用于制造生物可降解包装材料的方法、生物可降解包装材料以及由其制成的包装或容器 |
|||||||
| 申请号 | CN201380067786.2 | 申请日 | 2013-10-28 | 公开(公告)号 | CN104884257A | 公开(公告)日 | 2015-09-02 |
| 申请人 | 斯塔诺阿埃索澳吉有限公司; | 发明人 | 基莫·内瓦莱宁; 维莱·里布; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供 生物 可降解 包装 材料、制造其的方法以及由该材料制成的产品。所述制造包括向 纤维 基板 (1)上挤出一个或多个 聚合物 涂层，所述聚合物涂层包括由下列各项组成的聚合物共混物的至少一层(2)：(i)20-95重量％的具有大于35g/10分钟的高熔体指数(210℃；2.16kg)的聚交酯、(ii)5-80重量％的聚 琥珀酸 丁二醇酯(PBS)或其生物可降解衍生物和(iii)0-5重量％的一种或多种聚合物添加剂。与挤出步骤相结合地将共混物的组分熔融并共混。目标是提高可挤出性，增加挤出中的机器速度，并且维持对基板的良好粘附性和涂层的热 密封性 。产品包括一次性饮用杯和纸板托盘，以及用于固体和液体的密封纸盒包装。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种制造生物可降解包装材料的方法，所述方法包括：向纤维基板上挤出一个或多个聚合物涂层，所述聚合物涂层包括由下列各项组成的聚合物共混物的至少一层： |
||||||
| 说明书全文 | 用于制造生物可降解包装材料的方法、生物可降解包装材料以及由其制成的包装或容器 [0001] 发明背景 [0003] 产品包装的基于纤维的包装材料，如包装纸或板，通常设置有使得包装紧密并且允许通过热密封将包装封闭的聚合物涂层。类似的涂有聚合物的纸或板还用于一次性餐具，如饮用杯。聚烯烃，如低密度聚乙烯(LDPE)，由于其良好的热密封性而被广泛地用于涂层。然而，普通聚烯烃的缺点在于，它们不是生物可降解的。 [0004] 具有对于许多应用来说足够的相当好的水分和气体阻挡性的聚交酯(PLA)已被用作生物可降解包装材料的涂层聚合物；然而，其使用涉及许多问题。标准的低熔体指数聚交酯是硬且脆的，需要高的挤出温度和相当大的层厚度以粘附到包装材料的纤维基板。由于高温，聚交酯有劣化的风险，并且在挤出中，熔融片料的边缘容易撕裂并且针孔容易保留在挤出层中。这还造成了低的机器速度。 [0005] 为了解决挤出问题，EP-1094944 B1公开了内部粘合层，其与外部聚交酯层一起共挤出并且由生物可降解聚合物组成，根据说明书，所述生物可降解聚合物的实例包括一些市售共聚酯，纤维素酯和聚酯酰胺。 [0006] 在包装材料的外涂层中使用低熔体指数聚交酯的另一个问题是其相当高的熔点，和所得到的较差的热密封能力。作为对此的改进，US-2002/0065345 A1公开了与聚交酯(其在混合物中的份额为至少9％)和增粘剂(其在混合物中的份额为至少1％)共混的生物可降解的脂族聚酯。作为适合的脂族聚酯，该公开提及了聚己内酯(PLC)和聚琥珀酸己二酸丁二醇酯(PBSA)。根据该参考文献，可以将混合物挤出成膜，所述膜可以轴向或双轴向拉伸并且可以通过层压附着于纤维基板。 [0007] 通常，可以通过与所选的聚合物添加剂共混来提高对纤维基底的粘附性和PLA的热密封性，但是这些已经构成了多种限制其应用的问题。存在可以仅以少量使用因此不损害基于PLA的涂层的整体生物可降解性的生物不可降解聚合物。可以以较大量使用其他生物可降解的聚合物，但是即使那样，与在挤压涂布机上的流动性(runnability)有关的问题可能会限制其应用。 [0008] 在本申请的申请日仍然保密的FI 20115745教导了，含有至少70重量％的聚交酯和至少5重量％的聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)或其衍生物的涂层具有对纤维基板的提高的粘附和降低的毛边渗透(raw edge penetration，REP)。