本發(fā)明涉及一種用于食品或藥物包裝應(yīng)用的具有低溫?zé)崦芊饽芰Φ耐扛脖∧せ虿?。更確切地，本發(fā)明涉及一種基于溶劑的聚酯或共聚酯涂層，其可以使用傳統(tǒng)的涂覆方法通過轉(zhuǎn)換器(converter)離線施用到薄膜上。涂覆的薄膜可以被卷繞成卷而不阻斷并且具有在低活化溫度下對于許多不同的包裝基底的良好的粘附性。

背景

低溫?zé)崦芊獗∧ず筒挥糜诎b食物產(chǎn)品以及消費(fèi)品。在一種普通應(yīng)用中，低溫?zé)崦芊饽ず筒诟咚俪尚?、填充并且密封包裝機(jī)器上運(yùn)行。薄膜或箔在卷材的一個(gè)表面上典型地用熱密封樹脂涂覆。在卷材被進(jìn)料通過機(jī)器時(shí)，薄膜或箔被折疊以面對面地暴露樹脂覆蓋的表面，并且然后將薄膜使用壓力和熱量(例如通過在加熱的壓板之間將薄膜壓制在一起)沿著接縫密封。此外，該薄膜還可以被熱密封到不同的包裝基底如食品容器蓋。密封就強(qiáng)度和包裝完整性方面的性能很大程度上隨薄膜或箔基底和熱密封層的特性，連同機(jī)器操作條件如壓板溫度、壓力和停留時(shí)間的變化而變化。因?yàn)檫@些薄膜被用在食品或藥物包裝中，所希望的是熱密封涂層、連同包裝薄膜或箔，是符合FDA直接食物接觸規(guī)定的(21CFR 175.320和/或21CFR 175.300)。

用于低溫?zé)崦芊獗∧さ默F(xiàn)有技術(shù)包括具有基于水的或基于溶劑的涂層的薄膜、擠出涂覆的薄膜和共擠出的聚烯烴薄膜。共擠出的或擠出涂覆的產(chǎn)品典型地使用薄膜如低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、超低線性密度聚乙烯(ULLDPE)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)或離聚物技術(shù)。共擠出的和擠出涂覆的產(chǎn)品需要昂貴的薄膜擠出設(shè)備來制造。制造這些熱密封薄膜的公司通常出售呈卷的形式的薄膜。這些卷被印刷、并且然后呈卷的形式供應(yīng)用于在成形、填充和密封包裝機(jī)器上使用。

目前，基于溶劑和水的涂層典型地使用聚偏二氯乙烯(PVDC)、丙烯酸、或乙烯丙烯酸(EAA)技術(shù)。重要的是熱密封涂層牢固地錨定到基礎(chǔ)薄膜或箔上從而使得到的熱密封薄膜或箔表現(xiàn)出足夠的粘合性能和可接受的保質(zhì)期。這些基于溶劑和水的涂層配制品中的許多需要底漆以便適當(dāng)?shù)刂苽渫繉拥挠糜谶m合錨定的基礎(chǔ)薄膜。在施用熱密封涂層之前用于給基礎(chǔ)薄膜或箔涂底漆的需要使得這些涂層用于許多薄膜轉(zhuǎn)換器是經(jīng)濟(jì)上不實(shí)際的。本發(fā)明的目的是提供一種配制的熱密封涂層，該涂層適合于通過轉(zhuǎn)換器使用印刷用于食品工業(yè)的包裝薄膜或箔，以及提供這樣一種配制品，該配制品不需要涂底漆以便實(shí)現(xiàn)至食品工業(yè)中通常使用的薄膜和箔的適當(dāng)錨定。目前，大多數(shù)轉(zhuǎn)換器被迫購買由薄膜供應(yīng)商出售的昂貴的低溫、熱密封薄膜或箔。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種有效低溫?zé)崦芊馀渲破?，其使轉(zhuǎn)換器能夠負(fù)擔(dān)得起地用低溫?zé)崦芊馔繉油扛舶b薄膜或箔。術(shù)語“低溫、熱密封涂層”在此用來是指這樣的涂層，該涂層能夠在低至70℃的溫度下以超過300gli(克/線性英寸)的粘合強(qiáng)度自身密封并且還可以在90℃-130℃下被密封到其他包裝材料，如食品容器蓋和盤。

美國專利申請?zhí)?1/546,672描述了用于包裝薄膜的自吸(self-priming)、水基、熱密封涂層。在‘672專利申請中的配制品是基于乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸與脂肪族聚氨酯乳液(其充當(dāng)粘附增強(qiáng)劑)共混的共聚物。關(guān)于該產(chǎn)品的已發(fā)布數(shù)據(jù)示出了其具有窄的加工窗口和比當(dāng)前發(fā)明更低的粘合強(qiáng)度。

美國專利6,607,823披露了使用1,3-丙二醇、間苯二甲酸、和磺基化單體的另一種基于水的共聚酯熱密封涂層。該涂層溶液具有1-30重量百分比的固體。該涂層可以使用常規(guī)離線涂覆方法用電暈處理被施用到聚酰胺、聚烯烴、以及聚酯薄膜上。熱密封溫度是在110℃-170℃之間。停留時(shí)間是在20-60PSI壓力下約0.5-10秒。它具有良好的自密封，約4磅/英寸的剝離值。

