具有配件的可回收包装的制作方法

文档序号:25541182发布日期:2021-06-18 20:37阅读:120来源:国知局
具有配件的可回收包装的制作方法
具有集成配件的软包装由使包装得以回收的以重量计90至100%,特别地以重量计95至100%的聚乙烯制成。
背景技术
:已知制备具有集成配件(例如,喷口或阀)的软包装。可使用粘合剂或使用热封安装配件。将柔性薄膜热封至配件所需热的量是显著的,且,因此,柔性薄膜代表性地包含至少一层耐热聚合物(例如聚酰胺或聚酯),以确保薄膜在焊接工艺期间不受损。此使得这些包装难以回收,因为在现有回收设备中不可轻易将聚酯(或聚酰胺)与聚乙烯分离。技术实现要素:在一个实施方案中,本发明提供由以下形成的软包装a)多层薄膜,所述多层薄膜包含a)由85至100重量%的高密度聚乙烯组成的第一表层,所述高密度聚乙烯的密度为0.95至0.97g/cc和熔融指数i2为0.5至10g/10分钟;b)由85至100重量%的第一线性低密度聚乙烯组成的第二表层,所述第一线性低密度聚乙烯的分子量分布mw/mn为2至4,密度为0.88至0.92g/cc和熔融指数i2为0.3至5g/10分钟;c)包含聚乙烯的核心,前提条件为用于制备所述多层薄膜的高分子材料为以重量计至少90%的聚乙烯;和b)由密度为0.91至0.93g/cc的线性低密度聚乙烯制备的配件。在一个实施方案中,用于制备多层薄膜的核心的聚乙烯各自的熔融指数i2为0.5至10和密度为0.91至0.94g/cc,进一步的前提条件为用于制备所述软包装的高分子材料为以重量计至少90%的聚乙烯。在另一个实施方案中,本发明提供由以下形成的软包装a)多层薄膜,所述多层薄膜包含a)由85至100重量%的高密度聚乙烯组成的第一表层,所述高密度聚乙烯的密度为0.95至0.97g/cc和熔融指数i2为0.5至10g/10分钟;b)由85至100重量%的第一线性低密度聚乙烯组成的第二表层,所述第一线性低密度聚乙烯的分子量分布mw/mn为2.5至4.0,密度为0.88至0.92g/cc和熔融指数i2为0.3至5g/10分钟;和稀释指数yd大于0,c)包含聚乙烯的核心,前提条件为用于制备所述多层薄膜的高分子材料为以重量计至少90%的聚乙烯;和b)由密度为0.91至0.93g/cc的线性低密度聚乙烯制备的配件,进一步的前提条件为用于制备所述软包装的高分子材料为以重量计至少90%的聚乙烯。在另一个实施方案中,本发明提供通过将所述多层薄膜热封至所述配件以制备所述软包装的方法。具有配件的传统袋代表性地由多层薄膜(聚酯和聚乙烯)制成,所述多层薄膜被热封至由高密度聚乙烯(hdpe)或聚丙烯(pp)制成的配件。这些包装由于不同的结构材料(pet+pe)而难以回收。在一个共有的专利申请中,公开了由包含至少90%聚乙烯的薄膜制成的自立袋(standuppouch)。在传统的包装机上将该薄膜热封至由hdpe或pp制成的配件的努力是不成功的——我们观察到薄膜的不良密封和/或“烧穿(burnthrough)”。本发明缓解了这些问题。附图说明图1图解实施例中配件的使用。具体实施方式综述本发明的包装包含两种基本成分,即多层聚乙烯薄膜(下文部分a中所述)和由线性低密度聚乙烯制成的配件(下文部分b中所述)。部分a多层聚乙烯薄膜大体上,用于制备本发明的包装的多层聚乙烯薄膜必须包含以下特征:1)由hdpe制成的表层;2)由密封剂等级的聚乙烯制成的第二表层;3)至少一个包含聚乙烯的核心层;和4)多层薄膜中包含的聚乙烯的量为用于制备多层薄膜的聚合物的总重量的至少90重量%(优选地,至少95重量%)。在一个实施方案中,配件由稀释指数yd大于0(特别地大于0至约7)的线性低密度聚乙烯制成。在一个实施方案中,密封剂层的聚乙烯的特征在于稀释指数yd大于0(特别地大于0至约7)。在一个实施方案中,配件和密封剂层均由稀释指数yd大于0至约7的线性低密度聚乙烯(这样的聚乙烯可在双反应器工艺中制成)制成。在一个实施方案中,多层薄膜为层压薄膜(下文部分a.1)。在另一个实施方案中,多层薄膜由复合挤压法制备(下文部分a.2)。配件结构的细节在下文部分b“配件”中讨论。部分a.1层压薄膜结构在美国专利申请2016/0229157(“standuppouch(自立袋)”,发明人r.h.clare)中公开的层压薄膜或“结构”适合用于本发明。如所述专利申请中所公开的,用以制备薄膜的合适类型的聚乙烯包含:1)高密度聚乙烯(hdpe)--密度为约0.95至约0.97g/cc的聚乙烯均聚物或共聚物;2)中密度聚乙烯(mdpe)--密度为约0.93至约0.95g/cc的聚乙烯共聚物;3)线性低密度聚乙烯(lldpe)--密度为约0.915至约0.93g/cc的聚乙烯共聚物;和4)密封剂聚乙烯--适合制备热成型密封的聚乙烯材料,特别是选自以下的聚乙烯:1)密度为约0.88至0.92g/cc的聚乙烯共聚物(“vldpe”),和2)高压低密度聚乙烯(ld)--在高压工艺中用自由基引发剂制备的聚乙烯均聚物,其密度为约0.91至约0.93g/cc。