Биологически разлагаемая оболочка
BIODEGRADABLE SHELL

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%.
3
2
3
2
3
2
3
2
[0038] В некоторых вариантах исполнения изобретения кислородопроницаемость биоразлагаемого листового материала ниже 8500 см/м/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 100-130 см/м/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 100-1000 см/м/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 1000-2000 см/м/24 ч.
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 2000-3000 см/м/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 3000-4000 см/м/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 4000-5000 см/м/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 5000-6000 см/м/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 6000-7000 см/м/24 ч. В последующих вариантах кислородопроницаемость колеблется в диапазоне 7000-8000 см/м/24 ч.
2
2
2
2
2
[0039] В некоторых вариантах исполнения изобретения водопаропроницаемость биоразлагаемого листового материала ниже 30 г/м/день. В последующих вариантах водопаропроницаемость составила менее 20 г/м/день. В последующих вариантах водопаропроницаемость колеблется в диапазоне 15-20 г/м/день. В последующих вариантах водопаропроницаемость колеблется в диапазоне 20-25 г/м/день. В последующих вариантах водопаропроницаемость колеблется в диапазоне 25-30 г/м/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, измельченные полимерные материалы, материалы на основе агара, гранулы нативного крахмала, прежелатинизированный и сухой крахмал, расширяющиеся частицы, а также их сочетания. Органические наполнители также могут включать один или более подходящих синтетических полимеров.
[0066] К пластичной смеси можно добавлять волокна для увеличения пластичности, эластичности, сгибаемости, сцепляемости, тягучести, деформирования, прочности, энергии разрушения, а также предельной прочности при изгибе и растяжении листовых материалов и изделий, которые будут из него изготовлены. В полимерные смеси можно добавлять органические волокна, встречающиеся в природе, такие как: волокна целлюлозы из древесины, листьев и стеблей растений. Также можно использовать неорганические волокна из стекла, графита, кремнезема, керамики, минеральной ваты или металлических материалов. Предпочтительно использовать вату, древесные волокна (как мягких, так и твердых пород, например южных твердых пород и южной сосны), лен, абаку, сизаль, рами, коноплю и багассу, т.к. они легко разлагаются в нормальных условиях.
Во многих случаях можно использовать даже волокна переработанной бумаги, т.к. это очень дешевый и распространенный материал. К волокнам можно отнести одну или несколько нитей, ткани, сети или маты, которые можно со-экструдировать или каким-либо другим образом вмешать или вкрапить в полимерные смеси данного изобретения.
[0067] В последующих вариантах исполнения можно добавить пластификаторы, чтоб придать материалу необходимую мягкость или тягучесть или облегчить процесс обработки, например экструзию. Пластификаторы, которые по выбору можно использовать в соответствии с технологией данного изобретения включают, но не ограничиваются такими, как: соевое или касторовое масло, TWEEN 20, TWEEN 40, TWEEN 60, TWEEN 80, TWEEN 85, сорбитан монолаурат, сорбитан моноолеат, сорбитан монопальмитат, сорбитан триолеат, сорбитан моностеарат, ПЭГ, производные от ПЭГ, N,N-3mrteH бис-стеарамид, N,N-3mneH бис-олеамид, полимерные пластификаторы такие как поли (1,6-гексаметилен адипат), и другие совместимые полимеры с низкой молекулярной массой.
[0068] В некоторых исполнениях в строении биоразлагаемого листового материала можно использовать также смазочные вещества, такие как соли жирных кислот, напр., магний стеарат.
[0069] В дополнительных вариантах исполнения биоразлагаемый листовой материал можно тиснить, гофрировать, выстегивать или каким-либо другим образом придавать ему текстуру для улучшения его физических свойств.
[0070] Биоразлагаемый листовой материал данного изобретения состоит ил любого необходимого количества слоев. В одном варианте биоразлагаемый листовой материал включает только один слой. В другом варианте исполнения он включает два слоя. В другом варианте исполнения биоразлагаемый листовой материал данного изобретения включает три слоя. В другом варианте исполнения биоразлагаемый листовой материал данного изобретения включает четыре слоя. В другом варианте исполнения биоразлагаемый листовой материал данного изобретения включает пять слоев.
[0071] В соответствии с некоторыми вариантами исполнения биоразлагаемый листовой материал данного изобретения может быть любой толщины. В некоторых вариантах исполнения толщина слоев колеблется в диапазоне 20-300 микрон (мкм). Измеренная толщина обычно бывает на 10-100% больше, чем расчетная толщина, если листовой материал изготовлен из смеси с относительно высокой концентрацией частиц дисперсного наполнителя, которые могут виднеться на поверхности листа. Это явление проявляется особенно четко в случае использования значительного количества частиц наполнителя с диаметром частицы более толщины полимерной матрицы.
[0072] В соответствии с некоторыми вариантами исполнения толщина однослойного листового материала составляет приблизительно 40-60 мкм. В соответствии с некоторыми вариантами исполнения толщина однослойного листового материала составляет приблизительно 50 мкм. В соответствии с некоторыми вариантами исполнения толщина трехслойного листового материала составляет приблизительно 90-110 мкм. В соответствии с некоторыми вариантами исполнения толщина трехслойного листового материала составляет приблизительно 100 мкм. В соответствии с некоторыми вариантами исполнения биоразлагаемый листовой материал данного изобретения обладает низкой мутностью.
[0073] Биоразлагаемый листовой материал данного изобретения можно изготовить при помощи любых соответствующих средств.
В соответствии с определенными вариантами исполнения биоразлагаемые полимеры можно экструдировать (при помощи методов моно или со-экструзии), выдувать, лить или каким-либо другим способом формировать из них листовой материал для использования в разнообразных видах упаковочных материалов, или отливать из них профилированные изделия. В некоторых вариантах исполнения для изготовления биоразлагаемого листового материала данного изобретения подходят аппараты для смешивания, экструзии, выдувки, литься под давлением и выдувного формования, которые обычно используются для работы с термопластиком.
