CN101868347A - 具有阻隔性能的环保型多层柔性薄膜 - Google Patents

具有阻隔性能的环保型多层柔性薄膜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有阻隔性能的多层薄膜，所述薄膜具有由生物基薄膜制作的一层或多层。在一个方面，印刷网包括生物基薄膜。在一个方面，阻隔网包括生物基薄膜。在一个方面，生物基粘附剂将所述印刷网粘附于所述阻隔网。所述生物基薄膜可以包括纸、PCR、聚交酯或聚羟基脂肪酸酯。与现有技术的石油基薄膜不同，本发明的生物基薄膜是由可再生资源制作的并且是可生物降解的。

Description

具有阻隔性能的环保型多层柔性薄膜
技术领域
本发明的一个实施例涉及一种可以用于包装食品的可生物降解的、生物基的柔性包装材料，并涉及制作所述生物基的包装材料的方法。本发明的另一个实施例涉及一种可以用于包装食品的包括消费者使用后的再生纤维的多层薄膜。
背景技术
相关技术的说明
由源于矿物燃料的石油基的产品制作的多层薄膜结构通常被用于需要优良的阻隔、密封和图形性(graphics-capability)等性能的柔性包装。为了保护包装内部的产品不受光、氧气或水分的损害，一层或多层的阻隔性能是重要的。例如对于食品的保护，如果现有的阻隔性能不足，则该食品将可能面临风味损失，老化或变质风险，因而存在这样的需要以防止例如光、氧气或水分的物质渗透包装。此外，阻隔性能还防止产品不合时宜地渗出至包装的外部。例如，像薯片的油性食品可能会将一些油渗出至包装薄膜。为了确保柔性包装形成气密封或真空密封，密封性能是重要的。没有真空密封，由薄膜提供的任何阻隔性能就不能有效地抑制包装中的产品与外界之间的氧气、水分或香味的渗透。图形性是需要的，因为它可以使消费者快速地确定产品是不是他或她正在寻找准备购买的，它为食品生产商提供了一种方式来标记被包装的食品的营养含量，并且它可具有价格信息，例如将条形码设置于产品上。
现有技术用于包装薯片和类似产品的多层或复合薄膜如图1所示，图1是显示每个独立存在的层的多层薄膜100的剖面示意图。这些层中的每一层以一定方式起作用以提供所需要的阻隔、密封和图形性等性能。例如，图形层114通常用于图形的显示，该图形可以被反向印刷并通过透明的外部基层112观察。除非另有说明，在本说明书中使用相同的标号以说明相似或相同的部件。外部基层112通常是定向聚丙烯(“OPP”)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)。设置在内部基层118上面的金属层提供所需要的阻隔性能。现有技术中已经发现且已知的是，金属化例如OPP或PET的石油基聚烯烃，将通过薄膜的水分和氧气的透过率减少大约三个数量级。由于石油基OPP的低成本，它通常用于基层112，118。设置于OPP层118上面的密封层119可以在低于OPP熔点的温度形成真空密封。低熔点的密封层119是需要的，这是因为熔化金属化的OPP以形成密封可能对阻隔性能具有不利的影响。典型的现有技术的密封层119包括乙烯-丙烯共聚物和乙烯-丙烯-丁烯-三元共聚物。需要通常是聚乙烯挤出物的粘附层或层合层115以将外部基层112与产品侧的内部基层118粘附。从而，在复合或多层薄膜中通常需要至少两层的石油基的聚丙烯基层。
用于包装的其它材料通常是例如聚酯、聚烯烃挤出物、粘附剂层合层和其它类似的材料的石油基材料，或上述这些材料的分层组合。
图2示意性说明了材料的形成，其中分别制作包装材料的OPP层112，118，随后在挤出层合机200上形成最终材料100。当OPP层118从卷轴218送入时，具有图形114的OPP层112从卷轴212送入，所述图形114首先通过例如柔性版或照相凹版的已知的制图应用方法施加，。同时，用于PE层合层115的树脂被送入供料斗215a并通过挤出机215b，在此它将被加热至600℉并在机头215c被挤出为熔融聚乙烯115。这一熔融聚乙烯115以与石油基OPP材料112，118被送入的速度相一致的速度被挤出，以夹在这两种材料之间。随后，分层材料100在冷却鼓220和夹紧滚筒230之间传送，确保随着它被冷却形成平滑的层。层合机滚筒之间的压力通常沿着材料的宽度每线性英寸被设定在0.5至5磅之间。大的冷却鼓220由不锈钢制成并被冷却至50至60℉，使得当材料被快速冷却时，没有冷凝物形成。较小的夹紧滚筒230通常由橡胶或其它弹性材料形成。注意在分层材料100已经通过所述滚筒之后，分层材料100与冷却鼓220保持一段时间的接触，以使树脂有时间充分地冷却。随后，所述分层材料可以被缠绕成卷(未明确显示)用于将它传送到将被用于包装的位置。通常，当材料被卷起来运输时形成如宽的薄片状的材料是经济的，所述宽的薄片随后可以使用薄的纵切刀片切成所需要的宽度。
一旦所述材料形成并被切成所需要的宽度，它可以被装载至垂直、成型、填充和密封机用于包装需要使用这种方法来包装的许多产品。图3显示了可以用于包装例如薯片的零食食品的示意性的垂直成型、填充和密封机。这一附图是简化的，并且没有显示通常围绕在这种机器周围的柜式和支撑结构，但它很好的显示了所述机器的工作方式。包装薄膜310从薄膜的卷轴312获取并通过张紧轮314保持拉紧。随后，所述薄膜越过成型器316，所述成型器引导所述薄膜围绕产品传送圆筒318形成垂直管。这个产品传送圆筒318通常具有圆形或有点椭圆形的横截面。随着包装材料管通过驱动带320向下拉，薄膜的边缘沿着它的长度通过垂直密封机322被密封形成后密封324。随后，所述机器对所述管施加一对热密封钳夹326以形成横向密封328。这个横向密封328作为密封钳夹326下面的包装330的顶部密封并作为在钳夹326上面正被填充和形成的包装332的底部密封。在横向密封328已经形成之后，沿着密封区域进行切割以将封条上面部分完成的包装332与封条328下面的已完成的包装330分开。随后，薄膜管向下拉以拉出另一段包装长度。在密封钳夹形成每个横向密封之前，要被包装的产品通过产品传送圆筒318落入并被保持在横向密封328上面的管中。
与其它类型的包装相比，现有技术石油基的柔性薄膜包括了要产生废弃物的相对小的部分。因此，由于收集、分离和清理使用过的柔性薄膜包装需要能源，它的再生是不经济的。此外，由于石油基薄膜是环境稳定的，石油基薄膜具有相对低的降解速度。因此，与规定的垃圾源头随意分离的丢弃的包装可能在相对很长的时间内看来是难看的垃圾。此外，这些薄膜可能在垃圾填埋场中残存很长时间。石油基薄膜的另一个缺点是它们由石油制成，而石油被许多人认为是有限的，不可再生的资源。此外，石油基薄膜的价格是不稳定的，这是由于它受石油价格的约束。因此，需要存在一种由可再生资源和/或由再生材料制作的可生物降解的柔性薄膜。在一个实施例中，这种薄膜应该是食品安全的并且具有必不可少的阻隔性能以将低水分的耐储存食品储存一段时间而不会使产品变质。薄膜应该具有必备的密封性和摩擦系数，以确保它用于现有的垂直成型、填充和密封机。此外，当使用再生材料时，所述薄膜将会减少制作所述薄膜需要的石油基聚烯烃的量。
