CN102209670A - 具有阻隔性能的部分金属化的薄膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种部分金属化的包装薄膜及其制作方法。一方面，在金属化过程中遮挡汽化金属流的至少一部分以防止其与包装薄膜片接触。挡板是刚性板，并且可以被成型以提供从透明薄膜到不透明薄膜的明显的过渡，或者它可以提供从透明薄膜到不透明薄膜的逐渐的过渡。所述的部分金属化的包装薄膜可与成型、填充和密封机或与其它的包装机一起使用以生产具有产品视窗的食品包装。一方面，阻隔网包括生物基薄膜。

Description

具有阻隔性能的部分金属化的薄膜
发明背景
技术领域
本发明涉及可定制的、金属化的柔性包装材料，该材料可被用于平衡包装食品的产品可视性和阻隔保护，本发明还涉及生产这种可定制的包装材料的方法。
背景技术
由聚合物制得的多层柔性薄膜结构通常被用于需要优异的阻隔、密封和图形处理能力的柔性包装。为了保护包装内的产品免受光、氧气或湿气的影响，在一层或多层中具有阻隔性能是重要的。例如，对于食品的保护存在这样一种需要，如果防止例如光、氧气或湿气这类物质传输进入包装的阻隔性能不够，就可能有失去风味、变味或腐败的风险。
另外，阻隔性能也防止了产品不合需要地浸出到袋子的外部。例如，油性食品(例如马铃薯片)具有少许油浸出到袋子的薄膜中的可能。为了使柔性包装形成气密密封或真空密封，密封性能是重要的。没有真空密封，由薄膜所提供的对于包装中的产品和外部之间的氧气、湿气或气味的传输的阻隔性能是无效的。
图形处理能力是需要的，因为它能使消费者快速地识别他或她正要买的产品，为食品制造商提供了一种标记包装食品的营养成分的方法，并且能使例如条形码的定价信息被设置到产品上。同时，消费者也希望通过包装薄膜看到一些产品，例如马铃薯片或玉米粉圆饼片，其目的通常是检查食品的物理状态并确保在运输和操作期间，大部分产品没有碎成小块。
用于包装马铃薯片等产品的一种现有技术的包装薄膜是金属化的薄膜。金属化的薄膜通常是用一薄层金属涂覆的例如可定向聚丙烯(OPP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚合物薄膜。通常使用物理气相沉积工艺来施加一薄层金属，由此用于涂层的金属能被汽化并沉积到聚合物薄膜片上，所有的工艺都是在真空条件下进行的。现有技术的金属化的薄膜具有光泽性、不透明的外观和对湿气和氧气传输的优异的阻隔性能。
图1示出了用于制造金属化的薄膜的现有技术的装置的一个简化图。在真空室100的内部，未金属化的聚合物薄膜202被设置在所述真空室100一侧的第一辊筒208上。未金属化的薄膜202从第一辊筒208退卷，传输通过气相沉积装置206，在此处其变成金属化的薄膜204。如前所述，汽化金属200被沉积到薄膜的一侧表面。在这个过程中，薄膜连续地从第一辊筒208退卷并卷绕到被设置在气相沉积装置206的与第一辊筒208相对一侧的第二辊筒210上。在所述过程结束时，第二辊筒210包含一卷金属化的薄膜204，而第一辊筒将是空的。
但是，金属化的薄膜提供了具有相对便宜的阻隔层的产品包装，如前所述，该阻隔层是不透明的。当被用于包装易碎的食品(例如马铃薯片或玉米粉圆饼片)时，这种性能是有问题的。当购买这种易碎的食品时，一些消费者可能在实际购买这种食品包装之前想要看到这种食品包装的内容物，以确定其内容物还没有被破碎到一个不能接受的程度。即使是对于不易碎的食品，消费者在决定是否购买之前仍然想要检查食品包装的内容物。如果消费者所看到的是特别华美或是看起来可口的食品，可能会诱使消费者购买它们。因此，需要提供一种具有视窗的金属化的食品包装薄膜，通过该视窗可以看到食品包装中的内容物。
如专利号为5,530,231的美国专利所述，在汽化金属被沉积到薄膜上以前将某种图案的油沉积到聚合物薄膜上，以防止薄膜上被油所遮挡的区域的金属的沉积。然后，这个遮挡的油图案被洗去以露出下面的未金属化的薄膜部分。这种方法具有几个缺点，包括：大幅度地增加了加工时间和成本费用。另外，这种方法不能提供控制出现在薄膜的不同部分的金属化程度的途径。也就是说，使用这种方法金属化的薄膜的特定部分或者是完全金属化或者是完全非金属化的。
因此，存在一种需要来精细地控制整个薄膜表面上的金属化程度，并且能够十分经济地实现上述控制。
发明内容
