用于食品包装的多杯布置的制作方法

本发明涉及一种用于包装、诸如用于食品或药物包装的多杯布置。本发明还涉及一种用于这种多杯布置中的聚丙烯片材。

在诸如像乳制品包装的某些包装应用中，需要将大量产品一起包装在一个包装中。以这种方式，产品的几个单独部分可在单个包装中销售。例如，这种包装可包括2、4、6或8个这类单独的部分。

具体而言，优选单独的部分被组合在一个包装中，以这种方式使得将包装的区段连接，并且可根据客户需要被客户分开以从包装上取回单个部分。进行此举的一种特别期望的方式是通过提供热塑性材料的片材，通过例如热成型在所述片材中引入空腔。在包装过程中，将这些空腔用产品填充，并且例如用粘合膜覆盖以封闭各自包括填充产品的单独空腔的区段。

为了使消费者能从包装上取回单独的部分，包括产品部分的区段需要容易被相互分开。为了实现此举，待分开区段的区域可例如为能够突然折断的区域；即可沿预定路径将片材断成单独区段的区域。可通过在片材内提供一个或多个凹槽而将这种预定路径引入片材，从而允许客户沿凹槽将包装断裂。这类凹槽也被称为预切口。凹槽可为连续或有孔的。在本发明的上下文中，区段可被理解为辨识被片材的一个或多个外边缘和一个或多个凹槽划分的片材的区域。

为了使包装以可预测方式沿凹槽断裂，凹槽区域中的材料需要在消费者沿凹槽弯曲包装时使得其突然折断。不期望因扭转或撕裂而突然折断，因为对于消费者而言分开包装变得困难。因突然折断而引起的开裂还必须沿预切口尽可能多地延伸，以使得开裂将不延伸入容纳产品的空腔而导致产品溢出。还需要包装足够强以使得包装不受其自重影响沿凹槽断裂。

在本领域，这类可突然折断的包装由聚苯乙烯、特别是由通用无规聚苯乙烯和高耐冲击橡胶改性的聚苯乙烯的混合物生产。然而，鉴于诸如聚合物的可回收性和产品健康与安全的行业动因，以及填充聚苯乙烯杯的脆性而使它们可能在其自重下断裂，目前存在寻求用于这类包装应用的其他材料的需要。

在不可突然折断的包装、诸如像每单元仅包括单个容纳产品的空腔的包装中，目前引入了聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。这类单杯包装具有需要被置于另外的二级包装中以运输和操作的缺点。

在食品的多杯包装布置领域中的另一个动因是食品制造商实施成型-填充-密封(ffs)包装线路。ffs生产线通常将多杯布置的连续在线生产和用待包装货物的填充组合成单一线路，例如由热塑塑料片材开始。这允许减少废料。

在ffs中，通常将热塑性片材的卷进料至机器中。例如通过接触加热将片材加热至例如高于tg以软化片材。加热的片材向前移动进入热成型区，该区包括使片材成形以包含具有所需杯形的空腔的模具。形成的杯可在外侧被提供有标签或标贴。杯被称为桥的某些片材未变形区域连接到一起。将杯向前运输到填充站，在该处将产品引入空腔。将膜置于杯顶上并且热封形成盖子。然后在桥区域中冲头引入凹槽，并且将形成的杯切割成所需杯数的布置。四个杯连接的交叉被冲出形成孔、例如菱形孔。

这类包装线路中生产的多杯布置可通过向上、即以杯的相对方向弯曲而突然折断成单独的区段。凹槽的目的是以平均用户可舒适施加的小手动力引起突然折断。当突然折断时，开裂应仅沿预切口延伸，而不偏离入杯中并造成内容物泄漏。突然折断通常在以至多90°的角度弯曲时发生。当用户握持布置的一个角而挑选时，多杯布置不应在其自重下断裂。

在使用替代热塑性材料中，强加于包装的要求仍然存在。那包括对于在相对杯的方向上弯曲时区段可容易突然折断，同时能够在杯的方向上弯曲时抵抗断裂的要求。在杯方向上弯曲一般可仅为当杯碰撞时的几度，但在这种弯曲中，杯不应因填充重量而断裂。因此，为了有资格作为这类包装中使用的材料，任何材料都必须能够被转化成按需要且在需要时允许突然折断的布置。

