Разлагаемые упаковки-саше для развивающихся рынков

Разлагаемые упаковки-саше для развивающихся рынков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к биоразлагаемым упаковкам-саше (т.е. небольшим пакетам), используемым для вмещения потребительского товара, такого как, например, шампунь, кондиционер, лосьон для кожи, лосьон для бритья, жидкое мыло, брусковое мыло, зубная паста и моющее средство.

Уровень техники

Полимеры, такие как полиэтилен, уже давно используют в качестве упаковок-саше (т.е. небольших пакетов) для упаковки товаров, которые имеют короткий цикл использования (например, менее чем приблизительно 12 месяцев). Упаковки-саше, как правило, состоят из множественных слоев, которые включают различные типы материалов, чтобы обеспечить желаемые функциональные возможности, такие как герметичное скрепление, барьер и печатание. В упаковке для пищевых продуктов, например, упаковку-саше часто используют в качестве защитного средства для упаковки пищевых продуктов и быстро выбрасывают после того, как содержимое потребляется. Упаковки-саше также используют для размещения различных потребительских товаров, которые имеют короткий цикл использования, например продуктов по уходу за волосами, косметическому уходу, уходу за полостью рта, по уходу за здоровьем, личной гигиены и бытовой очистки. Эти упаковки-саше часто вмещают достаточное количество продукта для одноразового использования и часто их выбрасывают как мусор после такого одноразового использования.

В развитых частях мира выброшенные упаковки-саше обычно попадают в поток твердых отходов, которые сжигают или помещают на свалку. В регионах, не имеющих современной инфраструктуры твердых отходов, использованные упаковки-саше обычно выбрасывают как мусор на почву и в поверхностные воды. Хотя были предприняты некоторые усилия для переработки упаковок-саше, природа различных полимеров, которые образуют слои упаковок-саше, присутствие металлов, способ получения упаковок-саше, и то, как они превращаются в продукты, ограничивает количество возможных применений переработки. Например, повторная обработка даже чистых полимеров приводит к разложению материала и, следовательно, плохим механическим свойствам. Кроме того, различные классы химически подобных пластмасс, которые смешиваются во время процесса переработки, могут вызывать проблемы обработки, что приводит к более низкому качеству вторичного материала или его непригодности.

Некоторые производители пластмасс ввели добавки, такие как оксо-биоразлагаемые добавки и органические материалы, в традиционные полимеры (например, полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид), чтобы способствовать биоразложению полимеров в аэробных средах (например, компостировании, в почве), а также анаэробных средах (например, свалках, канализации).

Оксо-биоразлагаемые добавки часто включают в полимер в концентрации от приблизительно 1 мас. % до приблизительно 5 мас. %, исходя из общей массы полимера, и они состоят из переходных металлов, которые теоретически способствуют окислению и разрыву цепи в пластмассах под воздействием тепла, воздуха, света или их смеси. Укороченные полимерные цепи теоретически могут потребляться микроорганизмами, наличествующими в среде размещения отходов, и использоваться ими в качестве источника пищи. Тем не менее фрагментация не является признаком биоразложения, и нет никаких данных, показывающих, как долго эти фрагменты пластмассы будут сохраняться в почве или морской среде. Кроме того, данные показывают, что влага будет тормозить процесс фрагментации в течение нескольких месяцев или дольше. С практической точки зрения пластиковый пакет, который замусорил пустыню, будет, вероятно, фрагментироваться в течение нескольких месяцев, но фрагменты будут сохраняться в течение года или дольше. Если же такой же пакет замусорен в холодном, темном влажном лесу, маловероятно, что пакет хотя бы начнет фрагментироваться в течение нескольких месяцев или лет.

В случае органических материалов, неограничивающие примеры которых включают целлюлозу, крахмал, этиленвинилацетат и поливиниловый спирт, которые используют в качестве добавок в традиционных пластмассах, некоторая часть самой добавки будет биоразлагаться и генерировать диоксид углерода и метан. Нет данных, которые показывают, что остальные 95 мас. %-99 мас. % традиционной пластмассы будут также биоразлагаться. Biodegradable Products Institute (BPI) рекомендует, чтобы поставщик показывал, что 90% от всей пластиковой пленки или пакета, а не только добавки, были превращены в диоксид углерода в аэробных условиях и диоксид углерода и метан в анаэробных условиях.