本发明主要涉及具有不同阻隔性能的金属化的包装薄膜。一方面，本发明的包装薄膜被部分金属化，使得当所述薄膜被用在成型-填充-密封包装机时，能为消费者提供一个透明的产品视窗。在一个实施例的另一个方面，所述包装薄膜逐渐从至少一个不透明、金属化的区域过渡为至少一个透明的、非金属化的区域。在另一个实施例中，产品视窗并不是透明的，而是半透明的。同样，本发明的另一方面，既提供了金属化的区域也提供了非金属化的区域，使得产品的标识和图形不是模糊的。因此，本发明提供了具有阻隔性能的部分金属化的包装薄膜，其阻隔性能十分接近完全金属化的包装薄膜。本发明的上述及其它的特征和优点将在下面的详细描述中变得显而易见。
附图说明
被认为是本发明特有的新颖性特征在所附的权利要求中阐述。但是，当结合附图阅读时，参照下面示意性实施例的详细描述将更好地理解本发明自身以及其优选的使用方式、进一步的目的和优点，其中：
图1描述了用于制造金属化的聚合物薄膜的现有技术的装置的透视图；
图2是现有技术的多层包装薄膜的横截面视图；
图3描述了用于制造多层包装薄膜的现有技术的装置的示意图；
图4描述了现有技术中已知的垂直成型、填充和密封机；
图5描述了用于制造本发明的部分金属化的薄膜的装置；
图6描述了本发明的蒸汽挡板的一个实施例；
图7描述了本发明的部分金属化的薄膜的一个实施例；
图8描述了具有透明的产品视窗的本发明的食品的一个实施例；
图9描述了本发明的蒸汽挡板的一个实施例；
图10描述了本发明的部分金属化的薄膜的一个实施例；
图11描述了本发明的蒸汽挡板的一个实施例；
图12描述了本发明的蒸汽挡板的一个实施例；
图13A描述了本发明的蒸汽挡板的一个实施例；
图13B描述了本发明的蒸汽挡板的一个实施例；
图14描述了本发明的蒸汽挡板的一个实施例；
图14A描述了本发明的蒸汽挡板的一个实施例；
图14B描述了本发明的蒸汽挡板的一个实施例；
图14C描述了本发明的蒸汽挡板的一个实施例；
图15描述了本发明的部分金属化的薄膜的一个实施例；
图16描述了本发明的部分金属化的薄膜的一个实施例；
图17A描述了在第一位置的本发明的蒸汽挡板的一个实施例；
图17B描述了在第二位置的本发明的蒸汽挡板的一个实施例；
图18A描述了本发明的蒸汽挡板的一个实施例；
图18B描述了在第一位置的本发明的蒸汽挡板的一个实施例；
图18C描述了在第二位置的本发明的蒸汽挡板的一个实施例；以及
图19是本发明的包装薄膜的一个实施例的横截面视图。
具体实施例
本发明的一个实施例涉及一种制造部分金属化的包装薄膜的装置和方法，该部分金属化的包装薄膜可被用于垂直成型、填充和密封机来生产具有视窗的产品包装。在此使用的术语“完全金属化的包装薄膜”或“金属化的薄膜”是指具有至少一侧表面被一薄层金属使用气相沉积工艺或现有技术中已知的类似工艺涂覆的聚合物薄膜。用于涂覆金属化的薄膜的最常用的金属是铝，但是也可使用例如镍或铬的其它的金属。金属化的薄膜上的金属层的通常厚度是大约0.5微米。金属化的PET薄膜能提供的湿气阻隔是非金属化的PET薄膜的大约30倍，并且提供的氧气阻隔是非金属化的PET薄膜的大约400倍。其它金属化的聚合物薄膜提供了类似倍率的阻隔性能。金属化的薄膜提供其阻隔性能的单位成本同样远低于提供类似阻隔性能的透明薄膜的单位成本。
金属化的薄膜对可见光和紫外光实质上是不透明的。虽然这种性能对产品保存来说是合意的，但是它对于基于包装内部的产品类型的消费者来说却不是合意的。
图2示出了一个现有技术的用于包装食品和类似产品的多层或复合的金属化的薄膜，该图是示出了每个单独的实质性层的多层薄膜500的横截面示意图。这些层的每一层的作用是以某种方式提供所需的阻隔、密封和图形处理性能。例如，图形层114通常被用于图形展示，其被反转印刷并透过透明的外部基层112观察。除非另有说明，整个说明书中使用相同的标号用于表示相似或相同的部分。外部基层112通常是可定向的聚丙烯(OPP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。如上所述，金属层120被设置到内部基层118上以提供阻隔性能。密封层119被设置到内部基层118上以在低于所述内部基层的熔融温度的温度下形成真空密封。因为熔化金属化的OPP来形成密封可能会对阻隔性能有不利影响，所以需要低熔点的密封层119。典型的现有技术密封层119包括乙烯-丙烯共聚物和乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物。需要胶层或层压层115(通常是聚乙烯挤出物)将外部基层112与产品侧的内部基层118粘附在一起。因此，在复合薄膜或多层薄膜中通常需要至少两层聚合物薄膜的基层。
