(57)【要約】【課題】生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性プラスチックを調製するプロセスを提供する。【解決手段】生物分解性、生物コンポスタブル、生物消化性のＰＥＰｌｅｎｅポリマーの調製方法，以下のステップを含む。少なくとも一種のペプチドと少なくとも一種のタンパク質とエンザイムを混合する。発酵剤を添加する。添加剤の存在下で、少なくとも一つのポリマーを混合し、ＰＥＰｌｅｎｅポリマー材料を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性プラスチックを調製するプロセスであって、以下のステップを含み、
少なくとも一種のペプチドと少なくとも一種のタンパク質とエンザイムを混合し、
発酵剤を添加し、
添加剤の存在下で、少なくとも一つのポリマーを混合し、前記プラスチックを生成することを特徴とする生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性プラスチックを調製するプロセス。
【請求項２】
前記混合条件の最良温度は、４５-３００℃で、
これにより、必要な触媒反応性能とペプチド或いはエンザイム或いはタンパク質の固態、液態中での本質を保持することを特徴とする請求項１に記載の生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性プラスチックを調製するプロセス。
【請求項３】
前記ペプチドは、セルロース、パパイヤ酵素であることを特徴とする請求項１或いは２に記載の生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性プラスチックを調製するプロセス。
【請求項４】
前記ペプチド或いはエンザイム或いはタンパク質は、ミルク、大豆、オクラ等の野菜であることを特徴とする請求項１乃至３の任意の一項に記載の生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性プラスチックを調製するプロセス。
【請求項５】
前記発酵剤は、カルボキシルメチルセルロースであることを特徴とする請求項１乃至４の任意の一項に記載の生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性プラスチックを調製するプロセス。
【請求項６】
前記ポリマーは、ポリエチレン等で、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）とエチレンアクリル酸ブチル（ＥＢＡ）及びその任意の組合せであることを特徴とする請求項１乃至５の任意の一項に記載の生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性プラスチックを調製するプロセス。
【請求項７】
前記添加剤は、クエン酸、ラクトバシラス、加水分解マトン脂肪、イースト及びその任意の組合せであることを特徴とする請求項１乃至６の任意の一項に記載の生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性プラスチックを調製するプロセス。
【請求項８】
前記プラスチックブレンドの圧迫温度は、３５０℃で、ブロー或いは射出成形製品、溶融紡糸、３Ｄ印刷、及び他の多くの製品を形成することを特徴とする請求項１乃至７の任意の一項に記載の生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性プラスチックを調製するプロセス。
【請求項９】
前記プロセスにより生成されるプラスチック製品は、二次包装或いはプラスチックフィルム、ベストバッグ、ゴミ箱ライナー、ゴミ袋、農業用カバーフィルム、ポリマー纖維、非織物材料を含むことを特徴とする請求項１乃至８の任意の一項に記載の生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性プラスチックを調製するプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生物分解性、生物コンポスタブル、生物消化性のプラスチック及びその調製方法に関し、特に生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性プラスチックを調製するプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレン、ポリプロピレン等プラスチックは石油から提煉して作られる。
これらプラスチックの分解には、自然環境では長い年月を要するため、水や土壌や空気を汚染する。
【０００３】
合成ポリマーは、そのポリマー特性及びそれが存在する環境により、異なる速度と異なる程度の環境分解を生じる。
この種の分解は、光、熱、空気、水、微生物、風、雨、交通量等の機械力の触媒反応作用により起きる。
ポリマーは通常は、添加剤、ポリマーバックボーンの改変、官能基のイントロダクション、或いは適当な充填剤の混合により、ポリマー或いはプラスチックマテリアルは、疎水性から親水性材料へと変化し、その安定性及び／或いは分解を増強される。
しかし、これら多くの分解技術は、ポリマー製品に有害な属性を発生させている。
【０００４】
