CN102482020A - 带有打开辅助的聚丙烯膜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双轴定向的膜(2)，所述膜包括聚丙烯，且包括至少两个穿孔线，所述穿孔线相互平行地走向且以10mm的最大距离分开。两个线的穿孔(1)相对于彼此偏移。穿孔之间的未破坏的膜的距离长于所述穿孔。

Description

带有打开辅助的聚丙烯膜

技术领域

本发明涉及双轴定向的聚丙烯膜，带有由双轴定向的聚丙烯膜制成的穿孔和包装，其中穿孔作为打开辅助。

背景技术

双轴定向的塑料膜，特别是由热塑性聚合物制成的膜，且特别是双轴定向的聚丙烯膜的成功基本上基于其优越的机械强度特性连同相对低的重量、良好的屏障特性和良好的可焊接性。聚烯烃膜以非常低的材料投入保护包装内容物不快速干燥或失去风味。

消费者对于卫生、视觉有吸引力、紧密密封、耐久性的包装的需求与容易、可控的打开的期望矛盾。后者是消费者对于聚烯烃膜包装抱怨的主题，且被视作与纸质包装相比的缺点。

单轴定向的膜呈现在定向方向上低的撕开阻力，且能够容易地撕裂且裂缝扩展。然而，在许多情况中不能使用单轴定向的膜，尤其因为它们在横向方向上缺乏机械强度。双轴定向的产品一方面在两个维度上具有期望的高强度(模量)；然而，另一方面，优选的方向也因此相等。其结果是为了打开膜包装(例如，饼干包装)，必须首先克服高的力，以便撕开膜。然而，如果膜被损坏或撕开，则甚至当使用非常低的拉力时，裂缝也不可控地扩展。尽管存在以上所述的优点，包括特别高的初始撕开阻力与非常低的撕开扩展阻力的组合的这些有缺陷的使用特性降低膜包装在最终用户市场上的接受性。

在现有技术中提出，膜应该设有预定的断开点。在打开期间，膜在此预定的断开点处被撕入。然而，撕开经常不可控地扩展，因为虽然这些解决方案使得膜容易撕入，但它们实际上不帮助受控的撕开扩展。

另一个已知的解决方法是沿假想的打开线机械地纳入呈穿孔或切口形式的预定的断开点。然而，即使此类穿孔经常也不保证受控的撕开。在打开期间，裂缝仅跟随穿孔的线开始，然后以随机偏离的方式扩展通过材料。

特别地在双轴定向的聚丙烯膜中，该不受控的撕开扩展行为是存在问题的，因为该材料的撕开扩展阻力特别低。该问题特别地影响包含单独物品的包装，所述单独物品不被宽松地包装而是以有序的方式包装，例如香烟、早餐用食品、脆面包、饼干卷等。这些类型的包装特别地关注于如下事实，即消费者开始时仅取出单个物品且期望将剩余物品保持在包装内，使得另外的单元能够在随后的时间取出。在膜包装中的不受控的撕开扩展特别地在此应用中对于消费者是烦扰的。

WO 98/2312描述通过激光束预切割的包装。该包装呈现多层结构。特别地，提供金属中间层，所述中间层意图于防止激光束切割通过膜。该包装因为与金属层的层压所以是耗时且昂贵的。在描述中未披露关于包装的精确设计。

另外，穿孔的膜必须呈现足够的机械稳定性，使得该膜能够用于单独物品的包装。在现有技术中描述方法，以此穿孔作为处理阶段被整合在包装过程中。该解决方案防止在穿孔膜上的任何机械载荷，例如在卷绕和展开期间的机械载荷。然而，将穿孔整合在所有包装过程中是不可能的。一方面，现有工厂所处地点的空间条件经常简单地使得没有空间接附此类装置。此外，在烟草工业中，包装过程以非常高的速度运行，该速度对于穿孔来说可能过高。因此，将膜穿孔装置合并在用于包裹烟盒组的工厂内不总是可行的。然而，膜的足够的机械稳定性与同时期望容易打开包装冲突。

