KR20220114577A - 충격-개질된 생분해성 중합체 조성물 - Google Patents

Abstract

셀룰로오스 아세테이트를 하나 이상의 충격-개질제와 함께 포함하는 중합체 조성물이 개시된다. 상기 중합체 조성물은 셀룰로오스 아세테이트 이외에 가소제 및 바이오-기반 중합체를 또한 함유할 수 있다. 상기 중합체 조성물은 예를 들어 일회용 생분해성 물품을 제조하기 위한 석유계 중합체와 유사한 특성을 갖도록 제형화된다.

Description

충격-개질된 생분해성 중합체 조성물

본 개시내용은 충격-개질된 생분해성(impact-modified biodegradable) 중합체 조성물에 관한 것이다.

관련 출원

본 출원은, 2019년 12월 10일에 출원된 미국 가특허출원 제62/946,125호 및 2020년 10월 12일에 출원된 미국 가특허출원 제63/090,349호에 기초하여 이들에 대해 우선권을 주장하며, 이들 특허 둘 다를 본원에 참고로 인용한다.

매년 전세계 플라스틱 생산량은 계속해서 증가하고 있다. 매년 생산되는 플라스틱 양의 절반 이상이 플라스틱 병, 용기, 음용 빨대 및 기타 일회용 품목을 생산하는 데 사용된다. 예를 들어, 매년 1억 개 이상의 일회용 플라스틱 빨대가 제조되어 사용된다.

플라스틱 음료 병 및 빨대를 비롯하여 버려진 일회용 플라스틱 제품은 일반적으로 재활용되지 않고 매립된다. 또한 이러한 품목 중 상당수가 제대로 처리되지 않아 전 세계의 개울, 호수 및 바다로 흘러 들어간다. 실제로 플라스틱 폐기물은 해류와 제품 부력으로 인해 세계 특정 지역의 바다에 뭉쳐져 집중되는 경향이 있다.

플라스틱 폐기물은 생태계 및 해양 생물과 새를 비롯한 동물에게 해로울 수 있다. 예를 들어 플라스틱 폐기물은 매우 천천히 분해되어 수생 생물과 물고기가 섭취하게 된다.

상기의 관점에서, 당업자는 생분해성 중합체로부터 제조된 플라스틱 물품을 제조하려고 시도하였다. 그러나 많은 생분해성 중합체는 폴리프로필렌 및/또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 통상의 중합체의 물리적 특성 및 특성이 결여된다.

과거에 일부 석유계 중합체 또는 플라스틱의 대체물로서 셀룰로오스 에스테르가 제안되었다. 예를 들어, 셀룰로오스 에스테르는 재활용이 가능하고 분해가 가능하고 목재 펄프와 같은 재생가능 자원에서 유도되기 때문에 일반적으로 환경 친화적인 중합체로 간주된다. 그러나, 많은 석유-기반 중합체에 필적하는 특성을 갖는 셀룰로오스 에스테르 조성물을 생산할 때 문제가 발생했다. 예를 들어, 셀룰로오스 에스테르는 상대적으로 강성(stiff)이고 일부 응용 분야에서는 충격 강도 특성이 충분하지 않을 수 있다. 또한, 셀룰로오스 에스테르 중합체의 용융 온도는 분해 온도에 매우 가깝기 때문에 중합체를 성공적으로 용융 가공하는 데 장애가 된다.

상기의 관점에서, 현재 통상적인 플라스틱 재료를 대체하기 위해 사용될 수 있는 생분해성 성분을 함유하는 중합체 조성물에 대한 요구가 존재한다. 또한, 용이하게 용융 처리될 수 있고/있거나 개선된 내충격 강도를 갖는 셀룰로오스 에스테르 중합체를 함유하는 중합체 조성물에 대한 요구도 존재한다.

일반적으로, 본 개시내용은 셀룰로오스 아세테이트만을 함유하는 조성물에 비해 개선된 내충격성을 갖는 중합체 조성물을 제조하기 위해 다양한 다른 중합체 성분과 함께 셀룰로오스 아세테이트 중합체를 함유하는 중합체 조성물에 관한 것이다. 생성된 조성물은 플라스틱 용기, 음료 홀더, 자동차 부품, 소비자 용품 부품 등을 포함하는 다양한 상이한 물품을 생산하는 데 사용될 수 있다.

예를 들어, 한 실시양태에서, 본 개시내용은 셀룰로오스 아세테이트, 가소제, 및 하나 이상의 충격-개질제를 포함하는 중합체 조성물에 관한 것이다. 상기 중합체 조성물은 또한 셀룰로오스 아세테이트 이외에 적어도 하나의 바이오-기반 중합체를 함유할 수 있다. 본 개시내용에 따르면, 충격-개질제는 바이오-기반 충격-개질제, 아크릴계 코어/쉘 입자, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 중합체 조성물은, 예를 들어 80 mm X 10 mm X 4 mm 치수를 갖는 시편을 사용하여 ISO 시험법 180에 따라 23℃에서 시험할 때, 약 100 J/m 이상, 예를 들어 약 110 J/m 이상, 예를 들어 약 125 J/m 이상, 예를 들어 약 150 J/m 이상, 예를 들어 약 175 J/m 이상, 예를 들어 약 200 J/m 이상의 아이조드 노치(Izod notched) 충격 강도를 나타내도록 제형화될 수 있다.

상기 기재된 바와 같이, 충격-개질제는 아크릴계 코어/쉘 입자를 포함할 수 있다. 아크릴계 코어/쉘 입자는 부틸 아크릴레이트 단량체, 에틸헥실 아크릴레이트 단량체, 또는 이들의 혼합물로부터 형성된 중합체로 구성된 코어를 포함할 수 있다. 한 양태에서, 상기 쉘은 메틸 메타크릴레이트로 구성될 수 있다. 상기 코어/쉘 입자는 쉘 및 코어 외에 바이오-기반 중합체 층을 포함할 수도 있다.

상기 중합체 조성물에 사용될 수 있는 바이오-기반 충격-개질제는 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트를 포함한다. 바이오-기반 충격-개질제는 또한 폴리부틸렌 석시네이트를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 중합체 조성물은 바이오-기반 충격-개질제 및 아크릴계 코어/쉘 입자를 함유한다.

하나 이상의 충격-개질제는 중합체 조성물에 약 5% 이상의 양, 예를 들어 약 10% 이상의 양, 예를 들어 약 12% 이상의 양으로 존재할 수 있다. 하나 이상의 충격-개질제는 일반적으로 약 25% 이하의 양, 예를 들어 약 20% 이하의 양, 예를 들어 약 18중량% 이하의 양으로 존재한다.

상기 중합체 조성물에 존재하는 셀룰로오스 아세테이트는 주로 셀룰로오스 다이아세테이트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 셀룰로오스 다이아세테이트는 셀룰로오스 아세테이트의 약 90% 초과, 예를 들어 약 95% 초과, 예를 들어 약 98% 초과 (중량 기준)를 구성할 수 있다. 셀룰로오스 아세테이트는 일반적으로 약 15 중량% 내지 약 85 중량%, 예를 들어 약 55 중량% 내지 약 80 중량%의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다.

상기 기재된 바와 같이, 상기 중합체 조성물은 가소제를 함유할 수 있다. 중합체 조성물에 포함될 수 있는 가소제는 트리아세틴, 트리스(클로르이소프로필) 포스페이트, 트리스(2-클로로-1-메틸에틸) 포스페이트, 글리세린, 모노아세틴, 다이아세틴, 트라이에틸 시트레이트, 아세틸 트라이에틸 시트레이트, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 하나 이상의 가소제가 중합체 조성물에 약 8중량% 초과의 양, 예를 들어 약 12중량% 초과의 양, 예를 들어 약 15중량% 초과의 양으로, 및 일반적으로 약 40중량% 미만의 양, 예를 들어 약 35중량% 미만의 양으로 존재할 수 있다. 한 실시양태에서, 가소제의 사용은 최소화되고, 상기 조성물은 약 19 중량% 이하, 예를 들어 약 15 중량% 이하, 예를 들어 약 12 중량% 이하의 양으로 하나 이상의 가소제를 함유한다.

바이오-기반 충격-개질제 및 셀룰로오스 아세테이트를 함유하는 것 외에 상기 중합체 조성물은 또한 다른 바이오-기반 중합체를 함유할 수 있다. 상기 다른 바이오-기반 중합체는 예를 들어, 폴리락트산, 폴리카프로락톤 또는 폴리하이드록시알카노에이트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 충격-개질제 이외에, 상기 중합체 조성물은 폴리락트산과 함께 폴리히드록시알카노에이트를 함유할 수 있다. 한 실시양태에서, 폴리히드록시알카노에이트 및/또는 폴리카프로락톤은 또한, 상기 중합체가 낮은 유리 전이 온도를 갖는 경우, 충격-개질제 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 많은 바이오-기반 중합체가, 약 -10℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖는 경우, 충격-개질제 역할을 할 수 있다.

상기 중합체 조성물로부터 다양한 상이한 물품이 제조될 수 있다. 예를 들어, 중합체 조성물은 음용 빨대, 음료 홀더, 자동차 내장재 부품과 같은 자동차 부품, 손잡이, 문 손잡이, 뚜껑, 포장, 커틀러리(cutlery), 소비자 용품 부품, 용기 및 임의의 다른 적합한 일회용 제품을 생산하는 데 사용될 수 있다.

상기 셀룰로오스 에스테르 중합체 조성물은 또한 의료 분야에서 사용하기 위한 성형된 물품을 제조하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물은 따뜻한 촉감을 제공하는 의료 장치용 하우징을 제조하는 데 사용될 수 있다. 상기 하우징은 셀룰로오스 에스테르 중합체, 충격-개질제, 가소제 및 임의적으로 바이오-기반 중합체를 함유하는 조성물로 제조될 수 있다.

본 개시내용의 다른 특징 및 양태는 아래에서 더 상세히 논의된다.

