(57)【要約】  熱可塑性デンプンと、熱可塑性ポリマーと、油、ワックス又はこれらの組み合わせと、を含む組成物から形成される成形物品が開示され、油、ワックス又はこれらの組み合わせは熱可塑性ポリマー全体に分散される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）熱可塑性デンプンと、
（ｂ）熱可塑性ポリマーと、
（ｃ）組成物の総重量に基づいて５重量％〜４０重量％の量で前記熱可塑性デンプン及び熱可塑性ポリマーに分散されている油、ワックス又はこれらの組み合わせと、の密接混和物を含む組成物を含む成形物品であって、前記油、前記ワックス又はこれらの組み合わせが１０μｍ未満の液滴寸法を有する、成形物品。
【請求項２】
前記熱可塑性ポリマーが、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、これらのコポリマー、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の成形物品。
【請求項３】
前記熱可塑性ポリマーが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンコポリマー、ポリエチレンコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリアミド−６、ポリアミド−６，６、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項２に記載の成形物品。
【請求項４】
前記熱可塑性ポリマーが、ポリプロピレンを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形物品。
【請求項５】
前記油、前記ワックス又はこれらの組み合わせが、脂質を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の成形物品。
【請求項６】
前記脂質が、モノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、脂肪酸、脂肪アルコール、エステル化脂肪酸、エポキシ化脂質、マレイン化脂質、水素添加脂質、脂質から誘導されるアルキド樹脂、スクロースポリエステル又はこれらの組み合わせを含む、請求項５に記載の成形物品。
【請求項７】
前記油、前記ワックス又はこれらの組み合わせが、大豆油、エポキシ化大豆油、マレイン化大豆油、コーン油、綿実油、キャノーラ油、牛脂、ヒマシ油、ココナッツ油、ココナッツ種子油、コーン胚芽油、魚油、亜麻仁油、オリーブ油、オイチシカ油、パーム核油、パーム油、パーム種子油、ピーナッツ油、菜種油、ベニバナ油、マッコウクジラ油、ヒマワリ種子油、トール油、キリ油、鯨油、トリステアリン、トリオレイン、トリパルミチン、１，２−ジパルミトオレイン、１，３−ジパルミトオレイン、１−パルミト−３−ステアロ−２−オレイン、１−パルミト−２−ステアロ−３−オレイン、２−パルミト−１−ステアロ−３−オレイン、トリリノレイン、１，２−ジパルミトリノレイン、１−パルミト−ジリノレイン、１−ステアロ−ジリノレイン、１，２−ジアセトパルミチン、１，２−ジステアロ−オレイン、１，３−ジステアロ−オレイン、トリミリスチン、トリラウリン、カプリン酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ラウロレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン酸、オレイン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の成形物品。
【請求項８】
前記熱可塑性デンプンが、デンプン又はデンプン誘導体と、可塑剤と、を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の成形物品。
【請求項９】
前記可塑剤が、グリセロール、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレンジグリコール、プロピレンジグリコール、エチレントリグリコール、プロピレントリグリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，５−ヘキサンジオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，３，５−ヘキサントリオール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、グリセロールエトキシレート、トリデシルアジペート、イソデシルベンゾエート、クエン酸トリブチル、リン酸トリブチル、セバシン酸ジメチル、尿素、ペンタエリスリトールエトキシレート、ソルビトールアセテート、ペンタエリスリトールアセテート、エチレンビスホルムアミド、ソルビトールジアセテート、ソルビトールモノエトキシレート、ソルビトールジエトキシレート、ソルビトールヘキサエトキシレート、ソルビトールジプロポキシレート、アミノソルビトール、トリヒドロキシメチルアミノメタン、グルコース／ＰＥＧ、エチレンオキシドとブドウ糖の反応生成物、トリメチロールプロパンモノエトキシレート、マンニトールモノアセテート、マンニトールモノエトキシレート、ブチルグルコシド、グルコースモノエトキシレート、α−メチルグルコシド、カルボキシメチルソルビトールナトリウム塩、乳酸ナトリウム、ポリグリセロールモノエトキシレート、エリスリトール（erythriol）、アラビトール、アドニトール、キシリトール、マンニトール、イジトール、ガラクチトール、アリトール、マルチトール（malitol）、ホルムアミド（formaide）、Ｎ−メチルホルムアミド（N-methylformamide）、ジメチルスルホキシド、アルキルアミド、２〜１０個の繰り返し単位を有するポリグリセロール、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項８に記載の成形物品。
【請求項１０】
前記デンプン又はデンプン誘導体が、デンプン、ヒドロキシエチルデンプン、ヒドロキシプロピルデンプン、カルボキシメチル化デンプン、リン酸デンプン、酢酸デンプン、カチオン性デンプン、（２−ヒドロキシ−３−トリメチル（アンモニウムプロピル）デンプンクロリド、酸、塩基又は酵素加水分解により改質されたデンプン、酸化により改質されたデンプン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項８又は９に記載の成形物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性デンプンと、熱可塑性ポリマーと、油、ワックス又はこれらの組み合わせと、の均質混和物を含む組成物からの成形物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性ポリマーは、非常に様々な用途に使用される。しかしながら、ポリプロピレン及びポリエチレンのような熱可塑性ポリマーは、他のポリマー種と比較して、特に、例えば繊維の形成に関して、追加の課題を提起している。これは、繊維の製造のための材料及び加工要件が例えば、フィルムのような他の形態を製造するためのものよりもはるかに厳しいからである。繊維の製造のために、ポリマー溶融流動特性は、材料の物理的及びレオロジー特性において他のポリマー加工方法よりも要求が厳しい。また、局所せん断／伸長速度及びせん断速度は他のプロセスよりも繊維製造においてはるかに大きく、非常に微細な繊維を紡糸するには、小さな欠陥、わずかな不整合又は溶融物における不相溶性でも、商業的に実行可能なプロセスにとって許容できない。その上、高分子量熱可塑性ポリマーは、容易に又は効果的に微細繊維に紡糸することができない。これらの入手しやすさ及び強度の改善の余地を前提として考えると、このような高分子量ポリマーを容易にかつ効果的に紡糸する方法を提供することが望ましい。
【０００３】
ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリエチレンテレフタレートといったほとんどの熱可塑性ポリマーは、再生不可能な化石系資源（例えば、石油、天然ガス及び石炭）から得られるモノマー（例えば、それぞれ、エチレン、プロピレン及びテレフタル酸）から誘導される。それゆえに、これらの資源の価格及び入手しやすさは、究極的には、これらのポリマーの価格に著しい影響を有する。これらの資源の世界価格が上昇すると、これらのポリマーから作製される材料の価格も上昇する。更に、多くの消費者は、石油化学物質のみから誘導される製品を購入することに嫌悪感を呈している。場合によっては、消費者は、再生不可能な化石系資源である再生不可能な化石系資源から作られた製品を購入することに躊躇する。他の消費者は、石油化学物質に由来する製品について「非天然」である又は環境に優しくないものであるとして嫌悪感を有している場合もある。
【０００４】
熱可塑性ポリマー及び熱可塑性デンプンは、多くの場合、下流の物品の製造においてこれらのポリマーの消費の低減に貢献したかもしれない添加剤（油、顔料、有機染料、香料など）と、不相溶性であるか又は貧弱な混和性しか有さない。従来、これらのポリマーを採用している一般的な物品の製造において再生不可能な化石系資源から誘導される熱可塑性ポリマーの量をどのように低減させるかという技術は、効果的に取り組まれて来なかった。したがって、この不備に取り組むことは望ましい。既存の技術は、ポリプロピレンを添加剤と組み合わせてきたが、ポリプロピレンはセル状構造を形成するための少量成分として組み合わされてきた。これらのセル状構造は、背後に、その構造が形成された後に、後から除去されるか又は抽出される再生可能な材料を含むという目的を有する。米国特許第３，０９３，６１２号は、ポリプロピレンと脂肪酸の組み合わせを記載しており、ここでは、脂肪酸が除去される。科学誌Ｊ．Ａｐｐｌｙ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ  ８２（１）ｐｐ．１６９〜１７７（２００１）は、熱誘起相分離が低ポリマー比率だが開いた大きなセル状構造を作り出すためのポリプロピレン上での希釈剤の使用（希釈剤はその後、最終構造から除去される）を開示している。科学誌Ｊ．Ａｐｐｌｙ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ  １０５（４）ｐｐ．２０００〜２００７（２００７）は、少量成分のポリプロピレンを有するフタル酸ジブチルと大豆油の混合物による熱誘起相分離を介して微多孔性膜を製造している。希釈剤は、最終構造において除去される。科学誌Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  １０８（１〜２）ｐｐ．２５〜３６（１９９５）は、少量成分のポリプロピレンを有する大豆油とポリプロピレンの混合物を用い、熱誘起相分離を用いて中空繊維微多孔性膜を製造して、所望の多孔性構造を製造している。希釈剤は、最終構造において除去される。これらの場合の全てにおいて、説明されているような希釈剤は、最終構造を製造するために除去される。希釈剤が除去される前のこれらの構造は油分が多く、＞１０μｍの孔径を有する非常に開放的な微多孔性構造を製造するために過剰な量の希釈剤が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第３，０９３，６１２号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｊ．Ａｐｐｌｙ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ  ８２（１）ｐｐ．１６９〜１７７（２００１）
【非特許文献２】Ｊ．Ａｐｐｌｙ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ  １０５（４）ｐｐ．２０００〜２００７（２００７）
【非特許文献３】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  １０８（１〜２）ｐｐ．２５〜３６（１９９５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高分子量の材料を使用すること、並びに／又は、再生不可能な資源に基づく材料を減量して使用すること、並びに／又は、香料及び染料といった更なる添加剤を組み込むことを可能にする熱可塑性デンプン及び熱可塑性ポリマーの組成物から作製される成形物品に対する必要が存在する。最終製品の中に再生可能な材料を供給するために添加剤を存在したままにし、また、例えば、染料及び香料といった更なる添加剤の最終構造の中への添加を可能にすることができる組成物からの成形物品が更に必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様では、本発明は、熱可塑性デンプン（ＴＰＳ）と、熱可塑性ポリマーと、組成物の総重量に基づいて約５重量％〜約４０重量％の量で存在する油、ワックス又はこれらの組み合わせと、の均質混和物を含む組成物を含む成形物品を目的とする。この成形物品は、ボトル、容器、タンポンアプリケータ、又は身体開口部の中に薬剤を挿入するためのアプリケータの形態であり得る。この成形物品は、組成物を圧縮成形することを含む方法により、作製することができる。この成形物品は、組成物を押出成形することを含む方法により、作製することができる。この成形物品は、組成物を吹込成形することを含む方法により、作製することができる。