另外，现在用户越来越期待允许他们看穿并辨识内容物的透明包装。

因此需要替代的可突然折断可热成型的包装，其具有在可突然折断性、抗冲击性(chockresistance)、可挠性和制造成本之间的性质平衡并且优选具有高透明性。

这现已通过本发明实现，本发明提供了一种包括聚丙烯片材的多杯布置，其中聚丙烯片材包括至少两个空腔，空腔各自从片材由顶表面向片材的底表面突出，其中空腔经由片材上一个或多个间隔区域被相互分开，其中一个或多个间隔区域各自包括片材底表面上的一个或多个凹槽，凹槽经定位以允许通过向顶表面弯曲片材而使片材沿凹槽断裂，其中凹槽经定位以将片材分割成多个区段，每个区段包括一个或多个空腔，其中一个或多个凹槽的每一者具有相对于聚丙烯片材的厚度计≥25％且≤80％的最大深度。

意外地，申请人发现一种聚丙烯片材仅能够在凹槽的相对方向上弯曲片材时被突然折断。因此，当聚丙烯片材仅在片材的一侧上具有一个或多个凹槽时突然折断能力仅为单向的，并且当其在片材的两侧上具有凹槽时突然折断能力为多方向的。在一个或多个凹槽仅在片材的一侧上的非限制性实施方案中，这种能力允许聚丙烯片材能够比其他材料支撑更大的强度。因此，当使用根据本发明的片材来形成握持杯时，因为重量将为在凹槽的方向上的片材，空腔可保持更重的重量而不冒故意突然折断的风险。

根据本发明的另一个实施方案是一种包括聚丙烯片材的多杯布置，其中聚丙烯片材包含0.04重量％至0.08重量％之间的高级成核剂。

高级成核剂是允许热塑性聚合物更快成核或结晶温度更高的化合物或组合物，从而导致由这类热塑塑料制成的制品机械和物理性质改进。这些化合物在热塑塑料熔融组合物的冷却期间提供晶体生长的成核位点。例如，在聚丙烯中，更高结晶度和更一致的晶体结构通过添加诸如滑石和例如苯甲酸钠的羧酸盐、磷酸酯、羧酸或其盐的组合的成核剂来获得，成核剂优选磷酸酯、羧酸或其盐的组合。然而，通常认识到使用成核剂是高度不可预测的技术领域。成核剂分子结构的小变化可大幅改变成核剂使聚合物组合物有效成核的能力。关于热塑塑料(再)结晶期间成核剂对聚合物形态的影响仍有许多未知。另外，成核剂向片材增加清晰度，从而使其透明度提高。此外，使用高级成核剂导致加工期间的生产率增益，因为它们需要更少时间冷却以便操作，从而降低了产品一般制造成本(时间、能源和金钱)。

在另一个实施方案中，高级成核剂是优选选自包含磷酸酯、羧酸或其盐的组合的组的成核剂，磷酸酯例如来自asahi-denkakogyo(adeka)的na-11和na-21，羧酸例如来自milliken的hpn-68。

这种多杯布置可通过适中的手动力被分成单独的杯区段，同时该布置在其自重的作用下不会不合意地突然折断。这种布置允许使用聚丙烯作为聚苯乙烯的替代物，同时在包装使用方面提供至少相同的品质，并结合聚丙烯优于聚苯乙烯的优点。例如，包括聚丙烯片材的多杯布置可在其加工和使用期间经受更高的温度，从而例如允许将这类包装布置用于热填充包装，并且允许这种包装用于例如微波炉中以加热内容物。

优选地，一个或多个凹槽具有≥40％且≤80％的最大深度。凹槽的最大深度应被理解为片材的表面与凹槽中最深点之间的距离。通常，凹槽是v形凹槽，其中凹槽的最深点则与凹槽的顶点对应。凹槽深度可表示为凹槽相对于片材厚度的深度。

本发明的一个实施方案还涉及一种包括根据本发明的多杯布置的包装。

本发明的多杯布置中的空腔可例如通过热成型来形成。可采用的合适类型的热成型方法例如是真空成型或压力成型，并且可为助压模塞的，所述者都是技术人员熟知的方法。布置可例如包括多于两个空腔，诸如4、6或8个空腔。每个空腔可具有相同的体积，或者替代地，单个布置中各个空腔的体积可互不相同。每个空腔可具有例如25-200ml、例如50-150ml的体积。

在另一个实施方案中，本发明还涉及一种包括顶表面和底表面的用于制备热成型物体的聚丙烯片材，其中片材包括在底表面上的一个或多个凹槽，凹槽经定位以允许通过向顶表面弯曲片材而使片材沿凹槽断裂，其中一个或多个凹槽的每一者具有相对于聚丙烯片材的厚度计≥25％且≤80％的最大深度。

