CN104908401A - 一种制造层压包装材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制造层压包装材料的方法，包括如下步骤：步骤1，在芯层压制折痕线及冲压出开启孔；步骤2，在芯层外侧面上挤出层压热塑性材料形成最外层；步骤3，在芯层内侧面上挤出层压热塑性材料形成中间层，同时阻挡层通过中间层复合在芯层内侧面上；步骤4，在铝箔层上挤出层压热塑性材料形成粘合剂层；步骤5，在粘合剂层上挤出层压热塑性材料形成最内层；在上述步骤3中，共混金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯和低密度聚乙烯形成所述中间层的热塑性材料。使用本发明方法制造的层压包装材料制成包装容器时过程中纵向密封部能快速热密封,得到密封强度好的包装容器，制成的包装容器合格率高，液态食品的保质时间长。

Description

一种制造层压包装材料的方法
    本发明专利申请是基于本申请人第一次提出的申请名称为一种制造层压包装材料的方法的发明专利申请的分案申请，原申请的申请日为2012年12月31日，申请号为2012105946415。
技术领域
本发明涉及一种制造层压包装材料的方法，尤其涉及一种制造用于包装液态食品的层压包装材料的方法。
背景技术
目前，用于液体食品的一次性抛弃型包装容器，有砖头、方形、三角形、横截面是六边形的八面体形、枕头形等形状，通常制造这些包装容器的层压包装材料包括依次层压的热塑性材料最外层、芯层、热塑性材料中间层、阻挡层、粘合剂层和热塑性材料最内层，也有采用高压法生产的低密度聚乙烯(LDPE)/印刷墨层/纸(纤维)基体层/LDPE/铝箔AL/LDPE/LDPE、LDPE/印刷墨层/纸基体层/LDPE/LDPE、印刷墨层/LDPE/纸基体层/LDPE/LDPE、如LDPE/印刷墨层/纸基体层/ LDPE/铝/聚酯(PET)等多层结构的层压包装材料。这些包装容器可包装的液态食品有鲜牛奶、酸牛奶、果汁等。
常用的芯层材料有纸、牛皮纸或硬纸板等，常用的阻挡层材料有铝箔、金属/无机氧化物薄膜、乙烯乙烯醇共聚物（EVOH）、尼龙等，常用的热塑性材料最外层、中间层、最内层的材料有用高压法生产的低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、由金属茂催化剂催化聚合的乙烯α-烯烃共聚物（mLLDPE）等热塑性材料，常用的粘合剂有聚氨酯粘合剂、聚酯聚氨酯粘合剂、聚醚聚氨酯粘合剂、丙烯酸系粘合剂、聚酯粘合剂、聚酰胺粘合剂、聚乙酸乙烯酯粘合剂、环氧粘合剂、橡胶粘合剂等。
包装材料各层的作用是：热塑性材料最外层可以有效的阻挡外界的水分、污染或其他杂志进入到包装材料内，在层压包装材料形成包装容器过程中与热塑性材料最内层纵向密封是层压包装材料形成管状；芯层可以支撑包装容器；热塑性材料中间层和阻挡层可以有效防止液态食品进入到芯层，同时隔绝氧气、阳光使包装容器不漏光、不漏气，特别是不漏氧气，来保证液态食品味道不流失；热塑性材料最内层直接与液态食品接触，在保证液态食品质量的同时防止液态食品对包装材料其他各层的渗透；粘合剂层加强阻挡层与热塑性材料最内层之间的粘结强度。
图1示出了一种制造层压包装材料的常用方法，机器引导芯层卷材1前行通过冲压台2的压辊，加工出包装容器开启装置所需用的孔和折叠包装材料所需的压痕，继续引导已经开孔的芯层卷材11向前，到达层压台5，在此处挤出机3挤压出热塑性材料中间层卷材并引导其到达层压台5，同时阻挡层卷材4被引导至层压台5，层压台5对三层卷材进行层压，在其辊隙中芯层、热塑性材料中间层和阻挡层被压制在一起，并且热塑性材料中间层位于芯层与阻挡层之间，由此变成层压板111.引导层压板111到达下一级层压台6，在此处通过共挤压涂布将热塑性材料最内层7施涂到层压板111阻挡层的另一侧，在层压台6的辊隙中对层压板111和热塑性材料最内层7被压制在一起，由此形成内侧涂布有热塑性材料最内层的层压材料1111，之后通过挤压涂布在芯层另一侧即外侧涂布上热塑性材料最外层，至此得到包装容器所用的层压包装材料。当然，热塑性材料最外层的涂布并不一定必须放在最后一步进行，也可根据情况在之前合适的步骤中施涂。
可用上述方法制出的层压包装材料生产包装液态食品的包装容器。为了防止被包装的液态食品遭到二次污染，整个包装容器的生产过程均在无菌条件下进行：先将层压包装材料成型为圆柱状，并在侧边纵向封接形成管状物，接着在管状物一端横向封接，形成包装容器的顶部或底部，之后填充所需的液态食品，最后将管状物的剩余端横向封接，制成包装容器的底部或顶部。通过切割横向封装区域，可以形成单个独立的包装容器，并且将这些独立的包装容器送到最终折叠和成型装置中折成最终形状，如砖型或其他形状。层压包装材料在形成包装容器过程中，纸质基体层与阻挡层之间的结合强度影响包装容器的合格率和液态食品的保质时间。
