(57)【要約】      （修正有）【課題】高い耐熱形状安定性を有する、生分解可能で、かつ生物由来原料に基づくポリマー及び当該ポリマーから得られる成形品を提供する。【解決手段】ポリマー組成物の合計重量に対して下記の成分、すなわち、ａ．１５〜７０重量％のPLLAと、ｂ．０．１〜１５重量％のPDLAと、ｃ．５〜４０重量％のポリエステルと、ｄ．５〜４０重量％の有機または無機充填剤と、を含むポリマー組成物。この種のポリマー組成物は生分解可能であり、主としてバイオ系炭素を含有可能であり、および高い耐熱性を有することができる。さらにこの種のポリマー組成物は、成形品、フィルムまたは繊維を製造するために、特殊な方法において使用可能であり、これらの成形品、フィルムまたは繊維は耐熱形状安定性が高いため、コーヒーサービスシステム用の容器としても使用可能である。【選択図】図１
2018150555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー組成物の合計重量に対して下記の成分、すなわち、
ａ．１５〜７０重量％のPLLAと、
ｂ．０．１〜１５重量％のPDLAと、
ｃ．５〜４０重量％のポリエステルと、
ｄ．５〜４０重量％の有機または無機充填剤と、
を含むポリマー組成物。
【請求項２】
ポリマー組成物には、ポリマー組成物中に含まれるPDLA成分およびPLLA成分の合計量に
対して、３〜２０重量％、特に５〜１５重量％のPDLAが含まれることを特徴とする、請求
項１に従うポリマー組成物。
【請求項３】
ポリマー組成物には、各々ポリマー組成物の合計重量に対して、２５〜６５重量％、３
５〜６０重量％、または４５〜６０重量％の成分ａが含まれることを特徴とする、先行す
る請求項の何れか一項に従うポリマー組成物。
【請求項４】
ポリマー組成物には、各々ポリマー組成物の合計重量に対して、５〜３５重量％、１０
〜３０重量％、または１５〜２５重量％の成分ｃが含まれることを特徴とする、先行する
請求項の何れか一項に従うポリマー組成物。
【請求項５】
ポリマー組成物には、各々ポリマー組成物の合計重量に対して、５〜３５重量％または
１５〜２５重量％の成分ｄが含まれることを特徴とする、先行する請求項の何れか一項に
従うポリマー組成物。
【請求項６】
前記成分ｃは、少なくともアジピン酸および／またはセバシン酸に基づくランダムコポ
リエステルであることを特徴とする、先行する請求項の何れか一項に従うポリマー組成物
。
【請求項７】
前記成分ｃは、１，４ブタンジオール、アジピン酸および／またはセバシン酸、および
テレフタル酸、またはテレフタル酸誘導体、特にジメチルテレフタラートDMTに基づく脂
肪族‐芳香族ランダムコポリエステルであることを特徴とする、先行する請求項の何れか
一項に従うポリマー組成物。
【請求項８】
前記成分ｄは、チョーク、石灰、タルク、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化マ
グネシウム、ケイ酸塩、カオリン、ドロマイト、窒化ホウ素、酸化テルビウム、デンプン
、修飾されたデンプン、熱可塑性デンプン、セルロース、シクロデキストリン、サッカリ
ン、チミン、ウラシル、オロチン酸、シアヌル酸、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキ
シアルカノアート、ポリヒドロキシブチラート、ポリブチレンサクシナート、ポリブチレ
ンテレフタラート、エコフレックス、およびこれらの混合物からなる群より選択されるこ
とを特徴とする、先行する請求項の何れか一項に従うポリマー組成物。
【請求項９】
ポリマー組成物には、ASTM 6866に従い、少なくとも４０％、５０％、または６０％の
バイオ系炭素が含まれることを特徴とする、先行する請求項の何れか一項に従うポリマー
組成物。
【請求項１０】
EN 13432に従い、生分解可能であり、特に十分に生分解可能であることを特徴とする、
先行する請求項の何れか一項に従うポリマー組成物。
【請求項１１】
ポリマー組成物のDSCダイアグラムにおいて、１５℃で開始して、２２０℃‐１５℃‐
２６０℃を目標温度とし、加熱率および冷却率を各々１０℃／分とし、そして前記目標温
度において各５分間の平衡時間を有する加熱‐冷却‐加熱サイクルにおいて測定し、前記
冷却段階で、８０℃〜１２０℃、特に９０℃〜１１０℃の温度領域において、発熱ピーク
が起こることを特徴とする、先行する請求項の何れか一項に従うポリマー組成物。
【請求項１２】
ポリマー組成物のDSCダイアグラムにおいて、１５℃で開始して、２２０℃‐１５℃‐
２６０℃を目標温度とし、加熱率および冷却率を各々１０℃／分とし、そして前記目標温
度において各５分間の平衡時間を有する加熱‐冷却‐加熱サイクルにおいて測定し、前記
第２加熱段階で、２００℃を超える温度、特に２１０℃または２１５℃を超える温度にお
いて、吸熱ピークが起こることを特徴とする、先行する請求項の何れか一項に従うポリマ
ー組成物。
【請求項１３】
前記加熱段階で、１４０℃〜１９０℃の温度において、更なる吸熱ピークが起こること
を特徴とする、請求項１２に従うポリマー組成物。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか一項に従うポリマー組成物の調製のための方法であって、
ａ．混合物の合計重量に対して、少なくとも下記の成分、すなわち、
ｉ．１５〜７０重量％のPLLAと、
ｉｉ．０．１〜１５重量％のPDLAと、
ｉｉｉ．５〜４０重量％のポリエステルと、
ｉｖ．５〜４０重量％の有機または無機充填剤と、
を含む混合物を調製することと、
ｂ．熱エネルギーおよび／または機械エネルギーを与えて混合物を均質化すること、
によって特徴付けられる方法。
【請求項１５】
前記成分ｉｉｉに従うポリエステルは、少なくともアジピン酸および／またはセバシン
酸に基づくランダムコポリエステルであることを特徴とする、請求項１４に従う方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５に従う方法により得られるポリマー組成物。
【請求項１７】
成形品の製造のための方法であって、
ａ．請求項１〜１３または１６の何れか一項に従うポリマー組成物を型に導入すること
と、
