單層和多層製品以及製備該製品的擠出法的製作方法
2023-05-26 20:59:11 3
專利名稱:單層和多層製品以及製備該製品的擠出法的製作方法
技術領域:
本發明涉及含有可成型材料的製品,更具體地說,涉及含有可成型材料的單層和多層製品,以及製備這些製品的方法。
背景技術:
製品已經通常被用於容納飲料和食品。在飲料的包裝中,採用諸如塑料容器的製品代替完全的玻璃或金屬容器已經變得日益流行。塑料包裝的優點包括相比於玻璃重量輕、破裂減少以及可能更低的成本。如今在製備飲料容器中所使用的最普通的塑料是聚對苯二甲酸乙二醇酯(「PET」)。FDA已經批准未用過的PET可用於與食品接觸。PET製備的容器通常是透明、薄壁、重量輕,並且具有抵抗由加壓內容物比如碳酸飲料施加在容器壁上的作用力而保持其形狀的能力。PET樹脂還相當廉價並且易於加工。
大部分的PET瓶都是通過包括塑料預成型坯的吹塑的工藝製備的,所述塑料預成型坯是已經由包括注射成形或擠出過程的工藝製備的。PET瓶可以不提供用於限制通過PET瓶壁的熱交換的合適絕熱層。它可以理想地減少瓶內液體與瓶周圍環境之間的熱傳遞,從而維持瓶內液體的溫度。類似地,用於容納食品的大部分廉價容器沒有提供有效的絕熱層,來降低經過容器的熱傳遞。降低經過容器或包裝物的熱傳遞是人們所希望的。
此外,導管形式的製品、食品包裝等可以具有不合適的結構、阻隔層或其它特徵。流體、食品或飲料比如碳酸蘇打常常是儲存在可能對其內容物有不利影響的容器內。不幸的是,當食品接觸已知製品的某些材料的表面時,食品的味道可能被不利地改變。保持與製品接觸的食品的味道是人們所希望的。
發明內容
在一個優選的實施方案中,提供用於形成型材(profile)的方法。所述型材的至少一部分包括能夠反應形成絕熱層的可膨脹材料。型材是在適用於吹塑的溫度下擠出的,並且至少一部分的可膨脹材料膨脹。型材吹塑形成容器。在一種配置中,該型材為單層型材。在另一種配置中,該型材為多層型材。
在另一個實施方案中,提供用於製備塗布泡沫的聚合物製品的方法,該方法包括提供塗布有泡沫的聚合物型材以及將該型材吹塑成所需容器形狀的這兩種步驟。在一種安排中,該方法包括在吹塑之前預熱所述塗布有泡沫的聚合物型材、使含有微球體的泡沫塗層引發微球體膨脹。微球體可以在吹塑之前、吹塑過程中和/或吹塑之後膨脹。
在一個實施方案中,塗布泡沫的聚合物製品包括至少一層泡沫,其中所述泡沫包圍著主要含聚酯的另一層的至少一部分。泡沫包含聚合物載體材料和發泡劑。
在另一個實施方案中,提供用於製備含泡沫的製品的方法。泡沫可以具有第一組分和第二組分。第一組分在受熱活化時可以膨脹。任選地,第一組分包括通常在第一膨脹態的微球體。在一種配置中,第二組分是混合有第一組分的載體材料。當該混合物被加熱時,混合物被膨脹形成通常的閉孔泡沫。
在一個實施方案中,將混合物形成含有從第一膨脹態膨脹到第二膨脹態的微球體的型材。將該型材模製成含有從第二膨脹態膨脹到第三膨脹態的微球體的容器。在一種配置中,微球體的主要部分通常在第一位置是不膨脹的。任選地,微球體的主要部分通常在第二位置被部分膨脹。任選地,微球體的主要部分通常在第三位置內膨脹。
在一個實施方案中,型材包括多個層,並且其中一個層包含可膨脹材料。型材任選被形成容器。在一個實施方案中,型材或容器的內層包含適用於接觸食品和/或液體的材料,並且限定了型材或容器的容納室。在一種配置中,內層包含熱塑性材料。型材或容器的第二層包含含有聚合物和微球體的可膨脹材料。備選地,可膨脹材料可以形成型材或容器的內層或襯裡。
在一個實施方案中,可膨脹材料包含載體材料和發泡劑。該載體材料優選能夠與微球體混合從而形成可膨脹材料的材料。載體材料可以是熱塑性材料或聚合材料,比如環丁烯甲酸(ethylene acrylic acid,「EAA」)、乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate,「EVA」)、線性低密度聚乙烯(「LLDPE」)、CHDM(環己烷二甲醇)改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、聚(羥氨基醚)(「PHAE」)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(「PET」)、聚乙烯(「PE」)、聚丙烯(「PP」)、聚苯乙烯(「PS」)、纖維素材料、漿、上述這些的混合物等。在一個實施方案中,發泡劑包含受熱時膨脹並且與載體材料協同產生泡沫的微球體。在一種配置中,發泡劑包含EXPANCEL微球體。
在優選實施方案中,可膨脹材料具有抑制經過含有該可膨脹材料的容器壁的熱傳遞的絕熱性質。因此,可膨脹材料可以用於保持食品、流體等的溫度。在一個實施方案中,當容器內裝有液體時,容器的可膨脹材料降低了容器內液體與容器周圍環境的熱傳遞。在一種配置中,該容器可以容納冷的液體,並且容器的可膨脹材料是抑制熱從環境傳遞到冷流體的絕熱層。備選地,受熱的液體可以放在容器內,並且容器的可膨脹材料是降低熱從液體傳遞到容器周圍環境的絕熱層。儘管與食品和飲料有關的用途是一種優選用途,但是這些容器也可以用於非食品的物品。
在一個實施方案中,將泡沫材料擠出,以製備可形成容納食品用的容器、盤子、瓶等的板。任選地,將這些板形成適合於容納食品的抓斗(clamshell)。泡沫板可以進行預切割並且被配置形成用於容納食品的容器。這些板可以通過一個或多個工藝例如熱成形工藝、真空成形工藝、牽拉成形工藝形成容器。另外,可以形成這些板來製備其它製品,比如鉸鏈(例如,活鉸鏈)。在一些實施方案中,可以將板摺疊形成鉸鏈。
在另一個實施方案中,提供一種含有泡沫材料的製品,其中所述泡沫材料在紙或木漿基的材料或容器上形成塗層。在一種配置中,該泡沫材料與漿混合。任選地,泡沫材料和漿可以被混合形成能夠形成所需形狀的通常均勻的混合物。混合物可以在其成形之前、過程中和/或之後被加熱,以使其泡沫材料組分的至少一部分膨脹。
在另一個實施方案中,型材至少包含含適用於接觸食品的材料的第一層和含聚丙烯的第二層。任選地,第一層包含PET,第二層包含具有聚丙烯和微球體的泡沫材料。任選地,第一層包含PET,第二層主要包含或完全包含聚丙烯。任選地,第一層包含苯氧基類熱塑性材料,第二層包含另一種材料比如聚丙烯。型材可以通過一個或多個工藝比如吹塑工藝形成容器。
在一個實施方案中,製備瓶的方法包括提供含有低溫加工材料(例如,PET、回收PET)的內層的型材以及含有高溫加工材料(例如,PP)的外層。型材的外層可以在通常不適用於加工內層的溫度下擠出。例如,在外側的材料可以具有比在內側材料高的加工溫度。因此,內層可以處於比外層低的溫度。型材被擠出之後經過吹塑形成瓶。這樣,包含具有不同性質的材料的層可以一起加工。在一種配置中,外層包含泡沫材料。在一種配置中,外層主要包含或完全包含PP。
在另一個實施方案中,是一種包含第一層和第二層的管。在一個實施方案中,第一層包含PET,第二層包含PP和發泡劑。任選地,第一層基本上包含PET,第二層包含具有PP的泡沫材料。在另一種配置中,所述管通過共擠出工藝形成。任選地,管可以被吹塑形成容器。任選地,管可以被用作供應可攝食液體的流體輸送管。
在一些實施方案中,製品包括具有螺紋的頸部和軀體部。軀體部包括第一層和第二層。第一層具有下面終結頸部螺紋並且包含泡沫材料的上端。第二層位於第一層之內。在一些實施方案中,製品為型材、瓶、容器等。第二層可以任選包含適用於接觸食品的材料。例如,第二層可以包含含有選自由聚酯、聚丙烯、苯氧基類熱塑性材料以及它們的組合的組成的組中的至少一種材料的材料。
在一些實施方案中,瓶包括頸部和軀體部。軀體部包括含有聚酯的內層以及含泡沫材料的外層。泡沫材料包含聚丙烯。內層和外層限定軀體部的壁的至少一部分。
在一個實施方案中,用於裝載飲料的型材包括含有第一層和第二層的軀體部。第一層包含可膨脹材料,第二層包含選自由聚酯、苯氧基類熱塑性材料及它們的組合組成的組中的材料,其中所述第二層為最內層。
在一個實施方案中,用於容納飲料的擠出型材包括第一擠出層以及適用於與食品接觸的第二擠出層,其中所述第一擠出層包含選自由泡沫、聚丙烯及它們的組合組成的組中的材料。
在一個實施方案中,用於容納飲料的擠出型材包括含有如下材料的第一擠出層選自由苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料摻合物以及它們的組合組成的組中的材料。第二擠出層支撐第一層。相比於其它層中的至少一層,所述層中的至少一層可以具有較高的熔體強度。在型材中,高熔體強度層可以支撐並承受(carry)低熔體強度層。因此,在擠出工藝過程中,可以使用具有不同熔體強度的材料。例如,PET層可以與具有比PET高的熔體強度的另一種材料(例如,苯氧基材料(phenoxy)、烯烴、PETG、泡沫等)一起擠出。另外,具有較低熔體強度的回收PET可以與一種或多種具有高熔體強度的其它材料一起擠出。
在一個實施方案中,擠出型材包括含有適用於與食品接觸的材料的第一層以及含有聚丙烯的第二層。
在一個實施方案中,瓶包括具有螺紋的頸部以及含有第一層和第二層的軀體部。第一層包含泡沫材料。第二層位於第一層之內。第二層包括適用於與食品接觸的材料,並且該材料選自由聚酯、聚丙烯、苯氧基類熱塑性材料以及它們的組合組成的組中。
在一個實施方案中,擠壓吹塑成型的瓶包括頸部和軀體部。軀體部包括含有聚酯的內層以及含有泡沫材料的外層。泡沫材料包括聚丙烯。內層和外層限定軀體部的壁的至少一部分。
在一個實施方案中,擠壓吹塑的瓶包括頸部和軀體部。該瓶包括第一材料和第二材料。第一材料選自由泡沫、聚丙烯及這兩者組合組成的組中。第二材料選自由未用過的PET、回收PET、PETG、泡沫、聚丙烯、聚酯、聚烯烴、苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物、納米複合物、二次粉碎材料及它們的組合組成的組中。
在一個實施方案中,瓶包括頸部和軀體部。軀體部包括第一材料和第二材料。第一材料選自由苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物及它們的組合組成的組中。第二材料選自由未用過的PET、回收PET、PETG、泡沫、聚丙烯、聚酯、聚烯烴、苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物、納米複合物、二次粉碎材料以及它們的組合組成的組中。
在一個實施方案中,瓶包含泡沫材料。泡沫材料包含微球體和粘合劑材料。
在一個實施方案中,瓶包括含有聚合物材料的第一層,並且所述第一層從底部縱向延伸到適用於接受封口元件的頸終端部分。第二層與第一層一起延伸並且與第一層銜接,而且包含泡沫材料。
在一個實施方案中,食品容器包含多個層。所述多個層包括第一層以及與第一層連接在一起的第二層。第一層包括具有微球體的泡沫材料。
在一個實施方案中,製備擠出型材的方法包括形成型材的第一層。第一層包括選自由聚酯、苯氧基類熱塑性材料以及它們的組合組成的組中的材料。形成型材的第二層。第二層包括可控的、可膨脹材料。
在一個實施方案中,製備擠壓吹塑成型的瓶的方法包括擠出通常均勻的型材,其中至少一部分形成型材的材料部分膨脹以形成泡沫。該型材被吹塑形成包含第一泡沫材料層以及第二層的瓶,其中所述第二層含有選自由PET、苯氧基類熱塑性材料及它們的組合組成的組中的材料。
在一個實施方案中,製備瓶的方法包括提供含有至少兩層的擠出型材。第一內層包含PET,第二層包含PP。該型材包含可以在不同溫度下的一種或多種材料。例如,型材的第一層的至少一部分可以在第一溫度,型材的第二層的至少一部分可以在第二溫度。擠出層之間的界面上可以存在粘合。
在一個實施方案中,形成食品容器的方法包括形成食品容器的軀體。形成泡沫材料板,並且將該板形成與該軀體相配的形狀。將該板附著在食品容器的軀體上。
在一個實施方案中,液體分配系統包括形成與氣體系統連通的分配機(dispensing machine)。流體源包括流體。形成一個或多個擠出導管,以使在分配機與流體源之間形成流體連通。一個或多個擠出導管包括第一層和第二層。第一層適用於與食品接觸。第二層為第一層提供支撐。第二層可以具有高熔體強度和/或有利於第一層加工的其它性質。
在一個實施方案中,管包含含有熱塑性材料的第一層。第二層包含PP。在另一個實施方案中,管包含含有PVC材料的第一層以及含苯氧基類熱塑性材料的第二層,例如襯裡。
在一個實施方案中,層製品包括被形成受熱活化時膨脹的第一泡沫材料層。第二層附著在第一層上。
在一個實施方案中,形成層製品的方法包括提供第一材料。提供可膨脹材料。將第一材料和可膨脹材料共擠出。由第一材料和可膨脹材料共擠出形成板。第一材料形成通常的固體層,可膨脹材料形成泡沫層。
在另一個實施方案中,瓶包括頸部和軀體部。軀體部包括第一內層和第二層。第一內層包括選自由苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物以及它們的組合組成的組中的第一材料。第二層包括選自由未用過的PET、回收PET、PETG、泡沫、聚丙烯、聚酯、聚烯烴、苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物、納米複合物、二次粉碎材料以及它們的組合物組成的組中的第二材料。第二材料不同於第一材料。
在另一個實施方案中,瓶包括頸部和軀體部。軀體部包括第一內層、第二層和第三層。第一內層包括選自由聚酯、聚丙烯、苯氧基類熱塑性材料以及它們的組合組成的組中的第一材料。第二層包括二次粉碎材料。第二層位於第一內層的外面。第三層包括選自由未用過的PET、回收PET、PETG、泡沫、聚丙烯、聚酯、聚烯烴、苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物、納米複合物、二次粉碎材料以及它們的組合組成的組中的材料。第三層位於第二層的外面。
在另一個實施方案中,製備瓶的方法包括擠出含有第一層和第二層的型材。第一層包括選自由未用過的PET、回收PET、PETG、泡沫、聚丙烯、聚酯、聚烯烴、苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物、納米複合物、二次粉碎材料以及它們的組合組成的組中的第一材料。第二層包括選自由未用過的PET、回收PET、PETG、泡沫、聚丙烯、聚酯、聚烯烴、苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物、納米複合物、二次粉碎材料以及它們的組合組成的組中的第二材料。第二材料不同於第一材料。這些層中的一個可以具有高的熔體強度和/或有利於其它層加工的其它性質。
在一個實施方案中,液體分配系統包括形成與氣體系統連通的分配機。流體源包括流體。一個或多個擠出導管使分配機與流體源之間形成流體連通。一個或多個擠出導管包括第一層和第二層。第一層適用於與食品接觸,並且第二層為第一層提供支撐。第二層可以具有高熔體強度和/或有利於第一層加工的其它性質。
在另一個實施方案中,用於裝載飲料的擠出型材包括第一擠出內層,其中所述第一擠出內層含有選自由苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料摻合物以及它們的組合組成的組中。第二擠出層支撐第一層。
在一個實施方案中,瓶包括頸部和軀體部。軀體部包括第一內層和第二層,其中所述第一內層包含選自由苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物以及它們的組合組成的組中的第一材料,所述第二層包含泡沫材料,所述泡沫材料包含可膨脹材料和載體材料,所述第一內層和第二層被共擠出形成型材。瓶通過吹塑該共擠出的型材進行製備。
在另一個實施方案中,形成瓶的方法包括共擠出具有第一內層和第二層的型材。第一內層包含選自由苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物以及它們的組合組成的組中的第一材料。第二層包含泡沫材料,而泡沫材料包含可膨脹材料和載體材料。型材被吹塑形成瓶。
在另一個實施方案中,瓶包括頸部和軀體部。軀體部包括第一內層、第二層和第三層。第一內層包含選自由苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物、苯氧基-官能化的聚烯烴熱塑性材料的摻合物以及它們的組合組成的組中的第一材料。第二層包含選自由聚丙烯、功能化的聚丙烯以及它們的組合組成的組中的材料,第二層位於第一內層的外面。第三層包含二次粉碎的廢料,所述二次粉碎的廢料是通過將擠壓吹塑成形工藝丟棄的材料二次粉碎形成的。該丟棄材料包含第一材料和第二材料。第三層位於第一內層的外面並且位於第二層的裡面。
在另一個實施方案中,形成瓶的方法包括通過將擠壓吹塑成形工藝丟棄的材料二次粉碎形成二次粉碎的廢料。丟棄材料包括選自由苯氧基類熱塑性材料、功能化的苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物、功能化的苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物以及它們的組合組成的組中的第一材料。第二材料選自由聚丙烯、功能化的聚丙烯以及它們的組合組成的組中。共擠出具有第一內層、第二層和第三層的型材。第一內層包含第一材料。第二層包含第二材料。第二層位於第一內層的外面。第三層包含二次粉碎的廢料。第三層位於第一內層的外面,並且位於第二層的內部。該型材被吹塑形成瓶。
在另一個實施方案中,液體分配系統包括形成與氣體系統連通的分配機。流體源包括流體。一個或多個擠出導管使在分配機與流體源之間形成流體連通。所述一個或多個擠出導管包括第一層和第二層。第一層適用於與食品接觸。第二層為第一層提供支撐。
在另一個實施方案中,用於裝載飲料的擠出型材包括第一擠出內層,而所述第一擠出內層包含由苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料摻合物以及它們的組合組成的組中的材料。第二擠出層包括選自由泡沫、聚丙烯、來自型材形成工藝的二次粉碎廢料以及它們的組合組成的組中的材料。第二擠出層支撐第一擠出內層。
在另一個實施方案中,擠壓吹塑形成的容器包括含有熱塑性聚酯的內層。外層包括耐熱性比內層的熱塑性聚酯的耐熱性好的熱塑性材料。中間粘結層在內層與外層之間提供粘合。這些層都是在吹塑之前共擠出的。
根據實施方案的一種變化,內層的熱塑性聚酯是PET。在另一種變化中,內層還包含去氧劑和摻合有熱塑性聚酯的鈍態阻隔材料中的至少一種。在另一種變化中,鈍態阻隔材料是聚醯胺。在另一種變化中,聚醯胺是MXD 6。在另一種變化中,去氧劑是被分散在PET中的不飽和烯烴材料和過渡金屬催化劑。在另一種變化中,去氧劑以基於內層的總重量為約1到約20重量%的量存在。在另一種變化中,去氧劑以基於內層的總重量為約1到約10重量%的量存在。在另一種變化中,去氧劑以基於內層的總重量為約1到約5重量%的量存在。在另一種變化中,鈍態阻隔材料以基於內層的總重量為約1到約20重量%的量存在。在另一種變化中,鈍態阻隔材料以基於內層的總重量為約1到約10重量%的量存在。在另一種變化中,鈍態阻隔材料以基於內層的總重量為約1到約5重量%的量存在。在另一種變化中,外層的熱塑性材料為聚丙烯。在另一種變化中,聚丙烯包含1到15%的量的鈍態阻隔材料。在另一種變化中,外層的至少一部分是發泡的。在另一種變化中,外層還包括發泡劑以及發泡劑的反應產物中的至少一種。在另一種變化中,發泡劑選自由下列物質組成的組中偶氮二甲醯胺、偶氮二異丁腈、重氮氨基苯、N,N二甲基N,N二亞硝基對苯二醯胺(terephthalamide)、N,N二亞硝基亞戊基四胺、苯磺醯肼、苯1,3二磺醯肼、二苯碸33,二磺醯肼、4,4』氧雙苯磺醯肼、對甲苯磺醯氨基脲(p toluene sulfonyl semicarbizide)、偶氮二羧酸鋇、丁基胺腈、硝基脲、三肼基三嗪、苯基甲基尿烷(phenyl methylurethane)、對碸醯肼(p sulfonhydrazide)、過氧化物、碳酸氫銨和碳酸氫鈉。在另一種變化中,可以採用加壓氣體產生閉孔泡沫。在另一種變化中,在擠出前,發泡劑以基於外層重量為高達約1到約20重量%的量存在於熱塑性材料中。在另一種變化中,在擠出前,發泡劑以基於外層重量為高達約1到約10重量%的量存在於熱塑性材料中。在另一種變化中,在擠出前,發泡劑以基於外層重量為高達約1到約5重量%的量存在於熱塑性材料中。在另一種變化中,中間粘結層包括熱塑性粘合劑。在另一種變化中,熱塑性粘合劑包括分散於PET中的不飽和烯烴材料和過渡金屬催化劑。在另一種變化中,粘結層包括去氧劑和鈍態阻隔材料中的至少一種。在另一種變化中,內層具有的厚度比中間粘結層和外層中至少一種的厚度小。
