TW202239841A - 塗佈膜 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種具有改良之光學特性及增加之可再循環特性之塗佈膜,其包括以下之組合:(a)至少一個可再循環聚烯烴之膜層;(b)至少一個可再循環塗層,其安置在該至少一個可再循環聚烯烴之膜層之一側的表面之至少一部分上,使得該至少一個塗層為塗佈膜提供60°下之光澤度增加,濁度降低,清晰度增加;且具有可再循環性特性之塗佈膜。
Description
本發明係關於塗佈膜;且更具體言之,本發明係關於包含以下之可再循環塗佈膜:(a)聚乙烯基膜基板,在該聚乙烯基膜基板之一側上塗佈有(b)至少一個聚烯烴分散體塗層。具有有益可再循環性特性之塗佈膜可用於製造諸如可撓性包裝之製品。
用於保護食品、液體、個人護理品及其他產品的許多類型之包裝均用多層層壓結構構造,諸如兩層PET//PE層壓物及三層PET//耐綸//PE層壓物。許多包裝包含一或多個透明窗以展示包裝包含的產品及/或吸引潛在消費者對該包裝的注意。期望包裝之一或多個窗儘可能透明且清晰以使得消費者可經由窗清楚地鑑別包裝之內含物。諸如聚乙烯(PE)之常用包裝材料之透明度及清晰度可例如藉由調整包裝材料(例如PE)之特性,諸如材料之結晶度特性來改良(增加)。然而,包裝材料之透明度及清晰度的改良通常會導致包裝材料之一些機械特性(諸如剛度)的降低。
此外,已知的基於聚胺基甲酸酯之雙組分塗料組合物已與PE膜一起使用以改良PE膜之光澤度及透明度特性。然而,在包裝材料中使用基於聚胺基甲酸酯之塗料組合物會導致(1)因再循環材料中之凝膠形成所致的PE之可再循環性問題;及(2)所形成之膜之機械特性顯著降低。例如,與純(未塗佈)PE膜之透明度及清晰度相比,與併有已知的再循環之塗佈PE膜的PE膜之透明度及清晰度可能會受到有害影響。
將期望提供用於包裝之新型膜及相關材料,其具有良好光學特性(諸如高光澤度及低濁度);且具有可易於再循環性特性。
美國專利申請公開案第US20160177073A1號及第WO2000009594A1號揭示了如何藉由改變聚乙烯之組成來製造聚乙烯膜。WO 2005/026275、U.S. 2005/010075、WO 2005/085331、EP2247445 B1、EP 3037472 B1及EP3155052B1揭示了聚烯烴分散體組合物及該等組合物之應用。然而,以上參考文獻均未揭示如何改良基於聚乙烯之膜的光學特性,諸如光澤度及濁度。
WO2018064123A1揭示了塗佈膜及由此類膜形成之包裝。在一個態樣中,一種塗佈膜包含:(a)多層聚合膜,其具有相對的第一及第二面部表面;及(b)該聚合膜之第一面部表面之至少一部分上的塗佈膜層。聚合膜,即組分(a)為聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸伸乙酯或聚醯胺中之至少一者。當藉由原子力顯微鏡使用影像分析量測時,膜之第一面部表面具有至少80 nm之均方根表面粗糙度,且當藉由原子力顯微鏡使用影像分析量測時,膜之第二面部表面具有小於(<)80 nm之均方根表面粗糙度。第一面部表面之至少一部分上的塗佈膜層,即組分(b)為聚胺基甲酸酯塗層,且當根據ASTM D1746/15量測時,塗佈膜層在第一面部表面之塗佈部分處具有至少百分之2(2%)的澤比特清晰度(Zebedee clarity)。WO2018064123A1亦揭示如何製造具有聚胺基甲酸酯頂部塗層之高光澤度及高透明聚乙烯膜。然而,WO2018064123A1並未教示水性烯烴共聚物分散體作為光澤度增強塗層之用途。
本發明係針對包括以下之可再循環塗佈膜:(a)聚乙烯基膜基板,在該聚乙烯基膜基板之一側上塗佈有(b)至少一個聚烯烴分散體塗層。除了可機械再循環性特性之外,本發明之塗佈膜有利地展現出高光澤度及高清晰度(亦即,低濁度)特性。
在一些實施例中,本發明包含一種用於製造上述塗佈膜之方法。
在一些實施例中,本發明包含一種由上述塗佈膜製得之第一製品,諸如球粒、單層膜、多層膜、單層層壓物、多層層壓物、包裝材料、模製產品及其類似物。
在一些實施例中,本發明包含由源自上述第一製品中之任一者的再循環材料製得的後續第二製品。
有利地,可根據包裝行業之當前可再循環性準則對製得的併有高光澤度及低濁度塗佈膜之第一製品進行再循環製程。舉例而言,利用本發明之塗料分散體來形成包括可再循環聚乙烯膜(諸如全聚乙烯(PE)高密度聚乙烯(HDPE)膜)及可再循環塗層之聚合物塗佈膜結構提供有益膜結構,其可經再加工以製得具有與第一製品實質上相同之特性及效能的新型第二製品。
參照具有基於烯烴之水性塗層之膜製品,本文中之「可再循環」或「可再循環性」意謂可機械再循環或可機械再循環性;且意謂具有基於烯烴之水性塗層之膜製品可機械再加工以產生具有期望效能及期望特性之另一後續再循環製品。
參照膜基板,本文中之「高光澤度」意謂光澤度水準超過86個單位。
參照膜基板,本文中之「低濁度」「高清晰度」意謂塗佈膜基板具有比未塗佈膜基板低至少30%之總濁度。
