專利名稱：可回收的層合包裝材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及易于回收的層合包裝材料。
背景技術(shù)：
在包裝工業(yè)中，將紙板和/或金屬膜(如鋁箔)與聚合物材料層合來形成包裝材料已廣泛應(yīng)用。由該包裝材料制造的容器可用于粉末和液體商品的儲存。例如，該容器可用于儲存食品，特別是液體食品如牛奶、果汁、酒等。但是，在這樣的層合包裝材料中，非塑性材料層(如紙板、金屬膜等)牢固粘接在塑性材料層上。由于不能容易地將塑性材料和非塑性材料分離并分類至各自獨(dú)立的回收流，從而給回收所述容器帶來了問題。之前，基于其在水中的溶解度，聚乙烯醇(PVOH)已被應(yīng)用于層合包裝材料中以使得非塑性材料與塑性材料相互分離。但是，人們發(fā)現(xiàn)PVOH對紙或鋁箔的粘接強(qiáng)度相當(dāng)差。另外，因其在達(dá)到熔化溫度時(shí)即開始發(fā)生分解，PVOH具有非常窄的加工窗口期。因此，PVOH不適于包裝工業(yè)中常用的加工選擇之一的擠出涂布。由此，仍然需要開發(fā)易于制備且易于回收的層合包裝材料。公開內(nèi)容本公開提供了可易于回收的層合包裝材料，其包括:(a)基層,其包含非塑性材料,并且具有第一表面和第二表面；(b)第一脫離層(separatory layer),其層合至所述基層的第一表面上；和(c)第一熱塑性層，其層合至所述第一脫離層上；其中所述第一脫離層由水分散性離聚物組合物(water-dispersable ionomercomposition)形成,并且第一脫離層的厚度為1.8-50μηι,并且其中所述水分散性離聚物組合物包含衍生自母體酸共聚物(parent acidcopolymer)的離聚物，所述母體酸共聚物包含乙烯共聚單元和基于所述母體酸共聚物總重的18-30重量％的丙烯酸或甲基丙烯酸共聚單元，所述母體酸共聚物的熔體流速(MFR)為200-1000g/10min (其是依照ASTM D1238在190°C和2160g的負(fù)載下測得的)，并且其中所述母體酸共聚物的羧酸基的50-70% (基于所述母體酸共聚物的總羧酸含量(以未被中和時(shí)的母體酸共聚物計(jì)))被中和為包含鉀陽離子、鈉陽離子或它們的組合的羧酸鹽。在所述層合包裝材料的一個(gè)實(shí)施方案中，所述材料還包括:(d)第二脫離層，其層合至所述基層的第二表面上，并且其中所述第二脫離層由所述的水分散性離聚物組合物形成，且厚度為約1.8-50 μ m ;和(e)第二熱塑性層，其層合至所述第二脫離層上。在所述層合包裝材料的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述第一熱塑性層和第二熱塑性層各自獨(dú)立地由相同或不同的熱塑性組合物形成，所述熱塑性組合物包含選自以下的聚合物:聚烯烴、聚酯、聚酰胺及它們中兩種或更多種的組合，優(yōu)選地，所述聚烯烴選自聚乙烯、聚丙烯及它們的組合，所述聚酯選自聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸丙二酯及它們中兩種或更多種的組合?；蛘撸纬伤龅谝粺崴苄詫雍偷诙崴苄詫拥臒崴苄越M合物各包含聚乙烯?；蛘撸纬伤龅谝粺崴苄詫拥臒崴苄越M合物包含聚乙烯，并且形成所述第二熱塑性層的熱塑性組合物包含聚對苯二甲酸乙二酯。在所述層合包裝材料的又一個(gè)實(shí)施方案中，所述基層包括至少一層紙、紙板或金屬膜，優(yōu)選地，所述金屬膜是鋁箔。在所述層合包裝材料的又一個(gè)實(shí)施方案中，所述基層由單層紙板形成。在所述層合包裝材料的又一個(gè)實(shí)施方案中，所述基層由單層鋁箔形成。在所述層合包裝材料的又一個(gè)實(shí)施方案中，所述基層包括至少一個(gè)紙板層和至少一個(gè)鋁箔層，并且通過它們之間的第三脫離層將所述至少一個(gè)紙板層和所述至少一個(gè)鋁箔層層合在一起，所述第三脫離層由所述水分散性離聚物組合物形成，且厚度為1.8-50 μ m。本公開還提供由上述層合包裝材料制造的容器。