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CN1307039C - 用于包装的热收缩、热密封型聚酯薄膜 - Google Patents

用于包装的热收缩、热密封型聚酯薄膜 Download PDF

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CN1307039C CNB018043895A CN01804389A CN1307039C CN 1307039 C CN1307039 C CN 1307039C CN B018043895 A CNB018043895 A CN B018043895A CN 01804389 A CN01804389 A CN 01804389A CN 1307039 C CN1307039 C CN 1307039C
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Abstract

本发明提供一种包含热收缩热密封型聚酯收缩薄膜的包装薄膜。所述薄膜包含聚对苯二甲酸乙二酯均聚物或共聚物，优选采用溶剂基热封涂层如无定形共聚酯涂敷。所述薄膜可以金属化和/或层合到其它薄膜上，例如离子交联聚合物薄膜。所述薄膜和层合物在各种包装应用中是有用的，包括包装肉类的带包装烹饪或非烹饪袋子以及加盖应用。

Description

用于包装的热收缩、热密封型聚酯薄膜
发明领域
本发明概括地涉及一种特殊类型的聚酯收缩薄膜。更具体地，本发明涉及一种热收缩聚对苯二甲酸乙二酯薄膜，其用溶剂基热密封涂层涂敷和/或层合到其它薄膜上，用于包装，例如袋子或加盖托盘。
相关技术的讨论
背景技术
热收缩型热塑性薄膜的应用对于包装工业是众所周知的。例如，家禽类制品通常密封在用这些薄膜制成的袋子中并加热，从而使得袋子收缩直至其紧密贴合在制品周围。一种这样的袋子是单层聚酯薄膜。这些袋子通过紧密粘附在制品上提供强度和保护，尽管它们的缺点是其必须用粘合剂密封，因为除了在非常高的温度下以外，聚酯是不能热密封的。用粘合剂密封的袋子一般在密封区域不如热封的袋子强度高，并且不能用现有的热封设备在开口端封闭。
共挤塑薄膜(如聚烯烃)用于生产热收缩性袋子，因为其是可以热封的，所以可以经济地在现有的热封设备上生产。它们在热收缩后与所包装的产品保持良好的物理接触，从而保持包装的肉内的汁，但是效果不如叠层的收缩袋好。然而，共挤塑薄膜的机械性能并不太好，例如拉伸强度和模量，所以，由这些薄膜制成的袋子更容易撕裂或者在操作过程中产生物理损坏。而且它们一般没有耐高温性，这限制了它们用于带包装烹调的用途。
美国专利4,971,845公开了一种取向的热密封、热收缩型粘合叠层薄膜，在一种情况下，其包含聚酯薄膜层和聚烯烃薄膜层，其中，所述薄膜层具有类似的收缩特性。所讨论的一个实例组合了具有“近似相同的收缩特性”的各层即约50％的收缩率。
对于具有高强度、可热收缩且可热密封以及耐高温性的热塑性薄膜存在需求。
发明概述
本发明提供一种用于包装的热收缩薄膜，其包括：
(a)热收缩薄膜，其包含至少含有80重量％的聚对苯二甲酸乙二酯聚合物的聚合物，其中，所述薄膜在5％-55％范围内双轴取向，所述薄膜具有外表面和内表面；和
(b)在所述外表面和内表面至少之一上的溶剂基、热密封涂层。
本发明还提供一种包装制品的方法，其包括下列步骤：
(a)把制品包装在收缩薄膜中，所述薄膜包含至少含有80重量％聚对苯二甲酸乙二酯聚合物的聚合物，其中，所述薄膜在5％-55％范围内双轴取向，所述薄膜具有外表面和和内表面，所述内表面上涂敷溶剂基热密封涂层；
(b)热密封要求的边，以形成袋子；
(c)密封其中有制品的袋子；和
(d)通过加热收缩所述袋子。
本发明还提供一种能排除蒸汽的抗捣固(tamper-resistant)的包装容器，其包括以下组合：
a)一个开口的刚性或半刚性容器，其具有底面部分和从底面向上延伸的侧壁，所述侧壁具有外表面；
b)具有内表面和涂敷在这种内表面上的溶剂基热封涂层的热收缩薄膜，所述薄膜的所述内表面与至少一部分侧壁外表面紧密地密封接触，其中，热收缩薄膜包含：
i)一种至少含有80重量％聚对苯二甲酸乙二酯聚合物的聚合物；和
ii)其中，所述薄膜在5％-30％范围内双轴取向。
本发明包括一种抗捣固热收缩盖膜，其具有一个内表面，用于覆盖具有外表面的刚性或半刚性容器，所述薄膜包含至少80重量％的聚对苯二甲酸乙二酯均聚物或共聚物，并具有多个边，且厚度为12-75微米，在5％-30％收缩系数范围内双轴取向；所述内表面上包含溶剂基热封涂层，其中：
a)所述薄膜与所述容器的至少一部分外表面紧密接触；
b)当加热所述薄膜的边时，所述薄膜保持与所述容器的抗捣固接合，密封地封闭所述容器，但是在加热时允许空气和水汽进出所述盖膜。
本发明还提供一种用于使PET薄膜与其它薄膜层合的改进方法，其包括以下步骤：
(a)向PET薄膜涂敷溶剂基层合粘合剂；
(b)加热到收缩温度以下来干燥所述粘合剂；
(c)把该薄膜层合到其它薄膜上而不需要另外的粘合剂。
按照本发明热收缩薄膜的另一个实施方案，本发明的热收缩薄膜还包含在热封涂层之下的金属化层。
按照本发明热收缩薄膜的另一个实施方案，所述薄膜叠合到一个或多个其它层上，形成叠合薄膜。
本发明的另一方面涉及一种由本发明的热收缩薄膜形成的袋子。
