CN115135490A - 具有回收内含物的缓冲制品膜 - Google Patents
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Abstract
公开一种多层膜、一种缓冲制品以及一种由所述多层膜制造缓冲制品的方法。所述多层膜具有包括增容剂的障壁层。所述膜具有足以容纳流体以形成缓冲制品的透氧率。
Description
技术领域
本文中公开的主题涉及缓冲制品膜的领域。更特定来说,涉及适于缓冲制品的充以流体的膜。
背景技术
诸如蜂窝状缓冲制品等缓冲制品通常用于缓冲可能易碎或以其他方式需要保护的物品。用空气填充包括有成型袋的蜂窝状缓冲制品以限定个别单元格或气泡。另外,诸如枕头等的可充气蜂窝状缓冲制品通常用于空隙填充并提供一些保护。
利用聚合物的再循环流可以将这些材料从垃圾填埋场转移到有用产品,同时还减少对纯净原材料的需求。令人遗憾的是,聚合物的大多数再循环流包括许多杂质或额外组份,其使得难以在包含聚烯烃的材料中使用。此外,使聚合物再循环可能导致改变物理性质、缩短聚合物链并导致聚合物的热降解。许多再循环流包含废料材料和无法容易地重复利用的材料的混合物,因为包括但不限于聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯的杂质充当耐热材料并且通常在与其他聚烯烃树脂(诸如聚乙烯)类似的低温下并不熔化和流动。这使可加工性困难并为利用再循环流引入额外挑战。为避免这些问题,许多再循环流将尝试消除或大大减少阻碍熔化和流动的杂质和其他材料的量。例如,通过将耐热材料浓度限制至非常低水平,所述材料在合理温度下仍然可以流动。
因此,期望使用聚合物再循环流、而不极大限制用以制造缓冲制品的耐热材料的量的能力。
以上论述仅提供一般背景技术信息,并且并不打算帮助确定所要求保护主题的范围。
发明内容
公开一种多层膜、一种缓冲制品以及一种由所述多层膜制造缓冲制品的方法。所述多层膜具有至少25%的废料材料含量和障壁层。所述废料材料包括聚合物的掺和物。所述膜具有足以容纳流体以形成缓冲制品的透氧率。
在所述膜的一些所公开实施例的实践中可以实现的优点是使用包括在有用制品中的废料材料。
在一个示例性实施例中,公开一种多层膜。所述多层膜包括:至少一个热封层,所述至少一个热封层具有小于以下温度中的任一者的密封起始温度:220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃和130℃;至少一个障壁层,所述至少一个障壁层包括聚烯烃与选自由聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其掺和物组成的群组的至少一种耐热聚合物的掺和物。所述障壁层具有根据ASTM D1238测量的小于1.0或0.5 g/10min @190℃和2.16 kg的所计算的复合熔体指数。所述耐热聚合物占所述障壁层的总重量的至少7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5或10wt %;以及至少0.5 wt%的增容剂。所述多层膜结构具有不超过以下的透氧率:根据ASTM D-3985测量的在0%相对湿度和23℃下测量的1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000立方厘米(在标准温度和压力下)每平方米每天每1个大气压的氧气压差。
在另一示例性实施例中,所述多层膜形成包括第一多层膜结构的缓冲制品。所述第一多层膜结构包括:至少一个热封层,所述至少一个热封层具有小于以下温度中的任一者的密封起始温度:220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃和130℃;至少一个障壁层,所述至少一个障壁层包括聚烯烃与选自由聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其掺和物组成的群组的至少一种耐热聚合物的掺和物;以及至少0.5 wt%的增容剂。所述障壁层具有根据ASTM D1238测量的小于0.5 g/10min @190℃和2.16 kg的所计算的复合熔体指数。所述耐热聚合物占所述障壁层的总重量的至少7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5或10 wt %。所述第一多层膜结构具有不超过以下的透氧率:根据ASTM D-3985测量的在0%相对湿度和23℃下测量的1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000立方厘米(在标准温度和压力下)每平方米每天每1个大气压的氧气压差。所述第一多层膜结构的热封层结合到其自身或第二膜。
在另一示例性实施例中,公开一种制成缓冲制品的方法。所述方法包括如下步骤:a)提供多层膜;b) 使所述多层膜结合到其自身或第二膜;c) 相应地形成缓冲制品;d) 用流体填充所述缓冲制品;以及 e) 密封所述缓冲制品以将所述流体密封在所述经结合的多层膜内。所述多层膜包括:至少一个热封层,所述至少一个热封层具有小于以下温度中的任一者的密封起始温度:220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃和130℃;至少一个障壁层,所述至少一个障壁层包括聚烯烃与选自由聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其掺和物组成的群组的至少一种耐热聚合物的掺和物;以及至少0.5 wt%的增容剂。所述障壁层具有根据ASTM D1238测量的小于0.5 g/10min @190℃和2.16 kg的所计算的复合熔体指数。所述耐热聚合物占所述障壁层的总重量的至少7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5或10 wt %。所述第一多层膜结构具有不超过以下的透氧率:根据ASTM D-3985测量的在0%相对湿度和23℃下测量的1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000立方厘米(在标准温度和压力下)每平方米每天每1个大气压的氧气压差。
本发明的此发明内容仅打算提供根据一个或多个说明性实施例的本文中公开的主题的简要概述,并且并不充当解释权利要求或者限定或限制本发明的范围的指南,本发明的范围仅由所附权利要求书限定。提供此发明内容以便以简化形式介绍对下文在具体实施方式中进一步描述的概念的说明性选择。此发明内容既不打算标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征,也不打算用于帮助确定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题并不限于解决在背景技术中叙述的任何或所有缺点的实施方案。
附图说明
为了可以理解本发明的特征的方式,可以通过参考某些实施例来获得本发明的具体实施方式,所述实施例中的一些图示在附图中。然而,应注意,附图仅图示本发明的某些实施例,并且因此不应被认为对其范围具有限制性,因为本发明的范围包括其他同样有效实施例。附图未必按比例绘制,重点通常放在图示本发明的某些实施例的特征上。在附图中,在各个视图中,使用相似数字来指示相似部件。因此,为了进一步理解发明,可以参考结合附图阅读的以下具体实施方式,在附图中:
图1A是适于充当用于包装的缓冲制品的气室制品的示例性分解透视图;
图1B是穿过图1A中所示的适于充当用于包装的缓冲制品的气室制品的截面7B-7B透视图截取的横向横截面视图;
图2是用于制成空气蜂窝状制品的集成工艺的示意图,所述集成工艺包括用于制成复合空气蜂窝状制品的成型膜和背衬膜部分两者的向下流延工艺(downward castprocesses);
图3是包括一串枕头并且适于充当用于包装的缓冲制品的气室制品的示例性透视图;
图4是适于充当用于包装的缓冲制品的包括一串枕头的气室制品的示例性透视图;
图5是适于包装的未充气、可充气蜂窝状缓冲制品的示例性平面图;
图6是具有由纵向和横向密封件分离的枕头网格的气室制品的示例性透视图;并且
图7是用于制成要在缓冲制品中使用的膜的热吹塑膜工艺的示意图。
具体实施方式
如本文中所使用的,术语“膜”包括塑料幅材,而不管其是膜还是片材。所述膜可以具有0.25 mm或更小的厚度,或者0.35至30密耳、或0.5至25密耳、或0.5至15密耳、或1至10密耳、或1至8密耳、或1.1至7密耳、或1.2至6密耳、或1.3至5密耳、或1.5至4密耳、或1.6至3.5密耳、或1.8至3.3密耳、或2至3密耳、或1.5至4密耳、或0.5至1.5密耳、或1至1.5密耳、或0.7至1.3密耳、或0.8至1.2密耳、或0.9至1.1密耳的厚度。
本文中描述的多层膜包括至少一个热封层以允许所述膜密封到其自身或另一膜。所述膜进一步包括至少一个障壁层以限制流体渗透通过所述膜。所述膜可以进一步包括额外层,例如以增加体积、提供功能性、抗机械损伤性、印刷能力或充当连结层。
本文中描述的多层膜可以包括至少和/或至多任何以下数量的层:2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个和15个。如本文中所使用的,术语“层”是指基本上与所述膜共同延伸并且具有大致均匀组成的分立膜组份。在两个或更多个直接相邻层具有实质上相同组成的情况下,出于本申请的目的,这两个或更多个相邻层可以被认为是单个层。在实施例中,所述多层膜利用微层。在每一微层区段中,微层区段可以包括10至1,000之间个的微层。
以下是若干组合的一些实例,其中字母符号表示膜层。在以下多层膜表示不止一次包括相同字母的情况下,字母的每次出现可以代表相同组成或实施类似功能的类别内的不同组成。
A/B、A/B/A、A/C/B、A/B/D、A/D/B、A/C/D、A/B/D/A、A/C/D/B、A/D/C/B、A/C/B/D、A/B/C/D、A/C/B/A、A/B/C/A、A/C/B/C/A、A/C/D/C/B、A/D/B/C/A、A/C/B/D/A、A/C/D/B/C/A、A/C/D/B/D/C/A、A/C/B/B/A、A/C/B/B/C/A、A/C/B/D/B/C/A
“A”代表热封层,如本文中所论述的。
“B”代表障壁层,如本文中所论述的。
“C”代表中间层(例如,连结层),如本文中所论述的。
“D”代表所述膜的一个或多个其他层,诸如主体层。
除非另有说明,否则本文中使用的所有组成百分比都基于“重量比”呈现。
如本文中所使用的,短语“封层(seal layer)”、“密封层(sealing layer)”、“热封层”和“密封剂层”是指在所述膜到其自身、同一或另一膜的另一层和/或不是膜的另一制品的密封中涉及的外部层或层。
如本文中所使用的,术语“热封”和短语“热密封”是指膜表面的第一区域到膜表面的第二区域的任何密封,其中所述密封是通过将所述区域加热至至少其相应密封起始温度形成的。热密封是通常在压力的帮助下通过将彼此接触的区加热至发生融合的温度来联接两个或更多个热塑性膜或片材的工艺。所述加热可以通过多种方式中的任何一者或多者来实施,诸如使用加热棒、热线、热空气、红外线辐射、紫外线辐射、电子束、超声波和熔珠。热封通常是跨越膜的相对窄的密封(例如,0.02英寸至1英寸宽)。一种特定热密封器件是使用脉冲密封器制成的热封,其使用热和压力的组合来形成密封,其中加热装置提供短暂热脉冲,而压力通过密封棒或密封线施加到膜,之后所述棒或线的快速冷却。
密封起始温度是聚合物在压力下在其将经历到其自身的有用结合之前必须被加热至的温度。因此,高于所述密封起始温度的热密封温度导致具有相当大和可测量的密封强度的热封。如本文中所使用的密封起始温度是指在以约1秒的停留时间和50 N/cm2的密封压力密封时具有至少22.6 N/cm的密封强度的密封。在23℃下老化至少24小时之后,基于ASTM方法D882确定密封强度。将经密封的样品切割成25.4mm宽的小块,然后使用Zwick拉力计在500 mm/min的应变率和50 mm钳口分离下测试强度。样品的自由端固定在钳口中,并且然后,钳口以所述应变率分离,直到密封失效。测量密封断裂时的峰值负载,并通过用样品宽度除所述峰值负载来计算密封强度。