在另一個實施方案中,製備擠壓吹塑容器的方法包括將多種熱塑性材料共擠出以形成多層管。將該多層管的至少一段放置在吹塑模具內。將該多層管吹塑形成擠出吹塑容器。
根據實施方案的一種變化,該方法還包括使外層發泡。在另一種變化中,該方法還包括在擠出之前或過程中將發泡劑摻入外層的熱塑性材料中。在另一種變化中,發泡劑選自由下列物質組成的組中偶氮二甲醯胺、偶氮二異丁腈、重氮氨基苯、N,N二甲基N,N二亞硝基對苯二醯胺、N,N二亞硝基亞戊基四胺、苯磺醯肼、苯1,3二磺醯肼、二苯碸33,二磺醯肼、4,4』氧雙苯磺醯肼、對甲苯磺醯氨基脲、偶氮二羧酸鋇、丁基胺腈、硝基脲、三肼基三嗪、苯基甲基尿烷、對碸醯肼、過氧化物、碳酸氫銨和碳酸氫鈉。在另一種變化中,發泡劑是壓縮氣體。
在一些優選實施方案中,公開了含有PETG和聚丙烯的層壓製品、預成型坯、容器和製品以及它們的製備方法。在一個實施方案中,聚丙烯可以被馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯醯基酯和/或類似化合物接枝或改性,以改善粘合。在另一個實施方案中,聚丙烯還包含「納米顆粒」或「納米顆粒材料」。在另一個實施方案中,聚丙烯包含納米顆粒並且被馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯醯基酯和/或類似化合物接枝或改性。
優選的層壓製品、預成型坯、容器和製品可以採用各種技術製備。例如,可以通過注射成型、上模塑(overmolding)、吹塑、注射吹塑、擠出、共擠出和注射拉伸吹塑以及此處公開和/或本領域中技術人員熟知的的其它方法,形成層壓製品、預成型坯、容器和製品。
在一些非限制性實施方案中,製品可以具體包括具有一個或多個下列有利特徵的一個或多個層或部分絕熱層、阻隔層、UV保護層、保護層(例如,維他命保護層、耐磨損層、等)、食品接觸層、非-氣味篩除層、非-顏色篩除層、高強度層、適應層(compliant layer)、粘結層、氣體清除層(例如,氧、二氧化碳等)、適用於熱填充應用的層或部分、具有適用於擠出的熔體強度、強度、可回收(消費者使用後和/或工業應用後(post-industrial))透明等的層。在一個實施方案中,單層或多層材料包括下列材料中的一種或多種PET(包括回收和/或未用過的PET)、PETG、泡沫、聚丙烯、苯氧基類熱塑性材料、聚烯烴、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物和/或它們的組合。
附圖簡述
圖1所示為用作形成容器用的起始原料的預成型坯。
圖2所示為圖1的預成型坯的橫截面。
圖3所示為可用於製備優選容器的一種吹塑裝置的橫截面。
圖4所示為由預成型坯形成的容器的側視圖。
圖4A所示為通過擠壓吹塑工藝形成的另一種容器的側視圖。
圖5所示為多層預成型坯的橫截面。
圖5A所示為另一種含有擠出部分的多層預成型坯的橫截面。
圖6所示為由圖5的多層預成型坯形成的多層容器的橫截面。
圖7所示為圖6的容器沿7截取的放大圖。
圖8所示為多層預成型坯的橫截面。
圖8A所示為圖8的預成型坯沿8A截取的放大圖。
圖9所示為具有多層頸部的多層預成型坯的橫截面。
圖10所示為根據另一個實施方案的多層預成型坯的橫截面。
圖11所示為具有限定預成型坯內部的內層的多層預成型坯的橫截面。
圖12所示為具有限定頸部的內層和外層的多層預成型坯的橫截面。
圖12A和12B所示為每一層都具有限定頸部的內層和外層的多層預成型坯的橫截面。
圖12B所示為具有限定頸部的內層和外層的多層預成型坯的橫截面。
圖13所示為具有帶凸緣的內層的多層預成型坯的橫截面。
圖13A和13B所示為根據一些實施方案的多層預成型坯的一些部分的放大橫截面。
圖14所示為具有帶偶合結構(coupling structure)的外層的多層預成型坯的橫截面。
圖14A所示為由圖14的預成型坯製備的容器的橫截面,並且該容器上連接有封口件。
圖14B所示為沿14B截取的圖14A的容器及封口件的一部分的放大圖。
圖14C所示為根據另一個實施方案的容器及封口件的一部分的放大圖。
圖15A所示為具有沒有螺紋的頸部的預成型坯的一部分的橫截面。
圖15B所示為圖15A的預成型坯的橫截面。
圖15C所示為多片接合預成型坯(multi-piece preform)的一部分的橫截面。
圖16所示為根據另一個實施方案的預成型坯的橫截面。
圖17所示為根據另一個實施方案的預成型坯的橫截面。
圖18所示為適用於封閉容器的封口件的透視圖。
圖19所示為具有內層的多層封口件的橫截面。
圖20所示為具有沿封口件側延伸的內層的多層封口件的橫截面。
圖21A-21E所示為多層封口件的橫截面。
圖22A-22B所示為板的橫截面。
圖23所示為型材的一個優選實施方案的透視圖。
圖24所示為包括具有籤貼和封口件的容器在內的包裝物的一個優選實施方案的側視圖。
圖25所示為根據另一個實施方案的容器和封口件的側視圖。
圖26A所示為容器的透視圖。
圖26B所示為盤子的透視圖。
圖27所示為層狀熔體流產生系統的一個實施方案的示意圖。
圖27A所示為由圖27的層狀熔體流產生系統製備的層狀材料的橫截面。
圖28所示為在一個實施方案中用於將型材形成容器的擠出機和模具的示意圖,所述模具在開啟位置示出。
圖29所示為圖28的模具的示意圖,其中模具在閉合位置。
圖30所示為在另一個實施方案中用於將型材形成容器的擠出機和模具的示意圖,所述模具在開啟位置示出。
圖31所示為圖30的擠出機和模具的示意圖,其中模具在閉合位置。
圖32A所示為根據一個實施方案的擠出機和單層材料的示意圖。
圖32B所示為根據另一個實施方案的多層材料的示意圖。
圖33A所示為根據一個實施方案的流體分配系統的示意圖。
圖33B所示為根據一個實施方案的多層型材的示意圖。
圖33C所示為流體分配器的一部分的另一個實施方案的示意圖。
圖33D所示為根據一個實施方案的擠出機和型材的示意圖。
圖33E所示為根據另一個實施方案的多層型材的示意圖。
優選實施方案的詳細描述此處提到的所有專利和出版物都通過引用將它們的全部內容結合到此。除此處進一步描述的以外,此處描述的某些實施方案、特徵、系統、器件、材料、方法和技術在一些實施方案中可以與在下列專利中描述的實施方案、特徵、系統、器件、材料、方法和技術中的任一個或多個相類似美國專利6,109,006;6,808,820;6,528,546;6,312,641;6,391,408;6,352,426;6,676,883;美國專利申請09/745,013(公開號2002-0100566);10/168,496(公開號2003-0220036);09/844,820(2003-0031814);10/090,471(公開號2003-0012904);10/614731(公開號2004-0071885),2004年4月16日提交的臨時申請60/563,021,2004年5月28日提交的臨時申請60/575,231,2004年7月7日提交的臨時申請60/586,399和2004年10月18日提交的臨時申請60/620,160,2004年10月22日提交的60/621,511以及2005年1月11日提交的60/643,008,與本申請同一天提交的並且題為MONO AND MULTI-LAY ARTICLESAND COMPRESSION METHODS OF MAKING THE SAME的美國專利申請Attorney Docket No.APTPEP1.090A、與本申請同一天提交並且題為MONO AND MUTIPLE-LAY ARTICLE AND INJECTION MOLDINGMETHODS OF MAKING THE SAME的專利申請Attorney Docket No.APTPEP1.091A,這些專利通過此處的引用將它們的全部內容結合到此。此外,此處描述的實施方案、特徵、系統、器件、材料、方法和技術在某些實施方案中可以適用於或被應用於在上述專利和申請中公開的實施方案、特徵、系統、器件、材料、方法和技術中的任一個或多個方面。
A.製品在優選實施方案中,製品可 以包括一種或多種可成形材料。此處描述的製品可以是單層或多層(即兩層或更多層)。在一些實施方案中,製品可以是包裝物、比如飲料器皿(包括預成型坯、容器、瓶、封口件等)、盒、紙板箱(硬紙盒)等。
多層製品可以包括管理機構(例如,美國食品和藥物管理局)批准材料或被規章批准與食品(包括飲料)、藥物、化妝品等接觸的材料的內層(例如,與容器的內容物接觸的層)。換言之,在其它實施方案中,內層包含沒有被管理部門批准的與食品接觸的材料。第二層可以包含第二材料,其中第二材料可以與形成內層的材料相類似或不同。製品可以具有所需要的那麼多層。預期製品可以包括形成各種不是「層」的部分的一種或多種材料。
1.附圖的詳述參考圖1和2,示出了一種優選的單層預成型坯30。通常地,預成型坯30具有頸部32和軀體部34。圖示的預成型坯30可以具有由能夠進行吹塑的材料形成的單層。預成型坯30優選被吹塑成用於容納液體比如非碳酸液體如果汁、水等的容器。任選地,預成型坯30可以被形成容納其它液體比如碳酸液體的容器。圖示的預成型坯30可以適用於形成16盎司的飲料瓶,該飲料瓶尤其滿意地適用於容納碳酸飲料。如此處使用的,術語「瓶」是廣義的術語,它根據通常的意思使用並且可以包括但不限制於容器(通常由玻璃和/或塑料製成並具有較窄的頸或嘴)、用於儲存流體(優選液體)的瓶狀容器等。所述瓶可以具有或不具有柄。
圖示的預成型坯30具有頸部32,其中所述頸部32起始於對預成型坯30內部的開口36(圖2)並且延伸到支撐環38,而且包括支撐環38。如此處使用的,術語「頸部」是廣義的術語,它根據通常的意思使用並且可以包括但不限制於附著於軀體部的一部分預成型坯。頸部可以包括頸口(neck finish)。頸口連同頸圓柱體可以形成被此處稱作「頸部」的東西。在圖示實施方案中的頸部32的特徵還在於存在有螺紋40,該螺紋40提供將蓋子或封口件元件緊固到預成型坯30所形成的瓶上的方式。備選地,頸部32可以不配置成接合封口件或可以具有除螺紋接合封口件外的其它方式。軀體部34是細長並且通常為圓柱體狀的結構,該結構從頸部32向下延伸並且結束於端蓋42。圖示的端蓋42是圓的;然而,端蓋可以具有其它合適的形狀。預成型坯的厚度44將取決於預成型坯30的總長度和所需壁厚以及最終容器的總尺寸。
參考圖3,在這種吹塑工藝中,預成型坯30放置在具有與所需容器形狀相應的型腔的模具中。然後,預成型坯30被加熱並且通過迫使空氣或其它合適流體進入該預成型坯內部以使其膨脹,以拉伸該預成型坯,使其填滿型腔,從而製備出容器37(圖4)。這種吹塑工藝將在下面詳細描述。如本領域中所知的那樣,還可以採用拉伸棒(stretched rod)或類似方式幫助吹塑工藝。
在一些實施方案中,如本領域中所知的那樣,吹塑機可以接收有助於吹塑工藝的溫熱製品(例如,型材,如套管、預成型坯等)。模具28可以接收來自注射成型機比如此處描述的注射成型機的溫熱預成型坯。可以將注射成型機製備的預成型坯通過傳遞系統快速地輸送到模具28中。預成型坯的固有熱量可以提供一種或多種下列情況降低吹塑時間、降低將預成型坯加熱到適用於吹塑的溫度的所需能量和/或類似情況。
任選地,可以採用一個或多個傳遞系統,將預成型坯輸送到吹塑模具中和/或將瓶輸送出吹塑模具。例如,傳遞系統可以包括用於將預成型坯輸送到模具28中和/或輸送出模具28的穿梭系統(例如,直線或旋轉的穿梭系統)。穿梭系統可以將預成型坯間歇進料到模具28中,或者從模具28中間歇轉移出吹塑形成的瓶。備選地,傳遞系統可以包括往復和/或輪式(wheel)傳遞系統。在一些實施方案中,採用輪式傳遞系統,以便將預成型坯快速地傳遞到模具28中,或者將瓶快速地從模具28中轉移出。有利地,輪式傳遞系統可以連續地將製品輸送到模具18中並且連續地輸送出模具28,從而提高產量。
預期傳遞系統可以與適用於吹塑預成型坯、擠出吹塑、擠出型材等的成型機組合使用。另外,傳遞系統可以包括多個與輸送製品相協作的系統比如輪式傳遞系統和穿梭系統。
參考圖4,公開了可以由預成型坯30形成的容器37的一個實施方案。容器37具有相應於預成型坯30的頸和軀體部的頸部32和軀體部34。如上述對預成型坯的描述那樣,頸部32可以適合於與封口件接合。圖示的頸部32的特徵在於存在有螺紋40,其中該螺紋40提供將蓋子緊固到容器上的方式。任選地,容器37的壁可以抑制、優選基本上防止氣體(例如,CO2)遷移穿過容器37的壁。在一些實施方案中,容器37可以主要包含可以抑制流體遷移穿過該泡沫的閉孔泡沫。
吹塑操作通常限制於帶頸部32的預成型坯的軀體部34,其中所述頸部32包括任意形式的螺紋、防盜環(pilfer ring)和/或保持預成型坯那樣的原有結構的支撐環。然而,預成型坯30的任一部分都可以進行拉伸吹塑。容器37還可以通過其它工藝比如通過擠出工藝或工藝的組合(例如,在擠出部分上的注射)進行形成。例如,容器37可以通過擠壓吹塑工藝形成。因此,此處描述的容器可以由預成型坯、擠出的型材等形成。
參考圖5,公開了具有根據優選實施方案的一些特徵的一種多層預成型坯50的橫截面。預成型坯50優選包括只塗有外層52而沒有其它塗層(單層)的預成型坯39。優選地,該無塗層預成型坯39包括聚合物材料比如聚丙烯、聚酯和/或其它熱塑性材料,優選適用於接觸食品的聚合物材料。在一個實施方案中,例如,無塗層預成型坯39主要包含聚丙烯。在另一個實施方案中,無塗層預成型坯39主要包含聚酯,比如PET。
多層預成型坯50具有類似於圖1和2的預成型坯30的頸部32及軀體部34。在圖示的實施方案中,外層52布置在軀體部34的至少一部分的周圍。在一個實施方案中,外層52布置在內層的軀體部34表面的主要部分、優選整個部分的周圍(如圖1的預成型坯39所示),終止於支撐環38的底部。在圖示實施方案的外層52沒有延伸到頸部32,也不是存在於內層39的內表面上,所述內層39優選由適用於與最終容器的內容物接觸的材料製備。外層52可以包含單一材料或者一種或多種材料的幾個層(例如,多個微觀層)。此外,外層52可以為通常均勻的、通常不均勻的或者其內某些均勻某些不均勻。儘管沒有示出,但是外層52可以形成預成型坯50的其它部分。例如,外層52可以形成預成型坯50的內表面的至少一部分(比如當外層注射在兩端開口的管子或型材上時)或頸部32的一部分。外層52可以適用於或不適用於接觸食品。
預成型坯的總厚度56等於初始無塗層的預成型坯39(即內層54)的厚度加上外層52的厚度58,並且取決於最終容器的總尺寸和所需塗層厚度。然而,預成型坯50可以根據由其所形成容器的所需的熱、光、阻隔性能和/或結構性能而具有任意的厚度。如果包含粘結層,則總厚度將包含粘結層的所有厚度。預成型坯和容器可以具有相對厚度有很大變化的多個層。鑑於本發明的公開內容,無論是在給定的點還是整個容器上,給定層的厚度以及整個預成型坯或容器的厚度都可以進行選擇,以適應容器的製備工藝或特殊的最終用途。在圖示的實施方案中,外層52通常具有均勻的厚度。然而,外層52和/或內層54不一定需要均勻的,它們可以具有例如沿預成型坯50的縱軸變化的厚度。
可以採用多層預成型坯製備容器。例如,可以採用預成型坯50形成容器180(圖6)。在一個實施方案中,如圖6和7所示,外層52與內層54合作,在它們兩者之間安置層或間隔85。層85可以允許空氣在層52、54之間通過,並且還可以有利地使容器83絕熱。在緊緊圍繞內層54的層52之間可以形成通道。備選地,外層52可以具有更貼切地包裹內層54的大小和形狀,因而層52的內表面與層54的外表面接觸。在一些實施方案中,層85可以是與一個或多個層52、54相類似或不同的泡沫層。在再一個實施方案中,層85可以是將層52和內層54連接起來的層。例如,層85可以是抑制、優選基本上防止層52、54之間的相對運動的動力構件層(crafting)或粘結層。例如,層85可以是限制層52、54之間相對運動的粘合層。預期此處公開的一些實施方案的一些層可以與粘結層等連接在一起或者所有層都不能與粘結層等連接在一起。
在一個實施方案中,層52、54中的至少一層可以經過處理以提高或降低層52、54之間的粘附。例如,內層54的外表面可以進行化學處理,以使外層52粘附到內層54上。例如,可以應用粘結材料,對一個或多個層52、54起作用並進行化學處理。然而,預期這些層中的任一個都可以被改性,以實現預成型坯的層之間的所需相互作用。任選地,層52、54可以直接粘合在一起。
在一些實施方案中,容器包括優選具有絕熱性質的泡沫材料,以抑制經過容器壁的熱傳遞。當液體在容器中,比如圖6的容器83中時,例如,形成容器83的壁84的泡沫材料可以降低液體內容物與容器83周圍的環境之間的熱傳遞。例如,容器83可以容納冷內容物比如碳酸飲料,泡沫使容器83絕熱,從而抑制了冷流體的溫度改變。因此,儘管外部的環境溫度比液體溫度高,但是內容物可以在所需的持續時間內仍然是冷的。備選地,熱材料比如熱飲料可以在容器83內,並且壁84可以使容器83絕熱,從而抑制了從液體到容器83周圍環境的熱傳遞。此外,容器83的泡沫材料可以使容器83的表面溫度在所需溫度範圍內,因而人們可以舒適地抓取容納有熱或冷液體的容器83。為了使容器獲得所需的熱性能,泡沫層的厚度以及容器泡沫部分的大小和結構可以變化。
參考圖8,示出了多層預成型坯60的一個優選實施方案的橫截面。有塗層的預成型坯60和圖5中的預成型坯50之間的一個差異是在端蓋區域內的兩個層之間的相對厚度。在預成型坯50中,外層52在預成型坯的整個軀體部通常都比初始預成型坯的厚度小。然而,在預成型坯60中,外層52在端蓋42附近的62上比在壁部分66內的64上大,相反,內層54的厚度在壁部分66內的68上比在端蓋42的區域內的70上大。當在上模塑工藝中將外塗層應用於初始預成型坯以製備多層預成型坯時,這種預成型坯設計特別有用,如下所述,它具有包括涉及降低成型周期時間在內的一些優點。層可以是均勻的或者可以包括多個微觀層。在沒有用圖示出的預成型坯60的其它實施方案中,外層52在端蓋42附近的62上比在壁部分66內的64上薄,相反,內層54的厚度在壁部分66內的68上比在端蓋42的區域內的70上小。層52、54中的至少一層可以任選包括阻隔材料。
圖8A所示為預成型坯的壁部分的放大圖,其示出了在LIM-上-注射(LIM-over-inject)的實施方案中的層結構(makeup)。層54是預成型坯的內層,層52是預成型坯的外層。外層52包括材料的多個微觀層(即,薄層狀材料),該材料要在使用LIM系統時製備。當然,不是圖8的所有預成型坯都將是這種類型的。
參考圖9,示出了多層預成型坯的另一個實施方案的橫截面。有塗層的預成型坯76與圖5和8的預成型坯50和60之間的主要差異分別是外層52被布置在頸部32以及軀體部34上。
預成型坯和容器可以具有其相對厚度有很大變化的多個層。鑑於本發明的公開內容,給定層的厚度以及整個預成型坯或容器的厚度無論是在給定點上還是在整個容器上都可以進行選擇,以適應容器的塗布工藝或特殊最終用途。此外,如上面關於圖8中的層的描述,在此處公開的預成型坯及容器的實施方案中的層都可以包括單一材料、大於一種的材料或幾種材料。
此處公開的裝置和方法還可以用於製備具有三個或更多個層的預成型坯。在圖10中,示出了預成型坯132的三層的實施方案。此處示出的預成型坯具有兩個塗層、中間層134和外層136。圖10所示這些層的相對厚度可以變化,以適於材料的特殊結合或以允許製備不同大小的瓶。本領域的技術人員應當理解,除了初始預成型坯將是由通過用於製備此處描述的有塗層預成型坯的方法(包括上模塑)之一製備的已經被塗布的預成型坯外,還可採取與此處公開的步驟相類似的步驟。
圖11圖解說明了一種多層預成型坯160的橫截面,其中所述多層預成型坯160具有根據優選實施方案的一些特徵。預成型坯160優選包括外層162和內層164。
多層預成型坯160具有類似於上述預成型坯的頸部132和軀體部134。優選地,外層162形成了軀體部134的外表面165以及頸部132的外表面166。外表面166可以被配置成接合封口件。外層162布置在內層164的主要部分、優選整個部分的周圍。
圖示的外層162從內層164的上端168延伸到預成型坯160的開口169。在圖示實施方案的內層164並沒有沿頸部132延伸。因此,如圖11所示,外層162可以基本上形成整個頸部132。在其它實施方案中,內層164的上端168可以布置在沿頸部132的一些點上。因此,內層164和外層162可以同時限定頸部。在一個非限制的實施方案中,外層162至少包括約為頸部132的70%頸部(或頸口)的重量。在另一個非限制的實施方案中,外層62至少包括約為頸部132的50%的重量。在再另一個非限制的實施方案中,外層162包括約為頸部132的大於30%的重量。
