KR20230170990A - Carbohyrate-based polymeric materials - Google Patents
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Abstract
탄수화물 기반 중합체 물질을 포함한 물품, 및 이러한 물품을 형성하는 방법이 본원에 기재된다. 이러한 물품은 개선된 지속 가능성, 생분해성, 증가된 강도, 및/또는 다른 다양한 유익한 특징을 나타낼 수 있다. 탄수화물 기반 중합체 물질은 하나 이상의 전분, 가소제(예: 글리세린), 및 물로부터 형성될 수 있다. 탄수화물 기반 중합체 물질은 실질적으로 무정형이도록 매우 낮은 결정화도 특징을 나타낼 수 있다(예: 20% 이하, 10% 이하, 10% 미만 등의 결정화도를 가짐). 탄수화물 기반 중합체 물질은 생분해 가능하지 않은 플라스틱과 블렌딩되어 이러한 플라스틱 물질을 이제 생분해 가능하게 만들 수 있으며, 이는 필름 또는 다른 물품에 증가된 강도를 부여할 수 있고, 증가된 지속 가능성(예: 90% 이상)을 위해 지속 가능한 중합체 물질(예: 바이오 PE 등)과 블렌딩될 수 있다.Described herein are articles comprising carbohydrate-based polymeric materials, and methods of forming such articles. Such articles may exhibit improved sustainability, biodegradability, increased strength, and/or various other beneficial characteristics. Carbohydrate-based polymeric materials can be formed from one or more starch, a plasticizer (e.g., glycerin), and water. Carbohydrate-based polymeric materials may exhibit very low crystallinity characteristics such that they are substantially amorphous (e.g., having a crystallinity of less than 20%, less than 10%, less than 10%, etc.). Carbohydrate-based polymeric materials can be blended with non-biodegradable plastics to make these plastic materials now biodegradable, which can impart increased strength to films or other articles, and increased sustainability, e.g. ) can be blended with sustainable polymer materials (e.g. bio-PE, etc.).
Description
관련 출원에 대한 상호 참조Cross-reference to related applications
본 출원은 2017년 4월 7일자 출원된 미국 출원 제15/481,806호(21132.1); 2017년 4월 7일자 출원된 미국 출원 제15/481,823호(21132.2); 2017년 8월 30일자 출원된 미국 출원 제15/691,588호(21132.7); 2017년 12월 8일자 출원된 미국 출원 제15/836,555호(21132.4.1); 2017년 12월 27일자 출원된 미국 출원 제62/610,615호(21132.9); 2017년 12월 27일자 출원된 미국 출원 제62/610,618호(21132.12); 2016년 12월 29일자 출원된 미국 출원 제62/440,399호(21132.10), 및 2017년 1월 4일자 출원된 미국 출원 제62/442,432호(21132.11), 및 2017년 4월 7일자 출원된 미국 출원 제62/483,219호(21132.4)에 대한 우선권을 주장한다. 상기 출원 각각의 전문은 본원에 참조로 포함된다.This application is related to U.S. Application No. 15/481,806 (21132.1) filed on April 7, 2017; U.S. Application No. 15/481,823 (21132.2), filed April 7, 2017; U.S. Application No. 15/691,588 (21132.7), filed August 30, 2017; U.S. Application No. 15/836,555, filed December 8, 2017 (21132.4.1); U.S. Application No. 62/610,615 (21132.9), filed December 27, 2017; U.S. Application No. 62/610,618 (21132.12), filed December 27, 2017; U.S. Application No. 62/440,399 (21132.10) filed on December 29, 2016, and U.S. Application No. 62/442,432 (21132.11) filed on January 4, 2017, and U.S. Application No. 62/442,432 (21132.11) filed on January 4, 2017. Priority is claimed for No. 62/483,219 (21132.4). The entire contents of each of the above applications are incorporated herein by reference.
2015년 9월 14일자 출원된 미국 출원 제14/853,725호(21132.6); 2015년 9월 14일자 출원된 미국 출원 제14/853,780호(21132.8); 및 2015년 6월 30일자 출원된 미국 가출원 제62/187,231호의 각각의 전문이 또한 본원에 참조로 포함된다.U.S. Application No. 14/853,725 (21132.6), filed September 14, 2015; U.S. Application No. 14/853,780 (21132.8), filed September 14, 2015; and U.S. Provisional Application No. 62/187,231, filed June 30, 2015, each of which is also incorporated herein by reference.
종래의 석유화학 기반 플라스틱은 강하고 경량이며 내구성이 있는 것으로 제제화된다. 그러나, 이들 플라스틱은 전형적으로 생분해 가능하지 않으며, 결과적으로, 수억 톤의 플라스틱이 쓰레기 매립지에 방치되거나 바다에 떠 있다. 플라스틱 폐기물의 양을 줄이기 위한 시도로, 석유화학 기반 플라스틱을 사용하여 전형적으로 생산된 일부 물품은 생분해 가능한 물질을 사용하여 생산된다.Conventional petrochemical-based plastics are formulated to be strong, lightweight, and durable. However, these plastics are typically not biodegradable, and as a result, hundreds of millions of tons of plastic end up in landfills or floating in the ocean. In an attempt to reduce the amount of plastic waste, some items typically produced using petrochemical-based plastics are now produced using biodegradable materials.
석유화학 기반 플라스틱 물질, 예컨대 다량의 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 뿐만 아니라 많은 다른 플라스틱(폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리스티렌, ABS, 폴리비닐 클로라이드, 폴리카르보네이트, 나일론 등)은 전형적으로 용이하게 생분해 가능하지 않다. 이는 석유화학 공급원료보다는, 재생 가능한 또는 지속 가능한 공급원으로부터 공급될 수 있는 이러한 물질의 소위 "친환경" 플라스틱의 경우에도 마찬가지이다.Petrochemical-based plastic materials, such as large quantities of polyethylene and polypropylene, as well as many other plastics (polyethylene terephthalate, polyester, polystyrene, ABS, polyvinyl chloride, polycarbonate, nylon, etc.) are typically readily biodegradable. don't do it This is also true for so-called “green” plastics, where these materials can be sourced from renewable or sustainable sources, rather than petrochemical feedstocks.
UV 및/또는 OXO 첨가제(예: 예컨대 Willow Ridge Plastics의 PDQ-M, PDQ-H, BDA, 및 OxoTerraTM, LifeLine의 OX1014, 또는 유기 첨가제(예: 예컨대 Enso의 Restore®, Bio-Tec Environmental의 EcoPure®, ECM Biofilms의 ECM Masterbatch Pellets 1M, 또는 BioSphere®))를 첨가하여 분해 가능한 이러한 플라스틱 물질을 제공하려는 노력이 더 최근에 늘었지만, 생분해도 및 생분해율은 종종 너무 느리고, OXO 첨가제는 일반적으로 이러한 플라스틱을 이산화탄소(CO2), 물(H2O), 및 메탄(CH4)과 같은 천연 물질로 되돌리는 바람직한 실제 전환보다는, 이러한 플라스틱 물질을 근본적인 기본 플라스틱 물질의 작은 조각으로 물리적 열화하는 것을 촉진시키는 구조적 단편화 또는 분해만을 단순히 개시하므로, 이러한 첨가제의 사용은 일반적으로 플라스틱 산업 협회(예: SPC, APR, FPA, 및/또는 BPI)에 의해 못마땅하게 여겨졌다.UV and/or OXO additives such as PDQ-M, PDQ-H, BDA, and OxoTerra TM from Willow Ridge Plastics, OX1014 from LifeLine, or organic additives such as Restore® from Enso, EcoPure from Bio-Tec Environmental ®, ECM Masterbatch Pellets 1M from ECM Biofilms, or BioSphere®), there have been more recent efforts to make these plastic materials compostable, but their biodegradability and biodegradation rates are often too slow, and OXO additives are generally Rather than the desired actual conversion of plastics back to natural substances such as carbon dioxide (CO 2 ), water (H 2 O), and methane (CH 4 ), it promotes the physical degradation of these plastic materials into smaller fragments of the underlying base plastic material. The use of these additives has generally been disapproved of by plastics industry associations (e.g. SPC, APR, FPA, and/or BPI) because they simply initiate structural fragmentation or degradation.
예를 들어, 이러한 물질은 단순히 (태양 노출로부터) UV 광에 대한 노출 및/또는 산소에 대한 노출로 인해 플라스틱 물품 그 자체의 매크로 구조의 파괴를 촉진시키는 역할을 한다. 이러한 특수 플라스틱은 주어진 기간(예: 5년, 3년, 또는 1년) 이내에 임의의 상당한 정도로 실제로 생분해될 수 없지만, 단순히 강도를 잃고, 금이 가고, 작은 조각으로 부서진다. 그 결과 폴리에틸렌 또는 다른 기본 플라스틱 물질의 한 더미 또는 작은 조각들이 생기고 병, 필름, 또는 다른 물품이 UV 및/또는 OXO 첨가제의 첨가로 인해 시간 경과에 따라 물리적으로 분해되지만, 폴리에틸렌 또는 다른 기본 플라스틱 물질의 중량 분율은 실질적으로 동일하게 유지되며, 실질적인 생분해는 실제로 발생하지 않는다. 분해는 단지 물리적이므로, 물품은 부서지게 되고, 금이 가고, 작은 조각으로 부서져, 폴리에틸렌 또는 다른 기본 플라스틱 물질의 많은 작은 분율을 남긴다. 중합체 물질 그 자체의 완전 생분해는 실제로 발생하지 않을 수 있으므로(예: 플라스틱의 실질적인 분율이 CO2, CH4, H2O 등으로 분해될 수 있는 경우), 이러한 플라스틱 물질에 대해 "생분해 가능한"이란 용어의 적용은 부적절하다.For example, these substances serve to accelerate the destruction of the macrostructure of the plastic article itself simply due to exposure to UV light (from sun exposure) and/or exposure to oxygen. These special plastics cannot actually biodegrade to any significant extent within a given period of time (e.g., 5 years, 3 years, or 1 year), but simply lose strength, crack, and break into small pieces. The result is a pile or small pieces of polyethylene or other basic plastic material, which the bottle, film, or other article physically decomposes over time due to the addition of UV and/or OXO additives. The weight fraction remains substantially the same and no substantial biodegradation actually occurs. Decomposition is merely physical, so the article breaks, cracks, and breaks into small pieces, leaving behind many small fractions of polyethylene or other basic plastic material. Since complete biodegradation of the polymeric material itself may not occur in practice (e.g., if a substantial fraction of the plastic can decompose into CO 2 , CH 4 , H 2 O, etc.), “biodegradable” does not mean that The application of the term is inappropriate.
게다가, 오늘날 사용된 대부분의 플라스틱은 재생 가능한 또는 지속 가능한 자원(예: 약 100년 이내에 재생될 수 있는 출발 물질)으로부터 형성되지 않는다. 재생 가능한 및 지속 가능한이란 용어는 본원에서 상호교환 가능하게 사용된다. 오히려, 병, 백 및 다른 포장에서 다량으로 이용된 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 다른 전형적인 플라스틱은 재생 가능하지 않거나 지속 가능하지 않은 석유 제품 출발 물질로부터 만들어진다.Furthermore, most plastics used today are not formed from renewable or sustainable resources (i.e., starting materials that can be recycled within about 100 years). The terms renewable and sustainable are used interchangeably herein. Rather, polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET) and other typical plastics used in large quantities in bottles, bags and other packaging are made from petroleum product starting materials that are not renewable or sustainable.
지속 가능성을 증가시키기 위한 노력으로, 사탕수수, 옥수수, 또는 지속 가능한 식물성 물질로 만들어진 다른 식물성 제품 등 재생 가능한 원료를 활용하여 이러한 플라스틱 물질을 만들기 위한 공정을 개발하려는 일부 노력이 최근에 있었다. 예를 들어, 이러한 재생 가능한 물질은 에탄올, 에틸렌 글리콜, 또는 중합될 수 있는 단량체를 생산하도록 추가로 반응될 수 있는 다른 화학 빌딩 블록 물질을 생산하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 노력은 이러한 "친환경" 플라스틱 수지가 (예를 들어, 물질의 분율(예: 30%)이 지속 가능한 병 또는 다른 포장을 생산하기 위해) 종래의 석유화학 기반 수지와 블렌딩될 수 있는 프리미엄 가격의 제품에서 일부 가능성을 보이기 시작했다. 실제로, 일부 제품은 이제 100% "친환경" 플라스틱 수지로 만들어질 수 있다.In an effort to increase sustainability, there have been some recent efforts to develop processes to make these plastic materials utilizing renewable raw materials such as sugar cane, corn, or other plant products made from sustainable plant materials. For example, these renewable materials can be used to produce ethanol, ethylene glycol, or other chemical building block materials that can be further reacted to produce monomers that can be polymerized. These efforts are aimed at creating premium-priced products that allow these "green" plastic resins to be blended with conventional petrochemical-based resins (to produce bottles or other packaging in which fractions of the material (e.g., 30%) are sustainable). The product is starting to show some promise. In fact, some products can now be made from 100% “green” plastic resins.
이러한 "친환경" 물질 및 종래의 석유화학 플라스틱의 블렌딩이 이용 가능하게 되기 시작했지만, 가공, 비용, 및 다른 고려사항에 대한 문제 측면에서, 남아있는 종래의 석유화학 플라스틱 물질을 모든 지속 가능한 물질로 대체하는 것은 여전히 현실적인 어려움이 있다.Blends of these “green” materials and conventional petrochemical plastics are starting to become available, but in terms of processing, cost, and other considerations, replacing the remaining conventional petroplastic materials with all sustainable materials There are still practical difficulties in doing so.
게다가, 일부 물질을 지속 가능한 플라스틱 물질로 대체하여 종래의 지속 가능하지 않은 플라스틱 물질의 사용을 감소시킬지라도, 생성된 플라스틱 포장은 여전히 생분해 가능하지 않다. 예를 들어, 100% "친환경" 플라스틱으로 만들거나 "친환경" PE 또는 친환경 "PET"의 분율을 포함하는 플라스틱 포장조차도 생분해 가능하지 않다. 이러한 생분해성의 결여는 막대한 문제를 지속적으로 나타낸다. 생분해 가능한 물품이 제공될 수 있다면 관련 기술분야의 상당한 진전일 수 있다. 증가된 강도 또한 바람직할 것이다. 이러한 물품이 지속 가능한 물질로부터 전적으로(또는 거의 전적으로) 형성된다면 추가의 진전일 수 있다.Moreover, although replacing some materials with sustainable plastic materials reduces the use of conventional non-sustainable plastic materials, the resulting plastic packaging is still not biodegradable. For example, even plastic packaging made of 100% “green” plastic or containing a fraction of “green” PE or green “PET” is not biodegradable. This lack of biodegradability continues to present a huge problem. If biodegradable items could be provided, it could be a significant advance in the related field of technology. Increased strength would also be desirable. A further advance could be made if these items were formed entirely (or almost entirely) from sustainable materials.
더욱이, 최근에는 이러한 재생 가능하지 않은 석유화학 기반 플라스틱 물질의 사용을 줄이기 위한 노력이 이루어지고 있다. 일부 이러한 노력은 사탕수수 또는 다른 식물성 제품과 같은 재생 가능한 공급원으로부터 플라스틱 물질을 생산하기 위한 수지를 공급하려 시도해왔다. 어느 정도까지는 이용 가능하지만, 이러한 재생 가능한 공급된 플라스틱은 석유화학 기반 재생 가능하지 않은 대응물보다 생산하는데 훨씬 더 많은 비용이 들어갔다.Moreover, recent efforts have been made to reduce the use of these non-renewable petrochemical-based plastic materials. Some of these efforts have attempted to source resins for producing plastic materials from renewable sources, such as sugar cane or other plant products. Although available to some extent, these renewable sourced plastics are much more expensive to produce than their petrochemical-based non-renewable counterparts.
게다가, 플라스틱 물질은 플라스틱 필름 또는 다른 물질을 형성하는데 이용된 특정한 물질(들) 및 필름 또는 다른 물품 그 자체의 물리적 특징에 따라, 그와 연관된 특정한 강도 특징을 갖는다. 예를 들어, 플라스틱 필름을 형성할 때, 재생 가능하지 않은 석유화학 기반 플라스틱 수지 물질의 사용은 더 얇은 필름을 형성함으로써 감소될 수 있지만, 물질 사용에서 이러한 감소는 더 약한 필름을 초래한다.Additionally, plastic materials have specific strength characteristics associated with them, depending on the specific material(s) used to form the plastic film or other material and the physical characteristics of the film or other article itself. For example, when forming plastic films, the use of non-renewable petrochemical-based plastic resin materials can be reduced by forming thinner films, but this reduction in material usage results in weaker films.
예를 들어, Leufgens의 WO 2014/0190395는 폴리에틸렌 및 열가소성 전분의 블렌드(특히 Cardia BL-F)로부터 필름의 형성을 기재하지만, 이러한 필름은 폴리에틸렌 단독으로부터 형성된 비교 가능한 필름보다 더 약하고, 종래의 열가소성 전분을 포함한 블렌드를 가공하는 어려움 때문에, 그 안에서 생산된 필름은 반드시 매우 두꺼워야 한다(예: 3 mils). 이러한 매우 두꺼운 필름은 석유화학 기반 플라스틱 수지 물질의 사용의 실제 감소를 초래하지 않을 수 있는데, 이는 얇은 필름 형성이 현실적으로 불가능하고/하거나 이러한 열가소성 전분이 포함되면 전체 필름을 약화시키기 때문에, 바람직한 수준의 강도를 유지하기 위해서는 두꺼운 필름이 필요하다.For example, WO 2014/0190395 by Leufgens describes the formation of films from blends of polyethylene and thermoplastic starches (particularly Cardia BL-F), but these films are weaker than comparable films formed from polyethylene alone, and are less effective than conventional thermoplastic starches. Because of the difficulty of processing blends containing , the films produced therein must be very thick (e.g., 3 mils). These very thick films may not result in a practical reduction in the use of petrochemical-based plastic resin materials, as forming thin films is not realistically possible and/or the inclusion of these thermoplastic starches would weaken the overall film, thereby achieving the desired level of strength. A thick film is needed to maintain the
재생 가능한 공급된 플라스틱 물질을 사용할 때, 예를 들어, 제조 과정에서 이용된 제조 파라미터를 조정함으로써, 임의의 주어진 필름 두께에 대한 강도를 증가시킬 수 있는 연관된 제조 방법 및 필름을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 방법을 활용하면 필름을 주어진 두께에서 더 높은 강도로 생산, 또는 필름의 두께는 더 얇지만 강도는 동일하도록 생산하는 것이 가능해질 수 있다. 이러한 방법은 동시에 이용되는 석유화학 플라스틱 물질의 양을 실질적으로 감소시킬 수 있는데, 그 일부는 재생 가능한 공급된 플라스틱 물질로 대체되며, 전체 두께는 증가될 필요가 없다.When using renewable sourced plastic materials, it may be advantageous to provide associated manufacturing methods and films that can increase strength for any given film thickness, for example by adjusting the manufacturing parameters used in the manufacturing process. . Using these methods, it may be possible to produce films with higher strength at a given thickness, or to produce films with a thinner thickness but the same strength. This method can simultaneously substantially reduce the amount of petrochemical plastic material used, some of which is replaced with renewable sourced plastic material, and the overall thickness does not need to be increased.
더욱이, 석유화학 물질의 일부를 전분 또는 전분 기반 물질로 대체하는 것이 지속 가능성 증가에 관하여 일부 가능성을 제시할지라도, 이러한 전분 또는 전분 기반 물질의 첨가로 인한 하나의 문제는 상기 플라스틱 조성물 중 전분 또는 전분 기반 물질의 상당한 분율의 포함이 이러한 블렌드로부터 형성되는 물품에서 이러한 포함과 연관된 분명한 냄새를 야기할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 상기 물질은 약간 탄 전분 냄새, 팝콘과 같은 냄새, 또는 캐러멜콘과 같은 냄새를 낼 수 있다. 어떤 사람들은 냄새가 좋거나, 심지어 바람직하다고 생각할 수 있지만, 다른 사람들은 전분 또는 전분 기반 물질 없이 형성된(예: 폴리에틸렌 또는 또 다른 중합체 수지, 단독으로 형성된) 플라스틱과 같이 이러한 냄새가 존재하지 않는 것을 선호할 수 있다.Moreover, although replacing some of the petrochemicals with starches or starch-based materials offers some promise regarding increased sustainability, one problem posed by the addition of these starches or starch-based materials is that the starch or starch-based materials in the plastic compositions The incorporation of significant fractions of the base material may cause articles formed from such blends to have a distinct odor associated with such inclusions. For example, the material may emit a slightly burnt starch-like odor, a popcorn-like odor, or a caramel corn-like odor. Some people may find the odor to be pleasant, or even desirable, while others prefer that this odor not be present, such as in plastics formed without starch or starch-based materials (e.g., polyethylene or another polymer resin, formed alone). can do.
상기에 비추어, 관련 기술분야에서 해결해야 할 많은 문제가 남아있다.In light of the above, many problems remain to be solved in related technical fields.
본 개시내용은 물품 제조 및/또는 제조 방법에서 구현될 수 있는 다양한 개념에 관한 것이다. 한 실시양태에서, 본 개시내용은 증가된 강도 및/또는 생분해성을 나타내는 물품에 관한 것이다. 일부 경우에, 물품은 하나 이상의 중합체 물질(예: 예를 들어, 석유화학 기반 또는 기타 합성), 및 낮은 결정화도(즉, 그들은 실질적으로 무정형임), 유리 전이 온도, 열 변형 온도, 비캣 연화 온도 등의 특정한 특징을 갖는 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질의 혼합물로부터 생산될 수 있다. 특정한 예에서, 상기 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질은 하나 이상의 전분 기반 중합체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질은 20% 이하의 결정화도를 갖는 실질적으로 무정형일 수 있고, 이는 적어도 1.0 GPa의 영률을 가질 수 있고/있거나, 이는 70℃ 내지 100℃의 유리 전이 온도 또는 열 변형 온도 또는 비캣 연화 온도를 가질 수 있다. 상기 탄수화물 기반 물질의 다른 특징은 본원에 추가로 기재될 것이다.The present disclosure relates to various concepts that can be implemented in manufacturing and/or manufacturing methods of articles. In one embodiment, the present disclosure relates to articles that exhibit increased strength and/or biodegradability. In some cases, the article is made of one or more polymeric materials (e.g., petrochemical-based or otherwise synthetic), and has low crystallinity (i.e., they are substantially amorphous), glass transition temperature, heat distortion temperature, Vicat softening temperature, etc. It can be produced from a mixture of one or more carbohydrate-based polymeric materials with specific characteristics. In certain examples, the one or more carbohydrate-based polymeric materials may include one or more starch-based polymeric materials. For example, the carbohydrate-based polymeric material can be substantially amorphous with a crystallinity of less than 20%, it can have a Young's modulus of at least 1.0 GPa, and/or it can have a glass transition temperature or thermal strain of 70°C to 100°C. temperature or Vicat softening temperature. Other features of the carbohydrate-based materials will be described further herein.
물품을 생산하는 방법은 하나 이상의 중합체 물질 및 하나 이상의 실질적으로 무정형인 탄수화물 기반 중합체 물질을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 중합체 물질 및 상기 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질은 혼합되고 가열될 수 있다. 생성된 혼합물은 사출 성형기, 블로잉 성형기, 열성형기 등 플라스틱 가공 장비를 사용하여 다수의 플라스틱 제품으로 압출될 수 있다. 압출된 혼합물에 가스를 주입하여 필름을 형성할 수 있다. 이러한 필름은 백 또는 또 다른 유형의 물품으로 가공될 수 있다. 다른 물품은 압출된 플라스틱 제품, 사출 성형 플라스틱 제품, 블로잉 성형된 플라스틱 제품, 압출되거나 주조된 시트 또는 필름, 열성형된 플라스틱 제품 등일 수 있다.A method of producing an article may include providing one or more polymeric materials and one or more substantially amorphous carbohydrate-based polymeric materials. The one or more polymeric materials and the one or more carbohydrate-based polymeric materials can be mixed and heated. The resulting mixture can be extruded into a number of plastic products using plastic processing equipment such as injection molding machines, blow molding machines, and thermoforming machines. A film can be formed by injecting gas into the extruded mixture. These films can be processed into bags or another type of article. Other articles may be extruded plastic products, injection molded plastic products, blow molded plastic products, extruded or molded sheet or film, thermoformed plastic products, etc.
물품은 증가된 강도 및/또는 생분해성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 상기 실질적으로 무정형인 탄수화물 기반 중합체 물질을 상기 다른 중합체 물질과 블렌딩하는 것은, 다른 중합체 물질이 그 자체로 단독으로 달리 생분해 가능하지 않은 경우에도 다른 중합체 물질에 생분해성을 부여한다. 예를 들어, 폴리에틸렌은 자체적으로 생분해 가능하지 않은 것으로 잘 알려져 있다. 출원인은 달리 생분해 가능하지 않은 폴리에틸렌과 같은 플라스틱 물질에 생분해성을 부여하는 능력을 입증하였다. 이러한 물질의 다른 예는 폴리프로필렌, 다른 폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리스티렌, ABS, 폴리비닐 클로라이드, 나일론, 및 폴리카르보네이트를 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 모의 처분 조건(예: 모의 쓰레기 매립 조건) 하에 5년 또는 또 다른 주어진 기간 이내에 생분해되는 상기 물품의 양은 물품에 포함된 탄수화물 기반 중합체 물질의 양보다 더 클 수 있다. 이러한 모의 처분 조건은 모의 쓰레기 매립 조건(예: 비제한적으로 D-5511 및/또는 D-5526과 같은 임의의 전형적인 ASTM 표준 하), 모의 산업용 퇴비 조건(예: ASTM D-5338), 또는 모의 해양 조건(예: ASTM D-6691)을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 달리 생분해 가능하지 않은 중합체 물질의 일부는 현재 어떻게든 생분해되고 있을 뿐만 아니라 상기 탄수화물 기반 물질을 생분해한다. 예를 들어, 상기 물품이 상기 탄수화물 기반 중합체 물질의 25%를 포함하는 블렌드로부터 형성되면, 이러한 조건 하에 생분해되는 상기 물품의 양은 25% 초과이다(즉, 다른 중합체 물질의 일부가 또한 분해되고 있지만, 이러한 다른 중합체 물질은 자체적으로 유사한 조건 하에 분해되지 않을 수 있음).The article may exhibit increased strength and/or biodegradability. For example, in one embodiment, blending the substantially amorphous carbohydrate-based polymeric material with the other polymeric material makes the other polymeric material biodegradable to the other polymeric material even if the other polymeric material on its own is not otherwise biodegradable. Grants. For example, it is well known that polyethylene is not biodegradable on its own. Applicants have demonstrated the ability to impart biodegradability to plastic materials such as polyethylene that are not otherwise biodegradable. Other examples of such materials may include, but are not limited to, polypropylene, other polyolefins, polyethylene terephthalate, polyester, polystyrene, ABS, polyvinyl chloride, nylon, and polycarbonate. For example, the amount of the article that biodegrades within 5 years or another given period of time under simulated disposal conditions (e.g., simulated landfill conditions) may be greater than the amount of carbohydrate-based polymeric material contained in the article. These simulated disposal conditions may include simulated landfill conditions (e.g., under any typical ASTM standard such as, but not limited to, D-5511 and/or D-5526), simulated industrial compost conditions (e.g., ASTM D-5338), or simulated marine conditions. May include conditions (e.g. ASTM D-6691). In other words, some of the polymeric materials that are not otherwise biodegradable are now somehow biodegrading as well as biodegrading the carbohydrate-based materials. For example, if the article is formed from a blend that includes 25% of the carbohydrate-based polymer material, the amount of the article that biodegrades under these conditions is greater than 25% (i.e., some of the other polymer material is also degrading). These other polymeric materials may not decompose on their own under similar conditions).
출원인에 의해 수득되는 제3자 시험 결과는 이러한 분해가 비교적 신속하게, 예를 들어, 5년 이내가 아니라, 때때로 약 180일(6개월) 이내에, 약 1년 이내에, 약 2년 이내에, 또는 약 3년 이내에 발생할 수 있다는 것을 제시한다.Third-party test results obtained by Applicant indicate that such degradation occurs relatively quickly, e.g., not within 5 years, but sometimes within about 180 days (6 months), within about 1 year, within about 2 years, or about It is suggested that this may occur within 3 years.
생분해성에 더하여 또는 대안적으로, 상기 물품 및 방법은, 탄수화물 기반 중합체 물질 없이, 다른 중합체 물질로만 만든 경우에 물품이 가질 수 있는 강도와 비교하여 증가된 강도(예: 적어도 5%의 다트 강도(dart strength) 또는 다른 강도 특징의 증가)를 제공할 수 있다.In addition to or alternatively to biodegradability, the articles and methods may have increased strength (e.g., a dart strength of at least 5%) compared to the strength the article would have if made only from other polymer materials and without carbohydrate-based polymer materials. strength) or an increase in other strength characteristics.
본 개시내용의 또 다른 측면은 재생 가능한 또는 지속 가능한 "친환경" 플라스틱 물질 및 상기 탄수화물 기반(예: 전분 기반) 중합체 물질로 형성된 물품에 관한 것이다. 예를 들어, 한 실시양태에서 다른 중합체 물질은 또한 지속 가능한 공급원(예: 사탕수수, 옥수수 등과 같은 식물)으로부터 공급된, 지속 가능한 "친환경" 중합체 물질일 수 있다. 한 실시양태에서, 지속 가능한 중합체 물질은 달리 석유화학 기반 중합체와 유사하지만 동일하지 않은 특징을 나타내는 중합체로 가공될 수 있다(예: 이는 "친환경" 폴리에틸렌, "친환경" 폴리프로필렌, "친환경" 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등일 수 있음). 이러한 "친환경" 중합체는 석유화학 공급원료로부터 형성된 동일한 중합체(예: 폴리에틸렌)와 비교하여 유사하지만 동일하지 않은 화학적 및 물리적 특성을 가질 수 있다. 상기 탄수화물 기반 중합체 물질은 블렌딩되거나 달리 형성된 지속 가능한 중합체 물질에 생분해성 특징을 실제로 부여할 수 있으며, 이러한 지속 가능한 중합체 물질은 이러한 생분해성 특징을 달리 나타내지 않을 수 있다(또는 이러한 특징은, 지속 가능한 중합체 물질이 이미 일부 생분해성을 나타냈다면, 향상될 수 있음).Another aspect of the present disclosure relates to renewable or sustainable “green” plastic materials and articles formed from such carbohydrate-based (e.g., starch-based) polymeric materials. For example, in one embodiment the other polymeric material may also be a sustainable, “green” polymeric material, sourced from sustainable sources (e.g., plants such as sugar cane, corn, etc.). In one embodiment, sustainable polymer materials may be engineered into polymers that exhibit similar but not identical characteristics to otherwise petrochemical-based polymers (e.g., they may be "green" polyethylene, "green" polypropylene, "green" polyethylene terete). may be phthalates (PET), etc.). These “green” polymers may have similar but not identical chemical and physical properties compared to identical polymers formed from petrochemical feedstocks (e.g., polyethylene). The carbohydrate-based polymeric materials may in fact impart biodegradable characteristics to blended or otherwise formed sustainable polymeric materials, which may not otherwise exhibit such biodegradable characteristics (or such characteristics may not otherwise be present in sustainable polymeric materials). If the material already exhibits some biodegradability, this can be improved).
생분해성에 더하여 또는 대안적으로, 이러한 물품은 달리 유사한 물품과 비교하여 증가된 강도를 나타낼 수 있지만, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하여 형성된다. 예를 들어, 한 실시양태는 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질(예: 예컨대 상기 기재된 것들)과 지속 가능한 식물 공급원으로부터 공급된 하나 이상의 지속 가능한 중합체 물질을 포함하는 물품이며, 상기 물품의 강도가 상기 탄수화물 기반 중합체 물질 없이 만들어진 경우에 물품이 가질 수 있는 것보다 적어도 5% 초과인, 물품에 관한 것이다. 예를 들어, 출원인은 물품에서 (예: 2개의 중합체 물질의 블렌드로서) 이러한 탄수화물 기반 중합체 물질의 포함이, 지속 가능한 중합체 물질 단독으로 제공할 수 있는 것과 비교하여 증가된 강도를 제공할 수 있다는 것을 발견하였다.In addition to or alternatively to biodegradability, such articles may exhibit increased strength compared to otherwise similar articles, but are formed comprising the above carbohydrate-based polymeric materials. For example, one embodiment is an article comprising one or more carbohydrate-based polymeric materials (e.g., those described above) and one or more sustainable polymeric materials sourced from sustainable plant sources, wherein the strength of the article is determined by the carbohydrate-based polymeric material. It relates to an article having at least 5% more than what the article would have if made without the polymeric material. For example, Applicants have shown that the inclusion of such carbohydrate-based polymeric materials in the article (e.g., as a blend of two polymeric materials) can provide increased strength compared to what the sustainable polymeric materials alone can provide. Found it.
본 개시내용의 또 다른 측면은 탄수화물 기반 중합체 물질 및 또 다른 중합체 물질의 이러한 블렌드로부터 생산되는 필름의 강도를 증가시키기 위해 필름 제조 과정에서 사용된 블로우업(blow up)비 및/또는 다이 갭을 조작하는 방법에 관한 것이다. 특히, 출원인은 다양한 수지 물질(예: 예컨대 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌)로부터 블로잉된 대부분의 플라스틱 필름의 강도가 블로우업비의 변화에 의해 영향 받지 않지만, 본원에 기재된 바와 같은 특정한 무정형 특징, 특정한 유리 전이 온도 특징, 비캣 연화 온도 특징, 또는 열 변형 온도 특징, 및/또는 특정한 탄성률 특징을 갖는 상기 재생 가능한 탄수화물 기반(예: 전분 기반) 중합체 물질이 필름이 블로잉된 수지 블렌드에 포함될 때, 강도는 블로우업비 및/또는 다이 갭에 따라 달라지게 되고, 극도로 좁은 게이지의 필름을 블로잉할 수 있다는 것을 발견하였다. 출원인은 0.1 mil 정도로 얇고, 상당한 강도를 갖는 실제로 블로잉된 필름을 가졌으며, 상기 얇은 필름 블로잉은 임의의 공지된 수지 또는 생산 방법으로는 이전에 가능하지 않았다고 여겨진다.Another aspect of the present disclosure is manipulating the blow up ratio and/or die gap used in the film manufacturing process to increase the strength of films produced from such blends of a carbohydrate-based polymer material and another polymer material. It's about how to do it. In particular, Applicants note that the strength of most plastic films blown from various resin materials (e.g., polyethylene and/or polypropylene) is not affected by changes in blowup ratio, but that certain amorphous features, such as certain glass transitions, as described herein, When the renewable carbohydrate-based (e.g., starch-based) polymeric material having a temperature characteristic, a Vicat softening temperature characteristic, or a heat distortion temperature characteristic, and/or a specific elastic modulus characteristic is included in a resin blend from which a film is blown, the strength is determined by the blowup ratio. and/or die gap, and it has been discovered that extremely narrow gauge films can be blown. It is believed that Applicants have actually blown films as thin as 0.1 mil and of considerable strength, such thin film blowing having not previously been possible with any known resin or production method.
블로우업비는 블로잉된 필름의 최대 직경을 필름 블로잉 장치의 다이의 직경으로 나눈 값을 지칭한다. 전형적으로, 용융된 수지 물질이 다이로부터 배출되고, 수지 물질이 더 이상 용융되지 않지만 고형화되는, 블로잉된 필름 버블의 부분을 향한 "서리선"을 통해, 위쪽으로 이동하기 시작하므로 직경에서 일부 증가가 있다. 고형화 및 결정화는 전형적으로 불투명도 또는 "서리 외관"이 상기 블로잉된 버블 필름에서 보이기 시작하는 위치인 서리선에서 발생한다. 출원인은 본원에 기재된 바와 같은 특정한 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질을 사용할 때, 달리 유사한 플라스틱 필름(그러나 탄수화물 기반 중합체 물질 없음)을 블로잉할 때 달성된 강도를 넘어 강도의 증가가 수득될 수 있다는 것을 관찰하였다. 이러한 증가는 높은 블로우업비 및/또는 좁은 다이 갭을 선택함으로써 달성된다. 이는 필름이 형성된 수지 블렌드 전체에 균일하게 분포된 탄수화물 기반 중합체 물질의 분자 구조의 정렬, 배향, 및/또는 연신을 초래하는 것으로 여겨진다. 필름 내에서 무정형인 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질의 이러한 정렬 및 배향은 강도의 관찰된 증가에 대해 적어도 부분적으로 원인이 되는 것으로 여겨진다.The blowup ratio refers to the maximum diameter of the blown film divided by the diameter of the die of the film blowing device. Typically, there is some increase in diameter as the molten resin material exits the die and begins to move upward through the "frost line" toward the portion of the blown film bubble where the resin material is no longer molten but solidifies. there is. Solidification and crystallization typically occur at the frost line, which is the location where opacity or a "frost appearance" begins to become visible in the blown bubble film. Applicants have observed that when using certain renewable carbohydrate-based polymer materials as described herein, increases in strength beyond those achieved when blowing otherwise similar plastic films (but without carbohydrate-based polymer materials) can be obtained. . This increase is achieved by choosing a high blowup ratio and/or narrow die gap. This is believed to result in alignment, orientation, and/or stretching of the molecular structure of the carbohydrate-based polymer material that is uniformly distributed throughout the resin blend from which the film is formed. This alignment and orientation of the amorphous renewable carbohydrate-based polymer material within the film is believed to be at least partially responsible for the observed increase in strength.
다시 말해서, 본원에 기재된 바와 같이, 상기 특정한 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질은 특정한 기재된 가공 조건으로 사용되어 주어진 필름의 강도를 향상시킬 수 있으며, 필름의 다른 중합체 함량의 일부를 상기 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질로 대체하는 것과 연관된 지속 가능한 이익은 말할 것도 없다.In other words, as described herein, a particular renewable carbohydrate-based polymer material can be used under certain described processing conditions to improve the strength of a given film, while retaining a portion of the other polymer content of the film. Not to mention the sustainable benefits associated with replacing .
특히, 전형적인 기존 필름은 약 1.5의 블로우업비로 블로잉된다. 출원인은 블로우업비를 적어도 2.0, 예를 들어, 2.2 내지 2.8(예: 약 2.5)까지 증가시켜, 출원인으로부터 이용 가능한, NuPlastiQ 또는 Eco Starch Resin "ESR"과 같은 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질이 필름이 형성된 수지 블렌드 내에 포함될 때, 더 높은 블로우업비에서 필름 강도의 상당한 증가가 있다는 것을 발견하였다. 예를 들어, NuPlastiQ 또는 ESR 및 전형적인 중합체 수지(예: 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌)의 블렌드는 달리 동일하지만, NuPlastiQ 또는 ESR을 포함하지 않는 필름의 강도와 실질적으로 동일한 1.5의 블로우업비에서 강도 특징을 나타낼 수 있다.In particular, typical conventional films are blown at a blowup ratio of about 1.5. Applicant seeks to increase the blowup ratio to at least 2.0, e.g., 2.2 to 2.8 (e.g., about 2.5), to allow renewable carbohydrate-based polymer materials, such as NuPlastiQ or Eco Starch Resin "ESR", available from Applicant, to form a film. It was found that when included in a resin blend, there was a significant increase in film strength at higher blowup ratios. For example, a blend of NuPlastiQ or ESR and a typical polymer resin (e.g., polyethylene and/or polypropylene) is otherwise identical, but exhibits strength characteristics at a blowup ratio of 1.5 that are substantially the same as the strength of a film without NuPlastiQ or ESR. It can be expressed.
이러한 필름(NuPlastiQ 또는 ESR 없음)은 블로우업비가 증가될 때 강도의 상당한 증가를 나타내지 않았고, 따라서 이러한 필름을 블로잉할 때 이 값을 조작할 이유가 없다. 출원인은 상기 수지 블렌드 내에 NuPlastiQ 또는 ESR을 포함할 때, 상기 언급된 바와 같이, 강도가 높은 블로우업비(예: 적어도 2.0)를 사용할 때 상당히 증가된다는 것을 발견하였다.These films (NuPlastiQ or no ESR) did not show a significant increase in strength when the blowup ratio was increased, so there is no reason to manipulate this value when blowing these films. Applicants have discovered that when including NuPlastiQ or ESR in the resin blend, as mentioned above, the strength is significantly increased when using high blowup ratios (e.g., at least 2.0).
더욱이, NuPlastiQ 또는 ESR은 비교적 얇은 필름(예: 2 mils 이하, 전형적으로 1.5 mils 이하, 예컨대 0.1 mil 내지 1.5 mils)의 형성에 사용될 수 있는 능력을 억제하는, 대안적인 열가소성 전분 물질의 많은 문제를 가지고 있지 않다. 상기 발견의 조합은 출원인이 동일한 물질로 형성되지만, NuPlastiQ 또는 ESR(또는 상용화제 - 즉, 폴리에틸렌과 같은 다른 중합체 물질, 단독으로 형성된 것)이 없는 필름과 비교하여 증가된 강도를 나타내는, 주어진 두께의 필름을 형성하는 것을 허용하였다. 이러한 발견은 또한 블렌드에서 NuPlastiQ 또는 ESR을 사용할 때, 동일한 강도이지만 감소된 두께를 갖는 필름의 생산을 허용한다. 이러한 결과는 놀랍고 유리하며, 재생 가능한 수지의 상당한 분율을 포함하지만, 동시에 강도를 증가시키는 필름의 생산을 허용한다. 이는 블로우업비 및/또는 다이 갭을 조작함으로써 달성된다. 출원인은 또한 증가된 강도가 또한 필름 블로잉 장치에서 이용된 다이 갭이 비교적 좁다는 것을 보장함으로써 가능하다는 것을 발견하였다. 또한, 좁은 다이 갭은, Leufgens에 의해 입증된 바와 같이(사용된 다이 갭은 1.6 내지 1.8 mm임), 많은 종래의 열가소성 전분 블렌드가 가진 현실적인 문제로서 가능하지 않다. 본 발명은 1000 미크론 이하, 보다 전형적으로 500 미크론 이하의 다이 갭을 이용할 수 있다. 따라서 블로우업비 및/또는 다이 갭은 본 발명에 따라 사용되어 증가된 필름 강도를 제공할 수 있다.Moreover, NuPlastiQ or ESR have many of the problems of alternative thermoplastic starch materials that inhibit their ability to be used in the formation of relatively thin films (e.g., 2 mils or less, typically 1.5 mils or less, such as 0.1 mil to 1.5 mils). There is not. The combination of the above findings allows applicants to demonstrate that a given thickness of film exhibits increased strength compared to films formed from the same materials but without NuPlastiQ or ESR (or compatibilizers - i.e. other polymer materials such as polyethylene, formed alone). A film was allowed to form. This discovery also allows for the production of films with the same strength but reduced thickness when using NuPlastiQ or ESR in the blend. These results are surprising and advantageous, allowing the production of films containing a significant fraction of renewable resins, but at the same time increasing their strength. This is achieved by manipulating the blowup ratio and/or die gap. The applicant has also discovered that increased strength is also possible by ensuring that the die gap used in the film blowing device is relatively narrow. Additionally, narrow die gaps are not possible, a practical problem with many conventional thermoplastic starch blends, as demonstrated by Leufgens (the die gap used is 1.6 to 1.8 mm). The present invention may utilize die gaps of 1000 microns or less, more typically 500 microns or less. Accordingly, blowup ratios and/or die gaps can be used in accordance with the present invention to provide increased film strength.
예를 들어, 한 실시양태는 제1 중합체 물질(예: 폴리에틸렌, 또 다른 폴리올레핀, 또는 다른 종래의 중합체 물질)과 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는 블렌드로부터 블로잉된 필름인, 플라스틱 필름을 필름 블로잉 장치를 사용하여 블로잉하는 단계를 포함하는, 블로잉된 플라스틱 필름에 증가된 강도를 제공하는 방법에 관한 것일 수 있다. 상기 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질은 20% 이하의 결정화도를 갖는 실질적으로 무정형일 수 있고/있거나, 이는 적어도 1.0 GPa의 영률을 가질 수 있고/있거나, 이는 70℃ 내지 100℃의 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도를 가질 수 있다. 상기 필름 블로잉 장치는 높은 블로우업비 및/또는 좁은 다이 갭, 예를 들어, 플라스틱 필름을 블로잉할 때 적어도 2.0의 블로우업비에서 작동할 수 있거나, 다이 갭은 500 미크론 이하일 수 있다. 높은 블로우업비 및/또는 좁은 다이 갭은 증가된 강도를 갖는 블로잉된 플라스틱 필름을 제공할 수 있다(예: 그 밖의 모든 것이 동일하지만 더 낮은 블로우업비 및/또는 더 큰 다이 갭에서 비교함).For example, one embodiment provides a method for film blowing a plastic film, wherein the film is blown from a blend comprising a first polymer material (e.g., polyethylene, another polyolefin, or another conventional polymer material) and a renewable carbohydrate-based polymer material. It may relate to a method of providing increased strength to a blown plastic film comprising blowing using an apparatus. The renewable carbohydrate-based polymeric material may be substantially amorphous with a crystallinity of less than 20%, may have a Young's modulus of at least 1.0 GPa, and/or may have a glass transition temperature of 70° C. to 100° C., Vicat softening. It may have a temperature or heat distortion temperature. The film blowing device may operate at high blowup ratios and/or narrow die gaps, for example, a blowup ratio of at least 2.0 when blowing plastic films, or the die gap may be less than 500 microns. High blowup ratios and/or narrow die gaps can provide blown plastic films with increased strength (e.g., compared to lower blowup ratios and/or larger die gaps, all else being equal).
또 다른 실시양태는 제1 중합체 물질과 재생가능한 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는 제2 중합체 물질을 포함하는 블렌드로부터 블로잉된 필름인, 플라스틱 필름을 필름 블로잉 장치를 사용하여 블로잉하는 단계를 포함하는, 블로우업비를 조작하여 블로잉된 플라스틱 필름의 강도를 증가시키는 방법에 관한 것일 수 있다. 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질은 20% 이하의 결정화도를 갖는 실질적으로 무정형일 수 있고, 적어도 1 GPa의 영률을 갖고, 70℃ 내지 100℃의 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도를 가질 수 있다. 상기 방법은 필름의 강도를 증가시키기 위해(예: 그 밖의 모든 것이 동일하지만 더 낮은 블로우업비에서 비교하여), 적어도 2.0의 높은 블로우업비를 선택하기 위해 필름 블로잉 장치의 블로우업비를 조작하는 단계(즉, 특이적으로 선택하는 단계)를 추가로 포함할 수 있다. 블로우업비를 조작하는 단계에 더하여 또는 대안적으로, 상기 방법은 상기 필름 플로잉 장치의 다이 갭이 500 미크론 이하의 좁은 다이 갭을 선택하기 위해 조작되어(즉, 특이적으로 선택되어), 상기 좁은 다이 갭 및/또는 높은 블로우업비가 필름의 강도를 증가시키는 단계(예: 그 밖의 모든 것이 동일하지만 더 높은 다이 갭 및/또는 더 낮은 블로우업비에서 비교함)를 포함할 수 있다.Another embodiment includes blowing a plastic film using a film blowing device, wherein the plastic film is a film blown from a blend comprising a first polymer material and a second polymer material comprising a renewable carbohydrate-based polymer material. It may be about a method of increasing the strength of blown plastic films by manipulating the up ratio. The renewable carbohydrate-based polymeric material may be substantially amorphous with a crystallinity of less than 20%, have a Young's modulus of at least 1 GPa, and have a glass transition temperature, Vicat softening temperature, or heat distortion temperature of 70°C to 100°C. . The method includes manipulating the blowup ratio of the film blowing device to select a high blowup ratio of at least 2.0 to increase the strength of the film (e.g. compared to a lower blowup ratio, all else being equal), i.e. , specifically selecting steps) may be additionally included. In addition to or alternatively to manipulating the blowup ratio, the method is operated such that the die gap of the film flowing device is operated to select (i.e., specifically selected) a narrow die gap of 500 microns or less, The die gap and/or higher blowup ratio may include increasing the strength of the film (e.g., comparing all else being equal but at a higher die gap and/or lower blowup ratio).
본 개시내용의 또 다른 측면은 전분 기반 중합체 물질, 또는 다른 탄수화물 기반 중합체 물질의 포함에 기인할 수 있는 특유의 냄새를 감소시키는 방법, 뿐만 아니라 이러한 감소된 냄새를 포함하는 물품에 관한 것이다. 본원에 기재된 탄수화물 기반 중합체 물질, 뿐만 아니라 다른 유사한 탄수화물 기반 중합체 물질은 특유의 약간 탄 전분, 팝콘, 또는 캐러멜콘과 같은 냄새를 나타낸다. 전형적으로 아주 강하지는 않지만, 이 냄새는 상기 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는 물질의 블렌드로부터 형성되는 일부 물품, 특히 완성품의 기하학적 형상이 상대적으로 "폐쇄적일"(예: 예컨대 컵 내에서) 수 있는 경우에, 또는 2, 3 또는 그 이상의 면에서 플라스틱 물질에 의해 체적이 한정되는 다른 밀폐 구조에서 전형적으로 두드러진다. 이러한 특유의 냄새는 소비자 또는 다른 용도로 두드러지게 되도록(예: 사용자가 이러한 컵에 코를 넣고 훌쩍이는 경우), 이러한 밀폐 체적 내에 축적되는 경향이 있을 수 있다.Another aspect of the present disclosure relates to methods of reducing characteristic odors that may be due to the inclusion of starch-based polymeric materials, or other carbohydrate-based polymeric materials, as well as articles comprising such reduced odors. The carbohydrate-based polymer materials described herein, as well as other similar carbohydrate-based polymer materials, exhibit a characteristic slightly burnt starch, popcorn, or caramel corn-like odor. Although typically not very strong, this odor may be present in some articles formed from blends of materials comprising the above carbohydrate-based polymeric materials, particularly where the geometry of the finished article may be relatively "closed" (e.g., within a cup, for example). This is typically evident in, or other enclosed structures whose volume is limited by plastic material on two, three or more sides. These characteristic odors may tend to accumulate within these enclosed volumes such that they become noticeable to the consumer or other users (e.g., when a user sticks his nose into such a cup and sniffs).
