CN116600992A - 制品 - Google Patents
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Abstract
一种具有可回收性质的制品,所述制品包括以下的组合:(a)至少一种聚烯烃聚合物;和(b)具有可回收性质的水性粘合剂组合物,其中所述水性粘合剂组合物的所述可回收性质使得当对具有所述水性粘合剂组合物的所述制品进行再加工时,与不具有所述水性粘合剂组合物且以与具有所述水性粘合剂组合物的所述制品相同的方式再加工的对照制品相比,具有所述水性粘合剂组合物的所述制品表现出小于40%降低的性能变化;一种可回收层压物结构,所述可回收层压物结构包括(a)至少一个第一聚合物膜层;和(β)至少一个上述水性层压粘合剂组合物层;以及一种用于制造上述可回收层压物结构的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种制品;并且更具体地,本发明涉及一种制品,其包括聚烯烃聚合物和具有可回收性质的水性层压粘合剂组合物的组合。
背景技术
迄今为止,塑料产品,例如用于包装工业的包装材料的使用,已经在全球显著增加。不幸的是,对塑料产品的需求的增加已经造成塑料废物的显著增加,因为在塑料产品已经被消费者使用后,塑料产品被消费者丢弃。并且塑料废物不利地影响世界各地许多国家的环境。为了减轻或减少塑料废物难题,制造商已经尝试生产一种塑料产品,该塑料产品可以被回收并且在原始塑料产品已经用于其原始目的之后再加工成其他后续塑料产品。然而,由全部可回收材料制成的塑料产品的开发仅取得有限的成功。
典型地,塑料产品,例如层压膜结构,是由各种不同材料的组合制成的复合结构,这些材料中的一些是可回收的并且一些不是。例如,WO201927527公开了一种可回收的层压膜结构,其由全部可回收材料诸如聚乙烯制成。然而,WO201927527的层压膜结构也利用隔离粘合剂,并且WO201927527的隔离粘合剂没有被公开为可回收的或具有可回收性质。因此,尽管WO201927527公开其层压膜结构本身被认为是可回收的,但是WO201927527没有公开隔离粘合剂具有可回收性质或者隔离粘合剂满足可回收的标准。众所周知,用于将两个聚合物膜基底粘合在一起的常规粘合剂通常与聚合物膜基底不相容。因此,含有两个不相容组分层或不相容粘合剂的已知膜结构不能被“原样”回收,因为所得回收材料在由回收材料制造后续制品的过程中表现不佳。此外,因为膜基底层组分彼此不相容,所以如果期望通过转化器回收这种含有不同基底和不同粘合剂的两层(或更多层)多组分膜结构,则在回收层/粘合剂之前需要转化器将层彼此分离,这使得回收过程复杂、低效且昂贵。
因此,期望提供第一塑料制品,该制品包含(1)至少一种聚烯烃聚合物和(2)水性层压粘合剂组合物的组合,该组合物具有可回收性质并且与该聚烯烃聚合物相容,使得该第一制品在其最初使用后可再加工(回收)以形成后续第二塑料制品,该第二塑料制品具有足够的性质以可用作各种应用的第二塑料制品。因此,可以避免对环境友好的第一塑料制品的处理和全球塑料废物的增加。
发明内容
本发明涉及一种制品,该制品包括以下的组合:(a)至少一种聚烯烃聚合物,例如膜形式的聚合物;和(b)具有可回收性质的水性粘合剂组合物。在一些实施方案中,通过用水性粘合剂组合物再加工(回收)上述制品以形成再加工(回收)的制品来测定水性粘合剂组合物的可回收性质;并且然后相对于不含水性粘合剂组合物且以与回收制品相同的方式再加工的对照制品,测量由具有水性粘合剂组合物的初始制品制成的回收制品的性能。当由具有水性粘合剂组合物的初始制品制成的回收制品与对照制品相比表现出小于(<)40百分比(%)降低的性能变化时,本发明的初始制品具有可回收性质。
在一些实施方案中,本发明包括第一制品,例如粒料、单层或多层膜、单层或多层层压物、包装材料、模塑产品等。
在一些实施方案中,本发明包括由任一个上述第一制品制成的后续第二制品。在一些实施方案中,第二制品可包括例如塑料复合材料、模制品、层压结构、工业膜(例如收缩膜)、拉伸包装膜和农用膜。
在一些实施方案中,本发明包括一种用于生产具有可回收性质的第一制品的方法,该方法包括使以下物质接触在一起:(a)至少一种聚烯烃聚合物;和和(b)具有可回收性质的水性粘合剂组合物。
有利地,由掺入上述水性粘合剂组合物制成的第一制品可根据包装工业的当前可回收性指南进行回收过程。例如,使用本发明的水性层压粘合剂组合物(其为基于丙烯酸的体系)与聚合物膜结构(例如2.25克/平方米(gsm)的全部聚乙烯(PE)高密度聚乙烯(HDPE)膜)的组合提供了一种膜结构,该膜结构可以被再加工以制备新的单层膜,该膜相对于在不添加任何粘合剂的情况下相同地再加工的对照膜表现出30%降低的性能变化。例如,用水性粘合剂制成的层压物结构将允许转化器:(1)将层压物结构作为整体直接机械再加工,而不需要分离构成层压物结构的材料,和(2)从再加工的层压物结构产生新的膜,其中新的膜具有足够期望的性能范围。