在一個廣泛實施例中,本發明包含一種用於製造可在店面再循環之包裝材料的可再循環塗佈膜結構。可再循環塗佈膜包含塗佈有塗層之至少一個可熱密封、可再循環聚烯烴膜層基板之組合;該塗層安置於聚烯烴膜層之一側之表面的至少一部分上。
根據本發明之一或多個實施例,聚烯烴膜層,即組分(a)包含例如包括基於乙烯之聚合物的聚烯烴膜;且塗層,即組分(b)包含例如具有改良之光學特性(諸如高光澤度、低濁度及高清晰度)的塗層;且同時具有足夠的可再循環性特性。此外,可再循環塗層有益地與聚烯烴層相容。
一般而言,可再循環聚合物膜層具有外(或外部或頂部)表面及內(或內部或底部)表面;且塗層具有外(或外部或頂部)表面及內(或內部或底部)表面。塗層之內部表面之至少一部分與聚烯烴膜層之外部表面之至少一部分接觸。在一較佳實施例中,塗層之外表面形成整個塗佈膜結構(亦即聚烯烴層加上塗層)之外表面。舉例而言,在一一般實施例中,本發明之塗佈膜包含(a)至少一個聚烯烴膜層,諸如聚乙烯(PE)膜;及(b)黏結至該聚烯烴膜之高光澤度及低濁度塗層。若需要,可將一或多個其他視情況選用之膜層基板添加至以上膜結構中,以產生多層膜結構。
在一或多個實施例中,用於製造本發明之塗佈膜結構的聚烯烴膜幅材或層,即組分(a)係由基於烯烴之聚合物製得。如本文所用,術語「基於烯烴之聚合物」、「烯烴聚合物」及「聚烯烴」係指以聚合形式包括大部分量之烯烴單體(例如乙烯或丙烯)(以聚合物之重量計)且視情況可包括一或多種共聚單體的聚合物。術語「聚合物」係指藉由聚合相同或不同類型之單體而製備之聚合化合物。通用術語聚合物因此涵蓋術語「均聚物」,其通常用於指由僅一種類型單體製備之聚合物;以及「共聚物」,其係指由兩種或更多種不同單體製備之聚合物。聚烯烴膜層可包括由一種聚烯烴聚合物製得之膜層或由兩種或更多種不同聚烯烴聚合物之摻合物製得之膜層。
在一或多個較佳實施例中,聚烯烴層可包括基於乙烯之聚合物。如本文所述,「聚乙烯」或「基於乙烯之聚合物」應意謂包括大於(>)50莫耳%衍生自乙烯單體之單元的聚合物。此包含如以上提及之基於乙烯之均聚物或共聚物。此項技術中已知之常見聚乙烯形式包含(但不限於)低密度聚乙烯(LDPE);線性低密度聚乙烯(LLDPE);超低密度聚乙烯(ULDPE);極低密度聚乙烯(VLDPE);單點催化線性低密度聚乙烯,包含線性及實質上線性低密度樹脂(m-LLDPE);中密度聚乙烯(MDPE);及高密度聚乙烯(HDPE)。舉例而言,聚烯烴層可包含一或多個聚烯烴層,諸如HDPE、LDPE、LLDPE、MDO PE、BOPE及其混合物。
另外,如本文所述,術語「LDPE」亦可稱為「高壓乙烯聚合物」或「高度支化聚乙烯」,且定義為意謂聚合物在高壓釜或管式反應器中在高於14,500 psi(100毫帕斯卡[MPa])之壓力下藉由使用自由基引發劑,諸如過氧化物部分或完全均聚或共聚(參見例如美國專利第4,599,392號)。LDPE樹脂之密度通常在0.916 g/cm至0.940 g/cm範圍內。
如本文所述,術語「LLDPE」可包含使用齊格勒納塔催化劑(ZieglerNatta catalyst)系統製得之樹脂,以及使用單點催化劑(包含(但不限於)雙茂金屬催化劑(有時稱為「m-LLDPE」)、膦亞胺及受限幾何結構催化劑)製得之樹脂;及使用後茂金屬分子催化劑(包含(但不限於)雙(聯苯苯氧基)催化劑(亦稱為多價芳氧基醚催化劑))製得之樹脂。LLDPE包含線性、實質上線性或非均勻基於乙烯之共聚物或均聚物。LLDPE含有比LDPE要少的長鏈支化,且包含:實質上線性乙烯聚合物,其進一步定義於美國專利第5,272,236號;第5,278,272號;第5,582,923號;及第5,733,155號中;均勻支化乙烯聚合物,諸如美國專利第3,645,992號中所述之彼等者;非均勻支化乙烯聚合物,諸如根據美國專利第4,076,698號中所揭示之方法製備的彼等者;及/或其摻合物(諸如美國專利第3,914,342號或美國專利第5,854,045號中所揭示之彼等者)。LLDPE可經由氣相、溶液相或漿液聚合或其任何組合,使用本領域中已知的任何類型之反應器或反應器組態而製得。LLDPE可經由氣相、溶液相或漿液聚合或其任何組合,使用本領域中已知的任何類型之反應器或反應器組態而製得。
此外,如本文所述,術語「HDPE」係指密度為約0.940 g/cm或更大的聚乙烯,其通常用齊格勒-納塔催化劑、鉻催化劑或甚至茂金屬催化劑製備。在一或多個實施例中,聚烯烴膜層可為多層膜,其包含包括基於乙烯之聚合物的外層。
在一些實施例中,適用於本發明之聚乙烯聚合物可為市售的,例如商標名為AGILITY™(例如,AGILITY 1000、AGILITY 1001及AGILITY 1021)、INNATE™ ST 50、ELITE
TM5940、ELITE
TM5960、DOW™ LDPE 6211及DOW™ LDPE 7511之聚乙烯聚合物,所有均可從陶氏化學公司(The Dow Chemical Company)購得。