출원인은 이러한 특유의 냄새를 제거하거나 최소화하기를 바라며, 이러한 냄새는 물품이 표준(예: 석유화학 기반) 중합체 물질로 대신 형성되는 경우에 존재할 수 있는 냄새(전형적으로 무취)와 유사하거나 동일할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 물품은, 이전에 및 본원에서 다른 곳에 기재된 바와 같은, 이러한 표준 "다른 중합체 물질" 및 탄수화물 기반 중합체 물질의 블렌드로부터 형성될 수 있다. 출원인은 특유의 냄새가 냄새 감소제, 특히 유기 냄새 감소제의 매우 작은 분율을 첨가함으로써 실질적으로 제거되거나 최소화될 수 있다는 것을 발견하였다.Applicant wishes to eliminate or minimize these characteristic odors, which may be similar to or identical to the (typically odorless) odors that would be present if the article were instead formed from standard (e.g. petrochemical-based) polymeric materials. there is. For example, articles according to the invention may be formed from blends of these standard “other polymer materials” and carbohydrate-based polymer materials, as described previously and elsewhere herein. The applicant has discovered that the characteristic odor can be substantially eliminated or minimized by adding very small fractions of odor reducers, especially organic odor reducers.
일부 시도가 예를 들어, WO2009058426에 기재된 바와 같이, 옥수수주정박 (DDG) 물질로부터 생성된 냄새를 감소시키기 위해 다른 것들에 의해 이전에 행해진 바 있지만, 이러한 처리는 활성탄 또는 증기 활성 무연탄 물질의 상대적으로 높은 분율의 첨가를 요구하였다. 아마 어느 정도까지는 효과적이지만, 요구된 이러한 물질의 농도는 높고, 이러한 물질의 비용은 엄두도 못 낼 정도로 비싸서, 이러한 실시양태의 상업적 적용은 특히 실현 가능하지 않다. 게다가, 암색 활성탄 또는 활성 무연탄 물질의 높은 분율의 첨가는, 특정 조건 하에 안료로서 작용하여 플라스틱 물질을 착색하는 경향을 고려하면, 바람직하지 않을 수 있다. 이는 고선명도 필름, 밝은 색 물품, 또는 다른 유사한 물품이 바람직한 경우에 특히 문제가 될 수 있다.Although some attempts have previously been made by others to reduce odors produced from ethanol distiller (DDG) materials, for example as described in WO2009058426, these treatments are relatively inexpensive compared to activated carbon or steam activated anthracite materials. A high fraction addition was required. Although probably effective to some extent, the concentrations of these materials required are high and the cost of these materials is prohibitively high, making commercial application of this embodiment not particularly feasible. Moreover, the addition of high fractions of dark activated carbon or activated anthracite materials may be undesirable, taking into account their tendency to act as pigments and color plastic materials under certain conditions. This can be particularly problematic when high definition films, brightly colored articles, or other similar articles are desired.
따라서 본 발명의 한 실시양태는, 상기 기재된 바와 같은, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질, 또 다른 중합체 물질을 포함하지만, 또한 냄새 감소제를 포함하는 지속 가능한 플라스틱 물질에 관한 것이다. 냄새 감소제를 사용하지 않으면, 탄수화물 기반 중합체 물질은 상기 지속 가능한 플라스틱 물질에 특유의 탄 탄수화물 냄새를 부여할 수 있다. 한 실시양태에서, 냄새 감소제는 유기물일 수 있고, 방향족 화합물(예: 벤젠 고리 포함), 예컨대 벤즈알데히드 화합물, 벤질 케톤 화합물, 또는 다른 벤젠 유도체를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 유기 냄새 감소제는 바닐린과 같은 과일 또는 채소의 동결 건조 또는 다른 추출물을 포함할 수 있다. 상기 유기 냄새 감소제는 실제로 이러한 과일, 채소, 또는 다른 식물로부터 추출될 수 있거나, 이러한 추출물에서 전형적으로 발견되지만, 합성적으로 생산된 방향족 화합물(예: 합성 바닐린 또는 또 다른 합성 방향족 화합물이 적합할 수 있음)을 포함할 수 있다. 바닐린은 4-히드록시-3-메톡시벤즈알데히드라고도 알려진 방향족 벤즈알데히드 화합물이다.Accordingly, one embodiment of the present invention relates to a sustainable plastic material comprising the above carbohydrate-based polymeric material, another polymeric material, as described above, but also comprising an odor reducer. Without the use of odor reducers, carbohydrate-based polymer materials can impart a characteristic burnt carbohydrate odor to the sustainable plastic material. In one embodiment, the odor reducing agent may be organic and includes an aromatic compound (e.g., containing a benzene ring), such as a benzaldehyde compound, a benzyl ketone compound, or another benzene derivative. In one embodiment, the organic odor reducer may include freeze-dried or other extracts of fruits or vegetables, such as vanillin. The organic odor reducers may in fact be extracted from such fruits, vegetables, or other plants, or are typically found in such extracts, but synthetically produced aromatic compounds, such as synthetic vanillin or another synthetic aromatic compound, may also be suitable. may include). Vanillin is an aromatic benzaldehyde compound, also known as 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde.
출원인은 놀랍게도 이러한 방향족 냄새 감소제의 매우 작은 분율이 상기 지속 가능한 플라스틱 물질을 구성하는 블렌드에 포함된 상기 탄수화물 기반 중합체 물질에 달리 기인할 수 있는 임의의 특유의 냄새를 실질적으로 제거하기에 충분하다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 상기 냄새를 실질적으로 제거하는 냄새 감소제 대 탄수화물 기반 중합체 물질의 중량비는 냄새 감소제의 대략 1:1000 이하이다. 예를 들어, 100 ppm, 50 ppm, 또는 심지어 20 ppm 이하 정도가 특유의 냄새의 모든 현실적인 조짐을 제거하기에 충분하다.Applicants have surprisingly found that a very small fraction of this aromatic odor reducer is sufficient to substantially eliminate any characteristic odor that could otherwise be attributed to the carbohydrate-based polymeric material included in the blend that makes up the sustainable plastic material. Found it. For example, the weight ratio of odor reducing agent to carbohydrate-based polymeric material that substantially eliminates the odor is approximately 1:1000 or less of the odor reducing agent. For example, levels below 100 ppm, 50 ppm, or even 20 ppm are sufficient to eliminate any realistic sign of a characteristic odor.
냄새 감소제가 냄새를 제거하는데에 아주 적은 양만 필요하다는 점을 고려하면, 이는 특히 놀라운 일이다. 거의 요구되지 않고, 상기 냄새가 전형적으로 상기 냄새 감소제에 의해 제공되는 임의의 냄새에 의해 대체되거나 차폐되는 것처럼 보이지 않기 때문에, 작용 메커니즘은 상기 특유의 탄수화물 냄새를 단순히 차폐하는 것이 아닐 수 있는 것으로 여겨진다. 임의의 상기 메커니즘이 아마 완전히 이해되지는 않았지만, 이러한 방향족 또는 다른 유기 냄새 감소제와 열가소성 블렌드를 용융시키고 바람직한 물품으로 형성하는 동안 탄수화물 기반 중합체 물질을 가열할 때 생성되는 특유의 냄새가 나는 화합물 사이의 화학적 상호작용이 있을 수 있다.This is especially surprising considering that only very small amounts of odor reducers are needed to eliminate odors. It is believed that the mechanism of action may not be simply masking the characteristic carbohydrate odor, as little is required and the odor does not appear to be replaced or masked by any odor typically provided by the odor reducer. . Although the mechanisms of any of the above are probably not fully understood, there is a connection between these aromatic or other organic odor reducers and the characteristic odorous compounds produced when heating carbohydrate-based polymer materials during melting and forming thermoplastic blends into desirable articles. There may be chemical interactions.
상기 냄새 감소제는, 예를 들어, 그의 마스터배치에서 탄수화물 기반 중합체 물질과 함께 포함될 수 있다. 따라서, 한 실시양태는 상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 사전 블렌딩된 상기 유기 냄새 감소제를 포함하는 감소된 냄새를 나타내는 이러한 지속 가능한 열가소성 탄수화물 기반 중합체 물질에 관한 것일 수 있다. 상기 유기 냄새 감소제 대 상기 탄수화물 기반 중합체 물질의 중량비는 1:1000 이하(즉, 냄새 감소제의 양과 비교하여 탄수화물 기반 중합체 물질의 양이 최소 1000배 이상)일 수 있다. 한 실시양태에서, 냄새 감소제 대 탄수화물 기반 중합체 물질의 비는 예를 들어 1:50,000과 같이 훨씬 더 희석될 수 있다.The odor reducing agent may, for example, be included together with the carbohydrate-based polymer material in its masterbatch. Accordingly, one embodiment may relate to such a sustainable thermoplastic carbohydrate-based polymeric material exhibiting reduced odor comprising the organic odor reducer pre-blended with the carbohydrate-based polymeric material. The weight ratio of the organic odor reducer to the carbohydrate-based polymeric material may be 1:1000 or less (i.e., the amount of carbohydrate-based polymeric material is at least 1000 times greater than the amount of odor reducer). In one embodiment, the ratio of odor reducer to carbohydrate based polymeric material can be diluted even further, for example 1:50,000.
본 개시내용이 또한 관련된 방법, 예를 들어, 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는 물질 블렌드의 특유의 냄새를, 예를 들어, 유기 냄새 감소제의 작은 분율을 상기 블렌드 내에 포함함으로써 제거하는 방법을 포괄하는 것이 명백할 것이다. 상기 탄수화물 기반 중합체 물질이 마스터배치로서 제공되는 경우에, 상기 냄새 감소제는 상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 이미 블렌딩된 마스터배치 내에 제공될 수 있다. 이와 같이, 상기 마스터배치가 그 후에 중합체 수지 물질(예: PE, PP, 다른 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리스티렌, PBAT, 폴리카르보네이트, 또는 기타의 많은 다양한 플라스틱 수지)과 블렌딩될 때, 블렌딩된 물질이 또한 그 안에 블렌딩된 상기 냄새 감소제를 포함한다.The present disclosure also encompasses related methods, e.g., methods of removing the characteristic odor of a blend of materials comprising a carbohydrate-based polymer material, e.g., by including a small fraction of an organic odor reducer within the blend. It will be clear. When the carbohydrate-based polymeric material is provided as a masterbatch, the odor reducing agent may be provided in the masterbatch already blended with the carbohydrate-based polymeric material. As such, when the masterbatch is then blended with a polymer resin material (e.g., PE, PP, other polyolefins, polyester, polystyrene, PBAT, polycarbonate, or many other various plastic resins), the blended material This also includes the above odor reducer blended therein.
청구될 예시적인 개념의 요약Summary of example concepts to be claimed
1. 20% 미만, 10% 미만의 결정화도, 특정한 유리 전이 온도, 열 변형 온도, 비캣 연화 온도, 특정한 영률 및/또는 NuPlastiQ 또는 ESR의 다른 물리적 특징을 갖는 하나 이상의 실질적으로 무정형인 탄수화물 기반 중합체 물질(예: 전분 기반 중합체 물질); 및 하나 이상의 폴리올레핀 기반 중합체 물질을 포함하는 물품으로서, 상기 물품이 두께 1 mil 당 적어도 약 140 g의 다트 낙하 충격 시험 값을 갖는, 물품.1. One or more substantially amorphous carbohydrate-based polymeric materials ( e.g. starch-based polymeric substances); and one or more polyolefin-based polymeric materials, wherein the article has a dart drop impact test value of at least about 140 grams per mil of thickness.
2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 전분 기반 중합체 물질이 하나 이상의 전분 및 하나 이상의 가소제로부터 형성되는, 물품.2. The article of claim 1, wherein the at least one starch-based polymeric material is formed from at least one starch and at least one plasticizer.
3. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 전분이 감자 전분, 옥수수 전분, 타피오카 전분 중 하나 이상을 포함하고, 상기 가소제가 글리세린을 포함하는, 물품.3. The article of clause 2, wherein the one or more starches comprise one or more of potato starch, corn starch, tapioca starch, and the plasticizer comprises glycerin.
4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 폴리올레핀 기반 중합체 물질이 폴리에틸렌을 포함하는, 물품.4. The article of clause 1, wherein the at least one polyolefin based polymer material comprises polyethylene.
5. 제1항에 있어서, 상기 물품이 약 0.01 mm 내지 약 0.1 mm의 두께를 갖는 백이고, 상기 백이 약 1 L 내지 약 100 L의 부피를 갖는 공동을 포함하는, 물품.5. The article of clause 1, wherein the article is a bag having a thickness of about 0.01 mm to about 0.1 mm, and wherein the bag comprises a cavity having a volume of about 1 L to about 100 L.
6. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 전분 기반 중합체 물질이 상기 물품의 약 20 중량% 내지 약 40 중량%를 차지하고; 상기 하나 이상의 폴리올레핀 기반 중합체 물질이 상기 물품의 약 60 중량% 내지 80 중량%를 차지하고; 약 0.02 mm 내지 약 0.05 mm의 두께를 갖고; 두께 1mil 당 약 265 g 내지 약 330 g의 다트 낙하 충격 시험 값을 갖는, 물품.6. The method of clause 1, wherein said one or more starch-based polymeric materials comprise from about 20% to about 40% by weight of said article; wherein the one or more polyolefin-based polymeric materials make up about 60% to 80% by weight of the article; has a thickness of about 0.02 mm to about 0.05 mm; An article having a dart drop impact test value of about 265 g to about 330 g per mil of thickness.
7. 제1항에 있어서, 상기 물품 중 8 중량% 이하의 양으로 존재하는 상용화제를 추가로 포함하는 물품.7. The article of claim 1 further comprising a compatibilizer present in the article in an amount of not more than 8% by weight.
8. 제1 양의 제1 전분과 제2 양의 제2 전분을 포함하는 전분의 혼합물로부터 형성되는, 20% 미만, 10% 미만의 결정화도, 특정한 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도, 특정한 영률 및/또는 NuPlastiQ 또는 ESR의 다른 물리적 특징을 갖는 실질적으로 무정형인 탄수화물 기반 중합체 물질(예: 전분 기반 중합체 물질); 및 폴리올레핀 기반 중합체 물질을 포함하는 물품으로서, 상기 물품이 (i) 상기 폴리올레핀 기반 중합체 물질 및 상기 제1 전분으로 이루어진 단일 전분으로부터 형성된 제1 전분 기반 중합체 물질을 포함하는 제1 물품의 제1 다트 낙하 충격 시험 값, 및 (ii) 상기 폴리올레핀 기반 중합체 물질 및 상기 제2 전분으로 이루어진 단일 전분으로부터 형성된 제2 전분 기반 중합체 물질을 포함하는 제2 물품의 제2 다트 낙하 충격 시험 값보다 더 큰 다트 낙하 충격 시험 값을 갖는, 물품.8. A crystallinity of less than 20%, less than 10%, a specific glass transition temperature, Vicat softening temperature or heat distortion temperature, formed from a mixture of starch comprising a first amount of the first starch and a second amount of the second starch, Substantially amorphous carbohydrate-based polymeric materials (e.g., starch-based polymeric materials) having a specific Young's modulus and/or other physical characteristics of NuPlastiQ or ESR; and an article comprising a polyolefin-based polymeric material, wherein the article (i) lands a first dart of the first article comprising a first starch-based polymeric material formed from a single starch comprised of the polyolefin-based polymeric material and the first starch. an impact test value, and (ii) a dart drop impact greater than the second dart drop impact test value of a second article comprising a second starch-based polymeric material formed from a single starch comprised of said polyolefin-based polymeric material and said second starch. An article having a test value.
9. 제8항에 있어서, 상기 전분 기반 중합체 물질이 하나 이상의 가소제로부터 형성되는, 물품.9. The article of clause 8, wherein the starch-based polymeric material is formed from one or more plasticizers.
10. 제8항에 있어서, 상기 제1 전분이 감자 전분, 옥수수 전분, 또는 타피오카 전분 중 하나를 포함하거나 상기로부터 유래되고; 상기 제2 전분이 감자 전분, 옥수수 전분, 또는 타피오카 전분 중 다른 하나를 포함하거나 상기로부터 유래되는, 물품.10. The method of clause 8, wherein the first starch comprises or is derived from one of potato starch, corn starch, or tapioca starch; Wherein the second starch comprises or is derived from another of potato starch, corn starch, or tapioca starch.
11. 제8항에 있어서, 상기 전분 기반 중합체 물질이 상기 물품 중 약 20 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 존재하고, 상기 폴리올레핀 기반 중합체 물질이 상기 물품 중 약 65 중량% 내지 약 75 중량%의 양으로 존재하는, 물품.11. The method of clause 8, wherein the starch-based polymeric material is present in an amount of about 20% to about 30% by weight of the article, and the polyolefin-based polymeric material is present in an amount of about 65% to about 75% by weight of the article. An article existing in an amount of .
12. 제11항에 있어서, 상기 제1 전분이, 상기 전분 기반 중합체 물질이 형성되는 전분의 혼합물의 약 10 중량% 내지 약 50 중량%를 포함하고, 상기 제2 전분이, 상기 전분 기반 중합체 물질이 형성되는 전분의 혼합물의 약 50% 내지 90%를 포함하는, 물품.12. The method of clause 11, wherein the first starch comprises from about 10% to about 50% by weight of the mixture of starches from which the starch-based polymeric material is formed, and wherein the second starch comprises the starch-based polymeric material. An article comprising about 50% to 90% of the mixture of starches from which it is formed.
13. 제12항에 있어서, 상기 전분 기반 중합체 물질이 형성되는 전분의 혼합물이 제3 전분을 포함하고; 상기 제3 전분이, 상기 전분 기반 중합체 물질이 형성되는 전분의 혼합물의 약 10 중량% 내지 약 35 중량%를 포함하고; 상기 물품의 다트 낙하 충격 시험 값이, 상기 폴리올레핀 기반 중합체 물질 및 상기 제3 전분으로 이루어진 단일 전분으로부터 형성된 제3 전분 기반 중합체 물질을 포함하는 제3 물품의 제3 다트 낙하 충격 시험 값보다 더 큰, 물품.13. The method of clause 12, wherein the mixture of starches from which the starch-based polymer material is formed comprises a third starch; wherein the third starch comprises from about 10% to about 35% by weight of the mixture of starches from which the starch-based polymer material is formed; wherein the dart drop impact test value of the article is greater than the third dart drop impact test value of a third article comprising a third starch-based polymeric material formed from a single starch comprised of the polyolefin-based polymeric material and the third starch. article.
14. 제8항에 있어서, 전분 기반 중합체 물질이 없는 상기 폴리올레핀 기반 중합체 물질로부터 형성되는 추가의 물품의 기계 방향에서의 파단시 인장 신율 값보다 더 큰 상기 기계 방향에서의 파단시 인장 신율 값을 갖는, 물품.14. The method of clause 8, wherein the article has a tensile elongation at break in the machine direction that is greater than the tensile elongation at break in the machine direction of the additional article formed from the polyolefin-based polymeric material without the starch-based polymeric material. , goods.
15. 제9항에 있어서, 물품 중 8 중량% 이하의 양으로 존재하는 상용화제를 추가로 포함하는 물품.15. The article of claim 9 further comprising a compatibilizer present in an amount of not more than 8% by weight of the article.
16. 하나 이상의 석유화학 기반 중합체 물질을 제공하는 단계; 20% 미만, 10% 미만의 결정화도, 특정한 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도, 특정한 영률 및/또는 NuPlastiQ 또는 ESR의 다른 물리적 특징을 갖는 하나 이상의 실질적으로 무정형인 탄수화물 기반 중합체 물질(예: 전분 기반 중합체 물질)을 제공하는 단계; 상기 하나 이상의 석유화학 기반 중합체 물질 및 상기 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질을 혼합하여 물질의 혼합물을 생산하는 단계; 상기 물질의 혼합물을 약 120℃ 내지 약 180℃ 범위의 온도로 가열하는 단계; 및 상기 물질의 혼합물을 사용하여, 두께 1 mil 당 약 250 g 내지 약 350 g의 다트 낙하 충격 시험 값을 갖는 필름을 생산하는 단계를 포함하는, 방법.16. Providing one or more petrochemical-based polymeric materials; One or more substantially amorphous carbohydrate-based polymeric materials having a crystallinity of less than 20%, less than 10%, a specific glass transition temperature, a Vicat softening temperature or a heat distortion temperature, a specific Young's modulus and/or other physical characteristics of NuPlastiQ or ESR, e.g. providing a starch-based polymer material); mixing the one or more petrochemical-based polymer materials and the one or more carbohydrate-based polymer materials to produce a mixture of materials; heating the mixture of materials to a temperature ranging from about 120° C. to about 180° C.; and using the mixture of materials to produce a film having a dart drop impact test value of about 250 grams to about 350 grams per mil of thickness.
17. 제16항에 있어서, 상기 물질의 혼합물을 사용하여 필름을 생산하는 단계가, 물질의 혼합물을 압출시켜 압출된 물체를 생산하는 단계; 및 가스를 압출된 물체에 주입하는 단계를 포함하는, 방법.17. The method of clause 16, wherein producing the film using the mixture of materials comprises extruding the mixture of materials to produce an extruded object; and injecting gas into the extruded object.
18. 제16항에 있어서, 상기 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질이 제1 전분 및 제2 전분으로부터 형성되고; 상기 필름이 (i) 상기 하나 이상의 석유화학 기반 중합체 물질 및 상기 제1 전분으로 이루어진 단일 전분으로부터 형성된 제1 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는 제1 물품의 제1 다트 낙하 충격 시험 값, 및 (ii) 상기 하나 이상의 석유화학 기반 중합체 물질 및 상기 제2 전분으로 이루어진 단일 전분으로부터 형성된 제2 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는 제2 물품의 제2 다트 낙하 충격 시험 값보다 더 큰 다트 낙하 충격 시험 값을 갖는, 방법.18. The method of clause 16, wherein said at least one carbohydrate-based polymeric material is formed from a first starch and a second starch; wherein the film has (i) a first dart drop impact test value of a first article comprising a first carbohydrate-based polymeric material formed from a single starch comprised of the at least one petrochemical-based polymeric material and the first starch, and (ii) having a dart drop impact test value greater than a second dart drop impact test value of a second article comprising a second carbohydrate-based polymeric material formed from a single starch comprised of said one or more petrochemical-based polymeric materials and said second starch. method.
19. 제16항에 있어서, 상기 물질의 혼합물이 하나 이상의 상용화제를 추가로 포함하고; 상기 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질 약 10 중량% 내지 약 40 중량%, 상기 하나 이상의 석유화학 기반 중합체 물질 약 60 중량% 내지 약 89 중량%; 및 상기 하나 이상의 상용화제 약 1 중량% 내지 8 중량% 이하를 포함하는, 방법.19. The method of clause 16, wherein the mixture of materials further comprises one or more compatibilizers; From about 10% to about 40% by weight of said one or more carbohydrate-based polymeric materials, from about 60% to about 89% by weight of said one or more petrochemical-based polymeric materials; and from about 1% to up to 8% by weight of the one or more compatibilizers.
20. 제16항에 있어서, 약 0.02 mm 내지 약 0.05 mm의 두께를 갖는 필름을 포함하는, 방법.20. The method of clause 16, comprising a film having a thickness of about 0.02 mm to about 0.05 mm.
1. 적어도 제1 전분으로부터 형성되는, 20% 미만, 10% 미만의 결정화도, 특정한 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도, 특정한 영률 및/또는 NuPlastiQ 또는 ESR의 다른 물리적 특징을 갖는 실질적으로 무정형인 탄수화물 기반 중합체 물질(예: 전분 기반 중합체 물질); 및1. Substantially amorphous, formed from at least the first starch, having a crystallinity of less than 20%, less than 10%, a specific glass transition temperature, a Vicat softening temperature or a heat distortion temperature, a specific Young's modulus and/or other physical characteristics of NuPlastiQ or ESR. phosphorus carbohydrate based polymeric materials (e.g. starch based polymeric materials); and
또 다른 중합체 물질을 포함하는 중합체 함량을 포함하는 물품으로서,An article comprising a polymer content comprising another polymer material,
91일 후에 생분해되는 중합체 함량의 양이, 물 약 55 중량%와 유기 고형물 약 45 중량%를 함유하는 접종물을 사용하여 약 52℃의 온도에서 수행된 바이오메탄 잠재성 시험의 결과에 기초하여 상기 전분 기반 중합체 물질의 양보다 더 많은 것인, 물품.The amount of polymer content that biodegrades after 91 days is based on the results of a biomethane potential test conducted at a temperature of about 52°C using an inoculum containing about 55% by weight water and about 45% by weight organic solids. An article comprising greater than or equal to an amount of starch-based polymeric material.
2. 제1항에 있어서, 실질적으로 모든 전분 기반 중합체 물질이, 물 약 55 중량%와 유기 고형물 약 45 중량%를 함유하는 접종물을 사용하여 약 52℃의 온도에서 수행된 바이오메탄 잠재성 시험에 따라 측정 시 91일 후에 생분해되는, 물품.2. The biomethane potential test of claim 1, wherein substantially all of the starch-based polymer material is conducted at a temperature of about 52° C. using an inoculum containing about 55% by weight water and about 45% by weight organic solids. An article that is biodegradable after 91 days when measured according to .
3. 제1항에 있어서, 약 0.5 중량% 내지 약 2.5 중량%의 양으로 존재하는 생분해 개선 첨가제를 추가로 포함하는 물품.3. The article of clause 1 further comprising a biodegradation enhancing additive present in an amount of from about 0.5% to about 2.5% by weight.
4. 제1항에 있어서, 생분해 개선 첨가제가 실질적으로 없는 물품.4. The article of claim 1, wherein the article is substantially free of biodegradation improving additives.
5. 제4항에 있어서, 물 약 55 중량%와 유기 고형물 약 45 중량%를 함유하는 접종물을 사용하여 약 52℃의 온도에서 수행된 바이오메탄 잠재성 시험의 결과에 기초하여 전분 기반 중합체 물질의 양보다 약 5% 내지 약 60% 초과인 91일 후의 물품의 생분해 양을 갖는 물품.5. The starch-based polymer material of clause 4 based on the results of a biomethane potential test conducted at a temperature of about 52° C. using an inoculum containing about 55% by weight water and about 45% by weight organic solids. An article having a biodegradability amount of the article after 91 days that is about 5% to about 60% greater than the amount of.
6. 제1항에 있어서, 상기 전분 기반 중합체 물질이 하나 이상의 가소제를 포함하는 물질로부터 형성되는, 물품.6. The article of claim 1, wherein the starch-based polymeric material is formed from a material comprising one or more plasticizers.
7. 제1항에 있어서, 전분 기반 중합체 물질이 제1 전분 및 제2 전분으로부터 형성되고, 상기 제1 전분이 감자 전분, 옥수수 전분, 또는 타피오카 전분 중 하나를 포함하거나 상기로부터 유래되고; 상기 제2 전분이 감자 전분, 옥수수 전분, 또는 타피오카 전분 중 다른 하나를 포함하거나 상기로부터 유래되는, 물품.7. The method of clause 1, wherein the starch-based polymeric material is formed from a first starch and a second starch, wherein the first starch comprises or is derived from one of potato starch, corn starch, or tapioca starch; Wherein the second starch comprises or is derived from another of potato starch, corn starch, or tapioca starch.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 전분의 제1 양이, 상기 전분 기반 중합체 물질이 형성되는 전분의 혼합물의 약 10 중량% 내지 약 50 중량%를 포함하고, 상기 제2 전분의 제2 양이, 상기 전분 기반 중합체 물질이 형성되는 전분의 혼합물의 약 50 중량% 내지 약 90 중량%를 포함하는, 물품.8. The method of clause 7, wherein the first amount of the first starch comprises from about 10% to about 50% by weight of the mixture of starches from which the starch-based polymer material is formed, and the second amount of the second starch An amount comprising from about 50% to about 90% by weight of the mixture of starches from which the starch-based polymer material is formed.
9. 제1항에 있어서, 물품 중 8 중량% 이하의 양으로 존재하는 상용화제를 추가로 포함하는 물품.9. The article of claim 1 further comprising a compatibilizer present in an amount of not more than 8% by weight of the article.
10. 하나 이상의 탄수화물로부터 형성되는, 20% 미만, 10% 미만의 결정화도, 특정한 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도, 특정한 영률 및/또는 NuPlastiQ 또는 ESR의 다른 물리적 특징을 갖는 하나 이상의 실질적으로 무정형인 탄수화물 기반 중합체 물질(예: 전분 기반 중합체 물질); 및10. One or more substantially one or more polymers formed from one or more carbohydrates, having a crystallinity of less than 20%, less than 10%, a specific glass transition temperature, a Vicat softening temperature or a heat distortion temperature, a specific Young's modulus and/or other physical characteristics of NuPlastiQ or ESR. amorphous carbohydrate-based polymeric materials (e.g., starch-based polymeric materials); and
하나 이상의 석유화학 기반 중합체 물질을 포함하는 중합체 함량을 포함하는 물품으로서,An article comprising a polymer content comprising one or more petrochemical-based polymer materials,
91일 후에 생분해되는 중합체 함량의 양이, 물 약 50 중량% 내지 약 60 중량%와 유기 고형물 약 40 중량% 내지 약 50 중량%를 함유하는 접종물을 사용하여 약 40℃ 내지 약 50℃의 온도에서 수행된 바이오메탄 잠재성 시험의 결과에 기초하여 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질의 양보다 더 많은 것인, 물품.The amount of polymer content that biodegrades after 91 days is obtained at a temperature of about 40°C to about 50°C using an inoculum containing from about 50% to about 60% water by weight and from about 40% to about 50% organic solids by weight. An article, wherein the amount of one or more carbohydrate-based polymeric materials is greater than that based on the results of a biomethane potential test performed in the article.
11. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질 약 20 중량% 내지 약 40 중량% 및 상기 하나 이상의 석유화학 기반 중합체 물질 약 65 중량% 내지 약 85 중량%를 포함하는 물품.11. The article of clause 10 comprising from about 20% to about 40% by weight of said one or more carbohydrate-based polymeric materials and from about 65% to about 85% by weight of said one or more petrochemical-based polymeric materials.
12. 제11항에 있어서, 91일 후에 생분해되는 상기 중합체 함량의 양이, 물 약 55 중량%와 유기 고형물 약 45 중량%를 함유하는 접종물을 사용하여 약 52℃의 온도에서 수행된 바이오메탄 잠재성 시험의 결과에 기초하여 약 30% 내지 약 50%인, 물품.12. The biomethane of clause 11, wherein the amount of polymer content that biodegrades after 91 days is carried out at a temperature of about 52° C. using an inoculum containing about 55% by weight water and about 45% by weight organic solids. The article is about 30% to about 50% based on the results of the potential test.
13. 제10항에 있어서, 62일 후에 생분해되는 중합체 함량의 양이, 물 약 55 중량%와 유기 고형물 약 45 중량%를 함유하는 접종물을 사용하여 약 52℃의 온도에서 수행된 바이오메탄 잠재성 시험의 결과에 기초하여 약 25% 내지 약 35%인, 물품.13. The method of clause 10, wherein the amount of polymer content that biodegrades after 62 days is determined by biomethane potentialing performed at a temperature of about 52° C. using an inoculum containing about 55% by weight water and about 45% by weight organic solids. The article is about 25% to about 35% based on the results of the sex test.
14. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 석유화학 기반 중합체 물질이, 제1 석유화학 기반 중합체 물질, 및 ASTM D-6400 표준에 따른 퇴비화 가능한 제2 석유화학 기반 중합체 물질을 포함하는, 물품.14. The article of clause 10, wherein the one or more petrochemical-based polymeric materials comprise a first petrochemical-based polymeric material and a second petrochemical-based polymeric material that is compostable according to the ASTM D-6400 standard.
15. 하나 이상의 석유화학 기반 중합체 물질을 제공하는 단계;15. Providing one or more petrochemical-based polymeric materials;
하나 이상의 탄수화물로부터 형성된, 20% 미만, 10% 미만의 결정화도, 특정한 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도, 특정한 영률 및/또는 NuPlastiQ 또는 ESR의 다른 물리적 특징을 갖는 하나 이상의 실질적으로 무정형인 탄수화물 기반 중합체 물질(예: 전분 기반 중합체 물질)을 제공하는 단계;One or more substantially amorphous carbohydrates formed from one or more carbohydrates, having a crystallinity of less than 20%, less than 10%, a certain glass transition temperature, a Vicat softening temperature or a heat distortion temperature, a certain Young's modulus and/or other physical characteristics of NuPlastiQ or ESR. providing a base polymeric material (e.g., a starch-based polymeric material);
하나 이상의 석유화학 기반 중합체 물질 및 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질을 혼합하여 물질의 혼합물을 생산하는 단계;mixing one or more petrochemical-based polymer materials and one or more carbohydrate-based polymer materials to produce a mixture of materials;
상기 물질의 혼합물을 약 120℃ 내지 약 180℃ 범위로 포함된 온도에서 가열하는 단계;heating the mixture of materials at a temperature comprised between about 120°C and about 180°C;
상기 물질의 혼합물을 사용하여 필름을 형성하는 단계이며,A step of forming a film using a mixture of the above materials,
상기 필름은 하나 이상의 석유화학 기반 중합체 물질 및 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질로 구성된 중합체 함량을 포함하는 것; 및the film comprising a polymer content comprised of one or more petrochemical-based polymer materials and one or more carbohydrate-based polymer materials; and
91일 후에 생분해되는 중합체 함량의 양이, 물 약 55 중량%와 유기 고형물 약 45 중량%를 함유하는 접종물을 사용하여 약 52℃의 온도에서 수행된 바이오메탄 잠재성 시험의 결과에 기초하여 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질의 양보다 더 많은 것인, 단계를 포함하는 방법.The amount of polymer content that biodegrades after 91 days is based on the results of a biomethane potential test conducted at a temperature of about 52°C using an inoculum containing about 55% by weight water and about 45% by weight organic solids. A method comprising steps greater than or equal to an amount of carbohydrate-based polymer material.
16. 제15항에 있어서,16. According to paragraph 15,
상기 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질이 제1 전분 및 제2 전분으로부터 형성되고;wherein the one or more carbohydrate-based polymeric materials are formed from a first starch and a second starch;
실질적으로 모든 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질이, 물 약 55 중량%와 유기 고형물 약 45 중량%를 함유하는 접종물을 사용하여 약 52℃의 온도에서 수행된 바이오메탄 잠재성 시험의 결과에 기초하여 91일 후에 생분해되는 것인, 방법.Based on the results of a biomethane potential test conducted at a temperature of about 52° C. using an inoculum containing about 55% by weight water and about 45% by weight organic solids, substantially all of the one or more carbohydrate-based polymeric materials were 91 How to biodegrade after 1 day.
17. 제15항에 있어서, 상기 물질의 혼합물이17. The method of claim 15, wherein the mixture of said substances
하나 이상의 상용화제 8중량% 이하;Not more than 8% by weight of one or more compatibilizers;
하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질 약 10 중량% 내지 약 40 중량%; 및About 10% to about 40% by weight of one or more carbohydrate-based polymeric materials; and
하나 이상의 석유화학 기반 중합체 물질 약 60 중량% 내지 약 90 중량%를 포함하는, 방법.A method comprising from about 60% to about 90% by weight of one or more petrochemical-based polymeric materials.
18. 제15항에 있어서, 필름으로부터 백을 생산하는 단계를 추가로 포함하는 방법.18. The method of clause 15 further comprising producing a bag from the film.
19. 제15항에 있어서, 백이 약 0.02 mm 내지 약 0.05 mm의 두께를 갖고, 약 5 L 내지 약 20 L의 부피를 갖는 공동을 포함하는, 방법.19. The method of clause 15, wherein the bag has a thickness of about 0.02 mm to about 0.05 mm and comprises a cavity having a volume of about 5 L to about 20 L.
20. 제15항에 있어서,20. According to paragraph 15,
상기 물질의 혼합물이 압출기의 다수의 챔버에서 가열되고;The mixture of materials is heated in multiple chambers of the extruder;
상기 압출기의 제1 챔버가 제1 온도로 설정되고;the first chamber of the extruder is set to a first temperature;
상기 압출기의 제2 챔버가 제1 온도와는 상이한 제2 온도로 설정되는 것인, 방법.wherein the second chamber of the extruder is set to a second temperature that is different from the first temperature.
21. 적어도 제1 전분으로부터 형성되는, 20% 미만, 10% 미만의 결정화도, 특정한 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도, 특정한 영률 및/또는 NuPlastiQ 또는 ESR의 다른 물리적 특징을 갖는 실질적으로 무정형인 탄수화물 기반 중합체 물질(예: 전분 기반 중합체 물질); 및21. Substantially amorphous, formed from at least a first starch, having a crystallinity of less than 20%, less than 10%, a specific glass transition temperature, a Vicat softening temperature or a heat distortion temperature, a specific Young's modulus and/or other physical characteristics of NuPlastiQ or ESR. phosphorus carbohydrate based polymeric materials (e.g. starch based polymeric materials); and
합성 중합체 물질을 포함하는 중합체 함량을 포함하는, 물품으로서,An article comprising a polymer content comprising a synthetic polymer material, comprising:
모의 쓰레기 매립 조건, 모의 퇴비 조건, 또는 모의 해양 조건 하에 약 1년 후에 생분해되는 중합체 함량의 양은, 전분 기반 중합체 물질의 양보다 더 많은 것인, 물품.An article wherein the amount of polymer content that biodegrades after about one year under simulated landfill conditions, simulated compost conditions, or simulated ocean conditions is greater than the amount of the starch-based polymer material.
22. 제21항에 있어서, 상기 합성 중합체 물질의 적어도 25%가 약 3년 이내에 생분해되는 것인, 물품.22. The article of clause 21, wherein at least 25% of the synthetic polymer material biodegrades within about 3 years.
23. 제21항에 있어서, 상기 전분 기반 중합체 물질이 제1 전분 및 제2 전분으로부터 형성되고, 상기 제1 전분이 감자 전분, 옥수수 전분, 또는 타피오카 전분 중 하나를 포함하거나 상기로부터 유래되고; 상기 제2 전분이 감자 전분, 옥수수 전분, 또는 타피오카 전분 중 다른 하나로부터 유래되는, 물품.23. The method of clause 21, wherein the starch-based polymer material is formed from a first starch and a second starch, and wherein the first starch comprises or is derived from one of potato starch, corn starch, or tapioca starch; Wherein the second starch is derived from another of potato starch, corn starch, or tapioca starch.
24. 제23항에 있어서, 상기 제1 전분의 제1 양이, 상기 전분 기반 중합체 물질이 형성되는 전분의 혼합물의 약 10 중량% 내지 약 50 중량%를 포함하고, 제2 전분의 제2 양이, 상기 전분 기반 중합체 물질이 형성되는 전분의 혼합물의 약 50 중량% 내지 약 90 중량%를 포함하는, 물품.24. The method of clause 23, wherein the first amount of first starch comprises from about 10% to about 50% by weight of the mixture of starches from which the starch-based polymer material is formed, and the second amount of second starch wherein the starch-based polymer material comprises from about 50% to about 90% by weight of the mixture of starches from which the starch-based polymer material is formed.
25. 제21항에 있어서, 상용화제를 추가로 포함하는 물품.25. The article according to item 21, further comprising a compatibilizer.
1. 생분해성을 갖는 물품의 다른 물질을 제공하도록 구성되는, 20% 미만, 10% 미만의 결정화도, 특정한 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도, 특정한 영률 및/또는 NuPlastiQ 또는 ESR의 다른 물리적 특징을 갖는 실질적으로 무정형인 탄수화물 기반 중합체 물질(예: 전분 기반 중합체 물질); 및1. A crystallinity of less than 20%, less than 10%, a certain glass transition temperature, a Vicat softening temperature or a heat distortion temperature, a certain Young's modulus and/or other physical properties of NuPlastiQ or ESR, configured to provide other materials of the article with biodegradability. Substantially amorphous carbohydrate-based polymeric materials (e.g., starch-based polymeric materials) having the following characteristics; and
지속 가능한 식물 공급원으로부터 공급된 지속 가능한 중합체 물질을 포함하는 물품으로서,An article comprising sustainable polymeric materials sourced from sustainable plant sources, comprising:
모의 쓰레기 매립 조건 하에 5년 이내에 생분해되는 물품의 양이 탄수화물 기반 중합체 물질의 양보다 더 많은 것인, 물품.An article wherein the amount of the article that biodegrades within 5 years under simulated landfill conditions is greater than the amount of the carbohydrate-based polymer material.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질이 전분 기반 중합체 물질을 포함하는, 물품.2. The article of clause 1, wherein the carbohydrate-based polymeric material comprises a starch-based polymeric material.
3. 제1항에 있어서, 상기 지속 가능한 중합체 물질이 지속 가능한 식물 공급원으로부터 형성되는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중 하나 이상을 포함하는, 물품.3. The article of clause 1, wherein the sustainable polymeric material comprises one or more of polyethylene, polypropylene, or polyethylene terephthalate formed from sustainable plant sources.
4. 제3항에 있어서, 상기 지속 가능한 중합체 물질이 사탕수수 또는 옥수수 중 하나 이상으로부터 형성되는, 물품.4. The article of clause 3, wherein the sustainable polymeric material is formed from one or more of sugarcane or corn.
5. 제2항에 있어서, 상기 전분 기반 중합체 물질이 감자 전분, 옥수수 전분 또는 타피오카 전분 중 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 전분으로부터 형성되는, 물품.5. The article of clause 2, wherein the starch-based polymer material is formed from one or more starches including one or more of potato starch, corn starch, or tapioca starch.
6. 제5항에 있어서, 상기 전분 기반 중합체 물질이 2종 이상의 전분, 감자 전분, 옥수수 전분 또는 타피오카 전분 중 하나 이상을 포함하는 제1 전분, 및 감자 전분, 옥수수 전분 또는 타피오카 전분 중 또 다른 하나 이상을 포함하는 제2 전분으로부터 형성되는, 물품.6. The method of claim 5, wherein the starch-based polymer material comprises two or more starches, a first starch comprising at least one of potato starch, corn starch, or tapioca starch, and another one of potato starch, corn starch, or tapioca starch. An article formed from a second starch comprising the above.
7. 제6항에 있어서,7. In paragraph 6,
상기 제1 전분의 양이 상기 제1 전분과 상기 제2 전분의 조합된 중량에 대해 약 50 중량% 내지 약 90 중량%를 포함하고, 상기 제2 전분의 양이 상기 제1 전분과 상기 제2 전분의 조합된 중량에 대해 약 10 중량% 내지 약 50 중량%를 포함하고;The amount of the first starch comprises from about 50% to about 90% by weight relative to the combined weight of the first starch and the second starch, and the amount of the second starch comprises the first starch and the second starch. comprising from about 10% to about 50% by weight of the combined weight of starch;
상기 탄수화물 기반 중합체 물질의 양이 상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 상기 지속 가능한 중합체 물질의 조합된 중량의 약 10 중량% 내지 약 40 중량%를 포함하고, 상기 지속 가능한 중합체 물질의 양이 상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 상기 지속 가능한 중합체 물질의 조합된 중량의 약 60 중량% 내지 약 90 중량%를 포함하는, 물품.wherein the amount of carbohydrate-based polymeric material comprises from about 10% to about 40% by weight of the combined weight of the carbohydrate-based polymeric material and the sustainable polymeric material, and wherein the amount of sustainable polymeric material comprises the carbohydrate-based polymeric material and about 60% to about 90% by weight of the combined weight of the sustainable polymeric materials.
8. 제7항에 있어서, 물품의 강도가, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질 없이, 상기 지속 가능한 중합체 물질로만 만든 경우에 물품이 가질 수 있는 것보다 적어도 약 5% 초과인, 물품.8. The article of clause 7, wherein the article has a strength that is at least about 5% greater than what the article would have if made solely from the sustainable polymeric material and without the carbohydrate-based polymeric material.
9. 제1항에 있어서, 물품 중 중합체 함량의 적어도 90%가 지속 가능한 공급원으로부터 공급되는, 물품.9. The article of clause 1, wherein at least 90% of the polymer content of the article is sourced from sustainable sources.
10. 제1항에 있어서, 필름을 포함하는 물품.10. The article of claim 1 comprising a film.
11. 제1항에 있어서, 병 또는 시트 중 적어도 하나를 포함하는 물품.11. The article of claim 1 comprising at least one of a bottle or a sheet.
12. 생분해성을 갖는 물품의 다른 물질을 제공하도록 구성되는, 20% 미만, 10% 미만의 결정화도, 특정한 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도, 특정한 영률 및/또는 NuPlastiQ 또는 ESR의 다른 물리적 특징을 갖는 하나 이상의 실질적으로 무정형인 탄수화물 기반 중합체 물질(예: 전분 기반 중합체 물질); 및12. A crystallinity of less than 20%, less than 10%, a certain glass transition temperature, a Vicat softening temperature or a heat distortion temperature, a certain Young's modulus and/or other physical properties of NuPlastiQ or ESR, configured to provide other materials of the article with biodegradability. One or more substantially amorphous carbohydrate-based polymeric materials (e.g., starch-based polymeric materials) having the following characteristics; and
지속 가능한 식물 공급원으로부터 공급된 하나 이상의 지속 가능한 중합체 물질을 포함하는 물품으로서,An article comprising one or more sustainable polymeric materials sourced from sustainable plant sources, comprising:
상기 물품의 강도는, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질 없이, 상기 지속 가능한 중합체 물질로만 만든 경우에 물품이 가질 수 있는 것보다 적어도 약 5% 초과인, 물품.The strength of the article is at least about 5% greater than what the article would have if made only from the sustainable polymeric material, without the carbohydrate-based polymeric material.
13. 제12항에 있어서, 필름을 포함하고 적어도 약 100 g/mil 두께의 다트 낙하 충격 강도를 갖는 물품.13. The article of clause 12 comprising a film and having a dart drop impact strength of at least about 100 g/mil thick.
14. 제12항에 있어서, 상기 지속 가능한 중합체 물질이 지속 가능한 식물 공급원으로부터 형성되는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중 하나 이상을 포함하는, 물품.14. The article of clause 12, wherein the sustainable polymeric material comprises one or more of polyethylene, polypropylene, or polyethylene terephthalate formed from sustainable plant sources.
15. 제14항에 있어서, 상기 지속 가능한 중합체 물질이 사탕수수 또는 옥수수 중 하나 이상으로부터 형성되는, 물품.15. The article of clause 14, wherein the sustainable polymeric material is formed from one or more of sugar cane or corn.
16. 제12항에 있어서, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질이 전분 기반 중합체 물질을 포함하는, 물품.16. The article of clause 12, wherein the carbohydrate-based polymeric material comprises a starch-based polymeric material.
17. 제16항에 있어서, 상기 전분 기반 중합체 물질이 감자 전분, 옥수수 전분 또는 타피오카 전분 중 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 전분으로부터 형성되는, 물품.17. The article of clause 16, wherein the starch-based polymer material is formed from one or more starches including one or more of potato starch, corn starch, or tapioca starch.
18. 제17항에 있어서, 상기 전분 기반 중합체 물질이 2종 이상의 전분, 감자 전분, 옥수수 전분 또는 타피오카 전분 중 하나 이상을 포함하는 제1 전분, 및 감자 전분, 옥수수 전분 또는 타피오카 전분 중 또 다른 하나 이상을 포함하는 제2 전분으로부터 형성되는, 물품.18. The method of clause 17, wherein the starch-based polymer material comprises two or more starches, a first starch comprising at least one of potato starch, corn starch, or tapioca starch, and another one of potato starch, corn starch, or tapioca starch. An article formed from a second starch comprising the above.
19. 제18항에 있어서,19. According to paragraph 18,
상기 제1 전분의 양이 상기 제1 전분과 상기 제2 전분의 조합된 중량에 대해 약 50 중량% 내지 약 90 중량%를 포함하고, 상기 제2 전분의 양이 상기 제1 전분과 상기 제2 전분의 조합된 중량에 대해 약 10 중량% 내지 약 50 중량%를 포함하고;The amount of the first starch comprises from about 50% to about 90% by weight relative to the combined weight of the first starch and the second starch, and the amount of the second starch comprises the first starch and the second starch. comprising from about 10% to about 50% by weight of the combined weight of starch;
상기 탄수화물 기반 중합체 물질의 양이 상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 상기 지속 가능한 중합체 물질의 조합된 중량의 약 10 중량% 내지 약 40 중량%를 포함하고, 상기 지속 가능한 중합체 물질의 양이 상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 상기 지속 가능한 중합체 물질의 조합된 중량의 약 60 중량% 내지 약 90 중량%를 포함하는, 물품.wherein the amount of carbohydrate-based polymeric material comprises from about 10% to about 40% by weight of the combined weight of the carbohydrate-based polymeric material and the sustainable polymeric material, and wherein the amount of sustainable polymeric material comprises the carbohydrate-based polymeric material and about 60% to about 90% by weight of the combined weight of the sustainable polymeric materials.
20. 제12항에 있어서, 물품의 강도가, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질 없이, 상기 지속 가능한 중합체 물질로만 만든 경우에 물품이 가질 수 있는 것보다 적어도 10% 초과인, 물품.20. The article of clause 12, wherein the article has a strength that is at least 10% greater than what the article would have if made solely from the sustainable polymeric material and without the carbohydrate-based polymeric material.
21. 제12항에 있어서, 물품 중 중합체 함량의 적어도 90%가 지속 가능한 공급원으로부터 공급되는, 물품.21. The article of clause 12, wherein at least 90% of the polymer content of the article is sourced from sustainable sources.
22. 제12항에 있어서, 필름을 포함하는 물품.22. The article of claim 12 comprising a film.
23. 제12항에 있어서, 병 또는 시트 중 적어도 하나를 포함하는 물품.23. The article of clause 12 comprising at least one of a bottle or a sheet.
1. 그 자체가 자체적으로 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질을 제공하는 단계;1. Providing a plastic material that is not itself biodegradable;
20% 미만, 10% 미만의 결정화도, 특정한 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도, 특정한 영률 및/또는 NuPlastiQ 또는 ESR의 다른 물리적 특징을 갖는 하나 이상의 실질적으로 무정형인 탄수화물 기반 중합체 물질(예: 전분 기반 중합체 물질)을 제공하며, 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질이 그 자체가 자체적으로 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질에 생분해성을 부여하는 그의 능력에 대해 선택되는 단계; 및One or more substantially amorphous carbohydrate-based polymeric materials having a crystallinity of less than 20%, less than 10%, a specific glass transition temperature, a Vicat softening temperature or a heat distortion temperature, a specific Young's modulus and/or other physical characteristics of NuPlastiQ or ESR, e.g. starch-based polymeric material), wherein one or more carbohydrate-based polymeric materials are selected for their ability to impart biodegradability to a plastic material that is not itself biodegradable; and
상기 탄수화물 기반 중합체 물질을 상기 플라스틱 물질과 블렌딩하는 단계를 포함하는,comprising blending the carbohydrate-based polymer material with the plastic material,
그 자체가 달리 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질에 생분해성을 부여하는 방법.A method of imparting biodegradability to plastic materials that are not otherwise biodegradable.
2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질이 하나 이상의 전분 기반 중합체 물질을 포함하는, 방법.2. The method of claim 1, wherein the one or more carbohydrate-based polymeric materials comprises one or more starch-based polymeric materials.
3. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 전분 기반 중합체 물질이 하나 이상의 전분 및 하나 이상의 가소제로부터 형성되는, 방법.3. The method of clause 2, wherein the at least one starch-based polymer material is formed from at least one starch and at least one plasticizer.
4. 제3항에 있어서, 상기 하나 이상의 전분이 감자 전분, 옥수수 전분, 또는 타피오카 전분 중 하나 이상을 포함하고, 상기 가소제가 글리세린을 포함하는, 방법.4. The method of clause 3, wherein the one or more starches comprise one or more of potato starch, corn starch, or tapioca starch, and the plasticizer comprises glycerin.
5. 제3항에 있어서, 상기 전분 기반 중합체 물질이 적어도 2종의 상이한 전분의 블렌드로부터 형성되는, 방법.5. The method of clause 3, wherein the starch-based polymeric material is formed from a blend of at least two different starches.
6. 제5항에 있어서, 상기 전분 기반 중합체 물질이 형성되는 상기 2종의 상이한 전분이 (i) 감자 전분, 옥수수 전분, 또는 타피오카 전분 중 하나, 및 (ii) 감자 전분, 옥수수 전분, 또는 타피오카 전분 중 또 다른 하나를 포함하며, 상기 (ii)가 상기 (i)과 상이하게 되도록 선택되는, 방법.6. The method of paragraph 5, wherein the two different starches from which the starch-based polymer material is formed are (i) one of potato starch, corn starch, or tapioca starch, and (ii) potato starch, corn starch, or tapioca. A method comprising another one of starches, wherein (ii) is selected to be different from (i).
7. 제6항에 있어서, 상기 전분 기반 중합체 물질이 형성되는 상기 2종의 상이한 전분이 하기 표의 열 중 하나로부터 선택되는, 방법:7. The method of clause 6, wherein the two different starches from which the starch-based polymeric material is formed are selected from one of the rows of the table below:
8. 제1항에 있어서, 상기 플라스틱 물질이 폴리올레핀을 포함하는, 방법.8. The method of claim 1, wherein the plastic material comprises polyolefin.
9. 제1항에 있어서, 상기 플라스틱 물질이 폴리에틸렌을 포함하는, 방법.9. The method of clause 1, wherein the plastic material comprises polyethylene.
10. 제9항에 있어서, 상기 플라스틱 물질이, 탄수화물 기반 중합체 물질과 폴리에틸렌의 블렌드로부터 형성되는 필름인, 폴리에틸렌 필름을 포함하는, 방법.10. The method of claim 9, wherein the plastic material comprises a polyethylene film, which is a film formed from a blend of carbohydrate-based polymer materials and polyethylene.
11. 제1항에 있어서, 상기 플라스틱 물질이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리스티렌, ABS, 나일론, 폴리비닐 클로라이드, 또는 폴리카르보네이트 중 하나 이상을 포함하는, 방법.11. The method of clause 1, wherein the plastic material comprises one or more of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyester, polystyrene, ABS, nylon, polyvinyl chloride, or polycarbonate.
12. 제1항에 있어서, 탄수화물 기반 중합체 물질의 5 중량% 이상을 플라스틱 물질과 블렌딩하는 단계가 플라스틱 물질을 생분해 가능하게 만들기에 충분한 것인, 방법.12. The method of clause 1, wherein blending at least 5% by weight of the carbohydrate-based polymer material with the plastic material is sufficient to render the plastic material biodegradable.
13. 제1항에 있어서, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 플라스틱 물질의 블렌드가 적어도 5 중량%의 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는, 방법.13. The method of claim 1, wherein the blend of carbohydrate-based polymeric material and plastic material comprises at least 5% by weight carbohydrate-based polymeric material.
14. 제1항에 있어서, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 플라스틱 물질의 블렌드가 5 중량% 내지 50 중량%의 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는, 방법.14. The method of claim 1, wherein the blend of carbohydrate-based polymeric material and plastic material comprises 5% to 50% by weight carbohydrate-based polymeric material.
15. 제1항에 있어서, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 플라스틱 물질의 블렌드가 10 중량% 내지 50 중량%의 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는, 방법.15. The method of claim 1, wherein the blend of carbohydrate-based polymeric material and plastic material comprises from 10% to 50% by weight carbohydrate-based polymeric material.
16. 제1항에 있어서, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 플라스틱 물질의 블렌드가 20 중량% 내지 40 중량%의 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는, 방법.16. The method of claim 1, wherein the blend of carbohydrate-based polymeric material and plastic material comprises from 20% to 40% by weight carbohydrate-based polymeric material.
17. 제1항에 있어서, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 플라스틱 물질의 블렌드가 상용화제를 추가로 포함하는, 방법.17. The method of claim 1, wherein the blend of carbohydrate-based polymeric material and plastic material further comprises a compatibilizer.
18. 제17항에 있어서, 상기 상용화제가 10 중량% 이하의 블렌드를 포함하는, 방법.18. The method of clause 17, wherein the compatibilizer comprises up to 10% by weight of the blend.
19. 그 자체가 자체적으로 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질을 제공하는 단계;19. Providing a plastic material that is not itself biodegradable;
20% 미만, 10% 미만의 결정화도, 특정한 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도, 특정한 영률 및/또는 NuPlastiQ 또는 ESR의 다른 물리적 특징을 갖는 하나 이상의 실질적으로 무정형인 탄수화물 기반 중합체 물질(예: 전분 기반 중합체 물질)을 제공하며, 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질이 그 자체가 자체적으로 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질에 생분해성을 부여하는 그의 능력에 대해 선택되는 단계; 및One or more substantially amorphous carbohydrate-based polymeric materials having a crystallinity of less than 20%, less than 10%, a specific glass transition temperature, a Vicat softening temperature or a heat distortion temperature, a specific Young's modulus and/or other physical characteristics of NuPlastiQ or ESR, e.g. starch-based polymeric material), wherein one or more carbohydrate-based polymeric materials are selected for their ability to impart biodegradability to a plastic material that is not itself biodegradable; and
상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 상기 플라스틱 물질을 블렌딩하는 단계로서, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질이 플라스틱 물질을 생분해 가능하게 만들어주는 것인 단계를 포함하는,Blending the carbohydrate-based polymer material with the plastic material, wherein the carbohydrate-based polymer material renders the plastic material biodegradable,
그 자체가 달리 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질에 생분해성을 부여하는 방법.A method of imparting biodegradability to plastic materials that are not otherwise biodegradable.
1. 제1 중합체 물질과 재생가능한 전분 기반 중합체 물질을 포함하는 블렌드로부터 블로잉된 필름인, 플라스틱 필름을 필름 블로잉 장치로 블로잉하는 단계로서, 상기 재생가능한 전분 기반 중합체 물질이 (i) 20% 이하의 결정화도를 갖는 실질적으로 무정형이고/이거나, (ii) 적어도 1.0 GPa의 영률을 갖고/갖거나, (iii) 70℃ 내지 100℃의 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도를 갖는 단계를 포함하며,1. Blowing a plastic film, the film blown from a blend comprising a first polymer material and a renewable starch-based polymer material, with a film blowing device, wherein the renewable starch-based polymer material is (i) 20% or less; is substantially amorphous with a degree of crystallinity, (ii) has a Young's modulus of at least 1.0 GPa, and/or (iii) has a glass transition temperature, Vicat softening temperature or heat distortion temperature of 70°C to 100°C, ,
(A)상기 필름 블로잉 장치는 플라스틱 필름을 블로잉할 때 적어도 2.0의 높은 블로우업비에서 작동하고, 상기 높은 블로우업비가 증가된 강도를 갖는 블로잉된 플라스틱 필름을 제공하고/하거나;(A) the film blowing device operates at a high blowup ratio of at least 2.0 when blowing a plastic film, and/or the high blowup ratio provides a blown plastic film with increased strength;
(B)상기 필름 블로잉 장치의 다이 갭은 500 미크론 이하의 좁은 다이 갭이 되도록 선택되고, 상기 좁은 다이 갭은 증가된 강도를 갖는 블로잉된 플라스틱 필름을 제공하는, 블로잉된 플라스틱 필름에 증가된 강도를 제공하는 방법.(B) the die gap of the film blowing device is selected to be a narrow die gap of 500 microns or less, the narrow die gap providing a blown plastic film with increased strength; How to provide.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 중합체 물질이 폴리올레핀을 포함하는, 방법.2. The method of claim 1, wherein the first polymeric material comprises a polyolefin.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 중합체 물질이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리스티렌, ABS, 나일론, 폴리비닐 클로라이드, 또는 폴리카르보네이트 중 하나 이상을 포함하는, 방법.3. The method of clause 1, wherein the first polymeric material comprises one or more of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyester, polystyrene, ABS, nylon, polyvinyl chloride, or polycarbonate.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 중합체 물질이 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.4. The method of claim 1, wherein the first polymeric material comprises at least one of polyethylene or polypropylene.
5. 제1항에 있어서, 상기 블로잉된 플라스틱 필름이 0.1 mil 내지 10 mils의 두께를 갖는, 방법.5. The method of claim 1, wherein the blown plastic film has a thickness of 0.1 mil to 10 mils.
6. 제1항에 있어서, 블로우업비가 2.2 내지 2.8인, 방법.6. The method of clause 1, wherein the blowup ratio is 2.2 to 2.8.
7. 제1항에 있어서, 블로우업비가 약 2.5인, 방법.7. The method of clause 1, wherein the blowup ratio is about 2.5.
8. 제1항에 있어서, 상기 재생 가능한 전분 기반 중합체 물질이 적어도 2종의 상이한 전분의 블렌드로부터 형성되는, 방법.8. The method of claim 1, wherein the renewable starch-based polymeric material is formed from a blend of at least two different starches.
9. 제1 중합체 물질 및 재생 가능한 전분 기반 중합체 물질을 포함하는 제2 중합체 물질을 포함하는 블렌드로부터 블로잉된 필름인, 플라스틱 필름을 필름 블로잉 장치로 블로잉하는 단계로서, 상기 재생 가능한 전분 기반 중합체 물질이 (i) 20% 이하의 결정화도를 갖는, 실질적으로 무정형이고, (ii) 적어도 1.0 GPa의 영률을 갖고, (iii) 70℃ 내지 100℃의 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도를 갖는 것인 단계;9. Blowing a plastic film with a film blowing device, wherein the plastic film is a film blown from a blend comprising a first polymer material and a second polymer material comprising a renewable starch-based polymer material, wherein the renewable starch-based polymer material (i) is substantially amorphous, having a crystallinity of 20% or less, (ii) has a Young's modulus of at least 1.0 GPa, and (iii) has a glass transition temperature, Vicat softening temperature or heat distortion temperature of 70°C to 100°C. Phosphorus phase;
블로잉된 플라스틱 필름의 강도가 증가되도록, 적어도 2.0의 높은 블로우업비를 선택하기 위해 필름 블로잉 장치의 블로우업비를 조작하는 단계를 포함하는,Manipulating the blowup ratio of the film blowing device to select a high blowup ratio of at least 2.0 such that the strength of the blown plastic film is increased.
블로우업비를 조작하여 블로잉된 플라스틱 필름의 강도를 증가시키는 방법.A method of increasing the strength of blown plastic films by manipulating the blowup ratio.
10. 제9항에 있어서, 상기 강도가 높은 블로우업비를 선택함으로써 적어도 1% 정도 증가되는, 방법.10. The method of clause 9, wherein the intensity is increased by at least 1% by selecting a high blowup ratio.
11. 제9항에 있어서, 상기 강도가 높은 블로우업비를 선택함으로써 적어도 10% 정도 증가되는, 방법.11. The method of claim 9, wherein the intensity is increased by at least 10% by selecting a high blowup ratio.
12. 제9항에 있어서, 블로우업비가 2.2 내지 2.8인, 방법.12. The method of clause 9, wherein the blowup ratio is 2.2 to 2.8.
13. 제9항에 있어서, 블로우업비가 약 2.5인, 방법.13. The method of clause 9, wherein the blowup ratio is about 2.5.
14. 제9항에 있어서, 상기 블로잉된 플라스틱 필름이 0.1 mil 내지 10 mil의 두께를 갖는, 방법.14. The method of claim 9, wherein the blown plastic film has a thickness of 0.1 mil to 10 mil.
15. 제1 중합체 물질 및 재생 가능한 전분 기반 중합체 물질을 포함하는 제2 중합체 물질을 포함하는 블렌드로부터 블로잉된 필름인, 플라스틱 필름을 필름 블로잉 장치로 블로잉하며, 상기 재생 가능한 전분 기반 중합체 물질이 (i) 20% 이하의 결정화도를 갖는, 실질적으로 무정형이고/이거나, (ii) 적어도 1.0 GPa의 영률을 갖고/갖거나, (iii) 70℃ 내지 100℃의 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도를 갖는 것인 단계;15. Blowing a plastic film with a film blowing device, wherein the plastic film is a film blown from a blend comprising a first polymer material and a second polymer material comprising a renewable starch-based polymer material, wherein the renewable starch-based polymer material is (i ) has a crystallinity of 20% or less, is substantially amorphous, (ii) has a Young's modulus of at least 1.0 GPa, and/or (iii) has a glass transition temperature, Vicat softening temperature or heat distortion temperature of 70°C to 100°C. A step having a;
500 미크론 이하의 좁은 다이 갭을 선택하기 위해 필름 블로잉 장치의 다이 갭을 조작하는 단계;Manipulating the die gap of the film blowing device to select a narrow die gap of 500 microns or less;
플라스틱 필름을 블로잉할 때 적어도 2.0의 값이 되도록 블로우업비를 조작하는 단계로서, 상기 높은 블로우업비 및/또는 좁은 다이 갭이 증가된 강도를 갖는 상기 블로잉된 필라스틱 필름을 제공하는 것인 단계를 포함하는,manipulating the blowup ratio when blowing a plastic film to a value of at least 2.0, wherein the high blowup ratio and/or narrow die gap provide the blown pilastic film with increased strength. doing,
블로우업비 및 다이 갭을 조작하여, 블로잉된 플라스틱 필름의 강도를 증가시키는 방법.A method of increasing the strength of blown plastic films by manipulating blowup ratio and die gap.
16. 제15항에 있어서, 블로우업비가 적어도 2.0인, 방법.16. The method of clause 15, wherein the blowup ratio is at least 2.0.
17. 제15항에 있어서, 블로우업비가 2.2 내지 2.8인, 방법.17. The method of clause 15, wherein the blowup ratio is 2.2 to 2.8.
18. 제15항에 있어서, 블로우업비가 약 2.5인, 방법.18. The method of clause 15, wherein the blowup ratio is about 2.5.
19. 제15항에 있어서, 다이 갭이 250 미크론 내지 500 미크론인, 방법.19. The method of clause 15, wherein the die gap is between 250 microns and 500 microns.
20. 제15항에 있어서, 상기 블로잉된 플라스틱 필름이 0.1 mil 내지 10 mil의 두께를 갖는, 방법.20. The method of claim 15, wherein the blown plastic film has a thickness of 0.1 mil to 10 mil.
1. 중합체 수지;1. Polymer resin;
유기 냄새 감소제; 및Organic odor reducer; and
상기 유기 냄새 감소제의 부재 시에는, 특유의 탄 탄수화물 냄새를 지속 가능한 플라스틱 물질에 부여할 수 있는 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는, 감소된 냄새를 나타내는 지속 가능한 플라스틱 물질.A sustainable plastic material exhibiting reduced odor comprising a carbohydrate-based polymeric material that, in the absence of the organic odor reducer, can impart a characteristic burnt carbohydrate odor to the sustainable plastic material.
2. 제1항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 동결 건조된 분말인, 물질.2. The material of claim 1, wherein the organic odor reducer is a freeze-dried powder.
3. 제1항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 바닐라 추출물을 포함하는, 물질.3. The substance of claim 1, wherein the organic odor reducer comprises vanilla extract.
4. 제1항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 바닐린을 포함하는, 물질.4. The material of clause 1, wherein the organic odor reducer comprises vanillin.
5. 제1항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 하기 화학 구조를 갖는, 물질:5. The substance according to clause 1, wherein the organic odor reducer has the following chemical structure:
6. 제1항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 본질적으로 4-히드록시-3-메톡시벤즈알데히드로 이루어진, 물질.6. The material of claim 1, wherein the organic odor reducer consists essentially of 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde.
7. 제1항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 1% 이하의 플라스틱 물질을 포함하는, 물질.7. The material of clause 1, wherein the organic odor reducer comprises no more than 1% plastic material.
8. 제1항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 0.1% 이하의 플라스틱 물질을 포함하는, 물질.8. The material of claim 1, wherein the organic odor reducer comprises no more than 0.1% plastic material.
9. 제1항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 0.01% 이하의 플라스틱 물질을 포함하는, 물질.9. The material of clause 1, wherein the organic odor reducer comprises no more than 0.01% plastic material.
10. 제1항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 1000 ppm 이하의 플라스틱 물질을 포함하는, 물질.10. The material of claim 1, wherein the organic odor reducer comprises less than 1000 ppm of plastic material.
11. 제1항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 100 ppm 이하의 플라스틱 물질을 포함하는, 물질.11. The material of claim 1, wherein the organic odor reducer comprises less than 100 ppm of plastic material.
12. 제1항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 50 ppm 이하의 플라스틱 물질을 포함하는, 물질.12. The material of clause 1, wherein the organic odor reducer comprises no more than 50 ppm of plastic material.
13. 제1항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 20 ppm 이하의 플라스틱 물질을 포함하는, 물질.13. The material of clause 1, wherein the organic odor reducer comprises no more than 20 ppm of plastic material.
14. 제1항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 탄수화물 기반 중합체 물질에 대해 1:1000 내지 1:100,000의 비로 존재하는, 물질.14. The material of claim 1, wherein the organic odor reducer is present in a ratio of 1:1000 to 1:100,000 to the carbohydrate based polymeric material.
15. 제1항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 탄수화물 기반 중합체 물질에 대해 1:25,000 내지 1:75,000의 비로 존재하는, 물질.15. The material of claim 1, wherein the organic odor reducer is present in a ratio of 1:25,000 to 1:75,000 to the carbohydrate based polymer material.
16. 제1항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 과일 추출물을 포함하는, 물질.16. The substance of claim 1, wherein the organic odor reducer comprises a fruit extract.
17. 제16항에 있어서, 상기 유기 냄새 감소제가 바닐라, 딸기, 블루베리, 바나나, 사과, 복숭아, 배, 키위, 망고, 패션후르츠, 라즈베리 또는 그의 조합의 추출물로부터 선택된 동결 건조된 유기 과일 추출물을 포함하는, 물질.17. The method of claim 16, wherein the organic odor reducer is a freeze-dried organic fruit extract selected from extracts of vanilla, strawberry, blueberry, banana, apple, peach, pear, kiwi, mango, passion fruit, raspberry, or combinations thereof. Containing substances.
18. 제16항에 있어서, 상기 동결 건조된 유기 과일 추출물이 상기 탄수화물 기반 중합체 물질에 대해 1:1000 이하의 비로 플라스틱 물질에 존재하는, 물질.18. The material of claim 16, wherein the freeze-dried organic fruit extract is present in the plastic material in a ratio of less than 1:1000 to the carbohydrate-based polymeric material.
19. 제1항에 있어서, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질이 전분 기반 중합체 물질인, 물질.19. The material of clause 1, wherein the carbohydrate-based polymeric material is a starch-based polymeric material.
20. 유기 냄새 감소제; 및20. Organic odor reducer; and
탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는, 감소된 냄새를 나타내는 지속 가능한 열가소성 탄수화물 기반 중합체 물질로서:A sustainable thermoplastic carbohydrate-based polymeric material exhibiting reduced odor, comprising:
상기 유기 냄새 감소제 대 상기 탄수화물 기반 중합체 물질의 중량비가, 유기 냄새 감소제보다 탄수화물 기반 중합체 물질이 적어도 1000배 이상이도록 1:1000 이하인, 물질.A material wherein the weight ratio of the organic odor reducer to the carbohydrate-based polymeric material is less than or equal to 1:1000 such that the carbohydrate-based polymeric material is at least 1000 times greater than the organic odor reducer.
21. 제20항에 있어서, 상기 지속 가능한 열가소성 탄수화물 기반 중합체 물질과 블렌딩된 열가소성 중합체 수지를 추가로 포함하는 물질로서, 상기 지속 가능한 열가소성 탄수화물 기반 중합체 물질을 열가소성 중합체 수지와 고온 블렌딩할 때, 상기 유기 냄새 감소제의 존재가 아니었다면, 탄 탄수화물 냄새가 존재할 수 있는 것인, 물질.21. The material of clause 20, further comprising a thermoplastic polymer resin blended with the sustainable thermoplastic carbohydrate-based polymer material, wherein when blending the sustainable thermoplastic carbohydrate-based polymer material with the thermoplastic polymer resin at a high temperature, the organic A substance in which a burnt carbohydrate odor would be present were it not for the presence of an odor reducer.
22. 제21항에 있어서, 상기 열가소성 중합체 수지가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리스티렌, ABS, 나일론, 폴리비닐 클로라이드, 또는 폴리카르보네이트 중 하나 이상을 포함하는, 물질.22. The material of clause 21, wherein the thermoplastic polymer resin comprises one or more of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyester, polystyrene, ABS, nylon, polyvinyl chloride, or polycarbonate.
23. 제22항에 있어서, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 열가소성 중합체 수지의 블렌드가 5 중량% 내지 50 중량%의 상기 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는, 물질.23. The material of claim 22, wherein the blend of the carbohydrate-based polymeric material and the thermoplastic polymer resin comprises 5% to 50% by weight of the carbohydrate-based polymeric material.
1. 하나 이상의 다른 중합체 물질(예: 석유화학 기반 중합체 물질)을 제공하는 단계;1. Providing one or more other polymeric materials (e.g., petrochemical-based polymeric materials);
하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질을 제공하는 단계;providing one or more carbohydrate-based polymeric materials;
상기 하나 이상의 다른 중합체 물질 및 상기 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질을 혼합하여 혼합물을 생산하는 단계;mixing the one or more other polymeric materials and the one or more carbohydrate-based polymeric materials to produce a mixture;
상기 혼합물을 약 120℃ 내지 180℃ 범위의 온도로 가열하는 단계; 및heating the mixture to a temperature ranging from about 120° C. to 180° C.; and
상기 혼합물을 사용하여 두께 약 1 내지 약 6 미크론 및 다트 낙하 충격 시험 값 약 40 g 내지 약 100 g을 갖는 필름을 생산하는 단계를 포함하는, 방법.Using the mixture to produce a film having a thickness of about 1 to about 6 microns and a dart drop impact test value of about 40 g to about 100 g.
1. 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질을 제공하는 단계;1. Providing at least one carbohydrate-based polymeric material;
하나 이상의 다른 중합체 물질(예: PBAT 또는 바이오 PE 포함)을 제공하는 단계;providing one or more other polymeric materials (including, for example, PBAT or bio-PE);
상기 하나 이상의 다른 중합체 물질 및 상기 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질을 혼합하여 혼합물을 생산하는 단계;mixing the one or more other polymeric materials and the one or more carbohydrate-based polymeric materials to produce a mixture;
상기 혼합물을 약 120℃ 내지 180℃ 범위의 온도로 가열하는 단계; 및heating the mixture to a temperature ranging from about 120° C. to 180° C.; and
상기 혼합물을 사용하여 두께 약 10 내지 약 100 미크론 및 다트 낙하 충격 시험 값 약 200 g 내지 약 600 g을 갖는 필름을 생산하는 단계를 포함하는, 방법.Using the mixture to produce a film having a thickness of about 10 to about 100 microns and a dart drop impact test value of about 200 g to about 600 g.
본 발명의 이러한 이점과 다른 이점 및 특색은 하기 상세한 설명 및 청구된 청구범위로부터 보다 완전히 명백해지거나, 이하에 제시된 바와 같은 본 발명의 실시에 의해 학습될 수 있다.These and other advantages and features of the invention will become more fully apparent from the following detailed description and appended claims, or may be learned by practice of the invention as set forth hereinafter.
본 발명의 상기 인용된 이점 및 다른 이점 및 대상이 수득되는 방법을 위해서, 상기 간단히 기재된 본 발명의 보다 특정한 설명은 첨부된 도면에 예시된 본 발명의 구체적인 실시양태를 참조하여 제시될 것이다. 이러한 도면이 단지 본 발명의 전형적인 실시양태만을 도시하며 따라서 그의 범주를 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다는 이해 하에, 본 발명은 첨부 도면의 사용을 통해 추가의 특이성 및 상세한 설명을 기재하고 설명할 것이다:
도 1은 본 개시내용에 따른 물품을 형성하는 예시적인 방법의 흐름도를 예시한다.
도 1a는 블로우업비를 조작하여 블로잉된 플라스틱 필름의 강도를 증가시키는 예시적인 방법의 흐름도를 예시한다.
도 1b는 상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 또 다른 중합체 물질을 포함하는 물질의 블렌드 중에 냄새 감소제를 포함하는 예시적인 방법의 흐름도를 예시한다.
도 1c는 상기 탄수화물 기반 중합체 물질의 특유의 냄새를 상쇄시키는 냄새 감소제를 포함하는 탄수화물 기반 중합체 물질을 형성하고, 그 후에 냄새 감소제를 포함하는 상기 탄수화물 기반 중합체 물질을 사용하여 물품을 생산하는 예시적인 방법의 흐름도를 예시한다.
도 2a는 본 개시내용에 따른 물품을 생산하기 위한 예시적인 제조 시스템의 구성성분을 예시한다.
도 2b는 다이, 다이 갭, 높은 블로우업비를 갖는 블로잉된 필름 버블, 및 상기 버블의 서리선을 제시하는, 도 2a의 필름 블로잉 장치의 근접 개략도를 예시한다.
도 2c는 좁은 다이 갭을 제시하는, 도 2b의 다이의 일부를 통한 근접 개략 단면도를 예시한다.
도 3은 전형적으로 생분해 가능하지도 퇴비화 가능하지도 않은 다양한 석유화학 플라스틱(표지된 표준 플라스틱) 뿐만 아니라 하나 이상의 측면에서 보다 "환경 친화적"인 다양한 플라스틱에 대한 탄성률 및 파단 신율 데이터를 제시한다.
도 4는 NuPlastiQ 또는 ESR을 형성하기 위해 사용된 천연 옥수수 전분 및 천연 감자 전분의 블렌드의 X선 회절 패턴과 비교하여 BiologiQ로부터 상업적으로 입수 가능한 예시적인 NuPlastiQ 또는 "ESR" 탄수화물 기반 중합체 물질에 대한 X선 회절 패턴을 제시한다.
도 5는 필름 중 탄수화물 기반 중합체 물질의 백분율에 기초하여 상이한 두께 필름에 대한 다트 강도를 제시한다.
도 6은 100% PE 필름과 비교하여, 25% 탄수화물 기반 중합체 물질, 약 5% 상용화제, 및 약 70% PE의 블렌드로부터 형성된 상이한 두께 필름(약 0.1 mil 내지 최대 2 mil)에 대한 다트 강도를 제시하고, 또한 기존 장바구니용 백, 운반용 백, 및 감자 백에 대한 비교를 제시한다.
도 7은 NuPlastiQ 또는 ESR을 포함한 다양한 블렌딩된 필름, 뿐만 아니라 버진 물질(virgin material) 또는 재활용 물질로부터 형성된 비교 필름에 대하여 상이한 두께 필름에 대한 다트 강도를 제시한다.
도 8a-8b는 본 개시내용에 따라 형성된 3개 샘플에 대하여 ASTM D-5511 하에 수행된 시험에 따른 349일에 걸쳐 측정된 생분해율을 제시한다.
도 9는 모의 쓰레기 매립 조건 하에 25% NuPlastiQ 또는 ESR, 70% PE, 및 5% 상용화제로 만들어진 감자 백에 대하여 ASTM D-5526 하에 수행된 시험에 따른 843일에 걸쳐 측정된 생분해율을 제시한다.
도 10a-10b는 본 개시내용에 따라 만들어진 다양한 샘플, 뿐만 아니라 비교 대조군에 대하여 ASTM D-5338 하에 수행된 시험에 따른 370에 걸쳐 측정된 생분해율을 제시한다.
도 11은 본 개시내용에 따라 만들어진 다양한 샘플, 뿐만 아니라 비교 대조군에 대하여, 해양 조건을 모의하는 것을 의미하는, ASTM D-6691에 따라 205일에 걸쳐 측정된 생분해율을 제시한다.
도 12a는 NuPlastiQ 또는 ESR 탄수화물 기반 중합체 물질 및 바이오폴리에틸렌 또는 "친환경" PE의 블렌드로 만들어진 필름에 대한 다트 강도를 제시한다. 다트 강도는 다양한 두께의 필름에 대하여, NuPlastiQ 또는 ESR 백분율의 함수로서 제시된다.
도 12b는 다양한 백분율의 NuPlastiQ 또는 ESR을 포함한 블렌드에 대하여, 도 12a와 유사한 데이터를 나타내지만, 필름 두께의 함수로서 다트 강도를 제시한다.
도 13은 25% NuPlastiQ 또는 ESR 물질을 포함하며 나머지가, 블로우업비에 대한 강도 의존성을 나타내지 않는, 폴리에틸렌으로부터 전적으로 형성된 폴리에틸렌 필름에 대한 다트 강도와 비교하여, 2.5의 블로우업비에서 상용화제 및 폴리에틸렌을 포함하는, 블렌드로부터 형성된 필름에 대한 다트 강도를 제시한다.For the purposes of how the above-cited and other advantages and objects of the invention may be obtained, a more specific description of the invention briefly described above will be presented with reference to specific embodiments of the invention illustrated in the accompanying drawings. With the understanding that these drawings illustrate only exemplary embodiments of the invention and therefore should not be considered limiting its scope, the invention will be described and explained with further specificity and detail through the use of the accompanying drawings, in which:
1 illustrates a flow diagram of an exemplary method of forming an article according to the present disclosure.
1A illustrates a flow diagram of an exemplary method for increasing the strength of blown plastic films by manipulating the blowup ratio.
1B illustrates a flow diagram of an exemplary method of including an odor reducer in a blend of materials comprising the carbohydrate-based polymer material and another polymer material.
1C is an illustration of forming a carbohydrate-based polymeric material comprising an odor reducing agent that counteracts the characteristic odor of the carbohydrate-based polymeric material, and then using the carbohydrate-based polymeric material comprising an odor reducing agent to produce an article. A flowchart of the method is illustrated.
2A illustrates components of an example manufacturing system for producing articles according to the present disclosure.
FIG. 2B illustrates a close-up schematic diagram of the film blowing apparatus of FIG. 2A showing the die, die gap, blown film bubble with high blowup ratio, and frost line of the bubble.
Figure 2C illustrates a close-up schematic cross-section through a portion of the die of Figure 2B, showing a narrow die gap.
Figure 3 presents modulus and elongation at break data for a variety of petrochemical plastics (labeled standard plastics) that are typically neither biodegradable nor compostable, as well as a variety of plastics that are more "environmentally friendly" in one or more respects.
4 shows an X-ray for an exemplary NuPlastiQ or “ESR” carbohydrate-based polymer material commercially available from BiologiQ compared to the The diffraction pattern is presented.
Figure 5 presents the dart strength for different thickness films based on the percentage of carbohydrate based polymer material in the film.
Figure 6 shows the dart strength for different thickness films (from about 0.1 mil up to 2 mil) formed from a blend of 25% carbohydrate-based polymeric material, about 5% compatibilizer, and about 70% PE, compared to a 100% PE film. It also presents a comparison of existing shopping cart bags, carrying bags, and potato bags.
Figure 7 presents dart strengths for different thickness films for various blended films including NuPlastiQ or ESR, as well as comparative films formed from virgin or recycled materials.
Figures 8A-8B present biodegradation rates measured over 349 days according to testing conducted under ASTM D-5511 for three samples formed in accordance with the present disclosure.
Figure 9 presents biodegradation rates measured over 843 days according to testing conducted under ASTM D-5526 for potato bags made with 25% NuPlastiQ or ESR, 70% PE, and 5% compatibilizer under simulated landfill conditions.
Figures 10A-10B present biodegradation rates measured over 370 according to testing conducted under ASTM D-5338 for various samples made in accordance with the present disclosure, as well as comparative controls.
Figure 11 presents biodegradation rates measured over 205 days according to ASTM D-6691, meant to simulate marine conditions, for various samples made in accordance with the present disclosure, as well as comparative controls.
Figure 12a presents the dart strength for films made from blends of NuPlastiQ or ESR carbohydrate-based polymer materials and biopolyethylene or “green” PE. Dart strength is presented as a function of NuPlastiQ or ESR percentage, for films of various thicknesses.
Figure 12B shows similar data to Figure 12A for blends containing various percentages of NuPlastiQ or ESR, but presents dart intensity as a function of film thickness.
Figure 13 shows the dart strength for a polyethylene film containing 25% NuPlastiQ or ESR material and the remainder formed entirely from polyethylene, showing no strength dependence on blowup ratio, with compatibilizer and polyethylene at a blowup ratio of 2.5. presents the dart strength for films formed from the blend.
I. 정의I. Definition
본원에 인용된 모든 공개, 특허 및 특허 출원은, 상기에서든 하기에서든, 각각의 개별 공개, 특허 또는 특허 출원이 구체적으로 및 개별적으로 참조로 포함되는 것을 나타내는 경우와 동일한 수준으로 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.All publications, patents, and patent applications cited herein, whether supra or infra, are herein incorporated by reference in their entirety to the same extent as if each individual publication, patent, or patent application was specifically and individually indicated to be incorporated by reference. It is included as
"포함한", "함유한", 또는 "~로 특징되는"과 동의어인 "포함하는"이란 용어는 포괄적이거나 개방형이고 추가의 인용되지 않은 요소 또는 방법 단계를 배제하지 않는다.The term "comprising," which is synonymous with "comprising," "containing," or "characterized by," is inclusive or open-ended and does not exclude additional uncited elements or method steps.
"~로 본질적으로 이루어진"이란 용어는 청구된 발명의 명시된 물질 또는 단계 "그리고 기본적인 및 신규 특징(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것들"에 대한 청구 범위를 제한한다.The term "consisting essentially of" limits the scope of the claim to the specified materials or steps "and which do not materially affect the basic and novel feature(s)" of the claimed invention.
본원에 사용된 "~로 이루어진"이란 용어는 청구범위에 명시되지 않은 임의의 요소, 단계, 또는 성분을 배제한다.As used herein, the term “consisting of” excludes any element, step, or ingredient not specified in the claims.
본 발명의 특색을 기재하는 것과 관련하여(특히 하기 청구범위와 관련하여) 사용된 단수 용어 및 유사한 지시대상은, 본원에 달리 나타내지 않거나 문맥에 의해 명백하게 모순되지 않는 한, 단수형 및 복수형 둘 다를 포괄하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 예를 들어, "전분"에 대한 언급은 1, 2개 또는 그 이상의 전분을 포함할 수 있다.As used in connection with describing the features of the invention (and especially in connection with the claims below), the singular terms and similar referents include both the singular and the plural, unless otherwise indicated herein or clearly contradicted by context. It should be interpreted as Thus, for example, reference to “starch” may include one, two or more starches.
본원에 사용된 "필름"은, 면적 또는 부피를 분리하고, 항목을 보유하고, 장벽으로서 및/또는 인쇄 가능한 표면으로서 작용하기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 중합체 물질을 포함하는 얇은 연속 물품을 지칭한다.As used herein, “film” refers to a thin, continuous article comprising one or more polymeric materials that can be used to separate areas or volumes, retain items, act as a barrier, and/or as a printable surface.
본원에 사용된 "백"은, 상품을 담고/담거나 운반하기 위해 사용될 수 있는 비교적 얇고 유연한 필름으로 만들어진 용기를 지칭한다.As used herein, “bag” refers to a container made of relatively thin, flexible film that can be used to contain and/or transport merchandise.
본원에 사용된 "병"은, 전형적으로 필름보다 더 두꺼운 두께의, 본원에 개시된 플라스틱으로 만들어질 수 있는 용기를 지칭하고, 전형적으로 입구 가까이에 비교적 좁은 목을 포함한다. 이러한 병은 매우 다양한 제품(예: 음료, 퍼스널 케어 제품, 예컨대 샴푸, 컨디셔너, 로션, 비누, 클렌저 등)을 보유하기 위해 사용될 수 있다.As used herein, “bottle” refers to a container that may be made of the plastics disclosed herein, typically of greater thickness than film, and typically includes a relatively narrow neck proximal to the mouth. These bottles can be used to hold a wide variety of products (eg, beverages, personal care products such as shampoos, conditioners, lotions, soaps, cleansers, etc.).
달리 언급되지 않는 한, 본원에 사용되고 기재된 모든 백분율, 비, 부, 및 양은 중량 기준이다.Unless otherwise stated, all percentages, ratios, parts, and amounts used and described herein are by weight.
본원에 언급된 숫자, 백분율, 비, 또는 다른 값은, 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 해당 값, 및 또한 언급된 값의 약 또는 대략인 다른 값을 포함할 수 있다. 따라서 언급된 값은 바람직한 기능을 수행하거나 바람직한 결과를 달성하도록 명시된 값에 적어도 충분히 근접한 값, 및/또는 언급된 값으로 반올림한 값을 포괄하도록 충분히 넓게 해석되어야 한다. 언급된 값은 적어도 전형적인 제조 공정에서 예상되는 변동을 포함하고, 언급된 값의 25%, 15%, 10% 이내, 5% 이내, 1% 이내 등인 값을 포함할 수 있다. 더욱이, 본원에 사용된 "실질적으로", "유사하게", "약" 또는 "대략"이란 용어는 여전히 바람직한 기능을 수행하거나 바람직한 결과를 달성하는 언급된 양 또는 상태에 근접한 양 또는 상태를 나타낸다. 예를 들어, "실질적으로", "약" 또는 "대략"이란 용어는 언급된 양 또는 값의 25% 이내, 15% 이내, 10% 이내, 5% 이내, 또는 1% 이내인 양을 지칭할 수 있다.Numbers, percentages, ratios, or other values mentioned herein may include those values, and also other values that are approximately or approximately the stated value, as would be understood by a person of ordinary skill in the art. there is. Accordingly, stated values should be interpreted broadly enough to encompass values that are at least sufficiently close to the stated value and/or rounded to the stated value to perform the desired function or achieve the desired result. The stated values include at least the variation expected in a typical manufacturing process and may include values that are within 25%, 15%, 10%, within 5%, within 1%, etc. of the stated value. Moreover, as used herein, the terms “substantially,” “similarly,” “about,” or “approximately” refer to an amount or state that is close to the stated amount or state that still performs the desired function or achieves the desired result. For example, the terms "substantially," "about," or "approximately" may refer to an amount that is within 25%, within 15%, within 10%, within 5%, or within 1% of the stated amount or value. You can.
일부 범위는 본원에 개시된다. 추가 범위는 특정한 파라미터의 예시로서 본원에 개시된 임의의 값 사이에 정의될 수 있다. 모든 이러한 범위는 본 개시내용의 범주 내에서 고려된다. 또한, 본원에서 값의 범위의 언급은 상기 범위 내에 속하는 각 개별 값을 개별적으로 언급하는 약식 방법으로서 역할을 하도록 의도된다. 본원에 달리 나타내지 않는 한, 각 개별 값은 본원에 개별적으로 언급된 것처럼 명세서에 포함된다.Some ranges are disclosed herein. Additional ranges may be defined between any of the values disclosed herein as examples of specific parameters. All such ranges are considered within the scope of this disclosure. Additionally, references to ranges of values herein are intended to serve as a shorthand way of individually referring to each individual value that falls within the range. Unless otherwise indicated herein, each individual value is incorporated into the specification as if it were individually recited herein.
명세서 및 청구범위에 사용된 성분, 구성성분, 조건 등의 양을 나타내는 모든 숫자는 모든 경우에 "약"이란 용어로 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 넓은 범위를 제시하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도, 특정 실시예에 제시된 수치 값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 본래 그 각각의 시험 측정에서 발견된 표준 편차로 인해 반드시 발생하는 특정 오차를 함유한다.All numbers indicating quantities of ingredients, components, conditions, etc. used in the specification and claims are to be understood as being modified in all cases by the term “about.” Although the numerical ranges and parameters set forth in the broad scope of the invention are approximations, the numerical values set forth in specific examples are reported as accurately as possible. However, any numerical value inherently contains certain errors that inevitably arise due to the standard deviation found in its respective test measurements.
본원에 사용된 '~이 없는'이란 어구 또는 유사한 어구는 조성물이 언급된 구성성분의 0%를 함유한다는 것, 즉, 구성성분이 조성물에 의도적으로 첨가되지 않았다는 것을 의미한다. 그러나, 이러한 구성성분이 적절한 환경 하에 부수적으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 부수적인 오염물 등과 같은 또 다른 포함된 구성성분 내에 부수적으로 존재할 수 있다는 것으로 이해될 것이다.As used herein, the phrase 'free' or similar phrases means that the composition contains 0% of the stated ingredient, i.e., that the ingredient was not intentionally added to the composition. However, it will be understood that such constituents may, under appropriate circumstances, form incidentally and may exist incidentally within other incorporated constituents, for example, incidental contaminants, etc.
본원에 사용된 '실질적으로 없는'이란 어구 또는 유사한 어구는 조성물이 바람직하게는 언급된 구성성분의 0%를 포함한다는 것을 의미하지만, 예를 들어, 부수적인 형성, 부수적인 오염을 통해, 또는 심지어 의도적인 첨가에 의해 매우 작은 농도가 존재할 수 있다는 것으로 이해될 것이다. 이러한 구성성분은, 만약 있다면, 1% 미만, 0.5% 미만, 0.25% 미만, 0.1% 미만, 0.05% 미만, 0.01% 미만, 0.005% 미만, 0.001% 미만, 또는 0.0001% 미만의 양으로 존재할 수 있다.As used herein, the phrase 'substantially free' or similar phrases means that the composition preferably comprises 0% of the stated constituents, but without, for example, incidental formation, incidental contamination, or even It will be understood that very small concentrations may exist due to intentional addition. These components, if any, may be present in amounts of less than 1%, less than 0.5%, less than 0.25%, less than 0.1%, less than 0.05%, less than 0.01%, less than 0.005%, less than 0.001%, or less than 0.0001%. .
II. 도입II. introduction
본 개시내용은, 무엇보다도, 재생 가능한 또는 지속 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질을, 또 다른 중합체 물질과 조합하여 포함하는 블렌드로부터 형성된 물품에 관한 것이다. 증가된 지속 가능성에 더하여, 이러한 물품은 생분해성, 및/또는 증가된 강도를 나타낼 수 있다. 물품은 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질 및 하나 이상의 다른 중합체 물질(예: 석유화학 기반 또는 "친환경" 지속 가능한 중합체 버전의 이러한 플라스틱 수지)을 혼합하고, 상기 혼합물을 가열하고, 그것으로부터, 예를 들어, 압출, 사출 성형, 블로잉 성형, 블로잉 형성 등에 의해 물품을 형성함으로써 형성될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 탄수화물 기반 중합체 물질은 실질적으로 무정형이고/이거나, 본원에 기재된 바와 같이, 유리 전이 온도, 열 변형 온도, 비캣 연화 온도, 영률, 낮은 결정화도 등과 관련한 다른 특이적 특징을 나타내는 전분 기반 중합체 물질을 포함할 수 있다.The present disclosure relates, inter alia, to articles formed from blends comprising a renewable or sustainable carbohydrate-based polymer material in combination with another polymer material. In addition to increased sustainability, such articles may exhibit biodegradability and/or increased strength. An article may be prepared by mixing one or more carbohydrate-based polymeric materials and one or more other polymeric materials (e.g., petrochemical-based or “green” sustainable polymer versions of these plastic resins), heating the mixture, and forming a polymer therefrom, e.g. It can be formed by forming the article by extrusion, injection molding, blow molding, blow forming, etc. In various embodiments, the carbohydrate-based polymeric material is a starch-based polymer that is substantially amorphous and/or exhibits other specific characteristics related to glass transition temperature, heat distortion temperature, Vicat softening temperature, Young's modulus, low crystallinity, etc., as described herein. May contain substances.
본원에 기재된 물품은 병, 상자, 다른 용기, 컵, 플레이트, 기구, 시트, 필름, 백 등을 포함하며 이에 제한되지 않는 임의의 생각해낼 수 있는 구조의 형태로 생산될 수 있다. 백 및 필름 랩을 위한(예: 제품 주위나 위를 랩핑하기 위한) 얇은 필름은 블로잉된 필름 장비를 사용하여 용이하게 만들어질 수 있다. 물품 형성을위해 사용될 수 있는 다른 공정은 사출 성형, 블로잉 성형, 열성형, 및 다른 플라스틱 제조 공정을 포함할 수 있으며 이에 제한되지 않는다.The articles described herein may be produced in the form of any conceivable structure, including but not limited to bottles, boxes, other containers, cups, plates, utensils, sheets, films, bags, etc. Thin films for bags and film wraps (e.g. for wrapping around or on products) can be easily made using blown film equipment. Other processes that may be used to form articles may include, but are not limited to, injection molding, blow molding, thermoforming, and other plastic manufacturing processes.
이러한 물품을 형성하는데 사용하기 위한 적합한 탄수화물 기반 또는 전분 기반 중합체 물질의 예는 상표명 NuPlastiQ 또는 ESR("Eco Starch Resin") 하에 BiologiQ로부터 입수 가능하다. 구체적 예는 GS-270, GS-300, 및 GS-330을 포함하며 이에 제한되지 않는다. 이러한 NuPlastiQ 또는 ESR 물질의 구체적 특징은 본원에 보다 상세하게 기재될 것이다. 유사한 특성을 나타내는 다른 탄수화물 기반 또는 전분 기반 중합체 물질은 또한 사용하기에 적합할 수 있어, BiologiQ로부터 입수 가능한 NuPlastiQ 또는 ESR이 단지 적합한 탄수화물 기반 또는 전분 기반 중합체 물질의 비제한적인 예시가 된다.Examples of suitable carbohydrate-based or starch-based polymeric materials for use in forming such articles are available from BiologiQ under the trade names NuPlastiQ or ESR (“Eco Starch Resin”). Specific examples include, but are not limited to, GS-270, GS-300, and GS-330. Specific features of these NuPlastiQ or ESR materials will be described in greater detail herein. Other carbohydrate-based or starch-based polymeric materials that exhibit similar properties may also be suitable for use, with NuPlastiQ or ESR, available from BiologiQ, being only non-limiting examples of suitable carbohydrate-based or starch-based polymeric materials.
한 실시양태에서, 블렌드에 포함된 "다른" 중합체 물질(탄수화물 기반 중합체 물질 제외)은 예를 들어, 식물 또는 다른 재생 가능한 공급원(예: 박테리아 생성물)으로부터 형성된, 지속 가능한 중합체 물질일 수 있다. 이와 같이, 물품의 모든 또는 실질적으로 모든(예: 90% 이상, 95% 이상, 97% 이상, 98% 이상, 99% 이상) 중합체 함량은 식물 또는 다른 재생 가능한 공급원으로부터 공급된 중합체로부터 형성될 수 있다. 이러한 특징은 지속 가능성 관점에서 특히 유리하다. 본원에 기재된 바와 같이, 상용화제의 작은 분율은 상기 "다른" 중합체 수지 물질 및 상기 탄수화물 기반 중합체 물질 사이의 상용성을 증가시키기 위해, 상기 중합체 함량에 더하여 존재할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이러한 상용화제는 지속 가능한 공급원으로부터 공급되거나 유래되지 않은 유일한 구성성분일 수 있다. 다른 실시양태에서, 이러한 상용화제는, 지속 가능할 수 있어서, 100%의 물품이 잠재적으로 지속 가능하게 공급될 수 있다.In one embodiment, the “other” polymeric materials (other than carbohydrate-based polymeric materials) included in the blend may be sustainable polymeric materials, for example, formed from plants or other renewable sources (e.g., bacterial products). As such, all or substantially all (e.g., at least 90%, at least 95%, at least 97%, at least 98%, at least 99%) of the polymer content of the article may be formed from polymers sourced from plants or other renewable sources. there is. These features are particularly advantageous from a sustainability perspective. As described herein, a small fraction of compatibilizer may be present in addition to the polymer content to increase compatibility between the “other” polymer resin material and the carbohydrate based polymer material. In some embodiments, these compatibilizers may be the only ingredients that are not sourced or derived from sustainable sources. In other embodiments, such compatibilizers may be sustainable, such that 100% of the article can potentially be sustainably sourced.
바람직한 지속 가능성 특징에 더하여, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질은 생분해성을 갖도록 블렌딩된 물질("친환경" PE(또는 바이오폴리에틸렌), "친환경" PP, 또는 바이오 PET와 같은 "친환경" 지속 가능한 중합체 물질)을 제공하도록 구성될 수 있다. 다시 말해서, "친환경" 지속 가능한 중합체 물질 그 자체가 단독으로 생분해 가능하지 않은 경우에도, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질도 포함하는 물품에 포함되면 실제로 생분해 가능하게 될 수 있다. 이 결과는 또한 큰 이점이다.In addition to desirable sustainability characteristics, the carbohydrate-based polymer materials can be blended to be biodegradable (“green” sustainable polymer materials such as “green” PE (or biopolyethylene), “green” PP, or bioPET). It can be configured to provide. In other words, even if the “green” sustainable polymeric material itself is not biodegradable, it can actually become biodegradable when included in an article that also includes the carbohydrate-based polymeric material. This result is also a huge advantage.
게다가, 많은 물품(예: 특히 얇은 필름)은, 주어진 두께에서 증가된 강도가 바람직할 수 있도록, 종래의 플라스틱 물질(예: 석유화학 기반 중합체 물질)로부터 형성될 때 특히 우수한 강도를 갖지 않는다. "친환경" 플라스틱 물질은 그의 상응하는 종래의 석유화학 기반 계통과 유사한 물리적 특징을 나타내기 때문에, 이러한 "친환경" 플라스틱 물질은 또한 특히 우수한 강도를 갖지 않고, 물품 두께를 증가시키지 않으면서 강도를 증가시키는 방법이 바람직할 수 있다. 본원에 기재된 바와 같은 탄수화물 기반 중합체 물질과 블렌딩될 때, 이러한 증가된 강도 결과가 달성 가능하다. 예를 들어, 폴리에틸렌 필름(예: 바이오폴리에틸렌("친환경" PE) 또는 메탈로센 석유화학 기반 PE)은 1 mil 두께 필름에 대해 약 150 g의 다트 충격 강도를 가질 수 있지만, 필름 두께를 증가시키지 않으면서 강도가 증가될 수 있다면 유리할 수 있다. 본 실시양태는 이러한 증가된 강도를 제공할 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은 탄수화물 기반 중합체 물질과 블렌딩될 때, 강도는 적어도 5%만큼 증가할 수 있다. 일부 실시양태의 전형적인 결과는 20% 또는 그 초과의 강도 증가를 초래할 수 있다.Moreover, many articles (e.g., especially thin films) do not have particularly good strength when formed from conventional plastic materials (e.g., petrochemical-based polymer materials), such that increased strength at a given thickness may be desirable. Because "green" plastic materials exhibit similar physical characteristics to their corresponding conventional petrochemical-based counterparts, these "green" plastic materials also do not have particularly superior strength, and it is difficult to increase strength without increasing article thickness. A method may be desirable. When blended with carbohydrate-based polymeric materials as described herein, these increased strength results are achievable. For example, polyethylene films (such as biopolyethylene (“green” PE) or metallocene petrochemical-based PE) can have a dart impact strength of approximately 150 g for a 1 mil thick film, but do not increase film thickness. It may be advantageous if the strength can be increased without This embodiment can provide this increased strength. For example, when blended with carbohydrate-based polymer materials as described herein, strength can be increased by at least 5%. Typical results of some embodiments can result in strength increases of 20% or more.
