(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】2019519411
(43)【公表日】20190711
(54)【発明の名称】バイオプラスチック製品を製造する方法
(51)【国際特許分類】
   B27N 5/02 20060101AFI20190621BHJP
   A01G 9/02 20180101ALI20190621BHJP
   B65D 1/00 20060101ALI20190621BHJP
   B65D 1/26 20060101ALI20190621BHJP
   B65D 65/46 20060101ALI20190621BHJP
   B29C 45/00 20060101ALI20190621BHJP
【FI】
   !B27N5/02
   !A01G9/02 101U
   !B65D1/00 110
   !B65D1/26 110
   !B65D65/46
   !B29C45/00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】31
(21)【出願番号】2019506547
(86)(22)【出願日】20170425
(85)【翻訳文提出日】20181221
(86)【国際出願番号】EP2017059835
(87)【国際公開番号】WO2017186743
(87)【国際公開日】20171102
(31)【優先権主張番号】102016107654.6
(32)【優先日】20160425
(33)【優先権主張国】DE
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ
(71)【出願人】
【識別番号】514119247
【氏名又は名称】エスピーシー サンフラワー プラスティック コンパウンド ゲーエムベーハー
【氏名又は名称原語表記】SPC SUNFLOWER PLASTIC COMPOUND GMBH
【住所又は居所】ドイツ連邦共和国 49681 ガルレル シューベルトシュトラーセ 5
(74)【代理人】
【識別番号】100080816
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 朝道
(74)【代理人】
【識別番号】100098648
【弁理士】
【氏名又は名称】内田 潔人
(74)【代理人】
【識別番号】100119415
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 充
(72)【発明者】
【氏名】マイヤー、セバスツィアン
【住所又は居所】ドイツ連邦共和国 58675 ヘーマー アム ショッペンヴェーク 5a
(72)【発明者】
【氏名】マイヤー、ウルリッヒ
【住所又は居所】ドイツ連邦共和国 49681 ガルレル ディークシュトラーセ 19
(72)【発明者】
【氏名】トゥルメ、ラインハルト
【住所又は居所】ドイツ連邦共和国 49413 ディンクラーゲ ヘーナー キルヒヴェーク 4a
(72)【発明者】
【氏名】シメオネ、クリスティーナ
【住所又は居所】ドイツ連邦共和国 48565 シュタインフルト メーアシュトラーセ 1
(72)【発明者】
【氏名】アルバース、シュテファン
【住所又は居所】ドイツ連邦共和国 49413 ディンクラーゲ ゼーザムシュトラーセ 27
【テーマコード(参考)】
2B260
2B327
3E033
3E086
4F206
【Fターム(参考)】
2B260AA20
2B260BA07
2B260BA15
2B260BA18
2B260CC02
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4F206AA49
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4F206AH56
4F206AH58
4F206JA07
4F206JF01
(57)【要約】
【課題】ヒマワリ種皮/ヒマワリ種殻に基づいてバイオ材料製品を製造する方法を提供する。
【解決手段】混合した材料(SPC PBS、SPC PBSA)を提供又は製造することを含み、材料が、ヒマワリ種皮材料/ヒマワリ種殻材料を生分解性プラスチック、例えばポリブチレンスクシナート(PBS)、ポリブチレンスクシナートアジパート(PBSA)又は同様のものと混合することによって取得され、そして、混合した材料が好ましくは射出成形製品、例えば生分解性の容器、パッケージ、フィルム又は同様のもの、特にコーヒーカプセル、紅茶カプセル、壺、カップ、植木鉢、花鉢又は同様のものを製造するために使用される。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ヒマワリ種皮/ヒマワリ種殻に基づいてバイオ材料製品を製造する方法であって、
混合した材料(SPC PBS、SPC PBSA)を提供又は製造することを含み、 前記材料が、ヒマワリ種皮材料/ヒマワリ種殻材料を生分解性プラスチック、すなわち、ポリブチレンスクシナート(PBS)、ポリブチレンスクシナートアジパート(PBSA)又は同様のものと混合することによって取得され、そして、混合した材料が好ましくは射出成形製品、例えば生分解性の容器、パッケージ、フィルム又は同様のもの、特にコーヒーカプセル、紅茶カプセル、壺、カップ、植木鉢、花鉢又は同様のものを製造するために使用されること
を特徴とする方法。
【請求項2】
生分解性パッケージ、コーヒーカプセル、紅茶カプセル、容器、植木鉢、壺、植物保護材(Verbissschutz)、カップ、花鉢、フィルム又は同様のものを製造するためのヒマワリ種皮バイオコンポジット(SPC PBS)の使用であって、
バイオコンポジットが生分解性プラスチック、すなわちポリブチレンスクシナート(PBS)、ポリブチレンスクシナートアジパート(PBSA)又は同様のものを含み、
生分解性プラスチックがヒマワリ種皮材料/ヒマワリ種殻材料と混合されていること、 を特徴とする使用。
【請求項3】
混合した材料が、容器、コーヒーカプセル、紅茶カプセル、パッケージ、植木鉢、花鉢、フィルム、カップ及び同様のものを製造する射出成形プロセスにおいて加工処理されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれかに記載の方法によって製造される容器、パッケージ、フィルム又は同様のもの、特にコーヒーカプセル、紅茶カプセル、植木鉢、花鉢、フィルム、カップ、壺又は同様のもの。
【請求項5】
混合した材料から製造される射出成形製品であって、
前記材料が、ヒマワリ種皮材料/ヒマワリ種殻材料を生分解性プラスチック、すなわち ポリブチレンスクシナート(PBS)、ポリブチレンスクシナートアジパート(PBSA)又は同様のものと混合することによって取得され、
混合物中のヒマワリ種皮材料/ヒマワリ種殻材料の割合が、少なくとも10%、好ましくは30%以上、又は例えば50%を上回ること、
を特徴とする射出成形製品。
【請求項6】
製造される製品、すなわち容器、パッケージ、フィルムなどが第1層及び第2層、及び該2つの層の間に配される中間層を有する複数層の複合体を用いて構築され、
第1層及び第2層が、ヒマワリ種皮−PBS及び/又はPBSA化合物材料を含み、
中間層が、<50cm/m*d*bar、好ましくは10cm/m*d*bar未満、特に好ましくは<1cm/m*d*barの酸素バリア活性を有する酸素バリア層として、例えばGポリマPVOHによって製造される、
