CN121925341A - 具有个人护理组合物的可生物降解柔性包装 - Google Patents

具有个人护理组合物的可生物降解柔性包装

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CN121925341A CN202480058503.6A CN202480058503A CN121925341A CN 121925341 A CN121925341 A CN 121925341A CN 202480058503 A CN202480058503 A CN 202480058503A CN 121925341 A CN121925341 A CN 121925341A
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Abstract

本发明涉及与液体个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,该可生物降解柔性包装包括包含至少一个可生物降解聚合物层和无机层的包装;液体个人护理组合物,该液体个人护理组合物包含约14%至约50%的水;约20%至约70%的湿润剂;其中存在约0.40至约0.90的水活度(Aw)。此外,本发明涉及与个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,该可生物降解柔性包装包括包含至少一个可生物降解聚合物层的包装;液体个人护理组合物,该液体个人护理组合物包含约14%至约50%的水;约20%至约70%的湿润剂;其中存在约0.40至约0.80的水活度(Aw)。

Description

具有个人护理组合物的可生物降解柔性包装
技术领域
本发明涉及一种与具有低水活度和低水含量的个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装。
背景技术
小袋是小规格的塑料包装,其使得消费者能够以低现金支出获取消费品,并且通常是单位/低剂量包装。常规地,这些小袋通常是由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、双轴取向聚丙烯(BOPP)和聚乙烯(PE)制成的多材料层合体,部分金属化,并且如果它们进入环境中,则被认为是难以回收的和高度持久的。由于废物管理系统的不充分发展,当今大量的消费后小袋废物最终要么被焚烧,要么进入海洋/土壤,并且没有使用后价值/具有负面的使用后价值。
特别是对于单位/低剂量液体产品,尚未发现解决方案,其中包装/产品还具有期望的消费者、商业、技术和寿命终止(环境)特征。
为了解决这个问题,本发明确定了一种在由特定类型的可生物降解柔性结构制成的小袋内销售液体洗发剂和其他个人护理产品的方式,该可生物降解柔性结构将使该小袋比当今的小袋包装的持久性更低,同时保持合理的产品保质期。然而,将当今的液体洗发剂放置在由此类可生物降解柔性结构制成的小袋内并不简单,因为历史上已经看到,具有高水含量和高水活度的液体产品将过快地损坏较不持久的可生物降解柔性结构,以至于不能通过各种市场中的现有分配和供应链实现有用的保质期,即使当可生物降解柔性结构包含包括阻隔层的多个层时也是如此。通常,此类市场需要长达1或2年的保质期,而包装通常经历诸如40℃和75%RH(如果不是更高的话)的环境。然而,当将典型的市场中液体洗发剂(具有高水含量和高水活度)放置在可生物降解柔性包装内时,通常可能发生以下事件:a)与液体产品直接接触的可生物降解聚合物层(其充当包装的密封剂)的早期水解导致聚合物分子量的显著下降,使得小袋材料更弱且更多孔;b)弱化的密封剂然后允许湿气和水以更高的速率通过它移动到可生物降解柔性结构的其他层中,这些层可能进一步存在于结构中。特别地,当这种情况发生时,存在的任何金属化的阻隔层通常经历显著的腐蚀和损坏。这种腐蚀和损坏可能导致小袋中的湿气和水损失更高;以及/或者c)制剂中的高水含量导致湿气离开包装以与外部气氛平衡的高驱动力,从而导致高的总重量损失、包装内产品的返干以及产品粘度的显著增加,这最终使得产品不可用。如果发生任何或所有上述情况,这将导致缩短的产品保质期,该产品保质期对于消费品移动通过的典型分配系统可能不足,并且这可能随后导致消费者体验较差的产品性能。
特别是对于液体洗发剂,尽管一种解决方案可以是转换为干洗发剂,但要让大多数消费者立即转向干洗发剂可能是有挑战性的(许多消费者可能永远不会转向),而且这些解决方案通常需要新且昂贵的资本投资来制造产品和包装。
为了在制造可容纳液体洗发剂产品和其他个人护理组合物的可生物降解小袋方面取得任何进一步的进展,本发明已发现需要理解洗发剂和其他个人护理配方是否实际上可被充分改变以便对特定类型的可生物降解柔性包装的损害较小,同时产品仍保持具有足够低粘度的液体以使得能够充分铺展在毛发或其他表面上。
本发明涉及新型洗发剂制剂或其他个人护理组合物(与目前市场中的典型洗发剂相比,具有较低的水活度和较低的水含量,对可生物降解柔性包装的危害较小)连同特定类型的可生物降解柔性包装的组合,该可生物降解柔性包装具有足够的水蒸气透过率WVTR阻隔性以使重量损失最小化(并因此有助于保持足够的保质期),同时还能够通过特定类型的生物降解测试,以确保在使用和处置小袋包装后,如果其逸出到环境中,则其不会是持久性的。通常,本发明致力于使产品的水活度与接近产品销售环境中的平均湿度相匹配,以使重量损失或重量增长最小化。在一些情况下,已经进行了工作来进一步降低产品的水活度,以使其能够放置在具有更差的水蒸气透过率(WVTR)阻隔性的可生物降解柔性包装内,其中重量增长是可管理的,但通常观察不到重量损失。该解决方案使得能够在由可生物降解柔性结构制成的小袋包装内销售仍使消费者愉悦的液体洗发剂(以及潜在的其他流体个人护理产品),该小袋包装比当今的柔性小袋包装的持久性更低,即使在通过典型的消费品公司的典型分配系统(从工厂到分配中心到商店到消费者)之后,其仍然实现合理的产品保质期(1-2年)以使产品能够适合消费者使用。
发明内容
本发明涉及与液体个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,该可生物降解柔性包装包括包含至少一个可生物降解聚合物层和无机层的包装;液体个人护理组合物,该液体个人护理组合物包含约14%至约50%的水;约20%至约70%的湿润剂;其中存在约0.40至约0.90的水活度(Aw)。此外,本发明涉及与个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,该可生物降解柔性包装包括包含至少一个可生物降解聚合物层的包装;液体个人护理组合物,该液体个人护理组合物包含约14%至约50%的水;约20%至约70%的湿润剂;其中存在约0.40至约0.80的水活度(Aw)。
附图说明
图1a描绘了小袋的非限制性示例,其是具有横截面线参考(1B-1B)的等轴视图。
图1b描绘了结构1的横截面图。
图2描绘了结构2的横截面图。
图3描绘了结构3的横截面图。
图4描绘了结构4的横截面图。
图5描绘了结构5的横截面图。
图6描绘了结构6的横截面图。
图7描绘了结构7的横截面图。
图8描绘了结构8的横截面图。
图9描绘了结构9的横截面图。
图10描绘了结构10的横截面图。
图11描绘了结构11的横截面图。
图12描绘了结构12的横截面图。
图13描绘了结构13的横截面图。
图14描绘了结构14的横截面图。
图15描绘了结构和组成与重量变化%的关系。
图16描绘了结构16的横截面图。
图17描绘了结构17的横截面图。
图18描绘了结构18的横截面图。
具体实施方式
除非另外指明,否则本文中使用的所有百分比和比率均按总组合物的重量计。除非另外指明,否则所有测量均被理解为是在环境条件下进行,其中“环境条件”是指在约25℃处,在约一个大气压下,并且在约50%相对湿度下的条件。所有数值范围是包括端值在内的更窄的范围;所描述的范围上限和下限是可组合的,以形成没有明确描述的另外的范围。
本发明的组合物可包含本文所述的基本组分以及任选的成分,基本上由它们组成或由它们组成。如本文所用,“基本上由...组成”是指组合物或组分可包含附加成分,只要附加成分不在本质上改变受权利要求书保护的组合物或方法的基本特征和新颖特征。
如关于组合物所用的“施加”或“施用”是指将本发明的组合物施加或铺展到角质组织诸如毛发上。
“皮肤病学可接受的”是指组合物或组分适用于与人的皮肤组织接触,而没有不适当的毒性、不相容性、不稳定性、变应性应答等。
“安全且有效的量”是指足以显著地诱导积极有益效果的化合物或组合物的量。
在本发明的上下文中,术语“防腐作用”是指防止或延迟由于存在于产品或组合物中的微生物引起的产品恶化。在本发明的上下文中,“防腐试剂”或“防腐剂”是防止或延迟微生物在产品或组合物中生长的物质。
虽然本说明书以特别指出并清楚地要求保护本发明的权利要求书作为结尾,但据信通过下列描述可更好地理解本发明。
如本文所用,术语“流体”包括液体和凝胶。
如本文所用,当用于权利要求中时,包括“一个”和“一种”的冠词应被理解为是指一种或多种受权利要求书保护或所描述的物质。
如本文所用,“包括/包含”是指可加入不影响最终结果的其他步骤和其他成分。该术语涵盖术语“由……组成”和“基本上由……组成”。
如本文所用,“混合物”旨在包括物质的简单组合以及由它们的组合所可能产生的任何化合物。
如本文所用,除非另外指明,否则“分子量”是指重均分子量。分子量使用工业标准方法、凝胶渗透色谱法(“GPC”)测量。
在给定含量范围的情况下,这些应当被理解为组合物中所述成分的总量,或在多于一种物质落入成分定义的范围内的情况下,组合物中所有成分的总量符合所述定义。
例如,如果组合物包含1%至5%的脂肪醇,则包含2%硬脂醇和1%鲸蜡醇并且没有其他脂肪醇的组合物将落入该范围内。
下文描述的每种特定成分或它们的混合物的量可占个人护理组合物中成分总量的至多100%(或100%)。
如本文所用,“个人护理组合物”包括诸如洗发剂、沐浴凝胶、液体手清洁剂、面部清洁剂和其他基于表面活性剂的液体组合物、免洗型毛发调理剂、皮肤洗剂、霜膏、乳液之类的产品。
如本文所用,术语“包括”、“包含”和“含有”旨在是非限制性的,并且理解为分别是指“具有”、“具备”和“涵盖”。
除非另外指明,否则所有百分比、份数和比率均基于本发明的组合物的总重量。所有涉及所列成分的这些重量均基于活性物质的含量,并且因此不包括可能包含在可商购获得的物质中的载体或副产物。
除非另外指明,否则所有组分或组合物水平均是就该组分或组合物的活性部分而言,并且不包括可能存在于此类组分或组合物的可商购获得的来源中的杂质,例如残余溶剂或副产物。
应当理解,贯穿本说明书给出的每一最大数值限制包括每一较低数值限制,如同此类较低数值限制在本文中明确写出。贯穿本说明书给出的每一最小数值限制将包括每一较高数值限制,如同此类较高数值限制在本文中明确写出。贯穿本说明书给出的每一数值范围将包括落在此类较宽数值范围内的每一较窄数值范围,如同此类较窄的数值范围全部在本文中明确写出。
如本文所用,“生物聚合物”或“生物塑料”旨在包括衍生自生物材料(通常是植物材料)的聚合物。
如本文所用,“可生物降解的”旨在包括当可生物降解材料被埋在地下或以其他方式接触微生物(包括在有利于微生物生长的环境条件下接触)时易于被微生物(诸如霉菌、真菌和细菌)同化的材料。当某物是可生物降解的时,其意指整个结构加上所有主要部件通过以下列出的生物降解测试中的任一个或多个生物降解测试。如果一种部件占整个结构的>10重量%,则认为它是主要部件。
如本文所用,“易于生物降解的”或“固有生物降解的”是指根据OECD化学品测试指南,方法301 B:CO2释放(修改的Sturm测试)(1992年7月17日采用),满足易于生物降解或固有生物降解合格水平的材料。
如本文所用,“家庭可堆肥的”是指满足TÜV AUSTRIA(2012)的OK可堆肥HOME OK-02e认证的通过水平的材料。另选地,可以使用遵循与此类似的测试要求的其他堆肥测试,诸如用于可生物降解塑料的澳大利亚标准AS 5810—2010—“适用于家庭堆肥的可生物降解塑料”。
如本文所用,“工业可堆肥的”是指满足TÜV AUSTRIA(2012)的OK可堆肥INDUSTRIAL OK-02e认证的通过水平的材料。
如本文所用,通过“在海洋沉积物中的需氧生物降解测试”是指当根据ISO23832在25℃下放置在生物降解测试中时,测试时在150天内达到至少50%生物降解的材料。
如本文所用,“共聚物”旨在包括衍生自两种或更多种可聚合单体的聚合物。当以通用术语使用时,术语“共聚物”还包括多于两种不同的单体,例如三元共聚物。术语“共聚物”还包括无规共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物。
如本文所用,“横向方向”或“CD”旨在包括膜的宽度,即通常垂直于MD的方向。
如本文所用,“膜”旨在包括片状材料,其中材料的长度和宽度远远超过材料的厚度。如本文所用,术语“膜”和“片”可互换使用。
如本文所用,“纵向方向”或MD旨在包括膜在其生产时的长度。
如本文所用,“可再生的”旨在包括可由天然来源产生或可衍生自天然来源的材料,该天然来源通过15种陆地、水生或海洋生态系统的植物(例如,农作物、可食用和不可食用的草、林业产品、海藻或藻类)或微生物(例如,细菌、真菌或酵母)的作用周期性地(例如,每年或多年)补充。
如本文所用,“可回收的”是指使用的纸,包括工厂内和消费后废纸和纸板,其能够使用在存在水和水蒸气的情况下处理的再制浆和回收波形纤维板的自愿标准以改善其性能(2013年8月16日)中定义的方法加工成新的纸或纸板。
如本文所用,“柔性”是指能够容易弯曲而不断裂。
如本文所用,“无机层”是指不是由生物物质组成或衍生自生物物质。
如本文所用,“水溶性”是指当至少约25克,至少约50克,至少约100克,至少约200克的样品材料在20℃处置于一升(1L)去离子水中并且在大气压下充分搅拌时,此类材料完全溶解或分散在水中而不留下可见固体或不形成明显分离相的能力。
用于密封剂层和其他层的水不溶性可生物降解聚合物
在本发明中,可以存在与产品接触的可生物降解聚合物层(通常称为密封剂或密封剂层或热密封剂层),其由水不溶性可生物降解聚合物制成。在包装工业中,这些材料通常被称为“生物塑料”以及“生物聚合物”或“可生物降解聚合物”。在一些结构中,这样的可生物降解聚合物层也可以适合用作其他层(诸如纸层和密封剂层)之间的层合层。如果聚合物在测试后被认为是可生物降解的,则在与所进行的测试相关的环境中,它被认为比不可生物降解聚合物持久性更低。
在本发明中,水溶性可生物降解聚合物可以是热塑性聚合物。如本文所用,热塑性聚合物是熔融并且在冷却时结晶或硬化,但在进一步加热时可再熔融的聚合物。用于在本文中使用的合适的热塑性聚合物通常具有60℃至300℃、80℃至250℃、或100℃至215℃的熔融温度。热塑性聚合物的分子量足够高以实现聚合物分子之间的缠结,但如果需要的话也足够低以成为可熔融挤出的。合适的热塑性聚合物可具有1000kDa或更小、5kDa至800kDa、10kDa至700kDa或20kDa至400kDa的重均分子量。重均分子量由每种聚合物的特定ASTM方法确定,但通常使用凝胶渗透色谱法(GPC)或通过溶液粘度测量来测量。
在本发明中,可能存在其中需要将非热塑性聚合物用于结构内的特定层的一些情况。一个示例是当结构中需要纤维素膜时。大多数可生物降解纤维素膜不是热塑性的,但只能作为将被层合到结构中的现成的膜(其通过溶液流延而不是热塑性挤出生产)购买。
合适的可生物降解聚合物还包括那些可生物降解材料,其使用需氧或厌氧消化规程或凭借暴露于环境因素(诸如阳光、雨、湿气、风、温度等)而在环境上可降解。
该可生物降解聚合物的具体选择将取决于该聚合物所接触的具体产品制剂。可生物降解聚合物的选择还将取决于具体的国家和一旦产品用尽后包装的可能寿命终结,因为不同的聚合物具有不同的生物降解速率。例如,一些可生物降解聚合物在家庭堆肥条件(其通常在比工业堆肥堆更低的温度下运行–模拟家庭堆肥的实验室测试通常在25℃或接近该温度下运行)下足够快地生物降解并且在足够低的温度下生物降解,并且比工业堆肥系统更普遍。然而,一些可生物降解聚合物降解得慢得多,并且需要更高的温度来引发生物降解,并且因此仅适合在工业堆肥条件(其通常在比家庭堆肥堆高得多的温度下运行–模拟工业堆肥的实验室测试通常在58℃下运行)下处置。此类堆肥系统在一些国家是可用的,但不是全部。另一方面,一些可生物降解聚合物可以在甚至比在家庭堆肥系统中观察到的那些温度更低的温度下生物降解,并且如果留在自然界中,例如如果它们留在土壤中或土壤上,或者留在淡水或海水/沉积物中,则实际上可以生物降解。
A)可生物降解的脂族和/或芳族聚酯
在本发明中,可能的可生物降解的水不溶性聚合物可包括选自由脂族和/或芳族聚酯组成的组的可生物降解热塑性材料。这样的可生物降解芳族和/或脂族聚酯可以是生物生产的(例如,经由大规模细菌发酵)或化学合成的。适用于本发明实践的可生物降解的脂族和/或芳族聚酯可以是以下物质的共聚物:i)至少一种脂族二羧酸;和/或ii)至少一种芳族二羧酸;和iii)二羟基化合物(二醇)。
脂族二羧酸可以是C2至C12脂族二羧酸,诸如琥珀酸、戊二酸、二甲基戊二酸、己二酸、癸二酸或壬二酸,以及它们的衍生物(例如,烷基酯、酰氯或它们的酸酐)。芳族二羧酸可以是对苯二甲酸或萘二羧酸。二羟基化合物或二醇可以是C2-C6链烷二醇或C5-C10环烷二醇(例如,乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇等)。
可生物降解的芳族和/或脂族聚酯的示例包括但不限于:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的各种共聚酯,其中脂族二酸或二醇结合到聚合物主链中以使此类共聚酯可生物降解或可堆肥;以及衍生自二元酸诸如琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、壬二酸或它们的衍生物(例如,烷基酯、酰氯或它们的酸酐)和二醇诸如乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇等的各种脂族聚酯和共聚酯。例如,可生物降解的芳族和/或脂族聚酯可选自由以下项组成的组:聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)、聚乳酸(PLA)和聚羟基链烷酸酯(PHA)以及它们的任何组合/混合物。
下面示出了关于特定类型的可生物降解的芳族和/或脂族聚酯的示例的信息:
i)聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)的示例:
聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物,其结合了PBA和PBT的特性。聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)含有柔性脂肪链和刚性芳香链,因此具有高韧性和耐高温性,并且由于酯键的存在,其同时是可生物降解的。
销售PBAT的供应商的示例包括以商品名ECOFLEX®销售各种等级的PBAT的BASF;以商品名Origo-Bi®销售各种等级的Novamont;以名称Wango®进行销售的Zhuhai WangoChemical Co Ltd;以Ecoworld®进行销售的JinHui Zhaolong;以Eastar Bio进行销售的Eastman Chemical;Xinjiang Blue Ridge Tunhe Polyester Co. Ltd以及它们的PBAT产品。亚洲目前生产PBAT的其他供应商包括Zhejiang Biodegradable Advanced MaterialCo. Ltd;Dongguan Xinhai Environmental Protection Material Co., Ltd.;HangzhouRuijiang Chemical Co., Ltd.;Red Avenue New Material Group Co., Ltd.;以及Jiangsu Torise Biomaterials Co., Ltd(在中国)加上Green Chemical Co., Ltd.和WILLEAP(在韩国)。
ii)聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)的示例
聚丁二酸丁二醇酯(PBS)可以通过1,4-丁二醇与琥珀酸的缩聚来获得。聚丁二酸/己二酸丁二醇酯(PBSA)通过将己二酸加成到1,4-丁二醇并进行琥珀酸缩聚来获得。
销售各种等级的PBS和PBSA的供应商的示例包括以商品名Bio-PBS进行销售的Mitsubishi Chemical Group(MCCP);PTTMCC Biochem(PTT Global Chemical PublicCompany Limited(GC)和Mitsubishi Chemical Corporation(MCC)之间的合资公司);以商品名Bionelle进行销售的Showa Denko;Roquette;以及Succinity。以及Xinjiang BlueRidge Tunhe Polyester Co. Ltd,具有他们的PBS和PBSA等级。
iii)聚乳酸(PLA)的示例
