專利名稱：包裝膜中的可剝離的復(fù)合熱塑性密封劑的制作方法
包裝膜中的可剝離的復(fù)合熱塑性密封劑相關(guān)申請的交叉引用本申請是2008年2月14日提交的、系列號為12/031，450的美國申請的繼續(xù)申請 并要求該美國申請的優(yōu)先權(quán)，通過引用將該美國申請的全部內(nèi)容合并至本文中。發(fā)明的背景1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及包括可剝離密封(peelable seal)的包裝系統(tǒng)，特別地，本發(fā)明涉及用 于形成這種可剝離密封的組合物和方法。2.
背景技術(shù)：
包裝在銷售和營銷多數(shù)產(chǎn)品時是重要的特性。特別地，食物產(chǎn)品具有相當(dāng)嚴(yán)格的 包裝要求，以保持新鮮和提高貨架壽命。某些醫(yī)療器械也提出了嚴(yán)格的包裝要求以保持這 種器械的無菌性。在這些應(yīng)用中，包裝體通常為真空包裝或被氣驅(qū)(gas-flushed)，隨后被 氣密密封。雖然產(chǎn)品的有效包裝是強制性的，但是產(chǎn)品包裝體的各種美學(xué)性質(zhì)也是重要的。 例如，產(chǎn)品的外表在吸引消費者方面是重要的。而且，在許多應(yīng)用中，特別是對于食物產(chǎn)品 而言，包裝體的可再利用性和容易打開也是重要的考慮事項。在許多應(yīng)用中，易于打開包裝 體的性能將取決于密封的機械性質(zhì)。一種特別重要的包裝結(jié)構(gòu)利用可剝離的密封。在至少一個現(xiàn)有的包裝系統(tǒng)中，可 剝離的密封是通過將可熱封的聚合材料覆蓋在金屬箔上而形成的。因為具有這種密封的 包裝通常不讓空氣和污染物進入，因此可剝離的密封必須也不讓這些物質(zhì)進入。當(dāng)具有可 剝離的密封的包裝體被打開時，可將密封層從基底剝離開。期望的是，這種剝離可通過微弱 的且相對恒定的剝離力來完成。可剝離密封的彈性性質(zhì)使得不會由于包裝體的彎曲和正 常操作而導(dǎo)致密封失效。在一些現(xiàn)有包裝中，可剝離密封是由多層片材構(gòu)成的。具有這種 密封的包裝系統(tǒng)的例子包括托盤式(tray-type)食品包裝體、瓶子、泡罩包裝體(blister package)等等。雖然一些現(xiàn)有可剝離密封包裝體用得較好，但一直難以構(gòu)建出始終形成既 阻止泄漏同時又易于被最終用戶打開的氣密密封的包裝系統(tǒng)。而且，這種現(xiàn)有的可剝離包 裝系統(tǒng)往往在相對窄的范圍內(nèi)(特別是窄的溫度范圍內(nèi))起作用。窄的密封溫度范圍往往 導(dǎo)致包裝缺陷。例如，在可用溫度范圍的下限值時，可能形成泄漏的密封(不是氣密密封 的)。在可用溫度范圍的上限值時，形成非可剝離的密封，當(dāng)打開時其被撕裂。因此，需要一種改進的可剝離包裝系統(tǒng)，其阻止泄漏、提供氣密密封并且容易打 開。發(fā)明概述本發(fā)明通過在至少一個實施方式中提供一種可剝離密封結(jié)構(gòu)來解決現(xiàn)有技術(shù)的 一個或多個問題。該實施方式的可剝離密封結(jié)構(gòu)有利地包括密封表面，在可剝離密封溫度 范圍的所有溫度下，當(dāng)與密封基底接觸時，該密封表面可形成可剝離密封。而且，該實施方 式的可剝離密封結(jié)構(gòu)包括熱塑性聚合物，以及被分散在至少一部分熱塑性聚合物內(nèi)的添加 劑。在本發(fā)明的另一種實施方式中，可剝離密封結(jié)構(gòu)用于形成位于容器開口處的可剝離密封。該實施方式的可剝離密封結(jié)構(gòu)包括密封層和一個或多個任選的額外層。有利地，密 封層包括用熱塑性聚合物分散的官能化的有機粘土。已發(fā)現(xiàn)，官能化的有機粘土顆粒被加 入到常用的可熱封熱塑性聚合物中會在熱封條件的寬廣范圍內(nèi)提供穩(wěn)定的(consistent) 剝離強度。而且，可商購的有機粘土聚合物濃縮物與多種聚烯烴密封樹脂的混合物有利地 表現(xiàn)出與有機粘土裝載百分?jǐn)?shù)(percent load)成反比例的剝離強度。雖然利用該密封層的 密封界面以穩(wěn)定的模式剝離，但是即使當(dāng)在各種包/袋包裝體類型中密封樣品包括細紋、 褶皺和襯料(gusset)結(jié)構(gòu)時，密封的氣密完整性也不受損害。在本發(fā)明的另一種實施方式中，提供一種包含本發(fā)明的可剝離密封結(jié)構(gòu)的包裝系 統(tǒng)。