(57)【要約】  ａ）１つ以上のデンプンおよび可塑剤（例えば、グリセリン）、ｂ）非生分解性材料の生分解に寄与する微生物と相互作用するＯＸＯ材料および／または添加剤として当技術分野で知られる添加剤、から形成される炭水化物系ポリマー材料と、それ自体は生分解性ではないプラスチック材料とをブレンドすることによって、当該プラスチック材料を生分解性にする方法が、本明細書に記載される。当該炭水化物系ポリマー材料は、非生分解性材料よりも結晶性が低く、例えば、実質的に非晶質であり、２０％以下の結晶化度を有する。生分解を引き起こす条件下で試験した場合、このブレンドは炭水化物系ポリマーの含有量よりも多い程度まで生分解する。
2021523957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それ自体は生分解性ではないプラスチック材料に生分解性を付与する方法であって、
それ自体は生分解性ではないプラスチック材料を提供することと、
炭水化物および可塑剤から形成される１つ以上の炭水化物系ポリマー材料を提供することと、
酸素、紫外線、または微生物作用のうちの少なくとも１つと組み合わせて、前記それ自体は生分解性ではないプラスチック材料の生分解を可能にする少なくとも１つの分解添加剤を提供することと、
前記炭水化物系ポリマー材料、前記プラスチック材料、および前記分解添加剤をブレンドすることと、を含み
前記プラスチック材料の炭素原子の少なくとも２５％が、模擬埋立て条件、模擬堆肥条件、または模擬海洋条件で、約１８０日以内に二酸化炭素またはメタンのうちの少なくとも１つの炭素原子になる、方法。
【請求項２】
前記分解添加剤が、紫外線および／または酸素の作用によって前記ポリマー材料の生分解を高める材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記分解添加剤が、遷移金属の塩を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記塩が、鉄、マグネシウム、マンガン、またはコバルトの塩である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記分解添加剤が、コバルトの塩を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記分解添加剤が、前記それ自体は生分解性ではないプラスチック材料の生分解を高める１つ以上の微生物を生育する組成物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記分解添加剤が、糖または窒素含有材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記添加剤が、麦芽抽出物、マルトース、ラクトース、キシロース、グルコース、ガラクトース、ペプトン、酵母抽出物、またはアスパラギンのうちの１つ以上を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記添加剤が、キシロースを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの微生物が、酵素ラッカーゼを分泌する、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記微生物が、１つ以上の菌類を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記微生物が、１つ以上の細菌を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１３】
前記添加剤が、ポリ（メチルメタクリレート）グラフト化二酸化チタン、銅フタロシアニン増感二酸化チタン、セリア、酸化亜鉛、硫化銅、またはバナジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトネートのうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記添加剤が、前記微生物によって分泌された酵素と相互作用し、前記非生分解性ポリマーの加水分解を惹起する、請求項６に記載の方法。
【請求項１５】
それ自体は生分解性ではないプラスチック材料に生分解性を付与する方法であって、
それ自体は生分解性ではないプラスチック材料を提供することと、
炭水化物および可塑剤から形成される１つ以上の炭水化物系ポリマー材料を提供することと、
酸素、紫外線、または微生物作用のうちの少なくとも１つと組み合わせて、前記それ自体は生分解性ではないプラスチック材料の生分解を可能にする少なくとも１つの分解添加剤を提供することと、
前記炭水化物系ポリマー材料、前記プラスチック材料、および前記分解添加剤をブレンドすることと、を含み
前記プラスチック材料の炭素原子の少なくとも２５％が、模擬埋立て条件、模擬堆肥条件、または模擬海洋条件で、約３年以内に二酸化炭素およびメタンのうちの少なくとも１つの炭素原子になる、方法。
【請求項１６】
生分解性組成物であって、
通常は非生分解性のポリマーと、
炭水化物および可塑剤から形成される炭水化物系ポリマー材料と、
（ｉ）ＯＸＯ添加剤、（ｉｉ）前記通常は非生分解性のポリマーを生分解する微生物に栄養および／もしくは培養環境を提供する糖もしくは他の有機材料、または（ｉｉｉ）前記通常は非生分解性のポリマーを生分解する微生物に栄養および／もしくは培養環境を提供する無機塩、のうちの少なくとも１つを含む分解添加剤と、を含む組成物。
【請求項１７】
前記分解添加剤が、遷移金属の塩であるＯＸＯ分解剤を含む、請求項１６に記載の組成物。
【請求項１８】
前記塩が、コバルト、ニッケル、マグネシウム、マンガン、鉄、または亜鉛の塩である、請求項１６に記載の組成物。
【請求項１９】
前記分解添加剤が、前記組成物が廃棄される環境に存在する微生物に栄養を提供する有機材料を含む、請求項１６に記載の組成物。
【請求項２０】
前記分解添加剤が、触媒として、微生物によって産生された酵素と相互作用し、前記非生分解性ポリマーの加水分解を促進する、請求項１６に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
従来の石油化学系プラスチックは、強く、軽量で、耐久性があるように配合されている。このため、それらは無数の消費者製品で大量に使用されている。しかし、これらのプラスチックは一般にかなりの程度まで生分解性ではなく、その結果、何億トンものプラスチックが埋立て地に放置され、海に浮動している。プラスチック廃棄物の量を減らそうと、石油化学系のプラスチックを使用して通常製造されるいくつかの物品は、生分解性材料を使用して製造されている。
【０００２】
大量のポリエチレンやポリプロピレンなどの石油化学系プラスチック材料、および他の多くのプラスチック（ポリエチレンテレファレートポリエステル、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ナイロンなど）は、通常、容易に生分解されない。通常、石油化学原料ではなく、再生可能または持続可能な供給源から供給され得るような材料のいわゆる「グリーン」プラスチックでさえ事情は同じである。
【０００３】
最近、ＵＶおよび／またはＯＸＯ分解性添加剤（例えば、Ｗｉｌｌｏｗ  Ｒｉｄｇｅ  ＰｌａｓｔｉｃｓのＰＤＱ−Ｍ、ＰＤＱ−Ｈ、ＢＤＡ、およびＯｘｏＴｅｒｒａ（商標）添加剤、ＬｉｆｅＬｉｎｅのＯＸ１０１４Ａｄｄｉｔｉｖｅ、または有機添加剤（例えば、ＥｎｓｏのＥｎｓｏ  Ｒｅｓｔｏｒｅ（登録商標）、Ｂｉｏ−Ｔｅｃ  ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌのＥｃｏＰｕｒｅ（登録商標）添加剤、ＥＣＭ  ＢｉｏｆｉｌｍｓのＥＣＭ  Ｍａｓｔｅｒｂａｔｃｈ  Ｐｅｌｌｅｔｓ添加剤、またはＢｉｏＳｐｈｅｒｅ（登録商標））生分解性プラスチック添加剤など）を添加することにより、このようなプラスチック材料をさらに一層分解性にする取り組みが行われている。ＯＸＯ分解性添加剤は材料の長い炭素鎖を破壊することが知られており、材料をより生分解しやすくさせる。この様式でのプラスチック材料の分解は、ＵＶおよび／または酸素の作用による。後続の作用は、一般的に、微生物、細菌、または菌類によって始まる。このような添加剤の使用は、一部のプラスチック業界団体（例えば、ＳＰＣ、ＡＰＲ、ＦＰＡ、および／またはＢＰＩ）、欧州連合および一部の州、特にカリフォルニア州などの政府機関によって難色を示されることが多い。分解性の程度（特に生分解性）および惹起される分解速度は遅すぎると考えられることが多く、ＵＶおよび／またはＯＸＯ添加剤は、プラスチックを、所望のように二酸化炭素（ＣＯ２）、水（Ｈ２Ｏ）、および／またはメタン（ＣＨ４）などの天然材料に実際に変換するのではなく、このようなプラスチック材料が基礎となるベースプラスチック材料の小片（「マイクロプラスチック」）へと物理劣化するのを加速する構造の断片化または分解を単に開始することができるだけである。欧州連合や一部の州などの一部の管轄区域では、このような主張は誤解を招くと見なされるため、このような添加剤の使用を阻むか、または使用の禁止を提案するか、または少なくとも添加剤を含むプラスチックの生分解性の主張を除外する、政策を採用している。
【０００４】
このような政府機関は、ＯＸＯ添加剤が、（日光暴露からの）ＵＶ光および／または酸素への曝露により、プラスチック物品自体のマクロ構造の破壊を単に加速することができるだけであると考えている。このような特殊プラスチックは、一定時間枠（例えば、５年、３年、または１年）内で実際に目立つ程度まで生分解しないが、単に強度を失い、ひび割れ、小片に砕ける場合がある。その結果、ポリエチレンまたは他のベースプラスチック材料の小片の山ができ、これは、ＵＶおよび／またはＯＸＯ添加剤の存在により、ボトル、フィルム、または他の物品が時間とともに物理的に分解するためである。しかしながら、ポリエチレンまたは他のベースプラスチック材料の重量分率は実質的に同じままである場合があり、実際には基本元素への有意な生分解は起きていない。物品がもろくなり、ひび割れ、小片に砕け、ポリエチレンまたは他のベースポリマーの多数の小片が残るため、分解は主に物理的なものであり得る。このようなプラスチック材料への「生分解性」という用語の適用は、ポリマー材料自体の完全な生分解が実際には起きていないことがあるため（例えば、プラスチックの実質的な部分がＣＯ２、ＣＨ４、Ｈ２Ｏなどに分解される場合）、誤称と見なされる場合がある。
【０００５】
さらに、生分解性であると言われるプラスチックのメーカーは、有機材料などの化学分解添加剤を組み込むことができ、これらの添加剤は、個別にまたはＯＸＯ添加剤と組み合わせて、作用し、ある程度の生分解を達成する。しかしながら、これらの添加剤は、生分解が非常に遅い場合があるため、価値が限られていると考える人もいる。さらに、添加剤の組成は、通常、企業秘密であるが、添加剤はＵＶおよび／またはＯＸＯ添加剤の組成と類似または同一であると結論付ける人もる。化学添加剤が実際に基本元素への十分な生分解を惹起することへの疑いのため、一部のプラスチック業界団体および規制当局は、特に、真の生分解を惹起すると主張してプラスチック組成物にいわゆる有機添加剤を含めることについて同様に難色を示している。
【０００６】
「ＯＸＯ添加剤」および「ＵＶ添加剤」という用語は、本明細書では同義に用いられ、実質的な生分解の有無にかかわらず、酸素またはＵＶ照射への曝露下でプラスチックポリマー鎖の断片への崩壊を引き起こす化学剤を指す。
【０００７】
「化学添加剤」という用語は、廃棄環境で微生物と相互作用することによりプラスチック材料の分解および／または生分解を引き起こすためにプラスチック製品と混合され得る材料、しばしば有機物を指すために本明細書で用いられる。添加剤は、酵素などの微生物の分泌物とともに作用し得るか、または微生物の成長およびコロニー形成を促進する栄養を提供し得る。このような機能は、「細胞媒介性」分解または生分解として記載される場合がある。
【０００８】
「分解添加剤」という用語は、酸化および／または化学攻撃および／または微生物の異化によるポリマー鎖の分解を促進するために、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのプラスチックと混合されるＯＸＯ添加剤および／または化学添加剤のいずれかまたは両方を指すために本明細書で用いられる。
【０００９】
本明細書で用いられる「生分解」という用語は、ポリマーの全体または一部を二酸化炭素、メタン、および／または水などの基本元素に変換することを指す。
【発明の概要】
【００１０】
本出願人の同時係属出願第１５／６９１，５８８号は、炭水化物系ポリマー材料（商業的にＮｕＰｌａｓｔｉＱ（登録商標）（本出願人から入手可能である）として知られているの一部を添加することにより、通常は生分解性ではないプラスチック物品に生分解性を付与する方法を開示しており、これは、プラスチック材料とブレンドされて、埋立て地、堆肥条件、および／または海洋環境で見られるような微生物が十分な量で見られる条件にさらされると、驚くべきことに、このようなプラスチック材料に実質的な生分解性を付与することがわかった。
【００１１】
本出願は、炭水化物系ポリマーおよび非生分解性プラスチックのブレンドに上記のような分解添加剤を添加することにより、従来の実質的に非生分解性のプラスチックと、出願人から入手可能なＮｕＰｌａｓｔｉＱ（登録商標）などの炭水化物系ポリマー材料とのブレンドにおいて生分解性の強化を達成する組成物および方法を対象とする。炭水化物系ポリマーおよび非生分解性プラスチックのブレンドは、実質的なレベルの生分解性、さらには完全な生分解性を達成するが、分解添加剤の存在は、このようなブレンドの生分解性（例えば、速度および／または程度）を大幅に強化できる。
【００１２】