发明内容
本发明的一个实施例涉及具有阻隔性能的多层薄膜，其中两层或多层中的一层包括生物基薄膜。一方面，本发明的多层包装薄膜具有包括生物基薄膜的外层，粘附至所述外层的粘附层和包括具有阻隔性能的生物基薄膜的产品侧层。一方面，所述生物基薄膜选自包括消费者使用后的再生纤维的纸，聚交酯(PLA)和聚羟基脂肪酸酯(PHA)。一方面，所述粘附层包括生物基薄膜。因此，本发明提供了一种实质上由可再生资源制成的具有阻隔性能的多层薄膜。此外，在一个实施例中，薄膜的实质部分是可生物降解的。
在另一个实施例中，层合层包括具有所需要的流动性的聚合物，，所述的流动性使得在密封过程中随着层合层中的聚合物流横向移动施加由密封钳夹所提供的压力和热量可以引起较多的层存在的区域中的层合薄膜厚度的变薄和有较少的层存在的相邻区域中的层合薄膜厚度的变厚。这个实施例减少或消除了具有可接受的阻隔性能的纸基食品容器的毛细空隙，其使用较少石油基聚烯烃提供了高度的密封性能。
本发明的上述和其它的特点和优点将会在下面的详细描述中变得更加明显。
附图说明
被认为是本发明的特性的新颖性特点在所附的权利要求中列出。不过，通过参考以下对说明性的实施例的详细描述并组合附图阅读时，可以更好地理解本发明本身及其优选实施方式、进一步的目的及其优点，其中：
图1显示了现有技术的包装薄膜的示意性的剖视图；
图2显示了现有技术的包装薄膜的示意性的形成过程；
图3显示了现有技术中已知的垂直成型、填充和密封机；
图4a显示了根据本发明的一个实施例制作的复合多层包装薄膜的放大的示意性剖视图；
图4b显示了根据本发明的一个实施例制作的复合多层包装薄膜的放大的示意性剖视图；
图5a显示了根据本发明的一个实施例制作的多层包装薄膜的放大的示意性剖视图；
图5b显示了根据本发明的一个实施例制作的多层包装薄膜的放大的示意性剖视图；
图6a显示了根据本发明的一个实施例使用再生材料制作的多层包装薄膜的放大的示意性剖视图；
图6b是现有技术的密封过的包装的放大的顶部剖视图，显示了容易发生针孔泄漏的翅片密封包装上的问题区域；
图7a显示了根据本发明的一个实施例使用再生材料制作的多层包装薄膜的放大的示意性剖视图；
图7b显示了根据本发明的一个实施例的层合包装薄膜的三层交汇点的放大的顶部剖视图；
图7c显示了根据本发明的一个实施例使用再生材料制作的多层包装薄膜的放大的示意性剖视图；和
图8显示了根据本发明的可替换的实施例使用再生材料制作的多层包装薄膜的放大的示意性剖视图。
发明详述
本发明的一个实施例涉及使用生物基薄膜作为多层柔性薄膜包装中的至少两层薄膜层。在此使用的术语“生物基薄膜”意思是聚合物薄膜，其中至少重量比80％的所述聚合物薄膜源于非石油原料或可生物再生的原料。在一个实施例中，生物基薄膜的大约20％包括传统的源于石油的聚合物。
使用生物基塑料薄膜的一个问题是，这种薄膜的水分阻隔和氧气阻隔性能差。因此，前述的这种薄膜不能专门用于包装。此外，与用于柔性薄膜包装的OPP相比，许多可生物降解的薄膜更脆且更硬。因此，与现有技术的石油基薄膜相比，专门由可生物降解的薄膜制作的容器的操作相对会噪音多些。许多这种问题可以通过使用“复合”薄膜被最小化或被消除。
本发明的另一个实施例涉及使用包括再生材料的生物基薄膜作为多层柔性薄膜包装中的薄膜层的至少一层。在一个实施例中，本发明涉及包括外部纸层的柔性薄膜，所述外部纸层包括消费者使用后的再生(“PCR”)纤维。在此使用的术语“PCR纤维”是指由再生纸制作的纤维。在此使用的术语“PCR纸”指由包括PCR纤维的纤维素基材料制作的纸。
图4a显示了根据本发明的一个实施例的使用再生材料制作的多层包装薄膜400a的放大的示意性剖视图。图4a中描述的多层薄膜400a是复合薄膜，因为它包括可生物降解的、生物基薄膜402a和稳定的、金属化的OPP薄膜418，其中所述生物基薄膜包括PCR纸形式的再生材料。可以用于本发明的具有密封层419的金属化的OPP薄膜418的例子包括从北金斯顿(North Kingstown)的Toray塑料公司获得的PWX-2，PWX-4，PWS-2薄膜或从Exxon-Mobil化学公司获得的RI或MU-842，Met HB，或METALLYTE薄膜。
在图4a所示的实施例中，外部基层402a包括PCR纸。在一个实施例中，外部基层402a包括食品安全的PCR纸。在此使用的“食品安全的PCR纸”被定义为没有任何可能从用于食品包装的再生纸中渗透至食品的有害的或有毒物质(例如荧光增白剂)。美国食品和药品管理规则21CFR176.260禁止任何可能从用于食品包装的再生纸中渗透至食品的有害的或有毒物质的存在。食品安全的PCR纸可以由例如美国申请公开号2005/0194110和美国专利号6,294,047和6,387,211所示的再生纸基的原料制作。本说明书中提及的任何“PCR纸”也明确意味着包括“食品安全的PCR纸”。
在通常和传统的造纸加工的湿混阶段，可以将PCR纸纤维添加至原生纸纤维。PCR纤维或PCR和原生纤维沿着鼓型辊被干燥以形成纸片。从而，PCR纤维取代所有原生纤维的一部分。在一个实施例中，外部基层402a包括PCR纸，其中所述PCR纸还包括占外部基层402重量比约5％至约100％之间的PCR纤维。此外，在一个实施例中，本发明包括具有PCR纸的多层薄膜400a，其中所述多层薄膜400a包括占所述多层薄膜400a总重量约1.25％至约70％的PCR纤维。
与薄膜的厚度以“量规”测定的塑料薄膜片不同，纸的厚度以每令(ream)磅测定，并指432,000平方英寸的薄膜的重量。在一个实施例中，外部基层402a在每令约15磅至约30磅之间。在一个实施例中，PCR纸占层合薄膜400a重量比的约25％至约70％，且优选占重量比的约50％。
PCR纸片可以类似于大多数热塑性塑料聚合物加工成多层薄膜的方式被加工。例如，在一个实施例中，PCR纸被传送至用于印刷和层合的转换器。再次参看图4a，图形414a被印刷在外部基层402a的外侧。印刷可以通过任何传统的印刷加工(柔性版，照相凹版，胶版印刷等)进行。使用再生纸薄膜的一个问题是，这样的薄膜的水分阻隔和氧气阻隔性能差。因此，目前这样的薄膜不能专门用于包装低水分的耐储存的食品。
因此，使用传统的挤出层合(使用熔融聚乙烯或类似材料)或使用粘附层合(溶剂或无溶剂)，可以使用层合层415将PCR纸片402a“粘附”至金属化的OPP薄膜418或其它具有密封层419的阻隔性能层。
