消费后树脂包装的制作方法

1.本发明涉及一种用于包装的可持续制品，其可以制成基本上不含原生石油基化合物；特别地，本发明涉及由具有高nir吸收的有色消费后树脂(post-consumer resin)(pcr)制成的新包装。


背景技术：

2.在世界范围内，塑料已经成为人们生活不可或缺的部分，但是随之也出现了日益增长的塑料废弃物问题。塑料是低成本的有用且通用的材料，且便于使用。问题不是塑料的使用，而是塑料的单次使用。通过单次使用塑料，损失了其95％的价值。
3.然而，近年来已经见证了回收利用塑料的大量努力。经通过已建立的消费者回收流收集、分选、洗涤和再加工成粒料的塑料被定义为消费后树脂(pcr)。这可以代替原生树脂使用来产生用于消费品的新塑料包装。
4.塑料回收利用的努力在规模上变得更大，使得能够进行等级分类。广义地定义，存在食品级和非食品级pcr材料。
5.非食品级pcr通常分为4种类型：回收的高密度聚乙烯(hdpe)、回收的聚丙烯(pp)、回收的低密度聚乙烯(ldpe)和回收的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)。
6.回收的hdpe具有三个等级：从牛奶或乳制品废弃物瓶获得的天然pcr(透明)、从白色和/或浅色瓶获得的灰白色pcr(不透明)和从混合颜色瓶获得的灰色pcr(浅色或深色)。
7.虽然天然和灰白色等级可以容易地用于制造作为白色或有色瓶子或容器的新包装，但由于其灰色颜色，使用灰色pcr的情况并非如此。据认为灰色粒料可用于制备深色包装材料，如黑色或黑色调。然而，当试图用近红外(nir)光谱可检测的黑色颜料将灰色pcr着色时，观察到所获得的颜色不是真正的黑色，并且在与用相同的可检测的黑色颜料着色的原生塑料的黑色相比时，颜色存在显著差异，因此使得再循环的瓶子不适合销售；至少是对于优质产品的销售。
8.可能的替代方案可以是使用炭黑作为颜料。然而，用炭黑着色的塑料或pcr不能通过自动近红外(nir)分选系统检测，所述自动近红外(nir)分选系统主要用于材料回收设施(mrf)、塑料回收设施(prf)和再处理器中，以将塑料分成不同的聚合物流用于再加工成pcr。因此，炭黑着色的塑料通常最终成为未分选的残余物，其不太适合于再加工，并且通常作为废弃物处理。
9.ep 0 654 496 a2公开了由消费后树脂制成的塑料容器，特别是轻质塑料容器，其具有抗应力开裂性并且包括至少一个包含消费后塑料膜树脂(post-consumer plastic film resin)的层；消费后塑料膜树脂和消费后塑料乳树脂(post-consumer plastic milk resin)的熔融共混物(fusion blend)；或消费后塑料膜树脂、消费后塑料乳树脂和原生高密度乙烯共聚物塑料材料的熔融共混物。
10.因此，仍然需要通过将废弃的有色和黑色塑料带入新的包装中同时在着色剂母料中使用近红外(nir)可检测的颜料来创建用于有色和/或黑色塑料的循环经济。
11.因此，本发明的目的是将有色或黑色塑料废弃物带入新的包装中。
12.本发明的另一个目的是提供一种用于包装的可持续制品，其可以基本上不含原生石油基化合物。
13.本发明的又一个目的是提供一种由有色或黑色塑料废弃物制成的可持续制品，同时使用近红外(nir)可检测颜料作为着色剂母料。
14.本发明的另一个目的是提供一种具有超过95％的pcr的黑色制品。
15.本发明的再另一个目的是提供一种具有超过95％的pcr并且气味减少的黑色着色制品。
16.本发明的再一个目的是提供消费者可接受的黑色的这种可持续包装。
17.令人惊讶地发现了通过使用多层消费后树脂可以获得使用nir可检测颜料的消费者可接受的黑色的可持续包装，其包括天然塑料废弃物的消费后树脂(n-pcr)较薄外层；和包含至少50％有色塑料废弃物(j-pcr)的较厚内层。


