Биологически разлагаемая оболочка

Биологически разлагаемая оболочка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[001] Данное изобретение направлено на изготовление биоразлагаемого листового материала со свойством газонепроницаемости. В качестве газовых барьеров используется наноглина и/или поливиниловый спирт (PVOH).

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[002] За последние годы наблюдается значительный рост в использовании биоразлагаемых материалов благодаря их экологически безвредным свойствам. Такие материалы имеют широкую область применения, из них изготавливают полиэтиленовые пакеты, подгузники, воздушные шары, и даже солнцезащитные средства. В связи с потребностями современного мира в использовании экологически безвредных упаковочных материалов, учеными были разработаны биополимеры, разлагаемые непосредственно под воздействием окружающей среды.

Крупными игроками на рынке биодеградируемой пластмассы являются следующие известные химические компании: DuPont, BASF, Cargill-Dow Polymers, Union Carbide, Bayer, Monsanto, Mitsui и Eastman Chemical. Каждая из этих компаний изобрела один или несколько классов или типов биополимеров. Например, BASF и Eastman Chemical разработали биополимеры, известные как "алифатическо-ароматические" сополимеры, продаваемые под торговыми марками ECOFLEX и EASTARBIO.

Bayer разработала полиэфирамиды под торговой маркой ВАК. DuPont изобрела ВЮМАХ, модифицированный полиэтилентерефталат (PET). Cargill-Dow занимается продажами биополимеров на основе полимолочной кислоты (PLA). Monsanto разработала класс полимеров, известных как полигидроксиалканаты (РНА), которые включают сополимеры полигидроксибутиратов (РНВ), полигидроксивалератов (PHV) и полигидроксибутират-гидроксивалератов (PHBV).

Union Carbide производит поликапролактон (PCL) под торговой маркой TONE.

[003] Каждый из вышеупомянутых биополимеров имеет свои уникальные свойства, преимущества и недостатки. Например, биополимеры ВЮМАХ, ВАК, РНВ и PLA - довольно крепкие, но при этом имеют жесткую структуру и заламываются.

Это ослабляет их позиции в случае потребности изготовления гибких листов и пленок для оберток, пакетов и других упаковочных материалов, требующих соответствующих свойств сгибания и сворачивания. Так, продукт компании ВЮМАХ - DuPont не отвечает техническим требованиям и условиям для выдувания из них пленок, таким образом, изготовление пленки из ВЮМАХ и подобных полимеров невозможно.

[004] Другие биополимеры, такие как PHBV, ECOFLEX и EASTAR ВЮ, являются более гибкими по сравнению с твердыми биополимерами, описанными выше. Однако они не устойчивы к высокой температурной обработке, очень легкоплавки и имеют свойство самосклеиваться. Чтобы предотвратить самосклеивание (или "самоприлипание"), необходимо добавить в химический состав пленки небольшое количество (например, 0.15% по весу) кварца, талька или других наполнителей.

[005] Также, из-за ограниченного числа биоразлагаемых полимеров, часто трудно, или даже невозможно идентифицировать один единственный полимер или сополимер, который соответствует всем, или даже большинству желаемых критериев для данного применения. По этим и другим причинам биоразлагаемые полимеры не так широко используются для изготовления материалов упаковки пищевых продуктов, особенно для жидких продуктов, хотя этого требуют экологические нормы.

[006] Кроме того, биоразлагаемый листовой материал, используемый на сегодняшний день, - не прозрачный, матовый и имеет низкий коэффициент пропускания света. Также, такой лист либо не содержит барьеры вообще, либо содержит такое количество и типы барьеров, которые делают его негерметичным к газам, воздуху и пару, что не позволяет ему служить в качестве материала для упаковки пищевых и питьевых продуктов.

Более того, физическая сила изготавливаемых биоразлагаемых листовых материалов, измеряемая такими параметрами, как напряжение при максимальной нагрузке, удлинение при разрыве и модуль Юнга, не достаточна, и поэтому они не являются идеальным материалом для упаковки, особенно для жидких субстанций.

[007] Для таких целей необходим прочный и одновременно гибкий, не тусклый, герметичный к газам биоразлагаемый листовой материал с высоким коэффициентом пропускания света. Именно такой лист может использоваться в качестве долгосрочного материала для упаковки.

