全息层合物及由其制备的管的制作方法

背景技术：

消费品的外包装的重要性在于吸引潜在消费者的注意，使得消费者将会考虑购买产品。低品质的外包装对潜在消费者来说通常意味着产品本身品质较差。相反，有吸引力和看起来具有高品质的外包装将通常对潜在消费者传达出里面的产品也具有较高品质。

除外包装之外，诸如牙膏、多种食品、洗液等一些产品在外包装内包括内包装。内包装可为储存产品直至使用的柔性管形式。一些商品可能使用管本身作为外包装。在任一种情况下，管的外观和质感的重要性在于吸引潜在消费者考虑要购买的商品或保持消费者后续消费和口头广告。

由于例如有吸引力和高品质的外观，全息图已用于产品包装。全息图仅限于纤维素材料(例如，纸板、纸张等)，因为其他非纤维素材料对全息图的形成没有帮助，例如因为其他材料是化学惰性的。另外，已将非金属全息图与其他层层合以形成管，例如，如与本申请共同转让并且全文以引用方式并入本文的美国专利6,210,766中所述。使用非金属全息图，例如因为如果管侧缝未适当地制备，金属化全息层可与管的内容物反应，这可能导致缝区域中的膜层离和因此产生的缝失效。

鲜明的全息图的形成需要至少两个结构，包括用于产生光干涉作用的压印表面和用于放大全息效果的反射表面。全息膜的形成可包括将金属沉积到塑料膜上，然后对金属化膜压印合适的栅图案。全息图制造的其他方法包括通过例如在膜表面上压印栅图案然后沉积铝涂层以形成反射表面，来在相同膜表面上形成反射表面和压印表面。

将装饰性包装和产品信息从外纸板迁移到产品管(诸如塑料管)将提供完全省略外包装同时仍对潜在消费者在产品购买前显示有吸引力的全息图的可能性。减少包装的量降低了成本和包装垃圾。因此，在塑料包装外部上包括全息图的结构及其形成方法将是所需的。

技术实现要素：

以下提供了简化的发明内容，以便提供本教导的一个或多个实施方案的一些方面的基本理解。本发明内容并非广泛概述，也不旨在确定本教导的关键或重要要素，也不旨在描述本公开的范围。相反，其主要目的仅仅是提供一个或多个简化形式的概念，作为稍后提供的具体实施方式的前奏。

在一个实施方案中，层合物结构可包括具有反射金属层和纹理化全息图层的全息图，以及插置在反射金属层和纹理化全息图层之间的外膜，其中外膜为透明或半透明的。

在另一个实施方案中，用于形成供储存产品用的管的方法可包括形成管壁层合物结构。可使用包括以下步骤的方法形成管壁层合物结构：形成阻挡层合物作为阻挡结构，其中阻挡层合物包括第一聚乙烯(pe)层、用第一粘合剂层附接到第一pe层的阻挡层，以及用第二粘合剂层附接到阻挡层合物的第二pe层；将阻挡层合物附接到金属化层合物，其中金属化层合物包括反光金属层和塑料内层。用于形成管的方法包括使用透明或半透明的pe外膜将金属化层合物附接到全息图层，其中pe外膜插置在全息图层和金属化层合物之间。

由下文中所提供的详细说明本发明的其他适用领域将变得显而易见。应了解，详细说明和特定实例虽然指示本发明的优选实施方案，但旨在仅用于说明的目的并且不旨在限制本发明的范围。

附图说明

并入本说明书并且构成本说明书的一部分的附图示出了本教导的实施方案，并且与本说明书一起用于解释本公开的原理。从详细描述和附图将更全面地理解本发明，其中：

图1为根据本教导的实施方案的管壁层合物结构的一部分的横截面；

图2为根据本教导的实施方案的圆柱管结构的横截面；

图3为图2结构在形成自密封侧缝后的一部分的放大图；并且

图4为描绘根据本教导的实施方案的用于储存和/或分配产品的管的平面图。

应当指出的是，图的一些细节已被简化并且其绘制目的是为了有利于本教导的理解而非保持严格的结构准确性、细节和比例。

具体实施方式

以下对于优选实施方案的描述在性质上仅是示例性的，并且绝不应限制本发明、其应用或用途。

通篇使用的范围用作描述范围内的每个值的简略表达方式。范围内的任何值可选为范围终点。另外，本文引用的所有参考文献据此全文以引用方式并入。如果本公开中的定义和所引用参考文献的定义发生冲突，则以本公开为准。

