結構可改變的柔性薄膜的製作方法

2023-09-22 06:37:25

專利名稱：結構可改變的柔性薄膜的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種結構可變的柔性薄膜，其用於形成尺寸和結構穩定的物品-尤其是一次性的容器。
如公知的那樣，一次性容器是用堅固的薄層板製成，該薄層板通常是外覆有塑料的紙張，紙張被從捲軸上松卷下來，並依次經過粘合過程、摺疊過程以及可能的成型過程而呈現出所希望的空間構造。可以在製造這些容器的過程中、或者在容器被完全製成之後，向容器中裝入液態、顆粒狀或粉末狀產品。
在穩定性、可堆疊性、貨架上的外觀展示性、強度、對產品的保護性、易於保存和使用、以及便於重新閉合方面，這些現有的一次性容器具有很多優點。但它們的重量相當大，且成本很高，而且，這些容器由於不易於揉皺而很難進行回收處理。柔性的一次性容器也是已有的，其是用塑料薄膜製成，其中的塑料例如是聚乙烯，這種容器基本上消除了剛性容器的缺點；尤其是它們的成本很低，體積更小，易於回收處理，而且簡單實用，同時也便於從原料卷滾開始用機器進行製造。但是，這些容器實際上不具有任何的尺寸穩定性，因而不容易堆疊起來，另外，從商業的角度考慮，由於這種容器不適於在貨架上進行展示，所以存在一定的局限性。
為了解決不同類型現有容器所存在的這些缺陷，且與此同時還能保留它們的優點-更確切來講，為了形成具有尺寸穩定性、同時成本還很低、並能在使用後縮小體積的物品(具體來講，即為一次性容器)，由本申請人提出了一種方法，在權利要求1中描述了該方法。
這種方法已被證明是非常有效的，該方法使得物品-尤其是一次性容器可由某種柔性薄膜製成，在製成物品之前，所述薄膜可被卷繞到一捲軸上，從而能顯著地縮小所佔據的空間，然後，只有在要製成物品時，該薄膜才被硬化。
本發明的目的在於提供一種結構可變的薄膜，該薄膜尤其將被用在上述的公知方法中，並作為該方法中所用柔性薄膜的替代品。
根據本發明的結構可變柔性薄膜的特徵在於其包括至少一個柔性層，在該柔性層的至少一部分面積上聯接了一硬化系統，該硬化系統是由至少一種這樣的物質構成的其最初為液態，但在隨後通過施加能量，可使該物質變稠，並進一步硬化。
下面將藉助於非限定性的實施例對本發明的某些優選實施方式作進一步的闡明。
在一第一實施方式中，結構可變的柔性薄膜是一種由幾個層體組成的薄膜2，這些層體利用藉助於滾壓或擠壓來執行的傳統粘合工藝而結合到一起。其中的一個層體是用傳統的柔性薄膜製成的，該薄膜的材質例如是聚乙烯、聚丙烯、聚酯、鋁材、紙張等。這些層體中的另一層是用能發生兩次結構轉變的可成膜物質製成的，第一次結構轉變(階段A)發生在薄膜的粘合過程中，這次轉變或者是自發發生的、或者是通過施加能量(例如加熱)而發生的，該轉變將此物質轉化到這種狀態中使得多層膜成為可被加工的，第二次轉變是稍後按照要求而發生的(階段B)，該轉變是通過施加特定形式的能量來實現的。具體來講，所施加的能量可以是光能(其光譜例如在UV範圍內)、超聲波、電子束、熱能(觸發溫度大於第一階段的溫度)等。
