衍生自可再生资源的柔性阻隔包装的制作方法

衍生自可再生资源的柔性阻隔包装的制作方法
【专利摘要】本文公开了由基本上不含原生石油基化合物的材料构成的柔性阻隔包装件。这些柔性阻隔包装件包含具有至少约85%的生物基含量的密封剂。该密封剂经由接合层层合到具有至少约95%的生物基含量的外基片，接合层还可包括挤出的基片。该挤出的基片具有至少约85%的生物基含量。墨任选地可沉积在外基片的任一侧上，并且外基片的外表面还可包括漆。阻隔材料层可沉积或层合在第一接合层和外基片之间。本发明的柔性阻隔包装件适用于包封消费品，例如食品、饮料、擦拭物、洗发剂、调理剂、皮肤乳液、剃刮乳液、液体肥皂、条皂、牙膏、和洗涤剂。
【专利说明】衍生自可再生资源的柔性阻隔包装
【技术领域】
[0001]本发明涉及衍生自可再生资源的柔性阻隔包装。这些包装件适用于包封消费品， 例如，食品、饮料、擦拭物、洗发剂、调理剂、皮肤乳液、剃刮乳液、液体肥皂、条皂、牙膏、和洗 涤剂。
【背景技术】
[0002]聚合物诸如聚乙烯长期以来被用作柔性包装材料。柔性包装件一般由多个层组 成，所述多个层包括不同类型的材料以提供所期望的功能，诸如柔韧性、密封、阻隔、和印 刷。例如，在食品包装中，柔性包装材料常常用作食品的保护剂。柔性包装件也用来容纳多 种消费品，诸如用于毛发护理、美容护理、口腔护理、保健、个人清洁、和家用清洁的产品。
[0003]塑性包装使用了所有聚合物中的几乎40%，其大部分用于柔性包装。这些用于柔 性包装应用的聚合物中的大多数，诸如聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二酯衍生自单体(例如，乙 烯、对苯二甲酸、和乙二醇)，这些单体获自不可再生的化石基资源(例如，石油、天然气、和 煤炭)。因此，石油、天然气、和煤炭原料的价格和可得性最终对用于柔性包装材料的聚合物 的价格具有显著影响。由于全世界的石油、天然气、和/或煤炭的价格逐步上涨，因此柔性 包装材料的价格也逐步上涨。此外，许多消费者对购买衍生自石化产品的产品表现出反感。 在一些情况下，消费者对于购买由有限的不可再生资源(例如，石油、天然气和煤)制成的产 品持犹豫态度。其他消费者可能会对衍生自石化产品的产品具有负面印象，认为是“非天然 的”或不环保的。
[0004]相应地，柔性包装件的生产商已开始使用衍生自可再生资源(例如，生物聚乙烯) 的聚合物来生产他们的包装件的部件。然而，这些柔性包装件仍然包含大量的原生石油基 材料。一些生产商已尝试形成如下柔性包装件，它们几乎完全由衍生自可再生资源的聚合 物制成。例如，Innovia LLC制造出了一种通过ASTM6866测定的包含90%可再生内容物的 金属化纤维素膜，所述纤维素膜能够被制成12〃X2〃的小袋(S卩，NatureFlex?)。然而，当这 些小袋以水填充并且放置过夜时，观察到了可见的金属化膜的破裂，并且通过液滴可见地 渗出该膜表明，所述小袋在24小时内失效。由衍生自玉米的聚乳酸(PLA)组成的柔性包装 件也获得了有限的成功。虽然由PLA制成的容器是可持续的、工业上可堆肥的、且环保的， 但它们目前不适于长期保存，因为它们对热量、震动、和水分敏感。例如，当PLA与产品直接 接触时，衍生自PLA的包装件常常发生皱缩、收缩，并且在暴露于家用化学品诸如漂白剂和
醇乙氧基化物(即，Mr.CleanK'中的活性成分)时常常发生分解。Frito Lay已生产出了一
种全PLA层压膜结构，并且在W0/2009/032748中公开了该结构和其他变体(例如，使用PLA、 PHA、纸材、和可回收材料)，其以引用方式并入本文。
[0005]多羟基链烷酸酯(PHA)也已受到广泛关注而用作用于形成柔性包装的可再生材 料。例如，以引用方式并入本文的美国专利5，498，692公开了一种由多羟基链烷酸酯共聚 物组成的柔性膜，所述共聚物具有至少两种无规重复的单体单元。该膜可用于形成例如杂货袋、食品储存袋、三明治袋、可重新密封的Ziploc+型袋和垃圾袋。然而，仅由PHA构成的
柔性包装件将不能满足大多数消费品的阻隔要求。此外，它们作为塑性材料的实际用途受到其热不稳定性的阻碍。PHA常常具有低熔融强度，并且也可能具有较长固化时间的问题， 使得它们往往难以加工。另外，PHA还常常在极高温度下经历热降解。此外，PHA还具有较差的气体和水分阻隔性能，因而不能够很好地适于用作包装材料，如US2009/0286090所述，其以引用方式并入本文。
[0006]由纸材组成的柔性包装件也是已知的，所述纸材为涂覆有由Novamont制造的某个等级的MATER-BI?热塑性淀粉膜的挤出物。这些包装件适用于包含固体，例如单份的糖， 但不具有许多其他消费品所需的阻隔性能。
[0007]已被用来形成柔性包装件的衍生自可再生资源的附加材料包括例如果胶、谷蛋白、和其他蛋白质。由于这些包装件为水溶性的，因此它们用途有限，除非它们被包含在具有水分阻隔性能的外包装件内。
[0008]目前所用的完全由衍生自可再生资源的材料(例如，纤维素、PLA、PHA)组成的柔性包装通常在制造、稳定性、和性能方面表现出一种或多种不可取的特性(例如，不能够耐受制造过程、储存寿命短、和/或阻隔能力差)。因此，希望提供如下柔性阻隔包装:其基本上不含原生石油基化合物，但也包括制造、稳定性、和性能方面的所期望的特性。

【发明内容】

[0009]本发明涉及一种柔性阻隔包装件。该包装件包括密封剂、涂覆密封剂的第一接合层、和经由第一接合层层合到密封剂的外基片。密封剂具有约I Pm至约750 的厚度和至少约85%，优选地至少约90%，更优选地至少约95%，例如约97%或约100%的生物基含量。 涂覆密封剂的第一接合层包括粘合剂，该粘合剂具有约I U m至约20 y m的厚度，并且任选地具有至少约95%，优选地至少约97%，更优选地至少约99%的生物基含量。在一些实施例中，第一接合层还包括挤出的基片，所述挤出的基片具有约I U m至约750 u m的厚度、和至少约85%的生物基含量。经由第一接合层层合到密封剂的外基片具有约2.5 ii m至约300 u m 的厚度、和至少约95%，优选地至少约97%，更优选地至少约99%的生物基含量。该柔性阻隔包装件表现出密封剂对外基片的至少约1.0N/25.4mm样本宽度的层压强度，所述层压强度在如下操作之后通过ASTM F904测定:用洗衣粉a (即基于该组合物的总`重量计，约30重量％的苏打粉、约67重量％的沸石、约1.5重量％的氨茴酸甲酯、和约1.5重量％的乙酸乙酯)将该包装件填充至其体积的四分之三，并且在50%相对湿度(RH)的室中在55°C下放置至少约一个月，优选地至少约两个月，更优选地至少约3个月，甚至更优选地至少约4个月。
[0010]柔性阻隔包装件还可包括具有约I i! m至约20 i! m的厚度的墨，所述墨沉积在外基片的任一侧或两侧上。柔性阻隔包装件也可任选地在外基片的外表面上包括具有约Ium 至约IOym的厚度的漆。在一些实施例中，密封剂还包括添加剂，例如增滑剂、填料、抗静电剂、颜料、UV抑制剂、增强可生物降解性的添加剂、抗着色剂、或它们的混合物。
[0011]在一些方面，柔性阻隔包装件还可包括沉积或层合在第一接合层和外基片之间的阻隔材料层，其中该阻隔材料层具有约200A至约50 i! m的厚度。阻隔材料层涂覆有第二接合层，所述第二接合层具有约I U m至约20 ii m的厚度，并且包括任选地具有至少约95%的生物基含量的粘合剂。在一些方面，柔性阻隔包装件还可包括阻隔材料层，所述阻隔材 料层沉积到密封剂上或层合在密封剂和外基片之间，其中阻隔材料层具有约200人至约 50um的厚度，并且阻隔材料层涂覆有接合层，所述接合层具有约I y m至约20 y m的厚度并 且包括任选地具有至少约95%的生物基含量的粘合剂。在这些方面，柔性阻隔包装件在用 具有约5.5的pH值的洗发剂P (即基于该组合物的总重量计，约10重量％的月桂基聚氧 乙烯醚-3硫酸铵、约6重量％的十二烷基硫酸铵、约0.6重量％的十六烷醇、约0.7重量％ 的氯化钠、约0.4重量％的二水合柠檬酸钠、约0.15重量％的柠檬酸、约1.5重量％的氨茴 酸甲酯、约1.5重量％的乙酸乙酯、和约20.85重量％的水)将其填充至其体积的四分之三， 并且在50%相对湿度(RH)的室中在55°C下放置至少约一个月，优选地至少约两个月，更优 选地至少约3个月，甚至更优选地至少约4个月之后，表现出(i)密封剂对外基片的至少约 1.0N/25.4mm样本宽度的层压强度，所述层压强度通过ASTM F904测定；(ii)在所述密封 剂和所述阻隔材料层之间的至少约1.0N/25.4_样本宽度的层压强度，所述层压强度通过 ASTM F904测定；和(iii)在阻隔材料层和外基片之间的至少约1.0N/25.4mm样本宽度的层 压强度，所述层压强度通过ASTM F904测定。
