專利名稱：可流動物質的包裝的制作方法
技術領域：
本發明涉及將易變形薄膜的相對表面密封在一起的工藝，可用來密封例如裝有可流動物質的袋或小包裝。
易變形薄膜結構可形成各種類型的包裝，通過成形-填充-密封工藝作成。這樣的工藝包括不同的步驟，能夠以一種合算的方式作成密封包裝。可以用三個連續地步驟描述傳統工藝，首先由薄膜結構成形，然后填充，最后密封。過去的改進主要著眼于提高已有工藝的速度。
從1995年1月5日公開的WO9500587專利中可得知一種具有最佳密封速度的方法。這種改進不是通過改變工藝得到，而是通過改變密封材料，采用金屬茂催化的聚烯烴作密封層。這種類型材料的好處在于它的低熔點。當采用熱密封方法時，有一個溫度范圍，超過它將燒壞密封而低于它密封將不足夠強。由于這個原因，采用金屬茂催化的聚烯烴作為密封層允許一個增大了的密封范圍，這是由于金屬茂催化的聚烯烴與傳統的聚烯烴相比在較低溫度熔化，稱作熱縫合密封初始溫度范圍的底限被降低。例如，用于制造袋的已知的包裝設備(如成形，填充和密封機)的線速度受到用于設備上的傳統的聚烯烴薄膜的密封性質限制。傳統薄膜具有高的熱縫合密封初始溫度和窄的密封范圍。因而，限制了制造袋的成形，填充和密封機的速度。如果能使得強的密封的熱密封溫度范圍變寬，成形，填充和密封機的速度可以提高并且袋的生產率可以增加。由WO9500587公開的這種改進是定量的，因為它把允許增加的工藝速度應用于已知的工藝，例如在US-A-4521437中描述的工藝。
本發明涉及將易變形薄膜的相對表面密封在一起的工藝，易變形薄膜在密封區包括一密封層，密封層包含一種金屬茂催化的樹脂。
這種改進應用于公知的密封工藝，如在1985年6月4日授權的專利US-A-4521437中描述的工藝，它可以在所謂的豎式成形和填充機上完成。用這種機器，一種合成的熱塑性薄膜的平的卷材從一卷上展開并在管成形區域形成一連續的管，通過將薄膜上的縱邊密封在一起來形成所謂飛邊密封(70)的搭接密封。豎直向下拉這樣形成的管到填充站。然后沿管的橫截面折疊管，截面的位置是在填充站下面的密封裝置上。通過密封裝置在管的折疊部分作一個橫向的熱密封(71)，這樣橫跨管作一個不漏氣的密封。密封裝置通常包括一對夾爪。在橫向密封以后，裝入一定量的要包裝的物質，例如可流動物質(80)在填充站進入管，且從前面所說的橫向密封向上填充這個管。然后這個管在管中物質重量的作用下下降一預定的距離。密封裝置的夾爪再靠近，然后在第二橫截面將管折疊，第二橫截面在管中高于空氣和物質的接合面。密封裝置在所說的第二橫向截面(90)橫向地密封和分離管。管的物質填充部分現在是一種枕形袋的形式。這樣密封裝置密封了填充袋(91)的頂部，密封下一個成形袋(92)的底部并且分離填充袋和下一個成形袋，所有這些在一個工序中完成。
在US4521437中描述的已知工藝的目的在于避免密封區的污染。
在密封之前和／或在密封過程中當保存物質進入密封區時發生污染。當包裝袋尺寸減小時，污染尤其變得頻繁，因為保存產品的水平線與密封區非常接近。所以，由于飛濺或起泡(對于液體產品)，或由于搖動和震動(對于粉末產品)，產品有機會進入密封區。在一些情況下，尤其是包含高度表面活化劑的液體或粉末的情況，將導致產品泄漏。對于粉末，粉末中的細顆粒能阻止密封物質在密封區內流動接觸密封表面。對于液體，尤其是如果粘性較大或包含有表面活化劑，液體在密封工藝中擠出是困難的，因為它能弄濕密封區。所有這些情況能導致低的密封強度或在極端的情況下，根本沒有密封。
