專利名稱：包裝膜中可剝離的復(fù)合熱塑性密封劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包裝系統(tǒng)，其包括可剝離的密封，且特別地，本發(fā)明涉及用于形成該可剝離的密封的組合物和方法。
背景技術(shù)：
包裝是銷售和推銷大多數(shù)產(chǎn)品時重要的特征。食物，特別地，具有相當嚴格的包裝要求以保存新鮮度和提高儲存壽命。一些醫(yī)療設(shè)備也存在嚴格的包裝要求以保存該設(shè)備的無菌性。這些應(yīng)用中，包裝典型地為真空包裝或充氣的且隨后氣密地密封。雖然產(chǎn)品的有效包裝是強制性的，但是產(chǎn)品包裝的各種美觀性也是重要的。例如，產(chǎn)品的外觀在引起消費者關(guān)注中是重要的。另外，許多應(yīng)用中且，特別地，對于食物，包裝的可再用性和容易打開也是重要的考慮。一些應(yīng)用中，容易打開包裝的能力將取決于該密封的機械性能。一種特別重要的包裝結(jié)構(gòu)采用了可剝離的密封。在至少一種現(xiàn)有技術(shù)包裝系統(tǒng)中，通過將可熱密封的聚合物材料涂覆到金屬箔上形成可剝離的密封。由于結(jié)合了這種密封的包裝經(jīng)常不可滲透空氣和污染物，可剝離的密封也不許是不能滲透這些材料。將具有可剝離密封的包裝打開時，可以將密封層從基底中剝開。期望采用低的和相對恒定的剝離力可以實現(xiàn)這種剝離。該可剝離密封的彈性使得該包裝的彎曲和正常處理中不會發(fā)生密封的失效。一些現(xiàn)有技術(shù)包裝中，可剝離的密封由多層片材構(gòu)成。具有該密封的包裝系統(tǒng)的實例包括盤型食物包裝、瓶或氣泡包裝等。雖然一些現(xiàn)有技術(shù)可剝離的密封包裝表現(xiàn)相當好，但是難以構(gòu)成始終如一地形成防止?jié)B漏的氣密性密封同時最終使用者容易打開的包裝系統(tǒng)。另外，這種現(xiàn)有技術(shù)可剝離的包裝系統(tǒng)趨于在較窄的范圍內(nèi)、且特別是窄的溫度范圍內(nèi)操作。窄的密封溫度范圍趨于產(chǎn)生包裝缺陷。例如，在可使用的溫度范圍的底端，可能形成泄漏的密封(并非氣密性密封)。在可使用的溫度范圍的高端，形成打開時撕裂的不可剝離的密封。由此，存在對于改進的可剝離的包裝系統(tǒng)的需求，其防止?jié)B漏、提供氣密性密封，和容易打開。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過在至少一種實施方式中提供可剝離的密封結(jié)構(gòu)，解決了一種或多種現(xiàn)有技術(shù)的問題。該實施方式的可剝離的密封結(jié)構(gòu)有益地包括，在可剝離的密封溫度范圍內(nèi)的全部溫度下與密封基底接觸時可形成到可剝離密封中的密封表面。另外，該實施方式的可剝離的密封結(jié)構(gòu)包括熱塑性聚合物，和分散于至少一部分該熱塑性聚合物之內(nèi)的添加劑。本發(fā)明的另一實施方式中，可剝離的密封結(jié)構(gòu)用于在容器開口處形成可剝離的密封。該實施方式的可剝離的密封結(jié)構(gòu)包括密封層和一個或多個任選的附加的層。有益地，該密封層包括分散于熱塑性聚合物之內(nèi)的功能化有機粘土。發(fā)現(xiàn)，將功能化有機粘度結(jié)合到通常使用的可熱密封的熱塑性聚合物之內(nèi)，提供了寬范圍的熱密封條件下一致的剝離強度。另外，可商購獲得的有機粘土聚合物濃縮物與寬范圍的聚烯烴密封劑樹脂的共混有益地顯示了與有機粘土的百分比加載量成反比的剝離強度。雖然采用該密封層的密封界面以一致的方式剝離，但是即使在各種袋/囊包裝類型中密封試樣包括皺紋、褶皺和結(jié)點板構(gòu)型時也不會損害密封的氣密性完整性。本發(fā)明的另一實施方式中，提供了結(jié)合了本發(fā)明的可剝離的密封結(jié)構(gòu)的包裝系統(tǒng)。本發(fā)明的包裝系統(tǒng)包括容器部分和連接于該容器部分的可剝離的密封部分。該密封部分包括前述的本發(fā)明的密封層。


圖1A為粘合劑A型失效的示意圖；圖1B為粘合劑B型失效的示意圖；圖1C為層壓體C型失效的示意圖；圖1D為斷裂D型失效的示意圖；圖1E為斷裂E型失效的示意圖；圖1F為拉伸F型失效的示意圖；圖1G為剝離+拉伸G型失效的示意圖；圖2A為單層密封結(jié)構(gòu)的示意橫截面；圖2B為雙層密封部分的示意橫截面；圖2C為三層密封層的不意橫截面；圖3A為囊狀包裝系統(tǒng)的示意橫截面，其結(jié)合了本發(fā)明的可剝離密封結(jié)構(gòu)的實施方式;圖3B為圖3A的囊狀包裝系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖4A為其中密封基底包括第二密封層的改進的示意橫截面；圖4B為其中密封基底160包括第二密封層170的改進的示意橫截面，具有形成于第一密封層152和第二密封層186之間的可剝離的密封162 ；圖5A為采用了本發(fā)明的可剝離的密封結(jié)構(gòu)的杯狀包裝系統(tǒng)的示意橫截面；圖5B為采用了本發(fā)明的可剝離的密封結(jié)構(gòu)的且結(jié)合了多個杯狀容器的氣泡包裝系統(tǒng)的示意橫截面；圖6為闡述形成本發(fā)明的包裝系統(tǒng)的方法的圖表；圖7A提供了剝離力相對于由具有5wt%和6wt%有機粘土的密封層形成的頂蓋密封的溫度的曲線；圖7B提供了剝離力相對于由HDPE、EV0H、和LLDPE與EVA的共混物的三層共擠出而制得的密封的溫度的曲線，具有和不具有添加的有機粘土 ；圖7C提供了剝離力相對于由層壓到密封膜上的箔制得的密封的密封形成溫度的曲線；圖8為用于確定熔融溫度(“Tm”)的一組曲線；
圖9為用于確定結(jié)晶溫度(“Tc”)的一組曲線；圖1OA為顯示包含聚乙烯的密封層之內(nèi)Nanoblend2001中有機粘土的分散的一組X-射線衍射圖；圖1OB為顯示包含聚乙烯的密封層之內(nèi)Nanoblend2001中有機粘土的分散的一組X-射線衍射圖；圖11提供了密封強度相對于由脈沖熱封機制得的密封的密封形成溫度的曲線；圖12A提供了密封強度相對于由聚乙烯或者聚乙烯與EVA的共混物通過傳導(dǎo)密封方法制得的密封的密封形成溫度的曲線；圖12B提供了密封強度相對于其中至少一個密封層包括聚乙烯、EVA、和有機粘土的共混物的密封的形成溫度的曲線；圖13A提供了概括圖12A和12B的密封強度數(shù)據(jù)的表6 ；圖13B為圖13A的延續(xù)部分。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細地參照本發(fā)明的目前優(yōu)選的組合物、實施方式和方法，其構(gòu)成了實施發(fā)明者目前已知的發(fā)明的最佳模式。附圖并不必須依比例衡量。但是，將理解的是，所公開的實施方式僅是本發(fā)明的示例，本發(fā)明可以以不同的和替換的方式來實施。由此，本文中所公開的具體詳細內(nèi)容并非解釋為限定，而僅是本發(fā)明各個方面的代表性基礎(chǔ)，和/或用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員不同地應(yīng)用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。除了在實施例中，或者另外清楚指明時，該說明書中表明材料的量或者反應(yīng)和/或使用的條件的所以數(shù)量，將被理解為由描述本發(fā)明的最寬范圍中的詞語“約”來修正。通常優(yōu)選在所述數(shù)值限度之內(nèi)實施。另外，除非清楚地相反陳述，百分比、“份數(shù)”、和比例值是按重量計算；術(shù)語“聚合物”包括“低聚物”、“共聚物”、“三元共聚物”等；描述一組或一類材料適合或優(yōu)選用于與本發(fā)明有關(guān)的給定目的，含義是任意兩種或多種該組或該類成員的混合物是相等適合的或優(yōu)選的；化學(xué)術(shù)語中組成的描述表示在添加到本說明書中規(guī)定的任意組合中時的組成，且并非必須地排除一旦混合的混合物的組成之中的化學(xué)相互作用；首字母縮略詞或其它縮寫的第一定義適用于本文中相同所寫的所有隨后使用，且對最初定義的所寫的正常語法變化加以必要的變更；且，除非清楚地相反地陳述，性能的測量是通過對于相同性能在先或在后引用的相同技術(shù)來確定的。也將理解的是，本發(fā)明并非限定于下面所述的具體實施方式
和方法，因為具體組分和/或條件可以，當然地，變化。另外，本文中所使用的術(shù)語學(xué)僅用于描述本發(fā)明的特定實施方式的目的，且并非在于以任意方式限定。也必須指出的是，該說明書和所附權(quán)利要求中使用的單數(shù)形式“一個(a) ”、“一個(an)”、和“這個(the)”包括復(fù)數(shù)指示物，除非上下文清楚地另外指出。例如，以單數(shù)形式提及一種組分旨在包括多種組分。該申請之中，提及出版物時，這些出版物的公開內(nèi)容由此全部引入本申請作為參考，以更全面地描述本發(fā)明所屬于的技術(shù)的狀態(tài)。本文中所使用的術(shù)語“有機粘土”含義為有機改性的粘土。典型地，這種改性賦予粘土更大相容性且由此可與聚合物混合。