本發(fā)明的包裝系統(tǒng)包括容器部分和附著至容器部分的可剝離密封部分。密封部分包括 上述本發(fā)明的密封層。附圖簡述圖IA是粘合劑A型失效的示意圖；圖IB是粘合劑B型失效的示意圖；圖IC是分層C型失效的示意圖；圖ID是破裂D型失效的示意圖；圖IE是破裂E型失效的示意圖；圖IF是伸長F型失效的示意圖；圖IG是剝離+伸長G型失效的示意圖；圖2A是單層密封結(jié)構(gòu)的示意性截面圖；圖2B是雙層密封部分的示意性截面圖；圖2C是三層密封層的示意性截面圖；圖3A是包含本發(fā)明的可剝離密封結(jié)構(gòu)的實施方式的袋狀包裝系統(tǒng)的示意性截面 圖；圖3B是圖3A的袋狀包裝系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖4A是改進品(refinement)的示意性截面圖，其中密封基底包括第二密封層；圖4B是改進品的示意性截面圖，其中密封基底160包括第二密封層170，可剝離密 封162形成在第一密封層152和第二密封層186之間；圖5A是利用了本發(fā)明的可剝離密封結(jié)構(gòu)的杯狀包裝系統(tǒng)的示意性截面圖；圖5B是利用了本發(fā)明的可剝離密封結(jié)構(gòu)且包含多個杯狀容器的泡罩包裝系統(tǒng)的 示意性截面圖；圖6是展示形成本發(fā)明的包裝系統(tǒng)的方法的圖表。圖7A提供由具有5襯％和6襯％有機粘土的密封層形成的頂部密封的剝離力與溫 度的曲線圖；圖7B提供由HDPE、EVOH和LLDPE與EVA的混合物(添加或未添加有機粘土)三 層共擠壓制成的密封的剝離力與溫度的曲線圖；圖7C提供由層壓至密封膜的箔制成的密封的剝離力與密封形成溫度的曲線圖；圖8是用于確定熔化溫度(“Tm” )的一系列曲線圖；圖9是用于確定結(jié)晶溫度(“Tc”)的一系列曲線圖；圖IOA是一組χ射線衍射圖，其顯示來自Nanoblend 2001的有機粘土在包含聚乙烯的密封層中的分散；圖IOB是一組χ射線衍射圖，其顯示來自Nanoblend 2101的有機粘土在包含聚乙 烯的密封層中的分散；

圖11提供由高頻熔接機制造的密封的密封強度與密封形成溫度的曲線圖；圖12A提供由聚乙烯或聚乙烯與EVA的混合物通過傳導(dǎo)密封法(conduction sealing method)制成的密封的密封強度與密封形成溫度的曲線圖；圖12B提供下述密封的密封強度與密封形成溫度的曲線圖，在該密封中至少一個 密封層包括聚乙烯、EVA和有機粘土的混合物；圖13A提供表6，其總結(jié)了圖12A和12B的密封強度數(shù)據(jù)；圖13B是圖13A的續(xù)篇；圖14A是具有一個或多個折疊的可剝離密封的示意性截面圖；圖14B是具有一個或多個折疊的可剝離密封的示意性截面圖；圖15是在密封中具有折疊或彎曲的包裝系統(tǒng)的俯視圖。優(yōu)選實施方式的詳細描述現(xiàn)將詳細參考本發(fā)明目前優(yōu)選的組成、實施方式和方法，它們構(gòu)成目前為發(fā)明人 所知的實踐本發(fā)明的最佳方式。附圖并非必然按比例繪制。但要理解的是，所公開的實施 方式僅為本發(fā)明示例性的，且本發(fā)明可以不同的和替代性的形式來實施。因此，本文公開的 具體細節(jié)不應(yīng)解釋為限制性的，而僅作為本發(fā)明的任何方面的代表性的基本原則和/或僅 作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以各種方式利用本發(fā)明的代表性的基本原則。除非在實施例或其他地方明確說明，本說明書中表示物質(zhì)的量或反應(yīng)條件和/或 使用條件的所有數(shù)字?jǐn)?shù)量在描述本發(fā)明的最大范圍時要理解為被詞語“大約”修飾。在所 述的數(shù)字限值內(nèi)實施通常是優(yōu)選的。而且，除非另有說明，百分?jǐn)?shù)、“份”和比例值都是以重 量計；術(shù)語“聚合物”包括“低聚物”、“共聚物”、“三元共聚物”等。關(guān)于一群或一類物質(zhì)對 于本發(fā)明的給定目的是適合的或優(yōu)選的描述暗指該群或該類物質(zhì)的成員的任何兩個或多 個的混合物是同等適合的或優(yōu)選的；以化學(xué)術(shù)語對組分的描述是指在添加至說明書中指定 的任何組合物(combination)中時的組分并且不是必然地排除一旦混合時混合物的組分 之間的化學(xué)相互作用；首字母縮寫詞或其他縮寫詞的第一次定義適用于相同縮寫詞在本文 中的所有后續(xù)使用并且比照最初定義的縮寫詞的正常語法變化應(yīng)用；而且，除另有說明，性 質(zhì)的測量是由與之前或之后為相同性質(zhì)所提及的相同技術(shù)來確定的。還要理解的是，本發(fā)明不限于下述的特定實施方式和方法，因為具體的成分和/ 或條件當(dāng)然可變化。而且，本文使用的術(shù)語僅用于描述本發(fā)明的具體實施方式

