(57)【要約】  本開示は、分解性ポリマー組成物であって、（ａ）ポリオレフィンと、（ｂ）総量０．１５〜０．６重量％の２以上の遷移金属化合物と、（ｃ）０．０４〜０．０８重量％の量のモノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸、またはそのエステル、無水物もしくはアミドと、（ｄ）０．０４〜０．２重量％の量の合成ゴムと、任意に、（ｅ）０〜２０重量％の量の乾燥でんぷん、および／または、（ｆ）０〜１重量％の量の酸化カルシウム、および／または、（ｇ）０〜０．２重量％のフェノール系酸化防止安定剤を含み、２以上の遷移金属化合物は、鉄化合物、マンガン化合物、銅化合物、コバルト化合物、およびセリウム化合物から選択され、２以上の遷移金属化合物における遷移金属は異なる、分解性ポリマー組成物を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
分解性ポリマー組成物であって、
（ａ）ポリオレフィンと、
（ｂ）総量０．１５〜０．６重量％の２以上の遷移金属化合物と、
（ｃ）０．０４〜０．０８重量％の量のモノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸、またはそのエステル、無水物もしくはアミドと、
（ｄ）０．０４〜０．２重量％の量の合成ゴムと、
任意に、
（ｅ）０〜２０重量％の量の乾燥でんぷん、および／または、
（ｆ）０〜１重量％の量の酸化カルシウム、および／または、
（ｇ）０〜０．２重量％のフェノール系酸化防止安定剤を含み、
前記２以上の遷移金属化合物は、鉄化合物、マンガン化合物、銅化合物、コバルト化合物、およびセリウム化合物から選択され、前記２以上の遷移金属化合物における遷移金属は異なる、分解性ポリマー組成物。
【請求項２】
前記ポリオレフィンは、エチレンおよび／またはプロピレンモノマーを含み、任意には酢酸塩、酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、ビニルアルコール、およびアクリル酸を含むリストから選択されるモノマーをさらに含む、請求項１に記載の分解性ポリマー。
【請求項３】
前記ポリオレフィンは、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＶＬＤＰＥ、ＥＶＡ、ＥＶＯＨ、ＥＭＭＡ、およびＥＡＡから選択される、請求項１または請求項２に記載の分解性ポリマー。
【請求項４】
前記ポリマーは、空気中で多くとも９０日で分解する、先行する請求項のいずれかに記載の分解性ポリマー。
【請求項５】
前記遷移金属化合物は、ステアリン酸塩、カルボン酸塩、アセチルアセトネート、トリアザシクロノナン、またはその２以上の組み合わせから選択される部分を含む、先行する請求項のいずれかに記載の分解性ポリマー。
【請求項６】
前記２以上の遷移金属化合物における前記遷移金属は、
（ｉ）鉄、マンガンおよび銅、または、
（ｉｉ）マンガンおよび銅、または、
（ｉｉｉ）鉄およびマンガン
を含む、先行する請求項のいずれかに記載の分解性ポリマー。
【請求項７】
ステアリン酸銅に対するステアリン酸鉄およびステアリン酸マンガンの重量比は、４：１〜８：１である、請求項６に記載の分解性ポリマー。
【請求項８】
前記組成物は、フェノール系酸化防止安定剤を含む、先行する請求項のいずれかに記載の分解性ポリマー。
【請求項９】
前記組成物は、着色添加物、好ましくはカーボンブラックまたは酸化チタンをさらに含む、先行する請求項のいずれかに記載の分解性ポリマー。
【請求項１０】
前記モノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸は、Ｃ16−Ｃ20直鎖カルボン酸、好ましくはオレイン酸である、先行する請求項のいずれかに記載の分解性ポリマー。
【請求項１１】
前記合成ゴムは、不飽和ポリマー、好ましくはスチレン−イソプレン−スチレン、より好ましくはスチレン−イソプレン−スチレンとスチレン−イソプレンコポリマーとのブレンドを含む、先行する請求項のいずれかに記載の分解性ポリマー。
【請求項１２】
前記組成物は、
（ｂ）総量０．２〜０．３重量％の２以上の遷移金属ステアリン酸塩、および／または、
（ｃ）０．０４〜０．０６重量％の量のモノ−不飽和Ｃ16−Ｃ20直鎖カルボン酸、および／または、
（ｄ）０．０８〜０．１２重量％の量の合成ゴム、および／または、
（ｅ）０．１〜０．４重量％の量の乾燥でんぷん、および／または、
（ｆ）０．１〜０．３重量％の量の酸化カルシウム、および／または、