如本文所用，“塑料”层可包含任何合适的热塑性聚合物。例如，“塑料”层可包含但不限于聚乙烯，诸如高密度聚乙烯(hdpe)、低密度聚乙烯(ldpe)、线性低密度聚乙烯(lldpe)；聚丙烯，诸如均聚丙烯或共聚丙烯；聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)；乙烯-乙烯醇(evoh)；例如粘结(即粘合剂)层中的乙烯官能化共聚物，诸如乙烯-丙烯酸共聚物(eaa)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(ema)等。“塑料”层包含在加热至熔融温度或熔融温度以上时变软并且在冷却至熔融温度以下时硬化的热塑性聚合物。

现在将具体地参考本教导的示例性实施方案，其实例在附图中示出。无论任何可能的情况，所有附图中将使用相同的参考标号指示相同或类似部件。

本教导的示例性实施方案可提供塑料阻挡层合物(即，pbl管层合物)，该层合物部分形成封装、储存和分配产品74(图4)的管76(图4)。形成管76的管层合物包括可提供优质外观的可视全息图。本教导的示例性实施方案还可以包括使用挤出层合工艺形成管层合物，其中挤出工艺在挤出过程中使用相对较高的热量。在形成全息层合物的过程中通常避免高热，因为热量会导致全息膜变形并导致全息效果下降。

图1为根据本教导的实施方案的管壁层合物结构10(即，管壁结构)的一部分的横截面。图1管壁结构10包括金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯(mpet)层合物结构12、mpet层合物结构12上方的任选的印刷图案14，以及mpet层合物结构12上方的全息图层16。如果使用的话，印刷图案14插置(即夹在)mpet层合物结构12和全息图层16之间。下面对以上层的每一个进行详细描述。

阻挡层合物可包括如图所示的mpet层合物结构12，该结构可以包括乙烯-乙烯醇(即evoh)共聚物层合物18、mpet组件20以及聚乙烯和乙烯丙烯酸共聚物(即pe/eaa)组件22。还可以想到替换这些材料或除这些材料之外使用的其他材料。例如，阻挡层合物可包括阻挡层，该阻挡层具有诸如铝箔、金属合金的金属层、尼龙或其他聚酰胺或聚合物等中的一者或多者以及它们的组合。

evoh层合物18包括第一聚乙烯(即第一pe)层24、第一粘合剂(即第一粘连)层26、evoh共聚物层28、第二粘连层30和第二pe层32。如本文所用，“粘结”层为将两个层粘附到一起的一个或多个粘合剂层。evoh共聚物层合物18提供了物理和化学阻挡层合物结构，该结构防止封装在管76(图4)内的产品74(图4)与例如可降低产品风味和香味的环境氧气接触和反应。在一个实施方案中，第一pe层的厚度可为约35微米(μm)至约45μm，例如约40μm，这降低了管内产品的风味剥离同时在如下所述的侧缝50和端缝60(图4)处仍保持密封。第二pe层32的厚度可为约100微米(μm)至约200μm、或约150μm至约180μm，例如约170μm。可以根据管76所需的刚度和侧缝50的质量调节第二pe层32的厚度。第一粘连层26和第二粘连层28中的每个的厚度可为约10μm至约20μm。evoh共聚物层28的厚度可为约10μm至约40μm、或约15μm至约25μm。因此evoh共聚物层合物18的总体厚度可为约160μm至约320μm。可以共挤出并浇注形成evoh共聚物层合物18的层24-32，以形成完整的evoh层合物18。在使用管76的过程中，第一pe层24暴露于管76内的产品74。

