具有再生含量的包装制品薄膜的制作方法

文档序号:31703513发布日期:2022-10-01 09:39阅读:32来源:国知局

1.本文公开的主题涉及包装制品薄膜的领域。更具体地涉及适用于包装食品的食品包装制品薄膜。
2.背景食品包装制品薄膜通常用于包装食品以保护食品免受环境影响并延长保质期。诸如袋子的食品包装制品常常用于盛放烘焙产品,诸如面包、百吉饼、烤饼、松饼等。食品包装袋包括一部分可重新封闭的袋子,用于方便取用例如奶酪、熟肉和零食的物品。
3.利用聚合物的再循环流可以将这些材料从垃圾填埋场转移到有用的产品,同时也减少对纯净原材料的需求。遗憾的是,大多数聚合物的再循环流包含许多杂质或附加组分,这些杂质或附加组分使其难以用在含聚烯烃的材料中。此外,再循环聚合物会致使改变物理性质、缩短聚合物链并致使聚合物热降解。许多再循环流包含废料和不易再利用的材料的混合物,因为杂质,包括但不限于聚酰胺、乙烯-乙烯醇、聚丙烯、聚酯,作为耐热材料,通常不会在与其他聚烯烃树脂(如聚乙烯)相似的低温下熔化和流动。这使得可加工性变得困难,并为利用再循环流带来了额外的挑战。
4.为了避免这些问题,许多再循环流将尝试消除或大大减少杂质和其他阻碍熔化和流动的材料的量。例如,通过将耐热材料浓度限制在非常低的水平,材料仍可在合理的温度下流动。
5.因此,在不大大减少耐热材料的量的情况下使用聚合物再循环流来制造包装制品的能力是合乎需要的。
6.上述讨论仅提供一般背景信息,并不旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。
7.简要描述公开了一种多层膜、一种包装制品和一种由多层膜制造包装制品的方法。该多层膜具有至少25%的废料含量、相容剂和抗氧化剂并且可用于食品的包装。废料包含从废物流中再生和再循环的聚合物的共混物。
8.在薄膜的一些公开实施例的实践中可以实现的优点是使用包含在有用物品中的废料。
9.在一个示例性实施例中,公开了一种多层膜。多层膜包含至少一个热封层,其具有低于下列温度中的任一个的密封起始温度:220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃或130℃;以及至少一层再生层。至少一个热封层具有根据astm d1238测量的至少3.0、2.0或1.0g/10min@190℃和2.16kg的计算复合熔体指数。该再生层包含:a)聚烯烃和至少一种选自包括聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其共混物的组的耐热聚合物的共混物;b)至少一种耐热聚合物包括再生层总重量的至少7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5或10wt%;c)至少0.5wt%的相容剂;d)至少0.05wt%的抗氧化剂;e)具有根据astm d1238测量的小于1.0或0.5g/10min@190℃和2.16kg的计算复合熔体指数的至少一个再生层。基于多层膜的总重量,多层膜结构具有至少25wt%的总废料含量。
10.在另一个示例性实施例中,多层膜形成包含第一多层膜结构的包装制品。多层膜
包含至少一个热封层,其具有低于以下任一温度的密封起始温度:220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃或130℃;以及至少一层再生层。至少一个热封层具有根据astm d1238测量的至少3.0、2.0或1.0g/10min@190℃和2.16kg的计算复合熔体指数。该再生层包含:a)聚烯烃和至少一种选自包括聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其共混物的组的耐热聚合物的共混物;b)至少一种耐热聚合物包括再生层总重量的至少7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5或10wt%;c)至少0.5wt%的相容剂;d)至少0.05wt%的抗氧化剂;e)具有根据astm d1238测量的小于1.0或0.5g/10min@190℃和2.16kg的计算复合熔体指数的至少一个再生层。多层膜结构具有至少25wt%的总废料含量。第一多层膜的热封层与第二多层膜的热封层结合。
11.在另一个示例性实施例中,公开了一种制造包装制品的方法。该方法包括以下步骤:a)提供多层膜;b)将多层膜结合到其自身或第二薄膜上;c)形成相符的包装制品;d)用食品填充包装制品;以及e)密封包装制品以将食品密封在结合的(一个或多个)多层膜内。多层膜结构包括:至少一个热封层,该热封层具有低于以下任一温度的密封起始温度:220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃或130℃。至少一个热封层具有根据astm d1238测量的至少3.0、2.0或1.0g/10min@190℃和2.16kg的计算复合熔体指数。至少一层再生层包含聚烯烃和至少一种选自包括聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其共混物的组的耐热聚合物的共混物。至少一个再生层具有根据astm d1238测量的小于1.0或0.5g/10min@190℃和2.16kg的计算复合熔体指数。至少一种耐热聚合物包括再生层总重量的至少7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5或10wt%。在再生层中至少0.5wt%的相容剂和至少0.05wt%的抗氧化剂。多层膜结构具有至少25wt%的总废料含量。
12.本发明的简要描述仅旨在提供根据一个或多个说明性实施例在本文中公开的主题的简要概述,并且不用作解释权利要求或定义或限制本发明的范围的指南,本发明的范围仅由所附权利要求定义。提供该简要描述用来以简化形式介绍说明性挑选的概念,这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。该简要描述并不旨在用于标识所要求保护的主题的关键特征或本质特征,也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。要求保护的主题不限于解决背景中提到的任何或所有缺点的实施方式。
附图说明
13.为了能够理解本发明的特征的方式,可以通过参考某些实施例来获得对本发明的详细描述,其中一些实施例在附图中图示。然而,要注意的是,附图仅图示了本发明的某些实施例,因此不应被认为是对其范围的限制,因为本发明的范围包括其他同等有效的实施例。附图不一定按比例绘制,重点通常放在说明本发明的某些实施例的特征上。在附图中,相同的标号用于在各个视图中指示相同的零件。因此,为了进一步理解本发明,可以参考以下详细描述,结合附图阅读,其中:图1是制造多层膜的过程的示意图;图2是用于制造薄膜的热吹薄膜工艺的示意图;图3图示了根据一个实施例的袋子的平放视图;图4图示了根据一个实施例的包装产品;图5图示了根据一个实施例的包装产品的透视图;
图6是图5所示的包装产品的沿5-5线截取的横截面视图;图7是图5所示的包装产品的沿5-5线截取的横截面视图;图8是图5所示的包装产品的沿5-5线截取的横截面视图;图9图示了包装产品的透视图;图10图示了端封袋在平放视图中的示意图;图11图示了侧封袋在平放视图中的示意图;以及图12图示了小袋在平放视图中的示意图。
具体实施方式
14.如本文所用,术语“膜(或薄膜)”包括塑料幅材,无论它是薄膜还是片材。该薄膜可以具有0.25mm或更小的厚度,或从0.35至30密耳,或从0.5至25密耳,或从0.5至15密耳,或从1至10密耳,或从1至8密耳,或从1.1至7密耳,或从1.2至6密耳,或从1.3至5密耳,或从1.5至4密耳,或从1.6至3.5密耳,或从1.8至3.3密耳,或从2至3密耳,或从1.5至4密耳,或从0.5至1.5密耳,或从1至1.5密耳,或从0.7至1.3密耳,或从0.8至1.2密耳,或从0.9至1.1密耳的厚度。
