CN1266408A - 收缩包装体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种收缩包装体,该包装体含有至少一个用一种聚酯薄膜收缩包装的制品,并有一个10微米或更小的移动距离的熔封起点,所述聚酯薄膜含有对苯二甲酸乙二酯单元。

Description

收缩包装体
技术领域
本发明涉及一种用含一种对苯二甲酸乙二酯单元的聚酯膜制备的收缩包装体，有一个密封切割部分(熔化法密封和切割)的这种收缩包装体具有卓越的冲击强度。本发明还进一步涉及用该聚酯膜收缩包装一个制品或多个制品的方法。
背景技术
对用于收缩包装的薄膜，特别是用来收缩包装一组制品的薄膜的要求是，收缩后不能起皱，没有缺陷，能把多个制品紧密地组合在一起，并且在密封切割部分具有卓越的冲击强度。按照惯例，广泛应用的可收缩薄膜为聚氯乙烯或聚烯烃薄膜。
虽然聚氯乙烯可收缩薄膜具有良好的收缩性质和在密封切割部分满意的冲击强度，但是，由于其中含有增塑剂、热稳定剂和加工助剂，这些薄膜有对健康不利的问题，并且，由于其中含有氯，还有热处理方面的问题。聚烯烃可收缩薄膜在密封切割部分有很好的冲击强度，没有热处理方面的问题，然而，为了得到好的结果，它们必须在高温下收缩，并且收缩后，聚烯烃薄膜易松弛，因此，不易将各个制品紧密地结合在一起，而且，聚烯烃薄膜柔软，在透明度上也不好。
可收缩聚酯薄膜具有硬度、好的透明度、卓越的收缩性质，有能将各个制品紧密结合在一起的能力，并且没有热处理方面的问题。聚酯薄膜的唯一缺点是密封切割部分的冲击强度不好。
公开号为29139/1989已经过审查的日本专利公开了一种改进密封部分冲击强度的技术。这种技术是将一种热可收缩的聚酯膜用作包装材料，在浸入100℃的热水中测定时，这种聚酯膜具有在纵向和横向上至少10％的热收缩百分数。在纵向和横向，将一种聚酯片以至少2.5倍定位，在至少一个方向热松弛已定位的聚酯片5-30％，可以制备出这种热可收缩的聚酯。将这种薄膜用于包装制品并进行热收缩，在密封部分具有至少10千克-厘米的冲击强度。
可是，在这种技术中，密封方法只限制为高频热熔接的方法。此外，虽然该文献声明，当在薄膜中使用一种热粘树脂时，可以将该薄膜进行热密封，但是当进行密封和切割时，在密封和切割部分，这种薄膜具有低的冲击强度。因此，这种薄膜不能应用于实际。
一般来说，当对一组制品进行收缩包装时，采用超声波、高频或镍铬合金丝进行密封和切割。这是因为密封和切割使密封能连续进行，因而提高了操作速度，得到基本上无搭接的密封部分，使得到的包装体具有良好的外观，即使被密封在包装体中的制品重量轻时，大堆的包装体也不会坍塌。
相反，高频热熔接或热熔接非连续地进行，操作速度较慢。此外，经常产生宽度为5-20毫米的搭接密封部分，使得到的包装体的外观很差，被密封在包装体中的制品重量轻时，大堆的包装体易于倾斜和坍塌。
本发明的一个目的是提供一种收缩包装体，该包装体由一种聚酯膜制备，其密封和切割部分具有卓越的冲击强度。
附图的简要说明
图1(a)是在密封和切割部分中的没有完全密封区域的剖面图，图1(b)是被作用于密封和切割部分上的一个冲击力冲裂的薄膜的剖面图，图1(c)是展开的未完全密封区域的剖面图；
图2是不同形状的密封和切割部分的剖面图；
图3是在干电池正极一面有一个密封和切割部分的收缩包装的干电池体的透视图；
图4是在AA碱性电池负极一面有一个密封和切割部分的收缩包装的4节AA碱性电池体的透视图。
本发明的公开
