多層物料的製作方法
2023-05-30 06:05:41
專利名稱：多層物料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過多層物料壓模的方式製備多層製品的方法。
背景技術：
美國專利US4876052描述了一種圓柱形多層物料(圖1)，其特徵在於功能樹脂3被完全地包裹到合成樹脂2中。功能樹脂和外層樹脂具有本質上的不同。例如，功能樹脂具有良好的阻氣性，而卻根據樹脂的機械和衛生特性來挑選形成外層的樹脂。這些多層物料允許通過壓模所述物料來獲得多層製品。然而，根據美國專利US4876052所描述的方法而製得的製品，其要求製品中有大量的功能性樹脂，因此產生了兩個主要的缺點第一是高額的成本；第二是對機械應力具有降低了的抵抗力。在功能性樹脂和外層樹脂之間缺乏粘著性從而降低了製品的堅實性，並且產生外層減聚力的風險。美國專利US4876052的另一個缺點在於這樣的事實，即很難調整樹脂2和3各自的量，這些量被製品的幾何形狀和物料壓縮過程中的流量所固定。
日本專利JP2098415提出了從圓柱形物料(圖2)開始通過壓模的多層製品的製備，其特徵在於合成樹脂2僅覆蓋了功能性樹脂3的側面。沿著該物料的對稱軸進行壓模製備具有多層結構的製品，該製品的特徵在於合成樹脂2部分地包裹了功能性樹脂3。然而，根據專利JP2098415用兩種樹脂製備的多層製品有一些主要的缺點第一，暴露在制品的中心表面區域的功能性樹脂3超過了該製品總表面至少10％，並且第二，要求製品中功能性樹脂3的量至少為樹脂總量的30％。一方面，這樣所生產的製品價格昂貴，另一方面，主要在制品的中心處，製品具有嚴重改變的機械性能。JP2098415的另一個缺點在於很難調整樹脂2和3各自的量，這些量被製品的幾何形狀和物料壓縮過程中的流量所固定。專利JP2098415的最後一個缺點在於，兩種樹脂中至少部分位於製品的表面，根據樹脂的使用會產生衛生問題。
在專利JP2098415中，所提出使用的含有3層的圓柱形物料(圖3)，為了部分消除前面所述的缺陷。該物料的構成為形成於物料中心部分的第一樹脂，僅覆蓋第一樹脂側面的功能性樹脂3，和僅覆蓋功能性樹脂側面的第三樹脂2。對該複合物料沿其對稱軸進行擠壓就形成了多層製品。三層物料使用的優點在於降低了功能性樹脂3的使用量，並且與含有單層樹脂2的相同製品相比，使用三層物料製備具有微小機械性能改變的物品。該方法可以在不同性質的樹脂間添加粘著層，從而改變了製品的粘著性和堅實性。然而，功能性樹脂3並沒有覆蓋多層製品的中心部分，在接近製品表面區域至少10％處表面區域上方對稱軸的位置，該樹脂產生不具有阻隔特性的製品。沒有被阻隔樹脂層3所覆蓋的該製品的中心區域降低了製品的阻隔性能，並且使得該方案有效性變低。專利JP2098415的最後一個主要缺點在於，三個樹脂都至少部分位於製品的表面，根據使用的該樹脂會產生衛生問題。
發明內容
本發明允許通過壓模製備多層製品，消除了前述問題。
本發明由多層物料組成，該物料具有一個對稱軸，用於通過壓模的方式製備多層製品，所述物料由第一合成樹脂和至少一個細的功能層構成，該功能層形成旋轉體的表面，所述功能層被該第一樹脂包裹，多層物料的特徵在於，所述層僅一端沒有被第一樹脂所包裹。
根據本發明的第一實施方式，細的功能層3完全被形成物料的樹脂2所包裹。所製得的多層製品，其特徵在於功能層3完全被包裹在所述製品的側壁之中，這樣只有樹脂2呈現在所述製品的表面上。
根據本發明的第二實施方式，將該細的功能層3完全包裹，遠離它的末端中的一個，所述末端在所述物料的表面是可見的。所製得的多層製品，含有一個內面和一個外面，其特徵在於該功能層3至少不位於該製品表面中的一個上面。
本發明對獲得多層製品特別有用，這些多層製品適於在包裝領域裡使用，特別是用於衛生標準很高的食品領域。
本發明描述了多層物料，該物料允許獲得包裝物或包裝物元件，從而，該物料具有一個功能層，該功能層完全不在包裝物內壁的表面，該表面與被包裹的食物接觸。
本發明描述了製備多層物料的方法。