預成型坯160的整個厚度171等於外層162的厚度172加上內層164的厚度174,並且取決於最終容器的總尺寸。在一個實施方案中,外層162的厚度172基本上大於內層164的厚度174。圖示的外層162和內層164通常具有均勻的厚度。然而,外層162和內層164可以不具有均勻的厚度。例如,層162、164中的一個或兩個都可以具有沿預成型坯160的長度變化的厚度。
外層162包括第一材料,內層164優選包括另一種材料。例如,外層162可包括泡沫材料,而內層164可以包括不發泡的聚合物材料比如PET(例如,未用過的或者消費者使用後/回收的PET)、含苯氧基的材料(phenoxy)等。優選地,外層162的主要部分包括第一材料,而內層164的主要部分包括第二材料。第一和第二材料可以彼此不同或相似。
圖12所示為多層預成型坯180的橫截面圖。預成型坯180通常與預成型坯160相似,因此,預成型坯180的很多方面將不再詳細描述。預成型坯180包括內層184和外層183。內層184限定了預成型坯180的內側表面173的主要部分。內層184具有最接近於預成型坯180的開口191的末端188。在圖示的實施方案中,外層183限定了頸部132的外表面186,內層184限定了頸部132的內表面187。當然,外層183可以被配置成接合封口件。在圖示的實施方案中,外表面86限定了適用於接受螺紋蓋(例如,螺帽)的螺紋189。
儘管圖中沒有示出,但是預成型坯160和180也可以包括至少3層。例如,預成型坯160的外層162可以包括含有一種或多種下列材料的多個層層狀材料、泡沫材料、PP、PET和/或類似物。類似地,內層164可以包括多個層。本領域的普通技術人員可以確定形成此處所述預成型坯的層的大小和數量。層183、184可以由與上述層162、164相似或不相同的材料製備。
任選地,可以在預成型坯的至少一部分上塗布層,以防止磨蝕或磨損,尤其是如果預成型坯的至少一部分由泡沫材料製備的情況下。例如,塗層可以包裹著由泡沫製備的頸部的螺紋,並且可以包含PET、PP、這兩者的組合或其它熱塑性材料。
圖13是預成型坯190的橫截面圖。除了下面進一步詳述的以外,預成型坯190與圖12所示的預成型坯180相似。
預成型坯190包括從開口191向下延伸並且限定了預成型坯內部的內層194。內層194包括凸緣193。如此處所用的,術語「凸緣」是廣義的術語,並且是根據其通常意義使用的,它可以包括(但不是限制於)下列中的一種或多種唇緣、細長部分、輪緣、凸出邊緣、突起以及它們的組合。凸緣可以起著閉鎖結構的作用。另外,預成型坯可以任選地包括多個凸緣。
凸緣193限定了預成型坯的內表面201的一部分以及上表面195的至少一部分。根據頸部132的所需性質,凸緣193可以具有不變或變化的厚度F。在包括圖示實施方案的一些實施方案中,凸緣193位於用於接受封口件的結構(例如,螺紋192)之上。在一些實施方案中,凸緣193限定了一個或多個螺紋、突起、凹口和/或用於接合封口件的其它結構的一部分。
繼續參考圖13,凸緣193延伸到開口191周邊的至少一部分的附近,並且限定了材料層。凸緣193優選延伸到開口191整個周邊的附近。因此,凸緣193可以是通常的環形凸緣。當封口件附著在由預成型坯190製備的容器的頸部132上時,凸緣193的上表面195可以與封口件形成密封,從而抑制或防止食品從容器漏出。凸緣193可以抑制或防止內層194和外層199之間的分離。
圖13的一種或多種閉鎖結構197可以抑制內層194和外層199之間的相對運動。如此處使用的,術語「閉鎖結構」是廣義的術語,並且是根據其通常意義使用的,它可以包括但不限制於下列結構中的一種或多種突起、表面處理(例如,粗糙化表面)、尖頭、隆起物、倒鉤、凸緣、凹口、凸出部分、紋飾圖案等,優選是用於抑制或減少層194和199之間的運動的閉鎖結構。閉鎖結構197可以通過內層194和/或外層199形成。在圖示的實施方案中,閉鎖結構197是從內層194的外表面延伸並且在該外表面周圍的突起。在一些實施方案中,閉鎖結構197是從內層194的外表面周圍周向延伸的環狀突起。閉鎖結構197可以是連續或不連續的結構。內層194可以具有一種或多種閉鎖結構,比如紋飾圖案(例如,系列的凹槽、隆起物等)。
另外,閉鎖結構197可以配置成提供正或負拉伸。例如,內層194可以包括有些彈性的材料(例如,PET)以及能夠在移出模具過程中提供正拉伸的閉鎖結構197。在一些實施方案中,外層199包括有些剛性的材料(例如,烯烴),該材料能夠在移出模具過程中提供正或負拉伸。
外層199被配置成接受閉鎖結構197。閉鎖結構197有效地將外層199鎖到內層194上。儘管圖中沒有示出,但是層194、199可以限定多個閉鎖結構197,並且所述多個閉鎖結構197可以布置在預成型坯190的頸部132和/或軀體部134之內。在一些實施方案中,可以採用粘結層使內層194和外層199連接在一起。在一個實施方案中,內層194和外層199由彼此直接結合或粘附的材料形成。在其它實施方案中,內層194被粘結到外層199上,因而層194和199在例如回收工藝過程中易於分離。但是,在一些實施方案中,可以回收含有粘結層的製品。
外層199的上端與預成型坯的上表面195隔開。本領域的技術人員可以選擇層194、199的厚度,以使預成型坯實現所需的結構性質、熱性質、耐久性和/或其它性質。
圖13A和13B示出了圖13的預成型坯190的一部分的改進實施方案。圖13A的預成型坯190具有沿著預成型坯的上表面195的一部分延伸的凸緣193。在一些非限制性實施方案中,凸緣193的長度LF小於頸部132壁厚T的約95%。在一個非限制的實施方案中,凸緣193的長度LF約為頸部壁厚T的50%~90%。在某些非限制的實施方案中,凸緣193的長度LF約為頸部壁厚T的60%、70%、75%或80%或者在圍繞這些百分比的範圍。在另一個非限制的實施方案中,凸緣193的長度LF約為頸部壁厚T的40%~60%。在再一個實施方案中,凸緣193的長度LF約小於頸部壁厚T的40%。
圖13B示出了具有外層203的預成型坯的一部分,其中所述外層203限定凸緣223。凸緣223向內延伸並且限定上表面225。凸緣223可以限定預成型坯的內表面,或者與預成型坯的內表面隔開。凸緣223可以具有與凸緣193的長度相同或不同的長度。頸部132具有用於接受封口件的螺紋。但是,頸部可以具有用於接合封口件的其它結構(例如,凹口、凸紋、凹槽等)。上述的預成型坯可以通過增加一個或多個層進行改進,以實現所需的性質。例如,可以在預成型坯的軀體部上形成阻隔層。
圖14示出了預成型坯202的一個改進實施方案。預成型坯202具有限定偶合結構207的頸部132,其中所述偶合結構207是為接受封口件而形成的。此處使用的,術語「偶合結構」是廣義的術語,它根據通常的意思使用,並且可以包括但不限制於結構元件比如陽性(例如,突起、隆起物等)或陰性結構元件(例如,缺口、凹口等)。可以將偶合結構配置成接合封口件,以將封口件固定在所需位置上。
圖示的偶合結構207是適用於接受封口件器件的一部分的凹口形式。偶合結構207可以在預成型坯202的一個或多個部分的周圍延伸。在其它實施方案中,偶合結構207在預成型坯202的整個周邊或圓周的周圍延伸。偶合結構207可以具有彎曲的(例如,半圓狀)、v-形狀、u-形狀或任何其它適合的橫截面剖面。儘管圖中沒有示出,但是結構207可以是外層203限定的突起,比如環形突起。任選地,預成型坯202可以具有多個偶合結構207,以使各種結構的封口件都可以附著在由預成型坯製備的容器上。上表面205和結構207之間的距離以及結構207的形狀由用於密封和關閉由預成型坯202所製備容器的封口件的幾何形狀確定。
圖14A示出了由圖14的預成型坯202製備的容器211。封口件213附著在容器111的頸部132上。封口件213可以是一個或多個封口件。封口件213可以是臨時或永久性地附著在容器211上。當消耗的是液體時,可以從容器211中移出整個封口件213。在其它實施方案中,在消耗過程中,可以移出一部分的封口件213,同時另一部分的封口件213附著在容器211上。封口件213可以是半永久性或永久性附著在容器上。如果封口件213是半永久性附著在容器211上的,則封口件213可以從容器211拔出。在一個實施方案中,如果封口件213是永久性附著在容器211上,則封口件213和容器211可以形成通常的整體。
如圖14B所示,預成型坯的上表面205和封口件213可以形成抑制或防止液體從容器211與封口件213之間漏出的密封231,優選真空密封或其它密封。任選地,容器211可以具有密封墊或可拆卸密封。例如,容器211可以具有可拆卸密封,比如粘附到容器上唇的元件,或可以移動的封口件213的一部分。可拆卸密封可以具有有利於抓住及拆卸的短小凸出物或環形物。備選地,通過為了打開容器211而可以斷掉或碎掉的元件或板,可以形成密封231。在一些實施方案中,容器211的外層203由通常的高強度材料或剛性材料(例如,PP)形成,因而凸緣209可以被壓縮在封口件213和外層203之間,從而保證維持了密封231的完整性。
如圖14A和14B所示,封口件213具有軀體215和蓋218。軀體215可以通過鉸鏈221(例如,起著活鉸鏈或者其它允許移動的結構的作用的成型材料)與蓋218連接。插銷或柄腳217(圖14A)可以將蓋218緊固到軀體215上。為了打開封口件213,可以移動插銷217以釋放蓋218。備選地,蓋218和軀體215可以是單獨的元件,以便蓋218可以從軀體215中移出。當封口件213在開啟位置時,可以將內容物從容器211中放出,優選同時軀體215保持附著在頸口上。從容器211倒出所需量的食品之後,蓋218可以返回到封閉位置,重新密封容器。
可以將封口件213的軀體215可鬆開地連接到頸部上。例如,軀體215可以咬到頸部132上。備選地,軀體215可以永久性連接到頸部132上。頸部132包括一種或多種的封口件附著結構227,以便封口件213可以咬到容器上以及脫離容器。在圖示實施方案中的頸部132具有陰性結構元件形式的封口件附著結構227比如凹口或缺口。軀體215可以通過焊接或熔融工藝(例如感應焊接)、粘合劑、摩擦相互作用和/或其他方式永久性地連接到外層203上。可以將容器211配置成接受各種類型的封口件,比如Bapco Closures Limited(England)生產的BAP封口件(或類似的封口件)、螺帽、咬合式封口件和/或類似物。技術人員可以設計容器211的頸口,以接受不同結構的封口件。
繼續參考圖14A,容器211特別恰當地適用於熱填充應用。容器211在熱填充工藝過程中可以通常保持其形狀。在吹塑或熱填充之後,容器211的頸部的成品尺寸優選基本上與預成型坯的初始尺寸相同。另外,這會使在頸口上的螺紋尺寸變化減小。例如,內層284可以由用於接觸食品的材料比如PET形成。外層203可以包括適用於熱填充的可成型材料(例如,PP、泡沫材料、結晶或半結晶材料、層狀材料、均聚物、共聚物、上述材料的組合以及此處所述的其它材料)。即使在熱填充過程中和/或熱填充之後,外層203也給頸部132提供尺寸穩定性。外層203的寬度可以增加或降低,以分別增加或降低頸部132的尺寸穩定性。優選地,形成頸部132的層之一包括具有高熱穩定性的材料;然而,頸部132也可以由具有低溫穩定性的材料、尤其是用於非熱填充應用的材料製備。
另外,外層203的尺寸穩定性保證了封口件213保持連接在容器211上。例如,外層203可以包括高強度材料(例如,PP),並且可以保持其形狀,從而防止了封口件213意外地從容器211脫落下來。
參考圖14C,容器具有包含用於咬配合的封口件附著結構232的頸部132。在圖示的實施方案中的頸部132具有陽性結構元件形式的封口件附著結構227比如適用於接合封口件213的突起、凸緣等。封口件213可以具有一片接合或多片接合結構。圖示的容器211具有形成頸口的向上漸縮的壁。頸口的漸縮部分可以支撐著咬合帽式封口件213,並且形成密封。
圖15A解釋了根據另一個實施方案的預成型坯220的一部分。預成型坯220具有支撐環222以及從該支撐環222向下延伸的軀體部224。預成型坯220在其上端具有開口226。預成型坯的頸口可以具有或沒有螺紋。在一些實施方案中,螺紋附著到預成型坯的頸部區域225上。預期預成型坯220可以不形成有支撐環。支撐環和/或螺紋可以任選在隨後的工藝中形成在預成型坯220上。
圖15B解釋了已經將封口件附著結構228附著到頸部區域225上的預成型坯220。預期在將預成型坯220製備成容器之前或之後,可以將螺紋、接合咬合帽的結構或其它類型的安裝或附著結構附著到頸部區域225上。例如,在將預成型坯成型模製、優選吹塑成容器之後,可以將封口件安裝結構228附著到預成型坯220上。
預成型坯可以具有彼此附著或偶合的其它部分。圖15C示出了具有至少一部分頸口240的預成型坯234,其中頸口240偶合到預成型坯的軀體242上。圖示的預成型坯234具有與預成型坯234的下部252的上端250偶合的部分238。部分238可以包括與下部252不同的材料和/或微結構。在一些實施方案中,部分238包括結晶材料。因此,預成型坯230可以適用於熱填充應用。下部252可以是無定形的,以便有利於吹塑工藝。在一些實施方案中,上部238包括與下部252不同的材料。技術人員可以選擇形成預成型坯的材料。在一些實施方案中,上端250位於支撐環的下面或之上。在圖15A~15C中示出的預成型坯可以具有單層或多層的壁。
上述包括單層和多層預成型坯在內的預成型坯可以具有其它形狀和結構。圖16示出了具有漸縮軀體部272和頸口274的預成型坯270。可以將預成型坯270吹塑形成罈子形式的容器。罈子可以具有比瓶的開口大的嘴或開口。預成型坯270具有支撐環278以及一個或多個優選被配置成與咬合封口件或其它類型封口件相合的封口件附著結構279。圖17示出了具有不帶螺紋的頸口的預成型坯。預成型坯280包括軀體部281以及頸口282,其中軀體部281具有端蓋283。預成型坯280可以適用於吹塑成容器。圖16和17示出的預成型坯可以是單層或多層預成型坯(例如,具有上述的層)。可以將上述預成型坯形成不帶頸口。
如圖1-18所描述的預成型坯可以進行拉伸吹塑工藝。儘管吹塑工藝主要是為單層預成型坯30而描述的,但是多層預成型坯(例如,預成型坯50、60、76、80、132、160、180、290和216)也可以以類似方式加工。例如,上述的容器可以通過各種成型工藝(包括擠出吹塑)形成。
2.封口件的詳細描述如上所述,可以採用封口件密封容器。如此處使用的,術語「封口件」是廣義的術語,它根據通常的意思使用並且可以包括但不限制於帽(包括咬合帽、翻轉帽、瓶帽、螺紋瓶帽、防盜帽)、冠狀帽、軟木塞(天然的或人工的)、堵孔密封、蓋(例如,用於杯子的蓋)、多片接合封口件(例如,Bapco Closures Limited(England)生產的BAP封口件或類似的封口件)、咬合封口件和/或類似物。
通常,封口件可以具有一個或多個進一步提供優點的結構元件。一些封口件可以具有一個或多個下列結構元件篡改識別結構元件、抗篡改結構元件、密封增強件、儲存用間隔室、有利於封口件拆卸/放置的抓取結構、無溢出的結構元件以及它們的組合。
封口件可以具有一片接合(one-piece)或多片接合的結構,並且可以被配置成用於永久性或臨時偶合到容器上。例如,圖14A所示的封口件具有多片接合的結構。圖18所示的封口件具有一片接合的結構。術語「封口件」和「帽」在此處可以交換使用。預期封口件可以用於瓶、盒子(例如,尤其是用於容納食品比如果汁的盒子)、紙板盒以及其它包裝物或製品。如此處使用的,術語「瓶帽」是廣義的術語,它根據通常的意思使用,並且可以包括但不限制於適用於附著在瓶比如玻璃或塑料瓶(例如,通常被配置成容納醇類飲料或果汁的瓶)上的帽,並且可以具有或不具有螺紋。如本領域已知的那樣,瓶帽通常通過採用開瓶器拆卸。術語「有螺紋的瓶帽」是廣義的術語,它根據通常的意思使用,並且可以包括但不限制於適用於附著在帶有螺紋的瓶上的帽(例如,螺帽)。鑑於本發明的公開內容,可以將帶有螺紋的封口件的實施方案進行改進,以形成用於不同結構容器的瓶帽或其它類型封口件。在一些實施方案中,封口件可以螺紋接合容器或通過如下各種方法附著在容器上比如,聲波焊接、感應焊接、多步驟成型工藝、粘合劑、熱成型等。
圖18示出了可以偶合到製品比如容器的頸部上的封口件302的一個實施方案。在圖示的實施方案中,封口件302具有被配置成與頸部的螺紋相配合的內螺紋306(圖19),因而可以將封口件302可拆卸地偶合到容器上。封口件302可以緊固到容器如瓶上,以使瓶的開口或嘴閉合。封口件302包括主體310以及通過一個或多個連接物312偶合到主體310上的任選的篡改識別結構(tamper evidence structure)或抗篡改結構(anti-tamper structure),比如帶313(或套環(skirt))。連接物312可以具有這樣的尺寸並且適應於當封口件302從容器上移開時,連接物312破裂,因而主體310與帶313分開,表明封口件302已經從所結合的容器中移出。儘管圖中沒有示出其它類型的篡改識別結構,但是可以使用。主體310的表面316可以進行比如凹槽、凸紋、紋理處理和/或類似物的表面處理,以促進與封口件302的摩擦作用。
至於圖19,封口件302包括主體310,並且可以具有或不具有襯墊。圖示的封口件302包括任選的內封口件層314。圖示的封口件內層314是包含在主體310的外部311內的襯墊形式。襯墊314可以適合於與食品或液體接觸,並且可以與形成瓶開口的唇緣(lip)形成密封。因此,襯墊314形成了封口件304的接觸區域的主要部分或全部。
襯墊314可以是阻隔襯墊,比如活化或鈍化的阻隔襯墊。襯墊314可以起著流體阻隔層(例如,液體或氣體)、氣味阻隔層以及它們的組合的作用。例如,襯墊314可以是抑制或防止氧、二氧化碳等從其中通過的氣體阻隔層。在一些實施方案中,襯墊314可以具有篩除能力,比如篩除氣體(例如,篩除氧氣)。
可以將襯墊314按壓住瓶的唇緣,以防止液體從被封口件302密封的容器中露出。在一個實施方案中,襯墊314是防止或抑制氣體從容器中逸出的氣體阻隔層。在另一個實施方案中,襯墊314是可以防止或限制在容器內的流體味道改變的氣味阻隔層。例如,襯墊314可以由能夠用作氣味阻隔層以保證容器內食品保持理想氣味的作用的聚合物(例如,熱塑性材料)形成。因此,襯墊314可以有助於保證主體310不會給容器內的食品帶來氣味和/或臭味。
很多時候,採用有些氣味的材料和/或氣味篩除材料(例如,聚烯烴,比如聚丙烯或聚乙烯)形成容器或封口件,比如瓶帽,是由於材料物理性質(例如,耐久性、韌性、耐衝擊性和/或強度)的緣故。在某些實施方案中,聚丙烯可以表現出聚合物比如PET的優選物理性質中的一種或多種物理性質。不幸的是,在某些情況下,聚丙烯傾向於對瓶中的內容物帶來令人不愉快的氣味或者傾向於除去內容物的所需氣味或芳香組分。因此,消費先前與PP接觸的食品的人們也許能識別到氣味的改變。有利地,襯墊314可以包括氣味保存材料,以便當食品接觸襯墊314時,容器內的食品通常不會受到影響。優選地,氣味保存材料是經過FDA批准的用於接觸食品的材料。
在一些非限制性實施方案中,氣味保存材料包括PET(比如,未用過的PET)、苯氧基類熱塑性材料和/或類似物。因此,主體310可以由氣味篩除材料比如聚丙烯製備,從而提供所需的物理性質,並且襯墊314包括用於有效的氣味阻隔層的PET,從而保證容器的內容物保持理想的味道。預期襯墊314可以由適用於接觸容器內的食品的任意材料形成。在一些實施方案中,襯墊314可以由此處描述的泡沫材料形成,而所述這些泡沫材料會或者基本上不會改變容器內容物的味道。另外,襯墊314的厚度可以增加,以抑制氣體或其它流體穿過襯墊。任選地,襯墊314可以是單層或多層結構。例如,襯墊314可以包括PET的內層(即,與容器內容物接觸的層)以及泡沫材料的外層。
襯墊314可以類似於此處描述的預成型坯,具有適用於接觸食品的層以及一個或多個作為阻隔層的層。在一些實施方案中,例如,襯墊314可以包括第一層和第二層,其中第一層包括泡沫材料,而第二層包括阻隔材料。因此,第二層可以降低或抑制流體穿過襯墊314的遷移,並且第一層使封口件302絕熱。
在一些實施方案中,圖19的襯墊314可以是預成型的,並且可以被插入主體310中。例如,主體310可以被成形為類似於用於密封瓶的典型螺帽。襯墊314通過將下面描述的板切割出一部分而形成。然後,將預切割襯墊314插入到主體310內,並且如圖19所示那樣放置。備選地,襯墊314可以形成在主體310內。例如,襯墊314可以通過成型工藝比如過成型形成。
任選提供進一步的優點,即可以將襯墊314保持在主體310內,或者可以將其附著在容器上。可以將襯墊314附著在主體310上,使得在主體與容器分開後,襯墊314仍然與主體310偶合。備選地,可以將襯墊314偶合到容器上,以使主體310和襯墊是可以分離的。例如,可以通過焊接工藝比如感應焊接工藝將襯墊314轉移對著容器開口的主體310上。
