Безвредная для окружающей среды многослойная эластичная пленка, обладающая барьерными свойствами

Безвредная для окружающей среды многослойная эластичная пленка, обладающая барьерными свойствами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к биоразлагающемуся эластичному упаковочному материалу на основе биологических веществ, который может применяться при упаковывании пищевых продуктов, и к способу изготовления упаковочного материала на основе биологических веществ. Изобретение также относится к многослойной пленке, содержащей вторичное волокно из отходов, создаваемых продуктами и изделиями, которая может применяться для упаковывания пищевых продуктов.

Описание известного уровня техники

В эластичных упаковках часто используют многослойные пленки из продуктов на нефтяной основе (например, см. US 6080478), источником которых являются ископаемые виды топлива, когда востребованы их выгодные барьерные, герметизирующие свойства и свойства графического отображения информации. Барьерные свойства у одного или нескольких слоев важны для защиты находящегося внутри упаковки продукта от света, кислорода или влаги. Они необходимы, например, для защиты пищевых продуктов, которые подвержены риску потери вкуса и аромата, потери свежести или порчи в случае недостаточных барьерных свойств, предотвращающих пропускание внутрь упаковки света, кислорода или влаги. Помимо этого барьерные свойства также предотвращают нежелательное вымывание продукта наружу упаковки. Например, у маслянистых пищевых продуктов, таких как картофельные чипсы, часть масла способна вымываться в пленку упаковки. Герметизирующие свойства важны для обеспечения возможности формирования воздухонепроницаемого или герметичного уплотнения у эластичной упаковки. Без герметичного уплотнения неэффективны какие-либо барьерные свойства пленки, препятствующие пропусканию кислорода, влаги или прохождению наружу аромата продукта, находящегося внутри. Необходима возможность графического отображения информации, поскольку она позволяет потребителю быстро идентифицировать продукт, который он желает приобрести, дает возможность производителям пищевых продуктов указывать содержание питательных веществ в упакованном пищевом продукте и облегчает размещение на продукте сведений о цене, таких как штрих-коды.

Одна из известных из уровня техники многослойных или композитных пленок, применимая для упаковывания картофельных чипсов и подобных продуктов, показана на фиг.1, на которой схематически представлено поперечное сечение многослойной пленки 100 и проиллюстрирован каждый отдельный самостоятельный слой. Каждый из этих слоев действует определенным образом с целью обеспечения необходимых барьерных, герметизирующих свойств и возможностей графического отображения информации. Например, графический слой 114 обычно используется для графического отображения информации, которая может быть напечатана на обороте и быть видна через прозрачный наружный базовый слой 112. Если только не указано иное, по всему описанию одинаковые или идентичные элементы обозначены одинаковыми позициями. Наружный базовый слой 112 обычно содержит ориентированный полипропилен ("ОРР") или полиэтилентерефталат ("PET"). Металлический слой, расположенный на внутреннем базовом слое 118, обеспечивает требуемые барьерные свойства. Как было обнаружено и хорошо известно из уровня техники, в результате металлизации полиолефина на нефтяной основе, такого как ОРР или PET, прохождение влаги и кислорода через пленку уменьшается приблизительно на три порядка величины. ОРР на нефтяной основе обычно используется в базовых слоях 112, 118 из-за своей более низкой стоимости. Герметизирующий слой 119, расположенный на слое 118 из ОРР, способствует формированию герметичного уплотнения при более низкой температуре, чем температура плавления ОРР. Желателен герметизирующий слой 119 с более низкой точкой плавления, поскольку плавление металлизированного ОРР с целью формирования уплотнения отрицательно сказывается на барьерных свойствах. Типичные известные из уровня герметизирующие слои 119 содержат сополимер этилена и пропилена и тройной сополимер этилена и пропилена и бутена-1. Для склеивания наружного базового слоя 112 с внутренним обращенным к продукту базовым слоем 118 обычно требуется клей или связующий слой 115 обычно из экструдированного полиэтилена. Таким образом, в композитной или многослойной пленке обычно необходимы по меньшей мере два базовых слоя из полипропилена.