可轉變的物質可包括傳統柔性薄膜的整個表面或部分表面，在前者的情況下，可利用鋪塗或噴灑的方法來施用該物質，或者也可將該物質製成薄膜，然後粘合到普通的柔性薄膜上；在第二種情況下，可通過壓印的方法來施用可轉變的物質。在這兩種情況下，多層薄膜2都是柔性的，且能被加工，按照與普通柔性薄膜類似的方式，該薄膜被卷繞到一個捲軸上存放起來。
有利地是可轉變物質可以是幾種聚合物的混合物，其例如是由可光交聯的不飽和聚酯樹脂與一種或多種增稠劑組成的物質系統；或者是由不飽和性環氧樹脂與某種酸酐組成的物質系統；或者是由不飽和聚酯與二異氰酸鹽組成的物質系統；或者是由多元醇和某種二異氰酸鹽組成的物質系統；或者是用環氧樹脂、二丙烯酸酯(diacrylate)以及一種二異氰酸鹽組成的物質系統；或者是用聚氨酯粘接劑與一種丙烯酸物組成的物質系統；或者是由乙烯基清漆與某種丙烯酸物組成的物質系統，如此等等，在這些物質中，在第一階段中，兩種不同的樹脂之間會發生聚合反應，這將導致聚合交聯的出現；或者會使同種樹脂的分子之間發生聚合反應；或者通過繞一配位中心對幾個分子進行配價而使物質增稠，因而提高薄膜的可加工性，而在第二階段中，物質發生了最終的硬化。
該可轉變的系統中通常設置有多種組分，至少其中的一種具有雙鍵；還可在系統中設置一種活化劑(光引發劑、熱活化劑、催化劑)。
在製得薄膜2之後，例如在用該薄膜製造基本為剛性的物品或容器4時，薄膜要受到某種形式的能量作用，該能量的形式與可轉變物質的特性相適配，從而使薄膜從柔性狀態轉變為基本剛性的狀態。
可在任何時刻、按照任何的方式來施加能量，這也取決於所要製得的物品，例如，如果所要製得的物品是由用來包封具有自身形狀的物體-例如用於包封板件的包覆層組成的，則在柔性多層薄膜被貼附到板件上之後，必須向所述板件的整個表面施加能量。
但是，如果要被包覆的物品是由可折合的板件或凸面體組成的(例如為扶手椅的扶手)，則多層薄膜應當是可延展類型的，以便於能精確地貼合到物體上，而不會形成折紋或疊折，且必須要向所述板件的整個表面施加能量。
最後，如果所要製得的物品是由一個容器4構成的，該容器例如為袋狀，其只有在邊角處才是剛挺的，因而，可轉變的物質或者只被施用到多層薄膜的邊條處，這些邊條形成了容器的拐角；可轉變物質或者也可被施用到薄膜的整個表面上。在第一種情況下，可向薄膜的整個表面施加能量，而在第二種情況下，必須要採用掩模的方法來施加能量，即必須使能量只覆蓋住那些要構成容器拐角的邊條。
在一種不同的實施方式中，結構可變換的柔性薄膜是一種單層薄膜，該薄膜為柔性薄膜的形式，其至少局部為多孔材料-例如為紙張或無紡布，用可轉變的物質對該材料進行了浸潤。按照這樣的方式，利用一種單層體就可製得一種複合材料，在該單層薄膜中，浸潤劑構成了基料，而薄膜則成為了增強填料，通過第一次轉變，這種材料被轉化為一種狀態在該狀態中，材料可被加工、處理；根據要求執行了第二次轉變之後，材料基本上就變為剛性的了。
用在第二實施方式中的物質應確保薄膜不會是粘膠性的-即使在其經過最終的硬化之前，該物質例如可以是分散在水中或溶解在某種溶劑中的尿烷丙烯酸、不飽和聚酯、帶有各種基團的丙烯酸脂或其它的物質。
在該實施方式的一種改型中，單層的可轉變薄膜可被貼合到普通的柔性薄膜上，從而形成一多層膜，在該多層膜中，至少有一層具有能發生兩次不同轉變的特性，而多層膜中的第二層則可提高其機械性能。