Упаковки-саше из биоразлагаемых полимеров представляются обеспечивающими решение проблем, описанных выше, и являются более эффективными или практичными, чем переработка и/или использование оксо-биоразлагаемых и органических материалов добавок. Как используют в данной заявке, термин «биоразлагаемые полимеры» подразумевает те, которые способны подвергаться естественному разложению в диоксид углерода, метан, воду, неорганические соединения, биомассу или их смесь, где преобладает механизм ферментативного действия микроорганизмов, который может быть измерен стандартизированными тестами, в указанное время, отражая соответствующие условия утилизации. В присутствии кислорода (аэробное биоразложение) это метаболические процессы получения диоксида углерода, воды, биомассы и минералов. В анаэробных условиях (анаэробное биоразложение), метан может быть произведен дополнительно.

Особенности, обеспечивающие полимеру биоразлагаемость, однако, также могут помешать им быть использованными по целевому назначению. Часто биоразлагаемые полимеры чувствительны к влаге (например, могут поглощать значительные количества воды, набухают, теряют прочность или толщину, или растворяются при воздействии водной среды), термочувствительны (т.е. имеют температуру плавления или температуру стеклования ниже приблизительно 65°C или температуру размягчения по Вику менее чем приблизительно 45°C), механически ограничены (то есть продукт, образованный из полимера, слишком жесткий, слишком мягкий, страдает от низкой прочности при растяжении или низкой прочности на разрыв или имеет недостаточные свойства удлинения) и/или их трудно обрабатывать обычными процессами в расплаве (например, экструзией в растворе, экструзией с раздувом) в пленки. Такие свойства, как прочность при растяжении, модуль упругости при растяжении, прочность на разрыв и температура размягчения, определяют в значительной степени, насколько хорошо пленка будет функционировать на линии обработки.

Биоразлагаемые, металлизированные целлюлозные пленки (например, NatureFlex™ от Innovia LLC) были использованы для формирования 12″×2″ упаковок-саше, которые способны содержать сухие продукты в сухих средах. Тем не менее эти упаковки-саше имеют ограниченный успех, когда заполнены жидкими потребительскими товарами. Например, когда эти упаковки-саше были заполнены водой и оставлены для усадки на ночь, наблюдались видимые трещины металлизированной пленки, и упаковки-саше разрушались в течение 24 часов, о чем свидетельствуют капли, которые явно просачивались через пленку.

Разлагаемые упаковки-саше, приемлемые для содержания одной порции сухих продуктов, таких как сахар, также известны. Эти упаковки-саше состоят из бумаги, покрытой экструзией термопластичной крахмальной пленкой класса MATER-BI™ производства Novamont.

Пленки, которые состоят из биоразлагаемого полимерного слоя, описаны в заявке на патент США №2009/0286090, включенной в данную заявку путем ссылки. Однако эти пленки требуют высоких барьерных свойств для достижения желаемых характеристик производительности. Для реализации этих высоких барьерных свойств необходимо включать неразлагающиеся материалы (например, поливинилиденхлорид; поливиниловый спирт; поливинилацетат; полиолефины, такие как полиэтилен и полипропилен; полиамиды; экструдируемый класс этиленвинилацетата; экструдируемый класс этиленакриловой кислоты; сополимеры этилена и винилового спирта (EVOHs) и их комбинации, такие как коэкструзия полиамид/EVOH/полиамид) в биоразлагаемый полимерный слой. Таким образом, эти пленки являются только частично биоразлагаемыми.

Полностью разлагаемая пленка, которая является многослойным слоистым материалом, описана в заявке на патент США №2008/0038560, включенной в данную заявку путем ссылки. Тем не менее слоистые материалы сами по себе нежелательны, поскольку процесс ламинирования является дорогостоящим.

Заявка на патент Японии №2005/111783, включенная в данную заявку путем ссылки, раскрывает упаковки со смолистым составом группы сополиэфиров полимолочной кислоты и молочной кислоты, на которых алюминий осажден из паровой фазы. Однако эти пленки разлагаются только в условиях промышленного компостирования и не поддаются биоразложению в открытой среде.

