專利名稱：具有可降解、可生物降解和/或可漚爛的涂層的封閉袋子的構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及封閉袋子的構(gòu)件(means)的用途。該構(gòu)件包括用生物塑料涂層包覆 的至少一根線材。本發(fā)明進(jìn)一步涉及袋子，優(yōu)選由生物塑料制造、用封閉袋子的封閉構(gòu) 件封閉的袋子。本發(fā)明進(jìn)一步涉及分解所述線材和所述塑料袋的方法。
背景技術(shù)：
生物塑料是衍生于可再生生物物質(zhì)資源例如植物油或淀粉例如玉米淀粉的塑料 形式。由于它們具有生物學(xué)的可生物降解性，因此使用生物塑料對于可棄置物品例如 包裝材料來說特別流行。由可生物降解材料制造的袋子如購物袋或垃圾袋是本領(lǐng)域已知 的。在最初使用之后，它們可分解。對于許多應(yīng)用來說，要求袋子封閉或密封。一般地，這通過使用塑料涂覆的金 屬線材或夾子(常常稱為扎口線)進(jìn)行。這種塑料涂覆的線材或夾子的金屬線材提供所 要求的強(qiáng)度，而塑料涂層提供所要求的腐蝕防護(hù)。配備有擠出聚合物涂層例如聚氯乙烯 或聚酯的鋼線通常是本領(lǐng)域已知的。在使用之后處置產(chǎn)生廢物問題。大多數(shù)聚合物涂層例如聚氯乙烯和聚酯不能降 解或者不能完全降解，和燃燒會導(dǎo)致有毒材料。通常，鋼線會銹蝕掉，但塑料涂層防止 銹蝕發(fā)生。若原樣地扔掉線材，則聚合物和鋼線的分解要花非常長的時間，從而導(dǎo)致許 多長期和有毒的廢物以及對局部環(huán)境的危害。例如在燃燒之前或者當(dāng)回收時，當(dāng)有害材料例如聚合物涂層需要與鋼線分離 時，產(chǎn)生另一問題。這是幾乎不可能采用的繁重工作。這也是工業(yè)上或經(jīng)濟(jì)上不可行 的。由生物塑料制備的塑料涂層顯示出的缺點(diǎn)是剛硬和脆，且它們不可能用于其中 要求回彈性和柔軟性能的應(yīng)用。因此，生物塑料常常與強(qiáng)化彈性性能的其它聚合物或增 塑劑混合，但這也會降低生物降解性和/或可慪爛性。封閉袋子所使用的線材要求特定的彈性性能，以便能耐受線材的扭曲。因此，需要封閉袋子的線材具有與常規(guī)聚合物相同的回彈性能，在使用之后， 可安全、容易和便宜地處置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供包括線材和涂層的封閉袋子的構(gòu)件，其中所述涂層具有與 常規(guī)聚合物相同的回彈性能，但可以問題不大或沒有問題地處置。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供封閉袋子的構(gòu)件，它可降解和或生物降解和/或可 慪爛。本發(fā)明另一目的是提供封閉袋子的構(gòu)件，它兼有在其儲存和使用過程中具有良 好的腐蝕防護(hù)且一旦置于環(huán)境內(nèi)分解時可降解和/或生物降解和/或可慪爛的特征。
塑料涂覆的線材或夾子是封閉或密封袋子的流行的捆綁(binding)構(gòu)件。這種 線材或夾子例如由利用聚合物涂層包覆的一根或多根線材制造。一根或多根線材提供強(qiáng) 度，而涂層防止鋼線芯生銹。這一捆綁構(gòu)件所使用的線材要求高的撓性，因?yàn)樗鰳?gòu)件 需要多次扭結(jié)和解扭結(jié)成不同構(gòu)型且不能斷裂。在第一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供封閉袋子的構(gòu)件的用途。該構(gòu)件包括至少部分 用生物塑料涂層包覆的至少一根線材。該涂層優(yōu)選為封閉涂層，該封閉涂層當(dāng)所述構(gòu)件 在儲存或使用過程中在正常的環(huán)境條件下暴露時為所述線材提供良好的腐蝕防護(hù)，和一 旦所述構(gòu)件暴露于適合分解的環(huán)境時，所述涂層可降解、可生物降解或可慪爛。這意味 著本發(fā)明的構(gòu)件兼有在其儲存過程中和在其用于封閉袋子的使用過程中具有良好的腐蝕 防護(hù)的特征和一旦置于適合分解的環(huán)境時所述構(gòu)件可降解可生物降解或可慪爛的特征。涂層必須在對于線材或夾子來說正常的環(huán)境條件下不能觀察到降解。另外，當(dāng) 在正常環(huán)境條件下暴露時，該涂層為線材提供良好的腐蝕防護(hù)。