（ｇ）０．０２〜０．１５重量％の量のフェノール系酸化防止安定剤を含む、先行する請求項のいずれかに記載の分解性ポリマー。
【請求項１３】
ポリオレフィンへの添加の際に請求項１から請求項１２のいずれかに記載の分解性ポリマー組成物を形成するための添加構成物であって、前記添加構成物は、前記２以上の遷移金属化合物、前記モノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸、前記合成ゴム、および任意に、前記乾燥でんぷんおよび／または前記酸化カルシウムおよび／または前記フェノール系酸化防止安定剤を含み、前記添加構成物は、キャリアポリマーをさらに含み、前記分解性ポリマー組成物の前記添加構成物の１〜２０重量％、好ましくは１〜４重量％の量の前記ポリオレフィンの希釈のためのものである、添加構成物。
【請求項１４】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の分解性ポリマー組成物を形成する方法であって、前記方法は、
（ｉ）窒素雰囲気下で、前記キャリアポリマー、前記２以上の遷移金属化合物、前記モノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸、前記合成ゴム、および任意に、前記酸化カルシウムおよび／または前記フェノール系酸化防止安定剤を熱間押出成形することによって、請求項１３に記載の添加物を形成することと、
（ｉｉ）任意に、でんぷんを添加することと、
（ｉｉｉ）前記添加物をポリオレフィンとブレンドして１〜２０重量％の前記添加物、好ましくは１〜４重量％の前記添加物を含むブレンドを形成することと、を含む、方法。
【請求項１５】
前記分解性ポリマー組成物を５〜５０ミクロン、好ましくは１０〜２５ミクロンの厚さを有するフィルムに形成することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記フィルムは、セルロース基材をさらに含む複合製品である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記分解性ポリマー組成物を最大１０００ミクロンの厚さを有する押出キャストされたシートに形成することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記分解性ポリマー組成物を射出成形プラスチック製品に形成することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、ポリマー組成物、特に調整可能な分解速度および改善された物質特性を有する分解性組成物、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマー材料は、多くの利益を有し、比較的低コストで強く化学的および生物学的に不活性な材料を提供し得る。不都合なことには、これらの特徴の多くは、環境への永続的なダメージを生じることなく処分することを難しくする。それらの低コストおよび好都合な物理的特性は、ポリマー材料がしばしば非常に短い機能的寿命で用いられることを意味する。これは、従来の処分（たとえば、最終処分場への投げ捨て）の間に受ける最も物理的および化学的な作用に不活性である廃棄材料の迅速な蓄積をもたらす。
【０００３】
人々が全体として我々の気候、我々の生態系および惑星への人的影響に気付けば気付くほど、最終処分場に捨てられる非分解性廃棄物の量を減らすという要求が高まる。したがって、従来のポリマー材料に対する分解性の代替物の高まる需要が存在する。特に、パッケージなどの様々な一般的な用途における使用のためのシートおよびフィルムに形成され得る分解性ポリマー組成物の大きな需要が存在する。
【０００４】
いくつかの分解性ポリマー組成物が開発されてきた。しかしながら、これらの従来の分解性ポリマーに関して重大な不都合が存在する。従来の分解性ポリマー（脂肪族エステルなど）は、一般に、加工がより困難で複雑であり、低い生産量となる。これらの材料は、従来の非分解性汎用ポリマーよりも、大幅に高い密度および低い強度を有する。
【０００５】
ＵＳ４，０１６，１１７は、でんぷんなどの生分解性充填材料、および土中の遷移金属に曝されたときに樹脂の炭素−炭素結合を攻撃する過酸化物を生成する脂肪などの自動酸化物質の使用を開示している。
【０００６】