Полигидроксиалканоаты (PHAs) также представляли общий интерес для использования при формировании биоразлагаемых пленок. Например, в патенте США №5,498,692, включенном в данную заявку путем ссылки, раскрыта биоразлагаемая пленка, которая состоит из полигидроксиалканоатного сополимера, который имеет, по меньшей мере, два случайно повторяющихся мономерных звена. Эта пленка может быть использована для формирования, например, пакетов для продуктов, пакетов для хранения пищевых продуктов, пакетов для бутербродов, закрывающихся пакетов Ziploc®-типа и мешков для мусора. РНА пленки или другие биоразлагаемые пленки также могут быть использованы для создания упаковки-саше, хотя упаковка-саше, содержащая только РНА, не будет соответствовать требованиям, предъявляемым к барьерным свойствам для большинства потребительских товаров.

Хотя РНА являются биоразлагаемыми, их фактическое использование в качестве пластического материала было затруднено из-за их термической нестабильности. РНА, как правило, имеют низкую прочность расплава и могут также страдать от длительного времени усадки, так что их, как правило, трудно расплавить. Кроме того, РНА имеют тенденцию подвергаться термическому разложению при очень высоких температурах (т.е. температурах, которые могут возникнуть в процессе обработки расплава). Дополнительно, РНА имеют плохие барьерные свойства для газа и влаги и не очень хорошо подходят для использования в качестве упаковочных материалов, как описано в заявке на патент США №2009/0286090, включенной в данную заявку посредством ссылки.

Ни одна из упаковок-саше одноразового использования, которые используются в настоящее время и которые состоят из одного слоя биоразлагаемых полимеров (т.е. не являются слоистым материалом), способного выдержать производственный процесс, не имеет длительного срока сохраняемости, не удовлетворяет требованиям к барьерным свойствам и не биоразлагается в течение относительно короткого периода времени в открытой среде.

Сущность изобретения

В одном аспекте настоящее изобретение относится к упаковке, содержащей биоразлагаемый уплотнитель, покрытый барьерным материалом, на который наносят типографскую краску (см. Фигуру 1а). Необязательно, типографская краска покрыта лаком. Уплотнитель присутствует при толщине от приблизительно 12 мкм до приблизительно 100 мкм, предпочтительно от приблизительно 25 мкм до приблизительно 75 мкм, более предпочтительно от приблизительно 30 мкм до приблизительно 50 мкм. Барьерный материал выбран из группы, состоящей из металла, оксида металла, наноглины и их смесей, и присутствует при толщине от приблизительно 200 Å до приблизительно 50 мкм, предпочтительно от приблизительно 200 Å до приблизительно 9 мкм. Барьерный материал имеет поверхностную энергию, которая составляет, по меньшей мере, приблизительно 38 дин/см, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 42 дин/см. Альтернативно, поверхность имеет энергию менее чем приблизительно 38 дин/см, но может быть обработана с получением желаемой поверхностной энергии с использованием методов, известных специалисту в данной области техники, таких как обработка коронным разрядом. Типографская краска присутствует при толщине от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 20 мкм, предпочтительно от приблизительно 1 мкм до приблизительно 10 мкм, более предпочтительно от приблизительно 2,5 мкм до приблизительно 3,5 мкм. Если присутствует, лак имеет толщину до приблизительно 25 мкм, предпочтительно до приблизительно 5 мкм.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к упаковке, содержащей слой, состоящий из биоразлагаемого уплотнителя и барьерного материала, выбранного из группы, состоящей из полигликолевой кислоты (PGA), полиолефина, наполнителя и их смеси. Типографскую краску наносят на слой и типографская краска необязательно покрыта лаком (см. Фигуру 2а). Слой имеет толщину от приблизительно 25 мкм до приблизительно 100 мкм, предпочтительно от приблизительно 30 мкм до приблизительно 60 мкм, и поверхностную энергию менее чем приблизительно 38 дин/см, но может быть обработан с получением желаемой поверхностной энергии с использованием методов, известных специалисту в данной области техники. Типографская краска присутствует при толщине от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 20 мкм, предпочтительно от приблизительно 1 мкм до приблизительно 10 мкм, более предпочтительно от приблизительно 2,5 мкм до приблизительно 3,5 мкм. Если присутствует, лак имеет толщину до приблизительно 25 мкм, предпочтительно до приблизительно 5 мкм. Необязательно, слой покрыт барьерным материалом перед нанесением типографской краски. Если присутствует, барьерный материал присутствует при толщине от приблизительно 200 Å до приблизительно 50 мкм, предпочтительно от приблизительно 200 Å до приблизительно 9 мкм.