[008] Хоть в пищевой промышленности и используется множество сосудов для жидкости, биоразлагаемые материалы для их изготовления используются не часто. Патент Соединенных Штатов №6422753 описывает пищевую упаковку для напитков, пригодных к замораживанию, состоящую из блока отдельных емкостей, расположенных в один ряд по отношению друг к другу.

Каждая такая емкость - это жидкостная камера, сформирована из двух пленочных листов, запаянная сверху, снизу и с двух противоположных сторон. Запаивание вертикальных швов между емкостями производится с помощью перфорированной ленты. Швы к верху сужаются, оставляя вверху отверстие с отогнутой кромкой для питьевой соломинки, когда язычок питьевой емкости отрывается. Но, такая упаковка не является экологически безвредной.

[009] В Патенте США №5756194 описаны водостойкие крахмалопродукты, используемые в пищевой промышленности, содержащие клейстеризованный крахмал с промежуточным слоем естественной смолы и внешним слоем водостойкого биоразлагаемого полиэфира. Клейстеризованный крахмал можно сделать водостойким с помощью покрытия из биоразлагаемых полиэфиров, такими как поли (бета-гидроксибутират-со-валерат) (PHBV), поли(молочная кислота) (PLA) и поли (.ди-элект конс.-капролактон) (PCL). Склеивание двух несходных материалов достигается с помощью проходящего слоя смолистого материала между слоями крахмала и полифиров, обладающего свойством растворимости (гидрофобности), например шеллака или канифоли.

Затем на крахмализированный объект распыляется спиртовой раствор шеллака или канифоли и покрывается раствором полиэфира. Однако дизайн такой упаковки не рассчитан на ее использование потребителем во время физической активности. Кроме того, такая упаковка не может наполняться разным количеством жидкости по потребностям потребителя.

[0010] Все вышеупомянутые упаковочные материалы не могут обеспечить их простое, эффективное и практическое использование в качестве упаковки для различных жидкостей, а также не представляют возможным создание гибких разделенных упаковок. Следовательно, есть потребность в новом и улучшенном типе биоразлагаемой тары для жидкости.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Один вариант выполнения изобретения направлен на изготовление газонепроницаемого биоразлагаемого листового материала. Согласно некоторым вариантам, газонепроницаемый материал - это наноглина, согласно другим вариантам, газонепроницаемый материал - это поливиниловый спирт (PVOH), и согласно дальнейшим вариантам, газонепроницаемый материал - это сочетание наноглины и поливиниловый спирт (PVOH).

[0012] Другой вариант выполнения изобретения направлен на изготовление тары из газонепроницаемого биоразлагаемого листового материала, которая представляет собой емкость для хранения жидкости и имеет все необходимые приспособления для излива жидкости из тары. Согласно некоторым вариантам, тара также имеет держатель.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ

[0013] Все вышеизложенное, а также другие особенности и преимущества изобретения более подробно представлены с помощью иллюстративного, подробного описания предпочитаемых вариантов со ссылкой на соответствующие рисунки.

[0014] На Рис. 1 изображен блок емкостей различного объема, согласно варианту изобретения.

[0015] На Рис. 2А изображен макет одной емкости тары, согласно варианту изобретения.

[0016] На Рис. 2В и 2С изображен вариант использования одной емкости, согласно другому варианту изобретения.

[0017] На Рис. 2D изображена схема внутреннего сегмента соломинки, согласно варианту изобретения.

[0018] На Рис. 2Е изображен внутренний сегмент соломинки в поперечном разрезе, согласно варианту изобретения.

[0019] На Рис. 3А-3F изображен блок из шести емкостей тары, согласно варианту изобретения.

[0020] На Рис. 4А-4С изображены емкости тары со специальной крышкой, согласно второму варианту изобретения.

[0021] На Рис. 4D - изображено горлышко с крышкой в поперечном разрезе, согласно второму варианту изобретения.

[0022] На Рис. 5А и 5В изображена емкость тары со складной соломинкой, согласно второму варианту изобретения.

[0023] На Рис. 6A-D изображена тара из четырех емкостей, согласно варианту изобретения, где все емкости закрыты (Рис. 6А - общий вид всех емкостей, Рис. 6В - вид спереди всех емкостей, Рис. 6С - вид сбоку всех емкостей и Рис. 6D - вид сверху всех емкостей).

