CN111183029A - 产品无菌包装用袋的改进性能特性 - Google Patents

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CN111183029A
CN111183029A CN201880064546.XA CN201880064546A CN111183029A CN 111183029 A CN111183029 A CN 111183029A CN 201880064546 A CN201880064546 A CN 201880064546A CN 111183029 A CN111183029 A CN 111183029A
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CN
China
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bag
film structure
biaxially oriented
layer
adhesive
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CN201880064546.XA
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尼古拉斯·法尔卡斯
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Liqui Box Corp
Original Assignee
Liqui Box Corp
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Publication date
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Abstract

本发明涉及一种具有改进的脱层特性的袋以及制造所述袋的方法，所述方法包括下述步骤：(I)提供膜结构，和(II)从所述步骤(I)中提供的膜结构制备袋。所述膜结构包含至少一种双轴取向吸湿聚合物的核心层，并且所述膜结构在与所述核心层相邻的至少一个侧面上包含含有PacacelTM胶黏剂的胶黏层。

Description

产品无菌包装用袋的改进性能特性
与相关申请的交叉引用
本申请要求2017年10月3日提交的美国临时专利申请号62/567,432和2018年7月9日提交的临时专利申请号62/695,275在35U.S.C.§119(e)下的利益，所述临时申请的内容整体通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于改进由胶黏层压材料制成、用于包装可流动材料例如咖啡浓缩物、冰淇淋混合料和奶昔混合料的袋的性能特性的方法。优选地，所述包装是无菌的。更具体来说，本发明涉及在袋的脱层和袋掉落性能方面提供惊人改进的袋的制造方法。
背景技术
袋在立式成型灌装封口机(VFFS)上从层压膜制成并用可流动材料装填。用于包装可流动材料的通常包含聚烯烃的层压膜被描述在美国专利号4,503,102、4,521,437、5,206,075、5,364,486、5,508,051、5,721,025、5,879,768、5,942,579、5,972,443、6,117,4656、6256,966、6,406,765、6,416,833和6,767,599中。这些专利描述了用来制造用于包装可流动材料(包括食品包装)的柔性包装材料的聚合物共混物。这些专利通过引用并入本文。
用于包装可流动材料的袋受到两个问题困扰：(1)脱层易损性和(2)袋跌落易损性。
脱层易损性
袋通常在立式成型灌装封口(VFFS)机中从胶黏性层压膜制成。在袋形成并用可流动材料装填之前，所述胶黏性层压膜在无菌袋形成中在热过氧化物浴中经历灭菌。许多时候，所述无菌灌装机意外地关机约60-90分钟，使得所述胶黏性层压膜在胶黏层-膜界面处易于脱层。同样地，耐湿性是重要的，这是因为袋在运输和配送过程中暴露于环境湿度，并且已发现这种湿度引起层压材料的层之间的脱层，导致装填的袋在野外泄漏，并失去最少6-8个月的保质期所需的氧气阻隔特性。
袋跌落易损性
装填有可流动材料的袋在运输、储存、配送或使用期间可能泄漏或爆裂，特别是如果它们可能跌落的话。袋可能单个地、在箱子中或在货板上跌落并损坏。因此，改进跌落高度意味着所述装填的袋更可能在野外从不恰当的对待幸存而不泄漏。
本发明致力于解决装填有可流动材料的袋(特别是无菌袋)的上述脱层和袋跌落易损性问题。本发明提供了一种制备具有改进的脱层和袋跌落抗性的袋和包的方法。本发明还提供了具有改进的脱层和袋跌落抗性的袋和包。最后，本发明还提供了胶黏层压材料配方和结构，其可供制造具有改进的脱层和袋跌落抗性的袋和包。因此，本发明提供的袋提供了更强的鲁棒性并且不太可能在野外泄漏。
发明内容
本发明涉及一种具有改进的脱层特性的袋的制造方法，所述方法包括下述步骤：(I)提供膜结构，其中所述膜结构包含含有至少一种双轴取向吸湿聚合物的核心层，并且其中所述膜结构在与所述核心层相邻的至少一个侧面上包含含有PacacelTM胶黏剂的胶黏层；和(II)从所述在步骤(I)中提供的膜结构制备袋。
在一个实施方式中，本发明涉及一种具有改进的袋掉落性能的袋的制造方法，所述方法包括下述步骤：(I)提供膜结构，其中所述膜结构包含含有至少一种双轴取向吸湿聚合物的核心层，并且其中所述膜结构在与所述核心层相邻的至少一个侧面上包含含有PacacelTM胶黏剂的胶黏层；和(II)从所述在步骤(I)中提供的膜结构制备袋。
