KR20230048085A - 생활용품 포장용 생물기반 소재 - Google Patents
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Abstract
식품 접촉 적용을 위한 생분해성 중합체 조성물이 개시된다. 이와 같은 중합체 조성물은 적어도 (1) 약 5 중량% 내지 약 95 중량%의 폴리(하이드록시알카노에이트); (2) 폴리(부틸렌 석시네이트), 폴리(부틸렌 석시네이트-코-아디페이트), 폴리(부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트, 폴리(카프로락톤), 폴리(락트산), 셀룰로오스 에스테르(예컨대 셀룰로오스 아세테이트) 열가소성 전분, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 약 5 중량% 내지 약 95 중량%의 적어도 하나의 생분해성 중합체; 및 (3) 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 핵형성제를 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 7월 30일 출원된 미국 가출원 제63/058,563호의 조기 신청기일의 이익을 청구한다.
본 개시는 생분해성 중합체 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 생분해성이며 및/또는 퇴비화가 가능하고, 보다 구체적으로는 가정용 퇴비화가 가능한 소비재 포장용 중합체 조성물에 관한 것이다.
소비재 소비, 저장 및 포장 등에 사용되는 일회용 물질은 일반적으로 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 석유계 중합체이다. 이들 중합체는 우수한 강도, 장벽, 및/또는 인쇄 특성을 제공할 수 있지만, 이러한 중합체는 폐기 후에 - 매립에서 또는 가정용 퇴비화 기술에 의해 쉽게 분해되거나 부패되지 않는다. 따라서, 그러한 중합체로 제조된 필름, 백, 및 다른 재료는 폐기 후 수세기 동안 매립지에서 잔존할 수 있다.
생분해성인 소비재 포장에 적합한 중합체 조성물을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 특히, 주로 가정용 퇴비화 가능한 제품 포장용 중합체 조성물을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 가장 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 완전히 가정용 퇴비화 가능할 것이다.
이들 중합체는 사출 성형, 압축 성형, 열성형, 주조 및 블로운 필름 형성, 압출 코팅, 압출 취입 성형, 사출 연신 취입 성형, 및 압출 프로파일링을 포함하지만 이에 제한되지 않는 제품 포장을 제조하는 데 현재 사용되는 몇몇 용도에 사용될 수 있다.
일 양태에서, 본 발명은 생분해성 중합체 조성물을 제공한다. 일 실시 형태에서, 본 중합체 조성물은 적어도 (1) 약 5 중량% 내지 약 95 중량%의 폴리(하이드록시알카노에이트); (2) 폴리(부틸렌 숙시네이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트), 폴리(부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트, 폴리(카프로락톤), 폴리(락트산), 셀룰로오스 에스테르(예컨대 셀룰로오스 아세테이트) 열가소성 전분, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 약 5 중량% 내지 약 95 중량%의 적어도 하나의 생분해성 중합체; 및 (3) 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 핵형성제를 포함한다.
특정 실시 형태에서, 상기 중합체 조성물은 바람직하게는 약 35 중량% 내지 약 90 중량%의 폴리(하이드록시알카노에이트)를 포함한다. 보다 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 약 40 중량% 내지 약 70 중량%의 폴리(하이드록시알카노에이트)를 포함한다.
일부 실시 형태에서, 상기 중합체 조성물은 바람직하게는 약 5 중량% 내지 약 50 중량%의 폴리(부틸렌 숙시네이트)를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 약 10 중량% 내지 약 30 중량%의 폴리(부틸렌 숙시네이트)를 포함한다.
일부 실시 형태에 따르면, 상기 중합체 조성물은 바람직하게는 약 5 중량% 내지 약 50 중량%의 폴리(부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트)를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 약 10 중량% 내지 약 30 중량%의 폴리(부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트)를 포함한다.
일부 예에서, 상기 중합체 조성물은 바람직하게는 약 10 중량% 내지 약 70 중량%의 폴리(락트산)을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 약 20 중량% 내지 약 60 중량%의 폴리(락트산)을 포함한다.