本发明的另一方面涉及一种由本发明的热收缩薄膜形成的包装。
按照本发明的包装的另一个实施方案，所述热收缩薄膜还包含在内表面上的金属化层，和在所述金属化层上的热封涂层，并且其中，所述包装在收缩后呈现出珍珠状外观的性质，同时保持对氧和水分的功能性防渗性能。
附图简述
图1是在使薄膜盖子侧面收缩之前，根据本发明制备的容器的透视图。
图2是在使薄膜盖子侧面收缩之后且在使盖子顶部收缩之前根据本发明制备的容器的透视图。
图3是使用本发明制备的密封容器的透视图。
图4和5是根据本发明的设备的示意横截面图。
优选的实施方案详述
本发明涉及一种特殊类型的聚对苯二甲酸乙二酯(“PET”)收缩薄膜，和与其相关的方法，其提供了包装用于非烹饪用途和在其中烹饪的用途的优点。本发明基于聚对苯二甲酸乙二酯聚合物(均聚物或共聚物)薄膜，其是可热收缩和可热封的，一般是薄规格的并具有低收缩率。本发明人已经发现一种在薄膜制造过程中向该薄膜预先涂敷溶剂基热封涂层的方法，因此避免了后涂敷粘合剂(向低收缩温度的薄膜上涂敷粘合剂通常需要这种方法)的需要。
这是相对于现有技术的明显进步，减少了制造所述薄膜的时间和成本，并且为所述薄膜提供了新的用途。传统的后涂敷粘合剂必须对齐要密封的区域，并且不能相互缠绕。它们一般需要14天在空气中固化，从而限制了其应用。它们通常限于制造袋式托盘(bagstock)，其中，薄膜自身密封。本发明允许在整个网状物上涂敷密封剂，因此不限制使用它的密封区域或结构。
除了能向基础薄膜上涂附溶剂基热封涂层以外，本发明还提供向基础薄膜上涂敷金属化涂层的技术，和在所述薄膜和任何溶剂基热封涂层之间涂敷金属化涂层的技术，以及涂敷防雾剂和其它试剂的技术。
另外，基础薄膜(带有或没有溶剂基热封涂层)任选地金属化和/或涂敷防雾剂，其可以叠合到其它聚合物薄膜上，以提供独特的选择和性能，特别是用于包装用途中的应用，例如单袋系统代替目前的双袋包装用于包装肉类。附加的叠层可以提供更高的强度、防渗性能、印刷表面、密封特性，以及在使用金属化工艺时的装饰视觉特征。
可热收缩、可热封基础薄膜
本发明的可热收缩、可热封PET收缩薄膜，即“基础薄膜”，包含至少约80重量％的PET，更优选的是至少90重量％的PET。该PET可以是PET的均聚物或共聚物。PET均聚物是指基本由乙二醇与对苯二甲酸聚合生成的聚合物，或者换个方式，由其酯形成等同物(例如可以聚合最终提供聚对苯二甲酸乙二酯聚合物的任何反应物)生成之聚合物。PET的共聚物是指包含(或生成自)至少约50摩尔％对苯二甲酸乙二酯的任何聚合物，聚合物的其余部分由除了对苯二甲酸和乙二醇(或它们的酯形成等同物)以外的单体形成。
本发明的PET基础薄膜进一步定义为：
1.在约5％-55％收缩系数范围内，更优选的是在10％-30％收缩系数范围内双轴取向的；和
2.对于盖子的用途，厚度为12-75微米(更优选的是12-20微米)。
合适的聚对苯二甲酸乙二酯收缩薄膜可以从E.I.Du Pont deNemours and Company，Wilmington，DE以商标Mylar_和Mellinex_获得。
相对于传统的收缩薄膜，本发明的收缩薄膜由于许多原因在包装应用中是有益的。相对于许多传统的收缩薄膜，该PET收缩薄膜是坚韧的，并且已经发现该薄膜的较小量的取向(“低收缩”)可以更好地适应突出物，即不收缩到产生刺穿薄膜的危险的程度或者到压坏突出的内容物的程度，并且不收缩到在突出物周围形成一团难看的收缩薄膜的程度。作为盖膜，在打开包装时，收缩薄膜的这种薄规格(与低收缩相结合)导致盖膜撕裂，从而产生捣固证据(tamper evidence)。传统的收缩膜一般收缩到明显更大的薄膜厚度，从而提供一种盖子，这种盖子可以扯下而不撕裂，从而没有留下捣固证据。
在先收缩成为包装时，本发明的基础薄膜由于存在粘性涂层而形成紧密的气密密封。但是，由于薄规格和低收缩，在炉子等中加热时，该密封本身仍然会排气。传统的收缩薄膜或者形成紧密迭合的密封，或者是本身排气的，但是一般不能做到这两点。通过本发明，可以对外壁、外盖边缘、盖子顶部和分割腔室的跨接进行密封，以防止相互之间的泄漏。另一个优点是这种结构可以用于改进的大气下包装(Modified Atmospheric Packaging(MAP))。
本发明的较低收缩力薄膜还提供优良的外观并且对于使用来说，一般比传统的(更高的规格、更高的收缩)收缩薄膜更经济，特别是用于盖子用途，因为它们使得覆盖所用的产品和容器所需的材料量最小。
热收缩型PET基础薄膜具有其它附加优点。其可以是表面印刷的或者由其本身或者在叠合时捕获(trap)印刷的。对于在其中进行烹饪过程所用的材料，其可以是叠层的，带有可变的收缩度5-45％。层合型和热封型这两种型式都可以用作热收缩型加盖托盘。这两种型式都可以用来包装除了食物以外的物质。
热封涂层的应用
本申请人已经发现一种为基础薄膜赋予粘合剂的方法，其避免了费时或困难的后加工过程。意外地，本发明人使用溶剂基热封涂层，其一般被认为不可能赋予基础薄膜低的收缩开始温度，通常约80℃。热封剂材料本身优选的是共聚酯或乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，更优选的是无定形共聚酯。可以预计，也可以使用本领域技术人员熟知的其它密封剂。
更优选的共聚酯热封剂得自至少以下成份：约10-60摩尔％对苯二甲酸(“单体A”)；约10-60摩尔％乙二醇(“单体B”)；和约5-60摩尔％第三者单体，其为仲二酸(“单体C”)和/或仲二醇(“单体D”)。
