生物可降解膜的制作方法【专利摘要】本发明涉及包含基本生物可降解的基底的涂膜，所述基本生物可降解的基底在其上具有涂覆重量不大于12gsm的生物可降解的涂层，本发明还涉及在至少部分包含这样的膜的包装内密封的有用物品，以及还涉及制备涂膜的方法，其包括提供基本生物可降解的膜基底并且通过热熔涂覆步骤以小于12gsm的涂覆重量将生物可降解的涂层涂覆至所述基底。【专利说明】生物可降解膜[0001]本发明涉及生物可降解的并且还具有有效屏蔽和/或密封性质的涂膜，使其适于在包装应用中使用。本发明还涉及制备这样的膜的方法。[0002]通常，包装膜用于密封容器内或仅在膜形成的包装内的产品并使其免于暴露于大气。为了提供必要的屏蔽和密封性质，过去已使用诸如聚烯烃、PVDC和聚对苯ニ甲酸こニ醇酯的材料。然而，这样的材料通常不为可堆肥(compostable)的，并且随之存在对提供可堆肥包装膜的需求。然而，已证实难以得到这样的具有合适屏蔽和/或密封性质的膜，并且本发明的目的是找到该问题的解决方案。本发明的特别目的是找到不增加不合理的制造エ艺成本并不以不合理的程度负面影响膜的其他所需性质(例如光学和机械性质)的这样的解决方案。[0003]EP-A-2141191公开了复合包装，其包括挤出涂覆在可生物降解、可堆肥纤维素膜上的可生物降解、可堆肥共聚酯的层。然而，应用的涂层相对较厚，并且期望提供更薄的涂层，同时保持可接受的密封強度。[0004]US2007/0184220公开了用于纸板而非膜应用的形成更厚层压结构部分的生物聚合物的一系列涂覆重量。[0005]W099/01278公开了基于纸的层压物，其具有挤出涂覆在其上的低涂覆重量的聚酯酰胺。[0006]此外，在W000/01530和W02009/064942中公开了具有各种涂层的更厚的层压的基于纸的材料。[0007]W02009/024812公开了可密`封、可剥离膜，其包括在包含乳酸和己内酯共聚物的涂覆组合物的纤维素基底上的涂层。[0008]根据本发明，提供了厚度小于IOOiim的涂膜，其包括基本生物可降解的膜基底，该基底具有以不大于12gsm的涂覆重量而在其上的生物可降解的涂层。[0009]优选地,膜是包装膜。[0010]优选地，膜是透明的。[0011]基本生物可降解的基底可以选自任何适于成膜可生物降解、优选可堆肥(即，根据标准堆肥能力测试EN13432，在6个月内生物降解)的材料，或其两种以上的混合物。合适的材料包括纤维素和纤维素衍生物，可堆肥生物聚合物，包括PLA自身在内的乳酸及其衍生物的聚合物、羟基链烷酸酯的聚合物(PHA)，生物可降解的共聚酯，聚己酸内酯以及基于淀粉的材料。基底材料可以包括纯生物聚合物(例如纤维素或PLA)或者适于生物降解的合成聚合物或者其两种以上的适合的混合物。优选的基底材料包括纤维素和纤维素衍生物。一种合适的纤维素基底为食品准许的生物可降解的膜，其可以商标Natureflex?得自InnoviaFilmsLtd。[0012]涂层可以包含任何合适的材料，例如生物可降解的聚酯、共聚酯和/或淀粉或基于淀粉的涂层。优选的涂层材料为生物可降解的共聚酯、诸如PLA的乳酸聚合物以及聚丁ニ醇丁ニ酸酯(PBS)。其他合适的材料包括来自BASF的Ecoflex&Ecovio，来自Mitsubishi的GSPla，以及由来自BiomeBioplasticsLimited的玉米淀粉制备的材料。[0013]优选地，涂层不包含任何乳酸和己内酯的共聚物。更优选地，涂层不包含己内酷。[0014]优选地，涂层为可热密封的。因此，在优选实施方案中，本发明提供了包含纤维素基底的涂膜，所述基底在其上具有涂覆重量不大于12gsm的可生物降解、热密封的涂层。