美國專利6,543,208傳授了一種由以下三個(gè)層構(gòu)成的食品包裝薄膜：內(nèi)部低熔點(diǎn)聚酯密封層、蒸汽沉積的陶瓷或金屬層、和外側(cè)高熔點(diǎn)聚酯層。食品袋通過在內(nèi)部用低熔點(diǎn)密封層熱密封薄膜形成。該密封層的熔點(diǎn)是低于160℃。來自伊士曼化學(xué)(Eastman Chemical)的一個(gè)密封層具有低至80℃的熔點(diǎn)并且另一個(gè)密封層具有122℃的熔點(diǎn)?？蔁崦芊鈱邮褂脤訅赫澈蟿┍粚訅旱浇饘倩腜ET薄膜上。食品袋是用高速包裝機(jī)制成的。密封條溫度是約180℃-200℃。

美國專利8,079,470披露了一種共擠出的PET薄膜，其中一側(cè)具有無定型聚酯熱密封層并且另一側(cè)具有聚乙烯共聚物熱密封層。雙面可密封薄膜被熱密封到用于CD和DVD的泡罩包裝容器上。聚乙烯共聚物層具有在5-80psi密封壓力下65℃-150℃的熱密封溫度。然而，沒有無定形聚酯熱密封條件的詳細(xì)描述。

美國專利8,389,117描述了一種用于卷繞施加的標(biāo)簽的聚酯基熱熔性粘合劑。該熱熔性聚酯粘合劑使用1,4-環(huán)己烷二甲酸、1,4-環(huán)己烷二甲醇、三甘醇、和二甘醇。增粘劑、增塑劑、和成核劑被用來改進(jìn)粘附性、調(diào)節(jié)熱密封溫度、并且加速結(jié)晶過程。聚酯的分子量是在1,000與15,000之間。聚酯樹脂的熔體粘度是在150℃下在300與3,000厘泊之間。收縮標(biāo)簽約80℃-90℃施加并且停留時(shí)間是在2與20秒之間。

與上述專利相比，本發(fā)明是針對一種基于溶劑的、熱密封涂層以及其通過薄膜轉(zhuǎn)換器使用。該基于溶劑的、熱密封涂層表現(xiàn)出在寬范圍的加工溫度包括相對低密封溫度和不同薄膜基底內(nèi)的強(qiáng)粘合強(qiáng)度。

發(fā)明概述

在一個(gè)方面中，本發(fā)明是一種被涂覆到包裝薄膜或箔的卷材上的配制的、基于溶劑的混合物，其在干燥時(shí)使能在低至70℃的粘合溫度下面對面熱密封。該配制混合物包含一種熱密封樹脂(例如按重量計(jì)10％-50％)，該熱密封樹脂包含無定形或半結(jié)晶聚酯或共聚酯，具有在-35℃與0℃之間的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg，ASTM E1356-08)和在60℃與120℃之間的環(huán)球軟化點(diǎn)(ASTM E28-99)。該混合物還包含抗粘連添加劑(例如按重量計(jì)0.1％至20％)和溶劑(例如按重量計(jì)40％至80％)。令人希望的是該混合物還包含增粘樹脂(例如按重量計(jì)0至30％)。在示例性實(shí)施例中，該低溫?zé)崦芊鉄o定形或半結(jié)晶聚酯或共聚酯樹脂是標(biāo)準(zhǔn)聚酯二醇，如乙二醇、二乙二醇、丁二醇(1,4-；1,2-；和1,3-)、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙烷二醇、己二醇、丙二醇、三羥甲基丙烷、環(huán)己烷二甲醇和二酸如對苯二甲酸二甲酯、對苯二甲酸、間苯二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、環(huán)己烷二甲酸、十二烷酸、鄰苯二甲酸酐、馬來酸酐、和羥基羧酸的組合如e-己內(nèi)酯以及與二甘醇的聚己酸內(nèi)酯二酯(CAPA)。這樣的樹脂提供了對于低至70℃和高達(dá)130℃或以上的密封溫度一致的密封強(qiáng)度?，F(xiàn)有技術(shù)的熱密封薄膜和箔的缺點(diǎn)之一是許多表現(xiàn)出有限范圍的加工溫度。然而，本發(fā)明提供了即使在低密封溫度，如70℃下的顯著的密封完整性。

在低溫、熱密封樹脂中使用的共聚酯單體希望地被批準(zhǔn)用于直接食物接觸。無定形或半結(jié)晶聚酯或共聚酯熱密封樹脂溶于常用溶劑，如乙酸乙酯、甲基乙基酮、丙酮、二氧戊環(huán)或甲苯。無定形或半結(jié)晶聚酯或共聚酯熱密封樹脂還提供了對寬范圍的基底包括紙、聚酯、聚丙烯、聚氯乙烯、尼龍薄膜、金屬箔等的優(yōu)異的粘附性。重要的是，熱密封樹脂和溶劑的溶劑化的共混物包括抗粘連添加劑，例如二氧化硅、脂肪酰胺、蠟或滑石。沒有抗粘連添加劑，涂覆的柔性基底當(dāng)卷繞成卷的形式并且在成形、填充和密封機(jī)器上使用前儲(chǔ)存時(shí)會(huì)傾向于阻塞。

重要的是，對于這種低溫?zé)崦芊馔繉硬恍枰灼嵬繉觼碚掣降桨b工業(yè)中的許多通常使用的基底，如雙軸取向的聚丙烯(BOPP)、雙軸取向的聚對苯二甲酸乙二酯(BOPET)、聚乳酸(PLA)、纖維素、等。適當(dāng)錨定到基底可以通過包含具有粘附到低表面能基底的能力的樹脂完成。此外，薄膜的電暈放電處理有助于增加表面能并且改進(jìn)錨定。

