具有脆弱密封的多个分室小袋和饮料容器的制作方法

专利名称：具有脆弱密封的多个分室小袋和饮料容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及柔性小袋和相关的饮料容器，其具有内部脆弱密封，使得可以在小袋中混合组分。更具体地，而不进行限制，本发明涉及具有再封闭附件的透明塑料小袋，其在分离的分室中具有两种不同风味的液体，其中持续的挤压将使密封破裂并且使不同风味的液体旋流到一起。
背景技术：
本领域中通常已知的是使用柔性塑料小袋，用于包装各种食品相关的产品，包括单独的一份饮料。例如，美国专利5,860,743；6,076,968和6,164,825公开了稳定的、柔性的、易开小袋，其中吸管可以容易地通过在防止溢出的最上面的筋板中的脆弱密封插入小袋，并且小袋可以立在许多的共平面脚上。此外，在美国专利6,164,822中讨论了双分室直立小袋，其由柔性的材料形成，用于在两个分离的、但是相互连接的分室中和从这两个分室中贮留和同时分配两种分离的糊状物质。并且，美国专利5,209,347公开了在多室热塑薄膜包装中的内部W-形脆弱密封，以便在将右旋糖溶液与氨基酸溶液混合用于静脉注射治疗之前，将它们分离储存。
本领域中通常还已知，脆弱密封可以在可热封薄膜之间生产。例如，美国专利4,539,263和4,550,141公开了部分中和的乙烯/酸共聚物(即离聚物)与次要量的丙烯/酸共聚物的共混物，其用于制造可热封薄膜和层压制品。这类结构的特征为在扩大的热封温度范围中具有几乎恒定的剥离强度。该共混物可用于制造热封的软质薄膜包装，尽管用于生产这类包装的热封温度不可避免地会变化，但是其具有的密封有着可预测的和恒定的剥离强度。

发明内容
本发明的具有脆弱密封和可再封闭的附件的多个分室饮料小袋，能够方便地和廉价地为个体供应具有多种风味饮料的一份饮料。原则上，多种风味的饮料小袋可用于顺序地为个体供应风味饮料或者风味饮料的混合物。通过选择分离的风味液体的颜色和外观，可以获得使人愉快的美学或者感官效果。
因此本发明提供了柔性的多个分室饮料小袋，其包含(a)第一片聚合物薄膜；(b)第二片聚合物薄膜，其被放在第一片聚合物薄膜上，其中第一片和第二片聚合物薄膜相互直接地或者通过第三片插进的聚合物薄膜间接地密封，由此限定了形成密闭的小袋的密封的周边；(c)处在密闭的小袋的周边内的至少一个脆弱密封，其中该脆弱密封将密闭的小袋分成分离的分室；(d)被封闭在所述分离的分室之一中的液体饮料；(e)被封闭在第二个分离的分室中的另一种成分；和(f)附件。
在多个分室饮料小袋的一个实施方案中，被封闭在第二个分离的分室中的成分优选是液体浓缩物；然而考虑了可以将第二种液体饮料或者甚至粉末或者泡腾诱导固体作为可接受的可选方案。
本发明还提供了柔性的多个分室小袋，其包含(a)第一片聚合物薄膜；(b)第二片聚合物薄膜，其被放在第一片聚合物薄膜上，其中第一片和第二片聚合物薄膜相互直接地或者通过第三片插进的聚合物薄膜间接地密封，由此限定了形成密闭的小袋的密封的周边；(c)处在密闭的小袋的周边内的至少一个脆弱密封，其中该脆弱密封将密闭的小袋分成分离的分室；和(d)被封闭在至少一个所述分离的分室中的流体，其中密闭的小袋的密封的周边的密封强度足以承受手对被封闭在至少一个所述分离的分室中的流体施加的挤压，并且其中所述脆弱密封的密封强度不足以承受手对被封闭在至少一个所述分离的分室中的流体的挤压，从而在足够的持续的手挤压之后，所述流体能够与至少一个其他分离的分室的包含物混合。
在本发明的柔性的多个分室饮料小袋和柔性的多个分室小袋两者中，在脆弱密封处的柔性薄膜层优选在持续的手挤压下层离，对于青少年应用，该挤压在包含液体饮料的分离的分室内产生的压力增量为0.5psig到2.0psig，对于成人应用，压力增量可高达大约12psig。
脆弱密封可以具有大约130到大约5,000克每英寸的密封强度，但是对于青少年饮料应用，方便的是密封强度在大约400克每英寸直至大约2500克每英寸之间，最优选为1,000到2,000克每英寸。因此，包装优选被设计成使得在持续手挤压在包含液体饮料或者流体的分离的分室内产生大约0.5psig到大约10psig的压力增量时，在某些或者全部脆弱密封长度上施加大约1,500克每英寸到大约10,000克每英寸的密封破坏力，并且最优选被设计成使得当持续手挤压在包含液体饮料或者流体的分离的分室内产生大约0.5psig到大约5psig的压力增量时，在某些或者全部脆弱密封长度上施加大约400克每英寸和大约6,000克每英寸的密封破坏力。然而，对于成人使用的小袋和饮料应用，可以考虑甚至更高的密封强度和密封破坏力，其中持续手诱导压力上升可以达到12psig或者甚至更高。
按照本发明，脆弱密封优选通过将第一片聚合物薄膜热封到第二片聚合物薄膜上产生，其中所述聚合物薄膜的至少一个和优选两个的内表面包含(a)和(b)的共混物(a)80到93重量百分数的乙烯/酸离聚物，其中至少50重量百分数的乙烯/酸离聚物衍生自乙烯共聚单体，并且其中酸的中和程度为5到45％，(b)20到7重量百分数的丙烯/α-烯烃共聚物，其中α-烯烃共聚单体占共聚物的1到12重量百分数。
