CN115769292A - 可回收的塑料标签 - Google Patents

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CN115769292A CN202180041444.8A CN202180041444A CN115769292A CN 115769292 A CN115769292 A CN 115769292A CN 202180041444 A CN202180041444 A CN 202180041444A CN 115769292 A CN115769292 A CN 115769292A
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adhesive
styrene
face
ethylene
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J·耶利-佩托拉
S·基维内恩
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UPM Raflatac Oy
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Abstract

本公开涉及一种可机械回收标签(1)，其包括面(2)和粘合剂(4)。所述面(2)包括含乙烯聚合物并且所述粘合剂(4)包括压敏粘合剂。所述压敏粘合剂包括至少15重量％的基质聚合物、至少25重量％的增粘剂和至少10重量％的增塑剂。所述基质聚合物、所述增粘剂和所述增塑剂为无色和无气味的。所述基质聚合物为苯乙烯嵌段共聚物。所述可机械回收标签(1)可与包括含乙烯聚合物的包装材料一起机械回收。本公开进一步涉及一种标签层压物(8)、一种用于制造标签层压物(8)的方法、一种加标签的物品(101)以及一种标签(1)和标签层压物(8)的用途。本公开还涉及标签层压物的废料基质用于产生回收塑料颗粒的用途。

Description

可回收的塑料标签
技术领域
本说明书涉及一种可回收标签和一种用于提供可回收标签的标签层压物。特定来说，本说明书涉及一种可机械回收标签和一种用于提供其的标签层压物。
背景技术
一般实践是将标签施加到容器或其它包装的表面以提供关于例如容器或其它包装的内含物的装饰、识别和/或信息。聚合物容器或包装的使用一直在增加。
基于例如PE的塑料材料的包装材料是可机械回收的。特定产品的可机械回收性通过包装的不同组分的可回收性和其在特定回收流中的组合来确定。在能够确定特定包装的可回收性之前，需要评估组分中的每一个的可回收性。与作为其中聚合物被分解为其原始单体形式以使得其可最终被加工(再聚合)且再制成新材料的过程的化学回收相比，机械回收对回收流的内含物的要求更严格。然而，当与化学回收相比时，就能量和化学物质消耗而言，机械回收过程可能更有效。
期望产生可以与包装材料一起机械回收而不损害回收部分的质量的标签。选择在可回收性方面与包装材料相容的标签面/衬底材料可相当简单。然而，不相容性问题最可能是由用作标签结构的一部分的粘合剂所引起。此类粘合剂可以包含层压粘合剂，其用于将多层标签结构中的衬底层合并成单个层压面结构，或压敏粘合剂，其用于提供单或多层标签面材料与加标签的物品的粘合。不相容性问题对于压敏粘合剂可更显著，因为其实现所有所要特性，例如锚定性、抗剪切性、粘性、剥落强度等的配方是复杂的且需要若干不同组分彼此适当地平衡。在回收之前，标签中使用的大部分粘合剂无法洗掉或以其它方式去除，且因此其通常进入回收过程，且可造成回收部分的质量降低。
发明内容
本说明书的目标为提供一种不损害回收部分的质量的可机械回收标签，换句话说，展示回收相容性的标签。特定地，目标是提供一种包括粘合剂的标签，所述粘合剂不损害回收部分的质量。最重要的是，选择粘合剂组分以使得其与彼此并且与包装材料化学相容。
根据一实施例，提供一种可机械回收标签，其包括面和粘合剂。面包括含乙烯聚合物。粘合剂包括压敏粘合剂。压敏粘合剂包括至少15重量％的基质聚合物、至少25重量％的增粘剂和至少10重量％的增塑剂。基质聚合物、增粘剂和增塑剂为无色和无气味的。基质聚合物为苯乙烯嵌段共聚物。可机械回收标签可与包括含乙烯聚合物的包装材料一起机械回收。
根据一实施例，提供一种用于提供可机械回收标签的标签层压物。标签层压物包括面、粘合剂和离型衬垫。所述面通过粘合剂邻接到离型衬垫。所述面包括含乙烯聚合物并且所述粘合剂包括压敏粘合剂。压敏粘合剂包括至少15重量％的基质聚合物、至少25重量％的增粘剂和至少10重量％的增塑剂。基质聚合物、增粘剂和增塑剂为无色和无气味的。基质聚合物为苯乙烯嵌段共聚物。可机械回收标签可与包括含乙烯聚合物的包装材料一起机械回收。
根据一实施例，提供一种用于制造标签层压物的方法。所述方法包括以下步骤：
-将衬底布置为离型衬垫或面，
-用粘合剂涂布所述衬底，所述粘合剂包括压敏粘合剂，以及
-以使得所述粘合剂布置在所述面与所述离型衬垫之间的方式将所述离型衬垫与所述面层压在一起。
面包括含乙烯聚合物并且压敏粘合剂包括至少15重量％的基质聚合物、至少25重量％的增粘剂和至少10重量％的增塑剂。基质聚合物、增粘剂和增塑剂为无色和无气味的，并且基质聚合物为苯乙烯嵌段共聚物。
根据一实施例，提供一种加标签的物品，其包括物品和如本文所述的可机械回收标签。可机械回收标签通过标签的粘合剂附接到物品的表面。
根据一实施例，提供本文中所描述的用于对物品加标签的可机械回收标签的用途。
根据一实施例，提供本文所述的用于提供可机械回收标签的标签层压物的用途。