热封层包括热塑性聚合物,包括但不限于热塑性聚烯烃、乙烯丙烯酸、乙烯甲基丙烯酸及其离聚物。在实施例中,用于密封剂层的聚合物包括均相乙烯/α-烯烃共聚物、异相乙烯/α-烯烃共聚物、乙烯均聚物、乙烯共聚物和乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。在一些实施例中,所述热封层可以包括聚烯烃、特别是乙烯/α-烯烃共聚物。例如,具有0.88 g/cc至0.917g/cc或0.90 g/cc至0.92 g/cc或小于0.95 g/cc的密度的聚烯烃。更特定来说,所述封层可以包括选自由以下组成的群组的至少一个成员:线性低密度、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、极低密度聚乙烯、均相乙烯/α-烯烃共聚物以及聚丙烯。在本文中,“聚合物”是指均聚物、共聚物、三元共聚物等等。在本文中,“共聚物”包括共聚物、三元共聚物等等。
如本文中所使用的,术语“聚烯烃”是指烯烃聚合物和共聚物、尤其是乙烯和烯烃聚合物和共聚物,并且是指具有至少一种烯烃共聚单体的聚合物材料。聚烯烃可以是线性的、支化的、环状的、脂肪族的、芳香族的、取代的或未取代的。术语聚烯烃中包括烯烃的均聚物、烯烃的共聚物、烯烃与诸如乙烯基单体等可与烯烃共聚的非烯烃共聚单体的共聚物、丙烯酸树脂、前述的改性聚合物等等。改性聚烯烃包括通过使烯烃的均聚物或其共聚物与例如马来酸、富马酸等等不饱和羧酸或其衍生物(诸如羧酸的酸酐、酯金属盐等等)共聚或接枝制备而成的改性聚合物。其也可以通过将例如马来酸、富马酸等等不饱和羧酸或其衍生物(诸如羧酸的酸酐、酯金属盐等等)并入到烯烃均聚物或共聚物中来获得。在一实施例中,热封层主要由聚烯烃组成。在一实施例中,基于所述热封层的总组成,所述热封层具有90至99 wt%的总聚烯烃含量。
乙烯均聚物或共聚物是指诸如低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯等乙烯均聚物;诸如在下文中定义的那些乙烯/α烯烃共聚物;以及诸如乙烯/醋酸乙烯酯共聚物等其他乙烯共聚物;乙烯/丙烯酸烷基酯共聚物;或乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物。在本文中,乙烯/α-烯烃共聚物是指乙烯与选自诸如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1等等C4至C10 α-烯烃的一种或多种共聚单体的共聚物,其中所述共聚物的分子包括长聚合物链、具有由与乙烯起反应的α-烯烃产生的相对少侧链支链。此分子结构与常规高压低密度或中密度聚乙烯形成对比,高压低密度或中密度聚乙烯相对于乙烯/α-烯烃共聚物高度支化,并且高压聚乙烯包含长链和短链支链。乙烯/α-烯烃共聚物包括以下中的一者或多者:1) 高密度聚乙烯,例如具有大于0.94 g/cm3的密度, 2) 中密度聚乙烯,例如具有0.93至0.94 g/cm3的密度, 3) 线性中密度聚乙烯,例如具有0.926至0.94 g g/cm3的密度, 4) 低密度聚乙烯,例如具有0.915至0.939 g/cm3的密度, 5) 线性低密度聚乙烯,例如具有0.915至0.935 g/cm3的密度, 6) 极低或超低密度聚乙烯,例如具有低于0.915 g/cm3的密度,以及均相乙烯/α-烯烃共聚物。均相乙烯/α-烯烃共聚物包括具有小于约以下中的任一者的密度的那些均相乙烯/α-烯烃共聚物:0.925、0.922、0.92、0.917、0.915、0.912、0.91、0.907、0.905、0.903、0.90和0.86 g/cm3。除非另有说明,本文中的所有密度都是根据ASTM D1505测量的。
在本文中,“聚酰胺”是指沿着分子链具有酰胺键的聚合物,并且优选地是指诸如尼龙等合成聚酰胺。此外,这种术语包括:包括得自诸如己内酰胺等单体的重复单元的聚合物,所述重复单元聚合以形成聚酰胺,以及二胺和二酸的聚合物,以及两个或更多个酰胺单体的共聚物,包括尼龙三元共聚物,在本领域中有时称为“共聚酰胺”。具体来说,“聚酰胺”包括通常称为例如以下的那些脂肪族聚酰胺或共聚酰胺:聚酰胺6(基于ε-己内酰胺的均聚物)、聚酰胺69(基于己二胺和壬二酸的均相缩聚物)、聚酰胺610(基于己二胺和癸二酸的均相缩聚物)、聚酰胺612(基于己二胺和十二烷二酸的均相缩聚物)、聚酰胺11(基于11-氨基十一酸的均聚物)、聚酰胺12(基于ω-氨基十二烷酸或十二内酰胺的均聚物)、聚酰胺6/12(基于ε-己内酰胺和十二内酰胺的聚酰胺共聚物)、聚酰胺6/66(基于ε-己内酰胺和己二胺和己二酸的聚酰胺共聚物)、聚酰胺66/610(基于己二胺、己二酸和癸二酸的聚酰胺共聚物)、其改性剂及其掺和物。聚酰胺还包括结晶或部分结晶、非晶态聚酰胺(6I/6T)、芳香族或部分芳香族聚酰胺。
如本文中所使用,“聚酯”包括通过以下制成的聚合物:1) 多官能羧酸与多官能醇的缩合, 2) 羟基羧酸的缩聚,以及3) 环酯(例如,内酯)的聚合。
示例性多官能羧酸(其包括其衍生物,诸如酸酐或如甲酯等简单酯)包括芳香族二羧酸和衍生物(例如,对苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯、萘-2,6-二羧酸);以及脂肪族二羧酸和衍生物(例如,己二酸、壬二酸、癸二酸、草酸、琥珀酸、戊二酸、正十二烷二酸、1,4-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸二甲酯、己二酸二甲酯)。代表性二羧酸可以由以下通式表示:
HOOC--Z--COOH
其中Z代表包含至少2个碳原子的二价脂肪族基团。代表性实例包括己二酸、癸二酸、十八烷二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、十二烷二酸和戊二酸。二羧酸可以是脂肪族酸或芳香族酸,诸如间苯二甲酸(“I”)和对苯二甲酸(“T”)。如本领域技术人员所知的,聚酯可以使用多官能羧酸的酸酐和酯生产。
示例性多官能醇包括二元醇(和双酚),诸如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3丁二醇、1,4-丁二醇、1,4-环己烷二甲醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,6-己二醇、聚(四羟基-1,1’-联苯、1,4-对苯二酚、双酚A和环己烷二甲醇(“CHDM”)。
示例性羟基羧酸和内酯包括4-羟基苯甲酸、6-羟基-2-萘甲酸、新戊内酯和己内酯。
示例性聚酯可以得自内酯聚合;这些包括例如聚己内酯和聚乳酸。
聚酯可以包括或者是改性聚酯。示例性改性聚酯包括乙二醇改性的聚酯和酸改性的聚酯。改性聚酯通过与多于一种类型的共聚单体的聚合制成,以便破坏结晶度,并且因此使所产生的聚酯更具非晶态。
乙二醇改性聚酯是通过至少一种多官能羧酸与至少两种类型的多官能醇的缩合得到的聚酯。例如,乙二醇改性的聚(乙烯对苯二甲酸酯)或“PETG”可以通过使对苯二甲酸与乙二醇和环己烷二甲醇(“CHDM”)缩合而制成。有用PETG可从Eastman Corporation公司以商品名Eastar 6763购得,并且据信具有约34摩尔%的CHDM单体含量、约16摩尔%的乙二醇单体含量和约50摩尔%的对苯二甲酸单体含量。另一有用乙二醇改性聚酯可以类似于PETG制成,但是用对苯二甲酸二甲酯取代对苯二甲酸组份。另一示例性乙二醇改性聚酯可从Eastman Corporation公司以商品名Ecdel 9965购得,并且据信具有1.13 g/cc的密度和195℃的熔点,并且得自1,4-环己基二甲酸二甲酯、1,4 环己烷二甲醇和聚(四亚甲基醚二醇)。
示例性酸改性聚酯可以通过至少一种多官能醇与至少两种类型的多官能羧酸的缩合制成。例如,上文列举的多官能醇中的至少一者可以与上文列举的多官能羧酸中的两者或更多者(例如,间苯二甲酸、己二酸和/或萘-2,6-二羧酸)缩合。示例性酸改性聚酯可以得自诸如从Invista Corporation公司购得的约5摩尔%的间苯二甲酸、约45摩尔%的对苯二甲酸和约50摩尔%的乙二醇。
聚酯可以选自无规聚合的聚酯或嵌段聚合的聚酯。
聚酯可以得自一种或多种任何上文论述的成分。如果聚酯包括得自对苯二甲酸的链节单元,则聚酯的二酸的这种链节含量(摩尔%)可以为至少约以下中的任一者:70、75、80、85、90和95 %。
聚酯可以是热塑性的。聚酯可以基本上是非晶态的,或者可以是部分结晶的(半结晶的)。聚酯和/或表层可以具有至少约和/或至多约以下重量百分比中的任一者的结晶度:5、10、15、20、25、30、35、40和50 %。
结晶度可以通过热分析方法间接确定,热分析方法使用通过差示扫描量热法(“DSC”)进行的熔化热测量。除非另有说明,否则在本申请中对聚合物、聚合物混合物、树脂、膜或层的结晶度百分比的所有参考都是通过DSC热分析方法。DSC热分析方法据信是用于估计聚合物结晶度的最广泛使用的方法,并且因此本领域技术人员已知合适程序。例如,参见高分子科学与工程百科全书(Encyclopedia of Polymer Science andEngineering)、第4卷、第482-520页的“Crystallinity Determination”(John Wiley &Sons, 1986),其第482-520页以引用方式并入本文中。
根据DSC热分析方法,结晶度的重量分数(即,“结晶度”或“Wc”)被定义为ΔΗί/ΔΗί,其中“ΔΗΡ是样品的所测量的熔化热(即,样品的热流与温度关系曲线下方的面积),并且“AHf,c”是100%结晶样品的理论熔化热。已经通过外推方法获得许多聚合物的AHf,c值;例如,参见上文引用的“Crystallinity Determination”参考文献的第487页的表1。本领域技术人员已知或可获得聚合物的AHf,c。如本领域技术人员所知的,样品聚合物材料的AHf,c可以基于相同或类似类别的聚合物材料的已知AHf,c。例如,聚乙烯的AHf,c可以用于计算EVA材料的结晶度,因为据信,是EVA的聚乙烯主链、而非EVA的醋酸乙烯酯侧链部分形成晶体。同样,作为实例,对于包含聚合物材料的掺和物的样品,可以使用所述掺和物中的不同类别的聚合物材料中的每一者的合适AHf,c的加权平均值估计所述掺和物的AHf,c。
DSC测量可以使用10℃/分钟的DSC热梯度进行。DSC的样品量可以是5至20 mg。
在各种实施例中,热封层具有小于以下值中的任一者的熔点:220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃和130℃;并且热封层的熔点可以至少是以下值中的任一者:50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃和150℃。在一实施例中,热封层包括具有90-130℃之间的熔点的80至99 wt%的线性低密度聚乙烯共聚物。在一实施例中,热封层包括具有85-125℃之间的熔点的80至99 wt%的极低密度聚乙烯共聚物。在本申请中对聚合物、树脂或膜层的熔点的所有参考都是指如根据ASTM D-3418通过差示扫描量热法确定的聚合物、树脂或层的主要熔化相的熔化峰值温度。
在其中热封层包括非晶态材料的实施例中,热封层可以不清楚地显示熔点。热封层的玻璃转换温度可以小于以下值中的任一者,并且可以介于其之间:125℃、120℃、110℃、100℃、90℃、80℃、70℃、60℃、50℃、40℃、30℃和25℃;所述温度是在相对湿度可以是以下值中的任一者的情况下测量的:100%、75%、50%、25%和0%。对聚合物的玻璃转换温度(Tg)的所有参考都通过遵循ASTM D3418 “Standard Test Method of TransitionTemperatures of Polymers by Thermal Analysis”的Perkin Elmer公司的“half Cpextrapolated”(所述“half Cp extrapolated”报告曲线上比热变化是完全转换时的变化的一半的点)确定,该文献借此以全文引用方式并入本文中。