具体实施方式
除非相反地陈述、由上下文暗示或在本领域中惯用,否则所有份数和百分比都按重量计,所有温度都以摄氏度(℃)为单位,并且截至本公开的提交日期,所有测试方法都是现行方法。
本文中关于具有粘合剂的第一制品的术语“可回收的”或“可回收性”意指机械可回收的或可回收性;并且意味着具有粘合剂的第一制品可机械再加工以产生具有期望性能范围的第二制品,其中相对于没有任何粘合剂且以与第二制品相同的方式再加工的对照制品的性能,第二制品具有至少<40%降低的性能变化。在出版物“Benchmark PolyethyleneFilm and Flexible Packaging Innovation Test Protocol,Film-B-01”(2018)和出版物“PE Film Standard Laboratory Processing Practices”,Document Number FPE-P-00(2020)of The Association of Plastic Recyclers(APR)中可以找到用于确定塑料制品的可回收性的测试方法和指南的一个示例,但不限于此。
如本文所使用的术语“组合物”是指包括组合物的材料的混合物以及由组合物的材料形成的反应产物和分解产物。
“聚合物”意谓通过使单体(无论相同类型或不同类型)聚合而制备的聚合化合物。因此,通用术语聚合物涵盖如下文定义的术语均聚物(用于指仅由一种类型的单体制备的聚合物,其中应当理解,痕量杂质可以并入到聚合物结构中)和术语互聚物。痕量杂质(例如,催化剂残余物)可以掺入到聚合物中和/或聚合物内。聚合物可以是单一聚合物、聚合物共混物或聚合物混合物,包含在聚合期间原位形成的聚合物的混合物。
如本文所使用的,术语“互聚物”是指通过使至少两种不同类型的单体聚合而制备的聚合物。因此,通用术语互聚物包括共聚物(用于指由两种不同类型的单体制备的聚合物)和由多于两种不同类型的单体制备的聚合物。
如本文所使用的,术语“烯烃类聚合物”或“聚烯烃”是指包括呈聚合形式的大部分量的烯烃单体,例如乙烯或丙烯(按聚合物的重量计)并且任选地可以包括一种或多种共聚单体的聚合物。
如本文所使用的,术语“乙烯/α-烯烃互聚物”是指包括呈聚合形式的大部分量(例如大于[>]50摩尔百分比[mol%])的衍生自乙烯单体的单元和衍生自一种或多种α-烯烃的其余单元的互聚物。用于形成乙烯/α-烯烃互聚物的典型的α-烯烃是C3-C10烯烃。
如本文所使用的,术语“乙烯/α-烯烃共聚物”是指包括呈聚合形式的大部分量(>50mol%)的乙烯单体和α-烯烃作为仅有的两种单体类型的共聚物。
如本文所使用的,术语“α-烯烃”是指在伯位或α(alpha)位处具有双键的烯烃。
“聚乙烯(PE)”或“基于乙烯的聚合物”应意指包括大部分量(>50mol%)的衍生自乙烯单体的单元的聚合物。这包括聚乙烯均聚物、乙烯/α-烯烃互聚物和乙烯/α-烯烃共聚物。本领域已知的聚乙烯的常见形式包括低密度聚乙烯(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);中密度聚乙烯(MDPE);高密度聚乙烯(HDPE);增强的聚乙烯;聚乙烯弹性体;以及聚乙烯塑性体。这些PE材料为所属领域中一般已知的;然而,以下描述可能有助于理解这些不同PE树脂中的一些之间的差异。
术语“LDPE”也可以被称为“高压乙烯聚合物”或“高度支化的聚乙烯”,并且其被定义成意指所述聚合物在使用自由基引发剂(如过氧化物)的情况下在高于14,500磅每平方英寸(psi)(100兆帕[MPa])的压力下的高压釜或管式反应器中部分地或全部地均聚或共聚(参见例如美国专利号8,916,667;8,871,887;8,822,601;9,228,036;和9,765,160)。LDPE树脂通常具有在0.916克每立方厘米(g/cm3)至0.935g/cm3范围内的密度。