したがって、本発明は、ポリエチレンおよび他のプラスチックポリマーなどの生分解性プラスチックにおける従来技術の分解添加剤と本出願人のＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料との複合効果の利益をもたらす。したがって、ポリエチレンやポリプロピレンなどの従来の非生分解性プラスチックに分解添加剤（ＯＸＯ添加剤など）が存在すると、紫外線および／または酸素の存在下でプラスチックの分解が引き起こされ得ると考えられ、これは、（実質的に完全な生分解ではなく）断片化およびおそらく限定された生分解をもたらすように思われるが、紫外線および／または酸素とともに微生物の存在下で、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ（登録商標）として知られる本出願人のデンプン系組成物を含むプラスチックブレンドにおける分解添加剤の存在は、添加剤を含まないブレンドで発生するよりも速く、またはより完全にプラスチックの生分解を引き起こす。ポリマープラスチック材料の真の生分解に寄与する微生物と相互作用する能力のために、添加剤、多くの場合、上で特定されたような有機添加剤が含まれる場合に、同様の結果が得られる。典型的には、分解添加剤は、添加剤の効力に応じて、最終ブレンドの約０．３重量％〜約５重量％の濃度でブレンド中に存在し、その最終比率は、有効性についての通常試験によって容易に決定することができる。添加剤（複数可）は、非生分解性プラスチックとブレンドする前にＮｕＰｌａｓｔｉＱに組み込まれるか、ＮｕＰｌａｓｔｉＱとブレンドする前に非生分解性プラスチックとブレンドされてもよく、または非生分解性プラスチックおよびＮｕＰｌａｓｔｉＱがプラスチック製品の製造時にブレンドされるブレンドに添加されてもよい。分解添加剤は、プラスチック業界で相溶化剤、酸化防止剤などの通常の成分をブレンドすることで知られる従来の押出成形またはブレンド操作によって導入される。
【００１３】
前述の添加剤を含むＮｕＰｌａｓｔｉＱ／生分解性ブレンドは、ＯＸＯ添加剤の場合、埋立て地、海洋、および／もしくは堆肥環境で、または日光にさらされる廃棄環境でさえ、あるレベルの生分解（すなわち、二酸化炭素および／またはメタンおよび／または水への分解）を達成することができ、分解添加剤を含まないプラスチックよりも速く、場合によってはより完全である。生分解の程度は、例えば、ＡＳＴＭ  Ｄ  ５３３８（埋立て地などの嫌気性条件）およびＡＳＴＭ  Ｄ  ６４００（堆肥などの好気性条件）を含む様々な試験で測定され得る。
【００１４】
本発明の組成物および方法は、ＮｕＰｌａｓｔｉｃ（登録商標）の開発前は、あまり生分解性ではないと考えられていたいくつかのプラスチック材料に強化された生分解性を付与する能力を実証し、その例には、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびポリスチレンなどの他のポリオレフィンが含まれ得るが、これらに限定されない。この現象は、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート）、ＡＢＳ、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリカーボネート、およびこれらの組み合わせなどの他の材料にも当てはまる。
【００１５】
このようなプラスチックと炭水化物系ポリマー材料であるＮｕＰｌａｓｔｉＱ、および分解添加剤のブレンドは、ポリマー材料を必要な成分と混合および配合するプラスチック業界の標準的な設備を使用して、押出しプラスチック製品、射出成形プラスチック製品、ブロー成形プラスチック製品、インフレーションフィルムプラスチック製品、押出もしくはキャストシートもしくはフィルム、熱成形プラスチック製品などの成形に使用するため、混合および加熱（例えば、溶融）することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明の上記および他の利点および目的が得られる方式のため、上で簡単に説明した本発明のより具体的な説明を、添付の図面に示すようなその特定の実施形態を参照することによって行う。これらの図面は本発明の典型的な実施形態のみを描写し、したがってその範囲の限定と見なされるべきではないことを理解し、本発明は、以下の添付の図面を使用することにより、さらに特異および詳細に記載および説明される。
【図１】炭水化物系ポリマー材料（ＮｕＰｌａｓｔｉＱ）および１つ以上の分解添加剤を含む本発明の組成物から物品を形成するための例示的プロセスの流れ図を示す。示されるように、炭水化物系ポリマーおよび分解添加剤は、１０４で非生分解性プラスチックと混合されるが、添加剤は、３つの成分すべての混合物を調製する前に、いずれかの材料と事前に混合してもよい。
【図２】本発明の生分解性材料を含む物品を製造するための製造システム例の構成要素を示す。
【図３】ＮｕＰｌａｓｔｉＱを形成するために使用される天然コーンスターチおよび天然ジャガイモデンプンのブレンドと比較したときの、ＢｉｏＬｏｇｉＱから市販されている例示的なＮｕＰｌａｓｔｉＱ炭水化物系ポリマー材料のＸ線回折パターンを示す。ＮｕＰｌａｓｔｉＱの独自構造は、その非晶質を含め、ポリエチレンなどの非生分解性ポリマーと密接にブレンドするという特性に貢献すると考えられる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ｉ．定義
本明細書で引用されるすべての刊行物、特許、および特許出願は、上記または下記を問わず、個々の刊行物、特許、または特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示された場合と同程度に、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００１８】
「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、または「によって特徴付けられる（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ  ｂｙ）」と同義である「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、包括的または制限がなく、追加の、未列挙の要素、または方法のステップを除外しない。
【００１９】
「本質的にからなる」という用語は、特許請求の範囲を、特定の材料またはステップ、ならびに特許請求された発明の「基本的および新規な特性（複数可）に実質的に影響を及ぼさないもの」に限定する。
【００２０】
本明細書で用いる「からなる」という用語は、特許請求の範囲で明記されていない任意の要素、ステップ、または成分を除外する。
本発明の特徴を説明する文脈において（特に以下の特許請求の範囲の文脈において）用いられる用語「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」および同様の指示対象は、本明細書で別段の指示がない限り、または明らかに文脈に矛盾していない限り、単数形および複数形の両方を網羅すると解釈されるべきである。したがって、例えば、「デンプン」への言及は、１つ、２つ、またはそれ以上のデンプンを含み得る。
【００２１】
本明細書で用いられる「フィルム」とは、領域または体積を分離し、品物を保持し、バリアとして、および／または印刷可能な表面として機能するために使用できる１つ以上のポリマー材料を含む薄い連続物品を指す。
【００２２】
本明細書で用いられる「バッグ」とは、商品を収容および／または輸送するために使用できる、比較的薄くて柔軟なフィルムで作られた容器を指す。
本明細書で用いられる「ボトル」とは、現在開示されているプラスチックから作製できる容器であり、典型的にはフィルムよりも厚く、典型的には開口部に隣接する比較的狭いネックを含む容器を指す。このようなボトルは、多種多様な製品（例えば、飲料、シャンプー、コンディショナー、ローション、石鹸、クリーナーなどのパーソナルケア製品など）を保持するために使用され得る。
【００２３】
他に明記されていない限り、本明細書で使用および説明されるすべてのパーセンテージ、比率、部、および量は重量による。
本明細書に記載される数、パーセンテージ、比率、または他の値は、その値、および当業者によって理解されるように、およそまたは近似的に記載された値である他の値も含み得る。したがって、記載された値は、所望の機能を実行するために、または所望の結果を達成するために記載された値に少なくとも十分に近い値、および／または記載された値に四捨五入される値を包含するよう十分広く解釈されるべきである。記載された値には、典型的な製造工程で予想される変動が少なくとも含まれ、記載された値の２５％以内、１５％、１０％、５％以内、１％以内などの値が含まれ得る。さらに、本明細書で用いられる「実質的に」、「同様に」、「約」、または「ほぼ」という用語は、依然として所望の機能を実行する、または所望の結果を達成する記載された量または状態に近い量または状態を表す。例えば、「実質的に」、「約」、または「ほぼ」という用語は、記載された量または値の２５％以内、１５％以内、１０％以内、５％以内、または１％以内である量を指す場合がある。
【００２４】
いくつかの範囲が本明細書に開示されている。追加の範囲は、特定のパラメータの例示として本明細書に開示される任意の値間で定義され得る。このような範囲はすべて企図されており、本開示の範囲内である。さらに、本明細書における値の範囲の列挙は、範囲内にある個々の値を個別に参照する簡略化方法として役立つことを意図している。本明細書に別段の指示がない限り、個々の値は、本明細書に個別に列挙されているように本明細書に組み込まれる。
【００２５】
本明細書および特許請求の範囲で用いられる成分、構成要素、条件などの量を表すすべての数字は、すべての場合において「約」という用語によって修飾されるものとして理解されるべきである。本発明の広い範囲を示す数値範囲およびパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の実施例に示される数値は可能な限り正確に報告される。ただし、数値には本質的に、それぞれの試験測定で見られる標準偏差に必然的に起因する特定の誤差が含まれる。
【００２６】
本明細書で用いられる「含まない」という句または類似の句は、組成物が記載された成分の０％を含む、すなわち、成分が組成物に意図的に添加されていないことを意味する。しかしながら、そのような成分は、適切な状況下で偶発的に形成されることがあり、例えば、偶発的な汚染物質などとして、含まれる別の成分内に偶発的に存在し得ることが理解されるであろう。
【００２７】
本明細書で使用される「実質的に含まない」という句または類似の句は、好ましくは組成物が記載された成分の０％を含むことを意味するが、例えば、偶発的な形成、偶発的な汚染により、または意図的な追加によってでさえも非常に低濃度で存在する可能性があることが理解されよう。そのような成分は、仮にあるとしても、１％未満、０．５％未満、０．２５％未満、０．１％未満、０．０５％未満、０．０１％未満、０．００５％未満、または０．００１％未満の量で存在し得る。
【００２８】
材料に関して本明細書で使用される「非生分解性」という用語は、材料（生分解性にするために添加された添加剤を含まない）が、日光、海、または埋立て地などの様々な典型的な廃棄条件にさらされた場合、限られた期間（例えば、１年、３年、または５年）に、例えば、二酸化炭素またはメタンにかなりの程度まで分解（特に生分解）しないことを意味する。しかしながら、十分な時間ならびに日光、酸素、および分解微生物の条件への曝露があれば、ほとんどのポリマー材料（例えば、通常「非生分解性」と見なされるものでさえ）は、長期間（例えば、数十年または数世紀）にわたって、通常ある限られた程度まで最終的に分解するか、またはさらに生分解する。
【００２９】
材料に関して本明細書で使用される「生分解性」という用語は、本明細書に記載の生分解添加剤の存在下でＮｕＰｌａｓｔｉＱを含む材料が、二酸化炭素、メタンおよび／または水などの基本元素に生分解することを意味する。
【００３０】
ＩＩ．序論
本開示は、とりわけ、このようなプラスチック材料を、（ａ）それ自体は生分解性ではないプラスチック材料に生分解性を付与するその能力のために特別に選択された炭水化物系（例えば、デンプン系）のポリマー材料、および（ｂ）分解添加剤とブレンドすることによって、それ自体は生分解性ではないプラスチック材料に生分解性を付与する方法を対象とする。炭水化物系ポリマー材料は「ＮｕＰｌａｓｔｉＱ」として知られており、出願人から入手可能である。この方法は、酸素への曝露、ＵＶによる照射、および生分解性微生物の存在下で添加剤が活性化される条件下での分解添加剤の包含など、添加剤への適切な処理を含む。分解添加剤は、（ｉ）ＯＸＯ添加剤（酸素および／もしくはＵＶによる分解を促進するように機能するとして当技術分野で知られている材料、ならびに／または（ｉｉ）微生物を引き付け、コロニー形成し、および／もしくは相互作用（栄養を提供する、および／または分泌物、例えば、酵素と反応することによりなど）することが知られている化学組成物、のうちの１つ以上であり、この微生物は、土壌、堆肥環境、および／または埋立て地など、このような生分解を促す環境で、言及されたプラスチックの分解を促進または惹起する。このような方法は、廃棄された多数のプラスチック品が、ポリマーの安定した状態で無期限に存在し続けるのではなく、埋立て地、堆肥の山、または同様の廃棄環境で生分解されることを可能にするという点で特に有益である。
【００３１】
さらに、物品が典型的な保管場所および使用環境（例えば、家庭、オフィス、倉庫などに保管される）に保管される場合には、このような物品の生分解は、容易に起こらないが、物品が、埋立て地、または堆肥、または分解を促進する微生物が存在する他の典型的な廃棄環境を模倣する環境か、またはそれらの環境に置かれる場合にのみ一般に生分解が起き始める。例えば、このような条件には、（ｉ）通常の周囲の「使用」または「保管」温度よりもいくらか高い温度、（ｉｉ）高い水分レベルへの曝露、（ｉｉｉ）埋立て地もしくは堆肥および同様の廃棄環境、または海／海洋環境に乏しい特定クラスの微生物への曝露、が含まれ得る。必要な微生物も存在しない限り、温度および湿度が上昇しても、このような物品の生分解は起こらないであろう。このような条件の組み合わせにより、このような材料のブレンドから形成された物品が生分解し始める。
