[发明专利]基于聚烯烃的可剥离密封

说明书

技术领域

本发明涉及基于聚烯烃的热可密封和可剥离的密封。本发明还涉及反射层明显(tamper evident)的可剥离密封。本发明还涉及制造和使用该热可密封、可剥离密封的方法。

背景技术

将热可密封和可剥离膜(此处也称作“可剥离密封”)大规模用于临时密闭容器，该密闭容器包括，例如食品或医疗设备。在使用过程中，消费者通过分开可剥离膜的热密封层来打开包装。为了获得消费者的接受，需要几个与热可密封和可剥离膜相关的特性。例如，膜应该为容器或包提供防漏密闭。为了密封包，通常使用热密封。制造了多种用于形成包的装置，同时在包内装入所需的内容物。这些装置通常称作垂直形成-填充-和-密封(form-fill-and-seal)以及水平形成-填充-和-密封机器。也可以使用其它类型的成形机，如可使用预制包(as maypre-made bag)。

这些机器通常具有成形轴环(forming collar)或棒，其用于将扁平的膜片做成管状的包。将热金属密封颌(jaw)从开口位置移到密封位置，使其接触膜以密封成包的形状。在密封过程中，使膜的外层直接与密封颌的热金属表面接触。这样通过膜的外层传递热量来熔融和熔化(melt and fuse)内部的密封胶层而形成密封。一般外层比内部的密封胶层具有更高的熔解温度。这样在内部的密封胶层熔融形成密封时，膜的外层不会熔融，且不会粘在密封颌上。在密封颌重新打开后，将膜冷却至室温。

在内部的密封胶层冷却至室温前，其应能够保持密封的完整性。粘合剂或密封胶层在仍是温或熔融状态时抵抗密封蠕变的能力一般被称作“热粘性”。为了形成良好的密封，可密封和可剥离膜的热粘性应该适当。

除了适当的热粘性之外，还需要具有利于保证较快的包装线速度的低的热密封初始温度，和能够适应工艺条件如压力和温度变化的宽的密封窗口(broad sealing window)。宽的密封窗口也能保证热敏产品的高速包装，以及为包装或填充速度的变化提供一定的容纳能力。

除了可密封和可剥离膜的“可密封的”特性，其还应具有所需的“可剥离的”特性，其在包装或包上提供可容易打开的密封。可剥离性一般指在打开包装过程中，将两种材料或基材分开而不破坏两者中的任一个的完整性的能力。将密封拉开的所需的力被称作“密封强度”或“热密封强度”，其可根据ASTM F88-94测定。所需的密封强度根据特定的终端用户应用而改变。对于柔性包装应用，如谷类生产线、方便食品包装、脆点心管(cracker tube)和蛋糕配料生产线，所需的密封强度通常在1-9磅/英寸之间。例如，对于容易打开的谷类箱生产线，一般指定在2-3磅/英寸之间的密封强度，尽管指定的指标根据单个的生产要求而变化。除了柔性包装应用，在硬包装应用中也可以使用可密封和可剥离的膜，如方便物件(例如，方便食品如布丁)的盖子和医疗设备。典型的硬包装具有1-5磅/英寸的密封强度。密封层可以在盖子上或在容器上或在两者上。

热可密封和可剥离膜的其它所需特性包括低的摩擦系数和好的耐滥用性(abuse resistance)。低的摩擦系数保证密封胶层可在制作和包装装置上顺利和有效地加工，并且其对于垂直形成-填充-和-密封包装尤其重要。例如在谷类箱生产线上需要好的耐滥用性和韧性来耐不规则形状的硬谷类导致的撕裂和刺破。其它的特性包括味觉和气味性能和阻隔性或传输性。

有些可剥离的密封是可重新密封的，意思是指一旦包装的密封被打开后，可以重新密封。在一些应用中，能够识别包装的密封何时被打开是重要的，例如当包装成为损害的目标时，其可表明这一点。

热可密封和可剥离膜一般由一种或多种聚合物树脂制成。所得热可密封和可剥离膜的特性主要取决于用于形成该膜的树脂类型。例如，乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)和乙烯-丙烯酸甲酯(EMA)共聚物提供了优异的热密封性能。然而，通常无法在不毁坏膜的情况下将这些共聚物生产的密封打开。为了缓和该问题，使聚丁烯与EVA聚合物混合来生产热可密封和可剥离膜。虽然膜的剥离性得到改善，但是这种热可密封和可剥离膜由于存在EVA而有一些令人不愉快的气味。除了使用聚丁烯之外，可使用一些离子交联聚合物(如SURLYN)与EVA混合来生产热可密封和可剥离膜。虽然膜是可剥离的，其在膜分离时会导致拉丝性或“天使头发”(“angel hair”)。而且，离子交联聚合物一般较贵，且也可能具有一些气味。