KR20220131295A - 셀룰로스 아세테이트로 제조된 생분해성 조성물 및 물품 - Google Patents

셀룰로스 아세테이트로 제조된 생분해성 조성물 및 물품 Download PDF

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Abstract

적어도 하나의 셀룰로스 아세테이트, 및 폴리에틸렌 글리콜 또는 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 중 하나를 포함하는 열가소성 및 생분해성 셀룰로스 아세테이트 조성물이 개시된다. 상기 조성물은 필름, 시트, 및 물품으로 성형된다.

Description

셀룰로스 아세테이트로 제조된 생분해성 조성물 및 물품
허용가능한 시간 제한 내에서 생분해성으로 간주되지 않는 폐기물 처리, 특히 플라스틱 또는 중합체와 같은 대량 소비재의 처리는 전세계적으로 잘 알려진 문제이다. 이와 관련된 공공의 요구는, 이러한 유형의 폐기물을 재활용, 재사용을 통해 재생 제품에 통합하거나, 또는 현재 유통되고 있거나 매립되어 있는 폐기물의 양을 줄이는 것이다. 이는 일회용 플라스틱 제품/재료에 특히 해당된다.
빨대, 테이크아웃 컵, 및 비닐봉지와 같은 일회용 플라스틱의 환경적 운명에 대한 소비자 심리가 세계적인 추세가 됨에 따라, 전세계적으로 선진국과 개발도상국 모두에서 플라스틱 사용 금지가 고려/제정되고 있다. 예를 들어, 미국에서만 비닐 쇼핑백에서 빨대, 커트러리 및 클램쉘(clamshell) 포장재까지 사용 금지가 확장되었다. 다른 국가에서는 훨씬 더 극단적인 조치를 취했으며, 예컨대 EU 전역에서는 10가지 일회용 품목 목록을 사용 금지, 또는 제한하거나, 또는 확대된 생산자 책임을 의무화할 예정이다. 결과적으로 업계의 리더, 브랜드 소유자 및 소매업체는 향후 몇 년 동안 재활용가능, 재사용가능 또는 퇴비화가능한 포장재를 구현하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 일부 응용 분야에서는 재활용가능한 재료가 바람직하지만, 다른 응용 분야에서는 퇴비화가능한 및/또는 생분해성 재료가 더 적합한데, 예컨대 제품이 식품으로 오염된 경우, 또는 부적절한 폐기물 관리 시스템으로 인해 환경으로 누출되는 수준이 높은 경우이다.
의도된 용도에 적합한 성능 특성을 가지는 퇴비화가능한 및/또는 생분해성인 일회용 소비재에 대한 시장 요구가 존재한다.
이러한 특성을 가지며, 또한 상당한 함량의 재생가능, 재활용 및/또는 재사용 재료를 가지는 제품을 제공하는 것이 유리할 것이다. 이러한 제품 중 하나가 발포체이다.
본 발명은 다음을 포함하는 조성물을 개시한다:
(1) 아세틸 치환도("DAc")가 2.2 내지 2.6의 범위인 여기서 셀룰로스 아세테이트, 및
(2) 17-23 중량%의, 평균 분자량이 300 달톤 내지 550 달톤인 폴리에틸렌 글리콜 또는 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 조성물,
이 때 상기 조성물은 용융 가공성, 생분해성 및 붕해성이다.
본 발명은 다음을 포함하는 조성물을 개시한다:
(1) 아세틸 치환도("DAc")가 2.2 내지 2.6의 범위인 여기서 셀룰로스 아세테이트,
(2) 13-23 중량%의, 평균 분자량이 300 달톤 내지 550 달톤인 폴리에틸렌 글리콜 또는 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 조성물, 및
(3) 0.01-1.8 중량%의, 에폭시화 대두유, 2차 산화 방지제, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 첨가제,
이 때 상기 조성물은 용융 가공성, 생분해성 및 붕해성이다.
본 발명은 또한 추가의 조성물, 물품, 및 방법을 개시한다.
도 1은 Ex 36, Ex 37 및 Foamazol 73S에 대한 중량 손실 곡선을 도시한다.
셀룰로스 아세테이트
실시양태에서, 본 발명에서 사용되는 셀룰로스 아세테이트는 기술 분야에 공지되어 있고 생분해성인 임의의 셀룰로스 아세테이트일 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 셀룰로스 아세테이트는 일반적으로 다음의 구조의 반복 단위를 포함한다:
Figure pct00001
상기 식에서, R1, R2, 및 R3는 수소 또는 아세틸로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된다. 셀룰로스 에스터의 경우, 치환 수준은 일반적으로 무수 글루코스 단위(AGU) 당 비-OH 치환기의 평균 수인 치환도(DS)로 표현된다. 일반적으로, 종래의 셀룰로스는 치환될 수 있는 각 AGU 단위에 3개의 하이드록실기를 포함하며; 그러므로, DS는 0 내지 3 사이의 값을 가질 수 있다. 천연 셀룰로스는 펄프화 및 정제 후에도 중합도가 250 내지 5,000인 대형 다당류이므로 최대 DS가 3.0이라는 가정이 거의 정확하다. DS는 통계적 평균 값이므로, 값이 1이라고 해서 모든 AGU에 단일 치환기를 가지는 것은 아니다. 어떤 경우에는, 치환되지 않은 무수 글루코스 단위가 있을 수 있으며, 일부는 2개, 일부는 3개 치환기를 가지고, 일반적으로 이러한 값은 정수가 아니다. 전체 DS는 무수 글루코스 단위당 모든 치환기의 평균 수로 정의된다. AGU당 치환도는 또한 예를 들어 하이드록실 또는 아세틸과 같은 특정 치환기를 지칭할 수 있다. 실시양태에서, n은 25 내지 250, 또는 25 내지 200, 또는 25 내지 150, 또는 25 내지 100, 또는 25 내지 75 범위의 정수이다.
본 발명의 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트는 적어도 2개의 무수 글루코스 고리를 가지며, 적어도 50 내지 5,000 이하의 무수 글루코스 고리, 또는 적어도 50 내지 150 미만의 무수 글루코스 고리를 가질 수 있다. 분자당 무수 글루코스 단위의 수는 셀룰로스 아세테이트의 중합도(DP)로서 정의된다. 실시양태에서, 셀룰로스 에스터는 25℃에서 0/40 중량부의 페놀/테트라클로로에탄 용액 100 ml 중 0.25 그램 샘플에 대해 측정된 고유 점도(IV)가 약 0.2 내지 약 3.0 데시리터/그램, 또는 약 0.5 내지 약 1.8, 또는 약 1 내지 약 1.5일 수 있다. 실시양태에서, 본 명세서에서 유용한 셀룰로스 아세테이트는 DS/AGU가 약 1 내지 약 2.5, 또는 1 내지 2.2 미만, 또는 1 내지 1.5 미만이며, 치환 에스터는 아세틸이다.
셀룰로스 아세테이트는 기술 분야에 공지된 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다. 셀룰로스 에스터 제조 공정의 예시는 문헌[Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition, Vol. 5, Wiley-Interscience, New York (2004), pp. 394-444]에 교시되어 있다. 셀룰로스 아세테이트 제조의 출발 물질인 셀룰로스는 코튼 린터, 연재 펄프, 경재 펄프, 옥수수 섬유 및 기타 농업 공급원, 박테리아 셀룰로스 등과 같은 공급원으로부터 다양한 등급으로 수득할 수 있다.
셀룰로스 아세테이트를 제조하는 한 가지 방법은 셀룰로스를 적절한 유기산, 산 무수물 및 촉매와 혼합하여 셀룰로스를 에스터화하는 것이다. 셀룰로스는 이후 셀룰로스 트라이에스터(triester)로 전환된다. 그런 다음, 물-산 혼합물을 셀룰로스 트라이에스터에 첨가하여 에스터 가수분해가 수행되고, 이를 여과하여 임의의 겔 입자 또는 섬유를 제거할 수 있다. 이후 혼합물에 물을 첨가하여 셀룰로스 에스터를 침전시킨다. 셀룰로스 에스터는 이후 물로 세척하여 반응 부산물을 제거한 후 탈수 및 건조된다.
가수분해될 셀룰로스 트라이에스터는 3개의 아세틸 치환기를 가질 수 있다. 이러한 셀룰로스 에스터는 당업자에게 공지된 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 셀룰로스 에스터는 카복실 산 및 무수물의 혼합물에서 H2SO4와 같은 촉매의 존재하에 셀룰로스의 불균질 아실화(heterogeneous acylation)에 의해 제조될 수 있다. 셀룰로스 트라이에스터는 또한 LiCl/DMAc 또는 LiCl/NMP와 같은 적절한 용매에 용해된 셀룰로스의 균질 아실화에 의해 제조될 수 있다.
당업자는 셀룰로스 트라이에스터의 상업적 용어가 또한 아실 기로 완전히 치환되지 않은 셀룰로스 에스터를 포괄한다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, Eastman Chemical Company(미국, TN, 킹스포트)에 의해 상업적으로 입수가능한 셀룰로스 트라이아세테이트는 일반적으로 DS가 약 2.85 내지 약 2.99이다.
셀룰로스를 트라이에스터로 에스터화한 후, 아실 치환기의 일부는 가수분해에 의해 또는 알코올분해에 의해 제거되어 2차 셀룰로스 에스터를 제공할 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 사용되는 특정 방법에 따라 아실 치환기의 분포는 무작위 또는 비무작위일 수 있다. 2차 셀룰로스 에스터는 또한 제한된 양의 아실화제를 사용하여 가수분해 없이 직접 제조될 수 있다. 이러한 방법은 특히 반응이 셀룰로스를 용해시키는 용매에서 수행되는 경우에 유용하다. 이들 모든 방법은 본 발명에 유용한 셀룰로스 에스터를 산출한다.
하나의 실시양태에서 또는 언급된 임의의 실시양태와 조합하여, 또는 언급된 임의의 실시양태와 조합하여, 셀룰로스 아세테이트는 ASTM D6474 따라 용매로서 NMP 및 폴리스티렌 등가의 Mn을 사용한 겔투과 크로마토그래피(GPC) 측정 시, 폴리스티렌 등가의 수평균 분자량(Mn)이 약 10,000 내지 약 100,000인 셀룰로스 다이아세테이트이다. 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은, ASTM D6474에 따라 용매로서 NMP를 사용한 겔 투과 크로마토그래피(GPC) 측정 시 폴리스티렌 등가의 수평균 분자량(Mn)이 10,000 내지 90,000; 또는 10,000 내지 80,000; 또는 10,000 내지 70,000; 또는 10,000 내지 60,000; 또는 10,000 내지 60,000 미만; 또는 10,000 내지 55,000 미만; 또는 10,000 내지 50,000 미만; 또는 10,000 내지 50,000 미만; 또는 10,000 내지 45,000 미만; 또는 10,000 내지 40,000 미만; 또는 10,000 내지 30,000 미만; 또는 20,000 내지 60,000 미만; 또는 20,000 내지 55,000 미만; 또는 20,000 내지 50,000 미만; 또는 20,000 내지 50,000 미만; 또는 20,000 내지 45,000 미만; 또는 20,000 내지 40,000 미만; 또는 20,000 내지 35,000 미만; 또는 20,000 내지 30,000 미만; 또는 30,000 내지 60,000 미만; 또는 30,000 내지 55,000 미만; 또는 30,000 내지 50,000 미만; 또는 30,000 내지 50,000 미만; 또는 30,000 내지 45,000 미만; 또는 30,000 내지 40,000 미만; 또는 30,000 내지 35,000인 셀룰로스 다이아세테이트를 포함한다.
가장 일반적인 상업적인 2차 셀룰로스 에스터는 셀룰로스 트라이에스터를 형성하기 위해 셀룰로스의 초기 산 촉매된 불균질 아실화에 의해 제조된다. 셀룰로스 트라이에스터의 상응하는 카복실산에서 균질한 용액을 얻은 후, 원하는 치환도가 얻어질 때까지 셀룰로스 트라이에스터를 가수분해한다. 단리 후, 무작위 2차 셀룰로스 에스터가 수득된다. 즉, 각 하이드록실의 상대 치환도(RDS)는 대략 동일하다.
본 발명에서 유용한 셀룰로스 아세테이트는 기술 분야 내 공지된 기법을 사용하여 제조될 수 있으며, 다양한 유형의 셀룰로스 에스터, 예를 들어 Eastman Chemical Company(미국, TN, 킹스포트)로부터 수득될 수 있는 셀룰로스 에스터, 예를 들어, Eastman™ 셀룰로스 아세테이트 CA 398-30 및 Eastman™ 셀룰로스 아세테이트 CA 398-10로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트는 재활용 물질, 예를 들어 재활용 플라스틱 함유 합성가스 공급원으로부터 수득된 반응물을 사용하여, 셀룰로스를 셀룰로스 에스터로 전환함으로써 제조될 수 있다. 실시양태에서, 이러한 반응물은, 예를 들어, 본 명세서에서 논의된, 셀룰로스의 에스터화 또는 아실화 반응에 사용된 유기 산 및/또는 산 무수물을 포함하는 셀룰로스 반응물일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시양태에서 또는 언급된 임의의 실시양태와 조합하여, 또는 언급된 임의의 실시양태와 조합하여, 적어도 하나의 재활용 셀룰로스 아세테이트를 포함하는 셀룰로스 아세테이트 조성물이 제공되며, 이 때, 셀룰로스 아세테이트는 재활용 함유 물질, 예를 들어, 재활용 플라스틱 함유 합성가스로부터 유도된 무수 글루코스 단위(AU)에 적어도 하나의 치환기를 가진다.
하나의 양태에서, 생분해성 셀룰로스 아세테이트는 충전제, 첨가제, 생체고분자, 안정화제, 및/또는 악취 개질제 중 적어도 하나 및 가소제를 가지는 셀룰로스 아세테이트 조성물로 배합될 수 있다. 첨가제의 예로는 왁스, 상용화제, 생분해 촉진제, 염료, 안료, 착색제, 광택 조절제, 윤활제, 산화 방지제, 점도 조절제, 항진균제, 김서림 방지제, 열 안정화제, 충격 개질제, 항균제, 연화제, 이형제, 및 이들의 조합을 포함한다. 동일한 유형의 화합물 또는 재료가 셀룰로스 아세테이트 조성물의 여러 범주의 성분에 대해 식별되거나 이에 포함될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜(PEG)은 가소제로서, 또는 친수성 중합체 또는 생분해 촉진제와 같이 가소제로서 기능을 하지 않는 첨가제로서 기능을 할 수 있는데, 이는, 예를 들어, 저분자량 PEG가 가소화 효과를 가지며, 고분자량 PEG가 가소화 효과가 없는 친수성 중합체로서 기능을 하는 경우이다.
실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 생분해성 셀룰로스 아세테이트(BCA) 및 적어도 하나의 가소제를 포함한다. 가소제는 셀룰로스 아세테이트의 용융 온도, Tg, 및/또는 용융 점도를 감소시킨다. 실시양태에서, 가소제는 식품-적합성 가소제이다. 식품-적합성(food-compliant)은 가소제가 사용 허가를 받았거나, 또는 적어도 하나의 (국가 또는 지역의) 식품 안전성 규제 기관(또는 조직)에 의해 안정한 것으로 인정된, 예를 들어 21 CFR 식품 첨가물 규정, 또는 미국 FDA에 의해 일반적으로 안정한 것으로 간주되는 물질(Generally Recognized as Safe, GRAS)에 등재된 경우, 해당 식품 첨가물 및/또는 식품 접촉 규정을 준수하는 것을 의미한다. 실시양태에서, 식품-적합성 가소제는 트라이아세틴(triacetin)이다. 실시양태에서, 고려될 수 있는 식품-적합성 가소제로의 예로는 트라이아세틴, 트라이에틸 시트레이트, 폴리에틸렌 글리콜, Benzoflex, 프로필렌 글리콜, 폴리소르베이트, 수크로스 옥타아세테이트, 아세틸화 트라이에틸 시트레이트, 아세틸 트라이뷰틸 시트레이트, Admex, 트라이프로피오닌, Scandiflex, 폴록사머 공중합체, 폴리에틸렌 글리콜 석시네이트, 다이아이소뷰틸 아디페이트, 폴리비닐 피롤리돈 및 글리콜 트라이벤조에이트를 포함할 수 있다.
실시양태에서, 가소제는 종래의 용융 가공 장비에서 셀룰로스 아세테이트 조성물이 유용한 물품, 예를 들어, 일회용 플라스틱 물품으로 용융 가공(또는 열성형 처리)되도록 하기에 충분한 양으로 존재할 수 있다. 실시양태에서, 가소제는, 셀룰로스 아세테이트 조성물의 중량을 기준으로 대부분의 열가소성 가공을 위해 1 내지 40 중량%; 또는 프로파일 압출을 위해 15 내지 25 중량%, 또는 13-17 중량%; 또는 시트 압출을 위해 19-22 중량%; 또는 사출 성형을 위해 23-27 중량%의 양으로 존재한다. 실시양태에서, 프로파일 압출, 시트 압출, 열성형, 및 사출 성형은, 셀룰로스 아세테이트 조성물의 중량을 기준으로 13-30, 또는 13-25, 또는 15-30, 또는 15-25 중량% 범위의 가소제 수준에서 달성될 수 있다.
실시양태에서, 가소제는 생분해성 가소제이다. 생분해성 가소제의 일부 예로는 트라이아세틴, 트라이에틸 시트레이트, 아세틸 트라이에틸 시트레이트, 폴리에틸렌 글리콜, 벤조에이트 함유 가소제 예컨대 Benzoflex™ 가소제 시리즈, 폴리(알킬 석시네이트) 예컨대 폴리(뷰틸 석시네이트), 폴리에터설폰, 아디페이트계 가소제, 대두유 에폭사이드, 예컨대 Paraplex™ 가소제 시리즈, 수크로스계 가소제, 다이뷰틸 세바케이트, 트라이뷰티린, 수크로스 아세테이트 아이소뷰티레이트, Resolflex™ 시리즈 가소제, 트라이페닐 포스페이트, 글리콜레이트, 폴리에틸렌 글리콜, 2,2,4-트라이메틸펜탄-1,3-다이일 비스(2-메틸프로파노에이트) 및 폴리카프로락톤을 포함한다.
실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 적어도 하나의 BCA를 포함하는 생분해성 CA 성분 및 적어도 하나의 (BCA 이외의) 다른 생분해성 중합체를 포함하는 생분해성 중합체 성분을 포함한다. 실시양태에서, 다른 생분해성 중합체는 폴리하이드록시알카노에이트(PHA 및 PHB), 폴리락트산(PLA), 폴리카프로락톤 중합체(PCL), 폴리뷰티렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT), 폴리에틸렌 석시네이트(PES), 폴리비닐 아세테이트(PVA), 폴리뷰티렌 석시네이트(PBS) 및 공중합체(예컨대 폴리뷰티렌 석시네이트-co-아디페이트(PBSA)), 셀룰로스 에스터, 셀룰로스 에터, 전분, 단백질, 이들의 유도체, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 둘 이상의 생분해성 중합체를 포함한다. 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은, 셀룰로스 아세테이트 조성물 기준으로, 0.1 내지 50 중량% 미만, 또는 1 내지 40 중량%, 또는 1 내지 30 중량%, 또는 1 내지 25 중량%, 또는 1 내지 20 중량% 양의 (BCA 이외의) 생분해성 중합체를 포함한다. 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은, BCA 및 생분해성 중합체의 총량을 기준으로, 0.1 내지 50 중량% 미만, 또는 1 내지 40 중량%, 또는 1 내지 30 중량%, 또는 1 내지 25 중량%, 또는 1 내지 20 중량% 양의 (BCA 이외의) 생분해성 중합체를 포함한다. 실시양태에서, 적어도 하나의 생분해성 중합체는, 굴절률 검출기가 장착된 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 사용하고 폴리스티렌 표준 메틸렌 클로라이드의 용매를 사용하여 측정된 중량 평균 분자량(Mw)이 10,000 내지 1,000,000, 또는 50,000 내지 1,000,000, 또는 100,000 내지 1,000,000, 또는 250,000 내지 1,000,000, 또는 500,000 내지 1,000,000, 또는 600,000 내지 1,000,000, 또는 600,000 내지 900,000, 또는 700,000 내지 800,000, 또는 10,000 내지 500,000, 또는 10,000 내지 250,000, 또는 10,000 내지 100,000, 또는 10,000 내지 50,000의 범위인 PHA를 포함한다. 실시양태에서, PHA는 폴리하이드로뷰티레이트-co-하이드록시헥사노에이트를 포함할 수 있다.
실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 적어도 하나의 BCA를 포함하는 생분해성 CA 성분 및 적어도 하나의 (BCA 이외의) 다른 생분해성 중합체를 포함하는 생분해성 중합체 성분을 포함한다. 실시양태에서, 다른 생분해성 중합체는 폴리하이드록시알카노에이트(PHA 및 PHB), 폴리락트산(PLA), 폴리카프로락톤 중합체(PCL), 폴리뷰티렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT), 폴리에틸렌 석시네이트(PES), 폴리비닐 아세테이트(PVA), 폴리뷰티렌 석시네이트(PBS), 셀룰로스 에스터, 셀룰로스 에터, 전분, 단백질, 이들의 유도체, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 둘 이상의 생분해성 중합체를 포함한다. 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은, 셀룰로스 아세테이트 조성물 기준으로, 0.1 내지 50 중량% 미만, 또는 1 내지 40 중량%, 또는 1 내지 30 중량%, 또는 1 내지 25 중량%, 또는 1 내지 20 중량% 양의 (BCA 이외의) 생분해성 중합체를 포함한다. 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은, BCA 및 생분해성 중합체의 총량을 기준으로, 0.1 내지 50 중량% 미만, 또는 1 내지 40 중량%, 또는 1 내지 30 중량%, 또는 1 내지 25 중량%, 또는 1 내지 20 중량% 양의 (BCA 이외의) 생분해성 중합체를 포함한다. 실시양태에서, 적어도 하나의 생분해성 중합체는, 굴절률 검출기가 장착된 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 사용하고 폴리스티렌 표준 메틸렌 클로라이드의 용매를 사용하여 측정된 중량 평균 분자량(Mw)이 600,000 내지 1,000,000, 또는 600,000 내지 900,000, 또는 700,000 내지 800,000의 범위인 PHA를 포함한다. 실시양태에서, PHA는 폴리하이드로뷰티레이트-co-하이드록시헥사노에이트를 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 적어도 하나의 안정화제를 포함한다. 셀룰로스 아세테이트 조성물이 퇴비화가능 및/또는 생분해성인 것이 바람직하지만, 선택된 저장 수명 또는 안정성, 예를 들어, 광노출, 산화 안정성, 또는 가수분해 안정성을 제공하기 위해 특정 양의 안정화제가 첨가될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 안정화제는 다음을 포함할 수 있다: UV 흡수제, 산화 방지제(아스코르브산, BHT, BHA 등), 기타 산 및 라디칼 제거제, 에폭시화 오일, 예를 들어 에폭시화 대두유, 또는 이들의 조합.