В одном из вариантов исполнения данного изобретения из листового материала можно выдувать различные формы, например, бутылки. В одном из вариантов исполнения данного изобретения биоразлагаемый листовой материал можно изготовить методом сочетания необработанных биополимеров и возможных добавок путем пропускания листа через плоскощелевой экструдер. После изготовления листового материала в некоторых вариантах исполнения следует обработка термосваркой для соединения двух частей одного куска листа или двух отдельных кусков при изготовлении пакетов, мешков и т.д.
В соответствии с некоторыми вариантами исполнения биоразлагаемый листовой материал покрывается различными подходящими покрытиями, но с таким условием, чтоб конечный продукт оставался биоразлагаемым.
[0074] В последующих исполнениях однослойный биоразлагаемый листовой материал данного изобретения содержит приблизительно 20% в/в PLA и приблизительно 80% в/в PBS. В последующих исполнениях биоразлагаемый листовой материал данного изобретения содержит приблизительно 20% в/в PLA, приблизительно 40% в/в PBS и приблизительно 40% в/в углеволокна novamont. В последующих исполнениях биоразлагаемый листовой материал данного изобретения содержит приблизительно 33% в/в PLA, приблизительно 33% в/в PBS и приблизительно 33% в/в Ecoflex.
[0075] В последующих исполнениях однослойный биоразлагаемый листовой материал данного изобретения состоит из приблизительно 20% в/в PLA и приблизительно 80% в/в PBS. В последующих исполнениях биоразлагаемый листовой материал данного изобретения состоит из приблизительно 20% в/в PLA, приблизительно 40% в/в PBS и приблизительно 40% в/в углеволокна novamont. В последующих исполнениях биоразлагаемый листовой материал данного изобретения состоит из приблизительно 33% в/в PL А, приблизительно 33% в/в PBS и приблизительно 33% в/в Ecoflex.
[0076] В последующих исполнениях многослойный биоразлагаемый листовой материал данного изобретения включает три следующих слоя, где слой 2 находится между слоями 1 и 3 таким образом, что слои 1 и 3 находятся с внешней стороны листа и непосредственно контактируют с внешней средой, а слой 2 находится между ними:
Слой 1: включает приблизительно 33,3% в/в PLA, 33,3% в/в PBS и 33,3% в/в Ecoflex;
Слой 2: включает приблизительно 100% в/в РНА; и
Слой 3: включает приблизительно 33,3% в/в PLA, 33,3% в/в PBS и 33,3% в/в Ecoflex.
[0077] В последующих исполнениях многослойный биоразлагаемый листовой материал данного изобретения включает три следующих слоя:
Слой 1: включает приблизительно 33,3% в/в PLA, 33,3% в/в PBSA и 33,3% в/в РВАТ;
Слой 2: включает приблизительно 100% в/в РВАТ; и
Слой 3: включает приблизительно 33,3% в/в PLA, 33,3% в/в PBSA и 33,3% в/в РВАТ.
[0078] В последующих исполнениях многослойный биоразлагаемый листовой материал данного изобретения содержит три следующих слоя:
Слой 1: содержит приблизительно 33,3% в/в PLA, 33,3% в/в PBS и 33,3% в/в Ecoflex;
Слой 2: содержит приблизительно 100% в/в РНА; и
Слой 3: содержит приблизительно 33,3% в/в PLA, 33,3% в/в PBS и 33,3% в/в Ecoflex.
[0079] В последующих исполнениях многослойный биоразлагаемый листовой материал данного изобретения содержит три следующих слоя:
Слой 1: содержит приблизительно 33,3% в/в PLA, 33,3% в/в PBSA и 33,3% в/в РВАТ;
Слой 2: содержит приблизительно 100% в/в РВАТ; и
Слой 3: содержит приблизительно 33,3% в/в PLA, 33,3% в/в PBSA и 33,3% в/в РВАТ.
[0080] В последующих вариантах исполнения однослойный биоразлагаемый листовой материал состоит из приблизительно 75% в/в PBSA и приблизительно 25% в/в PLA.
В некоторых вариантах исполнения многослойный биоразлагаемый листовой материал данного изобретения состоит из следующих трех, пяти или более слоев. В некоторых вариантах внешние слои состоят из приблизительно 25% в/в PLA и приблизительно 75% в/в PBSA. В некоторых вариантах добавлен слой PVOH в качества среднего слоя между слоями биоразлагаемых полимеров и какими-либо нанокомпозитными слоями. В соответствии с некоторыми вариантами исполнения в строение листового материала включен минимум один внутренний слой, состоящий из 100% биоразлагаемых полимеров, напр. PBSA. В соответствии с некоторыми вариантами исполнения биоразлагаемый листовой материал включает минимум один внутренний слой, состоящий из PBSA и приблизительно 10-15% в/в наноглин. В соответствии с некоторыми вариантами исполнения биоразлагаемый листовой материал включает минимум один внутренний слой, состоящий из PBSA и приблизительно 5-10% в/в наноглин.
В соответствии с некоторыми вариантами исполнения биоразлагаемый листовой материал включает минимум один внутренний слой, состоящий из PBSA и приблизительно 0-5% в/в наноглин. В соответствии с некоторыми вариантами исполнения биоразлагаемый листовой материал включает минимум один внутренний слой, состоящий из PBSA и приблизительно 15-20% в/в наноглин. В соответствии с некоторыми вариантами исполнения биоразлагаемый листовой материал включает минимум один внутренний слой, состоящий из PBSA и приблизительно 20-25% в/в наноглин.
В последующих вариантах исполнения PBSA можно заменить любой подходящей биоразлагаемой полимерной смесью. В последующих вариантах многослойный биоразлагаемый листовой материал данного изобретения состоит из следующих трех слоев:
Слой 1: состоит из приблизительно 25% в/в PLA и приблизительно 75% в/в PBSA;
Слой 2: состоит из приблизительно 100% в/в PBSA; и
Слой 3: состоит из приблизительно 25% в/в PLA и приблизительно 75% в/в PBSA.
[0081] В последующих вариантах многослойный биоразлагаемый листовой материал данного изобретения состоит из следующих трех слоев:
Слой 1: состоит из приблизительно 75% в/в PLA и приблизительно 25% в/в PBSA;
Слой 2: состоит из приблизительно 100% в/в PBSA; и
Слой 3: состоит из приблизительно 75% в/в PLA и приблизительно 25% в/в PBSA.