任選提供進一步的優點,即封口件302的至少一部分由提供舒適的抓取表面的材料形成,使得用戶可以舒適地抓取封口件302。主體310可以包括具有充分剛性(例如,PP),用於舒適抓取的可壓縮性(例如,泡沫材料)和/或類似物的材料。在一些實施方案中,主體310的外部311可以包含泡沫,以增加外部311所佔據空間,並且可以給用戶提供易於打開和關閉封口件302用的更大的槓桿作用。例如,封口件302可以具有被配置成與容器外螺紋表面螺紋配合的內螺紋表面。細長的外部311可以提供增大的槓桿作用,因而用戶可以容易地將封口件302旋轉到容器上以及從容器上旋開。有利地,可以採用與形成常規帽相似或相同量的材料形成擴大直徑的封口件。
在一些實施方案中,部分311和襯墊314中之一的至少一部分可以由泡沫材料形成,以便因泡沫材料的低密度而得到非常輕的封口件。降低封口件302的重量可以適宜地降低封口件302的運輸成本。另外,封口件302的泡沫材料可以降低用於形成封口件的材料的量,因為泡沫材料可以具有相當多的空隙。
下面描述的封口件可以與圖19所示封口件相類似或不同。關於圖20,封口件330具有包括內部332和外部334的主體331。圖示的壁335包括部分332、334。內部332可以限定封口件330內部的至少一部分,並且可以任選限定一個或多個螺紋336。圖21A~21E示出了封口件的非限制性實施方案。圖21A示出封口件340,該封口件340具有外部342以及形成封口件340內部的至少一部分的內部344。即,外部342和內部344各自限定了封口件340內側表面的一部分(例如,螺紋)。內部344設置在外部342之內;然而,在其它實施方案中,內部344並沒有設置在外部342之內。圖21B示出包括含有多個層356、358的內部354的封口件350。圖21C示出包含多個層的封口件360。外層362形成了封口件360的外表面(包括頂端和壁)。中間層364可以包括一個或多個層。內層366限定螺紋接觸表面368。
封口件可以具有厚度變化的部分或層。如圖21D所示,封口件370的部分或層中的至少之一包括增厚部分。圖示封口件370具有帶上面增厚部分372的內部374,其中所述上面增厚部分372的厚度比壁部分376的厚度大。
圖21E示出多層封口件380,該多層封口件380包括通過一個或多個連接物384連接封口件380的內部383的帶382。圖18~21E示出的封口件具有用於連接容器的任意合適的結構或設計。例如,圖18~21E的封口件可以具有與封口件213(圖14A)類似的結構。預期此處描述的圖18-21E的封口件可以通過螺紋接合、焊接或熔融工藝(例如,感應焊接)、粘合劑,通過摩擦作用等附著在容器上。圖18-21E的封口件在圖中示出有帶。然而,封口件可以沒有帶,或者它們可以有其它防篡改指示物或結構。儘管圖18-21E的封口件示出的是螺紋封口件,但是其它種類的封口件(例如,多片接合結構的封口件,比如帶有可開啟及閉合的蓋子的封口件、具有接管的封口件等)也具有類似結構。
封口件可以具有一個或多個為儲存而形成的間隔室(compartment)。間隔室可以包含能夠被添加到所結合容器的內容物中的添加劑。添加劑可以影響容器內容物的特性,並且可以是固、氣和/或液態。在一些實施方案中,添加劑可以影響下列情況中的一種或多種芳香味(例如,添加劑可以包含有香味的氣體/液體)、氣味、顏色(例如,添加劑可以包含染料、顏料等)、營養成分(例如,添加劑可以包含維生素、蛋白質、碳水化合物等)以及它們的組合。添加劑可以從封口件釋放到隨後攝取的容器內的內容物中,並且優選提高了內容物的合意性和消費體驗。間隔室可以在封口件移出過程中釋放出添加劑,因而混合物是新鮮的。然而,間隔室可以在封口件從容器中移出之前或之後打開。在一些實施方案中,封口件可以具有能夠在封口件與容器分開之後破裂(例如,刺穿)的間隔室。間隔室可以因刺穿過程、撕裂等而破裂。間隔室可以具有用於釋放其內容物的結構。該結構可以是用於釋放間隔室組分的拉拔堵頭、咬合帽或其它合適結構。
容器還可以用與封口件分開的密封裝置進行閉合。密封裝置可以在封口件被附著之前應用到容器上。可以採用密封工藝,將密封裝置在容器被填充之後附著在容器的頸口上。密封裝置可以與附著於封口件上的襯墊相類似或不同。密封裝置可以是確保容器內容物完整性的氣密性密封裝置(優選防溢出的)。在一些實施方案中,密封裝置可以包括箔(優選包括金屬,比如鋁箔),並且通過焊接工藝比如感應焊接應用到容器上。但是,也可以採用其它合適的附著工藝將密封裝置附著在容器上,例如可以使用粘合劑。
封口件可以具有適合於接合封口安裝結構(例如,螺紋、咬合帽配合件等)的內表面。內表面可以提供有些潤滑性的表面,以有利於從容器中移出封口件。例如,封口件可以具有潤滑或低摩擦材料(例如,烯烴聚合物),以接合形成容器的材料。例如,如果封口件由PET形成,則封口件可能被PET容器粘住或鎖住。因此,封口件(包括咬合帽、扭轉帽等)可以需要較高的移出扭矩。有利地,採用潤滑或低摩擦材料的封口件可以降低移動扭矩,從而方便移出封口件。潤滑或低摩擦材料優選提供足以使封口件可以保持與所結合容器連接同時也允許方便封口件移出的摩擦。因此,可以選擇潤滑或低摩擦材料,以得到所需的移出扭矩。
參考圖20,封口件330可以包括含有潤滑或低摩擦材料(例如,具有低摩擦係數的烯烴或其它材料)的內部332以及含有聚合物比如烯烴聚合物、泡沫材料、PET及此處描述的其它材料的外部334。此處描述的封口件可以包括能夠與容器接合併得到所需移動扭矩的潤滑或低摩擦材料。形成封口件的潤滑或低摩擦材料可以基於形成容器的材料進行選擇,以便產生所需的摩擦作用。預期此處描述的模具可以用邊部注口進行改進,從而形成用於接合容器的封口件的最內層。
3.單層和多層型材及板的詳細描述圖22A和22B是板的橫截面圖。板可以具有稍微均勻的厚度或變化的厚度。圖22A的板是單層板389。圖22B的板是含有兩層的多層板390。板可以具有任意數量的、基於例如板用途的任意所需厚度的層。例如,可以採用板389、390形成包裝物,比如籤貼。板389、390的至少一部分可以包括泡沫材料。例如,板389、390可以包括泡沫材料,以便給籤貼附在其上的包裝物提供絕熱。任選地,板390可以包括一個或多個粘結層。例如,板390可以包括在層392、394之間的粘結層。
這些板可以用於各種應用中,並且可以形成各種形狀。例如,可以將板切割、成型(例如,通過熱成型或澆鑄)和/或類似物,以形成所需形狀。技術人員可以基於所需應用選擇板的所需形狀、大小和/或結構。
圖23示出多層型材402。型材402是基本上具有管狀的導管形式。型材402的形狀可以通常為圓形、橢圓形、多邊形(包括圓多邊形)、這些的組合等。圖示的型材402通常具有圓的橫截面剖面。
在一些實施方案中,型材402可以是適用於輸送流體、優選飲用液體的導管。型材402可以具有內層404和外層406。在一些實施方案中,層404、406的至少一層可以包含多個層(例如,層狀材料)。
型材402可以是導管,並且該導管包括適用於接觸食品的材料以及一種或多種具有適宜物理性質(例如,結構和熱性質)的其它材料。有利地,直接與流體接觸的內層404優選基本上不改變與其接觸的食品的氣味。例如,通常,飲料分配系統的流體輸送管具有篩除氣味的聚烯烴。有利地,內層404優選基本上不改變經過型材402的內腔408的流體的氣味。在一些實施方案中,外層406可以改善型材402的物理性質。在另一個實施方案中,外層406可以增加型材402的絕熱和/或結構性質。例如,在一個實施方案中,外層406可以增加耐衝擊性。在一些實施方案中,外層406可以降低經過型材402的壁的熱傳遞。在一些實施方案中,外層406可以具有高的拉伸強度,因而高度加壓的流體可以經過型材402。因此,內層起著基本上惰性的食品接觸表面的作用,同時外層起著絕熱和/或經受外部影響的作用。
當然,型材402可以在各種其它應用中使用。例如,型材402可以用於醫院(例如,用作藥物流體的分配管、製備工藝、設備、流體系統(例如,可攝取流體的分配系統)和/或類似物中。
4.包裝物的詳細描述此處描述的一種或多種製品可以在各種應用比如包裝中單獨使用或組合使用。圖24示出的是包含能夠由此處描述的預成型坯製備的容器420的包裝系統416。可以將封口件422附著到容器420的頸口432上,以使容器閉合。
圖24還示出了附著於瓶形式的容器420上的籤貼440。籤貼440可以接合瓶420,並且可以是單層或多層。籤貼440可以任選包含泡沫材料。
籤貼440優選接合到容器420的外表面442上。籤貼440可以是可拆卸地附著外表面442。可以在容器420形成過程中和/或之後,將籤貼440附上。在圖示的實施方案中,籤貼440是通常的管狀套管,並且該管狀套管圍繞著瓶420的至少一部分。籤貼440可以具有適用於附著在瓶上以及展示信息的任意形狀或結構。儘管圖中沒有示出,但是可以將籤貼440附著於玻璃瓶、金屬罐等上。此外,籤貼440可以附著於其它結構或包裝物上。例如,籤貼440可以附著於盒子、紙板盒、瓶(塑料瓶、玻璃瓶等)、罐以及此處討論的其它物品上。另外,籤貼440可以在其上印刷。任選地,籤貼440的外表面446可以進行處理,以實現合適的印刷表面。
可以採用粘合劑將籤貼440附著於製品上。在一個實施方案中,將籤貼與製品附著之後,籤貼440的泡沫材料可以受到膨脹,從而實現絕熱層、流體阻隔層、保護層和/或所需的結構性質。泡沫材料優選通過加熱籤貼440而膨脹。籤貼440的材料可以在將籤貼440放置在容器420上之前和/或之後發泡。當然,籤貼440的泡沫材料可以在不使用粘合劑的情況下直接粘附到製品上。
圖25示出了含有可形成材料的容器的另一個實施方案。容器450可以與上述的容器相似或不同。在圖示的實施方案中,容器450包括封口件452、軀體454以及附著於軀體454上的柄456。軀體454可以基本上是剛性或撓性。優選柄456具有用戶可舒適抓住的形狀及大小。軀體454的壁可以是單層或多層的壁。容器450可以具有任意的形狀,包括類似於用於容納可攝取液體的典型容器的形狀。例如,容器450可以通過擠出吹塑工藝形成。
至於圖26A,容器460是優選包含泡沫材料的包裝物(例如,食品包裝物)。在一個實施方案中,採用板(例如,板389或390)通過例如熱成形工藝形成容器460的至少一部分。容器460可以是柔韌的袋狀、食品容器或任何其它合適結構的形式。
例如,在一種配置中,板被形成適用於容納食品比如漢堡的抓斗包裝。在另一種配置中,使這些板具有形成盒子(例如,比薩餅盒)的形狀。在另一個實施方案中,容器460的材料及尺寸可以基於所需結構性質、熱性質和/或其它特性確定。例如,容器460可以包括用於使容器460有效絕熱的泡沫材料。在另一個實例中,容器460可以具有厚壁,以使容器460通常為剛性。
圖26B示出了含有可成形材料的另一種製品。在一個實施方案中,製品462是具有接受食品形狀的盤子形式。板通過熱成形,可以形成盤子462。任選地,盤子462可以適合於裝備在容器或盒子內。
可以形成用於熱處理的盤子462。在一些實施方案中,可以使用盤子462進行加熱及預熱。盤子462可以容納食品,因而食品可以通過例如加熱燈、微波爐、烤箱、烤麵包機、熱水等進行加熱。盤子462的微觀結構能夠適合熱處理的種類及方法。例如,盤子462可以包括結晶材料(例如,結晶PET),以提高熱穩定性。在熱成形工藝過程中,盤子的一個或多個層可以在預定溫度上加熱,以使至少一層結晶。因此,在製備過程中,盤子462的至少一部分可以被結晶。在一些實施方案中,盤子462可以包括單層或多層的板。盤子462可以具有熱塑性材料的第一層以及第二層(例如,泡沫)。第一層可以包括PET(例如,無定形、部分結晶或全結晶)。可以採用盤子462裝盛在微波爐中使用的食物。當然,其它製品比如類似比薩餅盒的容器也可以具有類似結構。
製品還可以是罐形式。罐可以包含如此處公開的聚合物材料。罐可以包含金屬層以及一個或多個另一種材料層。在一些實施方案中,金屬罐(例如,鋁罐)可以用泡沫材料比如熱塑性材料塗布。罐的外部和/或內部中的至少一部分可以被用泡沫材料塗布。
B.結晶性頸口在一些實施方案中,塑料瓶及容器優選在頸部、頸口和/或頸圓柱體中包含一種或多種至少部分為晶態的材料。這樣的瓶及預成型坯還可以包含一個或多個材料層。
在一些實施方案中,瓶通過包括塑料預成型坯的吹塑的工藝製備。在一些情況下,優選在塑料預成型坯中的材料是無定形或半結晶態,原因是在這種狀態的材料可以易於進行吹塑,而全結晶態的材料通常不能進行吹塑。然而,完全由無定形或半結晶材料製備的瓶在通常的熱填充工藝過程中可能不具有足夠的尺寸穩定性。在這些情況下,將優選含結晶材料的瓶,因為它在熱填充工藝過程中能保持其形狀。
在一些實施方案中,塑料瓶同時具有結晶性瓶及無定形或半結晶性瓶的優點。通過使預成型坯最上部的至少一部分結晶,同時使預成型坯的軀體保持無定形或半結晶(此處有時稱作「非結晶」),就可以製備易於進行吹塑且關鍵的頸部區域在熱填充工藝中仍然保持必要尺寸的預成型坯。一些實施方案同時具有結晶及無定形或半結晶區域。這樣使得具有足夠強度的預成型坯被用於廣泛的商業應用中。
此處描述的一個或多個實施方案通常製備出帶有結晶性頸部的預成型坯,該預成型坯隨後通常被吹塑成飲料容器。預成型坯可以是單層的;即,由主體材料的單層構成,或者預成型坯可以是多層的。在這些層中的材料可以是單一材料或者可以是一種或多種材料的摻合物。在一個實施方案中,提供包括頸部和軀體部的製品。頸部和軀體部為材料的整體式第一層。軀體部主要是無定形或半結晶性,頸部主要是結晶性。
參考圖1,描述了優選的預成型坯30。預成型坯30可以通過本領域中已知的注射成型或通過此處公開的方法製備。預成型坯30具有整體形成(即,作為單一或整體的結構)的頸部32和軀體部34。有利地,在一些實施方案中,當吹塑成瓶時,整體式配置的預成型坯相比於由結合在一起的單獨的頸部及軀體部構成的預成型坯,提供了更大的尺寸穩定性並改善了物理性質。
通過在成型步驟過程中使預成型坯的頸部實現結晶態,使得最終的尺寸與初始尺寸基本相同,這不同於採用另外的加熱步驟時的情況。因此,尺寸變化最小並且實現了尺寸穩定性。這使得封口件比如在頸口上的螺紋的性能更加穩定,並且降低了成型工藝中的廢料比率。
當優選非結晶性預成型坯進行吹塑時,具有更大結晶特性的瓶因其在熱填充工藝過程中的尺寸穩定性而被優選。因此,根據一些實施方案構成的預成型坯具有通常的非結晶性軀體部以及通常的結晶性頸部。為了在同一預成型坯中形成通常的結晶性及通常的非結晶性部分,在形成結晶性部分的區域中的模具相比於形成通常的非結晶性部分的區域中的模具,需要實現不同程度的加熱和/或冷卻。可以通過使具有不同溫度的區域絕熱而維持不同程度的加熱和/或冷卻。採用低和高熱傳導材料的組合作為在螺紋接縫(thread split)、型芯(core)和/或型腔界面的配合表面上的插入或分隔元件,可以實現這些部件之間的這種絕熱。
通過當前在預成型坯生產中使用的普通方法,一些優選工藝實現了在用於類似大小的無塗層預成型坯的優選周期時間內製備預成型坯。此外,通過工具設計(tooling design)以及加工技術,這些優選工藝能夠被允許在同一預成型坯的特殊位置上同時製備結晶和無定形區域。
在一個實施方案中,提供一種用於製備含有頸部、軀體部和型芯的預成型坯的模具,並且所述頸部具有第一成型溫度控制系統(例如,冷卻/加熱槽),所述軀體部具有第二溫度控制系統,所述型芯具有第三溫度控制系統,其中第一溫度控制系統不依賴於第二和第三溫度控制系統,且頸部與軀體部和型芯是熱隔離的。
通過冷流體穿過模具腔和型芯的循環,可以在形成預成型坯表面並且優選採用通常為無定形或半結晶材料的區域內實現模具的冷卻。在一些實施方案中,除了對於將形成預成型坯的結晶部分的模具部分存在有獨立的流體循環或電加熱系統之外,採用與常規注射成型應用相類似的模具結構。通過利用具有低熱傳導率的襯套(insert),軀體模具、頸口模具和型芯可以實現絕熱。模具的頸、頸口和/或頸圓柱體部分優選保持在更高的溫度,以實現更緩慢的冷卻,這樣會促進材料在冷卻過程中結晶。
關於同時具有結晶和無定形或半結晶區域的預成型坯的上述實施方案以及進一步的實施方案及技術在下列專利中都有描述Collette等的美國專利6,217,818;Collette等的6,428,737;Hutchinson等的美國專利公開2003/0031814A1;以及Koch等的PCT公開WO 98/46410。
C.一些優選材料的詳細描述1.優選材料的概述此外,儘管此處描述的製品是涉及特殊材料比如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)進行詳細描述,但是優選方法可以應用於包括聚酯和聚烯烴類的其它熱塑性材料。其它合適的材料包括但不限制於泡沫材料;各種聚合物及熱固性塑料;熱塑性材料,比如聚酯、包含聚丙烯和聚乙烯在內的聚烯烴、聚碳酸酯、包括尼龍(例如,尼龍6、尼龍66、MXD6)在內的聚醯胺、聚苯乙烯、環氧樹脂類、丙烯酸樹脂、共聚物、摻合物、接枝聚合物和/或改性的聚合物(具有作為側基的另一種基團的單體或其部分,例如烯烴改性的聚酯)。這些材料可以單獨使用或彼此結合使用。更具體的材料實例包括但不限制於乙烯乙烯醇共聚物(「EVOH」)、乙烯乙酸乙烯酯(「EVA」)、乙烯丙烯酸(「EAA」)、線性低密度聚乙烯(「LLDPE」)、聚乙烯2,6-和1,5-萘甲酸酯(PEN)、聚對苯二甲酸乙二醇酯二元醇(PETG,polyethylene terephthalate glyco1)、聚(亞環己基二亞甲基對苯二甲酸酯)、聚苯乙烯、環烯烴、共聚物、聚4-甲基戊烯-1、聚(甲基丙烯酸甲酯)、丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、苯乙烯丙烯腈、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚縮醛、聚對苯二甲酸丁二酯、離聚物、聚碸、聚四氟乙烯、聚四亞甲基1,2-二氧苯甲酸酯以及對苯二甲酸乙二酯與間苯二酸乙二酯的共聚物。
如此處使用的,術語「聚對苯二甲酸乙二醇酯二元醇」(PETG)指的是其中PET混合物中加入有效量(例如,接近40重量%或更大)的其它共聚單體環己烷二甲醇(CHDM)的PET共聚物。在一個實施方案中,優選的PETG材料基本上是無定形的。合適的PETG材料可以是從各種來源中購買的。一種合適來源是Eastman Chemical Company的分公司Voridian。其它PET共聚物包括較低含量(level)的CHDM,因而所得材料保持可結晶性或半結晶性。含有低含量CHDM的PET共聚物的一個實例是Voridian9921樹脂。
在一些優選實施方案中,可以採用被接枝或改性的聚合物。在一個實施方案中,聚丙烯或其它聚合物可以採用極性基團接枝或改性,以改善粘附,其中所述極性基團包括但不限制於馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯醯基酯和/或類似化合物。在另一個實施方案中,聚丙烯也稱作澄清聚丙烯。如此處使用的,術語「澄清聚丙烯」是廣義的術語,它根據通常的意思使用,並且可以包括但不限制於含有成核抑制劑和/或澄清添加劑。相比於聚丙烯的均聚物或嵌段共聚物,澄清聚丙烯通常是透明材料。在聚丙烯內含有成核抑制劑有助於防止和/或降低使聚丙烯渾濁的結晶。澄清聚丙烯可以從各種來源比如Dow ChemicalCo購買。備選地,可以將成核抑制劑加入聚丙烯中。成核抑制劑的添加劑的一種合適來源是Schulman。
任選地,材料可以包括微觀結構比如微觀層、微球體以及這兩者的組合。在一些實施方案中,優選材料可以是未用過的、初次消費、再次消費、再粉碎、回收和/或這些材料的組合。
如此處使用的,「PET」包括但不限制於改性的PET或被其它材料摻合的PET。改性PET的一個實例是「高IPA PET」或IPA-改性的PET,所述「高IPA PET」或IPA-改性的PET指的是IPA含量優選大於約2重量%的PET,並且所述大於約2重量%包括約2-10重量%的IPA,還包括約5-10重量%的IPA。PET可以是未用過的、初次或再次消費、回收或再粉碎PET、PET共聚物以及它們的組合。
