CN1204606A - 可流动物质的包装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将易变形薄膜的相对表面密封在一起的工艺,易变形薄膜在密封区(90)内包括一密封层,密封层包括一种金属茂催化的树脂,密封步骤的特征在于密封区(90)在密封步骤之前和/或之中至少部分地充有可流动物质(80),从而提供密封。

Description

可流动物质的包装

本发明涉及将易变形薄膜的相对表面密封在一起的工艺，可用来密封例如装有可流动物质的袋或小包装。

易变形薄膜结构可形成各种类型的包装，通过成形-填充-密封工艺作成。这样的工艺包括不同的步骤，能够以一种合算的方式作成密封包装。可以用三个连续的步骤描述传统工艺，首先由薄膜结构成形，然后填充，最后密封。过去的改进主要着眼于提高已有工艺的速度。

从1995年1月5日公开的WO9500587专利中可得知一种具有最佳密封速度的方法。这种改进不是通过改变工艺得到，而是通过改变密封材料，采用金属茂催化的聚烯烃作密封层。这种类型材料的好处在于它的低熔点。当采用热密封方法时，有一个温度范围，超过它将烧坏密封而低于它密封将不足够强。由于这个原因，采用金属茂催化的聚烯烃作为密封层允许一个增大了的密封范围，这是由于金属茂催化的聚烯烃与传统的聚烯烃相比在较低温度熔化，称作热缝合密封初始温度范围的底限被降低。例如，用于制造袋的已知的包装设备(如成形，填充和密封机)的线速度受到用于设备上的传统的聚烯烃薄膜的密封性质限制。传统薄膜具有高的热缝合密封初始温度和窄的密封范围。因而，限制了制造袋的成形，填充和密封机的速度。如果能使得强的密封的热密封温度范围变宽，成形，填充和密封机的速度可以提高并且袋的生产率可以增加。由WO9500587公开的这种改进是定量的，因为它把允许增加的工艺速度应用于已知的工艺，例如在US-A-4521437中描述的工艺。

本发明涉及将易变形薄膜的相对表面密封在一起的工艺，易变形薄膜在密封区包括一密封层，密封层包含一种金属茂催化的树脂。

这种改进应用于公知的密封工艺，如在1985年6月4日授权的专利US-A-4521437中描述的工艺，它可以在所谓的竖式成形和填充机上完成。用这种机器，一种合成的热塑性薄膜的平的卷材从一卷上展开并在管成形区域形成一连续的管，通过将薄膜上的纵边密封在一起来形成所谓飞边密封(70)的搭接密封。竖直向下拉这样形成的管到填充站。然后沿管的横截面折叠管，截面的位置是在填充站下面的密封装置上。通过密封装置在管的折叠部分作一个横向的热密封(71)，这样横跨管作一个不漏气的密封。密封装置通常包括一对夹爪。在横向密封以后，装入一定量的要包装的物质，例如可流动物质(80)在填充站进入管，且从前面所说的横向密封向上填充这个管。然后这个管在管中物质重量的作用下下降一预定的距离。密封装置的夹爪再靠近，然后在第二横截面将管折叠，第二横截面在管中高于空气和物质的接合面。密封装置在所说的第二横向截面(90)横向地密封和分离管。管的物质填充部分现在是一种枕形袋的形式。这样密封装置密封了填充袋(91)的顶部，密封下一个成形袋(92)的底部并且分离填充袋和下一个成形袋，所有这些在一个工序中完成。

在US4521437中描述的已知工艺的目的在于避免密封区的污染。

在密封之前和／或在密封过程中当保存物质进入密封区时发生污染。当包装袋尺寸减小时，污染尤其变得频繁，因为保存产品的水平线与密封区非常接近。所以，由于飞溅或起泡(对于液体产品)，或由于摇动和震动(对于粉末产品)，产品有机会进入密封区。在一些情况下，尤其是包含高度表面活化剂的液体或粉末的情况，将导致产品泄漏。对于粉末，粉末中的细颗粒能阻止密封物质在密封区内流动接触密封表面。对于液体，尤其是如果粘性较大或包含有表面活化剂，液体在密封工艺中挤出是困难的，因为它能弄湿密封区。所有这些情况能导致低的密封强度或在极端的情况下，根本没有密封。