在另一个实施方式中，本发明涉及如上所述的方法，其中所述步骤(II)包括下述子步骤：(A)将所述膜结构成型为管状构件；(B)热密封所述管状构件的纵向边；(C)用可流动材料装填所述管状构件；(D)热密封所述管状构件的第一横向端以形成袋；和(E)密封并切割所述管状构件的第二横向端，以提供装填的袋。
在又一个实施方式中，本发明涉及如前所述的方法，其中所述步骤(II)包括下述子步骤：(A)将所述膜结构成型为管状构件；(B)热密封所述管状构件的纵向边；(C)用可流动材料装填所述管状构件；(D)热密封所述管状构件的第一横向端以形成袋；和(E)密封并切割所述管状构件的第二横向端，以提供装填的袋。
在一个实施方式中，本发明还涉及如上所述的方法，其中所述至少一种双轴取向吸湿聚合物包含双轴取向乙烯-乙烯醇共聚物或双轴取向聚酰胺。在另一个实施方式中，本发明涉及如上所述的方法，其中所述膜结构包含至少一个表层，其是单层或共挤出层。在又一个实施方式中，本发明涉及如上所述的方法，其中所述表层包含含有聚乙烯或聚乙烯共聚物的聚合物共混物。在其他实施方式中，本发明涉及如上所述的方法，其中所述聚合物共混物包含LLDPE、ULDPE、EVA、LDPE、HDPE、MDPE和塑性体中的至少一者。在另一个实施方式中，本发明涉及如前所述的方法，其中所述吸湿聚合物是双轴取向聚酰胺，并且所述至少一个表层包含共挤出EVOH。
一方面，本发明涉及通过前述任一方法制备的袋。本发明还涉及一种用于容纳可流动材料的袋，其具有改进的脱层特性并由膜结构制成；其中所述膜结构包含包括至少一种双轴取向吸湿聚合物的核心层；并且其中所述膜结构在与所述核心层相邻的至少一个侧面上包含包括PacacelTM胶黏剂的胶黏层。
本发明还涉及一种用于容纳可流动材料的袋，其具有改进的袋掉落性能并由膜结构制成；其中所述膜结构包含包括至少一种双轴取向吸湿聚合物的核心层；并且其中所述膜结构在与所述核心层相邻的至少一个侧面上包含包括PacacelTM胶黏剂的胶黏层。
在一个实施方式中，本发明涉及如上所述的袋，其中所述至少一种双轴取向吸湿聚合物包含双轴取向乙烯-乙烯醇共聚物或双轴取向聚酰胺。在另一个实施方式中，本发明涉及如前所述的袋，其中所述膜结构包含至少一个表层，其是单层或共挤出层。另一方面，本发明涉及如前所述的袋，其中所述表层包含含有聚乙烯或聚乙烯共聚物的聚合物共混物。在另一个实施方式中，本发明涉及如前所述的袋，其中所述聚合物共混物包含LLDPE、ULDPE、EVA、LDPE、HDPE、MDPE和塑性体中的至少一者。在另一个实施方式中，本发明涉及如前所述的袋，其中所述吸湿聚合物是双轴取向聚酰胺，并且所述至少一个表层包含共挤出EVOH。在又一个实施方式中，本发明涉及如前所述的袋，其包含可流动材料。在其他实施方式中，本发明涉及如前所述的袋，其中所述袋是无菌袋。在一个实施方式中，本发明涉及如前所述的袋，其中所述袋是长保质期(ESL)、热灌装或巴氏消毒袋。
本发明涉及一种用于容纳可流动材料的包，其具有改进的脱层特性并由膜结构制成；其中所述膜结构包含包括至少一种双轴取向吸湿聚合物的核心层；并且其中所述膜结构在与所述核心层相邻的至少一个侧面上包含包括PacacelTM胶黏剂的胶黏层。在又一个实施方式中，本发明涉及一种用于容纳可流动材料的包，其具有改进的袋掉落性能并由膜结构制成；其中所述膜结构包含包括至少一种双轴取向吸湿聚合物的核心层；并且其中所述膜结构在与所述核心层相邻的至少一个侧面上包含包括PacacelTM胶黏剂的胶黏层。
一方面，本发明涉及如上所述的包，其中所述至少一种双轴取向吸湿聚合物包含双轴取向乙烯-乙烯醇共聚物或双轴取向聚酰胺。另一方面，本发明涉及如前所述的包，其中所述膜结构包含至少一个表层，其是单层或共挤出层。另一方面，本发明涉及如前所述的包，其中所述表层包含含有聚乙烯或聚乙烯共聚物的聚合物共混物。另一方面，本发明涉及如前所述的包，其中所述聚合物共混物包含LLDPE、ULDPE、EVA、LDPE、HDPE、MDPE和塑性体中的至少一者。本发明还涉及如前所述的包，其中所述吸湿聚合物是双轴取向聚酰胺，并且所述至少一个表层包含共挤出EVOH。另一方面，本发明涉及如前所述的包。另一方面，本发明涉及如前所述的包，其包含可流动材料。另一方面，本发明涉及如前所述的包，其中所述包是无菌包。一方面，本发明涉及如前所述的包，其中所述包是ESL、热灌装或巴氏消毒包。
附图说明
图1示出了装填有牛奶的两个脱层的无菌袋；
图2示出了袋脱层；
图3示出了脱层的极端情况，其中表层在核心层的两个侧面上脱层；
图4示出了膜脱层从边缘开始朝向膜的中心前进；
图5示出了提议的归因于湿气的脱层机制的示意图；
图6示出了两个样品的成对比较；
图7示出了样品的另一个成对比较；
图8示出了两个样品之间的快乐可接受性的比较；
图9示出了示例性的品尝准备设置；并且
图10示出了示例性的托盘呈递。
说明性实施方式的详细说明
可流动材料意味着在重力下可流动的材料或可以泵送的材料。通常，这些材料不是气态的。考虑的是采取液体、粉末、糊状物、油状物、颗粒等形式的食品或成分。在制造和药物中使用的材料也被认为落于这些材料之内。
胶黏层压材料
本发明涉及用来制造用于可流动材料的柔性包装的袋和包的胶黏层压材料。
本发明的也被称为膜结构的胶黏层压材料包含含有至少一种双轴取向吸湿聚合物的核心层，以及在与所述核心层相邻的至少一个侧面上附着到所述核心层的包含PacacelTM无溶剂胶黏剂的胶黏层，所述胶黏剂是包含NCO胶黏剂和OH共反应剂的双组份聚氨酯系统(PacacelTM)。所述膜结构还包含在所述核心的一个侧面上的至少一个第一表层和在所述核心的另一个侧面上的至少一个第二表层，其中所述胶黏层帮助将所述表层与所述核心层黏合。这是一种5层膜结构。在一个实施方式中，本发明还涵盖作为7层膜结构的胶黏层压材料。
形成所述胶黏层压材料的核心的双轴取向吸湿聚合物包括EVOH、EVOH共聚物、尼龙和尼龙共聚物。这些聚合物具有吸收湿气的倾向，因此被认为是吸湿的。所述核心层可以是单层或共挤出多层，具有约5μm至约40μm范围内的厚度。换句话说，所述核心层的厚度可以是下述以μm为单位度量的数字中的任一者，或在由下面提供的任两个数字定义的范围之内，包括这种范围的端点：
