(57)【要約】本願は、一般的に、生分解性の、デンプンをベースにした、耐水性の製品を生産するために使用される新規な組成物、および方法に向けられる。本教示は、約５％〜約４０％（乾燥重量ベース）の範囲の量の生分解性の繊維成分、約４０％〜約９４．５％（乾燥重量ベース）の範囲の量のデンプン成分、および０％以上〜約１５％（乾燥重量ベース）の範囲の量の添加物の成分を含む組成物を含む。当該添加物の成分は、エポキシ化植物油、水素付加トリグリセリド、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、またはそれらの組み合わせを含むことができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
約５％〜約４０％（乾燥重量ベース）の範囲の量の生分解性の繊維成分、
約４０％〜約９４．５％（乾燥重量ベース）の範囲の量のデンプン成分、および
０％以上〜約１５％（乾燥重量ベース）の範囲の量の添加物の成分、
を含む組成物であって、前記添加物の成分はエポキシ化植物油、水素付加トリグリセリド、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、もしくはそれらの組み合わせを含む、該組成物。
【請求項２】
前記生分解性の繊維成分が天然繊維を含み、該天然繊維が木質繊維、非木質繊維、または動物性繊維を含む請求項１記載の組成物。
【請求項３】
前記生分解性の繊維成分が、生分解性の合成繊維を含む請求項１記載の組成物。
【請求項４】
前記デンプン成分が、約１０：１〜約１：１の範囲であるフィラーに対するデンプンの割合を有する有機フィラー材料を含む請求項１記載の組成物。
【請求項５】
前記フィラーに対するデンプンの割合が約３：１である請求項４記載の組成物。
【請求項６】
前記添加物が、約２％〜約５％の範囲の量で存在する請求項１記載の組成物。
【請求項７】
前記添加物の成分が水素付加トリグリセリドである請求項１記載の組成物。
【請求項８】
前記添加物の成分がエポキシ化植物油である請求項１記載の組成物。
【請求項９】
前記添加物の成分が、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、およびポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体からなる群から選択されるポリマーである請求項１記載の組成物。
【請求項１０】
請求項１記載の組成物を含む水性混合物であって、該混合物は、該組成物を、十分な温度かつ十分な時間で加熱した場合、生分解性であって、使い捨てであり、かつ耐水性の製品を作製する形態に成形させるのに十分な量の水を含む水性混合物。
【請求項１１】
約４０％〜約８０％の水を含む請求項１０記載の水性混合物。
【請求項１２】
前記デンプン成分が、未変性のデンプンとアルファ化デンプンとの組み合わせを含み、アルファ化デンプンに対する繊維の割合が約１．５：１〜約３：１の範囲である請求項１０記載の水性混合物。
【請求項１３】
ステアリン酸マグネシウム、ワックス、架橋剤、またはそれらの組み合わせをさらに含む請求項１１記載の水性混合物。
【請求項１４】
生分解性の、デンプンをベースにした、耐水性の製品を作製する方法であって、
請求項１３記載の混合物を空洞を有する鋳型装置に加える工程および
前記混合物を、該鋳型装置中、該混合物が該混合物の外表面上に形成された膜を有する安定した形態となる十分な温度かつ十分な時間で加熱する工程であって、該混合物が該加熱の間該空洞の表面に接触する工程を含み、
該鋳型装置は、蒸気が、間隙を通る該混合物の実質的な損失がなく、該間隙を通って該鋳型の該空洞を出ることができるような少なくとも１つの間隙を有し、かつ、該材料は、加熱の間その場で膨張することによって該鋳型の空洞を満たす、方法。
【請求項１５】
前記製品が生分解性かつ耐水性である、請求項１記載の組成物を含む製品。
【請求項１６】
前記製品が堆肥にできる請求項１５記載の製品。
【請求項１７】
前記製品が食品事業の生産物、パッケージ材料、またはそれらの組み合わせである請求項１５記載の製品。
【請求項１８】
前記製品が食用の承認された食品である請求項１５記載の製品。
【請求項１９】
前記添加物の成分が水素付加トリグリセリドである請求項１５記載の製品。
【請求項２０】
前記添加物の成分がエポキシ化植物油である請求項１５記載の製品。
【請求項２１】
前記添加物の成分が、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、およびポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体からなる群から選択されるポリマーである請求項１５記載の製品。
【請求項２２】
生分解性の、デンプンをベースにした、耐水性の製品を作製する方法であって、該方法は、
生分解性の繊維成分およびデンプン成分の混合物を調製する工程であって、該生分解性の繊維成分は、約５％〜約４０％（乾燥重量ベース）の範囲の量であり、該デンプン成分は、約４０％〜約９４．５％（乾燥重量ベース）の範囲の量である工程と、
添加物の成分を該混合物に０％以上〜約１５％（乾燥重量ベース）の範囲の量で添加する工程であって、該添加物の成分はポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、またはそれらの組み合わせを含む工程と、
水性成分を、水性の組成物を作製するために該混合物に添加する工程であって、該水性成分は該組成物を所望の形態に成形させるのに十分な量の水を含む工程と、
該組成物から、生分解性であって、使い捨てであり、かつ耐水性の製品を作製するのに十分な温度かつ十分な時間で、該所望の形態を加熱する工程、
とを含む方法。
【請求項２３】
前記製品が堆肥にできる請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記製品が、食品事業の生産物、パッケージ材料、またはそれらの組み合わせである請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
前記製品が食用の承認された食品である請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
前記生分解性の繊維成分が天然繊維を含み、該天然繊維が、木質繊維、非木質繊維、または動物性繊維を含む請求項２２記載の方法。
【請求項２７】
前記生分解性の繊維成分が生分解性の合成繊維を含む請求項２２記載の方法。
【請求項２８】
前記デンプン成分が、約１０：１〜約１：１の範囲であるフィラーに対するデンプンの割合を有する有機フィラー材料を含む請求項２２記載の方法。
【請求項２９】
前記フィラーに対するデンプンの割合が約３：１である請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記添加物の成分が、約２％〜約５％の範囲の量で存在している請求項２２記載の方法。
【請求項３１】
前記デンプン成分が、未変性のデンプンとアルファ化デンプンとの組み合わせを含み、アルファ化デンプンに対する前記繊維の割合が約１．５：１〜約３：１の範囲である請求項２２記載の方法。
【請求項３２】
ステアリン酸マグネシウム、ワックス、架橋剤、またはそれらの組み合わせをさらに含む請求項２２記載の方法。
【請求項３３】
前記添加物の成分が水素付加トリグリセリドである請求項２２記載の方法。
【請求項３４】
前記添加物の成分がエポキシ化植物油である請求項２２記載の方法。
【請求項３５】
前記添加物の成分が、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、およびポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体からなる群から選択されるポリマーである請求項２２記載の方法。
【請求項３６】
改善された強度を有する生分解性の、デンプンをベースにした、耐水性の製品の作製方法であって、該方法は、
生分解性の繊維成分およびデンプン成分を含む混合物を調製する工程であって、該生分解性の繊維成分は約５％〜約４０％（乾燥重量ベース）の範囲の量であり、該デンプン成分は約４０％〜約９４．５％（乾燥重量ベース）の範囲の量である工程と、
添加物の成分を該混合物に０％以上〜約１５％（乾燥重量ベース）の範囲の量で添加する工程であって、該添加物の成分はエポキシ化植物油、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、またはそれらの組み合わせを含む工程と、
水性成分を該混合物に水性の組成物を作製するために添加する工程であって、該水性成分は該組成物を所望の形態に成形させるのに十分な量の水を含む工程と、
該組成物から、生分解性であって、使い捨てであり、かつ耐水性の製品を作製するのに十分な温度かつ十分な時間で、該所望の形態を加熱する工程、
とを含む方法。
【請求項３７】
前記製品が堆肥にできる請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記製品が食品事業の生産物、パッケージ材料、またはそれらの組み合わせである請求項３６記載の方法。
【請求項３９】
前記製品が食用の承認された食品である請求項３６記載の方法。
【請求項４０】
前記生分解性の繊維成分が天然繊維を含み、該天然繊維が、木質繊維、非木質繊維、または動物性繊維を含む請求項３６記載の方法。
【請求項４１】
前記生分解性の繊維成分が生分解性の合成繊維を含む請求項３６記載の方法。
【請求項４２】
前記デンプン成分が、約１０：１〜約１：１の範囲であるフィラーに対するデンプンの割合を有する有機フィラー材料を含む請求項３６記載の方法。
【請求項４３】
前記フィラーに対するデンプンの割合が約３：１である請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
前記添加物の成分が約２％〜約５％の範囲の量で存在する請求項３６記載の方法。
【請求項４５】
前記デンプン成分が、未変性のデンプンとアルファ化デンプンとの組み合わせを含み、アルファ化デンプンに対する前記繊維の割合が、約１．５：１〜約３：１の範囲である請求項３６記載の方法。
【請求項４６】
さらに、ステアリン酸マグネシウム、ワックス、架橋剤、またはそれらの組み合わせを含む請求項３６記載の方法。
【請求項４７】
前記添加物の成分が水素付加トリグリセリドである請求項３６記載の方法。
【請求項４８】
前記添加物の成分がエポキシ化植物油である請求項３６記載の方法。
【請求項４９】
