包含聚乳酸层的制品及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种包含发泡聚乳酸的制品及其制备方法。所述制品可用于包装领 域。其具有良好的性质，包括良好的折断性（snapability)。
【背景技术】
[0002] 聚乳酸（PLA)是由可再生资源制成的热塑性聚合物。其具有显著的生物可降解 性。PLA塑料片材用于制造热成型容器。然而，存在降低用于包装的材料的量，而不显著影 响机械性质或其它性质的需求。
[0003] -种降低材料的量的解决方法是在热塑性材料例如聚苯乙烯中引入加热时生成 气体化合物的发泡剂。此类发泡剂的实例包括柠檬酸与碳酸氢钠的组合，其在加热时彼此 反应并生成二氧化碳和水。
[0004] 文献CN101899167公开了在PLA中引入可膨胀的微球以制备发泡的PLA单层片 材。然而，此类片材几乎不适合于一些包装应用如食品应用，因为所述发泡结构不能提供对 一些试剂例如污染物或会改变食物产品的试剂如氧气的阻隔。存在对其它制品的需求。
[0005] 同时，可膨胀微球的引入优选在不使用齿轮泵的情况下进行，因为这种设备涉及 会损坏微球由此降低其膨胀的大量剪切力。另一方面，通常优选使用齿轮泵来引入添加剂， 以控制其它性质如均匀性，这对塑料片材形式的制品和进一步变形如热成型来说很重要。 因此，需要与涉及可膨胀微球的技术不同的技术。
[0006] 此外，包装用制品可能要求一些特殊的性质如折断性（在弯曲引发（flexural solicitation)下分开多包装容器的能力）。这种性质通常在预切步骤中在容器生产线上 获得。预切步骤包括运行冲击和穿透具有受控预切深度的塑料片材的机械修整工具。由于 PLA是脆性材料，因而对于PLA，实施该步骤特别困难。因此，在沿预切线的容器边缘和容器 表面上出现裂纹。因此，几乎不可能在不影响容器完整性的情况下分开杯子。因此，需要具 有改进的折断性例如脆性降低以生产多包装容器的PLA制品。其它感兴趣的性质包括密 度、机械性质、其平衡以及其它成形步骤时的加工性。
[0007] 文献US 2010/0086758公开了不含任何冲击改性剂的单层发泡PLA片材。然而， 此类片材几乎不适合于一些包装应用如食品应用，因为所述发泡结构不能提供对一些试剂 例如污染物或会改变食物产品的试剂如氧气的阻隔。这种片材还被认为具有差的折断性， 存在对具有更好折断性的不同产品的需求。
[0008] 文献EP 1798029公开了不含任何冲击改性剂的具有泡沫层的共挤出多层PLA片 材。这种片材被认为具有差的折断性，存在对具有更好折断性的不同产品的需求。
[0009] 文献WO 2007/145905公开了添加与PLA反应的交联剂化合物来形成PLA发泡片 材的方法。然而，此类片材几乎不适合于一些包装应用如食品应用，因为所述发泡结构不能 提供对一些试剂例如污染物或会改变食物产品的试剂如氧气的阻隔。这种片材也被认为具 有差的折断性，存在对具有更好折断性的不同产品的需求。
[0010] 文献WO 2005/042627公开了通过添加发泡剂和成核剂来形成PLA发泡片材的方 法。然而，此类片材几乎不适合于一些包装应用如食品应用，因为所述发泡结构不能提供对 一些试剂例如污染物或会改变食物产品的试剂如氧气的阻隔。这种片材也被认为具有差的 折断性，存在对具有更好折断性的不同产品的需求。
【发明内容】
[0011] 本发明用包含多层塑料材料的制品解决了至少一个上述问题或需求，所述多层塑 料材料包含至少：
[0012] A) -个包含聚乳酸的非发泡聚乳酸材料A的层A，
[0013] B) -个包含聚乳酸且基本上不含膨胀微球的发泡聚乳酸材料B的层B，
[0014] 其中材料A和/或材料B包含冲击改性剂。
[0015] 在一个【具体实施方式】中，本发明涉及一种包含多层塑料材料的制品，所述多层塑 料材料包含至少：
[0016] A) -个包含聚乳酸和冲击改性剂的非发泡聚乳酸材料A的层A，
[0017] B) -个包含聚乳酸且基本上不含膨胀微球的发泡聚乳酸材料B的层B。
[0018] 本发明还涉及适合于制备所述制品的方法。
[0019] 已经令人惊讶地发现，本发明的制品和/或方法允许良好的加工性和/或良好的 机械性质如抗压性和/或良好的其它性质如折断性。已经令人惊讶地发现，在非发泡层中 引入冲击改性剂允许良好的折断性。
[0020] 定义
[0021] 在本申请中，非发泡聚乳酸（PLA)材料是指基本上耗尽气体包裹体（gas inclusion)的聚乳酸，无论直接在PLA中或在嵌入在PLA中的微球中。非发泡PLA通常具 有大于1. 2的密度。非发泡PLA也称为"致密PLA "。
