KR20230095078A - 생분해성 용기 마개 및 이를 위한 수지 - Google Patents

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Abstract

생분해성 용기 마개 및 용기 마개 제조 방법. 생분해성 용기 마개는 약 40 내지 약 99 중량%의, 다음의 구조를 갖는 랜덤 단량체 반복 단위로부터 유도된 폴리머를 포함하고,
Figure pct00006

여기서, R1은 CH3 및 C3 내지 C19 알킬기로 구성된 그룹으로부터 선택된다. R1 = CH3을 갖는 단량체 단위는 폴리머의 약 75 내지 약 99몰%이다. 마개를 형성하기에 적합한 수지가 또한 개시된다.

Description

생분해성 용기 마개 및 이를 위한 수지
본 개시는 생분해성 용기 및 이를 위한 마개, 특히 생분해성 용기 마개를 제조하기 위한 조성물 및 방법에 관한 것이다.
현재 플라스틱 위기로 인해, 플라스틱은 지속적으로 생물친화적인 대안으로 대체되고 있다. 플라스틱 문제의 큰 원인 중 하나는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 물병이다. 2017년에는 분당 100만 개의 PET 물병이 판매된 것으로 추정된다. PET 병이 완전히 분해되기까지 ~450년이 걸린다는 점을 감안하면 지구는 PET 병으로 과오염되고 있다. 더욱이, PET는 재활용될 수 있지만, 미국과 같은 일부 선진국에서는 사용된 PET 병의 일부만 재활용하고 다른 저개발국에는 재활용 흐름이 전혀 없다. 재활용 인프라구조가 없는 이러한 국가에서, PET 병은 종종 최종적으로 바다에서 미세 플라스틱으로 분해되고, 이 미세 플라스틱은 해양 생물이 이를 음식으로 착각하여 섭취함으로써 생태계를 손상시키기 시작한다.
병, 라벨 및 마개를 비롯한 병의 각각의 부분이 이 문제에 영향을 미친다. PET 병의 마개는 전형적으로 폴리(프로필렌) 또는 폴리(에틸렌)과 같은 폴리올레핀으로 제조된다. 폴리올레핀 마개는 전형적으로 사출 성형을 통해 만들어지며 이러한 재료의 가공 조건은 다년간 최적화되어 생산성과 비용을 극대화한다. 그러나, 이러한 재료는 석유 기반이며 분해에 수백 년이 걸린다.
통상적 마개 재료와 연관된 환경 문제를 완화하기 위해 마개가 바이오소재로 제조될 수 있다. 마개는 예컨대, 폴리(락트산)을 사용하여 바이오소재로 성공적으로 제조되지만 종종 이러한 재료는 상당량의 시간 동안 분해되지 않고 원하는 정도로 분해하기 위해 열 및 압력과 같은 외부 자극이 필요하다.
추가적으로, 다른 바이오소재가 병 마개로 성형될 수 있는 경우, 바이오폴리머는 전형적으로 폴리(락트산)으로 제조된 병 및 마개와 같이 허약한 장벽 특성을 갖는다.
앞서 설명한 관점에서, 고도로 생분해성인 폴리(히드록시알카노에이트)(PHA) 용기 마개가 제공된다. PHA 용기 마개는 PHA를 다른 폴리머, 충전제 및 첨가제로 개질한 다음 폴리머 제형을 마개로 사출 성형하여 만든다. PHA의 취성 특성으로 인해 몰드에서 배출하는 동안 마개의 특징을 보존하기 위해 PHA 제형에 추가 재료를 추가해야 할 필요가 있다.
일부 실시예에서, 본 개시는 생분해성 용기 마개를 제공한다. 생분해성 용기 마개는 약 40 내지 약 99 중량%의, 다음의 구조를 갖는 랜덤 단량체 반복 단위로부터 유도된 폴리머를 포함하고,
Figure pct00001
여기서, R1은 CH3 및/또는 C3 내지 C19 알킬기로 구성된 그룹으로부터 선택된다. R1 = CH3을 갖는 단량체 단위는 폴리머의 약 75 내지 약 99몰%이다.
마개 본체는 또한 전형적으로 약 0.1 내지 약 10 중량%의 적어도 1종의 핵형성제를 포함한다.
일부 실시예에서, 생분해성 용기 마개는 약 40 내지 약 99 중량%의 폴리(히드록시알카노에이트) 공중합체 및 약 1 내지 약 60 중량%의 추가 첨가제를 포함한다.