发明内容

本发明所解决的问题涉及提供用于有组织的单独物品的改进的包装。

通过带有穿孔线的双轴定向的聚丙烯膜解决本发明所基于的问题，其中膜呈现至少两个穿孔线，所述穿孔线相互平行地走向并且以10mm的最大间距定位，且其中两个线的穿孔相对于彼此偏移且在穿孔之间存在未破坏的膜的间隔，且穿孔之间的间隔大于穿孔本身。

进一步通过包裹单独物品的方法解决问题，其中穿孔的膜从卷展开且用于包装单独的物品。

附图说明

图1示出带有其长度(直径)为B的圆形穿孔1的膜2的实施例。穿孔之间的间隔的长度对应于长度A。两个平行走向的穿孔线以相对于彼此间隔C布置。在根据图1的实施例中，间隔A长于穿孔的长度B。穿孔线相互偏移，使得穿孔的中心总是与相对间隔的中心对齐。

图2示出带有长度为B的圆形穿孔的膜，所述长度B明显大于间隔的长度A。

图3示出带有矩形几何形状的穿孔，其中也是B＜A。

图4示出带有菱形穿孔的膜，例如通过例如旋转刀产生的穿孔。

图5示出带有椭圆形穿孔的膜。在此也是B＜A。

图6示出可能的针穿孔几何形状，其中产生螺旋桨状的穿孔。

图7示出呈现在纵向方向上的数个双穿孔线的膜幅。

图8示出单独物品包装3，通过沿双穿孔线4断开来打开所述包装。

具体实施方式

根据图1至图8的所有这些实施例的共同特征是在穿孔之间的间隔A大于穿孔自身的长度B。

相互平行走向且相互偏移的两个穿孔线在膜中创造预定的断开点，其中裂缝以非常受控的方式跟随初始裂缝扩展。在打开裂缝之后，裂缝沿穿孔线的一个穿孔线或在两个平行的穿孔线之间以受控的方式走向。膜包装仅打开到期望的程度。

根据本发明的包装特别适合于布置或堆叠例如烟盒的单独的物品，且也适合于软货品，例如黄油、香肠等。对于消费者来说将可能沿预定的断开点纵向地撕开膜，以这种方式在单独物品的情形中能够在未加抑制脱出额外的单元的情况下取出单独的物品。根据待取出的单元的尺寸调整在平行的穿孔线之间的单独的部分。这使得控制不管一个或更多个单元都能够容易地用一个开口取出成为可能。

可以以合适的图案将穿孔线应用于膜幅。线将优选地笔直走向。然而，使用任何几何形式来应用线也是可能的，使得预定的断开点随后对应于包装的单独物体的形状和尺寸。

可以例如通过使用针或刀机械穿孔，或通过激光束或一些其他的方式穿孔来产生穿孔线，使得在膜中产生连续的孔。然而，在本发明的意义中，穿孔也指薄点，在薄点处不存在在膜中产生连续的孔，而是通过移除材料在相应的点处简单地使膜更薄，例如使用激光束仅穿透到预定的深度。在这些实施例中，靠近薄点保留原始膜厚度的10％至80％，优选地原始膜厚度的20％至60％。因此维持包装的密封，使得包装继续满足所有卫生要求，且不会不利地影响包装的屏障特性。

沿穿孔线也存在与未被破坏的膜部分交替的孔、切入或薄点(穿孔B)，其中长度A表示穿孔间隔。因此在本发明的意义中，间隔是从一个穿孔的端部延伸到在同一穿孔线中的下一个穿孔的开始的未被破坏的膜的区域。

穿孔的几何形状可改变且取决于穿孔的方法。针或旋转刀可用于穿孔。对于由非连续的薄点形成的穿孔线，优选的是激光或超声波。针穿孔产生圆形或椭圆形或螺旋桨形的形式，这通过在穿孔期间使针和膜接触且相互移动来实现。刀穿孔产生更多矩形或菱形的切入或薄点。激光和超声波方法产生不同的几何形式。除去圆形穿孔的情况外，所有穿孔在两个基本方向上的一个方向(纵向)中具有更大的尺寸，所述一个方向沿穿孔线对齐。

在前述纵向方向上，穿孔通常具有0.1mm至6mm的长度B，优选地为0.3mm至4mm，特别是0.5mm至2mm。穿孔的垂直于该纵向方向的尺寸相应地更小且通常为其纵向方向的尺寸的5％至80％，优选地为10％至50％。圆形和大致圆形的穿孔具有0.1mm至5mm的直径，优选地为0.3mm至3mm。