산화 방지제는 1차 산화 방지제, 및 2차 산화 방지제를 비롯한 여러 부류로 분류될 수 있다. 1차 산화 방지제는 일반적으로 자유 라디칼 종결제(소거제)로서 본질적으로 기능하는 것으로 알려져 있다. 2차 산화 방지제는 일반적으로 과산화수소(ROOH)가 비반응성 생성물로 분해된 후, 알콕시 및 하이드록시 라디칼로 분해되는 것으로 알려져 있다. 2차 산화 방지제는 상승적 억제 효과를 달성하기 위해 자유 라디칼 소거제(1차 산화 방지제)와 함께 종종 사용되며, 2차 AO는 페놀계 1차 AO의 수명을 연장하는 데 사용된다.
"1차 산화 방지제"는 수소 전달을 통해 과산화물 라디칼과 반응하여 라디칼을 켄칭하는 역할을 하는 산화 방지제이다. 1차 산화 방지제 장애 페놀 및 2차 방향족 아민에서와 같이 일반적으로 반응성 하이드록시 또는 아미노 기를 포함한다. 1차 산화 방지제의 예로는 BHT, Irganox™ 1010, 1076, 1726, 245, 1098, 259 및 1425; Ethanox™ 310, 376, 314 및 330; Evernox™ 10, 76, 1335, 1330, 3114, MD 1024, 1098, 1726, 120. 2246 및 565; Anox™ 20, 29, 330, 70, IC-14 및 1315; Lowinox™ 520, 1790, 22IB46, 22M46, 44B25, AH25, GP45, CA22, CPL, HD98, TBM-6 및 WSP; Naugard™ 431, PS48, SP 및 445; Songnox™ 1010, 1024, 1035, 1076 CP, 1135 LQ, 1290 PW, 1330FF, 1330PW, 2590 PW 및 3114 FF; 및 ADK Stab AO-20, AO-30, AO-40, AO-50, AO-60, AO-80 및 AO-330을 포함한다.
"2차 산화 방지제"는 종종 과산화수소 분해제라고도 한다. 이는 과산화수소와 반응하여, 라디칼이 아닌 비반응성 및 열적으로 안정한 생성물로 분해함으로써 작용한다. 이는 종종 1차 산화 방지제와 함께 사용된다. 2차 산화 방지제의 예로는 유기 인(예를 들어, 포스파이트, 포스포나이트) 및 유기 황 부류의 화합물을 포함한다. 이러한 화합물의 인 및 황 원자는 과산화물과 반응하여 과산화물을 알코올로 전환한다. 2차 산화 방지제의 예로는 Ultranox 626, Ethanox™ 368, 326 및 327; Doverphos ™ LPG11, LPG12, DP S-680, 4, 10, S480, S-9228, S-9228T; Evernox ™ 168 및 626; Irgafos™ 126 및 168; Weston™ DPDP, DPP, EHDP, PDDP, TDP, TLP 및 TPP; Mark™ CH 302, CH 55, TNPP, CH66, CH 300, CH 301, CH 302, CH 304 및 CH 305; ADK Stab 2112, HP-10, PEP-8, PEP-36, 1178, 135A, 1500, 3010, C 및 TPP; Weston 439, DHOP, DPDP, DPP, DPTDP, EHDP, PDDP, PNPG, PTP, PTP, TDP, TLP, TPP, 398, 399, 430, 705, 705T, TLTTP 및 TNPP; Alkanox 240, 626, 626A, 627AV, 618F 및 619F; 및 Songnox™ 1680 FF, 1680 PW 및 6280 FF를 포함한다.
실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 적어도 하나의 안정화제를 포함하며, 이 때, 안정화제는 하나 이상의 2차 산화 방지제를 포함한다. 실시양태에서, 안정화제는 하나 이상의 2차 산화 방지제로부터 선택된 제1 안정화제 성분, 및 하나 이상의 1차 산화 방지제, 시트르산 또는 이들의 조합으로부터 선택된 제2 안정화제 성분을 포함한다.
실시양태에서, 안정화제는 조성물의 총 중량을 기준으로 2차 산화 방지제의 총량의 중량%로 0.01 내지 0.8, 또는 0.01 내지 0.7, 또는 0.01 내지 0.5, 또는 0.01 내지 0.4, 또는 0.01 내지 0.3, 또는 0.01 내지 0.25, 또는 0.01 내지 0.2, 또는 0.05 내지 0.8, 또는 0.05 내지 0.7, 또는 0.05 내지 0.5, 또는 0.05 내지 0.4, 또는 0.05 내지 0.3, 또는 0.05 내지 0.25, 또는 0.05 내지 0.2, 또는 0.08 내지 0.8, 또는 0.08 내지 0.7, 또는 0.08 내지 0.5, 또는 0.08 내지 0.4, 또는 0.08 내지 0.3, 또는 0.08 내지 0.25, 또는 0.08 내지 0.2 범위 양의 하나 이상의 2차 산화 방지제를 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 안정화제는 포스파이트 화합물인 2차 산화 방지제를 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 안정화제는 포스파이트 화합물인 2차 산화 방지제 및 DLTDP인 또 다른 2차 산화 방지제를 포함한다.
상기 부류 중 한 하위부류에서, 안정화제는 제2 안정화제 성분을 추가로 포함하며, 이는 조성물의 총 중량을 기준으로 1차 산화 방지제 총량의 중량 %로 0.05 내지 0.7, 또는 0.05 내지 0.6, 또는 0.05 내지 0.5, 또는 0.05 내지 0.4, 또는 0.05 내지 0.3, 또는 0.1 내지 0.6, 또는 0.1 내지 0.5, 또는 0.1 내지 0.4, 또는 0.1 내지 0.3 범위 양의 하나 이상의 1차 산화 방지제를 포함한다. 상기 부류 중 또 다른 하위부류에서, 안정화제는 제2 안정화제 성분을 추가로 포함하며, 이는 조성물의 총 중량을 기준으로 시트르산의 총량의 중량%로 0.05 내지 0.2, 또는 0.05 내지 0.15, 또는 0.05 내지 0.1 범위 양이 시트르산을 포함한다. 상기 부류 중 또 다른 하위부류에서, 안정화제는 제2 안정화제 성분을 추가로 포함하며, 이는 상기 논의된 양의 하나 이상의 1차 산화 방지제 및 시트르산을 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 안정화제는 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 미만의 1차 산화 방지제를 포함하거나, 이를 포함하지 않는다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 안정화제는 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 중량% 미만의 1차 산화 방지제를 포함하거나, 이를 포함하지 않는다.
실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 적어도 하나의 충전제를 포함한다. 실시양태에서, 충전제는 생분해성 및/또는 퇴비화성을 향상시키는 유형이며, 이러한 양으로 존재한다. 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 다음으로부터 선택된 적어도 하나의 충전제를 포함한다: 탄수화물(당 및 염), 셀룰로스성 및 유기 충전제(목분, 목재 섬유, 대마, 탄소, 석탄 입자, 그래파이트, 및 전분), 미네랄 및 무기 충전제(칼슘 카보네이트, 활석, 실리카, 이산화티타늄, 유리 섬유, 유리구, 보로나이트라이드, 알루미늄 트라이하이드록사이드, 마그네슘 하이드록사이드, 칼슘 하이드록사이드, 알루미나, 및 점토), 음식물 쓰레기 또는 부산물(계란 껍질, 증류기 곡물, 및 커피 찌꺼기), 제습제(예를 들어 칼슘 설페이트, 마그네슘 설페이트, 마그네슘 옥사이드, 칼슘 옥사이드), 알칼리성 충전제(예를 들어, Na2CO3, MgCO3), 또는 이러한 충전제의 조합(예를 들어, 혼합물). 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 착색 첨가제로서도 기능하는, 적어도 하나의 충전제를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 착색 첨가제 충전제는 다음으로부터 선택될 수 있다: 탄소, 그래파이트, 이산화티타늄, 불투명화제, 염료, 안료, 토너 및 이들의 조합. 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 안정화제 또는 난연제로서도 기능하는, 적어도 하나의 충전제를 포함할 수 있다.
실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은, 모두 셀룰로스 아세테이트 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 40 중량%, 또는 5 내지 40 중량%, 또는 10 내지 40 중량%, 또는 13 내지 40 중량%, 또는 15 내지 40 중량%, 또는 15 초과 내지 40 중량%, 또는 17 내지 40 중량%, 또는 20 내지 40 중량%, 또는 25 내지 40 중량%, 또는 5 내지 35 중량%, 또는 10 내지 35 중량%, 또는 13 내지 35 중량%, 또는 15 내지 35 중량%, 또는 15 초과 내지 35 중량%, 또는 17 내지 35 중량%, 또는 20 내지 35 중량%, 또는 5 내지 30 중량%, 또는 10 내지 30 중량%, 또는 13 내지 30 중량%, 또는 15 내지 30 중량%, 또는 15 초과 내지 30 중량%, 또는 17 내지 30 중량%, 또는 5 내지 25 중량%, 또는 10 내지 25 중량%, 또는 13 내지 25 중량%, 또는 15 내지 25 중량%, 또는 15 초과 내지 25 중량%, 또는 17 내지 25 중량%, 또는 5 내지 20 중량%, 또는 10 내지 20 중량%, 또는 13 내지 20 중량%, 또는 15 내지 20 중량%, 또는 15 초과 내지 20 중량%, 또는 17 내지 20 중량%, 또는 5 내지 17 중량%, 또는 10 내지 17 중량%, 또는 13 내지 17 중량%, 또는 15 내지 17 중량%, 또는 15 초과 내지 17 중량%, 또는 5 내지 17 중량% 미만, 또는 10 내지 17 중량% 미만, 또는 13 내지 17 중량% 미만, 또는 15 내지 17 중량% 미만의 양의 적어도 하나의 가소제(본 명세서에 기재된 가소제)를 포함한다. 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 모두 셀룰로스 아세테이트 조성물의 총 중량을 기준으로, 1 내지 60 중량%, 또는 5 내지 55 중량%, 또는 5 내지 50 중량%, 또는 5 내지 45 중량%, 또는 5 내지 40 중량%, 또는 5 내지 35 중량%, 또는 5 내지 30 중량%, 또는 5 내지 25 중량%, 또는 10 내지 55 중량%, 또는 10 내지 50 중량%, 또는 10 내지 45 중량%, 또는 10 내지 40 중량%, 또는 10 내지 35 중량%, 또는 10 내지 30 중량%, 또는 10 내지 25 중량%, 또는 15 내지 55 중량%, 또는 15 내지 50 중량%, 또는 15 내지 45 중량%, 또는 15 내지 40 중량%, 또는 15 내지 35 중량%, 또는 15 내지 30 중량%, 또는 15 내지 25 중량%, 또는 20 내지 55 중량%, 또는 20 내지 50 중량%, 또는 20 내지 45 중량%, 또는 20 내지 40 중량%, 또는 20 내지 35 중량%, 또는 20 내지 30 중량% 양의 적어도 하나의 충전제(본 명세서에 기재된 충전제)를 추가로 포함한다. 실시양태에서, 적어도 하나의 가소제는 식품-적합성 가소제를 포함하거나, 또는 식품-적합성 가소제이다. 실시양태에서, 식품-적합성 가소제는 트라이아세틴을 포함하거나, 또는 트라이아세틴이다. 실시양태에서, 충전제는 칼슘 카보네이트를 포함하거나, 또는 칼슘 카보네이트이다.
실시양태에서, 응용 분야, 예를 들어, 일회용 식품 착색제 응용에 따라, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 적어도 하나의 악취 개질 첨가제를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 응용 분야 및 셀룰로스 아세테이트 조성물에 사용되는 성분에 따라, 적합한 악취 개질 첨가제는 다음으로부터 선택될 수 있다: 바닐린, Pennyroyal M-1178, 아몬드, 신나밀, 향신료, 향신료 추출물, 휘발성 유기 화합물 또는 소분자, 및 Plastidor. 하나의 실시양태에서, 악취 개질 첨가제는 바닐린일 수 있다. 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은, 조성물의 총 중량을 기준으로, 0.01 내지 1 중량%, 또는 0.1 내지 0.5 중량%, 또는 0.1 내지 0.25 중량%, 또는 0.1 내지 0.2 중량% 양의 악취 개질 첨가제를 포함할 수 있다. 악취 개질 첨가제에 대한 메커니즘은 은폐, 포획, 보완 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 논의된 바와 같이, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 적어도 하나의 상용화제를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 상용화제는 비반응성 상용화제 또는 반응성 상용화제일 수 있다. 상용화제는 셀룰로스 아세테이트 또는 또 다른 성분이 원하는 작은 입자 크기에 도달하여 조성물에서 선택된 성분의 분산을 개선하는 능력을 향상시킬 수 있다. 이러한 실시양태에서, 원하는 배합물에 따라, 생분해성 셀룰로스 아세테이트는 연속상 또는 불연속상의 분산물일 수 있다. 실시양태에서, 사용되는 상용화제는 생분해성 셀룰로스 아세테이트와 또 다른 성분, 예를 들어, 다른 생분해성 중합체 사이에 계면 상호 작용/결합을 개질하여, 조성물의 기계적 및/또는 물리적 성질을 개선할 수 있다.
실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 셀룰로스 아세테이트 조성물의 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 40 중량%, 또는 약 1 내지 약 30 중량%, 또는 약 1 내지 약 20 중량%, 또는 약 1 내지 약 10 중량%, 또는 약 5 내지 약 20 중량%, 또는 약 5 내지 약 10 중량%, 또는 약 10 내지 약 30 중량%, 또는 약 10 내지 약 20 중량% 양의 상용화제를 포함한다.
실시양태에서, 원하는 경우, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 생분해제 및/또는 분해제, 예를 들어, 가수분해 보조제를 포함할 수 있거나, 또는 임의의 의도적 분해 촉진제 첨가제가 셀룰로스 아세테이트 조성물에 첨가 또는 포함될 수 있으며, 생분해성 셀룰로스 아세테이트(BCA)의 제조 동안 또는 이들의 제조 이후에 첨가되고 BCA와 함께 용융되거나 또는 용매가 블랜딩되어 셀룰로스 아세테이트 조성물을 제조할 수 있다. 실시양태에서, 첨가제는 퇴비 및 토양 배지에서 붕해 및 생분해를 돕기 위해, 산성 또는 염기성 잔기를 방출함으로써 가수분해를 촉진, 및/또는 광(UV) 또는 산화적 분해를 가속화, 및/또는 선택적 미생물 군체의 성장을 촉진시킬 수 있다. 분해를 촉진하는 것 외에도, 이러한 첨가제는 물품의 가공성을 개선하거나 원하는 기계적 특성을 개선하는 것과 같은 추가 기능을 가질 수 있다.
가능한 분해제 한 세트의 예로는 무기 카보네이트, 합성 카보네이트, 네펠린 사이나이트(nepheline syenite), 활석, 마그네슘 하이드록사이드, 알루미늄 하이드록사이드, 규조토, 천연 또는 합성 실리카, 소성 점토, 등을 포함한다. 실시양태에서, 이러한 첨가제가 셀룰로스 아세테이트 조성물 매트릭스에 잘 분산된 것이 바람직할 수 있다. 첨가제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
가능한 분해제의 다른 세트의 예로는 산화 분해제로 사용되는 방향족 케톤이며, 벤조페논, 안트라퀴논, 안트론, 아세틸벤조페논, 4-옥틸벤조페논 등을 포함한다. 이러한 방향족 케톤은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
다른 예로는 산화 분해제로서 사용되는 전이 금속 화합물, 예컨대 코발트 또는 마그네슘의 염, 예를 들어, 코발트 또는 마그네슘의 지방족 카복실 산(C12 내지 C20) 염 또는 코발트 스테아레이트, 코발트 올리에이트, 마그네슘 스테아레이트 및 마그네슘 올리에이트를 포함하거나; 또는 아나타제-형태의 이산화티타늄 또는 이산화티타늄가 사용될 수 있다. 루틸 및 아나타제 결정 구조가 모두 동일한 입자에 존재하는 혼합상 이산화티타늄 입자가 사용될 수 있다. 광활성제 입자는 상대적으로 높은 표면적, 예를 들어 BET 표면적 방법에 의해 측정 시 약 10 내지 약 300 sq. m/g, 또는 20 내지 200 sq. m/g을 가질 수 있다. 원하는 경우 광활성제는 가소제에 첨가될 수 있다. 이러한 전이 금속 화합물은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
산화 분해제로 사용될 수 있는 희토류 화합물의 예로는 주기율표의 3A족에 속하는 희토류 및 이들의 산화물을 포함한다. 이들의 구체적인 예로는, 세륨(Ce), 이트륨(Y), 네오디뮴(Nd), 희토류 산화물, 수산화물, 희토류 황산염, 희토류 질산염, 희토류 아세트산염, 희토류 염화물, 희토류 카복실산염 등을 포함한다. 보다 구체적인 이들의 예로는 세륨 옥사이드, 세릭 설페이트, 세릭 암모늄 설페이트, 세릭 암모늄 나이트레이트, 세륨 아세테이트, 란타넘 나이트레이트, 세륨 클로라이드, 세륨 나이트레이트, 세륨 하이드록사이드, 세륨 옥틸레이트, 란타넘 옥사이드, 이트륨 옥사이드, 스칸듐 옥사이드, 등을 포함한다. 이러한 희토류 화합물은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
하나의 실시양태에서, BCA 조성물은 생분해성을 향상시키기 위해 분해촉진 기능을 가진 첨가제를 포함하며, 이러한 첨가제는 전이 금속 염, 또는 코발트, 망간 및 철과 같은 전이 금속을 포함하는 화학적 촉매를 포함한다. 전이 금속 염은 타트레이트, 스테아레이트, 올리에이트, 시트레이트 및 클로라이드를 포함할 수 있다. 첨가제는 자유 라디칼 소거 시스템 및 하나 이상의 무기 또는 유기 충전제, 예컨대 백악, 활석, 실리카, 규회석, 전분, 면, 재생 판지 및 식물성 재료를 추가로 포함할 수 있다. 첨가제는 또한 효소, 박테리아 배양물, 팽윤제, CMC, 당 또는 다른 에너지 공급원을 포함할 수 있다. 첨가제는 또한 하이드록실아민 에스터 및 싸이오 화합물을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 다른 가능한 생분해제 및/또는 분해제로는 팽윤제 및 붕해제를 포함할 수 있다. 팽윤제는 물을 흡수한 후 부피가 증가하고 주변 매트릭스에 압력을 가하는 친수성 물질일 수 있다. 붕해제는 수성 환경에서 매트릭스를 더 작은 조각으로 분해하는 것을 촉진하는 첨가제일 수 있다. 예로는 미네랄 및 중합체, 예를 들어 가교결합 또는 개질된 중합체 및 팽윤성 하이드로겔을 포함한다. 실시양태에서, BCA 조성물로는 다음을 포함할 수 있다: 수팽윤성 미네랄 또는 점토 및 이들의 염, 예컨대 라포나이트(laponite) 및 벤토나이트; 친수성 중합체, 예컨대 폴리(아크릴산) 및 염, 폴리(아크릴아마이드), 폴리(에틸렌 글리콜) 및 폴리(비닐 알코올); 다당류 및 검, 예컨대 전분, 알기네이트, 펙틴, 키토산, 사일륨(psyllium), 잔탄 검; 구아검, 로커스트 빈 검; 및 개질된 중합체, 예컨대 가교 PVP, 소듐 스타치 글리콜레이트, 카복시메틸 셀룰로스, 젤라틴화 전분, 크로스카멜로스 소듐; 또는 이러한 첨가제의 조합.
실시양태에서, BCA 조성물은 이러한 조성물 또는 조성물로부터 제조된(또는 이를 포함하는) 물품의 분해를 증가시킬 수 있는 염기성 첨가제를 포함할 수 있다. 산화 분해제로 사용될 수 있는 염기성 첨가제의 예로는 알칼리 토금속 산화물, 알칼리 토금속 수산화물, 알칼리성 토금속 탄산염, 알칼리 금속 탄산염, 알칼리 금속 중탄산염, ZnO 및 염기성 Al2O3를 포함한다. 실시양태에서, 적어도 하나의 염기성 첨가제는 MgO, Mg(OH)2, MgCO3, CaO, Ca(OH)2, CaCO3, NaHCO3, Na2CO3, K2CO3, ZnO KHCO3 또는 염기성 Al2O3일 수 있다. 하나의 양태에서, 알칼리성 토금속 산화물, ZnO 및 염기성 Al2O3는 염기성 첨가제로서 사용될 수 있다. 실시양태에서, 상이한 염기성 첨가제의 조합, 또는 염기성 첨가제와 다른 첨가제의 조합이 사용될 수 있다. 실시양태에서, 염기성 첨가제는 물 중 1 중량% 혼합물/용액에서 측정된 7.0 초과 내지 10.0, 또는 7.1 내지 9.5, 또는 7.1 내지 9.0, 또는 7.1 내지 8.5, 또는 7.1 내지 8.0 범위의 pH를 가진다.
산화 분해제로 사용될 수 있는 유기 산 첨가제의 예로는 다음을 포함한다: 아세트산, 프로피온산, 뷰티르산, 발레르산, 시트르산, 타르타르산, 옥살산, 말산, 벤조산, 포메이트, 아세테이트, 프로피오네이트, 뷰티레이트, 발레레이트, 시트레이트, 타트레이트, 옥살레이트, 말레이트, 말레산, 말리에이트, 프탈산, 프탈레이트, 벤조에이트 및 이들의 조합.
다른 친수성 중합체 또는 생분해 촉매제의 예로는 다음을 포함할 수 있다: 글리콜, 폴리글리콜, 폴리에터 및 폴리알코올 또는 다른 생분해성 중합체 예컨데 폴리(글리콜산), 폴리(락트산), 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리다이옥산, 폴리옥살레이트, 폴리(α-에스터), 폴리카보네이트, 폴리안하이드라이드, 폴리아세탈, 폴리카프로락톤, 폴리(오쏘에스터), 폴리아미노산, 지방족 폴리에스터 예컨대 폴리(뷰틸렌)석시네이트, 폴리(에틸렌)석시네이트, 전분, 재생 셀룰로스 또는 지방족-방향족 폴리에스터 예컨대 PBAT.
실시양태에서, 착색제의 예로는 다음을 포함한다: 카본 블랙, 산화철, 예컨대 적색 또는 청색 산화철, 이산화티타늄, 이산화규소, 적색 카드뮴, 탄산칼슘, 카올린 점토, 수산화알루미늄, 황산바륨, 산화아연, 산화알루미늄; 및 아조 및 다이아조 및 트라이아조 안료와 같은 유기 안료, 축합 아조, 아조 레이크(azo lake), 나프톨 안료, 안트라피리미딘, 벤즈이미다졸론, 카바졸, 다이케토피롤로피롤, 플라반트론, 인디고이드 안료, 아이소인돌리논, 아이소인돌린, 금속 착물 안료, 페록실렌, 피란트론, 피라졸로퀴나졸론, 퀴노프탈론, 트라이아릴카르보늄 안료, 트라이펜디옥사진, 잔텐, 싸이오인디고, 인단트론, 아이소인단트론, 안탄트론, 안트라퀴논, 아이소디벤잔트론, 트라이펜디옥사진, 퀴나크리돈 및 프탈로시아닌의 염기성 유도체, 또한 퀴나크리돈 및 프탈로시아닌 계열의 염기성 염료, 아이소인돌리논 안료, 식물 및 식물성 염료, 및 기타 이용 가능한 착색제 또는 염료.
