CN1006209B - 多层包装薄膜和由该薄膜形成的包装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包装用的多层薄膜及用该薄膜制造的包装。薄膜的第一层是一种含有酯类、聚碳酸酯或聚醚嵌段酰胺共聚物的材料薄膜的第二层是密封层，最好是用掺合了有弹性的苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯共聚物与聚丙烯聚合物的掺合物。用作粘接的第三层是在第一、第二层之间。第三粘接层的典型成分是诸如用有机酸或酸酐的羧基改性的聚丙烯或是苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯共聚物。

Description

多层包装薄膜和由该薄膜形成的包装

本发明系关于包装，特别是那些要把液体封装在需要对所包装的物品有良好可见性的密封的柔性盒或袋中的包装。此类包装的一种特殊用途是用来包装医用粉剂、液体和溶剂。为了防止沾污或液体制品流失，包装及各个封口必须坚固这点是极其重要的。包装材料应有优良的用以观察其中液体制品的透明度。包装材料还需能阻止湿气透过。包装材料应有高度的柔性。从而不致出现裂纹或应力裂纹。另外包装还应具有抵抗诸如划伤、震动冲击或刺穿等滥用的能力。最后，由于某些医药用药或溶剂是在高达122.2℃（250°F）温度下进行高温处理的，因而包装材料还应能耐这样高的处理温度而不产生有害作用这点也是很重要的。

目前，用玻璃瓶或聚氯乙烯袋包装医用药液或溶剂已取得一定程度的成功。但这些包装也存在某些不足，特别是在抵抗滥用、阻止湿气和柔性方面。由于尚未找到适用的更好的包装材料，故聚氯乙烯和玻璃材料仍然使用着。

本发明的目的是要提供一种改进的、用于包装的多层薄膜。

提供用于包装液体和溶液的经改进了的薄膜也是本发明的目的。

本发明的另一个目的是要提供耐高温处理并对诸如划伤、震动或刺穿等滥用有很好的耐受性的薄膜。

本发明的再一个目的是要提供由多层薄膜制成的改进了的包装袋用于包装液体与溶液，它能经受高温处理与滥用或做其它用途。

最后，本发明的目的是要提供各种改进的、耐得住122.2℃（250°F）、时间长达30分钟左右的高温处理的密封封口包装。这些包装不会受这种处理多大的有害作用而仍能保持其优良的透明性、柔性和完整性。此处，“包装”一词系指包括包装袋在内的所有各种类型的容器。

用本发明的多层薄膜则可达到这些目的。第一层是由能抵抗滥用的材料制成，最好包含各类酯，诸如聚酯〔例如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）〕和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）〕和共聚多酯〔例如〕二醇类改性处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PETG）和PCCE-9967〕。下面，这类含酯材料有时是称EGM。另一方面，第一层材料也可以是聚碳酸酯（PC）或聚醚嵌段酰胺共聚物（PEBA）。第二密封层的成分最好是由聚丙烯第一组分和苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯共聚物（SEBS）第二组分组成。粘性第三层则位于第一层与第二层之间并将第一层及第二层面对面地粘接在一起当第一层为EGM时，最好的粘接剂是苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯共聚物，而当第一层是PEBA时，羧基改性的烯烃（例如，此处的烯烃可以是聚丙烯）则是最好的粘接剂，因为羧基改性的粘接剂能给出比SEBS更大的粘性。在这些羧基改性的聚丙烯粘接剂中较好的是一种用有机酸酐进行羧基改性的。

为了达到耐高温与耐用性的综合性能，第二层的成分最好是约40%重量到90%重量的聚丙烯和60%重量到10%重量的苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯共聚物的混合物。

本发明的薄膜适用于制造各种包装品和包装袋，特别是在采用热合封口的包装成型和封装中。在第二层中含高百分率聚丙烯的那种包装能耐高温处理，温度至少可达122.2℃（250°F），至少能耐10分钟左右，最好的能耐30分钟左右。

下面对附图加以简单的说明。

图1是本发明的典型的多层薄膜的局部横截面图。

图2是由本发明的多层薄膜制成的本发明的开口包装的外观示图。

图3是用本发明的多层薄膜制成的本发明的密封封口包装的外观图。

下面，结合附图对本发明进行详细的描述。

由附图可以很容易地看出并明了本发明的细节，在图1中，多层薄膜整体用标号10表示。薄层12的成分由聚丙烯和SEBS组成，薄层14是抵抗滥用的聚合物成分，薄层16是能将薄层12和薄层14粘接在一起的有较好粘性的粘接材料。