技术实现要素：

18.因此，在第一个方面中，本发明提供了一种用于包装的可持续制品，其包含多层消费后树脂(pcr)，其中该多层包括：包含天然塑料废弃物的消费后树脂(n-pcr)的外层；和包含天然塑料废弃物的消费后树脂(n-pcr)或有色塑料废弃物(j-pcr)的内层，其中至少50％的内层包含有色塑料废弃物的消费后树脂(j-pcr)，其中外层和/或内层包含nir可检测的着色剂母料。
19.在第二个方面中，本发明提供了根据任何发明的制品用于包装快速消费品(fmcg)的用途。
20.在本发明的上下文中，提及“消费后树脂(pcr)”通常是指已经通过已建立的消费再循环流收集、分选、洗涤并再加工成粒料的塑料。
21.在本发明的上下文中，提及“可持续的”通常是指与原本用于制造制品的相关原生石油基塑料材料相比时，在其生命周期评估(life cycle assessment)或生命周期清单(life cycle inventory)的一些方面具有大于10％的改善的材料。如本文所用的，“生命周期评估”(lca)或“生命周期清单”(lci)是指调查和评估给定产品或服务由于其存在引起或必需的环境影响。lca或lci可以涉及“从摇篮到坟墓(cradle-to-grave)”的分析，这是指从制造(“摇篮”)到使用阶段和处置阶段(“坟墓”)的全生命周期评估或生命周期清单。例如，高密度聚乙烯(hdpe)容器可以再循环成hdpe树脂粒料，然后用于形成容器、膜或注塑制品，例如，节省大量的化石燃料能量。在其寿命结束时，聚乙烯可以通过例如焚烧处置。考虑生命周期的所有阶段的所有输入和输出。
22.通过阅读以下详细描述和所附权利要求，这些和其他方面、特征和优点对于本领域普通技术人员将变得显而易见。为了避免疑义，本发明的一个方面的任何特征可以用于本发明的任何其他方面。词语“包含”旨在表示“包括”，但不一定是“由
……
组成(consisting of)”或“由
……
构成(composed of)”。换句话说，所列出的步骤或选项不需要是穷举性的。应注意，以下描述中给出的实例旨在阐明本发明，并不旨在将本发明限制于那些实例本身。类似地，除非另有说明，否则所有百分比均为重量/重量百分比。除了在操作实施例和比较实施例中，或者在另外明确指出的情况下，本说明书中表示材料的量或反应条
件、材料的物理性质和/或用途的所有数字应理解为由词语“约”修饰。以“x至y”的格式表示的数值范围应理解为包括x和y。对于特定特征以“x至y”的形式描述多个优选范围时，应当理解，还考虑了组合不同端点的所有范围。
具体实施方式
23.在第一个方面中，本发明涉及一种用于包装的可持续制品。本发明的可持续制品由消费后树脂(pcr)制成，并且优选基本上不含原生塑料。
[0024]“基本上不含”是指制品包含小于5wt％、优选小于3wt％、更优选小于2wt％、甚至更优选小于1wt％或甚至0wt％的原生塑料。
[0025]
本发明中使用的pcr是回收的聚乙烯，优选回收的高密度聚乙烯(hdpe)。
[0026]
优选地，本发明的制品包含多层消费后树脂(pcr)。
[0027]
多层包括至少两层：外层和内层。
[0028]
外层通常是位于制品外侧的层，通常是消费者直接可见的。
[0029]
多层的外层包含天然塑料废弃物的消费后树脂(n-pcr)。天然塑料废弃物通常来自废弃牛奶瓶或乳制品瓶或类似的。
[0030]
多层的内层包含天然塑料废弃物的消费后树脂(n-pcr)或有色塑料废弃物的消费后树脂(j-pcr)。优选地，至少50％的内层包含有色塑料废弃物的消费后树脂(j-pcr)。优选地，内层包含至少60％，更优选至少70％，甚至更优选至少80％，还更优选至少90％或甚至100％的有色塑料废弃物(j-pcr)。
[0031]
有色塑料废弃物通常来自废弃的有色和/或混合的消费品瓶子。有色塑料废弃物的消费后树脂通常称为jazz pcr(j-pcr)。
[0032]
n-pcr和j-pcr均可在市场上从各种供应商获得，如欧洲的viridor、qcp和biffa以及北美的kw plastics。
[0033]
作为双层存在时，外层与内层的重量比通常从99:1至1:99，但优选从1:1，更优选3:7或甚至1:3，同时优选至1:20，更优选至1:10或甚至至1:5。
[0034]
本发明的多层还可以包括第二内层，当存在时，该第二内层将成为最内层，其通常是与产品接触的层。
[0035]
当存在时，第二内层包含天然塑料废弃物的消费后树脂(n-pcr)。
[0036]
虽然n-pcr外层的使用主要旨在在制品的外侧提供更强烈的颜色，但是在多层制品中提供n-pcr的第二内层(或最内层)减少了通常来自j-pcr的异味。
[0037]
当作为三层存在时，外层与内层与第二内层的重量比是从1:1.5:1至1:98:1，但优选从1:2:1，更优选1:3:1，同时优选至1:18:1，更优选至1:10:1或甚至至1:8:1或甚至至1:5:1。
[0038]
