專(zhuān)利名稱(chēng)：適用于油脂包裝的可折疊的bopp薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有改良的隔離和死褶特性的單層或多層薄膜。更具體地，本發(fā)明特別涉及一種高度可折疊的單層或多層硬質(zhì)薄膜，其可用來(lái)包裝食品，特別是奶油、黃油或類(lèi)似的食品。包裝材料必須能易于成形而且具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、光學(xué)性能以及隔離氧和濕氣的性能，而且能在快速移動(dòng)的水平或垂直的食品包裝設(shè)備中進(jìn)行處理。
美國(guó)專(zhuān)利5,224,737描述了一種用來(lái)形成硬皮書(shū)外殼的熱塑性無(wú)紡布薄片。該薄片包含約65重量％到85重量％的聚丙烯均聚物、約12重量％到32重量％的碳酸鈣以及約3重量％到12重量％的聚烯烴載體(特別是線(xiàn)性低密度的聚乙烯)。盡管已證明這種材料對(duì)于硬皮書(shū)表現(xiàn)出良好的折疊能力，但是它不適合用在高速包裝機(jī)械上。
美國(guó)專(zhuān)利5,931,505號(hào)描述了一種可折疊的書(shū)籍外殼薄片。它聲稱(chēng)這種薄片具有良好的折疊性，而且能夠與制造裝訂外殼的高速機(jī)器相容。這種薄片包含約30重量％到55重量％的丙烯和乙烯的共聚物、0重量％到約12重量％的聚丙烯均聚物、0重量％到約20重量％的高密度聚乙烯以及約23重量％到約35重量％的碳酸鈣或滑石粉填料。它聲稱(chēng)這種材料是第一種具有良好折疊性和高速加工性能的聚丙烯薄片。然而這種材料不適用于食品包裝，因?yàn)樗菀资墉h(huán)境條件(比如相對(duì)濕度和氧)影響而老化。
雙軸取向的聚丙烯(BOPP)薄膜因?yàn)榫哂辛己玫挠捕取C(jī)械強(qiáng)度、光學(xué)性質(zhì)(低的混濁度和高的光澤表面)和濕氣阻擋特性，被廣泛地用于包裝。然而，到目前為止，生產(chǎn)一種用于高速奶油包裝機(jī)械上的可折疊的BOPP薄膜是困難的。這種材料應(yīng)是可切割和可折疊的，以使奶油呈直角棱柱形。
BOPP薄膜已經(jīng)被用在各種不同食品的折口包裝中(DE-C-20 45115；GB-A-1,231,861；EP-A-0 217 388)。這些薄膜包含一種低分子量的樹(shù)脂以達(dá)到需要的扭曲性能。
歐洲專(zhuān)利0 588 667 A2中，描述了一種用來(lái)生產(chǎn)具有改良的濕氣阻擋性能的取向的多層皺縮膜的烴類(lèi)樹(shù)脂。
歐洲專(zhuān)利0 544 652 A2描述了一種作為熱密封的包裝和扭轉(zhuǎn)包裝紙的薄膜。由混合聚烯烴和樹(shù)脂來(lái)生產(chǎn)這種薄膜。這種使用樹(shù)脂(EP 0 288 227和EP 0 247 898)的薄膜也被用于熱密封包裝。
英國(guó)專(zhuān)利GB-A-2,055,688描述了一種多層的、具有熱密封性的、雙軸取向的聚丙烯膜，它具有良好機(jī)械特性和熱密封特性。扭曲特性可以通過(guò)添加分子量約1000的樹(shù)脂和同時(shí)雙向拉伸得到提高。
英國(guó)專(zhuān)利GB-A-2,028,168描述一種熱密封的雙軸取向薄膜。這種膜具有非常好的機(jī)械特性。它的機(jī)械特性(例如扭轉(zhuǎn)性能)可以通過(guò)添加分子量大于600，優(yōu)選大于1000的樹(shù)脂(1重量％到50重量％)得到改進(jìn)。