실시양태에서, 광택도 조절을 위한 광택 조절제 및 충전제는 실리카, 활석, 점토, 바륨 설페이트, 바륨 카보네이트, 칼슘 설페이트, 칼슘 카보네이트, 마그네슘 카보네이트, 등을 포함할 수 있다.
적합한 난연제로는 실리카, 금속 산화물, 포스페이트, 카테콜 포스페이트, 레조시놀 포스페이트, 보레이트, 무기 수화물, 및 방향족 폴리할라이드를 포함할 수 있다.
항진균제 및/또는 항균제로는 다음을 포함한다: 폴리엔 항진균제(예를 들어, 나타마이신, 리모시딘, 필리핀, 니스타틴, 암포테리신 B, 칸디신 및 하마이신), 이미다졸 항진균제 예컨대 미코나졸(WellSpring Pharmaceutical Corporation로부터 MICATIN®상업적으로 입수가능), 케토코나졸(McNeil consumer Healthcare로부터 NIZORAL®로서 상업적으로 입수가능), 클로트라이마졸(Merck로부터 LOTRAMIN®및 LOTRAMIN AF®로서 상업적으로 입수가능 및 Bayer로부터 CANESTEN®로서 상업적으로 입수가능), 에코나졸, 오모코나졸, 비포나졸, 부토코나졸, 펜티코나졸, 아이소코나졸, 옥시코나졸, 세타코나졸(OrthoDematologics로부터 ERTACZO®로서 상업적으로 입수가능), 설코나졸, 및 티오코나졸; 트라이아졸 항진균제 예컨대 플루코나졸, 이트라코나졸, 이사부코나졸, 라부코나졸, 포사노카졸, 보리노카졸, 테르노카졸, 및 알바노카졸), 싸이아졸 항진균제(예를 들어, 알바펀진), 알릴아민 항진균제(예를 들어, 테르비나핀(Novartis Consumer Health, Inc.로부터 LAMISIL®로서 상업적으로 입수가능), 나프티핀(Merz Pharmaceuticals로부터 NAFTIN®로서 상업적으로 입수가능), 및 부테나핀(Merck로부터 LOTRAMIN ULTRA®로서 상업적으로 입수가능), 에키노칸딘 항진균제(예를 들어, 아니둘라펀진, 카스포펀진, 및 미카펀진), 폴리고다이알, 벤조산, 시클로피록스, 톨나프테이트(예를 들어, MDS Consumer Care, Inc.로부터 TINACTIN®로서 상업적으로 입수가능), 운데실렌산, 플루시토신, 5-플루오로시토신, 그리세오풀빈, 할로프로긴, 카프릴산, 및 임의의 이들의 조합.
사용될 수 있는 생분해성 셀룰로스 아세테이트 조성물의 용융 흐름 지수 또는 점도를 개질하기 위한 목적을 갖는 점도 조절제는 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜, 및 글리세린을 포함한다.
실시양태에서, BCA 조성물에 포함될 수 있는 기타 성분은 이형제 또는 윤활제(예를 들어 지방산, 에틸렌 글리콜 다이스테아레이트), 블록 방지제 또는 슬립제(예를 들어 지방산 에스터, 금속 스테아레이트 염(예를 들어, 아연 스테아레이트), 및 왁스), 김서림 방지제(예를 들어 계면 활성제), 열적 안정화제(예를 들어 에폭시 안정화제, 에폭시화 대두유(ESBO) 유도체, 아마인유, 및 해바라기유), 정전기 방지제, 발포제, 살생물제, 충격 개질제, 또는 강화 섬유로서 기능할 수 있다. 하나 초과의 성분이 BCA 조성물에 존재할 수 있다. 추가적인 성분은 BCA 조성물에서 하나 초과의 기능을 수행할 수 있다. BCA 조성물에 대한 임의의 특정 첨가제(또는 성분)의 상이한(또는 특이적) 기능은 이들의 물리적 성질(예를 들어, 분자량, 용해도, 용융 온도, Tg, 등) 및/또는 전체 조성물 중 이러한 첨가제/성분의 양에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜(또는 메톡시 폴리에틸렌 글리콜)은 한 분자량에서 가소제로서 기능할 수 있거나 또는 또 다른 분자량에서는 친수제(가소화 효과가 거의 또는 전혀 없음)로서 기능할 수 있다.
실시양태에서, 원하는 경우 방향제가 첨가될 수 있다. 방향제의 예로는 다음을 포함할 수 있다: 향신료, 향신료 추출물, 허브 추출물, 에센셜 오일, 스멜링 솔트(smelling salt), 휘발성 유기 화합물, 휘발성 소분자, 메틸 포메이트, 메틸 아세테이트, 메틸 부티레이트, 에틸 아세테이트, 에틸 부티 레이트, 아이소아밀 아세테이트, 펜틸 부티레이트, 펜틸 펜타노에이트, 옥틸 아세테이트, 미르센, 게라니올, 네롤, 시트랄, 시트로넬랄, 시트로넬롤, 리날룰, 네로리돌, 리모넨, 캄포르(camphor), 테르피네올, 알파-이오논, 투존, 벤즈알데히드, 유제놀, 아이소소유제놀, 신남알데하이드, 에틸 말톨, 바닐라, 바닐린, 신나밀 알코올, 아니솔, 아네톨, 에스트라골, 티몰, 푸라네올, 메탄올, 로즈마리, 라벤더, 시트러스, 프리지아, 살구 꽃(apricot blossom), 그린즈(greens), 복숭아, 자스민, 로즈우즈, 소나무, 타임(thyme), 오크모스(oakmoss), 머스크(musk), 베티버(vetiver), 미르(myrrh), 블랙커런트(blackcurrant), 베르가못, 그레이프프루트, 아카시아, 파시플로라(passiflora), 샌들우드(sandalwood), 만다린, 네롤리(neroli), 바이올렛 리브즈(violet leaves), 가르데니아(gardenia), 레드 프루트, 일랑-일랑, 아카시아 파네시아나(acacia farnesiana), 미모사, 통카 빈(tonka bean), 우즈(woods), 앰버그리스(ambergris), 다포딜(daffodil), 히아신스(hyacinth), 나르시수스(narcissus), 블랙 커런트 버드(black currant bud), 아이리스(iris), 라즈베리(raspberry), 은방울꽃(lily of the valley), 시더우드(cedarwood), 네롤리, 베르가못, 딸기, 카네이션, 오레가노(oregano), 꿀, 시베트(civet), 헬리오트로프(heliotrope), 카라멜, 쿠 마린(coumarin), 파출리(patchouli), 듀베리(dewberry), 헬리오날(helional), 히아신스, 카다멈(cardamom), 코 리앤더(coriander), 피멘토 베리(pimento berry), 라다넘(labdanum), 카시에(cassie), 알데히드, 오키드(orchid), 앰버(amber), 벤조인, 오리스(orris), 투베로즈(tuberose), 팔마로사(palmarosa), 시나몬, 너트메그(nutmeg), 모스(moss), 스티랙스(styrax), 파인애플, 베르가못, 폭스글러브(foxglove), 튤립, 위스테리아(wisteria), 클레매티스(clematis), 앰버그리스(ambergris), 검, 수지, 복숭아, 자두, 카스토레움, 제라늄 (geranium), 로즈 바이올렛(rose violet), 존퀼(jonquil), 스파이시 카네이션(spicy carnation), 갈바늄(galbanum), 히아신스, 페티그레인(petitgrain) 히아신스, 허니서클(honeysuckle), 페퍼(pepper), 라즈베리, 벤조인, 망고, 코코넛, 헤스페리즈(hesperides), 카스토리엄(castoreum), 오스만투스(osmanthus), 무스 드 첸(mousse de chene), 넥타린(nectarine), 민트, 아니스(anise), 시나몬, 오리스(orris), 살구, 플러메리아(plumeria), 마리골드(marigold), 로즈 오토(rose otto), 나르시수스(narcissus), 톨루 발삼(tolu balsam), 프란킨센스(frankincense), 앰버, 오렌지 블라섬, 버번 베티버(bourbon vetiver), 오포파낵스(opopanax), 화이트 머스크(white musk), 파파야, 슈거 캔디(sugar candy), 잭프루트(jackfruit), 허니듀(honeydew), 로터스 블라섬(lotus blossom), 머겟(muguet), 멀베리(mulberry), 압생트(absinthe), 생강, 주니퍼 베리즈(juniper berries), 스파이스부시(spicebush), 피오니(peony), 바이올렛(violet), 레몬, 라임, 히비스커스(hibiscus), 화이트 럼(white rum), 바질, 라벤더, 발사믹, 포-티-티엔(fo-ti-tieng), 오스만투스(osmanthus), 카로 카룬드(karo karunde), 화이트 오키드(white orchid), 칼라 릴리(calla lilies), 백장미, 루브럼 릴리(rhubrum lily), 타게테스(tagetes), 앰버그리스(ambergris), 아이비(ivy), 그래스(grass), 세린가(seringa), 스피어민트, 클라리 세이지(clary sage), 코튼우드(cottonwood), 포도, 브림벨르(brimbelle), 로투스(lotus), 시클라멘(cyclamen), 오키드(orchid), 글리신, 티아레 꽃(tiare flower), 진저 릴리(ginger lily), 그린 오스만투스(green osmanthus), 시계꽃(passion flower), 블루 로즈, 베이 럼(bay rum), 카시에, 아프리칸 타게테스(African tagetes), 아나톨리안 로즈(Anatolian rose), 오베르긴 나르시수스(Auvergne narcissus), 브리티시 브룸(British broom), 브리티시 브룸 초콜렛(British broom chocolate), 블가리안 로즈(Bulgarian rose), 차이니즈 패출리(Chinese patchouli), 차이니즈 가르데니아(Chinese gardenia), 칼라브리안 만다린(Calabrian mandarin), 코모로스 아일랜드 투버로즈(Comoros Island tuberose), 세일로네스 카르다몸(Ceylonese cardamom), 카리비안 패션 프루트(Caribbean passion fruit), 다마시나 로즈(Damascena rose), 조지아 피치(Georgia peach), 화이트 마돈나 릴리(white Madonna lily), 이집션 자스민(Egyptian jasmine), 이집션 마리골드(Egyptian marigold), 이티오피안 시베트(Ethiopian civet), 파르네시안 카시에(Farnesian cassie), 플로렌틴 아이리스(Florentine iris), 프렌치 자스민(French jasmine), 프렌치 존퀼(French jonquil), 프렌치 히아신스(French hyacinth), 구이니아 오렌지(Guinea oranges), 구이아나 와카푸아(Guyana wacapua), 그래스 페티트 그레인(Grasse petitgrain), 그래스 로즈(Grasse rose), 그래스 투베로즈(Grasse tuberose), 하이티안 베티버(Haitian vetiver), 하와이안 파인애플(Hawaiian pineapple), 이스라엘리 바질(Israeli basil), 인디안 산달우드(Indian sandalwood), 인디안 오션 바닐라(Indian Ocean vanilla), 이탈리안 베르가모트(Italian bergamot), 이탈리안 아이리스(Italian iris), 자마이칸 페퍼(Jamaican pepper), 메이 로즈(May rose), 마다가스카르 일랑 -일랑(Madagascar ylang-ylang), 마다가스카르 바닐라(Madagascar vanilla), 모로칸 자스민(Moroccan jasmine), 모로칸 로즈(Moroccan rose), 모로칸 오크모스(Moroccan oakmoss), 모로칸 오렌지 블라섬(Moroccan orange blossom), 미소르 샌달우드(Mysore sandalwood), 오리엔탈 로즈(Oriental rose), 러시안 레더(Russian leather), 러시안 코리안더(Russian coriander), 시실리안 만다린(Sicilian mandarin), 사우쓰 아프리칸 마리 골드(South African marigold), 사우쓰 아프리칸 통가 빈(South American tonka bean), 싱가포르 패출리(ngapore patchouli), 스패니시 오렌지 블라섬(Spanish orange blossom), 시실리안 라임(Sicilian lime), 레우니온 아일랜드 베티버(Reunion Island vetiver), 터키시 로즈(Turkish rose), 타이 벤조인(Thai benzoin), 투니시안 오렌지 블라섬(Tunisian orange blossom), 유고슬라비안 오크모스(Yugoslavian oakmoss), 비르기니안 세더우드(Virginian cedarwood), 유타 얘로우(Utah yarrow), 웨스트 인디안 로즈우드(West Indian rosewood) 등 및 임의의 이들의 조합.
실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 압출가능, 성형가능, 주조가능, 열성형가능하거나, 또는 3D 프린팅될 수 있다. 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물은 용융 가공 가능하며, 생분해성 및/또는 퇴비화가능한, 유용한 성형된 물품, 예를 들어, 일회용 식품 접촉 물품으로 성형될 수 있다. 실시양태에서, 물품은 비영구적이다. 환경적으로 "비영구적"이라는 것은 생분해성 셀룰로스 아세테이트가 고도의 붕해 수준에 도달하면, 천연 미생물 개채군에 의해 총 소비할 수 있게 됨을 의미한다. 생분해성 셀룰로스 아세테이트의 분해는 궁극적으로 이산화탄소, 물 및 바이오매스로 전환된다. 실시양태에서, 150 mil, 또는 140 mil, 또는 130 mil, 또는 120 mil, 또는 110 mil, 또는100 mil, 또는 90 mil, 또는 80 mil, 또는 70 mil, 또는 60 mil, 또는 50 mil, 또는 40 mil, 또는 30 mil, 또는 25 mil, 또는 20 mil, 또는 15 mil, 또는 10 mil 이하의 최대 두께를 가지며, 생분해성 및 퇴비화가능한(즉, 본원에 논의된 바와 같은 산업용 또는 가정용 퇴비화 테스트/기준을 통과하는) 셀룰로스 아세테이트 조성물(본원에서 논의됨)을 포함하는 물품이 제공된다. 실시양태에서, 150 mil, 또는 140 mil, 또는 130 mil, 또는 120 mil, 또는 110 mil, 또는 100 mil, 또는 90 mil, 또는 80 mil, 또는 70 mil, 또는 60 mil, 또는 50 mil, 또는 40 mil, 또는 30 mil, 또는 25 mil, 또는 20 mil, 또는 15 mil, 또는 10 mil 이하의 최대 두께를 가지고, 환경적으로 비영구적인 셀룰로스 아세테이트 조성물(본원에서 논의됨)을 포함하는 물품이 제공된다.
실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트 조성물 및 이러한 조성물로부터 제조되거나 이를 포함하는 임의의 물품은 일부 재활용 함유물을 포함하는 생분해성 셀룰로스 아세테이트(BCA)를 포함한다. 실시양태에서, 재활용물은 BCA 상의 하나 이상의 아세틸 기의 공급원인 재활용 물질로부터 유도된 반응물에 의해 제공된다. 실시양태에서, 반응물은 재활용 플라스틱으로부터 유도된다. 실시양태에서, 반응물은 재활용 플라스틱 함유 합성가스로부터 유도된다. "재활용 플라스틱 함유 합성가스"는 재활용 플라스틱의 적어도 함유물 일부를 포함하는 공급원료를 활용하는 합성 가스 작업으로부터 수득된 합성 가스를 의미하며, 이하의 다양한 실시양태에서 보다 완전하게 설명된다. 실시양태에서, 재활용 플라스틱 함유 합성가스는 본 명세서에 기재된 임의의 합성가스 제조 공정에 따라 제조될 수 있으며; 본 명세서에 기재된 임의의 합성가스 조성물 또는 합성가스 조성물 스트림을 포함하거나, 또는 이로 구성될 수 있고; 또는 본 명세서에 기재된 임의의 원료 조성물로부터 제조될 수 있다.
실시양태에서, (합성 가스 작업에 대한) 공급원료는 하나 이상의 미립자 화석 연료 공급원 및 미립자 재활용 플라스틱의 조합의 형태일 수 있다. 하나의 실시양태 또는 언급된 임의의 실시양태에서, 고체 화석 연료는 석탄을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 공급원료는 산화제 가스와 함께 가스화장치에 공급되고, 공급원료는 합성가스로 전환된다.
실시양태에서, 재활용 플라스틱 함유 합성가스를 사용하여 재활용 BCA을 제조하기 위한 반응식에서 적어도 하나의 화학적 중간체를 제조한다. 실시양태에서, 재활용 플라스틱 함유 합성가스는 (적어도 하나의 CA 중간체를 제조하는 데 사용되는) 공급원료의 성분일 수 있으며, 합성가스, 수소, 일산화 탄소, 또는 이들의 조합 중 다른 공급원을 포함한다. 하나의 실시양태 또는 언급된 임의의 실시양태에서, CA 중간체 생성에 사용되는 합성가스의 유일한 공급원은 재활용 플라스틱 함유 합성가스이다.
실시양태에서, 재활용 함유 합성가스, 예를 들어, 재활용 플라스틱 함유 합성가스를 사용하여 제조된 CA 중간체는 메탄올, 아세트산, 메틸 아세테이트, 아세트산 무수물 및 이들의 조합로부터 선택될 수 있다. 실시양태에서, CA 중간체는 다음의 반응 중 하나 이상의 반응에서 적어도 하나의 반응물 또는 적어도 하나의 생성물일 수 있다: (1) 메탄올로의 합성가스 전환; (2) 아세트산으로의 합성가스 전환; (3) 메탄올으로부터 아세트산으로의 전환, 예를 들어, 메탄올의 카보닐화로부터 아세트산 생산; (4) 메탄올 및 아세트산으로부터 메틸 아세테이트 생산; 및 (5) 메틸 아세테이트로부터 아세트산 무수물로의 전환, 예를 들어, 메틸 아세테이트 및 메탄올로부터 아세트산 및 아세트산 무수물로의 카보닐화.
실시양태에서, 재활용 플라스틱 함유 합성가스는 적어도 하나의 셀룰로스 반응물을 생산하는 데 사용된다. 실시양태에서, 재활용 플라스틱 함유 합성가스는 적어도 하나의 재활용 BCA를 생산하는 데 사용된다.
실시양태에서, 재활용 플라스틱 함유 합성가스는 아세트산 무수물을 생산하는 데 사용된다. 실시양태에서, 재활용 플라스틱 함유 합성가스를 포함하는 합성가스는 먼저 메탄올로 전환되고, 이후 상기 메탄올은 반응식에서 아세트산 무수물을 생산하는데 사용된다. "RPS 아세트산 무수물"은 재활용 플라스틱 함유 합성가스로부터 유래된 아세트산 무수물을 지칭한다. 유래된다는 것은 공급원료 공급원 물질(CA 중간체를 생산하기 위한 임의의 반응식에 사용되는 물질)의 적어도 일부가 재활용 플라스틱 함유 합성가스의 일부 함유물을 가진다는 것을 의미한다.
실시양태에서, RPS 아세트산 무수물은 상기에서 보다 충분히 논의된 바와 같이 재활용 BCA를 제조하기 위한 셀룰로스의 에스터화에 대해 CA 중간체 반응물로 활용된다. 실시양태에서, RPS 아세트산은 셀룰로스 아세테이트 또는 셀룰로스 다이아세테이트를 제조하기 위한 반응물로서 사용된다.
실시양태에서, 재활용 CA는 셀룰로스 반응물로부터 제조되며, 이는 재활용 플라스틱 함유 합성가스로부터 유래된 아세트산 무수물을 포함한다.
실시양태에서, 재활용 플라스틱 함유 합성가스는 가스화 공급원료로부터 가스화 생성물을 포함한다. 실시양태에서, 가스화 생성물은 재활용 플라스틱을 포함하는 가스화 공급원료를 사용한 가스화 공정에 의해 제조된다. 실시양태에서, 가스화 공급원료는 석탄을 포함한다.
실시양태에서, 가스화 공급원료는 석탄 및 재활용 플라스틱을 포함하는 액체 슬러리를 포함한다. 실시양태에서, 가스화 공정은 산소의 존재하에 상기 가스화 공급원료를 가스화하는 단계를 포함한다.
한 측면에서, 하나 이상의 화학적 중간체로부터 유래된 무수 글루코스 단위(AGU)에 적어도 하나의 치환기를 가지는 적어도 하나의 생분해성 셀룰로스 에스터를 포함하는 재활용 BCA 조성물이 제공되며, 상기 중간체는 적어도 하나는 재활용 플라스틱 함유 합성가스로부터 적어도 부분적으로 수득된다.
실시양태에서, 재활용 BCA는 생분해성이며, 재생 가능한 공급원, 예를 들어 목재 또는 코튼 린터의 셀룰로스에서 유래된 내용물 및 재활용 재료 공급원, 예를 들어 재활용 플라스틱에서 유래된 내용물을 포함한다. 이에 따라, 실시양태에서, 생분해성이고 재생가능 및 재활용된 내용물, 즉 재생가능 및 재활용 공급원으로부터 제조된 둘 다를 함유하는 용융 가공가능한 재료가 제공된다.
본 발명의 실시양태에 유용한 생분해성 셀룰로스 아세테이트는 1.0 내지 2.5 범위의 치환도를 가질 수 있다. 일부 경우에, 본 명세서에 기재된 셀룰로스 아세테이트는 적어도 약 1.0, 1.05, 1.1, 1.15, 1.2, 1.25, 1.3, 1.35, 1.4, 1.45 또는 1.5 및/또는 약 2.5, 2.45, 2.4, 2.35, 2.3, 2.25, 2.2, 2.15, 2.1, 2.05, 2.0, 1.95, 1.9, 1.85, 1.8 또는 1.75 이하의 평균 치환도를 가질 수 있다.
실시양태에서, 생분해성 셀룰로스 아세테이트가 용매로서 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 사용하는 폴리스티렌 등가의 겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 측정된 수평균 분자량(Mn)이 100,000 이하, 또는 90,000 이하일 수 있다. 일부 경우에, 생분해성 셀룰로스 아세테이트는 Mn이 적어도 약 10,000, 적어도 약 20,000, 25,000, 30,000, 35,000, 40,000, 또는 45,000 및/또는 약 100,000, 95,000, 90,000, 85,000, 80,000, 75,000, 70,000, 65,000, 60,000, 또는 50,000 이하일 수 있다.