图3示意性地图示了材料的形成，其中分别制造包装材料的外部基层112和金属化的内部基层118，然后在挤出层合机400上形成最终的材料500。当金属化的内部基层118从辊筒218被送料的同时，外部基层112从辊筒212被送料，所述外部基层112具有先前通过已知的图形绘制方法(例如柔性版印刷或凹版轮转印刷)施加的图形114。同时，用于层压层115的树脂被送入到料筒215a并通过挤出机215b，在挤出机215b中树脂将被加热并在机头215c处被挤出成为熔融的聚合物层压层115。该熔融的聚合物层压层115以与所述基层材料112、118的送料速度相一致的速度被挤出，在这两个基层之间形成三明治的结构。然后，这个层状材料500在冷却辊220和夹辊230之间通过，以确保在其冷却的时候形成平滑的层。层合机辊筒之间的压力通常是在材料宽度的方向上每线性英寸0.5到5磅的范围内。较大的冷却辊220由不锈钢制得并被冷却到大约50-60°F，使得当所述材料被快速冷却时，不会产生收缩。较小的夹辊230通常由橡胶或其它弹性材料形成。注意，在层状材料500通过辊筒后，它仍然与冷却辊220接触一段时间，以确保所述树脂有时间充分冷却。然后，所述材料被卷成卷(未特别示出)用于输送到其将在包装中使用的位置。
一旦材料形成，并被切成所需的宽度，它就被装载到垂直成型、填充和密封机上，所述垂直成型、填充和密封机被用于包装可以使用这种方法包装的很多产品。图4示出了可被用于包装零食产品(例如零食片)的垂直成型、填充和密封机的一个例子。该图是简化图，其并没有示出通常环绕这种机器的架子和支撑结构，而是示出了机器的一般工作模式。包装薄膜500从薄膜辊筒512退卷，并通过保持薄膜拉紧的张紧轮514。然后薄膜经过成型器516，该成型器516控制所述薄膜围绕产品输送圆筒518形成一个垂直的管。这个产品输送圆筒518通常具有圆形或者有些椭圆的横截面。当包装材料管被驱动带520向下拉时，沿薄膜的长度其边缘由垂直密封机522密封，形成背密封524。接着，所述机器将一对热密封夹526施加到所述管上来形成横向密封528。这个横向密封528用作在所述密封夹526下面的袋530的顶部密封和在所述密封夹526上面的正在被填充及形成的袋532的底部密封。在所述横向密封528被形成后，沿着密封区域进行切割，以将所述横向密封528下面的已完成的袋530与所述横向密封上面的部分完成的袋532分离。然后，所述薄膜管被向下推进以拉出另一个包装的长度。在所述密封夹形成每个横向密封前，将要被包装的产品计量通过所述产品输送圆筒518，并被装入到所述横向密封528上面的薄膜管内。
因此，本发明涉及一种制造部分金属化的包装薄膜的基层以及制造该包装薄膜的方法，该包装薄膜与共挤出机一起使用来生产多层的部分金属化的包装薄膜，该多层的部分金属化的包装薄膜与垂直成型、填充和密封机一起使用来生产具有产品视窗的金属化的产品包装。在一个实施例中，在所述包装薄膜上包括至少一个标识或图形形式的金属化的目标形状。
在此使用的术语“部分金属化的包装薄膜”是指聚合物薄膜，该聚合物薄膜的至少一个表面具有用薄金属层完全涂覆的至少一块区域和没有用薄金属层涂覆或者只是用薄金属层部分涂覆的至少一块区域。图5是用于生产本发明的部分金属化的薄膜的本发明的装置的一个实施例的典型描述。如图中所示，在真空室100的内部，未金属化的聚合物薄膜202被设置在所述真空室100一侧的第一辊筒208上。未金属化的薄膜202从所述第一辊筒208退卷，经过一个气相沉积装置206，在此处该未金属化的薄膜变成部分金属化的薄膜。在气相沉积装置206内，汽化金属流200被喷射到所述薄膜的一侧。蒸汽挡板300被设置在汽化金属流200和将要被金属化的薄膜的表面之间。该蒸汽挡板300阻止了所述汽化金属流200的至少一部分到达所述薄膜的表面，因此留下了至少一块未被金属化或部分金属化的薄膜区域。在这个过程中，所述薄膜连续地从所述第一辊筒208退卷，并且卷绕到设置在所述气相沉积装置206的与所述第一辊筒208相对的一侧的第二辊筒210上。当这个过程结束时，所述第二辊筒210含有一卷部分金属化的薄膜220，而所述第一辊筒将是空的。
图6描述了本发明的蒸汽挡板300的一个实施例。在这个实施例中，本发明的蒸汽挡板是一个具有上表面302和下表面204、宽度306、长度308和厚度的单个薄板。如图5(尽管其中描述的特定挡板是图9的例子)所示，在金属化的过程中，挡板300被设置在与正在被金属化的薄膜几乎共平面，但是没有碰到或接触到所述薄膜的位置。这样设置所述挡板使得所述挡板的长度308几乎平行于薄膜的行进方向，而所述挡板的宽度306平行于薄膜片的宽度。图5中所描述的实施例是简化的，其没有描述将挡板设置在与薄膜片共平面的金属化装置内部的支撑结构。这种支撑结构对于本领域技术人员来说是已知的。