前記添加物の成分が、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、およびポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体からなる群から選択されるポリマーである請求項３６記載の方法。
【請求項５０】
約５％〜約４０％（乾燥重量ベース）の範囲の量の生分解性の繊維成分、および
約４０％〜約９４．５％（乾燥重量ベース）の範囲の量の耐水性のデンプン成分、
を含む組成物。
【請求項５１】
前記耐水性のデンプン成分が高アミロースデンプンを含む請求項５０記載の組成物。
【請求項５２】
前記耐水性のデンプン成分が、アルケニルコハク酸無水物加工デンプン、無水酢酸加工デンプン、酢酸ビニル加工デンプン、アクロレイン加工デンプン、エピクロロヒドリン加工デンプン、オキシ塩化リン加工デンプン、トリメタリン酸ナトリウム加工デンプン、もしくはプロピレンオキシド加工デンプンまたはそれらの組み合わせを含む請求項５０記載の組成物。
【請求項５３】
さらに、０％以上〜約１５％（乾燥重量ベース）の範囲の量の添加物の成分をさらに含み、該添加物の成分が、エポキシ化植物油、水素付加トリグリセリド、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、またはそれらの組み合わせを含む請求項５０記載の組成物。
【請求項５４】
ステアリン酸マグネシウム、ワックス、架橋剤、またはそれらの組み合わせをさらに含む請求項５０記載の組成物。
【請求項５５】
前記添加物の成分が水素付加トリグリセリドである請求項５３記載の組成物。
【請求項５６】
前記添加物の成分がエポキシ化植物油である請求項５３記載の組成物。
【請求項５７】
前記添加物の成分が、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、およびポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体からなる群から選択されるポリマーである請求項５３記載の組成物。
【請求項５８】
前記デンプン成分の少なくとも一部に１以上の耐水性のデンプンが含まれ得る請求項１記載の組成物。
【請求項５９】
前記耐水性のデンプン成分が高アミロースデンプンを含む請求項５８記載の組成物。
【請求項６０】
前記耐水性のデンプン成分が、アルケニルコハク酸無水物加工デンプン、無水酢酸加工デンプン、酢酸ビニル加工デンプン、アクロレイン加工デンプン、エピクロロヒドリン加工デンプン、オキシ塩化リン加工デンプン、トリメタリン酸ナトリウム加工デンプン、もしくはプロピレンオキシド加工デンプンまたはそれらの組み合わせを含む請求項５８記載の組成物。
【請求項６１】
前記添加物が、約１．５％〜約７％の範囲の量で存在する請求項１記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願との相互参照）
本願は、米国仮特許出願第６０／９４７，９３４号（出願日２００７年７月３日）の利益を主張し、これを参照によって本願明細書に援用する。
【背景技術】
【０００２】
何千年もの間、ヒト集団は、反復して再利用するために、環境に自然に戻されるパッケージ材料を使用してきた。生分解性ではない材料は、少なくとも環境に対して無害であり、ガラスおよび金属が好例である。今日では、プラスチックおよび紙の汚染は、流行性レベルに達しており、我々の海を汚染し、我々の利用できる埋立地の容量を迅速に満たしている。大衆によって、例えば１５分間、通常に使用されるが、一般に数百年間持ちこたえる材料の創出の非持続可能性に世界は目覚めつつある。
【０００３】
従来の使い捨ての食品事業物品が例となる。これらは、一般に、紙または板紙（重合体の防水材料（パラフィンワックスまたはポリエチレンなど）でしばしば、コーティングまたは含浸されている）、または様々なプラスチックの１つ（ポリスチレンが最も一般的である）から作られる。これらの材料は、良い〜優れた耐湿性を有し、断熱処理（例えば、発泡したポリスチレンまたは「スタイロフォーム（Ｓｔｙｒｏｆｏａｍ）」）されることができ、安価で耐久性がある。これらの材料から使い捨てのパッケージを生産するために使用される方法は、成熟しており、これらの物品が、速く、相対的に安価に、大量に生産されることを可能にしている。
【０００４】
そのうえ、産業状態に到達する多くの国々による現代の動きは、その労働人口が家庭での食事の準備または特製品を作製する自由時間を大幅に減らしている。この傾向が続き、加速さえもするのにつれ、使い捨てパッケージに対する需要は急増している。さらに、これらの「安価な」材料を使用する環境上のコストは、生分解性および／または堆肥にできる天然物の使用の可能性を考慮すれば、非常に高いかも知れない、という認識が増大している。例えば、ポリスチレンカップの予期される耐用年限は、最大５００年であり得、各アメリカ人は１年ごとに平均約１００のこれらのカップを捨てている。さらに、ポリスチレンは、ベンゼンおよびエチレンの化学反応によって作られ、両方とも、その環境問題が認識されている石油産業の副産物である。世界中の政府がほとんど再利用計画の実行が実行不可能であり、費用がかかるとして断念している一方で、依然として解決すべきゴミの蓄積の問題を有し、多くが非分解性パッケージに課税し始めている。
【０００５】
天然物は、典型的には、短い生分解時間を有する（バナナの皮（２〜１０日）、綿の切れ（１〜５ヶ月）、紙（２〜５ヶ月）、ロープ（３〜１４ヶ月）、オレンジの皮（６ヶ月）、羊毛の靴下（１〜５年））。対照的に、ポリスチレンカップに関して上記の通り、合成の生産物は実質的により長い生分解時間を有している：煙草のフィルター（１〜１２年）、プラスチック複合材の牛乳パック（５年）、プラスチックバッグ（１０〜２０年）、ナイロンの布（３０〜４０年）、プラスチックの６パックホルダーリング（６−ｐａｃｋ  ｈｏｌｄｅｒ  ｒｉｎｇｓ）（４５０年）、おむつおよび生理用ナプキン（５００〜８００年）。従って、埋立地および他の環境問題を援助するための生分解性の材料の使用への圧力は、着実に増加している。例えば、台湾は、近年、使い捨てのパッケージにおける発泡ポリスチレンの使用を禁止しており、中国は、その主要都市（例えば、北京および上海）で同様の措置を講じた。
【０００６】
従来の使い捨ての食品容器の生産物についての環境上の懸念に対処するために使用される１つの方法は、デンプンをベースにした使い捨ての食品事業物品（トレー、皿、およびボウルなど）の製造である。しかし、デンプンをベースにしたパッケージは、近年、いくつかの欠点を有しており、最も重要なのは当該容器は水に感受性があることである。加熱された、非加工デンプンは、本質的に水溶性である。近年製造されているデンプンをベースにした生分解性の食品事業物品の全ては、加熱した鋳型で形成されるため、これらの物品における多くの、または全てのデンプンは加熱され、このように形成された当該生産物は水分に対して非常に敏感である。水、他の液体、または著しい量の水蒸気に曝露された場合、これらの物品は、非常に柔らかくなり、形態安定性を失い、刃物類（例えば、ナイフおよびフォーク）による穿刺に対して感受性を有するようになる。
【０００７】
製造業者は、近年、デンプンをベースにした食品事業物品の水分感受性の問題に対し、２つの方法（生産物を水を使う環境で使用しないことによる方法、または、コーティングを生産物に適用することによる方法）で取り組んでいる。従って、当該生産物は、水の液体または蒸気が存在しない用途（例えば、乾燥した物品またはたっぷりの油で揚げた物品）について販売できる。多くの食品は、（１）水性の生産物（例えば、飲料、スープ）、（２）水相を含む生産物（例えば、肉、薄口ソース、水中で加熱した野菜）、（３）冷やした場合に水蒸気を発する生産物（例えば、米および他のデンプン食品、ホットサンドウィッチ、など）または（４）水分を蒸散する生産物（例えば、生鮮食品）のいずれかであるため、このアプローチは、これらの物品の潜在的な市場を大きく制限する。さらに、生分解性のコーティングは、得るのに費用がかかり、適用が難しいことがあり、それによって、製造コスト、複雑さを増加させ、許容できる出来上がった生産物の割合を低下させる。
【０００８】
当業者はまた、（ａ）製造の間の操作要件を緩和し、かつ（ｂ）乾燥した環境での有用性を増強するために、デンプンをベースにした食品事業物品のマトリクス材料の機械的特性を増強する方法を理解するだろう。マトリクス材料（主にデンプン）の機械的特性は、デンプンをベースにした食品事業物品の性能において重要である。焼かれた、非加工デンプンは、典型的に、乾燥した場合、非常に壊れやすく、かつ、もろいが、デンプンが適度〜高い相対湿度の空気で平衡化されると、相対的に柔らかく柔軟である。繊維は、物品の水分量が非常に低い場合、特に、離型の直後の時期の間に、デンプンをベースにした物品を含む複合材の弯曲強度および破砕エネルギーを増加するためにしばしば処方に加えられる。しかし、著しい量（１０％以上）の繊維を添加した場合でさえも、デンプンをベースにした物品は、一般に、離型の直後、または長期間、乾燥した環境（冬に温められた建物、夏に空気調節された建物、年間を通した砂漠環境）で保存した場合、または製パン用途で使用された場合に非常に脆い。脆性に起因するデンプンをベースにした物品の構造上の失敗は、製造工程（特に、コーティングまたはラミネートフィルムが適用される前）の間、輸送の間、乾燥した環境で当該物品が使用される場合いつでも、問題を起こし続ける。
【０００９】
当業者は、非木材植物から、特に、すでに生産された物品の副産物である材料から、繊維材料を取り込む方法および処方を評価するだろう。これは、デンプンをベースにした食品事業物品において最も一般に使用される繊維は、木材パルプ繊維（紙ベースの物品と類似）であるからである。これは、すぐに利用でき、品質および材料特性が一貫しており、出来上がった食品事業物品の構造上の成分として役立つために必要とされる主要特性を有するためである。しかし、多くの代替の農業副産物の供給源が利用できる、繊維供給源としての成長が遅い樹木の使用は、それ自体疑わしい。
【００１０】
当業者は、鉱物のフィラーを、伝統的な鉱物フィラーと同様の役割を果たす、完全に生分解性でありかつ再生可能な植物ベースの有機材料に置き換える方法を評価するだろうし、当該フィラー材料が、近年、他の農業材料の生産の副産物として生産される場合、さらに大きな利益が存在する。これは、無機的鉱物のフィラー（例えば、炭酸カルシウム、シリカ、硫酸カルシウム、硫酸カルシウム水和物、ケイ酸マグネシウム、雲母鉱物、粘土鉱物、二酸化チタン、など）は、しばしば、デンプンをベースにした生分解性の食品事業物品を生産するために使用される処方物に含まれるからである。これらの材料をフィラーとして使用している生産物に対してなされるマーケティング主張（ｍａｒｋｅｔｉｎｇ  ｃｌａｉｍｓ）は、当該材料は、天然であり、再生可能であり、かつ環境的に良いが、残念ながら、これらのフィラーは生分解性ではないことを指摘している。そして、無機フィラー材料の発掘、合成、および／または加工に関連するさらなる環境上のコストがある。