상기 물품은 상기 탄수화물 기반 중합체 물질 및 상기 지속 가능한 중합체 물질을 혼합하고, 상기 혼합물을 가열하고, 상기 혼합물을 성형하고(예: 사출 성형), 상기 혼합물을 압출하고, 상기 혼합물을 블로잉 성형하고, 상기 혼합물을 블로잉 형성하고, 상기 혼합물을 열성형함으로써 생산될 수 있다. 다양한 기타 플라스틱 제조 공정은 본 개시내용에 비추어 볼 때 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.The article is made by mixing the carbohydrate-based polymer material and the sustainable polymer material, heating the mixture, molding the mixture (e.g., injection molding), extruding the mixture, blow molding the mixture, and It can be produced by blowing the mixture and thermoforming the mixture. A variety of other plastic manufacturing processes will be apparent to those skilled in the art in light of this disclosure.
생분해성에 관하여, 상기 방법 및 물품은 이러한 플라스틱 물질을, 본원에 기재된 바와 같이, 낮은 결정화도를 포함하는 구체적 특징을 갖는 탄수화물 기반(예: 전분 기반) 중합체 물질과 블렌딩함으로써 자체적으로 달리 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질에 생분해성을 부여할 수 있다. 이러한 실시양태는 버려지는 수많은 플라스틱 제품이, 중합체에 안정한 상태로 무기한으로 계속하여 존재하는 것보다, 쓰레기 매립지 또는 유사한 환경에서 용이하게 생분해될 수 있게 한다는 점에서 특히 유익하다.With respect to biodegradability, the methods and articles are directed to plastics that are not otherwise biodegradable on their own by blending such plastic materials with carbohydrate-based (e.g., starch-based) polymeric materials that have specific characteristics, including low crystallinity, as described herein. It can give biodegradability to a substance. This embodiment is particularly advantageous in that it allows many discarded plastic products to readily biodegrade in landfills or similar environments, rather than continuing to exist in a polymer stable state indefinitely.
더욱이, 출원인은 상기 물품이 전형적인 저장 및 사용 환경에서 저장되는 경우에(예: 가정, 사무실, 창고 등에서 저장되는 경우에) 이러한 물품의 생분해가 용이하게 발생하지 않지만, 물품이 쓰레기 매립지 또는 퇴비 또는 다른 전형적인 폐기 조건이 모의되거나 그와 같은 환경에 배치되는 경우에 생분해가 일반적으로 발생하기 시작하기만 한다는 것을 관찰하였다. 예를 들어, 이러한 조건은 종종 (i) 정상 주변 "사용" 또는 "저장" 온도를 초과하여 약간 상승된 온도, (ii) 상승된 수분 수준에 대한 노출, 및 (iii) 쓰레기 매립지 또는 퇴비 및 유사한 폐기 환경에 취약한 특정 부류의 미생물에 대한 노출을 포함한다. 상승된 온도 및 수분은 필요한 미생물이 또한 존재하지 않는 한 이러한 물품의 분해를 야기하지 않을 것이다. 상기 조건의 조합은 이러한 물질의 블렌드로부터 형성된 물품이 생분해되기 시작하도록 야기한다. 본원에 기재된 바와 같은 제3자 시험은 상기 탄수화물 기반 중합체 물질이 생분해될 뿐만 아니라, 달리 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질 또한 실제로 생분해되는 것을 확인한다.Moreover, Applicant asserts that biodegradation of said articles will not readily occur if said articles are stored in typical storage and use environments (e.g., stored in homes, offices, warehouses, etc.), but that they may not be disposed of in landfills or composted or otherwise disposed of. It has been observed that biodegradation generally only begins to occur when typical disposal conditions are simulated or placed in such an environment. For example, these conditions are often (i) slightly elevated temperatures above normal ambient “use” or “storage” temperatures, (ii) exposure to elevated moisture levels, and (iii) landfill or compost and similar Includes exposure to certain classes of microorganisms that are vulnerable to disposal environments. Elevated temperature and moisture will not cause decomposition of these articles unless the necessary microorganisms are also present. The combination of the above conditions causes articles formed from the blend of these materials to begin to biodegrade. Third party testing as described herein confirms that not only are the carbohydrate-based polymer materials biodegradable, but that otherwise non-biodegradable plastic materials are actually biodegradable.
이러한 생분해가 상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 블렌딩될 때 가능하게 되는 메커니즘은 완전히 이해되지 않을 수 있지만, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질의 특정한 특징과 커플링된 2종의 플라스틱 물질을 함께 블렌딩하는 것은 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질과 연관된 흡습 장벽을 어떻게든 파괴하여, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질을 생분해할 수 있는 미생물이 탄수화물 기반 중합체 물질을 생분해할 뿐만 아니라, 인접한 플라스틱 분자 또한 생분해하는 것으로 여겨진다. 탄소 결합은 파괴되고, 생분해는 배출된 이산화탄소 및 메탄을 포착하여 측정하는 제3자 시험을 기반으로 하여 확인된다. 이러한 결과는 놀랍고 예상치 못한 것이며 특히 유리하다.Although the mechanisms by which such biodegradation becomes possible when blended with the carbohydrate-based polymeric material may not be fully understood, blending the two plastic materials together coupled with the specific characteristics of the carbohydrate-based polymeric material makes them non-biodegradable. It is believed that by somehow breaking the moisture absorption barrier associated with the plastic material, microorganisms capable of biodegrading the carbohydrate-based polymer material not only biodegrade the carbohydrate-based polymer material, but also biodegrade adjacent plastic molecules. Carbon bonds are broken and biodegradation is confirmed based on third-party testing that captures and measures released carbon dioxide and methane. These results are surprising, unexpected, and particularly advantageous.
본 개시내용의 또 다른 측면은 적어도 일부 실시양태에서 블로우업비 및 또는 다이 갭을 조작함으로써 블로잉된 플라스틱 필름에 증가된 강도를 제공하는 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 플라스틱 필름을 필름 블로잉 장치로 블로잉하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 필름은 중합체 물질(예: 폴리에틸렌 등) 및 본원에 기재된 재생 가능한 탄수화물 기반(예: 전분 기반) 중합체 물질을 포함한 블렌드로부터 블로잉되고, 상기 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질은 예를 들어, 20% 이하의 결정화도를 갖는, 실질적으로 무정형이고/이거나, 다른 특정한 특징을 포함한다. 예를 들어, 상기 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질은 적어도 1.0 GPa의 영률을 가질 수 있고/있거나, 70℃ 내지 100℃의 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도를 가질 수 있다. 상기 필름 블로잉 장치는 구체적으로 플라스틱 필름을 블로잉할 때 적어도 2.0의 높은 블로우업비에서, 및/또는 좁은 다이 갭(예: 500 미크론 이하)으로 작동된다. 이러한 특징은 놀랍게도, 출원인에 의해 발견된 상기 탄수화물 기반 중합체 물질을 사용할 때, 더 낮은, 보다 전형적인 블로우업비(예: 1.5) 또는 더 넓은 다이 갭에서 제공될 수 있는 강도와 비교하여, 플라스틱 필름에 증가된 강도를 제공한다. 단지 블로우업비 또는 다이 갭을 변경하는 동안 증가된 강도를 제시하는 이러한 비교는 동일한 물질로 수행될 수 있다. 이러한 증가된 강도는 또한 NuPlastiQ 또는 ESR, 또는 본원에서 확인된 바와 같은 특정한 특징을 갖는 다른 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질 없이, 상기 "다른" 중합체 물질(예: 폴리에틸렌)을 단독으로 사용하여 필름을 블로잉할 때 제공될 수 있는 상기 강도와 비교하여 나타낼 수 있다. PE를 단독으로 블로잉할 때, 블로우업비 및 다이 갭은 강도에 유의한 영향을 미치지 않는다.Another aspect of the present disclosure relates to methods of providing increased strength to blown plastic films by manipulating the blowup ratio and or die gap, at least in some embodiments. Such methods may include blowing a plastic film with a film blowing device, wherein the film is formed from a blend comprising a polymeric material (e.g., polyethylene, etc.) and a renewable carbohydrate-based (e.g., starch-based) polymeric material described herein. Once blown, the renewable carbohydrate-based polymeric material is substantially amorphous, for example, has a crystallinity of 20% or less, and/or includes other specified characteristics. For example, the renewable carbohydrate-based polymeric material may have a Young's modulus of at least 1.0 GPa and/or may have a glass transition temperature, Vicat softening temperature, or heat distortion temperature of 70°C to 100°C. The film blowing device is specifically operated at high blowup ratios of at least 2.0 and/or with narrow die gaps (e.g. less than 500 microns) when blowing plastic films. These features surprisingly show an increase in the strength of plastic films when using the carbohydrate-based polymer materials discovered by the applicant, compared to the strength that can be provided at lower, more typical blow-up ratios (e.g. 1.5) or wider die gaps. Provides strength. This comparison, showing increased strength while simply varying the blowup ratio or die gap, can be performed with the same materials. This increased strength also allows the film to be blown using the "other" polymeric material (e.g., polyethylene) alone, without NuPlastiQ or ESR, or other renewable carbohydrate-based polymeric materials with specific characteristics as identified herein. It can be expressed by comparing it to the strength that can be provided when. When blowing PE alone, blowup ratio and die gap do not significantly affect strength.
이러한 방법은 블로우업비를 고려 가능하게 조작할 수 있는(예: 아마 생성된 필름의 펼친 평평한 너비를 조작하는) 임의의 다른 목적과는 대조적으로, 생성된 블로잉된 필름에 증가된 강도를 제공하기 위해 높은 블로우업비 및/또는 좁은 다이 갭을 구체적으로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.This method may be used to provide increased strength to the resulting blown film, as opposed to any other purpose for which the blowup ratio can be plausibly manipulated (e.g., perhaps manipulating the unfolded flat width of the resulting film). This may include specifically selecting a high blowup ratio and/or narrow die gap.
예를 들어, 출원인은 "다른" 중합체 물질, 예컨대 폴리에틸렌 단독으로부터 필름을 블로잉할 때, 블로우업비가 조작됨에 따라 강도에 유의한 효과가 없다는 것을 발견하였다. 더욱이, 출원인은 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질 예컨대 NuPlastiQ 또는 ESR을 필름이 블로잉된 블렌드에 첨가할 때, 100% 폴리에틸렌 또는 다른 중합체 물질 필름과 비교하여, 블로잉 필름에서 전형적으로 사용되는 동일한 전형적인 1.5 블로우업비에서 블로잉될 때, 이러한 블렌딩된 필름에 대한 강도의 유의한 감소가 없다는 것을 발견하였다. 출원인은 NuPlastiQ 또는 ESR와 같이 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함한 블렌딩된 필름을 예를 들어, 적어도 2.0, 바람직하게는 2.2 내지 2.8(예: 2.5)로 블로우업비를 증가시켜 블로잉할 때 강도 증가가 실제로 달성될 수 있다는 것을 추가로 발견하였다.For example, applicants have discovered that when blowing films from “other” polymer materials, such as polyethylene alone, there is no significant effect on strength as the blowup ratio is manipulated. Moreover, Applicants note that when adding renewable carbohydrate-based polymeric materials such as NuPlastiQ or ESR to the blend from which the film is blown, at the same typical 1.5 blowup ratio typically used in blown films, compared to 100% polyethylene or other polymeric material films. It was found that there was no significant decrease in strength for these blended films when blown. Applicants have shown that when blowing blended films containing renewable carbohydrate-based polymer materials such as NuPlastiQ or ESR by increasing the blowup ratio, for example, to at least 2.0, preferably 2.2 to 2.8 (e.g., 2.5), the increase in strength is actually achieved. It was further discovered that this can be achieved.
"다른" 중합체 물질 단독으로부터 형성된 필름에 강도 이외의 이러한 영향이 발생하지 않는 더 높은 블로우업비에서 강도가 증가하는 이유는 완전히 이해되지 않지만, 블로우업비가 증가할 때 블렌드의 분자의 무정형 또는 다른 구조의 정렬 배향, 연신, 또는 규칙적인 배열의 일부 유형이 있을 수 있으며, 이에 강도가 증가되는 것으로 여겨진다. 여하튼, 아마도 완전히 이해되지는 않지만, 출원인은 본원에 기재된 조건 및 방법 하에 증가된 강도를 관찰하고 측정하였다.It is not fully understood why strength increases at higher blowup ratios when these effects other than strength do not occur in films formed from the "other" polymer materials alone, but as the blowup ratio increases, the amorphous or other structural properties of the molecules in the blend may change. There may be some type of aligned orientation, stretching, or regular arrangement, which is believed to increase strength. In any event, although perhaps not fully understood, Applicant has observed and measured increased strength under the conditions and methods described herein.
물품은 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질을 다른 중합체 물질(예: 폴리올레핀 예컨대 폴리에틸렌, 또는 다른 플라스틱)과 혼합하고, 상기 혼합물을 가열하고, 상기 용융된 혼합물을 높은 블로우업비 및/또는 좁은 다이 갭에서 특이적으로 작동되는 필름 블로잉 장치에 공급함으로써 생산될 수 있으며, 그 선택(들)은 생성된 필름에 증가된 강도를 제공하는 목적에 따라 구체적으로 결정된다. 블로잉된 필름은 플라스틱 백, 필름 랩 등을 포함하며 이에 제한되지 않는 매우 다양한 고려 가능한 구조로 추가로 가공될 수 있다.The article is made by mixing a renewable carbohydrate-based polymer material with another polymer material (e.g., a polyolefin such as polyethylene, or another plastic), heating the mixture, and melting the molten mixture at a high blowup ratio and/or a narrow die gap. It can be produced by feeding it into a film blowing device operated at The blown film can be further processed into a wide variety of conceivable structures, including but not limited to plastic bags, film wraps, etc.
본 개시내용의 또 다른 측면은 상기 플라스틱 물질의 전형적인 가열 및 성형 또는 다른 형성 동안 생성된 탄 탄수화물 특유의 냄새가 냄새 감소제, 바람직하게는 유기 냄새 감소제의 매우 작은 분율을 포함함으로써 상쇄되는 실시양태에 관한 것이다. 한 실시양태에서, 냄새 감소제는 상기 탄수화물 기반 중합체 물질(예: 상기 탄수화물 기반 중합체 물질의 마스터배치의 부분으로서)과 함께 포함될 수 있다.Another aspect of the present disclosure is an embodiment in which the characteristic burnt carbohydrate odor produced during typical heating and molding or other formation of the plastic material is counteracted by including a very small fraction of an odor reducer, preferably an organic odor reducer. It's about. In one embodiment, an odor reducing agent may be included with the carbohydrate-based polymeric material (e.g., as part of a masterbatch of the carbohydrate-based polymeric material).
한 실시양태에서, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질은 상기 냄새 감소제보다 훨씬 더 큰 분율로 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질은 상기 냄새 감소제보다 적어도 1000배, 10,000배, 또는 50,000배 이상 함량이 많을 수 있다. 심지어 매우 작은 농도에서도(예: 냄새 감소제 1 대 탄수화물 기반 중합체 물질 50,000), 팝콘, 캐러멜콘, 또는 약간 탄 전분 냄새의 효과적인 제어(즉, 실질적으로 완전 제거)가 달성될 수 있다. 냄새 감소제의 이러한 작은 분율이 상기 결과를 달성하는데 충분하다는 것은 놀라운 일이다.In one embodiment, the carbohydrate-based polymeric material may be present in a much larger fraction than the odor reducer. For example, the carbohydrate-based polymer material may be at least 1000 times, 10,000 times, or 50,000 times more abundant than the odor reducer. Even at very small concentrations (e.g., 1 odor reducer to 50,000 carbohydrate-based polymer material), effective control (i.e., substantially complete elimination) of popcorn, caramel corn, or slightly burnt starch odors can be achieved. It is surprising that such a small fraction of odor reducer is sufficient to achieve the above results.
상기 냄새 제어제 및 상기 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함한 마스터배치는 실제적으로 임의의 고려 가능한 중합체 수지 물질과 블렌딩되고, 바람직한 플라스틱 물품을 생산하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 물품은 탄수화물 기반 중합체 물질(냄새 감소제 포함)을 중합체 수지와 혼합하고, 상기 혼합물을 가열하고, 상기 혼합물을 성형하고(예: 사출 성형), 상기 혼합물을 압출하고, 상기 혼합물을 블로잉 성형하고, 상기 혼합물을 블로잉 형성하고(예: 블로잉 필름을 형성하고), 상기 혼합물을 열성형함으로써 생산될 수 있다. 플라스틱 제조 공정의 상기 나열은 물론 완전하지 않으며, 다양한 기타 플라스틱 제조 공정은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.Masterbatches containing the odor control agent and the carbohydrate-based polymeric material can be blended with virtually any conceivable polymeric resin material and used to produce desirable plastic articles. For example, an article may be prepared by mixing a carbohydrate-based polymer material (including an odor reducer) with a polymer resin, heating the mixture, molding the mixture (e.g., injection molding), extruding the mixture, and forming the mixture. It can be produced by blow molding, blow forming the mixture (e.g., forming a blown film), and thermoforming the mixture. The above listing of plastic manufacturing processes is of course not complete, and various other plastic manufacturing processes will be apparent to those skilled in the art.
냄새 감소제의 작은 분율은 상기 탄수화물 기반 중합체 물질 내에 포함되거나, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질이 블렌딩되는 중합체 수지와 함께 도입되거나, 달리 블렌드 내로 도입될 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질의 마스터배치는 그 안에 이미 포함된 냄새 감소제와 함께 제공될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 냄새 감소제는 탄수화물 기반 중합체 물질과 별개로, 및/또는 물품이 형성되는 블렌드에 포함되는 중합체 수지와 별개로 첨가될 수 있다. BiologiQ로부터 입수 가능한 NuPlastiQ 또는 ESR 이외에도, 다른 탄수화물 기반 또는 전분 기반 중합체 물질이 또한 본원에 기재된 바와 같은 냄새 감소제의 작은 분율의 첨가로 이익을 얻을 수 있다는 것이 명백할 것이다.A small portion of the odor reducer may be included within the carbohydrate-based polymeric material, incorporated with the polymeric resin with which the carbohydrate-based polymeric material is blended, or otherwise incorporated into the blend. In one embodiment, the masterbatch of carbohydrate-based polymeric material may be provided with an odor reducing agent already incorporated therein. In another embodiment, the odor reducing agent may be added separately from the carbohydrate-based polymeric material and/or separately from the polymeric resin included in the blend from which the article is formed. It will be clear that, in addition to NuPlastiQ or ESR available from BiologiQ, other carbohydrate-based or starch-based polymeric materials may also benefit from the addition of small fractions of odor reducers as described herein.
III. 예시적인 물품 및 방법III. Exemplary Articles and Methods
도 1은 본 발명에 따른 예시적인 "기본적" 방법(100)을 예시한다. 상기 "다른" 중합체 물질이 지속 가능한 수지 그 자체(예: "친환경" PE, 바이오 PET 등), 또는 블로우업비 및/또는 다이 갭에 관하여, 필름을 블로잉할 때 특정 선택을 포함한다면, 냄새 감소제의 포함과 같은 다양한 세부사항이 추가될 수 있다는 것이 본 개시내용으로부터 명백할 것이다. (102)에서, 방법(100)은 하나 이상의 "다른" 중합체 물질, 예를 들어, 반드시는 아니지만 전형적으로, 생분해 가능하지 않은 물질(예: 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 기타 폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리스티렌, ABS, 폴리비닐 클로라이드, 나일론, 또는 폴리카르보네이트 포함하나 이에 제한되지 않음)을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. (104)에서, 방법(100)은 20% 이하의 결정화도(예: 더욱 전형적으로는 10% 미만)를 나타내는 실질적으로 무정형인 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질을 제공하는 단계를 포함한다. 다른 특징이 대안적으로 또는 추가적으로 존재할 수 있다(예: 1.0 GPa 이상의 영률, 적어도 70℃, 적어도 80℃, 또는 80℃ 내지 100℃의 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도). 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질은 전분 기반 중합체 물질을 포함할 수 있다. 상기 탄수화물 기반 중합체 물질 및 상기 다른 중합체 물질은 바람직한 형태, 예컨대 펠릿, 분말, 너들(nurdle), 슬러리, 및/또는 액체로 제공될 수 있다. 구체적 실시양태에서, 물질은 펠릿의 형태일 수 있다. 상기 방법은 다른 중합체 물질을 탄수화물 기반 중합체 물질과 블렌딩하는 것을 추가로 포함한다.1 illustrates an exemplary “basic” method 100 according to the present invention. Odor reducers, if said “other” polymeric materials include sustainable resins themselves (e.g. “green” PE, bio PET, etc.), or specific choices when blowing the film, with regard to blow-up ratio and/or die gap. It will be apparent from this disclosure that various details can be added, such as the inclusion of . At 102, method 100 may be used to prepare one or more “other” polymeric materials, such as materials that are typically, but not necessarily, non-biodegradable (e.g., polyethylene, polypropylene, other polyolefins, polyethylene terephthalate, polyesters). , polystyrene, ABS, polyvinyl chloride, nylon, or polycarbonate). At 104, method 100 includes providing one or more substantially amorphous carbohydrate-based polymeric materials exhibiting a crystallinity of less than 20% (e.g., more typically less than 10%). Other characteristics may alternatively or additionally be present (e.g., Young's modulus of at least 1.0 GPa, glass transition temperature of at least 70°C, at least 80°C, or 80°C to 100°C, Vicat softening temperature or heat distortion temperature). The one or more carbohydrate-based polymeric materials may include starch-based polymeric materials. The carbohydrate-based polymeric materials and the other polymeric materials may be provided in any desired form, such as pellets, powders, nurdles, slurries, and/or liquids. In specific embodiments, the material may be in the form of pellets. The method further includes blending another polymeric material with the carbohydrate-based polymeric material.
이러한 블렌드는 임의의 고려 가능한 방법을 통해 바람직한 물품으로 제조하여 형성될 수 있다. 이러한 방법의 예는 압출 방법일 수 있다. 예를 들어, 상기 다른 중합체 물질 및 상기 탄수화물 기반 중합체 물질은 압출기 내로(예: 압출기의 하나 이상의 호퍼 내로) 공급될 수 있다. 상이한 물질은 압출기의 동일한 챔버 내로, 상이한 챔버 내로, 대략 동시에(예: 동일한 호퍼를 통해), 또는 상이한 시점에(예: 상이한 호퍼를 통해, 하나가 다른 하나보다 축을 따라 더 일찍 압출기 내로 도입됨) 등으로 공급될 수 있다. 매우 많은 가능성이 가능하다는 것이 명백할 것이다.Such blends may be formed and manufactured into the desired articles by any conceivable method. An example of such a method may be an extrusion method. For example, the other polymeric material and the carbohydrate-based polymeric material can be fed into an extruder (eg, into one or more hoppers of the extruder). Different materials may be introduced into the same chamber of the extruder, into different chambers, at approximately the same time (e.g., through the same hopper), or at different times (e.g., through different hoppers, one being introduced into the extruder earlier along the axis than the other). etc. can be supplied. It will be clear that many, many possibilities are possible.
일부 경우에, 상기 다른 중합체 물질은 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 플라스틱 또는 중합체 물질은 폴리에틸렌 폴리프로필렌 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 기타 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리스티렌, ABS, 폴리비닐 클로라이드, 나일론, 폴리카르보네이트 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 이러한 플라스틱 물질은 석유화학 공급원으로부터, 또는 소위 "친환경" 또는 지속 가능한 공급원(예: "친환경" PE, 바이오 PET 등)으로부터 공급될 수 있다.In some cases, the other polymeric materials may include polyolefins. For example, such plastic or polymer materials may include, but are not limited to, polyethylene polypropylene polyethylene terephthalate, other polyolefins, polyesters, polystyrene, ABS, polyvinyl chloride, nylon, polycarbonate, etc. These plastic materials may be sourced from petrochemical sources or from so-called “green” or sustainable sources (e.g. “green” PE, bio PET, etc.).
일부 경우에, 상기 "다른" 중합체 물질은 그 자체가 지속 가능한, 예를 들어, 지속 가능한 폴리올레핀일 수 있다. 예를 들어, 이러한 지속 가능한 중합체 물질은 "친환경" 폴리에틸렌(바이오 PE), "친환경" 폴리프로필렌(바이오 PP), 바이오 PET, 또는 지속 가능한 식물 공급원으로부터 형성될 수 있는 다른 플라스틱 물질을 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 비제한적 예로써, "친환경" PE는 사탕수수, 기타 당료 작물(예: 사탕무) 또는 곡물(예: 옥수수, 밀 등)로부터 형성될 수 있는 에탄올로부터 유래될 수 있다. "친환경" PE(또한 때때로 "바이오 PE"로도 지칭됨)는 석유화학 공급원료로부터 형성된 PE와 유사한 화학적 구조를 갖지만, 에탄올, 또는 중합에 사용된 에틸렌 단량체는 석유화학 공급원료보다는, 지속 가능한 공급원으로부터 유래된다. "친환경" PP는 사탕수수, 다른 당료 작물, 또는 곡물(예: 옥수수)로부터 유래된 프로판올(또는 아마도 이소프로판올)으로부터 유래될 수 있는 프로필렌으로부터 유사하게 형성될 수 있다. "친환경" 지속 가능한 중합체 물질의 또 다른 예는 바이오 PET이며, 예를 들어, 바이오 PET에서 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(예: 전형적으로 에틸렌 글리콜 및 테레프탈산)를 형성하는데 사용된 단량체는 식물 공급원 예컨대 사탕수수, 기타 당료 작물, 또는 곡물로부터 유사하게 유래될 수 있다. PET는 폴리에스테르 패밀리의 가장 흔한 열가소성 수지이다. 지속 가능한 식물 공급원으로부터 유사하게 형성될 수 있는 또 다른 폴리에스테르는 폴리부티레이트 아디페이트 테레프탈레이트(바이오 PBAT)이다. PBAT는 아디프산, 1,4 부탄디올 및 디메틸 테레프탈레이트의 코폴리에스테르로서 형성될 수 있다. 이러한 출발 물질 중 하나 이상은 지속 가능한 식물 공급원으로부터 유래될 수 있다. 사용될 수 있는 또 다른 가능한 "친환경" 중합체 수지 물질은 폴리(락트산)이다. PLA는, 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 전형적으로 락트산 및/또는 락티드 에스테르의 단량체로부터 생산된다. PLA 생산을 위한 하나 이상의 출발 물질은 지속 가능한 식물 공급원으로부터 유래될 수 있다. 사용될 수 있는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 친숙할 다른 가능한 "친환경" 중합체는 PBS(폴리부틸렌 숙시네이트) 또는 PCL(폴리카프로락톤)을 포함한다.In some cases, the “other” polymeric material may itself be sustainable, for example a sustainable polyolefin. For example, these sustainable polymer materials may include “green” polyethylene (bio-PE), “green” polypropylene (bio-PP), bio-PET, or other plastic materials that can be formed from sustainable plant sources. It is not limited to this. As a non-limiting example, “green” PE may be derived from ethanol, which may be formed from sugar cane, other sugar crops (e.g., sugar beets), or grains (e.g., corn, wheat, etc.). “Green” PE (also sometimes referred to as “bio-PE”) has a similar chemical structure to PE formed from petrochemical feedstocks, but the ethanol, or ethylene monomer used in the polymerization, is from sustainable sources, rather than petrochemical feedstocks. It is derived from “Green” PP can similarly be formed from propylene, which can be derived from propanol (or perhaps isopropanol) derived from sugar cane, other sugar crops, or grains (e.g. corn). Another example of a “green” sustainable polymer material is bio-PET, for example, in bio-PET the monomers used to form poly(ethylene terephthalate) (e.g. typically ethylene glycol and terephthalic acid) come from plant sources such as candy. It may similarly be derived from sorghum, other sugar crops, or grains. PET is the most common thermoplastic of the polyester family. Another polyester that can be similarly formed from sustainable plant sources is polybutyrate adipate terephthalate (bio-PBAT). PBAT can be formed as a copolyester of adipic acid, 1,4 butanediol, and dimethyl terephthalate. One or more of these starting materials may be derived from sustainable plant sources. Another possible "green" polymer resin material that could be used is poly(lactic acid). PLA, as understood by those skilled in the art, is typically produced from monomers of lactic acid and/or lactide esters. One or more starting materials for PLA production may be derived from sustainable plant sources. Other possible "green" polymers that will be familiar to those skilled in the art that could be used include PBS (polybutylene succinate) or PCL (polycaprolactone).
관련 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 중합체를 합성하는 방법과 친숙할 것이다. 이러한 중합체의 제조를 위해 사용된 구성성분 중 하나 이상은 적합한 재생 가능한 식물성 또는 다른 재생 가능한 생물학적 공급원(예: 박테리아 생성)으로부터 유래될 수 있다. "친환경" PE는 Braskem으로부터 입수 가능하고, 바이오 PET는 Coca ColaTM의 Plant BottleTM에서 입수 가능하며 다른 플라스틱 제조사에서도 사용 가능하다. PE, PP, PET 및 PBAT가 지속 가능한 식물 공급원으로부터 유래된 물질로부터 형성될 수 있는 "친환경" 바이오플라스틱의 예지만, 수많은 다른 "친환경" 플라스틱이 또한 지속 가능한 물질(예: 식물 공급원)로부터 적어도 부분적으로 형성될 수 있는 한, 사용하기에 적합할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 게다가, 사탕수수, 기타 당료 작물, 옥수수, 밀 및 기타 곡물은, 이러한 "친환경" 중합체 물질이 유래될 수 있는 식물 물질의 예시적인 비제한적 예지만, 수많은 다른 식물 및 물질이 또한 적합하게 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.Those skilled in the art will be familiar with methods for synthesizing such polymers. One or more of the ingredients used to prepare such polymers may be derived from suitable renewable plant-based or other renewable biological sources (e.g., bacterially produced). “Green” PE is available from Braskem, bio PET is available from Coca Cola TM 's Plant Bottle TM and is also available from other plastic manufacturers. Although PE, PP, PET, and PBAT are examples of “green” bioplastics that can be formed from materials derived from sustainable plant sources, numerous other “green” plastics are also made at least in part from sustainable materials (e.g. plant sources). It will be understood that as long as it can be formed as, it may be suitable for use. Additionally, sugar cane, other sugar crops, corn, wheat and other grains are illustrative, non-limiting examples of plant materials from which these “green” polymer materials may be derived, although numerous other plants and materials may also be suitably used. This will be understood.
상기 탄수화물 기반 중합체 물질은 하나 이상의 전분을 포함한 복수의 물질(예: 혼합물)로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 전분은 하나 이상의 식물, 예컨대 옥수수 전분, 타피오카 전분, 카사바 전분, 밀 전분, 감자 전분, 쌀 전분, 수수 전분 등으로부터 생산될 수 있다. 일부 실시양태에서, 상이한 유형의 전분의 혼합물이 사용될 수 있으며, 출원인은 강도의 상승작용적 증가의 결과를 발견하였다. 가소제가 또한 상기 탄수화물 기반 중합체 물질이 형성된 구성성분의 혼합물 내에 존재한다. 물이 또한 상기 탄수화물 기반 중합체 물질을 형성하는데 사용될 수 있지만, 단지 소량 내지 무시할 만한 양의 물이 완성된 탄수화물 기반 중합체 물질에 존재한다.The carbohydrate-based polymeric material may be formed from a plurality of materials (eg, a mixture) comprising one or more starches. For example, one or more starches can be produced from one or more plants, such as corn starch, tapioca starch, cassava starch, wheat starch, potato starch, rice starch, sorghum starch, etc. In some embodiments, mixtures of different types of starch can be used, which the applicants have found results in a synergistic increase in strength. Plasticizers are also present in the mixture of ingredients from which the carbohydrate-based polymer material is formed. Although water may also be used to form the carbohydrate-based polymeric material, only small to negligible amounts of water are present in the finished carbohydrate-based polymeric material.
일부 실시양태에서 그 후에, 물품의 전체 중합체 함량(또는 실질적으로 전체 중합체 함량)이 식물 물질로부터 유래될 수 있다는 것이 이해될 것이다. "친환경" 중합체 물질이 전형적으로 바람직한 식물 물질로부터 형성된 에탄올(등)으로부터 유래될 수 있는 중합 가능한 단량체 또는 다른 소분자 중합 가능한 구성성분을 이용하지만, 탄수화물 기반(또는 전분 기반) 중합체 물질은, 이러한 전분 또는 다른 식물 물질을 가공하여 더 작은 중합 가능한 단량체를 형성하기보다는, 전분(및 글리세린 또는 다른 가소제)으로부터 형성될 수 있다. 따라서, 전분 기반 중합체 물질을 만드는데 사용된 전분(들)의 분자량은 전형적으로 "친환경" 지속 가능한 중합체 물질을 만드는데 사용하기 위해 생산된 상대적으로 소분자 단량체의 분자량보다 훨씬 더 클 수 있다. 예를 들어, "친환경" 지속 가능한 중합체 물질을 만드는데 사용된 식물 원료에서 유래된 단량체 또는 다른 중합 가능한 구성성분은 전형적으로 약 500 달톤 미만, 400 달톤 미만, 300 달톤 미만, 200 달톤 미만, 또는 100 달톤 미만일 수 있지만, 전분 기반 중합체 물질을 만드는데 사용된 전분(들)의 분자량은 전형적으로 종종 500 달톤 초과로 상당히 더 높을 수 있으며, 종종 수천, 수만, 또는 심지어 그 이상으로 측정될 수 있다(예: 500 달톤 초과, 적어도 1000 달톤, 적어도 10,000 달톤, 적어도 25,000 달톤, 적어도 40,000 달톤 등). 다시 말해서, 전분 기반 물질을 형성하는데 사용된 상기 전분 물질(예: 천연 전분)은 전형적으로 "친환경" 지속 가능한 중합체 물질을 만드는데 사용된 단량체 또는 다른 중합 가능한 구성성분보다 더 복잡한 분자이다. 예를 들어, 옥수수 전분은 약 693 달톤의 분자량을 가질 수 있다. 감자 전분은 광범위하게 달라질 수 있는 분자량, 예를 들어, 약 20,000 달톤 내지 약 400,000,000 달톤의 분자량을 가질 수 있다(예: 아밀로스는 약 20,000 달톤 내지 약 2,000,000 달톤 범위일 수 있지만, 아밀로펙틴은 약 65,000 달톤 내지 약 400,000,000 달톤 범위일 수 있음). 타피오카 전분은 약 40,000 달톤 내지 약 340,000 달톤 범위의 분자량을 가질 수 있다. 전분 기반 중합체 물질을 형성하는데 이용된 글리세린이 또한 지속 가능한 공급원으로부터 유래될 수 있다. 글리세린은 물론 92 달톤의 분자량을 갖는다.It will be appreciated that in some embodiments thereafter the entire polymer content (or substantially the entire polymer content) of the article may be derived from plant material. While "green" polymeric materials typically utilize polymerizable monomers or other small molecule polymerizable constituents, which may be derived from ethanol (etc.) formed from desirable plant materials, carbohydrate-based (or starch-based) polymeric materials may be derived from such starches or Rather than processing other plant materials to form smaller polymerizable monomers, they can be formed from starch (and glycerin or other plasticizers). Accordingly, the molecular weight of the starch(s) used to make starch-based polymer materials can typically be much greater than the molecular weight of the relatively small molecule monomers produced for use in making “green” sustainable polymer materials. For example, monomers or other polymerizable constituents derived from plant sources used to make “green” sustainable polymer materials typically have a molecular weight of less than about 500 daltons, less than 400 daltons, less than 300 daltons, less than 200 daltons, or 100 daltons. Although the molecular weight of the starch(s) used to make starch-based polymer materials can be significantly higher, typically exceeding 500 Daltons, it can often be measured in the thousands, tens of thousands, or even higher (e.g., 500 Daltons). exceeding a dalton, at least 1000 daltons, at least 10,000 daltons, at least 25,000 daltons, at least 40,000 daltons, etc.). In other words, the starch materials (e.g., natural starches) used to form starch-based materials are typically more complex molecules than the monomers or other polymerizable components used to make “green” sustainable polymer materials. For example, corn starch may have a molecular weight of about 693 daltons. Potato starch can have a molecular weight that can vary widely, for example, from about 20,000 Daltons to about 400,000,000 Daltons (e.g., amylose can range from about 20,000 Daltons to about 2,000,000 Daltons, while amylopectin can range from about 65,000 Daltons to about 400,000,000 Daltons). may be in the range of approximately 400,000,000 daltons). Tapioca starch can have a molecular weight ranging from about 40,000 daltons to about 340,000 daltons. Glycerin used to form starch-based polymer materials can also be derived from sustainable sources. Glycerin, of course, has a molecular weight of 92 Daltons.
탄수화물 기반 중합체 물질의 특징을 다시 참조하면, 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질은 대부분 전분으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 탄수화물 기반 중합체 물질의 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 또는 적어도 80 중량%가 하나 이상의 전분에 기인할 수 있다. 한 실시양태에서, 완성된 탄수화물 기반 중합체 물질의 65 중량% 내지 90 중량%가 하나 이상의 전분에 기인될 수 있다. 무시할만한 물 함량을 제외하고, 완성된 탄수화물 기반 중합체 물질의 나머지는 가소제(예: 글리세린)에 기인될 수 있다. 상기 백분율은 탄수화물 기반 중합체 물질이 형성된 출발 물질에 대해 전분 백분율을 나타낼 수 있거나, 또는 가소제로부터 유래되거나 그에 기인할 수 있는 완성된 탄수화물 기반 중합체 물질의 해당 분율을 나타낼 수 있다(예: 탄수화물 기반 중합체 물질의 적어도 65%가 출발 물질로서 전분(들)에 기인될 수 있음(그로부터 형성될 수 있음)). 일부 물이 탄수화물 기반 중합체 물질을 형성하는데 사용될 수 있을지라도, 실질적으로 탄수화물 기반 중합체 물질의 나머지는 글리세린, 또는 또 다른 가소제에 기인될 수 있다. 매우 적은 잔류 물(예: 2% 미만, 전형적으로 약 1% 이하)이 완성된 탄수화물 기반 중합체 물질에 존재할 수 있다.Referring back to the characteristics of carbohydrate-based polymeric materials, one or more carbohydrate-based polymeric materials may be formed predominantly from starch. For example, at least 65%, at least 70%, at least 75%, or at least 80% by weight of the carbohydrate-based polymeric material can be attributed to one or more starches. In one embodiment, 65% to 90% by weight of the finished carbohydrate-based polymeric material can be attributed to one or more starches. Aside from the negligible water content, the remainder of the finished carbohydrate-based polymer material can be attributed to plasticizers (e.g., glycerin). The percentage may represent the starch percentage relative to the starting material from which the carbohydrate-based polymer material is formed, or it may represent the corresponding fraction of the finished carbohydrate-based polymer material that may be derived from or attributable to the plasticizer (e.g., carbohydrate-based polymer material at least 65% of can be attributed to (can be formed from) starch(s) as starting material. Although some water may be used to form the carbohydrate-based polymer material, substantially the remainder of the carbohydrate-based polymer material may be attributed to glycerin, or another plasticizer. Very little residue (e.g., less than 2%, typically less than about 1%) may be present in the finished carbohydrate-based polymer material.
예를 들어, 상기 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질이 형성된 물질은 가소제의 적어도 12 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 18 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 22 중량%, 35 중량% 이하, 32 중량% 이하, 30 중량% 이하, 28 중량% 이하, 또는 25 중량% 이하를 포함할 수 있다. 이러한 백분율은 가소제로부터 유래되거나 그에 기인할 수 있는 완성된 탄수화물 기반 중합체 물질의 해당 분율을 나타낼 수 있다(예: 탄수화물 기반 중합체 물질의 적어도 12%가 출발 물질로서 가소제에 기인될 수 있음(그로부터 형성될 수 있음)).For example, the material from which the one or more carbohydrate-based polymer materials are formed may comprise at least 12%, at least 15%, at least 18%, at least 20%, at least 22%, up to 35%, 32% by weight of plasticizer. It may include less than or equal to 30% by weight, less than or equal to 28% by weight, or less than or equal to 25% by weight. These percentages may represent the corresponding fraction of the finished carbohydrate-based polymeric material that is derived from or can be attributed to the plasticizer (e.g., at least 12% of the carbohydrate-based polymeric material can be attributed to the plasticizer as a starting material (to be formed therefrom). can)).
예시적인 가소제는 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜, 소르비톨, 다가 알콜 가소제, 히드록실기를 갖지 않는 수소 결합 형성 유기 화합물, 당 알콜의 무수물, 동물성 단백질, 식물성 단백질, 지방족산, 프탈레이트 에스테르, 디메틸 및 디에틸숙시네이트 및 관련 에스테르, 글리세롤 트리아세테이트, 글리세롤 모노 및 디아세테이트, 글리세롤 모노, 디, 및 트리프로피오네이트, 부타노에이트, 테아레이트, 락트산 에스테르, 시트르산 에스테르, 아디프산 에스테르, 스테아르산 에스테르, 올레산 에스테르, 기타 산 에스테르, 또는 그의 조합을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 글리세린이 바람직할 수 있다.Exemplary plasticizers include glycerin, polyethylene glycol, sorbitol, polyhydric alcohol plasticizers, hydrogen bond forming organic compounds without hydroxyl groups, anhydrides of sugar alcohols, animal proteins, vegetable proteins, aliphatic acids, phthalate esters, dimethyl and diethylsuccinate. and related esters, glycerol triacetate, glycerol mono and diacetate, glycerol mono, di, and tripropionate, butanoate, theearate, lactic acid ester, citric acid ester, adipic acid ester, stearic acid ester, oleic acid ester, Including, but not limited to, other acid esters, or combinations thereof. Glycerin may be preferred.
완성된 탄수화물 기반 중합체 물질은 물의 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1.5 중량% 이하, 1.4 중량% 이하, 1.3 중량% 이하, 1.2 중량% 이하, 1.1 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하를 포함할 수 있다. BiologiQ로부터 입수 가능한 NuPlastiQ 또는 ESR 물질은 이러한 완성된 탄수화물 기반 중합체 물질의 예지만, 다른 곳(예: 미래의 어느 시기에) 입수 가능한 다른 물질이 또한 사용하기에 적합할 수 있다는 것이 이해될 것이다.The finished carbohydrate-based polymeric material contains no more than 5%, no more than 4%, no more than 3% by weight, no more than 2%, no more than 1.5%, no more than 1.4%, no more than 1.3%, no more than 1.2%, and no more than 1.1% by weight of water. % or less, or 1% by weight or less. The NuPlastiQ or ESR materials available from BiologiQ are examples of such finished carbohydrate-based polymer materials, but it will be understood that other materials available elsewhere (e.g., at some time in the future) may also be suitable for use.
일부 실시양태에서, 상이한 전분의 혼합물은 탄수화물 기반 중합체 물질을 형성하는데 사용될 수 있다. 이러한 상이한 전분의 혼합물(예: 상이한 작물로부터 기인함)의 사용은 놀랍게도 이러한 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함한 물품에서 강도의 상승작용적 증가와 연관된 것으로 밝혀진 바 있다. 이러한 전분의 혼합물에서, 전분은 복수의 전분의 조합된 중량에 대해 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 3 중량%, 적어도 4 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 또는 10 중량% 내지 50 중량%의 양으로 혼합물에 존재할 수 있다. 일부 비제한적 예시적인 혼합물은 90%의 제1 전분, 및 10%의 제2 전분, 또는 30%의 제1 전분 및 70%의 제2 전분, 또는 50%의 제1 전분 및 50%의 제2 전분을 포함할 수 있다. 2종 초과의 전분(예: 3 또는 4종의 상이한 전분을 사용한) 혼합물이 또한 사용될 수 있다.In some embodiments, mixtures of different starches can be used to form carbohydrate-based polymeric materials. The use of mixtures of these different starches (e.g. originating from different crops) has surprisingly been found to be associated with a synergistic increase in strength in articles comprising these carbohydrate-based polymeric materials. In such mixtures of starches, the starch is present in an amount of at least 1%, at least 2%, at least 3%, at least 4%, at least 5%, at least 10%, at least 15% by weight relative to the combined weight of the plurality of starches. %, at least 20% by weight, at least 25% by weight, at least 30% by weight, at least 35% by weight, at least 40% by weight, up to 95% by weight, up to 90% by weight, up to 85% by weight, up to 80% by weight, 75% by weight Hereinafter, it may be present in the mixture in an amount of up to 70% by weight, up to 65% by weight, up to 60% by weight, up to 55% by weight, up to 50% by weight, or from 10% to 50% by weight. Some non-limiting exemplary mixtures include 90% first starch, and 10% second starch, or 30% first starch and 70% second starch, or 50% first starch and 50% second starch. May contain starch. Blends of more than two starches (e.g. using three or four different starches) may also be used.
필름 및 다른 물품을 형성하는데 사용하기 위한 적합한 탄수화물 기반(예: 전분 기반) 중합체 물질의 예는 상표명 NuPlastiQ 또는 ESR("Eco Starch Resin") 하에 미국 아이다호주 아이다호 폴즈 소재의 BiologiQ로부터 입수 가능하다. 구체적 예는 GS-270, GS-300, 및 GS-330을 포함하며 이에 제한되지 않는다. NuPlastiQ 또는 ESR은 펠릿 형태로 제공될 수 있다. GS-270 및 GS-300에 대한 물리적 특징은 하기 표 1에 제시된다.Examples of suitable carbohydrate-based (e.g., starch-based) polymeric materials for use in forming films and other articles are available from BiologiQ, Idaho Falls, Idaho, under the trade names NuPlastiQ or ESR (“Eco Starch Resin”). Specific examples include, but are not limited to, GS-270, GS-300, and GS-330. NuPlastiQ or ESR can be provided in pellet form. Physical characteristics for GS-270 and GS-300 are presented in Table 1 below.
GS-270 및 GS-300에 대해 제시된 상기 특징은 BiologiQ로부터 입수 가능한 다른 NuPlastiQ 또는 ESR 제품의 예시이지만, 값은 다소 달라질 수 있다. 예를 들어, BiologiQ로부터의 NuPlastiQ 또는 ESR 제품은 일반적으로 적어도 70℃, 적어도 75℃, 적어도 80℃, 최대 200℃, 최대 150℃, 최대 125℃, 최대 110℃, 또는 약 70℃ 내지 약 100℃, 또는 80℃ 내지 100℃ 범위인 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 또는 열 변형 온도를 가질 수 있다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는 유리 전이 온도, 비캣 연화 온도 및 열 변형 온도가 결정화도의 정도의 표시일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 용융 온도 범위, 밀도, 영률, 및 물 함량에 대한 값은 표 1에서 상기 제시된 값과 동일하거나 유사할 수 있다. 일부 특징은 GS-270 및 GS-300에 대해 제시된 값에서 다소(예: ±25%, 또는 ±10%) 유사하게 달라질 수 있다. NuPlastiQ 또는 ESR은 무정형 구조(예: 전형적인 생전분보다 더 무정형)를 갖는다. 예를 들어, 전형적인 생전분 분말은 대부분 결정질 구조(예: 50% 초과)를 갖지만, NuPlastiQ 또는 ESR은 대부분 무정형 구조(예: 10% 미만 결정질)를 갖는다. 임의의 적합한 표준은 유리 전이 온도, 열 변형 온도, 비캣 연화 온도 또는 임의의 다른 물리적 특징을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 유리 전이 온도는 ASTM D-3418에 따라, 열 변형 온도는 ASTM D-648에 따라, 비캣 연화 온도는 ASTM D-1525에 따라 결정될 수 있다.The above characteristics presented for GS-270 and GS-300 are examples of other NuPlastiQ or ESR products available from BiologiQ, but values may vary slightly. For example, NuPlastiQ or ESR products from BiologiQ generally have temperatures of at least 70°C, at least 75°C, at least 80°C, up to 200°C, up to 150°C, up to 125°C, up to 110°C, or about 70°C to about 100°C. , or may have a glass transition temperature, Vicat softening temperature, or heat distortion temperature ranging from 80° C. to 100° C. Those skilled in the art will understand that glass transition temperature, Vicat softening temperature and heat distortion temperature can be indicative of the degree of crystallinity. The values for melt temperature range, density, Young's modulus, and water content may be the same or similar to the values set forth above in Table 1. Some characteristics may vary somewhat (e.g., ±25%, or ±10%) from the values presented for GS-270 and GS-300. NuPlastiQ or ESR has an amorphous structure (i.e. more amorphous than typical raw starch). For example, a typical raw starch powder has a predominantly crystalline structure (e.g., greater than 50% crystalline), whereas NuPlastiQ or ESR has a predominantly amorphous structure (e.g., less than 10% crystalline). Any suitable standard can be used to measure the glass transition temperature, heat distortion temperature, Vicat softening temperature or any other physical characteristic. For example, the glass transition temperature can be determined according to ASTM D-3418, the heat distortion temperature according to ASTM D-648, and the Vicat softening temperature according to ASTM D-1525.
NuPlastiQ 또는 ESR은 기재된 바와 같이 낮은 물 함량을 갖는다. NuPlastiQ 또는 ESR은 수분을 흡수하므로, 이는 소성 거동을 나타내고 유연하게 된다. 습한 환경으로부터 제거될 경우, 물질은 건조해지고 다시 뻣뻣해진다 (예: 다시 약 1% 미만 물 함량을 나타냄). NuPlastiQ 또는 ESR(예: 펠릿 형태)에 존재하는 수분은 도 1에 제시된 것처럼 가공 동안 증기의 형태로 방출될 수 있다. 결과적으로, 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질과 블렌딩된 전분 기반 중합체 물질 예컨대 NuPlastiQ 또는 ESR로부터 생산된 필름 또는 다른 물품은 훨씬 더 낮은 물 함량을 나타낼 수 있는데, 이는 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질은 전형적으로 물을 포함하지 않거나 무시할만한 물을 포함할 것이며, NuPlastiQ 또는 ESR에서의 물은 전형적으로 바람직한 물품의 제조 동안 방출될 수 있기 때문이다.NuPlastiQ or ESR has a low water content as described. NuPlastiQ or ESR absorbs moisture, so it exhibits plastic behavior and becomes flexible. When removed from the humid environment, the material dries and becomes stiff again (i.e. again exhibiting a water content of less than about 1%). Moisture present in NuPlastiQ or ESR (e.g. in pellet form) may be released in the form of vapor during processing, as shown in Figure 1. As a result, films or other articles produced from starch-based polymer materials such as NuPlastiQ or ESR blended with non-biodegradable plastic materials may exhibit much lower water content, as non-biodegradable plastic materials typically retain water. It will contain no or negligible water, as water in NuPlastiQ or ESR typically can be released during manufacture of the desired article.
