生物可降解膜的制作方法【專利摘要】本發(fā)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的生物可降解的涂層，本發(fā)明還涉及在至少部分包含這樣的膜的包裝內密封的有用物品，以及還涉及制備涂膜的方法，其包括提供基本生物可降解的膜基底并且通過熱熔涂覆步驟以小于12gsm的涂覆重量將生物可降解的涂層涂覆至所述基底?！緦＠f明】生物可降解膜[0001]本發(fā)明涉及生物可降解的并且還具有有效屏蔽和/或密封性質的涂膜，使其適于在包裝應用中使用。本發(fā)明還涉及制備這樣的膜的方法。[0002]通常，包裝膜用于密封容器內或僅在膜形成的包裝內的產品并使其免于暴露于大氣。為了提供必要的屏蔽和密封性質，過去已使用諸如聚烯烴、PVDC和聚對苯ニ甲酸こニ醇酯的材料。然而，這樣的材料通常不為可堆肥(compostable)的，并且隨之存在對提供可堆肥包裝膜的需求。然而，已證實難以得到這樣的具有合適屏蔽和/或密封性質的膜，并且本發(fā)明的目的是找到該問題的解決方案。本發(fā)明的特別目的是找到不增加不合理的制造エ藝成本并不以不合理的程度負面影響膜的其他所需性質(例如光學和機械性質)的這樣的解決方案。[0003]EP-A-2141191公開了復合包裝，其包括擠出涂覆在可生物降解、可堆肥纖維素膜上的可生物降解、可堆肥共聚酯的層。然而，應用的涂層相對較厚，并且期望提供更薄的涂層，同時保持可接受的密封強度。[0004]US2007/0184220公開了用于紙板而非膜應用的形成更厚層壓結構部分的生物聚合物的一系列涂覆重量。[0005]W099/01278公開了基于紙的層壓物，其具有擠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中公開了具有各種涂層的更厚的層壓的基于紙的材料。[0007]W02009/024812公開了可密`封、可剝離膜，其包括在包含乳酸和己內酯共聚物的涂覆組合物的纖維素基底上的涂層。[0008]根據本發(fā)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，該基底具有以不大于12gsm的涂覆重量而在其上的生物可降解的涂層。[0009]優(yōu)選地,膜是包裝膜。[0010]優(yōu)選地，膜是透明的。[0011]基本生物可降解的基底可以選自任何適于成膜可生物降解、優(yōu)選可堆肥(即，根據標準堆肥能力測試EN13432，在6個月內生物降解)的材料，或其兩種以上的混合物。合適的材料包括纖維素和纖維素衍生物，可堆肥生物聚合物，包括PLA自身在內的乳酸及其衍生物的聚合物、羥基鏈烷酸酯的聚合物(PHA)，生物可降解的共聚酯，聚己酸內酯以及基于淀粉的材料?；撞牧峡梢园兩锞酆衔?例如纖維素或PLA)或者適于生物降解的合成聚合物或者其兩種以上的適合的混合物。優(yōu)選的基底材料包括纖維素和纖維素衍生物。一種合適的纖維素基底為食品準許的生物可降解的膜，其可以商標Natureflex?得自InnoviaFilmsLtd。[0012]涂層可以包含任何合適的材料，例如生物可降解的聚酯、共聚酯和/或淀粉或基于淀粉的涂層。優(yōu)選的涂層材料為生物可降解的共聚酯、諸如PLA的乳酸聚合物以及聚丁ニ醇丁ニ酸酯(PBS)。其他合適的材料包括來自BASF的Ecoflex&Ecovio，來自Mitsubishi的GSPla，以及由來自BiomeBioplasticsLimited的玉米淀粉制備的材料。[0013]優(yōu)選地，涂層不包含任何乳酸和己內酯的共聚物。更優(yōu)選地，涂層不包含己內酷。[0014]優(yōu)選地，涂層為可熱密封的。因此，在優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明提供了包含纖維素基底的涂膜，所述基底在其上具有涂覆重量不大于12gsm的可生物降解、熱密封的涂層。