本发明提供了包括至少一个制品的收缩包装体，所述制品用一种含有对苯二甲酸乙二酯单元的聚酯薄膜收缩包装，该收缩包装体有一个密封切割部分，该密封切割部分的起点具有10微米或更小的移动距离。
下面详细地对本发明进行说明。
本发明所用含有一种对苯二甲酸乙二酯单元的聚酯薄膜是从一种聚酯树脂制备的薄膜，该聚酯树脂含有一种对苯二甲酸乙二酯单元，该对苯二甲酸乙二酯单元含有一种作为酸性组分的对苯二甲酸或其衍生物及一种作为二元醇组分的乙二醇。
对苯二甲酸衍生物的例子包括对苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二乙酯和其它对苯二甲酸酯。
也可以用作本发明聚酯树脂的是通过将对苯二甲酸或其衍生物与乙二醇、至少一种酸性组分和至少一种二元醇组分进行共聚而制备的聚酯树脂。该酸性组分选自对苯二甲酸以外的二元羧酸及其衍生物，如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸、联苯二羧酸和类似的芳香族二羧酸，草酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸和类似的脂肪族二羧酸以及它们的衍生物。该二醇组分选自除乙二醇以外的二元醇，如丙二醇、丁二醇、新戊二醇、己二醇和类似的脂肪族二醇，1，4-环己甲二醇和类似的脂环族二醇，苯二甲醇、对苯二酚和类似的芳香族二醇，二甘醇以及它们的取代产物。所述聚酯树脂可以单独或混合使用。
在用作本发明聚酯薄膜中的树脂组分的聚酯树脂中，作为酸性组分的对苯二甲酸或其衍生物占至少60摩尔％，优选为至少70摩尔％，更优选为至少80摩尔％。
在所述聚酯树脂中的作为二醇组分的乙二醇占至少50摩尔％，优选为至少60摩尔％，更优选为至少65摩尔％。
优选的聚酯树脂包括那些含对苯二甲酸作为二羧酸组分，乙二醇和环己二甲醇和/或新戊二醇和/或二甘醇作为二醇组分的聚酯树脂，以及聚对苯二甲酸乙二酯和/或聚对苯二甲酸丁二酯。
所述聚酯树脂的特性粘度为至少0.5克/分升，优选为至少0.6克/分升，更优选为至少0.7克/分升。特性粘度的上限为1.5克/分升，优选为1.4克/分升，更优选为1.3克/分升。当所述聚酯树脂具有0.5-1.5克/分升的特性粘度时，得到的薄膜具有足够的强度及在密封和切割部分的理想的冲击强度。
为了改进薄膜的润滑性能，使薄膜容易用于高速自动化操作，优选情况下，在所述聚酯树脂中加入无机和/或有机细颗粒。例如，所用细颗粒包括但不限于氧化硅、碳酸钙、聚丙烯酸甲酯(PMA)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)这些已知的细颗粒。
细颗粒的平均颗粒直径为6-0.5微米，优选为5-0.5微米，更优选为4-1微米。当加入平均颗粒直径为0.5-6微米的细颗粒时，在密封和切割部分具有卓越的冲击强度，并且使薄膜得到足够的润滑性能。
在聚酯树脂中加入的细颗粒的比例为约3000-200ppm，优选为约1500-300ppm，更优选为约1000-400ppm。当加入3000-200ppm的细颗粒时，在密封和切割部分具有卓越的冲击强度，并且使薄膜得到足够的润滑性能。
使用这样的细颗粒而得到的薄膜具有约0.1-0.6的静摩擦系数(μs)和约0.1-0.5的动摩擦系数(μd)，并且容易用于高速自动化操作。
必要时，可以在聚酯树脂中加入或在所述薄膜中使用稳定剂、加工助剂、着色剂、抗氧化剂、紫外光吸收剂、抗静电剂或其它树脂。