ＵＳ４，９３１，４８８は、熱可塑性ポリマーへの、生物学的に分解性の物質（でんぷん）、鉄化合物（ＦｅＯＨ（ステアリン酸塩）2）、および脂肪酸または脂肪酸エステル（脂肪酸エステルの混合物である大豆油など）の添加を開示している。結果として生じるプラスチック組成物は、熱および／または紫外光および／または単離の作用の下で分解する。これらの組成物は、不都合な非生物分解および生分解速度を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、従来技術に関連する課題の少なくともいくつかに取り組む分解性ポリマー組成物および製造方法を提供すること、または、少なくとも商業的に有用なその代替物を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の特徴は、また、添加物を組み込むポリオレフィン系プラスチックが分解の開始前に既存のポリオレフィン再利用流で再利用可能であることである。
【０００９】
第１の局面によれば、本開示は、分解性ポリマー組成物であって、
（ａ）ポリオレフィンと、
（ｂ）総量０．１５〜０．６重量％の２以上の遷移金属化合物と、
（ｃ）０．０４〜０．０８重量％の量のモノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸、またはそのエステル、無水物もしくはアミドと、
（ｄ）０．０４〜０．２重量％の量の合成ゴムと、
任意に、
（ｅ）０〜２０重量％の量の乾燥でんぷん、および／または、
（ｆ）０〜１重量％の量の酸化カルシウム、および／または、
（ｇ）０〜０．２重量％の量のフェノール系酸化防止安定剤を含み、
２以上の遷移金属化合物は、鉄化合物、マンガン化合物、銅化合物、コバルト化合物およびセリウム化合物から選択され、２以上の遷移金属化合物における遷移金属は異なる、分解性ポリマー組成物を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、ここで、さらに説明される。以下の節において、本発明の異なる局面がより詳細に規定される。そのように規定される各局面は、そうでないことが明確に意図されない限り、他の局面と組み合わされてもよい。特に、好ましいまたは有利であるとして意図される構成は、好ましいまたは有利であるとして意図される他の構成と組み合わされてもよい。
【００１１】
本発明は、分解性ポリマー組成物に関する。以下の説明は、通常の堆肥化条件下および他の環境において、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ、バイオマスおよび無機塩に分解する合成ポリマー組成物を表すために分解性ポリマーという用語を用いる。
【００１２】
分解性ポリマー組成物は、ポリオレフィンを含む。これは、好ましくは少なくとも５０重量％など、組成物の大半を形成する。以下の説明は、一般式−［ＣＨ2ＣＲＲ’］−の繰り返し単位を含むポリマーの類を表すためにポリオレフィンという用語を用いる。好ましくは、ＲおよびＲ’は、水素、メチル、エチル、酢酸塩、酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、ビニルアルコール、およびアクリル酸を含むリストから個々に選択される。好ましくは、ポリオレフィンは、挙げられた成分とともに分解性ポリマー成分のバランスを形成する。好ましくは、分解性ポリマー組成物は、５％未満、より好ましくは１％未満の他の原料を含み、最も好ましくは分解性ポリマー組成物はさらなる原料または不純物を実質的に有しない。
【００１３】
好ましくは、ポリオレフィンは、エチレンおよび／またはプロピレンモノマーを含み、任意には酢酸塩、酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、ビニルアルコール、およびアクリル酸を含むリストから選択されるモノマーをさらに含む。好ましくは、ポリオレフィンは、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＶＬＤＰＥ、ＥＶＡ、ＥＶＯＨ、ＥＭＭＡおよびＥＡＡから選択される。
【００１４】
分解性ポリマー組成物は、総量０．１５〜０．６重量％、好ましくは０．２〜０．３重量％の２以上の遷移金属化合物を含む。以下の説明は、族ＩＶＢ−ＶＩＩＩ、ＩＢ、およびＩＩＢ、または周期表の４〜１２の金属元素のいずれかを表すために遷移金属という用語を用いる。好ましい遷移金属は、鉄、マンガン、銅、コバルト、およびセリウムであり、好ましくは鉄は＋３酸化状態で用いられ、銅は＋２酸化状態で用いられる。これらの化合物は、分解を触媒する。多量の遷移金属を含むことは、分解組成物のコストを増加させることであり、廃棄処分上における遷移金属の堆積をもたらし得る。加えて、遷移金属は分解プロセスにおいて触媒の役割を果たすことから、これらの量を超えて遷移金属含有量を増加させることは、分解速度の減少影響を与える。