【０００９】
熱可塑性ポリマーは、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、これらのコポリマー、又はこれらの組み合わせを含み得る。この熱可塑性ポリマーは、ポリプロピレンを含み得、５ｇ／１０ｍｉｎを超える、又は１０ｇ／１０ｍｉｎを超えるメルトフローインデックスを有し得る。この熱可塑性ポリマーは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンコポリマー、ポリエチレンコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリアミド−６、ポリアミド−６，６、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。好ましい熱可塑性ポリマーは、ポリプロピレンを含む。このポリプロピレンは、約２０ｋＤａ〜約４００ｋＤａの重量平均分子量を有し得る。熱可塑性ポリマーは、組成物の総重量に基づいて、約２０重量％〜約９０重量％、約３０重量％〜約７０重量％の量で組成物中に存在し得る。この熱可塑性ポリマーは、バイオポリエチレン又はバイオポリプロピレンといった再生可能なバイオ系供給ストック由来のものから誘導することができ、並びに／あるいは、消費後の使用といった再生資源となり得る。
【００１０】
油、ワックス又はこれらの組み合わせは、組成物の総重量に基づいて約５重量％〜約４０重量％、約８重量％〜約３０重量％、又は約１０重量％〜約２０重量％の量で組成物中に存在し得る。この油、ワックス又はこれらの組み合わせは、脂質（モノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、脂肪酸、脂肪族アルコール、エステル化脂肪酸、エポキシ化脂質、マレイン化脂質、水素添加脂質、脂質から誘導されるアルキド樹脂、スクロースポリエステル又はこれらの組み合わせからなる群から選択され得る）を含み得る。ワックスは、水素添加植物油、部分水素添加植物油、エポキシ化植物油、マレイン化植物油からなる群から選択され得る。このような植物油の具体例としては、大豆油、コーン油、キャノーラ油及びパーム核油が挙げられる。油、ワックス又はこれらの組み合わせは、直鎖アルカン、分枝状アルカンといった、鉱油又はワックス、又はこれらの組み合わせを含み得る。この油、ワックス又はこれらの組み合わせは、大豆油、エポキシ化大豆油、マレイン化大豆油、コーン油、綿実油、キャノーラ油、牛脂、ヒマシ油、ココナッツ油、ココナッツ種子油、コーン胚芽油、魚油、亜麻仁油、オリーブ油、オイチシカ油、パーム核油、パーム油、パーム種子油、ピーナッツ油、菜種油、ベニバナ油、マッコウクジラ油、ヒマワリ種子油、トール油、キリ油、鯨油、トリステアリン、トリオレイン、トリパルミチン、１，２−ジパルミトオレイン、１，３−ジパルミトオレイン、１−パルミト−３−ステアロ−２−オレイン、１−パルミト−２−ステアロ−３−オレイン、２−パルミト−１−ステアロ−３−オレイン、トリリノレイン、１，２−ジパルミトリノレイン、１−パルミト−ジリノレイン、１−ステアロ−ジリノレイン、１，２−ジアセトパルミチン、１，２−ジステアロ−オレイン、１，３−ジステアロ−オレイン、トリミリスチン、トリラウリン、カプリン酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ラウロレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン酸、オレイン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸及びこれらの組み合わせからなる群から選択され得る。
【００１１】
油、ワックス又はこれらの組み合わせは、この油、ワックス又はこれらの組み合わせが熱可塑性ポリマーの中で１０μｍ未満、５μｍ未満、１μｍ未満、又は５００ｎｍ未満の液滴寸法を有するように、熱可塑性デンプン及び熱可塑性ポリマーの中に分散され得る。油、ワックス又は組み合わせは、再生可能材料であり得る。
【００１２】
熱可塑性デンプン（ＴＰＳ）は、デンプン又はデンプン誘導体と、可塑剤と、を含み得る。熱可塑性デンプンは、組成物の総重量に基づいて、約１０重量％〜約８０重量％、又は約２０重量％〜約４０重量％の量で存在し得る。
【００１３】
可塑剤は、ポリオールを含み得る。想到される具体的なポリオールとしては、マンニトール、ソルビトール、グリセリン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。可塑剤は、グリセロール、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレンジグリコール、プロピレンジグリコール、エチレントリグリコール、プロピレントリグリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，５−ヘキサンジオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，３，５−ヘキサントリオール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、グリセロールエトキシレート、トリデシルアジペート、イソデシルベンゾエート、クエン酸トリブチル、リン酸トリブチル、セバシン酸ジメチル、尿素、ペンタエリスリトールエトキシレート、ソルビトールアセテート、ペンタエリスリトールアセテート、エチレンビスホルムアミド、ソルビトールジアセテート、ソルビトールモノエトキシレート、ソルビトールジエトキシレート、ソルビトールヘキサエトキシレート、ソルビトールジプロポキシレート、アミノソルビトール、トリヒドロキシメチルアミノメタン、グルコース／ＰＥＧ、エチレンオキシドとブドウ糖の反応生成物、トリメチロールプロパンモノエトキシレート、マンニトールモノアセテート、マンニトールモノエトキシレート、ブチルグルコシド、グルコースモノエトキシレート、α−メチルグルコシド、カルボキシメチルソルビトールナトリウム塩、乳酸ナトリウム、ポリグリセロールモノエトキシレート、エリスリトール（erythriol）、アラビトール、アドニトール、キシリトール、マンニトール、イジトール、ガラクチトール、アリトール、マルチトール（malitol）、ホルムアミド（formaide）、Ｎ−メチルホルムアミド（N-methylformamide）、ジメチルスルホキシド、アルキルアミド、２〜１０個の繰り返し単位を有するポリグリセロール、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され得る。
【００１４】
デンプン又はデンプン誘導体は、デンプン、ヒドロキシエチルデンプン、ヒドロキシプロピルデンプン、カルボキシメチル化デンプン、リン酸デンプン、酢酸デンプン、カチオン性デンプン、（２−ヒドロキシ−３−トリメチル（アンモニウムプロピル）デンプンクロリド、酸、塩基又は酵素加水分解により改質されたデンプン、酸化により改質されたデンプン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され得る。
【００１５】
本明細書に開示されている組成物は、添加剤を更に含み得る。この添加剤は、油溶性又は油分散性であり得る。添加剤の例としては、香料、染料、顔料、界面活性剤、ナノ粒子、帯電防止剤、充填剤、又はこれらの組み合わせが挙げられる。別の態様では、本明細書に開示されているような組成物を作製する方法が提供され、この方法は、ａ）溶融状態の熱可塑性ポリマーをこれもまた溶融状態のワックスと混合して混和物を形成する工程と、ｂ）混和物を熱可塑性ポリマーの凝固温度以下の温度に１０秒以下にわたって冷却して組成物を形成する工程と、を含む。組成物の作製方法は、ａ）熱可塑性ポリマーを溶融して溶融した熱可塑性ポリマーを形成する工程と、ｂ）溶融した熱可塑性ポリマーとワックスとを混合して混和物を形成する工程と、ｃ）混和物を熱可塑性ポリマーの凝固温度以下の温度に１０秒以下にわたって冷却する工程と、を含み得る。混合は、１０ｓ-1超、又は約３０〜約１００ｓ-1のせん断速度にて行われ得る。混和物は、５０℃以下の温度にて１０秒以下にわたって冷却され得る。組成物はペレット化され得る。ペレット化は、混和物の冷却後又は混和物の冷却前又は混和物の冷却と同時に、生じ得る。組成物は、単軸又は二軸押出成形機といった押出成形機を用いて、作製され得る。あるいは、組成物の作製方法は、ａ）熱可塑性ポリマーを溶融して溶融した熱可塑性ポリマーを形成する工程と、ｂ）溶融した熱可塑性ポリマーとワックスを混合して混和物を形成する工程と、ｃ）溶融した混合物を押し出して、例えば冷却時に凝固する成形物品といった仕上げ構造を形成する工程と、を含み得る。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書に開示されている成形物品は、熱可塑性デンプンと、熱可塑性ポリマーと、油、ワックス又はこれらの組み合わせと、の均質混和物の組成物から作製される。用語「均質混和物」は、油又はワックスと、熱可塑性デンプンと、熱可塑性ポリマーと、の物理的関係を指し、油又はワックスは、熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの中に分散している。熱可塑性ポリマーの中の油又はワックスの液滴寸法は、熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの中に分散している油又はワックスの分散のレベルを示すパラメーターである。液滴寸法が小さいほど、熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの中の油又はワックスの分散のレベルは高くなり、液滴寸法が大きいほど、熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの中の油又はワックスの分散のレベルは低くなる。油、ワックス又はその両方は、熱可塑性ポリマーと会合するが、本明細書に記載のように組成物の形成中にＴＰＳ及び熱可塑性ポリマーの両方の中に混合される。本明細書で使用するとき、用語「混和物」は、本発明の均質混和物を指すが、材料の標準的な混合物という、より一般的な意味での「混和物」ではない。
【００１７】
熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの中の油又はワックスの液滴寸法は１０μｍ未満であり、５μｍ未満、１μｍ未満、又は５００ｎｍ未満であり得る。熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの中に分散している油及び／又はワックスの他の想到される液滴寸法としては、９．５μｍ未満、９μｍ未満、８．５μｍ未満、８μｍ未満、７．５μｍ未満、７μｍ未満、６．５μｍ未満、６μｍ未満、５．５μｍ未満、４．５μｍ未満、４μｍ未満、３．５μｍ未満、３μｍ未満、２．５μｍ未満、２μｍ未満、１．５μｍ未満、９００ｎｍ未満、８００ｎｍ未満、７００ｎｍ未満、６００ｎｍ未満、４００ｎｍ未満、３００ｎｍ、及び２００ｎｍ未満が挙げられる。
【００１８】
油又はワックスの液滴寸法は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、組成物から油及び／又はワックスを除去した後に熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンにおける空隙サイズを測定することにより、間接的に測定することができる。油又はワックスの除去は、典型的には、油又はワックスの不相溶性及びＳＥＭ撮像技術に起因して、ＳＥＭ撮像の前に行われる。それゆえに、ＳＥＭ撮像により測定された空隙は、組成物中の油又はワックスの液滴寸法に相関する。
【００１９】
熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの中の油又はワックスの分散を達成する１つの代表的な方法は、溶融状態の熱可塑性ポリマーと、溶融状態の熱可塑性デンプンと、油及び／又はワックス（これもまた溶融状態である）と、を混合することによる。熱可塑性ポリマー及び熱可塑性デンプンは各々、（例えば、凝固温度を超える温度に曝露されて）溶融して、溶融した熱可塑性ポリマー及び溶融した熱可塑性デンプンが得られ、油又はワックスと混合される。熱可塑性ポリマー及び熱可塑性デンプンの一方又は両方は、油又はワックスの添加前に溶融され得、あるいは、一方又は両方は、油又はワックスの存在下で溶融され得る。
【００２０】
熱可塑性ポリマーと熱可塑性デンプンと油又はワックスは、例えば、１０ｓ-1を超えるせん断速度にて混合され得る。他の想到されるせん断速度としては、１０ｓ-1超、約１５〜約１０００ｓ-1、又は最大で５００ｓ-1が挙げられる。混合のせん断速度が高いほど、本明細書に開示されている組成物中の油又はワックスの分散は大きくなる。それゆえに、分散は、組成物の形成中に特定のせん断速度を選択することにより、制御することができる。
