生物可降解的袋子制造技术

目的是提供一种可以在低温下热封合，不产生皱褶，具有透明性并且在自然环境中具有可生物降解性的袋子。由一种主要成分是一种聚乳酸家族聚合物的双向拉伸的薄膜和一种主要成分是具有预定结构的脂肪族聚酯的薄膜所组成的层压薄膜被热封合，因此主要成分是一种聚乳酸家族聚合物的双向拉伸的薄膜将作为外层。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种生物可降解的袋子。透明性在术语上通常是指光线透光度，透光度越高，透明性越好。作为包装材料时优选使用具有良好透明性的薄膜是因为从外面就可以看见袋子里面的东西。热封合是指用加热棒，加热板，热辊或类似的东西，通过热和压力将薄膜叠置并结合在一起的一种方法。在许多场合，许多传统的塑料制品，尤其是塑料包装材料在使用以后就被丢弃，因此就提出了它们的处理问题。聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等可以作为具有代表性的一般包装塑料被引用。这些材料在燃烧时产生较高的热值。因此在进行焚烧处理时恐怕它们会毁坏焚烧炉。此外，现在仍大量使用的聚氯乙烯，由于它的自熄性，几乎不燃。同样，在许多情况下，塑料制品包括这些不能燃烧的材料将被掩埋。由于它们的化学和生物稳定性，它们很少分解并继续存在，所以就导致了诸如掩埋地短寿命等问题。因而，需要那些低热值，可以在土壤中分解并且安全的材料，在这方面也正进行着大量的研究。聚乳酸可以作为一个例子。它的燃烧热还不到聚乙烯的一半，经过几级水解然后再通过微生物，它转变为在土壤中无害的分解产物或水。近来，为获得由聚乳酸制得的物品，具体地说，由聚乳酸制得的薄膜、片材和瓶子的研究正在进行当中。但是，当牵伸时，聚乳酸的伸长度只有3-8％，而且已经知道它是一种非常脆的材料。因此，如果它被制成薄膜，实际上不经取向它很难被使用。因此，据日本专利公开9-111107透露，通过与几重量份的其他脂肪族聚酯进行共混以提高其耐冲击性的实验正在进行。但是如果这样的薄膜置于比室温略高的温度下，就会产生一个问题，即它们的物理性能如断裂伸度及热封合强度将随时间而改变。专利公开10-146936提出了一种具有生物可降解薄膜的袋子，它使用层压的薄膜，其具有一层由一种聚乳酸家族的聚合物和一种特殊的脂肪族聚酯所组成的内层薄膜和一层外层薄膜，外层薄膜是聚乳酸家族聚合物的拉伸薄膜，并且具有良好的热封合性和透明性。但是这种层压的薄膜有一个问题，就是如果不施加高温，它就不能被热密封，因此通过热封合在外层薄膜上倾向于产生皱褶。因此，本专利技术的一个目的是提供一种可以在低温下热封合，不产生皱褶，具有透明性并且在自然环境中具有生物可降解性的袋子。作为本专利技术的一个优先实施例，在生物可降解的袋子的开口处有一个由生物可降解的树脂制作的拉链，生物可降解的袋子的脂肪族聚酯是一种共聚物，其中主要成分是1，4-丁二醇，丁二酸和己二酸。根据本专利技术，生物可降解的袋子将通过热封合层压片来获得，层压片由一层主要成分为聚乳酸家族聚合物的双向拉伸的薄膜和一层主要成分为预定的脂肪族聚酯的薄膜组成，因此前面的一层将成为外层. 在本专利技术中所使用的聚乳酸家族聚合物是主要成分为L-，D-或LD-乳酸单元的一种聚合物，而且也可能包含作为少量共聚成分的其他的羟基羧酸单元以及少量的扩链剂剩余物. 作为一种聚合的方法，可能会用到已知的如缩聚或开环聚合的方法。例如，使用缩聚方法，可以通过直接脱水缩聚L-乳酸，D-乳酸或它们的混合物来获得具有期望组成的聚乳酸。使用开环聚合的方法(交酯法)，在采用必要的聚合调整剂的同时使用一种选定的催化剂，可以从一种交酯来获得聚乳酸，交酯是乳酸的环状二聚体。当单体共聚成聚乳酸时，可能会使用双官能团的脂肪族羟基羧酸，如乳酸的光学异构体(对于L乳酸是D乳酸，对于D乳酸是L乳酸)，羟基乙酸，3-羟基丁酸，4-羟基丁酸，2-羟基-n丁酸，2-羟基-3，3-二甲基丁酸，2-羟基-3-甲基丁酸，2-甲基乳酸和2-羟基己酸以及内酯如己内酯，丁内酯和戊内酯。本专利技术中所使用的聚乳酸家族的聚合物的重均分子量的优选范围为60000-700000，更优选的为80000-400000，特别优选的是100000-300000。如果分子量太小，实际的物理性能如机械性能和耐热性将不存在，而如果分子量太大，熔融粘度将太高以致于很难获得良好的可模塑性。