对于特别地低的撕开力，特别优选的是带有长度＞1mm至6mm的穿孔，特别地长度为1.5mm至6mm，或2mm至4mm的穿孔也是合适的。令人惊奇的是，即使这些相对大或长的穿孔也不会不利地影响膜的机械强度。这些实施例也能够特别好地卷绕为膜卷，并且在包装机上无任何困难地再一次展开。

部分的长度A，即穿孔之间的未被破坏的膜的长度A＞0.1mm至10mm，优选地大于1mm至6mm，且取决于穿孔的长度。对于带有1.5mm至6mm的长穿孔的实施例，例如优选间隔＞4mm至10mm。相对于穿孔选择间隔A的尺寸，使得间隔的长度大于穿孔的长度。间隔的长度A一般大于穿孔的长度B或直径B至少10％。穿孔的长度B一般地为间隔的长度A的5％至60％，优选地为10％至50％。

对于穿孔和间隔所指出的尺寸也以相同的方式应用于具有非连续薄点形式的穿孔，所述薄点自身可类似地是圆形、椭圆形或细长的形式的。

穿孔之间的间隔的尺寸沿着线一般是恒定的或仅以通常的生产精度的范围内略微改变。以相同的方式，单独穿孔沿着线的长度不改变或仅略微改变(直至10％)，即例如孔的直径或穿孔的长度恒定。类似地，两个平行的穿孔线之间的穿孔和间隔以大致相同的尺寸具有预定的断开点。

对于本发明关键的是所提供的预定的断开点由两个平行走向的穿孔线形成，所述穿孔线以最大10mm的距离C布置。这两个线的距离C优选地为0.5mm至8mm，特别是0.8mm至5mm。

对于本发明关键的预定的断开点的第二个特征是穿孔在两个相互平行走向的穿孔线中的构造。已发现在两个线中穿孔的偏移的布置导致在控制裂缝扩展中的出人意料的改进。在该偏移布置中，在第二线中的穿孔不在与第一线中的相对的穿孔相同的高度处开始。以该方式，在第二线中的穿孔部分地覆盖在第一穿孔线中的相对间隔。在优选实施例中，第一穿孔线的部分的中心总是与第二穿孔线中的相对穿孔的中心对齐，使得创造穿孔的对称图案。

令人惊奇地，两个相互偏移的平行穿孔线的布置明显改进对于撕开过程的控制。如果单独物品呈现相应的机械稳定性且单独物品布置在包装中以这种方式使得它们的边缘在双线的高度上走向，则本发明也使得包装在单独物品的边缘上方的预定的断开点处撕入。

一般地在膜的机器方向上施加穿孔线。穿孔可同时与膜的切割组合为更窄的膜宽度，因此在一个工作循环中执行。替代地，也可在将膜切割为最终宽度之前或之后进行穿孔。在所有这些过程变体中，待穿孔的膜可例如在带有合适的穿孔工具的卷上供给，这些卷例如可装配有针或刀片。在激光或超声波的情形中，相应的工具定位在膜幅上方或下方。以这些方法，被穿孔的膜卷绕在卷上，根据本发明施加穿孔，然后穿孔膜再次被卷起，且所述卷在工厂中被用于包装单独物品，即展开且用于包裹货品。令人惊奇地，穿孔不影响或仅可忽略地影响膜的卷绕行为，使得穿孔膜能够使用常规装置卷起且展开。也令人惊奇地发现，在膜被卷起和展开时，根据本发明的穿孔不影响膜的机械稳定性，使得不发生撕开、切开、厚点或拉伸。

穿孔膜的卷用于生产根据本发明的包装。根据本发明的包装特别适合于布置或堆叠单独物品，且也适合于软货品，例如黄油、香肠等。对于消费者来说将可能沿预定的断开点纵向地撕开膜，使得在单独物品的情形中能够在不受控地脱出其它物品情况下取出单独的物品。根据被取出的单元的尺寸调整单独的部分。这使得控制不管一个或更多个单元都能够在打开后方便地取出。

