柔性包装的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是是国际申请日为2014年4月2日、国际申请号为PCT/US2014/032647、进入 中国国家阶段的申请号为201480001403.6、发明名称为"柔性包装"的发明专利申请的分案 申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及柔性包装，所述柔性包装包含具有高含量可再生材料的共挤出多层 膜。
【背景技术】
[0003] 已提出了由包含一定量的可再生材料的共挤出多层膜制成的柔性包装，以减少石 油基产品诸如聚烯烃的使用。例如，已经开发出包含共挤出三层聚合物膜的柔性包装，其中 中间层中的聚合物的一部分由热塑性淀粉替代。然而，此类膜的问题在于由于用热塑性淀 粉替代中间层中的聚合物的一部分，极大降低了所述膜的拉伸强度和抗分层性。因此，膜容 易撕裂，所以此类柔性包装可能仅用于非常有限的范围，因为在填充操作期间产生高机械 应力。
[0004] 然而，考虑石油成本上升，仍然需要增加柔性包装中的可再生原料比例。因此本发 明提供柔性包装，其包含共挤出多层膜，其中所述膜包含高含量的可再生材料，并且其特征 在于高机械强度并可以低复杂性挤出。
【发明内容】
[0005] 本发明涉及包括共挤出的多层膜的柔性包装。所述多层膜包括印刷层、密封层和 被夹在所述印刷层和所述密封层之间的芯层。所述印刷层、密封层和芯层中的每一个包含 一种或多种热塑性聚合物和热塑性淀粉。所述包装还包含一种或多种产品。
【具体实施方式】
[0006] 本文所用的"柔性包装"是指由柔性或容易弯曲的材料制成的包装，其在填充和闭 合时可易于改变形状。柔性包装的例子包括但不限于由诸如纸材、塑料膜、箱以及它们的组 合制成的袋、小袋、小药囊、包裹或信封。
[0007] 本文所用的"吸收制品"是指吸收和容纳身体流出物的装置，并且更具体地是指顶 靠或邻近穿着者身体放置以吸收和容纳各种排出身体的流出物的装置。吸收制品包括尿 布、训练裤、成人失禁内衣、女性卫生制品等，诸如月经垫、阴唇间垫、女性内裤衬垫、阴道栓 剂、卫生巾、卫生棉条和卫生棉条施加器。如本文所用，术语"体液"或"身体流出物"包括但 不限于尿液、血液、阴道排出物、乳汁、汗液和粪便。吸收制品可以为尿布和训练裤。
[0008] 术语"包括"或"包含"也包括术语"由……构成"或"由…组成"。
[0009] 本文所用的"印刷层"是指包装的共挤出多层膜的层，其朝向包装的外部取向。印 刷层可印刷有图形，诸如插画、商标、标识和/或监管信息。
[0010] 本文所用的"密封层"是指包装的共挤出多层膜的层，其朝向包装的内部取向。密 封层通常与由所述包装所包含的一种或多种产品接触。
[0011] 本文所用的"可再生资源"是指以速率相当于其消耗速率通过自然过程产生的资 源(例如在100年时段内）。所述资源可以得到自然补充，或通过工程农业技术得到补充。可 再生资源的非限制性例子包括植物(例如甘蔗、甜菜、玉米、马铃薯、柑橘类水果、木本植物、 木质纤维素、半纤维素、纤维素废物）、动物、鱼、细菌、真菌和林业产品。这些资源可以是天 然存在的、混合的、或遗传工程的有机体。诸如原油、煤、天然气和泥炭的天然资源的形成需 要超过100年的时间，它们不被认为是可再生资源。
[0012] 本文所用的"生物基"是指可由可再生资源产生或衍生自可再生资源的多层膜的 组分。
[0013] "生物基含量"是指如ASTM D6866-10方法B所确定的材料中来自可再生资源的碳 含量，作为材料中所有有机碳的质量百分比。注意到，在确定材料中生物基含量时，不包括 来自无机来源诸如碳酸钙的任何碳。
[0014] 为确定存在于未知组合物中的生物基材料的含量(例如，在由第三方制得的产品 中），可使用ASTM D6866-10，测试方法B通过测量产品中的碳-14量来测量生物基含量。来自 生物质（即可再生资源）的材料具有存在的充分表征的碳-14量，然而来自石化资源的那些 不包含碳-14。因此，存在于产品中的碳-14与其生物基含量相关。本文所述的材料评估是根 据ASTM D6866-10，测试方法B进行的。测试的平均值涵盖6 %的绝对范围（在生物基含量值 的任一侧加上和减去3% )以说明端组分放射性碳标记的变化。