石油を基礎とした合成ポリマー或いはプラスチックは、優れた物性、軽量化、高いコストパフォーマンスを有するため、日然材料使用による問題と制限を克服することができる。
プラスチックマテリアルは現代科学の特徴の一つで、各種親水性ポリマー、特に親水性プラスチックの開発はすでに実証されている。
しかし、大量のプラスチック製品が、世界中で引き起こす汚染問題が深刻になるに従い、世界各国では各種対応措置が制定されている。
しかも、プラスチック廃棄物が引き起こす汚染を解決することは、挑戦的な議題となっている。
【０００５】
リサイクル、焼却、埋め立ては、プラスチックを含む各種固体廃棄物が引き起こす環境汚染問題の主要な解決手段とされてきた。
しかし、その本質的問題は、廃棄物の埋め立て処理とリサイクルによっても、環境汚染問題を徹底的に解決することはできない点である。
【０００６】
よって、最近ではライフサイクルの終了時に自然に分解する生物分解性及び／或いは生物コンポスタブルプラスチックの発展が、大きな興味と研究を推し進めている。
上記技術は、分解可能プラスチックの領域を、光分解、酸化分解、酸化生物分解、生物分解性、生物-光複分解、及び最近では工業製造規模に幅広く応用されている光及び／或いはオキシジェン基及び／或いは生物分解性プラスチック配合技術の組合せに区分した。
【０００７】
現在すでに多種の生物分解性プラスチックが開発されている。
例えば、微生物形成のポリマーでは、ＰＨＢ（ポリβヒドロキシ酪酸）があり、これは微生物を利用し製造された生物化学ポリマーで、或いはキチン或いは澱粉のポリマーを含む日然ポリマーがある。
本明細書中では、本発明技術と関連のあるポリマーの各種添加剤の問題を改善するため、澱粉を取り上げる。
【０００８】
Ｇ．Ｊ．Ｌ．Ｇｒｉｆｆｉｎの特許文献１は、生物分解性薄膜を改善する調製方法を開示する。
上記方法は、シランカップリング剤により澱粉表面を処理し、これにより表面に疎水性を形成する。
しかし、それはマトリックスレジンと澱粉との間の少しの物理相互作用の強度を高めることができるだけで、薄膜が澱粉に結合する時の、その物理性能が劣化する問題を解決することはできない。
【０００９】
米国農業部（ＵＳＤＡ）Ｆ．Ｈ．Ｏｔｅｙ等が申請した特許文献２、及び特許文献３は、エチレン-アクリル酸共重合体にα-澱粉を添加し、生物分解性薄膜を調製する方法を開示する。
しかし、エチレン-アクリル酸共重合体により製造される薄膜の物理性能は低劣でしかも価格が高く、大量に普及させることは難しい。
【００１０】
韓国Ｓｅｏｎｉｌ  Ｇｌｕｃｏｓｅ社が申請した特許文献４、及び特許文献５は、澱粉の疎水性を向上させ、或いはマトリックスレジンの親水性を向上させることで、マトリックスレジンと澱粉との間の物理相互作用強度を強化し、マトリックスレジンと澱粉との互換性を高める方法を開示する。
【００１１】
特許文献６は、光分解性及び生物分解性ポリエチレンを開示する。
それは、共処理エチレンと２-メチレン-１，３-ジオキセパン（ＭＤＯＰ）により、共重合体より光分解性がより優れた三元共重合体を生成する。
これは、ポリマーに添加するカルボニルが光線（日光或いは紫外線）を吸収することで裂解するものである。
三元共重合体は、エステルとカルボニルが一緒に機能化されるため、同時に光分解性と生物分解性を備える。
【００１２】
特許文献７は、澱粉と化学ボンディングを形成する生物分解性ポリエチレン組成物及びその調製方法を開示する。
【００１３】
よって、高い生産効率を有するペプチド-ポリエチレンを提供する必要がある。
本発明ではそれをＰＥＰｌｅｎｅと呼ぶ。
それは、環境中で、良好な生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第４０２１３８８号明細書
【特許文献２】米国特許第４１３３７８４号明細書
【特許文献３】米国特許第４３３７１８１号明細書
【特許文献４】韓国特許第９０-６３３６号明細書
【特許文献５】韓国特許第９１-８５５３号明細書
【特許文献６】米国特許第５２８１６８１Ａ号明細書
【特許文献７】米国特許第５４６１０９４Ａ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明による生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性プラスチックを調製するプロセスは、生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性のプラスチック或いはポリマー製品を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
スーパー袋、農業用カバーフィルム、包装フィルム等は全て、ポリマー加工中で、生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性の添加剤を混合することで、生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性の特性を備える。
これにより、一般の石油を基材とするプラスチックに置換する。
よって、食用レベルの日然ペプチド或いはエンザイム或いはタンパク質を混合することで、プラスチック配合を開発する。
