採用功能性聚合物塗層來改進當前的可再生膜的性能的製作方法

2023-11-01 16:29:42

專利名稱：：採用功能性聚合物塗層來改進當前的可再生膜的性能的製作方法
技術領域：
：本發明涉及加入可生物降解聚合物層的高阻擋性多層膜(highbarriermultilayerfilms)。更特別地，本發明涉及用作圖書封面和包裝材料的可生物降解多層膜。所述多層膜包括可生物降解聚合物層，並且具有優異的阻擋性能。f0004
背景技術：
：多種多樣的聚合物和由這些聚合物形成的膜是已知的。這些膜的重要的物理特性包括其阻擋性能，包括對氣體、香味、和/或蒸氣例如水蒸汽的阻擋，以及其物理特性，例如韌性、耐磨性和耐候性、和透光率。製備用於許多種應用，例如包裝應用的聚合物膜製品也是公知的。許多這種製品由不同塑料的多個層製成，以獲得各種期望的物理和化學性能。通常,合成聚合物，例如聚乙紼("PE")、聚丙烯("PP")和聚對苯二甲酸乙二醇酯("PET")等，被廣泛用作製備多層包裝材料的材料，所述多層包裝材料用於容納各種物品。使用後，用過的包裝材料的處理通常導致將它們送到處理廠，在那裡通過在高溫下焚燒來使其分解。但是，焚燒這種合成聚合物典型地會產生汙染空氣和環境的物質。這些材料在燃燒時的生熱性也很高，在燃燒處理過程中可能會損壞焚燒裝置。其它材料，例如聚氯乙烯，是不能燃燒的，這是因為它們具有自熄性能。改善這個問題的一種常用辦法是再循環和再利用所述材料，但是再循環可能是非常昂貴的並且在經濟上經常是不可行的。不經焚燒或者再循環而處置的這些合成聚合物材料典型地是在垃圾場填埋，並且通常不會分解從而作為廢物永久地佔據空間。鑑於這些問題，可生物降解聚合物和由其形成的產品變得越來越重要。典型地，可生物降解聚合物由每年可再生的(annuallyrenewable)資源例如玉米(corn)或者甘蔗來製備，並且可以是天然生產的、改性的天然生產的或者是合成生產的。特別理想的一類可生物降解聚合物是聚乳酸("PLA"),也稱作聚丙交酯。PLA是得自可再生資源的合成脂肪族聚酯。玉米澱粉或者甘蔗的細菌發酵生成乳酸，然後，乳酸發生縮聚從而形成PLA。.聚乳酸是理想的，因為它們在燃燒期間的生熱性小於聚乙烯的一半，並且它們在土壤或水中自然分解。但是，與傳統聚合物例如聚乙烯或者聚苯乙烯相比，其它的不太理想的性能限制了PLA和其它可生物降解聚合物在塑料工業中的廣泛市場進入。例如，聚丙交酯和其它可生物降解聚合物例如聚羥基鏈烷酸酯("polyhydroxyalkanoates,PHA")的氣體和溼氣阻擋性能很差，不太適合用作包裝材料或者用於其它要求高氣體和/或者潮氣阻擋性的應用中。由這種每年可再生材料製備的膜在變形時往往具有噪音，並且許多具有優異降解性的組合物僅具有有限的加工性能。此外，由每年可再生材料製備的膜目前僅有限地用作軟質包裝材料，這是因為它們易於撕裂和破裂，並且它們的氣體和溼氣阻擋性能4艮差。因此，需要具有良好的加工性能，對氣體和潮氣透過具有高阻擋性，並優選變形時噪音較小的環境友好的多層膜結構。本申請提供了滿足該需要的解決辦法。
發明內容0010]本發明提供多層製品，所迷多層製品按次序包括a)耐巻曲(curlresistant)夕卜保護層；b)可生物降解聚合物層；c)任選存在的中間粘合底膠層(intermediateadhesiveprimerlayer);d)任選存在的防潮層(moisturebarrierlayer),所迷防潮層的溼氣滲透率(moisturevaportransmissionrate)為約0.5g/100平方英寸(645.16cm勺/天至約45g/100平方英寸/天；e)粘合連接層(adhesivetielayer);和f)紙基底。本發明還提供了多層膜，所迷多層膜按次序包括a)可生物降解聚合物層；b)任選存在的中間粘合底膠層；和c)防潮層，所迷防潮層的溼氣滲透率為約0.5g/100平方英寸(645.16cm2)/天至約45g/100平方英寸/天；所述防潮層包含與納米級粘土(nanometerscaleclay)組合的熱塑性聚合物。