在图4a所示的一个实施例中，内侧的密封层419可以向上折叠，并且随后自身密封以形成具有用于后密封的翅片密封的管。所述翅片密封通过对薄膜施加热和压力实现。可选择地，可以在接近或在图形层414的上面，在PCR片402a的需要部分提供热条纹以获得将要使用的搭接密封。
现有技术的外侧薄膜112，层合层115和内部基层118(如图1显示)大约每个占包装薄膜重量的三分之一。在一个实施例中，本发明的多层薄膜400a包括占多层薄膜400a重量比的50％的外侧PCR纸402a(如图4a显示)。因此，与需要在现有技术中使用的OPP薄膜相比使用了较少的OPP薄膜，从而减少了矿物燃料资源的消耗。
在一个实施例中，在层合层415，金属化的OPP层418和密封层419中使用的聚烯烃薄膜的总厚度小于2.0mil(千分之一寸)，且优选小于1.5mil。例如，参看图4a，在一个实施例中，层合层415具有约70gauge的厚度，金属化的OPP层418和密封层一共具有约70gauge的厚度，使得总聚烯烃的厚度是约1.4mil。
在一个实施例中，本发明提供了包括PCR纸的薄膜，其中所述薄膜比现有技术的薄膜少了25％至70％的聚烯烃同时还具有可接受的氧气和水分阻隔性能。在此使用的具有可接受的氧气阻隔性能的薄膜具有低于约150cc/m2/天的氧气透过率(ASTM D-3985)。在此使用的具有可接受的水分阻隔性能的薄膜具有低于约5g/m2/天的水蒸汽透过率(ASTM F-1249)。在此使用的阻隔性能层包括具有可接受的水分和氧气阻隔性能的薄膜。
图4b显示了根据本发明的一个实施例制作的复合的多层包装薄膜400b的放大的示意性剖视图。此处，外部透明基层包括取代了图1描述的定向石油基聚丙烯112的可生物降解的、生物基薄膜402b。
在一个实施例中，可生物降解的、生物基薄膜402b包括聚乳酸(polylactic acid)，同样已知为聚交酯(“PLA”)，它是可生物降解的、热塑性的、源于乳酸的脂肪族聚酯。聚交酯(PLA)可以容易地通过使用催化剂和加热使交酯/乳酸开环聚合为PLA以高分子量形式制备。
PLA可以由包括大豆的植物基的原料制备，如美国专利申请公开号20040229327所示，或通过例如玉米淀粉或其它例如玉米、小麦或甜菜的植物基的原料发酵的农业副产品制备。PLA像大多数的热塑性聚合物一样可以加工成薄膜。PLA具有类似于PET的物理性能并具有优良的透明度。PLA薄膜在美国专利号6,207,792中描述，并且PLA树脂可从明尼苏达州，明尼通卡(Minnetonka)的Natureworks公司(http://www.natureworksllc.com)获得。PLA降解为二氧化碳和水。
在一个实施例中，可生物降解的、生物基薄膜402b包括可从以色列，Decatur的Archer Daniels Midland公司获得的聚羟基脂肪酸酯(“PHA”)。PHA是属于聚酯类的聚合物并且可以通过微生物(例如真养产碱菌(Alcaligenes eutrophus))作为蓄能形式制备。在一个实施例中，PHA的微生物的生物合成起始于两个分子的乙酰辅酶A(acetyl-CoA)的缩合以提供乙酰乙酰辅酶A(acetoacetyl-CoA)，所述乙酰乙酰辅酶A随后被还原为羟丁酰辅酶A(hydroxybutyryl-CoA)。随后，羟丁酰辅酶A用作单体以聚合PHB，它是PHA的最常见的类型。
图4b描述的层合薄膜可以通过将可生物降解的生物基薄膜402b挤出为薄膜片来制备。在一个实施例中，生物基薄膜402b已经以机器方向或横向被定向。在一个实施例中，生物基薄膜402b包括双向薄膜。这种双向薄膜可从韩国的SKC公司获得用作PLA薄膜。在一个实施例中，使用的PLA薄膜402b具有70gauge至120gauge之间的厚度。虽然PLA薄膜是本申请中所指的最常见的生物基薄膜，但是提供这种薄膜仅仅是作为生物基薄膜的例子并且这一公开绝不是解释为仅限于PLA。因此，除非要说明PLA的特殊性能，术语“PLA薄膜”和“生物基薄膜”应该被解释为在整个说明书中是可互换的。图形414通过例如柔性版或照相凹版等已知的图形应用方法被反向印刷在可生物降解的、生物基薄膜402b上以形成图形层414。随后，这一图形层414通过通常是聚乙烯挤出物的层合层415被“粘附”到产品侧的金属化的OPP薄膜418。从而，可生物降解的印刷网(print web)取代了现有技术的OPP印刷网。在一个实施例中，生物基薄膜402b包括多层以提高印刷和摩擦系数的性能。在一个实施例中，生物基薄膜402b包括一层或多层PLA。
在如图4b所示的实施例中，内侧密封层419可以向上折叠并且随后自身密封以形成用于后密封的具有翅片密封的管。所述翅片密封通过对薄膜施加热量和压力实现。可选择地，可以在生物基薄膜402b的需要部分提供热条纹以获得将要使用的搭接密封。
可以用于本发明的具有密封层419的金属化的OPP薄膜418的例子包括可以从北金斯顿(North Kingstown)的Toray塑料公司获得的PWX-2，PWX-4，PWS-2薄膜或从Exxon-Mobil化学公司获得的RI或MU-842，Met HB或METALLYTE薄膜。
图4b中描述的层合薄膜是复合薄膜，因为它既包括可生物降解的、生物基薄膜402b，又包括稳定的、金属化的OPP薄膜418。然而，本发明的一个优点是外部的PLA薄膜402b可以被制作的比现有技术的外部薄膜稍厚，以最大化的使用生物基薄膜402b并将整个包装的生物降解能力最大化，同时保留已经被消费者所知的“包感(bag feel)”性能。例如，现有技术的外侧薄膜112，层合层115和内部基层118大约是每个占包装薄膜重量比的三分之一，在一个实施例中，本发明的层合薄膜包括具有占总包装薄膜重量比50％的外侧生物基薄膜402b，占重量比20％的层合层415和占重量比30％的内部OPP基层418。因此，与需要在现有技术中使用的OPP薄膜418相比使用了较少的OPP薄膜418，从而减少了矿物燃料资源的消耗。在一个实施例中，与现有技术的薄膜相比，本发明提供了具有至少低于1/4且优选1/3至低于1/2的矿物燃料基的碳(fossilfuel-based carbon)的复合薄膜，且具有可接受的阻隔性能。
图4b中描述的复合薄膜具有很多优点。第一，例如PLA的可生物降解的薄膜402b可制作优良的印刷网。与聚丙烯不同，PLA在分子结构中具有氧。所述的氧本质上可以提供便于油墨粘附的高表面能，从而与现有技术的石油基的OPP薄膜相比，减少了制备印刷薄膜需要的预处理的量。第二，可以使用与用于制作现有技术的薄膜相同的现有的原料来制作所述薄膜。第三，复合薄膜使用了比现有技术的薄膜低25％至50％的石油。第四，所述薄膜可部分地生物降解，这有助于减少难看的垃圾。