실시양태에서, BCA 함유 물품은 생분해성일 수 있으며 특정 정도의 분해를 가질 수 있다. 분해 정도는 특정 환경 조건에 노출된 기간 동안 샘플의 무게 손실을 특징으로 할 수 있다. 일부 경우에, BCA 조성물은 60일 동안 토양에 묻힌 후 적어도 약 5, 10, 15, 또는 20%의 중량 손실 및/또는 전형적인 도시용 퇴비기에 노출 15일 이후 적어도 약 15, 20, 25, 30, 또는 35%의 중량 손실을 나타낼 수 있다. 그러나, 분해 속도는 물품의 특정 최종 용도, 뿐만 아니라 물품의 조성, 및 특정 테스트에 따라 달라질 수 있다. 예시적인 테스트 조건은 미국 특허 번호 5,970,988 및 미국 특허 번호 6,571,802에 제공된다.
일부 실시양태에서, BCA 조성물은 생분해성 일회용 (형성/성형된) 물품의 형태일 수 있다. 본 명세서에 기재된 BCA 조성물은 다양한 환경 조건하에서 예상보다 우수한 분해를 특징으로 하는 향상된 수준의 환경적 비영구적을 나타낼 수 있음이 밝혀졌다. 본 명세서에 기재된 BCA 함유 물품은 산업 퇴비화가능성, 가정 퇴비화가능성 및/또는 토양 생분해성에 대한 국제 테스트 방법 및 당국에서 설정한 통과 기준을 충족하거나 초과할 수 있다.
"퇴비화가능한(compostable)"것으로 간주되려면, 물질은 다음의 4가지 기준을 충족해야 한다: (1) 물질은 ISO 14855-1 (2012)에 따라 상승된 온도(58℃)에서 통제된 퇴비화 조건 하의 테스트에서 생분해 요건을 통과해야 하며, 이러한 요건은 대조 중합체에 대해 절대 90% 생분해 또는 상대 90% 생분해에 해당하고; (2) ISO16929 (2013)에 따라 호기성 퇴비화 조건 하에 테스트된 물질은 90% 붕해에 도달해야 하고; (3) 테스트 물질은 ASTM D6400 (2012), EN 13432 (2000) 및 ISO 17088 (2012)에 규정된 휘발성 고체, 중금속 및 불소에 대한 모든 요건을 충족해야 하고; (4) 물질은 식물 성장에 부정적인 영향을 주어서는 안된다. 본 명세서에서 사용 시, 용어 "생분해성"은 일반적으로 유기 분자의 생물학적 전환 및 소비를 지칭한다. 생분해성은 물질 자체의 고유한 특성이며 물질은 노출되는 특정 조건에 따라 다양한 정도의 생분해성을 나타낼 수 있다. 용어 "붕해성"은 특정 조건에 노출될 때 물질이 물리적으로 더 작은 조각으로 분해되는 경향을 나타낸다. 분해는 물질 그 자체, 뿐만 아니라 테스트 중인 제품의 물리적 크기 및 구성에 따라 달라진다. 생태독성은 식물의 생명에 대한 물질의 영향을 측정하며, 물질의 중금속 함량은 표준 시험 방법에 제시된 절차에 따라 결정된다.
CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 ISO 14855-1 (2012)에 따라 주위 온도(28℃ ± 2℃)에서 호기성 퇴비화 조건 하에 테스트될 때, 50일 이하의 기간 내에 적어도 70%의 생분해를 나타낼 수 있다. 일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 상기 조건, 또한, 소위 "가정용 퇴비화 조건" 하에서 테스트될 때, 적어도 49, 48, 47, 46, 45, 44, 43, 42, 41, 40, 39, 38, 또는 37일 이하의 기간 내에 적어도 70%의 생분해를 나타낼 수 있다. 상기 조건은 수성 또는 혐기성이 아닐 수 있다. 일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 가정용 퇴비화 조건 하에서 50일의 기간 동안 ISO 14855-1 (2012)에 따라 테스트될 때, 적어도 약 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 또는 88%의 전체 생분해를 나타낼 수 있다. 이것은 동일한 테스트 조건을 거친 셀룰로스와 비교하여 적어도 약 95, 97, 99, 100, 101, 102, 또는 103%의 상대적인 생분해를 나타낼 수 있다.
프랑스 표준 NF T 51-800 및 호주 표준 AS 5810에 따라 가정용 퇴비화 조건 하에서 "생분해성"으로 간주되기 위해서는, 물질은 기준 및 테스트 항목 모두에 대해 안정기에 도달한 후, (예를 들어, 초기 샘플과 비교하여) 적어도 총 90%의 생분해, 또는 적절한 기준 물질의 최대 분해의 적어도 90%의 생분해를 나타내야 한다. 가정용 퇴비화 조건 하에서 생분해에 대한 최대 테스트 기간은 1년이다. 본 명세서에 기재된 CA 조성물은 가정용 퇴비화 조건 하에서 14855-1 (2012)에 따라 측정 시, 1년 이내에 적어도 90%의 생분해를 나타낼 수 있다. 일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 가정용 퇴비화 조건 하에서 ISO 14855-1 (2012)에 따라 측정 시, 1년 이내에 적어도 약 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 또는 99.5%의 생분해를 나타낼 수 있거나, 또는 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 1년 이내에 100%의 생분해를 나타낼 수 있다.
추가적으로, 또는 대안적으로, 본 명세서에 기재된 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 가정용 퇴비화 조건 하에서 ISO 14855-1 (2012)에 따라 측정 시, 약 350, 325, 300, 275, 250, 225, 220, 210, 200, 190, 180, 170, 160, 150, 140, 130, 120, 110, 100, 90, 80, 70, 60, 또는 50일 이내에 적어도 90%의 생분해를 나타낼 수 있다. 일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 가정용 퇴비화 조건 하에서 약 70, 65, 60, 또는 50일 이내에 적어도 약 97, 98, 99, 또는 99.5% 생분해성일 수 있다. 결과적으로, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 가정용 퇴비화 조건 하에서 테스트될 때, 예를 들어, 프랑스 표준 NF T 51-800 및 호주 표준 AS 5810에 따라 생분해성으로 간주될 수 있다.
CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 ISO 14855-1 (2012)에 따라 온도(58℃ ± 2℃)에서 호기성 퇴비화 조건 하에 테스트될 때, 45일 이하의 기간 내에 적어도 60%의 생분해를 나타낼 수 있다. 일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 상기 조건, 또한 소위 "산업적 퇴비화 조건" 하에서 테스트될 때, 44, 43, 42, 41, 40, 39, 38, 37, 36, 35, 34, 33, 32, 31, 30, 29, 28, 또는 27일 이하의 기간 내에 적어도 60%의 생분해를 나타낼 수 있다. 상기 조건은 수성 또는 혐기성이 아닐 수 있다. 일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 산업적 퇴비화 조건 하에서 45일의 기간 동안 ISO 14855-1 (2012)에 따라 테스트될 때, 적어도 약 65, 70, 75, 80, 85, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 또는 95%의 전체 생분해를 나타낼 수 있다. 이것은 동일한 테스트 조건을 거친 동일한 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)과 비교하여 적어도 약 95, 97, 99, 100, 102, 105, 107, 110, 112, 115, 117, 또는 119%의 상대 생분해를 나타낼 수 있다.
ASTM D6400 및 ISO 17088에 따라 산업적 퇴비화 조건 하에서 "생분해성"으로 간주되기 위해서, 전체 항목 중 (또는 건조 질량 기준으로 1% 초과 양으로 존재하는 각 구성성분에 대해) 유기 탄소의 적어도 90%가 대조군 또는 절대값과 비교하여 테스트 기간이 끝날 때까지 이산화탄소로 전환되어야 한다. 유럽 표준 ED 13432 (2000)에 따르면, 물질은 반드시 기준 및 테스트 항목 모두에 대해 안정기에 도달한 후 적어도 총 90%의 생분해, 또는 적절한 기준 물질의 최대 분해의 적어도 90%의 생분해를 나타내야 한다. 산업용 퇴비화 조건 하에서 생분해성에 대한 최대 테스트 기간은 180일이다. 본 명세서에 기재된 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 산업적 퇴비화 조건 하에서 ISO 14855-1 (2012)에 따라 측정 시, 180일 이내에 적어도 90%의 생분해를 나타낼 수 있다. 일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 산업적 퇴비화 조건 하에서 ISO 14855-1 (2012)에 따라 측정 시, 180일 이내에 적어도 약 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 또는 99.5%의 생분해를 나타낼 수 있거나, 또는 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 180일 이내에 100%의 생분해를 나타낼 수 있다.
추가적으로, 또는 대안적으로, 본 명세서에 기재된 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 산업적 퇴비화 조건 하에서 ISO 14855-1 (2012)에 따라 측정 시, 약 175, 170, 165, 160, 155, 150, 145, 140, 135, 130, 125, 120, 115, 110, 105, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 또는 45일 이내에 적어도 90%의 생분해를 나타낼 수 있다. 일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 산업적 퇴비화 조건 하에서 ISO 14855-1 (2012)에 따른 테스트의 약 65, 60, 55, 50, 또는 45일 이내에 적어도 약 97, 98, 99, 또는 99.5%의 생분해성일 수 있다. 결과적으로, 본 명세서에 기재된 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 산업적 퇴비화 조건 하에서 테스트될 때 ASTM D6400 및 ISO 17088에 따라 생분해성으로 간주될 수 있다.
CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 주위 온도에서 호기성 조건 하에 ISO 17556 (2012)에 따라 측정 시 130일 이내에 토양에서 적어도 60%의 생분해를 나타낼 수 있다. 일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 상기 조건, 또한 소위 "토양 퇴비화 조건" 하에서 테스트될 때 130, 120, 110, 100, 90, 80, 또는 75일 이하의 기간 내에 적어도 60%의 생분해를 나타낼 수 있다. 상기 조건은 수성 또는 혐기성이 아닐 수 있다. 일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 ISO 17556 (2012)에 따라 토양 퇴비화 조건 하에서 195일의 기간 동안 테스트될 때, 적어도 약 65, 70, 72, 75, 77, 80, 82, 또는 85%의 전체 생분해를 나타낼 수 있다. 이것은 동일한 테스트 조건을 거친 동일한 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)과 비교하여 적어도 약 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95%의 상대 생분해를 나타낼 수 있다.
Vin
Figure pct00002
otte의 OK 생분해성 SOIL 적합성 마크 및 DIN CERTCO의 토양 인증 체계에서 DIN Gepr
Figure pct00003
ft 생분해성에 따라 토양 퇴비화 조건 하에서 "생분해성"으로 간주되기 위해서는, 물질은 기준 및 테스트 항목 모두에 대해 안정기에 도달한 후 (예를 들어, 초기 샘플과 비교하여) 적어도 총 90%의 생분해, 또는 적절한 기준 물질의 최대 분해의 적어도 90%의 생분해를 나타내야 한다. 토양 퇴비화 조건 하에서 생분해성에 대한 최대 테스트 기간은 2년이다. 본 명세서에 기재된 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 토양 퇴비화 조건 하에서 ISO 17556 (2012)에 따라 측정 시, 2년, 1.75년, 1년, 9개월, 또는 6개월 이내에 적어도 90%의 생분해를 나타낼 수 있다. 일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은, 토양 퇴비화 조건 ISO 17556 (2012)에 따라 측정 시 2년 이내에 적어도 약 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 또는 99.5%의 생분해를 나타낼 수 있거나, 또는 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 2년 이내에 100%의 생분해를 나타낼 수 있다.
추가적으로, 또는 대안적으로, 본 명세서에 기재된 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 토양 퇴비화 조건 하에서 17556 (2012)에 따라 측정 시, 약 700, 650, 600, 550, 500, 450, 400, 350, 300, 275, 250, 240, 230, 220, 210, 200, 또는 195일 이내에 적어도 90%의 생분해를 나타낼 수 있다. 일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 토양 퇴비화 조건 하에서 ISO 17556 (2012)에 따른 테스트의 약 225, 220, 215, 210, 205, 200, 또는 195일 이내에 적어도 약 97, 98, 99, 또는 99.5%의 생분해성일 수 있다. 결과적으로, 본 명세서에 기재된 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 Vin
Figure pct00004
otte의 OK 생분해성 SOIL 적합성 마크를 받기 위한 요건을 충족하고, DIN CERTCO의 토양 인증 체계에서 DIN Gepr
Figure pct00005
ft 생분해성의 표준을 충족할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)을 공지되지 않은 생분해성 성분을 1, 0.75, 0.50, 또는 0.25 미만의 중량%로 포함할 수 있다. 일부 경우에, 본 명세서에 기재된 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품) 공지되지 않은 생분해성의 성분을 포함하지 않을 수 있다.
산업용 및/또는 가정용 퇴비화 조건 하에서 생분해성인 것 이외에도, 본 명세서에 기재된 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 또한 가정용 및/또는 산업용 조건 하에서 퇴비화가능할 수 있다. 앞서 기재된 바와 같이, 물질이 EN 13432에 명시된 생분해성, 분해 능력, 중금속 함량 및 생태독성 요건을 충족하거나 초과하는 경우 퇴비화가능한 것으로 간주된다. 본 명세서에 기재된 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 Vin
Figure pct00006
otte의 OK 퇴비 및 OK 퇴비 HOME 적합성 마크를 받기 위한 요건을 충족시키기 위해 가정 및/또는 산업 퇴비화 조건에서 충분한 퇴비화성(compostability)을 나타낼 수 있다.
일부 경우에, 본 명세서에 기재된 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 EN 13432 (2000)에 제시된 모든 요건을 충족하는 휘발성 고체 농도, 중금속 및 불소 함량을 가질 수 있다. 또한, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 퇴비 품질(화학적 매개변수 및 생체독성 테스트 포함)에 부정적인 영향을 미치지 않을 수 있다.
일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 산업용 퇴비화 조건 하에서 ISO 16929 (2013)에 따라 측정 시, 26주 이내에 적어도 90%의 붕해를 나타낼 수 있다. 일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 산업적 퇴비화 조건 하에서 26주 이내에 적어도 약 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 또는 99.5%의 붕해를 나타낼 수 있거나, 또는 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 산업적 퇴비화 조건 하에서 26주 이내에 100% 붕해될 수 있다. 택일적으로, 또는 추가적으로, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 산업적 퇴비화 조건 하에서 ISO 16929 (2013)에 따라 측정 시 약 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 또는 10주 이내에 적어도 90%의 붕해를 나타낼 수 있다. 일부 경우에, 본 명세서에 기재된 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 ISO 16929 (2013)에 따라 측정 시, 산업적 퇴비화 조건 하에서 12, 11, 10, 9, 또는 8주 이내에 적어도 97, 98, 99, 또는 99.5%가 붕해될 수 있다.
일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 가정용 퇴비화 조건 하에서 ISO 16929 (2013)에 따라 측정 시, 26주 이내에 적어도 90%의 붕해를 나타낼 수 있다. 일부 경우에, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 가정용 퇴비화 조건 하에서 26주 이내에 적어도 약 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 또는 99.5%의 붕해를 나타낼 수 있거나, 또는 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 가정용 퇴비화 조건 하에서 26주 이내에 100% 붕해될 수 있다. 택일적으로, 또는 추가적으로, ISO 16929 (2013)에 따라 측정 시 가정용 퇴비화 조건 하에서 약 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 또는 15주 이내에 적어도 90%의 붕해를 나타낼 수 있다. 일부 경우에, 본 명세서에 기재된 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 ISO 16929 (2013)에 따라 측정 시, 가정용 퇴비화 조건 하에서 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 또는 12주 이내에 적어도 97, 98, 99, 또는 99.5%가 붕해될 수 있다.
실시양태 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, CA 조성물이 0.13, 또는 0.25. 또는 0.38, 또는 0.51, 또는 0.64, 또는 0.76, 또는 0.89, 또는 1.02, 또는 1.14, 또는 1.27, 또는 1.40, 또는 1.52 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성된 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 특정 실시양태에서, CA 조성물이 0.76, 또는 0.89, 또는 1.02, 또는 1.14, 또는 1.27, 또는 1.40, 또는 1.52 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성된 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 특정 실시양태에서, CA 조성물이 0.13, 또는 0.25. 또는 0.38, 또는 0.51, 또는 0.64, 또는 0.76, 또는 0.89, 또는 1.02, 또는 1.14, 또는 1.27, 또는 1.40, 또는 1.52 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성된 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 90, 또는 95, 또는 96, 또는 97, 또는 98, 또는 99% 초과의 붕해를 나타낸다. 특정 실시양태에서, CA 조성물이 0.13, 또는 0.25. 또는 0.38, 또는 0.51, 또는 0.64, 또는 0.76, 또는 0.89, 또는 1.02, 또는 1.14, 또는 1.27, 또는 1.40, 또는 1.52 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성된 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 8, 또는 9, 또는 10, 또는 11, 또는 12, 또는 13, 또는 14, 또는 15, 또는 16주 후, 90, 또는 95, 또는 96, 또는 97, 또는 98, 또는 99% 초과의 붕해를 나타낸다.
일부 실시양태에서, 본 명세서에 기재된 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 광분해제를 실질적으로 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)의 총 중량을 기준으로 약 1, 0.75, 0.50, 0.25, 0.10, 0.05, 0.025, 0.01, 0.005, 0.0025, 또는 0.001 중량% 이하의 광분해제를 포함할 수 있거나, 또는 CA 조성물(또는 이를 포함하는 물품)은 광분해제를 포함하지 않을 수 있다. 이러한 광분해제의 예로는, 광산화 촉매로서 작용하고 임의로 하나 이상의 금속 염, 산화성 촉진제 및 이들의 조합의 존재에 의해 증대되는 안료를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 안료는 코팅되거나 코팅되지 않은 아나타제 또는 루틸 이산화티타늄을 포함할 수 있으며, 이는 단독으로 또는 예를 들어 다양한 유형의 금속과 같은 보강 성분 중 하나 이상과 조합하여 존재할 수 있다. 광분해제의 다른 예로는 벤조인, 벤조인 알킬 에터, 벤조페논 및 이의 유도체, 아세토페논 및 이의 유도체, 퀴논, 싸이오잔톤, 프탈로시아닌 및 기타 감광제, 에틸렌-일산화탄소 공중합체, 방향족 케톤-금속 염 증감제, 및 이들의 조합을 포함한다.
하나의 양태에서, 본 명세서에 기재된 CA 조성물을 포함하는 생분해성 및/또는 퇴비화가능한 물품이 제공된다. 실시양태에서, 물품은 본 명세서에 기재된 CA 조성물을 포함하는 성형가능한 열가소성 물질로 제조된다.
실시양태에서, 물품은 일회용 식품 접촉 물품이다. CA 조성물로 제조될 수 있는 이러한 물품의 예로는 컵, 트레이, 다중 구획 트레이, 클램쉘 포장재, 캔디 스틱, 필름, 시트, 트레이 및 뚜껑(예를 들어, 열성형된), 빨대, 접시, 그릇, 부분 컵, 식품 포장, 액체 운반 용기, 고체 또는 젤 운반 용기 및 커트러리를 포함한다. 실시양태에서, 물품은 원예 물품일 수 있다. CA 조성물로 제조될 수 있는 이러한 물품의 예로는 화분, 식물 태그, 뿌리 덮개 필름 및 농업용 지상 덮개를 포함한다.
또 다른 양태에서, 통합 공정에 의해 제조된 재활용 BCA를 포함하는 CA 조성물이 제공되며, 상기 공정은 다음의 가공 단계를 포함한다: (1) 고체 화석 연료 공급원 및 적어도 일부 함량의 재활용 플라스틱을 포함하는 공급원료를 활용하는 합성가스 작업에서 재활용 플라스틱 함유 합성가스를 제조하는 단계; (2) 상기 합성가스로부터 적어도 하나의 화학적 중간체를 제조하는 단계; (3) 반응식에서 상기 화학적 중간체를 반응시켜 재활용 BCA를 제조하기 위한 적어도 하나의 셀룰로스 반응물을 제조하는 단계, 및/또는 재활용 BCA를 제조하기 위한 적어도 하나의 셀룰로스 반응물이 되도록 상기 화학적 중간체를 선택하는 단계; 및 (4) 상기 적어도 하나의 셀룰로스 반응물을 반응시켜 상기 재활용 BCA를 제조하는 단계; 이 때, 상기 재활용 BCA는 재활용 플라스틱 함유 합성가스로부터 유래된 무수 글루코스 단위(AGU) 상의 적어도 하나의 치환기를 포함한다.
실시양태에서, 가공 단계 (1) 내지 (4)는 유체 및/또는 기체 연통(즉, 유체 및 기체 연통의 조합 가능성 포함)에 있는 시스템에서 수행된다. 재활용 플라스틱 함유 합성가스로부터 시작하여 재활용 BCA를 생산하기 위한 하나 이상의 반응식에서, 화학적 중간체는 저장 용기에 일시적으로 저장된 후 통합 공정 시스템에 재도입될 수 있음을 이해해야 한다.
실시양태에서, 적어도 하나의 화학적 중간체는 메탄올, 메틸 아세테이트, 아세트산 무수물, 아세트산, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. 실시양태에서, 하나의 화학적 중간체는 메탄올이고, 메탄올은 아세트산 무수물인 제2 화학적 중간체를 제조하기 위한 반응식에서 사용된다. 실시양태에서, 셀룰로스 반응물은 아세트산 무수물이다.
실시양태에서, 셀룰로스 에스터 조성물은 (본 명세서에 기재된) BCA, 가소제 조성물 및 안정화제 조성물을 포함하며, 이 때, 가소제 조성물은 하나 이상의 식품 등급의 가소제를 포함하며, 셀룰로스 에스터 조성물의 총 중량을 기준으로 13 내지 25, 또는 14 내지 25, 또는 15 내지 25, 또는 16 내지 25, 또는 17 내지 25, 또는 13 내지 23, 또는 14 내지 22, 또는 15 내지 23, 또는 13 내지 20, 또는 14 내지 20, 또는 15 내지 20, 또는 16 내지 20, 또는 17 내지 20, 또는 13 내지 17, 또는 14 내지 17, 또는 15 내지 17, 또는 13 내지 17 미만, 또는 14 내지 17 미만, 또는 15 내지 17 미만의 중량%의 양으로 존재하고; 이 때, 안정화제 조성물은 하나 이상의 2차 산화 방지제를 포함하며, 셀룰로스 에스터 조성물의 총 중량을 기준으로 0.08 내지 0.8, 또는 0.08 내지 0.7, 또는 0.08 내지 0.6 중량%의 양으로 존재한다.
실시양태에서, 가소제 조성물은 셀룰로스 에스터 조성물의 총 중량을 기준으로 15 내지 20, 또는 16 내지 19 중량% 양의 트라이아세틴을 포함하고; 안정화제 조성물은 0.1 내지 0.4, 또는 0.1 내지 0.3 중량% 양의 하나 이상의 2차 산화 방지제 및 0.1 내지 0.4, 또는 0.2 내지 0.4 중량% 양의 하나 이상의 1차 산화 방지제를 포함하며, 여기서 중량%는 셀룰로스 에스터 조성물의 총 중량을 기준이다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 하나 이상의 2차 산화 방지제는 포스파이트 화합물(예를 들어, Weston 705T 또는 Doverphos S-9228T), DLTDP 또는 이들의 조합을 포함하며, 하나 이상의 1차 산화 방지제는 Irganox 1010, BHT 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 셀룰로스 에스터 조성물은 사출 성형 동안 정상 사이클 시간 후 b*가 40 미만 또는 35 미만 또는 30 미만 또는 25 미만 또는 20 미만 또는 15 미만이거나(실시예에 기재); 또는 사출 성형 동안 2배의 사이클 시간 후 b* 40 미만 또는 35 미만 또는 30 미만 또는 25 미만 또는 20 미만이다(실시예에 기재).