[0012]在另一方面，本文所述为包括密封剂的柔性阻隔包装件，所述密封剂具有约5 至约750 u m的厚度和至少约85%的生物基含量。在该方面，该包装件在如下操作之后表现 出基于该包装件的总重量计小于约I重量％的质量损失:用洗衣粉a (即基于该组合物的 总重量计，约30重量％的苏打粉、约67重量％的沸石、约1.5重量％的氨茴酸甲酯、和约
1.5重量％的乙酸乙酯)将其填充至其体积的四分之三，密封，并且在50%相对湿度(RH)的 室中在55°C下放置至少约一个月，优选地至少约两个月，更优选地至少约3个月，甚至更优 选地至少约4个月，称重，然后放置在标准振动台上，使其经受I小时的以lHz/min的速率 从0逐渐变化至约60Hz,后接I小时的以lHz/min的速率从约60Hz逐渐变化至OHz的循环 振动，然后再称重。
[0013]在该方面的一些实施例中，柔性阻隔包装件还包括具有约I U m至约20 ii m的厚度 的墨、和任选的沉积在柔性阻隔包装件的外表面上的具有约I U m至约750 U m厚度的漆。在 这些实施例中，柔性阻隔包装件在如下操作之后未表现出至探针的墨转移，所述墨转移通 过ASTM D5264-98测定:用洗衣粉a (基于该组合物的总重量计，约30重量％的苏打粉、约 67重量％的沸石、约1.5重量％的氨茴酸甲酯、和约1.5重量％的乙酸乙酯)将其填充至其 体积的四分之三，并且在50%相对湿度(RH)的室中在55°C下放置至少约一个月，优选地至 少约两个月，更优选地至少约3个月，甚至更优选地至少约4个月。
[0014]附图概沭
[0015]虽然在说明书之后提供了特别指出和清楚地要求保护本发明的权利要求书，但是 据信通过下面的描述并结合附图可以更充分地理解本发明。为了更清晰的示出其它元件， 可通过省略所选的元件来简化一些图形。除了可能在相应的书面描述中被明确地指出外， 一些图形中对元件的此类省略未必指示任一示例性实施例中的特定元件的存在或缺失。所 有附图都未按比例绘制。
[0016]图1绘出了一种适用于柔性阻隔包装件的2层的层压体结构，所述层压体结构包 括经由接合层层合到外基片的密封剂，所述接合层包括粘合剂并且还包括挤出的基片。墨 可被沉积在外基片的内表面上。任选地，阻隔材料层能够被沉积到密封剂上或层合在密封剂和外基片层之间。
[0017]图2绘出了一种适用于柔性阻隔包装件的2层的层压体结构，所述层压体结构包 括密封剂，所述密封剂经由包括粘合剂的接合层层合到外基片。墨可被沉积在外基片的外 表面上，并且外基片任选地可涂覆有漆。
[0018]图3绘出了一种适用于柔性阻隔包装件的3层的层压体结构，所述层压体结构包 括密封剂，所述密封剂经由包括粘合剂的接合层层合到阻隔材料层，所述密封剂自身通过 包括粘合剂的附加接合层层合到外基片。墨可被沉积在外基片的任一侧上。如果墨存在于 外基片的外表面上，则外基片任选地可涂覆有漆。
[0019]图4绘出了一种适用于柔性阻隔包装件的3层的层压体结构，所述层压体结构包 括通过接合层层合到外基片的密封剂，所述接合层包括粘合剂和挤出的材料。墨可被沉积 在外基片的任一侧上。如果墨存在于外基片的外表面上，则外基片任选地可涂覆有漆。
[0020]图5绘出了一种适用于柔性阻隔包装件的单层的层压体结构，所述层压体结构包 括密封剂。墨可被沉积在密封剂的外表面上，如果存在墨，则密封剂任选地可涂覆有漆。任 选地，阻隔材料层可被沉积在密封层的外侧上。
【具体实施方式】
[0021]现在已开发出了如下柔性阻隔包装件:它们基本上不含原生石油基材料并且也具 有所期望的制造特性、稳定性、和性能特性。通常具有小于约200 u m的壁厚的柔性包装件 通常是非承重性的(即，该包装件不能够在不发生总体变形的情况下支撑其他包装件的重 量)。本文所述的柔性阻隔包装件是有利的，因为其具有与由原生石油基材料制成的柔性阻 隔包装件相同的外观和触感、和类似的性能特点(例如，湿气透过率(MVTR)、层压强度、和摩 擦系数)，但本文所述的柔性阻隔包装件具有与衍生自原生石油基材料的包装件相比而言 改善的可持续性。
[0022]如本文所用，“可持续的”是指在与有关的原生石油基材料进行比较时，在生命周 期评估或生命周期清单的某个方面的改善大于10%的材料，否则的话这些有关的材料将已 被用于制造中。如本文所用，“生命周期评估”(LCA)或“生命周期清单”(LCI)是指对给定 的产品或服务因其存在而引起的、或必然带来的环境影响进行调查和评价。LCA或LCI可涉 及“自始至终”分析，其是指从制造(“始”)到使用阶段和处理阶段(“终”)的整个生命周期 评估或生命周期清单。例如，高密度聚乙烯(HDPE)容器可被回收利用成HDPE树脂粒料，然 后用于形成容器、膜或注塑制品，例如，节省了显著量的化石-燃料能源。在其生命终止时， 例如可通过焚烧来处理聚乙烯。针对生命周期的全部阶段考虑所有的投入产出。如本文所 用，“生命终止”(EoL)场景是指LCA或LCI的处理阶段。例如，聚乙烯可被回收、用于能源 焚烧(例如，I千克聚乙烯产生的能量和I千克柴油一样多)、化学转化成其它产品和机械回 收。或者，LCA或LCI可涉及“自始至出厂(cradle-to-gate)”分析,是指对作为粒料的从 制造(“始”)到出厂门(即，运送给客户前)的部分的产品生命周期进行评估。或者，这第二 种类型的分析也被称为“自终至终”。
[0023]本发明的柔性阻隔包装件也是有利的，因为在该包装件的制造中所用的任何原生 聚合物均衍生自可再生资源。如本文所用，前缀“生物”用来指代已衍生自可再生资源的材 料。如本文所用，“可再生资源”是以与该可再生资源的消耗速率相当的速率由自然过程来产生的资源(例如在100年的时间范围内)。所述资源可自然补充或通过农业技术再补充。 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、纤维素废弃物)、动物、鱼类、细菌、真菌和林业产品。这些资源可以是天然存在的、杂交的、或遗传工程的有机体。诸如原油、煤、天然气和泥炭这些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。由于本发明的柔性阻隔包装件的至少一部分衍生自能够多价螯合二氧化碳的可再生资源，因此使用该柔性阻隔包装件可减小全球变暖的可能性和化石燃料的消耗。例如，对HDPE树脂的一些LCA或LCI研究已表明，由原生石油基来源制成约一吨的聚乙烯导致向环境中排放多达约2.5吨的二氧化碳。由于甘蔗例如可在生长期间吸收二氧化碳，因此一吨由甘蔗制成的聚乙烯可从环境中除去多达约2.5吨的二氧化碳。因此，使用约一吨由可再生资源(如甘蔗)制成的聚乙烯与使用一吨衍生自石油基资源的聚乙烯相比，环境二氧化碳减少至多约5吨。
[0024]可再生聚合物的非限制性例子包括:直接从生物体产生的聚合物，诸如多羟基链烷酸酯(例如，聚(￠-羟基链烷酸酯)、聚(3-羟基丁酸酯-共聚-3-羟基戊酸乙酯、 N0DAX?)、和细菌纤维素；从植物和生物质提取的聚合物，如多糖及其衍生物(例如树胶、纤维素、纤维素酯、甲壳质、脱乙酰壳多糖、淀粉、化学改性的淀粉)、蛋白质(例如玉米素、乳清、谷蛋白、胶原)、脂质、木质素和天然橡胶；和衍生自天然单体的现有聚合物及衍生物，如生物聚乙烯、生物聚丙烯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚乳酸、尼龙11、醇酸树脂、基于琥珀酸的聚酯和生物聚对苯二甲酸乙二酯。
[0025]本文所述的柔性阻隔包装件还是有利的，因为能够通过如下方式来调整它们的特性:改变用来形成柔性阻隔包装件的部件的生物材料和可回收材料的量，或引入添加剂。例如，以可回收材料为代价增加生物材料的量(当同比时，例如，均聚物对共聚物)往往导致具有改善的机械特性的包装件。增加特定类型的可回收材料的量能够减小生产这些包装件的总体成本，但代价是该包装件的所期望的机械特性受到影响，因为可回收材料因模量较低而往往更易碎，这起因于可回收材料的较低的平均分子量。
