可再循环膜的制作方法

本披露涉及可以容易地再循环的膜。更具体地，可以用于高性能包装应用的可再循环膜。

背景技术：

设计高性能包装材料以满足许多不同的要求。预期包装组件如膜、片或托盘以物理特征如氧气阻隔、光阻隔、湿气阻隔、抗穿刺性、抗粉碎性等的形式为产品提供保护。许多产品在高速包装设备上包装，从而对包装材料的运行性能提出进一步的需求，通常要求特定的刚度、耐热性和密封特征。然后，包装贯穿产品分配和使用对耐久性有需求，要求维持那种阻隔。另外，由于包装通常是产品营销的主要来源，因此包装的外观也是关键的。

作为对包装材料性能的这些竞争性需求的结果，通常用各种材料的组合来设计结构。通常层压件的外部具有高耐久性材料，如取向聚酰胺或取向聚酯，其提供耐久性、耐热性和良好的外观。阻隔由任何数量的材料或材料的组合提供，这些材料包括金属、聚合物、纸、非织造物和各种添加剂。层压件的内部层通常具有密封剂层，该密封剂层能够在包装设备上进行高速加工，具有特定的cof和热密封特性。

近年来，人们一直关注于解决与可持续性相关的问题，尤其是关于高性能包装材料。通常，具有多种类型的材料的层压件在废物流中被处理。可持续性选项的发展包括努力改善生物降解或再循环。发展已经导致了包装结构的许多改变，但是已经发现全部都存在较大成本和效率挑战。

发展的一个领域包括向再循环过程中添加相容剂，以便产生原本不相容的聚合物材料的可混溶的共混物。相容剂可以以精确的比例添加到多种材料的共挤出物中，该比例是通过再循环获得可接受的加工和最终产品特征所需的。然而，已经发现当与许多高性能层压件相比时，这些共挤出结构仍具有性能和外观缺陷。

仍然需要提供适用于高性能包装应用的可再循环层压件，而保留不可再循环的高性能包装层压件的所有性能特征。

技术实现要素：

高性能柔性包装设计为在制造包装材料的过程和制造成品包装的过程中都给予速度、性能和成本效益。高性能包装还提供内部产品保护，同时保持令人印象深刻的外观。典型地，用材料组合设计高性能包装材料以达到这些要求。不幸的是，这种材料组合常常使包装材料难以或不可能再循环到标准的再加工或再循环流中。本文描述了一种可再循环膜，其具有使得该膜可用于高性能包装应用的特性，而没有目前可用的可再循环膜常常遇到的缺点。高性能包装应用可以包括但不限于包装物品，如食品、工业产品、消费品、清洁产品、医疗用品、医疗装置、药物产品或营养产品。该包装可以适合于零售、散装、商业用途、工业用途或任何其他分配。

本文披露的是可再循环膜，其具有1)包含极性聚合物的外表面，2)包含密封剂的内表面，和3)位于该外表面和该内表面之间的极性聚合物相容剂。该可再循环膜可以具有是取向膜的外表面并且可以是聚酰胺的极性聚合物。在该可再循环膜的一些实施例中，该外表面基本上由聚酰胺组成。该可再循环膜的一些实施例包括阻隔材料。

该可再循环膜可以基本上含有极性聚合物和聚烯烃聚合物。

另外，披露了一种使用该可再循环膜的实施例的包装。

本文还披露了一种可再循环膜，其具有：1)为取向的外膜，该外膜具有至少一种极性聚合物；2)密封剂；以及3)位于该外膜与该密封剂之间的极性聚合物相容剂。该膜还可以具有在该外膜与该密封剂之间阻隔层。该阻隔层可以在其中具有乙烯乙烯醇共聚物。可替代地，该阻隔层可以邻近该外膜。

该可再循环膜还可以具有位于邻近该外膜的印刷标记。

该可再循环膜可以由至少95％的极性聚合物和聚乙烯聚合物制成。

在该可再循环膜的一些实施例中，该外膜是多层膜。

该可再循环膜的其他实施例具有1)具有至少一种极性聚合物的取向外膜，和2)附接至该外膜的多层内膜。该多层内膜具有至少一个包含密封剂的内层和一个极性聚合物相容剂层。

此外，该可再循环膜可以具有在该外膜与该多层内膜之间的附接层，并且该多层内膜可以具有阻隔材料。

可替代地，该阻隔材料可以在该多层内膜与该外膜之间。

在该可再循环膜的一些实施例中，该外膜是bon。在该可再循环膜的其他实施例中，该外膜是opet。

附图说明

考虑以下结合附图对本披露的各个实施例的详细说明，可以更完全地理解本披露，在附图中：

图1是可再循环膜的一个实施例的示意图；

图2是可再循环膜的另一个实施例的示意图；

图3是可再循环膜的另一个实施例的示意图；以及

图4是包括可再循环膜的包装的实施例。

附图示出了一些但不是全部的实施例。附图中描绘的元件是说明性的，并且不必须按比例绘制，并且在整个附图中，相同(或相似)的附图标记表示相同(或相似)的特征。

具体实施方式

包装工业的挑战是在维持包装组件的高性能特征的同时改善包装组件的可持续性。一方面，包装生产商应设计和生产可易于再循环的材料(即全部为聚乙烯结构)。相对地，包装生产商应设计和生产具有与当前不可再循环包装相同特性的材料，因为此材料是出于最佳性能和成本而设计的。本文披露的可再循环膜具有满足这两个要求的独特且先前未被认可的解决方案。

除其他用途之外，本文披露的可再循环膜可以有利地用作高性能包装膜。它们特别地可用于取代当前的不可再循环膜，从而在聚乙烯产物流中获得可再循环性，同时维持重要的特征，如刚度、耐热性、产品保护性和耐久性。与当前可用的可再循环膜相比，本文披露的可再循环膜可以在高速包装设备上进行加工而几乎不或不改变设置，维持包装效率。另外，可再循环膜被设计为使得当生产从不可再循环膜切换为可再循环膜时，膜产生器(即转换器)不会损失效率或不会识别到材料消耗的增加。