本发明所用的薄膜可以通过已知的制备可收缩薄膜的方法来制备。这些方法的例子包括这样一种方法，这种方法包括将一种树脂从一种圆筒状模具中挤出，形成一种管状薄膜，同时将这种管状薄膜沿纵向和横向双轴定位约1.2-8倍，必要时将所述定位的薄膜进行韧化。这些方法的例子还包括这样一种方法，这种方法包括将一种树脂从一种T形模具中挤出，形成一种平面薄膜，同时或依次将这种薄膜沿纵向和沿横向双轴定位约1.2-8倍，必要时将所述定位的薄膜进行韧化。
所述薄膜的厚度没有限制，但是通常约为5-100微米，优选为10-30微米。
所述薄膜的收缩百分数依所要求的收缩量(即边距)而定，在70℃热水中浸渍30秒后进行测量时，在纵向和横向每一个方向，通常为至少5％。在80℃热水中浸渍30秒后进行测量时，在纵向和横向每一个方向，通常为至少10％。
接着，对密封和切割部分的起点移动距离进行说明。密封和切割部分的起点如图1(a)的A所示。移动距离的测定方法如下：从一个收缩包装体剪下一条垂直于密封和切割线的2毫米宽的条带，拍照放大500倍的密封和切割部分横断面的缩微照片(照片1)，然后，将该条带放置在一个张力试验仪(Strograph)上，卡盘距离为5厘米，使密封和切割部分位于张力试验仪的中心。将所述条带以50毫米/分钟的速度拉伸，当超过屈服点时停止拉伸，然后，取下该条带。用与上述相同的方法拍照密封和切割部分横断面的缩微照片(照片2)。随后，通过测定密封和切割部分的起点与作为标记的一个点，如通过示于照片1和2每一张上密封部分中的打印标记、凸出、凹陷、细颗粒或其它外部物质形成的一个小圆点之间的距离，从照片1和照片2可以发现密封和切割部分的起点移动距离(当密封和切割部分有如图2所示的横断面时，起点E或F的移动距离可以按与上述相同的方法测定出来。)。
如图1(a)所示，当对一种聚酯树脂膜进行密封和切割时，形成一种从A到B延伸出来的没有完全密封的区域。密封强度以恒定横移速度和恒定伸长速度下测定的张力来表示(例如，按照ASTM D 822-64T、JIS K 6732或JIS K 6734的方法)。因为，横移或伸长速度通常低至50-500毫米/分钟，在测定过程中，没有完全密封的区域就展开了，最后，形成如图1(c)所示的状态，使抗张强度得到了增加。
然而，给密封和切割部分一个瞬间的冲击时，没有完全密封的区域不会展开，使总的冲击能量集中在密封的部分。另外，聚酯薄膜具有较低的撕裂强度，因此，如图1(b)中虚线C和D所示的那样，薄膜裂开，导致了低的冲击强度。
本发明所用的聚酯薄膜即使受到瞬间的冲击，也不会如图1(b)所示的那样裂开，而是达到图1(c)所示的状态，将冲击能吸收。在本发明中，由于密封和切割部分的起点只有约10微米或更低的移动距离，密封和切割部分很容易达到如图1(c)所示的状态。密封和切割部分的起点移动距离通常为10微米或更低，优选为9微米或更低，更优选为8微米或更低。
如果移动距离高于10微米，密封和切割部分就如图1(b)所示的那样裂开，不能得到具有卓越的冲击强度的密封和切割部分的收缩包装体。
在某些情况下，根据要包装的制品的形状与密封和切割部分的位置之间的关系，在收缩包装时薄膜会产生一种收缩压力，作为其结果，密封和切割部分的起点移动距离自然落在上述特定的范围之内。例如，当具有凹陷的制品，如盒式磁带或精装书籍，在凹陷位置，通过密封和切割被收缩包装时，或者，如图3所示，密封和切割部分在干电池的正极一面时，密封和切割部分的起点移动距离将落在该特定的范围之内。