图6中描述的挡板的例子是本发明最基本的实施例。该挡板在其整个长度308上宽度306都不变，并且其长度308长到足以防护在所述挡板300后面的整个薄膜部分在金属化装置206内不被金属化。
图7描述了使用图6实施例的挡板制造的部分金属化的薄膜220的透视图。当最初的透明的聚合物薄膜202与这个挡板300的实施例一起使用时，得到的部分金属化的薄膜220包括位于两条不透明的薄膜230(或完全金属化的薄膜)之间的一条透明的薄膜234(或完全未金属化的薄膜)。这个实施例并不是优选的实施例，因为在这个实施例中从透明的薄膜条带234到不透明的薄膜条带230的过渡是突然的。因为最终部分金属化的薄膜220要与具有印刷在其上的图形和/或标识的外部基层相结合，所以突然的过渡不是优选的。当在部分金属化的薄膜层220中存在从不透明薄膜到透明薄膜的突然过渡时，透过图形层可以看到与所述过渡相应的一条明显的线，特别是在此处所述图形层中使用了光学颜料。因此，由于这条明显的线的存在，一些图形是模糊不清的或吸引力降低。具有明显的线的产品袋600的例子如图8所示。下面所描述的优选的实施例通过提供一个从不透明薄膜到透明薄膜的逐渐的过渡克服了这个问题。即使不是完全看不见，通过大部分图形和标识的印刷，这个逐渐的过渡区域也是不明显的。
图9描述了本发明的蒸汽挡板的另一个实施例。图9的例子被示出在图5中使用。图10描述了使用图9实施例的挡板来制造的部分金属化的薄膜片的透视图。如其中所示，其包括透明条带234，该透明条带234的两边与半透明条带232接壤，每个半透明条带232与不透明条带230接壤。如图9所示，在这个实施例中，所述挡板包括具有上表面302、下表面304、长度308、主要宽度314和次要宽度312的单个薄板。主要宽度出现在所述薄板的一端，而次要宽度出现在其另一端。当直接从所述上表面302或下表面304观察时，所看到的所述薄板的横截面是在主要宽度和次要宽度之间的过渡是近似线性的等腰梯形。在一个实施例中，设计蒸汽挡板的长度308，使得当最初透明的聚合物薄膜片进行金属化时，其具有以下特征，如图10所示：(a)宽度222大约等于挡板的次要宽度312的薄膜片的一个条带没有接收到汽化金属，因此其是透明的薄膜条带234；(b)分别在透明的薄膜条带234两侧的薄膜片的两个条带曝露在汽化金属流200的时间减少，其被部分地金属化，因此是半透明的条带232，每个半透明的条带232的宽度224大约等于挡板的主要宽度314与次要宽度312的宽度差的一半，其内部边缘与所述透明的薄膜条带234邻接，而其外部边缘在所述透明的薄膜条带234的对面；以及(c)被完全金属化的薄膜片的两个条带，或不透明的薄膜条带230，其内部边缘与所述半透明的薄膜条带232邻接，其外部边缘与所述薄膜片的一侧边缘具有共同的边界，并且其宽度226等于所述外部边缘与内部边缘之间的距离。
本领域的技术人员应当理解，鉴于此处的教导，可以相对于所述薄膜片来设置所述挡板，使得所述透明的、半透明的和不透明的薄膜条带沿着所述薄膜片的宽度被横向地定位在不同的位置。例如，在一个实施例中，可以设置所述挡板以使其一边与所述薄膜片的一侧边缘具有共同的边界。在这个实施例中，或者是半透明的薄膜条带或者是透明的薄膜条带将包含一条与所述薄膜条带的边缘邻接的边。该挡板的不同的实施例可以这种方式被使用来提供各种不同的部分金属化的包装薄膜。无论特定的条带被定位在何处，通过本发明所生产的部分金属化的薄膜片的所有实施例将包括至少一个不透明的薄膜条带和至少一个透明的薄膜条带或半透明的薄膜条带。
返回参考图10，从在其内部边缘几乎完全未金属化到在其外部边缘几乎完全金属化，半透明的薄膜条带232的金属化程度逐步变化。因此，从不透明的薄膜条带230到透明的薄膜条带234的过渡是逐渐的过渡。这个从不透明到透明的逐渐的过渡是本发明的部分金属化的薄膜的一个新颖性特征。薄膜的不透明的条带230提供了极好的氧气和湿气的阻隔性能。