根据一实施例，提供本文所公开的标签层压物的废料基质的用途，其用于产生回收塑料颗粒。废料基质包括面和粘合剂。
根据一实施例，提供回收塑料颗粒。回收塑料颗粒包括本文所公开的标签层压物的废料基质。废料基质包括面和粘合剂。
根据一实施例，提供本文所公开的颗粒用于提供塑料物品的用途。
根据一实施例，提供包括本文所公开的回收塑料颗粒的塑料物品。
附图说明
图1借助于实例绘示根据一实施例的标签的3D视图，
图2借助于实例绘示附接到共同离型衬垫的切割标签的截面视图，
图3借助于实例绘示附接到物品的标签，
图4借助于实例绘示用于回收塑料的机械回收过程，
图5绘示测试实验的光学显微图像，其展示不同类型的市售粘合剂与PE的相容性，以及
图6绘示测试实验的光学显微图像，其展示热熔粘合剂的不同组分与PE的相容性。
图式为示意性的。图式不按特定比例绘制。
具体实施方式
下文参考不应被视为限制性的一些实施例更详细地描述解决方案。
在此描述和权利要求书中，除非另外指示，否则与材料的量有关的百分比值是重量百分比(重量％)。术语“包括”可用作开放式术语，但其也包括封闭式术语“由……组成”。以摄氏度表示的温度单位对应于℃。本说明书中使用以下附图标记和注释：
DSC 差示扫描量热法
MRK1 图形
MW 分子量
PIB 聚异丁烯
Sx、Sy、Sz 3D坐标
1 (可机械回收)标签
2 面
4 粘合剂
6 离型衬垫
8 标签层压物
10 背衬材料
12 离型层
100 物品
101 加标签的物品
421 预处理步骤
422 加热和混合步骤423粒化步骤
在本说明书的上下文内，术语“聚合物”包含常规均聚物，即由单一单体制备的均相聚合物，和共聚物，意指通过至少两种单体或以其它方式即使由单一单体形成在其中含有化学上不同的区段或嵌段的反应制备的聚合物。
标签是待施加到不同形状和材料的物件上的一件材料。物件可以是包装。标签至少包括面材料，也称为面材或面。将标签粘合到物件上的典型的方式是通过使用粘合剂。包括粘合剂层的标签称为粘合标签。粘合剂可包括压敏粘合剂(PSA)。包括压敏粘合剂的标签可被称为压敏粘合标签。压敏粘合标签还可被称作自粘性标签。
包括PSA的标签可以在不使用如溶剂等次级试剂或热来加强粘合的情况下通过粘合剂层粘附到大多数表面。当在环境温度(例如，介于15℃与35℃之间)下或对于寒冷应用来说甚至在低于0℃的冻结温度下，对标签施加压力时PSA形成粘合，从而将标签粘附到要加标签的物品。压敏粘合剂的实例包含水基(水性)PSA、溶剂基PSA和热熔PSA。标签可进一步包括其它粘合剂。
面指代标签的顶部衬底，也被称为面材或面材料。在塑料面材料的情况下，其还可称为面膜。面可具有单层结构，或包括至少两个层的多层结构。这些层可通过共挤出工艺形成并组合在一起，或可使用一种或多种层压粘合剂将预先存在的层一起层压成多层结构。面为在加标签期间通过粘合剂层，通常压敏粘合剂层粘附到物件的表面的层。面包括粘合剂侧和印记侧。包括面和粘合剂的组合可被称为粘合标签。面可包括例如印记以便提供信息和/或视觉效应。可印刷面适于通过已知印刷方法，如凹版印刷、柔性版印刷工艺、胶版印刷、丝网印刷或凸版印刷中的任一种进行印刷。印刷可存在于面的顶部表面、背侧或顶部和背侧两者上。此外，标签可含有额外层，例如顶部涂层或覆膜，以保护标签的顶部表面和/或印记使其免于摩擦或其它外部应力。涂层或额外层，如底漆可以增强标签的邻近层或部分的相容性，例如层之间的粘合性。底漆还可充当阻止粘合剂组分迁移到面中的障壁。包括面、印刷层和粘合剂的标签可被称为印刷标签。
离型衬垫指代包括衬底以及衬底的在标签层压物中接触粘合剂的表面上的离型层的结构。衬底还可称为背衬材料。离型衬垫可包括离型涂层。离型涂层可包括离型剂，例如基于硅酮或非硅酮的试剂。离型剂为具有低表面张力的化学物质。可使用离型剂以便防止其它材料接合到其处以及提供离型效应。离型涂层提供非粘附性表面，即，相对于粘合剂的低粘附性和离型效应。标签层压物的离型衬垫可具有一个或多个有效功能：其可用作载片，粘合剂涂覆到所述载片上；其可在储存和运输期间保护粘合剂层；其可在模切和印刷期间为标签提供支撑件，且最终其可提供承载供施配到待加标签的物品上的标签的离型衬底。离型衬垫允许在标签被模切，且周围的基质被剥离到个别标签被分配在标签线上的程度后，有效操作个别标签。在分配期间，剥掉且丢弃离型衬垫。
标签层压物，也称为粘合标签层压物，指代包括单或多层面、粘合剂和离型衬垫的产品。在标签层压物中，面与离型衬垫在其间具有粘合剂一起层压，此粘合剂通常为压敏粘合剂。标签面材料本身可以是若干面层与层压粘合剂一起层压的层压结构。标签层压物可以是可从其中模切个别标签的连续结构。标签层压物的离型衬垫通常在加标签(即，将标签附接到待加标签的物品的表面上)之前去除。
标签层压物及其标签的制造工艺通常包括以下步骤：提供面材和离型衬垫；将粘合剂层施加到面材的表面上和/或离型衬垫的表面上；以及将面材与离型衬垫层压在一起使得粘合剂层布置于面材和离型衬垫之间以便形成标签层压物。
标签层压物可经转换，即个别标签可从标签层压物结构切割。在切割之后，标签可保持附接到共同的离型衬垫(即，离型衬垫保持未切削)。因此，多个标签可保持附接到共同的连续离型衬垫。此可称为转换标签腹板。替代地，标签可完全分离(即，也可切割离型衬垫)。
在层压工艺中，通常形成所谓的机器辊，辊的宽度对应于制造/层压机器的宽度。机器辊可裁切，即纵向切割，成具有较小宽度的所谓的客户辊。裁切通常涉及将机器辊退绕，接着裁切腹板且再次将较窄的腹板缠绕成个别客户辊。替代地，裁切成客户辊可作为线上工艺作为标签层压工艺的一部分执行，或其甚至可作为标签层压物转换工艺的一部分执行，其中标签层压物经模切(轻模切)以形成由连续离型衬垫承载的个别标签。