ｂ．成形品を形成することと、
ｃ．前記成形品を型から外すこと、
によって特徴付けられる方法。
【請求項１８】
前記ステップａにおいてポリマー組成物を導入する型を、３０〜１３０℃、３０〜１０
０℃、または４５〜８５℃に加熱し、および前記方法の間、この温度に実質保つことを特
徴とする、請求項１７に従う方法。
【請求項１９】
前記方法のステップａ〜ｃを含むサイクルは、最長で６０秒、特に最長で４５秒または
３０秒のサイクル時間内で実行することを特徴とする、請求項１７または１８に従う方法
。
【請求項２０】
成形品、フィルムまたは繊維を製造するための、請求項１〜１３または１６の何れか一
項に従うポリマー組成物の使用。
【請求項２１】
請求項１〜１３または１６の何れか一項に従うポリマー組成物を含む成形品、フィルム
または繊維。
【請求項２２】
成形品は、DIN EN ISO 75、メソッドBに従い、５５℃、特に８０℃または８５℃または
９０℃または９５℃にまで耐熱形状安定性を有し、および／またはEN13432に従い、十分
に生分解可能であり、および／またはASTM6866に従い、少なくとも５０％のバイオ系炭素
を含むことを特徴とする、請求項２１に従う成形品。
【請求項２３】
成形品（１）は、円錐台形のボディ（２）を備え、該ボディ（２）は、縁（３）、側壁
（４）、平坦または凸部（６）を備える注入面（５）、および深く位置する供給面（７）
を備え、該供給面（７）は前記縁（３）を密閉し、前記平坦または凸部（６）は、後退ま
たはレリーフ状構造（８）を備え、該後退またはレリーフ状構造（８）により、噴出装置
の一部であるブレードによって前記構造を突き破ることが容易となり、および前記後退ま
たはレリーフ状構造（８）は環状の経路（９）内に実質位置し、該経路（９）の直径は、
同様に環状に配置された前記ブレードの直径によって規定されることを特徴とする、請求
項２１または２２に従う成形品。
【請求項２４】
深く位置する前記供給面（７）は、前記縁（３）を気密に実質密閉することを特徴とす
る、請求項２３に従う成形品。
【請求項２５】
深く位置する前記供給面（７）は、EN13432に従い、生分解可能であり、特に十分に生
分解可能であることを特徴とする、請求項２３または２４に従う成形品。
【請求項２６】
ポリマー組成物のDSCダイアグラムにおいて、１５℃で開始して、２２０℃‐１５℃‐
２６０℃を目標温度とし、加熱率および冷却率を各々１０℃／分とし、そして前記目標温
度において各５分間の平衡時間を有する加熱‐冷却‐加熱サイクルにおいて測定し、前記
冷却段階で、８０℃〜１２０℃、特に９０℃〜１１０℃の温度領域において、発熱ピーク
が起こることを特徴とするポリマー組成物。
【請求項２７】
ポリマー組成物のDSCダイアグラムにおいて、１５℃で開始して、２２０℃‐１５℃‐
２６０℃を目標温度とし、加熱率および冷却率を各々１０℃／分とし、そして前記目標温
度において各５分間の平衡時間を有する加熱‐冷却‐加熱サイクルにおいて測定し、前記
第２加熱段階で、２００℃を超える温度、特に２１０℃または２１５℃を超える温度にお
いて、吸熱ピークが起こることを特徴とするポリマー組成物。
【請求項２８】
前記加熱段階で、１４０℃〜１９０℃の温度において、更なる吸熱ピークが起こること
を特徴とする、請求項２７に従うポリマー組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリマー組成物およびポリマー組成物の調製のための方法に関する。さらに本
発明は、ポリマー組成物製のフィルム、成形品または繊維の製造のための方法におけるポ
リマー組成物の使用、および本発明に従うポリマー組成物を含む物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石資源の保全、廃棄物処理、およびCO2排出の削減のためには、化石原料源に基づく
一般に普及した従来のプラスチックを、少なくとも部分的に、または十分に再生可能な原
料から得ることのできるプラスチックと置き換えることが望ましい。少なくとも部分的に
、または十分に再生可能な原料に由来するポリマーは、「バイオ」ポリマーとも称される
。
【０００３】
生分解性プラスチックは、必ずしも同時にバイオ由来であるということではない。従っ
て、生分解可能な再生不能資源である化石からできたプラスチックがいくつかある。生分
解性は原料ベースとは関係なく、材料の化学構造や、生物活性によって自然に発生する代
謝の最終産物への転換能力のみに依存する。
【０００４】
一方、十分に生分解可能であり、かつバイオ由来でもあるポリマー組成物が、いくつか
入手可能である。そうした熱可塑性ポリマー組成物の１つは、十分に生分解可能な生成物
のブローフィルム押し出し、フラットフィルム押し出し、および射出成型に特に適し、エ
メリッヒ（ドイツ国）におけるBIOTECH GmbH & Co. KG社から、商品名「BIOPLAST(R)（商
標）500」で商業上入手可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
十分に生分解可能でバイオに基づくポリマー組成物の用途の可能性を広げるためには、
特に、プラスチックから得られるフィルム、成形品または繊維が、高い耐熱形状安定性を
有することが望まれる。
【０００６】
多くの食品は７０℃を超える温度で充填される。例えば、こうした事例にはコーヒーま
たは紅茶のような高温の飲料のみでなく、ケチャップと称する調味ソースも該当するとい
う。後者の調味ソースは、高温充填により同時に殺菌される。
【０００７】
これまでは、こうした高温の食品を受容するために、多くの場合ポリスチロールまたは
ポリプロピレンに基づくプラスチック製容器を使用してきた。こうしたプラスチックは、
十分に高い耐熱性を有してはいるが、生分解可能でも、バイオに基づいてもない。他方で
、今日入手可能な生分解可能でバイオに基づくプラスチックの多くは、これらの目的に使
用可能とするには、十分に高い耐熱性を有していない。
【０００８】
生分解可能でバイオに基づくプラスチックにおいて頻繁に使用されるポリマーは、ポリ
乳酸（PLA）である。PLAは乳酸モノマーから構成され、その組成に関わらず、非晶性、半
結晶性、結晶性となることができる。互いに立体異性体の関係にある２つの異なる乳酸モ