可再循环膜包含a)极性聚合物，b)密封剂以及c)位于极性聚合物与密封剂之间的极性聚合物相容剂。如图1所示，可再循环膜10具有外表面12，该外表面12包含极性聚合物。外表面12可以是外膜20。可再循环膜10具有内表面14，该内表面14包含密封剂30。可再循环膜10具有位于极性聚合物与密封剂之间的极性聚合物相容剂40。如图1所示，极性聚合物相容剂40可以在位于外膜20与密封剂30之间的层中。还如图1所示，极性聚合物相容剂40位于外表面12与内表面14之间。优选地，极性聚合物相容剂40既不是外表面12也不是内表面14的一部分。可再循环膜能够在聚乙烯再循环过程中进行加工。

本文所述的可再循环膜可以在它们的初次使用完成之后再循环。通常，术语可再循环意指该产品适于再利用。可再循环的一个具体上下文的一个实例是第二次再利用塑料杂货袋来容纳一些其他物品。塑料袋已经被再利用和再循环。在稍微不同的上下文中，可再循环意指产品在被转化成新产品之后适于再利用。如本文所用，术语“可再循环”或“可再循环膜”意指表示通过在聚乙烯废物流中再加工，膜可以被转化为新的有用物品。除了许多其他步骤之外，再加工可能需要洗涤、分离、熔化和成形。典型地，当再加工塑料包装时，材料被机械地切成小块，并且然后熔化以重新形成新产品。如果多种不相容的材料存在于包装中，则在再加工期间发生相互作用，导致凝胶、脆性材料、差的外观和通常不能使用的或差品质的产品。使用术语“可再循环”表示这些缺点通常不存在。作为可再循环材料的资格不受任何特定机构的管制，而是可以从特定组如塑料再循环协会(associationofplasticrecyclers)(apr)和how2recycle^tm获得。本文披露的可再循环膜可适用于“实体店回收”再循环流。这些流可接受以下：100％聚乙烯袋、包裹物和膜；非常接近100％聚乙烯袋、包裹物和how2recycle-批准的具有或不具有相容剂技术的基于聚乙烯的载体包装。将可再循环膜引入这些通过再加工进行再循环的途径中的任一种中不应需要额外的相容剂。

先前披露的含有极性聚合物和聚烯烃的可再循环膜使用了相容剂，这些相容剂特别地位于紧密接近极性聚合物层。这些膜在可再循环膜的同一部分中具有含有极性聚合物(如evoh或聚酰胺)的层，以及含有相容剂的层。以这种方式，当通过再循环系统(熔融和混合)加工膜时，相容剂严格地位于紧密接近极性聚合物。由于在单个膜中组合的聚合物特征的巨大差异，这些类型的膜可能难以转化。具体地，将极性聚合物层(如聚酰胺)以及含有相对较低的熔融指数的相容剂的层在同一膜中一起挤出和取向可能是困难的。

出人意料地，发现极性聚合物和相容剂可以在可再循环膜内更远距离地分离，并且仍然通过聚乙烯再循环有效地加工。有利地，本文披露的可再循环膜具有与一种或多种极性聚合物分离的相容剂。在一些实施例中，极性聚合物和相容剂通过位于分开的膜(即相应地外膜和内膜)中而“远距离地分离”，然后将它们粘接在一起以形成可再循环膜。在一些实施例中，相容剂和极性聚合物可以彼此邻近，但是不一起共挤出(即不都在外膜中)，任何一种都必须通过一些其他手段(如粘合剂)彼此粘接。这些材料在可再循环膜结构中的分离允许较少的复杂加工、较低的成本和较高的性能特征。

还出人意料地发现，取向极性聚合物能够以与非取向极性聚合物相同的成功再循环。取向引起聚合物内的结晶度，这可能延迟在再循环期间重新熔融聚合物所需的时间。大多数再循环是在特定的温度和速度下完成的，从而限制了熔融和混合。不管取向聚合物(需要更多的加热时间)和极性聚合物与相容剂之间的更大分离(需要更多的混合)，发现本文所述的可再循环膜可再循环到标准聚乙烯再循环过程中。

可再循环膜具有暴露于环境的外表面。当在包装应用中使用时，可再循环膜的外表面可能暴露于包装设备的各种表面，并且在一些情况下，与用于形成和密封包装的加热棒直接接触。可再循环膜的外表面可能暴露于在整个包装寿命内可能经历的任何环境物体和条件，如但不限于其他包装，二次包装(即瓦楞纸箱)，搁架或湿度。其结果是，外表面经受了大量的滥用。当在包装应用中使用时，可再循环膜的外表面直接远离包装在内部的产品。

可再循环膜的外表面包含极性聚合物。如本文所用，术语“表面”包括近似于表面位置的材料。换句话说，膜的表面包括在该表面处或邻近该表面的膜的材料。如本文所用，术语“极性聚合物”用于表示由包含至少一个杂原子如氧(o)、氮(n)、磷(p)或硫(s)的至少一种单体形成的聚合物。典型地用于包装应用中的极性聚合物的非限制性实例是聚酰胺、聚酯和乙烯乙烯醇共聚物(evoh)。有利地，极性聚合物可提供更好的氧气阻隔、增加的刚度和增加的耐热性。另外，这些特性可以在取向时增强，如将在下面讨论的。

在一些可再循环膜的实施例中，外表面是取向的。可再循环膜的一些实施例具有包含聚酰胺的外表面，并且该外表面可以基本上由聚酰胺构成。

可再循环膜的外表面可以是外膜，其可以是单层或多层。如本文所用，术语“层”是指膜的结构单元，其是单一材料类型或材料的均匀共混物的结构。层可以是单一聚合物，单一聚合物类型或各种聚合物的共混物内的材料共混物，可以含有金属材料并可以具有添加剂。层可以与膜连续或可以不连续或图案化。以任何形式，具有外膜的可再循环膜的实施例具有外膜，该外膜具有包含在外膜中的极性聚合物。优选地，外膜的极性聚合物位于可再循环膜的外表面上。