본 개시의 완전하고 가능한 개시는 첨부 도면을 참조하는 것을 포함하여 명세서의 나머지 부분에서 보다 구체적으로 설명되며, 여기서:
도 1은 본 발명에 따라 제조될 수 있는 음용 빨대의 사시도이고;
도 2는 본 개시내용에 따라 제조될 수 있는 음료 홀더의 단면도이고;
도 3은 본 개시내용에 따라 제조될 수 있는 음료 포드의 일 실시양태의 측면도이고;
도 4는 본 개시내용에 따라 제조될 수 있는 음료병의 단면도이고;
도 5는 본 개시내용에 따라 제조될 수 있는 다양한 물품을 예시하는 자동차 내부의 사시도이고;
도 6은 본 개시내용에 따라 제조된 커틀러리의 사시도이고;
도 7은 본 개시내용에 따라 제조된 뚜껑의 사시도이고;
도 8은 본 개시내용에 따라 제조된 용기의 사시도이고;
도 9는 본 개시내용에 따라 제조된 조성물을 포함하는 의료 장치의 일 실시양태를 도시하고;
도 10은 본 개시내용에 따라 제조된 조성물을 포함하는 의료 장치의 다른 실시양태를 예시하고;
도 11은 본 개시내용에 따라 제조된 조성물을 포함하는 의료 장치의 또 다른 실시양태를 예시하고;
도 12는 본 개시내용에 따라 제조된 조성물을 포함하는 의료 장치의 다른 실시양태를 예시한다.
본 명세서 및 도면에서 참조 문자의 반복 사용은 본 개시내용의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내도록 의도된다.

본 논의는 단지 예시적인 실시양태에 대한 설명이며, 본 개시내용의 더 넓은 양태를 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것이 당업자에 의해 이해되어야 한다.

일반적으로, 본 개시내용은, 셀룰로오스 아세테이트의 물리적 특성을 개선시키는 다른 중합체 및 성분과 함께 셀룰로오스 아세테이트를 함유하는 중합체 조성물에 관한 것이다. 예를 들어, 본 개시내용에 따라 제형화된 중합체 조성물은 극적으로 개선된 내충격성을 가질 수 있다. 또한, 본 개시내용의 중합체 조성물은 생분해성으로 제형화할 수 있어 친환경적일 수 있다. 상기 중합체 조성물은 압출, 사출 성형, 회전 성형, 겔 가공 등과 같은 임의의 적합한 성형 기술을 사용하여 모든 상이한 유형의 제품을 형성하는 데 사용될 수 있다.

일반적으로, 본 개시내용의 중합체 조성물은 1종 이상의 충격-개질제 및 1종 이상의 가소제와 함께 셀룰로오스 아세테이트를 함유한다. 충격-개질제는 바이오-기반 충격-개질제일 수 있고/있거나 아크릴계 코어/쉘 입자일 수 있다. 셀룰로오스 아세테이트 및 충격-개질제 이외에, 상기 중합체 조성물은 또한 임의적으로 하나 이상의 다른 바이오-기반 중합체를 함유할 수 있다.

본원에 사용된 "바이오-기반" 중합체는 식물 물질 또는 음식물 쓰레기로부터 생성된 것과 같이 적어도 부분적으로 재생가능한 바이오매스 공급원으로부터 생성된 중합체를 지칭한다. 예를 들어, 바이오-기반 중합체는 30% 초과의 재생가능 자원, 예컨대 약 40% 초과의 재생가능 자원, 예컨대 약 50% 초과의 재생가능 자원, 예컨대 약 60% 초과의 재생가능 자원, 예를 들어 약 70% 초과의 재생 가능 자원, 예를 들어 약 80% 초과의 재생 가능 자원, 예를 들어 약 90% 초과의 재생 가능 자원으로부터 생성된 중합체일 수 있다. 바이오-기반 중합체는 석유와 같은 화석 자원에서 유도된 중합체와 구별되어야 하다. 바이오-기반 중합체는 중합체가 생물학적 공급원에서 유래하거나 발효 또는 기타 미생물 과정과 같은 생물학적 반응을 통해 생성됨을 의미하는 바이오-유도된 것일 수 있다. 셀룰로오스 에스테르 중합체가 바이오-기반 중합체로 간주될 수 있지만, 본 명세서에서 이 용어는 셀룰로오스 에스테르 중합체와 조합될 수 있는 다른 바이오-기반 물질을 지칭한다.

본 개시내용에 따르면, 셀룰로오스 아세테이트는 중합체 조성물의 물리적 특성을 극적으로 개선할 수 있는 방식으로 하나 이상의 충격-개질제, 하나 이상의 가소제, 및 임의적으로 하나 이상의 추가적인 바이오-기반 중합체와 조합된다. 예를 들어, 상기 중합체 조성물은 예상외로 개선된 내충격성을 가지면서 여전히 50중량% 초과, 예컨대 약 70중량% 초과, 예컨대 약 90중량% 초과 생분해성으로 유지되도록 제형화될 수 있다. 상기 하나 이상의 충격-개질제는 또한 중합체 조성물의 용융 강도를 증가시키는 것으로 밝혀졌다.

본 개시내용에 따라 제형화된 중합체 조성물은, 예를 들어 23℃에서 시험할 때, 예를 들어, 약 100 J/m 이상, 예를 들어 약 110 J/m 이상, 예를 들어 약 125 J/m 이상, 예를 들어 약 150 J/m 이상, 예를 들어 약 175 J/m 이상, 예를 들어 약 200 J/m 이상, 예를 들어 약 300 J/m 이상, 예를 들어 약 400 J/m 이상의 아이조드 노치 충격 강도를 가질 수 있다. 상기 아이조드 노치 충격 강도는 일반적으로 약 700J/m 미만, 예컨대 약 600J/m 미만이다.

내충격성을 증가시키는 것 외에도, 본 개시내용에 따라 제형화된 중합체 조성물은 또한 더 낮은 강성(stiffness) 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 개시내용의 중합체 조성물은 약 2000 MPa 이하, 예를 들어 약 1900 MPa 이하, 예를 들어 약 1800 MPa 이하, 예를 들어 약 1700 MPa 이하, 예를 들어 약 1600 MPa 이하의 굴곡 모듈러스를 나타내도록 제형화될 수 있다. 굴곡 모듈러스는 약 500 MPa 이상, 예를 들어 약 700 MPa 이상, 약 1000 MPa 이상, 예를 들어 약 1200 MPa 이상일 수 있다. 중합체 조성물의 굴곡 모듈러스는 ISO 시험 178:2010에 의해 측정될 수 있다.

본 개시내용의 중합체 조성물은 인장 모듈러스가 약 2000 MPa 이하, 예를 들어 약 1900 MPa 이하, 예를 들어 약 1800 MPa 이하, 예를 들어 약 1700 MPa 이하, 예를 들어 약 1600 MPa 이하를 나타낼 수 있다. 인장 모듈러스는 약 800 MPa 이상, 예를 들어 약 900 MPa 이상, 약 1000 MPa 이상, 예를 들어 약 1200 MPa 이상일 수 있다. 중합체 조성물의 인장 모듈러스는 ISO 시험 527-1:2012에 의해 측정될 수 있다.

본 개시내용의 중합체 조성물은 또한 개선된 신장 특성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 중합체 조성물은 약 10% 이상, 예를 들어 약 12% 이상, 예를 들어 약 15% 이상, 예를 들어 약 20% 이상, 예를 들어 약 30% 이상, 예를 들어 약 40% 이상, 예를 들어 약 50% 이상, 예를 들어 약 60% 이상, 예를 들어 약 70% 이상, 예를 들어 약 80% 이상의 파단 신율을 나타낼 수 있다. 파단 신율은 약 500% 미만, 예컨대 약 400% 미만, 예컨대 약 200% 미만, 예컨대 약 150% 미만일 수 있다. 파단 신율은 ISO 시험 527-1:2012에 따라 측정할 수 있다.

일반적으로, 임의의 적합한 셀룰로오스 에스테르 중합체가 본 개시내용의 중합체 조성물에 혼입될 수 있다. 한 양태에서, 셀룰로오스 에스테르 중합체는 셀룰로오스 아세테이트이다.

셀룰로오스 아세테이트는 셀룰로오스를 아세트산으로 활성화시킨 후 셀룰로오스를 에스테르화함으로써 형성될 수 있다. 셀룰로오스는 식물 유래 바이오매스, 옥수수 대(corn stover), 사탕수수 줄기, 사탕수수 찌꺼기, 볏짚 및 밀짚, 농업용 목초, 견목, 견목 펄프, 연목, 연목 펄프, 면 린터, 스위치그래스, 버개스, 허브, 재생지, 폐지, 우드칩, 펄프 및 종이 폐기물, 폐목재, 간벌(thinned) 목재, 버드나무, 포플러, 다년생 풀(예를 들면, 미스칸서스과(Miscanthus family) 풀), 박테리아성 셀룰로오스, 종자 껍질 (예를 들면, 대두), 옥수수대, 왕겨, 그리고 다른 형태의 목재, 대나무, 콩 껍질, 인피(bast) 섬유, 예컨대 케나프, 대마, 황마 및 아마, 농업 잔유물, 농업 폐기물, 가축 배설물, 미생물, 조류 셀룰로오스, 해초 및 식물에서 거의 또는 궁극적으로 유도된 기타 모든 물질을 비롯한 다양한 유형의 셀룰로오스 물질로부터 얻을 수 있다. 이러한 셀룰로오스 원료는 바람직하게는 펠릿, 칩, 클립, 시트, 마모된 섬유, 분말 형태 또는 추가 정제에 적합하도록 만드는 기타 형태로 가공된다.

본 개시내용의 조성물을 제조하는데 사용하기에 적합한 셀룰로오스 에스테르는 일부 실시양태에서, 비제한적으로 C_1-C₂₀ 지방족 에스테르 (예를 들어, 아세테이트, 프로피오네이트 또는 부티레이트), 작용성 C_1-C₂₀ 지방족 에스테르(예를 들면, 석시네이트, 글루타레이트, 말레에이트), 방향족 에스테르(예를 들면, 벤조에이트 또는 프탈레이트), 치환된 방향족 에스테르 등, 이들의 임의의 유도체, 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 에스테르 치환체를 가질 수 있다.