聚乳酸,也称为聚(乳酸)或聚丙交酯(PLA),是具有骨架式(C3H4O2n或[–C(CH3)HC(=O)O–]n的热塑性聚酯,形式上通过乳酸C(CH3)(OH)HCOOH在水损失的情况下缩合来获得。其还可以通过丙交酯[–C(CH3)HC(=O)O–]2的开环聚合来制备,丙交酯是基本重复单元的环状二聚体。聚乳酸通常需要工业堆肥条件来引发生物降解。然而,它是对侵蚀性制剂最具抗性的生物聚合物之一。因此,它很可能仅用于最具侵蚀性的产品。
聚乳酸通常可衍生自乳酸的任何异构体的单体单元,乳酸是PLA的单体前体。乳酸可以通过碳水化合物发酵或通过普通化学合成来获得。乳酸也被称为“乳酸(milk acid)”,是最简单的羟基酸,其具有不对称碳的原子和两种旋光构型,即L异构体和D异构体,该L异构体和D异构体可以在细菌系统中产生,而哺乳动物生物体仅产生L异构体,该L异构体在代谢期间容易被同化。
乳酸主要通过碳水化合物的细菌发酵来制备。这些发酵工艺可以根据所用细菌的类型进行分类。大多数发酵工艺使用乳杆菌物种,其产生高产率的乳酸。一些生物体主要产生L异构体,诸如嗜淀粉乳杆菌、巴伐利亚乳杆菌(Lactobacilli amylophilius)、巴伐利亚乳杆菌(L. bavaricus)、干酪乳杆菌(L. cosei)和麦芽香乳杆菌(L.maltaromicus),而德氏乳杆菌(L. delbrueckii)、詹氏乳杆菌(L. jensenii)或嗜酸乳杆菌(L. acidophilus)产生D异构体或L和D的混合物。
PLA的合成是一个多步骤过程,其可以遵循至少三条主要途径。在一种生产途径中,乳酸缩聚以产生低分子量脆性聚合物,其大部分是不可用的,除非使用外部偶联剂来增加其链长。第二途径是乳酸的共沸脱水缩合。这可以产生高分子量PLA而不使用扩链剂或特殊助剂。第三且主要方法涉及由乳酸形成丙交酯的中间步骤,然后使丙交酯经受开环聚合(ROP)以获得高分子量PLA。
聚乳酸可以是均聚物或共聚物,诸如含有衍生自L-乳酸的单体单元(在一些情况下,这些可以被称为PLLA)和衍生自D-乳酸的单体单元(在一些情况下,这些可以被称为PDLA)的均聚物或共聚物。可以以任何期望的百分比包括多种聚乳酸,每种聚乳酸在衍生自L-乳酸的单体单元与衍生自D-乳酸的单体单元之间具有不同的比率。
聚丙交酯的物理特性与乳酸立体共聚物的对映体纯度有关。聚丙交酯的物理特性与乳酸立体共聚物的对映体纯度有关。均聚PLA是线性大分子,其分子架构由其立体化学组成确定。可以生产完全无定形或至多40%结晶的PLA。含有超过93%的L-乳酸的PLA树脂是半结晶的,但是具有50%至93%的L-乳酸的PLA是完全无定形的。因此,L/D比率诱导或抑制聚合物结晶度。
在本发明中,PLA可能有不同的密度数据,因为与无定形材料的1.25相比,结晶部分可具有1.29的密度。PLA是类似于PET的缓慢结晶聚合物。与PET一样,PLA可以通过加工来取向。链取向增加了PLLA塑料的机械强度。如果在低温下进行取向,则所得PLLA具有增强的模量,而结晶度没有显著增加。
PLA可使用各种方法增塑,诸如但不限于低聚乳酸(o-LA)、柠檬酸酯或低分子量聚乙二醇(PEG)。增塑作用增加了链活动性并降低了玻璃化转变温度,从而使PLA不那么脆。其他增塑剂可包括基于维生素的化学物质,诸如来自Riken Vitamin Company的RIKEMAL PL-710。
可用于本发明的合适的聚乳酸聚合物的示例可从Biomer, Inc., Krailling,Germany以名称BIOMER(注册商标)L9000商购获得。其他合适的聚乳酸聚合物可从Natureworks LLC, Minnetonka, Minn.(NATUREWORKS(注册商标))或Mitsui Chemical(LACEA(注册商标))商购获得。其他合适的聚乳酸可描述于美国专利第4,797,468号、第5,470,944号、第5,770,682号、第5,821,327号、第5,880,254号和第6,326,458号中,这些专利全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
聚乳酸的数均分子量(“Mn”)通常在约40kDa至约160kDa的范围内,可为约50kDa至约140kDa,并且可为约80kDa至约120kDa。同样,聚合物的重均分子量(“Mw”)也通常在约80kDa至约200kDa的范围内,可为约100kDa至约180kDa,可为约110kDa至约160kDa。
重均分子量与数均分子量的比率(“Mw/Mn”),即“多分散指数”也相对较低。例如,多分散指数通常在约1.0至约3.0的范围内,可为约1.1至约2.0,并且可为约1.2至约1.8。重均分子量和数均分子量可以通过本领域技术人员已知的方法来确定。
聚乳酸的表观粘度也可为约50帕斯卡秒(Pas)至约600Pas,可为约100Pas至约500Pas,可为约200Pas至约400Pas,如在190℃的温度和1000see的剪切速率下确定的。在2160克的负荷和190℃下确定,聚乳酸的熔体流动速率(以干基计)也可在约0.1克/10分钟至约40克/10分钟的范围内,可为约0.5克/10分钟至约20克/10分钟,可为约5克/10分钟至约15克/10分钟。
脂族生物聚合物诸如PLA是可生物降解的。主要的非生物降解现象涉及热和水解降解。在堆肥状态期间,PLA在涉及不同机制的多步骤过程中降解。主要地,在通过非生物机制暴露于湿气之后,PLA通过水解降解。
iv)聚羟基链烷酸酯(PHA)的示例
在本发明中,所用的脂族和/或芳族聚酯可来自称为聚羟基链烷酸酯(也称为“PHA”)的聚合物家族。这些聚合物可在发酵工厂中由用特定底物(诸如葡萄糖)喂养的植物或细菌合成。在许多情况下,PHA的结构或机械特性可被定制以符合所需最终产品的规格。PHA和其共聚物可有氧地和厌氧地降解。这使得它们特别适合堆肥或在环境中快速和完全降解。
这种生物塑料通常以其中塑料悬浮在水性乳液中的形式出售,并且可以在各种基材上干燥成膜(形成分散体涂层),尽管它们也可以以用于挤出成膜和涂层的粒料形式出售—由于需要完全包含液体制剂,这与本发明更相关。在保持液体制剂方面,挤出膜比分散体涂层更好,因为它们往往含有较少的针孔,这减少了液体制剂通过密封剂泄漏的机会。经由分散体涂层形成的涂层倾向于更多地用于形成包含干燥产品的密封剂。
所获得的PHA可以由一系列各种不同的共聚物制成。例如,Danimer Scientific,Inc.生产聚(β-羟基链烷酸酯)、聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯)(NODAX)并且Kaneka生产聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯)。PHA共聚物的非限制性示例包括美国专利第5,498,692号中描述的那些。其他PHA共聚物可通过本领域技术人员已知的方法合成,诸如由微生物、β-内酯的开环聚合反应、羟基烃酸的脱水缩聚以及羟基烃酸烷基醚的脱醇缩聚,如Volova,“Polyhydroxy Alkanoates Plastic Materials of the 21“ Century:Production, Properties, and Application, Nova Science Publishers, Inc.,(2004)中所描述,以引用的方式并入本文中。
在本发明中,用于形成PHA树脂的结构单元的示例可包括3-羟基链烷酸酯,其可由下式(1)表示:
[ O-CHR-CH2-CO ],
其中R是由CpH2p+1表示的烷基基团,其中p是1至15、1至10、和1至8的整数。R的示例包括直链或支链烷基基团,诸如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基和己基基团。
一组特别令人感兴趣的PHA树脂是含有3-羟基丁酸酯(下文称为“P3HB”)的重复结构单元的均聚物和/或共聚物,该重复结构单元单独或与一种或多种其他重复结构单元组合。
在本发明中,共混物可由至少两种含有相同单体组分或结构单元但摩尔%不同的P3HB共聚物制成,同时以特定量提供至少两种P3HB共聚物以形成具有PHA作为主要部分但仍具有令人满意的可加工性和机械特性的聚合物树脂共混物。
共混物中的P3HB共聚物可以含有与一种其他类型的重复结构单元组合的3-羟基丁酸酯重复结构单元(下文称为“3HB”),该其他类型的重复结构单元例如为3-羟基丙酸酯、4-羟基丁酸酯(下文称为“4HB”)、3-羟基戊酸酯(下文称为“3HV”)、3-羟基己酸酯(下文称为“3HH”)、3-羟基庚酸酯、3-羟基辛酸酯、3-羟基壬酸酯、3-羟基癸酸酯、3-羟基十一烷酸酯等。在本发明中,PHA共聚物可为聚(3-羟基丁酸酯-共-4-羟基丁酸酯)或聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯)。更具体地,PHA共聚物可为包含相同的3HB和3HH结构单元但摩尔%不同的聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯)。
在具体示例中,P3HB共聚物包括包含第一摩尔%(即,x)的3HH结构单元的第一聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯)树脂(下文称为“P3HB3HHx”)和包含第二摩尔%(即,y)的3HH结构单元的第二聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯)树脂(下文称为“P3HB3HHy”),其中所述第二摩尔%高于所述第一摩尔%(即,y>x)。
本发明中使用的PHA树脂的重均分子量不限于特定范围。本发明的PHA树脂的特征可在于重均分子量在100kDa至1,000kDa、或200kDa至900kDa、或300kDa至800kDa范围内。当PHA树脂的重均分子量低于100kDa时,树脂的机械特性显著减弱,并使它们不能令人满意地用于形成成型制品。当PHA树脂的重均分子量高于1,000kDa时,此类树脂的熔融形式的可加工性显著降低,并使它们难以加工。
PHA树脂的重均分子量可以使用树脂或树脂组分的氯仿溶液,通过凝胶渗透色谱法(由Shimadzu Corporation制造的HPLC GPC系统),作为聚苯乙烯当量分子量进行测量。凝胶渗透色谱法中使用的柱可以是适用于重均分子量测量的任何柱。
生产PHA树脂的方法不限于特定技术。可以是化学合成生产方法或微生物生产方法。在本发明中,所使用的PHA树脂可以是微生物产生的。所用的微生物生产方法可以是任何已知的方法。产生P3HB共聚物的细菌的非限制性示例包括富养罗尔斯通氏菌(Ralstoniaeutropha)、豚鼠气单胞菌(Aeromonas caviae)、真养产碱杆菌(Alcaligenes eutrophus),特别是引入有P3HH合酶基因的细菌。在合适的条件下培养这样的微生物以允许微生物在其细胞中累积P3HB3HH,并且使用累积P3HB3HH的微生物细胞。根据要生产的PHA树脂,可以使用引入有任何合适的PHA树脂合成相关基因的遗传修饰微生物来代替上述微生物。包括底物类型在内的培养条件可以根据要生产的PHA树脂进行优化。
可用于本发明的PHA树脂的其他可商购获得的示例包括可得自Ningbo Tianan、Ecomann和CJ Cheiljedang的PHBV、P3HB4HB和P3HB。
V)其他混杂的脂族和/或芳族聚酯的示例
在本发明中,对于尚未提及的脂族和/或芳族聚酯,可包括聚己内酯。聚(e-己内酯)(PCL)通常通过e-己内酯在金属醇盐(例如,异丙醇铝、辛酸锡)存在下的开环聚合获得。PCL显示出非常低的Tg(-61℃)和低Tm(65℃),这在一些应用中可能是不利因素。因此,PCL通常被共混或改性(例如,共聚、交联)。PCL可以被真菌水解和生物降解。PCL可以容易地被酶促降解。在本发明中,这还可以包括尼龙,例如聚酰胺-6或聚酰胺-6,6。聚己内酯的供应商可包括BASF等。
在本发明中,对于尚未提及的脂族和/或芳族聚酯,可以包括聚乙交酯或聚(乙醇酸)(PGA)聚合物,也称为聚乙醇酸。这是可生物降解的热塑性聚合物,并且是最简单的线性脂族聚酯。其可以从乙醇酸开始通过缩聚或开环聚合来制备。Kureha(美国)是制造PGA聚合物的供应商的一个示例。
聚碳酸亚丙酯(PPC)-本发明可包括也称为聚(碳酸亚丙酯)的聚碳酸亚丙酯(PPC)。它是脂族聚碳酸酯塑料材料。酯基团使主链具有分子柔性。它通过使二氧化碳和环氧丙烷反应来制备。PPC的供应商可包括Empower materials、SK energy、Moyomer和Tianguan Group。
B)热塑性淀粉
在本发明中,水不溶性聚合物可包括特定等级的热塑淀粉(例如,来自Novamont的MATER-BI或来自Plantic/Kuraray、BIOTEC、AGRANA Beteiligungs AG和Grupa Azoty的PLANTIC®)。
淀粉是低成本的天然存在的生物聚合物。淀粉可选自包含天然淀粉、改性淀粉或它们的混合物的组。在本发明中,使用的淀粉可以是天然或自然状态。
在本发明中,可以使用取代的淀粉。在本发明中,淀粉可以在加工期间变性以产生热塑性淀粉组合物。热塑性淀粉组合物还可包含增塑剂。
C)不同可生物降解聚合物的非均质共混物
在本发明中,可生物降解聚合物可以由各种不同的可生物降解聚合物的非均质共混物组成—因为这允许制造商获得最佳的特性平衡,例如平衡生物降解速率和对与可生物降解聚合物直接接触的制剂的抗性。一个示例可以包括PBAT(例如,以商品名ECOFLEX®销售的BASF的版本)和PLA(例如来自Nature Works LLC,其由BASF以商品名Ecovio®销售)的共混物。PBAT通常与PLA共混以提供更高的耐化学性、耐水解性或改善其可加工性,同时仍平衡生物降解速度和引发生物降解所需的温度。非均质共混物的另一个示例是与淀粉共混的PBAT,其由Novamont制造,Novamont以商品名Materbi销售各种等级的PBAT。聚合物的非均质共混物的又一个示例是PBAT与淀粉,其由JinHui ZhaoLong High Technology以商品名Ecowill制造。还有一个示例是由Danimer Scientific, Inc.出售的PLA和PHA的共混物,它们被共混在一起以获得两种聚合物的最佳总体特性,并且通常以Nodax品牌名称销售。在一些情况下,可溶性可生物降解聚合物(如在后面的章节中所描述)也可以与不溶性聚合物共混。
D)添加剂和填料
本发明的可生物降解聚合物层还可包含一种或多种添加剂或填料。
预期的填料包括但不限于无机填料诸如镁、铝、硅和钛的氧化物。这些材料可作为廉价填料或加工助剂加入。可用作填料的其它无机材料包括水合硅酸镁、二氧化钛、碳酸钙、粘土、白垩、氮化硼、石灰石、硅藻土、云母、玻璃、石英和陶瓷。此外,可使用无机盐,包括碱金属盐、碱土金属盐、磷酸盐。另外,还可将醇酸树脂加入到所述组合物中。醇酸树脂可包含多元醇、多元酸或酸酐、和/或脂肪酸。
设想的纳米颗粒可选自由以下项组成的组:金属、金属氧化物、碳的同素异形体、粘土、有机改性粘土、硫酸盐、氮化物、氢氧化物、氧基/氢氧化物、颗粒状水不溶性聚合物、硅酸盐、磷酸盐和碳酸盐。具体示例可包括二氧化硅、炭黑、石墨、石墨烯、富勒烯、膨胀石墨、碳纳米管、滑石、碳酸钙、膨润土、蒙脱石、高岭土、甘油锌、二氧化硅、硅铝酸盐、氮化硼、氮化铝、硫酸钡、硫酸钙、氧化锑、长石、云母、镍、铜、铁、钴、钢、金、银、铂、铝、钙硅石、氧化铝、氧化锆、二氧化钛、氧化铈、氧化锌、氧化镁、氧化锡、氧化铁(Fe2O3、Fe3O4)以及它们的混合物。纳米颗粒可增加本文所公开组合物的强度、热稳定性、和/或耐磨性,并且可赋予组合物电性能。
在具体的方面,填料可包括可再生填料。这些可包括但不限于脂质(例如,氢化大豆油、氢化蓖麻油)、纤维素(例如,棉花、木材、大麻、纸板)、木质素、竹子、稻草、草、洋麻、纤维素纤维、甲壳质、脱乙酰壳多糖、亚麻、角蛋白、藻类填料、天然橡胶、纳米晶淀粉、纳米晶纤维素、胶原蛋白、乳清、谷蛋白、以及它们的组合。这些添加剂中的一些添加剂本身可以是可生物降解的。
这样的一种或多种添加剂可以以1重量%至40重量%,或2重量%至30重量%,或4重量%至15重量%范围内的量存在。在本发明中,可生物降解膜可含有很少或不含这样的一种或多种添加剂。
E)其他成分
本发明的可生物降解聚合物层在不损害本发明的效果的情况下,还可含有一种或多种其他成分。可以包括的其他成分的示例是:结晶成核剂、润滑剂、增塑剂、抗静电剂、阻燃剂、导电添加剂、绝热体、交联剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、着色剂、无机填料、有机填料、水解抑制剂等。用于PHA和其他聚合物的结晶成核剂的非限制性示例包括季戊四醇、乳清酸、天冬甜素、氰尿酸、甘氨酸、苯基膦酸锌和氮化硼。其中,可以使用季戊四醇,因为它在对PHA树脂组分结晶的加速效果方面特别优异。用于PHA和其他聚合物的润滑剂的非限制性示例包括山嵛酰胺、油酰胺、芥酸酰胺、硬脂酰胺、棕榈酰胺、N-硬脂基山嵛酰胺、N-硬脂基芥酸酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、亚乙基双油酰胺、亚乙基双芥酸酰胺、亚乙基双月桂酰胺、亚乙基双癸酰胺、对亚苯基双硬脂酰胺,以及乙二胺、硬脂酸和癸二酸的缩聚产物。其中,可以使用山嵛酰胺和芥酸酰胺,因为它们在对PHA树脂组分的润滑效果方面特别优异。
在本发明中,可生物降解聚合物层可包含表面活性剂。合适的表面活性剂可属于非离子、阳离子、阴离子或两性离子类别。表面活性剂还可包括阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、或阴离子和两性表面活性剂的组合、以及它们的组合,诸如在例如美国专利第3,929, 678号和第4,259,217号中以及在EP 414 549, W093/08876和W093/08874中公开的表面活性剂。合适的表面活性剂可以是但不限于泊洛沙姆(聚氧乙烯聚氧丙二醇)、醇乙氧基化物、烷基苯酚乙氧基化物、叔炔二醇和链烷醇酰胺(非离子性)、聚氧乙烯胺、季铵盐和聚氧乙烯季胺(阳离子性)、以及氧化胺、N-烷基甜菜碱和磺基甜菜碱(两性离子性)。其他合适的表面活性剂是磺基琥珀酸钠、甘油和丙二醇的酰化脂肪酸酯、脂肪酸乳酰脂、烷基硫酸钠、聚山梨酸酯20、聚山梨酸酯60、聚山梨酸酯65、聚山梨酸酯80、卵磷脂、甘油和丙二醇的乙酰化脂肪酸酯、和5种脂肪酸的乙酰化酯、以及它们的组合。
根据本发明的可生物降解聚合物层可包含润滑剂/剥离剂。合适的润滑剂/剥离剂是但不限于脂肪酸和它们的盐、脂肪醇、脂肪酸酯、脂肪胺、脂肪胺乙酸酯和脂肪酰胺。润滑剂/剥离剂可以是脂肪酸、脂肪酸盐、脂肪胺乙酸酯以及它们的混合物。
根据本发明的可生物降解聚合物层可包含填料、增量剂、抗粘连剂、防粘剂。合适的增量剂、抗粘连剂、防粘剂为但不限于淀粉、改性淀粉、交联聚乙烯吡咯烷酮、交联纤维素、微晶纤维素、二氧化硅、金属氧化物、碳酸钙、滑石和云母。
可生物降解聚合物层可包括抗静电剂,诸如已知提供抗静电有益效果的织物软化剂。这些可包括具有脂肪酰基的那些织物软化剂,其具有大于20的碘值,诸如N,N-二(牛油酰-氧基-乙基)-N,N-二甲基甲基硫酸铵。
用于PHA聚合物的增塑剂的非限制性示例特别包括环氧化大豆油、甘油酯化合物、柠檬酸酯化合物、癸二酸酯化合物、己二酸酯化合物、聚醚酯化合物、苯甲酸酯化合物、邻苯二甲酸酯化合物、异山梨醇酯化合物、聚己内酯化合物和二元酯化合物。甘油酯化合物、柠檬酸酯化合物、癸二酸酯化合物和二元酯化合物可用于本发明,因为它们对聚羟基链烷酸酯树脂组分提供增塑作用。甘油酯化合物的示例包括甘油二乙酰单月桂酸酯。柠檬酸酯化合物的示例包括乙酰柠檬酸三丁酯。癸二酸酯化合物的示例包括癸二酸二丁酯。二元酯化合物的示例包括苄基甲基二乙二醇己二酸酯等。另外,可以使用环氧化大豆油,因为它是无毒的并且具有优异的生物降解性。
F)用于制备流延纤维素膜的纤维素聚合物
本发明可在多层结构内利用流延纤维素膜。这些膜由可生物降解但不是热塑性的纤维素聚合物制成,并且因此必须使用特殊的膜溶液流延工艺制成膜。使用这种膜的一个原因是当需要非常好的湿气阻隔层时,这可以通过利用已经在至少一侧或两侧上涂覆的流延纤维素膜来实现。当通过用非常薄的铝气相沉积层涂覆而使流延纤维素膜的一侧金属化时,实现最高水平的阻隔。各种可生物降解的涂覆了阻隔层的纤维素膜的供应商的一个示例是Futamura,Futamura以其品牌名称Natureflex销售此类膜。它们通常作为中间层放置在热封层和任何外层如纸层之间。这样的膜的非限制性示例是其Natureflex NM膜,该膜是在38℃/90%RH下具有约10g/m2.天的WVTR阻隔性的金属化的纤维素膜。
充当阻隔层的无机层
在可生物降解柔性结构的层结构内的某个点处添加无机层可充当阻隔层,并且有助于降低整个结构的水蒸气透过率(WVTR)。该层的质量以及如何保持其完整性对于保持整个结构的良好水蒸气透过率阻隔特性是至关重要的。其与在其下面和上面的层的相互作用对于实现整个结构的最佳可能的阻隔特性是重要的。
在许多情况下,经由气相沉积将无机层铺设在充当用于包装的密封剂层的可生物降解聚合物层的一侧上。在本发明中,无机层也可以被铺设(也经由气相沉积)到中间可生物降解聚合物层的一侧上,该中间可生物降解聚合物层与充当用于包装的密封剂的可生物降解聚合物层分开。在本发明中,它也可经由气相沉积被铺设到纸层上—后面的章节描述了关于可能是这种情况的更具体的细节。在又其他情况下,无机层可经由“转移金属化工艺”铺设到纸层上。在其他情况下,可使用溶液涂覆工艺从水性溶液或其他溶液铺设无机层。
A)无机层的气相沉积