특정 실시 형태에서, 상기 중합체 조성물은 바람직하게는 약 5 중량% 내지 약 50 중량%의 셀룰로오스 에스테르, 예컨대 셀룰로오스 아세테이트를 포함한다. 보다 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 약 10 중량% 내지 약 30 중량%의 셀룰로오스 에스테르를 포함한다.
일부 실시 형태에서, 상기 조성물 내의 폴리(하이드록시알카노에이트)는 바람직하게는 제1 공중합체 및 제2 공중합체의 혼합물로 구성된다. 상기 제1 공중합체는 3-하이드록시부티레이트의 단량체 잔기 약 90 내지 약 99.9 몰% 및 탄소 원자 5 내지 12개를 갖는 제2 3-하이드록시알카노에이트의 단량체 잔기 약 0.1 내지 약 10 몰%를 포함한다. 상기 제2 공중합체는 3-하이드록시부티레이트의 단량체 잔기를 적어도 70 몰% 이상 및 5 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 제2 3-하이드록시알카노에이트의 단량체 잔기를 제1 중합체 중 제2 3-하이드록시알카노에이트의 양보다 적은 적어도 6 몰%의 양으로 포함한다.
특정 실시 형태에 따르면, 상기 핵형성제는 바람직하게는 에리트리톨, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 인공 감미료, 스테아레이트, 폴리사카라이드, 소르비톨, 만니톨, 이노시톨, 폴리에스테르 왁스, 나노클레이, 베헨아미드, 에루카미드, 스테아르아미드, 올레아미드, 폴리하이드록시부티레이트, 티민, 시아누르산, 시토신, 아데닌, 우라실, 구아닌, 질화붕소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시 형태에서, 상기 중합체 조성물은 바람직하게는 또한 약 15 중량% 이하의 가소제를 포함한다. 상기 가소제는 세바케이트, 시트레이트, 아디프산, 숙신산 및 글루카르산의 지방 에스테르, 락테이트, 알킬 디에스테르, 시트레이트, 알킬 메틸 에스테르, 디벤조에이트, 프로필렌 카보네이트, 200~10,000 g/몰의 수 평균 분자량을 갖는 카프로락톤 디올, 400~10,000 g/몰의 수 평균 분자량을 갖는 폴리(에틸렌 글리콜), 식물성 오일의 에스테르, 장쇄 알킬 산, 아디페이트, 글리세롤, 이소소르비드 유도체 또는 이들의 혼합물, 중합체성 가소제, 하이드록시부티레이트 이외의 하이드록시알카노에이트의 18 몰% 이상의 단량체 잔기를 포함하는 폴리(하이드록시알카노에이트) 공중합체, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 가소제를 포함한다.
특정 예에서, 상기 중합체 조성물은 바람직하게는 또한 약 50 중량% 이하의 충전제를 포함한다. 이러한 충전제는 탄산칼슘, 활석, 나노클레이, 나노셀룰로오스, 헴프 섬유, 카올린, 카본 블랙, 규회석, 유리 섬유, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 마이카, 실리카, 돌로마이트, 황산바륨, 마그네타이트, 할로이사이트, 산화아연, 이산화티타늄, 몬모릴로나이트, 장석, 석면, 붕소, 강철, 탄소 나노튜브, 셀룰로오스 섬유, 아마, 면, 전분, 다당류, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 개질 전분, 키틴 및 키토산, 알기네이트, 글루텐, 제인, 카세인, 콜라겐, 젤라틴, 다당류, 구아 검, 크산탄 검, 숙시노글리칸, 천연 고무; 로진산, 리그닌, 천연 섬유, 주트, 케나프, 대마, 분쇄 견과 껍질, 목분 및 이들의 혼합물, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 약 5 중량% 내지 약 40 중량%의 충전제를 포함한다.
일부 실시 형태에 따르면, 상기 중합체 조성물은 바람직하게는 또한 약 20 중량% 이하의 충격 개질제를 포함한다. 이러한 충격 개질제는 아크릴계 수지 및 에멀젼, 아이소소바이드 유도체, 천연 고무, 지방족 폴리에스테르, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 충격 개질제를 포함한다.
