多層薄膜的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年5月1日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/818, 025的優(yōu)先權(quán)，其通 過(guò)引用W其全部并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開內(nèi)容一般地設(shè)及至少部分由生物質(zhì)生產(chǎn)的聚締控薄膜。
【背景技術(shù)】
[0004] 如在美國(guó)專利公開2012/0074027中討論的，其通過(guò)引用并入本文，消費(fèi)性產(chǎn)品W 及其包裝的環(huán)境影響已經(jīng)受到越來(lái)越多的環(huán)境關(guān)注。由石油基來(lái)源生產(chǎn)的產(chǎn)品包裝，例如 聚乙締，可W經(jīng)受降解或燃燒，產(chǎn)生二氧化碳作為產(chǎn)物。二氧化碳是溫室氣體，并且促進(jìn)全 球變暖。溫室氣體從太陽(yáng)吸收紅外福射，從而在地球大氣中捕獲熱量。大氣中溫室氣體量 的增加被認(rèn)為已經(jīng)增加了在地球表面上保留的熱量，促進(jìn)全球變暖。
[0005] 由生物質(zhì)基來(lái)源，例如植物來(lái)源生產(chǎn)的產(chǎn)品包裝，也經(jīng)受降解或燃燒，產(chǎn)生二氧化 碳作為產(chǎn)物。然而，C〇2被植物再循環(huán)W在光合作用期間依照碳循環(huán)制造有機(jī)分子。在光合 作用期間植物將C〇2代謝成更復(fù)雜的分子。植物和其他生命形式然后代謝運(yùn)些復(fù)雜的分子 產(chǎn)生0)2,其被釋放回大氣。由植物來(lái)源生產(chǎn)的包裝不促進(jìn)全球變暖，因?yàn)榕欧诺缴锶Φ?碳量沒(méi)有凈增加。而是，由植物基包裝產(chǎn)生的任何C〇2僅僅恢復(fù)之前被植物原料去除的C〇2。 相比之下，石油基包裝將之前儲(chǔ)存在地下的碳釋放到大氣，最終促進(jìn)全球變暖。
[0006] 地球生物圈中大約百分之九十九（99% )的碳是碳-12嚴(yán)0,其是碳的穩(wěn)定同位 素。地球生物圈中剩余的百分之一（1%)的碳基本上由碳-13(1?)組成，其也是碳的穩(wěn)定 同位素，W及存在痕量的放射性碳-14 (Μ〇。植物和其他生命形式代謝"C，其變成所有生命 的部分和其生物產(chǎn)物。相比之下，石油基碳不包括特征量的"C。因此，石油基材料和生物 質(zhì)基材料可W基于它們的1?含量區(qū)分。
[0007] 基于它們的1?含量區(qū)分石油基材料和生物質(zhì)基材料的測(cè)試方法包括同位素比質(zhì) 譜分析。具體地，美國(guó)材料和試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTMInternational)已經(jīng)建立了用于評(píng)估材料的 生物基含量的標(biāo)準(zhǔn)方法，其已經(jīng)被命名為ASTM-D6866。ASTM-D6866被建立在與放射性碳定 年相同的概念上，但是不使用年齡方程。分析包括獲得未知樣品中的放射性碳C4C)的量與 現(xiàn)代參考樣品中的放射性碳（"C)的量的比率。該比率被報(bào)導(dǎo)為具有"pMC"(現(xiàn)代碳百分 比（percentmoderncarbon))單位的百分比。例如，如果被分析的材料是現(xiàn)今"C和化石 碳的混合物，那么所獲得的pMC值直接與樣品中存在的生物質(zhì)材料的量相關(guān)聯(lián)。
[0008] 放射性碳定年中使用的現(xiàn)代參考樣品是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（化tional InstituteofStandardsandTechnology) ( "NIST")的標(biāo)準(zhǔn)參考材料（"SRM")，其具有 大約相當(dāng)于1950年的已知的放射性碳含量，1950年是在引入顯著量的額外放射性碳到大 氣中的核武器測(cè)試之前的時(shí)間。1950年參考表示l(K)pMC。由于核武器測(cè)試，現(xiàn)代生物碳來(lái) 源具有比標(biāo)準(zhǔn)參考材料更大的pMC。例如，2010年獲得的木材或另外的生物質(zhì)源的碳來(lái)源 的的pMC值是大約107. 5pMC。