在本发明中,合适的气相沉积无机涂层可由金属形成。在本发明中,合适的气相沉积无机涂层可由金属氧化物和相关化合物形成。
无机层可以是光学不透明的、半透明的或透明的,这取决于所应用的具体化学性质。通常,诸如铝的金属阻隔层将产生不透明的阻隔层,而诸如氧化铝或二氧化硅的金属氧化物阻隔层将产生透明的阻隔层。
在本发明中,合适的无机涂层可通过金属的气相沉积形成,该金属包括但不限于铝、镁、钛、锡、铟、硅、碳、金、银、铬、锌、铜、铈、铪、钽和类金刚石碳。
在本发明中,合适的无机涂层可通过金属氧化物、金属氮化物和相关化合物的气相沉积形成。如本文所用,金属氧化物包括氧化铝(例如,Al2O3)、碳化铝、氮化铝、氧化镁、氧化钛(诸如二氧化钛、氧化钛(3)或一氧化钛)、氧化锌、氧化锡、氧化钇或氧化锆(例如一氧化锆)、氧化钙、氧化硼或类金属氧化物(诸如氧化硅、碳氧化硅和氮化硅)。氧化硅涂层或基于氮化物的涂层也可以是选自由SiOX(其中x是1-4的整数)或SiOXNY(其中x和y中的每一者是1-3的整数)组成的组的涂层。
在本发明中,阻隔层可为包含选自上述组的至少一者的单组分气相沉积层,或包含选自由SiOx/Al203、SiO/ZnO、SiO/CaO、SiO/B2O3和CaO/Ca(OH)2组成的组的两种组分的至少一种组合的双组分气相沉积层。
在本发明中,可使用各种工艺来气相沉积金属和金属氧化物。例如,可使用化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺来气相沉积金属或金属氧化物涂层。通常,由于金属、金属氧化物和金属氧化物前体的稳定性,大多数化学气相沉积工艺可能是合适的。
在本发明中,可使用等离子体辅助化学气相沉积工艺来形成气相沉积无机涂层。在本发明中,可使用原子层化学气相沉积工艺。
等离子体辅助化学气相沉积是一种改进的化学气相沉积工艺,其中热活化能由高能等离子体而不是直接热提供。可用于本文所述膜的等离子体辅助化学气相沉积工艺包括以下步骤:汽化金属或金属氧化物前体;引入等离子体以热改性前体并形成中间体化合物;以及冷却中间体化合物以在待涂覆的结构的至少一个表面上形成涂层。等离子体辅助化学气相沉积工艺可以是特别有利的,因为这样的工艺可提供气相沉积工艺所需的热能,而不会熔化或以其他方式损坏待涂覆的结构。
为了形成金属氧化物涂层,可汽化各种前体化合物。例如,可分别汽化四甲基硅烷(“ TMS”)和三甲基铝(“ TMA”)以形成二氧化硅(“SiO2”)和氧化铝(“Al2O3”)涂层。六甲基二硅氮烷(“HMDS”)、六甲基二硅氧烷(“HMDSO”)和原硅酸四乙酯(“TEOS”)可类似地被汽化以形成氧化硅(“SiOx”)涂层。
在本发明中,可以使用原子层化学气相沉积工艺来沉积金属氧化物或甚至金属。原子层沉积是基于顺序的自饱和表面反应的化学气相沉积工艺。在这样的工艺中,将金属氧化物前体脉冲到化学气相沉积室中并使其一层一层地堆积。
在本发明中,可以利用物理气相沉积工艺。物理气相沉积工艺不同于化学气相沉积工艺,其替代地使用物理方法诸如加热或溅射来从固体前体产生蒸汽。汽化的化合物吸附到待涂覆的基材上以直接形成薄层。在本发明中,形成无机层的合适的物理气相沉积工艺可包括溅射,诸如磁控管溅射、热蒸发和电子束(“e-束”)蒸发。
在本发明中,物理气相沉积工艺不需要使用前体化合物,而是直接汽化最终涂层的材料。例如,可通过溅射或电子束蒸发固体铝粒料或颗粒在待涂覆的结构的表面上形成氧化铝涂层。在本发明中,无机层涂层可通过溅射、离子镀覆或经由溶胶-凝胶法来进行。
在本发明中,具体无机涂层的选择将取决于最终应用。一般来讲,金属氧化物比金属更脆,而金属可以比金属氧化物稍微更有弹性。在本发明中,已经发现,当使用铝来形成无机层时,可以获得比如果使用氧化硅更低的湿气透过率。与使用金属时相比,金属氧化物涂层倾向于更容易形成在无机涂层内延伸的多个微裂缝,这对于优化湿气透过阻隔性能和氧气透过性能可能是有害的。一些金属氧化物形成非常透明的无机层,而一些金属产生非常不透明的无机层。这可提供有益效果以便使纸的可回收性最大化并且使回收纸中的任何光学缺陷最小化,或者以便构造半透明的阻隔纸层合体以使得可以看见包装内的产品。因此,在本发明中,其可包括使用金属氧化物阻隔涂层,即使阻隔特性不如经由金属阻隔涂层实现的那样好。
在本发明中,可使用特定处理来清洁无机层将沉积在其上的可生物降解聚合物的顶部,以使无机层与下面的可生物降解聚合物膜的粘附最大化。例如,等离子体处理、溶剂处理、火焰处理、电晕处理、光子烧蚀处理、电子束辐射处理、离子轰击处理、紫外线处理、真空退火处理或物理磨损处理。例如,在气相沉积无机涂层之前,可使用氦氧等离子体或氩氧等离子体在100W至约150W的功率下以30.0 L/min的流速来烧蚀聚合物层的表面。其他气体也可用于等离子体烧蚀,包括氮气和氨气。可理解的是,在本发明中,底漆层的表面可以被部分烧蚀、基本上完全烧蚀或完全烧蚀。某些烧蚀工艺也可使表面官能化并提供官能团,以使气相沉积无机涂层粘附。某些气相沉积工艺可消除使用处理步骤的需要。例如,等离子体辅助化学气相沉积工艺可固有地清洁底漆层,并且可最小化在施加无机涂层之前制备底漆层的任何需要。
在本发明中,可将两个或更多个物理上分离的气相沉积无机涂层施加到该结构。在本发明中,无机层涂层可以彼此叠置。在本发明中,可以在无机层中的每个无机层之间使用底漆层以保护它们。每个附加的气相沉积无机涂层可以类似于前述气相沉积无机涂层施加,或者它们可以不同的方式施加。
在由Association of Industrial Metallizers Coaters and Laminators出版的金属化技术参考的第四版的第39页上示出了一个图示,并且显示了用于将无机层施加到一卷基材上的典型设备。
在本发明中,无机层的厚度可以为2nm-1,000nm,可以为10nm-200nm,并且可以为20nm-100nm。在本发明中,无机层与聚合物层的厚度比可为约20至约20,000。
B)由水性涂层铺设的无机层
在本发明中,无机层可以由水性纳米复合材料分散体铺设到合适的层上,该合适的层将是可生物降解柔性包装的多层结构的一部分。然后从水性纳米复合材料分散体中去除水以获得水分散性阻隔层。在本发明中,这样的无机层可以由纳米粘土制成。在本发明中,由水性涂层铺设的无机层可以是锂蒙脱石粘土层。锂蒙脱石的附加公开内容可见于以引用方式并入本文的美国专利申请公布第2023/0234096号和美国专利申请公布第2023/0235510号。无机层也可以是Cloisite粘土层。Cloisite的附加公开内容可见于美国专利申请公布第20220112664号。
在本发明中,无机层可以被铺设在可生物降解聚合物层或其他合适的可生物降解基材的不同或多个表面上。
纸层
在本发明中,在结构中存在纸的情况下,纸可以是可生物降解的,而不会在环境中留下持久的潜在有害材料,并且可以在典型的纸回收流中回收。实际上,纸通常不仅由100%纤维素纤维制成,而是还将含有聚合物粘结剂、矿物质施胶剂、增白剂、表面活性剂和其他添加剂。这些其他成分可适当地选择以确保(a)如果包装在环境中处置不当,则纸将生物降解以满足某些国际生物降解标准,并且不会引起任何生态毒性问题;以及/或者(b)如果包装被回收,则纸将在纸回收机处的再制浆单元中分解并释放最大量的纤维素纤维以用于制造回收纸;以及/或者(c)如果将包装送去堆肥(家庭或工业),则纸将在堆肥系统中生物降解。
为了使纸被认为是可回收的,纸回收机可从进来的一批基于纸的废物中获得至少50重量%的纤维素纤维。为此,包装可包含至少介于50重量%和100重量%之间的纤维素纤维,可以是介于65重量%和98重量%之间的纤维素纤维,可以是介于75重量%和95重量%之间的纤维素纤维。
还预期本公开的纸层本身可包含回收材料(由天然或合成纤维制成)。例如,本发明的结构中存在的任何纸可包含大于10重量%、可包含大于20重量%、可包含大于30重量%的回收材料,具体地列举了这些范围内的所有值以及由此产生的任何范围。纸层可包含介于0%和100%之间的原生纸或回收纸或它们的混合物。
回收材料的存在可由包装的目视检查进行。例如,制造商可宣传回收材料的使用以试图证明它们的生态友好的产品方法。为了进一步扩展该示例,一些制造商可利用徽标,例如叶子,以及指示包装材料中回收材料的使用的措辞。通常,制造商也可以指定所使用的回收材料的百分比,例如超过50%,超过70%等。
目视检测可以简单到利用人眼来检测包装是否有使用回收材料的标志。目视检查可包括显微镜法,诸如光学显微镜法、扫描电子显微镜法或本领域已知的其他合适方法。例如,由于与包含来自单一或狭窄的一组树木或植物类型的100%非回收纸的包装材料相比,存在更宽范围的天然纤维类型,包含回收纸纤维的包装材料在显微镜下可能看起来不同。又如,在显微镜(可能是扫描电子显微镜)下,回收纤维由于其加工而可能比其原始纤维对应物表现出更多的原纤化。
适用于形成作为本发明的一部分的可生物降解和可回收纸层的纸的非限制性示例包括来自Sappi的Leine Nature®纸(基重=85g/m2),该纸是认证为“OK Home Compost”的有光纸;来自UPM的商标为Lucent的特殊牛皮纸。得自Brigl and Bergmeister的NiklaSelect V天然布纹纸(99g/m2),仅在一面上施胶的纸;得自Brigl and Bergmeister的PackPro 7.0纸(80g/m2),两面上施胶的纸;来自BillerudKorsnäs的Axello纸(包括来自Axello的坚韧白纸,80g/m2),其被设计成比许多其他纸更坚韧,并且因此可在分布链中具有一些优点;以及来自SCG/Prepack的SCG Glassine纸(58g/m2)。如下表中所示,这些纸通过美国西密歇根大学和德国PTS研究所的纸回收方案。这些纸也通过OECD 301B生物降解筛选测试,在60天内经历至少60%的生物降解。
Leine Nature® 85g/m2 SappiL 通过 通过 通过
NiklaSelect V天然亚麻纸100g/m2 Brigl and Bergmeister 通过 通过 通过
PackPro 7.0 80g/m2 Brigl and Bergmeister 通过 通过 通过
Axello®坚韧白纸80g/m2 BillerudKorsnäs 通过 通过 通过
Glassine 58g/m2 SCG Packaging NA* NA* 通过
特殊牛皮纸40gsm、62gsm、78gsm和90gsm UPM NA* NA* NA*
纸等级 西密歇根纸回收方案 PTS纸回收方案 OECD 301B生物降解测试
*NA-不可用
其他合适的纸可包括但不限于特别为随后的装饰性金属化而制备的纸,诸如得自Brigl and Bergmeister的Nikkalett Spezial TD纸(60g/m2)。
为了承受高速制造过程(其中产品放置在由本发明所公开的层合体制成的包装内)的苛刻条件以及运输的苛刻条件,纸层可以足够坚固且有弹性。
用于制造纸的纤维素纤维可源自树纤维(包括软木和硬木)以及非树纤维,该非树纤维通常具有较短的纤维,包括但不限于竹子、草、大麻、洋麻、亚麻、玉米皮、棉杆、咖啡渣、甘蔗渣、稻杆、麦杆、藻类、蕉麻、清风藤、细茎针草、马利筋绒纤维、菠萝叶纤维、木纤维、纸浆纤维等。一些纸可共混来自不同来源的一系列不同纤维。
在一个表面上掺入无机层的纸
如前所提及的,本发明可包括将无机层铺设在纸的一个表面上,而不是将其铺设在可生物降解聚合物层上,或铺设在中间可生物降解聚合物层上。
无机层如何被铺设到纸上的三个非限制性示例包括:a)真空沉积;以及b)从水性纳米复合材料分散体沉积;以及c)此外,可以将金属化层从已经金属化的另一个基材转移到纸结构上。有时这被称为“转移金属化工艺”。关于此的信息已经在本文的“无机层”章节中给出并且可以参考。
A)气相沉积到纸上
在本发明中,有利的是,纸在至少一侧上尽可能平坦,因为在铺设无机层之前,该侧将需要涂覆有附加的施胶剂、底漆等。如果它太粗糙,则施胶剂和底漆以及无机层可能被吸收到粗糙的纸表面中,并且实际上从未形成连续层。在添加这些附加涂层之前,可以在制造过程期间经由“施胶”使纸尽可能边平,“施胶”在行业中意指其可用含有各种较低成本无机填料(诸如粘土、碳酸钙、二氧化钛、甲基纤维素、二氧化硅等)的水性聚合物悬浮液涂覆。然后将悬浮液干燥,并且将纸压延以递送比上浆前更平坦的表面,因为无机填料和粘结剂干燥以填充纸的多孔粗糙表面。在一些情况下,纸的两侧都被施胶到相同程度或不同程度。在本发明中,可在造纸过程期间通过机械熨烫/压制步骤对纸进行机械上光,该步骤有时涉及加热—在这种情况下,将纸纤维挤压在一起并弄平以便使纸表面致密并去除孔隙。在一些情况下,将施胶和机械上光组合以在造纸过程期间获得甚至更平坦的更完美表面,随后用阻隔层涂覆。在其他情况下,可使用牛皮纸或玻璃纸或描图纸,因为这些类型的纸本来就非常平,此类纸通过在制造过程期间在其整个厚度中使纸结构致密化的方法来制造,并且因此不需要进一步上浆或上光。纸层也可以通过泡沫形成工艺制备,用水基泡沫代替水的改进的造纸工艺。
可使用3D LSM测量涂覆有阻隔层的纸面的平整度。通常,在阻隔层被涂覆到其上的一面上的粗糙度(Sq-如通过3D LSM测量的)可以<1.5,以便尽可能地优化添加在其顶部上的所有层,尤其是无机层(如果其经由真空沉积来沉积的话)。专门设计用于金属化的Nikkalett Spezial TD纸在设计用于金属化的一面具有约0.98的粗糙度。然而,如果无机层经由转移工艺施加,诸如在金属化层从另一个预金属化基材转移到纸层的情况下,则存在转移的金属层的接收层可能具有稍高的粗糙度值的可能性。
在本发明中,存在一些情况,其中可生物降解的底漆层将被铺设在纸层的最平坦侧的顶部上,然后用无机层涂覆。可生物降解的底漆层的作用是在无机层沉积到纸基结构上之前,更进一步以及尽可能地使将涂覆有底漆的纸基层的表面变平。一般来讲,纸的粗糙度值越低,所达到的阻隔值越大。还需要适用于无机层尽可能好地粘附,以形成强的界面,以实现稳定的阻隔层并避免无机层与下面的纸层分层。在一些情况下,此类底漆层还可以(或仅仅)在无机层的顶部上使用,以防止机械损伤或氧化,并且在这种情况下可称为保护层。底漆还可用于为气相沉积期间经常经历的热滞后提供额外的耐热性。除了保护层之外,可生物降解的底漆层有时还可称为可生物降解的漆或可生物降解的清漆。在一些情况下,如果底漆可以非常薄地涂覆,则甚至可以使用不可生物降解的底漆,如果它对环境无害的话。在本发明中,底漆可以是无机-有机杂化聚合物,诸如由德国维尔茨堡的FraunhoferInstitute for Silicate Research开发的bio-ORMOCER®或ORMOCER®。这些材料是玻璃与聚合物之间的杂化物,并且这些材料的确切化学性质可根据具体应用定制。Bio-ORMOCER被改性为可生物降解的。ORMOCER®和bio-ORMOCER®的非限制性示例包括美国专利号2011/0250441 Al和美国专利号6709757B2中描述的那些,除了德国专利DE-OS 3828098和DE4303570之外。
在本发明中,可生物降解底漆与无机-有机杂化材料可包括但不限于得自德国Huber Group的PVOH漆或虫胶漆。这些也预期会生物降解。通常,任何底漆层将以产生在0.5µm-20µm的范围内,2µm-10µm的范围内,并且1µm-5µm的范围内的最终固化厚度的这样的方式铺设。重要的是将该层保持尽可能薄,以在保护无机层的阻隔特性之间保持良好平衡,但也可防止纸回收流中的问题。如果底漆层太厚或太难破碎,则它可能堵塞纸再制浆单元中的过滤器或再所得回收纸中引起光学缺陷。无论使用何种底漆,最终无机层将被铺设在其顶部上。
B)间接转移金属化到纸上
在本发明中,金属化层可以不直接铺设到底漆层上,而是从已经金属化的另一个基材转移到纸结构上。有时这被称为“转移金属化工艺”。这是经常用于装饰工业的方法,但也存在一些应用,其中该技术用于形成阻隔层。在该转移金属化工艺中,真空金属化层首先沉积到中间基材上,诸如双轴取向PET膜、或双轴取向PP膜、或纤维素膜等,以形成中间结构,并且随后将金属层转移到纸基结构。这些中间结构的潜在供应商可以包括DongguanRuize Creative Arts New Materials Co., Ltd或Shanghai Zijiang New MaterialTechnology Co., Ltd或其他。
下文描述如何形成这些中间结构,因为它们通常含有多个层。在真空金属化之前,中间基材涂覆有释放层,该释放层将对随后将被铺设在其顶部上的金属化层具有良好的粘附性,但是对下面的中间基材具有相对较差的粘附性。在一些情况下,该释放层可以由基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的材料形成,但是也可以采用其他化学物质。真空金属化可使用前述合适的工艺来完成,以沉积合适的阻隔层。在一些情况下,但并非总是如此,最终底漆层沉积在金属化层的顶部以保护它,直到中间结构在稍后的某个时间或日期用于转移工艺。此类底漆涂层也可稍后施加以用合适的表面能/张力处理释放层,使得其他涂层或层合层可以更容易地施加到其上。
在转移工艺中,真空金属化中间结构首先与需要将真空金属化层转移到其上的纸基材层合。利用各种合适的粘合剂来执行该转移工艺,并且首先将所选择的粘合剂涂覆到纸基材上。然后,在层合工艺中,使用层合装备使中间结构与涂覆粘合剂的纸基材接触以形成层合结构。该粘合剂在金属化层和纸基材之间形成比中间结构中的释放层和中间基材之间的粘附性更高的粘附性。层合工艺的最后部分使层合结构在最弱的界面(现在是释放层和中间基材之间的界面)处分裂成两个新结构。两个新结构是最终结构(其将被保留以进一步加工成包装)和一次性结构(其在彻底清洁之后被处置、回收或稍后再使用若干次)。因此,在层合结构的最弱界面处分离层合结构时,真空金属化层与来自中间结构的释放层一起从原始中间结构剥离,并转移到纸基材上,从而形成最终结构。该最终结构然后由纸基材、粘合剂层、真空金属化层和释放层组成。
随后,该最终结构通常将经历又一个层合工艺,以便将挤出的可生物降解密封剂层粘附到释放层侧。在一些情况下,层合挤出的可生物降解密封剂层的替代方案是经由诸如乳液涂覆或干涂覆之类的方法将可生物降解密封剂(呈细聚合物颗粒的形式)直接涂覆到最终结构上。在该层合工艺开始时,通常将锚固涂层(有时基于聚氨酯材料,但可替代地使用其他材料)涂覆到释放层的顶表面上,以便在可生物降解密封剂层附接到其上之前改变其表面能,以确保释放层和可生物降解密封剂层之间的良好粘附。这种聚氨酯材料的一个示例可以是来自Mitsui Chemicals的高官能聚氨酯分散体“TAKELACWPB”系列产品,例如TAKELAC WPB-341级。
可生物降解粘合剂层
在本发明中,可生物降解粘合剂层可用于将多层粘附在一起以形成层合体。这样的粘合剂可以是基于可生物降解的溶液,基于溶剂或无溶剂粘合剂组合物。可生物降解的粘合剂层的非限制性示例可包括可生物降解的聚乙酸乙烯酯、淀粉、麦芽糖糊精、天然蜡、人造蜡和聚酯-聚氨酯共混物。在本发明中,可生物降解粘合剂层可以是来自BASF的可商购获得的等级,诸如Epotal 3675或Epotal 3702或Epotal P100ECO(其是水基聚酯-聚氨酯可堆肥粘合剂)或Epotal 3702(也是水基粘合剂),它们都是可生物降解和可堆肥的。在本发明中,粘合剂可以是Berkshire Labels的BioTAK®;或Bostik 43298 Thermogrip热熔粘合剂。
在本发明中,可溶性粘合剂可具有增强典型的纸再制浆体系中的可回收性的有益效果,因为它可加速可生物降解柔性包装的破裂,这可能带来与生物降解过程类似的优势。在其他情况下,例如如果周围环境中的湿气含量非常高,则可使用不溶性粘合剂。如果选择水溶性粘合剂,则其可基于的聚合物的示例包括可生物降解和可溶等级的PVOH和聚环氧乙烷。水溶性聚合物的附加示例也在以下中称为“水溶性的可生物降解聚合物”的章节中提及。在本发明中,可能需要进行到从溶液中铺设粘合剂以便使粘合剂层的厚度最小化。在本发明中,可能进行到将粘合剂铺设成连续层以便在层之间获得最大粘结强度。在本发明中,可以考虑将粘合剂铺设成不连续层,以使整个结构在纸回收或生物降解过程中可破碎的速度最大化。在一些情况下,如果粘合剂非常薄,可以安全地分散并且如果它基于不会引起生态毒性问题的特定化学性质,则可以认为使用不可生物降解粘合剂是可接受的。可能的选择包括聚氨酯基粘合剂或离聚物基粘合剂。
水溶性的可生物降解聚合物
在本发明中,材料可以与液体产品(密封剂层)直接接触,可以不溶于水;然而,在本发明中,水溶性聚合物仍可用于可生物降解柔性包装结构的另一部分内。例如,这种水溶性可生物降解聚合物层可适于在结构内的特定层之间形成层合或粘合剂层。适合用作水溶性聚合物层的共聚物或其衍生物选自聚乙烯醇(PVOH)、聚乙烯醇共聚物(诸如丁烯二醇-乙烯醇共聚物(BVOH)),该聚乙烯醇共聚物通过丁烯二醇与乙酸乙烯酯的共聚,然后是乙酸乙烯酯的水解而产生,合适的丁烯二醇单体选自3,4-二醇-1-丁烯、3,4-二酰氧基-1-丁烯、3-酰氧基-4-醇-1-丁烯、4-酰氧基-3-醇-1-丁烯等;聚环氧烷,诸如聚环氧乙烷或聚乙二醇(PEG);马来酸/丙烯酸共聚物;聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸(polyAMPS);多元羧酸和盐;纤维素衍生物,诸如纤维素醚、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素;羟丙基甲基纤维素;天然树胶,诸如黄原胶和角叉菜胶;藻酸钠;麦芽糖糊精、低分子量糊精;糖;多糖;某些热塑性淀粉等级(例如得自Plantic/Kuraray的PLANTIC®的特定等级)聚氨基酸或肽;蛋白质,诸如酪蛋白和/或酪蛋白酸盐(例如,如由Lactips商业化的那些)。