在一或多個實施例中,用於製造本發明之塗佈膜結構的聚烯烴膜幅材或層,即組分(a)可包含由一或多種聚烯烴或烯烴聚合物製造的單一層(單層);或膜結構可包含由一或多個聚烯烴層製造的多層結構。
在其他實施例中,本發明之聚烯烴膜可為含有多於一層之多層膜。如本文所述,「多層膜」意謂具有多於一層之任何膜。例如,多層膜可具有兩層、三層、四層、五層或更多層。多層膜可被描述為具有用字母表示的層以幫助描述膜。例如,具有兩個不同聚烯烴膜層之兩層膜可表示為A/B;並且具有核心層B以及兩個外層A及C之三層膜可表示為A/B/C。同樣,具有兩個核心層B及C以及兩個外層A及D之結構將表示為A/B/C/D。在一些實施例中,聚烯烴膜可為具有3至35個(諸如3至11或3至7個)奇數層的共擠出膜。例如,在一些實施例中,聚烯烴膜層可為由三層聚乙烯構成之三層多層膜。
在一個較佳實施例中,聚烯烴膜層可包含黏結至第二層之使用加工方向或雙軸定向製程製得之定向單層或多層PE膜。
在另一較佳實施例中,聚烯烴膜層可為包括HDPE、LLDPE及LDPE之一或多個層的多層膜。
在又一較佳實施例中,聚烯烴膜層可為PP膜或雙軸定向PP(BOPP)膜層。
用以形成本發明之聚烯烴聚合物膜層的聚烯烴膜層之厚度在一個實施例中可為例如12微米(µm)至125 µm,在另一實施例中可為20 µm至100 µm,且在又一實施例中可為25 µm至50 µm。
在一或多個實施例中,聚烯烴膜層之厚度可小於或等於(≤)1 mm,諸如≤ 900 μm、≤ 800 μm、≤ 700 μm、≤ 600 μm、≤500 μm、≤ 400 µm、≤ 300 µm,或甚至≤ 200 µm。聚烯烴膜層之厚度可大於或等於(≥)1 μm、≥5 μm、≥10 μm、≥20 μm、≥30 μm、≥40 μm,或甚至≥ 50 μm。如本領域中熟悉此項技術者所理解,在多層膜中,不同層之厚度可相同或不同;且層厚度可藉由技術人員已知的技術基於本文之揭示內容來選擇。
黏結至聚烯烴膜上形成塗佈膜結構的高光澤度及低濁度塗層,即組分(b),宜由具有可再循環性特性之塗料分散體組合物形成。塗料分散體組合物將其可再循環性特性賦予含有由塗料分散體組合物製得之可再循環塗層的塗佈膜結構。反過來,當包裝製品係由可再循環膜結構製得時,可再循環塗層賦予製品,例如由塗佈膜製造之包裝製品,具有可接受之可再循環性特性。
在一個廣泛實施例中,適用於本發明之塗料分散體組合物包含例如水性塗料組合物,其包括(A)至少一種聚合分散劑,諸如乙烯丙烯酸共聚物、乙烯甲基丙烯酸共聚物及其混合物;及(B)至少一種中和劑。
根據本發明之多個實施例,水性分散體可包括中和劑,例如使得水分散體之pH在8至11範圍內。8至11之所有個別值及子範圍均包含於本文中且揭示於本文中。例如,水性分散體可具有自8、8.1、8.2或8.3之下限至11、10.9、10.8或10.7之上限的pH。例如,水性分散體可具有8至11、8.1至10.9、8.2至10.8或8.3至10.7之pH。
在一個一般實施例中,適用於本發明之中和劑化合物具有小於140℃之沸點。適用於本發明之中和劑之實例包含(但不限於)氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、胺及其組合。適用於本發明之氫氧化物之實例包含(但不限於)氫氧化銨、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鈉及其組合。適用於本發明之碳酸鹽之實例包含(但不限於)碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸鈣及其組合。適用於本發明之胺之非限制性實例包含(但不限於)單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氨、單甲胺、二甲胺、三甲胺、2-胺基-2-甲基-1-丙醇、三異丙醇胺、二異丙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、單-正丙胺、二甲基-正丙胺、N-甲醇胺、N-胺乙基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、單異丙醇胺、N,N-二甲基丙醇胺、2-胺基-2-甲基-1-丙醇、參(羥甲基)-胺基甲烷、N,N,N'N'-肆(2-羥丙基)乙二胺、1,2-二胺基丙烷、2-胺基-2-羥甲基-1,3-丙二醇、N,N'-乙烯雙[雙(2-羥丙基)胺]甲苯-對磺酸酯或環胺,諸如嗎啉、哌
、哌啶及其組合。
諸如蠟、酸官能蠟及其混合物之其他成分亦可視情況存在於分散體組合物中。且在本發明中視情況使用基礎樹脂,諸如在一個一般實施例中MI≥1且在另一實施例中MI≥20的聚烯烴;且其在一個一般實施例中熔融溫度< 120℃,且在另一實施例中< 100℃。適用於本發明之基礎樹脂的實例包含(但不限於)ENGAGE 8401、ENGAGE 8407、ELVAX 220W及ELVAX 150W(可從陶氏化學公司購得);及其混合物。