本發明也提供了由多層膜形成的包裝(package),所述膜按次序包括a)可生物降解聚合物層；b)任選存在的中間粘合底膠層；和c)防潮層，所述防潮層的溼氣滲透率為約0.5g/100平方英寸(645.16cm"/天至約45g/100平方英寸/天；其中，所述防潮層搭接於其自身之上並且至少部分地密封於其自身之上，以形成包裝。本發明仍進一步提供製備包裝的方法，包括通過將至少一個可生物降解聚合物層，任選地通過中間粘合底膠層，附著於防潮層的表面來形成多層膜；布置所述多層膜以形成，裝，其中:所述防潮層搭包裝的最裡層(wherethemoisturebarrierlayerisoverlappedontoandsealedtoitselftoformsaidpackageandcomprisestheinnermostlayerofsaidpackage》圖1是示意性地表示本發明的包括紙基底的多層製品的平面圖，所迷製品可用作圖書封面。圖2是示意性地表示本發明的多層膜的平面圖，其中，防潮層具有分散於其中的粘土顆粒，所述膜可用於形成包裝。圖3是由本發明多層膜形成的包裝的截面圖，其中，所迷防潮層密封於其自身之上。具體實施例方式本發明的多層膜和製品包括至少一個可生物降解聚合物層，並且任選附著於一個或多個高阻擋性防潮層，從而增加組合膜結構的防潮性能。當存在時，防潮層優選具有足夠小的厚度以製備優選至少約90%可生物降解的多層結構，同時獲得這裡指定的期望的溼氣滲透性能。物降解聚合物材料通常包括所有天然生產的可生物降解聚合物、改性的選得自一種或多種由天然可再生資源形成的聚合物。這些包括可生物降解脂肪族-芳香族共聚物；脂肪族聚酯，所述脂肪族聚酯具有由交酯或者具有至少4個碳原子的羥基酸中的至少一種形成的單元；具有由琥珀酸與脂肪族二醇形成的單元的聚酯；聚羥基鏈烷酸酯；和改性的聚對苯二曱酸乙二醇酯，其中，一部分對苯二甲酸酯基團被至少一種脂肪族二酸取代。特別有用的可生物降解聚合物包括均聚物和共聚物，不排他地包括PLA、PLA衍生物、聚乳酸/脂肪族聚酯共聚物、聚乙醇酸聚合物、聚己內酯、聚乳酸/己內酯共聚物、具有由乙交酯、丙交酯和s-己內酯形成的單元的三元共聚物、聚酯醯胺、聚羥基丁酸酯、聚(3-羥基丁酸)、聚(3-羥基丁酸酯-共聚-3-羥基己酸酯)、聚羥基丁酸酯-羥基戊酸酯共聚物、聚琥珀酸丁二醇酯、聚(琥珀酸/己二酸丁二醇酯)、聚琥珀酸-共聚-己二酸-共聚-對苯二甲酸丁二醇酯、聚(己內酯-琥珀酸丁二醇酯)、聚酯碳酸酯、聚(琥珀酸/碳酸丁二醇酯)、聚琥珀酸乙二醇酯、聚琥珀酸己二酸乙二醇酯共聚物、聚(己二酸/對苯二曱酸丁二醇酯)、聚對苯二甲酸乙二醇酯共聚物、聚對苯二甲酸-共聚-琥珀酸乙二醇酯、聚(己二酸/對苯二甲酸四亞甲基二醇酯)、聚癸二酸乙二醇酯、聚乙烯醇、脫乙醯殼多糖、脫乙醯殼多糖/纖維素聚合物、乙酸纖維素基聚合物、熱塑性澱粉基和變性澱粉基聚合物、由其它多糖和蛋白質形成的聚合物、1，4-丁二醇、琥珀酸、己二酸和乳酸的共聚物或者三元共聚物，和上述物質的組合。根據聚合物的不同，優選的是數均分子量為1000Mn或更多，更優選約1000Mn至500,000Mn，最優選約1000Mn至約100,000的聚合物。可生物降解聚合物是本領域公知的並且可以商購方式廣泛獲得。公知的可用的可生物降解聚合物不排他地包括BIOMAX改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯聚合物，可以商購方式從E.I.duPontdeNemoursandCompanyofWilmington,DE獲得；ECOFLEX⑧石油基脂肪族-芳香族共聚物，可以商購方式從德國的BASF獲得；ECOVIO(S)含聚乳酸的聚合物，得自BASF;MATER-BI(E)澱粉基聚合物，可以商購方式從義大利的Novamont獲得；NATUREWORKSPLA聚合物，可以商購方式從NatureWorksLLCofMinnetonka，畫獲得；EVLONPLA聚合物，可以商購方式從加拿大的BI-AXInternationalInc.ofOntario獲得；LACEAPLA聚合物，可以商購方式從日本的MitsuiChemicalsInc.