在另一個(gè)方面中，本發(fā)明是針對一種熱密封涂覆的包裝薄膜、紙或箔，在其上在該紙、薄膜或箔的一個(gè)表面上已經(jīng)施用并且干燥該基于溶劑的熱密封涂層。該涂層可以被施用以覆蓋表面的100％或更期望地以沿?zé)崦芊獾淖罱K位置的圖案。包裝卷材可由各種材料制成，這些材料包括紙、聚酯薄膜、聚丙烯、尼龍、或聚偏二氯乙烯、金屬箔、聚氯乙烯或它們的組合等。本發(fā)明還非常適合于與柔性層壓件(如兩層聚丙烯其中一層是金屬化的并且另一層是反印的并粘附到該金屬化層)使用。在這樣一種情況下，該熱密封涂層被施用到該金屬化層上。如果該薄膜是聚丙烯，則優(yōu)選的是在施用配制的基于溶劑的、低溫?zé)崦芊馔繉又笆褂秒姇炋幚淼谋∧?。通常，該熱密封涂層?yīng)該被施用使得該涂層的干厚度是至少1.5微米。

在實(shí)踐中，轉(zhuǎn)換器通過將一卷包裝薄膜或箔供應(yīng)到印刷機(jī)如凹版或柔性版印刷機(jī)使用產(chǎn)品。然后，轉(zhuǎn)換器使用該印刷機(jī)來將基于溶劑的、熱密封涂層施用到該包裝薄膜或箔的一個(gè)面上。該轉(zhuǎn)換器然后干燥該基于溶劑的熱密封涂層以除去溶劑，例如使用常規(guī)的在線干燥系統(tǒng)，從而在包裝薄膜或箔上留下熱密封涂層的干固體層。該轉(zhuǎn)換器然后將涂覆的并干燥的薄膜或箔重繞成卷形式用于在成形、填充和密封包裝機(jī)器上稍后使用。如所提及的，可能有必要在施用基于溶劑的熱密封涂層之前通過電暈放電處理包裝薄膜以便確保干涂層至包裝薄膜的足夠錨定。

在回顧以下附圖及其描述后本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員可以是明顯的。

附圖簡要說明

圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的在印刷機(jī)上將低溫?zé)崦芊馔繉邮┯玫桨b薄膜或箔上的示意圖。

圖2是具有施用到薄膜或箔的一個(gè)表面上的低溫?zé)崦芊馔繉訄D案的包裝薄膜或箔的頂視圖。

圖3示出了在已經(jīng)重繞成卷形式之后在圖2中所示的包裝薄膜或箔。

圖4是示出了在成形、填充和密封機(jī)器上使用薄膜的示意圖。

圖5是沿圖4中的線5-5截取的部分截面。

圖6是沿圖4中的線6-6截取的部分截面。

發(fā)明詳細(xì)說明

在過去，一些共擠出的熱密封樹脂已經(jīng)呈顆粒形式被提供作為固體樹脂。此外，在提桶、轉(zhuǎn)鼓或裝運(yùn)箱中水基涂層被供應(yīng)并且通過轉(zhuǎn)換器使用。在此描述的熱密封涂層配制品是旨在銷售給薄膜轉(zhuǎn)換器的基于溶劑的涂層，例如，作為在提桶、轉(zhuǎn)鼓或裝運(yùn)箱中完全配制的粘合劑。熱密封涂層預(yù)期作為涂覆溶液與通常使用的溶劑被運(yùn)送到轉(zhuǎn)換器其中預(yù)期該轉(zhuǎn)換器將該混合物稀釋到用于轉(zhuǎn)換器的涂覆或印刷設(shè)備的適當(dāng)固體百分比或粘度。

根據(jù)本發(fā)明，該熱密封涂層溶液含有以下成分：

a.按重量計(jì)40％-80％的溶劑，

b.按重量計(jì)10％-50％的熱密封無定形或半結(jié)晶聚酯或共聚酯樹脂，

c.按重量計(jì)0-30％的增粘樹脂，以及

d.占按重量計(jì)0.1％-20％的抗粘連添加劑。該抗粘連可以是以下各項(xiàng)的任何組合：二氧化硅、滑石、脂肪酰胺和蠟。

該熱密封樹脂是無定形或半結(jié)晶聚酯或共聚酯，具有如通過ASTM D1356-08測量的在-35℃與0℃之間的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和如通過ASTM E28-99測量的在60℃與120℃之間的環(huán)球軟化點(diǎn)。更優(yōu)選地，該無定形或半結(jié)晶聚酯或共聚酯具有在-30℃與-5℃之間的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和在80℃與115℃之間的環(huán)球軟化點(diǎn)。無定形共聚酯樹脂是玻璃態(tài)且透明的那些樹脂。它們不具有確定的分子排列，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)是非常隨機(jī)化的并且纏結(jié)的?；诓ＡЩD(zhuǎn)變溫度，它們在室溫下可以是粘性的或脆性的。無定形聚酯和共聚酯樹脂不具有如通過DSC或等效技術(shù)確定的任何明顯的結(jié)晶度和熔點(diǎn)并且因此具有小于10焦耳/克、優(yōu)選小于5焦耳/克、并且最優(yōu)選零焦耳/克的熔化焓。