[0015]發(fā)現生物可降解的聚酯特別適于作為涂層材料。因此，在優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明提供了包含纖維素基底的涂膜，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層。[0016]涂層可以涂覆在膜的ー側或兩側上，并且當膜涂覆在兩側上時，第一側上的涂層可以與第二側上的涂層相同或不同，并且優(yōu)選的是，當不同時，兩種涂層為生物可降解的。[0017]任選地,在生物可降解的基底和涂層之間不提供底層(primerlayer),但在某些情況中，可以期望在涂層和基底之間提供底層或其他類型的中間層。[0018]本發(fā)明的膜可以被層壓至ー個或多個其他基底上，其中每ー個或任ー個優(yōu)選為生物可降解的，并且其可以包含紙或紙板或者其他生物聚合物材料，例如PLA。用于這樣的層壓物的應用包括但不限于常規(guī)包裝和蓋子。[0019]優(yōu)選地,涂覆重量小于IOgsm,更優(yōu)選小于9gsm,并且更優(yōu)選小于8gsm,或甚至小亍6gsm、4gsm或2gsm。[0020]特別優(yōu)選的涂覆重量范圍是從4.5gsm、5gsm或6gsm至10gsm、9gsm、8gsm或7gsm。[0021]膜上的涂層的厚度優(yōu)選小于約15pm，更優(yōu)選小于約12pm，還更優(yōu)選小于約10um,并且最優(yōu)選小于約8ym,并且甚至能低至7ym以下,或6ym以下。[0022]特別優(yōu)選的涂層厚度范圍是`從5iim、5.5iim或6iim至15um>12um>10um、8um或7um。[0023]膜的總厚度優(yōu)選小于約75pm，更優(yōu)選小于約50pm，并且甚至更優(yōu)選小于約35um或小于約30um。[0024]基本生物可降解的基底優(yōu)選包含流延膜。[0025]令人驚訝地，我們已發(fā)現，通過提供由熱熔涂覆エ藝涂覆的低涂覆重量(小于12gsm)的涂層可以在基本生物可降解的基底上提供良好的密封性質。[0026]因此，本發(fā)明提供了前述的包裝膜，其中由熱熔或擠出涂覆エ藝來涂覆涂層。[0027]優(yōu)選地，在用于制備本發(fā)明包裝膜的方法中，以熔融形式從擠出機向熱熔涂覆單元提供涂層，所述熱熔涂覆單元包括供給模具的熔體泵，通過該模具，熔融的涂層被擠出到基底表面上。[0028]優(yōu)選地，在熱熔涂覆エ藝中，隨著基底通過ー對反向旋轉輥而被拉延，通過幕簾模具將涂層擠出到基本生物可降解的基底上。膜隨著其被涂覆而被拉延，這確保了必要的低涂覆重量。[0029]在本說明書上下文中的“幕簾模具”包括任何形狀、結構和/或數量的?？p或?？?，其產生排出模具的材料的基本連續(xù)的垂簾。例如，模具可以包括一個或多個共線的(在存在多于ー個的情況中)延長的狹縫和/或共線的一系列孔。[0030]因此，本發(fā)明還提供了用于制備包裝膜的方法，其包括提供基本生物可降解的膜基底并且將生物可降解的涂層以小于12gsm的涂覆重量通過熱熔涂覆步驟涂覆到基底上。[0031]優(yōu)選地，在涂覆步驟期間，拉延膜基底。優(yōu)選地，膜基底被拉延了在拉延方向中其原始尺寸的高達至少約10倍，優(yōu)選至少約20倍，更優(yōu)選至少約50倍，或甚至高至100或200倍。[0032]還優(yōu)選地，將涂層以熱熔形式通過幕簾模具擠出到膜基底上。[0033]涂覆步驟優(yōu)選在約80°C至約280°C、更優(yōu)選約90°C至約250°C的溫度下進行。[0034]優(yōu)選地，熔融物的零速率粘度為約90Pa.s至1900Pa.s(例如可以在190°C下從振蕩頻率掃描旋轉流變學來評估粘度)。