[0026]此外，本文所述的柔性阻隔包装件还是有利的，因为它们能够一对一地置换类似的柔性阻隔包装件，所述类似的柔性阻隔包装件包含完全或部分衍生自原生石油基材料的聚合物，并且因为它们能够使用现有的制造设备、反应器条件、和资格参数制得。可再生柔性阻隔包装件的使用使柔性阻隔包装件的环境占有面积减小、以及使不可再生资源的消耗减少。所述环境占有面积的减小是由于用来生产该包装件的原构造材料的资源的补给率等于或大于其消耗率，因为可再生的衍生材料的使用常常由于对大气二氧化碳的多价螯合而使温室气体减少，或因为原构造材料在工厂内被再循环(消费者或工业循环)，从而减小了所用原生塑料的量和`所废弃的例如被丢弃在垃圾掩埋地的用过的塑料的量。
[0027]此外，本文所述的柔性阻隔包装件还具有相对长的储存寿命(例如，至少约I年， 优选地至少约2年)，这允许它们被长时间地储存或运输而不减小柔性阻隔包装件的物理和化学完整性(例如，没有因消费品暴露而引起的分层、脱色等)。用来生产本文所述的柔性阻隔包装件的膜能够有利地用来形成其他制品，例如垃圾袋；尿布的组件、尿失禁产品、和女性卫生制品；用于尿布的袋、尿失禁产品、或女性卫生制品；食品包装；盆状物、续充包；和直立袋。
[0028]柔性阻隔包装件的组成[0029]本文所公开的是单层和多层的(例如、2层、3层)柔性阻隔包装件，它们由基本上不 含原生石油基材料的材料构成。这些柔性阻隔包装件包含具有至少约85%的生物基含量的 密封剂。密封剂经由包括粘合剂的接合层层合到具有至少约95%的生物基含量的外基片， 粘合剂任选地具有至少约95%的生物基含量。接合层还可包括具有至少约85%的生物基含 量的挤出的基片。任选地，墨可被沉积在外基片的任一侧上、并且外基片的外表面任选地还 可包括漆。阻隔材料层可被沉积或层合在第一接合层和外基片之间，或被沉积或层合到密 封层上。
[0030]在第一方面，本发明涉及一种由图1表示的2层的柔性阻隔包装件。该方面的柔 性阻隔包装件由密封剂构成，所述密封剂经由包括粘合剂的接合层层合到外基片。任选地， 墨可被沉积在外基片的任一侧上。如果墨存在于外基片的外表面上，则外基片任选地可涂 覆有漆。图2表示一种任选地涂覆有漆的2层的柔性阻隔包装件。
[0031]在第二方面，本发明涉及一种由图3表示的3层的柔性阻隔包装件。该方面的柔 性阻隔包装件由密封剂构成，所述密封剂经由包括粘合剂的接合层层合到阻隔材料层的一 侦U。阻隔材料层的另一侧经由另一个包括粘合剂的接合层层合到外基片。作为另外一种选 择，阻隔材料层可被沉积在密封剂和外基片之间而不经历层压。任选地，墨可被沉积在外基 片的任一侧上。如果墨存在于外基片的外表面上，则外基片任选地可涂覆有漆。
[0032]在第三方面，本发明涉及一种由图4表示的3层的柔性阻隔包装件。该方面的柔 性阻隔包装件由密封剂构成，所述密封剂通过接合层层合到外基片，所述接合层包括挤出 的基片。任选地，阻隔材料层涂覆密封剂。此外，任选地，墨可被沉积在外基片的任一侧上。 如果墨存在于外基片的外表面上，则外基片任选地可涂覆有漆。
[0033]在第四方面，本发明涉及一种由图5表示的单层的柔性阻隔包装件。该方面的柔 性阻隔包装件由密封剂构成，阻隔材料层能够任选地被沉积在所述密封剂上。此外，墨也能 够任选地被沉积在所述密封剂上。如果墨被沉积在密封剂的外表面上，则密封剂任选地可 涂覆有漆。
[0034]密封剂
[0035]密封剂为本文所述的柔性阻隔包装件提供堆积体积、热密封、和阻隔保护性能。 密封剂可为与本文所述的消费品相容的任何密封剂，并且具有至少约85%，优选地至少约 90%，更优选地至少约95%，甚至更优选地至少约97%，例如约99%或约100%的生物基含量。
[0036]密封剂可选自高密度聚乙烯(HDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)，它们各自购自 例如Braskem ;低密度聚乙烯(LDPE )和超低线性低密度聚乙烯(ULDPE )，它们各自使用技术 (诸如或类似于Hostalen/Basell技术或Braskem的Spherilene/BaselI技术)得自甘鹿； 多轻基链烧酸酯(PHA,购自例如Ecomann China、Meredian、和Metabolix);淀粉基膜(购 自例如Novamont、Biome、Cardia、Teknor Apex或Plantic);与聚酯共混的淀粉(购自例如 BASF的Ecoflex或使用生物源聚酯，例如生物甘油、有机酸、和酸酐，如以引用方式并入本 文的美国专利申请2008/0200591所述)、聚琥珀酸丁二酯(由例如生物1，4-丁二醇的聚合 形成，其可衍生自糖的发酵，一种购自诸如Genomatica这类公司的工艺、以及生物琥珀酸， 该生物琥珀酸能够被制为天然发酵产品并购自诸如MBI这类公司；参见以引用方式并入本 文的美国专利7，858，350，聚乙醇酸(PGA)(源自例如如由METabolic EXplorer生产的生 物乙醇酸单体)、聚氯乙烯(PVC)(购自例如Braskem)、以及它们的混合物。在一些优选的实施例中，密封剂选自HDPE、LDPE, LLDPE, ULDPE,以及它们的混合物。任选地，密封剂包括纸 材，并且密封剂涂覆该纸材。
[0037]所述密封剂以约I U m至约750 ii m,优选约25 ii m至约75 ii m,更优选约30 y m至 约50 ii m的厚度存在。例如，当所述包装件包封液体时，所述密封剂以约30 ii m至约50 y m 的厚度存在；而当所述包装件包封粉末时，所述密封剂以约25 ii m至约40 ii m的厚度存在。 当不存在其他阻隔时，较薄的密封剂使包装件具有更高的湿气透过率(MVTR)、减小的结构 完整性、和更短的储存寿命；而较厚的密封剂使包装件具有更低的MVTR和增加的结构完整 性。
[0038]密封剂任选地可包括添加剂。添加剂可包括例如增滑剂或抗静电剂(例如，芥酸酰 胺、乙酰磺胺)、填料(例如滑石粉、粘土、纸浆、热塑性淀粉、原淀粉木粉、硅藻土、二氧化硅、 无机玻璃、无机盐、磨成粉的增塑剂、磨成粉的橡胶)、颜料(例如，云母、二氧化钛、炭黑)、 UV抑制剂、抗着色剂、和增强可生物降解性的添加剂(例如，氧代可降解的添加剂或有机材 料)。氧代可降解的添加剂常常经过复合进入聚合物，浓度为约I重量％至约5重量％ (基 于所述聚合物的总重量计)，并且包括至少一种过渡金属，所述过渡金属当暴露于热、空气、 光照、或它们的混合物时能够促进塑料中的氧化和断链。有机材料(例如，纤维素、淀粉、乙 烯-乙酸乙烯酯、和聚乙烯醇)也能够用作增强可生物降解性的添加剂，虽然它们不能够促 进聚合物基质的不可降解部分的降解。在示例性实施例中，添加剂包括芥酸酰胺、乙酰磺 胺、云母、氧代可降解的添加剂、滑石粉、粘土、纸浆、二氧化钛、热塑性淀粉、原淀粉木粉、硅 藻土、炭黑、二氧化硅、无机玻璃、无机盐(例如，NaCl)、磨成粉的增塑剂、磨成粉的橡胶、以 及它们的混合物。
[0039]第一接合层
[0040]密封剂能够经由包括粘合剂的第一接合层层合到外基片。粘合剂任选地具有至少 约95%，优选地至少约97%，更优选地至少约99%，例如约100%的生物基含量。层压能够通过 “挤出”或“粘合剂”方法来实现。层压涉及以高速度(通常约100至约1000英尺/分钟，优 选地约300至约800英尺/分钟)通过平模挤出(用于挤出层压)在密封剂和外基片之间铺 设聚合物的熔融帘或液体层(用于粘合剂层压)。对于挤出层压，该层压体结构随后接触到 冷(寒)辊。对于粘合剂层压，该层压体在线经历热干燥，然后经历附加的固化约12至约48 小时以便使该层压体达到最大粘附强度。
[0041 ] 所述粘合剂以约I y m至约20 u m,优选地约I y m至约10 u m,更优选地约2.5 y m
至约3.5 的厚度存在。较薄的粘合剂使柔性阻隔包装件干燥和固化得更快，并且不太 昂贵。较厚的粘合剂使柔性阻隔包装件获得所期望的粘结强度，但较昂贵并且需要更长的 时段来干燥和固化。所述粘合剂可为溶剂粘合剂或无溶剂粘合剂。粘合剂的例子包括氨 基甲酸酯基粘合剂、水基粘合剂、或硝化纤维基粘合剂。任选地，所述粘合剂为生物粘合 剂，诸如，PLA基粘合剂(例如，源自Danimer Scientific LLC的生物聚合物26806、源自
Novamontk 的 MATER-BI?、由 Berkshire Labels 制造的 BioTAK? )、淀粉基粘合剂、或
它们的混合物。
[0042]在一些任选的实施例中，第一接合层还包括挤出的基片，所述基片具有至少约 85%，优选地至少约90%，更优选地至少约95%，例如至少约99%的生物基含量。所述挤出的 基片以约I U m至约750 u m,优选地约I y m至约50 y m的厚度存在。较薄的挤出的基片使柔性阻隔包装件不太昂贵、更具柔性、并且具有较小的堆积体积。较厚的挤出的基片使柔性 阻隔包装件较昂贵、柔性较小，并且具有更大的堆积体积。一种为该层压体结构构建更大堆 积体积的廉价方法是:增加挤出层的厚度而不是增加其他层的厚度。挤出的基片的例子包 括 LDPE、HDPEJP LLDPE。