상기 조성물에 사용된 셀룰로오스 아세테이트는 셀룰로오스 다이아세테이트 또는 셀룰로오스 트라이아세테이트일 수 있다. 한 실시양태에서, 셀룰로오스 아세테이트는 주로 셀룰로오스 다이아세테이트를 포함한다. 예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트는 1 중량% 미만의 셀룰로오스 트라이아세테이트, 예를 들어 약 0.5 중량% 미만의 셀룰로오스 트라이아세테이트를 함유할 수 있다. 셀룰로오스 다이아세테이트는 셀룰로오스 아세테이트의 90 중량% 초과, 예를 들어 셀룰로오스 아세테이트의 약 95 중량% 초과, 예를 들어 약 98 중량% 초과, 예를 들어 약 99 중량% 초과를 구성할 수 있다.

일반적으로, 셀룰로오스 아세테이트는 약 10,000 초과, 예컨대 약 20,000 초과, 예컨대 약 30,000 초과, 예컨대 약 40,000 초과, 예컨대 약 50,000 초과의 분자량을 가질 수 있다. 셀룰로오스 아세테이트의 분자량은 일반적으로 약 300,000 미만, 예컨대 약 250,000 미만, 예컨대 약 200,000 미만, 예컨대 약 150,000 미만, 예컨대 약 100,000 미만, 예컨대 약 90,000 미만, 예컨대 약 70,000 미만, 예를 들어 약 50,000 미만이다. 위에서 확인된 분자량은 수평균 분자량을 나타낸다. 분자량은 폴리스티렌 등가물 또는 표준물을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 결정할 수 있다.

셀룰로오스 에스테르 중합체 또는 셀룰로오스 아세테이트는 일반적으로 약 0.5 dL/g 초과, 예컨대 약 0.8 dL/g 초과, 예컨대 약 1 dL/g 초과, 예컨대 약 1.2 dL/g 초과, 예를 들어 약 1.4 dL/g 초과, 예를 들어 약 1.6 dL/g 초과의 고유 점도를 가질 수 있다. 고유 점도는 일반적으로 약 2 dL/g 미만, 예컨대 약 1.8 dL/g 미만, 예컨대 약 1.7 dL/g 미만, 예컨대 약 1.65 dL/g 미만이다. 고유 점도는 98/2 wt/wt 아세톤/물 중 0.20g/dL 셀룰로오스 에스테르 용액을 형성하고 #25 캐논-우벨로드(Cannon-Ubbelohde) 점도계에서 30℃에서 용액 및 용매의 유동 시간을 측정함으로써 측정할 수 있다. 그런 다음 수정된 베이커-필리포프(Baker-Philippoff) 식을 사용하여 고유 점도("IV")를 결정할 수 있으며, 이는 이 용매 시스템의 경우 하기 식 1이다.

식 1,

여기서,

이고,

t₁= (셀룰로오스 에스테르 함유) 용액의 평균 유속 시간(초)이고,

t₂= 용매의 평균 유속 시간(초)이고,

k=용매 상수 (98/2 wt/wt 아세톤/물의 경우, 10)이고,

c= 농도(0.200g/dL)이다.

셀룰로오스 아세테이트는 일반적으로 중합체 조성물에 약 15 중량% 초과의 양, 예를 들어 약 25 중량% 초과의 양, 예를 들어 약 35 중량% 초과의 양, 예를 들어 약 45 중량% 초과의 양, 예를 들어 약 55 중량% 초과의 양으로 존재한다. 셀룰로오스 아세테이트는 일반적으로 중합체 조성물에 약 85 중량% 미만의 양, 예를 들어 약 80 중량% 미만의 양, 예를 들어 약 75 중량% 미만의 양, 예를 들어 약 70 중량% 미만의 양, 예를 들어 약 65 중량% 미만의 양으로 존재한다.

셀룰로오스 아세테이트는 중합체 조성물로부터 제조된 물품의 내충격성을 증가시키기 위해 본 개시내용에 따른 하나 이상의 충격-개질제와 조합된다. 본 개시내용에 따르면, 충격-개질제는, 기계적 특성의 원하는 증가를 달성할 뿐만 아니라 또한 중합체 조성물에 함유된 다른 성분과 상용성이도록 신중하게 선택된다. 또한, 상기 조성물에 함유된 셀룰로오스 아세테이트 및 기타 바이오-기반 성분의 생분해성 특성을 실질적으로 손상시키지 않는 충격-개질제가 선택된다.

예를 들어, 한 실시양태에서, 충격-개질제는 바이오-기반 충격-개질제이다. 바이오-기반 충격-개질제는 재생가능 원료로 만든 중합체이다. 바이오-기반 충격 조절제는 석유 자원에서 유도되지 않는다.

본 개시내용에 따라 사용될 수 있는 바이오-기반 충격-개질제는 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT), 폴리부틸렌 석시네이트, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. PBAT는 폴리부틸렌 아디페이트와 부틸렌 테레프탈레이트의 공중합체이며 아디프산, 1,4-부탄디올 및 테레프탈산으로 형성된다. PBAT는 랜덤 공중합체이며 유연성(flexible) 지방족 사슬과 경질(rigid) 방향족 사슬을 포함한다. PBAT는, 특히 에스테르 결합의 존재로 인해, 생분해성 중합체의 경우, 높은 인성과 고온 내성을 가지고 있다.

PBAT 충격-개질제의 용융 지수는 일반적으로 190℃의 온도 및 2.16kg의 하중 하에서 ISO 시험 1133에 따라 시험될 때 약 2 g/10분 초과, 예컨대 약 4 g/10분 초과, 예컨대 약 6 g/10분 초과, 및 일반적으로 약 24 g/10분 미만, 예를 들어 약 20 g/10분 미만, 예를 들어 약 18 g/10분 미만, 예를 들어 약 15 g/10분 미만이다.

바이오-기반 충격-개질제는 또한 폴리부틸렌 석시네이트일 수 있다. 폴리부틸렌 석시네이트는 단독으로 또는 PBAT와 함께 사용할 수 있다. 폴리부틸렌 석시네이트(PBS)는 우수한 기계적 물성과 우수한 내열성을 지닌 생분해성 지방족 폴리에스터이다. 폴리부틸렌 석시네이트는 일반적으로 융점이 약 114℃이고 유리 전이 온도가 약 -30℃이다. 폴리부틸렌 석시네이트는 약 30% 내지 약 50%의 결정화도를 가질 수 있고 우수한 신장 특성을 갖는다.

ISO 시험 1133에 따라 시험할 때, 폴리부틸렌 석시네이트는 일반적으로 약 20 g/10분 미만, 예컨대 약 15 g/10분 미만, 예컨대 약 12 g/10분 미만, 및 일반적으로 약 2 g/10분 이상, 예를 들어 약 5 g/10분 이상의 용융 유속을 가질 수 있다. 용융 유속은 190℃의 온도 및 2.16kg의 하중 하에서 측정할 수 있다.

바이오-기반 충격-개질제 이외에도, 셀룰로오스 아세테이트는 아크릴계 코어/쉘 유형 충격-개질제와 조합될 수 있다. 코어/쉘 충격-개질제는 더 경질(harder)인 쉘에 의해 둘러싸인 연질(soft) 엘라스토머 코어를 갖는 입자로 구성될 수 있다. 대안적으로, 코어/쉘 입자는, 연질 엘라스토머 또는 고무-유사 층에 이어 경질 쉘로 덮인 경질 코어를 포함할 수 있다.

코어/쉘 입자 내의 엘라스토머 코어 또는 층은 부타디엔 고무 또는 기타 유사한 고무로 제조될 수 있지만, 일 실시양태에서, 엘라스토머 층 또는 코어는 상대적으로 낮은 유리 전이 온도를 갖는 전체(all)-아크릴 단독중합체 또는 공중합체로부터 제조된다. 예를 들어, 엘라스토머 층 또는 코어는 부틸 아크릴레이트, 에틸헥실 아크릴레이트, 또는 부틸 아크릴레이트/스티렌으로부터 형성될 수 있다. 엘라스토머 또는 고무-유사 중합체의 유리 전이 온도는 일반적으로 약 40℃ 미만, 예컨대 약 25℃ 미만, 예컨대 약 20℃ 미만, 예컨대 약 15℃ 미만, 및 일반적으로 약 -10℃ 이상일 수 있다.

쉘/코어 입자 내에 함유된 엘라스토머 또는 고무-유사 중합체는 또한 가교결합될 수 있다. 상기 중합체는 다작용성 단량체에 의해 가교결합될 수 있다. 예를 들어, 중합체의 형성 동안 존재할 수 있는 단일불포화 단량체와 공중합가능하고, 반응성을 갖는 에틸렌계 다작용기를 갖는 단량체가 선택될 수 있다. 가교결합용 단량체의 예는 다이비닐 벤젠, 다이- 및 트라이메타크릴레이트와 아크릴레이트의 글리콜, 트라이올 트라이아크릴레이트, 메타크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트 등을 포함한다. 층간 그래프팅을 향상시키기 위해 그래프팅 단량체를 생성물에 혼입할 수도 있다. 사용될 수 있는 그래프팅 단량체는 임의의 다작용성 가교결합 단량체를 포함한다.

한 실시양태에서, 아크릴계 코어/쉘 충격-개질제는, 고무질 코어(예컨대, 1,3-디엔(또한 비닐 방향족 화합물) 또는 4개 이상의 탄소를 포함하는 알킬 아크릴레이트), 및 코어에 그래프트되어 있으며 비닐 방향족(예컨대, 스티렌), 알킬 메타크릴레이트(1-4개의 탄소를 갖는 알킬기 포함), 알킬 아크릴레이트(1-4개의 탄소를 갖는 알킬기) 및 아크릴로니트릴와 같은 단량체로 구성된 쉘을 갖는 코어-쉘 중합체를 갖는 아크릴레이트계 공중합체이다.

일 양태에서, 입자의 코어는 약 -20℃ 미만, 예컨대 약 -40℃ 미만과 같이 비교적 낮은 유리 전이 온도를 갖는 중합체 또는 중합체 혼합물로부터 제조될 수 있다. 그러나, 입자의 쉘은, 코어의 유리 전이 온도보다 높거나 낮은 유리 전이 온도를 갖는 중합체 또는 중합체 혼합물로 제조될 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 더 높은 유리 전이 온도를 갖는 비교적 경질인 쉘이 사용될 수 있다. 대안적으로, 쉘은 일부 실시양태에서 내충격성 및 인성을 개선할 수 있는 코어보다 낮은 유리 전이 온도를 갖는 중합체로 제조될 수 있다.

