TWI291971B - A heat sealable coextruded multilayer packaging film - Google Patents

Description

1291971 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明為有關以熱能密封共擠製多層包裝膜可用於機 器壓合密封的生產工作，特別是以上述薄膜進行包裝。此外 亦將前述之易撕密封膜之製程予以公開。 【先前技術】 數十年來各種應用於包裝膜的化合物陸續地開發問 世。就高品質的薄膜產品而言，其品質規範不僅極為挑剔而 且要考慮到拆封力量要小於薄膜與薄膜之間的黏著力量，還 有繃住薄膜的底板，以免薄膜脫落。 此外，在全自動化包裝的生產線當中，密封速度是主 要重點’所以溥膜通過南溫熱封口的時候，其撕離強度就必 須切合實用才行。 歐洲專利編號第EPO〇24270號所述，1980年有一種 加熱密封單層包裝膜，做成一種通用型的易撕密封包裝膜， 這份專利文件也揭示該單層薄膜内的成分包含乙烯聚合 物、聚笨乙烯以及苯乙烯一丁二烯一笨乙烯為基質的 (based 〇n styrene-butadiene-styrene)熱塑性 橡膠（thermoplastic elastomer)或者是苯乙烯一丁 二烯一笨乙烯。該薄膜熱封於各種材質的底板上面，而這些 底板的材質包括聚乙烯、聚丙烯聚酯、聚氯乙烯、聚醯胺（尼 龍）' 聚丙稀睛和紙板（paper)。 此種包裝用薄膜，自此不再對於當代多層共擠製薄膜 所要求的特性來加以改進，這些特性上的要求包括隔絕氧化 1291971 物二免撕的膜紙複合物、機器壓合、大型黏性封口、輻射或 者環氧乙烧殺菌，以及熱點著。 待別在醫療用途上’密封膜須具有可用機器壓合以及 拆封時不留撕痕、不起細絲或毛球的黏性失效機制，這意味 著撕離動作順暢無阻，而且絲毫未見分裂，此外，該膜 (film)在各種底板上面都可撕離，包括聚酯、聚氯乙烯 以及聚醯胺（尼龍）。 為了符合這些判別標準，在攪拌擠製階段當中，就將 不同種類的異質性聚合物高度地均勻混合。對聚合物做進一 步的剪切’可使其違合更加均勻，這可在預拌過程中藉由雙 螺桿押出機來達成。 然^問題是工業生產上獨立作業的攪拌機要符合經濟 且具有高生產率，故其作業量極大，每小時達數公嘩以上。 料想可知，本階段大部份的作業對於小型訂單之適應 性就有了限制，例如，規格殊異的特製密封膜產品。因此本 發明的挑戰就是解決此項問題，而不必投資於昂貴的連 授掉設傷。 歐洲專利ΕΡ·Α、〇 0240270號，揭示-種可以層疊 套在G裝支撐物上面的包裝膜另根 據美國專利US_A·6咖456號，這種包裝膜必須經過消毒 殺菌。而這兩份專利文件並未如以下本發明—般，對於均質 支鏈LLDPE或聚丁烯一丄之使用，予以坡露。 【發明内容】 發明目的： 6 1291971 本發明目的在提供一種特定規格的易撕密封膜之製造 方法。在最後的擠製階段中，藉由預拌配方的調整來改善熱 黏著的性能，特別是用於規範嚴格的高品質包裝材料當中。 綜合說明： 本發明係有關於一種可自各種底板上面撕離的加熱密 封多層共擠製包裝膜，而底板的材質則包含聚乙烯、聚丙 烯、聚醋、聚氣乙烯、聚醯胺（尼龍）、聚丙烯睛以及紙板， 該膜至少由一撕離層組成，而撕離層的預拌原始配方 (pre-compounded precursor formulation)包含 重量百分比50到80%的乙烯同質物及/或共聚物、重量 百分比15〜25%的苯乙烯同質物及/或共聚物，重量百分 比5〜20%的熱塑性橡膠，苯乙烯一丁二烯—苯乙烯的塊 狀共聚物，其特徵為其撕離力曼係採由重量百分比5到25 %，最好是10到20%，的均質支鏈LLDPE及/或聚丁烯 -1添加於最終擠製階段中的預拌原始配方進行改良所致。 本發明主要呈現出預拌原始配方的總量，其所指的重 量百分比70到90%，指的是撕離層中聚合物的總重。膜 的總重包含重量百分比4%以下之製程添加劑，該添加劑係 由撕離層内氟化彈性體族群中所挑選出來的。 另一項所要呈現的就是使多層擠製膜的撕離層可適用 於垂直撕離的多層組合物表裡兩面，並且呈現出該撕離層最 大厚度僅佔多層薄膜總厚度的15%。 本發明附帶披露出加熱密封共擠製多層包裝膜的製 程，其特徵為申請專利範圍第一項所定義的原始配方須予 1291971 以預拌，在製程第一階段預拌的原始配方會從一台可均勻攪 拌的押出機當中，經由另一台單螺桿押出機而到達製程第二 階段’就在此刻添加均質支鏈:^即^或聚丁烯-1，用以調 整包裝膜的撕離力及熱黏力的效果。 令人意外的是，重量百分比達25%的LLDPE或聚丁 烯-1 (PB-1)竟能夠在第二擠製階段的單螺桿押出機當 中，完整地將原始配方均勻散布，如此更提高原始配方的相 容性。 本發明進一步呈現的就是在製造過程中使用少許的壓 力與溫度來對前述之膜的表面做目測調整。 本發明確認該膜可運用於對紙張的撕離和消毒殺菌並 以機器壓合的。 發明的詳細說明： 本發明之理想在發展一種標準的預拌配方，可大量的 使用，使之成為易撕密封膜的原始物質。 在薄膜的最終擠製過程當中，可藉由摻入額外的成分 迅速地調整配方，以符合客戶的特殊需求而非局限於現有的 預拌配方。 基此途徑可於最終擠製階段當中，調整預拌原始配方 的撕離力及熱黏力之性質，如此便不用改變預拌配方的混合 成分了。 更準碟地說，在薄膜擠出階段中，將聚丁稀一工以及均 質支鏈的LLDPE直接混合後，加入預拌的原始配方當中， 如此一來，薄膜的撕離力量大小及熱黏力便有所改變與提 1291971 升，然而卻無損於薄膜的基本特性，比如：可用機器壓合、 撕斷即黏、順暢易撕、不留撕痕、不起細絲，並且撕離性佳， 不論任何材質的底板均是如此；這些底板材質包括：聚酯、 聚氣乙烯、聚醯胺（尼龍）、聚丙烯睛以及紙板。 【實施才式】 本發明較佳具體實施例之說明： 各式各樣的配方已經根據下述條件進行測試。通常單 螺桿的薄膜押出機是無法如同配方A所述一般，將配方予 以充分均勻散布。本階段須以擠製設備來進行攪拌，例如： 雙螺桿押出機，但很意外的在第二階段冼單螺桿押出機當 中，LLDPE以及PB-1竟可以均勻混合。

