(57)【要約】使い捨て蓋は、熱い飲み物の容器用の蓋の形状をした熱変形シートを有する。シートはポリオレフィンと少なくとも１種の無機充填剤とのポリマー複合材料を含む。シートは、約０．０３５インチ未満の厚さを有し、少なくとも耐衝撃性ポリスチレンと同程度の熱変形温度を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱い飲み物の容器用の蓋の形状をした熱変形シート、該シートはポリオレフィンと少なくとも１種の無機充填剤とのポリマー複合材料を含む、を含み、
前記シートは、約０．０３５インチ未満の厚さを有し、少なくとも耐衝撃性ポリスチレンと同程度の熱変形温度を有する、
使い捨て蓋。
【請求項２】
前記熱変形温度は少なくとも耐衝撃性ポリスチレンと同程度である、請求項１に記載の使い捨て蓋。
【請求項３】
前記熱変形温度は、「ＡＳＴＭ  Ｄ６４８−０６  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｕｎｄｅｒ  Ｆｌｅｘｕｒａｌ  Ｌｏａｄ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｅｄｇｅｗｉｓｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ（２００６）」に従って少なくとも約８７℃である、請求項１に記載の使い捨て蓋。
【請求項４】
前記無機充填剤は高アスペクト比の無機充填剤を含む、請求項１に記載の使い捨て蓋。
【請求項５】
前記無機充填剤はタルク、雲母、ケイ灰石またはそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項４に記載の使い捨て蓋。
【請求項６】
前記ポリマー複合材料は少なくとも約１０重量％の前記無機充填剤を含む、請求項４に記載の使い捨て蓋。
【請求項７】
前記無機充填剤は低アスペクト比の無機充填剤を含む、請求項１に記載の使い捨て蓋。
【請求項８】
前記無機充填剤は炭酸カルシウムを含む、請求項７に記載の使い捨て蓋。
【請求項９】
前記ポリマー複合材料は少なくとも約２０重量％の前記無機充填剤を含む、請求項７に記載の使い捨て蓋。
【請求項１０】
前記ポリオレフィンはポリプロピレンホモポリマー、ポリプロピレン耐衝撃性コポリマー、エチレンプロピレンランダムコポリマー、高密度ポリエチレンまたはそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の使い捨て蓋。
【請求項１１】
前記ポリオレフィンはポリプロピレンを含み、前記無機充填剤は高アスペクト比の無機充填剤を含み、前記ポリマー複合材料は少なくとも約１０重量％の前記無機充填剤を含む、請求項１に記載の使い捨て蓋。
【請求項１２】
前記ポリオレフィンはポリプロピレンを含み、前記無機充填剤は低アスペクト比の無機充填剤を含み、前記ポリマー複合材料は少なくとも約２０重量％の前記無機充填剤を含む、請求項１に記載の使い捨て蓋。
【請求項１３】
前記ポリオレフィンは高密度ポリエチレンを含み、前記無機充填剤は高アスペクト比の無機充填剤を含み、前記ポリマー複合材料は少なくとも約２０重量％の前記無機充填剤を含む、請求項１に記載の使い捨て蓋。
【請求項１４】
前記ポリオレフィンは高密度ポリエチレンを含み、前記無機充填剤は低アスペクト比の無機充填剤を含み、前記ポリマー複合材料は少なくとも約４０重量％の前記無機充填剤を含む、請求項１に記載の使い捨て蓋。
【請求項１５】
前記ポリオレフィンはポリプロピレンを含み、前記無機充填剤は高アスペクト比の無機充填剤を含み、前記ポリマー複合材料は耐衝撃性ポリスチレンと同程度の収縮率を有する、請求項１に記載の使い捨て蓋。
【請求項１６】
ＡＳＴＭ  Ｄ９５５  Ｓｔａｎｄａｒｄ（１９９６）に従い測定した場合に、前記ポリマー複合材料は約０．５％から約１．０％の収縮率を有する、請求項１５に記載の使い捨て蓋。
