包括可堆肥涂层的涂覆的基底及其生产方法技术

本发明专利技术的实施方案涉及涂覆的基底，其包括具有第一和第二主表面的基底和位于该基底的第一和第二主表面的至少一个上的可堆肥涂层。该基底包括纤维素材料。该可堆肥涂层包括至少一种可堆肥聚合物和分散剂，并且可以以小于约20克/平方米的涂层重量位于该基底上。该涂覆的基底具有根据TAPPI 559试剂盒测试所测量的约4至约12的耐油脂性。在一些实施方案中，该可堆肥涂层由该可堆肥聚合物和分散剂的水性分散体形成。

Coated substrates including compostable coatings and their production methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括可堆肥涂层的涂覆的基底及其生产方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年12月20日提交的序号为62/436615的美国临时申请的权益。
本公开内容的实施方案通常涉及可堆肥涂覆的基底和生产可堆肥涂覆的基底的方法。更具体地，本公开内容的实施方案涉及可堆肥涂覆的基底，该基底包含涂覆有包括至少一种可堆肥聚合物和分散剂的可堆肥涂层的纤维素基底，该可堆肥涂覆的基底具有改进的耐油脂性。背景水基聚合物分散体被用于各种技术应用如粘合剂、粘结剂、施胶剂、密封剂、底漆、油墨、油漆、种子或谷物包覆体系以及纸涂层。这样的分散体还用于制药工业以用于药物递送、用于医学测试试剂盒或用作化妆品中的添加剂。这种分散体的一种用途已经是形成纸、纸板包装、塑料膜和容器上的阻隔涂层。然而，用于形成这种分散体和涂层的合成聚合物典型地来源于石油。这有时候使该聚合物难以再循环或堆肥，并且结果，该聚合物在需要可生物降解性或可堆肥性的填埋场可能是成问题的。此外，甚至在利用可堆肥或可生物降解的聚合物的情况下，传统水基聚合物涂层利用大量的不可堆肥材料，其阻止所得聚合物涂层被生物降解。具体地，这些水基聚合物涂层包括将可堆肥或可生物降解的聚合物溶解在挥发性有机溶剂中，将所溶解的材料涂覆到基底上，并且然后除去溶剂。然而，这在处理和处置这样的挥发性化合物中产生了问题。这些问题包括毒性、可燃性和环境污染。另外，这样的膜还会在涂层中留下一些残留溶剂，这会不利地影响和违反对食品接触法规的遵守。用于制造包含可生物降解聚合物的涂层的可替代地尝试包括熔融这样的聚合物，并且然后将它们挤出到膜上。然而，这经常需要在高温下加工该聚合物，这可引起该聚合物过早降解。其他方法采用材料和能量密集型的挤出和拉伸技术。另外，熔融挤出的聚合物涂层典型地得到这样的涂层重量，其对许多涂层应用如在纸或其他纤维素基底上的涂层而言是不期望的。取决于所包含的基底或多个基底，熔融挤出的聚合物的这些限制可以是禁止性的。概述因此，仍然需要这样的水基聚合物涂覆方法，其实现了可堆肥或可生物降解的聚合物涂层，而没有挥发性有机溶剂。此外，存在对于如下这样的可堆肥或可生物降解的涂层的进一步需要，其实现了期望的较低涂层重量，同时保持了期望的阻隔性能如耐油和油脂性能。本公开内容的实施方案满足这些需要。各种实施方案包括一种涂覆的基底，其包括具有第一和第二主表面的基底和位于该基底的第一和第二主表面的至少一个上的可堆肥涂层。该基底包括纤维素材料。该可堆肥涂层包括至少一种可堆肥聚合物和分散剂，该可堆肥涂层具有基于干重计小于约20克/平方米(gsm)的涂层重量。该涂覆的基底具有根据TAPPI559试剂盒测试所测量的约4至约12的耐油脂性。本文中所述的各种实施方案还包括一种生产可堆肥涂覆的基底的方法，该可堆肥涂覆的基底包含基底和可堆肥涂层。该方法包括通过将包含至少一种可堆肥聚合物和水的水性分散体施加到基底上，来生产该可堆肥涂覆的基底。该基底可包括纤维素材料并且该可堆肥涂层可具有基于干重计小于或等于约20克/平方米(gsm)的涂层重量。此外，该可堆肥涂覆的基底可表现出根据TAPPI559试剂盒测试所测量的4-12的耐油脂性。