【００２１】
油又はワックスと溶融した熱可塑性ポリマーと溶融した熱可塑性デンプンは、本明細書に開示されている組成物をもたらすのに必要なせん断速度を供給可能な任意の機械的手段を用いて混合することができる。機械的手段の非限定例としては、ミキサー（例えば、Ｈａａｋｅバッチミキサー）及び押出成形機（例えば、単一軸又は二軸押出成形機）が挙げられる。
【００２２】
溶融した熱可塑性ポリマーと、溶融した熱可塑性デンプンと、油又はワックスと、の混合物は次に、熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンの凝固温度よりも低い温度に（例えば、１０秒未満で）急冷される。混合物は、１００℃未満、７５℃未満、５０℃未満、４０℃未満、３０℃未満、２０℃未満、１５℃未満、１０℃未満に、あるいは、約０℃〜約３０℃、約０℃〜約２０℃、又は約０℃〜約１０℃の温度に、冷却され得る。例えば、混合物は、低温液体（例えば、液体は、混合物が冷却される温度以下である）に配置され得る。液体は、水であり得る。
【００２３】
熱可塑性デンプン
本明細書で使用するとき、「熱可塑性デンプン」又は「ＴＰＳ」は、天然デンプン、又は、１つ以上の可塑剤での処理により熱可塑性にされたデンプン誘導体を意味する。熱可塑性デンプン組成物は周知であり、例えば、米国特許第５，２８０，０５５号、同第５，３１４，９３４号、同第５，３６２，７７７号、同第５，８４４，０２３号、同第６，２１４，９０７号、同第６，２４２，１０２号、同第６，０９６，８０９号、同第６，２１８，３２１号、同第６，２３５，８１５号、同第６，２３５，８１６号及び同第６，２３１，９７０号といった複数の特許に開示されており、これらは各々参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【００２４】
デンプン：開示されている組成物において使用されるデンプンは、構造破壊されたデンプンである。用語「熱可塑性デンプン」は、可塑剤で構造破壊されたデンプンを指す。
【００２５】
天然デンプンは一般に粒状構造を有するので、熱可塑性材料のように溶融加工される前に、構造破壊される必要がある。糊化（例えば、デンプンの構造破壊のプロセス）のために、デンプンは、可塑剤として働く溶媒の存在下で構造破壊され得る。溶媒とデンプンの混合物は典型的には加圧条件下で加熱され、せん断されて（shear）、糊化プロセスを加速する。デンプンを構造破壊、酸化又は誘導体化するために、化学剤又は酵素剤を使用してもよい。一般に、デンプンは、デンプンを水に溶解させることにより、構造破壊される。残っている構造破壊されなかったデンプンの粒径が押出成形プロセス（例えば、繊維紡糸プロセス又は成形物品加工）に影響を与えなければ、十分に構造破壊されたデンプンは生じている。残っている構造破壊されなかったデンプンの粒径は、３０μｍ未満、好ましくは２０μｍ未満、より好ましくは１０μｍ未満、又は５μｍ未満である。残留物の粒径は、最終配合物を薄膜（５０μｍ以下）に押圧し、その薄膜をクロス偏光下で光学顕微鏡に置くことにより、測定することができる。クロス偏光下では、構造破壊されていないデンプンの指標である印のマルタ十字を観察することができる。これらの粒子の平均サイズが目標範囲を上回る場合、構造破壊されたデンプンは、適切に調製されていない。
【００２６】
好適な天然デンプンとしてはトウモロコシデンプン、ジャガイモデンプン、サツマイモデンプン、小麦デンプン、サゴヤシデンプン、タピオカデンプン、米デンプン、大豆デンプン、アロールートデンプン、ワラビデンプン、ハスデンプン、キャッサバ（cassaya）デンプン、ワキシートウモロコシデンプン、高アミローストウモロコシデンプン、及び市販のアミロース粉末を挙げることができるが、これらに限定されない。デンプンのブレンドも使用され得る。全てのデンプンが本明細書において有用であるが、本発明は農業による供給源から誘導される天然デンプンで最も一般的に実施され、これは豊富な供給源であり、容易に補充可能であり、かつ安価であるという利点を提供する。天然デンプン、特にトウモロコシデンプン、小麦デンプン、ワキシートウモロコシデンプンは、これらの経済性及び入手しやすさによって、選り抜きの好ましいデンプンポリマーである。
【００２７】
化工デンプンもまた使用され得る。化工デンプンは、生来の分子量の特徴が変えられた（デンプンの分子量は変えられているが、他の変更は必ずしもされていない）、置換されていない又は置換されたデンプンであるとして定義される。化工デンプンが所望される場合、デンプンの化学的改質としては、分子量及び分子量分布を低減するための、酸又はアルカリ加水分解及び酸化による鎖の切断が挙げられる。天然で未加工のデンプンは一般に、非常に高い平均分子量及び広い分子量分布を有する（例えば、天然トウモロコシデンプンは、最高約６０，０００，０００グラム／モル（ｇ／ｍｏｌ）の平均分子量を有する）。デンプンの平均分子量は、酸還元、酸化還元、酵素還元、加水分解（酸又はアルカリによる触媒）、物理的／機械的分解（例えば、加工装置のサーモメカニカルエネルギー注入を介して）、又はこれらの組み合わせにより、本発明に望ましい範囲まで減らすことができる。サーモメカニカル法及び酸化法は、インサイチュで実行されるときに更なる利点を提供する。デンプン及び分子量低減法の厳密な化学的性質は、平均分子量が許容可能な範囲である限り重要ではない。
【００２８】
溶融物に添加されるデンプン又はデンプンのブレンドの数平均分子量の範囲は、約３，０００ｇ／ｍｏｌ〜約２０，０００，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは約１０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約１０，０００，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは約１５，０００〜約５，０００，０００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは約２０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約３，０００，０００ｇ／ｍｏｌであり得る。他の実施形態では、平均分子量は、そうでなければ、上記の範囲内であるが、約１，０００，０００以下、又は約７００，０００以下である。
【００２９】
置換デンプンを使用することができる。置換デンプンが所望される場合、デンプンの化学的改質としては典型的にはエーテル化及びエステル化が挙げられる。置換デンプンは、熱可塑性ポリマー及び可塑剤とのより良好な相溶性又は混和性のために望ましいものであり得る。あるいは、化工及び置換デンプンは、糊化プロセスを増大することにより、構造破壊プロセスにおいて補助を行うために使用することができる。しかしながら、これは、分解速度の低下とバランスを取らなければならない。化学的に置換されたデンプンの置換度は、約０．０１〜３．０である。０．０１〜０．０６といった低い置換度が好ましいものであり得る。
【００３０】
組成物中のデンプンの重量は、デンプン及びその天然の結合水の量を包含する。用語「結合水」は、デンプンにおいて本発明の組成物を作製するためにデンプンと他の成分の混合前に天然に見られる水を意味する。用語「自由水」は、本発明の組成物を作製する際に添加される水を意味する。当業者であれば、いったん成分が組成物中で混合されると、水はもはやその由来により識別できないことを認識しているであろう。デンプンは典型的には、デンプンの約５重量％〜１６重量％の結合水含有量を有する。追加の自由水は極性溶媒又は可塑剤として組み込まれ得るが、デンプンの重量に含まれないことが既知である。
【００３１】
可塑剤：可塑剤は、デンプンを構造破壊し、デンプンが流動できるようにする、すなわち、熱可塑性デンプンを作るために、本発明において使用することができる。溶融加工性を増すために、同じ可塑剤を使用してもよく、あるいは、２つの別個の可塑剤を使用してもよい。可塑剤はまた、最終製品の可撓性を改善することができ、これは、可塑剤により組成物のガラス転移温度が低下することによると考えられる。可塑剤は好ましくは、可塑剤が効果的に組成物の特性を改質するように、開示されている組成物のポリマー成分と実質的に相溶性であるべきである。本明細書で使用するとき、用語「実質的に相溶性である」は、組成物の軟化及び／又は溶融温度を超える温度に加熱されたときに、可塑剤が、デンプンと実質的に均質な混合物を形成することができることを意味する。
【００３２】
熱可塑性ポリマーに対する追加の可塑剤又は希釈剤は、ポリマーの溶融温度を低下させ、熱可塑性デンプン部連との全体的な相溶性を改善するために、存在し得る。更に、ポリマーの溶融温度を抑える可塑剤又は希釈剤が存在する場合には、より高い溶融温度を有する熱可塑性ポリマーが使用され得る。可塑剤は、典型的には約１００，０００ｇ／ｍｏｌ未満の分子量を有し、好ましくは、ブロック若しくはランダムコポリマー又はターポリマーであり得、この化学種の１つ以上は別の可塑剤、デンプン、ポリマー又はこれらの組み合わせと相溶性である。
【００３３】
有用なヒドロキシル可塑剤の非限定例としては、糖（例えば、グルコース、スクロース、フルクトース、ラフィノース、マルトデキストロース、ガラクトース、キシロース、マルトース、ラクトース、マンノースエリトロース、グリセロール及びペンタエリスリトール）、糖アルコール（例えば、エリスリトール、キシリトール、マリトール、マンニトール及びソルビトール）、ポリオール（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサントリオール）及びこれらに類するもの、及びそれらのポリマー、並びにそれらの混合物が挙げられる。ポロキサマー及びポロキサミンもまた、ヒドロキシル可塑剤として本明細書で有用である。尿素及び尿素誘導体、糖アルコールの無水物（例えば、ソルビタン）、動物タンパク質（例えば、ゼラチン）、植物タンパク質（例えば、ヒマワリタンパク質、大豆タンパク質、綿実タンパク質）及びこれらの混合物が挙げられる、ヒドロキシル基を有さない水素結合を形成する有機化合物もまた、本明細書において使用に好適である。他の好適な可塑剤は、フタル酸エステル、コハク酸ジメチル及びジエチル、及び関連するエステル、グリセロールトリアセテート、グリセロールモノ及びジアセテート、グリセロールモノ、ジ及びトリプロピオネート、並びに、ブタノエートであり、これらは生分解性である。脂肪族系酸としては、エチレンアクリル酸、エチレンマレイン酸、ブタジエンアクリル酸、ブタジエンマレイン酸、プロピレンアクリル酸、プロピレンマレイン酸、及び他の炭化水素系酸が挙げられる。可塑剤は全て、単独又はこれらの混合物中で使用され得る。
【００３４】
好ましい可塑剤としては、グリセリン、マンニトール及びソルビトールが挙げられ、ソルビトールが最も好ましい。可塑剤の量は、分子量、デンプンの量、及びデンプンに対する可塑剤の親和性に依存する。一般に、可塑剤の量は、デンプンの分子量が増加するにつれて増加する。
【００３５】
熱可塑性デンプンは、組成物の総重量に基づいて約１０重量％〜約８０重量％、約１０重量％〜約６０重量％、約２０重量％〜約４０重量％の重量パーセントで本明細書に記載の組成物中に存在し得る。熱可塑性デンプンの具体的に想到される量としては、約１０重量％、約１１重量％、約１２重量％、約１３重量％、約１４重量％、約１５重量％、約１６重量％、約１７重量％、約１８重量％、約１９重量％、約２０重量％、約２１重量％、約２２重量％、約２３重量％、約２４重量％、約２５重量％、約２６重量％、約２７重量％、約２８重量％、約２９重量％、約３０重量％、約３１重量％、約３２重量％、約３３重量％、約３４重量％、約３５重量％、約３６重量％、約３７重量％、約３８重量％、約３９重量％、約４０重量％、約４１重量％、約４２重量％、約４３重量％、約４４重量％、約４５重量％、約４６重量％、約４７重量％、約４８重量％、約４９重量％、約５０重量％、約５１重量％、約５２重量％、約５３重量％、約５４重量％、約５５重量％、約５６重量％、約５７重量％、約５８重量％、約５９重量％、約６０重量％、約６１重量％、約６２重量％、約６３重量％、約６４重量％、約６５重量％、約６６重量％、約６７重量％、約６８重量％、約６９重量％、約７０重量％、約７１重量％、約７２重量％、約７３重量％、約７４重量％、約７５重量％、約７６重量％、約７７重量％、約７８重量％、約７９重量％及び約８０重量％が挙げられる。
【００３６】
熱可塑性ポリマー
開示されている組成物中で使用される熱可塑性ポリマーは、溶融し、その後、冷却すると、結晶化又は硬化するが、更に加熱すると再び溶融できるポリマーである。本明細書で使用される好適な熱可塑性ポリマーは、約６０℃〜約３００℃、又は約８０℃〜約２５０℃、又は１００℃〜２１５℃の溶融温度（凝固温度とも呼ばれる）を有し、好ましい範囲は１００℃〜１８０℃である。
【００３７】