在優選方法和工藝的實施方案中,一個或多個層可以包括阻隔層、UV保護層、氧清除層、氧阻隔層、二氧化碳清除層、二氧化碳阻隔層以及特殊應用所需要的其它層。如此處使用的,術語「阻隔材料」、「阻隔樹脂」等是廣義術語,並且是以它們的通常意義使用,並且指的是(並不是限制)當在優選方法和工藝中使用時對氧和二氧化碳的滲透性比一個或多個層低的材料。如此處使用的,術語「UV保護」等是廣義術語,並且是以它們的通常意義使用,並且指的是(並不是限制)比製品的一個或多個層具有更高的UV吸收比率的材料。如此處使用的,術語「氧清除」等是廣義術語,並且是以它們的通常意義使用,並且指的是(並不是限制)比製品的一個或多個層具有更高的氧吸收比率的材料。如此處使用的,術語「氧阻隔」等是廣義術語,並且是以它們的通常意義使用,並且指的是(並不是限制)性質是鈍態或活化的並且減緩了氧進入和/或離開製品的傳遞的材料。如此處使用的,術語「二氧化碳清除」等是廣義術語,並且是以它們的通常意義使用,並且指的是(並不是限制)比製品的一個或多個層具有更高的二氧化碳吸收比率的材料。如此處使用的,術語「二氧化碳阻隔」等是廣義術語,並且是以它們的通常意義使用,並且指的是(並不是限制)性質是鈍態或活化的並且減緩了二氧化碳進入和/或離開製品的傳遞的材料。在不受任何理論的束縛的情況下,申請人相信,在制品中所容納的碳酸產物例如軟飲料被充過多碳酸氣的應用中,包含在制品的一個或多個層中的二氧化碳清除劑允許過量的碳酸化作用,使含有二氧化碳清除劑的層飽和。因此,當二氧化碳從製品中逃離到大氣中時,它首先離開製品層,而不是首先離開被容納在制品內的產品。如此處使用的,術語「交聯」「交聯的」等是廣義術語,並且是以它們的通常意義使用,它們指的是但不限制於交聯程度從極少量上升變化到並包括完全交聯的材料和塗層,比如熱固性環氧樹脂。可以調節交聯度,以提供適當程度的用於特殊情形的耐化學或機械損傷性。如此處使用的,術語「粘結材料」等是廣義術語,並且是以其通常意義使用,它指的是但不限制於包含有助於將兩種材料物理和/或化學粘結在一起的材料的氣體、液體或懸浮液,其中所述材料包括但不限制於粘合劑、表面改進劑、反應性材料等。
2.優選材料在一個優選的實施方案中,材料包括熱塑性材料。一個還優選的實施方案包括「苯氧基類熱塑性材料」。如此處使用的術語那樣,苯氧基類熱塑性材料包括廣泛的各種材料,它包括在WO 99/20462中所討論的材料。在一個實施方案中,材料包括熱塑性環氧樹脂(TPEs)、苯氧基類熱塑性材料的亞類(subset)。苯氧基類熱塑性材料的進一步的亞類以及熱塑性材料是優選的羥基-苯氧基醚聚合物,其中聚羥基氨基醚共聚物(PHAE)是進一步優選的材料。參見例如美國專利6,455,116;6,180,715;6,011,111;5,834,078;5,814,373;5,464,924;和5,275,853;還參見PCT申請WO 99/48962;WO 99/12995;WO 98/29491;和WO 98/14498。在一些實施方案中,PHAE為TPE。
優選地,在優選實施方案中使用的苯氧基類熱塑性材料包括下列類型(1)具有式Ia、Ib或Ic中任一個表示的重複單元的羥基-官能的聚(醯胺醚)
(2)具有由式IIa、IIb或IIc中的任一個獨立表示的重複單元的聚(羥基醯胺醚)
(3)具有式III所示重複單元的醯胺基-及羥甲基官能的聚醚 (4)具有式IV所示重複單元的羥基官能的聚醚 (5)具有式Va或Vb所示重複單元的羥基官能的聚(醚磺醯胺)
(6)具有式VI所示重複單元的聚(羥基酯醚) (7)具有式VII所示重複單元的羥基-苯氧基醚聚合物 以及(8)具有式VIII所示重複單元的聚(羥氨基醚) 其中每個Ar都獨立地表示二價芳族部分、取代二價芳族部分或雜芳族部分,或者不同二價芳族部分的組合,取代芳族部分或雜芳族部分;R獨立地為氫或一價烴基部分;每個Ar1都為含有醯胺基或羥甲基的二價芳族部分或二價芳族部分的組合;每個Ar2都與Ar相同或不同,並且獨立地為二價芳族部分、取代芳族部分或雜芳族部分或者不同二價芳族部分的組合、取代芳族部分或雜芳族部分;R1獨立地為主要的亞烴基部分,比如二價芳族部分、取代二價芳族部分、二價雜芳族部分、二價亞烷基部分、二價取代亞烷基部分或二價雜亞烷基部分或這些基團的結合;R2獨立地為一價烴基部分;A是胺部分或不同胺部分的結合;X是胺、亞芳基二氧、亞芳基二亞磺醯氨或亞芳基二羧基部分或這些部分的組合;而Ar3是下式中任一個所示的「陽基環(cardo)」部分 其中Y為不存在(nil)、二價鍵或連接基團,其中合適的連接基團包括例如氧原子、硫原子、羰基、磺醯基或亞甲基或類似連接;n是從約10到約1000的整數;x為0.01~1.0;並且y為0~0.5。
術語「主要的亞烴基」表示主要是烴的二價基團,但它通常包含少量的雜芳族部分比如氧、硫、亞胺、磺醯基、次硫酸基(sulfoxyl)等。
美國專利5,089,588和5,143,998中描述的那樣,通過N,N』-二(羥苯基氨基)烷烴或芳烴與二環氧甘油醚接觸,優選製備式I所示的羥基-官能的聚)醯胺醚)。
如在美國專利5,134,218中描述的那樣,通過二(羥苯基氨基)烷烴或芳烴、或者這些化合物中的2種或更多種化合物比如N,N』-二(3-羥苯基)己二醯胺或N,N』-二(3-羥苯基)戊二醯胺的組合與表滷代醇接觸,製備式II所示的聚(羥基醯氨基醚)。
例如,可以通過二環氧甘油醚比如雙酚A的二環氧甘油醚與帶有懸掛氨基、N-取代氨基和/或羥烷基部分的二元酚比如2,2-二(4-羥苯基)乙醯胺和3,5-二羥基苯甲醯胺進行反應,可以製備式III所示的醯胺-和羥甲基-官能化的聚醚。這些聚醚及它們的製備在美國專利5,115,075和5,218,075中有描述。
例如,通過使二環氧甘油醚或二環氧甘油醚的組合與二元酚或二元酚的組合採用美國專利5,164,472中描述的方法進行反應,可以製備式IV所示的羥基-官能的聚醚。備選地,通過使二元酚或二元酚的組合與表滷代醇通過Reinking、Barnabeo和Hale在Journal of Applied PolymerScience,Vol.7,p.2135(1963)中描述的方法進行反應,可以獲得羥基-官能的聚醚。
例如,通過如美國專利5,149,768中描述那樣,使N,N』-二烷基或N,N』-二芳基二磺醯胺與二環氧甘油醚聚合,製備出式V表示的羥基-官能的聚(醚磺醯胺)。
通過脂肪族或芳香族二酸的二環氧甘油醚比如對苯二甲酸二環氧甘油脂或二元酚的二環氧甘油醚與脂肪族或芳香族二酸比如己二酸或間苯二甲酸的反應,製備出式VI表示的聚(羥基酯醚)。這些聚酯在美國專利5,171,820中有描述。
例如,通過至少一種二親核單體與下列物質的至少一種的二環氧甘油醚在足以使二親核單體的親核部分與環氧部分反應形成聚合物骨架的條件下接觸,製備式VII所示的羥基-苯氧基醚聚合物陽基環雙酚,比如9,9-二(4-羥苯基)芴、酚酞或phenolphthalimidine,或者取代陽基環雙酚,比如取代二(羥苯基)芴、取代酚酞或取代phenolphthalimidine,其中所述聚合物骨架含有懸掛羥基部分以及醚、亞胺、氨基、亞磺醯氨基或酯連接。這些羥基-苯氧基醚聚合物在美國專利5,184,373中有描述。
通過使二元酚的二環氧甘油醚中的一種或多種與具有兩個胺氫的胺在足以使胺部分與環氧部分反應形成具有胺連接、醚連接及懸掛羥基部分的聚合物骨架的條件下接觸,製備出式VIII表示的聚(羥氨基醚)(「PHAE」或聚醚胺)。這些化合物在美國專利5,275,853中有描述。例如,聚羥基氨基醚共聚物可以由間苯二酚二環氧甘油醚、對苯二酚二環氧甘油醚、雙酚A二環氧甘油醚或這些的混合物進行製備。
羥基-苯氧基醚聚合物是二元多環酚比如雙酚A和表滷代醇的縮合反應產物,並且具有式IV所示的重複單元,其中Ar是異亞丙基二亞苯基部分。用於製備這些的方法在美國專利3,305,528中有描述,該專利通過引用將其全部內容結合到此。一種優選的非限制性羥基-苯氧基醚聚合物,PAPHEN 25068-38-6是從Phenoxy Associates,Inc商購得到的。其它優選的苯氧基樹脂是從InChem(Rock Hill,South Carolina)商購得到的,這些材料包括但不限制於INCHEMREZtmPKHH和PKHW產品系列。
通常,優選的苯氧基-類材料形成穩定的水基溶液或分散體。優選地,溶液/分散體的性質受到水的接觸有不利影響。優選材料涵蓋的範圍約10%的固體到約50%的固體,包括約15%、20%、25%、30%、35%、40%和45%,以及圍繞這些百分比的範圍。優選地,所使用的材料溶解或分散在極性溶劑中。這些極性溶劑包括但不限制於水、醇和乙二醇醚。參見,例如,描述了一些優選苯氧基-類溶液和/或分散體的美國專利6,455,116、6,180,715和5,834,078。
一種優選的苯氧基-類材料是式VIII所示的聚羥基氨基醚共聚物(PHAE)的分散體或溶液,當將該分散體或溶液塗布到容器或預成型坯上時,可大幅降低各種氣體以可預知及熟知方式通過容器壁的滲透速率。由PHAE製備的一種分散體或乳液包含10-30%的固體。通過在水與有機酸的溶液中攪拌或其它方式攪動PHAE,可以製備PHAE溶液/分散體,其中所述有機酸優選乙酸或磷酸,但也包括乳酸、蘋果酸、檸檬酸或乙醇酸和/或這些酸的混合物。這些PHAE溶液/分散體還包括通過聚羥基氨基醚與這些酸反應製備的有機酸鹽。
在其它優選的實施方案中,採用本領域技術人員已知的方法將苯氧基類熱塑性材料與其它材料進行混合或摻合。在一些實施方案中,可以向該摻合物中加入相容劑。當採用相容劑時,優選該摻合物的一種或多種性質得到改善,這些性質包括但不限制於顏色、渾濁度以及含有摻合物的層與其它層之間的粘附力。一種優選的摻合物包括一種或多種苯氧基類熱塑性材料以及一種或多種聚烯烴。一種優選的聚烯烴包括聚丙烯。在一個實施方案中,聚丙烯或其它聚烯烴可以用極性分子或單體進行接枝或改性,以提高相容性,其中所述極性分子或單體包括但不限制於馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯醯基酯和/或類似化合物。如果象在WO 04/004929和美國專利6,676,883中所描述的那樣,一個或多個樹脂層比如通過浸塗、流塗或噴塗進行塗敷液體,則下列PHAE溶液或分散體是可以使用的合適苯氧基-類溶液或分散體的實例。一種合適材料是BLOX實驗性的阻隔樹脂,例如,採用DowChemical Corporation生產的磷酸製備的XU-19061.00。據說這種特殊的PHAE分散體具有下列典型的特徵30%的固體、比重為1.30、pH為4、粘度為24釐泊(Brookfield,60rpm,LVI,22℃。)以及粒度為1,400~1,800埃。包括基於間苯二酚的BLOX588-29樹脂的其它合適材料還提供作為阻隔材料的出眾結果。據說這種特殊的分散體具有下列典型特徵30%的固體、比重為1.2、pH為4.0、粘度為20釐泊(Brookfield,60rpm,LVI,22℃.)以及粒度為1500~2000埃。可以證實聚羥基氨基醚的化學性質的其它變體是有益的,比如基於對苯二酚二環氧甘油醚的結晶變體。其它合適材料包括從Imperial Chemical Industries(「ICI,」Ohio,USA)購買到的產品名為OXYBLOK的聚羥基氨基醚溶液或分散體。在一個實施方案中,加入合適的交聯材料,可以使PHAE溶液或分散體部分交聯(半交聯)、完全交聯或者交聯到恰好適用於應用的所需程度。交聯的益處包括但不限制於下列中的一種或多種改善耐化學性、改善耐磨損性、低發白現象、低表面張力。交聯劑材料的實例包括但不限制於甲醛、乙醛或醛類材料中的其它成員。合適交聯劑還可以使材料的Tg改變到可以有利於形成具體容器的Tg。其它合適材料包括BLOX5000樹脂分散中間體,BLOXXUR 588-29、BLOX0000和4000系列的樹脂。用於溶解這些材料的溶劑包括但不限制於極性溶劑比如醇、水、乙二醇醚或這些的摻合物。其它合適材料包括但不限制於BLOXR1。
在一個實施方案中,優選的苯氧基類熱塑性材料可溶解在酸的水溶液中。通過在水與有機酸的溶液中攪拌或其它方式攪動熱塑性環氧樹脂,可以製備該聚合物的溶液/分散體,其中所述有機酸優選乙酸或磷酸,但也包括乳酸、蘋果酸、檸檬酸或乙醇酸和/或這些酸的混合物。在一個優選的實施方案中,在聚合物溶液中的酸濃度基於總重量計優選在約5%-20%範圍內,包括約5%-10重量%。在其它優選的實施方案中,酸濃度可以低於約5%或高於約20%;並且可以根據比如聚合物種類及其分子量的因素改變。在其它優選的實施方案中,酸濃度的範圍在約2.5~約5重量%。在一個優選的實施方案中的溶解聚合物的量在約0.1%~約40%的範圍。優選均勻且自由流動的聚合物溶液。在一個實施方案中,通過將聚合物溶解在90℃的10%乙酸溶液中,製備出10%的聚合物溶液。然後,在溶液仍然熱的情況下,用20%蒸餾水將溶液稀釋到8%的聚合物溶液。聚合物的濃度越高,聚合物溶液的粘性傾向于越大。
優選的共聚酯材料及其製備方法的實例在Jabarin的美國專利4,578,295中有描述。它們通常通過加熱選自下列反應物中的至少一種與1,3二(2-羥基乙氧基)苯和乙二醇的混合物進行製備間苯二酸、對苯二酸和這兩種酸的C1~C4烷基酯。任選地,該混合物可以進一步包括一種或多種形成酯的二羥基烴和/或二(4-β-羥基乙氧苯基)碸。特別優選的共聚酯材料是從Mitsui Petrochemical Ind.Ltd.(Japan)購買的B-010、B-030及這一類產品中的其它品種。
優選的聚醯胺材料的實例包括來自Mitsubishi Gas Chemical(Japan)的MXD-6。其它優選的聚醯胺材料包括尼龍6和尼龍66。其它優選的聚醯胺材料是聚醯胺和聚酯的摻合物,該摻合物包括約1-20重量%的聚酯、更優選約1-10重量%的聚酯,其中所述聚酯優選PET或改性PET。在另一個實施方案中,優選的聚醯胺材料是聚醯胺和聚酯的摻合物,該摻合物包括約1-20重量%的聚醯胺、更優選約1-10重量%的聚醯胺,其中所述聚酯優選PET或改性PET。摻合物可以是普通摻合物或它們可以與抗氧化劑或其它材料相容。這些材料的實例包括在2003年3月21日提交的美國專利公開2004/0013833中描述的那些材料,該專利通過引用將其全部內容結合到此。其它優選聚酯包括但不限制於PEN以及PET/PEN的共聚物。
3.優選的泡沫材料如此處使用的,術語「泡沫材料」是廣義的術語,它根據通常的意思使用,並且可以包括但不限制於發泡劑、發泡劑和粘結劑或載體材料的混合物、可膨脹多孔材料和/或具有空隙的材料。術語「泡沫材料」和「可膨脹材料」在此處可交換使用。優選的泡沫材料可以表現出改善製品(例如,容器)的熱和/或結構特性的一種或多種物理特性,並且可以使優選實施方案能夠經受容器通常要經歷的加工和物理應力。在一個實施方案中,泡沫材料給容器提供結構支撐。在另一個實施方案中,泡沫材料在加工過程中形成能夠降低容器損害的保護層。例如,泡沫材料在運輸過程中可以提供降低容器損害的耐磨損性。在一個實施方案中,泡沫的保護層可以提高容器的耐震性或耐衝擊性,因此防止或降低容器的破裂。此外,在另一個實施方案中,泡沫可以提供舒適的抓取表面和/或提高容器的美觀或吸引力。
在一個實施方案中,泡沫材料可以包括發泡劑或起泡劑和載體材料。在一個優選的實施方案中,發泡劑包括能夠膨脹並且與載體材料合作產生泡沫的可膨脹結構(例如,微球體)。例如,發泡劑可以是熱塑性微球體,比如Akzo Nobel售出的EXPANCEL微球體。在一個實施方案中,微球體可以是熱塑性中空球,並且該熱塑性中空球含有密封氣體的熱塑性殼。優選地,當微球體受熱時,熱塑性殼被軟化,並且氣體增加其壓力,使得微球體從初始位置膨脹到被膨脹位置。膨脹的微球體以及至少一部分的載體材料可以形成此處描述製品的發泡部分。泡沫材料可以形成含有如下內容的層單一材料(例如,發泡劑和載體材料形成的通常均勻的混合物)、材料混合物或摻合物、由兩種或更多種材料形成的基質、兩個或更多個層、或者優選包含至少兩種不同材料的多個微觀層(層狀)。備選地,微球體可以是任意其它適合的可控制膨脹的材料。例如,微球體可以是含有如下材料的結構能夠在該結構內或由從結構中產生氣體的材料。在一個實施方案中,微球體是包含產生或含有氣體的化學物的中空結構,其中氣體壓力增加會導致結構膨脹和/或脹裂。在另一個實施方案中,微球體是由一種或多種材料製備和/或含有所述一種或多種材料的結構,其中所述一種或多種材料分解或反應產生氣體,使微球體膨脹和/或脹裂。任選地,微球體可以是通常的固體結構。任選地,微球體可以是填充有固體、液體和/或氣體的殼。微球體可以具有適用於形成泡沫的任意結構和形狀。例如,微球體可以通常為球形。任選地,微球體可以是細長的或形狀不一的球狀體。任選地,微球體可以包括適用於使微球體膨脹的任何氣體或氣體的摻合物。在一個實施方案中,氣體可以包括惰性氣體,比如氮氣。在一個實施方案中,氣體通常是不可燃的。然而,在某些實施方案中,非惰性的氣體和/或可燃氣體可以填充微球體的殼。在一些實施方案中,泡沫材料可以包括本領域已知的發泡劑或起泡劑。另外,泡沫材料可以主要是或完全是發泡劑。
儘管一些優選實施方案包含通常不會破裂或脹裂的微球體,但是其它實施方案包含可以破裂、脹裂、斷裂和/或類似後果的微球體。任選地,一部分微球體可以破裂,同時其餘部分的微球體不會破裂。在一些實施方案中,微球體高達約0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%70%、80%、90重量%,以及涵蓋圍繞這些量的範圍。在一個實施方案中,例如,當微球體膨脹時,它們的大部分可以脹裂和/或斷裂。另外,可以採用微球體的各種摻合物和混合物形成泡沫材料。
微球體可以由適合於引起膨脹的任意材料形成。在一個實施方案中,如此處所述,微球體可以具有包含聚合物、樹脂、熱塑性材料、熱固性材料等的殼。微球體的殼可以包含單一材料或者兩種或多種不同材料的摻合物。例如,微球體可以具有含下列物質的外殼乙烯乙酸乙烯酯(「EVA」)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(「PET」)、聚醯胺(例如尼龍6和尼龍66)聚對苯二甲酸乙二醇酯二元醇(PETG)、PEN、PET共聚物以及它們的組合。在一個實施方案中,PET共聚物包括含量位於通常被稱作PETG和PET之間的CHDM共聚單體。在另一個實施方案中,將共聚單體比如DEG和IPA加入PET中,以形成微球體的殼。可以選擇材料的種類、尺寸與惰性氣體的適當組合,以使微球體實現理想膨脹。在一個實施方案中,微球體包含由遇到高溫時能夠膨脹的高溫材料(例如,PETG或類似材料)形成的殼,其中所述高溫優選不會導致微球體脹裂。如果微球體具有由低溫材料(例如,象EVA一樣的材料)製備的殼,則當微球體遇到適合於加工某些載體材料(例如,具有高熔點的PET或聚丙烯)的高溫時,可能會破裂。在某些情況下,例如,當EXPANCEL微球體在較高溫度下加工時,可能會破裂。有利地,可以將中溫或高溫微球體與具有較高熔點的載體材料一起使用,以便在微球體不破裂的情況下產生可控的、可膨脹的泡沫材料。例如,微球體可以包括中溫材料(例如,PETG)或高溫材料(例如,丙烯腈),並且可以適用於較高溫度的應用。因此,可以基於所採用的加工溫度選擇用於形成發泡聚合物的起泡劑。
泡沫材料可以是包含載體材料的基質,並且所述載體材料優選可以與起泡劑(例如,微球體)混合形成可膨脹材料的材料。載體材料可以是熱塑性、熱固性或聚合的材料,比如乙烯丙烯酸(「EAA」)、乙烯乙酸乙烯酯(「EVA」)、線性低密度聚乙烯(「LLDPE」)、聚對苯二甲酸乙二醇酯二元醇(PETG)、聚(羥基氨基醚)(「PHAE」)、PET、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯(「PS」)、漿(例如,纖維的木材漿或紙漿,或者混合有一種或多種聚合物的漿狀物)、上述這些的混合物等。然而,可以採用適用於攜帶發泡劑的其它材料,以使泡沫實現所需熱、結構、光和/或其它特性中的一種或多種。在一些實施方案中,載體材料具有使微球體更容易且快速膨脹的性質(例如,高熔融指數),從而降低了生產周期,提高了生產。
在優選實施方案中,可成型材料可以包括兩種或更多種組分,並且這些組分中包括其中每一種組分都具有不同的加工範圍(processingwindow)和/或物理性質的多種組分。這些組分可以進行結合,以使可成型材料具有一種或多種所需的特性。可以改變組分的比例,以產生所需的加工範圍和/或物理性質。例如,第一材料可以具有與第二材料的加工範圍相似或不同的加工範圍。加工範圍可以基於例如壓力、溫度、粘度等。因此,可成型材料的組分可以進行混合,以實現所需的例如用於成形該材料的壓力或溫度範圍。
在一個實施方案中,第一材料與第二材料的結合可以產生具有比第二材料的加工範圍更加理想的加工範圍的材料。例如,第一材料可以適用於在寬範圍的溫度下加工,而第二材料可以適用於在窄範圍的溫度下加工。具有由第一材料形成的一部分以及由第二材料形成的另一部分的材料可以適用於在比第二材料的加工溫度的窄範圍寬的溫度範圍內加工。在一個實施方案中,多組分材料的加工範圍類似於第一材料的加工範圍。在一個實施方案中,可成型材料包括多層板或管,並且所述多層板或管包含含有PET的層和含有聚丙烯的層。由PET和聚丙烯這兩者形成的材料可以在與適用於PET的加工溫度範圍相似的寬溫度範圍內進行加工(例如,擠出)。加工範圍可以是對於一個或多個參數比如壓力、溫度、粘度和/或類似參數的。