상기 탄수화물 기반 중합체 물질에서의 낮은 물 함량은 중요할 수 있는데, 이는 유의한 물 함량은, 특히 물품이 얇은 필름의 형성을 필요로 하는 경우에, 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질과 비상용성을 초래할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 물은 증발하기 때문에, 이는 필름 또는 다른 물품 내에서의 공동, 뿐만 아니라 다른 문제를 초래할 수 있다. 얇은 필름을 블로잉할 때, 사용된 탄수화물 기반 중합체 물질은 바람직하게는 약 1% 이하 물을 포함할 수 있다.The low water content in the carbohydrate-based polymer materials can be important, as significant water content can lead to incompatibility with non-biodegradable plastic materials, especially if the article requires the formation of a thin film. Because. For example, because water evaporates, this can lead to cavities within the film or other article, as well as other problems. When blowing thin films, the carbohydrate-based polymer material used may preferably contain up to about 1% water.
NuPlastiQ 또는 ESR 물질에서 낮은 물 함량은, 상대적으로 낮은 물 함량을 포함할 수 있는 일부 종래의 TPS 물질에서 통상적인 에스테르화를 통해 달성되지 않는다. 이러한 에스테르화는 값비싸고 수행하기에 복잡할 수 있다. 에테르화도 마찬가지일 수 있다. 더욱이, NuPlastiQ 또는 ESR 또는 다른 탄수화물 기반 중합체 물질의 출발 물질은 화학적으로 반응되고/되거나 변경된 바 있으므로, 본원에서 이용 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질의 예시인 NuPlastiQ 또는 ESR 물질은 또한 전형적으로 그 자체가 그런 임의의 확인 가능한 전분, 또는 확인 가능한 글리세린을 실제로 포함하지 않는다. 하기 기재된(예: 그리고 도 4에 제시된) 바와 같은 예시적인 탄수화물 기반 중합체 물질의 X선 회절 패턴은 이러한 화학적 변경의 증거이며, 완성된 중합체 물질이 이러한 확인 가능한, 천연 형태의 전분이 실질적으로 없을 수 있다는 것을 제시한다. 다시 말해서, 탄수화물 기반 중합체 물질은 전분 및 글리세린을 포함한 혼합물로서 단순히 인식되지 않는다. 탄수화물 기반 중합체 물질에서 달성가능한 낮은 물 함량은 전분 및 가소제 물질의 천연 전분, 또는 종래의 열가소성 전분과 같은 물을 보유하지 않은 열가소성 중합체로의 화학적 변경에 적어도 부분적으로 기인하는 것으로 여겨진다.The low water content in NuPlastiQ or ESR materials is not achieved through conventional esterification in some conventional TPS materials, which may contain relatively low water content. Such esterifications can be expensive and complex to perform. The same may be true for etherification. Moreover, since the starting materials of NuPlastiQ or ESR or other carbohydrate-based polymeric materials have been chemically reacted and/or altered, the NuPlastiQ or ESR materials that are exemplary carbohydrate-based polymeric materials available herein also typically contain any such material. Contains virtually no identifiable starch or identifiable glycerin. The X-ray diffraction patterns of exemplary carbohydrate-based polymeric materials, such as those described below (e.g., and shown in Figure 4), are evidence of such chemical modifications, and indicate that the finished polymeric material may be substantially free of this identifiable, native form of starch. suggests that there is In other words, carbohydrate-based polymer materials are not simply perceived as a mixture containing starch and glycerin. It is believed that the low water content achievable in carbohydrate-based polymeric materials is due, at least in part, to the chemical modification of the starch and plasticizer materials to thermoplastic polymers that do not retain water, such as native starches or conventional thermoplastic starches.
도 1을 다시 참조하면, 상대적으로 높은 온도에서의 가공은 휘발된 글리세린의 일부 방출(예: 연기로 볼 수 있음)을 초래할 수 있다. 필요하다면(예: 저장된 펠릿이 추가의 물을 흡수했을 수 있는 경우), 펠릿의 건조는 임의의 흡수된 물을 제거하기에 충분한 따뜻한 건조 공기를, 예를 들어, 60℃에서 1 내지 4시간 동안 단순히 도입함으로써 수행될 수 있다. 펠릿은, 특히 필름을 형성하는 경우에, 가공 전에 약 1% 미만의 수분 함량으로 건조되어야 한다. NuPlastiQ 또는 ESR 펠릿은 물 흡수를 최소화하고, 바람직하지 않은 분해를 방지하기 위해 열로부터 멀리 떨어진 건조 장소에서 건조제를 함유하는 밀봉된 용기에 단순히 저장될 수 있다.Referring back to Figure 1, processing at relatively high temperatures may result in some release of volatilized glycerin (e.g., visible as smoke). If necessary (e.g. if stored pellets may have absorbed additional water), drying of the pellets can be accomplished by blowing sufficient warm dry air to remove any absorbed water, for example at 60°C for 1 to 4 hours. This can be done by simply introducing it. Pellets should be dried to a moisture content of less than about 1% prior to processing, especially if forming films. NuPlastiQ or ESR pellets can simply be stored in a sealed container containing a desiccant in a dry location away from heat to minimize water absorption and prevent undesirable decomposition.
NuPlastiQ 또는 ESR이 열가소성인 것에 더하여, NuPlastiQ 또는 ESR은 또한 요변성일 수 있으며, 이는 물질이 주위 온도에서 고체지만, 열, 압력 및/또는 마찰 운동이 적용될 때 액체로서 흐른다는 것을 의미한다. 유리하게는, NuPlastiQ 또는 ESR의 펠릿은 표준 플라스틱 생산 방법에서 석유화학 기반 펠릿(임의의 전형적인 생분해 가능하지 않은 플라스틱 수지 펠릿)과 동일하게 사용될 수 있다. NuPlastiQ 또는 ESR 물질 및 그로부터 만들어진 제품은 가스 장벽 특징을 나타낼 수 있다. 이러한 NuPlastiQ 또는 ESR 펠릿을 사용하여 만들어진 제품(예: 필름)은 산소 가스 장벽 특징을 나타낸다(예: 이미 참조로 포함된, 출원인의 이전 출원의 실시예 참조). NuPlastiQ 또는 ESR 물질은, 모든 식용 가능한 원료를 사용하여 만들어진 무독성이고 식용가능할 수 있다. NuPlastiQ 또는 ESR 및 그로부터 만들어진 제품은 내수성이지만, 수용성일 수 있다. 예를 들어, NuPlastiQ 또는 ESR은 습열 조건 하에 그의 펠릿(예: 3-4 mm의 크기)이 5분 이내에 비등수에 완전히 용해되지 않을 정도로 팽창에 저항할 수 있지만, 펠릿은 약 10분 이내에 입에서 용해될 것이다. NuPlastiQ 또는 ESR은 상대적으로 높은 습도 조건에서 방치되는 경우에도, 임의의 유의한 노화(retrogradation)를 나타낼 수 없다는 점에서 안정할 수 있으며, 이는 많은 다른 열가소성 전분 물질과 상이한 특징이다. 물론, NuPlastiQ 또는 ESR로 만들어진 제품 또한 이러한 특징을 나타낼 수 있다. NuPlastiQ 또는 ESR이 습한 조건에서 저장되는 경우에, 과잉 흡수된 물은 단순히 증발될 수 있고, 일단 물 함량이 약 1% 이하이면, 필름 또는 다른 물품을 형성하는데 사용될 수 있다.In addition to NuPlastiQ or ESR being thermoplastic, NuPlastiQ or ESR may also be thixotropic, meaning that the material is solid at ambient temperature but flows as a liquid when heat, pressure and/or frictional motion is applied. Advantageously, the pellets of NuPlastiQ or ESR can be used identically to petrochemical-based pellets (any typical non-biodegradable plastic resin pellets) in standard plastic production methods. NuPlastiQ or ESR materials and products made therefrom may exhibit gas barrier characteristics. Products (e.g., films) made using these NuPlastiQ or ESR pellets exhibit oxygen gas barrier characteristics (e.g., see examples in Applicant's prior applications, already incorporated by reference). NuPlastiQ or ESR materials are non-toxic and edible, made using all edible raw materials. NuPlastiQ or ESR and products made therefrom are water resistant, but may be water soluble. For example, NuPlastiQ or ESR may resist swelling under moist heat conditions to the extent that their pellets (e.g., 3-4 mm in size) will not completely dissolve in boiling water within 5 minutes, but the pellets will be released from the mouth within about 10 minutes. It will dissolve. NuPlastiQ or ESR can be stable in the sense that they cannot show any significant retrogradation even when left in relatively high humidity conditions, a feature that makes them different from many other thermoplastic starch materials. Of course, products made with NuPlastiQ or ESR can also exhibit these characteristics. If NuPlastiQ or ESR is stored in humid conditions, excess absorbed water can simply evaporate and, once the water content is below about 1%, can be used to form films or other articles.
NuPlastiQ 또는 ESR 물질은 또한 전형적인 저장 조건, 심지어 상대적으로 습한 조건 하에서 생분해를 겪지 않는데, 이는 전형적으로, 쓰레기 매립지, 퇴비 또는 특정 요구된 미생물을 함유하는 유사한 폐기 환경의 전형적인 다른 조건이 존재하지 않기 때문이다 물론, 이러한 조건이 존재하는 경우, NuPlastiQ 또는 ESR은 생분해될 뿐만 아니라, 그와 블렌딩된 달리 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질 또한 놀랍게도 생분해된다. 이러한 놀라운 결과의 증거는 본원에 포함된 실시예 섹션에 포함된다.NuPlastiQ or ESR materials also do not undergo biodegradation under typical storage conditions, even relatively humid conditions, since other conditions typical of landfills, composts or similar disposal environments containing certain desired microorganisms are typically absent. Of course, when these conditions exist, not only is NuPlastiQ or ESR biodegradable, but the otherwise non-biodegradable plastic materials it is blended with are also surprisingly biodegradable. Evidence of these surprising results is included in the Examples section included herein.
NuPlastiQ 또는 ESR은 전통적인 폴리에틸렌 플라스틱 수지와 경쟁적인 비용으로 제조되어, 비용 경쟁력이 있을 수 있다. NuPlastiQ 또는 ESR은, 비제한적으로 PE, PP, PET, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리비닐 클로라이드, 나일론 등을 포함한 다른 중합체와 혼합될 수 있다. 상기 생분해 가능하지 않은 중합체는 NuPlastiQ 또는 ESR과 블렌딩함으로써 생분해 가능하게 만들 수 있지만, NuPlastiQ 또는 ESR이 또한 이미 생분해 가능한 및/또는 퇴비화 가능한 중합체, 예컨대 폴리락트산(PLA), 폴리(부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트)(PBAT), 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리히드록시알카노에이트(PHA), 다른 소위 열가소성 전분, 뿐만 아니라 다양한 것들과 블렌딩될 수 있다는 것이 이해될 것이다. PBS, PCL, 및 PHA는 폴리에스테르이다. EcoFlexTM는 NuPlastiQ 또는 ESR 탄수화물 기반 중합체 물질과 블렌딩될 수 있는 플라스틱 물질의 또 다른 예이다. 예를 들어, 본 방법은 탄수화물 기반 중합체 물질(예: NuPlastiQ 또는 ESR)을 단지 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질과 블렌딩하는 것으로 제한되지 않으며, 생분해 가능한 플라스틱(NuPlastiQ 또는 ESR 이외)이 또한, 원한다면, 블렌드로 혼입될 수 있다는 것이 이해될 것이다.NuPlastiQ or ESR is manufactured at a cost competitive with traditional polyethylene plastic resins, making it cost-competitive. NuPlastiQ or ESR can be blended with other polymers, including but not limited to PE, PP, PET, polyester, polystyrene, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyvinyl chloride, nylon, etc. The non-biodegradable polymers can be made biodegradable by blending them with NuPlastiQ or ESR, although NuPlastiQ or ESR can also be used to prepare polymers that are already biodegradable and/or compostable, such as polylactic acid (PLA), poly(butylene adipate-co). -Terephthalate (PBAT), polybutylene succinate (PBS), polycaprolactone (PCL), polyhydroxyalkanoate (PHA), other so-called thermoplastic starches, as well as a variety of others. It will be. PBS, PCL, and PHA are polyesters. EcoFlex TM is another example of a plastic material that can be blended with NuPlastiQ or ESR carbohydrate based polymer materials. For example, the present method is not limited to blending carbohydrate-based polymeric materials (e.g., NuPlastiQ or ESR) with only non-biodegradable plastic materials; biodegradable plastics (other than NuPlastiQ or ESR) may also be blended, if desired. It will be understood that mixing may occur.
추가의 설명으로써, PLA는 퇴비화 가능하며, 이는 상승된 온도 조건(즉, 퇴비화 조건) 하에 분해될 수 있지만, 기술적으로 "생분해 가능"하지 않다는 것을 의미한다. PBS, PCL, 및 PHA와 같이 상기 열거된 물질 중 일부는 생분해 가능할 수 있고 퇴비화 가능할 수 있다. EcoFLEXTM는 퇴비화 가능한 것으로 인증받았다. FTC 친환경 지침은 "통상의 폐기 후" "합리적으로 짧은 기간"(가장 최근에 5년 이내로 정의됨) 이내에 분해되지 않는 한, 플라스틱이 "분해 가능"하다는 무분별한 주장을 할 수 없다고 규정한다.By way of further explanation, PLA is compostable, meaning that it can decompose under elevated temperature conditions (i.e., composting conditions), but is not technically “biodegradable.” Some of the materials listed above, such as PBS, PCL, and PHA, may be biodegradable and compostable. EcoFLEX TM is certified compostable. The FTC's green guidelines state that plastics cannot be recklessly claimed to be "degradable" unless they decompose "after normal disposal" within a "reasonably short period of time" (most recently defined as no more than five years).
일부 실시양태에서, NuPlastiQ 또는 ESR은 상기 기재된 바와 같은 탄수화물 기반 중합체 물질, 및 하나 이상의 상용화제의 양을 포함할 수 있는 마스터배치 제형으로 제공될 수 있다. 마스터배치는 또한 하나 이상의 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질을 포함할 수 있다. 이러한 마스터배치 제형 펠릿은 가공 시기에 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질의 펠릿과 혼합될 수 있다. 임의의 고려가능한 비가, 완성품에서 NuPlastiQ 또는 ESR 및/또는 상용화제 및/또는 종래의 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질의 바람직한 백분율에 따라, 이러한 상이한 펠릿을 혼합하는데 사용될 수 있다.In some embodiments, NuPlastiQ or ESR may be provided in a masterbatch formulation that may include an amount of carbohydrate-based polymeric material as described above, and one or more compatibilizers. The masterbatch may also contain one or more non-biodegradable plastic materials. These masterbatch formulation pellets may be mixed with pellets of non-biodegradable plastic materials at the time of processing. Any conceivable ratio may be used to mix these different pellets, depending on the desired percentage of NuPlastiQ or ESR and/or compatibilizer and/or conventional non-biodegradable plastic material in the finished product.
NuPlastiQ 또는 ESR은 매우 낮은 물 함량을 포함한다. 예를 들어, 생전분(예: ESR을 형성하는데 사용됨)이 전형적으로 약 13 중량%의 물을 포함할 수 있을지라도, BiologiQ로부터 입수 가능한 완성된 NuPlastiQ 또는 ESR 펠릿은 약 1% 미만의 물을 포함한다. NuPlastiQ 또는 ESR 물질은 생분해 가능하며, 본원에 기재된 바와 같이, 전분 기반 NuPlastiQ 또는 ESR 물질은 생분해 가능할 뿐만 아니라, 다른 중합체, 예컨대 생분해 가능하지 않은 PE, PP, PET, 폴리에스테르, 폴리스티렌, ABS, 폴리비닐 클로라이드, 나일론, 및 다른 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질과 블렌딩될 때, 블렌딩된 물질 또한 실질적으로 전적으로 생분해 가능하게 된다. 이러한 결과는 상당히 놀랍고, 특히 유리하다. 본원의 실시예는 이러한 놀라운 결과의 증거를 제공한다. 전형적인 열가소성 전분 물질은 다른 플라스틱 물질과 블렌딩될 때 이러한 특징을 주장하거나 나타내지 않는다.NuPlastiQ or ESR contains very low water content. For example, although raw starch (e.g. used to form ESR) may typically contain about 13% water by weight, finished NuPlastiQ or ESR pellets available from BiologiQ contain less than about 1% water. do. NuPlastiQ or ESR materials are biodegradable, and as described herein, starch-based NuPlastiQ or ESR materials are biodegradable as well as other polymers such as PE, PP, PET, polyester, polystyrene, ABS, polyvinyl, which are not biodegradable. When blended with chloride, nylon, and other non-biodegradable plastic materials, the blended material also becomes substantially entirely biodegradable. These results are quite surprising and particularly advantageous. The examples herein provide evidence of these surprising results. Typical thermoplastic starch materials do not claim or exhibit these characteristics when blended with other plastic materials.
NuPlastiQ 또는 ESR 물질은 약간의 탄성을 나타낼 수 있지만, 그의 탄성은 많은 다른 중합체(예: 특히 그의 석유화학 기반 중합체 계통을 모방하는 "친환경" 지속 가능한 중합체)보다 적을 수 있다. 필름 및 다른 물품은 NuPlastiQ 또는 ESR과 임의의 바람직한 다른 중합체(들)의 블렌드로부터 형성될 수 있으며, 이는 다른 중합체 단독과 비교하여 주어진 물품 두께에서 증가된 강도를 나타내는 탄성 결과를 제공한다. 강도가 종종 가장 중요시되는 본원의 실시예에서 필름이 기재되고 종종 사용되지만, 증가된 강도가 또한 필름 이외의 물품(예: 병, 시트, 상자, 컵, 플레이트 기구, 또는 다른 형태)에 제공될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 하기 표 2는 다양한 표준 플라스틱("SP") 물질, 다양한 "환경 친화적" 플라스틱 물질, 및 NuPlastiQ 또는 ESR에 대한 파단시 신장 및 탄성률 값을 비교를 위해 제시한다. "환경 친화적"이란, 물질이 적어도 부분적으로 지속 가능한 물질로부터 유래되고/되거나, 퇴비화 가능하고/하거나, 생분해 가능한 것과 같은 하나 이상의 환경적으로 바람직한 특징을 가질 수 있다는 것이다. 표 2에서의 NuPlastiQ 또는 ESR은 40 MPa의 인장 강도를 갖는다.NuPlastiQ or ESR materials may exhibit some elasticity, but their elasticity may be less than that of many other polymers (e.g., especially "green" sustainable polymers that mimic their petrochemical-based polymer families). Films and other articles can be formed from blends of NuPlastiQ or ESR with any other desired polymer(s), which provides elastic results that exhibit increased strength at a given article thickness compared to the other polymers alone. Although films are described and often used in embodiments herein where strength is often of paramount importance, increased strength may also be provided to articles other than films (e.g., bottles, sheets, boxes, cups, plate utensils, or other forms). It will be clear that there is. Table 2 below presents for comparison elongation at break and modulus values for various standard plastic (“SP”) materials, various “green” plastic materials, and NuPlastiQ or ESR. “Environmentally friendly” means that a material is at least partially derived from sustainable materials, is compostable, and/or can have one or more environmentally desirable characteristics, such as being biodegradable. NuPlastiQ or ESR in Table 2 has a tensile strength of 40 MPa.
도 3은 표 2와 유사한 데이트를 차트 형태로 제시한다. 물론, 표준 플라스틱으로서 표에 열거되고 도 3에 제시된 제품 중 일부는 지속 가능한 공급원으로부터 유래될 수 있는 "친환경" 계통, 예컨대, 비제한적으로, 바이오 PET, "친환경" PP, "친환경" PE, 및 바이오 PBAT를 갖는다. PLA는 퇴비화 가능하며, 이는 상승된 온도 조건(즉, 퇴비화 조건) 하에 분해될 수 있지만, 기술적으로 "생분해 가능"하지 않다는 것을 의미한다. EcoFlex, PBS, PCL, PHA와 같은 상기 열거된 다른 예시적인 물질은 생분해 가능할 수 있고 퇴비화 가능할 수 있다. FTC 친환경 지침은 "통상의 폐기 후" "합리적으로 짧은 기간"(가장 최근에 5년 이내로 정의됨) 이내에 분해되지 않는 한, 플라스틱이 "분해 가능"하다는 무분별한 주장을 할 수 없다고 규정한다.Figure 3 presents similar data to Table 2 in chart form. Of course, some of the products listed in the table as standard plastics and shown in Figure 3 are "green" strains that may be derived from sustainable sources, such as, but not limited to, bio PET, "green" PP, "green" PE, and Has a bio PBAT. PLA is compostable, meaning it can decompose under elevated temperature conditions (i.e. composting conditions), but is not technically “biodegradable.” Other exemplary materials listed above, such as EcoFlex, PBS, PCL, and PHA, may be biodegradable and compostable. The FTC's environmental guidelines state that plastics cannot make indiscriminate claims that they are "degradable" unless they decompose "after normal disposal" within a "reasonably short period of time" (most recently defined as no more than five years).
탄수화물 기반(예: 전분 기반) 중합체 물질로서 사용하기에 적합한 것으로서 본원에 기재된 NuPlastiQ 또는 ESR 물질은 실질적으로 무정형이다. 예를 들어, 생전분 분말(예: 예컨대 NuPlastiQ 또는 ESR 및 다양한 다른 열가소성 전분 물질을 만드는데 사용됨)은 대략 50% 결정질 구조를 갖는다. BiologiQ로부터 입수 가능한 NuPlastiQ 또는 ESR 물질은 무정형 특징에 비해 결정화도에서 많은 다른 상업적으로 입수 가능한 열가소성 전분(TPS) 물질과 상이하다. 예를 들어, 크리스 프로스트(Kris Frost)의 박사 논문(2010년 9월) "Thermoplastic Starch Composites and Blends"의 62-63쪽은 "TPS에서의 특정한 관심 중에는 가공 동안 젤라틴화의 완전성, 및 V형 아밀로스 결정을 형성하기 위한 노화를 향한 임의의 후속 경향이 있다"고 언급한다. 프로스트는 추가로 언급한다 "젤라틴화는 물로 가열하고 종종 다른 가소제를 포함하거나 중합체를 변형시킴으로써 입상 및 결정질 구조의 손실을 수반한다. 노화는 아밀로스 나선형 코일의 재코일화에 기인한다. 젤라틴화 동안 분쇄된 전분 분자는 서서히 그의 천연 나선형 배열 또는 V형으로 알려진 새로운 단일 나선형 형태로 재코일화되어, TPS 필름이 급속하게 깨지게 되고 광한 선명도를 손실하게 한다." 따라서, 종래의 TPS는 생전분으로부터 TPS를 생산하는데 사용된 젤라틴화 방법 후 결정질 구조를 재형성하는 경향이 있다. 그와 반대로, BiologiQ로부터 입수 가능한 NuPlastiQ 또는 ESR 물질은 대부분이 결정질인 구조로 되돌아가지 않는다. 게다가, 이는 안정하고, 비교적 높은 광학 선명도를 유지할 수 있어서, 비교적 광학적으로 선명한 필름을 형성하는데 유용할 수 있다(예: 특히 폴리에틸렌 또는 다른 폴리올레핀 층 사이에 NuPlastiQ 또는 ESR 함유 층을 샌드위칭함으로써).NuPlastiQ or ESR materials described herein as suitable for use as carbohydrate-based (e.g., starch-based) polymeric materials are substantially amorphous. For example, raw starch powders (such as those used to make NuPlastiQ or ESR and various other thermoplastic starch materials) have an approximately 50% crystalline structure. NuPlastiQ or ESR materials available from BiologiQ differ from many other commercially available thermoplastic starch (TPS) materials in their degree of crystallinity compared to their amorphous character. For example, pages 62-63 of Kris Frost's PhD thesis (September 2010) "Thermoplastic Starch Composites and Blends" states that "Among the specific concerns in TPS are the integrity of gelatinization during processing, and type V amylose. “There is a random subsequent tendency towards aging to form crystals,” he notes. Frost further notes, "Gelatinization involves the loss of the granular and crystalline structure by heating with water and often including other plasticizers or modifying the polymer. Aging is due to the recoiling of the amylose helical coils that are crushed during gelatinization. "The starch molecules slowly recoil into their natural helical configuration, or a new single helical configuration known as the V-shape, causing the TPS film to rapidly break and lose its bright clarity." Therefore, conventional TPS tends to reform its crystalline structure after the gelatinization process used to produce TPS from raw starch. In contrast, NuPlastiQ or ESR materials available from BiologiQ do not revert to a predominantly crystalline structure. Moreover, it is stable and can maintain relatively high optical clarity, which may be useful for forming relatively optically clear films (e.g., especially by sandwiching NuPlastiQ or ESR containing layers between layers of polyethylene or other polyolefins).
전형적인 TPS 물질과는 대조적으로, 본원에 기재된 물품을 형성하는데 사용하기 위한 전분 기반 중합체 물질의 적합한 예인 NuPlastiQ 또는 ESR 물질은 무정형 미세구조, 및 표 1에 제시된 바와 같은 물리적 특징을 갖는다. 종래의 TPS와 NuPlastiQ 또는 ESR 물질 사이의 분자 구조의 차이는 도 4에 제시된 X선 회절에 의해 제시된 바와 같이 종래의 열가소성 전분 기반 물질보다 본원에 기재된 바와 같은 NuPlastiQ 또는 ESR 물질이 훨씬 덜 결정질이라는 것에 의해 입증되며, 도 4는 도 4의 NuPlastiQ 또는 ESR가 형성되는 천연 미가공 옥수수 전분 및 천연 미가공 감자 전분의 블렌드와 비교하여 BiologiQ로부터 입수 가능한 NuPlastiQ 또는 ESR 물질(샘플 1)에 대한 회절 패턴 결과를 비교한다. 도 4에서 보여진 바와 같은 NuPlastiQ 또는 ESR의 회절 패턴은 천연 전분 블렌드(약 50%의 결정화도)의 회절 패턴보다 훨씬 덜 결정질이다(예: 약 10% 미만의 결정화도). 회절 패턴의 차이는 천연 전분에서 NuPlastiQ 또는 ESR로의 가공으로 인해, 실질적인 화학적 변화가 물질에서 발생했다는 것을 입증한다. 예를 들어, 천연 전분은 20-25° 사이에 현저한 회절 피크가 있지만, NuPlastiQ 또는 ESR에서는 이러한 피크가 나타나지 않는다. 천연 전분은 약 45°(0.5 내지 0.6의 강도)에서 강한 피크를 추가로 나타내며, 피크는 NuPlastiQ 또는 ESR(단지 약 0.25 내지 0.3)에서 크게 감소된다. 약 18° 내지 약 22°를 제외한 거의 모든 스펙트럼에 걸쳐, 회절 강도는 나타낸 바와 같이 NuPlastiQ 또는 ESR에 대해서보다 천연 전분에서 더 높다. 넓은 스펙트럼에 걸쳐 나타난 상승된 회절 강도는 NuPlastiQ 또는 ESR과 비교하여 천연 전분의 더 큰 결정화도를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 수많은 다른 차이도 존재한다.In contrast to typical TPS materials, NuPlastiQ or ESR materials, which are suitable examples of starch-based polymer materials for use in forming the articles described herein, have an amorphous microstructure and physical characteristics as shown in Table 1. The difference in molecular structure between conventional TPS and NuPlastiQ or ESR materials is due to the fact that the NuPlastiQ or ESR materials as described herein are much less crystalline than the conventional thermoplastic starch-based materials, as shown by the X-ray diffraction shown in Figure 4. Demonstrated, Figure 4 compares the diffraction pattern results for the NuPlastiQ or ESR material available from BiologiQ (Sample 1) compared to the blend of natural raw corn starch and natural raw potato starch from which the NuPlastiQ or ESR of Figure 4 was formed. The diffraction pattern of NuPlastiQ or ESR as shown in Figure 4 is much less crystalline (e.g., less than about 10% crystallinity) than the diffraction pattern of the native starch blend (about 50% crystallinity). The difference in diffraction patterns demonstrates that substantial chemical changes have occurred in the material due to processing of native starch into NuPlastiQ or ESR. For example, natural starch has a prominent diffraction peak between 20-25°, but this peak does not appear with NuPlastiQ or ESR. Native starch additionally exhibits a strong peak at about 45° (intensity of 0.5 to 0.6), which is greatly reduced in NuPlastiQ or ESR (only about 0.25 to 0.3). Throughout almost the entire spectrum except from about 18° to about 22°, the diffraction intensity is higher for native starch than for NuPlastiQ or ESR as shown. The elevated diffraction intensity across a broad spectrum indicates greater crystallinity of native starch compared to NuPlastiQ or ESR. As indicated, numerous other differences also exist.
예를 들어, 본 개시내용에 따른 필름을 만드는데 사용된 탄수화물 기반(예: 전분 기반) 중합체 물질은 약 40% 미만, 약 35% 미만, 약 30% 미만, 약 25% 미만, 약 20% 미만, 약 15% 미만, 약 10% 미만, 약 8% 미만, 약 6% 미만, 약 5%, 또는 약 3% 미만의 결정화도를 가질 수 있다. 예를 들어, 비제한적으로 FTIR 분석, X선 회절 방법, 및 대칭 반사 및 투과 기술을 포함하여, 결정화도를 결정하기 위한 임의의 적합한 시험 메커니즘이 사용될 수 있다. 다양한 적합한 시험 방법이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.For example, the carbohydrate-based (e.g., starch-based) polymeric material used to make the film according to the present disclosure may be less than about 40%, less than about 35%, less than about 30%, less than about 25%, less than about 20%, It may have a crystallinity of less than about 15%, less than about 10%, less than about 8%, less than about 6%, less than about 5%, or less than about 3%. Any suitable testing mechanism for determining crystallinity may be used, including, but not limited to, FTIR analysis, X-ray diffraction methods, and symmetric reflection and transmission techniques. A variety of suitable test methods will be apparent to those skilled in the art.
출발 물질과 완성된 NuPlastiQ 또는 ESR의 미세구조의 차이에 더하여, 필름, 병, 시트, 일회용 기구, 플레이트, 컵, 또는 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는 블렌드로부터 생산된 다른 물품은 종래의 TPS 및 전분 분말, 또는 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질 단독을 사용하여 형성되었지만 달리 유사한 물품과 상이하다. 예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은 탄수화물 기반 중합체 물질 예컨대 NuPlastiQ 또는 ESR을 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질과 블렌딩함으로써 형성된 물품은 종래의 TPS 물질을 중합체 물질 예컨대 폴리에틸렌과 블렌딩할 때 흔한 "해도(sea-island)" 특성을 갖지 않는다. 상이한 필름의 특성은 이미 참조로 포함된, 출원인의 미국 특허 출원 제15/481,806호의 실시예 5의 표 11에 제시된 바와 같이 필름의 물리적 특성을 비교함으로써 볼 수 있다. 특히, 이 표는 PE와 블렌딩된 종래의 TPS(Cardia BL-F)에 대해 본원에서 고려된 바와 같은 탄수화물 기반 중합체 물질을 생분해 가능하지 않은 폴리에틸렌과 블렌딩함으로써 만들어진 필름의 물리적 특성을 비교한다. 출원인의 미국 특허 출원 15/481,806의 실시예 5의 표 11에 제시된 특성의 차이에 더하여, PE와 블렌딩된, 종래의 TPS 물질 예컨대 Cardia BL-F를 기반으로 한 필름은 생분해 가능하지 않고 퇴비화 가능하지 않다.In addition to the differences in the microstructure of starting materials and finished NuPlastiQ or ESR, films, bottles, sheets, disposable utensils, plates, cups, or other articles produced from blends containing carbohydrate-based polymer materials may differ from those of conventional TPS and starch powders. , or formed solely using plastic materials that are not biodegradable, but are otherwise different from similar articles. For example, articles formed by blending a carbohydrate-based polymeric material such as NuPlastiQ or ESR as described herein with a non-biodegradable plastic material can produce "sea-island" conditions common when blending conventional TPS materials with polymeric materials such as polyethylene. )" does not have the characteristic. The properties of different films can be viewed by comparing the physical properties of the films as shown in Table 11 of Example 5 of Applicant's US Patent Application No. 15/481,806, already incorporated by reference. In particular, this table compares the physical properties of films made by blending carbohydrate-based polymer materials as considered herein with non-biodegradable polyethylene to conventional TPS blended with PE (Cardia BL-F). In addition to the differences in properties shown in Table 11 of Example 5 of Applicant's U.S. Patent Application No. 15/481,806, films based on conventional TPS materials such as Cardia BL-F, blended with PE, are neither biodegradable nor compostable. not.
본원에 기재된 바와 같이, 본원에 기재된 바와 같은 탄수화물 기반 중합체 물질을 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질과 블렌딩하는 것은 탄수화물 기반 물질이 생분해 가능한 것뿐만 아니라, 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질이 실제로 생분해 가능하게 되도록 한다(생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질 단독이 생분해 가능하지 않은 경우에도). 이러한 결과는 전형적인 TPS 물질과 블렌딩될 때 발생하지 않는다. 생분해성의 이러한 차이는, 전체 합성물 구조(즉, 필름 또는 다른 구조)가, 하기 다양한 실시예에 의해 제시된 바와 같이, 이제 생분해될 수 있음으로 인해 생성된 필름 및 다른 물품에서 유의한 구조적 및/또는 화학적 차이가 있음을 분명하게 예시한다.As described herein, blending a carbohydrate-based polymer material as described herein with a non-biodegradable plastic material not only renders the carbohydrate-based material biodegradable, but also renders the non-biodegradable plastic material actually biodegradable ( Non-biodegradable plastic materials (even if the material alone is not biodegradable). This result does not occur when blended with typical TPS materials. This difference in biodegradability results in significant structural and/or chemical effects in the resulting films and other articles because the entire composite structure (i.e., film or other structure) is now biodegradable, as shown by the various examples below. It clearly demonstrates that there is a difference.
임의의 특정한 이론에 구애됨이 없이, 탄수화물 기반 중합체 수지가 블렌딩된 제품의 결정화도를 감소시켜, 이는 물 또는 박테리아가 탄수화물 기반 중합체 수지 물질과 함께 블렌드의 달리 생분해 가능하지 않은 플라스틱 분자의 배열 및 연결을 분해하도록 하는 방향으로 폴리에틸렌 또는 다른 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질의 결정화도 및/또는 흡습 장벽 특징을 방해하는 것으로 여겨진다. 다시 말해서, 폴리에틸렌 또는 다른 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질의 긴 중합체 쇄는, 본원에 고려된 바와 같은 탄수화물 기반 중합체 물질과 블렌딩될 때, 박테리아와 미생물이 풍부한 환경에 존재하는 화학적 및 기계적 힘에 의해 보다 용이하게 파괴된다. 후속적으로, 폐기 환경(예: 쓰레기 매립지)에 천연적으로 존재하는 미생물은 그들이 천연 구성성분(예컨대 CO2, CH4, 및 H2O)으로 다시 전환되도록 남아있는 더 작은 분자를 소비할 수 있다.Without wishing to be bound by any particular theory, the carbohydrate-based polymer resin reduces the crystallinity of the blended product, which may cause water or bacteria to orient and link the otherwise non-biodegradable plastic molecules of the blend with the carbohydrate-based polymer resin material. It is believed that it disrupts the crystallinity and/or hygroscopic barrier properties of polyethylene or other non-biodegradable plastic materials in a way that causes them to decompose. In other words, long polymer chains of polyethylene or other non-biodegradable plastic materials, when blended with carbohydrate-based polymer materials as contemplated herein, are more susceptible to chemical and mechanical forces present in environments rich in bacteria and microorganisms. is completely destroyed. Subsequently, microorganisms naturally present in waste environments (e.g. landfills) can consume the remaining smaller molecules so that they are converted back to their natural constituents (e.g. CO 2 , CH 4 , and H 2 O). there is.
예를 들어, 실제 생분해 가능한 플라스틱은 미생물 동화(예: 플라스틱 분자에서 미생물의 효소 작용)를 통해 이산화탄소, 메탄, 물, 무기 화합물, 또는 바이오매스와 같은 천연 원소 또는 화합물로 분해된다. 플라스틱의 생분해는 먼저 화학적 또는 기계적 작용을 통해 중합체 쇄를 파괴함으로써 가능할 수 있지만 오직 미생물 동화에 의한 분자의 분해를 통해 완전히 완수될 수 있다.For example, actual biodegradable plastics break down into natural elements or compounds such as carbon dioxide, methane, water, inorganic compounds, or biomass through microbial assimilation (e.g., enzymatic action of microorganisms on plastic molecules). Biodegradation of plastics may be possible by first breaking the polymer chains through chemical or mechanical action, but can only be fully accomplished through the breakdown of the molecules by microbial assimilation.
석유화학 공급원료으로부터 만들어지거나 식물 공급원으로부터 유래된 플라스틱은 단량체(예: 다른 소분자와 화학적으로 반응할 수 있는 단일 소분자)로서 수명이 시작된다. 단량체가 함께 접합될 때, 그들은 플라스틱으로 알려진 중합체("많은 부분")가 된다. 함께 접합되기 전에, 많은 단량체는 이미 생분해 가능하지만, 중합을 통해 함께 연결된 후에, 분자는 너무 커지고 미생물에 의한 미생물 동화가 임의의 합리적인 기간 내에 실현 가능하지 않은 이러한 배열 및 연결로 접합된다.Plastics made from petrochemical feedstocks or derived from plant sources begin their life as monomers (i.e., single small molecules that can react chemically with other small molecules). When monomers are joined together, they become polymers ("many parts") known as plastics. Before being conjugated together, many of the monomers are already biodegradable, but after being linked together through polymerization, the molecules become so large and conjugated in such arrangements and linkages that microbial assimilation by microorganisms is not feasible within any reasonable period of time.
중합체는 결정질(규칙적으로 패킹됨) 구조 및 무정형(무작위 배열됨) 구조 둘 다로 형성된다. 많은 중합체는 중합체 구조 전체에 무작위 배열되고 얽혀있는 일부 무정형 영역과 함께 높은 결정화도를 함유한다.Polymers are formed in both crystalline (regularly packed) and amorphous (randomly arranged) structures. Many polymers contain a high degree of crystallinity, with some amorphous regions randomly arranged and intertwined throughout the polymer structure.
BiologiQ로부터 입수 가능한 NuPlastiQ 또는 ESR 물질은 고도로 결정질인 출발 전분 물질로부터 형성되지만, 완성된 NuPlastiQ 또는 ESR 플라스틱 수지 물질은 낮은 결정화도(실질적으로 무정형)를 나타낸다. 이러한 전분 기반 중합체 물질은 본원에 기재된 바와 같은 물품의 생산에서 출발 물질로서 사용된다. 따라서, NuPlastiQ 또는 ESR은 전분으로부터 만들어진 플라스틱이다. 그의 천연, 전분 기반 기원 및 주의 깊게 제어된 연결 유형 때문에, NuPlastiQ 또는 ESR 로 만들어진 플라스틱의 분자(크기 및 연결)는, 본원에 포함된 실험적인 시험 결과에 의해 입증된 바와 같이, 습도(물) 및 박테리아 또는 다른 미생물의 도입으로부터 야기된 효소 반응에 의한 생분해에 고도로 민감하다.NuPlastiQ or ESR materials available from BiologiQ are formed from highly crystalline starting starch materials, but the finished NuPlastiQ or ESR plastic resin materials exhibit low crystallinity (substantially amorphous). These starch-based polymer materials are used as starting materials in the production of articles as described herein. Therefore, NuPlastiQ or ESR is a plastic made from starch. Because of its natural, starch-based origin and carefully controlled linkage type, the molecules (size and linkage) of plastics made from NuPlastiQ or ESR are sensitive to humidity (water) and moisture, as evidenced by experimental test results included herein. It is highly susceptible to biodegradation by enzymatic reactions resulting from the introduction of bacteria or other microorganisms.
폴리에틸렌 및 폴리프로필렌의 경직 형태와 같은 폴리올레핀은 높은 결정화도를 갖고, 단량체 분자(석유 유래되든, 에탄올 또는 식물 공급원으로부터 유래된 다른 작은 빌딩 블록 분자로부터 유래되든)를 장쇄 중합체로 전환함으로써 만들어진다. 단량체를 연결할 때 생성되어 긴 중합체 쇄를 형성하는 결합은 강하고 파괴하기 어렵다. 이러한 중합체 물질로부터 형성된 필름 및 다른 물품은 생분해 가능하지 않다. 주어진 물품이 종래의 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질 및 종래의 TPS의 블렌드로부터 형성되더라도, 이는 보통 생분해성 특징(때때로 생분해될 수 있는 블렌드의 전분 부분 제외)을 갑자기 얻을 수 없다.Polyolefins, such as rigid forms of polyethylene and polypropylene, have a high degree of crystallinity and are made by converting monomeric molecules (whether derived from petroleum, ethanol or other small building block molecules from plant sources) into long-chain polymers. The bonds created when linking monomers to form long polymer chains are strong and difficult to break. Films and other articles formed from these polymeric materials are not biodegradable. Even if a given article is formed from a blend of conventional non-biodegradable plastic materials and conventional TPS, it usually cannot suddenly acquire biodegradable characteristics (except for the starch portion of the blend, which is sometimes biodegradable).
출원인은 이러한 플라스틱 물질을 낮은 결정화도를 갖는 탄수화물 기반 중합체 물질(예: NuPlastiQ 또는 ESR)과 블렌딩함으로써 달리 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질에 생분해성을 부여하는 방법을 개발하였다. 전형적으로, 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질은(예: 특히 PE 또는 PP의 경우에) 더 높은 결정화도를 갖는다.Applicants have developed a method of imparting biodegradability to otherwise non-biodegradable plastic materials by blending these plastic materials with carbohydrate-based polymer materials with low crystallinity (e.g. NuPlastiQ or ESR). Typically, plastic materials that are not biodegradable (eg especially in the case of PE or PP) have a higher degree of crystallinity.
생분해성에 더하여, 생성된 블렌드는 추가적으로 또는 대안적으로 폴리에틸렌 또는 다른 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질보다 더 높은 탄성률(강성도, 또는 강도)을 가질 수 있고, 플라스틱 필름 또는 순수한 폴리에틸렌 또는 다른 순수한 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질로 만들어진 동일한 물품보다 더 강한 다른 물품을 만드는데 사용될 수 있다. 이러한 증가된 강도 특징은 이미 본원에 참조로 포함된 미국 특허 출원 제15/481,806호에 기재되어 있다.In addition to being biodegradable, the resulting blend may additionally or alternatively have a higher modulus (stiffness, or strength) than polyethylene or other non-biodegradable plastic materials, such as plastic films or pure polyethylene or other pure non-biodegradable plastics. It can be used to make other items that are stronger than the same item made from the material. This increased strength feature is previously described in US patent application Ser. No. 15/481,806, which is incorporated herein by reference.
도 1을 다시 참조하면, (106)에서, 방법(100)은 상기 하나 이상의 다른 중합체 물질 및 상기 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질을 혼합하여 물질의 혼합물을 생산하는 단계를 포함한다. 일부 경우에, 상기 하나 이상의 다른 중합체 물질 및 상기 하나 이상의 탄수화물 기반 물질의 혼합은 하나 이상의 혼합 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 특정한 구현에서, 기계적 혼합 장치가 상기 하나 이상의 다른 중합체 물질 및 상기 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질을 혼합하기 위해 사용될 수 있다. 한 구현에서, 물질의 혼합물의 구성성분 중 적어도 일부는 압출기, 사출 성형 기기 등과 같은 기구에서 조합될 수 있다. 다른 구현에서, 물질의 혼합물의 구성성분 중 적어도 일부는 기구로 공급되기 전에 조합될 수 있다.Referring back to Figure 1, at 106, method 100 includes mixing the one or more carbohydrate-based polymeric materials with the one or more other polymeric materials to produce a mixture of materials. In some cases, mixing of the one or more other polymeric materials and the one or more carbohydrate-based materials may be performed using one or more mixing devices. In certain implementations, a mechanical mixing device can be used to mix the one or more other polymeric materials and the one or more carbohydrate-based polymeric materials. In one implementation, at least some of the components of the mixture of materials may be combined in an apparatus such as an extruder, injection molding machine, etc. In other implementations, at least some of the components of the mixture of substances may be combined before being supplied to the device.
상기 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질은 바람직한 특징에 따라 매우 다양한 범위에 걸쳐 물질의 혼합물에 존재할 수 있다. 한 실시양태에서, 이러한 포함은 블렌드에 포함된 달리 생분해 가능하지 않은 "다른" 중합체 물질에 생분해성을 부여하기에, 강도를 바람직한 정도로 증가시키기에, "지속 가능한" 함량을 주어진 수준으로 제공하기 위해, 또는 또 다른 목적을 위해 충분할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질은 물질의 혼합물 중 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 3 중량%, 적어도 4 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 99 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 50 중량% 이하, 2 중량% 내지 98 중량%, 20 중량% 내지 40 중량%, 10 중량% 내지 40 중량%, 20 중량% 내지 30 중량%, 50 중량% 내지 80 중량%, 또는 40 중량% 내지 60 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 하나 초과의 탄수화물 기반 중합체 물질, 및/또는 하나 초과의 다른 플라스틱 물질이, 필요하다면, 블렌드에 포함될 수 있다.The one or more carbohydrate-based polymeric materials can be present in a mixture of materials over a wide variety of materials depending on the characteristics desired. In one embodiment, such inclusions are used to impart biodegradability to otherwise non-biodegradable “other” polymeric materials included in the blend, to increase strength to a desired extent, or to provide a given level of “sustainable” content. , or may be sufficient for another purpose. For example, the carbohydrate-based polymeric material may comprise at least 0.5%, at least 1%, at least 2%, at least 3%, at least 4%, at least 5%, at least 10%, or at least of the mixture of substances. 15% by weight, at least 20% by weight, at least 25% by weight, at least 30% by weight, at least 35% by weight, at least 40% by weight, at least 45% by weight, up to 99% by weight, up to 95% by weight, up to 90% by weight, 80% by weight Weight % or less, 70 weight % or less, 60 weight % or less, 50 weight % or less, 2 weight % to 98 weight %, 20 weight % to 40 weight %, 10 weight % to 40 weight %, 20 weight % to 30 weight % , may be included in an amount of 50% by weight to 80% by weight, or 40% by weight to 60% by weight. More than one carbohydrate-based polymer material, and/or more than one other plastic material, may be included in the blend, if desired.
상기 다른 중합체 물질은 물질의 혼합물 중 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 3 중량%, 적어도 4 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 99 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 또는 60 중량% 이하, 2 중량% 내지 98 중량%, 50 중량% 내지 90 중량%, 65 중량% 내지 75 중량%, 20 중량% 내지 50 중량%, 또는 40 중량% 내지 60 중량%의 양으로 물질의 혼합물에 존재할 수 있다.The other polymeric materials may comprise at least 0.5%, at least 1%, at least 2%, at least 3%, at least 4%, at least 5%, at least 10%, at least 15%, or at least of the mixture of materials. 20% by weight, at least 25% by weight, at least 30% by weight, at least 35% by weight, at least 40% by weight, at least 45% by weight, at least 50% by weight, up to 99% by weight, up to 95% by weight, up to 90% by weight, 85 wt.% or less, 80 wt.% or less, 75 wt.% or less, 70 wt.% or less, 65 wt.% or less, or 60 wt.% or less, 2 wt.% to 98 wt.%, 50 wt.% to 90 wt.%, 65 wt.% to It may be present in the mixture of substances in an amount of 75%, 20% to 50%, or 40% to 60% by weight.
상용화제가 상기 물질의 혼합물에 존재할 수 있다. 상용화제는 상기 다른 중합체 물질, 상기 탄수화물 기반 중합체 물질과 혼합되거나, 둘 다와 혼합되거나, 별개로 제공될 수 있다. 종종 상기 상용화제는 예를 들어, 마스터배치 제제에 포함되는 중합체 물질 중 적어도 하나와 제공될 수 있다. 상기 상용화제는 변형된 폴리올레핀 또는 다른 변형된 플라스틱, 예컨대 말레산 무수물 그라프트된 폴리프로필렌, 말레산 무수물 그라프트된 폴리에틸렌, 말레산 무수물 그라프트된 폴리부텐, 또는 그의 조합일 수 있다. 상기 상용화제는 또한 아크릴레이트 기반 공중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 상용화제는 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 부틸-아크릴레이트 공중합체, 또는 에틸렌 에틸 아크릴레이트 공중합체를 포함할 수 있다. 추가적으로, 상기 상용화제는 폴리(비닐아세테이트) 기반 상용화제를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 상용화제는 다른 중합체 물질의 그라프트된 버전(예: 다른 중합체 물질이 폴리에틸렌인 말레산 무수물 그라프트된 폴리에틸렌) 또는 블록 중 하나가 다른 중합체 물질과 동일한 단량체인 공중합체(예: 블록 공중합체)일 수 있다(예: 다른 중합체 물질이 폴리스티렌 또는 ABS인 스티렌 공중합체).Compatibilizers may be present in the mixture of the above materials. The compatibilizer can be mixed with the other polymeric material, the carbohydrate-based polymeric material, mixed with both, or provided separately. Often the compatibilizer may be provided, for example, with at least one of the polymeric substances included in the masterbatch formulation. The compatibilizer may be a modified polyolefin or other modified plastic, such as maleic anhydride grafted polypropylene, maleic anhydride grafted polyethylene, maleic anhydride grafted polybutene, or combinations thereof. The compatibilizer may also include an acrylate-based copolymer. For example, the compatibilizer may include ethylene methyl acrylate copolymer, ethylene butyl-acrylate copolymer, or ethylene ethyl acrylate copolymer. Additionally, the compatibilizer may include a poly(vinylacetate)-based compatibilizer. In one embodiment, the compatibilizer is a grafted version of another polymer material (e.g., maleic anhydride grafted polyethylene where the other polymer material is polyethylene) or a copolymer where one of the blocks is the same monomer as the other polymer material (e.g. : block copolymer) (e.g. a styrene copolymer where the other polymer material is polystyrene or ABS).
