用于发展中市场的能够降解的小袋制造技术

本文公开了能够生物降解的小袋，其可用于包封诸如洗发剂、调理剂、皂、牙膏、条皂和洗涤剂的消费品。本发明专利技术的小袋在37℃和90％的相对湿度(RH)下具有小于约十克每平方米每天(g/m2/天)的湿气透过率(MVTR)，并且在最初和连续暴露于水和微生物后两年内分解成小到足以通过一毫米的筛孔的碎片。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/US2011/058931，国际申请日为2011年11月2日，进入中国国家阶段的申请号为201180052841.1的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及能够生物降解的小袋(sachets，即smallbags)，其可用于包封诸如洗发剂、调理剂、皮肤乳液、剃刮乳液、液体肥皂、条皂、牙膏和洗涤剂的消费品。
技术介绍
聚合物如聚乙烯长时间以来作为小袋(sachets，即smallbags)用于包装具有短使用周期(例如，小于约12个月)的产品。小袋一般由多个层组成，其包括不同类型的材料以提供所需的功能，诸如密封、阻隔和印刷。在食品包装中，例如，小袋通常用作为保护剂来包装食品，并且在内容物被消耗后迅速抛弃。小袋还用于容纳具有短使用周期的多种消费品，诸如用于毛发护理、美容护理品、口腔护理、保健、个人清洁和家用清洁的产品。这些小袋通常包封仅仅足以用于单次使用的产品，并且通常在单次使用后作为垃圾丢弃。在世界发达地区，丢弃的小袋通常最终成为固体垃圾流，其被烧弃或置于废弃物填埋场。在不具备现代固体垃圾基础设施的地区，用过的小袋通常作为垃圾丢弃于土壤上或表面水体中。虽然对于回收利用小袋已经作出了一定努力，但是组成小袋层的不同聚合物的特性、金属的存在情况、小袋的生产方式以及它们转化成为产品的方式限制了可行的回收利用应用的数量。例如，甚至纯聚合物的重复加工导致了材料的降解，并且因此而导致了不良的机械性能。此外，在回收利用加工期间进行混合的不同级别的化学上相似的塑料可导致加工问题，使得再生材料低劣或不能够使用。一些塑料制造商已经将添加剂(诸如氧代能够生物降解的添加剂和有机材料)引入了传统聚合物(例如，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯)以促进所述聚合物在有氧环境(例如，堆肥物、土壤)和无氧环境(例如，废弃物填埋场、下水道系统)下的生物降解。氧代能够生物降解的添加剂通常经过复合进入聚合物，浓度约1重量％至约5重量％(基于所述聚合物总重量计)，并且其由过渡金属组成，所述过渡金属在理论上当暴露于热、空气、光照或其混合时促进塑料中的氧化和断链。缩短的聚合物链在理论上可由存在于处理环境中的微生物加以消耗并且可用作为食物来源。然而，碎片化并非生物降解的标志，并且没有数据显示这些塑料碎片将在土壤或海洋环境中存留多久。此外，数据显示水分将延迟该碎片化过程数月或更久。从实践的角度来看，丢弃于沙漠中的塑料袋可能将在数月内成为碎片，但是该碎片将存留数年或更久。如果相同的袋丢弃于寒冷、黑暗潮湿的森林，其甚至在数月或数年内都不可能成为碎片。当有机材料(其非限制性例子包括纤维素、淀粉、乙烯-乙酸乙烯和聚乙烯醇)作为添加剂用于传统塑料时，所述添加剂自身的某部分会进行生物降解并且产生二氧化碳和甲烷。没有数据表明传统塑料的剩余95重量％至99重量％也会生物降解。BiodegradableProductsInstitute(BPI)建议供应商证明整体塑料膜或包装的90％(而非仅仅添加剂)在有氧条件下转化成为二氧化碳，并且在无氧条件下转化成为二氧化碳和甲烷。由能够生物降解的聚合物组成的小袋看来为上述问题提供了解决方案，其比回收利用和/或使用氧代能够生物降解的添加剂和有机材料添加剂更为有效或实用。如本文所用，术语“能够生物降解的聚合物”是能够进行天然分解成为二氧化碳、甲烷、水、无机化合物、生物质或其混合物的聚合物，其中主要的机制是微生物的酶作用，其可通过标准化的测试在指定的时间进行测量，这反映了相关的处理条件。在氧存在的情况下(有氧生物降解)，这些代谢过程产生二氧化碳、水、生物质和矿物质。在无氧的条件下(无氧生物降解)，还可产生甲烷。但是，使聚合物能够生物降解的特性也可妨碍其用于它的预期目的。通常，能够生物降解的聚合物是湿气敏感的(即，在暴露于含水媒介时可吸收显著量的水、溶胀、失去强度或浓度或者溶解)、热敏感的(即，具有低于约65℃的熔点或玻璃化转变温度，或小于约45℃的维卡软化点)、机械上受限的(即，由该聚合物形成的产物过于刚性、过于柔软、受不良拉伸强度或抗撕强度的影响、或具有不足的伸长特性)并且/或者难于通过常规熔融方法(如，挤塑膜挤出、吹塑膜挤出)加工成为膜。诸如拉伸强度、拉伸模量、抗撕强度和热软化点这样的特性在很大程度上决定了膜在转换加工线上运行的良好程度。能够生物降解的金属化纤维素膜(例如InnoviaLLC的NatureFlexTM)已被用于形成12\×2\的小袋，其能够在干燥环境中容纳干燥产品。但是，这些小袋当填充以液体消费品时成就有限。例如，当这些小袋以水填充并且放置过夜时，观察到了可见的金属化膜破裂，并且所述小袋在24小时内损毁，正如通过液滴可见地渗透膜所示。适用于容纳单次用量的干燥产品(如，糖)的能够降解的小袋也是已知的。这些小袋由纸组成，其使用Novamont制造的某一等级的MATER-BITM热塑性淀粉膜进行了挤出涂覆。由能够生物降解的聚合物层组成的膜描述于美国专利申请公开2009/0286090中，其以引用的方式并入本文。然而，这些膜需要高阻隔特性以获得它们所需的性能特征。为了实现这些高阻隔特性，必须将不能够降解的材料(例如，聚偏二氯乙烯；聚乙烯醇；聚乙酸乙烯酯；聚烯烃，诸如聚乙烯和聚丙烯；聚酰胺；可挤出等级的乙烯-乙酸乙烯；可挤出等级的乙烯丙烯酸；乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)以及它们的组合，诸如聚酰胺/EVOH/聚酰胺共挤出物)引入所述能够生物降解的聚合物层。因此，这些膜仅是部分能够生物降解的。多层层压体完全能够降解的膜描述于美国专利申请公开2008/0038560中，其以引用的方式并入本文。然而，由于层压加工过于昂贵，因此层压体自身并不理想。日本专利申请2005/111783(其以引用的方式并入本文)公开了具有聚乳酸和乳酸基团共聚酯的树脂组合物的包装，其上以铝进行了气相沉积。然而，这些膜仅在工业堆肥条件下降解并且在开放的环境中并不进行生物降解。聚羟基脂肪酸酯(PHA)对于用于形成能够生物降解的膜也受到普遍关注。例如，美国专利5,498,692(其以引用的方式并入本文)公开了由聚羟基脂肪酸酯共聚物组成的能够生物降解的膜，所述共聚物具有至少两种无规重复的单体单元。这一膜可用于形成，例如，杂货袋、食品储存袋、三明治袋、可重新密封的型袋和垃圾袋。PHA膜或其它能够生物降...