单体C的实例包括：丁二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、1，10-癸二羧酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、十二烷二酸等。单体D的实例包括：甲氧基聚亚烷基二醇、新戊二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、亚丙基二醇、1，6-己二醇、1，4-丁二醇、二亚乙基间苯二甲酸。
粘合剂以溶液形式涂敷。提供热收缩PET基础薄膜的溶剂基热封涂层的关键因素是a)适当选择粘合剂的(多种)溶剂(例如优选四氢呋喃)使得可以在低于80℃的温度下完成干燥，和(2)在加工过程中使用比通常的薄膜更低的缠绕张力。
可以通过本领域技术人员熟知的许多涂敷技术的任一种把溶剂基热封涂层涂敷到热收缩PET基片的一侧(或两侧)。例如，可以通过辊涂(涂布辊)、喷涂、凹槽辊涂布、缝模涂布，优选的是使用溶液涂敷法的辊涂或凹槽辊涂布。
具体地，由于该薄膜非常不稳定并且在暴露于高温时会过早收缩且缠绕过紧时会拉伸，因此，以下给出的条件是重要的。
●干燥温度(℃)：约70-75
●薄膜缠绕张力(pli)：约-0.25-1.0(288-1153g/cm)
●涂敷/缠绕速度(ypm)：约100-500(91-457m/min)
●涂层重量(克/平方米)：约1.0-10
所得的热封型、热收缩型PET薄膜表现出大于260g/in(102g/cm)的热封强度，约1-10g/cm2，优选的是约1.5-2.5g/cm2的涂层重量，并且在100℃的薄膜收缩率约5％-55％，优选的是10％-30％。
金属化层和其它添加剂的涂布
上述溶剂基热封涂层为热收缩型PET基础薄膜提供可热封的表面。额外的金属化层可以为薄膜提供氧和水分阻挡层以及装饰特征。
所述热收缩型PET基础薄膜，具有外表面和内表面，可以在一个或两个表面涂敷金属层。溶剂基热封涂层可以涂敷在金属层上。热收缩型PET基础薄膜可以是以任何组合形式的两侧热封涂敷或者两侧铝金属化的。
所用的金属可以变化，尽管铝是优选的。金属层可以通过已知的方法(例如标准真空沉积法)涂敷到热收缩型PET基础薄膜上。
对于铝化层，关键条件是：
●光学密度(重金属沉积)：约0.75-4；优选的是2.6-3.0
●光学密度(轻金属沉积)：约0.25+/-10％。
使用装有四个用于颜色和可见光密度测量的可选择滤波器的在0-4.0范围内的数字显示透射密度计测量光学密度。测量显示：美国标准(American Standard(ANSI))乳色玻璃，漫射可见透射密度。
除了一种或多种金属化层以外，其它成份也可以涂敷到基础薄膜上以获得其它希望的性质。例如，防雾剂或防滑剂可以混入到涂敷在收缩薄膜上之前的溶剂基热封涂层中，以获得防雾或防滑性。在工业上常用的其它添加剂可以用类似的方式引入。
与其它薄膜的叠合
根据包装要求，热收缩型PET基础薄膜也可以粘性叠合到其它材料上，以提高整个结构的性能。所用的可收缩基材可以是普通未涂敷的、溶剂基热封涂敷的、和/或金属化的。用于叠层的其它材料将根据寻求的性质而有很大变化，但是包括尼龙、聚丙烯、聚乙烯、离子交联聚合物、丙烯酸酯类(ACR)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚苯乙烯、乙烯乙烯醇(EVOH)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、以及它们的组合。
例如，未涂敷的基础薄膜可以叠合到离子交联聚合物薄膜，以及一侧金属化的品种上。典型地，PET基础薄膜在MD/TD方向上都具有约20％的收缩率。可以通过凹槽辊把两部分聚酯型聚氨酯粘合剂涂敷到热收缩型PET上作为叠合粘合剂。叠合粘合剂从溶液涂敷在网状物上。
PET基础薄膜和要叠合的其它薄膜的收缩率不需要相似，实际上，收缩率差约为5％或明显更大不会产生任何问题。收缩率的量由热收缩型PET基材决定，但是其重要性完全象由第二网状物的厚度和刚性决定一样。一个实例是当粘合叠合到较厚或较硬的基质上时，为了从该叠层获得希望的收缩，要求PET基片的收缩率更高。选择溶剂基叠合粘合剂也是非常重要的，其中，所用的稀释溶剂以及粘合剂可以在低于80℃干燥。这是由于热收缩型PET的热敏性，以防止薄膜在叠合到第二网状物之前过早收缩。
推荐以电晕工艺处理与涂敷的粘合剂接触的两个网表面。如果没有对基础薄膜涂敷热封剂，那么，第二结构如离子交联聚合物或多层共挤出薄膜可以用作所得层合物的热封层，也提供附加的抗穿孔性和成型性能。这样的叠合薄膜在包装中具有独特的用途，例如提供包装肉类(以前使用双袋体系)的单袋体系的能力。这样的双袋体系通常使用烯烃或尼龙袋包装肉类或禽类，以保持汁水靠近制品，然后把该包装放在第二个非收缩金属化袋中，用于加上阻挡层保护和装饰。
本发明提供能够保持汁水并提供阻挡层和装饰性能的单袋体系，并且由于减少了双袋法的材料和工作而提供更大的经济利益。金属化的品种在制成袋或加盖托盘时提供高氧/水阻挡层和装饰特征。装饰特征是“珍珠状的(pearl-essence)”，其由于金属层通过包装时的收缩变形而产生，但是仍然保持优良的阻挡层。