일부 실시예에서, 생분해성 용기 마개는 폴리(히드록시알카노에이트)로서 폴리히드록시부티레이트를 포함한다.
다른 실시예에서, 생분해성 용기 마개는 폴리(히드록시알카노에이트)로서 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시헥사노에이트(P3HB-코-P3HHx)를 포함한다.
일부 실시예에서, 용기 마개는 약 1.0 내지 약 15.0 중량%의 적어도 1종의 폴리(히드록시알카노에이트)를 더 포함하며, 이 적어도 1종의 폴리(히드록시알카노에이트)는 약 25 내지 약 50몰%의, 폴리(히드록시헥사노에이트), 폴리(히드록시옥타노에이트), 폴리(히드록시데카노에이트) 및 그 혼합물로부터 선택된 폴리(히드록시알카노에이트)를 함유한다.
일부 실시예에서, 생분해성 용기 마개는 약 75 내지 약 99.9몰%의 3-히드록시부티레이트의 단량체 잔기, 약 0.1 내지 약 25몰%의 3-히드록시헥사노에이트의 단량체 잔기 및 약 0.1 내지 약 25몰%의, 폴리(히드록시헥사노에이트), 폴리(히드록시옥타노에이트), 폴리(히드록시데카노에이트) 및 그 혼합물로부터 선택된 제3 3-히드록시알카노에이트의 단량체 잔기로 구성된 삼원공중합체를 포함하는 폴리(히드록시알카노에이트)를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 폴리(히드록시알카노에이트) 폴리머는 약 5만 달톤 내지 약 250만 달톤 범위의 중량 평균 분자량을 갖는다.
일부 실시예에서, 폴리(히드록시알카노에이트) 폴리머는 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%의 에리트리톨, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 인공 감미료, 스테아레이트, 소르비톨, 만니톨, 이노시톨, 폴리에스테르 왁스, 나노클레이, 폴리히드록시부티레이트, 질화붕소 및 그 혼합물로부터 선택되는 적어도 1종의 핵형성제를 포함한다.
일부 실시예에서, 폴리(히드록시알카노에이트) 폴리머는 약 1 중량% 내지 약 40 중량%의, 탄산칼슘, 활석, 전분, 산화아연, 중성 알루미나 및 그 혼합물로부터 선택되는 적어도 1종의 충전제를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 용기 마개는 약 1 중량% 내지 약 50 중량%의, 폴리(락트산), 폴리(카프로-락톤), 폴리(에틸렌 세비케이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트) 및 폴리(부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트), 및 이들의 공중합체 및 블렌드로부터 선택된 폴리머를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 용기 마개는 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%의 지방산 아미드 슬립제를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 용기 마개는 ASTM E96 하에서 측정시 약 20 g/m2/일 이하의 수증기 투과율을 갖는다.
다른 실시예에서, 사출 성형 및 압축 성형으로부터 선택된 프로세스에서 용기 마개를 형성하는 것을 포함하는, 폴리(히드록시알카노에이트) 폴리머로부터 생분해성 용기 마개를 제조하는 방법이 제공된다.
특정 실시예에 따르면, 용기 마개는 또한 약 0.05 중량% 내지 약 3 중량%의, 적어도 1종의 용융 강도 개선제를 포함하고, 이는 다관능성 에폭사이드; 에폭시-관능성, 스티렌-아크릴 폴리머; 유기 퍼옥사이드; 옥사졸린; 카르보디이미드; 및 그 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 또한 앞서 설명한 생분해성 용기 마개를 형성하기에 적합한 수지를 제공한다. 수지는 폴리(히드록시알카노에이트) 및 선택적으로 다른 폴리머뿐만 아니라 생분해성 용기 마개에 관하여 앞서 설명한 다른 첨가제로 구성된다.
본 발명은 플라스틱 용기 마개로 쉽게 가공될 수 있는 생분해성 재료를 사용한 생분해성 용기 마개를 갖는 생분해성 용기에 대한 필요성에 부응한다. 생분해성 재료 및 그로부터 제조된 용기 마개는 증가된 생분해성 및/또는 퇴비화성을 갖는 일회용 용기에 대한 요구에 부응한다.
본 출원에 사용될 때, "ASTM"은 미국 재료 시험 협회를 의미한다.