因此，必須避免污染。為了防止污染，減少供給的包裝物質的量，以便空氣和物質的接合面下降到一個污染不會發生的水平面，然后如在US-A-4521437專利中描述的在空氣和物質的接合面之上密封。因而能以一種較快的和可靠的方式進行密封，使密封區不污染。不利之處在于包裝袋的容積不能用到最大，所以浪費了部分包裝材料。
本發明的目的在于穿過部分或完全的污染區密封，來代替避免污染的密封。這個目的為穿過可流動物質密封提供了可能性，以便包裝工藝以一種更加有效的方式重新設計。
本發明還完成了一個包括包含可流動物質的容器的包裝，這個容器由易變形的薄膜制成，薄膜至少包含一層金屬茂催化的樹脂。
本發明以一種方式提供了一種解決上述問題的令人滿意的包裝和工藝。
本發明的工藝特征在于密封區域在密封步驟前和／或之中至少部分地充有可流動物質，以便提供一種密封。
本發明的另一方面是提供一種包裝，其特征在于包裝內不包含氣相。
下面參照附圖通過例子描述本發明，其中
圖1是根據本發明的袋的前視圖。
圖2簡要描述傳統的用于袋的易變形薄膜的橫向結構。
圖3簡要描述本發明的用于袋的易變形薄膜的橫向結構。
圖4是根據本發明的小包裝的前視圖。
圖5簡要描述傳統的用于小包裝的易變形薄膜的橫向結構。
圖6簡要描述本發明的用于小包裝的易變形薄膜的橫向結構。
圖7是填充前的包裝的前視圖。
圖8是密封前的填充完的包裝的前視圖。
圖9是兩個包裝的前視圖，一個處于填充前，另一個處于切斷前。
本發明的用于將易變形薄膜的相對表面密封在一起的工藝具有一密封步驟，其特征在于密封區域在密封步驟前或之中至少部分地充有可流動物質，以便提供密封。易變形薄膜在密封區包括一密封層，此密封層包含金屬茂催化的樹脂。
作為一個必要技術特征，易變形薄膜包括至少一個密封層，密封層包含金屬茂催化的樹脂。在這里“金屬茂催化的樹脂”應該理解為該領域內公知的金屬茂催化的樹脂的所有不同類型，包括金屬茂催化的聚烯烴共聚物，該共聚物具有烯的單體如乙烯，丙烯，丁烯和類似物是適合的。在這里最好的是金屬茂催化的聚乙烯。這樣的聚乙烯對于本領域的技術人員是公知的，如XU59900．02或XU59900．17，可以從Dow公司買到。這種密封層對本發明是需要的，因為需要金屬茂基樹脂來克服污染。金屬茂作的樹脂能用作整體膜或用作密封層來提供本發明的優點。當金屬茂作的樹脂用作密封層時，可以在這層的上面疊加任何其它的層。
易變形薄膜可以是混合或／和分層或／和共擠壓或／和單層薄膜。在這里分層薄膜最好包括聚對苯二甲酸乙二醇酯層，另一層包括線性低密度聚乙烯，低密度聚乙烯或線性低密度聚乙烯或它們的混合物，具有70-170微米之間的厚度并且至少一個包含金屬茂催化的聚乙烯的密封層和具有20-100微米之間的厚度。另一較好的薄膜是共擠壓薄膜包括20微米厚的低密度聚乙烯層，另一40微米厚的線性低密度聚乙烯或聚丙烯共聚物層和一20微米厚的金屬茂催化的聚乙烯層。較好的是，所用的易變形薄膜具有大于10微米的厚度。并且，包含金屬茂作的樹脂的共擠壓薄膜的性質可用于包裝，它便于再循環并且生產成本低于例如分層薄膜如聚氯乙烯分層薄膜。
術語“可流動的物質”不包括氣體物質，但包括那些在重力作用下可流動的物質或可以泵送的物質。這樣的物質包括液體，漿糊，凝膠，乳膠或粉末。本發明對于包含表面活性劑的可流動物質尤其有用，因為它們弄濕密封區，當污染了密封區時在已有密封工藝中將導致高的失敗率。失敗的例子是產品在作業線上或在包裝完成后的一段時間后泄漏。本發明對粘性流動物質也尤其有用，例如對于粘度大于100厘泊的可流動物質，因為在密封工藝過程中將它從密封區擠出通常是困難的。
