可生物降解的层压结构的制作方法

structure)。根据一种这样的实施方案，粘结层是密封片材，即粘结层也用作密封片材。
16.根据实施方案，结构是由所述基底和密封片材组成的2层结构，其中所述密封片材包括所述粘结层和密封片材外层。
17.根据实施方案，结构是由所述基底和密封片材组成的2层结构，其中所述密封片材包括所述粘结层、密封片材外层和设置在所述粘结层和所述密封片材外层之间的密封片材芯层。
18.根据实施方案，结构是由以下组成的3层结构：所述基底；密封片材，所述密封片材包括密封片材外层和密封片材第二外层；以及设置在所述基底和所述密封片材之间的粘结层。
19.根据3层结构的实施方案，所述密封片材由密封片材外层和密封片材第二外层组成。
20.根据3层结构的实施方案，所述密封片材包括：密封片材外层、密封片材第二外层以及设置在所述密封片材外层和所述密封片材第二外层之间的密封片材芯层。
21.根据实施方案，结构是由以下组成的4层结构：所述基底；密封片材，所述密封片材包括密封片材外层和密封片材第二外层；设置在所述密封片材第二外层上的中间层；以及设置在所述基底和所述中间层之间的粘结层。
22.根据4层结构的实施方案，所述密封片材还包括设置在所述密封片材外层和所述密封片材第二外层之间的密封片材芯层。
23.根据实施方案，结构是由以下组成的5层结构：所述基底；设置在所述基底上的第一粘结层；密封片材，所述密封片材包括密封片材外层和密封片材第二外层；设置在所述密封片材第二外层上的第二粘结层；以及设置在所述第一粘结层和所述第二粘结层之间的中间层。
24.根据5层结构的实施方案，所述中间层是纤维素。
25.根据如本文公开的任何可生物降解的层压结构的实施方案，所述粘结层包含pbsa并且还包含pla。根据一种这样的实施方案，所述粘结层包含从50wt％至85wt％的pbsa和从15wt％至50wt％的pla。
26.根据如本文公开的任何可生物降解的层压结构的实施方案，所述粘结层包含pbat并且还包含pla。根据一种这样的实施方案，所述粘结层包含从50wt％至85wt％的pbat和从15wt％至50wt％的pla。
27.根据如本文公开的任何可生物降解的层压结构的实施方案，所述粘结层包含50wt％至80wt％的pla和从20wt％至50wt％的pcl的混合物。
28.根据如本文公开的任何可生物降解的层压结构的实施方案，所述粘结层包含100wt％的pbsa。
29.根据如本文公开的任何可生物降解的层压结构的实施方案，所述粘结层包含100wt％的pbat。
30.根据如本文公开的任何可生物降解的层压结构的实施方案，所述密封片材外层选自由以下组成的组：pbsa、pbs、pbat、和pcl与pla的混合物、及其组合。根据一种这样的实施方案，所述密封片材外层包含pbsa并且还包含pla。根据一种这样的实施方案，所述密封片材外层包含从50wt％至85wt％的pbsa和从15wt％至50wt％的pla。
31.根据实施方案，所述密封片材外层包含pbat并且还包含pla。根据一种这样的实施方案，所述密封片材外层包含从50wt％至85wt％的pbat和从15wt％至50wt％的pla。
32.根据实施方案，所述密封片材外层包含从50wt％至80wt％的pla和从20wt％至50wt％的pcl。
33.根据实施方案，所述密封片材外层包含100wt％的pbsa。
34.根据实施方案，所述密封片材外层包含100wt％的pbat。
35.根据实施方案，其中所述密封片材包括密封片材芯层，所述密封片材芯层选自由以下组成的组：pbsa、pbs、pbat、和pcl与pla的混合物、及其组合。
36.根据实施方案，所述密封片材芯层包含pbsa并且还包含pla。
37.根据实施方案，所述密封片材芯层包含从50wt％至85wt％的pbsa和从15wt％至50wt％的pla。
38.根据实施方案，所述密封片材芯层包含pbat并且还包含pla。