본 출원에 사용된 "알킬"은 포화 탄소 함유 사슬을 의미하고, 이는 직선형 또는 분지형일 수 있고; 및 치환(모노-또는 폴리-) 또는 비치환될 수 있다.
본 출원에 사용된 "알케닐"은 탄소 함유 사슬을 의미하고, 이는 단일불포화(즉, 사슬에 하나의 이중 결합) 또는 다중불포화(즉, 사슬에 2개 이상의 이중 결합)될 수 있고; 직선형 또는 분지형일 수 있고; 및 치환(모노-또는 폴리-) 또는 비치환될 수 있다.
본 출원에 사용될 때, "PHA"는 하기 화학식의 랜덤 단량체 반복 단위를 갖는 본 출원에 설명된 바와 같은 폴리(히드록시알카노에이트)를 의미하며,
Figure pct00002
여기서, R1은 CH3 및 C3 내지 C19 알킬기로 구성된 그룹으로부터 선택된다. R1이 CH3인 단량체 단위는 폴리머의 약 75 내지 약 99몰%이다.
본 출원에 사용될 때, "P3HB"는 폴리-(3-히드록시부티레이트)를 의미한다.
본 출원에 사용될 때, "P3HHx"는 폴리(3-히드록시헥사노에이트)를 의미한다.
본 출원에 사용될 때, "생분해성"은 ASTM D5511(혐기성 및 호기성 환경), ASTM 5988(토양 환경), ASTM D5271(담수 환경) 또는 ASTM D6691(해양 환경)에 따른, 미생물 및/또는 자연 환경 요인에 의해 궁극적으로 CO2 및 물 또는 바이오매스로 완전히 분해되는 화합물의 능력을 의미한다. 생분해성은 또한 ASTM D6868 및 유럽 EN 13432를 사용하여 결정할 수 있다.
본 출원에 사용될 때, "퇴비화 가능"은 다음 세 가지 요건을 충족하는 재료를 의미한다: (1) 재료는 고형 폐기물을 위한 퇴비화 시설에서 처리될 수 있고; (2) 그렇게 처리되면, 재료는 결국 최종 퇴비가 될 것이며; (3) 퇴비가 토양에 사용되는 경우, 재료는 산업 및 가정 퇴비화성에 대한 ASTM D6400에 따라 궁극적으로 토양에서 생분해된다.
달리 명시되지 않는 한, 본 출원에 언급된 모든 분자량은 ASTM D5296에 따라 결정된 중량 평균 분자량이다.
본 출원에 인용된 모든 공중합체 조성비는 달리 구체적으로 나타내지 않는 한 몰비를 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에서, 단량체 반복 단위의 적어도 약 50 몰%, 그러나 100% 미만이 R1로서 CH3를 갖고, 더욱 바람직하게는 적어도 약 60몰%; 더욱 바람직하게는 적어도 약 70몰%; 더욱 바람직하게는 적어도 약 75 내지 99몰%이다.
또 다른 실시예에서, 단량체 반복 단위의 작은 부분은 3 내지 19개의 탄소 원자를 함유하는 알킬기로부터 선택되는 R1을 갖는다. 따라서, 공중합체는 약 0 내지 약 30몰%, 바람직하게는 약 1 내지 약 25몰%, 더 구체적으로 약 2 내지 약 10몰%의 C3 내지 C19 알킬기를 R1로서 함유하는 단량체 반복 단위를 함유할 수 있다.
일부 실시예에서, 본 개시와 함께 사용하기에 바람직한 PHA 공중합체는 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시헥사노에이트(P3HB-코-P3HHx)이다. 특정 실시예에서, 이 PHA 공중합체는 바람직하게는 약 94 내지 약 98몰%의 3-히드록시부티레이트 반복 단위 및 약 2 내지 약 6몰%의 3-히드록시헥사노에이트 반복 단위를 포함한다.
생분해성 PHA의 합성
본 발명에 유용한 생분해성 PHA의 생물학적 합성은 적절한 공급원료(단일 또는 다성분)와 함께 적절한 유기체(천연 또는 유전자 조작)로 발효에 의해 수행될 수 있다. 생물학적 합성은 또한 관심 공중합체를 발현하도록 유전자 조작된 박테리아 종으로 수행될 수 있다(미국 특허 5,650,555 참조, 본 출원에 참조로 포함됨).