还优选地,密封剂聚乙烯的熔融指数i2为0.3至5g/10分钟,特别地为0.3至3g/10分钟。在一些实施方案中,使用层压在一起的两个不同的网来制备层压结构。在一些实施方案中,每个网包含至少一个hdpe层。hdpe层为sup提供刚性/刚度。这些hdpe层被至少一个较低密度聚乙烯(例如lldpe)层隔开,且该较低密度聚乙烯提供抗冲击性和抗穿刺性。此外,通过隔开各刚性hdpe层,相比于在单层中包含相等量/厚度的hdpe的结构,sup的总体刚性和抗扭强度得到改善——以可被称为“工字粱”效果的方式(通过类似于建造建筑物中广泛使用的钢工字粱)。在另一个实施方案中,通过将成核剂加入hdpe来改善光学性质。在另一个实施方案中,通过使用外网/印刷网的纵向定位(machinedirectionorientation,mdo)来改善光学性质。在该实施方案中,已经受mdo的网的表层成为层压薄膜结构的表层。在再一个实施方案中,通过在包含成核hdpe层的网上使用mdo来改善光学性质。在一个实施方案中,层压结构由两个网制备,其中每个网包含至少一个hdpe层。第一网中的至少一个hdpe层与第二网中的至少一个hdpe层被较低密度聚乙烯层隔开,从而针对给定量的hdpe优化sup的刚性。在一个实施方案中,将两个网层压在一起。在一个实施方案中,将层压结构印刷在两个网之间的界面上--即,在第一网的内表面上或在第二网的外表面上。下面是第一(外部)网的各种实施方案、第二(内部)网的各种实施方案、粘合剂的各种实施方案和印刷的各种实施方案的详细描述。第一(外部)网或“a”网hdpe层用作外部网中的表皮。在一个实施方案中,第一(外部)网形成层压结构的外壁。在一个实施方案中,将层压结构印刷在第一网和第二(内部)网之间的界面上。因为人“看穿”外部网以便看到印刷物,所以在一些实施方案中,可期望外部网具有低雾度值。此外,在一些实施方案中,高“光泽”可为期望的,因为许多消费者视高光泽整理为高质量的指示。在另一个实施方案中,外部网以足以改善网的模量(刚度)和光学性质的量经受纵向定位(mdo)。这两个实施方案的进一步描述如下。多层外网或网a通常,使用厚单层hdpe薄膜来形成外部网可为结构提供充足的刚度。然而,厚hdpe层可遭受差的光学性质。此可通过印刷外网的外部(表)侧以形成不透明的sup解决。然而,该设计可能不很抗机械损伤(abuse),因为印刷物在sup的运输和处理期间可容易地被擦伤和破坏。在一个实施方案中,这些问题可通过提供用于外部网的复合多层薄膜来缓解,其中至少一个表层(“层a.1”)由hdpe制备和至少一个层(“层a.2”)由较低密度聚乙烯(例如lldpe、ld或vldpe)制备。在一个实施方案中,hdpe的进一步的特征在于熔融指数i2为0.1至10(特别地为0.3至3)克/10分钟。在一个实施方案中,lldpe的进一步的特征在于熔融指数i2为0.1至5(特别地为0.3至3)克/10分钟。在一个实施方案中,lldpe的进一步的特征在于使用单中心催化剂(例如茂金属催化剂)制备,且分子量分布mw/mn(即,重均分子量除以数均分子量)为约2至约4。该类型的lldpe代表性地称为slldpe(其中“s”是指单中心催化剂)。在一个实施方案中,极低密度聚乙烯(vldpe)为密度为约0.88至0.91g/cc和熔融指数i2为约0.5至10g/cc的乙烯共聚物。上述所有材料均是众所周知且市售可用的。在另一个实施方案中,网a中使用的lldpe与少量(0.2至10重量%)的ld聚乙烯共混,所述ld聚乙烯的熔融指数i2为0.2至5,特别地为0.2至0.8。与单独的lldpe(特别是当lldpe为slldpe时)相比,已观察到这些lldpe和lldpe和ld的某些共混物具有优异的光学性质和优异的刚度。在一些实施方案中,已观察到使用熔融指数为约0.2至0.8克/10分钟的ld树脂对此目的特别有效(且本领域技术人员通常称此类型的ld树脂为“分步熔化ld”)。在另一个实施方案中,网a中使用的lldpe与少量(0.2至10重量%)的hdpe树脂和成核剂共混。如本文所用,术语“成核剂”旨在将其传统含义传达给制备成核聚烯烃组合物的领域的技术人员,即一种随着聚合物熔体被冷却而改变聚合物的结晶行为的添加剂。市售可用且广泛用作聚丙烯添加剂的传统成核剂的实例为二亚苄基山梨醇酯(例如由millikenchemical以商标millad®3988和由basfchemicals以irgaclear®287出售的产品)。