可再循环膜的外膜可以是取向的。取向可以是膜的单向(纵向或横向)，或双向拉伸，从而增加纵向和/或横向尺寸并随后减小材料的厚度。双向取向可以同时或相继赋予膜。使膜在固相中在刚好低于膜中聚合物的熔融温度的温度下经受在任一方向或两个方向上的拉伸。以这种方式，拉伸使聚合物链“取向”，从而改变了膜的物理特性。同时，拉伸使膜变薄。所得的膜更薄，并且可以在机械特性如韧性、耐热性、刚度、撕裂强度和阻隔方面具有显著变化。这些特征对于保持在可再循环膜(与不可再循环膜相比)中是重要的，因为它们通常对于包装转换成功(即形成包装的过程)是关键的。未取向膜通常具有较低的耐热性，并且可能无法在包装设备上以高线速度运行。有利地，可再循环膜的一些实施例使用取向的极性聚合物。有利地，可再循环膜的一些实施例使用取向的外膜。

赋予膜的取向量可能影响其特性。已经发现，在纵向取向的外膜的情况下，拉伸至少2x(2倍)导致最佳的膜特性如刚度和外观。然而，可以将膜拉伸至小于2x的水平。通过拉幅机方法(平模)或发泡方法(管状模)，双轴取向膜可以与单取向膜相似的水平拉伸。

对取向膜的特性也重要的是退火方法。取向后，膜具有嵌入应力。加热膜后，这一应力可能会释放，导致膜收缩回其原始的预取向尺寸。当在包装应用中在热密封可再循环膜的过程期间将热施加到膜时，这可能是有问题的。此时取向膜的收缩将导致包装的热密封区域外观不良。另外，在热条件下表现出收缩的膜将很难印刷(即施加印刷标记)，因为此过程通常使用高温进行干燥。退火过程可以帮助减轻由取向引起的嵌入应力，并且膜将被“热定形”，使得膜在较低的工作温度下不会收缩回原始尺寸。

可以使外膜取向并在线退火。可以使用已知方法如三重发泡方法使外膜双轴取向并在线退火。可以在具有纵向取向和在线退火的平模系统上共挤出外膜。可以在平模系统上共挤出外膜，并将其纵向拉伸，然后是横向拉伸(即拉幅机取向方法)和在线退火。可替代地，取向和退火过程可以在分开的过程中进行。

如所述，与在没有取向的情况下存在的结晶度相比，取向过程通常在聚合物中引起更高的结晶度。虽然给定聚合物的取向膜的熔融与相同聚合物的未取向膜的熔融在同一温度下发生(tm保持相同)，但随着晶体失去其排序，熔融过程可能需要更长的时间段。出人意料地，发现可再循环膜内极性聚合物的取向不抑制膜的可再循环性。

可再循环膜具有暴露于环境的内表面。当在包装应用中使用时，可再循环膜的内表面可能暴露于包装设备的各种表面，并且最后可能与包装内的产品直接接触。

可再循环膜的内表面包含密封剂。如本文所用，“密封剂”是允许可再循环膜粘接到其自身或其他包装组件上从而形成包装的材料，层或膜。密封剂可以在压力或热或这些条件的组合的影响下形成粘接。密封剂可以呈膜或涂层的形式，并且可以是连续的或不连续的(图案化的)。可再回收膜的实施例可包含任何已知的密封剂，如但不限于粘合剂、热熔体、冷封材料、热封膜和热封涂层。

可再循环膜的内表面可以是内膜，该内膜可以是单层或多层的。可再循环膜的密封剂可以是在单独的过程中制造的基于聚合物的膜，并且随后粘附至外膜。可替代地，可以在挤出涂布型操作中将密封剂膜挤出并且同时附接至外膜。密封剂膜可以是单层或多层的，并且可以通过任何已知的方法生产。理想地，密封剂膜没有取向并且没有嵌入应力(即，密封剂膜具有零或接近零的自由收缩)。可替代地，可以使密封剂取向以及完全或部分退火。

以任何形式，具有内膜的可再循环膜的实施例具有包括在内膜中的密封剂。优选地，内膜的密封剂位于可再循环膜的内表面上。

密封剂可以是任何类型的材料或材料的共混物，其将允许在包装生产操作期间粘接。需要根据待用于密封的方法以及可再循环膜将密封到的材料/组件来选择密封材料。用于热密封的典型材料包括线性低密度聚乙烯、离聚物和乙烯乙酸乙烯酯共聚物，但是可以选自多种已知的密封剂材料。

可再循环膜的某些实施例包括多层内膜，该多层内膜掺入有其他层，如阻隔层、主体层、机械强度层、着色层等。密封剂膜甚至可以包括极性聚合物以及相容剂层。

可再循环膜还包含极性聚合物相容剂，其能够有助于将极性材料掺入到非极性聚合物的再加工或再循环流中。极性聚合物相容剂通常通过提供允许两种材料(极性和非极性)相互作用的位点来增加分散的极性材料的稳定性，从而增加可混性。在极性和非极性材料的共混物中使用相容剂通常产生更均匀的共混物，避免凝胶和引起视觉或机械特性质量问题的其他问题。

可用作极性聚合物相容剂的相容剂的实例是retain3000，其可从陶氏化学公司(dowchemicalcompany)获得。此材料的细节和其作为极性材料的相容剂的用途在parkinson等人的专利文献wo16109023(即‘023)中概述，该文献通过引用并入本文。然而，‘023中披露的膜不包括任何形式的取向膜，因此缺乏许多高性能包装应用所需的尺寸稳定性和刚度。另外，‘023中披露的膜将极性聚合物和极性聚合物相容剂彼此靠近掺入在同一膜内。

在可再循环膜的一些实施例中，极性聚合物相容剂是聚乙烯和低分子量酸酐或羧酸官能化聚乙烯的共混物。

虽然本文的极性聚合物的实例和描述包括聚酰胺、聚酯和evoh，但可再循环膜的极性聚合物不限于这些材料。虽然相容剂的实例和描述包括使聚酰胺、聚酯和evoh相容化成非极性聚合物再循环流的材料，但是可再循环膜的相容剂不限于这些材料。另一种极性聚合物可以与适用于该极性聚合物的官能相容剂一起使用，并且其仍然在本披露的精神内。