15.本文所述的多层膜包括至少一个热封层以允许薄膜密封到自身或另一薄膜。该薄膜进一步包括至少一层将再生含量赋予多层膜的再生层。该薄膜可以进一步包括附加层,例如以增加体积、提供功能性、抗滥用性、阻隔性、印刷能力或用作连接层。
16.本文所述的多层膜可包含至少和/或至多任何以下数量的层:2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14和15。如本文所用,术语“层”是指与薄膜基本共延并具有基本一致的组分的离散膜组分。在两个或更多个直接相邻的层具有基本相同的组分的情况下,就本技术的目的而言,这两个或更多个相邻的层可以被认为是单层。在实施例中,多层膜使用微层。微层区可以在每个微层区中包含10至1,000个微层。
17.下面是一些组合示例,其中字母符号表示薄膜层。如果下面的多层膜表示不止一次包含相同的字母,则每次出现的字母可以表示相同的组分或在执行类似功能的类别中的不同组分。
18.a/b,a/b/a,a/c/b,a/b/d,a/d/b,a/c/d,a/b/d/a,a/c/d/b,a/d/c/b,a/c/b/d,a/b/c/d,a/c/b/a,a/b/c/a,a/c/b/c/a,a/c/d/c/b,a/d/b/c/a,a/c/b/d/a,a/c/d/b/c/a,a/c/d/b/d/c/a,a/c/b/b/a,a/c/b/b/c/a,a/c/b/d/b/c/a。
[0019]“a”代表如本文所讨论的热封层。
[0020]“b”代表如本文所讨论的再生层。
[0021]“c”代表如本文所讨论的中间层(例如,连接层)。
[0022]“d”代表薄膜的一个或多个其他层,诸如本体层。
[0023]
除非另有说明,否则本文所用的所有组分百分比均以“重量”为基础。
[0024]
如本文所用,短语“密封(seal)层”、“密封(sealing)层”、“热封层”和“密封剂层”是指涉及薄膜密封到自身、同一薄膜或另一薄膜的另一层、和/或不是薄膜的另一制品的一个或多个外层。
[0025]
如本文所用,术语“热封”和短语“热封”是指薄膜表面的第一区域到薄膜表面的第二区域的任何密封,其中,该密封是通过将该区域加热至少达到它们各自的密封起始温度
而形成的。热封是通过将彼此接触的区域加热到发生融合的温度来连接两个或更多个热塑性薄膜或片材的过程,通常在压力的帮助下进行。加热可以通过多种方式中的任何一种或多种,诸如使用加热棒、热丝、热空气、红外线辐射、紫外线辐射、电子束、超声波和熔珠来进行。热封通常是横跨薄膜的相对较窄的封口(例如,0.02英寸至1英寸宽)。一种特殊的热封装置是使用脉冲密封器制成的热封,它使用热和压力的组合来形成密封,其中加热装置提供短暂的热脉冲,同时通过密封棒或密封丝将压力施加到薄膜上,然后快速冷却密封棒或密封丝。
[0026]
密封起始温度是聚合物在压力下与其自身有效结合之前必须被加热到的温度。因此,高于密封起始温度的热封温度致使热封具有相当大的且可测量的密封强度。如本文所用,密封起始温度是指在以约1秒的停留时间和50n/cm2的密封压力密封时具有至少22.6n/cm的密封强度的密封。在23℃下老化至少24小时后,基于astm方法d882确定密封强度。将密封的样品切成25.4mm宽的小块,然后使用zwick拉伸计以500mm/min的应变速率和50mm的钳口分离进行强度测试。样品的自由端被固定在钳口中,然后以应变速率将钳口分开,直到密封失效。测量密封破裂时的峰值负荷,并通过将峰值负荷除以样品宽度来计算密封强度。
[0027]
热封层包括热塑性聚合物,包括但不限于热塑性聚烯烃、乙烯丙烯酸、乙烯甲基丙烯酸和它们的离聚物。在实施例中,用于密封层的聚合物包括均质乙烯/α-烯烃共聚物、非均质乙烯/α-烯烃共聚物、乙烯均聚物、乙烯共聚物和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物。在一些实施例中,热封层可包含聚烯烃,特别是乙烯/α-烯烃共聚物。例如,密度为从0.88g/cc至0.917g/cc或从0.90g/cc至0.92g/cc或小于0.95g/cc的聚烯烃。更具体地,密封层可以包括选自包括线性低密度、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、极低密度聚乙烯、均质乙烯/α-烯烃共聚物和聚丙烯的组中的至少一项。本文中的“聚合物”是指均聚物、共聚物、三元共聚物等。本文中的“共聚物”包括共聚物、三元共聚物等。
[0028]
如本文所用,术语“聚烯烃”是指烯烃聚合物和共聚物,尤其是乙烯和丙烯聚合物和共聚物,以及具有至少一种烯烃共聚单体的聚合物材料。聚烯烃可以是直链的、支链的、环状的、脂族的、芳族的、取代的或未取代的。包括在术语聚烯烃中的是烯烃的均聚物、烯烃的共聚物、烯烃的共聚物和可与烯烃共聚的非烯烃共聚单体,诸如乙烯基单体、丙烯酸树脂、前述的改性聚合物等。改性聚烯烃包括通过烯烃的均聚物或其共聚物与不饱和羧酸例如马来酸、富马酸等或其衍生物诸如羧酸的酸酐、酯金属盐等共聚或接枝而制备的改性聚合物。它也可以通过将不饱和羧酸如马来酸、富马酸等或其衍生物如羧酸的酸酐、酯金属盐等并入烯烃均聚物或共聚物中来获得。在一个实施例中,热封层主要由聚烯烃组成。在一个实施例中,热封层的总聚烯烃含量为基于热封层的总组分的90至99wt%。
[0029]
乙烯均聚物或共聚物是指诸如低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯的乙烯均聚物;乙烯/α-烯烃共聚物,诸如下文定义的那些;以及其他乙烯共聚物,诸如乙烯/乙酸乙烯酯共聚物;乙烯/丙烯酸烷基酯共聚物;或乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物。本文的乙烯/α-烯烃共聚物是指乙烯与一种或多种选自c4至c10 α-烯烃如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等的共聚单体的共聚物,其中共聚物的分子包含具有由与乙烯反应的α-烯烃产生的相对较少侧链支链的长聚合物链。这种分子结构与常规高压低密度或中密度聚乙烯形成对比,常规高压低密度或中密度聚乙烯相对于乙烯/α-烯烃共聚物高度支化并且高压聚乙烯包含长链和短链支链两者。乙烯/α-烯烃共聚物包括以下一种或多种:1)高密度聚乙烯,例如具有大于
0.94g/cm3的密度,2)中密度聚乙烯,例如具有0.93至0.94g/cm3的密度,3)线性中密度聚乙烯,例如具有0.926至0.94g/cm3的密度,4)低密度聚乙烯,例如具有0.915至0.939g/cm3的密度,5)线性低密度聚乙烯,例如具有0.915至0.935g/cm3的密度,6)极低或超低密度聚乙烯,例如具有低于0.915g/cm3的密度,以及均质乙烯/α-烯烃共聚物。均质乙烯/α-烯烃共聚物包括密度约小于以下任何一种的那些:0.925、0.922、0.92、0.917、0.915、0.912、0.91、0.907、0.905、0.903、0.90和0.86g/cm3。除非另有说明,否则本文中的所有密度均根据astm d1505测量。
[0030]
本文中的“聚酰胺”是指沿分子链具有酰胺键的聚合物,优选地是指合成聚酰胺,诸如尼龙。此外,该术语涵盖包含衍生自单体(诸如己内酰胺,其聚合形成聚酰胺)的重复单元的聚合物,以及二胺和二酸的聚合物,以及两种或更多种酰胺单体的共聚物,包括尼龙三元共聚物,有时在本领域中称为“共聚酰胺”。“聚酰胺”具体包括那些脂族聚酰胺或共聚酰胺,通常被称为例如聚酰胺6(基于ε-己内酰胺的均聚物)、聚酰胺69(基于六亚甲基二胺和壬二酸的均相缩聚)、聚酰胺610(基于六亚甲基二胺和癸二酸的均相缩聚)、聚酰胺612(基于六亚甲基二胺和十二烷二酸的均相缩聚)、聚酰胺11(基于11-氨基十一烷酸的均聚物)、聚酰胺12(基于ω-氨基十二烷酸或月桂内酰胺的均聚物)、聚酰胺6/12(基于ε-己内酰胺和月桂内酰胺的聚酰胺共聚物)、聚酰胺6/66(基于ε-己内酰胺和六亚甲基二胺和己二酸的聚酰胺共聚物)、聚酰胺66/610(基于六亚甲基二胺、己二酸和癸二酸的聚酰胺共聚物),它们的改性和它们的共混物。聚酰胺还包括结晶或部分结晶、无定形(6i/6t)、芳族或部分芳族的聚酰胺。