术语“LLDPE”包括使用传统的齐格勒-纳塔催化剂体系(Ziegler-Natta catalystsystem)和铬基催化剂体系以及单中心催化剂(包括但不限于双茂金属催化剂(有时被称为“m-LLDPE”)、限定几何构型的催化剂(CGC)和分子催化剂)制得的两种树脂。树脂包括线性、基本上线性或非均相聚乙烯类共聚物或均聚物。LLDPE含有比LDPE更少的长链支化,并且包括在美国专利号5,272,236;5,278,272;5,582,923;和5,733,155中进一步定义的基本上线性的乙烯聚合物;均匀支化的线性乙烯聚合物组合物,诸如在美国专利号3,645,992中描述的那些;非均匀支化的乙烯聚合物,诸如根据在美国专利号4,076,698中公开的工艺制备的那些;和/或它们的共混物(诸如在美国专利号3,914,342或美国专利号5,854,045中公开的共混物)。LLDPE可经由气相、溶液相或浆液聚合;或它们的任何组合,使用本领域已知的任何类型的反应器或反应器构造来制成。
术语“MDPE”是指密度为0.926g/cm3至0.940g/cm3的聚乙烯。“MDPE”通常使用铬或齐格勒-纳塔催化剂或使用单位点催化剂(包括但不限于双茂金属催化剂、限定几何构型的催化剂和分子催化剂)制备;并且通常具有>2.5的分子量分布(“MWD”)。
术语“HDPE”是指密度大于0.940g/cm3且至多0.970g/cm3的聚乙烯,其一般用齐格勒-纳塔催化剂、铬催化剂或单中心催化剂(包括但不限于双茂金属催化剂和限制几何构型的催化剂)制备。
术语“ULDPE”是指密度为0.880g/cm3至0.912g/cm3的聚乙烯,其一般用齐格勒-纳塔催化剂、铬催化剂或单中心催化剂(包括但不限于双茂金属催化剂和限制几何构型的催化剂)制备。
“聚乙烯塑性体/弹性体”是包括衍生自乙烯的单元和衍生自至少一种C3-C10α-烯烃共聚单体,或至少一种C4-C8α-烯烃共聚单体,或至少一种C6-C8α-烯烃共聚单体的单元的含有均相短链支化分布的基本上线性或线性乙烯/α-烯烃共聚物。聚乙烯塑性体/弹性体的密度为0.870g/cm3、或0.880g/cm3、或0.890g/cm3至0.900g/cm3、或0.902g/cm3、或0.904g/cm3、或0.909g/cm3、或0.910g/cm3、或0.917g/cm3。聚乙烯塑性体/弹性体的非限制性实施例包括AFFINITYTM塑性体和弹性体(可购自陶氏化学公司(The Dow Chemical Company))、EXACT塑性体(可购自埃克森美孚化学(ExxonMobil Chemical))、TAFMERTM(可购自三井(Mitsui Chemicals))、NEXLENETM(可购自鲜京化学公司(SK ChemicalsCo.))和LUCENETM(可购自乐金化学有限公司(LG Chemical Ltd.))。以及它们的混合物。
“共混物”、“聚合物共混物”等术语意谓两种或更多种聚合物的组合物。这种共混物可以是或可以不是可混溶的。这种共混物可以是或可以不是相分离的。如由透射电子光谱法、光散射、x-射线散射以及本领域中已知的任何其他方法所确定的,此类共混物可以含有或可以不含有一种或多种域配置。共混物不是层压材料,但层压材料的一个或多个层可以含有共混物。此类共混物可制备为干共混物、原位形成(例如,在反应器中)、熔体共混物或使用本领域的技术人员已知的其他技术。
术语“粘附接触”和类似术语意指一个层的一个表面与另一层的一个表面彼此碰触并粘合接触,使得一个层不能从另一层去除同时不损坏两层的层间表面(即,接触表面)。
术语“包含(comprising)”、“包括(including)”、“具有(having)”和其衍生词并不旨在排除任何额外组分、步骤或程序的存在,无论是否具体地公开了所述组分、步骤或程序。为了避免任何疑问,除非相反地说明,否则通过使用术语“包含”所要求保护的所有组合物可以包括任何额外的添加剂、佐剂或化合物,无论是聚合的还是其他方式的。相比之下,术语“基本上由…组成”从任何随后列举的范围中排除任何其他组分、步骤或程序,除对可操作性来说并非必不可少的那些组分、步骤或程序之外。术语“由……组成”排除未具体叙述或列出的任何成分、步骤或程序。
本发明的一个目的是由用于第一应用的原始组分生产第一制品;并且随后在第一制品被使用后,将用过的第一制品作为整体再加工(即,用过的第一制品可以经受例如回收过程),以直接由再加工后的第一制品形成第二制品。然后第二制品可用于另一后续第二应用中。
第一制品包括以下的组合:(a)至少一种聚烯烃聚合物;和(b)水性粘合剂组合物。已令人惊奇地发现,用于第一制品的水性粘合剂组合物具有赋予第一制品的可回收性质。因此,在一些实施方案中,第一制品是可回收的并且可用于生产用于各种其它应用的第二制品。
在一些非限制性实施方案中,本发明的第一制品可包括例如以下制品中的一种或多种:粒料、膜(诸如单层或多层膜)、多层层压物、包装产品等。在一些非限制性实施方案中,本发明的第二制品还可包括例如以下制品中的一种或多种:粒料、膜(诸如单层或多层膜)、多层层压物、包装产品等。