[0035]發(fā)現所述類型的涂覆的生物可降解的膜為可熱密封的(例如，在約60°C至約180°C的密封溫度下)，并且當使用一個加熱的鉗ロ在135°C、10psi下密封半秒鐘的停留時間時，表現出300g以上、優(yōu)選400g以上、更優(yōu)選500g以上且最優(yōu)選600g以上的密封強度。優(yōu)選地，涂膜的密封強度為大于300g/25mm，更優(yōu)選大于400g/25mm，還更優(yōu)選大于約500g/25mm,并且最優(yōu)選大于約600g/25mm。[0036]本發(fā)明的用于包裝物品的涂膜優(yōu)選是透明的，但能包括染色、著色或鍍金屬的膜。當為透明時，膜具有小于約10%、優(yōu)選小于約8%、最優(yōu)選小于約6%的廣角霧度。[0037]本發(fā)明的膜表現出良好的屏蔽性質。優(yōu)選地，本發(fā)明的膜表現出小于20gsm/天、優(yōu)選小于18gsm/天且最優(yōu)選小于15gsm/天的WVTR(熱帶的，38°C，90%RH)。[0038]此外，我們還發(fā)現本發(fā)明的膜與未涂覆的基底相比提供了顯著改善的密封強度。因此，本發(fā)明的膜的密封強度優(yōu)選表現出比未涂覆的生物可降解的基底高至少約10%、優(yōu)選至少約50%且最優(yōu)選至少約100%。[0039]根據本發(fā)明還提供了有用物品，其密封在至少部分包含本發(fā)明生物可降解的涂膜的包裝內。.[0040]可通過選擇或以適合的比例摻和共聚物或者通過將ー種或多種其他添加劑并入涂層組合物中來改善或調節(jié)本發(fā)明的用于包裝物品的涂膜的特性，例如防潮、香氣屏蔽、密封強度、透明度、涂層粘著力、防霧性和其他性質。[0041]本發(fā)明的膜基底和/或涂膜可以包含許多合適的功能或美學添加劑，其選自下列中的ー種或多種:聚偏ニ氯こ烯、硝化纖維、石蠟、ニ氧化硅、陶土、聚酯、小燭樹蠟、褐煤蠟、微晶蠟、氫化蓖麻油、山崳酸、氧化聚こ烯蠟、硬脂酸、單硬脂酸甘油酷、巴西棕櫚蠟、馬來酸、こ基纖維素、苯こ烯馬來酸酐、聚こ酸こ烯酯、硬脂酸鋅、鄰苯ニ甲酸ニ環(huán)己酯、こ酰檸檬酸三丁酷、聚氯こ烯/聚こ酸こ烯酯共聚物、酰胺蠟、松香的甘油酯以及ニ聚松香聚合的松香。[0042]還可以向可生物降解涂層提供例如一種或多種功能或美學添加剤，例如滑爽劑和/或抗粘連劑。[0043]本發(fā)明的一涂膜也包括或反而包括在涂層組合物中的至少ー種苯こ烯共聚物，所述共聚物的量優(yōu)選小于涂層組合物干重的3%w/w，更優(yōu)選小于約2%w/w，并且最優(yōu)選小于約l%w/w0[0044]優(yōu)選地，本發(fā)明的膜可確認是生物可降解的。這表示該膜完全是生物可降解的，或者該膜的不可生物降解的組分的總量對于根據目前常規(guī)標準整體被認為是生物可降解的膜而言足夠低。[0045]現在參考下述實施例來更具體地描述本發(fā)明。實施例[0046]在實施例1和實施例2中，使用以商標NaturefIex從InnoviaFilmsLtd(23NK)可得的23μm的食品準許的纖維素基底。使用各種可生物降解涂層由熱熔幕簾涂覆工藝來涂覆NaturefIex基底。使用由InatecGMbHCSchneiderstrasse73,D-40764,Langenfeld,Germany)提供的機器來實施涂覆。[0047]試驗涉及運用源自一個供應商的兩種生物可降解的聚合物。將聚合物涂覆到23NK上，目標是3種不同的涂覆重量。涂覆重量目標為12-10gsm、6-5gsm和3-2gsm。在試驗期間評價的兩個主要性質是i)對基體膜(23NK)的粘附，以及ii)膜的密封性，二者均為A-A和A-B形式。在設置為使用溫度計測試的實測120°C的情況下進行熱密封。[0048]聚合物[0049]將兩種生物聚合物涂層用于這些實施例，生物聚合物I是具有植物油單體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]通過模具擠出聚合物，然后下降約50mm，之后與膜進行接觸且穿過軋輥。