CN1137035C - 外包装薄膜 - Google Patents
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Abstract
一种外包装薄膜在其至少一面上具有粘性表面。使该粘性表面在压力4Pa下与具有表面粗糙度0.7至1.5nm的玻璃表面接触后测定的剪切粘结强度为至多400cN/25cm2,和使该粘性表面在压力4kPa下与该玻璃表面接触后测定的剪切粘结强度为至少700cN/25cm2。另一种外包装薄膜在其表面上具有足以该表面提供在非拉伸状态下测定的粗糙度和波纹(Ra′)为至少40nm的凸起,并具有断裂伸长至少10%。
Description
技术领域
本发明涉及可容易操作的外包装薄膜,特别是这样一些外包装薄膜,即这些薄膜在包装前不会自粘附,在包装时可显示与包装物品的良好粘附性,并且在包装后可容易剥离。
背景技术
对于家用或工业用外包装薄膜,使用主要由聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯或其类似物制备的薄膜。它们都以这样的形式获得,即将它们卷绕在纸制芯上,使用时展开并切下使用。然而,对于具有高粘附性的外包装薄膜,常常观察到,无论何种材料,在将外包装薄膜切割后和直至用外包装薄膜包装物品时,外包装薄膜自粘附,因此包装操作不方便。此外,外包装薄膜自粘附通常会导致薄膜的可用部分减少,如此形成废弃物。
考虑到外包装薄膜的使用目的,还要求它们具有足够的粘附性能和容易剥离性能,原因在于它们主要用于包装要贮存的食品,且在贮存后使用食品时将外包装薄膜剥离。
对于日本专利公开(特开)SHO 58-1030中公开的外包装薄膜,借助磨蚀装置,在外包装薄膜的表面层上沿周边部分或其一个侧边部分形成包括很多特别细的线性或非线性磨损痕迹的非自粘附部分,由此改进外包装薄膜自身的可剥离性能。因此,在其非自粘附部分不显示粘附性能。尽管在非自粘附部分不发生薄膜自粘附,但粘附问题仍然未解决,因为该外包装薄膜在其余部分发粘。此外,当要包装的物品,如容器和食品尺寸发生变化时,非自粘附部分会妨碍完全包装。
为改进操作容易性和气密密封性,WO 97/25256提出了一种作为外包装薄膜的具有压敏粘合剂的粗糙膜,该粗糙膜在被用户活化前显示最小的粘结或粘附性能,但在活化后显示足够的粘结或粘附性能。该压敏粘合剂按这样的方式排列,即它包围非粘结突出部分,且其厚度低于非粘结突出部分的高度。在施加外力(压缩力或拉伸力)下,使其中分布压敏粘合剂的区域与要包装的目标表面粘结,如此可显示足够的粘结性能。该文献将粗糙膜描述为一种改进的贮存包装材料,该包装材料的特征在于活性面被用户活化后,作为足够的粘结性能,显示至少1盎司/英寸宽的粘结剥离力,以及活性面包括压敏粘合剂。只要提供至少1盎司/英寸宽的粘结剥离力,则与要包装的目标表面的粘结性能即足够。然而,使用后从目标表面剥离掉外包装薄膜时,粘结力是如此强,以致于可剥离性能不足。因此该外包装薄膜很难使用。此外,粘合剂的分布导致粘合剂迁移至板或其类似物或食品上,因此从安全性上考虑不是优选的。
根据上述文献,描述了活性面在至少0.1磅/平方英寸的压缩力下活化。若该薄膜通过常规方法卷绕到辊上,则活性面在收卷期间被过早活化,因此不可能自辊分配薄膜。为通过轻微的力使薄膜展开,则薄膜必须通过极弱的力形成卷,使活性面不被活化。然而,如此导致一种松散的卷且因此导致大的分配卡纸,导致实际操作中的不方便,因为不容易在操作中握住薄膜和使用薄膜,且随着卷绕长度变短薄膜很快用完。此外,该薄膜伴随的另一缺点是,其生产效率不高,因为采用极弱的力卷绕。
因此,本发明的一个目的是提供一种外包装薄膜,优选一种具有良好操作性能的卷绕外包装薄膜,该薄膜的特征在于将至食品的迁移物降至最低,在包装前不自粘附,在包装时显示与目标物品良好的粘附性能,且具有良好的可剥离性使其在包装后容易除去。
本发明公开
本发明人对外包装薄膜的包装操作进行了详细研究,发现在膜切割后和至包装目标物品如容器或食品时薄膜自粘附的压力为至少约4Pa,在包装后使目标物品如容器或食品保持包装状态所需的压力为至少约4kPa。本发明人进行了另一研究,结果发现,当提供具有这样的粘附性能的薄膜时可实现上述目的:当压力为约4Pa或更低时,该薄膜不显示自粘附性能,当压力达到约4kPa或更高(即使用薄膜时施加的压力)时第一次显示足以包装的粘附性能,且容易剥离。
对于在包装目标物品如容器或食品后剥离去外包装薄膜的容易性也进行了研究,结果发现,某一水平或更高的粘附性能使剥离外包装薄膜困难,因此导致很难操作。
因此,本发明提供一种在其至少一面上具有粘性表面的外包装薄膜(以下可称为“第一发明”),其特征在于使该粘性表面在压力4Pa下与具有表面粗糙度为0.7至1.5nm的玻璃表面接触后测定的剪切粘结强度为至多400cN/25cm2,使该粘性表面在压力4kPa下与该玻璃表面接触后测定的剪切粘结强度为至少700cN/25cm2。
此外,本发明人还对薄膜的表面特性与作为外包装薄膜的性能之间的关系进行了进一步研究,结果发现当薄膜的表面粗糙度和波纹(Ra′)为40nm或更大时,薄膜不会自粘附,但当表面粗糙度和波纹(Ra′)小于40nm时,薄膜自粘附。结果,已发现至少40nm的表面粗糙度和波纹(Ra′)可提供具有良好操作性能的外包装薄膜,这样该薄膜在包装前不会自粘附,包装时显示与目标物品的良好粘附性能,在包装后具有良好的可剥离性而易于除去。换言之,已发现,当外包装薄膜具有表面粗糙度和波纹(Ra′)为至少40nm时,薄膜因不良表面光滑度而不显示足够粘附性,甚至当本身相互重叠时也不自粘附。还已发现,当用户将薄膜拉伸和用其包装目标物品时,消除了表面上的凸起,且显示薄膜固有的粘附性能。