图5a显示了根据本发明的一个实施例制作的多层包装薄膜的放大的示意性剖视图。在此，内部基层包括薄的金属化的阻隔/粘附改进薄膜层516a，该薄的金属化的阻隔/粘附改进薄膜层516a邻近于例如PLA的可生物降解的、生物基薄膜518a而不是图1，图4a和图4b中描述的定向聚丙烯118，418。
连接层(未显示)可以被设置在金属化的阻隔/粘附改进薄膜层516a和生物基薄膜层518a之间。连接层可使得可能不兼容的层粘附在一起。所述连接层可以选自顺丁烯二酸酐，乙烯丙烯酸甲酯(“EMA”)和乙烯醋酸乙烯酯(“EVA”)。
邻近生物基薄膜518a的金属化的阻隔/粘附改进薄膜层516a可以是选自聚丙烯，乙烯/乙烯醇共聚物(“EVOH”)，聚乙烯醇(“PVOH”)，聚乙烯，聚对苯二甲酸乙二酯，尼龙和纳米复合涂层中的一种或多种聚合物。所述金属化的阻隔/粘附改进薄膜层516a可以使用例如LDPE的任何适合的粘附剂515a粘附于生物基印刷网502。
下面根据本发明的多个实施例描述了EVOH分子式。
Figure GPA00001111551200091
[Ethylene]-[vinyl alcohol]
用于本发明的EVOH分子式范围从低水解EVOH至高水解EVOH。在此使用的低水解EVOH对应于当n＝25时的上述分子式。在此使用的高水解EVOH对应于当n＝80时的上述分子式。高水解EVOH提供氧气阻隔性能但是更难于加工。当金属化后，EVOH提供了可接受的水分阻隔性能。EVOH可以与PLA518共同挤出并且随后EVOH可以通过包括真空沉积的本领域中已知的方法被金属化。
在一个实施例中，金属化的薄膜516包括厚度小于约10gauge且优选厚度在约2至4gauge之间的金属化的PET516。所述PET可以与PLA518共同挤出，并且随后所述PET可以通过现有技术中已知的方法被金属化。在一个实施例中，金属化的薄膜516包括作为液体被施加于PLA且随后被干燥的PVOH涂层。
在一个实施例中，一层或两层生物基薄膜502，518仅仅包括PLA。可选择地是，在薄膜制作加工的过程中，可以将添加剂添加至印刷网生物基薄膜502或阻隔网生物基薄膜518以改进例如生物降解速度的薄膜性能。例如，可生物降解的PLA的降解速度相对缓慢。因此，垃圾碎片在一段时间内仍然可见。为了加速PLA的分解，可以将淀粉添加至原料聚合物以改进最终薄膜的生物降解能力。在一个实施例中，一个或两个生物基薄膜502，518包括占薄膜重量比约1％至约65％的淀粉。所述淀粉将使定向PLA薄膜分解为较小的块(大约类似于人咀嚼的食品)。随后，这些较小的碎片作为垃圾在环境中将远不可见，并且由于较大的表面积将降解的更快，这是因为较大的边缘面积使得水分渗入多层薄膜层之间并快速地分解所述薄膜层。虽然，上面讨论的淀粉的添加涉及两层基层502，518，但是可以将淀粉混入任何包括下面讨论的任何生物基粘附层的生物基层。还可以将淀粉混入任何挤出连接层/粘附层。
在一个实施例中，使用的淀粉包括由已加工的食品中回收的淀粉。例如，当马铃薯被切片制作薯片时，在油炸马铃薯切片之前，已切片的马铃薯通常被清洗以去除表面淀粉以避免马铃薯切片粘附在一起。从马铃薯切片清洗掉的淀粉可以被回收并混入任何PLA基层。因此，由于一部分薄膜可以由回收的马铃薯淀粉制作，这个实施例既有利地减少了垃圾处理成本，并且同时又减少了用于包装薄膜所需要的PLA的数量。由于淀粉和PLA都是生物聚合物，因此它们是兼容的。当然，举出再生淀粉的这一例子是出于说明而非限制的目的。
PLA基的薄膜最终分解为CO2和H2O。生物基薄膜的降解还可以通过添加各种过渡金属硬脂酸盐(钴，镍等)来提高，但是由于淀粉也可以分解并没有残留，因此淀粉的使用将是优选的。在一个实施例中，一层或两层生物基薄膜502，518具有占薄膜重量比约5％的硬脂酸盐添加剂。一种或多种硬脂酸盐添加剂可以选自铝，锑，钡，铋，镉，铈，铬，钴，铜，镓，铁，镧，铅，锂，镁，汞，钼，镍，钾，稀土元素，银，钠，锶，锡，钨，钒，钇，锌或锆。这些添加剂被冠以TDPA商标并可从美国德克萨斯州酷睿(Conroe)的EPI公司获得。在一个实施例中，一层或两层生物基薄膜502，518包括光催化剂。光催化剂在本领域中是已知的并通常用于6-组(6-pack)饮料罐容器环，当暴露于阳光时便于打开。
此外，可以使用的一种或多种适合的共聚物添加剂作为相容剂以改进生物基薄膜502，518和其它薄膜层之间的相容度，其选自甲基丙烯酸乙烯酯(ethylene methlacrylate)和苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(例如商标KRATON)。例如，可以使用这种共聚物添加剂以改进层合薄膜的热密封性能。所述共聚物添加剂还可以改进层合粘附力以帮助可生物降解的薄膜印刷网更好地粘附于OPP阻隔网，或帮助生物基薄膜印刷网更好地粘附于生物基阻隔网。还可以使用添加剂使得例如层合层的可生物降解的添加剂可以被使用。还可以提供一层可选择的密封层519。
现有技术的外侧薄膜112，层合层115和内部基层118(如图1所示)大约每个占包装薄膜重量比的三分之一，在一个实施例中，本发明的多层薄膜500a包括两个生物基层502，518(如图5a所示)，两个生物基层502，518共同占多层薄膜500a重量比的约35％至约75％。因此，本发明的一个实施例提供了一种包括两个生物基薄膜层的生物基多层薄膜，其中所述多层薄膜比现有技术的薄膜少用了超过60％的矿物燃料基聚烯烃，该实施例提供了可生物降解的薄膜，并具有可接受的氧气和水分阻隔性能。
在图5a中描述的多层薄膜500a的一个实施例中，用于层合层515a的聚烯烃薄膜的总厚度是大约70gauge或更小，使得聚烯烃的总厚度小于约0.7mil。
图5b显示了根据本发明的一个实施例制作的多层包装薄膜的放大的示意性剖视图。在此，所述多层薄膜包括生物基粘附层515b。在此使用的术语“生物基粘附层”意思是聚合物粘附层，其中至少约80％重量比的聚合物层源自非石油或可再生原料。所述粘附层515b可以包括任何适合的可生物降解的粘附剂，例如从加蓬(Ga)Bainbridge的DaniMer Scientific公司或从意大利诺瓦腊(Novara)的Novamont的Mater Bi公司获得的改性PLA生物高聚物26806。在一个实施例中，可以使用淀粉基粘接剂。
添加剂还可以通过传统的铝蒸汽沉积法帮助可生物降解的薄膜金属化以制作可以为可生物降解的薄膜提供阻隔性能的可生物降解的阻隔网。例如PLA的可生物降解的薄膜和生物基薄膜是公知的具有较差的阻隔性能。在此使用的术语“添加剂”不限于化学添加剂并且可以包括表面处理，所述表明处理包括但不限于电晕处理。
