專利名稱：適用于油脂包裝的可折疊的bopp薄膜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有改良的隔離和死褶特性的單層或多層薄膜。更具體地，本發(fā)明特別涉及一種高度可折疊的單層或多層硬質(zhì)薄膜，其可用來包裝食品，特別是奶油、黃油或類似的食品。包裝材料必須能易于成形而且具有優(yōu)良的機械強度、光學性能以及隔離氧和濕氣的性能，而且能在快速移動的水平或垂直的食品包裝設備中進行處理。
美國專利5,224,737描述了一種用來形成硬皮書外殼的熱塑性無紡布薄片。該薄片包含約65重量％到85重量％的聚丙烯均聚物、約12重量％到32重量％的碳酸鈣以及約3重量％到12重量％的聚烯烴載體(特別是線性低密度的聚乙烯)。盡管已證明這種材料對于硬皮書表現(xiàn)出良好的折疊能力，但是它不適合用在高速包裝機械上。
美國專利5,931,505號描述了一種可折疊的書籍外殼薄片。它聲稱這種薄片具有良好的折疊性，而且能夠與制造裝訂外殼的高速機器相容。這種薄片包含約30重量％到55重量％的丙烯和乙烯的共聚物、0重量％到約12重量％的聚丙烯均聚物、0重量％到約20重量％的高密度聚乙烯以及約23重量％到約35重量％的碳酸鈣或滑石粉填料。它聲稱這種材料是第一種具有良好折疊性和高速加工性能的聚丙烯薄片。然而這種材料不適用于食品包裝，因為它容易受環(huán)境條件(比如相對濕度和氧)影響而老化。
雙軸取向的聚丙烯(BOPP)薄膜因為具有良好的硬度、機械強度、光學性質(zhì)(低的混濁度和高的光澤表面)和濕氣阻擋特性，被廣泛地用于包裝。然而，到目前為止，生產(chǎn)一種用于高速奶油包裝機械上的可折疊的BOPP薄膜是困難的。這種材料應是可切割和可折疊的，以使奶油呈直角棱柱形。
BOPP薄膜已經(jīng)被用在各種不同食品的折口包裝中(DE-C-20 45115；GB-A-1,231,861；EP-A-0 217 388)。這些薄膜包含一種低分子量的樹脂以達到需要的扭曲性能。
歐洲專利0 588 667 A2中，描述了一種用來生產(chǎn)具有改良的濕氣阻擋性能的取向的多層皺縮膜的烴類樹脂。
歐洲專利0 544 652 A2描述了一種作為熱密封的包裝和扭轉(zhuǎn)包裝紙的薄膜。由混合聚烯烴和樹脂來生產(chǎn)這種薄膜。這種使用樹脂(EP 0 288 227和EP 0 247 898)的薄膜也被用于熱密封包裝。
英國專利GB-A-2,055,688描述了一種多層的、具有熱密封性的、雙軸取向的聚丙烯膜，它具有良好機械特性和熱密封特性。扭曲特性可以通過添加分子量約1000的樹脂和同時雙向拉伸得到提高。
英國專利GB-A-2,028,168描述一種熱密封的雙軸取向薄膜。這種膜具有非常好的機械特性。它的機械特性(例如扭轉(zhuǎn)性能)可以通過添加分子量大于600，優(yōu)選大于1000的樹脂(1重量％到50重量％)得到改進。
美國專利4,921,749描述了一種具有改進的光學和機械特性的可熱密封的雙軸取向聚丙烯膜。其中使用一種低分子量樹脂來改進熱密封性以及水汽和氧的滲透性。所用樹脂(3到30重量％)的分子量小于1000。
加拿大專利CA2140464描述了一種包含分子量從500到2000的烴類樹脂的雙軸取向聚丙烯多層膜。其中已經(jīng)提到用于薄膜的樹脂是一種可遷移的樹脂。
所有上述的薄膜都被發(fā)現(xiàn)不適合于對油脂和含有油脂的食品進行包裝，因為樹脂可能會擴散穿過薄膜而遷移進入食品。
