薄膜/板层压结构的制造方法 |
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| 申请号 | CN201210595418.2 | 申请日 | 2012-12-12 | 公开(公告)号 | CN103158318B | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 伊利诺斯工具制品有限公司; | 发明人 | 迈克尔·J.·伦奇吉; 小罗纳德·C.·霍法特; | ||||
| 摘要 | 一种制造 薄膜 /板 层压 结构的方法，该薄膜/板层压结构用于 防盗 的 包装 中，该方法包括：提供未处理的纸板基底，将 单层 的定向薄膜粘附至所述基底，该定向薄膜以0到180度之间且不等于0度或180度的定向 角 施用至所述板，以致薄膜对基底的附着 力 约为0.5至1.4磅/线英寸，以及将 热封 层施用至所述薄膜。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种制造薄膜/板层压结构的方法，该薄膜/板层压结构用于防盗的包装中，该方法包括步骤： |
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| 说明书全文 | 薄膜/板层压结构的制造方法背景技术[0001] 包装材料在日常生活中以各种方式被使用。早在19世纪70年代，波纹状包装材料用于对包装(packing)和装卸(handling)过程中的易碎物品和贵重物品起到保护作用。用于制造早期波纹状材料的多种纸张、纸板和纤维板材料如今仍然以其基本形式和/或其略微改善的形式被使用。 [0002] 在当前，使用包装可适用很多目的。在许多例子中，包装除了传统的保护作用以外，必须同样起到防盗(pilfer deterrent)的作用。对于较小型的、比较贵重的商品尤其如此。 [0003] 尽管传统包装(如带有各种涂层的纸板或波纹状板)的保护作用良好，但是它们并不具有实质性地(substantial level)防盗作用(pilfer resistance)。就这一点而言(As such)，人们已经将更加结实耐用(more rugged)、更加抗撕裂的材料纳入(incorporated into)包装材料来满足当今的需要。 [0004] 一种包装材料，其包括抗撕裂薄膜，如在具有纸板基底的层压结构中交叉定向的层压薄膜(cross-oriented,laminated film in a laminate with a paperboard substrate)。一种这样的薄膜是 强度薄膜，其为一种交叉定向的层压聚烯烃薄膜，可从位于德克萨斯州休斯顿市的 Strength Films(Illinois Tool Works公司的分公司)处购买到。一种使用这样薄膜的结构被公开在Amendt等人申请的第7, 097,895号美国专利中，该篇专利与本专利申请共同转让(commonly assigned with)从而在此通过引用并入本申请中。 [0005] 尽管这种层压结构更好地满足了商品推销所需的具有保护性和防盗的要求，但是这种双薄膜层结构增加了这类包装的成本。就这一点而言，人们希望有成本较低的包装选择。 [0006] 此外，人们同样发现，薄膜对纸板基底的附着力水平可影响包装的抗撕裂性能。具体地说，人们已经发现，如果薄膜对纸板基底的附着力太大，则抗撕裂扩大性(tear propagation resistance)降低。 [0007] 因此，人们需要一种包装材料及一种制造该种包装材料的方法，该种包装材料可为被包装的物品提供保护作用以及防盗结构。人们希望这种包装材料的成本低廉、并且希望在该种材料结构中使用已知材料成分。人们仍然更加希望，可以使用已知技术生产这种材料。发明内容 [0008] 一种制造薄膜/板层压结构的方法，该薄膜/板层压结构用于防盗的包装中，该方法包括：提供未处理的纸板基底，以及将单层(single ply)的单轴定向薄膜(monoaxially oriented film)粘附至所述基底。该薄膜以0到180度之间且不等于0度或180度的定向角施用(applied)至所述板，以致薄膜对基底的附着力约为0.5至1.4磅/线英寸，优选地，约为0.7至1.1磅/线英寸。将热封层施用至所述薄膜。 [0009] 实质上(substantially),在层压步骤后立即测量附着力强度(以磅/线英寸为单位)，附着力强度不大于1.6磅/线英寸，并且在粘附步骤四天后，最好不大于1.4磅/线英寸。 [0010] 所述薄膜最好为定向聚烯烃薄膜。优选(suitable)的薄膜是聚乙烯薄膜，更加优选的薄膜是高密度聚乙烯(HDPE)薄膜。