在一些实施方案中,成核剂应良好地分散在聚乙烯中。在一些实施方案中,使用的成核剂的量相对小——以重量计200至10000ppm(基于聚乙烯的重量),所以本领域技术人员应认识到,须稍微注意以确保成核剂良好分散。在一些实施方案中,成核剂以细分形式(小于50微米,特别地小于10微米)加入聚乙烯中以促进混合。可适合使用的成核剂的实例包括美国专利号5,981,636中公开的环状有机结构(和它们的盐,例如双环[2.2.1]庚烯二甲酸二钠);美国专利号5,981,636中公开的结构的饱和形式(如在以下文献中公开的:美国专利号6,465,551;zhao等人,milliken所有);美国专利号6,599,971(dotson等人,milliken所有)中公开的某些具有六氢邻苯二甲酸结构(或“hhpa”结构)的环状二羧酸的盐;磷酸酯,例如美国专利号5,342,868中公开的那些和由asahidenkakogyo以商品名na-11和na-21出售的那些;以及甘油的金属盐(特别是甘油锌)。1,2-环己烷二甲酸的钙盐即钙盐(cas登记号491589-22-1)代表性地为hdpe的成核提供良好的结果。可描述上述成核剂为“有机的”(从它们包含碳原子和氢原子的意义上说),并且为了将它们与无机添加剂例如滑石和氧化锌区分。滑石和氧化锌通常被加入聚乙烯中(以分别提供防堵塞和酸清除),且它们确实提供稍微有限的成核功能。上述“有机”成核剂可为比无机成核剂更好(但更贵)的成核剂。在一个实施方案中,有机成核剂的量为200至2000ppm(基于包含成核剂的层中的聚乙烯的总重量)。在一些实施方案中,还发现这些lldpe/hdpe/成核剂的共混物比100%lldpe提供优异的光学性质和更高的模量(更高的刚度)。在另一个实施方案中,外网为三层、类型a/b/a的复合薄膜,其中a为hdpe和b为较低密度聚乙烯,特别地为上述lldpe组合物(包含作为与ld的共混物的lldpe组合物以及作为与hd和成核剂的共混物的lldpe组合物)。这些薄膜提供良好的刚性。外网的纵向定位(mdo)在另一个实施方案中,外网为多层、复合薄膜,其包含至少一个hdpe表层和至少一个较低密度聚乙烯(例如mdpe或lldpe)层。结构经受纵向定位(或mdo)。这种结构和制备结构的描述如下。mdo网在一些实施方案中,mdo网由多层薄膜制备,其中至少一个层由hdpe组合物制备和至少一个层由密度低于hdpe组合物的聚乙烯组合物制备。纵向定位(mdo)为本领域技术人员所周知的,且该方法在文献中被广泛描述。mdo在薄膜形成后进行。“前体”薄膜(即,薄膜,因其在mdo方法之前存在)可在任何传统的薄膜成型法中形成。两种商业用途广泛(并适合用于制备前体薄膜)的薄膜成型法为吹塑薄膜法和流延薄膜法。在一些实施方案中,在mdo方法中拉伸(或换言之,拉紧)前体薄膜。拉伸主要在一个方向上,即,来自初始薄膜成型法的“纵向”(即与横向相反)。薄膜的厚度随拉伸减小。初始厚度为10密耳和拉伸后最终厚度为1密耳的前体薄膜被描述为具有10:1的“拉伸比”或“预拉伸”比,以及初始厚度为10ml和拉伸后最终厚度为2ml的前体薄膜具有2:1的“拉伸”或“预拉”比。在一些实施方案中,可在mdo方法期间加热前体薄膜。温度代表性地高于聚乙烯的玻璃化转变温度且低于熔化温度,并且更具体地,对于聚乙烯薄膜,代表性地为约70至约120℃。通常使用加热辊提供该热量。代表性的mdo方法使用一系列以不同速度运作的辊,来将拉伸力施加到薄膜上。此外,两个或更多个辊可共同合作将比较力(comparisonforce)(或“压轧(nip)”)施加在薄膜上。在一些实施方案中,通常使经拉伸的薄膜过热(即保持在升高的温度下--代表性地为约90至125℃),以使得经拉伸的薄膜松弛。b.内网(或“密封剂网”)内网形成由层压结构制备的包装的内部。内网为复合薄膜,其包含至少三个层,即b.1)由至少一种选自lldpe和mdpe的聚乙烯制备的第一层(或界面表层);b.2)包含hdpe组合物的核心层;和b.3)由密封剂聚乙烯制备的密封剂层(或内部表层)。进一步描述如下。b.1界面表层内网的一个表层由密度低于hdpe的聚乙烯组合物制备,以便提供与由hdpe制备的层相比具有增强的冲击性质和撕裂强度性质的层。在一个实施方案中,该层主要由熔融指数为0.3至3克/10分钟的lldpe(包含slldpe)制成。所述层还可使用大量lldpe(或slldpe)与少量ld(特别为上述分步熔化ld)制备,或使用上述lldpe+hdpe+成核剂共混物制备。在另一个实施方案中,该表层可用mdpe(或mdpe与少量另一种聚乙烯的共混物,例如与ld的共混物;和上述与hdpe和成核剂的共混物)制备。在一个实施方案中,印刷该表层。因此,掺入有助于印刷方法的任何众所周知的薄膜改性都在本发明范围内。