美國專利6,060,139號描述了一種多層聚丙烯薄膜，其包含一種使薄膜具有適用于扭轉(zhuǎn)包裝的良好的扭轉(zhuǎn)特性的樹脂，同時不會導致被包裝的含油脂食品中樹脂濃度的增加。正如上面所述，用來制造折口包裝的薄膜包含樹脂，該樹脂主要用來提高薄膜的死褶特性，以使薄膜適合用做扭轉(zhuǎn)膜。
本發(fā)明的開發(fā)過程針對兩個需要解決的主要問題。
本發(fā)明的第一個目標是制造一種單層或多層膜，其具有良好的折疊性能，可用來包裝矩形形狀的食品。同時，該薄膜應該具有良好的可切割性、高的機械強度、低的摩擦系數(shù)、在平坦表面良好硬度、光學性能以及對濕氣和氧的阻擋特性。除了所有的這些特性，它應該在折疊過程中沒有破裂產(chǎn)生而且具有低的油脂滲透。
本發(fā)明的第二個目標是提供通過共擠出方法生產(chǎn)這種單層或多層薄膜的工藝。所制造的薄膜可用做食品包裝，尤其是人造奶油、黃油或類似的食品。
上面描述的本發(fā)明的目標是通過一個至少有一個基礎層的單層或多層聚丙烯膜來實現(xiàn)的。所述多層膜可由兩個或四個內(nèi)外層組成。
五層膜由下列各層組成基礎層(C)；一個包含均聚物、填充料和烴類樹脂的外層(A)；一個包含均聚物、填充料、樹脂和著色劑的內(nèi)層(B)；包含均聚物和樹脂的另一個內(nèi)層(D)；包含聚合物混合物和防粘連劑的第二個外層(E)。
生產(chǎn)這種可折疊的多層聚丙烯聚合物薄膜的工藝如下所示(a)通過一個模具將薄膜的各層(A、B、C、D和E)的熔化材料擠壓成膜。
(b)沿縱向和橫向?qū)Ρ∧みM行雙軸拉伸。
(c)冷卻雙軸拉伸的薄膜。
(d)對薄膜進行電暈處理。
(e)卷繞薄膜。
下面對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行詳細的描述。
本發(fā)明包含高隔離、可折疊的聚丙烯基的雙軸取向多層膜，該薄膜用來包裝食品，特別是人造奶油、黃油或類似的食品。
早期關于用于食品的扭曲包裝的雙軸取向聚丙烯包裝材料的發(fā)明的研究表明可以通過樹脂來獲得扭轉(zhuǎn)特性。然而它已經(jīng)提到樹脂有可能遷移到包含油脂的食物中，而這個性質(zhì)是不合乎食品包裝要求的。
紙通常被用做奶油、黃油或類似食品的包裝材料。作為包裝這類產(chǎn)品的材料覆蓋外側(cè)，而且要轉(zhuǎn)動(折疊)，貼住短邊，從而粘住外罩形成包裝。被選做包裝用外罩的材料必須是容易成形的，而且能在快速運動中的食品(尤其是奶油、黃油和類似的食品)包裝機械中操作。
本發(fā)明提供的A/B/C/D/E多層膜是雙軸取向的可折疊的丙烯基薄膜，其包含一到五層，優(yōu)選五層，厚度為20到120μm，優(yōu)選是40到100μm，更優(yōu)選是70到90μm。這種五層薄膜具有以下組成特點?；A層(C)包含約65重量％到85重量％(優(yōu)選約70重量％到80重量％)的聚丙烯、約5重量％到約30重量％(優(yōu)選約10重量％到約20重量％)的高性能樹脂和約5重量％到約15重量％(優(yōu)選少于約10重量％)的填充料，例如聚丙烯載體中的碳酸鈣或滑石(優(yōu)選含有50重量％到70重量％的碳酸鈣或滑石，30重量％到50重量％的聚丙烯)。所給重量百分比數(shù)據(jù)以聚丙烯聚合物、填充料和樹脂的總重量為基準。在基礎層中，首選使用熔點為150℃或更高的聚丙烯聚合物。特別首選的樹脂是烴類樹脂，尤其是軟化點在120到160℃的樹脂。
外表層(A)包含75重量％到95重量％(優(yōu)選80重量％到90重量％)的聚丙烯、5重量％到20重量％(優(yōu)選7重量％到15重量％)的高性能樹脂、0重量％到10重量％(優(yōu)選小于5重量％)的填充料。所給重量百分比數(shù)據(jù)以聚丙烯聚合物、填充料和樹脂的總重量為基準。