일부 실시 형태에 따르면, 추가의 첨가제가 또한 상기 중합체 조성물에 포함될 수 있다. 일부 경우에, 상기 조성물은 또한 폴리(비닐 알코올), 폴리(비닐 아세테이트), 폴리(비닐 라우레이트), 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트), 폴리(글리콜산), 푸란디카르복실산계 폴리에스테르, 셀룰로오스, 나노셀룰로오스, 글루칸, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 50 중량% 이하로 포함한다.
일반적으로, 상기 중합체 조성물의 폴리(하이드록시알카노에이트)는 단독 중합체 또는, 삼원중합체를 포함하는 공중합체일 수 있다. 따라서, 특정 실시 형태에서, 폴리(하이드록시알카노에이트)는 바람직하게는 3-하이드록시부티레이트의 단량체 잔기 약 75 내지 약 99.9몰% 및 탄소 원자 5 내지 12개를 갖는 제2 3-하이드록시알카노에이트의 단량체 잔기 약 0.1 내지 약 25몰%로 구성된 공중합체이다. 다른 실시 형태에서, 폴리(하이드록시알카노에이트)는 바람직하게는 3-하이드록시부티레이트의 단량체 잔기 약 75 내지 약 99.9몰% 및 3-하이드록시헥사노에이트의 단량체 잔기 약 0.1 내지 약 25몰%, 및 탄소 원자 5 내지 12개를 갖는 제3 3-하이드록시알카노에이트의 단량체 잔기 약 0.1 내지 약 25몰%로 구성된 삼원공중합체이다.
특정 실시 형태에서, 폴리(하이드록시알카노에이트) 및 적어도 하나의 생분해성 중합체는 바람직하게는 에스테르 교환 반응에서 서로 반응한다.
다른 실시 형태에서, 폴리(하이드록시알카노에이트) 및 적어도 하나의 생분해성 중합체는 바람직하게는 반응성 압출 공정에서 서로 반응한다.
또한, 특정 실시 형태에서, 상기 중합체 조성물의 폴리(하이드록시알카노에이트)는 바람직하게는 약 50,000 달톤 내지 약 7.5 백만 달톤의 중량 평균 분자량을 갖고, 보다 바람직하게는 약 300,000 달톤 내지 약 3.0 백만 달톤의 중량 평균 분자량을 갖는다.
추가적인 양태에서, 본 개시내용은 또한 소비재 제품을 위한 제품 패키지를 제공하되, 상기 제품 패키지는 상기 언급된 중합체 조성물을 포함하는 적어도 하나의 생분해성 패키지 부분을 포함한다.
특정 실시 형태에서, 적어도 생분해성 패키지 부분은 바람직하게는 사출 성형, 압축 성형, 열성형, 주조 및 취입 필름 형성, 압출 코팅, 압출 취입 성형, 사출 연신 취입 성형 및 압출 프로파일링(extrusion profiling)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법으로 형성된다.
일 양태에서, 본 발명은 특히 소비재용 포장에 적합한 중합체 조성물을 제공한다.
바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 생분해성이거나 및/또는 퇴비화가능하다. 보다 특히 상기 중합체 조성물은 생분해성이고 퇴비화가능하다.
본원에서 사용되는 바와 같은, 용어 "생분해성" 은 무산소 및 유산소 환경 (ASTM D5511에 의해 확인됨)에서, 토양 환경(ASTM 5988에 의해 확인됨)에서, 담수 환경(ASTM D5271(EN 29408)에 의해 확인됨)에서, 또는 해양 환경(ASTM D6691에 의해 확인됨)에서 살아 있는 유기체(미생물)에 의해 생분해를 겪을 플라스틱 또는 중합체성 물질을 지칭한다. 생분해성 플라스틱의 생분해성은 또한 ASTM D6868 및 European EN 13432를 사용하여 결정될 수 있다.
본 발명의 중합체 조성물은 바람직하게는 또한 산업 또는 가정 퇴비성의 경우, ASTM D6400에 의해 결정되는 바와 같이, "퇴비성"이다.
