(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品に成形するためのポリマー組成物であって、前記組成物は、０．１重量％を超えかつ１４重量％以内の濃度のポリ乳酸ポリマー、８０重量％以上のポリオレフィンポリマー、並びにエチレンと、ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ１）ＣＯ２Ｒ２と、ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ３）ＣＯ２Ｒ４とのエチレンコポリマーであり、式中、Ｒ１は水素又は１〜８個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ２は１〜８個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ３は水素又は１〜６個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ４はグリシジルである、エチレンコポリマーを含み、ここで、前記エチレンコポリマーが、前記ポリ乳酸ポリマーに対して、１：８〜１：１２の重量比で存在する、ポリマー組成物。
【請求項２】
前記ポリ乳酸ポリマーが、１０重量％を超えかつ１４重量％以内の濃度で含まれる、請求項１に記載のポリマー組成物。
【請求項３】
前記ポリ乳酸ポリマーが、０．１重量％を超えかつ１０重量％未満の濃度で含まれる、請求項１に記載のポリマー組成物。
【請求項４】
前記ポリ乳酸ポリマーが、１重量％を超えかつ８重量％未満の濃度で含まれる、請求項１に記載のポリマー組成物。
【請求項５】
前記ポリ乳酸ポリマーが、２重量％を超えかつ６重量％未満の濃度で含まれる、請求項１に記載のポリマー組成物。
【請求項６】
前記ポリオレフィンが、直鎖及び分枝鎖ポリα−オレフィンからなる群から選択されるポリα−オレフィンホモポリマー又はコポリマーである、請求項１に記載のポリマー組成物。
【請求項７】
前記ポリα−オレフィンホモポリマー又はコポリマーが直鎖ポリα−オレフィンである、請求項６に記載のポリマー組成物。
【請求項８】
前記直鎖ポリα−オレフィンが高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）からなる群から選択される、請求項６に記載のポリマー組成物。
【請求項９】
前記直鎖ポリα−オレフィンが高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）である、請求項６に記載のポリマー組成物。
【請求項１０】
前記ポリα−オレフィンホモポリマー又はコポリマーが分枝鎖ポリα−オレフィンである、請求項６に記載のポリマー組成物。
【請求項１１】
請求項１に記載の前記ポリマー組成物から製造される物品。
【請求項１２】
前記物品が容器である、請求項１１に記載の物品。
【請求項１３】
ポリマー物品を成形する方法であって、
０．１重量％を超えかつ１４重量％以内の濃度のポリ乳酸ポリマー、８０重量％以上のポリオレフィンポリマー、並びにエチレンと、ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ１）ＣＯ２Ｒ２と、ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ３）ＣＯ２Ｒ４とのエチレンコポリマーであり、式中、Ｒ１は水素又は１〜８個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ２は１〜８個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ３は水素又は１〜６個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ４はグリシジルである、エチレンコポリマーを混合すること、ここで、前記エチレンコポリマーが、前記ポリ乳酸ポリマーに対して、１：８〜１：１２の重量比で存在する；、
ポリ乳酸ポリマー、ポリオレフィンポリマー、並びにエチレンと、ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ１）ＣＯ２Ｒ２と、ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ３）ＣＯ２Ｒ４とのエチレンコポリマーであり、式中、Ｒ１は水素又は１〜８個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ２は１〜８個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ３は水素又は１〜６個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ４はグリシジルである、前記エチレンコポリマーの前記ブレンドを押し出すこと；及び
前記押し出されたブレンドを物品に成形すること
を含む、方法。
【請求項１４】
前記ポリ乳酸ポリマーが、０．１重量％を超えかつ１０重量％未満の濃度で含まれる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ポリ乳酸ポリマーが、１０重量％を超えかつ１４重量％以内の濃度で含まれる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記成形が、押出吹き込み成形を含む、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ乳酸（ＰＬＡ）と、ポリオレフィンと、所望により非反応性溶融強度増強添加剤（ＮＲＭＳＥＡ）と、を含むポリマー組成物、並びに、この組成物から成形された物品及び組成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリオレフィンは、現在、医療機器及び使い捨て消費者製品などの包装から機能製品までの多くの用途で広範に見られる。これらは、安全、軽量及び比較的安価である。ポリオレフィンは、種々の形成操作を介して比較的容易に溶融プロセスに入ってこれらの最終形態になり、これらはまた、これらの良好な熱安定性及び不活性特性に起因して容易にリサイクルされる。これらの多くの特性のために、これらは、現代社会に偏在する。