在各种实施例中,热封层具有小于以下值中的任一者的密封起始温度:220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃和130℃;并且热封层的密封起始温度可以至少是以下值中的任一者:50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃和150℃。
在一实施例中,热封层具有根据ASTM D1238测量的至少0.3、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0或10g/10min @190℃和2.16 kg的熔体指数或复合熔体指数。
热封层的厚度可以被选择成提供足够材料来实现强热封结合,但又不太厚以致负面地影响膜的特性到不可接受的程度。热封层可以具有以下值中的至少任一者的厚度:0.05密耳、0.1密耳、0.15密耳、0.2密耳、0.25密耳、0.3密耳、0.35密耳、0.4密耳、0.45密耳、0.5密耳和0.6密耳。热封层可以具有小于以下值中的任一者的厚度:5密耳、4密耳、3密耳、2密耳、1密耳、0.7密耳、0.5密耳和0.3密耳。作为膜的总厚度的百分比,热封层的厚度可以小于以下值中的任一者:50%、40%、30%、25%、20%、15%、10%和5%;并且可以介于任何前述值之间(例如,10%至30%)。
障壁层
在实施例中,障壁层包括多种材料的掺和物,并且可以由废料内含物制成。如本文中所使用的,“废料内含物”是指源自非原始来源的材料。所述废料内含物可以从以下材料回收:包括但不限于切割废料;经修整的废料;过渡材料;不合规格的材料;启动、关闭或冲洗材料、后工业和后消费再循环材料。一层/膜中的废料内含物的量基于与所述层/膜中的其他材料相比废料材料的重量百分比计算。用于形成缓冲制品的多层膜进一步包括障壁层。如本文中所使用的,在应用于膜和/或膜层时,术语“障壁”和短语“障壁层”关于膜或膜层充当一种或多种气体的障壁的能力使用。透氧率是一种量化障壁层的效果的方法。如本文中所使用的,术语“透氧率”是指根据ASTM D3985“Standard Test Method for OxygenGas Transmission Rate Through Plastic Film and Sheeting Using a CoulometricSensor”透过膜的氧气,该文献借此以全文引用方式并入本文中。
在实施例中,所述障壁层包括多种材料的掺和物,并且可以由再循环或废料内含物制成。所述障壁层包括诸如聚乙烯等聚烯烃作为第一组份和至少一种耐热聚合物或耐热聚合物的掺和物作为第二组份。所述耐热聚合物具有以下值中的至少任一者的熔点(如果存在):250℃、240℃、230℃、220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃、130℃和120℃。第二组份包括聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其掺和物。为帮助所述掺和物的混溶性,包括增容剂和抗氧化剂。有用的增容剂包括乙烯丙烯酸共聚物和乙烯-甲基丙烯酸-共聚物。在实施例中,增容剂以1至10 wt%之间的量存在于聚合物混合物中。在一实施例中,增容剂以不超过10 wt%的量存在于聚合物混合物中。
在一实施例中,障壁层包括5至95 wt%之间、7至90 wt%之间、10至85wt%之间、15至80wt%之间、20至70wt%之间中的任一者的聚烯烃。在实施例中,障壁层具有小于95 wt%的聚烯烃。在实施例中,障壁层具有小于90 wt%的聚烯烃。在实施例中,所述聚烯烃是聚乙烯或聚乙烯共聚物。
耐热聚合物以与障壁层的总重量相比的至少5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%、80wt%、90wt%或95wt%的量存在于障壁层中。在各种实施例中,耐热聚合物以与障壁层的总重量相比的5至95wt%之间、10至90wt%之间、15至70 wt%之间、20至60wt%之间或25至50 wt%之间的量存在于障壁层中。
在一实施例中,所述耐热聚合物是聚酰胺。聚酰胺以与障壁层的总重量相比的至少8 wt%、9 wt%、10 wt%、15 wt%、20 wt%、25 wt%、30 wt%、40 wt%、50 wt%、60 wt%、70 wt%、80 wt%、90 wt%或95 wt%的量存在。在一实施例中,聚酰胺以15至30 wt%之间的量存在。在一实施例中,聚酰胺是聚酰胺6、聚酰胺6/66、非晶态聚酰胺(6I/6T)或其掺和物。
在一实施例中,所述耐热聚合物是乙烯乙烯醇。乙烯乙烯醇以与障壁层的总重量相比的至少4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10 wt%、15 wt%、20 wt%、25 wt%、30 wt%、40wt%、50 wt%、60 wt%、70 wt%、80 wt%、90 wt%或95 wt%的量存在。
在一实施例中,所述耐热聚合物是聚酯。聚酯以与障壁层的总重量相比的至少4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8 wt%、9 wt%、10 wt%、15 wt%、20 wt%、25 wt%、30 wt%、40 wt%、50wt%、60 wt%、70 wt%、80 wt%、90 wt%或95 wt%的量存在。在一实施例中,聚酯以与障壁层的总重量相比的4和80 wt%之间、6和60 wt%之间、8和40 wt%之间或10和20 wt%之间的量存在。
在一实施例中,所述耐热聚合物是聚丙烯。聚丙烯以与障壁层的总重量相比的至少4 wt%、5 wt%、6 wt%、7 wt%、8 wt%、9 wt%、10 wt%、15 wt%、20 wt%、25 wt%、30 wt%、40wt%、50 wt%、60 wt%、70 wt%、80 wt%、90 wt%或95 wt%的量存在。在一实施例中,聚丙烯以与障壁层的总重量相比的4和80 wt%之间、6和60 wt%之间、8和40 wt%之间或10和20 wt%之间的量存在。
在一实施例中,所述障壁层是包括聚乙烯与聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯中的至少两者的材料的掺和物。在一实施例中,所述障壁层是包括聚乙烯与聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯中的至少三者的材料的掺和物。在一实施例中,所述障壁层是包括聚乙烯、聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯的材料的掺和物。在一实施例中,所述障壁层包括至少8%、9%、10%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、25%、30%、35%或40%的聚酰胺和至少4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%的乙烯乙烯醇。在一实施例中,所述障壁层进一步包括至少4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、15%、20%或25%的聚丙烯和/或聚酯。
在一实施例中,所述障壁层具有根据ASTM D1238测量的小于1.0、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1 g/10min @190℃和2.16 kg的熔体指数。在一实施例中,所述障壁层可以具有根据ASTM D1238测量的零熔体指数 @190℃和2.16 kg。
在一实施例中,所述障壁层进一步包括0.05-5.0wt%的抗氧化剂。如本文中所定义,抗氧化剂是抑制聚合物的氧化降解或交联的任何材料。适于使用的抗氧化剂的实例例如是位阻酚类,诸如,2,6-二(叔丁基)4-甲基-苯酚(BHT)、2,2″-亚甲基-双(6-叔丁基-对甲酚);亚磷酸酯,诸如亚磷酸三苯酯、亚磷酸三-(壬基苯基)酯;以及硫醇,诸如二月桂基硫代二丙酸酯;四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)苯丙酸季戊四醇酯;十八烷基 3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯等等。
在各种实施例中,所述障壁层具有以下值中的至少任一者的熔点:250℃、240℃、230℃、220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃、130℃和120℃;并且障壁层的熔点可以小于以下值中的任一者:300℃、290℃、280℃、270℃、260℃和250℃。在本申请中对聚合物、树脂或膜层的熔点的所有参考都是指如根据ASTM D-3418通过差示扫描量热法确定的聚合物、树脂或层的主要熔化相的熔化峰值温度。
在其中障壁层包括非晶态材料的实施例中,障壁层可以不清楚地显示熔点。障壁层的玻璃转换温度可以至少是以下值中的任一者,并且可以介于其之间:120℃、110℃、100℃、90℃、80℃、70℃、60℃、50℃、40℃、30℃和20℃;所述温度是在相对湿度可以是以下值中的任一者的情况下测量的:100%、75%、50%、25%和0%。对聚合物的玻璃转换温度(Tg)的所有参考都通过遵循ASTM D3418 “Standard Test Method of Transition Temperaturesof Polymers by Thermal Analysis”由Perkin Elmer公司的“half Cp extrapolated”(所述“half Cp extrapolated”报告曲线上比热变化是完全转换时的变化的一半的点)确定,该文献借此以全文引用方式并入本文中。
在各种实施例中,障壁层具有以下值中的至少任一者的密封起始温度:250℃、240℃、230℃、220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃、130℃和120℃;并且障壁层的密封起始温度可以小于以下值中的任一者:300℃、290℃、280℃、270℃、260℃和250℃。
障壁层的厚度可以被选择成提供足够材料来实现所期望障壁,但又不太厚以致负面地影响膜的特性到不可接受的程度。所述障壁层可以具有以下值中的至少任一者的厚度:0.035、0.05密耳、0.1密耳、0.15密耳、0.2密耳、0.25密耳、0.3密耳、0.35密耳、0.4密耳、0.45密耳、0.5密耳和0.6密耳。所述障壁层可以具有小于以下值中的任一者的厚度:5密耳、4密耳、3密耳、2密耳、1密耳、0.7密耳、0.5密耳和0.3密耳。作为膜的总厚度的百分比,障壁层的厚度可以小于以下值中的任一者:80、70、60、50%、40%、30%、25%、20%、15%、10%和5%;并且可以介于前述值中的任何值之间(例如,10%至30%)。
所述障壁层或障壁层的组合通常具有低透氧性。例如,所述氧气障壁层可以产生具有500 cc(STP)/m2/24 hrs/1atm或以下、并且特别是小于450、小于400、小于350、小于300、小于250、小于200、小于150、小于100、小于80并且小于50 cc(STP)/m2/24 hrs/1atm的透氧率的多层膜。
在实施例中,障壁层和热封层具有至少10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃的密封起始温度差。在实施例中,障壁层和热封层具有10℃和100℃之间、20℃和90℃之间或30℃和80℃之间的密封起始温度差。障壁层具有比热封层的密封起始温度高的密封起始温度。
在实施例中,障壁层的熔点或玻璃转换温度比热封层的密封起始温度高至少10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃。在实施例中,障壁层的熔点或玻璃转换温度与热封层的密封起始温度之间的差在10℃和100℃之间、20℃和90℃之间或30℃和80℃之间。热封层的密封起始温度是较低温度。