标签还可为所谓的无衬标签。无衬标签包括单或多层面和面上的粘合剂。替代地，标签可以是所谓的收缩标签，其中可热收缩的聚合面材料缝合且轧制在加标签的物件上或套在加标签的物件周围并在物品周围收缩。可收缩标签可另外包括一些压敏粘合剂，或它们可在完全无压敏粘合剂乃至无缝合粘合剂的情况下产生。
标签可在多种多样的加标签应用和最终用途领域中使用，例如为食物、家居和个人护理产品、工业产品、医药和医疗保健产品、饮料瓶和红酒瓶、其它消耗品等加标签。标签能够提供关于加标签产品的信息，比如产品说明书。例如标签的印记等信息可包括比如图像、标志、文本等人类可读信息，和/或比如条形码、快速响应(QR)码等机器可读信息。
本说明书旨在提供可与标签已经粘附到的包装材料一起机械回收的标签。旨在提供不损害回收部分的质量的标签。特定地，目标是提供一种包括粘合剂的标签，所述粘合剂不损害回收部分的质量。最重要的是，必须确保粘合剂组分与彼此以及与包装材料的化学相容性。混合化学不相容的组分可使得形成不同相，其可通过材料的混浊度增加而在视觉上检测到。
除化学相容性以外，标签以及因此其中的粘合剂必须展示回收相容性，意味着其并不损害回收部分的质量。回收部分的质量可指气味、颜色、可加工性、机械特性和/或光学特性。“不损害质量”意味着当与回收之前已从其中去除标签(和其中的粘合剂)的回收塑料材料相比时，回收塑料材料就例如气味、颜色、可加工性、机械特性和/或光学特性来说质量不显著较低。因此，待回收的标签不应引起回收塑料材料的质量降低。
标签结构
参看图1，标签1，在本说明书的上下文内的可机械回收标签，包括面2和粘合剂4。标签可通过粘合剂4附接到物品100。另外，标签1通常在其面2上包含图形图案(图形)MRK1。在标签制造期间，可以将连续面2与离型衬垫6其间具有粘合剂4地层压在一起，以便提供可以从其切出个别标签1的标签层压物8。术语“标签层压物”8，在本说明书的上下文内的用于提供可机械回收标签的标签层压物，是指包括面2、粘合剂4和离型衬垫6的连续结构。可以从连续标签层压物8模切个别标签1。图2中绘示的标签层压物8包括附接到共同离型衬垫6的四个切割标签1。离型衬垫6具有涂布有离型层12的背衬材料10。在加标签期间，去除离型衬垫6，且将标签1通过粘合剂附接到待加标签的表面上。
图2呈现包括附接到共同离型衬垫6的四个切割标签1的标签层压物8的示例实施例。标签层压物结构可包括面2、离型衬垫6和粘合剂4。粘合剂4布置在离型衬垫6的离型层12与面2之间。参看图1，标签结构可进一步包括印刷作为图形MRK1。可对面2的顶部表面进行印刷。印刷可随后经顶部涂布以便保护所述印刷。替代地或另外，邻近于粘合剂4的面2的背侧可被印刷，使得当附接离型衬垫6且标签尚未分配到物件上或从物件去除时，此印刷透过透明粘合剂层4可见。在一些实施例中，粘合剂层4也可为可印刷的。
标签1可进一步包括底涂层。底涂层可以布置在面2与粘合剂4之间。
面
在本说明书的上下文内，面2包括含乙烯聚合物。含乙烯聚合物是指包括乙烯作为单体单元的聚合物。含乙烯聚合物可以指聚乙烯、含有乙烯的共聚物或与其它聚合物混合的聚乙烯。
面2可包括聚乙烯(PE)。聚乙烯(polyethylene)也可被称作聚乙烯(polyethene)。术语“聚乙烯”可包含乙烯的均聚物和乙烯与一种或多种C3-8α-烯烃的共聚物。乙烯与一种或多种C3-8α-烯烃的共聚物可包括至少50摩尔％的乙烯。聚乙烯可以是低密度聚乙烯(LDPE)。LDPE通常可以由密度在0.910到0.940g/cm3之间定义。聚乙烯可以是高密度聚乙烯(HDPE)。HDPE可通常由密度大于或等于0.941g/cm3定义。中等密度聚乙烯(MDPE)可通常定义为具有0.926到0.940g/cm3之间的密度。聚乙烯可以是线性低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)或茂金属线性低密度聚乙烯(MLLDPE)。归因于其特征制造工艺，LLDPE和HDPE可尤其在定向膜材料中利用。
面2可为单层结构，或其可包括多个层，例如三个层。多个层状面中的至少一个，优选所有层包括含乙烯聚合物。
粘合剂
标签1可通过粘合剂4粘附到物品100的表面，以便形成加标签的物品101，如图3中所绘示。粘合剂4提供粘附，即将标签1粘附或粘合到物品100的表面。标签1的粘合剂4应具有适合的粘附，即粘性(粘着性)以便在加标签过程期间粘到物品100上。粘性为允许在与另一表面接触时立即形成粘合的粘合剂特性。在标签附接到物品100的点需要粘性。两种材料之间的最优粘附取决于例如材料的润湿和表面能。
粘合剂4可为覆盖100％面的表面的连续涂层。替代地，其可以不连续地布置为覆盖小于100％的面的表面的点或条带。这可被称为“图案式涂胶(pattern gumming)”。举例来说，粘合剂可覆盖面2的总面积的10％到90％之间。减少粘合剂的量可对标签的可回收性具有影响，因为由粘合剂引起的不相容性问题可由标签包括的粘合剂的量较小而减弱。
粘合剂4的厚度可以在约5到40μm范围内，或在约5到20μm范围内。举例来说，粘合剂的厚度在约10到20μm或15到20μm范围内。以干重计，粘合剂的涂层重量可以在约5到40g/m2或5到20g/m2的范围内。粘合剂的涂布重量可以优选地小于25g/m2，或等于或小于20g/m2。举例来说，粘合剂的涂布重量在10与20g/m2之间或在15与20g/m2之间。
按照经验，粘合剂涂布厚度与粘合剂的涂布重量相关，其方式为一般使得1g/m2的涂布重量对应于约1μm或稍微更小的涂布厚度。
本文中，与加标签的物品的表面相邻的粘合剂4包括压敏粘合剂(PSA)。PSA为在施加压力时形成粘合以便将粘合剂与粘附体粘合的粘合剂的类型。粘合剂可以是本身压敏的，或其可以是可活化以便成为压敏的。实例为热熔PSA，其通常包括高粘度材料，其可加热以充分降低粘度以便允许涂布，且随后冷却到其最终形式。其它实例包含水基和溶剂基粘合剂。所有所述粘合剂类别可包括下文所描述的组分。
尤其在收缩标签中，粘合剂可以仅存在于标签的前边缘和/或后边缘上以用于将标签边缘粘附到待加标签的表面。
在包括多层面的标签中，粘合剂可存在于面的单独层之间以用于将层彼此粘附。
粘合剂可以是橡胶基的。橡胶基的粘合剂可包括合成橡胶或天然橡胶。因为橡胶通常不本质上具有粘性，所以橡胶基的粘合剂通常含有至少一种增粘剂树脂和/或一种增塑剂。橡胶基的粘合剂通常对非极性衬底，如未经处理的聚乙烯和聚丙烯具有良好的粘附性。
粘合剂可包括热塑性弹性体，如苯乙烯嵌段共聚物或聚烯烃。
粘合剂可以是苯乙烯嵌段共聚物基的。苯乙烯嵌段共聚物基意指粘合剂的基质聚合物属于苯乙烯嵌段共聚物。
粘合剂可以是聚烯烃基的。聚烯烃基意指粘合剂组合物的基质聚合物属于聚烯烃。聚烯烃为由简单烯烃，即具有CnH2n的通式的烯烃作为单体产生的聚合物的类型。在本说明书的上下文内，适合的聚烯烃单体包括例如乙烯、丙烯、1-丁烯、辛烯、己烯。聚烯烃基粘合剂可包括乙烯、丙烯、1-丁烯、辛烯、己烯的共聚物。聚烯烃可例如用含氧单体官能化。聚烯烃可包括一种或多种单体。
聚烯烃可包括多种单体，包含但不限于乙烯、丙烯、1-丁烯、辛烯、己烯。聚烯烃可为例如非晶(无规)丙烯(APP)、丙烯-乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、丙烯-1-丁烯共聚物、丙烯-己烯共聚物、丙烯-乙烯-1-丁烯共聚物。
聚烯烃可使用齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化或茂金属(即单位点)催化生产，且可包括多种单体，包含但不限于丙烯、乙烯、1-丁烯、辛烯和己烯。常见的热塑性聚烯烃弹性体包含例如非晶(无规)丙烯(APP)、丙烯-乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、丙烯-1-丁烯共聚物、丙烯-己烯共聚物、丙烯-乙烯-1-丁烯共聚物。相比于由齐格勒-纳塔催化产生的聚合物时，通过茂金属催化产生的聚烯烃可具有较高共聚单体并入。适合于聚烯烃基粘合剂的聚合物的实例包含例如
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聚合物。
增粘剂为可用于粘合剂中以增加粘合剂粘性，即粘着性的化合物。增粘剂通常为低分子量化合物，并且其玻璃化转变和软化温度通常高于室温。增粘剂通常基于基质聚合物相容性和最终产物的所要特性来选择。增粘剂通常为树脂，如松香和其衍生物、萜和经改性的萜、萜-酚树脂、酚树脂或烃树脂。烃树脂(HC)可以部分氢化或完全氢化。烃树脂可以是脂肪族或芳香族树脂。烃树脂可以基于包括五个碳(C5)的脂肪族HC和/或包括九个碳(C9)的芳香族HC。在本说明书的上下文内，基于包括五个碳的脂肪族HC的烃树脂还包含二环戊二烯(DCPD)。DCPD可以解离成环戊二烯(C5)单体。
增塑剂为可降低材料的塑性或粘度的化合物。增塑剂因此为可添加以便更改材料的物理特性的物质。增塑剂可减小聚合物链之间的吸引力，以便使其更具柔度。增塑剂为许多粘合剂的重要组分。增塑剂可以降低粘合剂的玻璃化转变温度和弹性模量。增塑剂通常基于基质聚合物相容性和最终产物的所要特性来选择。通过选择与基质聚合物相容的增塑剂，可以保护增塑剂免于从产物中浸出并且因此失去塑化益处。
除基质聚合物、增粘剂和增塑剂以外，粘合剂可包括任何常规粘合剂组分，如抗氧化剂、填充剂和/或蜡。
可回收标签的粘合剂的重要特性为其组分展示化学相容性，尤其与彼此以及与待一起回收的包装材料的化学相容性。粘合剂组分的化学相容性确保均匀相结构，因此降低混浊度。另一重要的方面为粘合剂不会使回收材料产生不合需要的臭味或气味。此外，其应该在包装的储存寿命期间展现UV稳定性。并且，重要的是，粘合剂展示回收过程期间的热稳定性，且避免出现烧焦颗粒和/或变色或形成气味。
根据一实施例，可回收标签的粘合剂包括基质聚合物、增粘剂和增塑剂。粘合剂为压敏粘合剂。压敏粘合剂可以是水基粘合剂、溶剂基粘合剂或热熔粘合剂。
根据一实施例，本文中所公开的压敏粘合剂为热熔粘合剂。
粘合剂组分，即基质聚合物、增粘剂和增塑剂为无色和无气味的。粘合剂组分在其中的每一个单独时以及组合以便提供粘合剂时为无色且无气味的。此外，在回收过程期间和之后，粘合剂组分无色且无气味。在本说明书的上下文内，无色是指没有人眼可感知的颜色的特性。无色还可包括透明或半透明特征。在本说明书的上下文内，气味由一种或多种挥发的化合物，即挥发物引起，以人类和动物嗅觉可感知的浓度被发现。因此，无气味组分是指不包括大量挥发物的组分。术语“挥发物”是指容易蒸发的物质。与非挥发性化合物相比，挥发性物质在给定温度下具有高蒸气压。化合物的蒸气压越高，其挥发性越大。较高蒸气压和挥发性转化成较低沸点。增加温度增加蒸气压，其为气相与液相或固相平衡的压力。
为了获得对粘合剂所需的上述稳定性，粘合剂组分应展示稳定性。因此，有益的是，组分包括尽可能少量的反应性官能团，如双键。举例来说，包括反应性双键的粘合剂组分易于变黄，因此导致粘合剂和/或回收塑料材料产生非所要颜色。反应性粘合剂组分在降解/反应时还可能易于产生臭味或气味。
粘合剂中的基质聚合物的量为至少15重量％。基质聚合物的量可为15到50重量％，优选地20到40重量％。
根据一实施例，基质聚合物为苯乙烯嵌段共聚物。苯乙烯嵌段共聚物可为以下中的至少一个：苯乙烯和苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS，SBR)、苯乙烯-异戊二烯共聚物(SIS)、苯乙烯-乙烯/丁烯共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯共聚物(SEPS)或苯乙烯-异戊二烯-丁烯共聚物(SIBS)。
为了增加回收塑料材料中热熔粘合剂的基质聚合物与包括含乙烯聚合物的包装材料的相容性，基质聚合物含有乙烯可能是有益的。基质聚合物可以是含有乙烯单体的共聚物。
苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)对水、酸和碱具有极佳耐性。通过SBS的部分和选择性氢化产生SEBS，这改进了热稳定性、抗风化性和防油性，并且使得SEBS可蒸汽灭菌。因此，使用SEBS作为粘合剂的基质聚合物具有提高粘合剂在药理学应用中的相容性的作用。
粘合剂中的增粘剂的量为至少25重量％。增粘剂的量可为25到60重量％，优选地40到50重量％。
根据一实施例，增粘剂为部分或完全氢化的烃树脂。烃树脂可以是例如C5/C9树脂、C5树脂或C9树脂。
粘合剂中增塑剂的量为至少10重量％。增塑剂的量可为10到50重量％，优选10到25重量％或20到50重量％。
增塑剂可包括至少480Da的平均分子量。另外或替代地，增塑剂在100摄氏度下的粘度可以是至少8.5cSt(8.5×10-6m2/s)。另外或替代地，增塑剂可具有不超过5％(w/w)的碳数等于或低于25的矿物烃的含量。增塑剂可以是矿物油。矿物油可来源于石油基烃原料。矿物油可包括例如白油、石蜡油、环烷基油。其它适合的增塑剂可包括例如己二酸酯、聚丙烯低聚物、聚丁烯低聚物、聚异戊二烯低聚物、氢化聚异戊二烯和/或聚丁二烯低聚物、苯甲酸酯、植物油或动物油和其衍生物、磺酸酯、单或多元醇、分子量为200到6000g/mol的聚亚烷基二醇，如聚丙二醇或聚丁二醇。增塑剂组分优选地在室温下为液体。
根据一实施例，热熔粘合剂包括至少15重量％的基质聚合物、至少25重量％的增粘剂和至少10重量％的增塑剂。基质聚合物、增粘剂和增塑剂为无色和无气味的。基质聚合物为以下中的至少一种：苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS)。增粘剂为氢化烃。增塑剂包括满足以下中的至少一个的化合物：包括至少480Da的平均分子量，在100摄氏度下的粘度为至少8.5×10-6m2/s，具有不超过5％(w/w)的碳数等于或低于25的矿物烃的含量。
根据一实施例，热熔粘合剂的基质聚合物为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)。
根据一实施例，增塑剂为聚异丁烯(PIB)。
根据一实施例，热熔粘合剂的基质聚合物为SEBS，增塑剂为PIB，并且增粘剂为氢化烃。
在一实例中，作为增粘剂的氢化烃为环脂肪族烃树脂，例如二环戊二烯(DCPD)。
包装材料
在本说明书的上下文内，包装材料，即物品100的材料包括含乙烯聚合物。含乙烯聚合物是指包括乙烯作为单体单元的聚合物。含乙烯聚合物可以指聚乙烯、含有乙烯的共聚物或与其它聚合物混合的聚乙烯。包装，即物品100可以是柔性的或刚性的。包装可以是经印刷的或未印刷的。
根据一实施例，包装材料包括HDPE。
根据一实施例，包装材料包括丙烯和乙烯的共聚物。
根据一实施例，包装为瓶。瓶可以是例如家居护理或个人护理产品的瓶。根据另一实施例，包装为柔性包装。
回收过程
根据本公开的标签打算以机械方式回收。示范性机械回收过程绘示于图4中。在机械回收过程中，可以首先预处理加标签的包装。在预处理步骤421中，可以使加标签的包装暴露于初步洗涤和/或分拣。加标签的包装通常在预处理步骤中切碎。以下步骤，即混合和加热步骤包括加热和混合(切碎)材料。可挤压加热和混合的材料以便提供熔融流。接着可对熔融流进行过滤和脱气。在最终粒化步骤423中，可将熔融流粒化以便产生回收塑料作为输出物。
用于机械回收的设备通常包括用于进料待回收的材料的进料装置，以及用于切割、混合、加热、干燥、预压缩和缓冲材料的切割机-压实机(cutter-compactor)。在切割机-压实机之后，可布置挤出机螺杆以用于提供熔融流。挤出机螺杆可包括过滤器、均质化区、脱气区和排出区。在挤出机螺杆之后，可提供粒化机以用于从回收材料生产球粒。
重要的是标签材料展示回收过程中的稳定性。因此，回收过程自身不会对回收材料造成不希望的特性。举例来说，需要回收过程期间的热稳定性以便避免烧焦颗粒和/或变色，或由可能损害回收塑料的质量的降解产生的气味。
还有益的是，标签材料不会污染回收设备。
除标签之外，还可机械地回收由于本文所公开的标签的转换而获得的所谓的废料基质。废料基质是指在每个标签之间和周围的材料。因此，如上文所论述，废料基质包括与标签，即面和粘合剂相同的组分。废料基质通过从标签层压物模切或薄模切割标签而形成，且可随后、优选地紧接在切割动作之后作为连续废料基质构架剥离。废料基质构架还可被称为废料基质腹板。常规地，废料基质卷起并且去除以作为固体废料弃置或用作燃料。已经研究了作为固体废料弃置或燃烧的更可持续的替代方案。
如此形成的回收塑料的机械回收和再使用提供了废料基质处理的可持续的方法。包括废料基质的回收部分的粘合剂含量可以是甚至至多20重量％，例如15重量％。即使在此类高含量下，具有本文中所公开的包括含乙烯聚合物的面和粘合剂的废料基质也适合于回收和用于提供回收塑料。可以回收废料基质以使得回收部分由废料基质组成，即，除了待回收的废料基质之外，不包含其它材料。
包括废料基质的回收部分可以如上文所论述处理以产生回收塑料颗粒。颗粒也可被称作球粒。所产生的颗粒可例如用于聚乙烯挤出。因为包括废料基质的回收部分相比于包括加标签的包装的部分具有较高粘合剂含量且包括较小分子，所以由其颗粒制备的产物的机械特性可稍微较弱。然而，如此制备的回收塑料颗粒可与具有较好特性的颗粒混合，因此产生具有类似机械特性的回收塑料。可根据相关应用调节颗粒以及对应材料的量。
通过本文中所公开的废料基质的机械回收以及由此形成的回收塑料的使用，提供一种消除废料和持续使用资源的循环经济方法。
回收材料的特性
如已经提到，标签必须不损害回收部分的质量。特定来说，标签的粘合剂必须不损害回收部分的质量。回收部分的质量可指例如气味、颜色、可加工性、机械特性和/或光学特性。重要的是，粘合剂与回收部分的其它组分相容。可估计含有标签和包装材料的回收塑料包括最大5％(按重量计)粘合剂。
粘合剂的相容性可以例如通过视觉方面(例如混浊度、光泽度和/或颜色)、用于相结构的显微分析和包括粘合剂的回收塑料的DSC分析来检测。
可通过显微法，例如光学显微法或扫描电子显微法(SEM)检查回收材料的形态或相结构。通过光显微镜，即光学显微镜，由不相容组分引起的材料的形态或相结构的变化在用金刚石刀制备的膜截面样品中清楚地可见，如图5和6中所绘示且在测试实验部分中论述。
可使用所谓的CIELAB色空间来确定回收塑料的颜色，所述CIELAB色空间将颜色表达为三个值：L*：从黑色(0)到白色(100)的亮度，a*：从绿色(-)到红色(+)，以及b*：从蓝色(-)到黄色(+)。可根据ISO 5631标准测量色彩值。描述黄度的b*值在确定回收塑料的质量方面是相关的。b*值越高，样品越黄。
混浊度为测量为由塑料样品散射大于2.5°的入射光的百分比的特性。混浊度值越低，透明度越高。塑料材料中所含有的杂质、非均质性以及机械和化学降解是可造成光散射且因此较高混浊度值的一些因素。不相容的组分，即不展示化学相容性和/或回收相容性的组分，可使材料中形成不同相。混浊度由具有不同折射率的相导致相界面上的光散射产生。根据标准ASTM D1003测试混浊度。可以用符合ASTM D1003部分8：程序B分光光度计的要求的仪器测量样品的混浊度。
光泽度为与塑料表面相关的重要光学特性，且其定义为聚合物表面在给定方向上反射光的能力。光泽度表征塑料材料的反射性或光亮程度，即，与标准材料(具有确定折射率＝100的黑色样本)相比，以规定的入射角接触材料的光束有多少被反射。高光泽度将产生任何光源的清晰图像，且因此将在表面上产生合意的闪光。具有高光泽度的材料极光滑且具高反射性。
对于与回收部分的组分相容的粘合剂，回收塑料的机械特性应不显著偏离不含粘合剂的回收塑料的特性。机械特性包含例如断裂伸长率和拉伸强度。断裂伸长率，也称为破裂应变或拉伸断裂伸长率，与塑料材料样品在不开裂的情况下抵抗形状变化的能力有关。断裂伸长率为经测试样品在受控温度下断裂之后增加的长度与初始长度之间的比率。一方面，拉伸强度是指材料在被拉伸或拉动时在断裂之前可耐受的最大应力。拉伸强度为按每单位面积的力测量的应力。拉伸强度还可被称作极限拉伸强度或极限强度。
此外，回收塑料的可加工性应与未回收的塑料类似。可加工性可例如涉及膜/瓶/容器制造中的熔体流动速率(MFR)或行为。回收塑料的可加工性是指例如在膜挤出、注塑等中的可加工性。熔体流动速率为热塑性聚合物的熔体流动的容易程度的度量。
最后，重要的是，粘合剂与回收部分的其它组分相容，使得其不会使回收塑料产生不想要的气味。一方面，粘合剂自身不应产生不需要的气味，即组分不应含有相当大量的挥发物。另一方面，粘合剂不应在回收过程期间降解且产生臭味或气味。
测试实验
在第一实验中，研究不同类型的市售粘合剂与塑料包装材料的相容性。作为代表包装材料的材料，使用由MDPE制成的透明单层吹塑膜。通过将5％不同类型的粘合剂一次性添加到MDPE聚合物来制备样品。基于以下假设选择5％(按重量计)的粘合剂剂量：所述量表示包装废料流中的最大实际总粘合剂量。参考样品仅含有MDPE，无粘合剂。将由此制备的样品暴露于模拟上文所描述的过程的机械回收过程。在第一步骤中，材料通过圆柱挤出机加工，以便将不同流的粘合剂和膜压缩/熔融成一个材料流。第二步骤包括研磨压实的测试材料。在第三步骤中，使用小规模挤出机铸造厚度为500至700μm的铸膜。研究由此制备的膜的特性。基于实验，展示了热熔粘合剂在PE聚合物与丙烯酸酯基粘合剂的相容性方面优良。这在图5中绘示，其中展示了所制备的样品的光学显微镜图像(100×放大倍数)。展示仅含有PE材料的参考样品1以及样品2(PE+5％的热熔粘合剂)由均匀的充分透明的相组成。在含有PE和5％两种不同丙烯酸粘合剂的样品3和4的图像中，展示相结构不均匀得多。
在第二实验中，研究了热熔粘合剂的不同组分与包装材料的相容性。目标是优化组分以便提供将尽可能与PE包装材料相容的热熔粘合剂。结果说明于表1中。作为代表聚乙烯包装材料的材料，使用HDPE球粒。通过将15％(按重量计)一种粘合剂组分通过微型混配机一次性添加到HDPE聚合物来制备样品。参考样品1不含有粘合剂组分。参考样品2和3分别含有市售的热熔和丙烯酸粘合剂。从材料混合物注塑直径为25mm并且厚度为1mm的币块，并且检查币块样品的颜色(b*值)和混浊度(％)。通过亨特立(Hunterlab)Ultrascan VIS分光光度计测量颜色和混浊度。使用模拟日光条件的设置D65/10°来测量色彩值。基于实验，可得出一般规则，根据所述规则，1％单位的混浊度差异不可视觉上观测到，而3％单位的差异可视觉上观测到。还检测样品的气味。检测出参考样品2(市售热熔粘合剂)和样品2(SBR)具有不符合回收塑料材料所需的质量的气味。其它样品展示为不具有气味，或展示为仅具有较小气味。某些样品的光学显微镜图像展示于图6中。图像A绘示表1的参考样品1，即不具有粘合剂组分的HDPE聚合物。分别，图像B绘示样品1(HDPE+SIS)、图像C绘示样品2(HDPE+SBR)、图像D绘示样品3(HDPE+SEBS)、图像E绘示样品4(HDPE+非晶聚-α烯烃)且图像F绘示样品5(HDPE+乙烯-辛烯共聚物)。图像清楚地展示将SIS、SEBS或乙烯-辛烯共聚物添加到HDPE对相结构没有显著影响。因此，所述组分似乎与HDPE化学相容。一方面，当相比于参考HDPE材料时，添加所测试的SBR或非晶聚-α烯烃清楚地展示相结构的差异，因此指示其与HDPE的化学不相容性。
测试组分中，基质聚合物SIS、SEBS和乙烯-辛烯共聚物(分别为样品1、3和5)以及增粘剂C5/C9树脂2、部分氢化(PH)C5/C9树脂和完全氢化(FH)C5树脂(分别为样品7、8和9)在测试条件下展示为与HDPE最相容。在所测试的组分中，所有增塑剂在测试条件下展示为与HDPE或多或少地相容。增塑剂13和14展示轻微气味，而在实践中增塑剂15、16和17未展示气味。
表1.
Figure BDA0003977445330000141
Figure BDA0003977445330000151
在第三实验中，研究未印刷标签与LDPE瓶在回收中的相容性。标签具有包括含乙烯聚合物的面。标签的粘合剂包括SEBS作为基质聚合物，PIB作为增塑剂和氢化烃树脂(环脂肪族烃树脂)作为增粘剂。LDPE瓶适用于医学和医疗保健领域。
根据由雷赛克拉斯(RecyClass)所著的用于HDPE容器的可回收性评价方案1.0版(Recyclability Evaluation Protocol for HDPE Containers,Version 1.0)进行测试。
测试材料包含具有210mm的高度、56×75mm的直径和570±10g的填充重量的自然白色管，即LDPE瓶。用大小为105×76mm的自然白色标签来对管加标签，且具有直径为35mm且高度为15mm的封盖。
将原始LDPE颗粒用作对照材料。
测试包含材料的预处理、挤出和转换(即瓶生产)。
用中央粒化机研磨具有标签的瓶。获得作为具有大小分布在0.5到8mm尺寸范围内的不规则形状的片的材料。将经研磨材料用空气淘析以去除轻的部分。21.0m3/h的气流和5.0的进料速率(机器特定值)产生8.3kg/h的通量和1.6％的重量损失。
根据可回收性评价方案的程序1(即，冷洗程序)洗涤重的部分。洗涤过程既不包含洗涤剂也不包含苏打。在40±2℃的温度下并且在1000rpm的搅拌速度下，以1:4比率的片相对于自来水(11kg片相对于45L水)洗涤材料5分钟。
用滤网过滤洗涤物且在用手动搅拌棒剧烈搅拌下用流动的冷自来水冲洗5分钟。洗涤水和冲洗水均为无色和澄清的。洗涤材料由白色和自然白色片组成，并且在20.6％的水含量下具有13.6kg的重量。
使洗涤的材料经历浮选过程。制备片相对于水的1:6混合物。在500rpm下搅拌混合物2分钟。在不搅拌的情况下再过去2分钟后，用筛(筛目大小1mm)去除漂浮部分。材料由自然白色片组成。不存在沉降部分。用于浮选的水保持澄清且无色。
材料的漂浮部分在不施加真空或热量的情况下在25℃和50％相对湿度的强制空气通风的房间中干燥。水分含量用水分分析仪测定并且在干燥之后显示为0.10％。
将经干燥材料用空气淘析以去除轻的部分。23.0m3/h的气流和5.0的进料速率(机器特定值)产生8.9kg/h的通量和1.5％的重量损失。轻的部分由小片和碎片构成，而重的部分含有更大的粒子。剩余材料为自然白色片。
将如此制备的材料与对照材料手动混合，以便制备用于生产球粒的掺合物。掺合物A.0含有100％对照材料。掺合物A.25含有25％测试材料和75％对照材料。掺合物A.50含有50％测试材料和50％对照材料。
在220℃下挤出每一掺合物30分钟。所有熔融过滤物为白色而无任何残留。A.25和A.50的δ压力低于A.0。所制备的颗粒为自然白色的并且未展示任何热降解迹象。材料特性(即，灰分含量、熔融指数、水分、杂质、表面外观、挥发物含量、PP含量和δ压力)在建议基准内。A.0、A.25和A.50的熔点低于130℃到140℃的建议基准。A.0和A.25的容积密度也低于>550kg/m3的建议基准。A.25和A.50的密度也不符合此准则(±10，相对于A.0 928kg/m3)。球粒特性的概述展示于表2中。
表2.
Figure BDA0003977445330000161
Figure BDA0003977445330000171
对于瓶生产，通过将A.0、A.25和A.50与对照材料混合来制备掺合物B.0、B.25和B.50。掺合物含有呈0.0、12.5和25.0％的浓度的测试材料。每一掺合物在相同工艺条件下吹塑成具有矩形截面的1L瓶。在所述工具上未发现沉积。所有瓶都完整。其尺寸、重量、容量、厚度、压瘪屈服载荷和冲击跌落测试中的平均破坏高度在建议基准内。在拉伸测试中，样品展示极类似的行为。瓶特性以及拉伸特性的概述分别展示于表3和4中。
表3.
Figure BDA0003977445330000172
Figure BDA0003977445330000181
表4.
标准 B.0 B.25 B.50
屈服应力[MPa] ISO 527-2 13.0±0.5 13.4±0.5 13.2±0.2
断裂应力[MPa] ISO 527-2 -<sup>[a]</sup> -<sup>[a]</sup> -<sup>[a]</sup>
屈服伸长率[％] ISO 527-2 20.5±1.4 20.1±1.5 20.1±0.7
断裂伸长率[％] ISO 527-2 -<sup>[a]</sup> -<sup>[a]</sup> -<sup>[a]</sup>
强度[MPa] ISO 527-2 13.0±0.5 13.4±0.5 13.2±0.2
强度伸长率[％] ISO 527-2 20.5±1.4 20.1±1.5 20.1±0.7
[a]样品未断裂。
上文所论述的第三实验展示，本文所公开的标签可以不损害回收部分的质量的方式与包装材料一起机械回收。测试材料(A.25、A.50、B.25和B.50)获得的结果与作为对照材料的原始LDPE极类似。

Claims (19)

1.一种可机械回收标签(1)，其包括面(2)和粘合剂(4)，其中所述面(2)包括含乙烯聚合物并且所述粘合剂(4)包括压敏粘合剂，所述压敏粘合剂包括：
-至少15重量％的基质聚合物，
-至少25重量％的增粘剂，以及
-至少10重量％的增塑剂，
并且其中所述基质聚合物、所述增粘剂和所述增塑剂为无色和无气味的，并且所述基质聚合物为苯乙烯嵌段共聚物，并且其中所述可机械回收标签(1)能与包括含乙烯聚合物的包装材料一起机械回收。
2.根据权利要求1所述的可机械回收标签(1)，其中所述增粘剂为氢化烃树脂。
3.根据权利要求1或2所述的可机械回收标签(1)，其中所述增塑剂包括满足以下中的至少一个的化合物：
-包括至少480Da的平均分子量，
-在100摄氏度下的粘度为至少8.5×10-6m2/s，
-具有不超过5％(w/w)的碳数等于或低于25的矿物烃的含量。
4.根据前述权利要求中任一项所述的可机械回收标签(1)，其中所述标签(1)能在包括含乙烯聚合物和至多5重量％的压敏粘合剂的过程中机械回收，所述过程经布置以提供回收塑料材料。
5.根据前述权利要求中任一项所述的可机械回收标签(1)，其中
-所述基质聚合物为以下中的至少一种：苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS)，和/或
-所述增粘剂为以下中的至少一种：C5/C9树脂、C5树脂、C9树脂。
6.根据前述权利要求中任一项所述的可机械回收标签(1)，其中所述基质聚合物为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)。
7.一种用于提供可机械回收标签(1)的标签层压物(8)，所述标签层压物(8)包括面(2)、粘合剂(4)和离型衬垫(6)，所述面(2)通过所述粘合剂(4)邻接于所述离型衬垫(6)，所述面(2)包括含乙烯聚合物并且所述粘合剂(4)包括压敏粘合剂，所述压敏粘合剂包括：
-至少15重量％的基质聚合物，
-至少25重量％的增粘剂，以及
-至少10重量％的增塑剂，
并且其中所述基质聚合物、所述增粘剂和所述增塑剂为无色和无气味的，并且所述基质聚合物为苯乙烯嵌段共聚物，并且其中所述可机械回收标签(1)能与包括含乙烯聚合物的包装材料一起机械回收。
8.根据权利要求7中任一项所述的标签层压物(8)，其中所述增粘剂为氢化烃树脂。
9.根据权利要求7或8所述的标签层压物(8)，其中所述增塑剂包括满足以下中的至少一个的化合物：
-包括至少480Da的平均分子量，
-在100摄氏度下的粘度为至少8.5×10-6m2/s，
-具有不超过5％(w/w)的碳数等于或低于25的矿物烃的含量。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的标签层压物(8)，其中
-所述基质聚合物为以下中的至少一种：苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS)，和/或
-所述增粘剂为以下中的至少一种：C5/C9树脂、C5树脂、C9树脂。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的标签层压物(8)，其中所述基质聚合物为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)。
12.一种用于制造根据权利要求6至9中任一项所述的标签层压物(8)的方法，所述方法包括以下步骤：
-将衬底布置为离型衬垫(6)或面(2)，
-用粘合剂(4)涂布所述衬底，所述粘合剂(4)包括压敏粘合剂，以及
-以使得所述粘合剂(4)布置在所述面(2)与所述离型衬垫(6)之间的方式将所述离型衬垫(6)与所述面(2)层压在一起，其中所述面(2)包括含乙烯聚合物并且所述压敏粘合剂包括至少15重量％的基质聚合物、至少25重量％的增粘剂和至少10重量％的增塑剂，且其中所述基质聚合物、所述增粘剂和所述增塑剂为无色和无气味的，并且所述基质聚合物为苯乙烯嵌段共聚物。
13.一种加标签的物品(101)，其包括物品(100)和根据权利要求1至5中任一项所述的可机械回收标签(1)，其中所述可机械回收标签(1)通过所述标签(1)的所述粘合剂(4)附接到所述物品(100)的表面。
14.一种根据权利要求1至5中任一项所述的可机械回收标签(1)的用途，其用于对物品(100)加标签。
15.一种根据权利要求6至9中任一项所述的标签层压物(8)的用途，其用于提供可机械回收标签(1)。
16.一种根据权利要求7至11中任一项所述的标签层压物(8)的废料基质的用途，其用于生产回收塑料颗粒，其中所述废料基质包括面(2)和粘合剂(4)。
17.一种回收塑料颗粒，其包括根据权利要求7至11中任一项所述的标签层压物(8)的废料基质，其中所述废料基质包括面(2)和粘合剂(4)。
18.一种根据权利要求17所述的颗粒的用途，其用于提供塑料物品。
19.一种包括根据权利要求17所述的回收塑料颗粒的塑料物品。
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