[0015]发现生物可降解的聚酯特别适于作为涂层材料。因此，在优选实施方案中，本发明提供了包含纤维素基底的涂膜，所述基底在其上具有涂覆重量不大于12gsm的生物可降解的聚酯涂层。[0016]涂层可以涂覆在膜的ー侧或两侧上，并且当膜涂覆在两侧上时，第一侧上的涂层可以与第二侧上的涂层相同或不同，并且优选的是，当不同时，两种涂层为生物可降解的。[0017]任选地,在生物可降解的基底和涂层之间不提供底层(primerlayer),但在某些情况中，可以期望在涂层和基底之间提供底层或其他类型的中间层。[0018]本发明的膜可以被层压至ー个或多个其他基底上，其中每ー个或任ー个优选为生物可降解的，并且其可以包含纸或纸板或者其他生物聚合物材料，例如PLA。用于这样的层压物的应用包括但不限于常规包装和盖子。[0019]优选地,涂覆重量小于IOgsm,更优选小于9gsm,并且更优选小于8gsm,或甚至小亍6gsm、4gsm或2gsm。[0020]特别优选的涂覆重量范围是从4.5gsm、5gsm或6gsm至10gsm、9gsm、8gsm或7gsm。[0021]膜上的涂层的厚度优选小于约15pm，更优选小于约12pm，还更优选小于约10um,并且最优选小于约8ym,并且甚至能低至7ym以下,或6ym以下。[0022]特别优选的涂层厚度范围是`从5iim、5.5iim或6iim至15um>12um>10um、8um或7um。[0023]膜的总厚度优选小于约75pm，更优选小于约50pm，并且甚至更优选小于约35um或小于约30um。[0024]基本生物可降解的基底优选包含流延膜。[0025]令人惊讶地，我们已发现，通过提供由热熔涂覆エ艺涂覆的低涂覆重量(小于12gsm)的涂层可以在基本生物可降解的基底上提供良好的密封性质。[0026]因此，本发明提供了前述的包装膜，其中由热熔或挤出涂覆エ艺来涂覆涂层。[0027]优选地，在用于制备本发明包装膜的方法中，以熔融形式从挤出机向热熔涂覆单元提供涂层，所述热熔涂覆单元包括供给模具的熔体泵，通过该模具，熔融的涂层被挤出到基底表面上。[0028]优选地，在热熔涂覆エ艺中，随着基底通过ー对反向旋转辊而被拉延，通过幕帘模具将涂层挤出到基本生物可降解的基底上。膜随着其被涂覆而被拉延，这确保了必要的低涂覆重量。[0029]在本说明书上下文中的“幕帘模具”包括任何形状、结构和/或数量的模缝或模孔，其产生排出模具的材料的基本连续的垂帘。例如，模具可以包括一个或多个共线的(在存在多于ー个的情况中)延长的狭缝和/或共线的一系列孔。[0030]因此，本发明还提供了用于制备包装膜的方法，其包括提供基本生物可降解的膜基底并且将生物可降解的涂层以小于12gsm的涂覆重量通过热熔涂覆步骤涂覆到基底上。[0031]优选地，在涂覆步骤期间，拉延膜基底。优选地，膜基底被拉延了在拉延方向中其原始尺寸的高达至少约10倍，优选至少约20倍，更优选至少约50倍，或甚至高至100或200倍。[0032]还优选地，将涂层以热熔形式通过幕帘模具挤出到膜基底上。[0033]涂覆步骤优选在约80°C至约280°C、更优选约90°C至约250°C的温度下进行。[0034]优选地，熔融物的零速率粘度为约90Pa.s至1900Pa.s(例如可以在190°C下从振荡频率扫描旋转流变学来评估粘度)。[0035]发现所述类型的涂覆的生物可降解的膜为可热密封的(例如，在约60°C至约180°C的密封温度下)，并且当使用一个加热的钳ロ在135°C、10psi下密封半秒钟的停留时间时，表现出300g以上、优选400g以上、更优选500g以上且最优选600g以上的密封强度。