叠合的粘合剂可以用上述熟知的涂敷技术的任一种涂敷，优选的是使用溶液涂敷法的辊涂或凹槽辊涂敷。用于制造本文的叠层的粘合剂种类是在工业中常用的那些粘合剂，但是由于可收缩的基材对热的敏感性，粘合剂和溶剂选择的正确组合是关键的。
另外，与溶剂基热封粘合剂涂层的涂敷类似，提供热收缩型基础薄膜的尿烷粘合剂涂层的涂敷过程的重要操作条件是a)适当选择溶剂(例如异丙醇或醋酸乙酯)以便在低于80℃完成干燥，和b)使用热夹辊使热收缩型网状物和第二离子交联聚合物网状物配合在一起，在低于80℃激活粘合剂而不会诱发热收缩型PET基材的过早收缩。当把热收缩型PET基材叠合到其它基质或薄膜上时必须遵循同样的要求。
得到的该叠合结构的大致性质为：
●在叠合的薄膜层之间的粘合强度：＞300克/英寸(118g/cm)
●在100℃的薄膜收缩率(％)：5-45，其中10-30是优选的
●在收缩前的防渗性OTR cc/100in2/24hr：0.10/在收缩0.2-0.5之后(用cc/100Gm2/24hr表示＝0.645/在收缩1.29-3.225后)
●对于叠合物的金属化品种收缩前的防渗性，WVTR gm/100in2/24hr：0.05/在收缩0.25-0.35后(用cc/100cm2/24hr表示＝0.3225/在收缩1.61-2.26后)
注意：对防渗性能的影响由金属通过收缩步骤的变形多少确定。即使当机器方向/横向发生全部20％收缩，阻挡层仍然起作用并且决不会超过0.5OTR/WVTR。
一般在包装中的应用
在使用中，所述薄膜可以用于无数应用中。对于加盖，把薄膜切成合适的尺寸，覆盖在要加盖的盘子上。然后通过机械装置、真空等把把薄膜保持在合适的位置上。然后对该包装的侧面加热，从而引起薄膜在所述包装的周边附近收缩。然后，该薄膜可以沿其中心部分收缩，以便进一步拉紧薄膜并消除褶皱等。
对于其它应用，所述薄膜可以预封形成开口的袋子，其然后可以在在线包装机上装填内容物。然后密封所述袋子并把所述袋子加热收缩在内容物周围。这样的袋子是可加热的，并且一旦内部温度和压力达到密封剂的软化点，其可以变成自排气的。
对于加盖，本发明的薄膜是非常适合的，因为所述薄膜一旦收缩，则基本是非弹性体的。所述薄膜还可以对容器气密密封。这对于改进的大气包装(MAP)和需要对盘子气密密封和在腔室之间的气密密封是重要的。这防止了在处理和分配过程中的溢出。此外，该包装设计成一旦内部温度和压力达到密封剂的软化点将变成自排气的。密封剂故意设计成在这些条件下会失效。即使在密封剂失效后，由于盖子对容器的构造，该包装仍然保持明显捣固。
当对一次性容器，特别是用结晶PET(CPET)、无定形PET(APET)、纸张、铝、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)或聚苯乙烯(PS)制成的盘子加盖时，推荐使用可热收缩的、可热封的基础薄膜。
相对于传统收缩薄膜，本发明的薄膜还提供较小的收缩率，并且仍然提供收缩薄膜的密封优点。这使得该薄膜使用简便容易。
薄膜在加盖用途中的应用
本发明还可以应用于食物容器的密封/加盖，包括刚性(可以再次使用的)和半刚性(一次性)容器。
优选的容器结构包括从盘子中心向外延伸的壁。壁的设计可以变化很大，但是当容器顶部的薄膜收缩时(先沿着侧面收缩，然后在顶部收缩)，应该足以保持热收缩型薄膜在容器的侧面上。
本发明的收缩薄膜优选的是在每个方向的取向度约为5％-30％，更优选的是10-20％。许多市售热收缩型聚对苯二甲酸乙二酯薄膜的取向度约为40-50％或更多，这样的收缩薄膜不适合于在本发明中用于加盖。较小的收缩率是优选的，因为在应用于盘子时以及在重新加热和/或烹饪循环过程中，较高的收缩率会使刚性较小的材料变形。
覆盖膜的厚度优选的是约12-75微米，更优选的是12-20微米。合适的聚对苯二甲酸乙二酯收缩薄膜以商标Mylar_LD购自E.I.du Pont de Nemours and Company，用于加盖用途。
在使用中，把热收缩型薄膜放在容器顶部上。应该提供热收缩型薄膜的充分覆盖或重叠，以便在收缩后使该薄膜固定在容器的上表面之下。最大重叠要求并不重要，只要这种重叠在收缩后不会明显超出容器侧面的深度。可以根据薄膜的已知收缩特性，调节收缩前薄膜的尺寸。一般来说，约1-7厘米的最终重叠是令人满意的。
优选地，所述薄膜然后约束在容器上。所述薄膜可以单独约束在顶部，如用压板，或者约束在侧面上，或者约束在顶部和侧面上。约束机理可以变化很大，并且可以包括例如正空气压力、真空、机械手或衬垫。已经发现橡胶衬垫、特别是硅橡胶，对于约束侧面是特别令人满意的。所述衬垫可以固定在其中形成孔的框架或板的内侧，所述孔可以越过容器的上表面。
当所述薄膜约束在容器上时，把该薄膜加热到高于热收缩型薄膜的收缩/密封温度并低于其熔化温度的温度。加热装置可以变化很大，并且可以包括例如加热的流体或辐射热。所述薄膜优选的是利用加热的流体加热。例如，该流体可以是水或气体，为了便利且经济，空气是优选的。在任何情况下，所述流体都应该加热到热收缩型薄膜的收缩温度以上。
优选地，在所述薄膜沿着容器顶部热收缩/密封之前，所述薄膜沿着容器的侧面热收缩。这样，沿着侧面的薄膜将会收缩并在容器边缘周围形成气密密封。热流体温度需要高于薄膜的收缩温度并且高于密封剂的软化点，从而使得薄膜收缩，热密封剂被激活并对着容器的外部拉伸和封闭，形成气密密封。如果希望，任何外部以及顶部都可以气密密封。