5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37，38，39和40。
在一个实施方式中，所述核心层是12-15μm范围内的双轴取向EVOH。在另一个实施方式中，所述核心层是8-25μm厚度的双轴取向尼龙。
所述PacacelTM无溶剂胶黏剂被涂层在所述核心层的一个侧面或两个侧面上。如果所述PacacelTM无溶剂胶黏剂被涂层在两个侧面上，则所述两个胶黏层的厚度(或涂层重量)可以相同或者可以不同。所述胶黏层的涂层重量在约0.5至5lbs/令的范围内。换句话说，所述胶黏层的厚度可以是下述以lbs/令为单位的涂层重量度量的数字中的任一者，或在由下面提供的任两个数字定义的范围之内，包括这种范围的端点：
0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1.0，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0，2.1，2.2，2.3，2.4，2.5，2.6，2.7，2.8，2.9，3.0，3.1，3.2，3.3，3.4，3.5，3.6，3.7，3.8，3.9，4.0，4.1，4.2，4.3，4.4，4.5，4.6，4.7，4.8，4.9和5.0。
如果所述无溶剂胶黏剂PacacelTM仅仅涂层在所述核心层的一个侧面上，则另一个侧面用胶黏层例如Mor-FreeTM涂层。
在一个实施方式中，在所述胶黏层压材料的任一侧上的表层(外层和内层或密封剂层)形成5层结构。所述内表层和外表层可以具有不同的厚度或相同的厚度。所述表层厚度可以在25mm至76μm的范围内。换句话说，所述表层的厚度可以是下述以μm为单位度量的数字中的任一者，或在由下面提供的任两个数字定义的范围之内，包括这种范围的端点：
25，26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48，49，50，51，52，53，54，55，56，57，58，59，60，61，62，63，64，65，66，67，68，69，70，71，72，73，74，75和76。
在一个实施方式中，层压材料总厚度在60μm至165μm的范围内。换句话说，所述胶黏层压材料的厚度可以是下述以μm为单位度量的数字中的任一者，或在由下面提供的任两个数字定义的范围之内，包括这种范围的端点：
60，61，62，63，64，65，66，67，68，69，70，71，72，73，74，75，76，77，78，79，80，81，82，83，84，85，86，87，88，89，90，91，92，93，94，95，96，97，98，99，100，101，102，103，104，105，106，107，108，109，110，111，112，113，114，115，116，118，119，120，121，122，123，124，125，126，127，128，129，130，131，132，133，134，135，136，137，138，139，140，141，142，143，144，145，146，147，148，149，150，151，152，153，154，155，156，157，158，159，160，161，162，163，164和165。
所述表层通常包含聚乙烯。它可以是含有丁烯、己烯或辛烯共聚物的线性低密度聚乙烯(LLDPE)的混合物或共混物。
任选地，低密度聚乙烯(LDPE)可以以所述表层的聚合物共混物的至多25重量％添加。换句话说，所述表层的聚合物共混物中LDPE的重量百分数可以是下述以重量％为单位度量的数字中的任一者，或在由下面提供的任两个数字定义的范围之内，包括这种范围的端点：
0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24和25。
任选地，乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)可以以至多100重量％添加，也就是说整个表层由EVA制成。换句话说，所述表层的聚合物共混物中EVA的重量百分数可以是下述以重量％为单位度量的数字中的任一者，或在由下面提供的任两个数字定义的范围之内，包括这种范围的端点：
0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90，95和100。
在一个实施方式中，所述EVA中乙酸乙烯酯的水平在6％至13.5％的范围内。
在一个实施方式中，含有己烷和辛烯共聚物的LLDPE可以组成在0.86至0.94的密度范围内的超低密度聚乙烯树脂(ULDPE)或塑性体。换句话说，所述密度，所述密度可以是下述以g/cm3为单位度量的数字中的任一者，或在由下面提供的任两个数字定义的范围之内，包括这种范围的端点：
0.86，0.87，0.88，0.89，0.90，0.91，0.92，0.93和0.94。
在本领域中对可用于本发明的膜结构的表层中的聚合物、互聚物、共聚物、三元共聚物等的类型存在大量描述。描述这些聚合物的专利的实例包括美国专利号4,503,102、4,521,437和5,288,531。这些专利描述了用于制造袋的膜，所述膜也可用于制造包。描述表层聚合物的其他专利参考文献包括美国专利号8,211,533、8,252,397、8,563,102、9,757,926、9,283,736和8,978,346。
在一个实施方式中，所述表层的主要组分包含选自乙烯-α-烯烃互聚物和乙烯均聚物的一种或多种聚合物，其具有0.910g/cc至0.935g/cc之间的密度。换句话说，所述密度可以是下述数字中的任一者或由下述任两个数字定义的范围，包括端点：