В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к изделию, содержащему первую упаковку, которая состоит из биоразлагаемого уплотнителя, на который наносят типографскую краску. Необязательно, типографская краска покрыта лаком. Первая упаковка заключена во вторую упаковку (см. Фигуру 3а). Необязательно, множество первых упаковок заключены во вторую упаковку (см. Фигуру 3b).

Биоразлагаемый уплотнитель первой упаковки присутствует при толщине от приблизительно 25 мкм до приблизительно 100 мкм, предпочтительно от приблизительно 30 мкм до приблизительно 60 мкм, и имеет поверхностную энергию, как описано выше в данной заявке. Типографская краска присутствует при толщине от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 20 мкм, предпочтительно от приблизительно 1 мкм до приблизительно 10 мкм, более предпочтительно от приблизительно 2,5 мкм до приблизительно 3,5 мкм. Необязательно, первая упаковка покрыта барьерным материалом, выбранным из группы, состоящей из металла, оксида металла, наноглины и их смесей, который присутствует при толщине от приблизительно 200 Å до приблизительно 50 мкм. Данный барьерный материал имеет поверхностную энергию, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 38 дин/см, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 42 дин/см. Альтернативно, поверхность имеет энергию менее чем приблизительно 38 дин/см, но может быть обработана с получением желаемой поверхностной энергии с использованием методов, известных специалисту в данной области техники.

Вторая упаковка состоит из подложки, выбранной из группы, состоящей из полиэтилентерефталата, полиолефина, алюминия, металлизированного полиолефина, металлизированного полиэтилентерефталата и их смеси, и имеет толщину от приблизительно 12 мкм до приблизительно 200 мкм. Необязательно, подложка содержит барьерный материал, покрывающий подложку с толщиной от приблизительно 200 Å до приблизительно 50 мкм, предпочтительно от приблизительно 200 Å до приблизительно 9 мкм. Дополнительно или альтернативно, подложка необязательно дополнительно содержит биоразлагаемый уплотнитель. Альтернативно, вторая упаковка состоит из биоразлагаемого уплотнителя, который имеет толщину от приблизительно 12 мкм до приблизительно 100 мкм, и который покрыт барьерным материалом, выбранным из группы, состоящей из металла, оксида металла, наноглины и их смеси, который присутствует при толщине от приблизительно 200 Å до приблизительно 50 мкм. В качестве другой альтернативы вторая упаковка состоит из слоя, который имеет толщину от приблизительно 12 мкм до приблизительно 100 мкм. Данный слой содержит биоразлагаемый уплотнитель и барьерный материал, состоящий из полигликолевой кислоты (PGA), полиолефина, наполнителя и их смеси в количестве от приблизительно 1 об. % до приблизительно 40 об. %, исходя из общего объема слоя.

Упаковки и изделия в соответствии с настоящим изобретением имеют срок сохраняемости, по меньшей мере, приблизительно один год, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно два года, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно три года. После использования упаковок в соответствии с первыми двумя аспектами в соответствии с настоящим изобретением и первой упаковки в соответствии с третьим аспектом в соответствии с настоящим изобретением, например, пользователем, их выбрасывают в открытую среду (то есть непромышленные условия компостирования), где они подвергаются воздействию микроорганизмов, разлагающих уплотнитель. После первого и непрерывного воздействия воды и микроорганизмов, разлагающих уплотнитель, эти упаковки разлагаются на фрагменты, которые достаточно малы, чтобы пройти через сито на один миллиметр в течение двух лет, предпочтительно в течение приблизительно восемнадцати месяцев, более предпочтительно в течение приблизительно одного года.

Упаковки в соответствии с первыми двумя аспектами в соответствии с настоящим изобретением и вторая упаковка в соответствии с третьим аспектом в соответствии с настоящим изобретением имеют MVTR менее чем приблизительно 10 грамм на квадратный метр в день (г/м²/день), предпочтительно менее чем приблизительно 5 г/м²/день, более предпочтительно менее чем приблизительно 2 г/м²/день, даже более предпочтительно менее чем приблизительно 1 г/м²/день, еще более предпочтительно менее чем приблизительно 0,6 г/м²/день, например менее чем приблизительно 0,4 г/м²/день или менее чем приблизительно 0,2 г/м²/день, при приблизительно 37°C и приблизительно 90% относительной влажности (RH).