在一个实施例中，生物基薄膜518b包括提供阻隔保护的纳米涂层517。在此使用的纳米涂层包括纳米粘土，纳米复合物或纳米复合涂层和任何必要的粘合剂。纳米复合物在现有技术中是已知的，如美国专利号7,223,359中举例说明的，其通过参考在此结合。在一个实施例中，生物基薄膜包括提供阻隔性能的纳米粘土。根据本发明的纳米粘土包括分层的硅酸盐片，例如蛭石，铝矽酸盐，沸石，斑脱土，蒙脱石，高岭石，矾土，绿脱石，贝得石，水硼钙钾石，锂蒙脱石，皂石(sponite)，汉克脱石(laponite)，锌蒙脱石，含水云母，绿泥石，麦羟硅钠石，水羟硅钠石，伊利石和它们的混合物。可以使用本领域中已知的多种聚合物基体作为粘附剂以将纳米粘土或纳米复合物成分“粘附”在一起，所述粘附剂包括但不限于丙烯酸乳液，苯乙烯合金树脂和聚氨酯。
纳米涂层有利地提供了具有平的、薄的、非常大的纵横比的显微级的纳米颗粒结构，以抑制例如氧气和水蒸汽等其它分子透过所述结构。
在一个实施例中，可以与目前用于将油墨层施加至薄膜网的图形施加方法相同的形式添加纳米涂层或纳米粘土。例如，通过参考在此将其全部结合的美国专利第6,232,389号公开了一种涂层组分，其包括在可被用作涂层并被干燥的弹性聚合物中充分分散的剥离型层状硅酸盐。在一个实施例中，以每平方米的面积低于约15g的涂覆速度施加所述涂层，较优选低于约10g/m2，且更优选低于约8g/m2。PLA的游离氧意思是它对于这种涂层的施加具有天然的亲合力。在一个实施例中，在薄膜制作过程中，将纳米粘土作为添加剂添加至生物基薄膜。
在一个实施例中，纳米复合物的层状硅酸盐片包括形成了基本是圆柱形或球形结构的硅酸铝。耦合在一起的数百个这样的结构可以形成非常难于渗透氧气或水分子的长的、薄的管。在一个实施例中，纳米复合物包括足够小的气孔尺寸，使得氧气和/或水分子通过纳米复合物气孔的移动足够缓慢以保护低水分食品成分的货架期，例如薯片在具有阻隔性能的包括纳米复合物的可生物降解的层合包装中保存2个月或多个月。在一个实施例中，所述片紧密地粘附在一起，使得实质上没有氧气或水分子进入的管开口。在一个实施例中，纳米复合物包括与氧或水反应的清除剂(scavenger)。在一个实施例中，纳米复合物包括例如铁的清除剂。
在一个实施例中，阻隔层包括金属化的纳米涂层。例如纳米粘土或纳米复合物的纳米涂层517可以通过任何适当的方法施加于任何适合的薄膜层518b。随后，可以通过本领域中已知的蒸汽沉积方法施加铝或其它适合的材料以在纳米涂层517的上面提供金属化层516b。由于PLA是易吸湿的热塑性塑料，PLA薄膜容易与水分接触随之膨胀。因此，当相邻的PLA层暴露于水分时，直接位于PLA薄膜上面的金属化涂层在金属化之后具有极大的破裂的可能。由于裸露的80gauge的PLA薄膜具有大约170g/m2/天的水蒸汽透过率，它不能提供所需要的低于5g/m2/天的水蒸汽透过率。因此，类似地，破裂的金属化涂层将不能提供具有所需要的阻隔性能的薄膜。然而，如果将纳米涂层517施加于PLA层518b，并将所述纳米涂层金属化，可以相信所述金属中的任何随后的破裂将对薄膜的阻隔性能基本没有影响，这是因为阻隔性能由下面的纳米涂层提供的。
下面的表1描述了被记录的在不同条件下的各种生物基薄膜的水蒸汽透过率。试验条件的相对湿度，进行试验的温度和每分钟标准立方厘米的流速被记录在下表中。所有的PLA印刷网和衬垫网(backing web)薄膜是80gauge的薄膜。术语“粘合剂”意思是例如使用ROBOND的传统的粘合剂。改进的PLA粘合剂意思是使用来自DaniMer公司的改进的PLA生物聚合物26806。如果被测定或观察，印刷网和衬垫网之间的粘附强度同样在下面提供。观察记录是“好”是指多层之间不会被手剥离分开并且没有明显气袋或其它缺陷。记录是“-”是指测定或观察没有被记录。数值是以每英寸的克数真实记录的粘附强度。
样品1-2表示使用粘附层粘附于PLA印刷网的涂覆有氧化铝的PLA层的水蒸汽透过率。
样品3-4表示将氧化铝涂覆至两个PLA层的水蒸汽透过率。
样品5-12表示各种金属化的吹塑PLA层的水蒸汽透过率。
样品13-24表示各种双轴定向的金属化的PLA层的水蒸汽透过率。
样品25-29表示涂覆有纳米复合物的PLA的水蒸汽透过率。使用的纳米复合物涂层是来自InMat公司的NANOLOK3575。样品29具有3.6g/m2的涂层重量。其它样品的涂层重量未被记录。
样品30-40表示没有施加任何阻隔保护材料的“裸露的”PLA层的水蒸汽透过率。所有的160gauge的PLA在样品32-38中试验，单独一个80gauge的层在样品39-40中试验。
                表1.水蒸汽透过率的测定
  样品号   WVTRg/m2/天 印刷网   粘附层   衬垫网   RH(％)   T(℃)   Q(SCCM)   粘附力(g/in)
  1   31.25   PLA   粘附剂   AlO(x)PLA   72.80   37.5   29.70   好
  2   32.06   PLA   粘附剂   AlO(x)PLA   75.06   37.5   36.58   好
3 10.34   AlO(x)PLA   粘附剂   AlO(x)PLA   84.25   37.5   32.25   好
4 10.66   AlO(x)PLA   粘附剂   AlO(x)PLA   87.13   37.5   31.97   好
5 9.11 无 无   金属化的PLA(吹塑) 79.21 37.5 10.50 n/a
6 10.64 无 无   金属化的PLA(吹塑) 82.54 37.5 10.69 n/a
7 5.14 PLA 粘附剂   金属化的PLA(吹塑) 81.03 37.5 10.60 好
8 5.95 PLA 粘附剂   金属化的PLA(吹塑) 83.93 37.5 10.44 好
  样品号   WVTRg/m2/天 印刷网   粘附层   衬垫网   RH(％)   T(℃)   Q(SCCM)   粘附力(g/in)
9 6.12 PLA 粘附剂   金属化的PLA(吹塑) 83.07 37.5 9.94 好
10 5.29 PLA 粘附剂   金属化的PLA(吹塑) 86.95 37.5 10.55 好
11 16.87 PLA   改进的PLA   金属化的PLA(吹塑) 90.00 37.5 10.00   容易用手剥离
12 15.26 PLA   改进的PLA   金属化的PLA(吹塑) 90.00 37.5 1O.00   容易用手剥离
  13   1.13   无   无   金属化的PLA   80.54   37.5   10.18   n/a