Другими материалами, используемыми при упаковывании, обычно являются такие материалы, как сложный полиэфир, экструдированные полиолефины, клеевые ламинаты и другие подобные материалы или многослойное сочетание перечисленных материалов. На фиг.2 схематически представлено формование материала, в ходе которого по отдельности изготавливают слои 112, 118 упаковочного материала из ОРР, а затем в устройстве 200 для экструзионного ламинирования формуют из них готовый материал 100. С рулона 212 подают слой 112 из ОРР, содержащий графику 114, нанесенную ранее известным способом, таким как флексографическая печать или ротационная глубокая печать, а с рулона 218 подают слой 118 из ОРР. В тоже время через экструдер 215b подают смолу для связующего слоя 115 из РЕ в бункер 215а, в котором ее нагревают примерно до 600°F и через мундштук 215 с экструдируют в виде расплавленного полиэтилена 115. Этот расплавленный полиэтилен 115 экструдируют со скоростью, согласующейся со скоростью, с которой подают материалы из 112, 118 ОРР на нефтяной основе, в результате чего он оказывается между этими двумя материалами. Затем слоистый материал 100 перемещается между охлаждающим цилиндром 220 и зажимным валком 230, в результате чего получают равномерный слой по мере его охлаждения. Давление между валками ламинатора обычно устанавливают в интервале от 0,5 до 5 фунтов на погонный дюйм по ширине материала. Более крупный охлаждающий цилиндр 220 из нержавеющей стали охлаждается примерно до 50-60°F с тем, чтобы быстро охлаждать материал, но не позволять образовываться конденсату. Меньший зажимной валок 230 обычно изготовлен из резины или другого упругого материала. Следует отметить, что слоистый материал 100 продолжает контактировать с охлаждающим цилиндром 220 в течение определенного времени после прохождения через валки, чтобы смола могла эффективно охладиться. Затем материал может быть намотан на рулоны (не показаны) для транспортировки до места применения при упаковывании. Обычно экономически выгодно формировать из материала широкие листы, которые затем с помощью тонких устройств для продольной резки разрезают на полосы желаемой ширины по мере разматывания материала для отгрузки.

После формования и резки материала на полосы желаемой ширины он может быть загружен в вертикальный формовочно-фасовочно-укупорочный автомат, используемый при упаковывания многих продуктов, которые расфасовывают этим способом. На фиг.3 проиллюстрирован пример вертикального формовочно-фасовочно-укупорочного автомата, который может использоваться для расфасовки закусочных продуктов, таких как чипсы. Это изображение упрощено и на нем не показаны корпус и несущие конструкции, которые обычно окружают такой автомат, но хорошо показано, как работает автомат. Упаковочная пленка 310 поступает с рулона 312 пленки и проходит через натяжные приспособления 314, которые обеспечивают ее натяжение. Затем пленка проходит через формующее устройство 316, которое по мере формования вертикального рукава направляет пленку вокруг выводного цилиндра 318 для продукта. Этот выводной цилиндр 318 для продукта обычно имеет круглое или отчасти овальное поперечное сечение. По мере того как приводные ремни 320 протягивают рукав упаковочного материала вниз, вертикальное запечатывающее устройство 322 герметизирует края пленки по длине, в результате чего образуется изнаночное уплотнение 324. Затем автомат прижимает к рукаву пару термосварочных клещей 326, чтобы сформировать поперечное уплотнение 328. Это поперечное уплотнение 328 служит верхним уплотнением для мешка 330 под сварочными клещами 326 и нижним уплотнением для мешка 332, заполняемого и формируемого над клещами 326. После формирования поперечного уплотнения 328 герметизированный участок разрезают, чтобы отделить готовый мешок 330 под клещами 328 от частично готового мешка 332 над уплотнением. Затем пленку протягивают вниз, чтобы вытянуть ее на длину следующей упаковки. До того как сварочные клещи формируют каждое поперечное уплотнение, упаковываемый продукт проваливается через выводной цилиндр 318 для продукта и останавливается внутри рукава над поперечным уплотнением 328.