코어/쉘 입자 내에서, 코어는 총 입자 중량의 약 30% 이상, 예를 들어 입자의 총 중량의 40% 이상, 예를 들어 50% 이상, 예를 들어 60% 이상, 70% 이상, 예를 들어 80% 이상, 예를 들어 85% 이상을 차지할 수 있다. 코어는 일반적으로 입자 중량의 약 95% 이하, 예를 들어 약 90% 이하, 예를 들어 약 85% 이하를 차지한다. 쉘/코어 입자의 외부 쉘은 입자의 약 5중량% 초과, 예컨대 약 10중량% 초과, 예컨대 약 15중량% 초과, 예컨대 약 25중량% 초과, 예를 들어 약 35중량% 초과를 차지할 수 있다. 외부 쉘은 일반적으로 전체 입자 중량의 약 70 중량% 이하, 예를 들어 약 50 중량% 이하, 예를 들어 약 20 중량% 이하를 차지한다. 가교결합 단량체 및/또는 그래프팅 단량체는 약 0 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 입자에 존재할 수 있다.

한 실시양태에서, 코어/쉘 입자의 코어는 하나 이상의 아크릴계 중합체를 약 80중량% 초과의 양, 예를 들어 약 85중량% 초과의 양, 예컨대 약 90중량% 초과의 양으로 함유한다. 한편, 쉘은 메틸 메타크릴레이트로 이루어질 수 있다. 메틸 메타크릴레이트는 약 75중량% 초과의 양, 예를 들어 약 85중량% 초과의 양, 예를 들어 약 95중량% 초과의 양으로 쉘에 포함될 수 있다. 외부 쉘은 또한, 약 0 내지 약 20중량%의 양의 부틸 아크릴레이트 및/또는 약 0 내지 약 25중량%의 양의 에틸 아크릴레이트를 함유할 수 있다. 한 양태에서, 코어는 부틸 아크릴레이트 단독중합체, 에틸헥실 아크릴레이트 단독중합체, 부틸 아크릴레이트와 에틸헥실 아크릴레이트의 공중합체, 또는 이들의 혼합물로 형성된다.

한 양태에서, 코어/쉘 입자는, 입자의 약 70중량% 내지 약 90중량%를 차지하고 주로 부틸 아크릴레이트 및/또는 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 임의적으로 0 내지 약 15중량% 부타디엔을 함유할 수 있는 코어를 가질 수 있다. 한편, 쉘은 코어/쉘 입자의 약 5중량% 내지 약 30중량%를 차지할 수 있고 약 75중량% 내지 약 100중량%의 양으로 메틸 메타크릴레이트를 함유할 수 있다. 임의적으로, 쉘은 부틸 아크릴레이트 및/또는 에틸 아크릴레이트를 약 0 내지 약 25중량%의 양으로 함유할 수 있다.

아크릴계 코어/쉘 충격-개질제의 입자 크기는 다양한 인자 및 원하는 결과에 따라 달라질 수 있다. 일 양태에서, 아크릴계 코어/쉘 충격-개질제는 비교적 작은 입자로 구성된다. 예를 들어, 부피에 의한 중간(median) 입자 크기(광 산란에 의해 결정될 수 있음)는 약 150 미크론 미만, 예를 들어 약 100 미크론 미만, 예를 들어 약 50 미크론 미만, 예를 들어 약 30 미크론 미만, 예를 들어 약 10 미크론 미만이다. 한 실시양태에서, 부피 기준 중간 입자 크기가 약 0.25 마이크론 내지 약 5 마이크론, 예컨대 약 0.25 마이크론 내지 약 1 마이크론, 예컨대 약 0.28 마이크론 내지 약 0.83 마이크론인 비교적 작은 크기의 입자가 사용된다.

다른 양태에서, 코어/쉘 충격-개질제 입자는 비교적 큰 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 코어/쉘 입자는 약 150 미크론 초과, 예를 들어 약 200 미크론 초과, 예를 들어 약 250 미크론 초과 및 일반적으로 약 1000 미크론 미만, 예를 들어 약 1000 미크론 미만, 예컨대 약 500미크론, 예를 들어 약 300미크론 미만의 부피 기준 중간 입자 크기를 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 입자는 약 125 마이크론 내지 약 175 마이크론의 중간 입자 크기를 갖는다. 대안적인 실시양태에서, 상기 입자는 약 250 마이크론 내지 약 300 마이크론의 중간 입자 크기를 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 입자의 2% 미만이 1000 마이크론 초과의 크기를 갖는다. 대안적인 실시예에서, 입자의 15% 미만이 약 280 마이크론 초과의 입자 크기를 갖는다.

상기 중합체 조성물에 혼입되는 충격-개질제의 양은 또한 사용되는 충격-개질제의 유형 및 다양한 기타 요인에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 하나 이상의 충격-개질제는 약 2 중량% 이상의 양, 예를 들어 약 4 중량% 이상의 양, 예를 들어 약 5 중량% 이상의 양, 예컨대 약 8 중량% 이상의 양, 예를 들어 약 10 중량% 이상의 양, 예컨대 약 12 중량% 이상의 양으로 중합체 조성물에 혼입될 수 있다. 하나 이상의 충격-개질제는 일반적으로 약 25 중량% 이하의 양, 예를 들어 약 20 중량% 이하의 양, 예를 들어 약 15 중량% 이하의 양으로 중합체 조성물에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 바이오-기반 충격-개질제는 일반적으로 약 3 중량% 내지 약 25 중량%의 양, 예컨대 약 10 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 중합체 조성물에 혼입될 수 있다. 한편, 코어/쉘 충격-개질제는 비제한적인 예로서, 한 양태에서, 약 2중량% 내지 약 15중량%의 양, 예를 들어 약 5중량% 내지 약 12중량%의 양으로 중합체 조성물에 혼입될 수 있다.

셀룰로오스 아세테이트 및 하나 이상의 충격-개질제 이외에, 중합체 조성물은 또한 가소제를 함유할 수 있다. 중합체 조성물에 사용하기에 특히 적합한 가소제는 트라이아세틴, 모노아세틴, 다이아세틴 및 이들의 혼합물을 포함한다. 다른 적합한 가소제는 트리스(클로르이소프로필) 포스페이트, 트리스(2-클로로-1-메틸에틸) 포스페이트, 트라이에틸 시트레이트, 아세틸 트라이에틸 시트레이트, 글리세린, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.

가소제의 다른 예는 트라이메틸 포스페이트, 트라이에틸 포스페이트, 트라이부틸 포스페이트, 트라이페닐 포스페이트, 아세틸 트라이부틸 시트레이트, 트라이부틸-o-아세틸 시트레이트, 다이부틸 타르트레이트, 에틸 o-벤조일벤조에이트, n-에틸톨루엔술폰아미드, o-크레실 p-톨루엔설포네이트, 방향족 다이올, 치환 방향족 다이올, 방향족 에테르, 트라이프로피오닌, 트라이벤조인, 글리세린, 글리세린 에스테르, 글리세롤 트라이벤조에이트, 글리세롤 아세테이트 벤조에이트, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜 다이에스테르, 다이-2-에틸헥실 폴리에틸렌 글리콜 에스테르, 글리세롤 에스테르, 다이에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리글리콜디글리시딜 에테르, 다이메틸 설폭사이드, N-메틸 피롤리디논, 프로필렌 카보네이트, C₁-C₂₀ 다이카복실산 에스테르, 다이메틸 아디페이트 (및 기타 디알킬 에스테르), 다이-부틸 말레에이트, 다이-옥틸 말레에이트, 레조시놀 모노아세테이트, 카테콜, 카테콜 에스테르, 페놀, 에폭시화 대두유, 피마자유, 아마인유, 에폭시화 아마인유, 기타 식물성 오일, 기타 종자 오일, 폴리에틸렌 글리콜-기반 이작용성 글리시딜 에테르, 알킬 락톤(예를 들면, γ-발레로락톤), 알킬포스페이트 에스테르, 아릴 포스페이트 에스테르, 인지질, 아로마(본원에 기술된 일부 포함, 예를 들면, 유제놀, 신나밀 알코올, 캠포, 메톡시하이드록시아세토페논(아세토바닐론), 바닐린 및 에틸바닐린), 2-페녹시에탄올, 글리콜 에테르, 글리콜 에스테르, 글리콜 에스테르 에테르, 폴리글리콜 에테르, 폴리글리콜 에스테르, 에틸렌 글리콜 에테르, 프로필렌 글리콜 에테르, 에틸렌 글리콜 에스테르(예를 들면, 에틸렌 글리콜 다이아세테이트), 프로필렌 글리콜 에스테르, 폴리프로필렌 글리콜 에스테르, 아세틸살리실산, 아세트아미노펜, 나프록센, 이미다졸, 트라이에탄올 아민, 벤조산, 벤질 벤조에이트, 살리실산, 4-하이드록시벤조산, 프로필-4-하이드록시벤조에이트, 메틸-4-하이드록시벤조에이트, 에틸-4-하이드록시벤조에이트, 벤질-4-하이드록시벤조에이트, 글리세릴 트라이벤조에이트, 네오펜틸 디벤조에이트, 트라이에틸렌 글리콜 다이벤조에이트, 트라이메틸올에탄 트라이벤조에이트, 부틸화된 하이드록시톨루엔, 부틸화된 하이드록시아니솔, 소르비톨, 자일리톨, 에틸렌 다이아민, 피페리딘, 피페라진, 헥사메틸렌 다이아민, 트라이아진, 트라이아졸, 피롤 등, 이들의 임의의 유도체, 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.

한 양태에서, 탄산염 에스테르가 가소제로서 작용할 수 있다. 예시적인 카보네이트 에스테르는 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 다이페닐 카보네이트, 페닐 메틸 카보네이트, 다이크레실 카보네이트, 글리세린 카보네이트, 다이메틸 카보네이트, 다이에틸 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 이소프로필페닐 2-에틸헥실 카보네이트, 페닐 2-에틸헥실 카보네이트, 이소프로필페닐 이소데실 카보네이트, 이소프로필페닐 트라이데실 카보네이트, 페닐 트라이데실 카보네이트 등 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.