对于涂布机中挤压涂布过程的流动性来说，70％以上的PLA高份额是必需的。因此，即使对于进一步提高热密封性来说增加PBS份额将会是另外合乎需要的，对于PBS的份额来说，存在30重量％的上限。 [0009] 由于其对于挤压涂布的适用性，用于涂布纤维包装材料的PLA通常是具有至多25g/10分钟的熔体指数(210℃；2.16kg)的低熔体指数PLA。高熔体指数PLA对于这样挤出来说太粘，但是可以通过与其他较硬的聚合物共混而转变为可挤出的。 [0010] 在WO 2010/034712 A1中，公开了在纤维基底上的包含与聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)共混的高熔体指数PLA(NatureWorks 3251 D)的聚合物涂层。还可以存在一定量的其他聚酯如PBS作为另外的组分。描述了单层涂层和多层涂层二者，后者的实例是包括与PBAT共混的PLA的最内层和最外层以及据称为这种共混物或仅PLA的中间层的结构。然而，100％的高熔体指数PLA的中间层的教导在实践中是不可行的。应当使用低熔体指数PLA，或者PLA应当与PBAT共混以将材料转变为可挤出的。在工作实例中，中间层中PLA的份额为80％并且在内层和外层中为60％。 [0011] 仍然存在提高基于PLA的聚合物共混物的可挤出性同时确保所得到的涂有聚合物的纤维包装材料的在挤出中的提高的机器速度、对纤维基底的良好粘附性、和提高的热密封性的需求。这些目标应该在提高经济效益而不损害所得到的产品的环保特性的情况下实现。 [0012] 发明概述 [0013] 本发明的发明人的目标是寻找纤维包装材料的聚合物涂层的改进方法。尤其是，目标是提高基于PLA的聚合物共混物的可挤出性，同时保持纸或板挤压涂布机械的运行速度以及涂层对纤维基板的良好粘附性和优秀的热密封性。 [0014] 根据本发明的方案是向纤维基板上挤出一个或多个聚合物涂层，所述聚合物涂层包括由下列各项组成的聚合物共混物的至少一层：(i)20-95重量％的具有大于35g/10分钟的高熔体指数(210℃；2.16kg)的聚交酯、(ii)5-80重量％的聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)或其生物可降解衍生物和(iii)0-5重量％的一种或多种聚合物添加剂，其中与所述挤出步骤相结合地将所述共混物的组分熔融并共混。 [0015] 将高熔体指数PLA与PBS共混提高了可挤出性，并且为共混物提供提高的粘附性和热密封性。尤其是，因为与挤出步骤相结合地共混并且熔融的聚合物组分作为颗粒单独供给，PBS及其衍生物具有超过PBAT作为共混组分的优势。颗粒的使用允许根据单个生产批次容易地改变组分的份额，这是超过使用预制混合的共混物的优势。高熔体指数PLA的使用允许比用标准的低熔体指数PLA更大幅度地提高PBS的份额。与PBAT相比，PBS可作为由可再生、非化石原料制成的产品商购。 [0016] 根据本发明的实施方案，将共混物挤出为多层涂层的最外可热密封层，从而提高涂布的包装材料的热密封性。根据本发明的另一个实施方案，将共混物挤出为多层涂层的最内粘合剂层，从而提高涂层对纤维基板的粘附性。 [0017] 本发明的优选实施方案包括向纤维基板上共挤出多层涂层，所述多层涂层包括(i)包含20-95重量％的高熔体指数聚交酯和5-80重量％的PBS或其衍生物的共混物的最内层、(ii)含有低熔体指数聚交酯的中间层和(iii)包含20-95重量％的高熔体指数聚交酯和5-80重量％的PBS或其衍生物的共混物的最外层。 [0018] 优选地，最内涂层和最外涂层中的聚交酯是一种且相同的高熔体指数聚交酯。甚至在其他方面，组分及其份额也可以是相似的，因此相同的聚合物共混物可以用于最内和最外涂层二者，这极大地简化了共挤出过程。 [0019] 在以上实施方案中，低熔体指数PLA的较硬层作为多层结构的中间层结合，以支持较松散的高熔体指数PLA共混物层并且从而提高它们的可共挤出性。该解决方案允许共挤出过程中足够的机器速度。