，而并不有意 以任何方式限制本發(fā)明。還須注意的是，如用在說明書和所附權(quán)利要求中的，除另有明確說明，單數(shù)形式 “一個(a)”、“一個(an)”和“所述(the) ”包括復(fù)數(shù)指代物。例如，以單數(shù)形式提及一個成 分意在包括許多個這個成分。在本申請中，當(dāng)提及公開文獻時，通過引用將這些文獻的公開內(nèi)容以它們的整體 形式合并至本申請中，以更加完全地描述本發(fā)明所屬的現(xiàn)有技術(shù)。用在本文中的術(shù)語“有機粘土”是指有機改性的粘土。通常，這種改性使得粘土更 具相容性，因而可與聚合物混合。
用在本文中的術(shù)語“平均粗糙度”(“Ra”)是指根據(jù)ANSI B46. 1在整個測量長度 或面積上計算的表面的平均高度。平均粗糙度通常以微米或微英寸的形式提供。用在本文中的術(shù)語“可剝離密封”是指剝離力在每英寸樣品寬度為0. 51bs至撕裂 密封的力之間的密封。通常，上限值小于或等于每英寸樣品寬度51bs。在其他變體中，上限 值小于或等于每英寸樣品寬度41bs，或小于膜基底上的撕裂強度。用在本文中的術(shù)語“剝離力”是指如在ASTM F_88(通過引用合并至本文)中定義 的分離兩個層的力。例如，它是指通過拉動而將一英寸寬度的兩個層分離所需的力。用在本文中的術(shù)語“密封初始溫度”是指以0. 51bs每英寸的剝離力形成密封時 的最低溫度。具體地，密封初始溫度是接觸要被密封的層從而促進這種密封的表面(通常 是金屬)的溫度。在一些變體中，表面接觸層的停留時間為約0.5至1秒，壓力為5psi至 1200psi。術(shù)語“可剝離密封溫度范圍”是指這樣的溫度范圍，在該范圍兩種材料之間形成的 密封使得剝離力如上所述在每英寸樣品寬度為0. 51bs至撕裂密封的力之間。參考圖1A-1G，提供了展示各種密封失效機制的示意圖。在這些圖中的每個變體 中，密封100由第一密封層102的一部分與第二密封層104的一部分接觸以形成密封而形 成。圖IA展示本發(fā)明的一個或多個實施方式中的可剝離密封的行為。當(dāng)層102和104之 間的密封經(jīng)受將這兩層拉開的力時，層102和104在分離表面106、108處相對干凈地分開。 這種密封失效被稱作粘合劑A型失效。圖IB展示一個密封，其中當(dāng)密封被施加應(yīng)力時，層 102的結(jié)構(gòu)完整性被破壞，形成撕裂口 109。這種密封失效被稱作粘合劑B型失效。圖IC展 示包括額外層以形成多層層壓結(jié)構(gòu)的密封。層110附著至層102，而層104附著至層112。 圖IC所示的失效模式是在位置114處分層。這種密封失效被稱作分層C型失效。圖ID展 示材料失效，其中層104在靠近層102、104仍彼此粘合的區(qū)域的位置120處破裂。這種密 封失效被稱作破裂D型失效。圖IE展示材料失效，其中層104在遠離層102、104仍彼此粘 合的區(qū)域的位置122處破裂。這種密封失效被稱作破裂E型失效。圖IF展示材料失效，其 中層102和104在未包含在密封100的部分130、132處被拉伸。這種密封失效被稱作伸長 F型失效。最后，圖IG展示材料失效，其中層102和104通過剝離機制以及同時發(fā)生的在部 分136、138處的拉伸而在密封100處分離。這種密封失效被稱作剝離+伸長G型失效。本 發(fā)明的實施方式有利地形成經(jīng)由粘合劑A型失效機制失效的可剝離密封。在本發(fā)明的一個實施方式中，提供一種可剝離密封結(jié)構(gòu)。該實施方式的可剝離密 封結(jié)構(gòu)包括熱塑性聚合物和被分散在至少一部分熱塑性聚合物中的添加劑。可剝離密封結(jié) 構(gòu)界定出可在可剝離密封溫度范圍內(nèi)的所有溫度下形成可剝離密封的密封表面。在該實施 方式的變體中，可剝離密封溫度范圍是從密封初始溫度到高于密封初始溫度至少50° F的 溫度。在本發(fā)明的另一個實施方式中，可剝離密封溫度范圍是從密封初始溫度到高于密封 初始溫度至少75° F的溫度。在本發(fā)明的又一個實施方式中，可剝離密封溫度范圍是從密 封初始溫度到高于密封初始溫度至少100° F的溫度。通常，對于包裝應(yīng)用，密封初始溫度 為約170° F至約350° F。