특히, 상기 생분해성 중합체 조성물은 제1 생분해성 중합체로서 폴리(하이드록시알카노에이트)를 포함한다. 상기 조성물은 일반적으로 약 5 중량% 내지 약 95 중량%의 폴리(하이드록시알카노에이트)로 구성된다. 보다 바람직하게는, 상기 조성물은 약 35 중량% 내지 약 90 중량%의 폴리(하이드록시알카노에이트)로 이루어진다. 더욱 더 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 약 40 중량% 내지 약 70 중량%의 폴리(하이드록시알카노에이트)를 포함한다.
일부 경우에, 상기 조성물 중의 폴리(하이드록시알카노에이트)는 바람직하게는 제1 공중합체 및 제2 공중합체의 혼합물로 구성된다. 상기 제1 공중합체는 3-하이드록시부티레이트의 단량체 잔기 약 90 내지 약 99.9 몰% 및 탄소 원자 5 내지 12개를 갖는 제2 3-하이드록시알카노에이트의 단량체 잔기 약 0.1 내지 약 10 몰%를 포함한다. 상기 제2 공중합체는 3-하이드록시부티레이트의 단량체 잔기 70 몰% 이상 및 5 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 제2 3-하이드록시알카노에이트의 단량체 잔기를 제1 중합체 중 제2 3-하이드록시알카노에이트의 양보다 적은 6 몰% 이상의 양으로 포함한다. 놀랍게도, 제1 공중합체 및 제2 공중합체 중의 제2 3-하이드록시알카노에이트의 몰 백분율의 차이가 6 몰% 이상일 때, 상기 제1 및 제2 공중합체는 더 이상 서로 혼화성이지 않고, 대신에 상기 조성물 내에서 상이한 상으로 분리되는 것으로 밝혀졌다. 이는 최종 조성물의 특성을 유리하게 변경시키는데 사용될 수 있다.
이러한 경우에, 비교적 소량의 제2 PHA 공중합체의 포함은 상기 조성물의 충격 특성 또는 인성(toughness)을 개선하여, 개선된 성능을 갖는 물품을 제공한다.
상기 중합체 조성물은 또한 폴리(부틸렌 숙시네이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트), 폴리(락트산), 셀룰로오스 에스테르(예컨대 셀룰로오스 아세테이트), 열가소성 전분, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 생분해성 중합체를 포함한다. 이러한 제2 생분해성 중합체의 양은 전형적으로 총 조성물의 약 5 중량% 내지 약 95 중량%이다.
일부 실시 형태에서, 상기 제2 생분해성 중합체는 상기 중합체 조성물의 약 5 중량% 내지 약 50 중량%의 양의 폴리(부틸렌 숙시네이트)를 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 약 10 중량% 내지 약 30 중량%의 폴리(부틸렌 숙시네이트)를 포함한다.
일부 실시 형태에 따르면, 상기 제2 생분해성 중합체는 상기 중합체 조성물의 약 5 중량% 내지 약 50 중량%의 양의 폴리(부틸렌 숙시네이트)-코-부틸렌 아디페이트를 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 폴리(부틸렌 숙시네이트)-코-부틸렌 아디페이트를 약 10 중량% 내지 약 30 중량% 포함한다.
일부 예에서, 상기 제2 생분해성 중합체는 중합체 조성물의 약 10 중량% 내지 약 70 중량%의 양의 폴리(락트산)을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 약 20 중량% 내지 약 60 중량%의 폴리(락트산)을 포함한다.
특정 실시 형태에서, 상기 제2 생분해성 중합체는 상기 중합체 조성물의 약 5 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 셀룰로오스 아세테이트 또는 다른 셀룰로오스 에스테르를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 약 10 중량% 내지 약 30 중량%의 셀룰로오스 아세테이트 또는 다른 셀룰로오스 에스테르를 포함한다.
상기 논의된 다양한 조성물 각각에서, 폴리하이드록시알카노에이트 중합체는 단일 유형의 단량체 잔기만으로 구성된 단일중합체일 수 있다. 그러나, 일반적으로, 폴리하이드록시알카노에이트 중합체는 2개 이상의 상이한 유형의 단량체 잔기로 구성된 공중합체이다. 일부 경우에, 상기 폴리하이드록시알카노에이트 중합체는 적어도 3종의 상이한 유형의 단량체 잔기로 구성된 삼원중합체일 수 있다.
