JPH08505654A - 生分解が加速された生分解性熱可塑性ポリマーブレンド組成物 - Google Patents

生分解が加速された生分解性熱可塑性ポリマーブレンド組成物

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JPH08505654A JP6516221A JP51622194A JPH08505654A JP H08505654 A JPH08505654 A JP H08505654A JP 6516221 A JP6516221 A JP 6516221A JP 51622194 A JP51622194 A JP 51622194A JP H08505654 A JPH08505654 A JP H08505654A
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ルーミス,ゲイリー・エル
イズビッキ,マイケル・ジェイ
フラミノ,アンソニー
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パーク・デービス・アンド・カンパニー
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Abstract

(57)【要約】 第一のポリマーと第二のポリマーとが密接に組み合わされて、一様で実質的に均質なブレンドを形成する生分解性熱可塑性ポリマーブレンド組成物が提示されている。この組成物の第二のポリマーが、組成物およびそれから製造される造形品の生分解を促進して、組成物のうちの最もゆっくりと生分解する個別のポリマー成分の生分解速度よりも高められた速度で、生分解させるように作用する。この組成物は、多糖類成分、たとえば変性デンプンのようなデンプン成分をさらに含むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 生分解が加速された生分解性熱可塑性ポリマーブレンド組成物 関連の米国特許出願 本特許出願は、1993年1月8日に出願された、譲受人が共通である同時係 属中の米国特許出願第08/001,873号からの一部継続出願である。 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、熱可塑性であり、寸法安定性を示す造形品に製造することができる ポリマーブレンド組成物に関する。これらの組成物ならびにそれから製造される 造形品はまた、加速された速度で生分解する。 2.関連技術の説明 エチレン−ビニルアルコールコポリマーのような多ヒドロキシポリマーは本来 熱可塑性であるが、ポリビニルアルコールのような他の多ヒドロキシポリマーは そうではない。たとえば、ポリビニルアルコールは、液状可塑剤の存在において しか熱可塑物として溶融加工することができない。また、ポリビニルアルコール を含有する組成物は、モノマー性の多ヒドロキシ化合物がその中に存在する場合 [たとえば米国特許第4,469,837号(Cattaneo)明細書を参照されたい ]、あるいは、ポリビニルアルコールが、アルコキシル化反応のような後重合反 応[たとえば米国特許第1,971,662号(Schmidt)明細書、第2,84 4,570号(Broderick)明細書および第 2,990,398号(Inskip)明細書を参照されたい]、またはたとえばポリ (アルケンオキシ)アクリレートとの共重合反応[たとえば米国特許第4,61 8,648号(Marten)明細書および第4,675,360号(Marten)明細書 を参照されたい]のいずれかで内部可塑化されたものである場合に、熱可塑物と して加工することができる。 加えて、ポリビニルアルコールのような特定の多ヒドロキシポリマーは、生分 解に好都合な条件に置かれると、個々の多ヒドロキシポリマーに応じて異なる、 有用な速度で生分解する。 特に高いエチレン含有量を有する、ビニルアルコールや酢酸ビニルのポリマー およびコポリマーなどの特定の多ヒドロキシポリマーを混合することによって形 成される組成物は、特定の用途に有用であることが知られている。たとえば特開 平3−81357号公報は、遊離ヒドロキシル基含有量が最大50%であるポリ 酢酸ビニル成分を有する組成物を記載している。特開昭56−109267号公 報は、最低で65モル%であり、99.7モル%にまで高めることができるエチ レン含有量を有する、けん化されたエチレン−酢酸ビニルコポリマーから形成さ れた接着性組成物を記載している。加えて、米国特許第4,950,513号( Mehra)明細書は、ポリオレフィンにナイロンとポリビニルアルコール成分との 溶融体ブレンドを少量部ブレンドしたものから調製される、異なるポリマーが別 々の板片状の層を形成している積層品を記載している。 デンプンが多ヒドロキシポリマー(たとえばポリビニルアルコール)と混合さ れ、そのような混合物のいくつか(たとえば デンプン−ポリビニルアルコール混合物)がフィルムに押し出されたことが報告 され、生分解性であるといわれている。米国特許第4,133,784号(Otey )明細書および第4,337,181号(Otey)明細書ならびに国際特許公開W O93/09171号(Bastioli)公報を参照されたい。 加えて、国際特許公開WO92/16583号(Dake)公報は、デンプン誘導 体と、ポリビニルアルコールまたはエチレン−ビニルアルコールコポリマーのよ うなポリマーと、可塑剤とを含有する生分解性組成物に関する。可塑剤は、該組 成物を熱可塑物として加工することができるように添加される。また、国際特許 公開WO92/14782号(Bastioli)公報およびWO92/19680号( Bastioli)公報はそれぞれ、デンプンを含有するポリマー組成物であって、組成 物のポリマー成分の加工を容易にするために、可塑剤成分が添加されている組成 物に関する。 特開平4−146047号公報は、デンプンおよびエチレン−ビニルアルコー ルコポリマーを含有する、ポリビニルアルコールを充填剤として含むことができ る組成物に関する。特に、この引用例に教示されているように、グリセリンを可 塑剤として組成物に加えるとき、ポリビニルアルコールのそのような使用は、熱 可塑性のものではない。 開示内容を本明細書に引用文献によって挿入する米国特許第4,673,43 8号(Wittwer)明細書によると、デンプンにせん断力をかけて比較的少量の水 の存在下に加熱すると、溶融体の形 態で得られる新規なデンプン−水組成物は、驚くべきことに、熱可塑性を有する ようになる。このような熱可塑性デンプン組成物は、「変性デンプン(destruct urized starch)」として知られてきた。同じく開示内容を本明細書に引用文献 によって挿入する米国特許第4,738,724号(Wittwer)明細書および第 4,900,361号(Sachetto)明細書を参照されたい。 開示内容を本明細書に引用文献によって挿入する米国特許第5,095,05 4号(Lay)によると、変性デンプンを特定のポリマーと組み合わせて、寸法安 定性を示す成形品の形成に有用である熱可塑性組成物を形成することができる。 特定のポリマーの混合が、得られる組成物に多くの望ましい物理的性質および 特性、たとえば高められた加工性を与えることができるが、そのような組成物中 のある種のポリマーの存在はまた、組成物の生分解速度を落とす不利な副作用を 有するおそれがある。多くの用途にとって、速やかな生分解はきわめて有利な望 まれる性質である。 「生分解性」とは、当該技術において十分には定義されていない。時間をかけ て、より小さな(しかし生分解性ではない)熱可塑性片へと単に分解または崩壊 するいくつかの熱可塑性材料が「生分解性」と呼ばれてきたが、本当の「生分解 性」材料とは、土中に見られる有機物質とほぼ同じ速度で無機質化し、合成され た、危険なまたは毒性の残渣を残さない材料である。より正確には、生分解性材 料は、その材料に含まれる、天然に生じ、または合成された有機ポリマーの全体 の形質転換を介して分解して、少なくとも部分的に はそれが存在するところの生物系の分子現象により、気体の最終生成物およびバ イオマスを形成する。「無機質化」という術語の使用は、有機化合物が天然の気 体、バイオマスおよび無機成分へと代謝転換することをいう。「堆肥化性」材料 とは、分解して腐植質になり、同時に、堆肥化の過程で、無機質化が、土中に見 出される天然の有機物と同様な速度で始まり、腐植質を最終的に使用する間に完 了して、合成された、危険なまたは毒性の残渣を残さない生分解性材料である。 生分解性である特定の熱可塑性多ヒドロキシポリマー、たとえば変性デンプン 、および特定の非熱可塑性であるが生分解性の多ヒドロキシポリマー、たとえば ポリビニルアルコールは、所望の用途に常に適しているわけではない。たとえば 、特定の非熱可塑性であるが生分解性の多ヒドロキシポリマーそのものは、所望 の用途にとって有用な特定の製品に加工することはできない。このようなことが 、液状可塑剤成分の存在においてしか熱可塑物として加工することができないポ リビニルアルコールに関する状況である。 非熱可塑性の生分解性ポリマーの加工を容易にするためには、得られる組成物 に部分的に熱可塑性を与える傾向にある他のポリマーを、それと混合することが しばしば望ましい。しかし、そうするにあたって、その組成物の生分解の速度を 犠牲にするかもしれない。 そのうえ、得られる組成物の生分解性成分は、特定の用途の場合に十分な速さで 生分解することができない。 このように、多ヒドロキシポリマーの混合物を含有する特定の組成物は満足な 速度で実際に生分解することができるが、他のものは 本質的に熱可塑性ではないので、有用な製品の製造に対する加工上の障害を生ず るため、生産の見地からは満足できない。さらに、多ヒドロキシポリマーの特定 の混合物は熱可塑性であることができるが、そのような混合物は、特に製品を「 生分解性」と記述する場合、商業価値があるとみなすことができる速度ででは生 分解することができないことがある。 発明の概要 本発明の目的は、急速に生分解でき、かつ熱可塑性であるポリマーブレンド組 成物を提供することにある。 本発明のもう一つの目的は、そのような組成物から製造される、生分解性であ り、寸法安定性を示す物品を提供することにある。 これらの目的および他の目的は、一様で実質的に均質なブレンドの形態で密接 に組み合わされた、少なくとも1種の第一のポリマーと、少なくとも1種の第二 のポリマーとを含む生分解性熱可塑性ポリマーブレンド組成物に関する本発明に よって達成される。これらの組成物は、生分解に好都合な条件に置かれると、ゆ っくりと生分解する方のポリマー、すなわち第一のポリマーの速度を上回る速度 で生分解する。このような速度の改善は、第二のポリマーの存在による。 