例如,表层可经受电晕处理来改善油墨粘附。在另一个实施方案中,表层可包含遮光剂(例如滑石、氧化钛或氧化锌)来改善印刷表面的外观。b.2核心层内网包含至少一个由hdpe组合物制备的核心层。hdpe为常见商品。大部分市售可用的hdpe用包含至少一种金属(特别地为铬或第iv族过渡金属--ti、zr或hf)的催化剂制备。用cr催化剂制成的hdpe代表性地包含一些长链支化(lcb)。用第iv族金属制成的hdpe通常比用cr催化剂制成的hdpe包含更少的lcb。如本文所用,术语hdpe是指密度为约0.95至0.97克/立方厘米(g/cc)的聚乙烯(根据上下文要求,或为聚乙烯共混组合物)。在一个实施方案中,hdpe的熔融指数("i2")为约0.2至10克/10分钟。在一个实施方案中,提供hdpe作为共混组合物,所述共混组合物包含两种熔融指数相隔至少十倍的hdpe。该hdpe共混组合物的进一步细节如下。hdpe共混组合物共混成分共混成分a)用在本实施方案中的聚乙烯组合物的共混成分a)包含具有相对高的熔融指数的hdpe。如本文所用,术语“熔融指数”旨在指通过astmd1238(当在190℃下进行时,使用2.16kg重量)得到的值。该术语在本文也称为“i2”(以在10分钟的测试期期间流动的聚乙烯的克数或“克/10分钟”表达)。如本领域技术人员将认识到的,熔融指数i2通常与分子量成反比。在一个实施方案中,相比于共混成分b),共混成分a)具有相对高的熔融指数(或换言之,相对低的分子量)。这些共混物中的共混成分a)的i2的绝对值通常大于5克/10分钟。然而,共混成分a)的i2的“相对值”更为重要,且其应当通常是共混成分b)的i2值[该共混成分b)的i2值在本文称为i2']的至少十倍。因此,出于说明的目的:若共混成分b)的i2'值为1克/10分钟,则共混成分a)的i2值优选地为至少10克/10分钟。在一个实施方案中,共混成分a)可进一步具有以下特征:i)密度为0.95至0.97g/cc;和ii)以总hdpe共混组合物的5至60重量%的量存在(其中共混成分b)形成总组合物的余量),通常优选地为10至40重量%,特别地为20至40重量%的量。允许使用多于一种的高密度聚乙烯形成共混成分a)。成分a)的分子量分布[根据astmd6474-99,通过重均分子量(mn)除以数均分子量(mw)确定,其中mw和mn通过凝胶渗透色谱法测定]优选地为2至20,特别地为2至4。虽然不希望受到理论的束缚,但相信成分a)的低mw/mn值(2至4)可改善结晶速率以及吹塑薄膜和网结构的总体遮断性能。共混成分b)共混成分b)也为密度为0.95至0.97g/cc(优选地为0.955至0.968g/cc)的高密度聚乙烯。共混成分b)的熔融指数也通过astmd1238在190℃下使用2.16kg负载测定。共混成分b)的熔融指数值(本文称为i2')低于共混成分a)的熔融指数值,表明共混成分b)具有相对较高的分子量。i2'的绝对值优选地为0.1至2克/10分钟。尽管成分b)的mw/mn优选地为2至4,但是成分b)的分子量分布(mw/mn)对于本发明的成功不重要。最终,成分b)的熔融指数除以成分a)的熔融指数的比率优选地大于10/1。共混成分b)也可包含多于一种的hdpe树脂。总hdpe共混组合物总高密度共混组合物通过将共混成分a)与共混成分b)共混在一起形成。在一个实施方案中,该总hdpe组合物的熔融指数(astmd1238,在190℃下测定,使用2.16kg负载)为0.5至10克/10分钟(优选地为0.8至8克/10分钟)。共混物可通过任何共混方法制成,例如1)颗粒树脂的物理共混;2)不同的hdpe树脂向同一挤压机的共进料;3)熔融共混(在任何传统的聚合物混合装置中);4)溶液共混;或5)使用2个或更多个反应器的聚合方法。合适的hdpe共混组合物可通过在挤压机中熔融共混下述两种共混成分来制备:10至30重量%的成分a),其中成分a)为熔融指数i2为15至30克/10分钟和密度为0.95至0.97g/cc的hdpe树脂;和90至70重量%的成分b),其中成分b)为熔融指数i2为0.8至2克/10分钟和密度为0.95至0.97g/cc的hdpe树脂。适合成分a)的市售可用的hdpe树脂的实例在商标sclair®79f下出售,其为使用传统的齐格勒-纳塔催化剂通过乙烯均聚制备的hdpe树脂。其代表性的熔融指数为18克/10分钟和代表性的密度为0.963g/cc和代表性的分子量分布约为2.7。适合共混成分b)的市售可用的hdpe树脂的实例包括(在括号中显示代表性的熔融指数和密度值):sclair19g(熔融指数=1.2克/10分钟,密度=0.962g/cc);marflex®9659(可得自chevronphillips,熔融指数=1克/10分钟,密度=0.962g/cc);和alathon®l5885(可得自equistar,熔融指数=0.9克/10分钟,密度=0.958g/cc)。