從下圖顯示的示例的詳細描述可以獲得對本發明更好的理解。
圖1-3描述了現有技術中描述的多層物料，該物料用於通過壓模製備多層製品；圖1展示了根據專利US4876052中製備的雙層物料；圖2展示了專利JP2098415中所用的雙層物料；圖3展示了在專利JP2098415中使用的包括3層的物料；圖4展示了與本發明第一實施方式相應的多層物料第一實施例，該圓柱形物料包括樹脂的細功能層3，其完全被包裹在形成物料的樹脂2中；圖5顯示了由圖4所示，從物料的模中壓縮製備的多層製品，功能層3形成了一個折，並且完全不位於製品的表面；圖6顯示了與本發明第二實施方式相應的多層物料，這個圓柱形物料包括一個樹脂的細功能層3，具有一個末端5，在形成所述物料時沒有被樹脂2所包裹；圖7顯示了由圖6所示，從物料的模中壓縮獲得的多層製品，除了與所述製品外表面11所齊平的末端5以外，功能樹脂層3均被樹脂2所包裹；圖8顯示了根據本發明第一實施方式製備的另一多層物料的示例，該管形物料由完全被包裹在形成所述物料的樹脂2中的細功能層3來形成；圖9展示了由圖8所示物料進行壓模製備而成的管肩，功能層3完全不位於所述管肩的表面；圖10顯示了根據本發明第二實施方式所製備的多層物料的另一個示例，這個管形物料由細功能層3形成，該功能層被部分包裹在形成所述物料的樹脂2中，功能層3的末端5出現在物料的表面上；圖11展示了由圖10所示物料進行壓模獲得的管肩，功能層3完全不位於所述管肩的內表面10，所述內表面與被包裝的物品相接觸，功能層3部分出現在管肩的外表面上；圖12、13、14和15展示了與本發明相應的多層物料的其他一些實施例；圖16展示了根據本發明第一實施方式用於製備物料的第一方法；圖17顯示了根據本發明第一實施方式用於製備物料的另一種方法；圖18展示了根據本發明第二實施方式用於製備物料的方法；圖19顯示了根據本發明第二實施方式用於製備物料的另一種方法。
具體實施例方式
本發明描述了多層物料，該物料對製備多層製品，以及特別是製備包裝物或包裝物元件是有利的。由於衛生的原因，通常會要求被包裝的物品不與功能樹脂直接接觸。功能樹脂可以是阻隔性樹脂，可以將這些樹脂用於提供一些特性，這些特性對氣體或芳香氣味產生密封，或者是粘合劑樹脂，這種樹脂可以將多層樹脂粘合起來。
本發明描述了多層物料，該物料允許獲得用於食品領域的包裝物或包裝物元件，功能層3完全不位於與被包裝物品相接觸的包裝物表面。
根據本發明的第一實施方式，可以發現，具有細功能層3的物料對製備多層製品特別有優勢，該細的功能層3完全被包裹在第一樹脂2的內部，被製備的多層製品具有良好的衛生特性。所製得的多層製品，其特徵在於功能層3被完全地包裹在所述製品的側壁中，這樣只有樹脂2出現在在所述製品的表面。
根據本發明的第二實施方式，除了其中一個末端位置以外，功能細層3完全被包裹了，可以在所述物料的表面看到所述的末端。通過在模中壓縮物料獲得的多層製品，包含一個內面和一個外面，並且其特徵在於功能層3至少不位於製品表面中的一個上面。
可以根據本發明製備多種多層物料。所述物料可以是圓柱形或管形，或其他複雜的幾何形狀。
本發明還涉及了用於製備所述物料的方法。
本發明也描述了通過所述物料的壓模獲得的多層製品。
圖4顯示了與本發明第一實施方式相應的多層物料，該物料1由包裹在樹脂2中的功能樹脂3的細層構成，該功能樹脂的細層3含有兩個位於樹脂2內部的自由末端4和5，所述末端與所述物料的表面之間的距離為6和7，該距離足以使得這些末端同樣不位於模塑製品的表面。將功能層3放置在物料中，這樣將所述層3分布到遍及模塑製品，在所述製品的表面看不見所述層3。圖4顯示了一種物料，其中功能層描述了圓柱體的殼，該圓柱體被置於物料對稱軸的中心。這種物料具有易於生產的優勢。
理想地，功能層3代表物料或製品體積中很少的一部分，通常層3的體積低於總體積的20％，優選為低於10％。
圖5展示了由圖4所示，從物料的模中壓縮獲得的多層製品。該製品含有完全被包裹在所述製品側壁中的細功能層3，所述層3形成一個折，該折與所述製品的外圍很接近，所述折以及所述末端4和5均被包裹在所述製品中。