【００１５】
２以上の遷移金属化合物は、鉄化合物、マンガン化合物、銅化合物、コバルト化合物、およびセリウム化合物から選択され、２以上の遷移金属化合物における遷移金属は異なる。好ましくは、２以上の遷移金属化合物は、鉄化合物、マンガン化合物、銅化合物、コバルト化合物、およびセリウム化合物から選択され、２以上の遷移金属化合物における遷移金属は異なる。
【００１６】
好ましくは、２以上の遷移金属化合物における遷移金属は、
（ｉ）鉄、マンガンおよび銅、または、
（ｉｉ）マンガンおよび銅、または、
（ｉｉｉ）鉄およびマンガン
を含む。
【００１７】
ポリマー組成物の温度および光へのその暴露も、その分解速度に影響し得る。本発明の発明者らは、驚くべきことに、遷移金属の選択がこれらの影響をさらに調整するために用いられることができることを発見した。特に、本発明の発明者らは、鉄がより効率的な光触媒である一方、マンガンがより効率的な分解プロセスの熱触媒であることを発見した。したがって、遷移金属成分は、特定の製品の熱および光への予想される暴露に応じて分解速度を調整するために用いられ得る。
【００１８】
特定の遷移金属は、ポリマー組成物の特性に影響を及ぼし得る。たとえば、鉄化合物は、ポリマー組成物を色付けし得る。
【００１９】
加えて、銅などの他の金属は、有利には、分解速度を上昇させるが、ポリマー組成物を食品ラップとしての使用などのある用途について不向きにさせ得る。したがって、色に敏感な組成物において鉄は避けられ得る一方、製品が食品産業で使用される場合には銅が避けられ得る。
【００２０】
好ましくは、金属化合物の配位子は、無機配位子および／または飽和有機配位子である。好ましくは、金属化合物の配位子は、モノ−またはポリ−不飽和Ｃ１４−Ｃ２４カルボン酸、またはそのエステル、無水物もしくはアミドを含まない。
【００２１】
好ましくは、遷移金属化合物は、ステアリン酸塩、カルボン酸塩、アセチルアセトネート、トリアザシクロノナン、またはその２以上の組み合わせから選択される部分を含む。好ましくは、遷移金属化合物は、ステアリン酸銅に対するステアリン酸鉄（iron stearate）およびステアリン酸マンガンの重量比が４：１〜８：１であるように存在し得る。好ましくは、遷移金属化合物は、ステアリン酸銅に対するステアリン酸鉄（ferric stearate）およびステアリン酸マンガンの比率が４：１〜８：１であるように存在し得る。
【００２２】
代替的にまたは追加的に、分解において活発な役割を果たすある非イオン性配位子も含まれてもよい。存在する場合、非イオン性配位子は、好ましくは、アミン、イミン、アミド、亜リン酸塩、ホスフィン、およびカルベンから選択される。本発明の発明者らは、このような非イオン性配位子が組成物の分解速度に有利な影響を及ぼし得る一方、本質的な材料特性を維持するということを発見した。非イオン性配位子は、好ましくは、配位子の少なくとも５％、好ましくは配位子の最大５０％、好ましくは配位子の１０〜４０％を構成する。
【００２３】
好ましくは、遷移金属配位子は、ポリマーと物理的および化学的に混合可能な遷移金属を作製するために選択される。有利には、配位子選択は、金属の触媒活性に影響し得る。配位子は、用いられる特定のポリオレフィンと混合可能な金属を作製し、ポリマー組成物の分解速度を制御するために選択され得る。
【００２４】
分解性ポリマー組成物は、０．０４〜０．０８重量％、好ましくは０．０４〜０．０６重量％の量のモノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸を含む。以下の説明は、カルボン酸−（ＣＯＯＨ）部分を含有する分子範囲を表すためにカルボン酸という用語を用いる。本発明のカルボン酸は、モノ−またはポリ−不飽和であり、１４と２４の間の炭素数を含有する炭素骨格を有し、炭素骨格の少なくとも二倍を有することを意味する。カルボン酸の炭素骨格は、直鎖、分岐、または芳香族であり得る。好ましくは、モノ−またはポリ−不飽和カルボン酸は、Ｃ16−Ｃ20カルボン酸である。好ましいカルボン酸は、オレイン酸、リノール酸、桂皮酸であり、最も好ましくはカルボン酸はオレイン酸である。
【００２５】
代替的には、分解性ポリマー組成物は、０．０４〜０．０８重量％、好ましくは０．０４〜０．０６重量％の量のモノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸のエステル、無水物またはアミドを含む。
【００２６】
カルボン酸、またはエステル、無水物もしくはアミド成分は、好ましくは、遷移金属化合物の一部を形成しないという意味で、「ない」または「非配位性である」。