[0009] 將化石碳與放射性碳組合到單一材料中導(dǎo)致pMC含量的稀釋。例如，如果材料包 括百分之五十（50% )具有化MC值的化石碳和百分之五十（50% )具有107. 5pMC的放射 性碳，那么所得的材料將具有接近54pMC的放射性碳特征。生物質(zhì)含量可W通過(guò)W下方法 推導(dǎo)出：指定百分之百（100%)等于107. 5pMC值并且百分之零等于化MC值，W便測(cè)量為 99pMC的樣品提供大約百分之九十Ξ(93%)的等價(jià)生物基含量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 呈現(xiàn)了各種示例性實(shí)施方式的簡(jiǎn)要總結(jié)。在W下的總結(jié)中可W進(jìn)行一些簡(jiǎn)化和省 略，其意欲強(qiáng)調(diào)和介紹各種示例性實(shí)施方式的一些方面，但不限制本發(fā)明的范圍。優(yōu)選示例 性實(shí)施方式的詳細(xì)描述足W允許本領(lǐng)域普通技術(shù)人員制造和使用本發(fā)明概念，其將在后面 的部分描述。
[0011] 本文公開的各種示例性實(shí)施方式設(shè)及多層聚締控薄膜，并且一個(gè)運(yùn)種實(shí)施方式包 括具有忍層的薄膜，其含有：
[001引a)按重量計(jì)20%至100%的聚乙締均聚物、乙締/α-締控共聚物、聚丙締或其混 合物的忍層；聚乙締均聚物具有大約0. 94和大約0. 97之間的密度；乙締/α-締控共聚物 具有大約0. 94和大約0. 97之間的密度；和
[0013] b)按重量計(jì)0%至80%的線性低密度聚乙締、低密度聚乙締、乙締和醋酸乙締醋 的共聚物、或其混合物的忍層；和層壓至所述忍層的至少一個(gè)表層。
[0014] 表層包括線性低密度聚乙締、低密度聚乙締、乙締和醋酸乙締醋的共聚物、或其混 合物的層。忍層和表層的至少一個(gè)包括至少20%的現(xiàn)代碳。在一些實(shí)施方式中，忍層和表 層二者包括至少20 %的現(xiàn)代碳。忍層和表層可W包括至少20 %的現(xiàn)代碳、至少30 %的現(xiàn)代 碳、至少40%的現(xiàn)代碳、至少50%的現(xiàn)代碳、至少60%的現(xiàn)代碳或至少80%的現(xiàn)代碳。忍 層和表層可W各自包括在30%和107. 5%之間的現(xiàn)代碳。
[0015] 在各種實(shí)施方式中，忍層包括按重量計(jì)40 %至100 %的具有大約0. 94和大約0. 97 之間的密度的聚乙締均聚物或具有大約0. 94和大約0. 97之間的密度的乙締/α-締控共 聚物。在一些實(shí)施方式中，表層包括線性低密度聚乙締層。
[0016] 在各種實(shí)施方式中，多層聚締控薄膜包括層壓至忍層的相對(duì)面的兩個(gè)表層。
[0017] 在各種實(shí)施方式中，忍層包括聚乙締均聚物或乙締/α-締控共聚物，其具有在大 約0. 94和大約0. 97之間的密度。通過(guò)聚合源于生物質(zhì)的乙締或通過(guò)共聚合源于生物質(zhì)的 乙締和α-締控生產(chǎn)運(yùn)些聚合物。至少部分乙締可W通過(guò)W下方法生產(chǎn)：由丙酸丙酸桿菌 (Propionibacteriumacidipropionici)發(fā)酵甘薦汁W生產(chǎn)丙酸，然后對(duì)其進(jìn)行陽(yáng)極電脫 簇W生產(chǎn)乙締。
[0018] 在一些實(shí)施方式中，忍包括聚丙締聚合物，其通過(guò)聚合源于生物質(zhì)的丙締生產(chǎn)。源 于生物質(zhì)的丙締可W通過(guò)W下方法生產(chǎn)：由下基梭菌發(fā)酵甘薦汁W生產(chǎn)下酸，對(duì)其進(jìn)行陽(yáng) 極電脫簇反應(yīng)W生產(chǎn)丙締。
[0019] 表層可W包括線性低密度聚乙締層，其通過(guò)共聚合乙締和α-締控生產(chǎn)，其中乙 締是由生物質(zhì)生產(chǎn)的。至少部分乙締可W通過(guò)W下方法生產(chǎn)：由丙酸丙酸桿菌發(fā)酵甘薦汁 W生產(chǎn)丙酸，然后對(duì)其進(jìn)行陽(yáng)極電脫簇W生產(chǎn)乙締。
[0020] 根據(jù)本公開內(nèi)容的層壓材料含有生物上得到的締控單體的聚合物，并且促進(jìn)緩和 來(lái)自大氣的二氧化碳。生物上得到的締控單體的聚合物，例如聚乙締和聚丙締，W及從運(yùn)種 聚合物制成的產(chǎn)品，焚燒時(shí)產(chǎn)生非化石來(lái)源的二氧化碳。