在另一種變體中，對于包裝應(yīng)用，密封初始溫度為約170° F至 約 250° F。參考圖2A、2B和2C，提供了用在本發(fā)明的包裝系統(tǒng)中的可剝離密封結(jié)構(gòu)的圖示。 在該實施方式中，可剝離密封結(jié)構(gòu)附著至基底以形成可剝離密封或密封部分。圖2A是單層密封結(jié)構(gòu)的示意性截面圖。在該變體中，可剝離密封結(jié)構(gòu)150包括密封層152。圖2B是雙 層密封結(jié)構(gòu)的示意性截面圖?？蓜冸x密封結(jié)構(gòu)150包括密封層152和額外層154。圖2C是 三層密封層的示意性截面圖。在該變體中，可剝離密封結(jié)構(gòu)150包括密封層152和額外層 154,156ο應(yīng)當(dāng)意識到的是，在圖2Α、2Β和2C的各變體中，密封層152包含熱塑性聚合物和 分散在熱塑性聚合物中的添加劑。在本實施方式的變體中，有用的添加劑的表面積大于 100m2/g且長寬比大于10。另外，有用的添加劑是晶狀的或多晶的。有用的添加劑的例子 包括但不限于有機粘土。密封層152適于接觸容器的基底部分以形成可剝離密封。這種容 器可以是可用于包裝物體的幾乎任何形狀。這種形狀的例子包括但不限于，泡罩、托盤、包、 袋和它們的組合。已驚人地發(fā)現(xiàn)，由此組合物形成的密封層具有如以下更完全地描述的改善的和均 勻的剝離性能。利用可剝離密封結(jié)構(gòu)150的密封界面以穩(wěn)定的模式剝離，即使當(dāng)在各種包 /袋包裝體類型中膜樣品包括細紋、褶皺和襯料結(jié)構(gòu)時，密封的氣密完整性也不受損害?？?剝離密封結(jié)構(gòu)150以下述組合的形式表現(xiàn)出穩(wěn)定的可剝離行為1)密封層152接觸具有類 似或相同組合物的另一密封層；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 /聚乙烯層緊靠著純聚丙烯層，有機粘土 /聚乙烯層緊靠著純聚酯層，有機粘土 /聚乙烯 層緊靠著純聚乙烯層)。加工助劑，例如防結(jié)塊劑、抗氧化劑、潤滑添加劑(slip additive) 等，被任選地包括在密封層中且不影響密封結(jié)構(gòu)150的剝離模式。額外層154、156被用來為本實施方式提供許多有用的特性。例如，額外層154、156 可為包含可剝離密封部分的包裝系統(tǒng)提供結(jié)構(gòu)支持、耐熱性、隔離性和改善的外觀。應(yīng)當(dāng)意 識到的是，除單層可剝離密封結(jié)構(gòu)外，本實施方式還包括具有任何數(shù)目的額外層的多層結(jié) 構(gòu)。在本實施方式的每個變體中，多層密封結(jié)構(gòu)包括具有本文所述的組合物的可剝離密封。密封層152的進一步特征是具有各種物理和結(jié)構(gòu)變化以及改進之處，某種程度上 取決于期望的特定包裝。在本實施方式的一個變體中，密封層152的厚度為約6微米至約 120微米。在本實施方式的另一個變體中，密封層152的厚度為約6微米至約30微米。在 本實施方式的又一個變體中，密封層152的厚度為約40微米至約120微米。密封層152與 不含有機粘土或含不足量的有機粘土形成的類似層的進一步區(qū)別在于具有更高程度的表 面粗糙度。在一個改進中，密封層152的表面粗糙度的特征是平均粗糙度為約1500至約 5000埃。在另一個改進中，密封層152的表面粗糙度的特征是平均粗糙度為約2000至約 4000埃。應(yīng)當(dāng)容易意識到，在本發(fā)明的變體中，表面粗糙度的程度和性質(zhì)取決于用來形成密 封層152的方法和工藝參數(shù)。各種實施方式的密封層還表現(xiàn)出比沒有有機粘土的類似層稍 微高些的拉伸模量。在一種改進中，密封層152的拉伸模量為約500至約2000MPa。參考圖3A和3B，描述了包含上述可剝離密封結(jié)構(gòu)的包裝系統(tǒng)。圖3A是包含本發(fā) 明的可剝離密封結(jié)構(gòu)的實施方式的袋狀包裝系統(tǒng)的截面圖。圖3B是包含本發(fā)明的可剝離 密封結(jié)構(gòu)的實施方式的袋狀包裝系統(tǒng)的側(cè)視圖。包裝系統(tǒng)160包括容器部分162和可剝離 密封部分164。可剝離密封部分164附著至容器部分162。圖3A圖示了可剝離密封部分 164和容器部分162是連續(xù)的的實施例，每個部分由相同的多層結(jié)構(gòu)(即，片)形成。容器 部分162可具有用于將物品包裝在袋中的幾乎任何形狀。