[0082] В одном из вариантов толщина всех трех слоев одинакова.
[0083] В последующих вариантах многослойный биоразлагаемый листовой материал данного изобретения состоит из следующих пяти слоев:
Слой 1: состоит из приблизительно 25% в/в PLA и приблизительно 75% в/в PBSA;
Слой 2: состоит из приблизительно 100% в/в PBSA;
Слой 3: состоит из приблизительно 100% в/в PVOH;
Слой 4: состоит из приблизительно 100% в/в PBSA; и
Слой 5: состоит из приблизительно 25% в/в PLA и приблизительно 75% в/в PBSA.
[0084] В одном из вариантов толщина слоев 1 и 5 составляет приблизительно 30% общей толщины листа, а толщина слоев 2 и 4 составляет приблизительно 15% общей толщины листа, а толщина слоя 3 - приблизительно 10% толщины листа.
[0085] В последующих вариантах исполнения многослойный биоразлагаемый листовой материал данного изобретения состоит из следующих пяти слоев:
Слой 1: состоит из приблизительно 25% в/в PLA и приблизительно 75% в/в PBSA;
Слой 2: состоит из приблизительно 90-85% в/в PBSA и приблизительно 10-15% в/в наноглин;
Слой 3: состоит из приблизительно 100% в/в PVOH;
Слой 4: состоит из приблизительно 90-85% в/в PBSA и приблизительно 10-15% в/в наноглин; и
Слой 5: состоит из приблизительно 25% в/в PLA и приблизительно 75% в/в PBSA.
[0086] Хотя в данном документе приведены примеры однослойных, трехслойных и пятислойных вариантов листовых материалов, варианты исполнения данного изобретения направлены на изготовление биоразлагаемого листового материала с любым возможным количеством слоев.
[0087] В соответствии с другим вариантом осуществления биоразлагаемые смеси данного изобретения подходят для литья под давлением. Литье под давлением, в соответствии с данным изобретением, используется для изготовления какой-либо формы, включая средства для излива жидкости из питьевой тары, такие как горлышко, соломинка, отверстие с крышкой и т.д. Физические и механические свойства литого под давлением биоразлагаемого материала, в соответствии с данным изобретением, описаны далее:
[0088] В некоторых вариантах исполнения изобретения, биоразлагаемая смесь, которая выливается под давлением, изготавливается из 75% PBSA и 25% PLA. Физические и механические свойства данной смеси описаны далее:
[0089] Биоразлагаемый листовой материал данного изобретения может использоваться для любой задачи в которой требуется листовой материал такого типа. В соответствии с одним из вариантов биоразлагаемый листовой материал использовался для изготовления тары для жидкостей типа воды, напитков и других жидких пищевых продуктов.
[0090] В соответствии с одним из вариантов исполнения данного изобретения, можно создать разъемную упаковку тары для напитков, которая будет включать несколько видов тары различного объема, изготовленных общим блоком, где каждую отдельную емкость при желании можно просто оторвать от общей упаковки. Такие блоки можно изготовить из биоразлагаемого материала.
В одном варианте подобная упаковка была изготовлена из описанного в данном документе биоразлагаемого листового материала. В соответствии с одним из вариантов, такие предметы тары были прикреплены друг к другу бок-о-бок. В другом варианте, они были соединены таким образом, что дно одной емкости тары крепилось к верхней части другой.
В еще одном варианте исполнения общий блок тары данного изобретения включал много различных емкостей, каждая из которых может быть другой формы и объема. В последующих вариантах в упаковке тары было минимум две емкости разного объема. В одном из вариантов минимум одна емкость в упаковке была асимметричной формы. В последующих вариантах более одной емкости тары в упаковке были асимметричной формы.
[0091] Каждая емкость тары (например, пакет, бурдюк или любой другой вид преимущественно гибкой тары) состоит из двух листов гибкого и достаточно водонепроницаемого биоразлагаемого материала из описанных в данном документе биоразлагаемых составов. В одном из вариантов исполнения биоразлагаемые листы обрабатывали термосваркой вдоль определенных линий для создания отдельных емкостей тары, разделенных при помощи нанесения перфорации, что позволит физически отсоединить одну емкость тары от другой.
В некоторых вариантах перфорация была нанесена таким образом, чтобы позволить формировать емкости тары с разным объемом, который будет соответствовать потребностям и привычкам каждого конкретного члена семьи. В одном из вариантов перфорация была нанесена таким образом, чтоб между двумя емкостями тары после разделения не оставалось лишнего материала, т.е. не было бесполезных остатков, которые не являются частью тары сами по себе.
[0092] Большое количество емкостей тары, соединенных между собой, в данном документе называется блоком. Блок данного изобретения включает любое количество емкостей тары, из которых какое-либо количество емкостей может быть другой формы и/или объема. В соответствии с одним из вариантов исполнения, объем каждой отдельной емкости тары составляет 100-500 мл. В другом варианте объем отдельных емкостей тары составлял 200-350 мл. В одном из вариантов минимум одна емкость тары имела треугольную форму. В другом варианте минимум одна емкость тары имела пирамидальную форму.
[0093] В одном из вариантов исполнения в блоке есть держатель - для более эффективного хранения (см., напр., Рис. 6A-D и 7A-D). В одном из вариантов такой держатель оформлен в виде круглой дырки в блоке. В соответствии с данным изобретением, каждая емкость тары имеет отделение для хранения жидкостей и средства для излива жидкости из тары. К средствам для излива жидкостей из тары относится соломинка (см., напр., Рис. 1, 2А-С, 6A-D и 7A-D), канал (см., напр., Рис. 3А-Е), горлышко, отверстие с крышкой (см., напр., Рис. 3F и 4А), отверстие с затычкой и свертываемую деталь, которая при развороте создает отверстие, через которое жидкости могут вытекать из отделения (см., напр., Рис. 5А и 5В). В соответствии с некоторыми вариантами исполнения, в отделении для жидкости изначально нет отверстия, но его можно создать при помощи смещения другого элемента, например, крышки, присоединенной к отделению.