本公開還提供回收層合包裝材料的方法，其包括:(i)提供上述層合包裝材料；( )將所述層合包裝材料浸入加熱至約80°C或更高溫度的水中在低剪切下將所述層合包裝材料保持在所述熱水中直至層合在各脫離層兩側(cè)的各組份層分離；(iv)將所述層合包裝材料中包含的非塑性材料和塑性材料分離。在所述方法的一個(gè)實(shí)施方案中，在步驟(iii)中，將所述層合包裝材料在熱水中保持I小時(shí)或更短時(shí)間。根據(jù)本公開，當(dāng)以特定的端點(diǎn)表述范圍時(shí)，應(yīng)理解該范圍包括在這兩個(gè)特定端點(diǎn)內(nèi)的任何值以及等于或約等于這兩個(gè)端點(diǎn)中的任一端點(diǎn)的任何值。


圖1是層合包裝材料(10)的一個(gè)實(shí)施方案的不按比例的截面示意圖。圖2是層合包裝材料(10’ )的另一個(gè)實(shí)施方案的不按比例的截面示意圖。圖3是層合包裝材料(10)中包括的基層(110)的一個(gè)實(shí)施方案的不按比例的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式除非另外定義，本文所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有本公開所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常所理解的相同含義。在相抵觸的情況下，以本說明書，包括定義為準(zhǔn)。盡管可將與在此所述的那些相似或等同的方法和材料用于本公開的實(shí)際使用或試驗(yàn)中，但本公開描述了合適的方法和材料。除非另外說明，所有的百分?jǐn)?shù)、份數(shù)、比例等都以重量計(jì)。當(dāng)給出數(shù)量、濃度或其他數(shù)值或參數(shù)作為范圍、優(yōu)選范圍或一系列下限優(yōu)選值和上限優(yōu)選值時(shí)，應(yīng)理解其具體公開了由任何較小的范圍限值或優(yōu)選值和任何較大的范圍限值或優(yōu)選值的任何一對數(shù)值所形成的所有范圍，而無論范圍是否分別被公開。除非另有說明，在本文描述數(shù)值范圍之處，所述范圍意圖包括范圍端值和范圍內(nèi)的所有整數(shù)和分?jǐn)?shù)。并不意圖將本發(fā)明的范圍限制在定義范圍時(shí)所述的特定值。

當(dāng)術(shù)語“約”用于描述數(shù)值或范圍的端值時(shí)，所公開的內(nèi)容應(yīng)理解為包括具體值或所涉及的端值。
本文中所用的術(shù)語“包括”、“包含”、“具有”、“有”、“含有”、“特征在于”或它們的任
意其他變體意圖覆蓋非排它性的包括。例如，包含/括一系列要素的過程、方法、制品或設(shè)備并不一定只限于那些要素，而是還可以包含/括沒有明確列出的要素或這些過程、方法、制品或設(shè)備所固有的其他要素。此外，除非明確表示相反含義，“或”是指包容性的“或”而非排它性的“或”。連接詞“基本由……組/構(gòu)成”將權(quán)利要求的范圍限制在特定的材料或步驟以及那些不實(shí)質(zhì)影響請求權(quán)利保護(hù)的本發(fā)明的基本和新特征的材料或步驟。在申請人已使用開放式術(shù)語如“包含/括”限定本發(fā)明或其部分之處，除非另有說明，應(yīng)將該說明理解為其還使用術(shù)語“基本由……組/構(gòu)成”描述該發(fā)明。采用“一”和“一個(gè)/種”的用法描述本發(fā)明的要素和組分。這只是出于便利和為了給出本發(fā)明的一般情況。除非另有明顯表示，應(yīng)將該說明理解為包括一個(gè)/種或至少一個(gè)/種，并且單數(shù)也包括復(fù)數(shù)。在描述某些聚合物時(shí)，應(yīng)理解有時(shí)申請人通過制備聚合物所使用的單體或制備聚合物所使用的單體量指代所述聚合物。然而，該描述可能不包括用來描述最終聚合物的具體命名，或可能不包括方法-限定-產(chǎn)品的術(shù)語，對于單體及其量的指代應(yīng)理解為表示該聚合物包含那些單體的共聚單元或單體量、以及相應(yīng)的聚合物及其組合物。