0.910，0,911，0.912，...0.933，0.934和0.935。
存在适合的聚合物的许多实例，它们可以用作表层共混物的这种组分。适合的乙烯-α-烯烃互聚物可以使用Zeigler-Natta催化剂聚合。
一些公司例如Dow、Nova和Huntsman可以使用溶液相方法商业化生产适合的互聚物(商品名分别为DowlexTM、SclairTM和RexellTM)；ExxonMobil、ChevronPhillips和Nova可以通过气相方法生产适合的互聚物(商品名分别为NTXTM、MarFlexTM LLDPE、NovapolTMLLDPE)；ChevronPhillips使用浆液方法(MarFlexTM LLDPE)。这些聚合物可用于表层中。
适合的乙烯-α-烯烃互聚物也可以使用单一位点催化剂例如ExxonMobil或ChevronPhillisp的茂金属催化剂或Dow的限定几何构型催化剂(商品名分别为ExceedTM、MarFlex mPACTTM和EliteTM)来聚合。适合的低密度乙烯均聚物可以使用高压聚合方法来聚合。这些聚合物的商品化实例由多个公司例如Nova、Dow、ExxonMobil、ChevronPhillips和Equistar制造。也可以使用来自于Equistar的PetrotheneTM级。这些聚合物可用于所述表层中。
在一个实施方式中，所述表层还可以包含另一种聚合组分：具有低于0.890g/cc的密度的乙烯C4-C10-α-烯烃互聚物。这种聚合物是单一位点催化剂或茂金属催化剂聚合方法，但是可以选用适合于待生产的膜的具有相似特征的任何其他互聚物。典型实例是由Dow在商品名EngageTM和AffinityTM下以及由ExxonMobil在商品名ExactTM下销售的乙烯-辛烯互聚物。ExxonMobil也制造适合的乙烯-己烯和乙烯-丁烯互聚物，它们也在商品名ExactTM下销售。Dow在商品名FlexomerTM下制造适合的乙烯-丁烯互聚物。任何这些可商购产品的替选物，可以由本领域技术人员出于本发明的目的选择。
也可以向上述膜配方添加加工添加剂。它们通常被称为“母料”，并包含可以商业化获得的用于各种不同加工目的的特殊配方。在目前情况下，所述加工添加剂选自滑爽剂、防结块剂、着色剂和加工助剂的组合。在本发明的配方中，加工添加剂的量可以在0wt.％至约20wt.％的范围内。典型的母料可以包含1-5重量％的芥酸酰胺滑爽剂、10-50重量％的二氧化硅防结块剂、1-5重量％的含氟聚合物加工助剂和这些添加剂中的两者或三者的组合。
如前所述，所述双轴取向EVOH核心的至少一个侧面被涂有或施加有无溶剂的胶黏剂(PacacelTM)。在某些实施方式中，可以使用超过一种胶黏剂。在这些情况下，至少一种胶黏剂是前面描述的PacacelTM无溶剂胶黏剂。
在其中一种胶黏剂不是PacacelTM无溶剂胶黏剂的胶黏层压材料的实施方式中，使用的胶黏剂可以是挤出型胶黏剂、另一种无溶剂胶黏剂、基于溶剂的胶黏剂、100％固体胶黏剂或基于水的胶黏剂。实例包括由E.I.du Pont de Nemours销售的BYNELTM可共挤出胶黏剂或来自于Dow的Mor-FreeTM胶黏剂的广泛产品线。非聚合物材料可以作为层包括在所述多层和多重膜结构中，例如铝、氧化铝或氧化硅。
在多层聚合膜结构例如上述胶黏层压材料中，所述层通常在整个接触表面上彼此黏附，这是因为所述聚合物层固有地彼此黏着或因为使用了适合胶黏剂的中间层。
正如本领域技术人员将会理解的，用于本发明的袋的多层膜结构可以含有膜层的各种不同组合，只要包含双轴取向吸湿聚合物的核心层在所述核心层的至少一个侧面上涂层有PacacelTM无溶剂胶黏剂，形成最终膜结构的一部分即可。
许多专利参考文献描述了可以与本发明的胶黏层压材料的核心层联合使用的表层：CA 2,113,455，CA 2,165,340，CA 2,239,579，CA 2,231,449和CA 2,280,910，以及美国专利号5,206,075。
在本发明的一种情况下，用于本发明的袋的多层膜结构是共挤出膜或涂层膜，其具有本文中所述的包含双轴取向EVOH的核心层和层压在所述核心的至少一个侧面上的PacacelTM无溶剂胶黏剂。在一个实施方式中，所述膜结构也可以包括前文所述的核心层与阻挡膜(例如聚酯、聚偏二氯乙烯(PVDC)例如SARANTM(The Dow Chemical Company的商标)、金属化膜和薄金属箔)的组合。所述袋的最终用途倾向于在很大程度上决定与所述核心层结构组合使用的一种或多种其他材料的选择。
正如前面讨论的，热过氧化物耐受性是重要的，因为所述胶黏层压材料或膜结构在灌装机中，在被成型为袋并灌装之前出于灭菌目的经历热过氧化物浴。在无菌灌装机意外停机60-90分钟的情况下，所述胶黏层压材料需要在仍然暴露于热过氧化氢浴时抗拒脱层，例如聚乙烯表皮从所述双轴取向EVOH核心剥离。所述新的胶黏层压材料即使在过氧化物暴露后仍产生较高的层压材料粘合强度。
此外，耐湿性是重要的，因为袋在运输和配送期间暴露于环境湿度，并且已发现这种湿气引起层压材料的层之间的脱层，导致装填的袋在野外泄漏，并且也失去最少6-8个月的保质期所需的氧气阻挡特性。所述新的胶黏层压材料产生即使在长期水暴露后仍更好地保持层压材料粘合强度的袋。
改进的跌落高度是重要的，因为袋(包装在箱子中)可能单个地、在箱子中或在货板上跌落，并且改进的跌落高度意味着所述装填的袋更可能在野外从不恰当的对待幸存而不泄漏。本发明的包含新的Dow PacacelTM胶黏剂技术的胶黏层压材料产生对热过氧化物和湿气具有更高抗性的层压材料和袋，并提高了袋跌落高度性能。
在一个实施方式中，所述胶黏层压材料由下述组合构成：
