可再制漿和可回收的復(fù)合包裝制品及相關(guān)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及可再制漿和可回收的復(fù)合包裝材料和/或成品包裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于零售和運(yùn)輸目的的包裝和包裝材料通常被設(shè)計(jì)得足夠耐用，以使得能夠可靠 地使用材料和保護(hù)包裝物品。由于環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的原因，制漿和再循環(huán)特性是這種包裝和材 料開(kāi)發(fā)中關(guān)鍵的考慮因素。其它重要的考慮因素包括阻隔性能、制造過(guò)程中的熱密封、表面 能以及制造效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明實(shí)施方式具有幾個(gè)特征，其中沒(méi)有單個(gè)特征就能夠產(chǎn)生其期望的特性。在 不限制如后述的權(quán)利要求所表達(dá)的現(xiàn)有實(shí)施方式范圍的前提下，其更突出的特征，現(xiàn)在將 予以簡(jiǎn)述。閱讀了以下論述，尤其是在閱讀了"【具體實(shí)施方式】"部分之后本領(lǐng)域技術(shù)人員將 理解本實(shí)施例的特征如何產(chǎn)生本文中所描述的有益效果。
[0004] 任何或所有的下列方面均可以是本發(fā)明實(shí)施方式的一部分：
[0005] 含礦物層的聚合物基質(zhì)內(nèi)礦物顆粒密度可為約2. 4g/cm3至約4. 9g/cm3。
[0006] 含礦物層的聚合物基質(zhì)內(nèi)礦物顆?？梢园⒎襟w類(lèi)和塊類(lèi)。
[0007] 所述含礦物層的聚合物基質(zhì)中的碳酸鈣顆?？梢杂屑s18-80%顆粒直徑小于6微 米和約33-96 %顆粒直徑小于10μm。
[0008] 含礦物層的聚合物基質(zhì)中的礦物顆粒的硬度可為約2. 0至4. 0莫氏硬度。
[0009] 含礦物層的聚合物基質(zhì)中的礦物顆粒在325目上每個(gè)ASTMD1199的最大百分比 為約 0. 05-0. 5。
[0010] 含礦物層的聚合物基質(zhì)中的礦物顆粒具有約8. 5至約10. 5的pH。
[0011] 含礦物層內(nèi)的聚合物粘接劑具有約0. 908g/cm至約1. 60g/cm的密度。
[0012] 含礦物層內(nèi)的聚合物粘接劑可具有約4g/m2/10min至約16g/m2/10min的物理恪體 流動(dòng)指數(shù)。
[0013] 礦物可以是完全分散在聚合物粘結(jié)劑基質(zhì)內(nèi)。
[0014] 含礦物層內(nèi)的聚合物粘接劑可具有約150, 000至約300, 000 (Mz)的分子量。
[0015] 含礦物層的聚合物含量重量可為約3. 51bs/3msf至約501bs/3msf。
[0016] 含礦物層可具從約1. 8GPa至約4. 5GPa的模量。
[0017] 約40-60%的含礦物層熱膨脹系數(shù)為約1父106丨11八11至約8\10 6丨11八11。
[0018] 含礦物層可以涂層重量約3g/m2至約20g/m2被應(yīng)用于纖維層。
[0019] 含礦物層表面靜摩擦系數(shù)可為約0. 18至約0. 59。
[0020] 含礦物層可以包括結(jié)晶的、半結(jié)晶和無(wú)定形結(jié)構(gòu)的混合物。
[0021 ] 含礦物層內(nèi)的聚合物粘接劑結(jié)晶度可以為約60 %至約85 %。
[0022] 含礦物層可含有從約0. 05 %至約15 %重量比的偶合劑。
[0023] 含礦物層可含有約0. 5%至約10%的塑性體和彈性體，密度為約每ASTMD792 0· 86g/cm3至約 0· 89g/cm3。
[0024] 含礦物層在約59 °C至約110 °C有差示掃描量熱（DSC)熔化峰。
[0025] 該含礦物層的分子量范圍（Mw)為可為約10, 000至約100, 000。
[0026] 約10 %至約70%的含礦物層可以具有約0. 99或更小的支化指數(shù)（g'），在粘接劑 的Z均分子量（Mz)測(cè)得。
[0027] 含礦物層的聚合物粘接劑可具有從約1至約40的全同立構(gòu)鏈長(zhǎng)度。