  样品号   WVTRg/m2/天 印刷网   粘附层   衬垫网   RH(％)   T(℃)   Q(SCCM)   粘附力(g/in)
  14   0.96   无   无   金属化的PLA   80.03   37.5   10.25   n/a
  15   0.49   PLA   粘附剂   金属化的PLA   76.72   37.5   10.22   好
  16   0.51   PLA   粘附剂   金属化的PLA   78.65   37.5   10.26   好
  17   0.79   PLA   粘附剂   金属化的PLA   79.70   37.5   10.45   好
  18   0.79   PLA   粘附剂   金属化的PLA   82.68   37.5   13.14   好
  19   1.12   PLA   粘附剂   金属化的PLA   83.65   37.5   10.44   好
  20   1.38   PLA   粘附剂   金属化的PLA   87.22   37.5   10.37   好
  21   0.52   无   无   金属化的PLA   66.61   30.3   10.84   n/a
  22   0.42   无   无   金属化的PLA   67.04   30.3   10.39   n/a
  23   1.91   无   无   金属化的PLA   85.53   35   10.84   n/a
  24   2.18   无   无   金属化的PLA   85.85   35   10.49   n/a
25 2.27 无 无   涂覆了纳米复合物的PLA 50.00 37.5 10.00 240.3
  样品号   WVTRg/m2/天 印刷网   粘附层   衬垫网   RH(％)   T(℃)   Q(SCCM)   粘附力(g/in)
26 2.23 无 无   涂覆了纳米复合物的PLA 50.00 37.5 10.00 288.1
27 2.09 无 无   涂覆了纳米复合物的PLA 50.00 37.5 10.00 293.6
28 2.11 无 无   涂覆了纳米复合物的PLA 50.00 37.5 10.00 311.3
29 2.34 无 无   涂覆了纳米复合物的PLA 55.2000 37.5 50.70 n/a
30 113.54 PLA   改进的PLA PLA 72.2527 37.8 86.53 好
31 119.82 PLA   改进的PLA PLA 76.6374 37.8 91.27 好
  32   131.85   PLA   粘附剂   PLA   71.1345   37.8   98.09   -
  33   128.80   PLA   粘附剂   PLA   70.1553   37.8   99.77   -
  34   133.97   PLA   粘附剂   PLA   75.3412   37.8   101.08   -
  35   117.89   PLA   粘附剂   PLA   69.9762   37.8   89.42   -
  36   123.65   PLA   粘附剂   PLA   73.8467   37.8   103.41   -
  37   120.87   PLA   粘附剂   PLA   70.6552   37.8   89.95   -
  38   128.94   PLA   粘附剂   PLA   73.3303   37.8   99.40   -
  39   167.40   无   无   PLA   67.5000   30.3   100.00   -
  40   167.60   无   无   PLA   67.5000   30.3   100.00   -
上表有效地显示了各种生物基的多层薄膜组合的相对阻隔效果。例如，如上面的样品25-29所示，纳米涂覆的PLA片具有大约2g/m2/天的水蒸气透过率(WVTR)(55％的相对湿度(RH)，37.5℃)。通过对照，如上面的样品39-40所示，来自韩国的SKC公司的未涂覆的80gauge的PLATE70C的两个试验具有大约170g/m2/天的水蒸气透过率(WVTR)(67.5％的相对湿度(RH)，30℃)。
假设金属化的纳米涂覆的PLA片具有0.2g/m2/天的WVTR，并假设金属化的PLA片有约1.0g/m2/天的WVTR(见上面的样品21至24)，并假设裸露的PLA片具有约170g/m2/天的WVTR，显然即使一部分金属化的纳米涂覆的PLA片在金属涂层具有裂缝，与裸露的PLA片(170g/m2/天)相比，纳米涂覆的裂缝区域的WVTR基本小于纳米涂覆的片(2g/m2/天)的WVTR。
使用上面的数据，可以设置简化的假定例子以证明本发明的一个实施例中的增效效果。据信，与仅仅一个涂层相比，金属化的纳米涂层将提供惊人的增效结果，由于纳米涂层的物理性能，据信金属化的纳米涂覆的PLA片将比金属化的PLA片(例如不具有纳米涂覆)具有较少的裂缝。据信例如层状硅酸盐片的纳米涂层将不会破裂并且可以吸收一些或全部下面的吸湿性的PLA层的膨胀(由于潮湿等)，从而减少金属化的层上的膨胀量并因此减少或消除金属化的层的裂缝。在一个实施例中，纳米涂层包括例如铁粉的氧气或水分清除剂，并且这样的清除剂可以抑制水分吸收和随后的PLA薄膜的膨胀。
在一个实施例中，不止一层的纳米涂层被施加在多层薄膜上以获得额外的阻隔效果。例如，参看图5b，在一个实施例中，在油墨层514和改进的PLA层515b之间可以施加第二纳米涂层(未示出)。在一个实施例中，在生物基薄膜502的外侧可以施加纳米涂层作为表面光滑保护层(overlacquer)。在一个实施例中，在金属化的层516b和粘附层515b之间施加纳米涂层。在一个实施例中，在生物基层518b的产品侧施加纳米涂层。
在图5b描述的一个实施例中，本发明提供了包括三层生物基薄膜层的生物基多层薄膜，其中所述多层薄膜比图1中描述的现有技术的薄膜少了超过80％的聚烯烃且具有可接受的氧气和水分阻隔性能。