결정화도
반결정질 폴리머(또는 공중합체)의 체적 백분율 결정화도(Φc)는 종종 폴리머가 소유하는 최종 용도 특성의 유형이 어떠한지를 결정한다. 예를 들어, 고도(50% 초과) 결정질 폴리에틸렌 폴리머는 강하고 강직하며 플라스틱 우유 용기와 같은 제품에 적합하다. 반면에 저 결정질 폴리에틸렌은 유연하고 질기며, 식품 랩, 쓰레기 봉지 같은 제품에 적합하다. 결정화도는 x-선 회절, 시차 주사 열량측정(DSC), 밀도 측정 및 적외선 흡수를 포함한 다수의 방법으로 결정될 수 있다. 가장 적절한 방법은 테스트 중인 재료에 따라 다르다.
PHA 공중합체의 체적 백분율 결정화도(Φc)는 PHA 공중합체에서 P3HHx의 몰 백분율에 따라 달라질 수 있다. P3HHx의 첨가는 공중합체의 유연성 및 분해성의 증가를 제공하면서 PHA 공중합체의 체적 백분율 결정화도, 결정화 속도 및 용융 온도를 효과적으로 낮춘다. 본 출원에 설명된 바와 같은 핵형성제는 PHA 공중합체의 결정화 프로세스를 가속화하기 위해 사용될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 PHA는 바람직하게는 x-선 회절을 통해 측정할 때 약 0.1% 내지 약 99%의 결정화도를 갖고; 더욱 바람직하게는 약 2% 내지 약 80%; 더욱 바람직하게는 또한 약 20% 내지 약 70%이다.
본 발명의 PHA가 성형 물품으로 가공될 때, 이러한 PHA에서 결정화도의 양은 더욱 바람직하게는 x-선 회절을 통해 측정할 때 약 10% 내지 약 80%이고; 더욱 바람직하게는 약 20% 내지 약 70%; 더욱 바람직하게는 또한 약 30% 내지 약 60%이다.
용융 온도
바람직하게는, 본 발명의 생분해성 PHA는 약 30℃ 내지 약 170℃, 더욱 바람직하게는 약 90℃ 내지 약 165℃, 더욱 바람직하게는 또한 약 130℃ 내지 약 160℃의 용융 온도(Tm)를 갖는다.
성형 물품
본 개시에 따르면, 폴리머 용기 마개는 사출 또는 압축 성형되는 폴리머 또는 공중합체 재료(예를 들어, PHA)를 포함하는 수지로부터 형성된다. 특히, 성형 물품은 탄산 및 비탄산 액체 뿐만 아니라 분말, 펠릿, 캡슐 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 건조 재료를 보유하는 병을 위한 플라스틱 나사형 및 스냅-온 병 마개일 수 있다.
열가소성 물질의 사출 성형은 본 발명의 PHA 제형이 용융될 때까지 가열하고 그 후, 폐쇄된 몰드에 밀어 넣어 형상화하고, 마지막으로 냉각하여 응고시키는 다단계 프로세스이다.
열가소성 물질의 압축 성형은 개방형 다이의 하반부에 본 출원에 설명된 조성물의 양을 충전하는 것으로 구성된다. 다이의 상단 및 하단 절반은 압력 하에 함께 모이고, 이때, 용융된 조성물은 다이의 형상에 합치된다. 그 후, 몰드를 냉각하여 재료를 경화시킨다.
본 출원에서, 사이클 시간은 유지 시간 + 냉각 시간으로 정의된다. 특정 몰드에 대해 실질적으로 최적화된 가공 조건에서 사이클 시간은 공중합체 블렌드 조성의 함수이다. 실질적으로 최적화된 가공 조건은 성형 장치의 배럴, 노즐 및 몰드의 온도 설정, 샷 크기, 사출 압력 및 보유 압력이다. 환경적으로 분해가능한 폴리머와 블렌딩된 PHA 공중합체에 대해 본 출원에서 제공되는 사이클 시간은 블렌드가 없는 PHA 공중합체에 대한 이러한 시간보다 적어도 10초 더 짧다.
성형 중 수축은 몰드 설계를 통해 고려된다. 약 1.5% 내지 5%, 약 1.0% 내지 2.5%, 또는 1.2% 내지 2.0%의 수축이 발생할 수 있다.