可用于制备本发明的第一制品的组分(a)聚烯烃聚合物可包括一种或多种聚烯烃。第一制品可以是例如聚烯烃膜。通常,膜的聚合物部分在一个实施方案中包含至少80%的聚烯烃聚合物,在另一个实施方案中包含至少85%的聚烯烃聚合物,并且在又一个实施方案中包含至少90%的聚烯烃聚合物。在一个实施方案中,聚烯烃聚合物是至少一种PE聚合物。例如,PE聚合物可包括HDPE、LDPE、LLDPE以及它们的混合物中的一种或多种。聚烯烃膜可以是单层或多层膜,或者可以是通过纵向定向(MDO)或双轴定向方法定向的定向膜。在另一个优选的实施方案中,聚烯烃是聚丙烯(PP)、定向PP(OPP)、双轴定向PP(BOPP)以及它们的混合物。膜的非聚烯烃部分可由聚合物诸如聚(乙烯醇)(EVOH)或聚酰胺(例如,尼龙)、官能化粘结层聚合物和增容剂组成,如美国专利号10,300,686中所述。
可用于制备本发明的第一制品的组分(b)水性粘合剂组合物可包括一种或多种具有如上文所定义的可回收性质的水性粘合剂组合物。水性粘合剂组合物使得当具有水性粘合剂组合物的第一制品被再加工(回收)时,与不具有水性粘合剂组合物的对照第一制品相比,具有水性粘合剂组合物的第一制品表现出<40%降低的性能变化。第一制品和对照第一制品均以相同方式再加工和测试以确定它们各自的可回收性质。
如前所述,本发明可包括多种第一制品,诸如膜、层压物或包装等。因此,仅作为本发明的说明而不受其限制,本文参考优选实施方案描述本发明,该优选实施方案为单层或多层层压物结构,并且更特别地为多层层压物结构。然而,本领域技术人员应当理解,许多其它制品可包括除层压物之外的第一制品;并且本发明并不限于此。
在一些实施方案中,本发明包括例如多层层压物结构;在其它实施方案中,本发明包括用于制造多层层压物结构的粘合剂层压方法;并且在其它实施方案中,本发明涉及一种使用多层层压物结构制成的包装制品。
在一个广泛的实施方案中,本发明包括一种作为第一制品的多层层压物结构,其可用于生产层压包装材料,该层压包装材料又可在店面回收以用于进一步加工。多层层压物包括通过上述水性粘合剂组合物层粘合在一起的至少两个聚烯烃层基底的组合。例如,多层层压物结构包括:(i)至少第一聚合物膜网,例如聚乙烯(PE)膜;(ii)至少第二聚合物膜网,其也可以是与第一层相同的PE膜或不同的材料;和(iii)具有上述可回收性质的水性丙烯酸基层压粘合剂组合物层,其用于将第一聚烯烃膜网和第二聚烯烃膜网粘合在一起;其中该水性层压粘合剂组合物层与该第一膜层和第二膜层相容;并且其中水性层压粘合剂组合物层设置在第一膜层和第二膜层的层中至少一者的表面上,用于将第一膜层和第二膜层粘合在一起。如果需要的话,可以将一种或多种其它任选的膜层基底添加到上述层压物结构中,其中在多个层之间添加粘合剂以产生包括多于两个层的多层层压物结构。
用于制备本发明的多层层压物的组分(i)第一聚烯烃膜网可包括一种或多种聚烯烃。例如,第一聚烯烃网可包括一个或多个聚烯烃层,例如HDPE、LDPE、LLDPE、MDO PE、BOPE以及它们的混合物。
在一个优选的实施方案中,聚烯烃膜网可包括使用纵向或双轴定向方法制成的定向单层或多层PE膜,其与第二层粘合。
在另一个优选的实施方案中,聚烯烃膜网可以是包括一个或多个HDPE、LLDPE和LDPE层的多层膜。
在另一个优选的实施方案中,聚烯烃膜网可以是PP膜网或BOPP膜网。
在其它优选实施方案中,聚烯烃膜网在一个实施方案中包含至少80%的聚烯烃聚合物,在另一个实施方案中包含至少85%的聚烯烃聚合物,并且在又一个实施方案中包含90%的聚烯烃聚合物。在该实施方案中,可使用非聚烯烃聚合物诸如EVOH和聚酰胺以及官能性粘结层和增容剂,如美国专利号10,300,686中所述。
用于形成本发明的可回收层压物的第一聚烯烃膜网的厚度可以例如在一个实施方案中为10微米(μm)至150μm,在另一实施方案中为15μm至100μm,并且在又一实施方案中为20μm至50μm。
用于制备本发明的层压物的组分(ii)第二聚烯烃膜网可包括一种或多种聚烯烃,其可与第一聚烯烃膜网相同或不同。例如,第二聚烯烃膜网可包括一种或多种聚烯烃膜,例如LDPE、LLDPE以及它们的混合物。
在一个优选实施方案中,第二聚烯烃膜网可包括例如通过粘合剂粘结到第一网的聚乙烯膜网。
在另一个优选的实施方案中,第二膜网是包括一个或多个HDPE、LLDPE和LDPE层的多层结构,如美国专利号9,421,743中所述。
在另一个优选的实施方案中,第二膜网是多层结构,其中一层是EVOH或尼龙层以及功能性粘结层和增容剂,如美国专利号10,200,686中所述。
在又一个优选实施方案中,第二膜网具有层压到第一膜网上的金属化层。
在另一个优选的实施方案中,第二膜网外层是密封起始温度为75℃至120℃的密封剂层。
