CN101663212B - 一种包装件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种由层叠柔性膜制成的具有两个或更多隔室的包装件。这些隔室储存对与氧气和其他气体接触具有不同要求的产品，所述氧气或其他气体来自隔室外部或者来自隔室内的产品所释放氧气或其他气体。所述层叠膜在层叠膜的不同区域内具有不同的透氧率(OTR)或透气率(GTR)水平，以适应这些隔室内的产品对氧气和其他气体的不同要求。本发明还公开了一种制造包装件的方法。

Description

一种包装件及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于包装产品的层叠柔性膜。 
本发明还涉及制造层叠柔性膜的方法。 
本发明还涉及由层叠柔性膜制成的包装件。 
本发明还涉及由层叠柔性膜制造包装件的方法。 
更具体地说，本发明涉及由层叠柔性膜制成的多隔室包装件，利用这些隔室储存具有不同包装要求的产品，尤其对在暴露于气体(例如氧气)方面具有不同要求的产品。 
背景技术
可以获得多种形式的柔性膜，包括但不限于单层挤出膜、多层共挤膜以及粘合的层叠膜。所有这些膜都可以在膜的暴露表面上进行印刷。 
柔性膜可以包括由例如纸、聚合物以及金属制成的任何数量的层。此外，任何层都可以包含改性剂、颜料、加工助剂或者用于调节该层的一种或多种属性的其他添加剂。此外，例如任何层都可以呈箔、片和覆层的形式。 
在柔性膜的制造中，使用层以及层的组合提供了获得定制属性的机会。例如，热密封性极好的聚合物(例如聚乙烯)具有非常差的气体(例如氧气)阻隔性。为了解决上述问题，已知把具有热密封性的聚合物层与金属箔层叠加在一起以形成层叠柔性膜。在这种结构中，金属箔对气体通过膜的渗透提供阻隔性。 
透氧率(“OTR”)是材料对氧气的阻隔程度的度量。 
聚合物OTR的一个已知单位是：在24小时内在一个标准大气压的氧分压差并且没有绝对压差的情况下，标准温度和压力(“STP”)的气体通过面积为1平方米的25微米膜的立方厘米(或mL)数。 该已知单位简写为cc.25μm/m2.day.atm。 
聚合物的OTR是受温度影响的。对聚合物膜的OTR测试的一个已知惯例是在25℃的温度下进行测试并报出结果。 
有时，还需要对除氧气以外的其他气体(例如，二氧化碳、水蒸气和二氧化硫)具有可控渗透率的聚合物。特定聚合物的透气率(GTR)取决于气体本身以及该聚合物、其处理方式和测试条件。 
通常，金属箔对气体通过包含该金属箔的层叠膜的渗透提供完全阻隔性。 
一些种类的聚合物可用作气体阻隔层，但是这些聚合物的使用往往受到成本的限制。一种广泛使用的具有气体阻隔性的可挤出聚合物是乙烯/乙烯醇(EVOH)共聚物。这种共聚物一般与聚酰胺一起使用。 
包含金属箔的层叠柔性膜以及挤出透明膜的OTR水平由于箔和薄膜而分别为小于0.0001cc/m2.day.atm和约1cc/m2.day.atm。 
包装在柔性膜中的产品对产品暴露于氧气的耐受程度具有不同的要求。 
一些产品对暴露于氧气的耐受程度很高，并且可以包装在不具有隔氧性的柔性膜中。这种产品的例子是水。 
另外一些产品对氧气非常敏感。这些产品的包装件的气体阻隔性是重要的考虑因素。对氧敏感的产品的例子是番茄酱。 
一些产品对暴露于氧气的耐受程度处于上述两个极端之间，或者要求包装件具有可控的最小OTR水平以允许产品随着时间推移而产生的氧气从包装件逸出。这种产品的例子是用于染发的含有过氧化物的乳剂，由于过氧化物的分解，该乳剂会随着时间推移而放出氧气。使用OTR过低的柔性膜将导致装有乳剂的包装件随着时间推移而膨胀。 
发明内容
从上面的描述中可以明显看出，为对在暴露于氧气方面具有不同要求的多种产品提供包装不是简单的问题。 
与上述对氧气的论述相类似的论述适用于其他气体，例如二氧化碳、水蒸气和二氧化硫。 