예를 들어, 일부 실시 형태에서, 적어도 하나의 폴리하이드록시알카노에이트 중합체는 바람직하게는 3-하이드록시부티레이트의 단량체 잔기 약 75 내지 약 99.9몰% 및 탄소 원자 5 내지 12개를 갖는 제2 3-하이드록시알카노에이트의 단량체 잔기 약 0.1 내지 약 25몰%로 구성된 공중합체이다.
다른 실시 형태에서, 적어도 하나의 폴리하이드록시알카노에이트 중합체는 바람직하게는 3-하이드록시부티레이트의 단량체 잔기 약 75 내지 약 99.9몰% 및 3-하이드록시헥사노에이트의 단량체 잔기 약 0.1 내지 약 25몰%, 및 탄소 원자 5 내지 12개를 갖는 제3 3-하이드록시알카노에이트의 단량체 잔기 약 0.1 내지 약 25몰%로 구성된 삼원공중합체이다.
일반적으로, 적어도 하나의 폴리하이드록시알카노에이트 중합체는 약 50,000 달톤 내지 약 7.5 백만 달톤의 중량 평균 분자량을 갖고, 더 바람직하게는 약 300,000 달톤 내지 약 3.0 백만 달톤의 중량 평균 분자량을 갖는다.
특정 실시예에서, 상기 폴리(하이드록시알카노에이트) 및 적어도 하나의 생분해성 중합체는 바람직하게는 에스테르 교환 반응에서 서로 반응한다. 이러한 경우에, 에스테르 교환 반응을 용이하게 하기 위해 소량의 촉매(예컨대, 주석 에틸헥사노에이트)가 선택적으로 조성물에 혼입될 수 있다. 폴리(하이드록시알카노에이트) 및 적어도 하나의 생분해성 중합체의 에스테르 교환은, 예를 들어, 더 적은 에너지 소비로 더 양호한 가공성을 제공하는 분지형 구조를 초래한다. 에스테르 교환은 또한 개선된 물리적 특성을 제공할 수 있는데, 그 이유는 에스테르교환된 중합체가 계면제로서 작용할 수 있고 완전히 반응하지 않았을 수 있는 조성물 내의 다른 중합체 분자의 상용성을 개선할 수 있기 때문이다.
가장 일반적으로, 전술한 에스테르 교환 반응은 폴리(하이드록시알카노에이트)와 적어도 하나의 생분해성 중합체를 반응성 압출 공정에서 반응시킴으로써 수행된다.
핵형성제는 또한 전형적으로 상기 중합체 조성물에 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 존재한다. 특정 실시 형태에서, 상기 코어층 핵형성제는 바람직하게는 에리트리톨, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 인공 감미료, 스테아레이트, 폴리사카라이드, 소르비톨, 만니톨, 이노시톨, 폴리에스테르 왁스, 나노클레이, 베헨아미드, 에루카미드, 스테아르아미드, 올레아미드, 폴리하이드록시부티레이트, 티민, 시아누르산, 시토신, 아데닌, 우라실, 구아닌, 질화붕소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 중합체 조성물은 또한 선택적인 가소제 물질도 포함할 수 있다. 가소제를 위한 적합한 물질은 전형적으로 세바케이트, 시트레이트, 아디프산, 숙신산 및 글루카르산의 지방 에스테르, 락테이트, 알킬 디에스테르, 시트레이트, 알킬 메틸 에스테르, 디벤조에이트, 프로필렌 카르보네이트, 수 평균 분자량이 200~10,000 g/몰인 카프로락톤 디올, 수 평균 분자량이 400~10,000 g/몰인 폴리(에틸렌 글리콜), 식물성 오일의 에스테르, 장쇄 알킬 산, 아디페이트, 글리세롤, 이소소르비드 유도체 또는 이들의 혼합물, 중합체성 가소제, 하이드록시부티레이트 이외의 하이드록시알카노에이트의 18 몰% 이상의 단량체 잔기를 포함하는 폴리(하이드록시알카노에이트) 공중합체, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
중합체 조성물 중 가소제의 양은 약 15 중량% 이하일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 가소제의 약 5 중량% 내지 약 15 중량%로 구성된다.