所述膜可以包括一个或多个中间层,诸如连结层。除第一中间层以外,所述膜还可以包括第二中间层。在本文中,“中间”是指多层膜的在所述膜的外部层与内部层之间的层。在本文中,“内部层”是指不是所述膜的外部层或表面层、并且通常是中心层或核心层的层。在本文中,“外部层”是指通常是多层膜的最外层、通常是表面层或表层的层,尽管额外层、涂层和/或膜可以附着到其。
在具有多个中间层的实施例中,第二中间层的组成、厚度和其他特性可以基本上与第一中间层的那些中的任一者相同,或者可以不同于第一中间层的那些中的任一者。
中间层可以例如在热封层与障壁层之间。中间层可以直接相邻热封层,使得在中间层与热封层之间不存在介入层。中间层可以直接相邻障壁层,使得在中间层与障壁层之间不存在介入层。中间层可以直接相邻热封层和障壁层两者。
中间层可以具有至少约和/或至多约以下中的任一者的厚度:0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.5、1、2、3、4和5密耳。作为膜的总厚度的百分比,中间层的厚度可以为至少约和/或至多约以下中的任一者:1、3、5、7、10、15、20、25、30、35、40、45和50%。
中间层可以以至少约和/或至多约以下量中的任一者包括一种或多种任何本文中描述的连结聚合物:按层的重量计,10、20、30、40、50、60、70、75、80、90、95和99.5 %。
连结层是指使两个层彼此附着的内部膜层。有用连结聚合物包括可以与一个直接相邻层的聚合物和另一直接相邻层的聚合物相容的热塑性聚合物。这种双重相容性增强所连结层彼此的附着力。连结层可以由聚烯烃制成,所述聚烯烃诸如改性聚烯烃、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、改性乙烯/醋酸乙烯酯共聚物和均相乙烯/α-烯烃共聚物。典型的连结层聚烯烃包括酸酐改性的接枝线性低密度聚乙烯、酸酐接枝的(即,酸酐改性的)低密度聚乙烯、酸酐接枝的聚丙烯、酸酐接枝的丙烯酸甲酯共聚物、酸酐接枝的丙烯酸丁酯共聚物、均相乙烯/α-烯烃共聚物和酸酐接枝的乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。
在一实施例中,连结层包括聚烯烃。在实施例中,连结层包括按重量计至少0.5、1.0、1.5、2.0、2.5或3.0%的在相邻层中发现的聚合物。
所述膜可以包括一个或多个其他层,诸如主体层。主体层通常是膜的可以增加膜的抗机械损伤性、韧性或模量的一个或多个层。在一些实施例中,所述膜包括用于增加膜的抗机械损伤性、韧性和/或模量的主体层。主体层通常包括提供与抗机械损伤性、模量等等无关的某一特定目的的相对于膜中的其他聚合物便宜的聚合物。在一实施例中,主体层包括选自由以下组成的群组的至少一个成员:乙烯/α-烯烃共聚物、乙烯均聚物、 烯烃/α-烯烃共聚物、烯烃均聚物及其组合。主体层可以包括全部或部分再循环或回收材料。主体层可以包括至少50 wt%的再循环或回收材料。
主体层可以具有至少约和/或至多约以下中的任一者的厚度:0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.5、1、2、3、4和5密耳。作为膜的总厚度的百分比,主体层的厚度可以为至少约和/或至多约以下中的任一者:1、3、5、7、10、15、20、25、30、35、40、45和50%。
所述膜可以通过本本领域中已知的热塑性成膜工艺制造。所述膜可以通过挤出或共挤利用例如管状截留气泡膜工艺或扁平膜(即,流延膜(cast film)或切开模具)工艺制备。所述膜还可以通过通过挤出涂布、粘合剂层压、挤出层压、溶剂型涂布或通过胶乳涂布(例如,在基材上展开并干燥)施加一个或多个层来制备。还可以采用这些工艺的组合。
所述膜可以沿机器(即,纵向)、横向方向或两个方向取向(即,双向取向),例如以增强所述膜的强度、光学性质和耐久性。通过在膜软化(例如,高于维卡软化点;参见ASTM1525)的温度下、但是在低于膜的熔点的温度下施加拉力,所述膜的幅材或管可以单向或双向取向。然后,所述膜可以快速冷却以保持在取向期间产生的物理性质并向所述膜提供热收缩特性。所述膜可以使用例如拉幅机工艺或气泡工艺(双气泡、三气泡等等)来取向。这些工艺是本领域技术人员已知的,并且因此本文不再详细论述。所述取向可以以至少约和/或至多约以下比中的任一者在至少一个方向上发生:1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、12:1和5:1。
如本文中所使用的,术语“结合强度”意指在相对于拉伸方向以90º支撑每一测试样本的未分离部分的同时使用10英寸/分钟的Instron拉伸测试仪十字头速度和五个1英寸宽代表性样品如根据ASTM F904测量的在相邻膜层处因粘合失效使所述膜分离或分层或在相邻层内引起内聚破坏所需的力加上在测试期间使所述层弯折的力的大小。“粘合失效”是其中克服保持两个表面在一起的界面力(例如,价力或互锁作用或两者)的失效。
膜的最小结合强度是从膜的层中的每一者处的分离测试指示的最弱结合强度。最小结合强度指示膜借以保持完整以充当单个单元的内部强度。结合强度由层间附着力(即,层间粘合剂结合强度)和每一膜层的层内内聚力(即,层内内聚强度)两者提供。
膜的最小结合强度可以为至少约以下中的任一者:1、1.5、2、2.5、2.6、2.8、3、3.5、4和4.5磅/英寸。所述膜的多个层的相邻层中的每一者之间的最小结合强度可以为至少约根据ASTM F904测量的前一句中的任何值。
中间层与直接相邻中间层的层的中的每一者之间的最小结合强度可以为至少约以下中的任一者:根据ASTM F904测量的1、1.5、2、2.5、2.6、2.8、3、3.5、4和4.5磅/英寸。
在实施例中,所述多层膜结构具有不超过以下的透氧率:根据ASTM D-3985测量的在0%相对湿度和23℃下测量的5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3100、3200、3300、3400、3500、3600、3700、3800、3900或4000立方厘米(在标准温度和压力下)每平方米每天每1个大气压的氧气压差,ASTM D-3985借此以全文引用方式并入。在实施例中,所述多层膜结构具有根据ASTMD-3985测量的在0%相对湿度和23℃下测量的小于4000、3000、2000或1000立方厘米(在标准温度和压力下)每平方米每天每1个大气压的氧气压差的透氧率。除非另有说明,否则本文中提供的OTR值是在0%相对湿度和23℃的温度下测量的。
在一实施例中,所述膜具有1和30wt%之间的总聚酰胺含量。在一实施例中,所述膜具有2和20 wt%之间的总聚酰胺含量。在一实施例中,所述膜具有3和12 wt%之间的总聚酰胺含量。在一实施例中,所述膜具有4和8 wt%之间的总聚酰胺含量。
在一实施例中,所述膜具有70和99 wt%之间的总聚烯烃含量。在一实施例中,所述膜具有80和95 wt%之间的总聚烯烃含量。在一实施例中,所述膜具有85和90 wt%之间的总聚烯烃含量。
根据1998年4月公开的ASTM D 1746-97“Standard Test Method forTransparency of Plastic Sheeting”测量膜透明度(在本文中也称为膜清晰度),ASTM D1746-97借此以全文引用方式并入本文中。结果在本文中报告为“透明度百分比”。所述多层膜可以展现使用ASTM D 1746-97测量的至少15%、或至少20%、或至少25%、或至少30%的透明度。
根据2000年7月公开的ASTM D 1003-00“Standard Test Method for Haze andLuminous Transmittance of Transparent Plastics”测量膜雾度值,ASTM D 1003-00借此以全文引用方式并入本文中。结果在本文中报告为“雾度百分比(percent haze)”。所述多层可以展现使用ASTM D 1003-00测量的小于7.5%、或小于7%、或小于6%的雾度。
根据1997年1月10日公开的ASTM D 2457-97“Standard Test Method forSpecular Gloss of Plastic Films and Solid Plastics”测量膜光泽度值,ASTM D2457-97借此以全文引用方式并入本文中。结果在本文中报告为“光泽度百分比”。所述膜可以展现使用ASTM D 2457 – 97测量的60%至100%或70%至90%的光泽度。
在一实施例中,所述膜具有根据ASTM D1238测量的以下值中的至少任一者的复合熔体指数:0.1、0.3、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0或5.0 g/10min @190℃和2.16 kg。
如本文中所使用的,短语“缓冲制品”包括用于在存储和/或运输期间缓冲包装内的产品的包含空气膜的制品。此短语包括:(i) 承受包装中的产品的重量并且能够在所述包装撞击另一物体或被另一物体撞击时吸收能量的缓冲制品;(ii) 进行固定和稳定以防产品在包装内部的侧向和/或竖直移动并且能够在所述包装撞击另一物体或被另一物体撞击时吸收能量的缓冲制品,即,垫料;以及(iii) 填充包装中的空隙的缓冲制品。
如本文中所使用的,短语“充以流体的室”是指填充有流体的封闭室(即,具有一个或多个封闭密封件的气密室)。所述流体可以是气体或液体或气体和液体的组合。充以流体的室在经受连续或间歇力时容易变形,并且从而相对于与其接触的产品提供缓冲功能。
如本文中所使用的,术语“矩阵”关于缓冲制品绞串使用,所述缓冲制品绞串具有跨越所述绞串的多个分立单元格以及沿着所述绞串的长度的多个分立单元格,其中所述绞串的单元格被布置为阵列。
如本文中所使用的,短语“气室制品”包括缓冲材料,诸如由Sealed AirCorporation公司制造的BUBBLE WRAP®蜂窝状缓冲垫。作为一实例,参见美国专利第9,017,799号,其借此以全文引用方式并入本文中。BUBBLE WRAP®蜂窝状缓冲垫包括一个膜(“成型膜”),其结合到另一膜(“背衬膜”)。如在授予Chavannes的美国专利第3,294,387号中所描述,制成蜂窝状缓冲垫的常规方法已经利用热和真空的组合来热成型若干分立区域,所述专利借此以全文引用方式并入本文中。短语“气室制品”还包括通过将两个膜(或折叠膜的两个薄片,或沿着一个平放边缘切开的平放管材)以在所述膜之间留下多个开放可充气室的若干分立密封区的图案密封在一起产生的缓冲制品。可充气制品通常不充气运输到最初使用目的地,并且在最初使用目的地不充气存储,以便提高存储和运输的效率。可充气气室缓冲制品通常但不总是被设计成充气至超级大气压力,即,经充气的室被设计成充气至高于进行充气和封闭密封的周围环境的空气压力的空气压力。
成型膜可以被热成型、压延或通过类似方法形成以提供由“接面区”分离的多个分立成型区域。当从成型膜的一侧观察时,分立成型区域表现为凸出部,并且当从成型膜的另一侧(即,“背侧”)观察时,表现为腔。在一个实施例中,所述凸出部规则地间隔开并且具有圆柱形形状、带有圆底部和圆顶形顶部。在一个实施例中,背衬膜是扁平膜,即,不是热成型的。在另一实施例中,背衬膜也具有通过接面区分离的分立成型区域,其中两个成型膜的背侧的接面区彼此层压以形成“双气泡”空气蜂窝状产品。在双气泡空气蜂窝状制品中,第一成型膜的腔可以与第二成型膜的相应腔完全对准;替代地,所述腔可以彼此部分对准/部分偏移;替代地,所述腔可以彼此完全偏移。空气蜂窝状缓冲制品被设计成在环境压力下(即,在进行所述制造工艺的周围环境的空气压力下)具有包含空气的成型单元格。