실시양태에서, 가소제 조성물은, 평균 분자량이 300 내지 500 달톤인 폴리에틸렌 글리콜을, 셀룰로스 에스터 조성물의 총 중량을 기준으로 13 내지 23, 또는 13 내지 20, 또는 13 내지 17 미만, 또는 14 내지 23, 또는 14 내지 20, 또는 14 내지 17 미만, 또는 15 내지 23, 또는 15 내지 20, 또는 15 내지 17 미만, 또는 15 초과 내지 23, 또는 17 내지 23, 또는 17 내지 20 중량%의 양으로 포함하며; 안정화제 조성물은 셀룰로스 에스터 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 0.8, 또는 0.1 내지 0.5, 또는 0.1 내지 0.3, 또는 0.1 내지 0.2 중량%의 양의 하나 이상의 2차 산화 방지제를 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 하나 이상의 2차 산화 방지제는 포스파이트 화합물(예를 들어, Weston 705T 또는 Doverphos S-9228T), DLTDP 또는 이들의 조합을 포함한다. 상기 실시양태의 또 다른 부류에서, 안정화제 조성물은 하나 이상의 1차 산화 방지제(예를 들어, Irganox 1010 또는 BHT), 시트르산 또는 이들의 조합을 추가로 포함하며, 이 때, 하나 이상의 1차 산화 방지제는 셀룰로스 아세테이트 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 0.5, 또는 0.1 내지 0.4 중량%의 양으로 존재하고, 시트르산은 셀룰로스 아세테이트 조성물의 총 중량을 기준으로, 0.05 내지 0.2, 또는 0.05 내지 0.15 중량%의 양으로 존재한다.
실시양태에서, 가소제 조성물은 셀룰로스 에스터 조성물의 총 중량을 기준으로 13 내지 17 미만, 또는 14 내지 17 미만, 또는 15 내지 17 미만 중량% 양의 평균 분자량이 300 내지 500 달톤인 폴리에틸렌 글리콜을 포함하고; 안정화제 조성물은 셀룰로스 에스터 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 0.5, 또는 0.1 내지 0.3, 또는 0.1 내지 0.2 중량% 양의 하나 이상의 2차 산화 방지제를 포함한다.
실시양태에서, 가소제 조성물은 셀룰로스 에스터 조성물의 총 중량을 기준으로 15 초과 내지 23, 또는 15 초과 내지 20 중량%의 평균 분자량이 300 내지 500 달톤인 폴리에틸렌 글리콜을 포함하고; 안정화제 조성물은 셀룰로스 에스터 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 0.5, 또는 0.1 내지 0.3, 또는 0.1 내지 0.2 중량%의 양의 하나 이상의 2차 산화 방지제를 포함하는 제1 안정화제 성분; 및 하나 이상의 1차 산화 방지제(예를 들어, Irganox 1010 또는 BHT), 시트르산 또는 이들의 조합을 포함하는 제2 안정화제 성분을 포함하며, 이 때, 하나 이상의 1차 산화 방지제는 (존재하는 경우) 셀룰로스 아세테이트 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 0.5, 또는 0.1 내지 0.4 중량%의 양으로 존재하고, 시트르산은 (존재하는 경우) 셀룰로스 아세테이트 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 0.2, 또는 0.05 내지 0.15 중량%의 양으로 존재한다.
PEG/MPEG 특이적 조성물
본 발명은 또한 다음을 포함하는 조성물을 개시한다: (1) 아세틸 치환도("DSAc")가 2.2 내지 2.6의 범위인 셀룰로스 아세테이트, 및 (2) 17-23 중량%의, 평균 분자량이 300 달톤 내지 550 달톤인 폴리에틸렌 글리콜 또는 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 조성물, 이 때, 상기 조성물은 용융 가공성, 생분해성, 및 붕해성이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 평균 분자량이 300 내지 500 달톤인 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 평균 분자량이 350 내지 550 달톤인 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 셀룰로스 아세테이트는 GPC에 의해 측정된 수평균 분자량("Mn")이 10,000 내지 90,000 달톤의 범위이다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 셀룰로스 아세테이트는 GPC에 의해 측정된 수평균 분자량("Mn")이 30,000 내지 90,000 달톤의 범위이다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 셀룰로스 아세테이트는 GPC에 의해 측정된 수평균 분자량("Mn")이 40,000 내지 90,000 달톤의 범위이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 5% 초과의 붕해 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 10% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 20% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 30% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 50% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 70% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 30% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 50% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 70% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 95% 초과의 붕해를 나타낸다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 충전제, 첨가제, 생체고분자, 안정화제, 또는 악취 개질제로부터 선택된 적어도 하나의 추가 성분을 추가로 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 60 중량% 양의 충전제를 추가로 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 충전제는 탄수화물, 셀룰로스성 충전제, 무기 충전제, 식품 부산물, 제습제, 알칼리성 충전제, 또는 이들의 조합이다.
상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 무기 충전제이다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 무기 충전제는 칼슘 카보네이트이다.
상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 탄수화물이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 셀룰로스성 충전제이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 식품 부산물이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 제습제이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 알칼리성 충전제이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 0.001 내지 1 중량% 양의 악취 개질 첨가제를 추가로 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 악취 개질 첨가제는 바닐린, Pennyroyal M-1178, 아몬드, 신나밀, 향신료, 향신료 추출물, 휘발성 유기 화합물 또는 소분자, 또는 Plastidor이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 악취 개질 첨가제는 바닐린이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 전체 조성물을 기준으로 0.01 내지 5 중량% 양의 안정화제를 추가로 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 안정화제는 UV 흡수제, 산화 방지제(예를 들어, 아스코르브산, BHT, BHA 등), 산 소거제, 라디칼 소거제, 에폭시화 오일(예를 들어, 에폭시화 대두유, 에폭시화 아마인유, 에폭시화 해바라기유), 또는 이들의 조합이다.
본 발명은 또한 다음을 포함하는 조성물을 포함하는 물품을 개시한다: (1) 아세틸 치환도("DSAc")가 2.2 내지 2.6의 범위인 셀룰로스 아세테이트, 및 (2) 17-23 중량%의, 평균 분자량이 300 달톤 내지 550 달톤인 폴리에틸렌 글리콜 또는 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 조성물, 이 때, 조성물은 용융 가공성, 생분해성, 및 붕해성이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 평균 분자량이 300 내지 500 달톤인 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 평균 분자량이 350 내지 550 달톤인 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 배향 공정, 압출 공정, 사출 성형 공정, 취입 성형 공정, 또는 열성형 공정으로부터 형성된다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 배향 공정으로부터 성형된다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 배향 공정은 단축 연신 공정 또는 이축 연신 공정이다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 압출 공정으로부터 성형된다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 사출 성형 공정으로부터 성형된다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 취입 성형 공정으로부터 성형된다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 열성형 공정으로부터 성형된다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 물품을 성형하는 데 사용되는 필름 또는 시트는 10 내지 160 mil 두께이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 10% 미만의 헤이즈를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 8% 미만의 헤이즈를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 6% 미만의 헤이즈를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 5% 미만의 헤이즈를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 4% 미만의 헤이즈를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 3% 미만의 헤이즈를 나타낸다. 하나의 실시양태에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 2% 미만의 헤이즈를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 1% 미만의 헤이즈를 나타낸다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 5% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 10% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 20% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 30% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 50% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 70% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 30% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 50% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 70% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 95% 초과의 붕해를 나타낸다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 30% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 50% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 70% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 80% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 95% 초과의 붕해를 나타낸다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 0.8 mm 이하의 두께를 가진다. 하나의 실시양태에서, 물품은 0.76 mm 이하의 두께를 가진다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 충전제, 첨가제, 생체고분자, 안정화제, 또는 악취 개질제로부터 선택된 적어도 하나의 추가 성분을 추가로 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 60 중량% 양의 충전제를 추가로 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 충전제는 탄수화물, 셀룰로스성 충전제, 무기 충전제, 식품 부산물, 제습제, 알칼리성 충전제, 또는 이들의 조합이다.
상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 무기 충전제이다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 무기 충전제는 칼슘 카보네이트이다.
상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 탄수화물이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 셀룰로스성 충전제이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 식품 부산물이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 제습제이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 알칼리성 충전제이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 0.001 내지 1 중량% 양의 악취 개질 첨가제를 추가로 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 악취 개질 첨가제는 바닐린, Pennyroyal M-1178, 아몬드, 신나밀, 향신료, 향신료 추출물, 휘발성 유기 화합물 또는 소분자, 또는 Plastidor이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 악취 개질 첨가제는 바닐린이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 전체 조성물을 기준으로 0.01 내지 5 중량% 양의 안정화제를 추가로 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 안정화제는 UV 흡수제, 산화 방지제(예를 들어, 아스코르브산, BHT, BHA 등), 산 소거제, 라디칼 소거제, 에폭시화 오일(예를 들어, 에폭시화 대두유, 에폭시화 아마인유, 에폭시화 해바라기유), 또는 이들의 조합이다.
본 발명은 또한 다음을 포함하는 조성물을 포함하는 물품을 개시한다: (1) 아세틸 치환도("DSAc")가 2.2 내지 2.6인 셀룰로스 아세테이트, 및 (2) 13-23 중량%의, 평균 분자량이 300 달톤 내지 550 달톤인 폴리에틸렌 글리콜 또는 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 조성물, 및 (3) 0.01-1.8 중량%의, 에폭시화 대두유, 2차 산화 방지제, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 첨가제, 이 때, 조성물은 용융 가공성, 생분해성, 및 붕해성이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 첨가제는 0.01 내지 1 중량%, 또는 0.05 내지 0.8 중량%, 또는 0.05 내지 0.5 중량%, 또는 0.1 내지 1 중량%로 존재한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 첨가제는 에폭시화 대두유이며, 이는 0.1 내지 1 중량%, 또는 0.1 내지 0.5 중량%, 또는 0.5 내지 1 중량%, 또는 0.3 내지 0.8 중량%로 존재한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 첨가제는 2차 산화 방지제이며, 이는 0.01 내지 0.8 중량%, 또는 0.01 내지 0.4 중량%, 또는 0.4 내지 0.8 중량%, 또는 0.2 내지 0.6 중량%로 존재한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 평균 분자량이 300 내지 500 달톤인 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 평균 분자량이 350 내지 550 달톤인 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 배향 공정, 압출 공정, 사출 성형 공정, 취입 성형 공정, 또는 열성형 공정으로부터 형성된다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 배향 공정으로부터 성형된다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 배향 공정은 단축 연신 공정 또는 이축 연신 공정이다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 압출 공정으로부터 성형된다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 사출 성형 공정으로부터 성형된다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 취입 성형 공정으로부터 성형된다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 열성형 공정으로부터 성형된다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 물품을 성형하는 데 사용되는 필름 또는 시트는 10 내지 160 mil 두께이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 10% 미만의 헤이즈를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 8% 미만의 헤이즈를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 6% 미만의 헤이즈를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 5% 미만의 헤이즈를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 4% 미만의 헤이즈를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 3% 미만의 헤이즈를 나타낸다. 하나의 실시양태에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 2% 미만의 헤이즈를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품이 투명한 경우, 물품은 1% 미만의 헤이즈를 나타낸다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 5% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 10% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 20% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 30% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 50% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 6주 후 70% 초과의 붕해, 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 30% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 50% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 70% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 95% 초과의 붕해를 나타낸다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 30% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 50% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 70% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 80% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 본 명세서 또는 ISO 16929 (2013)에 따른 대안에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라, 12주 후 95% 초과의 붕해를 나타낸다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 0.8 mm 이하의 두께를 가진다. 하나의 실시양태에서, 물품은 0.76 mm 이하의 두께를 가진다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 충전제, 첨가제, 생체고분자, 안정화제, 또는 악취 개질제로부터 선택된 적어도 하나의 추가 성분을 추가로 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 60 중량% 양의 충전제를 추가로 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 충전제는 탄수화물, 셀룰로스성 충전제, 무기 충전제, 식품 부산물, 제습제, 알칼리성 충전제, 또는 이들의 조합이다.
상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 무기 충전제이다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 무기 충전제는 칼슘 카보네이트이다.
상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 탄수화물이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 셀룰로스성 충전제이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 식품 부산물이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 제습제이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 충전제는 알칼리성 충전제이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 0.001 내지 1 중량% 양의 악취 개질 첨가제를 추가로 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 악취 개질 첨가제는 바닐린, Pennyroyal M-1178, 아몬드, 신나밀, 향신료, 향신료 추출물, 휘발성 유기 화합물 또는 소분자, 또는 Plastidor이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 악취 개질 첨가제는 바닐린이다.
본 발명은 다음을 포함하는 발포성 조성물을 개시한다:
(1) 아세틸 치환도(DSAc)가 2.2 내지 2.6인 셀룰로스 아세테이트; (2) 5 내지 40 중량%의 가소제; (3) 0.1 내지 3 중량%의 핵형성제; 및 (4) 0.1 내지 3 중량%의 화학적 취입 조성물로서, 이는: (i) 25 내지 75 중량%의 취입제, 및 (ii) 25 내지 75 중량%의, 융점이 150℃ 이하인 캐리어 중합체를 포함하며, 이 때 취입제 및 캐리어 중합체의 비율은 화학적 취입 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 화학적 취입 조성물; 이 때, 셀룰로스 아세테이트, 가소제, 핵형성제 및 화학적 취입 조성물의 비율은 발포성 조성물의 전체 중량을 기준으로 한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 DMA를 사용하여 1 Hz 주파수로 2% 연신율에서 0.45 MPa에서 측정 시 100℃ 초과의 열변형 온도(heat deflection temperature)를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 DMA를 사용하여 1 Hz 주파수로 2% 연신율에서 0.45 MPa에서 측정 시 102℃ 초과의 열변형 온도를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 DMA를 사용하여 1 Hz 주파수로 2% 연신율에서 0.45 MPa에서 측정 시 104℃ 초과의 열변형 온도를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 DMA를 사용하여 1 Hz 주파수로 2% 연신율에서 0.45 MPa에서 측정 시 106℃ 초과의 열변형 온도를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 DMA를 사용하여 1 Hz 주파수로 2% 연신율에서 0.45 MPa에서 측정 시 110℃ 초과의 열변형 온도를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 DMA를 사용하여 1 Hz 주파수로 2% 연신율에서 0.45 MPa에서 측정 시 115℃ 초과의 열변형 온도를 나타낸다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 취입제는 소듐 바이카보네이트, 시트르산 또는 이들의 조합을 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 취입제는 소듐 바이카보네이트를 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 취입제는 시트르산을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 캐리어 중합체는 폴리뷰티렌 석시네이트, 폴리카프로락톤, 또는 이들의 조합을 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 캐리어 중합체는 폴리뷰티렌 석시네이트를 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 캐리어 중합체는 폴리카프로락톤을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 가소제는 트라이아세틴, 트라이에틸 시트레이트, 또는 PEG400을 포함한다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 가소제는 13 내지 23, 또는 17 내지 23 중량% 범위로 존재한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 가소제는 13 내지 30, 또는 15 내지 30 중량% 범위로 존재한다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 가소제는 트라이아세틴을 포함한다.
상기 부류 중 한 하위부류에서, 가소제는 13 내지 23, 또는 15 내지 23, 또는 17 내지 23 중량% 범위로 존재한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 가소제는 13 내지 30, 또는 15 내지 30 중량% 범위로 존재한다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 가소제는 트라이에틸 시트레이트를 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 가소제는 13 내지 23, 또는 15 내지 23, 또는 17 내지 23 중량% 범위로 존재한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 가소제는 13 내지 30, 또는 15 내지 30 중량% 범위로 존재한다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 가소제는 PEG400을 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 가소제는 13 내지 17 미만, 또는 17 내지 23 미만 중량%의 범위로 존재한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 가소제는 13 내지 30, 또는 15 내지 30 중량% 범위로 존재한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 핵형성제는 마그네슘 실리케이트, 실리콘 다이옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 또는 이들의 조합을 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 핵형성제는 2 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 핵형성제는 1.5 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 핵형성제는 1.1 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 핵형성제는 마그네슘 실리케이트를 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 2 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 1.5 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 1.1 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 핵형성제는 실리콘 다이옥사이드를 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 2 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 1.5 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 1.1 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 핵형성제는 마그네슘 옥사이드를 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 2 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 1.5 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 1.1 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 핵형성제는 2 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 핵형성제는 1.5 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 핵형성제는 1.1 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 섬유를 추가로 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 섬유는 대마, 인피, 황마, 아마, 모시, 케나프, 사이잘, 대나무 또는 목재 셀룰로스 섬유를 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 섬유는 대마를 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 광분해 촉매를 추가로 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 광분해 촉매는 이산화티타늄, 또는 산화철이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 광분해 촉매는 이산화티타늄이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 광분해 촉매는 산화철이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 안료를 추가로 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 안료는 이산화티타늄, 카본 블랙, 또는 산화철이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 안료는 이산화티타늄이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 안료는 카본 블랙이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 안료는 산화철이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 생분해성이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 상이한 아세틸 치환도를 가지는 둘 이상의 셀룰로스 아세테이트를 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 셀룰로스 아세테이트와는 상이한 생분해성 중합체를 추가로 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 상기 기재된 발포성 조성물 중 어느 하나로부터 제조된 물품이 존재하며, 이 때 물품은 발포체이다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 최대 3 mm의 두께를 가진다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 하나 이상의 표층(skin layer)을 가진다. 표층은 물품 또는 발포체의 외부 표면에서 발견될 수 있다. 표층은 또한 발포체의 중간에서도 발견될 수 있다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 생분해성이다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.9 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.8 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.7 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.6 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.5 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.4 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.3 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.2 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.1 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.05 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.2 내지 0.9 g/cm3 범위의 밀도를 가진다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 산업용 퇴비화가능하거나, 또는 가정용 퇴비화가능하다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 물품은 산업용 퇴비화가능하다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 물품은 1.1 mm 미만의 두께를 가진다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 물품은 가정용 퇴비화가능하다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 물품은 1.1 mm 미만의 두께를 가진다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 물품은 0.8 mm 미만의 두께를 가진다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 물품은 0.6 mm 미만의 두께를 가진다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 물품은 0.4 mm 미만의 두께를 가진다.
본 발명은 다음을 포함하는 발포성 조성물을 개시한다: (1) 아세틸 치환도(DSAc)가 2.2 내지 2.6인 셀룰로스 아세테이트; (2) 5 내지 40 중량%의 가소제; (3) 0.1 내지 3 중량%의 핵형성제; 및 (4) 0.1 내지 15 중량%의 물리적 취입제, 이 때, 셀룰로스 아세테이트, 가소제, 핵형성제 및 물리적 취입제의 비율은 발포성 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 DMA를 사용하여 1 Hz 주파수로 2% 연신율에서 0.45 MPa에서 측정 시 100℃ 초과의 열변형 온도를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 DMA를 사용하여 1 Hz 주파수로 2% 연신율에서 0.45 MPa에서 측정 시 102℃ 초과의 열변형 온도를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 DMA를 사용하여 1 Hz 주파수로 2% 연신율에서 0.45 MPa에서 측정 시 104℃ 초과의 열변형 온도를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 DMA를 사용하여 1 Hz 주파수로 2% 연신율에서 0.45 MPa에서 측정 시 106℃ 초과의 열변형 온도를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 DMA를 사용하여 1 Hz 주파수로 2% 연신율에서 0.45 MPa에서 측정 시 110℃ 초과의 열변형 온도를 나타낸다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 DMA를 사용하여 1 Hz 주파수로 2% 연신율에서 0.45 MPa에서 측정 시 115℃ 초과의 열변형 온도를 나타낸다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물리적 취입제는 CO2, N2, 미분지형 또는 분지형 (C2-6)알칸, 또는 임의의 이들의 조합을 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물리적 취입제는 CO2를 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물리적 취입제는 N2를 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물리적 취입제는 미분지형 또는 분지형 (C2-6) 알칸을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물리적 취입제는 0.1 내지 0.5 중량%로 존재한다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물리적 취입제는 0.5 내지 4 중량%로 존재한다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물리적 취입제는 0.3 내지 4 중량%로 존재한다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물리적 취입제는 4 내지 10 중량%로 존재한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 가소제는 트라이아세틴, 트라이에틸 시트레이트, 또는 PEG400을 포함한다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 가소제는 17 내지 23 중량% 범위로 존재한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 가소제는 15 내지 30 중량% 범위로 존재한다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 가소제는 트라이아세틴을 포함한다.
상기 부류 중 한 하위부류에서, 가소제는 17 내지 23 중량% 범위로 존재한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 가소제는 15 내지 30 중량% 범위로 존재한다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 가소제는 트라이에틸 시트레이트를 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 가소제는 17 내지 23 중량% 범위로 존재한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 가소제는 15 내지 30 중량% 범위로 존재한다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 가소제는 PEG400을 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 가소제는 17 내지 23 중량% 범위로 존재한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 가소제는 15 내지 30 중량% 범위로 존재한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 핵형성제는 마그네슘 실리케이트, 실리콘 다이옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 또는 이들의 조합을 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 핵형성제는 2 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 핵형성제는 1.5 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 핵형성제는 1.1 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 핵형성제는 마그네슘 실리케이트를 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 2 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 1.5 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 1.1 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 핵형성제는 실리콘 다이옥사이드를 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 2 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 1.5 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 1.1 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 핵형성제는 마그네슘 옥사이드를 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 2 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 1.5 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 핵형성제는 1.1 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 핵형성제는 2 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 핵형성제는 1.5 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다. 핵형성제는 1.1 마이크론 미만의 중간 입자 크기를 가지는 미립자 조성물을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 섬유를 추가로 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 섬유는 대마, 인피, 황마, 아마, 모시, 케나프, 사이잘, 대나무 또는 목재 셀룰로스 섬유를 포함한다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 섬유는 대마를 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 광분해 촉매를 추가로 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 광분해 촉매는 이산화티타늄, 또는 산화철이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 광분해 촉매는 이산화티타늄이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 광분해 촉매는 산화철이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 안료를 추가로 포함한다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 안료는 이산화티타늄, 카본 블랙, 또는 산화철이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 안료는 이산화티타늄이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 안료는 카본 블랙이다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 안료는 산화철이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 생분해성이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 상이한 아세틸 치환도를 가지는 둘 이상의 셀룰로스 아세테이트를 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 발포성 조성물은 셀룰로스 아세테이트와는 상이한 생분해성 중합체를 추가로 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 상기 기재된 발포성 조성물 중 어느 하나로부터 제조된 물품이 존재하며, 이 때 물품은 발포체이다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 최대 3 mm의 두께를 가진다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 하나 이상의 표층(skin layer)을 가진다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 생분해성이다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.9 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.8 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.7 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.6 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.5 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.4 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.3 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.2 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.1 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.05 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 0.2 내지 0.9 g/cm3 범위의 밀도를 가진다.