ノマー、つまりＤ‐乳酸モノマーおよびＬ‐乳酸モノマーが存在する。PLAは通常、Ｄ‐
乳酸モノマーとＬ‐乳酸モノマーの双方を含み、PLAにおけるこれら両モノマーの比率が
、その特性に決定的影響を与える。PLAのガラス転位温度が約５５℃であるため、PLAは５
５℃を超える温度で迅速に軟化する。これは、PLAをこうした温度で、例えば射出成型法
による成形品の製造に使用する際に不利に作用する。PLAに基づく組成物は、同様に耐熱
性が低い。しかしこの耐熱性は、PLAの結晶化度の上昇につれて、ガラス転位温度を著し
く超えて上昇可能である。従って、PLAの結晶化度が高いPLAに基づく組成物を、そのガラ
ス転位温度を超える温度に、最長で約５分間置くことが可能である。しかしながら、PLA
の結晶化は緩効性のプロセスであり、結晶化プロセスのために、PLAを更に加熱する必要
があることに留意せねばならず、そのためにPLAの商用化が困難になっている。
【０００９】
PLAの結晶化度を高め、および結晶化を加速させる種々の手法が、従来技術より既知で
ある。従来使用されてきた方法においては、各々少なくとも９５％がＬ‐乳酸モノマーま
たはD‐乳酸モノマーからなる、２つの異種のPLAを混合して使用する。これら両種類は、
対応してポリ（Ｌ‐乳酸）（PLLA）およびポリ（Ｄ‐乳酸）（PDLA）と称される。既知の
ように、PLLAおよびPDLAは混合され、特殊な３次元のステレオコンプレックスとなる。こ
のステレオコンプレックスは、極めて安定した結晶として生じるものであり、明らかに２
００℃を超える融点を有する。
【００１０】
従って欧州特許出願公開第2 116 575号明細書は、PDLA/PLLA混合物を、４０重量％対６
０重量％〜６０重量％対４０重量％の好適な比で製造し、融点の高いステレオコンプレッ
クスを、高い度合いで形成することを開示する。しかしPDLAは高額であるため、ポリマー
組成物が高額になる。
【００１１】
米国特許出願公開第2008/0097074号明細書は、尿素に基づく核剤の添加により、融点の
高いステレオコンプレックスを、高い度合いで形成するに至る、PDLA/PLLA混合物の製造
を開示する。米国特許出願公開第2008/0097074号明細書は、PLLAおよびPDLAを、４０重量
％対６０重量％〜６０重量％対４０重量％の比で使用することを、特に好適としている。
しかしPDLAは高額であるため、ポリマー組成物が高額になる。さらに、極めて特殊な核剤
を使用する必要がある。
【００１２】
国際公開第2013/062412号は同様に、ステレオコンプレックスの度合いおよび融点が高
く、かつ高い耐熱性を有するPDLA/PLLA混合物の製造を開示する。しかしながら、PDLAのP
LLAに対する比を詳述していない。
【００１３】
従来技術より既知の組成物は、極めて高い含有量のPDLAを使用する、またはPDLAのPLLA
に対する比率に言及していない、のいずれかで共通する。さらに、従来技術において記載
された組成物はほとんどPDLAおよびPLLAのみからなるものであり、これらは高価な原料で
ある。
【００１４】
上記に詳述した従来技術を踏まえ、本発明の課題は、費用対効果に優れ、および／また
は生分解可能な、ポリ乳酸に基づくポリマー組成物を提供することである。好適には、ポ
リマー組成物を用いて、容易に、および／または経済的な方法で、成形品、フィルムまた
は繊維を製造可能とすべきである。好適には、経済的な方法で製造する。好適には、ポリ
マー組成物製の成形品、フィルムまたは繊維は、DIN EN ISO 75、メソッドＢに従い、高
い耐熱形状安定性を有する。本発明の更なる課題は、大部分を再生可能原料から製造した
、ポリマー組成物を提供することである。好適には、ポリマー組成物は上述した特徴の全
てを有する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この課題は、出願時の請求項１および１６に記載のポリマー組成物、請求項１４に記載
の方法、請求項１７に記載の方法、請求項２０に記載の使用および請求項２１に記載の物
品により、本発明に従って解決される。
【００１６】
本発明の有利な実施形態を従属請求項に記載し、一般的な発明の概念として、以下に詳
述する。
【００１７】
本発明に従うポリマー組成物は、ポリマー組成物の合計重量に対して、下記の成分、す
なわち、
ａ．１５〜７０重量％のPLLAと、
ｂ．０．１〜１５重量％のPDLAと、
ｃ．５〜４０重量％のポリエステルと、
ｄ．５〜４０重量％の有機または無機充填剤と、
を含む。
【００１８】
本発明に従うポリマー組成物の本質的な特徴は、０．１〜１５重量％という低い割合の
PDLAを、５〜４０重量％のポリエステルおよび５〜４０重量％の有機または無機充填剤と
共に使用することである。驚くことに、本発明に従うポリマー組成物において、僅かの量
のPDLAを、ポリエステル、および有機または無機充填剤と共に使用するのみで、DIN EN I
SO 75、メソッドBに従い、高い耐熱性を有し、および／また生分解可能であり、および／
または主としてバイオ系炭素からなり、および／または良好な機械的特性を有する、ポリ
マー組成物を得ることができる。
【００１９】
特定の科学理論と結び付けたくはないが、僅かの量のPDLAを、ポリエステルおよび充填
剤と組み合わせて添加するのみで、既にポリ乳酸が広範囲で結晶化し、高い融点を有する
多数のステレオコンプレックスの形成に至ると思われる。本発明に従うポリマー組成物は
、５５℃を超える温度に耐えるという課題に対しても使用可能である。僅かの量のPDLAで
既に、ポリエステルおよび充填剤と共に、高い耐熱性を有するポリマー組成物に至るとい
う効果は、驚くべきものである。なぜなら従来技術からは、特にPDLAの含有量の高い組成
物が既知であるためである。
【００２０】
本発明に従い、ポリマー組成物は、ポリマー組成物中に含まれるPDLA成分およびPLLA成
分の合計量に対して、３〜２０重量％、好適には５〜１５重量％のPDLAを含む。PDLAの割
合が低いために、良好な耐熱性および／または良好な機械的特性を不変としつつ、ポリマ
ー組成物の費用が低減される。ポリマー組成物中に含まれるPDLA成分およびPLLA成分の合
