[发明专利]多部件带、膜、线及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚乳酸（PLA）的共挤出带、膜、线等及其制造方法。

背景技术

聚乳酸具有结构式–[–C(CH₃)–C(O)–O–]_n–，其中n>>1。PLA的主要性能之一为它的可堆肥性（compostable)，即可在酶作用的影响下在堆肥条件堆肥一段时间后降解，使其特别适于应用于一次性物品。其另一主要性能为固有的紫外光稳定性及阻燃性。这使得此材料适于例如作为用于室外及室内用途的毯子的应用。

WO-A-2010/074576描述了基本上由PLA组成的带。发现这类生物可降解性带尤其在农业中的用途，特别是园艺中用于捆绑植物，也可用于绳索及包装用途。

发明内容

本发明的目为提供可用在除了像这样的带的以外的其它用途中的材料。PLA是一种欠缺强度及韧性的材料，这限制了它的应用。WO-A-2010/074576描述的带设法保持所述材料的可堆肥性，且同时给予强度及韧性有大幅增加。然而，这些带限于在一维方向的应用，即，它们仅在拉伸及单方向中有用。

本发明的一个目的为扩展这些已知的带的应用扩到2维及3维的制品，没有注塑或加热成形的PLA部件的缺点，例如差的强度及断裂韧度。尤其地，目的为提供PLA带、膜、线等，其可通过例如由此形成织物，然后所述织物可随后压制模塑成期望的形状，而进一步加工成各种形状的产品。由此获得的这些成型品可堆肥。

US-A-2009/0148715描述了包含无定形及结晶PLA的层合体。这些已知的材料还包含乙烯-丙烯酸酯共聚物。这些材料不是生物可降解的。

US-A-6153276描述了乳酸类聚合物，其在化学方面与PLA不同。

JP-A-2003/170560描述了层合体，其中基层（A）由聚乳酸酯组成，并且通过混合防粘结剂及特定的生物可降解性树脂而获得层（B）。已知的PLA材料的另一个限制为其最高工作温度，一般限于50℃。这限制了这些已知的PLA材料在否则会受益于PLA的可堆肥性的，例如餐饮及食品服务的一次性物品的应用中的使用。因此本发明另一目的为提供一种材料，其可在较高温度使用而不会有变形或其他功能性丧失。

本发明人发现为了满足上述目的及其它目的至少一部分，所述PLA产品应由至少2个相组成的织造或缠绕的带、膜或线构成，各相包含不同类型的PLA，尤其是在软化性能方面不同的PLA组合物，尤其是在根据ISO306如维卡（Vicat）检验定义的软化温度、它们的密封起始温度和/或其（最低）熔融峰部温度方面。这些相可通过共挤压处理而分离为两层，或可在单一层中混合。因此在第一方面中，本发明涉及挤出带、膜或线，包含基于PLA的第一相，尤其第一层，以及同样基于PLA的但具有不同的密封性质的第二相，尤其是第二层。

密封性质的这些差异可表达如下：根据本发明，第二层应具有如通过ASTM F88测得的低于第一层的熔融峰部温度的密封起始温度。通过差示扫描热量计（DSC）确定熔融峰部温度，例如当以10℃/min的加热速度加热，并且为材料开始熔融的第一个峰部（即最低温度）。由于DSC曲线显现出宽的肩部或平坦区（plateau），所以对于一些材料，不可能确定熔融峰部温度。在这些情况下，也可使用第一层的密封起始温度，以使第二层的密封起始温度低于第一层。

或者，第一层与第二层在密封性能的差异可表示为通过ISO306定义的维卡软化点的差异，以根据本发明另一个实施方式，第二层应具有比第一层的维卡软化点低的维卡软化点。维卡软化点是用10N负荷通过具有1平方毫米的圆形或方形截面的平头针刺入样品1mm的深度的温度。该第二相能以分开的层共挤出在该第一相的上面。或者，可将两相都挤出成包括两相的单一层。根据本发明，第一相中的PLA的熔融温度或功能与第二相中的PLA的熔融温度或功能不同。

本发明中使用的用于两相的PLA材料，优选由多于95wt%，更优选多于98wt%的PLA组成。可通过添加其它树脂及作添加剂，例如功能性添加剂，像熔融强度增强剂、紫外光吸收剂、阻隔增强剂、结晶促进剂或阻碍剂、链延长剂、阻燃剂、填剂、塑化剂、发泡剂、增容剂、热稳定剂、润滑剂、抗微生物剂、抗氧化剂、抗静电剂、增韧剂（toughener）、色素、脱模助剂或澄清剂，而改变各相的组成。

本发明的材料以及由其制造的物品生物可降解，意味着他们能在天然存在的微生物，例如细菌、真菌等作用下在一段时间后分解。此外，本发明的材料及物品同样优选可堆肥，意思是它们能以与纸相同或更快的足够高的速度生物降解。