本申请要求享有于2015年11月25日提交的美国临时申请序列号62/259,872的根据35u.s.c.§119(e)的优先权权益，其通过引用整体并入本文。本发明涉及生物聚合物涂层结构，并且更具体地涉及包含无机组分且具有改进的挤出加工特性的生物聚合物涂层结构。
背景技术：
：：在包装领域中，通常期望提供具有聚合物涂层的包装结构。这种聚合物涂层可以赋予耐久性、防潮性和其他有用的性能，例如可热封性。近来，在这种包装结构中使用生物聚合物用于聚合物涂层的兴趣日益增加。一种流行的生物聚合物是聚乳酸（pla）。然而，当用于挤出涂覆工艺时，pla存在挑战，包括与纸板的粘合性、可热封性和大规模边缘织纹（edgeweave）和颈缩量（neck-in）。技术实现要素：本公开是一种纸板，其在至少一个表面上涂覆有包含无机材料的pla涂层。在一个实施方案中，该无机材料是滑石。已经发现少量的滑石可以显著地减少边缘织纹并且也减少挤出材料的颈缩量行为。在本申请的范围内，设想并且预期在前面段落中、在权利要求书中和/或在下面的描述和附图中陈述的各个方面、实施方案、实施例、特征和替代方案可以独立地或者以它们的任何组合采用。例如，结合一个实施方案描述的特征适用于所有实施方案，除非特征不兼容。附图说明现在将参照附图描述本发明的示例性实施方案，其中：图1a-1e是各自具有聚合物涂层的纸板结构的简化横截面图；图2是挤出涂覆机的透视图；和图3是施加到纸板的挤出涂层的正视图；图4是显示在挤出加工过程中添加滑石对pla颈缩量的影响的图；图5是显示在pla的挤出加工过程中添加滑石对边缘织纹的影响的图；图6是显示在与粘合促进剂共混的pla的挤出加工过程中添加滑石对边缘织纹的影响的图；图7是比较热封后三种生物聚合物涂层的聚合物对纸板粘合性的图；和图8是比较在挤出涂覆过程后三种生物聚合物涂层的最大剥离力的图。具体实施方式本文公开了包装材料的具体实施方案的详细描述。应该理解，所公开的实施方案仅仅是可以实现本发明的特定方面的方式的实例，并不代表可以体现本发明的所有方式的穷举式列表。如本文所使用的，词语“示例性的”被广泛地用于指代用作说明、样本、模型或模式的各种实施方案。事实上，应该理解，这里描述的包装材料可以以不同的和替代的形式来实施。本文所公开的任何具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅作为权利要求的基础和作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。图1a显示了包括纸板110的第一包装材料100的简化横截面图，其具有聚合物涂层120，在此为聚乳酸（pla）。pla可以是未改性的pla，例如来自natureworksllc的ingeo™生物聚合物。在图1a-1e中所示的厚度不是成比例的。例如，纸板的厚度范围可以为0.01英寸至0.03英寸（10到30pt）。所述涂层的厚度可以为0.0025至0.005英寸。所述涂层可以例如通过挤出涂覆到纸板上来施加。图1b显示了包括纸板110的第二包装材料102的简化横截面图，其具有聚合物涂层122，在此为改性的pla，例如来自danimerscientificllc的danimer26806。涂层122可以例如通过挤出涂覆到纸板上来施加。涂层122在本文中也可以被称为“涂层g1”。图1c显示了包括纸板110的第三包装材料103的简化横截面图，其具有聚合物涂层123，在此为pla与无机材料例如滑石的共混物。涂层123可以例如通过挤出涂覆到纸板上来施加。涂层123并不意味着局限于pla，而是可以包括其他生物聚合物、可生物降解的聚合物和可堆肥（compostable）的聚合物。涂层123可以是最多98％的生物基聚合物。