可选择地，脆弱密封优选通过将第一片聚合物薄膜热封到第二片聚合物薄膜来产生，其中所述聚合物薄膜的至少一个和优选两个的内表面在脆弱热封处是(a)和(b)的共混物(a)作为主要组分的酸改性的乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物或者酸改性的乙烯丙烯酸甲酯(EMA)共聚物，和(b)作为少量组分的部分中和的乙烯酸离聚物。
可选择地，脆弱密封优选通过将第一片聚合物薄膜热封到第二片聚合物薄膜上来产生，其中所述聚合物薄膜的至少一个和优选两个的内表面在脆弱热封处是(a)和(b)的共混物(a)作为主要组分的部分中和的乙烯酸离聚物或者乙烯酸共聚物，和(b)作为少量组分的聚丁烯-1均聚物或者共聚物。
可选择地，脆弱密封优选通过将第一片聚合物薄膜热封到第二片聚合物薄膜上来产生，其中所述聚合物薄膜的至少一个和优选两个的内表面在脆弱热封处是(a)和(b)的共混物(a)作为主要组分的茂金属聚乙烯，和(b)作为少量组分的聚丙烯或者聚丁烯-1均聚物或者共聚物。
本发明的主要的目的是提供柔性的多个分室小袋和相关的饮料容器，其可以容易地使用普通的工业设备填充，其中可以容易地通过持续手挤压使内部脆弱热封破裂，但是多个分室小袋的外部周边保持完整无损，并且所述小袋是足够坚固的，以承受传统的运输和消费者的处理。
附图简述

图1表示本发明的柔性饮料小袋的两个分离的分室、平面薄膜的实施方案的正面透视图。
图2表示当从线2-2观看时图1实施方案的左视图。
图3表示本发明的两个分离的分室柔性饮料小袋的另一种直立实施方案的正面透视图。
图4A到4C表示如何顺序地使用本发明的柔性饮料小袋的透视图。
图5到8表示在填充之前本发明的直立柔性薄膜饮料小袋的四种几何构型的平面前视图，其中减去了附件。
图5A到8A是对于相应的图5-8的几何构型，在三种不同的压力下，作为相对距离的函数沿着脆弱密封的内接缝施加的计算力(克/英寸)的单个图。施加剥离力的数值是基于应用于填充的和密封的饮料容器的有限元模型分析，其中容器在较大的分室中经受三种不同的压力增量(1.0、1.5和2.0psig)。
图9表示在填充之前，本发明的直立柔性薄膜饮料小袋的特定实施方案的平面前视图，该小袋名义上被设计成具有2.4毫升的小的分室和149毫升的总体积。
图9A是对于图9的饮料小袋，作为相对距离的函数的沿着脆弱密封内接缝施加的计算力(克/英寸)的图形，其中在三种不同的施加的压力增量下使用有限元模型分析。
图10表示在填充之前，本发明的直立柔性薄膜饮料小袋的另一个特定实施方案的平面前视图，该小袋名义上被设计成具有7.1毫升的小的分室和196毫升的总体积。
图10A是对于图10的饮料小袋，作为相对距离的函数的沿着脆弱密封内接缝施加的计算力(克/英寸)的图形，其中在四种不同的施加的压力增量下使用有限元模型分析。
具体实施例方式
在此，虽然主要地以柔性的多分室饮料小袋的优选形式或者实施方案，描述和举例说明了本发明，但是应该理解，本发明的基本观念和功能通常适用于任何柔性薄膜小袋包装系统，其中流体(即液体、气体、膏剂、凝胶、浆液等等)被暂时地封闭在分离的分室中，直到对柔性小袋施加手挤压以使脆弱密封破裂，从而允许包含的流体与邻近的和分离的分室的包含物混合。应该进一步理解，饮料小袋的概念将不仅包括饮料，例如果汁、牛奶、茶水等等，而且包括酸奶和甚至更粘性的流体，例如奶油蛋羹。因此，对于小袋和饮料容器实施方案两者，选择聚合物薄膜或者多层薄膜、密封小袋的周边和形成将小袋分成分离的分室的脆弱密封，这些概念全都属于本发明的方面。
为了更充分地理解本发明是如何使用的，聚合物薄膜和脆弱密封的性能怎样涉及新颖的和有利的使用方法，以及得到的柔性包装体系与现有技术有着怎样的区别，或许通过参考附图可以更好地解释和理解这些。正如在图1和图2中举例说明的，本发明的柔性饮料容器(通常由编号10指明)，通常包括两个迭加的聚合物薄膜片12和14(参看图2)，聚合物薄膜在周边或者边缘16被密封，从而形成小袋18，另一个做法是将单片的薄膜(没有显示)背折到自身上，并且沿着基本上三个侧边密封，以形成密闭的小袋。在小袋18的内部是脆弱密封20(参看图1)，其将饮料容器10分成两个分离的分室22和24。饮料容器还配备有可再封闭附件26，其整体地密封在小袋18的周边16的上部。
图3举例说明了柔性饮料容器10的另一种实施方案，其是双分室直立柔性薄膜饮料小袋的形式。构成该实施方案的相应元件使用在描述图1和2中的饮料容器时所使用的相应编号标出。该实施方案与前面图1和2的饮料容器的不同之处在于，底部28包括折叠的筋板结构30，其使得具有饮料的饮料容器10能够独自站立。这样的实施方案通常还包括更复杂的周边密封和/或折叠构型，以产生筋板30和底面28。
正如顺序地在图4A到4C中举例说明的，图1中举例说明的柔性双分室饮料容器，在手挤压之前，在与较大分室中的饮料分离的较小分离分室中包含第二种饮料、调味浓缩物、其他的成分，例如充气剂和/或着色剂等等。在手挤压柔性饮料小袋时，将超过使两个分室之间的脆弱密封破裂所需要的力。因此，脆弱密封打开，热封的柔性薄膜层脱层，并且两个以前分离的分室的包含物混合。同时，饮料容器的外部密封周边在该手挤压力下保持完好无损。因此，在挤压之后通过可再封闭的附件从饮料容器中饮用，与在使脆弱密封破裂之前从所述容器取用相比，将产生不同的风味或者效果。