因此，本文中的各种实施方案提供这样的方法，其有效地将可堆肥聚合物的水性分散体施加到可堆肥基底上。此外，本文中的各种实施方案提供具有耐油和油脂性能的可堆肥涂覆的基底。其他特征将从以下的详细描述和所附权利要求中变得显而易见。详细描述定义如本文中所用，“可堆肥”物质是这样的物质，其在堆肥过程中通过生物方法经历降解，以在与其他已知可堆肥材料一致的速率下产生CO2、水、无机化合物和生物质，并且不留下可见的、可辨别的或有毒的残留物。如在本公开内容中所用，术语“堆肥”是指一种管理过程，其通过需氧中温和高温降解控制材料向腐殖质的转化和生物分解。“可堆肥”的该定义与针对“塑料和聚合物作为纸和其他基底的涂层或添加剂”的ASTMD6868-11中所定义的要求一致。可堆肥聚合物可以是指可堆肥聚合物材料；也包括在可堆肥聚合物范围内的是可堆肥聚合物的共聚物和共混物。如本文中所用，“可生物降解聚酯”是指这样的聚酯，其经历作为天然存在的微生物、细菌、古生菌、真菌、藻类或其组合的活动的结果的降解。“可生物降解聚酯”的该定义与如ASTMD6868-11中所定义的可生物降解塑料的定义一致。如本文中所用，“挥发性有机溶剂”是指这样的有机化合物，其在环境温度下具有蒸气压，以使得该化合物的至少一部分蒸发、升华或进入周围气氛中，并且可通过美国环保局测试方法24测量。如本文中所用，当在具体温度下储存时，如果分散体中的聚合物在具体时间段内基本上保留其结构和分子量，而没有降解成单体形式或其他的分解材料，则该分散体是“水解稳定的”。在本专利技术上下文中，在环境条件到50℃的温度储存时，如果其在30天到1年的时间内保持了固体损失率不大于10％，则该分散体是水解稳定的。可堆肥涂覆的基底本公开内容的实施方案涉及一种涂覆的基底，其包括具有位于其上的可堆肥涂层的纤维素基底。在各种实施方案中，该可堆肥涂层包括至少一种可堆肥聚合物和分散剂。在各种实施方案中，该基底包括第一和第二主表面并且包含纤维素材料。纤维素材料可包括但不限于纸材料如纤维素纸、彩色美术纸、牛皮纸、美术纸、纸板、涂覆的纸等类似物。该纤维素材料还可例如是材料如由纤维素纤维形成的织物或纺织品。在一种或多种实施方案中，该基底是可堆肥的。在各种实施方案中，可堆肥涂层位于该基底的第一和第二主表面的至少一个上。在其他实施方案中，该可堆肥涂层位于该基底的第一和第二主表面二者上。各种实施方案的可堆肥涂层可作为可堆肥聚合物的水基分散体施加到该基底上。该可堆肥聚合物可以是任何已知种类的可堆肥聚合物。例如该可堆肥聚合物可包含可生物降解聚酯。在其他实施方案中，该可堆肥聚合物可选自聚乳酸(PLA)、聚苹果酸酯(PMA)、聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚己内酯(PCL)、聚酯酰胺(PEA)、聚羟基戊酸酯(PHV)、聚羟基己酸酯(PHH)、脂族共聚酯(PBSA)、聚呋喃酸乙二醇酯(PEF)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乙醇酸、脂肪族聚天冬氨酸、聚脲、大豆基聚合物、聚丁基苯乙烯(PBS)及其混合物和其共聚物。在一种具体的实施方案中，该分散剂包括聚乙烯醇。在一种或多种实施方案中，该可堆肥涂层包含基于该可堆肥涂层的总干重计为约60wt％至约99wt％的至少一种可堆肥聚合物。在其他的实施方案中，该可堆肥涂层基于该可堆肥涂层的总干重计为约60wt％至约95wt％、约70wt％至约99wt％、约75wt％至约95wt％、或约75wt％至约90wt％。除了该可堆肥聚合物之外，该可堆肥涂层包括至少一种分散剂。不希望受限于理论，该分散剂据信用于至少部分地包封该可堆肥聚合物的粒子，以增强这样的粒子在分散体中的稳定性，以防止粒子聚集和沉降或者从分散体中浮出。这种包封可减少至少一种可堆肥聚合物和周围的分散体连续相之间的界面张力。在一些情况下，该分散剂可用于在该可堆肥聚合物粒子的表面上形成涂层。另外不受限于理论，该分散剂有助于促进水性分散体的涂覆，而没有其他挥发性有机溶剂。