폴리머 블렌드 재료의 열 분해를 피하기에 충분히 낮지만, 성형용 재료의 자유로운 유동을 허용할 만큼 충분히 높게 설정된 가공 온도가 사용된다. PHA 공중합체 블렌드는 열 분해를 최소화하기 위해 약 180℃ 미만 또는 보다 전형적으로 약 160℃ 미만의 용융 온도에서 용융 처리된다. 일반적으로, 폴리머는 일정 기간 용융 후 열화 온도를 초과한 온도에 노출되면 열적으로 분해될 수 있다. 본 개시에 비추어, 본 기술 분야의 숙련자가 이해하는 바와 같이, 열 분해를 유발하는 데 필요한 특정 시간은 특정 재료, 용융 온도를 초과한 시간 길이(Tm) 및 Tm를 초과한 도수에 따라 달라진다. 온도는 열 분해의 위험을 최소화하기 위해 폴리머 용융물의 자유 유동을 허용하도록 합리적으로 가능한 많이 낮을 수 있다. 압출 중에, 압출기에서의 고전단은 압출기의 온도를 설정 온도보다 더 높게 증가시킨다. 따라서, 설정 온도는 재료의 용융 온도보다 더 낮을 수 있다.
PHA 용기 및 용기 마개는 PHA를 용융 강도 개선제, 사슬 연장제 및 기타 가공 보조제로 개질하여 제조된다. 본 개시에 따른 제형은 폴리(히드록시알카노에이트) 공중합체 약 40 내지 99 중량% 및 폴리머 개질제 약 1 내지 약 60 중량%를 함유할 수 있다. 일부 실시예에서, 폴리(히드록시알카노에이트) 공중합체는 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시헥사노에이트(P3HB-코-P3HHx)이다. 다른 실시예에서, PHA 조성물은 약 1.0 내지 약 15.0 중량%의 적어도 1종의 폴리(히드록시헥사노에이트)를 포함하고, 이는 약 25 내지 약 50몰%의, 폴리(히드록시알카노에이트), 폴리(히드록시옥타노에이트), 폴리(히드록시데카노에이트) 및 그 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 폴리(히드록시알카노에이트)를 포함한다.
일부 실시예에서, 생분해성 용기 마개를 제조하기 위해 사용되는 PHA 제형은 약 0.5 중량% 내지 약 15 중량%의 적어도 1종의 가소제를 포함할 수 있고, 이는 세바케이트, 시트레이트, 아디프산, 숙신산 및 글루카산의 지방 에스테르, 락테이트, 알킬 디에스테르, 시트레이트, 알킬 메틸 에스테르, 디벤조에이트, 프로필렌 카보네이트, 수평균 분자량이 200-10,000 g/mol인 카프로락톤 디올, 수평균 분자량이 400-10,000 g/mol인 폴리에틸렌 글리콜, 식물성 오일의 에스테르, 장쇄 알킬산, 아디페이트, 글리세롤, 이소소르비드 유도체 또는 그 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
다른 실시예에서, PHA 제형은 또한 바람직하게는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 또는 약 0.1 내지 약 20 중량%의, 황, 에리트리톨, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 이노시톨, 스테아레이트, 소르비톨, 만니톨, 폴리에스테르 왁스, 결정 구조가 2:1;2:1인 화학 물질을 갖는 화합물, 질화붕소 및 그 혼합물로부터 선택된 적어도 1종의 핵형성제를 포함한다.
특정한 바람직한 실시예에서, PHA 제형은 약 0.1 내지 약 3 중량%의, 질화붕소 또는 펜타에리트리톨로부터 선택되는 핵형성제, 더욱 바람직하게는 약 0.3 내지 약 1.5 중량%의 질화붕소 또는 펜타에리트리톨을 포함할 수 있다. 또한, 핵형성제로 질화붕소를 사용하는 경우, PHA 제형은 또한 폴리(히드록시알카노에이트) 공중합체에 더하여 약 1 내지 약 5 중량%의 폴리(히드록시부티레이트) 단독중합체를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, PHA 제형은 바람직하게는 약 0 내지 약 1 중량%, 예컨대 약 1 내지 약 0.5 중량%의 용융 강도 개선제/레올로지 개질제를 포함한다. 이러한 용융 강도 개선제는 예를 들어 다관능성 에폭사이드; 에폭시-관능성, 스티렌-아크릴 폴리머; 디-t-부틸 퍼옥사이드 같은 유기 퍼옥사이드; 옥사졸린; 카르보디이미드; 및 그 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
이론에 얽매이지 않고, 이 첨가제는 PHA 제형의 용융 강도를 증가시키는 가교제로서 작용하는 것으로 여겨진다. 대안적으로, 일부 경우에 용융 강도 개선제의 양은 약 0.05 내지 약 3 중량%이다. 더욱 바람직한 용융 강도 개선제는 바람직하게는 PHA 제형의 약 0.05 내지 약 0.2 중량%의 양으로 유기 퍼옥사이드, 에폭사이드 및 카르보디이미드를 포함한다.
일부 실시예에서, PHA 제형은 폴리(락트산), 폴리(카프로락톤), 폴리(에틸렌 세비케이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트) 및 폴리(부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트)(PBSA) 및 이들의 공중합체 및 블렌드로부터 선택되는 하나 이상의 성능 개선 폴리머를 포함할 수 있다. 성능 개선 폴리머는 약 1 내지 약 60 중량% 범위로 제형에 존재할 수 있다.
일부 실시예에서, 폴리머 제형은 슬립제를 포함한다. 가장 일반적인 슬립제는 에루카미드 및 올레아미드와 같은 장쇄 지방산 아미드이다. 하나 이상의 슬립제, 예를 들어 칼슘 스테아레이트 또는 지방산 아미드가 전형적으로 폴리머 제형에 포함된다. 제형에 포함될 때, 슬립제의 양은 폴리머 제형의 총 중량의 약 0.5 내지 약 3 중량% 범위일 수 있다.
본 개시에 따른 생분해성 용기 마개를 제조하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 제형이 다음 표에 제시되어 있다.
Figure pct00003
제공된 제형에서, PHA는 신속하게 분해되어야 하지만 분해 역학은 용기 마개의 설계에 따라 달라지며 벽이 두꺼운 재료는 완전히 분해되는 데 더 오래 걸릴 것이다. 용기 마개는 TUV 오스트리아 프로그램 OK 12에 따라 분해되고 보관 수명이 적어도 24개월이며 수증기 투과율이 ASTM E96 하에 결정될 때 약 20 g/m2/일 이하인 것이 바람직하다.
2개의 병 마개, 스크류 온 30/25 및 PCO-1810 병 뚜껑이 2개의 상이한 유형의 몰드로부터 제조되었고, 이는 다양한 유형의 마개를 생산하는 데 사용하기 위한 본 출원에 설명된 PHA 제형의 다용성을 보여준다. 추가로, PHA 제형이 사출 성형되었지만, 증거는 개시된 PHA 제형이 압축 성형을 통한 생산에 대해서도 마찬가지로 우수한 후보임을 시사한다. 본 출원에 제시된 제형에 기초하여, 마개는 빠른 분해 속도를 제공하고 오늘날 사용되는 폴리(올레핀) 마개에 대한 대안 역할을 한다. 앞서 설명한 PHA 기반 마개는 전체 용기가 생분해성이도록 PHA 기반 라벨이 부착된 PHA 기반 용기에 배치하기 위한 것이다.
본 개시는 또한 다음 실시예에 의해 추가로 예시된다:
실시예 1. 생분해성 용기 마개로서,
약 0.1 내지 약 10 중량%의 적어도 1종의 핵형성제; 및
약 40 내지 약 99 중량%의, 다음 구조를 갖는 랜덤 단량체 반복 단위로부터 유도된 폴리머를 포함하고,
Figure pct00004
여기서, R1은 CH3 및 C3 내지 C19 알킬기로 구성된 그룹으로부터 선택되고, 여기서, R1 = CH3인 단량체 단위는 폴리머의 75 내지 99몰%를 구성한다.
실시예 2. 실시예 1의 생분해성 용기 마개에 있어서, 용기 마개는 약 40 내지 약 99 중량%의 폴리(히드록시알카노에이트) 공중합체 및 약 1 내지 약 60 중량%의 추가 첨가제를 포함한다.
실시예 3. 실시예 2의 생분해성 용기 마개에 있어서, 폴리(히드록시알카노에이트) 공중합체가 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시헥사노에이트(P3HB-코-P3HHx)를 포함한다.
실시예 4. 실시예 1의 생분해성 용기 마개에 있어서, 용기 마개는 약 1.0 내지 약 15.0 중량%의 적어도 1종의 폴리(히드록시알카노에이트)를 더 포함하고, 이 적어도 1종의 폴리(히드록시알카노에이트)는 약 25 내지 약 50몰%의, 폴리(히드록시헥사노에이트), 폴리(히드록시옥타노에이트), 폴리(히드록시데카노에이트) 및 그 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 폴리(히드록시알카노에이트)를 포함한다.
