用在盒中袋包装中用于柔性包装的薄膜和由此制作的袋

摘要

用于袋的薄膜。薄膜包括多个挤压层，其中这些层包括第一层、第二层、第三层、第四层和第五层。第一层是茂金属聚乙烯和线性低密度聚乙烯的混合物。第二层接触第一层且包含粘结层。第三层与第一层相反地接触第二层。第三层包含具有至少约24mol％的mol％乙烯的乙烯乙烯醇和在约0.01密耳和0.40密耳之间的厚度。第四层与第二层相反地接触第三层。第四层包含粘结层。第五层与第三层相反地接触第四层。第五层包含茂金属聚乙烯和线性低密度聚乙烯。薄膜包括在约0.46密耳和10.4密耳之间的厚度。

说明书

相关申请的交叉引用

无。

公开的背景

1.技术领域

本发明总的涉及聚合物基薄膜，尤其涉及用于柔性包装的薄膜。除了其它用途外，本公 开的薄膜十分适合于与盒中袋包装相关的使用。

2.背景技术

盒中袋包装的使用是十分常见的。一般这类的包装包含由多个聚合物薄膜板制成的柔 性袋。所述板通过多个密封件被联接在一起以形成大体流体密封的空腔。嘴可被设置在所 述板之一上以提供进入流体密封空腔的入口。柔性袋随后被置于硬质的外部容器中。

这类袋一般填充有可流动的物质，且一般在硬质的外部容器中被运输和存储。最 终，可流动的物质被从柔性袋中分配。经过存储、运输和使用，袋经受各种负载，其中一些是 重复负载。这类负载和可流动的物质在柔性袋内的运动将使袋子性能降低并将力传给柔性 袋上。

因而，已知的是袋必须满足关于强度和操作性能的特定标准。一般地，这类的柔性 袋由多个共挤出的或层压的薄膜结构形成。已知多种不同结构被利用过。总是存在着关于 性能和成本改善薄膜结构的需求。也就是，存在对通过更容易制造和制造成本更节约的薄 膜以提供改善的性能的需求。

发明内容

本公开涉及用于袋的薄膜。薄膜包含多个挤压层，其中所述层包含第一层、第二 层、第三层、第四层和第五层。第一层是茂金属聚乙烯和线性低密度聚乙烯的混合物。第二 层接触第一层且包含粘结层。第三层与第一层相反地接触第二层。第三层包含具有至少约 24mol%的mol％乙烯的乙烯乙烯醇和在约0.01密耳（mil）和0.40密耳之间的厚度。第四层与 第二层相反地接触第三层。第四层包含粘结层。第五层与第三层相反地接触第四层。第五层 包含茂金属聚乙烯和线性低密度聚乙烯。薄膜包括在约0.46密耳和10.4密耳之间的厚度。

在一个优选的实施例中，在第一层中，茂金属聚乙烯和线性低密度聚乙烯具有按 重量计算的50％-50％的比例。

在另一个优选的实施例中，第三层包含多层乙烯乙烯醇。

在另一个优选的实施例中，第三层包含具有至少32mol%的mol%乙烯的乙烯乙烯 醇。

优选地，第三层包含具有至少38mol%的mol%乙烯的乙烯乙烯醇和大致约0.1密耳 的厚度。此外，总的薄膜的厚度包含大致约3.4密耳。

在另一个优选的实施例中，第三层在一面上被直接地联接到第二层，在另一面上 被直接地联接到第四层。第一层在与第三层相反的面上被直接联接到第二层。第五层在与 第三层相反的面上被直接地联接到第四层。结构限定直接联接到彼此的总共五个不同的 层。

在另一个优选的实施例中，在第五层中，茂金属聚乙烯和线性低密度聚乙烯具有 按重量计算的80％-20％茂金属聚乙烯的比例。

在本公开的另一个方面，本公开包含本质上由五个共挤出层组成的用于袋的薄 膜。所述五个层包含第一层，所述第一层包含茂金属聚乙烯和线性低密度聚乙烯的混合物。 第二层接触第一层且包含粘结层。第三层与第一层相反地接触第二层。第三层包含具有至 少约24mol%的mol%乙烯的乙烯乙烯醇和在约0.01密耳和0.40密耳之间的厚度。第四层与第 二层相反地接触第三层。第四层包含粘结层。第五层与第三层相反地接触第四层。第五层包 含茂金属聚乙烯和线性低密度聚乙烯。五个层包括在约0.46密耳和10.4密耳之间的厚度。