为了进一步举例说明和理解在设计和构造本发明的柔性多个分室小袋和相应的饮料容器中所使用的原理，图5到8显示了在站立的双分室柔性饮料小袋内脆弱密封的四种典型构型。正如举例说明的，图5到8显示了在填充流体或者饮料之前和省略附件或者其他封闭体后，折叠的和平面聚合物薄膜小袋的几何构型。使用这些构型，其中线条显示永久的密封或者片中的折痕，在相应的小袋构型上进行了用不可压缩液体填充时的有限元模型分析。有限元模型分析在密闭小袋内的三种不同压力增量下进行；即1.0psig、1.5psig和2.0psig。计算了所导致的沿着脆弱密封施加的每单位长度接缝上的力。图5A到8A显示了作为相对距离的函数沿着脆弱密封接缝(即基于有限元分析的相对解析率或者网格的任意的线性单位)施加的这些计算的力(克/英寸)的图形。正如在相应的图形中举例说明的，沿着脆弱密封的力显著地受脆弱密封的几何形状(曲率)的影响，并且该力的大小还是由挤压小袋诱导的压力的函数。图6A和7A，相当于在脆弱密封设计中存在尖锐点或者顶点，当与图5A的基本上直线的脆弱密封相比时，明显地表明，在所述点的顶点处存在高得多的力集中，即足以产生密封破坏力，这可以用于控制破裂的位置以及允许使用更坚固的脆弱密封(即较高的密封强度)。同样地，图8和8A的平滑曲线脆弱密封构型，在给定的压力增量下，相对于脆弱密封的直线构型，显示较高的剥离力，并且还显示该提高的力的局部化，但是没有达到V形顶点构型的程度。鉴于此，应该理解，脆弱密封的物理曲率和形状成为使力集中以超过脆弱密封的密封强度的手段。因此，按照本发明，用于有选择地超过密封强度的力集中手段具有广泛的等效物，基本上包括任何有意的与直线脆弱密封的偏离。还应该理解，图5A到8A提出了利用力集中手段使用较高脆弱密封强度的可能性，因此确保了即使是最坚固的脆弱密封的破裂。另一方面，较低的力集中程度和在相对较长的距离上破裂，可以保证分离分室的包含物的较好的、较容易的和/或较快的混合。
图9和10举例说明了用于针对儿童果汁-风味饮料市场的特定的优选实施方案的另一种几何构型。与前面的图5到8相似，显示的是聚合物薄膜小袋在填充液体饮料之前的折叠的和平面的轮廓。同样，双分室柔性饮料小袋预定是站立式的，具有折叠的筋板结构，其产生用于支撑直立小袋的底面。此外，较大的室的右上部的稍微倾斜的外部周边部分用以安装附件等等(未显示)。这两种另外的实施方案的目的是说明，单份青少年量饮料可以包装在本发明的多个分室饮料小袋中。因此，图9的双分室小袋名义上是5.76英寸长(或者高)和4.25英寸宽(在底部)，名义上小的分室的体积为2.4毫升，和大的分室的体积为146毫升。图10的双分室小袋名义上是6.77英寸高和4.39英寸宽，名义上小的分室的体积为7.1毫升和大的分室的体积为189mL。原则上，图9的较小的分室用于调味浓缩物、粉末、固体等等，而相应的图10的分室更适合于具有稍微较大的相对体积的第二种液体调味稀释液。为了使这类结构适合于青少年应用，认为脆弱密封必须容易地在大约1.0psig的手诱导压力增量下破裂(即优选在大约0.5到大约2.0psig的持续压力增量范围内)，这与通常已知和公开的关于儿童手的力量的知识一致参考例如“3.5到15岁正常儿童的等比肌力和人体测定值”，Backman等，Scand J Rehab Med21105-114，1989和“老年人”，Imrhan等，人的因素，31(6)，689-701，1989。然而，在小袋应用和成人饮料应用中，可接受的手持续压力增量范围接近10到12psig。
图9A和10A表示同样在用液体填充时，在相应的小袋构型上进行的有限元分析的结果。正如在前面的说明和计算中的情况，对于图9和10两者，有限元模型分析模型分析在三种不同的压力增量(即1.0、1.5和2.0psig)下进行，对于图10，还在0.5psig的压力增量下进行。同样，这些数据的图形(图9A和10A)说明，通过挤压小袋，儿童能沿着脆弱密封的特定部分施加超过大约1,500克/英寸的密封破坏力。
鉴于上述描述，本发明的单一青少年量饮料容器使用脆弱密封构成和制造，该脆弱密封通常具有低于通过手压缩小袋获得的剥离力峰值的密封强度。换言之，脆弱密封被构造成能够承受在运输、处理和贮存期间固有地经受的力，但是不能承受通过对小袋进行持续的手挤压而施加的力。当然，应当理解，小袋壁的聚合物薄膜或者片材的强度必须能承受即使是手挤压的情况。并且，周边密封最优选是锁定(lock-up)热封等等；即相当于在剥离开外部周边密封和/或使外部周边密封破裂中薄膜或者片材的伸长或者撕裂所需要的强度。然而，应当理解，虽然对于周边而言锁定密封是优选的，但是在本发明的范围内，周边密封需要具有高的密封强度，但不是必须是锁定的，只要脆弱密封比周边密封薄弱即可。因此，按照本发明，只要脆弱密封比周边密封薄弱，即可获得所需要的脆弱密封的剥离或者破裂；这与密封破坏的机理(例如脱层、破裂、差别(differential)剥离、界面剥离等等)无关。