当准备好使用时,开放可充气室被充气并密封封闭。所述室可以是以下多种形式中的一者或多者,包括:(a)其长度和/或宽度具有均匀大小的室,和/或(b)沿着其长度和宽度具有非均匀大小的室、特别是由通过连接通道连接的多个经充气的单元格构成的室。在美国专利第3,660,189号(Troy)、美国专利第4,576,669号和第4,579,516号(Caputo)、第4,415,398号(Ottaviano)、第3,142,599号、第3,508,992号、第3,208,898号、第3,285,793号和第3,616,155号(Chavannes)、第3,586,565号(Fielding)、第4,181,548号(Weingarten)、第4,184,904号(Gaffney)、第6,800,162号(Kannankeril)、第7,225,599号(Sperry)中公开用于包装和其他最终用途的各种可充气气室缓冲制品,所述专利中的每一者借此以全文引用方式并入本文中。
图1A是根据一实施例的蜂窝状缓冲制品130的示意图的分解透视图。图1B是组装好的蜂窝状缓冲制品130的穿过图1A的截面7B-7B截取的横截面视图。一起观察图1A和图1B,蜂窝状缓冲制品130包括第一膜132和第二膜134。第二膜134(在本文中也称为“背衬膜(backing film)”)是扁平膜,即,不是热成型的。第一膜132(在下文中也称为“热成型膜”)具有分立热成型区域136,分立热成型区域136中的每一者具有大致圆形横截面,即,圆形“占用空间”。此外,热成型区域136的间距使得蜂窝状缓冲制品130能够为被环绕或以其他方式与其紧密接触的物体提供柔性缓冲。
如图示出,第二膜134在接面区(land area)138处附着到第一膜132,使得第一和第二膜132、134共同形成多个分立单元格140,分立单元格140被每一分立热成型区域136的多个内侧表面144以及第二膜134的保持未结合到第一膜132并且与每一分立热成型区域136相对并置的分立区域142的对应多个内侧表面以及第一膜132与第二膜134之间的结合的多个分立边缘区域146包围。
热成型第一膜132的接面区138的内侧表面148在结合152处结合到第二膜134的内侧表面150。结合152是气密结合,其可以是热焊接(即,热封),或者可以使用施加到接面区138的内侧表面148和/或第二膜134的内侧表面150的粘合剂产生。气密结合152提供气密封闭以确保当第一膜132的接面区138结合到第二膜134的内侧表面150以产生结合152时,单元格140保持截留在其中的流体。截留在单元格140中的流体可以是气体或液体。在是或包括这种空气单元格的以下实例中的每一者中,所述流体是空气。
第一膜132中的多个分立热成型区域136可以由具有均匀或渐细壁的任何所期望形状或配置制成。在使用真空将所述区域抽入成型鼓的腔中产生的各种实施例中,热成型区域136中的膜厚度渐细,其中最薄膜在其中侧壁154过渡到顶部表面156中的区域(即,“轮缘”区域158)中。未图示膜的这种变薄。替代地,热成型区域中的膜的最薄部分可以是热成型区域的离第二膜134最远的部分,如在上文并入的美国专利第3,294,387号中所论述,所述美国专利借此以全文引用方式并入本文中。虽然热成型区域136被图示为具有圆形横截面形状和扁平顶部,但是例如圆顶形顶部、半球体、球体的其他部分和不规则形状等其他形状也是可能的。
第一膜132可以具有约0.5至10密耳(诸如1至5密耳、1至4密耳等等)的厚度(在热成型之前)。当第二膜134未被热成型时,其可以具有约0.05至3密耳(诸如0.1-2密耳、0.2至1密耳等等)的厚度。当第二膜134被热成型时,其厚度可以与第一膜122相同或类似,例如,在上文相对于膜132刚刚描述的范围内。
热成型区域136可以具有约1 mm至30 mm或6至13 mm的高度,以及2 mm至80 mm或4mm至35 mm的直径(或主要尺寸)。随着热成型区域136袋的高度和直径增加,第一膜132的接面区的厚度也可以增加,并且扁平第二膜134的厚度也可以增加。
第一膜132可以比第二膜134更厚(在热成型之前)。第一膜132可以具有相当薄规格(例如,0.1至0.5密耳),而第二膜114可以相对更厚和/或更硬以为所述结构提供支撑。因此,可以对密封膜的厚度以及成型部分的大小和配置进行任何数量的变化,以便获得任何所期望减震作用。
无需额外部件,蜂窝状缓冲制品(具有成型膜,所述成型膜带有背衬膜结合到其的接面区)可以通过折叠和密封到其自身而被转化为缓冲制品以制成诸如小袋或邮包等包装制品。在一实施例中,折叠一串蜂窝状缓冲制品以形成底部边缘,并且然后用单个横向密封件或用一对紧密间隔的密封件横向地密封,从而沿着与底部边缘折痕相对的膜边缘留下开放顶部,第一侧密封第一侧边缘,并且第二侧密封第二侧边缘。所述密封件可以是脉冲密封件、热棒密封件、热线密封件或任何其他所期望类型的密封件。一个侧壁可以具有充当封闭舌片的延伸部。任选地,弱化线可以提供在一些或所有横向密封件内或紧密间隔的横向密封件之间。
在一实施例中,横向密封件是借助热线制成的装饰密封件。借助热线制成的装饰密封件将所述绞串的下游部分从所述绞串的其余部分却断,并且可以在装饰密封件的下游在折叠绞串上使前壁结合到后壁,并且在装饰密封件的上游使前壁结合到后壁。
图3图示根据一实施例的由不透气热塑性膜制成的经充气的包装缓冲垫200。所述缓冲垫可以由沿着周界结合在一起的两个不同膜或者由材料管形成,如在USPN 5,942,076中所公开的,所述USPN 5,942,076借此以全文引用方式并入本文中。每一缓冲垫沿着焊接线202形成并且被充气,如在US 5,942,076中所述。包装缓冲垫200彼此附接串联形成,并且在一些实施例中,可以沿着穿孔线203分离。管材是指无缝膜管材或呈搭接密封管材、翅片密封管材或具有背缝胶带的对接密封管材形式的背缝管材(backseamed tubing)。如本文中所使用的,关于膜管材和由其制成的包装制品,短语“处于平放配置”是指管材或包括管材的包装制品处于扁平状态,其具有第一平放侧和第二平放侧,所述第一平放侧和第二平放侧沿着侧边缘相互连接,所述侧边缘可以是有折痕边缘或密封边缘。
图4图示其中两个单独膜密封在一起以制成一串包装缓冲垫300的实施例,如在USPN 7,225,599中所公开,所述USPN 7,225,599借此以全文引用方式并入本文中。个别缓冲垫302通过以下方式制成:将两串并置膜层片304和306密封在一起,制成横向密封件308和纵向密封件314以及分离横向密封件312。通过以下方式来对所述缓冲垫充气:沿着并置膜层片304和306的一个纵向边缘用一系列间隔开的横向密封件308和一个纵向密封件314将所述膜密封在一起、并且然后将空气吹入每一开口缓冲垫的开口端、之后用第二纵向密封件314密封所述开口端,如在USPN 7,225,599中所公开的。
虽然未图示,但是可以通过以下方式制成一串经充气的包装缓冲垫:折叠一串扁平膜以提供折叠绞串边缘,其中两个并置膜薄片从所述折叠绞串边缘横向地延伸,其中所述薄片彼此并置;从折线跨越所述并置膜薄片以一定间隔制成横向密封件以提供一系列开口室,每一开口室具有沿着所述折叠膜绞串的剩余未密封纵向边缘的开口端;将空气吹入所述开口室中的每一者;并且然后沿着每一室的未密封纵向边缘密封封闭每一室。
在实施例中,用于制成本文中描述的包装缓冲垫的膜中的至少一者包括气体障壁层以增强所述包装缓冲垫在使用期间在负载下的气体保持。根据所期望缓冲保护,缓冲垫的宽度和长度可以变化,但是通常在3” x 3”至12” x 12”或更大的范围内。
图5图示根据一实施例的处于平放配置(即,在其已经被充气和密封封闭之前)的作为可充气幅材418的一串可充气缓冲制品的一部分的示意图。两个片材420a、b使相应内表面422a、b以限定一系列可充气室426的密封图案424相互密封,可充气室426具有封闭远侧端部428a和开放近侧端部428b,其中开放近侧端部428b为可充气室426中的每一者提供充气端口430。可充气室426由通过连接通道456连接的多个单元格434组成,其中每一可充气室426终止于末端单元格454处。可充气室426通常相对于可充气幅材418的纵向尺寸432以大致横向取向排列。可充气幅材418的纵向尺寸432是所述幅材的最长尺寸(即,纵向尺寸),并且通常平行于可充气袋的供应行进通过充气系统的方向,如在美国公开第2014-0314798号中所述,所述美国公开借此以全文引用方式并入本文中。
由于如所图示的可充气缓冲制品418是由结合在一起的两个分立膜制成的复合制品,因此所述膜的组成和构造可以相同或不同。替代地,类似可充气缓冲制品可以使用折叠扁平膜或由被切开的膜管材制成,如在美国专利第6,800,162号中所述,所述美国专利借此以全文引用方式并入本文中。在所有这些实施例中,所述膜被设计成具有障壁层以允许缓冲制品在负载下保持空气。在本文中的各种实例中描述合适膜。
图6图示一串缓冲制品174的一部分,其包括由纵向密封件184和横向密封件126分离的充气枕头176的网格。缓冲制品174通过以下方式制成:沿着折线110纵向折叠单个膜绞串以提供远离折线110横向地延伸的两个膜薄片188和190。第一膜边缘186和第二膜边缘187与折线110相对。
如在借此以全文引用方式并入本文中的USPN 7,225,599中所公开的,缓冲制品174通过以下方式制成:首先折叠所述膜并制成一系列纵向密封件184,将空气吹入纵向密封件184之间的通道。然后,跨越经充气的通道制成横向密封件126以产生充气枕头176的网格。可以使用横向弱化线149以所期望长度横向撕开所述一串缓冲制品174。与仅提供纵向密封件184或横向密封件126相比,纵向密封件184与横向密封件126的组合允许最终“绗缝”缓冲制品更薄且更具柔性以充当用于包装和其他最终用途的缓冲垫。
虽然如上文所图示和描述的经充气的缓冲制品174是由单个折叠膜(所述折叠膜可以是折叠扁平膜,或者可以得自沿一个边缘向下切开的膜管材)制成,但是在另一实施例中,其由结合在一起的两个分立膜制成。这两个膜的组成和结构可以相同或不同。在实施例中,所述膜中的至少一者设置有障壁层以允许所述缓冲制品在负载下保持空气。在本文中阐述的实例中描述各种膜和膜组件。
在实施例中,所述膜通过图7中所图示的吹塑膜工艺生产,图7图示用于制成“热吹塑”膜的工艺的示意图,所述膜在熔融状态下取向,并且因此不可热收缩。虽然在图7中仅图示一个挤出机139,但是应理解,可以利用多于一个挤出机来制成所述膜。
在图7的工艺中,挤出机530将熔融聚合物供应到环形模具531以形成所述膜,所述膜可以是单层或多层的,这取决于模具的设计和挤出机相对于模具的布置,如本领域技术人员所知的。向挤出机530供应适于形成膜的聚合物料球。挤出机53使所述聚合物料球经受足够热和压力以熔化所述聚合物并使熔融流前进通过环形模具531。
挤出机530配备有筛网组532、破碎器板533和加热器534。所述膜在心轴535与模具531之间挤出,其中所产生的挤出物由来自空气环536的冷空气冷却。将熔融挤出物立即吹塑成吹塑气泡537,从而形成熔融取向膜。所述熔融取向膜在其沿着气泡537的长度向上前进时冷却和凝固。在凝固之后,膜管材通过导辊538并且被轧辊539压扁成平放配置。经压扁的膜管材任选地越过处理棒540、并且然后越过惰性辊541、然后围绕向经压扁的膜管材543施加张力控制的浮动辊(dancer roll)542通过,然后,经压扁的膜管材543经由卷绕器545卷绕成卷544。
所述蜂窝状缓冲制品通过产生具有图1A和图1B中所图示的具有底部开口、顶部扁平的竖直壁圆柱形形式的分立成型区域的工艺制成,例如在授予Chavannes的美国专利第3,416,984号以及授予Chu等人的美国专利第9,017,799号中描述所述工艺,所述专利借此相应以全文引用方式并入本文中。
在一实施例中,成型膜和背衬膜以图2中图示的集成扁平流延膜工艺生产,图2是用于制造如图1A和图1B中所图示的蜂窝状缓冲制品的装置和工艺601的示意图。在图2中,挤出系统682和684分别挤出第一膜686和第二膜688。在挤出之后,第一膜686围绕回火辊690和692产生部分包卷,回火辊690和692可以具有例如8英寸(即,203 mm)的直径并且用于冷却第一膜和/或以其他方式调节第一膜的温度,使得在第一膜接触热成型鼓694时,第一膜处于所期望的温度。回火辊690和692是中空的。通过控制流过回火辊690和692中的一者或两者的液体(例如,水或油)的温度来控制相对于回火辊690和692中的一者或两者的热流。例如,流过回火辊的水或油可以被冷却(或加热),以便在制造蜂窝状缓冲制品的工艺期间以40°F至350°F的温度进入回火辊690和/或692。热流还受到通过回火辊690和/或692的液体的流率的影响。所述回火辊可以用于将膜冷却至固态,同时还保持膜足够热以在与真空成型鼓694接触时经历热成型。回火辊690和692可以相同或不同。