[0094] В некоторых вариантах исполнения каждая емкость тары имеет отделение для хранения жидкости и соломинку. В одном варианте эта соломинка герметично зажата между стенками отделения таким образом, что разделяется на два сегмента, один из которых находится внутри отделения, а другой - снаружи. В последующих вариантах каждый предмет тары имеет специальную деталь для герметизации внешнего сегмента соломинки, которая также герметично зажата между стенками этой специальной закрывающей детали. В некоторых вариантах между закрывающей деталью и отделением для жидкости нанесена перфорация, что позволяет оторвать закрывающую деталь и открыть внешний сегмент соломинки.
[0095] В одном из вариантов исполнения данного изобретения соломинка включает две противоположные детали, расположенные между внешним и внутренним сегментами соломинки. Эти детали присоединены к биоразлагаемому листовому материалу тары, например, путем их закрепления между двумя стенками при помощи термосварки, что обеспечивает неподвижность соломинки и не допускает образования протечек вокруг нее. В одном исполнении эти детали сужены для облегчения их крепления к предмету тары.
[0096] В последующих вариантах емкость тары имеет отделение для хранения жидкости и канал, через который жидкость можно слить из отделения. В одном из исполнений этот канал был сформирован непосредственно из стенок отделения. В одном из вариантов этот канал был запаян на конце, например, при помощи термосварки, и имел линию перфорации, которая облегчает открытие канала и излива жидкости из отделения при необходимости. В одном варианте этот канал можно свернуть, если он не используется. В последующем варианте канал можно прикрепить к боковой стороне отделения для хранения жидкости, если он не используется.
[0097] В соответствии с изобретением емкости тары присоединены друг к другу в любом подходящем для этого месте на каждом предмете тары. В одном из вариантов емкости тары соединены друг с другом бок-о-бок, а отверстие каждой емкости расположено в любом подходящем направлении. В одном варианте отверстие каждой емкости тары находится либо сверху, либо снизу, а сами они соединены друг с другом бок-о-бок.
В одном исполнении стороны с отверстием в таре чередуются, например, в первой емкости отверстие находится сверху (или снизу), а во второй - снизу (или сверху). В последующих исполнениях, можно разместить любое количество отверстий сбоку, спереди или сзади емкости тары. В соответствии с данным изобретением к каждому подобному отверстию может прилагаться соломинка, как уже было описано выше.
[0098] В другом варианте биоразлагаемый листовой материал использовался для изготовления пакетов большего объема, для того, чтоб заменять ими большие пластиковые бутылки от оборудования для разлива очищенной воды. В таком случае у такого пакета должно быть горлышко, которое будет в точности подходить соответствующему отверстию оборудования. В пакете есть держатели для подвешивания пакета в таком положении, чтоб горлышко находилось снизу, а вода вытекала из пакета самотеком.
В одном из вариантов исполнения перед использованием горлышко закрывалось гибким материалом, который может быть проколот при помощи специального наконечника в отверстии оборудования. В другом случае, пакет можно соединять с адаптером, который будет фиксировать пакет, подводить его к прокалывающему наконечнику и удерживать на месте, пока он не опустеет.
[0099] Рис. 1 отображает конструкцию примера блока емкостей тары (также упомянутых в данном документе, как пакеты) различного объема, изготовленных в виде элементов, прикрепленных друг к другу бок-о-бок в общем блоке, где каждую отдельную емкость при необходимости можно оторвать от общего блока. Блок 10 может включать множество пакетов разного объема (в случае данного примера - 200, 250, 300 и 350 мл), таким образом, что весь блок будет ограничен габаритами 20×30 см. Каждый пакет отделен от соседних пакетов изогнутой линией перфорации, что обеспечит оптимальное разделение площади между разными пакетами. Каждый отдельный пакет может быть промаркирован с указанием его объема и содержимого, например, пакет 101.
[00100] На Рис. 2А изображен вид отдельного пакета, в соответствии с определенным вариантом исполнения. Пакет 101, оторванный от общего блока 10, включает отделение 102 для хранения жидкости, внутренний сегмент соломинки 103, которая герметично зажата между стенками отделения 102 и закрывающей деталью 104 для закрытия внешнего сегмента соломинки 103, который также герметично зажат между стенками закрывающей детали 104. Линия перфорации 105 нанесена между закрывающим элементом 104 и отделением 102.
[00101] Пользователь может оторвать закрывающий элемент 104 вдоль линии перфорации 105 и отделить закрывающий элемент 104 от внешнего сегмента соломинки 103, как изображено на Рис. 2В. Это позволяет пользователю пить жидкость через внешний элемент соломинки 103, как изображено на Рис. 2С.
[00102] На Рис. 2D изображен вид внутреннего сегмента соломинки, в соответствии с вариантом исполнения данного изобретения. Сегмент соломинки 103 имеет две противоположные детали 103а и 103b, выступающие наружу для их присоединения к (зажатия между) биоразлагаемым водонепроницаемым стенкам отделения для жидкости.
[00103] На Рис. 2Е изображено поперечное сечение запаянного внутреннего сегмента соломинки, в соответствии с вариантом исполнения данного изобретения. Две противоположных детали 103а и 103b зажаты между двумя противоположными биоразлагаемыми водонепроницаемыми листами пленки 200 таким образом, чтоб обеспечить давление уплотнения и, вследствие этого, обеспечить неподвижность соломинки и исключить возможность протечек вокруг нее.
[00104] На Рис. 3А изображен блок из шести пакетов, в соответствии с одним вариантом исполнения. При необходимости каждый пакет 300 можно оторвать от общего блока 30 вдоль соответствующей линии перфорации 105. Отделение для хранения жидкости 301 каждого отдельного пакета 300 заканчивается плоским каналом 302 с закрывающим элементом 303 с наружной стороны, как изображено на Рис. 3В (вид спереди). Перед использованием плоский канал 302 нужно согнуть (напр., в форме U), а закрывающий элемент 303 прикрепить к боковой стенке пакета 300 (вид сбоку). Линия перфорации 105 может быть нанесена по всей длине или только частично.