【００２７】
分解性ポリマー組成物がモノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸のエステルを含む場合、アルコール成分は、好ましくは、Ｃ1−Ｃ30アルコール、より好ましくは飽和直鎖Ｃ1−Ｃ30アルコールを含む。
【００２８】
分解性ポリマー組成物がモノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸の無水物を含む場合、無水物は対称であってもなくてもよい。第２のカルボン酸成分は、好ましくは、Ｃ1−Ｃ30カルボン酸、より好ましくは飽和直鎖Ｃ1−Ｃ30カルボン酸を含む。
【００２９】
分解性ポリマー組成物がモノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸のアミドを含む場合、アミドは一級、二級、または三級アミドであり得る。二級または三級アミドが存在する場合、炭素鎖の各々は、好ましくは、１〜３０の炭素数を含み、より好ましくは、各炭素鎖はＣ1−Ｃ30アルキル基である。
【００３０】
別段の定めがない限り、カルボン酸の構成がこの説明に説明される場合、そのエステル、無水物またはアミドも包括することが意図される。
【００３１】
いかなる理論に拘束されることを望むものではないが、ポリマー組成物におけるモノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸は自動酸化してポリマー鎖の炭素−炭素結合を攻撃し得る過酸化物を生成し、ポリマーを通常の分解プロセスに対して影響を受けやすくする。遷移金属の存在は、ポリマー組成物の分解速度を上昇させる自動酸化を触媒する。
【００３２】
０．０８重量％より多いモノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸を含むことは、ポリマーが過度に空気に敏感になることを引き起こし得る。カルボン酸の過度の自動酸化は、比較的高い過酸化物濃度およびポリマー構造の迅速な分解を引き起こし得る。これは、保存可能期間の問題を引き起こし得る。逆に、０．０４％未満のモノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸を含むことは、微小の分解速度をもたらし得る。発明者らは、０．０４と０．０８重量％との間のモノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸を含むことが多くの用途のために分解速度の望ましい値への調整を可能にすることを発見した。
【００３３】
驚くべきことに、本発明の発明者らは、直鎖モノ−不飽和酸、および特にオレイン酸が分解速度に最も大きな影響を示すことを発見した。一般に、カルボン酸に二重結合があるほど酸化に対してより影響されやすいため、これは、単離においてこれらの化合物の化学的安定性によって期待され得ない。
【００３４】
分解性ポリマー組成物は、０．０４〜０．２重量％、好ましくは０．０８〜０．１２重量％、最も好ましくは約０．１重量％の量の合成ゴムを含む。以下の説明は、粘性のある弾性ポリマーを表すためにゴムという用語を用いる。ゴムは、それらのガラス転移温度を超える温度で存在する非晶質ポリマーである。好ましくは、本発明のゴムは、不飽和ゴムであり、より好ましくは、本発明のゴムはポリイソプレン、スチレン−イソプレン、スチレン−イソプレン−スチレン、またはその２以上のブレンドを含む。
【００３５】
ゴム含有量は、有利には、ポリマー組成物の機械的特性を向上させる。加えて、ゴムは、一般に、嵩高いポリオレフィンよりも化学的に安定でない。したがって、ゴム含有量は、ポリマーの物理的特性に不利に影響することなく、分解速度を向上させ得る。この方法では、それは共触媒として作用するようである。
【００３６】
有利には、ポリマー組成物の合成ゴムの存在は、弾性を上昇させる。これは、他の添加物によって生じるポリマー組成物の脆化を防ぐのを助ける。０．０４％未満の合成ゴムを含むことは、過度に脆く不適切であるポリマーをもたらし得る。０．１２％より多い合成ゴムを含むことは、迅速な分解速度をもたらし得るとともに、ポリマーの材料特性に不利に影響し得る。加えて、合成ゴム含有量は遷移金属、でんぷん、またはカルボン酸含有量を上昇させる必要なく、分解速度を上昇させると考えられている。
【００３７】