【００３２】
炭水化物系ポリマー材料および１つ以上の分解添加剤をブレンドすると、典型的な非生分解性ポリマーのこのような生分解が可能になるメカニズムは理解されないかもしれないが、２つのプラスチック材料を一緒にブレンドすることは、おそらく非生分解性材料と密接に混合する炭水化物系ポリマー材料（ＮｕＰｌａｓｔｉＱ）の特性と相まって、ポリマー結合を攻撃する微生物によってプラスチックのポリマー鎖の破壊を引き起こす。適切な微生物の存在は、非生分解性プラスチック材料に関連する吸湿バリアを何らかの方法で破壊し、炭水化物材料を生分解する微生物が、炭水化物系ポリマー材料を生分解するだけでなく、隣接する通常は非生分解性のプラスチック分子をも生分解することを可能にする。炭素結合が破壊され、排出ガスの二酸化炭素および／またはメタンを捕捉し測定する試験に基づいて生分解を確認できる。このような結果は驚くべきものであり、予想外であり、特に有利である。ヘロインに記載される分解添加剤は、この環境内で作用して、微生物の機能を強化し、および／またはプラスチック材料を微生物によってより適切に攻撃され得る形態にする。
【００３３】
物品は、炭水化物系ポリマー材料および１つ以上の分解添加剤を、非生分解性のプラスチック材料と任意の順序で混合し、混合物を加熱し、ならびに混合物を成形（例えば、射出成形）し、混合物を押出し、混合物をブロー成形し、混合物をブロー形成し（例えば、インフレーションフィルムの形成）、混合物を熱成形するなどによって製造できる。分解添加剤なしで炭水化物材料と非生分解性材料とを混合して、添加剤なしの成分のブレンドを形成し、続いて、フィルムまたは射出成形部品などのプラスチック製品を製造する前の時点、おそらく直前に、炭水化物材料と非生分解性プラスチックとのブレンドにヘリンに記載された量の分解添加剤を添加することも企図される。本開示に照らして、他の様々なプラスチック製造プロセスが当業者には明らかであろう。
【００３４】
本明細書に記載の物品は、ボトル、ボックス、他の容器、シート、フィルム、バッグなどを含むがこれらに限定されない、任意の考え得る構造の形態で製造することができる。バッグおよびフィルムラップ用（例えば、製品の周りまたは上にラップするため）の薄いフィルムは、インフレーションフィルム装置を用いて容易に作製できる。
【００３５】
そのような物品の形成に使用するため、非生分解性プラスチック材料に生分解性を付与することが示されている適切な炭水化物系またはデンプン系のポリマー材料の例は、商品名「ＮｕＰｌａｓｔｉＱ」および以前は「ＥＳＲ」（  「Ｅｃｏ  Ｓｔａｒｃｈ  Ｒｅｓｉｎ」）で、ＢｉｏＬｏｇｉＱから入手できる。ＮｕＰｌａｓｔｉＱの具体例には、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ  ＧＰ、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ  ＸＰ、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ  ＸＤ、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ  ＢＣ、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ  ＭＢ、およびＮｕＰｌａｓｔｉＱＢＣが含まれるが、これらに限定されない。ＥＳＲの商品名では、このような材料は以前はＧＳ−２７０、ＧＳ−３００、およびＧＳ−３３０と呼ばれていた。このようなＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料の具体的な特性は、本明細書でさらに詳細に説明される。他の炭水化物系またはデンプン系のポリマー材料も、生分解性ではないプラスチック材料に生分解性を付与することができる限り、そしてその目的のために具体的に選択される限り、使用に適し得る。ＮｕＰｌａｓｔｉＱは、２０１７年４月７日に出願された出願人の係属中出願の第１５／４８１，８０６号および第１５／４８１，８２３号にさらに記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００３６】
適切な分解添加剤の例は、紫外線および／または酸素への曝露の条件下で、ポリエチレン、ポリプロピレン、他のポリオレフィン、ポリエチレンテレファレート、他のポリエステル、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリ塩化ビニル、ナイロン、およびポリカーボネートなどのポリマー材料をある程度まで分解または断片化することが当技術分野で知られている材料である。代表的な添加剤は、ＯＸＯ添加剤である（例えば、Ｗｉｌｌｏｗ  Ｒｉｄｇｅ  ＰｌａｓｔｉｃｓのＰＤＱ−Ｍ、ＰＤＱ−Ｈ、ＢＤＡ、およびＯｘｏＴｅｒｒａ（商標）、およびＬｉｆｅｌｉｎｅのＯＸ１０１４など）。このような添加剤を使用すると、光酸化は一般に酸化プロセスの誘発段階となる。紫外線照射は活性なラジカル形成を引き起こし、それが次にＣ−Ｃ結合の切断を引き起こし得る。一般に、ＯＸＯ添加剤は、コバルト、鉄、マンガン、マグネシウム、ニッケル、および／または亜鉛などの遷移金属の塩であるが、他の遷移金属を使用してもよい。ＯＸＯ添加剤には、鉛、水銀、またはカドミウムなどの重金属は含まれていない。適切な塩には、カルボン酸の塩およびジチオカルバミン酸塩が含まれるが、ハロゲン化物（例えば、塩化物）、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、塩素酸塩などの他の塩も可能である。このようなＯＸＯ添加剤のいくつかは、ＯＸＯ生分解性プラスチック協会によって発行され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる“Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｍｅｔａｌ  Ｓａｌｔｓ”、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｂｉｏｄｅｇ．ｏｒｇ／Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ％２０Ｍｅｔａｌ％２０Ｓａｌｔｓ％２０１．ｐｄｆ．、ならびに、その全体が参照により本明細書に組み込まれるＮｏｒｅｅｎ  Ｌ．Ｔｈｏｍａｓ，Ａｎｄｒｅｗ  Ｒ．ＭｃＬａｕｃｈｌｉｎ，Ｊａｎｅ  Ｃｌａｒｋｅ、およびＳｔｕａｒｔ  Ｇ．Ｐａｔｒｉｃｋ，“Ｏｘｏ−ｄｅｇｒａｄａｂｌｅ  ｐｌａｓｔｉｃｓ：ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  ｉｍｐａｃｔ  ａｎｄ  ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ”、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｃｉｖｉｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗａｓｔｅ  ａｎｄ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｖｏｌｕｍｅ  １６５，Ｉｓｓｕｅ  ＷＲ３，ｈｔｔｐｓ：／／ｄｓｐａｃｅ．ｌｂｏｒｏ．ａｃ．ｕｋ／ｄｓｐａｃｅ−ｊｓｐｕｉ／ｂｉｔｓｔｒｅａｍ／２１３４／１３９４１／４／ｗａｒｍ１６５−１３３．ｐｄｆに記載されている。ＯＸＯ添加剤は、通常、その効力に応じて、最終的な炭水化物系ポリマー／プラスチックブレンドの約０．３重量％〜５重量％の範囲の量で使用され、最適レベルは通常の試験によって容易に決定できる。代表的な量は、ＮｕＰｌａｓｔｉＱまたは他の炭水化物系ポリマー材料およびと非生分解性プラスチックの最終ブレンドの０．３％以下、１％以下、１．５％以下、２％以下、２．５％以下、５％未満、３％未満、２％未満、または１％未満を含む。
【００３７】
紫外光、および場合によっては、可視光の存在下でプラスチックの分解を促進する他の適切な類似のＯＸＯ型分解添加剤は、これにポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）をグラフトされたＴｉＯ２を含む、二酸化チタン（Ｙｉｎｇ  Ｌｕｏ、Ｘｉａｎｍｉｎｇ  Ｄｏｎｇ、およびＣｈａｏｑｕｎ  Ｚｈａｎｇ、「ポリエチレン複合マルチの劣化の加速」、Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ｏｎｌｉｎｅ、２０１７年５月１９日に記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）、ポリエチレンに使用される銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）感応型ＴｉＯ２光触媒（Ｊｉｎｇ  Ｓｈａｎｇ、Ｍｉｎｇ  Ｃｈａｉ、およびＹｏｕｇｆａ  Ｚｈｕ、「蛍光灯下ポリスチレンプラスチックの光触媒分解」、Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．２００３、３７（１９）、ｐｐ  ４４９４−４４９９に記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）、（高温でアニールされた）セリア、約２５０℃の温度でアニールされた酸化亜鉛、および硫化銅光触媒（Ａｐｅｋｓｈａ  Ｇｕｐｔａ、ＹＮ  Ｌａｋｓｈｍｉ、Ｒ。Ｍａｎｉｖａｎｎａｎ、Ｓ。ＮｏｙｅｌＶｉｃｔｏｒｉａ、「固相光触媒用の可視範囲光触媒ポリエチレンおよびポリ塩化ビニルの分解、ＪＣＣｈｅｍｓ、ｖｏｌ  ６２、Ｎｏ  １（２０１７）（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる））、最後に、バナジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（ＶＡｃ）、蛇紋岩、およびＣｌｏｉｓｉｔｅ  ３０Ｂ（ＣＬ）（ＺｅｈｒａＯｌｕｚおよびＴｅｏｍａｎＴｉｎｃｅｒ、「低密度ポリエチレンの紫外線誘発酸化分解用添加剤」、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、ＷｉｌｅｙＯｎｌｉｎｅ  Ｌｉｂｒａｒｙ、２０１６年１月１８日に記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）である。これらの材料は、通常、上記の量で使用される。
【００３８】
ＯＸＯ添加剤は、通常、酸素およびＵＶ光の暴露条件下で効果がある。
出願人のＮｕＰｌａｓｔｉｃ（登録商標）または本明細書に記載の別の炭水化物系ポリマー材料と組み合わせて使用される他の適切な分解添加剤は、ポリエチレンおよび／またはポリ塩化ビニルなどの他のポリマーなどのプラスチックを攻撃する酵素などの物質を産生、例えば、分泌することが知られている微生物の成長および活性を促進する材料である。例としては、ＥｎｓｏのＲｅｓｔｏｒｅ  （登録商標）、Ｂｉｏ−Ｔｅｃ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  のＥｃｏＰｕｒｅ  （登録商標）、ＥＣＭ  ＢｉｏｆｉｌｍｓのＥＣＭマスターバッチペレット１Ｍ、ＢｉｏｓｐｈｅｒｅのＢｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ  ２０１，Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ  ３０２、およびＥＰＩ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，  Ｉｎｃ  のＴＤＰＡ（商標）などの有機化学添加剤である。通常、これらの添加剤は組成物であり、多くの場合有機物であり、生分解性環境で有用な生物を生育および増殖させることが知られている。そのような材料は、微生物によって分泌される酵素との反応などによる微生物作用を促進すること、および／または微生物にコロニー形成および増殖を引き起こす微生物用の食物源を提供することが知られている。これらの材料は、加水分解、メタン生成および酢酸生成などのメカニズムを通じて、例えば、ポリオレフィンなどのポリマーの生分解を高める。
【００３９】