使用现有技术的翅片密封的一个问题是在层数变化位置处密封时而发生的空隙区域。图6b是现有技术的密封包装的放大的顶部剖视图，显示了容易发生针孔泄漏的翅片密封包装的问题区域。在这个附图中，接近后密封和横向密封的区域被放大。如图所示，薄膜管包括密封至薄膜630的第二部分以形成翅片密封的薄膜620的第一部分。随后，翅片密封通过横向密封钳夹被密封至邻近的薄膜640，从而产生最终的三角形毛细区域或空隙空间610。如这一放大图中所示的，层数变化的周围区域是最可能泄漏的位置。由于纸的性质，这一泄漏可能更倾向于发生在包括纸层的层合处。这个问题的一种解决方案是使用较厚的密封层。例如，参看图6a，任何人可以尝试使用邻近70gauge的金属化的OPP层618的相对厚的100gauge(1mil)的聚乙烯密封层619，所述金属化的OPP层618用70gauge的聚乙烯层615粘附至具有图形614的外部纸层602。虽然这样的实施例可以实现，但是这一实施例未能实现使用较少的石油基聚烯烃的目的并且改为仅仅将纸层添加至相对厚的塑料薄膜片，从而除了纸层之外，使用了与现有技术的石油基薄膜基本相同数量的石油基聚烯烃。例如，上述实施例将使用大约2.4mil的塑料。
因此，为进一步改进本发明，在一个实施例中，如图7a所示，层合层715包括具有所需要的流动性的聚合物，使得在密封过程中由密封钳夹施加的压力和热量可以引起薄膜700的较多层存在的区域的整个厚度的变薄和薄膜700的较少层存在的相邻区域的厚度的变厚。(其它元件标号714，702，718和719可以分别指与由图6a的元件标号614，602，618和619确定的元件相同的元件。)这一可变厚度由层合层715中的横向的聚合物流动提供。如图7b所示，薄膜管包括被密封至薄膜730的第二部分以形成翅片密封的薄膜720的第一部分。随后，翅片密封通过横向密封钳夹被密封至邻近的薄膜740。然而，与图6b中所示的空隙空间610不同，包括具有所需要的流动性的聚合物的层合层715使毛细管空隙空间最小化或消除，并产生薄膜层的交汇点710，使得使用较少的石油基聚烯烃的纸基食品容器具有更好的密封性能。针孔泄漏的减少降低或减缓了氧气从外界环境渗透至食品，增加了产品新鲜度和货架期。
使用聚合物的熔融指数和/或熔点的适当组合可以实现层合层715的所需要的流动性。熔融指数是材料的分子量或它的烃链长度的反应。烃链越长，分子量越高，材料越粘和硬并且熔融指数越低。在此使用的熔融指数在190℃，在2.16kg的总负载下通过ASTM D-1238测定。随着聚合物的熔融指数的增加，它的流动性能也增加了。因此，根据本发明，层合层715包括高熔融指数的聚合物。在此使用的高熔融指数被定义为具有大约10dg/分至大约50dg/分之间的熔融指数的聚烯烃树脂。具有这一熔融指数的聚烯烃聚合物或聚烯烃树脂的一些类型包括，但不限于，LDPE树脂，LLDPE树脂，HDPE树脂和例如乙烯-丙烯酸，乙烯-甲基丙烯酸，乙烯-丙烯酸酯，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，醋酸乙烯酯的乙烯共聚物和其混合物。这些材料的制造商包括Dow化学公司，Eastman化学公司，CP化学公司和Westlake公司。在一个实施例中，层合层715包括具有熔融指数在大约10dg/分至大约50dg/分之间的聚烯烃树脂。在一个实施例中，层合层715包括具有熔融指数大于约13dg/分的聚烯烃树脂。在一个实施例中，层合层715包括具有熔融指数低于约20dg/分的聚烯烃树脂。
除了熔融指数，具有较低熔点的聚合物可引起层合层715中的聚合物较早的流动，这便于朝向空隙空间的横向流动和/或有助于减少当密封层合层薄膜时所需要的停留时间。因此，在本发明的一个实施例中，层合层715的熔点在大约60℃至大约140℃之间。
可以通过聚合来降低聚合物的熔点，并且被降低的熔点的量可以取决于使用的共聚物的类型或催化剂的类型。茂金属聚烯烃是是使用单中心或茂金属催化剂制备的均匀线性的和基本线性的乙烯聚合物。已知与未使用载体茂金属获得的聚烯烃相比，由载体茂金属催化剂系统制备的聚烯烃趋向于产生具有较低的熔点的聚合物。因此，在本发明的一个实施例中，层合层715包括通过乙烯的共聚合作用获得的茂金属聚烯烃，所述乙烯包括具有例如1-丁烯，1-己烯和1-辛烯的α-烯烃的HDPE或LLDPE。
在层合中使用的聚合物的数量由涂层重量所限定。在此使用的涂层重量是每单位使用面积所施加的聚合物的重量。在一个实施例中，层合层715包括具有每令约1至14磅之间的涂层重量的高熔融指数的聚合物。在一个实施例中，层合层715包括具有每令约4至8磅之间的涂层重量的高熔融指数的聚合物。在一个实施例中，层合层715包括高熔融指数的聚合物，其中所述高熔融指数的聚合物具有大于约0.1mil的厚度。在一个实施例中，层合层715包括高熔融指数的聚合物，其中所述高熔融指数的聚合物具有小于约1mil的厚度。在一个实施例中，层合层715包括高熔融指数的聚合物，其中所述高熔融指数的聚合物具有约0.2至约0.6mil之间的厚度。
图7c显示了根据本发明的一个实施例的使用再生材料制作的多层包装薄膜的放大的示意性剖视图。在一个实施例中，可以通过层合层715中的一个或多个聚合物层715a，715b，715c提供熔融指数和熔点的适当组合。例如，在一个实施例中，层合层715包括具有高流动性树脂715b或夹在两层715a，715c之间的中间层的三层共同挤出的薄膜。在一个实施例中，层715a，715c包括低密度聚乙烯。在此使用的高流动性树脂对应于具有高熔融指数的树脂。使用的多层使得层合机用较多的挤出稳定的材料共同挤出高流动性树脂，使得可以有效地制作包装薄膜同时在密封过程中提供所需要的层合层715的流动和运动。这种流动和运动可以在层数变化位置和要被密封在一起的位置提供可变的厚度，同时将石油基聚烯烃薄膜的总厚度最小化。
图8显示了根据本发明的可替换的实施例的使用再生材料制作的多层包装薄膜800的放大的示意性剖视图。由于较厚的密封层819，这种多层包装薄膜可以有利地用于具有底支撑(bottom gusset)的垂直直立包装。在其上印刷有图形814的外层802包括PCR纸，并且在一个实施例中包括食品级PCR纸。PCR纸802使用层合层815被粘附至中间阻隔层816，所述中间阻隔层816通过聚乙烯或其它适合的层合层817被粘附至密封层819。在一个实施例中，中间阻隔层816包括金属化的OPP。密封层819包括流延成型或吹塑成型的茂金属催化的聚乙烯/聚丙烯，或者可以使用其它适合的密封层819。内部的密封层819可以向上折叠并且随后自身密封以形成具有用于后密封的翅片密封的管。通过对薄膜施加热和压力实现翅片密封。可选择地，可以在生物基薄膜802的所需要的部分提供热条纹以提供所使用的搭接密封。
本发明提供了优于现有技术的传统的、石油基薄膜的许多优点。第一，本发明减少了矿物燃料的消耗，本发明中使用生物基层用于以前需要石油基/矿物燃料基聚丙烯聚合物的薄膜的一层或多层。在一个实施例中，使用PCR作为薄膜层，本发明的薄膜由可再生的和回收的资源制作。