ことを特徴とする請求項4に記載の容器、パッケージ、フィルム又は同様のもの、特にコーヒーカプセル、紅茶カプセル、植木鉢、花鉢、カップ、壺。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バイオプラスチック製品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
生分解性の材料はかなり長く知られており、そして生分解性プラスチックも知られている。これらは、特にポリブチレンスクシナート(PBSと略称される)も含み、ポリブチレンスクシナートはブタンジオール(例えばbio−BDO)及びこはく酸から製造される生分解性のバイオプラスチックであり、バイオベースの様式においても取得可能である。
【0003】
同一のクラスの生分解性プラスチックは、ポリブチレンスクシナートアジペート(PBSA)も含み、こはく酸のみならずアジピン酸が重合反応によって組み込まれる。このプラスチックも、より大きな又はより小さい程度でモノマーオリジンに依存するバイオベースのものであり得る。
【0004】
DE102007017321は、複数層のフィルム及びその製造方法を開示しており、この出願において開示された変形形態の1つも熱可塑性ポリエステル、例えば単独又は他の熱可塑性ポリエステルと組み合わせて採用されるPBS、を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】DE102007017321A1
【特許文献2】DE102013216309A1
【特許文献3】DE102013208876A1
【特許文献4】WO2013/072146A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
これまでに公知の生分解性プラスチック−これもPLA(ポリ乳酸)を適用する−が知られているが、それらの製造において、そしてそれらの処理、相対的に長い機械成形(サイクル)時間(Maschinenzykluszeit)を特に要する最終製造物の射出成形においても比較的に高価なままである。
【0007】
DE102013216309A1、DE102013208876A1、WO2013/072146A1は、ヒマワリ種外皮/殻を含むバイオ複合体/バイオ材料を開示しており、ここでPLAはプラスチック性構成要素として採用される。
【0008】
更に、ある物理的特性、例えば脆性、弾性、弾性係数、強度などを調節することに必要とされる措置は、そのような生分解性プラスチックの場合には相対的に面倒であり高価である。
【0009】
本発明は、既存の欠点を減少させる又は全体的な回避ですらするという目的を基礎とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、請求項1に記載のような特徴を有する方法によって目的を達成する。有利な改良形態は従属請求項に記載される。
【0011】
本発明において、それ自体既知のポリブチレンスクシナート(PBS)、PBSA又は同様のものが、ヒマワリ外皮繊維(これらはヒマワリ種殻繊維でもあり得る)と一緒に混合される(以下ではSPC PBS又はSPC PBSAとも称される)。
【0012】
ヒマワリ外皮繊維は純粋なバイオ生産物−ヒマワリ外皮が油を含有する−ヒマワリ種のコアを囲む−であるので、ヒマワリ外皮繊維の処理は、単に、種の外皮を剥くこと、所望の粒子サイズまで外皮材料を粉砕すること(例えば粉砕プロセスによる)、そして特定の含水量まで乾燥させること及び所望の油/脂肪(油脂)含量まで脱油(減油)することのみを必要とする。
【0013】
ヒマワリ外皮繊維の粉砕は粉砕プロセスによって実行され、ここで粒子サイズは3mm以下、好ましくは0.01mm〜1mmの範囲内であり特に好ましくは0.1mm〜0.3mmの範囲内である。
【0014】
上述の粒子サイズの表記は、繊維材料の少なくとも所望のパーセンテージ、例えば80%以上が表記の粒子サイズを有し、そして小さい比率のもののみが所望の粒子サイズの範囲外であることを意味すると理解される。
【0015】
押し出し機(Extruder)、例えばツインスクリュ押し出し機の中でのヒマワリ外皮材料のPBS材料との混合により、射出形成可能であり、そして純粋なPBSから製造されるバイオ材料製品と比較して顕著に増加した最終バイオ材料製品における弾性係数及び/又は引っ張り強度を示し、かつ更なるより良い特徴を示す混合物(コンパウンド)が生ずる。
【0016】
本発明が適用される特有の分野は、生分解性のパッケージないし容器、例えばコーヒーカプセル、花鉢、バッグ、ボックスなどの製造である。
【発明の効果】
【0017】
とりわけ、本発明により、純粋なPBSの使用と比較して製造コストを顕著に、例えば10パーセントを上回って減少させることができる。その理由は、PBS材料の製造よりもヒマワリ外皮繊維及びその処理が顕著にコスト的により有利であるからである。ヒマワリ外皮繊維は200℃の温度まで熱的に安定でもあるので、コーヒー製品が本発明に従うコーヒーカプセルの中で、それに適する対応のコーヒーマシーンにおける比較的に高い圧力及び/又は高い温度の下で製造される時に、コーヒー製品に対するネガティブな感覚の影響が生じない。
【0018】
ヒマワリ外皮繊維が言わば「バイオ繊維補強(材)」をプラスチックにもたらすので、純粋なPBS材料と比較してカプセルの壁の厚さを減少させることもでき、従って、容器、パッケージ、コーヒーカプセルなどの1つ当りに利用されるPBSの使用量が減少し、そして結果的に更なるコスト削減が生じる。
【0019】
本発明は、実施形態の例を参照しつつ以下に説明される。
【0020】
実施形態の例は、生分解性のコーヒーカプセル/生分解性でありそのため堆肥(ないし培養土)化可能な(kompostierbaren)植物コンテナ(植木鉢)に関するが、生分解性でありそのため堆肥化可能なパッケージ、容器又は同様のもののいずれかにも拡張可能である。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の種々のネスプレッソタイプのコーヒーカプセルを示す図である。
【図2】本発明の種々のネスプレッソタイプのコーヒーカプセルを示す図である。
【図3】本発明の種々のネスプレッソタイプのコーヒーカプセルを示す図である。
【図4】本発明の種々のネスプレッソタイプのコーヒーカプセルを示す図である。
【図5】本発明の種々のタッシモタイプ(Tassimo-Typ)のコーヒーカプセルを示す図である。
【図6】本発明の種々のタッシモタイプ(Tassimo-Typ)のコーヒーカプセルを示す図である。
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【発明を実施するための形態】
【0022】
タッシモタイプのコーヒーカプセルについては表1の材料の組成(Materialrezeptur)を使用したが、その一方でネスプレッソタイプのコーヒーカプセルについては表2の材料の組成(Materialzusammensetzung)を使用した。
【0023】
両方の表から、コーヒーカプセル材料の69%がBio−PBS FZ71PM(付記のデータシート)によって構成され、混合する材料の30%が外皮粉末(粒子サイズ:<0.5/0.2mm)によって構成され、更に添加剤(接着促進剤)、すなわちLicocene PP MA 7452を使用したことが明らかである。