在此使用的术语“不透明”是指入射的可见光的透射率小于约5％。换句话说，不透明薄膜230只允许少于约5％的入射的可见光通过。半透明的条带232提供了改进的氧气和湿气的阻隔性能。术语“半透明”，在此用于描述特定的聚合物基的薄膜，是指其透射率在约5％到在未金属化的条件下的特定薄膜的透射率之间。换句话说，半透明的薄膜允许超过约5％的入射的可见光通过，但是通过的可见光的比率小于同一特定的薄膜在其未金属化的条件下通过的可见光的比率。薄膜的透明的条带234提供了与未金属化的聚合物薄膜相同的阻隔性能。术语“透明”，在此用于描述特定的聚合物基的薄膜，是指当特定的薄膜处于完全未金属化的条件时，对于那种特定的薄膜而言的入射的可见光的透射率。换句话说，透明的薄膜是允许通过的入射的可见光与特定薄膜在完全未金属化的条件下允许通过的入射的可见光几乎一样多的薄膜。当被用于描述薄膜时，在此使用的术语“透射率”是指允许通过所述薄膜的入射的可见光的比率。当食品包装是使用本发明的这个实施例的部分金属化的薄膜制得时，它具有极好的阻隔性能并具有透明的产品视窗。
在图9中描述的挡板的实施例中，透明条带234、半透明条带232和不透明条带230的宽度以及半透明条带232的渐变度都可以通过改变挡板的主要宽度314和次要宽度312来控制。透明条带的宽度222约等于挡板的次要宽度312。当挡板300沿其纵向轴对称时，每个半透明条带的宽度224约等于挡板的主要宽度314与次要宽度312的差值的一半。另外，横跨每个半透明条带的宽度224透射度的变化率可以通过控制挡板300的主要宽度314与次要宽度312之间的差值来控制。挡板的主要宽度与次要宽度之间的差值越大，从不透明条带到透明条带的过渡越平缓。但是，在这个实施例中，实施者超过过渡区域的控制的程度在某种程度上是受限制的，这是因为由于梯形的挡板，沉积到半透明的薄膜条带上的金属量几乎是沿其宽度线性变化的。每个不透明条带的宽度226约等于每个半透明条带232的外部边缘与最接近于所述半透明条带232的外部边缘的薄膜片的边缘之间的距离。
在图9所示的挡板的另一个实施例中，所制成的挡板的主要宽度314大于或等于薄膜片的宽度。在这个实施例中，在金属化的过程中没有形成不透明的条带230。将要形成的透明条带的宽度222约等于挡板的次要宽度312。在所述透明条带222的两侧将形成两个半透明的条带232。在这个实施例中，每个半透明条带的宽度224等于透明条带222的一边与最接近所述透明条带222的一边的薄膜片220的一侧边缘之间的距离。从在邻近所述透明条带的半透明条带的边缘处是几乎透明的，在所述薄膜片的边缘处几乎是不透明的，透射率将逐渐变化。
图11描述了本发明的蒸汽挡板的另一个实施例。在这个实施例中，蒸汽挡板包括了具有长度、主要宽度和次要宽度的单个薄板。在这个实施例中所述薄板沿其长度具有多个锯齿330。优选在一个实施例中，所有的锯齿330从所述薄板突出大约相等的距离。在另一个实施例中，如图12所示，锯齿从所述薄板突出的距离是变化的。在一个实施例中，返回参考图11，挡板的主要宽度包括了从挡板一侧的锯齿的顶部到所述挡板的另一侧的锯齿的顶部之间的距离，挡板的次要宽度包括了从挡板一侧的锯齿的底部到所述挡板的另一侧的锯齿的底部之间的距离，并且在其主要宽度和次要宽度之间的过渡就是锯齿的过渡。同图9中描述的实施例一样，在这个挡板后面金属化的薄膜片将与图10中描述的薄膜条带类似，将包括一个透明条带234、两个渐变的半透明条带232和两个不透明条带230。半透明条带的宽度224约等于所述锯齿的高度332。较高的锯齿同样提供从透明到不透明的更加逐渐的过渡。在这个实施例中，由于线型的锯齿边缘，半透明条带的金属化程度沿其宽度也几乎是线性变化的。
图13A和图13B描述了本发明的蒸汽挡板的另一个实施例的两种变化。这个实施例是沿着薄板的整个长度308，在所述薄板的主平面内具有凸出弯曲的边缘的单个薄板，如图13B所示，或具有凹入弯曲的边缘的单个薄板，如图13A所示。这个实施例的最长宽度或主要宽度314出现在一端，而次要宽度312或最短宽度出现在另一端，并且在其主要宽度和次要宽度之间的过渡分别是凸出的或是凹入的。使用这个实施例的蒸汽挡板制得的透明、半透明、不透明的薄膜条带的宽度将再次由挡板的主要宽度314和次要宽度312以及薄膜片的宽度所限定。但是，因为薄板的宽度沿其长度并不是线性变化的，所以弯曲的边缘要求本发明的实施者要在半透明条带内更加精细地控制金属化的变化率。使用图13B中所示的凸出的设置，逐渐开始横过所述半透明条带的宽度的从不透明薄膜到透明薄膜的过渡，这使得更多的可见光透过较近的半透明条带的外侧边缘，然后朝着所述半透明条带的内侧边缘加速了透射率的增加速度。图13A中所示的凹入的设置则相反；沿着所述半透明条带的宽度从不透明薄膜到透明薄膜的过渡，作为更加明显的过渡，在半透明条带的外侧边缘开始，然后朝着所述半透明条带的内侧边缘降低了透射率的增加速度。