На долю известных из уровня техники эластичных пленок приходится относительно небольшая часть образующихся отходов по сравнению с упаковками других типов. В связи с этим их экономически невыгодно утилизировать с учетом необходимых затрат энергии на сбор, отделение и очистку использованных упаковок из эластичных пленок. Кроме того, поскольку пленки на нефтяной основе обладают устойчивостью к воздействию окружающей среды, они имеют относительно низкую скорость разложения. Следовательно, выброшенные упаковки, которые по небрежности оказываются вне планируемых потока отходов, в течение относительно длительного времени могут выглядеть как неприглядный мусор. Кроме того, такие пленки способны в течение длительного времени сохраняться в мусорных свалках. Другим недостатком пленок является то, что они изготовлены из нефти, которая многими считается ограниченным невозобновляемым ресурсом. К тому же, стоимость пленок является неустойчивой, поскольку она привязана к цене на нефть.

Таким образом, существует потребность в биоразлагающейся эластичной пленке, изготовленной из возобновляемых ресурсов и/или повторно используемого материала. В одном из вариантов осуществления такая пленка должна быть безопасной для пищевых продуктов и обладать требуемыми барьерными свойствами для сохранения пищевого продукта длительного хранения с низким содержанием влаги в течение длительного времени без потери продуктом свежести. Пленка должна обладать требуемыми свойствами герметизируемости и коэффициента трения, позволяющими использовать ее в существующих вертикальных формовочно-фасовочно-укупорочных автоматах. Кроме того, в пленке из повторно используемого материала должно быть уменьшено количество полиолефинов на нефтяной основе, необходимых для получения пленки.

Краткое изложение сущности изобретения

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена обладающая барьерными свойствами многослойная пленка, каждый из двух или более слоев которой представляет собой пленку на основе биологических веществ. Согласно одной из особенностей предложенная в настоящем изобретении многослойная упаковочная пленка имеет наружный слой из пленки на основе биологических веществ, связующий (клеевой) слой, приклеенный к наружному слою и обращенный к продукту слой из обладающей барьерными свойствами пленки на основе биологических веществ. Согласно одной из особенностей пленка на основе биологических веществ представляет собой бумагу, содержащую вторичное волокно из отходов, создаваемых продуктами и изделиями, полилактид (PLA) и полигидроксиалканат (polyhydroxy-alconoate) (PHA). Согласно одной из особенностей связующий слой представляет собой пленку на основе биологических веществ.

Таким образом, в настоящем изобретении предложена многослойная пленка с барьерными свойствами, которая изготовлена преимущественно из возобновляемых ресурсов. Кроме того, в одном из вариантов осуществления существенная часть пленки является биоразлагающейся.

В другом варианте осуществления связующий слой содержит полимер, обладающий желаемой характеристикой текучести, за счет чего под действием давления и тепла во время герметизации с помощью сварочных клещей по мере поперечного перемещения потока полимера внутри связующего слоя слоистая пленка может утончаться на участках, на которых она имеет больше слоев, и утолщаться на соседнем участке, на котором она имеет меньше слоев. В таком варианте осуществления сводится к минимуму или исключается капиллярное поровое пространство, образующееся в пищевом контейнере на бумажной основе с приемлемыми барьерными свойствами и высокой степенью герметизируемости за счет применения меньшего количества полиолефинов на нефтяной основе.

Перечисленные, а также дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения раскрыты в следующем далее подробном описании.

Краткое описание чертежей

В прилагаемой формуле изобретения содержатся элементы новизны, считающиеся отличительными признаками изобретения. Вместе с тем само изобретение, а также предпочтительный вариант его осуществления, его дополнительные задачи и преимущества будут лучше всего поняты из следующего далее подробного описания пояснительных вариантов осуществления в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых:

на фиг.1 показано поперечное сечение одного из примеров известной из уровня техники упаковочной пленки,

на фиг.2 показан пример формования известной из уровня техники упаковочной пленки,

на фиг.3 показан вертикальный формовочно-фасовочно-укупорочный автомат, известный из уровня техники,