【0024】
採用したBio−PBS FZ71PMのデータは、本願の末尾に記載の技術的データシートにおいて見出すことができる。
【0025】
更なる材料のデータ、特に本発明の材料であるSPC 3071 MI(タッシモタイプのコーヒーカプセル用の)及びSPC 3071 MIF(ネスプレッソタイプのコーヒーカプセル用の)に関連する物理的パラメータは、同様に付記の材料データシートにおいて見出すことができる。
【0026】
いくつかの値、例えば弾性係数、引っ張り強度などに関する値が際立つ。
【0027】
今までに報告されている純粋なPBSの弾性係数は300〜700MPaの範囲であるが、その一方で対照的に発明のバイオ材料であるSPC PBS/PBSAの弾性係数は1200MPaを上回り、SPC 3071 MIFに関しては約1300MPaであり、そして、SPC 3071 MIに関してはさらに1468MPaである−表3及び表4に記載の適切な材料データシートを参照−(SPC=ヒマワリプラスチックコンパウンド(混合物))。
【0028】
より良い弾性係数は、材料がスパイク(Dornen)又は水圧によってより容易に穴開けされることを可能にする。スパイク又は水圧によって形成される材料における穴(複数)は、コーヒーカプセルにとって、そして(従来のカプセルにとって)重要であることが知られている。
【0029】
コンパウンドにおけるヒマワリ外皮繊維の比率を増加することによって弾性係数を更に増加することが可能である。
【0030】
同様に本願の請求の範囲及び本発明に記載の植木鉢に関して、必要とされる弾性係数は、現在において少なくとも1150MPaであり、純粋なPBS材料によっては達成することができない。
【0031】
ヒマワリ外皮粉末及びPBSの比率が変更される際にも、本発明の範疇内であることが分かるだろう。本願の表(複数)において示される外皮粉末(30%)に対するPBS(69%)の比率は、単なる一例に過ぎず、そこからの逸脱(Abweichungen)(+/−1〜25%)がいつでも可能であり、かつ本発明の範疇内であると理解される。
【0032】
接着促進剤、すなわち添加剤Licocene PP MA 7452の重量比(Mengenanteil)(重量パーセンテージ)も、本発明から逸脱すること無く変更することができ、そして他の同様の接着促進剤も採用することができる。
【0033】
ヒマワリ外皮粉末及びPBSから形成される本発明のバイオ材料の特別な特徴は、前記材料が完全に生分解性である、すなわち堆肥化可能なことである。具体的には、このことは、製造される材料が、適切な生物学的な環境(堆肥(ないし培養土)又は地中/土壌)によって完全に生分解することができるので、「家庭内での堆肥化可能性(Home-Kompostierbarkeit)」が達成されていることを意味する。
【0034】
本発明の材料は、射出成形プロセスの成形(サイクル)時間における利点、すなわち、対応する最終製造物、例えばコーヒーカプセル又は植木鉢又は同様のものを製造するための射出成形工場において本発明のコンパウンドが使用される際の利点も有する。それによって、射出成形工場において材料を射出して除去するまでの(工程サイクル)時間を顕著に、すなわち5%〜10%以上に短縮することができ、従って既存の製造施設における射出成形プロセス全体のパフォーマンス能力が著しく増加し、そして結果としてコスト削減が再度生じる。
【0035】
射出形成された最終製造物の全体としての家庭内での堆肥化可能性及び地中での適切な分解性に関連して、本発明は天然の腐植土材料としてのヒマワリ外皮粉末も提供する。ここで、堆肥化に寄与する細菌及び微生物が、最初にヒマワリ外皮粉末に優先的に住みついて分解(ansiedeln)し、その後に残りの材料を消化することによって、材料全体をより容易に消化することができるので、生分解プロセスも全体的に従来よりも急速に進行する。
【0036】
本発明のバイオ材料は、著しく高い耐熱変形性を達成することも可能にする。純粋なPBSの95℃と比較して本発明のバイオ材料は97℃である。コーヒーカプセルにおいて必要とされる、少なくとも90℃の各温度での改善された耐熱変形性が望まれるので、これは特に有益である。コーヒーカプセルがコーヒー生成プロセスにおいても十分に安定であることに全体的に寄与し、そして特にコーヒー製品の風味の(ネガティブな)劣化に寄与しないためである。
【0037】
本出願において言及される外皮粉末、すなわちヒマワリ外皮/殻を原料とする粉末は、適切な粉砕プロセス、例えば衝撃式粉砕によってヒマワリ外皮材料から製造され、それによって外皮材料は所望の粒子サイズ/繊維長、例えば0.5mm、0.2mm又は同程度に粉砕される。
【0038】
SPC PBS材料の外皮材料における油性成分(Oelanteil)は、10パーセントを著しく下回り、例えば脱油の結果として6パーセント以下である。そしてコンパウンド材料における残留湿気は、乾燥の結果として1パーセントを下回り、好ましくは約0.05パーセント(又はそれ未満であるが0.1%〜0.5%も許容可能)である。
【0039】
ヒマワリ繊維−PBSコンパウンドに対して、PBSの代わりに更なる生分解性プラスチック成分が添加され、必要であれば更なるバイオ繊維、例えば木材繊維が添加される場合も、本発明の範疇内である。例えば、最初の試験では、木材繊維、麻(ないし大麻 Hanf)又は亜麻繊維を同様に同一スケールまで、例えば、0.1−0.5mmの粒子サイズ/繊維長及び製造物全体の5〜10%に減らした場合に、本発明のSPC−PBS材料の物理的な、生物学的な及び化学的な特徴は劇的に変化せず、いずれのケースでも実質的に劣化しないことが示されている。更なる研究は、ヒマワリ外皮材料及びPBS/PBSA材料と適切に混合することができる更なる好ましいバイオ材料を示すことができるが、ここでは追加のバイオ材料が混合プロセスにおける熱的限界点に届かず、日焼け枯化/炭素化又は他の分解を受け得ることが必要であることに注意が必要である。
【0040】
上述のように本発明は、ヒマワリ種皮/ヒマワリ種殻に基づき、更なるPBS、PBSA又は同様のものの使用を有するバイオ材料製品としてのフィルムの製造も含む。
【0041】
この本発明のフィルムは、既知のフィルム製造マシーン(通常の単一スクリュ押し出し機)を用いて製造することができる。厚さは、約200μm及び1000μmの間であり得るが、約300μmの実施形態が特に好ましい。本発明のフィルムは、35%のヒマワリ外皮粉末(外皮粉末が<200μmの繊維長さ/粒子サイズを有する)と、更に30%のミネラル充填剤、例えばカオリンであるがこれに限定されない、とで充填されるという特徴を有する。
【0042】
例えば300μmの厚さのコーヒーカプセル(例えばネスプレッソタイプ又は同様のもの)のための密封フィルムとして使用される場合に、このフィルムは特に望ましい破壊挙動を示す。このフィルムは、カプセルにおいてコーヒーマシーンの水圧のみで前記フィルムが(予め決められた、彫り込み箇所において)破壊されることを保証するために使用することができる。これは、従来のプラスチックフィルム(例えばPE、PVC、PP又は同様のもので製造されたもの)では、充填剤無しには不可能である。これらは一般的にはしなやか過ぎて、そのため水の圧力に耐えることができてしまうためである。コーヒーカプセルにおいて使用される密封フィルムは、しばしば壁の領域(例えば射出成形又は深絞り成形法によってフィルムからも製造可能である)よりも薄く、コーヒー/紅茶材料のための容器/カップに受容される際のコーヒーカプセルの低い部分(噴出口を含む)を形成し(図4の側面図、図1の上面図を参照)、例えば約500μm(以下)の材料の厚さは、壁の領域に関しては全体的に十分であるが、しかしながらこの材料の厚さは個々に調節可能である。