[0031]
如本文所用,“聚酯”包括由以下材料制成的聚合物:1)多官能羧酸与多官能醇的缩合,2)羟基羧酸的缩聚,和3)环状酯(例如内酯)的聚合。
[0032]
示例性的多官能羧酸(包括它们的衍生物,诸如酸酐或简单的酯,例如甲酯)包括芳族二羧酸和衍生物(例如,对苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯、萘-2,6-二羧酸;)和脂族二羧酸及其衍生物(例如,己二酸、壬二酸、癸二酸、草酸、琥珀酸、戊二酸、十二烷二酸、1,4-环己烷二甲酸、1,4-环己烷二甲酸二甲酯、己二酸二甲酯)。代表性的二羧酸可以由通式表示:hooc
‑‑z‑‑
cooh其中z代表含有至少2个碳原子的二价脂族基团。代表性示例包括己二酸、癸二酸、十八烷二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、十二烷二酸和戊二酸。二羧酸可以是脂族酸或芳族酸,诸如间苯二甲酸(“i”)和对苯二甲酸(“t”)。如本领域技术人员所知,可以使用多官能羧酸的酸酐和酯来生产聚酯。
[0033]
示例性的多官能醇包括二元醇(和双酚),诸如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,4-环己烷二甲醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,6-己二醇、聚(四羟基-1,1'-联苯、1,4-氢醌、双酚a)和环己烷二甲醇(“chdm”)。
[0034]
示例性的羟基羧酸和内酯包括4-羟基苯甲酸、6-羟基-2-萘甲酸、新戊内酯和己内酯。
[0035]
示例性聚酯可以衍生自内酯聚合;这些包括,例如,聚己内酯和聚乳酸。
[0036]
聚酯可以包括改性聚酯或为改性聚酯。示例性改性聚酯包括二醇改性聚酯和酸改性聚酯。改性聚酯是通过与一种以上的共聚单体聚合制成的,以破坏结晶度,从而使所得聚
酯更加无定形。
[0037]
二醇改性聚酯是通过至少一种多官能羧酸与至少两种类型的多官能醇缩合而衍生的聚酯。例如,乙二醇改性的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)或“petg”可以通过对苯二甲酸与乙二醇和环己烷二甲醇(“chdm”)缩合来制备。有用的petg可从eastman公司以eastar 6763商品名获得,并且据信具有约34摩尔%的chdm单体含量、约16摩尔%的乙二醇单体含量和约50摩尔%的对苯二甲酸单体含量。另一种有用的二醇改性聚酯可以与petg类似地制备,但用对苯二甲酸二甲酯代替对苯二甲酸组分。另一种示例性的二醇改性聚酯可从eastman公司以ecdel 9965商品名获得,据信其密度为1.13g/cc,熔点为195
°
c,并衍生自1,4环己烷二羧酸二甲酯、1,4环己烷-二甲醇和聚(四亚甲基醚二醇)。
[0038]
示例性的酸改性聚酯可以通过至少一种多官能醇与至少两种类型的多官能羧酸的缩合来制备。例如,至少一种以上列出的多官能醇可以与两种或更多种以上列出的多官能羧酸(例如,间苯二甲酸、己二酸和/或萘-2,6-二羧酸)缩合。示例性酸改性聚酯可以衍生自约5摩尔%的间苯二甲酸、约45摩尔%的对苯二甲酸和约50摩尔%的乙二醇,诸如可从invista公司获得的。
[0039]
聚酯可以选自无规聚合聚酯或嵌段聚合聚酯。
[0040]
聚酯可以衍生自一种或多种上述任何成分。如果聚酯包括衍生自对苯二甲酸的链节单元,则聚酯的二酸的这种链节含量(摩尔%)可以是至少约以下任何一种:70、75、80、85、90和95%。
[0041]
聚酯可以是热塑性的。聚酯可以是基本上无定形的,或者可以是部分结晶的(半结晶的)。聚酯和/或表层可具有至少约和/或至多约以下任何重量百分比的结晶度:5、10、15、20、25、30、35、40和50%。
[0042]
结晶度可以通过热分析方法间接确定,该方法使用通过差示扫描量热法(“dsc”)进行的熔化热测量。除非另有说明,否则本技术中对聚合物、聚合物混合物、树脂、薄膜或层的结晶度百分比的所有提及均通过dsc热分析方法。dsc热分析方法被认为是用于估计聚合物结晶度的最广泛使用的方法,因此合适的程序是本领域技术人员已知的。例如,参见“结晶度测定”,《聚合物科学与工程百科全书》,第4卷,第482-520页(john wiley&sons,1986),其中第482-520页通过引用并入本文。
[0043]
在dsc热分析方法下,结晶度的重量分数度(即“结晶度”或“wc”)定义为δη
ί
/δη
ί
,其中“δηρ是样品的测量熔化热(即,在样品的热流与温度曲线下的面积),以及“ahf,c”是100%结晶样品的理论熔化热。许多聚合物的ahf,c值是通过外推法获得的;例如,参见上文引用的参考文献“结晶度测定”第487页的表1。聚合物的ahf,c是本领域技术人员已知的或可由本领域技术人员获得。如本领域技术人员所知,样品聚合物材料的ahf,c可以基于相同或相似类别的聚合物材料的已知ahf,c。例如,聚乙烯的ahf,c可用于计算eva材料的结晶度,因为据信是eva的聚乙烯主链而不是eva的乙酸乙烯酯侧链部分形成晶体。还举例来说,对于包含聚合物材料共混物的样品,可以使用共混物中的分别的类别的每种聚合物材料的适当ahf,c的加权平均值来估计共混物的ahf,c。
[0044]
dsc测量可以使用10℃/分钟的dsc热梯度进行。dsc的样本量可以是5至20mg。
[0045]
在各种实施例中,热封层的熔点低于任何以下值:220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃和130℃;热封层的熔点可以为以下值中的至少任一个:50
℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃和150℃。在一个实施例中,热封层包含80至99wt%的熔点在90-130℃之间的线性低密度聚乙烯共聚物。在一个实施例中,热封层包含80至99wt%的熔点在85-125℃之间的极低密度聚乙烯共聚物。在本技术中所有提及的聚合物、树脂或薄膜层的熔点是指根据astm d-3418通过差示扫描量热法测定的聚合物、树脂或层的主要熔融相的熔融峰值温度。
[0046]
在热封层包含无定形材料的实施例中,则热封层可能不会清楚地显示出熔点。热封层的玻璃化转变温度可低于以下任何值或介于以下任何值之间:125℃、120℃、110℃、100℃、90℃、80℃、70℃、60℃、50℃、40℃、30℃和25℃;在相对湿度可以是以下任何值的情况下测量的:100%、75%、50%、25%和0%。所有对聚合物的玻璃化转变温度(tg)的提及均由perkin elmer“半cp外推法”(“半cp外推法”报告曲线上比热变化是完全转变中的变化的一半的点)遵循astm d3418“热分析聚合物转变温度的标准测试方法”(其全部内容以引用方式并入本文)测定。
[0047]
在各种实施例中,热封层具有低于任何以下值的密封起始温度:220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃和130℃;并且热封层的密封起始温度可以至少为以下值中的任一个:50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃和150℃。
[0048]
在一个实施例中,热封层具有根据astm d1238测量的至少为0.3、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0或10g/10min@190℃和2.16kg的熔体指数或复合熔体指数。