計量に対して、３重量％未満のPDLAを使用する場合、結晶化は十分でなく、２０重量％を
超えて使用する場合、ポリマー組成物は加工が困難である。
【００２１】
特に好適には、ポリマー組成物は、ポリマー組成物中に含まれるPDLA成分およびPLLA成
分の合計量に対して、７〜１３重量％のPDLAを含む。PDLAおよびPLLAの合計量に対して、
PDLAがこの種の量である場合、結果として生じたポリマー組成物は、特に良好に加工可能
である。特にこの種のポリマー組成物によっては、結果として生じる耐熱性を良好に保ち
つつ、射出成型の際に、短いサイクル時間を達成可能である。
【００２２】
既述したように、PLLA成分およびPDLA成分の純度は、Ｌ‐乳酸モノマー（PLLAに関して
）またはＤ‐乳酸モノマー（PDLAに関して）の含有量により決定される。本発明に従い、
PLLA成分は、好適には少なくとも９０％のＬ‐乳酸モノマーを含む。PLLA成分が、Ｌ‐乳
酸モノマーを少なくとも９４％、特に少なくとも９８パーセントまたは９９％含む場合に
、最適な結果が生じる。本発明に従い、PDLA成分は、好適には少なくとも９０％のＤ‐乳
酸モノマーを含む。PDLA成分が、Ｄ‐乳酸モノマーを少なくとも９４％、特に少なくとも
９８パーセントまたは９９％含む場合に、最適な結果が生じる。
【００２３】
本発明の更なる実施形態に従い、ポリマー組成物は、ポリマー組成物の合計重量に対し
て、２５〜６５重量％、好適には３５〜６０重量％、更に好適には４５〜６０重量％のPL
LAを含む。試験によれば、ポリマー組成物の合計重量に対して、１５重量％未満のPLLAを
使用する場合、耐熱性の不十分な材料が得られ、ポリマー組成物の合計重量に対して、７
０重量％を超えるPLLAを使用する場合、結果として生じた材料は、実際的応用の多くに対
して脆すぎる。
【００２４】
本発明に従い、ポリマー組成物は、ポリマー組成物の合計重量に対して、５〜３５重量
％、好適には１５〜２５重量％の有機または無機充填剤を含む。
【００２５】
好適には、無機または有機充填剤は、本発明に従い、チョーク、石灰、タルク、炭酸カ
ルシウム、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、ケイ酸塩、カオリン、
ドロマイト、窒化ホウ素、酸化テルビウム、デンプン、修飾されたデンプン、熱可塑性デ
ンプン、セルロース、シクロデキストリン、サッカリン、チミン、ウラシル、オロチン酸
、シアヌル酸、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシアルカノアート、ポリヒドロキシ
ブチラート、ポリブチレンサクシナート、ポリブチレンテレフタラート、エコフレックス
、およびこれらの混合物からなる群より選択される。
【００２６】
本発明の更なる実施形態において、ポリマー組成物は、ポリマー組成物の合計重量に対
して、５〜３５重量％、好適には１０〜３０重量％、更に好適には１５〜２５重量％のポ
リエステルを含む。
【００２７】
本発明に従い、ポリエステルとして、交互およびランダムコポリエステル、ブロックコ
ポリエステル、グラフトコポリエステル等のコポリエステルも使用可能であり、および更
なるコポリエステルをも使用可能である。
【００２８】
本発明に従うポリマー組成物のためには、特にジカルボン酸に基づくポリエステル、特
に２〜３６、好適には４〜１８炭素原子を炭素骨格において有する各ポリエステル、また
はエステルを合成するそれらの誘導体を考慮可能である。この場合、炭素骨格は直線状ま
たは分岐状のアルキル鎖、環式および／または芳香族系を含むことが可能である。この種
のジカルボン酸の例としては、１，４-シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピ
ン酸、セバシン酸、アゼライン酸、デカンジカルボン酸、ジマー脂肪酸、フタル酸、イソ
フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、テレフタル酸、特にエステルを合成するテレフタル
酸の誘導体、およびこれらの混合物がある。
【００２９】
ジオール成分は、炭素鎖において２〜１２Ｃ‐原子を有するアルカンジオールにより構
成される。好適には、この場合、エチレングリコール、１，３‐プロパンジオール、１，
４‐ブタンジオールおよび１，６-ヘキサンジオールである。他方では、炭素鎖において
４〜１２Ｃ‐原子を有するアルカンジオールが使用される。好適には、１，４‐ブタンジ
オール、ペンタ‐２‐エン‐１，５‐ジオール、３‐メチル‐２‐ペンテン‐１，５‐ジ
オールが使用される。しかしながら追加的に、例えばネオペンチルグリコール、１，４‐
または１，３‐ジメチロールシクロヘキサンである他のジオール、またはそれらの混合物
を含むことも可能である。
【００３０】
本発明の更なる実施形態に従い、ポリエステルは、コハク酸および／またはアジピン酸
および１，４‐ブタンジオールに基づくエステルである。
【００３１】
本発明の更なる好適な実施形態に従い、ポリエステルは、少なくともアジピン酸または
セバシン酸に基づくランダムコポリエステルである。
【００３２】
本発明のまた更なる好適な実施形態に従い、ポリエステルは、１，４ブタンジオール、
アジピン酸および／またはセバシン酸、およびテレフタル酸、またはテレフタル酸誘導体
、特にジメチルテレフタラートDMTに基づく脂肪族‐芳香族ランダムコポリエステルであ
る。これらは特に、−２５〜−４０℃、特に−３０〜−３５℃のガラス転位温度、および
／または１００〜１２０℃、特に１０５〜１１５℃の融解領域を有することが可能である
。
【００３３】
本発明の更なる実施形態に従い、ポリマー組成物は、ASTM 6866に従い、少なくとも４
０％、好適には５０％、更に好適には６０％のバイオ系炭素を含む。
【００３４】
本発明に従い、ポリマー組成物は、EN 13432に従い、生分解可能であり、好適には十分
に生分解可能である。
【００３５】
本発明に従うポリマー組成物の特別な熱特性は、示差走査熱量測定（Differential Sca
nning Calorimetry, DSC）を使用して、良好に証明される。ポリマー試料に対して規定の