中国发明专利申请公开说明书CN1337914A公开一种纸容器包装材料，至少包含的构成层有热塑性材料最外层、纸质基体层、热塑性材料中间层、阻挡层和热塑性材料最内层并将各构成层按上述顺序层压，特征在于：热塑性材料最内层至少包含具有窄的分子量分布的线性低密度聚乙烯，具有如下性能参数：平均密度0.900-0.915、峰值熔点88-103℃、熔体流动指数5-20、膨胀比(SR)1.4-1.6及层厚20-50微米，热塑性材料中间层也采用与前述最内层相同的材料制成。该包装材料使得易于灌注包装包装容器并快速热密封,得到更牢更强密封的容器,该材料可用于实现独立于内装食物温度的良好密封并因而维持内装产品不变质和保质的能力，但是，这种包装材料在制造过程的挤出层压工艺中，热塑性材料中间层在熔融状态从挤出机的模头挤出成膜时会发生严重的颈缩现象，即挤出模两侧边会向中间收缩、边缘厚度不均甚至出现裂口的现象，这样会使纸质基体层两侧不会被覆盖或者覆盖厚度不均匀，为了防止成品包装材料出现瑕疵，通常有三种解决办法，一种是将挤出机的模头做得比纸质基体层和阻挡层的宽度更宽，使挤出模两侧不合格部分不覆盖到纸质基体层上，在后续的层压工序中冷却成型再进行切除；另一种是将纸质基体层和阻挡层的宽度做的更宽，挤出层压后，切除包装材料两侧的瑕疵部分，得到合格的包装材料；再者通过增加热塑性材料中间层厚度来减少颈缩现象损害。这三种解决办法都需要挤出机模头比纸质基体层和阻挡层的宽度宽的比较多，需要更多的热量加热熔融热塑性材料，造成能源浪费，而且在层压完成后还要切除包装材料两侧的瑕疵部分，造成原材料浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种制造层压包装材料的方法，在制造过程中挤出层压热塑性材料中间层时不会发生严重的颈缩现象，不会造成严重的能源和原材料浪费，且该方法制造的层压包装材料的阻挡层与芯层之间结合牢固，制成的包装容器的合格率高，液态食品的保质时间长。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种制造层压包装材料的方法，包括如下步骤：
步骤1，在芯层压制折痕线及冲压出开启孔；
步骤2，在芯层外侧面上挤出层压热塑性材料形成最外层；
步骤3，在芯层内侧面上挤出层压热塑性材料形成中间层，同时阻挡层通过中间层复合在芯层内侧面上；
步骤4，在铝箔层上挤出层压热塑性材料形成粘合剂层；
步骤5，在粘合剂层上挤出层压热塑性材料形成最内层；
在上述步骤3中，共混金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（MLLDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）形成所述中间层的热塑性材料，其中，
所述金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（mLLDPE）具有如下参数：平均密度为0.88g/cm3～0.925 g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为5 g/10min～20 g/10min、峰值熔点为85℃～130℃、膨胀比为1.2～1.8；所述低密度聚乙烯（LDPE）具有如下参数：平均密度为0.90g/cm3～0.925 g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为5 g/10min～20 g/10min、峰值熔点为85℃～110℃、膨胀比为1.2～1.8;
所述低密度聚乙烯（LDPE）具有如下参数：平均密度为0.90g/cm3～0.925 g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为5 g/10min～20 g/10min、峰值熔点为85℃～110℃、膨胀比为1.2～1.8。
本发明中，熔体流动指数按照GB/T3682-2000熔体流动指数测定方法中190℃、2.16kg的测定条件测定。膨胀比表示在与GB/T3682-2000熔体流动指数测定方法中相同的测定条件（即190℃、2.16kg）下，所测量的出模的挤出物的横截面尺寸与模口的横截面尺寸比值。峰值熔点由差示扫描量热法得到，如果是两个或多个峰值，是指第一个峰值。低密度聚乙烯（LDPE）可以为线性低密度聚乙烯（LLDPE），也可以为非线性低密度聚乙烯，只要具有上述性能参数就能满足本发明的要求。
作为上述技术方案的一种改进，其中，所述金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（mLLDPE）具有如下参数：平均密度为0.90g/cm3～0.915 g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为5 g/10min～20 g/10min、峰值熔点为88℃～120℃、膨胀比为1.4～1.6。
作为上述技术方案的进一步改进，其中，所述金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（mLLDPE）的平均密度为0.905g/cm3～0.910 g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为5 g/10min～20 g/10min、峰值熔点为93℃～103℃、膨胀比为1.4～1.6。
作为上述技术方案的进一步改进，其中，所述低密度聚乙烯（LDPE）具有如下参数：平均密度为0.910 g/cm3～0.92g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为5 g/10min～20 g/10min、峰值熔点为85℃～110℃、膨胀比为1.4～1.6。
作为上述技术方案的进一步改进，其中，所述低密度聚乙烯（LDPE）的平均密度为0.915 g/cm3～0.920g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为5 g/10min～20 g/10min、峰值熔点为93℃～103℃、膨胀比为1.4～1.6。