[0049]
可选择热封层的厚度以提供足够的材料来影响强热封结合,但又不会太厚以致对薄膜的特性产生负面影响到不可接受的程度。热封层可以具有至少以下任何值的厚度:0.05密耳、0.1密耳、0.15密耳、0.2密耳、0.25密耳、0.3密耳、0.35密耳、0.4密耳、0.45密耳、0.5密耳和0.6密耳。热封层的厚度可以小于以下任何值:5密耳、4密耳、3密耳、2密耳、1密耳、0.7密耳、0.5密耳和0.3密耳。热封层的厚度占薄膜总厚度的百分比可以小于以下任何值:50%、40%、30%、25%、20%、15%、10%、5%;并且可以是在任何上述值之间的范围(例如,从10%到30%)。
[0050]
再生层在实施例中,再生层包括多种材料的共混物并且可以由废料制成。如本文所用,“废料含量”是指源自非纯净原始来源的材料。废料含量可以从包括但不限于:切割废料;修整的材料;过渡材料;不合格材料;启动、关闭或冲洗材料、工业后和消费后再循环材料的材料中再生。层/薄膜中的废料含量的量是基于与层/薄膜中的其他材料相比的废料的重量百分比来计算的。再生层包括作为第一组分的聚烯烃诸如聚乙烯和作为第二组分的至少一种耐热聚合物或耐热聚合物的共混物。耐热聚合物具有至少以下任何值的熔点(如果存在):250℃、240℃、230℃、220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃、130℃和120℃。第二组分包括聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其共混物。为了有助于共混物的混溶性,包括相容剂和抗氧化剂。有用的相容剂包括乙烯丙烯酸共聚物和乙烯-甲基丙烯酸-共聚物。在实施例中,相容剂在聚合物混合物中的存在量为1至10wt%。在一个实施例中,相容剂以不超过10wt%存在于聚合物混合物中。
[0051]
在一个实施例中,再生层包括介于5至95wt%、7至90wt%、10至85wt%、15至
80wt%、20至70wt%之间的任何一个的聚烯烃。在实施例中,再生层具有小于95wt%的聚烯烃。在实施例中,再生层具有小于90wt%的聚烯烃。在实施例中,聚烯烃是聚乙烯或聚乙烯共聚物。
[0052]
与再生层的总重量相比,耐热聚合物以至少5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%、80wt%、90wt%或95wt%的量存在于再生层中。在各种实施例中,与再生层的总重量相比,耐热聚合物以在5至95wt%之间、在10至90wt%之间、在15至70wt%之间、在20至60wt%之间、或在25至50wt%之间的量存在于再生层中。
[0053]
在一个实施例中,耐热聚合物是聚酰胺。与再生层的总重量相比,聚酰胺以至少为8wt%、9wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%、80wt%、90wt%或95wt%的量存在。在一个实施例中,聚酰胺的存在量在15wt%至30wt%之间。在一个实施例中,聚酰胺是聚酰胺6、聚酰胺6/66、无定形(6i/6t)或它们的共混物。
[0054]
在一个实施例中,耐热聚合物是乙烯乙烯醇。与再生层的总重量相比,乙烯乙烯醇以至少为4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%、80wt%、90wt%或95wt%的量存在。
[0055]
在一个实施例中,耐热聚合物是聚酯。与再生层的总重量相比,聚酯以至少为4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%、80wt%、90wt%或95wt%的量存在。在一个实施例中,与再生层的总重量相比,聚酯以4至80wt%、6至60wt%、8至40wt%或10至20wt%之间的量存在。
[0056]
在一个实施例中,耐热聚合物是聚丙烯。与再生层的总重量相比,聚丙烯以至少为4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%、80wt%、90wt%或95wt%的量存在。在一个实施例中,与再生层的总重量相比,聚丙烯以4至80wt%、6至60wt%、8至40wt%或10至20wt%之间的量存在。
[0057]
在一个实施例中,再生层是包括聚乙烯和聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯中的至少两种的材料的共混物。在一个实施例中,再生层是包括聚乙烯和聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯中的至少三种的材料的共混物。在一个实施例中,再生层是包括聚乙烯、聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯的材料的共混物。在一个实施例中,再生层包括至少8%、9%、10%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、25%、30%、35%或40%的聚酰胺和至少4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%的乙烯乙烯醇。在一个实施例中,再生层进一步包括至少4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、15%、20%或25%的聚丙烯和/或聚酯。
[0058]
在一个实施例中,再生层具有根据astm d1238测量的小于1.0、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1g/10min@190℃和2.16kg的熔体指数。在一个实施例中,再生层可以具有根据astm d1238在190℃和2.16kg下测量的零熔体指数。
[0059]
在一个实施例中,再生层进一步包括0.05-5.0wt%的抗氧化剂。如本文所定义的抗氧化剂是抑制聚合物的氧化降解或交联的任何材料。适合使用的抗氧化剂的示例是例如受阻酚类,诸如2,6-二(叔丁基)4-甲基-苯酚(bht)、2,2
″‑
亚甲基-双(6-叔丁基-对甲酚);亚磷酸酯,诸如亚磷酸三苯酯、亚磷酸三-(壬基苯基)酯;以及硫醇,诸如二月桂基硫代二丙酸酯;季戊四醇四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯);3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯等。
[0060]
在各种实施例中,再生层的熔点具有以下值中的至少任何一个:250℃、240℃、230℃、220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃、130℃和120℃;再生层的熔点可以小于以下值中的任何一个:300℃、290℃、280℃、270℃、260℃和250℃。本技术中对聚合物、树脂或薄膜层的熔点的所有提及均指聚合物、树脂或层的主要熔融相的熔融峰值温度,如根据astm d3418通过差示扫描量热法测定的。
[0061]
在再生层包含无定形材料的实施例中,则再生层可能不会清楚地显示出熔点。再生层的玻璃化转变温度可以至少是以下值中的任何一个,并且可以在以下任何值之间的范围内:120℃、110℃、100℃、90℃、80℃、70℃、60℃、50℃、40℃、30℃和20℃;在相对湿度可以是以下任何值的情况下测量的:100%、75%、50%、25%和0%。所有对聚合物的玻璃化转变温度(tg)的提及均由perkin elmer“半cp外推法”(“半cp外推法”报告曲线上比热变化是完全转变中的变化的一半的点)遵循astm d3418“热分析聚合物转变温度的标准测试方法”(其全部内容以引用方式并入本文)测定。
[0062]