熱可塑性ポリマーは、再生可能資源から、又は石油鉱物若しくは油から、誘導され得る。再生可能資源から誘導される熱可塑性ポリマーは、バイオ系であり、例えば、バイオ製造エチレン及びプロピレンモノマーがポリプロピレン及びポリエチレンの製造に使用されている。これらの材料特性は、熱可塑性ポリマー中に炭素１４が存在することを除いて、石油系製品相当物と本質的に同じである。再生可能な熱可塑性ポリマーと石油系熱可塑性ポリマーは、本発明において、コスト及び入手しやすさに依存して、任意の比率で一緒に組み合わせることができる。リサイクルされた熱可塑性ポリマーもまた、単独で、あるいは、再生可能な熱可塑性ポリマー及び／又は石油から誘導された熱可塑性ポリマーと組み合わせて、使用することができる。リサイクルされた熱可塑性ポリマーは、化合前に不必要な汚染物質を除去するように予め調製され得、あるいは、これらは化合中及び押出プロセス中は使用され得、並びに、単純にそのまま混和物中に残され得る。これらの汚染物質としては、微量の他のポリマー、パルプ、色素、無機化合物、有機化合物、並びに、加工されたポリマー組成物において典型的に見られる他の添加剤を挙げることができる。汚染物質は、例えば、繊維紡糸プロセス中の紡糸中断を引き起こすといったような、混和物の最終性能特性に負の影響を与えるべきではない。
【００３８】
好適な熱可塑性ポリマーとしては、一般に、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、これらのコポリマー、及びこれらの組み合わせが挙げられる。この熱可塑性ポリマーは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンコポリマー、ポリエチレンコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリアミド−６、ポリアミド−６，６、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。このポリマーは、ポリプロピレン系、ポリエチレン系、ポリヒドロキシアルカノエート系ポリマー系、これらのコポリマー及び組み合わせであり得る。
【００３９】
しかしながら、より具体的には、熱可塑性ポリマーとしては、好ましくは、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレン又はこれらのコポリマー、低密度、高密度、直鎖低密度若しくは超低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、又はこれらのコポリマー、例えば、アタクチックポリプロピレン；アイソタクチックポリプロピレン、メタロセンアイソタクチックポリプロピレン、ポリブチレン又はこれらのコポリマー；ポリアミド又はこれらのコポリマー、例えば、ナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、ナイロン６６；ポリエステル又はこれらのコポリマー、例えば、無水マレイン酸ポリプロピレンコポリマー、ポリエチレンテレフタレート；オレフィンカルボン酸コポリマー、例えば、エチレン／アクリル酸コポリマー、エチレン／マレイン酸コポリマー、エチレン／メタクリル酸コポリマー、エチレン／酢酸ビニルコポリマー又はこれらの組み合わせ；ポリアクリレート、ポリメタクリレート及びこれらのコポリマー、例えば、ポリ（メチルメタクリレート）が挙げられる。ポリマーの他の非限定例としては、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、ポリ（オキシメチレン）、スチレンコポリマー、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリスチレン／メチルメタクリレートコポリマー、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、又はこれらの組み合わせが挙げられる。一部の実施形態では、熱可塑性ポリマーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリビニルアルコール、エチレンアクリル酸、ポリオレフィンカルボン酸コポリマー、ポリエステル、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００４０】
しかしながら、より具体的には、熱可塑性ポリマーとしては好ましくは、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレン又はこれらのコポリマー、例えば、低密度、高密度、直鎖低密度、又は超低密度ポリエチレンが挙げられ、それにより、ポリエチレン密度は、１立方センチメートル当たり０．９０グラム〜１立方センチメートル当たり０．９７グラム、最も好ましくは１立方センチメートル当たり０．９２グラム〜１立方センチメートル当たり０．９５グラムの範囲である。ポリエチレンの密度は、分枝の量及びタイプにより決定され、重合技術及びコモノマーのタイプに依存する。ポリプロピレン及び／又はポリプロピレンコポリマー（例えば、アタクチックポリプロピレン；アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、及びこれらの組み合わせ）もまた使用することができる。ポリプロピレンコポリマー、特にエチレンは、溶融温度を低下させ、特性を改善するために使用することができる。これらのポリプロピレンポリマーは、メタロセン及びチーグラー・ナッタ触媒系を使用して製造することができる。これらのポリプロピレン及びポリエチレン組成物は、一緒に組み合わせて、最終使用特性を最適化することができる。ポリブチレンもまた有用なポリオレフィンである。
【００４１】
生分解性熱可塑性ポリマーもまた本明細書での使用に想到されている。生分解性材料は、この生分解性材料が地中に埋められているかないしは別の方法で微生物と接触している場合（微生物の成長をもたらす環境条件での接触を包含する）、カビ、真菌及び細菌のような微生物により吸収されやすい。好適な生分解性ポリマーとしてはまた、好気性又は嫌気性消化手順を用いて、又は、太陽光、雨、水分、風、温度及びこれらに類するものといった環境要素への曝露によって、環境により分解される生分解性材料が挙げられる。生分解性熱可塑性ポリマーは、個別に、又は生分解性若しくは非生分解性ポリマーの組み合わせとして、使用することができる。生分解性ポリマーとしては、脂肪族成分を含有するポリエステルが挙げられる。これらのポリエステルとしては、脂肪族構成要素を含有するエステル重縮合体及びポリ（ヒドロキシカルボン）酸が挙げられる。エステル重縮合体としては、ポリブチレンサクシネート及びポリブチレンサクシネートコアジペートのような二塩基酸／ジオール脂肪族ポリエステル；ブチレンジオール、アジピン酸、及びテレフタル酸から製造されるターポリマーのような脂肪族／芳香族ポリエステルが挙げられる。ポリ（ヒドロキシカルボン）酸としては、乳酸系ホモポリマー及びコポリマー、ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）、又は他のポリヒドロキシアルカノエートホモポリマー及びコポリマーが挙げられる。このようなポリヒドロキシアルカノエートとしては、Ｃ6〜Ｃ12のような高級鎖長モノマーとＰＨＢのコポリマー、米国再発行特許第ＲＥ  ３６，５４８号及び米国特許第５，９９０，２７１号に開示されているもののようなポリヒドロキシアルカノエートが挙げられる。
【００４２】
好適な市販のポリ乳酸の例は、Ｃａｒｇｉｌｌ  ＤｏｗからのＮＡＴＵＲＥＷＯＲＫＳ及び三井化学株式会社からのＬＡＣＥＡである。好適な市販の二塩基酸／ジオール脂肪族ポリエステルの例は、ＢＩＯＮＯＬＬＥ  １０００及びＢＩＯＮＯＬＬＥ  ３０００として、昭和高分子社（日本、東京）から販売されている、ポリブチレンサクシネート／アジパートコポリマーである。好適な市販の脂肪族／芳香族コポリエステルの例は、Ｅａｓｔｍａｎ  ＣｈｅｍｉｃａｌからＥＡＳＴＡＲ  ＢＩＯコポリエステル、又はＢＡＳＦからＥＣＯＦＬＥＸとして、販売されているポリ（テトラメチレンアジペート−コ−テレフタレート）である。
【００４３】
好適な市販のポリプロピレン又はポリプロピレンコポリマーの非限定例としては、Ｂａｓｅｌｌ  Ｐｒｏｆａｘ  ＰＨ−８３５（Ｌｙｏｎｄｅｌｌ−Ｂａｓｅｌｌからの３５メルトフローレートのチーグラー・ナッタアイソタクチックポリプロピレン）、Ｂａｓｅｌｌ  Ｍｅｔｏｃｅｎｅ  ＭＦ−６５０Ｗ（Ｌｙｏｎｄｅｌｌ−Ｂａｓｅｌｌからの５００メルトフローレートのメタロセンアイソタクチックポリプロピレン）、Ｐｏｌｙｂｏｎｄ  ３２００（Ｃｒｏｍｐｔｏｎからの２５０メルトフローレートの無水マレイン酸ポリプロピレンコポリマー）、Ｅｘｘｏｎ  Ａｃｈｉｅｖｅ  ３８５４（Ｅｘｘｏｎ−Ｍｏｂｉｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌからの２５メルトフローレートのメタロセンアイソタクチックポリプロピレン）、Ｍｏｓｔｅｎ  ＮＢ４２５（Ｕｎｉｐｅｔｒｏｌからの２５メルトフローレートのチーグラー・ナッタアイソタクチックポリプロピレン）、Ｄａｎｉｍｅｒ  ２７５１０（Ｄａｎｉｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ＬＬＣからのポリヒドロキシアルカノエートポリプロピレン）、Ｄｏｗ  Ａｓｐｕｎ  ６８１１Ａ（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌからの２７メルトインデックスのポリエチレンポリプロピレンコポリマー）及びＥａｓｔｍａｎ  ９９２１（Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌからの公称０．８１の固有粘度を有するポリエステルテレフタル酸ホモポリマー）が挙げられる。
【００４４】
熱可塑性ポリマー成分は、上記のような単一ポリマー種、又は、上記のような２つ以上の熱可塑性ポリマーのブレンドであり得る。
【００４５】
ポリマーがポリプロピレンである場合、熱可塑性ポリマーは、ポリプロピレンの測定に使用されるＡＳＴＭ  Ｄ−１２３８により測定したとき、５ｇ／１０ｍｉｎを超えるメルトフローインデックスを有することができる。他の想到されるメルトフローインデックスとしては、１０ｇ／１０ｍｉｎ超、２０ｇ／１０ｍｉｎ超、又は約５ｇ／１０ｍｉｎ〜約５０ｇ／１０ｍｉｎが挙げられる。
【００４６】
油及びワックス
開示されている組成物において使用される油又はワックスは、脂質、鉱油（又はワックス）、又はこれらの組み合わせである。油は、室温にて液体である（例えば、２５℃以下の融点を有する）化合物を指すのに用いられ、一方、ワックスは、室温にて固体である（例えば、２５℃を超える融点を有する）化合物を指すのに用いられる。ワックスはまた、組成物中の最も高容量のポリマー成分の溶融温度よりも高い融点を有することができる。用語「ワックス」はこれ以降、温度に依存して固体結晶状態又は溶融状態のいずれかである成分を指すことができる。ワックスは、熱可塑性ポリマー及び／又は熱可塑性デンプンが固体である温度では固体であり得る。例えば、ポリプロピレンは９０℃にて半結晶固体であり、この温度はワックスの融点を上回り得る。
【００４７】
この脂質は、モノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、脂肪酸、脂肪族アルコール、エステル化脂肪酸、エポキシ化脂質、マレイン化脂質、水素添加脂質、脂質から誘導されるアルキド樹脂、スクロースポリエステル又はこれらの組み合わせであり得る。鉱油又はワックスは、直鎖アルカン、分枝状アルカン、又はこれらの組み合わせであり得る。ワックスは部分的又は完全に水素添加された材料、又はこれらの組み合わせ及び混合物であり得、これらは、その前は改質されていない形態で室温にて液体であった。
【００４８】
本明細書に開示されている組成物において想到される油又はワックスの非限定例としては、牛脂、ヒマシ油、ココナッツ油、ココナッツ種子油、トウモロコシ胚芽油、綿実油、魚油、亜麻仁油、オリーブ油、オイチシカ油、パーム核油、パーム油、パーム種子油、ピーナッツ油、菜種油、ベニバナ油、大豆油、マッコウクジラ油、ヒマワリ種子油、トール油、キリ油、鯨油、及びこれらの組み合わせが挙げられる。具体的なトリグリセリドの非限定例としては、例えば、トリステアリン、トリオレイン、トリパルミチン、１，２−ジパルミトオレイン、１，３−ジパルミトオレイン、１−パルミト−３−ステアロ−２−オレイン、１−パルミト−２−ステアロ−３−オレイン、２−パルミト−１−ステアロ−３−オレイン、トリリノレイン、１，２−ジパルミトリノレイン、１−パルミト−ジリノレイン、１−ステアロ−ジリノレイン、１，２−ジアセトパルミチン、１，２−ジステアロ−オレイン、１，３−ジステアロ−オレイン、トリミリスチン、トリラウリン及びこれらの組み合わせなどのトリグリセリドが挙げられる。想到される具体的な脂肪酸の非限定例としては、カプリン酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ラウロレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン酸、オレイン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸及びこれらの混合物が挙げられる。
【００４９】