除了上述特殊的例子之外，通过不受限制的合适的方法将移动距离调节至上述特定范围之内。优选情况下，密封和切割后，用足以将没有完全密封的区域展开的张力(通常不低于500克/毫米2，但低于密封强度)，在垂直于密封和切割线的方向上，将密封和切割部分机械展开，然后进行收缩包装。或者，在密封和切割及收缩包装之后，将密封和切割部分的附近在高温下加热，通过加热产生的薄膜的收缩应力拉伸密封和切割部分。或者，在密封和切割时，将要密封的部分加压，使所述部分全部密封，即不形成不完全密封的区域。
根据本发明，对被包装的制品没有限制，但是，优选为由二或多件重的制品组成的一组制品，因为，本发明的收缩包装体在密封和切割部分具有优良的冲击强度，能将多个制品紧密结合在一起。本发明一个优选的具体实施方案是干电池收缩包装体。
更为优选情况下，在本发明的收缩包装体上打上孔，以便于开封。通常，在密封和切割时，用打孔刀在体上打孔。在打孔时，切口的长度及切口与切口间的长度(下文中称作“桥”)没有限制，但是，收缩后切口的长度与桥的长度的比值优选为1.5或更小，更优选为0.7或更小。当所述比值为1.5或更小时，即使所述收缩包装体偶然掉下，也不会沿打孔线裂开。
实现本发明的最佳实施方式
下面通过实施例对本发明进行详细说明。
在实施例中，用如下方法进行性质的测定或评价。
特性粘度的测定方法为：将树脂小球溶于苯酚与1，1，2，2-四氯乙烷(重量比为1∶1)的混合溶剂中，浓度为0.5克/100毫升，用Shibayama Scientific Instruments Works，Ltd.制造的SS-600-L1自动毛细管粘度仪测定粘度。
薄膜收缩百分数的测定如下：在薄膜上剪下纵向长度为100毫米(mm)，横向长度为100毫米的薄膜样品，将其在一个自动调温水加热器的70℃的水中浸渍30秒，然后，测定纵向长度L(mm)和横向长度L’(mm)，可以得到纵向(MD)收缩百分数(100-L)和横向(TD)收缩百分数(100-L’)。
密封和切割部分的冲击强度的测定如下：在一个聚酯(PET)薄片(约200微米厚)的中心打一个直径为3厘米的正圆形孔。用粘性玻璃纸带将一个薄膜样品固定在聚酯薄片上，使密封和切割部分位于所述孔的中心，并且能从对应于收缩包装体的内表面的表面给薄膜样品打孔。用一个冲击头(直径为1英寸)给薄膜样品打孔，用一个摆锤式冲击试验仪(Toyo Seiki Co.，Ltd.制造)测定密封和切割部分的冲击强度。
密封强度采用一个宽为10毫米的样品，用Shinto kaguku K.K.制造的HEIDON-17剥离试验仪，在200毫米/分钟的拉伸速度下测定。
密封和切割部分的起点移动距离的测定如下：从一个收缩包装体上剪下一条宽2毫米并垂直于密封和切割线的条带，拍照放大500倍的密封和切割部分横断面的缩微照片(照片1)，然后，将该条带放置在一个张力试验仪(Strograph)上，卡盘距离为5厘米，使密封和切割部分位于张力试验仪的中心。将所述条带以50毫米/分钟的速度拉伸，当超过屈服点时停止拉伸。然后，将该条带从张力试验仪上取下，用与上述相同的方法拍照密封和切割部分横断面的缩微照片(照片2)。随后，通过测定密封和切割部分的起点与作为标记的一个点，如通过示于照片1和2每一张上密封部分中的打印标记、凸出、凹陷、细颗粒或其它外部物质形成的一个小圆点之间的距离，从照片1和照片2可以发现密封和切割部分的起点移动距离。(当密封和切割部分有如图2所示的横断面时，起点E或F的移动距离可以按与上述相同的方法测定出来)。
落地试验进行如下：将一组四个AA碱性电池的收缩包装体的一个角固定，在距地板60厘米的高度让其自由落下，使包装体上相对的角撞击地板。将10个收缩包装体进行落地试验，并且进行如下评价：A；包装体没有裂开，B；1-9个包装体裂开，C；所有包装体全部裂开。实施例1