极性聚合物相容剂位于极性聚合物与密封剂之间。极性聚合物相容剂可以位于外膜与密封剂之间。极性聚合物相容剂可以位于外膜与内膜之间。极性聚合物相容剂可以位于多层内膜内(即，其一部分)。

有利地，极性聚合物相容剂不位于外膜内(即，其一部分)。即使极性聚合物相容剂从外表面的极性聚合物中分离出来，已经发现该相容剂仍然能够通过典型的聚乙烯再循环过程适当地发挥作用，使得极性聚合物能够掺入到其余的聚烯烃的材料中。此外，将极性聚合物相容剂掺入到可再循环膜的一部分(不是外膜)中允许节省总体材料以及更好的膜性能。将相容剂掺入到膜的一部分(如内膜)中产生了可再循环膜，该可再循环膜与当前的不可再循环的高性能包装膜更相似。由于与当前膜的相似性，本文披露的可再循环膜对于膜转换器而言更容易且更经济地生产。由于与人们当前加工的不可再循环膜的膜特性的相似性，本文所披露的可再循环膜对于膜转换器而言更易于加工。

可再循环膜的一些实施例掺入了外膜和内膜。图2中示出了此种可再循环膜10的具体实施例，其示出了通过附接层50附接至内膜60的外膜20。

外膜可以是单层膜，如双轴取向聚酰胺(bon)、取向聚酯(opet)或取向乙烯乙烯醇共聚物(evoh)。外膜可以是任何数量的层的多层膜，包括但不限于包含聚酰胺、聚酯和evoh的层。外膜应具有高耐热性和良好的耐久性。

外膜的特别好的选择是bon，因为它具有优异的耐热性、优异的耐久性和适度的阻隔性。如所讨论的，优选的是待取向和退火的外膜。这给予聚合物膜更好的特性，包括优异的尺寸稳定性。取向膜，如bon，可以如大多数高性能包装应用所要求的，以严格的重复公差进行套准印刷。

使用bon或opet作为可再循环膜的外表面的膜是特别有利的。这些膜通常用于不可再循环的高性能包装膜结构中，包装设备通常特别地设计为很好地运行这些类型的材料。这些膜的耐热性和表面特征允许高线速度和包装效率。与可能遭受磨损、收缩和低光泽度的大多数聚烯烃材料相比，使用这些材料作为外表面的膜还具有高品质的外观。包装的外观对于许多包装商品的市场成功可能是关键的。另外，bon和opet被认为是商品材料，并且其成本通常低于掺入相容剂的专业膜。

外层的取向对整个可再循环膜是有利的，因为由于取向期间的膜增强，该可再循环膜允许使用较少的极性聚合物，同时维持高性能特性。材料减少不仅被认为需要较少的极性聚合物，而且需要较少的极性聚合物相容剂。

由于所希望的是使外膜取向，因此不将极性聚合物相容剂掺入到外膜中也可能是有利的。典型地，极性聚合物和极性聚合物相容剂具有极其不同的物理特征，如熔融温度、软化温度、流变特征等。这可能使得难以控制含有两种材料的膜的取向过程。材料可能对取向过程具有竞争性要求。尽管可以将极性聚合物和极性聚合物相容剂掺入到单个取向的网中，但是这更困难、效率更低并且可能更昂贵。

内膜可以是包含密封剂材料或材料的共混物的单层膜，或含有任何数量的层的多层膜。在具有内膜的可再循环膜的任何实施例中，内膜的内表面包含密封剂。

多层内膜可以包含极性聚合物相容剂。从膜转化的观点来看，这对于相容剂而言是有利位置。典型地，内膜没有取向，并且通过多层膜的其他聚合物和其他层的挤出工艺辅助，几乎任何组成的相容剂都可以掺入到内膜的层中。另外，包装膜的内膜具有许多层是很常见的(即7、9和11层是常见的)，因此相容剂可以容易地与对于任何给定应用可能所需的许多其他层一起被掺入。

如本领域已知的，多层内膜可以含有但不限于其他层，如氧气阻隔层、湿气阻隔层、粘接层和主体层。每个层可以是聚合物材料的共混物，并且可以掺入任何典型的添加剂。内膜的层可以含有再循环的内容物，如消费后的再循环物或工业后的再循环物。具体地，内膜的层可以含有来自生产内膜或可再循环膜本身(即，闭环工业再循环)的再加工的废料如边角料。内膜甚至可以包括另外的极性层以及另外的相容剂层。

外膜和内膜可以通过任何已知的手段彼此附接，包括但不限于层压、热粘接或其他基于能量的粘接。在一些情况下，外膜和内膜将通过包含粘合剂的附接层连接。典型的粘合剂是聚乙烯型聚合物或双组分反应性粘合剂。可以使用任何其他粘接材料或技术将外膜附接至内膜。

图2示出了可再循环膜10的非限制性实例。在这种情况下，外膜20是单层膜，其具有外表面12。外膜20可以包含任何极性聚合物，如但不限于聚酰胺。外膜可以是取向的。另外，外膜可以通过为聚酰胺的单层膜来优化成本和性能。

外膜可以基本上由聚酰胺组成。外膜可以是bon膜。外膜还可以具有位于任一主表面上的印刷标记70。外膜20通过附接层50连接至内膜60。内膜60包括许多层，这些层包括内层61、外层62和若干个内部层。内层61在可再循环膜的内表面14上包含密封剂30。内部层64中的两个是主体层，并且包含极性聚合物相容剂40。内部层66中的两个是结系层并且含有聚合物粘接剂。内膜60的中心内部层68是含有乙烯乙烯醇共聚物(evoh)的阻隔材料的阻隔层。极性聚合物相容剂已经容易地掺入到内膜的主体层中，但仍然能够提供适当的功能，以允许在聚乙烯再循环过程中掺入外膜的极性聚合物和内膜的evoh。