通常双轴定向的聚丙烯膜作为膜被使用。取决于包装的类型，膜可以是半透明到透明的或不透明的膜。在本发明的意义中，“不透明膜”意味着具有最高为70％的透光性(ASTM-D 1003-77)的非透明的膜，优选地最高为50％。膜在原理上可以是单层或多层的膜。层叠也适合于根据本发明的包装；层叠优选地由在此所述的膜形成。

对于透明的实施例，可相互协调膜的配方和激光的类型，使得激光束在靠近薄处留下白色或彩色的线。这意味着包装随后呈现可分辨的标记，向消费者示出用于打开包装的裂缝应该在何处走向，以使得操作容易。

用于膜的可能的热塑性合成物包括由带有2至8各碳原子的烯烃单体制成的聚烯烃。特别合适的是丙烯聚合物，乙烯聚合物，丁烯聚合物，环烯烃聚合物，或优选丙烯、乙烯、丁烯单元或环烯烃的混合聚合物。膜的层，或在单层实施例的情形中膜层一般地分别含有相对于层的重量至少50％重量百分比的热塑性聚合物，优选地为70％至99％的重量百分比，特别是90％至98％的重量百分比。

丙烯聚合物被优选作为聚烯烃。这些丙烯聚合物包含重量百分比90％至100％，优选地95％至100％，特别地优选地98％至100％的丙烯，且具有120℃或更高，优选地130℃至170℃的熔点，且一般地在230℃和21.6N的力下(DIN 53 735)熔融指数为0.5g/10min至15g/10min，优选地为2g/10min至10g/10min。以下聚合物代表了用于核心层的优选的丙烯聚合物：带有无规比例(atactic proportion)15％和更低的重量百分比的等规丙烯均聚物和带有10％或更低的乙烯含量的乙烯，带有C₄-C₈的烯烃带有10％重量百分比或更低烯烃含量的丙烯共聚物，带有10％重量百分比或更低乙烯含量且带有15％重量百分比或更低丁烯含量的丙烯、乙烯和丁烯的三聚物，其中等规丙烯均聚物是特别优选的。指出的重量百分比涉及各聚合物。

此外，前述丙烯均聚物和/或共聚物和/或三聚物和其他聚烯烃特别是带有2至6个C原子的单体的聚烯烃的混合物是合适的，其中混合物含有重量百分比至少50％，特别地至少75％的丙烯聚合物。在聚合物混合物中其他合适的聚烯烃是聚乙烯，特别是HDPE、LDPE、VLDPE和LLDPE，其中聚烯烃的比例相对于聚合物混合物分别不超过重量百分比15％。

如果需要，膜的层，优选地膜的基层或中间层也包含常规量的颜料和/或液泡初始微粒，总是用于不透明的实施例。

根据本发明的膜可以是单层膜，膜优选地是多层膜。为实现此目的，可以将单侧或双侧中间层和/或顶层施加到基层。因此，膜的多层实施在必要时除基层外呈现中间层和顶层。

这些附加的顶层和/或中间层一般地由聚烯烃制成。其包含至少包括70％重量百分比，优选地75％至100％重量百分比，特别是90％至98％重量百分比的聚烯烃。原理上，以上对于基层所述的相同的聚合物适合于这些附加层。

适合于顶层的是，

如下物质的聚合物：

乙烯和丙烯，或

乙烯和丁烯，或

丙烯和丁烯，或

乙烯和带有5至10个碳原子的另一个烯烃，或

丙烯和带有5至10个碳原子的另一个烯烃，或

如下物质的三聚物：

乙烯和丙烯和丁烯，或

乙烯和丙烯和带有5至10个碳原子的另一个烯烃，或

两个或更多的前述均聚物、共聚物和三聚物的混合物或混合。

其中特别优选的是：

带有2％至10％重量百分比，优选地5％至8％重量百分比的乙烯含量的统计乙烯丙烯共聚物，或

带有相对于共聚物总重总是4％至25％重量百分比，优选地10％至20％重量百分比的丁烯含量的统计丙烯-丁烯-1共聚物，或

带有相对于共聚物总重总是1％至10％重量百分比，优选地2％至6％重量百分比的乙烯含量，以及相对于共聚物总重总是3％至20％重量百分比，优选地8％至10％重量百分比的丁烯含量的统计乙烯-丙烯-丁烯-1三聚物，或