【0043】
これらの理由のために、多くのコーヒーカプセルには、上面閉鎖部として薄いアルミホイル(予め刻印される)も採用されており、そのため予め決められた箇所での水圧による破壊可能な破壊箇所を意図的に有する。そのようなカプセルは、例えばアルミホイルを同様に採用した第3の供給者によるネスプレッソタイプでは採用可能である。しかしながら、そのようなコーヒーカプセルは、地中でアルミニウムが堆肥化挙動/分解挙動を示さず、逆に堆肥に事実上の異物混入をもたらすので、堆肥化可能ではない。
【0044】
そのようなカプセルが用語「バイオ」又は「堆肥化可能」を用いて広告される場合には、種々の紙製/紙タイプのものも使用される。しかしながら、これらの紙製のものの欠点は、それらが酸素に対するバリア活性を示さず、そのためカプセル内のコーヒー粉末の品質が急速に劣化することである。つまり、上面及び/又は外周に本発明のフィルムが提供される本発明のコーヒーカプセルは、その非常に良好な酸素バリア活性に関して着目に値する。この酸素バリア活性は、<50cm/m*d*barである。上記の単位は、1バールの圧力において、50cm未満の酸素が、1日(d)あたりに1平方メートル(のフィルム材料)を透過することを意味する。
【0045】
約30μmのPVOH又は「Gポリマ」の中間層が採用される複数層の複合体としてフィルムを製造する場合には、フィルムは0.4cm/m*d*barのバリア活性を達成することができる。
【0046】
従って、PVOH中間層を有する複数層の複合体において、本発明のフィルムのバリア活性が劇的に改善されることは、直ちに明らかである。
【0047】
「Gポリマ」は改変されたPVOH材料であり、複数層の複合体における特定の利点と共に使用することができ、ここでフィルム材料は本発明のバイオ材料から形成される。Gポリマは、日本合成化学から取得可能であり、「ニチゴーGポリマー」−アモルファスビニルアルコール樹脂」としても知られており、http://www.nippon-gohsei.com/nichigo-g-polymerにおいて記載されている。
【0048】
コーヒーカプセルにおける使用のための複数層のフィルムの製造は既に知られており、そのようなフィルムは複数層のプロセスにおいて製造される。そのような複数層のプロセスは、S2PC−PBS材料を使用する本発明のフィルムにも適用可能である。この目的を達成するために、コーヒーカプセルは同時注入プロセス(例えばWO2016/071036又はEP15766515から知られるような)において製造され、ここでバリア層はPVOH又はGポリマから構成される。これは、同様に非常に高い酸素バリア値を達成することを可能にする。これは、ヒマワリ外皮粉末とSPC PBS/PSAとから構成される本発明のコンパウンドが使用される場合の本発明の好ましい実施形態を示す。
【0049】
表5及び6は比較を示し、ここでSPC−PLA材料の種々の物理的なパラメータが本発明のSPC PBS材料と比較される。
【0050】
これらの表は、SPC PLA(各ケースにおける表の左側)が非常に脆いコンパウンドであるが、同時に非常に硬い傾向を示す。その一方で、本発明のSPC PBSバリアント(Variante)(表においてSPC 3092 MIFT13として言及される)は、驚くべきことに、SPC PLAよりも顕著により柔らかい(より低い)弾性係数及びより低い引っ張り強度を示すとともに、より高い衝撃強度を有する。
【0051】
つまり、SPC PLA材料が、たった約55℃の耐熱変形性を有するに過ぎず、そのためコーヒーカプセルに適用する使用が非常に限定されることも、明確に示される(しばしば、コーヒーマシーンは、約90±3℃の温水をコーヒーカプセルに通す)。その一方で、本発明のSPC−PBS材料は90℃を上回る熱変形温度を示し、そのため著しくより適切であり、コーヒーカプセルはコーヒーを淹れる間において安定なままである。
【0052】
正に、本発明のSPC−PBS材料の特に高い熱変形温度に起因して(純粋なPBSよりも高い)、比較的に高い温度の液体/食品、例えばコーヒー、紅茶、スープ、ヌードルなどを容れるコンテナ(容器)の製造のために該材料を使用することもできる。
【0053】
図7及び図8は、対応する(コーヒー)カップ(図7)及びカップの蓋(図8)を示す。カップの高さは100及び250mmの間であり得るし、90mmの直径は容易に実現可能であるし、300ml以上の容積は容易に達成可能であり、そして試験では温かいコーヒー又は紅茶を容れたにもかかわらずカップが非常に安定なままであることが示された。このカップは再利用することもでき、使用後に非常に容易に洗浄することができ(食器洗い機で洗浄することもでき)、その上、既存のプラスチックのカップとは対照的に家庭内で堆肥化可能である。
【0054】
堆肥化可能として広告されるバイオプラスチック製の対応するプラスチックカップが既に存在するが、これらは家庭内で堆肥化可能という特徴を有するのではなく、むしろ工業的に堆肥化可能という特徴のみを有する。これは、既存のカップが非常に特別な条件下(及び更なる分解剤の添加を含む)での工業的プロセスにおいて堆肥化可能であり、本発明のコンテナ/カップと異なることを意味する。本発明のコンテナ/カップは、短期間中に堆肥の山において残余物無く(rueckstandsfrei)自然に分解されるため、家庭内で堆肥化可能なものに区分できる。
【0055】
本願においてコーヒーカプセルの適用について言及する場合には、例えば紅茶カプセル、スープカプセルなどのカプセルを使用するいずれかの他の適用も当然に意味すると理解される。
【0056】
本発明のS2PC−PBS材料の生分解性であり家庭内で堆肥化可能であるという際立った特徴は、この材料を壷(Urnen:骨壷)に使用することも可能にする。その際には、例えば深絞り成形、打ち出し加工(Praegen)、射出成形などの適切な製造方法によってコンパウンド材料が遺骨を容れることができる壷の製造に使用される。最初の試験(複数)の後には、地中(約50〜100cmの深さ)での材料の分解が、混入残留物を何ら地中に残すことなく、早ければ5年後に完全に達成されると信じられる(本発明のSPC PBS/SPC PBSAの際立った地中分解性)。
【0057】
最後に、山林保護におけるSPC PBS材料の好ましい使用についても言及される。若い植物が個々に植えられる場合には、特にノロジカ及び他の有蹄動物(Schalenwild)による食害から植物が保護されることを保証しなければならない。これまでは、食害からの保護は、可能な限りに少ない障害で、食害(Wildverbiss)によるダメージを受けることなく植物が最終的な高さに到達できるように、若い植物の周りに配されるワイヤ網又はプラスチック製包装を用いて達成されていた。既存の樹木保護手段(螺旋を形成するように植物の周囲に巻かれる例えばプラスチック製テープ、プラスチック製の網などの多くの樹木保護プラスチック材料も存在する)における問題点は、このプラスチック材料が自然界に残留するが分解せず、結果として野生動物によってそれらの本能(Spieltrieb)に起因して摂取されることもあり、そのためこのプラスチック材料の断片が野生動物の胃腸管に最終的に残り、動物に危害を加えることである。本発明のSPC PBS/PBSA材料を使用することによって、材料全体がたった数年以内に完全に消化(分解)され、野生動物の胃腸管に危害を加えることもできない。