실시예 5. 실시예 1의 생분해성 용기 마개에 있어서, 용기 마개는 약 75 내지 약 99.9몰%의 3-히드록시부티레이트의 단량체 잔기, 약 0.1 내지 약 25몰%의 3-히드록시헥사노에이트의 단량체 잔기 및 약 0.1 내지 약 25몰%의, 폴리(히드록시헥사노에이트), 폴리(히드록시옥타노에이트), 폴리(히드록시데카노에이트) 및 그 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 제3 3-히드록시알카노에이트의 단량체 잔기로 구성된 삼원공중합체를 포함하는 폴리(히드록시알카노에이트)를 더 포함한다.
실시예 6. 실시예 1의 생분해성 용기 마개에 있어서, 폴리머가 약 5만 달톤 내지 약 250만 달톤 범위의 중량 평균 분자량을 갖는다.
실시예 7. 실시예 1의 생분해성 용기 마개에 있어서, 폴리머는 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%의 에리트리톨, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 인공 감미료, 스테아레이트, 소르비톨, 만니톨, 이노시톨, 폴리에스테르 왁스, 나노클레이, 폴리히드록시부티레이트, 질화붕소 및 그 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종의 핵형성제를 포함한다.
실시예 8. 실시예 1의 생분해성 용기 마개에 있어서, 폴리머는 약 1 중량% 내지 약 40 중량%의, 탄산칼슘, 활석, 전분, 산화아연, 중성 알루미나 및 그 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 충전제를 더 포함한다.
실시예 9. 실시예 1의 생분해성 용기 마개에 있어서, 용기 마개는 약 1 중량% 내지 약 50 중량%의, 폴리(락트산), 폴리(카프로락톤), 폴리(에틸렌 세비케이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트), 및 폴리(부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트), 및 이들의 공중합체 및 블렌드로 구성된 그룹으로부터 선택되는 폴리머를 더 포함한다.
실시예 10. 실시예 1의 생분해성 용기 마개에 있어서, 용기 마개는 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%의 지방산 아미드 슬립제를 더 포함한다.
실시예 11. 실시예 1의 생분해성 용기 마개에 있어서, 용기 마개는 ASTM E96 하에 측정된 수증기 투과율이 약 20 g/m2/일 이하이다.
실시예 12. 실시예 1의 생분해성 용기 마개에 있어서, 생분해성 용기 마개는 산업 및 가정용 퇴비화성(토양 내)에 대해 ASTM D5511(혐기성 및 호기성 환경), ASTM 5988(토양 환경), ASTM D5271(담수 환경), ASTM D6691(해양 환경), ASTM D6868 또는 ASTM D6400에 따라 분해된다.
실시예 13. 실시예 1의 폴리머로부터 생분해성 용기 마개를 제조하는 방법으로서, 사출 성형 및 압축 성형으로 구성된 그룹으로부터 선택된 프로세스에서 용기 마개를 형성하는 것을 포함한다.
실시예 14. 실시예 1의 생분해성 용기 마개에 있어서, 용기 마개는 약 0.05 중량% 내지 약 3 중량%의 적어도 1종의 용융 강도 개선제를 더 포함하고, 용융 강도 개선제는 다관능성 에폭사이드; 에폭시-관능성, 스티렌-아크릴 폴리머; 유기 퍼옥사이드; 옥사졸린; 카르보디이미드; 및 그 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
본 개시에 대한 바람직한 실시예의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었다. 이는 모든 것을 설명하거나 개시된 정확한 형태로 개시를 제한하기를 의도하는 것은 아니다. 위의 가르침에 비추어 명백한 수정 또는 변형이 가능하다. 실시예는 본 개시의 원리 및 그 실제 적용에 대한 최상의 예시를 제공하고, 이에 의해, 본 기술 분야의 숙련자가 고려되는 특정 용도에 적절한 다양한 수정과 함께 다양한 실시예의 개시를 이용할 수 있게 하려는 노력으로 선택 및 설명된 것이다. 이러한 모든 수정 및 변형은 공정하고 합법적이며 공평하게 부여되는 범위에 따라 해석될 때 첨부된 청구범위에 의해 결정되는 개시 범위 내에 있다.