本文中所使用的術(shù)語“平均粗糙度”(“Ra”)含義為依據(jù)ANSI B46.1在整個測量長度或面積之內(nèi)計算的表面的平均高度。經(jīng)常以微米或微英寸為單位來提供。本文中所使用的術(shù)語“可剝離的密封”含義為剝離力在0.51bs/l英寸樣品寬度到撕裂密封的力之間的密封。典型地，上限為小于或等于51bs/l英寸樣品寬度。其它變形中，上限為小于或等于41bs/l英寸樣品寬度，或者小于膜基底上的撕裂強度。本文中所使用的術(shù)語“剝離力”含義為將兩個層分開的力，如ASTM F_88(引入作為參考)中所定義的那樣。例如，通過牽引將I英寸的兩個層分開所必需的力。本文中所使用的術(shù)語“密封開始溫度”含義為形成具有0.51bs/英寸的剝離力的密封時的最低溫度。具體地，密封開始溫度為接觸待密封的一個層或多個層由此促進該密封的表面(典型地為金屬)的溫度。一些變形中。該表面接觸層時的停留時間為約0.5 I秒且壓力為5psi 1200psi。術(shù)語“可剝離密封溫度范圍”含義為在兩種材料之間形成密封時的溫度范圍，使得剝離力在0.51bs/l英寸樣品寬度到撕裂密封的力之間，如前所述。參照圖1A-1G，提供了闡述各種密封失效原理的示意圖。在這些附圖的每種變形中，密封100是由一部分第一密封層102與一部分第二密封層104的接觸而形成的，由此形成密封。圖1A闡述了依據(jù)本發(fā)明的一種或多種實施方式的可剝離的密封的行為。當層102和104之間的密封經(jīng)受作用于將這些層拉開的力時，層102、104在分離表面106、108上相對干凈地分開。這種密封失效稱為粘合劑A型失效。圖1B闡述了一種密封，其中當形成應(yīng)力109撕裂該密封時層102的結(jié)構(gòu)完整性失效。這種密封失效稱為粘合劑B型失效。圖1C闡述了一種密封，其包括其它層以形成多層層壓體結(jié)構(gòu)。層110粘著于層102同時層104粘著于層112。圖1C中所示的失效模式為位置114處的分層。這種密封失效稱為分層C型失效。圖1D闡述了一種材料失效，其中層104在靠近其中層102、104仍彼此粘著的區(qū)域的位置120處斷裂。這種密封失效稱為斷裂D型失效。圖1E闡述了一種材料失效，其中層104在遠離其中層102、104仍彼此粘著的區(qū)域的位置122處斷裂。這種密封失效稱為斷裂E型失效。圖1F闡述了一種材料失效，其中層102和104在并未結(jié)合到密封100中的部分130、132處拉伸。這種密封失效稱為拉伸F型失效。最后，圖1G闡述了一種材料失效，其中層102、104通過在部分136、138具有同時發(fā)生的拉伸的剝離原理而在密封100處分開。這種密封失效稱為剝離+拉伸G型失效。本發(fā)明的實施方式有益地形成借助于粘合劑A型失效原理而失效的可剝離的密封。本發(fā)明的一種實施方式中，提供了可剝離的密封結(jié)構(gòu)。這種實施方式的可剝離的密封結(jié)構(gòu)包括熱塑性聚合物和分散于至少一部分該熱塑性聚合物之內(nèi)的添加劑。該可剝離的密封結(jié)構(gòu)限定了在可剝離的密封溫度范圍內(nèi)的全部溫度下可形成到可剝離密封中的密封表面。在這種實施方式的變形中，該可剝離的密封溫度范圍為從密封開始溫度到高于該密封開始溫度至少50° F的溫度。本發(fā)明的另一種實施方式中，該可剝離的密封溫度范圍為從密封開始溫度到高于該密封開始溫度至少75° F的溫度。本發(fā)明的仍另一種實施方式中，該可剝離的密封溫度范圍為從密封開始溫度到高于(above)該密封開始溫度至少100° F的溫度。典型地，對于包裝應(yīng)用來說，該密封開始溫度為約170° F 約350° F。另一變形中，對于包裝應(yīng)用來說，該密封開始溫度為約170° F 約250° F。參照圖2A、2B、和2C，提供了本發(fā)明的包裝系統(tǒng)中所使用的可剝離的密封結(jié)構(gòu)的示意圖。這種實施方式中，該可剝離的密封結(jié)構(gòu)粘貼到基底上以形成可剝離的密封或者密封部分。圖2A為單層密封結(jié)構(gòu)的示意橫截面。這種變形中，可剝離的密封結(jié)構(gòu)150包括密封層152。圖2B為雙層密封結(jié)構(gòu)的示意橫截面。可剝離的密封結(jié)構(gòu)150包括密封層152和其它層154。圖2C為三層密封結(jié)構(gòu)的示意橫截面。這種變形中，可剝離的密封結(jié)構(gòu)150包括密封層152和其它層154、156。應(yīng)當理解的是，在圖2A、2B和2C的每種變形中，密封層152包括熱塑性聚合物、和分散于該熱塑性聚合物之內(nèi)的添加劑。這種實施方式的變形中，有用的添加劑的表面積大于100m2/g且長寬比大于10。另外，有用的添加為晶體或多晶體。有用的添加劑的實例包括，但并非限定于，有機粘土。使密封層152適合于接觸容器的基底部分以形成可剝離的密封。這種容器可以是基本上適用于包裝物體的任意形狀的。這種形狀的實例包括，但并非限定于，氣泡、盤、袋、囊及其組合。令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，由這種組合物形成的密封層具有如下更徹底描述的改進的和均勻的剝離性能。利用可剝離密封結(jié)構(gòu)150的密封的界面以一致的形狀剝離，該密封的氣密完整性不會被損害，即使各種袋/囊包裝類型中膜樣品包括皺紋、褶皺和結(jié)點板構(gòu)型時?？