【請求項１７】
前記ポリマー複合材料は約２０重量％から約４０重量％の無機充填剤を含む、請求項１５に記載の使い捨て蓋。
【請求項１８】
前記ポリオレフィンは高密度ポリエチレンを含み、前記無機充填剤は高アスペクト比の無機充填剤を含み、前記ポリマー複合材料はポリプロピレンと同程度の収縮率を有する、請求項１に記載の使い捨て蓋。
【請求項１９】
ＡＳＴＭ  Ｄ９５５  Ｓｔａｎｄａｒｄ（１９９６）に従い測定する場合に、前記ポリマー複合材料は約１．２５％から約１．７５％の収縮率を有する、請求項１８に記載の使い捨て蓋。  
【請求項２０】
前記ポリマー複合材料は約３０重量％から約５０重量％の無機充填剤を含む、請求項１８に記載の使い捨て蓋。
【請求項２１】
前記ポリマー複合材料は、前記ポリオレフィンと前記少なくとも１種の無機充填剤のみから実質的になる、請求項１に記載の使い捨て蓋。
【請求項２２】
前記ポリマー複合材料は着色剤、加工助剤及びそれらの組み合わせからなる群から選択される添加物を更に含む、請求項１に記載の使い捨て蓋。
【請求項２３】
前記熱い飲み物の容器はコーヒーカップである、請求項１に記載の使い捨て蓋。
【請求項２４】
前記ポリマー複合材料は耐衝撃性ポリスチレンよりも低いカーボンフットプリントを有する、請求項１に記載の使い捨て蓋。
【請求項２５】
前記ポリマー複合材料は耐衝撃性ポリスチレンよりも低い温室効果ガス排出量を有する請求項１に記載の使い捨て蓋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１１年４月２１日付で出願され、出願の開示は参照により本明細書に完全に援用される、米国仮出願第６１／４７７，８８６号の利益を主張する。
【０００２】
（発明分野）
本出願は概して、特に使い捨て蓋等に適した、ポリマー組成物に関する。特に本出願は、ポリオレフィンと少なくとも１種の無機充填剤を有するポリマー複合材料を含む、熱成形シートを有する使い捨て蓋に関する。
【背景技術】
【０００３】
熱い飲み物、例えば移動中の人のための淹れたてのコーヒーは、一般的に使い捨て蓋のついた厚紙のコップにより提供される。コーヒーは一般的に９０℃から９６℃で淹れられ、８２℃から８８℃で容器に入れられ、７０℃から８０℃で提供される。コーヒーカップ蓋は、蓋をカップに押し付け、コーヒーの温度で寸法安定性を維持するために必要な力に耐えるための機械的強度を有することが好ましい。温度範囲内における材料の機械的強度は材料の熱変形温度（「ＨＤＴ」）または荷重たわみ温度（「ＤＴＵＬ」）と相関し得る。現在の熱い飲み物用のカップの蓋の材料は、主に、加工が容易であり、その無定形の構造のために剛性と靭性との間のバランスが良い、耐衝撃性ポリスチレン（「ＨＩＰＳ」）でできている。しかしながら、耐衝撃性ポリスチレン樹脂は薬品侵食及び溶剤ひび割れの影響を受けやすい可能性がある。加えて、樹脂中の残余のスチレンモノマーは不快な臭いを生じさせる可能性がある。さらに、耐衝撃性ポリスチレン樹脂は全ての凡用樹脂の中でも比較的高いカーボンフットプリントを有する。そのため、使い捨て蓋を改良する余地は残されている。
【発明の概要】
【０００４】
本出願の目的及び利点は本明細書中に説明され、下記の記載により明らかになると共に、本出願の実施により理解されるであろう。本出願の更なる利点は、本明細書及び請求項の記載中、並びに添付の図面から特に示される装置により認識され、獲得されるであろう。
【０００５】
これら及び他の利点を達成し、本出願の目的に従うために、具体化され広範に記載されるように、本出願は、熱い飲み物の容器用の蓋の形状をした熱変形シートを有する使い捨て蓋を含む。シートはポリオレフィンと少なくとも１種の無機充填剤とのポリマー複合材料を含む。シートは、約０．０３５インチ未満の厚さを有し、少なくとも耐衝撃性ポリスチレンと同程度の熱変形温度を有する。
【０００６】