图14描述了本发明的蒸汽挡板的另一个实施例。挡板300的这个实施例包含了具有长度308、主要宽度314、次要宽度312和在所述加大宽度314和次要宽度312之间的宽度340的至少一个阶梯型变化或过渡的单个薄板。使用这个实施例的蒸汽挡板制得的透明、半透明、不透明的薄膜条带的宽度将再次由挡板的主要宽度和次要宽度以及薄膜片的宽度所限定。但是，对应于挡板宽度内的至少一个台阶的变化340，半透明条带内的透射率将经历至少一步改变。这个实施例为本发明的实施者提供了控制从不透明薄膜到透明薄膜的过渡的一个可选择的方式。
图14A到图14C描述了本发明的蒸汽挡板的其它的实施例。这些实施例中的每一个都包含了一个具有长度388和宽度306的单个薄板，所述宽度306在其整个长度388内是保持恒定的。当将它们彼此与图6进行比较时，这些实施例表明这些实施例的挡板具有变化的长度388，该长度388比图6中所示的挡板长度308短一些。反之，图6中的挡板的长度308长到足以完全遮挡其下的薄膜条带以防止其在金属化过程中接收任何金属(因此使得其下的薄膜条带是透明的)，图14A到图14C中的较短的挡板长度388短到足以使得没有在其下面的薄膜区域在金属化过程中接收了一些金属，但却防止了该薄膜区域完全金属化，因此使得在所述挡板正下方的薄膜条带是半透明的。另外，由于这些实施例中的挡板的长度388是稍短的，所述挡板正下方的半透明条带的透射率将会降低。使用图14A到图14C中所示的挡板的一个实施例得到的部分金属化的薄膜片的一个例子如图15所示，并且其具有以下特征：(a)一个宽度228等于挡板的宽度306的半透明条带236；和(b)两个不透明条带，其中每个的宽度226相当于所述半透明条带236的外侧边缘与薄膜片的相应边缘之间的长度。
通过改变图9、11、12、13A和13B中所示实施例的蒸汽挡板的长度，本发明的其它的实施例也是可能的。在与上面图14A至图14C的描述类似方式中，较短的长度388将使得位于挡板的次要宽度下面的薄膜条带在金属化过程中接收了一些金属，因此成了半透明的。例如，如果图9的实施例中的长度308变短，并且其主要宽度314小于正在被金属化的薄膜片的宽度，其制作的薄膜片将具有如图16所示的以下特征：(a)一个半透明条带236，其宽度228约等于挡板的次要宽度312并且其整个宽度228范围内的透射率几乎是恒定的；(b)两个半透明条带232，每一个的宽度224约等于挡板300的主要宽度314与次要宽度312之间的差值的一半，并且每一个的透射率沿其宽度224变化；以及(c)两个不透明条带230，每一个的宽度226是从所述半透明条带232的外侧边缘到薄膜片的相应的边缘。
图17A和图17B依旧描述了本发明的另一个实施例。在该实施例中的这个挡板包含两个面对面彼此邻接设置的薄板302和薄板304，每个薄板具有两个表面和一条边。另外，所述薄板被可移动地设置，使得一个或两个薄板能够沿着纵向轴的方向彼此相对移动。每个薄板都类似于图11中的例子，沿其长度具有锯齿330。在如图17A所示的第一位置，在每个薄板上的所有的锯齿330彼此都是完全对齐的。当在第一位置来使用所述挡板时，薄膜的半透明条带的宽度将约等于所述锯齿332的高度，并且薄膜的透明条带的宽度将约等于所述挡板的次要宽度312。如前所述，所述薄板被可移动地设置，使得一个或两个薄板能够沿着薄板的纵向轴方向移动到第二位置。在如图17B所示的第二位置，在一个薄板上的锯齿330没有一个与另一个薄板上的锯齿330是完全对齐的。在第二位置，挡板的次要宽度312是增加的，并且锯齿的有效高度332是减小的。使用这个实施例的挡板在第二位置进行金属化的薄膜片比使用这个挡板在第一位置进行金属化的薄膜片将具有较窄的半透明条带和较宽的透明条带。另外，当所述挡板被用在第二位置时，半透明条带的透射率沿其宽度将具有较快速的变化。这种设置使得本发明的实施者有能力精细调节部分金属化的薄膜片的性能，因为不需更换挡板就可以改变透明条带和半透明条带的宽度以适应不同的应用。