Краткое описание чертежей

Хотя описание заканчивается формулой изобретения, конкретно указывающей и четко заявляющей объект, который рассматривают как настоящее изобретение, считается, что настоящее изобретение будет более понятным из нижеследующего описания, приведенного в сочетании с прилагаемыми чертежами. Некоторые из Фигур могут быть упрощены путем пропуска выбранных элементов с целью более четкого показа других элементов. Такие пропуски элементов на некоторых Фигурах не обязательно указывают на присутствие или отсутствие конкретных элементов в любом из иллюстративных осуществлений, за исключением случаев, четко указанных в соответствующем описании. Ни один из чертежей не претендует на то, что выполнен в масштабе.

Фигура 1а показывает конструкцию, приемлемую для упаковки-саше, содержащую биоразлагаемый уплотнитель, покрытый барьерным материалом, на который наносят типографскую краску. Необязательно, типографская краска покрыта лаком.

Фигура 1b показывает конструкцию, приемлемую для упаковки-саше, содержащую полигидроксиалканоат в качестве уплотнителя, покрытого металлизированной бумагой, на который наносят типографскую краску. Необязательно, типографская краска покрыта лаком.

Фигура 2а показывает конструкцию, приемлемую для упаковки-саше, содержащую слой, состоящий из биоразлагаемого уплотнителя и барьерного материала. Типографскую краску наносят на слой, и типографская краска необязательно покрыта лаком.

Фигура 2b показывает конструкцию, приемлемую для упаковки-саше, содержащую слой, состоящий из биоразлагаемого уплотнителя и барьерного материала. Биоразлагаемый уплотнитель покрыт барьерным материалом, на который наносят типографскую краску. Типографская краска необязательно покрыта лаком.

Фигура 3а показывает изделие, содержащее конструкцию, приемлемую для упаковки-саше, которая состоит из биоразлагаемого уплотнителя, на который наносят типографскую краску. Необязательно, типографская краска покрыта лаком. Конструкция заключена во вторую большую упаковку.

Фигура 3b показывает изделие, содержащее множество конструкций, приемлемых для упаковок-саше, состоящих из биоразлагаемого уплотнителя, на который наносят типографскую краску. Множество конструкций заключены во вторую большую упаковку.

Подробное описание изобретения

В настоящее время было обнаружено, что могут быть произведены биоразлагаемые упаковки-саше, которые выдерживают производственный процесс, имеют длительный срок сохраняемости, а когда их выбрасывают в открытой среде, разлагаются в течение короткого периода времени на фрагменты, достаточно небольшие по размеру, чтобы проходить через сито на 1 мм после первого и непрерывного воздействия воды и микроорганизмов, разлагающих уплотнитель. Упаковки-саше в соответствии с настоящим изобретением преимущественно не требуют промышленных условий компостирования для разложения. Дополнительно, они состоят из одного слоя подложки с покрытием и не требуют дорогостоящих многочисленных стадий ламинирования различных слоев материалов. Относительно длительный срок сохраняемости упаковок-саше в соответствии с настоящим изобретением позволяет их хранить или транспортировать в течение длительного периода времени без снижения физической и химической целостности упаковки-саше, даже если они содержат жидкие потребительские товары. Относительно быстрое биоразложение упаковок-саше приводит к значительному снижению экологических нагрузок. Пленки, которые используют для производства упаковок-саше в соответствии с настоящим изобретением, преимущественно могут быть использованы для формирования других изделий, таких как, например, мешки для мусора, компоненты подгузников, средств при недержании, изделий для женской гигиены, упаковки для пищевых продуктов, труб, запасных блоков и стоячих пакетов. Дополнительно, пленки, которые используют для производства упаковок-саше в соответствии с настоящим изобретением, меньше зависят от сырья на нефтяной основе, чем полиолефиновые пленки, которые традиционно используют. Таким образом, упаковки-саше в соответствии с настоящим изобретением могут приводить к сокращению выбросов углерода по сравнению традиционными упаковками-саше.