在本发明中,水溶性可生物降解聚合物可以是聚乙烯醇、聚环氧乙烷、甲基纤维素和藻酸钠。对于需要“无塑料”产品的应用,水溶性聚合物层的大部分组分可以是天然衍生的聚合物,诸如藻酸钠。在本发明中,水溶性聚合物层中的可生物降解聚合物的含量可为至少60%。在本发明中,水溶性可生物降解聚合物的平均分子量(通过凝胶渗透色谱法测量)可为约1kDa至约1,000kDa,或约1kDa至约1,000kDa的任何整数值,或由任何前述值形成的任何范围,诸如约10kDa至约300kDa、约20kDa至约150kDa等。更具体地,聚乙烯醇的分子量可在30kDa至150kDa的范围内。对于聚环氧乙烷,分子量可以在50kDa至400kDa的范围内。对于甲基纤维素,分子量可以在10kDa至100kDa的范围内。甲基纤维素也可以是18%至32%取代的甲氧基和4%至12%取代的羟基-丙氧基。对于海藻酸钠,分子量可以在约10kDa至约240kDa的范围内。如果使用均聚物聚乙烯醇,水解度可在70%至100%的范围内,或介于70%和100%之间,或84%和92%之间或86%和90%之间的任何整数百分比值,或由这些值中的任何值形成的任何范围,诸如80%至100%、85%至100%、90%至100%、95%至100%、98%至100%、99%至100%、85%至99%、90%至99%、95%至99%、98%至99%、80%至98%、85%至98%、90%至98%、95%至98%、80%至95%、85%至95%、90%至95%等。某些等级的聚乙烯醇可能声称具有更强的耐湿气性,同时仍然是可溶的。示例包括得自Kuraray的Exceval范围的聚乙烯醇,包括等级Exceval HR-3010和Exceval AQ-4104。
水溶性聚合物可经由热挤出和经由溶液流延来加工。溶液流延涉及将水溶性聚合物首先形成为聚合物溶液。溶液中的聚合物可以说是水性的。在本发明中,可以使用水性聚合物,因为与挤出涂覆相比,可以形成更薄、更平坦、更均匀的可生物降解聚合物层。在本发明中,水溶性聚合物涂层可用作各种其他层之间的层合层。水溶性聚合物层可包含崩解剂、增塑剂、表面活性剂、润滑剂/剥离剂、填料、增量剂、抗粘连剂、防粘剂、消泡剂或其他功能性成分。在本发明中,对于某些应用水溶性的聚合物层可能含有崩解剂以增加其在水中的溶解速率。合适的崩解剂是但不限于玉米/马铃薯淀粉、甲基纤维素、矿物粘土粉末、交联羧甲基纤维素(交联纤维素)、交聚维酮(交联聚乙烯基N-吡咯烷酮或PVP)、羧甲淀粉钠(交联淀粉)。在本发明中,水溶性聚合物层可包含介于0.1重量%和15重量%之间、可为约1重量%至约15重量%的崩解剂。
在本发明中,水溶性的可生物降解聚合物层可包含水溶性增塑剂。水溶性增塑剂可选自多元醇、糖醇以及它们的混合物。合适的多元醇包括选自由以下项组成的组的多元醇:甘油、双甘油、乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、至多400Da分子量的聚乙二醇、新戊二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、双丙二醇、聚丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、甲二醇、三羟甲基丙烷、己二醇、新戊二醇和聚醚多元醇,或它们的混合物。合适的糖醇包括选自由以下项组成的组的糖醇:异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、山梨糖醇、木糖醇、赤藓糖醇、核糖醇、半乳糖醇、季戊四醇和甘露糖醇,或它们的混合物。在一些情况下,增塑剂可选自以下列表:乙醇胺、柠檬酸烷基酯、异山梨醇、季戊四醇、葡糖胺、N-甲基葡糖胺或异丙基苯磺酸钠。与包括较易移动的增塑剂如甘油的水溶性聚合物层相比,较少移动的增塑剂如山梨糖醇或聚环氧乙烷可促进形成具有更大阻隔性能的水溶性聚合物层。在一些情况下,当期望使用尽可能多的天然衍生材料时,还可使用以下增塑剂:植物油、聚山梨糖醇、聚二甲基硅氧烷、矿物油、石蜡、C1-C3醇、二甲亚砜、N,N-二甲基乙酰胺、蔗糖、玉米糖浆、果糖、二辛基磺基琥珀酸钠、柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、1,2-丙二醇、甘油的单乙酸酯、二乙酸酯或三乙酸酯、天然树胶、柠檬酸盐以及它们的混合物。水溶性增塑剂可选自甘油、1,2-丙二醇、20双丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、三羟甲基丙烷、三乙二醇、聚乙二醇、山梨糖醇、或它们的混合物,可选自甘油、山梨糖醇、三羟甲基丙烷、双丙二醇以及它们的混合物。水溶性聚合物层可包含介于5重量%和50重量%之间,可包含介于10重量%和40重量%之间,可包含约12重量%至约30重量%的增塑剂。
在本发明中,水溶性的可生物降解聚合物层可包含表面活性剂。合适的表面活性剂可属于非离子、阳离子、阴离子或两性离子类别。合适的表面活性剂是但不限于泊洛沙姆(聚氧乙烯聚氧丙二醇)、醇乙氧基化物、烷基苯酚乙氧基化物、叔炔二醇和链烷醇酰胺(非离子性)、聚氧乙烯胺、季铵盐和聚氧乙烯季胺(阳离子性)、以及氧化胺、N-烷基甜菜碱和磺基甜菜碱(两性离子性)。其他合适的表面活性剂是磺基琥珀酸钠、甘油和丙二醇的酰化脂肪酸酯、脂肪酸乳酰脂、烷基硫酸钠、聚山梨酸酯20、聚山梨酸酯60、聚山梨酸酯65、聚山梨酸酯80、卵磷脂、甘油和丙二醇的乙酰化脂肪酸酯、和5种脂肪酸的乙酰化酯、以及它们的组合。水溶性聚合物层可包含介于0.1重量%和2.5重量%之间的表面活性剂;可包含约1重量%至2重量%的表面活性剂。
在本发明中,水溶性的可生物降解聚合物层可包含润滑剂/剥离剂。合适的润滑剂/剥离剂是但不限于脂肪酸及其盐、脂肪醇、脂肪酯、脂肪胺、脂肪胺乙酸酯和脂肪酰胺。在本发明中,润滑剂/剥离剂可以是脂肪酸、脂肪酸盐、脂肪胺乙酸酯以及它们的混合物。在本发明中,水溶性聚合物层包含介于0.02重量%至1.5重量%之间,可包含约0.1重量%至约1重量%的润滑剂/剥离剂。
在本发明中,水溶性的可生物降解聚合物层可包含填料、增量剂、抗粘连剂、防粘剂。合适的填料、增量剂、抗粘连剂、防粘剂为但不限于淀粉、改性淀粉、交联聚乙烯吡咯烷酮、交联纤维素、微晶纤维素、二氧化硅、金属氧化物、碳酸钙、滑石和云母。在本发明中,可生物降解聚合物层可包含介于0.1重量%至25重量%之间,可包含约1重量%至约15重量%的填料、增量剂、抗粘连剂、防粘剂。在不存在淀粉的情况下,可生物降解聚合物层可包含介于1重量%至5重量%之间的填料、增量剂、抗粘连剂。
在本发明中,水溶性的水性可生物降解聚合物层可包含消泡剂。合适的消泡剂是但不限于聚二甲基硅氧烷和烃共混物。在本发明中,水溶性聚合物层可包含介于0.001重量%和0.5重量%之间,可包含约0.01重量%至约0.1重量%的消泡剂。
其中可生物降解聚合物层中的至少一个可生物降解聚合物层可由根据本发明的水溶性聚合物制成的可生物降解柔性包装可含有水溶性层中的残余水分,这取决于层合组分在给定温度和湿度条件下通过Karl Fischer滴定测量的吸湿性和等温线。例如,层合体中的水溶性聚乙烯醇层可在23℃和50%相对湿度下含有约4%-8%残余水分。
油墨、商标和装饰
根据本发明的可生物降解柔性包装在大多数情况下将是不透明的,但在一些情况下当进行对材料的具体选择时可以是半透明的。根据本发明的可生物降解柔性包装可包括印刷区域。印刷可使用标准印刷技术诸如柔性版印刷、凹版印刷、胶版印刷或喷墨印刷实现。根据本发明的可生物降解柔性包装可以无数种构型布置为包装。例如,包装可包括多个片,这些片包封多个制品。这些片中的每个片包括内表面和外表面。一个或多个片的外表面和/或内表面可包括在包装上形成商标、包装信息和/或背景颜色的油墨或染料等。
在本发明中,沉积的油墨可以是基于溶剂的或基于水的,并且油墨内的颜料可以是有机的或无机的,或两者的组合。在本发明中,油墨是高度耐磨的。例如,高耐磨性油墨可以包括通过紫外线辐射(UV)或电子束(EB)固化的涂层,或包括硝基纤维素并在溶剂蒸发期间固化的涂层。在本发明中,油墨内的任何有机颜料衍生自石油来源。在本发明中,油墨内的任何有机颜料可衍生自可再生资源,诸如大豆、植物。在本发明中,如果颜料是有机的并且设计成生物降解,则油墨内的任何有机颜料也可以是可生物降解的。在本发明中,油墨内的任何无机颜料将由无机金属氧化物制成,该无机金属氧化物是安全可分散的并且在所使用的水平下对环境无害,即使其本身是不可生物降解的。
不可生物降解但不抑制生物降解并且可在生物降解期间安全分散的油墨的非限制性示例包括得自Gans Ink and Supply Co.的ECO-SUREITM;和得自EFI的基于溶剂的VUTEk®和BioVuTM油墨,它们完全衍生自可再生资源(例如,玉米)。其他包括得自SunChemicals的SunVisto AquaGreen、Aquathene;以及得自Sakata Inx的INXhrc和GENESISGS。可生物降解油墨可以例如由再生植物油油墨、大豆油油墨等制成。通过用大豆油替换常规油墨中的所有或部分石油基溶剂和干性油来获得大豆油油墨,并且是有利的,因为它允许油墨容易地与纸分离并且在土壤中降解。大豆油油墨可例如从TOYO INK MFG.CO., LTD.或TOPPAN PRINTING CO., LTD商购获得。另一种潜在的可生物降解的油墨是得自SunChemicals的Blue Iris。无论使用何种类型的油墨,油墨通常以约0.5µm至约20µm,可为约1µm至约10µm,可为约2.5µm至约3.5µm的厚度存在。本发明的可生物降解柔性包装可包含油墨和/或染料以向本公开的包装提供背景颜色。为了减少油墨/染料的使用以有利于回收过程,可利用纸层的天然颜色。例如,油墨/染料可用于限定仅面向消费者的面板的背景颜色,而纸层的天然颜色将用作柔性包装的其它片的背景颜色。
用于油墨保护的表面涂层
在本发明中,用于制造包装的可生物降解柔性结构的印刷表面经表面涂覆,以保护油墨层不受其物理和化学环境的影响,以增强纸层的耐久性并提供高光或亚光的光洁度。这种表面涂层可被称为漆或清漆或防喷溅层。在本发明中,表面涂层的非限制性示例可由硝化纤维素漆、丙烯酸漆、水基漆或反应性双组分聚氨酯漆制成。可生物降解选项可用于增强整个包装的整体生物降解。在本发明中,表面涂层可包括由通过OECD301B生物降解筛选测试的天然蜡制成的那些表面涂层,诸如蜂蜡、油菜籽蜡、蓖麻油、小烛树蜡、大豆蜡、棕榈油蜡或另一种天然蜡,条件是暴露温度不超过蜡熔点。在一些情况下,一些基于石蜡油的蜡也可通过OECD301B。因为表面涂层的厚度影响由本发明的可回收的阻隔纸层合体制成的包装的可回收性和生物降解性,因此可以使用较薄的表面涂层。表面涂层的厚度介于0.1µm至25µm之间,小于10µm,小于5µm。在一些情况下,表面涂层可进一步增强整个包装的WVTR。
可生物降解聚合物膜和/或热密封剂层制备方法
用于生产本发明的包装和制品的可生物降解柔性结构可使用用于在常规共挤出膜制造装备上生产多层膜的常规规程来加工。参见例如美国专利第5,391,423号和第5,939,467号,它们各自以引用方式并入本文。一般来讲,聚合物可使用流延或吹塑膜挤出方法加工成膜。参见例如Griff,“Plastics Extrusion Technology,” 2'” Ed., VanNostrand Reinhold, 1976,该文献以引用方式并入本文。流延膜通过线性狭缝模头挤出。通常,在大的移动抛光金属辊上冷却平坦幅材。膜从该第一辊剥离,经过一个或多个辅助冷却辊,通过一组橡胶涂覆的牵拉辊或“牵引”辊,并且然后到达卷绕机。在吹塑薄膜挤出中,熔体通过薄的环形模头开口向上挤出,该工艺称为管状膜挤出。通过模头的中心引入空气以使管膨胀,这使其膨胀。产生移动的气泡,通过控制内部气压将该气泡保持在恒定尺寸。通过将空气吹过围绕管的一个或多个冷冻环来冷却膜管。然后通过将管通过一对牵拉辊拉入到加宽框架中并拉入到卷绕机中来使管塌缩。流延膜和吹塑膜工艺均可用于生产单层或多层膜结构。由单一热塑性材料或热塑性组分的共混物生产单层膜仅需要单个挤出机和单个歧管模头。如果特定的膜需要共混物(例如,密封剂/阻隔材料、密封剂/填料),则可以首先将组分的粒料干混,并且然后在进料该层的挤出机中熔融混合。在本发明中,如果在挤出机中发生不充分的混合,则可以首先将粒料干混,然后在预混挤出机中熔融混合,随后在膜挤出之前进行再造粒。在一些情况下,可生物降解聚合物层可通过直接挤出到其他层上而形成,通过热挤出或在一些情况下作为聚合物悬浮液施加,然后固化成连续层。
共挤出工艺用于生产多层膜。此类工艺需要多于一个挤出机和共挤出进料块或多歧管模头系统,或两者的组合,以实现多层膜结构。共挤出的进料块原理描述于美国专利第4,152,387号和第4,197,069号,其各自以引用方式并入本文。多个挤出机连接到进料块,该进料块采用可移动的分流器来与通过流动通道的聚合物的体积直接相关地成比例地改变每个单独的流动通道的几何形状。流动通道被设计成使得材料在其汇合点处以相同的流速和压力一起流动,从而消除界面应力和流动不稳定性。在材料在进料块中接合之后,它们作为复合结构流入单个歧管模头中。材料的熔体粘度和熔体温度不应相差太大;否则,流动不稳定性可导致模头对多层膜中的层厚度分布控制不良,如美国专利第5,498,692号中描述的。在本发明中,除了进料块共挤出之外,还可以使用如以引用方式并入本文的前述美国专利第4,152,387号、第4,197,069号以及美国专利第4,533,30号中公开的多歧管或叶片模头。在本发明中,可以使用各种技术将各种层进行微层化。在微层化中,由于层厚度的小尺寸,界面特性占主导地位。来自Nordson/EDI或Cloeren的微层化系统是用于完成微层化的示例性方法。
在一些情况下,特别是对于可生物降解聚合物如聚乳酸(PLA),更常见的是经由称为双轴取向的不同方法形成膜。这需要不同的装备来进行标准挤出。经由该方法生产的膜趋于更硬,这可使它们成为更好的结构,用于随后通过设计为充当阻隔层的无机层进行涂覆。
在一些其他情况下,密封剂层可能不是由挤出膜形成,而是通过用细聚合物颗粒涂覆基材的其余部分来形成。这些可以作为细聚合物颗粒的乳液施加,或者颗粒可以作为干粉施加。这些颗粒的尺寸通常在约0.1µm至约1000µm;约1µm至约100µm的范围内,但可能在该范围之外。无论以何种形式施加细聚合物颗粒,然后都必须进行加热步骤,其中细聚合物颗粒熔融以形成连续层,从而包含将被保持在包装内的任何产品。
多个不同层的层合以形成层合体
在本发明中,用于制造包装的可生物降解柔性结构可由几层不同类型的材料构成,这些材料需要结合在一起以形成一个多层层合结构,该多层层合结构然后可形成包装。尽管一些聚合物层可以通过以上“可生物降解聚合物膜制备方法”章节中描述的方法来生产,但是一些层可以是纸(具有或不具有阻隔层)或甚至是已经预涂覆有某种类型的阻隔层的聚合物层。构成包装的单独层可以层合在一起以形成多层层合结构。在本发明中,用于层合的任何粘合剂可以是可生物降解的,并且在称为“可生物降解粘合剂层”的章节中提及。层合是使用粘结剂将两个或更多个柔性包装幅材接合在一起的工艺。构成幅材的基材可由膜、纸或铝箔组成。一般而言,将粘合剂施加到吸收性较差的基材幅材上,然后将第二幅材压靠在其上以产生双面或两层的层合体。一些类型的层合技术可包括但不限于湿层合、干层合、蜡层合和无溶剂层合。其他类型的层合可包括各种形式的热层合,包括热层合、常规热层合、挤出层合和挤出涂覆层合。
小袋制备方法
通过上述方法生产的层合结构可以使用成型-填充-密封工艺转化成本发明的包装和制品。传统方法通常涉及三个连续步骤,其中包装或制品由膜结构形成,填充,然后密封或闭合,如美国专利第6,293,402号中描述,该专利以引用方式并入本文。在热密封方法中,存在这样的温度范围,高于该温度范围时,密封件将被烧毁,而低于该温度范围时,密封件将不够坚固。密封件以本领域技术人员已知的任何密封方式提供。密封可包括将连续加热的元件施加到膜,然后在密封之后移除该元件。加热元件可以是包括旋转的夹爪或加热轮的热棒。不同的密封件类型包括翅片密封件和重叠密封件。单通道方法使用立式成形和填充机的众所周知的密封单通道方法描述于以引用方式并入本文的美国专利第4,521,437号中。
多通道方法
本发明的包装也可使用多通道小袋包装机(诸如QuadroPack的VEGA PACK 300S)进行加工。高速多通道小袋加工机也描述于以引用方式并入本文的美国专利第6,966,166号中。其他非限制性类型的小袋机器可包括以下各项:Shubham和/或Hassia小袋机器和/或Arjunior高速小袋机器,如以引用方式并入本文的美国专利9809336中所公开的。
可生物降解柔性小袋或包装的最终形式
本发明的小袋或柔性包装可以是方底袋、扁平袋、充气式包装、交叉底袋、夹边侧背封袋、三边侧密封袋、四边侧密封袋、直立袋、棒状包或全波形袋。小袋可以被连接并且可以作为具有多个小袋的卷出售给商店,包括高频商店,所述多个小袋首尾相连地连接并在每个小袋之间具有穿孔,因此消费者可以选择她想要购买多少个小袋并且将它们从该卷上撕下。在一些非限制性示例中,穿孔可以是锯齿形,其中锯齿形使用户更容易打开小袋。一卷小袋还可具有通过穿孔分开的多个小袋(即具有两个、三个、四个或更多个列的多列小袋)。小袋可具有印刷在至少一个表面上的图形使用说明。
个人护理组合物
去污表面活性剂
个人护理组合物可包含大于约1重量%的向组合物提供清洁性能的表面活性剂体系,或者可包含大于5重量%的使得能够溶解头皮护理活性物质并向组合物提供透明外观的表面活性剂体系。此外,组合物可具有足够的表面活性剂以实现胶束或聚合物增稠。表面活性剂体系包含阴离子表面活性剂和/或阴离子表面活性剂的组合和/或阴离子表面活性剂与选自由两性、两性离子、非离子以及它们的混合物组成的组的辅助表面活性剂的组合。去污表面活性剂的各种示例和描述阐述于美国专利第8,440,605号、美国专利申请公布第2009/155383号和美国专利申请公布第2009/0221463号中,这些文献全文以引用方式并入本文。
个人护理组合物可包含约10重量%至约23重量%、约12重量%至约21重量%、约10重量%至约18重量%的一种或多种表面活性剂。
适用于组合物中的阴离子表面活性剂为烷基硫酸盐和烷基醚硫酸盐。其他合适的阴离子表面活性剂为有机硫酸反应产物的水溶性盐。其他合适的阴离子表面活性剂是被羟乙磺酸酯化并且被氢氧化钠中和的脂肪酸的反应产物。其他类似的阴离子表面活性剂描述于美国专利第2,486,921号、第2,486,922号和第2,396,278号中,这些文献全文以引用方式并入本文。
用于个人护理组合物中的示例性阴离子表面活性剂包括月桂基硫酸铵、月桂基聚氧乙烯醚硫酸铵、C10-15烷基聚氧乙烯醚硫酸铵、C10-15烷基硫酸铵、C11-15烷基硫酸铵、癸基硫酸铵、癸基聚氧乙烯醚硫酸铵、十一烷基硫酸铵、十一烷基聚氧乙烯醚硫酸铵、月桂基硫酸三乙胺、月桂基聚氧乙烯醚硫酸三乙胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸单乙醇胺、月桂基聚氧乙烯醚硫酸单乙醇胺、月桂基硫酸二乙醇胺、月桂基聚氧乙烯醚硫酸二乙醇胺、月桂酸单甘油酯硫酸钠、月桂基硫酸钠、月桂基聚氧乙烯醚硫酸钠、C10-15烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、C10-15烷基硫酸钠、C11-15烷基硫酸钠、癸基硫酸钠、癸基聚氧乙烯醚硫酸钠、十一烷基硫酸钠、十一烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、月桂基硫酸钾、月桂基聚氧乙烯醚硫酸钾、C10-15烷基聚氧乙烯醚硫酸钾、C10-15烷基硫酸钾、C11-15烷基硫酸钾、癸基硫酸钾、癸基聚氧乙烯醚硫酸钾、十一烷基硫酸钾、十一烷基聚氧乙烯醚硫酸钾、月桂基肌氨酸钠、月桂酰肌氨酸钠、月桂基肌氨酸、椰油基肌氨酸、椰油基硫酸铵、月桂酰硫酸铵、椰油基硫酸钠、月桂酰硫酸钠、椰油基硫酸钾、月桂基硫酸钾、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、椰油基硫酸单乙醇胺、月桂基硫酸单乙醇胺、十三烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、椰油基羟乙基磺酸钠、以及它们的组合。阴离子表面活性剂可为月桂基硫酸钠或月桂基聚氧乙烯醚硫酸钠。
本发明的组合物还可包含选自由以下项组成的组的阴离子表面活性剂:
a)R1 O(CH2CHR3O)y SO3M;
b)CH3 (CH2)z CHR2 CH2 O (CH2 CHR3O)y SO3M;以及
c)它们的混合物,
其中R1表示CH3 (CH2)10,R2表示H或烃基团,该烃基团包含1至4个碳原子,使得z和R2中碳原子之和为8,R3为H或CH3,y为0至7,当y不为零(0)时,y的平均值为约1,并且M为一价或二价带正电荷的阳离子。
合适的阴离子烷基硫酸盐和烷基醚硫酸盐表面活性剂包括但不限于具有支链烷基链的那些,由可选自由以下项组成的组的C8至C18支链醇合成:格尔伯特醇、羟醛缩合衍生的醇、羰基合成醇、F-T羰基合成醇、以及它们的混合物。2-烷基支链醇的非限制性示例包括:羰基合成醇,诸如2-甲基-1-十一烷醇,2-乙基-1-癸醇,2-丙基-1-壬醇,2-丁基-1-辛醇,2-甲基-1-十二烷醇,2-乙基-1-十一烷醇,2-丙基-1-癸醇,2-丁基-1-壬醇,2-戊基-1-辛醇,2-戊基-1-庚醇,以及以下列商品名出售的那些:LIAL®(Sasol)、ISALCHEM®(Sasol)、和NEODOL®(Shell);以及格尔伯特和羟醛缩合衍生的醇,诸如2-乙基-1-己醇,2-丙基-1-丁醇,2-丁基-1-辛醇,2-丁基-1-癸醇,2-戊基-1-壬醇,2-己基-1-辛醇,2-己基-1-癸醇和以商品名称ISOFOL® (Sasol)出售的那些或作为醇乙氧基化物和烷氧基化物以商品名LUTENSOL XP®(BASF)和LUTENSOL XL®(BASF)出售的那些。