优选地，外层和/或内层包含着色剂母料。更优选地，外层包含着色剂母料。“着色剂母料”是指其中颜料以高浓度分散在载体材料中的混合物。着色剂母料用于赋予制品颜色。
[0039]
载体可以是生物基塑料或石油基塑料，或者生物基油或石油基油或由消费后树脂(pcr)制成。
[0040]
载体的非限制性实例包括生物来源的或油来源的聚乙烯(例如，lldpe、ldpe、
hdpe)、生物来源的油(例如，橄榄油、菜籽油、花生油)、石油来源的油、再循环的油、生物来源的或石油来源的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、再循环的高密度聚乙烯(rhdpe)、再循环的低密度聚乙烯(rldpe)。优选地，载体是再循环的高密度聚乙烯(rhdpe)或再循环的低密度聚乙烯(rldpe)。
[0041]
当期望所有层由100％的pcr制成时，载体也优选选自pcr。类似地，当期望的是层具有100％的特定pcr时，载体优选选自相同的pcr。
[0042]
母料的颜料(存在时)是nir可检测的颜料。炭黑在本发明的范围内不是优选的。nir可检测颜料优选为黑色。颜料通常由已知颜色的组合制成。
[0043]
消费者可接受的黑色可以定义为使用反射计测量并表示为cie l*a*b*值的颜色，并且l的值小于25，优选小于23，更优选小于20，甚至更优选小于15，还更优选小于12或甚至小于10，a的值在-5至5，优选-2至3，更优选0至2的范围内，并且b的值在-10至10，优选-8至5的范围内。
[0044]
nir可检测的颜料是指可通过近红外(nir)光谱检测的。
[0045]
载体的颜料可包括例如无机颜料、有机颜料、聚合物树脂或其混合物。
[0046]
任选地，着色剂母料可进一步包括一种或多种添加剂。添加剂的非限制性实例包括增滑剂、uv吸收剂、成核剂、uv稳定剂、热稳定剂、澄清剂、填料、增白剂、加工助剂、香料、调味剂及其混合物。
[0047]
这种nir可检测的颜料是本领域已知的，并且由各种供应商提供，例如全球的clariant和欧洲的colourtone masterbatch ltd。
[0048]
根据本发明的制品优选为容器；特别地，根据本发明的制品是非食品级容器。
[0049]
方法
[0050]
本发明的制品可以使用吹塑来生产。吹塑是由热塑性材料形成中空塑料部件的制造工艺。吹塑工艺开始于熔化热塑性塑料并将其形成型坯或预成型件。型坯是管状塑料件，其一端具有孔，压缩空气可以通过该孔。加压气体(通常为空气)用于使型坯或热预成型件膨胀并将其压靠在模具腔上。保持压力直至塑料冷却。在塑料已经冷却和硬化后，打开模具并且部件弹出。
[0051]
吹塑有三种主要类型：挤出吹塑、注射吹塑和注射拉伸吹塑。在挤出吹塑中，将熔融的塑料管挤出到模具腔中并用压缩空气充气。将圆筒的一端夹紧闭合。在塑料部件冷却后，将其从模具中取出。挤出吹塑可用于生产本发明的多层制品。
[0052]
用途
[0053]
在另一个方面中，本发明提供了根据本发明的制品用于包装快速消费品(fmcg)的用途，所述快速消费品如个人护理产品、美容产品、化妆品、家庭护理产品和/或食品。
[0054]
实施例
[0055]
实施例1
[0056]
在这个实施例中，将具有由j-pcr制成的内层和外层并且80％层的1％用colourtone f95884着色和外层的4％用colourtone f95884着色的瓶(比较例a)与具有根据本发明的层并且80％层的1％用colourtone f95884着色和外层的4％用colourtone f95884着色的瓶(实施例1)进行比较。
[0057][0058] pantone颜色编码l值a值b值比较例apantone 432c25.68-2.8-7.33实施例1pantone 532c11.951.26-7.71对照pantone 2c19.370.319.78
[0059]
即使用黑色着色母料(colourtone f95884)着色，比较例a的瓶子的所得颜色也是灰色(greyer)的。所需的消费者可接受的黑色是在两层均使用原生hdpe的对照瓶子中获得的。这个颜色与具有根据本发明的层的瓶子(实施例1)而不是比较例a的瓶子的颜色相匹配。
[0060]
实施例2
[0061]
在这个实施例中，将具有由j-pcr制成的所有层并且60％中间层(内层)的3％用clariant pe94000797着色和20％外层的3％用clariant pe94000804着色的三层瓶(比较例b)与具有根据本发明的层并且60％中间层(内层)的3％用clariant pe94000797着色和20％外层的3％用clariant pe94000804着色的瓶(实施例2和实施例3)进行比较。
[0062][0063]
即使用黑色着色母料(中间层(内层)clariant pe94000797和外层clariant pe94000804)着色，比较例b的瓶的所得颜色是灰色的。在具有根据本发明的层的实施例2和实施例3而不是比较例b的瓶中获得了所需的消费者可接受的黑色。