在一第三實施方式中，那種根據要求而硬化的物質還具有可擠壓的特性，按照這樣的方式，只對其自身進行擠壓就可形成結構可變換的柔性薄膜，或者也可以與能成膜的聚烯烴共擠塑。
在後者的情況下，在擠壓階段中，硬化物質發生了第一次轉變，從而被轉變為柔性薄膜，而第二次轉變則是決定硬化的，在根據需要施加了系統所需的能量形式之後，該第二次轉變就被觸發了。
在上述的兩種情況中，硬化物質是屬於柔性類型的，很顯然，其將包括本發明結構可變換薄膜的整個表面，相應地，如果只要求在薄膜上的限定區域內發生轉變，則在施加能量時必須要採用掩模。
結構可變換柔性薄膜的第四實施方式體現為上述實施方式之間的一種折衷方案。根據該第四實施方式，如針對第一實施方式所描述的那樣，柔性薄膜為多層類型-即其是由幾個層體構成的，其中的一層為傳統的柔性膜，在該柔性膜上施用了硬化物質；但多層薄膜至少一個其它層體是由硬化材料構成的、或含有硬化材料。因而，在此情況下，所施加的能量必須要能作用到多個層體上，並能根據所用物質是否相同或不同而對效果進行強化或選擇。
結構可變換柔性薄膜的第五實施方式是由一種普通的柔性薄膜構成的，在該普通薄膜上沉積了一種可交聯的聚合物，為了能勝任這樣的應用，該聚合物在環境溫度下為固態，並能被合適的溶劑稀釋。在此情況下，第一次轉變階段包括的操作為將溶劑蒸發掉，然後利用可能的結合方法將柔性薄膜貼附到一第二薄膜上，從而獲得一種可加工的、可卷繞的多層薄膜；最後在施用或不施用活化劑的調節下，通過施加能量的方法(例如為電子束，或者在存在光引發劑的條件下可使用UV)使聚合物發生交聯，從而使多層薄膜發生硬化。
結構可變換柔性薄膜的第六實施方式使用了一種混合物，該混合物是由兩種游離自由基引發聚合反應的聚合物組成的，其作為硬化物質，被施用到普通的柔性薄膜上，其中的一種游離基引發聚合物為液態，而另一種則為固態(即起物理增稠的作用)。在此情況下，固態-尤其是粉末態的聚合物會懸浮在液態聚合物中，懸浮液的稠度應使其可通過普通的方法進行鋪塗；第一次轉變是熱學性的，其導致液態聚合物中的固態聚合物發生溶解，從而使得系統中的粘度有顯著的增大；第二次轉變則是使兩種聚合物中的至少一種發生交聯，由此導致塑料薄膜的最終硬化。在此情況中所使用的物質可以是固態聚酯和液態聚酯，且其中至少一種是不飽和的；也可以是固態二丙烯酸酯和液態的二丙烯酸酯或雜交的物質系統。這樣的系統具有優點能非常迅速地變稠，且樹脂的規格特性對此並無太嚴重的影響。
結構可變柔性薄膜的第七實施方式涉及這樣的方案在一普通的薄膜上施用一種物質系統，該物質系統是由一種雙組分聚氨酯粘接劑和可膨脹的微顆粒組成的。在此情況下，第一次結構轉變階段是形成聚氨酯粘接劑的過程，然後在基料、薄膜以及微顆粒之間實現粘接，而第二階段則是這樣的過程由於施加了熱能，而使微顆粒膨脹。隨著微顆粒的膨脹，其體積就會增大，就會使薄膜中容納有這些微顆粒的部分變得剛挺。
在該實施方式的一種變型中，微顆粒被包含到這樣一種物質系統中在施加相同或不同類型的能量之後，其可發生交聯；微顆粒或者被包含到上述兩階段硬化物質系統的某一種中。在此情況下，第一次轉變是使含有微顆粒的物系增稠，而用於實現最終硬化的轉變則會使微顆粒膨脹，並使含微顆粒的物質系統發生交聯，從而可改善最終製得的產品。