本発明の一態様によれば、熱変形温度は少なくとも耐衝撃性ポリスチレンと同程度であってよい。特に、熱変形温度は、「ＡＳＴＭ  Ｄ６４８−０６  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｕｎｄｅｒ  Ｆｌｅｘｕｒａｌ  Ｌｏａｄ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｅｄｇｅｗｉｓｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ（２００６）」に従って少なくとも約８７℃あってもよい。
【０００７】
本明細書中に例示されるように、無機充填剤は高アスペクト比の無機充填剤を含み、例えば、タルク、雲母、ケイ灰石またはそれらの組み合わせからなる群から選択することが可能である。例えば、ポリマー複合材料は、少なくとも約１０重量％の高アスペクト比の無機充填剤を含んでもよい。加えてまたは代わりに、無機充填剤は炭酸カルシウムなどの低アスペクト比の無機充填剤を含んでもよい。例えば、ポリマー複合材料は、少なくとも約２０重量％の低アスペクト比の無機充填剤を含んでもよい。ポリオレフィンはポリプロピレンホモポリマー、ポリプロピレン耐衝撃性コポリマー、エチレンプロピレンランダムコポリマー、高密度ポリエチレンまたはそれらの組み合わせからなる群から選択することが可能である。
【０００８】
一実施形態では、ポリオレフィンはポリプロピレンを含み、無機充填剤は高アスペクト比の無機充填剤を含み、ポリマー複合材料は少なくとも約１０重量％の無機充填剤を含む。別の実施形態では、ポリオレフィンはポリプロピレンを含み、無機充填剤は低アスペクト比の無機充填剤を含み、ポリマー複合材料は少なくとも約２０重量％の無機充填剤を含む。また別の実施形態では、ポリオレフィンは高密度ポリエチレンを含み、無機充填剤は高アスペクト比の無機充填剤を含み、ポリマー複合材料は少なくとも約２０重量％の無機充填剤を含む。また別の実施形態では、ポリオレフィンは高密度ポリエチレンを含み、無機充填剤は低アスペクト比の無機充填剤を含み、ポリマー複合材料は少なくとも約４０重量％の無機充填剤を含む。
【０００９】
別の態様によれば、ポリオレフィンはポリプロピレンを含み、無機充填剤は高アスペクト比の無機充填剤を含み、ポリマー複合材料は耐衝撃性ポリスチレンと同程度の収縮率を有する。例えば、ＡＳＴＭ  Ｄ９５５  Ｓｔａｎｄａｒｄ（１９９６）に従い測定した場合、ポリマー複合材料の収縮率は約０．５％から約１．０％である。この場合、ポリマー複合材料は、約２０重量％から約４０重量％の無機充填剤を含む。
【００１０】
別の態様によれば、ポリオレフィンはポリエチレンを含み、無機充填剤は高アスペクト比の無機充填剤を含み、ポリマー複合材料はポリプロピレンと同程度の収縮率を有する。    その場合、ＡＳＴＭ  Ｄ９５５  Ｓｔａｎｄａｒｄ（１９９６）に従い測定したときポリマー複合材料の収縮率は約１．２５％から約１．７５％である。この実施形態では、ポリマー複合材料は、約３０重量％から約５０重量％の無機充填剤を含む。
【００１１】
開示された主題の一態様によれば、ポリマー複合材料はポリオレフィン及び少なくとも１種の無機充填剤のみから実質的になってもよい。しかしながら、ポリマー複合材料は更に着色剤、加工助剤及びそれらの組み合わせからなる群から選択する添加物を含むことができる。
【００１２】
本明細書中の実施形態に記載されるように、熱い飲み物の容器は、コーヒーカップとしてよいが、他の適した容器用の蓋として使用することも考えられる。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、ポリマー複合材料は耐衝撃性ポリスチレンよりも低いカーボンフットプリントを有する。例えば、ポリマー複合材料の温室効果ガス排出量は、耐衝撃性ポリスチレンよりも低い。
【００１４】