на фиг.4а показано увеличенное поперечное сечение комбинированной многослойной упаковочной пленки, изготовленной согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.4б схематически показано увеличенное поперечное сечение комбинированной многослойной упаковочной пленки, изготовленной согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.5а схематически показано увеличенное поперечное сечение многослойной упаковочной пленки, изготовленной согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.5б схематически показано увеличенное поперечное сечение многослойной упаковочной пленки, изготовленной согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.6а схематически показано увеличенное поперечное сечение многослойной упаковочной пленки, изготовленной из повторно используемых материалов согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.6б показан увеличенный вид сверху в поперечном сечении известной из уровня техники герметизированной упаковки, на котором проиллюстрированы проблемные области контейнера со сварным швом, соединяющим края материала, в которых обычно возникают утечки через точечные проколы,

на фиг.7а схематически показано увеличенное поперечное сечение многослойной упаковочной пленки, изготовленной из повторно используемых материалов согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.7в показан увеличенный вид сверху в поперечном сечении пересечения трех слоев слоистой упаковочной пленки согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.7в схематически показано увеличенное поперечное сечение многослойной упаковочной пленки, изготовленной из повторно используемых материалов согласно одному из вариантов осуществления изобретения, и

на фиг.8 схематически показано увеличенное поперечное сечение многослойной упаковочной пленки, изготовленной из повторно используемых материалов согласно одному из альтернативных вариантов осуществления изобретения.

Подробное описание

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложено применение пленки на основе биологических веществ в качестве по меньшей мере двух слоев упаковки из многослойной эластичной пленки. Используемый в изобретении термин "пленка на основе биологических веществ" означает полимерную пленку, по меньшей мере 80% по весу которой изготовлено из сырья не на нефтяной основе или из возобновляемого биологического сырья. В одном из вариантов осуществления примерно до 20% пленки на основе биологических веществ может представлять собой обычный полимер, источником которого является нефть.

Одним из недостатков пластиковых пленок на основе биологических веществ является то, что такие пленки имеют плохую влагостойкость и противокислородные барьерные свойства. В результате, до настоящего времени при упаковывании невозможно было использовать исключительно такие пленки. Кроме того, многие биоразлагающиеся пленки являются ломкими и менее эластичными, чем ОРР, который обычно используется в упаковках из эластичных пленок. В связи с этим в процессе обращения с контейнерами, изготовленными исключительно из биоразлагающихся пленок, возникает больше шума, чем в случае известных из уровня техники пленок.

Многие из этих недостатков могут быть сведены к минимуму или исключены за счет применения "комбинированной" пленки.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложено применение пленки на основе биологических веществ, содержащей повторно используемый материал по меньшей мере в качестве одного из слоев упаковки из многослойной эластичной пленки. В одном из вариантов осуществления предложена эластичная пленка, имеющая наружный бумажный слой, содержащий волокно, регенерированное из отходов, создаваемых продуктами и изделиями ("PCR", от английского - post consumer reclaim). Используемый в изобретении термин "волокно PCR" означает волокно, полученное из вторичной бумаги. Используемый в изобретении термин "бумага PCR" означает бумагу, полученную из материала на основе целлюлозы, содержащей волокно PCR.

На фиг.4а схематически показано увеличенное поперечное сечение многослойной упаковочной пленки 400а, изготовленной из повторно используемых материалов согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Многослойная пленка 400а, проиллюстрированная на фиг.4а, является комбинированной пленкой, поскольку она содержит как биоразлагающуюся пленку на основе биологических веществ, представляющих собой повторно используемые материалы в виде бумаги 402а PCR, так и стабильную металлизированную пленку 418 на основе ОРР. Примеры металлизированных пленок 418 на основе ОРР, имеющие герметизирующий слой 419, которые могут применяться в настоящем изобретении, включают пленки PWX-2, PWX-4, PWS-2 производства компании Toray Plastics (Норт-Кингстаун, штат Род-Айленд, США) или пленки MU-842, Met НВ или METALLYTE производства компании Еххоn-Mobil Chemical.