[0024] На Рис. 7A-D изображена тара из четырех емкостей, согласно варианту изобретения, где все емкости тары открыты (Рис. 7А - общий вид всех емкостей, Рис. 7В - вид спереди всех емко, Рис. 7С - вид сбоку всех емкостей и Рис. 7D - вид сверху всех емкостей).

[0025] Рис. 8 - график, демонстрирующий способность к разложению микроорганизмами трехслойного листового материала, изготовленного согласно варианту изобретения.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0026] В следующем детальном описании представлено множество специфических особенностей с целью обеспечения максимально четкого представления об изобретении. Однако любой специалист данной области понимает, что данное изобретение может использоваться и без учета своих специфических качеств. Поэтому широко известные методы, процедуры и компоненты не были описаны столь детально для того, чтоб не отвлекать внимание от данного изобретения.

[0027] Используемый в данном документе термин «биоразлатаемый» подразумевает любые полимеры, которые разлагаются под воздействием живых организмов, света, воздуха, воды или их совместном воздействии в каком-либо сочетании. Такие биоразлагаемые полимеры включают разнообразные синтетические полимеры, такие как полиэфиры, полиэфирамиды, поликарбонаты и т.д. Полусинтетические полиэфиры естественного происхождения (например, полученные при ферментации) также могут относиться к понятию «биоразлагаемые». Реакции биоразложения преимущественно катализируются ферментами и обычно происходят во влажной среде. Натуральные макромолекулы, содержащие гидролизируемые соединения, типа протеина, целлюлозы и крахмала, обычно легко поддаются биоразложению под воздействием гидролитических ферментов микроорганизмов. Тем не менее, некоторые из созданных человеком полимеров также являются биоразлагаемыми. Гидрофильные/гидрофобные свойства полимеров чрезвычайно влияют на их способность к биоразложению, так что, как правило, более полярные полимеры разлагаются быстрее. Другие важные свойства полимеров, которые влияют на их способность к биоразложению, включают степень кристаллизации, гибкость и длину цепи.

[0028] Термин «листовой материал» в данном документе использован в значении, общепринятом для сферы термопластических материалов и упаковки.

Согласно данному изобретению биоразлагаемые материалы можно использовать для производства широкого спектра промышленных изделий, включая материалы для упаковки твердых и жидких веществ, в т.ч. пищевых продуктов. Поэтому данное изобретение включает виды листового материала разной толщины (как расчетной, так и измеренной).

[0029] Термин «приблизительно» в данном контексте обозначает возможное отклонение от указанного значения на 10%.

[0030] Термины «частица» и «дисперсный наполнитель» следует трактовать в широком понимании значения, включая частицы наполнителя всевозможных форм и аспектных соотношений. В общем и целом, подразумеваются твердые «частицы» с аспектным соотношением (т.е. соотношение длины с толщиной) менее чем приблизительно 10:1. Твердые частицы с аспектным соотношением более чем приблизительно 10:1 лучше называть термином «волокна», который приведен ниже.

[0031] Термин «волокна» обозначает твердые частицы с минимальным аспектным соотношением более чем приблизительно 10:1. Поэтому волокна придают больше прочности и толщины, чем дисперсные наполнители. В контексте данного документа, термины «волокна» и «волокнистый материал» могут использоваться применительно как к неорганическим, так и к органическим волокнам.

[0032] Кроме способности к биоразложению, в случае полимера или полимерной смеси нередко важны определенные физические свойства. Предполагаемое целевое применение конкретной полимерной смеси часто определяет четкий набор свойств, необходимых для того, чтоб полимерная смесь или изготовленное из нее изделие могли соответствовать необходимым требованиям по рабочим критериям. В случае использования биоразлагаемого листового материала в качестве упаковки, в частности как тары для жидкостей, необходимые рабочие критерии могут включать удлинение при разрыве, модуль Юнга и напряжение при максимальной нагрузке.

[0033] Для определения физических свойств биоразлагаемого листового материала данного изобретения было произведено несколько измерений. Напряжение при максимальной нагрузке, модуль Юнга и удлинение при разрыве измерялись при помощи Стандартного метода испытаний на растяжение для тонких пластмассовых покрытий ASTM D882-10. Светопроницаемость и мутность измерялись при помощи Стандартного метода испытаний для определения мутности и коэффициента пропускания света прозрачных пластмасс ASTM D1003-07el. Кислородопроницаемость биоразлагаемого листового материала определялась с помощью Стандартного метода испытаний для измерения скорости проникновения кислорода через полимерную пленку и покрытия с помощью кулонометрического датчика ASTM D3985-05(2010)el.