結構可變換柔性薄膜的第八實施方式涉及這樣的方案在一種雙凝固點有機樹脂中加入一種填料，該填料為納米顆粒的形式，這樣就形成了一種「納米複合物」，從而可提高樹脂的彈性模量，進而提高多層膜的彈性模量。為了使納米顆粒對薄膜的機械特性具有顯著的貢獻，必須要將納米顆粒粘接到樹脂上，且為了在基料與填料之間獲得良好的結合，必須要用與所用樹脂相容的有機基團使納米顆粒具有一定的功能，從而可在顆粒與基料之間形成化學鍵。優選地是所用的顆粒屬於無機性的，其可以是自然界存在的物質-例如高嶺土；或者也可以是化學合成物(例如烷氧基矽烷)；或者也可以是用混合物組成的物質，可在這些物質上塗敷聚合物基料，從而能與樹脂中的相容部分結合起來，這些顆粒與樹脂相容部分形成納米顆粒。
結構可變換的柔性薄膜的第九實施方式基於一種混合物質系統的使用，該物質系統是由一無機部分和一有機部分組成的，且可用納米顆粒進行增強。在此情況下，實現了兩方面效果的結合對於有機部分，其可確保薄膜具有柔韌性，而對於無機部分，其可使彈性模量有顯著的增加。最後，所添加的納米顆粒還能形成納米複合物材料，其能進一步提高薄膜的剛度。在此情況下，所使用的納米顆粒可以是有機-無機混合物，從而可在基料的無機部分與有機部分之間形成化學鍵。
不論本發明結構可變換的柔性薄膜是用何種方法製得的，其都是可加工的，並能卷繞到一捲軸上儲放起來，且能被用在目前的包裝機械中。
當要將柔性薄膜的全部或部分進行硬化時，必須向物質系統提供具有所需類型和強度的能量，從而可引發最終的轉變，使得薄膜上的預定部分得以硬化。
權利要求
1.一種結構可變的柔性薄膜，其特徵在於，包括至少一個柔性層，在該柔性層的至少一部分面積上設置了一種硬化系統，該硬化系統包括至少一種這樣的物質其最初為液態，但在隨後通過施加能量可使該物質變稠，並進一步硬化。
2.根據權利要求1所述的薄膜，其特徵在於與柔性層相連接的所述物質至少局部是可轉變的，該轉變或者是自發的，或者是通過施加能量-例如加熱而發生的。
3.根據權利要求1所述的薄膜，其特徵在於柔性層包括至少一個物質層，該物質層包括在一組物質中，這組物質包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯、鋁、紙張。
4.根據權利要求1所述的薄膜，其特徵在於所述的可轉變物質包括多種聚合物的混合物。
5.根據權利要求4所述的薄膜，其特徵在於所述可轉變物質包括多種不飽和聚酯樹脂的混合物。
6.根據權利要求5所述的薄膜，其特徵在於所述可轉變物質包括多種不飽和樹脂與至少一種增稠劑的混合物。
7.根據權利要求4所述的薄膜，其特徵在於所述可轉變物質包括環氧樹脂、二丙烯酸酯、二異氰酸鹽以及光敏引發劑的混合物。
全文摘要
一種結構可變的柔性薄膜，其特徵在於包括至少一個柔性層，在該柔性層的至少一部分面積上設置了一種硬化系統，該硬化系統包括至少一種這樣的物質其最初為液態，但在隨後通過施加能量，可使該物質變稠，並進一步硬化。
文檔編號B32B27/16GK1509306SQ02810147
公開日2004年6月30日 申請日期2002年5月14日 優先權日2001年5月18日
發明者喬治·特拉尼, 馬裡翁·施特納, 埃萊納·梅內加佐, 施特納, 梅內加佐, 喬治 特拉尼 申請人:喬治·特拉尼, 喬治 特拉尼