【0058】
従って、樹木用螺旋物(Baumspiralen)、メカニカルな植物・食害保護材などを製造するためのヒマワリ外皮材料とPBS材料とを混合してなるSPC PBS製の本発明のバイオ材料製品の使用は、堆肥化によって数年以内に自ら分解するので、植物の周囲に取り付けた後に材料を既存の森林から再度除去する必要が必ずしも無いという利点も有する。
【0059】
本願においてメカニカルな野生動物食害保護について言及する場合には、若い樹木、植物、つる植物及び同様のもののための樹木用螺旋物、樹木保護網、成長保護材など、全ての適切な製品を意味すると理解される。
【0060】
表1
【0061】
表2
【0062】
表3
【0063】
表4
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】20190117
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ヒマワリ種皮/ヒマワリ種殻に基づいてバイオ材料製品を製造する方法であって、
混合した材料(SPC PBS、SPC PBSA)を提供又は製造することを含み、 前記材料が、ヒマワリ種皮材料/ヒマワリ種殻材料を生分解性プラスチック、すなわち、ポリブチレンスクシナート(PBS)及びポリブチレンスクシナートアジパート(PBSA)の少なくとも1つと混合することによって取得されること
を特徴とする方法。
【請求項2】
生分解性パッケージ、コーヒーカプセル、紅茶カプセル、容器、植木鉢、壺、植物保護材(Verbissschutz)、カップ、花鉢、又はフィルムを製造するためのヒマワリ種皮バイオコンポジット(SPC PBS)の使用であって、
バイオコンポジットが生分解性プラスチック、すなわちポリブチレンスクシナート(PBS)及びポリブチレンスクシナートアジパート(PBSA)の少なくとも1つを含み、
生分解性プラスチックがヒマワリ種皮材料/ヒマワリ種殻材料と混合されていること、 を特徴とする使用。
【請求項3】
混合した材料が、容器、コーヒーカプセル、紅茶カプセル、パッケージ、植木鉢、花鉢、フィルム、及びカップの少なくとも1つを製造する射出成形プロセスにおいて加工処理されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれかに記載の方法によって製造される容器、パッケージ、又はフィルム。
【請求項5】
混合した材料から製造される射出成形製品であって、
前記材料が、ヒマワリ種皮材料/ヒマワリ種殻材料を生分解性プラスチック、すなわち ポリブチレンスクシナート(PBS)及びポリブチレンスクシナートアジパート(PBSA)の少なくとも1つと混合することによって取得され、
混合物中のヒマワリ種皮材料/ヒマワリ種殻材料の割合が、少なくとも10%であること、
を特徴とする射出成形製品。
【請求項6】
製造される製品第1層及び第2層、及び該2つの層の間に配される中間層を有する複数層の複合体を用いて構築され、
第1層及び第2層が、ヒマワリ種皮−PBS及び/又はPBSA化合物材料を含み、
中間層が、<50cm/m*d*bar酸素バリア活性を有する酸素バリア層として製造される、
ことを特徴とする請求項4に記載の容器、パッケージ、又はフィルム。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バイオプラスチック製品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
生分解性の材料はかなり長く知られており、そして生分解性プラスチックも知られている。これらは、特にポリブチレンスクシナート(PBSと略称される)も含み、ポリブチレンスクシナートはブタンジオール(例えばbio−BDO)及びこはく酸から製造される生分解性のバイオプラスチックであり、バイオベースの様式においても取得可能である。
【0003】
同一のクラスの生分解性プラスチックは、ポリブチレンスクシナートアジペート(PBSA)も含み、こはく酸のみならずアジピン酸が重合反応によって組み込まれる。このプラスチックも、より大きな又はより小さい程度でモノマーオリジンに依存するバイオベースのものであり得る。
【0004】
DE102007017321は、複数層のフィルム及びその製造方法を開示しており、この出願において開示された変形形態の1つも熱可塑性ポリエステル、例えば単独又は他の熱可塑性ポリエステルと組み合わせて採用されるPBS、を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】DE102007017321A1
【特許文献2】DE102013216309A1
【特許文献3】DE102013208876A1
【特許文献4】WO2013/072146A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
これまでに公知の生分解性プラスチック−これもPLA(ポリ乳酸)を適用する−が知られているが、それらの製造において、そしてそれらの処理、相対的に長い機械成形(サイクル)時間(Maschinenzykluszeit)を特に要する最終製造物の射出成形においても比較的に高価なままである。
【0007】
DE102013216309A1、DE102013208876A1、WO2013/072146A1は、ヒマワリ種外皮/殻を含むバイオ複合体/バイオ材料を開示しており、ここでPLAはプラスチック性構成要素として採用される。
【0008】
更に、ある物理的特性、例えば脆性、弾性、弾性係数、強度などを調節することに必要とされる措置は、そのような生分解性プラスチックの場合には相対的に面倒であり高価である。
【0009】
本発明は、既存の欠点を減少させる又は全体的な回避ですらするという目的を基礎とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、請求項1に記載のような特徴を有する方法によって目的を達成する。有利な改良形態は従属請求項に記載される。
【0011】
本発明において、それ自体既知のポリブチレンスクシナート(PBS)、PBSA又は同様のものが、ヒマワリ外皮繊維(これらはヒマワリ種殻繊維でもあり得る)と一緒に混合される(以下ではSPC PBS又はSPC PBSAとも称される)。
【0012】
ヒマワリ外皮繊維は純粋なバイオ生産物−ヒマワリ外皮が油を含有する−ヒマワリ種のコアを囲む−であるので、ヒマワリ外皮繊維の処理は、単に、種の外皮を剥くこと、所望の粒子サイズまで外皮材料を粉砕すること(例えば粉砕プロセスによる)、そして特定の含水量まで乾燥させること及び所望の油/脂肪(油脂)含量まで脱油(減油)することのみを必要とする。
【0013】
ヒマワリ外皮繊維の粉砕は粉砕プロセスによって実行され、ここで粒子サイズは3mm以下、好ましくは0.01mm〜1mmの範囲内であり特に好ましくは0.1mm〜0.3mmの範囲内である。
【0014】
上述の粒子サイズの表記は、繊維材料の少なくとも所望のパーセンテージ、例えば80%以上が表記の粒子サイズを有し、そして小さい比率のもののみが所望の粒子サイズの範囲外であることを意味すると理解される。
【0015】
