具有可再生內(nèi)容物的聚合物膜的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有可再生內(nèi)容物的聚合物膜 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明大體上設(shè)及聚合物膜，且特別設(shè)及具有可再生內(nèi)容物的聚合物膜。本發(fā)明 還設(shè)及用于制備所述聚合物膜的方法，且設(shè)及包含所述膜或由所述膜制造的制品。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 為滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的性能要求如抗撕裂性和抗穿刺性、不透氣性、密封性和清澈度， 現(xiàn)代包裝膜在其結(jié)構(gòu)(例如，多層)和組成(例如，聚合物類(lèi)型)方面都可能是相當(dāng)復(fù)雜的。
[0004] 由于其優(yōu)異的物理和機(jī)械性能、可加工性和清澈度，聚乙締被廣泛用于包裝膜的 制造中。然而，迄今為止，聚乙締歸根結(jié)底來(lái)源于原油，且現(xiàn)在一致致力于包裝行業(yè)W避免 或至少減少使用運(yùn)些基于油的聚合物而支持可持續(xù)的、生物來(lái)源的替代物。
[0005] 迄今為止，在開(kāi)發(fā)運(yùn)種可持續(xù)的、生物來(lái)源的替代物方面的大部分研究集中在利 用天然存在的生物聚合物如淀粉。淀粉是一種有吸引力的替代物，因?yàn)槠鋪?lái)源于可再生資 源（即，植物產(chǎn)品）、隨時(shí)可得到且相對(duì)便宜。
[0006] 盡管來(lái)源于可再生資源，相對(duì)于來(lái)源于油的聚合物，生物聚合物如淀粉通常展現(xiàn) 出較差的機(jī)械性能并且因此發(fā)現(xiàn)了有限的工業(yè)應(yīng)用。
[0007] 在獲得運(yùn)兩類(lèi)聚合物的有利性能的嘗試中，已經(jīng)制備了生物聚合物和來(lái)源于油的 聚合物的共混物。例如，大量的研究已經(jīng)指向開(kāi)發(fā)淀粉/聚乙締共混物。
[000引然而，淀粉和聚乙締之間固有的不相容性通常導(dǎo)致具有高界面張力的多相形態(tài)的 形成，其經(jīng)常負(fù)面影響所得的聚合物組合物的物理和機(jī)械性能。例如，已知淀粉在聚乙締基 質(zhì)中的存在促進(jìn)所得聚合物的光澤、伸長(zhǎng)性能、初性、撕裂強(qiáng)度、抗穿刺性和清澈度顯著下 降。
[0009] 可W使用增容劑W幫助改善聚乙締/淀粉共混物的性能。然而，迄今為止，相對(duì)于 不存在淀粉的聚乙締組合物，包含聚乙締和淀粉的聚合物組合物仍通常展現(xiàn)出較差的物理 和機(jī)械性能。
[0010] 因此，仍有機(jī)會(huì)開(kāi)發(fā)結(jié)合可再生內(nèi)容物如淀粉的聚乙締聚合物體系，所述體系展 現(xiàn)出與不存在可再生內(nèi)容物的聚乙締聚合物體系相當(dāng)?shù)奈锢砗蜋C(jī)械性能。
[00川發(fā)明概述
[0012] 因此，本發(fā)明提供了具有多層結(jié)構(gòu)的聚合物膜，所述多層結(jié)構(gòu)包含插入在第一最 外聚合物層和第二最外聚合物層之間的內(nèi)聚合物層，其中：
[0013] (i)所述內(nèi)聚合物層包含W下各項(xiàng)的烙體共混物：
[0014] (a)含有淀粉的聚合物組合物，所述聚合物組合物包含聚乙締、熱塑性淀粉和一種 或多種增容劑；
[0015] (b)具有在0.5-2.5g/10min范圍內(nèi)的烙體流動(dòng)指數(shù)和在0.910至0.935g/cm 3范圍 內(nèi)的密度的金屬茂聚乙締；
[0016] (C)具有在2至4g/10min范圍內(nèi)的烙體流動(dòng)指數(shù)和在0.918至0.925g/cm3范圍內(nèi)的 密度的聚乙締;和
[0017] (d)具有在0.05至0.2g/10min范圍內(nèi)的烙體流動(dòng)指數(shù)和在0.948至0.955g/cm 3范 圍內(nèi)的密度的聚乙締;和
[0018] (ii)所述第一最外層和所述第二最外層獨(dú)立地(a)包含具有在0.5至2.5g/10min 范圍內(nèi)的烙體流動(dòng)指數(shù)和在0.916至0.935g/cm3范圍內(nèi)的密度的金屬茂聚乙締，或者(b)具 有不大于120°C的熱密封起始溫度，其中所述第一最外層和第二最外層中的至少一個(gè)具有 不大于120°C的熱密封起始溫度。