用于形成本发明的可回收层压物的聚烯烃膜第二层的厚度可以例如在一个实施方案中为10μm至150μm,在另一实施方案中为15μm至100μm,并且在又一实施方案中为20μm至50μm。
分别用于粘合组分(i)和(ii)第一层和第二层的组分(iii)层压粘合剂组合物的层是层压粘合剂,其在先前用于将第一层和第二层粘合在一起并形成固化的层压物结构之后可已有利地回收。当由含有层压粘合剂组合物的层压物结构制造制品(例如包装制品)时,层压粘合剂组合物赋予由可回收的层压物结构制成的包装制品可接受的可回收性质,以允许包装制品在使用后被回收。
可用于本发明的水性层压粘合剂组合物包括例如基于丙烯酸的材料,其来自丙烯酸单体例如丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸的丙烯酸乳液,掺入聚丙二醇,并用异氰酸酯固化。在一个优选的实施方案中,粘合剂可包括例如丙烯酸酯、异氰酸酯、聚酯以及它们的混合物。本发明的粘合剂可用于产品,诸如新鲜和冷冻产品、普通快餐包装。
用于将第一膜网和第二膜网粘合在一起并形成本发明的多层层压物结构的粘合剂层的厚度/粘合剂重量可以例如在一个一般实施方案中为2μm至5μm。低于2μm或大于5μm的任何粘合剂重量可引起粘合问题,导致在转化过程的剩余部分期间失效。
粘合剂层的粘合剂涂层重量可在一个一般实施方案中为1.62gsm至6gsm的范围内。低于1.62gsm或高于6gsm的任何粘合剂重量可引起粘合问题,导致在转化过程的剩余部分期间失效。
在层压60分钟(min)之后,粘合剂的粘合值或粘合强度可取决于层压物结构的聚烯烃膜层。例如,在膜撕裂的失效模式下,具有PE层的层压物可以在一个实施方案中大于50克每15毫米(g/15mm);在另一个实施方案中大于150g/15mm;在又一个实施方案中大于500g/15mm,并且在又一个实施方案中大于1,000g/15mm。在一个优选的实施方案中,本发明的粘合剂的粘合强度例如为50g/15mm至2,000g/15mm。
与其它已知的层压粘合剂相比,可用于本发明的粘合剂具有若干其它有益性质,包括例如粘合剂在透明度和层压设备上的运行性方面具有优异的性能。
除了上述组分层(i)-(iii)之外,本发明的层压物结构还可包括其它任选的组分(iv)分层基底。例如,如果需要,可以将基底诸如EVOH、PVDC、OPA以及它们的混合物层压(粘合)到上述第一层和第二层上。
在一个一般实施方案中,本发明的多层层压物通过包括例如以下步骤的方法生产:
(I)提供:(i)第一膜基底,(ii)第二织造织物基底;和(iii)上述粘合剂组合物;
(II)将粘合剂组合物施加到第一基底或第二基底(也称为“载体网”)的表面的至少一部分上,以在第一膜基底或第二膜基底的表面上形成粘合剂层;
(III)通过使粘合剂涂覆的膜基底与粘合剂一起与第一膜基底和第二膜基底中的每一个接触足以形成设置在第一基底和第二基底之间的层压层,从而将第一膜基底和第二膜基底与粘合剂层组合在一起;以及
(IV)在步骤(III)的结构中,例如在室温(约25℃)或升高的温度下固化粘合剂组合物,以将两个膜基底粘合在一起,形成多层层压物。
粘合剂组合物的施用可通过本领域已知的将粘合剂组合物或制剂施用到膜基底上的常规方法进行。例如,可以使用常规的层压设备和方法来施加粘合剂组合物,包括使用具有烘箱干燥能力的旋转凹版印刷层压设备来施加粘合剂。
除了赋予根据上述方法生产的多层层压物的可回收性质之外,所得多层层压物所表现出的另一种有利性质可包括例如具有基本上无雾度性质的层压物。例如,MDO PE和BOPE膜可以具有小于8%的雾度值;并且标准吹塑膜通常高于8%。在一个实施方案中,本发明的多层层压物通常具有6%至50%的雾度值。在另一个实施方案中,多层层压物通常具有10%至40%的雾度值。
通常,本发明的层压物在回收之前可用于广泛的应用,包括例如用于制造各种包装材料和产品的包装应用。例如,该层压物可用于食品颗粒/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、其它食品的包装和个人护理物品诸如浴盐、洗涤剂荚等。该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装材料。当用于食品颗粒/豆类的重载包装时,在粘合剂固化24小时(h)之后,包装制品在层压物中没有显示出隧穿/分层/变形的迹象。此外,当用于包装制品时,可回收层压物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、优异的光学外观和耐溢出性。本发明的回收材料也可用于再生产非包装材料。