図面の簡単な説明 図1は、本発明の生分解性熱可塑性ポリマーブレンド組成物の押出し物に関連 して使用するのに適したスクリューの設計を示す。 図2は、「EVAL」L101Aというエチレン−ビニルアルコールコポリマー(エチ レン27モル%、重量平均分子量132,000) 100%から調製された組成物(「EVOH」)、ならびにそのEVOHと「AI RVOL」205というポリビニアルコール(加水分解度88%、重量平均分子量20 ,000)(「PVOH」)とから重量比約50:50で調製されたブレンド組 成物の、粘度の比較を示すグラフである。 図3は、「EVAL」L101AであるEVOHと「POLIVIOL」505というPVOH(加 水分解度71%、重量平均分子量20,000)とから、重量比約50:50で 調製されたブレンド組成物を、抽出後、5,000倍の倍率で示す顕微鏡写真で ある。 図4は、「EVAL」L101AであるEVOHと「AIRVOL」205であるPVOHとから 、重量比約34:66で調製されたブレンド組成物を、抽出後、5,000倍の 倍率で示す顕微鏡写真である。 図5は、「EVAL」F101AというEVOH(エチレン32モル%、重量平均分子 量132,000)と「AIRVOL」205であるPVOHとから、重量比約50:5 0で調製されたブレンド組成物を、抽出後、5,000倍の倍率で示す顕微鏡写 真である。 図6は、「EVAL」L101BというEVOH(エチレン32モル%、重量平均分子 量113,500)と「AIRVOL」205であるPVOHとから、重量比約50:5 0で調製されたブレンド組成物を、抽出後、5,000倍の倍率で示す顕微鏡写 真である。 図7は、「SELAR-OH」4416というEVOH(エチレン44モル%、重量平均分 子量113,000)100%から調製された組成物、ならびにそのEVOHと 「AIRVOL」205であるPVOHとから重量比約50:50で調製されたブレンド 組成物の、粘度の比較を 示すグラフである。 図8は、「EVALL」E105AというEVOH(エチレン44モル%、重量平均分子 量113,000)と、「AIRVOL」205であるPVOHに、グリセリンを加えて 、重量比約62:23:15で調製されたブレンド組成物を、抽出後、5,00 0倍の倍率で示す顕微鏡写真である。 図9は、「EVAL」E151AというEVOH(エチレン44モル%、重量平均分子 量145,400)と「AIRVOL」205であるPVOHとから、重量比約50:5 0で調製されたブレンド組成物を、抽出後、5,000倍の倍率で示す顕微鏡写 真である。 図10は、「EVAL」G156BというEVOH(エチレン48モル%、重量平均分 子量113,000)と「AIRVOL」205であるPVOHとから、重量比約50: 50で調製されたブレンド組成物を、抽出後、5,000倍の倍率で示す顕微鏡 写真である。 図11は、「EVALL」G156BであるEVOHと「AIRVOL」205であるPVOHと から、重量比約34:66で調製されたブレンド組成物を、抽出後、5,000 倍の倍率で示す顕微鏡写真である。 図12は、「EVAL」L101Aおよび「AIRVOL」PVOHから調製された、4種の 異なる重量平均分子量をもつブレンド組成物の見掛けせん断速度を、見掛け粘度 の関数として示すグラフである。 図13は、(a)EVOH(○によって表す);(b)EVOHをPVOHと 混合したもの(●によって表す);(c)本発明のブレンド組成物(△によって 表す);(d)抽出後の組成物(c)(□によって表す);および(e)抽出後 の組成物(c)を PVOHと混合したもの(■によって表す)の生分解の程度を示すグラフである 。それぞれの生分解の程度は、二酸化炭素として捕捉された14C放射性標識炭素 の百分率の関数として測定した。 発明の詳細な説明 本発明は、生分解性かつ熱可塑性であるポリマーフレンド組成物を提供する。 これらの組成物は、生分解に好都合な条件に置かれると、急速に生分解し、この とき第一のポリマーは、第二のポリマーの存在および作用により、高められた速 度で生分解する。具体的には、第二のポリマーが微生物によって消費されるにつ れて生分解する加速された速度により、本発明の組成物の生分解速度は、その最 もゆっくりと生分解する個々のポリマー成分の生分解速度を上回り、商業的に高 価に受け入れられる。 本発明の組成物は、少なくとも1種の第一のポリマーと、少なくとも1種の第 二のポリマーとを含み、第一のポリマーと第二のポリマーとが密接に組み合わさ れて、一様で実質的に均質なブレンドを形成する。それに加えて、変性デンプン などのデンプン成分のような多糖類成分を本発明の組成物にブレンドまたは添加 して、希望する物理的性質および特性をさらに付与してもよい。 本発明はまた、そのような生分解性熱可塑性ポリマーブレンド組成物を調製す る方法を提供する。この方法の段階は、(a)少なくとも1種の第一のポリマー および少なくとも1種の第二のポリマーを用意し;(b)第一のポリマーと第二 のポリマーとをブレンドして、一様で実質的に均質なブレンドを形成することを 含む。ポリマー成分のブレンドは、溶融によって溶融体ブレンドを形成するこ とを伴うものでもよい。 本発明の組成物は、寸法安定性を示す造形品の製造に有用である。 本発明の組成物を調製する際には、第一のポリマーと第二のポリマーとを密接 に組み合わされた状態にブレンドして、一様で実質的に均質なブレンドを形成す る。得られるブレンド組成物は、しばしば透明であると認めることができる「単 一相」の形態で存在する。 対照的に、加工された組成物が冷却し、凝固すると、相分離が生じることが認め られる。この形態的相分離が、組成物が冷却し、固化するときに、それをますま す不透明に見せる。すなわち、冷却し、固化した組成物は、走査電子顕微鏡(「 SEM」)の下でミクロンレベルで見たときに観察することができる「共連続相 」の形態で存在する。 この共連続相現象は、組成物のゆっくりと生分解する方のポリマー成分、すな わち第一のポリマーの生分解速度を上回る速度でのブレンド組成物の生分解を促 進する。具体的には、微生物によるその消費により、第二のポリマーは、第一の ポリマーに関して、微生物が増殖しうるところの表面積をより大きくすることに より、生分解の促進を生じさせる。そのうえ、第二のポリマーは、微生物増殖の ための栄養素としての付随的な役割を果たすことにより、微生物増殖速度を助け る。 「密接に組み合わされた」という語句の使用は、本明細書においては、たとえ ば、組成物の個々の成分、たとえば第一のポリマーおよび第二のポリマーを、押 出機の中で、または他の強力に混合する 形態でブレンドし、しばしば溶融させる処理をいい、その結果として、十分なポ リマーの相互作用を生じさせて、一様で実質的に均質なブレンド、しばしば溶融 体ブレンドを提供する。 第一のポリマーおよび第二のポリマーは、それぞれ生分解性ポリマーであり、 第二のポリマーが第一のポリマーを上回る速度で生分解する。 組成物の第一のポリマーは、(i)酢酸ビニルとアルケンとを共重合させたの ち、酢酸ビニル単位の一部または全部を加水分解することによって得られるポリ マー;(ii)多官能価イソシアネートを、2個以上の活性水素を含有する有機化 合物と反応させることによって得られる、遊離イソシアナト基を有するポリマー 、すなわちポリウレタン類;(iii)主鎖ポリマーの必須部分としてアミド反復 基を含むポリマー、すなわちポリアミド類、たとえばポリ(ヘキサメチレンジア ミン)アジペート;(iv)ジカルボン酸類とグリコール類との重縮合物、すなわ ちポリエステル類、たとえばポリエチレンテレフタレートおよびポリブチレンテ レフタレート;(v)ポリビニルピロリドン;(vi)生分解が可能な特定の疎水 性熱可塑性ポリマー、たとえばポリイソプレン;ならびにこれらの組み合わせか らなる群より選択することができる。好ましくは、該第一のポリマーの加水分解 を促進し、この加水分解が、組成物が生分解に好都合な条件に置かれたときの高 まった速度の生分解を促進するのに役立つよう、比較的短いアルキル鎖、たとえ ば炭素原子1〜6個の炭素鎖を有する基が、ウレタン(ii)、アミド(iii)お よびエステル(iv)結合のような加水分解性結合の間に介在すべきである。 本発明に使用するのに適した第一のポリマーには、エチレン−ビニルアルコー ルコポリマー、部分的に加水分解したエチレン−酢酸ビニルコポリマーおよびそ れらの組み合わせのようなビニルアルコールのコポリマーがある。エチレン−ビ ニルアルコールコポリマー(加水分解後に残る酢酸官能価を実質的に有さないも の)が好ましい。 エチレン−ビニルアルコールコポリマー(「EVOH」)の物理的性質および 特性は、エチレン含有量(モル%)および分子量の関数として変化するので、望 ましい物理的性質および特性をもつ組成物を提供するためには、当業者は、これ らの物理的パラメータの適当な均衡をもつEVOH成分を選択すべきである。当 然、当業者は、異なる物理的パラメータ、たとえば異なるエチレン含有量および /または分子量(本明細書では重量平均分子量に換算していう)を有する2種以 上のEVOHの組み合わせをEVOH成分として含めることが望ましいというこ とを容易に察知するであろう。 具体的には、EVOH成分は、約80:20〜約50:50の範囲の、ビニル アルコール単位とアルケン単位とのモル比を有するべきである。好ましいEVO Hは、約73:27〜約52:48の範囲のビニルアルコール単位とアルケン単 位とのモル比を有するべきである。それに加えて、重合度および反復単位の分子 量から計算されるEVOH成分の重量平均分子量は、約5,000〜約300, 000の範囲にあることが好ましく、約60,000が最も好ましい。[重合度 とは、所与のポリマーの中で起こる反復単位の回数をいう。J.R.MooreおよびD .E.KlineのPropeties and Processing of Polymers For Engineers ,10,Society of Plastics Engine ers,Inc.,Prentice-Hall,Inc.,Englewood Cliffs,New Jersey(1984)を参 照されたい。] 本発明の組成物の成分として使用するのに適したEVOHは、E.I.du Pont de Nemours and Company(Wilmington,Delaware)から商品名「SELAR-OH」で、 EVAL Company of America(Lisle,Illinois)から商品名「EVAL」で、また日本 合成(大阪)から商品名「SOARNOL」で市販されている。 