術(shù)語“共聚物”用于表示通過聚合兩種或更多種單體而形成的聚合物。所述共聚物包括基本上由兩種經(jīng)共聚的共聚單體組成的二聚物。本文所使用的“分散”、“分散的”和相關(guān)術(shù)語是指固體制品如聚合物顆粒與水混合，并且經(jīng)過較短的時(shí)間消失在液相中的過程。本文公開了用于制造容器的層合包裝材料(10，參見圖1)。本文公開的層合包裝材料(10)包括易于分離以進(jìn)行回收的塑性材料和非塑性材料。本文公開的層合包裝材料(10)包括:(a)基層(1 10)，其包含非塑性材料，并具有第一表面(IlOa)和第二表面(IlOb) ； (b)第一脫離層(120),其層合至基層的第一表面(IlOa)上；和(C)第一熱塑性層(130)，其層合至第一脫離層(120)上，其中第一脫離層(120)的厚度為約1.8-50 μ m，并且由水分散性離聚物組合物形成。優(yōu)選地，層合包裝材料(10)還可包括:(d)第二脫離層(120’)，其層合至所述基層的第二表面(IlOb);和(e)第二熱塑性層(140)，其層合至第二脫離層(120’)，其中第二脫離層(120’)的厚度為約1.8-50 μ m，并且由水分散性離聚物組合物形成。本文公開的水分散性離聚物組合物包含離聚物或基本由離聚物組成，所述離聚物衍生自某些母體酸共聚物,所述母體酸共聚物包含乙烯共聚單元和約18-30重量％的α，β_烯屬不飽和羧酸(如丙烯酸或甲基丙烯酸)的共聚單元。優(yōu)選地，基于所述共聚物的總重，在此使用的母體酸共聚物包含約19-25重量％，或更優(yōu)選約19-23重量％的α，β -烯屬不飽和羧酸。值得關(guān)注的是基本上由乙烯共聚單元和α，β_烯屬不飽和羧酸的共聚單元和O重量％的其他共聚單體組成的酸共聚物；即乙烯和α，β_烯屬不飽和羧酸的二元共聚物。優(yōu)選的酸共聚物是乙烯/甲基丙烯酸的二元共聚物。在此使用的母體酸共聚物可如美國專利3，404，134 ;5，028，674 ；6, 500,888 ;和6，518，365中所公開的那樣聚合。
在此使用的母體酸共聚物的熔體流速(MFR)優(yōu)選為約200_1000g/10min，其是依照ASTM D1238在190°C和2160g的負(fù)載下測得的。相似的ISO測試是ISO 1133?？蛇x地，所述母體酸共聚物的MFR的下限為約200、約250或約300，上限為約400、約500、約600或約1000。在最終成型制品中，所述母體酸共聚物的優(yōu)選MFR賦予離聚物體現(xiàn)在其最終成型制品上的最優(yōu)物理性質(zhì)，并使其仍然能夠在熱水中快速自分散。衍生自MFR低于約200g/10min的母體酸共聚物的離聚物的熱水自分散性最小，而衍生自MFR大于約1000g/10min的母體酸共聚物的離聚物可能降低目標(biāo)終端用途的物理性質(zhì)。在一些實(shí)施方案中，可使用兩種或更多種烯屬酸共聚物的共混物，只要所述共混物的總體組分和性質(zhì)落入上述對于所述母體烯屬酸共聚物的限值范圍中。例如，可使用兩種乙烯/甲基丙烯酸二元共聚物，使得甲基丙烯酸的總重量％為所述聚合物材料總量的約18-30重量％，并且所述共混物的MFR為約200-1000g/10min。在此使用的離聚物由所述母體酸共聚物制備，其中使所述母體酸共聚物的總羧酸基(以未被中和時(shí)的母體酸共聚物計(jì))中的約50-70%，或優(yōu)選約55-60%，如約60%被鉀離子、鈉離子或它們的組合中和以形成羧酸鹽。使用如美國專利3，404，134公開的方法可中和所述母體酸共聚物。重要的是，在所述水分散性離聚物組合物中使用的離聚物兼具在熱水中的自分散性和熱塑性，從而能夠?qū)⑵淙廴谥瞥啥喾N商品。優(yōu)選地，在此使用的離聚物的MFR至少為約lg/10min，如約l-20g/10min，其是依照ASTM D1238在190°C和2160g的負(fù)載下測得的。更優(yōu)選地，在此使用的離聚物的MFR為約l-10g/10min。上述母體酸共聚物的MFR和中和程度的組合提供了兼具在熱水中易于自分散的性質(zhì)和易于熔融制成商品的性質(zhì)的離聚物。