分散劑之MI在一個實施例中通常> 60,且在另一實施例中> 250;且分散劑之MI通常在一個實施例中<1,500且在另一實施例中<600。分散劑之酸值在一個實施例中通常>80,且在另一實施例中>120;且分散劑之酸值通常<300。基礎樹脂之熔融溫度(Tm)在一個實施例中通常< 120℃,且在另一實施例中<100℃;且基礎樹脂之Tm通常>40℃。基礎樹脂之MI在一個實施例中通常> 1,且在另一實施例中> 20;且基礎樹脂之MI通常<1,200。
在一些實施例中,酸官能蠟之實例包含(但不限於)順丁烯二酸酐改性蠟,諸如Licocene 431(可自科萊恩(Clariant)購得);酸官能烯烴,諸如Unicid 350(可自Nucrea Solutions購得);脂肪酸,諸如油酸;及其組合。分散體調配物中之酸被鹼(諸如二甲基乙醇胺或氨)中和,其使得能夠經由調配物中存在之酸的皂化形成水性分散體。
本發明之塗料分散體組合物適用於製造隨後用於生產諸如用於包裝新鮮產品、冷凍產品及一般零食的包裝產品的膜。
塗覆至聚烯烴層的塗層之塗層重量在一個一般實施例中可在0.8公克/平方公尺(g/m
2或gsm)至5 gsm範圍內,在另一實施例中在1 gsm至3.5 gsm範圍內,且在又一實施例中,在1.2 gsm至3 gsm範圍內。低於0.8 gsm的重量可能導致外觀問題,且不會提供改良之光澤度及降低之濁度。任何大於5 gsm的塗層重量都可能難以乾燥,且可能會增加濁度。
在一個一般實施例中,塗料組合物中存在的顆粒之粒度可呈小於1 μm。
根據一或多個實施例,塗佈膜之塗層具有期望的光學特性,諸如有光澤度、降低的濁度及高透明度/清晰度。如本文所述,此等光學特性係在製造塗佈膜期間藉由本發明揭示之加工步驟達成的。
例如,在一或多個實施例中,塗佈膜在60°下具有至少85個單位的光澤度。如本文所述,光澤度係藉由利用ASTM D2457標準來量測的。在另外的實施例中,60°下之光澤度在一個實施例中可為85個單位至105個單位,在另一實施例中為105個單位至120個單位,且在又一實施例中為120個單位至135個單位。
從本發明中應顯而易見的是,在本發明描述之塗佈膜及其製造方法中可存在許多優點。詳言之,膜製造商可提供使用較少層之具有與習知膜相似的光澤度的膜。此外,相同的材料(亦即聚烯烴膜及塗層)可用於形成具有不同光學飾面的膜。
在一些實施例中,塗層有利地提供具有低或降低的濁度特性的膜基板。例如,塗佈膜之濁度在一個一般實施例中可≤ 40%;在另一實施例中≤ 30%;且在又一個實施例中≤ 20%。
在一個一般實施例中,用於塗佈聚烯烴層及形成本發明之可再循環塗佈膜結構的塗層之厚度可為例如1 μm至5 μm。任何高於5 µm之塗層厚度均可能難以乾燥,且可能會增加濁度。
在聚烯烴層上形成塗層後,即產生塗佈膜。並且如上所述,塗層將為塗佈膜提供諸如高光澤度、低濁度及高清晰度之有益特性。
在其他實施例中,塗佈膜展現出足夠的可再循環性特性,使得塗佈膜有利於再循環由該塗佈膜製得的第一製品且隨後由該第一製品之再循環材料製造出不同的第二製品,使得來自再循環材料之第二製品與第一製品相比維持相同的特性,或與第一製品相比,第二製品至少未展現出不超過50%之效能變化。
除上述組分層(a)及(b)以外,本發明之塗佈膜結構亦可包含其他視情況選用之基底層(組分(c))。例如,在一些實施例中,聚烯烴膜結構可包含位於聚烯烴層之頂表面上的印刷層,其中該印刷層可以與塗層接觸;且由此形成多層膜結構,其中該印刷層安置在聚烯烴層與塗層之間。在此類實施例中,塗料組合物可以直接塗覆至印刷層上。印刷層可為油墨層,以各種顏色顯示產品細節及其他包裝信息。在一個實施例中,印刷層可呈≤15μm,在另一實施例中,≤10μm,在又一實施例中,≤5μm,且甚至在再一實施例中,≤2.5μm。
若需要,可將具有特定功能之視情況選用之層,諸如密封層、阻擋層、連接層等添加至塗佈膜結構中。
在一個廣泛實施例中,本發明之可再循環塗佈膜係藉由將上述塗料分散體組合物塗覆至聚烯烴膜基板之一側之表面上以在聚烯烴膜基板之表面上形成塗層來產生的。根據一或多個實施例,本發明之塗佈膜可藉由包括以下步驟之一般方法製造:將未固化之塗料分散體組合物塗覆至聚烯烴膜層之外表面之至少一部分上;且將未固化之塗料分散體組合物固化以在聚烯烴層上形成塗層,得到本發明之塗佈膜結構。未固化之塗料組合物之塗覆可使得聚烯烴層之外表面與塗層之內表面接觸。
例如,在一個一般實施例中,製造可再循環膜結構之方法包含以下步驟:(I)提供(a)聚烯烴膜基板;及(b)塗料分散體組合物;(II)將塗料分散體組合物塗覆至聚烯烴基板之表面之至少一部分,形成塗層;及(III)將塗料分散體組合物固化,在步驟(II)之聚烯烴基板之頂表面上形成固化塗層,形成塗佈膜。如本文所述,將塗料分散體組合物「塗覆」至聚烯烴層基板可包含藉由將塗料組合物或調配物塗覆至膜基板的領域中已知的任何習知方式使塗料組合物與聚烯烴層接觸。例如,可使用諸如凹版印刷、柔版印刷、平版印刷、邁耶棒壓延等習知成膜設備及製程來塗覆塗料組合物。