또 다른 양태에서, 가소제는 폴리올 벤조에이트일 수 있다. 예시적인 폴리올 벤조에이트는 글리세릴 트라이벤조에이트, 프로필렌 글리콜 다이벤조에이트, 다이에틸렌 글리콜 다이벤조에이트, 다이프로필렌 글리콜 다이벤조에이트, 트라이에틸렌 글리콜 다이벤조에이트, 폴리에틸렌 글리콜 다이벤조에이트, 네오펜틸글리콜 다이벤조에이트, 트라이메틸올프로판 트라이벤조에이트, 트라이메틸올에탄 트라이벤조에이트, 펜타에리올에탄 트라이벤조에이트, 수크로스 벤조에이트(1 내지 8의 치환도를 가짐), 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 어떤 경우에는 글리세릴 트라이벤조에이트와 같은 트라이벤조에이트가 바람직할 수 있다. 일부 경우에, 폴리올 벤조에이트는 25℃에서 고체일 수 있고 25℃에서 0.05g/100mL 미만의 수용해도를 가질 수 있다.

한 양태에서, 가소제는 프탈레이트를 함유하지 않는다. 사실, 상기 중합체 조성물은 프탈레이트가 없도록 제형화될 수 있다. 예를 들어, 프탈레이트는 약 0.5% 이하, 예컨대 약 0.1% 이하의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다.

일반적으로, 하나 이상의 가소제는 약 8 중량% 내지 약 40 중량%, 예를 들어 약 12 중량% 내지 약 35 중량%의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다. 그러나 과거에는, 용융가공이 가능한 셀룰로오스 아세테이트 조성물을 제조하기 위해서는 비교적 많은 양의 가소제가 필요하다고 여겨졌다. 그러나, 하나 이상의 충격-개질제의 존재 및/또는 상기 기재된 바와 같은 하나 이상의 바이오-기반 중합체의 존재로 인해, 가소제의 양은 조성물의 용융 가공 특성을 손상시키지 않으면서 상당히 그리고 극적으로 감소될 수 있다. 예를 들어, 한 양태에서, 상기 중합체 조성물에 하나 이상의 가소제가 약 19% 이하의 양, 예를 들어 약 17% 이하의 양, 예를 들어 약 15% 이하의 양 또는 약 13% 이하의 양, 예를 들어 약 10% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 하나 이상의 가소제는 일반적으로 약 5% 이상의 양, 예를 들어 약 10% 이상의 양으로 존재한다.

셀룰로오스 아세테이트는 셀룰로오스 아세테이트와 가소제 사이의 중량비가 약 60:40 내지 약 85:15, 예를 들어 약 70:30 내지 약 80:20이도록 가소제 대해 존재할 수 있다. 한 실시양태에서, 셀룰로오스 아세테이트 대 가소제의 중량비는 약 75:25이다.

본 개시내용에 따르면, 중합체 조성물은 또한 셀룰로오스 아세테이트 외에 하나 이상의 바이오-기반 중합체를 포함할 수 있다. 한 양태에서, 바이오-기반 중합체는 지방족 폴리에스테르와 같은 폴리에스테르 중합체일 수 있다. 중합체 조성물에 혼입될 수 있는 특정 바이오-기반 중합체는 폴리하이드록시알카노에이트, 폴리락트산, 폴리카프로락톤, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.

한 양태에서, 하나 이상의 바이오-기반 중합체가 낮은 유리 전이 온도 및/또는 비정질 또는 반-결정질인 셀룰로오스 아세테이트와 조합되는 경우, 셀룰로오스 아세테이트의 물리적 특성이 특히 개선될 수 있다. 예를 들어, 바이오-기반 중합체는 완전히 또는 실질적으로 비정질이거나 낮은 정도의 결정화도를 갖는 셀룰로오스 아세테이트와 조합되도록 선택될 수 있다. 결정화도는 격자 구조를 갖는 배향된(orderly) 상태로 존재하는 중합체의 분율이다. 예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트와 조합된 바이오-기반 중합체는 약 30% 미만, 예컨대 약 25% 미만, 예컨대 약 20% 미만, 예컨대 약 15% 미만, 예컨대 약 10% 미만, 예를 들어 약 5% 미만의 결정화도를 가질 수 있다. 결정화도는 X선 및 전자 회절, 시차 주사 열량계, 적외선 흡수(FTIR) 또는 라만 분광법을 사용하여 결정할 수 있다.

셀룰로오스 아세테이트와 조합된 하나 이상의 바이오-기반 중합체는 또한 상대적으로 낮은 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 바이오-기반 중합체의 유리 전이 온도는 약 40℃ 미만, 예컨대 약 20℃ 미만, 예컨대 약 10℃ 미만, 예컨대 약 5℃ 미만, 예컨대 약 0℃ 미만, 예컨대 약 -5℃ 미만, 예컨대 약 -10℃ 미만, 예컨대 약 -20℃ 미만일 수 있다. 유리 전이 온도(Tg)는 일반적으로 약 -40℃ 초과, 예를 들어 약 -30℃ 초과이다.

이에 비해 셀룰로오스 아세테이트의 유리 전이 온도는 일반적으로 160℃ 내지 180℃이다. 유리 전이 온도의 차이로 인해 호환성 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 반대로, 낮은 유리 전이 온도 및/또는 낮은 결정화도를 갖는 바이오-기반 중합체의 사용은 셀룰로오스 아세테이트와 상용성이 있을 뿐만 아니라 셀룰로오스 아세테이트의 파단 신율 및 인성을 비롯한 많은 물성을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 전술한 바와 같은 바이오-기반 중합체를 첨가함으로써 굴곡 모듈러스를 낮출 수도 있다.

한 양태에서, 셀룰로오스 아세테이트와 조합된 하나 이상의 바이오-기반 중합체는 폴리하이드록시알카노에이트이다. 폴리하이드록시알카노에이트는 단독중합체 또는 공중합체일 수 있다. "PHA"라고도 알려진 폴리하이드록시알카노에이트는 당 또는 지질의 박테리아 발효에 의해 자연에서 생성되는 선형 폴리에스터이다. 이 부류 내에서 100가지 이상의 서로 다른 단량체를 결합하여 매우 다른 특성을 가진 재료를 제공할 수 있다. 일반적으로, 이것은 융점이 40 내지 180℃인 열가소성 또는 엘라스토머 재료일 수 있다. 가장 일반적인 유형의 PHA는 PHB(폴리-베타-하이드록시부티레이트)이다. 폴리(3-하이드록시부티레이트)(PHB)는 현재 다수의 야생 박테리아 종 또는 유전자 변형 박테리아 또는 효모 등의 세포벽 내부에서 미생물적으로 생성되는 자연 발생 열가소성 중합체의 일종이다. 이것은 생분해성이며, 폐기 후 문제가 없다 (즉, PHB로 만든 제품은 퇴비화될 수 있다).

PHA를 생산하는 데 사용되는 하나 이상의 단량체는 중합체의 물리적 특성에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 결정질, 반(semi)-결정질 또는 완전 비정질인 PHA가 생성될 수 있다. 예를 들어, 폴리-4-하이드록시부티레이트 단일중합체는 약 -30℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖고 눈에 띄는 융점 온도가 없는 완전 비정질일 수 있다. 폴리하이드록시부티레이트-발레레이트 공중합체는 또한 낮은 강성 특성을 갖는 반-결정질 내지 비정질로 제형화될 수 있다.

PHA에 혼입될 수 있는 단량체 단위의 예는 2-하이드록시부티레이트, 글리콜산, 3-하이드록시부티레이트(이하, 3HB), 3-하이드록시프로피오네이트(이하, 3HP), 3-하이드록시발레레이트(이하, 3HV), 3-하이드록시헥사노에이트(이하, 3HH), 3-하이드록시헵타노에이트(이하, 3HH), 3-하이드록시옥타노에이트(이하, 3HO), 3-하이드록시노나노에이트(이하, 3HN), 3-하이드록시데카노에이트(이하, 3HD), 3-하이드록시도데카노에이트(이하, 3HDd), 4-하이드록시부티레이트(이하, 4HB), 4-하이드록시발레레이트(이하, 4HV), 5-하이드록시발레레이트(이하, 5HV), 및 6-하이드록시헥사노에이트(이하, 6HH)를 포함한다. PHA에 통합된 3-하이드록시산 단량체는, 키랄 중심이 없는 3HP를 제외하고는, (D) 또는 (R) 3-하이드록시산 이성질체이다.

일부 실시양태에서, 본원에 기재된 방법의 PHA는 단독중합체(여기서 모든 단량체 단위는 동일함)이다. PHA 단독중합체의 예는 폴리 3-하이드록시알카노에이트(예를 들면, 폴리 3-하이드록시프로피오네이트(이하, P3HP)), 폴리 3-하이드록시부티레이트(이하, P3HB) 및 폴리 3-하이드록시발레레이트, 폴리 4-하이드록시알카노에이트(예를 들면, 폴리 4-하이드록시부티레이트(이하, P4HB)), 폴리 4-하이드록시발레레이트(이하, P4HV) 또는 폴리 5-하이드록시알카노에이트(예를 들면, 폴리 5-하이드록시발레레이트(이하, P5HV))를 포함한다.

특정 실시양태에서, PHA는 상이한 단량체가 중합체 사슬에 무작위로 분포된 (2개 이상의 상이한 단량체 단위를 함유하는) 공중합체일 수 있다. PHA 공중합체의 예로는 폴리 3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시프로피오네이트(이하, PHB3HP), 폴리 3-하이드록시부티레이트-코-4-하이드록시부티레이트(이하, P3HB4HB), 폴리 3-하이드록시부티레이트-코-4-하이드록시발레레이트(이하, PHB4HV), 폴리 3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시발레레이트(이하, PHB3HV), 폴리 3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시헥사노에이트(이하, PHB3HH) 및 폴리 3-하이드록시부티레이트- co-5-하이드록시발레레이트(이하, PHB5HV)를 포함한다.

4개의 다른 단량체 단위를 갖는 PHA의 예는 PHB-co-3HH-co-3HO-co-3HD 또는 PHB-co-3HO-co-3HD-co-3HDd이다. 일반적으로 PHB3HX가 3개 이상의 단량체 단위를 갖는 경우, 3HB 단량체는 총 단량체의 70 중량% 이상, 예를 들어 총 단량체의 90 중량% 초과이다.