[0019] 本發(fā)明還提供一種用于制造具有多層結(jié)構(gòu)的聚合物膜的方法，所述多層結(jié)構(gòu)包含 插入在第一最外聚合物層和第二最外聚合物層之間的內(nèi)聚合物層，所述方法包括由共擠出 所述插入在所述第一最外聚合物層和所述第二最外聚合物層之間的內(nèi)聚合物層形成所述 多層結(jié)構(gòu)，其中：
[0020] (i)所述內(nèi)聚合物層包含W下各項(xiàng)的烙體共混物：
[0021] (a)含有淀粉的聚合物組合物，所述聚合物組合物包含聚乙締、熱塑性淀粉和一種 或多種增容劑；
[0022] (b)具有在0.5-2.5g/10min范圍內(nèi)的烙體流動(dòng)指數(shù)和在0.916至0.935g/cm 3范圍 內(nèi)的密度的金屬茂聚乙締；
[0023] (C)具有在2至4g/10min范圍內(nèi)的烙體流動(dòng)指數(shù)和在0.918至0.925g/cm3范圍內(nèi)的 密度的聚乙締;和
[0024] (d)具有在0.05至0.2g/10min范圍內(nèi)的烙體流動(dòng)指數(shù)和在0.948至0.955g/cm 3范 圍內(nèi)的密度的聚乙締；
[0025] (ii)所述第一最外層和所述第二最外層獨(dú)立地(a)包含具有在0.5至2.5g/10min 范圍內(nèi)的烙體流動(dòng)指數(shù)和在0.916至0.935g/cm3范圍內(nèi)的密度的金屬茂聚乙締，或者(b)具 有不大于120°C的熱密封起始溫度，其中所述第一最外層和所述第二最外層中的至少一個(gè) 具有不大于120°C的熱密封起始溫度。
[0026] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述第一最外層和所述第二最外層中的僅一個(gè)具有不大于 120°C的熱密封起始溫度。
[0027] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述第一最外層和所述第二最外層均具有不大于120°C的 熱密封起始溫度。
[0028] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述不大于120°C的熱密封起始溫度由聚合物組合物提供，所 述聚合物組合物包含具有在1至15g/10min范圍內(nèi)的烙體流動(dòng)指數(shù)和在0.910至0.920g/cm 3 范圍內(nèi)的密度的金屬茂聚乙締。
[0029] 在一個(gè)另外的實(shí)施方案中，所述不大于120°C的熱密封起始溫度由聚合物組合物 提供，所述聚合物組合物包含W下各項(xiàng)的烙體共混物：（i)具有在1至15g/10min范圍內(nèi)的烙 體流動(dòng)指數(shù)和在0.910至0.920g/cm 3范圍內(nèi)的密度的金屬茂聚乙締;和（ii)金屬茂聚乙締-共-α-締控塑性體。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的聚合物膜包含聚乙締和淀粉二者并且仍意外地展現(xiàn)出與不存在淀 粉的聚乙締系膜相當(dāng)?shù)奈锢砗蜋C(jī)械性能。換句話(huà)說(shuō)，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可W使用聚乙締和淀粉 組分二者制造聚合物膜并且仍舊展現(xiàn)出單獨(dú)聚乙締的期望的性能。不希望被理論所限制， 據(jù)信，獨(dú)特的膜的多層結(jié)構(gòu)/組成使得淀粉組分與聚乙締能夠W有利地抵消將聚乙締和淀 粉組合的已知缺點(diǎn)的方式組合。因此聚合物膜可W得到由聚乙締樹(shù)脂提供的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)仍 得到結(jié)合再生內(nèi)容物如淀粉的環(huán)境益處。
[0031] 已發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的聚合物膜展現(xiàn)出優(yōu)異的透明性、密封強(qiáng)度、初性和抗穿刺性， 其程度明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的聚乙締/淀粉系聚合物膜。