塗料分散體組合物之固化係在低於聚烯烴膜之熔融溫度的溫度下進行,以避免發生膜拉伸及變形。通常,塗層在一個實施例中在15℃至45℃之固化溫度下固化,且在另一實施例中在20℃至35℃之固化溫度下固化。
在一或多個實施例中,未固化之塗料組合物之塗覆可在習知層壓機上藉由層壓製程進行。例如,根據一或多個實施例,未固化之塗料組合物可在聚烯烴膜層沿加工方向平移時塗覆至聚烯烴膜層上。亦即,聚烯烴膜層可在塗覆未固化之塗料組合物的同時沿加工方向傳送。如本文所述,加工方向係指膜流入諸如層壓機之加工機器上或其中的方向。未固化之塗料組合物可用光滑輥或凹版輥沈積於聚烯烴膜層上,其可至少部分地由未固化之塗料組合物之黏度來選擇。聚烯烴膜層可以卷形式開始,展開且沿加工方向傳送,在此將未固化之塗料組合物塗覆至聚烯烴層,且隨後將聚烯烴層重新捲繞成卷。
根據本文所揭示之實施例,在塗覆未固化之塗料組合物之後,可將未固化之塗料組合物固化以形成包括位於聚烯烴層表面上的固化之塗料組合物層的塗層。固化可為「被動的」,其意指藉由讓未固化之塗料組合物在環境條件下靜置一定時段來進行固化。替代地,可藉由暴露於升高的溫度、輻射或可引起塗料組合物中發生固化的其他機制來促進固化。在一些實施例中,固化可在聚烯烴膜層及未固化之塗料組合物在層壓之後在輥中同時進行。在一定時段後,未固化之塗料組合物固化且形成包括具有塗層之塗佈膜的膜卷。
由於本發明之塗佈膜展現出良好的可再循環性得到改良的光學特性,本發明之塗佈膜在再循環之前可用於例如製造各種包裝材料及產品的包裝應用中。舉例而言,塗佈膜可用於食物粒/豆類之整體包裝、種子包裝、扁豆及穀物包裝、肥料包裝、油籽包裝、糖包裝、鹽包裝、醫藥品包裝、其他食料包裝,及諸如浴鹽、清潔劑盒及其類似者之個人護理用品之包裝。塗佈膜亦可用作用於嬰兒拭布、女性衛生產品、穀物棒、蛋白質棒、乳酪及糖果產品之包裝。另外,當用於包裝物品時,可再循環膜之其他有利特徵及應用包含例如對惡劣氣候條件之抗性、較高拉伸強度、穩固的耐跌落測試能力及極佳光學外觀及防溢出性。
本發明之優點之一為由本發明之塗佈膜製得之使用後(消費後)原始(第一)製品可經由再循環製程進行加工。再循環後,可使用來自先前原始第一製品的再循環材料製造後續的再循環膜,並且反過來,隨後的再循環膜可用於製造再循環(或第二)製品。所得隨後的再循環膜可有利地用於製造隨後再循環的第二製品,其具有與先前原始第一製品非常接近的特性及效能。舉例而言,由源自先前原始第一製品之再循環材料製得的新單層再循環膜結構可具有以下特性:相對於在無任何再循環材料之情況下以相同方式進行再加工的對照原始膜,效能變化展現<50%。在一些實施例中,新單層膜結構可具有以下特性:在一個實施例中展現在0%至< 50%之範圍內,在另一實施例中展現在0.01%至< 40%之範圍內,且在又一實施例中展現在0.1%至< 30%之範圍內的效能變化。
在一些實施例中,新單層膜結構可具有以下特性:在一個實施例中展現< 50%之效能變化,在另一實施例中展現< 25%之效能變化,且在又一實施例中展現< 10%之效能變化。在一些實施例中,新單層膜結構可具有以下特性:在一個實施例中展現在0%至< 50%之範圍內,在另一實施例中展現在0.01%至< 50%之範圍內,且在又一實施例中展現在0.1%至< 50%之範圍內的效能變化。在一些實施例中,新單層膜結構可具有以下特性:在一個實施例中展現在0%至< 25%之範圍內,在另一實施例中展現在0.01%至< 25%之範圍內,且在又一實施例中展現在0.1%至< 25%之範圍內的效能變化。在一些實施例中,新單層膜結構可具有以下特性:在一個實施例中展現在0%至< 10%之範圍內,在另一實施例中展現在0.01%至< 10%之範圍內,且在又一實施例中展現在0.1%至< 10%之範圍內的效能變化。再循環膜結構及再循環膜結構之可再循環性效能符合塑膠再循環協會(The Association of Plastic Recyclers)的可再循環性指南。
實例
本文中呈現以下發明實例(Inv. Ex.)及比較實例(Comp. Ex.)(統稱為「實例」)以進一步說明本發明之特徵,但並不意欲以明確或暗示之方式解釋為限制申請專利範圍之範疇。本發明之發明實例用阿拉伯數字表示,且比較實例用字母表中之字母表示。以下實驗分析本文所述之組合物之實施例的效能。除非另外說明,否則所有份數及百分比均以基於總重量之重量計。
以下實例中使用的各種材料在表I-III中進行了描述。
表I-原材料
製備聚胺基甲酸酯塗料之組分A的一般程序
材料 | 簡要描述 | 供應商 |
ENGAGE™ 8407(EG8407) | 一種乙烯辛烯聚烯烴彈性體,MI = 30,且密度 = 0.87。 | 陶氏 |
PRIMACOR™ 5980 | 一種熱塑性乙烯丙烯酸共聚物,含20.4%丙烯酸且MI = 300。 | SK Global |
ENGAGE™ 8401(EG8401) | 一種乙烯辛烯聚烯烴彈性體,MI = 30,密度 = 0.885。 | 陶氏 |