因此,本发明还提供一种外包装薄膜(以下称为“第二发明”),其特征在于该外包装薄膜在其表面上具有足以为该表面提供在非拉伸状态下测定的粗糙度和波纹(Ra′)至少为40nm的凸起,并具有断裂伸长至少10%。
实施本发明的最佳方式
根据第一发明的外包装薄膜为这样一种外包装薄膜,即其中该薄膜的至少一面具有粘性表面,使该粘性表面在压力4Pa下与具有表面粗糙度为0.7至1.5nm的玻璃表面接触后测定的剪切粘结强度为至多400cN/25cm2,使该粘性表面在压力4kPa下与所述玻璃表面接触后测定的剪切粘结强度为至少700cN/25cm2。
具体地,控制外包装薄膜粘性表面的粘附性能,使得在将粘性表面在4Pa压力下与具有表面粗糙度Ra(算术平均粗糙度,由日本工业标准(JIS)B601-1994定义)为0.7至1.5nm的玻璃表面接触后测定的剪切粘结强度(以下称为“包装前剪切粘结强度”)变为400cN/25cm2或更小,优选300cN/25cm2或更小,更优选260cN/25cm2或更小,从而可以在薄膜切割后且直至用该膜包装目标物品时有效防止外包装薄膜自粘附,由此提供改进的操作性能和对包装操作的改进。若薄膜自粘附,则包装前剪切粘结强度大于400cN/25cm2使薄膜剥离困难。包装前剪切粘结强度越小,防止薄膜自粘附越有效,优选的包装前剪切粘结强度为0。另一方面,控制外包装薄膜粘性表面的粘附性能,使得在将粘性表面在4kPa压力下与该玻璃表面接触后测定的剪切粘结强度(以下称为“包装时刻剪切粘结强度”)变为700cN/25cm2或更大,优选800cN/25cm2或更大,更优选900cN/25cm2或更大,从而可以使目标物品如容器或食品保持包装状态,同时防止薄膜在包装前自粘附。包装时刻剪切粘结强度小于700cN/25cm2不能显示实际足够的粘附性能。尽管较大的包装时刻剪切粘结强度使其有可能进行更完全的目标物品包装,但对于卷绕的外包装薄膜优选设定包装时刻剪切粘结强度的上限为2400cN/25cm2左右,原因在于否则薄膜的铺开容易性不能良好保持。
另一方面,在从目标物品如容器或食品上剥离外包装薄膜时的粘附性能可用90°时的剥离粘结强度表示。
具体地,控制外包装薄膜粘性表面的粘附性能,使得在将粘性表面与具有表面粗糙度Ra(算术平均粗糙度,由日本工业标准(JIS)B601-1994定义)为0.7至1.5nm的玻璃表面接触后测定的90°剥离粘结强度(以下称为“包装后剥离强度”)变为40cN/2.5cm或更小,优选20cN/2.5cm或更小,更优选10cN/25cm或更小,从而可以在包装物品后使用目标物品如容器或食品过程中剥离外包装薄膜时,有助于除去外包装薄膜。
考虑到操作容易性,在展开外包装薄膜时优选通过轻微的力使其展开。考虑到抗展开性,优选该力大小为300cN或更小,优选200cN或更小,更优选150cN或更小。
根据本发明第一个实施方案,通过在薄膜表面上形成凸起提供具有所需剪切粘结强度的外包装薄膜。
即使这些凸起在被形成卷时的收卷压力导致塌陷时,也能防止薄膜牢固地自粘附,且当薄膜展开时可回复其有效形状。薄膜的对侧可在对应于凸起的位置包含凹陷,或可呈平表面。
当形成凸起以控制第一发明外包装薄膜的粘附性能时,使这些凸起在进行包装前薄膜自粘附的低压力(4Pa)下相互接触。与扁平外包装薄膜相比,接触区域变小,因此降低粘附性能。另一方面,在实际进行包装时施加的高压力(4kPa)下,接触区域变大,因此显示足够的粘附性能。换言之,其上形成凸起的外包装薄膜一面主要起到压敏粘合剂面的作用。在此情况下,可根据凸起的高度,凸起面积百分比(自平面观察)等控制粘附性能程度。
形成凸起的示例性方法包括通过诸如筛网印刷、胶版印刷或凹版印刷方法在平膜上形成凸起,通过用金属辊、树脂辊或橡胶辊或任何其它加工辊压延和压制平膜在平膜表面上形成类似皱纹的凸起或微观或宏观凸起,通过形成薄膜、将该薄膜装配在网络图案化辊或输送带上、然后从反面抽吸薄膜在薄膜上形成凸起,和通过使用压花辊和光滑辊压花形成凸起。使用压花方法是特别优选的。
当使用压花时,与压花辊结合使用的光滑辊优选可为橡胶辊、聚氨酯辊、Vent-Sure型II辊、树脂辊或类似辊,该辊具有肖氏硬度A为50至90°,特别是60至90°,肖氏硬度D为40至100°,特别是40至90°(通过A型肖氏硬度检测器或D型肖氏硬度检测器按照JIS K6253测量)。压花可包括但不限于嵌套压花和翼展压花(tip-to-tipembossing)。可用的压花图形可包括例如非连续图形如点图形和圆点图形,以及连续图形如格子图形、条状图形和线状图形。凸起的形状可通过压花后进行辊压而稳定。
无论使用何种方法形成凸起,考虑到包装前外包装薄膜的操作性能和包装时显示足够粘附强度,优选将凸起的面积百分比控制在1至30%,特别是1至25%(在平面中观察)。此外,考虑到与在上述面积百分比情况下类似的原因,凸起高度(自在其上垂直形成凸起的平面部分的表面至凸起顶部的高度)与外包装薄膜的平面部分的厚度相关,当厚度为5至30μm时,凸起的高度可优选为1至50μm,特别为2至30μm。此外,考虑到形成凸起的容易性,凸起高度与平面部分的厚度比(前者/后者)可优选为0.03至1.67,特别是0.08至1.00。此外,由于类似的原因,外包装薄膜的表观厚度,即凸起高度与平面部分的厚度之和可优选为5至60μm,特别是5至40μm。
当凸起为非连续图形如点时,考虑到包装前本发明外包装薄膜的操作性能和包装时显示足够粘附强度,优选形成的凸起在该外包装薄膜的每一部分多达1至200个凸起/cm2,特别是1至150个凸起/cm2。