これにより、生物分解が無理だった石油系ポリマー、すなわちポリオレフィン類の、ポリエチレン、ポリプロピレン及びその異なる等級の製品は、生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性のポリオレフィンポリマーとなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、ペプチド或いはエンザイム或いはタンパク質、他の添加剤、ポリエチレンチェーンを用い、化学ボンディングにより生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性の薄膜を調製する。
ポリオレフィンは一般に応用されており、調製方法として広く普及しているポリマーである。
加工技術は、同様にポリプロピレン等の他のポリオレフィン類に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＰＥＰｌｅｎｅ薄膜の環境生物分解状態である。
【図２】ＰＥＰｌｅｎｅ薄膜が１５０日間の環境土壌を経た生物分解状態である。
【図３】ＦＴＩＲ検査が示すＰＥＰｌｅｎｅマスターバッチ内に混合したペプチド或いはエンザイム或いはタンパク質である。
【図４】ＦＴＩＲ検査が示すＰＥＰｌｅｎｅ薄膜内に混合したペプチド或いはエンザイム或いはタンパク質である。
【図５】ＰＥＰｌｅｎｅの生物分解パーセンテージである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（一実施形態）
本発明は、生物分解性、生物コンポスタブル、生物消化性のプラスチック及びその調製方法を開示する。
本発明が提供する組成物及びその調製の方法は、ＰＥＰｌｅｎｅ材料の生物分解性或いは生物コンポスタブル性或いは生物消化性を加速する。
【００２０】
組成物調製の方法は、少なくとも一種のペプチド結合、少なくとも一種のタンパク質とエンザイム、及び発酵剤を含む。
次に好ましい添加剤の存在下で、温度条件が４５-３００℃の時、少なくとも一種のポリマーを混ぜ、必要な触媒反応性能とペプチド或いはエンザイム或いはタンパク質の本質を保持する。
この方式で生成された組成物は、直接使用でき、或いはポリマー内に含まれ、塗布組成物或いは塗布液を構成する。
【００２１】
以下に上記各種実施形態の組成物を記載する。
ペプチド-セルロース、パパイヤ酵素。但し、本文記載の実施形態に制限されない。
タンパク質或いはエンザイム-ミルク、野菜（大豆、オクラ）、但し、本文記載の実施形態に制限されない。
発酵剤-カルボキシルメチルセルロース、加水分解マトン脂肪。但し、本文記載の実施形態に制限されない。
ポリマー-ポリエチレンは、少なくとも一種の直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）とエチレンアクリル酸ブチル（ＥＢＡ）及びその任意の組合せである。
添加剤-クエン酸、ラクトバシラス、加水分解マトン脂肪、イースト及びその任意の組合せで、ポリマー材料の生物分解性或いは生物コンポスタブル性或いは生物消化性を向上させる。
【００２２】
本発明組成物は、日然成分の食品級材料で、乳糖，澱粉等の他の炭水化合物を含むことができる。
本発明は、組成物の調製過程を単純化し、生産コストを低下させる。
マトリックスレジンとペプチド或いはエンザイム或いはタンパク質及び上述添加剤との間の物理相互作用強度を高め、こうして薄膜物性分解の問題を解決する。
この他、もう一つの具体的実施形態である生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性のポリエチレン組成物と澱粉は、化学ボンディングにより相互結合する。
【００２３】
図１に示す通り、ＰＥＰｌｅｎｅ組成物は、少なくともおよそ７０００の分子量を備え、良好な生物分解性或いは生物コンポスタブル性或いは生物消化性を備える。
【００２４】
図３、図４に示す通り、プラスチックポリマーにおいて、ペプチド或いはエンザイム或いはタンパク質グループ（カルボキシル等）は、空間整数中のｘ、ｙ、ｚの異なる濃度の官能基に基づき、ポリエチレンポリマーバックボーンに沿ってランダムに或いは均一にポリマー中に分布する。
プラスチック組成物のブレンドの圧迫温度は１００-３５０℃である。
よって、圧迫過程では、組成物はポリマーがプレ溶融状態である時に、ポリマーの細胞或いは分子構造を浸入或いは注入する。
【００２５】
本発明のプロセスにより得られるプラスチック製品は、二次包装或いはプラスチックフィルム、ベストバッグ、ゴミ箱ライナー、ゴミ袋、農業用カバーフィルムと多くの他の類型の薄膜を含む。
現在組成物のブレンドは、ポリマーに適用される。
例えば、３Ｄ印刷、繊維紡糸、射出成型される非織物材料、及び溶融紡の加工技術を含むが、これらは例に過ぎない。
【００２６】
生物分解性のメカニズムは、以下のいくつかの段階を含む。
処理：ペプチド或いはエンザイム或いはタンパク質を導入し、ポリマーチェーンに親水性を持たせる。ペプチド或いはエンザイム或いはタンパク質を圧迫しポリマーに浸透させる過程において、ポリマーはプレ溶融状態で、よってポリマー配合は親水性を備える。
熱分解：親水性を備えるポリマーはさらに、ポリマー膜に加工される。次に実験室の温度条件、環境湿度及び光と酸素の反応に基づき、熱分解が発生し、或いはより小さなフラグメントに分解される。