HDPE薄膜是螺旋切割(spiral cut)薄膜，其被切割的角度为相对于机器方向约37度至57度，优选的切割角度相对于机器方向约37度至约41度。 [0011] 所述方法可包括将薄膜/板层压结构折叠(folded over)在其自身上，使得定向薄膜层彼此面对。在这种结构中，当薄膜/板层压结构折叠在其自身上时，热封层彼此接触，并且互相面对的定向薄膜以约74至约114度的角度相对于彼此交叉定向设置。被包装的物品可被容纳在薄膜/板层压结构层的一层或两层的开口内，该开口被封装(enclosed)在例如夹入互相面对的薄膜/板层之间的清晰的部分(clear portion)中。 [0013] 在相关领域的普通技术人员阅读过下面的具体实施方式和附图后，本发明的益处和优点将变得更加明显，其中： [0014] 图1是薄膜/板层压结构的剖视图； [0015] 图2示出了在板基底上的薄膜的排列方向(orientation)； [0016] 图3是已经制成的用于制造包装的薄膜/板层压结构的视图，其中该层压结构具有用于容纳例如(塑料)窗口覆盖物(window covering)的开口； [0017] 图4示出了图3中的层压结构，该层压结构已经被折叠在其自身上以制造包装物； [0018] 图5是在各种密封温度下制得的薄膜/板层压结构的各种样品的密封强度和抗撕裂性能图表。 具体实施方式[0019] 尽管本发明可以各种形式的实施例实现，然而附图中示出和描述了目前的优选实施例，但是应理解为，本发明公开应被理解为本发明的示例，并非旨在将本发明限制为所示出的特定实施例。 [0020] 图1示出了示范性的薄膜/板层压结构10。薄膜/板层压结构(或薄膜/板层压制品)10由互相粘附的基部(或基底层)12以及薄膜层14构成。挤出物(extrudate)或粘合剂16设置在薄膜14和基底12之间。因此，层压结构10可通过挤压、胶粘层压或挤压与胶粘层压结合的方法构成。层压结构10进一步包括在薄膜14上的热封层18，热封层18在挤出物16/基底层 12的对面(opposite of)。热封层18设置为将层压结构10折叠在其自身上以制作包装物(如图3和4所示)。 [0021] 在实施例中，薄膜14是高密度聚乙烯(HDPE)薄膜或是HDPE与低密度聚乙烯(LDPE)结合的薄膜，如在Barnes等人申请的第6,284,344号美国专利中描述的薄膜，该篇专利与本专利共同转让从而在此通过引用并入本申请中。Barnes等人申请专利中的薄膜是多层薄膜，其中至少薄膜层中的两层交叉定向。即，至少薄膜层中的两层相对于机器方向定向设置，彼此成一定角度(每层薄膜是单轴定向)。其他合适的材料包括聚丙烯或各种其他聚烯烃材料及其混合物、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯以及其他能够被定向设置的热塑材料。在Barnes等人申请的专利中也描述了关于构成多层、定向或“斜切”的塑料薄膜的探讨。 [0022] 在目前的薄膜/板层压结构10中使用的是单层的薄膜14，而不是多层交叉定向薄膜。单层薄膜14以某个方向粘附或附着(affixed to)在基底12上，以致薄膜取向(如图2的20所示)相对于层压结构10的机器方向(如图2的22所示)或包装物的纵向方向L(如图3所示)约为37度至约57度、优选约为37度至约41度的α角。这样当层压结构10沿着折叠线24被折叠时，得到了如图4所示的三明治结构，薄膜14的两层(每层设置在基底12上)取向为以约 74度至约114度、优选为约74度至约82度的β角相对于彼此设置。这样有效地得到包装物P，其具有取向为相对于彼此为β角设置的薄膜层，从而增强了抗撕裂性。 [0023] 同样可以发现，薄膜14和板12之间的附着力水平对于制造最佳产品很重要。出乎意料的是，已发现最高水平的附着力并没有制造出最佳的层压结构10。可观察到，附着力水平太高造成层压结构的抗撕裂扩大性(the resistance to tear propagation)低于层压结构的附着力水平较低时的抗撕裂扩大性。当然，附着力水平太低同样对层压结构的各种特性产生消极影响。粘合强度可由层压夹压力、挤压类型以及温度、底层涂料(primers)等因素控制。 [0024] 使附着力水平增加的一种方式是在将基底粘附至薄膜之前通过例如电晕处理、火焰处理和等离子体处理等方法对基底进行处理。然而，已经发现当基底被处理后，在接下来的层压结构制造过程中，附着力水平随着时间的推移而增加。 [0025] 可以理解到，通常，在制造过程中将例如纸板材料的基底进行处理。在制造层压结构的过程中，通常将层压结构的层片或层(plies or layers)中的一层或多层进行处理，从而例如增加各层之间的附着力。