該樹脂的半結(jié)晶性質(zhì)是有益特征在于具有類似低Tg的無定形樹脂將易于在室溫下冷流并且將傾向于蠕變或流動(dòng)使得在存儲(chǔ)涂布輥時(shí)涂層完整性將被損害。其結(jié)果是，將需要增加水平的抗粘連劑。這進(jìn)而可能不利地影響產(chǎn)品的粘附性。增粘樹脂、抗粘連添加劑和其他組分的類型和量需要仔細(xì)地與聚合物的結(jié)晶度和化學(xué)性質(zhì)平衡來實(shí)現(xiàn)適當(dāng)水平的抗粘連性、粘附性、熱密封溫度等。無定形和半結(jié)晶聚酯和共聚酯可用于本發(fā)明，但是當(dāng)使用半結(jié)晶聚合物時(shí)半結(jié)晶聚合物的熔化熱必須相當(dāng)?shù)停葱∮?0焦耳/克、優(yōu)選小于30焦耳/克、并且最優(yōu)選小于25焦耳/克。

本發(fā)明的無定形和半結(jié)晶聚酯和共聚酯不僅結(jié)晶度低，它們還具有非常長的再結(jié)晶速率，其可以長達(dá)數(shù)天或數(shù)周。為此原因，標(biāo)準(zhǔn)DSC方法不能用來確定它們的真結(jié)晶度。例如，ASTM D 3418典型地被用來確定各種聚合物的熔化熱。標(biāo)準(zhǔn)慣例是將樣品加熱超過其熔點(diǎn)并且然后將其冷卻以確保所有樣品具有相同的熱歷史。然而，本發(fā)明中使用的無定形和半結(jié)晶聚酯和共聚酯將不那樣快速地再結(jié)晶，并且將典型地顯示出相比第一加熱在第二加熱時(shí)較低的熔化熱值。為此原因，當(dāng)在此提及熔化熱時(shí)，所給出的值是來自使用ASTM D 3418的方法的第一輪數(shù)據(jù)。

在此使用的半結(jié)晶聚合物將具有小于50焦耳/克、更優(yōu)選小于30焦耳/克、并且最優(yōu)選小于25焦耳/克的熔化熱值。如果聚酯或共聚酯的結(jié)晶度太高，存在熱密封溫度的相應(yīng)增加連同粘附性和柔性的下降。較高結(jié)晶度的聚合物也變得更加難以在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥軇┗?。平衡所有這些有時(shí)矛盾因素和特性可能是非常有挑戰(zhàn)性的。

可用于本發(fā)明的有用的聚酯的若干的熔化熱數(shù)據(jù)包括KP 7908(12.8焦耳/克)；KP 7915(2.5焦耳/克)；KP 7923(5.4焦耳/克)；以及V1801(20.4焦耳/克)。這些值是使用ASTM D 3418的方法獲得的，但是第一輪值而不是通常的第二輪值。

熱密封樹脂還希望地溶于常見溶劑中。若干種可商購的共聚酯樹脂適合于這種應(yīng)用，包括由波士膠公司(Bostik,Inc.)供應(yīng)的Vitel^TM 1801、Vitel^TM 3550B、KP7908、KP7915、KP7923，由贏創(chuàng)工業(yè)公司(Evonik Industries)供應(yīng)的Dynapol^TM S1402、Dynapol^TMS1401、Dynapol^TM S320，由東洋紡公司(Toyobo Company,Ltd.)的Vynol^TM GA 6300和Vynol^TM GA6400以及由SK化工公司(SK Chemicals)供應(yīng)的Skybon ES-210。該溶劑令人希望地是乙酸乙酯、或由薄膜轉(zhuǎn)換器和打印機(jī)通常使用的其他溶劑如甲基乙基酮、丙酮、甲苯、和二氧戊環(huán)。在另一方面，如果希望的話，可以使用更昂貴的溶劑如四氫呋喃、環(huán)己酮、二甲苯、乙酸丁酯、甲基異丁基酮、或氯化的溶劑。上述共聚酯樹脂可溶于一種或多種所列的溶劑。

然而，所列的熱密封樹脂傾向于嚴(yán)重地粘連，在混合物中包括除非抗粘連添加劑。抗粘連成分優(yōu)選包括二氧化硅(例如Sylobloc^TM 47-由格雷斯-戴維遜公司(Grace Davison)供應(yīng)的硅膠抗粘連劑，具有5.4至6.6微米的粒度，Sylysia^TM 310P-由富士硅化學(xué)株式會(huì)社(Fuji Silysia Chemical Ltd.)供應(yīng)的硅酸鹽，具有1.5至4微米的粒度，Lo-Vel^TM29-由PPG工業(yè)公司(PPG industries)供應(yīng)的合成無定形沉淀二氧化硅，具有10微米的中值粒度)和脂肪酰胺(如Crodamide^TM ER-由禾大聚合物添加劑公司(Croda Polymer Additives)供應(yīng)的滑爽和抗粘連劑，其是精煉的芥酸酰胺，具有79℃的熔點(diǎn)；Crodamide^TMBR-由禾大聚合物添加劑公司供應(yīng)的滑爽和抗粘連劑，其是精煉的山崳酸酰胺，具有108℃的熔點(diǎn)；或Crodamide^TM 212由禾大聚合物添加劑公司供應(yīng)的滑爽和抗粘連劑，其是硬脂基芥酸酰胺，具有73℃的熔點(diǎn))的混合物。脂肪酰胺充當(dāng)改進(jìn)涂覆的基底的流動(dòng)和釋放特性的的防粘連劑或外部潤滑劑。另外，加入具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的無定形共聚酯樹脂如由波士膠公司供應(yīng)的Vitel^TM 2200B或Vitel^TM 2700B可以有助于改進(jìn)抗粘連性能。最后，希望的是包括用于抗粘連的蠟，(例如ACumist^TM B-6-由霍尼韋爾公司(Honeywell)供應(yīng)的微粉化的聚乙烯均聚物，具有126℃的梅特勒(Mettler)滴點(diǎn)和6至7.5微米的粒度；ACumist^TMB-12-由霍尼韋爾公司供應(yīng)的微粉化的聚乙烯均聚物，具有126℃的梅特勒滴點(diǎn)和4至17微米的粒度；ACumist^TM C-3-由霍尼韋爾公司供應(yīng)的微粉化的聚乙烯均聚物，具有121℃的梅特勒滴點(diǎn)和3.5至4.2微米的粒度；Licowax^TM KPS和Licowax^TM KSL-由科萊恩公司(Clariant)供應(yīng)的具有82℃的滴點(diǎn)的褐煤酸的酯蠟，或具有83℃的熔點(diǎn)的由羅斯蠟(Ross Waxes)供應(yīng)的巴西棕櫚蠟。)這些蠟也充當(dāng)外部潤滑劑并且改進(jìn)涂覆的基底的流動(dòng)和釋放特性。