【００１１】
当業者は、堆肥にできる材料について、このような材料はまた、廃棄物の減少に有益であるため、評価するだろう。堆肥は、土壌の水分保持能力を大きく増大させる土壌添加物として使用され得る。例えば、堆肥は、有機的安定性および水分保持を増強し、植物による浸出性および吸収を減少するために重金属および他の汚染物と結合させるために砂状の土壌と混合させることができる。そのうえ、様々な汚染物質が混入した部位は、しばしば、堆肥を汚染された土壌に加えることによって改善されるかも知れない。堆肥において見出せる微生物は、石油中の炭化水素を含む、いくつかの有毒な有機化合物を分解するためにも使用することができる（これは、石油に汚染された土壌のバイオレメディエーションに堆肥が使用される理由である）。
【００１２】
当業者はまた、食用の材料はヒトおよび動物によって摂取されることができ、いずれの他の食品材料のように消化され、処分されるため、これらの材料を評価するだろう。これらの材料は、魅力的な外観、香り、味、質感を持つように成形されることができる（例えば、パン、ハンバーガーのバンズ、ホットドッグのバンズ、ピザクラスト、パイのパン、アイスクリームのコーン、ペットフードのパッケージ、など）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、当業者は、食品および非食品の消費者市場用の、地球に害を与えない、使い捨ての強固な材料、特に耐水性の、生分解性の、堆肥にできる、食用の材料を生産するために使用されることができ、所望の物理的な特性を有し、紙およびプラスチックよりも安価であり、しかし動物および子供に無害である組成物を評価するだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願明細書の教示は、一般的に、生分解性の、デンプンをベースにした、耐水性の製品を生産するために使用される新規な組成物および方法に向けられる。いくつかの実施態様では、本教示は、約５％〜約４０％（乾燥重量ベース）の範囲の量の生分解性の繊維成分、約４０％〜約９４．５％（乾燥重量ベース）の範囲の量のデンプン成分、および０％以上〜約１５％（乾燥重量ベース）の範囲の量の添加物の成分を含む組成物に向けられる。当該添加物の成分は、エポキシ化植物油、水素付加トリグリセリド、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、またはそれらの組み合わせを含むことができる。ある実施態様では、当該添加物の成分は、約０．５％〜約１０％（乾燥重量ベース）の範囲の量で存在してもよい。
【００１５】
いくつかの実施態様では、当該生分解性の繊維成分は天然繊維を含み、当該天然繊維は木質繊維、非木質繊維、または動物性繊維を含むことができる。いくつかの実施態様では、当該生分解性の繊維成分は、生分解性の合成繊維を含む。
【００１６】
いくつかの実施態様では、当該デンプン成分は、フィラーに対するデンプンの割合が約１０：１〜約１：１の範囲である有機フィラー材料（当該フィラーに対するデンプンの割合は典型的に約３：１の値である）を含むことができる。
【００１７】
いくつかの実施態様では、当該添加物は、約２％〜約５％の範囲の量で存在することができる。いくつかの実施態様では、当該添加物の成分は、水素付加トリグリセリド、エポキシ化植物油、またはポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、およびポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体からなる群から選択されるポリマーである。
【００１８】
いくつかの実施態様では、本教示は、本願明細書において教示される組成物を含む水性混合物に向けられ、当該混合物は、組成物を十分な温度かつ十分な時間で加熱した場合、生分解性であって、使い捨てであり、かつ耐水性の製品を作製する形態に成形させるのに十分な量の水を含むことができる。いくつかの実施態様では、水の量は約４０％〜約８０％の範囲である。いくつかの実施態様では、当該デンプン成分は、未変性のデンプンとアルファ化（糊化前）デンプンとの組み合わせを含み、当該アルファ化デンプンに対する繊維の割合の範囲は約１．５：１〜約３：１である。当該組成物は、さらに、ステアリン酸マグネシウム、ワックス、架橋剤、またはそれらの組み合わせのいずれをも含むことができる。
【００１９】
いくつかの実施態様では、本教示は、生分解性の、デンプンをベースにした、耐水性の製品を作製する方法に向けられる。当該方法は、本願明細書において教示される組成物を含む水性混合物を空洞を有する鋳型装置に加える工程を含む。当該混合物が加熱の間に当該空洞の表面に接触したときに、当該混合物が当該混合物の外表面上に形成された膜を有する安定した形態となるように、鋳型装置中で、十分な温度かつ十分な時間で、当該混合物は加熱される。当該鋳型装置は、間隙を通じて当該混合物が、実質的に損失することなく、蒸気が当該間隙を通じて当該鋳型の空洞から出ることができるように、少なくとも１つの間隙を含む。そして、いくつかの実施態様では、当該材料は、加熱の間もとの位置で膨張することによって、鋳型の空洞を満たす。
【００２０】
いくつかの実施態様では、本教示は、本願明細書において教示される組成物を含む製品に向けられ、当該製品は、生分解性かつ耐水性であってもよく、いくつかの実施態様では、当該製品は堆肥にできるものであってもよい。いくつかの実施態様では、当該製品は、食品事業の生産物、パッケージ材料、またはそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施態様では、当該製品は食用の承認された食品である。
【００２１】
いくつかの実施態様では、本教示は、生分解性の、デンプンをベースにした、耐水性の製品を作製する方法に向けられる。当該方法は、生分解性の繊維成分およびデンプン成分の混合物の調製を含む。当該生分解性の繊維成分は、約５％〜約４０％（乾燥重量ベース）の範囲の量であってもよく、当該デンプン成分は約４０％〜約９４．５％（乾燥重量ベース）の範囲の量であってもよい。添加物の成分は、当該混合物に、約０．５％〜約１０％（乾燥重量ベース）の範囲の量で加えられる。そして、当該添加物の成分は、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、またはそれらの組み合わせを含むことができる。水性成分は、当該混合物に、水性の組成物を作製するために加えられ、当該水性成分は、当該組成物を所望の形態に成形させるのに十分な量の水を含む。当該所望の形態は、当該組成物から、生分解性であって、使い捨てであり、かつ耐水性の製品を作製するために、十分な温度かつ十分な時間で加熱される。
【００２２】
いくつかの実施態様では、本教示は、改善された強度を有する生分解性の、デンプンをベースにした、耐水性の製品の作製方法に向けられる。当該方法は、生分解性の繊維成分およびデンプン成分を含む混合物を調製する工程を含み、当該生分解性の繊維成分は、約５％〜約４０％（乾燥重量ベース）の範囲の量であり、当該デンプン成分は約４０％〜約９４．５％（乾燥重量ベース）の範囲の量である。添加物の成分は、当該混合物に、約０．５％〜約１０％（乾燥重量ベース）の範囲の量で加えられ、当該添加物の成分はエポキシ化植物油、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、またはそれらの組み合わせを含む。水性成分は、水性の組成物を作製するために、当該混合物に加えられ、当該水性成分は、当該組成物を所望の形態に成形させるのに十分な量の水を含む。当該所望の形態は、当該組成物から、生分解性であって、使い捨てであり、かつ耐水性の製品を作製するために、十分な温度かつ十分な時間で加熱される。
【００２３】
いくつかの実施態様では、本教示は、約５％〜約４０％（乾燥重量ベース）の範囲の量の生分解性の繊維成分、および約４０％〜約９４．５％（乾燥重量ベース）の範囲の量の耐水性のデンプン成分を含む組成物に向けられる。このような実施態様では、当該耐水性のデンプンは、例えば、化学的加工デンプン（アルケニルコハク酸無水物加工デンプン、無水酢酸加工デンプン、酢酸ビニル加工デンプン、アクロレイン加工デンプン、エピクロロヒドリン加工デンプン、オキシ塩化リン加工デンプン、トリメタリン酸ナトリウム加工デンプン、もしくはプロピレンオキシド加工デンプン、など）、非加工デンプン（高アミロースデンプンなど）、またはそれらの組み合わせ、または耐水性の特性を有する当該技術分野で公知の他のデンプンのいずれであってもよい。いくつかの実施態様では、当該組成物は、さらに約０．５％〜約１０％（乾燥重量ベース）の範囲の量で添加物の成分を含み、当該添加物の成分は、エポキシ化植物油、水素付加トリグリセリド、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、またはそれらの組み合わせを含む。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
下記の本発明の記載は、本発明の様々な実施態様を説明することが意図される。従って、記載される特定の改変は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されない。本発明の範囲から逸脱することなく、様々な等価物、変化、および改変がなされてもよいことは当業者に明らかであり、このような等価な実施態様が本願明細書に含まれることが理解される。
【００２５】
下記に示される記載で使用される用語法は、本発明のある特定の実施態様の詳細な説明とともに使用された場合においてさえも、その最も広い適切な様式において解釈されることが意図される。ある用語は、下記で一層強調されるかも知れない。しかし、いずれの制限された様式で解釈されることが意図されたいずれの用語法も、この詳細な説明の節のようなものとして明白にかつ明確に定義されるだろう。
【００２６】
文脈上許される限り、単数または複数の用語は、それぞれ複数または単数の用語をも含んでもよい。さらに、単語「または」は、２つ以上の項目の記載の他の項目から排他的に１つの項目のみを意味するように明確に限定されていない限り、このような記載における「または」の使用は、（ａ）当該記載のいずれか１つの項目、（ｂ）当該記載の全ての項目、または（ｃ）当該記載の項目のいずれの組み合わせを含むものとして解釈される。
【００２７】
本願明細書において教示される組成物は、生分解性であり、堆肥にでき、またはそれらの組み合わせであってもよく、同様に分解する物品を生産するために使用されてもよい。