為了測試線材的耐腐蝕 性，將該線材暴露于40°C的溫度和100%的相對濕度下。在500小時暴露之后，不會觀 察到白色銹或咖啡色銹。本發(fā)明的線材在儲存和用作封閉袋子的線材過程中的腐蝕防護(hù)是由于所述涂層 形成封閉涂層的緣故?！胺忾]”涂層是指完全包覆線材的涂層，S卩100%或基本上100%包覆線材的涂 層。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然可在涂層中存在一些缺陷。封閉袋子的構(gòu)件的正常環(huán)境條件是對于給定的場所來說正常的諸如壓力、溫 度、相對濕度之類的環(huán)境條件。一旦放入適合涂層分解的環(huán)境內(nèi)，在涂層內(nèi)形成孔隙，從而允許所述環(huán)境通過 所述孔隙在鋼上生銹，直到一定時間段之后，涂層完全分解。本發(fā)明“適合涂層分解的環(huán)境”是除了周圍環(huán)境以外的任何環(huán)境。它可以是例 如潮濕環(huán)境、堆肥堆或燃燒烘箱。可在例如75天內(nèi)完成分解。封閉袋子的構(gòu)件包括至少一根線材。封閉袋子的構(gòu)件可能包括多根線材，例如 多根線材彼此平行地布置在一個平面內(nèi)。線材數(shù)目優(yōu)選為1-10，例如1、2或3。原則上，可使用任何撓性線材。優(yōu)選地，線材是鋼線，更優(yōu)選低碳鋼線。碳含 量優(yōu)選低于0.35wt%，例如范圍為0.01-0.20wt%。線材的總組成可以如下所述碳含量 0.06wt%,硅含量 0.166wt%，鉻含量 0.042wt%，銅含量 0.173wt%，錳含量 0.382wt%， 鉬含量0.013wt%，氮含量0.006wt%，鎳含量0.077wt%，磷含量0.007wt%，硫含量 0.013wt%o一根或多根線材的直徑范圍優(yōu)選為0.30-4mm，例如范圍為0.60_1.60mm。鋼線 高度機(jī)械變形。在具體的實(shí)施方案中，扭結(jié)機(jī)械變形的鋼線形式以封閉袋子。在一個實(shí)施方案中，線材例如鋼線用中間金屬涂層包覆。在一個實(shí)施方案中， 所述金屬涂層是銅、銅合金、鋅、鋅合金、鎳、鎳合金、錫或錫合金。涂層包括生物塑料。生物塑料具有大的生態(tài)優(yōu)勢它們衍生于可再生資源和通 過微生物分解，且不會留下任何殘?jiān)虍a(chǎn)生有毒副產(chǎn)物。當(dāng)焚燒或分解時釋放的二氧化 碳被原料產(chǎn)品從大氣中等量吸收。沒有增加二氧化碳，因此沒有溫室氣體排放。而且， 生物塑料的成本使得它在許多應(yīng)用中使用具有競爭性。
術(shù)語“生物塑料”涵蓋衍生自可再生原材料例如淀粉(例如玉米、土豆、木 薯)、纖維素、大豆蛋白質(zhì)、乳酸或任何其它的新一代可生物降解和/或可慪爛的塑料。 生物塑料在生產(chǎn)中不危險，且當(dāng)棄置時在環(huán)境內(nèi)分解為二氧化碳、水和生物物質(zhì)。玉米淀粉是目前制造生物塑料樹脂中使用的主要原材料。均由玉米淀粉制備的 Mater-Bi和PolyActide (PLA)是目前用于生產(chǎn)可慪爛和可生物降解塑料的兩種主要樹脂 (原材料)，且認(rèn)證為可慪爛性滿足國際組織設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。生物塑料領(lǐng)域一直隨著新材料 進(jìn)展，且開發(fā)出新技術(shù)并進(jìn)入市場。在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及任何這種生物塑料 在封閉袋子的線材或夾子的涂層中的用途。在一個特別的實(shí)施方案中，所述生物塑料材料是可生物降解材料。在另一實(shí)施方案中，所述生物塑料材料是可慪爛材料。在本發(fā)明又一實(shí)施方案中，涂覆鋼線的所述生物塑料材料是可降解材料。術(shù)語“可生物降解材料”是在一段時間內(nèi)由于天然存在的微生物例如細(xì)菌、真 菌等的作用而降解的材料。不要求不留下有毒殘?jiān)?，和不要求生物降解所花費(fèi)的時間。 可生物降解材料具有通過生物方式安全和相對快速地分解成自然界的原材料并消失在環(huán) 境內(nèi)的能力。