상기 실시양태의 한 부류에서, 물품은 산업용 퇴비화가능하거나, 또는 가정용 퇴비화가능하다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 물품은 산업용 퇴비화가능하다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 물품은 6 mm 미만의 두께를 가진다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 물품은 3 mm 미만의 두께를 가진다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 물품은 1.1 mm 미만의 두께를 가진다. 상기 부류 중 한 하위부류에서, 물품은 가정용 퇴비화가능하다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 물품은 6 mm 미만의 두께를 가진다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 물품은 3 mm 미만의 두께를 가진다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 물품은 1.1 mm 미만의 두께를 가진다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 물품은 0.8 mm 미만의 두께를 가진다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 물품은 0.6 mm 미만의 두께를 가진다. 상기 하위 부류의 한 세부 하위부류에서, 물품은 0.4 mm 미만의 두께를 가진다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 6 mm 미만의 두께를 가진다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 3 mm 미만의 두께를 가진다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 1.1 mm 미만의 두께를 가진다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 0.8 mm 미만의 두께를 가진다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 0.6 mm 미만의 두께를 가진다. 하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물품은 0.4 mm 미만의 두께를 가진다.
본 발명은 발포성 조성물을 제조하는 방법을 개시하며, 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다: (a) 다음을 포함하는 비발포성 조성물을 제공하는 단계: (1) 아세틸 치환도(DSAc)가 2.2 내지 2.6인 셀룰로스 아세테이트, (2) 5 내지 40 중량%의 가소제, 및 (3) 0.1 내지 3 중량%의 핵형성제; (b) 비발포성 조성물을 압출기에서 용융시켜, 비발포성 조성물의 용융물을 형성하는 단계; 및 (b) 비발포성 조성물의 용융물에 물리적 취입제를 주입하여, 용융된 발포성 조성물을 제조하는 단계.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 물리적 취입제는 CO2, N2 또는 미분지형 또는 분지형 (C2-6) 알칸을 포함한다.
구체적인 실시양태
실시양태 1. (1) 아세틸 치환도("DSAc")가 2.2 내지 2.6의 범위인 셀룰로스 아세테이트, 및 (2) 17-23 중량%의, 평균 분자량이 300 달톤 내지 550 달톤인 폴리에틸렌 글리콜 또는 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 조성물을 포함하는 조성물로서,
이 때 조성물은 용융 가공성, 생분해성, 및 붕해성인, 조성물.
실시양태 2. 실시양태 1있어서, 조성물이 전체 조성물을 기준으로 0.01 내지 5 중량% 양의 안정화제를 추가로 포함하는, 조성물.
실시양태 3. 실시양태 2에 있어서, 안정화제가 2차 산화 방지제인, 조성물.
실시양태 4. (1) 아세틸 치환도("DSAc")가 2.2 내지 2.6인 셀룰로스 아세테이트, 및 (2) 13-23 중량%의, 평균 분자량이 300 달톤 내지 550 달톤인 폴리에틸렌 글리콜 또는 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 조성물, 및 (3) 0.01-1.8 중량%의, 에폭시화 대두유, 2차 산화 방지제, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 첨가제를 포함하는 조성물로서,
이 때, 조성물은 용융 가공성, 생분해성, 및 붕해성인, 조성물.
실시양태 5. 실시양태 4에 있어서, 첨가제가 0.1 내지 1 중량%로 존재하는 에폭시화 대두유인, 조성물.
실시양태 6. 실시양태 5에 있어서, 첨가제가 0.01 내지 0.8 중량%로 존재하는 2차 산화 방지제인, 조성물.
실시양태 7. 실시양태 1 내지 6 중 어느 하나의 실시양태에 있어서, 폴리에틸렌 글리콜의 평균 분자량이 300 내지 500 달톤인, 조성물.
실시양태 8. 실시양태 1 내지 7 중 어느 하나의 실시양태에 있어서, 조성물이 조성물의 전체 중량을 기준으로 1 내지 60 중량% 양의 충전제를 추가로 포함하는, 조성물.
실시양태 9. 실시양태 8에 있어서, 충전제가 탄수화물, 셀룰로스 충전제, 무기 충전제, 식품 부산물, 제습제, 알칼리성 충전제, 또는 이의 조합인, 조성물.
실시양태 10. 실시양태 1 내지 9 중 어느 하나의 실시양태에 있어서, 조성물이 셀룰로스 아세테이트와는 상이한 생분해성 중합체를 추가로 포함하는, 조성물.
실시양태 11. 실시양태 1 내지 10 중 어느 하나의 실시양태에 있어서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름이 명세서에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라 6주 후 5% 초과의 붕해 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타내는, 조성물.
실시양태 12. 실시양태 1 내지 10 중 어느 하나의 실시양태에 있어서, 조성물이 0.38 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름이 명세서에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라 6주 후 10% 초과의 붕해 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타내는, 조성물.
실시양태 13. 실시양태 1 내지 10 중 어느 하나의 실시양태에 있어서, 조성물이 0.76 mm의 두께를 가지는 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름이 명세서에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타내는, 조성물.
실시양태 14. 실시양태 1 내지 13 중 어느 하나의 실시양태에 따른 조성물을 포함하는 물품.
실시양태 15. 실시양테 14에 있어서, 상기 물품이 식품 접촉 적합성으로 지정하기 위해 미국 식품의약국에 의해 설정된 기준을 충족하는 물품.
실시양태 16. 실시양태 14 또는 15에 있어서, 물품이 배향 공정, 압출 공정, 사출 성형 공정, 취입 성형 공정, 또는 열성형 공정으로부터 형성되는 물품.
실시양태 17. 실시양태 16에 있어서, 물품이 열성형 공정으로부터 형성되고, 상기 물품을 형성하기 위해 사용된 필름 또는 시트가 0.25 내지 4.1 mm 두께인 물품.
실시양태 18. 실시양태 14 내지 17 중 어느 하나의 실시양태에 있어서, 물품이 투명할 때, 상기 물품이 10% 미만의 헤이즈를 나타내는 물품.
실시양태 19. 실시양태 14 내지 17 중 어느 하나의 실시양태에 있어서, 명세서에 기재된 겔 카운드 시험 프로토콜에 따라 측정 시 겔 계수가 8.0% 미만 면적인 물품.
실시양태 20. 실시양태 14 내지 17 중 어느 하나의 실시양태에 있어서, 필름이, 명세서에 기재된 필름에 대한 붕해 테스트 프로토콜에 따라 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타내는, 물품.
실시양태 22. 실시양태 12 내지 21 중 어느 하나의 실시양태에 있어서, 조성물이 1 내지 60 중량% 양의 충전제를 추가로 포함하는, 물품.
실시양태 23. 실시양태 23에 있어서, 충전제가 탄수화물, 셀룰로스 충전제, 무기 충전제, 식품 부산물, 제습제, 알칼리성 충전제, 또는 이의 조합인, 물품.
실시양태 24. 실시양태 23에 있어서, 충전제가 무기 충전제인, 물품.
실시양태 25. 실시양태 12 내지 24 중 어느 하나의 실시양태에 있어서, 조성물이 조성물의 총 중량을 기준으로 0.001 내지 1 중량% 양의 악취 개질 첨가제를 추가로 포함하는, 물품.
실시양태 26. 실시양태 12 내지 25 중 어느 하나의 실시양태에 있어서, 조성물이 전체 조성물을 기준으로 0.01 내지 5 중량%의 적어도 하나의 안정화제를 포함하는, 물품.
실시양태 27. 실시양태 26에 있어서, 안정화제가 2차 산화 방지제인, 물품.
실시예
약어
BHT는 뷰틸화 하이드록시톨루엔 또는 Tenox BHT(Eastman)이고; bioCBA는 생분해성 화학적 취입제이고; CA는 셀룰로스 아세테이트이고; CA398-30은 Eastman 셀룰로스 아세테이트 CA398-30이고; CA398-10은 Eastman 셀룰로스 아세테이트 CA398-10이고; CBA는 화학적 취입제이고; CDA는 셀룰로스 다이아세테이트이고; CAPA 6500은 폴리카프로락톤(Ingevity)이고; CE41972는 Eastman 셀룰로스 아세테이트 셀룰로스 에스터 41972이고; DLTDP는 다이라우릴 싸이오다이프로피오네이트(Sigma Aldrich)이고; DMA 또는 DMTA는 동적 기계 분석이고; DS는 셀룰로스 에스터의 무수 글루코스 단위당 치환도이고; EOB는 파단 시 연신율이고; EPSO는 에폭시화 대두유(Vikoflex 7170, Arkema)이고; FZ 73S는 Foamazol 73s(Bergen International)이고; FZ 95는 Foamazol 95(Bergen International)이고; h 또는 hr시간이고; HDT는 열변형 온도이고; HK40B는 Hydrocerol HK40B(Clariant)이고; PHB(6)Hx는 폴리(3-하이드록시뷰티레이트-co-6 몰%-3-하이드록시헥사노에이트, PS 표준과 메틸렌 클로라이드 용매로 GPC를 사용하여 측정 시 평균 Mw가 약 770,000)이고; Pz는 가소제이고; TA는 트라이아세틴이고; TEC는 트라이에틸 시트레이트이고; ℃는 섭씨 온도이고; wt%는 중량%이고; PEG400는 평균 분자량이 400 달톤인 폴리에틸렌 글리콜이고; kWh/kg는 킬로그램당 킬로와트 시간; L는 리터이고; oz는 온스이고; PBA는 물리적 취입제이고; PBS는 폴리뷰티렌 석시네이트이고; PCL는 폴리카프로락톤이고; PS는 폴리스티렌이고; rpm는 분당 회전수이고; TGA는 열중량 분석이고; MW는 분자량이다.
테스트 물질 및 프로토콜: 셀룰로스 다이아세테이트 조성물
출발 CDA 물질을 Eastman Chemical Company로부터 수득하였다. 상기 물질은 DS가 2.5이고 Mn이 약 50,000 및 약 40,000인 상업적으로 입수가능한 CDA(CA398-30 및 CA398-10) 및 DS가 2.2인 상업적으로 제조된 CDA를 포함하였다. Pz를 함유하는 CDA 조성물을 제조하였다. 실시예에서 사용되는 가소제는 TA이었다. TA 예비 가소화된 조성물은 또한 충전제 또는 중합체성 첨가제와 함께 추가 조성물로 컴파운딩하였다. 셀룰로스 아세테이트 조성물은 평균 몰 질량이 약 400g/mol인 폴리에틸렌 글리콜("PEG-400")이며 TA 가소제가 아닌 중합체 첨가제를 사용하여 제조하였다. 가소화된 셀룰로스 아세테이트 수지는 셀룰로스 다이아세테이트를 고체 및 액체 공급물에 대한 중량 감소 공급기를 사용하여 이축 동시 회전 압출기에 공급하여 제조하였다. 압출기의 공급 쓰롯트(feed throat)로 고체를 공급하고, 첫 번째 가열된 배럴 구역으로 액체를 주입하였다. 첫 번째 가열 구역에서 70℃부터 다이에서 230℃까지 증가하는 온도 프로파일을 사용하여 재료들을 컴파운딩하였다. 재료들은 비교적 균질한 수지 혼합물을 제공하기에 충분한 조건으로 처리하였다. 생성된 수지는 가소제로서 15, 17 또는 30 중량% TA를 가지는 예비가소화된 셀룰로스 아세테이트 수지였다. PEG400을 가지는 셀룰로스 아세테이트 조성물을 유사한 방식으로 제조하였다.
컴파운딩된 CDA 조성물의 경우에, 가소제로서 15, 17 또는 30 중량% TA를 가지는 (TA) 예비-가소화된 셀룰로스 아세테이트 수지(베이스 수지)를 충전제 물질 또는 중합체 첨가제와 함께 컴파운딩하였다. 컴파운딩은 측면 공급기가 장착된 26 mm 이축 압출기에서 수행하였다. 중량 감소 공급 시스템을 통해 베이스 수지를 압출기의 배럴에 공급하였다. 중량 손실 공급 시스템이 장착된 측면 공급기를 통해 충전제 물질 또는 중합체 첨가제를 첨가하였다. 구역 1 온도를 150℃로 설정하고, 그뿐만 아니라 모든 후속 구역과 다이는 180℃로 설정하였다. 이러한 컴파운딩에 대해 특정 에너지 입력(SEI)은 0.116 kWh/kg 내지 0.158 kWh/kg에서 다양하였다. 용융 온도는 177℃ 내지 181℃였다(다이에서 측정). 첫 번째 반죽 섹션 이후 및 펌핑 섹션 이전에 대기 배출을 수행하여, 건조되지 않은 기본 중합체 및 충전제 물질과 관련된 물에서 증기를 배출하였다. 최종 제품 조성물은 염료를 통과시켜 가닥을 생성하고, 이를 펠릿으로 절단하였다.
압출 필름
Maddock 믹서 스크류가 장착된 1.5인치 Killion 단일 스크류 압출기를 사용하여 필름을 제조하였다. 셀룰로스 아세테이트 조성물 펠릿을 호퍼(hopper)에 로딩하고 재료를 배럴로 통과시켜 Maddock 스크류가 재료를 다이 쪽으로 이동시켰다. 배럴(스크류 하우징)은 3개의 구역에서 가열되어 펠릿이 높은 전단력과 높은 분산 혼합을 허용하는 매우 좁은 간극을 따라 스크류를 통과할 때 용융된다. 다이에 접근함에 따라 균질한 중합체 혼합물이 형성되고, 압출이 일어나는 스크류에 의해 혼합물이 다이를 통해 강제로 들어가는 것이 관찰되었다. 압출은 필름이 다이를 빠져나와 온도가 제어되는 광택 크롬 롤(롤 스택)에서 필름이 응고됨에 따라 평평한 용융 필름을 형성하였다.
압출 후 필름 샘플을 간헐적으로 제거하여 필름 두께를 결정하였다. 압출기가 적절한 필름 두께를 생성할 때, 필름을 수용 롤러에 부착하고 최종 롤이 완성될 때까지 필름을 조심스럽게 권취하였다.
필름용 붕해 테스트 프로토콜
붕해에 사용된 테스트 방법은 ISO 16929 플라스틱 - 파일럿 규모 테스트에서 정의된 퇴비화 조건에서 플라스틱 재료의 붕해 정도 측정 (2013)에 기초하였다. 파일럿 규모의 호기성 퇴비화 테스트를 사용하여, 200L의 퇴비화 용기에서 실제적이고 완전한 퇴비화 과정을 가능한 한 가깝게 시뮬레이션하였다. 테스트 물질(필름)을 필름 양면에 대략 8.05 cm2의 테스트 물질이 노출된 슬라이드 프레임에 넣었다. 그런 다음 이러한 슬라이드 프레임을 바이오폐기물과 혼합하고 200리터 퇴비통 2개에서 퇴비화하였다. 바이오폐기물은 야채, 정원 및 과일 폐기물(VGF)로 구성하였으며, 여기에 최적의 퇴비화 조건을 얻기 위해 11%의 추가의 퇴비 재료를 추가하였다. 본격적인 퇴비화에 따라, 접종과 온도 상승이 자발적으로 일어났다. 테스트는 퇴비화 중 최고 온도가 60℃ 이상 75℃ 미만이고, 일일 온도가 최소 4주 동안 40℃ 이상으로 유지되는 경우에만 유효한 것으로 간주하였다. 퇴비화 공정은 공기 흐름과 수분 함량이 통과하도록 지향된다. 온도 및 배기 가스 조성을 정기적으로 모니터링하였다. 퇴비화 공정은 완전히 안정화된 퇴비를 얻을 때까지 지속하였다(3개월). 퇴비화하는 동안, 용기의 내용물을 수동으로 돌려 테스트 항목을 검색하고 시각적으로 평가하였다.
필름의 용매 주조
CA398-30는 모든 테스트에서 수지였다(DS = 2.52; mp 230-250℃, Tg 189℃). 아세톤 중 12% CA398-30를 함유하는 용액을 제조하였다. 표시된 대로 첨가제를 용액에 포함하였다. 일부 혼합물을 50℃로 가열하여 용해 및 혼합을 촉진시켰다. 얇은 필름(약 3 mil)은 필름 도포기(BYK 5351, 2인치 정사각형 프레임, 5-50mil)를 사용하여 깨끗한 유리판에 그렸다. 더 두꺼운 필름(5 내지 40 mil)은 아세톤에서 평평한 바닥 알루미늄 접시로 주조하고, 팬을 덮어 용매 증발을 16 내지 24시간 동안 제어하였다. 필름 두께는 0.05 mil 분해능의 디지털 마이크로미터(Mitutoyo Digimatic Micrometer, MDC-1”PX)로 측정하였다.
유리 전이 온도
유리 전이 온도(Tg)는 시차 주사 열량측정법(DSC) 및 DMA 모두에 의해 추정하였다. 필름의 DMA는 실온 차이와 Tg 차이 둘 모두 대한 정보를 수집하기 위해 진동 변형을 제어하는 하나의 주파수에서 정상 온도 스윕으로 구성하였다. DMA의 경우, 필름 샘플은 1Hz에서 0.1% 변형률 하에서 분당 3℃로 실행하였으며, Tg 범위는 E' 시작과 Tan(델타) 곡선의 피크에서 추정되었다.
MW 200 내지 2000의 PEG를 가지는 10 mil 필름의 Tg (DSC)
MW 범위가 200에서 8,000인 PEG를 CA398-30 도핑(아세톤 중 12중량% CA398-30)에 17.0 중량%로 첨가하고 50℃까지 가열하여 혼입하였다. 필름은 10mil 건조 두께로 주조되었다. CA398-30/PEG 블렌드의 Tg는 DSC 2차 가열에 의해 추정되었고, 그 결과는 표 1에 요약되어 있다. PEG의 MW가 6,000 이상인 경우, 필름의 불호화성이 필름의 결함으로 관찰되었다. PEG의 MW가 2,000 이상인 경우, DSC 동안 두 번째 가열에서 Tg가 검출되지 않았다. 그 대신, 흡열은 PEG의 녹는점에 가까운 온도에서 감지되었으며, 이는 혼합물의 비혼화성의 표시이다. PEG MW가 600 이하일 때 CA/PEG 블렌드에서 단일 Tg가 검출되었다.
표 1. PEG를 가지는 (17.0 중량%) CA/PEG 블렌드의 DSC.
Figure pct00007
DMA에 의해 측정된 가소화 효율
PEG 및 PEG 유도체로 가소화된 박막의 Tg를 측정하는 것은 간단하지 않으며, 셀룰로스 물질의 투명한 유리 전이 온도는 때때로 DSC로 관찰하기 어렵다. 보다 민감한 기술이 필요한 경우, DMTA 또는 DMA가 선택지이다.
표 2 및 3은 각각 23 중량% 및 17 중량%로 가소화된 CA398-30 필름에 대한 DMA 방법을 사용한 Tg 값을 제공한다. Tan(델타)은 필름에 대한 Tg 값의 추정치로 사용되었다. 23 중량% 가소제 로딩에서(표 2), PEG600, MPEG165, MPEG165, MPEG550 및 MPEG750은 DMA로 측정했을 때 160℃ 초과의 큰 Tg 값을 나타냈다. 반면에, PEG 200, PEG300, PEG400, MPEG 350, PG450은 113℃ 내지 120℃의 값을 나타내어 가소화 효율이 더 높음을 알 수 있다.
표 2. 23 중량% 가소제를 가지는 CA398-30 필름의 DMA
Figure pct00008
17 중량%의 가소제 로딩의 경우(표 3), PEG400, MPEG350 및 MPEG550은 127℃ 내지 132℃의 Tg 범위를 나타냈다. 그러나, PEG600은 195.6℃의 Tg를 나타내어 가소화되지 않은 CA398-30과 유사하다.
표 3. 가소제(17 중량%)를 가지는 CA398-30 필름의 DMA
Figure pct00009
CA398-30 필름에서 PEG 및 기타 가소제의 상대적 열 안정성/휘발성
낮은 MW의 가소제는 컴파운딩, 압출 또는 열성형 중 열처리 동안 휘발되기 쉽다. 등온 휘발성을 상이한 필름 배합물에 대해 테스트하였다. CA398-30: DS=2.5; mp 230-250, Tg 189℃ (DSC). 박막(약 3 mil)을 CA398-30 및 아세톤 중 가소제의 12중량% 용액에서 유리판에 주조하였다. 용매를 증발시키고, 필름을 실험실 조건(20-23℃, 25-30% RH)에서 평형화시켰다. 23.0 중량%의 PZ를 포함하는 필름(1인치 정사각형, 실험실 주변 조건과 평형, 20-23℃ 및 ~25% RH)을 7분에서 127분 동안 120℃로 가열하고, 모니터링하기 전과 후에 중량 손실을 정확하게 칭량하였다. 표 4의 결과는 PEG 200이 5 mil 필름에서 가장 휘발성 가소제이며, TA와 TEC가 뒤를 잇는다는 것을 보여준다. PEG 400, PEG 600, 폴리소르베이트 20(Tween 20)으로 가소화된 필름의 중량 손실은 비가소화된 CA 398-30과 다르지 않았다.
표 4. PZ (23 중량%)으로 가소화된 CDA 필름의 120℃ 가열 시 중량 손실.
Figure pct00010
이축 연신 후 응력 백화
Ex 16의 필름을 열성형을 모방하기 위해 연신시켰다. 시트 온도 효과를 이해하기 위해, 두 가지 오븐 온도를 165℃ 및 185℃로 선택하였다. 가열 시간은 연신 전 40 초로 고정한다. 12온스 클램쉘의 면적 연신 비율을 모방하기 위해, 동등한 이축 연신 비율 1.5x1.5가 사용된다. 12온스 음료 컵의 경우, 동등한 이축 연신 비율 2x2가 사용된다. 두 가지 변형률도 또한 선택한다. 하나는 25 inHg에서 진공 성형 시 거의 동일한 변형률 속도인 50%/s이다. 다른 하나는 500%/s로, 플러그로부터의 고속 연신에 가깝다. 상기 실시예에서는 응력 백화가 주요 초점이기 때문에, 주요 반응은 응력 백화 정도에 비례하는 시트의 헤이즈이다.
응력 백화의 형성은 CDA 시트를 클렘쉘(경첩식 용기) 또는 컵으로 열성형할 때 발생하였다. 다양한 모양과 크기의 방대한 포장 용기를 모방하기 위해, 용기의 면적 연신율을 사용하여 등가 이축 연신율을 계산한다. 표 5는 두 가지 예시를 보여준다. 하나는 대략적인 이축 연신 비율이 약 2x2이고, 면적 연신 비율이 4.45인 12온스 음료 컵에 대한 것이다. 다른 하나는 대략적인 이축 비율이 약 1.5x1.5이고, 면적 연신 비율이 1.93인, 12온스 클램쉘에 관한 것이다. 면적 연신비는 성형된 용기의 총 표면적을 성형 전의 원래 시트 면적으로 나눈 값으로 정의된다.