본 개시내용의 일 실시양태에서, 셀룰로오스 아세테이트는, 약 25% 이하의 결정화도를 갖고 낮은 유리 전이 온도를 갖는 PHA와 조합된다. 예를 들어, 유리 전이 온도는 약 10℃ 미만, 예컨대 약 5℃ 미만, 예컨대 약 0℃ 미만, 예컨대 약 -5℃ 미만, 및 일반적으로 약 -5℃ 초과, 약 -40℃ 초과, 예컨대 약 -20℃ 초과일 수 있다. 이러한 PHA는 셀룰로오스 아세테이트의 강성 특성을 극적으로 감소시킬 수 있고, 이에 의해 신율 특성을 증가시키고 굴곡 모듈러스 특성을 감소시킬 수 있다. 본 명세서에 사용된 "유리 전이 온도"는 ASTM 시험 E1640-09에 따른 동적 기계적 분석에 의해 결정될 수 있다.

존재하는 경우, 하나 이상의 PHA는 약 2% 이상, 예를 들어 약 3% 이상, 예를 들어 약 5% 이상, 예를 들어 약 7% 이상, 예컨대 약 10% 이상, 예를 들어 약 12% 이상, 예를 들어 약 15% 이상, 예를 들어 약 18% 이상의 양으로 중합체 조성물에 포함될 수 있다. 하나 이상의 PHA는 일반적으로 중합체 조성물에 약 30% 이하의 양으로, 예를 들어 약 25% 이하의 양으로, 예를 들어 약 20% 이하의 양으로, 예컨대 약 15% 이하의 양으로 존재한다.

하나 이상의 PHA에 더하여, 상기 중합체 조성물은 폴리락트산 또는 폴리카프로락톤과 같은 다양한 기타 바이오-기반 중합체를 함유할 수 있다. "PLA"라고도 알려진 폴리락트산은 하나 이상의 PHA와 결합하는 데 매우 적합하다. 폴리락트산 중합체는 일반적으로 PHA보다 더 강성(stiffer)이고 더 경질(rigid)이므로 전체 제형의 특성을 추가로 개선하기 위해 중합체 조성물에 첨가될 수 있다.

폴리락트산은 일반적으로 좌선성(levorotory)-락트산("L-락트산"), 우선성-락트산("D-락트산"), 메조-락트산 또는 이들의 혼합물 중 임의의 락트산 이성질체의 단량체 단위로부터 유도될 수 있다. 단량체 단위는 또한 L-락티드, D-락티드, 메조-락티드, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 락트산의 임의의 이성질체의 무수물로부터 형성될 수 있다. 이러한 락트산 및/또는 락타이드의 고리형 이량체가 또한 사용될 수 있다. 중축합 또는 개환 중합과 같은 임의의 공지된 중합 방법을 사용하여 락트산을 중합할 수 있다. 소량의 사슬 연장제(예를 들어, 다이이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물 또는 산 무수물)가 또한 사용될 수 있다. 폴리락트산은 단독중합체 또는 공중합체, 예컨대 L-락트산으로부터 유도된 단량체 단위 및 D-락트산으로부터 유도된 단량체 단위를 함유하는 것일 수 있다. 필수적인 것은 아니지만, L-락트산으로부터 유도된 단량체 단위 및 D-락트산으로부터 유도된 단량체 단위 중 하나의 함량은 바람직하게는 약 85몰% 이상, 일부 실시양태에서는 약 90몰% 이상, 일부 실시양태에서는 약 95 몰% 이상이다. L-락트산으로부터 유도된 단량체 단위와 D-락트산으로부터 유도된 단량체 단위의 비율이 각각 다른 복수의 폴리락트산을 임의의 비율로 배합할 수도 있다.

한 특정 실시양태에서, 폴리락트산은 하기 일반 구조를 갖는다:

상기 폴리락트산은 전형적으로 약 40,000 내지 약 160,000 그램/몰, 일부 실시양태에서는 약 50,000 내지 약 140,000 그램/몰, 일부 실시양태에서는 약 80,000 내지 약 120,000 그램/몰 범위의 수평균 분자량("Mn")을 갖는다. 마찬가지로, 상기 중합체는 또한 전형적으로 약 80,000 내지 약 200,000 그램/몰, 일부 실시양태에서는 약 100,000 내지 약 180,000 그램/몰, 일부 실시양태에서는 약 110,000 내지 약 160,000 그램/몰 범위의 중량 평균 분자량("Mw")을 갖는다. 중량 평균 분자량 대 수평균 분자량("M _w /M _n ")의 비율, 즉 "다분산 지수"도 비교적 낮다. 예를 들어, 다분산 지수는 전형적으로 약 1.0 내지 약 3.0, 일부 실시양태에서는 약 1.1 내지 약 2.0, 일부 실시양태에서는 약 1.2 내지 약 1.8의 범위이다. 중량 및 수 평균 분자량은 당업자에게 공지된 방법에 의해 결정될 수 있다.

폴리락트산은 또한 190℃의 온도 및 1000 sec^-1의 전단 속도에서 측정될 때 겉보기 점도가 약 50 내지 약 600 Pa·s, 일부 실시양태에서는 약 100 내지 약 500 Pa·s, 일부 실시양태에서는 약 200 내지 약 400 Pa·s일 수 있다. 폴리락트산의 용융 유속(건조 기준)은 또한 2160g의 하중과 190℃에서 측정될 때 약 0.1 내지 약 40 g/10분, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 20 g/10분, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 15 g/10분의 범위일 수 있다.

폴리락트산은 중합체 조성물에 약 1% 이상의 양으로, 예를 들어 약 3% 이상의 양으로, 예를 들어 약 5% 이상의 양으로, 및 일반적으로 약 20% 이하의 양, 예를 들어 약 15% 이하의 양, 예를 들어 약 10% 이하의 양, 예를 들어 약 8% 이하의 양으로 존재할 수 있다.

상술한 바와 같이, 셀룰로오스 아세테이트 단독 또는 다른 바이오-기반 중합체와 함께 조합될 수 있는 또 다른 바이오-기반 중합체는 폴리카프로락톤이다. PHA와 유사한 폴리카프로락톤은 상대적으로 낮은 유리 전이 온도를 갖도록 제형화될 수 있다. 유리 전이 온도는, 예를 들어, 약 10℃ 미만, 예컨대 약 -5℃ 미만, 예컨대 약 -20℃ 미만, 및 일반적으로 약 -60℃ 초과일 수 있다. 상기 중합체는 비정질 또는 반-결정질이 되도록 생산된다. 상기 중합체의 결정화도는 약 50% 미만, 예컨대 약 25% 미만일 수 있다.

폴리카프로락톤은 일반적으로 약 5,000 초과, 예컨대 약 8,000 초과 및 일반적으로 약 15,000 미만, 예컨대 약 12,000 미만의 수평균 분자량을 갖도록 제조될 수 있다. 저 분자량 폴리카프로락톤도 또한 가소제로서 제조 및 사용될 수 있다.

폴리카프로락톤은 약 2% 이상, 예를 들어 약 3% 이상, 예를 들어 약 5% 이상, 예를 들어 약 7% 이상, 예를 들어 약 10% 이상, 예를 들어 약 12% 이상, 예를 들어 약 15% 이상, 예를 들어 약 18% 이상의 양으로 중합체 조성물에 함유될 수 있다. 폴리카프로락톤은 일반적으로 중합체 조성물에 약 30% 이하의 양으로, 예를 들어 약 25% 이하의 양으로, 예를 들어 약 20% 이하의 양으로, 예를 들어 약 15% 이하의 양으로 존재한다.

중합체 조성물에 혼입될 수 있는 다른 바이오-기반 중합체는 폴리부틸렌 석시네이트, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트, 가소화된 전분, 기타 전분계 중합체 등을 포함한다. 또한, 바이오-기반 중합체는 재생가능 자원으로부터 제조된 폴리올레핀 또는 폴리에스터 중합체일 수 있다. 예를 들어, 이러한 중합체는 바이오-기반 폴리에틸렌, 바이오-기반 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등을 포함한다.

본 개시의 중합체 조성물은 임의적으로 다양한 기타 첨가제 및 성분을 함유할 수 있다. 예를 들어, 상기 중합체 조성물은 항산화제, 안료, 윤활제, 연화제, 항균제, 항진균제, 방부제, 난연제 및 이들의 조합을 함유할 수 있다. 각각의 상기 첨가제는 일반적으로 약 5% 이하의 양으로, 예를 들어 약 2% 이하의 양으로, 및 일반적으로 약 0.1% 이상의 양으로, 예를 들어 약 0.3% 이상의 양으로 중합체 조성물에 존재할 수 있다.

본원에 기재된 셀룰로오스 에스테르 플라스틱과 함께 사용하기에 적합한 난연제는 일부 실시양태에서 비제한적으로 실리카, 금속 산화물, 포스페이트, 카테콜 포스페이트, 레조시놀 포스페이트, 붕산염, 무기 수화물, 방향족 폴리할로겐화물 등 및 이들의 임의의 조합을 포함한다.