39.根据实施方案，所述密封片材芯层包含从50wt％至85wt％的pbat和从15wt％至50wt％的pla。
40.根据实施方案，所述密封片材芯层包含从50wt％至80wt％的pla和从20wt％至50wt％的pcl。
41.根据实施方案，所述密封片材芯层包含100wt％的pbsa。
42.根据实施方案，所述密封片材芯层包含100wt％的pbat。
43.根据实施方案，其中所述密封片材包括密封片材第二外层，所述密封片材第二外层选自由以下组成的组：pbsa、pbs、pbat、和pcl与pla的混合物、及其组合。
44.根据实施方案，所述密封片材第二外层包含pbsa并且还包含pla。
45.根据实施方案，所述密封片材第二外层包含从50wt％至85wt％的pbsa和从15wt％至50wt％的pla。
46.根据实施方案，所述密封片材第二外层包含pbat并且还包含pla。
47.根据实施方案，所述密封片材第二外层包含从50wt％至85wt％的pbat和从15wt％至50wt％的pla。
48.根据实施方案，密封片材第二外层包含从50wt％至80wt％的pla和从20wt％至50wt％的pcl。
49.根据实施方案，所述密封片材第二外层包含100wt％的pbsa。
50.根据实施方案，所述密封片材第二外层包含100wt％的pbat。
51.根据实施方案，其中所述可生物降解的层压结构包括中间层，所述中间层包含纤维素。
52.根据实施方案，其中所述可生物降解的层压结构包括第二粘结层，所述第二粘结层选自由pbsa和pbat组成的组。
53.根据实施方案，所述可生物降解的层压结构还包括选自由以下组成的组的另外的层：在所述密封片材外层的外表面上的金属化层和透明金属化层。
54.与使用商业粘合剂的类似的层压件(laminate)相比，本发明的可生物降解的层压结构具有许多优点。
55.例如，与使用商业粘合剂的类似的层压件相比，本发明的可生物降解的层压结构
在38℃需要短的固化时间，所述使用商业粘合剂的类似的层压件对于每个层压阶段可能需要至少4天，即，对于5层层压件可能需要至少8天，导致物流问题，诸如交付延迟。
56.与使用商业粘合剂的类似的层压件相反，本发明的可生物降解的层压结构可以在家庭堆肥条件下堆肥。
57.本发明的可生物降解的层压结构的制备不需要使用溶剂，因此该工艺更环境友好且更清洁。
58.此外，本发明的可生物降解的层压结构使用生物聚合物而不是商业粘合剂中通常使用的小分子，使得获得更好的食品接触概况。
59.此外，商业粘合剂诸如由morchem ltd.(barcelona,spain)生产的商业粘合剂对于脂肪是高度敏感的，使得当使用商业可得的粘合剂的层压件用于油性组分的包装时，经常在层压件的相邻层之间形成通道。
60.附图简述
61.本文参考附图描述本发明的一些实施方案。结合附图的描述使得对于本领域普通技术人员来说可以如何实践本发明的一些实施方案是明显的。附图是为了说明性讨论的目的，并且除了对于本发明的基本理解所需要的，不试图更详细地示出实施方案的结构细节。为了清楚起见，附图中描绘的一些物体不是按比例绘制的。
62.在附图中：
63.图1是根据本发明的实施方案的两层层压结构的结构的示意性图示；
64.图2是根据本发明的实施方案的三层层压结构的结构的示意性图示；
65.图3是根据本发明的实施方案的四层层压结构的结构的示意性图示；以及
66.图4是根据本发明的实施方案的五层层压结构的结构的示意性图示。
67.发明详述
68.定义
69.除非另外定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的相同的含义。在冲突的情况下，以包括定义的本说明书为准。