표 5. 열성형 시뮬레이션을 위한 이축 필름 연신.
Figure pct00011
이축으로 연신된 CDA 시트의 응력 백화에 대한 각 변수의 영향을 조사하기 위해, 표 6은 실험 매트릭스이다. 각 샘플의 헤이즈는 두께, 연신 비율, 연신 온도 및 변형률을 변경하여 측정할 것이다.
표 6. 실험 매트릭스
Figure pct00012
연신 후 15 mil 샘플의 헤이즈
더 낮은 연신 비율 1.5 x 1.5에서, 15 mil의 Ex 13 샘플은 표 7에 표시된 것처럼 다양한 연신 조건에서 약간의 헤이즈를 나타낸다. 반면에 Ex 15(15 mil) 샘플은 동일한 연신 조건에서 특히 165℃에서 약간의 헤이즈가 발생한다. 표 7은 15 mil 두께 샘플의 이축 연신 결과를 요약한 것이며, Ex 13은 더 높은 연신 비율, 변형률 및 더 낮은 온도에 적용되더라도 약간의 헤이즈 형성을 나타내는 반면, 동일한 결합된 연신 조건에서 Ex 15에 대해서는 명백한 헤이즈가 관찰된다.
표 7. 다양한 조건에서 연신된 15 mil 샘플의 헤이즈 결과.
Figure pct00013
표 8은 30 mil 두께의 샘플에 대한 결과를 요약한 것이며, Ex 14는 더 높은 연신 비율, 변형률 및 더 낮은 온도에 적용되더라도 약간의 헤이즈 형성을 나타내는 반면, 동일한 결합된 연신 조건에서 Ex 16에 대해서는 상당한 헤이즈가 관찰된다.
표 8. 다양한 조건에서 연신된 30 mil 샘플의 헤이즈 결과.
Figure pct00014
필름 Ex 15 및 Ex 16에서는 응력 백화 문제로 인해 이러한 배합물을 사용하여 얕은 연신 제품만 진공 성형할 수 있다.
겔 카운트
겔 카운트 프로토콜
겔 카운트는 ASTM D7310-11을 적용하여 결정하였다. 필름 샘플은 Allied Vision Technologies GT2750C 이더넷 기반 카메라를 사용하여 이미지화되었다. 분석되는 영역은 5 cm x 5 cm = 25 cm2이며, 총 영역이 150 cm2인 6개의 이미지를 촬영한다. 카메라는 2750 x 2200 1인치 픽셀 센서가 있는 컬러 카메라이다. 카메라는 노출 시간이 400 마이크로초로 설정된 것을 제외하고 기본 설정을 사용한다. 시스템에 사용된 렌즈는 Opto Engineering TC23080 bi-telecentric 렌즈이다. 렌즈의 작동 거리는 226.7 mm이다. 이것은 76.5 mm x 64.0 mm의 시야를 생성한다. 설정에 사용된 조명은 Opto Engineering LTCLHP080-G 시준 조명이다. 빛은 샘플에서 150 mm 떨어진 곳에 위치했다. 빛과 렌즈는 투과 모드로 설정되어 필름 샘플이 빛과 렌즈 사이에 놓인다. 텔레센트릭 광학에 결합된 전송 모드 레이아웃은 다른 조명 기하학/렌즈 조합에 비해 고유한 이점을 제공한다. 텔레센트릭 광학과 결합된 전송 모드의 조합은 반투명 필름에 존재하는 반투명 젤이 이미지 센서에서 어두운 입자로 나타나도록 한다. 반투명 배경에서 젤이 어두운 입자로 나타나므로 젤을 쉽게 감지, 계산 및 측정할 수 있다.
카메라의 이미지는 National Instruments Measurement and Automation Explorer 소프트웨어를 사용하여 수집되었다. 이미지는 LabVIEW 프로그래밍 언어로 작성된 내부 개발 프로그램을 사용하여 처리되었다. 일반적으로 이미지 처리 프로그램은 필름에서 개별 젤을 분리한다. 프로그램이 수행하는 첫 번째 단계는 색상 평면 추출이다. 컬러 카메라로 이미지를 수집하면 서로 다른 평면에서 여러 이미지가 생성된다. 이 방법을 위해 추출된 색상 평면은 HSI 강도 평면이었는데, 이 색상 평면이 배경과 관심 결함 사이에서 최상의 대비를 제공했기 때문이다. 이미지 처리 루틴에서 수행되는 다음 단계는 이미지 보정이다. 이미지 보정은 픽셀을 실제 단위로 변환하는 데 사용된다. 이 보정을 수행하기 위해 이미징 표준이 사용된다. 저장된 보정은 이 단계에서 모든 후속 이미지에 적용된다. 그런 다음 이미지는 32 x 32 픽셀의 로컬 영역을 가진 로컬 배경 보정 알고리즘을 사용하여 임계값이 지정된다. 이러한 자동화된 임계값 루틴은 배경 보정을 수행하여 균일하지 않은 조명 효과를 제거한다. 그런 다음 클래스 간 분산 임계값 알고리즘을 적용하여 어두운 입자를 분리한다. 클래스 간 분산 임계값을 지정하기 위한 클래스 간 분산은 가능한 모든 픽셀 강도에서 측정된다. 임계값은 클래스 간 분산이 최대화되도록 픽셀 강도로 설정된다. 이러한 알고리즘은 픽셀 강도가 2개의 클래스가 있는 바이모달 분포를 나타낸다고 가정한다. 이미지는 처리 루틴의 이 지점에서 이진 이미지(binary image)이다. 이미지의 입자에는 1 값이 지정되고 배경에는 0 값이 지정된다. 개방 함수가 입자에 적용된다. 개방 함수는 먼저 입자를 침식한 다음 나머지 입자를 팽창시킨다. 더 큰 입자는 남아 있지만 작은 입자는 제거된다. 이러한 단계는 센서 노이즈를 제거하고 접촉할 수 있는 인접 입자를 분리하기 위해 수행된다. 다음 단계에서는 이미지의 경계에 닿는 입자를 제거하는데, 이러한 입자는 정확하게 측정할 수 없기 때문이다. 경계 입자가 제거되면, 모든 겔 입자의 면적이 합산된다. 겔의 면적에 결합된 이미지화된 면적은 필름 샘플의 총 입자/겔 면적을 계산하는 데 사용할 수 있다.
압출 필름, Ex 17 - 20
CA398-30을 원하는 중량 백분율로 PEG 400 또는 PEG 600과 컴파운딩하고, 후속적으로 펠릿으로 형성하였다. 먼저 이축 압출기를 사용하여 표 9와 같은 조건의 압출기로 컴파운딩 펠릿을 제조하였다. 펠렛을 140℃에서 4시간 동안 건조시킨 후, 펠릿을 필름 압출에 사용하였다. 이어서, 건조된 컴파운딩 펠릿을 사용하여 표 10에 나타낸 하기 조건을 가지는 압출기를 사용하여 펠릿을 압출하였다.
표 9. 컴파운딩 펠릿 제조를 위한 압출기 조건.
Figure pct00015
표 10. 겔 카운트 연구를 수행하기 위해 사용된 필름 제조를 위한 압출기 조건.
Figure pct00016
Ex 17: 필름 (80 중량% CA398-30, 20 중량% PEG400, 30 mil)
Ex 18: 필름 (80 중량% CA398-30, 20 중량% PEG400, 30 mil)
Ex 19: 필름 (80 중량% CA398-30, 20 중량% PEG400, 30 mil)
Ex 20: 필름 (80 중량% CA398-30, 20 중량% PEG400, 30 mil)
표 11. 15 mil 및 30 mil (PEG400/PEG600)에 대한 겔 카운트 분포
Figure pct00017
실시예 1 및 2 - 충전 및 비충전 샘플의 붕해
파일럿 규모의 호기성 퇴비화 테스트를 (상기 기재된 바와 같이) 수행하였다. 테스트에서 필름 샘플은 사전 처리된 신선한 유기 도시 고형 폐기물(생물폐기물)과 혼합하고, 절연된 퇴비화 통에 도입하였으며, 이 때 퇴비화가 자발적으로 시작되었다. 테스트되는 필름 샘플은 다음을 포함하였다: 15 중량%의 TA, 1 중량%의 EPSO, 및 충전제 없이 가소화된 셀룰로스 다이아세테이트의 15 mil 두께의 압출 필름(Ex 1); 및 15 중량% TA으로 가소화되고 1 중량% EPSO 및 15 중량% 칼슘 카보네이트와 함께 컴파운딩된 셀룰로스 다이아세테이트의 15 mil 두께의 압출 필름(Omyacarb UF-FL CaCO3, 표면 처리되며 입자 크기는 0.70 마이크론)(Ex 2). 필름을 상기와 같이 제조하였다. 퇴비화 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 및 12주 후에 샘플을 관찰하였다. Ex 1 및 2에 대한 붕해 결과가 표 12에 요약되어 있다.
15 중량% 칼슘 카보네이트를 함유하는 조성물로 제조된 필름은 더 빨리 붕해되었다. 도시되지는 않았지만, 30 중량% TA를 가지는 필름에 대해 유사한 효과가 관찰되었으며, 이 때 30 중량% TA를 가지는 필름은 15 중량% TA를 가지는 다른 유사한 필름보다 더 빨리 분해되었다.
실시예 3 및 4 - 아세틸 수준의 함수로서의 붕해
필름 샘플을 다음과 같이 테스트하였다: 15 중량% TA, 1 중량% EPSO, 및 충전제 없이 가소화된, 아세틸 치환도(DS)가 2.5이고 Mn이 50,000인 셀룰로스 다이아세테이트의 10 mil 두께의 압출 필름(Ex 3); 및 15 중량% TA, 1 중량% EPSO, 및 충전제 없이 가소화된, 아세틸 치환도(DS)가 2.2인 셀룰로스 다이아세테이트의 10 mil 두께의 압출 필름(Ex 4). 필름을 상기와 같이 제조하였다. 퇴비화 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 및 12주 후에 샘플을 관찰하였다. Ex 3 및 4에 대한 결과가 표 12에 요약되어 있다.
상기 결과를 검토하면, 더 낮은 아세틸 수준의 CDA를 가진 필름이 더 높은 아세틸 함량의 CDA를 가진 유사한 필름보다 더 빨리 분해된다는 것을 알 수 있다.
Ex 5 - 분자량의 함수로서의 붕해
필름 샘플을 다음과 같이 테스트하였다: 15 중량% TA, 1 중량% EPSO, 및 충전제 없이 가소화된, 수평균 분자량(Mn)이 40,000(본 명세서에 기재된 바와 같이 GPC으로 측정)인 셀룰로스 다이아세테이트의 10 mil 두께의 압출 필름. 필름을 상기와 같이 제조하였다. 퇴비화 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 및 12주 후에 샘플을 관찰하였다. Ex 5에 대한 결과가 표 12에 요약되어 있다.
결과는 더 낮은 분자량의 CDA를 가진 필름이 더 높은 분자량의 CDA를 가진 유사한 필름보다 더 빨리 분해된다는 것을 보여준다.
실시예 6 내지 7 - 가소제 및 중합체 첨가제와 함께 컴파운딩된 CDA 조성물의 붕해.
테스트되는 필름 샘플은 다음을 포함하였다: 17 중량% TA으로 가소화되고 1 중량% EPSO 및 20 중량% PHB(6)Hx와 함께 컴파운딩된 셀룰로스 다이아세테이트의 20 mil 두께의 압출 필름(Ex 6); 및 17 중량% TA으로 가소화되고 1 중량% EPSO, 20 중량% PHB(6)Hx 및 10 중량% CAPA 6500과 함께 컴파운딩된 셀룰로스 다이아세테이트의 20 mil 두께의 압출 필름(Ex 7). 결과가 표 12에 요약되어 있다.
실시예 8-11 - PEG 첨가제를 가지는 CDA 조성물의 붕해.
테스트되는 필름 샘플은 다음을 포함하였다: 1 중량% EPSO 및 10, 15, 또는 20 중량% PEG-400과 함께 컴파운딩된 셀룰로스 다이아세테이트의 15 및 30 mil 두께의 압출 필름. 결과가 표 12에 요약되어 있다.
실시예 12 - 발포제를 가지는 CDA 조성물의 붕해.
테스트되는 필름 샘플은 다음을 포함하였다: 20 중량% TA로 가소화되고 상기 논의된 방법과 유사한 방식으로 성분을 컴파운딩하여 1 중량% 활석 및 1 중량% EPSO으로 컴파운딩된 셀룰로스 다이아세테이트의 20 mil 두께의 압출 필름. 상기 논의된 바와 같이 단축 압출기를 사용하여 필름을 제조하되, 단 1 중량% 화학적 발포제(FZ 73s)를 공급 호퍼에 첨가하여 발포 필름을 생성하였다(Ex 12). 20mil 두께의 Ex 12 발포체 샘플은 10주 후에 정성적 퇴비화 테스트를 통과하였다. 결과가 표 12에 요약되어 있다.
표 12. 붕해 결과 요약(산업용 퇴비화)
Figure pct00018
OWS 가정용 퇴비화
20 mil 발포체 샘플의 Ex 12는 OWS 가정용 퇴비화 조건 하에서 20주에 잘 붕해되었다. 완료된 Ex 12는 가정용 퇴비화 조건 하에서 26주만에 사라졌다(표 13).
표 13. 가정용 퇴비화 조건하에서 Ex 12의 붕해
Figure pct00019
붕해 대 생분해
일반적으로, 분해 이후 DOC(용존성 유기 탄소), CO2 제조 및 산소 흡수와 같은 매개변수가 결정된다. 물질의 생분해를 테스으하는 세 가지 주요 방법으로는 Sturm 방법, 호흡 측정 방법, 및 방사성 표지된 14C 원자 테스트 방법이 있다. Sturm 방법은 압력 변화를 통해 이산화탄소 생성을 정밀하게 측정한다. 호흡 측정 테스트는 60일 동안의 산소 소비량을 정확하게 측정한다. 마지막으로, 방사성 표지된 14C 원자 테스트는 14C가 14CO2로 변환되는지를 결정한다. 세 가지 방법 모두 올바른 장비를 사용하는 경우 수생 또는 퇴비화 조건에서 사용할 수 있다.
담수 변형 Sturm 테스트(OECD 301B) - 생성된 이산화탄소(CO2)의 양은 이론적 수율의 백분율(총 유기탄소 분석 기준)로 표시되어 재료가 생분해되는지 여부를 평가하는 기준으로 사용된다. CO2는 소듐 하이드록사이드 트랩을 통해 측정된다. 연구는 최소 28일 동안 실행되며, CO2 생산량이 28일 기간이 끝날 무렵 증가할 조짐을 보이면 지속할 수 있다.
생분해 테스트 - O2 소비량(OECD 301F)을 사용하여 중합체 물질의 생분해를 모니터링할 수 있다. OECD 301F는 산소 소비량을 측정하여 물질의 생분해성을 결정하는 수생 호기성 생분해 테스트이다. OECD 301F는 OECD 301B 테스트에서 문제가 되는 불용성 및 휘발성 물질에 가장 자주 사용된다. 테스트 물질의 주요 성분의 순도 또는 비율은 이론적 산소 요구량(ThOD)을 계산하는 데 중요하다. 기타 OECD 301 테스트 방법과 마찬가지로, OECD 301F의 표준 테스트 기간은 최소 28일이며, 준비된 또는 고유한 생분해성을 측정할 수 있다. 무기질 배지에 있는 테스트 물질의 용액 또는 현탁액을 접종하고, 암실 또는 확산광에서 호기성 조건에서 배양한다. 기준 화합물(일반적으로 소듐 아세테이트 또는 소듐 벤조에이트)은 병렬로 실행하여, 절차의 작동을 확인한다.
생분해성에는 용이한 생분해성(readily biodegradable), 본질적 생분해성(inherently biodegradable) 및 비-생분해성(not biodegradable)의, 세 가지 분류가 있다. 물질이 28일 이내에 이론상 산소 요구량의 60% 이상에 도달하면 용이한 생분해성이다. 본질적 생분해성인 물질도 또한 60% 수준에 도달하지만, 28일의 기간이 지난 후에만 가능하다. 일반적으로 용이한 생분해성 물질에 대한 테스트는 28일 동안 지속되는 반면, 연장된 테스트 기간은 물질을 본질적 생분해성으로 분류하는 데 사용될 수 있다.
OxiTop 방법은 변형된 Sturm 방법으로 생분해를 분석하고 생분해성을 산소 소비량으로 보고하여, 테스트 중에 생성된 CO2의 압력을 생물학적 산소 요구량인 BOD로 변환한다. OxiTop은 수생 생분해를 위해 사용하기 쉬운 형식으로 정확한 측정을 제공한다. 생물학적 산소 요구량[BOD]은 OxiTop®Control OC 110 호흡계 시스템을 사용하여 시간 경과에 따라 측정하였다. 이것은 밀폐된 용기 시스템에서 산소가 소비될 때 발생하는 음압을 측정하여 수행된다. NaOH 정제가 시스템에 추가되어 O2가 소비될 때 배출되는 CO2를 수집한다. CO2와 NaOH는 반응하여 Na2CO3를 형성하며, 이는 기체 상태에서 CO2를 끌어내고 측정 가능한 음압을 유발한다. OxiTop 측정 헤드는 이 음압 값을 기록하고 컨트롤러에 무선으로 정보를 전달하고, 컨트롤러는 1:1 비율로 인해 생성된 CO2를 BOD로 변환한다. 측정된 생물학적 산소 요구량은 생분해율을 결정하기 위해 각 테스트 물질의 이론적인 산소 요구량과 비교할 수 있다. OxiTop은 준비된 또는 고유한 생분해성을 위해 재료를 스크리닝하는 데 사용할 수 있다.
CA 및 CA + PEG400의 수생 생분해
셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트(CA) 및 PEG400과 혼합된 CA의 수생 생분해율을 Oxitop 방법을 사용하여 비교하였다. 생분해는 물질의 광물화 또는 미생물 대사 작용에 의한 바이오매스, CO2 및 물로의 전환을 의미한다.
테스트 물질에는 셀룰로스 양성 대조군(PC)과 셀룰로스 아세테이트(DS 2.5)가 포함되었으며, 둘 다 분말로서 첨가하였다. CA398-30은 고점도, 고분자량 셀룰로스 아세테이트이며, 미세하고 건조하며 유동성이 있는 분말로서 공급한다. 분말의 균일한 입자 크기는 블렌딩 중에 우수한 가소제 분포를 허용한다. 평균 입자 크기는 약 200-250 마이크론이며, 최대 입자 크기는 약 500 마이크론이다. CA 수지(CA398-30)는 미변성 분말로서 첨가하였다. CA 수지는 또한 가소제(15%의 PEG400)와 함께 균일하게 블렌딩하였다.
본질적으로 OECD 301F 테스트 방법에 기재된 바와 같이 수생 생분해를 평가하였다. Eastman 슬러지를 폐수 접종물로 사용하였으며, 고체 입자를 제거하기 위해 폐수 샘플을 진공 여과하였다. 테스트 기간을 28일에서 56일로 연장했다. 테스트 기간이 더 길면 용이한 생분해성 물질(28일 이내에 통과해야 물질)을 식별할 수 있을 뿐만 아니라, 길어진 테스트 기간 동안 본질적 생분해성 물질에 대한 스크리닝을 제공한다. 데이터는 처음에 BOD 측정값(mg/L O2)으로 수집된 다음, 물질의 원소 구성을 기반으로 생분해 퍼센트가 계산된다.
표 14. Ex 48 및 49의 수생 생분해에 대한 결과.
Figure pct00020
해양 생분해
발포체 제품이 우발적으로 수로로 배출되어 최종적으로 바다에 떠 있는 경우 해양 생분해는 필수적이다. 발포체 만으로도 이미 광분해에 적절하다. 특히 물품이 해양 환경에 떠 있을 때, 광분해를 향상시키기 위해 추가 첨가제를 첨가할 수 있다.
Ex 12 의 UV 분해
가속화된 UV 테스트는 물품이 우발적으로 수로 또는 바다로 방출되는 경우 발포체가 분자량을 빠르게 감소시키며, 이것이 수중 또는 해양 생분해에 도움이 될 수 있는 것을 나타낸다. 가벼운 중량 의발포체 물품은 물에 뜨기 때문에 낮에는 UV에 쉽게 노출될 것이다. 분자량의 분해는 거품의 분해 속도를 향상시켜 해양 생분해 속도를 향상시킨다.
Ex 12 샘플을 4"x6"로 절단하고, 60℃에서 8시간 동안 0.89 watt/m2 강도에서 340 nm의 피크 방사를 갖는 UV 형광체에 노출시킨다. 그런 다음, 수직 샘플에 습기가 응축된 상태에서 50℃에서 4시간 동안 UV를 끈다. 주기는 1주 UV 노출에 해당하는 168시간(14주기)에 도달할 때까지 반복된다. 일부 샘플은 GPC 분자량 측정을 위해 제거될 것이다. 나머지는 2주 동안 또 다른 168시간 동안 UV 노출을 지속할 것이다. GPC 분자량 측정을 위해 원본 샘플(0주), 1주 동안 노출된 샘플 및 2주 동안 노출된 샘플을 제출한다. 정규화된 MW는 측정된 MW를 UV 분해로 인한 분자 분해의 정도를 나타내는 원래 MW로 나눈 값이다. 원래 MW는 91,000이다.
표 15. Ex 12의 UV 노출
Figure pct00021
소형 압출기(D=1.5인치 L/D=24)를 사용하여 다양한 조성물로부터 추가 발포체를 제조하였으며, 이는 표 16에 개시되어 있다. 조성물은 TA(15 중량%, 20 중량%, 25 중량%) 및 3가지 유형의 CBA(HK40B, FZ 95, 및 FZ 73s)을 2가지 로딩(1 중량%, 2 중량%)으로 포함한다. 모든 조성물은 Barretts Minerals으로부터 공급된 1% 활석(ABT 1000)을 포함한다. 조성물로부터 형성된 모든 발포체는 두께가 20 mil이고 물에 뜨는데, 이는 약 1.30 g/cm3의 원래 밀도로부터 양호한 중량 감소를 나타낸다.
표 16. 다양한 조성물을 사용한 발포 가능성.
Figure pct00022
표 17에 나타난 바와 같이 화학 발포제의 로딩 수준(0.7 중량%, 1 중량%, 1.3 중량%)을 추가로 최적화하기 위해, Ex 23을 더 큰 압출기(D = 2.5인치, L/D = 30)에 대한 대규모 연구에 사용하였다. Ex 12는 Ex 23와 유사한 결과를 보였다. Ex 12의 밀도는 약 0.7인 것으로 밝혀졌다(1.30에서 약 50% 중량 감소). Ex 12의 필름 샘플은 진공을 사용하여 트레이로 열성형하였다.