图18A、18B和18C描述了本发明的另一个实施例。该实施例中的这种挡板包括面对面彼此邻接设置的两个薄板，每个薄板都具有两个表面和一条边。另外，所述薄板被可移动地设置，使得一个或两个薄板能够沿着纵向轴的方向彼此相对移动。每个薄板都是含有至少一个开口390的定型板，其包括至少一个目标形状398。例如，所述目标形状可以是产品的标识，如图18C所示，或是图形设计形状。对于两个薄板来说至少一个目标形状398是相同的。在如图18B所示的第一位置，设置所述薄板使得在一个薄板中的至少一个开口390与底部的薄板中的至少一个开口390不是对齐的。因此，在第一位置，在金属化期间，没有汽化金属200通过至少一个开口390，并且挡板下面的薄板的整个条带依然是透明的。在如图18C所示的第二位置，设置所述薄板使得在一个薄板上的至少一个开口390与另一个薄板上的对齐。因此，在第二位置，在金属化期间汽化金属200通过了所述至少一个开口，并且用目标形状398标记394了薄膜。在金属化期间，所述薄板周期性地从第一位置移动到第二位置并快速返回到第一位置。如果所述薄板在第二位置停留的时间过长，目标形状398将在薄膜行进的方向上扩散。在一个实施例中，部分金属化的薄膜将具有位于薄板下面的透明条带，在所述透明条带内标记394有周期性的目标形状398。在这个实施例中，不透明条带与所述透明条带接壤。请注意，前面讨论的实施例的特征，例如图11的实施例的锯齿或图9的梯形，可被结合进这个实施例以提供从不透明薄膜到透明薄膜的逐渐过渡。
如前所述，图10描述了本发明的具有从不透明薄膜到透明薄膜的逐渐过渡的部分金属化的薄膜片的一个实施例，其是使用本发明的挡板的一个实施例来制得的。反过来，这个部分金属化的薄膜带可与图3中所示的机器一起使用来制作多层包装薄膜片。图19描述了使用本发明的一个实施例的挡板以及图3所示的层合机制造的部分金属化的多层包装薄膜片的一个实施例的横截面。除了金属化层116和图形层114(图形层的重要性将在下面进一步讨论)，此处描述的大部分的层都类似于现有技术的多层包装薄膜片。如图所示，薄的金属层116邻近所述薄膜片的边缘是致密的，其对应前面所讨论的不透明条带。然后，这个致密的金属层朝向所述薄膜片的中心逐渐变得不致密，其对应前面所讨论的半透明条带。然后，在接近所述薄膜片的中心时，所述金属层完全消失了，其对应前面所讨论的透明条带。
如前所述，所述透明条带延伸至所述部分金属化的薄膜片的全长。如果所述多层包装薄膜中没有包括图形层114，所得到的包装将具有沿着所述产品包装的全长轴向延伸的透明视窗。因此，通过仔细选择图形层的内容和位置来给透明的产品视窗加框。如图8所示，图形层能在产品包装的至少一个区域横向掩蔽透明、半透明和不透明条带，因此在未掩蔽的区域提供透明的产品视窗。因此，食品包装上的透明的产品视窗由至少一个纵向的不透明或半透明条带以及至少一个横向的图形条带，或优选地由两个横向的图形条带和/或产品标识所限定。可选择的，可如前所述来提供半透明的视窗。然后，消费者通过所述视窗可容易地看到包装内部的食品。
在此使用的术语“包装”可以被理解为包括任何的容器，其包括，但不限于，由多层薄膜制成的任何食品容器。在此描述的部分金属化的薄膜特别适合形成用于例如马铃薯片、玉米片、玉米粉圆饼片等的零食食品的包装。但是，虽然此处讨论的所述层和薄膜被预计用在零食食品的包装过程，例如零食食品袋的填充和密封，但是所述层或薄膜也可被用在其它低水分产品的包装过程。
使用大约80％的用于包装的薄膜区域被金属化的部分金属化的薄膜制造的产品包装获得的阻隔性能比未金属化的薄膜改善很多。例如，在使用这种部分金属化的薄膜的包装的一个实施例中，水蒸气的透过率比使用未金属化的薄膜制得的同样尺寸的包装的水蒸气透过率降低了约68％。在使用这种部分金属化的薄膜的包装的另一个实施例中，通过包装壁的氧气的透过率比使用未金属化的薄膜制得的同样尺寸的包装的氧气透过率降低了约80％。在另一个实施例中，使用这种部分金属化的薄膜并含有13盎司的玉米粉圆饼片的包装能够保持产品的货架期(低于2％重量百分比的产品水分)超过8周，而使用未金属化的薄膜制造的包装保持产品新鲜要小于2周。
虽然参考优选的实施例已经特别地示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解可以进行各种形式和细节的变化而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (25)

1.一种部分金属化的包装薄膜片，其特征在于，包括：
在两个外侧边缘之间通常横向延伸的宽度；
至少一个不透明薄膜条带；以及
至少一个透明薄膜条带或至少一个半透明薄膜条带。
2.根据权利要求1所述的包装薄膜片，其特征在于，所述的至少一个不透明薄膜条带进一步包括两个不透明薄膜条带，每个所述的不透明薄膜条带的外侧边缘与所述包装薄膜片的所述外侧边缘邻接，并在所述外侧边缘和内侧边缘之间具有基本恒定的宽度；并且其中所述至少一个透明薄膜条带或所述至少一个半透明薄膜条带被设置在所述两个不透明薄膜条带之间。