加熱プログラム／冷却プログラムを行なった場合、エネルギー移動に関連する相転移（ガ
ラス転移、結晶化、融解等）が、発熱ピーク（例えば結晶化）または吸熱ピーク（例えば
融解）の形状で、DSCダイアグラムに示される。従って、DSC測定においてピークが出現す
るための要件は、測定中つまり温度プログラムの実行中に、相移転が起こることである。
よって、加熱中に結晶化する非晶性試料は、加熱段階において発熱ピークを発生する。温
度プログラムの実行中に起こる相転移の数および種類に応じて、多くの発熱ピークおよび
吸熱ピークが発生する。その際、ガラス転位温度はピークとしてではなく、ステップとし
て認識される。通常測定には、加熱‐冷却‐加熱サイクルからなる温度プログラムを使用
する。温度プログラムにおいて、まず試料を、予め設定した初期温度に２〜５分間平衡さ
せる。この第１平衡段階の後、不変の加熱率で、予め設定した第１目標温度にまで試料を
加熱する。通常、１０℃／分の加熱率を設定する。試料を、第１目標温度で再度２〜５分
間平衡させ、続いて、一定の冷却率で予め設定した第２目標温度にまで冷却する。通常、
１０℃／分の冷却率を設定する。試料を、第２目標温度で再度２〜５分間平衡させ、続い
て、不変の加熱率で予め設定した第３目標温度にまで加熱し、測定を終了する前に、第３
目標温度で２〜５分間一定に保つ。通常、第１加熱率と同様の、例えば１０℃／分の加熱
率を設定する。第１目標温度および第３目標温度は、同一または異なることが可能であり
、同様に初期温度および第２目標温度は、同一または異なることが可能である。
【００３６】
本発明の更なる実施形態に従い、ポリマー組成物のDSCダイアグラムにおいて、１５℃
の初期温度で開始して、２２０℃‐１５℃‐２６０℃を目標温度とし、加熱率および冷却
率を各々１０℃／分とし、そして目標温度において各５分間の平衡時間を有する加熱‐冷
却‐加熱サイクルにおいて測定し、冷却段階、特に第２目標温度への冷却段階で、８０℃
〜１２０℃、好適には９０℃〜１１０℃の温度領域において、発熱ピークが起こる。
【００３７】
本発明の更なる実施形態において、ポリマー組成物のDSCダイアグラムにおいて、１５
℃の初期温度で開始して、２２０℃‐１５℃‐２６０℃を目標温度とし、加熱率および冷
却率を各々１０℃／分とし、そして目標温度において各５分間の平衡時間を有する加熱‐
冷却‐加熱サイクルにおいて測定し、第２加熱段階で、２００℃を超える温度、好適には
２１０℃を超える温度、更に好適には２１５℃を超える温度において、吸熱ピークが起こ
る。追加的に、２００℃を超える吸熱ピークは、第１加熱段階においても既に起こり得る
。
【００３８】
本発明の更なる好適な実施形態においては、第１加熱段階、第２加熱段階または両加熱
段階で、１４０℃〜１９０℃の温度において、更なる吸熱ピークが起こる。
【００３９】
本発明に従うポリマー組成物は、主要成分であるPLLA、PDLA、ポリエステルおよび有機
または無機充填剤に加え、更なる成分、特に更なるポリマーおよび／または、例えば加工
助剤、可塑剤、安定剤、難燃剤等である通常の添加剤を含み得る。
【００４０】
特に、本発明に従うポリマー組成物は、ポリカプロラクトンを含み得る。ポリカプロラ
クトンの添加により、ポリマー組成物の機械的特性に対して有用な影響を付与可能である
。
【００４１】
本発明の好適な実施形態に従い、ポリマー組成物は、各々ポリマー組成物の合計重量に
対して、０．１重量％未満、特に０．０５重量％または０．０４重量％未満の水分含有量
を有する。実証試験は、水分含有量を０．１重量％未満とすることにより、本発明に従う
ポリマー組成物が、後の加工段階で不所望にも劣化することを低減可能と示している。
【００４２】
本発明は、上述のポリマー組成物を得ることのできる方法を更に提供する。
【００４３】
基本的に、本発明に従う方法は下記のステップ、すなわち、
ａ．混合物を調製するステップであって、この混合物の合計重量に対して、少なくとも
下記の成分、すなわち、
ｉ．１５〜７０重量％のPLLAと、
ｉｉ．０．１〜１５重量％のPDLAと、
ｉｉｉ．５〜４０重量％のポリエステルと、
ｉｖ．５〜４０重量％の有機または無機充填剤と、を含むステップと、
ｂ．熱エネルギーおよび／または機械エネルギーを与えて混合物を均質化するステップ
と、
を含み、個々のステップは同時に、または連続して行なうことができ、また、随意の順番
または頻度で行なうことができる。
【００４４】
好適には、これらの方法のステップを上述の順番で実行する。
【００４５】
本発明に従う方法では、混合物を均質化する。均質化は、プラスチック技術分野に従事
する当業者に周知である、随意の方法で実行可能である。好適には、混合物の均質化は、
分散、攪拌、混練および／または押出しによって行なう。本発明の好適な実施形態によれ
ば、均質化中、混合物にせん断力を作用させる。本発明に従うポリマー材料の製造に対し
て同様に適用可能である、PDLA／PLLA混合物の適切な調製方法は、たとえば、欧州特許出
願公開第2 116 575号明細書が開示する。
【００４６】
本発明の好適な実施形態に従い、混合物を（例えば押出し機または融解混練機内での）
均質化中、好適には６０℃〜２５０℃、特に９０℃〜２００℃の温度に加熱する。
【００４７】
少なくともアジピン酸および／またはセバシン酸に基づくランダムコポリエステルが、
本発明に従う方法に特に適したポリエステルとして証明されている。
【００４８】
好適には、ポリマー組成物の成分に関して上述した内容は、同様に本発明に従う方法の
成分に対しても適用される。
【００４９】
本発明に従う方法の好適な実施形態に従い、ポリマー組成物の水分含有量は、各々ポリ
マー組成物の合計重量に対して、０．１重量％未満、特に０．０５重量％または０．０４
重量％未満の水分含有量に調整する。本明細書中で述べる水分含有量は、均質化後に得ら
れる材料、特に押出し機から出でくる材料に関するものである。水分含有量を特定するた
めに、溶融形状であり均質化した材料である試料を、均質化後に直接（つまり一般的には
、押出し機から出た後に直接）、シール可能な容器に採集し、そして容器を気密に密閉す
る。ここで注意することは、均質化された材料を、できる限り十分に容器に充填し、それ
によって容器に含有される空気を、できる限り低く保つことである。シールした容器を冷