然后可以使薄膜的顶部热收缩，从而去除任何褶皱，并沿着容器顶部形成整齐、拉紧的盖子表面。可以通过用压板防护容器的上表面来实现薄膜的这种依次收缩，而把侧面暴露于加热的流体或收缩风道中；然后可以去除压板，然后使薄膜顶部热收缩。
可以用一些传统的或非传统的方法产生加热的流体。例如，可以使用传统的空气加热枪加热所述薄膜，并通过装入到空气加热枪的电阻温度检测器(RTDs)控制空气温度。可以使用圆周的或周边的管道沿着容器侧面引导加热的空气。加热的空气流通过沿着容器侧面冲击在所述薄膜上，也可以用来约束所述薄膜。在这样的实施方案中，可以使周边的管道与容器的形状相适应，并适合于容纳空气加热枪。
加热机构可以变化很大，取决于容器的尺寸和希望的操作速度。已经发现，对于根据本发明包装的平均尺寸的食物容器，200伏、2000瓦的空气加热枪能产生足够的加热流体流。通过PID微处理器温度控制器和RTD(电阻温度检测器)传感装置可以控制空气加热枪。RTD随着温度变化改变电阻并且因此指示温度控制器根据保持恒温的需要调节电流。
可以调节加热空气的喷嘴的精确位置适应于所覆盖的容器的特定构形。例如，热空气管可以在容器顶部上方，而喷嘴指向容器顶部之下的一点，从而使沿着容器的侧面所覆盖并约束的薄膜收缩。
用于使所述材料在顶部热收缩的温度同样可以变化很大，该温度(与薄膜沿着包装侧面的收缩一样)高于薄膜的收缩温度，但是低于其熔化温度。可以使用高于薄膜和热封涂层的熔融温度的流体温度来使薄膜收缩并密封到容器上，只要对暴露时间进行适当调节，那么所述薄膜就不熔融。类似地，薄膜顶部的收缩也可以用空气加热枪来实现，其安装与待处理包装的尺寸和形状相适应的喷嘴。
所用的热收缩型薄膜一般切割到重叠覆盖在要加盖的容器顶部并且在收缩后在容器的每个侧面至少有约1厘米的尺寸。根据收缩顺序和所用的特定设备，热收缩/热封型薄膜可以在热收缩/热封之前、在热收缩/热封同时或者在热收缩/热封之后切割成合适的尺寸。
通过参考附图可以进一步理解本发明，其中，图1是具有侧壁2的容器1的透视图。在该图所示的实施方案中，侧壁2具有向外翻转的边缘3。虽然所示的有边缘的盘子是优选的，但是应该理解，本发明不限于使用这样的盘子。例如，所述容器可以再分成各个食物部分。热收缩、热密封型薄膜4切成大于容器顶部外部尺寸的尺寸。所述薄膜通过有内边缘7的框架6沿着容器侧面5保持在容器顶部之下，衬垫8连接到所述内边缘7上。衬垫的内边缘略小于容器顶部的外周边，使得带有衬垫的框架安装在容器顶部。加热的流体如空气可以引导到在容器顶部周边之下的薄膜边缘，因此收缩/密封所述薄膜并把该薄膜固定在所述容器上。
图2表示在热收缩薄膜侧面之后的容器，其中，收缩的薄膜密封到容器的侧壁2上。此时，加热的流体可以施加到容器顶部上的薄膜上，收缩该部分并产生如图3所示的气密密封包装。用薄膜的依次收缩，约束装置通常在使容器顶部上的薄膜收缩之前去除。
虽然可以依次收缩包装周围的薄膜，如上所述，也可以用适当尺寸的加热流体用压板同时收缩整个薄膜。
图4和5是可以根据本发明使用的典型设备的示意图。
在图4中，放在传送带12上的盘子11用通过辊14提供的薄膜13加盖。所述薄膜通过压板15保持在每个容器顶部上的合适位置上并且用模切机16切割薄膜的边缘。然后使用通过空气加热枪17的热空气收缩薄膜的侧面。然后，使盘子移动到收缩通道18中，在其中收缩容器顶部。
根据本发明可以使用的另一种设备表示在图5中。这里，在传送带12上的盘子11类似地用辊14提供的薄膜13加盖。然而，薄膜的边缘由折卷(tucking)装置51在容器顶部周围保持在合适的位置上，并由刀片52模切。这样约束侧面，带有折卷装置或约束装置的盘子移动到收缩通道53中，此处，它们通过应用于每个容器底部的真空保持装置54保持在合适的位置上。在该设备中，在容器侧面和顶部的热收缩/热封型薄膜在收缩通道中同时收缩/密封。废弃的热收缩、热密封型薄膜再卷在辊55上。
通过采用暴露的边缘进行去除或者撕掉顶部，所述热收缩、热封后的聚合物薄膜可以容易地从容器侧面和顶部除去。也可以根据需要提供合适的切口、撕开的余头或剥离的余头。
虽然所述盖子防止了食物的捣固，并且在顶部腔室上和顶部腔室之间气密密封，但是它还防止了在制品的运输和展示期间从一个腔室到另一个腔室的泄漏。而且在烹调或重新加热时，设计使得密封剂失效，包装本身变成自排气的，否则会阻止其中膨胀的气体溢出。
通过以下实施例进一步说明本发明。
实施例1-2
使用厚度约19微米、收缩率为20％和9％的热收缩、热封型聚对苯二甲酸乙二酯薄膜为具有近似尺寸为6_″×8_″×2″(15.9cm×21.6cm×5.1cm)的直线成型的食物容器加盖。每种薄膜在容器的每个侧面上按顶部表面的每个尺寸考虑到收缩率切割成一定的尺寸。所述薄膜由在框架的内表面上有衬垫的框架保持在边缘以下合适的位置上。
盘子中装有木块，木块上带有两个在盘子边缘上方突出约2.6厘米的钉子，来模仿尖锐边缘的包装物。第一个盘子用双轴取向约20％的收缩薄膜加盖，第二个盘子用双轴取向约9％的薄膜加盖。所述薄膜先由通过喷嘴施加的空气在侧面周围收缩，加热到高于所述薄膜的收缩温度并低于其熔融温度，然后去掉约束衬垫。然后，在容器顶上的薄膜用薄膜顶部上方的喷嘴的连续通路的相同空气源收缩。在放置盖膜并安排在350_(177℃)的炉子中约20分钟后，没有发生薄膜穿孔，所述薄膜仍然在整个盘子边缘保持气密密封。