45-55μm Skin A印刷处理的聚乙烯表层/PacacelTM胶黏剂/10-15μm双轴EVOH EF-LX核心/PacacelTM胶黏剂/45-55μm Skin A印刷处理的聚乙烯表层。
这种胶黏层压材料是对称的。所述胶黏剂是Dow PacacelTM L75-191异氰酸酯和CR88-141多元醇。
这种胶黏层压材料可用于无菌VFFS袋。这种技术也可用于热灌装、长保质期或不必需无菌的其他袋应用。在一个实施方式中，所述胶黏层压材料基于双轴取向-EVOH核心，所述层压材料表层可以具有各种不同的厚度和树脂组成。注意，所述skin A是包含双轴取向EVOH核心的层压材料上的印刷处理的表层。
所述Skin A包含下述组成：
·76.2％Nova
Figure BDA0002436624380000131
FP020D辛烯-LLDPE树脂(0.92密度，0.7熔体指数(MI))
·13.0％Chevron 4517LDPE(0.923密度，5.1MI)
·10％Nova
Figure BDA0002436624380000132
FPs-117(0.917密度，1.0MI)
·0.8％防结块母料
袋
在一个实施方式中，本发明还涉及用于包装可流动材料的由上述胶黏层压材料或膜结构制成的袋。所述使用本发明的膜制造的袋的尺寸通常可以在200ml至10升的范围内。换句话说，所述袋的尺寸可以是下述以ml为单位给出的任何数字，或者在由下面给出的任何数字定义的范围之内，包括端点：
20，40，60，80，100，120，140，160，180，200，400，600，800，1000，1,200，1,400，1,600，2,000，2,200，2,400，2,600，2,800，3,000，3,200，3,400，3,600，3,800，4,000，4,200，4,400，4,600，4,800，5,000，5,200，5,400，5,600，5,800，6,000，6,200，6,400，6,600，6,800，7,000，7,200，7,400，7,600，7,800，8,000，8,200，8,400，8600，8,800，9,000，9,200，9,400，9,600，9,800和10,000。
在一个实施方式中，袋尺寸可以为约1升至2.5升不等。
本发明的袋也可以使用本领域中已知的技术印刷，例如使用在印刷之前使用电晕处理。
这里描述的袋参考在前面部分中描述的袋的膜结构中使用的核心层。
装填有可流动材料的袋
一方面，本发明还涉及装填有可流动材料的上文描述的袋。另一方面，本发明涉及液体，从非常低黏度的液体到非常黏稠的液体，消费用、家用、商用和工业用流体。实例包括装填有可流动材料例如水、饮料、果汁、咖啡、茶、能量饮料、啤酒、葡萄酒、调味汁、芥末酱、番茄酱、食品调味料、奶、奶酪、酸奶油、蛋黄酱、色拉调味料、开胃小菜、油、软人造黄油、咖啡浓缩物、浆糊、果泥、冰淇淋混合料、奶昔混合料、蜜饯、乳液、甜甜圈馅料、果冻、去污剂、清洁剂、液体皂、化学流体例如机油、地板蜡、填隙材料、药品、制造中使用的材料等的袋。
袋制造方法
袋使用立式成型灌装封口机(VFFS)或水平式成型灌装封口机(HFFS)制造。所述VFFS和HFFS机在本领域中是公知的。所述膜结构一旦制造后，可以被切割到在所述机器上使用的所需宽度。袋通常包含管状形状，具有纵向搭接密封或翅片密封和横向端部密封，使得当所述袋被制造并含有可流动材料时形成“枕状”袋。
本发明的膜可以通过用于生产聚乙烯膜的任何适合的方法来生产。多层膜可以是吹塑或浇铸挤出、热层压材料或胶黏层压材料。
这些袋被描述在专利CA 2,182,524和CA 2,151,589中。这些专利也描述了使用VFFS机器和方法制造袋。所有这些专利的公开内容通过引用并入本文。
在一个实施方式中，本发明涉及一种制造具有改进的脱层特性和/或改进的袋掉落性能的袋的方法，所述方法包括下述步骤：(I)提供前文所描述的膜结构，其中所述膜结构包含含有至少一种双轴取向吸湿聚合物的核心层，并且其中所述膜结构在与所述核心层相邻的至少一个侧面上包含含有PacacelTM胶黏剂的胶黏层；和(II)从所述在步骤(I)中提供的膜结构制备袋。
在另一个实施方式中，本发明涉及如上所述的方法，其中所述步骤(II)包括下述子步骤：(A)将所述膜结构成型为管状构件；(B)热密封所述管状构件的纵向边；(C)用可流动材料装填所述管状构件；(D)热密封所述管状构件的第一横向端以形成袋；和(E)密封并切割所述管状构件的第二横向端，以提供装填的袋。
包
所述包的尺寸可以2升至超过300加仑(1,200升)的范围内。例如，所述包的尺寸可以为下面以L为单位给出的任何数字，或者在下面给出的任两个数字所定义的范围之内，包括端点：
2，3，4，5，6，7，8，9，10，15，20，25，30，40，50，60，70，80，90，100，150，250，300，350，400，450，500，550，600，650，700，750，800，850，900，950，1000，1050，1100，1150和1200。
包可以是单层或多层的。被添加以提高运输和搬运性能的多层包的内层通常是单片膜。多层膜被用于制造需要更精妙的特性组合(例如更高的氧气阻隔性)的袋或包。多层包的外层通常是多层膜。中间层也可以是多层膜，并且通常与外层具有不同组成。在本发明的一个实施方式中，在使用多层膜结构的情况下，所述多层膜结构必需包含所述双轴取向EVOH核心层和在至少在所述核心层的一个侧面上的PacacelTM胶黏剂。
在一个实施方式中，多层包中的各个不同层除了在所述包的边缘处热封口中之外，不彼此黏附。在另一种主要情况下，本发明提供了用于包装可流动材料的多层包，其具有外部多层膜层，所述膜层具有双轴取向EVOH核心层和至少在所述核心层的一个侧面上的PacacelTM胶黏剂，并具有约2至约50mm的厚度。
所述包被预先制造，然后通常通过配件装填。它们通常由包的制造商以分批方法辐射灭菌。包装条件可以包括用于无菌包装的条件。