却した後、容器を開けて試料を取り出し、カールフィッシャーの滴定により、水分含有量
を特定する。
【００５０】
好適には、水分含有量を均質化中の乾燥により調整する。乾燥工程は、例えば、混合物
または溶融物を脱ガスすること、有効なことに、均質化または押出し中に水蒸気を抜き出
すことにより実行可能である。
【００５１】
本発明は、上述のポリマー組成物製の成形品、フィルムまたは繊維を得ることのできる
方法を更に提供する。
【００５２】
基本的に、本発明に従う成形品の製造のための方法は下記のステップ、すなわち、
ａ．上述のポリマー組成物を型に導入するステップと、
ｂ．成形品を形成するステップと、
ｃ．成形品を型から外すステップと、
を含む。
【００５３】
これらのステップは共にサイクルを構成する。通常、このサイクルは規定のサイクル時
間で実行し、および随意の回数で繰り返し可能である。この場合、成形品、フィルムまた
は繊維の製造のための方法のステップａにおいてポリマー組成物を導入する型を、３０〜
１３０℃、好適には３０〜１００℃、更に好適には４５〜８５℃に加熱し、および方法の
間、この温度に実質保つことが好適であると証明されている。上述のポリマー生成物のう
ちの１つを使用して、上述の方法により製造した物品は、迅速にかつ高い比率で結晶化す
るため、物品が高い耐熱形状安定性を有し、およびPLAのガラス転位温度を超える温度に
おいても物品を使用可能である。この場合、対応して焼き戻した型を使用すると結晶化率
が促進されるため、短時間の経過後に成形品を型から外すことが可能であり、成形品が変
形することもない。
【００５４】
経済的および方法に関する技術的な理由から、成形品の製造のための方法は、最長で６
０秒、好適には最長で４５秒、更に好適には最長で３０秒のサイクル時間内で実行するこ
とが有利と証明されている。これにより、方法における生産能力および経済性が向上する
。
【００５５】
本発明に従うポリマー組成物は、種々の目的に適している。組成物は、特に成形品、フ
ィルムまたは繊維の製造に適している。結晶化が迅速であるため、組成物は特に成形品の
製造に適している。従って、本発明は更に、本発明に従うポリマー組成物から製造した成
形品、フィルムおよび繊維に関する。
【００５６】
耐熱性、生分解性、およびポリマー組成物におけるバイオ系炭素に関して上述した内容
は、同様に本発明に従う成形品に対しても適用される。従って、本発明の好適な実施形態
において、成形品、フィルムまたは繊維は、DIN EN ISO 75、メソッドBに従い、５５℃、
好適には６５℃、更に好適には７０℃、または更に好適には７５℃、また好適には８０℃
、また更に好適には８５℃、また好適には９０℃、また更に好適には９５℃まで耐熱性を
有し、および／またはEN13432に従い、生分解可能であり、好適には十分に生分解可能で
あり、および／またはASTM6866に従い、少なくとも５０％のバイオ系炭素を含む。
【００５７】
本発明に従うポリマー組成物製の成形品は、耐熱形状安定性が高いため、とりわけ対応
するコーヒーサービスシステムにおけるコーヒー用の容器またはカプセルとして最適であ
る。本発明に従う成形品の、そうした特に好適な実施形態について、続く図面を参照し、
以下に詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に従う成形品の特に好適な実施形態の、上から見た概略図である。
【図２】本発明に従う成形品の特に好適な実施形態の、断面の概略図である。
【図３】実施例１（比較のための例）の配合ＡのDSCダイアグラムである。
【図４】実施例２の配合ＢのDSCダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
図１は、本発明に従う成形品の特に好適な実施形態１の、上から見た概略図である。成
形品は、円錐台形のボディ２を備え、ボディ２は、縁３、側壁４、平坦または凸部６を備
えることの可能な注入面５、および深く位置する供給面７を備え、供給面７は縁３を密閉
する。平坦または凸部６は、後退またはレリーフ状構造８を備える。この後退またはレリ
ーフ状構造８により、噴出装置の一部であるブレードによってこの構造を突き破ることが
容易になる。後退またはレリーフ状構造８は、環状の経路９内に実質位置し、経路９の直
径は、同様に環状に配置されたブレードの直径によって規定される。
【００６０】
図２は、本発明に従う成形品の特に好適な実施形態１の、断面図である。成形品は、円
錐台形のボディ２を備え、ボディ２は、縁３、側壁４、平坦または凸部６を備えることの
可能な注入面５、および深く位置する供給面７を備え、供給面７は縁３を密閉する。平坦
または凸部６は、後退またはレリーフ状構造８を備える。この後退またはレリーフ状構造
８により、噴出装置の一部であるブレードによってこの構造を突き破ることが容易となる
。後退またはレリーフ状構造８は、環状の経路９内に実質位置し、経路９の直径は、同様
に環状に配置されたブレードの直径によって規定される。
【００６１】
本発明に従う成形品の、更なる好適な実施形態によれば、深く位置する供給面７は、カ
プセルの縁３を、気密に実質密閉する。この実施形態の利点は、カプセル内の酸化性物質
の保存性が、気密性パッケージにより延びることである。
【００６２】
本発明に従う成形品の、また更なる好適な実施形態によれば、深く位置する供給面７は
、EN 13432に従い、生分解可能であり、好適には十分に生分解可能である。従って、本発
明に従う成形品のこの実施形態は、その全体が生分解可能である。
【００６３】
本発明に従うフィルムは、ブロー、フラットまたはキャストフィルムであり得る。好適
なフィルム厚さは、本発明に従うブローフィルムに関して０．０１２〜０．１ｍｍ、本発
明に従うフラットフィルムに関して０．１５〜０．５ｍｍ、および本発明に従うキャスト
フィルムに対して０．０１〜０．５ｍｍである。
【００６４】
本発明の原理を、実施例に関して以下に詳説する。
【実施例】
【００６５】
比較例および実施例のために、以下の材料、すなわち、ポリ乳酸、PLA（INGEO 2003D、
NATUREWORKS）；ポリ（ブチレンアジペート‐co‐テレフタラート）、PBAT（ECOFLEX F 