【０００３】
市販のポリオレフィンは、現在、有限天然資源である石油及び／又は天然ガスから得られている。ポリオレフィン原料ストックの有限性に起因して、ポリオレフィンの費用は、原油及び天然ガスの価格変動に連動する。石油及び天然ガスなどの有限資源への依存性を削減し、これらに代えて再生可能な原料ストックから得られる材料を用いるための経済的、社会的、環境的及び政治的圧力が、現在大きくなってきている。好ましくは、このような再生可能な材料は、従来のポリオレフィンのものと同様の、加工性及び性能特性並びに費用構造を有する。このような再生可能な材料は、従来のポリオレフィンのリサイクル性を保持する一方で、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）のために、今日整えられているリサイクル設備を有意に変更しないこともまた望ましい。
【０００４】
再生可能な熱可塑性材料の例は、再生可能な農産物から得られる脂肪族ポリエステルであるポリ乳酸（ＰＬＡ）である。ＰＬＡは、ポリオレフィン又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に全体として置き換わるために、水ボトル及び生鮮食品用包装クラムシェルなどの多くの用途で使用されている。しかしながら、ＰＬＡは、その限定された加工性（すなわち、押出吹込み成形してボトル化することができない乏しい溶融強度）、限定されたリサイクル性（すなわち、専用のリサイクル流の欠如、これは以下に記載のように、ＰＥＴリサイクル流に混入する恐れがある）及びこの材料の他の不利な特性（すなわち、低い熱変形温度、乏しい水遮断、非食品包装用途で遭遇する溶媒及び界面活性剤への乏しい耐性）に起因して、広範に使用されていない。
【０００５】
低濃度（約５０重量％未満）で他の成分をＰＬＡに添加することにより、ＰＬＡのこうした特性（すなわち、乏しい溶融強度）のいくつかを修正するための努力がなされてきた。例えば、ポリオレフィン及びこれらのコポリマーが、ＰＬＡの衝撃特性を改善するために、約５０重量％未満の濃度でＰＬＡに添加されてきた。しかしながら、このようなＰＬＡ及びポリオレフィン混合物の処理は、ＨＤＰＥなどのポリオレフィンの処理と異なり、連続ＰＬＡ相中における少数のポリオレフィン相の適切な分散を得るために、追加的な前処理工程及び二軸押出機の使用並びに反応性溶融強度増強添加剤（ＲＭＳＥＡ）を必要とする。前処理は、ＰＬＡペレット及びポリオレフィンペレットが溶融され、混合され、冷却され、固化され、ＰＬＡ／ポリオレフィンペレットに切断されることを必要とし、これらは次に、二軸押出機中に供給される。二軸押出機及び／又はＲＭＳＥＡの使用は、有意な費用及び複雑性を製造プロセスに加える。押出吹込み成形において、成形機は典型的には、二軸押出機ではなく、単軸押出機を組み込む。ＲＭＳＥＡに関し、これらの添加物の使用は、製造プロセスの監視及びより多くの制御を必要とする。ＲＭＳＥＡの使用はまた、未反応反応物質を除去するための精製工程を必要とすることがあり、これは揮発性生成物を生成することがあり、そのため、このような揮発性生成物を脱気するべく二軸押出機の使用を要する。それゆえに、先述のＰＬＡとポリオレフィンとの混合物は、前処理又はＲＭＳＥＡの使用なしに、単軸押出機を使用して、ＨＤＰＥなどのポリオレフィンと単純に代替されて従来のポリオレフィン処理プラットフォーム（すなわち、従来の押出吹込み成形プラットフォーム）上で処理され得ない。
【０００６】
更に、このようなＰＬＡとポリオレフィン混合物から作製された製品は、主要なＰＥＴリサイクル流からこのような製品を分離するのが困難であることに起因して、現在、リサイクル可能ではない。ＨＤＰＥ流及びＰＥＴ流という２つの主要なプラスチックリサイクル流が存在する（ＰＥＴは透明なプラスチックであって、ＨＤＰＥの混入はその透明性を損ない、すなわち、ＰＥＴは不透明になる）。水系分離システムを使用して、リサイクルに先立って、２つのプラスチックを密度により分離する。ＰＥＴの密度は水の密度１ｇ／ｃｍ3を超え、ＰＥＴは水系分離システム中で沈む。ＨＤＰＥの密度は１ｇ／ｃｍ3未満であり、ＨＤＰＥは水系分離システム中で浮く。ＰＬＡがおよそ３０％以上の濃度で存在するＨＤＰＥとＰＬＡとのブレンドから作製される容器は、１ｇ／ｃｍ3を超える密度を有する。このような容器は水系分離システム中で沈み、これによりＰＥＴ流に混入する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それゆえに、加工性、性能、リサイクル性及び費用の点でポリオレフィンと同様であるが、再生可能なポリマーを含有するポリマー組成物に対する必要が依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、物品に成形するために再生可能な材料、特にポリマー組成物、を含有する物品を製造するための組成物を目的とする。本組成物は、０．１重量％を超えかつ１４重量％以内の濃度のＰＬＡ、８０重量％以上のポリオレフィン、並びにエチレンと、ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ１）ＣＯ２Ｒ２と、ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ３）ＣＯ２Ｒ４とのエチレンコポリマーであり、式中、Ｒ１は水素又は１〜８個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ２は１〜８個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ３は水素又は１〜６個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ４はグリシジルである、エチレンコポリマーを含み、ここで、前記エチレンコポリマーが、前記ポリ乳酸ポリマーに対して、１：８〜１：１２の重量比で存在する。