优选聚丙烯片材具有≥500且≤2500μm的厚度。例如，聚丙烯片材可具有≥1000μm且≤2500μm、或≥500μm且≤2000μm、或≥1000μm且≤2250μm、或≥1000μm且≤2000μm的厚度。

在本发明的多杯布置中，优选一个或多个凹槽的每一者在片材的表面处具有≥100μm且≤250μm的宽度。这类凹槽被理解为有助于布置的可手动突然折断性，同时避免因填充重量而突然折断。优选地，一个或多个凹槽在片材的表面处具有≥150μm且≤250μm、或≥100μm且≤200μm的宽度。

一个或多个凹槽优选是直线凹槽，这也被理解为有助于在施加适中手动力时的可突然折断性。

在本发明的具体实施方案中，多杯布置可进一步包括与底表面上的一个或多个凹槽相对定位的顶表面上的一个或多个凹槽，优选其中顶表面上的一个或多个凹槽具有相对于聚丙烯片材的厚度计≤25％的最大深度。这类顶表面上的一个或多个凹槽的存在可在布置被手动分成单独区段时有助于沿一个或多个凹槽更准确的突然折断。

在本发明的具体实施方案中，聚丙烯片材包含相对于聚丙烯片材的总重量计≥2.0且≤20.0重量％的无机填料。这种填料的存在有助于沿一个或多个凹槽以直线突然折断的可预测性。当这种无机填料存在于聚丙烯片材中时，以这样的量，突然折断往往发生而不使开裂蔓延入容纳产品的空腔。优选地，聚丙烯片材包含≥2.0且≤10.0重量％的无机填料，更优选≥2.0且≤5.0重量％的无机填料。优选无机填料选自碳酸钙、二氧化钛和滑石。特别优选地，聚丙烯片材包含≥2.0且≤20.0重量％、更优选≥2.0且≤10.0重量％、甚至更优选≥2.0且≤5.0重量％的无机填料，其中无机填料选自碳酸钙、二氧化钛和滑石。具体而言，聚丙烯片材可包含≥2.0且≤20.0重量％、更优选≥2.0且≤10.0重量％、甚至更优选≥2.0且≤5.0重量％的无机填料，其中无机填料是碳酸钙。替代地，聚丙烯片材可包含≥2.0且≤20.0重量％、更优选≥2.0且≤10.0重量％、甚至更优选≥2.0且≤5.0重量％的无机填料，其中无机填料是滑石。替代地，聚丙烯片材可包含≥2.0且≤20.0重量％、更优选≥2.0且≤10.0重量％、甚至更优选≥2.0且≤5.0重量％的无机填料，其中无机填料是二氧化钛。

在某些本发明的实施方案中，本发明的多杯布置呈现于图1-3中。

图1呈现了四杯组件形式的示例性布置。在图1中，1.1呈现区段交叉上的菱形冲出孔；1.2示出在聚丙烯片材的顶表面的侧边上连接区段的桥，也可被称为第二表面；1.3示出区段之间凹槽的位置；并且1.4示出在片材底表面的侧边上的桥区域，也被称为第一表面。

图2呈现了示例性布置的侧视图，其中2.1是第二表面或顶表面；2.2是顶表面或第二表面的桥区域；2.3是区段之间凹槽的位置；2.4是第一表面或底表面；2.5是杯空腔；并且2.6是第一表面或底表面的桥区域。

图3呈现根据现有技术和本发明的多种凹槽构造。图3中的箭头指示将布置突然折断成分开的区段的弯曲方向。在3.1中，呈现了在顶表面中具有凹槽的构造，诸如用于根据现有技术的聚苯乙烯多杯布置中；在3.2中呈现了在底表面中具有凹槽的构造；在3.3中，呈现了在顶表面和底表面中都具有凹槽且相互相对定位的构造。

在聚苯乙烯多杯现有技术中，在杯成型和密封之后，在桥的顶侧上经过密封箔冲出单个凹槽。凹槽长度通常为5.2cm，这是两个毗连杯直到中心开孔起始的长度。凹槽深度为20-45％深。ps片材通常为1000μm，因此凹槽深度通常为200-450μm深。用ps更深的任何东西将使多杯组件甚至更脆弱且在从一角抬起的情况下在填充重量下易于断裂。

另一方面，在从桥的顶侧进行开槽的情况下聚丙烯多杯不可突然折断。已从片材/桥的顶侧开槽的pp杯在向上折叠时形成不可断裂的折叶。pp具有较低的模量，并且当片材向上折叠时，在达到凹槽的面部之后，pp片材的其余部分向内弯曲，并且未将急剧的冲击递送到凹槽的底部以使得突然折断。