密封部分164包括可剝離密封結(jié) 構(gòu)150。在如圖3A所示的變體中，可剝離密封結(jié)構(gòu)150包括設(shè)置在額外層154上的密封層152。如以上關(guān)于圖2A、2B和2C的描述，密封層152包含熱塑性聚合物和分散在熱塑性聚 合物內(nèi)的添加劑(例如有機粘土)。仍參考圖3A和3B，包裝系統(tǒng)160進一步包括第二密封結(jié)構(gòu)150’，該第二密封結(jié)構(gòu) 與可剝離密封結(jié)構(gòu)150接觸以形成可剝離密封170。密封170密封在包裝系統(tǒng)160的頂側(cè) 172的開口。相似的可剝離密封任選地位于底側(cè)174、左側(cè)176和右側(cè)178?？蓜冸x密封結(jié) 構(gòu)150’還包括設(shè)置于額外層154上的密封層152。具體地，設(shè)置在額外層154上的密封層 152的組合的第一部分形成密封結(jié)構(gòu)150，而設(shè)置在額外層154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是連續(xù)的。在本實施方式 的變體中，設(shè)置在額外層154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。有利地，包裝系統(tǒng)160適于包含物品180(即，可為一個或多個物品)?？杀话b的物 品180的例子包括，但不限于，食物產(chǎn)品和滅菌物品(例如，醫(yī)療器械)。參考圖4A和4B，圖示了如用在袋狀包裝系統(tǒng)中的可剝離密封部分164的變體。 圖4A是下述改進的示意性截面圖，在該改進中密封層152基本上被限制在可剝離密封部分 164的附近。這種變體是通過限制有機粘土的加入或沉積不同的層于密封結(jié)構(gòu)164附近來 實現(xiàn)的。這種變體還包括內(nèi)層182和一個或多個額外層154。圖4B是一種改進的示意性截 面圖，在該改進中包裝系統(tǒng)160包括第二密封層186，可剝離密封170被形成在第一密封層 152和第二密封層186之間。在后一種改進中，密封層152最低限度地(如果有的話)延伸 進容器部分162。而且，在該改進中，容器部分162任選地包括不同于第一密封層152的襯 墊層182。在此變體的進一步改進中，密封部分164進一步包括設(shè)置在第一密封層152和/ 或第二密封層186之上的一個或多個額外的聚合物層154。在該改進的特別有用的實施例 中，一個或多個額外的聚合物層154至少部分地形成容器部分162。參考圖5A和5B，圖示了利用本發(fā)明的可剝離密封結(jié)構(gòu)和剛性容器部分的包裝系 統(tǒng)的變體。圖5A提供利用本發(fā)明的可剝離密封結(jié)構(gòu)的杯狀包裝系統(tǒng)的示意性截面圖。包裝 系統(tǒng)190包括可剝離密封結(jié)構(gòu)150和容器部分194的密封開口 192。可剝離密封結(jié)構(gòu)150 的外圍部分設(shè)置在容器部分194的基底部分196上并與其接觸。圖5B提供包括多個杯狀容 器的泡罩包裝系統(tǒng)的示意性截面圖。泡罩包裝系統(tǒng)200包括可剝離密封結(jié)構(gòu)152和容器部 分206、208的密封開口 202、204。可剝離密封結(jié)構(gòu)152的一部分設(shè)置在容器部分206、208 的基底部分210、212之上并與其接觸。如上所述，本發(fā)明的各種實施方式的可剝離密封結(jié)構(gòu)包括例如有機粘土的添加 劑。有用的有機粘土的例子包括，但不限于，高嶺土、蒙脫土-綠土粘土、膨潤土粘土、伊利 石粘土和它們的組合。U. S.專利第5，780，376號、第5，739，087號、第6，034，163號和第 5，747，560號提供了可用于實踐本發(fā)明的納米粘土(nanoclay)的特定實施例。通過引用將 這些專利的每一個的全部公開內(nèi)容合并至本文。在本發(fā)明的一個改進中，有機粘土的存在 量為熱塑性聚合物和有機粘土的組合重量的1襯％至20襯％。在本實施方式的另一個改進 中，有機粘土的存在量為熱塑性聚合物和有機粘土的組合重量的2襯％至10wt%。用在可剝離密封層152中的有機粘土通常包含多個顆粒。在一個變體中，有機粘 土包含的多個顆粒具有至少一個小于200nm的空間尺寸。在另一個變體中，有機粘土包含 的多個顆粒具有至少一個小于IOOnm的空間尺寸。在另一個變體中，有機粘土包含的多個 顆粒具有至少一個小于50nm的空間尺寸。