在某些實(shí)施方案中，在所述水分散性離聚物組合物中使用的離聚物可以是兩種或更多種離聚物的共混物，條件是所述共混物的總體組分和性質(zhì)落入上述對于所述離聚物的限定范圍內(nèi)。除了上述離聚物之外，在此使用的水分散性離聚物組合物還可包含其他本領(lǐng)域中已知的添加劑，只要這些添加劑不對所述水分散性離聚物組合物的可水分散性產(chǎn)生不利影響。所述添加劑可包括但不限于加工助劑、流動增強(qiáng)添加劑(flow enhancing additive)、潤滑劑、顏料、染料、阻燃劑、沖擊改性劑、成核劑、抗結(jié)塊劑如二氧化硅、熱穩(wěn)定劑、UV吸收齊IJ、UV穩(wěn)定劑、表面活性劑、螯合劑和偶聯(lián)劑。此外，在層合包裝材料(10)中包括的各脫離層(120、120’等)獨(dú)立地由在此公開的水分散性離聚物組合物形成，并且各脫離層的厚度范圍為約1.8 μ m至約50 μ m,或約1.8 μ m至約30 μ m。也就是說，所述脫離層可各具有相同或不同的厚度，并且在各脫離層中使用的水分散性離聚物組合物可以相同或不同。兩種水分散性離聚物組合物可以在以下方面不同:(i)包含了不同種類和/或含量的添加劑，或(ii)使用了不同的離聚物(如具有不同中和程度的離聚物，或衍生自具有不同酸含量的母體酸共聚物的離聚物)。作為本文公開的層合包裝材料的一部分，基層(110)可以是單層膜或片、或?qū)雍系亩鄬幽せ蚱男问?。術(shù)語“膜”和“片”在此可互換使用，表示具有均勻厚度的連續(xù)的薄且扁平的結(jié)構(gòu)。通常，片的厚度可大于約100 μ m，而膜的厚度為約100 μ m或更小。在基層(110)是單層膜或片的形式的那些實(shí)施方案中，基層(110)由非塑性材料形成。例如，基層(110)可以由單層紙或紙板、或單層金屬膜(如鋁(Al)箔)形成。而在基層(110)是層合的多層膜或片的形式的那些實(shí)施方案中，基層(110)包括一個(gè)或多個(gè)由非塑性材料形成的組份層(component layer)。例如,基層(110)可包括至少一個(gè)紙或紙板的組份層或至少一個(gè)金屬膜(如鋁箔)的組份層。此外，基層(110)還可包含兩個(gè)或更多個(gè)非塑性材料層，其中所述兩個(gè)或更多個(gè)非塑性材料層的各層是紙層、紙板層、金屬膜層或它們中的兩個(gè)或更多個(gè)的組合。但應(yīng)理解在所述層合包裝材料中，為了能夠使所述非塑性材料層與其他塑性材料中分離，可將由所述水分散性離聚物組合物形成的脫離層層合至各非塑性材料層的各面上。可選地，所述各非塑性材料層在各面上通過脫離層粘接至相鄰層。此外，在層合包裝材料(10)中，當(dāng)存在兩個(gè)相鄰層，其使用兩種不同的材料，并且各需要不同的回收流時(shí)，還可在兩個(gè)相鄰層之間層合由所述水分散性離聚物組合物形成的脫離層。此外，在層合包裝材料(10)中，對于可包括的脫離層的數(shù)量沒有限制。一般而言，紙板是較厚的紙基材料。通常將紙板定義為基重大于224g/m2的紙。根據(jù)本公開，在基層(110)中使用的紙層或紙板層的厚度可以為約30-600μπι，并且其基重為約 25-500g/m2 或 100-300g/m2。在基層(110)中包含的金屬膜(如鋁箔)層的厚度可以為約3-200μπι或約3-100 μ m,或約 3-50 μ m。但是，根據(jù)本公開，基層(110)的總厚度可以在約3μπι至約600μπι的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方案中，基層(110)由單層紙板形成。在另一個(gè)實(shí)施方案中，基層(110)由單層金屬膜(如鋁箔)形成。在又一個(gè)實(shí)施方案中，如圖3所示，基層(110)由紙板層(112)和鋁箔層(114)形成，紙板層(112)和鋁箔層(114)通過上述的水分散性離聚物組合物的脫離層(120”)層合在一起。在這些實(shí)施方案中，當(dāng)使用層合包裝材料(110)制造容器時(shí)，優(yōu)選將鋁箔層(114)放置在內(nèi)部，面向所述容器內(nèi)側(cè)，而將紙板層(112)放置在外部，背向所述容器內(nèi)側(cè)。