본원에 기술된 셀룰로오스 에스테르 플라스틱과 함께 사용하기에 적합한 항진균제 및/또는 항균제는 일부 실시양태에서 비제한적으로, 폴리엔 항진균제(예를 들면, 나타마이신, 리모시딘, 필리핀, 니스타틴, 암포테리신 B, 칸디신, 및 하마이신), 이미다졸 항진균제, 예를 들어 미코나졸(웰스프링 파마슈티컬 코포레이션(WellSpring Pharmaceutical Corporation)에서 미카틴(MICATIN)®으로 입수가능), 케토코나졸(맥닐(McNeil) 컨슈머 헬스케어로부터 니조랄(NIZORAL)®로 상업적으로 입수가능), 클로트라이마졸(메르크(Merck)에서 로트라민(LOTRAMIN)® 및 로트라민 AF®로 상업적으로 입수가능하고 베이어(Bayer)로부터 카네스텐(CANESTEN)®으로 입수가능), 에코나졸, 오모코나졸, 비포나졸, 부토코나졸, 펜티코나졸, 이소코나졸, 옥시코나졸, 세르타코나졸 (오르쏘터마톨로직스(OrthoDematologics)로부터 에르탁조(ERTACZO)®로서 상업적으로 입수가능), 술코나졸, 및 티오코나졸; 플루코나졸, 이트라코나졸, 이사부코나졸, 라부코나졸, 포사코나졸, 보리코나졸, 테르코나졸 및 알바코나졸과 같은 트라이아졸 항진균제, 티아졸 항진균제(예를 들면, 아바펀진), 알릴아민 항진균제(예를 들면, 테르비나핀(노바티스 컨슈머 헬쓰 인코포레이티드(Novartis Consumer Health, Inc.)에서 라미실(LAMISIL)로 상업적으로 입수가능), 나프티핀(메르츠 파마슈티컬스(Merz Pharmaceuticals)에서 나프틴(NAFTIN)®으로 상업적으로 입수가능), 및 부테나핀(메르크에서 로트라민 울트라(LOTRAMIN ULTRA)®로 상업적으로 입수가능), 에키노칸딘 항진균제(예를 들어, 아니둘라펀진, 카스포펀진 및 미카펀진), 폴리고다이알, 벤조산, 시클로피록스, 톨나프테이트(예를 들어, 엠디에스 컨슈머 케어 인코포레이티드(MDS Consumer Care, Inc.)로부터 티낙틴(TINACTIN)®으로 상업적으로 입수가능), 운데실렌산, 플루시토신, 5-플루오로시토신, 그리세오풀빈, 할로프로긴, 카프릴산, 및 이들의 임의의 조합을 포함한다.

본원에 기술된 셀룰로오스 에스테르 플라스틱과 함께 사용하기에 적합한 방부제는 일부 실시양태에서 벤조에이트, 파라벤(예를 들면, 프로필-4-하이드록시벤조에이트 계열) 등 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않다.

본원에 기재된 셀룰로오스 에스테르 플라스틱과 함께 사용하기에 적합한 안료 및 염료는 일부 실시양태에서 식물 염료, 식물성 염료, 이산화티타늄, 이산화규소, 타르트라진, E102, 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린, 퀴나크리돈, 페릴렌 테트라카복실산 다이이미드, 다이옥사진, 페리논 디스아조 안료, 안트라퀴논 안료, 카본 블랙, 금속 분말, 산화철, 울트라마린, 탄산칼슘, 카올린 클레이, 수산화알루미늄, 황산바륨, 산화아연, 산화알루미늄, 액체 및/또는 과립 형태의 카르타솔(CARTASOL)® 염료(양이온성 염료, 클라리언트 서비시즈(Clariant Services)에서 입수가능)(예를 들면, 카르타솔® 브릴리언트 옐로우 K-6G 액체, 카르타솔® 옐로우 K-4GL 액체, 카르타솔® 옐로우 K-GL 액체, 카르타솔® 오렌지 K- 3GL 액체, 카르타솔® 스칼렛 K-2GL 액체, 카르타솔® 레드 K-3BN 액체, 카르타솔® 블루 K-5R 액체, 카르타솔® 블루 K-RL 액체, 카르타솔® 터쿼이즈(Turquoise) K-RL 액체/과립, 카르타솔® 브라운 K- BL 액체), 파스투솔(FASTUSOL)® 염료(옥소크롬, BASF로부터 입수가능함)(예를 들어, 옐로우 3GL, 파스투솔 CBlue 74L) 등, 이들의 임의의 유도체, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.

일부 실시양태에서, 본원에 기재된 셀룰로오스 에스테르 플라스틱과 함께 사용하기에 적합한 안료 및 염료는 식품 등급 안료 및 염료일 수 있다. 식품 등급 안료 및 염료의 예는 일부 실시양태에서 식물 염료, 식물성 염료, 이산화티타늄 등 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.

산화방지제는 일부 실시양태에서 저장, 운송 및/또는 구현 동안 본원에 기재된 셀룰로오스 에스테르 플라스틱의 산화 및/또는 화학적 분해를 완화할 수 있다. 본원에 기술된 셀룰로오스 에스테르 플라스틱과 함께 사용하기에 적합한 항산화제는 일부 실시양태에서 안토시아닌, 아스코르브산, 글루타티온, 리포산, 요산, 레스베라트롤, 플라보노이드, 카로틴(예를 들면, 베타-카로틴), 카로티노이드, 토코페롤(예를 들면, 알파-토코페롤, 베타-토코페롤, 감마-토코페롤 및 델타-토코페롤), 토코트라이에놀, 토코페롤 에스테르(예를 들면, 토코페롤 아세테이트), 유비퀴놀, 갈산, 멜라토닌, 2차 방향족 아민, 벤조푸라논, 힌더드 페놀, 폴리페놀, 힌더드 아민, 유기인 화합물, 티오에스테르, 벤조에이트, 락톤, 하이드록실아민, 부틸화된 하이드록시톨루엔("BHT"), 부틸화된 하이드록시아니솔("BHA"), 하이드로퀴논 등 및 이들의 임의의 조합을 포함한다.

일부 실시양태에서, 본원에 기재된 셀룰로오스 에스테르 플라스틱과 함께 사용하기에 적합한 항산화제는 식품 등급 항산화제일 수 있다. 식품 등급 항산화제의 예는 일부 실시양태에서 아스코르브산, 비타민 A, 토코페롤, 토코페롤 에스테르, 베타-카로틴, 플라보노이드, BHT, BHA, 하이드로퀴논 등 및 임의의 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

본 개시내용의 중합체 조성물은 당업계에 공지된 임의의 기술을 사용하여 임의의 적합한 중합체 물품으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 중합체 물품은 압출, 사출 성형, 취입 성형 등을 통해 중합체 조성물로부터 형성될 수 있다.

본 개시내용에 따라 제조될 수 있는 중합체 물품은 음용 빨대, 음료 홀더, 자동차 부품, 손잡이, 도어 핸들, 소비자 용품 부품 등을 포함한다.

예를 들어, 도 1를 참조하면, 본 발명에 따라 제조될 수 있는 음용 빨대(10)가 도시되어 있다. 과거에 음용 빨대는 전통적으로 폴리프로필렌과 같은 석유-기반 중합체로 만들어졌다. 그러나, 본 개시내용의 셀룰로오스 아세테이트 중합체 조성물은 폴리프로필렌의 물성에 맞도록 제형화될 수 있다. 따라서, 음용 빨대(10)는 본 개시내용에 따라 제조될 수 있고 완전히 생분해될 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 개시내용에 따라 또한 제조될 수 있는 컵 또는 음료 홀더(20)가 도시되어 있다. 컵(20)은 예를 들어 사출 성형을 사용하거나 임의의 적절한 열성형 공정을 통해 제조될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 컵(20)용 뚜껑(22) 또한 본 개시내용의 중합체 조성물로 제조될 수 있다. 뚜껑은 컵(20)으로부터 음료를 분배하기 위한 주둥이(24)를 포함할 수 있다. 음료 홀더용 뚜껑 이외에도, 본 개시내용의 중합체 조성물은 식품 용기, 포장 용기, 저장 용기 등을 비롯한 모든 상이한 유형의 용기용 뚜껑을 제조하는 데 사용될 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 중합체 조성물을 사용하여 도 3에 도시된 바와 같은 뜨거운 음료 포드(30)를 제조할 수 있다. 음료 포드(30)에 더하여, 상기 중합체 조성물은 또한 도 4에 도시된 바와 같이, 물병 또는 기타 스포츠 음료 용기로 사용할 수 있는 플라스틱 병(40)을 제조하는데 사용될 수도 있다.

도 5를 참조하면 자동차 내장재가 예시되어 있다. 자동차 내장재는 다양한 자동차 부품을 포함하며, 이들은 본 발명에 따라 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 중합체 조성물은, 내부 도어 핸들의 적어도 일부를 포함하는 자동차 부품(50)을 제조하는데 사용될 수 있다. 상기 중합체 조성물은 또한, 자동차 부품(60)과 같은 스티어링 칼럼 상의 부품을 제조하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 중합체 조성물은, 트림 피스(70)와 같은 임의의 적합한 장식용 트림 피스 또는 베젤을 성형하는 데 사용될 수 있다. 또한, 상기 중합체 조성물은, 차량 내장재에 사용될 수 있는 손잡이 또는 핸들을 제조하는 데 사용될 수 있다.

중합체 조성물은 또한 포크, 스푼 및 나이프와 같은 커틀러리 제조에 매우 적합하다. 예를 들어, 도 6을 참조하면 일회용 커틀러리(80)가 도시되어 있다. 커틀러리(80)는 나이프(82), 포크(84) 및 스푼(86)을 포함한다.

또 다른 실시양태에서, 상기 중합체 조성물을 사용하여 도 8에 도시된 바와 같은 저장 용기(90)를 제조할 수 있다. 저장 용기(90)는, 협력하여 하부 부분(bottom)(92)의 테두리와 맞물리는 뚜껑(94)을 포함할 수 있다. 하부 부분(92)은 물품을 담기 위한 내부 용적을 형성할 수 있다. 용기(90)는 식품 또는 건조 제품을 담는 데 사용될 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 상기 중합체 조성물은 종이판 라이너, 안경테, 스크루드라이버 핸들, 또는 임의의 다른 적합한 부품을 생성하도록 제형화될 수 있다.

본 개시내용의 셀룰로오스 에스테르 조성물은 또한 모든 상이한 유형의 의료 기구를 포함하는 의료 기구를 제조하는데 사용하기에 특히 매우 적합하다. 예를 들어, 셀룰로오스 에스테르 조성물은 폴리카보네이트 중합체와 같이 과거에 사용된 다른 중합체를 대체하는 데 매우 적합하다. 본 개시내용의 셀룰로오스 에스테르 조성물은 생분해성일 뿐만 아니라 취급될 때 독특한 "따뜻한 감촉" 느낌을 갖는다. 따라서, 상기 조성물은 의료 장치용 하우징을 구성하는데 특히 매우 적합하다. 예를 들어, 잡거나 쥐었을 때 상기 중합체 조성물은 열을 유지하고 과거의 다른 재료로 만든 장치보다 장치나 기구를 더 따뜻하게 느끼게 한다. 그 감각은 의료 지원이 필요한 사람들에게 특히 진정되고 안정감을 주며 의료 제공자에게도 혜택을 제공할 수 있다. 일 양태에서, 의료 장치용 하우징을 생산하기 위해 사용되는 셀룰로오스 에스테르 조성물은 가소제(예를 들어, 트라이아세틴) 및 임의적으로 다른 바이오-기반 중합체와 조합된 셀룰로오스 에스테르 중합체를 포함한다. 또한, 상기 조성물은 하나 이상의 착색제를 함유할 수 있다.