前述の一般的な記載及び下記の詳細な説明は共に例示的なものであり、本出願の請求の更なる説明を提供することを意図していると理解されたい。
【００１５】
本明細書中で援用され、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本出願の装置を例示し、更なる理解を提供するために含められる。明細書と共に、図面は本出願の趣旨を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】開示された主題に従って、未希釈の耐衝撃性ポリスチレン、未希釈のポリプロピレン、未希釈の高密度ポリエチレン及び特定の無機物充填のポリマー複合材料それぞれの熱変形温度を示すグラフである。
【図２】開示された主題に従って、未希釈の耐衝撃性ポリスチレン、未希釈のポリプロピレン、未希釈の密度ポリエチレン及び特定の無機物充填のポリマー複合材料それぞれの収縮率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本出願の好適な実施形態について詳細に述べ、その実施例を添付の図面に図示する。本明細書中で一般的に開示される使い捨て蓋は、コーヒー等の高温の飲み物を入れるためのカップまたはその他の容器とともに使用することを意図している。本明細書中では熱い飲み物のカップ用の蓋について述べるが、その他の同様または適した使用も考えられる。
【００１８】
一般的にポリオレフィンは、耐衝撃性ポリスチレン（「ＨＩＰＳ」）よりも低い変形温度を有し、そのため熱い飲み物のカップ用の蓋の材料としての単独（すなわち、未希釈）での使用には適さない。しかしながら、開示された主題に従い、少なくとも１種の無機充填剤を加えてポリマー複合材料を形成することによって、ポリオレフィンの熱変形温度を向上させることができる。得られたポリマー複合材料は、少なくとも耐衝撃性ポリスチレンと同程度の熱変形温度を有し得るため、熱い飲み物のカップまたは同様の物のための蓋の材料として使用するのに適している。
【００１９】
開示された主題に従う使い捨て蓋は、熱い飲み物の容器のための蓋の形状をした熱成形シートを含む。シートはポリオレフィンと少なくとも１種の無機充填剤のポリマー複合材料を含む。シートは約０．０３５インチ未満の厚さ、及び少なくとも耐衝撃性ポリスチレンと同程度の熱変形温度を有する。
【００２０】
一実施形態では、無機充填剤はポリオレフィンの熱変形温度を高めるための、あらゆる適した無機充填剤を含んでもよい。例えばこれに限定されないが、無機充填剤は高アスペクト比の無機充填剤、低アスペクト比の無機充填剤、または両方の混合物を含んでもよい。粒子の「アスペクト比」という用語は、粒子の最も大きい寸法を粒子の最も小さい寸法で割った比率として理解することを目的として、本明細書中で定義される。アスペクト比は電子顕微鏡（倍率２０００倍）の下で走査し、且つ、粒子の外側の表面を目視で観察して、粒子の長さと厚さを定めることによって、決定される。
【００２１】
高アスペクト比の無機充填剤は本明細書中では、少なくとも約５：１のアスペクト比を有する充填剤として定義される。本願の開示される主題の高アスペクト比の無機充填剤は、一般的に、約５：１から約４０：１、好ましくは約１０：１から約２０：１のアスペクト比を有する。高アスペクト比の充填剤は、タルク、雲母、ケイ灰石またはそれらの組み合わせを含んでもよい。市販のタルク素材は、コロラド州エングルウッドのルゼナック・アメリカ（Ｌｕｚｅｎａｃ  Ａｍｅｒｉｃａ）から市販されているＪＥＴＦＩＬ（登録商標）５７５を含むが、それらに限定されない。市販の雲母素材は、ゼメックス・インダストリアル・ミネラルズ（Ｚｅｍｅｘ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｍｉｎｅｒａｌｓ）から市販されているＳＵＺＯＲＥＸ（登録商標）３２５−ＰＰを含む。市販のケイ灰石は、カナダのアルバータ州カルガリーのナイコ・ミネラルズ（ＮＹＣＯ  Ｍｉｎｅｒａｌｓ  Ｉｎｃ．）から市販されているＮＹＧＬＯＳ（登録商標）シリーズのケイ灰石を含むが、それらに限定されない。