[0028] 含礦物層的聚合物粘接劑在約180°C至約410°C下具有約1-10000的剪切率。
[0029] 含礦物層可具有約0.51bs/msf到約1751bs/msf的基重。
[0030] 含礦物層的聚合物粘接劑可具有約20%至約60%的無(wú)定形結(jié)構(gòu)和約20 %至約 55 %結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
[0031] 含礦物層的聚合物粘接劑可包含具有無(wú)定形組分約40%至約85%的聚乙烯。
[0032] 含礦物層用DSC法測(cè)得的共聚物等規(guī)度指數(shù)約20 %至約50 %。
[0033] 含礦物層的聚合物基質(zhì)中礦物顆粒的平均表面積為約1.0-1. 3m2/g至約 1. 8-2. 3m2/g〇
[0034] 含礦物層的聚合物基質(zhì)中礦物顆粒綠色亨特反射率范圍為約91 %至約97%，和 一個(gè)藍(lán)亨特反射率范圍為約89 %至約96%。
[0035] 含礦物層可以含有無(wú)機(jī)礦物涂料和填料，包括但不限于高嶺土、云母、硅土、Ti02 和其它顏料。
[0036] 含纖維層含有乙烯和聚合物填料。
[0037] 含纖維層的表面平滑度在約150至約200別克秒的范圍內(nèi)。
[0038] 含纖維層的灰分含量為約1%到約40%。
[0039] 含纖維層可具有任何或所有的下表中呈現(xiàn)的特征：
[0040]

[0041] 含纖維層可具有任何或所有的下表中呈現(xiàn)的特征：
[0042]
[0043] 含礦物層可包括混合擠壓多層，如多達(dá)六個(gè)層，帶從約每層具有約0%至約70% 重量比的具有聚合物粘接劑的礦物含量。
[0044] 整體復(fù)合材料的重量計(jì)可為約2. 51bs/3msf至約1501bs/3msf。
[0045] 含礦物層的聚合物粘接劑可包括直鏈、支鏈、和/或高度支化的聚合物。
[0046] 含礦物層的聚合物粘接劑可以包括聚烯烴，具有約5500到約13000的平均分子量 分布（Μη)，具有約170000至約490000的重均分子量（Mz)，和/或約170000到約450000 的Z均分子量（Mz)。
[0047] 含礦物層可具有約6. 50至約9. 50的Mw/Mn比。
[0048] 含礦物層的聚合物基質(zhì)內(nèi)的礦物顆?？梢赃M(jìn)行表面處理，使用約1. 6至約3. 5mg/ m2的表面劑。
[0049] 含礦物層的聚合物基質(zhì)中的無(wú)機(jī)顆?？梢跃哂蓄w粒頂切為約4-15微米D98和表 面積為約3. 3m2/g至約10m2/g。
[0050] 含礦物層的聚合物基質(zhì)中的無(wú)機(jī)顆?？砂ㄍ扛灿屑s8至約24個(gè)碳原子脂肪酸 的CaC03，用表面處理水平為約0. 6 %至約1. 5 %重量比處理，或用約90 %至約99 %重量比 的CaC03〇
[0051] 含礦物層為約0.5密耳厚到大約5密耳厚。
[0052] 含纖維層中的非纖維含量例子包括，但不限于，約50-95 %的#1粘土或#1細(xì)粘土， 約3-20%的部分煅燒粘土，約3-40 %部分的Ti02，約2-45%的乙烯基丙烯酸類(lèi)，和從約1 % 至約35%的蛋白質(zhì)粘合劑，助粘合劑，或三重粘合劑。
[0053] 含礦物層可以含有增量石英二氧化硅。
[0054] 本發(fā)明的一種可回收復(fù)合包裝結(jié)構(gòu)具有起始復(fù)合紙的重量不合格率約10-25%， 篩網(wǎng)清潔效率達(dá)到60-100%左右，篩選板可以選擇孔狀、割縫狀或波形狀篩網(wǎng)，且在篩網(wǎng)的 背面具有最小穿孔的A板，B板穿孔為中間，而C板往往具有最大的穿孔。使用過(guò)程包括： 從纖維中將含有雜質(zhì)的礦物在高密度、正向和通流的清潔劑中有效地處理，這些清潔劑的 直徑為70mm-400mm。這些纖維粒子加工處理后廢品率大約在0. 1-1 %到5-30%。顆粒去除 率以質(zhì)量百分比達(dá)到計(jì)50% -90%的，粒徑約150mm-0. 05mm。
[0055] 發(fā)明一種用于可回收復(fù)合結(jié)構(gòu)可饋接受壓力在約2kPa_12kPa的光滑波狀，或嚴(yán) 重的波狀外形的篩網(wǎng)。