如提及的，增粘樹脂可以包含在內(nèi)以便改進(jìn)粘附性，尤其是當(dāng)該熱密封涂層被施用到聚乙烯薄膜時(shí)。由于該增粘樹脂在室溫下是硬的，它還可以用作抗粘連添加劑。增粘樹脂通常由天然的或改性的松香、松香酯、天然萜烯、苯乙烯化的萜烯和類似物組成。如果希望的話，還可以使用烴類樹脂，只要它們具有與共聚酯相容的足夠的芳香族或極性含量。這種的實(shí)例包括芳香烴樹脂、芳香族/脂肪族烴類和它們的部分或完全氫化的衍生物。增粘樹脂的軟化點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在80℃與140℃之間。

根據(jù)本發(fā)明，希望的是其上施用熱密封涂層的包裝薄膜或箔10適合用于食品工業(yè)中并且被列為FDA直接食物允許的，例如21CFR 175.320和/或21CFR 175.300。參考圖1，將未涂覆的包裝薄膜或箔10的主輥1安裝在印刷機(jī)12上。主輥1將通常是32至60英寸寬的典型用于食品包裝的薄膜或箔10的印刷的卷材。將溶劑化的熱密封混合物14施用到在印刷機(jī)上的印刷滾筒16上，如本領(lǐng)域中已知的。涂層混合物14優(yōu)選以如圖2中所示的圖案印刷在薄膜或箔10的卷材上。熱密封涂層14的圖案(參見圖2)希望地對應(yīng)于熱密封在所得的包裝中的最終位置。在將涂層14施用到薄膜或箔10的卷材上之后，現(xiàn)在涂覆的卷材20穿過干燥烘箱18，圖1。希望的是操作干燥烘箱18使得干燥的涂層14中的任何保留的溶劑是低于使卷材20是食品安全允許的水平。優(yōu)選地施用涂層14以得到1.5磅/令的最小干涂層重量和3.5磅/令的最大干涂層重量。在這種情況下令被定義為3000平方英尺。在本發(fā)明中使用的類型的共聚酯具有在室溫下約1.3克/立方厘米的密度?？梢允褂酶叩耐繉又亓?，但通常不是必需的并且導(dǎo)致對于轉(zhuǎn)換器的更高成本。所得涂層14還應(yīng)具有至少1.5微米的厚度。雖然有可能用熱密封涂層14涂覆薄膜或箔10的卷材遍及它的整個(gè)表面，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)之一是使用凹版或柔性版印刷頭圖案記錄(pattern register)熱密封涂層的能力。如圖1中進(jìn)一步示出的，在涂覆的卷材20穿過干燥器18之后，它就重繞成現(xiàn)在涂覆的薄膜或箔20的成品輥2。一旦從主輥1進(jìn)料的未涂覆的薄膜或箔10完全通過印刷機(jī)16和干燥站18，將該涂覆的卷材20(呈成品輥2的形式)移除用于儲(chǔ)存，如圖3所示。雖然熱密封涂層14的圖案被印刷在涂覆的卷材20的一個(gè)面上，該卷材的另一個(gè)面將通常含有印刷物質(zhì)。該卷材的另一個(gè)面的印刷可以發(fā)生在施用該熱密封涂層14之前或之后。

熱密封涂層14是基于溶劑的混合物，這允許易于通過轉(zhuǎn)換器處理和涂覆。該轉(zhuǎn)換器可以根據(jù)需要稀釋該混合物以實(shí)現(xiàn)用于印刷的適當(dāng)粘度并且以便實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)耐繉又亓?。溶劑選擇是由精確單體組合和由轉(zhuǎn)換器過程控制的，但最希望的是使用在柔性包裝工業(yè)中通常使用的低成本和低毒性溶劑，如乙酸乙酯。

圖4示意性地示出了熱密封涂覆的薄膜或卷材20進(jìn)料到豎直成形、填充和密封包裝機(jī)器中，如本領(lǐng)域中通常已知的。水平爪21將加熱的壓板移動(dòng)在一起以進(jìn)行水平密封并且自由地切割包裝的商品22。加熱的輥23形成對于袋子22的豎直密封。商品如馬鈴薯片或一些其他食物以測量的量裝載入部分成形的袋子中并且然后水平壓板21閉合以形成水平密封。如圖4所示，卷材20被成形并且折疊使得在卷材20的表面上的熱密封涂覆的部分被面對面放置。參見圖5，熱密封涂層14位于卷材20的同一面上。然而，卷材20被折疊使得熱密封涂層14彼此面對。然后如圖6所示，通過施加壓力和熱，卷材20被密封在一起，并且熱密封涂層14的印刷的層自身密封。