Водопаропроницаемость биоразлагаемой пленки данного изобретения определялась с помощью Стандартного метода измерения скорости проникновения водяных паров через листовые материалы за счет измерения динамической относительной влажности ASTM E398-03(2009)el.

[0034] При осуществлении данного изобретения получается биоразлагаемый листовой материал с показателем напряжения при максимальной нагрузке минимум 15 МПа. В других же вариантах данное изобретение являет собой биоразлагаемый листовой материал с показателем напряжения при максимальной нагрузке минимум 30 МПа. Показатели напряжения при максимальной нагрузке в некоторых вариантах осуществления данного изобретения колеблются в диапазоне 15-50 МПа. Показатели напряжения при максимальной нагрузке в некоторых вариантах осуществления данного изобретения колеблются в диапазоне 15-20 МПа. Показатели напряжения при максимальной нагрузке в некоторых вариантах осуществления данного изобретения колеблются в диапазоне 20-25 МПа. Показатели напряжения при максимальной нагрузке в некоторых вариантах осуществления данного изобретения колеблются в диапазоне 25-30 МПа. Показатели напряжения при максимальной нагрузке в некоторых вариантах осуществления данного изобретения колеблются в диапазоне 30-35 МПа. Показатели напряжения при максимальной нагрузке в некоторых вариантах осуществления данного изобретения колеблются в диапазоне 35-40 МПа. Показатели напряжения при максимальной нагрузке в некоторых вариантах осуществления данного изобретения колеблются в диапазоне 40-45 МПа. Показатели напряжения при максимальной нагрузке в некоторых вариантах осуществления данного изобретения колеблются в диапазоне 45-50 МПа. Показатели напряжения при максимальной нагрузке в последующих вариантах осуществления данного изобретения колеблются в диапазоне 24-26 МПа. Показатели напряжения при максимальной нагрузке в последующих вариантах осуществления данного изобретения колеблются в диапазоне 46-48 МПа. Показатели напряжения при максимальной нагрузке в последующих вариантах осуществления данного изобретения колеблются в диапазоне 32-34 МПа. Показатели напряжения при максимальной нагрузке в последующих вариантах осуществления данного изобретения колеблются в диапазоне 24-26 МПа. Показатели напряжения при максимальной нагрузке в некоторых вариантах осуществления данного изобретения колеблются в диапазоне 19-21 МПа. Показатели напряжения при максимальной нагрузке в некоторых вариантах осуществления данного изобретения колеблются в диапазоне 29-31 МПа.

[0035] Удлинение при разрыве биоразлагаемого листового материала данного изобретения составляет минимум 280%. В последующих вариантах удлинение при разрыве составляло минимум 300%. В некоторых вариантах удлинение при разрыве колеблется в диапазоне 400-600%. В некоторых вариантах удлинение при разрыве колеблется в диапазоне 280-850%. В некоторых вариантах удлинение при разрыве колеблется в диапазоне 280-350%. В последующих вариантах удлинение при разрыве колеблется в диапазоне 350-450%. В последующих вариантах

удлинение при разрыве колеблется в диапазоне 450-550%. В последующих вариантах удлинение при разрыве колеблется в диапазоне 550-650%. В последующих вариантах удлинение при разрыве колеблется в диапазоне 650-750%. В последующих вариантах удлинение при разрыве колеблется в диапазоне 750-850%. В последующих вариантах удлинение при разрыве колеблется в диапазоне 410-420%. В последующих вариантах удлинение при разрыве колеблется в диапазоне 725-735%. В последующих вариантах удлинение при разрыве колеблется в диапазоне 575-585%. В последующих вариантах удлинение при разрыве колеблется в диапазоне 555-565%. В последующих вариантах удлинение при разрыве колеблется в диапазоне 615-625%.

[0036] Модуль Юнга биоразлагаемого листового материала данного изобретения составляет минимум 200 МПа. В некоторых вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 200-800 МПа. В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 400-600 МПа. В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 300-350 МПа. В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 350-400 МПа. В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 400-450 МПа.

В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 450-500 МПа.

В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 500-550 МПа.

В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 550-600 МПа.

В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 600-650 МПа.

В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 650-700 МПа.

В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 700-750 МПа.

В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 750-800 МПа.

В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 675-685 МПа.

В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 565-575 МПа.