UNICID™ 350 | 一種長鏈(C22 - C26)直鏈一級羧酸,熔點為92。 | Nucrea Solutions |
NUCREL™ 2050H | 一種乙烯與甲基丙烯酸共聚物(MAA),含20% MAA且MI = 500。 | 陶氏 |
INNATE™ ST 50 | 密度為0.918 g/cm 3之聚乙烯樹脂 | 陶氏 |
ELITE™ 5940ST | 密度為0.941 g/cm 3之聚乙烯樹脂 | 陶氏 |
ELITE™ 5960G1 | 密度為0.962 g/cm 3之聚乙烯樹脂 | 陶氏 |
AFFINITY TMPL1880G | 密度為0.902 g/cm 3之聚乙烯樹脂 | 陶氏 |
表II中描述的成分及其對應量用於製備本發明之聚胺基甲酸酯塗料之組分A。
表II - 聚胺基甲酸酯塗料之組分A的組成
成分 | 簡要描述 | 量(wt%) |
乙酸乙酯 | 溶劑(可由尤尼威爾公司(UNIVAR, Inc.)購得) | 24.049 |
三羥甲基丙烷 | 三羥甲基丙烷,MW = 134;官能度= 3(可由朗盛公司(Lanxess Corp)購得) | 6.471 |
二異氰酸亞甲基二苯酯(MDI) | ISONATE™ 125M(可由陶氏化學公司購得) | 48.62 |
蠟酯 | Synaceti 125(可由沃納G.史密斯公司(Werner G. Smith, Inc.)購得) | 1.191 |
玉米油 | 脂肪三酸甘油酯,精製玉米油(可由嘉吉公司(Cargill Inc.)購得) | 1.191 |
環己烷 | 環己烷(可由尤尼威爾公司購得) | 18.423 |
苯甲醯氯 | 苯甲醯氯(可由奧德里奇化學公司(Aldrich Chemical Co.)購得) | 0.055 |
為了使用表II中描述的成分製備組分A,將蠟酯及三羥甲基丙烷裝入反應器,然後裝入乙酸乙酯。將MDI真空裝入反應器,然後裝入其餘乙酸乙酯作為沖洗液。將所得批料在70℃下保持3小時(h)。隨後將批料冷卻至55℃。將玉米油真空裝入反應器中。隨後將環己烷添加至反應器中,且將內含物保持在45℃下且攪拌45分鐘(min)直至內含物變得澄清。隨後將苯甲醯氯真空裝入反應器,且攪拌內含物15 min。將所得反應組分A包裝以備後用。
製備聚胺基甲酸酯塗料之組分B的一般程序
表III中描述的成分及其對應量用於製備本發明之聚胺基甲酸酯塗料之組分B。
表III - 聚胺基甲酸酯塗料之組分B的組成
成分 | 簡要描述 | 量 (wt%) |
乙酸乙酯 | 溶劑(可由尤尼威爾公司購得) | 34.196 |
三異丙醇胺(TIPA) | 多元醇;MW=191;官能度:3(可由陶氏化學公司購得) | 17.644 |
單體二異氰酸甲苯酯(TDI) | Mondur TD-80 B級(可由科思創(Covestro)購得) | 15.505 |
Voranol TM220-260 | 聚醚二醇(標稱分子量為425),官能度=2,OHN=260(可由陶氏化學公司購得) | 12.054 |
Voranol TM220-110N | 聚醚多元醇,MW = 1,000;官能度:2;OHN = 110(可由陶氏化學公司購得) | 18.633 |
SAG-47 | 消泡劑(可由邁圖高新材料(Momentive Performance Materials)購得) | 0.004 |
CAB-381-0.5 | 乙酸丁酸纖維素,抗結塊劑(可由伊士曼化學公司(Eastman Chemical Company)購得) | 1.121 |
CAB-551-0.01 | 乙酸丁酸纖維素,抗結塊劑(可由伊士曼化學公司購得) | 0.280 |
Modaflow | 潤濕劑,調平劑,丙烯酸聚合物(可由湛新公司(Allnex)購得) | 0.561 |
為了製備反應物組分B,首先熔融TIPA。將Voranol 220-260真空裝入反應器。將經熔融之TIPA真空裝入反應器,然後裝入VORANOL 220-110N。用乙酸乙酯沖洗真空管線且在75轉/分鐘(rpm)下攪拌反應器之內含物。將乙酸乙酯真空裝入反應器。經由冷卻套冷卻反應器之內含物。冷卻後,將TDI裝入反應器,且用乙酸乙酯沖洗真空管線。由於反應之放熱性質,將反應器之內含物冷卻至75℃之溫度。在攪拌下將反應器中之溫度保持在75℃下持續4 h。隨後將反應器之內含物冷卻至60℃。將反應器冷卻至60℃後,將消泡劑、乙酸丁酸纖維素、Modaflow及其餘乙酸乙酯之混合物真空裝入反應器中。隨後將反應器之內含物在60℃下攪拌60 min。隨後將批料冷卻至50℃。將所得反應組合物B包裝以備後用。
發明實例1-5:聚烯烴分散體
製備聚烯烴分散體之一般程序
使用以下製備具有如下表IV中所述之組成的Inv. Ex. 1至5之水性分散體:(1)上表I中所述之原材料;(2)如表IV所述之條件;及(3)以下一般程序:
使用控制速率進料器;使用如表IV中所描述的以「g/min」計之進料速率將描述於表IV中之組分1至3進料至25 mm直徑雙螺桿擠出機中。將組分1至3經由擠出機向前推進且熔融以形成液體熔融材料。