任選地,可以改變材料的各種組分的量,以實現所需的加工範圍。任選地,可以將材料進行結合,產生適用於在所需範圍內的壓力、溫度、粘度和/或類似物下加工的可成型材料。例如,可以增加具有更合意加工範圍的材料的比例,並且可以降低具有更少不合意加工範圍的材料的比例,這樣就可以產生具有與第一材料的加工範圍非常類似或基本相同的加工範圍的材料。當然,如果更合意的加工範圍是在第一材料的第一加工範圍和第二材料的第二加工範圍之間,則可以選擇第一和第二材料的比例,以實現可成形材料的合意的加工範圍。
任選地,可以將每一種都具有類似或不同加工範圍的多種材料結合,以獲得最終材料的所需加工範圍。
在一個實施方案中,通過改變其一種或多種具有不同流變特性的組分,可以改變可成型材料的流變特性。例如,基底(例如,PP)可以具有高熔體強度並且能經得起擠出的檢驗。PP可以與具有使其難於擠出的低熔體強度的另一種材料比如PET結合,以形成適用於擠出工藝的材料。例如,在共擠出(例如,水平或垂直共擠出)過程中,PP或其它堅固材料的層可以支撐PET層。因此,由PET和聚丙烯形成的可成形材料可以在通常適用於PP而通常不使用於PET的溫度範圍內進行加工例如擠出。
在一些實施方案中,為影響製品的一種或多種性質,可以選擇可成型材料的組成。例如,通過採用此處描述的可成形材料,可以獲得此處公開的熱性能、結構性能、阻隔性能、光性能、流變性能、滿意的氣味性能、和/或其它性能或特性。
4.增強材料的添加劑此處公開的優選方法的優點是它們允許採用多功能添加劑的靈活性。可以採用本領域普通人員已知的並且能夠提供增強CO2阻隔、O2阻隔、UV保護、耐磨損性、抗發白性、耐衝擊性和/或耐化學性的添加劑。
優選的添加劑可以通過本領域的技術人員已知的方法製備。例如,添加劑可以直接與特殊材料混合;它們可以獨立地溶解/分散後加入到特殊材料中;或它們可以與特殊材料結合再加入溶劑,從而形成材料溶液/分散體。此外,在一些實施方案中,優選添加劑可以單獨用作單一的層。
在優選實施方案中,通過加入不同添加劑,可以增強層的阻隔性能。添加劑優選以高達約40%材料的量存在,所述量也包括高達約材料的30%、20%、10%、5%、2%和1重量%。在其它實施方案中,添加劑優選以小於或等於1重量%的量存在,材料的優選範圍包括但不限制於約0.01%~約1%、約0.01%~約0.1%以及約0.1%~約1重量%。此外,在一些實施方案中,添加劑優選在水溶液條件下穩定。例如,可以採用間苯二酚(間-二羥基苯)的衍生物與在材料形成中作為摻合物或作為添加劑或單體的各種優選材料一起使用。間苯二酚含量越高,材料的阻隔性能越好。例如,可以在PHAE中採用間苯二酚二環氧甘油醚,在PET和其它聚酯及共聚酯阻隔材料中採用羥乙基醚間苯二酚。
可以使用的另一種添加劑是「納米顆粒」或納米顆粒材料」。為方便起見,術語納米顆粒在此處將被同時用於指納米顆粒和納米顆粒材料。這些納米顆粒是極小的微米或亞微米大小(直徑)的材料顆粒,它們通過使氣體分子例如氧或二氧化碳在滲透材料時經過更曲折的遷移路徑,而增強了材料的阻隔性能。在優選的實施方案中,納米顆粒材料以在0.05~1重量%範圍的量存在,該範圍包括0.1%、0.5重量%以及圍繞這些量的範圍在內。
納米顆粒材料的一種優選類型是從Southern Clay Products購買的微顆粒粘土基的產品。從Southern Clay products購買到的一種優選的產品系列是Cloisite納米顆粒。在一個優選的實施方案中,優選的納米顆粒包括用季銨鹽改性的蒙脫土。在其他實施方案中,納米顆粒包括用叔銨鹽改性的蒙脫土。在另外一些實施方案中,納米顆粒包括天然的蒙脫土。在再一些實施方案中,如美國專利5,780,376描述的那樣,納米顆粒包括有機粘土,該專利的全部公開內容都通過引用結合到此,並且形成本申請公開內容的一部分。其它合適的有機和無機微顆粒粘土基的產品也可以被採用。人造和天然產物也都適合使用。
另一種優選的納米顆粒材料包括金屬的複合材料。例如,一種合適的複合物是從BYK Chemie(Germany)購買的納米顆粒形式的氧化鋁的水基分散體。這種納米顆粒材料被認為可以提供一種或多種下列的優點提高耐磨損性、提高抗擦傷性、提高Tg、以及熱穩定性。
另一種優選的納米顆粒材料包括聚合物矽酸鹽複合物。在優選實施方案中,矽酸鹽包括蒙脫土。合適的聚合物矽酸鹽納米顆粒材料可從Nanocor and RTP Company購買。
在優選實施方案中,通過加入不同的添加劑,可以提高材料的UV包含性質。在一個優選的實施方案中,所使用的UV保護材料提供高達約350nm或更低、優選約370nm或更低、更優選約400nm或更低的UV保護。UV保護材料可以被用作提供其它功能性的層的添加劑或者被獨立用作單一的層。提供增強UV保護的優選添加劑在材料中存在有約0.05~20重量%,而且包括約0.1%、0.5%、1%、2%、3%、5%、10%和15重量%以及圍繞這些量的範圍。優選地,UV保護材料以與其它材料相容的形式加入。例如,優選的UV保護材料是Milliken UV390AClearShield。UV390A是一種油狀液體,並且通過首先將優選大約等體積份的液體和水進行摻合有助於其混合。然後,將這種摻合物加入到材料溶液例如BLOX599-29中並攪拌。所得溶液含有約10%UV390A,並且當將其塗敷到PET預成型坯中時,提供高達390nm的UV保護。如前面所述,在另一個實施方案中,UV390A溶液被用作單一的層。在其它實施方案中,優選的UV保護材料包括被作為濃縮物(concentrate)加入的UV吸收劑接枝或改性的聚合物。其它優選的UV保護材料包括但不限制於苯並三唑、酚噻嗪和氮雜酚噻嗪(azaphenothiazine)。UV保護材料可以在使用之前例如注射成型或擠出之前的熔融相處理過程中加入,或者直接加入到溶液或分散體形式的塗層材料中。合適的UV保護材料可從Milliken,Ciba and Clariant中購買。
在優選實施方案中,可以向材料中引入CO2清除性質。在一個優選實施方案中,這種性質可以通過包含與形成高氣體阻隔鹽的CO2反應的活性胺而得以實現。這種鹽將作為惰性CO2阻隔劑。活性胺可以是添加劑或者它可以是在一個或多個層的熱塑性樹脂材料中的一個或多個部分。
在優選實施方案中,通過包含本領域已知的O2清除劑比如蒽醌(anthroquinone)等,可以向優選材料中引入O2清除性質。在另一個實施方案中,一種合適的O2清除劑是從BP Amoco Corporation andColorMatrix Corporation中購買到的AMOSORBO2清除劑,該清除劑在Cahill等的美國專利6,083,585中有公開,並且將該專利的全部公開內容都結合到此。在一個實施方案中,通過在苯氧基-類材料中包含具有不同活化機理的O2清除劑,可以向優選的苯氧基-類材料等中引入O2清除性質。優選的O2清除劑可以是自發、逐步進行的或者具有直到受具體的機制引發才進行的延遲行為。在一些實施方案中,通過將O2清除劑暴露在UV或水(例如,存在於容器的內容物中的UV或水)或這兩種的組合中,其被活化。基於塗層的總重量計,O2清除劑優選的存在量為約0.1~約20重量%,更優選的量為約0.5~約10重量%,最優選的量為約1~約5重量%。
在另一個優選的實施方案中,對於比外層提供的化學藥品更苛刻的化學藥品,採用頂塗布或塗層來提供耐化學性。在某些實施方案中,優選這些頂塗布或塗層是水基或非水基的聚酯或丙烯酸樹脂,其中所述聚酯或丙烯酸樹脂是任選部分或全部交聯的。優選的水基聚酯是聚對苯二甲酸乙二醇酯,但是,也可以使用其它聚酯。在某些實施方案中,應用頂塗布或塗層的方法是在題為Dip,Spray,And Flow Coating Process ForForming Coated Articles的美國專利公開2004/0071885中所公開的方法,該專利的全部公開內容都通過引用結合到此。
優選的水基聚酯樹脂在美國專利4,977,191(Salsman)中有描述,該專利通過引用結合到此。更具體地,美國專利4,977,191描述一種水基聚酯樹脂,該樹脂包括由20-50重量%的廢棄對苯二甲酸酯聚合物、10-40重量%的至少一種乙二醇和5-25重量%的至少一種氧烷基化的多元醇形成的反應產物。
另一種優選的水基聚合物是如美國專利5,281,630(Salsman)所描述的磺化水基聚酯樹脂,該專利通過引用結合到此處。具體地,美國專利5,281,630描述了一種磺化的可水溶或可水分散的聚酯樹脂的一種水懸浮液,其中該聚酯樹脂包括下面所得的反應產物由20-50重量%的對苯二甲酸酯聚合物、10-40重量%的至少一種乙二醇和5-25重量%的至少一種氧烷基化的多元醇製備具有羥烷基官能的預聚物樹脂,該預聚物樹脂與以每100g預聚物樹脂計為約0.10摩爾~約0.50摩爾的α,β-烯鍵式不飽和二羧酸進一步反應,然後被α,β-烯鍵式不飽和二羧酸的殘餘量終止所製備的樹脂與以每摩爾的α,β-烯鍵式不飽和二羧酸殘餘計為約0.5摩爾~約1.5摩爾的亞硫酸鹽反應,以製備磺化終止的樹脂。
還有另一種優選的水基聚合物是在美國專利5,726,277(Salsman)中描述的塗層,該專利通過引用結合到此。具體地,美國專利5,726,277描述了含有下面所得反應產物的塗層組合物至少50重量%的廢棄對苯二甲酸酯聚合物與含氧烷基化多元醇的二元醇混合物在糖原酵解催化劑的參與下進行反應,其中反應產物進一步與二官能的有機酸反應,並且其中酸與二元醇的重量比在6∶1~1∶2的範圍內。
儘管上述實例是作為優選的水基聚合物塗層組合物而提供的,但是其它水基聚合物也適合於在此處描述的產品和方法中使用。只作為舉例而不是作為限定的再一個合適的水基組合物是在美國專利4,104,222(Date等)中描述的,該專利通過引用結合到此。美國專利4,104,222描述了通過如下過程獲得的一種線性聚酯樹脂的分散體將線性聚酯樹脂與高級醇/環氧乙烷加成類的表面活性劑混合,將混合物熔融,並且通過將所得熔體在攪拌下倒入鹼的水溶液中,從而將所得熔體分散。具體地,這種分散體是通過如下過程獲得的將線性聚酯樹脂與高級醇/環氧乙烷加成類的表面活性劑混合,將混合物熔融,並且通過將所得熔體在攪拌和70-95℃的溫度下倒入鏈烷醇胺的水溶液中,以使所得熔體分散,其中所述鏈烷醇胺是選自由一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一甲基乙醇胺、一乙基乙醇胺、二乙基乙醇胺、丙醇胺、丁醇胺、戊醇胺、N-苯基乙醇胺以及甘油的鏈烷醇胺組成的組中,所述鏈烷醇胺以0.2~5重量%的量存在於水溶液中,所述高級醇/環氧乙烷加成類的表面活性劑是具有至少8個碳原子的烷基的高級醇、烷基取代的苯酚或脫水山梨糖醇的單乙醯化產物的環氧乙烷加成產物,並且其中所述表面活性劑具有至少12的HLB值。
同樣,作為舉例,美國專利4,528,321(Allen)公開可水溶或可水膨脹的聚合物顆粒在水不溶合液體中的分散體,該聚合物顆粒是在水不溶合液體中的反相聚合的,並且包括選自C4-12亞烷烴二醇單醚、C4-12亞烷烴二醇單醚的C1-4鏈烷酸酯、聚C6-12亞烷烴二醇單醚及其C1-4鏈烷酸酯中的非離子化合物。
某些實施方案的材料可以是交聯的,以提供各種應用例如熱填充應用中的熱穩定性。在一個實施方案中,內層可以包括低交聯的材料,而外層可以包括高交聯的材料或其它適當的組合。例如,在PET表面上的內塗層可以採用沒有交聯或低交聯的材料,比如BLOX588-29,而外塗層可以採用能夠交聯以保證對PET的最大粘附力的其它材料,比如來自ICI的EXP 12468-4B。可以將能夠交聯的合適添加劑加入一個或多個層中。合適交聯劑可以根據被加入其中的樹脂或材料的化學性質和功能進行選擇。例如,胺交聯劑對於含環氧基團的交聯樹脂可以是有益的。如果存在交聯劑添加劑,則優選交聯添加劑的量為塗層溶液/分散體的約1%~10重量%、優選約1%~5%、更優選約0.01%~0.1重量%,這些含量還包括2%、3%、4%、6%、7%、8%和9重量%。任選地,熱塑性環氧樹脂(TPE)可以與一種或多種交聯劑一起使用。在一些實施方案中,還可以將試劑(例如炭黑)塗布或結合到TPE材料中。TPE材料可以形成此處公開的製品的一部分。估計,炭黑或類似添加劑也可以在其它聚合物中使用,從而增強材料的性質。
某些實施方案的材料可以任選包含固化增強劑。如此處使用的,術語「固化增強劑」是廣義術語,並且根據其通常的意思使用,它包括但不限制於化學交聯催化劑、熱增強劑等。如此處使用的,術語「熱增強劑」是廣義術語,並且根據其通常的意思使用,它包括但不限制於過渡金屬、過渡金屬化合物、輻射吸收添加劑(例如,炭黑)。合適的過渡金屬包括但不限制於鈷、銠和銅。合適過渡金屬化合物包括但不限制於金屬羧酸鹽。優選的羧酸鹽包括但不限制於新癸酸鹽、辛酸鹽和乙酸鹽。熱增強劑可以單獨使用或與一種或多種其它熱增強劑組合使用。
可以將熱增強劑加入到材料中,並且相比於沒有熱增強劑的材料,該材料的溫度在固化處理過程中可以顯著增加。例如,在一些實施方案中,可以將熱增強劑(例如,炭黑)加入到聚合物中,因而進行固化處理(例如,IR輻射)的聚合物的溫度比進行相同或類似固化處理的沒有熱增強劑的聚合物明顯更大。由熱增強劑所致的聚合物的增加溫度可以提高固化速率,因而增加了生產速率。在一些實施方案中,當用加熱裝置(例如,紅外加熱裝置)加熱熱增強劑和製品時,熱增強劑通常比製品層中的至少一層具有更高的溫度。
在一些實施方案中,熱增強劑存在的量是約5~800ppm、優選約20~約150ppm、更優選約50~125ppm、還更優選約75~100ppm,這些量還包括約10、20、30、40、50、75、100、125、150、175、200、300、400、500、600和700ppm以及圍繞這些量的範圍。熱增強劑的量可以基於含有熱增強劑的層的重量或包含所有層的製品的總質量進行計算。
在一些實施方案中,優選的熱增強劑包括炭黑。在一個實施方案中,為了提高塗層材料的固化,可以採用炭黑作為塗層材料的組分。當炭黑被用作塗層材料的組分時,將炭黑在塗層材料被應用(例如,浸漬、塗布等)到製品上之前、過程中和/或之後加入到一種或多種塗層材料中。優選將炭黑加入到塗層材料中並攪拌,以確保充分混合。為實現製品的所需性質,熱增強劑可以包括其它材料。
在其中將炭黑用於注射成型工藝的另一個實施方案中,可以將炭黑加入到在熔融相工藝中的聚合物摻合物中。
在一些實施方案中,聚合物包括熱增強劑的量為約5~800ppm、優選約20~約150ppm、更優選約50~125ppm、還更優選約75~100ppm,並且這些量包含約10、20、30、40、50、75、100、125、150、175、200、300、400、500、600和700ppm在內以及圍繞這些量的範圍。在再一個實施方案中,塗層材料採用輻射比如紅外(IR)加熱進行固化。在優選實施方案中,IR加熱比採用其它方法的固化提供更有效的塗層。其它熱增強劑和固化增強劑及它們的使用方法在2004年11月5日提交的美國專利申請系列10/983,150中有公開,該申請的題目為「Catalyzed Process for Forming Coated Articles」,並且通過引用將該申請的全部公開內容結合到此。
在一些實施方案中,需要加入防發泡/起泡劑。在一些使用溶液或分散體的實施方案中,該溶液或分散體形成能夠防礙優選工藝的泡沫和/或氣泡。避免這種幹擾的一個方式是向溶液/分散體中加入防發泡/起泡劑。合適的防發泡劑包括但不限制於非離子表面活性劑、烯化氧基材料、矽氧烷基材料和離子表面活性劑。如果存在防發泡劑,則優選防發泡劑存在的量為溶液/分散體的約0.01%~約0.3%、優選約0.01%~約0.2%、但也包括約0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.25%及圍繞這些量的範圍。
在另一個實施方案中,為了使塗層發泡,可以向塗層材料中加入發泡劑。在再一個實施方案中,採用發泡劑的反應產物。有益的發泡劑包括但不限制於偶氮二甲醯胺、偶氮二異丁腈、重氮氨基苯、N,N-二甲基-N,N-二亞硝基對苯二醯胺、N,N-二亞硝基五亞甲基-四胺、苯磺醯基-醯肼、苯-1,3-二磺醯基醯肼、二苯基碸-3-3、二磺醯基醯肼、4,4′-氧二苯磺醯基醯肼、對甲苯磺醯基氨基脲、偶氮二羧酸鋇、丁基胺腈、硝基脲、三肼基三嗪、苯基-甲基-氨基甲酸酯、對-磺(sulfon)醯肼、過氧化物、碳酸氫銨和碳酸氫鈉。目前可以預期,商購的發泡劑包括但不限制於EXPANCEL、CELOGEN、HYDROCEROL、MIKROFINE、CEL-SPAN和PLASTRONFOAM。
基於塗層的重量,優選塗層材料中存在發泡劑,並且發泡劑的存在量為約1%到高達約20重量%、更優選為約1~約10重量%、最優選為約1~約5重量%。本領域技術人員已知的採用壓縮氣體的新發泡技術也能夠用作備選方式,以代替上述列舉的常規起泡劑進行發泡。
粘結層優選是具有與在PET聚合物鏈上的羧基和/或羥基反應的功能基比如酸酐和環氧基的聚合物。有用的粘結層材料包括但不限制於DuPont BYNEL、Mitsui ADMER、Eastman’s EPOLINE、Arkema’sLOTADER和ExxonMobil’s EVELOY。
D.用於製備層狀材料的方法和系統多組分層或製品還可以由優選包括至少兩種組分的層狀熔體流(meltstream)製備。此處使用的術語層狀熔體流包括但不限制於含有至少兩個層的熔體流,其中熔體流中的層通常是平行的。儘管層狀熔體流可以具有少至兩個層,但是層狀熔體流可以包括並且優選包括多個薄層。當層狀熔體流由兩種材料構成時,該熔體流優選由所述兩種材料的通常交變的薄層構成。用於形成層狀熔體流的材料優選是包含此處描述的聚酯、聚烯烴、苯氧基-類材料和其他材料的聚合物,比如熱塑性材料。成層材料還可以包含兩種或更多種材料的摻合物。成層材料還可以摻入添加劑比如納米顆粒、去氧劑、UV吸收劑、相容劑等。在一個實施方案中,層狀熔體流包括回收聚酯比如回收PET和阻隔材料。
形成層狀熔體流的一種方法採用了與在Schrenk的幾個專利即美國專利5,202,074、5,540,878和5,628,950中公開的系統相類似的系統,這些專利的公開內容通過引用將其全部結合到此,但是目前估計可採用該方法以及其它方法來獲得層狀熔體流。參考圖27,其示出了層狀熔體流產生系統482的一個實施方案的示意圖。圖27的系統解釋了兩種材料系統的一個實施方案,但是應當理解為用於三種或更多種材料的系統也將以類似方式工作。將形成層的兩種材料放置在分開的漏鬥或入口484和485中,所述漏鬥或入口484和485分別進料給分開的擠出機486和487。在一個優選的實施方案中,擠出機486和487是螺杆型擠出機,它們能夠結合應用熱和壓力將原料轉變成熔體。材料按一定的比率和厚度被擠出,以提供各種材料所需的相對量,並且被複合在一起的擠出物的熔體流形成雙層熔體流488,所述雙層熔體流488由各自優選被配置為圓柱狀的層構成,因而其中一層位於另一層的上面。
然後,優選將從組合柱(cylinder)輸出的雙層熔體流488應用到層倍增系統490中。在圖示的層倍增系統490中,雙層熔體流488被增加成多層熔體流492,在圖27A所示的圖例實施方案中,多層熔體流492具有10層。圖27A所示是示意性的並且有些理想化,因為儘管層狀材料的層總體上(on average)優選為通常彼此平行的,但是層狀材料可以包括彼此不平行的層和/或一些層可以在一些點上通常是平行的而在另一些點上是不平行的。
層增加可以通過多種方式中的任一種進行。在一個實施方案中,首先將熔體流的一部分分成垂直於兩個層的界面的兩段。然後,將這兩段壓扁,使得兩段中的每一個都大約與在第一步驟被二等分之前的初始部分一樣長,而且厚度是初始部分的一半。然後,通過將其中一段疊加在另一段的上面,使得這兩種材料的亞層彼此平行(即在垂直於熔體流的層的方向上疊加),從而將這兩段重新組合為具有類似於初始部分尺寸、但具有四層的一段。將熔體流分開、壓扁及重新組合的這些步驟可以進行幾次,以形成更薄的層。熔體流可以通過進行多次的分開、壓扁和重新組合而得到倍增,以產生由組分材料的多個亞層組成的單一熔體流。在這個兩種材料的實施方案中,在這兩種材料之間的層組成將發生交變。除了在分開之前或在重新組合之前將熔體流壓扁之外,層產生的其它方法包括進行與上述概括步驟相似的步驟。備選地,在這些實施方案的任一種中,可以將熔體流反折到自身內,而不是將其分成幾部份。還可以組合使用分開和反折,但是要注意,反折和分開將得到稍微不同的結果,原因是反折將使一層成為疊在其上的雙層。來自層倍增系統的輸出物穿過開口494比如噴嘴或閥,並且比如通過將層狀熔體流注射或將其放入模具中,而使其被用於形成製品或在制品內的多組分層。