【００２２】
開示される主題の低アスペクト比の無機充填剤は、一般的に、１：１から約３：１、好ましくは１：１から約２：１のアスペクト比を有する。低アスペクト比の無機充填剤は、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。市販の炭酸カルシウムは、オハイオ州シンシナティのオムヤ（ＯＭＹＡ  Ｉｎｃ．）から市販されているＯＭＹＡＣＡＲＢ  ＦＴ（登録商標）、または、ジョージア州アルファレッタのイメリス・パフォーマンス・ミネラルズ（Ｉｍｅｒｙｓ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍｉｎｅｒａｌｓ  Ｉｎｃ．）から市販されているＳｕｐｅｒｃｏａｔ（登録商標）を含むが、それらに限定されない。市販の硫酸バリウムの一例は、オハイオ州メンターのポーラ・ミネラルズ（Ｐｏｌａｒ  Ｍｉｎｅｒａｌｓ）から市販されているＢＡＲＩＴＥ２０７５（登録商標）である。
【００２３】
少なくとも１種の充填剤が、高及び低アスペクト比の充填剤の充填剤の混合物を含む場合、充填剤混合物は、あらゆる好適な重量パーセントの高及び低アスペクト比の充填剤を含んでもよい。例えば、混合充填剤は少なくとも５０重量％の高アスペクト比の充填剤を含んでもよい。一実施形態では、混合充填剤は約５０重量％から約８０重量％の高アスペクト比の充填剤及び約２０重量％から約５０重量％の低アスペクト比の充填剤でもよい。
【００２４】
本発明の一態様によれば、ポリオレフィンはあらゆる好適なポリオレフィンでもよい。例えばこれらに限定されないが、ポリオレフィンはポリプロピレンホモポリマー、ポリプロピレン耐衝撃性コポリマー、エチレンプロピレンランダムコポリマー、高密度ポリエチレン、またはそれらの組み合わせからなる群から選択することが可能である。ポリオレフィンは、あらゆる所望の重量パーセント、例えば６０／４０の混合、または複合材料の望ましい耐衝撃性を得るのに十分な混合割合での、ホモポリマーポリプロピレン及び耐衝撃性コポリマーポリプロピレンの混合物であってもよい。
【００２５】
本発明の一態様によれば、ポリマー複合材料はポリオレフィン及び少なくとも１種の無機充填剤のみから実質的になってもよい。しかしながら、ポリマー複合材料は、当業者に公知のあらゆる添加物をさらに含むことも可能である。例えばこれらに限定されないが、添加物は着色剤、複合材料を加工するために一般的に使用されるもの等の加工助剤、またはそれらの組み合わせを含むことが可能である。
【００２６】
本発明の一態様によれば、使い捨て蓋は、本明細書中では熱成形工程を採用しているが熱成形または射出成型工程を含む多様な従来の製造工程及び成形工程により形成することが可能である。一製造方法によれば、ポリオレフィン樹脂のペレットを二軸押出機内で溶解される。少なくとも１種の無機充填剤の粉末を、ポリオレフィン溶融物と混合及び／または溶融物中に加えて、混合物を形成する。混合物はダイを通して押出されて、押出シートを形成する。押出シートはその後、所望の使い捨て蓋の形状に熱成形される。代案として、ペレット形状の充填剤含有量の高い無機充填された化合物を、一般的な配合工程から製造することができ、ペレットは更にシート押出工程において所望の充填剤含有量にまで希釈される。
【００２７】