本发明不受上述实施方案限制,例如,凸起可形成于外包装薄膜的两面,以使两面都具有粘性表面。在本实施方案中,相对面的包装前剪切粘结强度可以相同或不同,同样相对面的包装时刻剪切粘结强度也可以相同或不同。
压花凸起的形状和高度可用三维SEM(“ESA-300”,商品名,由ELIONIX CORP.制造)精确测定。将其上形成有凸起的薄膜(在该薄膜上已通过常规方法在蒸汽沉积室中沉积金)放入探测器中。以接近最小的放大倍数(30倍)获得SEM图象的俯视图(所述放大依据凸起设定),并选取最高凸起和基膜部分。设定一种模式以测定延伸通过最高凸起的横截面,接着测定凸起高度。
根据本发明第二个实施方案,外包装薄膜具有足以为其至少一面提供40nm或更大的粗糙度和波纹(Ra′)的凸起。Ra′值小于40nm使薄膜自粘附,导致不良操作性能。Ra′值可优选为40nm至1mm,其中200nm至1mm是特别优选的。粗糙度和波纹(Ra′)值由示踪型表面粗糙度测试仪在记录笔直径5μm和记录笔压力50mg下依次测量的值计算而得。该表示粗糙度和波纹总和的Ra′值由断面曲线(截止值:0)按照如下公式计算: 其中
L:测量长度
f(x):断面曲线-中心线
将各薄膜样品的两个相对末端用胶粘带固定在“White SlideGlass Slll(商品名;Matsunami Glass K.K.的产品)表面上,使该薄膜样品不包含任何褶皱,并将该样品安装于样品支架上。当Ra′值不大于10μm时,通过设定薄膜样品长度4mm进行测量,并计算薄膜样品的Ra′值。当Ra′值大于10μm时,通过设定薄膜样品长度30mm进行测量,并计算薄膜样品的Ra′值。测量在包括凸起的部分进行。
对这些凸起在薄膜表面上的图形无特殊限定,这些凸起可以任意或恒定间隔形成。薄膜另一面(即在其上形成凸起的面的反面)可设置凹陷或可保持平面。
薄膜的凸起优选可施加于整个面积的5%或更大面积上,优选施于整个面积的10至100%面积上。
即使这些凸起在被形成卷时的收卷压力导致塌陷时,也能防止薄膜牢固地自粘附,且当薄膜展开时可回复其有效形状。
对在薄膜表面上形成凸起的方法无特殊限制。然而说明性的方法可包括:通过在形成薄膜时转移具有表面粗糙度的辊如压花辊的表面粗糙度在薄膜上形成凸起;通过在形成薄膜后使用所谓压花辊的方式在薄膜上形成凸起;和作为一种中间加工方法,在抽吸力或类似力下通过在形成薄膜后使薄膜在网络图案化辊或传输带上运动的方式将表面粗糙度施于薄膜上。
在形成凸起前薄膜的厚度可优选为5至50μm,特别优选8至30μm。
考虑到薄膜的可拉伸性,优选薄膜的断裂伸长(通过拉伸试验测定)为10%或更大,特别是20%或更大,按伸长前的长度计算。该薄膜优选具有这样的伸长特性,即薄膜表面的Ra′值通过伸长变得小于40nm。考虑到上述情况,10%伸长时的强度优选可为200cN/10mm或更小,特别是150cN/mm或更小,按类似于测量断裂强度的方法测量。
由拉伸试验测量断裂伸长采用拉伸试验仪(由ORIENTEC CORP.制造),并在如下条件进行:样品宽度:25mm,块间间隔:100mm,拉动速率:300mm/min。
本发明的外包装薄膜优选可由聚偏二氯乙烯,聚氯乙烯,或主要由烯烃树脂如聚乙烯、聚丙烯或聚甲基戊烯构成的树脂形成,优选由主要由乙烯-α-烯烃共聚物或丙烯-α-烯烃共聚物构成的树脂组合物形成。此外,具有至少两层的多层结构并由主要由乙烯-α-烯烃共聚物或丙烯-α-烯烃共聚物构成的树脂组合物形成的薄膜是优选的。
可用于本发明外包装薄膜的聚合物的说明性例子可包括作为乙烯-α-烯烃共聚物的具有α-烯烃如丁烯、己烯和辛烯的共聚物。此外,对于丙烯-α-烯烃共聚物,可使用丙烯与除丙烯外的α-烯烃如乙烯和丁烯的共聚物。在主要由乙烯-α-烯烃共聚物构成的聚合物中,那些具有密度860至930kg/m3和由DSC测量(加热速率5℃/min)的熔点为100至130℃的聚合物可适宜使用。另一方面,在主要由丙烯-α-烯烃共聚物构成的聚合物中,那些具有由DSC测量(加热速率5℃/min)的熔点为100至155℃的聚合物可适宜使用。
当使用主要由乙烯-α-烯烃共聚物构成的树脂组合物时,优选具有熔体流动速率(JIS K7210)0.5至30g/10min,特别是1至20g/10min,尤其是1至10g/10min的树脂组合物。具有密度860至930kg/m3、特别是900至920kg/m3的树脂组合物是优选的。另一方面,密度低于860kg/m3导致具有较小粘结力的树脂,这样难以控制薄膜自粘附的粘结力。另一方面,密度高于930kg/m3导致较低的粘附性能。因此在上述范围外的密度不是优选的。优选具有由DSC测量(加热速率5℃/min)的熔点为100至130℃、特别是115至130℃的树脂组合物。熔点低于100℃不能提供在微波炉中加热树脂组合物时足够的耐热性。考虑到在微波炉中加热时的耐热性,熔点较高是优选的。然而,在目前可获得的乙烯-α-烯烃共聚物中,具有足够粘附性能的那些共聚物的熔点在上述范围内。此外,通过与各种基于乙烯的聚合物共混,可获得优选作为本发明外包装薄膜的基膜的薄膜。将乙烯-α-烯烃共聚物与基于乙烯的聚合物共混时,例如优选通过与低密度聚乙烯共混将所得聚合物共混物的密度调节至860-930kg/m3。为改进粘附性能和悬垂性能,可共混一种或多种基于烯烃的弹性体和基于苯乙烯的弹性体。
当使用主要由丙烯-α-烯烃共聚物构成的聚合物时,优选具有熔体流动速率(JIS K 7210)0.5至50g/10min,特别是0.5至25g/10min,尤其是1至15g/10min的聚合物。在丙烯-α-烯烃共聚物中,具有足够粘附性能的那些共聚物的密度在上述范围内。优选具有由DSC测量(加热速率5℃/min)的熔点为100至155℃、尤其是120至155℃、特别是130至155℃的聚合物。熔点低于100℃不能提供在微波炉中加热聚合物时足够的耐热性。考虑到在微波炉中加热时的耐热性,熔点较高是优选的。然而,在目前可获得的丙烯-α-烯烃共聚物中,具有足够粘附性能的那些共聚物的熔点在上述范围内。当使用主要由丙烯-α-烯烃构成的聚合物时,可掺混一种或多种基于聚丁烯-1和聚烯烃的弹性体。