对于本发明的目的，用于制造柔性多个分室小袋或者饮料容器的侧壁的聚合物薄膜原则上可以是单层的或者多层的聚合物薄膜。侧壁结构中包含的这些薄膜不必须具有相同的结构(例如，一个层可以是透明的，而另一个可以是不透明的)。此外，原则上可以使用任何包装领域中通常已知的这类薄膜级聚合物树脂或者材料。优选使用多层聚合物薄膜结构。通常，多层聚合物片材将包括至少三个明确的层，包括但不局限于，最外面的结构或者机械损伤层、内部阻挡层加最内层，以及在它们之间的任选的一个或多个粘合剂层或者结合层。此外，与预定的小袋包含物接触和相容的最内层，优选能够形成锁定周边密封(即密封强度通常大于1,500克/英寸)和内部脆弱密封两者。最优选最内层还是可热封的。
最外面的结构或者机械损伤层通常是取向的聚酯或者取向的聚丙烯，但是也可以包括取向尼龙或者纸。该层优选是可反向印刷的，并且有利地不受用于制造小袋和分室的密封温度的影响，因为小袋是通过多层结构的总体厚度被密封的。该层的厚度通常被选择，以控制小袋的劲度，并且可以为大约10到大约60μm、优选大约50μm。
内层可以包括一个或多个阻挡层，取决于能够潜在地影响小袋内部的产品的大气条件(氧、湿度、光等等)。阻挡层能够是敷金属取向的聚丙烯(PP)或者取向聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、铝箔、尼龙或者双轴取向尼龙、它们的共混物或者复合材料，以及其相关的共聚物。阻挡层厚度将取决于产品的敏感性和需要的储存期限。
包装的最内层是密封剂。密封剂被选择成对内含物的味道或者颜色具有最小的影响，不受产品影响，并且承受密封条件(例如液滴、油脂、粉尘等等)。密封剂通常是树脂，其能够在实质上低于最外层的熔融温度下被结合到自身(密封)，因此最外层的外观将不会受密封过程的影响，并且将不会粘到密封棒的狭口上。用于多层小袋的典型的密封剂包括乙烯共聚物，例如低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、茂金属聚乙烯(mPE)或者乙烯与乙酸乙烯酯或者丙烯酸甲酯的共聚物，或者乙烯和丙烯酸的共聚物(EAA)或者乙烯和甲基丙烯酸的共聚物(EMAA)，它们是任选地离聚物化的(即部分地用金属离子例如Na、Zn、Mg或者Li中和的)。典型的密封剂也可以包括聚丙烯共聚物。密封剂层通常是25到100微米厚度。对于本发明，密封剂必须能够形成侧分室，该侧分室通过挤压能够破裂和破坏，即脆弱密封。
优选，脆弱密封是通过将两个迭放的聚合物薄膜的多层片材热封形成的，每个片材具有最内侧的由树脂制造的密封剂层，当热封在不同温度下形成时，所述密封剂层形成具有不同的密封强度的界面剥离密封。这类树脂包括一种或多种聚烯烃的共混物，例如聚乙烯(包括茂金属聚乙烯)与聚丁烯或者聚丙烯(包括其均聚物或者共聚物)(总称PE/PB共混物；PE/PP共混物)；聚丙烯与聚丁烯(PP/PB共混物)；聚丙烯与乙烯甲基丙烯酸共聚物(PP/EMAA共混物)；或者聚丙烯与苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段三元共聚物(PP/SEBS共混物)。可选择地，脆弱密封可以通过在密封的区域用密封剂局部涂覆最内层来产生。可选择地，脆弱密封可以通过热封两种不同的密封面来形成，例如离聚物和乙烯共聚物。特别优选的是将基于部分中和的乙烯丙烯酸共聚物或者乙烯甲基丙烯酸共聚物的离聚物与聚丙烯α-烯烃共聚物的共混物(与PP/PB共聚物共混的EAA或者EMAA离聚物)作为最内侧的密封剂层，因为其他共混物是较不可靠的，并且局部涂覆是更昂贵的。在较宽的热封温度范围内具有可预测的剥离强度的这类离聚物与聚丙烯共聚物的共混物，公开于美国专利4,550,141和4,539,263。这些特别优选的聚合物共混物，当用于柔性的多个分室饮料小袋时，使聚合物薄膜的每一个的内表面是以下的共混物(a)80到93重量百分数的乙烯/酸离聚物，其中该离聚物可以是二元共聚物或者三元共聚物，并且至少50重量百分数的所述乙烯/酸离聚物衍生自乙烯共聚单体，并且通常多于8重量百分数衍生自酸共聚单体，并且其中酸的中和程度为5到45％，和(b)20到7重量百分数的丙烯/α-烯烃共聚物，其中α-烯烃共聚单体占所述共聚物的1到12重量百分数。
正如美国4,550,141专利中教导和举例的，选择该量的乙烯/甲基丙烯酸(EMAA)离聚物和丙烯/乙烯共聚物，用作构成最内侧密封剂层的共混物，部分地决定了作为在制造脆弱密封中所使用的界面“热封”温度的函数的脆弱密封的剥离强度。更具体地，该专利的实施例公开了使用与EMAA离聚物(15％MAA；用Zn中和22％)共混的大约5重量百分数直至大约20重量百分数的PP/E(3％E)共聚物。正如进一步举例说明的，在较低的PP/E共聚物加入量(例如8％)下，在大约90到120℃温度范围内大约800到1070g/in密封强度的热封平台的开始，作为PP/E共聚物的提高的加入量(例如20％)的函数，变化为在大约80到140℃的温度范围内的大约130到400g/in密封强度的热封平台；参考实施例1和6-9。使用该信息或者本领域技术人员针对其他密封剂共混物测量的类似数据，最内侧密封剂层的组成可以容易地被选择，并且易于选择用于制造脆弱密封的热封温度，从而能够产生具有可预测的和所需要的范围的破裂剥离力的脆弱密封。