【００２８】
いくつかの実施態様では、生分解性の材料は、単純な化合物（二酸化炭素、メタン、水、無機化合物およびバイオマスなど）に分解することができ、その主なメカニズムは、微生物の酵素作用である。いくつかの実施態様では、生分解性の材料は、自然の条件下で（例えば、好気条件および／または嫌気条件下で）、微生物によって速やかに分解することができる。いくつかの実施態様では、生分解性の材料は、微生物の作用、加水分解性作用、および／または化学的作用に曝露された場合、単量体の成分に縮小されることもできる。好気条件下では、当該生分解は、当該材料を、二酸化炭素および水を含む最終産物に転換できる。嫌気条件下では、当該生分解は、当該材料を、二酸化炭素、水、およびメタンを含む最終産物に転換できる。いくつかの実施態様では、生分解は無機化と呼ばれる。
【００２９】
いくつかの実施態様では、生分解は、生分解性の材料が単に生物活性（特に酵素作用）によって分解され、材料の化学構造の明らかな変化を無期限にもたらす点で、堆肥化能と区別することができる。一方、堆肥化能は、生分解性の材料の特性であり得る。堆肥にできる材料については、いくつかの実施態様では、当該材料は、堆肥化システムにおいて生分解されることができ、堆肥の最終使用の間にその生分解が完了する。有用な堆肥を同定する判断基準は、例えば、非常に低い重金属量、生態毒性がないこと、および明らかな識別可能な残留物がないことを含む。
【００３０】
組成物が、生分解性であるか、堆肥にできるか、または生分解性でありかつ堆肥にできるかを判定するために利用できるいくつかの試験がある。例えば、堆肥化能についてのＡＳＴＭの定義が、いくつかの実施態様で使用され得る。ＡＳＴＭの定義では、例えば、堆肥にできる材料とは、「利用計画の一部として堆肥部位で生物的分解を受けることができ、そのため、当該材料は視覚的に識別可能でなく、既知の堆肥にできる材料と一致する割合で、二酸化炭素、水、無機化合物、およびバイオマスに分解する」材料であると述べられている。いくつかの実施態様では、堆肥化能は、ＡＳＴＭ  Ｄ−５３３８に従って、ＡＳＴＭ  Ｄ  ６４００に従ってティアー２レベル（Ｔｉｅｒ  Ｔｗｏ  Ｌｅｖｅｌ）試験を使用して測定され得る。それに対し、堆肥にできる材料についてのヨーロッパの定義は、例えば、約９０％が、約６ヶ月以内に、家庭または産業堆肥の山において分解することができる材料であり、この判断基準に適合する材料は、ヨーロッパの規格ＥＮ  １３４３２（２０００）下で、「堆肥にできる」と特徴付られ得る。
【００３１】
生分解試験は、特定の試験条件、評価方法、および所望の判断基準によって異なる。従って、ほとんどの材料について同様の結論を導く、異なる手順間の適切な量の収束がある。例えば、好気生分解性については、例えば、米国試験材料協会（ＡＳＴＭ）が、ＡＳＴＭ  Ｄ  ５３３８−９２を確立している。ＡＳＴＭ  Ｄ  ５３３８−９２は、無機化する試験材料の割合を、時間の関数として測定する。当該試験は、５８℃の好熱性温度に保ち、活性堆肥の存在下で、微生物による同化によって放出される二酸化炭素の量をモニターする。二酸化炭素産生試験は、電解呼吸測定を使用して行われてもよい。他の標準的な手順（経済協力開発機構（ＯＥＣＤ）の３０１Ｂなど）もまた、使用されてもよい。いくつかの実施態様では、材料は、６０％以上が２８日以内に分解された場合、生分解性である。ＯＥＣＤ  ３０１Ｄの「クローズドボトル（ｃｌｏｓｅｄ  ｂｏｔｔｌｅ）試験」（経済協力開発機構、フランス）を参照。酸素不存在下での標準的な生分解試験は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ５５１１−９４などの様々な手順に記載されている。これらの試験は、嫌気的固形廃棄物処理施設または衛生埋立地における材料の生分解性をシミュレートするために使用され得る。
【００３２】
生分解性生産物研究所（ｔｈｅ  Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ、ＢＰＩ）および米国堆肥会議（ＵＳ  Ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ  Ｃｏｕｎｃｉｌ、ＵＳＣＣ）は、米国試験材料協会（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ、ＡＳＴＭ）の規格を、その「堆肥にできるロゴ（Ｃｏｍｐｏｓｔａｂｌｅ  Ｌｏｇｏ）」について、生産物を承認するために使用する。これらの規格は、クラフト紙、庭ごみおよび食品残飯など、地方自治体の施設または商業施設において堆肥にされた場合、完全に、かつ安全に、分解し、かつ生分解するプラスチック生産物および紙生産物を同定するために使用される。「堆肥にできるロゴ」は、承認された別個の研究室における試験に基づき、ＡＳＴＭ  Ｄ６４００またはＤ６８６８に適合するいずれの生産物にも与えられる。例えば、ＢＰＩ認証は、材料がＡＳＴＭ  Ｄ６８６８の規格に適合し、地方自治体での堆肥化、商業での堆肥化、または家庭での堆肥化の間に迅速かつ安全に生分解するだろうことを示す。
【００３３】
例えば、ＡＳＴＭは、３つの特性（生分解性、分解性、および生態毒性の欠如）を測定する、堆肥化能についての試験法および規格を開発した。堆肥化能についての生分解性の判断基準に適合するには、当該材料は、二酸化炭素への変換を少なくとも約６０％、４０日以内に達成し、分解の指標として、１０％未満の試験材料が、処分された生産物中に存在したであろう実際の形状および厚さで、２ミリメートルのふるい上に残る必要がある。生態毒性の欠如を判定するため、生分解の副産物は、種子の発芽および植物の成長（ＯＥＣＤ  ２０８に詳述された試験を使用して判定され得る）に対して負の影響を示してはならない。例えば、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｅｃｄ．ｏｒｇ／ｄａｔａｏｅｃｄ／１１／３１／３３６５３７５７．ｐｄｆ参照。国際生分解性生産物研究所（ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）は、例えば、いったん生産物がＡＳＴＭ  ６４００−９９規格に適合することが立証されたら、堆肥化能のロゴを発行するだろう。本手順は、１の堆肥化サイクル以内に分解を完了させる、いずれの材料の最大の厚さを測定するドイツのＤＩＮ  ５４９００に従う。
【００３４】
いくつかの実施態様では、当該材料は、６０日未満、５０日未満、４０日未満、３０日未満、２０日未満、１０日未満、またはそのいずれかの範囲で完全に生分解することができる。いくつかの実施態様では、当該材料は、最大７５％、最大８０％、最大８５％、最大９０％、最大９５％、最大９８％、最大９９％、またはそのいずれかの範囲で、３０日未満、２８日未満、２５日未満、２０日未満、またはそのいずれかの範囲で生分解することができる。いくつかの実施態様では、本願明細書において教示される組成物から生産された当該生産物は、生分解性についてのＡＳＴＭ  Ｄ６８６８の規格に適合する。
【００３５】
ある実施態様では、本願明細書の教示は、約５％〜約４０％（乾燥重量ベース）の範囲の量（好ましくは約１５％〜約３０％）の生分解性の繊維成分、約４０％〜約９４．５％（乾燥重量ベース）の範囲の量（好ましくは約４５％〜約７５％）のデンプン成分、および０％以上〜約１５％（乾燥重量ベース）の範囲の量（好ましくは約０．５％〜約１０％）の１以上の添加物の成分を含む組成物に向けられる。ある実施態様では、当該添加物の成分は、約１．５％〜約７％（乾燥重量ベース）の範囲の量で存在してもよい。ある実施態様では、当該添加物の成分は、約２％〜約５％の範囲の量（乾燥重量ベース）で存在してもよい。
【００３６】
当該生分解性の繊維成分は天然繊維を含んでいてもよく、当該天然繊維は木質繊維、非木質繊維、または動物性繊維（羊毛など）を含んでいてもよい。木質繊維は例えば樹木由来であってもよく、セルロース繊維の主要供給源である。非木質繊維は、バガス、竹材、およびわらを含むが、これらに限定されない。天然繊維の例には、羊毛、綿、木材パルプ繊維、竹材、ケナフ、亜麻、黄麻、麻、アバカ、草、葦、などを含むことができるが、これらに限定されない。当該繊維成分はまた、本願明細書に教示されるいずれかの繊維の混合物を含む。
【００３７】
当業者に知られた生分解性の合成繊維のいずれも、本発明のいくつかの実施態様で使用されてもよい。このような合成繊維の例は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、レーヨン、セルロースアセテート、ポリ（ラクチド）、ポリ（ヒドロキシアルカノアート）、熱可塑性多成分繊維（従来の鞘／コア繊維など、例えばポリエチレン鞘／ポリエステルコア繊維）など、およびそれらの混合物を含むことができるが、これらに限定されない。多くの実施態様では、当該合成繊維は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ６４００で定義されるように、部分的または完全な生分解性であろう。
【００３８】
いくつかの天然繊維材料は、焼かれた物品の（いくつかのサイズスケールでの）構造上の成分として、およびまたは安価な有機フィラーとしての両方の組み合わせで使用されてもよい。繊維成分は、湿った生地の成形特性の制御のため、および出来上がった食品事業およびパッケージ物品の構造上の安定性を増強するための両方に使用される。潜在的に当該処方において使用され得る繊維長および繊維の縦横比のつながりがあるが、当該処方の繊維部分は、一般的な意味で、異なる機能を果たす（繊維長に基づく）３つの分類に分けられ得る：長いまたは非常に長い（４〜２５ｍｍまたはより長い）繊維または繊維成分の複合材は、生地が鋳型中で膨張する場合に、生地中の欠損の形成を防ぐのに役立ち得る、繊維のメッシュを形成するのに使用される；中程度の長さの繊維（０．５〜５ｍｍ）もまた、湿った生地の流動特性の制御に役立つことができ、出来上がった食品事業物品の靱性の増加に役立ち、操作の間、および通常の使用の間の破砕を防ぐ；短い繊維（＜０．５ｍｍ）は、主に、易生分解性の材料を当該処方に導入する方法として役立つ。一般的に、繊維直径よりも繊維長に大きなばらつきがあるため、通常は、長い繊維は短い繊維よりも高い縦横比を有する。長いまたは非常に長い繊維の平均的な縦横比は、約４０：１〜１，０００：１超の範囲であってもよい。中程度の長さの繊維は、約５：１〜約２００：１の範囲の平均的な縦横比を有することができる。短い繊維については、縦横比は、典型的に約５０：１未満である。いくつかのフィラー材料は、例えば、それらを含むデンプンをベースにしたマトリクスよりもより耐水性であり得る（繊維のいくつかのタイプは、この機能性を提供するが、中程度の繊維、長い繊維、および非常に長い繊維の存在は、成形、操作およびそれらが提供する使用特性のために必要とされる一方で、短い繊維成分は、いくつかの実施態様では、主に耐水性に対するそれらの寄与のために存在するかも知れない）。