該無定形或半結(jié)晶聚酯或共聚酯熱密封樹脂由以下各項(xiàng)組成：常見聚酯二醇如乙二醇、二乙二醇、丁二醇(1,4-；1,2-；和1,3-)、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙烷二醇、丙二醇、己二醇、三羥甲基丙烷、環(huán)己烷二甲醇和二酸如對苯二甲酸二甲酯、對苯二甲酸、間苯二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、環(huán)己烷二甲酸、十二烷酸、鄰苯二甲酸酐、馬來酸酐、和羥基羧酸如e-己內(nèi)酯和CAPA。該樹脂具有從-35℃至0℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并且是具有在60℃與120℃之間的環(huán)球軟化點(diǎn)的共聚酯樹脂。該樹脂很好地溶解在乙酸乙酯和轉(zhuǎn)換工業(yè)中使用的其他常用溶劑中。還提供了到寬范圍的薄膜基底的優(yōu)異錨定，如在包裝工業(yè)中通常使用的處理的聚丙烯(PP)和聚酯(PE)，連同其他基底像BOPP、BOPET、PLA、鋁箔、纖維素、等。涂層到薄膜或箔的錨定發(fā)生，而沒有底漆涂層。如所提及的，由于聚酯樹脂的極性性質(zhì)容易實(shí)現(xiàn)到高表面能基底，例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或鋁箔的錨定。為了改進(jìn)在較低表面能基底上的錨定，增粘樹脂可添加到該配制品中?；椎碾姇炋幚硪矊⒏倪M(jìn)到低表面能基底的錨定。

干燥的熱密封涂層提供了在寬范圍的溫度內(nèi)的優(yōu)異的可密封性。在低至70℃的粘合密封溫度下提供了超過300gli(克/線性英寸)的粘合強(qiáng)度。在這樣低的粘合溫度下提供可靠的密封的能力允許成形、填充和密封機(jī)器與許多競爭性產(chǎn)品相比或者在更低的密封溫度下，或者在更高的包裝速度下操作并且因此是非常希望的。

Vitel^TM 1801共聚酯樹脂是半結(jié)晶的并具有約100℃的環(huán)球軟化點(diǎn)，這意味著該樹脂具有無冷流的非常低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和低密封溫度的重要組合。換句話說，當(dāng)干燥的熱密封涂層在輥上并存儲(chǔ)時(shí)它將保持穩(wěn)定。

雖然Vitel^TM 1801已經(jīng)被確定為希望的熱密封樹脂，具有類似的熱和溶解度特性的其他共聚酯共混物可以適合于本發(fā)明的制造，包括含有以下聚酯單體的樹脂：二醇類，如乙二醇、二乙二醇、丁二醇(1,4-；1,2-；和1,3-)、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙烷二醇、丙二醇、己二醇、三羥甲基丙烷、環(huán)己烷二甲醇和酸如對苯二甲酸二甲酯、對苯二甲酸、間苯二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、環(huán)己烷二甲酸、十二烷酸、鄰苯二甲酸酐、馬來酸酐、和羥基羧酸如e-己內(nèi)酯和CAPA(聚己酸內(nèi)酯二酯與二甘醇)。優(yōu)選的聚酯和共聚酯是由(1)對苯二甲酸、(2)對苯二甲酸二甲酯、(3)間苯二甲酸、(4)癸二酸、(5)壬二酸、(6)乙二醇、(7)1,4-丁二醇、(8)已內(nèi)酯、和(9)CAPA制造的。

用于使產(chǎn)品適合于轉(zhuǎn)換器的另一關(guān)鍵步驟是將抗粘連劑共混到配方中。由溶液涂覆的一些半結(jié)晶樹脂顯示出在室溫下的粘性。為了防止輥的粘連，防粘連添加劑的適當(dāng)組合對于保持涂覆的薄膜的可加工性和熱密封粘合強(qiáng)度是關(guān)鍵的?？拐尺B添加劑可包括二氧化硅、脂肪酰胺、蠟、滑石和增粘樹脂。

本發(fā)明的基于溶劑的產(chǎn)品可使用任何合適的方法制造?？傮w上，將?；墓簿埘ゼ尤氲饺軇嚢杵髦械倪m當(dāng)?shù)娜軇┲?。在聚合物溶解后，可以在攪拌下添加其他添加劑。?dāng)共混完成時(shí)，將其過濾并包裝在合適的容器中。

總之，所披露的熱密封涂層提供了關(guān)于密封溫度、壓力、和停留時(shí)間的寬加工窗口。它可以沒有底漆施用到薄膜和箔基底并且提供高粘合強(qiáng)度。它可以被涂覆在整個(gè)卷材上或通過轉(zhuǎn)換器施用作為圖案印刷。對于需要直接和間接食品接觸的應(yīng)用，所選擇的熱密封的所有組分必須符合FDA法規(guī)。

實(shí)例

以下實(shí)例展示了本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例的幾個(gè)方面，而不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明的限制。