在离开与第二回火辊692的接触之后,第一膜686前进以与真空成型鼓694接触,真空成型鼓694可以维持在如下温度:所述温度足以准许第一膜686 (a) 热成型, (b) 与第二膜688结合,以及 (c) 从成型鼓694的表面释放(即,不粘连)。通常,相对适中温度(例如,大约100°F至200°F(对于更大单元格体积和/或更厚热成型膜,温度更高)将满足前述目的的需求,这取决于许多因素,包括第一膜686在其离开第二回火辊692时的温度、第一膜686的厚度和组成、在第一膜在成型鼓694上热成型之后第二膜688在其接触第一膜686的接面区的内侧表面时的温度,如蜂窝状缓冲制造领域的普通技术人员可以容易地和常规地确定。第一膜686可以在真空区带696的至少一部分、但通常在全部上接触成型鼓680,在此期间,第一膜686的多个分立区域通过真空吸入成型鼓694的表面中的多个分立成型腔,从而在第一膜132中产生多个分立热成型区域136,如图1和图2中所图示。成型鼓694中的腔698的大小和形状控制第一膜132上的热成型区域136的大小和形状。
如图2中所图示的,真空区带696经由从真空区带696到成型鼓694的外侧表面上的成型腔的底部中的小通道(未图示)向成型腔施加真空,其中真空恒定地施加到成型鼓694的旋转通过真空区带696的部分。即,当成型鼓694旋转时,真空可以施加到成型鼓694的在真空区带696上方的伸展部分,使得真空区带696相对于成型鼓694的表面可以是固定真空区带,其持续移动通过/越过固定真空区带696。
当现在热成型的第一膜686前进通过成型鼓694与压力辊602之间的辊隙(nip)600时,其与第二膜688合并,第二膜688因在接触现在热成型的第一膜686之前不久被挤出而保持热。当在辊隙600中时,第一膜686(现在成型)的接面区的背侧接触第二膜688的对应部分,其中这两个膜在热时被压在一起。将膜686和688压在一起以及膜686和/或688在其共同通过经加热的成型鼓694的约一半时的继续和/或先前加热并且通过成型鼓694与接取辊606之间的第二辊隙604,在现在热成型的第一膜686的接面区与未成型第二膜688的对应部分之间产生经热封的气密结合152,从而产生蜂窝状缓冲制品130(参见图1A和图1B)。蜂窝状缓冲制品630越过接取辊606的通过将空气蜂窝状制品330的成型区域从热成型鼓694中拉出和拉离。
同时展现由本文中描述的膜制成的缓冲制品的各种实施例。应理解,构想了由本文中公开的膜制成的额外缓冲制品。
熔体指数测试
在熔体指数测试中利用的工具和装备包括:(i) DYNISCO熔体指数仪LMI 5000型熔体流动指数仪,具有2.16 kg的符合人体工程学的可堆叠重物;(ii) 模具清洁和包装杆;(iii) 用于从活塞清除聚合物残留物的钢丝刷;(iv) 用于清洁模具的刀头或刷子;(v) 用于清洁室的棉片;(vi) 用于切割样本的刮刀;(vii) 用于浇注树脂的漏斗;(viii) 用于检查模具的通过/不通过量规(模具每6个月检查一次);(ix)铝盘(x)精确至0.0001克的分析天平,定期检查以确保其是水平的(xi)秒表(是任选的,因为DYNISCO熔体指数仪具有内置计时器);(xii) 模具插塞(在挤出物流动过快时使用)。
在运行每一熔体指数测试(无论是单一树脂熔体指数测试还是复合制品熔体指数测试)之前和准备运行时,DYNISCO熔体指数仪保持持续开启。在每一测试之前,将柱塞从保持顶部绝缘体的筒体拉出,并且推出模具并检查清洁度。在进行每一测试之前,清洁模具和柱塞两者。将模具和柱塞放回筒体中,并且在起始每一测试之前重新加热。
如表1中公开的个别树脂的熔体指数测量根据ASTM D1238执行,所述ASTM D1238的公开内容借此以全文引用方式并入本文中。在表1中,根据ASTM D1238,个别树脂的熔体指数公开为g/10min @190C和2.16 kg。
复合熔体指数
复合熔体指数测试是“复合测试”,因为其在整个制品上执行。复合熔体指数测试不是在存在于待再循环制品中的单一树脂上或待再循环制品的单一组份上执行的测试。相反,复合熔体指数测试总是在组合包括两种或多种不同树脂的制品上执行,并且在此意义上是“复合”测试。
复合熔体指数测试可以在多层膜上执行,所述多层膜密封到其自身以制成可以例如是包装制品的制品。所述膜是具有聚合物组成不同的至少两个层的多层膜的事实使此熔体指数测试是复合熔体指数测试的实例。通过使多层膜结合到其自身形成的制品被认为是“一级复合制品”。
替代地,复合熔体指数测试可以在包括多层膜的组件上执行,所述多层膜充当所述组件的第一部件,其中所述第一部件结合(例如,热封)到所述组件的第二部件。所述第二部件可以具有与所述第一部件相同或不同的聚合物组成。如果第一部件和第二部件都是相同多层膜(一级复合制品的另一实例)、其中每一多层膜具有聚合物组成不同的至少两个层,则在所述组件上执行的熔体指数测试是复合熔体指数测试,因为在所述组件中存在至少两种不同聚合物。
另一方面,复合熔体指数测试可以在第一部件(具有化学组成不同的至少两个层的多层膜)和与所述第一部件具有不同聚合物组成的第二部件的组件上执行。这种组装制品在如下意义上来说是“二级复合材料”:其是组成不同的第一部件和第二部件的复合材料。短语“二级复合材料”还包括具有三个或更多个部件的复合材料,其中这三个或更多个部件中的至少三者在组成上彼此不同。
复合熔体指数测试程序
复合熔体指数测试通过如下步骤在复合制品(包括第一和二级复合制品)上执行:首先将所述复合制品切割成条带,之后将所述条带手动塞入DYNISCO熔体指数仪LMI 5000型熔体流动指数仪的筒体,通过运行杜邦Elvax 3128树脂标准对所述指数仪进行预校准以确保熔体指数落入1.90-1.98g/10 min范围内。如果所述复合制品包括充以流体的室(即,充以气体或液体的室),则所有室都在复合制品被切割成适于手动塞入熔体流动指数仪的筒体的大小的块之前或之时爆裂。
一旦切割样品的多个条带,至少4个测试条带便被手动塞入熔体流动指数仪的筒体(内径为50.8 mm)。一旦所述条带在熔体流动指数仪的筒体中,便将其加热至190℃,其中的聚烯烃熔化,使得测试条带形成熔融物质,通过在活塞的顶部上放置2.16 kg重物达至少390秒而使所述熔融物质脱气,这确保所有气泡在允许材料流过模具之前离开熔体流动指数仪的筒体内部的熔融物质。
在脱气之后,允许筒体内部的熔融物质向下流到熔体流动测试仪内部的模具中的2 mm孔口。模具厚度为8 mm,其对应于通过模具的2 mm直径通路的长度。所述测试程序测量塑料流过通过模具的8 mm长2 mm直径通路的速率,同时塑料被加热至190C的温度,并且同时塑料处于2.16kg的负载下。除非另有说明,熔体指数测试程序根据ASTM D1238执行。
气室制品因由具有障壁层的膜制成而受益,所述障壁层对所述室内部的气体的组份(诸如空气、氮气、二氧化碳等等)相对不可渗透。由缺少障壁层的膜制成的空气缓冲制品和由缺少障壁层的膜制成的可充气缓冲制品在1磅每平方英寸的负载下在例如96小时的周期内展现从密封室单元格的相对高空气损失。对空气损失的抗性在行业中被称为“抗蠕变性”。空气损失降低缓冲制品的缓冲性能和刚度。抗蠕变性的程度与空气通过制成所述制品的膜的透过率成比例。
蠕变测试如下文中所述进行,其中未指定参数根据ASTM D2221。在蠕变测试中利用的工具和装备包括:(i) 根据ASTM D2221的经改进的Korstner静载荷箱,其由(a) 具有8” x 6.5”的负载表面尺寸和10”的高度的基板(外箱)和(b)具有6 ⅜” x 6 ⅜”的外部尺寸的可移动引导压板组成;(ii) 精确地16.0磅总负载重物,包括可移动引导压板、顶部铝板和额外重物;(iii) 8” x 6.5”铝板,每一铝板为约0.25英寸厚;以及 (iv)提供0.001英寸刻度的带表卡尺。
实例
提供以下实例以图示膜以及由其制成的制品的各种实施例。在以下表1中提供在膜的制成中使用的各种树脂和其他组份。
表1:在实例中使用的树脂
树脂标识 | 树脂 | 根据ASTM D1238的树脂MI(g/10min @190C/2.16 kg) | 树脂密度g/cm<sup>3</sup> | 供应商 |
LLDPE1 | SURPASS FPs117-C 乙烯/辛烯线性低密度聚乙烯 | 1.0 | 0.917 | Nova |
LLDPE2 | GT4408改性线性低密度聚乙烯 | 2.3 | 0.919 | WestlakeChemical |
VLDPE1 | AFFINITY PL 1850G 极低密度聚乙烯 | 3.0 | 0.902 | DOW |
MB1 | 低密度聚乙烯中的FSU 255E防粘着和滑动剂 | 9.0 | 1.08 | Schulman |
MB2 | 线性低密度聚乙烯中的抗氧化剂 | 2.5 | 0.932 | Ampacet |
EAA1 | A-C 540 乙烯/丙烯酸共聚物 | 0.93 | Honeywell | |
EAA2 | PRIMACOR 1410 乙烯/丙烯酸共聚物 | 1.5 | 0.938 | SK Chemicals |
HDPE1 | SCLAIR 2607 乙烯丁烯共聚物 | 4.6 | 0.947 | Nova |
TIE1 | Petrothene NA345013聚乙烯低密度均聚物 | 1.8 | 0.921 | LyondellBasell |
BLEND1 | 乙烯乙烯醋酸乙烯酯/聚烯烃、乙烯乙烯醇与聚酰胺的掺和物 | 0 | ||
BLEND2 | 乙烯醋酸乙烯酯、聚烯烃、乙烯乙烯醇与聚酰胺的掺和物 | 0 |
BLEND1和BLEND2是由废料内含物制成的回收材料的掺和物。废料内含物可以包括但不限于切割废料;经修整的废料;过渡材料;不合规格的材料;启动、关闭或冲洗材料。由于获得废料材料的性质,掺和物的确切组成可能因批次而不同。
表2 膜配方
本文中描述的膜性质根据如下测量:ASTM D882 “Standard Test Method forTensile Properties of Thin Plastic Sheeting”、ASTM D1938 “Standard Test Methodfor Tear-Propagation Resistance (Trouser Tear) of Plastic Film and ThinSheeting by a Single-Tear Method”、ASTM D3763 “Standard Test Method for HighSpeed Puncture Properties of Plastics Using Load and Displacement Sensors”,其中的每一者借此以全文引用方式并入本文中。
表3
如表3中所示,与对照膜(膜5)相比,膜1 – 4展现经改善的抗拉强度和杨氏模量。
表4
如表4中所示,调整废料材料的量对物理性质有影响。
表5
如表5中所示,膜1 – 4展现可接受OTR以针对充以流体的缓冲制品形成有效障壁。具有有效障壁可以帮助限制蠕变损失。废料浓度确实对膜的光学性质有影响。
如下实施蠕变损失计算:
首先,从每一缓冲制品切割4个样品。每一样品为4” +/- ⅛英寸,正方形。如果连续行中的单元格交错,则在正方形样品上切割4英寸切开大约一半气泡。
其次,将一块8”长乘6.5”宽乘0.25”厚并且重约565克的铝板放置在基板的中心区域中。四个样品在所述板上(一个直接在另一个的顶部上)堆叠为单个堆栈。将每一样品气泡面向上(对于单个气泡缓冲制品)放置到所述堆栈中。不需要双面气泡和气枕取向。将四个样品的堆栈放置在所述板的中心区域中。
在将四个样品堆叠在铝基板的顶部表面的中心区域中之后,将也为8”长乘6.5”宽乘0.25”厚并且也重约565克的铝顶板放置在所述样品堆栈的顶部上,使得所述样品堆栈直接在所述顶板的中心区域下方。此后,将约14.8磅的附加重物以顶板保持“平衡”(即,使得顶板保持大致平行于底板)的方式放置在顶板的顶部上。上部板(约1.2磅)和附加重物(约14.8磅)的组合重量为大约16磅。以此方式,所述堆栈中的4个样品中的每一者都置于1psi的静态负载下。