根據(jù)本公開，在層合包裝材料(10)中包含的一個(gè)或多個(gè)熱塑性層(130、140等)可由相同或不同的熱塑性組合物形成。在這些熱塑性組合物中包含的合適的熱塑性材料包括但不限于聚烯烴、聚酯、聚酰胺(PA)及它們中兩種或更多種的組合。合適的聚烯烴包括但不限于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及它們中兩種或更多種的組合。合適的聚酯包括但不限于聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)及它們中兩種或更多種的組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，在此使用的熱塑性材料選自聚酯、聚烯烴及它們的組合。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在此使用的熱塑性材料選自聚烯烴如聚乙烯。此外，根據(jù)本公開，各熱塑性層(130、140等)的厚度可以獨(dú)立地為約2μπι至約200μπι。應(yīng)當(dāng)理解，除了上述的基層(110)、第一脫離層(120)、第一熱塑性層(130)、任選的第二脫離層(120’ )和第二熱塑性層(140)之外，本文公開的層合包裝材料(10)還可包括其他合適的功能層。這樣的其他功能層可包括在層合包裝材料(10)的任何位置。也就是說，這樣的其他功能層可層合在基層(110)和第一熱塑性層(130)之間；或在基層(110)和第二熱塑性層(140)之間；或?qū)雍显诘谝粺崴苄詫?130)上；或?qū)雍显诘诙崴苄詫?140)上。在層合包裝材料(10)中可包括的示例性功能層包括但不限于氣體阻隔層、防油層、香味保持層(aroma holding layer)及它們中兩種或更多種的組合。特別地，在層合包裝材料(10)中可包括粘合劑層，以在任意一對相鄰的組份層之間提供充分的粘接。在此使用的粘合劑層可由任何合適的聚烯烴形成，所述聚烯烴包括但不限于馬來酸酐接枝的聚烯烴(如馬來酸酐接枝的聚乙烯、馬來酸酐接枝的聚丙烯等)、乙烯/丙烯酸酯共聚物(如乙烯/丙烯酸甲酯)共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物)等、乙烯/馬來酸單烷基酯共聚物及它們中兩種或更多種的組合。如上所述，如果在這樣的其他層中包含的材料不能和其相鄰層所包含的材料進(jìn)入相同的回收流，則還應(yīng)在它們之間層合由所述水分散性離聚物組合物形成的脫離層。此外，可將印刷信息涂布在基層(110)的一個(gè)表面上。優(yōu)選地，當(dāng)將層合包裝材料
(10)制成容器時(shí)，載有印刷信息的所述基層的一個(gè)表面是設(shè)置在外部的表面。特別地，在此公開的層合包裝材料可具有如下結(jié)構(gòu)中的一種: 紙板 /WDI/PE 紙板 /WDI/A1/WDI/PE.PE/WDI/ 紙板 /WDI/PE ；.PE/WDI/A1/WDI/PE ；.PE/WDI/AL/WDI/ 紙板 /WDI/PE ；.PE/WDI/ 紙板 /WDI/A1/WDI/PE.PE/WDI/ 紙板 /WDI/PE/WDI/A1/WDI/PE.PET/WDI/A1/WDI/PE.PET/WDI/AI/WDI/PET/PE其中WDI表示在此公開的水分散性離聚物組合物。之前，基于其在水中的溶解度，已建議將聚乙烯醇(PVOH)用作層合包裝膜中的分隔材料，以使其易于回收。但是，PVOH與紙或鋁箔的粘接強(qiáng)度較差，限制了它的應(yīng)用。此外，由于在其達(dá)到熔化溫度時(shí)即開始發(fā)生分解，PVOH具有非常窄的加工窗口期。另一方面，在此使用的水分散性離聚物組合物適用于擠出加工，并且由在此使用的水分散性離聚物組合物形成的脫離層對其他熱塑膜(如聚乙烯膜)或無機(jī)材料(如鋁箔)的具有大幅提高的粘接強(qiáng)度。層合包裝材料(10)可通過任何適合的層合方法制備，例如擠出涂布、擠出層合、