第三pe层34用于将evoh共聚物层合物18粘合到mpet组件20。第三pe层的厚度可为约25μm至约55μm、或约35μm至约45μm、或约40μm。在一个实施方案中，可以在约300℃至约340℃的挤出机模头温度下以标准挤出层合工艺在evoh共聚物层合物18和mpet组件20之间熔融挤出第三pe层34，然后冷却，以将mpet层合物18粘附到mpet组件20。

mpet组件20可包括基底层36，该基底层在上侧上用金属层38金属化。基底层36提供了例如底漆层，以提供用于层合到第三pe层34的封口。基底层36可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(即pet)层、聚丙烯、纤维素等。基底层36的厚度可为约6μm至约25μm，例如约9μm。金属层38涂覆基底层36并且通过在全息图层16下方提供反射光的高度反射表面来增强全息图层16的外观。反光金属层38可以包含例如铝、银或另一种合适的金属或金属合金中的一者或多者。金属层38的厚度可为约1μm至约10μm、或约2μm至约6μm。mpet组件20包括粘附层40，以确保mpet组件20粘结到第三pe层34。粘附层40可以是商用水性底漆，例如聚乙烯亚胺(pei)。在另一个实施方案中，粘附层40可以是用于pet的常规的双组分聚氨酯或另一种合适的粘附材料。

mpet层合物结构12的内表面是由第一pe层24提供的。mpet层合物结构12的外表面是由为金属层38提供良好可视性的透明(透光)或半透明的外膜或外层42(例如pe外膜42)提供。mpet层合物结构12的pe外膜42可以是低雾度膜，并且可以具有约3％至约15％的雾度，或5％或更小、或小于5％的雾度。pe外膜42可以是具有对称三层结构的吹塑膜，其中每个层包含茂金属低密度聚乙烯(mlldpe)和低密度聚乙烯(ldpe)的共混物。pe外膜42的厚度可为约30μm至约80μm、或约40μm至约50μm。

可以使用充当粘结或粘合剂组件的共挤出pe/eaa组件22将pe外膜42附接到mpet组件20。pe/eaa组件22可包括pe层44和eaa层46作为粘连层。粘连层(包括如本文所述的pe外膜42)可以包含ldpe和/或pe的官能化共聚物，例如乙烯-丙烯酸共聚物(eaa)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(ema)、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(emma)等。粘连层中的每个可为约5μm至约30μm、或约10μm至约20μm。

在一个实施方案中，mpet层合物结构12的总体厚度可为约200μm至约350μm、或约250μm至约300μm。

在形成mpet层合物结构12之后，可以使用例如刀片、冲压机或另一种切割技术将其切割成最终尺寸。最终尺寸将取决于用途。在切割后，mpet层合物结构12提供了最终的mpet层合物结构或完整管的主体的“坯料”。

随后，最终mpet层合物结构12可以是变平的并且印有任选的印刷图案14。任选的印刷图案14可以包括水性或蜡油墨、增塑贴花等。

在设置印刷图案14之后，可以将全息图层16设置在pe外膜42和印刷图案14上。可以使用浇注固化工艺或另一种合适的工艺形成全息图层16，该另一种工艺形成了具有满足全息图层16的光学特性的纹理化层。在浇注固化工艺中，将包括一层紫外光-(uv)固化糊剂的润湿涂层分配到pe外膜42和印刷图案14上。将具有全息图案的成形的波状的或纹理化的浇注膜设置在润湿涂层内，使得润湿涂层适形于浇注膜的形状。虽然浇注膜和润湿涂层物理接触，但紫外光穿过浇注膜以将润湿涂层固化为波状浇注膜内的开口的形状，以形成具有全息图案的全息图层16。然后将全息图层16和浇注膜彼此剥离，从而得到完整的管壁结构10。在另一个实施方案中，可以使用例如粘合剂层(为简洁起见未示出)将全息图16附接到mpet层合物结构12。可以在小于如图1所示的pe外膜42的整个宽度的上方形成全息图层16，使得pe外膜42在沿着侧缝50的暴露侧面区域43(图2-4)暴露。浇注固化工艺是可在低温下(例如60℃或更低、或38℃或更低、或30℃或更低)进行的工艺。因此虽然mpet层合物结构12的形成包括使用较高温度，例如至多约340℃或更高，但全息图的形成发生在低得多的温度下，从而得到管壁结构10。因此在管壁结构10的形成过程中全息图16不暴露于高温，暴露于高温可能劣化或损坏全息图16。

管壁结构10因此包括通过透光(透明)或半透明塑料膜42与反射金属层38分开的全息图层16。反射金属层38和全息图层16由两个不同的层和两种不同的材料形成。这是与其中反射层和全息图层来自相同层和材料的全息图以及其中全息图层直接在反射层上形成的全息图相比而言。可以使用加热方法形成mpet层合物结构12的多个部分，否则可能损坏全息图层16。因为直到形成mpet层合物结构12才添加全息图层16，所以全息图层16不需要经受高热。高热可能使全息图层变形，从而导致全息效应的损耗。

