專利名稱：改進(jìn)的層合包裝材料及相關(guān)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其形式為薄片、帶或片卷狀的柔性包裝材料，由該材料通過折疊成型和封合、熱成型或其他機(jī)械的材料成型方法生產(chǎn)出形狀穩(wěn)定而不滲透流體的包裝。
背景技術(shù)：
眾所周知，許多可傾瀉食品，諸如果汁、UHT(超高溫加工的)牛奶、酒、蕃茄汁等是以由包裝材料制成的包裝形式銷售的。
這樣包裝的一種典型例子是被稱為Tetra Brik Aseptic(注冊(cè)商標(biāo))的液體或可傾瀉食品用的平行六面體包裝，它是通過折疊和封合層合條狀包裝材料而形成的。該包裝材料具有通過層合各層材料(將一層置于另一層之上)而制得的多層結(jié)構(gòu)，且包括一層纖維材料例如紙，其二面用熱封合塑料層(通常為聚乙烯)覆蓋。在長(zhǎng)期貯存產(chǎn)品諸如UHT牛奶用的無菌包裝情況中，包裝材料包括一層隔氧材料例如鋁箔，鋁箔被疊置在一層熱封合塑料上，且又被形成為與食品接觸的最終包裝的內(nèi)表面的另一層或另外層的熱封合塑料上。
眾所周知，這樣的包裝是在全自動(dòng)包裝機(jī)上生產(chǎn)的，在生產(chǎn)過程中由帶狀供入的包裝材料形成連續(xù)的管；在包裝機(jī)上，例如通過施加化學(xué)殺菌劑諸如過氧化氫溶液對(duì)帶進(jìn)行消毒；殺菌后，例如通過加熱蒸發(fā)從包裝材料表面除去殺菌劑；將經(jīng)這樣消毒過的包裝材料帶保存在密封的無菌環(huán)境中，并在縱向上被折疊和封合而形成豎向管。
然后用消毒過的或無菌加工的食品充填豎向管，并在同等間隔的橫截面上進(jìn)行封合和切斷而成為枕狀包裝，隨后進(jìn)行機(jī)械折疊而形成為完工的，例如基本上為平行六面體的包裝。
另外，包裝材料可被切成坯料，這些坯料在成形回旋軸上被成形為多個(gè)包裝，這些包裝然后用食品充填并封合。這種包裝的例子是被稱為Tetra Rex(注冊(cè)商標(biāo))的所謂“山墻頂”包裝。
形成層合包裝材料骨架的纖維材料諸如紙或紙板的性質(zhì)主要取決于濕度，過度的吸收水份能使材料的強(qiáng)度與剛性降低到包裝性能不合格的程度。
在某些市場(chǎng)應(yīng)用中，包裝被暴露在特別高的濕度下或者直接與(在包裝外面的)水接觸，例如，當(dāng)包裝被置于冰水桶中，包括纖維層的包裝就無法保證其強(qiáng)度與使用期。
因此，需要一種替代的材料，這種材料可被用于取代纖維材料諸如紙或紙板，且有時(shí)它還能提供更好的耐水性。
現(xiàn)已提出各種替代物來解決上述問題，諸如用一層聚丙烯膜作為紙板的替代物。然而，眾所周知，聚丙烯(縮略為PP)層不能被直接層合到作為上述所說的包裝的熱封合材料外層的聚乙烯(縮略為PE)層上。特別是，當(dāng)將聚丙烯與低密度聚乙烯層合到一起時(shí)遇到了嚴(yán)重的問題。連接此二層需要使用粘合劑，這就要求改變材料的制造過程特別是，需要操作添加粘合劑的另外步驟，于是增加了成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種被設(shè)計(jì)用來消除上述缺陷的包裝材料，它無須粘合劑而形成上述材料的連接。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種其形式為薄片、帶或片卷狀的層合包裝材料，由該材料通過折疊成型和封合，熱成型或其他機(jī)械的材料成型方法生產(chǎn)出形狀穩(wěn)定而不滲透流體的包裝；所說的材料至少包括第一層和第二層；所說的第一層包括選自丙烯基聚合物中的第一種熱塑性材料；所說的第二層包括選自聚乙烯樹脂中的第二種熱塑性材料；其特征在于所說的第一層與所說的第二層相互被直接層合，所說的第一層包括5％-85％重量的無機(jī)礦物填料。
附圖簡(jiǎn)述下面將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明并參照附圖作進(jìn)一步解釋，在附圖中-