獲得；GSPLAtm聚合物和BIOGREEN,可以商購方式從日本的MitsubishiChemicalCoip獲得；CELGREENtm聚合物，可以商購方式從日本的DaicdChemicalIndustries,LTD.獲得；VYLOECOL⑧聚乳酸聚合物，可以商購方式從日本的ToyoboCo.LTD.獲得；BIONELLE，聚合物，可以商購方式從日本的ShowaHighpolymerCo.,LTD.獲得；LUNAREtm聚合物，可以商購方式從日本的NipponShokubai獲得；和MOWIOUD和KURARAYPOVAL⑧聚合物，可以商購方式日本的KurarayCo.，LTD獲得。最優選的可生物降解聚合物是聚乳酸聚合物和為100%生物基材料的聚合物，這指的是它們完全是由每年可再生的天然資源而不是石油基資源製備。在本發明的優選實施方案中，所迷可生物降解聚合物層的優選基重為約5.0g/n^至60g/m2，更優選約15.0g/m2至35.0g/m2。更特別地，所述可生物降解聚合物層優選包括具有以下性能的聚乳酸層，其中，48gauge(ga),15.5g/m2(gsm)的層是最優選的:_tableseeoriginaldocumentpage8雖然結合優選的實施方案已經具體說明和描述了本發明，但是那些本領域普通技術人員易於理解，可以進行各種變化和更改而不背離本發明的精神和範圍。希望將權利要求書理解為是涵蓋所公開的實施方案、上面已經討論的那些可選方案以及它們的所有等效方案。權利要求1.多層製品，所述多層製品按次序包括a)耐捲曲外保護層；b)可生物降解聚合物層；c)任選存在的中間粘合底膠層；d)任選存在的防潮層，所述防潮層的溼氣滲透率為約0.5g/100平方英寸(645.16cm2)/天至約45g/100平方英寸/天；e)粘合連接層；和f)紙基底。2.根據權利要求1所述的多層製品，其中，同時存在所述防潮層和所述中間粘合底膠層。3.根據權利要求1所迷的多層製品，其中，所迷外保護層由一種或多種聚醯胺、聚烯烴、聚酯、丙烯酸類聚合物、聚氨酯、環氧樹脂，或者它們的組合形成。4.根據權利要求1所述的多層製品，其中，所述外保護層還包含至少一種耐擦傷添加劑，所迷耐擦傷添加劑包括矽石、聚乙烯蠟或者聚丙烯蠟。5.圖書封面，所迷圖書封面由根據權利要求1所述的多層製品形成。6.多層膜，所迷多層膜按次序包括a)可生物降解聚合物層；b)任選存在的中間粘合底膠層；和c)防潮層，所迷防潮層的溼氣滲透率為約0.5g/100平方英寸(645.16cm2)/天至約45g/100平方英寸/天；所迷防潮層包含與納米級粘土組合的熱塑性聚合物。7.根椐權利要求6所迷的多層膜，其中，所述可生物降解聚合物層和所述防潮層至少之一包括單軸或者雙軸取向膜。8.由多層膜形成的包裝，所述膜按次序包括a)可生物降解聚合物層；b)任選存在的中間粘合底膠層；和c)防潮層，所述防潮層的溼氣滲透率為約0.5g/100平方英寸(645.16cm"/天至約45g/100平方英寸/天；其中，所述防潮層搭接於其自身之上並且至少部分地密封於其自身之上以形成包裝。9.根據權利要求8所述的包裝，其中，所述防潮層包括與納米級粘土組合的熱塑性聚合物。10.製備包裝的方法，所迷方法包括通過將至少一個可生物降解聚合物層，任選地通過中間粘合底膠層，附著於防潮層的表面來形成多層膜；布置所述多層膜以形成包裝，其中，所述防潮層搭接於其自身之上並且密封於其自身之上以形成所述包裝並且構成所述包裝的最裡層。全文摘要本發明涉及採用功能性聚合物塗層來增強當前的可再生膜的性能。本發明涉及加入可生物降解聚合物層的高阻擋性多層膜。更特別地，本發明涉及用作圖書封面和包裝材料的可生物降解多層膜。所述多層膜具有優異的防潮和耐捲曲性能。文檔編號B65D65/40GK101585254SQ200910141050公開日2009年11月25日申請日期2009年5月18日優先權日2008年5月19日發明者普賴爾A·V·德爾,S·J·波特,丁元彬申請人:霍尼韋爾國際公司