作为上述技术方案的进一步改进，其中，所述金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（mLLDPE）的重量百分含量（wt）为50%～80%，所述低密度聚乙烯（LDPE）的重量百分含量（wt）为20%～50%。
作为上述技术方案的进一步改进，其中，所述金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（mLLDPE）的重量百分含量（wt）为60%～75%，所述低密度聚乙烯（LDPE）的重量百分含量（wt）为25%～40%。
作为上述技术方案的进一步改进，其中，所述金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（mLLDPE）的重量百分含量（wt）为70%，所述低密度聚乙烯（LDPE）的重量百分含量（wt）为30%。
本发明与现有技术相比，使用本发明方法制成的层压包装材料的热塑性材料中间层采用了具有特定性能参数金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（MLLDPE）和低密度聚乙烯（LDPE），在制造过程的挤出层压工艺中，热塑性材料中间层在熔融状态从挤出机的模头挤出成膜时的颈缩现象得到了很大程度减小，能源和原材料浪费现象有很大程度抑制，且阻挡层与芯层之间的结合牢固，制成的包装容器的合格率高，液态食品的保质时间长。
附图说明
图1是一种制造层压包装材料方法的示意图。
图2是本发明一种层压包装材料的横截面示意图。
具体实施方式
    如图2所示，本发明方法制造的一种层压包装材料从外向内依次包括热塑性材料最外层21、芯层22、热塑性材料中间层23、阻挡层24、粘合剂层25和热塑性材料最内层26。
热塑性材料中间层23包含金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（MLLDPE）和低密度聚乙烯（LDPE），其中，金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（mLLDPE）具有如下参数：平均密度为0.88g/cm3～0.925 g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为5 g/10min～20 g/10min、峰值熔点为85℃～130℃、膨胀比为1.2～1.8；低密度聚乙烯（LDPE）具有如下参数：平均密度为0.90g/cm3～0.925 g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为5 g/10min～20 g/10min、峰值熔点为85℃～110℃、膨胀比为1.2～1.8，低密度聚乙烯（LDPE）可以是线性低密度聚乙烯，也可以是非线性低密度聚乙烯。金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（mLLDPE）的重量百分含量（wt）为50%～80%，低密度聚乙烯（LDPE）的重量百分含量（wt）为20%～50%。
芯层22为纸质基材的卷材，在外侧面印刷图案后，经压痕辊来压制折痕线及冲压出开启孔后，用低密度聚乙烯材料在芯层22的外侧通过挤出层压工艺形成热塑性材料最外层21，继续引导已经压痕开孔的芯层卷材向前，到达层压台，在此处挤出机分别按下表1中的重量百分含量（wt）共混金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯(mLLDPE)和低密度聚乙烯得到共混物，分别以层厚为10、15、20、25微米的共混物挤出层压到纸质芯层21内侧面上形成热塑性材料中间层23，同时作为阻挡层24的铝箔卷材被引导至层压台，层压台对三层材料进行层压复合，在其辊隙中芯层22内侧面、热塑性材料中间层23和阻挡层24被压制在一起，该共混物从挤出机模口挤出形成薄膜时，薄膜两侧没有形成裂口，边缘厚度基本均匀，两侧边会向中间收缩很小，该多层材料两侧被覆盖厚度均匀，得到的层压包装材料的芯层22和阻挡层24之间结合牢固，制成的包装容器的合格率高，液态食品的保质时间长。
然后，在将聚乙酸乙烯酯粘合剂挤出层压到阻挡层24上形成粘合剂层25，再共混金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯(mLLDPE)和低密度聚乙烯得到共混物，其中，金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（mLLDPE）具有如下参数：平均密度为0.910 g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为13 g/10min、峰值熔点为124℃、膨胀比为1.5；低密度聚乙烯（LDPE）具有如下参数：平均密度为0.918 g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为7 g/10min、峰值熔点为107℃、膨胀比为1.6，以层厚为22微米的共混物挤出层压到该多层材料的粘合剂层25上形成热塑性材料最内层26。