[0043]外某片
[0044]柔性阻隔包装件的外基片为该包装件提供尺寸稳定性，并且为墨的容器。外基片 可为形成柔性阻隔包装件的任何材料，所述材料具有本文所述的特性和至少约95%，优选地 至少约97%，更优选地至少约99%，例如，约100%的生物基含量。
[0045]外基片可选自聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、HDPE、中等密度聚乙烯(MDPE)、LDPE, LLDPE, PLA (例如，源自Natureworks)、PHA、聚(乙烯-2，5-呋喃二羧酸酯)(PEF)、纤维素
(购自例如Innovia)、尼龙11(即，源自Arkema的Rilsan1()、淀粉基膜、生物聚酯(例如，由生
物甘油、有机酸、和酸酐制成的那些，如以引用方式并入本文的美国专利申请2008/0200591 所述)、聚琥珀酸丁二酯、聚乙醇酸(PGA)、聚氯乙烯(PVC)、以及它们的混合物。在一些优选 的实施例中，外基片选自PET、PEF、LDPE、LLDPE、尼龙11、以及它们的混合物。
[0046]生物聚对苯二甲酸乙二酯购自诸如Tei jin Fibers Ltd (30%可再生)、Toyota Tshusho, Klockner之类的公司。其也可由生物乙二醇与生物对苯二甲酸的聚合制得。生 物乙二醇可经由许多合适的途径衍生自可再生资源，例如，W0/2009/155086和美国专利 4，536，584中所述的那些，它们各自以引用方式并入本文。生物对苯二甲酸可通过可再生对 二甲苯衍生自可再生醇，如以引用方式并入本文的W0/2009/079213中所述。在一些实施例 中，可再生醇(例如，异丁醇)在反应器中经酸性催化剂脱水以形成异丁烯。异丁烯被回收， 并在含有催化剂的第二反应器中在适当的高热及压力条件下反应以形成可再生的对二甲 苯，已知所述催化剂能使脂族烃芳构化。在另一个实施例中，可再生醇例如异丁醇被脱水， 并经酸催化剂进行二聚。回收得到二异丁烯并在第二反应器中反应以形成可再生的对二甲 苯。在另一个实施例中，使含有至多15重量％水的可再生的醇(例如异丁醇)脱水、或脱水 并低聚，并使所得到的低聚物芳构化以形成可再生的对二甲苯。可由过渡金属催化剂任选 地在一种或多种醇的存在下氧化对二甲苯来制得可再生的邻苯二甲酸或邻苯二甲酸酯(参 见例如，Ind.Eng.Eng.Chem.Res., 39:3958-3997 (2000))。
[0047]生物聚(乙烯-2，5-呋喃二羧酸酯)(生物PEF)可根据以下文献中所公开的途径 制得:Werpy 和 Petersen 的 “Top Value Added Chemicals from Biomass,卷 I—Results of Screening for Potential Candidates from Sugars and Synthesis Gas,由太平洋西 北国家实验室(PNNL)、国家可再生能源实验室(NREL)、生物质项目办公室(EERE)的工作人 员出品” 2004和PCT专利申请W02010/077133，它们以引用方式并入本文。
[0048]所述外基片以约2.5 ii m至约300 u m,优选地约7 ii m至约50 u m,更优选地约8 y m 至约20 u m,甚至更优选地约10 y m至约15 pm的厚度存在。较薄的外基片使柔性阻隔包装 件具有较小的刚度。较厚的外基片使柔性阻隔包装件具有更大的刚度、对于印刷而言更大 的尺寸稳定性、和热密封期间增加的热抗性。
[0049]在其中墨被沉积在外基片上的任选的实施例中，沉积有墨的基片的侧面具有至少 约38达因/cm，优选地至少约42达因/cm的表面能。作为另外一种选择，可使用本领域的 技术人员已知的技术，诸如电晕处理，来处理外基片以产生所期望的表面能。如果表面能小于约38达因/cm，则外基片在其表面将不接受印刷墨。
[0050]此外,柔性包装件的任选的实施例还包括放置到包装件的外部上的标签。所述标签可包括压敏粘合剂标签或收缩套管标签或其他类型的合适的标签。所述标签被任选地印刷并任选地包含插图和/或标记。
[0051]墨
[0052]在一些实施例中，一个或多个层的墨可任选地被沉积在外基片的任一侧或双侧上。所述墨以约Ium至约20 V- m,优选地约I ii m至约10 u m,更优选地约2.5 y m至约 3.5um,甚至更优选地约3 u m的厚度存在。被沉积的墨可以是与其所接触的材料相容的任何墨。在一些实施例中，墨可为大豆基的、植物基的、或它们的混合物。墨的非限制性例子包 ? ECO-SURE!? (来自 Gans Ink&Supply C0.)和溶剂型 VUTEkx 及 BioVu? 墨(来自 EFI),
它们完全衍生自可再 生资源(例如，玉米)。在一些实施例中，墨是高度耐磨的。例如，所述高度耐磨的墨可包括通过紫外线辐射(UV)或电子束(EB)固化的涂层。
[0053]漆
[0054]在各方面，当墨被沉积在外基片的外表面上时，外基片的外表面任选地包括漆。所述任选的漆用来保护墨层不受其物理和化学环境的影响，并且可衍生自可再生资源。所述漆也可经配制以优化耐久性以及使糙面精整有光泽。在一些实施例中，所述漆选自树脂、添加剂和溶剂/水。在一些优选的实施例中，所述漆为硝化纤维基漆、天然紫胶、或它们的混合物。所述漆具有约Ium至约10 V- m,优选地约I ii m至约5 y m,更优选地约2.5 y m至约
3.5 的厚度。存在于多层包装件中的漆的量决定了对下面的印刷层的保护水平。虽然较薄的漆可能破裂或被擦除，但其干燥和固化得更快且不太昂贵。较厚的漆比较昂贵，但其对所述墨增添了更多保护。
[0055]在其中柔性阻隔包装件为单层包装件的一些方面，柔性阻隔包装件包括密封剂， 所述密封剂具有约5 ii m至约750 u m的厚度和至少约85%的生物基含量和任选地存在的阻隔材料层。墨任选地被沉积在密封剂(或涂覆密封剂的任选的阻隔材料层)的外表面上，并且以约Ium至约20 V- m,优选地约I ii m至约10 u m,更优选地约2.5 y m至约3.5 y m,甚至更优选地约3 的厚度存在。墨任选地涂覆有漆，所述漆以约I Pm至约10 ym，优选地约 Ium至约5 ii m,更优选地约2.5 ii m至约3.5 y m的厚度存在。如前所述，所述墨可以是与其所接触的材料相容的任何墨，并且可为例如大豆基的、植物基的、或它们的混合物(例如，
ECO-SURE!?、VUTEkK、和BioVu?)。在一些实施例中，所述墨为高度耐磨的，如前文所述。
存在于单层包装件中的漆的量增加了这些包装件的刚度，其中刚度大小随着所述漆的厚度的增加而增加。
[0056]阳隔材料层
[0057]在一些实施例中，柔性阻隔包装件包括被沉积或层合在第一接合层和外基片之间、或被沉积在密封层上的阻隔材料层。例如，阻隔材料层被沉积到密封剂或墨层上(例如， 真空金属喷镀、纳米粘土涂层)，被沉积到聚合物层上，然后层合在第一接合层和外基片之间(例如，真空金属喷镀的聚对苯二甲酸乙二酯)，或直接层合在第一接合层和外基片之间 (例如，金属薄片)。阻隔材料层用来减小进入或退出该包装件的湿气透过率(MVTR)，并且也能够用来限制任何扩散性物质扩散透过该包装件壁。扩散性物质的非限制性例子包括02、CO2、芳香物和香料。阻隔材料层具有约200人至约50 u m,优选地约200A至约9 i! m的厚度。
[0058]阻隔材料层可为形成具有本文所述特性的柔性阻隔包装件的任何材料。阻隔材料层的例子包括金属、金属氧化物、包括金属涂层的生物基聚合物、包括金属氧化物涂层的生物基聚合物、纳米粘土、二氧化硅纳米颗粒涂层、阻隔聚合物(例如，源自生物乙醇酸单体的生物聚乙醇酸(PGA)，如由METabolic EXplorer生产的那种)、类金刚石碳涂层、具有填料的聚合物基质、乳清层以及它们的混合物。所述具有填料的聚合物基质能够由任何量的任何阻隔聚合物和任何填料构成，只要所得柔性阻隔包装件具有本文所述的机械特性。在示例性实施例中，所述金属、金属氧化物、金属涂层、或金属氧化物涂层选自金属薄片、金属化的双轴向取向的聚丙烯(mBOPP)、金属化的PET(mPET)、金属化的聚乙烯(mPE)、铝、铝氧化物、 氧化硅、以及它们的混合物。在一些实施例中，所述mB0PP、mPET、和mPE分别包含生物聚丙烯、生物PET、和生物聚乙烯。在示例性实施例中，所述填料选自纳米粘土、石墨烯、石墨烯氧化物、石墨、碳酸钙、淀粉、蜡、云母、高岭土、长石、玻璃纤维、玻璃球、玻璃片、煤胞、二氧化硅、硅酸盐、纤维素、乙酸纤维素、以及它们的混合物。在示例性实施例中，所述纳米粘土选自蒙脱石、膨润土、蛭石片晶、埃洛石，矿物泥、绿土、以及它们的混合物。阻隔材料层的例子公开于美国专利7, 233，359、和6，232，389、以及W0/2009/032748中，它们各自以引用的方式并入本文。能够用于该阻隔材料层的材料可以NAN0L0K?从Inmat商购获得。