在形成最终管壁结构10(包括mpet层合物结构12)之后，可以将图案化层14、全息图层16和管装配起来。可以将最终管壁结构10滚压和重叠到如图2的横截面中所示的圆柱体中，使得mpet层合物结构12的第一端部与mpet层合物结构12的第二端部重叠。因为mpet层合物结构12的侧面具有如图1所示的暴露的金属层38，所以管内侧上的金属层38将暴露于完整管内的产品。然而，产品可与金属层38化学反应，从而导致mpet层合物结构12层离和/或管内的产品受到污染，因此必须密封金属层38以防止产品和金属层38之间的物理接触。在一个实施方案中，可如图2所示形成自密封侧缝50，其中通过夹具52在压力下定位和保持重叠接缝50。由外部夹具部分52a和内部夹具部分52b作用到重叠接缝50上的夹紧压力可为约0.1巴至约2.0巴。可以加热夹具52，该夹具继而加热定位在夹具52内的mpet层合物结构12的部分，更具体地讲塑料层，包括pe层24、32、34、42、44、官能化乙烯共聚物层26、28、30、46和pet层36。在位于管壁结构10和夹具52之间的接触区域加热和软化pe层，并且夹具52仅仅在接近于重叠部分处加热和软化pe层。在一个实施方案中，可以将外部夹具部分52a加热至约200℃和约220℃之间的第一温度，例如约210℃，并且可以将内部夹具部分52b加热至约115℃和约135℃之间的第二温度，例如约125℃。可以通过夹具52将塑料层24、32、34、36、42、44加热至约100℃至约250℃之间的温度，或足以软化、熔化和使塑料层流动而不会过度降低其粘度的温度。在一个实施方案中，可以将外部夹具部分52a加热至与内部夹具部分52b不同的温度。来自夹具52的加热和压力导致塑料层24、32、34、36、42、44软化和流动，尤其是在金属层38的暴露端部上方，从而密封如图3的简化放大横截面所示的金属层38的端部。为简洁起见，图3将多个塑料层24、32、34、36、42、44示为单个塑料层54。

因为沿着侧缝50暴露的侧面区域43未被全息图层16覆盖，所以在该工艺中第一pe层24与pe外膜42在重叠侧缝50处物理接触。当第一pe层24和pe外膜42软化时，它们提供了密封的侧缝50，并且将金属层38的端部包封或封装在第一pe层24和外膜42的塑料中，以防止产品74和金属层38之间的物理接触和化学相互作用。

随后，使图3结构冷却。一旦图3受热层冷却，金属层38的端部就被包封或封装在塑料中，从而不能与管76内的产品物理接触。另外，第一pe层24和pe外膜42之间的封口提供了流体紧密密封并且防止管76内的产品74通过封口渗漏。

随后，可以将具有螺纹出口喷嘴66的管肩部64附接到管体62的开口端68。管肩部64可以包括内脊(即凸缘)70，该内脊拟合到管体62的开口端68内，以防止管体62内的产品74和金属层38之间的物理接触。可以将管肩部64热密封到管体62，以将管肩部64附接到管体62。

在管肩部64和螺纹顶盖75附接到螺纹出口喷嘴66上之后，可以通过圆柱体的开口端(位于图4取向的管体62的下端79)用所需的产品74填充管76。产品74可以包括例如牙膏、食品、洗液等。

在设置管76内的产品74之后，可以使管体62的开口端卷曲，使得第一pe层24的第一部分与第一pe层的第二部分在圆柱体的内壁56处物理接触。将第一pe层24加热并软化一形成如图4的平面图所示的自密封端缝60。因此图1的管壁结构10形成图4的管体62。由于施加热造成的全息图层16的任何变形局限于夹具60的区域，因此全息效应的任何损耗也局限于夹具60的相对较小区域。在另一个实施方案中，形成了全息图层16，使得其不延伸至层合物10的下边缘，从而得到位于管体62的下端79的区域43(图1)，因此全息图层16在卷边60的形成过程中不受热。