물질의 혼합물은 상용화제를 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 3 중량%, 적어도 4 중량%, 적어도 5 중량%, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하, 0.5 중량% 내지 12 중량%, 2 중량% 내지 7 중량%, 또는 4 중량% 내지 6 중량%으로 포함할 수 있다.The mixture of substances may comprise at least 0.5% by weight, at least 1% by weight, at least 2% by weight, at least 3% by weight, at least 4% by weight, at least 5% by weight, up to 50% by weight, up to 45% by weight, up to 40% by weight. or less, 35% by weight or less, 30% by weight or less, 25% by weight or less, 20% by weight or less, 15% by weight or less, 10% by weight or less, 9% by weight or less, 8% by weight or less, 7% by weight or less, 6% by weight. Hereinafter, it may be included at 0.5% by weight to 12% by weight, 2% by weight to 7% by weight, or 4% by weight to 6% by weight.
확실이 요구되지 않고, 적어도 일부 실시양태에서 이러한 포함을 피하는 것이 최선일 수 있지만, 본 발명의 범주 내에서 임의의 다양한 UV 및 OXO 분해 가능한 첨가제, 예컨대 Willow Ridge Plastics의 PDQ-M, PDQ-H, BDA, 및 OxoTerraTM, LifeLine의 OX1014, 또는 유기 첨가제 예컨대 Enso의 Restore®, Bio-Tec Environmental의 EcoPure®, ECM Biofilms의 ECM Masterbatch Pellets 1M, 또는 Biodegradable 201 및/또는 Biodegradable 302 BioSphere®가 포함된다. 예를 들어, 증가된 강도를 위해(예: Dupont의 Biomax® Strong), 또는 달리 다른 첨가제가 포함될 수 있다.Although certainty is not required, and in at least some embodiments it may be best to avoid such inclusion, any of a variety of UV and OXO degradable additives, such as PDQ-M, PDQ-H, BDA from Willow Ridge Plastics, are within the scope of the present invention. , and OxoTerra TM , OX1014 from LifeLine, or organic additives such as Restore® from Enso, EcoPure® from Bio-Tec Environmental, ECM Masterbatch Pellets 1M from ECM Biofilms, or Biodegradable 201 and/or Biodegradable 302 BioSphere®. Other additives may be included, for example for increased strength (e.g. Biomax® Strong from Dupont), or otherwise.
하나 이상의 첨가제는 혼합물 중 적어도 0.5%, 적어도 1%, 적어도 1.5%, 적어도 2%, 적어도 2.5%, 적어도 3%, 적어도 4%, of 10% 이하, 9% 이하, 8% 이하, 7% 이하, 6% 이하, 5% 이하, 0.2% 내지 12%, 1% 내지 10%, 0.5% 내지 4%, 또는 2 중량% 내지 6 중량%의 양으로 물질의 혼합물에 포함될 수 있다.One or more additives may be present in at least 0.5%, at least 1%, at least 1.5%, at least 2%, at least 2.5%, at least 3%, at least 4%, of not more than 10%, not more than 9%, not more than 8%, not more than 7% of the mixture. , may be included in the mixture of substances in an amount of 6% or less, 5% or less, 0.2% to 12%, 1% to 10%, 0.5% to 4%, or 2% to 6% by weight.
일부 실시양태에서 함께 용융되어 바람직한 블렌드를 형성할 수 있는 열가소성 물질의 혼합물의 관점에서 주로 기재되었지만, 탄수화물 기반 중합체 물질을 열가소성이 아닌(예: 실리콘과 같이 열경화성인) 또 다른 중합체 물질과 블렌딩하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 이러한 비-열가소성 "다른" 중합체 물질의 전구체인 수지 구성성분은 탄수화물 기반 중합체 물질과 블렌딩될 수 있으며, 여기서 비-열가소성 "다른" 중합체 물질의 중합 또는 다른 형성이 탄수화물 기반 중합체 물질의 존재 하에 발생하여, 탄수화물 기반 중합체 물질 및 열경화성 또는 다른 비-열가소성 플라스틱 물질의 블렌드인 완성품을 초래할 수 있다. 상기 탄수화물 기반 중합체 물질은, 2개가 함께 블렌딩될 때, 본원에 기재된 바와 같은 비-열가소성 물질에 임의의 동일한 이익(예: 증가된 지속 가능성, 생분해성, 증가된 강도 등)을 부여할 수 있다.Although described primarily in terms of mixtures of thermoplastic materials that can be melted together to form a desirable blend in some embodiments, blending a carbohydrate-based polymeric material with another polymeric material that is not thermoplastic (e.g., thermoset, such as a silicone) It may be possible. For example, a resin component that is a precursor to such non-thermoplastic “other” polymeric material may be blended with a carbohydrate-based polymeric material, wherein polymerization or other formation of the non-thermoplastic “other” polymeric material results in the formation of the carbohydrate-based polymeric material. Occurring in the presence, it can result in a finished product that is a blend of carbohydrate-based polymeric materials and thermoset or other non-thermoplastic plastic materials. The carbohydrate-based polymeric materials, when the two are blended together, can impart any of the same benefits (e.g., increased sustainability, biodegradability, increased strength, etc.) to non-thermoplastic materials as described herein.
도 1을 참조하면, (108)에서, 특히 물질이 열가소성인 경우에, 방법(100)은 물질의 혼합물을 가열하는 것을 포함할 수 있다. 한 구현에서, 물질의 혼합물은 적어도 100℃, 적어도 110℃, 적어도 115℃, 적어도 120℃, 적어도 125 ℃, 적어도 130℃, 적어도 135℃, 적어도 140℃, 200℃ 이하, 190℃ 이하, 180℃ 이하, 175℃ 이하, 170℃ 이하, 165℃ 이하, 160℃ 이하, 155℃ 이하, 150℃ 이하, 95℃ 내지 205℃, 120℃ 내지 180℃, 또는 125℃ 내지 165℃의 온도로 가열될 수 있다.Referring to Figure 1, at 108, method 100 may include heating the mixture of materials, especially if the materials are thermoplastic. In one embodiment, the mixture of substances has a temperature of at least 100°C, at least 110°C, at least 115°C, at least 120°C, at least 125°C, at least 130°C, at least 135°C, at least 140°C, below 200°C, below 190°C, below 180°C. It can be heated to a temperature of 175°C or less, 170°C or less, 165°C or less, 160°C or less, 155°C or less, 150°C or less, 95°C to 205°C, 120°C to 180°C, or 125°C to 165°C. there is.
다른 중합체 물질 및 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는 물질의 혼합물은 압출기의 하나 이상의 챔버에서 가열될 수 있다. 일부 경우에, 압출기의 하나 이상의 챔버는 상이한 온도에서 가열될 수 있다. 압출기의 하나 이상의 나사의 속도는 임의의 바람직한 속도일 수 있다.A mixture of materials comprising carbohydrate-based polymer materials and other polymer materials may be heated in one or more chambers of the extruder. In some cases, one or more chambers of the extruder may be heated at different temperatures. The speed of one or more screws of the extruder may be any desired speed.
(110)에서, 물품은 물질의 혼합물을 사용하여 생산된다. 일부 경우에, 상기 물품은 필름을 포함할 수 있다. 다른 경우에, 상기 물품은 필름으로부터 형성될 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 물품은 몰드와 같은(예: 사출 성형) 디자인을 기반으로 한 형상을 가질 수 있다. 플라스틱으로 형성되는 임의의 고려가능한 물품은 예를 들어, 비제한적으로 필름, 백, 병, 캡, 리드, 시트, 상자, 플레이트, 컵, 기구 등을 포함하는 혼합물로부터 형성될 수 있다. 상기 물품이 필름인 경우에, 필름은 다이를 사용하여 가스를 가열된 물질의 혼합물에 주입하여 필름을 형성함으로써(즉, 필름을 블로잉하여) 형성될 수 있다. 필름은 밀봉되고/되거나 달리 변형되어 백 또는 다른 물품의 형태가 될 수 있다.At 110, the article is produced using a mixture of substances. In some cases, the article may include a film. In other cases, the article may be formed from a film. In other embodiments, the article may have a shape based on a design such as a mold (eg, injection molded). Any conceivable article formed of plastic can be formed from a mixture including, but not limited to, films, bags, bottles, caps, lids, sheets, boxes, plates, cups, utensils, etc. If the article is a film, the film may be formed by using a die to inject gas into a heated mixture of materials to form the film (i.e., by blowing the film). The film may be sealed and/or otherwise transformed into the form of a bag or other article.
상기 물품이 필름인 경우에, 필름은 단일 층 또는 다중 층으로 구성될 수 있다. 필름 또는 임의의 개별 층은 적어도 0.001 mm, 적어도 0.002 mm, 적어도 0.004 mm, 적어도 0.01 mm, 적어도 0.02 mm, 적어도 0.03 mm, 적어도 0.05 mm, 적어도 0.07 mm, 적어도 0.10 mm, 2 mm 이하, 1 mm 이하, 0.5 mm 이하, 0.1 mm 이하, 약 0.05 mm 내지 약 0.5 mm, 또는 0.02 mm 내지 0.05 mm의 두께를 가질 수 있다. 일부 구체적 예는 0.005 mm 미만, 예컨대 0.002 mm 내지 0.004 mm, 또는 0.0025 mm(0.1 mil) 내지 0.25 mm(10 mil)의 필름을 포함할 수 있다. 필름 및 시트 물품에 대한 두께 값에서 일부 중첩이 있을 수 있지만, 임의의 바람직한 플라스틱 제조 공정에 의해 생산된, 이러한 필름 값보다 더 큰 두께의 시트 물질이 물론 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다.When the article is a film, the film may be comprised of a single layer or multiple layers. The film or any individual layer has a thickness of at least 0.001 mm, at least 0.002 mm, at least 0.004 mm, at least 0.01 mm, at least 0.02 mm, at least 0.03 mm, at least 0.05 mm, at least 0.07 mm, at least 0.10 mm, not more than 2 mm, not more than 1 mm. , may have a thickness of 0.5 mm or less, 0.1 mm or less, about 0.05 mm to about 0.5 mm, or 0.02 mm to 0.05 mm. Some specific examples may include films less than 0.005 mm, such as 0.002 mm to 0.004 mm, or 0.0025 mm (0.1 mil) to 0.25 mm (10 mil). Although there may be some overlap in thickness values for film and sheet articles, it will be understood that sheet materials of greater thickness than these film values may of course be provided, produced by any desirable plastic manufacturing process.
0.0025 mm(0.1 mil)의 매우 얇은 필름을 블로잉하는 능력은 본원에 기재된 바와 같은 블렌드를 사용하여 출원인에 의해 입증된 바 있으며, 매우 얇은 필름은 유의한 강도(예: 0.1 mil 필름의 경우, 적어도 다트 낙하 충격 시험에서 적어도 40 g, 즉, 이러한 매우 얇은 필름의 경우, 예컨대 40 g 내지 110 g, 또는 40 g 내지 100 g 다트 강도)를 나타낸다. 이러한 매우 얇은 필름을 심지어 블로잉하는 능력은 본원에 기재된 바와 같은 블렌드 및 다른 파라미터(예: 블로우업비, 다이 갭 등)를 사용하여 출원인에게 고유한 것으로 여겨진다.The ability to blow very thin films of 0.0025 mm (0.1 mil) has been demonstrated by Applicant using blends as described herein, with very thin films having significant strength (e.g., for 0.1 mil films, at least a dart effect). The drop impact test shows a dart strength of at least 40 g, i.e., for these very thin films, eg 40 g to 110 g, or 40 g to 100 g dart strength. The ability to even blow these very thin films is believed to be unique to the applicant using the blend and other parameters (e.g. blowup ratio, die gap, etc.) as described herein.
필름 또는 다른 물품은 다트 낙하 충격 시험(ASTM D-1709), 파단 시 인장 강도 시험(ASTM D-882), 파단 시 인장 신율 시험(ASTM D-882), 시컨트 계수 시험(ASTM D-882), 및/또는 엘멘도르프 인열 시험(ASTM D-1922)과 같은 시험을 통해 특징화된 강도 특징을 가질 수 있다. 필름은 적어도 150 g, 적어도 175 g, 적어도 200 g, 적어도 225 g, 적어도 250 g, 적어도 275 g, 적어도 300 g, 400 g 이하, 375 g 이하, 350 g 이하, 또는 325 g 이하, 140 g 내지 425 g, 200 g 내지 400 g, 250 g 내지 350 g, 265 g 내지 330 g의 다트 낙하 충격 시험 값을 가질 수 있다. 한 구현에서, 이러한 값은 필름의 두께가 무엇이든지 얻을 수 있다. 또 다른 구현에서, 이러한 값은 물질의 혼합물로부터 형성된 1 mil 두께 필름에 대한 것일 수 있다.Films or other articles may be subjected to the dart drop impact test (ASTM D-1709), tensile strength at break test (ASTM D-882), tensile elongation at break test (ASTM D-882), secant modulus test (ASTM D-882), and/or have strength characteristics characterized through tests such as the Elmendorf tear test (ASTM D-1922). The film is at least 150 g, at least 175 g, at least 200 g, at least 225 g, at least 250 g, at least 275 g, at least 300 g, at least 400 g, at most 375 g, at most 350 g, or at least 325 g, at least 140 g. It may have a dart drop impact test value of 425 g, 200 g to 400 g, 250 g to 350 g, and 265 g to 330 g. In one implementation, these values can be obtained whatever the thickness of the film. In another implementation, these values may be for a 1 mil thick film formed from a mixture of materials.
물품은 적어도 3.5 kpsi, 적어도 3.7 kpsi, 적어도 3.9 kpsi, 적어도 4.1 kpsi, 적어도 4.3 kpsi, 또는 적어도 4.5 kpsi, 5.5 kpsi 이하, 5.3 kpsi 이하, 5.1 kpsi 이하, 4.9 kpsi 이하, 또는 4.7 kpsi 이하, 3.5 kpsi 내지 5.5 kpsi, 또는 4.1 kpsi 내지 4.9 kpsi의 기계 방향에서의 파단 시 인장 강도 시험 값을 가질 수 있다.The article has a pressure of at least 3.5 kpsi, at least 3.7 kpsi, at least 3.9 kpsi, at least 4.1 kpsi, at least 4.3 kpsi, or at least 4.5 kpsi, not more than 5.5 kpsi, not more than 5.3 kpsi, not more than 5.1 kpsi, not more than 4.9 kpsi, or not more than 4.7 kpsi, not more than 3.5 kpsi. It may have a tensile strength test value at break in the machine direction of from 4.1 kpsi to 4.9 kpsi, or from 4.1 kpsi to 4.9 kpsi.
물품은 적어도 3.2 kpsi, 적어도 3.4 kpsi, 적어도 3.6 kpsi, 적어도 3.8 kpsi, 적어도 4.0 kpsi, 적어도 4.2 kpsi, 5.7 kpsi 이하, 5.5 kpsi 이하, 5.3 kpsi 이하, 5.1 kpsi 이하, 4.9 kpsi 이하, 4.7 kpsi 이하, 4.5 kpsi 이하, 3.2 kpsi 내지 5.7 kpsi, 또는 3.6 kpsi 내지 5.0 kpsi의 횡방향에서의 파단 시 인장 강도 시험 값을 가질 수 있다.The article has a temperature of at least 3.2 kpsi, at least 3.4 kpsi, at least 3.6 kpsi, at least 3.8 kpsi, at least 4.0 kpsi, at least 4.2 kpsi, below 5.7 kpsi, below 5.5 kpsi, below 5.3 kpsi, below 5.1 kpsi, below 4.9 kpsi, below 4.7 kpsi, It may have a tensile strength test value at break in the transverse direction of 4.5 kpsi or less, 3.2 kpsi to 5.7 kpsi, or 3.6 kpsi to 5.0 kpsi.
물품은 적어도 550%, 적어도 560%, 적어도 570%, 적어도 580%, 적어도 590%, 적어도 600%, 적어도 610%, 적어도 620%, 725% 이하, 710% 이하, 700% 이하, 680% 이하, 665% 이하, 650% 이하, 635% 이하, 550% 내지 750%, 또는 600% 내지 660%의 기계 방향에서의 파단 시 인장 신율 시험 값을 가질 수 있다.The article has at least 550%, at least 560%, at least 570%, at least 580%, at least 590%, at least 600%, at least 610%, at least 620%, at least 725%, at least 710%, at least 700%, at least 680%, It may have a tensile elongation at break test value in the machine direction of 665% or less, 650% or less, 635% or less, 550% to 750%, or 600% to 660%.
물품은 적어도 575%, 적어도 590%, 적어도 600%, 적어도 615%, 적어도 630%, 또는 적어도 645%, 770% 이하, 755% 이하, 740% 이하, 725% 이하, 710% 이하, 695% 이하, 680% 이하, 575% 내지 775%, 또는 625% 내지 700%의 횡방향에서의 파단 시 인장 신율 시험 값을 가질 수 있다.The article is at least 575%, at least 590%, at least 600%, at least 615%, at least 630%, or at least 645%, not more than 770%, not more than 755%, not more than 740%, not more than 725%, not more than 710%, not more than 695%. , may have a tensile elongation test value at break in the transverse direction of 680% or less, 575% to 775%, or 625% to 700%.
적용가능한 경우, 물품은 적어도 280 g/mil, 적어도 300 g/mil, 적어도 320 g/mil, 적어도 340 g/mil, 또는 적어도 360 g/mil, 450 g/mil 이하, 430 g/mil 이하, 410 g/mil 이하, 390 g/mil 이하, 또는 370 g/mil 이하, 275 g/mil 내지 475 g/mil, 또는 325 g/mil 내지 410 g/mil의 기계 방향에서의 엘멘도르프 인열 강도 시험 값을 가질 수 있다.If applicable, the article has a weight of at least 280 g/mil, at least 300 g/mil, at least 320 g/mil, at least 340 g/mil, or at least 360 g/mil, not more than 450 g/mil, not more than 430 g/mil, not more than 410 g/mil. Elmendorf tear strength test value in the machine direction of g/mil or less, 390 g/mil or less, or 370 g/mil or less, 275 g/mil to 475 g/mil, or 325 g/mil to 410 g/mil. You can have it.
적용가능한 경우, 물품은 적어도 475 g/mil, 적어도 490 g/mil, 적어도 500 g/mil, 적어도 525 g/mil, 적어도 540 g/mil, 또는 적어도 550 g/mil, 700 g/mil 이하, 680 g/mil 이하, 650 g/mil 이하, 625 g/mil 이하, 600 g/mil 이하, 580 g/mil 이하, 또는 570 g/mil 이하, 475 g/mil 내지 725 g/mil, 또는 490 g/mil 내지 640 g/mil의 횡방향에서의 엘멘도르프 인열 강도 시험 값을 가질 수 있다.If applicable, the article has a weight of at least 475 g/mil, at least 490 g/mil, at least 500 g/mil, at least 525 g/mil, at least 540 g/mil, or at least 550 g/mil, not more than 700 g/mil, or less than 680 g/mil. g/mil or less, 650 g/mil or less, 625 g/mil or less, 600 g/mil or less, 580 g/mil or less, or 570 g/mil or less, 475 g/mil to 725 g/mil, or 490 g/mil It can have an Elmendorf tear strength test value in the transverse direction from mil to 640 g/mil.
적용가능한 경우, 물품은 적어도 20 kpsi, 적어도 22 kpsi, 적어도 24 kpsi, 적어도 26 kpsi, 적어도 28 kpsi, 또는 적어도 30 kpsi, 40 kpsi 이하, 38 kpsi 이하, 36 kpsi 이하, 34 kpsi 이하, 또는 32 kpsi 이하, 20 kpsi 내지 40 kpsi, 또는 25 kpsi 내지 35 kpsi의 기계 방향에서의 탄성 시험 값의 시컨트 계수를 가질 수 있다.Where applicable, the article has a temperature of at least 20 kpsi, at least 22 kpsi, at least 24 kpsi, at least 26 kpsi, at least 28 kpsi, or at least 30 kpsi, up to 40 kpsi, up to 38 kpsi, up to 36 kpsi, up to 34 kpsi, or up to 32 kpsi. Hereinafter, it may have a secant coefficient of elasticity test value in the machine direction of 20 kpsi to 40 kpsi, or 25 kpsi to 35 kpsi.
적용가능한 경우, 물품은 적어도 20 kpsi, 적어도 22 kpsi, 적어도 24 kpsi, 적어도 26 kpsi, 적어도 28 kpsi, 또는 적어도 30 kpsi, 40 kpsi 이하, 38 kpsi 이하, 36 kpsi 이하, 34 kpsi 이하, 또는 32 kpsi 이하, 20 kpsi 내지 40 kpsi, 또는 25 kpsi 내지 35 kpsi의 횡방향에서의 탄성 시험 값의 시컨트 계수를 가질 수 있다.Where applicable, the article has a temperature of at least 20 kpsi, at least 22 kpsi, at least 24 kpsi, at least 26 kpsi, at least 28 kpsi, or at least 30 kpsi, up to 40 kpsi, up to 38 kpsi, up to 36 kpsi, up to 34 kpsi, or up to 32 kpsi. Hereinafter, it may have a secant coefficient of elasticity test value in the transverse direction of 20 kpsi to 40 kpsi, or 25 kpsi to 35 kpsi.
일부 경우에, 2종 이상의 전분의 혼합물로부터 형성된 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는 물품은, 단일 전분으로부터 형성된 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는 물품보다 더 큰 강도 특성의 값을 갖는다. 예를 들어, 2종 이상의 전분의 혼합물로부터 형성된 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는 물품은, 탄수화물 기반 중합체 물질이 단일 전분으로부터 형성된 물품보다 적어도 약 5% 초과, 또는 10% 초과, 같은 물품이지만 단일 전분으로부터 형성된 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는 물품보다 적어도 약 25% 초과, 적어도 약 50% 초과, 적어도 약 75% 초과, 10% 초과 내지 150% 초과 또는 60% 초과 내지 120% 초과인 다트 낙하 충격 시험 값(단위: 그램 또는 g/mil 두께)을 가질 수 있다. 이러한 증가된 강도의 상세한 설명은 본원의 실시예 내에서, 및 이미 참조로 포함된 미국 특허 출원 제14/853,725호 및 제15/481,806호에서 밝혀졌다.In some cases, articles comprising carbohydrate-based polymeric materials formed from a mixture of two or more starches have greater values of strength properties than articles comprising carbohydrate-based polymeric materials formed from a single starch. For example, an article comprising a carbohydrate-based polymeric material formed from a mixture of two or more starches may have at least about 5% more carbohydrate-based polymeric material than an article formed from a single starch, or more than 10% more carbohydrate-based polymeric material than an article formed from a single starch. A dart drop impact test value ( Units: grams or g/mil thickness). A detailed description of this increased strength is set forth within the examples herein and in US patent application Ser. Nos. 14/853,725 and 15/481,806, already incorporated by reference.
도 1a, 1b, 및 1c는 본 개시내용에 따른 방법의 특정한 예를 추가로 예시한다. 따라서, 이들 도면은 일반적으로 도 1의 보다 일반적인 단계를 포함하고, 일반적으로 적용되는 설명과 함께 제공된다. 예를 들어, 도 1a는 유사한 단계(102, 104, 106, 108)를 제시하지만, (110')에서 생산된 물품은 특히 블로잉된 필름이고, 필름 블로잉 장치는 블로우업비가 적어도 2.0이고/이거나, 다이 갭이 500 미크론 이하가 되도록 작동된다. 다시 말해서, 도 1a는 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질이 플라스틱 필름이 블로잉된 블렌드에 포함되는 것을 보장함으로써, 및 높은 블로우업비 및/또는 좁은 다이 갭을 구체적으로 선택함으로써, 블로잉된 플라스틱 필름의 강도를 증가시키는데 사용될 수 있는 예시적인 방법(100')을 예시한다. (102)에서, 방법(100)은 예를 들어, 필름으로 블로잉될 수 있는 임의의 플라스틱 수지를 포함하는 하나 이상의 "다른" 중합체 물질, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 다른 폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 나일론, 폴리스티렌, ABS, 폴리비닐 클로라이드 등을 제공하는 것을 포함할 수 있다. "다른" 중합체 물질은 석유화학 기반 중합체 물질일 수 있다. 이는 또한 그러한 석유화학 기반 중합체 물질의 "친환경" 버전(예: 예컨대, Braskeem으로부터 입수 가능한 "친환경" 폴리에틸렌 등)일 수 있다. 매우 다양한 중합체가 "다른" 중합체 물질로서 사용하기에 적합할 수 있다는 것이 분명할 것이다.1A, 1B, and 1C further illustrate specific examples of methods according to the present disclosure. Accordingly, these drawings generally cover the more general steps of Figure 1 and are provided together with generally applicable explanations. For example, Figure 1A presents similar steps 102, 104, 106, 108, but where the article produced at 110' is specifically a blown film and the film blowing device has a blowup ratio of at least 2.0; It operates so that the die gap is less than 500 microns. In other words, Figure 1A increases the strength of blown plastic films by ensuring that renewable carbohydrate-based polymer materials are included in the blend from which the plastic films are blown, and by specifically selecting high blowup ratios and/or narrow die gaps. illustrates an exemplary method 100' that can be used to do so. At 102, method 100 includes, for example, one or more "other" polymeric materials, including any plastic resin that can be blown into a film, such as polyethylene, polypropylene, other polyolefins, polyethylene terephthalate, polyester. , nylon, polystyrene, ABS, polyvinyl chloride, etc. The “other” polymeric material may be a petrochemical based polymeric material. It may also be a “green” version of such petrochemical-based polymer materials (e.g., “green” polyethylene available from Braskeem, etc.). It will be clear that a wide variety of polymers may be suitable for use as “other” polymer materials.
(104)에서, 방법(100)은 예를 들어, 높은 블로우업비 및/또는 좁은 다이 갭에서 블로잉될 때 강도를 증가시키는 그의 인식된 능력을 위해 블렌드에 포함되도록 구체적으로 선택될 수 있는 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질은 20% 이하의 결정화도를 갖는, 실질적으로 무정형일 수 있다. 탄성률(즉, 영률), 유리 전이 온도, 열 변형 온도, 비캣 연화 온도 또는 다른 특징에 관한 다양한 다른 특징은 추가적으로 또는 대안적으로, 본원에 기재된 바와 같은 예시적인 BiologiQ로부터 입수 가능한 NuPlastiQ 또는 ESR 물질에 관하여 기재된 바와 같이 존재할 수 있다. (106)에서, 물질은 (106)에서 함께 혼합되어, 물질의 블렌드를 형성할 수 있다. (108)에서, 그들은 그로부터 필름을 블로잉하기 위해 제조 시 가열될 수 있다(예: 열가소성 물질의 경우에 용융됨). (110')에서, 플라스틱 필름은 물질의 혼합물을 사용하는 필름 블로잉 장치를 사용하여 블로잉된다. 그러한 필름 블로잉 동안, 이용된 블로우업비는 적어도 2.0일 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이, 출원인은 블렌드에서 탄수화물 기반 중합체 물질을 사용하고 2.0 이상의 블로우업비를 사용하는 것이, 특히 좁은 다이 갭에 의해 수반되는 경우에, 필름에 대한 강도를 유의하게 증가하도록 한다는 것을 발견하였다.At 104, method 100 includes one or more carbohydrates that may be specifically selected to be included in the blend, for example, for their perceived ability to increase strength when blown at high blowup ratios and/or narrow die gaps. providing a base polymeric material. The renewable carbohydrate-based polymeric material may be substantially amorphous, with a crystallinity of less than 20%. Various other characteristics relating to elastic modulus (i.e., Young's modulus), glass transition temperature, heat distortion temperature, Vicat softening temperature or other characteristics may additionally or alternatively be made with respect to NuPlastiQ or ESR materials available from exemplary BiologiQ as described herein. It may be present as described. At 106, the materials may be mixed together at 106 to form a blend of materials. (108), they may be heated (e.g. melted in the case of thermoplastics) during manufacture in order to blow films therefrom. At 110', a plastic film is blown using a film blowing device using a mixture of materials. During such film blowing, the blowup ratio used may be at least 2.0. As described herein, Applicants have discovered that using carbohydrate-based polymer materials in the blend and using a blowup ratio of 2.0 or higher leads to a significant increase in strength to the film, especially when accompanied by a narrow die gap. .
Cardia BL-F와 PE의 블렌드로부터 형성되는 다층 필름이 Leufgens의 WO 2014/0190395에 기재되어 있으며, 상기 다층 필름은 사용되는 상이한 TPS 물질, 뿐만 아니라 특정한 블로우업비의 선택 및/또는 선택된 다이 갭 특징 때문에 현재 기재된 필름보다 상당히 더 약하다. 예를 들어, Leufgens의 블로잉된 필름은 80 미크론 두께(즉, 3 mil 초과)이고, 100% PE 필름의 강도보다 실제로 적은 강도를 나타낸다. 대조적으로, 본원에 기재된 특정한 선택은 100% "다른 중합체 물질"(예: PE) 대조군과 비교하여 임의의 주어진 두께에서의 강도가 실제로 증가하도록 허용한다. 더욱이, 본 방법은 훨씬 더 낮은 두께에서 바람직한 수준의 강도를 갖는 필름의 생산을 허용한다. 유의하게 낮은 두께에서 바람직한 수준의 강도를 달성하는 그러한 능력은 또한 필름 층에서 사용되는 물질의 양을 감소시키며, 추가의 비용 절감으로 이어지고, 더 큰 지속 가능성을 얻는다.A multilayer film formed from a blend of Cardia BL-F and PE is described in WO 2014/0190395 by Leufgens, which due to the different TPS materials used, as well as the choice of specific blowup ratio and/or selected die gap characteristics. It is significantly weaker than currently described films. For example, Leufgens' blown film is 80 microns thick (i.e., greater than 3 mils) and exhibits a strength that is actually less than that of a 100% PE film. In contrast, certain selections described herein allow for a substantial increase in strength at any given thickness compared to a 100% “other polymer material” (e.g., PE) control. Moreover, the present method allows the production of films with desirable levels of strength at much lower thicknesses. Such ability to achieve desirable levels of strength at significantly lower thicknesses also reduces the amount of material used in the film layer, leading to further cost savings and greater sustainability.
본원에 기재된 바와 같이, 본원에 기재된 바와 같은 특정한 탄수화물 기반 중합체 물질을 또 다른 중합체 물질과 블렌딩한 다음 적어도 2.0의 블로우업비 및/또는 좁은 다이 갭(예: 500 미크론 이하)으로, 물질의 혼합물을 사용하여 플라스틱 필름을 필름 블로잉 장치로 블로잉하는 것은 단지 제1 중합체 물질(예: PE)로 블로잉된 달리 유사한 필름보다 실제로 더 큰 강도를 나타내는 얇은 필름(예: 2 mils 미만, 예를 들어, 0.1 내지 1.5 mils)을 제공한다는 것이 출원인에 의해 밝혀진 바 있다.As described herein, a particular carbohydrate-based polymer material as described herein is blended with another polymer material and then the mixture of materials is used with a blowup ratio of at least 2.0 and/or a narrow die gap (e.g., 500 microns or less). Blowing the plastic film with a film blowing device thus produces a thin film (e.g., less than 2 mils, e.g., 0.1 to 1.5 mils) that exhibits substantially greater strength than an otherwise similar film blown with only the first polymeric material (e.g., PE). It has been revealed by the applicant that it provides mils).
임의의 특정한 이론에 구애됨이 없이, 실질적으로 무정형인 특정한 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 수지는, 그러한 높은 블로우업비 및/또는 좁은 다이 갭에서 블로잉될 때, 생성된 블렌딩된 플라스틱 필름의 강도를 증가시키는 방향으로 블렌드의 상이한 중합체 분자의 바람직한 정렬, 배향, 및/또는 연신을 용이하게 하는 것으로 여겨진다.Without wishing to be bound by any particular theory, certain substantially amorphous renewable carbohydrate-based polymer resins, when blown at such high blow-up ratios and/or narrow die gaps, have a tendency to increase the strength of the resulting blended plastic films. It is believed that this facilitates the desired alignment, orientation, and/or stretching of the different polymer molecules of the blend.
예를 들어, 중합체는 결정질(규칙적으로 패킹됨) 구조 및 무정형(무작위 배열됨) 구조 둘 다로 형성된다. 많은 중합체(예컨대 폴리에틸렌)는, 비록 중합체 구조 전체에 무작위 배열되고 얽혀있는 일부 무정형 영역을 포함하지만, 높은 결정화도를 가진다. 이용된 특정한 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질은 고도로 결정질이 아니며, 실질적으로 무정형이다. 임의의 특정한 이론에 구속되는 것은 아니지만, 결정질인 제1 중합체 물질 및 무정형인 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질의 조합은, 블렌드의 구성성분이 함께 균질하게 블렌딩되지만, 증가된 강도를 초래하는 방향으로 방향적으로 정렬되고 연신되는 것을 허용하는 방향으로, 구성성분의 배향, 정렬, 및 연신되는 것으로 여겨진다. 그러한 증가는 기계 방향(MD) 및 횡방향(TD) 둘 다에서 관찰될 수 있어, 관찰된 현상은 강도를 한 방향의 강도와 다른 방향의 강도를 단순히 상쇄하지 않는다. 이는 양쪽 방향에서 강도를 설명하는 다트 낙하 충격 데이터에서 분명하다.For example, polymers are formed in both crystalline (regularly packed) and amorphous (randomly arranged) structures. Many polymers (such as polyethylene) have a high degree of crystallinity, although they contain some amorphous regions that are randomly arranged and intertwined throughout the polymer structure. The particular renewable carbohydrate-based polymeric material utilized is not highly crystalline and is substantially amorphous. Without being bound by any particular theory, the combination of a first polymer material that is crystalline and a renewable carbohydrate-based polymer material that is amorphous ensures that the components of the blend are homogeneously blended together but directed in a direction that results in increased strength. It is believed that the components are oriented, aligned, and stretched in a direction that allows them to be aligned and stretched. Such increases can be observed in both the machine direction (MD) and transverse direction (TD), so the observed phenomenon does not simply cancel out the strength in one direction versus the other. This is evident from the dart drop impact data, which illustrates the intensity in both directions.
특정한 무정형 탄수화물 기반 물질의 선택, 및 예를 들어, 높은 블로우업비의 선택, 및/또는 좁은 다이 갭의 사용을 통한 그러한 증가된 강도는 유리하게는 종종 다른 TPS 함유 블렌드, 예컨대 Cardia BL-F로 달성 가능한 것보다 더 얇은 필름 내에서 증가된 강도를 제공한다. 일부 경우에, 필름은, 본원에 기재된 바와 같이, 제1 중합체 물질을 단독으로 블로잉할 때 가능한 정도로 얇거나, 심지어 더 얇게 블로잉될 수 있다. 예를 들어, 출원인은 폴리에틸렌 또는 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질의 블렌드로부터, 폴리에틸렌 단독으로 블로잉될 수 있는 가장 얇은 필름 정도로 얇거나, 심지어 더 얇은 필름을 블로잉하는 능력(예: 0.1 mil 필름을 블로잉하는 능력)을 관찰하였다.Such increased strength, through selection of specific amorphous carbohydrate-based materials and, for example, selection of high blow-up ratios, and/or use of narrow die gaps, is often advantageously achieved with other TPS-containing blends, such as Cardia BL-F. Provides increased strength in thinner films than would otherwise be possible. In some cases, the film can be blown as thin as is possible when blowing the first polymer material alone, as described herein, or even thinner. For example, Applicants are seeking the ability to blow films from polyethylene or blends of renewable carbohydrate-based polymer materials as thin as the thinnest film that can be blown with polyethylene alone, or even thinner (e.g., the ability to blow a 0.1 mil film). ) was observed.
본원에 기재된 바와 같이, 낮은 결정화도 및/또는 본원에 기재된 바와 같은 다른 특징을 갖는 탄수화물 기반 중합체 물질, 및 기재된 높은 블로우업비 및/또는 좁은 다이 갭에서 형성된 또 다른 중합체 물질을 포함하는 물품은, "다른" 중합체 물질 단독으로부터 형성된 물품보다 더 큰 강도 특성 값을 가질 수 있다. 그러한 강도의 증가는, 예를 들어, 관련 기술분야의 것과 비교하여 유리하고 놀라운 일이다. 예를 들어, Leufgens는 전분 기반 중합체 물질(Cardia BL-F)과 폴리에틸렌의 블렌드로부터 블로잉된 필름을 기재하지만, 생성된 필름은 폴리에틸렌 단독으로 형성된 달리 유사한 필름과 비교하여 더 낮은 인장 강도(Leufgens의 도 2), 및 더 낮은 다트 낙하 충격 강도(Leufgens의 도 5)를 나타낸다. 이는 Cardia BL-F와 폴리에틸렌의 블렌드가 3:1의 블로우업비에서 블로잉될 때조차 그러하다. 적어도 Leufgens에서 사용된 특정한 조건에서(이는 또한 1.6 내지 1.8 mm의 상대적으로 넓은 다이 갭을 포함), 단지 임의의 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질로 강도의 증가가 발생할 수 없다는 것이 명백하다. 실시예에 보인 바와 같이, 증가된 강도는 낮은 결정화도 및/또는 NuPlastiQ 또는 ESR과 연관된 다른 특이적 특징을 갖는 본 발명의 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질을 사용할 때 발생한다.As described herein, an article comprising a carbohydrate-based polymeric material having low crystallinity and/or other characteristics as described herein, and another polymeric material formed at the high blowup ratio and/or narrow die gap described herein is referred to as “another polymeric material” “Can have greater strength property values than articles formed from the polymeric material alone. Such an increase in strength is advantageous and surprising compared to, for example, those in the related art. For example, Leufgens describes a film blown from a blend of polyethylene with a starch-based polymer material (Cardia BL-F), but the resulting film has a lower tensile strength compared to an otherwise similar film formed from polyethylene alone (Leufgens' Figure 2), and lower dart drop impact strength (Figure 5 from Leufgens). This is true even when the blend of Cardia BL-F and polyethylene is blown at a blowup ratio of 3:1. It is clear that, at least under the specific conditions used in Leufgens (which also involve a relatively wide die gap of 1.6 to 1.8 mm), an increase in strength cannot occur with just any renewable carbohydrate-based polymer material. As shown in the Examples, increased strength occurs when using renewable carbohydrate-based polymer materials of the invention with low crystallinity and/or other specific characteristics associated with NuPlastiQ or ESR.
강도의 증가(예: 인장 강도, 다트 낙하 충격 강도, 또는 다른 측정된 강도)는, 달리 동일한 물품이지만 "다른" 중합체 물질 단독으로부터 형성되는 물품(즉, 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질 또는 상용화제 없음)과 비교하여 적어도 약 1%, 적어도 약 2%, 적어도 약 3%, 적어도 약 5%, 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 적어도 약 20%, 1% 내지 50%, 1% 내지 40%, 또는 10% 내지 40%일 수 있다.An increase in strength (e.g., tensile strength, dart drop impact strength, or other measured strength) is an otherwise identical article formed from a “different” polymeric material alone (i.e., without a renewable carbohydrate-based polymeric material or compatibilizer). At least about 1%, at least about 2%, at least about 3%, at least about 5%, at least about 10%, at least about 15%, at least about 20%, 1% to 50%, 1% to 40%, Or it may be 10% to 40%.
도 1b 및 1c 블렌드에 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함시킴으로써 제공된 특유의 냄새를 상쇄시키는 특정한 방법을 예시한다. 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이, 본원에 기재된 임의의 방법은 함께 사용될 수 있다(예: 높은 블로우업비 및/또는 좁은 다이 갭에서 필름을 블로잉하면서 냄새 감소제도 포함함). 도 1b는 탄수화물 기반 중합체 물질, 유기 냄새 감소제, 및 중합체 수지를 포함하는 물품을 생산하기 위한 본 발명에 따른 예시적인 방법(100'')을 예시한다. (102)에서, 방법(100)은 하나 이상의 "다른" 중합체 수지를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 수지는 본원에 기재된 바와 같이, 플라스틱 제조에 전통적으로 사용된 방대한 수의 것일 수 있다. (103) 및 (104) 각각에서, 방법(100)은 유기 냄새 감소제 및 탄수화물 기반 중합체 물질을 제공하는 단계를 포함한다.Figures 1b and 1c illustrate a particular method of counteracting the characteristic odor provided by the inclusion of carbohydrate-based polymeric materials in the blend. As will be apparent to those skilled in the art, any of the methods described herein can be used in conjunction (e.g., while blowing the film at high blowup ratios and/or narrow die gaps while also including odor reducers). 1B illustrates an exemplary method 100'' according to the present invention for producing an article comprising carbohydrate-based polymeric materials, organic odor reducers, and polymeric resins. At 102, method 100 may include providing one or more “other” polymer resins. Such resins can be any of the vast number traditionally used in plastic manufacturing, as described herein. In each of (103) and (104), method 100 includes providing an organic odor reducer and a carbohydrate-based polymeric material.
한 실시양태에서, 냄새 감소제는 탄수화물 기반 중합체 물질과 함께 포함될 수 있다(예: 그의 마스터배치에 포함됨). 다른 실시양태에서, 냄새 감소제는 예를 들어, 중합체 수지와 함께, 중합체 수지 및 탄수화물 기반 중합체 둘 다와 별개로 등, 또 다른 경로를 통해 첨가될 수 있다. 그러한 첨가를 위한 다양한 경로가 고려되고 가능하다는 것이 명백할 것이다. 냄새 감소제는 탄수화물 기반 중합체 물질에 의해 최종 제품에 달리 부여되는 냄새를 상쇄시키는 능력을 위해 블렌드에 포함시키도록 구체적으로 선택된다. 예를 들어, 탄수화물 기반 중합체 물질은 블렌드의 열 가공 동안(예: 사출 성형, 블로잉 성형, 필름 블로잉 등 동안) 발생하는 약간 탄 탄수화물 냄새(예: 약간 탄 전분 냄새, 팝콘 또는 캐러멜콘 같은 냄새)를 달리 부여할 수 있으며, 이때 (102, 103, 및 104)에서 구성성분의 혼합물은 함께 용융되고, 가열된 상태에서 형성된다.In one embodiment, the odor reducing agent may be included with the carbohydrate-based polymeric material (e.g., included in its masterbatch). In other embodiments, the odor reducing agent may be added via another route, for example, together with the polymer resin, separately from both the polymer resin and the carbohydrate-based polymer. It will be clear that a variety of routes for such addition are contemplated and possible. Odor reducers are specifically selected for inclusion in the blend for their ability to counteract odors otherwise imparted to the final product by the carbohydrate-based polymer materials. For example, carbohydrate-based polymer materials produce a slightly burnt carbohydrate odor (e.g., a slightly burnt starch, popcorn, or caramel corn-like odor) that develops during thermal processing of the blend (e.g., during injection molding, blow molding, film blowing, etc.). Alternatively, the mixture of components at 102, 103, and 104 is melted together and formed in a heated state.
(103)에서의 냄새 감소제는 임의의 그러한 바람직한 형태(예: 펠릿, 분말, 너들, 슬러리 및/또는 액체)일 수 있다. 한 실시양태에서, 냄새 감소제는 처음에 탄수화물 기반 중합체 물질의 제조 동안, 또는 제조 후에 탄수화물 기반 중합체 물질의 마스터배치 내로 혼합될 수 있는 동결 건조된 분말을 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄수화물 기반 중합체 물질이 전분 분말(들), 글리세린, 및 물의 혼합물로부터 형성되는 경우에, 냄새 감소제(예: 동결 건조된 분말로서)는 단순히 전분 분말(들)과의 혼합물에, 또는 물, 또는 가소제(예: 글리세린)에 첨가되고, 그와 혼합될 수 있다. 그 다음에 탄수화물 기반 중합체 물질은 정상적으로 생산되는 동일한 방법에 의해 제조될 수 있으며, 냄새 감소제가 그 안에 분산된(예: 그 안에 균질하게 분산된) 구성성분으로서 탄수화물 기반 중합체 물질 내로 혼입되게 한다.The odor reducing agent in 103 may be in any such desirable form (e.g., pellets, powders, nurdles, slurries, and/or liquids). In one embodiment, the odor reducing agent may comprise a lyophilized powder that can be mixed into a masterbatch of the carbohydrate-based polymeric material either initially during or after manufacturing the carbohydrate-based polymeric material. For example, if the carbohydrate-based polymeric material is formed from a mixture of starch powder(s), glycerin, and water, the odor reducer (e.g., as a lyophilized powder) may simply be added to the mixture with the starch powder(s); Alternatively, it may be added to and mixed with water, or a plasticizer (e.g., glycerin). The carbohydrate-based polymeric material can then be prepared by the same method by which it is normally produced, with the odor reducing agent incorporated into the carbohydrate-based polymeric material as a component dispersed therein (e.g., homogeneously dispersed therein).
또 다른 실시양태에서, 분말화 또는 다른 냄새 감소제는 단순히 탄수화물 기반 중합체와 혼합될 수 있으므로, 마스터배치에 포함되는 다른 구성성분(예: 상용화제)과의 조합을 위해 용융되고 제조된다. 탄수화물 기반 중합체 물질과 또 다른 중합체 수지의 블렌드로부터 플라스틱 물품을 형성하는 임의의 구성성분에 냄새 감소제를 첨가하기 위한 수많은 가능성이 존재한다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 유기 냄새 감소제의 혼입을 위한 다양한 그러한 대안적인 경로가 또한 사용하기에 적합할 수 있다.In another embodiment, the powdered or other odor reducing agent can simply be mixed with the carbohydrate-based polymer, so that it is melted and prepared for combination with other components included in the masterbatch (e.g., compatibilizers). It will be clear to those skilled in the art that numerous possibilities exist for adding odor reducing agents to any of the components forming plastic articles from blends of carbohydrate-based polymer materials with another polymer resin. A variety of such alternative routes for incorporation of organic odor reducers may also be suitable for use.
블렌드 내에 냄새 감소제를 도입하기 위해 선택되는 경로와 관계없이, (102, 103, 및 104)에서 구성성분의 블렌드는 임의의 고려 가능한 방법, 예컨대 상기 기재되고 본원의 다른 곳에 기재된 것과 같은 임의의 고려 가능한 방법을 통해 형성될 수 있다.Regardless of the route chosen to introduce the odor reducer in the blend, the blend of ingredients in (102, 103, and 104) can be prepared by any conceivable method, such as those described above and elsewhere herein. It can be formed through any possible method.
냄새 감소제는 유기물일 수 있다. 화학 분야의 통상의 기술자는 유기 화합물이 탄소 기반이지만, 단순 탄소 화합물 예컨대 탄소의 탄화물, 탄산염, 산화물(예: CO 및 CO2), 및 시안화물을 배제한다는 것을 이해할 것이다. 한 실시양태에서, 유기 냄새 감소제는 방향족 화합물을 함유하는 벤질기를 포함할 수 있다. 벤젠의 다양한 방향족 유도체, 예컨대 벤즈알데히드 및/또는 벤질 케톤이 사용하기에 적합할 수 있다. 한 실시양태에서, 유기 냄새 감소제는 단지 탄소, 산소, 및 수소 원자를 포함하는 화합물(예: 헤테로원자 없음)일 수 있다. 다른 실시양태에서, 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 화합물이 사용하기에 적합한 것으로 입증될 수 있다. 특히 효과적인 것으로 입증된 한 실시양태에서, 냄새 감소제는 벤즈알데히드 화합물, 예컨대 4-히드록시-3-메톡시벤즈알데히드를 포함한다. 그러한 방향족 화합물은 또한 하기 제시된 화학 구조를 갖는 바닐린으로서 알려져 있다.The odor reducer may be organic. Those skilled in the art of chemistry will understand that organic compounds are carbon based, but exclude simple carbon compounds such as carbides, carbonates, oxides of carbon (e.g. CO and CO 2 ), and cyanides. In one embodiment, the organic odor reducer may include a benzyl group containing aromatic compound. Various aromatic derivatives of benzene may be suitable for use, such as benzaldehyde and/or benzyl ketone. In one embodiment, the organic odor reducer may be a compound containing only carbon, oxygen, and hydrogen atoms (eg, no heteroatoms). In other embodiments, compounds containing one or more heteroatoms may prove suitable for use. In one embodiment that has proven to be particularly effective, the odor reducer includes a benzaldehyde compound, such as 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde. Such aromatic compounds are also known as vanillin, which has the chemical structure shown below.
유기 냄새 감소제의 매우 작은 분율은 탄수화물 기반 중합체 물질과 연관된 냄새를 상쇄시키기에 충분한 것으로 밝혀진 바 있다. 냄새 감소제가 거의 요구되지 않는다는 사실에 더하여, 유기 구성성분(탄수화물 기반 중합체 물질)의 첨가와 연관된 문제가 심지어 더 많은 유기 구성성분(들)의 첨가에 의해 해결될 수 있다는 것은 또한 놀라운 일이다. 예를 들어, 관련 기술분야의 통상의 기술자는, 추가의 유기 구성성분, 특히 방향족 화학 구조를 갖는 유기 구성성분이, 그러한 냄새를 감소시키거나 실질적으로 제거하는 것보다, 열 가공 시 블렌드에 의해 방출되는 냄새에 더할 것으로 예상할 수 있다.Very small fractions of organic odor reducers have been found to be sufficient to cancel out odors associated with carbohydrate-based polymeric materials. In addition to the fact that very little odor reducer is required, it is also surprising that the problems associated with the addition of organic components (carbohydrate based polymeric materials) can be solved by the addition of even more organic component(s). For example, those skilled in the art will recognize that additional organic components, especially those having an aromatic chemical structure, are released by the blend upon thermal processing rather than reducing or substantially eliminating such odors. It can be expected that it will add to the smell.
한 실시양태에서, 무기 또는 다른 냄새 감소제는 조성물 내에 포함되지 않는다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 활성탄, 제올라이트, 또는 냄새가 나는 휘발성 분자가 결합할 수 있는 활성 부위를 포함하는 것으로 알려진 다른 구성성분은 조성물 내에 포함되지 않는다. 예를 들어, 활성 부위에서의 결합을 필요로 하는 메커니즘에서 작동하는 그러한 냄새 감소제의 포함은 의도된 기능을 수행하도록 벤즈알데히드 또는 다른 유기 냄새 감소제의 능력을 어떻게든 억제할 수 있다(예: 그러한 활성 부위는 단지 벤즈알데히드 또는 다른 유기 냄새 감소제를 결합하는 역할을 할 수 있음).In one embodiment, inorganic or other odor reducing agents are not included in the composition. For example, in one embodiment, activated carbon, zeolites, or other ingredients known to contain active sites to which odorous volatile molecules can bind are not included in the composition. For example, the inclusion of such odor reducers operating in a mechanism requiring binding at the active site may somehow inhibit the ability of benzaldehyde or other organic odor reducers to perform their intended function (e.g. The active site may simply serve to bind benzaldehyde or other organic odor reducers).