图3示出了可再循环膜10的非限制性实例。在这种情况下，外膜20是具有外层22、内层26和一个内部层24的多层膜。如本文所用，“内部层”是两个主表面与膜的另一层接触的的膜的层。可再循环膜的外膜可以具有任何数量的层。可再循环膜的外表面12包含极性聚合物。在一些实施例中，外膜是取向的。在可再循环膜的一些实施例中，外膜是取向并退火的。多层外膜的实例具有聚酰胺/evoh/聚酰胺的结构并且是双轴取向的。

在图3的实施例中，外膜20通过附接层50附接至密封剂30。附接层50还包含极性聚合物相容剂40。外膜和密封剂的粘接可以通过本领域中称为聚乙烯层压的技术来完成。在这种情况下，聚乙烯层压件是附接层50，并且提供了掺入极性聚合物相容剂的便利位置。同样，即使相容剂不在与极性聚合物相同的外膜中，已经发现它在再循环期间允许极性聚合物掺入到聚乙烯中仍发挥作用。

可再循环膜，如图2和3示出的实施例，可以由聚烯烃(如聚丙烯或聚乙烯)、极性聚合物以及膜加工所需的少量另外的添加剂和组件构成。可再循环膜基本上可以由极性聚合物和聚烯烃聚合物组成。可再循环膜可以包含至少95％极性聚合物和聚乙烯材料。

大部分可再循环膜包含聚乙烯材料。聚乙烯是其基本结构以链—(ch2—ch2—)n为特征的聚合物的名称。如本文所用，术语“聚乙烯”包括乙烯的均聚物和共聚物。

除了如先前所述的外膜和内膜外，可再循环膜还可以包括其他膜或层。在外表面与内表面之间可以存在“内部膜”。可以通过任何已知的手段将任何另外的膜连接到已经描述的膜组件。可再循环膜可以具有任何数量的膜或层。

如先前提及的，可再循环膜可以包括阻隔材料，用于降低气体或其他蒸气通过膜结构的传输速率。许多高性能的包装结构包括阻隔材料如evoh、箔、金属化膜、pvdc、聚酰胺或氧化物涂布的膜，以达到延长包装产品的保质期所需的低传输速率。许多包装食品和药品(以及其他产品)对其环境敏感，并且需要非常有限的通过包装组件的传输速率。典型地，将阻隔材料或阻隔层调整至氧气或水分的低传输。阻隔材料可以在任何位置掺入可再循环膜中。

可以存在位于可再循环膜的外膜内的阻隔层。非限制性实例是具有至少一个含有evoh的极性层的外膜。evoh具有优异的氧气阻隔，其在取向时增强。外膜中的evoh可提供良好的阻隔、良好的耐热性、良好的热稳定性、可印刷性和良好的外观的改善效果。

在一些实施例中，在可再循环膜的内膜或另一内部膜内可以存在阻隔层。传统的不可再循环的高性能包装材料常常在多层膜中使用可挤出的阻隔材料如evoh或聚酰胺。如果可再循环膜中存在足够的相容剂以允许膜在聚乙烯再循环流中再循环，而无需额外的相容剂，则也可以将这种类型的膜结构掺入可再循环膜中。

在可再循环膜的一些实施例中，可以存在位于外膜与密封剂之间的阻隔层。取向的外膜提供了优异的施加涂层的机会，因为它具有适当的耐热性、低收缩和热稳定性以经受施加阻隔材料所必需的过程。例如，取向和退火的外膜可经历金属化过程，该过程将铝薄层沉积到外层或内层。在一些实施例中，外膜可具有施加的印刷标记，然后是阻隔涂层。替代地，外膜可具有首先施加的阻隔层，然后是任选的印刷标记施加。阻隔涂层可以是任何已知的化学物质，如交联的丙烯酸酯或部分中和的丙烯酸聚合物。沉积物或涂层的薄层可用于可再循环膜，因为所使用的材料量可以容易地掺入再循环流中，而无需相容剂。

如先前所指出的，可再循环膜可以掺入印刷标记。可通过任何已知方法将标记掺入到可再循环膜中。高性能包装典型地在高速过程如轮转凹版印刷、柔性版印刷或数字印刷中转换。对于许多应用，施加在膜上的印刷标记显示有紧密重复公差(即，每次印刷的印记尺寸必须几乎相同)。如本文所述的取向和退火的外膜在高温下的尺寸稳定性可用于这些类型的印刷过程。外膜可以具有施加到任一侧或两侧的高质量印刷(即印刷标记)。如图2所示，印刷标记可以位于外膜与密封剂之间，从而保护标记免受外部滥用如刮擦。

在印刷、涂覆或层压之前，外膜可以具有施加的底漆或另一处理(即电晕处理)，以促进良好的润湿性和粘附。施加到可再循环膜的外表面上的印刷标记还可包括保护层或另一层以产生视觉或触觉效果。印刷标记可以作为连续层掺入，或者作为图案或小插图(由点产生的图像)施加。印刷标记可以与可再循环膜连续或仅覆盖膜的一小部分。印刷标记可以从可再循环膜的任一侧或两侧可见。

虽然提出的可再循环膜的目的是产生可以用于高性能包装应用的材料和使用后再循环，但是膜也可以含有已经再循环的材料。可将再循环材料如先前使用的包装(消费后再循环物)或膜转化边角料(工业后再循环物)掺入可再循环膜的任何部分。该材料可以不需要相容剂，或者可以在掺入时加入相容剂。

可再循环膜的外膜、内膜、内部膜、附接层、密封剂或任何其他部分可以掺入已知用于包装膜的任何其他添加剂。这些添加剂可以包括但不限于成核剂、加工助剂、颜料、滑爽剂或防结块剂。添加剂本质上也可以是“活性的”，预期目的是与环境相互作用。活性添加剂的一个实例是氧吸收剂。