作为本发明外包装薄膜的一个实施方案,提供一种含至少一种上述外包装薄膜的层压结构。两层结构的例子可包括仅乙烯-α-烯烃共聚物的层压结构,仅丙烯-α-烯烃共聚物的层压结构,乙烯-α-烯烃共聚物与丙烯-α-烯烃共聚物的层压结构,和乙烯-α-烯烃共聚物或丙烯-α-烯烃共聚物与选自聚乙烯、聚丙烯、无定形聚烯烃、聚甲基戊烯、尼龙、聚酯、聚碳酸酯、聚芳基化合物、聚甲基丙烯酸甲酯、赛璐玢、乙烯-乙烯醇共聚物、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯的聚合物组合的层压结构。三层结构的例子可包括这样的层压结构,在各结构中,由乙烯-α-烯烃共聚物或丙烯-α-烯烃共聚物构成的表面层与由选自聚乙烯、聚丙烯、无定形聚烯烃、聚甲基戊烯、尼龙、聚酯、聚碳酸酯、聚芳基化合物、聚甲基丙烯酸甲酯、赛璐玢、乙烯-乙烯醇共聚物、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯的聚合物构成的芯层结合。
当重要性放置于通过设置于外包装薄膜的分配硬纸盒上的锯片切割的容易性时,可优选使用乙烯-α-烯烃共聚物或丙烯-α-烯烃共聚物作为一层或多层表面层和具有log(e/s)0.5或更大的树脂作为背层或芯层构成的层压结构,其中e表示Olsen硬度(MPa),按照ASTMD747测量,s表示断裂伸长(%),按照ASTM D638测量。更优选将log(e/s)(由对整个层压膜测得的Olesen硬度(MPa)和断裂伸长(%)值获得)控制在0.5或更大。作为切割容易性的标志,优选撕裂强度(按照JIS P8116测量)为350 cN或更低。此外,撕裂强度为200 cN或更低,特别是100 cN或更低可提供良好的切割容易性。撕裂强度大于350 cN不是合适的,因为切割不容易或需要大的切割力。尽管较低撕裂强度带来更好的切割容易性,但必须考虑撕裂强度范围,其中满意的强度对于实际应用是可行的。
选择适合形成背层或芯层的烯烃树脂,有可能获得具有良好成型性和良好层间强度的层压膜。降低层间强度不是优选的,因为会损害切割容易性。若层的组合不具有良好的层间强度,则该问题可通过设置对相应层具有粘结性能的另一层解决。作为赋予可切割性的方法,可提及在切割方向拉伸。拉伸时,优选将该薄膜基于初始尺寸拉伸两倍至9倍。为使薄膜动态平衡,拉伸可在切割方向以及在与切割方向垂直的方向进行。进行此拉伸时,总拉伸比可为2倍至6倍,尽管它们取决于横向拉伸比。
层压薄膜可优选具有总厚度5至50μm。
对于各层的厚度百分比,例如当层压薄膜为由表面层/芯层/表面层构成的3-层膜或由表面层/粘合剂层/芯层/粘合剂层/表面层构成的5-层膜时,芯层可优选为层压薄膜总厚度的10至70%,特别是10至50%,尤其是10至25%。若芯层厚度百分比低于10%,则不能获得足够的可切割性。若芯层构成总厚度的75%以上,则不能形成具有任何足够厚度的表面层。因此在上述范围外的芯层厚度百分比不是优选的。
对生产这些层压结构的方法无特殊限制。生产方法的例子可包括串联挤出或共挤出和干层压。
对本发明外包装薄膜无特殊限制,只要满足上述物理性能即可。然而,优选在按需要加入添加剂的薄膜上形成很多规则或不规则凸起,所述添加剂为通常用于薄膜中的那些,如增粘剂、润滑剂、表面活性剂等。
其中,说明性的增粘剂为“Kobunshi Kako(聚合物加工)”,增刊8,粘结性,p105,表1(The Kobunshi kankokai PublishingAssociation 1976年7月15日再次印刷)中描述的那些,如天然树脂,例如松香和达马树脂;改性树脂例如聚合树脂和部分氢化松香;松香和改性松香衍生物如甘油酯松香和季戊四醇-松香酯;聚萜烯树脂如α-蒎烯聚合物、β-蒎烯聚合物和二聚戊烯聚合物;和萜烯衍生物-萜烯树脂如萜烯苯酚-α-蒎烯苯酚共聚物。
润滑剂的说明性例子为烃液如聚丁烯和乙烯-α-烯烃低聚物;链烷、环烷和芳烃润滑剂如液体石蜡和操作油;和天然润滑剂,如衍生自植物的润滑剂如大豆油、玉米油、菜子油、橄榄油和蓖麻油,和衍生自动物的润滑剂如牛脂。
对表面活性剂无特殊限制,只要它们可作为食品添加剂即可。特别优选甘油脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、通过对这些酯的羟基进行乙酰化获得的那些、脱水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯和聚氧乙烯与脂肪醇的缩合物。
根据本发明第二方面,外包装薄膜为由这样的树脂构成并在其上具有形成的凸起的薄膜,所述树脂主要由聚偏二氯乙烯,聚氯乙烯,或烯烃树脂如聚乙烯、聚丙烯或聚甲基戊烯构成;优选由树脂组合物获得的并在其上具有形成的凸起的薄膜,所述树脂组合物主要由乙烯-α-烯烃共聚物或丙烯-a-烯烃共聚物构成;更优选具有由主要由乙烯-α-烯烃共聚物或丙烯-a-烯烃共聚物构成的树脂组合物得到的至少两层的多层结构并具有在其上形成的凸起的薄膜。
对于可用于本发明第二方面的外包装薄膜的聚合物,可使用与上述本发明第一方面中描述的那些聚合物相同的聚合物。
与上述第一发明类似,可按需要在本发明第二方面的外包装薄膜中加入用于常规薄膜中的添加剂,如增粘剂、润滑剂、表面活性剂等。
本发明的外包装薄膜可通过由本领域本身已知的方法将粗糙度赋予由上述聚合物获得的薄膜表面而生产。