70.如本文使用的术语“可生物降解的”应被理解为包括在1年内通过活生物体在空气、水或其任何组合中的作用而降解的聚合物、聚合物混合物或含聚合物的片材或层压结构。可生物降解的聚酯降解最初是通过水解，以使聚合物最终分解成短的低聚物，并且之后通过微生物降解或微生物消化。可生物降解的材料可以在多种条件下分解，例如在有氧或厌氧条件下，在堆肥中、在土壤或水(诸如海洋、河流或其他水道)中。
71.在堆肥中可以降解的材料被称为可堆肥的。因此，如本文使用的，术语“可堆肥的”指的是这样的聚合物、聚合物混合物或含聚合物的片材，其在有氧条件下通过生物过程降解以产生二氧化碳、水、无机化合物和生物质，并且不留下可见的、可区分的或有毒的残余物。这样的材料的堆肥可能需要商业堆肥设施，或者该材料可以是家庭可堆肥的。
72.如本文使用的，术语“家庭可堆肥的”指的是在家庭堆肥容器中可堆肥的聚合物、聚合物混合物或含聚合物的片材，即，与商业堆肥设施中提供的那些相比，在显著更低的温度和不存在设置条件的情况下，家庭堆肥通常以比用于商业堆肥的体积显著更小的体积进行，并且不包括工业切碎过程。
73.如本文使用的术语“片材”应被理解为具有其在热塑性塑料和包装领域中使用的
习惯含义，并且包括术语“膜”。这样的片材可以具有任何合适的厚度，可以具有单个聚合物层或多个聚合物层。这样的片材可以使用任何合适的方法制造，所述方法包括吹塑膜挤出和浇铸膜挤出。
74.如本文使用的，术语“层压结构”(也被称为“结构”或“层压件”)指的是包括至少两个层或片材的结构。
75.如本文使用的，术语“粘结层”指的是可以粘附至相邻聚合物层的聚合物树脂的层，任选地在两个粘附差的聚合物层之间提供粘附。根据一些实施方案，粘结层具有在从约12微米至约30微米的范围内的厚度。
76.如本文使用的，术语“基底”指的是层压结构的外层，即当如本文公开的层压结构用于包装时离产品最远的层。
77.如本文使用的，术语“密封层”指的是提供层压结构的产品侧表面的层，即当如本文公开的层压结构用于包装时意图用于与产品接触的层。根据一些实施方案，用于挤出包覆的密封层具有在从约20微米至约60微米的范围内的厚度。
78.如本文使用的，术语“中间层”指的是层压结构的内层和外层内的层，例如在基底和粘结层之间的层，其中中间层不是粘结层。
79.应注意，除非内容另外清楚地指出，否则如本文使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”包括复数形式。在根据马库什组(markush group)或替代方案的其他分组来描述方面或实施方案的情况下，本领域技术人员将认识到，本发明也由此根据该组的任何单独的成员或成员的子组来描述。
80.如本文使用的，当数值前有术语“约”时，术语“约”意图指示 /-10％。
81.如本文使用的，术语“包括(comprising)”、“包括(including)”、“具有(having)”及其语法变体应被视为指定所陈述的特征、整数、步骤或组分，但不排除添加一个或更多个另外的特征、整数、步骤、组分或其组。这些术语包括术语“由...组成(consisting of)”和“基本上由...组成(consisting essentially of)”。
82.在一些实施方案中，如本文公开的可生物降解的层压结构用于制备可生物降解的包装，诸如袋或小袋，例如用于在其中包含可摄取的物质，诸如食品、饮料或药物，它们可以是固体、半固体或液体物质；或者用于在其中包含不可摄取的物质，诸如衣物、浴室用品或化妆材料等。例如，在一些实施方案中，可生物降解的包装通过热密封同一层压件的两个或更多个部分或者热密封两个或更多个单独的层压件来制备。
83.如本领域普通技术人员已知的，本文讨论的一些聚合物具有一种或更多种名称或其拼写。例如，聚(ε-己内酯)、聚(己内酯)和聚己内酯是同义的，并且这三个术语可互换地使用。类似地，聚乳酸和聚(乳酸)是同义的。
84.在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，没有详细地描述熟知的方法、程序和组分，以免使本发明模糊。