在一个优选的实施例中，在第一层中，茂金属聚乙烯和线性低密度聚乙烯具有按 重量计算的50%-50%的比例。

在另一个优选的实施例中，第三层包含多层乙烯乙烯醇。

优选地，第三层包含具有至少32mol%的mol%乙烯的乙烯乙烯醇。

在另一个优选的实施例中，第三层包含具有至少38mol%的mol%乙烯的乙烯乙烯醇 和大致约0.1密耳的厚度。总的袋的厚度大致约3.4密耳。

在一个优选的实施例中，第三层在一面上被直接地联接到第二层，在另一面上被 直接地联接到第四层。在与第三层相反的面上第一层被直接地联接到第二层。在与第三层 相反的面上第五层被直接地联接到第四层，以便限定直接地联接到彼此的总共五个不同的 层。

在一个优选的实施例中，在第五层中的茂金属聚乙烯和线性低密度聚乙烯具有按 重量计算的80%-20%茂金属聚乙烯的比例。

在本公开的仍有另一个方面，本公开涉及袋。袋包括前板、后板和多个密封件。前 板具有外表面和与外表面相反的内表面。后板具有外表面和与外表面相反的内表面。多个 密封件将前板连接到后板，前板的内表面面对后板的内表面。共同地，这些限定了流体空 腔。前板和后板的每个包含薄膜。薄膜包含第一层，所述第一层是茂金属聚乙烯和线性低密 度聚乙烯的混合物。第二层接触第一层且包含粘结层。第三层与第一层相反地接触第二层。 第三层包含具有至少约24mol%的mol%乙烯的乙烯乙烯醇和在约0.01密耳和0.40密耳之间 的厚度。第四层与第二层相反地接触第三层。第四层包含粘结层。第五层与第三层相反地接 触第四层。第五层包含茂金属聚乙烯和线性低密度聚乙烯。薄膜包括在约0.46密耳和10.4 密耳之间的厚度。

在一个优选的实施例中，多个密封件将前板的内表面直接地连接到后板的内表 面，从而限定单个层。

在另一个优选的实施例中，多个内部板被定位在前板和后板之间，并且多个密封 件将每个板连接到彼此，从而限定多重层。

在另一个优选的实施例中，袋进一步包括开口，所述开口延伸穿过前板和至少一 个的内部板。嘴被公开带有基部凸缘和限定通道的直立的壁。基部凸缘被联接到开口以提 供在通路和流体空腔之间的流体密封的连通。

在另一个优选的实施例中，第三层包含具有至少38mol%的mol%乙烯的乙烯－乙烯 醇和大致约0.1密耳的厚度，薄膜的厚度大致约3.4密耳。

附图说明

本公开现在将参照附图进行描述，其中：

附图的图1是本公开的柔性袋的透视图；

附图的图2是本公开的柔性袋可被置于其中的硬质外部容器的透视图；

附图的图3是本公开的柔性袋的截面图，尤其显示了大体沿着图1的线3-3取得的嘴和 柔性袋的结构；以及

附图的图4是柔性袋的薄膜的层结构的截面图。

具体实施方式

尽管该发明容许有多种不同形式的实施例，但是一个特定的实施例被示于附图中 并在本文中被详细地描述，应理解：本公开将被视为范例并不意图受限于所图示的实施例。

将被理解的是，在本文中所提及的相同或类似的元件和/或部件可在全部附图中 通过相同的参考标记被标识。此外，将被理解的是，附图仅是本发明的示意性代表，且一些 部件出于图片清晰的目的可能偏离实际的比例关系。

现在参照附图，尤其是参照图1、3和4，薄膜大体被示于10处。薄膜包含可被形成为 例如袋12的袋的多层挤压件。袋可被单独使用，或与外部的硬质容器，例如容器100，结合使 用。一个这类的使用与盒中袋包装相关。在这些应用中，袋可被用于存储和分配可流动的物 质，除其它的可流动物质外，包括但不限于液体、凝胶、糖浆，例如软饮料糖浆，饮料，例如 酒、酱。预期的是，这样的可流动物质可能包含多种不同的粘度，且可能包括固体含量。可流 动物质的上述例子意在示例，并不被认为是限制的。

由本公开的薄膜可被部分地或整个地形成的预期使用的类型的一个示例性袋被 示于图1和3中，包含常见已知的枕形袋。这样的袋包括前板20和后板22。前板20包括外表面 30和内表面32。后板22包括外表面34和内表面36。前板和后板被以叠覆的定向进行定位，因 此内表面彼此相对。