【００３９】
いくつかの供給源からの繊維は、本願明細書において教示される組成物の多くに含まれ得る。草または葦種由来の相対的に高品質の繊維は、出来上がった物品の構造上の安定性および弾性に寄与できる中程度の長さの繊維を提供する。長い〜非常に長い繊維、または繊維複合材は、軽く加工された農業副産物（適切な大きさに細かくきざまれ、粉末にされ、または製粉された茎材料または穀皮材料など）由来であってもよい。適切な加工条件（例えば、ハンマーまたはナイフによる製粉など）下で、これらの材料は、いくつかの実施態様では一部のデンプンと置き換えられる、かなりの量の非常に短い繊維を提供でき、かつ、出来上がった物品に耐水性を加えることができる。そのうえ、粉末木材、例えば、木粉；粉末セルロース、例えば、粉末竹材パルプ；粉末木の実の殻（または他の非常に硬い、リグニンが豊富な植物材料）；またはそれらのいずれの組み合わせの形態の繊維材料もまた、従来の無機フィラー材料と置き換えて使用される、有機的な、相対的に耐水性のある、生分解性のフィラーとしての役割を果たしてもよい。
【００４０】
いくつかの繊維は、成長の早い植物（ケナフおよび竹材を含むがこれらに限定されない草または葦など）から得られ得る。いくつかの繊維もまた、農業生産物の副産物として広く利用でき、例えば、茎、葉柄、および穀物の穀皮は、中程度の長さの繊維のすぐに使用できる供給源である。
【００４１】
当該繊維材料は、繊維長および繊維の縦横比において大きく異なり得る。いくつかの実施態様では、当該材料は、約２ｍｍ未満の平均的な繊維長、および約１．１：１〜２５０：１、約１．３：１〜１２５：１、約１．４：１〜７０：１、または約１．５：１〜３０：１の範囲である平均的な縦横比を有することができる。
【００４２】
デンプン成分に利用できるいくつかの供給源がある。デンプンの供給源は、植物供給源（植物の塊茎、根、種子、およびまたは果実など）を含んでもよいがこれに限定されず、特定の植物供給源は、トウモロコシ、ジャガイモ、タピオカ、米、もしくは小麦または類似するもの、または動物性供給源、すなわちグリコーゲンを含んでいてもよい。いくつかの実施態様では、デンプンは、アルファ化デンプンおよび未加熱デンプンもしくは未変性のデンプンの両方の組み合わせである。いくつかの実施態様では、当該アルファ化デンプンは、当該処方中の全デンプンの約０％〜約３０重量％、または０％以上〜約３０％（当該処方中の全デンプンの重量）、およびさらに好ましくは３％〜２０％、および最も好ましくは５％〜１５％の範囲の濃度を有する。架橋、安定化、または親油性の官能基の付加によって加工された、食品等級デンプン（アルファ化または未加熱）は、水性の食品に曝された場合に軟化に対する生産物の耐性を増加するために含まれていてもよい。
【００４３】
いくつかの実施態様では、当該デンプンは、耐水性のデンプン、例えば、加工デンプン（例えば、化学的加工デンプン（アルケニルコハク酸無水物加工デンプン、無水酢酸加工デンプン、酢酸ビニル加工デンプン、アクロレイン加工デンプン、エピクロロヒドリン加工デンプン、オキシ塩化リン加工デンプン、トリメタリン酸ナトリウム加工デンプン、もしくはプロピレンオキシド加工デンプン、または同等なものなど）であってもよい）；非加工デンプン（高アミロースデンプンなど）；またはそれらの組み合わせ；または耐水性の特性を有する当該技術分野で公知の他のデンプンのいずれであってもよい。いくつかの実施態様では、当該デンプン成分は、高アミロースデンプンを含むことができる。例えば、当該デンプン成分は、天然デンプン、アルファ化デンプン、高アミロースデンプン、またはそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実施態様では、少なくともデンプン成分の一部は、１以上の耐水性のデンプンから構成されてもよい。当該耐水性のデンプンは、耐水性を有するように化学的に加工された標準的なデンプン（例えば、アルケニルコハク酸無水物加工デンプン、無水酢酸加工デンプン、酢酸ビニル加工デンプン、アクロレイン加工デンプン、エピクロロヒドリン加工デンプン、オキシ塩化リン加工デンプン、トリメタリン酸ナトリウム加工デンプン、もしくはプロピレンオキシド加工デンプンなど、またはその類似物など）、もしくは、その未変性の、加工されていない状態で耐水性がある高アミロースデンプン、またはそれらの組み合わせ、または耐水性の特性を有する当該技術分野で公知の他のデンプンのいずれであってもよい。これらの実施態様では、デンプン成分の耐水性の画分は、化学的に加工された耐水性のデンプン、自然の耐水性がある高アミロースデンプン、またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。デンプン成分の一部としての耐水性のデンプンの使用は、出来上がった生産物の耐湿性を増加する。
【００４４】
いくつかの実施態様では、当該デンプン成分は、約１０：１〜約１：１の範囲であるフィラーに対するデンプンの割合を有する有機フィラー材料を含む。いくつかの実施態様では、当該デンプン成分は、フィラー材料を含むことができ（ほとんどの場合は有機フィラー）、フィラーに対するデンプンの割合が典型的に約３：１の値を有する。
【００４５】
多くの実施態様では、当該フィラーは有機物である。当該有機フィラー材料は、例えば、粉末木の実の殻（クルミの殻など）、粉末木材（例えば、木粉）、粉末セルロース（例えば、粉末竹材パルプ）、またはそれらの組み合わせのいずれを含んでいてもよい。当該有機フィラー材料は、短い繊維または非常に短い繊維を含む繊維物質をもたらすことができ、それらは、フィラー材料として単独で使用されてもよいし、または、他のフィラー材料と合わせられてもよい。いくつかの実施態様では、当該組成物の有機フィラー材料の濃度は、０％以上〜約３０％（乾燥重量）、または約５％〜約３０％（乾燥重量）である。当該有機フィラー材料は、フィラー材料として単独で使用されてもよく、または、他のフィラー材料と組み合わせて使用されてもよい。いくつかの実施態様では、有機フィラー材料の濃度は、当該生産物の乾燥重量の約１０％〜２５％、または約１５％〜２１％であってもよい。
【００４６】
いくつかの実施態様では、短い繊維は、より短い繊維と同様の利点を与える他のフィラー材料と組み合わせて用いても、このような他のフィラー材料によって置き換えてもよい。例えば、このようなフィラー材料は、有機的凝集物および無機的凝集物（例えば、炭酸カルシウム、シリカ、硫酸カルシウム、硫酸カルシウム水和物、ケイ酸マグネシウム、雲母鉱物、粘土鉱物、二酸化チタン、タルク、など）の両方を含んでいてもよい。凝集物および／または短い繊維の濃度は、当該処方の乾燥重量の約０％〜約３０％、約２．５％〜約２５％、約５％〜約２０％、約５％〜約２５％または約７％〜約２１％の範囲内であってもよい。
【００４７】
当該添加物の成分は、耐水性、強度、または耐水性および強度の組み合わせを、生分解性の、デンプンをベースにした組成物から生産された製品に加えることができる。いくつかの実施態様では、当該添加物の成分は、エポキシ化植物油、水素付加トリグリセリド、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施態様では、当該添加物は約２％〜約５％の範囲の量で存在する。
【００４８】
ある実施態様では、当該添加物の成分は、エポキシ化トリグリセリドを含む。特に、ＰＶＣおよびＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニルおよびポリ二塩化ビニリデン）では、可塑剤として伝統的に使用されているが、デンプンベースの複合材中のエポキシ化植物油は、驚いたことに、加熱した鋳型工程を使用して生産され得る製品についてより広い密度範囲を可能にする。驚いたことに、より密度の濃い物品の製造は、エポキシ化油が使用された場合、より長い加熱時間を必要としない。さらに、より密度の濃い物品は、普通はより長い加熱時間を必要とする厚い物品よりも、より強く、生産するのにより経済的であるかも知れない。エポキシ化トリグリセリドは、動物または植物の供給源からの不飽和脂肪酸のトリグリセリドのエポキシ化によって得られ得る。適したエポキシ化植物油の例は、エポキシ化亜麻仁油、エポキシ化大豆油、エポキシ化トウモロコシ油、エポキシ化綿実油、エポキシ化エゴマ油、エポキシ化ベニバナ油、などである。いくつかの実施態様では、当該エポキシ化植物油は、エポキシ化亜麻仁油（ＥＬＯ）およびエポキシ化大豆油（ＥＳＯ）を含むことができる。食品接触についてのＦＤＡ要件に適合するためには、ＥＬＯは、典型的に、約５未満のヨウ素価および約９％の最少オキシラン酸素量が必要であり、ＥＳＯは、典型的に、約６未満のヨウ素価および約６％の最少オキシラン酸素量を有するだろう。
【００４９】
様々なエポキシ化植物油が使用され得る。いくつかの実施態様では、当該エポキシ化植物油は、約４００〜約４７５のエポキシ当量を有する。部分的なエポキシ化植物油は、いくつかの実施態様で使用されてもよい。いくつかの実施態様では、本発明で使用される当該エポキシ化植物油は、約２２５未満のエポキシ当量を有する。例えば、１７８のエポキシ当量を有するエポキシ化亜麻仁油は、モノカルボン酸または一価フェノールと反応することができ、４００〜４７５の当量を生じる。
【００５０】
当該添加物の成分は、いくつかの実施態様では、水素付加トリグリセリドを含む。デンプンをベースにした生分解性の組成物は、耐水性を増加するために、ワックス（例えば、カルナウバロウ、キャンデリラ（ｃａｎｄｅｌｉｌｌａ）ワックス、パラフィンワックス、モンタンワックス、ポリエチレンワックス、など）を使用できる。例えば、カルナウバロウは、非常に高価であり、それは成形の間に水蒸気蒸留し、当該組成物から製品を成形するために使用される鋳型装置の孔を塞ぎ得るため、その使用は、約３％（乾燥重量ベース）以下に限られる。いくつかの実施態様では、約５４℃〜８５℃の融点を有する硬化植物油は、ワックスの代わりに、当該処方の耐湿性を改善するために使用され得る。適した水素付加トリグリセリドは、動物性油脂もしくは植物性油脂（例えば、獣脂、豚脂、ピーナッツ油、大豆油、キャノーラ油、トウモロコシ油など）から調製され得る。適した硬化植物油は、ＥｖＣｏリサーチ（商品名  ＥＶＣＯＰＥＬ  ＥＶＣＯＲＲ、およびＥＶＣＯＰＥＬ  ＥＶＣＥＡＬ）から入手できるものを含む。いくつかの実施態様では、当該水素付加トリグリセリドは、最大５％の濃度で使用される。水素付加トリグリセリドは、当該処方に、固体粉末、融液の形態、または乳濁液として添加され得る。