[00105] Когда пользователь захочет попить, сначала он должен открепить закрывающий элемент 303 от боковой стенки и выпрямить плоский канал 302, как изображено на Рис. 3С. Потом он должен оторвать закрывающий элемент 303 вдоль линии перфорации 105 от наружного конца плоского канала 302, таким образом, нарушая герметизацию и открывая наружный конец и формируя сегмент соломинки, как изображено на Рис. 3D. Теперь пользователь может пить жидкость через наружный конец канала, как изображено на Рис. 3Е. Сегмент соломинки и закрывающий элемент 303 могут быть изготовлены из того же биоразлагаемого материала, что и сам пакет.
[00106] На Рис. 3F изображен блок из нескольких емкостей тары, изготовленных в виде элементов, прикрепленных друг к другу бок-о-бок в общем блоке с поочередным расположением отверстий снизу и сверху. Как видно на Рис. 3F - отдельные емкости тары крепятся друг к другу только средней частью.
[00107] На Рис. 4А изображен вид отдельного пакета в соответствии с определенным вариантом исполнения. Пакет 400 состоит из закрывающегося отделения 401 для хранения жидкости, который заканчивается плоской поверхностью 402, от которой наружу ведет канальный сегмент 403.
Ближний конец канального сегмента 103 заканчивается закрывающим диском (не изображен), который является частью плоской поверхности 402. В закрывающем диске также есть несколько выемок для выступов колпачка. Этот диск прикреплен к концам канального сегмента 403 при помощи относительно тонкого слоя, который герметизирует отделение 401, но который можно пробить вращательным срезывающим усилием. Срезывающее усилие следует применить на верхушку колпачка 404, в котором есть несколько выступов 405.
Эти выступы 405 созданы для того, чтоб заходить в ниши таким образом, чтобы когда канальный сегмент 403 закрыт колпачком, выступы 405 заходили в ниши закрывающего диска и плотно прилегали к ним (например, при помощи однонаправленного эластического соединения). В соответствии с данным исполнением, когда пользователь захочет попить, он должен будет повернуть колпачок 404, пробить тонкий слой и отсоединить закрывающий диск от концов канального сегмента 403.
В данном случае герметизирующий слой пробивается, и пользователь снимает колпачок вместе с закрывающим диском, который теперь уже будет прикреплен к колпачку. Теперь пользователь сможет пить жидкость через канальный сегмент 403, как изображено на Рис. 4В. В другом случае, отделение для жидкости можно открыть, поместив колпачок посередине боковой стенки, как показано на Рис. 4С. В этом случае пакет можно положить на любую плоскую поверхность.
В обоих вариантах колпачок можно использовать заново (завинчивать) для закрытия канального сегмента 403.
[00108] На Рис. 4D изображено поперечное сечение устройства колпачка. В этом варианте колпачок 406 накручивается на верхнюю часть канального сегмента 403, который соединен термосваркой с концами биоразлагаемой водонепроницаемой пленки 407 для получения водонепроницаемого соединения.
[00109] На Рис. 5А и 5В изображен вид отдельного пакета с соломинкой на шарнире, в соответствии с еще одним вариантом исполнения данного изобретения. Пакет 500 включает жесткую арочную деталь, которая прикреплена к концу пакета 500. Арочная деталь 501 имеет продолговатый желоб 502 для помещения жесткой складной соломинки 503 на шарнире, в которой есть канал для проведения жидкости. В конце арочной детали 501 также есть сферический клапан (не показан) с отводом в полость пакета. Этот сферический клапан также используется в качестве шарнира, вокруг которого вращается соломинка 503. Когда пакет не используется, соломинка 503 лежит в желобе 502 (как изображено на Рис. 5А), а ее канал не соединен с отводом в сферическом клапане. В таком положении пакет герметично закрыт. Если поднять соломинку 503 в вертикальное положение (как изображено на Рис. 5В), канал соединяется с отверстием в сферическом клапане и пользователь может пить жидкость из пакета через соломинку 503. Закрыть пакет после использования можно, сложив соломинку 503 обратно в желоб. Также можно добавить герметизирующую пленку в верхнем конце отверстия, чтоб улучшить уровень герметизации до использования, и добавить на соломинку 503 острый конец для прокалывания таким образом, чтобы герметизирующая пленка прокалывалась этим кончиком, если поднять соломинку в вертикальное положение.
[00110] На Рис. 6А, 6В, 6С и 6D изображен блок из четырех закрытых емкостей тары. На Рис. 6А изображен блок из четырех емкостей тары, отделенных друг от друга линиями перфорации. Далее, как видно на Рис. 6А, у каждой емкости тары сверху есть соломинка (на данном рисунке в закрытом виде) и отверстие в дне, за которое этот пакет можно подвесить на крючок, веревку или бечевку и т.д.
На Рис. 6В изображен вид на блок спереди, на Рис. 6С - вид сбоку, а на Рис. 6D - вид сверху.
[00111] На Рис. 7А, 7В и 7С изображен тот же блок, что и на Рис. 6A-D; но на Рис. 7A-D все емкости тары открыты, сверху каждой емкости видна соломинка.
Детальнее, Рис. 7А - это вид блока, Рис. 7В - вид на блок спереди, Рис. 7С - вид сбоку, а Рис. 7D - вид сверху.
[00112] В другом варианте исполнения, биоразлагаемый листовой материал изготовлен из двух слоев. Первый слой - это внутренний слой, изготовленный из PLA толщиной 10-50 мкм, который контактирует с жидкостью. Второй слой - это внешний слой, изготовленный из крахмала толщиной 50-150 мкм, который контактирует с воздухом.
Оба слоя соединены вместе при помощи клейкого слоя, вес которого составляет менее 1% общего веса двух слоев. Эта комбинация уникальна ввиду того, что листовой материал является достаточно водонепроницаемым для удерживания жидкостей, но одновременно является достаточно гибким, что позволяет обеспечить эффективное и удобное изготовление пакетов.