內(nèi)層(B)包含65重量％到85重量％(優(yōu)選70重量％到80重量％)的聚丙烯、5重量％到20重量％(優(yōu)選10重量％到15重量％)的高性能樹脂、0重量％到10重量％(優(yōu)選小于5重量％)的填充料、5重量％到15重量％的色母料。所給重量百分比數(shù)據(jù)以聚丙烯聚合物、填充料、樹脂和色母料的總重量為基準。色母料優(yōu)選包含約60重量％到約80重量％TiO2和約20重量％到約40重量％的聚烯烴載體。優(yōu)選的聚烯烴是聚丙烯。
內(nèi)層(D)包含75重量％到95重量％(優(yōu)選80重量％到90重量％)的聚丙烯、5重量％到25重量％(優(yōu)選10重量％到15重量％)的高性能樹脂。所給重量百分比數(shù)據(jù)以聚丙烯聚合物和樹脂的總重量為基準。
另一個外層(E)包含85重量％到95重量％的丙烯-乙烯共聚物(優(yōu)選95重量％以上的共聚物為丙烯)、5重量％到15重量％的乙烯-丙烯-丁烯的三元共聚物(優(yōu)選85重量％以上的共聚物為聚丙烯)、0.1重量％到1.5重量％的防粘連劑。所給重量百分比數(shù)據(jù)以共聚物、三元共聚物和防粘連劑的總重量為基準。優(yōu)選的防粘連劑是無機添加劑(例如二氧化硅、碳酸鈣、硅酸鋁、硅酸鎂、磷酸鈣等)和/或有機聚合物(例如聚酰胺、聚酯等)。優(yōu)選硅酸鋁。
外層和內(nèi)層的厚度一般都大于0.5μm，優(yōu)選為0.8到5μm，更優(yōu)選為1到3μm，基礎層兩側(cè)的外層和內(nèi)層可以具有一樣或不同的厚度。
基于本發(fā)明的單層或多層聚丙烯膜的總厚度在20到120μm之間。多層膜的基礎層占總的膜厚的75到96％。
將用來制造薄膜層的調(diào)好劑量的材料混合物熔化后加入共擠出機。通過一個平坦的鋼模對對應于各薄膜層的熔體進行共擠出，在鋼模上的熔體成為后續(xù)工藝中第一個必需的形式。之后，使其通過一個用來固化薄膜的冷輥。結晶之后，將擠塑的薄膜用鼓入的空氣干燥。然后沿長度方向(機器方向)和橫向拉伸薄膜，以使薄膜取向。所得薄膜可以用長度和橫向方向的取向比來表征。為避免收縮，在經(jīng)過機器方向和橫向取向后，對薄膜進行退火。接著，將薄膜冷卻，然后經(jīng)受進一步的放電表面處理(電暈處理)以獲得可印刷的高表面張力。將薄膜用適合的張力和接觸壓力卷繞在鋼芯上，以獲得良好的卷繞質(zhì)量。
下面給出本發(fā)明的具體實施例。
實施例1通過共擠出、雙軸拉伸、硬化和在一側(cè)或兩側(cè)進行電暈或火焰處理制造總厚度為80μm的A/B/C/D/E結構的五層膜。外層(A)的厚度為2μm，外層(E)的厚度為1μm，內(nèi)層(B和D)的厚度均為2μm。
基礎層C77.8重量％的聚丙烯15重量％的烴類樹脂，軟化點溫度140℃，平均分子量20007.2重量％的碳酸鈣。
外層A85.5重量％的聚丙烯10重量％的烴類樹脂，軟化點140℃，平均分子量20004.5重量％的碳酸鈣外層E92重量％的乙烯-丙烯共聚物，聚丙烯占96.5重量％
7.52重量％的乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物，聚丙烯占85重量％。
0.48重量％的硅酸鋁，作為防粘連劑。
內(nèi)層B77.8重量％的聚丙烯12.5重量％的烴類樹脂，軟化點140℃，平均分子量20002.2重量％的碳酸鈣7.5重量％的用于遮光的著色劑。