[0059]阻隔材料层的确切组合物和厚度取决于柔性阻隔包装件的预期用途和柔性阻隔包装件内的消费品对于某种材料增加或损失的敏感性。例如，如果所述柔性阻隔包装件包封洗发剂，则水从该洗发剂中显著量的损失将严重地影响其性能。根据该包装件预期存留于贸易中的预计时间来定义所期望的储存寿命或失效日期。随后根据已知的水损失可接受量、处于贸易中的时长和包装大小来定义可接受的水通量。然后根据具体的性能标准和包封在柔性阻隔包装件内的各消费品的特性来选择阻隔材料层组合物和阻隔材料层厚度。
[0060]阻隔材料层的双侧涂覆有包括粘合剂的第二接合层，如前文所述。第二接合层具有约I ii m至约20 V- m,优选地约I ii m至约10 u m,更优选地约2.5 y m至约3.5 y m的厚度。 如本文在前所述，所述粘合剂可为溶剂粘合剂或无溶剂粘合剂。
[0061]在一些实施例中，柔性阻隔包装件包含消费品，诸如液体或粉末。如本文所用，“消费品”是指，例如，用于毛发护理、美容护理、口腔护理、保健、个人清洁和家用清洁材料。消费品的非限制性例子包括食品、饮料、擦拭物、洗发剂、调理剂、皮肤乳液、剃刮乳液、液体肥皂、条皂、牙膏、摩丝、洗脸皂、洗手皂、沐浴皂、保湿剂、剃刮乳液、漱口水、发胶、洗手液、衣物洗涤剂、盘碟洗涤剂、盘碟洗涤机洗涤剂、化妆品、和非处方药物。这些柔性阻隔包装件是耐受消费品的。如本文所用，“耐受”是指柔性阻隔包装件能够保持它们的机械特性和它们表面上所设计的插图，而不因消费品相互作用以及消费品透过或从柔性阻隔包装件的扩散或渗漏而发生降解。
_2] 评估材料的生物基含暈
[0063]如本文所用，“生物基含量”是指材料中的生物碳含量，其为产物中所有有机碳的重量(质量)百分比形式。例如，聚乙烯在其结构单位中包含两个碳原子。如果乙烯衍生自可再生资源，那么聚乙烯的均聚物理论上具有100%的生物基含量，因为所有碳原子衍生自可再生资源。如果乙烯和共聚单体均衍生自可再生资源，聚乙烯的共聚物理论上也可具有100%的生物基含量。在共聚单体不衍生自可再生资源的实施例中，HDPE通常将仅包括约I 重量％至约2重量％的非可再生的共聚单体，从而导致HDPE理论上具有略少于100%的生 物基含量。又如，聚对苯二甲酸乙二醇酯在其结构单位中包含十个碳原子(即两个来自乙二 醇单体，八个来自对苯二甲酸单体)。如果乙二醇部分衍生自可再生资源，而对苯二甲酸衍 生自石油基来源，那么聚对苯二甲酸乙二醇酯的理论生物基含量是20%。
[0064]评估衍生自可再生资源的材料的适用方法是通过ASTM D6866，它允许使用放射性 碳分析，通过加速器质谱仪、液体闪烁计数、以及同位素质谱仪来测定材料的生物基含量。 当大气中的氮受到紫外光产生的中子撞击时，它丢失一个质子并形成具有分子量14的碳， 所述碳是放射性的。这个14C立即被氧化成二氧化碳，其代表小的、但是可测量的大气碳的 部分。大气的二氧化碳通过绿色植物进行循环以在称为光合作用的过程中产生有机分子。 当绿色植物或其它的生命形式代谢有机分子产生二氧化碳时，所述循环结束，这引起二氧 化碳释放，使其返回大气。实际上地球上所有的生命形式依赖这种绿色植物生产有机分子， 以产生促进生长和繁殖的化学能量。因此，在大气中存在的14C变成所有生命形式和它们的 生物产物的一部分。这些基于可再生的有机分子生物降解成二氧化碳，它们不会引起全球 变暖，因为无净增的碳被释放到大气中。与之相反，化石燃料基碳不具有大气二氧化碳的标 记放射性碳比率。参见以引用方式并入本文的W0/2009/155086。
[0065]源于“生物基含量”的ASTM D6866专利申请建立在与放射性碳年代测定法相同的 概念上，但未使用年龄方程。通过获得未知样品中放射性碳(14C)的量与现代参考标准中放 射性碳的量的比率来进行分析。将该比率称之为百分比，以“PMC”(现代碳百分比)作为单 位。如果被分析的材料为现代放射性碳和化石碳(不包含放射性碳)的混合物，那么得到的 PMC值与存在于样品中的生物质材料的量直接相关。
[0066]在放射性碳年代测定法中所用的现代参考标准为NIST (National Institute of Standards and Technology)标准,具有已知的放射性碳含量,相当于大约公元1950年。 选择公元1950年是由于它代表在热核武器测试之前的时间，所述测试随着每次爆炸(称为 “碳爆炸”)向大气中引入了大量的过量放射性碳。公元1950的基准表示为lOOpMC。
[0067]测试显示，在热核武器测试结束之前，由于“碳爆炸”作用大气中的放射性碳含量 在1963年达到峰值，达到正常水平的近两倍。它在大气中的分布自其出现以来便受到评 估，并自公元1950年以来对于植物和动物显示出大于IOOpMC的值。碳爆炸的分布已经随 时间而逐渐下降，目前的值接近107.5pMC。因此，新的生物质材料例如玉米可能导致放射性 碳标记接近107.5pMC。
[0068]石油基碳不具有大气二氧化碳的标记放射性碳比率。研究已经注意到化石燃料 和石油化学制品具有小于约lpMC，通常小于约0.lpMC，例如小于约0.03pMC。然而，完全衍 生自可再生资源的化合物具有至少约百分之95的现代碳(pMC)，优选至少约99pMC，例如约 IOOpMCo
[0069]将化石碳与现代碳结合到一种材料中将降低当代pMC含量。将107.5pMC的当代 生物质材料和OpMC的石油衍生物混合，测得的材料的pMC值将反应两种组分的比例。100% 源自当代大豆的材料显示接近107.5pMC的放射性碳测量结果。如果此种材料用50%的石 油衍生物稀释，那么测量结果接近于54pMC。
[0070]一个100%生物基含量的结果来自于107.5pMC，而0%的结果则等同于OpMC。在这方面，测量值为99pMC的样品将提供93%的等同生物基含量结果。
[0071]根据ASTM D6866，尤其是采用方法B对本文所述材料进行评价。在该报告中引用 的平均值包括6%的绝对范围(在生物基含量值的每端±3%)以说明组分放射性碳标志端值 的变化。假定所有材料的起源为当代或化石，并且假定期望的结果是“存在”于材料中的生 物组分的量不是在制造过程中“使用”的生物材料的量。
[0072]评估材料生物基含量的其它技术在美国专利公开3，885，155、4，427，884、 4,973,841,5,438, 194和5，661，299、W02009/155086中有所描述，每个上述文献均以引用 方式并入本文。
[0073]表征
[0074]储存寿命
[0075]本文所述的柔性阻隔包装件具有至少约一年，优选地至少约两年的储存寿命。如 本文所用，“储存寿命”是指柔性阻隔包装件保持其初始设计预期性能和外观而不退化或变 得不适合使用的时间段。无法保持初始设计预期特性和外观包括:产品通过热密封区域发 生渗漏、或产品通过柔性阻隔包装件层压体层发生渗出、墨渗色、墨褪色、层压体分层、或柔 性阻隔包装件和用该包装件所包含的消费品之间发生化学反应，所述化学反应导致消费品 的功效降低。在柔性阻隔包装件的储存寿命期间，柔性阻隔包装件的物理和化学完整性在 整个储存、装运、和消费者使用过程中均得到保持。另外，该包装件的外观(例如，插图保真 性和包装件完整性)也得到保持。
[0076]柔性阻隔包装件的储存寿命能够通过如下方式来测试:将柔性阻隔包装件放置到 恒定温度、恒定湿度的室中并持续具体量的时间，然后检查这些包装件的失效情况。所述失 效情况的例证为渗漏、不可接受的超出标明重量的材料损耗、墨褪色、墨渗色、或包装件分 层。高温用于试图加速老化过程，并且能够用来预测在非加速条件下的更长期的稳定性和 化学效应。这些数据可用来设定环境温度下的储存寿命。例如，本领域的技术人员假定温 度每增加十摄氏度，老化速率可两倍地加速，如使用阿仑尼乌斯(Arrhenius)速率定律时的 情况那样。因此，假定将柔性阻隔包装件放置在50%的相对湿度(RH)和55°C的室中两个月 等同于将柔性阻隔包装件放置在50%RH和25°C的室中16个月。在加速的老化过程之后，针 对重量损失和渗漏测试柔性阻隔包装件，并且针对脱色、渗色等检查插图。如果柔性阻隔包 装件具有降低至低于消费者可接受水平的物理特性或外观，则所述柔性阻隔包装件被认为 失效。消费者可接受的水平是该包装件的物理或机械特性的可容易观察到的变化，诸如当 消费者在商店中选择该产品并与基准物相比较时将会注意到的墨渗色、分层、和/或颜色 变化。