可再循环膜可具有将要采用的应用所需的任何总厚度。用于包装应用的可再循环膜可具有从1密耳(25.4微米)至20密耳(508微米)的厚度。可再循环膜的厚度可以为从1.5密耳(38.1微米)至10密耳(254微米)、或从2密耳(51.7微米)至5密耳(127微米)。

可再循环膜的刚度是本文所述的可再循环膜的重要属性。取向的外膜提供了优于先前描述的可再循环包装网的改进的刚度。掺入具有两个被非极性层隔开的极性层的外膜的一些实施例表现出尤其好的刚度特征。可再循环膜的刚度对于在目前使用的包装设备上成功转化膜可能是关键的。以这种方式，可以在当前的包装应用中采用可再循环膜，而没有更高的成本或加工低效。另外，用作包装的膜的刚度可提供更高质量的感觉，并且受到消费者的重视。

本文所述的可再循环膜具有耐热性，使得它们可以用作高性能包装膜。该外表面被配置成经受该包装膜可能遇到的高温，如但不限于来自膜转化、高温热密封单元、高温加工如热填充或蒸煮、或高温消费者使用如微波的热。除其他特性之外，耐热性是通过低收缩证明的。当经受高热环境时，可再循环膜不应收缩或以其他方式变形。例如，高性能包装上的热密封区域应当是光滑和清洁的，而没有损坏或任何收缩或起皱的迹象。

本文披露的可再循环膜优于先前开发的可再循环膜。仅使用聚乙烯材料的膜或使用聚烯烃材料作为外表面的膜易于出现磨损和耐久性问题。使用极性材料如聚酰胺的膜具有增加的耐热性和耐久性，但仍可能达不到目前可用的不可再循环膜。然而，本文所述的可再循环膜具有耐热性和耐久性，其模拟具有bon或opet外层的不可再循环膜。采用具有极性材料外层的取向和退火的外膜的实施例对于获得可循环的可以用作高性能包装的膜是尤其有利的，该高性能包装可以被转化和分配，同时保持非常好的外观。

本文披露的材料选择和加工条件对于获得低收缩、耐热材料是关键的。在外膜中使用极性聚合物如聚酰胺与在适当条件下的取向和退火的组合产生在目标条件下表现出低收缩和良好的热稳定性的膜。测试材料对高性能包装应用的适用性的分析方法是自由收缩。“自由收缩”定义为通过在90℃下测量无约束收缩五秒而获得的值。将五个试样切成纵向10cm×横向10cm。将每个样本完全浸入90℃水浴中至少5秒。测量收缩样本的两端之间的距离。将该收缩样本和初始10cm的测量距离的差异乘以10，以获得样本在每个方向上的收缩百分比。对于给定膜样品的纵向收缩值，将5个样本的纵向收缩平均，并且对于横向收缩值，将5个样本的横向收缩平均。

在施加小于或等于90℃的热时，外膜可具有10％或小于10％的纵向收缩率；或小于9％、小于8％、小于7％、小于6％、小于5％、小于4％、小于3％、小于2％或小于1％的横向收缩率。在施加小于或等于90℃的热时，外膜可具有10％或小于10％的横向收缩率；或小于9％、小于8％、小于7％、小于6％、小于5％、小于4％、小于3％、小于2％或小于1％的横向收缩率。优选地，当暴露于小于或等于90℃的热时，外膜具有小于7％的纵向收缩率和小于1％的横向收缩率。优选地，当暴露于小于或等于90℃的热时，外膜具有小于5％的纵向收缩率和小于5％的横向收缩率。当暴露于90℃的热时，外膜可具有小于2％的在纵向上的收缩率，和0％的在横向上的收缩率。当暴露于90℃的热时，外膜可具有小于1％的在纵向上的收缩率，和0％的在横向上的收缩率。

类似地，在施加小于或等于90℃的热时，可再循环膜可具有10％或小于10％；或小于9％、小于8％、小于7％、小于6％、小于5％、小于4％、小于3％、小于2％或小于1％的横向收缩率。在施加小于或等于90℃的热时，可再循环膜可具有10％或小于10％；或小于9％、小于8％、小于7％、小于6％、小于5％、小于4％、小于3％、小于2％或小于1％的横向收缩率。优选地，当暴露于小于或等于90℃的热时，可再循环膜具有小于7％的纵向收缩率和小于1％的横向收缩率。优选地，当暴露于小于或等于90℃的热时，可再循环膜具有小于5％的纵向收缩率和小于5％的横向收缩率。当暴露于90℃的热时，可再循环膜可具有小于2％的在纵向上的收缩率，和0％的在横向上的收缩率。当暴露于90℃的热时，可再循环膜可具有小于1％的在纵向上的收缩率，和0％的在横向上的收缩率。

如已经讨论的，可再循环膜可以含有阻隔层或阻隔材料。可再循环膜可以表现出包装应用可能需要的高氧气或水分阻隔。阻隔层还可以保护外膜/层免受来自包装内容物(例如，油等)的迁移的影响。当按照astmf1927在0％rh和23℃下测试时，可再循环膜可以具有小于1,000cm³/m²/24小时的氧传输水平。可再循环膜可以具有小于100、小于10、小于5或小于1cm³/m²/24小时的氧传输水平。当按照astmf1249在90％rh和23℃下测试时，可再循环膜可以具有小于100g/m²/24小时的水分传输水平。可再循环膜可以具有小于10、小于5或小于1g/m²/24小时的水分传输水平。

对于高性能包装应用，可再循环膜可以具有接近100％的对可见光的阻隔(对光不透明)，或至少50％的对可见光的阻隔。这种类型的可再循环膜将适合于其中不期望看到产品或当光对产品的保质期有害时的包装应用。

可替代地，可再循环膜可以具有高的光透射和透明度，因为这对于当期望通过包装材料观察产品时的包装应用常常是期望的。可再循环膜可以具有大于80％、85％或90％的透明度。理想地，当根据astmd-1003的说明和教导测量时，可再循环膜应当具有至少95％、至少95.5％、至少96％、至少96.5％、至少97％、至少97.5％、至少98％、至少98.5％、至少99％、至少99.5％或100％以及其间的所有值的透明度。透明度定义为偏离入射光小于2.5度的透射光的百分比。如本领域已知的，外膜的透明度可受材料选择和取向条件的影响。