[0032] 在一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)最外聚合物層和所述內(nèi)聚合物層中的一個(gè)或多個(gè)還包含 預(yù)降解劑。在一個(gè)另外的實(shí)施方案中，所述多層結(jié)構(gòu)中的每個(gè)聚合物層還包含預(yù)降解劑。
[0033] 在根據(jù)本發(fā)明的聚合物膜中結(jié)合預(yù)降解劑使得能夠制造運(yùn)樣的膜，W使其W可控 的方式經(jīng)歷氧降解。
[0034] 除了通過(guò)結(jié)合可再生內(nèi)容物如淀粉得到的好處之外，根據(jù)本發(fā)明的包含預(yù)降解劑 的聚合物膜表現(xiàn)出另外的優(yōu)點(diǎn)，其在于可W將膜設(shè)計(jì)為在它們的消費(fèi)壽命之后W加速的速 率降解并且從而在將膜安置在填埋點(diǎn)時(shí)使某些負(fù)面影響最小化。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的聚合物膜特別良好地適合用于制造用于容納消費(fèi)產(chǎn)品的袋。
[0036] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述聚合物膜是適合于容納消費(fèi)產(chǎn)品的袋的形式。
[0037] 在一個(gè)另外的實(shí)施方案中，將所述袋熱密封W在其中容納所述消費(fèi)產(chǎn)品。
[0038] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述消費(fèi)產(chǎn)品是液態(tài)的。
[0039] 在仍舊一個(gè)另外的實(shí)施方案中，所述液體是水或包含水。
[0040] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述聚合物膜是容納消費(fèi)產(chǎn)品的密封袋的形式。
[0041] 本發(fā)明還提供了一種用于制造具有容納在其中的消費(fèi)產(chǎn)品的密封袋的方法，所述 方法包括:將所述消費(fèi)產(chǎn)品與根據(jù)本發(fā)明的聚合物膜接觸并且將所述聚合物膜熱密封從而 形成容納消費(fèi)產(chǎn)品的所述密封袋。
[0042] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，包裝的消費(fèi)產(chǎn)品的運(yùn)輸在W下方面存在問(wèn)題:在運(yùn)輸期 間至少確保包裝保持足夠完整W滿(mǎn)意地容納消費(fèi)產(chǎn)品。例如，需要小屯、地運(yùn)輸包裝在玻璃 容器中的消費(fèi)品W避免玻璃的破損和消費(fèi)產(chǎn)品的損失。此外，消費(fèi)產(chǎn)品通常用大型堅(jiān)硬的 容器包裝和運(yùn)輸，例如大型堅(jiān)硬的塑料容器。雖然與玻璃容器相比運(yùn)種塑料容器可能不容 易破損，至少部分歸因于其固有的大容量，它們?cè)谑褂弥蟊憩F(xiàn)出實(shí)際處理問(wèn)題。
[0043] 至少由于其優(yōu)異的初性、抗穿刺性和密封性，根據(jù)本發(fā)明的聚合物膜可W有利地 形成用于容納消費(fèi)產(chǎn)品的柔性、初性和良好密封的袋或囊。作為具有柔初性的袋的結(jié)果，在 用消費(fèi)產(chǎn)品填充并且隨后密封之后，可W將包裝的消費(fèi)產(chǎn)品堆放W用于運(yùn)輸，W使堆放的 物品之間幾乎沒(méi)有空隙空間。此外，良好密封的聚合物膜的優(yōu)異的耐久性使得能夠在無(wú)需 擔(dān)屯、消費(fèi)產(chǎn)品的破裂和隨后的損失的情況下對(duì)袋進(jìn)行處理。
[0044] 在一個(gè)實(shí)施方案中，容納消費(fèi)產(chǎn)品的密封袋在從1米的高度落到混凝±基底上時(shí) 不破裂。
[0045] 可W有利地制造由根據(jù)本發(fā)明的膜制成的袋W容納大體積范圍的消費(fèi)產(chǎn)品。在一 個(gè)實(shí)施方案中，制造所述袋W容納高達(dá)500ml、或高達(dá)11、或高達(dá)101、或高達(dá)151、或高達(dá) 201、或高達(dá)251、或高達(dá)301體積的消費(fèi)產(chǎn)品。