선택적으로, 상기 중합체 조성물은 또한 충전제 물질을 포함할 수 있다. 충전제에 적합한 물질은 전형적으로 탄산칼슘, 활석, 나노클레이, 나노셀룰로오스, 헴프 섬유(hemp fiber), 카올린, 카본 블랙, 규회석, 유리 섬유, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 운모, 실리카, 돌로마이트, 황산바륨, 마그네타이트, 할로이사이트, 산화아연, 이산화티타늄, 몬모릴로나이트, 장석, 석면, 붕소, 강철, 탄소 나노튜브, 셀룰로오스 섬유, 아마, 면, 전분, 다당류, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 개질 전분, 키틴 및 키토산, 알기네이트, 글루텐, 제인, 카세인, 콜라겐, 젤라틴, 다당류, 구아 검, 크산탄 검, 숙시노글리칸, 천연 고무; 로진산, 리그닌, 천연 섬유, 주트, 케나프, 헴프, 분쇄 견과류 껍질, 목분 및 이들의 혼합물, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 중합체 조성물 중 충전제의 양은 약 50 중량% 이하일 수 있다. 보다 바람직하게는, 코어 층 중합체 조성물은 약 5 중량% 내지 약 40 중량%의 충전제로 구성된다.
또한, 상기 중합체 조성물은 또한 20 중량% 이하의 충격 개질제를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 충격 개질제를 포함한다. 상기 중합체 조성물에 적합한 충격 개질제는 바람직하게는 아크릴계 수지 및 에멀젼, 이소소르비드 유도체, 천연 고무, 지방족 폴리에스테르, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또한, 일부 경우에, 상기 중합체 조성물은 폴리(비닐 알코올), 폴리(비닐 아세테이트), 폴리(비닐 라우레이트), 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트), 폴리(글리콜산), 푸란디카르복실산계 폴리에스테르, 셀룰로오스, 나노셀룰로오스, 글루칸 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 50 중량% 이하로 포함할 수 있다.
상기 논의된 다양한 중합체 조성물 각각에서, 폴리하이드록시알카노에이트 중합체는 상기 단일 유형의 단량체 잔기로만 구성된 단독중합체일 수 있다. 그러나, 일반적으로, 폴리하이드록시알카노에이트 중합체는 적어도 2개의 상이한 유형의 단량체 잔기로 구성된 공중합체이다. 일부 경우에, 상기 폴리하이드록시알카노에이트 중합체는 적어도 3종의 상이한 유형의 단량체 잔기로 구성된 삼원중합체일 수 있다.
예를 들어, 일부 실시 형태에서, 상기 적어도 하나의 폴리하이드록시알카노에이트 중합체는 바람직하게는 3-하이드록시부티레이트의 단량체 잔기 약 75 내지 약 99.9몰% 및 탄소 원자 5 내지 12개를 갖는 제2 3-하이드록시알카노에이트의 단량체 잔기 약 0.1 내지 약 25몰%로 구성된 공중합체이다.
다른 실시 형태에서, 상기 적어도 하나의 폴리하이드록시알카노에이트 중합체는 바람직하게는 3-하이드록시부티레이트의 단량체 잔기 약 75 내지 약 99.9몰% 및 3-하이드록시헥사노에이트의 단량체 잔기 약 0.1 내지 약 25몰%, 및 탄소 원자 5 내지 12개를 갖는 제3 3-하이드록시알카노에이트의 단량체 잔기 약 0.1 내지 약 25몰%로 구성된 삼원공중합체이다.
일반적으로, 상기 적어도 하나의 폴리하이드록시알카노에이트 중합체는 약 50,000 달톤 내지 약 7.5 백만 달톤의 중량 평균 분자량을 갖고, 더 바람직하게는 약 300,000 달톤 내지 약 3.0 백만 달톤의 중량 평균 분자량을 갖는다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 또한 전술한 중합체 조성물을 사용하는 소비재 제품용 제품 패키지를 제공한다. 구체적으로, 상기 제품 패키지는 전술한 중합체 조성물을 포함하는 적어도 하나의 생분해성 패키지 부분을 포함한다. 상기 제품 패키지는 의류, 생활용품, 식품, 건강 및 미용 제품의 포장에 사용될 수 있다.