分解性ポリマー組成物は、任意に、０〜２０重量％、好ましくは０〜１０重量％、より好ましくは０．１〜１重量％および最も好ましくは０．１〜０．４重量％の量の乾燥でんぷんを含む。以下の説明は、グリコシド結合によって結合される多数（一般に５００〜２，０００，０００モノマーユニット）のグルコースユニットを含む多糖を表すためにでんぷんという用語を用いる。本発明のでんぷんは、乾燥でんぷんであり、５重量％未満の水、好ましくは１重量％未満の水を含有し、最も好ましくはでんぷんは実質的に水を含有しない。
【００３８】
多量のでんぷんを含むことは、密度を増加させ、ポリマーの引張強度を低減させ得る。加えて、高でんぷん含有量は、迅速な分解のために保存可能期間の問題をもたらし得る。高でんぷん含有量は、ポリマー含有物を化粧品および水または微生物への暴露による物理的ダメージに影響されやすくする。不十分なでんぷんが含まれる場合、添加物が生分解速度に微々たる影響を及ぼし得る。
【００３９】
分解性ポリマー組成物は、任意に、０〜１重量％、好ましくは０〜０．４重量％、より好ましくは０．１〜０．３重量％の量の酸化カルシウムを含む。以下の説明は、化学式ＣａＯを有する結晶固体を表すために酸化カルシウムという用語を用いる。有利には、酸化カルシウムは、組成物の水と反応し、水を固定化する。これは、処理の間の組成物を安定化し、最終製品の傷および変色の発生を低減し得る。驚くべきことにおよび予期せず、本発明の発明者らは、ポリマー組成物の酸化カルシウム含有量を増加させることが分解速度を上昇させ得ることも発見した。有利には、ＣａＯ含有量は、でんぷん含有量の遷移金属を増加させる必要なく分解性を向上させるために用いられ得る。０．４重量％より多いＣａＯを含むことは、ポリマーの脆化をもたらす。
【００４０】
分解性ポリマー組成物は、任意に、酸素発生添加物を含む。酸素発生添加物、有機物または無機物であり得る。好ましくは、酸素発生添加物は、硝酸塩、過酸化物、硫酸塩、およびリン酸塩、またはその２以上の組み合わせから選択される。好ましくは、酸素発生添加物は、硝酸カルシウムである。好ましくは、酸素発生添加物は、０．１〜１．０重量％の量で存在する。酸素発生添加物は、ポリマーの酸化の速度をさらに加速させることがわかった。
【００４１】
分解性ポリマー組成物は、任意に、０〜０．２重量％、好ましくは０．０２〜０．１５重量％の量でフェノール系酸化防止安定剤を含む。フェノール系酸化防止安定剤は、本技術において周知であり、たとえば、イルガノックス（Irganox）１０７６およびイルガノックス１０１０を含む。フェノール系酸化防止安定剤は、ポリマーの分解のタイミングにわたって向上された制御を可能にすることがわかった。特定的には、フェノール系酸化防止安定剤の包含は、分解の開始を遅らせて製品の保存可能期限および製品が既存のポリオレフィン再利用流で再利用され得る期間を伸ばし得る。
【００４２】
好ましくは、ポリマーは空気中で多くとも９０日で分解する。ある用途のために、ポリマーは、地面上などの自然環境において多くとも９０日で脆化する必要がある。これは、この発明によって達成されることができる。
【００４３】
好ましくは、組成物は、排他的でないがカーボンブラックまたは酸化チタンなどの着色添加物をさらに含む。
【００４４】
したがって、本開示は、理想的な分解性組成物の提供を可能にする原料の特定の組み合わせに基づく組成物を提供する。特に、分解は、用いられるこれらの原料のブレンドによって選択される用途のために調整される。
【００４５】
好ましい実施形態では、本開示は、分解性ポリマーであって、組成物は、
（ｂ）総量０．２〜０．３重量％の２以上の遷移金属化合物、好ましくは遷移金属ステアリン酸塩、および／または、
（ｃ）０．０４〜０．０６重量％の量のモノ−不飽和Ｃ16−Ｃ20直鎖カルボン酸、またはそのエステル、無水物もしくはアミド、および／または、
（ｄ）０．０８〜０．１２重量％の量の合成ゴム、および／または、
（ｅ）０．１〜０．４重量％の量の乾燥でんぷん、および／または、
（ｆ）０．１〜１重量％、好ましくは０．１〜０．３重量％の量の酸化カルシウム、および／または、
（ｇ）０．０２〜０．１５重量％の量のフェノール系酸化防止安定剤の１つ以上とともに、ポリオレフィンを含み、
２以上の遷移金属化合物は、鉄化合物、マンガン化合物、銅化合物、コバルト化合物、およびセリウム化合物から選択され、２以上の遷移金属化合物における遷移金属は異なる、分解性ポリマーを提供する。
【００４６】
別の局面では、本発明は、ポリオレフィンへの添加の際に分解性ポリマー組成物を形成するための添加構成物を提供する。添加構成物は、２以上の遷移金属化合物、モノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸、またはそのエステル、無水物もしくはアミド、合成ゴム、および任意には、乾燥でんぷんおよび／またはフェノール系酸化防止安定剤および／または酸化カルシウムを含む。添加構成物は、キャリアポリマーをさらに含み、分解性ポリマー組成物における添加構成物の１〜２０重量％、好ましくは１〜４重量％の量のポリオレフィンの希釈のためのものである。