在各种实施例中,再生层具有至少以下任何值的密封起始温度:250℃、240℃、230℃、220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃、130℃和120℃;再生层的密封起始温度可以小于以下值中的任一个:300℃、290℃、280℃、270℃、260℃和250℃。
[0063]
可以选择再生层的厚度以提供足够的材料来影响所需的再生,但又不能太厚以致对薄膜的特性产生负面影响到不可接受的水平。再生层可以具有至少以下任何值的厚度:0.035密耳、0.05密耳、0.1密耳、0.15密耳、0.2密耳、0.25密耳、0.3密耳、0.35密耳、0.4密耳、0.45密耳、0.5密耳和0.6密耳。再生层的厚度可以小于以下任何值:5密耳、4密耳、3密耳、2密耳、1密耳、0.7密耳、0.5密耳和0.3密耳。再生层的厚度占薄膜总厚度的百分比可以小于以下任何值:80%、70%、60%、50%、40%、30%、25%、20%、15%、10%、5%;并且可以在任何上述值之间(例如,从10%到30%)变化。
[0064]
在实施例中,再生层和热封层具有至少10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃的密封起始温度差。在实施例中,再生层和热封层具有在10℃至100℃、20℃至90℃或30℃至80℃之间的密封起始温度差。再生层具有比热封层的密封起始温度更高的密封起始温度。
[0065]
在实施例中,再生层的熔点或玻璃化转变温度比热封层的密封起始温度高至少10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃。在实施例中,再生层的熔点或玻璃化转变温度与热封层的密封起始温度之间的差异在10℃至100℃、20℃至90℃或30℃至80℃之间。热封层的密封起始温度为较低温度。
[0066]
该薄膜可以包括一个或多个中间层,诸如连接层。除了第一中间层之外,该薄膜还可以包括第二中间层。本文中的“中间”是指多层膜中的一层,该层位于薄膜的外层和内层之间。本文中的“内层”是指不是外层或表面层的层,并且通常是薄膜的中心层或核心层。“外层”在本文中是指通常是多层膜的最外层,通常是表面层或表层,尽管可以将附加层、涂层和/或薄膜粘附到其上。
[0067]
在具有多个中间层的实施例中,第二中间层的组成、厚度和其他特性可以与第一中间层的组成、厚度和其他特性中的任何一个基本上相同,或者可以与第一中间层的组成、厚度和其他特性的任何一个不同。
[0068]
例如,中间层可以在热封层和再生层之间。中间层可以直接与热封层相邻,从而在
中间层和热封层之间没有插入层。中间层可以直接与再生层相邻,从而在中间层和再生层之间没有插入层。中间层可以直接与热封层和再生层两者相邻。
[0069]
中间层可具有至少约和/或至多约以下任何一个的厚度:0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.5、1、2、3、4和5密耳。中间层的厚度占薄膜总厚度的百分比可以是至少约和/或至多约以下任何一个:1%、3%、5%、7%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%和50%。
[0070]
中间层可包含以至少约和/或至多约以下量中的任何量的一种或多种本文所述的任何连接聚合物:按层的重量计,10、20、30、40、50、60、70、75、80、90、95和99.5%。
[0071]
连接层是指将两层彼此粘附的内部薄膜层。有用的连接聚合物包括可与一个直接相邻层的聚合物和另一直接相邻层的聚合物都相容的热塑性聚合物。这种双重相容性增强了连接层彼此的粘附力。连接层可由聚烯烃,诸如改性聚烯烃、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、改性乙烯/乙酸乙烯酯共聚物和均质乙烯/α-烯烃共聚物制成。典型的连接层聚烯烃包括酸酐改性的接枝线型低密度聚乙烯、酸酐接枝的(即酸酐改性的)低密度聚乙烯、酸酐接枝的聚丙烯、酸酐接枝的丙烯酸甲酯共聚物、酸酐接枝的丙烯酸丁酯共聚物、均质乙烯/α-烯烃共聚物和酸酐接枝的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物。
[0072]
在一个实施例中,连接层包括聚烯烃。在实施例中,连接层包括至少0.5、1.0、1.5、2.0、2.5或3.0重量%的存在于相邻层中的聚合物。
[0073]
屏障层多层膜可以进一步包括屏障层。如本文所用,应用于薄膜和/或薄膜层的术语“屏障”和短语“屏障层”是关于薄膜或薄膜层用作对一种或多种气体的屏障的能力被使用。氧气透过率是一种量化屏障层效果的方法。如本文所用,术语“氧气透过率”是指根据astm d3985“使用库仑传感器的穿过塑料薄膜和薄片的氧气透过率的标准测试方法”穿过薄膜传输的氧气,该方法通过引用在此并入其全部内容。
[0074]
该屏障层或多个屏障层的组合通常具有低氧渗透性。例如,(一个或多个)氧气屏障层可以产生氧气透过率为500cc(stp)/m2/24hrs/1atm或更小,特别是小于450、小于400、小于350、小于300、小于250、小于200、小于150、小于100、小于80和小于50cc(stp)/m2/24hrs/1atm的多层膜。
[0075]
该薄膜可以包括一个或多个其他层,诸如本体层。本体层常常是可以增加薄膜的抗滥用性、韧性或模量的一层或多层薄膜。在一些实施例中,薄膜包含用于增加薄膜的抗滥用性、韧性和/或模量的本体层。本体层通常包含相对于薄膜中提供与抗滥用性、模量等无关的某一特定目的的其他聚合物便宜的聚合物。在一个实施例中,本体层包含至少一种选自下组的成员:乙烯/α-烯烃共聚物、乙烯均聚物、丙烯/α-烯烃共聚物、丙烯均聚物及其组合。本体层可包含全部或部分再循环或再生材料。本体层可包含至少50wt%的再循环或再生材料。
[0076]
本体层可具有至少约和/或至多约以下任何一个的厚度:0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.5、1、2、3、4和5密耳。本体层的厚度占薄膜总厚度的百分比可以是至少约和/或至多约以下任何一个:1%、3%、5%、7%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%和50%。
[0077]
该薄膜可以通过本领域已知的热塑性薄膜形成方法制造。该薄膜可以通过挤出或共挤出利用例如管状截留气泡膜工艺或平膜(即挤塑膜或狭缝模头)工艺来制备。还可以通过挤出涂布、粘合剂层压、挤出层压、溶剂型涂布或通过胶乳涂布(例如,在基材上展开并干
燥)施加一层或多层来制备薄膜。也可以采用这些工艺的组合。
[0078]
薄膜可以沿机器方向(即纵向)、横向方向或两个方向(即双轴取向)取向,例如,以增强薄膜的强度、光学和耐久性。通过在薄膜软化的温度(例如,高于维卡软化点;参见astm 1525)但在低于薄膜熔点的温度下施加拉力,薄膜的幅材或管可以被单轴或双轴取向。然后可以将薄膜快速冷却以保持取向过程中产生的物理特性并为薄膜提供热收缩特性。可以使用例如拉幅机工艺或气泡工艺(双气泡、三气泡等)使薄膜定向。这些工艺对本领域技术人员是已知的,因此在此不再详细讨论。取向可以以至少约和/或至多约以下比率中的任何一个在至少一个方向上发生:1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、12:1和15:1。
[0079]
如本文所用,术语“结合强度”意指,使用十字头速度为每分钟10英寸的英斯特朗拉伸试验机和五个1英寸宽的代表性样品,同时将每个测试样品的未分离部分支撑在与拉伸方向成90
°
的位置,根据astmf904测量的,在相邻薄膜层因粘合失效而使薄膜分离或分层或在相邻层内引起内聚失效所需的力加上在测试期间使层弯曲的力的量。“粘合失效”是一种将两个表面保持在一起的界面力(例如,价力或互锁作用或两者)被克服的失效。
[0080]