随后，这些板经由密封件24被联接在一起。在枕型容器的情况中，密封件24包括顶 密封件31、底密封件33、第一侧密封件35和第二侧密封件37。密封件大体垂直于邻近的密封 件并平行于相对的密封件以大体限定方形或矩形的构形，从而限定大体方形或矩形的空腔 29。通过应用热或者通过其它的程序，包括但不限于尤其是射频焊接、超声波焊接、粘合剂， 密封件可被形成。本公开不限于板的附连的任何特定方式。

对于许多枕型容器，接近、但与底密封件33间隔开，穿过前板20设置开口26。以密 封接合的方式嘴40可被联接到所述开口26处。在某些实施例中，可设置多个嘴，例如，一个 用于分配，一个用于填充。在其它的实施例中，嘴可被沿着密封件定位以便在这些板之间延 伸。薄膜被构造用于与多个嘴构形相关的使用，以及在不需要嘴的实施例中使用。

一种类型的嘴被示于图3中，包含基部凸缘42和延伸自基部凸缘的直立壁44。基部 凸缘包括顶表面41和相反于顶表面41的底表面43。一般地，基部凸缘大致是平面的并大体 垂直于直立壁44。通过热封，顶表面和底表面的任一个可在开口26的周围被密封到前板。当 然，其它密封方法，例如以上所指出的那些，可被利用来代替热封。

直立壁包括外表面45，所述外表面45包括抓握凸缘，例如在外表面周围延伸的抓 握凸缘46。一般地，这些抓握凸缘沿着外表面以间隔开的方位被布置，大体平行于基部凸缘 42。当然，其它的构形同样地被预期。直立壁限定了终止于开口49的大体为圆形构形的通 路，该开口49在远侧与基部凸缘42间隔开。当然，其它的截面构形被预期，本公开不限于嘴 的任何特定构形。

将被理解的是，这样的袋可被定位在外部硬纸盒内，例如示于图2中的外部盒子 100。外部盒子包括底壁50、顶壁52、第一侧壁54、第二侧壁56、前壁57和后壁58。示于图中的 外部盒子包含矩形立方体构形。当然，这样的构形仅是示例性的，并不被认为是限制的。将 被理解的是，其它容器，例如具有更少或更多数目的面的那些（即连同底壁和顶壁在内具有 多个面的六角形或八角形的盒子）也是被预期的。在一些实施例中，所述壁的一个，在所示 的实施例中，前壁57，可包括提供到空腔59和在其中的袋的入口的开口51。在其它实施例 中，可能需要移除所述壁的一个以获得到空腔59的入口。预期的是外部的硬质纸盒包含纸 板材料，例如瓦楞纸板。当然，其它的材料同样地被预期用于使用，包括但不限于其它的纸 板材料、包括生物聚合物的聚合物材料和类似的材料。

将被理解的是多种不同的构件可被联接到如上所描述的嘴。例如，盖子或分配附 件可被联接到上面的构形。这类的连接器可包括被公开在授予Verespej等人的美国专利第 7,387,277号、授予Verespej等人的美国专利第7,469,522号、授予Jones等人的美国专利第 7,114,625号、授予Thurman的美国专利第8,448,799号中的那些，和尤其是与软饮料糖浆相 关而使用的各种快速连接、断开配件（QCD）。还可预期的是，例如那些被公开在两项专利都 授予了Roos的美国专利第4,619,377和6,978,981号，和授予Erb的美国专利第6,045,119、 6,296,157和6,360,925号，授予Bellmore的美国专利第8,336,743号，授予Roser的美国专 利第7,240,811号中的分配器。此外，将被理解的是，嘴或者空腔可进一步包括不同的结构 以帮助可流动物质的分配。在这类结构中，被预期的是被联接到嘴的结构，包括但不限于授 予Boone等人的美国专利第5,749,493号，授予Overman等人的美国专利第5,941,421号和授 予Overman等人的6,102,252号以及授予Bond的美国专利第4,138,036号中所示的那些被预 期用于使用。前述参考文献的每个的全部内容通过引用被并入。

将被理解的是，尽管示出了枕形袋，但薄膜不限于与枕形袋一起使用。例如，袋可 包含装有角撑板的袋，其中四块板被联接在一起以形成大致矩形形状的袋。一个这类的构 形被示于授予Sasaki等人的美国专利第5,788,121号中。另一个这类的构形被示于授予 Edwards的美国专利第6,783,277号中。前述专利的全部内容通过引用被并入。