如图4中的管的平面图所示，图案化层14可以包括文本、图形、产品信息或使用说明等。

本教导的实施方案可包括基础层合物而非上述塑料阻挡层合物(即pbl)。例如，可以在多种类型的基础基底上形成通过塑料层(诸如如上所述外膜)与mpet层合物分开的压印全息图结构。在不意图限制可能的基础基底的情况下，基础基底可以包括铝阻挡层合物(即abl)、纤维素基底、pet基底、聚丙烯基底等。另外，在不需要基础基底的情况下，通过塑料层与全息图层分开的mpet层合物可以作为独立的层充分地发挥作用。另外，如上所述的mpet层合物可以替代地为其他金属化层，诸如图中所示的金属化聚丙烯(mbopp)、金属化纤维素膜等，例如覆盖基底层36的金属层38。可以设想到多种其他实施方案，这些实施方案将从本文的描述对本领域的普通技术人员变得显而易见。

因此本教导的示例性实施方案包括用于储存和分配产品的管。管的外表面包括全息图以提供具有优质外观的管。管包括提供高度反射表面的金属层和提供全息外观的全息图层。形成与全息图层分开的包括金属层的mpet层合物结构。因此mpet层合物结构在形成过程中可能经受高热，这将损坏全息图层。管可以形成为包括自密封侧缝和自密封端缝，从而简化制造和降低成本。

尽管示出本教导的较广范围的数值范围和参数是近似值，但具体实例中示出的数值是尽可能精确地记录的。然而，任何数值固有地包含由存在于它们相应的测试量度中的标准偏差不可避免地造成的某些误差。此外，本文所公开的所有范围应理解为涵盖本文纳入的任何和全部子范围。例如，“小于10”的范围可包括最小值0和最大值10之间(并包括端值)的任何和全部子范围，即最小值等于或大于0并且最大值等于或小于10的任何和全部子范围，例如1至5。在某些情况下，如针对参数指定的数值可为负值形式。在这种情况下，如“小于10”指定的范围的示例性值可假定为负值，例如-1、-2、-3、-10、-20、-30等。

虽然本教导已相对于一个或多个具体实施示出，但在不脱离所附权利要求书的精神和范围的情况下可对示出的实例进行改变和/或修改。例如，应当裂解，虽然工艺被描述为一系列动作或事件，但本教导不受此类动作或事件的顺序限制。一些动作可以按与除本文所述的那些之外的其他动作或事件不同的顺序和/或同时发生。另外，并非所有工艺阶段均可能需要实施根据本教导的一个或多个方面或实施方案的方法。应当理解，可以添加结构组件和/或加工阶段，和/或可以去除或修改现有的结构组件和/或加工阶段。另外，可以在一个或多个单独的动作和/或阶段中进行本文所述的动作中的一者或多者。此外，就用于具体实施方式和权利要求书的任一者中的术语“包括”、“包含”、“具有”、“拥有”、“带有”或它们的变体而言，此类术语旨在以类似于术语“包含”的方式为包含性的。术语“......中的至少一者”用于意指所列项目中的一者或多者是可以选择的。如本文所用，相对于项目列表的术语“......中的一者或多者”，诸如a和b，意指单独的a、单独的b、或a和b两者。另外，在本文的论述和权利要求中，相对于两种材料使用的术语“在......上”，一者“在另一者上”意指材料之间的至少一些接触，而“在......上方”意指材料接近，但可能具有一种或多种另外的间隔材料，使得可能接触但并非一定接触。“在......上”或“在......上方”均不暗示如本文所用的任何方向。术语“一致的”描述了其中下面的材料的角度受到一致材料的保护的涂层材料。术语“约”表明所列的值可以一定程度地改变，只要这种改变不会导致工艺或结构与示出的实施方案不一致。最后，“示例性”表明该描述用作实例，而非暗示其为理想的。通过考虑本说明书和本文公开的实践，本教导的其他实施方案将对本领域的技术人员显而易见。据预期，说明书和实例应仅视为示例性的，本教导的真实范围和精神由以下权利要求指示。

如本申请中所用的相对位置的术语是基于平行于工件的常规平面或工作表面的平面而定义的，而不管工件的取向。如本申请中所用的术语“水平的”或“横向的”被定义为平行于工件的常规平面或工作表面的平面，而不管工件的取向。术语“垂直的”是指垂直于水平面的方向。诸如“在......上”、“侧面”(如“侧壁”)中、“更高”、“更低”、“上方”、“顶部”和“在......下方”是相对于工件的顶部表面上的常规平面或工作表面定义的，而不管工件的取向。