在一些实施方案中,hdpe共混组合物通过使用两个在不同聚合条件下运作的反应器的溶液聚合方法制备。这提供hdpe共混成分的均匀、原位共混。在美国专利号7,737,220(swabey等人)中描述了该方法的实例。在一个实施方案中,hdpe组合物仅使用乙烯均聚物制备。若期望优化(最大化)结构的遮断性质,则该类型的组合物特别合适。在另一个实施方案中,hdpe组合物可使用共聚物制备,因为这将能使物理性质有所改善,特别是抗冲击性。在再一个实施方案中,少量(少于30重量%)的较低密度聚乙烯可被共混入hdpe组合物中(同样因为这可使抗冲击性有所改善)。在一个实施方案中,基于hdpe共混组合物的重量,上述hdpe共混组合物与以重量计约300至3000ppm的量的有机成核剂混合。使用(前述)1,2-环己烷二甲酸的钙盐即钙盐(cas491589-22-1)特别合适。当hdpe组合物包含成核剂时,优选使用利用第iv族过渡金属(特别地为ti)制备的hdpe组合物。已观察到该类型的“成核”核心层提供出色的遮断性质(即,减少水、气体和油脂的传输),其对于许多包装应用是期望的。在一些实施方案中,已观察到成核剂的存在改善了hdpe层的模量(相比于相等厚度的非成核层)。使用上述类型的成核hdpe共混组合物对氧气和水的传输提供“遮断”。该遮断层的性能适合许多货物。然而,本领域技术人员应认识到,改善的“遮断”性能可通过使用某些“阻透”聚合物例如乙烯-乙烯-醇(evoh)、离子聚合物和聚酰胺实现。使用大量的这种非聚乙烯阻透树脂可使得非常难以回收由聚乙烯和非聚乙烯材料组合制成的薄膜/结构/sup。然而,若非聚乙烯材料为少量的(少于10重量%,特别地少于5重量%),仍可回收这种结构。本领域技术人员还应认识到,在一些实施方案中,使用某些非聚乙烯阻透树脂可要求使用“粘结层(tielayer)”,以允许非聚乙烯遮断层和其余聚乙烯层之间的粘附。b.3密封剂层内部网具有两个外部层或“表”层,即界面表层(上文层b.1)和内部表层(本文也称为密封剂层)。密封剂层制备自“密封剂”聚乙烯--即当经受密封条件时易于熔化并形成密封的一种类型的聚乙烯。本领域技术人员应认识到,优选两种类型的聚乙烯用作密封剂,即密度为约0.88至0.92g/cc的聚乙烯共聚物和ld聚乙烯(如前述)。在一些实施方案中,优选使用较低密度聚乙烯共聚物。一般来说,这些较低密度聚乙烯的成本随密度减小而增加,所以“最佳”聚乙烯密封剂树脂代表性地为提供令人满意的密封强度的最高密度聚乙烯。密度为约0.900至0.912g/cc的聚乙烯将为许多应用提供令人满意的结果。密封剂聚乙烯的其他实例包括乙烯-乙酸乙烯酯(eva)和“离子聚合物”(例如,乙烯和酸性共聚单体的共聚物,其中所得到的酸性共聚单体被例如钠、锌或锂中和;离子聚合物在商标surlyn下市售可用)。使用eva和/或离子聚合物的优选程度较低,因为它们可在sup被回收时造成困难(然而,如前所述,一些回收设备会接受包含高至10%的eva或离子聚合物的sup并回收所述sup,如同其由100%聚乙烯构成)。印刷方法如前所述,在一些实施方案中,可在两个网之间的界面印刷层压结构。合适的方法包括众所周知的柔性版印刷和轮转凹版印刷技术,其代表性地使用硝基纤维素或水基油墨。层压/制造方法制造层压结构中的一个步骤要求将第一网层压至第二网。层压步骤有许多市售可用的技术,包括使用液胶(其可为溶剂型、无溶剂型、或水型)、热熔胶和热粘接。在一个实施方案中,内网b的总厚度为外网a的总厚度的约两倍。例如,外网a的厚度可为约1至约1.4密耳和内网的厚度可为约2至约3密耳。在一个特定的实施方案中,外网由以下层组成:由hdpe制成的外部表层(厚度为例如约0.8密耳)和厚度为例如约0.4密耳的lldpe层。在该实施方案中,内层可为a/b/c结构,其中层a由lldpe(厚度为例如约0.4密耳)制成;层b为成核hdpe(厚度为例如约1.5密耳)和层c为厚度为例如约0.3密耳的密封剂树脂(例如vldpe)。本领域技术人员应认识到,可容易地调节上述厚度来改变sup的物理性质。例如,可增加hdpe层的厚度(若期望产生刚度更高的sup)或可增加lldpe层的厚度来改善抗冲击性。在一个实施方案中,层压结构(即,外网和内网)的总厚度为约3至约4密耳。部分a.2复合薄膜结构在一个实施方案中,用于制备包装的多层薄膜通过复合挤压法制备。上述部分a.1中描述的层压薄膜结构和复合薄膜结构通常使用相同(或非常相似)的结构材料,其中两种类型的薄膜结构之间的主要差异在于“复合”结构不要求层压步骤-而是复合挤压所有的薄膜层。