本発明に使用するのに適した第二のポリマーは、組成物の生分解を、より具体 的には、第一のポリマーと第二のポリマーとを密接させて生分解性熱可塑性ポリ マーブレンド組成物を形成し、これを生分解に好都合な条件に置かれたときに、 第一のポリマーの生分解を促進する、いかなるポリマーまたはコポリマーをも含 むことができる。このような第二のポリマーの例は、アルケノールホモポリマー およびコポリマーからなる群より選択されるものであり、そのものが急速生分解 性であるものが好ましい。そのようなポリマーおよびコポリマーには、ポリビニ ルアルコールのホモポリマー、好ましくは水溶性で部分的に加水分解されたポリ 酢酸ビニル、すなわちポリ(ビニルアルコール)−コ−(酢酸ビニル);ポリビ ニルアルコール;ポリ(ビニルアルコール)−コ−(プロペン−1−オール); およびそれらの組み合わせがある。 本発明に使用するのに適した他の第二のポリマーには、ポリエステル類、たと えばポリ乳酸;ポリ−β−ヒドロキシブチレート、ポリ−β−ヒドロキシバレレ ート;ポリカプロラクトンのようなポリ −β−ヒドロキシアルカノエート;ポリエチレンアジペート;ポリエチレンスク シネート;ポリグリコール酸;ならびにそれらのコポリマーおよび組み合わせが ある。さらなる第二のポリマーは、ポリグリシンのようなポリアミノ酸類を含む ことができる。 PVOHが好ましい第二のポリマーであり、特に、約40〜約98%の範囲の 加水分解度のPVOHが好ましく、約71〜約98%の範囲がより好ましい。本 発明の組成物のPVOH成分に最も好ましい加水分解度は、約88%である。[ 加水分解度とは、ポリビニルアルコールがポリ酢酸ビニルからエステル交換(も しくはけん化)、加水分解またはアミノリシス反応を経て転換されている程度を いう。たとえば、F.L.MortenおよびC.W.Zvanutの「Hydrolysis ofPolyvinyl Acetate to Polyvinyl Alcohol」Polyvinyl Alcohol‐Developments,57-72(C .A.Finch,ed.1992)を参照されたい。] 本発明に使用するのに好ましいものは、重量平均分子量約10,000〜約5 0,000の範囲のPVOHであり、最も好ましいものは、重量平均分子量約2 0,000のPVOHである。 PVOHの物理的性質および特性は、加水分解度および分子量の関数として変 化するため、望ましい物理的性質および特性を有する組成物を提供するためには 、当業者は、これらの物理的パラメータの適切な均衡をもつPVOH成分を選択 すべきである。当然、当業者は、異なる物理的パラメータ、たとえば異なる加水 分解度および/または分子量を有する2種以上のPVOHの組み合わせをPVO H成分として含めることが望ましいということを、容易に察 知するであろう。 本発明の組成物のPVOH成分は、du Pont Companyから商品名「ELVANOL」で 、Air Products Corp.(Allentown,Pennsylvania)から商品名「AIRVOL」で、H oechst-Celanese Corporation(Summit,New Jersey)から商品名「MOWIOL」で 、クラレ株式会社(大阪)から商品名「POVAL」で、またWacker Chemicals USA ,Inc.(New Canaan,Connecticut)から商品名「POLYVIOL」で、市販されてい る。 本発明の組成物においては、第一のポリマーおよび第二のポリマーは、熱可塑 性を有し、生分解性である組成物を調製するのに十分な相対量で溶融され、混合 されるべきである。第一のポリマーは、全組成物の約20〜80重量%の範囲の 量で組成物に含めることができ、第二のポリマーは、全組成物の約10〜約70 重量%の範囲の量で、組成物に含めることができる。 好ましくは、生分解性の見地からは、約50:50の重量比で、第一のポリマ ーがEVOH(エチレン含有量27モル%、重量平均分子量約60,000)で あり、第二のポリマーがPVOH(加水分解度約88%、重量平均分子量約20 ,000、たとえば「AIRVOL」205)であるべきである。他方、加工性の見地か らは、約60:40の重量比で、第一のポリマーがEVOH(エチレン含有量4 4モル%、重量平均分子量約60,000)であり、第二のポリマーがPVOH (加水分解度約88%、重量平均分子量約20,000、たとえば「AIRVOL」20 5)であるべきである。当然、本発明の一般的な内容においては、組成物中のP VOH成分の 量が増すにつれ、組成物の生分解速度が増大すると見るべきであることが理解さ れよう。そのうえ、組成物中のEVOH成分のエチレン含有量および/または組 成物中のEVOH成分そのものの量が増すにつれ、本発明の組成物の加工性が増 大することが見られるであろう。これに関して、当業者は、EVOHおよびPV OH成分の所与の変動要素の中で適切な選択を行って、望みの生分解性、加工性 ならびに物理的性質および特性を有するポリマーブレンド組成物を得るべきであ る。 また、多糖類成分を増量剤または充填剤として第一のポリマー、たとえばEV OHおよび第二のポリマー、たとえばPVOHに含ませ、または添加し、それら をブレンドして、望ましい物理的性質および特性を有する生分解性熱可塑性ポリ マーブレンド組成物を得てもよい。適当な多糖類成分は、デンプン成分、セルロ ース類、糖タンパク類、アルギン酸塩類、ペクチン類、アガロース類、カラゲニ ン類およびそれらの組み合わせからなる群より選択することができる。適当な多 糖類成分の詳細かつ包括的な説明については、M.Yalpani著、Polysaccharides ,Elsevior(1988)を参照されたい。 たとえば、第一のポリマーおよび第二のポリマーから調製された本発明の組成 物はまた、得られる組成物に特定の物理的性質および特性を付与して、この組成 物を、加工材料の急速な崩壊が望ましい堆肥袋のような特定の用途に特に有利に するための、デンプン成分を含むことができる。 一様で実質的に均質なブレンドに含まれる成分としてであろう と、それに加えられる増量剤または充填剤としてであろうと、デンプンは、(1 )特に第一のポリマーまたは第二のポリマーとして本発明に有用なポリマーもし くはコポリマーの多くの原価と比較して廉価であり;(2)容易に生分解し;( 3)熱可塑性ポリマーおよび非熱可塑性ポリマーのいずれとも容易にブレンドし て、一様で実質的に均質な溶融体ブレンドを形成することができ;(4)本発明 の組成物を冷却し、固化させたときに見られる共連続相形態を乱さないため、本 発明の組成物に含めることが有利である。 本発明に使用するのに適したデンプン成分は、天然または顆粒状のデンプン、 化学改質したデンプン(すなわちデンプン誘導体)、ゼラチン化デンプン[たと えば、米国特許第3,137,592号(Protzman)に従って調製されたデンプ ンに基づく物質]ならびに変性デンプン[たとえば、米国特許第4,673,4 38号(Wittwer)に従って調製された変性デンプン]またはそれらの組み合わ せより選択することができる。そのうえ、デンプン成分は、全組成物の約5〜約 50重量%の範囲、好ましくは約33重量%の量で、組成物中に存在することが できる。 デンプン成分は、じゃがいも、米、タピオカ、とうもろこし、えんどう豆、ラ イ麦、オート麦、小麦およびそれらの組み合わせからなる群より選択される天然 または顆粒状のデンプンであることができる。あるいはまた、デンプンは、デン プンエステル類、デンプンエーテル類およびそれらの組み合わせからなる群より 選択することができるデンプン誘導体であることもできる。 本発明の組成物に使用するのに適したデンプンエステルは、メチ ルエステル類、エチルエステル類、プロピルエステル類、ブチルエステル類、プ ロピオン酸エステル類、酪酸エステル類、ならびに炭素原子約5〜約12個を有 する、飽和および不飽和の分枝状および直鎖状の有機酸類のエステル類からなる 群より選択することができる。 本発明の組成物に使用するのに適したデンプンエーテル類は、アルキルエーテ ル類、ヒドロキシアルキルエーテル類、ヒドロキシアルキルアルキルエーテル類 、メチルエーテル類、エチルエーテル類、プロピルエーテル類、ブチルエーテル 類、ヒドロキシメチルエーテル類、ヒドロキシエチルエーテル類、ヒドロキシプ ロピルエーテル類、ヒドロキシエチルメチルエーテル類、ヒドロキシプロピルメ チルエーテル類およびそれらの組み合わせからなる群より選択することができる 。 これらのデンプン誘導体の置換度、すなわちグルコピラノシル単位上の、置換 基によって誘導体化されたヒドロキシル基の平均数[M.W.RutenbergおよびD. Solerak,「Starch Derivatives:Productuion and Uses」Starch: Chemistry an d Technology ,311,313 n.1(2d ed.1984)を参照されたい]は、約0.1〜 約3.0の範囲であることができる。しかし、デンプン誘導体の置換度は、少な くとも約0.8であることが好ましく、約0.8〜約2.1であることがより好 ましい。 デンプン成分がデンプンエステルのようなデンプン誘導体、たとえば酢酸デン プンであるとき、デンプン成分は、約0.5〜約1.8の範囲の置換度を有する ことが好ましく、その範囲は 約0.7〜約1.8であることがより好ましく、その範囲は約0.8〜約1.5 であることが最も好ましい。あるいはまた、デンプン成分がデンプンエステルの ようなデンプン誘導体、たとえばデンプンプロピオン酸エステルである場合、デ ンプン成分は、約0.5〜約1.6の範囲の、より好ましくは約0.7〜約1. 4の範囲の置換度を有することが好ましい。 本発明の組成物のデンプン成分が変性デンプンであるとき、変性デンプンを調 製するのに使用されるデンプンは、じゃがいも、米、タピオカ、とうもろこし、 えんどう豆、ライ麦、オート麦、小麦およびそれらの組み合わせ;約0.1〜約 3.0の範囲の置換度のデンプン誘導体;ゼラチン化デンプン;ならびにそれら の組み合わせからなる群より選択することができる天然または顆粒状のデンプン より選択することができる。 上記のようなデンプン成分は、顆粒状もしくは天然のデンプン、デンプン誘導 体、ゼラチン化デンプン、変性デンプンまたはそれらの組み合わせであることが できる。しかし、天然もしくは顆粒状のデンプンまたは少なくともある程度の顆 粒構造を有する他のデンプン(たとえば、デンプン誘導体またはゼラチン化デン プン)をデンプン成分として使用するとき、第一のポリマーまたは第二のポリマ ーの生分解よりも一般に高い速度で生分解を起こすデンプン成分の生分解が、得 られる組成物またはそれから製造される造形品に空隙を残して、生分解に好都合 な条件に置かれたときに微生物が増殖しうる表面積を、より大きくするであろう 。 