第二，由于生物基薄膜的来源是基于植物的，本发明降低了大气中的二氧化碳的量。虽然生物基薄膜可以在堆肥条件下以相对短的周期降解，如果所述薄膜被放置于垃圾中，由于可用于降解薄膜的光照、氧气和水分的缺乏，二氧化碳被有效地隔绝并储存。从而，因为生物基薄膜来源于所述植物，所以通过植物吸收的来自大气的二氧化碳被有效地储存。此外，在一个实施例中，如果PCR纸包括大于重量比80％的PCR纤维，与用于制作PCR纸相比，更多的二氧化碳与大气隔绝。因此，使用本发明可以提供温室气体二氧化碳的接收器。
第三，由于制作最终包装的薄膜的一部分是可生物降解的，因此可以看见较少的垃圾。在此使用的术语“可生物降解的”意思是在35℃，75％的湿度，露天放置60天之后，低于约5％重量比且优选低于约1％重量比的薄膜残留。本领域的技术人员应该理解，在不同环境条件下，可能花费更长的时间将薄膜降解。通过对照，OPP薄膜在相同的条件下需要长达100年的时间。与石油基薄膜不同，生物基薄膜更容易降解。例如，由纤维素分子制作的PCR纸可以通过水解降解(当暴露于水)，氧化降解(当暴露于氧)和热降解(当暴露于热)而被降解。所有这些降解可以在开放环境中进行。因此，本发明一个优点是大量难看的垃圾可以更快地降解。
第四，仅仅对用于制作现有技术的薄膜的原料进行较小的改变就可以使用相同的现有的原料制作本发明的薄膜。
第五，与现有技术的石油基柔性薄膜相比，由于耗费较少的能源以产生根据本发明的薄膜，可以节约能源。例如1kg的PLA仅仅需要56兆焦耳的能源，这比制作例如聚丙烯的石油基塑料所需要的燃料资源降低20％至50％。
第六，本发明提供了更稳定且基本不变的价格。与通常基于石油的价格变化的石油基日用品不同，生物基日用品价格更稳定且基本不变。此外，生物基薄膜具有从可以增加所需要的原料成分和产量的基因改造植物的连续改进中获益的潜能。
在此使用的术语“包装”应该被理解为包括任何容器，所述容器包括，但不限于，由多层薄膜制作的任何食品容器。在此讨论的密封层、粘附层、印刷网和阻隔网特别适合用于形成用于例如薯片、玉米片、玉米粉圆饼片等的零食食品的包装。然而，虽然在此讨论的层和薄膜预期用于包装零食食品的加工中，例如填充和密封零食食品的包装，但是还可以将所述层和薄膜用于包装其它低水分产品的加工中。
虽然参照优选的实施例已经对本发明进行具体说明和描述，但是本领域的技术人员应当知道在不背离本发明的思想和范围的情况下是可以在形式和细节上进行各种变化的。

Claims (35)

1.一种多层包装薄膜，所述薄膜包括：
a)包括第一生物基薄膜的外层；
b)邻近于所述外层的粘附层；和
c)包括第二生物基薄膜的产品侧层，
其中所述多层包装薄膜具有低于5g/m2/天的水蒸汽透过率。
2.根据权利要求1所述的薄膜，其中所述粘附层包括第三生物基薄膜。
3.根据权利要求2所述的薄膜，其中所述第二或所述第三生物基薄膜包括聚交酯。
4.根据权利要求2所述的薄膜，其中所述第一、所述第二或所述第三生物基薄膜包括聚羟基脂肪酸酯。
5.根据权利要求2所述的薄膜，其中所述生物基薄膜占所述多层包装薄膜重量比的至少90％。
6.根据权利要求2所述的薄膜，其中所述第一、所述第二或所述第三生物基薄膜具有占所述薄膜重量比约1％至约65％的淀粉。
7.根据权利要求2所述的薄膜，其中所述第一、所述第二或所述第三生物基薄膜还包括硬脂酸盐添加剂。
8.根据权利要求1所述的薄膜，其中所述第一、所述第二或所述第三生物基薄膜包括纳米涂层。
9.根据权利要求8所述的薄膜，其中所述纳米涂层是金属化的。
10.一种由具有阻隔性能的多层柔性薄膜制作的零食食品包装，所述多层柔性薄膜包括第一和第二生物基薄膜层。
11.根据权利要求10所述的零食食品包装，其中所述第一生物基薄膜层包括油墨层。
12.根据权利要求10所述的零食食品包装，其中所述第一生物基薄膜层包括粘附层。
13.根据权利要求10所述的零食食品包装，其中所述第一生物基薄膜层包括阻隔层。
14.根据权利要求13所述的零食食品包装，其中所述第一生物基薄膜层还包括纳米涂层。
15.根据权利要求14所述的零食食品包装，其中所述第二生物基薄膜层还包括PCR纸。
16.一种包括多层薄膜的包装，所述多层薄膜包括：
包括PCR纸的外层；
邻近于所述外层的层合层；和
包括金属化的聚烯烃层的产品侧密封层。
17.根据权利要求16所述的包装，其中所述PCR纸包括食品安全的PCR纸。
18.根据权利要求16所述的包装，其中所述多层薄膜还包括厚度小于约2.0mil的聚烯烃。
19.根据权利要求16所述的包装，其中所述PCR纸占所述多层包装薄膜重量比的至少25％。
20.根据权利要求16所述的包装，其中所述PCR纸还包括图形。
21.根据权利要求16所述的包装，其中所述PCR纸具有每令约15磅至约30磅之间的厚度。
22.根据权利要求16所述的包装，其中所述PCR纸具有重量比约5％至约100％的PCR纤维。
23.根据权利要求16所述的包装，其中所述PCR纸具有占所述多层薄膜重量比约25％至约70％的PCR纤维。
24.根据权利要求16所述的包装，其中所述层合层包括具有熔融指数在约10dg/分至约50dg/分之间的聚烯烃树脂。
25.根据权利要求16所述的包装，其中邻近所述外层的所述层合层包括第一层合层，并且所述多层薄膜包括位于所述密封层和所述金属化的聚烯烃层之间的第二层合层。
26.一种多层薄膜，所述薄膜包括：
PCR纸层，所述PCR纸具有约5％至约100％的PCR纤维；
连接所述PCR纸和具有阻隔性能的阻隔性能层的第一层合层，其中所述阻隔性能层具有低于约150cc/m2/天的氧气透过率和低于约5g/m2/天的水蒸汽透过率，并且其中所述阻隔性能层还包括密封层。
27.根据权利要求26所述的薄膜，其中所述PCR纸包括食品安全的PCR纸。
28.根据权利要求26所述的薄膜，其中所述多层薄膜还具有低于约2.0mil的聚烯烃总厚度。
29.根据权利要求26所述的薄膜，其中所述PCR纸占所述多层包装薄膜重量比的至少25％。
30.根据权利要求26所述的薄膜，其中所述PCR纸还包括图形。
31.根据权利要求26所述的薄膜，其中所述PCR纸具有每令约15磅至约30磅之间的厚度。
32.根据权利要求26所述的薄膜，其中所述PCR纸具有重量比约5％至约100％的PCR纤维。
33.根据权利要求26所述的薄膜，其中所述PCR纸具有占所述多层薄膜重量比约25％至约70％的PCR纤维。
34.根据权利要求26所述的薄膜，其中所述层合层包括熔融指数在约10dg/分至约50dg/分之间的聚烯烃树脂。
35.根据权利要求26所述的薄膜，其中所述薄膜还包括位于所述密封层和所述阻隔性能层之间的第二层合层。
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