這些產(chǎn)品可以是生物降解到土壤中的固體(也稱為可慪爛)或者生物降解 到水中的液體。可生物降解材料擬當(dāng)暴露于(天然存在的)微生物例如細(xì)菌、真菌等一 段時間內(nèi)分解。術(shù)語“可慪爛材料”是能在堆肥堆中經(jīng)歷生物分解的材料，以便所述 材料在視覺上消失且在與已知的可慪爛材料(例如纖維素)一致的速度下分解成 二氧化碳、水、無機(jī)化合物和生物物質(zhì)且不留下有毒殘?jiān)?American Society for Testing&Materials (ASTM))。為了使材料稱為可慪爛的，需要滿足三個標(biāo)準(zhǔn)a)在與纖維素(紙張)相同的速度下，生物降解或分解成二氧化碳、水、生物物 質(zhì)；b)解體，以便該材料在堆肥內(nèi)消失；和c)生態(tài)毒性，是指生物降解不產(chǎn)生任何有毒材料和堆肥可支持植物生長?！翱山到獠牧稀笔侵富瘜W(xué)結(jié)構(gòu)在特定環(huán)境條件下經(jīng)歷明顯變化從而導(dǎo)致一些性 能喪失的材料。從特定的觀點(diǎn)角度考慮，生物塑料材料的一個實(shí)施方案至少75%、優(yōu)選至少 80%,更優(yōu)選至少85%、仍更優(yōu)選至少90%可降解、可生物降解或可慪爛。在優(yōu)選的實(shí) 施方案中，涂層95%可降解、可生物降解或可慪爛或可降解。聚合物涂層可以例如包括 95%生物塑料和5%強(qiáng)化其它特征例如扭曲或伸長率的其它聚合物。在最優(yōu)選的實(shí)施方案 中，所述生物塑料涂層100%可降解、可生物降解或可慪爛。在一個實(shí)施方案中，所述涂層包含聚丙交酯酸(PLA)。在又一實(shí)施方案中，所述涂層包括生物塑料和常規(guī)聚合物的組合物。在具體的實(shí)施方案中，所述涂層包括不同生物塑料的混合物或組合物。一種生 物塑料材料可具有更加有利的特征例如彈性，而另一種則可慪爛性更大。在又一實(shí)施方案中，生物塑料的所述涂層還包括色母料。在另一實(shí)施方案中，所述涂層可與增塑劑、染料和/或潤滑劑混合。
在一個實(shí)施方案中，所述涂層的伸長率為至少4%，優(yōu)選8%。涂層的厚度可決定分解速度或環(huán)境涂層越厚，分解所花費(fèi)的時間越長。一旦不再需要封閉袋子的構(gòu)件，則可在合適的介質(zhì)內(nèi)進(jìn)行燃燒或分解。可降 解、可生物降解或可慪爛的涂層燃燒且無毒，或者將隨著時間流逝自然分解，和芯線將 銹蝕掉。盡管用可降解、可生物降解或可慪爛的涂層包覆的鋼線受到保護(hù)避免銹蝕，但 可降解、可生物降解或可慪爛的涂層隨著時間流逝分解。這例如通過潮濕環(huán)境例如潮 濕的土壤或堆肥堆來實(shí)現(xiàn)，其中涂層通過微生物分解，且不留下任何殘?jiān)蛴卸镜母碑a(chǎn) 物?？紫秾⒉糠执蜷_，從而鋼線暴露于水和冷凝液下，進(jìn)而生銹。隨著時間進(jìn)一步流 逝，可降解、可生物降解或可慪爛的涂層的分解繼續(xù)，鋼線的銹蝕也同樣繼續(xù)。最后， 可降解、可生物降解或可慪爛的涂層和鋼線分解并消失。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供利用以上所述的封閉袋子的構(gòu)件封閉或密封的袋子。作為袋子，可考慮由薄的撓性膜例如塑料膜或生物塑料膜制造的任何包裝。袋 子例如用于容納和運(yùn)輸食品、廢物、園藝產(chǎn)品等。可采用各種塑料膜制造袋子。各種等 級和類型的聚乙烯是最常見的。當(dāng)需要物理性能時，可使用其它的形式，其中包括層壓 體和共擠出物?？煽紤]幾類袋子例如塑料購物袋，即常常由商店提供為方便購物者的具 有攜帶手柄的開口袋、垃圾袋、撓性的中間體散貨集裝箱(常用于粉末或可流動物的大 型工業(yè)集裝箱)。本發(fā)明特別適合封閉由生物塑料制造的袋子。在它們最初使用之后，袋子可再 利用作為有機(jī)廢物的有機(jī)袋和然后堆肥。當(dāng)這些袋子用本領(lǐng)域已知的封閉袋子的線材即 用塑料涂層包覆的線材封閉時，盡管這些袋子本身可降解、可生物降解或可慪爛，但封 閉袋子的線材不是。另一方面，本發(fā)明的線材可降解、可生物降解或可慪爛，和顯然本 發(fā)明的線材對于用于這類袋子來說是特別重要的。此外，本發(fā)明的線材非常適合封閉含園藝產(chǎn)品的袋子。