通常,外包装薄膜可以两种方式获得。在第一种形式中,将外包装薄膜卷绕成称为“小直径卷”的卷(变为这样的形式,即其中将薄膜卷绕并环绕在纸管的外围壁上)并放入分配硬纸盒内。用户通过将其展开并按所需尺寸切割的方式使用。在第二种形式中,将外包装薄膜按上述方式卷绕成卷,通过支撑在设置有特殊切割工具(例如锯片、加热金属线或类似形式的金属制刀片)的支架上的纸管,用户将薄膜展开,按所需尺寸切割,然后使用。
本发明外包装薄膜(包括第一和第二方面)具有良好的操作性能,因为如上所述,它们在包装前不会自粘附,在包装时显示与目标物品的良好粘附性,并且在包装后可容易剥离。因此,当本发明的外包装薄膜卷绕成称为“小直径卷”的卷时,它们特别有用。
本发明将在下面通过实施例进一步描述。
在本发明的实施例中,这些外包装薄膜都以小直径辊形式评估。当各外包装薄膜卷成小直径卷时,将该外包装薄膜以卷绕速度10m/min在其上卷绕20m,同时在挤压力1.86N/cm下对着NBR树脂橡胶辊(外径:100mm,肖氏硬度A:90°)挤压该卷绕薄膜的纸管(内径:35.6mm,外径:38.1mm)。实施例1
在主要由聚乙烯制备的市购多层外包装薄膜(“NEW VIEW WRAP”,商品名;Hitachi Chemical Filtec Inc.的产品;厚度:10μm)上,通过点图形压花辊和具有肖氏硬度D90°的Vent-Sure II型辊规则形成很多凸起。凸起面积百分比为13%,凸起的密度和高度分别为80个凸起/cm2和15μm。
实施例2
在主要由聚偏二氯乙烯构成的市购单层外包装薄膜(“SaranWrap”,商品名;Asahi Chemical Industry Co.的产品;厚度:11μm)上,通过点图形压花辊和具有肖氏硬度D 60°的聚氨酯辊规则形成很多凸起。凸起面积百分比为4%,凸起的密度和高度分别为25个凸起/cm2和5μm。该薄膜的撕裂强度为10cN。
实施例3
在主要由聚丙烯构成的市购多层外包装薄膜(“REED COOKINGWrap”,商品名;Lion Corporation的产品;厚度:8μm)上,通过点图形压花辊和具有肖氏硬度D90°的Vent-Sure II型辊规则形成很多凸起。凸起面积百分比为13%,凸起的密度和高度分别为80个凸起/cm2和10μm。该薄膜的撕裂强度为35cN。
实施例4
在具有主要由聚甲基戊烯构成的表面层的市购外包装薄膜(“FORWRAP”,商品名;Riken Vinyl Industry Co.,Ltd.的产品;厚度:10μm)上,通过点图形压花辊和具有肖氏硬度D 90°的聚氨酯辊规则形成很多凸起。凸起面积百分比为4%,凸起的密度和高度分别为25个凸起/cm2和10μm。该薄膜的撕裂强度为86cN。
实施例5
在具有主要由聚乙烯构成的表面层的市购外包装薄膜(“NEWPOLYWRAP”,商品名;Ube Film,Ltd.的产品;厚度:10μm)上,通过点图形压花辊和具有肖氏硬度D 90°的Vent-Sure II型辊规则形成很多凸起。凸起面积百分比为13%,凸起的密度和高度分别为80个凸起/cm2和10μm。该薄膜的撕裂强度为130cN。
实施例6
在具有主要由聚丙烯构成的表面层的市购外包装薄膜(“ECOPLUS”,商标;ITOCHU SANPLUS CO.,LTD.的产品;厚度:10μm)上,通过点图形压花辊和具有肖氏硬度D 90°的Vent-Sure II型辊规则形成很多凸起。凸起面积百分比为13%,凸起的密度和高度分别为80个凸起/cm2和10μm。该薄膜的撕裂强度为16cN。
实施例7
对于A/B/A三层结构的薄膜,通过使用由100重量份具有密度0.917g/cm3和熔体流动速率3.5g/10min的低密度线性聚乙烯(“FG982”,商品名;Nippon Unicar Co.,Ltd.的产品)、3重量份聚丁烯(“100R”,商品名;Idemitsu Petrochemical Co.,Ltd.的产品)作为增粘剂和3重量份橄榄油(Ajinomoto Co.,Inc.的产品)作为润滑剂组成的树脂组合物作为层A的树脂,和环状烯烃共聚物(“APL6015T”,商品名;Mitsui Chemicals,Inc.的产品)作为层B的树脂经三层共挤出机获得4μm/4μm/4μm的12-μm薄膜。在该薄膜上,通过点图形压花辊和具有肖氏硬度D 90°的Vent-Sure II型辊规则形成很多凸起。凸起面积百分比为13%,凸起的密度和高度分别为80个凸起/cm2和20μm。该薄膜在横向(其中薄膜被锯片切割的方向)的撕裂强度为10cN。
实施例8
对于A/B/A三层结构的薄膜,通过使用实施例7的树脂作为层A的树脂,和具有密度833Kg/m3、熔体流动速率26g/10min和log(e/s)1.6的聚甲基戊烯(“TPX RT18”,商品名;Mitsui Chemicals,Inc.的产品)作为层B的树脂经三层共挤出机,获得5μm/2μm/5μm的12-μm薄膜。在该薄膜上,通过点图形压花辊和具有肖氏硬度D 90°的Vent-Sure II型辊规则形成很多凸起。凸起面积百分比为13%,凸起的密度和高度分别为80个凸起/cm2和15μm。该薄膜的横向撕裂强度为14cN。
实施例9
对于A/B/A三层结构的薄膜,通过使用实施例7的树脂作为层A的树脂,和具有密度930Kg/m3、熔体流动速率30g/10min和log(e/s)1.6的聚丙烯(“PF611”,商品名;Montell Polyolefins Company NV的产品)作为层B的树脂经三层共挤出机,获得4μm/4μm/4μm的12-μm薄膜。在该薄膜上,通过点图形压花辊和具有肖氏硬度D 90°的Vent-Sure II型辊规则形成很多凸起。凸起面积百分比为13%,凸起的密度和高度分别为80个凸起/cm2和20μm。该薄膜的横向撕裂强度为14cN。比较例1-6