根据本发明，提供一种由层叠柔性膜制成的具有两个或更多隔室的包装件，这些隔室储存对在与氧气或其他气体接触方面具有不同要求的产品，所述氧气或其他气体来自隔室外部或者来自隔室内的产品所释放的氧气或其他气体，并且所述层叠膜在层叠膜的不同区域内具有不同的透氧率(OTR)或透气率(GTR)水平，以适应这些隔室内的产品对氧气或其他气体的不同要求。 
与现有技术的包装件相比，通过以下方式使包装件具有了显著的优点：由在层叠膜的不同区域内具有不同的OTR或GTR水平的一个层叠膜形成包装件，以适应这些隔室内的产品对氧气或其他气体的不同要求。 
具体地说，本发明可以提供以下包装件：这种包装件由单个层叠柔性膜制成，该层叠柔性膜具有可控OTR或GTR的多个区域，从而为对氧气或其他气体具有不同要求的多种产品提供多隔室包装件。 
染发产品是适合于包装在包装件的独立隔室中的产品的例子。染发产品可以包括至少两种组分。一种组分是着色剂成分，需要非常高标准的保护以避免接触氧气和光。另一种组分是含有过氧化物化学制品的活性剂，需要可控量的OTR以避免装有活性剂的包装袋不必要地膨胀或受压。活性剂的OTR要求大于1cc/m2.day.atm，优选大于2cc/m2.day.atm，更优选大于2.5cc/m2.day.atm。 
优选的是，在层叠膜的一个或多个选定区域内对层叠膜穿孔，以使所述层叠膜在所述区域内的OTR或GTR比层叠膜的其余部分的OTR或GTR高，从而使得层叠膜的一个或多个穿孔区域与层叠膜的其余部分具有不同的OTR或GTR水平，以适应隔室内的不同产品的不同OTR或GTR要求。 
优选的是，穿孔的平均直径小于500微米。 
更优选的是，穿孔的平均直径小于300微米。 
典型的是，穿孔的平均直径小于100微米。 
优选的是，层叠膜包括一层金属箔和一层聚合物膜。 
优选的是，金属箔是铝箔。 
优选的是，铝箔的厚度在5-20微米的范围内。 
聚合物膜可以具有气体阻隔性。作为选择的是，聚合物膜可以具有相对较高的OTR或GTR。 
优选的是，聚合物膜是PET(聚酯)。 
优选的是，PET膜的厚度在5-20微米的范围内。 
优选的是，层叠膜还包括在一个或多个穿孔区域上的气密性密封层，以防止产品通过穿孔从隔室泄漏。 
根据本发明，提供一种制造包括两个或更多隔室的包装件的方法，这些隔室储存对氧气或其他气体接触具有不同要求的不同产品，所述氧气或其他气体来自隔室外部或者来自隔室内的产品所产生的氧气或其他气体的释放，所述方法包括形成以下层叠柔性膜：在所述层叠柔性膜的一个或多个选定区域内具有与层叠柔性膜的其余部分不同的透氧率(OTR)或透气率(GTR)，以适应最终包装在由所述层叠膜形成的包装件的多个隔室内的产品对氧气或其他气体的不同要求。 
优选的是，所述方法包括：在所述层叠膜的一个或多个选定区域中增加层叠膜的OTR或GTR。 
优选的是，所述方法包括：通过在形成所述层叠膜的一个或多个层压步骤之中或之后对所述层叠膜的一个或多个区域选择性地穿孔，在所述层叠膜的一个或多个选定区域中增加层叠膜的OTR或GTR。 
优选的是，穿孔的平均直径小于500微米。 
更优选的是，穿孔的平均直径小于300微米。 
典型的是，穿孔的平均直径小于100微米。 
可以通过任何适当的方式对所述层叠膜穿孔，例如，电火花腐蚀法、激光打孔法、针刺穿孔法(冷式或热式)以及利用加压的机械破裂法。 
优选的是，层叠膜包括一层金属箔和一层聚合物膜。 
优选的是，金属箔是铝箔。 
优选的是，铝箔的厚度在5-20微米的范围内。 
聚合物膜可以具有气体阻隔性。作为选择的是，聚合物膜可以具有相对较高的OTR或GTR。 
优选的是，聚合物膜是PET。 
优选的是，PET膜的厚度在5-20微米的范围内。 
优选的是，通过如在本申请人的国际公布WO 02/40250中描述并要求保护的使膜机械破裂的方式对层叠膜穿孔。该国际公布的方法和设备基于利用窄间隔点之间的拉伸使膜机械破裂。在此，通过交叉引用的方式将该国际公布的内容并入本文。 
对层叠膜穿孔会在膜中产生小孔。取决于小孔的大小和将要包装的产品的种类，小孔可能不被接受，这是因为产品会通过小孔从隔室漏出。 