蓋の厚さは所望に応じて選択されてよいが、一般的には約０．１５インチ未満であり、好ましくは約０．０３５インチ未満である。蓋は約０．０１インチから約０．０２５インチの厚さであることが好ましい。蓋は、ポリオレフィン／充填剤混合物の自然な色、若しくは他の多様な色、またはそれらの組み合わせによる色でもよい。当該技術分野において周知の通り、蓋の高さ、重量、形状及びデザインは、所望に応じて、コーヒーカップ等の適した熱い飲み物の容器に合わせるために選択されてよい。例えば、蓋の重さは約３グラムから約４グラムでもよい。例示的な蓋のデザインは、これらに限定されないが、米国特許第７，８１９，２７１号、第７，７８９，２６０号、第７，６９１，３０２号、第Ｄ５５６，５７３号、第Ｄ５４４，７９３号、第Ｄ５４１，６５１号、第Ｄ５４１，６５０号、第Ｄ５４１．１５３号、第Ｄ５４０，６７５号、第Ｄ５４０，６７４号、第Ｄ５４０，６７３号、第Ｄ５４０，６７２号、第Ｄ５４０，１６６号、第Ｄ５４０，１６５号、第Ｄ５３９，６４６号、第Ｄ５３３，７７８号、第Ｄ６３５，８５５号、第７，７３１，０４７号、第７，５１３，３８２号、第７，２４６，７１５号、第Ｄ５４０，１６７号、第Ｄ５３９，６５０号、第Ｄ５３９，６４９号、第Ｄ５３６，２４９号、第Ｄ５３５，５６１号、第７，１５９，７３２号、第７，１５６，２５１号、第７，１３４，５６６号、第７，１３１，５５１号、第Ｄ５３０．６０２号、第７，０６３，２２４号、第Ｄ５１４，４４５号、第Ｄ５１４，４４４号、第６，８７４，６４９号、第６，７３２，８７５号、第Ｄ４８９，２６０号、第Ｄ４８５，７５８号、第６，６７９，３９７号、第６，６４４，４９０号、第Ｄ４７８，００６号、第Ｄ４７７，２２３号、第Ｄ４７６，８９１号、第Ｄ４７６，５６６号、第４，７５３，３６５号、第Ｄ２８７，９１９号、第４，６１５，４５９号、及び第４，５８９，５６９号に記載され示されているものも含み、各出願の内容は参照により本明細書に完全に援用される。
【００２８】
開示された主題の一側面によれば、荷重たわみ温度（「ＤＴＵＬ」）としても知られる熱変形温度（「ＨＤＴ」）はＡＳＴＭ  Ｄ６４８‐０６、Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｕｎｄｅｒ  Ｆｌｅｘｕｒａｌ  Ｌｏａｄ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｅｄｇｅｗｉｓｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ（２００６）に従って決定することができる。限定ではなく例示の目的で、表１は、未希釈の耐衝撃性ポリスチレン、未希釈のポリプロピレン（「ＰＰ」）、未希釈の高密度ポリエチレン（「ＨＤＰＥ」）、及び開示される主題に従う、様々な無機物充填の複合材料について、ＡＳＴＭ  Ｄ６４８−０６規格（２００６）に従い測定された、熱変形温度を示す。表１に提供されたデータは、長さ１０１．６ｍｍを備え、公称で幅１２．７ｍｍ、厚さ３．１７ｍｍに射出成型された棒に基づいている。２．５Ｎの負荷が加えられて０．４５５ＭＰａ（６６ＰＳＩ）の繊維圧力が達成される。熱媒体の温度は、２．０℃／分で傾斜させる。あらゆる低温クリープを可能にするため変形を３０℃にて０に再設定する。サンプルが更に０．２５ｍｍ変形した温度を熱変形温度であるとみなす。限定ではなく例示の目的で、図１は、表１に提供された熱変形温度データのグラフ表示を提供する。特に、図１は、無機充填剤内容物の機能としての熱変形温度の向上を、ポリプロピレン若しくは高密度ポリエチレンの、それぞれタルク若しくは炭酸カルシウムとの４つの異なる組み合わせについて、コントロールとしての未希釈の耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）と比較して、示す。
【００２９】
表１．ＨＩＰＳ、ＰＰ、ＨＤＰＥ及び無機物充填の複合材料の、荷重たわみ温度及び鋳型内収縮率
【表１】
2014512444.tif 000003
【００３０】
表１及び図１のデータから分かるように、未希釈の耐衝撃性ポリスチレンは、８７℃の熱変形温度を備え、コーヒーが淹れられ、提供される温度の範囲内にある。ポリプロピレンコポリマーまたはポリプロピレンホモポリマー／コポリマー混合物の熱変形温度は、約７９℃〜８０℃で、未希釈の耐衝撃性ポリスチレンよりも低い。未希釈の高密度ポリエチレンの熱変形温度は、約６９℃であるが、しかしながら、未希釈の高密度ポリエチレンからなる蓋が十分な機能を果たすであろう温度範囲の外であることが示される。