预定的脂肪族聚酯具有如式(1)所示的结构，是一种其主要成分为脂肪族(包括环脂肪族，剩余部分的重复单元)二羧酸单元和脂肪族二醇单元的聚合物。 在式1中，R1和R2是碳数为2-10的烯烃基团或环烯烃基团，n为重均分子量为20000-300000时所需的聚合度。nR1和R2可能相同也可能不同。在化学式中还包含氨酯键残基和/或碳酸酯键残基以代替酯键残基，含量为重均分子量的5％。氨酯键残基和碳酸酯键残基来自于扩链剂。作为脂肪族羧酸成员，可能会使用到一种脂肪族二羧酸，如丁二酸，己二酸，软木酸，癸二酸或月桂二酸，或它们的脱水物或衍生物。另一方面，作为脂肪族醇的成分，可能会使用到一种脂肪族二醇，如乙二醇，丁二醇，己二醇，辛二醇，环戊二醇，环己二醇或环己二甲醇或它们的衍生物。它们中的任何一种都具有优先选择性，因为它们的主要成分中都含有一个具有2-10个碳的具有烯烃基团或环烯烃基团的双官能团化合物。当然，不论羧酸成员还是醇成员，都可以使用两种或更多种类。为了改善熔体粘度以达到在聚合物中提供支链的目的，可以使用具有三个或更多官能团的羧酸、醇或羟基羧酸。具体的说，可以使用苹果酸，酒石酸，柠檬酸，偏苯三酸，苯均四酸或多官能团的物质如季戊四醇或三甲醇丙烷。如果这些组分被大量使用，所得的聚合物将具有交联结构，因此它将不是热塑性的，或者即使它是热塑性的，也会产生具有部分高度交联结构的微凝胶，所以当它被制成薄膜时，可能会形成鱼眼结构。因此，聚合物中的这些多官能团组分的比例应该限制在一个较低的程度以使它不至于对聚合物的化学和物理性能产生较大的影响。而且作为必须的少量的共聚成分，可能会使用非脂肪族的二羧酸如对苯二甲酸和/或非脂肪族的二醇如双酚A的环氧乙烷添加剂，乳酸和/或羟基羧酸而不同于乳酸。另外，除了脂肪族的二羧酸单元和脂肪族的二醇单元以及少量的共聚成分，作为其它少量的共聚单体，乳酸和/或羟基羧酸单元而不同于乳酸可能会被使用。预定的脂肪族聚酯的重均分子量期望在20000-300000之间，优选方案为100000-250000.如果它小于20000，聚合物的性能将劣化，具体的说，不仅热封合性得不到改善，而且会出现诸如随时间延长向薄膜表面泌液的麻烦。而如果分子量大于300000，熔体粘度将太高，以致于当制造薄膜时挤压成型性降低。为将其调节到合适的分子量范围，在其聚合到上述的低聚物程度后可以加入少量的扩链剂。作为扩链剂，可以使用具有两个或多个官能团的化合物，它可以和羧基或羟基反应，将变为脂肪族聚酯的最终结构。作为具有代表性的例子，有二异氰酸酯化合物如甲苯基-2，4-二异氰酸酯，甲苯基-2，6-二异氰酸酯，4，4-二苯甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯，和二酚化合物如双酚A。当它们反应时，作为氨酯键剩余物和碳酸酯键残基存在于聚合物的结构中。它们在结构中的比例应该为重均分子量的5％.如果超过5％，聚酯的性能(结晶性、熔点，物理性能、生物可降解性等)将受到损害。从耐冲击和抗冻的观点，玻璃化转变温度(Tg)最好为0℃或0℃以下。作为特别优选的脂肪族聚酯，例如可以提到聚辛二酸乙二醇酯，聚乙二醇癸二酸酯，聚乙二醇癸烷二羧酸酯，聚丁二醇丁二酸酯，聚丁二醇己二酸酯，聚丁二醇癸二酸酯，聚丁二醇丁二酸酯/己二酸酯和它们的共聚物。最优选的是主要成分为1，4-丁二醇，丁二酸和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物可降解的袋子，它由一层其主要成分是聚乳酸家族聚合物的双向拉伸的薄膜和一层主要成分是一种具有式（１）结构，结晶熔融热ΔＨｍ（Ｊ／ｇ）为４５≤ΔＨｍ≤５５的薄膜所组成，所述的袋子通过热封合所述的层压片制得，因此所述的主要成分为一种聚乳酸家族聚合物的双向拉伸的薄膜将作为外层，－［－＊－Ｒ↑［１］－＊－Ｏ－Ｒ↑［１］－Ｏ－］－↓［ｎ］ （１）在式１中，Ｒ↑［１］和Ｒ↑［２］为碳数为２－１０的烯烃基团或环烯烃基团，ｎ为重均分子量为２００００－３０００００时所需的聚合度， ｎＲ↑［１］和Ｒ↑［２］可能相同也可能不同，在化学式中还包含氨酯键残基和／或碳酸酯键残基以代替酯键残基，含量为重均分子量的５％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：寺田滋宪，高木润，
申请(专利权)人：三菱树脂株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]