[发明专利]具有阻隔氧气和湿气特性的生物可降解纸基层压材料和制造生物可降解纸基层压材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物可降解的纸基层压材料以及制造生物可降解的纸基层压材料的方法。

背景技术

纸基层压材料通常包括纸板、盒纸板或其它形式的纸基底层。由于纸对于有毒液体或气体的多孔性的固有限制、诸如抗扯强度的物理特性，以及作为包装使用的其它限制，因而纸基底层涂覆或层压一层或多层聚合物材料，选择所述聚合物材料以消除纸板作为包装材料的一个或多个限制。例如是，但不限于低密度聚乙烯(LDPE)、尼龙、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)的这些聚合物材料通常不认为是生物可降解的。纸基层压材料在许多产品包装的制造中是有用的。这类包装通常仅被使用一次或极少次，然后被丢弃。大量地使用这类层压材料已产生了关于它们在垃圾中的生物可降解性等潜在问题。纸基层压材料的使用包括用于食品(液体、固体、热的或冷的)的包装、令包装纸、三明治包装纸，以及许多其它使用。

用于食品服务的纸基层压材料通常是涂覆有低密度聚乙烯(LDPE)或其它类似聚合物的挤压件，以较长时间盛有液体而不会象普通的100％的纸杯那样发生泄漏或变软。例如，用于诸如咖啡的热饮料的杯子通常在其内侧具有用于液体阻力和密封的一层LDPE。用于软饮料和类似物的冷饮杯通常在两侧均涂覆有LDPE，以防止在杯子外侧上形成的冷凝物软化纸。通常LDPE的涂层重量为0.5-1.5mils(7.2-21.6lb/3000ft²)。

许多纸基层压材料用于使用一次或极少次的不回收包装，然后被丢弃。LDPE涂层是不易于生物降解的，因此，杯子可能在垃圾中保留许多年而不被降解。对取代LDPE的一种或多种生物可降解的聚合物的使用存在需求，以使使用过的杯子更加“环境友好”。

用于食品服务的纸基层压材料通常是涂覆有低密度聚乙烯(LDPE)或其它类似聚合物的挤压件，以较长时间盛有液体而不会象普通的100％的纸杯那样发生泄漏或变软。例如，用于诸如咖啡的热饮料的杯子通常在其内侧具有用于液体阻力和密封的一层LDPE。用于软饮料的冷饮杯和类似物通常在两侧均涂覆有LDPE，以防止在杯子外侧上形成的冷凝物软化纸。通常LDPE的涂层重量为0.5-1.5mils(7.2-21.6lb/3000ft²)。

除了杯子，其它涂布纸产品，例如山形盖顶纸盒、可折叠纸盒、瓦楞纸箱、纸袋、三明治包装纸和令包装纸也可受益于包含环境友好的生物可降解材料。

存在基于可再生资源的聚合物。这些聚合物产自能生长的化学制品。这允许更大量的供应且价格稳定。

另外，这些材料是生物可降解的且可堆肥的。在垃圾空间非常有限的欧洲和亚洲，可堆肥的基于可再生资源的材料是优选的。另外，在北美洲，尤其是垃圾填充太快且相关成本迅速升高的地区，市政堆肥处理存在增长趋势。

可堆肥的基于可再生资源的材料包括聚乳酸(PLA)和聚羟基脂肪酸酯(PHA)。

通常，象PLA和PHA的“绿色”材料难以经挤压进行处理，因为它们对湿气和高温敏感。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种具有阻隔氧气和湿气特性的生物可降解的纸基层压材料，所述层压材料克服了前面提及的普通类型的迄今已知的设备的缺点，并且完全是生物可降解的/可堆肥的、纸基的，并适用于各种类型的包装。

为了前述目的以及其它目的，根据本发明提供了具有涂覆于其上的一层或多层材料的纸基底层。每一层都完全是生物可降解的/可堆肥的，并且单独地或与一层或多层附加层相结合，每一层材料有助于经选择的所需特性。所述各层的总和就是完全可生物降解的/可堆肥的材料，其具有使层压材料用于指定产品的包装所需或所要求的全部特性。

具体地，根据本发明的一个方面，提供了一种具有阻隔氧气和/或水蒸汽特性的多层纸基层压材料，其中所述层压材料是完全可生物降解的和可堆肥的。在许多情况下，当单独应用于基底层时，本发明层压材料的单层部分不能提供层压材料所需的特性。更确切地，只有当这些层共挤至下层上或基底层本身上，这些层才确实有助于层压材料所需的特性。

为了本发明的目的，还提供了一种用于制造具有阻隔特性的生物可降解的纸产品的方法。所述方法包括提供具有表面的基底层，以及将阻隔层挤压至所述基底层的表面上。所述阻隔层包含诸如聚乙烯醇、聚乳酸或聚羟基脂肪酸酯的可降解材料。所述可降解材料的涂层重量在每三千平方英尺8-20磅的范围内。第二阻隔层可挤压在所述基底层的背面上。