[0077]在一些实施例中，诸如当柔性阻隔包装件为不包括墨的单层包装件时，该包装件 在如下情形中表现出小于约I重量％的质量损失(基于该包装件的总重量计):用洗衣粉a (即基于该组合物的总重量计，约30重量％的苏打粉、约67重量％的沸石、约1.5重量％的 氨茴酸甲酯、和约1.5重量％的乙酸乙酯)将其填充至其体积的四分之三，密封，并且在50% 相对湿度(RH)的室中在55°C下放置至少约一个月，优选地至少约两个月，更优选地至少约 3个月，甚至更优选地至少约4个月，然后称重，放置在标准振动台上，使其经受I小时的以 lHz/min从0逐渐变化至约60Hz,后接I小时的以lHz/min从约60Hz逐渐变化至OHz的循 环振动，然后再称重。[0078]湿气诱讨率
[0079]本文所述的柔性阻隔包装件具有如下湿气透过率(MVTR):所述水分透过率使湿气 透过柔性阻隔包装件而至外界环境或柔性阻隔包装件内的消费品的转移最小化。所述MVTR 是水蒸气在指定的温度和相对湿度条件下穿透膜的稳态速率，并且可使用ASTM F1249测 定。当所述消费品为液体时，柔性阻隔包装件的MVTR防止由所述液体至外界环境的水分损 失。当消费品为粉末或制品(例如，婴儿尿布)时，柔性阻隔包装件的MVTR防止水分从外界 环境中被吸收到所述粉末或制品中。
[0080]本文所述的柔性阻隔包装件在约37°C和约90%的相对湿度(RH)下具有小于约10 克/平方米/天(g/m2/天),优选地小于约5g/m2/天,更优选地小于约2g/m2/天,甚至更优 选地小于约lg/m2/天，还更优选地小于约0.6g/m2/天，例如，小于约0.4g/m2/天或小于约 0.2g/m2/天的MVTR，所述MVTR通过ASTM F1249测定。在一些实施例中，当柔性阻隔包装 件包封粉末时，在约37°C和约90%RH下，所述MVTR小于约10g/m2/天，优选地小于约5g/m2/ 天，更优选地小于约2g/m2/天,例如，小于约lg/m2/天,所述MVTR通过ASTM F1249测定。 在一些实施例中，当柔性阻隔包装件包封液体时，在约37°C和约90%RH下，所述MVTR小于约 2g/m2/天,优选地小于约lg/m2/天,更优选地小于约0.6g/m2/天,例如，小于约0.4g/m2/天 或小于约0.2g/m2/天，所述MVTR通过ASTM F1249测定。能够通过调节密封剂、外基片、任 选的挤出的基片、和/或任选的阻隔材料层的组成和厚度来调节本文所述的柔性阻隔包装 件的MVTR。例如，当不存在其他阻隔时，MVTR随着密封剂厚度的增加而减小，具体地，MVTR 随着阻隔材料层的增加而减小或由于该阻隔层具有较低的MVTR而减小。
[0081]柃伸樽量
[0082]本文所述的柔性阻隔包装件的特征也可在于拉伸模量。拉伸模量是在应力-应变 曲线的线性区域内的应力除以应变。在一些实施例中，柔性阻隔包装件的拉伸模量可使用
15.0或25.4mm宽的膜、约50mm的夹持间隙、和约300m/min的夹头速度通过ASTM D882来 测定。在一些实施例中，本发明的柔性阻隔包装件具有介于约140MPa和约4140MPa之间的 拉伸模量。如果柔性阻隔包装件的拉伸模量太低，则当该膜处于张力下时，其可能在该膜转 换加工生产线上断裂或变形。
[0083]动摩擦系数
[0084]动摩擦系数是无量纲的标量，描述了互相处于相对运动中的两个物体间的摩擦力 与将其挤压在一起的力的比率。动摩擦系数可通过ASTMD1894测定。在一些实施例中，在约 200g的滑动件重量和约150mm/min的夹头速度下，本发明的柔性阻隔包装件在该密封剂和 第二包装件的密封剂之间、以及在该外基片和第二包装件的外基片之间具有不大于约0.5， 优选地不大于约0.4的动摩擦系数，更优选地在柔性阻隔包装件的两个层之间具有不大于 约0.2的动摩擦系数。例如，在约200g的滑动件重量和约150mm/min的夹头速度下，本发 明的柔性阻隔包装件在柔性阻隔包装件的两个层之间可具有约0.1至约0.5，或约0.2至 约0.5或约0.1至约0.4的动摩擦系数。如果动摩擦系数太高，则该膜将不能在该膜转换 加工生产线上适当地运行。
[0085]静摩擦系数
[0086]静摩擦系数为彼此不相对移动的两个固体物体之间的摩擦。在物体能够移动之 前，静摩擦力必须被外加力所克服。能够通过ASTM D1894来测定该密封剂和第二包装件的密封剂以及该外基片和第二包装件的外基片之间的静摩擦系数。在一些实施例中，在约 200g的滑动件重量和约150mm/min的夹头速度下，本发明的柔性阻隔包装件在柔性阻隔包 装件的两个层之间具有不大于约0.5，优选地不大于约0.4，更优选地不大于约0.2的静摩 擦系数。如果静摩擦系数太高，则该膜将不能在该膜转换加工生产线上适当地运行。
[0087]最大负荷
[0088]最大负荷为该膜在断裂之前所能够承受的最大量值的力。在一些实施例中，本文 所述的柔性阻隔包装件能够耐受横向(CD)上的约50N的最大负荷和纵向(MD)上的约65N 的最大负荷，所述最大负荷通过ASTMD882测定。如果最大负荷太低，则该膜将在膜转换加 工生产线上在处于张力下时断裂。
[0089]层压强度
[0090]层压体是通过将材料或多种材料的两个或更多个层或层片粘结在一起来制备的。 它们的性能常常取决于该层压体用作单一单元的能力。如果这些层片未被适当地粘结在一 起，则所述性能可能受到不利的影响。在一些实施例中，本文所述的柔性阻隔包装件表现出 密封剂对外基片的至少约IN，至少约2N，至少约3N，至少约4N，至少约5N，至少约6N，或至 少约7N/25.4mm样本宽度的层压强度，所述层压强度通过ASTM F904测定。在一些实施例 中，本文所述的柔性阻隔包装件表现出密封剂对外基片对彼此的至少约7N，至少约SN，或 至少约9N/15mm的样本宽度的层压强度，所述层压强度通过ASTM F904测定。
[0091]本文所述的包括外基片但不包括阻隔材料层的包装件(例如，图1，2和4所示的 包装件)表现出密封剂对外基片的至少约1.0N，优选地至少约2N，更优选地至少约3N，甚至 更优选地至少约4N/25.4mm样本宽度的层压强度，所述层压强度是通过ASTM F904在如下 操作之后测定的:用洗衣粉a将该包装件填充至其体积的四分之三，并且在50%相对湿度 (RH)的室中在55°C下放置至少约一个月，优选地至少约两个月，更优选地至少约3个月，甚 至更优选地至少约4个月。
[0092]洗衣粉a
[0093]
组分量(重量％)
苏打粉约30.0
沸石约67.0
氨茴酸甲酯约1.5 乙酸乙酯 约1.5
[0094]洗衣粉a是通过如下方式制备的:在具有合适混合器的适当尺寸的容器中将苏 打粉和沸石混合在一起，然后缓慢地滴入氨茴酸甲酯(液体)和乙酸乙酯。立即将所得粉末 充填到本文所述的柔性阻隔包装件中，并且根据本领域的技术人员已知的方法将该包装件 热密封。
[0095]本文所述的包括外基片和阻隔材料层两者的包装件(例如，图3所示的包装件)， 在用洗发剂P将它们填充至它们的体积的四分之三，并且在50%相对湿度(RH)的室中在55°C下放置至少约一个月，优选地至少约两个月，更优选地至少约3个月，甚至更优选地至 少约4个月之后，表现出(i)密封剂对外基片的至少约1.0N，优选地至少约2N，更优选地 至少约3N，甚至更优选地至少约4N/25.4mm样本宽度的层压强度，所述层压强度通过ASTM F904测定；(ii)密封剂和阻隔材料层之间的至少约1.0N，优选地至少约2N，更优选地至少 约3N，甚至更优选地至少约4N/25.4mm样本宽度的层压强度，所述层压强度通过ASTM F904 测定jP(iii)阻隔材料层和外基片之间的至少约1.0N，优选地至少约2N，更优选地至少约 3N，甚至更优选地至少约4N/25.4mm样本宽度的层压强度，所述层压强度通过ASTM F904测 定。
[0096]洗发剂g
[0097]
组分量(重量％)
月桂基聚氧乙烯醚-3硫酸铵 约10.0 月桂基硫酸铵IFeTo
鲸蜡醇约0.6
氯化纳约0.7
二水合柠檬酸纳约0.4
梓檬酸约0.15
氨茴酸甲酯WT5
乙酸乙酯约1.5