圖1顯示一種特別放大的根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案的材料的剖面圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳模式圖1中的標(biāo)記1代表本發(fā)明的整體包裝材料。材料1可為薄片、帶或片卷狀，包括形成為完工的包裝材料外層的第一層2；加強(qiáng)骨架層3。在該實(shí)施方案中顯示，層合包裝材料還包括下列非必有的層第二層4；阻隔層5；第三層6；和形成為完工的包裝材料內(nèi)層的第四層7。
根據(jù)本發(fā)明，骨架層3包括聚丙烯基樹脂、無機(jī)礦物填料、以及添加劑例如相容劑的混合物。
聚丙烯基樹脂可以是，例如，聚丙烯均聚物、由丙烯與例如乙烯的混合物制成的聚丙烯無規(guī)共聚物、由丙烯與例如乙烯在串聚合步驟中制成的聚丙烯多相共聚物、或它們的混合物。最好，聚丙烯基樹脂是具有ASTM熔體指數(shù)(2.16kg；230℃)為10的聚丙烯均聚物，或是具有ASTM熔體指數(shù)(2.16kg；230℃)為0.5-5的乙烯/丙烯共聚物。
骨架層3以骨架層的總重量為100％計(jì)，優(yōu)選含有其量為約5％-約85％、最好為超過約50％的無機(jī)礦物填料，而且，優(yōu)選含有其量為約95％-約15％、更優(yōu)選為少于約50％的聚丙烯基聚合物。
所說的填料可以是任何已知的無機(jī)礦物填料，但是被優(yōu)選的是白云石、白堊、石灰、滑石或云母，它們可以單獨(dú)使用或以混合物形式使用。更優(yōu)選的是，填料為白云石與滑石的混合物。白云石優(yōu)選為超過填料總量的約50％以上，更優(yōu)選為約80％-約90％，還更優(yōu)選為約85％重量；滑石優(yōu)選為少于約50％重量，更優(yōu)選為約15％重量。
聚丙烯基樹脂通常是與礦物質(zhì)不相容的。為了獲得具有合格的技術(shù)性能的骨架層3，添加相容劑例如含有極性與非極性鏈段的硬脂酸鈣。硬脂酸鈣優(yōu)選用量為少于約1％重量，且更優(yōu)選用量為少于約0.5％重量?；旌弦话阍谶B續(xù)混合機(jī)(例如，雙螺桿擠出機(jī))中進(jìn)行或在分批混合機(jī)(例如，密煉機(jī))中進(jìn)行，接著為了便于材料處理而進(jìn)行造粒，和連續(xù)地進(jìn)行擠出操作?；旌吓c造粒時(shí)一般的熔融溫度為180-280℃，優(yōu)選為200-250℃。
各層的厚度可在廣范圍內(nèi)變化。例如，在制造小體積(例如250毫升)包裝中使用的包裝材料中，骨架層3的厚度優(yōu)選為約90-150微米，更優(yōu)選為約100-120微米。
骨架層3可以是吹塑薄膜或流延薄膜，制膜時(shí)的一般熔融溫度為180-260℃，優(yōu)選為200-230℃。
根據(jù)本發(fā)明，在外面的第一層2包括聚乙烯樹脂諸如高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線形低密度聚乙烯(LLDPE)、甚低密度聚乙烯(VLDPE)和超低密度聚乙烯(ULDPE)，而更優(yōu)選為低密度聚乙烯(LDPE)。第一層2還可能被用于覆蓋被施加在骨架層3上的印跡。
聚乙烯均聚物第一層2的厚度優(yōu)選為約5-約50微米，更優(yōu)選為約10-約25微米。
根據(jù)本發(fā)明，在外面的第一層2被直接層合到骨架層3，而根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，必須用粘合劑才能將含聚丙烯基聚合物的層層合到含聚乙烯均聚物的層上。
如實(shí)施方案中所示，層合包裝材料還包括被直接層合到骨架層3的另一面上的聚乙烯均聚物第二層4。第二層4優(yōu)選為具有與在第一或外層2相同的化學(xué)性質(zhì)，因此它優(yōu)選為低密度聚乙烯，且其厚度優(yōu)選為約5-約50微米，更優(yōu)選為約10-約25微米。
阻隔層5被施加在第二層4的另一側(cè)面上，并且優(yōu)選為薄鋁箔，其厚度優(yōu)選為約5-約50微米，更優(yōu)選為約5-約10微米。
第三層6被擠塑貼面在阻隔層5的另一側(cè)面上。例如，在牛奶包裝中，第三層優(yōu)選為具有與第一或外層2相同的化學(xué)性質(zhì)，因此它優(yōu)選為低密度聚乙烯。第三層6最好被氧化，以便很好地粘附到阻隔層5。第三層可以包括任何合適的乙烯-酸共聚物，例如，乙烯/丙烯酸或乙烯/甲基丙烯酸。這保證了在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)能很好地粘附到阻隔層。當(dāng)包裝產(chǎn)品諸如果汁、蕃茄產(chǎn)品、酒時(shí)，這具有特別的重要性。
