[发明专利]可热密封的生物可降解包装材料，由其制成的包装或容器，及树脂在挤出涂层中的用途

说明书

本发明涉及可热密封的生物可降解包装材料，所述包装材料包含纤维基板和一个或多个挤出到所述基板上的聚合物涂层。本发明还涉及包含根据本发明的包装材料的热密封的容器和产品包装，以及树脂在挤出涂层中的用途，尤其是用于制备根据本发明的包装材料和容器或包装。

产品包装的基于纤维的包装材料，如包装纸或板，通常设置有使得包装紧密的聚合物涂层，并且借助所述聚合物涂层可以通过热密封来封闭包装。类似的涂覆聚合物的纸或板也被用于一次性餐具，如热密封的饮料杯。聚烯烃，如低密度聚乙烯(LDPE)，由于其良好的热密封性而被广泛地用于涂层。然而，普通聚烯烃的缺点在于它们不是生物可降解的。

具有对于许多应用来说足够的相当好的水分和气体阻挡性的聚交酯(PLA)已被用作生物可降解包装材料的涂层聚合物；然而，其使用涉及许多问题。聚交酯本身是硬且脆的，需要高的挤出温度和相当大的层厚度以粘附到包装材料的纤维基板。由于高温，聚交酯有劣化的风险，并且在挤出中，熔融片料的边缘容易撕裂并且针孔容易保留在挤出层中。

为了解决挤出问题，EP-1094944B1公开了内部粘附层，其与外部聚交酯层一起共挤出并且由生物可降解聚合物组成，根据说明书，所述生物可降解聚合物的实例包括一些市售共聚酯，纤维素酯和聚酯酰胺。

在包装材料的外涂层中使用聚交酯的另一个问题是其相当高的熔点，和所得的较差的热密封能力。作为对此的改进，US-2002／0065345A1公开了与聚交酯和增粘剂共混的生物可降解的脂族聚酯，聚交酯在混合物中的份额至少为9％，且增粘剂在混合物中的份额至少为1％。作为合适的脂族聚酯，该公开提及了聚己内酯(PLC)和聚琥珀酸己二酸丁二醇酯(PBSA)。根据该参考文献，混合物可以被挤出成膜，所述膜可以轴向或双轴拉伸并且可以通过层压附着于纤维基板。

US2005／0192410A1描述了聚交酯膜和涂层，其中聚交酯的加工性通过将其与10-40重量％的聚己内酯和5-10重量％的矿物颗粒共混而得到提高。根据该参考文献，混合物可以在挤出涂层中使用，但是没有提及其对纤维基板的粘附或其热密封性。代替地，该参考文献描述了在基板和基于PLA的涂层之间的中间层或在PLA层之上的顶层；参见说明书中的[0039]节。

US2007／0259195A1描述了基于聚交酯的膜，其包含与其共混的0.1-10重量％的生物可降解的聚合物添加剂，该聚合物添加剂的用途是增加聚交酯的结晶度，提高其耐热性。作为这样的添加剂的实例，该参考文献给出了由Far Eastern Textile，Taiwan销售的FEPOL2040和由BASF销售的Ecoflex，两者都包含聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)。根据该参考文献，混合物可以以常规方式挤出到纤维基板上，但是没有提及混合物对基板的粘附或这样获得的涂层的热密封性。然而，在该参考文献中所致力于提高的PLA的耐热性没有暗示热密封性的提高，反而是暗示其减弱。

本发明的发明人的方法是找到一种可以直接挤出到纸或板基板的生物可降解聚合物共混物，以获得适于生物可降解包装且尤其适于生物可降解容器如一次性饮料杯的包装材料。因此目的是用可以以类似方式使用的生物可降解聚合物代替通常的生物不可降解的LDPE，而不需要如EP-1094944B1中的中间粘附层或经由如US-2002／0065345A1中的薄膜层合的加工。

本发明的发明人因此研究聚交酯及其改性，尝试提高其挤出性能、对纸或板的粘附性以及热密封性，以将其变得尤其适于密封的饮料杯。然而，他们面对一个特别的问题：液体从杯子向基于纤维的杯壁材料的毛边渗透(raw-edge penetration)(REP)。REP是已知的现象，该现象已经相当成功地由纤维基板中特制的施胶组合物克服。这样的施胶组合物在本领域中是已知的并且可以结合本发明使用。然而，由于与LDPE相比聚交酯的粘附性较弱，在纤维基板和挤出的涂层之间倾向于存在液体渗透到包装材料的路径。未被聚合物填充的微孔被假定为问题的根本原因。在热咖啡的情况中REP问题尤其有害，热咖啡沿着在杯壁中的竖直的热封玷污白色杯材料，因此以市场无法接受的方式损坏杯子的外观。

本发明解决的问题是提供涂有聚合物的生物可降解包装材料，其中含有聚交酯共混物的涂层具有提高的对纤维基板的粘附，同时具有降低的向包装材料的毛边渗透。根据本发明，解决方案为包装材料包括与纤维基板直接接触的至少一个挤出的聚合物涂层，所述聚合物涂层含有至少70重量％的聚交酯和至少5重量％的聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)或其衍生物。