标准的低熔体指数PLA的使用提高了挤出过程的可控性，同时内层和外层中高熔体指数PLA的份额的重要性降低并且对于改变各个共混物的最佳粘附性和热密封性来说将会存在增强的窗口。通常，高熔体指数PLA的使用允许增加共混物中PBS或其衍生物的份额，从而在提高热密封性和粘附性同时保持挤出机械的流动性。 [0020] 除了高熔体指数PLA和PBS或其衍生物之外，可以任选地向共混物中加入至多5重量％的其他聚合物组分，条件是保持涂层的生物可降解性。丙烯酸类聚合物如乙烯丙烯酸丁酯甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EBAGMA)可以被引用作为这种添加剂的实例。至少大部分的涂层聚合物可以由从基本上可生物再生的自然来源得到的原料制造。 [0021] 本发明的另一个方面是生物可降解包装材料。根据本发明，所述材料包括纤维基板和一个或多个挤出的聚合物涂层，所述聚合物涂层包括由下列各项组成的聚合物共混物的至少一层：(i)20-95重量％的具有大于35g/10分钟的高熔体指数(210℃；2.16kg)的聚交酯、(ii)5-80重量％的聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)或其生物可降解衍生物和(iii)0-5重量％的一种或多种聚合物添加剂。 [0022] 本发明的另外的方面是饮用杯、密封液体包装、密封纸盒包装和用于现成食品的托盘包装。所述产品的特性是，它们由通过本发明的方法制造的包装材料或由如上所述的本发明的包装材料制成。在一次性饮用杯或液体包装的情况中，聚合物涂层至少位于杯或包装的内部液体接触侧上。在托盘中，聚合物涂层至少覆盖托盘的上部食品接触侧。在用于干燥产品的纸盒包装中，聚合物涂层可以覆盖包装的外表面，保护纤维基板和产品免受外部润湿。然而，在各个情况中，托盘或包装可以在包装材料的两侧设置有至少一个聚合物涂层。 [0023] 详细描述 [0024] 本发明基于以下令人惊讶的发现：通过使用具有大于35g/10分钟的高熔体指数(210℃；2.16kg)的PLA作为与聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)或其生物可降解衍生物例如聚(琥珀酸己二酸丁二醇酯)(PBSA)的聚合物共混物，可以提高在制造包装材料的挤出涂布机上的基于PLA的聚合物共混物的可挤出性，同时可以保持机器的运行速度以及涂有聚合物的材料的热密封性。 [0025] 作为整体规则，PLA的熔体指数和分子量(MW)彼此成反比，即随着熔体指数增加，MW降低。通常，如在本发明中所使用的高熔体指数PLA具有小于160 000、优选约100 000的MW。如在本发明的多层实施方案中使用的低熔体指数PLA具有至少160 000并且优选约200 000的MW。 [0026] 多层涂层可以通过向纤维基板上挤出内涂层、中间涂层和外涂层而制造。内层和外层含有包含具有＞35g/10分钟的熔体指数(210℃；2.16kg)的聚交酯和PBS或其衍生物的共混物。任选地，共混物甚至可以包含其他组分，例如丙烯酸类共聚物，然而其不应破坏涂层的整体生物可降解性。 [0027] 包装材料中的纤维基板可以是纸(paper)或板(board)、纸板(paperboard)以及卡纸板(cardboard)。 [0028] 在所述共混物中的所述具有＞35g/10分钟的熔体指数的聚交酯的量是20-95重量％，优选30-60重量％。 [0029] 所述聚交酯的熔体指数为＞35g/10分钟，优选＞40g/10分钟，并且更优选50-100g/10分钟，再更优选60-90g/10分钟并且甚至最优选70-85g/10分钟(210℃； 2.16kg)。发明人已经证实，具有高熔体指数的PLA允许较高份额的另一种生物可降解聚合物如聚酯向涂层中共混并且允许在挤出过程中使用较高的机器速度。 [0030] 至今，用于涂层纤维基板的PLA在大多数情况下具有约200 000g/mol的分子量和至多约25g/10分钟的熔体指数(210℃；2.16kg)。