擠出機溫度概況斜升至表IV中所述之溫度。將水及揮發性鹼及/或中和劑(在所有Inv. Ex. 1至5中,其為二甲基乙醇胺(DMEA)或28 wt%氨水(NH
4OH))混合在一起且以表IV中所述之速率進料至擠出機中,以便在初始水引入位點進行中和。然後,以表IV中所述的速率將稀釋水加入擠出機中。將擠出機溫度概況冷卻回至在擠出機末端附近低於100℃之溫度。表II中還描述了以rpm為單位的擠出機速度。在擠出機出口處,背壓調節器用於將擠出機筒內部之壓力調整至適於減少蒸汽形成之壓力(通常例如壓力為2 MPa至4 MPa)。
從擠出機出來的各水分散體均經由200微米(μm)過濾器過濾。所得過濾的水分散體具有以重量百分比(wt%)量測的固體含量。
表 IV - 聚烯烴分散體
發明實例6-19及比較實例A-F:塗佈膜
膜結構
實例 編號 | 分散體名稱 | 組分1(g/min) | 組分2(g/min) | 組分3(g/min) | 初始水(ml/min) | 鹼(ml/min) | 稀釋水(ml/min) | 擠出機溫度(℃) | 擠出機速度(rpm) |
發明實例1 | POD1 | ENGAGE 8407 (64.3) | PRIMACOR 5980 (11.3) | n/a | (15.1) | DMEA (3.9) | (75.0) | 130 | 470 |
Inv. Ex. 2 | POD2 | ENGAGE 8401 (113.4) | PRIMACOR 5980 (7.6) | UNICID 350(5.0) | (14.4) | DMEA (4.5) | (165) | 140 | 600 |
Inv. Ex. 3 | POD3 | Nucrel 2050H (50) | n/a | n/a | (28.0) | NH 4OH (7.8) | (185) | 120 | 500 |
Inv. Ex. 4 | POD4 | PRIMACOR 5980 (40) | n/a | n/a | (21.2) | NH 4OH (8.5) | (120) | 120 | 400 |
Inv. Ex. 5 | POD5 | PRIMACOR 5980 (56.7) | n/a | n/a | (35.0) | NH 4OH (12.1) | (183) | 120 | 400 |
用上述表IV中描述的Inv. Ex. 1-5之分散體塗佈的膜結構描述於表V中。
表V -膜結構
製備塗佈PE基板樣品之一般程序
基板 | 密度(處理層) (g/cm 3) | 膜結構 | 總膜厚 (µm) | ||
層結構 | 層 組分 | 層部分 | |||
PE1 | 0.918 | A/B | A:INNATE ST 50 B:AFFINITY PL1880G | A:80 B:20 | 50 |
PE2 | 0.941 | A/B | A:ELITE 5940ST B:AFFINITY PL1880G | A:80 B:20 | 50 |
PE3 | 0.962 | A/B | A:ELITE 5960G1 B:AFFINITY PL1880G | A:80 B:20 | 50 |
用於測試的塗佈PE基板樣品係由手工塗佈上表IV中描述的Inv. Ex. 1-5之濕聚烯烴塗料分散體(此處表示為POD1 - POD5)製備。POD1至POD5被手工塗佈至上表V中描述的PE基板(此處表示為PE1、PE2和PE3)之一側之表面上。例如,藉由將諸如POD1之聚烯烴分散體手工塗佈至諸如PE1(INNATE ST 50與AFFINITY PL1880G之兩層膜結構,厚度為50μm)之聚乙烯基板上來製備塗佈膜聚乙烯膜基板樣品。使用K自動塗佈機#2壓延棒藉由手工塗佈將濕塗層塗覆至PE基板樣品上。隨後將所得塗佈基板樣品在70℃對流烘箱中乾燥2分鐘(min)以移除分散體中存在之水。塗層之塗層重量為約2.9 g/m
2。Inv. Ex. 6-19及Comp. Ex. B、D及F之塗佈PE膜基板樣品描述在表VI-VIII中。表VI-VIII亦描述Comp. Ex. A、C及E之純(未塗佈)聚乙烯膜。
測試塗佈PE基板樣品之一般程序
測試如上文所述製備的Inv. Ex. 6-19及Comp. Ex. B、D及F之塗佈PE膜基板樣品的光學特性,包含光澤度及濁度。基於ASTM D2457測試固化的塗佈基板樣品在60
o下之膜光澤度。基於ASTM D1003測試固化的塗佈基板樣品之總膜濁度。表VI-VIII中描述塗佈PE膜基板樣品之測試結果。根據表VI-VIII中之資料可判定,與比較的純(亦即未塗覆)聚乙烯膜樣品相比,本發明之塗佈聚乙烯膜樣品表現出高光澤度及低濁度。
表VI
表VII
表VIII
實例編號 | 材料描述 | 60°下之光澤度 | 濁度(總) |
Comp. Ex. A | 純PE 1 | 99.18 | 12.5 |