Claims (13)

  1. 생분해성 용기 마개를 형성하도록 구성된 수지로서,
    약 0.1 내지 약 10 중량%의 적어도 1종의 핵형성제; 및
    약 40 내지 약 99 중량%의, 다음 구조를 갖는 랜덤 단량체 반복 단위로부터 유도된 폴리머를 포함하고,
    Figure pct00005

    여기서, R1은 CH3 및 C3 내지 C19 알킬기로 구성된 그룹으로부터 선택되고, 여기서, R1 = CH3인 단량체 단위는 폴리머의 75 내지 99몰%를 구성하는, 수지.
  2. 제1항에 있어서, 수지는 약 40 내지 약 99 중량%의 폴리(히드록시알카노에이트) 공중합체 및 약 1 내지 약 60 중량%의 추가 첨가제를 포함하는, 수지.
  3. 제2항에 있어서, 폴리(히드록시알카노에이트) 공중합체는 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시헥사노에이트(P3HB-코-P3HHx)를 포함하는, 수지.
  4. 제1항에 있어서, 수지는 약 1.0 내지 약 15.0 중량%의 적어도 1종의 폴리(히드록시알카노에이트)를 더 포함하고, 적어도 1종의 폴리(히드록시알카노에이트)는 약 25 내지 약 50몰%의, 폴리(히드록시헥사노에이트), 폴리(히드록시옥타노에이트), 폴리(히드록시데카노에이트) 및 그 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 폴리(히드록시알카노에이트)를 포함하는, 수지.
  5. 제1항에 있어서, 수지는 약 75 내지 약 99.9몰%의 3-히드록시부티레이트의 단량체 잔기, 약 0.1 내지 약 25몰%의 3-히드록시헥사노에이트의 단량체 잔기 및 약 0.1 내지 약 25몰%의, 폴리(히드록시헥사노에이트), 폴리(히드록시옥타노에이트), 폴리(히드록시데카노에이트) 및 그 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 제3 3-히드록시알카노에이트의 단량체 잔기로 구성된 삼원공중합체를 포함하는 폴리(히드록시알카노에이트)를 더 포함하는, 수지.
  6. 제1항에 있어서, 폴리머는 약 5만 달톤 내지 약 250만 달톤 범위의 중량 평균 분자량을 갖는, 수지.
  7. 제1항에 있어서, 수지는 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%의 적어도 1종의 핵형성제를 포함하고, 핵형성제는 에리트리톨, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 인공 감미료, 스테아레이트, 소르비톨, 만니톨, 이노시톨, 폴리에스테르 왁스, 나노클레이, 폴리히드록시부티레이트, 질화붕소 및 그 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 수지.
  8. 제1항에 있어서, 수지는 약 1 중량% 내지 약 40 중량%의, 탄산칼슘, 활석, 전분, 산화아연, 중성 알루미나 및 그 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 충전제를 더 포함하는, 수지.
  9. 제1항에 있어서, 수지는 약 1 중량% 내지 약 50 중량%의, 폴리(락트산), 폴리(카프로락톤), 폴리(에틸렌 세비케이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트), 및 폴리(부틸렌 숙시네이트-코-아디페이트), 및 이들의 공중합체 및 블렌드로 구성된 그룹으로부터 선택되는 폴리머를 더 포함하는, 수지.
  10. 제1항에 있어서, 수지는 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%의 지방산 아미드 슬립제를 더 포함하는, 수지.
  11. 제1항에 있어서, 수지는 ASTM E96 하에 측정된 수증기 투과율이 약 20 g/m2/일 이하인, 수지.
  12. 제1항에 있어서, 수지는 산업 및 가정용 퇴비화성(토양 내)에 대해 ASTM D5511(혐기성 및 호기성 환경), ASTM 5988(토양 환경), ASTM D5271(담수 환경), ASTM D6691(해양 환경), ASTM D6868 또는 ASTM D6400에 따라 분해되는, 수지.
  13. 제1항에 있어서, 수지는 약 0.05 중량% 내지 약 3 중량%의 적어도 1종의 용융 강도 개선제를 더 포함하고, 용융 강도 개선제는 다관능성 에폭사이드; 에폭시-관능성, 스티렌-아크릴 폴리머; 유기 퍼옥사이드; 옥사졸린; 카르보디이미드; 및 그 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 수지.
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