图2表示了一种由图1所示的本发明的多层薄膜制成的袋式包装。制造这种包装首先使薄膜10部分把薄层12彼此面对面地对褶然后把对褶薄膜的共同边缘28处封口而形成如图2所示的留下一端开口以放入储物的封套。如图所示，薄层12形成包装的内表面，而薄层14通常形成包装的外表面。

图3的封口包装是对28A进行了最后密封之后的本发明的典型结构。

此外，薄膜还可以沿重迭边缘形成纵长封口而制成筒状，而它的横向封口仍然按筒的宽度方向进行，所有这些均在美国专利4，521，437中描述过，并在参考文献中已有所记载，这个工艺过程特别适用于立式成型、充填和封口机器中。

本发明的薄膜与包装的性能取决于形成这种性能的每一薄层的功能及层与层一起作用的综合能力。在最佳实施例中，薄层12的最基本功能是作为热封口层。在该最佳实施例中，薄层14的基本功能是防止包装表面不受外部诸如划伤、切割或刺穿等滥用造成的损伤。最后，薄层16的基本功能则是将薄层12和薄层14彼此粘接在一起的粘接层。

各层的综合效果才形成有很强的抵抗外部滥用的性能的、可耐高温处理的、因层间粘接良好而构成一个完美整体的、包装成型后有结实封口的多层薄膜。而在第一层中有共聚多酯的那些实例还对这些薄膜的透明度作了改进。

为获得坚固的热合封口。薄层12最佳的最小厚度约为1密耳，因而这也就是该层的最佳最小厚度。较厚的热封口层常为热密封材料提供更有效的应用，有时厚达10密耳，这也就是一般的最佳最大厚度。虽然薄层12可以更厚一些，这仍然包括在本发明的范围之内。通常多余材料的使用并不能带来明显的实质利益，故一般不推荐采用更大的厚度。

由于聚丙烯具有综合的性质。因而它能很好地用作薄层12，它能形成坚固的热合封口，并能防止湿气透过，它还能耐高温处理，由它制成的包装在蒸馏处理时至少能经受高达122.2℃（250°F）长达30分钟的高温。聚丙烯的这些性质有利于并适于作此用途但它的脆性则是缺点。这一性质特别重要。因为包装要经受高温处理而末掺有SEBS的聚丙烯薄层的包装在高温处理后呈现脆性增加。由于聚丙烯在包装组分中以如此巨大的比例存在。聚丙烯的脆性势必强烈地影响包装整体的脆性。包装的整体脆性当然是一种综合性能。它是由各层的脆性、层间接合强度，相邻各层的弹性以及它们对物理冲击的吸收与消散能力和任何一层较大的脆性等因素决定的。包装的综合脆性通常可在已充填并封口的包装部分经受物理应力冲击破坏时被观察到。

许多因素在克服本发明的包装里聚丙烯的脆性问题中综合地起着作用。为达到本发明的目的所采取的重要措施是在薄层12中加入弹性的SEBS聚合物成分。

控制薄层12的脆性。即控制包装的大部分脆性的另外一个因素是选择特殊的聚丙烯来做薄层12的部分。尽管任何聚丙烯均可做掺合物的基本组分，但最好是含有约2～8摩尔百分比乙烯的各种聚丙烯共聚合。与均聚物相比，共聚物本身就为聚丙烯提供某些最低限度的附加弹性。在本文中，“聚丙烯”一词，如不另外指明则意味着包括各种均聚物和共聚物。不管聚丙烯是均聚物还是共聚物，也不管经蒸馏处理与否，由于加入了SEBS组分而使其弹性显著地提高了。如果没有加入SEBS，聚丙烯不管是均聚物还是共聚物，至少还是有某些脆性，因而也就不能象在薄层12中有共聚物的本发明的薄膜那样成功地完成其功能。

实际上，尽管在薄层12的成分中加入任何数量的SEBS都会带来某些好处。但一般在薄层12的成分中加入约2%重量的SEBS对三层薄膜的性能改进才可觉察出来。虽然在薄层12的成分中SEBS的用量可高达90%，而当SEBS在薄层12中的含量约10%到35%时，已可取得所要求的各种性能的最佳综合平衡。