【００３１】
表１で開示される主題に従う実施例１〜２０は、異なる無機充填剤レベルにおける、様々なポリオレフィンと無機充填剤との組み合わせの熱変形温度を示す。異なるポリオレフィンと無機充填剤との組み合わせのうち、炭酸カルシウム充填のポリオレフィンは、無機内容物が増やされるに従って、それぞれの未充填（すなわち、未希釈）のポリオレフィンと比較して、熱変形温度が緩やかに増大した。対照的に、タルク充填のポリオレフィンは、無機内容物が増やされるに従って、熱変形温度が非常に大きく増大した。意外にも、約１０重量％と同程度に低いタルクの含有量でも、タルク充填のポリプロピレンは、熱変形温度がより顕著に増大した。
【００３２】
表１及び図１のデータに示されるように、開示される主題に従うポリマー複合材料は、故に耐衝撃性ポリスチレンに対して、同程度、同等または高い熱変形温度と共に提供され得る。例えば、耐衝撃性ポリスチレンに対して同等又は高い熱変形温度を達成するために、無機充填剤が高アスペクト比の無機物（例えば、タルク）を含む場合、ポリマー複合材料は、約１０重量％程度の少量の無機充填剤を含めばよい（実施例１２参照）。実際、図１に示されるように、ポリプロピレンが使用された際には、耐衝撃性ポリスチレンと同じ熱変形温度を達成するために必要とされるタルクは１０重量％よりも更に少ない。対照的に、無機充填剤が低アスペクト比の無機充填剤（例えば、炭酸カルシウム）を含む場合、耐衝撃性ポリスチレンに対して同等又は高い熱変形温度を達成するために、ポリマー複合材料は少なくとも約２０重量％の無機充填剤を含んでよい（実施例１７参照）。
【００３３】
実施例２に示されるように、ポリオレフィンが高密度ポリエチレンを含み、無機充填剤が高アスペクト比の無機充填剤（例えば、タルク）を含み、ポリマー複合材料が少なくとも約２０重量％無機充填剤を含むとき、熱変形温度は耐衝撃性ポリスチレンのそれよりも高くなる。実施例１０に示されてように、ポリオレフィンが高密度ポリエチレンを含み、無機充填剤が低アスペクト比の無機充填剤（例えば、炭酸カルシウム）を含み、ポリマー複合材料が少なくとも約５０重量％の無機充填剤を含むとき、熱変形温度は耐衝撃性ポリスチレンのそれよりも高くなる。実施例１２に示されるように、ポリオレフィンがポリプロピレンを含み、無機充填剤が高アスペクト比の無機充填剤（例えば、タルク）を含み、ポリマー複合材料が少なくとも約１０重量％の無機充填剤を含むとき、熱変形温度は耐衝撃性ポリスチレンのそれよりも高くなる。実施例１７に示されるように、ポリオレフィンがポリプロピレンを含み、無機充填剤が低アスペクト比の無機充填剤（例えば、炭酸カルシウム）を含み、ポリマー複合材料が少なくとも約２０重量％無機充填剤を含むとき、熱変形温度は耐衝撃性ポリスチレンのそれよりも高くなる。
【００３４】
限定ではなく例示の目的で、表１と図２は、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、耐衝撃性ポリスチレン並びに無機物充填のポリプロピレン及び無機物充填の高密度ポリエチレンの収縮特性を示す。収縮率は、ＡＳＴＭ  Ｄ９５５（１９９６）  Ｓｔａｎｄａｒｄに従って、前記Ｓｔａｎｄａｒｄに従い且つ当該技術分野において周知のように、１２．７ｍｍ×３．２ｍｍ×１２７ｍｍの寸法の射出成型した棒を使用して、測定してよい。無機物充填のポリプロピレンは、耐衝撃性ポリスチレンと比較して、収縮時の型ずれというポリプロピレン（未希釈）の不利を克服することができ、そのため、約０．５％から約１．０％の間の同様の収縮率の部分を作るために、既存の耐衝撃性ポリスチレンの工法を使用することが可能となる。