配方A 本配方係為預拌原:始配方之舉例： 聚乙烯（LDPE) 62% 聚笨乙烯（PS) 20% 苯乙烯一丁二烯一苯乙烯（SBS) 13% 氟化彈性體或高分子聚合物2.5% (主批次用） 抗氧化劑2 · 5% (主批次用）

原始配方原料之舉例 LDPE 艾斯科任（Escorene ) LD150BW (艾克森石油Exxon Mobil公司出品，枯度（泊）poise、p = 0 · 923，（含水 量指數）Moisture Index ΜΙ = 0· 923，拉克添（La cqtene)(阿托飛納 Atofina 枯度（泊）p = 0.923， 1291971 含水量指數MI = 0 · 3 )、諾維克斯（Novex) LD53CHAA(英 國石油化學公司出品，粘度（泊）P =0.921，含水量指 數 Μΐ>0β7 彡。

PS 技克任（Lacqrene) 124〇 (阿托飛納公司出品，含 水量指數MI = 2)，拉克任（Lacqrene) 132〇 (含水量指 數酊=3.5)。

SBS 飛柄浦任（Finaprene) 411 (阿托飛納公司出品， 含水量指數ΜΙ<〇·5，丁二烯/苯乙烯69/31)， 飛納浦任417 (阿托飛納公司出品，含水量指數ΜΙ = 工·7，丁二埽/苯乙烯71/29)。 氟化彈性龍或聚合物（主批次用） 安姆佩斯特（Ampacet) 10562-Α (ΡΕ-載體） 須烏爾曼（Schulman) AMF705 (PE-載體） 抗氧化劑（主批次用） 安姆佩斯特10886 (PE-載體） 須烏爾曼A025 (PE-載體） 本配方係導入該製程第二階段的單螺桿薄膜擠壓設備 當中。下列配方則（B以及C)對於共擠製多層複合體的影 響，只涉及到可撕離層而已。

配方B 本配方之改良目標在於提高撕離力量並獲致較佳的熱 粘著效果。 1291971 配方B =配方A+重量百分比5至25%的均質支鏈 LLDPE。該種LLDPE舉例如下： 依列克特（Exact) 0203、Dex Plastomers (德克 斯右旋塑性聚合物公司出品，黏度（泊）ρ=〇·9〇2，含 水量指數μι=3·ο)，依克希德（Exceed) 25ls、CB (艾 克森石油公司出品，黏度ρ=〇· 918，含水量指數MI = 2·5)，依弗路（Evolue) SP2〇2〇 (三井Mitsui 公司出 品，黏度Ρ=〇·916，含水量指數Μι = 1·5)，艾姆百克 (mpact) D143 (菲力浦石油公司出品，ρ==〇·916，含 水量指數ΜΙ = 1 · 3)。