如已经讨论的，包装材料的外观是许多高性能包装应用的关键性能标准。除了高透明度和高质量印刷标记之外，常常期望具有高光泽度外观。外膜的光泽度可以大于50、60、70或甚至80(45°光泽度，单位，astmd2457)。这种类型的光泽度优于包括基于聚乙烯材料的外表面的可再循环包装膜。

当用作包装膜时，可再循环膜可以密封到自身，或类似膜或一个或多个其他包装组件上。其他包装组件可能包括但不限于拉链、配件、杯子或托盘。包装还可以包括其他组件，如贴片、衬里、套或标签。包装可以包括刻痕、穿孔或薄弱线，以获得诸如但不限于排气或打开的功能。包装可以由一种、两种、三种或更多种不同的包装组件形成。

可再循环膜被密封或连接到其自身或其他包装组件以产生气密密封的包装。密封可以通过粘合剂、热密封、超声密封、冷密封、rf焊接或任何其他已知的粘接方法来进行。气密包装对于各种产品是关键的，包括食品、饮料、药品、消费品和其他敏感产品。气密包装可以帮助防止对产品的损坏。对于许多产品，实现良好的热密封以产生一致的气密包装是非常关键的。本文披露的可再循环膜的优点在于它们具有与不可再循环包装膜几乎相同的特征(即，良好的耐热性、高刚度、良好的耐久性等)并且因此可以在更可靠的基础上形成为气密包装。外膜的高耐热性和提供优质密封的密封剂层的组合是本文所呈现膜的重要优点。

本文披露的可再循环膜的一些实施例的优点还在于，它们提供有密封剂，当热密封到其他包装组件时，这些密封剂实现可剥离的密封。消费者可以以多种方式打开包装，包括手动剥离打开。可剥离的密封是那些可由消费者用手剥离打开而不使用其他工具的密封。消费者可抓住包装的两个部分并在热密封处拉开包装。可剥离的密封允许消费者容易地获取包装内的产品。在一些情况下，可剥离的密封也可手动地重新闭合和重新密封。另外，可再循环膜可以具有可剥离的热密封，以允许包装组件的容易分离。这有利地允许将包装组件适当地处理成其他再循环流或废物流。包括在气密密封包装中的每个包装组件可以在与可再循环膜相同的流中可再循环，在不同的流中可再循环，或者根本不可再循环。

可再循环膜可以以任何种类的气密包装形式使用，包括但不限于小袋、袋子、流动包装、托盘/盖、圆筒(chub)、集装袋和泡罩。使用可再循环膜10的包装80的一个实例在图4中示出，其中该包装是直立袋。可再循环膜可用于包装任何类型的产品，包括但不限于干燥食品、液体、肉、奶酪、新鲜食品、冷冻食品、饮料、药品、保健食品、化妆品、难以保存的产品、清洁剂、化学品、湿巾、医疗产品、电子装置、宠物食品/零食、散装产品等。

使用本文披露的可再循环膜的包装的一些实施例为小袋、袋子或香囊的形式。在这种形式中，可再循环膜用作包装的至少一个侧壁，或在一些情况下，用作包装的所有侧壁。小袋或袋子可以以鳍形密封或搭接密封构造密封。香囊可具有侧密封和端密封。配件或其他封闭物可以密封到可再循环膜的任何部分。

理想地，配置包装使得在清空内容物之后，包装可以被全部打开，并且包装组件根据需要被分离，以实现最佳的清空(产品去除)、漂洗和再循环。完全的产品去除意指包装中没有大量会污染再循环过程的产品。可以通过目视检查确定完全产品去除。可以通过用水漂洗打开的包装组件，直到除去大部分或全部产品，来完成完全产品去除。

包装组件的分离可以通过先前提到的可剥离的密封或通过任何其他手段如弱化的线或可以撕开的穿孔来促进。在一些情况下，设计可再循环膜和其他包装组件以易于撕裂或切割以促进打开。在一些实施例中，包装组件保持附接至可再循环膜并且能够在相同的再循环流中再循环。

其中使用可再循环膜的包装的尺寸不受限制。包装可以很小(几平方英寸)，或者可以很大，就像散装容器衬里一样。散装衬里可以由可再循环膜制成，并且在一些实施例中，散装衬里可以由几层可再循环膜制成。散装衬里可具有附接至任一表面的配件。

在一些实施例中，可再循环膜为附接到托盘或杯子上的盖的形式。托盘或杯子可以是柔性的、半刚性的或刚性的，并且可以由任何材料制成，包括但不限于聚酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、纸、金属、玻璃或陶瓷。

本文所述的可再循环膜也可用于与包装无关的应用。

除非另外定义，否则本文所用的所有技术和科学术语都具有与本发明所属领域普通技术人员通常所理解的相同的含义。出于所有目的将本文特别提及的所有公开物以及专利通过援引结合。

提供以下实例仅用于说明目的并且不旨在以任何方式限制本发明的范围。实际上，除了本文中示出和描述的那些之外，根据前面的描述和以下实例，本发明的各种修改对本领域技术人员而言将变得显而易见，并且落入所附权利要求的范围内。

实例和数据

包装测试

在包装机上进行了一项试验，该包装机使用卷材膜制作了容纳400ml清洁产品的成型直立袋。当前的不可再循环结构具有取向聚酯的外膜、取向聚酰胺的内部膜和基于聚乙烯的密封剂的内膜(opet/bon/pe)。在opet与bon之间的opet表面上用袋形图形(pouchgraphics)套准印刷此膜，并将三个膜层粘合层压。正常的包装线速度为每分钟40个循环。

制备了两个测试膜结构，每个结构都满足膜在聚乙烯再循环流中可再循环的要求。

第一测试膜结构，膜1，是本文所述的可再循环膜的实施例。膜1具有取向聚酰胺(bon)的外膜和包括极性聚合物相容剂层的基于聚乙烯的密封剂的内膜。所用的相容剂是可从陶氏化学公司获得的retain3000。膜1被印刷在bon与内膜之间的bon表面上，并且粘合层压这些膜。