押し出し機(Extruder)、例えばツインスクリュ押し出し機の中でのヒマワリ外皮材料のPBS材料との混合により、射出形成可能であり、そして純粋なPBSから製造されるバイオ材料製品と比較して顕著に増加した最終バイオ材料製品における弾性係数及び/又は引っ張り強度を示し、かつ更なるより良い特徴を示す混合物(コンパウンド)が生ずる。
【0016】
本発明が適用される特有の分野は、生分解性のパッケージないし容器、例えばコーヒーカプセル、花鉢、バッグ、ボックスなどの製造である。
【発明の効果】
【0017】
とりわけ、本発明により、純粋なPBSの使用と比較して製造コストを顕著に、例えば10パーセントを上回って減少させることができる。その理由は、PBS材料の製造よりもヒマワリ外皮繊維及びその処理が顕著にコスト的により有利であるからである。ヒマワリ外皮繊維は200℃の温度まで熱的に安定でもあるので、コーヒー製品が本発明に従うコーヒーカプセルの中で、それに適する対応のコーヒーマシーンにおける比較的に高い圧力及び/又は高い温度の下で製造される時に、コーヒー製品に対するネガティブな感覚の影響が生じない。
【0018】
ヒマワリ外皮繊維が言わば「バイオ繊維補強(材)」をプラスチックにもたらすので、純粋なPBS材料と比較してカプセルの壁の厚さを減少させることもでき、従って、容器、パッケージ、コーヒーカプセルなどの1つ当りに利用されるPBSの使用量が減少し、そして結果的に更なるコスト削減が生じる。
【0019】
本発明は、実施形態の例を参照しつつ以下に説明される。
【0020】
実施形態の例は、生分解性のコーヒーカプセル/生分解性でありそのため堆肥(ないし培養土)化可能な(kompostierbaren)植物コンテナ(植木鉢)に関するが、生分解性でありそのため堆肥化可能なパッケージ、容器又は同様のもののいずれかにも拡張可能である。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の種々のネスプレッソタイプのコーヒーカプセルを示す図である。
【図2】本発明の種々のネスプレッソタイプのコーヒーカプセルを示す図である。
【図3】本発明の種々のネスプレッソタイプのコーヒーカプセルを示す図である。
【図4】本発明の種々のネスプレッソタイプのコーヒーカプセルを示す図である。
【図5】本発明の種々のタッシモタイプ(Tassimo-Typ)のコーヒーカプセルを示す図である。
【図6】本発明の種々のタッシモタイプ(Tassimo-Typ)のコーヒーカプセルを示す図である。
【図7】本発明の(コーヒー)カップを示す図である。
【図8】本発明のカップの蓋を示す図である。
【図9】ヒマワリ外皮を含むPLAベースコンパウンド、対、PBSベースコンパウンドの比較を示す図である。
【図10】ヒマワリ外皮を含むPLAベースコンパウンド、対、PBSベースコンパウンドの比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
タッシモタイプのコーヒーカプセルについては表1の材料の組成(Materialrezeptur)を使用したが、その一方でネスプレッソタイプのコーヒーカプセルについては表2の材料の組成(Materialzusammensetzung)を使用した。
【0023】
両方の表から、コーヒーカプセル材料の69%がBio−PBS FZ71PM(付記のデータシート)によって構成され、混合する材料の30%が外皮粉末(粒子サイズ:<0.5/0.2mm)によって構成され、更に添加剤(接着促進剤)、すなわちLicocene PP MA 7452を使用したことが明らかである。
【0024】
採用したBio−PBS FZ71PMのデータは、本願の末尾に記載の技術的データシートにおいて見出すことができる。
【0025】
更なる材料のデータ、特に本発明の材料であるSPC 3071 MI(タッシモタイプのコーヒーカプセル用の)及びSPC 3071 MIF(ネスプレッソタイプのコーヒーカプセル用の)に関連する物理的パラメータは、同様に付記の材料データシートにおいて見出すことができる。
【0026】
いくつかの値、例えば弾性係数、引っ張り強度などに関する値が際立つ。
【0027】
今までに報告されている純粋なPBSの弾性係数は300〜700MPaの範囲であるが、その一方で対照的に発明のバイオ材料であるSPC PBS/PBSAの弾性係数は1200MPaを上回り、SPC 3071 MIFに関しては約1300MPaであり、そして、SPC 3071 MIに関してはさらに1468MPaである−表3及び表4に記載の適切な材料データシートを参照−(SPC=ヒマワリプラスチックコンパウンド(混合物))。
【0028】
より良い弾性係数は、材料がスパイク(Dornen)又は水圧によってより容易に穴開けされることを可能にする。スパイク又は水圧によって形成される材料における穴(複数)は、コーヒーカプセルにとって、そして(従来のカプセルにとって)重要であることが知られている。
【0029】
コンパウンドにおけるヒマワリ外皮繊維の比率を増加することによって弾性係数を更に増加することが可能である。
【0030】
同様に本願の請求の範囲及び本発明に記載の植木鉢に関して、必要とされる弾性係数は、現在において少なくとも1150MPaであり、純粋なPBS材料によっては達成することができない。
【0031】
ヒマワリ外皮粉末及びPBSの比率が変更される際にも、本発明の範疇内であることが分かるだろう。本願の表(複数)において示される外皮粉末(30%)に対するPBS(69%)の比率は、単なる一例に過ぎず、そこからの逸脱(Abweichungen)(+/−1〜25%)がいつでも可能であり、かつ本発明の範疇内であると理解される。
【0032】
接着促進剤、すなわち添加剤Licocene PP MA 7452の重量比(Mengenanteil)(重量パーセンテージ)も、本発明から逸脱すること無く変更することができ、そして他の同様の接着促進剤も採用することができる。
【0033】
ヒマワリ外皮粉末及びPBSから形成される本発明のバイオ材料の特別な特徴は、前記材料が完全に生分解性である、すなわち堆肥化可能なことである。具体的には、このことは、製造される材料が、適切な生物学的な環境(堆肥(ないし培養土)又は地中/土壌)によって完全に生分解することができるので、「家庭内での堆肥化可能性(Home-Kompostierbarkeit)」が達成されていることを意味する。
【0034】
本発明の材料は、射出成形プロセスの成形(サイクル)時間における利点、すなわち、対応する最終製造物、例えばコーヒーカプセル又は植木鉢又は同様のものを製造するための射出成形工場において本発明のコンパウンドが使用される際の利点も有する。それによって、射出成形工場において材料を射出して除去するまでの(工程サイクル)時間を顕著に、すなわち5%〜10%以上に短縮することができ、従って既存の製造施設における射出成形プロセス全体のパフォーマンス能力が著しく増加し、そして結果としてコスト削減が再度生じる。
【0035】
射出形成された最終製造物の全体としての家庭内での堆肥化可能性及び地中での適切な分解性に関連して、本発明は天然の腐植土材料としてのヒマワリ外皮粉末も提供する。ここで、堆肥化に寄与する細菌及び微生物が、最初にヒマワリ外皮粉末に優先的に住みついて分解(ansiedeln)し、その後に残りの材料を消化することによって、材料全体をより容易に消化することができるので、生分解プロセスも全体的に従来よりも急速に進行する。
【0036】