在圖示的兩-材料的實施方案中,層的組成在這兩種材料之間通常是交變的。然而,在另外一些實施方案中,任何合適數量的材料可以被組合成一種合成的(component)熔體流,然後將該熔體流加入到層倍增系統490中,該層倍增系統490能夠產生具有所需數量和/或大小的材料的重複塊狀物(repeating block)或堆疊物(stack)的層狀熔體流。例如,在一個實施方案中,系統482包括同時將材料輸送給層倍增系統490的三個擠出機。層倍增系統490可以形成由三種材料形成的層堆疊物。
當層狀熔體流包括一種或多種能夠提供氣體阻隔性能的材料時,優選層狀熔體流以使其取向的方式使用,以便熔體流的層通常與製品的一個或多個寬表面平行。例如,在預成型坯或容器中,優選層通常與壁部或軀體部的長度平行。雖然優選平行,但是其它方位也可以使用,並且也是在本公開內容的範圍內的。例如,容器壁的一個或多個部分可以具有彼此平行的層並具有壁表面,而一個或多個其它部分可以具有彼此不平行的層。穿過容器壁的所需曲折路徑是受形成容器的層的取向和結構確定的。例如,通常彼此平行的層和壁部基本上可以增加穿過氣體分子要橫過的壁的路徑的長度。備選地,通常彼此平行並且橫穿壁的層導致穿過壁的曲折流體路徑變短或減小,因而與平行方式取向的相同熔體流相比,阻隔性能將變低。
此處公開的製品比如容器和預成型坯可以採用從比如圖示那種的系統輸出的層狀熔體流形成。在一些實施方案中,為便於加工及成型,層狀熔體包含具有通常與熔融溫度Tm相似的材料。然而,層狀熔體可以包含基本上具有不同Tm的材料。例如,層狀材料可以包含具有在約500範圍內的Tm的材料。可以基於材料的熱性能、結構性能、阻隔性能、流變性能、加工性能和/或其它性能,選擇層狀材料的材料。層狀熔體可以優選在其組分中的一種或多種基本降解之前形成並冷卻。技術人員可以選擇材料,以形成實現適用於加工特性及所選擇最終用途的所需的材料穩定性。
E.製備優選製品的方法和裝置通過擠出工藝,可以至少部分形成單層及多層製品(包括包裝物,比如封口件、型材、管、容器、瓶、罐)。在一些實施方案中,擠出工藝之後是吹塑工藝。製備多層製品的一種方法在此處通常被稱作共擠出。此處使用的術語「共擠出」是廣義的術語,以其通常的意思使用,並且可以包括以單層和/或多層形式擠出多種材料。此處使用的術語「擠出」是廣義的術語,以其通常的意思使用,並且可以包括共擠出以及以單層形式擠出單一材料。
可以採用共擠出將此處所述材料的一個或多個層放置在基底(例如,底層)上,此處所述材料比如有含有pp的材料、可膨脹/泡沫材料、PET(包括回收PET、未用過的PET)、層狀材料、阻隔材料、這些材料的組合和/或其它材料。在一些非限制性實施方案中,基底形成擠出型材的內表面。優選內表面適用於接觸食品。在一些實施方案中,型材的基底包括PET(比如未用過的PET)、苯氧基類熱塑性材料、這些材料的組合和/或類似物。
製品可以包括具有一個或多個下列優點特徵的一個或多個層或部分絕熱層、阻隔層、食品接觸層、非-氣味篩除層、高強度層、適應層、粘結層、氣體清除層、適用於熱填充應用的層或部分、具有適用於擠出的熔體強度的層。在一個實施方案中,單層或多層材料包括一種或多種下列材料PET(包括回收和/或未用過的PET)、PETG、泡沫、聚丙烯、苯氧基類熱塑性材料、聚烯烴、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物、納米複合物和/或它們的組合。為了方便起見,製品主要相對於型材、容器和封口件進行描述。
在優選實施方案中,可成型材料可以含有兩種或多種組分,並且這些組分包括其中每種組分都具有不同的加工範圍和/或物理性質的多種組分。這些組分可以進行結合,以使可成型材料具有一種或多種所需的特性。可以改變組分的比例,以產生所需的加工範圍和/或物理性質。例如,第一材料可以具有與第二材料的加工範圍相似或不同的加工範圍。加工範圍可以基於例如壓力、溫度、粘度等。因此,可成型材料的組分可以進行混合,以實現所需的例如用於成形該材料的壓力或溫度範圍。
在一個實施方案中,第一材料與第二材料的結合可以產生具有比第二材料的加工範圍更加理想的加工範圍的材料。例如,第一材料可以適用於在寬範圍的溫度下加工,而第二材料可以適用於在窄範圍的溫度下加工。具有由第一材料形成的一部分以及由第二材料形成的另一部分的材料可以適用於在比第二材料的加工溫度的窄範圍寬的溫度範圍內加工。在一個實施方案中,多組分材料的加工範圍類似於第一材料的加工範圍。任選地,可以改變材料的各種組分的量,以實現所需的加工範圍。任選地,可以將材料進行結合,產生適用於在所需範圍內的壓力、溫度、粘度和/或類似物下加工的可成型材料。例如,可以增加具有更合意加工範圍的材料的比例,並且可以降低具有更少不合意加工範圍的材料的比例,這樣就可以產生具有與第一材料的加工範圍非常類似或基本相同的加工範圍的材料。當然,如果更合意的加工範圍是在第一材料的第一加工範圍和第二材料的第二加工範圍之間,則可以選擇第一和第二材料的比例,以實現可成形材料的合意的加工範圍。任選地,可以將每一種都具有類似或不同加工範圍的多種材料結合,以獲得最終材料的所需加工範圍。
在一個實施方案中,通過改變其一種或多種具有不同流變特性的組分,可以改變可成型材料的流變特性。在一些非限制性實施方案中,加工的是其中至少兩種材料具有彼此不同的加工範圍的多種材料。例如,第一材料可以具有比第二材料更寬的加工範圍。然而,當材料一起加工時,可以將材料在比第二材料的加工範圍寬的加工範圍內加工,這樣的加工範圍優選類似於第一材料的加工範圍。例如,基底(例如,PP)可以具有高熔體強度並且能經得起擠出的檢驗。PP可以與具有使其難於擠出的低熔體強度的另一種材料比如PET結合,以形成適用於擠出工藝的材料。例如,在共擠出(例如,水平或垂直共擠出)過程中,PP或其它堅固材料的層可以支撐PET層。因此,由PET和PP(包括發泡的PP及未發泡的PP)形成的可成形材料可以在通常適用於PP而通常不使用於PET的溫度範圍內進行加工例如共擠出。在一些實施方案中,可以採用PET、回收PET和/或苯氧基類熱塑性材料的較薄的層。
在一些非限制性實施方案中,第一材料包含小於約90%的製品壁厚,也包含小於約80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第一材料包含大於約90%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第一材料包含約50-100%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第一材料包含約70-100%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第一材料包含約90-100%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第一材料包含約20-80%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第一材料包含約30-70%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第一材料包含約40-60%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第一材料包含約1-50%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第一材料包含約1-30%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第一材料包含約1-10%的製品壁厚。預期根據製品的所需性質,第一材料可以包含任意合適的壁厚,該任意合適壁厚包括在上述特殊百分比和範圍之上、之下、之內或重疊的厚度。
在一些非限制性實施方案中,第二材料包含小於約90%的製品壁厚,也包括小於約80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第二材料包含大於約90%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第二材料包含約50-100%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第二材料包含約70-100%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第二材料包含約90-100%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第二材料包含約20-80%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第二材料包含約30-70%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第二材料包含約40-60%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第二材料包含約1-50%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第二材料包含約1-30%的製品壁厚。在一些非限制性實施方案中,第二材料包含約1-10%的製品壁厚。預期根據製品的所需性質,第二材料可以包含任意合適的壁厚,該任意合適壁厚包括在上述特殊百分比和範圍之上、之下、之內或重疊的厚度。
在一些非限制性實施方案中,第一層包含第一材料,並且第二層包含第二材料。在一些實施方案中,可以提供其它層。在一些實施方案中,擠出吹塑容器的總壁厚在約10密耳至約80密耳之間(在約0.25mm至約2mm之間)。在其它實施方案中,總壁厚可以小於約10密耳(約0.25mm)或大於約80密耳(約2mm)。在一些實施方案中,總壁厚在約30密耳至約40密耳之間(在約0.75mm至約1mm之間)。在一些實施方案中,總壁厚在約40密耳至約60密耳之間(約1mm至約1.5mm之間)。在一些實施方案中,總壁厚在約35密耳至約50密耳之間(在約0.9mm至約1.25mm)。
在一些非限制性實施方案中,第一層為內層。在其它實施方案中,第一層可以是外層和/或中間層。在一些實施方案中,擠出吹塑容器的第一層的厚度在約1密耳至約15密耳之間(在約0.025mm至約0.4mm之間)。在一些實施方案中,第一層的厚度可以小於約1密耳(約0.025mm)或大於約15密耳(約0.4mm)。在一些實施方案中,第一層的厚度在約2密耳至約10密耳之間(在約0.05mm至約0.25mm之間)。在一些實施方案中,第一層的厚度在約5密耳至約7.5密耳之間(在約0.1mm至約0.2mm之間)。在一些實施方案中,第一層的厚度可以為約2密耳(約0.05mm)、約5密耳(約0.1mm)、約7.5密耳(約0.2mm)、約10密耳(約0.25mm)以及圍繞這些厚度的範圍內。在一些實施方案中,第一層的厚度優選在擠出吹塑容器總壁厚的約1%至約25%厚度之間。在一些實施方案中,第一層的厚度優選在擠出吹塑容器總壁厚的約4%至約22%厚度之間。在一些實施方案中,第一層的厚度可以為擠出吹塑容器總壁厚的約4%、約6%、約10%、約14%、約20%、約25%以及圍繞這些百分比的範圍。
在一些非限制性實施方案中,第二層為外層。在其它實施方案中,第二層可以是內層和/或中間層。在一些實施方案中,擠出吹塑容器的第二層的厚度在約5密耳至約60密耳之間(在約0.1mm至約1.5mm之間)。在一些實施方案中,第二層的厚度可以為小於約5密耳(約0.1mm)或大於約60密耳(約1.5mm)。在一些實施方案中,第二層的厚度在約20密耳至約50密耳之間(約0.5mm至約1.25mm之間)。在一些實施方案中,第二層的厚度在約25密耳至約35密耳之間(在約0.6mm至約0.9mm之間)。在一些實施方案中,第二層的厚度在約35密耳至約50密耳之間(在約0.9mm至約1.25mm之間)。在一些實施方案中,第二層的厚度可以為約26密耳(約0.6mm)、約29密耳(約0.7mm)、約32密耳(約0.8mm)、約37密耳(約0.9mm)、約43密耳(約1.1mm)、約47.5密耳(約1.2mm)以及圍繞這些厚度的範圍。在一些實施方案中,第二層的厚度優選在擠出吹塑容器總壁厚的約70%至約99%厚度之間。在一些實施方案中,第二層的厚度優選在擠出吹塑容器總壁厚的約74%至約95%厚度之間。在一些實施方案中,第二層的厚度可以為擠出吹塑容器總壁厚的約74%、約75%、約84%、約87%、約93%、約95%以及圍繞這些百分比的範圍。
在一些非限制性實施方案中,提供有第三層。在一些實施方案中,第三層包含第三材料。在一個實施方案中,第三層為中間層。在其它實施方案中,第三層可以是內層或外層。在一些實施方案中,第三層可以是粘結層或粘合層。在一些實施方案中,擠出吹塑容器的第三層的厚度在約0.25密耳至約3密耳之間(在約0.006mm至約0.08mm之間)。在一些實施方案中,第三層的厚度可以小於約0.25密耳(約0.006mm)或大於約3密耳(約0.08mm)。在一些實施方案中,第三層的厚度在約0.5密耳至約2.5密耳之間(在約0.01mm至約0.06mm之間)。在一些實施方案中,第三層的厚度在約0.75密耳至約1.5密耳之間(在約0.02mm至約0.04mm之間)。在一些實施方案中,第二層的厚度可以為約0.5密耳(約0.01mm)、約0.75密耳(約0.02mm)、約1.5密耳(約0.04mm)或約2.5密耳(約0.06mm)。在一些實施方案中,第三層的厚度優選在擠出吹塑容器總壁厚的約0.25%至約10%厚度之間。在一些實施方案中,第三層的厚度優選在擠出吹塑容器總壁厚的約1%至約5%厚度之間。在一些實施方案中,第三層的厚度可以為擠出吹塑容器總壁厚的約1%、約1.5%、約2%、約3%、約4%、約5%以及圍繞這些百分比的範圍。
例如,在一個非限制的實施方案中,總壁厚為約50密耳(約1.25mm)的擠出吹塑容器包括厚度為約2密耳(約0.05mm)的第一內層、厚度為約47.5密耳(約1.2mm)的第二外層以及厚度為約0.5密耳(約0.01mm)的第三中間粘結層。在一些實施方案中,第二層可以包括一種或多種諸如例如PE、PP和泡沫材料之類的材料。在另一個非限制的實施方案中,總壁厚為約50密耳(約1.25mm)的擠出吹塑容器包括厚度為約5密耳(約0.1mm)的第一內層、厚度為約43.5密耳(約1.1mm)的第二外層以及厚度為約1.5密耳(約0.04mm)的第三中間粘結層。在另一個非限制的實施方案中,總壁厚為約50密耳(約1.25mm)的擠出吹塑容器包括厚度為約10密耳(約0.25mm)的第一內層、厚度為約37.5密耳(約0.9mm)的第二外層以及厚度為約2.5密耳(約0.06mm)的第三中間粘結層。
在另一個非限制的實施方案中,總壁厚為約35密耳(約0.9mm)的擠出吹塑容器包括厚度為約2密耳(約0.05mm)的第一內層、厚度為約32密耳(約0.8mm)的第二外層以及厚度為約0.5密耳(約0.01mm)的第三中間粘結層。在另一個非限制的實施方案中,總壁厚為約35密耳(約0.9mm)的擠出吹塑容器包括厚度為約5密耳(約0.12mm)的第一內層、厚度為約29密耳(約0.7mm)的第二外層以及厚度為約0.7密耳(約0.02mm)的第三中間粘結層。在另一個非限制的實施方案中,總壁厚為約35密耳(約0.9mm)的擠出吹塑容器包括厚度為約7.5密耳(約0.2mm)的第一內層、厚度為約26密耳的第二外層以及厚度為約1.5密耳(約0.4mm)的第三中間粘結層。
在一些實施方案中,可以加入另外的層。具有不同數目層的實施方案相比於上述的實施方案可以具有不同的厚度和百分比。例如,在一些實施方案中,在第三層和第二層之間加入了第四層例如二次粉碎層。另外,在一些實施方案中,在第四層和第二層之間加入第五層例如另一個粘結層。層的加入會影響到其它層的厚度。還可以影響到各個層佔擠出吹塑瓶總壁厚的百分比厚度。例如,在一個非限制的實施方案中,總壁厚為約50密耳(約1.25mm)的擠出吹塑容器包括厚度為約2密耳(約0.05mm)的第一內層、厚度為約17密耳(約0.4mm)的第二外層、厚度為約0.5密耳(約0.01mm)的第三中間粘結層、厚度為約30密耳(約0.7mm)的第四中間二次粉碎層以及厚度為約0.5密耳(約0.01mm)的第五中間粘結層。擠出吹塑容器可以具有適當數量的層。例如,容器可以包含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或更多的層。這些層可以具有合適的厚度。
在此處描述的一些實施方案中,第一層具有第一厚度,第二層具有通常比第一厚度厚的第二厚度,而第三層具有通常比第一厚度厚的第三厚度。然而,在其它實施方案中,第二層的厚度可以比第一層厚度小或與其相同,和/或第三層的厚度可以比第一層厚度大或與其相同。在一些包含多個層的實施方案中,層厚度差可以沒有與採用少數層時的層厚度差那麼大。在一些實施方案中,基於此處描述的所需性質,可以理想地增加或降低層的厚度。
預期在一些實施方案中,可以通過包括但不限制於如下步驟的任何適當方法製備製品(1)浸塗、(2)噴塗、(3)火焰噴塗、(4)流化床浸漬、(5)靜電粉末噴霧、(6)上模塑(例如,注射-上-注射(inject-over-inject))、和/或(7)注射成型(包括共注射)。例如,在美國專利6,352,426和美國申請2004/0071885中,公開了優選方法和用於進行一些方法的裝置,這兩個文獻通過引用將其全部內容摻合到此,並且形成了本申請的公開內容。還預期可以採用這些方法和裝置形成此處描述的其它製品。在一些實施方案中,此處公開的型材可以採用通過引用結合到本申請的參考文獻中所公開的方法和裝置進行吹塑。
1.用於製備型材的方法和裝置如下面在實施方案中進一步描述的那樣,例如,如圖28,30所示,可以通過擠出機提供具有單層或多層材料的型材。在一些實施方案中,擠出機可以是將多層共擠出,從而提供多層材料。在一個實施方案中,可以將聚合原料、優選聚合物粒料穿過採用了一個或多個用於捏合併壓制(compress)原料的螺杆設備的擠出機。對擠出機進行加熱,並且加熱和加壓一起將原料轉變成熔融塑料。在擠出機的排放末端,迫使熔融塑料通過模具(die),更具體地是通過在外模部分(outer die portion)和中心模襯套(central die insert)之間的模具,從而形成型材。可以採用任何種類的擠出機形成型材。例如,擠出機和擠出工藝在美國專利6,109,006和美國專利申請10/168,496(公開號2003-0220036)中也有描述,這兩個專利通過引用結合在此。
在一些實施方案中,如下所述,可以將擠出型材吹塑形成製品,例如,容器、瓶、罐、管或另外的吹塑製品。在一些實施方案中,將型材擠出,然後再吹塑。在一些實施方案中,將型材擠出,再從擠出機中移出,隨後再進行吹塑。在一些實施方案中,將型材擠出,再在不吹塑的情況下進一步加工。在一些實施方案中,如下面所述,可以在採用或不採用吹塑的情況下,將型材形成導管或管。在一些實施方案中,如下面所述,可以在採用或不採用吹塑的情況下,將型材形成容器。在一個實施方案中,可以在採用或不採用吹塑的情況下,由擠出型材形成罐。在一些實施方案中,如下面所述,可以在採用或不採用吹塑的情況下,將型材形成封口件。
例如,在一個實施方案中,型材可以是由擠出機形成的圓柱形套管。可以形成任意適當形狀的套管,例如,矩形套管、三角形套管等。在一個實施方案中,可以將圓柱狀套管從擠出機中移出,並連接在支持物上。在另一個實施方案中,如下所述,將擠出機和模具進行配置,以便擠出型材之後,相對立即地再在沒有將型材從擠出機中移出的情況下進行吹塑。
2.用於吹塑容器的方法和裝置在一個實施方案中,可以將含有單層或共擠出多層材料的擠出型材吹塑形成單層或多層容器。模具優選具有在開啟位置具有半模(moldhalves)。含有擠出材料的型材插入在半模之間。當型材延伸進入開口模具內之後,可以將半模移動到閉合位置。型材延伸穿過模具的模具腔並且從模具的下部伸出。半模底部可以夾住型材的下部。半模的上部同樣可以夾住型材的上部。可以將型材吹塑成如圖4A所示的容器37A。如圖4A所示,除了容器的下部形狀通常為扁平之外,容器37A類似於容器37。除此處所指出的之外,容器37A相對於容器37具有很多上述的特徵和優點。在一些實施方案中,可以將型材吹塑成任意形狀的容器,例如,瓶、罐。