本発明の組成物に使用するのに適したものは、水溶性および水膨 潤性のセルロースであり、それらの例には、アルキルセルロース類、たとえばメ チルセルロース;ヒドロキシアルキルセルロース類およびヒドロキシアルキルア ルキルセルロース類、たとえばヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチル セルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロー ス、ヒドロキシプロピルメチルセルロースおよびヒドロキシブチルメチルセルロ ース;セルロースエステル類およびヒドロキシアルキルセルロースエステル類、 たとえばセルロースアセチルフタル酸エステル;カルボキシアルキルセルロース 類;カルボキシアルキルセルロースエステル類、たとえばカルボキシメチルセル ロースおよびその塩;ならびにそれらの組み合わせがある。 望ましい物理的性質および特性をさらに付与するために、本発明の組成物に同 様に加えることができる任意の成分は、増量剤;充填剤;潤滑剤;離型剤;難燃 剤;ホウ素含有量化合物;紫外線安定剤;着色剤;酸化防止剤およびそれらの組 合せからなる群より選択することができる。本発明の組成物には、可塑剤を一成 分としてさらに加えることもできる。可塑剤の添加は、より柔軟で加工性の組成 物を形成する傾向がある。 本発明を実施するために可塑剤としての成分を加える必要はないが、可塑剤成 分は、約0.5〜約15重量%の範囲、好ましくは約0.5〜約5重量%の範囲 の量で加えることができる。本発明に使用するのに適した可塑剤には、グリセリ ン、ブテンジオール、プロピレングリコール、ソルビトール、ならびにそれらの 組合せと同様に、ポリ(エチレングリコール)類、ポリ(プロピレングリ コール)類およびポリ(エチレン−プロピレングリコール)類のような低分子量 のポリオール類がある。 本発明に使用するのに適した充填剤には、デンプンに加えて、マグネシウム、 アルミニウム、ケイ素およびチタンの酸化物;樹木に由来する物質;セルロース 繊維;ならびにそれらの組合せがある。 充填剤は、全組成物の約20重量%まで、好ましくは約3.0〜約10重量%の 範囲の量で組成物中に存在することができる。 本発明に使用するのに適した増量剤の例には、デンプンに加えて、ゼラチン、 植物性タンパク(たとえば、ひまわりタンパク、大豆タンパク、綿実タンパク、 らっかせいタンパクまたはなたねタンパク)およびそれらの組合せがある。この ような増量剤は、いかなる所望の量で加えることもできるが、好ましくは、最大 で全組成物の約20重量%、より好ましくは約3〜約10重量%の範囲の量で加 えるべきである。 本発明に使用するのに適した潤滑剤には、アルミニウム、カルシウム、マグネ シウム、亜鉛およびスズのステアリン酸塩ならびにそれらの遊離酸類;ケイ酸マ グネシウム;シリコーン;レシチン;モノ−、ジ−およびトリ−グリセリド、た とえばboeson;ならびにそれらの組合せがある。特に好ましい潤滑剤は、ステア リン酸またはレシチンである。 本発明に使用するのに適した安定剤には、チオビスフェノール類、アルキリデ ンビスフェノール類、第二級芳香族アミン類などのような酸化防止剤;紫外線吸 収剤および消光剤のような光分解に対する安定剤;ヒドロペルオキシド分解剤; 遊離基掃去剤;抗微生物 剤;ならびにそれらの組合せがある。 本発明に使用するのに適した着色剤には、アゾ染料;有機もしくは無機顔料; 天然起源の着色剤ならびにそれらの組合せがあるが、そのうち、鉄またはチタン の酸化物のような無機顔料が好ましい。そのような着色剤は、約0.01〜約1 0重量%の範囲の量、好ましくは約0.05〜約3重量%の範囲の量で組成物に 含めることができる。最も好ましくは、着色剤は、全組成物の約0.03〜約0 .07重量%の範囲の量で組成物中に存在することができる。 本発明の組成物にはまた、リン、硫黄およびハロゲンを含有する難燃剤ならび にそれらの組合せのような難燃剤を加えることもできる。そのような難燃剤につ いては、Dakeを参照されたい。 また、ホウ素含有化合物をはじめとする他の物質を本発明の組成物に加えるこ ともできる。このようなホウ素含有化合物の組成物中の存在は、本明細書に教示 する本発明の組成物から製造された造形品の透明度、モジュラスおよび引裂強さ を改善し、フィルム、シートまたは繊維に成形される予定の組成物に特に有用で あると考えられる。好ましいホウ素含有化合物は、ホウ酸、メタホウ酸ならびに アルカリおよびアルカリ土類金属塩;ホウ砂およびその誘導体;ならびにそれら の組合せである。ホウ素含有化合物は、全組成物の約0.002〜約0.4重量 %、好ましくは約0.01〜約0.3重量%の範囲の量で、組成物中に存在する ことができる。 また、アルカリまたはアルカリ土類金属の塩、たとえばリチウムおよびナトリ ウムの塩化物のような無機塩類を、全組成物の約 0.1〜約5重量%の範囲の量で本発明の組成物に加えることもできる。組成物 中のこのような塩の存在は、同塩を含有する組成物から製造された製品の透明度 、モジュラスおよび引裂強さを、よりいっそう改善すると考えられる。 本発明はさらに、本明細書に教示する生分解性熱可塑性ポリマーブレンド組成 物を調製する方法であって、(i)少なくとも1種の第一のポリマーおよび少な くとも1種の第二のポリマーを用意する段階と;(ii)該第一のポリマーと該第 二のポリマーとをブレンドして一様で実質的に均質なブレンドを形成する段階と を含む方法に関する。組成物の成分を加工するのに適切な条件が選択されるなら ば、このブレンドは溶融体ブレンドであってもよい。 第一のポリマー、第二のポリマーおよびデンプン成分のような多糖類成分から 調製される組成物においては、第一のポリマーおよび第二のポリマーとは別にデ ンプン成分を処理し、たとえばゼラチン化または変性し、ついで、組成物を形成 するのに使用される成分の処理の前または後に組成物に含ませるか、加えるかす ることができる。あるいはまた、第一のポリマーおよび第二のポリマーを処理し て、一様で実質的に均質なブレンドにする間にデンプン成分を組成物に含ませる こともできる。 単一相から共連続相への形態の観察される変化は、可逆性である。すなわち、 組成物を形成し、たとえばペレットに押し出した後、押し出したペレットを使用 して、さらに組成物を造形品に加工することができる。第一のポリマーおよび第 二のポリマー(および/または第一のポリマーおよび/または第二のポリマーの 組合 せ)に加えて、さらにポリマー成分を用いて組成物を形成する場合、選択される 特定のポリマー成分に応じて、冷却し、固化した組成物の形態に、多連続相を見 ることができる。 本発明によると、本発明の組成物を形成するのに使用される成分を高温での強 力な混合条件、たとえば押出機のスクリューおよびバレルの中で達成されるよう な条件に付すことにより、組成物を調製することができる。第一のポリマーおよ び第二のポリマーならびに必要に応じてデンプン成分のような多糖類成分を、顆 粒、ペレットまたは粉末の形態で、あるいは、可塑剤中にそのスラリーもしくは 溶液として、強力な混合条件に導入することができる。他の任意の成分は、顆粒 、ペレットまたは粉末の形態で、あるいは、可塑剤中のそのスラリーもしくは溶 液として、組成物に含ませることができる。 組成物を調製する間、これらの成分は、個々に加えてもよいし、混合物として 加えてもよい。たとえば、まずEVOHを顆粒、ペレットまたは粉末のいずれか の形態で押出機に加えて、PVOHを下流側で加えてもよい。本発明のブレンド 組成物を調製する際の使用に適した押出機には、Brabender二軸スクリュー押出 機[たとえば、L/D=12の形状のスクリューを具備したもの(Brabender,I nc.,Hackensack,New Jersey)]、Berstorff二軸スクリュー押出機[たとえば 、L/D=38の形状のスクリューを具備したもの(Berstorff GmbH,Hannover ,Germany)]、Leistritz二軸スクリュー押出機[たとえば、L/D=26の形 状のスクリューを具備したもの(American Leistritz Extruder Corp.,Sommerv ille, New Jersey)]およびWerner-Pfleiderer二軸スクリュー押出機[たとえば、L /D=40の形状のスクリューを具備したもの(Werner-Pfleiderer Co.,Saddl ebrook,New Jersey)]があるが、これらに限定はされない。大きめの製造能力 を有する押出機、たとえば上記のWerner-Pfleiderer押出機を用いると、成分の 添加の順序を変更してもよいし、すべての成分を実質的に同時に押出機に加えて もよい。 上記のBrabenderおよびBerstorff押出機を用いると、第一のポリマー、たとえ ばEVOHを押出機の第一のフィードホッパに導入し、そのポリマーの溶融体を 形成するのに十分な時間だけ混合することができる。第一のフィードホッパの下 流側で、第二のポリマー、たとえばPVOHを、等温処理を維持するように押出 機の温度を制御しつつ、すでに溶融状態にある第一のポリマーに導入することが できる。押出機のスクリューは、ポリマー成分が密接に組み合わされることを保 証するため、高せん断部分を有する設計である。本発明の目的に適したスクリュ ーの設計を図1に示す。 本発明の組成物に加えるための可塑剤を選択する場合、EVOHをスラリーま たは溶液として可塑剤中に加えてもよい。ついで、PVOHを、得られる組成物 に望まれる物理的性質および特性を達成するのに適切な量で押出機に加えてもよ い。 本明細書に記載する強力な混合条件の下での処理は、第二のポリマーの融点よ りも通常は低い第一のポリマーの融点よりも高い温度で、第一のポリマーおよび 第二のポリマー(ならびに他の任意の成分)を、ブレンドによって密接に組み合 わせて、一様で実質的に均 質なブレンド、および適切な条件の下では溶融体ブレンドを形成するのに十分な 時間だけ、続けるべきである。 また、第一のポリマーおよび第二のポリマーを、溶液による調製を用いて本発 明の組成物に加工してもよい。そのような調製の場合、第一のポリマー、たとえ ばEVOHと、第二のポリマー、たとえばPVOHとを、適当な溶媒、たとえば 2−プロパノール−水の中で高温で、ただし、2−プロパノールの沸点(約70 ℃)を下回る温度でブレンドすることができる。次に、この組成物を、ほぼ室温 またはそれ未満で、すばやく攪拌した非溶媒(すなわち、組成物のどの成分も溶 解しない液状化合物)、たとえばn−ブタノールを入れた容器に注入することが できる。これにより、本発明によるポリマーブレンド組成物を、沈殿物として溶 液から単離することができる。 本発明の組成物を調製するのに使用される成分を、まず、一様で実質的に均質 なブレンドに加工し、そこで冷却すると、得られたブレンド組成物の顆粒、ペレ ットまたは粉末が形成される。