특정 실시 형태에서, 이와 같은 생분해성 패키지 부분은 사출 성형, 압축 성형, 열성형, 주조 및 취입 필름 형성, 압출 코팅, 압출 취입 성형, 사출 연신 취입 성형, 및 압출 프로파일링(profiling)으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 형성될 수 있다.
본 발명을 위한 바람직한 실시 형태에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이들은 망라적(exhaustive)이거나 또는 본 발명을 개시된 바로 그 형태로 한정하려고 의도된 것은 아니다. 명백한 수정 및 변형이 위의 교시에 비추어 가능하다. 실시 형태들은, 본 발명의 원리 및 그 실제 응용의 최선의 예시를 제공하고, 그럼으로써 당업자가 고려되는 특정 용도에 적합한 다양한 수정으로 그리고 다양한 실시 형태에서 본 발명을 이용할 수 있게 하기 위한 노력에서 선택되고 설명된다. 이러한 모든 수정 및 변형은 타당하게, 합법적으로, 그리고 공정하게 자격이 부여되는 범위에 따라 해석될 때, 첨부된 청구 범위에 의해 결정되는 본 발명의 범위 내에 속한다.
Claims (22)
- (1) 폴리(하이드록시알카노에이트) 약 5 중량% 내지 약 95 중량%; (2) 폴리(부틸렌 숙시네이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트), 폴리(부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트, 폴리(카프로락톤), 폴리(락트산), 셀룰로오스 에스테르, 열가소성 전분, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 생분해성 중합체 약 5 중량% 내지 약 95 중량%; 및 (3) 핵형성제 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%를 포함하는, 생분해성 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 폴리(하이드록시알카노에이트)를 약 35 중량% 내지 약 90 중량% 포함하는, 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 폴리(부틸렌 숙시네이트)를 약 30 중량% 내지 약 90 중량%포함하는, 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 폴리(부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트)를 약 30 중량% 내지 약 90 중량% 포함하는, 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 폴리(락트산)을 약 10 중량% 내지 약 70 중량% 포함하는, 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 셀룰로오스 에스테르를 약 30 중량% 내지 약 90 중량% 포함하는, 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 핵형성제가 에리스리톨, 펜타에리스리톨, 디펜타에리스리톨, 인공 감미료, 스테아레이트, 다당류, 소르비톨, 만니톨, 이노시톨, 폴리에스테르 왁스, 나노클레이, 베헨아미드, 에루카미드, 스테아르아미드, 올레아미드, 폴리(하이드록시부티레이트), 티민, 시아누르산, 시토신, 아데닌, 우라실, 구아닌, 질화붕소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물이 추가로 세바케이트, 시트레이트, 아디프산, 숙신산 및 글루카산의 지방 에스테르, 락테이트, 알킬 디에스테르, 시트레이트, 알킬 메틸 에스테르, 디벤조에이트, 프로필렌 카보네이트, 수 평균 분자량이 200~10,000 g/몰인 카프로락톤 디올, 수 평균 분자량이 400-10,000 g/몰인 폴리(에틸렌 글리콜, 식물성 오일의 에스테르, 장쇄 알킬 산, 아디페이트, 글리세롤, 이소소르비드 유도체 또는 이들의 혼합물, 중합체성 가소제, 하이드록시부티레이트 이외의 하이드록시알카노에이트의 단량체 잔기 18 몰% 이상을 포함하는 폴리(하이드록시알카노에이트) 공중합체, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 가소제를 약 15 중량% 이하로 추가로 포함하는, 중합체성 조성물.