[00113] В другом варианте биоразлагаемый листовой материал, который является очень гибким, прозрачным и подходит для жидкостей, изготовлен из полимолочной кислоты (PLA) смешанной с дополнительными биоразлагаемыми полиэфирами, такими как: полибутилен сукцинат (PBS), полибутилен сукцинат адипат (PBSA), сополимер тетраметиленадипата с терефталатом) (РТАТ), смеси термопластичного крахмала.
[00114] Полимолочные кислоты включают поли(L-молочную кислоту), чьей структурной единицей является L-молочная кислота; поли(D-молочную кислоту), чьей структурной единицей является D-молочная кислота; поли(DL-молочную кислоту), которая является сополимером L-молочной кислоты и D-молочной кислоты; а также любые их сочетания.
[00115] Разнообразные сочетания перечисленных выше полимеров необходимо смешать плавкой при помощи двушнекового экструдера. Полимерные смеси экструдируются в пряди, из которых затем получаются гранулы. Эти гранулы содержат физическую смесь различных использованных полимеров. Затем эти смеси экструдируются в экструдере для отлива или выдувки листовых материалов или пленок. Для увеличения степени защиты этих пленок и листов из вышеописанных материалов можно получить металлизированный пластик при помощи алюминиевой пленки или алюминиевого напыления.
[00116] Различные особенности данного изобретения более детально описаны в последующих Примерах, которые представляют варианты исполнения данного изобретения, но ни в коем случае не должны ограничивать разнообразие целевых применений данного изобретения.
ПРИМЕРЫ
Образец 1
Однослойные биоразлагаемые листовые материалы
[00117] Все образцы однослойного биоразлагаемого листового материала, упоминаемые здесь, составляли в толщину до 50 микрометров.
[00118] Пленка №1: Однослойный биоразлагаемый листовой материал, состоящий в весовом соотношении из 33,3% полимолочной кислоты (PLA), 33,3% полибутилен сукцината (PBS) и 33,3% материала Ecoflex, был изготовлен следующим образом.
А. Стадия экструзии расплава полимера и смешения:
1. 166,7 г полимолочной кислоты (PLA), 166,7 г полибутилен сукцината (PBS) и 166,7 г материала Ecoflex были просушены на протяжении ночи при температуре 50° под действием вакуума;
2. Затем высушенные полимеры были смешаны в сухом виде и помещены внутрь двух винтовых компаундеров PRISM;
3. Далее полимеры экструзивно были расплавлены в компаундере PRISM в соответствии со следующими настройками и параметрами:
i) температурный режим: 170-175-180-185-190°С (температура зажима составляет около 190°С);
ii) Скорость вращения: 250 оборотов в мин;
iii) Давление: 15-25 бар.
Б. Стадия плоскощелевой экструзии:
1. Расплавленный экструдированный материал просушивался всю ночь при температуре 50°С под действием вакуума.
2. Далее материал был помещен внутрь пресса для экструзии Randcastle в соответствии со следующими настройками и параметрами:
i) 170-180-190°С - 180°С (параметры переходника), 185°С (параметры блока питания), 185°С (параметры штамповки и прессования);
ii) Скорость вращения составляла 80 об/мин;
iii) Давление напора составляло 590 бар.
[00119] Полученные в результате измерений данные о физических свойствах Листового материала №1 следующие: напряжение при предельной нагрузке составляет 25 мПа, разрыв при удлинении составляет 415%, тогда как показатель модуля Юнга составляет 679 мПа.
[00120] Листовой материал №2: однослойный биоразлагаемый листовой материал, состоящий в весовом соотношении на 20% из полимолочной кислоты (PLA) и на 80% из полибутилен сукцината (PBS), был изготовлен с проведением такой же процедуры, которая была описана выше для Листового материала №1.
Отличие же состоит в том, что количество полимеров, использованных в данном случае, было другим и составляло 100 г полимолочной кислоты (PLA) и 400 г полибутилен сукцината (PBS). Полученные в результате измерений физические свойства и параметры Листового материала №2 следующие: напряжение при максимальной нагрузке составляет в данном случае 47 мПа, удлинение при разрьюе составляет 731%, а показатель модуля Юнга - 569 мПа.
[00121] Листовой материал №3: однослойный биоразлагаемый листовой материал, состоящий в весовом соотношении на 20% из полимолочной кислоты (PLA), на 40% из полибутилен сукцината (PBS) и на 40% из углеводородного волокна Novamont, был изготовлен с применением той же процедуры, которая была описана выше в отношении Листового материала №1, однако отличие в данном случае состоит в том, что количество использованных полимеров составляет 100 г полимолочной кислоты (PLA), 200 г полибутилен сукцината (PBS) и 200 г углеводородного волокна Novamont. Полученные в результате измерений показатели физических свойств Листового материала №3 следующие: напряжение при максимальной нагрузке составило 33 мПа, удлинение при разрыве составило 579%, а показатель модуля Юнга составил 603 мПа.
[00122] Листовой материал №4: Однослойный биоразлагаемый листовой материал, состоящий в весовом соотношении на 60% из полимолочной кислоты (PLA) и на 40% из полибутилен сукцината (PBS), был изготовлен в результате проведения процедуры, описанной выше для Пленки №1, однако при этом количество используемых полимеров отличалось и составляло 300 г полимолочной кислоты (PLA) и 200 г полибутилен сукцината (PBS). Полученные в результате измерений физические параметры Листового материала №4 следующие: напряжение при максимальной нагрузке составило 40 мПа, удлинение при разрыве составило 240%, а показатель модуля Юнга - 1274 мПа.
[00123] Листовой материал №5: Однослойный биоразлагаемый листовой материал, состоящий в весовом соотношении на 55% из полимолочной кислоты (PLA) и на 45% из полибутилен сукцината (PBS), был подготовлен в рамках той же процедуры, которая была описана выше для Пленки №1. Отличие заключается в другом количестве используемых полимеров. В данном случае было использовано 275 г полимолочной кислоты (PLA) и 225 г полибутилен сукцината (PBS). Полученные в результате измерений показатели физических свойств Листового материала №5 следующие: напряжение при максимальной нагрузке составило 45 мПа, удлинение при разрыве составило 4%, а показатель модуля Юнга находится на уровне 1414 мПа.