В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 600-610 МПа.

В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 670-680 МПа.

В последующих вариантах модуль Юнга колеблется в диапазоне 385-395 МПа.

[0037] В некоторых вариантах исполнения изобретения светопроницаемость биоразлагаемого листового материала составляет минимум 75%. В последующих вариантах светопроницаемость колеблется в диапазоне 75-95%. В последующих вариантах светопроницаемость колеблется в диапазоне 75-80%. В последующих вариантах светопроницаемость колеблется в диапазоне 80-85%. В последующих вариантах светопроницаемость колеблется в диапазоне 85-90%. В последующих вариантах светопроницаемость колеблется в диапазоне 90-95%. В последующих вариантах светопроницаемость превышает 95%.

[0038] В некоторых вариантах исполнения изобретения кислородопроницаемость биоразлагаемого листового материала ниже 8500 см³/м²/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 100-130 см³/м²/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 100-1000 см³/м²/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 1000-2000 см³/м²/24 ч.

В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 2000-3000 см³/м²/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 3000-4000 см³/м²/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 4000-5000 см³/м²/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 5000-6000 см³/м²/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 6000-7000 см³/м²/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 7000-8000 см³/м²/24 ч.

[0039] В некоторых вариантах исполнения изобретения водопаропроницаемость биоразлагаемого листового материала ниже 30 г/м²/день. В последующих вариантах водопаропроницаемость составила менее 20 г/м²/день. В последующих вариантах водопаропроницаемость колеблется в диапазоне 15-20 г/м²/день. В последующих вариантах водопаропроницаемость колеблется в диапазоне 20-25 г/м²/день. В последующих вариантах водопаропроницаемость колеблется в диапазоне 25-30 г/м²/день.

[0040] Далее изобретение направлено на биоразлагаемый листовой материал, содержащий любое уместное количество любых биоразлагаемых полимеров, способных придать биоразлагаемому листовому материалу необходимые физические свойства, как описано выше. В некоторых вариантах исполнения биоразлагаемый листовой материал является пригодным для вторичной переработки, т.е. материал, из которого изготовлен лист, может быть использован повторно (после необходимой обработки, например, очистки в случае необходимости, измельчения, нагревания и т.д.) для изготовления других промышленных изделий.

[0041] В последующих вариантах исполнения биоразлагаемый листовой материал поддается химическому распаду.

[0042] В некоторых вариантах исполнения биоразлагаемый листовой материал содержит синтетические полиэфиры, полусинтетические полиэфиры, полученные при ферментации (напр. РНВ, PHBV), полиэфирамиды, поликарбонаты и полиэфируретаны. В других же вариантах исполнения биоразлагаемый листовой материал содержит по меньшей мере один из многочисленных натуральных полимеров и их производных, таких как полимеры, содержащие или производные от крахмала, целлюлозы, других полисахаридов и протеинов.

[0043] В некоторых вариантах исполнения биоразлагаемый листовой материал содержит полимолочные кислоты (PLA) или их производные - CPLA, полибутилен сукцинат (PBS), полибутилен сукцинат адипат (PBSA), полиэтилен сукцинат (PES), сополимер тетраметиленадипата стерефталатом (РТАТ), полигидроксиалканоат (РНА), сополимер бутиленадипата с терефталатом (РВАТ), термопластический крахмал (TPS), полигидроксибутират (РНВ), полигидроксивалерат (PHV), сополимеры полигидроксибутирата-гидроксивалерата (PHBV), поликапролактон (PCL), ecoflex®, алифатический-ароматический сополимер, Eastar Bio®, еще один алифатический-ароматический сополимер, Вак®, содержащий полиэфирамиды, Biomax®, который является модифицированным полиэтилен-терефталатом, novamont®, или какое-либо их сочетание.

[0044] В некоторых вариантах исполнения биоразлагаемый листовой материал содержит полимолочные кислоты (PLA) или их производные - CPLA и/или полибутилен сукцинат (PBS) вместе с одним из следующих соединений: полибутилен сукцинат адипат (PBSA), полиэтилен сукцинат (PES), сополимертетраметиленадипата с терефталатом (РТАТ), полигидроксиалканоат (РНА), сополимер бутиленадипата с терефталатом (РВАТ), термопластический крахмал (TPS), полигидроксибутират (РНВ), полигидроксивалерат (PHV), сополимеры полигидроксибутирата-гидроксивалерата (PHBV), поликапролактон (PCL), ecoflex®, алифатический-ароматический сополимер, Eastar Bio®, еще один алифатический-ароматический сополимер, Вак®, содержащий полиэфирамиды, Biomax®, который является модифицированным полиэтилентерефталатом, novamont®, или какое-либо их сочетание.