[0056] 目前所述復(fù)合材料具有的碎漿稠度從約3-30%，制漿溫度約為100°F-200。F， 打漿時(shí)間約為10-60分鐘左右，用漿pH值約為6到9. 5±0· 5。工藝壓力篩為0· 050-0. 075" 左右且插槽為0. 006-0. 020"。滾筒制漿轉(zhuǎn)速為有9-20轉(zhuǎn)/分鐘。滾筒制漿采用4-8mm的 孔，孔式篩網(wǎng)篩孔為0. 8-1. 5_，還包括由粗到細(xì)為0. 150-2. 8mm的篩孔和槽，和篩網(wǎng)轉(zhuǎn)速 為 10m/s-30m/s。
[0057] 本發(fā)明實(shí)施例包括可回收復(fù)合包裝結(jié)構(gòu)。該可回收復(fù)合包裝結(jié)構(gòu)包括含纖維層、 和粘接含纖維層的隔層，所述隔層包括均勻地分散在聚烯烴粘接劑的基質(zhì)中的礦物顆粒。 所述隔層具有從約41bs/3msf至約601bs/3msf的基重。所述含纖維層具有從約0. 010〃至 約0. 030〃的厚度，并具有從約1361bs/3msf至約2861bs/3msf的基重。所述含纖維層具有 從約0. 010〃至約0. 030〃的厚度，并具有從約1361bs/3msf至約2861bs/3msf的基重。所 述隔層具有重量百分比為約30%至約70%的聚烯烴含量。所述可回收復(fù)合包裝結(jié)構(gòu)可包 括約1%-40%的無(wú)機(jī)物。所述可回收包裝復(fù)合結(jié)構(gòu)包含高達(dá)98%的再制漿總回收率。所 述礦物顆粒包括具有超細(xì)納米粒子的娃藻土，其密度為約2. 4g/cm3至約4. 9g/cm3,其粒徑 為約100nm至約10μπι。所述聚烯烴粘接劑具有從約lOOOOMw至約lOOOOOMw的分子量，并 具有在該聚烯烴的Z均分子量（Mz)下測(cè)得的從約0. 99至約0. 65的支化系數(shù)（g'）。所 述聚烯烴粘接劑具有從約1至約40的全同立構(gòu)鏈長(zhǎng)度。所述聚烯烴粘接劑在約180°C至 約410°C下具有約1-10000的剪切率。所述礦物顆粒是立方體或塊狀顆粒。所述礦物顆粒 具有從約1-1. 3m2/g至約1. 8-2. 3m2/g的平均表面積。所述礦物顆粒包含碳酸鈣顆粒，具 有約18%-80%的粒徑小于6以111，和約33%-96%的粒徑小于1(^111，和約4-15 4111的(198 頂切，以及從約3. 3m2/g至約10m2/g的表面積，處理劑的重量百分比約0. 6%至約1. 5%或 所述碳酸鈣的重量百分比約99%的表面處理水平。所述含纖維層包含具有晶體含量為約 40%-70%的納米纖維素，該納米纖維素包括納米原纖維、微原纖維、及非原纖維束，所述非 原纖維束具有從約4nm-30nm的橫向尺寸和從約lOOnm-lOOOnm的高度結(jié)晶納米晶須，具有 約3nm至約15nm的纖維寬度，具有從約0. 5meq/g至約1. 5meq/g的電荷密度，并且所述納 米纖維素具有從約140Gpa至約220GPa的硬度和從約400MPa至約600MPa的拉伸強(qiáng)度。所 述礦物顆粒中的一部分包含有脂肪酸和硬脂酸涂層，具有約91% -97%的綠色亨特反射， 約89% -96%的藍(lán)色亨特反射，具有從約2. 75至約4. 0的莫氏硬度，在5%漿液中于23°C 的水中顆粒pH值為約8. 5-10. 5 ;在23°C的水中，顆粒電阻為約5, 000歐姆至約25000歐 姆，325目上的一個(gè)ASTMD1199的最大百分比為約0. 05-0. 5,20°C下的體積電阻率為109 至約1011歐姆，在25°C下，其元素的標(biāo)準(zhǔn)生成熱為約288. 45-288. 49kg-cal/mol，其元素 的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能為約269. 53-269. 78kg-cal/mol，1°C下，lg的比熱（從0°C-100°C)為 約0. 200至約0. 214,在20°C的導(dǎo)熱系數(shù)為約0. 0071g-ca/sec/cm2/lcm厚度，線(xiàn)性膨脹系 數(shù)為：25°C_100°C下為C= 9x10-6,以及25°C_100°C下為C= 11. 7x10。所述含纖維層 包含乙烯和無(wú)機(jī)礦物涂料和填料。所述含纖維層具有從約1. 50至約3. 