在这种情况下，优选的是，所述方法还包括：通过把气密性密封层层叠到所述层叠膜的一个或多个区域以防止产品通过小孔从隔室泄漏，来降低所述层叠膜的一个或多个选定区域的OTR或GTR，优选的是，同时保持所述一个或多个选定区域的OTR或GTR大于所述层叠膜的其余部分的OTR或GTR。然后，氧气或其他气体可以透过密封层。 
优选的是，所述密封层是涂布到柔性膜上的挤出层。 
密封层应用领域的技术人员将会理解，可以通过包括粘接叠层、挤出叠层、共挤涂布或者共挤叠层在内的任何其他方法施加密封层，以提供所需的密封性和其他特性。 
所述方法还可以包括：由两片所述层叠膜的夹层形成包装件，其中一片膜形成包装件的背面，另一片膜形成包装件的正面，并且把两片膜的周边热封在一起以形成封闭的包装件。 
在另一个并非唯一可能的实施例中，所述方法可以包括以如下方式形成包装件：将一片层叠膜构成为管状，然后热封该管的侧边和端部以形成封闭的包装件。 
所述方法还可以包括：在包装件的隔室之间形成脆弱的密封件，以便在打开包装件并从包装件中排出混合产品之前易于使隔室中的 产品混合在一起。 
为了评价本发明，申请人已经进行了一系列实验室试验和生产车间试验。 
本申请人通过以下步骤制备测试样本： 
(a)对取向PET膜进行商用上的反向打印， 
(b)对PET膜和9微米铝箔进行挤出式层压，并形成中间层叠膜， 
(c)如下文所述，通过机械设备对由此形成的中间层叠膜进行穿孔，以及 
(d)将密封层挤出涂布到铝箔上，以提供气密层，或者选择性地 
(e)将密封层挤出层压到铝箔上，以提供气密层。 
由此制造的膜的最终OTR与穿孔的数量、穿孔的孔径以及密封层的渗透率有关。 
实验室试验 
通过使用以下一种或其他方法和设备对上述中间层叠膜进行穿孔，来在实验室中制备试验样本： 
(a)申请人在国际公布WO 02/40250中描述并要求保护的方法和设备，以及 
(b)使用商业上已知的冷针穿孔法，然后 
(c)用LDPE密封层挤出涂布穿孔的中间层叠膜。 
使用Mocon Oxtran法评估最终的试验层叠样本： 
  样本   OTR   (cc/m2.day.atm)   穿孔密度   (孔/m2)   OTR 2.5的   穿孔密度
  控制-无穿孔   0   N/A   N/A
  通过WO 02/40250   获得的穿孔   0.19   8800   115,800
  针式穿孔   0.50   9600   48,000
针式穿孔法的穿孔的(直径)范围为0.25-0.5mm并且勉强能够看到。通过国际公布WO 02/40250获得的穿孔(直径)在150微米以下并且几乎不能够看到。 
制造车间试验 
在此后的一系列实验中，通过现有技术的方法把12微米PET膜挤出层压到9微米铝箔上以形成中间层叠膜。
使用以下工具对中间层叠膜穿孔，该工具包括：在机械加工方向上每隔2.5mm一个的工具竖立部件，以及在50mm的横向宽度上的21个竖立部件。这种工具是国际公布WO 02/40250中公开的类型。这种工具应用于根据PCT WO 02/40250的运载辊，并且应用于薄膜以沿加工方向在连续带上形成穿孔，并且带的横向宽度为50mm。 
使用在现有技术中已知的8色凹版印刷机中采用的正常压力，以每分钟300米的操作速度形成穿孔。 
穿孔的中间层叠膜在其结构的金属表面上通过20微米厚的挤出粘合剂聚合物层而挤出层压到50微米厚的聚乙烯膜上。层压的条件与本领域的这种层压操作常用的条件相同。 
如现有技术中已知的那样，进一步处理该完成的层叠膜，以便为修整的膜卷提供在卷宽方向的已知位置上具有改变的OTR的带。 
膜的未改变(即，未穿孔)部分的OTR在测量仪器的探测极限以下(＜0.1cc/m2.day.atm)。 
膜的改变区域的OTR在10-11cc/m2.day.atm的范围内变化，远远高于最小目标值2.5cc/m2.day.atm。 
从上面的试验中明显看出，可以形成在不同区域具有不同OTR水平的层叠柔性膜。 
渗透学领域的技术人员将会理解，可以通过公知的方法在层叠结构的多个部分中获得可用限度内的任何OTR水平。 