內(nèi)層D87.5重量％的聚丙烯12.5重量％的烴類樹脂，軟化點140℃，平均分子量2000。
由此制得的薄膜的加工條件、所有組成和性質(zhì)分別在下面表1、2和3中給出。測定所得薄膜特性的實驗方法在表3中與測定值一同給出。
實施例2薄膜厚度為80μm，三層A/C/E結構(沒有B和D內(nèi)層)，其組份與實施例1相同，但是組成有以下變化基礎層C77.6重量％的聚丙烯15.5重量％的烴類樹脂，軟化點140℃，平均分子量20006.9重量％的碳酸鈣外層A87.4重量％的聚丙烯5重量％的烴類樹脂，軟化點140℃，平均分子量20003.6重量％的碳酸鈣4重量％的用于遮光的著色劑。
在給定條件(表1)下經(jīng)過雙軸拉伸、硬化和電暈或火焰處理后，4μm/75μm/1μm薄膜的組成和性能分別在表2和表3中給出。
實施例3薄膜厚度為80μm，沒有A、E外層和B、D內(nèi)層，只有C層結構，其組份與實施例1相同，組成有以下變化基礎層C78.4重量％的聚丙烯14.5重量％的烴類樹脂，軟化點140℃，平均分子量20006.6重量％的碳酸鈣0.2重量％的用于遮光的著色劑0.29重量％的乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物0.01重量％的作為防粘連劑的硅酸鋁。
在給定條件(表1)下經(jīng)過雙軸拉伸、硬化和電暈或火焰處理后，所得80μm薄膜的組成如表2所示。
表1.處理條件參數(shù) 實施例1 2 3層A的擠壓溫度 250℃ 250℃層B的擠壓溫度 250℃層C的擠壓溫度 250℃ 250℃ 250℃層D的擠壓溫度 250℃層E的擠壓溫度 230℃ 230℃長度方向拉伸比 4,5 4,54,5長度方向拉伸溫度 135℃ 135℃ 135℃橫向拉伸比 9 9 9橫向拉伸溫度 175℃ 175℃ 175℃硬化溫度 165℃ 165℃ 165℃電暈處理 電壓20kV20kV 20kV頻率25kHz 25kHz 25kHz表2.膜組成一覽表膜的組成組份實施例1 實施例2實施例3聚丙烯 77.27 77.12 78.4丙烯-乙烯二元共聚物1.151.15 -丙烯-乙烯-丁烯三元共聚物 0.094 0.094 0.29樹脂 14.56 14.78 14.5碳酸鈣 6.746.65 6.6著色劑 0.188 0.20.2硅酸鋁 0.006 0.006 0.01
表3.多層膜的性能性能 方法實施例1 實施例2厚度(μm) ASTM D374 81.380.2密度(g/cm3) 0.580.60拉伸強度(N/mm2) MD 49 50ASTM D882TD 95 100斷裂伸長比(％)MD 111 121ASTM D882TD 34 38熱收縮(％)ASTMMD 3 3D2732 TD 1 1ASTM摩擦系數(shù) 0.300.30D1894不透明度(％) DIN 53146 82.581.6ASTMLayer E/90/ 91/光澤度(45℃)(％)D2457 Layer A 64 72ASTM總光透率(％) 19 18D1746ASTM表面張力(Dyne/cm) 41 41D2578透氧性，23℃(ml/m2DIN 53380 400.5 399.2gün.atm)水汽傳輸率，37.8℃； ASTM2.422.41％90 RH(g/m2 gün.atm)D895-79
權利要求
1.一種單層(C)或多層(A/B/C/D/E)薄膜，其具有改進的隔離功能、油脂不滲透性和死褶特性，還可以借助包裝機械產(chǎn)生多種幾何形狀，其特征在于包含基礎層(C)、外層(A)、內(nèi)層(B)、基本組成為聚丙烯聚合物和烴類樹脂的第二個內(nèi)層(D)、組成為聚丙烯聚合物和防粘連劑的第二個外層(E)。