对于每一堆栈,使用带表卡尺进行初始高度测量。初始高度测量是在四个样品的堆栈处于顶板和重物的负载之下达60分钟(正负5分钟)的周期之后进行。初始高度测量是通过测量底板与顶板之间的距离进行的,所述测量是在所述堆栈的顶部上的金属板的四个角中的每一者处进行的。所测量的距离是从底板的顶部表面到顶板的底部表面。对四个距离值进行平均,其中所得到的高度确定被指定为样品的初始高度。
在使样品堆栈处于负载下达总共96小时(正负2小时)之后,测量样品的最终高度。最终高度测量以与初始高度测量相同的方式进行。即,在四个角中的每一者处再次测量底板的顶部与顶板的底部之间的距离,其中对所述值进行平均以获得代表最终高度的单个距离。
蠕变测试在环境室温和1 atm环境压力下执行并根据ASTM D-2221执行,ASTM D-2221借此以全文引用方式并入本文中。
通过以下方式计算蠕变损失:从初始高度中减去最终高度、并且然后用初始高度除所述高度差,从而计算初始高度的分数损失。分数损失乘以100以获得蠕变损失百分比。在实施例中,缓冲制品的抗蠕变性损失小于50%。
此书面描述使用实例来公开本发明、包括最佳模式,并且还使得所属领域的技术人员能够实践本发明,包括制成和使用任何设备或系统以及实施任何所并入的方法。本发明的可取得专利权的范围由权利要求书限定,并且可以包括所属领域的技术人员想到的其他实例。如果此类其他实例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件,或者其包括与权利要求的字面语言没有实质性差别的等效结构元件,则其旨在在权利要求书的范围内。
部件列表:
• 110 - 折线
• 114 - 第二膜
• 122 - 第一膜
• 126 - 横向密封件
• 130 - 蜂窝状缓冲制品
• 132 - 第一膜
• 134 - 第二膜
• 136 - 热成型区域
• 138 - 接面区
• 139 - 挤出机
• 140 - 单元格
• 142 - 分立区域
• 144 - 内侧表面
• 146 - 边缘区域
• 148 - 内侧表面
• 149 - 弱化部
• 150 - 内侧表面
• 152 - 结合
• 154 - 侧壁
• 156 - 顶部表面
• 174 - 缓冲制品
• 176 - 充气枕头
• 184 - 纵向密封件
• 186 - 第一膜边缘
• 187 - 第二膜边缘
• 188 - 膜薄片
• 200 - 包装缓冲垫
• 202 - 焊接线
• 203 - 穿孔线
• 300 - 包装缓冲垫
• 302 - 单独缓冲垫
• 304 - 并置膜层片
• 308 - 横向密封件
• 312 - 分离横向密封件
• 314 - 纵向密封件
• 330 - 空气蜂窝状制品
• 418 - 可充气幅材
• 420a,b-片材
• 422a,b -内表面
• 424 -密封图案
• 426 -可充气室
• 428a -远侧端部
• 428b -近侧端部
• 430- 充气端口
• 432 - 纵向尺寸
• 434 - 单元格
• 454 - 末端单元格
• 456 - 连接通道
• 530 - 挤出机
• 531 - 环形模具
• 532 - 筛网组
• 533- 破碎器板
• 534 - 加热器
• 535 - 心轴
• 536 - 空气环
• 537 - 吹塑气泡
• 538 - 导辊
• 539 - 轧辊
• 540 - 处理棒
• 541 - 惰性辊
• 542 - 浮动辊
• 543 - 膜管材
• 544- 卷
• 545 - 卷绕器
• 600 - 辊隙
• 601 - 工艺
• 602- 压力辊
• 604 - 第二辊隙
• 606 - 接取辊
• 630 - 蜂窝状缓冲制品
• 680 - 成型鼓
• 682 - 挤出系统
• 686 - 第一膜
• 688 - 第二膜
• 690 - 回火辊
• 692 - 第二回火辊
• 694 - 成型鼓
• 696 - 真空区带
• 698 - 腔
Claims (54)
1.一种多层膜结构,其包括:
a.至少一个热封层,所述至少一个热封层具有小于以下温度中的任一者的密封起始温度:220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃或130℃;
b.至少一个障壁层,所述至少一个障壁层包括聚烯烃与选自由聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其掺和物组成的群组的至少一种耐热聚合物的掺和物;
i. 所述至少一个障壁层具有根据ASTM D1238测量的小于1.0或0.5g/10min @190℃和2.16 kg的所计算的复合熔体指数;
ii. 所述至少一种耐热聚合物占所述障壁层的总重量的至少7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5或10wt %;以及
iii. 至少0.5 wt%的增容剂;
其中所述多层膜结构具有不超过以下的透氧率:根据ASTM D-3985测量的在0%相对湿度和23℃下测量的1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000立方厘米(在标准温度和压力下)每平方米每天每1个大气压的氧气压差。
2.根据权利要求1所述的多层膜结构,其中所述至少一个热封层具有根据ASTM D1238测量的至少0.5 g/10min @190℃和2.16 kg的所计算的复合熔体指数。
3.根据权利要求2所述的多层膜结构,其中所述至少一个热封层具有根据ASTM D1238测量的2至7 g/10min @190℃和2.16 kg的所计算的复合熔体指数。
4.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中至少一个障壁层具有以下温度中的至少任一者的密封起始温度:250℃、240℃、230℃、220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃、130℃或120℃。
5.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中至少一个障壁层具有至少10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃,70℃、80℃、90℃或100℃的密封起始温度,所述密封起始温度高于所述至少一个热封层的所述密封起始温度。
6.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述障壁层进一步包括0.5-20 wt%之间的抗氧化母料。
7.根据权利要求6所述的多层膜结构,其中抗氧化母料选自由以下组成的群组:2,6-二(叔丁基)4-甲基-苯酚(BHT)、2,2″-亚甲基-双(6-叔丁基-对甲酚);亚磷酸酯,诸如亚磷酸三苯酯、亚磷酸三-(壬基苯基)酯;以及硫醇,诸如二月桂基硫代二丙酸酯;四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)苯丙酸季戊四醇酯;以及十八烷基 3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯,并且所述抗氧化剂以0.05-5.0 wt%的量存在于所述障壁层中。
8.根据权利要求6所述的多层膜结构,其中抗氧化母料选自由以下组成的群组:四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)苯丙酸季戊四醇酯;以及十八烷基 3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯。
9.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述至少一种耐热聚合物占所述障壁层的总重量的8和90 wt %之间、8和80 wt %之间、8和70 wt %之间、8和60wt %之间或8和50 wt %之间。
10.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中障壁层包括至少8%、9%、10%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%或20%的聚酰胺。
11.根据权利要求10所述的多层膜结构,其中所述聚酰胺选自由以下组成的群组:聚酰胺6、聚酰胺69、聚酰胺610、聚酰胺612、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺6/12、聚酰胺6/66、聚酰胺66/610、非晶态聚酰胺(6I/6T)及其掺和物。
12.根据权利要求10所述的多层膜结构,其中所述聚酰胺选自由以下组成的群组:聚酰胺6、聚酰胺6/66、非晶态聚酰胺(6I/6T)、聚酰胺6/12及其掺和物。
13.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中障壁层包括至少4%、5%,6%、7%,8%、9%或10%的乙烯乙烯醇。
14.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述至少一个障壁层具有根据ASTM D1238测量的0.0 g/10min @190℃和2.16 kg的所计算的复合熔体指数。
15.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述多层膜结构具有根据ASTM D882测量的横向方向上的至少1400、1500、1600、1700或1800的断裂拉伸强度。
16.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述多层膜结构具有根据ASTM D882测量的机器方向上的至少5400、5600、5800、6000或6200的断裂拉伸强度。
17.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述多层膜结构具有根据ASTM D882测量的横向方向上的至少和/或至多7、8、9、10、11、12、13、15、15%的断裂伸长率。
18.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述多层膜结构具有根据ASTM D882测量的机器方向上的至少和/或至多420、430、440、450、460、470、480、490、500、510、520、530、540、550、560或580%的断裂伸长率。
19.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述热封层包括选自由以下组成的群组的至少一种聚烯烃:高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、极低密度聚乙烯、具有小于0.92 g/cc的密度的乙烯/α-烯烃共聚物、均相乙烯/α-烯烃共聚物以及聚丙烯。
20.根据权利要求16所述的多层膜结构,其中基于所述热封层的总组成,所述热封层具有90至99 wt%的总聚烯烃含量。
21.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述至少一个障壁层包括聚乙烯与选自由聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其掺和物组成的群组的至少两种不同耐热聚合物的掺和物。
22.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述至少一个障壁层包括聚乙烯与选自由聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其掺和物组成的群组的至少三种不同耐热聚合物的掺和物。
23.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述至少一个障壁层包括聚乙烯与选自由聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其掺和物组成的群组的至少四种不同耐热聚合物的掺和物。