軋輥層合、真空層合等。
例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法可包括提供所有組份層；將所有組份層以一定順序排列以形成預(yù)層合組裝件；并在熱和/或壓力下對所述預(yù)層合組裝件進(jìn)行層合。還可考慮將某些相鄰的塑性層擠出涂布在其他組份層上。例如，可先將第一脫離層(120)擠出涂布在基層的第一表面(110a)上，然后通過擠出涂布將第一熱塑性層(130)涂布在第二脫離層(120)上。可重復(fù)相同的兩步驟擠出涂布方法以將任選的第二脫離層(120’)和第二熱塑性層(140)涂布在基層的第二表面(110b)上。可選地，可先將第一脫離層(120)擠出涂布在基層的第一表面(110a)上，然后通過軋輥方法將第一熱塑性層(130)涂布在第一脫離層(120)上。然后可重復(fù)相同方法以將任選的第二脫離層(120’ )和第二熱塑性層(140)涂布在基層的第二表面(IlOb)上。在另一個(gè)實(shí)施方案中，通過將第一熱塑性層(130)和第一脫離層(120)共擠出涂布在基層的第一表面(110a)上而制成層合包裝材料(10)。相似地，還可將任選的第二熱塑性層(140)和任選的第二脫離層(120’ )共擠出涂布在基層的第二表面(110b)上。
此外，用于制備層合包裝材料(10)的方法還可包括擠出層合。例如，可在第一熱塑性層(130)和基層(110)之間擠出所述水分散性離聚物組合物以形成層合包裝材料
(10)?；蛘?，在基層(110)包括通過脫離層粘接的兩個(gè)不同的材料層(如紙板層和鋁箔層)的那些實(shí)施方案中，所述方法可包括先在兩個(gè)不同材料層之間擠出所述水分散性離聚物組合物以形成基層(110)。此外，所述方法還包括溶液涂布。例如，可先通過溶液涂布將第一脫離層和/或第二脫離層涂布在基層(110)上，然后通過擠出涂布或擠出層合將其粘接至第一熱塑性層和
/或第二熱塑性層。本申請還公開了由本文公開的層合包裝材料(10)制造的容器。在這樣的容器中，層合包裝材料(10)可以任意方向設(shè)置。但優(yōu)選地是，當(dāng)制成容器時(shí)，層合包裝材料(10)的設(shè)置方式為基層的第一表面(IlOa)設(shè)置在內(nèi)部，面向所述容器的內(nèi)側(cè)。本文公開的容器可以為任意形式，如袋(pouch)或盒(carton)。優(yōu)選地，所述容器用于儲存食品。更優(yōu)選地，所述容器用于儲存液體食品如牛奶、果汁、酒等。本文公開的容器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它在使用后易于回收。特別地，由于包括了由所述水分散性離聚物組合物形成的脫離層，使用過的容器中包含的非塑性材料和塑性材料易于彼此分離并回收。特別地，如在美國專利申請61/59947中所公開的，在常壓下，在非常溫和的方法條件下，如低剪切(如簡單攪拌熱水和所述離聚物組合物的混合物)和低溫(低于水的沸點(diǎn))下可容易地制備所述水分散性離聚物組合物的含水分散體，與已有的分散方法相比，該方法需要的能量較少。該分散方法本質(zhì)上是更安全的，因?yàn)樗诜稚⑦^程中避免使用強(qiáng)堿如氫氧化鈉水溶液(苛性)。通過將所述包裝材料暴露在可分散所述水分散性離聚物組合物的條件下，從而從塑性材料中分離出非塑性材料，所述分散條件可用于方便地回收在此所述的包裝材料。用于將在此公開的容器中的非塑性材料從塑性材料中分離出的方法可包括將所述容器與低至約80°C溫度的水相接觸。在一些實(shí)施方案中，所述水的溫度在約80-90°C的范圍內(nèi)，或約80-85°C，或約85-90°C。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，如果所述水可分散的離聚物組合物可以在這樣的溫度下分散，則它們在高于90°C的溫度下也可分散。此外，在一些實(shí)施方案中，在與水接觸之前，可將所述容器切成片。在正常環(huán)境中，在約I小時(shí)或更短，如約30分鐘或更短或約20分鐘或更短的時(shí)間內(nèi)，所述水分散性離聚物組合物可分散在溫水中。