薄膜的最小结合强度是从在薄膜的每一层的分离测试中表明的最弱的结合强度。最小结合强度表示薄膜保持完好无损以作为单个单元起作用的内部强度。结合强度由层间粘附力(即层间粘附结合强度)和每个膜层的层内内聚力(即层内内聚强度)两者提供。
[0081]
薄膜的最小结合强度可以是至少约以下中的任何一个:1、1.5、2、2.5、2.6、2.8、3、3.5、4和4.5磅/英寸。根据astmf904测量,薄膜的多个层的每个相邻层之间的最小结合强度可以至少约为前述句子中的任何值。
[0082]
中间层和与中间层直接相邻的每一层之间的最小结合强度可以至少约为以下中的任何一个:根据astm f904测量的1、1.5、2、2.5、2.6、2.8、3、3.5、4和4.5磅/英寸。
[0083]
在实施例中,根据astm d-3985测量(其全部内容通过引用并入本文),在0%相对湿度和23℃下测量的多层膜结构具有不大于以下的氧气透过率:5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3100、3200、3300、3400、3500、3600、3700、3800、3900或4000立方厘米(在标准温度和压力下)每平方米每天每1个大气压的氧气压差。在实施例中,根据astm d-3985测量,在0%相对湿度和23℃下测量的多层膜结构的氧气透过率小于4000、3000、2000或1000立方厘米(在标准温度和压力下)每平方米每天每1个大气压的氧气压差。除非另有说明,否则本文提供的otr值是在0%相对湿度和23℃的温度下测量的。
[0084]
在一个实施例中,该薄膜具有1至30wt%之间的总聚酰胺含量。在一个实施例中,该薄膜具有2至20wt%之间的总聚酰胺含量。在一个实施例中,该薄膜具有3至12wt%之间的总聚酰胺含量。在一个实施例中,该薄膜具有4至8wt%之间的总聚酰胺含量。
[0085]
在一个实施例中,该薄膜具有70至99wt%之间的总聚烯烃含量。在一个实施例中,该薄膜具有80至95wt%之间的总聚烯烃含量。在一个实施例中,该薄膜具有85至90wt%之间的总聚烯烃含量。
[0086]
薄膜透明度(在本文中也称为薄膜清晰度)是根据1998年4月公布的astm d1746-97“塑料片材透明度的标准测试方法”测量的,上述标准的全部内容通过引用并入本文。结
果在本文中据称为“透明度百分比”。使用astm d1746-97测量,多层膜可以表现出至少15%、或至少20%、或至少25%、或至少30%的透明度。
[0087]
薄膜雾度值是根据2000年7月公布的astm d1003-00“透明塑料的雾度和光透射率的标准测试方法”测量的,上述标准的全部内容通过引用并入本文。结果在本文中据称为“雾度百分比”。使用astm d1003-00测量,多层膜可以表现出小于7.5%、或小于7%、或小于6%的雾度。
[0088]
薄膜光泽值是根据1997年1月10日公布的astm d2457-97“塑料膜和固体塑料的镜面光泽的标准测试方法”测量的,上述标准的全部内容通过引用并入本文。结果在本文中据称为“光泽百分比”。使用astm d2457-97测量,该薄膜可呈现从60%至100%或从70%至90%的光泽度。
[0089]
在实施例中,包装制品是印刷包装制品。薄膜的外层提供了施加印刷图像的表面,诸如通过印刷油墨。在其他实施例中,印刷是通过陷印来完成的。
[0090]
对于外部印刷,将印刷图像施加于薄膜的非食品接触面。为了形成印刷图像,在薄膜上印刷一层或多层油墨。油墨被选择为一旦印刷在薄膜基材上就具有可接受的油墨附着力、光泽度和耐热性。根据astm d3359-93(其由薄膜印刷领域的技术人员改编)测量,可接受的油墨附着力包括(按优先顺序升序)至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%和至少95%。油墨系统可以是可辐射固化的、基于溶剂的或基于水的。
[0091]
用于印刷包装薄膜的溶剂型油墨包括分散在载体中的着色剂(例如,颜料),该载体通常包含树脂(例如,硝酸纤维素、聚酰胺)、溶剂(例如,醇)和可选的添加剂。用于在塑料薄膜上印刷的油墨和工艺对于本领域技术人员是已知的。参见,例如,leach&pierce公司,《油墨印刷手册》,(5supth/suped.,kluwer academic出版社,1993)和授予lovin等人的美国专利号5,407,708,上述文献的每一个都通过引用整体并入本文。
[0092]
基于溶剂的油墨树脂的示例包括具有硝化纤维素、酰胺、氨基甲酸酯、环氧化物、丙烯酸酯和/或酯官能团的那些。油墨树脂包括硝化纤维素、聚酰胺、聚氨酯、乙基纤维素、(甲基)丙烯酸酯、聚(乙烯醇缩丁醛)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(氯乙烯)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)中的一种或多种。例如,油墨树脂可以被混合为硝化纤维素/聚酰胺共混物(nc/pa)或硝化纤维素/聚氨酯共混物(nc/pu)。
[0093]
油墨溶剂的示例包括水溶剂或烃溶剂,诸如醇(例如乙醇、1-丙醇、异丙醇)、乙酸酯(例如乙酸正丙酯)、脂肪烃、芳香烃(例如甲苯)和酮中的一种或多种。溶剂可以足够量被混合以便足以提供具有如本领域已知的在#2察恩杯上测量的至少约15秒、优选至少约20秒、更优选至少约25秒、甚至更优选从约25至约45秒、最优选从约25至约35秒的粘度的油墨。
[0094]
如本领域已知的,该薄膜可以通过任何合适的方法,诸如旋转丝网、凹版印刷、喷墨或柔版印刷技术来印刷。一旦将溶剂或水基油墨施加到基材薄膜上,溶剂或水就会蒸发,留下树脂-颜料组合。溶剂或水可能因加热或强制暴露于空气以加速干燥而蒸发。油墨可以分层施加,每层具有不同的颜色,以提供所需的效果。可选地,最后一个印刷台可用于施加罩印清漆(下文讨论)。
[0095]
可辐射固化的油墨系统可将一种或多种着色剂(例如颜料)与单体和低聚物/预聚物结合,如下面关于可辐射固化的罩印清漆所讨论的。可辐射固化油墨的施加和固化与该
节中讨论的类似。在实施例中,用于在基材薄膜表面上制作印刷标记的每种油墨基本上不含光引发剂,因此消除了此类材料可能朝向待包装产品迁移并迁移到待包装产品中的可能性。
[0096]
为了提高油墨对基材薄膜表面的附着力,可以在印刷前对基材薄膜的表面进行处理或改性。表面处理和改性包括:i)机械处理,诸如电晕处理、等离子体处理和火焰处理,以及ii)底漆处理。表面处理和改性对本领域技术人员是已知的。火焰处理对于可热收缩的薄膜来说是不太理想的,因为加热可能会使薄膜过早收缩。底漆可以基于前面讨论的任何油墨树脂。印刷薄膜上的油墨应能承受其在包装和使用过程中所暴露的温度范围而不降低其性能。例如,印刷薄膜上的油墨优选在包装最终使用期间经受物理和热滥用(例如热封),诸如在(按优先顺序升序)100℃、125℃、150℃、175℃的温度下在3秒、更优选5秒、最优选8秒经受物理和热滥用。
[0097]
可选地,罩印清漆(即,外涂层)可以施加到印刷基材薄膜的印刷侧以至少覆盖印刷基材薄膜的印刷图像。在实施例中,罩印清漆覆盖印刷图像的大部分-即,覆盖印刷图像的足够部分以提供所需的性能增强。在实施例中,罩印清漆是透明的。
[0098]
罩印清漆可以由可辐射固化的(即,可辐射聚合的)罩印清漆系统形成或衍生。这种系统具有借助于由辐射能源,诸如紫外线(“uv”)光或电子束(“eb”)辐射引发的化学反应,从流体相转变为高度交联或聚合的固相的能力。因此,可辐射固化的罩印清漆系统的反应物通过在辐射的影响下形成新的化学键而“固化”。可辐射固化的油墨和清漆系统在《油墨印刷手册》第11章第636-77页(5supth/suped.,kluweracademic出版社,1993)中进行了描述,其中第636-77页的全部内容通过引用并入本文。
[0099]