阴离子烷基硫酸盐和烷基醚硫酸盐还可包括由衍生自丁烯或丙烯的C8至C18支链醇合成的那些,以商品名EXXAL(Exxon)和Marlipal®(Sasol)出售。这包括十三烷基聚氧乙烯醚-n硫酸钠(STnS)的亚型的阴离子表面活性剂,其中n介于约0.5和约3.5之间。该亚型的示例性表面活性剂是十三烷基聚氧乙烯醚-2硫酸钠和十三烷基聚氧乙烯醚-3硫酸钠。本发明的组合物还可包含十三烷基硫酸钠。
本发明的组合物还可包含阴离子烷基和烷基醚磺基琥珀酸盐和/或二烷基和二烷基醚磺基琥珀酸盐以及它们的混合物。二烷基和二烷基醚磺基琥珀酸盐可以为C6-15直链或支链的二烷基或二烷基醚磺基琥珀酸盐。烷基部分可以是对称的(即,相同的烷基部分)或不对称的(即,不同的烷基部分)。非限制性示例包括:月桂基磺基琥珀酸二钠、月桂基聚氧乙烯醚磺基琥珀酸二钠、双十三烷基磺基琥珀酸钠、二辛基磺基琥珀酸钠、二己基磺基琥珀酸钠、二环己基磺基琥珀酸钠、二戊基磺基琥珀酸钠、二异丁基磺基琥珀酸钠、直链双(十三烷基)磺基琥珀酸盐以及它们的混合物。
个人护理组合物可包含辅助表面活性剂。该辅助表面活性剂可选自由两性表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂、以及它们的混合物组成的组。辅助表面活性剂可包括但不限于月桂酰胺基丙基甜菜碱、椰油酰胺基丙基甜菜碱、月桂基羟基磺基甜菜碱、月桂酰两性基乙酸钠、椰油酰两性基二乙酸二钠、椰酰胺单乙醇酰胺、以及它们的混合物。
个人护理组合物还可包含约0.5重量%至约8重量%,约1.0重量%至约7重量%,约1.5重量%至约6重量%的一种或多种两性、两性离子、非离子辅助表面活性剂、或它们的混合物。
用于本文个人护理组合物中的合适的两性表面活性剂或两性离子表面活性剂包括已知用于洗发剂或其他个人护理清洁的那些。合适的两性离子表面活性剂或两性表面活性剂的非限制性示例描述于美国专利第5,104,646号和第5,106,609号中,这些文献全文以引用方式并入本文。
适用于组合物中的两性辅助表面活性剂包括被描述为脂族仲胺和叔胺的衍生物的那些表面活性剂,其中脂族基团可为直链或支链,并且其中脂族取代基中的一个含有约8至约18个碳原子,并且一个脂族取代基含有阴离子基团,诸如羧基、磺酸根、硫酸根、磷酸根或膦酸根。合适的两性表面活性剂包括但不限于选自由以下项组成的组的那些:椰油氨基丙酸钠、椰油氨基二丙酸钠、椰油酰两性基乙酸钠、椰油酰两性基二乙酸钠、椰油酰两性基羟丙基磺酸钠、椰油酰两性基丙酸钠、玉米油酰两性基丙酸钠、月桂氨基丙酸钠、月桂酰两性基乙酸钠、月桂酰两性基二乙酸钠、月桂酰两性基羟丙基磺酸钠、月桂酰两性基丙酸钠、玉米油酰两性基丙酸钠、月桂亚氨基二丙酸钠、椰油氨基丙酸铵、椰油氨基二丙酸铵、椰油酰两性基乙酸铵、椰油酰两性基二乙酸铵、椰油酰两性基羟丙基磺酸铵、椰油酰两性基丙酸铵、玉米油酰两性基丙酸铵、月桂氨基丙酸铵、月桂酰两性基乙酸铵、月桂酰两性基二乙酸铵、月桂酰两性基羟丙基磺酸铵、月桂酰两性基丙酸铵、玉米油酰两性基丙酸铵、月桂亚氨基二丙酸铵、椰油氨基丙酸三乙醇胺、椰油氨基二丙酸三乙醇胺、椰油酰两性基乙酸三乙醇胺、椰油酰两性基羟丙基磺酸三乙醇胺、椰油酰两性基丙酸三乙醇胺、玉米油酰两性基丙酸三乙醇胺、月桂氨基丙酸三乙醇胺、月桂酰两性基乙酸三乙醇胺、月桂酰两性基羟丙基磺酸三乙醇胺、月桂酰两性基丙酸三乙醇胺、玉米油酰两性基丙酸三乙醇胺、月桂亚氨基二丙酸三乙醇胺、椰油酰两性基二丙酸、癸酰两性基二乙酸二钠、癸酰两性基二丙酸二钠、辛酰两性基二乙酸二钠、辛酰两性基二丙酸二钠、椰油酰两性基羧乙基羟丙基磺酸二钠、椰油酰两性基二乙酸二钠、椰油酰两性基二丙酸二钠、二羧乙基椰油基丙二胺二钠、月桂基聚氧乙烯醚-5羧基两性基二乙酸二钠、月桂亚氨基二丙酸二钠、月桂酰两性基二乙酸二钠、月桂酰两性基二丙酸二钠、油基两性基二丙酸二钠、PPG-2-异癸醇聚醚-7羧基两性基二乙酸二钠、月桂氨基丙酸、月桂酰两性基二丙酸、月桂基氨基丙基甘氨酸、月桂基二亚乙基二氨基甘氨酸、以及它们的混合物
组合物可包含两性离子辅助表面活性剂,其中两性离子表面活性剂为脂族季铵、鏻和锍化合物的衍生物,其中脂族基团可为直链或支链,并且其中脂族取代基中的一个含有约8至约18个碳原子,并且一个脂族取代基含有阴离子基团,诸如羧基、磺酸根、硫酸根、磷酸根或膦酸根。两性离子表面活性剂可选自由以下项组成的组:椰油酰胺基乙基甜菜碱、椰油酰胺基丙基氧化胺、椰油酰胺基丙基甜菜碱、椰油酰胺基丙基二甲基氨基羟丙基水解胶原、椰油酰胺基丙基二甲基铵羟丙基水解胶原、椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱、椰油甜菜碱酰胺基两性基丙酸盐、椰油基甜菜碱、椰油基羟基磺基甜菜碱、椰油基/油基酰胺基丙基甜菜碱、椰油基磺基甜菜碱、月桂酰胺基丙基甜菜碱、月桂基甜菜碱、月桂基羟基磺基甜菜碱、月桂基磺基甜菜碱、以及它们的混合物。
适用于本发明中的非离子表面活性剂包括McCutcheion的“Detergents andEmulsifiers”北美版(1986年,Allured Publishing Corp.)和McCutcheion的“FunctionalMaterials”北美版(1992)中描述的那些。适用于本发明个人护理组合物的非离子表面活性剂包括但不限于聚氧乙烯化烷基酚、聚氧乙烯化醇、聚氧乙烯化聚丙二醇、链烷酸的甘油酯、链烷酸的聚甘油酯、链烷酸的丙二醇酯、链烷酸的山梨醇酯、链烷酸的聚氧乙烯化山梨醇酯、链烷酸的聚氧乙二醇酯、聚氧乙烯化链烷酸、链烷醇酰胺、N-烷基吡咯烷酮、烷基糖苷、烷基多葡糖苷、烷基胺氧化物、和聚氧乙烯化硅氧烷。
辅助表面活性剂可以为非离子表面活性剂,该非离子表面活性剂选自以下的链烷醇酰胺基团:椰油酰胺、椰油酰胺甲基MEA、椰油酰胺DEA、椰油酰胺MEA、椰油酰胺MIPA、月桂酰胺DEA、月桂酰胺MEA、月桂酰胺MIPA、十四酰胺DEA、十四酰胺MEA、PEG-20椰油酰胺MEA、PEG-2椰油酰胺、PEG-3椰油酰胺、PEG-4椰油酰胺、PEG-5椰油酰胺、PEG-6椰油酰胺、PEG-7椰油酰胺、PEG-3月桂酰胺、PEG-5月桂酰胺、PEG-3油酰胺、PPG-2椰油酰胺、PPG-2羟乙基椰油酰胺、PPG-2羟乙基异硬脂酰胺以及它们的混合物。
代表性的聚氧乙烯化醇包括烷基链在C9-C16范围内,并且具有约1至约110个烷氧基基团的那些,包括但不限于月桂基聚氧乙烯醚-3、月桂基聚氧乙烯醚-23、鲸蜡基聚氧乙烯醚-10、硬脂基聚氧乙烯醚-10、硬脂基聚氧乙烯醚-100、山嵛基聚氧乙烯醚-10、和可以商品名Neodol® 91、Neodol® 23、Neodol® 25、Neodol® 45、Neodol® 135、Neodo®l 67、Neodol® PC 100、Neodol® PC 200、Neodol® PC 600从Shell Chemicals(Houston,Texas)商购获得的那些、以及它们的混合物。
还可商购获得的是可以Brij®商品名从Uniqema(Wilmington,Delaware)商购获得的聚氧乙烯脂肪醚,包括但不限于Brij® 30、Brij® 35、Brij® 52、Brij® 56、Brij® 58、Brij® 72、Brij® 76、Brij® 78、Brij® 93、Brij® 97、Brij® 98、Brij® 721、以及它们的混合物。
合适的烷基糖苷和烷基多葡糖苷可由式(S)n-O-R表示,其中S为糖部分诸如葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖等;n为约1至约1000的整数,并且R为C8-C30烷基基团。烷基基团可衍生自的长链醇的示例包括癸醇、月桂醇、十四烷醇、鲸蜡醇、硬脂醇、油醇等。这些表面活性剂的示例包括烷基多葡糖苷,其中S为葡萄糖部分,R为C8-20烷基基团,并且n为约1至约9的整数。这些表面活性剂的可商购获得的示例包括以商品名APG® 325 CS、APG® 600 CS和APG® 625 CS)购自Cognis(Ambler,Pa)的癸基多葡糖苷和月桂基多葡糖苷。还可用于本文的是蔗糖酯表面活性剂诸如蔗糖椰油酸酯、和蔗糖月桂酸酯、以及以商品名Triton BG-10和Triton CG-110购自The Dow Chemical Company(Houston,Tx)的烷基多葡糖苷。
适用于本发明的其它非离子表面活性剂为甘油酯和聚甘油酯,包括但不限于,甘油基单酯,C12-22饱和、不饱和和支链脂肪酸的甘油基单酯诸如油酸甘油酯、一硬脂酸甘油酯、一棕榈酸甘油酯、一山嵛酸甘油酯、以及它们的混合物,和C12-22饱和、不饱和和支链脂肪酸的聚甘油酯诸如聚甘油基-4异硬脂酸酯、聚甘油基-3油酸酯、聚甘油基-2-倍半油酸酯、二异硬脂酸三甘油酯、一油酸二甘油酯、一油酸四甘油酯、以及它们的混合物。
还可用作本文的非离子表面活性剂的是脱水山梨糖醇酯。C12-22饱和、不饱和和支链脂肪酸的脱水山梨糖醇酯可用于本文中。这些脱水山梨糖醇酯通常包括单酯、二酯、三酯等的混合物。合适的脱水山梨糖醇酯的代表性示例包括脱水山梨糖醇单月桂酸酯(SPAN®20)、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯(SPAN® 40)、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯(SPAN® 60)、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯(SPAN® 65)、脱水山梨糖醇单油酸酯(SPAN® 80)、脱水山梨糖醇三油酸酯(SPAN® 85)、和脱水山梨糖醇异硬脂酸酯。
还适用于本文的是脱水山梨糖醇酯的烷氧基化衍生物,包括但不限于均购自Uniqema的聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇单月桂酸酯(Tween® 20)、聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇单棕榈酸酯(Tween® 40)、聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇单硬脂酸酯(Tween® 60)、聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇单油酸酯(Tween® 80)、聚氧乙烯(4)脱水山梨糖醇单月桂酸酯(Tween® 21)、聚氧乙烯(4)脱水山梨糖醇单硬脂酸酯(Tween® 61)、聚氧乙烯(5)脱水山梨糖醇单油酸酯(Tween® 81)、以及它们的混合物。
还适用于本文的是烷基酚乙氧基化物,包括但不限于壬基酚乙氧基化物(购自TheDow Chemical Company (Houston, Tx.)的Tergitol NP-4、NP-6、NP-7、NP-8、NP-9、NP-10、NP-11、NP-12、NP-13、NP-15、NP-30、NP-40、NP-50、NP-55、NP-70)以及辛基酚乙氧基化物(购自The Dow Chemical Company (Houston, TX)的Triton X-15、X-35、X-45、X-114、X-100、X-102、X-165、X-305、X-405、X-705)。
还适用于本文的是叔烷基胺氧化物,包括月桂基氧化胺和椰油基氧化胺。
适用于个人护理组合物中的其它阴离子、两性离子、两性和非离子附加表面活性剂的非限制性示例描述于McCutcheon的Emulsifiers and Detergents(1989年鉴,由M.C.Publishing Co.出版,以及美国专利第3,929,678号、第2,658,072号、第2,438,091号、第2,528,378号中,这些文献全文以引用方式并入本文。
合适的表面活性剂组合包含约0.5%至约30%,约1%至约25%,约2%至约20%的烷基支链的平均重量%。
表面活性剂组合可具有约7.5%至约25%,约10%至约22.5%,约10%至约20%的C8至C12烷基链长度的累积平均重量%。
表面活性剂组合可具有约3至约200,约25至约175.5,约50至约150,约75至约125的平均C8-C12/C13-C18烷基链比率。
湿润剂
本发明可包含湿润剂。湿润剂对水分子的氢键具有亲和力。用于本发明的合适湿润剂的非限制性示例可包括以下各项:氨基酸及其衍生物诸如脯氨酸和精氨酸天冬氨酸、1,3-丁二醇、丙二醇和水以及软毛松藻提取物、胶原氨基酸或肽、肌酸酐、双甘油、生物糖胶-1、葡糖胺盐、葡糖醛酸盐、谷氨酸盐、甘油的聚乙二醇醚(例如,甘油聚醚20)、甘油、甘油单丙氧基化物、糖原、己二醇、蜂蜜及其提取物或衍生物、芦荟、氢化淀粉水解物、水解粘多糖、肌醇、角蛋白氨基酸、LAREX A-200(可得自Larex)、糖胺聚糖、甲氧基PEG 10、甲基葡糖醇聚醚-10和甲基葡糖醇聚醚-20(均可从位于Edison, N.J.的Amerchol商购获得)、甲基葡萄糖、3-甲基-1,3-丁二醇、N-乙酰基葡糖胺盐、聚乙二醇及其衍生物(诸如PEG 15丁二醇、PEG 4、PEG 5季戊四醇、PEG 6、PEG 8、PEG 9)、季戊四醇、1,2-戊二醇、PPG-1甘油醚、PPG-9,2-吡咯烷酮-5-羧酸及其盐(诸如甘油pca)、糖异构酸酯、SEACARE(可得自Secma)、丝氨酸、丝氨基酸、乙酰透明质酸钠、透明质酸钠、聚天冬氨酸钠、聚谷氨酸钠、山梨糖聚醚20、山梨糖聚醚6、糖和糖醇以及它们的衍生物诸如葡萄糖、蔗糖、果糖、甘露糖和聚甘油山梨糖醇、海藻糖、三甘油、三羟甲基丙烷、三(羟甲基)氨基甲烷盐和酵母提取物、以及它们的混合物,离子盐诸如氯化钠和氯化钾以及它们的混合物。
在本发明中,湿润剂可以是选自由以下项组成的组的多元醇:甘油、双甘油、甘油、赤藓醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、核糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇、半乳糖醇、岩藻糖醇、麦芽糖醇、甘露糖、肌醇、三乙二醇、吡咯烷酮羧酸钠(PCA)、锌PCA、以及它们的衍生物和混合物。
该组合物含有安全且有效量的湿润剂。特别地,其可以含有约20重量%至约70重量%;约20重量%至约50重量%;约23重量%至约45重量%的湿润剂。
在本发明中,组合物可含有两种或更多种不同的湿润剂,例如,组合物可含有甘油和木糖醇。
增稠聚合物
个人护理组合物可包含增稠聚合物以增加组合物的粘度。可使用适宜的增稠聚合物。个人护理组合物可包含约0.05%至约10%的增稠聚合物、约0.05%至约5%的增稠聚合物、约0.05%至约2.5%的增稠聚合物和约0.05%至约2%的增稠聚合物。增稠聚合物改性剂可以为聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺增稠剂。增稠聚合物可以为阴离子增稠聚合物。
个人护理组合物可包含增稠聚合物,该增稠聚合物是基于丙烯酸、甲基丙烯酸或其他相关的衍生物的均聚物,非限制性示例包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙基丙烯酸酯和聚丙烯酰胺。
增稠聚合物可为碱溶胀性和疏水改性的碱溶胀性丙烯酸类共聚物或甲基丙烯酸酯共聚物,非限制性示例包括丙烯酸/丙烯腈共聚物、丙烯酸酯/硬脂基聚氧乙烯醚-20衣康酸酯共聚物、丙烯酸酯/鲸蜡基聚氧乙烯醚-20衣康酸酯共聚物、丙烯酸酯/氨基丙烯酸酯/C10-30烷基PEG-20衣康酸酯共聚物、丙烯酸酯/氨基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/硬脂基聚氧乙烯醚-20甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/山嵛基聚氧乙烯醚-25甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/硬脂基聚氧乙烯醚-20甲基丙烯酸酯交联聚合物、丙烯酸酯/山嵛基聚氧乙烯醚-25甲基丙烯酸酯/HEMA交联聚合物、丙烯酸酯/新癸酸乙烯酯交联聚合物、丙烯酸酯/异癸酸乙烯酯交联聚合物、丙烯酸酯/棕榈油醇聚醚-25丙烯酸酯共聚物、丙烯酸/丙烯酰胺基甲基丙烷磺酸共聚物、以及丙烯酸酯/丙烯酸C10-C30烷基酯交联聚合物。
增稠聚合物可以是可溶性交联丙烯酸类聚合物,非限制性示例包括卡波姆。
增稠聚合物可为缔合聚合物增稠剂,非限制性示例包括:疏水改性的碱溶胀性乳液,非限制性示例包括疏水改性的聚丙烯酸酯;疏水改性的聚丙烯酸和疏水改性的聚丙烯酰胺;疏水改性的聚醚,其中这些材料可具有选自鲸蜡基、硬脂基、油酰基以及它们的组合的疏水物。
增稠聚合物可与聚乙烯吡咯烷酮、交联的聚乙烯吡咯烷酮和衍生物组合使用。增稠聚合物可与聚乙烯醇和衍生物组合。增稠聚合物可与聚乙烯亚胺和衍生物组合。
增稠聚合物可与基于藻酸的材料组合,非限制性示例包括藻酸钠和藻酸丙二醇酯。
增稠聚合物可与聚氨基甲酸酯聚合物组合使用,非限制性示例包括:疏水改性的烷氧基化氨基甲酸酯聚合物,非限制性示例包括PEG-150/癸醇/SMDI共聚物、PEG-150/硬脂醇/SMDI共聚物、聚氨基甲酸酯-39。
增稠聚合物可与缔合聚合物增稠剂组合,非限制性示例包括:疏水改性的纤维素衍生物;以及具有约10至约300、约30至约200、约40至约150个重复单元的环氧乙烷重复基团的亲水部分。这种类型的非限制性示例包括PEG-120-甲基葡萄糖二油酸酯、PEG–(40或60)脱水山梨糖醇四油酸酯、PEG-150季戊四醇四硬脂酸酯、PEG-55丙二醇油酸酯、PEG-150二硬脂酸酯。
增稠聚合物可与纤维素和衍生物组合,非限制性示例包括微晶纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素;硝基纤维素;纤维素硫酸盐;纤维素粉末;疏水改性的纤维素。
增稠聚合物可与瓜尔胶和瓜尔胶衍生物组合,非限制性示例包括羟丙基瓜尔胶和羟丙基瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵。
增稠聚合物可与聚环氧乙烷;聚环氧丙烷;以及POE-PPO共聚物。
增稠聚合物可与由以下通式表征的聚亚烷基二醇组合:
其中R为氢、甲基、或它们的混合物,并且进一步地为氢,并且n为具有2,000-180,000、或7,000-90,000、或7,000-45,000的平均数的整数。这种类型的非限制性示例包括PEG-7M、PEG-14M、PEG-23M、PEG-25M、PEG-45M、PEG-90M、或PEG-100M。
增稠聚合物可与二氧化硅组合,非限制性示例包括热解法二氧化硅、沉淀二氧化硅、和经有机硅表面处理的二氧化硅。
增稠聚合物可与水溶胀性粘土组合,非限制性示例包括合成锂皂石、膨润土、蒙脱石、绿土和锂蒙脱石。
增稠聚合物可与树胶组合,非限制性示例包括黄原胶、瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、阿拉伯胶、黄蓍胶、半乳聚糖、长豆角胶、刺梧桐树胶和刺槐豆胶。
增稠聚合物可与以下物质组合:二亚苄基山梨醇、卡拉根、果胶、琼脂、温柏树籽(榅桲子)、淀粉(来自稻米、玉米、马铃薯、小麦等)、淀粉衍生物(例如羧甲基淀粉、甲基羟丙基淀粉)、藻类提取物、右旋糖酐、琥珀酰葡聚糖和pulleran,
增稠聚合物的非限制性示例包括丙烯酰胺/丙烯酸铵共聚物(和)聚异丁烯(和)聚山梨酸酯20;丙烯酰胺/丙烯酰二甲基牛磺酸钠共聚物/异十六烷/聚山梨酸酯80、丙烯酰二甲基牛磺酸铵/VP共聚物、丙烯酸钠/丙烯酰二甲基牛磺酸钠共聚物、丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯交联聚合物-4、丙烯酸酯交联聚合物-3、丙烯酸酯/山嵛基聚氧乙烯醚-25甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/丙烯酸C10-C30烷基酯交联聚合物、丙烯酸酯/硬脂基聚氧乙烯醚-20衣康酸酯共聚物、聚丙烯酸铵/异十六烷/PEG-40蓖麻油;卡波姆、卡波姆钠、交联的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酰胺/C13-14异链烷烃/月桂基聚氧乙烯醚-7、聚丙烯酸酯13/聚异丁烯/聚山梨酸酯20、聚丙烯酸酯交联聚合物-6、聚酰胺-3、聚季铵盐-37(和)氢化聚癸烯(和)十三烷基聚氧乙烯醚-6、丙烯酰胺/丙烯酰二甲基牛磺酸钠/丙烯酸共聚物、丙烯酸钠/丙烯酰二甲基牛磺酸盐/二甲基丙烯酰胺、交联聚合物(和)异十六烷(和)聚山梨酸酯60、聚丙烯酸钠。示例性可商购获得的增稠聚合物包括:ACULYN 28、ACULYN 33、ACULYN 88、ACULYN22、ACULYN Excel、Carbopol® Aqua SF-1、Carbopol® ETD 2020、Carbopol®Ultrez 20、Carbopol® Ultrez 21、Carbopol® Ultrez 10、Carbopol® Ultrez 30、Carbopol® 1342, Carbopol® Aqua SF-2聚合物、Sepigel 305, Simulgel 600、SepimaxZen、Carbopol® SMART 1000、Rheocare® TTA、Rheomer® SC-Plus, STRUCTURE® PLUS、Aristoflex® AVC、Stabylen 30、以及它们的组合。