因此，必须避免污染。为了防止污染，减少供给的包装物质的量，以便空气和物质的接合面下降到一个污染不会发生的水平面，然后如在US-A-4521437专利中描述的在空气和物质的接合面之上密封。因而能以一种较快的和可靠的方式进行密封，使密封区不污染。不利之处在于包装袋的容积不能用到最大，所以浪费了部分包装材料。

本发明的目的在于穿过部分或完全的污染区密封，来代替避免污染的密封。这个目的为穿过可流动物质密封提供了可能性，以便包装工艺以一种更加有效的方式重新设计。

本发明还完成了一个包括包含可流动物质的容器的包装，这个容器由易变形的薄膜制成，薄膜至少包含一层金属茂催化的树脂。

本发明以一种方式提供了一种解决上述问题的令人满意的包装和工艺。

本发明的工艺特征在于密封区域在密封步骤前和／或之中至少部分地充有可流动物质，以便提供一种密封。

本发明的另一方面是提供一种包装，其特征在于包装内不包含气相。

下面参照附图通过例子描述本发明，其中：

图1是根据本发明的袋的前视图。

图2简要描述传统的用于袋的易变形薄膜的横向结构。

图3简要描述本发明的用于袋的易变形薄膜的横向结构。

图4是根据本发明的小包装的前视图。

图5简要描述传统的用于小包装的易变形薄膜的横向结构。

图6简要描述本发明的用于小包装的易变形薄膜的横向结构。

图7是填充前的包装的前视图。

图8是密封前的填充完的包装的前视图。

图9是两个包装的前视图，一个处于填充前，另一个处于切断前。

本发明的用于将易变形薄膜的相对表面密封在一起的工艺具有一密封步骤，其特征在于密封区域在密封步骤前或之中至少部分地充有可流动物质，以便提供密封。易变形薄膜在密封区包括一密封层，此密封层包含金属茂催化的树脂。

作为一个必要技术特征，易变形薄膜包括至少一个密封层，密封层包含金属茂催化的树脂。在这里“金属茂催化的树脂”应该理解为该领域内公知的金属茂催化的树脂的所有不同类型，包括金属茂催化的聚烯烃共聚物，该共聚物具有烯的单体如乙烯，丙烯，丁烯和类似物是适合的。在这里最好的是金属茂催化的聚乙烯。这样的聚乙烯对于本领域的技术人员是公知的，如XU59900．02或XU59900．17，可以从Dow公司买到。这种密封层对本发明是需要的，因为需要金属茂基树脂来克服污染。金属茂作的树脂能用作整体膜或用作密封层来提供本发明的优点。当金属茂作的树脂用作密封层时，可以在这层的上面叠加任何其它的层。

易变形薄膜可以是混合或／和分层或／和共挤压或／和单层薄膜。在这里分层薄膜最好包括聚对苯二甲酸乙二醇酯层，另一层包括线性低密度聚乙烯，低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯或它们的混合物，具有70-170微米之间的厚度并且至少一个包含金属茂催化的聚乙烯的密封层和具有20-100微米之间的厚度。另一较好的薄膜是共挤压薄膜包括20微米厚的低密度聚乙烯层，另一40微米厚的线性低密度聚乙烯或聚丙烯共聚物层和一20微米厚的金属茂催化的聚乙烯层。较好的是，所用的易变形薄膜具有大于10微米的厚度。并且，包含金属茂作的树脂的共挤压薄膜的性质可用于包装，它便于再循环并且生产成本低于例如分层薄膜如聚氯乙烯分层薄膜。