例えば、図２に示されるように、２０〜４０％タルクのタルク充填ポリプロピレンは、収縮率の観点から耐衝撃性ポリスチレンと置き換えるのに適している。同様に、無機物充填の高密度ポリエチレンは、ポリプロピレンと比較して、収縮時型ずれという高密度ポリエチレンの不利を克服することができ、そのため、約１．２５％から約１．７５％のポリプロピレンと同様の収縮率を備える無機物充填の高密度ポリエチレン部分を作るために、既存のポリプロピレンの工法を使用することが可能となる。例えば、図２に示されるように、３０〜５０％タルクのタルク充填高密度ポリエチレンは、収縮率の観点から未希釈のポリプロピレンと置き換えるのに適している。
【００３５】
本発明の別の態様によれば、ポリマー複合材料は耐衝撃性ポリスチレンよりも低いカーボンフットプリントを有する。例えば、ポリマー複合材料は、温室効果ガス排出量が耐衝撃性ポリスチレンよりも少ない。限定ではなく例示の目的で、表２は開示される主題に従う蓋の、生産から廃棄まで（揺り籠から墓場まで）の温室効果ガス排出量を、耐衝撃性ポリスチレンの蓋と比較して示す。２つの蓋は、同様の剛性を有し、熱い飲み物のカップとして同様に機能する。比較例は、厚さ約０．０２１４インチ、重量約３．８３グラムの耐衝撃性ポリスチレンのシートでできている。開示される主題に従う実施例は、４０重量％タルク充填−ポリプロピレンを含み、厚さ０．０１６７インチ、重量は約３．３２グラムのシートでできている。１０，０００片の基本単位を使用して、温室効果ガスの排出量を計算した。いくつかの要因が、開示される主題に従う実施例における顕著に少ない温室効果ガスの排出に寄与している。これらの要因は、ポリマーの密度、ベースとなるポリマー及び無機物のＧＨＧ排出量、並びに複合材料中に加えた無機物の量を含む。図２に示されるように、タルク充填のポリプロピレンの蓋は、耐衝撃性ポリスチレンでできた同様の機能を有する蓋と比較して、温室効果ガスの排出を５０％近く低減することができる。
【００３６】
表２．典型的な熱い飲み物のカップの蓋の温室効果ガス排出量
【表２】
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【００３７】
本出願では本願明細書において特定の好適な実施形態について記載するが、当業者ならば、本出願の範囲から逸脱しない限り、本願には多くの変化及び改良がなされ得ることを認識するであろう。例えば、本出願はコーヒーカップ等の熱い飲み物の容器のための使い捨て蓋について記載するが、本出願に従うポリマー複合材料は、無機物充填のポリマーの熱変形温度の改良が所望される、施蓋（蓋をすること）以外の応用において、使用することができる。このように、本出願は添付の請求項及びその同等物の範囲内にある変化及び変更を含むことを意図する。更に、本出願の一実施形態の個別の特徴は、一実施形態について本明細書中に記述されるかまたは図面に示され、他の実施形態では示されないものの、一実施形態の個別の特徴は、１つ若しくは複数の別の実施形態または複数の実施形態の特徴と組み合わることが可能であることは明らかである。
【００３８】
下記で請求される具体的な実施形態に加えて、本出願は、従属の下記で請求される特徴と上記で開示されている特徴とのあらゆる他の可能な組み合わせを有する他の実施形態をも対象とする。このように、本出願が具体的にあらゆる他の組み合わせを有する他の実施形態をも対象とすると認識されるように、従属請求項に示され上記に開示される特定の特徴は、本出願の範囲内で、他の方法で互いに組み合わせてもよい。そのため、前述の本出願の具体的な実施形態の記載は、例示及び説明を目的として示される。本出願で開示された実施形態に包括させるかまたは本出願を限定することを目的とするものではない。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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