【００５１】
当該添加物の成分は、ポリマーであってもよい。いくつかの実施態様では、当該添加物の成分は、ポリ(酢酸ビニル)（ＰＶＡ）、ポリ（酢酸ビニル−エチレン）（ＶＡＥ）共重合体、およびポリ（エチレン−酢酸ビニル）（ＥＶＡ）共重合体からなる群から選択されるポリマーである。デンプンベースの複合材に添加した場合、ＰＶＡ、ＶＡＥ、およびＥＶＡは、当該組成物の耐湿性を増加させる。ＥＶＡは、５０重量％未満の酢酸ビニルを含むエチレンおよび酢酸ビニルの共重合体であるのに対し、ＶＡＥは、５０重量％超の酢酸ビニルを含むエチレンおよび酢酸ビニルの共重合体である。ＥＶＡは、典型的に、約６０℃〜１１０℃の融点を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）がポリエチレンと類似する半結晶性共重合体である。一方、ＶＡＥは、典型的に、Ｔｇが約−２０℃〜約３０℃の範囲の非晶質のポリマー（明確な融点がない）である。水性の処方への添加を容易にするためには、当該ポリマーは、好ましくは、乳濁液または乳液の形態で使用されるだろう。
【００５２】
当該組成物は、水性混合物の形態でもよく、当該混合物は、組成物を、十分な温度かつ十分な時間で加熱した場合、生分解性であって、使い捨てであり、かつ耐水性の製品を作製する形態に成形させるのに十分な量の水を含む。当該技術分野における当業者は、製品を成形するために利用できる様々な工程（例えば、成形、射出成形、膨張成形、プレス、刻印、など）があり、利用できる各工程は、そのような加工が必要とされる当該組成物の水分量または稠度によって変わるだろうということを理解するだろう。いくつかの実施態様では、当該水性混合物は、約４０％〜約８０％重量の水、約４５％〜約７５％の水、約５０％〜約７０％の水、約５５％〜約６５％の水、またはこれらのいずれの範囲の水を有することができる。さらに、当業者は、いくつかの実施態様では、当該混合物は、水ベース、部分的に水ベース、および潜在的に有機溶媒ベースであり得ることを認識するだろう。例えば、このような混合物は、アルコールベースの混合物または他の水ベースではない混合物であってもよい。
【００５３】
いくつかの実施態様では、水性混合物のデンプン成分は、未変性のデンプンとアルファ化デンプンとの組み合わせを含むことができる。アルファ化デンプンに対する繊維の割合は、例えば、約１．５：１〜約３：１、約１：１〜約４：１、約２：１〜約５：１、またはこれらの範囲のいずれであってもよい。
【００５４】
いくつかの実施態様では、当該水性混合物は、さらにステアリン酸マグネシウム、ワックス、架橋剤、またはそれらの組み合わせを含むことができる。当該ステアリン酸マグネシウムは、いくらかの耐水性も提供する離型剤である。離型剤、または不粘着剤は、焼かれた部分と鋳型システムとの間の接着を減少するために提供される。ステアリン酸金属塩化合物一般（ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸ナトリウム、またはステアリン酸亜鉛など）；脂肪酸（例えば、オレイン酸、リノール酸など）；脂肪；油；およびそれらの組み合わせのいずれも含む（しかしこれらに限定されない）他の離型剤が使用され得る。
【００５５】
様々なワックスのいずれも、いくつかの実施態様において適し得る。ワックスの例は、カルナウバロウ、キャンデリラ、米糠、パラフィン、またはいずれの他の食品等級のワックスを含む。いくつかの実施態様では、植物ろうは、動物性のワックスまたは鉱物のワックスよりも性能が良いかも知れない。いくつかの実施態様では、天然ワックスは、合成の品種よりも性能が良いかも知れない。ワックス乳濁液は、乳化剤および機械的な撹拌によって調製され得る。本発明の処方における使用に適したワックス乳濁液の例は、乳化されたカルナウバロウおよび乳化されたキャンデリラワックスを含む。乳化剤は、食品用途について許可された全てのものを含み、モノステアリン酸ソルビタン、ポリソルベート  ６０、ポリソルベート  ６５、ポリソルベート  ８０、ステアリン酸ナトリウムおよびステアリン酸カリウム、食品等級のガム（例えば、アラビノガラクタン、カラゲナン、ファーセレラン（ｆｕｒｃｅｌｌｅｒａｎ）、キサンタン）、クエン酸ステアリルモノグリセリド、スクシステアリン（ｓｕｃｃｉｓｔｅａｒｉｎ）、ヒドロキシル化レシチン、および多くの他の同様の化合物を含むが、これらに限定されない。
【００５６】
様々な架橋剤のいずれも、いくつかの実施態様で、デンプンおよび繊維を架橋するために使用され得る。架橋剤は、メチルアミン化合物、多価（ｐｏｌｙｖａｌｅｎｔ、ｍｕｌｔｉｖａｌｅｎｔ）酸、多価酸ハロゲン化物、多価酸無水物、ポリアルデヒド、ポリエポキシド、ポリイソシアネート、１，４  ブタンジオールジグリシジルエーテル、エピクロロヒドリン樹脂、グリオキサール、炭酸アンモニウムジルコニウム、炭酸カリウムジルコニウム、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂、ポリアミンエピクロロヒドリン樹脂、などを含むが、これらに限定されない。
【００５７】
当該組成物に含まれ得る他の成分は、タンパク質および天然化合物、天然ゴムラテックス、および繊維サイズ剤である。繊維サイズ剤は、例えば、ロジン、ロジンエステル、ロジンソープ、アルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）、およびアルケニルコハク酸無水物（ＡＳＡ）を含む。このような他の成分は、カゼイン、大豆タンパク質の単離物もしくは濃縮物から作製される調製物、または同様のそのような調製物を含んでもよいが、これらに限定されない。１つのこのような調製物は、下記の３工程で調製され得る。
【００５８】
１）カゼイン溶液または大豆タンパク質単離物水溶液（約１０％重量）を、通常の製造業者の推奨のように加熱する工程（一般的に、タンパク質を浸漬によって水和し、次いで、徐々に溶液の温度およびｐＨを、１８０°Ｆ（約８２℃）およびｐＨ＝９〜９．５間に上げ、次いで、当該溶液を１８０°Ｆ（約８２℃）で１５分間保持する）、
【００５９】
２）当該調製物を室温まで冷却する工程、および任意に、
【００６０】
３）保存料を添加し、完全に混合する工程。調製物中の保存料の好ましい濃度は、約０．１％以下であり、当該タンパク質溶液について必要とされる有効期間、当該最終生産物について必要とされるタンパク質濃度、および食用材料中の保存料の化合物の用量に対する政府の規制によって課される制限に依存する。
【００６１】
他のタンパク質もまた、当該容器の耐水性の特性を改善するために、カゼイン調製物または大豆タンパク質調製物と組み合わせるか、別々に使用されてもよい。例えば、このようなタンパク質は卵白、ゼラチン、などを含んでもよい。
【００６２】
いくつかの実施態様では、本発明は、生分解性の、デンプンをベースにした、耐水性の製品を作製する方法を含む。当該方法は、本願明細書において教示される組成物を空洞を有する鋳型装置に加える工程を含む。当該組成物は、当該鋳型装置中で、当該混合物が、当該混合物が当該加熱の間当該空洞の表面に接触し、当該混合物の外表面上に形成された膜を有する安定した形態となるように、十分な温度かつ十分な時間で加熱された水性混合物であり得る。当該鋳型装置は少なくとも１つの間隙を含むため、当該間隙を通じた当該混合物の実質的な損失なく、蒸気が当該間隙を通じて当該鋳型の空洞から出ることができる。
【００６３】
いくつかの実施態様では、本発明は、本願明細書において教示される組成物を使用して製品を生産することを含み、当該製品は生分解性かつ耐水性である。当業者は、本願明細書において教示される組成物は、ほぼ無限の多くの使用法を有する材料を生産できることを、理解するであろう。いくつかの実施態様では、当該生産物は、食品産業で使用され得る。当該食品産業の生産物は、１つの仕切りのトレーおよび複数の仕切りのトレー、ボウル、冷たいカップ、蓋付きの温かいカップ、皿、焼付けパン、マフィントレー、ならびにレストランの蓋付きの持ち帰り容器を含むことができるが、これらに限定されない。いくつかの実施態様では、材料は、一般的なパッケージ生産物（例えば、電気的生産物のパッケージ、電池のパッケージ、など）を生産するために使用されることができる。多くの実施態様では、当該材料は、充填され、冷凍され、発送され、焼かれ、電子レンジにかけられ、供給され、摂取さえもされ得る生産物を生産するために使用されることもできる。いくつかの実施態様では、当該生産物は、完全に電子レンジに使え、オーブンに入れて使え、断熱処理され、および／または食された場合は無害である。いくつかの実施態様では、当該生産物は香りや味を付けることもできる。いくつかの実施態様では、当該製品は堆肥にできる。いくつかの実施態様では、当該製品は食用の承認された食品である。
【００６４】
いくつかの実施態様では、本発明は、生分解性の、デンプンをベースにした、耐水性の製品を作製する方法を含む。当該方法は、生分解性の繊維成分およびデンプン成分の混合物を調製する工程を含む。当該生分解性の繊維成分は、約５％〜約４０％（乾燥重量ベース）の範囲の量であり、当該デンプン成分は、約４０％〜約９４．５％（乾燥重量ベース）の範囲の量である。添加物の成分は、当該混合物に、約０．５％〜約１０％（乾燥重量ベース）の範囲の量で添加される。当該添加物の成分は、水素付加トリグリセリド、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、またはそれらの組み合わせのいずれかを含むことができる。水性成分は、水性の組成物を作製するために、当該混合物に添加され、当該水性成分は、当該組成物を所望の形態に成形させるのに十分な量の水を含む。
【００６５】
他の添加物は、水性成分の一部として加えられることもできる（塩、バッファー、着色剤、ビタミン、栄養剤、医薬品、栄養補助食品、有機フィラー材料、など）。当該所望の形態は、次いで、当該組成物から、生分解性であって、使い捨てであり、かつ耐水性の製品を作製するために、十分な温度かつ十分な時間で加熱する。
【００６６】
いくつかの実施態様では、本発明は、改善された強度を有する生分解性の、デンプンをベースにした、耐水性の製品の作製方法を含む。当該方法は、生分解性の繊維成分およびデンプン成分を含む混合物を調製する工程を含み、当該生分解性の繊維成分は約５％〜約４０％（乾燥重量ベース）の範囲の量であり、当該デンプン成分は約４０％〜約９４．５％（乾燥重量ベース）の範囲の量である。添加物の成分は、当該混合物に約０．５％〜約１０％（乾燥重量ベース）の範囲の量で添加される。当該添加物の成分は、エポキシ化トリグリセリド、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(酢酸ビニル−エチレン)共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)共重合体、またはそれらの組み合わせを含む。水性成分は、当該混合物に、水性の組成物を作製するために添加され、当該水性成分は、当該組成物を所望の形態に成形させるために十分な量の水を含む。当該所望の形態は、当該組成物から、生分解性であって、使い捨てであり、かつ耐水性の製品を作製するために、十分な温度かつ十分な時間で加熱される。