3.根据权利要求2所述的包装薄膜片，其特征在于，所述至少一个透明薄膜条带包括具有两条外侧边缘的透明薄膜条带，其中所述透明薄膜条带的所述外侧边缘与所述不透明薄膜条带的所述内侧边缘邻接。
4.根据权利要求2所述的包装薄膜片，其特征在于，所述至少一个半透明薄膜条带包括两个半透明薄膜条带，每个半透明薄膜条带包括一条外侧边缘、一条内侧边缘和通常在所述外侧边缘和所述内侧边缘之间延伸的宽度，并且其中所述半透明薄膜条带的所述外侧边缘与一条所述不透明薄膜条带的所述内侧边缘邻接。
5.根据权利要求1所述的包装薄膜片，其特征在于，所述至少一个半透明薄膜条带进一步具有宽度以及沿着所述宽度可变的透射率。
6.根据权利要求1所述的包装薄膜片，其特征在于，所述至少一个半透明薄膜条带进一步具有宽度以及沿着所述宽度恒定的透射率。
7.根据权利要求5所述的包装薄膜片，其特征在于，所述的透射率沿着所述宽度近似线性地变化。
8.根据权利要求5所述的包装薄膜片，其特征在于，所述的透射率沿着所述宽度非线性地变化。
9.根据权利要求4所述的包装薄膜片，其特征在于，所述的至少一个透明薄膜条带包括被设置在所述两个半透明薄膜条带之间的一个透明薄膜条带。
10.根据权利要求4所述的包装薄膜片，其特征在于，所述的至少一个半透明薄膜条带还包括被设置在所述两个半透明薄膜条带之间的第三个半透明薄膜条带。
11.一种由部分金属化的包装薄膜制得的食品包装，其特征在于，包括：产品视窗，所述产品视窗包括透明包装薄膜的一部分并且由至少一个半透明薄膜条带或至少一个不透明薄膜条带和至少一个产品包装图形所限定。
12.根据权利要求11所述的食品包装，其特征在于，所述的半透明薄膜条带包括一条外侧边缘、一条内侧边缘和通常在所述外侧边缘和所述内侧边缘之间延伸的宽度，以及沿着其宽度变化的透射率。
13.根据权利要求11所述的食品包装，其特征在于，所述透射率沿着其宽度线性变化。
14.根据权利要求11所述的食品包装，其特征在于，所述的产品视窗进一步由在所述产品视窗相对侧的两个半透明薄膜条带和在所述产品视窗相对侧的两个包装图形所限定。
15.根据权利要求11所述的食品包装，其特征在于，在所述透明包装薄膜的一部分上还包括至少一个金属化的目标形状。
16.一种制作部分金属化的包装薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供汽化金属流和包装薄膜片；
移动所述包装薄膜片通过所述的汽化金属流；
在所述移动期间，遮挡所述汽化金属流的至少一部分以防止其接触所述的包装薄膜。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述的遮挡进一步包括在所述汽化金属流和所述包装薄膜片之间设置一个挡板，所述挡板不与所述包装薄膜接触。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述的遮挡进一步包括在至少一个产品标识形状内间歇地允许所述汽化金属流的至少一部分接触所述包装薄膜片。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述的设置所述挡板还包括设置一个刚性板。
20.一种用于制造部分金属化的包装薄膜的装置，其特征在于，包括：
产生汽化金属流的汽化金属喷射器；
设置在所述的汽化金属流内的挡板，使得用于所述装置的任何包装薄膜片的至少一部分不会接触到所述汽化金属流。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，设置所述挡板，使其不与任何用于所述装置的包装薄膜片接触。
22.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述的挡板进一步包括刚性板。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述的挡板进一步包括长度、主要宽度和次要宽度。
24.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述挡板通常被设置成与用于所述的装置的任一包装薄膜片共平面。
25.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述挡板还包括从所述主要宽度到所述次要宽度的过渡，所述过渡包括线性过渡、凹入过渡、凸起过渡、阶梯型过渡和锯齿过渡中的至少一种。
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