将15份重量的聚对苯二甲酸丁二酯(玻璃化转化温度为49℃，特性粘度为0.91分升/克)与85份重量的无定形聚酯树脂(玻璃化转化温度为81℃，特性粘度为0.76分升/克)混合制备出一种聚酯树脂，所述无定形聚酯树脂含有作为二羧酸组分的对苯二甲酸及作为二醇组分的乙二醇(70摩尔％)和环己二甲醇(30摩尔％)。将聚酯树脂熔化，并用一个T形模具在280℃挤出。在80℃用一个导向滚在纵向将挤出的薄膜定位1.3倍。将薄膜在90℃预热5秒钟，在85℃用一个拉幅机在横向将薄膜定位4.0倍，在使其松弛4％的同时，将其进行韧化，得到20微米厚的薄膜。得到的薄膜的收缩百分数示于表1中。对比例1
用实施例1得到的薄膜对四个AA碱性电池进行包装，在主要收缩方向(TD)上留出5％的边距，在与主要收缩方向垂直的方向上留出4％的边距。然后，用超声波，在负极一面的中心部分对薄膜进行密封和切割，得到一种预收缩包装体。
将预收缩包装体通过一个由Kyowa Denki K.K.制造的干热的收缩管道S-200，形成一个收缩包装体(图4)。得到的包装体的性质和评价结果示于表1中。实施例2
用与对比例1相同的方法制备收缩包装体，用一个热空气干燥器(在出口的空气流速4米/秒，在出口的空气温度为300℃)对得到的收缩包装体的密封和切割部分的附近进行加热2秒钟，得到本发明的收缩包装体。得到的包装体的性质和评价结果示于表1中。
实施例2的包装体的密封强度与对比例1相似，但在密封部分的冲击强度和落地试验结果上有明显不同。这是因为对比例1中，密封和切割部分起点的移动距离超出了本发明的特定范围，而实施例2中的移动距离在所述范围内。实施例3
用与对比例1相同的方法制备预收缩包装体，用600克/毫米2的拉力，在垂直于密封和切割线的方向上，将密封和切割部分机械展开，然后，用与对比例1相同的方法将包装体收缩。得到的包装体的性质和评价结果示于表1中。对比例2
用与实施例3相同的方法制备收缩包装体，不同的是用200克/毫米2的拉力将密封和切割部分机械展开。实施例4
将15份重量的聚对苯二甲酸丁二酯(玻璃化转化温度为49℃，特性粘度为0.91分升/克)与85份重量的无定形聚酯树脂(玻璃化转化温度为63℃，特性粘度为0.78分升/克)混合制备出一种聚酯树脂，所述无定形聚酯树脂含有作为二羧酸组分的对苯二甲酸及作为二醇组分的乙二醇(80摩尔％)、新戊二醇(15摩尔％)和二甘醇(5摩尔％)。在得到的聚酯树脂中加入800ppm的PMMA细颗粒(平均颗粒直径为2微米)。采用得到的混合物为一种薄膜材料，用与实施例1和2相同的方法制备收缩包装体，不同的是用镍铬丝进行密封和切割。在制备预收缩包装体之前，薄膜在MD方向上的收缩百分数为10％，在TD方向上为24％，静摩擦系数(μs)为0.3，动摩擦系数(μd)为0.4。得到的包装体的性质和评价结果示于表1中。对比例3
将15份重量的聚对苯二甲酸丁二酯(玻璃化转化温度为49℃，特性粘度为0.91分升/克)与85份重量的无定形聚酯树脂(玻璃化转化温度为63℃，特性粘度为0.78分升/克)混合制备出一种聚酯树脂，所述无定形聚酯树脂含有作为二羧酸组分的对苯二甲酸及作为二醇组分的乙二醇(80摩尔％)、新戊二醇(15摩尔％)和二甘醇(5摩尔％)。在得到的聚酯树脂中加入800ppm的PMMA细颗粒(平均颗粒直径为2微米)。采用得到的混合物为一种薄膜材料，用与实施例1和对比例1相同的方法制备收缩包装体，不同的是用镍铬丝进行密封和切割。得到的包装体的性质和评价结果示于表1中。
                                      表1