装填有可流动材料的包
一方面，本发明还涉及装填有可流动材料的如上所述的包。实例包括装填有可流动材料例如水、饮料、果汁、咖啡、茶、能量饮料、啤酒、葡萄酒、调味汁、芥末酱、番茄酱、食品调味料、奶、奶酪、酸奶油、蛋黄酱、色拉调味料、开胃小菜、油、软人造黄油、咖啡浓缩物、浆糊、果泥、冰淇淋混合料、奶昔混合料、蜜饯、乳液、甜甜圈馅料、果冻、去污剂、填隙材料、药品、制造中使用的材料等的包。
在一个实施方式中，本发明还涉及前文所述的胶黏性层压膜、这种膜的制造方法、由这种膜制成的袋、制造这些袋的方法、用可流动材料装填这些袋的方法、装填有这些可流动材料的袋，其中所述袋是无菌袋。在另一个实施方式中，这些袋含有咖啡混合料、冰淇淋混合料等。在一个实施方式中，使用Prepac 2000和4000灌装机以及AS-3和AS-6VFFS灌装机来制造这些无菌袋。在一个实施方式中，如此制造的无菌袋的尺寸可以从约1升至2.5升不等。
实验
实施例1：脱层易损性的改进
本实施例示出了用于制备袋和包的胶黏层压材料对热过氧化物暴露和环境湿气的抗性的改进。使用双轴取向EVOH核心制造了两种胶黏层压材料。第一种层压材料或比较性样品使用Mor-FreeTM胶黏剂制造。第二种层压材料即本发明的层压材料使用PacacelTM胶黏剂制造。
第一种层压材料—比较性
在制备所述第一种层压材料(比较例)中，将双轴取向核心在两个侧面上用来自于Rohm&Haas(Dow)的Mor-FreeTM胶黏剂层压。使用Nord-Meccanica Super Combi 3000层压机制造这种层压。将表层添加到所述胶黏层压体的两侧。每个表层在分开的挤出通过中黏附到所述双轴取向EVOH核心。
在第一次通过中，黏附覆盖层或外部聚乙烯层。这以700英尺每分钟(fpm)的速率完成。对于胶黏剂涂层重量来说，使用1.1-1.2lbs/令。所述双轴取向EVOH核心以在厚度为12mm的119-cm宽的膜上3.65KW的输出经历撞击电晕处理。所述覆盖层或外部聚乙烯表层也以对51mm厚的膜来说2.64KW的输出进行撞击电晕处理。
在第二次通过中，黏附密封剂层或内部聚乙烯层。这以700fpm的速率完成。对于胶黏剂涂层重量来说，使用1.1-1.2lbs/令。所述双轴取向EVOH核心以在12mm厚的119-cm宽的膜上3.16KW的输出经历撞击电晕处理。所述密封剂层或内部聚乙烯表层也以对51mm厚的膜来说2.34KW的输出进行撞击电晕处理。
第二种层压材料--本发明
在制备所述第二种层压材料(发明例)中，将双轴取向核心在两个侧面上用来自于Dow的PacacelTM胶黏剂层压。使用Nord-Meccanica Super Combi 3000层压机制造这种层压。将表层添加到所述胶黏层压体的两侧。每个表层在分开的挤出通过中黏附到所述双轴取向EVOH核心。
在第一次通过中，黏附覆盖层或外部聚乙烯层。这以700fpm的速率完成。对于胶黏剂涂层重量来说，使用1.1-1.2lbs/令。所述双轴取向EVOH核心以在厚度为12mm的119-cm宽的膜上3.65KW的输出经历撞击电晕处理。所述覆盖层或外部聚乙烯表层也以对51mm厚的膜来说2.64KW的输出进行撞击电晕处理。
在第二次通过中，黏附密封剂层或内部聚乙烯层。这以700fpm的速率完成。对于胶黏剂涂层重量来说，使用1.1-1.2lbs/令。所述双轴取向EVOH核心以在12mm厚的119-cm宽的膜上3.16KW的输出经历撞击电晕处理。所述密封剂层或内部聚乙烯表层也以对51mm厚的膜来说2.34KW的输出进行撞击电晕处理。
然后使比较性和本发明的所有层压材料经受热过氧化物处理或环境湿气。所述过氧化物浴含有50-60℃下的35％过氧化物。在下面的表1中，提供了比较性层压材料和本发明的层压材料的层压材料黏合强度。
表1：本发明的层压材料与比较性层压材料的黏合强度比较
Figure BDA0002436624380000181
从上表1，我们根据以g/in为单位度量的黏合强度，做出了下述IL强于CL的惊人结果的观察。
在第一个试验中，将比较性层压材料(CL)和本发明的层压材料(IL)在50℃下用热过氧化物处理1小时。在第二个试验中，所述热过氧化物暴露被提高到60℃，并且暴露时间增加30分钟。IL显示出第一次通过后黏合强度降低仅为10.4％，而CL显示出第一次通过后黏合强度降低为55％。在直接比较中，IL的第一次通过后黏合强度比CL高45％。
在作为7天水浸泡试验的第三个试验中，IL的第一次通过后黏合强度与CL的第一次通过后黏合强度相比改进68％；IL的第二次通过后黏合强度与CL的第二次通过后黏合强度相比改进约38％。
在作为7天浸泡试验的第四个试验中，IL的第一次通过后黏合强度与CL的第一次通过后黏合强度相比改进约95％；并且IL的第二次通过后黏合强度与CL的第二次通过后黏合强度相比在5％之内。
在作为24小时水浸泡试验的第五个试验中，IL的第一次通过后黏合强度与CL的第一次通过后黏合强度相比改进约64％，并且IL的第二次通过后黏合强度与CL的第二次通过后黏合强度相比在5％之内。
实施例2：袋跌落易损性的改进
将实施例1中描述的胶黏层压材料即比较性层压材料和本发明的层压材料在Prepac AS-3VFFS灌装机上制造成袋。试验的是图1的图片中示出的透明袋。对于所有制造的袋来说灌装机运行条件相同。
在第一个试验中，将由比较性层压材料(CL)制造的50个袋从8英尺高度平落(不以边缘触地)在平坦的
Figure BDA0002436624380000191
