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和容器技术

本发明专利技术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。向纤维基板(1)上共挤出多层涂层，所述多层涂层包括包含20-95重量％的较高熔体指数聚交酯和5-80重量％的另一种生物可降解聚合物如聚琥珀酸丁二醇酯的共混物的最内层和最外层(2、4)，以及仅含有较低熔体指数聚交酯的中间层(3)。目标是增加共挤出中的机器速度，同时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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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和容器专利技术背景本专利技术涉及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共挤出多层聚合物涂层。本专利技术还涉及通过所述方法得到的生物可降解包装材料以及包含根据本专利技术的包装材料的容器和产品包装。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。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。为了解决挤出问题，EP-1094944B1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。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-2002/0065345A1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。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。在本申请的申请日仍然保密的FI20115745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(rawedgepenetration，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。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。将高熔体指数PLA与其他较硬的聚合物共混提高了可挤出性，同时聚合物添加剂可以选自为共混物提供提高的粘附性和热密封性的这种生物可降解聚合物。同时，可以比用标准的低熔体指数PLA更大幅度地提高所加入的聚合物的份额。在WO2010/034712A1中，公开了在纤维基底上的三层涂层，其包括与生物可降解聚酯共混的PLA的最内层和最外层以及这种共混物或仅PLA的中间层。所选择的聚酯是聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)，但是也可以存在一定量的其他聚酯如PBS。用于多层结构的PLA是NatureWorks3251D，其为高熔体指数PLA。这意味着，100％PLA的中间层的教导在实践中是不可行的。必须存在与PLA共混的聚酯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％。较硬的内层和外层因此用于在共挤出中支持较松散的内层。仍然存在提高共挤出过程中机器速度同时保持所得到的涂有聚合物的纤维包装材料的良好的粘附性和热密封性的需求。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。专利技术概述本专利技术的专利技术人的目标是寻找用于纤维包装材料的多层聚合物涂层的更快的方法。尤其是，目标是提高纸或板机械的流动性。此外，目标是寻找一种涂布的纤维包装材料，在其中多层涂层具有对纤维基板的良好的粘附性，其可以容易地热密封，并且其产生了降低的材料成本。根据本专利技术的解决方案是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％的第一聚交酯和5-80重量％的另一种生物可降解聚合物的共混物的最内层，(ii)含有第二聚交酯的中间层，以及(iii)包含20-95重量％的第三聚交酯和5-80重量％的另一种生物可降解聚合物的共混物的最外层，所述第二聚交酯的熔体指数低于所述第一聚交酯和所述第三聚交酯的熔体指数。优选地，所述第一聚交酯和第三聚交酯是一种且相同的较高熔体指数聚交酯。此外，最内层和最外层的共混物中的所述其他生物可降解聚合物优选为一种且相同的聚合物。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。本专利技术可以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％的具有大于35g/10分钟的较高熔体指数(210℃；2.16kg)的聚交酯和5-80重量％的另一种生物可降解聚合物的共混物的最内层、(ii)含有具有5-35g/10分钟的较低熔体指数(210℃；2.16kg)的聚交酯的中间层以及(iii)包含20-95重量％的具有大于35g/10分钟的较高熔体指数(210℃；2.16kg)的聚交酯和5-80重量％的另一种生物可降解聚合物的共混物的最外层。再一次，相同的共混物可以有利地用于最内涂层和最外涂层。根据本专利技术，较低熔体指数PLA的较硬层作为多层结构的中间层结合，以支持较松散的较高熔体指数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，较高熔体指数PLA的使用允许增加共混物中另一种生物可降解聚合物、优选生物可降解聚酯的份额，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。根据本专利技术，用于内部和外部聚合物涂层的包含20-95重量％的较高熔体指数聚交酯和5-80重量％的另一种生物可降解聚合物的共混物可以是相同的或不同的。任选地，在一种或多种共混物中可以包含其他组分，条件是保持涂层的生物可降解性。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。本专利技术的另一个方面是生物可降解包装材料。根据本专利技术，所述材料包括纤维基板和共挤出的多层涂层，所述多层涂层包括(i)包含20-95重量％的第一聚交酯和5-80重量％的另一种生物可降解聚合物的共混物的最内层，(ii)含有第二聚交酯的中间层，以及(iii)包含20-95重量％的第三聚交酯和5-80重量％的另一种生物可降解聚合物的共混物的最外层，所述第二聚交酯的熔体指数低于所述第一聚交酯和所述第三聚交酯的熔体指数。优选地，所述第一和所述第三聚交酯是一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造生物可降解包装材料的方法，所述方法包括：向纤维基板上共挤出多层涂层，所述多层涂层包括(i)包含20‑95重量％的第一聚交酯和5‑80重量％的另一种生物可降解聚合物的共混物的最内层，(ii)含有第二聚交酯的中间层，以及(iii)包含20‑95重量％的第三聚交酯和5‑80重量％的另一种生物可降解聚合物的共混物的最外层，所述第二聚交酯的熔体指数低于所述第一聚交酯和所述第三聚交酯的熔体指数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.26 FI 201261141.一种制造生物可降解包装材料的方法，所述方法包括：向纤维基板上共挤出多层涂层，所述多层涂层包括(i)包含20-95重量％的第一聚交酯和5-80重量％的另一种生物可降解聚合物的共混物的最内层，(ii)由占100％的第二聚交酯组成的中间层，以及(iii)包含20-95重量％的第三聚交酯和5-80重量％的另一种生物可降解聚合物的共混物的最外层，所述第二聚交酯的熔体指数低于所述第一聚交酯和所述第三聚交酯的熔体指数，其中所述第一聚交酯具有大于35g/10分钟的较高的熔体指数，所述第二聚交酯具有5-35g/10分钟的较低的熔体指数，并且所述第三聚交酯具有大于35g/10分钟的较高的熔体指数，其中所述熔体指数是在210℃和2.16kg下测量的。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一聚交酯和第三聚交酯是相同的。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最内层和/或最外层的所述共混物包含30-60重量％的较高熔体指数聚交酯、40-70重量％的另一种生物可降解聚合物和0-5重量％的丙烯酸类共聚物。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最内层和/或最外层的所述另一种生物可降解聚合物是聚酯。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述另一种生物可降解聚合物是聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)或其衍生物。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最内层和/或最外层的所述较高熔体指数的第一或第三聚交酯具有50-100g/10分钟的熔体指数。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最内层和/或最外层的所述较高熔体指数的第一或第三聚交酯具有70-85g/10分钟的熔体指数。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将相同的共混物挤出为所述多层涂层的所述最内层和所述最外层。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与所述共挤出步骤相结合地将所述共混物的组分熔融并共混。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，共挤出中的机器速度为至少100m/分钟。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，共挤出中的机器速度为至少150m/分钟。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，共挤出中的机器速度为至少200m/分钟。...

【专利技术属性】
技术研发人员：基莫·内瓦莱宁，维莱·里布，尤卡尔·库西帕洛，萨米·科特卡莫，
申请(专利权)人：斯塔诺阿埃索澳吉有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI