CN116783236A - 涂覆膜 - Google Patents

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Abstract

一种具有改善的光学特性和提高的可回收特性的涂覆膜，所述涂覆膜包括以下各项的组合：(a)可回收聚烯烃的至少一个膜层；以及(b)至少一个可回收涂料层，该至少一个可回收涂料层设置在可回收聚烯烃的至少一个膜层的一侧的表面的至少一部分上，使得至少一个涂料层为涂覆膜提供增加的60°光泽度、降低的雾度、提高的清晰度；以及可回收特性。

Description

涂覆膜
技术领域
本发明涉及涂覆膜；并且更具体地，本发明涉及可回收的涂覆膜，该可回收的涂覆膜包括：(a)聚乙烯基膜基底，该聚乙烯基膜基底在聚乙烯基膜基底的一侧上涂覆有(b)至少一种聚烯烃分散体涂料。具有有利的可回收特性的涂覆膜可用于制造诸如柔性包装的制品。
背景技术
为保护食品、液体、个人护理产品和其它产品而产生的许多类型的包装已经被构造成具有多层层压结构，诸如两层PET//PE层压物和三层PET//尼龙//PE层压物。许多包装包括一个或多个透明窗口以展示该包装所容纳的产品和/或吸引潜在消费者对该包装的注意。期望包装的一个或多个窗口尽可能地透明和清楚，以允许消费者通过一个或多个窗口清楚地认出包装的内容物。普通包装材料诸如聚乙烯(PE)的透明度和清晰度可以例如通过改变包装材料(例如，PE)的特性诸如材料的结晶度特性而改善(提高)。然而，包装材料的透明度和清晰度的改善通常导致包装材料的一些机械特性(诸如刚度)降低。
另外，已知的双组分聚氨酯基涂料组合物已经与PE膜一起使用以改善PE膜的光泽度和透明度特性。然而，在包装材料中使用聚氨酯基涂料组合物可引起(1)由于在回收材料中形成凝胶而导致的PE的可回收性问题；以及(2)所形成的膜的机械特性的显著降低。例如，与纯(未涂覆)PE膜的透明度和清晰度相比，与已知的回收的涂覆PE膜结合的PE膜的透明度和清晰度可能受到不良影响。
期望提供用于包装的新膜和相关材料，这些新膜和相关材料具有良好的光学特性，诸如高光泽度和低雾度；并且具有易回收特性。
美国专利申请公布号US20160177073A1和WO2000009594A1公开了如何通过改变聚乙烯的组成来制备聚乙烯膜。WO 2005/026275、U.S.2005/010075、WO 2005/085331、EP2247445 B1、EP 3037472 B1和EP3155052B1公开了聚烯烃分散体组合物和此类组合物的应用。然而，上述参考文献都没有公开如何改善聚乙烯基膜的光学性能，诸如光泽度和雾度。
WO2018064123A1公开了涂覆膜和由此类膜形成的包装。在一个方面，涂覆膜包括：(a)具有相背对的第一和第二正面表面(facial surface)的多层聚合物膜；以及(b)聚合物膜的第一正面表面的至少一部分上的涂料膜层。聚合物膜(组分(a))是聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰胺中的至少一种。当利用原子力显微镜使用图像分析测量时，膜的第一正面表面具有至少80nm的均方根表面粗糙度，并且当利用原子力显微镜使用图像分析测量时，膜的第二正面表面具有小于(<)80nm的均方根表面粗糙度。第一正面表面的至少一部分上的涂料膜层(组分(b))是聚氨酯涂层，并且当根据ASTM D1746/15在第一正面表面的涂覆部分中测量时，涂覆膜层具有至少2百分比(％)的Zebedee清晰度。WO2018064123A1还公开了如何制备具有聚氨酯顶部涂层的高光泽度和高透明度的聚乙烯膜。然而，WO2018064123A1未教导使用含水烯烃共聚物分散体作为光泽度增强涂料。
发明内容
本发明涉及可回收的涂覆膜，该可回收的涂覆膜包括：(a)聚乙烯基膜基底，该聚乙烯基膜基底在聚乙烯基膜基底的一侧上涂覆有(b)至少一种聚烯烃分散体涂料。除了机械可回收特性之外，本发明的涂覆膜有利地表现出高光泽度和高清晰度(即，低雾度)特性。
在一些实施方案中，本发明包括一种用于生产上述涂覆膜的方法。
在一些实施方案中，本发明包括一种由上述涂覆膜制成的第一制品，诸如粒料、单层膜、多层膜、单层层压物、多层层压物、包装材料、模制产品等。
在一些实施方案中，本发明包括一种由来源于任一个上述第一制品的回收材料制成的后续第二制品。
有利地，由掺入高光泽度和低雾度的涂覆膜制成的第一制品可根据包装行业的当前可回收性指南经受回收过程。例如，利用本发明的涂料分散体形成包括具有可回收涂料层的可回收聚乙烯膜(诸如全聚乙烯(PE)高密度聚乙烯(HDPE)膜)的涂覆聚合物膜结构提供了可以再加工以制造具有与第一制品基本上相同的特性和性能的新的第二制品的有利的膜结构。
具体实施方式
本文关于具有水性烯烃类涂料的膜制品的“可回收的”和“可回收性”是指机械可回收的或可回收性；并且意指具有水性烯烃类涂料的膜制品是机械可再加工的，以产生具有期望性能和期望特性的另一后续回收制品。
关于膜基底的“高光泽度”在本文意指具有超过86单位的光泽度水平。
关于膜基底的“低雾度”、“高清晰度”在本文意指涂覆膜基底具有比非涂覆膜基底低至少30％的总雾度。
在一个广泛的实施方案中，本发明包括一种用于生产可在店面回收的包装材料的可回收的涂覆膜结构。可回收的涂覆膜包括以下各项的组合：涂覆有涂料层的至少一个可热密封的可回收的聚烯烃膜层基底；设置在聚烯烃膜层的一侧的表面的至少一部分上的涂料层。
根据本发明的一个或多个实施方案，聚烯烃膜层(组分(a))包括例如包含乙烯基聚合物的聚烯烃膜；并且涂料层(组分(b))包括例如具有改善的光学特性诸如高光泽、低雾度和高清晰度的涂料层；并且其同时具有足够的可回收特性。此外，可回收涂料层有利地与聚烯烃层相容。
通常，可回收聚合物膜层具有外(或外部或顶部)表面和内(或内部或底部)表面；并且涂料层具有外(或外部或顶部)表面和内(或内部或底部)表面。涂料层的内部表面的至少一部分与聚烯烃膜层的外部表面的至少一部分接触。在一个优选实施方案中，涂料层的外表面形成整体涂覆膜结构(即，聚烯烃层加上涂料层)的外表面。例如，在一个一般实施方案中，本发明的涂覆膜包括(a)至少一个聚烯烃膜层，诸如聚乙烯(PE)膜；以及(b)与聚烯烃膜粘结的高光泽度和低雾度的涂料层。如果需要，可将一种或多种其它任选膜层基底添加到上述膜结构中以产生多层膜结构。
在一个或多个实施方案中，用于制备本发明的涂覆膜结构的聚烯烃膜网或层(组分(a))由基于烯烃的聚合物制备。如本文所使用的，术语“基于烯烃的聚合物”、“烯烃类聚合物”和“聚烯烃”是指包含呈聚合形式的大部分量的烯烃单体，例如乙烯或丙烯(基于聚合物的重量)并且任选地可以包含一种或多种共聚单体的聚合物。术语“聚合物”指代通过使单体(无论具有相同或不同类型)聚合来制备的聚合化合物。因此，通用术语聚合物涵盖通常用于指代仅由一种类型的单体制备的聚合物的术语“均聚物”以及指代由两种或更多种不同单体制备的聚合物的“共聚物”。聚烯烃膜层可包括由一种聚烯烃聚合物制成的膜层或由两种或更多种不同聚烯烃聚合物的共混物制成的膜层。
在一个或多个优选实施方案中，聚烯烃层可包含乙烯基聚合物。如本文所述，“聚乙烯”或“乙烯基聚合物”应意指包含大于(>)50摩尔％的衍生自乙烯单体的单元的聚合物。这包括如上所述的乙烯基均聚物或共聚物。本领域已知的聚乙烯的常见形式包括但不限于：低密度聚乙烯(LDPE)；线性低密度聚乙烯(LLDPE)；超低密度聚乙烯(ULDPE)；极低密度聚乙烯(VLDPE)；单位点催化的线性低密度聚乙烯，包括线性和基本上线性低密度树脂(m-LLDPE)；中密度聚乙烯(MDPE)；以及高密度聚乙烯(HDPE)。例如，聚烯烃层可包括一个或多个聚烯烃层，诸如HDPE、LDPE、LLDPE、MDO PE、BOPE以及它们的混合物。
另外，如本文所述，术语“LDPE”也可被称为“高压乙烯聚合物”或“高度支化的聚乙烯”，并且被定义成意指该聚合物在使用自由基引发剂(诸如过氧化物)的情况下在高压釜或管式反应器中在高于14,500psi(100毫帕[MPa])的压力下部分或完全均聚或共聚(参见例如美国专利号4,599,392)。LDPE树脂的密度通常在0.916g/cm至0.940g/cm的范围内。
如本文所述，术语“LLDPE”可包括使用齐格勒纳塔(ZieglerNatta)催化剂体系制备的树脂，以及使用单位点催化剂制备的树脂，这些单位点催化剂包括但不限于双茂金属催化剂(有时称为“m-LLDPE”)、膦亚胺和限定几何构型的催化剂；以及使用后茂金属、分子催化剂制成的树脂，这些分子催化剂包括但不限于双(联苯基苯氧基)催化剂(也被称为多价芳氧基醚催化剂)。LLDPE包括线性、基本上线性或非均相基于乙烯的共聚物或均聚物。LLDPE含有比LDPE少的长链支化，并且包括基本上线性的乙烯聚合物(这在美国专利号5,272,236；5,278,272；5,582,923；和5,733,155中进一步定义)；均匀支化的乙烯聚合物(诸如美国专利号3,645,992中所述的那些)；不均匀支化的乙烯聚合物(诸如根据美国专利号4,076,698中公开的工艺制备的那些)；以及它们的共混物(诸如美国专利号3,914,342或美国专利号5,854,045中公开的那些)。可以使用本领域已知的任何类型的反应器或反应器配置经由气相、溶液相或浆料聚合或它们的任何组合来制备LLDPE树脂。可以使用本领域已知的任何类型的反应器或反应器配置，经由气相、溶液相或淤浆聚合或它们的任何组合来制备LLDPE树脂。
另外，如本文所述，术语“HDPE”是指具有约0.940g/cm或更大的密度的聚乙烯，这些聚乙烯通常用齐格勒-纳塔催化剂、铬催化剂或甚至茂金属催化剂制备。在一个或多个实施方案中，聚烯烃膜层可为包括外层的多层膜，该外层包含乙烯基聚合物。
在一些实施方案中，适用于本发明的聚乙烯聚合物可以是可商购获得的，诸如商品名为AGILITYTM(例如，AGILITY 1000、AGILITY 1001和AGILITY 1021)、INNATETM ST 50、ELITETM 5940、ELITETM 5960、DOWTM LDPE 6211和DOWTM LDPE 7511的聚乙烯聚合物，所有这些都可从陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)获得。
在一个或多个实施方案中，用于制备本发明的涂覆膜结构的聚烯烃膜网或层(组分(a))可包括由一种或多种聚烯烃或烯烃聚合物制成的单个层(单层)；或膜结构可包括由一个或多个聚烯烃层制成的多层结构。
在其它实施方案中，本发明的聚烯烃膜可以是包含多于一个层的多层膜。如本文所述，“多层膜”意指具有多于一个层的任何膜。例如，多层膜可具有两个、三个、四个、五个或更多个层。多层膜可被描述为具有用字母表示的层以帮助描述层。例如，具有两个不同的聚烯烃膜层的两层膜可表示为A/B；并且具有芯层B和两个外部层A和C的三层膜可表示为A/B/C。同样，具有两个芯层B和C以及两个外部层A和D的结构将表示为A/B/C/D。在一些实施方案中，聚烯烃膜可为具有3至35，诸如3至11或3至7的奇数个层的共挤出膜。例如，在一些实施方案中，聚烯烃膜层可以是由三个聚乙烯层构成的三层多层膜。
在一个优选实施方案中，聚烯烃膜层可包括使用纵向或双轴定向工艺制成的定向单层或多层PE膜，其与第二层粘结。
在另一个优选实施方案中，聚烯烃膜层可以是包括一个或多个HDPE、LLDPE和LDPE层的多层膜。
在仍另一个优选实施方案中，聚烯烃膜层可以是PP膜或双轴定向的PP(BOPP)膜层。
用于形成本发明的聚烯烃聚合物膜层的聚烯烃膜层的厚度可以，例如，在一个实施方案中为12微米(μm)至125μm，在另一实施方案中为20μm至100μm，并且在仍另一个实施方案中为25μm至50μm。
在一个或多个实施方案中，聚烯烃膜层可具有小于或等于(≤)1mm，诸如≤900μm、≤800μm、≤700μm、≤600μm、≤500μm、≤400μm、≤300μm或甚至≤200μm的厚度。聚烯烃膜层可具有大于或等于(≥)1μm、≥5μm、≥10μm、≥20μm、≥30μm、≥40μm或甚至≥50μm的厚度。如本领域技术人员所理解的，在多层膜中，不同层的厚度可以是相同或不同的；并且层厚可基于本文的公开内容通过技术人员已知的技术选择。
粘结至聚烯烃膜形成涂覆膜结构的高光泽度和低雾度的涂料层(组分(b))有利地由具有可回收特性的涂料分散体组合物形成。涂料分散体组合物将其可回收特性赋予含有用涂料分散体组合物制成的可回收涂料层的涂覆膜结构。继而，当包装制品由可回收膜结构制成时，可回收涂料层赋予由涂覆膜制造的制品(例如包装制品)可接受的可回收特性。
在一个广泛的实施方案中，可用于本发明的涂料分散体组合物包括例如水性涂料组合物，该水性涂料组合物包含(A)至少一种聚合物分散剂，诸如乙烯丙烯酸共聚物、乙烯甲基丙烯酸共聚物以及它们的混合物；以及(B)至少一种中和剂。
根据本发明的多个实施方案，含水分散体可包含中和剂，例如使得含水分散体具有在8至11范围内的pH。8至11的所有单个值和子范围都包括在本文中并公开于本文中。例如，含水分散体可具有从8、8.1、8.2或8.3的下限至11、10.9、10.8或10.7的上限的pH。例如，含水分散体可具有8至11、8.1至10.9、8.2至10.8、或8.3至10.7的pH。
在一个一般实施方案中，可用于本发明的中和剂化合物具有低于140℃的沸点。可用于本发明的中和剂的示例包括但不限于氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、胺以及它们的组合。可用于本发明的氢氧化物的示例包括但不限于氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钠以及它们的组合。可用于本发明的碳酸盐的示例包括但不限于碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸钙以及它们的组合。可用于本发明的胺的示例包括但不限于单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氨、单甲胺、二甲胺、三甲胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三异丙醇胺、二异丙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、单正丙胺、二甲基-正丙胺、N-甲醇胺、N-氨基乙基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、单异丙醇胺、N,N-二甲基丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三(羟甲基)-氨基甲烷、N,N,N'N'-四(2-羟丙基)亚乙基二胺、1,2-二氨基丙烷、2-氨基-2-羟甲基-1,3-丙二醇、N,N'-亚乙基双[双(2-羟丙基)胺]甲苯-对磺酸盐、或环胺诸如吗啉、哌嗪、哌啶以及它们的组合。
其它成分诸如蜡、酸官能蜡以及它们的混合物也可任选地存在于分散体组合物中。并且在本发明中任选地使用基础树脂，诸如聚烯烃，该聚烯烃的MI在一个一般实施方案中>1，并且在另一个实施方案中>20MI；并且熔融温度在一个一般实施方案中<120℃，并且在另一个实施方案中<100℃。可用于本发明的基础树脂的示例包括但不限于ENGAGE 8401、ENGAGE 8407、ELVAX 220W和ELVAX 150W(可从陶氏化学公司获得)；以及它们的混合物。
分散剂的MI通常在一个实施方案中>60并且在另一个实施方案中>250；并且分散剂的MI通常在一个实施方案中<1,500并且在另一个实施方案中<600。分散剂的酸值通常在一个实施方案中>80并且在另一个实施方案中>120；并且分散剂的酸值通常<300。基础树脂的熔融温度(Tm)通常在一个实施方案中<120℃并且在另一个实施方案中<100℃；并且基础树脂的Tm通常>40℃。基础树脂的MI通常在一个实施方案中>1并且在另一个实施方案中>20；并且基础树脂的MI通常<1,200。
在一些实施方案中，酸官能蜡的示例包括但不限于马来酸酐改性的蜡，诸如Licocene 431(可从科莱恩公司(Clariant)获得)；酸官能烯烃，诸如Unicid 350(可从Nucrea Solutions获得)；脂肪酸，诸如油酸；以及它们的组合。分散体制剂中的酸被碱诸如二甲基乙醇胺或氨中和，这使得能够通过存在于制剂中的酸的皂化形成含水分散体。
本发明的涂料分散体组合物可用于制备膜，这些膜随后用于生产包装产品，诸如用于包装新鲜农产品、冷冻农产品和普通小吃。
施涂至聚烯烃层的涂料层的涂覆量的范围可以在一个一般实施方案中为0.8克每平方米(g/m2或gsm)至最高5gsm，在另一个实施方案中为1gsm至3.5gsm，并且在仍另一个实施方案中为1.2gsm至3gsm。低于0.8gsm的重量可引起外观问题并且不提供改善的光泽度和降低的雾度。大于5gsm的任何涂料层重量可能难以干燥，并且可能增加雾度。
在一个一般实施方案中，存在于涂料组合物中的颗粒的粒度可小于1μm。
根据一个或多个实施方案，涂覆膜的涂料层具有期望的光学特性，诸如光泽光洁度、降低的雾度和高透明度/清晰度。如本文所述，这些光学特性通过本发明所公开的加工步骤在涂覆膜加工制造期间实现。
例如，在一个或多个实施方案中，涂覆膜具有在60°下为至少85单位的光泽度。如本文所述，通过利用ASTM D2457标准测量光泽度。在另外的实施方案中，60°光泽度可以在一个实施方案中为85单位至105单位，在另一个实施方案中为105单位至120单位，并且在仍另一个实施方案中为120单位至135单位。
如从本公开应显而易见的，许多优点可存在于本发明所描述的涂覆膜及其制备方法中。具体地，膜制造商可提供具有与使用更少层的常规膜类似的光泽光洁度的膜。另外，相同的材料(即，聚烯烃膜和涂料层)可用于形成具有不同光学光洁度的膜。
在一些实施方案中，涂料层有利地提供具有低或降低的雾度特性的膜基底。例如，涂覆膜的雾度可以在一个一般实施方案中≤40％；在另一个实施方案中≤30％；并且在仍另一个实施方案中≤20％。
用于涂覆聚烯烃层并形成本发明的可回收涂覆膜结构的涂料层的厚度可以，例如，在一个一般实施方案中为1μm至5μm。高于5μm的任何涂料层厚度都可能难以干燥，并且可能增加雾度。
一旦在聚烯烃层上形成涂料层，就产生了涂覆膜。并且如先前所述，涂料层将提供具有有利特性诸如高光泽度、低雾度和高清晰度的涂覆膜。
在其它实施方案中，涂覆膜表现出足够的可回收特性，这使得涂覆膜有利于回收由涂覆膜制成的第一制品并随后由第一制品的回收材料制备不同的第二制品，使得来自回收材料的第二制品与第一制品相比保持相同的特性，或者第二制品与第一制品相比至少不表现出不超过50％的性能变化。
除了上述组分层(a)和(b)之外，本发明的涂覆膜结构还可包括其它任选的基底层，即组分(c)。例如，在一些实施方案中，聚烯烃膜结构可包括聚烯烃层的顶部表面上的印刷层，其中印刷层可与涂料层接触；并且因此，形成多层膜结构，其中印刷层设置在聚烯烃层与涂料层之间。在此类实施方案中，可将涂料组合物直接施涂到印刷层上。印刷层可以是以各种颜色显示产品细节和其它包装信息的油墨层。印刷层可以在一个实施方案中≤15μm，在另一个实施方案中≤10μm，在仍另一个实施方案中≤5μm，并且在又另一个实施方案中甚至≤2.5μm。
如果需要，可将具有特定功能的任选层诸如密封剂层、阻隔层、接合层等添加到涂覆膜结构中。
在一个广泛的实施方案中，通过将上述涂料分散体组合物施涂到聚烯烃膜基底的一侧的表面上以在聚烯烃膜基底的表面上形成涂料层来生产本发明的可回收的涂覆膜。根据一个或多个实施方案，本发明的涂覆膜可通过包括以下步骤的一般方法制备：将未固化的涂料分散体组合物施涂在聚烯烃膜层的外表面的至少一部分上；以及使未固化的涂料分散体组合物固化以在聚烯烃层上形成涂料层，从而得到本发明的涂覆膜结构。未固化的涂料组合物的施涂可以使得聚烯烃层的外表面与涂料层的内表面接触。
例如，在一个一般实施方案中，用于生产可回收的膜结构的方法包括以下步骤：(I)提供(a)聚烯烃膜基底；以及(b)涂料分散体组合物；(II)将涂料分散体组合物施涂至聚烯烃基底的表面的至少一部分以形成涂料层；以及(III)使涂料分散体组合物固化，以在步骤(II)的聚烯烃基底的顶部表面上形成固化的涂料层，从而形成涂覆膜。如本文所述，将涂料分散体组合物“施涂”至聚烯烃层基底可包括通过本领域已知的将涂料组合物或制剂施涂至膜基底的任何常规手段使涂料组合物与聚烯烃层接触。例如，可使用常规成膜设备和工艺，诸如照相凹版印刷、柔性版印刷、胶版印刷、迈耶棒刮涂(Meyer rod drawdown)等来施涂涂料组合物。
涂料分散体组合物的固化在低于聚烯烃膜的熔融温度的温度下进行以避免膜的拉伸和变形。通常，在一个实施方案中在15℃至45℃，并且在另一个实施方案中在20℃至35℃的固化温度下固化涂料。
在一个或多个实施方案中，可在常规层压机器上通过层压工艺进行未固化涂料组合物的施涂。例如，根据一个或多个实施方案，当聚烯烃膜层在纵向上平移时，可将未固化的涂料组合物施涂到聚烯烃膜层上。也就是说，可在纵向上传送聚烯烃膜层，同时施涂未固化的涂料组合物。如本文所述，纵向是指膜流动到加工机器诸如层压机上或中的方向。可用光辊或凹版辊将未固化的涂料组合物沉积到聚烯烃膜层上，这可至少部分地通过未固化的涂料组合物的粘度进行选择。聚烯烃膜层可以成卷的形式开始，在纵向上退绕和传送，其中将未固化的涂料组合物施涂到聚烯烃层上，然后将聚烯烃层重新卷绕成卷。
根据本文公开的实施方案，在施涂未固化的涂料组合物之后，可将未固化的涂料组合物固化以形成位于聚烯烃层表面上的包含固化的涂料组合物层的涂料层。固化可以是“被动的”，这意味着通过使未固化的涂料组合物在环境条件下静置一段时间来进行固化。另选地，可通过暴露于升高的温度、辐射或可导致在涂料组合物中发生固化的其它机制来促进固化。在一些实施方案中，固化可在聚烯烃膜层和未固化的涂料组合物在层压后为一卷时进行。在一段时间之后，未固化的涂料组合物凝固并形成包含具有涂料层的涂覆膜的一卷膜。
由于本发明的涂覆膜表现出良好的可回收性改善的光学特性，本发明的涂覆膜在回收之前可用于例如用于制造各种包装材料和产品的包装应用中。例如，涂覆膜可用于食品颗粒/豆类的散装包装、种子的包装、小扁豆和谷物的包装、肥料的包装、油籽的包装、糖的包装、盐的包装、药物的包装、其它食品以及个人护理物品诸如浴盐、洗涤剂荚的包装等。涂覆膜还可用作婴儿湿巾、女性卫生产品、谷物棒、蛋白棒、干酪和糖果产品的包裹物。此外，当用于包装制品时，可回收膜的其它有利特征和应用包括例如耐恶劣气候条件、高拉伸强度、稳健的耐跌落测试性、优异的光学外观和耐溢出性。
本发明的优点之一是由本发明的涂覆膜制成的用过的(消费后的)原始(或第一)制品可以通过回收过程加工。在回收之后，来自先前的原始第一制品的回收材料可用于制备后续回收膜，并且后续回收膜继而可用于制备回收(或第二)制品。所得的后续回收膜可有利地用于制造后续回收的第二制品，该后续回收的第二制品具有与先前的原始第一制品非常接近的特性和性能。例如，由来源于先前的原始第一制品的回收材料制成的新的单层回收膜结构可具有如下特性：相对于相同地再加工而没有任何回收材料的对照原始膜，表现出<50％的性能变化。在一些实施方案中，新的单层膜结构可具有表现出在一个实施方案中在0％至<50％，在另一个实施方案中在0.01％至<40％，并且在仍另一个实施方案中在0.1％至<30％范围内的性能变化的特性。
在一些实施方案中，新的单层膜结构可具有表现出在一个实施方案中<50％，在另一个实施方案中<25％，并且在仍另一个实施方案中<10％的性能变化的特性。在一些实施方案中，新的单层膜结构可具有表现出在一个实施方案中在0％至<50％，在另一个实施方案中在0.01％至<50％，并且在仍另一个实施方案中在0.1％至<50％范围内的性能变化的特性。在一些实施方案中，新的单层膜结构可具有表现出在一个实施方案中在0％至<25％，在另一个实施方案中在0.01％至<25％，并且在仍另一个实施方案中在0.1％至<25％范围内的性能变化的特性。在一些实施方案中，新的单层膜结构可具有表现出在一个实施方案中在0％至<10％，在另一个实施方案中在0.01％至<10％，并且在仍另一个实施方案中在0.1％至<10％范围内的性能变化的特性。回收膜结构和回收膜结构的可回收性能满足塑料回收商协会(The Association of Plastic Recyclers)的可回收性指南。
实施例
以下本发明实施例(Inv.Ex.)和比较实施例(Comp.Ex.)(统称为“实施例”)在本文给出以进一步说明本发明的特征，但不旨在明确地或通过暗示被解释为限制权利要求书的范围。本发明的本发明实施例用阿拉伯数字表示，并且比较实施例用字母表的字母表示。以下实验分析了本文所述的组合物的实施方案的性能。除非另行指出，否则所有份数和百分比均按基于总重量的重量计。
以下实施例中使用的各种材料描述于表I-III中。
表I-原材料
用于制备聚氨酯涂料的组分A的一般程序
表II中描述的成分和它们相应的量用于制备本发明的聚氨酯涂料的组分A。
表II-聚氨酯涂料的组分A的组成
为了使用表II所述的成分制备组分A，将蜡酯和三羟甲基丙烷装载到反应器中，接着装载乙酸乙酯。将MDI真空装载到反应器中，然后用剩余乙酸乙酯冲洗。将所得的批料保持在70℃，持续3小时(hr)。然后将批料冷却至55℃。将玉米油真空装载到反应器中。然后将环己烷添加到反应器中，并将内容物保持在45℃并搅拌45分钟(min)，直到内容物变得澄清为止。然后将苯甲酰氯真空装载到反应器中，并将内容物搅拌15min。然后将所得反应物组分A包装以供后期使用。
用于制备聚氨酯涂料的组分B的一般程序
表III中所述的成分和它们相应的量用于制备本发明的聚氨酯涂料的组B。
表III-聚氨酯涂料的组分B的组成
为了制备反应物组分B，首先将TIPA熔融。将Voranol 220-260真空装载到反应器中。将熔融的TIPA真空装载到反应器中，然后装载VORANOL 220-110N。用乙酸乙酯冲洗真空管线，并以75转每分钟(rpm)搅拌反应器的内容物。将乙酸乙酯真空装载到反应器中。反应器的内容物经由冷却夹套进行冷却。将反应器内容物冷却之后，将TDI装载到反应器中；并用乙酸乙酯冲洗真空管线。由于反应的放热本质，将反应器的内容物冷却至75℃的温度。在搅拌下将反应器中的温度保持在75℃，持续4hr。然后将反应器的内容物冷却至60℃。将反应器冷却至60℃之后，将消泡剂、乙酸丁酸纤维素、Modaflow和剩余乙酸乙酯的混合物真空装载到反应器中。然后将反应器的内容物在60℃下搅拌60min。然后将反应器冷却至50℃。将所得反应物组分B包装以供后期使用。
本发明实施例1-5：聚烯烃分散体
用于制备聚烯烃分散体的一般程序
具有如下表IV所述的组成的本发明实施例1至5的含水分散体使用以下各项制备：(1)上表I所述的原材料；(2)如表IV所述的条件；以及(3)以下一般程序：
使用速率受控的进料器将表IV中描述的组分1至3进料到直径25mm的双螺杆挤出机中；使用如表IV中所指示的以“g/min”计的进料速率。组分1至3向前通过挤出机并熔融以形成液体熔融材料。
将挤出机温度曲线升高至表IV所述的温度。将水和挥发性碱和/或中和剂(在所有的本发明实施例1至5中为二甲基乙醇胺(DMEA)或28重量％氨水(NH4OH))混合在一起并以表IV中描述的速率进料至挤出机以在初始水引入位置处中和。然后，以表IV中描述的速率将稀释水进料到挤出机中。在挤出机末端附近使挤出机温度曲线冷却回到低于100℃的温度。表II中还描述了以rpm计的所用的挤出机速度。在挤出机出口，使用背压调节器将挤出机料筒内部的压力调节至适于减少蒸汽形成的压力(通常，例如，该压力为2MPa至4MPa)。
通过200微米(μm)过滤器过滤从挤出机排出的每种含水分散体。所得的经过滤的含水分散体具有以重量百分比(重量％)测量的固体含量。
表IV–聚烯烃分散体
本发明实施例6-19和比较实施例A-F：涂覆膜
膜结构
待用上表IV描述的本发明实施例1-5的分散体涂覆的膜结构描述于表V中。
表V-膜结构
用于制备涂覆的PE基底样本的一般程序
通过手工涂覆上表IV中描述的本发明实施例1-5的湿聚烯烃涂料分散体(本文称为POD1-POD5)来制备用于测试的涂覆的PE基底样本。将POD1至POD5手工涂覆到上表V中描述的PE基底(本文称为PE1、PE2和PE3)的一侧的表面上。例如，通过将聚烯烃分散体诸如POD1手工涂覆到聚乙烯基底诸如PE1(具有50μm厚度的INNATE ST 50和AFFINITY PL1880G的双层膜结构)上来制备涂覆膜聚乙烯膜基底样本。使用K控制涂覆机#2刮涂棒通过手工涂覆将湿涂料层施涂到PE基底样本上。然后将所得的涂覆基底样本在70℃对流烘箱中干燥2分钟(min)以除去存在于分散体中的水。涂料层的涂覆量为约2.9g/m2。本发明实施例6–19和比较实施例B、D和F的涂覆的PE膜基底样本描述于表VI–VIII中。表VI-VIII还描述了比较实施例A、C和E的纯的(非涂覆的)聚乙烯膜。
用于测试涂覆的PE基底样本的一般程序
对如上所述制备的本发明实施例6–19和比较实施例B、D和F的涂覆的PE膜基底样本的光学特性进行测试，包括光泽度和雾度。基于ASTM D2457测试固化的涂覆基底样本在60°下的膜光泽度。基于ASTM D1003测试固化的涂覆基底样本的总膜雾度。涂覆的PE膜基底样本的测试结果描述于表VI-VIII中。从表VI-VIII中的数据可以确定，与比较性的纯的(即，非涂覆的)聚乙烯膜样本相比，本发明的涂覆聚乙烯膜样本表现出高光泽度和低雾度。
表VI
实施例编号 材料描述 60°光泽度 雾度(总)
比较实施例A 纯PE 1 99.18 12.5
比较实施例B 聚氨酯涂覆的PE1 130.8 7.67
本发明实施例6 POD2涂覆的PE1 114.8 8.35
本发明实施例7 POD3涂覆的PE1 130 6.46
本发明实施例8 POD4涂覆的PE 1 126 7.17
本发明实施例9 POD5涂覆的PE 1 129.2 6.6
表VII
实施例编号 材料描述 60°光泽度 雾度(总)
比较实施例C 纯PE 2 78.92 20.56
比较实施例D 聚氨酯涂覆的PE 2 133.2 9.29
本发明实施例10 POD1涂覆的PE 2 95.98 10.68
本发明实施例11 POD2涂覆的PE 2 118.8 10.34
本发明实施例12 POD3涂覆的PE 2 126.8 9.21
本发明实施例13 POD4涂覆的PE 2 128.2 9.6
本发明实施例14 POD5涂覆的PE 2 128 8.84
表VIII
实施例编号 材料描述 60°光泽度 雾度(总)
比较实施例E 纯PE 3 79.14 40.78
比较实施例F 聚氨酯涂覆的PE 3 124.2 17.3
本发明实施例15 POD1涂覆的PE 3 92.46 18.08
本发明实施例16 POD2涂覆的PE 3 108.2 17.92
本发明实施例17 POD3涂覆的PE 3 113.8 17.52
本发明实施例18 POD4涂覆的PE 3 110.8 16.7
本发明实施例19 POD5涂覆的PE 3 116.6 16.62
显而易见，在不脱离随附权利要求书中所定义的本发明的范围的情况下的修改和变化是有可能的。更具体地，尽管本发明的一些方面在本文中被标识为优选的或特别有利的，但预期本发明不必限于这些方面。
根据权利要求书将显而易见，单数的使用也包括复数的可能性。例如，提及涂料层也隐含地包括提及至少一个涂料层。
应当注意，所附权利要求中的一项或多项权利要求利用术语“其中”作为过渡性表述。出于定义本发明的目的，应注意，术语“其中”在权利要求中引入为开放式过渡短语，其用于引入结构的一系列特征的引述并且应以与更常用的开放式前导术语“包含”相同的方式解释。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种具有改善的光学特性和提高的可回收特性的涂覆膜，所述涂覆膜包括以下各项的组合：
(a)可回收聚烯烃的至少一个膜层；以及
(b)至少一个涂料层；其中所述涂覆膜具有根据ASTM D2457测量的至少85单位的60°光泽度；其中所述涂覆膜具有比非涂覆膜低30百分比的根据ASTM D1003测量的雾度；其中所述至少一个涂料层具有与没有所述涂料层的膜相比性能变化小于50百分比的可回收特性；并且其中所述至少一个涂料层设置在所述可回收聚烯烃的所述至少一个膜层的一侧的表面的至少一部分上。
2.根据权利要求1所述的膜，其中所述至少一个膜层是聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的膜，其中所述至少一个涂料层由涂料分散体组合物制成，所述涂料分散体组合物包含：