实施例3-5
实施例3—在其中烹调的袋子
共聚酯涂敷的热封/热收缩型基材可以形成用于在微波炉中或传统的炉子中烹调或重新加热各种肉类和/或蔬菜的袋子原料。热收缩型PET基础薄膜和密封剂都是FDA认可的用于最高204℃的。例如，使用所述基础薄膜的袋子可以用已知的制袋技术形成。通过热封，共聚酯密封剂与其本身热封或者按需要与普通PET基材热封。
在试验情况下，使用1英寸(2.54cm)热封棒进行密封剂与密封剂的热封，形成三边密封、一边开口的袋子。然后把两只充分调味的、整个6磅的鸡分别装在单独的袋子中并且用与其它三边密封相同的方式热封来封闭所述袋子。密封温度为150℃、30psi(20.7N/cm2)，压合时间0.5秒。根据所用的设备和密封方法，密封这种共聚酯密封剂的推荐温度范围可以为93-204℃。密封的袋子之一放在电炉中，另一个放在煤气炉中。两个炉子都设定为177℃的烹调温度。
与其它在其中烹饪的袋子所推荐的一样，袋子没有排气孔。这些类型的袋子一般用未涂敷的尼龙或聚酯制造，并且还要求封闭用的夹子或带子。当内部包装物开始达到高温时，由于袋子中产生的蒸汽压力，所述袋子开始膨胀。当内部温度达到密封剂(其保持袋子热封在一起)的软化温度时，密封将在其最弱的点失效并且可以发生自排气过程。自排气的好处是1)可以进行氧气交换，因此有助于促进包装物上希望的变棕色作用；2)还可以保持封闭的水分，使得食物在其自己的汁水中烹饪，保持其水分和香味。
在两小时后，取出这两个袋子。结果是两只鸡非常湿润飘香，并且在从袋子中取出时，鸡肉已经脱骨。
实施例4—容器/加盖应用
在本新发明中的热封/热收缩型PET薄膜可以相同方式使用，并且提供在美国专利5,873,218中所述的所有益处。主要不同是除了在盖子本身周围和下面收缩以外，还可以用共聚酯密封剂对容器的外部盖子进行密封性热封。超过现有发明的另一个益处是由形成分开的腔室的桥分开的容器可以沿着那些桥接区域完全密封，从而在配送期间不仅消除了沿着外边缘的泄漏，而且排除了从一个腔室到另一个腔室的泄漏。
例如，把本发明的薄膜预先切割到一定尺寸，按照相对于收缩率的比例，(覆盖在开口上和)覆盖在容器的外壁上。然后，把所述薄膜按照所参考的发明中所述的那样放在合适的位置上。然后加热容器侧面，导致薄膜在盘子周边周围收缩。这牢固地把薄膜固定到容器上，并且还激活热封层，形成向外的盖子的气密密封。该方法还应用于带有倾斜侧壁而没有外部盖子的容器。通过加热所述薄膜到密封剂熔融点但是低于所述薄膜的熔点，与由薄膜收缩产生的压力结合，足以把所述薄膜结合到容器上。所公开的包装结构类型可以用于，产生明显捣固的烹调或重新加热的产品，双重耐热自排气包装或要求明显捣固特征的产品，该特征不意味着暴露于较高的温度。
实施例5-叠合
本发明中的热收缩型PET基础薄膜的叠合品种，如上所述，也可以形成袋子材料。在收缩、穿孔、耐挠曲龟裂性、用于防渗或装饰的金属化、和耐热可能是希望的情况下，可以以应用要求为基础，由提及的材料进行任意数量的组合。例如，制备下列从外到内的叠合结构的袋子：
热收缩型(0.5密耳)(20％MD/TD)PET基材/铝/粘合剂/离子交联聚合物密封剂层(2密耳)。
按下述制造袋子，取一定长度的薄膜并使密封剂层相互折叠，热封它们产生两边密封，并留下顶部开口。把两块烹调好的肉分别包装在两个单独的袋子中。在试验中使用重量约4-6磅(1.8-2.7kg)的一块火鸡胸和一块火腿。由于收缩因素，必须使袋子大于包装物以进行补偿，但是不能大得太多以至于袋子不能紧密收缩在包装物上。每种包装单独放在真空室中以排出氧气并密封。然后取出包装并暴露于高于收缩温度但是低于薄膜熔点的热空气中。所述薄膜紧密收缩，迭合在包装物周围并获得包装物的体征。
这种结构和方法的优点是1)金属化不仅用于增加储存寿命的防护，而且提供装饰功能，2)收缩系数通过使包装迭合消除暴露的边缘，并且显示所包装制品的表面体征。通过消除暴露的边缘，还减少了刺穿其它包装的机会。3)通过收缩提高了装饰功能。由于薄膜结构收缩，金属变形并呈现出珍珠状效果。这种效果可以通过结构所决定的收缩率来控制。
实施例6-13—热封强度
把热收缩型共聚酯薄膜(规格50的Mylar_薄膜，购自DuPont，Wilmington DE)涂敷溶剂基无定形共聚酯粘合剂。在250_(121℃)和300_(149℃)两个温度下，使所涂敷的薄膜与其自身以及半刚性基质(即由PVC、无定形PET和结晶PET制成的盘子)密封。对于每种热封测量热封强度，以及在32_(0℃)老化3天后和在0_(-18℃)老化3天后测量热封强度。
同样，把热收缩型共聚酯薄膜首先金属化，然后涂敷溶剂基无定形共聚酯粘合剂。在250_(121℃)和300_(149℃)两个温度下，将所得薄膜再与其自身以及半刚性基质(即由PVC、无定形PET和结晶PET制成的盘子)密封。对于每种热封测量热封强度，以及在32_(0℃)老化3天和在0_(-18℃)老化3天测量热封强度。
对1英寸(2.54cm)宽样品重复三次测量热封强度。通过使用Instron(英斯特朗试验仪)在机器加工方向(MD)上将密封剥开测量密封强度。热封强度是导致密封失效所需的最大力，从试验机适当标度中读出，并且用克/英寸宽(g/2.54cm)计量。
表1.热封强度
方法和条件：CR-188在12″/min/0.50秒压合/20psi    1″带
            (30.5cm/min/0.50秒压合/13.8N/cm2)    (2.54cm)