[0022] 在本申请中，发泡聚乳酸（PLA)材料是指包含气体包裹体的聚乳酸，优选直接在 PLA中，通常与嵌入在PLA中的微球中的气体包裹体相反。发泡PLA通常具有至多1. 2、优 选小于1. 2、优选至多I. 1的密度。
[0023] 在本申请中，可膨胀或膨胀微球是指具有聚合物壳、通常是热塑性壳和所述壳中 的加热时能够膨胀的气体的产品。在加热时，所述壳内部的气压增加，所述壳膨胀。此类产 品是本领域技术人员已知的且是可商购的，例如Expancel?。
[0024] 在本申请中，折断性（或折断能力）是指层状材料在弯曲引发下沿预切线可分开 的能力。
[0025] 在本申请中，"添加剂"是指可添加至聚乳酸或其它热塑性材料的产品，其与包 含可膨胀或膨胀微球的产品和冲击改性剂不同。
[0026] 制品结构-片材
[0027] 本发明的制品为多层塑料材料，优选为热塑性材料，其包含至少：
[0028] A) -个包含聚乳酸的非发泡聚乳酸材料A的层A，
[0029] B) -个包含聚乳酸且基本上不含膨胀微球的发泡聚乳酸材料B的层B，
[0030] 其中材料A和/或材料B包含冲击改性剂。
[0031] 在一个实施方式中，材料A包含冲击改性剂，和材料B不含冲击改性剂。在另一个 实施方式中，材料B包含冲击改性剂，和材料A不含冲击改性剂。在另一个实施方式中，材 料A和材料B包含冲击改性剂。
[0032] 在一个优选的实施方式中，本发明的制品为多层塑料材料，优选热塑性材料，其包 含至少：
[0033] A) -个包含聚乳酸和冲击改性剂的非发泡聚乳酸材料A的层A，
[0034] B) -个包含聚乳酸且基本上不含膨胀微球的发泡聚乳酸材料B的层B。
[0035] 材料A通常为致密聚乳酸材料，优选包含冲击改性剂和任选包含其它添加剂。材 料A中的其它添加剂含量按重量计可以例如是0%至10%，优选0. 1 %至5%。
[0036] 材料B为发泡聚乳酸材料，不含膨胀微球。在此"不含膨胀微球"是指含量按重 量计小于0. 5 %，优选小于0. 1 %，优选小于0. 01 %，优选0 %。材料B可包含一些冲击改性 剂，优选按重量计小于1%的含量的冲击改性剂。据信材料B中存在更高含量的冲击改性剂 会降低折断性。
[0037] 材料B优选不含冲击改性剂。在此"不含冲击改性剂"是指含量按重量计小于 0. 5%，优选小于0. 1 %，优选小于0. 01 %，优选0%。据信材料B中不存在冲击改性剂会改 进折断性。
[0038] 材料B任选包含其它添加剂。材料B中的其它添加剂含量按重量计可以例如是 0%至 10%，优选 0. 1%至 5%。
[0039] 要提及的是，在一个优选的实施方式中，所述聚乳酸材料包含按重量计0%至 0. 15%、优选0 %至0. 1 %的交联剂如过氧化物，所述交联剂通常在聚合后添加。在一个最 优选的实施方式中，所述聚乳酸材料不包含这种交联剂。已经令人惊讶地发现，这种交联剂 是没用的。
[0040] 在一个实施方式中，所述制品是塑料片材或膜。其通常具有厚度e。其通常具有 两个其它尺寸如长度1和宽度b。通常两个其它尺寸1和b是所述厚度的至少10倍、优选 100倍。所述塑料片材或膜可通常具有0· Imm至5mm、优选0· 5mm至2mm、优选0· 6mm至Imm 的厚度。厚度的实例为〇.5mm、或0.7mm、或0.8mm、或0.9mm、或1mm。所述宽度通常可以为 20cm至200cm。所述长度可以为至少200cm。所述塑料片材可以作为卷存在。
[0041] 在一个实施方式中，所述制品为容器。所述容器可以为优选由所述塑料片材获得 的热成型制品。其可以为例如瓶或热成型杯，优选以多包装形式或单个杯形式。所述容器 通常包含至少一个对应于所述多层结构的部分。其可包含拉伸部分和非拉伸部分。所述非 拉伸部分通常可对应于所述塑料片材，具有所述塑料片材厚度。所述非拉伸部分可以是例 如拉伸部分周围的凸缘。例如，所述制品可以是具有对应于片材的拉伸（通常是热成型） 部分的主体，和对应于片材的未拉伸部分的位于所述主体周围的凸缘的热成型杯。关于容 器的更多细节如下。
[0042] 所述制品可包含2或3个层或更多。其可以由2或3个层组成。其可以是例如两 层材料（层A)-(层B)。其可以是三层材料（层A)-(层B)-(层C)。其可以是三层材料 (第一层A)-(层B)-(第二层A)。第一层A和第二层A可以相同或不同。所述制品优选包 含至少19重量％、优选至少38重量％的层B。这种含量改进所述制品的密度降低。
[0043] 所述层以沿制品厚度的距离计的含量可以对应于下述厚度分布：