头皮护理活性物质
本发明可包含头皮护理活性物质。该头皮护理活性物质包括可溶性头皮护理活性物质和头皮健康剂。
a)可溶性头皮护理活性物质
可溶性头皮护理活性物质和/或去头皮屑剂可为选自由以下项组成的组的一种材料或混合物:唑,诸如氯咪巴唑、酮康唑、伊曲康唑、益康唑和新康唑;羟基吡啶酮,诸如羟甲辛吡酮(吡罗克酮乙醇胺)、环吡酮、利洛吡司和MEA-羟基辛氧基吡啶酮;角质层分离剂,诸如水杨酸和其他羟基酸;嗜球果伞素,诸如嘧菌酯;以及金属螯合剂,诸如1,10-菲咯啉。
在本发明中,唑类抗微生物剂可以为咪唑,选自由以下项组成的组:苯并咪唑、苯并噻唑、联苯苄唑、丁康唑硝酸盐、氯咪巴唑、克霉唑、克鲁康唑、依柏康唑、益康唑、新康唑、芬替康唑、氟康唑、氟三唑、异康唑、酮康唑、兰诺康唑、甲硝唑、咪康唑、奈康唑、奥莫康唑、奥昔康唑硝酸盐、舍他康唑、硝酸硫康唑、噻康唑、噻唑、以及它们的混合物,或者唑类抗微生物剂为三唑,选自由以下项组成的组:特康唑、伊曲康唑、以及它们的混合物。唑类抗微生物剂可以为酮康唑。另外,唯一的抗微生物剂可以为酮康唑。
可溶性去头皮屑剂可以约0.01%至10%,约0.1%至约9%,约0.25%至8%,和约0.5%至6%的量存在。可溶性去头皮屑剂可以为表面活性剂可溶的,从而可以为表面活性剂可溶性去头皮屑剂。
b)头皮健康剂
在本发明中,可添加一种或多种头皮健康剂以提供头皮有益效果和/或抗真菌/去头皮屑功效。该组材料是变化的并且提供广泛范围的有益效果,包括保湿、阻隔改善、抗真菌、抗微生物和抗氧化剂、抗痒剂和感觉剂、以及附加的去头皮屑剂诸如吡啶硫酮的多价金属盐,非限制性示例包括吡啶硫酮锌(ZPT)和吡啶硫酮铜、硫或硫化硒。此类头皮健康剂包括但不限于:维生素E和F、水杨酸、烟酰胺、咖啡因、泛醇、氧化锌、碳酸锌、碱式碳酸锌、二醇、乙醇酸、PCA、PEG、赤藓醇、甘油、三氯生、乳酸酯、透明质酸酯、尿囊素和其他脲、甜菜碱、山梨醇、谷氨酸酯、木糖醇、薄荷醇、乳酸薄荷酯、香兰基丁醚、异环酮、苄醇、包含以下结构的化合物:
R1选自H、烷基、氨基烷基、烷氧基;
Q = H2、O、-OR1、-N(R1)2、-OPO(OR1)x、-PO(OR1)x、-P(OR1)x,其中x = 1-2;
V = NR1、O、-OPO(OR1)x、-PO(OR1)x、-P(OR1)x,其中x = 1-2;
W = H2、O;
对于n=0,X、Y =独立地选自H、芳基、萘基;
对于n ≥ 1,X、Y =脂族CH2或芳族CH,并且Z选自脂族CH2、芳族CH或杂原子;
A =低级烷氧基、低级烷硫基、芳基、取代的芳基或稠合芳基;以及
立体化学能够在标记*的位置处变化。
以及天然提取物/油,包括薄荷油、留兰香、摩洛哥坚果油、霍霍巴油和芦荟。
在本发明中,头皮护理活性物质可为包封形式。在一个方面,胶囊可包含:三聚氰胺、聚丙烯酰胺、有机硅、二氧化硅、聚苯乙烯、聚脲、聚氨酯、聚丙烯酸盐基材料、聚丙烯酸酯基材料、明胶、苯乙烯苹果酸酐、聚酰胺、芳族醇、聚乙烯醇、脂肪醇、多糖、蜡、氢化植物油和本领域技术人员已知的其他材料。在一个方面,所述聚脲可包括交联的脲,诸如与甲醛交联的脲、与戊二醛交联的脲、以及它们的混合物。在一个方面,所述多糖可包括明胶、琼脂、藻酸盐、壳聚糖、纤维素、糖原、透明质酸、葡聚糖、木聚糖、菊粉、果胶以及它们的混合物。在一个方面,所述多糖可以是交联的。合适的交联剂可包括氯化钙、碳酸钙、异氰酸酯、戊二醛以及它们的混合物。通常,抗头皮屑或头皮护理活性物质可以以包封形式存在,浓度基于总配方重量计为1重量%至5重量%,并且甚至至多50重量%或更高,这取决于待包封的材料和包封结构本身的化学性质。在本发明中,组合物可含有至多90%,可以为至多10%,可含有至多5%,可以为至多1%的包封物。
在本发明中,个人护理组合物可以是透明的或澄清的。如本文所用的术语“澄清”或“透明”意指组合物在600nm下的透明度百分比(T%)是至少约70%的透射率。在600nm下的T%可为约70%至约100%、约80%至约100%、约90%至约100%。在本发明中,在600nm下的透明度百分比(T%)可为至少约80%的透射率;在600nm下的透明度百分比(T%)可为至少约90%的透射率。
在本发明中,个人护理组合物可以是半透明的或者可以是不透明的。通过紫外/可见(“UV/VIS”)分光光度法测量组合物的透明度,使用Gretag MacbethColorimeter Color确定样品对UV/VIS光的吸收或透射。已示出,600nm的光波长足以表征清洁组合物的透明度。
本发明的个人护理组合物可含有约14%至约50%的水;可具有约35%至约50%的水。
用于制剂的测试方法
水活度
在本发明中,水活度以Aw(当在0-1的范围内时)或相对湿度-%RH(当其被报告为百分比时)测量,RH%=aw*100。个人护理组合物的水活度(Aw)为当与周围空气介质不受干扰地平衡时个人护理组合物本身的蒸气压力与相同条件下蒸馏水的蒸气压力之间的比率。
水活度确定
在本发明中,可用于水活度确定的装备可以是:A)配备有温度和湿度探头的Hygrolab C-1水活度计(可得自Rotronic AG)和B)浅的一次性样品杯(可得自RotronicAG)。在本发明中,测试材料的水活度可以通过使用温度和湿度探头以及Hygrolab C-1计(可得自Rotronic AG)来确定。一次性样品杯(可得自Rotronic AG)填充有测试材料,下降到样品保持器中,并且被湿度和温度探头覆盖。使用仪表的AwE模式,平衡产物的水活度将在仪表上显示为水活度(Aw)。以下换算系数可用于在单位之间切换:1.000 Aw=100% RH。粘度方法。
本发明可具有约0.40至约0.90的水活度(Aw);可具有约0.80至约0.87的水活度(AW)。本发明可具有低于约0.80的水活度(Aw)。
粘度确定
在本发明中,可用于粘度确定的装备和仪器是:A)一次性注射器(可得自VWR);流变仪(可得自TA Instruments)和C) 40mm平行钢板(可得自TA Instruments)。在本发明中,洗发剂测试材料的粘度可通过使用来自TA instruments(New Castle, Delaware, USA)的Discovery DHR流变仪来确定。使用TRIOS软件5.1.1.46572版(可得自TA Instruments)执行数据收集、处理和报告。使用直径为40mm,间隙尺寸为1000µm并且温度为25℃的平行钢板和来配置仪器。使用在2.0s-1的剪切速率下保持180秒的持续时间的流动峰值来收集数据,并且所报告的粘度是在180秒时测量的值。在本发明中,个人护理组合物可具有约5,000cps至约20,000cps;约8,000cps至约14,000cps;约7,000cps至约12,000cps的粘度。
重量损失百分比确定
在本发明中,可用于重量损失百分比确定的装备是:A)受控温度和湿度(CTCH)室/房间;B)灵敏度为0.1mg的分析天平(可得自Mettler Toledo);C)玻璃纤维自助餐厅托盘(可得自Amazon)以及D)电子表格处理器(可得自Microsoft)。在本发明中,可以确定重量损失百分比,其中可以用产品测试材料填充小袋并将其密封。使用AT200分析天平(可得自Mettler Toledo)收集它们的初始重量,并且然后记录到Excel电子表格(可得自Microsoft)中。将小袋放置在自助餐厅托盘(可得自Amazon)上,并储存在改为设定到期望温度和湿度的受控温度和湿度(CTCH)室中。在所选择的时间间隔处对小袋称重,并且记录随时间推移的重量损失。
计算
1.重量损失%=
其中Δ重量=重量-初始重量
实施例
样品ID 初始重量 1周时的重量 Δ重量 重量损失%
样品A 14.4187 14.3694 0.0493 0.342%
用于包装的测试方法
在本发明中,在测试和/或测量材料时,如果相关测试方法未指定特定温度,则在23℃(±3℃)的温度下对试样进行测试和/或测量,其中此类试样被预先调节至该温度。在测试和/或测量材料时,如果相关测试方法未指定特定湿度,则在35%(±5%)的湿度下对试样进行测试和/或测量,其中此类试样被预先调节至该湿度。测试和/或测量应经过培训、熟练且有经验的人员根据良好实验室规范经由适当校准的设备和/或仪器来执行。
1)生物降解筛选测试OECD 301B-主要部件(例如,纸和密封剂)可以单独测试,并然后应全部根据测试方法OECD 301B测试最终包装的生物降解。最终包装包括所有主要和次要(例如,粘合剂、底漆、阻隔层、油墨、清漆)部件并且在一端处是开口的以模拟其在被消费者打开后的弃置。通过/失败成功标准如下表所示:
OECD生物降解测试方法和通过标准
测试方法 通过标准
OECD 301B-测试每层的主要部件-测试完全成型的小袋* 60天内的60% thCO2释放或thO2消耗
样品应在60天内生物降解至少60%。
根据经济合作与发展组织(OECD)的方法301B测试指南所定义的标准测试方法,通过测试材料产生的二氧化碳(C02)来测量需氧生物降解,该测试按照指定的OECD测试方案进行,但该测试进行60天。聚合物可实现至少60%的生物降解,如在标准方法301B中在60天内通过C02产生所测量的。这些OECD测试方法指南是本领域公知的并在本文中作为参考文献引用{OECD (1992)Test No. 306: Biodegradability in Seawater, OECD Guidelinesfor the Testing of Chemicals,第3节, OECD Publishing, Paris, https://doi.org/ 10.1787/9789264070486-en.和OECD (1992), Test No. 301: Ready Biodegradability,OECD Guidelines for the Testing of Chemicals,第3节, OECD Publishing, Paris, https://doi.org/10.1787/9789264070349-en.}。
2) OK堆肥INDUSTRIAL(EN 13432)测试
以OK堆肥INDUSTRIAL标签为特征的包装或产品在工业堆肥工厂中被保证为可生物降解的。这适用于所有组分、油墨和添加剂。认证程序的唯一参考点是协调的EN 13432:2000标准:在任何情况下,以OK堆肥INDUSTRIAL徽标为特征的任何产品都应符合欧盟包装指令(94/62/EEC)的要求。一种测试是针对崩解的测试。为了通过崩解测试,包装必须在12周内崩解90%,任何剩余的碎片都能够通过2mm筛。温度不得升高到75℃以上,并且在1周后温度必须降低到50℃。这是为了模拟实际工业堆肥单元内会发生的情况。
3) OK堆肥HOME测试—由于所涉及的废物的体积相对较小,花园堆肥堆中的温度明显低于工业堆肥环境中的温度,并且不那么恒定。这就是为什么花园中的堆肥是更困难、速度更慢的过程。TÜV AUSTRIA开发了OK堆肥HOME以根据特定要求保证完全的可生物降解性,即使在花园堆肥堆中也是如此。OK堆肥HOME不是基于标准,而是若干标准的基础。重要的是要记住OK堆肥HOME认证程序没有明确地引用特定标准,而是详述了产品为了获得认证而必须满足的所有技术要求。崩解测试涉及确保在不高于30℃的温度下在6个月内发生崩解。这是为了模拟实际家庭堆肥内会发生的情况。
在一些情况下,可以利用遵循与OK堆肥HOME测试类似的测试要求的其他堆肥测试,诸如用于可生物降解塑料的澳大利亚标准AS 5810—2010—适用于家庭堆肥的可生物降解塑料。该测试在25℃下运行,并且当使用该测试来预测材料在家庭堆肥条件下分解的能力时,预期样品在12个月内达到90%的生物降解。该测试还可用于预测材料在工业堆肥条件下分解的能力,在这种情况下,当在58℃下运行时,预期材料在6个月内达到90%的生物降解。
4)“海洋沉积物中的需氧生物降解测试”测试—该测试根据ISO23832进行以便理解产品材料在海洋环境中的行为。由于大多数可生物降解材料比水更致密,因此预期此类材料最终将沉入海洋中并位于海底沉积物的顶部,并最终沉入沉积物中,使得其被掩埋。因此,通常最相关的是通过使用从海中收集的沉积物来进行该测试。由于本发明将被利用的大部分位置是在温暖的热带环境中,因此最相关的是在25℃的温度下执行该测试。在本发明中,选择当置于根据ISO23832在25℃下的生物降解测试中时,在150天内达到至少50%生物降解的材料。该测试在将样品埋入沉积物中的同时进行。
对于该章节中上面列出的生物降解测试方法,在包装膜经历生物降解之前,可以在暴露于或不暴露于待包装在使用此类膜的包装中的产品或配方的情况下测试包装膜。暴露可以仅在膜的一侧上,诸如产品填充在由包装膜制成的封闭隔室中,或者暴露在膜的两侧上,诸如当将包装膜浸入产品或配方中时。暴露通常在加速测试设置下进行,即在40℃或50℃下持续小于期望保质期的持续时间。它也可以在环境测试设置下,即25℃或30℃下持续代表平均或合理的保质期的持续时间。由于产品可能通过水解或其他相互作用机制影响膜,因此暴露可以使包装膜准备好在生命周期结束时更好地表现生物降解特征—因为包装将产品容纳在其自身内至少几个月并且可能长达几年。
5)水蒸气透过率(WVTR)-该测试方法主要根据ASTM F1249-13在以下测试条件下进行:测试气体的温度为38℃(±0.56℃)并且其相对湿度为50%(±3%),或者如果需要热带条件,则将测试气体的温度设定为38℃(±0.56℃)并且其相对湿度为90%(±3%)。载气为100% N2(干燥)。用于运行测试的设备是遵循书面规程QMS 702-004的Permatran-W水蒸气渗透性仪器。对于超出ASTM F-1249-13范围(§1.1)的材料,水蒸气透过率测试方法不适用。如果特定基材的阻隔特性太差,尤其是如果纸基材上的涂层非常薄并且没有对设备进行良好密封,则不可能通过ASTM F1249-13测量WVTR。在这些情况下,使用不同的测试方法,即ASTM E96杯测试方法。然而,仍然可以比较来自两种不同测试方法的结果。对于ASTM E96,如果需要热带条件,则温度为38℃并且湿度为90%相对湿度,或者如果不需要热带条件,则有时湿度为50%相对湿度。对于任一测试方法,水蒸气透过率以g/m2/天报告。如果通过阻隔厚度归一化,则水蒸气透过率以g.µm/m2/天报告。
6)氧气透过率(OTR)-该测试方法主要根据ASTM F1927在以下测试条件下进行:除非另外指明,否则测试气体的温度为23℃(±0.56℃)并且其相对湿度为80%(±3%),并且测试气体浓度为100% O2。载气为98% N2和2% H2,并且载气湿度为0%。测试气体压力为760mmHg。用于进行该测试的装备是遵循测试规程QMS 702-002的Oxtran 2/21透氧仪。对于任一测试方法,氧气透过率以cc/m2/天为单位报告。如果通过阻隔厚度归一化,则水蒸气透过率以cc.µm/m2/天报告。
7)单独层厚度-通过经由滑动切片机(例如,Leica SM2010 R)切割膜样品的20µm厚横截面,将其置于光透射模式的光学显微镜(例如,Leica Diaplan)下,并应用成像分析软件来测量单独层的厚度。还使用扫描电子显微镜对该层进行测量,所述扫描电子显微镜有时还补充有能量色散X射线光谱以进一步对比不同层。
8)厚度(Caliper)-在静态载荷下通过测微计根据药典方法ISO 534测量单层测试样品的厚度(caliper/thickness),其中本文提到了修改。所有测量均在保持在23℃± 2℃和50% ± 2%相对湿度下的实验室中进行,并且在测试之前将测试样品在该环境中调理至少2小时。用测微计测量厚度,该测微计配备有能够将70kPa±0.05kPa的稳定压力施加到测试样品上的压力脚。测微计是静重型仪器,其读数精确至0.1微米。合适的仪器是购自Testing Machines Inc., New Castle, DE的TMI数字微量计型号49-56,或等同物。
9)基重-测试样品的基重为单个材料层的每单位面积(以平方米计)的质量(以克计),并且根据药典方法ISO 536进行测量。将测试样品的块切割成已知面积,并且使用精确至0.0001克的分析天平测定测试样品的质量。所有测量均在保持在23℃± 2℃和50% ±2%相对湿度下的实验室中进行,并且在测试之前将测试样品在该环境中调理至少2小时。
10)基材/单独层的粗糙度测量(Sq)-使用3D激光扫描共聚焦显微镜(诸如可得自KEYENCE CORPORATION OF AMERICA的Keyence VK-X200系列显微镜)测量均方根粗糙度(Sq),该3D激光扫描共聚焦显微镜包括VK-X200K控制器和K-X210 30测量单元。仪器制造商的软件VK Viewer版本2.4.1.0用于数据收集,并且制造商的软件Multifile Analyzer版本1.1.14.62和VK Analyzer版本3.4.0.1用于数据分析。如果需要,可使用制造商的图像拼接软件VK Image Stitching版本2.1.0.0。制造商的分析软件15377P 22符合ISO 25178。所用的光源是波长为408nm且具有约0.95mW的功率的半导体激光器。热密封强度。除非另有说明,否则测试方法ASTM F88-06可用于测量由各种阻隔纸层合体形成的热密封件的热密封强度。
可回收性测试
为了有利于以及促进包装的可回收性,由本公开的结构制成的包装可包含小于50重量%的油墨、染料、阻隔层、聚合物层、胶和/或合成纤维。油墨、染料、阻隔层、聚合物层、胶和/或合成纤维在包装中的重量百分比可小于50重量%,小于30重量%,小于10重量%,具体列举这些范围内的所有值和由此产生的任何范围。例如,油墨、染料、阻隔层、聚合物层、胶和/或合成纤维在包装材料中的重量百分比可在0.1重量%至50重量%之间,在0.1重量%至30重量%之间,在0.1重量%至10重量%之间,具体列举这些范围内的所有值和由此产生的任何范围。在一个具体示例中,油墨、染料、阻隔层、聚合物层、胶和/或合成纤维的量为5重量%或更少,或在0.1重量%至5重量%之间,具体列举这些范围内的所有值和由此产生的任何范围。在本发明中,所得整体包装可由本公开中描述的可生物降解且可回收的阻隔纸层合体制成,其包含至少50重量%的天然纤维素纤维,至少70重量%的天然纤维素纤维,或至少80重量%的天然纤维素纤维,具体列举这些范围内的所有值和由此产生的任何范围。可经由可回收百分比来确定本公开的包装材料的回收工艺的有效性。本公开的包装材料可以表现出50%或更大、70%或更大、80%或更大的可回收百分比,具体地列举了这些范围内的所有值以及由此产生的任何范围。本公开的包装材料可具有50%至约99%,约85%至约99%,约90%至约99%的可回收百分比。本公开的包装材料的可回收百分比经由类别II下的测试PTS-RH:021/97(2019年10月草案)测定,如由位于Pirnaer Strasse 37, 01809 Heidenau, Germany的Papiertechnische Stiftung所进行的那样。与可回收百分比一起,总不合格品百分比可经由类别II下的PTS-RH: 021/97(2019年10月草案)来确定。本公开的包装材料的总不合格品百分比可小于约50%、小于约30%、小于约10%,具体地包括这些范围内的所有值以及由此产生的任何范围。例如,本公开的包装材料的总不合格品百分比可为0.5%至50%、0.5%至30%、0.5%至10%,具体地列举了这些范围内的所有值以及由此产生的任何范围。
产品重新配制以降低水活度和水含量
在本发明中,为了防止在充当包装密封层的层合小袋材料内侧上的可生物降解聚合物层的早期水解(以及随后更深地进入层合体的层状结构的损坏),必须降低洗发剂制剂的水活度和水含量。这通过对市售洗发剂制剂进行改性,通过除去任何添加的不作为另一成分的一部分进入配方的水(例如,表面活性剂通常作为含水溶液的一部分进入)来实现。因为需要洗发剂为液体并且具有与市售洗发剂类似的粘度(以便允许在毛发上良好铺展),所以仅考虑可流动液体和可溶性固体来替代化妆品市售洗发剂中的29%-41%添加的水。因为不仅期望降低水含量,而且期望降低配方中剩余水的水活度(活动性),所以评价结合水的成分(湿润剂)。下表显示了常见的湿润剂以及它们在不同的水%和相对湿度(Aw)条件下达到平衡的条件。在约50%的洗发剂水含量下和在感兴趣的组合物的平均湿度(约75%-80%RH)下,甘油、丙二醇和氯化钠都能够通过与水结合来降低水活度。丙二醇以洗发剂中所需的水平引起配方分离。然而,用甘油和氯化钠两者的组合代替洗发剂中的29%-41%的水产生具有较低含水量和活性两者的稳定配方。此外,与水相比,已知甘油在毛发上提供调理感。
非限制性实施例
通过常规的配制方法和混合方法可制备以下实施例中举例说明的个人护理组合物。除非另外指明,否则所有例示量以基于活性物质的重量百分比列出,并且排除微量材料,诸如稀释剂、防腐剂、有色溶液、假想成分、植物药物等。除非另外指明,否则所有百分比均基于重量。
配方实施例
实施例A和实施例B是具有较高水活度(Aw)的传统化妆品配方实施例,其作为与实施例C-I的对照比较,实施例C-I是本发明的降低水活度(Aw)配方实施例。
实施例描述:
A-较高Aw传统洗发剂
B-较高Aw传统去头皮屑洗发剂
C-较低Aw
D-较低Aw
E-较低Aw去头皮屑
F-较低Aw去头皮屑
G-较低Aw另选湿润剂
H-较低Aw无硫酸盐
I-较低Aw无硫酸盐
J-较高Aw传统面霜
K-较低Aw面霜
配方实施例 A B C D E F G H I
月桂基聚氧乙烯醚-1硫酸钠1 13.2 0 13.2 13.2 0 12.44 0 0 0
月桂基硫酸钠2 0 6 0 0 6 1.5 0 0 0
月桂基聚氧乙烯醚硫酸钠n>133 0 6 0 0 6 0 0 0 0
十三烷基聚氧乙烯醚-2硫酸钠4 0 0 0 0 0 0 18 0 0
椰油酰羟乙磺酸钠5 0 0 0 0 0 0 0 7.8 6.0
椰油酰胺基丙基甜菜碱6 2.4 1.8 2.4 3.5 1.8 1.2 3 6.6 0
月桂酰胺基丙基甜菜碱7 0 0 0 0 0 0 0 0 6.15
椰油酰胺MEA8 0 0.85 0 0 0.85 1 0 0 0
羟乙基纤维素9 0 0 0 0.05 0 0 1 0 0
聚季铵盐-6(DADMAC)10 0.12 0 0.12 0.12 0 0 0 0.25 0
瓜尔羟丙基三甲基氯化铵11 0.35 0.25 0.35 0.35 0.25 0.3 0 0 0
聚季铵盐-7612 0 0 0 0 0 0.1 0 0 0
聚二甲基硅氧烷13 2.23 1.45 2.23 2.23 1.45 2.23 0 1.5 0
氯咪巴唑14 0 0.5 0 0 0.5 0 0 1 0
吡罗克酮乙醇胺盐15 0 0 0 0 0 0.5 0 0 0
苄醇16 0 0.5 0 0 0.5 0 0 0 0
柠檬酸钠17 0 0 0 0 0 0 0 0.78 0
氯化钠18 0.1 0.1 6 4 4 4 6 4 0
水杨酸钠19 0 0 0 0 0 0 0 0.45 0
苯甲酸钠20 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.8 0.45
甲基氯异噻唑啉酮/甲基异噻唑啉酮21 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0 0
柠檬酸22 0.3 0.5 0.3 0.3 0.5 0.5 0.5 0.1 0.10
乙二醇二硬脂酸酯23 1.4 1.5 1.4 1.4 1.5 1.5 0 0 0
硬脂醇24 0.64 0 0.64 0.64 0 0 0 0 0
鲸蜡醇25 0.32 0 0.32 0.32 0 0 0 0 0
双丙二醇26 0 0 0 0 0 0 24 0 0
甘油27 0至1 0 23.74 22.66 44.5 38.51 0 40 69.98
芳香剂 0.9 1.2 1 1 1.2 1 1 1.2 1.0
水,QS 77.79 79.09 48.05 49.98 30.70 34.97 46.25 35.52 14.09
最终粘度,cps 10000 5000 14000 14000 7000 12000 5000 8100 13000
水活度,Aw 0.98 0.98 0.82 0.85 0.70 0.74 0.80 0.75 0.40
成分代码
1 月桂基聚氧乙烯醚-1硫酸钠,26%活性物质,供应商:P&G
2 月桂基硫酸钠,29%活性物质,供应商:P&G
3 烷基醚硫酸钠,28%活性物质,供应商P&G
4 十三烷基聚氧乙烯醚-2硫酸钠,45%活性物质,供应商P&G
5 HOSTAPON SCI 85 C,供应商Clariant
6 Tego Betain L 7 OK,30%活性物质,供应商:Evonik
7 月桂酰胺基丙基甜菜碱,Mackam DAB ULS,供应商:Solvay
8 Ninol Comf,85%活性物质,供应商:Stepan
9 Natrasol 250 HHX,供应商Ashland
10 Flocare C106,供应商:SNF
11 N-HANCE 3196 Guar Guml,供应商:Ashland
12 Mirapol 100,31.5%活性物质,供应商:SNF, Inc.
13 CF330M,供应商:Momentive
14 Crinipan AD,供应商:Symrise
15 羟甲辛吡酮,供应商:Clariant
16 苄醇,供应商:Valtris
17 二水合柠檬酸钠,供应商:ADM
18 氯化钠,供应商:Morton
19 水杨酸钠,供应商:Spectrum Chemical
20 苯甲酸钠致密NF/FCC,供应商:Emerald Performance Materials
21 Kathon CG,1.5%活性物质,供应商:Dow
22 无水柠檬酸,供应商:ADM;含量可调节以获得目标pH
23 TEGIN G 1100,供应商:Evonik
24 硬脂醇,供应商:P&G Chemicals
25 鲸蜡醇,供应商:P&G Chemicals
26 双丙二醇,供应商:BASF
27 甘油,供应商:P&G
RM名称 实施例J传统面霜 实施例K较低Aw面霜
维生素B活性物质 4-6 2.5-4.5
润肤剂 9 6.3
乙二胺四乙酸二钠1 0.05 0.035
脂肪醇 1.99 1.393
乳化剂 0.3 0.21
甘油99.0%2 15 40.5
泛醇(D-泛醇液体)3 1 0.7
遮光剂 0.3 0.21
防腐剂 0.725 0.5075
改性玉米淀粉PrimG4 5 3.5
芳香剂 0.13 0.091
有机硅触感调节剂 1.5 1.05
硬脂酸40%-60%,珠粒,植物衍生的5 0.1 0.07
肽共混物 0.3-0.4 0.2-0.3
增稠聚合物 1.6 1.12
云母6 0.4-0.6 0.25-0.45
透明质酸钠7 0.005 0.0035
水,QS 57.447 40.2129
水活度,Aw 0.94 0.79
成分代码
1 乙二胺四乙酸二钠二水合物(EDTA-2Na);供应商:Supreme Resources
2 甘油,供应商:P&G
3 右旋泛醇USP;供应商:Roche Vitamins
4 改性的玉米淀粉;供应商:Ingredeon
5 硬脂酸;供应商:Emery Oleochemicals
6 云母;供应商:Kobo
7 透明质酸钠;供应商:P&G Shiga Plant
可生物降解柔性结构实施例
图1至图14和图16至图18示出了可适用于本发明的可生物降解柔性结构的十八个非限制性示例。
图1示出结构1。结构1的外层1是纸层(其中基重为约25gsm);接下来是层2,其是可生物降解粘合剂;接下来是层3,其是来自Futamura的Natureflex NM纤维素基膜,其厚度为约23µm,其一侧用层4(经由气相沉积铺设的非常薄的铝金属层)金属化并且形成包装的主要湿气阻隔层;接下来是第二层2,其是另一可生物降解粘合剂层;并且最后一层是层5,其是由聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)制成的挤出膜,其厚度为约30µm,并且充当包装的密封剂。该可生物降解柔性结构从Parkside(英国)获得,并以“Triplex Laminate”的名称出售,并且具有产品代码“HCPT1(b)”。该结构通过了OK家庭堆肥生物降解测试;OK工业堆肥生物降解测试,并且它也通过了OECD301B生物降解测试。还预期通过针对海洋沉积物中的需氧生物降解的ISO23832测试。
图2示出了结构2,其与结构1相同,不同之处在于其通过对结构1进行印刷和涂漆而构造。外层是层7,其是清漆层;下一层是层6,其是印刷油墨层;接下来是层1,其是纸层(其中基重为约25gsm);接下来是层2,其是可生物降解粘合剂;接下来是层3,其是来自Futamura的Natureflex NM纤维素基膜,其一侧用层4(经由气相沉积铺设的非常薄的铝金属层)金属化,其厚度为约23µm并且形成包装的主要湿气阻隔层;接下来是第二层2,其是另一可生物降解粘合剂层;并且最后一层是层5,其是由聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)制成的挤出膜,其厚度为约30µm,并且充当包装的密封剂。预期该结构通过OK家庭堆肥生物降解测试;OK工业堆肥生物降解测试、OECD301B生物降解测试和用于海洋沉积物中的需氧生物降解的ISO23832测试。
图3示出结构3。外层1为纸层。层2是可生物降解粘合剂;层4是非常薄的铝金属层,其经由气相沉积铺设到层8上,该层是由BASF的Ecovio树脂制成的挤出膜-该树脂是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)的共混物。可生物降解柔性结构可从Juratech(德国)获得,并且该结构被命名为“Jura Pro-Terra Laminate HEM-PBD”。结构的总厚度为约126µm,并且其中膜厚度大致为约40µm。预期该结构将通过OK家庭堆肥生物降解测试和OK工业堆肥生物降解测试。
图4示出结构4。这是一层结构(层9),它是在膜线上由BASF的Ecovio树脂制备的挤出膜,该树脂是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)的共混物,树脂代码为F2341。膜为约22µm厚。该结构通过OK家庭堆肥生物降解测试和OK工业堆肥生物降解测试。
图5示出结构5。外层,层1可以是纸层;层2可以是可生物降解粘合剂;层9可以是挤出膜,其可以来自BASF的Ecovio树脂,该树脂是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)的共混物,树脂代码为F2341。预期该结构将通过OK家庭堆肥生物降解测试和OK工业堆肥生物降解测试。
图6示出结构6。外层(层7)是清漆层;层6是印刷油墨层;层1是纸层;层2是可生物降解粘合剂;并且层9是可由BASF的Ecovio树脂制备的挤出膜,该树脂是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)的共混物,树脂代码为F2341。
图7示出结构7。外层(层1)是纸层(约40gsm);层10是粘合剂层(约10gsm);层4是非常薄的铝金属层并且形成用于包装的主要湿气阻隔层;层11是释放层;层13是锚固涂层,该锚固涂层是聚氨酯分散体TAKELAC WPB-341,其被铺设在释放层上以便用合适的表面能量/张力处理释放层表面,以便在其顶部上与热密封剂层(层12)形成良好的结合;层12是由PBAT制成的挤出膜,其厚度为约34µm,并且以代码名称PBAT801T_POLYROCK从POLYROCK获得,其中原始PBAT树脂可从Tunhe获得。另选地,可以使用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)的共混物,其中PLA含量为约10重量%,并且对于稳定性给出类似的结果。无论使用哪种密封剂,都通过台式层合将其热层合到结构的其余部分。所形成的结构的总厚度为约96µm厚。当热密封剂由PBAT制成时,整个结构通过OECD301B并且还通过用于海洋沉积物中的需氧生物降解的ISO23832测试,并且预期该结构将通过OK家庭堆肥生物降解测试、用于可生物降解塑料(适用于家庭堆肥的可生物降解塑料)的澳大利亚标准AS 5810-2010、以及OK工业堆肥生物降解测试。当热密封剂另选地由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)的共混物制成时,其中PLA含量为约10重量%,其将预期与上述类似的生物降解结果。
图8示出结构8。外层是层3,其是来自Futamura的Natureflex NM纤维素基膜,其厚度为约23µm,其一侧用层4(经由气相沉积铺设的非常薄的铝金属层)金属化并且形成用于包装的两个主要湿气阻隔层中的一个主要湿气阻隔层—结构的该部分可以从Futamura(美国)获得;然后是层5,其是由聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)制成的薄挤出膜(约7µm厚),并且其用作将整个结构粘附在一起的层;层4是非常薄的铝金属层,其经由气相沉积铺设到层8上,该层是由BASF的Ecovio树脂制成的挤出膜-该树脂是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)的共混物。预期该结构将通过OK工业堆肥生物降解测试。使用台式层合机将整个结构热层合在一起。预期该结构将通过OK工业堆肥生物降解测试。
图9示出结构9。外层1为纸层。层2是可生物降解粘合剂;层19是非常薄的氧化铝(AlOx)层,其经由气相沉积铺设到层8上,该层是由BASF的Ecovio树脂制成的挤出膜-该树脂是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)的共混物。预期该结构将通过OK家庭堆肥生物降解测试和OK工业堆肥生物降解测试。
图10示出结构10。外层1为纸层。接下来是层2,其是可生物降解粘合剂;接下来是层14,其为由聚乳酸(PLA)制成的双轴取向膜;接下来是第二可生物降解粘合剂层-第二层2;接下来是层4,其是非常薄的铝金属层(其形成结构的主要湿气阻隔层),其经由气相沉积铺设到层14上,该层14是由聚乳酸(PLA)制成的双轴取向膜,其外层充当包装的密封剂。预期该结构将通过OK工业堆肥生物降解测试。
图11示出结构11。外层(层14)是由聚乳酸(PLA)制成的双轴取向膜;层2是可生物降解粘合剂;层4是非常薄的铝金属层(其形成结构的主要湿气阻隔层),其经由气相沉积铺设到层14上,该层14是由聚乳酸制成的双轴取向膜,其外层充当包装的密封剂。预期该结构将通过OK工业堆肥生物降解测试。
图12示出结构12。外层是层3,其是来自Futamura的Natureflex NM纤维素基膜,其一侧用层4(经由气相沉积铺设的非常薄的铝金属层)金属化并且形成用于包装的两个主要湿气阻隔层中的一个主要湿气阻隔层—该结构可以从Futamura(美国)获得;然后是层5,其是由聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)制成的薄挤出膜(约7µm厚),并且其用作将整个结构粘附在一起的层;层4是非常薄的铝金属层(其形成结构的主要湿气阻隔层),其经由气相沉积铺设到层14上,该层14是由聚乳酸制成的双轴取向膜,其外层充当包装的密封剂。使用台式层合机将整个结构热层合在一起。预期该结构将通过OK工业堆肥生物降解测试。
图13示出结构13。外层是层1,其是纸层;下一层是层15,其是从PVOH水溶液铺设并且然后干燥以去除水的PVOH涂层;层16是bio-Ormocer底漆层,其经由溶液涂覆铺设并且然后干燥以形成玻璃状膜;层4是非常薄的铝金属层(其形成结构的主要湿气阻隔层),其经由气相沉积铺设到层16上,然后是第二层16,其是第二bio-Ormocer底漆层,其被铺设以保护金属化层;层5则是由聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)制成的挤出膜,其被热层合到结构的其余部分并充当包装的密封剂。
图14示出结构14。外层是层1,其是纸层;下一层是层2,其是可生物降解粘合剂;层4是非常薄的铝金属层(其形成结构的主要湿气阻隔层),其经由气相沉积铺设到层14上,该层14是由聚乳酸制成的双轴取向膜,其外层充当包装的密封剂。预期该结构将通过OK工业堆肥生物降解测试。
图16示出结构16。外层(层1)是纸层(约40gsm);层10是粘合剂层(约10gsm);层4是非常薄的铝金属层并且形成用于包装的主要湿气阻隔层;层11是释放层;层13诸如为锚固涂层,该锚固涂层是聚氨酯分散体TAKELAC WPB-341,其被铺设在释放层上以便用合适的表面能量/张力处理释放层表面,以便在其顶部上与热密封剂层(层12)形成良好的结合;并且层12是由小颗粒制成的涂层,该小颗粒由在“用于密封剂层和其他层的水溶性可生物降解聚合物”章节中或在“水溶性的可生物降解聚合物”章节中提及的任何可生物降解聚合物制成,其以颗粒的乳液形式或以干燥颗粒形式施加。在施加涂层之后,然后加热基材以将颗粒熔融成连续层。该结构将预期通过OECD301B测试、用于海洋沉积物中的需氧生物降解的ISO23832测试、OK家庭堆肥生物降解测试、用于可生物降解塑料(适用于家庭堆肥的可生物降解塑料)的澳大利亚标准AS 5810-2010、以及OK工业堆肥生物降解测试。
图17示出结构17。外层,层1可以是纸层;层17是由小颗粒制成的可生物降解的密封剂涂层,该小颗粒由在“用于密封剂层和其他层的水溶性可生物降解聚合物”章节中或在“水溶性的可生物降解聚合物”章节中提及的任何可生物降解聚合物制成,其以颗粒的乳液形式或以干燥颗粒形式施加。在施加涂层之后,然后加热基材以将颗粒熔融成连续层。该结构将预期通过OECD301B测试、用于海洋沉积物中的需氧生物降解的ISO23832测试、OK家庭堆肥生物降解测试、用于可生物降解塑料(适用于家庭堆肥的可生物降解塑料)的澳大利亚标准AS 5810-2010、以及OK工业堆肥生物降解测试。
图18示出结构18。外层,层1可以是纸层;层10可以是可生物降解粘合剂;层18是PBAT膜,其包含5重量%-15重量%的滑石和其他增滑剂,并且基本上不含PLA。该结构将预期通过OECD301B测试、用于海洋沉积物中的需氧生物降解的ISO23832测试、OK家庭堆肥生物降解测试、用于可生物降解塑料(适用于家庭堆肥的可生物降解塑料)的澳大利亚标准AS5810-2010、以及OK工业堆肥生物降解测试。
包装和配方组合的稳定性结果
a)用消费者测试的最终包装的稳定性结果-用填充有优化配方的消费者(包括在主要柔性包装结构(结构1)顶部上的印刷,清漆以形成结构2)测试包装的稳定性研究(实施例C),该优化配方满足在40℃/75% RH下4周内<10%重量变化的稳定性标准。结果示于表15中。图表中的每个条代表测量的一周重量变化%,并记录总共4周。选择这些条件是为了预测产品在市场上至少1年的周期内的表现是如何预期的。
b)用于参考市场包装的稳定性结果-为了参考-需注意传统洗发剂(实施例A)在40℃/75% RH下,在4周内将损失<0.2重量%,该传统洗发剂包装在由当前市场上的柔性结构(结构0)之一制成的当前市场上的包装内。这样的柔性结构通常由具有以下结构的不可生物降解的材料制成:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的外层,其用油墨反向印刷以显示必要的艺术品;其被粘附性地层合到金属化双轴取向聚丙烯(BOPP)层以提供阻隔特性;其继而被粘附性地层合到充当用于包装的密封剂的聚乙烯(PE)层。将该结构称为结构0。尽管该结构提供了良好的阻隔特性并使包装的重量损失最小化,但是用于制造包装的柔性结构不是可生物降解的,并且因此该组合不能解决本发明解决的问题。表X中的结构0是指这种不可生物降解的柔性结构。
c)由配方和可生物降解柔性结构的组合制成的附加包装的稳定性结果:此外,还测试了其他柔性包装结构和制剂的组合的非限制性示例。图1b至图18示出了可生物降解柔性结构的17个示例的图。来自这些不同组合结果的重量变化总结在下表中。
下表示出对于配方和包装的不同组合观察到的重量增长/重量损失:
配方实施例参考非限制性配方实施例表,其中实施例A和B是具有高水活度Aw的传统洗发剂配方的对照。该表显示,与在这些相同条件下具有小于10%重量变化的低Aw配方实施例相比,在这些包装结构中,在40℃/75%RH下储存4周内,高Aw配方具有显著的重量变化。
配方/包 装结构 实施例A 实施例C 实施例D 实施例E 实施例B 实施例K
结构1 65重量%(损失) 6.8重量%(损失) 6重量%(损失) -6.9重量%(增长) 62.3重量%(损失) n/a
结构2 n/a 4重量%(损失)(显示与图15中的图表相同的最终结果) n/a n/a n/a n/a
结构3 40重量%(损失) 1.4重量%(损失) 3.5重量%(损失) -1.4重量%(增长) 7.7重量%(损失) n/a
结构4 n/a n/a n/a -6.5重量%(增长) n/a n/a
结构5 n/a n/a n/a n/a n/a n/a
结构6 n/a n/a n/a n/a n/a n/a
结构7 n/a n/a 5重量%(损失) n/a n/a 4.6重量%(损失)
结构8 66重量%(损失) 1.86重量%(损失) n/a n/a n/a n/a
结构9 n/a 7.18重量%(损失) n/a n/a n/a n/a
结构10 45重量%(损失) 3.19重量%(损失) n/a n/a n/a n/a
结构11 n/a 4.58重量%(损失) n/a n/a n/a n/a
结构12 n/a 1.4重量%(损失) n/a n/a n/a n/a
结构13 n/a 6.6重量%(损失) n/a n/a n/a n/a
结构14 n/a 1.1重量%(损失) n/a n/a n/a n/a
结构16 n/a n/a n/a n/a n/a n/a
结构17 n/a n/a n/a n/a n/a n/a
结构18 n/a n/a n/a -3.22重量%(增长) n/a n/a
结构0* <0.2重量%(损失) n/a n/a n/a <0.2重量%(损失) n/a
*结构0是用于制备洗发剂小袋的可商购获得的层合体
起泡较低Aw的洗发剂配方保持同等(在0.5内)以获得更好的起泡特性。
共混机方法 实施例A 实施例B 实施例C
泡沫高度,cm 5 4.5 6
乳脂状 1 0.5 2
隆起 0.5 0.5 1
气泡尺寸 1 1.5 2
用于起泡特性的共混机方法
装备:在杯底没有橡胶密封件的KitchenAid共混机—杯是一件式的商店购买的橄榄油(代表皮脂/头皮油)。
规程:向共混机杯中添加100mL 40℃自来水。可以使用实验室制备的硬水,并且针对消费者相关性调节温度。添加1mL橄榄油。添加2mL洗发剂。混合30秒。立即测量泡沫高度并倒入小杯中以进行进一步评价。
评价:视觉标度1-5乳脂状/隆起(低至高),视觉标度1-5气泡尺寸(大至小),共混机杯中的泡沫高度(测量,cm)。
在本发明中,与具有小于约20%湿润剂的相同液体个人护理组合物相比,液体个人护理组合物可具有增加的起泡量,如通过至少1cm的泡沫高度增加所测量的。
来自30个基本消费者使用测试性能的结果的总结
下表示出使用中消费者测试的结果,其中要求已经使用当今市场中的包装的消费者测试包装在称为结构2的可生物降解柔性结构内的配方实施例D的新组合。结果表明,除了包装结构2是可生物降解的之外,消费者对测试组合的评级在许多方面显著优于现有的市场上配方和包装。
招募30名消费者,他们使用当今市场上的洗发剂小袋作为其主要形式的洗发剂,这是包装结构0中的配方实施例A。他们被提供包装结构2中的配方实施例D,并被要求在实际洗发习惯和条件下在家使用这些产品2周来代替其正常产品。在使用它2周后,消费者填写评级问卷。以下结果是所有30名消费者评级的平均值,评级范围为0-100,数字越大指示对该测试组的该属性的偏好。95%置信度下的统计学显著偏好以粗体指示。
属性排名问题 包装结构0中的实施例A 包装结构2中的配方实施例D
总体评级 66 81
总体起泡 65 76
总体冲洗 66 77
全面清洁我的毛发 63 79
我的毛发的总体调理 61 75
总体实现我想要的外观 51 74
总体上使我的毛发健康 54 75
总体上使你的毛发具有浓密/丰满度 54 75
总体香味 78 82
总体便利性 72 86
包装-总体 63 86
包装-总体外观和感觉 60 83
包装-总体质地 61 80
包装-总体颜色 65 83
包装-对环境有益的总体包装 53 90
包装-总体包装看起来是优质产品 58 80
包装-包装由优质材料制成 57 69
包装-使用的总体便利性 68 89
准备-包装易于打开 65 86
准备-包装能够保护产品 65 81
准备-包装能够防水 62 80
准备-包装易于保持 68 83
准备-包装易于处理 71 86
准备-包装易于挤压 66 84
准备-易于从包装中取出产品 66 84
准备-易于避免打开时的产品溢出/滴落/浪费 52 78
准备-产品在手上的外观 67 80
准备-洗发剂在手中的乳脂状 69 82
施加-易于从发根到发梢铺展产品 61 82
施加-产生良好量的起泡 71 90
施加-起泡的乳脂状/丰富度/发泡性 70 89
施加-淋浴时的香味强度 76 85
冲洗-易于洗去 68 83
冲洗-在冲洗洗发剂时没有让我的毛发感觉沉重 63 80
冲洗-在冲洗洗发剂后手指/梳子易于穿过湿毛发 66 80
冲洗-在冲洗洗发剂后使毛发感觉顺滑 69 83
冲洗-在冲洗洗发剂后使毛发感觉湿润 62 83
冲洗-使我的毛发没有任何不想要的涂层/残留物 59 77
冲洗-使我的毛发没有任何发涩感 57 76
冲洗-保持毛发湿润时的清洁感 66 83
干燥-手指/梳子易于穿过我的毛发 62 81
干燥-使我的毛发更容易定型 62 80
干燥-使我的毛发感觉清洁 62 78
干燥-使我的毛发移动并自由流动 56 75
干燥-使我的毛发感觉柔软 65 79
干燥-使我的毛发感觉光滑 65 78
干燥-使我的毛发湿润 56 76
干燥-帮助控制卷曲/飞散 50 69
干燥-使我的毛发没有任何不想要的涂层/残留物 59 74
日间-减少/控制卷曲 51 72
日间-帮助维持我整天想要的外观 52 70
日间-毛发感觉清洁但经调理 56 74
日间-帮助发根整天感觉/看起来清洁 52 76
日间-帮助头皮整天感觉/看起来清洁 50 76
日间-毛发上的持久香味 70 83
附加实施例/组合
A.一种与液体个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,所述可生物降解柔性包装包括:
a)包装,所述包装包括至少一个可生物降解聚合物层和无机层;
b)液体个人护理组合物,所述液体个人护理组合物包含约14%至约50%的水;约20%至约70%的湿润剂;
其中存在约0.40至约0.90的水活度(Aw)。
B.根据段落A所述的可生物降解柔性包装,其中所述包装包括选自由至少3层、至少4层、至少5层或至少6层组成的组的附加层。