【００４７】
添加構成物は、本開示のポリマー組成物を形成するのに好適である。
別の局面では、本発明は、分解性ポリマー組成物を形成する方法であって、上記方法は、
（ｉ）窒素雰囲気下で、キャリアポリマー、２以上の遷移金属化合物、モノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸、合成ゴム、および任意には、酸化カルシウムおよび／またはフェノール系酸化防止安定剤を熱間押出成形することによって、添加構成物を形成することと、
（ｉｉ）任意に、でんぷんを添加することと、
（ｉｉｉ）添加物をポリオレフィンとブレンドして１〜２０重量％の添加物、好ましくは１〜４重量％の添加物を含むブレンドを形成することと、を含む方法を提供する。
【００４８】
好ましくは、添加物は、
（ａ）総量０．１５〜０．６重量％の２以上の遷移金属化合物と、
（ｂ）０．０４〜０．０８重量％の量のモノ−またはポリ−不飽和Ｃ14−Ｃ24カルボン酸、またはそのエステル、無水物もしくはアミドと、
（ｃ）０．０４〜０．２重量％の量の合成ゴムと、
任意に、
（ｄ）０〜２０重量％の量の乾燥でんぷんと、
（ｅ）０〜１重量％の量の酸化カルシウムと、
（ｆ）０〜０．２重量％の量のフェノール系酸化防止安定剤と、を添加物およびポリマーの組み合わされた重量で混合することを含み、
２以上の遷移金属化合物は、鉄化合物、マンガン化合物、銅化合物、亜鉛化合物、チタン化合物、コバルト化合物、およびセリウム化合物から選択され、２以上の遷移金属化合物における遷移金属は異なる、方法によって得られ得る。
【００４９】
上記方法は、本発明のポリマー組成物を形成するのに好適である。本発明の添加構成物は、上記方法における使用に好適である。
【００５０】
熱間押出成形ステップ後のでんぷんの添加は、でんぷんが上昇温度に曝されるのを回避する。でんぷんが高温に曝されたとき、分解されてデキストリンを形成する。したがって、熱間押出成形ステップ後のでんぷんの添加は、その構造を維持し、褐変および時期尚早にポリマー構造を弱化させることを防ぐ。
【００５１】
本発明の方法は、ポリマー組成物を５〜５０ミクロン、好ましくは１０〜２５ミクロンの厚さを有するフィルムに形成することをさらに含んでもよい。
【００５２】
フィルムは、紙またはカードなどのセルロース基材上へコーティングされてもよい。
本発明の方法は、ポリマー組成物を最大１０００ミクロン、好ましくは１００〜７５０ミクロンの厚さを有するシートに形成することを含んでもよい。
【００５３】
本発明の方法は、分解性ポリマー組成物を最大１０００ミクロンの厚さを有する押出キャストされたシートに形成することを含んでもよい。このようなシートは、周知技術を用いて無数の製品に熱成形され得る。代替的には、上記方法は、分解性ポリマー組成物を容器またはボトルなどの射出成形製品に形成することを含んでもよい。
【００５４】
本発明の分解性ポリマーは、調整可能な分解速度を有し得る。すなわち、特定の添加物成分および量を選択することによって、ポリマーの分解の速度が制御され得る。ある用途、特にいくつかの農業用途のために、フィルムの脆化が９０日で達成される必要がある。続く生分解は、ポリマー断片の長期間集積を防ぐのに十分に速い必要がある。逆に、十分な保存可能期間および使用寿命を達成するために、分解は、ある期間後にはじめて始まらなければならない。通常の食料品流通網を経る大半の製品について、これは２年程であり得る。
【００５５】
有利には、従来の分解性ポリマー組成物とは異なり、本発明のポリマー組成物は、カーボンブラックおよび二酸化チタンなどの多くの一般的なポリマー着色添加物と混合可能である。
【００５６】
この開示において用いられるすべての百分率は、別段の定めがない限り、重量によるものである。
【００５７】
本発明は、ここで、以下の非限定的な数量に関連して説明される。本開示のさらなる利点は、実施例とともに考慮されたときに詳細な説明を参照することによって明らかになる。
【００５８】
実施例１
添加構成物は、
ｉ）      乾燥でんぷん            −  １０．００重量％
ｉｉ）    ステアリン酸マンガン    −  ４．００重量％
ｉｉｉ）  ステアリン酸鉄          −  ８．００重量％
ｉｖ）    ステアリン酸銅          −  １．３０重量％
ｖ）      オレイン酸              −  ２．００重量％