85.鉴于上文教导，许多修改和变型是可能的。因此，应理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以以除具体描述之外的方式被实践。
86.下文列出的具体实施方案例示了本文教导的方面，并且不应被解释为限制性的。
87.在整个本技术中，包括美国专利的多种出版物按作者和年份引用，并且专利按编
号引用。这些出版物以及专利和专利申请的公开内容由此通过引用以其整体并入本技术中，以便更全面地描述本发明所属的领域的现有技术。
88.本文中任何文件的引用并不意图承认这样的文件是相关的现有技术或被认为是本公开内容的任何权利要求的可专利性的材料。关于任何文件的内容或日期的任何声明都是基于申请人在申请时可得的信息，并且不构成对这样的声明的正确性的承认。
89.现在参考图1，示出了两层层压结构10的示意性图示，该两层层压结构10包括基底12和粘结层14。
90.图2示出了三层层压结构20的示意性图示，该三层层压结构20包括：基底12；密封片材16；以及定位在基底12和密封片材16之间的粘结层14。
91.图3示出了四层层压结构30的示意性图示，该四层层压结构30包括：基底12；密封片材16；在基底12和密封片材16之间的中间层32；以及在基底12和中间层32之间的粘结层14。
92.图4示出了五层层压结构40的示意性图示，该五层层压结构40包括：基底12；密封片材16；在基底12和密封片材16之间的中间层32；在基底12和中间层32之间的粘结层14；以及在中间层32和密封片材16之间的第二粘结层42。
实施例
93.在下文的实验部分中，所有百分比都是重量百分比。
94.材料和方法
95.根据本文教导的聚合物片材的所有实施方案都是使用商业可得的原材料和装置，使用一种或更多种标准方法制备的，所述一种或更多种标准方法包括：聚合物树脂干燥、树脂混合、浇铸膜挤出、浇铸膜共挤出、金属化和热层压。
96.材料
97.以下聚合物树脂和原材料从商业来源获得：
98.pbsa聚(丁二酸丁二醇酯)
99.pbat聚(己二酸对苯二甲酸丁二醇酯)
100.pla聚(乳酸)
101.pcl聚(ε-己内酯)
102.纤维素
103.纸
104.树脂干燥
105.在使用之前，将树脂在加热至50℃的空气流shini scd-160u-120h干燥器烘干器中干燥过夜。
106.树脂混合物
107.为了制备所需要的聚合物混合物树脂，将适当量的干燥的组成树脂干燥共混，引入双螺杆复合机的进料中，并且然后熔融挤出以形成聚合物混合物树脂。在复合机中的熔融挤出期间，温度区设置是170-175-180-185-190℃，模具在190℃，螺杆速度为350rpm，并且压力为15巴-25巴。
108.使用链式造粒机将复合的聚合物树脂研磨成1mm-5mm直径的粒料。
109.挤出工艺
110.根据本文教导的片材的一些实施方案通过挤出层压和/或挤出包覆来制备，以产生期望的层压结构。
111.使用来自collin(collin lab and pilot solutions)的共挤出生产线制备片材，该生产线配备有两台使用标准设置的开卷机(unwinder)，通常混合物被进料至挤出机中，其中温度区设置170-180-200℃；适配器在200℃；进料区块(feedblock)在200℃；模具在200℃。螺杆速度被设置为以通常的方式提供具有期望的厚度的挤出的层。
112.金属化
113.金属化在真空(对于标准金属化)或真空和氧气(对于透明金属化)下使用利用铝蒸汽的物理气相沉积工艺来进行。
114.包覆
115.涂层的薄膜包覆任选地以3g/m2浓度施加在不同的片材上。在金属化的膜中，涂层被施加在金属化侧上。将膜在环境温度干燥过夜。
116.实施例1：包括2层结构的层压件，其中密封片材是单层的
[0117][0118][0119]
表1
[0120]
实施例2：包括2层结构的层压件，其中密封片材是两层片材
[0121]