在密封步驟之前和之中至少部分地充有流動物質的密封區，至少部分地由流動物質污染。可能以各種方式污染密封區。例如，由于增加包裝工藝的線速度，包裝中的可流動物質由于飛濺或起泡進入密封區發生污染。在這種情況下，克服污染會影響線速度增加的可能性。當在傳統工藝中包裝的尺寸降低時，空氣／可流動物質接觸面比傳統密封工藝更接近密封區，因此也可能發生污染。例如當空氣／可流動物質接觸面超出密封區時，此時在密封區兩相對表面之間的體積在密封步驟前和之中基本被可流動物填充，因此會發生完全污染。在這種情況下，對于給定量的可流動物質，克服污染對于降低包裝尺寸的可能性有影響。尤其，當空氣／流動物質接觸面超出密封區且克服了污染時，包裝將不包含氣相，即可流動物質完全充滿包裝的體積，以便形成唯一的相。可流動物質相可以包含氣相，如粉末的情況，但氣體位于可流動的物質相之中，并且不形成獨立的分離相。實際上，本發明的一個目的是對于給定的產品的體積或重量提供一減小尺寸的包裝。此外，本發明的一個目的是為密封提供一個生態學的工藝，所用的包裝材料可以再循環且產生的包裝使用了其最大容積，所以所用包裝材料的量是最小的。
密封裝置的密封步驟對本領域的技術人員是已知的。在密封過程中最好包括供給不間斷的加熱元件與薄膜接觸的步驟，并且在密封后移開元件。這可以通過包括夾爪的熱阻密封元件提供。操作中，密封夾爪靠近。這樣密封層熔解以便密封。其它較好的密封裝置包括旋轉的加熱輪。通常，在污染的密封區部分，兩密封表面會形成一種物質阻礙。采用金屬茂催化樹脂作為密封層允許密封膠圍繞和／或通過污染在密封區內流動。這提供了通過污染密封的能力。可以使用不同的密封類型。包括飛邊密封和重疊密封。對于重疊密封，最好密封膠層在薄膜的外面以便提供密封層／密封層密封。采用金屬茂作的樹脂作為密封層在密封步驟中允許高的超密封程度而沒有生產時間的浪費。“超密封”意思是短時間內的密封形式，因為與傳統的密封膠相比，熔化這些材料要求少的熱量。這使得密封層能夠有更多的機會接觸從而密封得更好。在本發明的一個優選實施例中，所用的薄膜是共擠壓薄膜，在薄膜內側的密封初始溫度和超過30攝氏度的薄膜熔化點之間存在不同。較佳地，這種薄膜包含一聚烯烴外層，熔點在110-160攝氏度之間，連同一金屬茂作的樹脂密封層，熔點在70-90攝氏度之間，并且這些材料能夠共擠壓在一起形成共擠壓結構。這種共擠壓結構能夠在熱阻密封設備上很容易地加工，不需要昂貴的分層步驟，因為可以在不熔化整個薄膜的情況下密封薄膜。金屬茂作的樹脂的密封初始溫度比任何一種傳統材料充分低，而軟化塑料的高密封溫度能與傳統材料保持一樣。實際上，本發明的一個目的是提供一種低成本的填充包裝的生產工藝。
本發明的密封工藝可以用于各種包裝類型包括四角形紙袋，袋，小包裝，清洗包，四角包，酸奶袋，在容器開口上薄膜密封(例如牛奶)。用這種工藝的好處在于薄膜包裝尺寸可以降低，因為空氣／可流動物質接觸面可以接近密封區，甚至可流動物質可以進入密封區污染它而不會泄漏。避免了在傳統工藝中的低密封強度或根本不密封。克服污染可導致更快的生產速度并減小包裝。因為由于增加的震動，搖動，飛濺或起泡產生的污染可以通過本發明的工藝克服，所以速度比傳統工藝增加。實際上，本發明的一個目的是抵償污染，保持或提高傳統工藝的密封速度。