本发明的优点之一为由本发明的层压物制成的用过的原始制品(第一制品)可以再加工,即通过回收过程加工。在回收之后,来自先前未用过的制品的回收材料可用于制成后续回收层压物,并且继而制成回收制品(即,第二制品),其性质和性能非常接近于先前未用过的制品。本发明的一个目的是生产第二制品,该第二制品的性能与第一制品一样好或比第一制品更好,即第二制品的性能与第一制品的性能100%相同或比第一制品的性能高。至少,第二制品的性质保持在足够的性能水平以提供可用于另一应用的第二制品。
例如,由来自回收制品(第一制品)的回收材料制成的新的单层膜结构(第二制品)可具有如下性质:相对于以与原始制品相同的方式再加工的不添加任何粘合剂的对照膜,表现出<40%降低的性能变化。在一些实施方案中,新的单层膜结构(第二制品)可具有在一个实施方案中表现出<40%、在一个实施方案中<30%、在另一个实施方案中<25%,并且在又一个实施方案中<15%降低的性能变化的性质。在一些实施方案中,新的单层膜结构可具有在一个实施方案中表现出0%至<40%,在另一个实施方案中表现出0.01%至<40%,并且在又一个实施方案中表现出0.1%至<40%降低的性能变化的性质。在一些实施方案中,新的单层膜结构可具有在一个实施方案中表现出0%至<25%,在另一个实施方案中表现出0.01%至<25%,并且在又一个实施方案中表现出0.1%至<25%降低的性能变化的性质。在一些实施方案中,新的单层膜结构可具有在一个实施方案中表现出0%至<10%,在另一个实施方案中表现出0.01%至<10%,并且在又一个实施方案中表现出0.1%至<10%降低的性能变化的性质。
在一般实施方案中,用于由例如第一包装制品(即原始制品)生产再加工的第二制品的方法包括以下步骤:(A)提供由本发明的层压物制成的第一包装制品;(B)将来自步骤(A)的包装制品破碎以产生多个预定尺寸的碎片;(C)将来自步骤(B)的多个碎片造粒以形成多个预定尺寸的粒料;以及(D)加工来自步骤(C)的粒料以形成再加工的第二制品。
在一些实施方案中,第三制品可由通过上述一般方法制成的再加工的第二制品生产。例如,第三制品可选自由以下组成的组:粒料、单层或多层膜、多层层压物和包装材料或产品。
实施例
提供以下实施例以进一步详细地说明本发明,但不应解释为限制权利要求书的范围。除非另有指示,否则所有份数和百分比都按重量计。
在本发明实施例(Inv.Ex.)和比较例(Comp.Ex.)中使用的各种材料如下在表I中进行描述。
表I-原材料
用于制备膜的一般步骤
表II中所述的密封网膜,密封网膜结构;并制备具有七层的表III中所述的印刷网膜,即印刷网膜结构;并且七层中每一层的组成分别描述于表II和III中。通过使用以下一般方法制备膜:每种膜在七层吹塑膜生产线(购自细川阿尔卑那公司(Hosokawa-Alpine))上制备。该生产线使用七个50毫米(mm)直径的30L/D挤出机,其向具有2mm模具间隙的250mm直径的螺旋心轴模具进料。输出速率为148公斤/小时(kg/h)并且熔融温度为约185℃至245℃。在吹塑膜时使用2.5吹胀比,并且用单唇空气环和内部气泡冷却来冷却膜。线速度为约17米/分钟(m/min),并且将膜电晕处理至43达因/厘米的平均表面能。
表II-密封剂网膜结构
表III-印刷网膜结构
在生产上述两种膜(密封网膜和印刷网膜)的两个单独卷之后,使用下文所述的方法“用于膜层压的一般程序”,将第一组的两种膜与本发明的水性粘合剂组合物层压在一起,并且将第二组的两种膜与常规聚氨酯层压粘合剂层压在一起。
通过将膜切碎、将膜造粒、挤出/配混粒料并使用下文所述的程序由源自第一复合膜层压物中的每一者的配混粒料形成第二膜,将所得复合膜层压物中的每一者再加工。
随后,使用下文所述的测试程序测试第二膜,其中测试结果描述于表VI和VII中。
用于膜层压的一般程序
通过使用Super-Combi 3000系列商业层压机(购自诺德美克(Nordmeccanica))来完成层压。层压机的最大膜宽度为1320mm并且最小膜宽度为600mm。另外,层压机包含2个模块式涂布板:(1)用于水性层压的水性板和(2)用于基于水和基于溶剂的粘合剂/涂料的凹版印刷板。该层压机还含有2个区域的强制通风干燥器和用于初级膜和次级膜的7.5千瓦(KW)电晕处理器(购自艾纳康工业公司(Enercon Industries Corporation))。层压机的最大线速度为400米/分钟(m/min)(或1312英尺/分钟)。所有解绕使用76mm或152mm芯,并且重绕仅使用152mm芯。该层压机能够运行大多数包装膜,例如聚酯、定向聚丙烯、聚乙烯、尼龙、纸、箔(仅二级)等。为了本发明的目的,在实施例中使用的本发明的水性层压粘合剂是ROBONDTML-90M/CR9-101(购自陶氏化学公司);并且使用层压机的凹版印刷板在层压机上运行膜和粘合剂,目标粘合剂应用为2.4gsm。层压完成后,使膜卷在室温下完全固化7天。