[0122]
[0123][0124]
表2
[0125]
实施例3：包括2层结构的层压件，其中密封片材是三层片材
[0126]
[0127][0128][0129]
表3
[0130]
实施例4：包括3层结构的层压件，其中密封片材是三层片材
[0131]
[0132][0133]
表4
[0134]
实施例5：包括4层结构的层压件，其中密封片材是两层片材
[0135]
[0136]
[0137]
[0138]
[0139][0140]
表5
[0141]
实施例6：包括4层结构的层压件，其中密封片材是三层片材
[0142]
[0143]
[0144]
[0145][0146]
表6
[0147]
实施例7：包括5层结构的层压件，其中密封片材是三层片材
[0148]
[0149]
[0150]
[0151]
[0152]
[0153][0154]
表7
[0155]
实施例8：示例性4层结构的物理性质
[0156]
如上文实施例6的表6中定义的片材#354如上文材料和方法部分中描述的制备。
[0157]
制备第一对照片材(对照-1)，其中第一粘结层和第二粘结层用从morchem ltd.,(barcelona,spain)可得的名称为morchem ps 255 eco cs-95的商业粘合剂替换，并且在中间层和密封片材之间需要与第一粘结层相同的第二粘结层，如表8中示出的。
[0158][0159]
表8
[0160]
为了确定可生物降解的片材的物理性质，使用薄塑料片材的拉伸性质的astm d882标准测试方法在纵向方向(machine direction)和横向方向上测量杨氏模量和断裂应变。
[0161]
结果在下文表9中呈现。
[0162][0163]
表9
[0164]
如表9中可见，与对照片材相比，片材#354在纵向方向和横向方向两者上示出更高的杨氏模量以及在横向方向上示出更高的断裂应变百分比，得到不太脆、更柔韧并且具有噪声降低的层压件。
[0165]
实施例9：示例性5层结构的密封性质
[0166]
如上文实施例7的表7中定义的片材#510如上文材料和方法部分中描述的制备。
[0167]
制备第二对照片材(对照-2)，其中第二粘结层用从morchem ltd.可得的商业粘合剂替换，如表10中示出的。
[0168][0169]
表10
[0170]
为了确定层压件中可生物降解的片材之间的粘合强度，使用粘合剂的抗剥离性的astm d1876标准测试方法(t-peel测试)测量抗剥离性(peel resistance)。
[0171]
结果在下文表11中呈现。
[0172]
片材#剥离测试(gf/英寸)510810对照-2510
[0173]
表11
[0174]
如表11中可见，与对照片材相比，片材#510示出结合强度增加59％。
[0175]
在不存在本文未具体公开的任何一个或更多个要素、一个或更多个限制的情况下，可以适当地实践本文示例性地描述的本发明。除非本文另外指示，否则本文中的值的范围的提及仅仅意图用作单独提及落在该范围内的每个单独的值的简写方法，并且每个单独的值被并入本说明书，如同其在本文被单独地列出。可以以任何顺序进行本文描述的所有方法，除非本文另外指示或另外与上下文明显矛盾。除非另外指示，否则本文提供的任何以及所有实例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅仅意图更好地说明本发明并且不对本发明的范围施加限制。
[0176]
尽管以上实施例已经说明了实施本发明的实施方案的特定方式，但在实践中，本领域技术人员将理解实施本发明的实施方案的替代方式，其在本文未明确示出。应理解，本公开内容将被认为是本发明的原理的示例，并且不意图将本发明限于所说明的实施方案。
[0177]
本领域技术人员将认识到或者能够使用不超过常规的实验来确定本文描述的本发明的具体实施方案的等同物。这样的等同物意图被所附权利要求涵盖。