[00124] С учетом описанных выше показателей физических свойств биоразлагаемых листовых материалов и согласно результатам данного исследования, листовые материалы №1-3 являются более предпочтительными и эффективными. Далее, как было отмечено выше, несмотря на то, что состав и способ подготовки Листовых материалов №4 и №5 очень схожи, они значительно отличаются по своим физическим свойствам, в особенности это касается показателя удлинения при разрыве.
Таким образом, необходимо проведение большого количества новых экспериментов и исследований с целью достижения показателей физических свойств, максимально приближенных к желаемым параметрам.
Образец 2
Трехслойные биоразлагаемые листовые материалы
[00125] Все описываемые здесь образцы трехслойных биоразлагаемых листовых материалов составляют в толщину до 50 микрометров.
[00126] Листовой материал №6: трехслойный биоразлагаемый листовой материал был изготовлен согласно процедуре, описанной выше для Пленки №1, при этом вес каждого слоя листа составляет треть веса окончательного варианта листового материала. Трехслойный биоразлагаемый листовой материал №6 состоит из следующих слоев:
Слой 1 состоит в весовом соотношении из 33,3% полимолочной кислоты (PLA), 33,3% полибутилен сукцината (PBS) и 33,3% материала Ecoflex.
Слой 2 состоит на 100% из полифосфорной кислоты.
Слой 3 состоит в весовом соотношении на 33,3% из полимолочной кислоты (PLA), на 33,3% из полибутилен сукцината (PBS) и на 33,3% из материала Ecoflex.
Полученные в результате измерений данные о физических свойствах Листового материала №6 следующие: напряжение при максимальной нагрузке составило 20 мПа, показатель удлинения при разрыве составил 558%, а показатель модуля Юнга - 675 мПа.
[00127] Листовой материал №7: трехслойный биоразлагаемый листовой материал был изготовлен в рамках процедуры, описанной выше для Листового материала №1, при этом вес каждого слоя листа составляет треть веса окончательного варианта готового листового материала. Трехслойный биоразлагаемый листовой материал №7 состоит из следующих слоев:
Слой 1 состоит в весовом соотношении на 33,3% из полимолочной кислоты (PLA), на 33,3% из полибутилен сукцинат адипата (PBSA) и на 33,3% из сополимера бутилен адипата и терефталата (РВАТ).
Слой 2 в весовом соотношении состоит на 100% из сополимера бутилен адипата и терефталата (РВАТ).
Слой 3 в весовом соотношении состоит на 33,3% из полимолочной кислоты (PLA), на 33,3% из полибутилен сукцинат адипата (PBSA) и на 33,3% из сополимера бутилен адипата и терефталата (РВАТ).
Показатели физических свойств Листового материала №7, полученные в результате измерений, следующие: напряжение при максимальной нагрузке 30 мПа, удлинение при разрыве составляет 618%, а показатель модуля Юнга составляет, в свою очередь, 391 мПа.
[00128] Листовой материал №8: трехслойный биоразлагаемый листовой материал изготовлен в рамках той же процедуры, которая была описана выше для Листового материала №1, однако здесь мы имеем дело с другими количественными показателями. Так, вес каждого из трех слоев листового материала составляет одну треть от общего веса уже готового биоразлагаемого листового материала. Трехслойный биоразлагаемый листовой материал №8 состоит из следующих слоев:
Слой 1 в весовом соотношении состоит на 100% из полибутилен сукцината (PBS).
Слой 2 состоит в весовом соотношении на 60% из полимолочной кислоты (PLA) и на 40% из полибутилен сукцината (PBS).
Слой 3 в весовом соотношении состоит на 100% из полибутилен сукцината (PBS).
Полученные в результате измерений показатели параметров и физических свойств биоразлагаемого листового материала №8 следующие: показатель напряжения при максимальной нагрузке составил 44 мПа, показатель удлинения при разрыве составил 4,1%, а показатель модуля Юнга - 1374 мПа.
[00129] Листовой материал №9: Трехслойный биоразлагаемый листовой материал был изготовлен, следуя процедуре, описанной выше для Листового материала №1, однако количественные показатели полимеров, использованных для изготовления листа, отличаются. Вес каждого слоя биоразлагаемого листового материала составляет одну треть от общего веса уже готового листа. Трехслойный биоразлагаемый листовой материал №9 состоит из следующих слоев:
Слой 1 в весовом соотношении состоит на 100% из материала Ecoflex.
Слой 2 в весовом соотношении состоит на 50% из полимолочной кислоты (PLA) и на 50% из сополимера бутилен адипата и терефталата (РВАТ).
Слой 3 в весовом соотношении состоит на 100% из материала Ecoflex.
Показатели физических свойств и параметров, полученных в результате измерений, следующие: напряжение при максимальной нагрузке составляет 38 мПа, показатель удлинения при разрыве составляет 559%, а показатель модуля Юнга - 837 мПа.
[00130] Как видно из описанных выше результатов исследования и показателей физических свойств биоразлагаемых листовых материалов, листовые материалы №6-7 могут быть определены как наиболее эффективные и предпочтительные трехслойные биоразлагаемые материалы, согласно результатам данного исследования.
[00131] Во всех биоразлагаемых листовых материалах, свойства которых описаны выше, Слой 2 зажат между Слоем 1 и Слоем 3, так что Слой 1 и Слой 3 находятся фактически снаружи трехслойного биоразлагаемого листового материала и контактируют, таким образом, с окружающей средой и с атмосферой. Слой 2, расположенный между двумя другими слоями, не имеет контактов с атмосферой и окружающей средой.
Образец 3
Физические, механические, термальные и изолирующие свойства однослойных, трехслойных и пятислойных биоразлагаемых материалов
[00132] Листовой материал №10: однослойный биораз латаемый листовой материал, состоящий в весовом соотношении на 25% из полимолочной кислоты (PLA) и на 75% из полибутилен сукцинат адипата (PBSA), был изготовлен в рамках той же процедуры, которая была описана выше для Листового материала №1. Что касается количественных показателей в данном случае, то они составили 125 г полимолочной кислоты (PLA) и 375 г полибутилен сукцинат адипата (PBSA). Полученные в результате измерений показатели физических, механических, термальных и изолирующих свойств данного Листового материала №10 следующие.