第二测试膜结构，膜2，是全聚乙烯膜结构，用油墨和外漆(overlacquer)印刷在外部表面上。在膜2的转化期间，发现难以将材料正确印刷至所需的印刷重复公差，并且印刷件通常具有差的外观。这归因于膜2的尺寸稳定性差的事实。

膜1在包装线上运行，而机器设置没有任何显著的变化。包装以与不可再循环的高性能材料相同的循环速度形成。最终的包装通过了跌落测试而没有失效。相比之下，膜2在包装线上的没有良好地运行。膜2由于缺乏耐热性而难以密封。其结果是，由于密封性差，许多由膜2生产的包装未能通过跌落测试。另外，包装设备不能很好地运行膜2，因为印刷公差不够准确。

再循环测试

还完成了用于了解可再循环膜在聚乙烯再循环流中的相容性的测试。对于此测试，将几乎完全由聚乙烯材料制成的对照膜与具有bon外部膜的可再循环膜(测试膜)进行了比较。这些膜的结构总结在表1中，并在下面进一步详述。

表1：可再循环性测试的结构

对照膜的mdo(纵向取向)pe部分是高密度聚乙烯/中密度聚乙烯/高密度聚乙烯的三层膜，并包括标准的防结块剂和滑爽剂添加剂。油墨是聚氨酯/硝化纤维素基油墨，是柔性包装的标准。粘合剂是基于2-组分聚氨酯的粘合剂，也是柔性包装的标准。3.5密耳pe是三层膜。粘合剂旁边的层是86％线性低密度聚乙烯、10％低密度聚乙烯和其余的基于聚乙烯的添加剂母料的共混物。中间层是100％高密度聚乙烯。密封剂层是94％茂金属催化的线性低密度聚乙烯和其余的基于聚乙烯的添加剂母料。

测试膜的油墨和粘合剂与对照膜中使用的油墨和粘合剂相同。测试膜的3.5密耳pe膜具有表2中所列的7层结构。

表2：测试膜的密封剂结构

*在此列出的基于聚乙烯的母料含有高剂量的滑爽剂、抗结块剂和/或加工助剂组分，这对于共挤出的膜而言是常见的。这些添加剂以聚乙烯为基础提供。

对照膜通过典型的聚乙烯再循环装置进行加工，在其中将其熔化、混合并挤出为粒料。在挤出工艺期间，记录的挤出压力为1099psi。接下来，对75％对照膜和25％测试膜的共混物进行加工，并且得到的挤出压力为979psi。最后，对50％对照膜和50％测试膜的共混物进行加工，并且得到的挤出压力为1042。由于共混材料的挤出压力比单独的对照膜增加了25％以下，因此发现包括测试膜的共混物是可接受的。这是良好的指示，测试膜中的bon材料正在被充分地掺入(即相容化)到聚乙烯再循环流中。

此外，通过dsc(差示扫描量热法)测试了由此再循环测试产生的粒料。发现由75％/25％共混物对照/测试产生的粒料没有显示出与聚酰胺熔融相关的任何峰。发现由50％/50％共混物对照/测试产生的粒料显示出与聚酰胺相关的非常小的峰，但是极小并且不被考虑。测试膜的两种共混物均通过了再循环测试。

实施例

实施例a：一种可再循环膜，其包括

a包含极性聚合物的外表面，

b包含密封剂的内表面，以及

c位于该外表面与该内表面之间的极性聚合物相容剂。

实施例b：根据实施例a所述的可再循环膜，其中，该外表面是取向膜。

实施例c：根据实施例a或b所述的可再循环膜，其中，该极性聚合物是聚酰胺。

实施例d：根据实施例c所述的可再循环膜，其中，该外表面基本上由聚酰胺构成。

实施例e：根据实施例a-d中任一项所述的可再循环膜，其中，该可再循环膜进一步包括阻隔材料。

实施例f：根据实施例a-f中任一项所述的可再循环膜，其中，该可再循环膜基本上由极性聚合物和聚烯烃聚合物构成。

实施例g：一种可再循环膜，其包括

a包含至少一种极性聚合物的外膜，

b密封剂，以及

c位于该外膜与该密封剂之间的极性聚合物相容剂，

其中该外膜是取向的。

实施例h：根据实施例g所述的可再循环膜，其进一步包括在该外膜与该密封剂之间的阻隔层。

实施例i：根据实施例h所述的可再循环膜，其中，该阻隔层包含乙烯乙烯醇共聚物。

实施例j：根据实施例h所述的可再循环膜，其中，该阻隔层邻近外膜。

实施例k：一种可再循环膜，其包括

a包含至少一种极性聚合物的外膜，和

b多层内膜，该多层内膜包括

i包含密封剂的内层，和

ii极性聚合物相容剂层，

其中该外膜是取向的，并且该外膜附接至该多层内膜。

实施例l：根据实施例k所述的可再循环膜进一步包括在该外膜与该多层内膜之间的附接层。

实施例m：根据实施例k或l所述的可再循环膜，其中，该多层内膜进一步包括阻隔材料。

实施例n：根据实施例k或l所述的可再循环膜，其中，该可再循环膜进一步包括在该多层内膜与该外膜之间的阻隔材料。

实施例o：根据实施例g-n中任一项所述的可再循环膜，其中，该外膜是多层膜。

实施例p：根据实施例g-o中任一项所述的可再循环膜，其中，该外膜是bon。

实施例q：根据实施例g-o中任一项所述的可再循环膜，其中，该外膜是opet。

实施例r：根据实施例a-q或s中任一项所述的可再循环膜，其进一步包括位于邻近该外膜的印刷标记。

实施例s：根据实施例a-r中任一项所述的可再循环膜，其中，该可再循环膜是至少95％的极性聚合物和聚乙烯聚合物。

实施例t：一种包装，其包括根据任一前述实施例所述的可再循环膜。