油又はワックスは、再生可能材料からであり得る（例えば、再生可能資源から誘導され得る）。本明細書で使用するとき、「再生可能資源」とは、その消費速度に匹敵する速度（例えば、１００年の時間枠内）で自然過程によって生産されるものである。この資源は、自然に、又は農業的手法によって補充され得る。再生可能資源の非限定例としては、植物（例えば、サトウキビ、テンサイ、トウモロコシ、ジャガイモ、柑橘果実、木本植物、リグノセルロース誘導体、ヘミセルロース誘導体、セルロース廃棄物）、動物、魚、細菌、真菌及び林産物が挙げられる。これらの資源は、自然発生、交雑、又は遺伝子組み換えされた生物であることができる。生成に１００年超かかる原油、石炭、天然ガス及び泥炭などの天然資源は、再生可能資源とは考えられない。鉱油、石油及び石油ゼリーは、石炭の副産物の廃液流として考えられ、再生可能ではないが、副産物の油と考えることができる。
【００５０】
ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定されるワックスの数平均分子量は、２ｋＤａ未満、好ましくは１．５ｋＤａ未満、更に好ましくは１．２ｋＤａ未満であるべきである。
【００５１】
ワックスの量は、重力測定による重量喪失法を介して測定される。１ｍｍ以下の最も狭い試料寸法で凝固した混合物をアセトンの中に、アセトン１００ｇ当たり混合物１ｇの比率で還流フラスコシステムを用いて配置する。まず、混合物を計量し、その後、還流フラスコの中に入れ、その後、アセトンを入れ、混合物を６０℃に２０時間にわたって加熱する。サンプルを取り出し、６０分にわたって空気乾燥させ、最終重量を測定する。ワックスの重量パーセントを計算するための等式は次のようになる。
ワックスの重量％＝（［初期質量−最終質量］／［初期質量］）×１００％
【００５２】
油は、ピーク溶融温度を生じるように溶融温度の分布を有し得るので、油溶融温度は、２５℃以下で油成分の５０重量パーセント超が溶融したときに２５℃以下のピーク溶融温度を有するものと定義される。この測定は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて行うことができ、融解熱は油の重量パーセント分率と同等とみなされる。
【００５３】
ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定される油の数平均分子量は、２ｋＤａ未満、好ましくは１．５ｋＤａ未満、更に好ましくは１．２ｋＤａ未満であるべきである。
【００５４】
油の量は、重力測定による重量喪失法を介して測定される。１ｍｍ以下の最も狭い試料寸法で凝固した混合物をヘキサン（又はアセトン）の中に、ヘキサン１００ｇ当たり混合物１ｇの比率で還流フラスコシステムを用いて配置する。まず、混合物を計量し、その後、還流フラスコの中に入れ、その後、ヘキサンを入れ、混合物を６０℃に２０時間にわたって加熱する。サンプルを取り出し、６０分にわたって空気乾燥させ、最終重量を測定する。油の重量パーセントを計算するための等式は次のようになる。
油の重量％＝（［初期質量−最終質量］／［初期質量］）×１００％
【００５５】
本明細書に開示されている油又はワックスは、組成物の総重量に基づいて約５重量％〜約４０重量％の重量パーセントで組成物中に存在する。油又はワックスの他の想到される重量％範囲としては、組成物の総重量に基づいて約８重量％〜約３０重量％が挙げられ、好ましい範囲は約１０重量％〜約３０重量％、約１０重量％〜約２０重量％、又は約１２重量％〜約１８重量％である。想到される具体的な油又はワックスの重量％としては、組成物の総重量に基づいて約５重量％、約６重量％、約７重量％、約８重量％、約９重量％、約１０重量％、約１１重量％、約１２重量％、約１３重量％、約１４重量％、約１５重量％、約１６重量％、約１７重量％、約１８重量％、約１９重量％、約２０重量％、約２１重量％、約２２重量％、約２３重量％、約２４重量％、約２５重量％、約２６重量％、約２７重量％、約２８重量％、約２９重量％、約３０重量％、約３１重量％、約３２重量％、約３３重量％、約３４重量％、約３５重量％、約３６重量％、約３７重量％、約３８重量％、約３９重量％、及び約４０重量％が挙げられる。
【００５６】
添加剤
本明細書に開示されている組成物は、添加剤を更に含み得る。添加剤は、組成物全体に分散することができ、あるいは、実質的に熱可塑性層の熱可塑性ポリマー部分に、実質的に組成物の油部分に、又は実質的に組成物のＴＰＳ部分に、存在することができる。添加剤が組成物の油部分に存在する場合、添加剤は油溶性又は油分散性であり得る。アルキド樹脂も組成物に添加することができる。アルキド樹脂は、例えば、ポリオール、多塩基酸、及び／又は無水物を含む。
【００５７】
本明細書に開示されている組成物において想到される添加剤の部類の非限定例としては、香料、染料、顔料、ナノ粒子、帯電防止剤、充填剤、及びこれらの組み合わせが挙げられる。本明細書に開示されている組成物は、単一の添加剤、又は複数の添加剤の混合物を含有し得る。例えば、香料及び着色剤（例えば、顔料及び／又は染料）が組成物中に存在し得る。添加剤は、存在する場合、約０．０５重量％〜約２０重量％、又は約０．１重量％〜約１０重量％の重量パーセントで存在する。具体的に想到される重量百分率としては、約０．５重量％、約０．６重量％、約０．７重量％、約０．８重量％、約０．９重量％、約１重量％、約１．１重量％、約１．２重量％、約１．３重量％、約１．４重量％、約１．５重量％、約１．６重量％、約１．７重量％、約１．８重量％、約１．９重量％、約２重量％、約２．１重量％、約２．２重量％、約２．３重量％、約２．４重量％、約２．５重量％、約２．６重重％、約２．７重量％、約２．８重量％、約２．９重量％、約３重量％、約３．１重量％、約３．２重量％、約３．３重量％、約３．４重量％、約３．５重量％、約３．６重量％、約３．７重量％、約３．８重量％、約３．９重量％、約４重量％、約４．１重量％、約４．２重量％、約４．３重量％、約４．４重量％、約４．５重量％、約４．６重量％、約４．７重量％、約４．８重量％、約４．９重量％、約５重量％、約５．１重量％、約５．２重量％、約５．３重量％、約５．４重量％、約５．５重量％、約５．６重量％、約５．７重量％、約５．８重量％、約５．９重量％、約６重量％、約６．１重量％、約６．２重量％、約６．３重量％、約６．４重量％、約６．５重量％、約６．６重量％、約６．７重量％、約６．８重量％、約６．９重量％、約７重量％、約７．１重量％、約７．２重量％、約７．３重量％、約７．４重量％、約７．５重量％、約７．６重量％、約７．７重量％、約７．８重量％、約７．９重量％、約８重量％、約８．１重量％、約８．２重量％、約８．３重量％、約８．４重量％、約８．５重量％、約８．６重量％、約８．７重量％、約８．８重量％、約８．９重量％、約９重量％、約９．１重量％、約９．２重量％、約９．３重量％、約９．４重量％、約９．５重量％、約９．６重量％、約９．７重量％、約９．８重量％、約９．９重量％、及び約１０重量％が挙げられる。
【００５８】
本明細書で使用するとき、用語「香料」は、本明細書に開示されている組成物から実質的に放出される任意の発香性物質を指すために使用される。アルデヒド、ケトン、アルコール及びエステルなどの材料といった広範囲にわたる化学物質が香料として使用するために公知である。より一般的には、様々な化学成分の複雑な混合物を含む天然起源の植物油及び動物油並びに滲出物が、香料としての使用で知られている。本明細書における香料は、組成が比較的単純なものであってもよく、又は天然及び合成の化学成分の高度に洗練された複雑な混合物を含んでもよく、全て任意の所望の香りを提供するように選択される。典型的な香料としては、例えば、ビャクダン、シベット及びパチョリ油といった外来材料を含有する木質／土質基材を挙げることができる。香料は、軽い花の香り（例えば、バラ抽出物、スミレ抽出物、及びライラック）を有することができる。香料はまた、望ましい果実の香り、例えば、ライム、レモン、オレンジなどの香りをもたらすように配合することができる。本発明の組成物及び物品に供給される香料は、リラックス又は爽快な雰囲気をもたらすといったアロマセラピー効果によって選択され得る。したがって、喜ばしいないしは望ましい香りを発散する任意の物質は、本発明の組成物及び物品において香料活性剤として使用され得る。
【００５９】
顔料又は染料は、無機、有機、又はこれらの組み合わせであり得る。想到される顔料及び染料の具体例としては、ピグメントイエロー（Ｃ．Ｉ．１４）、ピグメントレッド（Ｃ．Ｉ．４８：３）、ピグメントブルー（Ｃ．Ｉ．１５：４）、ピグメントブラック（Ｃ．Ｉ．７）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。具体的に想到される染料としては、直接染料、酸性染料、塩基性染料及び様々な溶剤可溶性染料などの水溶性インク着色剤が挙げられる。例としては、限定されるものではないが、ＦＤ＆Ｃ  Ｂｌｕｅ  １（Ｃ．Ｉ．４２０９０：２）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ６（Ｃ．Ｉ．１５８５０）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ７（Ｃ．Ｉ．１５８５０：１）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ９（Ｃ．Ｉ．１５５８５：１）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ２１（Ｃ．Ｉ．４５３８０：２）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ２２（Ｃ．Ｉ．４５３８０：３）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ２７（Ｃ．Ｉ．４５４１０：１）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ２８（Ｃ．Ｉ．４５４１０：２）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ３０（Ｃ．Ｉ．７３３６０）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ３３（Ｃ．Ｉ．１７２００）、Ｄ＆Ｃ  Ｒｅｄ  ３４（Ｃ．Ｉ．１５８８０：１）、及びＦＤ＆Ｃ  Ｙｅｌｌｏｗ  ５（Ｃ．Ｉ．１９１４０：１）、ＦＤ＆Ｃ  Ｙｅｌｌｏｗ  ６（Ｃ．Ｉ．１５９８５：１）、ＦＤ＆Ｃ  Ｙｅｌｌｏｗ  １０（Ｃ．Ｉ．４７００５：１）、Ｄ＆Ｃ  Ｏｒａｎｇｅ  ５（Ｃ．Ｉ．４５３７０：２）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００６０】
想到される充填剤としては、限定するものではないが、例えば、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素及びチタンの酸化物といった無機充填剤が挙げられる。これらの材料は、安価な充填剤又は加工助剤として添加することができる。充填剤として機能し得る他の無機材料としては、これらに限定されるものではないが、ケイ酸マグネシウム水和物、二酸化チタン、炭酸カルシウム、粘土、チョーク、窒化ホウ素、石灰岩、珪藻土、雲母ガラス、石英、及びセラミックスが挙げられる。更に、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、リン酸塩などの無機塩を使用してもよい。
【００６１】
想到される界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、又はアニオン性界面活性剤と両性界面活性剤との組み合わせ、並びにこれらの組み合わせ、例えば、米国特許第３，９２９，６７８号及び同第４，２５９，２１７号、並びに、欧州特許第４１４  ５４９号、国際公開第９３／０８８７６号及び同第９３／０８８７４号において開示されている界面活性剤が挙げられる。
【００６２】
想到されるナノ粒子としては、金属、金属酸化物、炭素の同素体、粘土、有機改質粘度、硫酸塩、窒化物、水酸化物、オキシ／水酸化物、特定の非水溶性ポリマー、ケイ酸塩、リン酸塩及び炭酸塩が挙げられる。例としては、二酸化ケイ素、カーボンブラック、グラファイト、グラフィーム（grapheme）、フラーレン、膨張化グラファイト、カーボンナノチューブ、タルク、炭酸カルシウム、ベントナイト（betonite）、モンモリロン石、カオリン、シリカ、アルミノケイ酸塩、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化アンチモン、長石、雲母、ニッケル、銅、鉄、コバルト、スチール、金、銀、白金、アルミニウム、ウォラストナイト、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、二酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4）及びこれらの混合物が挙げられる。ナノ粒子は、本明細書に開示されている組成物の強度、熱安定性、及び／又は磨耗耐性を増強することができ、組成物に電気特性を付与することができる。
【００６３】