24.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述多层膜具有0.35- 15.0密耳的厚度。
25.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述增容剂以0.5至10 wt%的量存在于所述障壁层中。
26.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述增容剂选自乙烯/丙烯酸共聚物或乙烯/丙烯酸共聚物。
27.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述至少热封层具有以下温度中的至少任一者的密封起始温度:50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃。
28.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述至少一个障壁层具有小于以下温度中的任一者的密封起始温度:300℃、290℃、280℃、270℃、260℃或250℃。
29.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述热封层具有0.05和1密耳之间的厚度。
30.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层结构,其中所述障壁层具有0.05和1密耳之间的厚度。
31.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层膜结构,其中所述多层膜结构具有根据ASTM D1938测量的任一方向上的至少100 g-in的断裂能量。
32.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层结构,其中基于总膜重量,所述膜具有70至99 wt%的总聚烯烃含量。
33.根据权利要求32所述的多层结构,其中所述聚烯烃是聚乙烯均聚物或共聚物。
34.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层结构,其中基于总膜重量,所述膜具有1至20 wt%的总聚酰胺含量。
35.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的多层结构,其中基于总膜重量,所述膜具有至少25 wt%的废料内含物。
36.一种缓冲制品,其包括:
第一多层膜结构,所述第一多层膜结构包括:
a. 至少一个热封层,所述至少一个热封层具有小于以下温度中的任一者的密封起始温度:220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃或130℃;
b. 至少一个障壁层,所述至少一个障壁层包括聚烯烃与选自由聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其掺和物组成的群组的至少一种耐热聚合物的掺和物;
i. 所述至少一个障壁层具有根据ASTM D1238测量的小于0.5 g/10min @190℃和2.16kg的所计算的复合熔体指数;
ii. 所述至少一种耐热聚合物占所述障壁层的总重量的至少7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5或10 wt %;以及
iii. 至少0.5 wt%的增容剂;
其中所述第一多层膜结构具有不超过以下的透氧率:根据ASTM D-3985测量的在0%相对湿度和23℃下测量的1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000立方厘米(在标准温度和压力下)每平方米每天每1个大气压的氧气压差;
所述第一多层膜结构的所述热封层结合到其自身或第二膜。
37.根据权利要求36所述的缓冲制品,其中所述第二膜是第二多层膜结构,所述第二多层膜结构包括:
a. 至少一个热封层,所述至少一个热封层具有小于以下温度中的任一者的密封起始温度:220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃或130℃;
b. 至少一个障壁层,所述至少一个障壁层包括聚烯烃与选自由聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其掺和物组成的群组的至少一种耐热聚合物的掺和物;
i. 所述至少一个障壁层具有根据ASTM D1238测量的小于0.5 g/10min @190℃和2.16kg的所计算的复合熔体指数;
ii. 所述至少一种耐热聚合物占所述障壁层的总重量的至少7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5或10 wt %;以及
iii. 至少0.5 wt%的增容剂;
其中所述第二多层膜结构具有不超过以下的透氧率:根据ASTM D-3985测量的在0%相对湿度和23℃下测量的1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000立方厘米(在标准温度和压力下)每平方米每天每1个大气压的氧气压差;
所述第一多层膜的所述热封层结合到所述第二多层膜的所述热封层。
38.根据权利要求36所述的缓冲制品,其中所述第一多层膜结构包括具有多个成型区域的成型层,所述多个成型区域通过接面区分离,并且所述缓冲制品是蜂窝状缓冲制品,所述蜂窝状缓冲制品进一步包括结合到所述障壁层的接面区的背衬层,使得多个封闭的充以流体的室在所述热封层与所述障壁层之间。
39.根据权利要求36所述的缓冲制品,其中所述蜂窝状缓冲制品是可充气蜂窝状缓冲制品。
40.根据权利要求39所述的缓冲制品,其中所述可充气蜂窝状缓冲制品包括呈折叠配置的所述第一多层膜,所述多层膜以限定一系列可充气室的密封图案结合到其自身,所述可充气室具有封闭远侧端部和为每一可充气室提供充气端口的开放近侧端部,其中每一可充气室包括通过可充气连接通道连接的多个可充气单元格,其中每一室终止于末端单元格处。
41.根据权利要求37所述的缓冲制品,其中所述第一多层膜的所述热封层以限定一系列可充气室的密封图案结合到所述第二多层膜的所述热封层,所述可充气室具有封闭远侧端部和为每一可充气室提供充气端口的开放近侧端部,其中每一可充气室包括通过可充气连接通道连接的多个可充气单元格,其中每一室终止于末端单元格处。
42.根据权利要求36-41中的任一权利要求所述的缓冲制品,其中所述可充气制品存在于包括多个可充气制品的绞串中,每一可充气制品通过跨越所述绞串的一个或多个横向密封件彼此分离。
43.根据权利要求36所述的缓冲制品,其中所述缓冲制品是包括封闭的充以流体的室的矩阵的绞串。
44.根据权利要求43所述的缓冲制品,其中当在1磅每平方英寸的负载下放置96小时时,所述封闭的充以流体的室展现小于50%的蠕变损失,抗蠕变性百分比是根据ASTM D2221执行的。
45.根据权利要求36-37所述的缓冲制品,其中所述可充气制品包括呈折叠配置的经结合的多层膜,其中折痕限定:
(i) 底部,
(ii) 前壁,所述前壁从所述底部延伸到限定开放前壁边缘的第一横向边缘,以及
(iii) 后壁,所述后壁从所述底部延伸到限定开放后壁边缘的第二横向边缘,并且
所述前壁面向所述后壁,其中:
(iv)所述前壁的第一部分结合到所述后壁的第一部分以沿着所述蜂窝状缓冲制品的第一侧边缘形成第一侧向结合;
(v)所述前壁的第二部分结合到所述后壁的第二部分以沿着所述蜂窝状缓冲制品的第二侧边缘形成第二侧向结合;并且
所述可充气制品进一步包括用于接收充气流体的开放口部,所述开放口部至少部分由限定所述开放前壁边缘的所述第一横向边缘限定。
46.根据权利要求37所述的缓冲制品,其中第一多层膜形成所述可充气制品的前壁;
所述缓冲制品进一步包括形成所述可充气制品的后壁的第二多层膜;
所述第一多层膜和所述第二多层膜在限定底部的底部密封件处、沿着第一侧边缘的第一侧向密封件处和沿着第二侧边缘的第二侧向密封件处相互结合,并且
所述缓冲制品进一步包括用于充气流体的开放口部,所述开放口部至少部分由所述前壁的横向顶部边缘限定。
47.根据权利要求44-45中的任一权利要求所述的缓冲制品,其中所述可充气制品存在于包括多个可充气制品的绞串中,每一可充气制品通过跨越所述绞串的一个或多个横向密封件彼此分离。
48.根据权利要求43所述的缓冲制品,其中包括充以流体的室的所述矩阵的所述绞串包括呈折叠配置的所述多层膜,使得所述复合制品包括:
(a) 伸展所述绞串的长度的折叠边缘,其中所述多层膜具有内侧层和外侧层;
(b)所述多层膜的所述内侧层到其自身的顶部密封件,所述顶部密封件伸展所述绞串的长度;
(c)伸展所述绞串的长度的至少一个内部密封件,所述内部密封件在所述折叠边缘与所述顶部密封件之间;以及
(d) 跨越所述绞串的多个侧向密封件。
49.根据权利要求43所述的缓冲制品,其中所述第一多层膜和包括充以流体的室的所述矩阵的所述绞串包括所述第一多层膜和第二多层膜两者,其中所述第一多层膜的内侧层在以下位置处结合到所述第二多层膜的内侧层:(i) 沿着所述绞串的第一纵向边缘伸展的第一边缘密封件(ii) 沿着所述绞串的第二纵向边缘伸展的第二边缘密封件, (iii)伸展所述绞串的长度的至少一个内部密封件,所述内部密封件在所述第一边缘密封件与所述第二边缘密封件之间,以及(iv) 跨越所述绞串的多个侧向密封件。
50.根据权利要求38-49中的任一权利要求所述的缓冲制品,其中所述封闭的充以流体的室包含空气。
51.根据权利要求45-47中的任一权利要求所述的缓冲制品,其中在用空气填充所述可充气室并使其密封封闭以提供经充气的缓冲制品时,经充气的室当在1磅每平方英寸的负载下放置96小时时展现小于50%的抗蠕变性,抗蠕变性百分比是根据ASTM D2221执行的。
52.一种制成缓冲制品的方法,其包括如下步骤:
a. 提供多层膜,所述多层膜包括:
i. 至少一个热封层,所述至少一个热封层具有小于以下温度中的任一者的密封起始温度:220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃和130℃;
ii. 至少一个障壁层,所述至少一个障壁层包括聚烯烃与选自由聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其掺和物组成的群组的至少一种耐热聚合物的掺和物
iii. 其中所述多层膜结构具有不超过以下的透氧率:根据ASTM D-3985测量的在0%相对湿度和23℃下测量的1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000立方厘米(在标准温度和压力下)每平方米每天每1个大气压的氧气压差;
b. 使所述多层膜结合到其自身或第二膜;
c. 相应地形成缓冲制品;
d. 用流体填充所述缓冲制品;以及
e. 密封所述缓冲制品以将所述流体密封在经结合的多层膜内。
53.根据权利要求52所述的方法,其中所述第二膜包括:
i. 至少一个热封层,所述至少一个热封层具有小于以下温度中的任一者的密封起始温度:220℃、210℃、200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃和130℃;
ii. 至少一个障壁层,所述至少一个障壁层包括聚烯烃与选自由聚酰胺、乙烯乙烯醇、聚丙烯、聚酯及其掺和物组成的群组的至少一种耐热聚合物的掺和物
iii. 其中所述第二膜结构具有不超过以下的透氧率:根据ASTM D-3985测量的在0%相对湿度和23℃下测量的1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000立方厘米(在标准温度和压力下)每平方米每天每1个大气压的氧气压差。
54.根据权利要求52所述的方法,其中所述缓冲制品是根据权利要求38-51所述的缓冲制品。
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