[发明专利]用于产生超声波密封件的方法以及具有所述超声波密封件的膜结构和柔性容器

说明书

本发明是针对用于产生具有超声波密封件的超声波可密封的膜结构和柔性容器的方法。所述膜结构包括第一多层膜和第二多层膜。每一个多层膜包括背层和密封层。每一个密封层包括具有以下特性的超声波可密封的烯烃基聚合物(USOP)：(a)熔融热ΔHm小于130J/g；(b)峰值熔融温度Tm小于125℃；(c)剪切储能模量(G′)为50MPa到500MPa；以及(d)剪切损耗模量(G″)大于10MPa。所述多层膜被安排成使得所述第一多层膜的所述密封层与所述第二多层膜的所述密封层接触。当在4N/mm密封力下进行超声波密封时，所述密封层形成密封强度为30N/15mm到80N/15mm的超声波密封件。

技术领域

本发明是针对用于产生具有超声波密封件的超声波可密封的膜结构和柔性容器的方法。

背景技术

相比于常规热密封，在柔性包装中采用超声波密封提供例如以下能力的性能优势：(i)防污染密封，(ii)形成更窄的密封区域，以及(iii)在更高的线速度下并且在更低的温度环境下形成密封件。适用于超声波焊接的包装系统包括垂直或水平成型填充密封。尽管存在这些益处，但是超声波密封具有显著的缺点。由于焊头与砧座之间的接触几何和振荡变形，所以超声波密封常常导致显著的材料流出并且聚合物被挤出远离密封区域。超声波密封的这种“挤出”现象会引起破坏，并且最终毁坏所形成的超声波密封件中的层状结构。当进行超声波密封时，层压步骤，即焊头与砧座(例如在角撑板和褶皱以及横截面鳍形密封件中)之间的材料的厚度改变的步骤，特别容易遭到破坏。在这些区域中的有缺陷的密封降低了密封强度(如通过剥离测试所测量)，会破坏密封区域中的层压结构，并且形成通道泄漏部，导致含铝或阻挡聚合物的薄层的包装层压结构的阻挡特性丢失，所述阻挡聚合物例如乙烯-乙烯醇共聚物(EvOH)。

所提出的用于缓解上述问题的方法包括(i)优化接触几何，尤其是能量导引器；和(ii)控制密封期间的焊头位移，这两者都受到了限制。

谨慎地选择多层结构的聚合物和优化提供了用于缓解以上问题的替代途径。因此需要鉴别可以进行超声波密封并且提供与通过常规热密封可达到的密封强度相当的密封强度的聚合物和结构。进一步存在对增加超声波密封强度的超声波密封方法的需要。还存在对克服了接触几何优化或密封力位移调整的缺点的加强型超声波密封件的需要。进一步存在对满足柔性容器的更多面使用的需求的经过改良的超声波可密封膜的需要。

发明内容

本发明是针对一种用于产生超声波密封件的方法，以及含有所述超声波密封件的膜结构和柔性容器。本发明方法包括基于除了接触几何优化和密封力调整之外影响超声波密封区域中的材料流动的四个因素，选择用于超声波密封的聚合物。另外，所述方法包括调整膜组成和结构，以便进一步改良超声波密封强度。

本发明提供一种用于产生超声波密封件的方法。所述超声波密封件形成于两个聚合物膜之间。所述方法包括制备多层膜，所述多层膜具有背层和密封层。密封层包括超声波可密封的烯烃基聚合物(USOP)。USOP基于以下特性加以选择：

(a)熔融热ΔHm小于130J/g，

(b)峰值熔融温度Tm小于125℃，

(c)剪切储能模量(G′)为50MPa到500MPa，以及

(d)剪切损耗模量(G″)大于10MPa。

所述方法包括使第一多层膜的密封层与第二多层膜的密封层接触，形成密封区域。所述方法包括使密封区域经历超声波能量。所述方法包括在两个密封层之间形成超声波密封件，所述超声波密封件具有30N/mm到80N/mm的密封强度。

本发明提供一种膜结构。所述膜结构包括第一多层膜和第二多层膜。每一个多层膜包括背层和密封层。每一个密封层包括具有以下特性的超声波可密封的烯烃基聚合物(USOP)：

(a)熔融热ΔHm小于130J/g，

(b)峰值熔融温度Tm小于125℃，