用在本发明的薄层14中的PEBA的各种聚合物，在聚合物链中包含聚酰胺和聚醚部分嵌段。这些聚合物的一般式为：

其中PA＝聚酰胺

PE＝聚醚

聚酰胺组分可以是任何通常的聚酰胺，例如尼龙6、尼龙66、尼龙6/66、尼龙6/36、尼龙11及尼龙12。聚醚组分通常可取自聚氧乙烯、聚氧丙烯和聚氧环丁烷，但并非必须取自上述这些物质。

已知PEBA的熔点约为120℃（248°F）到205.6℃（402°F）。其肖氏硬度约为25到63D。最好的PEBA购自Atochemie的品名为PEBAX的产品。典型的Atochemie聚合物树脂是PEBAX4033，它的熔点约为华氏334度，肖氏硬度约为40D。已知其它易购到的PEBA是PEBAX5512和PEBAX3533。PEBAX5512的熔点约为华氏383度，肖氏硬度为55D。PEBAX3533的熔点约为华氏306度。其肖氏硬度约为35D。

所选用的PEBA应具有高于在它的预计寿命中所能遇到的最高温度的软化点。于是在薄膜须经受大约122.2℃（250°F）蒸馏处理时，所选用的PEBA应具有高于122.2℃（250°F）的软化点。

如上所述，优先推荐用作薄层14成分的是EGM，特别是软的共聚多酯。较软的材料被优先选用作薄层14的材料是因为用它们制做的薄膜有较大的柔性。一种优先推荐的、较柔的、特别透明的共聚多酯是伊思曼PCCE9967。可自纽约Rochester伊思曼·柯达公司购置。PCCE9967是乙二醇改性的环己烷二甲醇环己烷二甲酸酯。薄层14亦可含有PC。

多层薄膜由于数层材料彼此相互依存才取得整体性能的功效。特别是抗冲击性能。为了达到某一给定的功能，用作薄层14的专门材料的选用在某种程度上由密封层12的组分而定。当上述的密封层12通过使用聚丙烯共聚物而不是均聚物使其有较高程度的弹性时，薄层14可选用比较结实、坚韧的材料。而当薄层12具有较低弹性时则应选取较软的材料作为构成薄层14的材料，即使可能会导致薄层14耐用性降低，但由于使多层薄膜获得某些附加弹性，这样，薄层12和薄层14的组成可相互调节，从而在某种程度上使一个补偿另一个的性能，使薄膜作为一个整体而达到所要求的全部结果。

用作粘接层16的某些典型材料是羧基改性的聚合物，它们可购自Norchem公司的商品Plexars、杜邦公司的CXA′S和三井石油化工的Ademer系列产品。当薄层12的聚丙烯含量高，而薄层14是PEBA时，适于做薄层16的材料是诸如AdmerQF-500、QF-550和QF-551的羧基改性的聚丙烯。而当薄层14是EGM时则SEBS特别适宜用作薄层16的材料。在已取得足够粘性的情况下。SEBS一般总是比羧基改性的聚合物优先使用。因为它能较好地被食物和药剂物质的调节剂相容。从而容易形成包装。薄层16所用的粘接聚合物的选择仅由其功能要求决定。即在蒸馏后它应对多层薄膜中的薄层12与薄层14似有良好的粘性。

总起来说，本发明的薄膜的三层厚度通常约在1.5密耳到20密耳之间，最好是约6密耳到12密耳。靠近下限1.5密耳时，薄层12一般是它的最小有效厚度，约1密耳;薄层14约0.4密耳，也大致是其能抵抗滥用的最小有效厚度;薄层16约0.1密耳基本上是刚好足以形成连续层膜的厚度。尽管厚约1.5密耳的薄膜可以满足最低耐用性要求，通常还是希望有更高的强度。

当膜厚向着厚度范围的较厚的一端增加并超过20密耳时，由于膜的总厚度过厚而往往使其失去柔性，因而也是不宜推荐的。

最佳的薄膜是那些有约为6到12密耳厚度的，特别是约8密耳厚的薄膜。在这组推荐的薄膜中，各层相对于三层总厚度的最佳比值是：薄层12约为60%到85%，薄层14约为5%到30%，薄层16约为10%。而一种最佳的薄膜是：由PPE和SEBS混合而成的薄层12约占77%，共聚多酯的薄层14约占13%，而SEBS的薄层16约占10%。