在模中所述物料的壓縮期間，物料中細層3和製品中該層的位置關係由多層流量所確定。
已經發現製品中功能層3折的位置取決於所述物料中層3的徑向位置；當層3接近物料的外周時，層3的折接近製品的外周。如果層3過於接近物料的外周，就可以在制品的表面發現層3的部分。因此在所述物料中具有層3的最優位置，這將導致延伸層3由延伸以及靠近製品外周的折所形成，所述層3仍然被包裹在制品中。
同樣也發現，製品中功能層3的末端4和5的位置基本上與壓縮期間的流動無關。還觀察到，當功能層3不能被包裹在物料中的時候，很難將該功能層3的末端包裹在制品當中。相反，還發現，當功能層3的末端4和5不位於物料表面時，這些末端也不位於製品的表面。也觀察到，層3的末端與物料表面之間很小的距離足以使這些末端不位於製品的表面。層3的末端與物料表面之間的距離6和7足以防止層3的末端位於製品的表面，該距離像50微米那樣小。
圖6顯示了與本發明第二實施方式相應的多層物料。該物料1由包裹在樹脂2中的功能樹脂細層3構成。該功能樹脂細層3含有兩個自由末端4和5，第一末端4被完全地包裹在樹脂2中，這樣末端4完全不位於所述物料的表面，第二末端5則出現在所述物料的表面。通過距離6，將第一末端4與所述物料的表面分開，這個距離足以使該末端不位於模塑製品的表面。將功能層3布置在物料之中，這樣將所述層3分布到遍及該模塑製品，在所述製品側壁的表面看不見所述層3，這些地方衛生的限制是重要的。
圖7展示了由圖6所示，從物料的模中壓縮獲得的多層包裝物。該包裝物具有細功能層3，該層完全不位於與被包裝產品相接觸的所述包裝物側壁的表面10。功能層3形成了一個接近所述包裝物外周的折，所述折和所述末端4均完全被包裹在包裝物側壁中。功能層3的末端5出現在包裝物的外表面11的位置上，所述外表面11與被包裝的產品不接觸。層3僅在包裝物表面非常小的部分出現，該表面一般是比整個表面積的1％要小，並且優選的是小於整個表面的0.1％，記住所述層3的小厚度。
通過示例的方式，描述與本發明第一、第二實施方式相應的多個多層物料。
在圖8中顯示了與本發明第一實施方式相應的物料示例。該物料包括一個被包裹在形成物料的樹脂2中的細功能層3。該功能層的側面和關於末端4、5都被包裹了，這樣功能層3完全不位於該物料的表面。該物料含有被置於對稱軸中心的孔8。
圖9展示了顯示在圖8中，通過物料的模中壓縮獲得的管肩。壓模發現該功能層3完全不位於所述管肩的內表面10和外表面11，該層3在肩的外周形成一個折，並且所述層3的末端4和5接近所述製品的孔9。
圖10顯示了根據本發明第二實施方式製備的，含有孔的物料。該物料1由包裹在樹脂2中的功能樹脂3的細層構成。該功能樹脂3的細層包括兩個自由末端4和5，第一末端4完全被包裹在樹脂2中，第二末端5出現在所述物料的表面上。
圖11展示了顯示在圖10中，通過該物料的模中壓縮獲得的管肩。壓模發現該細層3完全不位於該肩的表面10，所述表面10被放置在該管的內部並與被包裝的物品相接觸。該層3在該肩的外周形成一個折，並且完全被包裹在管的側壁中。該層3的末端5出現在外表面11上，該外表面11位於包裝物外。
圖12是另一個物料示例，其對於製備多層製品特別有利。在樹脂2內，細功能層3的末端4和5的包裹允許獲得製品，該製品完全沒有使所述層3位於表面。這些物料尤其適合製備有或沒有孔的多層製品。
圖13顯示了一種物料，幾何上在內部中心具有腔。該多層物料包括一個被包裹在第一樹脂2中的細功能層3，該樹脂2形成了至少80％的所述物料。層3的末端4位於自物料表面的距離6處，這樣在所述物料的壓縮期間，所述層3的末端4不位於該製品的表面。
圖14顯示了一多層物料1，該物料包括至少部分被包裹在第一樹脂2中的細功能層3，所述樹脂2佔了該物料至少80％的體積。層3形成了旋轉體的殼，在所述物料的對稱軸中心。根據本發明的第一實施方式，層3的末端4和5同樣被包裹在第一樹脂2中。根據本發明的第二實施方式，只有層3的末端5不被包裹在樹脂2中，這樣隨後在模中壓縮該物料，壓模僅有該層3的末端5位於模塑製品的表面。