表面处理包括电晕处理、火焰处理以及等离子体处理等等。典型地，表面处理仅仅在层压过程之前进行。因此，可理解为，出于本发明公开的目的，术语“未经处理”或“未处理”意味着在层压过程之前，板或基底未进行表面处理，其中，这种表面处理是指按照上面提到的任意方法或其他处理方法而进行的为了增加板层之间附着力的处理。 [0026] 下面的表1示出了即刻脱离(immediately off)生产线的层压结构以及制造后四天的层压结构的粘合强度，该层压结构具有经处理的板或未经处理的板。表1中的下列数值是将薄膜从基底分离(拉开)所需的力(以磅/线英寸(pounds per linear inch)(pli)为单位)。 [0027] [0028] 表1：18磅(pt)的板//4.0密尔的 强度薄膜//热封层压结构的粘合强度结果 [0029] 尽管传统上更期望粘合性较强，然而已经发现，为了达到期望的撕裂强度，目标粘合强度在约0.5至1.4磅/线英寸(pli)、优选约0.7至1.1磅/线英寸(pli)时可提供较好的总体抗撕裂性能(overall tear resistance)以及较好的制造后层压结构老化结果。上述是定向、交叉层压薄膜特性的示范性结果，然而预期层压至板上的单层薄膜的特性也具有相似的结果。 [0030] 已经发现，薄膜的切割角度(cut angle)对撕裂性能有影响，切割角度即为相对于薄膜的机器方向(在制造过程中)薄膜被切割的角度，切割角度可与薄膜14粘附至基底12的角α相同。如下表2所提到的在约46度和57度之间的螺旋切割角度(如图2所示进行测量)提供了良好的撕裂性能，而窄的螺旋切割角度(例如，约39度)提供了所观察到的最好的抗撕裂特性。 [0031] [0032] 表2：偷窃优惠券(Pilfer Coupons)对螺旋切割薄膜角度的手动撕裂结果[0033] 表2示出了4英寸乘4英寸的样品板、39度、45度和57度的螺旋切割薄膜角度、锯齿状(notched)和无锯齿状(un-notched)的撕裂结果。尽管层压结构10提供了全部可接受的抗撕裂性质，然而却发现较窄螺旋切割角度(例如，约39度)被观察到可提供优于较宽螺旋切割角度的抗撕裂性质。 [0034] 同样可观察到，当使用高度定向薄膜14，特别是那些具有取向为不平行于机器方向的薄膜时，薄膜14网状物被撕裂和损坏的可能性很高。同样，已经发现，在定向薄膜上的张力优选低于0.3磅/线英寸。 [0035] 同样已经发现，热封层18应当包含容许低密封起燃温度(initiation temperature)的材料。当层压结构10被热密封至其自身上时(例如，如图4所示)，密封温度高于250°F，使得抗撕裂性质降低，特别是不知情的撕裂(uninitiated tear)下的抗撕裂性质降低。在不受限制的理论情况下(Without being held to theory)，这可能由于薄膜14层片(plies)在高密封温度下彼此高度粘附(high interply adhesion)(即在相互面对的薄膜14层片之间)或熔化造成的。图5是密封强度和撕裂情况对密封温度的图表。使用粘附至1.75密尔(1.75/1000英寸)、具有低密封起燃温度热封层的单层HDPE单轴定向薄膜的基底进行测量。该层压结构在60磅/平方英寸下密封3秒钟。该图在右手柱状图和左手柱状图中分别表示出了在不同温度以及不同撕裂速率下、锯齿状和无锯齿状样品的手动撕裂结果，其中撕裂速率在右手的垂直轴中示出。撕裂强度柱上方的线表示以磅/英寸为单位的密封强度，密封强度由沿左手垂直轴所示的数值所示，所有的密封强度结果都是取决于沿水平轴示出的以华氏温度为单位的密封温度。在该图表中，较低的手动撕裂数值表示较大的抗撕裂性能(较小的样品撕裂深度)。 [0036] 薄膜/板层压结构10层(layers)的一层或两层可包括如示范性窗口W的开口，并且被包装的物品可被包含在所述层中的一层或两层的开口中。所述商品可被包含在(例如合适的塑料材料制成)的窗口内，即窗口被夹在相互面对的薄膜/板层压结构10之间，其中，相互面对的薄膜/板层压结构10被彼此密封，而热封层18彼此接触。 [0037] 在本发明公开中，词汇“一个”(a)或“一个”(an)包括单数或复数。反之，任何涉及复数形式的元件，在适当的情况下应当包括单数。 [0038] 从上文应该理解的是，在不脱离本发明的新颖性概念的真实精神和范围的情况下可以进行许多改进和变化。应当理解的是，不应当将本发明并非旨在或被推断为限制至所示出的特定实施例。本申请的所附权利要求用于涵盖落入权利要求范围之内的所有此类改进。 |
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