美國(guó)專(zhuān)利4,921,749描述了一種具有改進(jìn)的光學(xué)和機(jī)械特性的可熱密封的雙軸取向聚丙烯膜。其中使用一種低分子量樹(shù)脂來(lái)改進(jìn)熱密封性以及水汽和氧的滲透性。所用樹(shù)脂(3到30重量％)的分子量小于1000。
加拿大專(zhuān)利CA2140464描述了一種包含分子量從500到2000的烴類(lèi)樹(shù)脂的雙軸取向聚丙烯多層膜。其中已經(jīng)提到用于薄膜的樹(shù)脂是一種可遷移的樹(shù)脂。
所有上述的薄膜都被發(fā)現(xiàn)不適合于對(duì)油脂和含有油脂的食品進(jìn)行包裝，因?yàn)闃?shù)脂可能會(huì)擴(kuò)散穿過(guò)薄膜而遷移進(jìn)入食品。
美國(guó)專(zhuān)利6,060,139號(hào)描述了一種多層聚丙烯薄膜，其包含一種使薄膜具有適用于扭轉(zhuǎn)包裝的良好的扭轉(zhuǎn)特性的樹(shù)脂，同時(shí)不會(huì)導(dǎo)致被包裝的含油脂食品中樹(shù)脂濃度的增加。正如上面所述，用來(lái)制造折口包裝的薄膜包含樹(shù)脂，該樹(shù)脂主要用來(lái)提高薄膜的死褶特性，以使薄膜適合用做扭轉(zhuǎn)膜。
本發(fā)明的開(kāi)發(fā)過(guò)程針對(duì)兩個(gè)需要解決的主要問(wèn)題。
本發(fā)明的第一個(gè)目標(biāo)是制造一種單層或多層膜，其具有良好的折疊性能，可用來(lái)包裝矩形形狀的食品。同時(shí)，該薄膜應(yīng)該具有良好的可切割性、高的機(jī)械強(qiáng)度、低的摩擦系數(shù)、在平坦表面良好硬度、光學(xué)性能以及對(duì)濕氣和氧的阻擋特性。除了所有的這些特性，它應(yīng)該在折疊過(guò)程中沒(méi)有破裂產(chǎn)生而且具有低的油脂滲透。
本發(fā)明的第二個(gè)目標(biāo)是提供通過(guò)共擠出方法生產(chǎn)這種單層或多層薄膜的工藝。所制造的薄膜可用做食品包裝，尤其是人造奶油、黃油或類(lèi)似的食品。
上面描述的本發(fā)明的目標(biāo)是通過(guò)一個(gè)至少有一個(gè)基礎(chǔ)層的單層或多層聚丙烯膜來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所述多層膜可由兩個(gè)或四個(gè)內(nèi)外層組成。
五層膜由下列各層組成基礎(chǔ)層(C)；一個(gè)包含均聚物、填充料和烴類(lèi)樹(shù)脂的外層(A)；一個(gè)包含均聚物、填充料、樹(shù)脂和著色劑的內(nèi)層(B)；包含均聚物和樹(shù)脂的另一個(gè)內(nèi)層(D)；包含聚合物混合物和防粘連劑的第二個(gè)外層(E)。
生產(chǎn)這種可折疊的多層聚丙烯聚合物薄膜的工藝如下所示(a)通過(guò)一個(gè)模具將薄膜的各層(A、B、C、D和E)的熔化材料擠壓成膜。
(b)沿縱向和橫向?qū)Ρ∧みM(jìn)行雙軸拉伸。
(c)冷卻雙軸拉伸的薄膜。
(d)對(duì)薄膜進(jìn)行電暈處理。
(e)卷繞薄膜。
下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的描述。
本發(fā)明包含高隔離、可折疊的聚丙烯基的雙軸取向多層膜，該薄膜用來(lái)包裝食品，特別是人造奶油、黃油或類(lèi)似的食品。
早期關(guān)于用于食品的扭曲包裝的雙軸取向聚丙烯包裝材料的發(fā)明的研究表明可以通過(guò)樹(shù)脂來(lái)獲得扭轉(zhuǎn)特性。然而它已經(jīng)提到樹(shù)脂有可能遷移到包含油脂的食物中，而這個(gè)性質(zhì)是不合乎食品包裝要求的。