냄새 감소제는, 블렌딩된 플라스틱 물질, 또는 그에 제공된 냄새 감소제를 포함하는 탄수화물 기반 중합체 물질(예를 들어 또 다른 중합체 수지와 블렌딩하는 경우, 마스터배치로서) 중 어느 하나를 1% 이하, 0.5% 이하, 0.25% 이하, 0.1% 이하, 0.05% 이하, 0.01% 이하, 1000 ppm 이하, 500 ppm 이하, 250 ppm 이하, 100 ppm 이하, 50 ppm 이하, 또는 20 ppm 이하로 포함할 수 있다. 그러한 탄수화물 기반 중합체 물질을 또 다른 중합체 수지와 블렌딩할 때, 냄새 감소제의 농도는 물론 추가로 희석될 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 블렌딩된 물품에서 그러한 냄새 감소제의 농도는 15 ppm 이하, 10 ppm 이하, 5 ppm 이하, 또는 심지어 1 ppm일 수 있다. 그러한 작은 분율은 놀랍게도 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는 플라스틱의 특유의 냄새를 상쇄시키고 실질적으로 제거하기에 효과적인 것으로 출원인에 의해 밝혀진 바 있다.The odor reducer may be comprised of not more than 1%, but not more than 0.5% of either the blended plastic material or the carbohydrate-based polymer material comprising the odor reducer provided therein (e.g., as a masterbatch when blended with another polymer resin). Hereinafter, it may include 0.25% or less, 0.1% or less, 0.05% or less, 0.01% or less, 1000 ppm or less, 500 ppm or less, 250 ppm or less, 100 ppm or less, 50 ppm or less, or 20 ppm or less. When blending such carbohydrate-based polymer materials with another polymer resin, the concentration of the odor reducer may of course be further diluted. For example, the concentration of such odor reducer in a plastic blended article may be 15 ppm or less, 10 ppm or less, 5 ppm or less, or even 1 ppm. Such small fractions have surprisingly been found by the applicants to be effective in counteracting and substantially eliminating the characteristic odor of plastics comprising carbohydrate-based polymeric materials.
바닐린 이외에도, 다양한 과일 및/또는 채소로부터의 다른 추출물이 또한 유기 냄새 감소제로서 사용하기에 적합할 수 있다. 비제한적 가능한 예는 바닐라, 딸기, 블루베리, 바나나, 사과, 복숭아, 배, 키위, 망고, 패션후르츠, 또는 라즈베리로부터의 동결 건조된 추출물을 포함한다. 조합물이 또한 사용하기에 적합할 수 있다.In addition to vanillin, other extracts from various fruits and/or vegetables may also be suitable for use as organic odor reducers. Possible non-limiting examples include freeze-dried extracts from vanilla, strawberry, blueberry, banana, apple, peach, pear, kiwi, mango, passion fruit, or raspberry. Combinations may also be suitable for use.
상기 언급된 바와 같이, 한 실시양태에서, 냄새 감소제는 탄수화물 기반 중합체 물질을 형성하기 위해 사용된 물 및/또는 글리세린에 첨가될 수 있으며(예: 그에 용해되거나 분산됨), 이는 완성된 탄수화물 기반 중합체 물질 전반에 걸쳐 매우 작은 분율의 냄새 감소제의 균질한 혼합을 보장하는데 특히 유리하다. 예를 들어, 분말화 냄새 감소제는 탄수화물 기반 중합체 물질을 만드는 다른 분말화 물질(예: 전분(들))에 첨가될 수 있지만, 냄새 감소제의 첨가량이 너무 작기 때문에(예: 마스터배치에서 20 ppm), 고체 분말(들)과 혼합하기보다는 액체 구성성분(들)과 혼합함으로써 냄새 감소제의 균질한 분산을 보장하는 것이 보다 용이할 수 있다.As noted above, in one embodiment, the odor reducing agent may be added to (e.g., dissolved or dispersed in) the water and/or glycerin used to form the carbohydrate-based polymeric material, which It is particularly advantageous to ensure homogeneous mixing of a very small fraction of the odor reducer throughout the polymeric material. For example, a powdered odor reducer can be added to another powdered material (e.g. starch(s)) to make a carbohydrate-based polymer material, but the amount of odor reducer added may be too small (e.g. 20% in a masterbatch). ppm), it may be easier to ensure homogeneous dispersion of the odor reducer by mixing it with the liquid component(s) rather than mixing it with the solid powder(s).
탄수화물 기반 중합체 물질에 냄새 감소제의 첨가는 달리 특유의 캐러멜콘 또는 팝콘 같은 냄새를 나타내는 것으로부터 탄수화물 기반 중합체 물질 및 또 다른 열가소성 중합체 수지의 블렌드의 임의의 경향을 실질적으로 제거함으로써 냄새 특징을 변경시키지만, 그러함 함유물은 본원에 기재된 바와 같이, NuPlastiQ 또는 ESR 물질의 임의의 물리적 또는 다른 특성을 실질적으로 변경시키지 않는다. 언급된 바와 같이, 냄새 감소제는 탄수화물 기반 중합체 NuPlastiQ 또는 "ESR" 물질에서 1000 ppm 이하, 500 ppm, 250 pp, 200 ppm, 100 ppm, 50 ppm, 40 ppm, 30 ppm, 25 ppm, 20 ppm, 5 ppm 내지 50 ppm, 10 ppm 내지 50 ppm, 또는 15 ppm 내지 25 ppm의 범위로 존재할 수 있다. 출원인은 NuPlastiQ 또는 ESR 물질에서 20 ppm의 수준이 특히 효과적이라는 것을 발견하였다. 중합체 수지 물질(들)로 희석할 때, 그러한 블렌드로부터 형성된 물품에서 냄새 감소제의 농도가 심지어 더 낮다는 것이 명백할 것이다(예: NuPlastiQ 또는 ESR 마스터배치에서 20 ppm 수준은 완성품에서 단지 10 ppm, 단지 5 ppm, 또는 단지 1 ppm으로 떨어질 수 있음).The addition of an odor reducing agent to a carbohydrate-based polymer material alters the odor characteristic by substantially eliminating any tendency of the blend of the carbohydrate-based polymer material and another thermoplastic polymer resin from exhibiting an otherwise characteristic caramel corn or popcorn-like odor. , such inclusions do not substantially alter any physical or other properties of the NuPlastiQ or ESR material, as described herein. As mentioned, the odor reducer is a carbohydrate-based polymer NuPlastiQ or "ESR" material at levels below 1000 ppm, 500 ppm, 250 ppm, 200 ppm, 100 ppm, 50 ppm, 40 ppm, 30 ppm, 25 ppm, 20 ppm, It may be present in a range of 5 ppm to 50 ppm, 10 ppm to 50 ppm, or 15 ppm to 25 ppm. Applicants have found that a level of 20 ppm is particularly effective for NuPlastiQ or ESR materials. When diluted with polymeric resin material(s), it will be apparent that the concentration of odor reducer in articles formed from such blends is even lower (e.g., levels of 20 ppm in NuPlastiQ or ESR masterbatch compared to only 10 ppm in the finished product). may drop to just 5 ppm, or to just 1 ppm).
일부 실시양태에서, NuPlastiQ 또는 ESR은 상기 기재된 바와 같은 탄수화물 기반 중합체 물질, 냄새 감소제, 및 상당한 양의 하나 이상의 상용화제의 포함할 수 있는 마스터배치 제제에 제공될 수 있다. 마스터배치는 또한 그 안에 이미 포함된 하나 이상의 "다른" 중합체 수지(예: 탄수화물 기반 중합체 수지와 블렌딩되어 표적 물품을 형성하는 것과 동일한 중합체 수지)를 포함할 수 있다. 그러한 마스터배치 제제 펠릿은 가공 시점에서 "다른" 중합체 수지 물질의 펠릿과 혼합될 수 있다. 임의의 고려 가능한 비는, 완성품에서 NuPlastiQ 또는 ESR 및/또는 상용화제 및/또는 종래의 중합체 수지의 바람직한 백분율에 따라, 그러한 상이한 펠릿을 혼합하는데 사용될 수 있다.In some embodiments, NuPlastiQ or ESR may be provided in a masterbatch formulation that may include a carbohydrate-based polymeric material as described above, an odor reducer, and a significant amount of one or more compatibilizers. The masterbatch may also include one or more “other” polymer resins already included therein (e.g., the same polymer resin that is blended with the carbohydrate-based polymer resin to form the target article). Such masterbatch formulation pellets may be mixed with pellets of “other” polymeric resin materials at the point of processing. Any conceivable ratio may be used to mix such different pellets, depending on the desired percentages of NuPlastiQ or ESR and/or compatibilizer and/or conventional polymer resin in the finished product.
상기 언급된 바와 같이, 냄새 감소제는 전형적으로 매우 적은 수준, 예컨대 1% 이하, 0.1% 이하, 0.01% 이하, 1000 ppm 이하, 100 ppm 이하, 50 ppm 이하, 또는 20 ppm 이하로 탄수화물 기반 중합체 물질에 존재할 수 있다. 냄새 감소제를 포함하는 탄수화물 기반 중합체 물질을 중합체 수지와 혼합하면, 탄수화물 기반 중합체 물질 대 중합체 수지 물질의 혼합비에 따라, 생성된 블렌딩된 플라스틱 물품에서 냄새 감소제의 수준은 감소된다. 본원에 언급된 바와 같이, 매우 다양한 혼합비가 적합하다. 예로써, 1:1 혼합비에서, 탄수화물 기반 중합체 물질 마스터배치에서 냄새 감소제의 초기 수준이 20 ppm이면, 블렌드로부터 형성되는 완성된 플라스틱 물품에서 이제 단지 10 ppm으로 떨어진다. 25%의 탄수화물 기반 중합체 물질과 75%의 중합체 수지 물질의 혼합비에서, 냄새 감소제에 대한 초기 20 ppm 수준은 이제 5 ppm으로 떨어진다.As mentioned above, odor reducers typically contain carbohydrate-based polymeric substances at very low levels, such as less than 1%, less than 0.1%, less than 0.01%, less than 1000 ppm, less than 100 ppm, less than 50 ppm, or less than 20 ppm. can exist in When a carbohydrate-based polymer material containing an odor reducer is mixed with a polymer resin, the level of odor reducer in the resulting blended plastic article is reduced, depending on the mixing ratio of the carbohydrate-based polymer material to the polymer resin material. As mentioned herein, a wide variety of mixing ratios are suitable. As an example, at a 1:1 mixing ratio, if the initial level of odor reducer in the carbohydrate-based polymeric material masterbatch is 20 ppm, it now drops to just 10 ppm in the finished plastic article formed from the blend. At a blend ratio of 25% carbohydrate based polymer material and 75% polymer resin material, the initial 20 ppm level for the odor reducer now drops to 5 ppm.
냄새 감소제의 농도가 감소될지라도, 냄새 감소제 대 탄수화물 기반 중합체 물질의 비가 그러한 블렌딩으로 인해 변하지 않는다는 것이 명백할 것이다. 예를 들어, 냄새 감소제 대 탄수화물 기반 중합체의 중량비는 1:1000, 또는 심지어 더 희석될 수 있다. 예를 들어 상기 비는 1:1000, 1:2000, 1:5000, 1:10,000, 1:15,000, 1:20,000, 1:25,000, 1:30,000, 1:35,000, 1:40,000, 1:45,000, 1:50,000, 1:60,000, 1:70,000, 1:80,000, 1:90,000, 또는 1:100,000일 수 있다. 상기 비는 임의의 상기 2개 값 사이의 범위(예: 1:1000 내지 1:100,000, 또는 1:10,000 내지 1:80,000, 또는 약 1:50,000) 이내일 수 있다. 탄수화물 기반 중합체 물질 중 냄새 감소제에 대한 20 ppm의 수준은 약 1:50,000의 비와 상응할 수 있다. 중합체 수지 물질과 혼합하는 경우에도, 이러한 비는, 중합체 수지 물질의 첨가가 블렌드에서 냄새 감소제 또는 탄수화물 기반 중합체 물질의 양을 변경시키지 않으므로 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다.It will be apparent that although the concentration of odor reducer is reduced, the ratio of odor reducer to carbohydrate based polymer material does not change due to such blending. For example, the weight ratio of odor reducer to carbohydrate based polymer can be 1:1000, or even diluted further. For example, the above ratios are 1:1000, 1:2000, 1:5000, 1:10,000, 1:15,000, 1:20,000, 1:25,000, 1:30,000, 1:35,000, 1:40,000, 1:45,000, It may be 1:50,000, 1:60,000, 1:70,000, 1:80,000, 1:90,000, or 1:100,000. The ratio can be within a range between any of the two values (eg, 1:1000 to 1:100,000, or 1:10,000 to 1:80,000, or about 1:50,000). A level of 20 ppm for odor reducers in carbohydrate-based polymeric materials may correspond to a ratio of about 1:50,000. Even when blended with polymeric resin materials, these ratios can remain substantially constant since the addition of polymeric resin materials does not change the amount of odor reducer or carbohydrate-based polymeric materials in the blend.
냄새 감소제는 유기물일 수 있지만, 이러한 구성성분이 휘발성이 아니어서 (탄수화물 기반 중합체 물질에서 잔류 물 함량으로) 물품의 고온 가공 동안 단순히 배출되지 않도록 하는 것이 중요할 수 있다는 것이 또한 명백할 것이다. 예를 들어, 냄새 감소제는 주위 온도(예: 25℃) 및 압력(예: 1 atm)에서 액체보다는 고체일 수 있다. 액체라면, 냄새 감소제는(예: 주어진 온도 및 압력에서(예: 상기 언급된 바와 같은 STP) 증기압에 대해 측정 시) 물의 휘발성보다 더 적은 휘발성을 나타낼 수 있다. 한 실시양태에서, 냄새 감소제는 (108 및 110'')에서 가공과 연관된 임의의 온도보다 더 큰 비점을 가질 수 있다. 냄새 감소제는 (108 및/또는 110'')에서 가공과 연관된 온도보다 더 작은 융점을 가질 수 있다. 예를 들어, 냄새 감소제는 주위 온도(예: 25℃)에서 고체일 수 있지만, 가공이 발생하는 상승된 온도(예: 125℃ 내지 165℃)에서 액체일 수 있다. 4-히드록시-3-메톡시벤즈알데히드가 그러한 냄새 감소제의 예이다.It will also be clear that while the odor reducer may be organic, it may be important to ensure that these components are not volatile so that they are not simply released during high temperature processing of the article (with a residual water content in the carbohydrate based polymer material). For example, the odor reducer may be a solid rather than a liquid at ambient temperature (e.g., 25° C.) and pressure (e.g., 1 atm). If liquid, the odor reducer may exhibit less volatility than that of water (e.g., as measured for vapor pressure at a given temperature and pressure (e.g., STP as noted above)). In one embodiment, the odor reducer may have a boiling point greater than any temperature associated with processing at (108 and 110''). The odor reducer may have a melting point that is less than the temperature associated with processing, at (108 and/or 110''). For example, the odor reducer may be solid at ambient temperature (e.g., 25° C.), but may be liquid at the elevated temperature at which processing occurs (e.g., 125° C. to 165° C.). 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyde is an example of such an odor reducer.
예를 들어, 냄새 감소제는 적어도 30℃, 적어도 50℃, 200℃ 미만, 190℃ 미만, 180℃ 미만, 175℃ 미만, 170℃ 미만, 165℃ 미만, 160℃ 미만, 150℃ 미만, 145℃ 미만, 140℃ 미만, 135℃, 130℃ 미만, 125℃ 미만, 120℃ 미만, 115℃ 미만, 120℃ 미만, 115℃ 미만, 110℃ 미만, 100℃, 50℃ 내지 180℃, 50℃ 내지 150℃, 또는 60℃ 내지 100℃인 융점을 가질 수 있다. 냄새 감소제는 150℃ 초과, 160℃ 초과, 170℃ 초과, 180℃ 초과, 200℃ 초과, 225℃ 초과, 250℃ 초과, 150℃ 내지 500℃, 200℃ 내지 400℃, 또는 250℃ 내지 300℃의 비점을 가질 수 있다. 예로써, 바닐린은 81℃ 내지 83℃에서 용융되고, 285℃에서 비등된다.For example, the odor reducer may be used at a temperature of at least 30°C, at least 50°C, below 200°C, below 190°C, below 180°C, below 175°C, below 170°C, below 165°C, below 160°C, below 150°C, below 145°C. Below, below 140°C, 135°C, below 130°C, below 125°C, below 120°C, below 115°C, below 120°C, below 115°C, below 110°C, 100°C, 50°C to 180°C, 50°C to 150°C °C, or may have a melting point of 60°C to 100°C. The odor reducer is used at temperatures above 150°C, above 160°C, above 170°C, above 180°C, above 200°C, above 225°C, above 250°C, between 150°C and 500°C, between 200°C and 400°C, or between 250°C and 300°C. It can have a boiling point of . For example, vanillin melts at 81°C to 83°C and boils at 285°C.
도 1b는 물품이 중합체 수지(102에서), 냄새 감소제(103에서), 및 탄수화물 기반 중합체 물질(104에서)로부터 어떻게 생산될 수 있는지를 예시하고, 도 1c는 냄새 감소제가 탄수화물 기반 중합체 물질 내에 혼입될 수 있는 방법(100''')을 예시한다. 예를 들어, 냄새 감소제는 (103)에서 제공될 수 있고, 탄수화물 기반 중합체 물질은 (104)에서 제공될 수 있으며, 그들은 (106'')에서 함께 혼합된다. 예로써, 이는 마스터배치를 제제화할 때 유기 냄새 감소제가 탄수화물 기반 중합체 물질 내로 혼합되는 경우(예를 들어, 상용화제 또는 마스터배치에 포함될 다른 구성성분을 또한 첨가할 때 냄새 감소제가 탄수화물 기반 중합체 물질에 첨가되는 경우)에 발생할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 냄새 감소제는 탄수화물 기반 중합체 물질 이 형성되는 출발 물질(들)과 혼합될 수 있다(예: 탄수화물 기반 중합체 물질이 형성되는, 물, 글리세린, 또는 전분 구성성분 중 하나 이상으로 냄새 감소제를 혼합함으로써). 여하튼, 선택된 방법은 그 안에 분산된 냄새 감소제를 포함하는 탄수화물 기반 중합체 물질을 초래한다. 그 농도는, 본원에 기재된 바와 같이, 매우 낮을 수 있다(예: 20 ppm). (110''')에서, 그러한 탄수화물 기반 중합체 물질(냄새 감소제 포함)은, 중합체 수지와 블렌딩함으로써(예: 전형적으로 열가소성 물질과 함께 용융 및 블렌딩하기 위해, 열의 적용을 수반함), 물품을 생산하는데 사용될 수 있다.Figure 1B illustrates how an article can be produced from a polymer resin (at 102), an odor reducer (at 103), and a carbohydrate-based polymeric material (at 104), and Figure 1C illustrates how an odor reducer is contained within the carbohydrate-based polymeric material. Examples of ways in which mixing can occur (100''') are provided. For example, an odor reducer may be provided at 103, a carbohydrate based polymer material may be provided at 104, and they are mixed together at 106''. By way of example, this may be the case if an organic odor reducer is mixed into the carbohydrate-based polymer material when formulating the masterbatch (e.g., when a compatibilizer or other ingredients to be included in the masterbatch are also added). may occur if added). In another embodiment, the odor reducing agent may be mixed with the starting material(s) from which the carbohydrate-based polymeric material is formed (e.g., with one or more of the water, glycerin, or starch constituents from which the carbohydrate-based polymeric material is formed). by mixing odor reducers). In any case, the method chosen results in a carbohydrate-based polymeric material containing the odor reducer dispersed therein. The concentration can be very low (eg, 20 ppm), as described herein. In (110'''), such carbohydrate-based polymeric materials (including odor reducers) are prepared by blending with a polymeric resin (e.g., typically involving the application of heat to melt and blend with a thermoplastic material) to form an article. It can be used to produce
본원에 기재된 임의의 실시양태에 적용할 수 있는 표준 특징을 다시 참조하면, 생분해 시험(예: 바이오메탄 잠재성 시험, 또는 임의 적용 가능한 ASTM 표준, 예컨대 ASTM D-5511, ASTM D-5526, ASTM D-5338, 또는 ASTM D-6691)에 대한 대상 여부가 특징화될 수 있다. 그러한 시험 하에, 그리고 주어진 기간(예: 30일, 60일, 90일, 180일, 365일(1년), 2년, 3년, 4년, 또는 5년) 내에, 물품은 총 중합체 함유물, 및/또는 임의의 생분해 가능하지 않은 "다른" 중합체 함유물(탄수화물 기반 중합체 함유물 제외)의 실질적인 생분해를 제시할 수 있다. 바이오메탄 잠재성 시험은 전형적으로 30 또는 60일에 걸쳐 수행되지만, 때때로 최대 90일에 걸쳐 수행된다. 더 긴 기간 시험은 보다 전형적으로 임의의 상기 언급된 ASTM 표준 하에 수행된다. 예를 들어, 생분해 개선 첨가제가 없을 수 있거나 실질적으로 없는 물품은 그의 탄수화물 기반 중합체 물질 함량보다 더 큰 생분해를 제시할 수 있으며, 이는 다른 플라스틱 물질(들)이 또한 생분해된다는 것을 나타낸다(또는 바이오메탄 잠재성 시험 하에 생분해되는 가능성을 나타냄).Referring back to standard features applicable to any of the embodiments described herein, biodegradation testing (e.g., biomethane potential test), or any applicable ASTM standard, such as ASTM D-5511, ASTM D-5526, ASTM D -5338, or ASTM D-6691) can be characterized. Under such testing, and within a given period of time (e.g., 30 days, 60 days, 90 days, 180 days, 365 days (1 year), 2 years, 3 years, 4 years, or 5 years), the article has a total polymer content of , and/or any non-biodegradable “other” polymer inclusions (excluding carbohydrate-based polymer inclusions). Biomethane potential testing is typically performed over 30 or 60 days, but sometimes up to 90 days. Longer duration testing is more typically performed under any of the above-mentioned ASTM standards. For example, an article that may be free or substantially free of biodegradation enhancing additives may exhibit greater biodegradation than its carbohydrate-based polymer material content, indicating that other plastic material(s) are also biodegradable (or have biomethane potential). Indicates potential for biodegradation under test).
특히 물품으로 180일, 200일, 365일(1년), 2년, 3년, 또는 5년 동안 쓰레기 매립지 또는 다른 폐기 및/또는 분해 조건(예: 퇴비화 조건, 또는 해양 조건) 하에 생분해를 모의하는 시험을 수행할 때, 생분해는 물품 내의 탄수화물 기반 중합체 물질의 중량%보다 더 클 수 있다. 다시 말해서, 기재된 탄수화물 기반 중합체 물질의 포함은 달리 생분해 가능하지 않은 "다른" 중합체 물질의 적어도 일부 생분해를 초래할 수 있다.In particular, the article simulates biodegradation under landfill or other disposal and/or decomposition conditions (e.g., composting conditions, or marine conditions) for 180 days, 200 days, 365 days (1 year), 2 years, 3 years, or 5 years. When conducting tests, biodegradation can be greater than the weight percent of carbohydrate-based polymeric material in the article. In other words, the inclusion of the described carbohydrate-based polymeric material may result in at least some biodegradation of the “other” polymeric material that is not otherwise biodegradable.
예를 들어, 탄수화물 기반 중합체 물질과 PE의 블렌드로부터 형성된 물품은 그러한 기간 후에 필름 중 탄수화물 기반 중합체 물질의 중량 분율보다 더 큰 생분해를 나타낼 수 있으며, 이는 PE(이전까지는 생분해 가능하지 않은 것으로 고려됨)가 탄수화물 기반 중합체 물질과 함께 실제로 생분해된다는 것을 나타낸다. 그러한 결과는 놀랍고, 특히 유리하다.For example, an article formed from a blend of carbohydrate-based polymeric material and PE may exhibit biodegradation greater than the weight fraction of the carbohydrate-based polymeric material in the film after such a period of time, compared to the PE (not previously considered biodegradable). indicates that it is indeed biodegradable along with carbohydrate-based polymer materials. Such results are surprising and particularly advantageous.
바이오메탄 잠재성 시험은 메탄 생성을 기반으로 한 혐기성 생분해에 대한 잠재성을 총 메탄생성 잠재율(%)로서 결정한다. 바이오메탄 잠재성 시험은 ASTM D-5511 표준에 따라 시험된 샘플의 생분해성을 예측하는데 사용될 수 있고, 바이오메탄 잠재성 시험은 ASTM D-5511 표준으로부터의 하나 이상의 조건을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 바이오메탄 잠재성 시험은 약 52℃의 온도에서 수행될 수 있다. 추가적으로, 바이오메탄 잠재성 시험은, 예를 들어, 전형적인 30, 60일, 또는 때때로 최대 90일 이내에 완료될 그러한 시험을 가속화하기 위해, ASTM D-5511의 것과 상이한 일부 조건을 가질 수 있다. 바이오메탄 잠재성 시험은 50 중량% 내지 60 중량%의 물 및 40 중량% 내지 50 중량%의 유기 고형물을 갖는 접종물을 이용할 수 있다. 예를 들어, 바이오메탄 잠재성 시험에 사용된 접종물은 55 중량%의 물 및 45 중량%의 유기 고형물을 가질 수 있다. 바이오메탄 잠재성 시험은 또한 상이한 온도, 예컨대 35℃ 내지 55℃ 또는 40℃ 내지 50℃에서 수행될 수 있다.The biomethane potential test determines the potential for anaerobic biodegradation based on methane production as a percentage of total methane production potential. The biomethane potential test can be used to predict the biodegradability of samples tested according to the ASTM D-5511 standard, and the biomethane potential test can be performed using one or more conditions from the ASTM D-5511 standard. For example, biomethane potential testing can be performed at a temperature of about 52°C. Additionally, the biomethane potential test may have some conditions that differ from those of ASTM D-5511, for example, to accelerate such testing, which would typically be completed within 30, 60 days, or sometimes up to 90 days. The biomethane potential test can utilize an inoculum having 50% to 60% water and 40% to 50% organic solids by weight. For example, the inoculum used in a biomethane potential test may have 55% water and 45% organic solids by weight. Biomethane potential testing can also be performed at different temperatures, such as 35°C to 55°C or 40°C to 50°C.
생분해 시험을 수행하는 경우, 약 2 중량% 이하의 생분해 개선 첨가제(또는 바람직하게는 그가 없는 것)를 갖고 본원에 기재된 바와 같은 탄수화물 기반 중합체 물질 및 "다른" 중합체 물질을 상당한 양으로 갖는 물품은, 물품 내에 탄수화물 기반 중합체 물질의 도입의 결과로서, 향상된 분해를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 비-탄수화물 기반 중합체 물질(예: "다른" 중합체 물질)의 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 30%, 적어도 35%, 적어도 40%, 적어도 45%, 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 또는 심지어 적어도 95%가 쓰레기 매립지, 퇴비화, 및/또는 해양 조건(또는 상기를 모의하는 조건) 적용 시 적어도 약 1년, 적어도 약 2년, 적어도 약 3년, 또는 적어도 약 5년의 기간에 걸쳐 생분해될 수 있다. 그러한 생분해는 특히 주목할만하고 유리하다. 따라서 탄수화물 기반 중합체 물질은 생분해될 뿐만 아니라, 심지어 "다른" 중합체 물질 또한 자체적으로 달리 생분해 가능하지 않은 경우에도 생분해된다.When performing biodegradation testing, articles having significant amounts of carbohydrate-based polymeric materials as described herein and "other" polymeric materials with up to about 2% by weight of biodegradation enhancing additives (or preferably without them) may be: As a result of the introduction of carbohydrate-based polymeric materials within the article, enhanced degradation may be exhibited. For example, at least 5%, at least 10%, at least 15%, at least 20%, at least 25%, at least 30%, at least 35%, at least 40% of non-carbohydrate based polymeric material (e.g., “other” polymeric material) %, at least 45%, at least 50%, at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, or even at least 95% is landfill. , composting, and/or biodegradation over a period of at least about 1 year, at least about 2 years, at least about 3 years, or at least about 5 years when subjected to marine conditions (or conditions simulating the same). Such biodegradation is particularly noteworthy and advantageous. Thus, not only are carbohydrate-based polymeric materials biodegradable, but "other" polymeric materials are also biodegradable, even if they themselves are not otherwise biodegradable.
실시예는 증가된 시간에 따라, 적어도 일부 구현에서, 실질적으로 전체 물품이 생분해되도록(예: 180일, 또는 200일, 또는 365일(1년) 이내에, 2년 이내에, 3년 이내에, 5년 이내에, 또는 다른 기간 이내에 적어도 약 85%, 적어도 약 90%, 또는 적어도 약 95%의 생분해), 생분해의 양이 매우 높을 수 있다는 것을 제시한다.Embodiments may be such that substantially the entire article biodegrades over an increased amount of time (e.g., within 180 days, or 200 days, or 365 days (1 year), within 2 years, within 3 years, within 5 years). biodegradation of at least about 85%, at least about 90%, or at least about 95% within a certain period of time), suggesting that the amount of biodegradation can be very high.
도 2a는 본 개시내용에 따른 물품을 생산하기 위한 예시적인 제조 시스템(200)의 구성성분을 예시한다. 일부 경우에, 제조 시스템(200)은 도 1의 방법(100), 또는 도 1a-1c 중 임의의 것에 사용될 수 있다. 예시적인 예에서, 제조 시스템(200)은 압출기, 예컨대 단축 압출기 또는 이축 압출기이다.2A illustrates components of an example manufacturing system 200 for producing articles according to the present disclosure. In some cases, manufacturing system 200 may be used in method 100 of Figure 1, or any of Figures 1A-1C. In an illustrative example, manufacturing system 200 is an extruder, such as a single screw extruder or a twin screw extruder.
한 구현에서, 하나 이상의 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질 및 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질은 제1 호퍼(202) 및 제2 호퍼(204)를 통해 제공된다. 상용화제는(예: 그의 마스터배치에) 하나의 물질 또는 양쪽 물질과 함께 포함될 수 있다.In one implementation, one or more non-biodegradable plastic materials and one or more carbohydrate-based polymer materials are provided through first hopper 202 and second hopper 204. Compatibilizers may be included (e.g. in their masterbatch) with one or both substances.
하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질 및 하나 이상의 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질은 제1 챔버(206)에서 혼합되어 물질의 혼합물을 생산할 수 있다. 일부 경우에, 물질의 혼합물은 5 중량% 내지 40 중량%의 하나 이상의 탄수화물 기반 중합체 물질, 60 중량% 내지 94 중량%의 하나 이상의 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질, 및 1 중량% 내지 9 중량%의 하나 이상의 상용화제를 포함할 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이, 소량의 냄새 감소제가 또한 존재할 수 있다. 범위는 물론, 바람직한 특징에 따라, 상기 범위를 초과하여 달라질 수 있다.One or more carbohydrate-based polymeric materials and one or more non-biodegradable plastic materials may be mixed in the first chamber 206 to produce a mixture of materials. In some cases, the mixture of materials includes 5% to 40% by weight of one or more carbohydrate-based polymeric materials, 60% to 94% by weight of one or more non-biodegradable plastic materials, and 1% to 9% by weight of one or more non-biodegradable plastic materials. It may contain the above compatibilizers. As described herein, minor amounts of odor reducing agent may also be present. The range may, of course, vary beyond the above range depending on the desired characteristics.
도 2a에 제시된 실시예 구현에서, 물질의 혼합물은 다수의 챔버, 예컨대 제1 챔버(206), 제2 챔버(208), 제3 챔버(210), 제4 챔버(212), 제5 챔버(214), 및 선택적인 제6 챔버(216)를 통해 통과될 수 있다. 물질의 혼합물은 챔버(206, 208, 210, 212, 214, 216)에서 가열될 수 있다. 일부 경우에, 챔버 중 하나의 온도는 챔버 중 또 다른 하나의 온도와 상이할 수 있다. 예시적인 예에서, 제1 챔버(206)는 120℃ 내지 140℃의 온도로 가열되고; 제2 챔버(208)는 130℃ 내지 160℃의 온도로 가열되고; 제3 챔버(210)는 135℃ 내지 165℃의 온도로 가열되고; 제4 챔버(212)는 140℃ 내지 170℃의 온도로 가열되고; 제5 챔버(214)는 145℃ 내지 180℃의 온도로 가열되고; 선택적인 제6 챔버(216)는 145℃ 내지 180℃의 온도로 가열된다.In the example implementation shown in Figure 2A, the mixture of materials is stored in a plurality of chambers, such as first chamber 206, second chamber 208, third chamber 210, fourth chamber 212, fifth chamber ( 214), and an optional sixth chamber 216. The mixture of substances may be heated in chambers 206, 208, 210, 212, 214, and 216. In some cases, the temperature of one of the chambers may be different from the temperature of another one of the chambers. In an illustrative example, first chamber 206 is heated to a temperature between 120° C. and 140° C.; The second chamber 208 is heated to a temperature of 130° C. to 160° C.; The third chamber 210 is heated to a temperature of 135° C. to 165° C.; The fourth chamber 212 is heated to a temperature of 140° C. to 170° C.; The fifth chamber 214 is heated to a temperature of 145° C. to 180° C.; The optional sixth chamber 216 is heated to a temperature of 145°C to 180°C.
그 후에 가열된 혼합물은 다이(218)를 사용하여 압출되어 압출된 물체, 예컨대 필름, 시트, 등이 형성될 수 있다. 사출 성형, 열성형, 또는 다른 플라스틱 생산 방법이 사용되어 기구, 플레이트, 컵, 병, 캡 또는 리드 등과 같은 다양한 물품이 제조될 수 있다. 필름 블로잉에서, 가스는 압출된 물체 내로 주입되어 상기 물체가 105 bar 내지 140 bar의 압력으로 팽창될 수 있다. 생성된 튜브(220)는 롤러(222)를 통해 당겨져서 전형적으로 0.02 mm(약 0.8 mil) 내지 0.05 mm(약 2 mil)의 두께를 갖는 필름(224)이 생성될 수 있다. 예를 들어, 0.1 mil(0.0025 mm)정도로 얇은 두께를 갖는, 심지어 더 얇은 필름이 본원에 기재된 바와 같은 블렌드를 사용하여 만들어질 수 있다. 물론, 2 mil보다 더 큰 두께 또한 달성될 수 있다. 일부 경우에, 필름(224)은 단일 층으로 구성될 수 있다. 다른 경우에, 필름(224)은 다중 층으로 구성될 수 있다. 다중 층이 존재하는 경우에, 상기 층 중 적어도 하나는 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 탄수화물 기반 중합체 물질은 하나 이상의 외부층에 존재할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 탄수화물 기반 중합체 물질은 내부 층에 존재할 수 있다. 탄수화물 기반 중합체 물질이 외부층(들)에 포함되지 않는 경우에, 외부층(들)의 생분해는 발생하지 않을 수 있다.The heated mixture may then be extruded using die 218 to form an extruded object, such as a film, sheet, etc. Injection molding, thermoforming, or other plastic production methods can be used to produce a variety of articles such as utensils, plates, cups, bottles, caps, or lids. In film blowing, gas is injected into an extruded object so that the object can expand to a pressure of 105 bar to 140 bar. The resulting tube 220 may be pulled through rollers 222 to produce a film 224 typically having a thickness of 0.02 mm (about 0.8 mil) to 0.05 mm (about 2 mil). For example, even thinner films, with thicknesses as low as 0.1 mil (0.0025 mm), can be made using blends as described herein. Of course, thicknesses greater than 2 mil may also be achieved. In some cases, film 224 may be comprised of a single layer. In other cases, film 224 may be comprised of multiple layers. If multiple layers are present, at least one of the layers may include a carbohydrate-based polymeric material. In some embodiments, carbohydrate-based polymeric materials may be present in one or more outer layers. In another embodiment, carbohydrate-based polymeric materials may be present in the inner layer. If carbohydrate-based polymeric materials are not included in the outer layer(s), biodegradation of the outer layer(s) may not occur.
도 2b 및 2c는 다이(218), 및 버블(220)의 형성을 개략적으로 예시하며, 이는 도 2의 블로잉된 필름 장치에 대해 추가의 상세한 설명을 제시하고, 특히 블로우업비 및 다이 갭의 특징이 어떻게 특히 증가된 강도에 대해 선택될 수 있는지 제시한다. 도 2b 및 2c에 제시된 바와 같이, 다이(218)는 외부 부재(218a) 및 내부 부재(218b), 및 그 사이에 정의된 다이 갭(226)을 포함할 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이, 다이(218)는 특히 좁은 다이 갭, 예를 들어, 1000 미크론 미만, 900 미크론 미만, 800 미크론 미만, 700 미크론 미만, 600 미크론 미만, 또는 500 미크론 미만(예: 200 내지 500 미크론)을 제공하도록 구성될 수 있다. 이 좁은 다이 갭은 다른 열가소성 전분 구성성분을 포함하는 필름을 블로잉할 때 관련 기술분야의 상태에서 사용된 (및 아마도 필요한) 넓은 다이 갭에 대해 뚜렷하게 대조된다. 예를 들어, Leufgens는 1.6 내지 1.8 mm(즉, 1600 내지 1800 미크론)의 다이 갭을 기재한다. 높은 블로우업비에서도, 그러한 큰 다이 갭의 사용은 본원에 기재된 강도의 증가를 달성하는 것을 불 가능하게 만들 수 있다.2B and 2C schematically illustrate the formation of die 218 and bubble 220, which provide additional details for the blown film device of FIG. 2, particularly the blowup ratio and die gap characteristics. It is presented how they can be selected specifically for increased strength. As shown in FIGS. 2B and 2C, die 218 may include an outer member 218a and an inner member 218b, and a die gap 226 defined therebetween. As described herein, die 218 may have a particularly narrow die gap, e.g., less than 1000 microns, less than 900 microns, less than 800 microns, less than 700 microns, less than 600 microns, or less than 500 microns (e.g., less than 200 to 500 microns). microns). This narrow die gap contrasts sharply with the wide die gap used (and possibly required) in the state of the art when blowing films containing other thermoplastic starch components. For example, Leufgens lists a die gap of 1.6 to 1.8 mm (i.e., 1600 to 1800 microns). Even at high blowup ratios, the use of such large die gaps can make it impossible to achieve the increases in strength described herein.
도 2b는 버블의 최대 직경(DB)을 다이 갭(DD)에서의 직경으로 나눈 비로서 정의되는 비교적 높은 블로우업비를 추가로 예시한다. 다른 말로 하면, 필름의 펼친 평평한 너비와 관련하여, 블로우업비는 0.637*(펼친 평평한 너비)/DD이다. 서리선(228)이 또한 도 2b에 제시되는데, 이는 이전에 용융된 버블의 물질이 결정화하기 시작하여, 서리선(228)에서 그러한 결정화 영역에 비해 보다 반투명한 외관을 갖도록 하는 점이다. 본원에 기재된 바와 같이, 블로우업비는 적어도 2.0, 예를 들어, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 2.2 내지 2.8, 또는 약 2.5이다. 출원인은 1.5와 같은 전형적인 블로잉 형성 블로우업비에서 적어도 2, 예컨대 2.5까지 블로우업비를 단순히 증가시킴으로써 필름에 대한 강도가 증가되었음을 관찰하였다. 강도는 최대 약 3의 값까지 증가하는 것으로 관찰된 바 있으며, 2-3, 2.2 내지 2.8, 또는 약 2.5의 값이 특히 적절하도록, 이 후 강도의 유의한 추가의 증가는 관찰되지 않았다. 본원에 기재된 바와 같이, 다이 갭은 특히 기재된 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하는 블렌드를 블로잉할 때, 좁은 값으로 유지되어 기재된 강도의 증가에 또한 기여할 수 있다.Figure 2B further illustrates the relatively high blowup ratio, defined as the ratio of the maximum diameter of the bubble (D B ) divided by the diameter at the die gap (D D ). In other words, with respect to the unfolded flat width of the film, the blowup ratio is 0.637*(unfolded flat width)/D D. Frost lines 228 are also shown in FIG. 2B where previously molten material in the bubble begins to crystallize, giving frost lines 228 a more translucent appearance compared to those crystallization areas. As described herein, the blowup ratio is at least 2.0, e.g., 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 2.2 to 2.8, or about 2.5. Applicants have observed that the strength for the film is increased by simply increasing the blowup ratio from a typical blowing formation blowup ratio of 1.5 to at least 2, such as 2.5. The intensity has been observed to increase up to values of about 3, after which no significant further increase in intensity has been observed, with values of 2-3, 2.2 to 2.8, or about 2.5 being particularly appropriate. As described herein, the die gap can be maintained at a narrow value, especially when blowing blends comprising the described renewable carbohydrate-based polymer materials, which may also contribute to the described increase in strength.
예로써, 500 미크론 미만의 다이 갭 및 적어도 2(예: 2.2 내지 2.8, 또는 약 2.5)의 블로우업비가 특히 최대 1.5 mil(예: 0.1 mil 내지 1.5 mil)의 두께를 갖는 그러한 블렌드로부터 필름을 블로잉하는데 매우 적합하다. 더 두꺼운 필름을 블로잉하기 위해(더 두꺼운 필름이 필요했던 경우에), 다이 갭은 그를 통해 용융된 물질의 흐름을 수용하기 위해 증가될 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 10 mil, 또는 심지어 5 mil의 매우 두꺼운 필름을 블로잉하기 위해, 다이 갭은 약간 증가될 필요가 있을 수 있다(그러나 값은 여전히 1000 미크론 미만, 또는 심지어 500 미크론 미만일 수 있음).By way of example, blowing films from such blends with a die gap of less than 500 microns and a blowup ratio of at least 2 (e.g., 2.2 to 2.8, or about 2.5), especially with a thickness of up to 1.5 mil (e.g., 0.1 mil to 1.5 mil). It is very suitable for doing this. To blow thicker films (if thicker films were needed), the die gap may need to be increased to accommodate the flow of molten material through it. For example, to blow very thick films, 10 mil, or even 5 mil, the die gap may need to be increased slightly (but the value may still be less than 1000 microns, or even less than 500 microns).
본원에 기재된 개념은 하기 실시예에 추가로 설명될 것이다.The concepts described herein will be further illustrated in the examples below.
실시예Example
실시예 1Example 1
11개의 전분 기반 중합체를, 물을 제외하고, 27% 탈로우 글리세린(99% 순수 글리세린) 및 73% 전분으로부터 형성하였다. 각각의 완성된 전분 기반 중합체는 < 약 1% 물을 나타내었고, 각각 25 중량%, 70 중량%, 및 5 중량%의 비율로 LLDPE 및 무수물-변형된 LLDPE와 혼합되었다. 그 후에 생성된 혼합물을 압출하고 필름 내로 블로잉하였다. 각 필름의 70%는 LLDPE였고, 25%는 전분 기반 중합체였고, 각 필름의 5%는 무수물-변형된 LLDPE였다. 그 후에 필름을 ASTM D-1709에 따른 낙하 다트 충격 시험을 사용하여 시험하였다. 시험된 전분 및 강도 시험 결과의 조합(단위: 그램)은 표 3에 제시된다. 표 3의 결과는 전분의 혼합물로부터 형성된 샘플이 단일 전분으로부터 형성된 샘플의 다트 낙하 충격 시험 값보다 더 큰 다트 낙하 충격 시험 값을 갖는다는 것을 제시한다.Eleven starch-based polymers were formed from 27% tallow glycerin (99% pure glycerin) and 73% starch, excluding water. Each finished starch-based polymer represented <about 1% water and was mixed with LLDPE and anhydride-modified LLDPE at proportions of 25%, 70%, and 5% by weight, respectively. The resulting mixture was then extruded and blown into films. 70% of each film was LLDPE, 25% was a starch-based polymer, and 5% of each film was anhydride-modified LLDPE. The film was then tested using the drop dart impact test according to ASTM D-1709. The combination of starches tested and strength test results (in grams) are presented in Table 3. The results in Table 3 suggest that samples formed from a mixture of starches have dart drop impact test values that are greater than those of samples formed from a single starch.
도 5는 필름에서 전분 기반 NuPlastiQ 또는 "ESR"의 백분율을 기반으로 한 상이한 두께 필름(0.5 mil, 1 mil, 1.5 mil, 2.0 mils)에 대한 다트 충격 시험 강도를 기록한다. 도 5에 제시된 형성된 필름에서 사용된 NuPlastiQ 또는 ESR은 90% 옥수수 전분 및 10% 감자 전분을 포함한 전분의 블렌드로부터 형성하였다. 도 5는 필름의 강도가 NuPlastiQ 또는 ESR 백분율의 증가에 따라, 약 20% 내지 약 25% NuPlastiQ 또는 ESR에서의 최대 강도까지 어떻게 증가하는지 제시한다. 블렌드의 나머지는, 본원에 기재된 바와 같이, 폴리에틸렌 및 적절한 상용화제를 포함한다.Figure 5 reports dart impact test strengths for different thickness films (0.5 mil, 1 mil, 1.5 mil, 2.0 mils) based on the percentage of starch-based NuPlastiQ or "ESR" in the film. NuPlastiQ or ESR used in the formed films shown in Figure 5 were formed from a blend of starches including 90% corn starch and 10% potato starch. Figure 5 shows how the strength of the film increases with increasing NuPlastiQ or ESR percentage, from about 20% to a maximum strength at about 25% NuPlastiQ or ESR. The remainder of the blend includes polyethylene and a suitable compatibilizer, as described herein.
도 6a는 25% 탄수화물 기반 중합체 물질을 포함하며, 나머지가 본원에 기재된 바와 같은 상용화제의 작은 분율(예: 약 5%) 및 PE(약 70%)인 필름에 대한 상이한 두께 필름(약 0.1 mil 내지 최대 2 mil)에 대한 다트 충격 시험 강도를 기록한다. 도 6은 또한 모든 점에서 본 개시내용에 따른 블렌드보다 더 작은, 100% PE 필름에 대한 비교 강도를 제시한다. 도 6은 장바구니용 백(예: 상품을 담기 위해 슈퍼마켓 농산물 코너에서 소비자에게 제공되는 백), 다양한 "운반용" 백(예: 들고 가기 위해 제공되는 식료품용 및 다른 플라스틱 백), 및 감자 백(슈퍼마켓의 농산물 코너에서 전형적으로 5, 10, 또는 20 파운드의 감자를 담기 위해 사용되는 플라스틱 백)에 대한 다양한 다른 시험된 참조 점을 추가로 제시한다. 실시예 8은 유사하지만, "다른" 중합체 물질이 석유 공급원으로부터 유래된 합성 LLDPE가 아닌 바이오폴리에틸렌인 블렌드에 대한 결과를 제시한다.Figure 6A shows different thickness films (about 0.1 mil) for a film comprising 25% carbohydrate-based polymeric material, with the remainder being a small fraction of compatibilizer (e.g., about 5%) and PE (about 70%) as described herein. Record the dart impact test strength for up to 2 mil). Figure 6 also presents comparative strengths for 100% PE films, which are in all respects smaller than the blends according to the present disclosure. Figure 6 shows cart bags (e.g., bags provided to consumers in supermarket produce aisles to hold merchandise), various "carrying" bags (e.g., grocery and other plastic bags provided for carry-out), and potato bags (supermarket Various other tested reference points (plastic bags typically used to hold 5, 10, or 20 pounds of potatoes in the produce section) are additionally presented. Example 8 presents results for a similar, but blend where the “other” polymer material is biopolyethylene rather than synthetic LLDPE derived from petroleum sources.
도 7은 본 개시내용에 따른 다양한 블렌딩된 필름, 뿐만 아니라 비교 필름(예: 100% LLDPE, 100% 재활용 LLDPE(rLLDPE))에 대한 상이한 두께 필름(0.5 mil 미만 내지 최대 약 2 mil)에 대한 다트 충격 시험 강도를 기록한다. 버진 물질(virgin material)로부터 형성된 필름에 대한 강도 특징을 제시하는 것에 더하여(25% NuPlastiQ 또는 ESR, 70% LLDPE, 5% 상용화제(25% NuPlastiQ 또는 ESR/75% LLDPE로 표지됨), 도 7은 또한 그러한 재활용 물질(rLDESR)이 그 후에 버진 물질과 블렌딩되었을 때(25% NuPlastiQ 또는 ESR/25% rLDESR/50% LLDPE로 표지됨), 또는 재활용 LLDPE(rLLDPE)가 블렌드에서 사용된 경우에(25% NuPlastiQ 또는 ESR/25% rLLDPE/50% LLDPE로 표지됨) 생성된 강도를 제시한다. 강도 결과는 이전에 기재된 증가된 재생 가능성 및 생분해성 특징에 더하여, 제시된 바와 같이, PE 중합체 물질의 사용과 비교하여 개선된다.7 shows darts for different thickness films (from less than 0.5 mil up to about 2 mil) for various blended films according to the present disclosure, as well as comparative films (e.g., 100% LLDPE, 100% recycled LLDPE (rLLDPE)). Record the impact test strength. In addition to presenting strength characteristics for films formed from virgin material (labeled 25% NuPlastiQ or ESR, 70% LLDPE, 5% compatibilizer (25% NuPlastiQ or ESR/75% LLDPE), Figure 7 It also occurs when such recycled material (rLDESR) is subsequently blended with virgin material (labeled 25% NuPlastiQ or ESR/25% rLDESR/50% LLDPE), or when recycled LLDPE (rLLDPE) is used in the blend ( (labeled with 25% NuPlastiQ or ESR/25% rLLDPE/50% LLDPE). The strength results show that in addition to the increased recyclability and biodegradability features previously described, the use of PE polymer materials, as shown, It is improved compared to .
실시예 2Example 2
ASTM D-5511에 따라 생분해성 특징을 결정하기 위해 3개 샘플을 349일 동안 시험하였다. 시험은 실물 크기 혐기성 소화조(쓰레기 매립지)의 조건을 복제하기 위해 의도되었다. 3개 샘플(1342, 1343, 및 1344로 지칭됨)의 결과는 도 8a-8b 및 표 4에 제시된다. 도 8a는 대조군과 비교하여, 샘플 1343, 1343, 및 1344 모두에 대한 결과를 제시한다. 도 8b는 대조군과 비교하여, 샘플 1344 단독에 대한 결과를 제시한다. 샘플 1342는 30% NuPlastiQ 또는 ESR(10% 미만 결정화도를 갖는 실질적으로 무정형인 탄수화물 기반 중합체 물질), 67% PBAT, 및 3% 상용화제로부터 형성되었고, 1.1 mil의 두께를 가졌다. 샘플 1343은 27.5% NuPlastiQ 또는 ESR, 70% PBAT, 및 2.5% 상용화제로부터 형성되었고, 1.0 mil의 두께를 가졌다. 샘플 1344는 40% NuPlastiQ 또는 ESR, 56% LLDPE, 및 4% 상용화제로부터 형성되었고, 1.0 mil의 두께를 가졌다.Three samples were tested for 349 days to determine biodegradability characteristics according to ASTM D-5511. The test was intended to replicate the conditions of a full-scale anaerobic digester (landfill). Results for three samples (referred to as 1342, 1343, and 1344) are presented in Figures 8A-8B and Table 4. Figure 8A presents results for all samples 1343, 1343, and 1344, compared to the control. Figure 8B presents results for sample 1344 alone, compared to the control. Sample 1342 was formed from 30% NuPlastiQ or ESR (a substantially amorphous carbohydrate-based polymer material with less than 10% crystallinity), 67% PBAT, and 3% compatibilizer, and had a thickness of 1.1 mil. Sample 1343 was formed from 27.5% NuPlastiQ or ESR, 70% PBAT, and 2.5% compatibilizer and had a thickness of 1.0 mil. Sample 1344 was formed from 40% NuPlastiQ or ESR, 56% LLDPE, and 4% compatibilizer and had a thickness of 1.0 mil.