實(shí)例1

熱密封涂層溶液1：由波士膠公司制造的Vitel 1801(或V1801)是具有-24℃的Tg和約100℃的環(huán)球軟化點(diǎn)的半結(jié)晶共聚酯樹脂。涂層溶液是由以下各項(xiàng)制成：按重量計(jì)69.7％的乙酸乙酯、24％的V1801聚酯樹脂、3.0％的Sylvalite RE110L樹脂(從亞利桑那化學(xué)公司(Arizona Chemical)可獲得的具有108℃的環(huán)球軟化點(diǎn)的妥爾油的季戊四醇松香酯)、1.9％的Acumist B-6(具有126℃的環(huán)球軟化點(diǎn)的聚乙烯蠟)、0.6％的Sylobloc 47(具有6微米的中值粒徑的二氧化硅抗粘連劑)、0.6％Luzenac 10M00S(由邦泰特種品公司(Brenntag Specialties)供應(yīng)的具有3.8微米的中值粒徑的非常精細(xì)的純片狀滑石)和0.2％Crodamide ER(具有79℃的環(huán)球軟化點(diǎn)的芥酸酰胺)。該涂層溶液使用邁耶(Meyer)棒施用于48表壓PET薄膜和125表壓BOPP薄膜。將該涂覆的薄膜在50℃下烘箱干燥持續(xù)1分鐘。涂層重量被測量為1.5-3.5磅/令。

實(shí)例2.

熱密封涂層溶液2：由波士膠公司制造的Bostik KP7923是具有-14℃的Tg和約90℃的環(huán)球軟化點(diǎn)的無定形共聚酯樹脂。涂層溶液是用以下各項(xiàng)制成的：按重量計(jì)70％的甲基乙基酮/甲苯的共混物、22.5％的KP7923共聚酯樹脂、4.0％的Piccotac^TM 8595(來自伊士曼的脂肪族/芳香族烴樹脂，具有95℃的環(huán)球軟化點(diǎn))、2.0％的ACumist B6、和1.5％的Sylobloc 47。該涂層使用邁耶棒施用于48表壓PET薄膜。將該涂覆的薄膜在50℃下烘箱干燥持續(xù)1分鐘。涂層重量被測量為1.5-3.5磅/令。

實(shí)例3.

熱密封涂層溶液3：Bostik KP7915是具有-15℃的Tg和約100℃的環(huán)球軟化點(diǎn)的無定形、線性飽和的共聚酯樹脂。涂層溶液是用以下各項(xiàng)制成的：按重量計(jì)70％的乙酸乙酯、16.7％的KP7915、8.2％的Kristalex^TM 3100(來自伊士曼化學(xué)的全芳族烴樹脂，具有100℃的環(huán)球軟化點(diǎn))、2.1％的ACumist B6、和3.0％的Sylobloc 47。該涂層溶液使用Meyer棒施用于48表壓PET薄膜和125表壓BOPP薄膜。將該涂覆的薄膜在50℃下烘箱干燥持續(xù)1分鐘。涂層重量被測量為1.5-3.5磅/令。

實(shí)例4.

熱密封涂層溶液4：Bostik KP7908是具有-12℃的Tg和約110℃的環(huán)球軟化點(diǎn)的半結(jié)晶共聚酯樹脂。涂層溶液是通過混合以下各項(xiàng)制成的：按重量計(jì)70％的甲基乙基酮、按重量計(jì)13.5％的KP7908、14.1％的Kristalex^TM 3100烴樹脂、2.1％的ACumist B6、和0.3％的Sylobloc 47。該涂層溶液使用邁耶棒施用于48表壓密耳PET薄膜。將該涂覆的薄膜在50℃下烘箱干燥持續(xù)1分鐘。涂層重量被測量為1.5-3.5磅/令。

實(shí)例5.

熱密封涂層溶液5：由波士膠公司制造的Vitel V3550是具有-11℃的Tg和約99℃的環(huán)球軟化點(diǎn)的無定形共聚酯樹脂。涂層溶液是通過混合以下各項(xiàng)制成的：按重量計(jì)70％的乙酸乙酯、按重量計(jì)13％的V3550、12％的Kristalex^TM 3100烴樹脂、2.0％的ACumist B6、和3.0％的Sylobloc 47。該涂層使用邁耶棒施用于48表壓PET薄膜和125表壓BOPP薄膜。將該涂覆的薄膜在50℃下烘箱干燥持續(xù)1分鐘。涂層重量被測量為1.5-3.5磅/令。

摩擦系數(shù)(COF)測試：為了保持良好的卷繞性能，按照ASTM D1894方法在英斯特朗(Instron)型號5982測試機(jī)上測試熱密封包裝薄膜的COF。COF記錄在表1中。數(shù)據(jù)顯示良好的滑移特性或容易卷繞成卷。

粘連測試：粘連測試在由克勒(Koehler)制造的I.C.粘連測試機(jī)上進(jìn)行。測試樣品是通過取兩片涂覆的熱密封包裝薄膜并將它們放置為使得一片薄膜的涂覆的表面接觸另一片的背側(cè)(未涂覆的)來制備。將40PSI(磅每平方英寸)壓力施加到薄膜樣品。將測試樣品放入50℃的烘箱中過夜。在壓縮樣品上進(jìn)行剝離測試并且50gli(克/線性英寸)或更低的剝離強(qiáng)度值被認(rèn)為是合格的或者非粘連的。