为了制造包含至少一个力集中设置的脆弱密封，以便有选择地超过脆弱密封的密封强度，考虑了各种可选择的方法。优选利用脆弱密封的形状和/或曲率来有利地使在小袋被手压缩或者挤压时所产生的力集中。然而，当使用了热封树脂的局部涂层时，沿着脆弱密封的局部涂层宽度的有意减小等等也可以被有利地用作使力集中的手段，以便达到有选择地(在有或者没有曲率的情况下)超过密封强度的目的。此外，用于热封脆弱密封的(加热的)热封棒的几何形状和/或可变的宽度，可以用来产生可用于本发明的力集中设置。原则上和事实上，时间-温度密封方法也可以被使用，来制造包含力集中设置的脆弱密封，该力集中设置用于有选择地超过脆弱密封的密封强度。例如，但不是进行限制，不同的热封棒的重复的和/或多次冲制(strikes)可以产生具有可变的密封强度的脆弱密封，因此其可以充当所要求的用于有选择地超过所述脆弱密封的密封强度的力集中设置的等效结构。
为了测量上述的密封强度，切割4英寸乘6英寸的聚合物薄膜样品，样品的长方向在薄膜的纵向上。切割足够的薄膜样品，以便对于每个热封条件提供三个试样的一套样品。然后将薄膜折叠，使得每侧的密封剂层接触另一个。然后，在适当的温度、时间和压力下，在热封机的狭口之间将薄膜热封。然后在测试之前，将热封的样品在73°F和50％相对湿度下调节至少24小时。将密封薄膜的折叠的部分切成两半，形成适合放入Instron夹紧装置的夹具的片。然后在薄膜的纵向上切割一英寸试样，以便在每套密封条件下提供至少三个1英寸宽试样。
通过使用Instron，在5英寸/分钟夹紧装置速度下，在薄膜的纵向中，将密封拉开，来测量密封强度。在其他情况下，还可以在Instron上使用12英寸/分钟的牵引速率。然后记录引起密封破坏所需要的最大力，并且以克/25.4毫米(即克/英寸)报告至少三个试样的平均值。
用作形成脆弱密封的最内层的其他特别优选的聚合物共混物包括作为主要组分的乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物或者酸改性的EVA共聚物和乙烯丙烯酸甲酯(EMA)共聚物或者酸改性的EMA的混合物，和作为少量组分的聚丙烯均聚物或者共聚物、聚丁烯均聚物或者共聚物、部分中和的乙烯酸离聚物或者该离聚物与茂金属聚乙烯的混合物。这类聚合物体系和共混物可以作为密封剂从E.I.DuPont de Nemours &Company购得，商品名为Appeel，Bynel，Elvax，Nucrel和Surlyn。同样，常常使用各种添加剂，包括，但不限于，例如增滑剂、抗粘连剂和/或急冷辊滑脱剂等等。使用这些酸改性的EVA和EMA基共混物，与各种其他的聚合物薄膜层结合，热密封强度可以有选择地为300g/in直至3,000g/in，锁定热密封强度超过3,000g/in。
在制造用于制造小袋的聚合物薄膜片材期间，共挤出粘合剂被任选地用于功能层之间，以将所述层相互粘合，并且提供结构完整性。这些包括，但是不局限于，用不饱和羧酸基团改性或者接枝的乙烯或者丙烯聚合物和共聚物，所述不饱和羧酸基团例如是马来酸酐或者马来酸等等。此外，为了提供附加的厚度(如果是特定的应用中消费者所需要的)，聚烯烃的本体层或者在小袋制造期间修剪的多层薄膜的切碎的残余物可以被加入到多层结构内。考虑了聚合物薄膜片材(即所谓的“网材(web stock)”)可以使用任何在本领域中通常已知的方法的组合来生产，例如单层或者多层流延、吹塑薄膜、挤出层压和粘合层压以及其组合。本领域中通常已知的加工助剂，包括例如，但不限于，滑爽剂(例如酰胺蜡)、防粘连剂(例如二氧化硅)和抗氧化剂(例如受阻酚)可以引入网材，如果需要促进薄膜制造或者小袋成型的话。通过裁切和热封分离的网材片，或者通过将折叠和热封与裁切结合，由网材形成小袋。小袋制造设备，例如由Totani公司，Kyoto，日本，或者Klockner Barlelt公司，Gordonsville，VA，制造的小袋制造设备，可以有利地用于实施本发明。脆弱的分室可以在小袋成型期间或者之后设置。应该进一步理解，本发明小袋的热封的周边可以通过以下获得将第一和第二片聚合物薄膜重迭，然后将每个直接热封到另一个上，或者将它们通过使用插进的第三个聚合物薄膜间接地热封，这同样是本领域中通常已知的和实施的。
饮料小袋实施方案必须提供允许消费者容易取得内含物的机制。这可以通过插入吸管或者优选地使用附件或者出口来实现，例如由Menshen Packaging USA，Waldwick，NJ或者Portola Packaging，San Jose，CA出售的那些。附件或者出口被优选地密封在小袋的上部或者侧边内。附件或者出口从可以借助于感应、热或者激光能量被密封到小袋上的材料模塑。取决于使用的设备，密封可以在填充小袋之前或之后进行。优选地，当将附件用于青少年饮料小袋应用时，附件应该被设计成是保护儿童安全的，例如在美国专利6,138,849和与此同时提交的共同待定和普通转让的专利申请编号AD7005US NA中所讨论的。