紙通常被用做奶油、黃油或類(lèi)似食品的包裝材料。作為包裝這類(lèi)產(chǎn)品的材料覆蓋外側(cè)，而且要轉(zhuǎn)動(dòng)(折疊)，貼住短邊，從而粘住外罩形成包裝。被選做包裝用外罩的材料必須是容易成形的，而且能在快速運(yùn)動(dòng)中的食品(尤其是奶油、黃油和類(lèi)似的食品)包裝機(jī)械中操作。
本發(fā)明提供的A/B/C/D/E多層膜是雙軸取向的可折疊的丙烯基薄膜，其包含一到五層，優(yōu)選五層，厚度為20到120μm，優(yōu)選是40到100μm，更優(yōu)選是70到90μm。這種五層薄膜具有以下組成特點(diǎn)?；A(chǔ)層(C)包含約65重量％到85重量％(優(yōu)選約70重量％到80重量％)的聚丙烯、約5重量％到約30重量％(優(yōu)選約10重量％到約20重量％)的高性能樹(shù)脂和約5重量％到約15重量％(優(yōu)選少于約10重量％)的填充料，例如聚丙烯載體中的碳酸鈣或滑石(優(yōu)選含有50重量％到70重量％的碳酸鈣或滑石，30重量％到50重量％的聚丙烯)。所給重量百分比數(shù)據(jù)以聚丙烯聚合物、填充料和樹(shù)脂的總重量為基準(zhǔn)。在基礎(chǔ)層中，首選使用熔點(diǎn)為150℃或更高的聚丙烯聚合物。特別首選的樹(shù)脂是烴類(lèi)樹(shù)脂，尤其是軟化點(diǎn)在120到160℃的樹(shù)脂。
外表層(A)包含75重量％到95重量％(優(yōu)選80重量％到90重量％)的聚丙烯、5重量％到20重量％(優(yōu)選7重量％到15重量％)的高性能樹(shù)脂、0重量％到10重量％(優(yōu)選小于5重量％)的填充料。所給重量百分比數(shù)據(jù)以聚丙烯聚合物、填充料和樹(shù)脂的總重量為基準(zhǔn)。
內(nèi)層(B)包含65重量％到85重量％(優(yōu)選70重量％到80重量％)的聚丙烯、5重量％到20重量％(優(yōu)選10重量％到15重量％)的高性能樹(shù)脂、0重量％到10重量％(優(yōu)選小于5重量％)的填充料、5重量％到15重量％的色母料。所給重量百分比數(shù)據(jù)以聚丙烯聚合物、填充料、樹(shù)脂和色母料的總重量為基準(zhǔn)。色母料優(yōu)選包含約60重量％到約80重量％TiO2和約20重量％到約40重量％的聚烯烴載體。優(yōu)選的聚烯烴是聚丙烯。
內(nèi)層(D)包含75重量％到95重量％(優(yōu)選80重量％到90重量％)的聚丙烯、5重量％到25重量％(優(yōu)選10重量％到15重量％)的高性能樹(shù)脂。所給重量百分比數(shù)據(jù)以聚丙烯聚合物和樹(shù)脂的總重量為基準(zhǔn)。
另一個(gè)外層(E)包含85重量％到95重量％的丙烯-乙烯共聚物(優(yōu)選95重量％以上的共聚物為丙烯)、5重量％到15重量％的乙烯-丙烯-丁烯的三元共聚物(優(yōu)選85重量％以上的共聚物為聚丙烯)、0.1重量％到1.5重量％的防粘連劑。所給重量百分比數(shù)據(jù)以共聚物、三元共聚物和防粘連劑的總重量為基準(zhǔn)。優(yōu)選的防粘連劑是無(wú)機(jī)添加劑(例如二氧化硅、碳酸鈣、硅酸鋁、硅酸鎂、磷酸鈣等)和/或有機(jī)聚合物(例如聚酰胺、聚酯等)。優(yōu)選硅酸鋁。
外層和內(nèi)層的厚度一般都大于0.5μm，優(yōu)選為0.8到5μm，更優(yōu)選為1到3μm，基礎(chǔ)層兩側(cè)的外層和內(nèi)層可以具有一樣或不同的厚度。