聚合物是否为生物基的，这可以通过astmd6866测试方法测定，该测试方法通过碳-14测年技术测量生物基碳含量。通常期望得到可堆肥的纸板。本发明中的纸板可以是可堆肥的。针对纸或纸板的可堆肥性的astmd6868-11标准规范要求任何不可生物降解的有机成分的量为最终产品干重的<1％，并且不可生物降解的有机成分的总量不得超过总重量的5％。图1d显示了包括纸板110的第四包装材料104的简化横截面图，其具有聚合物涂层124，在此为pla、粘合促进剂和无机材料例如滑石的共混物。pla可以是未改性的pla，例如来自natureworksllc的ingeo™生物聚合物。粘合促进剂可以选自以下组中的至少一种：脂族聚酯，脂族-芳族聚酯，丙烯酸类聚合物，弹性体，增塑剂和其他粘合促进剂。作为实例，所述粘合促进剂可以是来自basfcorporation的ecovio®ps1606。无机材料可以选自碳酸钙、滑石、云母、硅藻土、二氧化硅、粘土、高岭土、硅灰石、浮石、沸石、陶瓷球等。优选的矿物质是可以通过pla-滑石母料（mb）添加的滑石。pla-滑石母料可以包含最多60％的滑石。作为实例，所述母料可以包含约40％的滑石。涂层124并不意味着局限于pla，而是可以包括其他生物聚合物、可生物降解的聚合物和可堆肥的聚合物。涂层124可以是最多98％的生物基聚合物。聚合物是否为生物基的，这可以通过astmd6866测试方法测定，该测试方法通过碳-14测年技术测量生物基碳含量。涂层124可以例如通过挤出涂覆到纸板110上来施加。涂层124在本文中也可以被称为“涂层g2”。涂层124可以例如通过在一侧或两侧上挤出涂覆到纸板110上来施加。使用70％聚乳酸（pla）、15％粘合促进剂和15％pla-滑石母料（mb）以获得好的结果。因此，对于含40％滑石的母料，涂层124可以包含约6％的滑石。使用65％聚乳酸（pla）、10％粘合促进剂和25％pla-滑石母料（涂层中约10％滑石）也获得好的结果。所述涂层也可以作为共挤出涂层施加。例如，图1e显示了包括纸板110的第五包装材料105的简化横截面图，其具有聚合物涂层125，在此为包括pla与滑石的层128的共挤出涂层，该层128位于粘合促进剂的内层127（与纸板110接触）和粘合促进剂的外层129（包装材料105的最外表面）之间。pla和粘合促进剂可以如上所述。在不偏离本发明的范围的情况下，层127、128、129的组成可以有所变化。图2显示了挤出涂覆机的简化图，其中挤出机模具362将聚合物幕帘（curtain）350施加到从供给辊302以线性速度v1展开的纸板基材110上。纸板基材110和幕帘350在压力辊372和冷却辊370之间的辊隙中被压制在一起，该冷却辊370在涂覆纸板305移动到该过程中的另一步骤之前冷却聚合物。图3显示了挤出涂覆过程的正视图。在离开挤出机模具362时，聚合物幕帘350可以具有宽度w1，该宽度可以取决于加工条件，包括聚合物的组成、温度和供给速率，挤出机模具中的槽开口以及调幅杆在模具内的位置。还取决于这些因素的是幕帘350的线速度v2。如果槽开口为t1mil，涂覆纸板305上的聚合物的所得膜厚度t2将为约t1*v2/v1mil。通常，纸板速度v1会比幕帘速度v2大几倍，并且膜厚度t2将相应地比t1小几倍。幕帘350在其离开挤出机模具362时可以具有初始宽度w1，但当其被施加到基材110时可能“颈缩（neckdown）”到较小的宽度w2。以百分比计算的颈缩等于100％*（w1-w2）/w1。有时发生并导致废料的另一个加工缺陷是“边缘织纹”，其中聚合物幕帘350的边缘侧向摆动。幕帘的这种摆动表现为纸板110上的涂覆部分305的波状边缘。由于在边缘处的不均匀覆盖，基材的更多侧面需要作为废物修剪。