例1

选用约80%的聚丙烯和约20%的苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯共聚物做薄层12的组分，选用PEBAX4033做薄层14的组分，选用AdmAdmerQF-550作为薄层16的成分。将所选用的材料用三台台螺旋挤压机和多层合成狭缝模形成如图1所示的三层薄膜。调节模具中物料的通过量。使得总的层间比例大致是薄层12为70%，薄层14为20%，薄层16为10%。薄层总厚度约为10密耳。

例2

一种如例1那样制造的三层的薄膜，只是用AdmerQF-551取代其中的QF-550。

例3

一种如例2那样制成的三层薄膜，只是其各层比例大致是薄层12为80%，薄层14与薄层16各为10%。

例4

一种如例2那样地制成的三层的薄膜，只是薄膜的总厚度为8密耳左右，而各层的比例大致是薄层12为77.5%，薄层14为112.5%，而薄层16为10%。

例5

一种如例2那样地制成的三层的薄膜，只是薄膜总厚度约为8密耳，而各层的比例大致是薄层12为65%，薄层14为25%，薄层16为10%。

例6

一种如例1那样地制成的三层的薄膜，只是用PEBAX512代替PEBAX4033。

例7

一种如例1那样地制成的三层的薄膜，只是薄层16用SEBS代替AdmerQF-550。

例8

一种如例1那样地制成的三层的薄膜。只是薄层14是用PCCE9967代替PEBAX4033，薄层16是用SEBS代替AdmerQF-550，其各层的比例大致是薄层12为77.5%，薄层14为12.5%，而薄层16为10%，薄膜的厚度约为8密耳。

用例1～8制得的各种薄膜制造热合封口包装袋。各种袋均具有良好的透明度、强度、耐用性和耐冲击性，而且能经得住122.2℃（250°F）包装袋具有最好的透明度。

可以联想到，在本发明的三层的薄膜上还可以添加附加的薄层，由此对该薄膜施加附加的或改性的性能，或使它们更适于别种用途。

可见，本发明提供了有综合性能的多层薄膜与包装，它既能耐大的冲击滥用，也能耐高温处理。薄膜和包装显示出良好的热合封口能力和优良的透明度。并能有效地阻止湿气透过。

此外，该包装特别适于盛装那些需要防止滥用和阻止外部杂质污染的液体制品，还特别适用于盛装医用药液。

Claims (14)

1、一种多层薄膜，其特征在于它包括：

（a）第一层，该层的成分是由聚酯、共聚多酯、聚碳酸酯和聚醚嵌段酰胺共聚物构成的组中选取的;

（b）第二密封层，该第二层的成分包括聚丙烯聚合物与苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯共聚物的混合物;以及

（c）将上述第一层很好地粘接于第二层上，具有很好粘性的第三粘接层。该第三层是位于上述第一层与第二层之间并将它们面对面地粘接在一起的。

2、一种如权利要求1所述的多层薄膜，其特征在于上述的第三粘接层是苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯共聚物。

3、一种如权利要求1所述的多层薄膜，其特征在于上述的第三粘接层是羧基改性的聚丙烯。

4、一种如权利要求1所述的多层薄膜，其特征在于上述的第一层是一种聚酯或共聚多酯聚合物。

5、一种如权利要求1所述的多层薄膜，其特征在于上述的第一层是聚醚嵌段酰胺共聚物。

6、一种如权利要求1所述的多层薄膜，其特征在于上述的第一层是乙二醇改性的环己烷二甲醇环己烷二甲酸酯。

7、一种如权利要求1所述1所述的多层薄膜，其特征在于上述的第二密封层的成分包括约40%重量到90%重量的上述聚丙烯和约60%重量到10%重量的上述苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯共聚物的掺合物。

8、一种如权利要求3所述的多层薄膜，其特征在于上述第二密封层的成分包括约40%重量到90%重量的上述聚丙烯和约60%重量到10%重量的上述苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯共聚物的掺合物。

9、一种由多层薄膜制成的包装，其特征在于它是由上述权利要求1至8中任一条权利要求中所述的多层薄膜制成的包装。

10、一种如权利要求9所述的包装，其特征在于该包装能承受温度为122.2摄氏度，时间至少约10分钟的处理条件。

11、一种如权利要求9或权利要求10所述的包装，其特征在于上述的包装适于盛装包括液体与粉剂在内的医药制品。

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