蓜冸x的密封結(jié)構(gòu)150在下列組合方面顯示一致的可剝離的行為:1)密封層152接觸類似或相同組成的另一密封層；2)密封層152接觸由純密封劑形成的結(jié)構(gòu)(例如，有機粘土 /聚乙烯層相對于純的聚丙烯層，有機粘土 /聚乙烯層相對于純的聚酯層，有機粘土 /聚乙烯層相對于純的聚乙烯層)。加工助劑如抗粘連劑、抗氧劑、滑爽劑等可以任選地包含于該密封層中，且不會影響密封結(jié)構(gòu)150的剝離模式。其它層154、156用于給這種實施方式提供各種有用的特征。例如，其它層154、156可以提供結(jié)構(gòu)支持、耐熱性、阻隔性、和改進的外觀給結(jié)合了可剝離的密封部分的包裝系統(tǒng)。也應(yīng)當理解的是，除了單層可剝離的密封結(jié)構(gòu)之外，這種實施方式包括具有任意數(shù)量的其它層的多層結(jié)構(gòu)。在這種實施方式的每種變形中，該多層密封結(jié)構(gòu)包括具有本文中所述的組合物的可剝離的密封。密封層152的進一步特征在于各種物理和結(jié)構(gòu)變化和改進，其一定程度上取決于期望的具體包裝。在這種實施方式的一種變形中，密封層152的厚度為約6微米至約120微米。在這種實施方式的另一種變形中，密封層152的厚度為約6微米至約30微米。在這種實施方式的仍另一種變形中，密封層152的厚度為約40微米至約120微米。密封層152進一步區(qū)別于不采用或者采用不足量的有機粘土形成的類似層，具有更高程度的表面粗糙度。一種改進中，密封層152的表面粗糙度特征為約1500 約5000埃的平均粗糙度。另一改進中，密封層152的表面粗糙度特征為約2000 約4000埃的平均粗糙度。應(yīng)當容易理解的是，本發(fā)明的各種變形中，表面粗糙度的程度和質(zhì)量取決于用于形成密封層152的方法和工藝參數(shù)二者。各種實施方式的密封層也顯示相對于無有機粘土的類似層稍微更高的拉伸模量。一種改進中，該密封層152的拉伸模量為約500 約2000MPa。參照圖3A和3B，描述了結(jié)合了前述可剝離的密封結(jié)構(gòu)的包裝系統(tǒng)。圖3A為結(jié)合了本發(fā)明的可剝離的密封結(jié)構(gòu)的一種實施方式的囊狀包裝系統(tǒng)的橫截面。圖3B為結(jié)合了本發(fā)明的可剝離的密封結(jié)構(gòu)的一種實施方式的囊狀包裝系統(tǒng)的側(cè)視圖。包裝系統(tǒng)160包括容器部分162和可剝離的密封部分164?？蓜冸x的密封部分164粘著于容器部分162。圖3A闡述了一種實例，其中可剝離的密封部分164和容器部分162是連續(xù)的，各自由相同的多層結(jié)構(gòu)(即，片材)形成。容器部分162可以基本上具有適用于在囊中包裝物體的任意形狀。密封部分164包括可剝離的密封結(jié)構(gòu)150。在圖3A中所示的變形中，可剝離的密封結(jié)構(gòu)150包括置于其它層154之上(over)的密封層152。如前與圖2A、2B、和2C的描述相關(guān)地描述的那樣，密封層152包括熱塑性聚合物和分散于該熱塑性聚合物之內(nèi)的添加劑如有機粘土。仍參照圖3A和3B，包裝系統(tǒng)160進一步包括接觸可剝離的密封結(jié)構(gòu)150以形成可剝離密封170的第二密封結(jié)構(gòu)150’。密封170在包裝系統(tǒng)160的頂側(cè)172的開口處密封。將類似的可剝離密封置于底側(cè)174、左側(cè)176、和右側(cè)178上。可剝離的密封結(jié)構(gòu)150’也包括置于其它層154之上的密封層152。具體地，置于其它層154之上的密封層152的組合的第一部分形成密封結(jié)構(gòu)150，同時置于其它層154之上的密封層152的組合的第二部分形成密封結(jié)構(gòu)150’。密封結(jié)構(gòu)150、150’與容器部分162相連。這種實施方式的變形中，置于其它層154之上的密封層152的組合的第三部分至少部分地形成容器部分162。有益地，使包裝系統(tǒng)160適合于容納物體180 (即，可以是一個或多個物體)。可以包裝的物體的實例包括，但并非限定于，食品和消毒物體(例如，醫(yī)療器械)。參照圖4A和4B，闡述了囊狀包裝系統(tǒng)中所使用的可剝離的密封部分164的變形。圖4A為一種改進的不意橫截面,其中密封層152基本上受限于可剝離密封部分164的附近。通過限制有機粘土的引入或者通過在密封結(jié)構(gòu)164的附近中沉積截然不同的層，實現(xiàn)了這種變形。這種變形進一步包括內(nèi)層182和一個或多個其它層154。圖4B為一種改進的不意橫截面，其中包裝系統(tǒng)160包括第二密封層186,且在第一密封層152和第二密封層186之間形成可剝離的密封170。