- 제8항에 있어서, 상기 조성물이 가소제를 약 5 중량% 내지 약 15 중량% 포함하는, 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물이 탄산칼슘, 활석, 나노클레이, 나노셀룰로오스, 대마 섬유, 카올린, 카본블랙, 규회석, 유리 섬유, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 운모, 실리카, 돌로마이트, 황산바륨, 마그네타이트, 할로이사이트, 산화아연, 이산화티타늄, 몬모릴로나이트, 장석, 석면, 붕소, 강철, 탄소 나노튜브, 셀룰로오스 섬유, 아마, 면, 전분, 폴리사카라이드, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 개질 전분, 키틴 및 키토산, 알기네이트, 글루텐, 제인, 카세인, 콜라겐, 젤라틴, 폴리사카라이드, 구아 검, 잔탄 검, 숙시노글리칸, 천연 고무; 로진산, 리그닌, 천연 섬유, 주트, 케나프, 대마, 분쇄 견과류 껍질, 목분 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 충전제를 약 50 중량% 이하로 추가로 포함하는, 중합체 조성물.
- 제10항에 있어서, 상기 조성물이 충전제를 약 5 중량% 내지 약 40 중량% 포함하는, 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물이 추가로 아크릴계 수지 및 에멀젼, 이소소르비드 유도체, 천연 고무, 지방족 폴리에스테르, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 충격 개질제를 약 20 중량% 이하로 포함하는, 중합체 조성물.
- 제12항에 있어서, 상기 조성물이 충격 개질제를 약 5 중량% 내지 약 15 중량% 포함하는, 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물이 추가로 폴리(비닐 알코올), 폴리(비닐 아세테이트), 폴리(비닐 라우레이트), 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트), 폴리(글리콜산), 푸란디카르복실산계 폴리에스테르, 셀룰로오스, 나노셀룰로오스, 글루칸, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 50 중량% 이하로 포함하는, 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리(하이드록시알카노에이트)가 3-하이드록시부티레이트의 단량체 잔기 약 75 내지 약 99.9몰% 및 탄소 원자 5 내지 12개를 갖는 제2 3-하이드록시알카노에이트의 단량체 잔기 약 0.1 내지 약 25몰%로 이루어진 공중합체를 포함하는, 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리(하이드록시알카노에이트)가 3-하이드록시부티레이트의 단량체 잔기 약 75 내지 약 99.9몰% 및 3-하이드록시헥사노에이트의 단량체 잔기 약 0.1 내지 약 25몰%, 및 탄소 원자 5 내지 12개를 갖는 제3 3-하이드록시알카노에이트의 단량체 잔기 약 0.1 내지 약 25몰%로 구성된 삼원공중합체를 포함하는, 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리(하이드록시알카노에이트)는 제1 공중합체 및 제2 공중합체의 혼합물을 포함하되,
상기 제1 공중합체가 3-하이드록시부티레이트의 단량체 잔기 약 90 내지 약 99.9몰% 및 5 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 제2 3-하이드록시알카노에이트의 단량체 잔기 약 0.1 내지 약 10몰%를 포함하고,
상기 제2 공중합체가 3-하이드록시부티레이트의 단량체 잔기 70 몰% 이상 및 5 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 제2 3-하이드록시알카노에이트의 단량체 잔기를 상기 제1 중합체 중 제2 3-하이드록시알카노에이트의 양보다 적은 적어도 6 몰%의 양으로 포함하는, 중합체 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 폴리(하이드록시알카노에이트)가 약 50,000 달톤 내지 약 7.5 백만 달톤의 중량 평균 분자량을 갖고, 더 바람직하게는 약 300,000 달톤 내지 약 3.0 백만 달톤의 중량 평균 분자량을 갖는, 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리(하이드록시알카노에이트) 및 상기 적어도 하나의 생분해성 중합체가 서로 에스테르 교환되는, 중합체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리(하이드록시알카노에이트) 및 상기 적어도 하나의 생분해성 중합체가 서로 반응적으로 압출되는, 중합체 조성물.
- 제품 패키지가 제1항의 중합체 조성물을 포함하는 적어도 하나의 생분해성 패키지 부분을 포함하는, 소비재 제품용 제품 패키지.
- 제21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 생분해성 패키지 부분이 사출 성형, 압축 성형, 열성형, 주조 및 취입 필름 형성, 압출 코팅, 압출 취입 성형, 사출 연신 취입 성형, 및 압출 프로파일링(profiling)으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 형성되는, 제품 패키지.
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