【０００９】
約０．１重量％を超えかつ１４重量％以内の濃度のＰＬＡ、８０重量％以上のポリオレフィン、所望によりＮＲＭＳＥＡ、並びにエチレンと、ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ１）ＣＯ２Ｒ２と、ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ３）ＣＯ２Ｒ４とのエチレンコポリマーであり、式中、Ｒ１は水素又は１〜８個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ２は１〜８個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ３は水素又は１〜６個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ４はグリシジルである、エチレンコポリマーを含み、ここで、前記エチレンコポリマーが、前記ポリ乳酸ポリマーに対して、１：８〜１：１２の重量比で存在する物品の製造方法も提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書は、本発明を特に指摘し、明確に請求する請求項により結論とするが、本発明は以下の記載からよりよく理解されるであろうと考えられる。
【００１１】
本発明は、ＰＬＡと、ポリオレフィンと、所望によりＮＲＭＳＥＡとの混合物を含むポリマー組成物に関する。
【００１２】
本明細書で使用するとき、用語「再生可能」は、使用者による消費速度に匹敵する速度で自然プロセスにより補充される天然資源を指す。再生可能資源としての資格を有する天然資源には、酸素、真水、木材及び植物が挙げられる。
【００１３】
百分率、部、及び比率は全て、特に指定されない限り、本発明の組成物の総重量に基づく。列記された成分に関するこうした重量は全て、活性物質のレベルに基づくものであり、したがって特に指定のない限り、市販材料に包含される可能性のある溶媒、触媒、残存モノマー、混入物質又は副産物を包含しない。用語「重量百分率」は、本明細書では「重量％」として表示されてもよい。
【００１４】
特に指定される場合を除き、部、百分率、及び割合を含む全ての量は、「約」という言葉により加減されるものと理解され、量は有効数字を示すことを意図しない。特に断りのない限り、冠詞「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は「１つ以上の」を意味する。
【００１５】
Ｉ．ポリ乳酸
本明細書に記載されるポリマー組成物は、ポリ乳酸（ＰＬＡ）を含む。通常、ＰＬＡはホモポリマー又はコポリマーであり、トウモロコシ、サトウキビ、小麦及び米などの再生可能な富デンプン物質から得られる。細菌発酵は、このような富デンプン源から乳酸を生産するのに使用される。ＰＬＡは、典型的には、乳酸の重合により調製される。しかしながら、化学的に等価な物質が、乳酸の誘導体であるラクチドの重合により調製され得ると、当業者により認識される。このように、本明細書で使用するとき、「ＰＬＡ」は、乳酸又はラクチドのいずれかの重合により調製されるポリマーを表すことが意図される。
【００１６】
本発明での使用に好適であるＰＬＡポリマーの例には、ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ  ＬＬＣ（Ｍｉｎｎｅｔｏｎｋａ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から入手可能である様々なＰＬＡポリマーが挙げられる。
【００１７】
ＰＬＡが溶融処理可能であることが通常所望される。したがって、ＰＬＡは、約２１０℃において、好ましくは約０．１ｇ／１０分〜約１０００ｇ／１０分、好ましくは約１ｇ／１０分〜約２００ｇ／１０分、より好ましくは約５ｇ／１０分〜約５０ｇ／１０分、の溶融流量を呈する。材料の溶融流量はＡＳＴＭ試験方法Ｄ１２３８−Ｅに従って決定され得、これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００１８】
所望の加工、機械的及びリサイクル特性を呈する組成物を得るために、ＰＬＡが有効量でポリマー組成物中に存在することが、通常、所望される。ＰＬＡがポリマー組成物中に過剰な濃度で存在する場合、本組成物は、乏しい加工特性（すなわち、溶融強度）及び乏しいリサイクル特性を、通常、呈する。
【００１９】
特定の実施形態では、ＰＬＡは、ポリマー組成物中に、約０．１重量％〜１０重量％、より好ましくは約１重量％〜約８重量％、好ましくは約２重量％〜約６重量％、より好ましくは約５重量％、の濃度で存在し、重量パーセントは全て、組成物中に存在するポリオレフィン、ＰＬＡ、所望によりＮＲＭＳＥＡ、及び任意の添加剤の総重量に基づく。
【００２０】
いくつかの実施形態では、ＰＬＡは、ポリマー組成物中に、約１０重量％〜約１５重量％、好ましくは約１１重量％〜約１４重量％、好ましくは約１３重量％、の濃度で存在する。典型的には、ＰＬＡがポリマー組成物中に約１０重量％を超える濃度で存在するとき、本組成物はＮＲＭＳＥＡを更に含有する。ＮＲＭＳＥＡは、ＰＬＡ濃度が１０重量％未満であるとき、存在してもよく、存在しなくてもよい。
【００２１】
ＩＩ．ポリオレフィン