Blend C 1201, BASF)；炭酸カルシウム（HYDROCARB, OMYA）；PLLA（SYNTERRA PLLA 1510
, SYNBRA）；PDLA（SYNTERRA PDLA 1010, SYNBRA）を使用した。
【００６６】
例１（比較のための例）：
【００６７】
以下の配合で、Werner & Pfleiderer (COPERION) ZSK 40タイプ、スクリュー直径４０
ｍｍ、L/D=42のツインスクリュー押出し機（共回転）を用いて調合した（添加割合は重量
％）。
【００６８】
配合Ａ：
５９．４重量％PLA
２２．９重量％PBAT
１７．７重量％CaCO3
【００６９】
この間、下記の調合パラメータを維持した：
【００７０】
【表１】
2018150555.tif 000003
【００７１】
ノズル出口の融解温度：  １６５℃
回転数：                180 min-1
スループット            40 kg/h
脱ガス                  せず
【００７２】
配合ＡのDSCダイアグラムを図３に示す。図３のDSCダイアグラムにおいては、第２ター
ゲット温度への冷却段階でピークが無いこと、および２００℃を超えるピークの無いこと
が顕著である。
【００７３】
顆粒は、ARBURG ALLROUNDER 270 Mタイプの射出成型装置により、試験体へと加工した
。
【００７４】
この間、下記の加工パラメータを設定した。
【００７５】
【表２】
2018150555.tif 000004
【００７６】
工具温度：         ５５℃
サイクル時間：    ２５ｓ
【００７７】
得られた試験体は、５５℃を超える温度で、低い耐熱形状安定性を示した。
【００７８】
室温および周囲雰囲気で２４時間保存した後、試験体の機械的特性を下記のように特定
した。
【００７９】
【表３】
2018150555.tif 000005
【００８０】
例２：
【００８１】
以下の配合で、Werner & Pfleiderer (COPERION) ZSK 40タイプ、スクリュー直径４０
ｍｍ、L/D=42のツインスクリュー押出し機（共回転）を用いて調合した（添加割合は重量
％）。
【００８２】
配合Ｂ：
５３．５重量％PLLA
５．９重量％PDLA
２２．９重量％PBAT
１７．７重量％CaCO3
【００８３】
この間、下記の調合パラメータを維持した。
【００８４】
【表４】
2018150555.tif 000006
【００８５】
ノズル出口の融解温度：  １６５℃
回転数：                185 min-1
スループット            41 k/h
脱ガス                  せず
【００８６】
配合ＢのDSCダイアグラムを図４に示す。図４の配合ＢのDSCダイアグラムにおいては、
第２ターゲット温度への冷却段階（約４０分間）で、９０〜１１０℃の温度領域における
発熱ピーク、および第２加熱段階（約７４分間）で、２２０〜２４０℃の温度領域におけ
る吸熱ピークが顕著である。
【００８７】
顆粒は、ARBURG ALLROUNDER 270 Mタイプの射出成型装置により、試験体へと加工した
。
【００８８】
この間、下記の加工パラメータを設定した。
【００８９】
【表５】
2018150555.tif 000007
【００９０】
工具温度：        ５５℃
サイクル時間：    ２０ｓ
【００９１】
得られた試験体は、５５℃から９５℃までの温度で、高い耐熱形状安定性を示した。
【００９２】
室温および周囲雰囲気で２４時間保存した後、試験体の機械的特性を下記のように特定
した。
【００９３】
【表６】
2018150555.tif 000008
【００９４】
表３および表６、ならびに図３および図４のDSCダイアグラムに示す、両組成物の比較
結果から、配合Ｂの熱特性が改善されたことが顕著である。この改善された熱特性は、特
にDSCダイアグラムにおいて、冷却段階で９０℃〜１１０℃の温度領域における発熱性結
晶化ピーク、および２２０℃〜２４０℃の温度領域における、高い融点として現れている
。これらの両ピークは、配合ＡのDSCダイアグラムには存在せず、従って結晶化の速度が
遅く、PLLAおよびPDLAのステレオコンプレックスが形成されていないことを示している。
DSC測定と対応して、配合Ａは顕著に高い衝撃抵抗を有する。これは、配合Ａ製の試験体
において結晶化度が低いことに起因する、と推測される。配合Ｂ製の試験体において結晶
化度が高く、その結果熱特性が向上しているにも関わらず、配合Ｂ製の成形品は極めて良
好な機械的特性を有し、配合Ｂとの比較においてさえ、例えば引張強度の向上に見られる
ように、部分的に機械的特性が僅かに高まっている。
【００９５】
本発明を、実施例に基づいて以上の通り例示した。この場合、本発明は記載された実施
例に限定されるものではない。むしろ当業者にとっては、本発明の範囲内で多様な変形お
よび変更の可能性が生じ、本発明の保護の範囲は特に、以下の特許請求項により規定され
る。
【図１】
2018150555.tif 000009
【図２】
2018150555.tif 000010
【図３】
2018150555.tif 000011
【図４】
2018150555.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月19日(2018.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー組成物の合計重量に対して下記の成分、すなわち、
ａ．２５〜７０重量％のPLLAと、
ｂ．０．１〜１５重量％のPDLAと、
ｃ．５〜４０重量％のポリエステルと、
ｄ．５〜４０重量％の無機充填剤と、
を含み、
前記成分ｃは、少なくともアジピン酸および／またはセバシン酸に基づくランダムコポリエステルであり、
前記ＰＬＬＡが、ＰＬＬＡ中のＬ−乳酸モノマーの含有量が少なくとも９０％であるＰＬＬＡである、ポリマー組成物。
【請求項２】
ポリマー組成物には、ポリマー組成物中に含まれるPDLA成分およびPLLA成分の合計量に対して、３〜２０重量％、または５〜１５重量％のPDLAが含まれることを特徴とする、請求項１に記載のポリマー組成物。