术语“可流动的物质”不包括气体物质，但包括那些在重力作用下可流动的物质或可以泵送的物质。这样的物质包括液体，浆糊，凝胶，乳胶或粉末。本发明对于包含表面活性剂的可流动物质尤其有用，因为它们弄湿密封区，当污染了密封区时在已有密封工艺中将导致高的失败率。失败的例子是产品在作业线上或在包装完成后的一段时间后泄漏。本发明对粘性流动物质也尤其有用，例如对于粘度大于100厘泊的可流动物质，因为在密封工艺过程中将它从密封区挤出通常是困难的。

在密封步骤之前和之中至少部分地充有流动物质的密封区，至少部分地由流动物质污染。可能以各种方式污染密封区。例如，由于增加包装工艺的线速度，包装中的可流动物质由于飞溅或起泡进入密封区发生污染。在这种情况下，克服污染会影响线速度增加的可能性。当在传统工艺中包装的尺寸降低时，空气／可流动物质接触面比传统密封工艺更接近密封区，因此也可能发生污染。例如当空气／可流动物质接触面超出密封区时，此时在密封区两相对表面之间的体积在密封步骤前和之中基本被可流动物填充，因此会发生完全污染。在这种情况下，对于给定量的可流动物质，克服污染对于降低包装尺寸的可能性有影响。尤其，当空气／流动物质接触面超出密封区且克服了污染时，包装将不包含气相，即可流动物质完全充满包装的体积，以便形成唯一的相。可流动物质相可以包含气相，如粉末的情况，但气体位于可流动的物质相之中，并且不形成独立的分离相。实际上，本发明的一个目的是对于给定的产品的体积或重量提供一减小尺寸的包装。此外，本发明的一个目的是为密封提供一个生态学的工艺，所用的包装材料可以再循环且产生的包装使用了其最大容积，所以所用包装材料的量是最小的。

密封装置的密封步骤对本领域的技术人员是已知的。在密封过程中最好包括供给不间断的加热元件与薄膜接触的步骤，并且在密封后移开元件。这可以通过包括夹爪的热阻密封元件提供。操作中，密封夹爪靠近。这样密封层熔解以便密封。其它较好的密封装置包括旋转的加热轮。通常，在污染的密封区部分，两密封表面会形成一种物质阻碍。采用金属茂催化树脂作为密封层允许密封胶围绕和／或通过污染在密封区内流动。这提供了通过污染密封的能力。可以使用不同的密封类型。包括飞边密封和重叠密封。对于重叠密封，最好密封胶层在薄膜的外面以便提供密封层／密封层密封。采用金属茂作的树脂作为密封层在密封步骤中允许高的超密封程度而没有生产时间的浪费。“超密封”意思是短时间内的密封形式，因为与传统的密封胶相比，熔化这些材料要求少的热量。这使得密封层能够有更多的机会接触从而密封得更好。在本发明的一个优选实施例中，所用的薄膜是共挤压薄膜，在薄膜内侧的密封初始温度和超过30摄氏度的薄膜熔化点之间存在不同。较佳地，这种薄膜包含一聚烯烃外层，熔点在110-160摄氏度之间，连同一金属茂作的树脂密封层，熔点在70-90摄氏度之间，并且这些材料能够共挤压在一起形成共挤压结构。这种共挤压结构能够在热阻密封设备上很容易地加工，不需要昂贵的分层步骤，因为可以在不熔化整个薄膜的情况下密封薄膜。金属茂作的树脂的密封初始温度比任何一种传统材料充分低，而软化塑料的高密封温度能与传统材料保持一样。实际上，本发明的一个目的是提供一种低成本的填充包装的生产工艺。

本发明的密封工艺可以用于各种包装类型包括四角形纸袋，袋，小包装，清洗包，四角包，酸奶袋，在容器开口上薄膜密封(例如牛奶)。用这种工艺的好处在于薄膜包装尺寸可以降低，因为空气／可流动物质接触面可以接近密封区，甚至可流动物质可以进入密封区污染它而不会泄漏。避免了在传统工艺中的低密封强度或根本不密封。克服污染可导致更快的生产速度并减小包装。因为由于增加的震动，摇动，飞溅或起泡产生的污染可以通过本发明的工艺克服，所以速度比传统工艺增加。实际上，本发明的一个目的是抵偿污染，保持或提高传统工艺的密封速度。