通常、物品に製造可能な任意のポリオレフィンが、本明細書で用いるのに好適である。用語「ポリオレフィン」は、オレフィンのホモポリマー、又は、オレフィンと、オレフィンであってもよく、オレフィンでなくてもよい別のコモノマーと、のコポリマーを指す。ポリオレフィンには、直鎖又は分枝鎖ポリα−オレフィン及び環状ポリオレフィンが挙げられるが、これらに限定されない。直鎖ポリα−オレフィンの非限定的な例には、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）が挙げられる。分枝鎖ポリα−オレフィンホモポリマーの非限定的な例は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）である。分枝鎖ポリα−オレフィンコポリマーの非限定的な例は、直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）である。ポリエチレンコポリマーの非限定的な例には、ポリ（エチレン−酢酸ビニル）、ポリ（エチレン−無水マレイン酸）及びポリ（エチレン−ビニルアルコール）が挙げられる。
【００２２】
ＨＤＰＥは、通常、エチレンのホモポリマー又はエチレンと別のα−オレフィンとのコポリマーであり、最終固体状態ポリマー密度は、約０．９４５ｇ／ｃｍ3〜０．９６８ｇ／ｃｍ3である。ＰＰは、通常、プロピレンのホモポリマー、又は、コモノマーとのプロピレンのコポリマーであり、プロピレンの含有量は約７５モル％を超える。
【００２３】
いくつかの実施形態では、ポリオレフィンは、ホモポリマー、又は、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ及びこれらの混合物からなる群から選択されるコポリマーである。更なる実施形態では、ポリオレフィンは、ＨＤＰＥホモポリマー又はコポリマーである。好適なＨＤＰＥポリマーは既知であり、例えば、表記Ｂ５４−２５Ｈ−１２７ポリエチレンコポリマーでＩＮＥＯＳ  Ｏｌｅｆｉｎｓ  ＆  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ＵＳＡ（Ｌｅａｇｕｅ  Ｃｉｔｙ，ＴＸ）から、又は、表記Ｐａｘｏｎ（商標）ＡＡ６０−００３でＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  Ｃｏｒｐ．（Ｉｒｖｉｎｇ，ＴＸ）から入手され得る。
【００２４】
所望の特性を呈する組成物を得るために、ポリオレフィンが有効量でポリマー組成物中に存在することが、通常、所望される。ポリオレフィンがポリマー組成物中に過少な濃度で存在する場合、本組成物は、乏しい押出加工特性を通常呈し、すなわち、低い溶融強度、押出物の粗さを呈し、ダイ又は成形型に粘着する。また、ポリオレフィンがポリマー組成物中に過少な濃度で存在する場合、本組成物から押出吹込み成形などの成形作業を介して製造される容器は、乏しい外観及び乏しい機械的特性を有し得る。
【００２５】
特定の実施形態では、ポリオレフィンポリマーは、ポリマー組成物中に、約８０重量％〜約９９．９重量％、より好ましくは約８５重量％〜約９８重量％、好ましくは９０重量％〜約９５重量％、の濃度で存在し、重量パーセントは全て、ポリマー組成物中に存在するポリオレフィン、ＰＬＡ、所望によりＮＲＭＳＥＡ、及びあらゆる任意の添加剤の総重量に基づく。
【００２６】
ＩＩＩ．非反応性溶融強度増強添加剤
特定の実施形態では、本明細書に記載のポリマー組成物は、非反応性溶融強度増強添加剤（ＮＲＭＳＥＡ）を含む。本明細書で使用するとき、ＮＲＭＳＥＡは、例えば、典型的な押出吹込み成形装置を使用して本組成物を容器に吹込み成形できるように、本組成物の溶融強度を改善する添加剤として定義される。このＮＲＭＳＥＡはまた、溶融した製品の表面仕上げを改善し得、最終的に、吹込み成形された部分の改善された表面の質を生じる。ＲＭＳＥＡと対照的に、ＮＲＭＳＥＡは、本組成物の他の成分との永続的な共有結合を、通常、形成しない。
【００２７】
ＮＲＭＳＥＡの非反応性は、得られるポリマー組成物の加工性及びリサイクル性に寄与すると考えられている。ＮＲＭＳＥＡは、ＰＬＡとポリオレフィンとを含有するポリマー組成物の加工性を、特に、ＰＬＡが約１０重量％を超える濃度で存在するとき、又は、複雑な容器がこのポリマー組成物から製造されるとき、改善し得る。容器の複雑性は、容器の形状に関する。例えば、単純な容器であれば、湾曲の大きな半径について対称であり、鋭角はほとんどないであろう。複雑な容器であれば、楕円形のように非対称であり、数多くの鋭角部を有するであろう。また、いくつかの場合、押出吹込み成形プロセスに使用される単軸押出機から出るダイの設計は、ポリマー組成物の加工性を改善するために、ＮＲＭＳＥＡの添加を推奨する。着色剤又は他の添加剤の包含もまた、ＮＲＭＳＥＡの添加を推奨する。
【００２８】
いくつかの実施形態では、ＮＲＭＳＥＡは、エチレンとＣＨ2＝Ｃ（Ｒ1）ＣＯ2Ｒ2とＣＨ2＝Ｃ（Ｒ3）ＣＯ2Ｒ4とのエチレンコポリマーであり、式中、Ｒ1は水素又は１〜８個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ2は１〜８個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ3は水素又は１〜６個の炭素原子を有するアルキルであり、Ｒ4はグリシジルである。特定の実施形態では、ＮＲＭＳＥＡは、エチレンとアクリル酸ブチルとメタクリル酸グリシジルとのエチレンコポリマー、又は、エチレンコポリマーとアイオノマーとのブレンド、又は、エチレンとアクリル酸エステル若しくは酢酸ビニルとのエチレンコポリマー、又は、メタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルとメタクリル酸ブチルと所望によりスチレンとのアクリル酸コポリマーである。好適であるＮＲＭＳＥＡの例には、商品名Ｂｉｏｍａｘ（登録商標）Ｓｔｒｏｎｇ  １００及びＢｉｏｍａｘ（登録商標）Ｓｔｒｏｎｇ  １２０でＥ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  Ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）から入手可能なエチレンコポリマー、並びに、商品名Ｂｉｏｓｔｒｅｎｇｔｈ（商標）１３０、Ｂｉｏｓｔｒｅｎｇｔｈ（商標）１５０及びＢｉｏｓｔｒｅｎｇｔｈ（商標）７００でＡｒｋｅｍａ  Ｉｎｃ．，（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）から入手可能なアクリル酸コポリマーが挙げられる。