TK约 20.85
[0098]洗发剂0是通过如下方式制备的:向适当容器中加入蒸馏水，并且使用尺寸适当 的搅拌叶片以适当速度(例如，约100至约200rpm)搅拌它。将柠檬酸溶液加入到该容器中， 然后加入铵月桂基聚氧乙烯醚-3硫酸盐和十二烷基硫酸铵。将所得混合物加热至60°C，并 且向其中加入十六烷醇，同时搅拌。继续搅拌，直到该混合物成为均相的。然后将该混合物 冷却至室温，并且向其中加入氨茴酸甲酯和乙酸乙酯，同时搅拌。按需要使用1.0M HCl (含 水)或1.0M NaOH (含水)将所得溶液的pH值调节至5.5。立即将所得洗发剂充填到本文所 述的包装件中，并且根据本领域的技术人员已知的方法将该包装件热密封。
[0099]耐磨件
[0100]本文所述的不包括外基片的包装件(例如，图5所示的包装件)能够使用ASTM D5264-98来表征。该方法使用苏瑟兰德(Sutherland)摩擦试验机来测试印刷材料的耐磨 性。在运送、存储、处理和最终使用期间会发生磨损损伤。结果是产品外观和产品信息的易 辨认性显著降低。本文所述的不包含外基片的包装件在用如前所述的洗衣粉a将该包装 件填充至其体积的四分之三，并且在50%相对湿度(RH)的室中在55°C下放置至少约一个月，优选地至少约两个月，更优选地至少约3个月，甚至更优选地至少约4个月之后，未表现 出至探针的墨转移，所述墨转移通过ASTM D5264-98测定，使用的是设定用于五次冲程的四
磅重量。
[0101]热密封强度
[0102]热密封强度为能够将热密封件分离的峰值力。热密封强度可使用15或25.4mm宽 度的切条、约2.5巴的压力、约0.5秒的保压时间、200mm/min或300mm/min的夹头速度、和 约60°C至约200°C，或约140°C至约180°C的温度通过ASTM F88来测量。在一些实施例中， 本发明的柔性阻隔包装件表现出至少约55N (例如，至少约65N，至少约75N，至少约85N，至 少约95N) /25.4mm宽度的热密封强度，所使用的是约60°C至约200°C的热密封温度。在一 些实施例中，本发明的柔性阻隔包装件表现出至少约35N(例如，至少约45N，至少约55N，至 少约65N，至少约75N)/15mm宽度的热密封强度，所使用的是约60°C至约200°C的热密封温 度。如果热密封强度太低，则内容物可能从柔性阻隔包装件中渗漏。
[0103]制备方法
[0104]本文所述的柔性阻隔包装件是通过层压来生产的。层压涉及将两个或更多个单个 膜接合在一起而成为多层结构，从而提供一些特性的组合。层压体的外部层(即，外基片)提 供耐磨性、密封耐热性和高度美观性(通常经由背面印刷来实现)。芯层(即，密封剂)常常提 供改善的阻隔性能，同时内部层(例如，第一接合层)提供将该结构接合在一起的装置。
[0105]粘合剂层压是本领域的技术人员所熟知的。使用粘合剂层压来制备包装件的方法 在美国专利3，462，239和US2006/0003122中有所描述，它们各自以引用方式并入本文。
[0106]挤出层压也是本领域的技术人员所熟知的。在挤出层压中，利用本领域的技术人 员已知的方法通过如下方式将所述不同的层附着在一起:在这些膜层(例如，密封剂和外基 片)之间浇铸一薄层熔融塑料(即，挤出的基片)。另外，还可将两个或更多个层直接挤出到 基片上以产生多层膜。使用挤出层压来制备包装件的方法在美国专利7，281，360中有所描 述，其以引用方式并入本文。
[0107]热密封为如下的一种方法:使用加热的夹具来使两个膜密封层在压力下结合在一 起并将它们熔融在一起从而形成牢固的密封。对膜的热密封通常是在包装实验室中进行 的:手动地使用水平或竖直布置的夹具从柔性包装膜形成包装件，并且还在用产品对它进 行填充之后密封闭合该包装件。当热密封某个膜时，存在三个要考虑的变量:加热的夹具的 温度、用来将所述两个膜结合在一起的密封压力、和密封时间。这些变量一起提供了在压力 和热量下将密封层保持在一起所需的时长。密封温度取决于所用的具体密封剂的熔点和密 封窗口。密封压力一般恰好足以提供两个膜的良好的机械接触(例如，约2巴)。密封时间 能够按需要改变以便产生足够的密封强度，通常为约I至约3秒。
[0108]示例件实施例
[0109]在一些示例性实施例中，柔性阻隔包装件为一种2层包装件，如图1所示，其中密 封剂选自LLDPE、LDPE, HDPE、淀粉、以及它们的混合物；并且外基片选自PET、PEF、纤维素、 PHA, PLA、以及它们的混合物。在这些实施例中，该包装件在37.8°C和100%的相对湿度 (RH)下表现出不超过约1.8g/m2/天的MVTR，所述MVTR通过ASTM F1249测定；在约200g 的滑动件重量和约150mm/min的夹头速度下的该密封剂和第二包装件的密封剂之间、以及 该外基片和第二包装件的外基片之间的不大于约0.4的动摩擦系数，所述动摩擦系数通过ASTM D1894测定；密封剂对外基片的约5N/25.4mm样本宽度的层压强度，所述层压强度通 过ASTMF904测定；和至少约55N/25.4mm宽度的热密封强度，所述热密封强度使用约140°C 至约180°C的热密封温度通过ASTM F88测定。此外，这些柔性阻隔包装件还能够耐受横向 (⑶)上的约50N的最大负荷和纵向(MD)上的约65N的最大负荷，所述最大负荷通过ASTM D882测定。例如，柔性阻隔包装件可包括由厚度为约50 ii m的LDPE构成的密封剂、包括厚 度为约3 iim的溶剂粘合剂的第一接合层、和由厚度为约12iim的PET构成的外基片，在所 述外基片上沉积有厚度为约3 y m的墨。
[0110]在其他示例性实施例中，柔性阻隔包装件为一种3层包装件，如图3所示，其中密 封剂选自LDPE、LLDPE, HDPE, ULDPE,以及它们的混合物；外基片选自PET、PEF、以及它们的 混合物；并且阻隔材料层选自金属薄片、mBOPP、和金属化的PET。在这些实施例中，柔性阻 隔包装件在5次循环挠曲之后表现出不超过约0.9g/m2/天的MVTR，所述MVTR通过ASTM F1249测定；在约200g的滑动件重量和约150mm/min的夹头速度下的纵向上的约0.2至约
0.5的阻隔材料层和外基片之间的动摩擦系数，所述动摩擦系数通过ASTM D1894测定；以 及在夹头速度为250_时的密封剂和阻隔材料层之间的大于约1.6N/a25.4mm样本宽度的 层压强度、和阻隔材料层和外基片之间的大于约2.5N/a25.4mm样本宽度的层压强度，所述 层压强度通过ASTM F904测定。例如，柔性阻隔包装件可包括由厚度为约40 y m的LDPE和 LLDPE构成的密封剂、包括厚度为约3 iim的粘合剂的第一接合层；由厚度为约18iim的金 属化的双轴向取向的聚丙烯(mBOPP)构成的阻隔材料层；包括厚度为约2 的粘合剂的第 二接合层；和由厚度为约12um的PET构成的外基片，在所述外基片的背面印刷有墨。
[0111]在另外的示例性实施例中，柔性阻隔包装件为一种2层包装件，如图1所示，其中 密封剂选自LLDPE、LDPE, HDPE,以及它们的混合物；并且外基片选自LDPE、LLDPE, HDPE,以 及它们的混合物。在这些实施例中，在约200g的滑动件重量和约150mm/min的夹头速度 下，柔性阻隔包装件表现出该密封剂和第二包装件的密封剂之间以及该外基片和第二包装 件的外基片之间的不大于约0.2的动摩擦系数，所述动摩擦系数通过ASTMD1894测定；密 封剂对外基片的大于约4N/25.4mm样本宽度的层压强度，所述层压强度通过ASTM F904测 定；以及使用约140°C的热密封温度通过ASTM F88来测定的至少25N/25.4mm宽度的热密 封强度、约3巴的密封压力、和约0.5秒的密封时间。此外，这些柔性阻隔包装件还能够耐 受横向(⑶)上的约50N的最大负荷和纵向(MD)上的约65N的最大负荷，所述最大负荷通过 ASTM D882测定。例如，柔性阻隔包装件可包括由厚度为约30 y m的LDPE和LLDPE构成的 密封剂、包括厚度为约3 u m的粘合剂的第一接合层、和由厚度为约70 ii m的LDPE和LLDPE 构成的外基片，在所述外基片上沉积有墨。
[0112]在其他示例性实施例中，柔性阻隔包装件为一种2层包装件，如图1所示，其中密 封剂选自LDPE、LLDPE、HDPE、以及它们的混合物；并且外基片为尼龙。在这些实施例中，柔 性阻隔包装件表现出密封剂对外基片的至少约7N/15mm的样本宽度的层压强度，所述层压 强度通过ASTMF904测定；以及约300mm/min时的约35.3N/15mm的热密封强度，所述热密封 强度通过ASTM F88测定。例如，柔性阻隔包装件可包括由厚度为约100 y m的LLDPE构成 的密封剂、包括厚度为约3 u m的粘合剂的第一接合层、和由厚度为约15 y m的尼龙构成的 且背面印刷有墨的外基片。