第四層7被擠塑貼面在第三層6的另一側(cè)面上并且優(yōu)選為具有與第一或外層2相同的化學(xué)性質(zhì)，因此它優(yōu)選為聚乙烯。第四層7(完工后包裝的內(nèi)層)優(yōu)選為未被氧化的，以便能將由該包裝材料制造的包裝進(jìn)行熱封合。
第三層6和第四層7的厚度優(yōu)選為優(yōu)選為約5-約50微米，更優(yōu)選為約10-約25微米。
根據(jù)上述優(yōu)選實(shí)施方案的片狀的層合包裝材料1可以使用下列優(yōu)選方法來生產(chǎn)，該方法包括下列步驟擠出含有礦物填料的聚丙烯基聚合物的骨架層3；使用裝有擠塑模頭的慣用層合機(jī)，直接在充填礦物填料的聚丙烯骨架層3上擠出聚乙烯均聚物第一或外層2；使用裝有擠塑模頭的慣用層合機(jī)，擠出聚乙烯第四層并粘附到骨架層3；將聚乙烯第四層粘附到鋁箔層5；使用裝有擠塑模頭的慣用層合機(jī)，形成聚乙烯樹脂或粘合劑樹脂，優(yōu)選為乙烯-酸共聚物的第三層6；以及形成聚乙烯樹脂第四層7。
于是，本發(fā)明，以簡(jiǎn)明的方式，使用現(xiàn)有技術(shù)和在加工過程中未添加步驟的情況下，提供一種生產(chǎn)形式為薄片、帶或片卷狀的層合包裝材料的方法，該層合包裝材料的各層顯示好的粘合強(qiáng)度，當(dāng)將該層合包裝材料成形為包裝時(shí)，它還可通過所謂的熱封合而具有好的粘合強(qiáng)度。
現(xiàn)參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行介紹，但是應(yīng)該指出，在不超出本發(fā)明范圍的前提下，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說作出某些改變是顯而易見的。例如，在本發(fā)明的另一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，層合包裝材料還可只包括骨架層，而聚乙烯均聚物的內(nèi)層與外層直接被貼合到骨架層。
實(shí)施例1在擠塑過程中形成厚度為110微米箔片的含48％重量的聚丙烯樹脂、51％重量的填料組合物、1％重量的相容劑的骨架層。加工溫度為225℃。填料組合物為85％重量的白云石和15％重量的滑石。相容劑為硬脂酸鈣。骨架層在慣用的多輥壓機(jī)(stack press)中被印刷。
將12克/平方米的聚乙烯樹脂層擠出貼合在骨架層的印刷面上。擠出貼合過程是在裝有擠塑模頭的慣用層合機(jī)中進(jìn)行的。模頭出口處的聚乙烯樹脂熔體溫度為325℃。將臭氧以30克/立方米空氣的濃度吹到熔融的聚乙烯樹脂表面上。
通過層合法將6.35微米鋁箔固定到骨架層的未印刷面上，此時(shí)骨架層與阻隔層正從不同方向進(jìn)入到層合工位，并與熔融態(tài)的與骨架層和阻隔層二者均接觸的23克/平方米的擠出聚乙烯樹脂層相并合。此擠出過程是使用裝有擠塑模頭的慣用層合機(jī)中進(jìn)行的。聚乙烯樹脂的熔體溫度在模頭出口處為325℃。將臭氧以30克/立方米空氣的濃度吹到熔融的聚乙烯樹脂表面上。
將16克/平方米聚乙烯樹脂的第一內(nèi)層擠出貼合在6.35微米鋁箔上，而鋁箔已被固定到骨架層。該擠出過程是使用裝有擠塑模頭的慣用層合機(jī)中進(jìn)行的。聚乙烯樹脂的熔體溫度在模頭出口處為321℃。將臭氧以30克/立方米空氣的濃度吹到將與鋁箔相接觸的熔融的聚乙烯樹脂表面上。
在所謂單縫隙共擠出模頭中，將19克/平方米聚乙烯樹脂的第二內(nèi)層與第一內(nèi)層并合在一起，于是此二層同時(shí)被擠出貼合到鋁箔。聚乙烯樹脂的第二內(nèi)層是在275℃被擠出的。按以上方法制造的層合包裝材料，在其各層間具有不小于240牛頓/米的粘附力。
權(quán)利要求
1.一種其形式為薄片、帶或片卷狀的層合包裝材料，由該材料通過折疊成型和封合、熱成型或材料成型的其他機(jī)械加工方法，生產(chǎn)出形狀穩(wěn)定而不滲透流體的包裝；所說的材料至少包括第一層(3)和第二層(4)；所說的第一層(3)包括選自丙烯基樹脂的第一種熱塑性材料；和所說的第二層(4)包括選自聚乙烯樹脂的第二種熱塑性材料；其特征在于所說的第一層(3)和所說的第二層(4)相互被直接層合，所說的第一層(3)包含5％-85％重量的無機(jī)礦物填料。