化学添加剤、通常は有機材料の存在下で増殖する一部の微生物は、ポリマーの炭素−炭素結合に作用するラッカーゼ、アミラーゼ、またはリパーゼなどの酵素を分泌するか、または他の方法で、出願人のＮｕＰｌａｓｔｉＱとブレンドした場合、より完全に生分解され得るプラスチック分子の分解を促進する。この現象に必要な酵素を提供する代表的な菌類は、Ｃｏｃｈｌｉｏｂｏｌｕｓ種である。このような菌類からの酵素ラッカーゼの産生に寄与する有機炭水化物分解添加剤の例は、マルトース、ラクトース、キシロース、グルコース、およびガラクトースなどの糖である。ペプトン、尿素、硝酸アンモニウム、酵母エキス、および硫酸アンモニウムなどの窒素源も、ラッカーゼを産生する培養物に添加し得る。ラッカーゼはポリ塩化ビニルの分解を促進することが知られている。微生物Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｎｉｇｅｒおよびＬｙｓｉｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ  ｅｙｌａｎｉｌｙｔｉｃｕｓ  ＳＤ  Ｂ９（Ｔ）の酵素ラッカーゼの増殖を促進してポリ塩化ビニルを分解する前述材料の機能は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるＴｉｒｕｐａｔｉ  Ｓｕｍａｔｈｉ，Ｂｕｄｄｏｌｌａ  Ｖｉｓｗａｎａｔｈ，Ａｋｕｌａ  Ｓｒｉ  Ｌａｋｓｈｍｉ  および  Ｄ．Ｖ．Ｒ．ＳａｉＧｏｐａｌ，“Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌａｃｃａｓｅ  ｂｙ  Ｃｏｃｈｌｉｏｂｏｌｕｓ  ｓｄｐ．Ｉｓｏｌａｔｅｄ  ｆｒｏｍ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｄｕｍｐｅｄ  Ｓｏｉｌｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅｉｒ  Ａｂｉｌｉｔｙ  ｔｏ  Ｄｅｇｒａｄｅ  Ｌｏｗ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｗｅｉｇｈｔ  ＰＶＣ”に見出すことができ、また参照によりその全体が本明細書に組み込まれるＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１６；９５１９５２７に見出すことができる。硝酸アンモニウム、硫酸マグネシウム、次リン酸カリウム、塩化カルシウム、および塩化カリウムを含む増殖培地で培養した微生物Ａｓｐｅｒｇｉｉｌｌｕｓ  ｎｉｇｅｒおよびＬｙｓｉｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ  ｘｙｌａｎｉｌｙｔｉｃｕｓの作用、続いてＵＶ照射の有無にかかわらず、ポリエチレンを分解するためのグルコース、麦芽抽出物、ペプトン、アスパラギン、硫酸マグネシウム、次リン酸カリウム、および塩酸チアミンを用いた処理は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるＡｔｅｆｅｈ  Ｅｓｍａｅｉｌｉ，  Ａｈｍａｄ  Ａｌｉ  Ｐｏｕｒｂａｂａｅｅ，Ｈｏｓｓｅｉｎ  Ａｌｉ  Ａｌｉｋｈａｎｉ，Ｆａｒｚｉｎ  Ｓｈａｂａｎｉ  Ｅｎｓｉｅｈ  Ｅｓｍａｅｉｌｉ  ｉｎ“Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌｏｗ−Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  （ＬＤＰＥ）  ｂｙ  Ｍｉｘｅｄ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｌｙｓｉｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ  ｘｙｌａｎｉｌｙｔｉｃｕｓ  ａｎｄ  Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｎｉｇｅｒ  ｉｎ  Ｓｏｉｌ，”Ｐｌｏｓ  Ｏｎｅ，ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２３，２０１３で論じられている。
【００４０】
ポリエチレンおよびポリプロピレンの生分解に活性があることが知られている他の細菌および菌類の議論は、Ｓｕｄｈａｋａｒ，Ａｒｋａｔｋａｒ，Ｄｏｂｌｅ，Ｂｈａｄｕｒｉ、およびＵｐｐａｒａ，Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ａｎｄ  ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ，Ｉｎｄｉａｎ  ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ  ７，Ｊａｎｕａｒｙ  ２００８，ｐｐ  ９−２２に見出すことができる。
【００４１】
上記の化学添加剤は、それらの個々の活性に応じて有効量で使用することができ、通常、ブレンド中の非生分解性プラスチック材料またはブレンド全体の約０．３重量％〜５重量％であるが、望ましい生分解結果を達成する能力に応じて、他の量で使用してもよい。化学添加剤は、埋立て地および海洋環境などの嫌気性条件で効果があり得る。
【００４２】
本発明のブレンドはまた、海洋での生分解に必要な微生物を生育することが知られている分解添加剤がブレンドに含まれる海洋環境において著しく生分解可能であり得る。
また、本発明に従って企図されるのは、両タイプの添加剤のブレンド中の存在であり、すなわち、ＯＸＯおよび化学添加剤の両方が、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ／非生分解性プラスチックブレンド中に存在し得る。本発明によるプラスチックの生分解のメカニズムは、最初にプラスチックの長いポリマー鎖を分解し、続いて微生物によってより小さな構成分子を同化することであると仮説を立てられている。ＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料とＯＸＯ添加剤との複合作用、それに続く本明細書に記載の微生物栄養分解添加剤によって生育された微生物による同化は、広範囲の環境、埋立て地、堆肥および海洋においてこのメカニズムを助長する。このようなプロセスは、「細胞媒介」と呼ばれることもある。
【００４３】
添加剤は、最終ブレンドを作製する前に炭水化物系ポリマーと混合する、ブレンドする前に非生分解性プラスチック材料に混合するなど、プラスチック業界で添加剤を混合する標準的な方法で添加してもよく、または炭水化物系ポリマー／非生分解性プラスチックを組み合わせたブレンドに混合してもよい。添加剤はまた、プラスチック系ポリマーとブレンドする前に、炭水化物系ポリマーなどとともにマスターバッチに組み込むことができる。出願人は、ＮｕＰｌａｓｔｉＱおよび従来のプラスチック材料（ＢｉｏＢｌｅｎｄの商品名、例えば、ＢｉｏＢｌｅｎｄ  ＸＰ、ＢｉｏＢｌｅｎｄ  ＸＤ、およびＢｉｏＢｌｅｎｄ  ＢＣを含むが、これらに限定されない）のマスターバッチブレンドを提供する。
【００４４】
１つ以上の分解添加剤（複数可）を含有する非生分解性プラスチック／ＮｕＰｌａｓｔｉＱブレンドでは、ブレンドされた製品中の炭素原子のかなりの部分またはすべてが、ＣＯ２およびまたはＣＨ４に微生物によって変換され得る。変換率は、部品の厚さ、微生物の数、微生物の種類、製品中のＣ１２（化石燃料由来の材料）とＣ１４（再生可能な原料）の比率、ブレンド中のプラスチックの種類、プラスチックの炭素結合の強さなど、いくつかの要因によって異なる。
【００４５】
ＮｕＰｌａｓｔｉＱおよびポリオレフィンのブレンドは、さらなる添加剤なしで生分解性であるが、一般に、本明細書に記載の分解添加剤の存在は、ブレンドの崩壊または断片化の速度および量を増加させることによって、ブレンドされたプラスチック製品の生分解を増強し得る。ＯＸＯ添加剤は、酸素または紫外線の存在下でプラスチック部品のマクロ構造を崩壊させる働きがあると考えられる。炭素結合がより小さな断片に分解される速度および程度を増加させると、一般に、存在する微生物がプラスチックをより容易に異化できると考えられる。炭素鎖の分子量が減少し、表面積が増加すると、微生物はより容易に材料に接近し消費することができる。化学添加剤は、プラスチック材料を分解する酵素を消費または生成する微生物を引き付けることにより、二酸化炭素などの排出ガスの生成とともに、生分解に寄与すると考えられる。両タイプの分解添加剤は、ポリマー鎖の分解に及ぼすＮｕＰｌａｓｔｉＱの効果を高める。
【００４６】
炭水化物系材料であるＮｕＰｌａｓｔｉＱが存在せず、分解添加剤のみを含むプラスチック製品は、酸素および／または光および／または有用な微生物がプラスチックの崩壊を引き起こすのに十分な濃度で存在する環境にさらされると、断片化または崩壊し始める場合がある。しかし、真の実質的な生分解が起こる可能性は低いことが多く、分解添加剤それ自体は、二酸化炭素およびメタンなどの基本元素まで十分に生分解するという所望の効果を発揮できないことがある。しかしながら、製品がＮｕＰｌａｓｔｉＱ（登録商標）を用いて作製される場合には、プラスチックはその後、嫌気性条件または光のない条件で依然として生分解でき、分解添加剤の存在は、真の生分解の速度および程度を高めると考えられる。
【００４７】
ＩＩＩ．例示的な物品および方法
図１は、それ自体は生分解性ではないプラスチック材料に生分解性を付与するために使用され得る例示的なプロセス１００を示す。１０２において、プロセス１００は、１つ以上の非生分解性プラスチック（例えば、ポリマー）材料（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、他のポリオレフィン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリ塩化ビニル、ナイロン、またはポリカーボネートを含むが、これらに限定されない）を提供することを含み得る。１０４において、プロセス１００は、１０２で提供される非生分解性プラスチック材料に生分解性を付与するというその認識された能力のため、ブレンドに含めるために特に選択されたＮｕＰｌａｓｔｉＱなどの１つ以上の炭水化物系ポリマー材料を提供することを含み得る。炭水化物系ポリマー材料および非生分解性プラスチック材料は、ペレット、粉末、カードル、スラリー、および／または液体などの所望の形態で提供できる。特定の実施形態では、材料はペレットの形態であり得る。この方法は、非生分解性プラスチックとブレンドする前に、プラスチック材料を炭水化物系ポリマー材料とブレンドすることをさらに含む。１０６において、分解添加剤は、炭水化物ポリマーおよび非生分解性プラスチックと混合されるが、前述のように、添加剤は、ブレンド前のポリマー成分、または炭水化物系ポリマー／プラスチックブレンドの最終ブレンドのいずれかに提供できる。
【００４８】
このような単純なブレンドは、驚くべきことに、プラスチックブレンド材料を生分解性にし、このような材料は、通常、以前はそのような特性を示さない。このようなブレンドはまた、単に炭水化物系材料の量を超える程度まで生分解性であり、通常は非生分解性プラスチックも生分解性であることを示している。結果として、このような材料のブレンドは完全に生分解性であり、このようなブレンドから形成された物品は同様に生分解性である。例として、ポリエチレン自体は生分解性ではないが、出願人は、本明細書に記載の特性を有するＮｕＰｌａｓｔｉＱ炭水化物系ポリマー材料および分解添加剤と、ポリエチレンとをブレンドすることにより、ポリエチレンに生分解性を付与することを発見し、その結果、炭水化物系ポリマー材料が生分解するだけでなく、それとブレンドしたポリエチレンも、炭水化物系ポリマー材料および添加剤とのブレンドの結果として生分解性になる。
【００４９】
このようなブレンドは、考えられる任意のプロセスを通じて、所望の物品に製造時に形成することができる。このような例は、押出しプロセスであろう。例えば、非生分解性プラスチック材料、ならびに生分解性を付与する能力のために選択された炭水化物系ポリマー材料および分解添加剤は、押出機（例えば、その１つ以上のホッパー）に供給できる。異なる材料は、押出機に、同じチャンバに、異なるチャンバに、ほぼ同時に（例えば、同じホッパーを介して）、または異なる時間に（例えば、異なるホッパーを介して、一方がスクリューに沿って他方より早く押出機に導入される）などで、供給され得る。多くのブレンド可能性が可能であることは明白である。
【００５０】
場合によっては、非生分解性プラスチック材料はポリオレフィンを含むことができる。例えば、そのようなプラスチック材料には、ポリエチレン、ポリプロピレン、他のポリオレフィン、ポリエステル、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリカーボネートなどが含まれ得るが、これらに限定されない。そのようなプラスチック材料は、石油化学源から、またはいわゆる「グリーン」もしくは持続可能な供給源（例えば、「グリーン」ＰＥ、ｂｉｏＰＥＴなど）から供給され得る。
【００５１】
炭水化物系ポリマー材料は、１つ以上のデンプンを含む複数の材料（例えば、混合物）から形成することができる。例えば、１つ以上のデンプンは、コーンスターチ、タピオカデンプン、カッサバデンプン、小麦デンプン、ジャガイモデンプン、米デンプン、モロコシデンプンなどの１つ以上の植物から製造することができる。いくつかの実施形態では、異なるタイプのデンプンの混合物を使用することができ、本出願人は、強度の相乗的増加をもたらすことを見出した。可塑剤はまた、炭水化物系ポリマー材料が形成される成分の混合物内に存在し得る。炭水化物系ポリマー材料を形成する際に水を使用することもできるが、完成した炭水化物系ポリマー材料には少量からごくわずかな量の水しか存在しない。
【００５２】
１つ以上の炭水化物系ポリマー材料は、主にデンプンから形成することができる。例えば、炭水化物系ポリマー材料の少なくとも６５重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも７５重量％、または少なくとも８０重量％が１つ以上のデンプンに起因し得る。一実施形態では、完成した炭水化物系ポリマー材料の６５重量％〜９０重量％が１つ以上のデンプンに起因し得る。無視できる含水量以外に、完成した炭水化物系ポリマー材料の残りは、可塑剤（例えば、グリセリン）に起因し得る。上記のパーセンテージは、炭水化物系ポリマー材料が形成される出発材料に対するデンプンのパーセンテージ、または可塑剤に由来するか、もしくはそれに起因する完成した炭水化物系ポリマー材料のその割合（例えば、炭水化物系ポリマー材料の少なくとも６５％が出発材料としてのデンプン（複数可）に起因し得る（から形成され得る））を表し得る。炭水化物系ポリマー材料を形成する際にいくらかの水が使用され得るが、実質的に炭水化物系ポリマー材料の残りは、グリセリンまたは別の可塑剤に起因し得る。完成した炭水化物系ポリマー材料には、ごくわずかな残留水（例えば、２％未満、通常は約１％以下）が存在し得る。
【００５３】
例えば、１つ以上の炭水化物系ポリマー材料が形成される材料は、少なくとも１２重量％、少なくとも１５重量％、少なくとも１８重量％、少なくとも２０重量％、少なくとも２２重量％、３５重量％以下、３２重量％以下、３０重量％以下、２８重量％以下、または２５重量％以下の可塑剤を含むことができる。このようなパーセンテージは、可塑剤に由来するか、または可塑剤に起因する完成した炭水化物系ポリマー材料の割合を表すことができる（例えば、炭水化物系ポリマー材料の少なくとも１２％は、出発材料としての可塑剤に起因し得る（から形成され得る））。
【００５４】