在又一個變體中，有機粘土包含的多個顆粒具有大于或等于Inm的空間尺寸。在又一個變體中，有機粘土包含的多個顆粒具有大于或等于5nm的空間尺寸。在另一個變體中，有機粘土包含小片(platelet)，小片具有至少20埃的 平均間隔(s印aration)。在另一個變體中，有機粘土包含的小片具有至少30埃的平均間 隔。在又一個變體中，有機粘土包含的小片具有至少40埃的平均間隔。通常，在與熱塑性 聚合物混合之前，有機粘土包含的小片具有20至45埃的平均間隔。有利地，一旦與熱塑性 混合物混合，有機粘土保持此片狀狀態(tài)，使得平均間隔被保持或增加。如上所述，可剝離密封層152還包括熱塑性聚合物。合適的熱塑性聚合物包括，但 不限于，尼龍、聚烯烴、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯和它們的混合物。在一個變體中，熱塑性聚 合物包含選自乙烯丙烯酸、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯離子交聯(lián)聚合物(例如，可從Ε. I. du Pont deNemours and Company獲得的Surlyn 系列樹脂)和它們的組合的成分。在本發(fā)明的實 踐中，聚烯烴是特別有用的熱塑性聚合物。在一個變體中，聚烯烴選自乙烯、丙烯、乙酸乙烯 酯和它們的組合的均聚物和共聚物。特別是當(dāng)添加劑是有機粘土?xí)r，聚烯烴與乙烯乙酸乙 烯酯(“EVA”)的混合物被發(fā)現(xiàn)在形成可剝離密封中特別有用。本發(fā)明的各種實施方式的容器部分由幾乎任何用于包裝的材料形成。這種材料包 括，但不限于，紙、金屬箔、聚合物片材、金屬化的聚合物片材和它們的組合。更具體的例子 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和它們的 組合。這些材料的每一個可被涂布或未涂布。有用的涂料的例子包括，但不限于，清漆、硝 基漆(lacquer)、粘合劑、油墨和隔離材料(即，PVDC)。用于包裝醫(yī)療器械的有用材料包括 高密度聚烯烴?？少徸訢upont，lnC.的Tyvek (由高密度聚乙烯纖維制成的合成材料) 是這種用于包裝醫(yī)療器械的材料的一個例子。在本發(fā)明的又一個實施方式中，提供一種形成上述包裝系統(tǒng)的方法。參考圖6，提 供了圖示本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 -聚合物混合物(“0CB”)。在一個變體中，這種混合發(fā)生在 壓出機220中。密封層152隨后在步驟b)中由有機粘土-聚合物混合物通過從模具222 壓出而形成。在一個變體中，額外層通過向模具222提供來自額外的壓出機(例如壓出機 230)的材料來形成。在本發(fā)明的一個改進中，熱塑性聚合物和有機粘土在混合器224中被 預(yù)混合，隨后被引入到壓出機220中。通常，密封層152與一個或多個額外層154、156—起 形成或形成在一個或多個額外層154、156之上(如圖2所示)。隨后在步驟c)中形成開放 的包裝系統(tǒng)160。該過程可包括側(cè)邊被密封以形成圖3-4的袋狀結(jié)構(gòu)的步驟。在一個變體 中，開放的包裝系統(tǒng)160的形成出現(xiàn)在步驟b)中。在本發(fā)明的一個變體中，通過將母料與純聚合物混合而將熱塑性聚合物與有機粘 土混合。在該變體中，母料包含有機粘土和至少一部分熱塑性聚合物。在該改進中，母料通 常包括10至80wt%的有機粘土。形成密封層152的步驟通過任何能夠由熱塑性組合物形成層或膜的方法來完 成。這些方法的例子包括，但不限于，壓出、共擠壓、吹塑、流延、擠壓吹塑和薄膜吹塑(film blowing)ο仍參考圖6，本實施方式的方法任選地進一步包括將物品180放置到開放的包裝 系統(tǒng)160內(nèi)(步驟d)。通常，物品180位于容器部分162內(nèi)。在物品180被放置在容器部 分162內(nèi)后，密封層152在步驟e)中與密封基底(即，密封結(jié)構(gòu)150’)接觸以形成密封。密封可通過本領(lǐng)域已知的許多密封方法來完成。例子包括，但不限于，熱傳導(dǎo)密封、超聲密 封和感應(yīng)密封。以下實施例說明本發(fā)明的各種實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到屬于本發(fā)明的 實質(zhì)和權(quán)利要求的范圍內(nèi)的許多變體。