【００２９】
所望の特性、すなわち、溶融した製品の表面仕上げ及び溶融強度を呈する組成物を得るために、ＮＲＭＳＥＡが有効量で本ポリマー組成物中に存在することが、通常、所望される。ＮＲＭＳＥＡは、ポリマー組成物中にＰＬＡに対して約１：１〜約１：２５の重量比で、より好ましくは約１：８〜約１：１２の重量比で、好ましくは約１：１０の重量比で、通常、存在する。
【００３０】
ＩＶ．任意成分
本ポリマー組成物の主成分を以上に記載したが、このような組成物はそれらに限定されず、組成物の所望される特性に悪影響を及ぼさない他の成分を含んでもよい。追加的な成分として使用され得る代表的な材料には、顔料、酸化防止剤、安定剤、界面活性剤、ワックス、流動促進剤、固体溶媒、可塑剤、成核剤、物理的及び化学的発泡剤、微粒子、デンプン、及び、ポリマー組成物の加工性を増強するために添加される物質が挙げられるが、これらに限定されない。このような追加的な成分がポリマー組成物に含まれる場合、このような追加的な成分が、好ましくは約５重量％未満、より好ましくは約３重量％未満、好ましくは約１重量％未満、の量で使用されることが通常所望され、重量パーセントは全て、本ポリマー組成物中に存在するポリオレフィン、ＰＬＡ、所望によりＮＲＭＳＥＡ、及び任意のこのような添加剤の総重量に基づく。
【００３１】
Ｖ．ポリマー組成物の製造方法
通常、本発明のポリマー組成物の処理工程は、ＨＤＰＥなどのポリオレフィンを処理するための当該技術分野において周知の工程とほぼ同一である。使用される装置、すなわち、押出吹込み成形機、ダイ及び成形型、並びに、処理条件、すなわち、時間、圧力、温度も、従来のポリオレフィン処理に採用される装置及び処理条件と同一である。
【００３２】
最初の工程として、ポリマーと、ＰＬＡと、ポリオレフィンと、所望によりＮＲＭＳＥＡと、あらゆる他の任意成分とを一緒に物理的にブレンドしてもよく（任意の順番で）、各成分はペレット又は粉末形態で存在して、ポリマー組成物乾燥混合物を形成する。いくつかの実施形態では、次に、ほぼ室温で組成物乾燥混合物をかき回し、攪拌し、ないしは別の方法でブレンドし、本質的に巨視的に均質な混合物が形成されるように、成分を混合する。本明細書で使用するとき、用語「微視的に均質」は、電子顕微鏡により測定されたときに１０〜５０μｍのサイズスケールで均質である混合物を指す。本明細書で使用するとき、用語「巨視的に均質」は、およそ１０００ポリマーペレット又は粉末粒子のサイズスケールでは均質であるが、数ペレット又は粉末粒子のサイズスケールでは不均質である混合物を指す。次に、この混合物を、例えば、単軸押出機の中で溶融ブレンドして、実質的に微視的に均質な溶融混合物が形成されるように、成分を分配及び分散する。次に、実質的に微視的に均質な溶融混合物を、所望により、別々に、すなわち、焼入水タンクの中で、冷却してもよい。
【００３３】
しかしながら、より典型的には、実質的に微視的に均質な溶融混合物は、単軸混合装置、すなわち、押出吹込み成形装置、により発生する圧力を使用して、ダイを通して溶融装置に直接移送され、ここで、混合物を成形し、冷却する。ポリマー組成物の溶融又は軟化温度が、ほとんどのプロセス用途において典型的に遭遇する範囲内であることが、通常、所望される。
【００３４】
熱可塑性混合物の成分を混合、溶融及び成形する他の方法もまた可能であり、これらは当業者であれば容易に認識するであろう。例えば、ＮＲＭＳＥＡがポリマー組成物に含まれるとき、ポリオレフィンとＰＬＡポリマーとを最初に乾燥し、一緒に溶融混合してもよく、次に、溶融したポリオレフィン／ＰＬＡ混合物にＮＲＭＳＥＡを添加してもよい（次に、ＮＲＭＳＥＡ／ポリオレフィン／ＰＬＡ混合物を溶融混合してもよい）。あるいは、ポリオレフィン又はＰＬＡとＮＲＭＳＥＡとを最初に乾燥させ、一緒に溶融混合してもよく、次に残りのポリマー（ポリオレフィン又はＰＬＡ）を溶融したポリマー／ＮＲＭＳＥＡ混合物に添加してもよい（次に、ＮＲＭＳＥＡ／ポリオレフィン／ＰＬＡ混合物を溶融混合してもよい）。典型的には、ＮＲＭＳＥＡがポリマー組成物乾燥混合物中に含まれるとき、混合物の３つの成分全て、ポリオレフィン、ＰＬＡ及びＮＲＭＳＥＡは、一緒に乾燥及び溶融混合される。本発明の成分を一緒に混合する他の方法もまた可能であり、これらは当業者であれば容易に認識するであろう。
【００３５】
種々の成分のいずれかを含むコポリマーが形成されないように、ポリオレフィンとＰＬＡポリマーと所望によりＮＲＭＳＥＡとは、実質的に混合物中で互いに反応しないままであることが所望される。種々の成分が本質的に反応しないかどうかを判定するために、核磁気共鳴及び赤外線分析などの分析技術を使用して、最終ポリマー混合物の化学的特性を評価してもよい。
【００３６】
成形に関し、ポリマー乾燥混合物の成分、ポリオレフィンとＰＬＡと所望によりＮＲＭＳＥＡは、単軸押出機で成形される。二軸押出機などのより複雑な成形装置を使用してもよいが、所望の特性及び性能を有するポリマー組成物を製造するために必須ではない。ポリマー組成物の前処理、すなわち、特定成分の予備溶融もまた、必要とされない。通常、本ポリマー組成物は、特に、約１５重量％を超えるＰＬＡを含むポリマー組成物と比較して、改善された加工特性を呈する。
【００３７】
ＶＩ．ポリマー組成物から作製される物品
本明細書に記載されているポリマー組成物は、製品及び製品包装、すなわち、容器、を含む種々の物品に成形され得る。製品又は包装に依存して、本組成物は、押出吹込み成形又は射出成形されてもよい。典型的には、本明細書に記載されている組成物は、押出吹込み成形プロセスで使用される。本発明のポリマー組成物は、パーソナルケア製品、家庭用洗浄製品及び洗濯洗剤製品などの物品の製造に、並びに、このような物品のための包装に、適している。パーソナルケア製品には、化粧品、毛髪ケア、スキンケア及び口腔ケア製品、すなわち、シャンプー、石鹸、練り歯磨き、が挙げられる。したがって、他の態様では、本発明は、本明細書に記載のポリマー組成物を含む容器又はボトルなどの製品包装に関する。本明細書で使用するとき、用語「容器」は、容器の１つ以上の要素、すなわち、本体、蓋、ノズル、ハンドル、又は、容器全体、すなわち、本体と蓋、を指す。容器で使用するとき、ポリマー組成物が好適な機械的特性を呈することが、通常、所望される。