例示的な可塑剤には、グリセリン、ポリエチレングリコール、ソルビトール、多価アルコール可塑剤、ヒドロキシル基を有さない水素結合形成有機化合物、糖アルコールの無水物、動物タンパク質、植物性タンパク質、脂肪酸、フタル酸エステル、コハク酸ジメチルおよびコハク酸ジエチルおよび関連エステル、グリセロールトリアセテート、グリセロールモノアセテートおよびグリセロールジアセテート、グリセロールモノプロピオネート、グリセロールジプロピオネート、およびグリセロールトリプロピオネート、ブタノエート、テアレート、乳酸エステル、クエン酸エステル、アジピン酸エステル、ステアリン酸エステル、オレイン酸エステル、他の酸エステル、またはそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。グリセリンが好ましい場合がある。
【００５５】
完成した炭水化物系ポリマー材料は、５重量％以下、４重量％以下、３重量％以下、２重量％以下、１．５重量％以下、１．４重量％以下、１．３重量％以下、１．２重量％以下、１．１重量％以下、または１重量％以下の水を含み得る。ＢｉｏＬｏｇｉＱから入手可能なＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料は、そのような完成した炭水化物系ポリマー材料の例であるが、（例えば、将来のある時点で）他から入手可能な他の材料も使用に適している場合があることが理解されよう。
【００５６】
いくつかの実施形態では、炭水化物系ポリマー材料を形成する際に、異なるデンプンの混合物を使用することができる。このような異なるデンプンの混合物（例えば、異なる植物に由来する）の使用は、驚くべきことに、そのような炭水化物系ポリマー材料を含む物品の強度の相乗的増加と関連することが見出された。このようなデンプンの混合物において、１つのデンプンは、複数のデンプンの合計重量に対して、混合物中に、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％、少なくとも３重量％、少なくとも４重量％、少なくとも５重量％、少なくとも１０重量％、少なくとも１５重量％、少なくとも２０重量％、少なくとも２５重量％、少なくとも３０重量％、少なくとも３５重量％、少なくとも４０重量％、９５重量％以下、９０重量％以下、８５重量％以下、以下８０重量％、７５重量％以下、７０重量％以下、６５重量％以下、６０重量％以下、５５重量％以下、５０重量％以下、または１０重量％〜５０重量％の量で存在し得る。いくつかの非限定的な例示的混合物は、９０％の第１デンプン、および１０％の第２デンプン、または３０％の第１デンプンおよび７０％の第２デンプン、または５０％の第１デンプンおよび５０％の第２デンプンを含み得る。３つ以上のデンプンの混合物（例えば、３つまたは４つの異なるデンプンを用いる）も使用できる。
【００５７】
フィルムおよび他の物品の形成に使用するのに適した炭水化物系（例えば、デンプン系）ポリマー材料の例は、アイダホ州アイダホフォールズにあるＢｉｏＬｏｇｉＱからＮｕＰｌａｓｔｉＱの商品名で入手可能である。具体的な例には、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ  ＧＰ、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ  ＸＰ、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ  ＸＤ、およびＮｕＰｌａｓｔｉＱ  ＢＣが含まれるが、これらに限定されない。ＮｕＰｌａｓｔｉＱの形成に使用されるデンプンおよびグリセリンまたは他の可塑剤の割合に関する更なる詳細は、すでに参照により本明細書に組み込まれている本出願人の他の特許出願に記載されている。ＮｕＰｌａｓｔｉＱはペレット形態で提供される場合がある。以前はＧＳ−２７０およびＧＳ−３００と呼ばれたＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料の２つの例についての物理的特性を、以下の表１に示す。
【００５８】
【表１】
2021523957.tif 000003
【００５９】
ＧＳ−２７０およびＧＳ−３００について示される上記の特性は、ＢｉｏＬｏｇｉＱから入手できる他のＮｕＰｌａｓｔｉＱ製品の例であるが、値は多少変動し得る。例えば、ＢｉｏＬｏｇｉＱからのＮｕＰｌａｓｔｉＱ製品は、一般に、約７０℃〜約１００℃の範囲のガラス転移温度を有し得る。当業者は、ガラス転移温度が結晶化度を示し得ることを理解するであろう。融解温度範囲、密度、ヤング率、および含水量の値は、上記の表１に示すものと同一または類似であり得る。一部の特性は、ＧＳ−２７０およびＧＳ−３００で示される値と同様に多少変動し得る（例えば、±２５％または±１０％）。ＮｕＰｌａｓｔｉＱは、非晶質構造を有する（例えば、典型的な生デンプンよりも非晶質である）。例えば、典型的な生デンプン粉末は、主に結晶構造（例えば、５０％超）を有するが、ＮｕＰｌａｓｔｉＱは、主に非晶質構造（例えば、１０％未満の結晶）を有する。
【００６０】
説明したように、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料の含水量は低い。この材料は水分を吸収するため、塑性挙動を示し、弾力的になる。湿潤環境から取り出されると、材料は乾燥し再び硬くなる（例えば、再び約１％未満の含水量を示す）。ＮｕＰｌａｓｔｉＱ（例えば、ペレット形態）に存在する水分は、図１に示されるような処理中に蒸気の形態で放出され得る。結果として、非生分解性プラスチック材料とブレンドされたデンプン系ポリマー材料から製造されたフィルムまたは他の物品は、非生分解性プラスチック材料が通常水を含まないか、またはごく僅かであるため、さらに低い含水量を示す場合があり、ＮｕＰｌａｓｔｉＱの水は通常、所望の物品の製造中に放出され得る。
【００６１】
含水量が多いと非生分解性プラスチック材料と非相溶性になり得るため、特に物品が薄いフィルムの形成を要する場合、炭水化物系ＮｕＰｌａｓｔｉＱポリマー材料の低い含水量は、重要であり得る。例えば、水が蒸発すると、フィルムまたは他の物品内に空隙、ならびに他の問題をもたらし得る。薄いフィルムをブロー成形する場合、使用される炭水化物系ポリマー材料は、好ましくは、約１％以下の水を含み得る。
【００６２】
比較的低い含水量を含み得るある一部の従来のＴＰＳ材料で一般的であるように、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料ではエステル化によって低い含水量は達成されない。このようなエステル化は、費用がかかり、実行が複雑になり得る。さらに、炭水化物系ポリマー材料の出発材料が機械的、物理的、または化学的に反応および／または変質されているため、本明細書で使用可能な炭水化物系ポリマー材料の例であるＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料はまた、通常、それ自体には実際に識別可能なデンプンまたは識別可能なグリセリンなどを含まない。以下に記載される（例えば、図３に示される）例示的な炭水化物系ポリマー材料のＸ線回折パターンは、そのような化学的または物理的変質を証明し、完成したポリマー材料が実質的にそのような識別可能な天然形態のデンプンを欠く場合があることを示す。言い換えれば、炭水化物系ポリマー材料は、デンプンおよびグリセリンを含む混合物として常に認識されるわけではない。炭水化物系ポリマー材料で達成可能な低含水量は、少なくとも部分的には、デンプンおよび可塑剤材料の熱可塑性ポリマーへの物理的または化学的変質に起因すると考えられ、熱可塑性ポリマーは、天然デンプンまたは従来の熱可塑性デンプンのように水分を保持しない。
【００６３】
図１に戻ると、比較的高温で処理すると、揮発したグリセリンがいくらか放出される場合がある（例えば、煙として見える）。必要に応じて（例えば、保管されたペレットが追加の水を吸収した場合）、ペレットの乾燥は、吸収された水を追い出すのに十分な温かい乾燥空気、例えば、６０℃、を１〜４時間導入するだけで実行できる。ペレットは、特にフィルムを形成する場合は、処理前に含水量が約１％未満になるまで乾燥させる必要がある。ＮｕＰｌａｓｔｉＱペレットは、吸水を最小限に抑え、望ましくない分解を防ぐために、熱から離れた乾燥した場所で、乾燥剤の有無にかかわらず密封された容器で簡単に保管できる。
【００６４】
ＮｕＰｌａｓｔｉＱは熱可塑性であることに加えて、チキソトロピー性でもあり、材料は周囲温度では固体であるが、熱、圧力、および／または摩擦運動が加えられると液体として流動することを意味する。有利なことに、ＮｕＰｌａｓｔｉＱのペレットは、標準的なプラスチック製造プロセスで石油化学系ペレット（一般的な非生分解性のプラスチック樹脂ペレット）と同じように使用できる。ＮｕＰｌａｓｔｉＱの材料およびそれから作製された製品は、ガスバリア特性を示す場合がある。そのようなペレットを使用して作製された製品（例えば、フィルム）は、酸素ガスバリア特性を示す（例えば、参照により既に組み込まれている、本出願人の以前の出願例を参照）。ＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料は無毒で食用であり、すべて食用の原材料を使用して作られ得る。ＮｕＰｌａｓｔｉＱおよびそれから作製された製品は、耐水性であり得るが、水溶性である。例えば、ＮｕＰｌａｓｔｉＱは、そのペレット（例えば、サイズが３〜４ｍｍ）が５分以内では沸騰水に完全に溶解し得ないが、ペレットが約１０分以内に口の中で溶解する程度まで、湿熱条件下で膨潤に抵抗し得る。ＮｕＰｌａｓｔｉＱは、比較的高い湿度の条件で放置された場合でも、有意な老化を示さない場合があるという点で安定しており、その特性は、他の多くの熱可塑性デンプン材料とは異なる。無論、ＮｕＰｌａｓｔｉＱで作られた製品もそのような特性を示すことがある。ＮｕＰｌａｓｔｉＱを湿潤状態で保管すれば、余分な吸収された水分を簡単に蒸発させることができ、一度、含水量が約１％以下になると、フィルムまたは他の物品の形成に使用できる。
【００６５】
ＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料はまた、特定の必要な微生物を含む埋立て地、堆肥、または同様の廃棄環境に典型的な他の条件が存在しないため、比較的湿度の高い条件でも、通常、典型的な保管条件下では生分解を受けない。もちろん、そのような条件が存在する場合、ＮｕＰｌａｓｔｉＱが生分解するだけでなく、それとブレンドされた非生分解性プラスチック材料も驚くほど生分解する。
【００６６】
ＮｕＰｌａｓｔｉＱは、従来のポリエチレンプラスチック樹脂と競合するコストで製造されているため、コスト競争力があり得る。ＮｕＰｌａｓｔｉＱは、ＰＥ、ＰＰ、ＰＥＴ、ポリエステル、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル、ナイロンなどを含むが、これらに限定されない他のポリマーと混合できる。上記の非生分解性ポリマーは、ＮｕＰｌａｓｔｉＱとブレンドすることによって生分解性にすることができるが、ＮｕＰｌａｓｔｉＱは、既に生分解性であり、かつ／または堆肥化可能なポリマー、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ（ブチレンアジペート−コテレフタレート）（ＰＢＡＴ）、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）、他のいわゆる熱可塑性デンプン、ならびにその他のものなどとブレンドすることもできることが理解されよう。ＰＢＳ、ＰＣＬ、およびＰＨＡはポリエステルである。ＥｃｏＦＬＥＸ（商標）プラスチック、ＰＢＡＴは、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ炭水化物系ポリマー材料をブレンドできるプラスチック材料の例である。例えば、生分解性プラスチック（ＮｕＰｌａｓｔｉＱ以外）も、必要に応じて、ブレンドに組み込まれ得ることが理解されるように、本方法は、炭水化物系ポリマー材料（例えば、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ）を非生分解性プラスチック材料のみとブレンドすることに限定されない。
【００６７】
さらに説明すると、ＰＬＡは堆肥化可能であり、高温条件下（つまり、堆肥化条件下）で分解し得るが、技術的には「生分解性」ではないことを意味する。ＰＢＳ、ＰＣＬ、およびＰＨＡなどの上で列挙した材料の一部は、生分解性と堆肥化可能の両方であり得る。ＥｃｏＦＬＥＸ（商標）（ＰＢＡＴ）は堆肥化可能として認定されている。ＦＴＣ  Ｇｒｅｅｎガイドラインは、プラスチックが「通常の廃棄後」「適度に短い期間」（直近では５年以内と定義されている）内に分解しない限り、プラスチックが「分解可能」であると無条件に主張することはできないと規定している。
【００６８】
いくつかの実施形態において、ＮｕＰｌａｓｔｉＱは、炭水化物系ポリマー材料および上記のような分解添加剤の１つ以上、ならびに１つ以上の相溶化剤の量を含み得るマスターバッチ配合物で提供され得る。マスターバッチはまた、１つ以上の非生分解性プラスチック材料を含み得る。このようなマスターバッチ配合物ペレットは、処理時に非生分解性プラスチック材料のペレットと混合することができる。完成品におけるＮｕＰｌａｓｔｉＱおよび／または相溶化剤および／または従来の非生分解性プラスチック材料の所望のパーセンテージに応じて、このような異なるペレットを混合する際に、任意の考えられる比率を使用することができる。または、非生分解性プラスチックおよび１つ以上の分解添加剤を含むマスターバッチを提供することができる。
【００６９】