Упаковки-саше в соответствии с настоящим изобретением состоят из разлагаемых пленок, которые могут включать уплотнитель и барьерный материал. Уплотнитель в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает объемные, термосварные и барьерные свойства защиты. Барьерный материал уменьшает скорость проницаемости водяных паров (MVTR) в или из упаковки, хотя и позволяет ее биоразложение. Барьерный материал может также служить для ограничения диффузии через стенку упаковки любых видов диффузии. Неограничивающие примеры видов диффузии включают О₂, СО₂, отдушку и ароматизатор. Удивительно, но конкретное сочетание уплотнителя и барьерного материала в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает приемлемо длительный срок сохраняемости упаковки-саше, защиту содержимого упаковки-саше от внешней среды, и относительно низкую скорость проникновения водяных паров в упаковку-саше, а также позволяет упаковке-саше претерпевать разложение после первого и непрерывного воздействия воды и микроорганизмов, разлагающих уплотнитель, менее чем за два года, предпочтительно менее чем приблизительно за восемнадцать месяцев, более предпочтительно менее чем приблизительно за один год.

В первом аспекте настоящее изобретение относится к упаковке, представленной на Фигуре 1а. В данном аспекте упаковка содержит биоразлагаемый уплотнитель, покрытый барьерным материалом, на который наносят типографскую краску. Необязательно, типографская краска покрыта лаком.

Уплотнитель в данном аспекте в соответствии с настоящим изобретением может быть любым биоразлагаемым полимером. В некоторых осуществлениях уплотнитель выбран из группы, состоящей из полигидроксиалканоата (РНА), РНА покрытой бумаги, РНА покрытой вакуум-металлизированной бумаги, вакуум-металлизированного РНА, поливинилового спирта, алифатических ароматических сложных полиэфиров (например, ECOFLEX® от BASF), термопластичных крахмальных пленок (например, MATER-BI™ от Novamont или PLANTIC® пленок от Plantic), полибутиленсукцината и его сополимеров (например, BIONOLLE® от Showa Highpolymer Co.), пленок на основе крахмала и их смесей. Неограничивающие примеры бумаги могут включать мелованную бумагу для художественной печати (то есть бумагу с покрытием), крафт-бумагу, каландрированный лист, рисовую бумагу, кросс-бумагу и картон. Добавление бумаги к уплотнителю добавляет объем и жесткость уплотнителю, а также может улучшить поверхность для печати. В некоторых предпочтительных осуществлениях уплотнитель выбран из группы, состоящей из РНА, РНА покрытой бумаги и их смесей. Например, уплотнитель представляет собой РНА.

РНА может быть получен как сополимеры, коммерциализованные как классы пленок для экструзии и раздувания от Shenzhen Ecomann Biotechnology Co., Meridian, Inc., который производит поли(бета-гидроксиалканоат), поли(3-гидроксибутират-ко-3-гидроксивалерат (NODAX™), или Metabolix, который производит MIREL™. Неограничивающие примеры РНА сополимеров включают описанные в патенте США №5,498,692. Другие РНА сополимеры могут быть синтезированы способами, известными специалисту в данной области техники, например, из микроорганизмов, полимеризацией с раскрытием цикла бета-лактонов, дегидратацией-поликонденсацией гидроксиалканоевой кислоты и деалкоголизацией-поликонденсацией алкилового эфира гидроксиалканоевой кислоты, как описано в Volova, «Polyhydroxyalkanoates - Plastic Materials of the 21^st Century: Production, Properties, and Application, Nova Science Publishers, Inc., (2004), включенном в данную заявку путем ссылки.

Уплотнитель в данном аспекте в соответствии с настоящим изобретением присутствует при толщине от приблизительно 12 мкм до приблизительно 100 мкм, предпочтительно от приблизительно 25 мкм до приблизительно 75 мкм, более предпочтительно от приблизительно 30 мкм до приблизительно 50 мкм. Например, если упаковка вмещает жидкость, уплотнитель присутствует при толщине от приблизительно 30 мкм до приблизительно 50 мкм; и если упаковка вмещает порошок, уплотнитель присутствует при толщине от приблизительно 25 мкм до приблизительно 40 мкм. Толщина уплотнителя, барьерного материала, подложки и/или слоя в любом аспекте в соответствии с настоящим изобретением может быть определена любым способом, известным специалисту в данной области техники, например при помощи стандартных калибров. Более тонкий уплотнитель приводит к упаковке с более быстрой скоростью биоразложения, но с более высокой скоростью проницаемости водяных паров (MVTR), уменьшенной целостностью конструкции и более коротким сроком сохраняемости. Более толстый уплотнитель приводит к упаковке с более низкой MVTR и повышенной целостностью конструкции, но более медленной скоростью биоразложения. Необязательно, уплотнитель включает наполнитель в количестве от приблизительно 1 об. % до приблизительно 30 об. %, исходя из общего объема уплотнителя. Неограничивающие примеры наполнителя включают графен, оксид графена, карбонат кальция, наноглины и воски.