圖7A提供由密封層形成的密封的剝離力與溫度的曲線圖，其中密封層是由共擠 壓的HDPE和LLDPE/EVA以及有機粘土混合物(即，雙層)制成。在這些試驗中，撕開密封 包的密封。圖中提供了有機粘土裝載量為5襯％和6襯％的曲線圖。圖7A證實本發(fā)明的 密封可在50° F的密封形成溫度范圍內(nèi)通過穩(wěn)定的打開力打開。而且，觀察到密封強度在 200° F至250° F的溫度范圍內(nèi)是可剝離的且是相對平坦的。圖7B提供剝離力與密封形 成溫度的曲線圖。圖中提供了不含有機粘土的參照物以及具有5wt%有機粘土的測試樣品 的曲線圖。參照樣品是由2. 4密耳的膜構(gòu)成的，所述膜是由高密度聚乙烯(“HDPE”)、乙烯 乙烯醇、線型低密度聚乙烯(“EV0H”)和乙烯乙酸乙烯酯混合物與LLDPE的混合物的三層 共擠壓而形成的。測試樣品是由2. 4密耳的膜構(gòu)成的，所述膜是由HDPE、EV0H以及LLDPE、 EVA和5襯％有機粘土的混合物的三層共擠壓而形成的。參照樣品和測試樣品在Sentinal 密封機中被密封。根據(jù)ASTM F-88測定剝離力。圖7B中的點的密封時間為0. 50秒，密封鉗 壓力為30PSI。觀察到，對于具有有機粘土的樣品，剝離力在175° F至265° F的溫度范圍 內(nèi)的變化差異較小。而且，用有機粘土形成的密封在密封形成的整個溫度范圍內(nèi)是可剝離 的。圖7C提供了由層壓至密封膜的箔制成的密封的剝離力與密封形成溫度的曲線圖。在該 試驗中，48ga PET/50ga箔被粘性地層壓至3. 2密耳的測試膜上。測試膜是由LDPE/LLDPE/ 有機粘土混合物制成的。密封被制成相同結(jié)構(gòu)的膜。參照樣品和測試樣品在Sentinal密 封機中被密封，并根據(jù)ASTM F-88測定剝離力。圖7C清楚地顯示，在300° F至425° F的 溫度范圍形成了穩(wěn)定的可剝離密封。在單螺桿壓出機中將Nanoblend MB 2001 或 Nanoblend MB2101( “母料”)與 商業(yè)上的聚乙烯(“PE”)混合物袋密封劑混合，其中本發(fā)明的密封劑層在第二薄膜吹塑操 作中形成。根據(jù)ASTM D638 (表1)、利用50mm/min的測試速度評價所產(chǎn)生的膜的拉伸性質(zhì)。 在測試之前，所有樣品在30°C退火21天。發(fā)現(xiàn)包含有機粘土的膜比沒有有機粘土的膜具 有更高的模量，而不損害強度或最大伸長率。對于3襯％有機粘土，模量增加了 75%，對于 6wt%有機粘土模量增加了 150%，對于9wt%有機粘土模量增加了 240%。表1.由未添加有機粘土和添加了各種量的有機粘土形成的膜的拉伸性質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種可剝離密封，其包括具有第一密封表面的第一密封層；具有第二密封表面的第二密封層，所述第一密封表面接觸所述第二密封表面以界定 出密封，使得所述第一密封層和所述第二密封層的一個或多個中具有一個或多個折疊或彎 曲，其中所述第一密封層和第二密封層的至少一個包括熱塑性聚合物；和分散在至少一部分所述熱塑性聚合物內(nèi)的有機粘土。
2.權(quán)利要求1的可剝離密封，其中所述第一密封層和所述第二密封層的一個或兩者具 有約170° F至約350° F的密封初始溫度。
3 權(quán)利要求1的可剝離密封，其中所述有機粘土包含多個顆粒，所述顆粒具有至少一 個小于200nm的空間尺寸。
4.權(quán)利要求1的可剝離密封，其中所述有機粘土包含小片，所述小片的平均間隔為至 少20埃。
5.權(quán)利要求1的可剝離密封，其中所述有機粘土包含小片，所述小片的平均間隔為至 少30埃。
6.權(quán)利要求1的可剝離密封，其中所述有機粘土包括選自以下的粘土高嶺土、蒙脫 土 _綠土粘土、膨潤土粘土、伊利石粘土和它們的組合。
7.權(quán)利要求1的可剝離密封，其中所述有機粘土的存在量為所述熱塑性聚合物與所述 有機粘土的組合重量的1襯％至20wt%。
8.權(quán)利要求1的可剝離密封，其中所述有機粘土的存在量為所述熱塑性聚合物與所述 有機粘土的組合重量的2襯％至10wt%。
9.權(quán)利要求1的可剝離密封，其中所述熱塑性聚合物包含選自以下的成分尼龍、聚烯 烴、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、乙烯的共聚物、丙烯的共聚物、乙烯乙酸乙烯酯和它們的混 合物。
10.權(quán)利要求1的可剝離密封，其中所述熱塑性聚合物包含選自以下的成分乙烯丙烯 酸、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯離子交聯(lián)聚合物和它們的組合。