その後、ブレンドされた組成物の顆粒、ペレット または粉末をさらに造形品に加工することができる。そのような造形品を調製す るのに適した加工には、射出成形、圧縮成形、押出しフィルム流延、ブロー成形 、減圧成形、熱成形、異形押出し、同時押出し、発泡、インフレーション成形、 溶融紡糸およびそれらの組合せがある。このようにして調製することができる造 形品には、非液状製品に特に適したびんもしくは容器;食品のおけ、飲み物のふ た、包装挿入物などの製造に使用するのに適したシート;袋もしくはバッグ、た とえば堆 肥袋もしくは生ごみ容器のライナ、またはバックシートのような使い捨ておむつ の部品などの製造に使用するのに適したフィルム;ペンの胴部、飲料用ストロー などの製造に使用するのに適した管材;綿棒などの製造に使用するのに適した棒 材;多層包装材料、たとえば同時押出しフィルムもしくは積層フィルムなど;発 泡体、たとえば隙間充填材のような包装材料に用いる熱成形発泡体など;溶融紡 糸繊維、たとえば織布のような織品および不織品;ならびに薬剤もしくは農薬の 制御された送達のための装置があるが、これらに限定はされない。 本発明の組成物ならびにそれから調製される造形品は、微生物と接触すると、 「生分解に好都合な条件に置かれ」、そのような微生物がその組成物を断片に崩 壊させ、これらの断片がさらに分解されて、最後には無機物を生む。これは通常 、組成物を、生物性廃水処理系;堆肥化系;生物的に活性な埋立土;非無菌土壌 ;水性環境;水性環境の沈降物などに置くことを含む。 生分解性ポリマーを生物的に活性な環境に加えることが、その環境中の条件に 影響する。言い換えるならば、混合培養における微生物およびそれらの個体群分 布は、変化した環境条件に速やかに適合する。適合期間は時間に依存し、そのよ うな生命体を維持するために栄養素の供給を必要とする。そのような微生物のい くつかの説明については、たとえば、T.Suzukiらの「Some Characteristics of Pseudomonas 0-3 which Utilizes Polyvinyl Alcohol」 Agr.Biol.Chem.,37 (4),747-56(1973); C.Sakazawaらの「Symbiotic Utilization of Polyvin yl Alcohol by Mixed Cultures」Appl. Env'tl Microbio.,41(1),261-67(1981);およびM.Shimaoらの「Mixed Co ntinuous Cultures of Polyvinyl Alcohol-Utilizing Symbionts Pseudomonas P utida VM15A and Pseudomonas sp.Strain VM15C」Appl.Env'tl Microbio.,48 (4),751-54(1984)を参照されたい。 本発明の組成物の生分解の間、第二のポリマー、たとえばPVOHは、第一の ポリマー、たとえばEVOHに比較して増大した速度で生分解し、微生物が増殖 するのに適した栄養素の供給を提供する(少なくとも適合期間中は)。それに加 えて、第二のポリマーが、第一のポリマーを分解することができる微生物の増殖 速度を増大させる。したがって、そのような微生物は、他のやり方で可能になる よりも大きな割合で、全バイオマス(すなわち組成物)中に存在する。 第一のポリマー、たとえばEVOHの生分解は、組成物中のその全利用可能表 面積に対して驚くほど敏感である。この驚くべき感受性を利用するため、第一の ポリマーの表面積を、第二のポリマー、たとえばPVOHの生分解および組成物 からのその速やかな除去(微生物による消費を介して)によって少なくとも部分 的に増大させる。また、この感受性をさらに利用するには、第二のポリマーが組 成物中に存在する領域の直径を制御することにより、第一のポリマーの表面積を 増大させることが望ましい。 説明の目的のために、以下の実施例を本明細書に記載するが、本発明の教示に 限定を加えるものではけっしてない。 実施例 本発明によって、生分解性の熱可塑性ポリマーブレンド組成物を調製した。そ の際、EVOHのエチレン含有量;EVOHの分子量;PVOHの加水分解度; PVOHの分子量;およびEVOHとPVOHとの重量比を変更して、そのよう な変更によって達成される、組成物およびそれから製造される造形品の物理的性 質および特性を例示した。これらの例示を、それぞれの実施例に関連する表に記 す。 実施例1〜9は、本発明のブレンド組成物の熱可塑性、ならびにそれから製造 される造形品に関する物理的性質および特性を例示する。実施例10および11 は、ブレンド組成物の生分解性を例示する。 これらの実施例の組成物は、二軸スクリュー押出機、たとえばBrabender、Ber storff、Leistritzおよび/またはWerner-Pfleiderer製のものを使用して調製し たが、当該技術において公知の他の熱可塑性配合技術を使用して、本明細書の教 示と一致する物理的性質および特性を有する本発明の組成物を調製してもよい。 押出し調製方法 下記の実施例においては、以下の押出し法により、PVOHおよびEVOHか ら生分解性熱可塑性ポリマーブレンド組成物を調製した。いずれも約200μの 粒径の粗い粉末の形態にあるPVOHおよびEVOHを、約15分間、低速に設 定したCollette GRAL 75低衝撃ミキサ(Collette Machine,Wommelgm,Belgium )の中で予備混合した。次に、これらの粉末を、L/D=38で、25mmの寸法 形状をもつ設計のスクリューを備えたBerstorff二軸スクリュー 押出機に供給した。押出機に使用したスクリューは、右手側の低圧縮、高圧縮お よび右手側の混練要素の3区域から組み立てられた。 組成物の各成分を、低圧縮要素を含む押出機の第一の区域に導入することがで きる。この導入の間、第一の区域(すなわち供給区域)を約20〜約130℃の 範囲の温度に加熱することができる。 この第一の区域はまた、処理中に気化する水があるならばそれを組成物の成分か ら除くための、脱気孔を有することができる。押出機の次の区域は、約170〜 約205℃の範囲の温度に加熱することができるブレンド区域である。このブレ ンド区域は、成分をさらに溶融ブレンドするための、6個の混練要素および5個 の高圧縮要素を、互い違いの配置で含む。最後に、押出機の最後の区域は、約2 10〜約225℃の範囲の温度に維持される6個の高圧縮要素からなる。3スト ランドダイが、押出機の、処理が終了する位置に配置され、押出し物が、同じ約 210〜約225℃の範囲の温度でダイの形状に成形されるようにしている。 押出機を、約225rpmおよび結果として得られる約50バールのダイ圧力で 作動させて、ペレット形態で、生分解性の熱可塑性ポリマーブレンド組成物を、 約7kg/hの押出し率で製造した。実施例1 上述の方法に従って、「EVAL」L101A(エチレン含有量約27モル%、重量平 均分子量約132,000)EVOHおよび「AIRVOL」205(加水分解度約88 %、重量平均分子量約20,000)PVOHを、いくつかの異なる重量比で使 用して、組成物を調製した。100%EVOHから調製した組成物を、比較 の目的に使用した。これらの組成物すべてを、押出し流延してフィルムにし、ま た射出成形して引張り試験片にした。物理的性質および特性のいくつかを、以下 の表Iに示す。 レオロジー ブレンド組成物の加工性を測定するために、L/D=30のGeottfert Rheogr aph Model 2002(Geottfert Industries,Winchester,Massachusetts)を用い て流動分析を実施した。約2,000s-1のせん断速度および約210℃の温度 で各組成物を分析した。見掛け粘度を加工性の測度として使用した。 表Iから理解されるように、ブレンド組成物1(B)〜1(G)の驚くべき流 動挙動によって反映されるブレンド組成物の加工性 は、ブレンド組成物の見掛けせん断速度に対する見掛け粘度の限りにおいては、 100%EVOHから調製された組成物[組成物1(A)]の加工性に匹敵しう るものであった。一部が非熱可塑物であるPVOHから調製されたものであるに もかかわらず、ブレンド組成物の粘度は、全部が熱可塑物から調製された組成物 の粘度に匹敵しうることが認められた。ブレンド組成物1(E)と組成物1(A )との加工性の比較については、図2を参照されたい。 ブレンド組成物のフィルム押出し フィルムを押し出すために、組成物を、4インチのリボンダイを備えた0.7 5インチのBrabender−軸スクリュー押出機(L/D=20)に導入した。押出 機加熱筒の温度分布を220℃/220℃/215℃に設定し;スクリュー速度 を40rpmに設定し;得られたダイ圧力は約1,500psiであり;押出し量は1 .5kg/hであることが認められた。押出し物が押出機を離れるとき、それを一 連の冷却した巻上げローラに通し、スピンドルに巻き付けた。あるいはまた、フ ィルムをより多量に押し出すために、組成物を、12インチのフィルムダイを備 えた36mmのLeistritz−軸スクリュー押出機(L/D=26)に導入した。押 出機加熱筒の温度分布を162℃/190℃/205℃/220℃/215℃に 設定し;スクリュー速度を40rpmに設定し;得られたダイ圧力は約870psiで あり;押出し量は約14kg/hであることが認められた。Brabender押出機の場合 と同様に、押出し物が押出機を離れるとき、それを一連の冷却した巻上げローラ に通し、スピンドルに巻き付けた。 フィルムの水蒸気透過率 これらの組成物から押し出した2インチフィルムを、MoconPermatron-W Twin WVTR分析器(Modern Controls Inc.,Minneapolis,Minnesota)によって分析す ることにより、水蒸気透過率(「WVTR」)を測定した。フィルムを箔でマス クし、約23℃および約100%の相対湿度で約16時間状態調節した。状態調 節ののち、比較のために、ゼロ設定点の0.92ミルのポリエステル標準を使用 してフィルムを分析し、測定すると、24.4g/ミル/100平方インチ/日 のWVTRを有することがわかった。 ブレンド組成物の射出成形 Cincinnati Milacron ACT 75(Cincinnati Milacron Inc.,Cincinnati,Ohio )を使用して、組成物1(A)だけでなく、ブレンド組成物1(B)〜1(G) を2mmの引張り試験片に射出成形した。射出成形工程の間、射出圧を、組成物の 成分に応じて約10,000〜約22,000psiの範囲の特定の圧に設定、維 持し、サイクル時間を約23〜約28秒の範囲に設定、維持した。 