Полярность РНА и бумаги обычно приводит к хорошему соединению, и это не требует улучшения. В некоторых осуществлениях, если уплотнитель является РНА или РНА покрытой вакуум-металлизированной бумагой, однако ангидрид- или кислота-модифицированные этилен- и пропилен-гомо- и сополимеры могут необязательно быть использованы в качестве экструдируемых адгезивных слоев, как описано в заявке на патент США №2009/0191371, которая включена в данную заявку путем ссылки, для улучшения соединения РНА со слоями бумаги. Точные составы адгезивных слоев определяют в зависимости от конкретных составов прилегающих слоев для соединения в многослойную конструкцию. Специалист в области полимеров может выбрать соответствующий адгезивный слой на основе других материалов, используемых в конструкции. Составы адгезивных слоев, например клеи-расплавы, клеи на основе растворителей и клеи на водной основе, являются приемлемыми.

РНА также может быть ламинирован на бумагу или фольгу, как описано в патентной заявке США №2009/0191371. Ламинирование включает наложение расплавленного экрана адгезивного состава между подложкой и РНА пленкой, которая движется с высокой скоростью (обычно от приблизительно 100 до приблизительно 1000 футов в минуту, предпочтительно от приблизительно 300 до приблизительно 800 футов в минуту), когда они вступают в контакт с холодным (замороженным) валком. Расплавленный экран формируется путем экструзии адгезивного состава через щелевую экструзионную головку. Адгезивные составы на основе растворов могут также использоваться для приклеивания пленки на подложку.

Неограничивающие примеры адгезива могут включать акриловое соединение, поливинилацетат и другие обычно используемые адгезивные соединительные слои, приемлемые для полярных материалов. В некоторых осуществлениях адгезив является возобновляемым адгезивом, таким как BioTAK® от Berkshire Labels.

Точный состав и толщина барьерного материала в первом аспекте в соответствии с настоящим изобретением определяется целевым использованием упаковки и чувствительностью потребительского товара в упаковке к набору или потере определенного материала. Например, если упаковка вмещает шампунь, критическое количество потери воды из шампуня будет серьезно влиять на его производительность. На основании прогнозируемого времени, в течение которого упаковка, как ожидается, останется в торговле, определяют желаемый срок сохраняемости или срок годности. При известном приемлемом количестве потери воды, продолжительности нахождения в торговле и размере упаковки должно быть определено приемлемое движение воды. Состав барьерного материала и толщину барьера затем выбирают в зависимости от конкретных критериев производительности и характеристик каждого потребительского товара, который заключен в упаковке.

Барьерный материал в данном аспекте в соответствии с настоящим изобретением выбран из группы, состоящей из металла, оксида металла, наноглины и их смеси. В некоторых осуществлениях, если барьерный материал представляет собой металл или оксид металла, его выбирают из группы, состоящей из алюминия, оксида алюминия, оксида кремния, алмазоподобного углерода (DLC) и их смесей. В некоторых предпочтительных осуществлениях металл является вакуум-металлизированным алюминием. В некоторых осуществлениях, если барьерный материал представляет собой наноглину, то наноглину выбирают из группы, состоящей из монтмориллонита, вермикулитных пластинок и их смесей. Барьерный материал имеет поверхностную энергию, которая составляет, по меньшей мере, приблизительно 38 дин/см, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 42 дин/см, или барьерный материал может быть обработан с получением желаемой поверхностной энергии с использованием методов, известных специалисту в данной области техники, таких как обработка коронным разрядом. Поверхностная энергия барьерного материала может быть определена любым способом, известным специалисту в данной области техники. Если поверхностная энергия составляет менее чем приблизительно 38 дин/см, барьерный материал не примет типографские краски на поверхности. Барьерный материал присутствует при толщине от приблизительно 200 Å до приблизительно 50 мкм, предпочтительно от приблизительно 200 Å до приблизительно 9 мкм.