更に想到される添加剤としては、熱可塑性ポリマーのための成核剤及び清澄剤が挙げられる。例えば、ポリプロピレンに好適な具体例は、安息香酸及び誘導体（例えば、安息香酸ナトリウム及び安息香酸リチウム）、並びに、カオリン、タルク及び亜鉛グリセロレートが挙げられる。ジベンジリデンソルビトール（ＤＢＳ）は、使用できる清澄剤の例である。使用できる他の成核剤は、有機カルボン酸塩、リン酸ナトリウム、及び金属塩（例えば、二安息香酸アルミニウム）である。成核剤又は清澄剤は、２０パーツパーミリオン（２０ｐｐｍ）〜２０，０００ｐｐｍの範囲で添加することができ、より好ましい範囲は２００ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍであり、最も好ましい範囲は１０００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍである。成核剤の添加は、最終混和組成物の引張り及び衝撃特性を改善するために使用することができる。
【００６４】
想到される帯電防止剤としては、帯電防止効果をもたらすと知られている布地柔軟剤が挙げられる。例えば、Ｎ，Ｎ−ジ（タローオイル（tallowoyl）−オキシ−エチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムメチルサルフェートといった、２０超のヨウ素価を有する脂肪族アシル基を有する布地柔軟剤が挙げられる。
【００６５】
成形物品
本明細書に開示されている組成物は、成形又は押出成形物品に形成することができる。成形物品は、雌型により画定される形状にガスにより射出、圧縮又は吹込されると形成される物体である。成形又は押出成形物品は、例えば、玩具のような中実物体、あるいは、例えば、ボトル、容器、タンポンアプリケータ、又は身体開口部の中に薬剤を挿入するためのアプリケータ、一回使用のための医療器具、手術用器具又はこれらに類するものといった中空物体であり得る。成形物品及びこれらの調製プロセスは広く記載されており、例えば、米国特許第６，７３０，０５７号、並びに、米国特許出願公開第２００９／０２６９５２７号に記載されており、これらはそれぞれ参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【００６６】
本明細書に開示されている組成物は、パーソナルケア製品、家庭用洗浄製品、及び洗濯洗剤製品といった容器物品を製造する、並びに、このような物品を包装するのに好適である。パーソナルケア製品としては、化粧品、ヘアケア、スキンケア及び口腔ケア製品、すなわち、シャンプー、石鹸、歯磨き粉が挙げられる。したがって、本明細書に記載の組成物を収容する容器又はボトルといった製品包装が更に本明細書で開示される。容器は、例えば、本体、キャップ、ノズル、ハンドルといった容器の１つ以上の要素、あるいは、例えば、本体とキャップといった全体としての容器を指すことができる。
【００６７】
製品としては、組成物から作製された容器、及び容器に関連するしるしを挙げることができ、このしるしは、容器について潜在的購入者に教示する。容器に関連するこのようなしるしとしては、ラベル、インサート、雑誌又は新聞の中のページ、ステッカー、クーポン、フライヤー、通路内又は通路脇ディスプレイ（an in-aisle or end-of-aisle display）、及び、潜在的購入者により持って行ってもらうか又は製品に隣接した領域にあるままであるかのいずれかであることを目的とした店頭物品が挙げられる。
【００６８】
更に、成形物品は、他のポリマー材料（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル、ポリメチルペンテン、これらの任意の組み合わせ又はこれらに類するもの）、充填剤（例えば、ガラス、タルク、炭酸カルシウム又はこれらに類するもの）、離型剤、難燃剤、導電剤、フィルム帯電防止剤、顔料、酸化防止剤、耐衝撃性改良剤、安定剤（例えば、紫外線吸収剤）、湿潤剤、染料、又はこれらの任意の組み合わせといった他の添加剤を含むことができる。成形物品帯電防止剤としては、カチオン性、アニオン性、及び好ましくは非イオン性の作用剤が挙げられる。カチオン性作用剤としては、アンモニウム、ホスホニウム及びスルホニウムカチオンが挙げられ、アルキル基置換及び関連するアニオン（例えば、塩化物、メトサルフェート又は窒化物）を有する。想到されるアニオン性作用剤としては、アルキルスルホネートが挙げられる。非イオン性作用剤としては、ポリエチレングリコール、有機ステアレート、有機アミド、グリセロールモノステアレート（ＧＭＳ）、アルキルジエタノールアミド、及びエトキシル化アミンが挙げられる。
【００６９】
本明細書に記載されている組成物の作製プロセス
ポリマーとデンプンと油の溶融混合：ポリマー、ＴＰＳ、並びに、油及び／又はワックスは、油及び／又はワックスの存在下でポリマーとＴＰＳを溶融することにより、好適に混合することができる。熱可塑性ポリマーとＴＰＳが溶融すると、ワックスも溶融状態になることが理解されよう。溶融状態において、ポリマーと、ＴＰＳと、油及び／又はワックスは、せん断にかけられ、これにより、油は、ポリマー及び／又はＴＰＳの中に分散することができる。溶融状態になると、油及び／又はワックスと、ポリマー及び／又はＴＰＳは、互いに対する相溶性を著しく強める。
【００７０】
熱可塑性ポリマーと、ＴＰＳと、油及び／又はワックスと、の溶融混合は、多くの異なるプロセスにおいて達成することができるが、組成物の好ましい形態を生じさせるためにはより高せん断でのプロセスが好ましい。これらのプロセスは、従来の熱可塑性ポリマー加工装置を必要とし得る。この一般のプロセス順序は、熱可塑性ポリマーとＴＰＳをシステムに添加し、熱可塑性ポリマーとＴＰＳを溶融し、その後、油及び／又はワックスを添加することを必要とする。しかしながら、これらの材料は、具体的な混合システムの性質に依存して任意の順序で添加することができる。
【００７１】
開示されているプロセスでは、熱可塑性デンプン（ＴＰＳ）は、熱可塑性ポリマー並びに／あるいは油及び／又はワックスと混合する前に、調製される。米国特許第７，８５１，３９１号、同第６，７８３，８５４号及び同第６，８１８，２９５号は、ＴＰＳの製造プロセスを記載している。しかしながら、ＴＰＳはインラインで作製でき、熱可塑性ポリマーと油／ワックスと同じ製造プロセスで組み合わされて単一工程プロセスにおいて本明細書に開示されている組成物を作製することができる。例えば、デンプンと、デンプン可塑剤と、熱可塑性ポリマーと、をまず二軸押出成形機で組み合わせ、熱可塑性ポリマーの存在下でＴＰＳを形成する。その後、油／ワックスを、第二の供給位置を介してＴＰＳ／熱可塑性ポリマー混合物の中に導入する。
【００７２】
単軸押出成形機：単軸押出成形機は、ほとんどの溶融ポリマー押出成形機において使用されている典型的な加工装置である。単軸押出成形機は典型的にはバレル内に単一のシャフトを備え、シャフトとバレルは特定のネジ素子（例えば、形状及び離間距離）を操作されてせん断特性を調整する。単軸押出成形機の典型的なＲＰＭ範囲は、約１０〜約１２０である。単軸押出成形機の設計は、供給区画、圧縮区画及び計器区画から構成される。供給区画では、かなり高い間隙容積のネジ山を用いて、ポリマーを加熱して圧縮区画に供給し、溶融を完了し、完全に溶解したポリマーをせん断する。圧縮区画では、ネジ山の間の間隙容積を低減する。計器区画では、ポリマーを、ネジ山の間の低い間隙容積を用いて最も高いせん断量にかける。この作業のために、汎用単軸設計が使用された。この装置において、連続又は安定状態タイプのプロセスが達成され、組成物コンポーネントは望まれる位置にて導入され、次に標的領域内で温度及びせん断にかけられる。このプロセスは、単軸プロセスにおける各位置での相互作用の物理的性質が時間に応じて一定であるので、安定した状態のプロセスであると考えることができる。このことは、温度及びせん断の領域ごとの調整を可能にすることによって混合プロセスを最適化できるようにし、せん断はネジ素子及び／又はバレルの設計又はネジ速度を介して変更することができる。
【００７３】
単軸押出成形機を出る混合組成物は、次に、溶融物を押し出して液体冷媒（多くの場合、水）に入れることを介してペレット化することができ、次にポリマーストランドは小片に切断することができる。ポリマー加工において使用される溶融ポリマーのペレット化プロセスには２つの基本的タイプが存在する：ストランドカット及び水中ペレット化である。ストランドカットにおいて、組成物は、液体媒体中で急速に（一般に１０秒よりもはるかに短い時間で）クエンチされ、その後、小片に切断される。水中ペレット化プロセスにおいて、溶融ポリマーは小片に切断され、次に同時又はその直後に低温液体の存在下に配置され、この液体はポリマーを急速にクエンチし、結晶化する。これらの方法は周知であり、ポリマー加工産業において使用されている。
【００７４】
押出成形機から出てくるポリマーストランドは、非常に多くの場合１℃〜５０℃の温度範囲を有する（例えば、通常は、ほぼ室温、すなわち、２５℃である）水浴槽の中に直ちに配置される。混合組成物についての別の最終用途は、所望の構造に更に加工することである（例えば、繊維紡糸又は射出成形）。単軸押出成形プロセスは、高度の混合及び高クエンチ速度を提供することができる。単軸押出成形機はまた、ペレット化組成物を繊維及び射出成形物品に更に加工するために使用することができる。例えば、繊維単軸押出成形機は、標準的な汎用ネジプロファイル及び３０：１の長さ：直径比を有する３７ｍｍシステムであり得る。
【００７５】
例えば、繊維単軸押出成形機は、標準的な汎用ネジプロファイル及び３０：１の長さ：直径比を有する３７ｍｍシステムである。単軸押出成形機の場合、既に製造されたＴＰＳ及び熱可塑性ポリマーを油／ワックスと組み合わせることができ、あるいは、既に製造されたＴＰＳを、熱可塑性ポリマーの中に既に分散された油／ワックスと組み合わせることができる。第一のケースでは、既に製造されたＴＰＳ配合物は溶融することができ、油／ワックス添加剤は単軸押出成形機に直接投入し、その後、繊維紡糸にかける又は最終使用製品にすることができる。混合は、単軸押出成形機内で直接達成される。第二のケースでは、油／ワックスは例えば、ポリプロピレンといった熱可塑性ポリマーに添加するための手順と同様に、ベースのＴＰＳ配合物が製造された後に第二工程においてＴＰＳの中に添加される。
【００７６】
二軸押出成形機：二軸押出成形機は、高い強度の混合が必要とされるほとんどの溶融ポリマー押出成形において使用される典型的な装置である。二軸押出成形機は、２本のシャフトと外側バレルとを備える。二軸押出成形機の典型的なＲＰＭ範囲は、約１０〜約１２００である。２本のシャフトは、同方向回転又は異方向回転することができ、精密公差、高強度混合を可能にする。このタイプの装置において、連続又は安定状態タイプのプロセスが達成され、組成物コンポーネントはネジに沿って望まれる位置にて導入され、標的領域内で高温及びせん断にかけられる。このプロセスは、単軸プロセスにおける各位置での相互作用の物理的性質が時間に応じて一定であるので、安定した状態のプロセスであると考えることができる。このことは、温度及びせん断の領域ごとの調整を可能にすることによって混合プロセスを最適化できるようにし、せん断はネジ素子及び／又はバレルの設計を介して変更することができる。
【００７７】
二軸押出成形機の端部における混合組成物は、次に、溶融物を押し出して液体冷媒（多くの場合、水）に入れることを介してペレット化することができ、次にポリマーストランドは小片に切断される。ポリマー加工において使用される溶融ポリマーのペレット化プロセスには２つの基本的タイプが存在する：ストランドカット及び水中ペレット化である。ストランドカットにおいて、組成物は、液体媒体中で急速に（一般に１０秒よりもはるかに短い時間で）クエンチされ、その後、小片に切断される。水中ペレット化プロセスにおいて、溶融ポリマーは小片に切断され、次に同時又はその直後に低温液体の存在下に配置され、この液体はポリマーを急速にクエンチし、結晶化する。混合組成物についての別の最終用途は、所望の構造に更に加工することである（例えば、繊維紡糸又は射出成形）。
【００７８】
４０：１の長さ：直径比システムを同方向回転するＢａｋｅｒ  Ｐｅｒｋｉｎｓ  ＣＴ−２５（２５ｍｍ）を使用して、３つの異なるネジプロファイルを採用することができる。この特定のＣＴ−２５は９つの領域から構成され、温度並びにダイ温度は制御することができる。領域１と２の間（位置Ａ）、領域２と３の間（位置Ｂ）、領域４と５の間（位置Ｃ）及び領域６と７の間（位置Ｄ）に位置する４つの液体射出部位もまた可能である。
【００７９】
液体射出位置は、直接加熱されないが、隣接する領域の温度を介して間接的に加熱される。位置Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、添加剤を射出するために使用できる。領域６は、追加の固体を添加するための又はガス抜きのために使用されるサイドフィーダーを含有できる。領域８は、必要であれば、残留蒸気を除去するためのバキュームを含有できる。特に記載しない限り、溶融ワックスは、位置Ａにて射出される。ワックスは糊タンクを介して溶融し、加熱されたホースを介して二軸に供給される。糊タンク及び供給ホースはどちらもワックスの融点を超える温度に加熱される（例えば、約８０℃）。