【実施例】
【００６７】
（実施例１  組成物の調製）
表１は、本発明のいくつかの実施態様で有用な成分および組成の範囲を提供する。
【００６８】
【表１】
2010532298.tif 000002
【００６９】
ステアリン酸マグネシウム、エポキシ化植物油、またはワックス（水素付加トリグリセリドを含む）のうちの少なくとも１つの材料が使用されるべきであり、いくつかの実施態様では、使用される量は約１．０〜３．５パーセント（湿重量ベース）の範囲である。いくつかの実施態様では、フィラーに対する全デンプンの割合は、約３：１であるべきである。アルファ化デンプンに対する繊維の割合は、約１．５：１〜３：１および、いくつかの実施態様では、約１．９：１〜２．５：１の範囲である。任意の成分は、タンパク質、天然ゴムラテックス、着色剤、および繊維サイズ剤を含む。
【００７０】
（実施例２  組成物からの物品の調製）
孔があり、加熱した鋳型装置を使用して、水性の組成物から物品を生産した。多くの型のバッチミキサーおよび連続内部ミキサー（プラネタリーミキサー、双腕シグマ型ミキサー（ｄｕａｌ  ａｒｍ  ｓｉｇｍａ  ｔｙｐｅ  ｍｉｘｅｒｓ）、および押し出し機など）は、処方物を調製するために適している。いくつかの実施態様では、混合物は、相対的に低い剪断力のミキサー（プラネタリーミキサーなど）中で、常温で調製され得る。
【００７１】
処方を調製するため、繊維（典型的に、シート素材から条片に切られる）および全フィラーの約４０％を、プラネタリーミキサー中で、全水分の約３０〜４０％に取り込まれ、粗い消しゴムの小片（ｃｏａｒｓｅ  ｅｒａｓｅｒ  ｃｒｕｍｂｓ）の稠度になるまで、約５分間混合した。プレゲル化（ｐｒｅ−ｇｅｌ）デンプンを添加し、混合を、さらに繊維が脱凝集するまで、約６〜９分間続けた。残りの成分は、ミキサーに加え、混合物に乾燥した塊がなくなったように思われるまで約２〜３分間混合した。この必要とされる混合時間は、スケールおよび混合速度とともに変わるだろう。
【００７２】
物品を形成するため、所望の最終生産物の形をした空洞を有する、加熱した鋳型装置を、小さいトレーを形成するために使用した。この工程において、当該鋳型装置は、加熱または焼付けの間に生じた蒸気を放出するための、間隙（１つまたは複数）を有する。液体または半液体の混合物は、当該鋳型装置の空洞に加えられ、当該装置は閉められ、蒸気または水蒸気は、当該混合物内で、それが加熱されるにつれて、その間生じる。この実施態様では、当該鋳型の空洞に導入された混合物の量は、実質的に、空洞の容積より少ないが、当該混合物は、加熱の間、内部の蒸気または水蒸気圧の発生とともに、それが当該空洞を完全に満たすまで膨張する。この実施態様では、当該鋳型に入れられた液体材料または半液体材料の量の、当該鋳型の空洞の容積に対する割合は、１：４〜１：２．５、または、あるいは、１：３．７〜１：３．１である。当該混合物が当該加熱した鋳型装置に十分に接触すると、膜が、当該混合物の外表面上に形成される。当該膜は、蒸気または水蒸気に対して透過性または半透過性であり、当該膜および当該間隙の組み合わせは、当該空洞からの水蒸気または蒸気を、当該鋳型装置の外部に抜くことを可能にする。水蒸気または蒸気を抜くことは、著しい量の当該混合物を全く漏らすことなく達成される。著しい量の当該混合物の漏れは、原料の廃棄、およびさらに漏れる材料を加熱するために必要とされるエネルギーの浪費をもたらし、かつ、過剰な材料および当該孔の間隙を詰まらせるいずれの材料を除去するさらなる工程が必要となる。
【００７３】
当該蒸気は、当該混合物が当該空洞中に保持されている間に抜ける。なぜなら、当該間隙は、当該混合物の加熱の間に生産された水蒸気または蒸気からの十分な圧力下にあるときに、当該混合物が当該加熱した鋳型表面と接触することによって当該混合物の表面上に形成された膜は、当該水蒸気または蒸気が、当該膜および当該間隙を通じて、当該鋳型装置の外面に、当該膜を破壊することなく、抜けることが可能になるほどに、十分な大きさである（例えば、十分に小さい）からである。当該膜は、当該混合物（加熱の完了前は依然として液体または半液体であるかも知れない）に対して透過性がないため、当該混合物は、当該鋳型装置の空洞から漏れることができない。
【００７４】
加熱または焼付けの温度および時間は、特定の混合物に依存して変わるであろうし、当業者がほとんど実験をすることなく、すぐに選択され得る。本実施例で使用され得る鋳型の例は、米国特許出願公開第２００４０２６５４５３号明細書に教示され、この特許文献を全体の参照によって本願明細書に援用する。
【００７５】
典型的な鋳型温度は、１６０〜２４０℃の範囲であり、いくつかの実施態様では、約１８０〜２２０℃の範囲であろう。加熱時間または焼付け時間は、物品の大きさおよび厚さに大きく依存し、典型的な物品では、約４０秒〜４５０秒、約４０秒〜約８０秒、約５０秒〜約３００秒、約６０秒〜約２５０秒、約７０秒〜約１５０秒、またはこれらの範囲のいずれかに及ぶ。いくつかの実施態様では、当該材料は、鋳型を開ける前に、非常に低い水分量（恐らく約２％未満）になるまで焼かれなくてはならない。そうでなければ、当該物品は破裂するだろう。いくつかの実施態様では、材料の強度を増加させる添加物は、本質的により強い材料は、より大きい内部水蒸気圧に対して耐えられるため、より短い最少焼付け時間を可能にする。
【００７６】
（実施例３  物品は生分解性であり、かつ、堆肥にできる）
生分解性および堆肥化能が、本願において記載された、生分解性の、デンプンをベースにした組成物を使用して生産された物品の試料について試験された。これらの試料は、いくつかの実施態様で教示されたように、ＰＶＡ、ＶＡＥ、ＥＶＡ、エポキシ化植物油、または水素付加トリグリセリドを含まなかったが、当業者は、これらの添加物が、当該組成物の生分解性または堆肥化能に影響しないことを理解するだろう。全成分の濃度は、混合物の０．５％が表１に記載されていない一連の添加物から構成されること以外は、上記表１に記載された範囲内である（天然物質（タンパク質および他の天然ポリマー）から構成される、この添加物のセットの約９０％が、それらの由来により、本質的に生分解性であると考えられる。当業者は、微量の天然物質を、表１に記載されたような組成物に添加すると、実質的にその組成物の生分解性または堆肥化能の測定結果に影響しないことを認識するだろう）。
【００７７】
当該組成物は、ＡＳＴＭ  Ｄ−５３３８（５８±３℃）に従って、堆肥媒介物との接触を通じた、好気の堆肥化（生分解）に曝露された。結果は、セルロースの陽性対照の生分解の割合と比較した。
（試料の同定）
Ａ．９Ｐ００６−Ｕ（平均値）
Ｃ．陽性のセルロース対照（平均値）
【００７８】
ＡＳＴＭ  Ｄ  ５３３８に従って、５８±３℃での試験試料の好気性分解は、下記をもたらした（（％）炭素変換に基づく、表２）。
【００７９】
【表２】
2010532298.tif 000003
【００８０】
％重量減少は、表３にある通りである。
【００８１】
【表３】
2010532298.tif 000004
ＡＳＴＭ  Ｄ  ５３３８およびＤ  ６４００に従って試験された試料およびセルロース対照の全体の重量減少および炭素変換に基づき、試料Ａは堆肥にできると考えられるだろう。
【００８２】
試料の評価は、ＡＳＴＭ  Ｄ−５３３８（５８±３℃）に従って、ティアー２レベル試験ごとに、ＡＳＴＭ  Ｄ  ６４００に従って行われた。重量が０．６０００〜０．６３００グラムの範囲の試料を、１５０グラムの堆肥化材料の中に置いた。当該堆肥化媒介物は、３１：１の炭素：窒素比を有し、これはこの試験の規格内であった。試料は、６５日後に堆肥に分解され、堆肥のバイオマス材料と区別できず、または、その中で検出できなかった。試料についての重量減少データおよび二酸化炭素発生の相違は、材料が堆肥化されたときに物理的な分解が生じたことを示す。
【００８３】
セルロース対照は全分解した。セルロースの炭素変換（％）は、この試験については通常であり、また、生存能力があり、活性がある堆肥混合物であることについても確認した。試験の間にＣＯ２に変換された試料Ａからの炭素量は、当該試料中に存在する全炭素の７９．２６％だった。
【００８４】
生産されるはずだった、最大の理論上算出されるＣＯ２と比較した、生産されたＣＯ２の効率は、全ての試料が分解したため、試料Ａについて７９．２６％であった。
【００８５】
全体の重量減少および炭素変換に基づくと、これらの材料は、優れた堆肥化能／生分解性を有すると考えられるだろう。ＡＳＴＭ  Ｄ  ５３３８およびＤ  ６４００に従って、完全に堆肥にできる材料は、全体的に堆肥にできる材料であるとみなされるためには、当該試験の間に、６０％の重量減少を超え（これは、当該試料では達成しなかった）、利用できる全炭素を、６０％以上の割合でＣＯ２に変換させる（これは、当該試料では達成しなかった）必要がある。
【００８６】
以下で説明される実施例では、当該試料中の１以上の添加物の成分は、０％以上〜約１５％の範囲の量で存在してもよい。試料のある実施態様では、当該添加物の成分は、約０．５％〜約１０％の範囲の量で存在してもよい。試料のある実施態様では、当該添加物の成分は、約１．５％〜約７％の範囲の量で存在してもよい。試料のある実施態様では、当該添加物の成分は、約２％〜約５％の範囲の量で存在してもよい。特定の試料（上記範囲に入る当該添加物の成分の量を含む）は、下記に示される。別段の記載がない限り、下記に示される様々な成分についての全てのパーセント量は、乾燥重量ベースのパーセントを意味する。
【００８７】
（実施例４  添加物は物品の密度および耐水性を改善する）