15的表面平滑度， 具有從約150至約200別克秒的光滑度，具有從約1 %至約40%的灰分，具有約0. 02-0. 50 的靜摩擦系數(shù)μS，并具有導(dǎo)熱系數(shù)為約0.034-0. 05W/mk的纖維素含量。在所述含纖維層 中的一些初始和再生纖維類(lèi)型包括：機(jī)械的，熱機(jī)械的，化學(xué)-熱-機(jī)械的和化學(xué)的，具有約 5-100的平均長(zhǎng)寬比，約1. 5mm-30mm的軟木纖維厚度，約0· 5mm-30mm的硬木纖維厚度，約 1 % -30%的填充纖維含量，約0. 3g/cm3-0. 7g/cm3的密度，約16μm-42μm的纖維直徑，約 16mg/100m至約 42mg/100m的纖維粗度，約 0·lx1015m2-110x1015m2 的滲透性，約 4. 5-10 的氫離子濃度，約56-250的Tappi496, 402標(biāo)準(zhǔn)的撕裂強(qiáng)度，約m49-m250的Tappi414 標(biāo)準(zhǔn)的耐撕裂性，重量百分比為約2% -18%的水分含量。所述含纖維層包含：回收纖維、 原生纖維、熱機(jī)械漿體"TMP"、原生牛皮紙纖維、粘土涂覆工藝?yán)w維、粘土涂覆未漂白牛皮纖 維和固體漂白硫酸鹽纖維的結(jié)合。所述隔層包含TappiT410標(biāo)準(zhǔn)的約5. 5g/m2-52. 2g/m2 的重量，TappiT464 標(biāo)準(zhǔn)的約 0· 46g/100in2-37. 7g/100in2 的隔潮值，TappiT441 標(biāo)準(zhǔn)的 約0. 00-0. 40的柯布2分鐘吸水率，T441標(biāo)準(zhǔn)的約0. 00-0. 45的柯布30分鐘吸水率，以及 TappiT559標(biāo)準(zhǔn)的為12的耐油性。
[0058] 本發(fā)明實(shí)施例包括一種可回收復(fù)合包裝結(jié)構(gòu)的制備方法，所述可回收復(fù)合包裝結(jié) 構(gòu)包括含纖維層和含礦物層。
[0059] 所述制備方法包括將含有礦物的礦物顆粒分散在聚烯烴粘合劑中，形成含礦物 樹(shù)脂，并將所述含礦物樹(shù)脂擠出涂覆到含纖維層上。擠壓過(guò)程在下列條件下實(shí)施：樹(shù)脂 的熔體流動(dòng)指數(shù)約4g/10min至約g/10min;熔化溫度約440°F-640°F;擠出機(jī)螺桿 或管筒壓力約l，200psi-2500psi;氣隙約4〃-16〃 ；模隙約0·020〃-0·050〃 ；機(jī)筒和模頭 區(qū)溫度約400°F-640°F;擠出生產(chǎn)線(xiàn)速度約100FPM-3500FPM;和擠出復(fù)合線(xiàn)速度約 10(^?1-350(^卩1。含礦物樹(shù)脂包含重量百分比為20%-70%礦物含量。所述含礦物樹(shù)脂可 包含微丸。所述含礦物層被涂覆到所述含纖維層，其涂覆重量為約41bS/3mSf-301bS/3msf。 所述可回收復(fù)合包裝結(jié)構(gòu)不包含：水基分散體、水性分散體、水性涂料、含乳劑涂料、含水 分散體、線(xiàn)壓應(yīng)用、或離線(xiàn)混合工藝。所述礦物層的重量在約15g/m2-50g/m2之間，在擠 出涂覆機(jī)上成行共擠，并通過(guò)擠出粘結(jié)到所述含纖維層。所述含礦物層的密度約1.22g/ cm3-l. 41g/cm3。所述礦物層有約25% -75%非晶態(tài)的，在熱條件下每天約5g/m2-22g/m2的 水蒸氣傳遞速率（WVTR)。
【附圖說(shuō)明】
[0060] 本實(shí)施方式現(xiàn)將詳細(xì)地突出強(qiáng)調(diào)并有益的技術(shù)特征進(jìn)行討論。在附圖中的這些實(shí) 施例描述了具備新穎的和非顯而易見(jiàn)的可再制漿和可回收復(fù)合包裝制品和相關(guān)的制備方 法，這僅用于說(shuō)明的目的示出。這些附圖包括以下附圖，其中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件：
[0061]圖1是根據(jù)本實(shí)施例的一個(gè)多層可再制漿包裝復(fù)合材料的側(cè)剖示意圖；
[0062] 圖1A是圖1的由圓圈1A-1A表示的部分的詳細(xì)視圖；
[0063]