В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.4а, наружный базовый слой 402а содержит бумагу PCR. В одном из вариантов осуществления наружный базовый слой 402а содержит безопасную для пищевых продуктов бумагу PCR. Используемый в изобретении термин "безопасная для пищевых продуктов бумага PCR" означает отсутствие каких-либо вредных или ядовитых веществ (таких как флуоресцентные отбеливающие вещества), которые способны попадать в пищевые продукты из вторичной бумаги, используемой в упаковках для пищевых продуктов. Согласно требованию управление США по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (раздел 21, статья 176.260 Свода федеральных нормативных актов США) в упаковках для пищевых продуктов из вторичной бумаги не допускается присутствие каких-либо вредных или ядовитых веществ, которые способны попадать из нее в пищевые продукты. Безопасная для пищевых продуктов бумага PCR может быть получена из сырья на основе вторичной бумаги, как это описано в публикации патентной заявки US 2005/0194110 и патентах US 6294047 и 6387211. Подразумевается, что все упоминания "бумаги PCR" в настоящей заявке в прямой форме относятся к "безопасной для пищевых продуктов бумаге PCR".

Волокно PCR может добавляться в первичное волокно в ходе обычных стандартных операций бумажного производства на стадии смешивания в жидком состоянии. Волокно PCR или волокно PCR и первичное волокно сушат с помощью раскатного цилиндра, чтобы сформовать бумажный лист. Таким образом, волокно PCR полностью или частично заменяет первичное волокно. В одном из вариантов осуществления наружный базовый слой 402а содержит бумагу PCR, которая дополнительно содержит от около 5 до около 100% волокна PCR по весу наружного базового слоя 402. Кроме того, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена многослойная пленка 400а, содержащая бумагу PCR, при этом многослойная пленка 400а содержит от около 1,25 до около 70% волокна PCR по общему весу многослойной пленки 400а.

В отличие от листов пленки из пластика, толщину которых измеряют в единицах длины, толщину бумаги измеряют в фунтах на стопу бумаги, что соответствует весу 432000 кв. дюймов пленки. В одном из вариантов осуществления толщина наружного базового слоя 402а составляет от около 15 до около 30 фунтов на стопу бумаги. В одном из вариантов осуществления доля бумаги PCR составляет от около 25% до около 70%, более предпочтительно около 50% по весу слоистой пленки 400а.

Из листа бумаги PCR может быть изготовлена многослойная пленка как из большей части термопластичных полимеров. Например, в одном из вариантов осуществления бумагу PCR направляют в переработчик для печати и ламинирования. Как показано на фиг.4а, на наружной стороне наружного базового слоя 402а печатают графическое изображение 414а. Печать может осуществляться любым из нескольких обычных способов (флексографической печати, ротационной глубокой печати, офсетной печати и т.д.). Одним из недостатков пленок из вторичной бумаги является их плохая влагостойкость и противокислородные барьерные свойства. В результате, в настоящее время при упаковывании пригодных для длительного хранения пищевых продуктов с низким содержанием влаги невозможно использовать исключительно такие пленки. Следовательно, связующий слой 415 может использоваться для "приклеивания" листа 402а бумаги PCR к металлизированной пленке 418 из ОРР или другому слою с барьерными свойствами, имеющему герметизирующий слой 419, путем обычного экструзионного ламинирования (с использованием расплавленного полиэтилена или аналогичного материала) или путем адгезионного ламинирования (с использованием или без использования растворителей).

В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.4а, внутренний герметизирующий слой 419 может быть подогнут, а затем герметизирован, чтобы получить рукав со сварным швом, соединяющим края материала, в качестве изнаночного уплотнения. Сварной шов, соединяющий края материала, выполняют путем воздействия на пленку теплом и давлением. В качестве альтернативы на необходимом участке листа 402а PCR вблизи или поверх графического слоя 414 может быть предусмотрена термочувствительная полоска, позволяющая использовать сварной шов внахлестку.

Известные из уровня техники наружная пленка 112, связующий слой 115 и внутренний базовый слой 118 (как показано на фиг.1) имеют вес, приблизительно составляющий одну треть веса упаковочной пленки каждый. В одном из вариантов осуществления многослойная пленка 400а согласно настоящему изобретению содержит наружную бумагу 402а PCR (как показано на фиг.4а), на долю которой приходится 50% по весу многослойной пленки 400а. Следовательно, может использоваться меньшее количество пленки из ОРР, чем это требовалось ранее, и сокращаться расход ресурсов ископаемого топлива.

