[发明专利]制备可剥离密封层的方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及制备可剥离密封层的方法、制备多层膜的方法以及由其制备的可剥离密封层和多层膜。这类可剥离密封层可提供热可密封和可剥离密封件以及防开启可剥离密封件。

背景技术

热可密封和可剥离膜(在本文中也称为“可剥离密封件”)大规模用于临时封闭容器，包括例如食品或医疗器件。在使用期间，使用者撕掉可剥离膜。为了增加使用者接受性，需要许多与热可密封和可剥离膜相关联的特征。举例来说，膜应提供容器或袋子的防漏密封。为了将袋子密封，通常使用热封。出于在形成袋子的同时用所需内含物填充袋子的目的，已经构筑多种装置。这些装置通常称为垂直形成、填充和密封以及水平形成、填充和密封机器。

这些机器通常具有成形管或柱，其使扁平的薄膜片成形为袋子的管状形状。热金属密封夹从打开位置移动到闭合位置，与薄膜接触以将其密封成袋子形状。在密封过程期间，膜的外层与密封夹的热金属表面直接接触。因此，热通过膜的外层转移以使内密封剂层熔融和融合，以便形成密封。通常，外层的熔融温度高于内密封剂层。因此，在内密封剂层熔融以形成密封时，膜的外层并不熔融并且不会卡住密封夹。在密封夹再次打开后，将膜冷却到室温。

在内密封剂层冷却到室温之前，其应能够保持其密封完整性。粘合剂或密封剂层在其仍处于温热或熔融状态时抵抗密封徐变的能力通常称为“热粘性”。为了形成良好密封，可密封和可剥离膜的热粘性应足够大。

除充分的热粘性以外，还需要具有低热封起始温度，其有助于确保快速包装线速度和可容纳加工条件(如压力和温度)可变性的宽密封窗。宽密封窗还可以实现热敏性产物的高速包装，以及提供对包装或填充速度变化的宽容度。

除可密封和可剥离膜的“可密封”特征以外，其还应具有提供包装或袋子上可易于打开的密封所需的理想的“可剥离”特征。可剥离性通常是指在打开包装的过程中分离两个材料或衬底而不损坏两个中的任一个的完整性的能力。拉动密封件使其分开所需的力称为“密封强度”或“热封强度”，其可根据ASTM F88-94测量。所需密封强度根据特定最终用户应用而变化。对于柔性包装应用，如谷物衬里、零食包装袋、饼干筒以及蛋糕混合衬里，所需密封强度通常在每英寸约1-4磅范围内。举例来说，对于易开型谷物盒衬里，通常指定密封强度在每英寸约1-3磅范围内，但特定目标根据个别制造商需求而变化。除柔性包装应用以外，可密封和可剥离膜也可以用于刚性包装应用，如便利品(例如零食，如布丁)和医疗器件的盖子。典型刚性包装具有每英寸约1-5磅的密封强度。密封层可在盖子或容器或这两个上。

热可密封和可剥离膜的其它所需特征包括低摩擦系数和良好的耐磨性。低摩擦系数确保可以在制造和包装设备上光滑和有效地加工密封剂层，并且对于垂直形成、填充和密封包装来说尤其重要。在例如谷物盒衬里中需要良好的耐磨性和韧性以耐受来自不规则形状、刚性谷物的撕裂和穿刺。其它特征包括味道和气味性能以及障壁或透射特性。

在一些应用中，重要的是能够发现包装袋在何时是未密封的，因为例如其可指示包装袋在何时已受到损坏。

热可密封和可剥离膜通常由一种或多种聚合树脂制成。所得热可密封和可剥离膜的特征主要取决于用于形成薄膜的树脂类型。举例来说，乙烯乙酸乙烯酯(EVA)和乙烯丙烯酸甲酯(EMA)共聚物提供极佳的热封特性。然而，用这些共聚物制造的密封件使得通常无法在不损坏膜的情况下实现分离。为了缓解这一问题，将聚丁烯与EVA聚合物混合以制造热可密封和可剥离膜。尽管膜的可剥离性得到改良，但热可密封和可剥离膜由于存在EVA而具有某种不合意的气味。除使用聚丁烯以外，将一些离子聚合物(如)与EVA混合以制造热可密封和可剥离膜。尽管膜是可剥离的，其在膜分离时引起拉丝或“起毛(angel hair)”。此外，离子聚合物通常较昂贵并且也可能具有某种气味。

此外，典型EVA-聚丁烯类可剥离密封系统的密封强度“随时间而增强”。在密封形成之后，密封强度随时间流逝而增加。这被视为这些系统的缺点，因为在包装袋形成时固定的密封件在送达使用者之前强度增加，使得使用者更难以打开包装袋。

美国专利案第6,590,034号描述由形成连续相和不连续相的两种不可混溶的聚合物的混合物制成的可剥离密封件，其中两种聚合物的剪切粘度差的绝对值小于100％。尽管涵盖许多有潜力的材料，但这一参考文献关注使用均聚物聚丙烯作为不连续相。