优选地，涂膜的密封強度为大于300g/25mm，更优选大于400g/25mm，还更优选大于约500g/25mm,并且最优选大于约600g/25mm。[0036]本发明的用于包装物品的涂膜优选是透明的，但能包括染色、着色或镀金属的膜。当为透明时，膜具有小于约10%、优选小于约8%、最优选小于约6%的广角雾度。[0037]本发明的膜表现出良好的屏蔽性质。优选地，本发明的膜表现出小于20gsm/天、优选小于18gsm/天且最优选小于15gsm/天的WVTR(热带的，38°C，90%RH)。[0038]此外，我们还发现本发明的膜与未涂覆的基底相比提供了显著改善的密封強度。因此，本发明的膜的密封强度优选表现出比未涂覆的生物可降解的基底高至少约10%、优选至少约50%且最优选至少约100%。[0039]根据本发明还提供了有用物品，其密封在至少部分包含本发明生物可降解的涂膜的包装内。.[0040]可通过选择或以适合的比例掺和共聚物或者通过将ー种或多种其他添加剂并入涂层组合物中来改善或调节本发明的用于包装物品的涂膜的特性，例如防潮、香气屏蔽、密封強度、透明度、涂层粘着力、防雾性和其他性质。[0041]本发明的膜基底和/或涂膜可以包含许多合适的功能或美学添加剂，其选自下列中的ー种或多种:聚偏ニ氯こ烯、硝化纤维、石蜡、ニ氧化硅、陶土、聚酯、小烛树蜡、褐煤蜡、微晶蜡、氢化蓖麻油、山嵛酸、氧化聚こ烯蜡、硬脂酸、单硬脂酸甘油酷、巴西棕榈蜡、马来酸、こ基纤维素、苯こ烯马来酸酐、聚こ酸こ烯酯、硬脂酸锌、邻苯ニ甲酸ニ环己酯、こ酰柠檬酸三丁酷、聚氯こ烯/聚こ酸こ烯酯共聚物、酰胺蜡、松香的甘油酯以及ニ聚松香聚合的松香。[0042]还可以向可生物降解涂层提供例如一种或多种功能或美学添加剤，例如滑爽剂和/或抗粘连剂。[0043]本发明的一涂膜也包括或反而包括在涂层组合物中的至少ー种苯こ烯共聚物，所述共聚物的量优选小于涂层组合物干重的3%w/w，更优选小于约2%w/w，并且最优选小于约l%w/w0[0044]优选地，本发明的膜可确认是生物可降解的。这表示该膜完全是生物可降解的，或者该膜的不可生物降解的组分的总量对于根据目前常规标准整体被认为是生物可降解的膜而言足够低。[0045]现在參考下述实施例来更具体地描述本发明。实施例[0046]在实施例1和实施例2中，使用以商标NaturefIex从InnoviaFilmsLtd(23NK)可得的23μm的食品准许的纤维素基底。使用各种可生物降解涂层由热熔幕帘涂覆工艺来涂覆NaturefIex基底。使用由InatecGMbHCSchneiderstrasse73,D-40764,Langenfeld,Germany)提供的机器来实施涂覆。[0047]试验涉及运用源自一个供应商的两种生物可降解的聚合物。将聚合物涂覆到23NK上，目标是3种不同的涂覆重量。涂覆重量目标为12-10gsm、6-5gsm和3-2gsm。在试验期间评价的两个主要性质是i)对基体膜(23NK)的粘附，以及ii)膜的密封性，二者均为A-A和A-B形式。在设置为使用温度计测试的实测120°C的情况下进行热密封。[0048]聚合物[0049]将两种生物聚合物涂层用于这些实施例，生物聚合物I是具有植物油单体的生物可降解的聚酯，而生物聚合物2是生物可降解的聚酯。[0050]通过模具挤出聚合物，然后下降约50mm，之后与膜进行接触且穿过轧辊。[0051]实施例1-牛物聚合物2[0052]条件【权利要求】1.