在后一種改進中，密封層152最低限度地延伸，無論在任何程度上，到容器部分162。另外，在這種改進中，容器部分162任選地包括內(nèi)層182，其不同于第一密封層152。在這種變形的進一步改進中，密封部分164進一步包括一個或多個其它聚合物層154，其位于第一密封層152和/或第二密封層186之上。在這種改進的特別有用的實例中，一個或多個其它聚合物層154至少部分地形成容器部分162。參照圖5A和5B，闡述了采用本發(fā)明的可剝離的密封結(jié)構(gòu)、具有剛性容器部分的包裝系統(tǒng)的變形。圖5A提供了采用本發(fā)明的可剝離的密封結(jié)構(gòu)的杯狀包裝系統(tǒng)的示意橫截面。包裝系統(tǒng)190包括可剝離的密封結(jié)構(gòu)150和容器部分194的密封開口 192。將外圍部分的可剝離的密封結(jié)構(gòu)190置于容器部分194的基底部分196之上且與其接觸。圖5B提供了氣泡包裝系統(tǒng)的示意橫截面，其結(jié)合了多個杯狀容器。氣泡包裝系統(tǒng)200包括可剝離的密封結(jié)構(gòu)152和容器部分206、208的密封開口 202、204。將一部分可剝離的密封結(jié)構(gòu)190置于容器部分206、208的基底部分210、212之上且與其接觸。如前所述，本發(fā)明的各種實施方式的可剝離的密封結(jié)構(gòu)包括添加劑如有機粘土。有用的有機粘土的實例包括，但并非限定于，高嶺石、蒙脫土-蒙脫石粘土(montmorillonite-smectite clays)、膨潤粘土 (bentonite clays)、伊利粘土 (illiteclays)及其組合。US5, 780, 376,5, 739, 087,6, 034, 163、和 5，747，560 提供了適用于實施本發(fā)明的納米粘土的具體實例。這些專利的每一個的全部公開內(nèi)容由此引入作為參考。在本發(fā)明的一種改進中，該有機粘土的存在量為熱塑性聚合物和有機粘土的總重的lwt% 20wt%。在本發(fā)明的另一種改進中，該有機粘土的存在量為熱塑性聚合物和有機粘土的總重的 2wt% IOwt%。
用于可剝離的密封層152的有機粘土典型地包括多個顆粒。一種變形中，該有機粘土包括具有至少一種小于200nm的空間尺寸的多個顆粒。另一種變形中，該有機粘土包括具有至少一種小于IOOnm的空間尺寸的多個顆粒。另一種變形中，該有機粘土包括具有至少一種小于50nm的空間尺寸的多個顆粒。仍另一種變形中，該有機粘土包括具有大于或等于Inm的空間尺寸的多個顆粒。仍另一種變形中，該有機粘土包括具有大于或等于5nm的空間尺寸的多個顆粒。另一種變形中，該有機粘土包括平均間距為至少20埃的片晶(platelet)。仍另一種變形中，該有機粘土包括平均間距為至少30埃的片晶。仍另一種變形中，該有機粘土包括平均間距為至少40埃的片晶。典型地，在與熱塑性聚合物混合之前，該有機粘土包括平均間距為20 45埃的片晶。有益地，在與熱塑性聚合物混合時，該有機粘土保持在這種剝離狀態(tài)下，使得平均間距得以保持或增加。如前所述，可剝離的密封層152也包括熱塑性聚合物。示意的熱塑性聚合物包括，但并非限定于，尼龍、聚烯烴、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯及其混合物。一種變形中，該熱塑性聚合物包括選自乙烯丙烯酸(ethylene acrylic acid)、乙烯丙烯酸乙酯(ethylene ethylacrylate)、乙烯離聚物(ethylene 1nomer)(例如，可從 Ε.1.du Pont de Nemours andCompany獲得的Surlyn 系列樹脂)及其組合的組分。聚烯烴為實施本發(fā)明時特別有用的熱塑性聚合物。一種變形中，該聚烯烴選自乙烯、丙烯、乙酸乙烯酯的均聚物和共聚物，及其組合。發(fā)現(xiàn)聚烯烴與乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate) ( “EVA”)的共混物特別適用于形成可剝離的密封，特別是在添加劑為有機粘土?xí)r。本發(fā)明各種實施方式的容器部分基本上由用于包裝的任意材料來形成。這種材料包括，但并非限定于，紙張、金屬箔、聚合物片材、金屬化聚合物片材，及其組合。更具體的實例包括，取向的或非取向的聚酯，取向的或非取向的聚丙烯，取向的或非取向的尼龍，及其組合。這些材料的每一種可以是涂覆的或未涂覆的。示意涂層的實例包括，但并非限定于，清漆、漆、粘合劑、油墨、和阻隔 材料(即，PVDC)。適用于包裝醫(yī)療器械的材料包括高密度聚烯烴。可從Dupont, Inc.商購獲得的Tyvek (由高密度聚乙烯纖維制得的合成材料)為這種用于包裝醫(yī)療器械的材料的實例。本發(fā)明的仍另一實施方式中，提供了形成如前所述的包裝系統(tǒng)的方法。參照圖6，提供了闡述這種實施方式的方法的圖表。