在图3中，通过涂层的波状边缘以简单的方式描绘边缘织纹，并且如宽度w3和w4所示，事实上涂覆宽度可以沿着幅材（web）的长度变化。图4显示了在未改性的pla的挤出涂覆过程中添加滑石对颈缩量的影响。向pla中添加滑石令人意外地将颈缩量从对于100％pla的约28％减小到当添加10％滑石时的约22％。因此，滑石起到熔体幕帘稳定剂的作用。可以设想其他材料如碳酸钙、滑石、云母、硅藻土、二氧化硅、粘土、高岭土、硅灰石、浮石、沸石、陶瓷球等可以用作熔体幕帘稳定剂。图5显示了在另外未改性pla的挤出涂覆过程中添加滑石对边缘织纹的影响。该图显示了涂覆有聚合物涂层的幅材的宽度，作为沿着幅材的距离的函数。在没有添加滑石的情况下（例如图1a中所示的结构），涂覆的宽度平均大约14.5英寸，范围为14至15英寸。当添加滑石时，涂覆的宽度增加并且宽度可变性降低，因此在添加10％滑石时，涂覆宽度为约15.7英寸，并且可变性仅为十分之几英寸。图6显示了在与粘合促进剂共混的pla的挤出涂覆过程中（例如图1c中所示的结构）添加滑石对边缘织纹的影响。图的底部显示未改性的100％pla的行为。涂覆的幅材宽度略小于14英寸。图的底部附近也显示了具有10％粘合促进剂的pla的行为，其中涂覆的宽度从13变化到15英寸，并且表现出不希望的边缘织纹。朝向图的顶部的其余线是具有10％粘合促进剂的pla，但是另外具有增加量的滑石。当添加2％滑石时，涂覆宽度在14至15英寸之间变化。添加4％或更多的滑石使得涂覆的宽度稳定，从而几乎没有变化（仅几分之一英寸），并且涂覆的宽度增加到约15”或更高。图7比较了未改性的pla、改性的pla和具有粘合促进剂和滑石的pla的聚合物对纸板的热封性能。x轴是热封条的设定点温度，和y轴的热封等级是聚合物涂层从纸板剥离时纤维撕裂的密封表面面积的百分比。在任何给定的热封条温度下，最强的密封出现在pla/粘合促进剂/滑石，而最弱的密封是改性的pla。在325f的热封条温度下，用改性pla涂层没有纤维撕裂，而用pla/粘合促进剂/滑石涂层表现出10％的纤维撕裂。在350f和更高的热封条温度下，pla/粘合促进剂/滑石涂层的纤维撕裂面积大于40％。图8比较了对于100％pla，含有6％滑石的pla和含有6％滑石和15％粘合促进剂的pla，在挤出涂覆后将聚合物涂层与纸板分离所需的最大剥离力。对于100％pla和含有6％滑石的pla的最大剥离力大致相同。当将15％粘合促进剂添加到pla/滑石涂层时，最大剥离力显著更大。表1比较了100％pla（结构100）与改性的pla（结构102；plag1）和pla/粘合促进剂/滑石共混物（结构104；plag2）的加工特性。具有滑石和粘合促进剂的plag2具有改进的加工条件，与未改性的pla或改性的pla相比熔体温度、挤出机挤出压力和电机负荷全部降低。相对于未改性的pla，plag2的颈缩量和剥离力也得到了改善。plag2的颈缩量和剥离力不如改性的pla那么好；然而如上所见，plag2结构比改性的pla具有显著更好的纤维撕裂性能。表1：加工特性在150fpm线速度下测量的特性100%pla改性的pla (plag1)具有粘合促进剂和滑石的pla(plag2)挤出机熔体温度461f482f451f挤出机挤出压力1650psi2600psi1340psi挤出机电机负荷57%69%52%平均涂层宽度，英寸14.5±0.3116.0±0.0215.0±0.22颈缩量百分比（20”模具）27.5%19.8%25.0%对板的粘合力，最大剥离力0.54±0.09lbf1.09±0.1lbf0.92±0.2lbf对板的粘合力，平均剥离力0.32±0.03lbf/英寸0.79±0.08lbf/英寸0.63±0.15lbf/英寸当前第1页12当前第1页12