2.權(quán)利要求1的層合包裝材料，其特征在于所說的第一層(3)包含50％-85％重量的無機(jī)礦物填料。
3.權(quán)利要求1或2的層合包裝材料，其特征在于所說的無機(jī)礦物填料包括至少一種選自由白云石、白堊、滑石、云母、碳酸鈣組成的組中的物質(zhì)。
4.權(quán)利要求3的層合包裝材料，其特征在于所說的無機(jī)礦物填料包括白云石和滑石的混合物。
5.權(quán)利要求4的層合包裝材料，其特征在于在無機(jī)礦物填料的總量中白云石占75％-90％重量；而滑石占10％-25％重量。
6.權(quán)利要求1-5的層合包裝材料，其特征在于所說的第一層還包含少于1％重量的相容劑。
7.權(quán)利要求6的層合包裝材料，其特征在于所說的第二種熱塑性材料是低密度聚乙烯。
8.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的層合包裝材料，其特征在于所說的第一種熱塑性材料是聚丙烯樹脂。
9.權(quán)利要求1-7的層合包裝材料，其特征在于所說的第一種熱塑性材料是丙烯與乙烯的共聚物。
10.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的層合包裝材料，其特征在于所說的第一層(3)具有厚度為90-150微米。
11.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的層合包裝材料，其特征在于所說的第二層(4)具有厚度為10-25微米。
12.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的層合包裝材料，其特征在于它還包括阻隔層(5)。
13.權(quán)利要求12的層合包裝材料，其特征在于所說的阻隔層(5)是鋁箔。
14.權(quán)利要求12或13的層合包裝材料，其特征在于所說的阻隔層(5)具有厚度為5-10微米。
15.權(quán)利要求11-14的層合包裝材料，其特征在于它還包括第三層(6)。
16.權(quán)利要求15的層合包裝材料，其特征在于所說的第三層(6)包含聚乙烯均聚物。
17.權(quán)利要求15或16的層合包裝材料，其特征在于它還包括第四層(7)。
18.權(quán)利要求17的層合包裝材料，其特征在于所說的第四層(7)包含選自由聚乙烯樹脂和粘合劑聚合物的一種材料。
19.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的層合包裝材料，其特征在于它還包括直接被層合到所說的第一層(3)的外層(2)，且外層(2)包括聚乙烯均聚物。
20.一種形式為薄片、帶或片卷狀的層合包裝材料，且通過折疊成型和封合，熱成型或材料成型的其他機(jī)械加工方法，由其生產(chǎn)出形狀穩(wěn)定而不滲透流體的包裝的制造方法；所說的方法包括以下步驟-形成選自丙烯基聚合物的第一種熱塑性材料的第一層；-形成選自乙烯均聚物的第二種熱塑性材料的第二層；其特征在于所說的第一層和所說的第二層相互被直接層合；和所說的第一層包含5％-85％重量的無機(jī)礦物填料。
21.權(quán)利要求18的層合材料，其中所說的粘合劑聚合物是乙烯-酸共聚物。
全文摘要
一種其形式為薄片、帶或片卷狀的層合包裝材料,由該材料通過折疊成型和封合、熱成型或其他機(jī)械的材料成型方法生產(chǎn)出形狀穩(wěn)定而不滲透流體的包裝。所說的材料具有第一擠出層和第二擠出層;第一層包括選自丙烯基樹脂的第一種熱塑性材料,且優(yōu)選是丙烯均聚物或是由丙烯和乙烯得到的共聚物,第一層包含5%－85%重量的無機(jī)礦物填料,優(yōu)選為白云石和滑石。第二層包括選自乙烯基聚合物的第二種熱塑性材料,且優(yōu)選是低密度聚乙烯樹脂(LDPE)。根據(jù)本發(fā)明,第一層與第二層相互直接層合而在它們之間無須粘合劑。
文檔編號(hào)B32B27/20GK1377312SQ00813832
公開日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2000年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月4日
發(fā)明者L·貝里霍茨 申請(qǐng)人:利樂拉瓦爾集團(tuán)及財(cái)務(wù)有限公司