涂膜，其厚度小于100ym，其包括基本生物可降解的膜基底，所述膜基底在其上具有涂覆重量不大于12gsm的生物可降解的涂层。2.如权利要求1所述的涂膜，其中所述基本生物可降解的基底选自成膜生物可降解的材料或其两种或多种的混合物。3.如权利要求2所述的涂膜，其中所述基本生物可降解的成膜材料选自纤维素和纤维素衍生物、乳酸及其衍生物的聚合物、羟基链烷酸酯的聚合物(PHA)、生物可降解的共聚酷、聚己酸内酯以及基于淀粉的材料。4.如权利要求1至3中任ー权利要求所述的涂膜，其中所述涂层包括生物可降解的聚酷和/或共聚酯和/或淀粉或基于淀粉的材料。5.如权利要求1至4中任ー权利要求所述的涂膜，其仅涂覆在ー侧上。6.如权利要求1至5中任ー权利要求所述的涂膜，其中在所述生物可降解的基底和所述涂层之间没有底层。7.如权利要求1至6中任ー权利要求所述的涂膜，其被层压至ー个或多个另外的基底。8.如权利要求1至7中任ー权利要求所述的涂膜，其中所述涂覆重量小于IOgsm，或小于9gsm,或小于8gsm09.如权利要求1至8中任ー权利要求所述的涂膜，其中在所述膜上的涂层的厚度小于约20um,或小于约15um,或小于约12um。10.如权利要求1至9中任ー权利要求所述的涂膜，其中所述膜的总厚度为小于约75um,或小于约50um。11.如权利要求1至10中任ー权利要求所述的涂膜，其中所述基本生物可降解的基底包括流延膜。12.如权利要求1至11中任ー权利要求所述的涂膜，其中通过热熔涂覆エ艺来涂覆所述涂层。13.如权利要求12所述的涂膜，其中在所述热熔涂覆エ艺中，当所述基本生物可降解的基底通过ー对反向旋转轧辊被拉延时，所述涂层通过幕帘模具被挤出至所述基本生物可降解的基底上。14.如权利要求1至13中任ー权利要求所述的涂膜，当在135°C下通过在其中ー个被加热的密封钳ロ之间的半秒停留时间而密封时，所述涂膜具有大于300g/25mm、或大于400g/25mm、或大于约500g/25mm或大于约600g/25mm的密封强度。15.如权利要求1至14中任ー权利要求所述的涂膜，其具有小于20gsm/天、或小于18gsm/天或小于15gsm/天的WVTR(热带，38°C，90%RH)。16.如权利要求1至15中任ー权利要求所述的涂膜，所述涂膜的密封阀值比未涂覆的生物可降解的基底的密封阀值高至少约10%、或至少约50%或至少约100%。17.有用物品，其密封在至少部分包含如权利要求1至16中任ー权利要求所述的涂膜的包装内。18.制备涂膜的方法，其包括提供基本生物可降解的涂基底，并且通过热熔涂覆步骤以小于12gsm的涂覆重量将生物可降解的涂层涂覆至所述基底以提供厚度小于100um的涂膜。19.如权利要求18所述的方法，其中在所述涂覆步骤期间将所述膜基底拉延。20.如权利要求18或19所述的方法，其中通过幕帘模具将热熔物形式的涂层挤出至所述膜基底上。21.如权利要求18至20中任ー权利要求所述的方法，其中所述涂覆步骤在约80°C至约280°C或者约90°C至约250°C的温度下进行。22.如权利要求18至22中任ー权利要求所述的方法，其中所述涂覆步骤包括将水用于辊隙中以防止所述聚合物粘连到所述轧辊。23.如权利要求18至23中任ー权利要求所述的方法，其中所述涂覆步骤包括将水用于辊隙中以改善所述涂膜的光学性质。【文档编号】C08J7/04GK103429645SQ201280014432【公开日】2013年12月4日申请日期:2012年4月5日优先权日:2011年4月8日【发明者】斯蒂芬·摩尔,里奥·弗罗里奇,保罗·巴克尔,弗罗里安·查帕莱恩,露西·科顿,克里斯托弗·米克,乔纳森·休伊特申请人:伊诺维亚薄膜有限公司