2.如權利要求1所述的薄膜，其特征在于層A、B、C和D的聚合物是聚丙烯均聚物。
3.如權利要求1所述的薄膜，其特征在于層E的聚合物選自乙烯-丙烯二元共聚物和乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物。
4.如權利要求3所述的層，其中約大于95重量％的所述二元共聚物是聚丙烯。
5.如權利要求3所述的層，其中約大于85重量％的所述三元共聚物是聚丙烯。
6.如權利要求1所述的薄膜，其特征在于所述薄膜包含占薄膜總重量1％到60％的烴類樹脂。
7.如權利要求1所述的薄膜，其特征在于所述基礎層包含占基礎層重量5％到50％的烴類樹脂。
8.如權利要求1所述的薄膜，其特征在于層A、B和D包含占各層重量的5％到20％的烴類樹脂。
9.如權利要求7和8所述的樹脂，以樹脂的總重量為基準，85％以上的樹脂的平均分子量為1500到2500，優(yōu)選為1750到2250。
10.如權利要求1所述的薄膜，其特征在于層A、B和C包含3重量％到30重量％的填充料。
11.如權利要求10所述的層，所述填充料選自聚丙烯載體中的碳酸鈣或滑石。
12.如權利要求10所述的層，所述填充料為50重量％到70重量％的碳酸鈣或滑石、約30重量％到50重量％的聚丙烯。
13.如權利要求1所述的薄膜，層B包含約5重量％到15重量％的色母料。
14.如權利要求13所述的層，其中所述色母料包含約60重量％到80重量％的TiO2和約20重量％到40重量％的聚丙烯載體。
15.如權利要求1所述的薄膜，其中層E包含占整個所述層重量的約0.1％到1.5％的防粘連劑。
16.如權利要求1所述的薄膜，其中所述防粘連劑選自無機添加劑，例如二氧化硅、碳酸鈣、硅酸鎂、硅酸鋁、磷酸鈣等；和/或有機聚合物，例如聚酰胺、聚酯等。
17.如權利要求1所述的薄膜，其中基礎層(C)的厚度為60到80μm。
18.如權利要求1所述的薄膜，其中層A、B、D和E的厚度小于5μm。
19.如權利要求1所述的薄膜，其中所述薄膜被用來封裝食品，尤其是奶油、黃油或類似的食品。
20.如權利要求1、17或19所述的薄膜，其特征在于基礎層(C)包含約65重量％到約85重量％的聚丙烯，優(yōu)選約70重量％到80重量％的聚丙烯。
21.如權利要求1、17、19或20所述的薄膜，其特征在于所述基礎層(C)的聚丙烯聚合物熔點為150℃或更高。
22.如權利要求1、17、19、20或21所述的薄膜，其特征在于基礎層(C)中的樹脂的軟化點為120到160℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單層或多層薄膜，其具有改進的隔離和死褶特性。更具體地，本發(fā)明涉及一種高度可折疊的單層或多層剛性薄膜，它可用于包裝食品尤其是奶油、黃油以及類似食品。本發(fā)明開發(fā)的薄膜是由以下各層組成基礎層(C)；一個包含均聚物、填充料和烴類樹脂的外層(A)；一個包含均聚物、填充料、樹脂和著色劑的內(nèi)層(B)；包含均聚物和樹脂的另一內(nèi)層(D)；以及包含聚合物混合物和防粘連劑的第二外層(E)。
文檔編號B32B27/32GK1596278SQ02823618
公開日2005年3月16日 申請日期2002年1月15日 優(yōu)先權日2001年11月27日
發(fā)明者內(nèi)杰代特·基萊希, 哈桑·坎貝爾, 法赫里·厄澤爾 申請人:超級薄膜塞那依維提加里特有限公司