类似地，本发明的柔性多个分室小袋实施方案可以提供有允许消费者容易取得小袋的包含物的机制，因此该小袋实施方案可以充当饮料小袋。特别地，但不是进行限制，该小袋实施方案可以提供有打开系统，其可以用吸管刺破(即所谓的吸管孔或者刺穿开口)，正如本领域中通常已知的例如参考美国专利5,425,583；5,873,656和6,116,782。
实施例1-18在以下实施例中，在五层吹塑薄膜生产线上生产了五层共挤出吹塑薄膜，外层为熔融指数0.3和密度0.918g/cc的LDPE，并且邻接的粘合层为酸酐改性的聚乙烯(Bynel4104)，乙烯-乙烯醇共聚物(EvalF101A)的阻挡层，酸酐改性聚乙烯(Bynel41E687)的第二粘合层，和内部密封剂层，其包含10重量百分数无规聚丙烯共聚物(熔体流动速率7和熔点135℃)和90重量百分数乙烯离聚物三元共聚物的熔融共混物，所述三元共聚物包含10重量百分数甲基丙烯酸和10重量百分数丙烯酸异丁酯，15％的酸基被锌中和。在于62rpm下操作的63.5毫米单螺杆挤出机中在219℃下将LDPE熔融。在于27rpm下操作的50.8毫米单螺杆挤出机中，将EVOH在211℃下熔融。在于34rpm下操作的50.8毫米单螺杆挤出机中在215℃下将Bynel4104熔融。在于12rpm下操作的50.8毫米单螺杆挤出机中，在196℃下将Bynel41E687熔融。在于13rpm下操作的63.5毫米单螺杆挤出机中在223℃下将离聚物共混物熔融。将吹塑薄膜在PE层上进行电晕放电处理，并且层压到48规格的取向聚酯(MylarLBT)上。PE层为71微米，每个粘合层为8微米，阻挡层为13微米，并且内部密封剂层为28微米。然后用3毫米宽热封棒将薄膜热封到它本身上，两个热封棒在275千帕的压力下和在如实施例中描述的温度和停留时间下加热。然后在Instron上对薄膜进行测试，正如前面描述的，其中Instron以12英寸/分钟进行牵引。正如可以从这些实施例看到的，热密封强度水平可以容易地通过应用适当的温度和时间来制造密封来进行控制，因此获得所需要的密封强度，以提供大约5000克/英寸或者以下的脆弱性，或者提供8000克/英寸或者更大的锁定密封。得到的数据示于以下表1中。
表1


实施例19-26在以下实施例中，在工业吹塑薄膜生产线上生产了类似的五层共挤出吹塑薄膜，以制造与实施例1-18中所描述的类似的结构。对于这些实施例，所述薄膜具有LLDPE的外层，酸酐改性聚乙烯(Bynel41E687)的邻接的粘合层，乙烯-乙烯醇共聚物(Eval F101A)的阻挡层，酸酐改性聚乙烯(Bynel41E687)的第二粘合层，和内部密封剂层，该密封剂层包含10重量百分数无规聚丙烯共聚物(熔体流动速率7和熔点135℃)和90重量百分数乙烯离聚物三元共聚物的熔融共混物，所述三元共聚物包含10重量百分数甲基丙烯酸和10重量百分数丙烯酸异丁酯，15％的酸基被锌中和。吹塑薄膜为100微米或者125微米厚。100微米厚的薄膜由53微米的LLDPE层、5和7微米的结合层、10微米的EVOH层和25微米的离聚物层组成。125微米厚的薄膜由65微米的LLDPE层、5和7微米的结合层、15微米的EVOH层和33微米的离聚物层组成。将两个薄膜在PE层上进行电晕放电处理，并且层压到48规格的取向聚酯(MylarLBT)上。然后在工业Totani小袋机器上将薄膜制成与图9中描述的相似的小袋。制造脆弱室的各种条件描述于以下表2中。将包含脆弱密封的一英寸宽带材垂直于垂直的脆弱密封分室裁切。随后将从每个实施例的五个小袋取下的十个这样的试片在Instron上在12英寸/分钟下测试，平均值报告在标记了热密封强度的列中。使这些小袋的脆弱室破裂所需要的内部压力测试如下。将具有1/8英寸压缩的0.25英寸凸形管螺纹的bulkhead装置固定到小袋的主室，并且通过1/8英寸管子连接到Sensotech#7/1786-08型压力传感器。在试验期间，将传感器的输出输入到Sensotech#2310型信号放大器，并且使用适当的计算机软件绘图。将小袋的主室填充水，然后完全密封，以便在阀的附近或者在周边密封中不发生任何泄漏。将小袋放在Instron的圆形5又7/8英寸压板下夹紧装置上，然后使上面成对的夹紧装置以2英寸/分钟的速度在小袋上施加力，直到在两个室之间的脆弱密封破裂。记录使脆弱密封破裂所需要的最大内部压力。以下表中的列反映了对于每个实施例三个这样的读数的平均值。
正如可以从这些实施例18到26看到的，热密封强度水平可以容易地通过应用适当的温度和时间来产生所述密封来控制。使脆弱密封破裂，而不使小袋的最外面的周边密封破裂的内部压力在0.6psig到8.3psig之间变化。
表2

本发明的益处和优点是很多的和显著的。首先本发明提供了易于填充的、容易破裂的、但是坚固的多个分室小袋，其可以使用通常已知的工业设备经济地制造。本发明的小袋和/或个体饮料容器提供了将各种内含物和组分保留在包装内的方法，这些内含物和组分暂时地相互分离，并且随后由使用者决定是否混合。进而当使用该包装系统时，提供了产生各种新颖的和使人愉快的美学效果和益处的可能性。事实上，由本发明为用户提供的任意的数量、尺寸、形状和顺次受控的脆弱密封的破裂，代表了实际上不受限制的新颖包装可选方案和美学功能效果的范围。