【００８０】
２つのタイプの領域（輸送及び混合）がＣＴ−２５において使用される。輸送領域では、材料は加熱され（必要であれば領域１において行われる溶融を介して領域２に送り出すことも包含する）、低度〜中度のせん断を行いながらバレルの長さに沿って輸送される。混合区画は、せん断及び混合を劇的に増加させる特別な素子を含有する。混合区画の長さ及び位置は、必要に応じてせん断を増加又は低下させるために、必要に応じて変更することができる。
【００８１】
混合素子の２つの主要なタイプがせん断及び混合に使用される。第一のタイプは混練ブロックであり、第二のタイプは熱機械的エネルギー素子である。単一の混合ネジは、逆回転素子が続く単一セットでの混練ブロックから構成される混合素子を用いるネジ全長の１０．６％を有する。混練素子は、ＲＫＢ  ４５／５／１２（素子の全長が１２ｍｍで、４５°のオフセットで５つのローブを有する右回りの混練ブロック）、続いて２つのＲＫＢ  ４５／５／３６（素子の全長が３６ｍｍで、４５°のオフセットで５つのローブを有する右回りの混練ブロック）、続いてＲＫＢ  ４５／５／１２及び２つの逆方向回転素子２４／１２  ＬＨ（素子の全長が１２ｍｍで、２ｍｍのピッチの左回りの逆方向回転素子）である。
【００８２】
単純な混合ネジ混合素子は、領域７に位置する。強化ネジ（Intensive screw）は、全部で４つの追加の混合区画から構成される。第一区画は、ＲＫＢ４５／５／３６（領域２に位置する）の単一素子である混練ブロックの単一セットであり、続いて、輸送素子が、第二混合領域が位置する領域３に入る。第二混合領域では、２つのＲＫＢ  ４５／５／３６素子に直接続いて４つのＴＭＥ  ２２．５／１２（１回転当たり２２．５枚の歯及び、１２ｍｍの素子全長を有するサーモメカニカル素子）があり、その後、２つの輸送素子が第三の混合領域に入る。領域４の末端に位置して領域５に入る第三混合領域は、３つのＲＫＢ  ４５／５／３６とＫＢ４５／５／１２  ＬＨ（素子の全長が１２ｍｍで、４５°のオフセットで５つのローブを有する左回りの逆方向回転素子）から構成される。材料は領域６を通って、２つのＴＭＥ  ２２．５／１２、７つのＲＫＢ  ４５／５／１２、続いてＳＥ  ２４／１２  ＬＨから構成される最終混合領域に輸送される。ＳＥ  ２４／１２  ＬＨは逆回転素子であり、最終混合領域がポリマー及び添加剤で完全に充填できるようにし、強化混合が生じる。逆回転素子は、与えられている混合領域における滞留時間を制御でき、混合レベルにとって鍵となる寄与因子である。
【００８３】
高強度混合ネジは、３つの区画から構成される。第一混合区画は領域３に位置し、２つのＲＫＢ４５／５／３６であり、３つのＴＭＥ  ２２．５／１２が続き、その後は第二混合区画への輸送手段である。第二混合区画の前に３つのＲＳＥ  １６／１６（１６ｍｍのパッチ及び１６ｍｍの素子全長を有する右回り輸送素子）素子を使用して、第二混合領域へのポンプ供給を増強する。領域５における第二混合領域は、３つのＲＫＢ  ４５／５／３６、それに続くＫＢ  ４５／５／１２  ＬＨ、その後の完全逆回転素子ＳＥ  ２４／１２  ＬＨから構成される。混合領域の前のＳＥ  １６／１６素子と２つの逆回転素子の組み合わせは、せん断及び混合を大きく増強する。第三混合領域は領域７に位置し、３つのＲＫＢ  ４５／５／１２、それに続く２つのＴＭＥ  ２２．５．１２及びその後の３つ以上のＲＫＢ４５／５／１２から構成される。第三混合領域は、逆回転素子ＳＥ  ２４／１２  ＬＨを備えている。
【００８４】
追加のネジ素子のタイプは、逆回転素子であり、これはネジのその部分において充填レベルを増大させ、より良好な混合をもたらすことができる。二軸混練は、成熟した分野である。当業者であれば、適切な混合及び分散について書籍を調べることができる。これらのタイプの軸押出成形機は、当該技術分野において周知であり、一般的な説明は、Ｔｗｉｎ  Ｓｃｒｅｗ  Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ２Ｅ：Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ（Ｊａｍｅｓ  Ｗｈｉｔｅ，Ｈａｎｓｅｎ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ）に見出すことができる。具体例は混合について与えられているが、必要とされる混合レベルを達成するために様々な素子の構成を用いて、多くの異なる組み合わせが可能である。
【００８５】
ＴＰＳのインライン製造のために、７０重量％の固形分のソルビトールの溶液を使用して、分解及び可塑化して、ＴＰＳを製造することができる。サイドフィーダーは、デンプン及び液体のソルビトールからの大半の水分をガス抜きするために、領域６に設置することができる。次に、熱可塑性ポリマー（例えば、ポリプロピレン又は本明細書に記載の他の熱可塑性ポリマー）を分解デンプンに添加することができる。油／ワックスは、加熱し、位置Ｃ又はＤにて混練システムに添加することができる。ＴＰＳ配合物及び油／ワックスが同じプロセスにおいて添加される場合には、混合を増強し、様々なプロセス工程が分離できるように、より長いＬ：Ｄ比の押出成形機の使用が好ましい。押出成形機の比が４０：１を超えることが想到され、好ましくは最大で６０：１であり、更に長いものも考えられる。
【００８６】
組成物の特性
本明細書に開示されている組成物は、既知の熱可塑性組成物に利点をもたらす以下の特性のうちの１つ以上を有し得る。これらの利益は、単独で又は組み合わせて存在し得る。
【００８７】
ずり粘度の低減：粘度の低減は、プロセス圧力を減らすこと（低いずり粘度）により、効果的に高いポリマー流速を可能にできるので、あるいは、材料を改善するポリマー及び／又はＴＰＳ分子量の増加を可能にできるので、プロセス改善である。油／ワックスが不在であると、存在しているプロセス条件にて、好適なやり方で、高いポリマー流速でポリマー及び／又はＴＰＳを加工することができない。あるいは、油／ワックスが存在すると、低いプロセス温度が可能になり、これにより、様々なコンポーネント（例えば、ＴＰＳコンポーネント）の分解を低減することができる。
【００８８】
持続可能な含有量：持続可能な材料を存在するポリマー系の中に含むことが、強く求められている特性である。自然成長サイクルを通して毎年置き換えることができる材料は、環境への影響を全体的に低下させるのに寄与し、求められている。
【００８９】
顔料着色：顔料をポリマーに添加することは多くの場合、ポリマーマトリックス内粒子である高価な無機化合物を使用することを伴う。これらの粒子は多くの場合大きく、組成物の加工を妨げ得る。本明細書に開示されている油及び／又はワックスを使用すると、（液滴寸法により測定されると）微細な分散体及び熱可塑性ポリマー及び／又はＴＰＳ全体にわたって均質な分布は、従来のインク化合物を介してのような色合いが可能になる。大豆インクは、紙発行において広く使用されているが、加工性に影響しない。
【００９０】
香り：例えば、ＳＢＯ又はＨＳＢＯといった油及び／又はワックスは、ベースの熱可塑性ポリマー及び／又はＴＰＳよりもはるかに優先的に香料を含有できるので、本組成物は、最終使用に有益である芳香を含有するように、使用することができる。多くの香り付きろうそくは、ＳＢＯ系又はパラフィン系材料を用いて作られ、そのため、最終組成物のためにこれらを組み込むことは有用である。
【００９１】
形態：組成物の製造において製造される形態を介してこの利益はもたらされる。形態は、強化混合と急速な結晶化の組み合わせにより、生じる。強化混合は使用される混練プロセスからもたらされ、急速な結晶化は使用される冷却プロセスから生じる。高強度混合が所望され、急速な結晶化を使用して、微細孔径及び比較的均質な孔径分布を保つ。
【００９２】
耐水性：疎水性材料をＴＰＳ材料に添加することにより、デンプンの耐水性を改善する。
【００９３】
表面の感触：油／ワックスの存在は、組成物の表面特性を変更することができ、多くの場合、組成物の表面をより柔らかくする。
【００９４】
成形物品の作製方法
本明細書に開示されている組成物の成形物品は、射出成形、吹込成形、圧縮成形、又はパイプ、チューブ、プロファイル若しくはケーブルの押出成形といった様々な技術を用いて調製することができる。
【００９５】
本明細書に開示されている組成物の射出成形は、組成物が溶融するまで加熱され、その後、閉じた成形型の中に入れられ、そこで付形され、最終的に冷却により凝固する、多工程プロセスである。組成物は、望まない熱分解を最小化するために、約１８０℃未満、より典型的には約１６０℃未満の溶融温度にて溶融加工される。射出成形において使用される機械の３つの一般的なタイプは、ラム式、射出を伴うスクリュー可塑化装置、及び往復スクリュー装置である（Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．８，ｐｐ．１０２〜１３８，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９８７（「ＥＰＳＥ−３」）を参照されたい）。
【００９６】
ラム式射出成型機は、シリンダー、スプレッダー及びプランジャーから構成される。プランジャーは、溶融物を成形型の中に押し込む。第二段階射出を有するスクリュー可塑化装置は、可塑化装置、方向制御弁、スプレッダーなしのシリンダー、及びラムから構成される。スクリューによる射出後、ラムは、溶融物を成形型の中に押し込む。往復スクリュー射出機は、バレル及びスクリューから構成される。スクリューは回転して、材料を溶融及び混合し、その後、前に移動して溶融物を成形型に押し込む。
【００９７】
好適な射出成形機の例は、成形型と、ノズルと、複数の領域に別れたバレルと、を有するＥｎｇｅｌ  Ｔｉｅｂａｒｌｅｓｓ  ＥＳ  ６０  ＴＬ装置であり、バレルの各領域は、熱電対及び温度制御ユニットを備えている。射出成形機の領域は、前方、中心及び後方領域と記載することができ、ペレットは、制御温度下で前方領域に導入される。射出成型機のノズル、成形型及びバレル構成要素の温度は、使用される組成物及び成形型の溶融加工温度に従って変動し得るが、典型的には以下の範囲である：ノズル１２０〜１７０℃；前方領域１００〜１６０℃、中心領域１００〜１６０℃；後方領域６０〜１５０℃；及び成形型５〜５０℃。他の典型的な加工条件としては、約２１００ｋＰａ〜約１３，７９０ｋＰａの射出圧力、約２８００ｋＰａ〜約１１，０３０ｋＰａの保持圧力、約２秒〜約１５秒の保持時間、及び約２ｃｍ／ｓｅｃ〜約２０ｃｍ／ｓｅｃの射出速度が挙げられる。他の好適な射出成型機の例としては、Ｖａｎ  Ｄｏｒｎ  Ｍｏｄｅｌ  １５０−ＲＳ−８Ｆ、Ｂａｔｔｅｎｆｅｌｄ  Ｍｏｄｅｌ  １６００及びＥｎｇｅｌ  Ｍｏｄｅｌ  ＥＳ８０が挙げられる。
【００９８】
圧縮成形は、開口型ダイの下半分に本明細書に開示されている組成物を一定量充填することを包含する。ダイの上半分及び下半分は、圧力下で一緒にされ、その後、溶融した組成物はダイの形状に一致する。成形型は次に冷却されて、プラスチックを硬化させる。
【００９９】
吹込成形は、ボトル及び他の中空物体を製造するために使用される（ＥＰＳＥ−３を参照されたい）。このプロセスにおいて、パリソンとして知られる溶融組成物のチューブは、閉じた中空の成形型の中に押し出される。次に、パリソンは、気体により膨張され、成形型の壁に対して組成物を押し込む。続いて、冷却によりプラスチックを硬化する。次に成形型を開いて、物品を回収する。
【０１００】
吹込成形は、射出成形に比べて多くの利点を有する。使用される圧力は、射出成形よりもはるかに低い。吹込成形は、典型的には、プラスチックと成形型表面の間に０．１７〜０．６９ＭＰａ（２５〜１００ｐｓｉ）の圧力で達成することができる。比較すると、射出成形圧力は、６８．９４〜１３８ＭＰａ（１０，０００〜２０，０００ｐｓｉ）に達し得る（ＥＰＳＥ−３を参照されたい）。組成物が、成形型を容易に還流するには分子量が大き過ぎる場合、吹き込み成形が選択される技術である。高分子量ポリマーは、多くの場合、低分子量類似体よりも良好な特性を有し、例えば、高分子量材料は、環境応力亀裂に対してより大きな耐性を有する。（ＥＰＳＥ−３を参照されたい）。吹込成形では、製品に極度に薄い壁を作製することが可能である。これは、より少量の組成物が使用され、凝固時間がより短く、その結果、材料保全にかかるコストが少なく、処理量がより高いことを意味する。吹込成形の別の重要な特徴は、雌型のみを使用することから、パリソンノズルでの押出条件のわずかな変化でも壁厚を変えられることである（ＥＰＳＥ−３を参照されたい）。これは、その必要な壁厚が前もって予測できない構造において利点である。複数の厚さを有する物品の評価を行うことができ、要件に適合する最も薄い、したがって、最も軽くて最も安価である物品を使用できる。
【０１０１】