【００３８】
本製品は、ポリマー組成物製の容器と、この容器について潜在的購買者に教示、すなわち、この容器が再生可能材料を含有することを教示する容器に関連するしるしと、を含んでもよい。容器に関連するこのようなしるしには、ラベル、折り込み、雑誌又は新聞のページ、ステッカー、クーポン、チラシ、通路における又は通路端のディスプレイ、並びに、見込みのある購買者により持って行かれるか又は製品に近接する区域にあるままのいずれかが意図された販売促進用アイテムが挙げられる。
【００３９】
本明細書に記載のポリマー組成物製の製品は、既存のポリオレフィンリサイクル設備でリサイクル可能である。
【００４０】
ＶＩＩ．試験方法
以下の手順を使用して、本発明の組成物及び容器を評価した。落下衝撃試験方法を使用して、容器の機械的特性を試験する。本発明のリサイクル後の容器の機械的性能の評価に、リサイクルシミュレーション方法を使用する。
【００４１】
落下衝撃試験：
容器を周囲温度の水道水で（容器の上部からおよそ１．３ｃｍ（０．５インチ）まで）充填し、次に蓋をする。Ｌ．Ａ．Ｂ．衝撃試験装置（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ  ＭｃＫｉｎｎｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ａｍｈｅｒｓｔ，ＮＹ）製）のプラットフォーム上におよそ０．３０ｍ（１フィート）の初期落下高で容器を配置する。次に、Ｌ．Ａ．Ｂ．装置のリリースアームを起動し、Ｌ．Ａ．Ｂ．装置の制御表面上に容器を落下させる。容器が衝撃に耐えた（漏れなし）場合、次に、Ｌ．Ａ．Ｂ．装置の高さを０．３０ｍ（１フィート）の増分で、最高２．１３ｍ（７フィート）まで上げる。同一の容器を、この容器が衝撃に耐えられなくなるまで、又は２．１３ｍ（７フィート）の落下高が達成される（すなわち、容器は２．１３ｍ（７フィート）の落下高における衝撃を耐える）まで、落下させる。容器が落下衝撃に耐えた最大高さ（最高２．１３ｍ（７フィート））として、落下高を記録する。次に、試験を以下の手順に従って最低２回繰り返す：Ｌ．Ａ．Ｂ．装置をあらかじめ試験した容器の落下高マイナス０．６１ｍ（２フィート）に設定する（あらかじめ試験した容器が０．６１ｍ（２フィート）以上の落下高を達成しない場合には、Ｌ．Ａ．Ｂ．装置を高さゼロに設定する）。３つ以上の容器を上記手順に従って試験した後、平均落下高を計算する。
【００４２】
上記試験は、容器を水平又は垂直な向きで行い得る。水平な向きでは、容器をその側面でＬ．Ａ．Ｂ．装置のプラットフォーム上に配置し、一方、垂直な向きでは、容器を装置のプラットフォームに直立させる。
【００４３】
表１は、複数の異なるボトルの機械的特性（上記落下衝撃試験に従って）及び加工性を要約する。これらのボトルは、押出吹込み成形され（実施例１〜１ｈに記載の方法に従って）、様々な量のＰＬＡ及びＮＲＭＳＥＡ、ＢｉｏＭａｘ（登録商標）Ｓｔｒｏｎｇ １００を含有する（いくつかのボトルはＰＬＡ又はＮＲＭＳＥＡを含有しない）。押出品及びボトルの質を、良好、中程度、貧弱、非常に貧弱又は許容不可能として、定性的に評価する。良好な押出品及びボトルの質は、均一な壁厚、並びに、押出品（パリソン）及びボトルの内側及び外側表面の粗さの不在により、特徴付けられる。中程度の押出品及びボトルの質は、均一な壁厚だが、特にボトルの内側におけるいくつかの粗い表面により、特徴付けられる。貧弱な押出品及びボトルの質は、不均一な壁厚の領域及びより大きく広がった表面粗さにより、特徴付けられる。非常に貧弱な押出品及びボトルの質は、押出溶融物中の塊、全領域が不均一な壁厚であること、及び、大きく広がった表面粗さにより、特徴付けられる。最後に、許容不可能な押出品及びボトルの質は、押出品における低い溶融強度及びボトルにおける穴により、特徴付けられる。通常、溶融物における欠陥は、得られるボトルにおいて増幅される。
なお、実施例１ａは参考例であり、実施例１ｃ、１ｅ〜１ｆは比較例である。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
実施例１ａ及び１ｂのボトルの加工性及び性能は、比較例１のボトルの加工性及び性能に匹敵する。実施例１ｃのボトルの加工性及び性能は、実施例１、１ａ及び１ｂと比較して、減少している。実施例１ｄのボトルの加工性は、実施例１、１ａ及び１ｂのボトルの加工性と同様であり、実施例１ｃのボトルよりも改善されている。実施例１ｄのボトルの機械的性能も、実施例１ｃのボトルよりも改善されている。実施例１ｅに関し、破裂（パリソンの破断）は一般的であり、製造されるボトルのおよそ７５％が穴を有する。実施例１ｅのボトルの加工性及び性能は、実施例１ｃと比較して、減少している。実施例１ｆに関し、ボトルの加工性及び機械的性能は、実施例１ｅのボトルよりも有意に改善されており、ボトルの１０％未満が穴を有する。実施例１ｇについては、破裂が優勢であり、製造される全てのボトルが穴を有する（落下試験は行わない）。実施例１ｇのボトルの加工性は、他の実施例全てと比較して、減少している。実施例１ｈのボトルは、実施例１ｇのボトルと比較して、改善された加工性を有する。しかしながら、押出品及びボトルの質は、実施例１ｇにおけるのと同様に、依然として許容不可能である（落下試験は行わない）。
【００４６】
リサイクルシミュレーション：
リサイクルプロセスをシミュレートするために、粗砕機（Ｇｒａｎｕｔｅｃ（Ｅａｓｔ  Ｄｏｕｇｌａｓ，ＭＡ））からのＭｏｄｅｌ  ＴＦＧ１６２４．５０）を使用して、容器を粗砕する。粗砕された材料を８５℃において３０分間にわたって、０．１重量％のＴｒｉｔｏｎ−Ｘ界面活性剤を含有する１重量％のＮａＯＨ水溶液中で、洗浄する。次に、洗浄した細粒を冷水ですすぎ、一定温度及び湿度の空間（３２℃（９０°Ｆ）及び６０％ＲＨ）に７日間にわたって定置した。次に、細粒を８２℃（１８０°Ｆ）で１日間にわたって乾燥した。