一旦所述水分散性離聚物組合物完全分散在水中，層合在由水分散性離聚物組合物形成的脫離層兩側(cè)的組份層可以相互分離，從而使包括在所述容器中的非塑性材料如紙板或鋁箔與塑性材料分離以進(jìn)行回收。在一個(gè)實(shí)施方案中，為了從塑性材料中分離出非塑性材料，先將本文公開的所述容器(優(yōu)選在使用后)在室溫(約20-25°C )和低剪切條件下與水混合，然后將混合物的溫度升高至約80-90°C。在另一個(gè)實(shí)施方案中，為了從塑性材料中分離出非塑性材料，將本文公開的所述容器(優(yōu)選在使用后)在室溫和低剪切條件下與水混合，然后將混合物的溫度升高至約85-90。。。在又一個(gè)實(shí)施方案中，為了從塑性材料中分離出非塑性材料，將本文公開的所述容器(優(yōu)選在使用后)在低剪切條件下與預(yù)熱至約80-90°C溫度的水混合。在又一個(gè)實(shí)施方案中，為了從塑性材料中分離出非塑性材料，將本文公開的所述容器(優(yōu)選在使用后)在低剪切條件下與預(yù)熱至約85-90°C溫度的水混合。實(shí)施例材料: 膽1(水分散性離聚物):衍生自母體酸共聚物的水分散性離聚物，其中所述母體酸共聚物的MFR為250g/10min (其是依照ASTM D1238在190°C和2160g的負(fù)載下測得的)，并且其包含乙烯共聚單元和基于所述母體酸共聚物總重的19重量％的甲基丙烯酸共聚單元，并且其中所述水分散性離聚物的MFR為1.25g/10min，其是通過使所述母體酸共聚物的羧酸基的60% (基于所述母體酸共聚物的總羧酸含量(以未被中和時(shí)的母體酸共聚物計(jì)))與氫氧化鈉中和而形成鈉鹽制備得到的；.MSI(非水分散性離聚物):衍生自母體酸共聚物的離聚物，其中所述母體酸共聚物包含乙烯共聚單元和基于所述母體酸共聚物總重的10重量％的甲基丙烯酸共聚單元，并且其中所述非水分散性離聚物的MFR為1.3g/10min,其通過使所述母體酸共聚物的羧酸基的54% (基于所述母體酸共聚物的總羧酸含量(以未被中和時(shí)的母體酸共聚物計(jì)))與氫氧化鈉中和而形成鈉鹽制備得到的；.PVOH(聚乙烯醇):以商品名Elvanol T-25購自美國Ε.1.內(nèi)穆爾杜邦公司(Ε.1.du Pont de Nemours and Company)(下文稱作“杜邦”)的聚乙烯醇樹脂,其粘度為28.0mPa.s (其是在20°C下使用4%的固體水溶液測得的);.Al (鋁層合物):具有 PET (12 μ m) / 紙 ￠5 μ m) /PE (20 μ m) /Al (7 μ m)結(jié)構(gòu)的鋁
層合物；.PE (聚乙烯):以商品名Dow LDPE 722購自美國陶氏化學(xué)(Dow Chemical)的聚乙烯樹脂，其MFR為8.0g/10min。對比實(shí)施例CE1-CE2和實(shí)施例El:在CEl中，使用David Standard擠出涂布生產(chǎn)線，在設(shè)置為300°C的加工溫度下將30 μ m厚的PE層擠出涂布在鋁層合物的鋁箔層上來制備PE/A1雙層層合體。在CE2中，先使用涂布輥機(jī)將含有20重量％的WDI的水溶液涂布在鋁層合物的鋁箔層上，然后在90°C的烘箱中干燥約10分鐘。由此得到的經(jīng)涂布的鋁層合物的一面上涂布有1.6μπι厚的WDI涂層。然后，使用David Standard擠出涂布生產(chǎn)線，在設(shè)置為300°C的加工溫度下，將30 μ m厚的PE層擠出涂布在經(jīng)涂布的鋁層合物層的經(jīng)涂布面上來制備PE/WDI(1.6y)/Al三層層合體。相似地，在El中制備PE/WDIblO/Al三層層合體，區(qū)別在于WDI涂層的厚度為5 μ m0其后，將在CE1、C E2和El中制備的各層合體切成2X 20mm的條，然后浸入95°C的水中。在300rpm攪拌下將所述條保持在水中不同時(shí)間段，然后目測條的完整性。結(jié)果列在表I中。如在此所證實(shí)的，為了能夠?qū)X箔與PE膜分離，需要在它們之間層合具有足夠厚度(如大于1.6 μ m)的水分散性離聚物組合物層。表I