【技术保护点】
一种包装件，包括：(a)包含下列物质混合物的层：(i)能够生物降解的密封剂，和(ii)选自聚乙醇酸(PGA)、聚烯烃、填料、以及它们的混合物的阻隔材料，所述混合物的量为基于该层的总体积计1体积％至40体积％，其中所述层的厚度为25μm至100μm，所述表面具有至少38达因/cm的能量或能够处理为具有至少38达因/cm的能量；和(b)沉积在所述阻隔材料上并且具有1μm至20μm的厚度的墨；其中所述包装件在37℃和90％的相对湿度(RH)下具有小于10克每平方米每天(g/m2/天)的湿气透过率(MVTR)；其中所述包装件在包含液体消费品时具有至少一年的储存寿命；并且其中所述包装件在最初和连续暴露于水和降解密封剂的微生物后两年内所述包装件分解成小到足以通过一毫米的筛孔的碎片。

【技术特征摘要】
2010.11.02 US 61/409,2551.一种包装件，包括：
(a)包含下列物质混合物的层：
(i)能够生物降解的密封剂，和(ii)选自聚乙醇酸(PGA)、聚烯
烃、填料、以及它们的混合物的阻隔材料，所述混合物的量为基于
该层的总体积计1体积％至40体积％，
其中所述层的厚度为25μm至100μm，所述表面具有至少38达因/cm
的能量或能够处理为具有至少38达因/cm的能量；和
(b)沉积在所述阻隔材料上并且具有1μm至20μm的厚度的墨；
其中所述包装件在37℃和90％的相对湿度(RH)下具有小于10克每
平方米每天(g/m2/天)的湿气透过率(MVTR)；
其中所述包装件在包含液体消费品时具有至少一年的储存寿命；并且
其中所述包装件在最初和连续暴露于水和降解密封剂的微生物后两年
内所述包装件分解成小到足以通过一毫米的筛孔的碎片。
2.如权利要求1所述的包装件，它还包含涂覆所述层的选自金属、金
属氧化物、纳米粘土、以及它们的混合物的阻隔材料，其中所述阻隔
材料的厚度为至约50μm，所述表面具有至少38达因/cm的能量
或能够处理为具有至少38达因/cm的能量。
3.一件制品，它包括：(a)第一包装件，所述包装包括(i)厚度为
12μm至100μm的能够生物降解的密封剂，其表面具有至少38达因/cm
的能量或能够处理为具有至少38达因/cm的能量；和
(ii)沉积在密封剂上的墨，其厚度为1μm至20μm；和
(b)包封第一包装件的第二包装件，它包括下列...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·努克，S·K·斯坦利，J·M·雷曼，R·E·麦格内斯，
申请(专利权)人：宝洁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US