熱密封：熱密封在由新澤西州蒙特克萊爾的包裝工業(yè)公司(Packaging Industries,Montclair,NJ)制造的Sentinel熱密封機(jī)，型號12-12AS上進(jìn)行。熱密封壓力是40PSI并且停留時(shí)間是1秒(ASTM F88)。使熱密封或者與熱密封涂層面對面或涂層朝向另一個(gè)不同的基底。將樣品調(diào)節(jié)到室溫(25℃和32％RH)持續(xù)24小時(shí)。測試樣品在表1-5中列出

粘附測試：粘附測試是按照ASTM D903在由H.W.Theller公司(H.W.Theller Inc.)制作的迷你拉伸測試儀(Theller型號D)中進(jìn)行的。該測試在室溫(25℃和32％RH)下進(jìn)行。剝離速度是12英寸/分鐘。剝離強(qiáng)度值在表1-5中列出

表1：具有面對面層壓的在PET上的熱密封涂層的實(shí)例1-5的T剝離強(qiáng)度、粘連測試、和COF。

以上數(shù)據(jù)指示體現(xiàn)的這些實(shí)例具有良好的密封特性，即使在低溫下具有合理的涂層重量。

表2：具有面對面層壓的在BOPP上的熱密封涂層的實(shí)例1-5的T剝離強(qiáng)度。

該數(shù)據(jù)清楚地表明，以上實(shí)例當(dāng)涂覆在低表面能基底上時(shí)甚至在低溫下具有合理的涂層重量時(shí)很好地密封。

表3：在90℃密封溫度下熱密封涂覆的PET對第二基底的180度剝離值。

表3中的數(shù)據(jù)顯示，即使在90℃的低密封溫度下存在足夠的粘合性能。密封于PET給出最好的性能。

表4：在110℃密封溫度下熱密封涂覆的PET對第二基底的180度剝離值。

表4中的數(shù)據(jù)表明，在將密封溫度從90℃增加到110℃時(shí)，粘合強(qiáng)度增加并且熱密封性能改進(jìn)。

表5：在130℃密封溫度下熱密封涂覆的PET對第二基底的180度剝離值。

表5中的數(shù)據(jù)表明，在將密封溫度從110℃增加到130℃時(shí)，粘合強(qiáng)度值增加。

鑒于以上說明和數(shù)據(jù)，將注意的是，聚酯或共聚酯的確切化學(xué)性質(zhì)不是提供在此提出的優(yōu)點(diǎn)的關(guān)鍵因素。更重要的是，聚酯或共聚酯具有適當(dāng)?shù)奶匦远皇沁m當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)性質(zhì)。其結(jié)果是，人們可以使用許多不同的單體和許多不同的技術(shù)來合成聚酯和共聚酯從而產(chǎn)生具有適當(dāng)?shù)腡g和結(jié)晶度水平的聚酯或共聚酯。如在此指出的，然而，聚酯或共聚酯必須具有非常小的(如果有的話)結(jié)晶度以制造良好的粘合劑。高度結(jié)晶的聚酯和共聚酯通常制造非常差的粘合劑，因?yàn)樗鼈冊俳Y(jié)晶并且非?？焖俚啬?，并且因此不適當(dāng)?shù)亟窕?。一旦這些高度結(jié)晶的聚酯和共聚酯被施用在基底上，它們還傾向于收縮，這使粘合劑脫離基底。這些高度結(jié)晶的聚酯和共聚酯還具有差的柔性。其結(jié)果是，要求無定形或半結(jié)晶聚酯或共聚酯來制造良好的粘合劑。然而，無定形和半結(jié)晶聚酯和共聚酯具有與粘連和冷流相關(guān)的問題，因?yàn)樗鼈兪侨绱巳彳洸⑶揖哂袠O長的晾置時(shí)間，即典型地以天或周測量的。其結(jié)果是，無定形和半結(jié)晶聚酯和共聚酯必須配制有抗粘連劑和其他添加劑。

定義

1)高Tg聚酯和共聚酯樹脂是具有如通過差示掃描量熱法(DSC)測定的30℃或更高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的那些樹脂。

2)低Tg聚酯和共聚酯樹脂是具有如通過DSC測定的小于30℃和更低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的那些樹脂。

3)無定形聚酯和共聚酯樹脂是玻璃態(tài)且透明的那些樹脂。它們不具有確定的分子排列，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)是非常隨機(jī)化的并且纏結(jié)的?；诓ＡЩD(zhuǎn)變溫度，它們在室溫下可以是粘性的或脆性的。無定形聚酯和共聚酯樹脂不具有如通過DSC或等效技術(shù)確定的任何明顯的結(jié)晶度和熔點(diǎn)并且因此具有10焦耳/克或更小、優(yōu)選5焦耳/克或更小、并且最優(yōu)選零焦耳/克的熔化焓。

4)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(縮寫為Tg)被定義為二級相變其中無定形材料在冷卻時(shí)變得玻璃態(tài)且脆性并且在加熱時(shí)變軟且易延展。

5)半結(jié)晶聚酯和共聚酯樹脂是具有嵌入更無規(guī)的無定形域內(nèi)的良好排列的結(jié)晶相的那些材料。有序的結(jié)晶位點(diǎn)賦予樹脂諸如韌性和不透明的特性。半結(jié)晶聚酯和共聚酯樹脂具有如通過DSC或等效技術(shù)確定的、針對高度結(jié)晶聚丙烯標(biāo)準(zhǔn)的30％或更小的結(jié)晶度，和大于10焦耳/克并且最高達(dá)50焦耳/克、更優(yōu)選大于10焦耳/克并且最高達(dá)30焦耳/克、并且最優(yōu)選大于10焦耳/克并且最高達(dá)25焦耳/克的熔化熱值。