在步驟a)中將熱塑性聚合物(“TP”)與有機粘土( “0C”)混合以形成有機粘土 -聚合物共混物(“0CB”)。一種變形中，這種混合在擠出機220中發(fā)生。隨后在步驟b)中通過由該有機粘土 -聚合物共混物從模具222中擠出形成密封層152。一種變形中，通過從其它擠出機(例如擠出機230)中提供材料到模具222而形成其它層。在本發(fā)明的一種改進中，將熱塑性聚合物和有機粘土在混合器224中預(yù)混合且隨后引入到擠出機220中。典型地，將密封層152與一個或多個其它層154、156 (如圖2中所示)一起形成，或者形成于其上。隨后在步驟c)中形成打開的包裝系統(tǒng)160。該方法可以包括其中將側(cè)邊密封以形成圖3-4的囊結(jié)構(gòu)的步驟。一種變形中，在步驟b)期間形成打開的包裝系統(tǒng)160。在本發(fā)明的一種變形中，通過將母料與純聚合物混合，將熱塑性聚合物與有機粘土來混合。這種變形中，該母料包括有機粘土和至少一部分熱塑性聚合物。這種改進中，該母料典型地包括10 80wt%的有機粘土。通過能夠由熱塑性聚合物制備層或膜的任意方法實現(xiàn)了形成密封層152的步驟。這種方法的實例包括，但并非限定于，擠出、共擠出、吹塑、澆鑄、擠出吹塑、和薄膜吹塑。仍參照圖6，本實施方式的方法任選地進一步包括將物體180置于打開的包裝系統(tǒng)160中(步驟d)。典型地，物體180駐留在容器部分162中。將物體180置于容器部分162中之后，將密封層152與密封基質(zhì)(即，密封結(jié)構(gòu)150’ )在步驟e)期間接觸以形成密封。可以通過本領(lǐng)域中已知的多種密封方法實現(xiàn)密封。實例包括，但并非限定于，傳導(dǎo)加熱密封、超聲密封、和感應(yīng)密封。下列實施例闡述了本發(fā)明的各種實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的各種變形。圖7A提供了對于由共擠出的HDPE和LLDPE/EVA與有機粘土共混物(即雙層)制得的密封層形成的密封，剝離力相對于溫度的曲線。這些試驗中，將密封袋的密封拉開。提供了有機粘土載荷為5和6wt%的曲線。圖7A證實了本發(fā)明的密封可以通過一致的開啟力打開，在50° F的密封形成溫度范圍內(nèi)。另外，觀察到密封強度是可剝離的且在200° F 250° F的溫度范圍內(nèi)是相對平坦的。圖7B提供了剝離力相對于密封形成溫度的曲線。提供了無有機粘土的參照和具有5wt%有機粘土的試驗樣品的曲線。參照樣品由高密度聚乙烯(“HDPE”)、乙烯乙烯醇(“EV0H”)、線性低密度聚乙烯、和乙烯乙酸乙烯酯與LLDPE的共混物的三層共擠出形成的2.4mil膜組成。試驗樣品由HDPE、EVOHjP LLDPE EVA與5wt%有機粘土的共混物的的三層共擠出形成的2.4mil膜組成。將參照和試驗樣品在Sentinal密封器中密封。依據(jù)ASTM F-88測量剝離力。圖7B中各點的密封時間為0.50秒且密封卡爪壓力為30PSI。發(fā)現(xiàn)，對于具有有機粘土的樣品來說，在175° F 265° F的溫度范圍內(nèi)剝離力的變化改變較小。另外，采用有機粘土形成的密封在整個密封形成的范圍內(nèi)是可剝離的。圖7C提供了對于由層壓到密封膜上的箔制得的密封，剝離力相對于密封形成溫度的曲線。這種試驗中，將48g PET/50g箔粘合地層壓到3.2mil試驗?zāi)ど?。該試驗?zāi)び蒐DPE/LLDPE/有機粘土共混物制得。將該密封制成相同構(gòu)造的膜。將參照和試驗樣品在Sentinal密封器中密封，依據(jù)ASTM F-88測量剝離力。圖7C清楚地顯示了在300° F 425° F的溫度范圍下形成一致可剝離的密封。將Nanoblend MB2001 或 Nanoblend MB2101 (母料)與商購的聚乙烯(“PE”)共混物囊密封劑在單螺桿擠出機中混合物，在第二膜噴吹操作中形成本發(fā)明的密封劑層。采用50mm/min的試驗速度，依據(jù)ASTM D638 (表I)評價獲得的膜的拉伸性能。試驗之前，將所有樣品在30°C下退火處理21天。發(fā)現(xiàn)包括有機粘土的膜相對于無有機粘土的膜具有更高模量，并不會犧牲強度或最大伸長率。模量增加對于3wt%有機粘土為75%，對于6wt%有機粘土為150%，且對于9wt%有機粘土為240%。表1:采用無添加的有機粘土和各種量的有機粘土形成的膜的拉伸性能。
權(quán)利要求
1.一種包裝系統(tǒng)，具有可剝離密封部分和容器部分，其中可剝離密封部分包括第一密封層和第二密封層，使得第一密封層接觸第二密封層，形成可剝離密封，該第一密封層包括: 熱塑性聚合物； 分散于該熱塑性聚合物之內(nèi)的有機粘土， 其中第一密封層的密封開始溫度為約170 °F 約350 °F，拉伸模量為約500 約2000MPa，該有機粘土包括平均間隔為20 45埃的片晶。