射出成形した引張り試験片の物理的性質および特性 製造したのち、射出成形の直後と、約7日間、約10%および約90%の相対 湿度を有する環境中で状態調節した後とに、引張り試験片を分析した。成形した 引張り試験片を作製するのに使用したブレンド組成物のPVOH成分の量が増す につれ、モジュラスが増大することが認められた。これらの測定は、状態調節し た引張り試験片、および成形したのち状態調節せずに試験した引張り試験片に 関して実施した。加えて、ブレンド組成物から作製した引張り試験片について実 施したモジュラスの測定結果は、典型的な熱可塑性材料の範囲にあると結論づけ られた。 フィルムについて実施したWVTRの測定と同様に、引張り試験片について実 施したモジュラスの測定結果は、特定のブレンド組成物に使用された相対量、な らびに具体的なEVOHおよびPVOH成分に、十分に相関していた。 形態 以下に説明する方法によって組成物を抽出したのち、ブレンド組成物1(E) および1(F)の形態を走査電子顕微鏡(「SEM」)の下で観察した。抽出方法 PVOHは水溶性であり、EVOHは水不溶性であることが知られているため 、水を使用してPVOH成分をブレンド組成物から抽出した。抽出は、粉末形態 および押し出したフィルムとしてのブレンド組成物を用いて実施した。粉末からの抽出 PVOH成分を粉末形態のブレンド組成物から抽出するために、組成物をまず 顆粒化または微粉砕し、次に蒸留脱イオン水中、室温で約4.5時間攪拌した。 ついで、攪拌した組成物を、約230ミクロンのフィルタサイズを有するろ紙に 通して減圧ろ過し、減圧下に、約50℃で約24時間乾燥させた。ついで、前記 の手法を使用して、この乾燥した残渣をさらに2回再抽出して、実質すべてのP VOH成分をそこから除去した。フィルム押出し フィルムに押し出したブレンド組成物からPVOH成分を抽出するために、4 インチ×5インチのフィルム切断片を、フィルムを抽出したままの状態で固着す るのに使用するステンレス鋼のクリップとともに、Salt Hillフィルム洗浄装置 (Salt Hill Co.,WhitePlains,New York)に入れた。洗浄装置を一定にパージ しながらフィルムを洗浄し、蒸留脱イオン水ですすぎ、その後、減圧下、約24 時間乾燥させた。SEM観察 抽出したブレンド組成物の形態を観察するため、裏打ちのない両面テープを使 用して、上記の粉末抽出から得られた乾燥残渣をスタブに取り付け、Denton DSK 2 Sputter Coater(Denton Vacuum Co.,Cherry Hill,New Jersey)を使用して 、減圧下、金−パラジウム合金をスパッタリングで被覆した。被覆した後、残渣 を、タングステンフィラメントを使用する走査電子顕微鏡(Cambridge 360,Cam bridge Microscope Co.,Cambridge,Eng1and)で、いくつかの倍率、たとえば 50倍、500倍、2,500倍および5,000倍で観察した。 抽出したブレンド組成物1(E)[「EVAL」L101A EVOHおよび「POLYVIO L」505(加水分解度約71%、重量平均分子量約20,000)から調製]の顕 微鏡写真である図3から見てとれるように、この組成物は、高多孔度のスポンジ 様の表面を有することが観察された。抽出前にPVOH成分によって占められて いた組成物の領域の残りは、一様に分散した仕方で組成物に浸透しているよ うに見えた。 抽出したブレンド組成物1(F)[「EVAL」L101A EVOHおよび「AIRVOL 」205 PVOHから重量比約34:66で調製]の顕微鏡写真である図4には 、位相が逆転したことが見てとれる。すなわち、抽出した組成物を残りのEVO H成分のスポンジ様のマトリックスとして観察される代りに、EVOH成分がP VOH成分のマトリックスの中を通り、水で抽出した後、残りのEVOH成分が 繊維形態で放出された。実施例2 上述の調製方法に従って、「EVAL」F101A(エチレン含有量約32モル%、重 量平均分子量約132,000)EVOHおよび「AIRVOL」205 PVOHを三 つの異なる重量比で使用して、一組のブレンド組成物を調製した。 「EVAL」L101B(エチレン含有量約32モル%、重量平均分子量約113,5 00)EVOHおよび「AIRVOL」205 PVOHを約50:50の重量比で使用 して、もう一組のブレンド組成物を調製した。32モル%エチレンのEVOH1 00%から調製した組成物を、それぞれの比較に使用した。これらの組成物すべ てを、押出し流延してフィルムにし、また射出成形して引張り試験片にした。物 理的性質および特性のいくつかを、以下の表II(a)およびII(b)に示す。 表II(a)およびII(b)に示す結果は、実施例1で得られた結果と一致する 。 形態 抽出 ブレンド組成物2(D)を粉末に摩砕し、上述の方法に従って抽 出した。SEM観察 図5および6は、抽出したブレンド組成物2(D)[「EVAL」F101A EVO Hおよび「AIRVOL」205 PVOHから約50:50の重量比で調製]ならびに 2(F)[「EVAL」L101B(エチレン32モル%、重量平均分子量132,00 0)EVOHおよび「AIRVOL」205 PVOHから約50:50の重量比で調製 ]の、いずれも5,000倍の倍率の顕微鏡写真である。これらの図は、抽出さ れた後の組成物が高度に多孔性であり、その空洞になった領域が、抽出の前にP VOH成分によって占められていたことを示す。実施例3 上述の調製方法に従って、EVOH(エチレン含有量約38モル%、重量平均 分子量約132,000)および「AIRVOL」205PVOHを三つの異なる重量比 で使用して、組成物を調製した。EVOH100%から調製した組成物を、比較 の目的に使用した。これらの組成物すべてを、押出し流延してフィルムにし、ま た射出成形して引張り試験片にした。物理的性質および特性のいくつかを、以下 の表IIIに示す。 表IIIに示す結果は、実施例1および2で得られた結果と一致する。実施例4 上述の調製方法に従って、EVOH(エチレン含有量約44モル%、重量平均 分子量約113,000)および「AIRVOL」205PVOHをいくつかの異なる重 量比で使用して、組成物を調製した。EVOH100%から調製した組成物を、 比較の目的に使用した。これらの組成物すべてを、押出し流延してフィルムにし 、また射出成形して引張り試験片にした。これらの組成物の物理的性質および特 性のいくつかを、以下の表IVに示す。 表IVに示す結果は、実施例1〜3で得られた結果と一致する。 表IVから理解されるように、ブレンド組成物4(B)〜4(G)の驚くべき流 動挙動によって反映されるブレンド組成物の加工性は、ブレンド組成物の見掛け せん断速度に対する見掛け粘度の限りにおいては、100%EVOHから調製さ れた組成物[組成物7(A)]の加工性に匹敵しうるものであった。一部が非熱 可塑物であるPVOHから調製されたものであるにもかかわらず、ブレンド組成 物の粘度は、全部が熱可塑物から調製された組成物の粘度に匹敵しうることが認 められた。ブレンド組成物4(F)と組成物4(A)との加工性の比較について は、図7を参照されたい。 形態 抽出 ブレンド組成物4(D)および4(G)を、それぞれ粉末に摩砕し、上述の方 法に従って抽出した。SEM観察 抽出したブレンド組成物4(D)[「EVALL」F105A(エチレン44モル%、重 量平均分子量113,000)EVOHおよび「AIRVOL」205 PVOHから約 62:23の重量比(グリセリン約15重量%を添加)で調製]の、5,000 倍の倍率の顕微鏡写真である図8から見てとれるように、この組成物の形態は、 密で多孔質のスポンジ様のマトリックスからなると観察された。 抽出したブレンド組成物4(G)[「EVAL」E151A(エチレン44モル%、重 量平均分子量145,400)EVOHおよび「AIRVOL」205 PVOHから約5 0:50の重量比で調製]の、5,000倍の倍率の顕微鏡写真である図9は、 組成物の形態が高度に多孔性であり、その空隙が、抽出前にPVOH成分によっ て占められていた領域を表すことを示す。実施例5 上述の調製方法に従って、「EVAL]G156B(エチレン含有量約48モル%、重 量平均分子量約113,000)EVOHおよび「AIRVOL」205 PVOHを四 つの異なる重量比で使用して、組成物を調製した。100%EVOHから調製し た組成物を、比較の目的に使用した。これらの組成物すべてを、押出し流延して フィルムにし、また射出成形して引張り試験片にした。物理的性質および特 性のいくつかを、以下の表Vに示す。 表Vに示す結果は、実施例1〜4で得られた結果と一致する。 加えて、実施例1のブレンド組成物から成形された引張り試験片と、この実施 例で成形された引張り試験片との比較は、組成物のEVOH成分のエチレン含有 量が27モル%から48モル%に増す(そして、重量平均分子量が約132,0 00から約113,000に減る)と、モジュラスが低下することを示す。 形態 ブレンド組成物5(D)および5(E)を粉末に摩砕し、上述の方法に従って 抽出した。SEM観察 抽出したブレンド組成物5(D)[「EVAL」G156B EVOHおよび「AIRVOL 」205 PVOHから約50:50の重量比で調製]の、5,000倍の倍率の 顕微鏡写真である図10は、残る EVOH成分のマトリックス中のPVOH成分の浸透を示す、断面および縦方向 の図を示す。 抽出したブレンド組成物5(E)[「EVAL」G156B EVOHおよび「AIRVOL 」205 PVOHから約34:66の重量比で調製]の、5,000倍の倍率の 顕微鏡写真である図11は、スポンジ様のマトリックスを、PVOHの抽出によ ってEVOHマトリックス中に観察される領域とともに示す。実施例 6 上述の調製方法に従って、EVOH(エチレン含有量約27モル%、重量平均 分子量約113,000)および「AIRVOL」203(加水分解度約88%、重量平 均分子量約11,800)PVOHを三つの異なる重量比で使用して、組成物を 調製した。これらの組成物すべてを、射出成形して引張り試験片にし、また押出 し流延してフィルムにした。物理的性質および特性のいくつかを、以下の表VIに 示す。 表VIに示す結果は、実施例1〜5で得られた結果と一致する。 実施例1のブレンド組成物と、この実施例のブレンド組成物との比較[具体的 には、ブレンド組成物1(E)および1(G)と、ブレンド組成物6(A)およ び6(B)とのそれぞれの比較]は、PVOH成分の重量平均分子量が約20, 000から約11,800に減少すると、粘度が低下することが観察され、それ から製造された引張り試験片のモジュラスが増大することが観察されたことを示 す。