いくつかの添加物は、処方の靱性を改善し、耐湿性を改善することが見出されている。ポリ(酢酸ビニル)（ＰＶＡｃ）および／またはポリ（酢酸ビニル−エチレン）（ＶＡＥ）乳濁液を、生分解性の、デンプンをベースにした組成物に添加すると、Ｃｏｂｂ値（ｇ／ｍ２）によって判定されるように、当該処方の耐湿性を改善する。Ｃｏｂｂ値は、サイズ処理された紙および板紙の耐湿性を定めるための、標準的な製紙業の試験法（ＡＳＴＭ  Ｄ  ３２８５）である。当該試験法は、一定の表面積（ｍ２）で、特定の時間に吸収された水分量（当該試料のグラム単位の重量増加）の測定に関する。標準的な条件は、１００ｍｌの水を含みおよび水分接触時間が２分間である試料の上に固定された、内径が１１．２８ｃｍ（１００ｃｍ２の断面積または表面積）の金属リングを使用する。接触後、水を当該金属リングから排出し、過剰な水は、当該試料から、吸い取り紙で吸い取られる。吸い取り量を制御するため、１０ｋｇの金属ローラーで、２度、当該試料の上に乗っている吸い取り紙を延ばした。当該方法について可能性のあるバリエーションは、より小さい試料に対する異なる直径のリングの使用（２５または１０ｃｍ２の表面積、これと対応して用いる水の量も減らす）、より短い（１分間）またはより長い（１８時間）接触時間の使用、および他の試験液体の使用を含む。試料および吸い取り紙の調節（５０％  ＲＨ、２３℃（ＡＳＴＭ  Ｄ６８５））を、Ｃｏｂｂ試験において利用した。耐湿性に加えて、ＰＶＡｃ添加物およびＶＡＥ添加物は、他の重要な物理的な特性（引張強さ、モジュラスおよび衝撃など）を維持し、または改善することも見出された。
【００８８】
エポキシ化植物油（エポキシ化亜麻仁油（ＥＬＯ）およびエポキシ化大豆油（ＥＳＯ）など）の、生分解性の、デンプンをベースにした組成物への添加が、上記の加熱した鋳型で製造された物品の密度幅を広くすることもまた見出された。驚いたことに、より密度の濃い物品の製造は、エポキシ化油が使用された場合、より長い焼付け時間を必要としない。より密度の濃い物品は、より強く、より長い焼付け時間を必要とする厚い物品よりも、生産するのにより経済的であるかも知れない。
【００８９】
表４は、１５％の竹材繊維を含む組成物については、５９．８ｃｃの量の所定のトレー鋳型は、３６ｇの（固体４０％の）生地の最大の充填重量を示し、６５秒の最少焼付け時間を有していたことを示す。表４の１５％の「標準的な」繊維試料もまた、別段の記載がない限り、４％  ステアリン酸マグネシウム（ＭｇＳｔ）および２％のカルナウバロウを含む。表４の２９％「高い」繊維試料は、３．５％  ＭｇＳｔおよび３％  カルナウバロウを含む。全ての試料は、別段の記載がない限り、名目上の厚さは８０ミル（ｍｉｌ）で成形した。
【００９０】
【表４】
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【００９１】
【表５】
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【００９２】
例えば、当該データは、５％のＰＶＡｃ１を１５％の繊維対照組成物に添加した場合、焼付け時間がより短くなり、水の取り込みが明らかに少なくなった（より低いＣｏｂｂ値）ことを示す。２％  ＥＬＯ１の添加は、焼付け時間を増加することなく、明らかにより密度の濃い物品が製造されることを可能にする（４２対３６ｇ  最大鋳型充填量）。ＭｇＳｔ量を４％から３％に低下させることは、密度または最大充填量を減少させ、焼付け時間およびＣｏｂｂ値を増加させる。鋳型の厚さを増加することで、鋳型に加えられる材料（最大の充填重量および生産重量）を増加させることができるが、焼付け時間が有意に増加し、耐水性の役には立たない。
【００９３】
繊維量を、１５％から２９％に増加させると、より密度の濃い物品となる。ＰＶＡｃまたはＶＡＥのさらなる添加は、耐湿性を改善する。ＥＬＯまたはＥＳＯの添加はまた、製造され得る物品の密度を増加させる。トウモロコシ油の添加もまた、より密度の濃い物品の作製を可能にするが、著しい量の油は、当該鋳型の水蒸気孔から吹き出させることが観察された。このことは、最終的に、目詰まりおよび鋳型を掃除するための製造における中断時間をもたらすだろう。明らかに、エポキシ化油は、デンプンマトリクスとより適合する。
【００９４】
これらの添加物は、当該組成物の耐湿性を改善し、より高い密度部分が製造されるようになり、焼付け時間を増加させない。（増加した密度部分を介した）耐湿性および物理的な特性に対するこれらの改善は、製造サイクルの時間へ悪影響を与えたり、当該生産物の生分解性を損なったりすることなくなされた。
【００９５】
（実施例５  添加物は物品の耐湿性を改善する）
いくつかの添加物は、当該組成物の耐湿性を改善することが見出された。ワックスは、耐湿性の改善のために使用でき、鋳型からの除去を補助する。使用されるワックスは、好ましくは、生分解性であり、堆肥にでき、天然のものである。例えば、カルナウバロウは、有効だが、非常に高価であり、その使用は、それが水蒸気蒸留し、鋳型孔を塞ぐため、わずか約３％に限られる。約５４℃〜８５℃の融点を有する硬化植物油は、カルナウバロウの代わりに使用され、Ｃｏｂｂ値によって測定される処方の耐湿性を改善することができることが見出された。適した硬化植物油は、ＥｖＣｏリサーチから入手できる（商品名ＥｖＣｏｐｅｌ  ＥｖＣｏｒｒおよびＥｖＣｏｐｅｌ  ＥｖＣｅａｌ）。さらに、最大３％（乾燥重量ベース）レベルでは、実質的に、材料は鋳型装置の鋳型の孔で蓄積しない。硬化植物油は、当該処方中で、粉末の形態で分散され、融液（界面活性物質の有無に関わらない）または好ましくは乳濁液として取り込まれ得る。
【００９６】
１５％  竹材繊維、４％  ＭｇＳｔ、および２％  カルナウバロウの組成物は、表５に示されるように、２分間でのＣｏｂｂ値が、約６５〜６６ｇ／ｍ２であった。カルナウバロウおよびＭｇＳｔは、高価な成分であるため、その使用を制限することが望ましい。しかし、ＭｇＳｔの量が３％まで下げられ、２％  カルナウバロウが依然として当該処方にある場合、２分間でのＣｏｂｂ値は、約７０〜７１ｇ／ｍ２まで増加する。１５％  竹材繊維試料、ＭｇＳｔは無し、および３％  カルナウバロウは、２分間でのＣｏｂｂ値が８８ｇ／ｍ２であった。１５％  竹材繊維試料、ＭｇＳｔは無し、および３％  硬化ヒマシ油（カルナウバロウは無し）は、２分間でのＣｏｂｂ値が約９４〜９５ｇ／ｍ２であった。
【００９７】
【表６】
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【００９８】
【表７】
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【００９９】
表５の残りのデータは、カルナウバロウをＥｖＣｏｒｒまたはＥｖＣｅａｌで置き換えると、より低いレベルのＭｇＳｔにおいてさえも、明らかに少ない水分の取り込み（より低いＣｏｂｂ値）をもたらすことを示す。さらなる改善は、硬化植物油を、当該乳濁液の界面活性物質および固体量にいくらかの依存性を有する乳濁液として利用することに見出される。油を乳濁液として利用すると、さらなる疎水性の成分（例えば、エポキシ化植物油、ロジン、など）の容易な取り込みが可能になる。ＰＶＡｃまたはＶＡＥの添加は、さらに耐湿性を改善し、当該耐湿性は、他の物理的な特性を維持または改善しつつ改善される。さらに、これらの添加物は、焼付け時間、もしくは製造サイクルの時間に悪影響を与えることなく、または生分解性を損なうことなく、耐湿性を改善する。これらは、明らかに、カルナウバロウよりも、使用するのに経済的であり、鋳型装置の鋳型孔への付着がずっと少なくなるように思われる。
【０１００】
（実施例６  添加物は物品の強度を改善する）
曲げ弾性率は、ＤＭＡ機器での３点曲げ試験を使用して測定された。本質的に、当該試験片は、いずれかの末端で支持され、中央において、ロードセルで圧迫される。力対変位は、当該試験片が破壊するまでモニターされた。衝撃試験とは異なり、その速度は遅い。当該方法は、ＡＳＴＭ基準（Ｄ  ７９０、Ｄ  ５０２３およびＤ  ５９３４）に詳述されている。３点曲げデータは、どの位のエネルギーまたは仕事が、当該試験片を破壊するのに必要とされるかを、下記の方程式を使用して算出するために使用され得る。
【０１０１】
力（破壊時）×変位（破壊時）＝仕事（または破壊するためのエネルギー）。試験片は、示されたように、０％、２０％、５０％、または８０％  ＲＨに、少なくとも２４時間、３点曲げ試験の前に平衡化された。
【０１０２】
高速度の衝撃試験は、半球状の先端部と落下する「タップ（ｔｕｐ）」を有するダイナタップ（Ｄｙｎａｔｕｐ）機器を使用して行われた。この試験法は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ３７６３に見出すことができる。これらの試験のタップ速度は、約１２フィート／秒（約３．７ｍ／秒）である。張力および伸びは、インストロン材料試験の装置で測定された。高速度の衝撃試験、張力および伸びは、５０％  ＲＨに平衡化した試験片で測定した。
【０１０３】
【表８】
2010532298.tif 000009
【０１０４】
表６のデータは、５０％  ＲＨにおいて取った物性データであり、２９％  繊維、ＰＶＡｃおよびＶＡＥが、高速度衝撃特性を改善し、張力または伸びにほとんど影響することなくモジュラスを増加させることを示す。当該データはまた、ＥＬＯ１の添加は、さらにいくらかの衝撃の強度の増加を提供することを示す。
【０１０５】
【表９】
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【０１０６】
表７は、様々なＲＨでの「破壊するためのエネルギー」を記載する。表７のデータは、ＥＬＯを１５％  繊維処方に添加すると、材料を破壊するために必要とされるエネルギーが有意に増加することを示す。ＰＶＡｃおよびＶＡＥは、耐湿性を改善し、破壊するためのエネルギーに負に影響しない。
【０１０７】
【表１０】
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【０１０８】
表８は、さらなる焼付け後のトレーについての破壊するためのエネルギーを示す。表８のデータは、どの処方が製パン用途において最も脆くないかを判定するために、１９３℃で４０分間焼かれ、次いで、デシケーター中で保存されたトレーについてのものである。１５％  繊維処方については、ＥＬＯは、破壊するためのエネルギーを増加させ、脆さが少ないだろうということが見出され得る。２９％  繊維処方については、ＰＶＡｃは、破壊するためのエネルギーを増加させ、これらの処方は製パン用途において脆さが少ないだろうということを示していることが見出され得る。
【０１０９】
多くの模範的な態様および実施態様が上記で議論された一方で、当業者は、ある改変、置き換え、付加およびサブコンビネーションが、本願明細書の教示を考慮すると可能であることを認識するだろう。当業者はまた、提供された本教示は従って、一般的な概念を説明していることを理解し、可能性のあるいくつかのバリエーションがあることを心に留めるであろう。添付の請求項は、請求項によって表される可能性の全ての範囲、請求項を支持して提供される関連する教示、および当業者が有する知識を考慮して解釈されることが意図される。
【国際調査報告】
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