Comp. Ex. B | 經聚胺基甲酸酯塗佈之PE1 | 130.8 | 7.67 |
Inv. Ex. 6 | 經POD2塗佈之PE1 | 114.8 | 8.35 |
Inv. Ex. 7 | 經POD3塗佈之PE1 | 130 | 6.46 |
Inv. Ex. 8 | 經POD4塗佈之PE 1 | 126 | 7.17 |
Inv. Ex. 9 | 經POD5塗佈之PE 1 | 129.2 | 6.6 |
實例編號 | 材料描述 | 60°下之光澤度 | 濁度(總) |
Comp. Ex. C | 純PE 2 | 78.92 | 20.56 |
Comp. Ex. D | 經聚胺基甲酸酯塗佈之PE 2 | 133.2 | 9.29 |
Inv. Ex. 10 | 經POD1塗佈之PE 2 | 95.98 | 10.68 |
Inv. Ex. 11 | 經POD2塗佈之PE 2 | 118.8 | 10.34 |
Inv. Ex. 12 | 經POD3塗佈之PE 2 | 126.8 | 9.21 |
Inv. Ex. 13 | 經POD4塗佈之PE 2 | 128.2 | 9.6 |
Inv. Ex. 14 | 經POD5塗佈之PE 2 | 128 | 8.84 |
實例編號 | 材料描述 | 60°下之光澤度 | 濁度(總) |
Comp. Ex. E | 純PE 3 | 79.14 | 40.78 |
Comp. Ex. F | 經聚胺基甲酸酯塗佈之PE 3 | 124.2 | 17.3 |
Inv. Ex. 15 | 經POD1塗佈之PE 3 | 92.46 | 18.08 |
Inv. Ex. 16 | 經POD2塗佈之PE 3 | 108.2 | 17.92 |
Inv. Ex. 17 | 經POD3塗佈之PE 3 | 113.8 | 17.52 |
Inv. Ex. 18 | 經POD4塗佈之PE 3 | 110.8 | 16.7 |
Inv. Ex. 19 | 經POD5塗佈之PE 3 | 116.6 | 16.62 |
顯然,修改及變化形式在不背離隨附申請專利範圍中所定義之本發明之範疇的情況下為可能的。更具體言之,儘管本發明之一些態樣在本文中鑑別為較佳或尤其有利的,但預期本發明不必限於此等態樣。
對於申請專利範圍,單數的使用亦包含複數之可能性將為顯而易見的。例如,提及塗層亦隱含地包含提及至少一個塗層。
應注意,以下申請專利範圍中之一或多項使用術語「其中」作為過渡短語。為了界定本發明,需要注意,在申請專利範圍中引入的術語「其中」係作為開放式過渡短語,用於引入對結構之一系列特徵的敍述,且應以與更常用之開放式序言術語「包括」類似之方式解釋。
無
無
Claims (10)
- 一種塗佈膜,其具有改良之光學特性及增加之可再循環性特性,其包括以下之組合: (a)至少一個可再循環聚烯烴之膜層;及 (b)至少一個塗層;其中該塗佈膜在60°下之光澤度為至少85個單位;其中該塗佈膜具有比未塗佈膜低30%之濁度;其中與沒有該塗層之膜相比,該至少一個塗層之可再循環性特性之效能變化小於50%;且其中該至少一個塗層安置在該至少一個可再循環聚烯烴之膜層之一側的表面之至少一部分上。
- 如請求項1之膜,其中該至少一個膜層為聚乙烯。
- 如請求項1之膜,其中該至少一個塗層係由包括以下之塗料分散體組合物製得: (A)至少一種聚合分散劑; (B)至少一種沸點低於140℃之中和劑化合物; (C)視情況地,至少一種熔融指數大於1之聚烯烴基礎樹脂;及 (D)視情況地,至少一種蠟化合物。
- 如請求項1之膜,其中該至少一個可再循環聚烯烴之膜層為單層或多層。
- 一種包裝製品,其由如請求項1之塗佈膜製得。
- 一種再循環製品,其由如請求項5之塗佈膜製得。
- 一種製造具有改良之光學特性及可再循環性特性之塗佈膜的方法,該方法包括使以下在一起接觸: (a)至少一個可再循環聚烯烴之膜層;及 (b)至少一個塗層;其中該至少一個塗層在60°下之光澤度為至少85個單位;其中該塗佈膜具有比未塗佈膜低百分之30之濁度;其中與沒有該塗層之膜相比,該至少一個塗層之可再循環性特性之效能變化小於百分之50;且其中該至少一個塗層安置在該至少一個可再循環聚烯烴之膜層之一側的表面之至少一部分上。
- 一種用於製造再循環膜製品之方法,該方法包括以下步驟: (i)提供如請求項5之消費後第一包裝製品; (ii)將來自步驟(i)的該第一包裝製品碎成複數個具有預定尺寸之碎片; (iii)將來自步驟(ii)之該等複數個碎片粒化以形成複數個具有預定尺寸之球粒;及 (iv)加工來自步驟(iii)之該等球粒,形成不同的再循環第二膜製品。
- 一種再循環膜製品,其由如請求項8之方法製造。
- 一種水性塗料組合物,其包括: (A)至少一種聚合分散劑; (B)至少一種沸點低於140℃之中和劑化合物; (C)視情況地,至少一種熔融指數大於1之聚烯烴基礎樹脂;及 (D)視情況地,至少一種蠟化合物。
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