[发明专利]用于发展中市场的能够降解的小袋

说明书

技术领域

本发明涉及能够生物降解的小袋（sachets，即small bags），其可用于包封诸如洗发剂、调理剂、皮肤乳液、剃刮乳液、液体肥皂、条皂、牙膏和洗涤剂的消费品。

背景技术

聚合物如聚乙烯长时间以来作为小袋（sachets，即small bags）用于包装具有短使用周期（例如，小于约12个月）的产品。小袋一般由多个层组成，其包括不同类型的材料以提供所需的功能，诸如密封、阻隔和印刷。在食品包装中，例如，小袋通常用作为保护剂来包装食品，并且在内容物被消耗后迅速抛弃。小袋还用于容纳具有短使用周期的多种消费品，诸如用于毛发护理、美容护理品、口腔护理、保健、个人清洁和家用清洁的产品。这些小袋通常包封仅仅足以用于单次使用的产品，并且通常在单次使用后作为垃圾丢弃。

在世界发达地区，丢弃的小袋通常最终成为固体垃圾流，其被烧弃或置于废弃物填埋场。在不具备现代固体垃圾基础设施的地区，用过的小袋通常作为垃圾丢弃于土壤上或表面水体中。虽然对于回收利用小袋已经作出了一定努力，但是组成小袋层的不同聚合物的特性、金属的存在情况、小袋的生产方式以及它们转化成为产品的方式限制了可行的回收利用应用的数量。例如，甚至纯聚合物的重复加工导致了材料的降解，并且因此而导致了不良的机械性能。此外，在回收利用加工期间进行混合的不同级别的化学上相似的塑料可导致加工问题，使得再生材料低劣或不能够使用。

一些塑料制造商已经将添加剂（诸如氧代能够生物降解的添加剂和有机材料）引入了传统聚合物（例如，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯）以促进所述聚合物在有氧环境（例如，堆肥物、土壤）和无氧环境（例如，废弃物填埋场、下水道系统）下的生物降解。

氧代能够生物降解的添加剂通常经过复合进入聚合物，浓度约1重量%至约5重量%（基于所述聚合物总重量计），并且其由过渡金属组成，所述过渡金属在理论上当暴露于热、空气、光照或其混合时促进塑料中的氧化和断链。缩短的聚合物链在理论上可由存在于处理环境中的微生物加以消耗并且可用作为食物来源。然而，碎片化并非生物降解的标志，并且没有数据显示这些塑料碎片将在土壤或海洋环境中存留多久。此外，数据显示水分将延迟该碎片化过程数月或更久。从实践的角度来看，丢弃于沙漠中的塑料袋可能将在数月内成为碎片，但是该碎片将存留数年或更久。如果相同的袋丢弃于寒冷、黑暗潮湿的森林，其甚至在数月或数年内都不可能成为碎片。

当有机材料（其非限制性例子包括纤维素、淀粉、乙烯-乙酸乙烯和聚乙烯醇）作为添加剂用于传统塑料时，所述添加剂自身的某部分会进行生物降解并且产生二氧化碳和甲烷。没有数据表明传统塑料的剩余95重量%至99重量%也会生物降解。Biodegradable Products Institute（BPI）建议供应商证明整体塑料膜或包装的90%（而非仅仅添加剂）在有氧条件下转化成为二氧化碳，并且在无氧条件下转化成为二氧化碳和甲烷。

由能够生物降解的聚合物组成的小袋看来为上述问题提供了解决方案，其比回收利用和/或使用氧代能够生物降解的添加剂和有机材料添加剂更为有效或实用。如本文所用，术语“能够生物降解的聚合物”是能够进行天然分解成为二氧化碳、甲烷、水、无机化合物、生物质或其混合物的聚合物，其中主要的机制是微生物的酶作用，其可通过标准化的测试在指定的时间进行测量，这反映了相关的处理条件。在氧存在的情况下（有氧生物降解），这些代谢过程产生二氧化碳、水、生物质和矿物质。在无氧的条件下（无氧生物降解），还可产生甲烷。

但是，使聚合物能够生物降解的特性也可妨碍其用于它的预期目的。通常，能够生物降解的聚合物是湿气敏感的（即，在暴露于含水媒介时可吸收显著量的水、溶胀、失去强度或浓度或者溶解）、热敏感的（即，具有低于约65℃的熔点或玻璃化转变温度，或小于约45℃的维卡软化点）、机械上受限的（即，由该聚合物形成的产物过于刚性、过于柔软、受不良拉伸强度或抗撕强度的影响、或具有不足的伸长特性）并且/或者难于通过常规熔融方法（如，挤塑膜挤出、吹塑膜挤出）加工成为膜。诸如拉伸强度、拉伸模量、抗撕强度和热软化点这样的特性在很大程度上决定了膜在转换加工线上运行的良好程度。

能够生物降解的金属化纤维素膜（例如Innovia LLC的NatureFlex^TM）已被用于形成12×2的小袋，其能够在干燥环境中容纳干燥产品。但是，这些小袋当填充以液体消费品时成就有限。例如，当这些小袋以水填充并且放置过夜时，观察到了可见的金属化膜破裂，并且所述小袋在24小时内损毁，正如通过液滴可见地渗透膜所示。