ｖｉ）    ＳＩＳ／ＳＩコポリマー  −  ４．００重量％
ｖｉｉ）  酸化カルシウム          −  １０重量％
ｖｉｉｉ）ＬＬＤＰＥ              −  ６０．７０重量％
から構成されるように調製された。
【００５９】
実施例２
添加構成物は、
ｉ）      乾燥でんぷん            −  １０．００重量％
ｉｉ）    ステアリン酸マンガン    −  ２．００重量％
ｉｉｉ）  ステアリン酸鉄          −  １０．００重量％
ｉｖ）    イルガノックス１０７６  −  １３．０重量％
ｖ）      オレイン酸              −  １．００重量％
ｖｉ）    ＳＩＳ／ＳＩコポリマー  −  ２．００重量％
ｖｉｉ）  酸化カルシウム          −  １０．００重量％
ｖｉｉｉ）ＬＬＤＰＥ              −  ５２．０重量％
から構成されるように調製された。
【００６０】
実施例３
添加構成物は、
ｉ）      乾燥でんぷん            −  １０．００重量％
ｉｉ）    ステアリン酸マンガン    −  ４．００重量％
ｉｉｉ）  ステアリン酸銅          −  ８．００重量％
ｉｖ）    オレイン酸              −  ６．００重量％
ｖ）      ＳＩＳ／ＳＩコポリマー  −  ２．００重量％
ｖｉ）    ＬＬＤＰＥ              −  ７０．００重量％
から構成されるように調製された。
【００６１】
実施例１、２および３は、成分ｉｉ〜ｖｉｉｉを熱間押出成形し、その後でんぷんを別個に添加することによって形成された。別個にでんぷんを添加することによって、加熱ステップ後に添加され得、構造にダメージを与えることを回避する。
【００６２】
添加構成物は、その後、さらなるポリオレフィンとともにブレンドされ、シートを１５ミクロンフィルムに形成され、ごみ袋を製造するために用いられた。
【００６３】
実施例４
添加構成物は、
ｉ）      ステアリン酸マンガン    −  ４．００重量％
ｉｉ）    ステアリン酸鉄          −  ８．００重量％
ｉｉｉ）  ステアリン酸銅          −  １．３０重量％
ｉｖ）    オレイン酸              −  ６．００重量％
ｖ）      ＳＩＳ／ＳＩコポリマー  −  １．００重量％
ｖｉ）    酸化カルシウム          −  １０．００重量％
ｖｉｉ）  ＬＬＤＰＥ              −  ６９．７０重量％
から構成されるように調製された。
【００６４】
実施例５
添加構成物は、
ｉ）      ステアリン酸マンガン    −  ４．００重量％
ｉｉ）    ステアリン酸鉄          −  ８．００重量％
ｉｉｉ）  ステアリン酸銅          −  １．３０重量％
ｉｖ）    オレイン酸              −  ２．００重量％
ｖ）      ＳＩＳ／ＳＩコポリマー  −  １．００重量％
ｖｉ）    酸化カルシウム          −  １０．００重量％
ｖｉｉ）  イルガノックス１０７６  −  １０．００重量％
ｖｉｉｉ）ＬＬＤＰＥ              −  ６３．７０重量％
から構成されるように調製された。
【００６５】
実施例４および５は、成分を熱間押出成形することによって形成された。
組成物は、以下にまとめられる。
【００６６】
【表１】
2020500254.tif 000002
【００６７】
添加構成物は、その後、さらなるポリオレフィンとともにブレンドされ、１５ミクロンフィルムのシートに形成され、ごみ袋を製造するために用いられた。さらなるポリオレフィンは、ＬＬＤＰＥであり、最終ポリマーの９８重量％を形成するのに十分な量で提供された。
【００６８】
加速された天気条件の下、上記の組成物１〜５は、ポリオレフィン単独と比較して、少なくとも５０％速い分解を示した。加えて、組成物は、０．２５％ステアリン酸マンガンを単独で含むポリエチレンのコントロール組成物（類似の遷移金属増量剤）と比較して、少なくとも１０％速い分解を示した。たとえそうであったとしても、強度および弾性などのポリオレフィンの特性は、変化しないままであった。
【００６９】
本発明の好ましい実施形態は本明細書に詳細に説明されるが、当業者によって、本発明または添付の請求項の範囲から逸脱することなく変形がそれになされ得ることが理解される。
【国際調査報告】
2020500254.tif 000003
2020500254.tif 000004