                               72_/50％R.H.老化
无定形共聚酯涂敷的            24小时的密封                        在32_老化3天的密封
温度                  250F     失效       300F    失效      250F   失效       300F  失效
实施例6-              987      剥离       950     剥离      647    剥离/撕裂  792   P/T
涂敷的与涂敷的
实施例7-涂敷的与PVC    616     剥离/撕裂  671     剥离      817    破坏       1237  破坏
实施例8-涂敷的与APET   664     剥离       788     剥离      460    剥离/撕裂  926   破坏
实施例9-涂敷的与CPET   477     剥离       568     剥离/撕裂 569    剥离/撕裂  605   P/T
无定形共聚酯涂覆在金属上
温度                  250F     失效       300F    失效      250F   失效       300F  失效
实施例10-             797      剥离/撕裂  848     剥离/撕裂 456    破坏       906   P/T
涂敷的与涂敷的
实施例11-涂敷的与PVC   446     剥离       510     剥离/撕裂 702    剥离/撕裂  862   P/T
实施例12-涂敷的与APET  565     剥离       844     剥离      685    剥离       980   P/T
实施例13-涂敷的与CPET  397     剥离       585     剥离      690    剥离       871   剥离
失效方式的解释
剥离：薄膜清晰地从基质上剥离开
剥离/撕裂(P/T)：薄膜部分剥离，然后撕裂
破坏：密封强度大于薄膜强度，导致密封界面的整齐破坏
实施例14-23-叠合的热收缩型PET基础薄膜/离子交联聚合物薄 膜的性质
使用两元聚酯聚氨酯粘合剂，把热收缩、热封型PET基础薄膜(具有约20％收缩率的Mylar_薄膜)叠合到2密耳(0.005cm)的离子交联聚合物薄膜(Surlyn_1601离子交联聚合物薄膜，购自DuPont，Wilmington DE)上。使用与上述热封强度测定类似的方法测定结合强度。条件是采用Instron，速度为每分钟12英寸，在72_(22.2℃)、50％相对湿度老化一星期，并且样品是1英寸(2.54cm)的带。
表2：叠层的结合强度
普通热收缩型PET基材
  样品编号   克/英寸 (g/2.54cm)    失效
 1415161718   458470448450449   易撕裂(Zipper)剥离易撕裂(Zipper)剥离易撕裂(Zipper)剥离易撕裂(Zipper)剥离易撕裂(Zipper)剥离
 平均   455
金属化的热收缩型基材
  样品编号   克/英寸 (g/2.54cm)   失效
 1920212223  17421015822137  剥离剥离剥离剥离剥离
 平均  160
注意：失效是金属与基片粘合的结果
实施例24-31：薄膜和叠合物的收缩率测量
对于各种薄膜和叠合物样品测量收缩率。对于每种具体样品进行三次测量。实验方法一般包括把5英寸×5英寸(12.7cm×12.7cm)的样品放在沸水加热浴中。样品固定在夹紧的筛网之间并在所述浴中放5秒。在机器加工方向(MD)和横向(TD)测量冷却样品的长度并按说明计算收缩率。
这些数据清楚表明热收缩型聚酯薄膜控制叠合物和涂敷薄膜的收缩率。
表3：尺寸变化：收缩率
                                                                  变化率％
24)0.5mil热收缩PET(20％MD/TD)/金属/粘合剂/2mil离子交联聚合物    MD    -21.5
25)0.5mil热收缩PET(20％MD/TD)/金属/粘合剂/2mil离子定联聚合物    TD    -17.5
26)0.65mi热收缩PET(45％MD/TD)/粘合剂/2mil离子交联聚合物         MD    -40.5
27)0.65mil热收缩PET(45％MD/TD)/粘合剂/2mil离子交联聚合物        TD    -38.5
28)0.50mil热收缩PET(20％MD/TD)/共聚酯涂覆的                     MD    -18.85
29)0.50mil热收缩PET(20％MD/TD)/共聚酯涂覆的                     TD    -19
30)0.50mil热收缩PET(20％MD/TD)/金属/共聚酯涂覆的                MD    -18.2
31)0.50mil热收缩PET(20％MD/TD)/金属/共聚酯涂覆的