【００４７】
次に、このシミュレートされたリサイクル方法により製造される細粒を使用して、実施例２’〜２ｄ’に記載の方法に従って、リサイクル後の容器を製造する。次に、リサイクル後の容器を上記落下衝撃試験にかける。
【００４８】
表２は、複数の異なるリサイクル後のボトル（２ａ’〜２ｄ’）の機械的特性（上記落下衝撃試験に従って）及び加工性を、未使用材料（２ａ〜２ｄ）から作製される類似のボトルと比較して、要約する。
【００４９】
ボトルは押出吹込み成形され、様々な量のＰＬＡ及びＮＲＭＳＥＡ、ＢｉｏＭａｘ（登録商標）Ｓｔｒｏｎｇ  １００を含有する（いくつかのボトルはＰＬＡ又はＮＲＭＳＥＡを含有しない）。押出品及びボトルの質を上記のように定性的に評価する。
【００５０】
【表２】
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【００５１】
全体として、表２のデータは、リサイクル後のボトルの加工性及び性能が、未使用ボトルの加工性及び性能と比較して、同様であるか又はわずかに改善さえしていることを示す。
なお、実施例２ａ、２ａ’、２ｃ、２ｃ’、２ｄおよび２ｄ’は比較例である。
【実施例】
【００５２】
実施例１（比較）
１００％のＢ５４−２５Ｈ−１２７  ＨＤＰＥコポリマー（ＩＮＥＯＳ  Ｏｌｅｆｉｎｓ  ＆  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ＵＳＡ（Ｌｅａｇｕｅ  Ｃｉｔｙ，ＴＸ））をＫａｕｔｅｘ一個取り押出吹込み成形機（Ｋａｕｔｅｘ  Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕ  ＧｍｂＨ（Ｂｏｎｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ））の供給ホッパーに加える。押出機領域を１６０℃、１７１℃、１８２℃及び１９３℃（３２０°Ｆ、３４０°Ｆ、３６０°Ｆ及び３８０°Ｆ）の温度に設定し、パイナップル混練部分（pineapple kneading section）を有する一般用途スクリューを使用する。約４００ｍＬの容量と約３０ｇの重量とを有するＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを製造する。
【００５３】
（実施例１ａ）
９５％のＢ５４−２５Ｈ−１２７  ＨＤＰＥコポリマーと、５％の４０４２Ｄ  ＰＬＡペレット（ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ  ＬＬＣ製）（製造者の指示に従って乾燥させる）と、を機械的パドルミキサーに加える。パドルミキサーを６０ｒｐｍで１分間にわたって操作し、良好なマクロ均質性を得る。ドライミックスをパドルミキサーからＫａｕｔｅｘ吹込み成形機のホッパーに移す。押出機領域を１６０℃、１７１℃、１８２℃及び１９３℃（３２０°Ｆ、３４０°Ｆ、３６０°Ｆ及び３８０°Ｆ）に設定し、パイナップル混練部分を有する一般用途スクリューを使用する。約４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを約３０ｇの目標重量で製造する。
【００５４】
（実施例１ｂ）
９４．４％のＢ５４−２５Ｈ−１２７  ＨＤＰＥコポリマーと、５．０％の４０４２Ｄ  ＰＬＡ（製造者の指示に従って乾燥させる）と、０．６％のＢｉｏＭａｘ（登録商標）Ｓｔｒｏｎｇ  １００ペレット（Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  Ｄｅ  Ｍｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）と、を機械的パドルミキサーに加え、次に、実施例１ａに記載のように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００５５】
（実施例１ｃ）
９０％のＢ５４−２５Ｈ−１２７  ＨＤＰＥコポリマーと、１０％の４０４２Ｄ  ＰＬＡペレット（製造者の指示に従って乾燥させる）と、を機械的パドルミキサーに加え、次に、実施例１ａに記載のように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００５６】
（実施例１ｄ）
８８．８％のＢ５４−２５Ｈ−１２７  ＨＤＰＥコポリマーと、１０．０％の４０４２Ｄ  ＰＬＡ（製造者の指示に従って乾燥させる）と、１．２％のＢｉｏＭａｘ（登録商標）Ｓｔｒｏｎｇ  １００ペレットと、を機械的パドルミキサーに加え、次に、実施例１ａに記載のように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００５７】
（実施例１ｅ）
８５％のＢ５４−２５Ｈ−１２７  ＨＤＰＥコポリマーと、１５％の４０４２Ｄ  ＰＬＡペレット（製造者の指示に従って乾燥させる）と、を機械的パドルミキサーに加え、次に、実施例１ａに記載のように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００５８】
（実施例１ｆ）
８３．４％のＢ５４−２５Ｈ−１２７  ＨＤＰＥコポリマーと、１５．０％の４０４２Ｄ  ＰＬＡ（製造者の指示に従って乾燥させる）と、１．６％のＢｉｏＭａｘ（登録商標）Ｓｔｒｏｎｇ  １００ペレットと、を機械的パドルミキサーに加え、次に、実施例１ａに記載のように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００５９】
（実施例１ｇ）
８０．０％のＢ５４−２５Ｈ−１２７  ＨＤＰＥコポリマーと、２０．０％の４０４２Ｄ  ＰＬＡペレット（製造者の指示に従って乾燥させる）と、を機械的パドルミキサーに加え、次に、実施例１ａに記載のように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００６０】