特別地，若保持園藝產(chǎn) 品的袋子也是由生物塑料制造的話。優(yōu)選地，袋子由至少75%、優(yōu)選至少80%、更優(yōu)選至少85%、仍更優(yōu)選至少 90%,最優(yōu)選至少95%可降解、可生物降解或可慪爛的材料制造。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的袋子由100%可降解、可生物降解或可慪爛的材 料制造。根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供環(huán)境安全地分解利用上述封閉袋子的構(gòu)件封閉的袋 子(任選地與其內(nèi)容物一起)的方法。該方法包括下述步驟a.將包括封閉袋子的構(gòu)件的袋子置于適合袋子和封閉袋子的構(gòu)件分解的環(huán)境 內(nèi)，以便在所述涂層內(nèi)形成孔隙，b.允許所述環(huán)境通過所述孔隙在所述線材例如鋼線上生銹，和c.等待，直到所述涂層和線材例如鋼線完全分解。本發(fā)明“適合涂層分解的環(huán)境”是除了周圍環(huán)境以外的任何環(huán)境。它可以是例 如潮濕環(huán)境、堆肥堆或燃燒烘箱?？衫缭?5天內(nèi)完成分解。


圖1和圖2示出了本發(fā)明封閉袋子的構(gòu)件的兩個實(shí)施方案的截面。圖3示出了包括多個在一個平面內(nèi)平行布置的封閉袋子的構(gòu)件的片材。圖4示出了用本發(fā)明封閉袋子的構(gòu)件封閉的袋子的第一實(shí)施方案。圖5示出了用本發(fā)明封閉袋子的構(gòu)件封閉的袋子的第二實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式圖1示出了本發(fā)明封閉袋子的構(gòu)件10的截面。構(gòu)件10包括用生物塑料涂層14 包覆的鋼線芯12。鋼芯的直徑范圍為0.30-4。涂層的厚度范圍為0.020-0.30mm。圖2示出了封閉袋子的替代構(gòu)件20的截面。構(gòu)件20包括用生物塑料材料24包 覆的鋼線22。生物塑料材料24可作為涂層施涂在線材上或者替代地通過生物塑料膜或一 對生物塑料膜施加。圖3示出了如圖2所示的封閉袋子的單軸取向構(gòu)件20的片材30。撕斷線可撕掉 封閉袋子的構(gòu)件20。圖4示出了用本發(fā)明封閉袋子的構(gòu)件44封閉的袋子42。構(gòu)件44的端部扭曲， 以封閉袋子42。圖5示出了用本發(fā)明封閉袋子的構(gòu)件54封閉的袋子52。實(shí)施例1 用PLA和色母料涂覆的線材用可生物降解聚合物聚丙交酯酸(PLA)(獲自NatureWorks 的PLA2002D)
涂覆線材。PLA衍生于天然存在的植物糖(玉米淀粉)。PLA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為 55-65°C和密度為1.25kg/cm3。除了以上列出的優(yōu)點(diǎn)以外，PLA還具有非常低的毒性。 此外，PLA的印刷性能優(yōu)良且具有大的拉伸強(qiáng)度，這意味著可降低涂層厚度。這些是在 造紙工業(yè)中使用的有利特征。常見的是提供具有不同顏色的線材，以提供額外的編碼或僅僅為了美觀。對 于這一目的來說，可獲得透明和不透明顏色的多種色母料以供與淀粉_共混物生物聚合 物、聚丙交酯酸(PLA)、共聚酯和其它可生物降解、可慪爛或可降解樹脂一起使用。供 IS^W$M^SUKAN0 inPo 1 yOne Corp ?？舍槍?qiáng)化性能例如 denesting、抗靜電、 滑動性、防粘連、紫外阻擋、藍(lán)色色調(diào)和防霧類型的性能，具體添加色母料。現(xiàn)已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，添加色母料到純PLA中大大地改進(jìn)了用于封閉袋子的線 材或夾子的PLA涂覆的線材的機(jī)械性能。正因?yàn)槿绱?，這些聚合物不那么脆和硬，和非 常適合涂覆本發(fā)明線材。 表1列出了 一些試驗(yàn)結(jié)果。純PLA (natufal 2002D)的伸長率為4 %，原樣就足以 施用且在扭結(jié)的封閉袋子的線材的薄涂層上不產(chǎn)生裂紋。在添加2% Bio-RED(色母料) 之后，涂層的性能明顯提高，達(dá)到8%的伸長率。表1