在一种或多种实施方案中，该分散剂选自聚乙烯醇，纤维素多糖，包括羧甲基纤维素、羧甲基羟乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涂覆的基底，其包含：基底，其包含第一和第二主表面，其中该基底包含纤维素材料；和可堆肥涂层，其包含至少一种可堆肥聚合物和分散剂，该可堆肥涂层位于该第一和第二主表面的至少一个上，并且具有基于干重计小于约20克/平方米(gsm)的涂层重量，其中该涂覆的基底具有根据TAPPI 559试剂盒测试所测量的4‑12的耐油脂性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.20 US 62/436,6151.一种涂覆的基底，其包含：基底，其包含第一和第二主表面，其中该基底包含纤维素材料；和可堆肥涂层，其包含至少一种可堆肥聚合物和分散剂，该可堆肥涂层位于该第一和第二主表面的至少一个上，并且具有基于干重计小于约20克/平方米(gsm)的涂层重量，其中该涂覆的基底具有根据TAPPI559试剂盒测试所测量的4-12的耐油脂性。2.权利要求1的涂覆的基底，其中该涂覆的基底是可堆肥的。3.权利要求1的涂覆的基底，其中该涂覆的基底包括纸。4.权利要求1的涂覆的基底，其中当根据ASTMD-3285测量时，该涂覆的基底在约2分钟后表现出小于或等于约20的Cobb值。5.权利要求1的涂覆的基底，其中该可堆肥涂层具有基于干重计小于或等于约10gsm的涂层重量。6.权利要求1的涂覆的基底，其中该可堆肥涂层具有基于干重计约1gsm至约5gsm的涂层重量。7.权利要求1的涂覆的基底，其中该可堆肥涂层包含基于干重计小于5wt％的不可堆肥添加剂。8.权利要求1的涂覆的基底，其中该可堆肥涂层包含基于干重计不大于1wt％的任何一种不可堆肥添加剂。9.权利要求1的涂覆的基底，其中该可堆肥聚合物包含可生物降解聚酯。10.权利要求11的涂覆的基底，其中该可生物降解聚酯包含选自以下的聚合物：聚乳酸(PLA)、聚苹果酸酯(PMA)、聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚羟基丁酸酯(PHB)、聚己内酯(PCL)、聚酯酰胺(PEA)、聚羟基戊酸酯(PHV)、聚羟基己酸酯(PHH)、脂族共聚酯(PBSA)、聚呋喃酸乙二醇酯(PEF)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚(聚癸二酸酯)(PPS)和聚乙醇酸。11.权利要求1的涂覆的基底，其中该分散剂选自聚乙烯醇、聚乙二醇、纤维素多糖、生物聚合物多糖、合成烃聚合物、皂化脂肪酸、丙烯酸类共聚物、聚丙烯酸铵盐、聚醚羧酸酯聚合物以及碱中和的乙烯丙烯酸共聚物。12.权利要求1的涂覆的基底，其中该可堆肥涂层进一步包含流变改性剂。13.权利要求14的涂覆的基底，其中该流变改性剂选自无机粘土、纤维素多糖、合成烃聚合物、聚烯烃磺酸酯及其共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物、聚亚甲基醚和马来酸酐的共聚物、生物聚合物多糖、丙烯酸类共聚物、聚丙烯酸铵盐、聚醚羧酸酯聚合物以及碱中和的乙烯丙烯酸共聚物。14.权利要求14的涂覆的基底，其中该可堆肥涂层包含蜡。15.权利要求1的涂覆的基底，其中该涂覆的基底具有根据TAPPI559试剂盒测试所测量的7-12的耐油脂性。16.一种产品包装，其包含权利要求1的涂覆的基底。17.一种生产可堆肥涂覆的基底的方法，该可堆肥涂覆的基底包含基底和可堆肥涂层，该方法包括：通过将包含至少一种可堆肥聚合物和水的水性分散体施加到包含纤维素材料的该基底上，来生产该可堆肥涂覆的基底，其中该可堆肥涂层包含基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·希普斯，F·L·斯托克斯，E·威廉姆斯，P·J·康拉德，
申请(专利权)人：米切尔曼公司，
类型：发明
国别省市：美国,US