共混金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯(mLLDPE)和低密度聚乙烯得到共混物时，可以采用将两者材料的颗粒直接均匀混合，也可以采用将两种材料混合后再熔融搅拌均匀，再进行造粒得到共混物颗粒，后一种方式的混合均匀度比前一种好。
粘合剂层25和热塑性材料最内层26可以采用两层共挤方式层压到阻挡层24的铝箔上，这样可以简化工艺，并且粘合剂层25和热塑性材料最内层26层间结合力好。
表1：

Claims (10)

1.一种制造层压包装材料的方法，包括如下步骤：
步骤1，在芯层（22）压制折痕线及冲压出开启孔；
步骤2，在芯层（22）外侧面上挤出层压热塑性材料形成最外层（21）；
步骤3，在芯层（22）内侧面上挤出层压热塑性材料形成中间层（23），同时铝箔层（24）通过中间层（23）复合在芯层（22）内侧面上；
步骤4，在铝箔层（24）上挤出层压热塑性材料形成粘合剂层（25）；
步骤5，在粘合剂层（25）上挤出层压热塑性材料形成最内层（26）；
在上述步骤3中，共混金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（MLLDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）形成中间层（23）的热塑性材料，其中，
所述金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（mLLDPE）具有如下参数：平均密度为0.88g/cm3～0.925 g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为5 g/10min～20 g/10min、峰值熔点为85℃～130℃、膨胀比为1.2～1.8；
所述低密度聚乙烯（LDPE）具有如下参数：平均密度为0.90g/cm3～0.925 g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为5 g/10min～20 g/10min、峰值熔点为85℃～110℃、膨胀比为1.2～1.8。
2.根据权利要求1所述的一种制造层压包装材料的方法，其特征在于：所述金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（mLLDPE）具有如下参数：平均密度为0.90g/cm3～0.915 g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为5 g/10min～20 g/10min、峰值熔点为88℃～120℃、膨胀比为1.4～1.6。
3.根据权利要求1所述的一种制造层压包装材料的方法，其特征在于：所述金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（mLLDPE）的平均密度为0.905g/cm3～0.910 g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为5 g/10min～20 g/10min、峰值熔点为93℃～103℃、膨胀比为1.4～1.6。
4.根据权利要求1所述的一种制造层压包装材料的方法，其特征在于：所述低密度聚乙烯（LDPE）具有如下参数：平均密度为0.910 g/cm3～0.92g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为5 g/10min～20 g/10min、峰值熔点为85℃～110℃、膨胀比为1.4～1.6。
5.根据权利要求4所述的一种制造层压包装材料的方法，其特征在于：所述低密度聚乙烯（LDPE）的平均密度为0.915 g/cm3～0.920g/cm3、熔体流动指数（190℃、2.16kg）为5 g/10min～20 g/10min、峰值熔点为93℃～103℃、膨胀比为1.4～1.6。
6.根据权利要求1所述的一种制造层压包装材料的方法，其特征在于：所述低密度聚乙烯（LDPE）为线性低密度聚乙烯（LLDPE）。
7.根据权利要求1所述的一种制造层压包装材料的方法，其特征在于：所述低密度聚乙烯（LDPE）为非线性低密度聚乙烯。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的一种制造层压包装材料的方法，其特征在于：所述金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（mLLDPE）的重量百分含量（wt）为50%～80%，所述低密度聚乙烯（LDPE）的重量百分含量（wt）为20%～50%。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的一种制造层压包装材料的方法，其特征在于：所述金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（mLLDPE）的重量百分含量（wt）为60%～75%，所述低密度聚乙烯（LDPE）的重量百分含量（wt）为25%～40%。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的一种制造层压包装材料的方法，其特征在于：所述金属茂催化剂聚合的线性低密度聚乙烯（mLLDPE）的重量百分含量（wt）为70%，所述低密度聚乙烯（LDPE）的重量百分含量（wt）为30%。
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