11.權(quán)利要求1的可剝離密封，其中所述熱塑性聚合物包含乙烯乙酸乙烯酯。
12.—種可剝離密封，其包含具有第一密封表面的第一密封層；具有第二密封表面的第二密封層，所述第一密封表面接觸所述第二密封表面以界定 出密封，使得所述第一密封層和所述第二密封層的一個或多個中具有一個或多個折疊或彎 曲，其中所述第一密封層和所述第二密封層的至少一個包括熱塑性聚合物；和分散在所述熱塑性聚合物內(nèi)的添加劑，所述添加劑的存在量足以在可剝離密封溫度范 圍內(nèi)的所有溫度下在所述第一密封層和所述第二密封層之間形成可剝離的密封，所述可剝 離密封溫度范圍為從密封初始溫度至比所述密封初始溫度高至少100° F的溫度。
13.權(quán)利要求12的可剝離密封，其中所述添加劑包括有機粘土。
14.一種包裝系統(tǒng)，其包括容器部分；和附著至所述容器部分的可剝離密封部分，所述可剝離密封部分包括具有第一密封表面的第一密封層；具有第二密封表面的第二密封層，所述第一密封表面接觸所述第二密封表面以界定 出密封，使得所述第一密封層和所述第二密封層的一個或多個中具有一個或多個折疊或彎 曲，其中所述第一密封層和第二密封層的至少一個包括熱塑性聚合物；和分散在所述熱塑性聚合物內(nèi)的添加劑，所述添加劑的存在量足以在可剝離密封溫度范 圍內(nèi)的所有溫度下在所述第一密封層和所述第二密封層之間形成可剝離的密封，所述可剝 離密封溫度范圍為從密封初始溫度至比所述密封初始溫度高至少100° F的溫度。
15.權(quán)利要求14的包裝系統(tǒng)，其中添加劑被分散在至少一部分所述熱塑性聚合物中， 所述添加劑的表面積大于100m2/g且長寬比大于10，其中所述可剝離密封結(jié)構(gòu)界定出密封 表面。
16.權(quán)利要求14的包裝系統(tǒng)，其中所述添加劑包含有機粘土。
17.權(quán)利要求16的包裝系統(tǒng)，其中所述有機粘土包含選自以下的粘土高嶺土、蒙脫 土 _綠土粘土、膨潤土粘土、伊利石粘土和它們的組合。
18.權(quán)利要求16的包裝系統(tǒng)，其中所述有機粘土的存在量為所述熱塑性聚合物與所述 有機粘土的組合重量的1襯％至20wt%。
19.權(quán)利要求16的包裝系統(tǒng)，其中所述有機粘土包含多個顆粒，所述顆粒具有至少一 個小于200nm的空間尺寸。
20.權(quán)利要求14的包裝系統(tǒng)，其中所述添加劑包含小片，所述小片的平均間隔為至少 20埃。
21.權(quán)利要求14的包裝系統(tǒng)，其中所述熱塑性聚合物包括選自以下的聚合物尼龍、聚 烯烴、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、乙烯的共聚物、丙烯的共聚物和它們的混合物。
22.權(quán)利要求21的包裝系統(tǒng)，其中所述熱塑性聚合物包含乙烯乙酸乙烯酯。
23.權(quán)利要求14的包裝系統(tǒng)，其中所述第二密封層包含熱塑性聚合物；和分散在熱塑性聚合物內(nèi)的有機粘土。
24.權(quán)利要求14的包裝系統(tǒng)，其中所述密封部分進一步包括設(shè)置在所述第一密封層上 的一個或多個額外的聚合物層。
25.權(quán)利要求14的包裝系統(tǒng)，所述包裝系統(tǒng)進一步包含容納在其內(nèi)的食品。
26.權(quán)利要求14的包裝系統(tǒng)，其中所述密封部分包括沿兩個或多個獨立的側(cè)邊的可剝 離密封。
27.權(quán)利要求14的包裝系統(tǒng)，其中所述容器部分具有選自泡罩、托盤、包、袋和它們的 組合的形狀。
全文摘要
本發(fā)明公開一種可剝離密封結(jié)構(gòu)，其包括密封層和一個或多個任選的額外層。該可剝離密封結(jié)構(gòu)包括密封表面，在可剝離密封溫度范圍內(nèi)的所有溫度下，所述密封表面一旦與密封基底接觸可形成可剝離密封。而且，可剝離密封結(jié)構(gòu)包含熱塑性聚合物和分散在至少一部分熱塑性聚合內(nèi)的添加劑，所述可剝離密封結(jié)構(gòu)界定出密封表面。
文檔編號B32B1/08GK102006992SQ200980113938
公開日2011年4月6日 申請日期2009年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月14日
發(fā)明者A·瓊斯, E·弗里德里克森, G·阿爾鮑姆, K·波庫薩, P·基尼加基斯 申請人:卡夫食品環(huán)球品牌有限責(zé)任公司