2.權(quán)利要求1的包裝系統(tǒng)，其中第一密封層具有平均粗糙度為約1500 約5000埃的密封表面。
3.權(quán)利要求1的包裝系統(tǒng),其中第一密封層和第二密封層在可剝離的密封溫度范圍內(nèi)的全部溫度下可形成到可剝離密封中，該可剝離的密封溫度范圍為從密封開始溫度到高于該密封開始溫度至少100 ° 的溫度。
4.權(quán)利要求1的包裝系統(tǒng)，其中該有機粘土包括具有小于200nm的空間尺寸的多個顆粒。
5.權(quán)利要求1的包裝系統(tǒng)，其中該片晶的平均間隔為至少30埃。
6.權(quán)利要求1的包裝系統(tǒng)，其中該有機粘土包括選自高嶺石、蒙脫土-蒙脫石粘土、膨潤粘土、伊利粘土及其組合的粘土。
7.權(quán)利要求1的包裝系統(tǒng)，其中該有機粘土的存在量為熱塑性聚合物和有機粘土的總重的 lwt% 20wt%。
8.權(quán)利要求1的包裝系統(tǒng)，其中該有機粘土的存在量為熱塑性聚合物和有機粘土的總重的 2wt% 10wt%。
9.權(quán)利要求1的包裝系統(tǒng)，其中該熱塑性聚合物進一步包括選自尼龍、聚烯烴、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、乙烯共聚物、丙烯共聚物、乙烯乙酸乙烯酯及其混合物的組分。
10.權(quán)利要求1的包裝系統(tǒng)，其中該熱塑性聚合物包括選自乙烯丙烯酸、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯離聚物及其組合的組分。
11.權(quán)利要求1的包裝系統(tǒng)，其中該熱塑性聚合物包括乙烯乙酸乙烯酯。
12.—種多層密封結(jié)構(gòu)，包括: 密封層，其包括熱塑性聚合物和分散于該熱塑性聚合物之內(nèi)的有機粘土， 其中該密封層的密封開始溫度為約170 °F 約350 0F，拉伸模量為約500 約2000MPa，該有機粘土包括平均間隔為20 45埃的片晶；和布置在該密封層之上的第一其它層。
13.權(quán)利要求12的多層密封結(jié)構(gòu)，進一步包括布置在該第一其他層之上的第二其它層。
14.權(quán)利要求12的多層密封結(jié)構(gòu)，其中該密封層在可剝離的密封溫度范圍內(nèi)的全部溫度下可形成到可剝離密封中，該可剝離的密封溫度范圍為從密封開始溫度到高于該密封開始溫度至少100 ° 的溫度。
15.權(quán)利要求12的多層密封結(jié)構(gòu)，其中該有機粘土包括具有小于200nm的空間尺寸的多個顆粒。
16.權(quán)利要求12的多層密封結(jié)構(gòu)，其中該片晶的平均間隔為至少30埃。
17.權(quán)利要求12的多層密封結(jié)構(gòu)，其中該有機粘土包括選自高嶺石、蒙脫土-蒙脫石粘土、膨潤粘土、伊利粘土及其組合的粘土。
18.權(quán)利要求12的多層密封結(jié)構(gòu)，其中該有機粘土的存在量為熱塑性聚合物和有機粘土的總重的lwt% 20wt%。
19.權(quán)利要求12的多層密封結(jié)構(gòu)，其中該熱塑性聚合物進一步包括選自尼龍、聚烯烴、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、乙烯共聚物、丙烯共聚物、乙烯乙酸乙烯酯及其混合物的組分。
20.權(quán)利要求12的多層密封結(jié)構(gòu)，其中該熱塑性聚合物包括選自乙烯丙烯酸、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯離聚物及其組合的組分。
21.形成包括密封層的包裝系統(tǒng)的方法，該方法包括: 將熱塑性聚合物與有機粘土混合以形成有機粘土 -聚合物共混物，其中該有機粘土包括平均間隔為至少20埃的片晶； 由該有機粘土-聚合物共混物形成密封層，該密封層的密封開始溫度為約170 T 約350 0F，拉伸模量 為約500 約2000MPa ;和由該密封層形成打開的包裝系統(tǒng)。
22.權(quán)利要求21的方法，其中形成密封層的步驟通過擠出、共擠出、吹塑、澆鑄、擠出吹塑、和薄膜吹塑來實現(xiàn)。
23.權(quán)利要求21的方法，其中該密封層通過從模具擠出而形成。
24.權(quán)利要求21的方法，其中將熱塑性聚合物和有機粘土預(yù)混合且隨后引入到擠出機。
25.權(quán)利要求21的方法，進一步包括通過從其它擠出機中提供材料而形成其它層。
26.權(quán)利要求21的方法，進一步包括密封該打開的包裝系統(tǒng)。
27.權(quán)利要求26的方法，其中在密封之前將物體置于打開的包裝系統(tǒng)中。
28.權(quán)利要求26的方法，其中通過將密封層與密封基質(zhì)接觸以形成密封層。
29.權(quán)利要求28的方法，其中通過傳導(dǎo)加熱密封、超聲密封或感應(yīng)密封而形成該密封層。