“层压”薄膜可提供加强的印刷质量和改善的耐擦伤性。然而,复合薄膜不要求“层压”步骤,并因此制备通常比层压薄膜更便宜。此外,复合薄膜结构的总厚度可基本上与层压结构的总厚度相同(且两种结构中各层的厚度可基本上相同)。部分blldpe配件b.1形状本发明不旨在局限于使用任何特定尺寸或形状的配件。通常,具有集成配件的软包装倾向于具有从小端的数十毫米至大端的约30升的尺寸范围。配件尺寸通常与包装尺寸成比例——即较小的配件用于较小的包装和较大的配件同于较大的包装。配件开口(其允许包装的内容物从其中移出)的尺寸也通常与包装尺寸成比例——但是也已众所周知的是,对于包含固体和/或粘性液体或浆液的包装,使用较大的开口(相比于可用于非粘性液体例如软饮料的较小直径的配件)。配件可包含阀以控制液体从袋中的流出。更常见地,配件具有与螺纹帽或封闭结构合作的螺纹连接。可设计配件以改善配件对薄膜的密封性和/或配件的强度。这种配件的常见实例包括配件开口周围的“肩膀”-和沿配件深度的“肋骨”。一种类型的配件被称为“独木舟”,因为配件的俯视图类似于独木舟的形状——实施例中说明了该类型的配件的使用。“带肋骨的独木舟”配件具有两个或更多个沿独木舟外侧长度延伸的肋骨,其中肋骨在离独木舟顶部的不同深度处。在美国专利9,963,270、9,957,148、9,771,174、9,688,447、8,613,548和9,635,965中描述了配件的非限制性实例。b.2结构材料本发明的配件须由密度为0.88至0.93g/cc,特别地为0.91至0.93g/cc的lldpe制成。用于制备配件的lldpe的熔融指数i2可为0.2至约150。通常,用于制备配件的lldpe的i2可高于用于制备薄膜的聚乙烯的i2。在一个实施方案中,用于制备配件的lldpe的熔融指数i2可为0.2至50(特别地为0.2至20)g/10分钟。这种lldpe可通过乙烯与至少一种α-烯烃共聚单体(特别地为丁烯-1、己烯-1和/或辛烯-1)的共聚制备。lldpe可具有“均相”支链分布(即scbdi为70至100)或“非均相”支链分布(即scbdi小于70)。在一个实施方案中,lldpe的稀释指数yd大于0(特别地大于0至7)。这种lldpe可在美国专利9,512,282(li等人,novachemicals所有)中描述的双反应器聚合方法中制备。美国专利9,512,282和10,035,906中描述了测定/测量稀释指数yd的方法。b.3将薄膜焊接至配件本发明不旨在局限于使用任何特定的焊接(热封)技术。常见/传统的技术,例如在上述部分b.1中提及的美国专利中所述的那些,通常为合适的。并且,可使用超声和激光密封技术。b.4配件制作本发明的配件须由密度为0.91至0.93g/cc的线性低密度聚乙烯(lldpe)制成。该类型的lldpe为众所周知的商品。代表性的市售可用的lldpe为乙烯和一种选自丁烯-1、己烯-1和辛烯-1的α-烯烃共聚单体的共聚物(并还已知使用多于一种的这些共聚单体的混合物来制备lldpe)。在一个实施方案中,lldpe的熔融指数“i2”(通过astmd1923在190℃下使用2.16kg的负载测定)为0.2至20克/10分钟。通常,lldpe可在任何类型的聚合方法(例如气相、淤浆或溶液工艺)中,使用任何合适类型的催化剂(包含“均相”催化剂(也被称为“单中心”催化剂)或非均相催化剂)制备。茂金属催化剂为众所周知的“均相”催化剂。齐格勒-纳塔催化剂为众所周知的非均相催化剂。所得到的lldpe可具有“均相”共聚单体的掺入(如通过具有大于70%的短链支链分布指数或scbdi所指示的)或“非均相”共聚单体分布。还已知在多反应器工艺中制备lldpe,其中均相催化剂用于一个反应器中和非均相催化剂用于另一个中——且这种lldpe适合用于本发明。稀释指数yd基于流变测量。除具有分子量、分子量分布和支链结构外,乙烯聚合物的共混物还可在熔融相中表现出层次结构。换言之,取决于共混物的聚合物混溶性和物理历史,乙烯聚合物成分可在低至分子水平上为或不为均相的。预期熔体中的这种层次物理结构对流动具有强烈影响,并因而对加工和转化以及制品的最终用途性质具有强烈影响。乙烯聚合物之间的该层次物理结构的性质可通过yd表征。在美国专利9,512,282(“稀释指数”)中描述了稀释指数yd的测定。一个实施方案中使用大于0,特别地大于0至7的yd值。乙烯共聚物中的支链分布可使用所谓的短链支链分布指数(scbdi)定义。利用茂金属催化剂制备的聚乙烯共聚物通常具有窄的支链分布(其对应高scbdi值)。scbdi定义为具有在聚合物的中值共聚单体含量的50%情况下的共聚单体含量的聚合物的重量%。scbdi根据描述在美国专利号5,089,321(chum等人)中的方法测定。