将实施例1-6中使用的市购外包装薄膜以不对其压花形式使用。比较例7
将基于实施例7中的试验生产的外包装薄膜在不进行压花下使用。比较例8和9
将实施例5中使用的市购外包装薄膜用具有围绕其上的#1500砂纸的辊挤压,由此在整个表面(比较例8)或在周边部分(比较例9)上形成磨损痕迹。比较例10
使用高密度聚乙烯(“HI-ZEX 1300J”,商品名,Mitsui Chemical,Inc.的产品)作为树脂,通过T-模头获得15-μm厚的薄膜。该薄膜通过WO 97/25256中公开的生产方法形成。然而,在WO 97/25256的第20页上描述的排斥距离
用β=0.75、λ=700(单位面积假定为“平方英寸”)和π=3.14159计算,且薄膜的形成使得凸起的面积百分比变为50%。在凹陷中,将在WO 97/25256第26页上描述的压敏粘合剂(“HL-2115X”)涂至厚度15μm。性能评估
对于实施例和比较例的外包装薄膜,通过下面描述的方法分别在压力4Pa和4KPa下测量其剪切粘结强度。此外,还通过下面描述的方法评估外包装薄膜的处理容易性和粘结性能。结果在下表1中给出。[剪切粘结强度](1)测量仪器
在一支架(“MODEL-2252”,商品名;由Aicoh Engineering K.K.制造)上,设置一由同一公司制造的推-拉尺。在该测量支架上固定一玻璃制Petri盘[从具有表面粗糙度Ra 0.7至1.5nm的那些产品中选取;由Tencor Corp.制造的“P-2(商品名)测量],该盘表面通过用其上涂有乙醇(Junsei Chemical Co.,Ltd.的产品;一级试剂)的“KIM WIPE WIPER S200”(商品名;Jujo-Kimbury K.K.的产品)擦洗为清洁状态。将其上切割出一50mm×50mm窗口的标签片(“PPCLabel Sheet KB-A190”,商品名;KOKUYO CO.,LTD.的产品)固定于Petri盘的上壁,使与外包装薄膜接触的玻璃表面(目标表面)通过该窗口暴露。为固定各测量样品,将一夹子与推-拉尺的自由端连接。将夹子与玻璃表面之间的空隙设定为20mm。
(2)取样和设定
将作为测量目标的一种外包装薄膜和测量仪器放置于20℃和65%RH的环境中。将该外包装薄膜在加工方向切割,以提供50mm长、100mm宽的一片作为样品。另一方面,将上述玻璃表面(目标表面)用一张切割为足够尺寸的描图纸(描图纸,KOKUYO CO.,LTD.的产品)覆盖。将该样品放置于描图纸上,使样品覆盖玻璃表面。然后将该样品在纵向末端部分用夹子夹紧。接着,将描图纸慢慢抽出以使样品与玻璃表面相互面对。
(3)挤压方法和测量方法
为测量在4Pa压力下的剪切粘结强度,将一涂敷的纸板首先切割为预定尺寸,使施加于样品上的荷载变为4Pa。将该涂敷的纸板在样品上放置10秒,由此使样品与玻璃表面接触。10秒钟后,除去涂敷的纸板,并将样品以速率800mm/min拉动以测量其剪切粘结强度。
在压力4kPa下测量剪切粘结强度时,用一切割的绒头地毯(“CAESAR US-3000”,商品名,Suminoe K.K.的产品)和一预定重量值的重物取代涂敷纸板,以使施加于样品上的荷载控制在4kPa。然后将地毯放置于样品上,使地毯的较低一侧与样品接触,由此使样品与玻璃表面相互接触。然后按照与上述类似的方式测量其剪切粘结强度。
[90°剥离粘结强度]
(1)测量仪器
拉伸测试仪:“RTM-25”,商品名,由ORIENTEC
CORP.制造
测量模式:剥离测试模式
十字头速度:30mm/min
块间间隔:50mm
测量距离:50mm
荷载范围:5,000kgf(额定),
范围1至5%。
样品宽度:25cm
测量起始点:5.0000mm
无效幅度量:0.0000%
测量环境:温度20℃,
湿度60%RH
(2)测量方法
将各样品切割为100mm×25mm,并放置于平面玻璃表面上,使样品以25mm×50mm的区域与该平面玻璃表面接触。该平面玻璃表面从具有表面粗糙度Ra(算术平均粗糙度,由日本工业标准(JIS)B601-1994定义)0.7至1.5nm的那些中选取。将一1-kg辊(宽度:33mm,辊直径:86mm,辊表面硬度A:70°,材料:NBR)往复运动两次,以使样品与平面玻璃表面紧密粘附。将样品的一个末端用拉伸试验仪的夹子夹持,并按照上述测量模式进行测量。将5个样品(N=5)的最大值的平均值记为90°剥离粘结强度。在样品与玻璃表面之间以90°±10°的剥离角测定各样品的最大值。
[抗展开性]
(1)测量仪器
拉伸测试仪:“RTA-100”,商品名,由ORIENTEC
CORP.制造
测量模式:剥离测试模式
十字头速度:1000mm/min
块间间隔:30mm
测量距离:50mm
荷载范围:5,000kgf(额定),
范围1至5%。
样品宽度:30cm
测量起始点:自最小点
测量终止点:L=50.000mm
测量环境:温度20℃,
湿度60%RH
(2)测量方法
将一铁棒(直径:10mm)插入其上卷绕有样品的纸管内,并将该样品置于样品固定台上。将薄膜展开30mm长(展开平面与块之间的距离为30mm)。按上述方式测量抗展开性。记录5个样品(N=5)的抗展开平均值作为抗展开值。
[评估外包装薄膜的处理容易性、展开性能、粘结性能和剥离容易性]
通过10个监测器,将直径18cm的玻璃制色拉碗实际用实施例1-9和比较例1-10的外包装薄膜包装,按照下述标准对外包装薄膜的处理容易性、展开性能、粘结性能和剥离容易性分级。此外,这些外包装薄膜的总体分级也按照如下标准进行。