[0015] 为了应用ASTM D6866-10的方法来确定柔性包装的生物基含量，必须获得用于测 试的代表性样品。在一个实施例中，柔性包装的代表性部分可通过切割柔性包装的Icm 2部 分并使用已知的碾磨方法(例如，Wile/磨)将其碾磨成小于约20目的颗粒来获得，并且从 随机混合的颗粒中获取适量的代表性样品。
[0016] "可生物降解的"一般是指可由天然存在的微生物，诸如细菌、真菌、酵母和藻类； 环境热、水分或其它环境因素的作用而降解的材料。如果需要，可根据ASTM测试方法 5338.92来确定生物降解能力的程度。
[0017] "增容剂"是指当添加到不相混的聚合物的共混物中时，改善其界面并稳定所述共 混物的添加剂。
[0018] 根据本发明的柔性包装包含共挤出的多层膜。所述多层膜包含印刷层、密封层和 被夹在所述印刷层和所述密封层之间的芯层。所述印刷层、密封层和芯层中的每一个包含 一种或多种热塑性聚合物和热塑性淀粉。因为多层膜的三个层中的每一个均包含热塑性淀 粉，因此所述三个层的特征在于相似或基本上相同的流动和伸长特性，使得在单独层的共 挤出期间可没有不稳定性发生。通常可防止熔体破裂、不平的表面或膜厚度的波动。由于这 种更对称的层结构，由包装所包括的多层膜的特征具体地在于高强度和良好的抗分层性。
[0019] 包含在芯层中的热塑性淀粉的总量可以高于包含在印刷层中的热塑性淀粉总量 和/或包含在密封层中的热塑性淀粉总量。芯层的热塑性淀粉的含量可以高达印刷层的热 塑性淀粉总量和/或密封层的热塑性淀粉总量的至多两倍。从加工的观点来看，这可能是特 别有利的。实际上，在挤出加工期间，具有高含量热塑性淀粉的层诸如芯层与挤出机喷头的 喷嘴的金属表面之间的接触可导致在喷嘴上形成沉积，这可干扰多层膜的制备。因此，由于 通过均具有低含量热塑性淀粉的印刷层和密封层将芯层与喷嘴的金属表面分开，所以可减 少或甚至抑制可由芯层的高热塑性淀粉含量造成的沉积形成。
[0020] 此外，可容易地印刷印刷层并且可由密封层来确保膜的可靠的密封性。
[0021] 芯层可包含按重量计5%至50%，或5%至30%，或5%至20%，或15%至20%的热 塑性淀粉总量。
[0022] 包含在所述印刷层中的热塑性淀粉的总量可以与包含在所述密封层中的热塑性 淀粉总量相同或者高于包含在所述密封层中的热塑性淀粉总量。密封层具有比印刷层低的 热塑性淀粉含量是特别有利的，因为由此可由密封层确保膜的可靠的密封性。印刷层和/或 密封层可包含按重量计2%至25%，或2%至20%，或3%至12%的热塑性淀粉总量。
[0023] 印刷层可包含按重量计8%至12%的热塑性淀粉总量，并且密封层可包含2%至 6%的热塑性淀粉总量。
[0024] 热塑性淀粉(TPS)
[0025]淀粉:如本文所i，"淀粉"是指天然淀粉或淀粉衍生物，其已经通过用可任选地去 除的一种或多种增塑剂(例如，水)形变热处理而变性。如本文所用，"热塑性淀粉"或"TPS" 是指天然淀粉或淀粉衍生物，其已经通过用一种或多种增塑剂处理而使其呈现变性或热塑 性，其中至少一种增塑剂仍然保留。热塑性淀粉组合物是为人们所熟知的，并且公开于若干 专利中，例如：美国专利5,280,055 ;5,314,934;5,362,777;5,844,023;6,214,907;6,242， 102;6,096,809;6,218,321;6,235,815;6,235,816;和6,231,970。
[0026] 由于天然淀粉一般具有颗粒状结构，因此需要在它像热塑性材料一样熔融加工前 进行变性。对于糊化，例如淀粉变性过程，淀粉可在用作增塑剂的溶剂存在下变性。溶剂和 淀粉混合物通常在加压条件和剪切下加热以加速糊化进程。化学试剂或酶试剂也可用于使 淀粉变性、氧化或衍生化。通常，通过将淀粉溶于水中，使淀粉变性。当任何残余的未变性淀 粉的粒度不影响挤出工艺例如纤维纺丝工艺或成膜工艺时，获得完全变性的淀粉。任何残 余的未变性淀粉粒度小于30μηι(按数均计），优选小于15μηι，更优选小于5μηι，或小于2μηι。可 通过将最终制剂压入到薄膜(50μπι或更薄）中，并且将所述膜放置到正交偏光下的光学显微 镜中，确定残余粒度。正交偏光下，可观察到马尔他十字标记，其为未变性淀粉的指示。如果 这些颗粒的平均尺寸高于目标范围，则没有正确地制备变性淀粉。用于测量未变性淀粉的 量和尺寸的另选的方法使用熔体过滤测试，其中使包含淀粉的组合物穿过可捕获残余的未 变性淀粉的一系列筛网。
[0027] 适宜的天然存在的淀粉可包括但不限于玉米淀