乙烯-丙烯-丁烯-1三聚物和丙烯-丁烯-1共聚物的混合，其中相对于聚合物混合物的总重，带有0.1％至7％重量百分比的乙烯含量，和50％至90％重量百分比的丙烯含量，和10％至40％重量百分比的丁烯含量。

以上所述的共聚物或三聚物的熔融指数为1.5g/10min至30g/10min，优选地为3g/10min至15g/10min。熔点在120℃至140℃的范围内。以上所述的共聚物或三聚物的混合的熔融指数为5g/10min至9g/10min，且熔点为120℃至150℃。所有以上所述的熔融指数在230℃和21.6N的力下(DIN 53 735)测定。共聚物和/或三聚物的层优选地形成膜的可密封实施例的顶层。

总的膜厚度可在宽范围内变化，且取决于应用意图。膜的优选实施例的总厚度为5μm至250μm，其中10μm至100μm，优选地20μm至80μm是优选的。

在本发明的意义中，基层占总膜厚度超过50％的量的层。其厚度由于总厚度和应用的顶层和中间层的厚度之间的差异导致，且可因此在宽范围内以类似于总厚度的方式变化。顶层形成膜的最外层，且测量值在0.5μm和5μm之间，优选地1μm至3μm。中间层在1μm至20μm之间，优选地1μm至10μm之间。

为了再进一步改进根据本发明的聚丙烯膜的一定的特性，基层和中间层和顶层可分别包含有效的量的添加剂，优选地为碳氢化合物树脂和/或抗静电剂和/或抗粘连剂和/或抗摩擦剂和/或稳定剂和/或中性化剂，除去通常不相容的抗粘连剂外，所述添加剂与核心层和顶层(多个顶层)的聚合物相容。

根据现有技术中的挤压法生产膜。在该方法中，对应于单个层的熔融物被平的膜挤压模具挤压。以该方式获得的膜被拉出以用于在一个或更多个滚子上固化和冷却。拉出滚子的温度为10℃至90℃，优选地20℃至60℃。

然后膜被双轴拉伸。可同时进行双轴拉伸或连续地进行双轴拉伸，其中连续的双轴拉伸是特别有利的，在连续的双轴拉伸中膜开始时(在机器方向上)被纵向拉伸且然后(垂直于机器方向)被横向拉伸。在纵向方向上，膜的拉伸优选地为3∶1至7∶1，且在低于140℃的温度下进行，优选地在125℃至135℃的范围内进行。在横向方向上，拉伸优选地为5∶1至12∶1，且在高于140℃的温度下进行，优选地在145℃至160℃的范围内进行。优选地借助于两个以不同的速度运行的高速滚子进行纵向拉伸，这取决于力求的拉伸比例，且使用相应的双轴拉幅机进行横向拉伸。原理上，同时在纵向-横向方向上拉伸膜是可能的。此同时拉伸过程在现有技术中已知。

对于热固化(热处理)，膜然后在110℃和150℃之间被保持大致0.5至10秒。如果需要，膜的一个或两个表面能够在双轴拉伸之后使用已知方法之一电晕处理或火焰处理。

如果需要，可在生产之后但在穿孔之前使用另外的处理阶段层叠、覆层、熔融涂层、上清漆或覆盖膜，以便赋予膜另外的有利特性。聚合物膜和聚丙烯膜的合成物特别地优选地为层叠物。可通过将单独膜层叠来生产该属性的合成物。用于生产PP/PE层叠的另外的技术上有利的变体是合适的聚丙烯在双轴定向的聚丙烯膜上的挤压覆层。该类挤压覆层在现有技术中是已知的。已发现由PP/PE膜制成的层叠物当被激光束处理时是有利的，且不容易被意外穿孔。

根据本发明的包装的特征在于可控的撕开特性。如果需要，借助于切口，优选地为V形切口可以降低在膜的边缘处开始撕开所要求的力。可明显更容易地且更好被控制地扩展包装裂缝。此外，包装仍呈现常规膜包装所具备的所有优点，例如高的机械强度、对于水和氧的屏障、良好的光学特性。