(处理容易性)
A:7个或更多个监测器回答预包装处理容易。
B:5个或6个监测器回答预包装处理容易。
C:4个或更少监测器回答预包装处理容易。
(展开容易性)
A:7个或更多个监测器回答包装前展开容易。
B:5个或6个监测器回答包装前展开容易。
C:4个或更少监测器回答包装前展开容易。
(粘结性能)
A:7个或更多个监测器回答外包装薄膜与色拉碗粘结。
B:5个或6个监测器回答外包装薄膜与色拉碗粘结。
C:4个或更少监测器回答外包装薄膜与色拉碗粘结。
(剥离容易性)
A:7个或更多个监测器回答包装后剥离容易性良好。
B:5个或6个监测器回答包装后剥离容易性良好。
C:4个或更少监测器回答包装后剥离容易性良好。
(总体分级)
A:所有评估项都分级为“A”
B:所有评估项的等级都为“A”和“B”的组合。
C:至少一个评估项分级为“C”。表1
*比较例10的外包装薄膜不能展开,因为当它在常规压力下卷绕于纸芯管上时牢固粘结。因此仅针对未以卷形式卷绕的外包装薄膜分级粘结性能和剥离容易性。A)使用具有表面粗糙度(Ra)1.0nm的玻璃制Petri盘。
预剪切粘结强度A)(cN/25cm2) | 90°剥离粘结强度A) | 分级 | 总体分级 | ||||||
实施例 | 在4Pa下 | 在4kPa下 | (cN/2.5cm) | 处理性能 | 展开性能 | 粘结性能 | 剥离性能 | ||
1 | 120 | 980 | 4 | A | A | A | A | A | |
2 | 50 | 1250 | 5 | A | A | A | A | A | |
3 | 380 | 960 | 2 | B | A | A | A | B | |
4 | 260 | 850 | 2 | A | B | B | A | B | |
5 | 130 | 720 | 2 | A | A | B | A | B | |
6 | 80 | 820 | 2 | A | A | B | A | B | |
7 | 150 | 1500 | 8 | A | A | A | A | A | |
8 | 200 | 1480 | 7 | A | A | A | A | A | |
9 | 160 | 1450 | 8 | A | A | A | A | A | |
比较例 | 1 | 1130 | 1170 | 4 | C | A | A | A | C |
2 | 2080 | 2680 | 6 | C | A | A | A | C | |
3 | 1180 | 1230 | 3 | C | A | A | A | C | |
4 | 660 | 980 | 3 | C | B | A | A | C | |
5 | 730 | 770 | 3 | C | A | B | A | C | |
6 | 900 | 980 | 4 | C | A | A | A | C | |
7 | 2250 | 2700 | 10 | C | A | A | A | C | |
8 | 10 | 20 | 0 | A | A | C | A | C | |
9 | 540 | 620 | 2 | C | A | C | A | C | |
10 | -* | -* | 50 | C | 不能展开 | A | C | C |
在下面的实施例中,Ra′值在上述条件下用Tokyo Seimitsu K.K.制造的“SURFCOM”(商标)测量。另一方面,断裂伸长通过在上述条件下用ORIENTEC CORP.制造的拉伸试验机通过测量拉伸强度测定。
实施例10
用Placo Co.,Ltd.制造的吹膜挤出机,将具有密度0.915g/cm3和熔体流动速率2.3g/10min的低密度线性聚乙烯(“ULTZEX”,商标;Mitsui Chemicals Inc.的产品)在如下条件下成型为30-μm厚的薄膜:加工温度170℃,吹涨比1.8,模头直径125mm和模头缝宽度1.0mm。将该薄膜用Yuri Roll Co.,Ltd.制造的压花机加工,如此施加具有最大表面峰-谷距离0.4mm和最小峰-峰距离0.7mm的恒定间隔压花。
如此获得的薄膜具有Ra′值0.13,和断裂伸长740%。
实施例11-15
表2至表4给出的外包装薄膜按类似于实施例10生产。表2
*密度:0.917g/cm3,熔体流动速率:3.5g/10min。表3
**密度:0.900g/cm3,熔体流动速率:5.5g/10min。表4
比较例11
实施例11 | 实施例12 | |
聚合物 | 低密度线性聚乙烯*(“FG982”,商品名,Nippon Unicar Co.,Ltd.的产品) | 低密度线性聚乙烯*(“FG982”,商品名,Nippon Unicar Co.,Ltd.的产品) |
捏合温度(℃) | - | - |
成型方法加工温度(℃) | T-模头(由YAMAGUCHI MFG.WORKS,LTD.制造)模头缝宽度:1.0mm200 | T-模头(由YAMAGUCHI MFG.WORKS,LTD.制造)模头缝宽度:1.0mm200 |
厚度(μm) | 10 | 20 |
粗糙加工 | 压花机(由Yuri Roll Co.,Ltd.制造)最大表面峰-谷距离:0.2mm最小峰-峰距离:0.5mm恒定间隔 | 粗糙加工用喷砂压花辊作为T-模头冷却辊进行,由此得到表面粗糙度Rmax8μm |
Ra′值 | 70μm | 640nm |
断裂伸长(%)10%伸长强度(cN/10mm) | 76076 | 760140 |
实施例13 | 实施例14 | |