权利要求
1.一种柔性的多个分室饮料小袋，其包含(a)第一片聚合物薄膜；(b)第二片聚合物薄膜，其被放在所述第一片聚合物薄膜上，其中所述第一片和第二片聚合物薄膜相互直接地或者通过第三片插进的聚合物薄膜间接地密封，由此限定了形成密闭的小袋的密封的周边；(c)处在所述密闭的小袋的周边内的至少一个脆弱密封，其中所述脆弱密封将所述密闭的小袋分成分离的分室；(d)被封闭在所述分离的分室之一中的液体饮料；(e)被封闭在第二个分离的分室中的另一种成分；和(f)附件。
2.权利要求1的柔性的多个分室饮料小袋，其中被封闭在所述第二个分离的分室中的所述另一种成分是液体调味浓缩物。
3.权利要求1的柔性的多个分室饮料小袋，其中当持续的手压缩在包含所述液体饮料的所述分离的分室内产生最大12磅/平方英寸的压力增量时，所述脆弱密封脱层。
4.权利要求1的柔性的多个分室饮料小袋，其中当持续的手压缩在包含所述液体饮料的所述分离的分室内产生从0.5磅/平方英寸到2.0磅/平方英寸的压力增量时，所述脆弱密封脱层。
5.权利要求1的柔性的多个分室饮料小袋，其中所述脆弱密封具有130克/英寸到5,000克/英寸的密封强度。
6.权利要求1的柔性的多个分室饮料小袋，其中所述脆弱密封具有400克/英寸到2,500克/英寸的密封强度。
7.权利要求1的柔性的多个分室饮料小袋，其中所述脆弱密封具有1,000克/英寸到2,000克/英寸的密封强度。
8.权利要求1的柔性的多个分室饮料小袋，其中在持续的手压缩在包含所述液体饮料的所述分离的分室内产生0.5磅/平方英寸到5.0磅/平方英寸的压力增量时，所述脆弱密封经受400克/英寸到6,000克/英寸的密封破坏力。
9.权利要求1的柔性的多个分室饮料小袋，其中所述脆弱密封包含至少一个力集中设置，以便在包含所述液体饮料的所述分离的分室中0.5磅/平方英寸到10磅/平方英寸的压力增量下，通过经受1,500克/英寸直至10,000克/英寸的密封破坏力，有选择地超过所述脆弱密封的密封强度。
10.权利要求1-9任何一项的柔性的多个分室饮料小袋，其中所述脆弱密封通过将所述第一片聚合物薄膜热封到所述第二片聚合物薄膜上来产生，并且其中所述聚合物薄膜的至少一个的内表面包含以下物质的共混物(a)80到93重量百分数的乙烯/酸离聚物，其中至少50重量百分数的所述乙烯/酸离聚物衍生自乙烯共聚单体，和其中酸的中和程度为5到45％，和(b)20到7重量百分数的丙烯/α-烯烃共聚物，其中α-烯烃共聚单体占所述共聚物的1到12重量百分数。
11.权利要求1-9任何一项的柔性的多个分室饮料小袋，其中所述脆弱密封通过将所述第一片聚合物薄膜热封到所述第二片聚合物薄膜上来产生，并且其中所述聚合物薄膜的至少一个的内表面在脆弱热封处是包含以下物质的共混物(a)作为主要组分的酸改性的乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物或者酸改性的乙烯丙烯酸甲酯(EMA)共聚物，和(b)作为少量组分的部分中和的乙烯酸离聚物。
12.权利要求1-9任何一项的柔性的多个分室饮料小袋，其中所述脆弱密封通过将所述第一片聚合物薄膜热封到所述第二片聚合物薄膜上来产生，并且其中所述聚合物薄膜的至少一个的内表面包含以下物质的共混物(a)作为主要组分的部分中和的乙烯酸离聚物和(b)作为少量组分的聚丁烯-1均聚物或者共聚物。
13.权利要求1-9任何一项的柔性的多个分室饮料小袋，其中所述脆弱密封通过将所述第一片聚合物薄膜热封到所述第二片聚合物薄膜上来产生，并且其中所述聚合物薄膜的至少一个的内表面包含以下物质的共混物(a)作为主要组分的茂金属聚乙烯和(b)作为少量组分的聚丙烯或者聚丁烯-1均聚物或者共聚物。
14.权利要求1-9任何一项的柔性的多个分室饮料小袋，其中所述周边形成如附图的图9所示的密闭的小袋。
15.权利要求1-9任何一项的柔性的多个分室饮料小袋，其中所述周边形成如附图的图10所示的密闭的小袋。
16.一种柔性的多个分室小袋，其包含(a)第一片聚合物薄膜；(b)第二片聚合物薄膜，其被放在所述第一片聚合物薄膜上，其中所述第一片和第二片聚合物薄膜相互直接地或者通过第三片插进的聚合物薄膜间接地密封，由此限定了形成密闭的小袋的密封的周边；(c)处在所述密闭的小袋的周边内的至少一个脆弱密封，其中所述脆弱密封将所述密闭的小袋分成分离的分室；和(d)被封闭在至少一个所述分离的分室中的流体，其中所述密闭的小袋的所述密封的周边的密封强度足以承受手对被封闭在至少一个所述分离的分室中的流体施加的挤压，并且其中所述脆弱密封的密封强度不足以承受手对被封闭在至少一个所述分离的分室中的流体的挤压，从而在足够的持续的手挤压之后，所述流体能够与至少一个其他分离的分室的包含物混合。
17.权利要求16的柔性的多个分室小袋，其中在持续的手压缩在包含所述流体的所述分离的分室内产生最大10磅/平方英寸的压力增量时，所述脆弱密封脱层。
18.权利要求16的柔性的多个分室小袋，其中在持续的手压缩在包含所述流体的所述分离的分室内产生从0.5磅/平方英寸到2.0磅/平方英寸的压力增量时，所述脆弱密封脱层。