В одном из вариантов осуществления общая толщина полиолефиновых пленок, используемых в слоистом слое 415, а также в металлизированном слое 418 из ОРР и герметизирующем слое 419, составляет менее 2,0 мил, более предпочтительно менее около 1,5 мил. Например, как показано на фиг.4а, в одном из вариантов осуществления связующий слой 415 имеет калибр толщины около 70, а металлизированный слой 418 из ОРР и герметизирующий слой в сочетании имеют калибр толщины около 70, в результате чего общая толщина полиолефиновой пленки составляет около 1,4 мил.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена пленка, содержащая бумагу PCR, при этом пленка содержит на 25-70% меньше полиолефинов, чем известные из уровня техники пленки, но при этом имеет приемлемые противокислородные барьерные свойства и влагостойкость. В контексте настоящего изобретения пленка с приемлемыми противокислородными барьерными свойствами имеет скорость пропускания кислорода менее около 150 куб. см/м²/сутки (ASTM D-3985). В контексте настоящего изобретения пленка с приемлемой влагостойкостью имеет скорость пропускания водяного пара менее около 5 грамм/м²/сутки (ASTM F-1249). В контексте настоящего изобретения слой с барьерными свойствами содержит пленку с приемлемой влагостойкостью и противокислородными барьерными свойствами.

На фиг.4б схематически показано увеличенное поперечное сечение комбинированной многослойной упаковочной пленки 400b, изготовленной согласно одному из вариантов осуществления изобретения. В данном случае вместо ориентированного полипропилена 112, показанного на фиг.1, наружный прозрачный базовый слой содержит биоразлагающуюся пленку 402b на основе биологических веществ.

В одном из вариантов осуществления биоразлагающаяся пленка 402b на основе биологических веществ содержит полимолочную кислоту, также известную как полилактид ("PLA"), который представляет собой биоразлагающийся термопластический алифатический сложный полиэфир, получаемый из молочной кислоты. PLA может быть легко получен в виде высокомолекулярного полимера путем полимеризации с раскрытием цикла лактида/молочной кислоты до PLA с использованием катализатора и тепла.

PLA может быть получен из растительного сырья, включающего соевые бобы, как это описано в публикации патентной заявки US 20040229327, или путем ферментации побочных сельскохозяйственных продуктов, таких как кукурузный крахмал или другого растительного сырья, такого как кукуруза, пшеница или сахарная свекла. Из PLA может быть получена пленка, как и из большинства термопластичных полимеров. PLA обладает физическими свойствами, сходными со свойствами PET, и имеет отличную прозрачность. Пленки из PLA описаны в патенте US 6207792, а смолы из PLA производятся компанией Natureworks LLC (http://www.natureworksllc.com) (Миннетонка, штат Миннесота, США). При разложении PLA образуется двуокись углерода и вода.

В одном из вариантов осуществления биоразлагающаяся пленка 402b на основе биологических веществ содержит полигидроксиалканат ("РНА"), выпускаемый компанией Archer Daniels Midland (Декейтер, штат Иллинойс, США). РНА является полимером, относящимся к классу сложных полиэфиров, и может вырабатываться микроорганизмами (например, Alcaligenes eutrophus) в качестве одной из форм накопления энергии. В одном из вариантов осуществления микробный биосинтез РНА начинается с конденсации двух молекул ацетил-СоА, в результате чего образуется ацетоацетил-СоА, который впоследствии восстанавливается до гидроксибутирил-СоА. Затем гидроксибутирил-СоА используется в качестве мономера для полимеризации РНВ, который является наиболее распространенной разновидностью РНА.