도 9를 참조하면, 예를 들어, 셀룰로오스 에스테르 중합체 조성물로부터 제조될 수 있는 흡입기(130)가 도시되어 있다. 흡입기(130)는 마우스피스(134)에 부착된 하우징 (132)을 포함한다. 흡입될 조성물을 함유하는 캐니스터를 수용하기 위한 플런저(136)가 하우징(132)과 작동이 연계되어 있다. 상기 조성물은 스프레이 또는 분말을 포함할 수 있다.

사용 동안, 흡입기(130)는 천식 약물과 같은 약물의 계량된 용량을 환자에게 투여한다. 천식 치료제는 추진제에 현탁 또는 용해되거나 분말로 포함될 수 있다. 환자가 약물을 흡입하기 위해 흡입기를 작동시키면 밸브가 열려 약물이 마우스피스를 빠져나갈 수 있다. 본 개시내용에 따르면, 하우징(132), 마우스피스(134) 및 플런저(136) 모두, 전술한 바와 같은 중합체 조성물로 제조될 수 있다.

도 10을 참조하면, 본 개시내용에 따라 제조될 수 있는 다른 의료 제품이 도시되어 있다. 도 10에는 의료용 주사기(140)가 도시되어 있다. 의료용 주사기(140)는 플런저(144)와 작동이 연계되어 있는 하우징(142)을 포함한다. 하우징(142)은 플런저(144)에 대해 슬라이딩될 수 있다. 의료용 주사기(140)에는 스프링이 장착될 수 있다. 의료용 주사기는 일반적으로 대퇴부 또는 엉덩이에 환자에게 약물을 주입하기 위한 것이다. 의료용 주사기는 바늘이 없거나 바늘을 포함할 수 있다. 바늘을 포함할 때 바늘 끝은 일반적으로 주입 전에 하우징 내에서 차폐된다. 반면에, 바늘 없는 주사기는, 바늘을 사용하지 않고 피부를 통해 약물을 추진하는 가압 가스 실린더를 포함할 수 있다. 본 개시내용에 따르면, 하우징(142) 및/또는 플런저(144)는 전술한 바와 같은 중합체 조성물로 제조될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같은 의료용 주사기(140)는 인슐린을 주입하는데 사용될 수 있다. 도 12를 참조하면, 또한 본 개시내용의 중합체 조성물로 제조된 하우징(156)을 포함할 수 있는 인슐린 펌프 장치(150)가 예시되어 있다. 인슐린 펌프 장치(150)는 환자에게 인슐린을 피하 주사하기 위한 튜브(152) 및 바늘(154)과 유체 연통하는 펌프를 포함할 수 있다.

본 개시내용의 중합체 조성물은 또한 모든 상이한 유형의 복강경 장치에 사용될 수 있다. 복강경 수술은, 신체의 기존 구멍을 통해 또는 하나 또는 여러 개의 작은 절개를 통해 수행되는 수술 절차를 말하다. 복강경 장치에는 다양한 유형의 복강경, 니들 드라이버, 투관침, 장 그래퍼, 비후두경 등이 포함된다.

도 11을 참조하면, 예를 들어, 본 개시내용에 따라 제조된 비후두경(160)이 도시되어 있다. 비후두경(160)에는, 기도를 보기 위한, 광섬유를 가진 작고 유연한 플라스틱 튜브가 포함되어 있다. 비후두경을 텔레비전 카메라에 부착하여 검사를 영구적으로 기록할 수 있다. 비후두경(160)은 본 개시내용의 중합체 조성물로 제조된 하우징(162)을 포함한다. 비후두경(160)은 코와 목을 검사하기 위한 것이다. 비후두경을 사용하여, 의사는 대부분의 코 내부, 유스타키오관 입구, 인두 편도(adenoids), 인후 및 성대를 검사할 수 있다.

본 발명에 대한 이들 및 기타 수정 및 변형은 첨부된 청구범위에 보다 구체적으로 기재된 본 개시내용의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있다. 또한, 다양한 실시양태의 양상은 전체적으로 또는 부분적으로 교환될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 당업자는 전술한 설명이 단지 예시일 뿐이며 그러한 첨부된 청구범위에서 추가로 기술되는 본 발명을 제한하려는 의도가 아님을 이해할 것이다.

Claims (34)

1. 셀룰로오스 아세테이트;
   가소제; 및
   하나 이상의 충격-개질제(impact-modifier)
   를 포함하는 중합체 조성물로서,
   상기 충격-개질제는 바이오-기반(bio-based) 충격-개질제, 아크릴계 코어/쉘 입자, 또는 이들의 혼합물을 포함하고;
   상기 중합체 조성물은 23℃에서 약 100 J/m 이상의 아이조드 노치(Izod notched) 충격 강도를 나타내는, 중합체 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 중합체 조성물이 약 2000 MPa 이하, 예컨대 약 1900 MPa 이하, 및 약 500 MPa 이상의 굴곡 모듈러스를 나타내는, 중합체 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 중합체 조성물의 파단 신율(elongation at break)이 약 12% 이상, 예를 들어 약 15% 이상, 예를 들어 약 20% 이상, 및 약 150% 이하인, 중합체 조성물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 중합체 조성물의 아이조드 노치 충격 강도가 약 110 J/m 이상, 예를 들어 125 J/m 이상, 및 약 600 J/m 이하인, 중합체 조성물.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 중합체 조성물이, 바이오-기반 충격-개질제 및 아크릴계 코어/쉘 입자를 포함하는 2종 이상의 충격-개질제를 함유하는, 중합체 조성물.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 충격-개질제가, 약 -10℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖는 바이오-기반 충격-개질제를 포함하는, 중합체 조성물.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 충격-개질제가, 비정질(amorphous)인 바이오-기반 충격-개질제를 포함하는, 중합체 조성물.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 충격-개질제가, 폴리카프로락톤 또는 폴리히드록시알카노에이트를 포함하는 바이오-기반 충격-개질제를 포함하는, 중합체 조성물.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 충격-개질제가, 폴리부틸렌 중합체를 포함하는 바이오-기반 충격-개질제를 포함하는, 중합체 조성물.
10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충격-개질제가, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트를 포함하는 바이오-기반 충격-개질제를 포함하는, 중합체 조성물.
11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충격-개질제가, 폴리부틸렌 석시네이트를 포함하는 바이오-기반 충격-개질제를 포함하는, 중합체 조성물.
12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충격-개질제가 아크릴계 코어/쉘 입자를 포함하고, 상기 코어가 제1 중합체로 제조되고 상기 쉘이 제2 중합체로부터 제조되고, 상기 제2 중합체가 제1 중합체보다 유리 전이 온도가 낮은, 중합체 조성물.
13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충격-개질제가 아크릴계 코어/쉘 입자를 포함하고, 아크릴계 코어/쉘 입자가 부틸 아크릴레이트 단량체, 에틸헥실 아크릴레이트 단량체, 또는 이들의 혼합물로부터 형성된 중합체로 구성된 코어를 포함하는, 중합체 조성물.
14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충격-개질제가 아크릴계 코어/쉘 입자를 포함하고, 아크릴계 코어/쉘 입자가 메틸 메타크릴레이트로 구성된 쉘을 포함하는, 중합체 조성물.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 코어/쉘 입자가 바이오-기반 중합체를 추가로 포함하는, 중합체 조성물.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 충격-개질제가 약 5 중량% 내지 약 25 중량%의 양으로 조성물에 존재하는, 중합체 조성물.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가소제가 트라이아세틴을 포함하는, 중합체 조성물.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 아세테이트가 약 15 중량% 내지 약 85 중량%, 예컨대 약 55 중량% 내지 약 80 중량%의 양으로 조성물에 존재하고,
    상기 가소제는 약 8 중량% 내지 약 40 중량%, 예컨대 약 12 중량% 내지 약 35 중량%의 양으로 조성물에 존재하는, 중합체 조성물.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 아세테이트가 셀룰로오스 다이아세테이트로 본질적으로 이루어진, 중합체 조성물.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가소제가 트리스(클로르이소프로필) 포스페이트, 트리스(2-클로로-1-메틸에틸) 포스페이트, 글리세린, 모노아세틴, 다이아세틴, 트라이에틸 시트레이트, 아세틸 트라이에틸 시트레이트, 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 중합체 조성물.
21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 조성물은, 셀룰로오스 아세테이트 및 하나 이상의 충격-개질제 외에 바이오-기반 중합체를 함유하는, 중합체 조성물.
22. 제21항에 있어서,
    상기 바이오-기반 중합체가 폴리알카노에이트를 포함하는, 중합체 조성물.
23. 제21항에 있어서,
    상기 바이오-기반 중합체가 폴리히드록시부티레이트를 포함하는, 중합체 조성물.
24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 조성물이, 셀룰로오스 아세테이트 이외에 2종 이상의 바이오-기반 중합체를 함유하는, 중합체 조성물.
25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 조성물이 폴리락트산을 함유하는, 중합체 조성물.
26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 조성물이 약 10% 이상, 예컨대 약 16% 이상, 예컨대 약 22% 이상, 예컨대 약 28% 이상, 및 일반적으로 약 150% 이하의 파단 신율을 나타내는, 중합체 조성물.
27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 정의된 중합체 조성물로 제조된 물품.
28. 제27항에 있어서,
    상기 물품이 음료 홀더인, 물품.
29. 제27항에 있어서,
    상기 물품이 음용 빨대(drinking straw)인, 물품.
30. 제27항에 있어서,
    상기 물품이 뜨거운 음료 포드(pod)인, 물품.
31. 제27항에 있어서,
    상기 물품이 자동차 부품인, 물품.
32. 제27항에 있어서,
    상기 물품이 소비자 용품 부품(consumer appliance part)인, 물품.
33. 제27항에 있어서,
    상기 물품이 커틀러리(cutlery)인, 물품.
34. 셀룰로오스 아세테이트, 충격-개질제 및 가소제를 포함하는 중합체 조성물로 제조된 하우징(housing)을 포함하는 의료 장치(medical device).

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