配方C 本項調整之目標在於降低撕離力。 配方C =配方Α+5至25%聚丁烯一1。 聚丁稀一1之舉例如下： PB8340(巴塞爾Basell公司出品，黏度p = 〇· 908， 含水量指數ΜΙ = 0·4)，pB8310 (巴塞爾公司出品，黏度 ρ=0·895，含水量指數ΜΙ==3·〇），塔夫美（Tafmer) BL3110 (三井公司出品，，含水量指數MI = 1·0) ’塔夫美BL4 000 (三井公司出品，粘度（泊）P = 0.915 ’含水量指數= 撕離力量的實驗數據是由觀察擠製出的薄膜而來的，此 有賴於相同的實驗環境下，以及於測量狀況之間的相互比 較。此即何以配方A、B、c皆出現於同一張圖表的原因。 密封實驗之條件 π 1291971 將薄膜對薄膜以及對扇胸厚度pvc 配合科普密封器（kQPP sealer)來進行，而得^曲 線。在室溫當令，對上部夾頭加熱’ τ部夹卿裝有一具有 蕭氏硬60Α橡膠。密封動作則施以2巴的壓力下 壓，並停留1秒鐘的時間。撕離力量之測量，則以呈9〇度 角的方向撕離之方式為之。在撕離密封測試之前要將5〇 = m厚度的細予以層料合，在19卿厚度的啦τ材質 之上’以避免雜效應，如麟令實驗結果更趨真實。 熱粘力實驗 本實驗係以DTC熱黏力測量儀來測試。先在19#111厚 度OPET材質上面，把5〇_厚度的薄膜層層疊合，並且 在5巴（bar)的壓力之下保持〇·5秒予以密封，再等〇·ι 秒後才將加熱用夹頭鬆開。 易撕薄膜的目測質感可在擠製階段額外施以不同的少 許壓力或溫度來改善。 【圖式簡單說明】

圖1表示厚度50从m三種配方的共擠製包裝膜其撕離 密封曲線之圖形，包括配方（Α)，以及含1〇%均質支鏈 LLDPE的配方（Β);還有内含10%聚丁烯-1 (ΡΒ-1)的 配方（C)，三種配方與橫軸溫度的相對應圖形。密封施加 於未經處理的撕離面D

V 圖2表示厚度5〇//m三種配方的共擠製包裝膜其撕離 密封曲線之圖形，包括配方（A)，以及内含10%均質支鏈 LLDPE的配方（B)還有内含1〇% PB一 1的配方（C)，三 12 1291971 者對應於橫軸密封温度的關係曲線。密封··施加於已經施以 電暈（corona)處理，厚度300的PVC做為撕離層的 支撐物。 圖3表示厚度50//ΠΙ的共擠製包裝膜的熱黏力曲線 圖，包含配方（A)以及内含10%均質支鏈LLDPE的配方 (B)〇 圖4表示厚度50//m原始配方的共擠製包裝膜，添加 均質LLDPE (B)以及PB-1 (C)之後，撕離力變化的效 果。14密封：施加於未經處理的撕離面。 【主要元件符號說明】

13

Claims (1)

1291971 十、申請專利範圍： 1· 一種加熱密封共擠製多層包裝膜，可自多種不同的底板 撕離，包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯物、聚氯乙烯、聚醯 胺（尼龍）、聚丙烯睛以及紙板，該膜之組成最少由一個 可撕離層所構成，而該層的預拌原始配方包括： —重量百分比50到80%的乙烯同質物及/或共聚物， 一重量百分比15到25%的苯乙烯同質物及/或共聚 物， 一重量百分比5到20%的彈性熱塑的苯乙烯一丁二烯 一苯乙烯之塊狀共聚物； 其中前述的易撕密封膜之撕離力量，係因本發明採由 重量百分比5到25%的均質支鏈LLDPE及/或聚丁烯 一 1添加於最終擠製階段中的預拌原始配方進行改良所 致。 2·如申請專利範圍第1項所述之加熱密封共擠製多層包 裝膜，其中預拌原始配方的總數量佔預定於撕離層内的 ^^合物之總重量的重量百分比的7〇到。 3·如申請專利範圍第1項所述之加熱密封共擠製多層包 裝膜L其中該膜的撕離層當中包含有重量百分比4%以下 之自氟化彈性體製成族群組中選取之製程添加劑。 4·如申請專利範圍第1項所述之加熱密封共擠製多層包 裝膜，其中共擠好層膜當t的撕離層可_在垂直撕 離的多層複合物之表侧或裡側。 5 ·如U利簡第3項所述之加熱密封共擠製多層包 1291971 裝膜，其中共擠製多層膜當中的撕離層，最大厚度為該多 層膜總厚度的15%。 6·如申請專利範圍第3項所述之加熱密封共擠製多層包 裝膜，其中共擠製多層膜當中的撕離層的厚度大約為該多 層膜總厚度的10% 〇 15