В одном осуществлении данного аспекта в соответствии с настоящим изобретением разлагаемый уплотнитель представляет собой РНА и барьерный материал является металлизированной бумагой, как показано на Фигуре 1b.

Во втором аспекте настоящее изобретение относится к упаковке, представленной на Фигуре 2а. В данном аспекте упаковка включает слой, состоящий из биоразлагаемого уплотнителя и барьерного материала, выбранного из группы, состоящей из полигликолевой кислоты (PGA), полиолефина, наполнителя и их смеси. Типографскую краску наносят на слой, и типографская краска необязательно покрыта лаком. В некоторых осуществлениях слой необязательно покрыт барьерным материалом, как показано на Фигуре 2b.

Уплотнитель в данном аспекте в соответствии с настоящим изобретением может быть любым биоразлагаемым полимером. В некоторых осуществлениях данного аспекта в соответствии с настоящим изобретением уплотнитель является таким, как описано в первом аспекте в соответствии с настоящим изобретением.

Барьерный материал слоя данного аспекта в соответствии с настоящим изобретением выбран из группы, состоящей из полигликолевой кислоты (PGA), полиолефина (например, полиэтилена, полипропилена) и их смесей. Как используют в данной заявке, термин «полиолефин» относится к свежему полиолефину на нефтяной основе, переработанному потребителем полиолефину, промышленно переработанному полиолефину, полиолефину, полученному из возобновляемого ресурса (т.е. полученному природным процессом при скорости, сравнимой с его скоростью потребления, например, из растений, животных, рыб, бактериальных, грибковых и лесных продуктов) или их смеси. В некоторых осуществлениях данного аспекта в соответствии с настоящим изобретением барьерный материал является наполнителем, выбранным из группы, состоящей из наноглины, графена, оксида графена, карбоната кальция, воска и их смесей. Неограничивающие примеры наноглины включают монтмориллонит, вермикулитные пластинки и их смеси. В некоторых предпочтительных осуществлениях барьерный материал выбран из группы, состоящей из наноглины или оксида графена.

Барьерный материал присутствует в количестве от приблизительно 1 об. % до приблизительно 40 об. %, предпочтительно от приблизительно 5 об. % до приблизительно 40 об. %, более предпочтительно от приблизительно 5 об. % до приблизительно 20 об. %, исходя из общего объема слоя. Большее количество барьерного материала приводит к повышенной целостности конструкции и уменьшенной MVTR, но может иметь более низкую скорость разложения.

Слой имеет толщину от приблизительно 25 мкм до приблизительно 100 мкм, предпочтительно от приблизительно 30 мкм до приблизительно 60 мкм. Например, если упаковка вмещает жидкость, то слой присутствует при толщине от приблизительно 40 мкм до приблизительно 60 мкм. Если упаковка вмещает порошок, то слой присутствует при толщине от приблизительно 25 мкм до приблизительно 50 мкм. Более тонкий слой приводит к упаковке с более быстрой скоростью биоразложения, но более высокой MVTR, уменьшенной целостностью конструкции и более коротким сроком сохраняемости. Более толстый слой приводит к упаковке с более низкой MVTR и повышенной целостностью конструкции, но более низкой скоростью биоразложения. Слой имеет поверхность с энергией, по меньшей мере, приблизительно 38 дин/см, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 42 дин/см, или которая может быть обработана с получением желаемой поверхностной энергии с использованием методов, известных специалисту в данной области техники, таких как обработка коронным разрядом. Если поверхностная энергия составляет менее чем приблизительно 38 дин/см, слой не будет принимать типографские краски на поверхность. Иллюстративные осуществления состава слоя включают PHA/PGA, РНА/наноглину, РНА/графен, РНА/оксид графена и РНА/полиолефин.

Слой в данном аспекте в соответствии с настоящим изобретением может необязательно быть покрыт барьерным материалом, как показано на Фигуре 2b, состав и толщина которого являются такими, как описано выше в данной заявке в первом аспекте в соответствии с настоящим изобретением.

В третьем аспекте настоящее изобретение относится к изделию, представленному на Фигуре 3а. В данном аспекте изделие содержит первую упаковку, которая состоит из биоразлагаемого уплотнителя, на который наносят типографскую краску. Необязательно, типографская краска покрыта лаком. Первая упаковка заключена во вторую большую упаковку.

Состав и толщина у