板上。记录泄漏的袋的百分率。在所有袋中，26％(50个中的13个)的袋泄漏，这是非常高的数字。在第二个试验中，也将由本发明的层压材料(IL)制造的50个袋从8英尺下落(平落，并且不以边缘触地)。没有IL袋泄漏。在第三个试验中，将50个IL袋从10英尺高度下落。即使高度增加25％，但仅有4％(50个中的2个)的IL袋泄漏。换句话说，IL袋即使使用额外2英尺的跌落高度也显示出袋跌落性能的约85％的惊人改进，每跌落100包中节省22包，并且高度也提高25％。对于同等高度的跌落来说，在IL袋中，事实上所有泄漏的可能性都被消除，也就是说在8英尺高度的相似环境中跌落的每100包中节省了26包。这显示用所述新的胶黏剂制造的袋产生更坚固的膜和封口，给出更高的跌落高度。
表2：袋掉落性能--比较性袋和本发明的袋
Figure BDA0002436624380000201
实施例3：确定两种膜样品A和B的包中水的口味差异的人类评估小组
使用人类感官评估小组来确定两种不同吹塑膜样品A和B的包中臭氧处理过的水的口味差异。所述评估小组是训练有素的评估小组，并由已经过筛选以确定他们的味觉和嗅觉能力的内部雇员组成。大约30％的人群具有参加这种评估小组以在非常低的的浓度水平下确定样品之间的差异所需的能力。对评估小组成员进行训练以表征与聚烯烃产品相关的口味和气味的类型，用于描述性分析。
制备膜样品A和B。样品A和B各自具有从吹塑膜制备的3层结构，其包括：(1)60重量％的核心层和(2)在所述核心的每一侧上20重量％的外部表层。膜样品A和B的核心层和表层两者都由70％DowlexTM2045(0.92g/cc，1MI)LLDPE和30％的LDPE(MI，1)的聚合物共混物形成。膜样品A在外部表层中含有3重量％的硅酮母料以修改摩擦系数，并且膜样品B在外部表层中含有700ppm芥酸酰胺防结块剂以修改摩擦系数。
使用下面的试验来确定膜样品A和B的包之间的水口味差异：成对比较，强度排序和快乐可接受性试验。在所述成对比较和强度排序试验中，样品A被确定为与样品B相比统计上强度更低(更低)。在快乐可接受性试验中，样品A被确定为与样品B相比具有明显更加可接受的口味。样品A被评定在“中度不喜爱”门类中，样品B被评定在“非常不喜爱”门类中。样品A和B两者主要被描述为口味“苦”和“聚合物”。样品A具有更多的“无味”特征，而样品B具有更多的“讨厌”和“化学品”特征。
在成对比较试验中，要求评估小组成员选择两种样品中哪种具有强度更低(更好)的口味/气味。这种方法确定在两种样品之间是否存在差异，以及如果存在差异的话哪一种更好。评估了两组样品以提供试验可重复性的度量。
成对比较方法传统上被视为最直接的差异试验。要求评估小组成员选择两种样品中哪种具有强度更低(更好)的口味/气味。这种方法确定在两种样品之间是否存在差异，以及如果存在差异的话哪一种更好。评估了两组样品以提供试验可重复性的度量。
表3：成对比较试验
Figure BDA0002436624380000211
快乐评定方法提供样品的“喜爱程度”。这确定了人们发现所述样品的可接受程度。更高的数字指示更令人喜爱/更好的价值。
紧挨平均值之后的α字符指示差异。不同的字母表示样品统计上不同。相同的字母表示不存在统计差异。
表3.1：“喜爱程度”的数字范围
Figure BDA0002436624380000221
注：Nestle Pure Life纯水在所述快乐可接受性口味量表上具有4.89的评分。
表4：快乐可接受性
<u>样品</u> <u>使用膜对水的口味贡献</u>
<u>样品A</u> <u>3.79a</u>
<u>样品B</u> <u>2.66b</u>
指导评估小组成员记录表征样品的所有描述性术语。数字表示使用所述术语表征所述产品的评估小组成员的数目。
表5：感官特征
Figure BDA0002436624380000222
Figure BDA0002436624380000231
利用成对比较数据，使用双尾二项式统计表来确定在样品之间是否存在任何显著差异。当不知道哪个样品具有更大量的待判断的属性时，使用双尾。
表6：双尾二项式统计表
Figure BDA0002436624380000232
α被称为“误差水平”(零假设的未证实的拒绝)。实例：α＝0.05是5％的显著性，其与95％置信度相同。
利用快乐评定数据，使用方差分析(ANOVA)中的F-统计量来确定在多重比较中样品之间是否存在任何显著差异。ANOVA中的F比率指示样品是显著不同的，因此计算了Fisher的最小显著差差异(LSD)以一次一个地确定多重比较。当已获得显著的F-值时，对成对比较使用Fisher’s LSD检验。
表7：统计显著性数据
Figure BDA0002436624380000241
对于品尝准备来说，将5g膜浸泡在玻璃罐中的900mL Nestle纯化饮用水中，用带有PTFE衬的盖子盖紧。每个5-g的膜泡状物为5英寸乘以15.5英寸。然后将水用臭氧化至0.4ppm的水平。将所述样品在室温储存48小时。然后将所述膜取出并将水倾倒在大的玻璃容器中以制造均匀混合物。对于评估来说，将40mL倾倒在7oz.PS杯中并在室温下饮用。
表8：品尝准备
<u>试验介质</u> <u>Nestle Pure Life纯化水(900ml)</u>
<u>样品</u> <u>非成块的吹塑膜(5g；5in x 15.5in)</u>
<u>臭氧化水平</u> <u>810mV(0.4ppm)</u>
<u>接触时间</u> <u>48小时</u>
<u>接触温度</u> <u>室温</u>
<u>饮用温度</u> <u>室温</u>
<u>饮用量</u> <u>40mL，在7oz杯子中</u>
评估小组成员在品尝样品之间使用水来减轻疲劳和续存效应。使用随机的三位数编码作为盲样品标识。使用平衡区组设计来确保所有样品以同等的频率并在所有位置中提供。样品的重复组提供了试验可重复性的度量。
表9：试验程序
Figure BDA0002436624380000251
由人类感官评估小组进行的口味和气味评估的程序遵照由ASTM和ISO建议的方案，并结合了科学方法和良好的统计实践。在感官科学实验室(Sensory Science Lab)中使用的一些标准是：