图1表示的是本发明的一个最佳实施例。用本发明的工艺密封的袋(10)的前视图。袋可用来包装标准重量负载的液体制剂。这种袋尤其用来包装可流动的物质。传统地用于袋的薄膜结构(20)如图2所示。它由12微米标准的聚对苯二甲酸乙二醇酯层(21)和180微米低密度聚乙烯／线性低密度聚乙烯层(22)分层构成。聚乙烯提供密封和强度特性而聚对苯二甲酸乙二醇酯提供阻香味的屏障，刚性，光泽连同多层印刷的墨水的保护。不同结构可以用于本发明的工艺。它们都至少包括一层金属茂基材料，一些较佳的实施例包括两层。一些可能的例子在图3中表示。这些实施例都包括一层与用于传统薄膜类似的聚对苯二甲酸乙二醇酯层。金属茂基树脂的两种品级没有限制。XU59900．17提供极好的穿刺(puncture)性能和好的密封性能，而XU59900．02则提供极好的密封性能。第一较佳实施例包括20微米的XU59900．17(30)和160微米的低密度聚乙烯／线性低密度聚乙烯(220)的共挤压薄膜，它与聚对苯二甲酸乙二醇酯层(21)分层。第二较佳实施例包括90微米的XU59900．17(31)和90微米的低密度聚乙烯／线性低密度聚乙烯(221)的共挤压薄膜，它与聚对苯二甲酸乙二醇酯层(21)分层。第三较佳实施例包括20微米的XU59900．17(32)，20微米的XU59900．02(33)和160微米的低密度聚乙烯／线性低密度聚乙烯(222)的共挤压薄膜，该薄膜在一标准3层共挤压吹塑薄膜作业线(blown filmline)上被吹塑(blown)形成，它与聚对苯二甲酸乙二醇酯层(21)分层。第四较佳实施例包括80微米的XU59900．17(34)，20微米的XU59900．02(33)和80微米的低密度聚乙烯／线性低密度聚乙烯(223)的共挤压薄膜，该薄膜在标准3层共挤压吹塑薄膜作业线上被吹塑形成，它与聚对苯二甲酸乙二醇酯层(21)分层。

这种袋用热阻单元以不同的温度和密封时间密封。密封夹爪外形是2×2毫米宽的密封夹爪。被检测过的薄膜在摄氏235度的密封温度以上燃烧。

用传统的密封工艺和传统的密封材料，填充可流动物质的袋只有对温度超过165度和0．8秒的密封时间具有有效密封。当在本发明的工艺中采用金属茂作的树脂作为密封层，袋可以填充更多的可流动物质，这表示有完全污染的密封区，而在保持同样温度时，速度提高到最高达0．55秒的密封时间。

这种不仅在填充水平线上而且在密封时间上的改进是由于金属茂基的树脂能穿过可流动物质密封。而且，在这种情况下密封温度范围提高了45％。所有密封用线上压力检测机检测和用MultivacA300／60真空机在外部压力50毫巴下60秒的时间内进行真空检测。所有袋从1米和1．5米落到袋基面上检测。在描述的条件下没有失败。