圖1表示的是本發明的一個最佳實施例。用本發明的工藝密封的袋(10)的前視圖。袋可用來包裝標準重量負載的液體制劑。這種袋尤其用來包裝可流動的物質。傳統地用于袋的薄膜結構(20)如圖2所示。它由12微米標準的聚對苯二甲酸乙二醇酯層(21)和180微米低密度聚乙烯／線性低密度聚乙烯層(22)分層構成。聚乙烯提供密封和強度特性而聚對苯二甲酸乙二醇酯提供阻香味的屏障，剛性，光澤連同多層印刷的墨水的保護。不同結構可以用于本發明的工藝。它們都至少包括一層金屬茂基材料，一些較佳的實施例包括兩層。一些可能的例子在圖3中表示。這些實施例都包括一層與用于傳統薄膜類似的聚對苯二甲酸乙二醇酯層。金屬茂基樹脂的兩種品級沒有限制。XU59900．17提供極好的穿刺(puncture)性能和好的密封性能，而XU59900．02則提供極好的密封性能。第一較佳實施例包括20微米的XU59900．17(30)和160微米的低密度聚乙烯／線性低密度聚乙烯(220)的共擠壓薄膜，它與聚對苯二甲酸乙二醇酯層(21)分層。第二較佳實施例包括90微米的XU59900．17(31)和90微米的低密度聚乙烯／線性低密度聚乙烯(221)的共擠壓薄膜，它與聚對苯二甲酸乙二醇酯層(21)分層。第三較佳實施例包括20微米的XU59900．17(32)，20微米的XU59900．02(33)和160微米的低密度聚乙烯／線性低密度聚乙烯(222)的共擠壓薄膜，該薄膜在一標準3層共擠壓吹塑薄膜作業線(blown filmline)上被吹塑(blown)形成，它與聚對苯二甲酸乙二醇酯層(21)分層。第四較佳實施例包括80微米的XU59900．17(34)，20微米的XU59900．02(33)和80微米的低密度聚乙烯／線性低密度聚乙烯(223)的共擠壓薄膜，該薄膜在標準3層共擠壓吹塑薄膜作業線上被吹塑形成，它與聚對苯二甲酸乙二醇酯層(21)分層。
這種袋用熱阻單元以不同的溫度和密封時間密封。密封夾爪外形是2×2毫米寬的密封夾爪。被檢測過的薄膜在攝氏235度的密封溫度以上燃燒。
用傳統的密封工藝和傳統的密封材料，填充可流動物質的袋只有對溫度超過165度和0．8秒的密封時間具有有效密封。當在本發明的工藝中采用金屬茂作的樹脂作為密封層，袋可以填充更多的可流動物質，這表示有完全污染的密封區，而在保持同樣溫度時，速度提高到最高達0．55秒的密封時間。
這種不僅在填充水平線上而且在密封時間上的改進是由于金屬茂基的樹脂能穿過可流動物質密封。而且，在這種情況下密封溫度范圍提高了45％。所有密封用線上壓力檢測機檢測和用MultivacA300／60真空機在外部壓力50毫巴下60秒的時間內進行真空檢測。所有袋從1米和1．5米落到袋基面上檢測。在描述的條件下沒有失敗。
圖4表示本發明的另一實施例。它是能用本發明工藝密封的小包裝袋(40)的前視圖。小包裝可用來包裝標準濃縮的輕負載液體制劑。傳統的用于這種小包裝的薄膜結構如圖5所示。它由12微米的標準聚對苯二甲酸乙二醇酯層(21)與80微米的線性低密度聚乙烯／介質密度聚乙烯／線性低密度聚乙烯(41)分層構成。聚乙烯提供密封和強度特性而聚對苯二甲酸乙二醇酯提供阻香味的屏障，剛性，光澤連同多層印刷的墨水的保護。不同結構可以用于本發明的工藝。所有它們至少包括一層金屬茂基材料。一些可能的例子在圖6中表示。這些實施例不需要包括與用于傳統薄膜類似的聚對苯二甲酸乙二醇酯。金屬茂基樹脂的兩種品級沒有限制XU59900．17和XU59900．02。第一優選的實施例包括20微米的XU59900．02(50)，20微米的低密度聚乙烯(42)和40微米的線性低密度聚乙烯-2740(43)的共擠壓薄膜(60)，該薄膜在標準3層共擠壓吹塑薄膜作業線上被吹塑形成。第二優選的實施例包括20微米的XU59900．17(51)，20微米低密度聚乙烯(42)和40微米的線性低密度聚乙烯-2740(43)的共擠壓薄膜(61)，該薄膜在標準3層共擠壓吹塑薄膜作業線上被吹塑形成。新薄膜可以用同樣的傳統機器加工。