도 8a-8b는 204일 후에 음성 대조군이 2.5% 분해되었고, 양성 대조군이 86.5% 분해되었고, 샘플 1342가 43.3% 분해되었고, 샘플 1343이 53.9% 분해되었고, 샘플 1344가 77.2% 분해되었다는 것을 제시한다. 349일에, 분해 값은 표 4에 제시된 바와 같다.Figures 8A-8B show that after 204 days the negative control was 2.5% degraded, the positive control was 86.5% degraded, sample 1342 was 43.3% degraded, sample 1343 was 53.9% degraded, and sample 1344 was 77.2% degraded. . At day 349, the degradation values are as shown in Table 4.
생분해는 349일 후에 특히 훌륭하다. 예를 들어, PBAT를 포함하는 샘플(1342 및 1343)은 필름에 포함된 탄수화물 기반 중합체 물질의 분율보다 훨씬 더 큰 생분해율로 매우 우수한 생분해를 제시하지만, 샘플 1344(도 8b 참조)는 훨씬 더 놀랍게도, 거의 96% 생분해를 제시하며(양성 대조군보다도 더 높음), 이때 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질은, 정상 환경 하에 물론 생분해 가능하지 않은 폴리에틸렌이다(예: 표 4에서 100% 폴리에틸렌이었던 음성 대조군 참조). 그러한 생분해 결과는 주목할만하고, 특히 유리하다.Biodegradation is particularly excellent after 349 days. For example, samples containing PBAT (1342 and 1343) show very good biodegradation, with biodegradation rates much greater than the fraction of carbohydrate-based polymer material contained in the film, but sample 1344 (see Figure 8b) is even more surprising. , showing almost 96% biodegradation (higher than the positive control), where the non-biodegradable plastic material is polyethylene, which of course is not biodegradable under normal circumstances (e.g. see the negative control which was 100% polyethylene in Table 4). Such biodegradation results are notable and particularly advantageous.
실시예 3Example 3
60일, 107일, 202일, 317일, 439일, 573일, 및 834일 후에 ASTM D-5526에 따라 혐기성 생분해에 대해 25% NuPlastiQ 또는 ESR, 70% LLDPE 및 5% 상용화제의 블렌드로 만들어진 감자 포장용 백을 시험하였다. 시험은 실물 크기 혐기성 소화조(쓰레기 매립지)의 조건을 복제하기 위해 의도되었다. 시험을 다양한 조건 하에, 약 35%, 45%, 및 60% 유기 고형물을 갖고 나머지가 물인 접종물로 수행하였다. 35% 유기 고형물(및 65% 물)을 포함한 접종물에 대한 결과는 도 9 및 표 5A에 제시된다. 표 5B는 다른 접종물 값, 및 다른 샘플에 대한 결과를 제시한다. 감자 백은 1.35 mil의 두께를 가졌다. 이들 백은 샘플 1072로 지칭된다.Made with a blend of 25% NuPlastiQ or ESR, 70% LLDPE, and 5% compatibilizer for anaerobic biodegradation according to ASTM D-5526 after 60, 107, 202, 317, 439, 573, and 834 days. Potato packaging bags were tested. The test was intended to replicate the conditions of a full-scale anaerobic digester (landfill). Tests were performed under various conditions with inoculums having approximately 35%, 45%, and 60% organic solids and the remainder being water. Results for the inoculum containing 35% organic solids (and 65% water) are presented in Figure 9 and Table 5A. Table 5B presents results for different inoculum values, and different samples. The potato bag had a thickness of 1.35 mil. These bags are referred to as sample 1072.
[표 5a][Table 5a]
25% NuPlastiQ 또는 ESR, 및 70% LLDPE로 만들어진 감자 백은 모의 쓰레기 매립 조건 하에 834일에 걸쳐 주목할만한 81% 생분해를 제시하였다. NuPlastiQ 또는 ESR은 폴리에틸렌으로 균질하게 블렌딩되고, 유리하게는 폴리에틸렌의 긴 탄소 쇄가 파괴되고, 탄수화물 기반 중합체 NuPlastiQ 또는 ESR 물질을 소비하는 동일한 미생물에 의해 소화된다. 그러한 결과는 폴리에틸렌을 포함한 전체 백이 이산화탄소, 메탄, 및 물로 생분해되는 것을 제시한다. 상기 결과는 놀랍고 특히 유리하다.Potato bags made of 25% NuPlastiQ or ESR, and 70% LLDPE showed a notable 81% biodegradation over 834 days under simulated landfill conditions. NuPlastiQ or ESR is homogeneously blended with polyethylene, advantageously the long carbon chains of polyethylene are broken and digested by the same microorganisms that consume the carbohydrate-based polymer NuPlastiQ or ESR material. Those results suggest that the entire bag, including polyethylene, biodegrades to carbon dioxide, methane, and water. The results are surprising and particularly advantageous.
45% 유기 고형물 및 60% 유기 고형물로 수행된 시험은 또한 생분해율이 감자 백에 포함된 NuPlastiQ 또는 ESR율을 초과하는 결과를 제시하였다. 시험을 또한 1%의 생분해 개선 첨가제를 포함한 유사한 감자 백(샘플 1073), 및 EcoFLEXTM 퇴비화 가능한 수지, 및 메탈로센 LLDPE를 포함한 다른 유사한 감자 백(샘플 1075)으로 수행하였다.Tests conducted with 45% organic solids and 60% organic solids also showed that biodegradation rates exceeded those of NuPlastiQ or ESR contained in potato bags. Tests were also conducted with a similar potato bag containing 1% biodegradation enhancing additive (Sample 1073), and another similar potato bag containing EcoFLEX™ compostable resin, and metallocene LLDPE (Sample 1075).
[표 5b][Table 5b]
실시예 4Example 4
ASTM D-5338에 따라 201일 및 370일 후의 혐기성 생분해에 대해 NuPlastiQ 또는 ESR 및 LLDPE의 블렌드로 만들어진 필름을 시험하였다. 조건은 호기성 소화 및/또는 산업용 퇴비 조건을 모의하였다. 시험된 필름은 370일 후 결과를 제시하는 표 6 및 도 10a-10b에 1345 및 1346으로 표지된다. 201일에, 샘플 1345 및 1346은 각각 74.2% 및 72.4%의 조정된 생분해율 값을 제시한 반면, 음성 대조군은 -3.3%를 제시하고 양성 대조군은 100%를 제시하였다. 도 10a-10b는 실제 생분해율을 플롯팅한다. 샘플 1345는 25% NuPlastiQ 또는 ESR, 72.5% LLDPE, 및 2.5% 상용화제를 포함하였다. 샘플 1346은 40% NuPlastiQ 또는 ESR, 56% LLDPE, 및 4% 상용화제를 포함하였다. 양 필름은 1.0 mil의 두께를 가졌다.Films made from NuPlastiQ or a blend of ESR and LLDPE were tested for anaerobic biodegradation after 201 and 370 days according to ASTM D-5338. Conditions simulated aerobic digestion and/or industrial composting conditions. The films tested are labeled 1345 and 1346 in Table 6 and Figures 10A-10B, which present results after 370 days. At day 201, samples 1345 and 1346 gave adjusted biodegradation values of 74.2% and 72.4%, respectively, while the negative control gave -3.3% and the positive control gave 100%. Figures 10A-10B plot the actual biodegradation rates. Sample 1345 contained 25% NuPlastiQ or ESR, 72.5% LLDPE, and 2.5% compatibilizer. Sample 1346 contained 40% NuPlastiQ or ESR, 56% LLDPE, and 4% compatibilizer. Both films had a thickness of 1.0 mil.
생분해는 370일 후, 특히 샘플 1345에서 특히 훌륭하다. 이 샘플(도 10b 참조)은 97% 이상의 생분해를 제시하며 이때 생분해 가능하지 않은 플라스틱 물질은 정상 환경 하에서 물론 생분해 가능하지 않은 폴리에틸렌이다(예: 표 6에서 100% 폴리에틸렌이었던 음성 대조군 참조). 그러한 생분해 결과는 주목할만하고, 특히 유리하다.Biodegradation is particularly good after 370 days, especially for sample 1345. This sample (see Figure 10b) shows over 97% biodegradation, where the non-biodegradable plastic material is polyethylene, which of course is not biodegradable under normal circumstances (e.g. see negative control in Table 6 which was 100% polyethylene). Such biodegradation results are notable and particularly advantageous.
실시예 5Example 5
해양 조건을 모의하도록 의도된, ASTM D-6691에 따라 205일 후의 혐기성 생분해에 대해 NuPlastiQ 또는 ESR 및 PBAT의 블렌드로 만들어진 필름을 시험하였다. 시험된 필름은 표 7 및 도 11에서 1439 및 1440로 표지된다. 205일에, 샘플 1439 및 1440은 각각 49.6% 및 53.6%의 조정된 생분해율 값을 제시하였다. 샘플 1439는 30% NuPlastiQ 또는 ESR, 67% PBAT, 및 3% 상용화제를 포함하였다. 샘플 1440은 27% NuPlastiQ 또는 ESR, 70% PBAT, 및 2.5% 상용화제를 포함하였다. 샘플 필름 1439는 1.1 mil의 두께를 가졌고, 샘플 필름 1440은 1.0 mil의 두께를 가졌다.Films made from NuPlastiQ or a blend of ESR and PBAT were tested for anaerobic biodegradation after 205 days according to ASTM D-6691, intended to simulate marine conditions. The films tested are labeled 1439 and 1440 in Table 7 and Figure 11. At day 205, samples 1439 and 1440 gave adjusted biodegradation values of 49.6% and 53.6%, respectively. Sample 1439 contained 30% NuPlastiQ or ESR, 67% PBAT, and 3% compatibilizer. Sample 1440 contained 27% NuPlastiQ or ESR, 70% PBAT, and 2.5% compatibilizer. Sample film 1439 had a thickness of 1.1 mil and sample film 1440 had a thickness of 1.0 mil.
실시예 6Example 6
추가의 제조된 필름을 생분해성에 대해 시험하였다. 하기 표 8은 그러한 시험의 결과를 요약하며, 이 중 일부는 상기에 상세하게 기재되어 있다. 그러한 시험은 다양한 모의 조건(예: 쓰레기 매립지, 퇴비화, 해양 환경) 하에, 탄수화물 기반 중합체 물질, 및 상이한 중합체 물질의 넓은 범위의 분율에 걸쳐 훌륭한 생분해성 결과를 제시한다.Additional prepared films were tested for biodegradability. Table 8 below summarizes the results of such tests, some of which are detailed above. Such tests provide excellent biodegradability results over a wide range of carbohydrate-based polymeric materials and fractions of different polymeric materials, under a variety of simulated conditions (e.g., landfill, composting, marine environments).
실시예 7Example 7
본 발명에 따라, 탄수화물 기반 중합체 물질의 상이한 로딩 수준에 대한 생분해성을 평가하기 위해 추가의 시험을 수행하였다. 시험은 ASTM D5511에 따랐다. 시험된 샘플에서 탄수화물 기반 중합체 물질의 수준은 블렌드의 0 중량%(대조군), 1 중량%, 5 중량%, 10 중량%, 및 20 중량%였다. 하기 표 9는 그러한 시험의 결과를 요약한다. 1% 로딩의 경우에도, 65일 후 생분해율(2.7%)은 로딩 양(단지 1%)보다 더 크며, 이는 블렌드에 포함된 폴리에틸렌이 또한 분해되고 있다는 것을 의미한다. 이러한 경향은 95일에 나타난 데이터에서도 계속되고 있는데, 여기서 생분해율은 계속 증가하고 있다(예: 95일에 5%). 5%, 10%, 및 20%의 탄수화물 기반 중합체 물질의 더 높은 로딩에서 보다 가속화된 결과가 보인다. 생분해성을 부여하는 탄수화물 기반 중합체 물질이 로딩된 모든 샘플에서, 전체 생분해 가능하지 않은 플라스틱 함량은 예를 들어, 그러한 폐기 조건 하에 합리적인 기간 이내에(예: 1년, 2년, 3년, 4년, 또는 5년 이내에) 분해될 것으로 예상된다.According to the present invention, further tests were performed to evaluate the biodegradability of different loading levels of carbohydrate-based polymeric materials. Testing followed ASTM D5511. The levels of carbohydrate-based polymeric material in the samples tested were 0% (control), 1%, 5%, 10%, and 20% by weight of the blend. Table 9 below summarizes the results of such tests. Even for 1% loading, the biodegradation rate after 65 days (2.7%) is greater than the loading amount (only 1%), meaning that the polyethylene included in the blend is also degrading. This trend continues in the data shown at 95 days, where the biodegradation rate continues to increase (e.g. 5% at 95 days). More accelerated results are seen at higher loadings of carbohydrate-based polymer material of 5%, 10%, and 20%. In all samples loaded with carbohydrate-based polymer material that imparts biodegradability, the total non-biodegradable plastic content is reduced within a reasonable period of time under such disposal conditions, e.g., 1 year, 2 years, 3 years, 4 years, or within 5 years) is expected to decompose.
실시예 8Example 8
바이오-폴리에틸렌(Braskem으로부터 공급됨), NuPlastiQ 또는 ESR, 및 Bynel® 상용화제의 블렌드로부터 필름을 제조하였다. 일단 형성되면, 생성된 필름을 다트 강도에 대해 시험하였다(예: ASTM D-1709에 따름). 필름을 0.5 mil 내지 최대 2 mil의 다양한 두께, 및 NuPlastiQ 또는 ESR 0 중량% 내지 35 중량% 범위의 전분 기반 중합체 물질(NuPlastiQ 또는 ESR)의 다양한 백분율로 블로잉하였다. 결과는 도 12a 및 12b에 제시된다.Films were prepared from a blend of bio-polyethylene (supplied from Braskem), NuPlastiQ or ESR, and Bynel® compatibilizer. Once formed, the resulting film was tested for dart strength (e.g., according to ASTM D-1709). Films were blown at various thicknesses from 0.5 mil up to 2 mil and with various percentages of starch-based polymeric material (NuPlastiQ or ESR) ranging from 0 to 35% by weight NuPlastiQ or ESR. The results are presented in Figures 12A and 12B.
도 12a로부터 명백한 바와 같이, 바이오폴리에틸렌 단독(NuPlastiQ 또는 ESR 없음)은 0.5 mil의 두께에 대해 약 120 g의 다트 강도, 1 mil의 두께에 대해 약 155 g의 다트 강도, 1.5 mil의 두께에 대해 약 200 g의 다트 강도, 및 2 mil의 두께에 대해 약 270 g의 다트 강도를 제공한다. 근사치 다트 강도는 표 10A에 제시된다. 표 10B는 순수 바이오폴리에틸렌 필름과 비교하여 강도 증가율을 제시한다. 필름에서 NuPlastiQ 또는 ESR의 모든 두께, 및 모든 시험된 백분율에 대하여 증가한다는 것이 확실하게 명백하다. 강도의 증가는 필름이 더 두꺼워질수록 특히 높다(즉, 증가율은 더 얇은 필름과 비교하여 더 두꺼운 필름에 대하여 더 극적임).As evident from Figure 12A, biopolyethylene alone (without NuPlastiQ or ESR) has a dart strength of about 120 g for a thickness of 0.5 mil, a dart strength of about 155 g for a thickness of 1 mil, and a dart strength of about 1.5 g for a thickness of 1.5 mil. Provides a dart strength of 200 g, and a dart strength of approximately 270 g for a thickness of 2 mil. Approximate dart strengths are given in Table 10A. Table 10B presents the strength increase compared to pure biopolyethylene film. It is clearly evident that there is an increase for all thicknesses of NuPlastiQ or ESR in the film, and for all percentages tested. The increase in strength is particularly high as the film becomes thicker (i.e., the rate of increase is more dramatic for thicker films compared to thinner films).
[표 10a][Table 10a]
[표 10b][Table 10b]
그러한 필름을 형성하고 시험하는데 있어서, 출원인은 증가된 강도의 결과가 합성 석유화학 폴리에틸렌을 사용하여 나타난 결과와 일반적으로 잘 맞는다는 것을 관찰하였다. 상기 언급된 바와 같이, 블렌드에서 바이오폴리에틸렌 물질을 사용할 때, 강도의 개선이 두께가 증가하면서 보다 급속하게 증가된다는 것을 관찰하였다(즉, 백분율 증가는 더 얇은 필름과 비교하여 더 두꺼움 필름에 대하여 가장 극적임).In forming and testing such films, Applicants have observed that the results of increased strength generally agree well with the results seen using synthetic petrochemical polyethylenes. As mentioned above, when using biopolyethylene materials in the blend, it was observed that the improvement in strength increased more rapidly with increasing thickness (i.e., the percentage increase was most dramatic for thicker films compared to thinner films). lim).
또한 전분 기반 NuPlastiQ 또는 ESR과 바이오폴리에틸렌에 대한 스윗스팟이 석유화학 공급된 폴리에틸렌으로 관찰된 약 25%가 아닌 약 15%에서 있을 수 있다는 것이 관찰되었다. 그럼에도, 강도의 증가는 NuPlastiQ 또는 ESR과 염기 수지를 블렌딩할 때 유사하게 관찰되었다.It was also observed that the sweet spot for starch-based NuPlastiQ or ESR with biopolyethylene may be at about 15%, rather than about 25% observed with petrochemical-sourced polyethylene. Nonetheless, a similar increase in intensity was observed when blending the base resin with NuPlastiQ or ESR.
최종적으로, 실시예 8에 따라 형성된 필름은 40%를 훨씬 초과하는 생함량을 포함하며, 이는 특히 유리한데, 염기 수지(예: 본원에 기재된 것과 같은 임의의 "친환경" 지속 가능한 중합체 물질) 및 탄수화물 기반 또는 전분 기반 NuPlastiQ 또는 ESR 물질 둘 다가 지속 가능한 물질로부터 유래되었기 때문이다. 생함량에 포함되지 않은 필름의 유일한 구성성분은 상용화제이다(이용 가능한 경우에, 지속 가능한 상용화제가 사용될 수 있음). 따라서 생함량은 필름 또는 다른 생성물의 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 또는 심지어 적어도 95 중량%일 수 있다. 실시예 8의 필름은, Bynel® 상용화제 이외에, 생함량으로 이루어지는데, 90 중량% 초과의 생함량을 포함하도록 한다.Finally, the film formed according to Example 8 contains a raw content well in excess of 40%, which is particularly advantageous, including base resins (e.g., any of the "green" sustainable polymer materials such as those described herein) and carbohydrates. This is because both NuPlastiQ or ESR materials, either starch-based or starch-based, are derived from sustainable materials. The only component of the film not included in the raw content is the compatibilizer (where available, sustainable compatibilizers may be used). Accordingly, the raw content is at least 40%, at least 45%, at least 50%, at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, by weight of the film or other product. It may be 80% by weight, at least 85% by weight, at least 90% by weight, or even at least 95% by weight. The film of Example 8, in addition to the Bynel® compatibilizer, consists of a raw content, such that it contains more than 90% by weight of the raw content.
최종적으로, 실시예 8의 필름은, 상기 기재된 실시예에서 시험된 다양한 다른 시험된 폴리에틸렌에 대해 기재된 바와 유사한 방식으로, 실질적으로 완전히 생분해 가능하다. 따라서 본 발명은 지속 가능할 뿐만 아니라 생분해 가능한 매우 높은 생함량 중합체 필름 및 다른 제품을 제공한다.Finally, the film of Example 8 is substantially fully biodegradable, in a similar manner as described for the various other tested polyethylenes tested in the examples described above. The present invention therefore provides very high biocontent polymer films and other products that are not only sustainable but also biodegradable.
실시예 9Example 9
본 실시예는 블로우업비 및/또는 다이 갭의 영향을 예시한다. 다트 충격 시험 강도는 폴리에틸렌 단독으로부터 형성된 필름, 및 NuPlastiQ 또는 ESR, 폴리에틸렌, 및 상용화제의 블렌드로부터 형성된 필름을 포함한, 다양한 필름에 대해 측정된다. 블렌드로부터 형성된 필름은 25% 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질, 5% 상용화제, 및 70% 폴리에틸렌을 포함한다. 모든 필름은 약 2.5의 블로우업비에서 블로잉된다. 출원인은 강도의 증가가 필름을 증가된 블로우업비에서 블렌드로 블로잉할 때 관찰되지만, 블로우업비는 폴리에틸렌 단독으로부터 필름을 블로잉할 때 강도에 대한 임의의 유의한 영향을 미치지 않는다는 것을 관찰하였다. 다시 말해서, 폴리에틸렌 단독을 사용하면, 강도는 블로우업비가 1.5, 3, 또는 그 사이의 어디든지 실질적으로 동일하다. 하기 표 11은 대조군과 비교하여 본 발명의 다양한 두께의 필름에 대한 근사치 다트 충격 값(단위: 그램), 뿐만 아니라 대조군과 비교하여 다양한 블렌드에 대한 강도 증가율을 제시한다.This example illustrates the effect of blowup ratio and/or die gap. Dart impact test strengths are measured for a variety of films, including films formed from polyethylene alone, and films formed from a blend of NuPlastiQ or ESR, polyethylene, and a compatibilizer. The film formed from the blend contains 25% renewable carbohydrate-based polymer material, 5% compatibilizer, and 70% polyethylene. All films are blown at a blowup ratio of approximately 2.5. Applicants have observed that an increase in strength is observed when blowing films into blends at increased blowup ratios, but that the blowup ratio does not have any significant effect on strength when blowing films from polyethylene alone. In other words, using polyethylene alone, the strength is virtually the same whether the blowup ratio is 1.5, 3, or anywhere in between. Table 11 below presents approximate dart impact values (in grams) for various thickness films of the invention compared to the control, as well as the percent increase in strength for various blends compared to the control.
도 13은 예를 들어, 약 2.5의 블로우업비에서, 폴리에틸렌과 25% NuPlastiQ 또는 ESR 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질의 블렌드로부터 형성된 필름과 비교하여, 다양한 필름 두께에서 100% 폴리에틸렌 필름에 대한 추가의 비교 다트 충격 강도 데이터를 제시한다. 도 13은 0.1 mil만큼 작은 두께를 갖는 필름을 생산하는 능력을 제시한다. 본원에 기재된 바와 같이, 폴리에틸렌 물질 단독으로부터 그러한 얇은 필름을 형성하는데 상당한 어려움이 있을 수 있다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 100% 폴리에틸렌 필름의 강도는 실질적으로 블로우업비와는 관계없다(즉, 강도는 1.5의 블로우업비에서, 또는 2.0, 또는 2.5, 또는 3.0의 블로우업비에서 실질적으로 동일함). 모든 점에서, 25% NuPlastiQ 또는 ESR 재생 가능한 탄수화물 기반 중합체 물질 블렌드로부터 형성된 필름의 강도는 폴리에틸렌 단독으로부터 형성된 필름의 강도보다 더 크다.13 shows additional comparisons for 100% polyethylene films at various film thicknesses compared to films formed from blends of polyethylene and 25% NuPlastiQ or ESR renewable carbohydrate-based polymer materials, for example, at a blowup ratio of about 2.5. Impact strength data is presented. Figure 13 presents the ability to produce films with thicknesses as small as 0.1 mil. As described herein, there can be considerable difficulty in forming such thin films from polyethylene materials alone. As shown in Figure 13, the strength of a 100% polyethylene film is substantially independent of the blowup ratio (i.e., the strength is substantially the same at a blowup ratio of 1.5, or at a blowup ratio of 2.0, or 2.5, or 3.0). . In all respects, the strength of films formed from 25% NuPlastiQ or ESR renewable carbohydrate based polymer material blends is greater than that of films formed from polyethylene alone.
실시예 10Example 10
실시예 10 내지 14는 냄새 감소제의 첨가를 예시한다. 실시예 10은 비교예이다. 샘플을 탄수화물 기반 중합체 물질과 또 다른 중합체 수지(폴리에틸렌으로서 선택됨), 뿐만 아니라 말레산 무수물 변형된 PE 상용화제의 블렌드로부터 제조한다. 상용화제는 5 중량%의 양으로 포함된다. 탄수화물 기반 중합체 물질의 양은 5 중량% 내지 최대 50 중량%로 달라지며, 나머지는 폴리에틸렌 중합체 수지이다. 이들 샘플은 임의의 냄새 감소제를 포함하지 않고, 팝콘과 같은 냄새, 캐러멜콘 같은 냄새, 또는 약간 탄 전분 냄새로 설명될 수 있는 탄수화물 기반 중합체 물질의 약간 특유의 냄새를 나타낸다. 냄새는 물품의 기하학적 형상이 상대적으로 개방될 때(예: 물질의 평면 시트 또는 필름) 거의 관찰이 불 가능하지만, 냄새는 기하학적 형상이 상대적으로 폐쇄될 때(예: 컵의 형태, 또는 필름이 롤에 감겨 있을 경우) 더욱 두드러진다.Examples 10-14 illustrate the addition of odor reducers. Example 10 is a comparative example. Samples are prepared from a blend of a carbohydrate-based polymer material and another polymer resin (selected as polyethylene), as well as a maleic anhydride modified PE compatibilizer. The compatibilizer is included in an amount of 5% by weight. The amount of carbohydrate-based polymer material varies from 5% to up to 50% by weight, with the remainder being polyethylene polymer resin. These samples do not contain any odor reducers and exhibit a slightly characteristic odor of carbohydrate-based polymeric materials that can be described as a popcorn-like odor, a caramel corn-like odor, or a slightly burnt starch odor. Odor is virtually unobservable when the geometry of the article is relatively open (e.g. a flat sheet or film of material), but odor can be observed when the geometry is relatively closed (e.g. in the shape of a cup, or when a film is rolled into a roll). (if wrapped in) becomes more noticeable.
실시예 11Example 11
샘플은 실시예 10의 것과 동일하지만, 그 안에 냄새 감소제로서 4-히드록시-3-메톡시벤즈알데히드(바닐린)의 작은 분율을 포함하도록 제조된다. 냄새 감소제는 분말로서, 예를 들어, 동결 건조된 분말로서 제공된다. 분말을 탄수화물 기반 중합체 물질을 만드는데 사용된 액체 구성성분(예: 물 및/또는 글리세린)과 혼합하여 그 안에 냄새 감소제의 균질한 분산을 수득한다. 탄수화물 기반 중합체 물질은 그 후에 실시예 10(및 실시예 1)과 동일한 방법으로 물, 글리세린, 및 전분으로부터 형성되어, 완성된 탄수화물 기반 중합체 물질은 20 ppm(0.002 중량%)의 수준으로 그 안에 분산된 냄새 감소제를 포함한다. 각 샘플에서, 탄수화물 기반 중합체 물질 대 냄새 감소제(NuPlastiQ 또는 ESR 대 ORA 비)의 비는 50,000:1이다.The sample was prepared identical to that of Example 10, but containing a small fraction of 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde (vanillin) therein as an odor reducer. Odor reducers are provided as powders, for example as freeze-dried powders. The powder is mixed with the liquid ingredients used to make the carbohydrate-based polymer material (e.g. water and/or glycerin) to obtain a homogeneous dispersion of the odor reducer therein. The carbohydrate-based polymeric material was then formed from water, glycerin, and starch in the same manner as Example 10 (and Example 1), such that the finished carbohydrate-based polymeric material was dispersed therein at a level of 20 ppm (0.002% by weight). Contains odor reducers. In each sample, the ratio of carbohydrate-based polymeric material to odor reducer (NuPlastiQ or ESR to ORA ratio) is 50,000:1.
샘플에 대한 특징은 표 12에 제시된 바와 같다.Characteristics of the sample are presented in Table 12.
실시예 10의 달리 동일한 샘플과는 대조적으로, 이들 샘플은 실시예 10에 기재된 약간 특유의 냄새를 더이상 나타내지 않는다. 냄새의 차이는 블렌드가 컵의 형태로 성형되는 경우와 같이, 상대적으로 폐쇄된 기하학적 형상에서 특히 명백하다. 비교로써, 표 12에 제시된 그러한 블렌드로부터 형성된 컵은 100% 폴리에틸렌으로부터 형성된 컵과 유사하게 식별 가능한 냄새를 나타내지 않는다. 적은 양의 냄새 감소제가 탄수화물 기반 중합체 함량과 전형적으로 연관된 특유의 냄새를 상쇄시키기에 충분하다는 것은 놀라운 일이다.In contrast to the otherwise identical samples of Example 10, these samples no longer exhibit the slightly characteristic odor described in Example 10. Differences in odor are particularly evident in relatively closed geometries, such as when the blend is molded into the shape of a cup. By comparison, cups formed from such blends shown in Table 12 exhibit no discernible odor similar to cups formed from 100% polyethylene. It is surprising that a small amount of odor reducer is sufficient to counteract the characteristic odor typically associated with carbohydrate-based polymer content.
실시예 12Example 12
샘플은 실시예 10의 것과 동일하지만, 그 안에 냄새 감소제로서 동결 건조된 딸기 분말의 작은 분율을 포함하도록 제조된다. 분말화 냄새 감소제는 20 ppm (0.002 중량%)의 수준으로 탄수화물 기반 중합체 물질에 분산된다.The sample is identical to that of Example 10, but is prepared to include a small fraction of freeze-dried strawberry powder as an odor reducer. The powdered odor reducer is dispersed in the carbohydrate-based polymer material at a level of 20 ppm (0.002% by weight).
물품은 실시예 10과 동일한 방법으로 형성되지만, 그 안에 분산된 냄새 감소제의 작은 분율을 포함한다.The article was formed in the same manner as Example 10, but with a small fraction of odor reducing agent dispersed therein.
실시예 10의 달리 동일한 샘플과는 대조적으로, 이들 샘플은 실시예 10에 기재된 약간 특유의 냄새를 더이상 나타내지 않는다. 냄새의 차이는 블렌드가 컵의 형태로 성형되는 경우와 같이, 상대적으로 폐쇄된 기하학적 형상에서 특히 명백하다. 비교로써, 표 13에 제시된 바와 같은 그러한 블렌드로부터 형성된 컵은 100% 폴리에틸렌으로부터 형성된 컵과 유사하게 식별 가능한 냄새를 나타내지 않는다. 적은 양의 냄새 감소제가 탄수화물 기반 중합체 함량과 전형적으로 연관된 특유의 냄새를 상쇄시키기에 충분하다는 것은 놀라운 일이다.In contrast to the otherwise identical samples of Example 10, these samples no longer exhibit the slightly characteristic odor described in Example 10. Differences in odor are particularly evident in relatively closed geometries, such as when the blend is molded into the shape of a cup. By comparison, cups formed from such blends as shown in Table 13 exhibit no discernible odor similar to cups formed from 100% polyethylene. It is surprising that a small amount of odor reducer is sufficient to counteract the characteristic odor typically associated with carbohydrate-based polymer content.
실시예 13Example 13
샘플은 실시예 10의 것과 동일하지만, 그 안에 냄새 감소제로서 동결 건조된 블루베리 분말의 작은 분율을 포함하도록 제조된다. 분말화 냄새 감소제는 20 ppm(0.002 중량%)의 수준으로 탄수화물 기반 중합체 물질에 분산된다.The sample is identical to that of Example 10, but is prepared to include a small portion of freeze-dried blueberry powder as an odor reducer. The powdered odor reducer is dispersed in the carbohydrate-based polymer material at a level of 20 ppm (0.002% by weight).
물품은 실시예 10과 동일한 방법으로 형성되지만, 그 안에 분산된 냄새 감소제의 작은 분율을 포함한다.The article was formed in the same manner as Example 10, but with a small fraction of odor reducing agent dispersed therein.
실시예 10의 달리 동일한 샘플과는 대조적으로, 이들 샘플은 실시예 10에 기재된 약간 특유의 냄새를 더이상 나타내지 않는다. 냄새의 차이는 블렌드가 컵의 형태로 성형되는 경우와 같이, 상대적으로 폐쇄된 기하학적 형상에서 특히 명백하다. 비교로써, 표 14에 제시된 바와 같은 그러한 블렌드로부터 형성된 컵은 100% 폴리에틸렌으로부터 형성된 컵과 유사하게 식별 가능한 냄새를 나타내지 않는다. 적은 양의 냄새 감소제가 탄수화물 기반 중합체 함량과 전형적으로 연관된 특유의 냄새를 상쇄시키기에 충분하다는 것은 놀라운 일이다.In contrast to the otherwise identical samples of Example 10, these samples no longer exhibit the slightly characteristic odor described in Example 10. Differences in odor are particularly evident in relatively closed geometries, such as when the blend is molded into the shape of a cup. By comparison, cups formed from such blends as shown in Table 14 exhibit no discernible odor similar to cups formed from 100% polyethylene. It is surprising that a small amount of odor reducer is sufficient to counteract the characteristic odor typically associated with carbohydrate-based polymer content.
실시예 14Example 14
샘플은 실시예 10과 유사한 방법이지만, 그 안에 냄새 감소제로서 동결 건조된 바닐린 분말의 다양한 작은 분율을 포함하도록 제조된다. 분말화 냄새 감소제는 5 ppm(0.0005 중량%) 내지 100 ppm(0.01 중량%)의 수준으로 탄수화물 기반 중합체 물질에 분산된다.Samples were prepared in a similar manner to Example 10, but containing various small fractions of lyophilized vanillin powder as an odor reducer. The powdered odor reducer is dispersed in the carbohydrate-based polymeric material at a level of 5 ppm (0.0005% by weight) to 100 ppm (0.01% by weight).
물품은 실시예 10과 동일한 방법으로 형성되지만, 그 안에 분산된 냄새 감소제의 작은 분율을 포함한다.The article was formed in the same manner as Example 10, but with a small fraction of odor reducing agent dispersed therein.
실시예 10의 달리 동일한 샘플과는 대조적으로, 이들 샘플은 실시예 10에 기재된 약간 특유의 냄새를 더이상 나타내지 않는다. 냄새의 차이는 블렌드가 컵의 형태로 성형되는 경우와 같이, 상대적으로 폐쇄된 기하학적 형상에서 특히 명백하다. 비교로써, 표 15에 제시된 바와 같은 그러한 블렌드로부터 형성된 컵은 100% 폴리에틸렌으로부터 형성된 컵과 유사하게 식별 가능한 냄새를 나타내지 않는다. 적은 양의 냄새 감소제가 탄수화물 기반 중합체 함량과 전형적으로 연관된 특유의 냄새를 상쇄시키기에 충분하다는 것은 놀라운 일이다. 상대적으로 더 높은 수준의 바닐린(예: 100 ppm 이상)은 특유의 좋은 바닐라 냄새를 포함하기 시작할 수 있다.In contrast to the otherwise identical samples of Example 10, these samples no longer exhibit the slightly characteristic odor described in Example 10. Differences in odor are particularly evident in relatively closed geometries, such as when the blend is molded into the shape of a cup. By comparison, cups formed from such blends as shown in Table 15 exhibit no discernible odor similar to cups formed from 100% polyethylene. It is surprising that a small amount of odor reducer is sufficient to counteract the characteristic odor typically associated with carbohydrate-based polymer content. At relatively higher levels of vanillin (e.g. above 100 ppm) it may begin to contain a characteristic pleasant vanilla odor.
IV. 결론IV. conclusion
결론적으로, 다양한 구현이 구조적 특색 및/또는 방법론적 행위에 대해 특이적인 언어로 기재된 바 있지만, 첨부된 제시에 정의된 주제가 반드시 기재된 특이적 특색 또는 행위로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 특이적 특색 및 행위는 청구된 주제를 구현하는 예시의 형태로 개시된다.In conclusion, although various implementations may be described in language specific to structural features and/or methodological acts, it should be understood that the subject matter defined in the accompanying presentation is not necessarily limited to the specific features or acts described. Rather, specific features and acts are disclosed in the form of examples that embody the claimed subject matter.
결론적으로, 본원에 개시된 본 발명의 실시양태는 본 발명의 원리를 예시한다는 것이 이해되어야 한다. 이용될 수 있는 다른 변형은 본 발명의 범주 내에 있다. 따라서, 예로써, 비제한적으로, 본 발명의 대안적인 구성은 본원의 교시에 따라 활용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 제시되고 기재된 바와 같이 정확하게 제한되지는 않는다.In conclusion, it should be understood that the embodiments of the invention disclosed herein illustrate the principles of the invention. Other variations that may be employed are within the scope of the invention. Accordingly, by way of example, but not limitation, alternative configurations of the present invention may be utilized in accordance with the teachings herein. Accordingly, the invention is not limited to exactly as shown and described.
본 개시내용의 범주가 임의의 청구항을 임의의 다른 청구항에 종속되도록 재작성하고/하거나, 다른 청구항의 임의의 조합으로부터 다중 종속항을 포함하고/하거나, 다중 청구항과 함께 조합하도록 확장된다는 것이 이해될 것이다. 이는 또한 발명의 요약 섹션에 기재된 바와 같이 "청구될 예시적인 개념의 요약"으로 확장된다. 본 개시내용의 범주는 또한 임의의 청구항으로부터 임의의 조합 특징을 삽입 및/또는 제거하기 위해, 또 다른 청구항에 삽입하기 위해, 또는 임의의 다른 청구항(들)로부터 그러한 특색의 임의의 조합을 포함한 새로운 청구항을 드래프팅하기 위해 확장된다.It will be understood that the scope of the disclosure extends to rewrite any claim to be dependent on any other claim, to include multiple dependent claims from any combination of other claims, and/or to combine together multiple claims. will be. This also extends to the "Summary of Exemplary Concepts to Be Claimed" as set forth in the Summary section. The scope of the present disclosure also extends to inserting and/or removing any combination of features from any claim, inserting into another claim, or introducing new features including any combination of such features from any other claim(s). Extended for drafting claims.
Claims (27)
상기 무정형 전분-기반 중합체 물질과 블렌딩된 다른 중합체 물질을 포함하는 물품으로서,
다른 중합체 물질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS), 나일론, 폴리비닐 클로라이드, 폴리(부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트) (PBAT), 또는 폴리카르보네이트 중 하나 이상을 포함하며,
무정형 전분-기반 중합체 물질 및 다른 중합체 물질이 함께 블렌딩되어 물품을 형성할 때 해도(sea-island) 특성을 갖지 않고,
물품의 다트 충격 강도는, 무정형 전분-기반 중합체 물질 없이, 다른 중합체 물질로만 만들어진 경우에 물품이 가질 수 있는 것보다 적어도 5% 초과인 것; 또는
ASTM D-5511 또는 ASTM D-5338에 따라 5년 이내에 생분해되는 물품의 양 (중량%)은 물품 내에 포함된 무정형 전분-기반 중합체 물질의 로딩 양 (중량%)보다 많은 것
중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는, 물품.Starches containing one or more of potato starch, corn starch, or tapioca starch and glycerin, polyethylene glycol, sorbitol, polyhydric alcohol plasticizers, anhydrides of sugar alcohols, aliphatic acids, phthalate esters, dimethyl or diethylsuccinate, glycerol triacetate, An amorphous starch-based polymer formed from a plasticizer comprising one or more of glycerol mono or diacetate, glycerol mono, di, or tripropionate, lactic acid ester, citric acid ester, adipic acid ester, stearic acid ester, or oleic acid ester. As a material, the amorphous starch-based polymer material has a crystallinity of less than 20%, the amorphous starch-based polymer material does not revert to a crystalline structure, and the amorphous starch-based polymer material has a water content of less than 2% by weight. an amorphous starch-based polymer material comprising: and
An article comprising another polymeric material blended with said amorphous starch-based polymeric material,
Other polymeric materials include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polystyrene, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), nylon, polyvinyl chloride, poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT), or polycarbohydrate. Contains one or more of the following:
the amorphous starch-based polymer material and other polymer materials do not have sea-island properties when blended together to form an article;
The dart impact strength of the article is at least 5% greater than what the article would have if it were made only of other polymer materials and without the amorphous starch-based polymer material; or
The amount (% by weight) of the article that is biodegradable within 5 years in accordance with ASTM D-5511 or ASTM D-5338 is greater than the loading (% by weight) of amorphous starch-based polymer material contained in the article.
An article characterized by at least one of:
냄새 감소제는 유기 냄새 감소제이며,
냄새 감소제의 부재 시, 무정형 전분-기반 중합체 물질은 탄 탄수화물 냄새를 물품에 부여할 수 있고,
유기 냄새 감소제는 하기 화학 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 물품:
2. The method of claim 1, wherein the blend of the amorphous starch-based polymeric material and the other polymeric material further comprises an odor reducer,
The odor reducer is an organic odor reducer,
In the absence of an odor reducer, the amorphous starch-based polymer material can impart a burnt carbohydrate odor to the article;
The organic odor reducer is an article characterized in that it has the following chemical structure:
폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS), 나일론, 폴리비닐 클로라이드, 폴리(부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트) (PBAT), 또는 폴리카르보네이트 중 하나 이상을 포함하는 중합체 물질을 제공하는 단계;
무정형 전분-기반 중합체 물질을 상기 중합체 물질과 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계로서, 무정형 전분-기반 중합체 물질은 감자 전분, 옥수수 전분, 또는 타피오카 전분 중 하나 이상을 포함하는 전분 및 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜, 소르비톨, 다가 알콜 가소제, 당 알콜의 무수물, 지방족산, 프탈레이트 에스테르, 디메틸 또는 디에틸숙시네이트, 글리세롤 트리아세테이트, 글리세롤 모노 또는 디아세테이트, 글리세롤 모노, 디, 또는 트리프로피오네이트, 락트산 에스테르, 시트르산 에스테르, 아디프산 에스테르, 스테아르산 에스테르, 또는 올레산 에스테르 중 하나 이상을 포함하는 가소제로부터 형성되며, 무정형 전분-기반 중합체 물질은 20% 이하의 결정화도를 갖고, 무정형 전분-기반 중합체 물질은 결정질 구조로 되돌아가지 않으며, 무정형 전분-기반 중합체 물질은 2 중량% 이하의 물 함량을 갖는 것을 특징으로 하는, 단계;
상기 혼합물을 95℃ 내지 205℃ 범위의 온도로 가열하여, 상기 중합체 물질을 무정형 전분-기반 중합체 물질과 용융 블렌딩하는 단계; 및
상기 중합체 물질과 무정형 전분-기반 중합체 물질의 블렌드로부터 플라스틱 물품을 형성하는 단계로서, 무정형 전분-기반 중합체 물질 및 중합체 물질이 함께 블렌딩되어 플라스틱 물품을 형성할 때 해도(sea-island) 특성을 갖지 않는 것을 특징으로 하는, 단계를 포함하고,
물품의 다트 충격 강도는, 무정형 전분-기반 중합체 물질 없이, 상기 중합체 물질로만 만들어진 경우에 물품이 가질 수 있는 것보다 적어도 5% 초과인 것; 또는
ASTM D-5511 또는 ASTM D-5338에 따라 5년 이내에 생분해되는 물품의 양 (중량%)은 물품 내에 포함된 무정형 전분-기반 중합체 물질의 로딩 양 (중량%)보다 많은 것
중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는, 방법.The combination of the following polymer materials with the amorphous starch- A method of providing at least one of increased dart impact strength or improved biodegradability to a plastic article formed from a blend of based polymer materials, the method comprising:
One or more of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polystyrene, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), nylon, polyvinyl chloride, poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT), or polycarbonate. providing a polymeric material comprising;
Mixing an amorphous starch-based polymer material with the polymer material to form a mixture, wherein the amorphous starch-based polymer material is a starch comprising one or more of potato starch, corn starch, or tapioca starch and glycerin, polyethylene glycol, sorbitol. , polyhydric alcohol plasticizers, anhydrides of sugar alcohols, aliphatic acids, phthalate esters, dimethyl or diethylsuccinate, glycerol triacetate, glycerol mono or diacetate, glycerol mono, di, or tripropionate, lactic acid esters, citric acid esters, Formed from a plasticizer comprising one or more of an adipic acid ester, a stearic acid ester, or an oleic acid ester, the amorphous starch-based polymeric material has a crystallinity of less than 20%, and the amorphous starch-based polymeric material does not revert to a crystalline structure. and wherein the amorphous starch-based polymer material has a water content of less than 2% by weight;
melt blending the polymeric material with the amorphous starch-based polymeric material by heating the mixture to a temperature ranging from 95°C to 205°C; and
forming a plastic article from a blend of the polymeric material and an amorphous starch-based polymeric material, wherein the amorphous starch-based polymeric material and the polymeric material do not have sea-island properties when blended together to form the plastic article. Characterized by, comprising steps,
The dart impact strength of the article is at least 5% greater than what the article would have if it were made solely of the polymeric material, without the amorphous starch-based polymeric material; or
The amount (% by weight) of the article that is biodegradable within 5 years in accordance with ASTM D-5511 or ASTM D-5338 is greater than the loading (% by weight) of amorphous starch-based polymer material contained in the article.
A method, characterized in that at least one of.
하기 중 적어도 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는, 방법:
(A) 필름 블로잉 장치는 플라스틱 필름을 블로잉할 때 적어도 2.0의 블로우업(blow-up) 비에서 작동하고, 상기 블로우업 비는 무정형 전분-기반 중합체 물질 없이 상기 중합체 물질만으로부터 블로잉된 플라스틱 필름에 비해 증가된 강도를 갖는 중합체 물질과 무정형 전분-기반 중합체 물질의 블렌드로부터 블로잉된 플라스틱 필름을 제공하거나; 또는
(B) 필름 블로잉 장치의 다이 갭은 500 미크론 이하의 좁은 다이 갭이 되도록 선택되고, 상기 좁은 다이 갭은 증가된 강도를 갖는 블로잉된 플라스틱 필름을 제공한다.15. The method of claim 14, wherein forming the plastic article includes blowing the plastic film with a film blowing device, wherein the film is blown from a blend of polymeric material and amorphous starch-based polymeric material,
A method characterized by providing at least one of the following:
(A) The film blowing device is operated at a blow-up ratio of at least 2.0 when blowing a plastic film, wherein the blow-up ratio is such that the blow-up ratio is at least 2.0 for a plastic film blown from the polymeric material alone without the amorphous starch-based polymeric material. providing blown plastic films from a blend of polymeric materials and amorphous starch-based polymeric materials having increased strength compared to; or
(B) The die gap of the film blowing device is selected to be a narrow die gap of 500 microns or less, which provides a blown plastic film with increased strength.
상기 무정형 전분-기반 중합체 물질과 블렌딩된 다른 중합체 물질을 포함하는 물품으로서,
다른 중합체 물질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS), 나일론, 폴리비닐 클로라이드, 폴리(부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트) (PBAT), 또는 폴리카르보네이트 중 하나 이상을 포함하며,
무정형 전분-기반 중합체 물질 및 다른 중합체 물질이 함께 블렌딩되어 물품을 형성할 때 해도(sea-island) 특성을 갖지 않고,
물품의 다트 충격 강도는, 무정형 전분-기반 중합체 물질 없이, 다른 중합체 물질로만 만들어진 경우에 물품이 가질 수 있는 것보다 적어도 5% 초과인 것을 특징으로 하는, 물품.Starches containing one or more of potato starch, corn starch, or tapioca starch and glycerin, polyethylene glycol, sorbitol, polyhydric alcohol plasticizers, anhydrides of sugar alcohols, aliphatic acids, phthalate esters, dimethyl or diethylsuccinate, glycerol triacetate, An amorphous starch-based polymer formed from a plasticizer comprising one or more of glycerol mono or diacetate, glycerol mono, di, or tripropionate, lactic acid ester, citric acid ester, adipic acid ester, stearic acid ester, or oleic acid ester. As a material, the amorphous starch-based polymer material has a crystallinity of less than 20%, the amorphous starch-based polymer material does not revert to a crystalline structure, and the amorphous starch-based polymer material has a water content of less than 2% by weight. an amorphous starch-based polymer material comprising: and
An article comprising another polymeric material blended with said amorphous starch-based polymeric material,
Other polymeric materials include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polystyrene, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), nylon, polyvinyl chloride, poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT), or polycarbohydrate. Contains one or more of the following:
the amorphous starch-based polymer material and other polymer materials do not have sea-island properties when blended together to form an article;
An article characterized in that the dart impact strength of the article is at least 5% greater than what the article would have if it were made only of other polymeric materials and without the amorphous starch-based polymeric material.
상기 무정형 전분-기반 중합체 물질과 블렌딩된 다른 중합체 물질을 포함하는 물품으로서,
다른 중합체 물질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS), 나일론, 폴리비닐 클로라이드, 폴리(부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트) (PBAT), 또는 폴리카르보네이트 중 하나 이상을 포함하며,
무정형 전분-기반 중합체 물질 및 다른 중합체 물질이 함께 블렌딩되어 물품을 형성할 때 해도(sea-island) 특성을 갖지 않고,
ASTM D-5511 또는 ASTM D-5338에 따라 5년 이내에 생분해되는 물품의 양 (중량%)은 물품 내에 포함된 무정형 전분-기반 중합체 물질의 로딩 양 (중량%)보다 많은 것을 특징으로 하는, 물품.Starches containing one or more of potato starch, corn starch, or tapioca starch and glycerin, polyethylene glycol, sorbitol, polyhydric alcohol plasticizers, anhydrides of sugar alcohols, aliphatic acids, phthalate esters, dimethyl or diethylsuccinate, glycerol triacetate, An amorphous starch-based polymer formed from a plasticizer comprising one or more of glycerol mono or diacetate, glycerol mono, di, or tripropionate, lactic acid ester, citric acid ester, adipic acid ester, stearic acid ester, or oleic acid ester. As a material, the amorphous starch-based polymer material has a crystallinity of less than 20%, the amorphous starch-based polymer material does not revert to a crystalline structure, and the amorphous starch-based polymer material has a water content of less than 2% by weight. an amorphous starch-based polymer material comprising: and
An article comprising another polymeric material blended with said amorphous starch-based polymeric material,
Other polymeric materials include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polystyrene, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), nylon, polyvinyl chloride, poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT), or polycarbohydrate. Contains one or more of the following:
the amorphous starch-based polymer material and other polymer materials do not have sea-island properties when blended together to form an article;
An article characterized in that the amount (% by weight) of the article that biodegrades within 5 years according to ASTM D-5511 or ASTM D-5338 is greater than the loading (% by weight) of amorphous starch-based polymer material contained within the article.
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