约70至约100的scbdi可用于定义/描述乙烯共聚物中的“窄的支链分布”。实施例这些实施例说明由多层聚乙烯薄膜制成的包装和由lldpe制成的配件。在所有情况下,多层聚乙烯薄膜具有:1)由hdpe制成的表层:2)由密封剂级别的聚乙烯制成的第二表层;3)包含聚乙烯的核心层;和4)用于多层薄膜中的聚乙烯的量大于用于制备多层薄膜的聚合物的总重量的90重量%。本领域技术人员应认识到,具有集成配件的传统软包装代表性地通过将柔性聚合物薄膜热封至配件制成,且配件代表性地由hdpe或聚丙烯制成。使用hdpe或聚丙烯制备配件是期望的,因为这些聚合物相对便宜且因为它们具有高刚度(其帮助配件在热封方法期间抵抗变形)。然而,我们将上述多层薄膜加热熔融至由hdpe制成的配件的尝试不成功。对比实施例该实施例中使用了多层聚乙烯薄膜(如上述)。尝试了在传统机器上将该薄膜密封至由hdpe制成的配件。使用不同的密封时间、温度和压力范围。大体上,观察到两种不同的失败:a)无法在薄膜之间形成密封——该类型的失败被认为是以下之一的结果:i)密封温度过低;ii)密封时间过短;iii)密封压力过低,或i)-iii)的一些组合;b)被本领域技术人员称为“烧穿”的薄膜的失败——该类型的失败被认为是以下之一的结果:i)密封温度过高;ii)密封时间过长;iii)密封压力过高,或i)-iii)的一些组合。发明实施例多层薄膜(或可回收薄膜)用于实施例中的多层薄膜(为方便起见也称为“可回收”薄膜)为根据已知/公开的技术制备的层压薄膜。薄膜具有层压至密封剂网的外网。网的组成描述如下:•外网为3层,总厚度为1.15密耳(0.4密耳的pe1/0.35密耳的pe1/0.4密耳的pe2)•密封剂网为3层,总厚度为2.35密耳(0.4密耳的pe2/1.5密耳的pe3/0.45密耳的pe4)为清楚起见,外网的总厚度为1.15密耳且由三层制成(各自的厚度为0.4密耳、0.35密耳和0.4密耳)。该外网通过三层的复合挤压制成。密封剂网也通过三层复合挤压制成——密封剂网的厚度为2.35密耳(且各层的厚度值分别为0.4、1.5和0.45密耳)。层压薄膜通过使用传统粘合剂将上述两个网层压在一起来制备。使用了下述类型的聚乙烯(以上文表明的量和位置)。pe1=聚合物均聚物;熔融指数i2=1g/10分钟;密度=0.958g/cc(由novachemicals以sclair19c出售);pe2=乙烯-己烯共聚物;熔融指数i2-0.8g/10分钟;密度=0.954g/cc(由novachemicals以novapol®534出售);pe3=乙烯均聚物的成核共混物;熔融指数i2=1.2g/10分钟;密度=0.967g/cc(由novachemicals以surpass®hps167出售);pe4=乙烯-辛烯共聚物;熔融指数=0.9g/10分钟;密度=0.914g/cc;稀释指数yd=3.4;(在双反应器工艺中制备,由novachemicals以surpassvpsk914出售)。配件图1图解这些实施例中使用的配件。配件可被描述为“独木舟”形,以采用本领域技术人员通常使用的术语。配件的长度为35mm;配件的宽度(在“独木舟”的最宽部)为14.15mm;厚度为9.2mm以及配件中的圆孔直径为9mm。制备了由lldpe制成的配件。使用的lldpe具有以下特征:lldpe1:熔融指数=20g/10分钟;密度=0.92g/cc;(novapolpi2024)lldpe2:熔融指数=52g/10分钟;密度=0.92g/cc。(sclair2114)slldpe1:熔融指数4g/10分钟;密度0.912g/cc。(ex-vps412slldpe树脂)slldpe2:熔融指数4.5g/10分钟;密度0.917g/cc。(fps417slldpe树脂)slldpe3:熔融指数0.85g/10分钟;密度0.913g/cc。(vpsk914slldpe树脂)slldpe4:熔融指数0.85g/10分钟;密度0.921g/cc。(spsk919slldpe树脂)hdpe1:熔融指数=51g/10分钟;密度0.95g/cc(用于比较目的)。(sclair2714)hdpe2:熔融指数=17.2g/10分钟;密度0.95g/cc(用于比较目的)。(sclair2710)llpde1以名称novapol2024出售;hdpe2以名称sclair2710出售,且两者均可从novachemicalscorporation购得。这些配件随后在封口机中被热封至前述的多层薄膜,所述封口机允许密封温度和密封时间改变。对于这些实验,密封压力保持恒定在3巴。表1提供了在薄膜和lldpe配件之间产生良好密封所需要的密封时间和温度的总结。为清楚起见:表1显示在3巴的压力下,120℃下使用5秒的最短密封时间或140℃下使用2秒的最短密封时间或1601℃下使用0.75秒的最短密封时间,得到良好的密封强度。