[0045] В некоторых вариантах исполнения PLA является гомополимером. В последующих вариантах PLA представляет собой сополимер с гликолидами, лактонами и другими мономерами. Одной из наиболее привлекательных особенностей полимеров на основе PLA является то, что они производны от возобновляемых сельхозпродуктов. Более того, поскольку в молочной кислоте есть асимметрический атом углерода, она существует в нескольких изометрических формах. PLA, которая использовалась в некоторых исполнениях изобретения, содержит поли-L-лактид, поли-D-лактид, поли-DL-лактид или какое-либо их сочетание.

[0046] В некоторых вариантах исполнения биоразлагаемый листовой материал может содержать любые подходящие добавки. В одном из вариантов добавка смягчает биоразлагаемый полимер. Используемые смягчители можно выбрать из группы, содержащей paraloid®, sukano®, трибутилацетилцитрат (А4®) или какое-либо их сочетание.

[0047] В некоторых вариантах исполнения биоразлагаемый листовой материал содержит как минимум один вид наноглины и/или как минимум один вид нанокомпозита.

Добавление наноглины и/или нанокомпозита снижает водопаропроницаемость и кислородопроницаемость биоразлагаемого листового материала, то есть они выступают в качестве барьеров. Далее, в определенных вариантах наноглины и нанокомпозиты в составе биоразлагаемого листового материала являются природными материалами, поэтому лист не теряет способность к биоразложению. В одном из вариантов исполнения в состав биоразлагаемого листового материала добавлялся монтмориллонит, вермикулит или их сочетание.

[0048] В одном из вариантов исполнения в состав биоразлагаемого листового материала добавлялись наноглины на основе монтмориллонита с полярной органофильной обработкой поверхности и/или наноглины на основе вермикулита с тепловой обработкой и полярной органофильной обработкой поверхности с целью получения хорошо диспергированного материала.

В одном из вариантов исполнения в состав биоразлагаемого материала диспергировался газовый барьер на основе наноглины, преимущественно добавлявшийся в процессе смешивания расплава. Диспергирование пластинок наноглины создает извилистый путь в объеме смеси, таким образом, приводя к снижению скорости проникновения газа сквозь готовый биоразлагаемый листовой материал. В еще одном варианте газовый барьер на основе наноглины исполнялся как внутренний газоизоляционный слой многослойного биоразлагаемого листового материала, где этот изоляционный слой позволял снизить скорость проникновения газа.

[0049] В одном из вариантов исполнения добавление наноглины в состав биоразлагаемого листового материала позволяло создать извилистую структуру, препятствующую проникновению влаги, масла, жира и газов, таких как кислород, азот и углекислый газ. В одном из вариантов исполнения в основе наноглины лежал нанокаолин.

В другом же варианте наноглина в составе биоразлагаемого листового материала основывалась на бентоните, который является абсорбентом алюминий филлосиликата. В одном из вариантов исполнения в основе наноглины лежал Cloisite®. В одном из вариантов исполнения в состав биоразлагаемого листового материала могла добавляться смесь разнообразных подходящих наноглин.

[0050] В одном из вариантов исполнения наноглина диспергировалась в массе биоразлагаемого материала, что позволяло распределить наноглину по минимум одному слою биоразлагаемого листа. В одном из вариантов исполнения наноглина добавлялась в процессе смешивания расплава. В еще одном случае наноглина добавлялась в листовой материал отдельным слоем вместе с биоразлагаемым полимером, таким образом формируя нанокомпозитный слой. В одном из вариантов исполнения слой наноглины был внутренним слоем многослойного листового материала, т.е. он не контактировал с внешней средой.

[0051] В одном из вариантов исполнения наноглина диспергировалась в массе биоразлагаемого материала, формируя однородную дисперсию посредством соединения полимера с поверхностью наноглины.

В исполнении данного изобретения частицы наноглины содержат силокси- и гидроксильные группы, которые используются для скрепления частиц неорганической наноглины с органическим полимером. В некоторых вариантах исполнения полимер присоединяли при помощи гертобифункциональной молекулы, такой как изоцианатопропил-триэтокси-силан, где этоксисилан конденсируется для формирования силиконовой связки с поверхностью наноглины, а изоцианатная группа потом вступает в реакцию с гидроксильной или аминогруппой полимера.