·ASTM MNL 26感官测试方法，STP 758感官评估小组成员的选择和训练指南
·ASTM MNL 60感官评估实验室的身体要求指南，第二版
·ASTM E 2609用于从刚性聚合包装物的气味或风味转移或两者的标准试验方法
·ASTM E 1870用于从聚合包装膜的气味和口味转移的标准试验方法
·ASTM E 2263成对比较方法
·ISO 5495成对比较方法
·ISO 8587排序方法
·ASTM DS 72用于感官评估的香气和风味词汇
·ASTM MNL 13用于感官评估的描述性分析试验
·9点快乐量表；Dr.David R.Peryam

Claims (26)

1.一种制造具有改进的脱层特性的袋的方法，所述方法包括下述步骤：
(I)提供膜结构，
其中所述膜结构包含核心层，该核心层含有至少一种双轴取向吸湿聚合物，并且
其中所述膜结构在与所述核心层相邻的至少一个侧面上包含含有PacacelTM胶黏剂的胶黏层；和
(II)从所述步骤(I)中提供的膜结构制备袋。
2.一种制造具有改进的袋掉落性能的袋的方法，所述方法包括下述步骤：
(I)提供膜结构，
其中所述膜结构包含核心层，该核心层含有至少一种双轴取向吸湿聚合物，并且
其中所述膜结构在与所述核心层相邻的至少一个侧面上包含含有PacacelTM胶黏剂的胶黏层；和
(II)从所述步骤(I)中提供的膜结构制备袋。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(II)包含下述子步骤：
(A)将所述膜结构成型为管状构件；
(B)热密封所述管状构件的纵向边；
(C)用可流动材料装填所述管状构件；
(D)热密封所述管状构件的第一横向端以形成袋；和
(E)密封并切割所述管状构件的第二横向端，以提供装填的袋。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述步骤(II)包括下述子步骤：
(A)将所述膜结构成型为管状构件；
(B)热密封所述管状构件的纵向边；
(C)用可流动材料装填所述管状构件；
(D)热密封所述管状构件的第一横向端以形成袋；和
(E)密封并切割所述管状构件的第二横向端，以提供装填的袋。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其中所述至少一种双轴取向吸湿聚合物包含双轴取向乙烯-乙烯醇共聚物或双轴取向聚酰胺。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述膜结构包含至少一个表层，该表层是单层或共挤出层。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述表层包含聚合物共混物，该聚合物共混物含有聚乙烯或聚乙烯共聚物。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述聚合物共混物包含以下至少一者：LLDPE、ULDPE、EVA、LDPE、HDPE、MDPE和塑性体。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述吸湿聚合物是双轴取向聚酰胺，并且所述至少一个表层包含共挤出EVOH。
10.一种通过权利要求1-9所述的任一方法制备的袋。
11.一种用于容纳可流动材料的袋，该袋具有改进的脱层特性和/或改进的袋掉落性能，并由膜结构制成；
其中所述膜结构包含核心层，该核心层含有至少一种双轴取向吸湿聚合物；并且
其中所述膜结构在与所述核心层相邻的至少一个侧面上包含含有PacacelTM胶黏剂的胶黏层。
12.根据权利要求11所述的袋，其中所述至少一种双轴取向吸湿聚合物包含双轴取向乙烯-乙烯醇共聚物或双轴取向聚酰胺。
13.根据权利要求12所述的袋，其中所述膜结构包含至少一个表层，该表层是单层或共挤出层。
14.根据权利要求13所述的袋，其中所述表层包含聚合物共混物，该聚合物共混物含有聚乙烯或聚乙烯共聚物。
15.根据权利要求14所述的袋，其中所述聚合物共混物包含以下至少一者：LLDPE、ULDPE、EVA、LDPE、HDPE、MDPE和塑性体。
16.根据权利要求13所述的袋，其中所述吸湿聚合物是双轴取向聚酰胺，并且所述至少一个表层包含共挤出EVOH。
17.根据权利要求11-16所述的袋，其包含可流动材料。
18.根据权利要求11-17所述的袋，其中所述袋是：无菌袋，和/或ESL袋，和/或热灌装袋，和/或巴氏消毒袋。
19.一种用于容纳可流动材料的包，该包具有改进的脱层特性和/或改进的袋掉落性能，并由膜结构制成；
其中所述膜结构包含核心层，该核心层含有至少一种双轴取向吸湿聚合物；并且
其中所述膜结构在与所述核心层相邻的至少一个侧面上包含含有PacacelTM胶黏剂的胶黏层。
20.根据权利要求19所述的包，其中所述至少一种双轴取向吸湿聚合物包含双轴取向乙烯-乙烯醇共聚物或双轴取向聚酰胺。
21.根据权利要求20所述的包，其中所述膜结构包含至少一个表层，该表层是单层或共挤出层。
22.根据权利要求21所述的包，其中所述表层包含聚合物共混物，该聚合物共混物含有聚乙烯或聚乙烯共聚物。
23.根据权利要求21所述的包，其中所述聚合物共混物包含以下至少一者：LLDPE、ULDPE、EVA、LDPE、HDPE、MDPE和塑性体。
24.根据权利要求23所述的包，其中所述吸湿聚合物是双轴取向聚酰胺，并且所述至少一个表层包含共挤出EVOH。
25.根据权利要求19-24所述的包，其包含可流动材料。
26.根据权利要求19-25所述的包，其中所述包是：无菌包，和/或ESL包，和/或热灌装包，和/或巴氏消毒包。
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