然而,更高的温度(高于160℃)导致了薄膜结构在少于1秒内的过度软化,从而导致不可接受的包装(以“*”符号表示)。在120℃或140℃下且少于8秒的密封时间或160℃下4秒,薄膜和hdpe配件之间无法实现可接受的密封强度。此外,高温和/或长密封时间导致薄膜结构的过度软化,导致包装失败。slldpe1在120℃下使用2秒的密封时间,或在140℃下使用少于1秒的密封时间产生了适当密封。发明实施例部分2上述发明实施例说明了在可回收多层薄膜和由lldpe制成的配件之间可产生良好的密封。此为非常令人满意的结果,因其允许制造具有配件的“可回收”软包装(且如上述,先前在商用包装机中将本发明的可回收薄膜头焊(headweld)至由hdpe制成的配件的尝试不成功)。实施例说明了为开发描述密封强度的表面响应模型而完成的一组实验。使用传统的实验设计(doe)软件选择实验和密封条件。为方便起见,扁平基板(弯曲模量样品)用作配件的代替物(基底)——即在实验中使用的可回收薄膜和由上述lldpe制成的扁平基板(而不是使用由相同lldpe制成的配件)之间形成热封。因为简化密封机械,且因为便于测试密封强度,所以使用扁平基板是方便的。随后使用万能试验机测试密封样品的密封强度。表3说明了描述在可回收薄膜和lldpe1(novapol2024)之间形成的密封的数据。表4说明了描述在可回收薄膜和lldpe2(sclair2114)之间形成的密封的数据。表5说明了描述在可回收薄膜和slldpe1(ex-vps412slldpe树脂)之间形成的密封的数据。表6说明了描述在可回收薄膜和slldpe2(fps417slldpe树脂)之间形成的密封的数据。表7说明了描述在可回收薄膜和slldpe3(vpsk914slldpe树脂)之间形成的密封的数据。表8说明了描述在可回收薄膜和slldpe4(spsk919slldpe树脂)之间形成的密封的数据。表9说明了描述在可回收薄膜和hdpe1(sclair2714)之间形成的密封的数据。表10说明了描述在可回收薄膜和hdpe1(sclair2710)之间形成的密封的数据。表1在薄膜和配件之间具有良好密封强度所需要的密封时间温度hdpe1配件lldpe1配件slldpe1配件120˚cn/a5(s)2(s)140˚c8(s)2(s)1(s)160˚c4(s)0.75(s)<0.75170˚c(薄膜结构的过度软化)*2(s)<0.75(s)<<0.75180˚c(薄膜结构的过度软化)*2(s)<0.75(s)<<0.75190˚c(薄膜结构的过度软化)*2(s)<0.75(s)<<0.75200˚c(薄膜结构的过度软化)*1.5(s)<0.75(s)<<0.75表1中数据的符号表示在代替物配件和薄膜之间的密封状态(:适当密封,x:不适当密封)。还报告了密封失败模式以计算每种树脂在不同密封条件下的“密封评分”。表2失败模式失败模式值均匀剥离(行业中非期望的失败模式)0.1剥离和拉伸1拉断(行业中最期望的失败模式)2基于表2中定义的值,使用以下公式计算密封评分数据;当p+s+t=5时,密封评分=(p×0.1+s×1+t×2)其中p为在“均匀剥离”模式中失败的样品数,s为在“剥离和拉伸模式”中失败的样品数,和t为在“拉断模式”中失败的样品数。较高的密封评分是期望的。表3-10中也报告了密封评分数据。表3lldpe1树脂的密封强度和密封评分表4lldpe2树脂的密封强度和密封评分表5hdpe2树脂的密封强度和密封评分表6sclairhdpe1树脂的密封强度和密封评分表7slldpe4树脂的密封强度和密封评分表8slldpe3树脂的密封强度和密封评分表9slldpe1树脂的密封强度和密封评分表10slldpe2树脂的密封强度和密封评分来自发明实验部分2的数据从一组设计的实验中得到。这允许将数据用于建模一些“表面响应图”,来描述在不同密封条件下配件和薄膜之间的预期密封性能。还使用与发明实验中使用的相同的多层柔性薄膜进行了一些对比实验。尝试了将该薄膜密封至由两种不同的hdpe(一种hdpe,以名称sclair2710出售,其熔融指数i2为17.2和密度为0.95g/cc;另一种hdpe的i2为51和密度为0.95)制成的扁平基板上。应认识到,在薄膜和扁平基板之间容易形成密封(相比于弯曲的配件)。然而,观察到在柔性多层薄膜和由这些hdpe制成的基板之间仅形成非常弱的密封。工业应用性本发明的包装适合用于广范围的可流动产品,特别是例如饮料的液体。与由聚合物的混合物制备的类似包装相比,该包装可更易回收。当前第1页12
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