将进一步被理解的是，尽管其它的构形被预期，单层的枕形袋被示于图1中（示在 图3中的任选的虚线用于附加的内部层201、203）。例如，多层袋，枕或者别样的，同样地被预 期用于使用。例如，这样的容器可包括共用共同的密封件或者具有各自独立的密封件的多 重层。将被理解的是每个层可包含不同的壁结构，且被预期的是多重层可包含共挤出层、迭 层或这些结构的结合。例如，如下面所提出的，出于测试目的利用了两个层的构形，其中外 部层包含本公开的薄膜。

薄膜10被示于图4中，包括多个层，也就是，包括第一层102、第二层104、第三层 106、第四层108和第五层110的五个单独的层。预期的是，所述层一起被共挤出以形成具有 大致均匀的截面构形的薄膜，这些层以连续顺序彼此相邻。被预期的是薄膜的全部厚度是 在大致约0.46密耳和大致约10.4密耳之间。当被形成为袋，被预期的是第一层包含外部层， 并有由第五层形成的内部层。

第一层102包含茂金属聚乙烯（mPE）树脂和线性低密度聚乙烯树脂（LLDPE）的混合 物。在一个实施例中，第一层以大致约1.0密耳的层厚度包含按重量计算各自50％的混合 物。优选的是掺合物具有小于大致约0.92g/cc（克/立方厘米）的密度。优选的是mPE具有大 致约0.906g/cc且更加优选地在0.892g/cc和0.920g/cc之间的密度。优选的是LLDPE具有大 致约0.920g/cc且更加优选地在0.900g/cc和0.940g/cc之间的密度。还预期的是mPE对 LLDPE的比例一般可以是在0％到100％之间的任意处，只要密度是在上面明确的范围内。被 预期的是第一层102的厚度可以是在大致约0.1密耳和大致约3密耳之间，且最为优选地大 致约1密耳。

多种添加剂可被加入第一层，包括但不限于防结块、助滑、聚合物加工助剂和抗氧 化添加剂。其它添加剂也被本公开所预期以被加入第一层。添加剂可被加入用于特定的应 用，或者用于特定的树脂组合物以提供所期望的改善的特性。

第二层104包含粘结层，其被构造成提供用于将第一层102连接到第三层106的装 置。一个这类的粘结层可包含酸酐改性聚乙烯树脂。被预期的是粘结层在厚度上大致约0.3 密耳。优选地，粘结层在厚度上是在0.1密耳和1.0密耳之间且最为优选地大致约0.3密耳。 除了其它材料以外，来自DuPont以Bynel为商品名，和来自LyondellBassel以Plexar为商品 名以及来自Mitsu以Admer为商品名的树脂。其它粘结层材料可包含聚丙烯和可被酸酐改性 的其它非聚烯烃。这类材料可包含所述层的组成的全部，或者它们可被与其它的非酸酐改 性的材料掺混。例如，为减少成本，附加材料可被掺混。还预期的是酸共聚物、钠离聚物、锌 离聚物、乙烯醋酸乙烯酯或者乙烯丙烯酸甲酯也可被利用。

第三层106包含乙烯乙烯醇（EVOH）材料，优选地，包括接近100％的EVOH，所述第三 层106可作为单个层形成，或者通过多个层形成。多个层可与彼此直接接触，或者通过其它 的粘结层所分开。第三层106在厚度上大致约0.1密耳。在所预期的实施例中，相对较高mol% 的乙烯EVOH被预期用于使用，例如38mol％的乙烯EVOH。mol％乙烯的适当范围大致约大于 或等于24mol％。这个适当范围提供用于本薄膜的EVOH层的必要的柔性。还预期的是基底 EVOH材料可被改性以增加延性（特别是如果EVOH的mol％的乙烯低于，例如32mol％）。进一 步被预期的是EVOH层的厚度小于大致约0.3密耳，且最为优选地在大致约0.01密耳和0.40 密耳之间。将被理解的是，低于0.01，发现树脂通常不能对化学制品、气味和氧气充分地提 供阻隔。在大于上界的厚度，发现层对挠曲－开裂通常展现差的抵抗。