Пленка из слоистого материала, показанная на фиг.4б, может быть получена путем экструдирования листовой пленки из биоразлагающейся пленки 402b на основе биологических веществ. В одном из вариантов осуществления пленку 402b на основе биологических веществ ориентируют в направлении экструзии или противоположном направлении. В одном из вариантов осуществления пленка 402b на основе биологических веществ представляет собой двуосно-ориентированную пленку. Такая двуосно-ориентированная пленка изготавливается в виде пленки из PLA компанией SKC Ltd. (Южная Корея). В одном из вариантов осуществления используемая пленка 402b из PLA имеет калибр толщины от около 70 до около 120. Хотя пленка из PLA представляет собой пленку на основе биологических веществ, чаще всего упоминаемую в настоящей заявке, такая пленка служит лишь одним из примеров пленки на основе биологических веществ, и описание не следует считать ограниченным использованием PLA. Следовательно, термины "пленка из PLA" и "пленка на основе биологических веществ" следует считать взаимозаменяемыми по всему тексту описания, если только не имеются в виду конкретные свойства PLA. На обороте биоразлагающейся пленки 402b на основе биологических веществ одним из известных способов, таким как флексографическая печать или ротационная глубокая печать, печатают графическое изображение 414, чтобы получить графический слой 414. Затем этот графический слой 414 может быть "приклеен" к обращенной к продукту металлизированной пленке 418 на основе ОРР с помощью связующего слоя 415 обычно из экструдированного полиэтилена. Таким образом, известная из уровня техники запечатываемая лента из ОРР заменена биоразлагающейся запечатываемой лентой. В одном из вариантов осуществления пленка 402b на основе биологических веществ имеет множество слоев, улучшающих характеристики печатания и коэффициента трения. В одном из вариантов осуществления пленка 402b на основе биологических веществ имеет один или несколько слоев из PLA.

В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.4б, внутренний герметизирующий слой 419 может быть подогнут и затем герметизирован, чтобы получить рукав со сварным швом, соединяющим края материала, в качестве изнаночного уплотнения. Сварной шов, соединяющий края материала, выполняют путем воздействия на пленку теплом и давлением. В качестве альтернативы на необходимом участке листа 402а PCR вблизи или поверх графического слоя 414 может быть предусмотрена термочувствительная полоска, позволяющая использовать сварной шов внахлестку.

Примеры металлизированных пленок 418 на основе ОРР, имеющие герметизирующий слой 419, которые могут применяться в настоящем изобретении, включают пленки PWX-2, PWX-4, PWS-2 производства компании Toray Plastics (Норт-Кингстаун, штат Род-Айленд, США) или пленки MU-842, Met HB или METALLYTE производства компании Exxon-Mobil Chemical.

Пленка из слоистого материала, показанная на фиг.4б, является комбинированной пленкой, поскольку она содержит как биоразлагающуся пленку 402b на основе биологических веществ, так и стабильную металлизированную пленку 418 на основе ОРР. Тем не менее, одним из выгодных свойств настоящего изобретения является то, что наружная пленка 402b из PLA может иметь большую толщину, чем известные из уровня техники наружные пленки, чтобы довести до максимума использование пленок 402b на основе биологических веществ и биоразлагаемость всей упаковки и одновременно сохранить создаваемое ей "ощущение пакета", которое стало так хорошо знакомо потребителям. Например, если известные из уровня техники наружная пленка 112, связующий слой 115 и внутренний базовый слой 118 имеют вес, приблизительно составляющий одну треть веса упаковочной пленки каждый, в одном из вариантов осуществления слоистый материал согласно настоящему изобретению содержит 50% наружной пленки 402b на основе биологических веществ, 20% связующего слоя 415 и около 30% внутреннего базового слоя 418 из ОРР по весу всей упаковочной пленки. Следовательно, может использоваться меньшее количество пленки 418 из ОРР, чем требовалось ранее, и сокращаться расход ресурсов ископаемого топлива. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена комбинированная пленка, содержащая по меньшей мере примерно на одну четверть меньше, предпочтительно примерно на одну треть - наполовину меньше углерода на основе ископаемого топлива, чем известная из уровня техники пленка, но при этом обладающая приемлемыми барьерными свойствами.

Комбинированная пленка, показанная на фиг.4б, имеет несколько преимуществ. Во-первых, биоразлагающиеся пленки 402b, такие как пленки из PLA, служат отличными запечатываемыми лентами. В отличие от полипропилена в главной цепи молекул PLA содержится кислород. Кислород по своей природе обеспечивает высокую поверхностную энергию, которая способствует прилипанию печатной краски и тем самым уменьшает количество предварительной обработки, необходимой для получения пленки для запечатывания, по сравнению с известными пленками из ОРР. Во-вторых, пленка может быть получена с использованием существующих основных фондов, которые служат для изготовления известных пленок. В-третьих, в комбинированной пленке используется на 25-50% меньше нефти, чем в известных пленках. В-четвертых, пленка является частично разлагаемой, что может способствовать уменьшению неприглядного замусоривания.