ＮｕＰｌａｓｔｉＱは非常に低い含水量を含む。例えば、生デンプン（例えば、ＮｕＰｌａｓｔｉＱの形成に使用される）は、通常、約１３重量％の水を含み得るが、ＢｉｏＬｏｇｉＱから入手可能な完成したＮｕＰｌａｓｔｉＱペレットは、約１％未満の水を含む。ＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料は生分解性であり、本明細書に記載されているように、デンプン系ＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料は生分解性であるだけでなく、非生分解性ＰＥ、ＰＰ、ＰＥＴ、ポリエステル、ポリスチレン、ＡＢＳ、塩化ポリビニル、ナイロン、および他の非生分解性プラスチック材料などの他のポリマーとブレンドすると、ＮｕＰｌａｓｔｉＱおよび１つ以上の分解添加剤を含むブレンド材料は、特に本明細書に記載の分解添加剤が存在する場合に、実質的に完全に生分解性になる。このような結果は非常に驚くべきものであり、特に有益である。典型的な熱可塑性デンプン材料は、他のプラスチック材料とブレンドした場合、そのような特性を示さない。
【００７０】
炭水化物系（例えば、デンプン系）ポリマー材料として本明細書での使用に適していると記載されているＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料は、実質的に非晶質である。例えば、生のデンプン粉末（例えば、ＮｕＰｌａｓｔｉＱおよび他の様々な熱可塑性デンプン材料の作製に使用されるものなど）は、約５０％の結晶構造を有する。ＢｉｏＬｏｇｉＱから入手可能なＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料は、結晶化度対非晶質特性の点で、他の多くの市販の熱可塑性デンプン（ＴＰＳ）材料とは異なる。例えば、Ｋｒｉｓ  Ｆｒｏｓｔによる博士論文、“Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｓｔａｒｃｈ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  ａｎｄ  Ｂｌｅｎｄｓ”  （Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２０１０）のｐ．６２−６３には、「ＴＰＳで特に興味深いことは加工中の糊化の完全性、およびＶ型アミロース結晶を形成するためのその後の老化傾向である」と述べられている。Ｆｒｏｓｔはさらに、「糊化は、水と加熱すること、および多くの場合は他の可塑剤を含めること、またはポリマーを修飾することにより、粒状構造および結晶構造の消失を伴う。老化は、アミロースヘリカルコイルの再コイル化によるものである。糊化中に破壊されたデンプン分子は、ゆっくりと元のらせん配列またはＶ型として知られる新しい単一らせん構造に再コイル化され、ＴＰＳフィルムが急速に脆くなり、光学的透明度が失われる」と続けている。したがって、従来のＴＰＳは、生デンプンからＴＰＳを生成するために使用される糊化プロセスの後に結晶構造を再形成する傾向がある。逆に、ＢｉｏＬｏｇｉＱから入手可能なＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料は、ほとんど結晶構造に戻らない。さらに、比較的光学的に透明なフィルムを形成するのに役立つために、安定した比較的高度な光学的透明度を維持し得る（例えば、特に、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ含有層をポリエチレンまたは他のポリオレフィン層の間に挟むことによる）。
【００７１】
典型的なＴＰＳ材料とは対照的に、本出願で説明する物品を形成する際に使用するためのデンプン系ポリマー材料の適切な例であるＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料は、非晶質の微細構造および物理的特性を有する。従来のＴＰＳとＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料の分子構造の違いは、図３のＮｕＰｌａｓｔｉＱが形成された天然の生コーンスターチと天然の生ジャガイモデンプンのブレンドと比較したときに、ＢｉｏＬｏｇｉＱから入手可能なＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料の回折パターンの結果を比較すると、図３に示すＸ線回折で示されるように、本明細書に記載のＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料が従来の熱可塑性デンプン系材料よりもはるかに結晶性が低いことによって証明される。図３に見られるようなＮｕＰｌａｓｔｉＱの回折パターンは、天然デンプンブレンドの回折パターン（約５０％の結晶化度）よりもはるかに結晶性が低い（例えば、約１０％未満の結晶化度）。回折パターンの違いは、天然のデンプンからＮｕＰｌａｓｔｉＱへの加工により、材料に実質的な化学変化が起こったことを証明する。例えば、天然デンプンでは２０〜２５°の間に顕著な回折ピークがあるが、ＮｕＰｌａｓｔｉＱではそのようなピークは示されない。さらに、天然デンプンは約４５°（０．５〜０．６の強度）で強いピークを示し、そのピークはＮｕＰｌａｓｔｉＱでは大幅に減少する（約０．２５〜０．３のみ）。示されているように、約１８°〜約２２°を除いて、ほぼ全スペクトルにわたって、回折強度は、ＮｕＰｌａｓｔｉＱよりも天然デンプンの方が高い。広いスペクトルにわたって見られる回折強度の上昇は、ＮｕＰｌａｓｔｉＱと比較して天然デンプンの結晶化度が高いことを示す。示されるように、他にも多くの違いがある。
【００７２】
例として、本開示に従ってフィルムを作製する際に使用される炭水化物系（例えば、デンプン系）ポリマー材料は、約４０％未満、約３５％未満、約３０％未満、約２５％未満、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、約８％未満、約６％未満、約５％未満、または約３％未満の結晶化度を有し得る。結晶化度を決定するための任意の適切な試験メカニズムを使用することができ、例えば、ＦＴＩＲ分析、Ｘ線回折法、ならびに対称反射および透過技術を含むがこれらに限定されない。当業者には、種々の適切な試験方法が明らかであろう。
【００７３】
出発材料と比較したときの完成したＮｕＰｌａｓｔｉＱの微細構造の違いに加えて、炭水化物系ポリマー材料、ＮｕＰｌａｓｔｉＱ、および本明細書に記載の分解添加剤を含むブレンドから製造されたフィルム、ボトル、シート、使い捨て器具、プレート、カップ、または他の物品は、他の点では類似しているが、従来のＴＰＳおよびデンプン粉末、または非生分解性プラスチック材料のみを使用して形成された物品とは異なる。例えば、本明細書に記載のＮｕＰｌａｓｔｉＱなどの炭水化物系ポリマー材料を非生分解性プラスチック材料および分解添加剤とブレンドすることによって形成された物品は、従来のＴＰＳ材料をポリエチレンなどのポリマー材料とブレンドする場合に一般的な「海島」特徴を有さない。異なるフィルムの特性は、すでに参照により組み込まれている本出願人の米国特許出願第１５／４８１，８０６号の実施例５の表１１に示されるように、フィルムの物理的特性を比較することによって理解できる。特に、この表は、本明細書で企図される炭水化物系ポリマー材料を非生分解性ポリエチレンとブレンドすることによって作製されたフィルムの物理的特性を、ＰＥとブレンドされた従来のＴＰＳ（Ｃａｒｄｉａ  ＢＬ−Ｆ）と比較している。本出願人の米国特許出願第１５／４８１，８０６号の実施例５の表１１に見られる特性の違いに加えて、ＰＥとブレンドされたＣａｒｄｉａ  ＢＬ−Ｆなどの従来のＴＰＳ材料に基づくフィルムは、生分解性ではなく、堆肥化可能でもない。分解添加剤の存在は、ＮｕＰｌａｓｔｉＱを含む完成材料の微細構造に目立つほどの影響を及ぼさず、ブレンドの生分解性を付与する。
【００７４】
本明細書に記載されるように、炭水化物系ポリマー材料および分解添加剤を非生分解性プラスチック材料とブレンドすると、炭水化物系材料が生分解性であるだけでなく、非生分解性プラスチック材料が実際に生分解性になる（非生分解性プラスチック材料だけでは、他の場合では有意には生分解性ではない）。このような結果は、一般的なＴＰＳ材料とブレンドする場合には起きない。現在、複合構造全体（すなわち、フィルムまたは他の構造）が生分解できるため、生分解性のこのような違いは、得られるフィルムおよび他の物品に大きな構造的および／または化学的な違いがあることを明確に説明する。
【００７５】
特定の理論に拘束されることなく、炭水化物系ポリマー樹脂のＮｕＰｌａｓｔｉＱは、水と細菌が炭水化物系ポリマー樹脂材料とともにブレンドの非生分解性プラスチック分子の配置および結合を分解できる方法で、ブレンドされた製品の結晶化度を低下させ、ポリエチレンまたは他の非生分解性プラスチック材料の結晶化度および／または吸湿性バリア特性を妨害することがあると考えられる。言い換えれば、ポリエチレンまたは他の非生分解性プラスチック材料の長いポリマー鎖は、本明細書で企図されるように炭水化物系ポリマー材料とブレンドされると、細菌および微生物が豊富な環境に存在する化学的および機械的な力によってより容易に破壊される。その後、廃棄環境（例えば、埋立て地）に自然に存在する微生物は、残りの小さな分子を消費することができ、それにより、分子は自然の成分（ＣＯ２、ＣＨ４、およびＨ２Ｏなど）に変換されて戻される。プラスチック成分（ＰＥ、ＰＰなど）がＯＸＯ添加剤の作用によって断片化されると、断片は他の方法よりも土壌、埋立て地などの微生物に接近しやすいため、この分解効果は強化されると考えられる。微生物を誘引する有機添加剤などの本明細書に記載の分解添加剤も存在する場合、プラスチック材料の生分解は、微生物の作用によってさらに可能になる。ＯＸＯ添加剤は、微生物による攻撃を受けやすい非生分解性ポリマーの表面積を増大する。
【００７６】
例えば、真に生分解性のプラスチックは、微生物の同化（例えば、プラスチック分子に及ぼす微生物の酵素作用）を介して、二酸化炭素、メタン、水、無機化合物、またはバイオマスなどの天然元素または化合物に分解する。プラスチックの生分解は、最初に化学的作用または機械的作用のいずれかによってポリマー鎖を分解することにより可能になるが、微生物の同化による分子の分解によってのみ完全に達成され得る。
【００７７】
石油化学原料から作られたプラスチック、または植物源に由来するプラスチックは、モノマーとして誕生する（例えば、他の小分子と化学的に反応できる単一の小分子）。モノマーが共に結合すると、それらはポリマー（「多くの部分」）になり、プラスチックとして知られる場合がある。共に結合する前は、多くのモノマーは容易に生分解されるが、重合によって共に結合した後、分子は非常に大きくなり、微生物による微生物の同化が、ほとんどの場合、適度な時間枠内で実用的ではないような配置および結合で結合する。しかしながら、本発明の分解添加剤を含むＮｕＰｌａｓｔｉＱ組成物は、増加した生分解性を付与する。
【００７８】
ポリマーは、結晶性（規則的に密集した）構造および非晶性（ランダムに配置された）構造の両方で形成される。多くのポリマーは高い結晶化度を含み、いくつかの非晶質領域はポリマー構造全体にランダムに配置され、絡み合っている。
【００７９】
ＢｉｏＬｏｇｉＱから入手可能なＮｕＰｌａｓｔｉＱ材料は、結晶性が高いが、完成したＮｕＰｌａｓｔｉＱプラスチック樹脂材料が低い結晶化度（実質的に非晶質）を示す出発デンプン材料から形成される。このようなデンプン系ポリマー材料は、本明細書に記載されるような物品の製造における出発材料として使用される。したがって、ＮｕＰｌａｓｔｉＱはデンプンから作られるプラスチックである。ＮｕＰｌａｓｔｉＱで作られたプラスチックの分子（サイズおよび結合）は、その天然のデンプン系起源および慎重に制御された結合型のため、湿度（水）および細菌または他の微生物の導入によって引き起こされる酵素反応による生分解の影響を非常に受けやすい。本明細書に記載の分解添加剤の存在は、この生分解をさらに増強する。
【００８０】
硬質形態のポリエチレンおよびポリプロピレンなどのポリオレフィンは、高い結晶化度を有し、モノマー分子（石油由来またはエタノール由来、または他の植物源由来の小さな構成要素分子かどうかにかかわらず）を長鎖ポリマーに変換することによって作製される。モノマーを連結して長いポリマー鎖を形成する場合に生じる結合は強く、切断が困難である。そのようなポリマー材料から形成されたフィルムおよび他の物品は、生分解性ではない。所与の物品が従来の非生分解性プラスチック材料と従来のＴＰＳとのブレンドから形成されたとしても、通常、突然生分解性の特性を獲得することはないであろう（生分解することがあるブレンドのデンプン部分以外）。
【００８１】
２０１７年８月３０日に出願された同時係属出願第１５／６９１，５６６号に記載されているように、本出願人は、このようなプラスチック材料を、結晶化度の低い炭水化物系ポリマー材料、例えば、ＮｕＰｌａｓｔｉＱとブレンドすることによって、非生分解性のプラスチック材料に生分解性を付与するプロセスを開発した。本出願の発明は、本明細書に記載のＯＸＯ添加剤または化学材料などの分解添加剤をブレンドされた材料に添加することによって、さらなる生分解を促進する。通常、非生分解性プラスチック材料はより高い結晶化度を有する（例えば、特にＰＥまたはＰＰの場合）。
【００８２】
生分解性に加えて、得られるブレンドは、ポリエチレンまたは他の非生分解性プラスチック材料よりも高い弾性率（剛性または強度）を有することが多く、純粋なポリエチレンまたは他の純粋な非生分解性プラスチック材料を用いて作製された同じ物品よりも強いプラスチックフィルムまたは他の物品を作製するために使用できる。そのような増加した強度特性は、参照により本明細書に既に組み込まれている米国特許出願第１４／８５３，７２５号および同第１５／４８１，８０６号に記載されている。
【００８３】
図１に戻ると、１０６において、プロセス１００は、１つ以上の非生分解性プラスチック材料と、１つ以上の分解添加剤と、１つ以上の炭水化物系ポリマー材料（ＮｕＰｌａｓｔｉＱ）とを混合して、材料の混合物を生成することを含む。場合によっては、１つ以上の非生分解性プラスチック材料と、１つ以上の炭水化物系材料と、１つ以上の分解添加剤との混合は、１つ以上の混合装置を使用して実施できる。特定の実施では、機械的混合装置を使用して、１つ以上の非生分解性プラスチック材料、１つ以上の炭水化物系ポリマー材料、および添加剤（複数可）を混合することができる。実施において、材料混合物の成分の少なくとも一部は、押出機、射出成形機などのような装置に混ぜることができる。他の実施では、材料混合物の成分の少なくとも一部は、装置に供給される前に混ぜることができる。