19.权利要求16的柔性的多个分室小袋，其中所述脆弱密封具有130克/英寸到5,000克/英寸的密封强度。
20.权利要求16的柔性的多个分室小袋，其中所述脆弱密封具有1,000克/英寸到2,000克/英寸的密封强度。
21.权利要求16的柔性的多个分室小袋，其中在持续的手压缩在包含所述液体饮料的所述分离的分室内产生0.5磅/平方英寸到5磅/平方英寸的压力增量时，所述脆弱密封经受400克/英寸到6,000克/英寸的密封破坏力。
22.权利要求16的柔性的多个分室小袋，其中所述脆弱密封包含至少一个力集中设置，以便在包含所述液体饮料的所述分离的分室中0.5磅/平方英寸到10磅/平方英寸的压力增量下，通过经受1,500克/英寸直至10,000克/英寸的密封破坏力，有选择地超过所述脆弱密封的密封强度。
23.权利要求16-22任何一项的柔性的多个分室小袋，其中所述脆弱密封通过将所述第一片聚合物薄膜热封到所述第二片聚合物薄膜上来产生，并且其中所述聚合物薄膜的至少一个的内表面包含以下物质的共混物(a)80到93重量百分数的乙烯/酸离聚物，其中至少50重量百分数的所述乙烯/酸离聚物衍生自乙烯共聚单体，和其中酸的中和程度为5到45％，和(b)20到7重量百分数的丙烯/α-烯烃共聚物，其中α-烯烃共聚单体占所述共聚物的1到12重量百分数。
24.权利要求16-22任何一项的柔性的多个分室小袋，其中所述脆弱密封通过将所述第一片聚合物薄膜热封到所述第二片聚合物薄膜上来产生，并且其中所述聚合物薄膜的至少一个的内表面在脆弱热封处是包含以下物质的共混物(a)作为主要组分的酸改性的乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物或者酸改性的乙烯丙烯酸甲酯(EMA)共聚物，和(b)作为少量组分的部分中和的乙烯酸离聚物。
25.在柔性的多个分室小袋中，该小袋包含热封的聚合物薄膜，在所述小袋的周边内具有至少一个脆弱密封，其中所述脆弱密封将所述小袋分成分离的分室，特定的改进包括在至少一个所述分离的分室中的0.5磅/平方英寸到5磅/平方英寸的压力增量下，所述脆弱密封经受400克/英寸直至6,000克/英寸的密封破坏力。
26.在柔性的多个分室小袋中，该小袋包含热封的聚合物薄膜，在所述小袋的周边内具有至少一个脆弱密封，其中所述脆弱密封将所述小袋分成分离的分室，特定的改进包括所述脆弱密封还包含至少一个力集中设置，以便在至少一个所述分离的分室中的0.5磅/平方英寸到10磅/平方英寸的压力增量下，通过经受1,500克/英寸直至10,000克/英寸的密封破坏力，而有选择地超过所述脆弱密封的密封强度。
27.在权利要求25或者26的柔性的多个分室小袋中，其中所述脆弱密封通过将所述第一片聚合物薄膜热封到所述第二片聚合物薄膜上来产生，并且其中所述聚合物薄膜的至少一个的内表面包含以下物质的共混物(a)80到93重量百分数的乙烯/酸离聚物，其中至少50重量百分数的所述乙烯/酸离聚物衍生自乙烯共聚单体，和其中酸的中和程度为5到45％，和(b)20到7重量百分数的丙烯/α-烯烃共聚物，其中α-烯烃共聚单体占所述共聚物的1到12重量百分数。
28.在权利要求25或者26的柔性的多个分室小袋中，其中所述脆弱密封通过将所述第一片聚合物薄膜热封到所述第二片聚合物薄膜上来产生，并且其中所述聚合物薄膜的至少一个的内表面在脆弱热封处是包含以下物质的共混物(a)作为主要组分的酸改性的乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物或者酸改性的乙烯丙烯酸甲酯(EMA)共聚物，和(b)作为少量组分的部分中和的乙烯酸离聚物。
29.在权利要求25或者26的柔性的多个分室小袋中，其中所述脆弱密封通过将第一片聚合物薄膜热封到第二片聚合物薄膜上来产生，并且其中所述聚合物薄膜的至少一个的内表面在脆弱热封处是包含以下物质的共混物(a)作为主要组分的部分中和的乙烯酸离聚物，和(b)作为少量组分的聚丁烯-1均聚物或者共聚物。
30.在权利要求25或者26的柔性的多个分室小袋中，其中所述脆弱密封通过将第一片聚合物薄膜热封到第二片聚合物薄膜上来产生，并且其中所述聚合物薄膜的至少一个的内表面在脆弱热封处是包含以下物质的共混物(a)作为主要组分的茂金属聚乙烯，和(b)作为少量组分的聚丙烯或者聚丁烯-1均聚物或者共聚物。
全文摘要
一种聚合物薄膜、多个分室、小袋，其具有内部脆弱密封，用于包容流体，以及具有可再封闭附件的相关的饮料容器，其用于储存和供应两种不同风味的液体等等。当持续挤压时，该透明塑料小袋的脆弱密封将破裂，从而允许不同风味的包含物旋流和在小袋内混合。
文档编号B65D81/32GK1729130SQ200380107091
公开日2006年2月1日 申请日期2003年12月17日 优先权日2002年12月20日
发明者R·A·布尔克, 钟丹尼融都, R·M·埃斯塔布鲁克, D·M·哈姆, J·L·亨德尔森, J·科尼克, 李爱华, J·T·奥利瓦雷斯-科尔多巴, D·L·维西奥利, J·P·凯恩 申请人:纳幕尔杜邦公司, 海洋斯普雷红莓公司, 科尼克林斯