用于膜切碎/造粒的一般程序
使用605K造粒机单元(购自EREMA)完成切碎和造粒。制粒机的圆筒区在171℃下运行;并且造粒机区域在176℃下运行。
用于配混共混比的一般程序
使用已知的标准设备和程序将使用上述造粒机生产的粒料配混。对于本文所公开的膜,双螺杆挤出机为LabTech 26mm双螺杆挤出机LTE26-44型(部分II)(购自LabTech工程公司(LabTech Engineering Company),LTD)。上述挤出机的运行参数描述于表IV中。
表IV-LabTech 26mm双螺杆挤出机配混参数
生产线
使用由振动盘连接的六个重力进料器(购自Movacolor)产生共混物,该振动盘向20mm双螺杆挤出机(购自LabTech工程公司LTD[“LabTech”])进料。两个混合区确保在挤出机出口处的一致组成。挤出机的下游是3.0立方厘米每转(cm3/rev)齿轮泵,其提供高的、稳定的压力以推动材料通过吹塑膜模具。使用具有六个螺旋通道和1.0mm模具间隙的标准5.08厘米(cm)(2英寸)直径圆柱形螺旋芯棒模具(LabTech)。加压空气将膜泡充气至2.5吹胀比(BUR)至4BUR(“BUR”被定义为最大泡直径除以模具直径)。将由变速鼓风机(Labtech)驱动的双唇空气环用于所有实验。霜白线高度(FLH)可在127mm至330mm之间变化;并且通过改变鼓风机速度和空气环烟囱来控制。通常通过调节轧辊速度将膜厚度控制在±10%内。将薄片修剪成150mm(6英寸)的宽度并卷绕成两个卷。标准条件和可能的条件范围总结于表V中。
表V-吹塑膜制造条件
| 条件 | 值 |
| 双螺杆速度 | 300rpm |
| 模具温度 | 230℃ |
| 模隙 | 1.0mm |
| 膜速度 | 0.102m/s |
| 膜厚度 | 2密耳 |
| 模具直径 | 51mm |
| BUR | 2.5 |
| 输出 | 0.00189kg/s |
| FLH | 236mm |
膜测试
测试实施例中制备的膜的以下物理性质:落镖、撕裂、割线模量和拉伸。如以下ASTM测试方法中所述进行测试:使用ASTM D1709测量落镖;使用ASTM D1922测量Elmendor撕裂;使用ASTM D882测量割线模量;使用ASTM D822测量拉伸;并使用ASTM D1003测量雾度。
实施例1-3和比较例A-D
表VI和VII提供了与对照膜(比较例A)相比本发明的膜(本发明实施例1-3)的测试结果。再加工的对照膜由印刷网和密封剂网膜的1∶1共混物组成并且不含层压粘合剂。样品对照膜是与所有层压膜进行比较的样品。
将所有含层压膜层压到印刷网和密封剂网上以制备一个所得膜。然后将所得膜切碎并造粒,并与多种比率的由对照膜制成的对照粒料共混。
膜的参数包括本发明实施例1-3和比较例A-D的各膜的膜厚度,该厚度是不超过2密耳±0.5密耳的厚度。本发明实施例1-3的膜的所有其它性质可能不具有相对于对照膜样品,超过40%降低的性能变化。
用作比较样品的替代性层压粘合剂为ADCOTETM 577;并且这种粘合剂用于比较例B-D的膜样品中。
结果
本发明的每种测试的粘合剂组合物(表VI,本发明实施例1-3)是具有丙烯酸官能团的水性层压粘合剂。表VI中描述的结果表明,例如在表VI中列出的所有类别中,本发明的粘合剂组合物通过了“<40%降低的性能变化”的测试。例如,落镖性能良好地在性能边界内,该性能边界为相对于比较例A的性能,不少于40%降低的性能变化。已确定当含有本发明的粘合剂组合物的粒料以10%至50%的量使用时,本发明的粘合剂组合物通过可回收性测试。
如表VII中所述测试含有层压粘合剂ADCOTETM 577/CR87-124的两个溶剂型样品。比较例B-D中使用的层压粘合剂是高度交联的PU体系。然后比较例B-D的样品未能通过落镖测试,其性能降低变化大于30%(参见表VII,比较例B-D)。理论上,比较例B-D的失败可能是由于高度交联的粘合剂材料所赋予的刚性。在10%至50%的量下大于40%的落镖下降导致比较例B-D的粘合剂不满足可回收性标准。
Claims (15)
1.一种具有可回收性质的第一制品,所述第一制品包含以下的组合:
(a)至少一种聚烯烃聚合物;以及
(b)具有可回收性质的水性粘合剂组合物,其中所述水性粘合剂组合物的所述可回收性质使得当对具有所述水性粘合剂组合物的所述制品进行再加工时,与不具有所述水性粘合剂组合物且以与具有所述水性粘合剂组合物的所述制品相同的方式再加工的对照制品相比,具有所述水性粘合剂组合物的所述制品表现出小于40%降低的性能变化。