                                                                TD    -19.5
实施例32-33：防渗数据
使用以下实验方法测试可热收缩、可热封、金属化薄膜及其与离子交联聚合物薄膜的叠合物的防渗性能：
ASTM D3985，在72_(22.2℃)，氧测试方法；和
ASTM F1249，在38℃、99％相对湿度下进行，水蒸汽测试方法。
表4：防渗数据
                            cc/100in2/24  g/100in2/24
                               小时*      小时**
32)热收缩型                     OTR            H2O
金属化的
20％MD/TD    收缩前            0.0175        0.0777
             收缩后            0.11          0.315
33)热收缩型金属化的、叠合的
20％MD/TD    收缩前            0.115         0.0777
             收缩后            0.434         0.296
*-相当于cc/15.5cm2/24hrs
**-相当于cc/15.5cm2/24hrs

Claims (10)

1.一种用于包装的热收缩薄膜(4)，其包含：
(a)热收缩薄膜，其包含至少含有80重量％聚对苯二甲酸乙二酯聚合物的聚合物，其中，所述薄膜双轴取向范围为5％-55％，所述薄膜具有外表面和内表面；和
(b)热封涂层，其选自乙烯醋酸乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯共聚物，及其组合，其以溶液形式涂敷在所述外表面或所述内表面至少之一上。
2.权利要求1的热收缩薄膜，其中热收缩薄膜还包含在热封涂层之下的金属化层。
3.权利要求1的热收缩薄膜，其中，所述薄膜叠合到一个或多个其它层上，形成叠合薄膜。
4.一种由权利要求1的热收缩薄膜形成的袋子。
5.一种由权利要求1的热收缩薄膜形成的包装制品。
6.权利要求5的包装制品，其中，所述热收缩薄膜还包含在内表面上的金属化层，和在所述金属化层上的热封涂层，并且其中，所述包装制品在收缩后呈现出珍珠状外观的性质，同时保持对氧和水分的功能性防渗性能。
7.一种包装制品的方法，其包括下列步骤：
(a)把制品包在收缩薄膜中，所述收缩薄膜包含至少含有80重量％聚对苯二甲酸乙二酯聚合物的聚合物，其中，所述薄膜双轴取向范围为5％-55％，所述薄膜有外表面和内表面，所述内表面在其上涂敷热封涂层，所述热封涂层选自乙烯醋酸乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯共聚物及其组合，其以溶液形式进行涂敷；
(b)热封所要求的边形成袋子；
(c)密封其中有制品的袋子；和
(d)加热收缩所述袋子。
8.一种能排放蒸汽的抗捣固包装容器，其组合包括：
(a)开口的刚性或半刚性容器，其有底部部分和由其向上延伸的侧壁，所述侧壁有外表面；
(b)热收缩薄膜，其具有内表面和以溶液形式涂敷在该内表面上的热封涂层，所述热封涂层选自乙烯醋酸乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯共聚物及其组合；所述薄膜的所述内表面与所述侧壁的外表面的至少一部分紧密密封接触，其中，所述热收缩薄膜包含：
i)含有至少80重量％聚对苯二甲酸乙二酯聚合物的聚合物；和
ii)其中，所述薄膜是在5％-30％范围内双轴取向的。
9.一种抗捣固热收缩盖膜，其具有内表面，用于覆盖具有外表面的刚性或半刚性容器，所述薄膜包含至少80重量％的聚对苯二甲酸乙二酯均聚物或共聚物，具有多个边并且厚度为12-75微米，在5％-30％收缩系数范围内双轴取向；并且所述内表面包含以溶液形式涂敷在其上的热封涂层，后者选自乙烯醋酸乙烯酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯共聚物及其组合，其中：
a)所述薄膜与所述容器的外表面的至少一部分紧密接触；
b)当所述薄膜的侧面加热时，所述薄膜保持与所述容器的抗捣固接合，气密密封所述容器，但是使得加热时空气和水分可以进出所述盖膜。
10.一种用于包装的热收缩薄膜叠合物，其包含多个薄膜层，其中：
(a)所述叠合物的至少一个薄膜层包含至少含有80重量％聚对苯二甲酸乙二酯聚合物的聚合物薄膜，其中，所述薄膜在5％-55％范围内双轴取向；所述薄膜有外表面和内表面，所述外表面和内表面的至少一个上涂敷有热封涂层，所述热封涂层选自乙烯醋酸乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯共聚物及其组合，其以溶液形式进行涂敷；
(b)在叠合物的薄膜层之间的溶剂基叠合粘合剂；和
(c)所述叠合物的第二个或其它薄膜层包含选自尼龙、聚丙烯、聚乙烯、离子交联聚合物、ACR、乙烯醋酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯、乙烯乙烯醇、聚偏二氯乙烯以及它们的组合的聚合物。
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