(A)至少一种聚合物分散剂；
(B)至少一种沸点低于140℃的中和剂化合物；
(C)任选地，至少一种熔体指数大于1的聚烯烃基础树脂；以及
(D)任选地，至少一种蜡化合物。
4.根据权利要求1所述的膜，其中可回收聚烯烃的所述至少一个膜层是单层或多层。
5.一种包装制品，所述包装制品由根据权利要求1所述的涂覆膜制成。
6.一种回收制品，所述回收制品由根据权利要求5所述的涂覆膜制成。
7.一种用于生产具有改善的光学特性和可回收特性的涂覆膜的方法，所述方法包括使以下各项接触在一起：
(a)可回收聚烯烃的至少一个膜层；以及
(b)至少一个涂料层；其中所述至少一个涂料层具有根据ASTM D2457测量的至少85单位的60°光泽度；其中所述涂覆膜具有比非涂覆膜低30百分比的根据ASTM D1003测量的雾度；其中所述至少一个涂料层具有与没有所述涂料层的膜相比性能变化小于50百分比的可回收特性；并且其中所述至少一个涂料层设置在所述可回收聚烯烃的所述至少一个膜层的一侧的表面的至少一部分上。
8.一种用于生产回收膜制品的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供根据权利要求5所述的消费后的第一包装制品；
(ii)将来自步骤(i)的所述第一包装制品破碎成多个预定尺寸的碎片；
(iii)将来自步骤(ii)的所述多个碎片造粒以形成多个预定尺寸的粒料；以及
(iv)加工来自步骤(iii)的所述粒料以形成不同的回收的第二膜制品。
9.一种回收的膜制品，所述回收的膜制品通过根据权利要求8所述的方法生产。
10.一种水性涂料组合物，所述水性涂料组合物包含：
(A)至少一种聚合物分散剂；
(B)至少一种沸点低于140℃的中和剂化合物；
(C)任选地，至少一种熔体指数大于1的聚烯烃基础树脂；以及
(D)任选地，至少一种蜡化合物。

Claims (10)

1.一种具有改善的光学特性和提高的可回收特性的涂覆膜，所述涂覆膜包括以下各项的组合：
(a)可回收聚烯烃的至少一个膜层；以及
(b)至少一个涂料层；其中所述涂覆膜具有至少85单位的60°光泽度；其中所述涂覆膜具有比非涂覆膜低30百分比的雾度；其中所述至少一个涂料层具有与没有所述涂料层的膜相比性能变化小于50百分比的可回收特性；并且其中所述至少一个涂料层设置在所述可回收聚烯烃的所述至少一个膜层的一侧的表面的至少一部分上。
2.根据权利要求1所述的膜，其中所述至少一个膜层是聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的膜，其中所述至少一个涂料层由涂料分散体组合物制成，所述涂料分散体组合物包含：
(A)至少一种聚合物分散剂；
(B)至少一种沸点低于140℃的中和剂化合物；
(C)任选地，至少一种熔体指数大于1的聚烯烃基础树脂；以及
(D)任选地，至少一种蜡化合物。
4.根据权利要求1所述的膜，其中可回收聚烯烃的所述至少一个膜层是单层或多层。
5.一种包装制品，所述包装制品由根据权利要求1所述的涂覆膜制成。
6.一种回收制品，所述回收制品由根据权利要求5所述的涂覆膜制成。
7.一种用于生产具有改善的光学特性和可回收特性的涂覆膜的方法，所述方法包括使以下各项接触在一起：
(a)可回收聚烯烃的至少一个膜层；以及
(b)至少一个涂料层；其中所述至少一个涂料层具有至少85单位的60°光泽度；其中所述涂覆膜具有比非涂覆膜低30百分比的雾度；其中所述至少一个涂料层具有与没有所述涂料层的膜相比性能变化小于50百分比的可回收特性；并且其中所述至少一个涂料层设置在所述可回收聚烯烃的所述至少一个膜层的一侧的表面的至少一部分上。
8.一种用于生产回收膜制品的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供根据权利要求5所述的消费后的第一包装制品；
(ii)将来自步骤(i)的所述第一包装制品破碎成多个预定尺寸的碎片；
(iii)将来自步骤(ii)的所述多个碎片造粒以形成多个预定尺寸的粒料；以及
(iv)加工来自步骤(iii)的所述粒料以形成不同的回收的第二膜制品。
9.一种回收的膜制品，所述回收的膜制品通过根据权利要求8所述的方法生产。
10.一种水性涂料组合物，所述水性涂料组合物包含：
(A)至少一种聚合物分散剂；
(B)至少一种沸点低于140℃的中和剂化合物；
(C)任选地，至少一种熔体指数大于1的聚烯烃基础树脂；以及
(D)任选地，至少一种蜡化合物。
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