关于这一点，短语“高熔体指数PLA”是指具有大于35g/10分钟的熔体指数(210℃；2.16kg)以及与通常使用的低熔体指数PLA相比降低优选至少约40％的分子量的PLA。 [0031] 此外，可以通过使用可再生起始材料制造PLA。其在例如堆肥中还是生物可降解的并且可以燃烧。 [0032] 关于这一点，术语“生物可降解”意指将会在自然需氧(堆肥)和厌氧(垃圾填埋)环境中分解的聚合物。当微生物将聚合物代谢为可同化的化合物或代谢为对环境危害更小的腐殖质状物质时，发生聚合物的生物降解。它们可以来源于可再生原料、或含有添加剂的石油系塑料。芳族聚酯几乎完全抵抗微生物侵害，归因于其潜在可水解的酯键，大多数脂族聚酯是生物可降解的。聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)是这种生物可降解聚酯的实例。 [0033] 尤其是，在本发明中使用的PLA可以是自然来源的，即由可再生自然资源如玉米、马铃薯、木薯、纤维素、大豆蛋白、乳酸等制造的，或者可以是自然制造的(例如通过微生物发酵)，并且是生物可降解的或可堆肥的。PBS及其衍生物如PBSA也是生物可降解的或可堆肥的，但是甚至可以是化石(石油)来源的。 [0034] 共混物中PBS或其衍生物的量为5-80重量％，优选40-70重量％并且最优选45-65重量％。优选地，聚合物是PBS，其提高了涂层的粘附性以及热密封性。 [0035] 关于这一点，术语“粘附”意指对任何包含纤维材料的表面和涂有聚合物的表面的粘附，但是具体地，其意指对构成纤维基板的纤维原料(纸或板)的粘附。目标是实现完全粘附，这意味着，将涂层分离的尝试造成了纤维基板层内的破裂，而不是将涂层整体剥离。 [0036] 术语“热密封性”意指在软化或熔融条件下的聚合物涂层可以附着于材料的相反表面，其可以是相同的或另一种聚合物、纤维原料等。随着被加热的聚合物冷却并凝固，在表面之间形成牢固的密封。当根据本发明使用聚合物共混物时，可以在比单独使用PLA的情况下更宽泛的温度范围内获得可接受的热密封。 [0037] 根据本发明的方法的主要优势是涂布机械的提高的流动性，即足够的挤出性和粘附性允许使用高机器速度，而不论高熔体指数PLA的使用。 [0038] 在该方法中，挤出中的机器速度为至少100m/分钟。优选地，机器速度为至少150m/分钟，更优选至少200m/分钟，再更优选至少250m/分钟并且最优选至少300m/分钟。 高的机器速度提高了制造过程的经济效益。 [0039] 共混物可以包含少量、至多约5重量％的丙烯酸酯共聚物，如乙烯丙烯酸丁酯甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EBAGMA)，作为优选的第三组分。本发明的包装材料因此可以包括由下列各项的共混物的涂层：(i)30至60重量％的高熔体指数PLA、(ii)40至70重量％的PBS或其衍生物和(iii)0至5重量％的丙烯酸酯共聚物。 [0040] 添加丙烯酸酯聚合物以进一步提高挤出的聚合物涂层对纤维基板的粘附。丙烯酸酯聚合物，包括EBAGMA，本身是生物不可降解的，但是当以至多5重量％的少量使用时，不妨碍涂层整体的崩解。 [0041] 根据本发明，与PLA共混的优选的生物可降解聚合物是聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)。PBS的具体优势是可以向其中单独供给PBS和PLA颗粒的挤出机中与高熔体指数PLA的优秀的可共混性。 [0042] 与PLA共混的PBS或其衍生物提高了在向纤维板基板上挤出中由共混物组成的涂层的粘附。同时，根据本发明的由涂布的包装材料制成的饮用杯中的液体的毛边渗透与单独PLA相比明显降低，在热咖啡的情况下，看到其为明显较少地(如果存在的话)沿着杯套中垂直热密封线的褐色着色。提高的粘附也被设想为提高涂层承受在纤维基板内由热饮产生的蒸气压的能力，因此防止涂层从基板层松动并且防止涂层张开液体渗透的通路。 [0043] 除了作为PLA共混物的良好的粘附性和热密封性以及可挤出性，PBS和衍生物如PBSA是生物可降解的，并且共混物可以主要由从可再生自然来源得到的原料制造。 [0044] 可以将如以上所讨论的生物可降解聚合物共混物有利地挤出为涂布的包装材料的最上表面层。在这种情况下，PBS或其衍生物用于提高涂有聚合物的包装材料的热密封性。少量丙烯酸酯共聚物，如EBAGMA的添加，进一步提高了涂层的热密封性。 [0045] 可以将如以上所讨论的生物可降解聚合物共混物有利地挤出为与包装材料的纤维基板直接接触。归因于良好的粘附性，不需要在纤维基板和本发明的涂层之间使用单独的粘合层。这简化了制造过程并且降低了原料成本。PBS或其衍生物用于提高涂层对在下面的纤维基板的粘附。在多层涂层中，所述涂层是最下层。 [0046] 在共挤出的多层涂层中，各个层应基本由优选基于可再生原料的生物可降解聚合物组成。所述材料可以在其一侧或两侧上具有聚合物涂层。在纤维基板对侧上的涂层可以彼此是类似的或不同的，例如在一侧上的多层涂层，以及在对侧上的单层涂层。 [0047] 根据本发明，与所述挤出步骤结合地将所述共混物的组分熔融并共混，更具体地，在单个步骤中将聚合物共混物的组分作为颗粒混合并且熔融，之后立即将熔体挤出至纸或板基板上。利用PLA和PBS或其衍生物效果尤其好。首先在挤出机中混合组分使得各个份额混合的组分容易调节，提供了超过所使用预制混合的共混物的优势。颗粒PLA和聚酯的可得性良好，并且通常，与预混合的共混物相比价格也是较低的。 [0048] 在纤维基板的一侧上的聚合物涂层的总量可以在10-60g/m2、通常约25g/m2的范2 2 围内。在多层涂层中，每层的聚合物的量可以为4-20g/m，优选6-15g/m。代表实例可以是 2 具有单独低熔体指数PLA的中间层的三层涂层，并且涂层重量分别为7、11和7g/m。 [0049] 本发明的可用的实施方案是包括纤维基板和一个或多个挤出的聚合物涂层的包装材料，所述聚合物涂层包括由下列各项组成的聚合物共混物的至少一层：(i)20-95重量％的具有大于35g/10分钟的高熔体指数(210℃；2.16kg)的聚交酯、(ii)5-80重量％的聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)或其生物可降解衍生物和(iii)0-5重量％的一种或多种聚合物添加剂。 [0050] 本发明的优选实施方案是包括共挤出的内涂层、中间涂层和外涂层的基于纤维纸或板的包装材料，内层和外层包含20-95重量％的具有高于35g/10分钟的熔体指数(210℃；2.16kg)的PLA、5-80重量％的PBS或其生物可降解衍生物和任选0-5重量％的丙烯酸类共聚物如EBAGMA的共混物，并且中间层包含具有5-35g/10分钟的熔体指数(210℃；2.16kg)的聚交酯。内层将提供在挤出中对纤维基板的优秀的粘附，并且外层将为未涂布的纤维表面或为与所述外部热密封层本身相似或不相似的聚合物层提供优秀的热密封性。含有具有低熔体指数的PLA的中间层在挤出过程期间支持聚合物层。PLA还是具有例如良好的水分阻挡性以及低成本的可再生且可用的材料。多层结构允许在不损害所得到的涂层的可挤出性或性能的情况下优化原料。 [0051] 在更优选的实施方案中，所述包装材料包括纤维基板和挤出的多层涂层，所述挤出的多层涂层包括30-60重量％的具有50-100g/10分钟的熔体指数(210℃；2.16kg)的聚交酯、40-70重量％的PBS或其衍生物和0-5重量％的丙烯酸类共聚物的共混物的最内层和最外层，以及具有5-35g/10分钟的熔体指数(210℃；2.16kg)的聚交酯的中间层。相同的共混物有利地用于最内层和最外层。 [0052] 本发明还提供了由如上所述的包装材料制成的改进的容器。用于热饮尤其是热咖啡的一次性饮料杯是这种容器的首要实例。 [0053] 根据本发明，由通过本发明的方法制造的包装材料、或由本发明的包装材料制成的饮用杯具有位于杯的内部液体接触侧上的聚合物涂层。 [0054] 根据本发明，通过本发明的方法制造的包装材料的密封液体包装或本发明的包装材料的密封液体包装具有位于包装的内部液体接触侧上的聚合物涂层。