30.權(quán)利要求21的方法，其中通過將母料與純聚合物混合，將熱塑性聚合物與有機粘土來混合。
31.權(quán)利要求30的方法，其中該母料典型地包括10 80wt%的有機粘土。
32.權(quán)利要求21的方法，其中第一密封層和第二密封層在可剝離的密封溫度范圍內(nèi)的全部溫度下可形成到可剝離密封中，該可剝離的密封溫度范圍為從密封開始溫度到高于該密封開始溫度至少100 ° 的溫度。
33.權(quán)利要求21的方法，其中該有機粘土包括具有小于200nm的空間尺寸的多個顆粒。
34.權(quán)利要求21的方法，其中該片晶的平均間隔為20 45埃。
35.權(quán)利要求21的方法，其中該片晶的平均間隔為至少30埃。
36.權(quán)利要求21的方法，其中該有機粘土包括選自高嶺石、蒙脫土-蒙脫石粘土、膨潤粘土、伊利粘土及其組合的粘土。
37.權(quán)利要求21的方法，其中該有機粘土的存在量為熱塑性聚合物和有機粘土的總重的 lwt% 20wt%o
38.權(quán)利要求21的方法，其中該有機粘土的存在量為熱塑性聚合物和有機粘土的總重的 2wt% 10wt%o
39.權(quán)利要求21的方法，其中該熱塑性聚合物進一步包括選自尼龍、聚烯烴、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、乙烯共聚物、丙烯共聚物、乙烯乙酸乙烯酯及其混合物的組分。
40.權(quán)利要求21的方法，其中該熱塑性聚合物包括選自乙烯丙烯酸、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯離聚物及其組合的組分。
41.一種包裝系統(tǒng)，具有可剝離密封部分和容器部分，其中可剝離密封部分包括第一密封層和第二密封層，使得第一密封層接觸第二密封層，形成可剝離密封，該第一密封層和第二密封層各自獨立地包括: 熱塑性聚合物； 分散于該熱塑性聚合物之內(nèi)的有機粘土，其中第一密封層和第二密封層的密封開始溫度為約170 °F 約350 °F，拉伸模量為約500 約2000MPa，該有機粘土包括平均間隔為至少20埃的片晶。
42.權(quán)利要求41的包裝系統(tǒng)，其中第一密封層具有平均粗糙度為約1500 約5000埃的密封表面。
43.權(quán)利要求41的包裝系統(tǒng),其中第一密封層和第二密封層在可剝離的密封溫度范圍內(nèi)的全部溫度下可形成到可剝離密封中，該可剝離的密封溫度范圍為從密封開始溫度到高于該密封開始溫度至少100 ° 的溫度。
44.權(quán)利要求41的包裝系統(tǒng)，其中該有機粘土包括具有小于200nm的空間尺寸的多個顆粒。
45.權(quán)利要求41的包裝系統(tǒng)，其中該片晶的平均間隔為至少30埃。
46.權(quán)利要求41的包裝系統(tǒng)，其中該有機粘土包括選自高嶺石、蒙脫土-蒙脫石粘土、膨潤粘土、伊利粘土及其組合的粘土。
47.權(quán)利要求41的包裝系統(tǒng)，其中該有機粘土的存在量為熱塑性聚合物和有機粘土的總重的lwt% 20wt%。
48.權(quán)利要求41的包裝系統(tǒng)，其中該有機粘土的存在量為熱塑性聚合物和有機粘土的總重的2wt% 10wt%。
49.權(quán)利要求41的包裝系統(tǒng)，其中該熱塑性聚合物進一步包括選自尼龍、聚烯烴、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、乙烯共聚物、丙烯共聚物、乙烯乙酸乙烯酯及其混合物的組分。
50.權(quán)利要求41的包裝系統(tǒng)，其中該熱塑性聚合物包括選自乙烯丙烯酸、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯離聚物及其組合的組分。
51.權(quán)利要求41的包裝系統(tǒng)，其中該熱塑性聚合物包括乙烯乙酸乙烯酯。
全文摘要
一種包裝膜中可剝離的復(fù)合熱塑性密封劑，具體涉及可剝離的密封結(jié)構(gòu)，包括密封層和一個或多個任選的其它層。該可剝離的密封結(jié)構(gòu)包括在可剝離的密封溫度范圍內(nèi)全部溫度下與密封基底接觸時可形成到可剝離密封中的密封表面。另外，該可剝離的密封結(jié)構(gòu)包括熱塑性聚合物和分散于至少一部分該熱塑性聚合物之內(nèi)的添加劑，具有限定密封表面的可剝離的密封結(jié)構(gòu)。
文檔編號B65D65/40GK103213756SQ20131005324
公開日2013年7月24日 申請日期2007年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月21日
發(fā)明者P.基尼加基斯, K.波庫薩, G.阿爾鮑姆 申請人:卡夫食品環(huán)球品牌有限責任公司