现发现利用pp，在凹槽置于连接杯的桥的底侧上的情况下，杯可以常用方式被突然折断，即如图3中呈现的，通过沿桥的底侧上的凹槽向上摆动向下悬挂的杯。pp片材将为例如1.1mm厚，并且桥下侧上的凹槽深度将通常为其25-80％。

任选地，如图3中可具有在桥顶部和底部上的凹槽。桥底部上的凹槽对于通过向上摆动突然折断pp多杯是必要的。如果使用单个密封箔来覆盖所有杯，则对于pp优选具有顶部和底部开槽的布置。如果使用双侧开槽，凹槽深度可为离两侧25％。

对于在桥的底部开槽的方法有几种实施方案。单侧或双侧凹槽可通过任何方法切割，包括冲制，用转动叶片或用移动激光切割，或通过在热成型期间将其模塑到桥中。可具有凹槽和穿孔的组合。置于片材下侧上的凹槽可在加热和热成型之前通过任何方法形成。在另一个实施方案中，在片材热成型期间设置凹槽；将加热的片材置于模具上并施加真空，并且在桥区域中出现v形压痕，这导致在桥底侧上的凹槽。第二凹槽可在填充之后在桥顶侧上经过密封箔以正常方式冲出。

正如本发明的多杯布置，凹槽位于聚丙烯片材的表面上，用产品填充的空腔也从该表面突出，优选在形成空腔之前将凹槽引入片材。例如，可借助切割工具将凹槽引入片材，接着通过热成型形成空腔。

根据本发明的并且被包括在根据本发明的多杯布置中的聚丙烯片材优选包含相对于聚丙烯片材的总重量计至少70.0重量％、更优选至少80.0重量％、更优选至少90.0重量％、甚至更优选至少95.0重量％的聚丙烯。

在某个实施方案中，聚丙烯片材由聚丙烯和相对于聚丙烯片材的总重量计任选至多1.0重量％的添加剂组成。合适的添加剂可例如选自如例如抗氧化剂(irganox1010，irgafos168)，uv稳定剂，除酸剂和/或催化剂的钝化金属组分(如例如硬脂酸钙或dht4v)以及脱模剂。

在某个不同的实施方案中，聚丙烯片材由聚丙烯、相对于聚丙烯片材的总重量计≥2.0且≤20.0重量％的无机填料、优选碳酸钙和任选至多1.0重量％的添加剂组成。

聚丙烯可例如具有根据astmd1238(2013)在230℃、2.16kg的载荷下测定的≥1.0g/10min且≤10.0g/10min、优选≥1.0且≤5.0g/10min、更优选≥1.0且≤4.0g/10min、甚至更优选≥2.0且≤3.5g/10min的熔体质量流动速率。

聚丙烯可例如具有定义为mw/mn的≥2.5且≤8.0、优选≥4.0且≤6.0的分子量分布(mwd)。本文中mw为重均分子量且mn为数均分子量。mw和mn是根据astmd6474(2012)测定的。聚丙烯可例如具有>200且<800kg/mol的mw。聚丙烯可例如具有>80且<320kg/mol的mn。

聚丙烯可例如具有≤5.0重量％、优选≤3.0重量％、诸如≥1.0且≤5.0重量％、或≥1.0且≤3.0重量％的二甲苯可溶性级分(xs)。xs分数是根据astmd5492(2010)测定的。

聚丙烯可为聚丙烯均聚物或聚丙烯共聚物。聚丙烯可为例如丙烯和选自乙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯或1-辛烯的一种或多种共聚单体的共聚物。聚丙烯可为例如丙烯和乙烯的共聚物。聚丙烯可为例如丙烯、乙烯和选自1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯或1-辛烯的另外的共聚单体的共聚物。聚丙烯可例如包含≥80.0重量％、优选≥90.0重量％、更优选≥95.0重量％、甚至更优选≥98.0重量％的衍生自丙烯的聚合结构部分。聚丙烯可例如包含≥0.5且≤5.0重量％、优选≥1.0且≤3.0重量％的衍生自一种或多种选自乙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯或1-辛烯的共聚单体的聚合结构部分。聚丙烯可例如包含≥0.5且≤5.0重量％、优选≥1.0且≤3.0重量％的衍生自乙烯的聚合结构部分。聚丙烯可例如包含≥90.0重量％的衍生自丙烯的聚合结构部分和≥0.5且≤5.0重量％、优选≥1.0且≤3.0重量％的衍生自乙烯的聚合结构部分。