基于本發(fā)明的單層或多層聚丙烯膜的總厚度在20到120μm之間。多層膜的基礎(chǔ)層占總的膜厚的75到96％。
將用來(lái)制造薄膜層的調(diào)好劑量的材料混合物熔化后加入共擠出機(jī)。通過(guò)一個(gè)平坦的鋼模對(duì)對(duì)應(yīng)于各薄膜層的熔體進(jìn)行共擠出，在鋼模上的熔體成為后續(xù)工藝中第一個(gè)必需的形式。之后，使其通過(guò)一個(gè)用來(lái)固化薄膜的冷輥。結(jié)晶之后，將擠塑的薄膜用鼓入的空氣干燥。然后沿長(zhǎng)度方向(機(jī)器方向)和橫向拉伸薄膜，以使薄膜取向。所得薄膜可以用長(zhǎng)度和橫向方向的取向比來(lái)表征。為避免收縮，在經(jīng)過(guò)機(jī)器方向和橫向取向后，對(duì)薄膜進(jìn)行退火。接著，將薄膜冷卻，然后經(jīng)受進(jìn)一步的放電表面處理(電暈處理)以獲得可印刷的高表面張力。將薄膜用適合的張力和接觸壓力卷繞在鋼芯上，以獲得良好的卷繞質(zhì)量。
下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。
實(shí)施例1通過(guò)共擠出、雙軸拉伸、硬化和在一側(cè)或兩側(cè)進(jìn)行電暈或火焰處理制造總厚度為80μm的A/B/C/D/E結(jié)構(gòu)的五層膜。外層(A)的厚度為2μm，外層(E)的厚度為1μm，內(nèi)層(B和D)的厚度均為2μm。
基礎(chǔ)層C77.8重量％的聚丙烯15重量％的烴類(lèi)樹(shù)脂，軟化點(diǎn)溫度140℃，平均分子量20007.2重量％的碳酸鈣。
外層A85.5重量％的聚丙烯10重量％的烴類(lèi)樹(shù)脂，軟化點(diǎn)140℃，平均分子量20004.5重量％的碳酸鈣外層E92重量％的乙烯-丙烯共聚物，聚丙烯占96.5重量％
7.52重量％的乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物，聚丙烯占85重量％。
0.48重量％的硅酸鋁，作為防粘連劑。
內(nèi)層B77.8重量％的聚丙烯12.5重量％的烴類(lèi)樹(shù)脂，軟化點(diǎn)140℃，平均分子量20002.2重量％的碳酸鈣7.5重量％的用于遮光的著色劑。
內(nèi)層D87.5重量％的聚丙烯12.5重量％的烴類(lèi)樹(shù)脂，軟化點(diǎn)140℃，平均分子量2000。
由此制得的薄膜的加工條件、所有組成和性質(zhì)分別在下面表1、2和3中給出。測(cè)定所得薄膜特性的實(shí)驗(yàn)方法在表3中與測(cè)定值一同給出。
實(shí)施例2薄膜厚度為80μm，三層A/C/E結(jié)構(gòu)(沒(méi)有B和D內(nèi)層)，其組份與實(shí)施例1相同，但是組成有以下變化基礎(chǔ)層C77.6重量％的聚丙烯15.5重量％的烴類(lèi)樹(shù)脂，軟化點(diǎn)140℃，平均分子量20006.9重量％的碳酸鈣外層A87.4重量％的聚丙烯5重量％的烴類(lèi)樹(shù)脂，軟化點(diǎn)140℃，平均分子量20003.6重量％的碳酸鈣4重量％的用于遮光的著色劑。
在給定條件(表1)下經(jīng)過(guò)雙軸拉伸、硬化和電暈或火焰處理后，4μm/75μm/1μm薄膜的組成和性能分別在表2和表3中給出。