[0046] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述密封袋具有容納約在500ml至約301范圍內(nèi)的體積的消費(fèi) 產(chǎn)品的尺寸。
[0047] 本發(fā)明還提供了一種用于制造容納消費(fèi)產(chǎn)品的密封袋的方法，所述方法包括用根 據(jù)本發(fā)明的聚合物膜形成袋，用消費(fèi)產(chǎn)品填充如此形成的袋和隨后將所述袋密封從而形成 容納消費(fèi)產(chǎn)品的密封袋。
[0048] 在將根據(jù)本發(fā)明的聚合物膜制成袋，并且將所述袋密封從而容納消費(fèi)產(chǎn)品的情況 下，可W期望所述袋自身隨后密封在另一個(gè)袋中從而形成袋中袋(bag-in-bag)布置。在期 望放置容納消費(fèi)產(chǎn)品的內(nèi)密封袋暴露于不可控的外部和潛在污染的環(huán)境的情況下，運(yùn)種袋 中袋布置是可用的。
[0049] 在一個(gè)另外的實(shí)施方案中，容納消費(fèi)產(chǎn)品的密封袋自身密封在第二個(gè)袋(例如塑 料包覆袋的形式）中。第二個(gè)袋可W由根據(jù)本發(fā)明的聚合物膜制造或可W不由根據(jù)本發(fā)明 的聚合物膜制造。
[0050] W下更詳細(xì)地描述本發(fā)明的另外的方面和實(shí)施方案。
[0化1] 附圖簡(jiǎn)述
[0052] 將在下文參考W下非限制性附圖描述本發(fā)明，其中：
[0053] 圖1示出了在實(shí)施例B2中制備的多層袋的跌落測(cè)試結(jié)果；
[0054] 圖2示出了在實(shí)施例B2中制備的多層袋的拉伸測(cè)試結(jié)果；
[0055] 圖3示出了在實(shí)施例B2中制備的多層袋的斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)試結(jié)果；
[0056] 圖4示出了在實(shí)施例B2中制備的多層袋的彈性模量測(cè)試結(jié)果；
[0057] 圖5示出了在實(shí)施例B2中制備的多層袋的落標(biāo)沖擊測(cè)試結(jié)果;和
[0058] 圖6示出了在實(shí)施例B2中制備的多層袋撕裂測(cè)試結(jié)果。
[0059] 發(fā)明詳述
[0060] 根據(jù)本發(fā)明的聚合物膜具有多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包含插入在第一最外聚合物 層和第二最外聚合物層之間的內(nèi)聚合物層。因此可W將多層結(jié)構(gòu)描述為具有"夾屯、"或?qū)盈B 型結(jié)構(gòu)。
[0061] 借助具有"第一最外聚合物層和第二最外聚合物層"的多層結(jié)構(gòu)意指第一最外聚 合物層和第二最外聚合物層各自表示多層結(jié)構(gòu)中最后的聚合物層。
[0062] 多層結(jié)構(gòu)還包含插入在第一最外聚合物層和第二最外聚合物層之間的內(nèi)聚合物 層。多層結(jié)構(gòu)可W包含插入在第一最外聚合物層和第二最外聚合物層之間一個(gè)或多個(gè)其他 內(nèi)聚合物層。
[0063] 在一個(gè)實(shí)施方案中，僅有一個(gè)插入在第一最外聚合物層和第二最外聚合物層之間 的內(nèi)聚合物層。在那種情況下，可W將多層膜描述為具有Ξ層結(jié)構(gòu)，所述Ξ層結(jié)構(gòu)由插入在 第一最外聚合物層和第二最外聚合物層之間的內(nèi)聚合物層組成。
[0064] 僅為了方便，在本文中內(nèi)聚合物層可W被稱(chēng)為"忍層"，并且在本文中第一最外聚 合物層和第二最外聚合物層可W分別簡(jiǎn)稱(chēng)為第一聚合物層和第二聚合物層。
[0065] 根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)聚合物層包含組分(a)-(d)的烙體共混物。借助包含各組分的"烙 體共混物"意指各組分已被烙融混合W提供各組分的整體緊密的共混物。
[0066] 應(yīng)當(dāng)理解，在聚合物膜本身的情況下，表達(dá)方式"烙體共混物"將通常用于描述固 態(tài)的共混物。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，在制造聚合物膜的情況下，表達(dá)方式"烙體共 混物"還可W擴(kuò)展至