【００８４】
１つ以上の炭水化物系ポリマー材料および分解添加剤は、炭水化物系ポリマー材料がブレンドされる特定の非生分解性プラスチック材料に生分解性を付与するのに十分な量で材料の混合物中に存在し得る。炭水化物系ポリマー材料のこのような閾値レベルは、それらがブレンドされている材料によって決まり得る。例として、炭水化物系ポリマー材料は、材料の混合物の少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％、少なくとも３重量％、少なくとも４重量％、少なくとも５重量％、少なくとも１０重量％、少なくとも１５重量％、少なくとも２０重量％、少なくとも２５重量％、少なくとも３０重量％、少なくとも３５重量％、少なくとも４０重量％、少なくとも４５重量％、９９重量％以下、９５重量％以下、９０重量％以下、８０重量％以下、７０重量％以下、６０重量％以下、５０重量％以下、２重量％〜９８重量％、２０重量％〜４０重量％、１０重量％〜４０重量％、２０重量％〜３０重量％、５０重量％〜８０重量％、または４０重量％〜６０重量％の量で含まれ得る。必要に応じて、２つ以上の炭水化物系ポリマー材料、および／または２つ以上の他のプラスチック材料をブレンドに含めることができる。
【００８５】
非生分解性プラスチック材料は、材料の混合物の少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％、少なくとも３重量％、少なくとも４重量％、少なくとも５重量％、少なくとも１０重量％、少なくとも１５重量％、少なくとも２０重量％、少なくとも２５重量％、少なくとも３０重量％、少なくとも３５重量％、少なくとも４０重量％、少なくとも４５重量％、少なくとも５０重量％、９９重量％以下、９５重量％以下、９０重量％以下、８５重量％以下、８０重量％以下、７５重量％以下、７０重量％以下、６５重量％以下、または６０重量％以下、２重量％〜９８重量％、５０重量％〜９０重量％、６５重量％〜７５重量％、２０重量％〜５０重量％、または４０重量％〜６０重量％の量で材料の混合物中に存在し得る。
【００８６】
分解添加剤は、例えば、材料の混合物の少なくとも０．１重量％、０．３重量％、少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、少なくとも１．５重量％、少なくとも２重量％、少なくとも４重量％、少なくとも５重量％、１０重量％以下、０．５重量％〜２重量％、１．５重量％〜２．５重量％の量で添加できる。
【００８７】
相溶化剤は、材料の混合物中に存在し得る。相溶化剤は、非生分解性プラスチック材料と混合するか、炭水化物系ポリマー材料と混合するか、両方と混合するか、または別々に提供することができる。多くの場合、相溶化剤は、例えば、マスターバッチ配合物に含まれるポリマー材料の少なくとも１つに提供することができる。相溶化剤は、変性ポリオレフィンまたは他の変性プラスチック、例えば、無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン、無水マレイン酸グラフト化ポリエチレン、無水マレイン酸グラフト化ポリブテン、またはそれらの組み合わせなどであり得る。相溶化剤は、アクリレート系コポリマーも含み得る。例えば、相溶化剤は、エチレンメチルアクリレートコポリマー、エチレンブチル−アクリレートコポリマー、またはエチレンエチルアクリレートコポリマーを含み得る。さらに、相溶化剤は、ポリ（酢酸ビニル）系相溶化剤を含み得る。一実施形態では、相溶化剤は、非生分解性プラスチック材料のグラフト化版（例えば、非生分解性プラスチック材料がポリエチレンである無水マレイン酸グラフト化ポリエチレン）、またはブロックの１つが非生分解性プラスチック材料（例えば、非生分解性プラスチック材料がポリスチレンまたはＡＢＳであるスチレンコポリマー）と同じモノマーであるコポリマー（例えば、ブロックコポリマー）であり得る。
【００８８】
材料の混合物は、相溶化剤の少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％、少なくとも３重量％、少なくとも４重量％、少なくとも５重量％、５０重量％以下、４５重量％以下、４０重量％以下、３５重量％以下、３０重量％以下、２５重量％以下、２０重量％以下、１５重量％以下、１０重量％以下、９重量％以下、８重量％以下、７重量％以下、６重量％以下、０．５重量％〜１２重量％、２重量％〜７重量％、または４重量％〜６重量％を含み得る。
【００８９】
プラスチック産業で有用であることが知られている１つ以上の追加の添加剤を、混合物の少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、少なくとも１．５重量％、少なくとも２重量％、少なくとも２．５重量％、少なくとも３重量％、少なくとも４重量％、１０重量％以下、９重量％以下、８重量％以下、７重量％以下、６重量％以下、５重量％以下、０．２重量％〜１２重量％、１重量％〜１０重量％、０．５重量％〜４重量％、または２重量％〜６重量％の量で材料の混合物に含めることができる。
【００９０】
共に溶融して所望のブレンドを形成することができる熱可塑性材料の混合物の文脈で主に説明されているが、いくつかの実施形態では、生分解性を付与できる炭水化物系ポリマー材料および１つ以上の分解添加剤を、熱可塑性ではないプラスチック材料（例えば、シリコーンなどの、例えば、熱硬化性である）とブレンドすることが可能であり得る。例えば、そのような非熱可塑性非生分解性プラスチック材料の前駆体である樹脂成分は、炭水化物系ポリマー材料とブレンドすることができ、非熱可塑性材料の重合または他の形成が、炭水化物系ポリマー材料および分解添加剤（複数可）の存在下で起こり、炭水化物系ポリマー材料、分解添加剤（複数可）、および熱硬化性または他の非熱可塑性プラスチック材料のブレンドである完成品になり得、炭水化物系ポリマー材料および添加剤（複数可）は、２つを共にブレンドすると、非熱可塑性プラスチック材料に生分解性を付与し得る。
【００９１】
図１を参照すると、１０８で、特に材料が熱可塑性である場合、プロセス１００は、材料の混合物を加熱することを含み得る。実施において、材料の混合物は、少なくとも１００℃、少なくとも１１０℃、少なくとも１１５℃、少なくとも１２０℃、少なくとも１２５℃、少なくとも１３０℃、少なくとも１３５℃、少なくとも１４０℃、２５０℃以下、１９０℃以下、１８０℃以下、１７５℃以下、１７０℃以下、以下１６５℃以下、１６０℃以下、１５５℃以下、１５０℃以下、９５℃〜２５０℃、１２０℃〜１８０℃、または１２５℃〜１６５℃の温度に加熱することができる。
【００９２】
通常は非生分解性のプラスチック材料および炭水化物系ポリマー材料および分解添加剤（複数可）を含む材料の混合物は、押出機の１つ以上のチャンバ内で加熱することができる。場合によっては、押出機の１つ以上のチャンバを異なる温度で加熱することができる。押出機の１つ以上のスクリューの速度は、任意の所望の速度であり得る。
【００９３】
１１０で、ＮｕＰｌａｓｔｉＱおよび分解添加剤を含む材料の混合物を使用して物品が製造される。場合によっては、物品にフィルムを含めることができる。他の場合には、物品はフィルムから形成することができる。他の実施形態では、物品は、金型（例えば、射出成形）などの設計に基づく形状を有することができる。プラスチックで形成された任意の考えられる物品は、混合物から形成することができ、例えば、フィルム、バッグ、ボトル、キャップ、蓋、シート、ボックス、プレート、カップ、器具などを含むがこれらに限定されない。物品がフィルムである場合、フィルムは、ダイを使用して、加熱された材料の混合物に気体を注入し、フィルムを形成する（すなわち、フィルムをブロー成形する）ことによって形成することができる。フィルムは、バッグまたは他の物品の形態になるように密封され、および／または別様に改変できる。
【００９４】
物品がフィルムである場合、フィルムは、単一の層または複数の層から構成され得る。フィルムまたは任意の個々の層は、少なくとも０．００１ｍｍ、少なくとも０．００２ｍｍ、少なくとも０．００４ｍｍ、少なくとも０．０１ｍｍ、少なくとも０．０２ｍｍ、少なくとも０．０３ｍｍ、少なくとも０．０５ｍｍ、少なくとも０．０７ｍｍ、少なくとも０．１０ｍｍ、２ｍｍ以下、１ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．１ｍｍ以下、約０．０５ｍｍ〜約０．５ｍｍ、または０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍの厚さを有し得る。フィルムおよびシート物品の厚さの値にはいくらかの重複があるかもしれないが、そのようなフィルムの値よりも厚いシート材料が、無論、提供され、任意の所望のプラスチック製造プロセスによって製造され得ることが理解されよう。
【００９５】
フィルムまたは他の物品は、落下ダーツ衝撃試験（ＡＳＴＭ  Ｄ−１７０９）、引張破断強度試験（ＡＳＴＭ  Ｄ−８８２）、引張破断伸度試験（ＡＳＴＭ  Ｄ−８８２）、セカント係数試験（ＡＳＴＭ  Ｄ−８８２）、および／またはエルメンドルフ引裂度試験（ＡＳＴＭ  Ｄ−１９２２）などの試験によって特徴付けられる強度特性を有し得る。フィルムは、少なくとも１５０ｇ、少なくとも１７５ｇ、少なくとも２００ｇ、少なくとも２２５ｇ、少なくとも２５０ｇ、少なくとも２７５ｇ、少なくとも３００ｇ、４００ｇ以下、３７５ｇ以下、３５０ｇ以下、または３２５ｇ以下、１４０ｇ〜４２５ｇ、２００ｇ〜４００ｇ、２５０ｇ〜３５０ｇ、２６５ｇ〜３３０ｇの落下ダーツ衝撃試験値を有することができる。実施において、このような値は、フィルムの厚さに関わらずにあり得る。別の実施では、このような値は、材料の混合物から形成された１ミルの厚さのフィルムについてのものであり得る。
【００９６】
物品は、機械方向で、少なくとも３．５ｋｐｓｉ（２４．１ＭＰａ）、少なくとも３．７ｋｐｓｉ（２５．５ＭＰａ）、少なくとも３．９ｋｐｓｉ（２６．９ＭＰａ）、少なくとも４．１ｋｐｓｉ（２８．３ＭＰａ）、少なくとも４．３ｋｐｓｉ（２９．６ＭＰａ）、または少なくとも４．５ｋｐｓｉ（３１．０ＭＰａ）、５．５ｋｐｓｉ（３７．９ＭＰａ）以下、５．３ｋｐｓｉ（３６．５ＭＰａ）以下、５．１ｋｐｓｉ（３５．２ＭＰａ）以下、４．９ｋｐｓｉ（３３．８ＭＰａ）以下、または４．７ｋｐｓｉ（３２．４ＭＰａ）以下、３．５ｋｐｓｉ〜５．５ｋｐｓｉ（２４．１ＭＰａ〜３７．９ＭＰａ）、または４．１ｋｐｓｉ〜４．９ｋｐｓｉ（２８．３ＭＰａ〜３３．８ＭＰａ）の引張破断強度試験値を有し得る。
【００９７】
物品は、横方向で、少なくとも３．２ｋｐｓｉ（２２．１ＭＰａ）、少なくとも３．４ｋｐｓｉ（２３．４ＭＰａ）、少なくとも３．６ｋｐｓｉ（２４．８ＭＰａ）、少なくとも３．８ｋｐｓｉ（２６．２ＭＰａ）、少なくとも４．０ｋｐｓｉ（２７．６ＭＰａ）、少なくとも４．２ｋｐｓｉ（２９．０ＭＰａ）、５．７ｋｐｓｉ（３９．３ＭＰａ）以下、５．５ｋｐｓｉ（３７．９ＭＰａ）以下、５．３ｋｐｓｉ（３６．５ＭＰａ）以下、５．１ｋｐｓｉ（３５．２ＭＰａ）以下、４．９ｋｐｓｉ（３３．８ＭＰａ）以下、４．７ｋｐｓｉ（３２．４ＭＰａ）以下、４．５ｋｐｓｉ（３１．０ＭＰａ）以下、３．２ｋｐｓｉ〜５．７ｋｐｓｉ（２２．１ＭＰａ〜３９．３ＭＰａ）、または３．６ｋｐｓｉ〜５．０ｋｐｓｉ（２４．８ＭＰａ〜３４．５ＭＰａ）の引張破断強度試験値を有し得る。
【００９８】
物品は、機械方向で、少なくとも５５０％、少なくとも５６０％、少なくとも５７０％、少なくとも５８０％、少なくとも５９０％、少なくとも６００％、少なくとも６１０％、少なくとも６２０％、７２５％以下、７１０％以下、７００％以下、６８０％以下、６６５％以下、６５０％以下、６３５％以下、５５０％〜７５０％、または６００％〜６６０％の引張破断伸度試験値を有し得る。
【００９９】
物品は、横方向で、少なくとも５７５％、少なくとも５９０％、少なくとも６００％、少なくとも６１５％、少なくとも６３０％、または少なくとも６４５％、７７０％以下、７５５％以下、７４０％以下、７２５％以下、７１０％以下、６９５％以下、６８０％以下、５７５％〜７７５％、または６２５％〜７００％の引張破断伸度試験値を有し得る。
【０１００】
適用可能な場合、物品は、機械方向で、少なくとも２８０ｇ／ｍｉｌ（１１．０ｇ／μｍ）、少なくとも３００ｇ／ｍｉｌ（１１．８ｇ／μｍ）、少なくとも３２０ｇ／ｍｉｌ（１２．６ｇ／μｍ）、少なくとも３４０ｇ／ｍｉｌ（１３．４ｇ／μｍ）、または少なくとも３６０ｇ／ｍｉｌ（１４．２ｇ／μｍ）、４５０ｇ／ｍｉｌ（１７．７ｇ／μｍ）以下、４３０ｇ／ｍｉｌ（１６．９ｇ／μｍ）以下、４１０ｇ／ｍｉｌ（１６．１ｇ／μｍ）以下、３９０ｇ／ｍｉｌ（１５．４ｇ／μｍ）以下、または３７０ｇ／ｍｉｌ（１４．６ｇ／μｍ）以下、２７５ｇ／ｍｉｌ〜４７５ｇ／ｍｉｌ（１０．８ｇ／μｍ〜１８．７ｇ／μｍ）、または３２５ｇ／ｍｉｌ〜４１０ｇ／ｍｉｌ（１２．８ｇ／μｍ〜１６．１ｇ／μｍ）のエルメンドルフ引裂力試験値を有し得る。
【０１０１】
適用可能な場合、物品は、横方向で、少なくとも４７５ｇ／ｍｉｌ（１８．７ｇ／μｍ）、少なくとも４９０ｇ／ｍｉｌ（１９．３ｇ／μｍ）、少なくとも５００ｇ／ｍｉｌ（１９．７ｇ／μｍ）、少なくとも５２５ｇ／ｍｉｌ（２０．７ｇ／μｍ）、少なくとも５４０ｇ／ｍｉｌ（２１．３ｇ／μｍ）、または少なくとも５５０ｇ／ｍｉｌ（２１．７ｇ／μｍ）、７００ｇ／ｍｉｌ（２７．６ｇ／μｍ）以下、６８０ｇ／ｍｉｌ（２６．８ｇ／μｍ）以下、６５０ｇ／ｍｉｌ（２５．６ｇ／μｍ）以下、６２５ｇ／ｍｉｌ（２４．６ｇ／μｍ）以下、６００ｇ／ｍｉｌ（２３．６ｇ／μｍ）以下、５８０ｇ／ｍｉｌ（２２．８ｇ／μｍ）以下、または５７０ｇ／ｍｉｌ（２２．４ｇ／μｍ）以下、４７５ｇ／ｍｉｌ〜７２５ｇ／ｍｉｌ（１８．７ｇ／μｍ〜２８．５ｇ／μｍ）、または４９０ｇ／ｍｉｌ〜６４０ｇ／ｍｉｌ（１９．３ｇ／μｍ〜２５．２ｇ／μｍ）のエルメンドルフ引裂力試験値を有し得る。
【０１０２】