辐射固化罩印清漆提供具有良好柔韧性且不开裂的保护涂层;然而,由于辐射固化罩印清漆在辐射后被交联,因此在热封操作期间暴露于热时清漆树脂不太可能流动。此外,辐射固化罩印清漆改进了经涂布的印刷基材的耐磨性和光泽度。
[0100]
在一个实施例中,薄膜具有根据astm d1238测量的至少为以下值中的任何一个的复合熔体指数:0.1、0.3、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0或5.0g/10min@190℃和2.16kg。
[0101]
如本文所用,短语“食品”包括烘焙食品,诸如面包、百吉饼、甜甜圈、松饼、烤饼等。食品进一步包括奶酪,例如切碎的奶酪。食品还包括零食,诸如薯片、饼干、薄脆饼干、坚果、混合物等。食品还包括冷冻食品,如水果、蔬菜、肉类和预制餐点。
[0102]
图1图示了制造“基材薄膜”的工序,然后可以对其进行涂布,从而使其成为根据本发明的薄膜。在图1所示的工序中,将各种聚合物配方固体聚合物珠粒(未图示)进料到多个挤出机(为简单起见,仅图示了一个挤出机)。在挤出机10内,聚合物珠粒被脱气,随后将得到的无气泡熔体送入模头12,并通过环形模头挤出,得到优选从约15至30密耳厚且优选具有约2至10英寸的平展宽度的管带14。
[0103]
在通过从冷却环16喷水冷却或淬火后,管带14被夹送辊18压扁,然后被送入由屏蔽罩22包围的辐照室20,在此用来自铁芯变压器加速器24的高能电子(即电离辐射)辐照管14。管14在辊26上被引导通过辐照室20。优选地,管带14被辐照到约40-100kgy的水平,从而产生辐照后的管28。辐照后的管带28在从辐照室20出来后缠绕在卷绕辊30上,从而形成辐照后的管带卷32。
[0104]
在辐照和卷绕之后,在最终需要的制造管薄膜的过程中的第二阶段,卷绕辊30和
辐照后的管带卷32被移除并安装为展开辊34和展开的管带卷36。从展开的管带卷36展开的辐照后的管28然后经过导辊38,之后辐照后的管28通过装有热水42的热水浴槽40。然后将辐照后的管28浸入热水42(优选具有约85℃至99℃的温度)中约20至60秒的时段,即足够长的时间段以使薄膜上升到双轴取向所需的温度。此后,热的辐照后的管状带44被引导通过夹辊46,并且气泡48被吹出,由此横向伸展热的辐照后的管状带44,从而形成定向的薄膜管50。此外,当被吹气,即横向伸展时,夹辊52的表面速度高于夹辊46的表面速度,从而产生纵向取向。作为横向伸展和纵向拉伸的结果,生产了定向的薄膜管50,该吹气管优选地同时以从约1:1.5至1:6的比例被伸展,并以从约1:1.5至1:6的比例被拉伸。更优选地,伸展和拉伸各自以约1:2至1:4的比例进行。结果是从约1:2.25至1:36,更优选地1:4至1:16的双轴取向。当气泡48保持在夹辊46和夹辊52之间时,吹气后的薄膜管50通过会聚的平行辊对54而压扁,然后传送通过夹辊52并横跨导辊56,然后卷到卷绕辊58上。空转辊60确保良好的卷绕。
[0105]
所得多层膜可用于形成袋子、外壳、热成型制品和用于其的盖材等,进而可用于包装含食品的产品。尽管在本文中图示和描述了各种实施例,但可以设想其他包装结构,诸如可再密封袋、侧封袋、立式填充袋、立式小袋包装、端封袋、搭接密封袋等。
[0106]
在实施例中,薄膜是通过图2所示的吹塑薄膜工序生产的,图2图示了制造“热吹”薄膜的工序的示意图,该“热吹”薄膜在熔融状态下被定向,因此不可热收缩。尽管在图2中仅图示了一台挤出机139,但应当理解可以使用不止一台的挤出机来制造薄膜。
[0107]
在图2的过程中,挤出机530将熔融聚合物供应到用于形成薄膜的环形模头531,该薄膜可以是单层或多层的,这取决于模头的设计和(一个或多个)挤出机相对于模头的布置,如本领域技术人员已知的。向挤出机530供应适用于形成薄膜的聚合物粒料。挤出机530使聚合物粒料经受足够的热和压力以熔化聚合物并将熔融流推进通过环形模头531。
[0108]
挤出机530配备有筛网组532、破碎板533和加热器534。薄膜在心轴535和模头531之间被挤出,所得挤出物被来自空气环536的冷空气冷却。熔融的挤出物立即被吹成吹气后的气泡537,从而形成熔融的定向的薄膜。熔融定向的薄膜在沿着气泡537的长度向上前进时冷却并固化。固化后,薄膜管通过导辊538并被夹辊539压扁成平展构造。压扁的薄膜管可选地经过处理器棒540,然后经过空转辊541,然后围绕对压扁的薄膜管543施加张力控制的跳动辊542,之后经由卷绕机545将压扁的薄膜管543卷绕成卷544。
[0109]
图3图示了处于平展构造的袋子62。袋子62由薄膜64制成,并且具有顶部开口66,以及由端部密封70封闭的底部68。将未煮熟的食品放置在袋子62内,随后袋子62可选地被抽空和密封,产生图4所示的包装后的产品72。
[0110]
图5图示了包装后的产品74的另一个实施例,该产品被包装在由一对夹子76在其每一端封闭的外壳中,在图5的透视图中仅图示了一个夹子。外壳薄膜78,用于将食品包装在外壳内。
[0111]
图6图示了包装后的产品74的第一横截面视图,即沿图5的线5-5截取的视图。图6表示包括薄膜78的搭接密封外壳的横截面视图,该薄膜78具有涂布的内表面80,未涂布的部分在热封84处热封到外表面82,热封位于第一薄膜区域重叠第二薄膜区域的位置。
[0112]
图7图示了包装后的产品74的替代横截面视图,即,类似于图6的视图,但用于对接密封的背缝外壳。图7表示对接密封的背缝外壳的横截面视图,该外壳包括具有涂布的内表
面86的薄膜78。外壳薄膜78被热封到对接密封带88上。外壳薄膜78具有内表面86和外表面90。外表面90在封口81和89处热封到对接密封带88,其中外壳薄膜78的每个边缘在该封口处彼此紧邻对接。以这种方式,对接密封带88沿对接密封的外壳薄膜78的长度提供纵向密封。尽管对接密封带88可以由单层膜或多层膜制成,但优选地,对接密封带88由多层膜制成。
[0113]
图8图示了包装后的产品74的第三替代方案的横截面视图,即,翅片密封型背缝外壳。在图8中,翅片密封型外壳薄膜78可选地具有涂布的内表面92。沿着外壳薄膜78的内表面的边缘是两个未涂布的区域,它们在封口94处彼此热封,形成从外壳74延伸的“翅片”。
[0114]
在产生图9所示的包装后的产品的包装过程中,可以从两个单独的辊供给成形幅材和非成形幅材,其中成形幅材从安装在机器床上的辊供给以用于形成包装“口袋”,即产品空腔。非成形(盖材)幅材通常从顶部安装的主轴进料,以完成包装的气密顶部密封。每个幅材的食品接触/密封剂表面朝向另一个定向,因此在密封的时候,密封剂表面彼此面对。成形幅材通过运输链向前转位,并且先前密封的包装随着机器转位而将上部非成形幅材与底部幅材一起拉动。
[0115]
图10是根据本发明的优选制品(端封袋)的侧视图。在图10中,端封袋210被图示为处于平放位置。端封袋210由薄膜212制成,端封袋210具有顶部开口214和端封216。
[0116]
图11是根据本发明的另一个优选制品(侧封袋)的侧视图。在图11中,侧封袋220被图示为处于平放位置。侧封袋220也由薄膜212制成,并且侧封袋具有顶部开口222以及侧封224和226。
[0117]
图12是根据本发明的另一个优选制品(小袋)的侧视图。在图12中,小袋230被图示为处于平放位置。小袋230也由薄膜212制成,具有顶部开口232、侧封234和236以及端封238。
[0118]
虽然展示了由本文所述的薄膜制成的包装制品的各种实施例,但应当理解,也可预期到由本文公开的薄膜制成的附加包装制品。例如,包装制品密封到自身以形成选自由端封袋、侧封袋、l形-密封袋、u形-密封小袋、角撑小袋、搭接密封形式填充和密封小袋、翅片密封形式填充和密封小袋、自立小袋和外壳组成的组的成员。
[0119]