[0051]實施例1-牛物聚合物2[0052]條件【權利要求】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的生物可降解的涂層。2.如權利要求1所述的涂膜，其中所述基本生物可降解的基底選自成膜生物可降解的材料或其兩種或多種的混合物。3.如權利要求2所述的涂膜，其中所述基本生物可降解的成膜材料選自纖維素和纖維素衍生物、乳酸及其衍生物的聚合物、羥基鏈烷酸酯的聚合物(PHA)、生物可降解的共聚酷、聚己酸內酯以及基于淀粉的材料。4.如權利要求1至3中任ー權利要求所述的涂膜，其中所述涂層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.如權利要求1至4中任ー權利要求所述的涂膜，其僅涂覆在ー側上。6.如權利要求1至5中任ー權利要求所述的涂膜，其中在所述生物可降解的基底和所述涂層之間沒有底層。7.如權利要求1至6中任ー權利要求所述的涂膜，其被層壓至ー個或多個另外的基底。8.如權利要求1至7中任ー權利要求所述的涂膜，其中所述涂覆重量小于IOgsm，或小于9gsm,或小于8gsm09.如權利要求1至8中任ー權利要求所述的涂膜，其中在所述膜上的涂層的厚度小于約20um,或小于約15um,或小于約12um。10.如權利要求1至9中任ー權利要求所述的涂膜，其中所述膜的總厚度為小于約75um,或小于約50um。11.如權利要求1至10中任ー權利要求所述的涂膜，其中所述基本生物可降解的基底包括流延膜。12.如權利要求1至11中任ー權利要求所述的涂膜，其中通過熱熔涂覆エ藝來涂覆所述涂層。13.如權利要求12所述的涂膜，其中在所述熱熔涂覆エ藝中，當所述基本生物可降解的基底通過ー對反向旋轉軋輥被拉延時，所述涂層通過幕簾模具被擠出至所述基本生物可降解的基底上。14.如權利要求1至13中任ー權利要求所述的涂膜，當在135°C下通過在其中ー個被加熱的密封鉗ロ之間的半秒停留時間而密封時，所述涂膜具有大于300g/25mm、或大于400g/25mm、或大于約500g/25mm或大于約600g/25mm的密封強度。15.如權利要求1至14中任ー權利要求所述的涂膜，其具有小于20gsm/天、或小于18gsm/天或小于15gsm/天的WVTR(熱帶，38°C，90%RH)。16.如權利要求1至15中任ー權利要求所述的涂膜，所述涂膜的密封閥值比未涂覆的生物可降解的基底的密封閥值高至少約10%、或至少約50%或至少約100%。17.有用物品，其密封在至少部分包含如權利要求1至16中任ー權利要求所述的涂膜的包裝內。18.制備涂膜的方法，其包括提供基本生物可降解的涂基底，并且通過熱熔涂覆步驟以小于12gsm的涂覆重量將生物可降解的涂層涂覆至所述基底以提供厚度小于100um的涂膜。19.如權利要求18所述的方法，其中在所述涂覆步驟期間將所述膜基底拉延。20.如權利要求18或19所述的方法，其中通過幕簾模具將熱熔物形式的涂層擠出至所述膜基底上。21.如權利要求18至20中任ー權利要求所述的方法，其中所述涂覆步驟在約80°C至約280°C或者約90°C至約250°C的溫度下進行。22.如權利要求18至22中任ー權利要求所述的方法，其中所述涂覆步驟包括將水用于輥隙中以防止所述聚合物粘連到所述軋輥。23.如權利要求18至23中任ー權利要求所述的方法，其中所述涂覆步驟包括將水用于輥隙中以改善所述涂膜的光學性質?！疚臋n編號】C08J7/04GK103429645SQ201280014432【公開日】2013年12月4日申請日期:2012年4月5日優(yōu)先權日:2011年4月8日【發(fā)明者】斯蒂芬·摩爾,里奧·弗羅里奇,保羅·巴克爾,弗羅里安·查帕萊恩,露西·科頓,克里斯托弗·米克,喬納森·休伊特申請人:伊諾維亞薄膜有限公司