C.根据段落A至B所述的可生物降解柔性包装,其中所述包装包括多于6层。
D.根据段落A至C所述的可生物降解柔性包装,其中所述附加层中的至少一个层选自由纸层、纤维素层、可生物降解粘合剂层、释放层、锚固涂层、第二无机层、第二可生物降解聚合物层、底漆层、油墨层、清漆层以及它们的混合物组成的组。
E.根据段落A至D所述的可生物降解柔性包装,其中所述可生物降解聚合物层来自由聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)及其共聚物、纤维素聚合物以及它们的混合物组成的组。
F.根据段落A至E所述的可生物降解柔性包装,其中所述无机层包括气相沉积铝层,所述铝层铺设在纸层、纤维素层、可生物降解聚合物层、第二可生物降解聚合物层或底漆层上。
G.根据段落A至F所述的可生物降解柔性包装,其中通过气相沉积铺设的所述无机层是选自以下项组成的组的材料:金属氧化物、SiOx(玻璃状材料)、氧化铝(例如,Al2O3)、碳化铝、氮化铝、氧化镁、氧化钛(诸如二氧化钛、氧化钛(3)或一氧化钛)、氧化锌、氧化锡、氧化钇或氧化锆(例如,一氧化锆)、氧化钙、氧化硼;或类金属氧化物,诸如氧化硅、碳氧化硅和氮化硅;或类金刚石涂层(DLC)。氧化硅涂层或基于氮化物的涂层也可以是选自由SiOX(其中x是1-4的整数)或SiOXNY(其中x和y中的每一者是1-3的整数)组成的组的涂层。
H.根据段落A至G所述的可生物降解柔性包装,其中所述无机层包括铝层,所述铝层经由间接转移金属化工艺附接到纸层、纤维素层、可生物降解聚合物层、第二可生物降解聚合物层、底漆层或可生物降解粘合剂层。
I.根据段落A至H所述的可生物降解柔性包装,其中所述无机层包括铝层,所述铝层附接到纸层、纤维素层、可生物降解聚合物层、粘合剂层、释放层或第二可生物降解聚合物层。
J.根据段落A至I所述的可生物降解柔性包装,其中所述无机层包括通过间接转移金属化工艺转移的铝层。
K.根据段落A至J所述的可生物降解柔性包装,其中所述无机层包含粘土、或纳米粘土、或无机-有机杂化聚合物,并且经由水性涂覆工艺从水性分散体铺设到纸层、纤维素层、可生物降解聚合物层、第二可生物降解聚合物层或底漆层上,随后干燥。
L.根据段落A至K所述的可生物降解柔性包装,其中所述可生物降解聚合物层包含聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA),并且其中所述附加层中的至少一个层包括纸、可生物降解粘合剂层、以及为铝的无机层,所述无机层被铺设到包含纤维素聚合物的第二可生物降解聚合物层上。
M.根据段落A至L所述的可生物降解柔性包装,其中所述附加层中的至少一个层包括纸层、粘合剂层、以及为铝的无机层、释放层、锚固涂层和可生物降解聚合物层,所述可生物降解聚合物层包含聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)的共混物。
N.根据段落A至M所述的可生物降解柔性包装,其中所述可生物降解粘合剂层选自由以下项组成的组:可生物降解聚乙酸乙烯酯、淀粉、麦芽糖糊精、天然蜡、人造蜡、聚酯-聚氨酯、聚乙烯醇、聚环氧乙烷或共混物、聚羟基链烷酸酯(PHA)以及它们的混合物。
O.根据段落A至N所述的可生物降解柔性包装,其中所述液体个人护理组合物包含约35%至约50%的水。
P.根据段落A至O所述的可生物降解柔性包装,其中所述湿润剂为约23%至约45%。
Q.根据段落A至P所述的可生物降解柔性包装,其中所述湿润剂选自由以下项组成的组:甘油、氨基酸、脯氨酸、精氨酸天冬氨酸、1,3-丁二醇、丙二醇和水、软毛松藻提取物、胶原氨基酸或肽、肌酸酐、双甘油、生物糖胶-1、葡糖胺盐、葡糖醛酸盐、谷氨酸盐、甘油的聚乙二醇醚、甘油、甘油单丙氧基化物、糖原、己二醇、蜂蜜、氢化淀粉水解物、水解粘多糖、肌醇、角蛋白氨基酸、糖胺聚糖、甲氧基PEG 10、甲基葡糖醇聚醚-10和甲基葡糖醇聚醚-20、甲基葡萄糖、3-甲基-1,3-丁二醇、N-乙酰基葡糖胺盐、聚乙二醇、PEG 4、PEG 5季戊四醇、PEG6、PEG 8、PEG 9、季戊四醇、1,2-戊二醇、PPG-1甘油醚、PPG-9,2-吡咯烷酮-5-羧酸以及盐、甘油pca、糖异构酸酯、丝氨酸、丝氨基酸、乙酰透明质酸钠、透明质酸钠、聚天冬氨酸钠、聚谷氨酸钠、山梨糖聚醚20、山梨糖聚醚6、糖和糖醇、葡萄糖、蔗糖、果糖、甘露糖、聚甘油山梨糖醇、海藻糖、三甘油、三羟甲基丙烷、三(羟甲基)氨基甲烷盐、酵母提取物、离子盐、氯化钠、氯化钾以及它们的混合物。
R.根据段落A至Q所述的可生物降解柔性包装,其中所述湿润剂选自由甘油、氯化钠以及它们的混合物组成的组。
S.根据段落A至R所述的可生物降解柔性包装,其中所述水活度(Aw)为约0.80至约0.90。
T.根据段落A至S所述的可生物降解柔性包装,其中所述水活度(Aw)低于约0.80。
U.根据段落A至T所述的可生物降解柔性包装,其中所述液体个人护理组合物包含表面活性剂。
V.根据段落A至U所述的可生物降解柔性包装,其中所述表面活性剂为约10%至约18%。
W.根据段落A至V所述的可生物降解柔性包装,其中所述表面活性剂选自一种或多种阴离子表面活性剂。
X.根据段落A至W所述的可生物降解柔性包装,其中所述液体个人护理组合物包含两性辅助表面活性剂。
Y.根据段落A至X所述的可生物降解柔性包装,其中所述两性辅助表面活性剂选自由椰油酰胺基丙基甜菜碱、月桂酰胺基丙基甜菜碱以及它们的混合物组成的组。
Z.根据段落A至Y所述的可生物降解柔性包装,其中所述液体个人护理组合物包含增稠剂。
AA.根据段落A至Z所述的可生物降解柔性包装,其中所述液体个人护理组合物包含选自由以下项组成的组的增稠剂:丙烯酸/丙烯腈共聚物、丙烯酸酯/硬脂基聚氧乙烯醚-20衣康酸酯共聚物、丙烯酸酯/鲸蜡基聚氧乙烯醚-20衣康酸酯共聚物、丙烯酸酯/氨基丙烯酸酯/C10-30烷基PEG-20衣康酸酯共聚物、丙烯酸酯/氨基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/硬脂基聚氧乙烯醚-20甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/山嵛基聚氧乙烯醚-25甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/硬脂基聚氧乙烯醚-20甲基丙烯酸酯交联聚合物、丙烯酸酯/山嵛基聚氧乙烯醚-25甲基丙烯酸酯/HEMA交联聚合物、丙烯酸酯/新癸酸乙烯酯交联聚合物、丙烯酸酯/异癸酸乙烯酯交联聚合物、丙烯酸酯/棕榈油醇聚醚-25丙烯酸酯共聚物、丙烯酸/丙烯酰胺基甲基丙烷磺酸共聚物、以及丙烯酸酯/丙烯酸C10-C30烷基酯交联聚合物以及它们的混合物。
BB.根据段落A至AA所述的可生物降解柔性包装,其中所述增稠剂选自由羟乙基纤维素组成的组。
CC.根据段落A至BB所述的可生物降解柔性包装,其中所述液体个人护理组合物包含氯化钠。
DD.根据段落A至CC所述的可生物降解柔性包装,其中所述液体个人护理组合物包含头皮健康活性物质。
EE.根据段落A至DD所述的可生物降解柔性包装,其中所述头皮健康活性物质选自由吡罗克酮乙醇胺、吡啶硫酮锌、氯咪巴唑、硫以及它们的混合物组成的组。
FF.根据段落A至EE所述的可生物降解柔性包装,其中所述个人护理组合物具有约5,000cps至约20,000cps的粘度。
GG.根据段落A至FF所述的可生物降解柔性包装,其中存在围绕所述可生物降解柔性包装的次级包装。
HH.根据段落A至GG所述的可生物降解柔性包装,所述可生物降解柔性包装与个人护理组合物组合,所述可生物降解柔性包装包括具有至少一个可生物降解聚合物层的包装;液体个人护理组合物,所述液体个人护理组合物包含约14%至约50%的水;约20%至约70%的湿润剂;其中存在约0.40至约0.80的水活度(Aw)。
II.根据段落A至HH所述的可生物降解柔性包装,其中所述包装包括附加层,所述附加层选自由以下项组成的组:纸层、可生物降解粘合剂层、第二可生物降解聚合物层、油墨层、清漆层以及它们的混合物。
JJ.根据段落A至II所述的可生物降解柔性包装,其中所述可生物降解聚合物层来自由聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)及其共聚物、纤维素聚合物以及它们的混合物组成的组。
KK.根据段落A至JJ所述的可生物降解柔性包装,其中所述可生物降解粘合剂层选自由以下项组成的组:可生物降解聚乙酸乙烯酯、淀粉、麦芽糖糊精、天然蜡、人造蜡、聚酯-聚氨酯、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚羟基链烷酸酯(PHA)以及它们的混合物。
LL.根据段落A至KK所述的可生物降解柔性包装,其中所述包装至少包括纸层和可生物降解聚合物层,所述可生物降解聚合物层包含聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)或其与聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚羟基链烷酸酯(PHA)或聚乳酸(PLA)的共混物。
MM.根据段落A至LL所述的可生物降解柔性包装,其中所述可生物降解包装选自由小袋、袋、管和瓶中袋组成的组。
NN.根据段落A至MM所述的可生物降解柔性包装,其中所述可生物降解包装选自由小袋、袋、管和瓶中袋组成的组。
OO.根据段落A至NN所述的可生物降解柔性包装,其中所述可生物降解柔性包装与液体个人护理组合物组合,所述可生物降解柔性包装包括包装,其中所述液体个人护理组合物在包装在所述包装内时获得水,其中所述包装在40℃和75%相对湿度(RH)下在1个月内的总重量增长不超过10重量%。
PP.根据段落A至OO所述的可生物降解柔性包装,其中所述可生物降解柔性包装与液体个人护理组合物组合,所述可生物降解柔性包装包括包装,其中所述液体个人护理组合物在包装在所述包装内时获得水,其中所述液体个人护理组合物获得水实现所述液体个人护理组合物的最终制剂的物理或化学特性。
QQ.根据段落A至PP所述的与液体个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,所述可生物降解柔性包装包括:a)包装,所述包装包括至少一个可生物降解聚合物层和无机层;b)液体个人护理组合物,所述液体个人护理组合物包含约14%至约50%的水,约20%至约70%的湿润剂;其中存在约0.40至约0.90的水活度(Aw),所述水活度满足在40℃/75%RH下4周内<10重量变化的稳定性标准。
RR.根据段落A至QQ所述的与液体个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,所述可生物降解柔性包装包括:a)包装,所述包装包括至少一个可生物降解聚合物层和无机层;b)液体个人护理组合物,所述液体个人护理组合物包含约14%至约50%的水,约20%至约70%的湿润剂;其中与具有小于约20%湿润剂的相同液体个人护理组合物相比,所述液体个人护理组合物具有增加的起泡量,如通过至少1cm的泡沫高度增加所测量的。
SS.根据段落A至RR所述的与液体个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,所述可生物降解柔性包装包括纸层;粘合剂层;铝金属层;释放层;锚固涂层,所述锚固涂层铺设在所述释放层上;PBAT热密封剂层,所述PBAT热密封剂层在所述锚固涂层的顶部上。
TT.根据段落A至SS所述的与液体个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,所述可生物降解柔性包装包括纸层、粘合剂层和PBAT热密封剂层。
本文所公开的尺寸和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反,除非另外指明,否则每个此类尺寸旨在表示所述值以及包围该值功能上等同的范围。例如,公开为“40mm”的尺寸旨在表示“约40mm”。
除非明确排除或以其他方式限制,本文中引用的每一篇文献,包括任何交叉引用或相关专利或专利申请以及本申请对其要求优先权或其有益效果的任何专利申请或专利,均据此全文以引用方式并入本文。对任何文献的引用不是对其作为与本发明的任何所公开或本文受权利要求保护的现有技术的认可,或不是对其自身或与任何一个或多个参考文献的组合提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外,当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文献中相同术语的任何含义或定义矛盾时,应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。
虽然已举例说明和描述了本发明的具体实施方案,但是对于本领域技术人员来说显而易见的是,在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出各种其他变化和修改。因此,本文旨在于所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有此类变化和修改。

Claims (30)

1.一种与液体个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,所述可生物降解柔性包装包括:
a)包装,所述包装包括至少一个可生物降解聚合物层,优选地其中所述至少一个可生物降解聚合物层选自由聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)或其共聚物、纤维素聚合物以及它们的混合物组成的组;以及无机层;
b)液体个人护理组合物,所述液体个人护理组合物包含14%至50%的水,优选地35%至50%的水;20%至70%的湿润剂,优选地23%至45%的湿润剂,优选地其中所述湿润剂选自由以下项组成的组:甘油、氨基酸、脯氨酸、精氨酸天冬氨酸、1,3-丁二醇、丙二醇和水、软毛松藻提取物、胶原氨基酸或肽、肌酸酐、双甘油、生物糖胶-1、葡糖胺盐、葡糖醛酸盐、谷氨酸盐、甘油的聚乙二醇醚、甘油、甘油单丙氧基化物、糖原、己二醇、蜂蜜、氢化淀粉水解物、水解粘多糖、肌醇、角蛋白氨基酸、糖胺聚糖、甲氧基PEG 10、甲基葡糖醇聚醚-10和甲基葡糖醇聚醚-20、甲基葡萄糖、3-甲基-1,3-丁二醇、N-乙酰基葡糖胺盐、聚乙二醇、PEG 4、PEG 5季戊四醇、PEG 6、PEG 8、PEG 9、季戊四醇、1,2-戊二醇、PPG-1甘油醚、PPG-9,2-吡咯烷酮-5-羧酸以及盐、甘油pca、糖异构酸酯、丝氨酸、丝氨基酸、乙酰透明质酸钠、透明质酸钠、聚天冬氨酸钠、聚谷氨酸钠、山梨糖聚醚20、山梨糖聚醚6、糖和糖醇、葡萄糖、蔗糖、果糖、甘露糖、聚甘油山梨糖醇、海藻糖、三甘油、三羟甲基丙烷、三(羟甲基)氨基甲烷盐、酵母提取物、离子盐、氯化钠、氯化钾以及它们的混合物,优选地其中所述湿润剂选自由甘油、氯化钠以及它们的混合物组成的组;
其中存在0.40至0.90的水活度(Aw),优选地其中所述水活度(Aw)为0.80至0.90。
2.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述包装包括选自至少3层、至少4层、至少5层或至少6层组成的组的附加层,优选地其中所述包装包括多于6层。
3.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述附加层中的至少一个层选自由纸层、纤维素层、可生物降解粘合剂层、释放层、锚固涂层、第二无机层、第二可生物降解聚合物层、底漆层、油墨层、清漆层以及它们的混合物组成的组。
4.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述无机层包括气相沉积铝层,所述铝层铺设在纸层、纤维素层、可生物降解聚合物层、第二可生物降解聚合物层或底漆层上,优选地其中通过气相沉积铺设的所述无机层是选自以下项组成的组的材料:金属氧化物、SiOx(玻璃状材料)、氧化铝(例如,Al2O3)、碳化铝、氮化铝、氧化镁、氧化钛(诸如二氧化钛、氧化钛(3)或一氧化钛)、氧化锌、氧化锡、氧化钇或氧化锆(例如,一氧化锆)、氧化钙、氧化硼;或类金属氧化物,诸如氧化硅、碳氧化硅和氮化硅;或类金刚石涂层(DLC)。氧化硅涂层或基于氮化物的涂层也可以是选自由SiOX(其中x是1-4的整数)或SiOXNY(其中x和y中的每一者是1-3的整数)组成的组的涂层。
5.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述无机层包括铝层,所述铝层附接到纸层、纤维素层、可生物降解聚合物层、粘合剂层、释放层或第二可生物降解聚合物层。
6.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述无机层包括通过间接转移金属化工艺转移的铝层。
7.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述无机层包含粘土、或纳米粘土、或无机-有机杂化聚合物,并且经由水性涂覆工艺从水性分散体铺设到纸层、纤维素层、可生物降解聚合物层、第二可生物降解聚合物层或底漆层上,随后干燥。
8.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述可生物降解聚合物层包含聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA),并且其中所述附加层中的至少一个层包括纸、可生物降解粘合剂层、以及为铝的无机层,所述无机层被铺设到包含纤维素聚合物的第二可生物降解聚合物层上,优选地其中所述附加层中的至少一个层包括纸层、粘合剂层、为铝的无机层、释放层、锚固涂层和可生物降解聚合物层,所述可生物降解聚合物层包含聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)的共混物。
9.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述可生物降解粘合剂层选自由以下项组成的组:可生物降解聚乙酸乙烯酯、淀粉、麦芽糖糊精、天然蜡、人造蜡、聚酯-聚氨酯、聚乙烯醇、聚环氧乙烷或共混物、聚羟基链烷酸酯(PHA)以及它们的混合物。
10.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述水活度(Aw)低于0.80。
11.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述液体个人护理组合物包含表面活性剂,优选地其中所述表面活性剂为10%至18%,优选地其中所述表面活性剂选自一种或多种阴离子表面活性剂。
12.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述液体个人护理组合物包含两性辅助表面活性剂,优选地其中所述两性辅助表面活性剂选自由椰油酰胺基丙基甜菜碱、月桂酰胺基丙基甜菜碱以及它们的混合物组成的组。
13.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述液体个人护理组合物包含增稠剂,优选地其中所述增稠剂选自由以下项组成的组:丙烯酸/丙烯腈共聚物、丙烯酸酯/硬脂基聚氧乙烯醚-20衣康酸酯共聚物、丙烯酸酯/鲸蜡基聚氧乙烯醚-20衣康酸酯共聚物、丙烯酸酯/氨基丙烯酸酯/C10-30烷基PEG-20衣康酸酯共聚物、丙烯酸酯/氨基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/硬脂基聚氧乙烯醚-20甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/山嵛基聚氧乙烯醚-25甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/硬脂基聚氧乙烯醚-20甲基丙烯酸酯交联聚合物、丙烯酸酯/山嵛基聚氧乙烯醚-25甲基丙烯酸酯/HEMA交联聚合物、丙烯酸酯/新癸酸乙烯酯交联聚合物、丙烯酸酯/异癸酸乙烯酯交联聚合物、丙烯酸酯/棕榈油醇聚醚-25丙烯酸酯共聚物、丙烯酸/丙烯酰胺基甲基丙烷磺酸共聚物、以及丙烯酸酯/丙烯酸C10-C30烷基酯交联聚合物以及它们的混合物,优选地其中所述增稠剂选自由羟乙基纤维素组成的组。
14.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述液体个人护理组合物包含氯化钠。
15.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述液体个人护理组合物包含头皮健康活性物质,优选地其中所述头皮健康活性物质选自由吡罗克酮乙醇胺、吡啶硫酮锌、氯咪巴唑、硫以及它们的混合物组成的组。
16.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述个人护理组合物具有5,000cps至20,000cps的粘度。
17.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中充当密封剂的所述可生物降解聚合物层不是水溶性的。
18.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中存在围绕所述可生物降解柔性包装的次级包装。
19.根据任一项前述权利要求所述的与个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,所述可生物降解柔性包装包括:
a)包装,所述包装包括至少一个可生物降解聚合物层;
b)液体个人护理组合物,所述液体个人护理组合物包含14%至50%的水;20%至70%的湿润剂;
其中存在0.40至0.80的水活度(Aw)。
20.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述包装包括附加层,所述附加层选自由以下项组成的组:纸层、可生物降解粘合剂层、第二可生物降解聚合物层、油墨层、清漆层以及它们的混合物。
21.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述可生物降解聚合物层选自由聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)及其共聚物、纤维素聚合物以及它们的混合物组成的组。
22.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述可生物降解粘合剂层选自由以下项组成的组:可生物降解聚乙酸乙烯酯、淀粉、麦芽糖糊精、天然蜡、人造蜡、聚酯-聚氨酯、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚羟基链烷酸酯(PHA)以及它们的混合物。
23.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述包装至少包括纸层和可生物降解聚合物层,所述可生物降解聚合物层包含聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)或其与聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚羟基链烷酸酯(PHA)或聚乳酸(PLA)的共混物。
24.根据任一项前述权利要求所述的可生物降解柔性包装,其中所述可生物降解包装选自由小袋、袋、管和瓶中袋组成的组。
25.根据任一项前述权利要求所述的与液体个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,所述可生物降解柔性包装包括包装,其中所述液体个人护理组合物在包装在所述包装内时获得水,其中所述包装在40℃和75%相对湿度(RH)下在1个月内的总重量增长不超过10重量%。
26.根据任一项前述权利要求所述的与液体个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,所述可生物降解柔性包装包括包装,其中所述液体个人护理组合物在包装在所述包装内时获得水,其中所述液体个人护理组合物获得水实现所述液体个人护理组合物的最终制剂的物理或化学特性。
27.根据任一项前述权利要求所述的与液体个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,所述可生物降解柔性包装包括:
a)包装,所述包装包括至少一个可生物降解聚合物层和无机层;
b)液体个人护理组合物,所述液体个人护理组合物包含14%至50%的水;20%至70%的湿润剂;
其中存在0.40至0.90的水活度(Aw);
所述水活度满足在40℃/75%RH下4周内<10%重量变化的稳定性标准。
28.根据任一项前述权利要求所述的与液体个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,所述可生物降解柔性包装包括:
a)包装,所述包装包括至少一个可生物降解聚合物层和无机层;
b)液体个人护理组合物,所述液体个人护理组合物包含14%至50%的水;20%至70%的湿润剂;
其中存在0.40至0.90的水活度(Aw);并且
其中与具有小于20%湿润剂的相同液体个人护理组合物相比,所述液体个人护理组合物具有增加的起泡量,如通过至少1cm的泡沫高度增加所测量的。
29.根据任一项前述权利要求所述的与液体个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,所述可生物降解柔性包装包括纸层;粘合剂层;铝金属层;释放层;锚固涂层,所述锚固涂层铺设在所述释放层上;PBAT热密封剂层,所述PBAT热密封剂层在所述锚固涂层的顶部上。
30.根据任一项前述权利要求所述的与液体个人护理组合物组合的可生物降解柔性包装,所述可生物降解柔性包装包括纸层;粘合剂层;以及PBAT热密封剂层。
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