[0052] В некоторых вариантах исполнения частицы наноглины эксфолиировались при помощи 3-(Диметиламино)-1-пропиламин (ДМПА), где третичный амин был соединен с гидроксилами на поверхности, а первичный амин оставался свободным для последующей реакции.

На следующей этапе бифункциональный изоцианат такой как гексаметилен диизоцианат (ГДИ), метилен дифенил диизоцианат (МДИ) или толуол диизоцианат (ТДИ) мог соединяться с амином на поверхности наноглины, формируя уретановую связь, а другой свободный изоцианат мог далее вступить в реакцию с гидроксильной концевой группой полимера.

[0053] В некоторых вариантах исполнения гидроксильные группы наноглины используются в качестве очагов развития полимеризации с раскрытием цикла, они затем вступают в реакцию с раскрытием лактонов, таких как L-лактид, D-лактид, D,L-лактид и эпсилон-капролактон. Соединение полимера с поверхностью наноглины формирует полимерные щетки перпендикулярно поверхности частицы наноглины; содействует стабильной эксфолиации частиц, а также их равномерной дисперсии на протяжении обработки полимера, путем экструзии.

[0054] В одном из вариантов исполнения соотношения масс наноглины и нанокомпозитного слоя составляет приблизительно 20-30% в/в. В одном из вариантов исполнения соотношения масс наноглины и нанокомпозитного слоя составляет приблизительно 15-20% в/в. В одном из вариантов исполнения соотношения масс наноглины и нанокомпозитного слоя составляет приблизительно 10-15% в/в. В одном из вариантов исполнения соотношения масс наноглины и нанокомпозитного слоя составляет приблизительно 5-10% в/в.

В одном из вариантов исполнения соотношения масс наноглины и нанокомпозитного слоя составляет приблизительно 1-5% в/в. В одном из вариантов исполнения соотношения масс наноглины и нанокомпозитного слоя составляет менее чем приблизительно 20% в/в. В одном из вариантов исполнения соотношения масс наноглины и нанокомпозитного слоя составляет менее чем приблизительно 15% в/в.

[0055] В одном из вариантов исполнения биоразлагаемый листовой материал включает минимум один внешний слой, который является многослойным пластиком на основе биоразлагаемых сплавов. В последующих вариантах исполнения биоразлагаемый листовой материал включает минимум один внутренний биоразлагаемый нанокомпозитный слой.

В некоторых вариантах исполнения биоразлагаемый листовой материал включает минимум один внутренний средний слой газоизоляционного материала, такого как поливинилалкоголь (PVOH). В некоторых вариантах исполнения биоразлагаемый листовой материал включает два или более внутренних средних слоев газоизоляционного материала такого как PVOH. Высокополярный газоизоляционный материал, такой как PVOH, демонстрирует слабое взаимодействие с низкополярными газами, такими как кислород или углекислый газ, что, вместе с эффектом кристаллических областей листа, уменьшает скорость проникновения газов сквозь листовой материал.

[0056] В некоторых вариантах исполнения биоразлагаемый листовой материал включает PVOH и наноглину, диспергированные в один или более слоев, как описано выше.

[0057] В некоторых вариантах исполнения биоразлагаемый листовой материал включает внешний слой ламината, внутренний нанокомпозитный слой и внутренний средний слой. Такое строение биоразлагаемого листового материала обеспечивает низкую скорость проникновения газов.

[0058] В одном варианте в состав биоразлагаемого листового материала добавлена улучшающая смешиваемость присадка. Эта присадка добавляется для того чтоб улучшить склеивание разных слоев многослойного биоразлагаемого листового материала. В одном варианте присадка была основана на PBSA с привитым малеиновым ангидридом, который является мономером и который часто используют в прививке для модифицирования полиолефинов. В одном варианте малеиновый ангидрид прививался PBSA в двухшнековом экструдере с использованием непрерывного потока азота. В одном исполнении прививка запускалась с помощью катализатора, такого как пероксид дикумила, пероксид бензоила и 2,2-азобис(изобутиронитрил). В одном исполнении для получения PBSA с привитым малеиновым ангидридом проводилась экструзия смеси PBSA, приблизительно 3% малеинового ангидрида и приблизительно 1% дикумилпероксида.