用傳統的熱阻密封工藝(密封時間0．8秒，每分鐘50次)和傳統的密封材料，小包裝填充可流動的物質但要在頂部有相當多的氣相，否則產品會進入密封區，通常引起失敗。
當采用本發明工藝中的例如圖6的結構時，克服了污染并且在相同條件下(密封時間0．8秒，每分鐘50次)小包裝填充更多的可流動物質，有密封區的完全污染。
在填充量上的改進是由于金屬茂基樹脂能夠穿過流動物質密封。所有密封在50度時把8公斤重的物質放在小包裝上2個小時進行壓力檢驗。在描述的條件下沒有失敗。
圖7表示具有橫向(71)和縱向(70)密封的包裝的一個實施例。這種包裝可以填充可流動物質(80)(圖8)。如果使用本發明的工藝，填充量可使密封區(90)在密封步驟之前和／或之中部分或完全地受到污染(圖9)。應該注意在圖8和圖9中表示的可流動液體的填充量沒有限制。實際上，污染取決于填充量也取決于其它因素如加工速度。
權利要求
權利要求書
1．用于將易變形薄膜的相對表面密封在一起的工藝，易變形薄膜在密封區(90)包括一密封層，此密封層包括一種金屬茂催化的樹脂(30，31，32，33，34，50，51)，密封步驟的特征在于密封區(90)在密封步驟之前和／或之中至少部分地充有可流動物質(80)，從而提供密封。
2．如權利要求1所述的工藝，其特征在于密封區內相對表面之間包含的體積必須在密封步驟之前和／或之中填充可流動的物質。
3．如權利要求1所述的工藝，其特征在于密封步驟包括在密封過程中使不間斷的加熱元件與薄膜接觸和在密封后移開此元件的步驟。
4．如權利要求1所述的工藝，其特征在于可流動物質包含大約5％到約50％的表面活性劑，最好是大約10％到約30％。
5．如權利要求1所述的工藝，其特征在于可流動物質具有至少大約100厘泊的粘性。
6．如權利要求1所述的工藝，其特征在于這個工藝用于包裝和密封一個包含可流動物質的容器，且包括下列步驟由易變形薄膜部分成形此容器，用可流動物質填充此容器和在密封區密封此容器。
7．如權利要求1所述的工藝，其特征在于易變形薄膜具有至少大約10微米的厚度。
8．一個內部容有可流動物質的容器的包裝，容器由易變形薄膜制成，薄膜至少包括一層金屬茂催化的樹脂，其特征在于包裝不包含氣相。
9．一種如權利要求8所述的內部容有可流動物質的包裝，其特征在于可流動物質包含大約5％到50％的表面活性劑，最好是約10％到約30％。
10．一種如權利要求8所述的內部容有可流動物質的包裝，其特征在于可流動物質具有至少大約100厘泊的粘性。
11．一種如權利要求8所述的由易變形薄膜制成的包裝，其特征在于易變形薄膜具有至少大約10微米的厚度。
12．一種如權利要求8所述的內部容有可流動物質的包裝，其特征在于可流動物質是液體。
全文摘要
本發明涉及一種將易變形薄膜的相對表面密封在一起的工藝,易變形薄膜在密封區(90)內包括一密封層,密封層包括一種金屬茂催化的樹脂,密封步驟的特征在于密封區(90)在密封步驟之前和/或之中至少部分地充有可流動物質(80),從而提供密封。
文檔編號B65B51/10GK1204606SQ98103269
公開日1999年1月13日 申請日期1998年7月8日 優先權日1998年7月8日
發明者N·J·羅格爾斯, J·F·德夫蘭德爾 申請人:普羅格特-甘布爾公司