然而，类似的包装甚至可以用作用于干燥产品的纸盒包装。 [0055] 根据本发明，通过本发明的方法制造的包装材料的密封纸盒包装或本发明的包装材料的密封纸盒包装可以具有位于所述包装的外侧上的聚合物涂层。 [0056] 根据本发明，用于现成食品的托盘包装具有位于托盘的接触食品的上侧上的聚合物涂层，所述托盘包装由通过本发明的方法制造的包装材料制成、或由本发明的包装材料制成。 [0057] 根据本发明的产品包装优选完全由如上所述的包装材料制成。在各个情况中，甚至包装材料的相反侧也可以是涂有聚合物的，例如用于提高热密封性或用于气体或香味阻挡目的。 [0059] 图1是在多个比较材料和根据本发明的实施方案中得到的涂布机速度(流动性)的示意图。 [0060] 图2是在多个比较材料和根据本发明的实施方案中得到的粘附性的示意图。 [0061] 图3是在多个比较材料和根据本发明的实施方案中得到的热密封性的示意图。 [0062] 图4是根据本发明的三层结构的性能的示意性总结。 [0063] 图5示意性地比较了用于比较的单层结构和根据本发明的三层结构的性能。 [0064] 图6a-6e示出了作为实例的根据本发明的包装材料的结构实施方案。实施例 [0065] 图6a-6e示出了作为实例的根据本发明的包装材料的五种结构实施方案。“PLA1”意指低熔体指数PLA；“PLA2”意指高熔体指数PLA；“PBS”意指聚琥珀酸丁二醇酯并且“board”表示纤维基板层，即纸、纸板或卡纸板。甚至可以使用PBS的生物可降解衍生物代替PBS。 [0066] 在纤维纸或板基板(“board”)的一侧上或两侧上存在PLA2和PBS的共混物的以及仅PLA1的挤出或共挤出的单层或多层涂层。共混物中PLA2的份额为20至95重量％，优选30至60重量％，并且PBS的份额可以在5至80重量％之间变化，优选为40至70重量％。在共混物中可以包含至多5重量％的丙烯酸酯共聚物如乙烯丙烯酸丁酯甲基丙烯酸2 缩水甘油酯三元共聚物(EBAGMA)作为任选的第三组分。基板可以是40至350g/m的重量 2 的纸、纸板或卡纸板，优选170至350g/m的杯板或液体包装板。 [0067] 技术人员应理解的是，如果包装材料在两侧都具有挤出的聚合物涂层，则在对侧上的涂层不需要是相同的。可以在纤维基板的一侧上存在单层涂层并且在纤维基板的另一侧上存在多层涂层。还可以在多层涂层中包括优选以与高熔体指数聚交酯的共混物的形式的、适用于挤压涂布的其他生物可降解聚合物的层。 [0068] 可用的是，PBS可作为Mitsubishi的商品名为GsPLA FZ91PD的商业产品获得，并且EBAGMA可以以DuPont的商品名Biomax Strong 120商购。 [0069] 更具体地，图6a示出了具有PLA2和PBS的共混物的单一挤出涂层2的基板1。这2 个单层2的重量可以为10至30g/m。在图6b中，在基板1的两侧上都存在这种PLA2+PBS共混物层2。 [0070] 图6c示出了具有最内PLA2+PBS共混物层2、PLA1的中间层3和最外PLA2+PBS共2 混物层4的共挤出的多层涂层。三个层2、3、4中的每一个的重量可以为4至13g/m。多层 2 涂层的总重量因此为12-39g/m。包括PLA1的中间层3用于在提高其可挤出性的同时增加涂层的总厚度。图6d示出了在基板1的两侧上的类似的多层涂层2、3、4。 [0071] 图6e示出了包括板基板1和共挤出的最内、中间和最外涂层2、3、5的包装材料。仅最内层2由如上所述的PLA2+PBS共混物组成。中间层3仅由PLA1组成。最外热密封层 5包含约45重量％的PLA2和55重量％的聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)的共混物。 三个涂层2、3、5的重量可以与图6c的实施方案中的各个层2、3、4相对应。 [0072] 如果包装材料在两侧都具有挤出的聚合物涂层，则在对侧上的涂层不需要是相同的。可以在纤维基板的一侧上存在单层涂层并且在纤维基板的另一侧上存在多层涂层。