圖15顯示了另一物料示例，該物料包括兩個細功能層3』和3」，在所述物料的對稱軸中心，並且至少部分被包裹在第一樹脂2中。根據本發明的第一實施方式，層3完全被包裹在樹脂2中，即使在它的末端4』、5』和4」、5」的位置也是如此。根據本發明的第二實施方式，只有層3』和3」的末端5』和5」沒有被包裹在樹脂2中。
圖9和11所示的製品由包裹在聚乙烯樹脂(PE)中的阻隔樹脂細層(EVOH)製成。這些製品對氧氣和芳香味具有良好的密封性。
為了簡化發明的描述，在圖中特意只是顯示了被包裹在第二樹脂2中的一功能層3。已知只是兩個樹脂的結合通常在兩個樹脂的接觸面上不會獲得足夠的粘著性能。通常也習慣使用粘著中間層，其可以使不同性質的樹脂結合，同時保證層與層之間良好的粘著水平。因此，在阻隔層的每一邊插入一個粘著層可以在多層製品中防止可能出現的層裂或脫裂問題。粘著層和阻隔層是平行的並且量都很小。形成功能層3的粘著層樹脂一般表示樹脂的量小於形成該物料的總的樹脂體積的15％，並且優選的總量小於10％。因此，本發明並不限於圖4、6、8、10、12、13和14中所示的3層物料，也可以通常包括5層或更多。
本發明範圍內所用的樹脂與當前所用熱塑性樹脂相應，並且特別是對那些用於包裝工業的樹脂。在可以用於形成功能層3的阻隔樹脂中間，引用的是乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)，聚醯胺，例如尼龍一MXD6、丙烯晴一甲基丙烯酸共聚物(BAREX)，氟化高聚物，例如PVDF。在此也列出了一些是用於形成該製品結構2的樹脂聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚胺(PA)、聚酯(PET)。上述列舉並非窮舉。在樹脂的挑選中，重要的是挑選具有鄰近粘度的產品。通常，優選的是使用那些樹脂，其在工作溫度時，粘度比低於10，並且優選的粘度比低於3。
壓模方法包括將合成樹脂的多層物料以熔融態流入到模具腔中，通過在所述模具的腔中對所述物料進行壓模來製備製品，冷卻製品，接著將其從模具中移出。
本發明所製備的製品具有很細的功能層，該功能層能夠表現出小於該製品體積的5％。
下面陳述的用於製備多層製品的方法，尤其適用於製備一些製品，例如塞子、蓋子、塑胚預塑，或，甚至管肩。該方法也非常適合用於製備板狀塑胚預塑，接著將這些板材通過熱成型或吹熱成型來形成多層製品。
可以根據許多方法來製備前述的物料。
第一方法在於共擠塑樹脂以致於形成多層結構，並且至少功能層3是間歇被擠出的。
圖16中顯示了該方法的示例。一個多層杆被連續地共擠，功能層3的流量是周期的並且是間歇的，層3的周期與所述杆切削的周期相同。該方法特別有利於高速製備多層物料。將該方法有利地運用在製備具有完全被包裹在樹脂2中的功能層3的物料。
圖17中顯示了根據該第一方法進行多層物料製備的第二示例。多層柱被不連續地共擠，這樣被共擠樹脂的總流量在最大值和0值之間波動，在一個周期中所用的材料量等於一個物料的量。功能層3流入的時間小於樹脂2的時間，這樣層3的末端被包裹在樹脂2中。
根據本發明生產多層物料的第二種方法，該方法在於將層3至少一個末端包裹在樹脂2中，所述包裹製備於該擠出模具的外部。
圖18中顯示了該第二方法的示例。當多層流量流出擠出模具8的時候，切削機9對多層流進行周期切削，從而形成了物料1。該物料包括所述被包裹在樹脂2中的功能層3，所述層3的末端5的位置沒有被包裹在樹脂2中。所述層3的末端4被包裹在樹脂2中，在通過切削機9切削多層杆的期間製備該包裹。切削機9的形狀、以及所述切削機的切削運動夾帶了一些樹脂2，這些樹脂用來包裹層3的末端4。
圖19中顯示了根據第二種方法進行多層物料製備的另一示例。從管形多層流形成物料。在擠出模具8的出口處，切削機9周期性切削物料1並且同時將功能層3的末端4包裹在樹脂2中。
可以用類似的方法將層3的一個或兩個末端包裹在樹脂2中。可以將這些方法應用在該物料的切削期間、在將物料轉移到到模的腔期間，或者在模具裝置內部。這些方法有個共同點，在於改變物料的最初形狀，以致於夾帶樹脂2並且包裹層3的末端。