[0113]在另外的示例性实施例中，柔性阻隔包装件为一种2层包装件，如图4所示，其中密封剂选自LDPE、LLDPE、HDPE、以及它们的混合物；外基片选自PET、PEF、以及它们的混合 物；并且所述挤出的基片选自LDPE、LLDPE、HDPE、以及它们的混合物。在这些实施例中，在 约200g的滑动件重量和约150mm/min的夹头速度下，该包装件表现出密封剂和外基片之间 以及该外基片和第二包装件的外基片之间的约0.1至约0.4的静摩擦系数，所述静摩擦系 数通过ASTM D1894测定；密封剂对挤出的基片的至少约1.7N/25.4mm样本宽度的层压强 度、以及挤出的基片对外基片的层压强度，所述层压强度通过ASTM F904测定；以及使用约 130°C的热密封温度通过ASTM F88来测定的至少约30N/25.4mm宽度的热密封强度、约3巴 的压力、和约1.5秒的密封时间。例如，柔性阻隔包装件可包括由厚度为约60iim的LDPE 和LLDPE构成的密封剂、由厚度为约20 ii m的LDPE构成的挤出的基片、和由厚度为约12 y m 的PET构成的密封剂。
[0114]可供诜择的实施例
[0115]在一些可替换任何本文所述的实施例的可供选择的实施例中，密封剂、外基片、挤 出的基片、阻隔材料、第一接合层、第二接合层、或它们的混合物以至多100%的生物基材料 的量包括替代生物基材料或除了生物基材料以外的可回收材料。如本文所用，“可回收”材 料涵盖消费后回收的(PCR)的材料、工业后回收(PIR)的材料、以及它们的混合物。
[0116]例如，在这些可供选择的实施例中，基于密封剂的总重量计，密封剂可包括不超过 约10重量％的原生石油基材料。基于粘合剂的总重量计，第一接合层可包括由不超过约5 重量％的原生石油基材料构成的粘合剂。基于外基片的总重量计，外基片可包括不超过约5 重量％的原生石油基材料。基于挤出的基片的总重量计，任选的挤出的基片可包括不超过 约15重量％的原生石油基材料。
[0117]用于这些部件(例如，密封剂、外基片、挤出的基片、阻隔材料、第一接合层、第二接 合层、或它们的混合物)中的每一者的非原生石油基材料可由生物基材料、可回收材料、或 它们的混合物构成。例如，如果密封剂包括不超过约10重量％的原生石油基材料，则基于密 封剂的总重量计，所述至少约90重量％的非原生石油基材料可包括0重量％至约90重量％ 的生物基材料和0重量％至约90重量％的可回收材料(例如基于密封剂的总重量计，10重 量％的生物基材料和80重量％的可回收材料，或约20重量％的生物基材料和约70重量％ 的可回收材料，或约30重量％的生物基材料和约60重量％的可回收材料，或约40重量％ 的生物基材料和约50重量％的可回收材料，或约50重量％的生物基材料和约40重量％的 可回收材料，或约60重量％的生物基材料和约30重量％的可回收材料，或约70重量％的 生物基材料和20重量％的可回收材料，或约80重量％的生物基材料和约10重量％的可回 收材料)。
【权利要求】
1.一种柔性阻隔包装件，包括:(a)密封剂，所述密封剂具有约IU m至约750 u m的厚度和至少约85%的生物基含量；(b)涂覆所述密封剂的第一接合层，所述第一接合层包括具有约Ium至约20i!m厚度的粘合剂；和(c)经由所述第一接合层层合到所述密封剂的外基片，所述外基片具有约2.5i!m至约 300 u m的厚度和至少约95%的生物基含量；其中所述包装件表现出密封剂对外基片的至少约1.0N/25.4mm样本宽度的层压强度， 所述层压强度在如下操作之后通过ASTM F904测定:用洗衣粉组合物a将所述包装件填充至其体积的四分之三，并且在50%相对湿度(RH)的室中在55°C下放置至少约一个月。
2.根据权利要求1所述的柔性阻隔包装件，还包括沉积在所述外基片的外表面、内表面、或两者上的墨，并且所述墨具有约I U m至约20 y m的厚度。
3.根据权利要求2所述的柔性阻隔包装件，包括沉积在所述外基片的外表面上的墨、 以及涂覆所述外基片的所述外表面的厚度为约I Pm至约10 的漆。
4.根据权利要求1所述的柔性阻隔包装件，还包括沉积或层合在所述第一接合层和所述外基片之间的阻隔材料层，其中所述阻隔材料层具有约200A至约50 y m的厚度，并且涂覆有具有约I Pm至约20 厚度的第二接合层，其中所述包装件在用洗发剂P将其填充至其体积的四分之三，并且在50%相对湿度(RH)的室中在55°C下放置至少约一个月之后，表现出:(i)在所述密封剂和所述外基片之间的至少约l.0N/25.4mm样本宽度的层压强度，所述层压强度通过ASTM F904测定；(ii)在所述密封剂和所述阻隔材料层之间的至少约l.0N/25.4mm样本宽度的层压强度，所述层压强度通过ASTM F904测定；以及 (iii)在所述阻隔材料层和所述外基片之间的至少约l.0N/25.4mm样本宽度的层压强度，所述层压强度通过ASTM F904测定。
5.根据权利要求1所述的柔性阻隔包装件，还包括沉积或层合在所述密封剂和所述外基片之间的阻隔材料层，其中所述阻隔材料层具有约200A至约50 y m的厚度，并且涂覆有具有约I Pm至约20 iim厚度的接合层，其中所述包装件在用洗发剂P将其填充至其体积的四分之三，并且在50%相对湿度(RH)的室中在55°C下放置至少约一个月之后，表现出:(i)在所述密封剂和所述外基片之间的至少约l.0N/25.4mm样本宽度的层压强度，所述层压强度通过ASTM F904测定；(ii)在所述密封剂和所述阻隔材料层之间的至少约l.0N/25.4mm样本宽度的层压强度，所述层压强度通过ASTM F904测定；和(iii)在所述阻隔材料层和所述外基片之间的至少约l.0N/25.4mm样本宽度的层压强度，所述层压强度通过ASTM F904测定。
6.根据权利要求1所述的柔性阻隔包装件，其中所述第一接合层还包括挤出的基片， 所述挤出的基片具有约I U m至约750 u m的厚度和至少约85%的生物基含量。
7.根据权利要求1所述的柔性阻隔包装件，其中所述密封剂的所述生物基含量为至少约90%，并且所述外基片的生物基含量为至少约97%。
8.根据前述权利要求中任一项所述的柔性阻隔包装件，其中所述密封剂的所述生物基含量为至少约95%，并且所述外基片的所述生物基含量为至少约99%。
9.根据前述权利要求中任一项所述的柔性阻隔包装件，其中所述密封剂选自高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、超低线性低密度聚乙烯 (ULDPE )、多羟基链烷酸酯(PHA )、淀粉基膜、与聚酯共混的淀粉、聚琥珀酸丁二酯、聚乙醇酸 (PGA)、聚氯乙烯(PVC)、以及它们的混合物。
10.根据权利要求1所述的柔性阻隔包装件，其中:(a)所述密封剂选自LLDPE、LDPE、HDPE、淀粉、以及它们的混合物；并且(b)所述外基片选自 纤维素 以及它们的混合物；其中所述包装件:⑴在37.8°C和100%的相对湿度(RH)下表现出不超过约1.8g/m2/天的MVTR，所述 MVTR 通过 ASTM F1249 测定；(ii)在约200g的滑动件重量和约150mm/min的夹头速度下,表现出所述密封剂与第二包装件的所述密封剂之间、以及所述外基片与第二包装件的所述外基片之间的不大于约.0.4的动摩擦系数，所述动摩擦系数通过ASTM D1894测定；(iii)能够耐受横向(⑶)上的约50N的最大负荷和纵向(MD)上的约65N的最大负荷， 所述最大负荷通过ASTM D882测定；(iv)表现出密封剂对外基片的5N/25.4_样本宽度的层压强度，所述层压强度通过 ASTM F904测定；并且(V)表现出至少55N/25.4mm宽度的热密封强度，所述热密封强度使用约140°C至约 1800C的热密封温度通过ASTM F88测定。
【文档编号】B65D65/40GK103459148SQ201280017958
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年4月12日 优先权日:2011年4月12日
【发明者】S·K·斯坦利, N·S·布罗伊勒斯, A·J·努克, J·C·海斯, E·C·博斯韦尔, L·M·阿伦特 申请人:宝洁公司