第四层108被示于图4中，包含与第二层形成材料的相同的材料。第四层108被构造 成有助于第三层106和第五层110配合和粘连在一起。优选地，第四层108包含具有大致约 0.3密耳的厚度的层，并有约大致约0.1密耳和1.0密耳之间的范围。

第五层110（在本文中还被称为产品接触层）被示于图4中，包含mPE树脂和LLDPE树 脂的混合物。在一个实施例中，第五层以大致约1.7密耳的层厚度包含按重量计算的mPE对 LLDPE的80％/20％的混合物。被预期的材料具有相似于第一层102的范围。被预期的是第五 层110的厚度可以是在大致约0.1密耳到5.0密耳之间。如同第一层的情况一样，取决于应 用，mPE和LLDPE的混合物可在0％和100％之间变化，且相似的结构变型被预期。在所示的实 施例中，第一层和第五层有不同的厚度。然而，将被理解的是，对称的构形也被预期。

被预期的是，在袋的构形中，例如袋12，前板20和后板22中的每个各自包含例如薄 膜10的薄膜，所述薄膜被以如此的方式定向以使内表面32和36包含材料的第五层，并使外 表面30和34包含材料的第一层。邻接的第五层适于以上面公开的方式的密封件的形成。

准备许多的样品袋来测试袋的性能。在一个预期的实施例中，两层的袋被形成。内 层包含Scholle公司以FlexiForce20为商品名所售的1.9密耳的mPE/LLDPE基薄膜。外层包 含依照本公开制作的薄膜。特别地，这样的薄膜包括第一层，具有以下结构：

层1：带有添加剂的1.0-密耳50％mPE/50％LLDPE

层2：0.3-密耳100％粘结层

层3：0.1-密耳100％EVOH（38mol％乙烯）

层4：0.3-密耳100％粘结层

层5：带有添加剂的1.7-密耳80％mPE/20％LLDPE。

随后在许多不同的参数下对薄膜的性能进行测试。测试还与三个不同的比较性样 品进行比较。这些测试包括物理性质测试、袋运输仿真测试和袋掉落测试。第一和第二比较 性结构较薄（用于依照本公开所产生的薄膜的3.4密耳对比用于比较性＃1样品的2.2密 耳，和用于比较性＃2样品的2.8密耳），而第三比较性结构较厚（3.4密耳对比比较性＃3 样品的4.4密耳）。

物理性质试验测试了击穿强度（克）、沿着横向的Gelbo挠曲测试（每2000次循环的 洞的数目）、沿着机器方向的Gelbo挠曲测试（每2000次循环的洞的数目）。由依照本公开的 薄膜所制造的包展现了高于比较性薄膜的击穿强度，和在Gelbo挠曲测试中最少数目的洞。 下面的表详细给出了物理测试的结果。

本公开 比较性＃1 比较性＃2 比较性＃3 击穿强度（克） 800 360 460 700 Gelbo挠曲测试－横向（每2000次循环的洞的数目） 6 47 54 35 Gelbo挠曲测试－机器方向（每2000次循环的洞的数目） 7 53 55 35

关于袋的运输仿真，测试相对于由比较性＃2和比较性＃3的薄膜形成的袋进行。 依照ASTA1A2001以14200次的振动冲击（频率2Hz，时长118分钟）对填充的20升的袋实施 测试。由本公开的薄膜所形成的袋在完整的118分钟后没有漏洞，性能优于两个比较性薄 膜。详细内容如下。

本公开 比较性＃2 比较性＃3 60分钟后的漏洞的数目 0 1 0 90分钟后的漏洞的数目 0 8 7 118分钟后的漏洞的数目 0 28 23

关于袋掉落的性能，本公开的袋与由比较性＃3的薄膜形成的袋进行比较。尤其， 20升的袋用可流动物质填充，从30英寸的高度平直地掉落。使每个袋掉落多次直至袋破裂 和渗漏。一般地，期望的是能够耐得住三次或更多次掉落产生的渗漏。来自比较性＃3的袋 60％的时间在第一次或第二次掉落时渗漏。相反地，由本公开的薄膜所形成的袋直至发生 渗漏的平均掉落次数是39，其中直至发生渗漏的最少掉落次数是23。

因而在全部的三项测试中，依照本公开制作的袋展现了优于现有技术的三种不同 比较性薄膜的显著改善的性能。

前面的描述仅是解释和阐述本发明，本发明不受限于前面的描述，除非附加的权 利要求被如是受限在这个范围内，因为看过本公开的本领域专业技术人员将能够在不偏离 本发明的范围内进行修改。