还应当注意，本申请人已经对具有12微米和20微米(厚)的铝箔层的层叠膜进行了成功的制造车间试验。 
附图说明
参考附图，以举例方式进一步描述本发明，在附图中： 
图1是根据本发明的层叠柔性膜的一个实施例的一部分， 
图2示出了用于对根据本发明的层叠柔性膜进行穿孔的设备的一个实施例， 
图3示出了用于对根据本发明的层叠膜进行穿孔的设备的另一个实施例， 
图4是用于制造根据本发明的层叠柔性膜的设备的一个实施例视图，以及 
图5是由根据本发明的层叠柔性膜制成的包装件的一个实施例的透视图。 
具体实施方式
图1示出了根据本发明的连续层叠柔性膜带的一个实施例。 
参考图1，带1示出了穿孔2和3的阵列，这些穿孔位于带1上沿着带1的加工方向4延伸的区域内。位于区域2内的穿孔显示为沿着带1的长度(方向)的连续穿孔带。如区域3所示，穿孔也可以沿着带1的长度(方向)不连续，并且与视觉标记或者柔性包装领域已知的对准标记5对准。穿孔2和3的阵列可以是随机的也可以是有序的。选择穿孔2和3的尺寸和数量，以便为由带1制成的封闭包装件内的一个或一个以上隔室提供所需的OTR，以适应隔室内的产品对氧气的需求。在带1的区域2和3上还包括密封层(未示出)，该密封层使区域2和3不能被液体透过。密封层可以由任何适当聚合物或其他材料制成。 
图2示出了用于对带1进行机械穿孔的设备的实施例。带1(未穿孔阶段)围绕着对置辊8传送通过由穿孔辊10与对置辊8相抵施压形成的辊隙9。可以通过任何容易获得的方式施压。穿孔辊10携带着穿孔工具11，虽然本申请人在国际公布WO 02/40250中描述并要求保护的工具是优选的穿孔工具，但是该穿孔工具11可以是任何类型的穿孔工具。 
图3示出了一种可选穿孔设备，该穿孔设备通过激光能量形成穿孔。这种穿孔设备适合于某些带材，并且激光穿孔技术领域的技术人员将了解其局限性。在这种设备中，带1围绕着一系列用于保持带的拉伸的输入控制辊12、13和14传送，并且通过激光器16在位置15处进行穿孔。穿孔的带1经由输出控制辊17、18和19排出。 
图4示出了在单条综合生产线中的本发明设备的实施例。这种综合生产线在本领域中通常被称为“串联层压机”。 
为了清楚，该附图采用简化图，因而省略了一些辊和其他结构特征。 
参考图4，通过挤出层压处理将三种材料的带结合在一起。按照处理顺序，带20(通常为印刷带)从展开工位21上展开，然后传送至辊23与24之间形成的辊隙22。同时，带25(通常为金属箔或其他阻隔材料)从展开工位26上展开，然后传送至辊隙22。挤出机27将适当的熔融粘合剂下放到辊隙22中。结合而成的带28离开辊隙，前进到穿孔工位29，前面的图2和图3示出了穿孔工位的例子。穿孔的带28’离开穿孔工位，前进到辊31与32之间形成的第二挤出层压工位辊隙30。同时，展开工位33展开带34(通常为密封带)，并且挤出机35将适当的熔融粘合剂下放到辊隙30中。最后，把完成的分区层叠膜36重新缠绕在重绕工位37上，以便根据需要进行进一步处理。 
图5示出了根据本发明的呈两隔室包装袋形式的成品包装件的实施例。 
该包装袋通常由在方向38上连续的带形成，并且包括通过内部密封件41分隔的可透气隔室39和气密隔室40。两隔室包装袋的周长由边缘密封件42、43、44和封闭开口端的顶部密封件(未示出)所限定。通过选择适当的密封层和密封条件，技术人员将认识到，密封件41可以是可剥离的密封件或者脆弱的密封件，而密封件42、43、44和顶部密封件(未示出)可以是牢固的密封件或者熔接的密封件。 
该包装袋还包括通过本领域中的任何方式形成的选择性的易打开撕裂区45和撕裂凹口46。 
在实践中，需要排气的产品(例如过氧化物)可以被安全地包装在隔室39中，需要气密性密封的关联产品被包装在旁边的隔室40中，并且整个包装方便地作为一个单元进行运送。 
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的上述实施例进行多种修改。 