图4表示本发明的另一实施例。它是能用本发明工艺密封的小包装袋(40)的前视图。小包装可用来包装标准浓缩的轻负载液体制剂。传统的用于这种小包装的薄膜结构如图5所示。它由12微米的标准聚对苯二甲酸乙二醇酯层(21)与80微米的线性低密度聚乙烯／介质密度聚乙烯／线性低密度聚乙烯(41)分层构成。聚乙烯提供密封和强度特性而聚对苯二甲酸乙二醇酯提供阻香味的屏障，刚性，光泽连同多层印刷的墨水的保护。不同结构可以用于本发明的工艺。所有它们至少包括一层金属茂基材料。一些可能的例子在图6中表示。这些实施例不需要包括与用于传统薄膜类似的聚对苯二甲酸乙二醇酯。金属茂基树脂的两种品级没有限制：XU59900．17和XU59900．02。第一优选的实施例包括20微米的XU59900．02(50)，20微米的低密度聚乙烯(42)和40微米的线性低密度聚乙烯-2740(43)的共挤压薄膜(60)，该薄膜在标准3层共挤压吹塑薄膜作业线上被吹塑形成。第二优选的实施例包括20微米的XU59900．17(51)，20微米低密度聚乙烯(42)和40微米的线性低密度聚乙烯-2740(43)的共挤压薄膜(61)，该薄膜在标准3层共挤压吹塑薄膜作业线上被吹塑形成。新薄膜可以用同样的传统机器加工。

用传统的热阻密封工艺(密封时间0．8秒，每分钟50次)和传统的密封材料，小包装填充可流动的物质但要在顶部有相当多的气相，否则产品会进入密封区，通常引起失败。

当采用本发明工艺中的例如图6的结构时，克服了污染并且在相同条件下(密封时间0．8秒，每分钟50次)小包装填充更多的可流动物质，有密封区的完全污染。

在填充量上的改进是由于金属茂基树脂能够穿过流动物质密封。所有密封在50度时把8公斤重的物质放在小包装上2个小时进行压力检验。在描述的条件下没有失败。

图7表示具有横向(71)和纵向(70)密封的包装的一个实施例。这种包装可以填充可流动物质(80)(图8)。如果使用本发明的工艺，填充量可使密封区(90)在密封步骤之前和／或之中部分或完全地受到污染(图9)。应该注意在图8和图9中表示的可流动液体的填充量没有限制。实际上，污染取决于填充量也取决于其它因素如加工速度。

Claims (12)

1. 权利要求书

   1．用于将易变形薄膜的相对表面密封在一起的工艺，易变形薄膜在密封区(90)包括一密封层，此密封层包括一种金属茂催化的树脂(30，31，32，33，34，50，51)，密封步骤的特征在于密封区(90)在密封步骤之前和／或之中至少部分地充有可流动物质(80)，从而提供密封。
2. 2．如权利要求1所述的工艺，其特征在于密封区内相对表面之间包含的体积必须在密封步骤之前和／或之中填充可流动的物质。
3. 3．如权利要求1所述的工艺，其特征在于密封步骤包括在密封过程中使不间断的加热元件与薄膜接触和在密封后移开此元件的步骤。
4. 4．如权利要求1所述的工艺，其特征在于可流动物质包含大约5％到约50％的表面活性剂，最好是大约10％到约30％。
5. 5．如权利要求1所述的工艺，其特征在于可流动物质具有至少大约100厘泊的粘性。
6. 6．如权利要求1所述的工艺，其特征在于这个工艺用于包装和密封一个包含可流动物质的容器，且包括下列步骤：由易变形薄膜部分成形此容器，用可流动物质填充此容器和在密封区密封此容器。
7. 7．如权利要求1所述的工艺，其特征在于易变形薄膜具有至少大约10微米的厚度。
8. 8．一个内部容有可流动物质的容器的包装，容器由易变形薄膜制成，薄膜至少包括一层金属茂催化的树脂，其特征在于包装不包含气相。
9. 9．一种如权利要求8所述的内部容有可流动物质的包装，其特征在于可流动物质包含大约5％到50％的表面活性剂，最好是约10％到约30％。
10. 10．一种如权利要求8所述的内部容有可流动物质的包装，其特征在于可流动物质具有至少大约100厘泊的粘性。
11. 11．一种如权利要求8所述的由易变形薄膜制成的包装，其特征在于易变形薄膜具有至少大约10微米的厚度。
12. 12．一种如权利要求8所述的内部容有可流动物质的包装，其特征在于可流动物质是液体。

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