在某个实施方案中，本发明还涉及一种制造包装的方法，该方法包括按以下顺序的步骤：

(a)提供聚丙烯片材；

(b)在聚丙烯片材的底表面上将一个或多个凹槽引入片材；

(c)通过热成型在聚丙烯片材中形成至少两个空腔，其中空腔从片材由所述顶表面向底表面突出；

(d)用产品、例如食品填充空腔；并且

(e)通过将膜置于膜的顶表面上并且将膜粘合于所述顶表面上使得每个空腔被密封而密封包装。

在某个实施方案中，该方法可在步骤(e)之后涉及步骤(f)：在聚丙烯片材的顶表面上将一个或多个凹槽引入片材，其中所述一个或多个凹槽与步骤(b)中引入的一个或多个凹槽相对定位。

现将通过以下非限制性实施例来说明本发明。

实施例1

由sabicpp500p聚丙烯压塑长度10cm且宽度10cm的片材，具有2000μm厚度。在片材的底表面上，间隔2.5cm，平行于片材的短侧面在片材中切割长度10cm的凹槽a、b和c。凹槽a具有片材厚度的75％的深度，凹槽b具有50％，且凹槽c具有25％。当在底表面的方向上、即封闭凹槽的方向上弯曲片材时(诸如图3.1中所绘)，在凹槽a、b或c的任一者处片材不会突然折断。当在相对方向上、即朝向顶表面或在打开凹槽的方向上弯曲片材时(诸如图3.2中所绘)，片材沿凹槽a、b和c始终且可预测地突然折断。这展现出根据本发明的布置、即在与突然折断的方向相对的片材侧处包括凹槽的聚丙烯片材，允许用手可预测且期望地突然折断片材以使片材的区段分开。

实施例2

由sabicpp500p聚丙烯压塑长度10cm且宽度5.2cm的片材，具有2000μm厚度。在片材的底表面和顶表面上相互相对地，平行于片材的短侧，在片材中切割凹槽(诸如图3.3中所绘)。凹槽各自具有片材厚度的25％的深度。当弯曲片材时，其沿凹槽始终和可预测地突然折断。

实施例3

由具有1200μm厚度的sabicpp500p聚丙烯的挤出片材切割12.6cm正方形片材。经片材中心在片材的底表面中切割两个垂直相交的凹槽到厚度70％的深度。在底表面的方向上弯曲片材时(图3.1)，这不导致突然折断。在与底表面相对、即在顶部未开槽表面的方向上弯曲片材时(图3.2)，沿凹槽发生可预测的突然折断。开裂沿12.6cm的整个凹槽长度蔓延。

实施例4

根据实施例3由1200μm厚的sabicpp500p聚丙烯挤出片材产生分别包含3重量％碳酸钙(4a)、8重量％碳酸钙(4b)和30重量％碳酸钙(4c)的三种片材。以与实施例4中相同的方式，在片材中切割凹槽。当在朝向顶表面的方向上弯曲片材时(图3.2)，片材沿凹槽突然折断，甚至比实施例3的情况更准确。然而，片材4c具有棕色，并且不可通过热成型引入空腔。这展现了引入一定分数、诸如≥2.0且≤20.0重量％的无机填料、诸如碳酸钙允许保留热成型性，并且有助于在片材突然折断成区段期间开裂蔓延的准确度。

实施例5

以下聚丙烯片材组合物适合于本发明：

·sabicpp528k丙烯

·irganox1010：0.05重量％

·irgafos168：0.1重量％

·硬脂酸钙：0.06重量％

·hpn68l：0.05重量％

片材具有根据astmd1238(2013)在230℃、2.16kg的载荷下测定的3.0g/10min的熔体质量流动速率和根据astmd5492(2010)测定的3.5重量％的二甲苯可溶性级分(xs)。

实施例6

以下聚丙烯片材组合物适合于本发明：

·sabicpp522k丙烯

·irganox1010：0.05重量％

·irgafos168：0.1重量％

·dht4v：0.027重量％

·hpn68l：0.04重量％

片材具有根据astmd1238(2013)在230℃、2.16kg的载荷下测定的3.0g/10min的熔体质量流动速率和根据astmd5492(2010)测定的3.5重量％的二甲苯可溶性级分(xs)。

实施例7

以下聚丙烯片材组合物适合于本发明：

·sabicpp5271k丙烯

·irganox1010：0.05重量％

·irgafos168：0.1重量％

·dht4a：0.027重量％

·na21：0.08重量％

片材具有根据astmd1238(2013)在230℃、2.16kg的载荷下测定的3.0g/10min的熔体质量流动速率和根据astmd5492(2010)测定的2.4重量％的二甲苯可溶性级分(xs)。