押出成形は、パイプ、チューブ、ロッド、ケーブル、又は異形押出材といった押出成形物品を形成するために使用される。組成物は加熱チャンバーの中に送り込まれ、連続回転スクリューによりチャンバーの中を移動する。単軸又は二軸押出成形機は、プラスチック押出成形に通常使用される。組成物は可塑化され、パイプダイヘッドを通して搬送される。引取装置は、較正ダイ、真空タンク較正ユニット及び冷却ユニットを有する、較正及び冷却セクションを通るパイプを引き込む。剛性パイプは一定の長さに切断され、一方、可撓性パイプは巻き取られる。異形押出は、単一工程プロセスで行われ得る。押出成形手順は、Ｈｅｎｓｅｎ，Ｆ．，Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐ  ４３〜１００に更に記載されている。
【０１０２】
タンポンアプリケータは、外側管状部材と内側管状部材又はプランジャーとを含むアプリケータをもたらす様々な成形又は押出成形技術を用いて、所望の形状又は構成に、成形又は押出成形される。外側管状部材及びプランジャーは、異なる成形又は押出成形技術により作製することができる。外側部材は、本明細書に開示される組成物から成形又は押出成形することができ、プランジャーは別の材料から成形又は押出成形することができる。
【０１０３】
一般に、タンポンアプリケータの作製プロセスは、本明細書に開示されている組成物を混練機の中に充填することを包含し、組成物は溶融ブレンドされ、ペレットに加工される。その後、ペレットから、射出成形装置を用いて、タンポンアプリケータが構築される。射出成形プロセスは、典型的には、制御温度、時間及び速度下で実行され、溶融組成物が成形型に射出され、冷却され、所望のプラスチック物体に成形されるように、溶融加工することを包含する。あるいは、組成物は、射出成形装置の中に直接充填することができ、溶融物は所望のタンポンアプリケータに成形することができる。
【０１０４】
タンポンアプリケータの作製手順の一例は、組成物の溶融温度よりも高い温度にて組成物を押し出してロッドを形成し、ロッドを刻んでペレットにし、ペレットを所望のタンポンアプリケータの形状に射出成形することを包含する。
【０１０５】
溶融ブレンド熱可塑性組成物に通常使用される混練機は、一般に、単軸押出成形機、二軸押出成形機、混練押出成形機である。本明細書において用いるのに好適な市販の押出成形機の例としては、Ｂｌａｃｋ−Ｃｌａｗｓｏｎ単軸押出成形機、Ｗｅｒｎｅｒ  ａｎｄ  Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ共回転二軸押出成形機、ＨＡＡＫＥ．ＲＴＭ．Ｐｏｌｙｌａｂ  Ｓｙｓｔｅｍ共回転二軸押出成形機、及びＢｕｓｓ混練押出成形機が挙げられる。ポリマー混練及び押出成形の一般的説明は、Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．６，ｐｐ．５７１〜６３１，１９８６及びＶｏｌ．１１，ｐｐ．２６２〜２８５，１９８８（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）に開示されている。
【０１０６】
タンポンアプリケータは、その包装材が汚れ耐性であり、乾燥廃棄物と共に使い捨て可能であるならば、任意の好適な包装材の中にパッケージ化することができる。廃棄物について環境に対して懸念が最小限しか又は全く生じない生分解性材料から作製された包装材が想到される。タンポンアプリケータはまた、紙、不織布、セルロース、熱可塑性材料又は任意の他の好適な材料又はこれらの材料の組み合わせから作製された包装材の中にパッケージ化できることが想到される。
【０１０７】
成形物品が作製される方法に拠らず、プロセスは、アニーリングサイクルを包含する。アニーリングサイクル時間は、保持時間＋成形物品作製のプロセスの冷却時間である。特定の成形型について加工条件が実質的に最適化されるものとして、アニーリングサイクル時間は、組成物に応じる。実質的に最適化される加工条件は、成形装置の領域、ノズル及び成形型の温度設定、ショットサイズ、射出圧力及び保持圧力である。本明細書で提供されるアニーリングサイクル時間は、本明細書に開示されている組成物から成形又は押出成形物品を形成するためのアニーリングサイクル時間よりも少なくとも１０秒短い。本明細書に提供されているＥｎｇｅｌ  Ｔｉｅｂａｒｌｅｓｓ  ＥＳ  ６０  ＴＬ射出成形機を用いて、長さ（Ｌ）１２．７ｍｍ（１／２インチ）×幅（Ｗ）３．１７５ｍｍ（１／８インチ）×高さ（Ｈ）１．５８７５ｍｍ（１／１６インチ）の寸法を有する犬の骨状の引張り試験片は、本明細書のアニーリングサイクル時間を測定するための成形又は押出成形物品の代表としての標準物品を提供する。
【０１０８】
保持時間は、最初の材料射出後に一部が保持圧力下に保持されている時間の長さである。その結果は、（２０−２０の視力を持ち、視覚的欠陥を有さない人の）裸眼により、成形又は押出成形物品の表面から約２０ｃｍの距離で、気泡及び／又はひけが、好ましくはこれらの両方が、外面に、好ましくは外面及び内面の両方に（適用可能であれば）、視認不可能であることである。これは、部分の正確さ及び表面の質を確かめるためのものである。成形型設計により縮みが考慮される。しかしながら、約１．５％〜５％、約１．０％〜２．５％、又は１．２％〜２．０％の縮みが生じ得る。より短い保持時間は、部分が上記の視覚的試験を通過しなくなるまで、成形型の形状及び構造に一致しなくなるまで、完全に充填されなくなるまで、又は過剰な縮みを呈するまで、保持時間を低減することにより判定される。このような事象が生じる時間に先行する時間の長さを次に、より短い保持時間として記録する。
【０１０９】
冷却時間は、部分が成形型において凝固し、成形型から容易に射出されるようになる時間である。成形型は少なくとも２つの部分を含み、それにより、成形物品は容易に回収される。回収のために、成形型は２つの部分の分割線にて開く。最終成形部分は、開いた成形型から手で回収することができ、又は、成形型が開くと射出システムにより人の介在なしに自動的に押し出すことができる。部分形状に依存して、このような射出機は、ピン又はリングから構成され得、これらは成形型に埋め込まれており、成形型が開くと前方に押し出すことができる。例えば、成形型は、成形型部分の射出を機械的に補助する標準ダイアル型又は機械的ロッド型射手ピンを含有することができる。好適なサイズのロッド型射出ピンは、３．１７５ｍｍ（１／８”）及びこれに類するものである。より短い冷却時間は、部分が成形型に引っかかるようになり、容易にパッと飛び出さないことができなくなるまで、冷却時間を短縮することにより、判定される。次に、部分が引っかかるようになる時間に先行する時間の長さは、より短い冷却時間として記録される。
【０１１０】
組成物の熱分解を回避するのに十分に低く、それでいて成形のために組成物の自由な流動を可能にするのに十分に高く設定された加工温度が使用される。組成物は、熱分解を最小化するために、約１８０℃未満、又はより典型的には約１６０℃未満の溶融温度にて溶融加工される。一般に、ポリマーは、一定の時間にわたって溶融した後に溶融温度よりも高い温度に曝露されると熱分解し得る。本開示を考慮すれば当業者により理解されるように、熱分解を生じるのに必要とされる具体的な時間は、具体的な組成物、溶融温度（Ｔｍ）を超える時間の長さ、及びＴｍよりも高い温度の値に依存する。温度は、熱分解のリスクを最小化するために、溶融したポリマーの自由な流動を可能にすべく合理的に実施可能な程度に低いものであり得る。押出成形中、押出成形機における高せん断は、設定温度よりも高く押出成形機における温度を上昇させる。したがって、設定温度は、材料の溶融温度よりも低くなり得る。低い加工温度はまた、サイクル時間の短縮に役立つ。限定するものではないが、例えば、射出成形機のノズル及びバレル構成要素の設定温度は、ポリマー材料の溶融加工温度及び使用される成形型のタイプによって変動し得、Ｔｍよりも約２０℃低いものからＴｍよりも約３０℃高いものまであり得るが、典型的には以下の範囲にある：ノズル１２０〜１７０℃、前方領域１００〜１６０℃；中心領域１００〜１６０℃；領域６０〜１６０℃。射出成型機の設定成形型温度も、組成物のタイプ及び使用される成形型のタイプに依存する。成形型温度が高いほど、ポリマーの結晶化の迅速化を助け、サイクル時間を短縮する。しかしながら、成形型温度が高過ぎると、部分は、変形した成形型から外に出て来得る。成形型温度の非限定例としては、５〜６０℃又は２５〜５０℃が挙げられ得る。
【０１１１】
成形射出速度は、組成物の流量に依存する。より高い流量、より低い粘度、より低い速度が射出成形には必要とされる。射出速度は約５ｃｍ／ｓｅｃ〜２０ｃｍ／ｓｅｃであり得、一実施形態では射出速度は１０ｃｍ／ｓｅｃである。粘度が高いと、射出速度は増大し、その結果、押出成形機圧力は溶融材料を成形型の中に押し出して、成形型を充填する。射出成形圧力は、加工温度及びショットサイズに依存する。自由流動は、約１４ＭＰａ以下の射出圧力読み取り値に依存する。
【実施例】
【０１１２】
ポリマー：米国特許第６，７８３，８５４号は、ＴＰＳと相溶性であるポリマーの包括的リストを提供しているが、これらは全て試験されていない。本発明のポリマー混合物は、基本的には以下の組成を有するが、以下に記載される１つのタイプに限定されるものではない。
【０１１３】
３０重量％  ＴＰＳ：これは、７０重量％のポリプロピレンと３０重量％のＴＰＳの混合物である。このＴＰＳは、７０％のデンプンと３０％のソルビトールである。１０重量％のポリプロピレンは、マレイン化ＰＰであるＰｏｌｙｂｏｎｄ  ３２００である。残りのＰＰは、任意の数の材料であってもよいが、本実験で使用されたものは、５０重量％のＢａｓｅｌｌ  Ｐｒｏｆａｘ  ＰＨ−８３５と５０重量％のＢａｓｅｌｌ  Ｍｅｔｏｃｅｎｅ  ＭＦ６５０Ｗである。
【０１１４】
４５重量％  ＴＰＳ：これは、７０重量％のポリプロピレンと３０重量％のＴＰＳの混合物である。このＴＰＳは、７０％のデンプンと３０％のソルビトールである。１０重量％のポリプロピレンは、マレイン化ＰＰであるＰｏｌｙｂｏｎｄ  ３２００である。残りのＰＰは、任意の数の材料であってもよいが、本実験で使用されたものは、Ｂａｓｅｌｌ  Ｍｏｐｌｅｎ  ＨＰ−５６２Ｔである。
【０１１５】
油／ワックス：使用された具体例は、大豆油（ＳＢＯ）；水素添加大豆油（ＨＳＢＯ）；部分水素添加大豆油（ＰＨＳＢＯ）；エポキシ化大豆油（ＥＳＢＯ）；部分水素添加パーム核油（ＰＫＰＫＯ）；顔料着色及び香りを添加したろうそく；並びに、標準的な緑色のＳｏｙ  Ｂｅａｎ  Ｇｒｅｅｎ  Ｉｎｋ顔料であった。
【０１１６】
組成物は、Ｂａｋｅｒ  Ｐｅｒｋｉｎｓ  ＣＴ−２５二軸押出成形機を用いて作製し、領域は下表に記載のように設定した。
【０１１７】
【表１】
2014513751.tif 000002
【０１１８】
実施例３、６及び２６について、油がＣＴ−２５押出成形機の端部にて急増したことが留意された。実施例３及び６は、適切なペレット化に失敗した。例えば、１７〜２０、２５及び２７は、バキュームにより、押出成形機のストランド出口におけるブルーミングは除去された。
【０１１９】
実施例１〜２９は、ＴＰＳに油及びワックスを添加できることを示している。実施例１〜２９では、ＴＰＳ樹脂は、デンプンを分解するために予め混練されていた。必要とされるものではないが、実施例１〜２９では油及びワックスは、第二混練工程において添加された。観察されたことは、安定な組成物（例えば、押し出す及び／又はペレット化することができる）と共に、Ｂ＆Ｐ  ２５ｍｍシステムからのストランドは押し出されて、５℃の水浴槽にてクエンチされ、中断なしにペレタイザーを介して切断され得るということであった。二軸押出物は、直ちに水浴槽の中に滴下した。
【０１２０】
安定した押出中、顕著な量の油／ワックスが配合ストランドから分離することはなかった（＞９９重量％がペレタイザーを通った）。二軸の端部にてポリマーと油／ワックスがお互いに分離することにより、組成物の飽和を特記することができる。組成物中の油／ワックスの飽和点は、加工条件と共に油／ワックスとポリマーの組み合わせに基づいて変更することができる。実用性は、油／ワックスとポリマーは混和されたままであり、分離しなかったことであり、これは混合のレベル及び添加物の適切な分散のためのクエンチ速度に応じる。押出成形が高い油／ワックスを含有することから不安定になる具体例は、実施例３及び６である。
【０１２１】
成形物品は、実施例１〜２９の組成物のいずれか１つの組成物から製造することができる。
【０１２２】
本発明の「発明を実施するための形態」で引用した全ての文献は、関連部分において本明細書に援用するが、いずれの文献の引用もそうした文献が本発明に対する先行技術であることを容認するものとして解釈されるべきではない。本書における用語の任意の意味又は定義が、参照により組み込まれた文献における同一の用語の任意の意味又は定義と相反する限りにおいては、本書においてその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。
【０１２３】
本発明の特定の実施形態が例示され記載されてきたが、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ろう。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。
【国際調査報告】
2014513751.tif 000003
2014513751.tif 000004
2014513751.tif 000005
2014513751.tif 000006