【請求項３】
ポリマー組成物には、ポリマー組成物の合計重量に対して、２５〜６５重量％、３５〜６０重量％、または４５〜６０重量％の成分ａが含まれることを特徴とする、請求項１又は２に記載のポリマー組成物。
【請求項４】
ポリマー組成物には、ポリマー組成物の合計重量に対して、５〜３５重量％、１０〜３０重量％、または１５〜２５重量％の成分ｃが含まれることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載のポリマー組成物。
【請求項５】
ポリマー組成物には、ポリマー組成物の合計重量に対して、５〜３５重量％または１５〜２５重量％の成分ｄが含まれることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載のポリマー組成物。
【請求項６】
前記成分ｄは、炭酸カルシウムである、請求項１〜５の何れか一項に記載のポリマー組成物。
【請求項７】
ポリマー組成物には、ASTM 6866に従い、少なくとも４０％、５０％、または６０％のバイオ系炭素が含まれることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載のポリマー組成物。
【請求項８】
EN 13432に従い、生分解可能であり、または十分に生分解可能であることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載のポリマー組成物。
【請求項９】
ポリマー組成物のDSCダイアグラムにおいて、１５℃で開始して、２２０℃‐１５℃‐２６０℃を目標温度とし、加熱率および冷却率を各々１０℃／分とし、そして前記目標温度において各５分間の平衡時間を有する加熱‐冷却‐加熱サイクルにおいて測定し、前記冷却段階で、８０℃〜１２０℃、または９０℃〜１１０℃の温度領域において、発熱ピークが起こることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載のポリマー組成物。
【請求項１０】
ポリマー組成物のDSCダイアグラムにおいて、１５℃で開始して、２２０℃‐１５℃‐２６０℃を目標温度とし、加熱率および冷却率を各々１０℃／分とし、そして前記目標温度において各５分間の平衡時間を有する加熱‐冷却‐加熱サイクルにおいて測定し、前記第２加熱段階で、２００℃を超える温度、または２１０℃または２１５℃を超える温度において、吸熱ピークが起こることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載のポリマー組成物。
【請求項１１】
前記加熱段階で、１４０℃〜１９０℃の温度において、更なる吸熱ピークが起こることを特徴とする、請求項１０に記載のポリマー組成物。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載のポリマー組成物の調製のための方法であって、
ａ．混合物の合計重量に対して、少なくとも下記の成分、すなわち、
ｉ．２５〜７０重量％のPLLAと、
ｉｉ．０．１〜１５重量％のPDLAと、
ｉｉｉ．５〜４０重量％のポリエステルと、
ｉｖ．５〜４０重量％の無機充填剤と、
を含む混合物を調製すること、ここで前記成分ｃは少なくともアジピン酸および／またはセバシン酸に基づくランダムコポリエステルであり、前記ＰＬＬＡが、ＰＬＬＡ中のＬ−乳酸モノマーの含有量が少なくとも９０％であるＰＬＬＡである、と、
ｂ．熱エネルギーおよび／または機械エネルギーを与えて混合物を均質化すること、
を含むことによって特徴付けられる方法。
【請求項１３】
成形品の製造のための方法であって、
ａ．請求項１〜１１の何れか一項に記載のポリマー組成物を型に導入することと、
ｂ．成形品を形成することと、
ｃ．前記成形品を型から外すこと、
を含むことによって特徴付けられる方法。
【請求項１４】
前記ステップａにおいてポリマー組成物を導入する型を、３０〜１３０℃、３０〜１００℃、または４５〜８５℃に加熱し、および前記方法の間、この温度に実質保つことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記方法のステップａ〜ｃを含むサイクルは、最長で６０秒、最長で４５秒または３０秒のサイクル時間内で実行することを特徴とする、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
成形品、フィルムまたは繊維を製造するための、請求項１〜１１の何れか一項に記載のポリマー組成物の使用。
【請求項１７】
請求項１〜１１の何れか一項に記載のポリマー組成物を含む成形品、フィルムまたは繊維。
【請求項１８】
成形品は、DIN EN ISO 75、メソッドBに従い、５５℃、または８０℃または８５℃または９０℃または９５℃にまで耐熱形状安定性を有し、および／またはEN13432に従い、十分に生分解可能であり、および／またはASTM6866に従い、少なくとも５０％のバイオ系炭素を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の成形品。
【請求項１９】
成形品（１）は、円錐台形のボディ（２）を備え、該ボディ（２）は、縁（３）、側壁（４）、平坦または凸部（６）を備える注入面（５）、および深く位置する供給面（７）を備え、該供給面（７）は前記縁（３）を密閉し、前記平坦または凸部（６）は、後退またはレリーフ状構造（８）を備え、該後退またはレリーフ状構造（８）により、噴出装置の一部であるブレードによって前記構造を突き破ることが容易となり、および前記後退またはレリーフ状構造（８）は環状の経路（９）内に実質位置し、該経路（９）の直径は、同様に環状に配置された前記ブレードの直径によって規定されることを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の成形品。
【請求項２０】
深く位置する前記供給面（７）は、前記縁（３）を気密に実質密閉することを特徴とする、請求項１９に記載の成形品。
【請求項２１】
深く位置する前記供給面（７）は、EN13432に従い、生分解可能であり、または十分に生分解可能であることを特徴とする、請求項１９または２０に記載の成形品。
【外国語明細書】
2018150555000001.pdf