本発明のバイオ材料は、著しく高い耐熱変形性を達成することも可能にする。純粋なPBSの95℃と比較して本発明のバイオ材料は97℃である。コーヒーカプセルにおいて必要とされる、少なくとも90℃の各温度での改善された耐熱変形性が望まれるので、これは特に有益である。コーヒーカプセルがコーヒー生成プロセスにおいても十分に安定であることに全体的に寄与し、そして特にコーヒー製品の風味の(ネガティブな)劣化に寄与しないためである。
【0037】
本出願において言及される外皮粉末、すなわちヒマワリ外皮/殻を原料とする粉末は、適切な粉砕プロセス、例えば衝撃式粉砕によってヒマワリ外皮材料から製造され、それによって外皮材料は所望の粒子サイズ/繊維長、例えば0.5mm、0.2mm又は同程度に粉砕される。
【0038】
SPC PBS材料の外皮材料における油性成分(Oelanteil)は、10パーセントを著しく下回り、例えば脱油の結果として6パーセント以下である。そしてコンパウンド材料における残留湿気は、乾燥の結果として1パーセントを下回り、好ましくは約0.05パーセント(又はそれ未満であるが0.1%〜0.5%も許容可能)である。
【0039】
ヒマワリ繊維−PBSコンパウンドに対して、PBSの代わりに更なる生分解性プラスチック成分が添加され、必要であれば更なるバイオ繊維、例えば木材繊維が添加される場合も、本発明の範疇内である。例えば、最初の試験では、木材繊維、麻(ないし大麻 Hanf)又は亜麻繊維を同様に同一スケールまで、例えば、0.1−0.5mmの粒子サイズ/繊維長及び製造物全体の5〜10%に減らした場合に、本発明のSPC−PBS材料の物理的な、生物学的な及び化学的な特徴は劇的に変化せず、いずれのケースでも実質的に劣化しないことが示されている。更なる研究は、ヒマワリ外皮材料及びPBS/PBSA材料と適切に混合することができる更なる好ましいバイオ材料を示すことができるが、ここでは追加のバイオ材料が混合プロセスにおける熱的限界点に届かず、日焼け枯化/炭素化又は他の分解を受け得ることが必要であることに注意が必要である。
【0040】
上述のように本発明は、ヒマワリ種皮/ヒマワリ種殻に基づき、更なるPBS、PBSA又は同様のものの使用を有するバイオ材料製品としてのフィルムの製造も含む。
【0041】
この本発明のフィルムは、既知のフィルム製造マシーン(通常の単一スクリュ押し出し機)を用いて製造することができる。厚さは、約200μm及び1000μmの間であり得るが、約300μmの実施形態が特に好ましい。本発明のフィルムは、35%のヒマワリ外皮粉末(外皮粉末が<200μmの繊維長さ/粒子サイズを有する)と、更に30%のミネラル充填剤、例えばカオリンであるがこれに限定されない、とで充填されるという特徴を有する。
【0042】
例えば300μmの厚さのコーヒーカプセル(例えばネスプレッソタイプ又は同様のもの)のための密封フィルムとして使用される場合に、このフィルムは特に望ましい破壊挙動を示す。このフィルムは、カプセルにおいてコーヒーマシーンの水圧のみで前記フィルムが(予め決められた、彫り込み箇所において)破壊されることを保証するために使用することができる。これは、従来のプラスチックフィルム(例えばPE、PVC、PP又は同様のもので製造されたもの)では、充填剤無しには不可能である。これらは一般的にはしなやか過ぎて、そのため水の圧力に耐えることができてしまうためである。コーヒーカプセルにおいて使用される密封フィルムは、しばしば壁の領域(例えば射出成形又は深絞り成形法によってフィルムからも製造可能である)よりも薄く、コーヒー/紅茶材料のための容器/カップに受容される際のコーヒーカプセルの低い部分(噴出口を含む)を形成し(図4の側面図、図1の上面図を参照)、例えば約500μm(以下)の材料の厚さは、壁の領域に関しては全体的に十分であるが、しかしながらこの材料の厚さは個々に調節可能である。
【0043】
これらの理由のために、多くのコーヒーカプセルには、上面閉鎖部として薄いアルミホイル(予め刻印される)も採用されており、そのため予め決められた箇所での水圧による破壊可能な破壊箇所を意図的に有する。そのようなカプセルは、例えばアルミホイルを同様に採用した第3の供給者によるネスプレッソタイプでは採用可能である。しかしながら、そのようなコーヒーカプセルは、地中でアルミニウムが堆肥化挙動/分解挙動を示さず、逆に堆肥に事実上の異物混入をもたらすので、堆肥化可能ではない。
【0044】
そのようなカプセルが用語「バイオ」又は「堆肥化可能」を用いて広告される場合には、種々の紙製/紙タイプのものも使用される。しかしながら、これらの紙製のものの欠点は、それらが酸素に対するバリア活性を示さず、そのためカプセル内のコーヒー粉末の品質が急速に劣化することである。つまり、上面及び/又は外周に本発明のフィルムが提供される本発明のコーヒーカプセルは、その非常に良好な酸素バリア活性に関して着目に値する。この酸素バリア活性は、<50cm/m*d*barである。上記の単位は、1バールの圧力において、50cm未満の酸素が、1日(d)あたりに1平方メートル(のフィルム材料)を透過することを意味する。
【0045】
約30μmのPVOH又は「Gポリマ」の中間層が採用される複数層の複合体としてフィルムを製造する場合には、フィルムは0.4cm/m*d*barのバリア活性を達成することができる。
【0046】
従って、PVOH中間層を有する複数層の複合体において、本発明のフィルムのバリア活性が劇的に改善されることは、直ちに明らかである。
【0047】
「Gポリマ」は改変されたPVOH材料であり、複数層の複合体における特定の利点と共に使用することができ、ここでフィルム材料は本発明のバイオ材料から形成される。Gポリマは、日本合成化学から取得可能であり、「ニチゴーGポリマー」−アモルファスビニルアルコール樹脂」としても知られており、http://www.nippon-gohsei.com/nichigo-g-polymerにおいて記載されている。
【0048】
コーヒーカプセルにおける使用のための複数層のフィルムの製造は既に知られており、そのようなフィルムは複数層のプロセスにおいて製造される。そのような複数層のプロセスは、S2PC−PBS材料を使用する本発明のフィルムにも適用可能である。この目的を達成するために、コーヒーカプセルは同時注入プロセス(例えばWO2016/071036又はEP15766515から知られるような)において製造され、ここでバリア層はPVOH又はGポリマから構成される。これは、同様に非常に高い酸素バリア値を達成することを可能にする。これは、ヒマワリ外皮粉末とSPC PBS/PSAとから構成される本発明のコンパウンドが使用される場合の本発明の好ましい実施形態を示す。
【0049】
表5及び6(図9及び図10)は比較を示し、ここでSPC−PLA材料の種々の物理的なパラメータが本発明のSPC PBS材料と比較される。
【0050】
これらの表は、SPC PLA(各ケースにおける表の左側)が非常に脆いコンパウンドであるが、同時に非常に硬い傾向を示す。その一方で、本発明のSPC PBSバリアント(Variante)(表においてSPC 3092 MIFT13として言及される)は、驚くべきことに、SPC PLAよりも顕著により柔らかい(より低い)弾性係数及びより低い引っ張り強度を示すとともに、より高い衝撃強度を有する。
【0051】