На фиг.5а схематически показано увеличенное поперечное сечение многослойной упаковочной пленки изготовленной согласно одному из вариантов осуществления изобретения. В данном случае внутренний базовый слой представляет собой тонкий металлизированный барьерный/улучшающий сцепление слой 516а, прилегающий к биоразлагающейся пленке 518а на основе биологических веществ, такой как пленка из PLA, вместо ориентированного полипропилена 118, 418, показанного на фиг.1, 4а и 4б.

Между металлизированным барьерным/улучшающим сцепление слоем 516а и слоем 518а на основе биологических веществ может находиться связующий слой (не показан). Связующий слой позволяет сцеплять друг с другом потенциально несовместимые слои. Связующий слой может быть выбран из малеинового ангидрида, этиленметакрилата ("ЕМА") и этиленвинилацетата ("EVA").

Металлизированный барьерный/улучшающий сцепление слой 516а, прилегающий к пленке 518а на основе биологических веществ, может содержать один или несколько полимеров, выбранных из полипропилена, сополимера этилена и винилового спирта ("EVOH"), сополимера этилена и поливинилового спирта ("PVOH"), полиэтилена, полиэтилентерефталата, нейлона и нанокомпозиционного покрытия. Металлизированный барьерный/улучшающий сцепление слой 516а может быть приклеен к запечатываемой ленте 502 основе биологических веществ любым применимым клеем 515а, таким как LDPE.

Далее приведены формулы EVOH согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.

Согласно настоящему изобретению может использоваться EVOH в пределах от EVOH с низкой степенью гидролиза до EVOH с высокой степенью гидролиза. В контексте настоящего изобретения EVOH с низкой степенью гидролиза соответствует приведенной выше формуле, в которой n=25. В контексте настоящего изобретения EVOH с высокой степенью гидролиза соответствует приведенной выше формуле, в которой n=80. EVOH с высокой степенью гидролиза обеспечивает противокислородные барьерные свойства, но является более сложным для переработки. В случае металлизации EVOH обеспечивает приемлемую влагостойкость. EVOH может быть совместно экструдирован с PLA 518, после чего EVOH может быть металлизирован известными из уровня техники способами, включающими вакуумное осаждение.

В одном из вариантов осуществления металлизированная пленка 516 содержит металлизированный PET 516, имеющий калибр толщины менее около 10, предпочтительно от около 2 до около 4. PET может быть совместно экструдирован с PLA 518, а затем металлизирован известными способами. В одном из вариантов осуществления металлизированная пленка 516 содержит покрытие из PVOH, которое в виде жидкости наносят на PLA, а затем сушат.

В одном из вариантов осуществления одна или обе пленки 502, 518 на основе биологических веществ состоят только из PLA. В качестве альтернативы в пленку 502 на основе биологических веществ, из которой состоит запечатываемая лента, или в пленку 518 на основе биологических веществ, из которой состоит барьерная лента, в процессе изготовления пленки могут быть включены добавки с целью улучшения свойств пленки, таких как скорость биологического разложения. Например, скорость биологического разложения биоразлагающейся PLA является относительно низкой. Следовательно, куски мусора остаются заметными в течение определенного времени. Для ускорения распада PLA в базовый полимер может быть добавлен крахмал, улучшающий биоразлагаемость конечной пленки. В одном из вариантов осуществления одна или обе пленки 502, 518 на основе биологических веществ содержат от около 1 до около 65% крахмала по весу пленки. Под действием крахмала ориентированная пленка из PLA разлагается на более куски меньшего размера (приблизительно как при пережевывании пищи). Эти куски меньшего размера не так заметны в условиях окружающей среды как мусор и будут быстрее разлагаться за счет большей площади поверхности, которая позволяет влаге просачиваться между слоями многослойной пленки и быстрее разрушать слои. Хотя добавление крахмала рассмотрено выше применительно к двум базовым слоям 502, 518, крахмал может быть добавлен в любой слой на основе биологических веществ, включая любой рассмотренный далее связующий слой на основе биологических веществ. Крахмал также мож