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權(quán)利要求
1.封閉袋子的構(gòu)件的用途，所述構(gòu)件包括至少部分用生物塑料涂層包覆的至少一根 線材，所述涂層為封閉涂層，該封閉涂層在所述構(gòu)件在儲存或使用過程中在正常的環(huán)境 條件下暴露時為所述線材提供腐蝕防護(hù)，和一旦所述構(gòu)件暴露于適合分解的環(huán)境時，所 述涂層可降解、可生物降解或可慪爛。
2.權(quán)利要求1的用途，其中當(dāng)暴露于40°C和100%相對濕度的環(huán)境下500小時期間， 在所述線材上觀察不到白色銹和咖啡色銹。
3.權(quán)利要求1的用途，其中所述線材是金屬線材。
4.權(quán)利要求1或2的用途，其中所述涂層至少75%、優(yōu)選至少80%、更優(yōu)選至少 85%,仍更優(yōu)選至少90%、最優(yōu)選至少95%可降解、可生物降解或可慪爛。
5.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的用途，其中所述構(gòu)件至少75%、優(yōu)選至少80%、更優(yōu)選至 少85%、仍更優(yōu)選至少90%、最優(yōu)選至少95%可降解、可生物降解或可慪爛。
6.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的用途，其中所述涂層100%可降解、可生物降解或可慪爛。
7.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的用途，其中所述涂層包含聚丙交酯酸(PLA)。
8.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的用途，其中所述線材用中間金屬涂層包覆。
9.權(quán)利要求8的用途，其中所述中間金屬涂層是銅、銅合金、鋅、鋅合金、鎳、鎳合 金、錫或錫合金。
10.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的用途，其中所述金屬線材是碳含量低于低碳鋼線。
11.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的用途，其中所述線材高度機(jī)械變形。
12.利用封閉袋子的構(gòu)件封閉或密封的袋子，所述構(gòu)件包括至少部分用生物塑料涂層 包覆的至少一根線材，所述涂層為封閉涂層，該封閉涂層在所述構(gòu)件在儲存或使用過程 中在正常的環(huán)境條件下暴露時為所述線材提供腐蝕防護(hù)，和一旦所述構(gòu)件暴露于適合分 解的環(huán)境時，所述涂層可降解、可生物降解或可慪爛。
13.環(huán)境安全地分解利用封閉袋子的構(gòu)件封閉的袋子及任選的袋子內(nèi)容物的方法，所 述構(gòu)件包括至少部分用生物塑料涂層包覆的至少一根線材，所述涂層為封閉涂層，該封 閉涂層在所述構(gòu)件在儲存或使用過程中在正常的環(huán)境條件下暴露時為所述線材提供腐蝕 防護(hù)，和一旦所述構(gòu)件暴露于適合所述涂層分解的環(huán)境時，所述涂層可降解、可生物降 解或可慪爛，所述方法包括下述步驟a.將包括所述構(gòu)件的所述袋子置于適合所述袋子和所述構(gòu)件分解的環(huán)境內(nèi)，以在所 述涂層內(nèi)形成孔隙，b.允許所述環(huán)境通過所述孔隙在鋼上生銹，和c.等待，直到所述涂層和鋼線完全分解。
全文摘要
本申請涉及封閉袋子、特別是由生物塑料制造的袋子的構(gòu)件。所述封閉袋子的構(gòu)件包括至少部分用生物塑料涂層包覆的至少一根線材。所述涂層為封閉涂層，該封閉涂層當(dāng)所述構(gòu)件在儲存或使用過程中在正常的環(huán)境條件下暴露時為所述線材提供腐蝕防護(hù)，和一旦所述構(gòu)件暴露于適合分解的環(huán)境時，所述涂層可降解、可生物降解或可漚爛。
文檔編號B65D65/46GK102015477SQ200980113925
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月21日
發(fā)明者A·勒普萊, A·格魯波, P·波爾曼 申請人:貝卡爾特公司