聚合物 | 三元共聚物型聚丙烯**(“5C30F”,商品名,MontellPolyolefins Company NV的产品)-100重量份聚丁烯(“100R”,商品名,Idemitsu Petrochemical Co.,Ltd.的产品)-5重量份 | 三元共聚物型聚丙烯**(“5C30F”,商品名,MontellPolyolefins Company NV的产品)-100重量份聚丁烯(“100R”,商品名,IdemitsuPetrochemical Co.,Ltd.的产品)-10重量份 |
捏合温度(℃) | 200 | 200 |
成型方法加工温度(℃) | T-模头(由YAMAGUCHI MFG.WORKS,LTD.制造)模头缝宽度:1.0mm220 | T-模头(由YAMAGUCHI MFG.WORKS,LTD.制造)模头缝宽度:1.0mm220 |
厚度(μm) | 15 | 10 |
粗糙加工 | 压花机(由Yuri Roll Co.,Ltd.制造)最大表面峰-谷距离:0.2mm最小峰-峰距离:0.5mm恒定间隔 | 粗糙加工用喷砂压花辊作为T-模头冷却辊进行,由此得到表面粗糙度Rmax 8μm |
Ra′值 | 60μm | 600nm |
断裂伸长(%)10%伸长强度(cN/10mm) | 530200 | 530140 |
实施例15 | |
聚合物 | 工业用PVC膜(“V-350,商品名;Riken Vinyl Industry Co.,Ltd.的产品) |
捏合温度(℃) | - |
成型方法加工温度(℃) | - |
厚度(μm) | 13 |
粗糙加工 | 压花机(由Yuri Roll Co.,Ltd.制造)最大表面峰-谷距离:0.4mm最小峰-峰距离:0.7mm恒定间隔 |
Ra′值 | 0.1mm |
断裂伸长(%)10%伸长强度(cN/10mm) | 130190 |
将与实施例10使用的树脂类似的低密度线性聚乙烯(“FG982”,商品名;Nippon Unicar Co.,Ltd.的产品)通过T-模头成型。所得薄膜的厚度为15μm。测量该薄膜的粗糙度。结果测得其Ra′值为150nm。
该薄膜为柔韧性的,但具有粘结性且自粘附。因此该薄膜处理性极差。
工业实用性
本发明的外包装薄膜的特征是具有最小的至食品的迁移物。这些膜在包装前不会自粘附,在包装时可显示与包装物品的良好粘附性,并且在包装后具有良好可剥离性使其容易除去,因此它们具有良好的处理性。
Claims (15)
1.一种在其至少一面上具有粘性表面、凸起和所述凸起之间的薄膜的平面部分的外包装薄膜,含有选自表面活性剂、增粘剂、润滑剂的至少一种物质,其中,使该粘性表面在压力4Pa下与表面粗糙度为0.7至1.5nm的玻璃表面接触后测定的剪切粘结强度为至多400cN/25cm2,使该粘性表面在压力4kPa下与该玻璃表面接触后测定的剪切粘结强度为至少700cN/25cm2,所述凸起的高度与所述平面部分的厚度之比为0.03-1.67。
2.根据权利要求1的外包装薄膜,其中使所述粘性表面与所述玻璃表面接触后测定的90°剥离粘结强度为至多40cN/2.5cm。
3.根据权利要求1的外包装薄膜,其特征在于该外包装薄膜具有足以为所述表面提供在非拉伸状态下测定的粗糙度和波纹(Ra′)为至少40nm的凸起,并具有断裂伸长至少10%。
4.根据权利要求1的外包装薄膜,其中,使该粘性表面在压力4Pa下与所述玻璃表面接触后测定的剪切粘结强度为至多300cN/25cm2。
5.根据权利要求1的外包装薄膜,其中,使该粘性表面在压力4Pa下与所述玻璃表面接触后测定的剪切粘结强度为至多260cN/25cm2。
6.根据权利要求1的外包装薄膜,其中,使该粘性表面在压力4kPa下与所述玻璃表面接触后测定的剪切粘结强度为至少800cN/25cm2。
7.根据权利要求1的外包装薄膜,其中,使该粘性表面在压力4kPa下与所述玻璃表面接触后测定的剪切粘结强度为至少900cN/25cm2。
8.根据权利要求1的外包装薄膜,其中,所述凸起的密度为1-200个凸起/平方厘米。
9.根据权利要求1的外包装薄膜,其中,所述薄膜还含有选自聚偏氯乙烯、聚氯乙烯、烯烃树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和乙烯-α-烯烃共聚物及丙烯-α-烯烃共聚物的至少一种树脂。
10.根据权利要求9的外包装薄膜,其中所述树脂的熔体流动速率为0.5-30g/10min(JIS K 7210).
11.根据权利要求1的外包装薄膜,其中根据JISP8116测定的所述薄膜的撕裂强度为至多350cN。
12.根据权利要求1的外包装薄膜,其中所述薄膜包括芯层和至少一个表面层。
13.根据权利要求1的外包装薄膜,其中所述薄膜含有选自甘油脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、乙酰化甘油脂肪酸酯、乙酰化聚甘油脂肪酸酯、脱水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯和脂肪醇的缩合物的至少一种表面活性剂。
14.根据权利要求1的外包装薄膜,其中含有选自松香、达马树脂、甘油酯松香、季戊四醇-松香酯、聚萜烯树脂、α-蒎烯聚合物、β-蒎烯聚合物、二聚戊烯聚合物和萜烯苯酚-α-蒎烯苯酚共聚物的增粘剂。
15.根据权利要求1的外包装薄膜,含有选自烃液、聚丁烯、乙烯-α-烯烃低聚物、链烷润滑剂、环烷润滑剂、芳烃润滑剂、液体石蜡、由植物衍生的润滑剂、大豆油、玉米油、菜籽油、橄榄油、蓖麻油和牛脂的至少一种润滑剂。
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