權(quán)利要求
1.層合包裝材料，其包括: (a)基層，其包含非塑性材料，并且具有第一表面和第二表面； (b)第一脫離層，其層合至所述基層的第一表面上；和 (c)第一熱塑性層，其層合至所述第一脫離層上； 其中所述第一脫離層由水分散性離聚物組合物形成，并且厚度為1.8-50 μ m,并且 其中所述水分散性離聚物組合物包含衍生自母體酸共聚物的離聚物，所述母體酸共聚物包含乙烯共聚單元和基于所述母體酸共聚物總重的18-30重量％的丙烯酸或甲基丙烯酸共聚單元，所述母體酸共聚物的熔體流速(MFR)為200-1000g/10min(其是依照ASTM D1238在190°C和2160g的負(fù)載下測得的)，并且其中所述母體酸共聚物的羧酸基的50-70% (基于所述母體酸共聚物的總羧酸含量(以未被中和的母體酸共聚物計(jì)))被中和為包含鉀陽離子、鈉陽離子或它們的組合的羧酸鹽。
2.如權(quán)利要求1所述的層合包裝材料，其還包括: (d)第二脫離層，其層合至所述基層的第二表面上，并且其中所述第二脫離層由所述的水分散性離聚物組合物形成，并且厚度 為1.8-50 μ m ;和 (e)第二熱塑性層，其層合至所述第二脫離層上。
3.如權(quán)利要求2所述的層合包裝材料，其中所述第一熱塑性層和第二熱塑性層各自獨(dú)立地由相同或不同的熱塑性組合物形成，所述熱塑性組合物包含選自以下的聚合物:聚烯烴、聚酯、聚酰胺及它們中兩種或更多種的組合。
4.如權(quán)利要求3所述的層合包裝材料，所述聚烯烴選自聚乙烯、聚丙烯及它們的組合，所述聚酯選自聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸丙二酯及它們中兩種或更多種的組合。
5.如權(quán)利要求4所述的層合包裝材料，其中形成所述第一熱塑性層和第二熱塑性層的各熱塑性組合物包含聚乙烯。
6.如權(quán)利要求4所述的層合包裝材料，其中形成所述第一熱塑性層的熱塑性組合物包含聚乙烯，并且形成所述第二熱塑性層的熱塑性組合物包含聚對苯二甲酸乙二酯。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的層合包裝材料，其中所述基層包括至少一層紙、紙板或金屬膜，其中，所述金屬膜優(yōu)選地是鋁箔。
8.如權(quán)利要求7所述的層合包裝材料，其中所述基層由單層紙板形成。
9.如權(quán)利要求7所述的層合包裝材料，其中所述基層由單層鋁箔形成。
10.如權(quán)利要求7所述的層合包裝材料，其中所述基層包括至少一個(gè)紙板層和至少一個(gè)鋁箔層，并且所述至少一個(gè)紙板層和至少一個(gè)鋁箔層通過它們之間的第三脫離層層合在一起，所述第三脫離層由所述水分散性離聚物組合物形成，并且其厚度為1.8-50 μ m。
11.容器，其由根據(jù)權(quán)利要求ι- ο中任一項(xiàng)所述的層合包裝材料制成。
12.回收層合包裝材料的方法，其包括: (i)提供根據(jù)權(quán)利要求ι- ο中任一項(xiàng)所述的層合包裝材料； ( )將所述層合包裝材料浸入加熱至80°C或更高溫度的水中； (iii)在低剪切下將所述層合包裝材料保持在所述熱水中直至層合在各脫離層兩側(cè)的各組份層分離；并 (iv)將所述層合包裝材料中包含的塑性材料和非塑性材料分離。
13.如權(quán)利要 求12所述方法，在步驟(iii)中，將所述層合包裝材料在熱水中保持I小時(shí)或更短時(shí)間。
全文摘要
在此公開了層合包裝材料，其包括(a)基層，其包含非塑性材料，并且具有第一表面和第二表面；(b)第一脫離層，其層合至所述基層的第一表面上；和(c)第一熱塑性層，其層合至所述第一脫離層上；其中所述第一脫離層的厚度為約1.8-50μm，并且由水分散性離聚物組合物形成。
文檔編號B32B27/06GK103158316SQ20111041108
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者任世杰, 陳永海, 胥波, R·海斯, E·埃希特, 范希蕓 申請人:杜邦公司