[0021] 由本申請(qǐng)中描述的薄膜制造的包裝可W用在許多最終用途應(yīng)用中，包括例如服裝 和成衣W及其他產(chǎn)品，例如電子產(chǎn)品、食品等。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 本公開內(nèi)容設(shè)及乙締基或丙締基復(fù)合材料薄膜，其由生物基乙締的聚合物制造。 在W下的公開內(nèi)容中，密度應(yīng)當(dāng)被理解為Wg/cm3測(cè)量。
[0023] 本公開內(nèi)容設(shè)及復(fù)合材料薄膜結(jié)構(gòu)，其由乙締基或丙締基復(fù)合材料薄膜結(jié)構(gòu)提 供，該復(fù)合材料薄膜結(jié)構(gòu)包括高密度聚乙締、聚丙締或其混合物的忍層（A);和層壓至層 (A)的表面的至少一個(gè)表層度）。如在忍層（A)中使用的，高密度聚乙締被限定為具有在大 約0. 94和大約0. 97之間的密度的聚乙締均聚物，或具有在大約0. 94和大約0. 97之間的 密度的乙締/α-締控共聚物。
[0024] 在本發(fā)明預(yù)期的一個(gè)實(shí)施方式中，皿ΡΕ含有痕量的1-下締。具有在大約0. 94和大 約0. 97之間的密度的乙締/α-締控共聚物可W含有按重量計(jì)至多2%的至少一種α-締 控共聚單體、按重量計(jì)至多1%的至少一種α -締控共聚單體、或按重量計(jì)至多0. 5%的至 少一種α-締控共聚單體。合適的α-締控共聚單體包括具有3至18個(gè)碳原子、4至10 個(gè)碳原子、或5至8個(gè)碳原子的線性或支化α-締控。合適的α-締控共聚單體包括丙締、 1-下締、1-戊締、1-己締和4-甲基-1-戊締。
[00巧]在各種實(shí)施方式中，忍層（Α)中使用的高密度聚乙締通過(guò)聚合源于生物基來(lái)源的 乙締，任選地源于石油基來(lái)源的乙締和任選地α-締控制備。使用本領(lǐng)域已知的方法使用 齊格勒-納塔催化劑實(shí)施聚合。生物基乙締可W通過(guò)由丙酸丙酸桿菌發(fā)酵甘薦汁W生產(chǎn)丙 酸，然后對(duì)其進(jìn)行陽(yáng)極電脫簇W生產(chǎn)乙締來(lái)生產(chǎn)，如W0 2011/066634中所公開，其通過(guò)引 用W其全部并入本文。在生產(chǎn)高密度聚乙締的聚合中使用的源于生物基來(lái)源的乙締的量足 W生產(chǎn)高密度聚乙締，其包括至少20%的現(xiàn)代碳、至少30%的現(xiàn)代碳、至少40%的現(xiàn)代碳、 至少50 %的現(xiàn)代碳、至少60 %的現(xiàn)代碳或至少80 %的現(xiàn)代碳。高密度聚乙締可W包括30 % 和107. 5%之間的現(xiàn)代碳。
[0026] 在各種實(shí)施方式中，忍層（Α)中使用的聚丙締通過(guò)聚合源于生物基來(lái)源的丙締和 任選地源于石油基來(lái)源的丙締制備。使用本領(lǐng)域已知的方法使用齊格勒-納塔催化劑實(shí) 施聚合。生物基丙締通過(guò)由下基梭菌發(fā)酵甘薦汁W生產(chǎn)下酸，對(duì)其進(jìn)行陽(yáng)極電脫簇反應(yīng)W 生產(chǎn)丙締來(lái)生產(chǎn)，如在W02011/066634中所公開。在生產(chǎn)聚丙締的聚合中使用的源于生物 基來(lái)源的丙締的量足W生產(chǎn)聚丙締，其包括至少20%的現(xiàn)代碳、至少30%的現(xiàn)代碳、至少 40 %的現(xiàn)代碳、至少50 %的現(xiàn)代碳、至少60 %的現(xiàn)代碳或至少80 %的現(xiàn)代碳。聚丙締可W 包括在30%和107. 5%之間的現(xiàn)代碳。
[0027] 表層做包括線性低密度聚乙締、低密度聚乙締、乙締和醋酸乙締醋巧VA)的共聚 物、或其混合物的層。在某些實(shí)施方式中，忍層（Α)包括按重量計(jì)20%至100%的高密度聚 乙締、聚丙締或其混合物；和按重量計(jì)0%至80%的線性低密度聚乙締、低密度聚乙締、EVA 或其混合物。
[0028] 在層（A)和/或做中使用的線性低密度聚乙締可W是乙締和至少一個(gè) Cg-Ci。α-締控共聚單體--例如，丙締、1-下締、1-戊締、1-己締或4-甲基-1-戊締--的 無(wú)規(guī)共聚物，其具有大約0. 90g/cm3和0. 94g/cm3之間的密度。線性低密度聚乙締可W是密 度在0. 925和0. 94之間，含有至多2%的共聚單體的聚合物；密度在0. 915和0. 925之間， 含有2. 5 %至3. 5 %的共聚單體的聚合物；或者密度小于0. 915,含有>4%的共聚單體的聚 合物。在各種實(shí)施方式中，線性低密度聚乙締可W是使用單中屯、催化劑制備的聚合物，其具 有小于0. 912的密度并且含有>25%的共聚單體。在各種實(shí)施方式中，共聚單體