熔体指数测试熔体指数测试中使用的工具和设备包括:(i)dynisco熔体指数仪,型号为lmi 5000的熔体流动指数仪,具有2.16公斤符合人体工程学的可堆叠重量(ii)模头清洁和包装棒(iii)用于清除掉活塞上的聚合物残留物的钢丝刷(iv)用于清洁模头的钻头或刷子(v)用于清洁腔室的棉片(vi)用于切割样品的抹刀(vii)用于浇注树脂的漏斗(viii)用于检查模头的通/不通量规(模头每6个月检查一次)(ix)铝盘(x)分析天平,精确到0.0001克,定期检查以确保其水平(xi)秒表(可选地,dynisco熔体指数仪具有内置计时器);(xii)模塞(在挤出物流动过快时使用)。
[0120]
在运行每个熔体指数测试(无论是单一树脂熔体指数测试还是复合制品熔体指数测试)之前和准备运行时,dynisco熔体指数仪保持连续开启。在每次测试之前,将柱塞从装有顶部绝缘体的筒中拉出,然后将模头推出并检查清洁度。在进行每次测试之前,都要清洁模头和柱塞两者。在每次测试开始前将模头和柱塞放回筒中并重新加热。
[0121]
如表1中所公开的,独立树脂的熔体指数测量是根据astm d1238进行的,该标准的
公开内容通过引用以其全部并入本文。在表1中,根据astm d1238,各独立树脂的熔体指数被公开为g/10min@190℃和2.16kg。
[0122]
复合熔体指数复合熔体指数测试是一种“复合测试”,因为它是在整个制品上进行的。复合熔体指数测试不是对存在于待再循环制品中的单个树脂或待再循环制品的单个组分进行的测试。而是,复合熔体指数测试总是在包含两种或更多种不同树脂组合的制品上进行,在这个意义上是“复合”测试。
[0123]
复合熔体指数测试可以在多层膜上进行,该多层膜密封到自身以制造制品,该制品可以是例如包装制品。薄膜是具有至少两层聚合物成分不同的多层膜的事实使得该熔体指数测试成为复合熔体指数测试的一个示例。通过将多层膜结合到自身而形成的制品被认为是“一级复合制品”。
[0124]
可替代地,复合熔体指数测试可以在包含多层膜的组件上进行,该多层膜用作组件的第一组分,第一组分被结合(例如,热封)到组件的第二组分。第二组分可以具有与第一组分相同或不同的聚合物成分。如果第一组分和第二组分都是相同的多层膜(一级复合制品的另一个示例),每个多层膜具有至少两个聚合物成分不同的层,则对组件进行熔体指数测试是复合熔体指数测试,因为在组件中存在至少两种不同的聚合物。
[0125]
另一方面,复合熔体指数测试可以在具有第一组分(具有至少两个化学成分不同的层的多层膜)和具有与第一组分不同的聚合物成分的第二组分的组件上进行。这种组装制品在某种意义上是“二级复合材料”,因为它是成分不同的第一组分和第二组分的复合材料。短语“二级复合材料”还包括具有三种或更多种组分的复合材料,其中三种或更多种组分中的至少三个在成分上彼此不同。
[0126]
复合熔体指数测试程序复合熔体指数测试是在复合制品(包括一级和二级复合制品)上进行的,首先将复合制品切割成条带,然后将条带手动塞入型号为lmi 5000熔体流动指数仪的dynisco熔体指数仪的筒中,该熔体指数仪通过运行杜邦elvax 3128树脂标准进行预校准,以确保熔体指数落在1.90-1.98g/10 min范围内。如果复合制品包括充满流体的腔室(即,充满气体或液体的腔室),则所有腔室在复合制品被切割成尺寸适合手动塞入熔体流动指数仪的筒中的块之前或之时破裂。
[0127]
一旦样品的多个条带被切割,至少4个测试条带被手动塞入熔体流动指数仪的筒(内径为50.8mm)中。一旦条带在熔体流动指数仪的筒中,将它们加热到190℃,其中的聚烯烃熔化,从而使测试条带形成熔融物质,通过在活塞顶部放置2.16kg重物持续至少390秒将其脱气,这确保所有气泡在材料被允许流过模头之前从熔体流动指数仪筒内的熔融物质中排出。
[0128]
脱气后,使筒内的熔融物质向下流到熔体流动测试仪内模头中的2mm孔口。模头厚度为8mm,对应于穿过模头的2mm直径通道的长度。测试程序测量了塑料流过穿过模头的8mm长2mm直径通道的速率,同时塑料被加热到190℃的温度并且同时塑料处于2.16kg的负荷下。除非另有说明,否则熔体指数测试程序按照astm d1238进行。
[0129]
示例提供以下示例以说明薄膜的各种实施例以及由其制成的制品。用于制造薄膜的各
种树脂和其他组分在表1中提供,如下。
[0130]
表1:示例中使用的树脂
树脂身份树脂符合astmd1238的树脂mi(g/10min@190c/2.16kg)树脂密度ꢀꢀꢀꢀꢀꢀg/cm3供应商lldpe1surpassfp117-c乙烯/辛烯线性低密度聚乙烯1.00.917novalldpe2gt4408改性线性低密度聚乙烯2.30.919westlake化学vldpe1affinitypl1850g极低密度聚乙烯3.00.902dowmb1fsu255e低密度聚乙烯防粘连和滑动9.01.08schulmanmb2线性低密度聚乙烯中的抗氧化剂2.50.932ampaceteaa1a-c540乙烯/丙烯酸共聚物 0.93honeywelleaa2primacor1410乙烯/丙烯酸共聚物1.50.938sk化学hdpe1sclair2607乙烯丁烯共聚物4.60.947novatie1petrothenena345013聚乙烯低密度均聚物1.80.921lyondellbasell共混物1乙烯乙酸乙烯酯、聚烯烃、乙烯乙烯醇和聚酰胺的共混物0
ꢀꢀ
共混物2乙烯乙酸乙烯酯、聚烯烃、乙烯乙烯醇和聚酰胺的共混物0
ꢀꢀ
[0131]
共混物1和共混物2是由废料含量制成的再生材料的共混物。废料含量可以包括但不限于:切割废料;修整的材料;过渡材料;不合格材料;启动、关闭或冲洗材料。由于获得废料的性质,共混物的确切组成可能因批次而异。
[0132]
表2 薄膜配方
[0133]
本文所述的薄膜性能是根据astm d882“薄塑料片抗拉性能的标准试验方法”、astm d1938“塑料薄膜和薄片的抗撕裂扩展性(裤撕裂)的通过单撕裂方法的标准测试方法”,astm d3763“使用负荷和位移传感器的塑料的高速穿刺性能的标准测试方法”,其中每一个都以全文引用的方式并入本文。
[0134]
表3
[0135]
如表3所示,与对照膜(薄膜5)相比,薄膜1-4表现出改进的抗拉强度和杨氏模量。
[0136]
表4
[0137]
如表4所示,调整废料量对物理性能有影响。
[0138]
表5
[0139]
如表5所示,废料浓度对薄膜的光学性能有影响。
[0140]
该书面描述使用示例(包括最佳模式)来公开本发明,并且还使本领域技术人员能够实施本发明,包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定,并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件,或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件,则这些其他示例旨在权利要求的范围内。
[0141]
零件清单:10 挤出机11 聚酰胺
12 (模)头14 管16 冷却环18 夹送辊20 辐照室22 屏蔽罩24 铁芯变压器加速器26 辊28 管30 卷绕辊32 辐照后的管带卷34 展开辊36 展开的管带卷38 导辊40 热水浴槽42 热水44 管状带46 夹辊46 夹送辊48 气泡50 薄膜管52 夹辊54 平行辊56 导辊58 卷绕辊60 空转辊62 袋64 薄膜66 顶部开口68 底部70 端封72 包装后的肉制品74 包装后的产品76 夹子78 外壳薄膜80 内表面81 封口82 外表面84 热封
86 内表面88 对接密封带90 外表面92 内表面94 封口139 挤出机210 端封袋212 薄膜214 顶部开口216 端封220 侧封袋222 顶部开口224 侧封226 侧封230 小袋232 顶部开口234 侧封236 侧封238 端封530 挤出机531 模头531 环形模头532 筛网组533 破碎板534 加热器535 心轴536 空气环537 气泡538 导辊539 夹辊540 处理器棒541 空转辊542 跳动辊543 薄膜管544 卷545 卷绕机
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