適用可能な場合、物品は、機械方向で、少なくとも２０ｋｐｓｉ（１３８ＭＰａ）、少なくとも２２ｋｐｓｉ（１５２ＭＰａ）、少なくとも２４ｋｐｓｉ（１６５ＭＰａ）、少なくとも２６ｋｐｓｉ（１７９ＭＰａ）、少なくとも２８ｋｐｓｉ（１９３ＭＰａ）、または少なくとも３０ｋｐｓｉ（２０７ＭＰａ）、４０ｋｐｓｉ（２７６ＭＰａ）以下、３８ｋｐｓｉ（２６２ＭＰａ）以下、３６ｋｐｓｉ（２４８ＭＰａ）以下、３４ｋｐｓｉ（２３４ＭＰａ）以下、または３２ｋｐｓｉ（２２１ＭＰａ）以下、２０ｋｐｓｉ〜４０ｋｐｓｉ（１３８ＭＰａ〜２７６ＭＰａ）、または２５ｋｐｓｉ〜３５ｋｐｓｉ（１７２ＭＰａ〜２４１ＭＰａ）の弾性試験値のセカント係数を有し得る。
【０１０３】
適用可能な場合、物品は、横方向に、少なくとも２０ｋｐｓｉ（１３８ＭＰａ）、少なくとも２２ｋｐｓｉ（１５２ＭＰａ）、少なくとも２４ｋｐｓｉ（１６５ＭＰａ）、少なくとも２６ｋｐｓｉ（１７９ＭＰａ）、少なくとも２８ｋｐｓｉ（１９３ＭＰａ）、または少なくとも３０ｋｐｓｉ（２０７ＭＰａ）、４０ｋｐｓｉ（２７６ＭＰａ）以下、３８ｋｐｓｉ（２６２ＭＰａ）以下、３６ｋｐｓｉ（２４８ＭＰａ）以下、３４ｋｐｓｉ（２３４ＭＰａ）以下、または３２ｋｐｓｉ（２２１ＭＰａ）以下、２０ｋｐｓｉ〜４０ｋｐｓｉ（１３８ＭＰａ〜２７６ＭＰａ）、または２５ｋｐｓｉ〜３５ｋｐｓｉ（１７２ＭＰａ〜２４１ＭＰａ）の弾性試験値のセカント係数を有し得る。
【０１０４】
場合によっては、２つ以上のデンプンの混合物から形成された炭水化物系ポリマー材料を含む物品は、単一のデンプンから形成された炭水化物系ポリマー材料を含む物品よりも大きい強度特性の値を有する。例えば、２つ以上のデンプンの混合物から形成された炭水化物系ポリマー材料を含む物品は、炭水化物系ポリマー材料が単一のデンプンから形成される物品よりも少なくとも約１０％大きい落下ダーツ衝撃試験値（グラムまたはｇ／ｍｉｌの厚さ）を有することができ、単一のデンプンから形成される炭水化物系ポリマー材料を含まない同じ物品よりも少なくとも約２５％大きい、少なくとも約５０％大きい、少なくとも約７５％大きい、１０％大きい〜１５０％大きい、または６０％大きい〜１２０％大きい。このような強度の増加の詳細は、参照により既に組み込まれている米国特許出願第１４／８５３，７２５号および同第１５／４８１，８０６号に見出せる。日光または分解微生物への有意な曝露がない場合、分解添加剤（複数可）の存在がブレンドの物理的特性に有害な影響を及ぼすとは予想されない。
【０１０５】
生分解試験（例えば、バイオメタンポテンシャル試験、または任意の適用可能なＡＳＴＭ規格、例えば、ＡＳＴＭ  Ｄ−５５１１、ＡＳＴＭ  Ｄ−５５２６、ＡＳＴＭ  Ｄ−５３３８、もしくはＡＳＴＭ  Ｄ−６６９１などにかかわらず、を受ける場合、ＮｕＰｌａｓｔｉＱおよび分解添加剤を含む本発明の物品は有意に生分解する。このような試験の下で、一定期間内（例えば、３０日、６０日、９０日、１８０日、３６５日（１年）、２年、３年、４年、または５年、物品は、全ポリマー含有量、および／または非生分解性プラスチック含有量（炭水化物系ポリマー含有量を除く）の実質的な生分解を示し得る。バイオメタンポテンシャル試験は、通常３０日または６０日にわたって実施されるが、９０日にも及ぶこともある。より長期間の試験は、より典型的には、上記のＡＳＴＭ規格のいずれかの下で実施される。本発明の組成物から作製された物品は、その炭水化物系ポリマー材料含有量よりも多い生分解を示し得、これは、他のプラスチック材料（複数可）も生分解されていることを示す（またはバイオメタンポテンシャル試験下で生分解する可能性を示す）。
【０１０６】
特に、物品が埋立て地または他の分解条件（例えば、堆肥化条件、または海洋条件）での生分解の模擬試験を１８０日、２００日、３６５日（１年）、２年、３年、または５年間受ける場合、生分解は、物品内の炭水化物系ポリマー材料（ＮｕＰｌａｓｔｉＱ）の重量パーセントよりも大きくなる可能性がある。言い換えれば、記載された炭水化物系ポリマー材料および分解添加剤（複数可）を含めると、非生分解性プラスチック材料（これらの材料だけでは有意に生分解性ではない）に少なくともいくらかの生分解をもたらす可能性がある。
【０１０７】
例えば、炭水化物系ポリマー材料、分解添加剤（複数可）、およびＰＥのブレンドから形成されるフィルムなどの物品は、そのような期間の後に、フィルム中の炭水化物系ポリマー材料の重量分率よりも多い生分解を示すことがあり、これは、ＰＥ（通常は生分解性とは考えられていない）が炭水化物系ポリマー材料とともに実際に生分解されていることを示している。このような結果は驚くべきものであり、特に有益である。
【０１０８】
バイオメタンポテンシャル試験は、嫌気性生分解に基づくメタン生成の可能性を、総メタン生成能のパーセントとして決定する。バイオメタンポテンシャル試験は、ＡＳＴＭ  Ｄ−５５１１規格に従って試験試料の生分解性を予測するために使用でき、バイオメタンポテンシャル試験は、ＡＳＴＭＤ−５５１１規格の１つ以上の条件を使用して実施できる。例えば、バイオメタンポテンシャル試験は、約５２℃の温度で行うことができる。さらに、バイオメタンポテンシャル試験は、ＡＳＴＭ  Ｄ−５５１１の条件と異なるいくつかの条件を有することができ、例えば、通常の３０日、６０日、場合によっては９０日以内に完了するように試験を加速する。バイオメタンポテンシャル試験では、５０重量％〜６０重量％の水および４０重量％〜５０重量％の有機固形物を有する接種材料を使用できる。例えば、バイオメタンポテンシャル試験で使用される接種材料は、５５重量％の水および４５重量％の有機固形物を有することができる。バイオメタンポテンシャル試験は、３５℃〜５５℃または４０℃〜５０℃などの他の温度でも行うこともできる。
【０１０９】
生分解試験に供される場合、本明細書に記載の炭水化物系ポリマー材料、分解添加剤、および非生分解性プラスチック材料の量を有する本発明の組成物から作製された物品は、添加剤および炭水化物系ポリマー材料ＮｕＰｌａｓｔｉＱを物品に導入する結果として、増強された生分解を示すことができる。例えば、少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくともの５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、さらには少なくとも９５％の非炭水化物系ポリマー材料（例えば、非生分解性プラスチック材料）は、埋立て地、堆肥、および／または海洋条件（またはこれらを模擬する条件）に暴露された場合、少なくとも約１年、少なくとも約２年、少なくとも約３年、または少なくとも約５年の期間にわたって生分解することがある。そのような生分解は特に顕著で有利である。したがって、炭水化物系ポリマー材料が生分解するだけでなく、非生分解性プラスチック材料も同様に生分解する。
【０１１０】
時間の増加とともに、生分解の量は非常に高くなる可能性があり、その結果、少なくともいくつかの実施において、実質的に物品全体が生分解する（例えば、１８０日、または２００日、または３６５日（１年）、２年以内、３年以内、５年以内、または他の期間で、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％の生分解）。
【０１１１】
図２は、本開示による物品を製造するための例示的な製造システム２００の構成要素を図解する。場合によっては、製造システム２００は、図１のプロセス１００で使用することができる。図解する例では、製造システム２００は、一軸スクリュー押出機または二軸スクリュー押出機などの押出機である。
【０１１２】
実施において、１つ以上の非生分解性プラスチック材料、１つ以上の分解添加剤、および１つ以上の炭水化物系ポリマー材料が、第１ホッパー２０２および第２ホッパー２０４を介して提供される。相溶化剤は、いずれかまたは両方の材料に含まれていてもよい（例えば、そのマスターバッチに）。
【０１１３】
１つ以上の炭水化物系ポリマー材料、１つ以上の分解添加剤、および１つ以上の非生分解性プラスチック材料を第１チャンバ２０６内で混合し、材料の混合物を生成することができる。場合によっては、材料の混合物は、５重量％〜４０重量％の１つ以上の炭水化物系ポリマー材料、６０重量％〜９４重量％の１つ以上の非生分解性プラスチック材料、０．１〜５重量％の分解添加剤、および１重量％〜９重量％の１つ以上の相溶化剤を含むことができる。無論、範囲は、所望する特性に応じて、上記の範囲外に変更できる。
【０１１４】
図２に示される例示的な実施では、材料の混合物は、第１チャンバ２０６、第２チャンバ２０８、第３チャンバ２１０、第４チャンバ２１２、第５チャンバ２１４、および任意の第６チャンバ２１６などのいくつかのチャンバを通過することができる。材料の混合物は、チャンバ２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６内で加熱することができる。場合によっては、チャンバの１つの温度が、別のチャンバの温度と異なり得る。図解の例では、第１のチャンバ２０６は、１２０℃〜１４０℃の温度に加熱され、第２のチャンバ２０８は、１３０℃〜１６０℃の温度に加熱され、第３のチャンバ２１０は、１３５℃〜１６５℃の温度に加熱され、第４のチャンバ２１２は、１４０℃〜１７０℃の温度に加熱され、第５のチャンバ２１４は、１４５℃〜１８０℃の温度に加熱され、任意の第６のチャンバ２１６は、１４５℃〜１８０℃の温度に加熱される。
【０１１５】
次に、加熱された混合物は、ダイ２１８を使用して押し出され、フィルム、シートなどの押出物を形成することができる。したがって、射出成形、熱成形、または他のプラスチック製造プロセスを用いて、器具、プレート、カップボトル、キャップ、または蓋などの様々な物品を製造することができる。フィルムのブロー成形では、気体を押出物に注入し、１０５バール〜１４０バールの圧力で押出物を膨張させることができる。得られるチューブ２２０は、ローラー２２２を通って延伸され、典型的には０．０２ｍｍ（約０．８ミル）〜０．０５ｍｍ（約２ミル）の厚さのフィルム２２４を作成することができる。本明細書に記載のブレンドを使用して、例えば、わずか０．１ミル（０．００４ｍｍ）の厚さを有する、さらに薄いフィルムを作製することができる。無論、２ミルを超える厚さも実現できる。場合によっては、フィルム２２４は、単一の層から構成され得る。他の場合には、フィルム２２４は、複数の層から構成され得る。複数の層が存在する場合、層の少なくとも１つは、炭水化物系ポリマー材料および分解添加剤を含み得る。いくつかの実施形態では、炭水化物系ポリマー材料および分解添加剤は、１つ以上の外層に存在し得る。別の実施形態では、炭水化物系ポリマー材料および添加剤は、内層に存在し得る。外層（複数可）に炭水化物系ポリマー材料が含まれていない場合、外層（複数可）の生分解は起こらないことがある。
【０１１６】
本明細書で説明される概念は、以下の実施例でさらに説明される。
実施例１
表２に示す組成の試料を約１８０日間試験し、総メタン生成能のパーセントとして、メタン生成に基づく嫌気性生分解のバイオメタンポテンシャルを用いて、生分解特性を決定する。バイオメタンポテンシャル試験は、試験材料が生分解に有意な可能性を示すか否かを判断することを意図している。これは、約５５重量％の水および約４５重量％の有機固体を有する接種材料を使用して、約５２℃の温度で実施することができる。試験は、ＡＳＴＭＤ−５５１１に従って１８０日間実施される。比較のために、セルロースの陽性対照および１００％ポリエチレンの陰性対照を使用する。結果は、炭水化物系ポリマー（ＮｕＰｌａｓｔｉＱ（登録商標）ＧＰ）、低密度ポリエチレン、および分解添加剤であるＥｎｓｏＲｅｓｔｏｒｅ（商標）またはＯＸＯ−Ｔｅｒｒａ（商標）（重量％で表示）の混合物から形成された試料が、試料中のＮｕＰｌａｓｔｉＱ（登録商標）の量よりも多い程度まで生分解することを示し、これは炭水化物系ポリマー材料の生分解に加えて、非生分解性であったポリエチレンの一部が生分解していることを示している。陽性試料は実質的に分解し、陰性対照試料はほとんどまたは全く分解を示していない。
【０１１７】
【表２】
2021523957.tif 000004
【０１１８】
ＩＶ．結論
最後に、様々な実施は、構造的特徴および／または方法論的行為に特有の言葉で説明されているが、添付の図表で定義された主題は、必ずしも説明された特定の特徴または行為に限定されないことを理解されたい。むしろ、特定の特徴および行為は、請求された主題を実施するための例示形態として開示されている。
【０１１９】
最後に、本明細書に開示される本発明の特徴の実施形態は、本発明の特徴の原理の例示であることを理解されたい。使用できる他の変更は、本発明の特徴の範囲内である。したがって、限定ではないが例として、本発明の特徴の代替形態を、本明細書の教示に従って利用することができる。したがって、本発明の特徴は、示され、記載された通りのものに限定されない。
【図１】
2021523957.tif 000005
【図２】
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【図３】
2021523957.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年12月24日(2020.12.24)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
それ自体は生分解性ではないプラスチック材料に生分解性を付与する方法であって、
それ自体は生分解性ではないプラスチック材料を提供することと、
炭水化物および可塑剤から形成される１つ以上の炭水化物系ポリマー材料を提供することと、
酸素、紫外線、または微生物作用のうちの少なくとも１つと組み合わせて、前記それ自体は生分解性ではないプラスチック材料の生分解を可能にする少なくとも１つの分解添加剤を提供することと、
前記炭水化物系ポリマー材料、前記プラスチック材料、および前記分解添加剤をブレンドすることと、を含み
前記プラスチック材料の炭素原子の少なくとも１０％が、模擬埋立て条件、模擬堆肥条件、または模擬海洋条件で、約１年以内に二酸化炭素またはメタンのうちの少なくとも１つの炭素原子になる、方法。
【国際調査報告】
2021523957.tif 000008