つまり、SPC PLA材料が、たった約55℃の耐熱変形性を有するに過ぎず、そのためコーヒーカプセルに適用する使用が非常に限定されることも、明確に示される(しばしば、コーヒーマシーンは、約90±3℃の温水をコーヒーカプセルに通す)。その一方で、本発明のSPC−PBS材料は90℃を上回る熱変形温度を示し、そのため著しくより適切であり、コーヒーカプセルはコーヒーを淹れる間において安定なままである。
【0052】
正に、本発明のSPC−PBS材料の特に高い熱変形温度に起因して(純粋なPBSよりも高い)、比較的に高い温度の液体/食品、例えばコーヒー、紅茶、スープ、ヌードルなどを容れるコンテナ(容器)の製造のために該材料を使用することもできる。
【0053】
図7及び図8は、対応する(コーヒー)カップ(図7)及びカップの蓋(図8)を示す。カップの高さは100及び250mmの間であり得るし、90mmの直径は容易に実現可能であるし、300ml以上の容積は容易に達成可能であり、そして試験では温かいコーヒー又は紅茶を容れたにもかかわらずカップが非常に安定なままであることが示された。このカップは再利用することもでき、使用後に非常に容易に洗浄することができ(食器洗い機で洗浄することもでき)、その上、既存のプラスチックのカップとは対照的に家庭内で堆肥化可能である。
【0054】
堆肥化可能として広告されるバイオプラスチック製の対応するプラスチックカップが既に存在するが、これらは家庭内で堆肥化可能という特徴を有するのではなく、むしろ工業的に堆肥化可能という特徴のみを有する。これは、既存のカップが非常に特別な条件下(及び更なる分解剤の添加を含む)での工業的プロセスにおいて堆肥化可能であり、本発明のコンテナ/カップと異なることを意味する。本発明のコンテナ/カップは、短期間中に堆肥の山において残余物無く(rueckstandsfrei)自然に分解されるため、家庭内で堆肥化可能なものに区分できる。
【0055】
本願においてコーヒーカプセルの適用について言及する場合には、例えば紅茶カプセル、スープカプセルなどのカプセルを使用するいずれかの他の適用も当然に意味すると理解される。
【0056】
本発明のS2PC−PBS材料の生分解性であり家庭内で堆肥化可能であるという際立った特徴は、この材料を壷(Urnen:骨壷)に使用することも可能にする。その際には、例えば深絞り成形、打ち出し加工(Praegen)、射出成形などの適切な製造方法によってコンパウンド材料が遺骨を容れることができる壷の製造に使用される。最初の試験(複数)の後には、地中(約50〜100cmの深さ)での材料の分解が、混入残留物を何ら地中に残すことなく、早ければ5年後に完全に達成されると信じられる(本発明のSPC PBS/SPC PBSAの際立った地中分解性)。
【0057】
最後に、山林保護におけるSPC PBS材料の好ましい使用についても言及される。若い植物が個々に植えられる場合には、特にノロジカ及び他の有蹄動物(Schalenwild)による食害から植物が保護されることを保証しなければならない。これまでは、食害からの保護は、可能な限りに少ない障害で、食害(Wildverbiss)によるダメージを受けることなく植物が最終的な高さに到達できるように、若い植物の周りに配されるワイヤ網又はプラスチック製包装を用いて達成されていた。既存の樹木保護手段(螺旋を形成するように植物の周囲に巻かれる例えばプラスチック製テープ、プラスチック製の網などの多くの樹木保護プラスチック材料も存在する)における問題点は、このプラスチック材料が自然界に残留するが分解せず、結果として野生動物によってそれらの本能(Spieltrieb)に起因して摂取されることもあり、そのためこのプラスチック材料の断片が野生動物の胃腸管に最終的に残り、動物に危害を加えることである。本発明のSPC PBS/PBSA材料を使用することによって、材料全体がたった数年以内に完全に消化(分解)され、野生動物の胃腸管に危害を加えることもできない。
【0058】
従って、樹木用螺旋物(Baumspiralen)、メカニカルな植物・食害保護材などを製造するためのヒマワリ外皮材料とPBS材料とを混合してなるSPC PBS製の本発明のバイオ材料製品の使用は、堆肥化によって数年以内に自ら分解するので、植物の周囲に取り付けた後に材料を既存の森林から再度除去する必要が必ずしも無いという利点も有する。
【0059】
本願においてメカニカルな野生動物食害保護について言及する場合には、若い樹木、植物、つる植物及び同様のもののための樹木用螺旋物、樹木保護網、成長保護材など、全ての適切な製品を意味すると理解される。
【0060】
表1
【0061】
表2
【0062】
表3
【0063】
表4

【0064】
なお、本発明は以下のようにも記載される。
(形態1)
ヒマワリ種皮/ヒマワリ種殻に基づいてバイオ材料製品を製造する方法であって、
混合した材料(SPC PBS、SPC PBSA)を提供又は製造することを含み、 前記材料が、ヒマワリ種皮材料/ヒマワリ種殻材料を生分解性プラスチック、すなわち、ポリブチレンスクシナート(PBS)、ポリブチレンスクシナートアジパート(PBSA)又は同様のものと混合することによって取得され、そして、混合した材料が好ましくは射出成形製品、例えば生分解性の容器、パッケージ、フィルム又は同様のもの、特にコーヒーカプセル、紅茶カプセル、壺、カップ、植木鉢、花鉢又は同様のものを製造するために使用されること
を特徴とする方法。
(形態2)
生分解性パッケージ、コーヒーカプセル、紅茶カプセル、容器、植木鉢、壺、植物保護材(Verbissschutz)、カップ、花鉢、フィルム又は同様のものを製造するためのヒマワリ種皮バイオコンポジット(SPC PBS)の使用であって、
バイオコンポジットが生分解性プラスチック、すなわちポリブチレンスクシナート(PBS)、ポリブチレンスクシナートアジパート(PBSA)又は同様のものを含み、
生分解性プラスチックがヒマワリ種皮材料/ヒマワリ種殻材料と混合されていること、 を特徴とする使用。
(形態3)
混合した材料が、容器、コーヒーカプセル、紅茶カプセル、パッケージ、植木鉢、花鉢、フィルム、カップ及び同様のものを製造する射出成形プロセスにおいて加工処理されることを特徴とする好ましくは形態1に記載の方法。
(形態4)
好ましくは形態1〜3のいずれかに記載の方法によって製造される容器、パッケージ、フィルム又は同様のもの、特にコーヒーカプセル、紅茶カプセル、植木鉢、花鉢、フィルム、カップ、壺又は同様のもの。
(形態5)
混合した材料から製造される射出成形製品であって、
前記材料が、ヒマワリ種皮材料/ヒマワリ種殻材料を生分解性プラスチック、すなわち ポリブチレンスクシナート(PBS)、ポリブチレンスクシナートアジパート(PBSA)又は同様のものと混合することによって取得され、
混合物中のヒマワリ種皮材料/ヒマワリ種殻材料の割合が、少なくとも10%、好ましくは30%以上、又は例えば50%を上回ること、
を特徴とする射出成形製品。
(形態6)
製造される製品、すなわち容器、パッケージ、フィルムなどが第1層及び第2層、及び該2つの層の間に配される中間層を有する複数層の複合体を用いて構築され、
第1層及び第2層が、ヒマワリ種皮−PBS及び/又はPBSA化合物材料を含み、
中間層が、<50cm/m*d*bar、好ましくは10cm/m*d*bar未満、特に好ましくは<1cm/m*d*barの酸素バリア活性を有する酸素バリア層として、例えばGポリマPVOHによって製造される、
ことを特徴とする形態4に記載の容器、パッケージ、フィルム又は同様のもの、特にコーヒーカプセル、紅茶カプセル、植木鉢、花鉢、カップ、壺。
【国際調査報告】