実施例7 ブレンド組成物のレオロジーに対するEVOHの重量平均分子量の変動の影響 この実施例は、熱可塑性ポリマーブレンド組成物の物理的性質および特性に対 する、EVOH重量平均分子量の変動の影響を示す。上述のようにして組成物を 調製した。ただし、Berstorff押出機ではなく、Brabender押出機を用いた。ブレ ンド組成物7(C)および7(D)においては、EVOH(エチレン含有量約3 2モル%、重量平均分子量がそれぞれ約132,000および約113,000 )と「AIRVOL」205 PVOHとを溶融し、約50:50の重量比でブレンドし た。組成物7(G)および7(H)においては、EVOH(エチレン含有量がそ れぞれ約44モル%、重量平均分子量がそれぞれ約145,000および約11 3,000)と「AIRVOL」205 PVOHとを溶融し、約50:50の重量比で ブレンドした。また、両方のエチレン含有量および分子量を有するEVOHから 組成物を調製し、比較の目的に 使用した。これらの組成物すべてを、射出成形して引張り試験片にし、また押出 し流延してフィルムにした。物理的性質および特性のいくつかを、以下の表VII (a)およびVII(b)に示す。 表VII(a)およびVII(b)に示す結果は、実施例1〜6で観察された結果と 一致する。 この組成物の加工性は、組成物のEVOH成分の分子量が減少するときに増大 することが認められた。すなわち、エチレン44モル%のEVOHについては、 組成物のEVOH成分の重量平均分子量が約145,000から約113,00 0に減少し、エチレン32モル%のEVOHについては、組成物のEVOH成分 の重量平均分子量が約132,000から約113,500に減少したブレンド 組成物について、見掛けせん断速度に対する見掛け粘度の低下が認められた。 エチレン44モル%のEVOHの場合にブレンド組成物のEVOH成分の重量 平均分子量が、エチレン44モル%のEVOHの場合に約113,000から約 145,000に増大し、エチレン32モル%のEVOHの場合に約113,8 00から約132,000に増大したとき、押し出したフィルムについては、W VTRが変化のないままであることが認められた。実施例8 ブレンド組成物のレオロジーに対するPVOHの重量平均分子量および加水分解 度の変化の影響 実施例8においては、ブレンド組成物のレオロジーに対するPVOH成分の重 量平均分子量および加水分解度の変化の影響を測定した。これに関して、「EVAL 」L101A EVOHを、それぞれ異なる分子量を有する4種の「AIRVOL」PVO Hとブレンドした。これらの組成物の性質を表VIII(a)に示す。これらの組成 物のいく つかを、射出成形し、また押出し流延してフィルムにした。表VIII(b)では、 4種のさらなるブレンド組成物を調製した。これらの4種のブレンド組成物のう ち3種には、異なる加水分解度のPVOH成分を用いた。 ブレンド組成物のレオロジーに対するPVOHの重量平均分子量の変化の影響 PVOHの分子量が増大すると、モジュラスが増大することが認められた。具 体的には、PVOH成分の重量平均分子量が約11,800(「AIRVOL」203) から約128,000(「AIRVOL」540)に増大すると、モジュラスが増大する ことが認められた。EVOHおよびPVOH成分を約50:50の重量比で一定 に保持した状態で、PVOH成分の分子量が増大するにつれ、組成物の加工性が 改善されることが認められた。図12から見てとれるように、組成物の加工性は 、見掛けせん断速度に対する見掛け粘度が互いに匹敵しうる限りにおいては、ブ レンド組成物8(C)〜8(F)についてのその驚くべき流動挙動によって反映 される。ブレンド組成物のレオロジーに対するPVOHの加水分解度の変化の影響 表VIII(b)には、EVOHと3種の異なる加水分解度をもつ「EVAL」L101A PVOHとの、2種の異なる重量比におけるブレンド組成物を示す。PVOH7 1%および加水分解度88%で調製したブレンド組成物を、その後、本明細書に 記載する処理条件の下で造形品に射出形成することができたが、98%の加水分 解度のPVOHを用いて得られたブレンド組成物は、これらの条件の下では加工 することができなかった。実施例9 酸素透過 気体の透過性は食品および飲料品の包装にとって重要な性質であ るため、いくつかのブレンド組成物からフィルムを押し出して、酸素透過の程度 を測定した。エチレン27モル%および48モル%のEVOHならびに「AIRVOL 」205 PVOHから、約50:50の重量比でブレンド組成物を調製し、その 後、上記の方法に従ってフィルムに押し出した。 酸素透過率を測定するために、OX-Tran 2/20 Oxgen Permeation Analyzer(Mo dern Controls Inc.,Minneapolis,Minnesota)を用いて、押し出したフィルム を分析した。測定結果を、以下の表IXに示す。50cm2の二次元面積および約1 ミルの厚さを有するフィルムを約23℃および約0%の相対湿度で約16時間状 態調節した。酸素透過率は、エチレン27モル%のEVOHに比較して、ブレン ド組成物の場合に、また、エチレン48モル%を含有する100%EVOHから 調製された組成物から押し出されたフィルムの場合に、増加することが認められ た。加えて、酸素透過率は、組成物のEVOH成分のエチレン含有量の増大とと もに低下することが認められた。 実施例10 生分解 活性化されたスラッジ廃水処理システムにおけるプラスチック材料の好気性生 分解を測定するための標準試験方法[ASTM D5271(1993)を参照 されたい]によって、生分解を測定した。呼吸計の中で実施されるこの方法を使 用して、水性環境中の好気性微生物によって本発明の組成物の生分解が起こる程 度と速度に関する情報を得た。該呼吸計は、微生物の接種物によって消費される 酸素、ならびに化学的酸素供給量(COD)を有する本発明の組成物に暴露され る接種物によって消費される酸素を測定する。 廃水処理施設からの完全に酸化したスラッジを、呼吸計の液状媒体のための接 種物として使用した。この媒体はまた、(1)中性に近いpHを維持するための緩 衝剤および(2)代謝のための十分な栄養素供給を維持するための無機栄養素を 含むものであった。媒体中の有機炭素源は、スラッジ試料に含まれる微生物およ び残留有機物質であった。酸素消費量の測定にしばしば干渉することが知られる 硝化(アンモニアの生物的酸化)を抑制するために、アリルチオ尿素を加えた。 この環境においては、微生物によって求められる酸素要求量のすべては、媒体中 の炭素系化合物の鉱化によるものであり、これは、アンモニア、硝酸塩および亜 硝酸塩について実施される濃度測定によって確認された。 この方法は、24個の独立した反応器−電解槽アセンブリを有する電解呼吸計 において実施した。これらの自蔵型ユニットは、反応器と、電解槽と、二酸化炭 素吸収容器とからなる。槽アセンブリ は、約25℃に維持される覆い付きの温度制御された水槽に収容された。電解呼 吸計のさらなる説明については、Youngらの「AnImproved Apparatus for Bioche mical Oxgen Demand」Anal.Chem.37,784(1965)ならびにYoungおよびBauma nの「TheElectrolytic Respirometer I.Factors Affecting Oxgen Uptake Mea surements」Water Res.10,1031(1976)を参照されたい。 接種物のベースライン呼吸として、媒体のみを含有する呼吸計槽を使用した。 生分解測定を実施するため、本発明のブレンド組成物を媒体含有呼吸計槽に添加 した。 ブレンド組成物に適用されたCODは、いずれも乾燥重量基準で測定されるそ の質量、水分含有量およびCODから測定した。 微生物が有機物をエネルギーとして代謝するとき、呼吸計槽の中で酸素が消費 され、二酸化炭素が生成される。生成された二酸化炭素を槽の気体空間に移し、 その中に含まれる水酸化カリウムの5N溶液に吸収させた。酸素が消費され、二 酸化炭素が水酸化カリウム溶液中に吸収されるにつれて、呼吸計槽中の気体量が 減少した。検出されると、監視された量の酸素を加え、この量をコンピュータに よって積分し、累積酸素消費量として記録した。以下の表Xは、この方法から収 集された情報の一部を示す。 コラム2には、(i)接種物;(ii)100%EVOH(エチレン44モル% 、重量平均分子量113,000)と接種物;(iii)100%PVOH(加水 分解度88%、重量平均分子量20,000)と接種物;(iv)EVOHとPV OHとの重量比約68:32の本発明の組成物;(v)EVOHとPVOHとの 重量比約67:33の混合物について、試験の77日経過後の累積酸素消費量の 代表的な数値を示す。 正味酸素消費量(試験物質を酸化するために接種物によって使用された酸素の 量)は、試験物質を含有する接種物の累積酸素消費量から、接種物の累積酸素消 費量を減じることによって決定した。この値をコラム3に示す。正味酸素消費量 をPVOHとして適用されたCOD(コラム4を参照)によって割ったものが、 満たされたPVOH酸素要求量の割合(コラム5を参照)を決める。コラム6に は、種々の呼吸計槽に適用されたEVOHの濃度を掲げる。コラ ム7は、CODの濃度を満たされたEVOHとして示す。 これらの結果は、EVOH成分が、PVOH成分の存在において、EVOHだ けの場合の速度を有意に上回る速度で生分解することを示す。さらに、ブレンド 組成物のEVOH成分の生分解速度が、単にPVOHと混合しただけのEVOH の場合よりも大きく高められた。これらの測定結果は、ブレンド組成物が示す共 連続相形態によるものである。この共連続相形態が、生物的に活性の系における 微生物の増殖を促進して、EVOH成分の増大した表面積を与え、それにより、 その生分解を高められた速度で促進する。以下の実施例11によって提供される 情報が、これらの測定結果を確認した。実施例11 放射性標識された生分解 放射性標識されたエチレンの合成およびそのビニルアルコールとの共重合 14C−放射性標識エチレン−ビニルアルコールコポリマーを、二段階で製造し た。 第一段階において、オールステンレス鋼の圧力容器(Parr Instruments,Inc. ,Molaine,Illinois)の中で、14Cで放射性標識されたエチレンと、酢酸ビニ ルとのフリーラジカル重合により、14C−放射性標識エチレン−酢酸ビニルコポ リマーを合成した。 この圧力容器の中に、酢酸ビニル(約100.0g)、開始剤としてのアゾビ スイソブチロニトリル(約0.057g)および連鎖移動剤としてのメタノール (約5.4g)を加えた。圧力容器を封 止し、精製窒素によって約15分間脱酸素化した。