Физические свойства
Механические свойства
Термические свойства
Изолирующие свойства
[00133] Листовой материал №11: трехслойный биоразлагаемый листовой материал №11 был изготовлен в рамках процедуры, описанной выше в отношении Листового материала №1, при этом вес каждого из трех слоев листа составил одну треть от общего веса уже готового биоразлагаемого листового материала. Трехслойный Листовой материал №11 состоит из следующих слоев:
Слой 1 в весовом соотношении состоит приблизительно на 25% из полимолочной кислоты (PLA) и на 75% из полибутилен сукцинат адипата (PBSA).
Слой 2 в весовом соотношении состоит на 100% из полибутилен сукцинат адипата (PBSA).
Слой 3 в весовом соотношении состоит на 25% из полимолочной кислоты (PLA) и на 75% из полибутилен сукцинат адипата (PBSA).
[00134] Полученные в результате проведенных измерений показатели физических, механических и изолирующих свойств трехслойного биоразлагаемого листового материала №11 следующие.
Физические свойства
Механические свойства
Изолирующие свойства:
[00135] Листовой материал №12: пятислойный биоразлагаемый листовой материал был подготовлен при помощи процедуры, описанной выше для Листового материала №1, при этом толщина слоев 1 и 5 листа составляет 30% общей толщины листа, толщина Слоев 2 и 4 составляет 15%
от общей толщины готового листа, а толщина Слоя 3 составляет 10% от общей толщины готового листа. Необходимо также отметить, что, несмотря на то, что материалы, из которых состоит лист, обладают фактически одинаковой плотностью, весовой коэффициент практически совпадает с коэффициентом толщины. Пятислойный биоразлагаемый листовой материал №12 состоит из следующих пяти слоев:
Слой 1 в весовом соотношении состоит на 25% из полимолочной кислоты и на 75: из полибутилен сукцинат адипата (PBSA).
Слой 2 в весовом соотношении состоит на 100% из полибутилен сукцинат адипата (PBSA).
Слой 3 в весовом соотношении состоит на 100% из поливинилового спирта (РВОН).
Слой 4 в весовом соотношении состоит на 100% из полибутилен сукцинат адипата (PBSA).
Слой 5 в весовом соотношении состоит на 25% из полимолочной кислоты (PLA) и на 75% из полибутилен сукцинат адипата (PBSA).
[00136] Полученные в результате измерений показатели физических, механических и изолирующих свойства Листового материала №12 следующие.
Физические свойства
Механические свойства
Изолирующие свойства:
[00137] Листовой материал №13: пятислойный биоразлагаемый листовой материал был изготовлен согласно процедуре, описанной выше для Листового материала №1. При этом толщина Слоев 1 и 5 составляет около 30% от общей толщины биоразлагаемого листового материала, толщина Слоев 2 и 4 составляет около 15% от общей толщины, а толщина Слоя 3 составляет около 10%
от общей толщины уже готового листа. Необходимо также отметить, что, так как материалы, из которых состоит лист, обладают практически одинаковой плотностью, весовой коэффициент и коэффициент толщины листа оказываются практически идентичными. Пятислойный биоразлагаемый листовой материал №13 состоит из следующих слоев:
Слой 1 в весовом соотношении состоит из 25% полимолочной кислоты и 75% полибутилен сукцинат адипата (PBSA).
Слой 2 в весовом соотношении состоит из полибутилен сукцинат адипата (PBSA) и включает в себя также около 20% нанокаолина.
Слой 3 в весовом соотношении состоит на 100% из поливинилового спирта.
Слой 4 в весовом соотношении состоит из полибутилен сукцинат адипата (PBSA) и включает в себя также приблизительно 20% нанокаолина.
Слой 5, в свою очередь, в весовом соотношении состоит на 25% ил полимолочной кислоты и на 75% из полибутилен сукцинат адипата (PBSA).
[00138] Изолирующие свойства биоразлагаемого листового материала №13, полученные в результате измерении, следующие.
Изолирующие свойства:
[00139] Как заметно из приведенных выше данных, добавление поливинилового спирта в состав биоразлагаемых листовых материалов понижает показатель водопаропроницаемости, тогда как последующее добавление в состав листа также нанокаолина понижает показатели коэффициента кислородной проницаемости.
Образец 4
Биологическое разложение
[00140] Листовой материал №14: трехслойный биоразлагаемый листовой материал был изготовлен в результате процедуры, описанной выше для Листового материала №1. При этом вес каждого из трех слоев этого листа составляет примерно одну треть от общего веса готового листа.
Слой 1 в весовом соотношении состоит из 75% полимолочной кислоты и 25% полибутилен сукцинат адипата (PBSA).
Слой 2 в весовом соотношении состоит на 100% из полибутилен сукцинат адипата (PBSA).
Слой 3 в весовом соотношении состоит из 75% полимолочной кислоты и 25% полибутилен сукцинат адипата (PBSA).
[00141] Согласно индексу 14855-2 Международной Организации по стандартизации, в качестве исходного материала была использована микрокристаллическая целлюлоза. График, представленный на Изображении 8, демонстрирует процентный уровень разложения Листового материала №14 (колонки N1 и N2) по сравнению с исходными данными (колонки N3 и N4).
Все остальные колонки, кроме уже выше названных колонок N1 и N2 и данных о микрокристаллической целлюлозе, зафиксированных в колонках N3 и N4, были заполнены разложившейся органикой. Во время проведения данного теста температура колонок поддерживалась на уровне 58°С.
[00142] Тогда как многие аспекты данного исследования были детально описаны и проиллюстрированы в данной работе, многие модификации, замены, изменения и эквиваленты станут доступны также и для специалистов среднего уровня. По этой причине, необходимо также понимать, что прилагаемые формулы изобретения (патенты) предполагают раскрытие и объяснение всех подобных модификаций и изменений в духе настоящего изобретения.