根据本发明的包装特别有利地与单独物品特别是堆叠的单元一起使用，例如饼干、烟盒或压缩食物产品。

带有根据本发明的穿孔的膜便于用于烟盒的新型包装解决方案。烟盒被堆叠且包裹在根据本发明的带有穿孔的膜中。然后这些烟盒能够在预定的断开点处通过沿穿孔线的断开而打开。

通过下列示例更详细地描述本发明：

示例1

通过共挤压和随后在纵向和横向方向上的逐渐定向，生产透明的三层ABA膜，所述膜具有对称的结构和20μm的总厚度。顶层的厚度分别为0.6μm。

B-基层：

大致90％重量百分比    丙烯均聚物，其熔点为162℃且熔融指数为3.4g/10min

0.15％重量百分比      N，N-bis-ethoxyalkylamine(抗静电剂)

0.30％重量百分比      芥酸酰胺

A-顶层：

大致75％重量百分比    统计乙烯丙烯共聚物，带有4.5％重量百分比的C2含量

大致25％重量百分比    统计乙烯丙烯丁烯三聚物，带有3％重量百分比的乙烯含量，和7％重量百分比的丁烯含量(残余丙烯)

0.33％重量百分比      SiO₂作为抗粘连剂，其平均微粒尺寸为2μm

0.90％重量百分比      聚二甲基硅氧烷，其粘性为30000mm²/sec。

在单独过程阶段中的生产条件为：

挤压：温度  基层：260℃

顶层：240℃

拉出滚子的温度：20℃

纵向拉伸：温度：110℃

纵向拉伸比：5.5

横向拉伸：温度：160℃

横向拉伸比：9

固化：温度：140℃

收敛(convergence)：20％

然后在一个表面上用可密封的丙烯酸酯涂覆膜。

然后膜被切割为宽度350mm的窄的部分且被卷绕。这些窄的部分(卷)在支承针的滚子上被送给到第二工作阶段中，因此膜设有在纵向方向上的穿孔线，所述穿孔线以6mm的间隔平行布置。穿孔具有螺旋桨状的形式，其长度为3mm。在穿孔之间的间隔的长度为4mm。以该方式穿孔的膜被卷绕为穿孔膜卷。

然后以该方式穿孔的膜用于包裹12个烟盒的堆叠。布置烟盒使得烟盒的边缘与穿孔线重合。在膜中没有任何不受控的裂缝扩展的情况下，可通过沿穿孔线断开而取出烟盒。

对比示例

在示例1中所述的膜内形成单行的穿孔，所述穿孔呈现与示例1中的穿孔相同的尺寸和相等的间隔。以相同的方式使用膜用于包裹12个烟盒。不可通过撕开而打开包装。当试图沿穿孔线撕开膜时，在10次尝试中，出现3次裂缝不受控地沿穿孔线扩展。

Claims (11)

1.一种双轴定向的聚丙烯膜卷，其特征在于膜呈现至少两个穿孔线，所述至少两个穿孔线相互平行地走向且以10mm的最大间隔定位，并且其中所述两个线的穿孔相对于彼此偏移，并且在所述穿孔之间存在未破坏的膜的间隔，并且所述穿孔之间的间隔长于所述穿孔本身。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯膜卷，其特征在于所述间隔比所述穿孔长至少5％。

3.根据权利要求1所述的聚丙烯膜卷，其特征在于借助于针制成所述穿孔，并且所述穿孔是圆形或椭圆形或螺旋桨形。

4.根据权利要求1所述的聚丙烯膜，其特征在于借助于刀制成所述穿孔，并且所述穿孔是菱形或矩形。

5.根据权利要求1所述的聚丙烯膜卷，其特征在于所述穿孔是薄点，所述薄点呈现其余膜厚度的10％至80％。

6.根据权利要求1所述的聚丙烯膜卷，其特征在于所述穿孔是0.1mm至6mm长。

7.根据权利要求1所述的聚丙烯膜卷，其特征在于所述穿孔的长度B是所述间隔的长度A的5％至60％。

8.根据权利要求1所述的聚丙烯膜卷，其特征在于第一穿孔线的部分的中心总是与在第二穿孔线中的相对穿孔的中心对齐。

9.根据权利要求1至9所述的穿孔膜卷的使用，用于包装圆柱形或棱柱形单独货品。

10.根据权利要求9所述的使用，其特征在于单独物品是烟盒。

11.通过根据权利要求10所述的使用生产的烟盒。

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