實(shí)施例3薄膜厚度為80μm，沒(méi)有A、E外層和B、D內(nèi)層，只有C層結(jié)構(gòu)，其組份與實(shí)施例1相同，組成有以下變化基礎(chǔ)層C78.4重量％的聚丙烯14.5重量％的烴類(lèi)樹(shù)脂，軟化點(diǎn)140℃，平均分子量20006.6重量％的碳酸鈣0.2重量％的用于遮光的著色劑0.29重量％的乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物0.01重量％的作為防粘連劑的硅酸鋁。
在給定條件(表1)下經(jīng)過(guò)雙軸拉伸、硬化和電暈或火焰處理后，所得80μm薄膜的組成如表2所示。
表1.處理?xiàng)l件參數(shù) 實(shí)施例1 2 3層A的擠壓溫度 250℃ 250℃層B的擠壓溫度 250℃層C的擠壓溫度 250℃ 250℃ 250℃層D的擠壓溫度 250℃層E的擠壓溫度 230℃ 230℃長(zhǎng)度方向拉伸比 4,5 4,54,5長(zhǎng)度方向拉伸溫度 135℃ 135℃ 135℃橫向拉伸比 9 9 9橫向拉伸溫度 175℃ 175℃ 175℃硬化溫度 165℃ 165℃ 165℃電暈處理 電壓20kV20kV 20kV頻率25kHz 25kHz 25kHz表2.膜組成一覽表膜的組成組份實(shí)施例1 實(shí)施例2實(shí)施例3聚丙烯 77.27 77.12 78.4丙烯-乙烯二元共聚物1.151.15 -丙烯-乙烯-丁烯三元共聚物 0.094 0.094 0.29樹(shù)脂 14.56 14.78 14.5碳酸鈣 6.746.65 6.6著色劑 0.188 0.20.2硅酸鋁 0.006 0.006 0.01
表3.多層膜的性能性能 方法實(shí)施例1 實(shí)施例2厚度(μm) ASTM D374 81.380.2密度(g/cm3) 0.580.60拉伸強(qiáng)度(N/mm2) MD 49 50ASTM D882TD 95 100斷裂伸長(zhǎng)比(％)MD 111 121ASTM D882TD 34 38熱收縮(％)ASTMMD 3 3D2732 TD 1 1ASTM摩擦系數(shù) 0.300.30D1894不透明度(％) DIN 53146 82.581.6ASTMLayer E/90/ 91/光澤度(45℃)(％)D2457 Layer A 64 72ASTM總光透率(％) 19 18D1746ASTM表面張力(Dyne/cm) 41 41D2578透氧性，23℃(ml/m2DIN 53380 400.5 399.2gün.atm)水汽傳輸率，37.8℃； ASTM2.422.41％90 RH(g/m2 gün.atm)D895-79
權(quán)利要求
1.一種單層(C)或多層(A/B/C/D/E)薄膜，其具有改進(jìn)的隔離功能、油脂不滲透性和死褶特性，還可以借助包裝機(jī)械產(chǎn)生多種幾何形狀，其特征在于包含基礎(chǔ)層(C)、外層(A)、內(nèi)層(B)、基本組成為聚丙烯聚合物和烴類(lèi)樹(shù)脂的第二個(gè)內(nèi)層(D)、組成為聚丙烯聚合物和防粘連劑的第二個(gè)外層(E)。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜，其特征在于層A、B、C和D的聚合物是聚丙烯均聚物。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜，其特征在于層E的聚合物選自乙烯-丙烯二元共聚物和乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物。
4.如權(quán)利要求3所述的層，其中約大于95重量％的所述二元共聚物是聚丙烯。
5.如權(quán)利要求3所述的層，其中約大于85重量％的所述三元共聚物是聚丙烯。