（実施例１ｈ）
７７．８％のＢ５４−２５Ｈ−１２７  ＨＤＰＥコポリマーと、２０％の４０４２Ｄ  ＰＬＡ（製造者の指示に従って乾燥させる）と、２．２％のＢｉｏＭａｘ（登録商標）Ｓｔｒｏｎｇ  １００ペレットと、を機械的パドルミキサーに加え、次に、実施例１ａに記載のように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００６１】
実施例２（比較）
１００％のＢ５４−２５Ｈ−１２７  ＨＤＰＥコポリマーペレットをＫａｕｔｅｘ一個取り押出吹込み成形機の供給ホッパーに加える。押出機領域を１６０℃、１７１℃、１８２℃及び１９３℃（３２０°Ｆ、３４０°Ｆ、３６０°Ｆ及び３８０°Ｆ）に設定し、パイナップル混練部分を有する一般用途スクリューを使用する。約４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを約３０ｇの目標重量で製造する。
【００６２】
実施例２’（比較）
リサイクルプロセスをシミュレートするために、実施例２のボトルを上記方法に従って粗砕する。細粒をＫａｕｔｅｘ一個取り押出吹込み成形機の供給ホッパーに加え、実施例２におけるように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００６３】
（実施例２ａ）
９０％のＢ５４−２５Ｈ−１２７  ＨＤＰＥコポリマーと、１０％の４０４２Ｄ  ＰＬＡペレット（製造者の指示に従って乾燥させる）と、を機械的パドルミキサーに加え、次に、実施例２に記載のように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００６４】
（実施例２ａ’）
リサイクルプロセスをシミュレートするために、実施例２ａのボトルを上記方法に従って粗砕する。細粒をＫａｕｔｅｘ一個取り押出吹込み成形機の供給ホッパーに加え、実施例２’におけるように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００６５】
（実施例２ｂ）
８８．８％のＢ５４−２５Ｈ−１２７  ＨＤＰＥコポリマーと、１０．０％の４０４２Ｄ  ＰＬＡペレット（製造者の指示に従って乾燥させる）と、１．２％のＢｉｏＭａｘ（登録商標）Ｓｔｒｏｎｇ  １００ペレットと、を機械的パドルミキサーに加え、次に、実施例２に記載のように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００６６】
（実施例２ｂ’）
リサイクルプロセスをシミュレートするために、実施例２ｂのボトルを上記方法に従って粗砕する。細粒をＫａｕｔｅｘ一個取り押出吹込み成形機の供給ホッパーに加え、実施例２’におけるように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００６７】
（実施例２ｃ）
８５．０％のＢ５４−２５Ｈ−１２７  ＨＤＰＥコポリマーと、１５％の４０４２Ｄ  ＰＬＡペレット（製造者の指示に従って乾燥させる）と、を機械的パドルミキサーに加え、次に、実施例２に記載のように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００６８】
（実施例２ｃ’）
リサイクルプロセスをシミュレートするために、実施例２ｃのボトルを上記方法に従って粗砕する。細粒をＫａｕｔｅｘ一個取り押出吹込み成形機の供給ホッパーに加え、実施例２’におけるように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００６９】
（実施例２ｄ）
８２．８％のＢ５４−２５Ｈ−１２７  ＨＤＰＥコポリマーと、１５．０％ｌｂｓの４０４２Ｄ  ＰＬＡ（製造者の指示に従って乾燥させる）と、２．２％のＢｉｏＭａｘ（登録商標）Ｓｔｒｏｎｇ  １００ペレットと、を機械的パドルミキサーに加え、次に、実施例２に記載のように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００７０】
（実施例２ｄ’）
リサイクルプロセスをシミュレートするために、実施例２ｄのボトルを上記方法に従って粗砕する。細粒をＫａｕｔｅｘ一個取り押出吹込み成形機の供給ホッパーに加え、実施例２’におけるように処理して４００ｍＬのＢｏｓｔｏｎ丸形ボトルを作製する。
【００７１】
本明細書に開示されている寸法及び値は、列挙した正確な数値に厳しく制限されるものとして理解すべきではない。それよりむしろ、特に指定されない限り、各こうした寸法は、列挙された値とその値周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味することを意図する。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するものとする。
【００７２】
あらゆる相互参照又は関連特許若しくは関連出願を包含する本明細書に引用される全ての文献は、明確に除外ないしは別の方法で限定されない限り、その全てが本明細書中に参照により組み込まれる。いずれの文献の引用もこうした文献が本明細書中で開示又は特許請求の範囲に記載されるいずれかの発明に対する先行技術であることを容認するものではなく、また、こうした文献が、単独で、あるいは他のあらゆる参照文献との組合せにおいて、こうした発明のいずれかを参照、教示、示唆又は開示していることを容認するものでもない。更には、本文書における用語のいずれかの意味又は定義が、援用文献における同一の用語のいずれかの意味又は定義と相反する限りにおいて、本文書においてその用語に与えられた意味又は定義を優先するものとする。
【００７３】
本発明の特定の諸実施形態を図示し、記載したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を実施できることが当業者には自明である。したがって、本発明の範囲内にあるそのような全ての変更及び修正を添付の特許請求の範囲で扱うものとする。