例如，虽然本发明的上述实施例关注于改装包装件以考虑产品对氧气的要求，但是本发明不限于此并且可以扩展到其他气体，例如二氧化碳、水蒸气和二氧化硫，并且层叠柔性膜的GTR也是这种膜要解决的问题。 

Claims (18)

1.一种由层叠柔性膜制成的具有两个或更多隔室的包装件，这些隔室储存对与氧气或其他气体接触具有不同要求的产品，所述氧气或其他气体来自隔室外部或者来自隔室内的产品所释放的氧气或其他气体，并且所述层叠膜在层叠膜的不同区域内具有不同的透氧率(OTR)和透气率(GTR)水平，以适应这些隔室内的产品对氧气或其他气体的不同要求。
2.根据权利要求1所述的包装件，
其中，所述层叠膜在其一个或多个选定区域内被穿孔，以使所述层叠膜在所述选定区域内的OTR或GTR比所述层叠膜的其余部分的OTR或GTR高，从而使得所述层叠膜的一个或多个穿孔区域与所述层叠膜的其余部分具有不同的OTR或GTR水平，以适应隔室内的不同产品对氧气或其他气体的不同要求。
3.根据权利要求2所述的包装件，
其中，所述穿孔的平均直径小于500微米。
4.根据权利要求2所述的包装件，
其中，所述穿孔的平均直径小于300微米。
5.根据权利要求2所述的包装件，
其中，所述穿孔的平均直径小于100微米。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的包装件，
其中，所述层叠膜在一个或多个穿孔区域中还具有气密性密封层，以防止产品通过穿孔从隔室泄漏。
7.一种制造包括两个或更多隔室的包装件的方法，这些隔室储存对与氧气或其他气体接触具有不同要求的不同产品，所述氧气或其他气体来自隔室外部或者来自隔室内的产品所释放的氧气或其他气体，所述方法包括形成以下层叠柔性膜：在所述层叠柔性膜的一个或多个选定区域内具有与层叠柔性膜的其余部分不同的透氧率(OTR)或透气率(GTR)，以适应最终包装在由所述层叠膜形成的包装件的多个隔室内的产品对氧气或其他气体的不同要求。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括在所述层叠膜的一个或多个选定区域中提高所述层叠膜的OTR或GTR。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括：通过在形成所述层叠膜的一个或多个层压步骤之中或之后对所述层叠膜的一个或多个区域选择性地穿孔，来在所述层叠膜的一个或多个选定区域中提高所述层叠膜的OTR或GTR。
10.根据权利要求9所述的方法，
其中，所述穿孔的平均直径小于500微米。
11.根据权利要求9所述的方法，
其中，所述穿孔的平均直径小于300微米。
12.根据权利要求9所述的方法，
其中，所述穿孔的平均直径小于100微米。
13.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，包括通过电火花腐蚀法、激光打孔法、冷式或热式针刺穿孔法以及利用加压的机械破裂法中的任一方法对所述层叠膜穿孔。
14.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，包括通过利用点之间的拉伸使膜机械破裂的方法对所述层叠膜穿孔。
15.根据权利要求7所述的方法，包括通过把气密性密封层层叠到所述层叠膜的一个或多个区域以防止产品通过小孔从隔室泄漏，来降低所述层叠膜的一个或多个选定区域的OTR或GTR。
16.根据权利要求7所述的方法，包括由两片所述层叠膜的夹层形成包装件，其中一片膜形成包装件的背面，另一片膜形成包装件的正面，并且把两片膜的周边热封在一起以形成封闭的包装件。
17.根据权利要求7所述的方法，包括以如下方式形成包装件：将一片层叠膜构成为管状，然后热封该管的侧边和端部以形成封闭的包装件。
18.根据权利要求7所述的方法，包括形成在隔室之间具有脆弱密封件的包装件，以便在打开包装件并从包装件中排出混合产品之前使隔室中的产品易于混合在一起。
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