[0059] В одном исполнении для получения PVOH с привитым малеиновым ангидридом проводилась экструзия смеси PVOH, приблизительно 1% малеинового ангидрида и приблизительно 0,3% 2,2-азобис(изобутиронитрила). В одном исполнении для получения PVOH с привитым малеиновым ангидридом проводилась экструзия смеси PVOH, приблизительно 0,5% малеинового ангидрида и приблизительно 0,1% 2,2-азобис(изобутиронитрила).

[0060] В одном исполнении для получения PVOH с привитым малеиновым ангидридом соединенным с PBS проводилась экструзия смеси PVOH с сильноразветвленным PBS, приблизительно 1% малеинового ангидрида и приблизительно 0,3% 2,2-азобис(изобутиронитрила). В одном исполнении для получения PVOH с привитым малеиновым ангидридом соединенным с PBS проводилась экструзия смеси PVOH с сильноразветвленным PBS, приблизительно 0,5% малеинового ангидрида и приблизительно 0,1% 2,2-азобис (изобутиронитрила).

[0061] В одном из исполнений количество улучшающей смешиваемость присадки, добавленной в слой PBSA, достигает 10% в/в.

В одном исполнении количество улучшающей смешиваемость присадки, добавленной в слой PBSA, достигает 5% в/в. В другом исполнении количество улучшающей смешиваемость присадки, добавленной в слой PBSA, достигает 4% в/в. В другом исполнении количество улучшающей смешиваемость присадки, добавленной в слой PBSA, достигает 3% в/в. В другом исполнении количество улучшающей смешиваемость присадки, добавленной в слой PBSA, достигает 2% в/в. В другом исполнении количество улучшающей смешиваемость присадки, добавленной в слой PBSA, достигает 1% в/в.

В другом исполнении количество улучшающей смешиваемость присадки, добавленной в слой PBSA, колеблется в диапазоне 2-4% в/в.

[0062] В одном исполнении количество улучшающей смешиваемость присадки, добавленной в слой ЕЕ А, достигает 10% в/в. В одном исполнении количество улучшающей смешиваемость присадки, добавленной в слой PVOH, достигает 5% в/в. В другом исполнении количество улучшающей смешиваемость присадки, добавленной в слой PVOH, достигает 4% в/в.

В другом исполнении количество улучшающей смешиваемость присадки, добавленной в слой PVOH, достигает 3% в/в. В другом исполнении количество улучшающей смешиваемость присадки, добавленной в слой PVOH, достигает 2% в/в. В другом исполнении количество улучшающей смешиваемость присадки, добавленной в слой PVOH, достигает 1% в/в. В другом исполнении количество улучшающей смешиваемость присадки, добавленной в слой PVOH, колеблется в диапазоне 2-4% в/в.

[0063] В некоторых вариантах исполнения биоразлагаемый листовой материал включает неорганические дисперсные наполнители, волокна, органические наполнители или какое-либо их сочетание, с целью уменьшения самослипания, снижения стоимости и увеличения модуля упругости (модуля Юнга) полимерных смесей.

[0064] К примерам неорганических дисперсных наполнителей относятся: гравий, дробленый камень, боксит, гранит, известняк, песчаник, стеклянная дробь, аэрогель, ксерогель, слюда, глина, глинозем, кремнезем, каолин, микросферические частицы, полые стеклянные сферы, пористые керамические сферы, гипс дигидрат, нерастворимые соли, кальций карбонат, магний карбонат, кальций гидроксид, алюминат кальция, магний карбонат, диоксид титана, тальк, керамические материалы, пуццолановые материалы, соли, соединения циркония, ксонотлит (кристаллический кальций силикат гель), облегченные керамзиты, перлит, вермикулит, частицы гидратированного или негидратированного гидравлического цемента, пемза, цеолиты, расслаивающаяся порода, руды, минералы и другие геологические материалы. В полимерные смеси можно добавлять и множество других неорганических наполнителей, включая такие материалы, как металлы и сплавы (например, нержавеющая сталь, железо и медь), шаровидные или полые сферические материалы (такие как стекло, полимеры и металлы), стружка, гранулы, хлопья и порошки (типа микрокремнезема) а также любое их сочетание.

[0065] К примерам органических наполнителей относятся: сигел, кора пробкового дерева, семена, желатин, пищевая мука, опилки