容器を液体窒素中で冷却した のち、14C−放射性標識エチレン[約0.056g、55mci/mmole(American Radiochemicals Laboratory,St.Louis,Missouriにより供給)]を、標準的な 減圧ライン技術によってそこに導入した。次に、容器が約500psiの内圧に平 衡するまで、容器にエチレンを仕込んだ。ついで、容器の温度を約60℃に高め 、その温度で約4時間維持した。その後、容器を温度約30℃まで冷却し、圧力 を徐々に解放した。 全反応物を、よく攪拌した容量比1:9のメタノール:水の非溶媒に注加する ことにより、形成した粗14C−放射性標識エチレン−酢酸ビニルコポリマーを沈 殿させた。この粗放射性標識コポリマーを精製するため、アセトンに溶解し、そ こから水で沈殿させた。得られた14C−放射性標識エチレン−酢酸ビニルポリマ ーを、減圧下に約60℃で約12時間乾燥させた。 合成の第二段階においては、該14C−放射性標識エチレン−酢酸ビニルコポリ マーをメタノール性NaOHでけん化して、14C−標識エチレン−ビニルアルコ ールコポリマーを得た。具体的には、14C−標識エチレン−酢酸ビニルコポリマ ー(約10g)を1リットルの樹脂槽に入れ、約60℃でメタノール(約160 ml)に溶解させた。この溶液に、攪拌しながら、NaOH約80gをメタノール 約1リットルに加えたものから調製した溶液約10mlを添加した。攪拌を約30 分間続けると、その間、窒素をゆっくりと送気して、副生成物として形成された 酢酸メチルを追い出した。メタノール性NaOHのさらに10ml分を混合物に添 加し、窒素をさら に2時間送気した。次に、氷酢酸(2ml)を加えて混合物を中和し、混合物が完 全に凝固するまで、容器を氷槽中で冷却した。 凝固した14C−放射性標識エチレン−ビニルアルコールコポリマーを、中間多 孔度のガラスろ過器に通して減圧ろ過した。ろ液を、酢酸約0.5gを水約1リ ットルに加えたものから調製した溶液約400mlと混合した。得られたスラリー を約30分間攪拌し、ついでろ過した。この手順を3回繰り返し、そこで、最終 生成物を減圧下に約60℃で約1〜2時間乾燥させ、さらに減圧下に約90〜約 100℃の範囲で約15時間乾燥させた。14C−放射性標識EVOHは、エチレ ン含有量を約46モル%、重量平均分子量を約78,000、および比放射能を 約0.59mci/g有することが測定された。放射性標識ブレンド組成物の調製 14C−放射性標識したEVOHとPVOHとから、約56:44の重量比で、 さきに実施例1に記載した方法に従って、ブレンド組成物を調製した。この14C −放射性標識ブレンド組成物は、同様な重量比で同様な物理的パラメータをもつ EVOHとPVOHとから調製されたブレンド組成物と同様な、流動特性を示す ことが認められた。放射性標識ブレンド組成物の生分解 実施例10と同じ生分解試験方法を用いた。しかし、この方法では、14C含有 二酸化炭素を、通常の生分解方法で実施されているように分析せずに廃棄する代 わりに、一定間隔で吸収剤に捕集し、シンチレーション計数によって測定した。14 C含有二酸化炭素の測定 量は、ブレンド組成物のEVOH成分のエチレン部の鉱化と相関した。 図13によって示されるように、本発明のブレンド組成物(△によって表す) は、組成物を調製するのに使用される成分の混合物の場合(●によって表す)よ りも高められた速度の生分解を示す。EVOHの生分解(○によって表す)と、 ブレンド組成物から抽出後に残ったEVOHの生分解(□によって表す)との比 較は、残留EVOHの生分解の程度が、EVOHの生分解(○によって表す)の 程度の2.5倍であることを示す。ブレンド組成物中にPVOH成分が含まれて いる効果は、EVOHの生分解(○)および残留EVOHの生分解(□)の速度 と、PVOHを栄養素補充として週単位で接種物に加えた同じ物質の生分解の速 度(それぞれ●および■)との比較によって実証される。したがって、EVOH 成分の表面積の増大と、接種物にPVOHを補充することとを合わせた効果が、 ブレンド組成物(△)から得られた結果と一致する生分解結果を示す。 添付された請求の範囲によって定義される本発明の範囲または真髄を逸脱する ことなく、本発明の多くの変形と改良が考えられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AT,AU,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CZ,DE,DK,ES,FI,GB,H U,JP,KP,KR,KZ,LK,LU,MG,MN ,MW,NL,NO,NZ,PL,PT,RO,RU, SD,SE,SK,UA,VN (72)発明者 フラミノ,アンソニー アメリカ合衆国、ニュージャージー 07930、チェスター、クレーマー・ドライ ブ 16

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.少なくとも1種の第一のポリマーと、少なくとも1種の第二のポリマーとを 含む生分解性熱可塑性ポリマーブレンド組成物であって、第一のポリマーと第二 のポリマーとが密接に組み合わされて、一様で実質的に均質なブレンドを形成し 、生分解に好都合な条件に置かれると、第一のポリマーが生分解する速度が第二 のポリマーによって高められる組成物。 2.第一のポリマーが、 (i)酢酸ビニルとアルケンとを共重合させた後、ビニルエステル単位の一部 または全部を加水分解してビニルアルコール単位を形成することによって得られ るポリマー; (ii)ポリウレタン類; (iii)ポリアミド類; (iv)ポリエステル類; (v)ポリビニルピロリドンおよびその誘導体; (vi)ポリイソプレン; ならびにこれらの組み合わせからなる群 より選択することができる請求の範囲第1項記載の組成物。 3.第一のポリマーが、約80:20〜約50:50のビニルアルコール単位と アルケン単位とのモル比を有するエチレン−ビニルアルコールコポリマーである 請求の範囲第1項記載の組成物。 4.ビニルアルコール単位とアルケン単位とのモル比が約73:27〜約52: 48である請求の範囲第3項記載の組成物。 5.第一のポリマーが約5,000〜約300,000の重量平均 分子量を有する請求の範囲第3項記載の組成物。 6.第一のポリマーが約60,000の重量平均分子量を有する請求の範囲第3 項記載の組成物。 7.第二のポリマーが、アルケノールホモポリマーおよびコポリマーからなる群 より選択することができる請求の範囲第1項記載の組成物。 8.アルケノールホモポリマーがポリビニルアルコールである請の範囲第7項記 載の組成物。 9.ポリビニアルコールがポリ酢酸ビニルから実質的に完全に転換されたもので ある請求の範囲第8項記載の組成物。 10.ポリビニアルコールが約40%〜約98%の加水分解度でポリ酢酸ビニル から部分的に転換されたものである請求の範囲第8項記載の組成物。 11.ポリビニアルコールが約88%の加水分解度でポリ酢酸ビニルから部分的 に転換されたものである請求の範囲第8項記載の組成物。 12.ポリビニアルコールが約10,000〜約50,000の重量平均分子量 を有する請求の範囲第8項記載の組成物。 13.ポリビニアルコールが約20,000の重量平均分子量を有する請求の範 囲第8項記載の組成物。 14.ポリビニアルコールが約88%の加水分解度でポリ酢酸ビニルから部分的 に転換されたものであり、約20,000の重量平均分子量を有する請求の範囲 第8項記載の組成物。 15.第一のポリマーがエチレン−ビニルアルコールコポリマーで あり、第二のポリマーがポリビニルアルコールである請求の範囲第1項記載の組 成物。 16.エチレン−ビニルアルコールコポリマー成分と、ポリビニルアルコール成 分とが約95:5〜約25:75の重量比で組成物中に存在する請求の範囲第1 5項記載の組成物。 17.エチレン−ビニルアルコールコポリマー成分と、ポリビニルアルコール成 分とが約60:40〜約40:60の重量比で存在する請求の範囲第15項記載 の組成物。 18.エチレン−ビニルアルコールコポリマー成分と、ポリビニルアルコール成 分とが約50:50の重量比で存在する請求の範囲第15項記載の組成物。 19.多糖類成分をさらに含む請求の範囲第1項記載の組成物。 20.多糖類成分が、デンプン成分、セルロース類、糖タンパク類、アルギン酸 塩類、ペクチン類、アガロース類、カラゲニン類およびそれらの組み合わせから なる群より選択することができる請求の範囲第19項記載の組成物。 21.デンプン成分が、天然または顆粒状のデンプン、化学改質されたデンプン 、ゼラチン化デンプン、変性デンプンおよびそれらの組み合わせからなる群より 選択することができる請求の範囲第20項記載の組成物。 22.多連続相において存在する請求の範囲第1項記載の組成物。 23.共連続相において存在する請求の範囲第1項記載の組成物。 24.少なくとも1種の第一のポリマーと、少なくとも1種の第二のポリマーと を含む生分解性熱可塑性ポリマーブレンド組成物で あって、生分解に好都合な条件に置かれると、組成物が生分解する速度が第二の ポリマーの存在によって高められるところの組成物を調製する方法であって、 (a)少なくとも1種の第一のポリマーおよび少なくとも1種の第二のポリマ ーを用意する段階と; (b)第一のポリマーと第二のポリマーとをブレンドして、一様で実質的に均 質なブレンドを形成する段階とを含む方法。 25.(c)ブレンドの形成の前に多糖類成分を第一のポリマーおよび第二のポ リマーとともに含ませる段階をさらに含む請求の範囲第24項記載の方法。 26.(c)ブレンドの形成の間に多糖類成分を第一のポリマーおよび第二のポ リマーとともに含ませる段階をさらに含む請求の範囲第24項記載の方法。 27.(c)ブレンドの形成の後に多糖類成分を組成物に含ませる段階をさらに 含む請求の範囲第24項記載の方法。 28.第一のポリマーと第二のポリマーとを強力な混合条件下に混合する請求の 範囲第24項記載の方法。 29.押出し調製において、第一のポリマーおよび第二のポリマーを用意し、溶 融し、混合して溶融体ブレンドにすることによって組成物を調製する請求の範囲 第24項記載の方法。 30.溶液調製において、第一のポリマーおよび第二のポリマーを用意し、混合 してブレンドにすることによって組成物を調製する請求の範囲第24項記載の方 法。 31.請求の範囲第1項記載の組成物を射出成形することによって 製造される造形品。 32.請求の範囲第1項記載の組成物を押出しすることによって製造されるフィ ルム。 33.請求の範囲第1項記載の組成物を溶融紡糸することによって製造される繊 維。
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