土壌処理：熱分解後（実験室条件であろうと自然環境下であろうと）、本発明組成物中に存在するペプチド或いはエンザイム或いはタンパク質は親水性を備えるため、土壌微生物を容易に吸引し、ポリマーが攻撃される。組成物の親水性及び／或いは土壌中（例えば、５８％の水分）の水分により、ポリマー配合は固有の水分を含むため、ポリマーのチェーンは分離或いは弱まり分子状態となる。こうして、自然堆肥化の過程を経て、その中の解重合製品は、土壌中微生物の養分を提供し、余剰製品は生物質となる。
分解：ポリマーは微生物の代謝作用により、生物分解の最終代謝産物である二酸化炭素と水となる。
【００２７】
一具体的実施形態において、本発明のエンザイム組成物は、一種の粉状共重合体、つまり直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を混合する。
ポリエチレンは、ベストバッグ、ゴミ箱ライナー、ゴミ袋、農業用カバーフィルム等の二次包装用の薄膜の製造に用いられる。
薄膜の弾性と拡張性を拡大するため、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）共重合体を混合する必要がある。
ポリエチレン中に存在するペプチド或いはエンザイム或いはタンパク質と他の添加剤は、土壌中の微生物を吸引し、堆肥材料の作用を生じる。
残余物は生物量、水、二酸化炭素である。
本発明ＰＥＰｌｅｎｅポリマー生物分解性の残余物は、二酸化炭素と水である。
【００２８】
他の生物分解性或いは生物精煉の産物は、気体（メタン等）、ケトン類（アセトン等）、アルコール類（メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等）である。
メタンとエタノール等産物は、公知のエネルギー源で、これら或いは他の得られると予期される産物は、得ることができるかもしれず、エネルギー源などとしてさらに使用することができる。
【００２９】
本発明の長所は、本発明により生成されるポリマー製品は、必要な力学性能と保存期限を保留し、さらにポリマーはポリエチレン等の非生物分解性ポリマーと同様にリサイクルできる。
光酸化或いは酸化分解剤によるポリマー自発性分解とは異なり、ポリマー製品の保存期限を低下させることはなく、酵素分解による生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性の過程では、微生物環境中に暴露するだけでよく、その後はライフサイクルに従い終了する。
【００３０】
本発明では、ペプチド或いはエンザイム或いはタンパク質組成物を使用し、直接分散、或いは含む方式でＰＥＰｌｅｎｅ薄膜を調整する。
さらに、ＡＳＴＭ  Ｄ５９８８，ＩＳＯ１４８５５，ＩＳＯ１７５５６とＥＮ１３４３２或いはＡＳＴＭ  Ｄ６４００（他の国と同等標準）テスト規範に基づき、これら薄膜の生物分解性と生態毒性と土壌中植物萌芽能力を含む生物分解能力の試験に成功した。
例えば、ＥＮ準則では、セルロース製品は１８０日以内に９０％以上の分解を達成することが規定されている。
【００３１】
図１、図２に示す通り、本発明製品は、堆肥化試験条件に基づき、９０日より分解が始まる。
分解速度は通常は、環境微生物条件、ペプチド或いはエンザイム或いはタンパク質組成物量と製品厚さの影響を受ける。
例えば、本発明により調製された分解可能製品の押出成形膜厚さは５-５０ミクロンに達している。
よって、本発明のもう一つの長所は、組成物は天然で食品級原料、各国のプラスチック材料或いは製品に対する規定を含み、分解後は、有毒物質を含まず、及び／或いは重金属含量は規制の範囲内である。
【００３２】
本発明製品はまた、ＡＳＴＭ  Ｄ７２０９とＥＮ１５３４７規範に基づき、リサイクル可能である。
本発明製品はまた、ＥＮ１３４３２標準に基づき、堆肥化可能である。
ＡＳＴＭ  Ｄ５９８８、ＩＳＯ１４８５５、ＩＳＯ１７５５６標準とＥＮ１３４３２或いはＡＳＴＭ  Ｄ６４００（他の国と同等標準）テスト規範に基づけば、本製品は生物分解性プラスチックである（図５参照）。
また、本発明は米国ＦＤＡ１７７．１５２０のテストに基づき、食品接触安全の規定に符合している。
【００３３】
本発明のもう一つの長所は、本発明により調製された材料は適当な環境条件下で、容易に生物分解される。
本発明のＰＥＰｌｅｎｅ薄膜は処置前に、土壌に埋める、堆肥、埋め立て、生物分解設備或いは類似設備を使用、及び嫌気条件下で、すべて非常に安定している。
材料は、本発明の組成物中に存在するコロニーが形成する微生物菌群と土壌中の有効微生物は、その代謝成生物質である。
本発明の組成物中のポリエチレン等のポリオレフィンは、有酸素条件下で、該薄膜は酸化微生物の攻撃を受け、完全に生物分解と生物堆肥が行われる。
本発明は、本領域に習熟した技術人員により容易に修正、調整、改変が行われる。
【００３４】
前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではなく、よって、本発明により保護される範囲は後述される特許請求の範囲を基準とする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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