在此所列舉的示例中，物料和製品都是簡單的幾何形狀，但是本發明顯然涉及任何形狀的物料和製品。
根據本發明所製備的製品含有功能層3，該功能層在靠近製品的外周上形成至少一個折。製品還包括第二個折，該折靠近能夠獲得的製品對稱軸。可以在制品中獲得呈鋸齒形排列的功能層。
物料中功能層3的多種排列都是可能的。有利的是，將功能層3放置在物料中，這樣所述功能層3形成旋轉體的殼，該旋轉體位於對稱軸的中心。當功能層3與對稱軸之間的距離是可變的時候，則有利於獲得多層製品。
同樣可以使用含有多個功能層3的物料，所述功能層均位於所述物料的對稱軸的中心。所獲得的多層製品，其特徵在於將功能層放置的至少部分地一個在另一個的上方，並且每層都形成至少一個折。
可以使用其它形狀的物料。已經觀察到，部分表面凹陷的物料特別有益。此類物料形狀有助於功能層在多層製品中的分布。
權利要求
1.通過壓模用於多層製品製備的多層合成樹脂物料，所述物料具有對稱軸並且包括第一合成樹脂(2)和至少一個合成樹脂的細功能層(3)，該細層(3)形成以所述對稱軸所確定的旋轉體外殼，所述旋轉體含有放置在與對稱軸平行位置的兩個末端，所述物料的特徵在於，功能層(3)被包裹在所述第一合成樹脂(2)中，完全包裹或以這樣的方式，即僅有一個所述末端沒有被包裹在所述第一樹脂(2)中。
2.如權利要求1所述的物料，其特徵在於功能層(3)完全被包裹在第一樹脂(2)中。
3.如前面任意一項權利要求所述的物料，其特徵在於功能細層(3)本身形成一個多層結構，該結構包括阻隔樹脂層，該樹脂層被包裹在兩個粘著樹脂層之間。
4.如前面任意一項權利要求所述的物料，其特徵在於功能層的兩個末端是開放的。
5.如權利要求1-3中任意一項所述的物料，其特徵在於功能層的一個末端是開放的，另一個末端是封閉的。
6.如權利要求1-3中任意一項所述的物料，其特徵在於功能層的兩端均是封閉的。
7.如權利要求1-6所述來自物料通過壓模獲得的多層製品，所述製品含有一個內面和一個外面，所述內面確定包裝物的內部，所述製品是由所述第一合成樹脂(2)和所述細功能層(3)所形成，所述功能層(3)被包裹在所述製品的側壁中並形成一個折，所述製品的特徵在於功能層(3)完全不位於所述內面。
8.如權利要求1-6中任意一項確定的製備所述物料的方法，包括一個步驟，根據該步驟將樹脂共擠以致於形成多層流，所述流被周期性地切削以致於形成單個部分，所述部分被轉移到壓模中，其特徵在於使所述部分以這樣的方式變形，以致於用第一合成樹脂(2)覆蓋該功能層(3)至少一個末端。
9.如前面權利要求所述的方法，其特徵在於所述部分在切削中是變形的。
10.如權利要求8所述的方法，其特徵在於所述部分在轉移到模的過程中，發生變形。
11.如權利要求8所述的方法，其特徵在於一旦所述部分位於模具中，發生變形。
12.製備如權利要求1-6中任意一項確定的物料的方法，包括一個步驟，其中以相同的方向共擠樹脂，其特徵在於它包括一個覆蓋步驟，其中僅將所述第一樹脂(2)以這樣的方式擠出，以致於覆蓋所述功能層(3)的至少一個末端。
13.如前面的權利要求中所述的方法，其特徵在於一個覆蓋步驟，一個共擠步驟和一個覆蓋步驟以這樣的方式進行連續地應用，以致於完全包裹所述功能層(3)。
全文摘要
一種通過壓模用於多層製品製備的多層合成樹脂物料，所述物料具有對稱軸並且包括第一合成樹脂(2)和至少一個細的合成樹脂功能層(3)，該細層(3)形成了以所述對稱軸所確定的旋轉體的外殼，所述旋轉體含有以平行於對稱軸的方向放置的兩個末端，所述物料的特徵在於功能層(3)被完全包裹在所述第一樹脂(2)中，或以這樣的方式，即僅有單一的所述末端沒有被包裹在所述第一樹脂(2)中。
文檔編號B29C43/00GK1925962SQ200580006728
公開日2007年3月7日 申請日期2005年2月26日 優先權日2004年3月1日
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