6.如權(quán)利要求1所述的薄膜，其特征在于所述薄膜包含占薄膜總重量1％到60％的烴類(lèi)樹(shù)脂。
7.如權(quán)利要求1所述的薄膜，其特征在于所述基礎(chǔ)層包含占基礎(chǔ)層重量5％到50％的烴類(lèi)樹(shù)脂。
8.如權(quán)利要求1所述的薄膜，其特征在于層A、B和D包含占各層重量的5％到20％的烴類(lèi)樹(shù)脂。
9.如權(quán)利要求7和8所述的樹(shù)脂，以樹(shù)脂的總重量為基準(zhǔn)，85％以上的樹(shù)脂的平均分子量為1500到2500，優(yōu)選為1750到2250。
10.如權(quán)利要求1所述的薄膜，其特征在于層A、B和C包含3重量％到30重量％的填充料。
11.如權(quán)利要求10所述的層，所述填充料選自聚丙烯載體中的碳酸鈣或滑石。
12.如權(quán)利要求10所述的層，所述填充料為50重量％到70重量％的碳酸鈣或滑石、約30重量％到50重量％的聚丙烯。
13.如權(quán)利要求1所述的薄膜，層B包含約5重量％到15重量％的色母料。
14.如權(quán)利要求13所述的層，其中所述色母料包含約60重量％到80重量％的TiO2和約20重量％到40重量％的聚丙烯載體。
15.如權(quán)利要求1所述的薄膜，其中層E包含占整個(gè)所述層重量的約0.1％到1.5％的防粘連劑。
16.如權(quán)利要求1所述的薄膜，其中所述防粘連劑選自無(wú)機(jī)添加劑，例如二氧化硅、碳酸鈣、硅酸鎂、硅酸鋁、磷酸鈣等；和/或有機(jī)聚合物，例如聚酰胺、聚酯等。
17.如權(quán)利要求1所述的薄膜，其中基礎(chǔ)層(C)的厚度為60到80μm。
18.如權(quán)利要求1所述的薄膜，其中層A、B、D和E的厚度小于5μm。
19.如權(quán)利要求1所述的薄膜，其中所述薄膜被用來(lái)封裝食品，尤其是奶油、黃油或類(lèi)似的食品。
20.如權(quán)利要求1、17或19所述的薄膜，其特征在于基礎(chǔ)層(C)包含約65重量％到約85重量％的聚丙烯，優(yōu)選約70重量％到80重量％的聚丙烯。
21.如權(quán)利要求1、17、19或20所述的薄膜，其特征在于所述基礎(chǔ)層(C)的聚丙烯聚合物熔點(diǎn)為150℃或更高。
22.如權(quán)利要求1、17、19、20或21所述的薄膜，其特征在于基礎(chǔ)層(C)中的樹(shù)脂的軟化點(diǎn)為120到160℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單層或多層薄膜，其具有改進(jìn)的隔離和死褶特性。更具體地，本發(fā)明涉及一種高度可折疊的單層或多層剛性薄膜，它可用于包裝食品尤其是奶油、黃油以及類(lèi)似食品。本發(fā)明開(kāi)發(fā)的薄膜是由以下各層組成基礎(chǔ)層(C)；一個(gè)包含均聚物、填充料和烴類(lèi)樹(shù)脂的外層(A)；一個(gè)包含均聚物、填充料、樹(shù)脂和著色劑的內(nèi)層(B)；包含均聚物和樹(shù)脂的另一內(nèi)層(D)；以及包含聚合物混合物和防粘連劑的第二外層(E)。
文檔編號(hào)B32B27/32GK1596278SQ02823618
公開(kāi)日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2002年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月27日
發(fā)明者內(nèi)杰代特·基萊希, 哈?！た藏悹? 法赫里·厄澤爾 申請(qǐng)人:超級(jí)薄膜塞那依維提加里特有限公司