还可以在多层涂层中包括优选与PLA2的共混物的形式的、适用于挤压涂布的其他生物可降解聚合物的层。图6e是这种实施方案的实例。除了PBAT以外，可用的聚合物的其他实例是PHA(聚羟基烷酸酯)、PHB(聚羟基丁酸酯)、PHBV(聚羟基丁酸酯羟基戊酸酯)、PGA(聚乙醇酸)、PEG(聚乙二醇)、PCL(聚己内酯)以及基于淀粉的生物聚合物。然而，多层结构的最内层应当是含有PLA和PBS或其衍生物的共混物的层。 [0073] 试验 [0074] 以下，借助实验室试验来说明本发明。使用具有“低”或“高”熔体指数的挤出级聚交酯(参见以下表1)和聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)本身或按照表2中所示共混作为涂层2 聚合物。之后将共混物以及纯PLA(也用作参照物)向重量为280g/m的板基板的一侧上挤出为单层或挤出为三层结构。测量单层和三层结构二者中的真实的涂层重量。归因于涂 2 2 布技术，它们在24.9和27.6g/m之间略微变化(约25g/m )。 [0075] 表1.在实验部分中使用的聚合物的特性。 [0076]聚合物 熔体指数 温度 PLA1 25g/10分钟；“低” 210℃ PLA2 75g/10分钟；“高” 210℃ PBS 4，5g/10分钟 190℃ [0077] 对于每种涂布的测试材料，测量涂布机的流动性以及所得到的涂层的粘附性和热密封性。 [0078] 以0至5的等级确定对板基板的粘附，最高的数字表示最佳的粘附。因此通过挤出将聚合物涂层引入至基板上，并且以所述等级定义它们对纸板表面的粘附，其中分类如下： [0079] 1＝无粘附，聚合物层剥落； [0080] 2＝低粘附，一些纤维粘至剥落的聚合物层； [0081] 3＝低粘附，当分离聚合物层时，少于50％的纸板在涂层的区域中破裂； [0082] 4＝中等粘附，当分离聚合物层时，超过50％的纸板在涂层的区域中破裂； [0083] 5＝完美粘附，当分离聚合物层时，纸板在整个涂层的区域中破裂。 [0084] 在热密封层本身的试验中，热密封性以在热密封层和相对表面之间提供成功密封的最低密封温度给出。标准是，尝试撕开密封造成了纤维板基板中的断裂，而不是打开密封。 [0085] 流动性以挤出或共挤出中的最低可操作机器速度给出。 [0086] 表2.涂覆在板基板上的单层和三层涂层的粘附性、热密封性和流动性(涂布机速度)结果。PLA1是常规使用的具有(约25g/10分钟)的熔体指数的PLA，并且PLA2具有高熔体指数(约75g/10分钟)。当适当时，在右边的栏是指如在图6中所示的一般结构。 [0087] [0088] [0089] (1)表示根据本发明的实施例，其他实例是比较例。 [0090] 缺少结果意味着试验失败并且因此不可行。 [0091] 图1中示出了流动性结果(涂布机速度)。证明了，使用常规PLA(PLA1)，机械不能处理高(＞40％)PBS浓度，然而用高熔体指数PLA(PLA2)和/或3层结构(PLA1层在中间并且PLA2+PBS在内层和外层中)代替常规PLA(PLA1)产生优秀的流动性。此外，使用PLA2(尤其是与40％的PBS共混的)的单层结构具有良好的流动性。仅用PLA2可能不会成功地完成涂层。 [0092] 图2中示出了粘附性结果。在各个情况中，与PBS组合使用高熔体指数PLA提高了粘附值。在20％PBS浓度之后没有检测到提高。 [0093] 图3中示出了热密封性结果，并且其显示，使用高熔体指数PLA，热密封性明显提高，参见较低的热密封温度。此外，发现可以在宽温度范围内将包含高熔体指数PLA和PBS的共混物热密封，由此提供用于加工的灵活性(数据未示出)。 [0094] 由于实现了最高的涂布机速度(流动性)和优异的热密封性和粘附性，发现其中在中间层使用PLA1并且在最内层和最外层中将PLA2与PBS共混的三层涂层结构(图6c)是尤其有益的。据信，中间层中的PLA1为膜提供了刚性。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