  密封强度(千克/厘米)   密封和切割部分的冲击强度(千克·厘米)     薄膜收缩百分数(％)   密封和切割部分起点的移动距离(微米) 落地试验结果
    MD   TD
对比例1     1.20     2.8 10 25     18.6     C
实施例2     1.31     17.2     5.9     A
实施例3     1.38     19.6     3.4     A
对比例2     1.24     5.2     13.9     C
实施例4     1.17     13.8     10   24     7.7     A
对比例3     1.10     2.9     15.2     C
实施例5
用与实施例4相同的方法制备收缩包装体，不同的是在进行密封和切割的时候，沿纵向在薄膜上打孔。切口长度与桥长度的比值为0.6。
在落地试验中，上述得到的包装体被评价为“A”。此外，沿打孔线，可以很容易地用手撕开该包装体。
本发明所用薄膜是一种含有对苯二甲酸乙二酯单元的聚酯薄膜，因此，该薄膜具有硬度、好的透明度和优良的收缩性质，不会给热处理带来任何问题。
此外，当在所述含有对苯二甲酸乙二酯单元的聚酯树脂中加入预定量具有特定平均粒径的细颗粒时，在没有降低密封和切割部分冲击强度的同时，改进得到的薄膜的润滑性能，因此更适合高速自动化的操作过程。
再者，本发明的收缩包装体能将各种制品紧密地结合在一起，密封和切割部分具有卓越的冲击强度，因此，本发明的包装体特别适合于对如干电池这样的一组制品进行收缩包装。
更为优选情况下，在薄膜上打上孔，以便于打开包装体。

Claims (10)

1.一种收缩包装体，该包装体包含至少一个用一种聚酯薄膜收缩包装的制品，该聚酯薄膜含有一种对苯二甲酸乙二酯单元，该收缩包装体有一个密封和切割部分，该密封和切割部分的起点具有10微米或更小的移动距离。
2.根据权利要求1的收缩包装体，其中的聚酯薄膜的至少一个表面具有0.1-0.6的静摩擦系数和0.1-0.5的动摩擦系数。
3.根据权利要求1的收缩包装体，其中的聚酯薄膜含有3000-200ppm的平均颗粒直径为6-0.5微米的细颗粒。
4.根据权利要求1的收缩包装体，其中的制品是二或多件的一组制品。
5.根据权利要求1的收缩包装体，其中的制品是至少一个干电池。
6.根据权利要求1的收缩包装体，其中的聚酯薄膜被打上了孔。
7.一种制备收缩包装体的方法，该收缩包装体有一个密封和切割部分，该密封和切割部分的起点具有10微米或更小的移动距离，该方法包括如下步骤：密封和切割一种含有对苯二甲酸乙二酯单元的聚酯薄膜，对至少一个制品进行包装，并且将密封和切割部分中没有完全密封的区域进行展开。
8.根据权利要求7的方法，其中在收缩包装体之前，通过在垂直于密封和切割线的方向上，用一种足以展开没有完全密封区域的拉力，机械地展开密封和切割部分的方式，展开没有完全密封区域。
9.根据权利要求7的方法，其中通过在高温下加热密封和切割部分附近的方式展开没有完全密封区域。
10.一种制备收缩包装体的方法，该收缩包装体有一个密封和切割部分，该密封和切割部分的起点具有10微米或更小的移动距离，该方法包括如下步骤：密封和切割一种含有一种对苯二甲酸乙二酯单元的聚酯薄膜，对至少一个制品进行包装，并且在进行密封和切割的同时，对要密封的部分进行加压，以达到完全的密封，这种完全的密封不形成没有完全密封的区域。
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