표 17. 3가지 다른 로딩 수준의 CBA를 사용한 20 mil 발포체.
Figure pct00023
색상 일치 및 HDT 개선
표 15의 Ex 34는 베이지색 CA 발포체이며, 이것은 이미 흔한 백색 PS 발포체와 차별화된다. 더욱 돋보이게 하기 위해, Lanxess에서 공급하는 Bayferrox 6593 산화철을 사용하여 크래프트지의 색상을 맞출 수 있다. 또한 CA 발포체의 질감과 촉감은 표 18의 Ex 35에 표시된 것처럼 대마 코어 섬유(허드)와 같은 천연 섬유에 의해 개질될 수 있다. 1 mm 길이의 대마 코어 섬유는 Centralinfiber에서 공급되었다. 대마 섬유는 또한 발포체의 HDT를 0.45MPa 로딩에서 약 14℃, 1.86MPa 로딩에서 17℃ 개선한다. HDT는 샘플의 2% 연신율이 발생하는 온도에서 특정 인장 하중 하에서 DMA에 의해 결정된다.
표 18. 2가지 상이한 로딩에서 Ex 34 및 35의 HDT(인장 모드에서 2% 연신율의 DMA).
Figure pct00024
표 19에 나타난 바와 같이, 대마 섬유 강화 발포체는 또한 기계 방향(MD) 및 가로 방향(TD) 모두에서 높은 영률을 나타내어 적층성에서 강성이 더 크지만, 섬유가 없는 발포체보다 가정용 퇴비화에서 더 쉽게 찢어지도록 파단 신율이 더 낮다. 대마 섬유는 셀룰로스 아세테이트 발포체의 전반적인 분해를 가속화할 것으로 예상된다. 이러한 결과를 바탕으로, 대마 섬유로 강화된 셀룰로스 아세테이트 발포체는 발포 식품 용기와 같은 뜨거운 식품 응용 분야에 더욱 적합한 내열성 및 적층 특성을 제공할 것으로 예상된다. 이에 따라, 더 높은 HDT와 강성을 가진 섬유 강화 발포체는 강화되지 않은 버전보다 성능 이점이 있다.
표 19. Ex 34 및 35의 기계적 성질
Figure pct00025
bioCBA
상업용 CBA는 일반적으로 PS 또는 PE와 같은 저융점 고분자 캐리어를 사용하여, 취입체가 조기에 열분해되지 않도록 소듐 바이카보네이트 및 시트르산과 같은 활성 취입제와 비교적 낮은 온도에서 컴파운딩할 수 있다. 그러나, 중합체 캐리어는 생분해되지 않으며 해양 환경에서 미세 플라스틱으로 끝날 수 있다. 제품이 우발적으로 해양으로 배출될 때 미세플라스틱이 잔류하지 않는 100% 생분해성 발포체를 개발하기 위해서는 생분해성 화학적 취입제가 매우 요구되고 있다. 2개의 bioCBA는 이축 압출기를 사용하여 150℃ 이하에서 모든 성분을 컴파운딩하여 제조하였다. Ex 36: 50 중량% bioPBS FD92PM/20 중량% 소듐 바이카보네이트/30 중량% 시트르산 및 Ex 37: 50 중량% CAPA 6500/20 중량% 소듐 바이카보네이트/30 중량% 시트르산. bioPBS FD92PM(Mitsubishi Chemical) 및 CAPA 6500. 취입제 소듐 바이카보네이트 및 시트르산이 컴파운딩 이후에도 활성을 유지하도록 하기 위해, 도 1에서와 같이 질소에서 TGA를 사용하여 중량 손실을 측정하였다. 두 가지 bioCBA는 약 240℃에서 최대 20%(100%에서 80%)의 유사한 중량 감소를 보인다. 상업용 CBA FZ 73S는 230℃ 주변에서 20% 손실로, 상이한 중량 손실 곡선을 보인다. 두 가지 bioCBA를 사용하여 두 가지 발포체 샘플을 제조하였다. Ex 36 bioPBS FD92PM CBA를 사용한 발포체의 밀도는 0.6 g/cm3인 반면, Ex 37 CAPA 6500 CBA를 사용한 밀도는 0.4 g/cm3이다. 이러한 결과는 생분해성 CBA를 사용하여 100% 생분해성 발포체를 생산할 수 있음을 나타낸다.
물리적 취입제를 사용한 발포체
CBA를 사용하면 발포체를 압출하기 위한 대규모 자본 투자 없이 휴대가 훨씬 더 용이하다. 또한 CBA를 사용하여 사출 성형된 발포체 물품을 제조할 수 있다. 그러나, 이러한 CBA 기술은 고밀도 발포체에 더욱 적합하다. PS 발포체와 같은 저밀도 발포체 제조의 경우, PBA를 가스 주입 시스템과 함께 사용해야 한다.
PBA로 제조된 발포체 압출 공정
셀룰로스 아세테이트 수지를 60℃에서 4 시간 동안 건조한다. 그런 다음, 수지를 CO2 초임계 유체 주입기가 있는 단축 압출기로 공급한다. 압출 온도 프로파일은 하기 표에 나타난다. CO2를 용융물에 직접적으로 주입한다. 발포체는 용융물이 다이에서 나올 때 형성된다.
표 20. 압출기 조건
Figure pct00026
표 21은 이산화탄소의 중량%가 발포체의 밀도에 미치는 영향을 보여준다. 나타난 바와 같이, 발포체의 밀도는 주입되는 이산화탄소의 양에 의해 조절될 수 있다. 이산화탄소가 더 많이 로딩될수록, 발포체의 밀도가 낮아진다.
표 21. 이산화탄소를 사용한 발포 결과
Figure pct00027
안정화제를 사용한 실시예
재료
사용된 셀룰로스 아세테이트는 융점이 230-250℃이고, Tg가 약 189℃인 CA398-30이거나, 또는 융점이 240-260℃이고, Tg가 약 180℃인 CE41972였다. 가소제는 TA(Eastman, 식품 등급) 또는 PEG400(Dow Sentry 폴리에틸렌 글리콜 400)였다.
사용된 첨가제는 다음과 같다: BHT; Irganox 1010(펜타에리트리톨 테트라키스 (3-(3,5-다이-tert-뷰틸-4-하이드록시펜틸)프로피오네이트(BASF); DLTDP; Weston 705T 포스파이트(SI Group), Doverphos S-9228T 포스파이트(Dover Chemical), EPSO, 및 시트르산(Sigma Aldrich).
필름의 용매 주조
아세톤 중 12% 셀룰로스 아세테이트를 함유하는 용액을 제조하였다. 표시된 대로 가소제 및 첨가제를 용액에 포함하였다. 필름(약 15 mil)은 아세톤에서 평평한 바닥 알루미늄 접시로 주조하고, 팬을 덮어 용매 증발을 48시간 동안 제어하였다. 필름 두께는 0.05 mil 분해능의 디지털 마이크로미터(Mitutoyo Digimatic Micrometer, MDC-1”PX)로 측정하였다.
용매-주조 필름 스크리닝
필름을 4분의 1로 절단하고, 4개의 서로 다른 필름의 4분의 1을 하나의 알루미늄 접시에 담았다. 두 번째 알루미늄 접시를 필름 위에 쌓고,0 두 개의 알루미늄 접시를 클립으로 고정했다. 알루미늄 접시 어셈블리를 200℃로 설정된 오븐에 1시간 동안 넣은 다음, 이를 제거하고 실온으로 냉각되도록 두었다. 알루미늄 접시 어셈블리에서 필름을 제거하고 L*, a* 및 b*를 결정하기 위해 Konica Minolta의 CR-400 Chroma Meter를 사용하여 색상을 측정하였다.
물질의 컴파운딩
셀룰로스 아세테이트는 가소제 및 선택적으로 첨가제와 함께 컴파운딩하여 펠릿을 제조하였다. 특정 배합물이 하기 표에 나열된다. Leistriz 18 mm 이축 압출기를 사용하여 컴파운딩하였다. 축의 rpm은 416에서 584 rpm까지 다양했지만 일반적으로 약 560였다. 토크 범위는 26.7 내지 50%였다. 용융 온도 범위는 255-275℃였다. 용융 압력 범위는 412-580 psi였다. SEI 범위는 0.147 내지 0.326였다. 배럴에는 약 64℃에서 약 240℃까지의 구배로 설정된 9개의 구역이 있다. 물질은 235-250℃로 설정된 다이를 통해 압출되었다.
플라크의 사출 성형
플라크를 Toyo 사출 성형기를 사용하여 사출 성형하여 4" x 4" x 125mil 플라크를 형성하였다. 컴파운딩된 펠릿을 먼저 60-65℃에서 1-6시간 동안 건조한 후 사용하였다. 배럴에는 5개의 구역이 있으며, 대부분의 경우 500-465℉로 설정하였다(한 세트의 플라크의 경우 460-450℉). 금형 냉각은 120℉로 설정하거나, 일부 플라크 세트의 경우 70℉로 설정하였다. 대부분의 플라크 세트에 대해 두 가지 다른 주기 시간; 약 39초의 "일반" 주기 시간과 약 78초의 "두 배" 주기 시간을 사용하였다.
색상 측정
본 명세서에 보고된 색상값은 Konica Minolta의 CR-400 색도계에서 측정한 값을 사용하여 ASTM D 6290-98 및 ASTM E308-99에 따라 측정한 CIELAB L*, a* 및 b* 값이다. 달리 명시되지 않는 한, 두께가 125 mil인 사출 성형된 플라크에서 측정을 수행하였다.
20 중량% 및 15 중량% PEG400를 가지는 CA398-30의 실시예(각각, Ex 43 및 Ex 44 ).
다양한 첨가제가 포함된 CA398-30/PEG400의 배합물을 125 mil 플라크로 사출 성형하고 비색계로 b*를 측정하였다. 플라크는 사출 성형 중 일반적인 주기 시간을 사용하고, 사출 성형 중 사이클 시간을 두 배로 늘리는 2가지 방법(상기 논의)으로 제조하였다. 데이터는 하기 표 22 및 23에 제시되어 있다.
표 22. 20% PEG400 및 다양한 첨가제를 가지는 CA398-30의 125 mil 플라크 색상(b*).
Figure pct00028
표 23. PEG400 (15 중량%) 및 다양한 첨가제를 가지는 CA398-30의 125 mil 플라크 색상(b*).
Figure pct00029
표 22 및 23을 검토하면, 산 소거제(Vikoflex 7170)의 존재가 색상에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 보인다. 표에 표시되지는 않았지만, Vikoflex는 때때로 두꺼운 부분에서 헤이즈를 증가시키는 것으로 관찰되었다. 또한, 1차 산화 방지제 단독(BHT 또는 Irganox 1010)은 색상에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 보이며, 일부 데이터에 따르면 색상이 약간 증가했을 수 있다. 그러나, 2차 산화 방지제의 존재는 b*의 상당한 감소를 제공하였다.
17 중량% PEG400를 가지는 CE41972의 실시예( Ex 45 )
다양한 첨가제를 포함하는 배합물은 용매 주조 필름(상기 기재)을 제조함으로써 초기에 스크리닝되었다. 스크리닝 결과는 첨가제가 없는 CE41972/PEG400 조합이 CE41972/TA 또는 CA398-30/PEG400 배합물보다 훨씬 더 높은 색상을 생성함을 나타낸다. 또한, Vikoflex 7170의 첨가는 b*의 추가적인 증가를 가져오며, 1차 산화 방지제 단독은 b*에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 그러나, 2차 산화 방지제 단독(DLTDP 또는 Weston 705T)은 b*의 상당한 감소를 가져왔고, 시트르산 단독은 b*를 감소시키는 반면에, 2차 산화 방지제(DLTDP 또는 Weston 705T)를 시트르산과 조합하면 둘 중 하나보다 b*를 더욱 감소시켰고, DLTDP 및 Weston 705T는 둘 중 하나보다 b*를 더욱 감소시켰고, DLTDP 및 Weston 705T를 시트르산과 조합하면 3개 중 2개만 사용했을 때 보다 약간 더 많이 b*를 감소시켰다.
이러한 스크리닝 결과에 기초하여, 다양한 첨가제를 가지는 CE41972/PEG400 배합물을 125 mil 플라크로 사출 성형하고, b*를 비색계로 측정하였다. 데이터는 하기 표 24 및 25에 제시되어 있다.
표 24. 17 중량% PEG400(또는 비교로서 17 중량% TA) 및 다양한 첨가제가 포함된 CE41972의 125 mil 플라크의 관찰된 색상.
Figure pct00030
표 25. Ex 45에 대해 측정된 색상값.
Figure pct00031
표 24 및 25를 검토한 결과, 플라크 결과가 스크리닝 결과를 검증하며, CE41972/PEG400 조합의 경우, 포스파이트 산화 방지제(Doverphos S-9228T 또는 Weston 705T) 및 시트르산 모두가 포함되는 경우 가장 낮은 색상이 달성되며, 이러한 색상은 포스파이트 산화 방지제에 DLTDP(추가의 2차 산화 방지제)를 첨가하면 색상이 약간 더 향상될 수 있음을 보여준다.
17 중량% TA를 가지는 CE41972의 실시예( Ex 46 )
다양한 첨가제가 포함된 CE41972/TA의 배합물은 125mil 플라크로 사출 성형되었고, b*는 일반 및 이중 주기 시간을 사용하여 제조된 플라크에 대해 비색계로 측정하였다 (상기 논의). 데이터는 하기 표 26 및 27에 제시되어 있다.
표 26. 17 중량% TA 및 다양한 첨가제를 가지는 CE41972의 125 mil 플라크 색상(b*).
Figure pct00032
표 26을 검토하면, 모든 산화 방지제 조합이 성형 플라크에서 b*의 감소를 초래하는 것은 아님을 알 수 있다. BHT 및 DLTDP의 조합은 b*를 감소시키지 않은 반면, Irganox 1010과 Weston 705T의 조합은 감소시켰다.
표 27. 17 중량% TA 및 다양한 첨가제를 가지는 CE41972의 125 mil 플라크 색상(b*).
Figure pct00033
표 27을 검토하면, 2차 포스파이트 산화 방지제 Doverphos S-9228T 또는 Weston 705T가 1차 산화 방지제 Irganox 1010와 짝을 이룰 때, b*가 크게 감소한 것으로 나타났다. 놀랍게도, CA/PEG400와는 대조적으로(표 23), 2차 산화 방지제 자체는 색상을 그다지 감소시키지 않았다.
15 중량% PEG400 및 15 중량% TA를 비교하는 CA398-30의 실시예( Ex 47 )
PEG400 또는 TA를 가소제로 사용하고, 2차 산화 방지제만을 포함하거나 또는 1차 및 2차 산화 방지제가 조합된, 일련의 플라크를 일반적 및 이중 주기 시간(상기 기재)을 사용하여 플라크를 사출 성형하여 제조하였다. 결과가 표 28에 나타난다.
표 28. 15 중량% 가소제(TA 또는 PEG400) 및 다양한 첨가제를 가지는 CA398-30의 125 mil 플라크의 색상(b*).
Figure pct00034
표 28을 검토하면, 사용된 가소제에 따라 차이가 있음을 알 수 있다. 두 조합(CA398-30/PEG400 및 CA398-30/TA) 모두 2차 산화 방지제를 첨가했을 때 색상이 현저히 감소하였다. 그러나, Irganox 1010을 첨가하면 PEG400을 사용할 때(Ex 47-4) 이점이 없는 반면, Irganox 1010를 첨가하면 TA를 사용할 때(Ex 47-8) 색상이 약간 감소하였다.
실시예 50 내지 57 - 가소제 및 중합체 첨가제와 함께 컴파운딩된 CA398-30 조성물의 붕해.
상기 각각의 실시예에 대해, CA398-30을 TA, (1 중량%) EPSO 및 하나 이상의 생체고분자와 혼합한 다음 필름으로 압출하거나 플라크로 사출 성형하였다. 사용된 생체고분자는 PHB(6)Hx 및 CAPA 6500이었다.
필름 또는 플라크를 2단계 공정 또는 1단계 공정으로 제조하였다. 2단계 공정의 경우 재료는 이축 압출기에서 미리 혼합된 다음, 단일 스크류 압출기에서 압출되거나 사출 성형기에서 성형된다. 1단계 공정의 경우 펠릿을 물리적으로 블렌딩한 후 단일 스크류 압출기에서 압출을 완료하여 재료를 제조하였다. 모든 재료는 성형 및 압출 전에 제습제 건조 시스템의 60℃의 온도에서 건조하였다.
Ex 50-53 필름은 2단계 공정을 사용하여 제조하였으며, 상기 공정에서 재료를 180 내지 200℃에서 Leistritz 18 mm 이축 압출기에서 15lbs/hr의 속도에서 500 rpm의 스크류 속도로 예비 컴파운딩하였다. 그런 다음 재료를 L/D가 24:1이고 Maddock 혼합 섹션이 있는 범용 스크류를 사용하여 1.5" Killion 압출기에서 압출하였다. 재료는 배럴에서 200℃ 내지 215℃, 다이에서 225 내지 230℃의 프로파일에서 처리하여, 0.020 인치(20 mil 또는 약 0.5 mm) 필름을 제조하였다. Ex 56 및 57은 동일한 방식으로 제조하되, 다이를 사용하여 0.030 인치(30 mil 또는 약 0.76 mm) 필름을 제조하였다.
Ex 54 필름은 1단계 공정을 사용하여 제조하였으며, 상기 공정에서 재료를 물리적으로 블렌딩한 후 L/D가 24:1이고 Maddock 혼합 섹션이 있는 범용 스크류를 사용하여 1.5" Killion 압출기에서 압출하였다. 재료는 배럴에서 200℃ 내지 215℃, 다이에서 225 내지 230℃의 프로파일에서 가공하여, 0.020 인치(20 mil 또는 약 0.5 mm) 필름을 제조하였다.
Ex 55 플라크는 2단계 공정을 사용하여 제조하였으며, 상기 공정에서 재료를 180 내지 200℃에서 Leistritz 18 mm 이축 압출기에서 15lbs/hr의 속도에서 500 rpm의 스크류 속도로 예비 컴파운딩하였다. 그런 다음, 재료를 90톤 Toyo 사출 성형기로 성형하였다. 재료는 배럴에서 210℃의 프로파일 및 20℃ 몰드 온도의 몰드에서 가공하여, 0.060 인치(60 mil 또는 약 1.5 mm) 플라크를 제조하였다.
필름 또는 플라크 샘플은 Ex 1 및 2에 대해 기재된 바와 같이 수행된 테스트와 유사한 방식으로 파일럿 규모의 호기성 퇴비화 테스트를 거쳤다. 각 실시예에 사용된 구체적인 배합 및 붕해 테스트 결과를 하기 표 29에 나타냈다.
표 29. 트라이아세틴 및 생체고분자를 가지는 CA398-30에 대한 배합 정보.
Figure pct00035
표 29를 검토하면 PHB(6)Hx의 더 적은 양(10 중량%)이 (20 중량%의 더 많은 양과 비교하여) 더 높은 수준의 TA(27 중량%)에 대해 더 높은 붕해를 초래한다는 것을 알 수 있다. 두 생체고분자의 조합은 20 mil과 30 mil 두께에서 17 중량% TA에 대해 12주 후에 우수한 붕해를 가져왔고, 60 mil 두께에서 50% 이상의 붕해를 초래하였다. 또한, 20 중량% CAPA 6500 단독으로 30 mil 두께에서 17 중량% TA에 대해 12주 후 우수한 붕해를 가져왔다.

Claims (20)

  1. (1) 아세틸 치환도("DSAc")가 2.2 내지 2.6의 범위인 셀룰로스 아세테이트, 및
    (2) 17-23 중량%의, 300 달톤 내지 550 달톤의 평균 분자량을 가지는 폴리에틸렌 글리콜 또는 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 조성물
    을 포함하는 조성물로서,
    이 때, 상기 조성물은 용융 가공성, 생분해성 및 붕해성인, 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    조성물이 전체 조성물을 기준으로 0.01 내지 5 중량% 양의 안정화제를 추가로 포함하는, 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    안정화제가 2차 산화 방지제인, 조성물.
  4. (1) 아세틸 치환도("DSAc")가 2.2 내지 2.6의 범위인 셀룰로스 아세테이트,
    (2) 13-23 중량%의, 300 달톤 내지 550 달톤의 평균 분자량을 가지는 폴리에틸렌 글리콜 또는 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 조성물, 및
    (3) 0.01-1.8 중량%의, 에폭시화 대두유, 2차 산화 방지제, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 첨가제
    를 포함하는 조성물로서,
    이 때, 상기 조성물은 용융 가공성, 생분해성 및 붕해성인, 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    첨가제가 0.1 내지 1 중량%로 존재하는 에폭시화 대두유인, 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    첨가제가 0.01 내지 0.8 중량%로 존재하는 2차 산화 방지제인, 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    폴리에틸렌 글리콜의 평균 분자량이 300 내지 500 달톤인, 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    조성물이 조성물의 전체 중량을 기준으로 1 내지 60 중량% 양의 충전제를 추가로 포함하는, 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    충전제가 탄수화물, 셀룰로스 충전제, 무기 충전제, 식품 부산물, 제습제, 알칼리성 충전제, 또는 이들의 조합인, 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    조성물이, 셀룰로스 아세테이트와는 상이한 생분해성 중합체를 추가로 포함하는, 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    조성물이 두께가 0.38 mm인 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름이 명세서에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라 6주 후 5% 초과의 붕해 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타내는, 조성물.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    조성물이 두께가 0.38 mm인 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름이 명세서에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라 6주 후 10% 초과의 붕해 및 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타내는, 조성물.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    조성물이 두께가 0.76 mm인 필름으로 형성되는 경우, 상기 필름이 명세서에 기재된 붕해 테스트 프로토콜에 따라 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타내는, 조성물.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 물품.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 물품이 식품 접촉 적합성(food contact compliant) 지정을 위해 미국 식품의약국에 의해 설정된 기준을 충족하는, 물품.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    물품이 배향 공정, 압출 공정, 사출 성형 공정, 취입 성형 공정, 또는 열성형 공정으로부터 형성되는, 물품.
  17. 제16항에 있어서,
    물품이 열성형 공정으로부터 형성되며, 상기 물품을 형성하기 위해 사용된 필름 또는 시트가 0.25 내지 4.1 mm 두께인, 물품.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    물품이 투명할 때, 상기 물품이 10% 미만의 헤이즈(haze)를 나타내는, 물품.
  19. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    명세서에 기재된 겔 카운트(gel count) 시험 프로토콜에 따라 측정 시 겔 카운트가 8.0% 미만 면적인, 물품.
  20. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    물품이, 명세서에 기재된 필름에 대한 붕해 테스트 프로토콜에 따라 12주 후 90% 초과의 붕해를 나타내는, 물품.

KR1020227028736A 2020-01-20 2021-01-20 셀룰로스 아세테이트로 제조된 생분해성 조성물 및 물품 KR20220131295A (ko)

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