2.根据权利要求1所述的制品,其中所述聚烯烃聚合物是聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的制品,其中所述水性层压粘合剂组合物是基于丙烯酸的粘合剂组合物。
4.根据权利要求3所述的制品,其中水性基于丙烯酸的粘合剂包括水可分散性丙烯酸酯交联剂、异氰酸酯交联剂以及它们的混合物。
5.根据权利要求1所述的制品,其中所述第一制品选自由以下组成的组:单层或多层膜、多层层压物和包装材料或产品。
6.一种第二制品,所述第二制品由根据权利要求5所述的第一制品中的任一种制成。
7.根据权利要求6所述的第二制品,其中所述第二制品选自由以下组成的组:粒料、单层或多层膜、多层层压物和包装材料或产品。
8.一种用于生产具有可回收性质的制品的方法,所述方法包括将以下接触在一起:
(a)至少一种聚烯烃聚合物;以及
(b)具有可回收性质的水性粘合剂组合物,其中所述水性粘合剂组合物的所述可回收性质使得当对具有所述水性粘合剂组合物的所述制品进行再加工时,与不具有所述水性粘合剂组合物且以与具有所述水性粘合剂组合物的所述制品相同的方式再加工的对照制品相比,具有所述水性粘合剂组合物的所述制品表现出小于40%降低的性能变化。
9.一种具有可回收性质的膜结构,所述膜结构包括:
(α)至少一个第一聚合物膜层;以及
(β)至少一个具有可回收性质的水性粘合剂组合物层,其中所述水性粘合剂组合物的所述可回收性质使得当对具有所述水性粘合剂组合物的所述制品进行再加工时,与不具有所述水性粘合剂组合物且以与具有所述水性粘合剂组合物的所述制品相同的方式再加工的对照制品相比,具有所述水性粘合剂组合物的所述制品表现出小于40%降低的性能变化;其中所述水性层压粘合剂组合物与所述至少第一聚合物膜层相容;并且其中所述水性层压粘合剂组合物设置在所述至少一个第一聚合物膜层的表面上。
10.一种具有可回收性质的多层层压物结构,所述多层层压物结构包括:
(i)至少一个第一聚合物膜层;
(ii)至少一个第二聚合物膜层;以及
(iii)至少一个具有可回收性质的水性层压粘合剂组合物层,其中所述水性粘合剂组合物的所述可回收性质使得当对具有所述水性粘合剂组合物的所述制品进行再加工时,与不具有所述水性粘合剂组合物且以与具有所述水性粘合剂组合物的所述制品相同的方式再加工的对照制品相比,具有所述水性粘合剂组合物的所述制品表现出小于30%降低的性能变化;其中所述水性层压粘合剂组合物与所述第一膜层和第二膜层相容;并且其中所述水性层压粘合剂组合物层设置在所述第一膜层和所述第二膜层的所述层中至少一者的表面上,用于将所述第一膜层和所述第二膜层粘合在一起。
11.一种用于生产多层层压物结构的方法,所述方法包括以下步骤:
(I)提供:(i)至少一个第一聚合物基底膜层;(ii)至少一个第二聚合物基底膜层;和(iii)至少一个水性层压粘合剂组合物层,所述水性层压粘合剂组合物层与所述第一基底膜层和第二基底膜层相容,用于将所述第一膜层粘合到所述第二膜层上;其中所述粘合剂组合物具有可回收性质,其中所述粘合剂组合物的所述可回收性质使得当对具有所述粘合剂组合物的所述制品进行再加工时,与不具有所述粘合剂组合物且以与具有所述粘合剂组合物的所述制品相同的方式再加工的对照制品相比,具有所述粘合剂组合物的所述制品表现出小于30%降低的性能变化;
(II)将来自步骤(I)的所述水性层压粘合剂组合物施加到步骤(I)的所述第一基底层和第二基底层的所述层中至少一者的表面的至少一部分上,以形成一层设置在所述第一膜层和所述第二膜层之间的所述粘合剂组合物层,用于将所述第一膜层和所述第二膜层粘合在一起;
(III)将所述第一基底膜层和第二基底膜层与所述粘合剂层结合在一起,足以形成多层层压物结构;以及
(IV)固化步骤(III)的所述多层层压物结构以形成固化的层压物。
12.一种包装制品,所述包装制品由根据权利要求11所述的多层层压物结构制成。
13.一种用于由根据权利要求12所述的包装制品生产再加工的第二制品的方法,所述方法包括以下步骤:
(A)提供根据权利要求12所述的包装制品;
(B)将来自步骤(A)的所述包装制品破碎以产生多个预定尺寸的碎片;
(C)将来自步骤(B)的所述多个碎片造粒以形成多个预定尺寸的粒料;以及
(D)加工来自步骤(C)的所述粒料以形成再加工的第二制品。
14.一种第三制品,所述第三制品由通过根据权利要求13所述的方法制备的再加工的第二制品生产。
15.根据权利要求14所述的第三制品,其中所述第三制品选自由以下组成的组:粒料、单层或多层膜、多层层压物和包装材料或产品。
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