可以將型材放置在具有相應於所需容器形狀的型腔的模具內。將型材進行擠出,然後通過拉伸該型材而使其膨脹,以填充在模具內的型腔,從而製備出容器。伴隨拉伸時,可以迫使例如空氣進入型材的內部。在型材被拉伸之前,型材優選在用於吹塑工藝的吹塑溫度範圍。空氣進入型材內部,使型材膨脹成容器37A的所需形狀。型材材料由於空氣迫使型材拉伸而膨脹並且成型為所需形狀。
在一些實施方案中,模具的壁可以受溫度控制。在一個實施方案中,模具具有控制壁溫的溫度控制系統。溫度控制系統可以具有加熱/冷卻通道或任何有效控制壁溫的合適系統。在一個實施方案中,例如,在型材吹塑過程中,壁進行加熱。然後,將模具的壁冷卻,以幫助容器固化。壁可以在生產周期的一個或多個部分過程中被加熱,並且可以在生產周期的一個或多個部分過程中被冷卻。壁可以優選在吹塑工藝的第一部分時被加熱,並且第二部分時被冷卻。然而,在吹塑工藝過程中,壁可以在任意合適的時間被加熱和/或冷卻。
模具的壁可以具有為實現在可以產生容器的紋理表面的吹塑工藝過程中所需反應的表面處理或結構。例如,壁表面可以是粗糙的或含砂的,因而當容器外表面在吹塑過程中接觸壁時,容器外表面將具有紋理表面。壁表面可以進行任意實現容器的合適外表面紋理的處理。在另一個實施方案中,例如,為了容器易於從模具中釋放,模具壁可以進行減小摩擦的磨光,比如蒸汽搪磨。減小摩擦的磨光可以基本上是光滑表面,因而有利於容器的釋放。
如此處討論的,在一些實施方案中,可以採用一個或多個傳遞系統,將型材輸送給吹模和/或將瓶從吹模輸出。例如,傳遞系統可以包括用於將型材和/或瓶輸送到模具中和/或輸送出模具的穿梭系統(例如,直線或旋轉的穿梭系統)。穿梭系統可以將型材間歇進料到模具中,或者從模具中間歇轉移出吹塑形成的瓶。備選地,傳遞系統可以包括往復和/或輪式傳遞系統。在一些實施方案中,採用輪式傳遞系統,以便將型材快速地傳遞到模具中,或者將瓶快速地從模具中轉出。有利的,輪式傳遞系統可以連續地將製品輸送到模具中並且連續地輸送出模具,從而提高產量。預期傳遞系統可以與適用於吹塑型材、擠出吹塑、擠出型材等的成型機組合使用。另外,傳遞系統可以包括多個與輸送製品相協作的系統比如輪式傳遞系統和穿梭系統。
3.用於製備優選製品的方法和裝置各種製品比如型材和容器可以通過改進的上述裝置形成,並且可以包含此處公開的材料。除上述實施方案之外,下面描述一些非限制性製品。
a.含有泡沫和/或聚丙烯層的製品在一些實施方案中,製品可以包含泡沫材料。泡沫材料可以通過結合發泡劑及載體材料進行製備。在一個實施方案中,為了優選通常均勻的泡沫材料混合物,可以將載體材料和發泡劑進行共擠出。載體材料和發泡劑的量可以根據下列一種和多種性質的所需量而進行改變膨脹性質、結構性質、熱性質、加料壓力等。在一些非限制性實施方案中,可膨脹/泡沫材料包含小於約10重量%的發泡劑,也包含小於約9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%和1重量%的發泡劑。在一些非限制性實施方案中,可膨脹/泡沫材料包含約1-6重量%的發泡劑。在另一個非限制的實施方案中,可膨脹/泡沫材料包含約3-6重量%的發泡劑。在另一個非限制的實施方案中,可膨脹/泡沫材料包含約2-8重量%的發泡劑。根據泡沫材料的所需性質,預期可膨脹/泡沫材料可以包含包括上述特殊百分比以上及以下在內的任意合適量的發泡劑。
在一些實施方案中,將載體材料(例如,聚丙烯粒料)以及微球體形式的發泡劑、優選EXPANCEL微球體和類似材料加入到漏鬥中。為使材料有效混合,將載體材料和微球體進行加熱到使載體材料熔融。當混合物加熱時,微球體可以膨脹或變大。優選地,混合物的溫度在不導致微球體的主要部分完全膨脹或脹裂的溫度範圍。例如,如果混合物的溫度達到足夠高的溫度,則微球體內的氣體會膨脹,因而微球體破裂或坍塌。熔融的泡沫材料可以進行共擠出,並且為限制微球體的膨脹量,而優選進行快速淬火。
當泡沫材料為加工(例如,擠出、注射等)而進行加熱時,根據一個實施方案的微球體可以從它們初始通常不膨脹的位置進行部分膨脹。當這種微球體被部分膨脹時,它們保持了進行進一步膨脹以增加微球體尺寸的能力。優選地,為了使微球體在其它工藝例如吹塑過程中進一步膨脹,壓力和溫度要不會使微球體在擠出過程中完全膨脹。另外,可以增加泡沫材料的壓力以減少和基本上防止微球體的膨脹。因此,可以改變泡沫材料的壓力和溫度,以獲得微球體的所需膨脹量。如此處所述那樣,當部分膨脹的微球體再加熱時(例如,在吹塑周期過程中),它們可以進行進一步的膨脹。
在一個實施方案中,擠出型材可以包含一個和多個泡沫層。在一個實施方案中,擠出型材包含一個和多個含有聚丙烯的層。在一個實施方案中,擠出型材包含泡沫和/或聚丙烯層以及PET層。在另一個實施方案中,型材包含泡沫和/或聚丙烯層以及適用於接觸食品的層。在一個實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層優選為外層。在一個實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層優選為內層。在一個實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層優選為中間層。在其它實施方案中,其它熱塑性材料可以代替聚丙烯。
例如,在一個實施方案中,型材包含含有泡沫的單層。泡沫材料可以是沒有膨脹的、部分膨脹的和/或完全膨脹的。例如,擠出機可以輸出含有泡沫材料的型材,其中所述泡沫材料可以通過隨後工藝比如加熱工藝進一步膨脹。在一些實施方案中,為了優選通常均勻的泡沫材料混合物,可以將載體材料和發泡劑進行共擠出。載體材料和發泡劑的量可以根據下列一種和多種性質的所需量進行改變膨脹性質、結構性質、熱性質、加料壓力等。
在另一個實施方案中,型材包含第一層和第二層。第一層可以是、和可以包含具有適用於擠出的熔體強度的基底。當單獨加工時,第二層可以具有通常不適用於擠出的熔體強度。當一起加工時,可以將第一和第二層進行共擠出。例如,在一個實施方案中,型材的第一層和基底可以包含泡沫和/或聚丙烯,而第二層可以包含未用過的PET。在一個實施方案中,第一層是外層或中間層,而第二層是內層。在一個實施方案中,第一層是內層,而第二層是外層或中間層。第一和第二層優選可以從擠出機中被共擠出。
在一些實施方案中,型材包含由具有第一熔體強度的材料形成的第一層或基底以及由具有比第一熔體強度低的第二熔體強度的材料形成的第二層。在一個非限制的實施方案中,第二層可以具有通常比第一層厚度小的厚度。在一個非限制的實施方案中,第二層的壁厚小於約200%的第一層壁厚。在一個非限制的實施方案中,第二層的壁厚小於約30%的第一層壁厚。在一個非限制的實施方案中,第二層的壁厚為第一層壁厚的約20%~70%。在另一個非限制的實施方案中,第二層的壁厚為第一層壁厚的約40%~60%。第一層和第二層的壁厚可以基於它們的熔體強度進行選擇,以使它們能夠進行共擠出。在通常不適用於第二材料的溫度範圍內的共擠出過程中,第一層可以給第二層提供足夠的支撐。在一個實施方案中,第二層可以形成型材的內層並且包含PET。第一層可以形成型材的外層並且可以包含聚丙烯和/或泡沫材料。
可以將第一層和第二層從擠出機640中共擠出,再吹塑形成例如容器。任選地,第二層可以是外層,而第一層可以是內層。在另一個實施方案中,可以採用擠出材料的型材製備成輸送飲料流體的導管或管。例如,型材可以從擠出機640中擠出,形成導管402。
如圖28-29中所示,在一些實施方案中,型材600延伸進入敞開的模具628中,然後移動半模629、631到閉合位置。在圖示的實施方案中,型材延伸穿過模具628的模具腔,並且從模具628的底部伸出。半模629、631的下部637a、639a分別可以夾住型材的下部639。半模629、631的上部637b、639b分別同樣可以夾住型材上部。可以以上述的相同方式將型材吹塑成容器37A。在一些實施方案中,可以將型材從擠出機中移出,隨後形成容器。
型材600可以是通過擠出或共擠出形成的單層或多層型材。在一個實施方案中,泡沫材料可以被快速冷卻或淬火,以限制發泡劑的膨脹,並且泡沫材料可以減少周期時間,從而提高生產量。在一個實施方案中,熔體的背壓不高,不足以導致微球體形式的發泡劑破裂。但是,為了可以將型材吹塑成所需形狀和/或可以使微球體進一步膨脹,背壓應當防止微球體過渡膨脹。
熔體的溫度可以取決於熔體的背壓而變化。例如,高溫熔體可以使微球體膨脹。為了抑制或防止微球體的膨脹,可以提高背壓,以解決(account for)每個微球體內的增加壓力。然而,如果熔體的壓力太高,微球體可能破裂或坍塌。因此,熔體的壓力優選被保持在微球體的主要部分不會完全膨脹或破裂的範圍。然而,在其它實施方案中,一些或全部微球體可能在完全膨脹時破裂,從而形成泡沫。
在一個實施方案中,熔體在被擠出之前,可以進行至少部分的膨脹。例如,在擠出一射程熔體後,擠出機的螺杆縮進,為下一個射程累積熔體。恢復之後,使螺杆減壓,以減小熔體壓力,從而實現微球體在熔體內的可控膨脹。在一個實施方案中,熔體是在微球體不能自由膨脹的壓力下。然而,可以給熔體施加壓力,以選擇性控制微球體的膨脹。因此,在熔體內的微球體在熔體被擠出之前可以是部分或完全膨脹的。優選地,微球體處於可以使其在例如為吹塑的預加熱工藝過程中進一步膨脹的膨脹狀態。具有膨脹微球體的熔體可以被擠出,形成具有膨脹微球體的型材。具有膨脹微球體的型材可以再形成具有通常均勻分布的微球體的容器。
擠出型材周圍的區域可以進行加熱,以使型材微球體通常均勻分布。加熱通常可以使泡沫材料均勻膨脹。在一個實施方案中,熔體包含聚丙烯和微球體,並且被擠出到可以在約100~約250的溫度下的加熱區域內。加熱區域可以確保微球體通常均勻地分布在整個型材上。在另一個實施方案中,該區域可以保持在約150~約225的溫度。在再一個實施方案中,該區域可以保持在約200溫度下。該區域可以以任意合適的時間冷卻,以實現合意的微球體分布。在另一個實施方案中,熔體包含聚乙烯和微球體。該區域可以在約75~約125的溫度下,以形成具有通常均勻分布的微球體的型材。然後,將具有均勻分布微球體的型材模製成亦具有均勻分布微球體的容器。上述溫度取決於所使用的具體材料,並且可以根據所使用材料進行調節。
熔體通過擠出機的速度可以產生摩擦熱,因而引起微球體膨脹。在一些實施方案中,可以採用高熱傳遞材料,以便將穿過擠出機進入延緩微球體膨脹的區域內的熔體快速冷卻。因此,操作參數(例如,速度、壓力、溫度、混合比、粘度等)可以根據擠出機的形狀、大小和其它特性進行改變。
在一些實施方案中,當型材離開擠出機頭繼續加工時,型材的至少一部分膨脹形成泡沫材料。加工壓力(例如,熔體傳遞系統、環境等)可以足以控制微球體的膨脹。在一些實施方案中,壓力可以是大氣壓。在一些實施方案中,壓力可以是保持在大於或小於大氣壓的水平。
可以將型材600吹塑形成如圖4A所示的容器37A。在型材600進行拉伸之前,型材600優選在用於吹塑工藝的溫度範圍。在一個實施方案中,單層或多層型材600可以在用於吹塑的吹塑溫度範圍。如果材料的溫度達到膨脹溫度範圍,例如在約100℃~約300℃,則微球體可以膨脹。該溫度範圍可以用於熔融加工。在一些實施方案中,膨脹溫度範圍可以在用於擠出吹塑的約100-200℃。例如,微球體可以在穿過機頭的熔體傳遞系統中膨脹,或在加工過程中的任意其它合適時間膨脹。膨脹溫度範圍可以在型材600的拉伸之前、過程中或之後實現。優選地,將型材600的微球體加熱到它們的膨脹溫度範圍,以使微球體在型材600被吹塑之前至少部分膨脹。
在將型材溫度升高到吹塑溫度範圍之後,使空氣進入型材600的內部,以使型材膨脹成所需的容器37A形狀。在一個實施方案中,膨脹溫度範圍通常與吹塑溫度範圍相似,因而微球體可以在用於吹塑的加熱過程中膨脹。泡沫材料因空氣迫使型材拉伸而膨脹並且被模製成所需形狀。在另一個實施方案中,可以將型材600吹塑成所需形狀,然後,可以將容器37A的溫度達到膨脹溫度範圍,使容器37A的泡沫材料膨脹。為了增加微球體的膨脹比率,可以提高在吹塑周期期間的溫度,和/或可以降低吹塑壓力。為了降低微球體的膨脹比率,可以降低在吹塑周期期間的溫度,和/或可以提高吹塑壓力。
在一個實施方案中,模具628的壁633是溫度控制的,以使型材600的泡沫材料實現所需的膨脹。在一個實施方案中,例如,壁633被加熱,導致容器37的微球體膨脹。在將型材600吹塑形成容器37A之後,加熱的壁633繼續使在容器37A的壁內的微球體膨脹,從而使壁的密度降低。以這種方式,在容器37A的壁內的微球體可以被膨脹或擴大,從而提供因高度膨脹微球體所帶來的更有效的絕熱層。
可以將模具628的壁633冷卻,以延緩或防止微球體的膨脹。壁633可以在熱循環過程中被加熱,以促進如上所述的微球體膨脹。在微球體已經按需要膨脹之後,模具壁633優選被冷卻,以降低或優選停止微球體的進一步膨脹。因此,壁633可以在吹塑工藝的第一部分過程中被加熱,並且在第二部分過程中冷卻。然而,壁633可以在在吹塑工藝過程中的任意合適時間被加熱和/或冷卻。例如,在另一個實施方案中,模具628的壁633可以在型材600從其初始位置拉伸到所需容器形狀的過程中被冷卻。可以將型材600進行吹塑並拉伸,直到型材的壁接觸冷的壁633為止。優選地,當型材被拉伸時,形成型材600的泡沫材料進行局部膨脹(例如,微球體膨脹)。當型材600與壁633熱連通時,熱從拉伸型材600轉移到模具628上,從而冷卻成形型材的壁。當型材600被冷卻時,微球體的膨脹可以降低或停止。模具628內的壓力可以被提高,以降低微球體的膨脹比率。模具628內的壓力可以被降低,以增加微球體的膨脹比率。
模具628的壁633可以具有為實現在可以產生容器37A的紋理表面的吹塑工藝過程中所需發泡反應的表面處理或結構。例如,壁633的表面可以是粗糙的或含砂的,因而當容器37A的外表面在吹塑過程中接觸壁633時,容器37A的外表面將具有紋理泡沫表面。在容器的至少一部分接觸模具628的壁633之後,壁633的紋理表面可以促進微球體的進一步膨脹。然而,壁633的表面可以進行實現容器37A的合適外表面紋理的任意處理。
在一些實施方案中,型材600可以具有多個層。在一個實例中,型材600可以具有主要含PET、聚丙烯和/或苯氧基類熱塑性材料的內層。型材600的外層可以包含混合有用於產生泡沫材料的發泡劑(例如,EXPANCEL微球體)的聚合物(例如,聚丙烯、PET和/或乙烯丙烯酸)。可以通過包括但不限制於(1)浸塗、(2)噴塗、(3)火焰噴塗、(4)流化床浸漬和/或(5)靜電粉末噴霧的任意合適方法,進一步製備擠出型材600。一些方法及進行這些方法的裝置在美國專利6,352,426和美國申請2004/0071885中有公開,這兩個文獻都通過引用將其全部內容結合到此,並且形成本申請公開內容的一部分。而且預期,可以採用這些方法和裝置形成此處描述的其它製品。
在另一個實施方案中,型材600具有含PET的內層以及主要或全部含PP的外層。任選地,外層可以包含泡沫材料。有利地,內層和外層可以在比完全由PP製備的型材的加工範圍明顯更寬的加工範圍內進行吹塑。有利地,不管內層和外層的厚度,加工範圍都可以加寬。任選地,可以採用層(例如,粘結層)來提高內層和外層之間的粘附力。在一個實施方案中,偶合劑或crafting(例如,粘合劑)形成層,並且在內層和外層之間提供粘附力。型材600可以具有多個層。可以通過不同工藝形成一個或多個層。
在一個實施方案中,優選由PET形成的內層以及載體材料的泡沫層可以具有相似的Tg,因而這兩層可以在它們的優選吹塑溫度範圍內進行加工。如上所述,膨脹溫度範圍可以是使微球體膨脹的溫度範圍。通過改變施加給泡沫材料的壓力,可以改變膨脹溫度範圍。優選地,膨脹溫度範圍與層的吹塑溫度範圍類似或在層的吹塑溫度範圍內。在吹塑工藝過程中,型材的溫度可以在膨脹溫度範圍內,以使微球體至少部分膨脹。因此,泡沫層的發泡劑可以在下列過程中膨脹(1)在用於吹塑的再加熱型材過程中、(2)在將型材拉伸到容器形狀的過程中、(3)在容器通常形成之後和/或(4)這些過程的組合。
在另一個實施方案中,可以將含有泡沫的多層型材吹塑成容器,並且該容器具有適用於與其內的液體接觸的內層。例如,型材或容器可以具有適用於與引用液體、食品等接觸的內層或塗層,比如氧化矽的等離子體層。等離子體層可以在容器生產過程中的任何合適時間塗敷到容器上。例如,可以將等離子體層塗敷到型材或成形容器內。在另一個實施方案中,適用於與容器內液體接觸的內層包含PET和/或苯氧基類熱塑性材料。
在一些實施方案中,擠出吹塑製品可以包含在功能上提供絕熱性質的單層或多層泡沫材料以及用於印刷籤貼的合適基底和用於粘附的合適表面。在一些實施方案中,單層或多層材料包含在合適聚合物基質比如例如聚丙烯內的閉孔泡沫。閉孔泡沫優選在直徑為幾個微米到幾百個微米的範圍。在一個實施方案中,通過採用熔體流內的壓縮氣體擠壓發泡,可以產生閉孔泡沫。在另一個實施方案中,可以通過組合產生開孔和閉孔泡沫,形成泡沫。在另一個實施方案中,採用使閉孔泡沫膨脹的添加劑比如包封有氣體的丙烯腈球,例如Expancel or Wellman Inc.為纖維應用而提供的包封有氣體的丙烯腈球,可以產生泡沫。在一些實施方案中,可以在PET、尼龍和聚烯烴中產生胞孔直徑為約1到2微米的微孔泡沫,並且微孔泡沫能夠減輕重量以及能夠將熱導率減小約1/2~1/10。泡沫材料可以在各種應用及平臺中使用,這些應用及平臺包括例如穿梭裝置、輪子和形成-填充-密封平臺。可以引入泡沫材料,以提高絕熱和/或減輕重量。此外,當閉孔泡沫的直徑降低時,泡沫不會導致裂縫位置(例如,孔半徑小於裂紋發展半徑的位置),因而不會損害製品的冷衝擊性能。
儘管圖中沒有示出,但是該泡沫材料或層可以應用於其它容器。例如,此處描述的泡沫層可以應用於金屬、陶瓷或玻璃及其它類型的容器、包裝物、飲用器皿等。例如,泡沫材料可以被用於形成包裝物的一些部分。泡沫材料可以給包裝物的這些部分提供例如有效的絕熱層。泡沫材料可以形成單層和多層的板,而這些板可以被形成容器(柔韌性袋或蛤殼式抓斗)、籤貼、盤子、用於製品的保護層等。例如,在一個實施方案中,可以將泡沫層應用到通常容納碳酸飲料的金屬(例如,鋁)罐的外表面。容器(例如,罐)的表面(例如,外表面)可以被泡沫層塗布,以提供絕熱層,從而降低了容器內飲料的溫度變化。任選地,泡沫材料可以安置在例如PET的層和鋁容器的表面之間。
b.含有苯氧基類熱塑性材料和/或苯氧基-聚烯烴熱塑性材料摻合物層的製品在一些實施方案中,苯氧基類熱塑性材料和/或苯氧基-聚烯烴熱塑性材料摻合物適用於直接的食物接觸。在一些實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料具有有利的粘附性質。在一些實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料具有有利的熔融溫度。在一些實施方案中,可以將苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料擠出,以提供有利於形成阻隔的層或塗層、提供優異的溼強度和/或增加製品的剛性。
在一些實施方案中,可以將苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料擠出/共擠出並且吹塑,製備出還包含例如聚乙烯、聚丙烯和/或澄清聚丙烯中的一種或多種的液體容器。在一些實施方案中,這種情況能夠形成用於透明液體並且具有手柄的大尺寸包裝物。在一些實施方案中的其它有利之處包括提供具有非-氣味篩除層、非-顏色篩除層和/或阻隔層例如氧阻隔的容器。在一些實施方案中的其它有利之處包括提供可完全回收(工業使用後以及消費者使用後)、具有透明包裝和/或FDA批准用於接觸食品的容器。
在一些實施方案中,可以將苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料進行擠出/共擠出並且吹塑,以製備含有用於提供有利阻隔的納米複合物的液體容器。在一些實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料與納米複合材料的組合可以將苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料的氣體阻隔性改善4-6倍。納米複合物可以被包含在一個或多個內層、外層和中間層內。在一些實施方案中,可以將納米複合物和/或其它阻隔增強劑與在此處描述的任一種或多種應用和/或實施方案中的所描述的任一種或多種材料進行組合。
可以採用苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料與去氧劑組合,以提高阻隔性能。在一些實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料與納米複合物和去氧劑的組合可以被有效用作封口件的襯裡,以便將氧從頂部空間清除。苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料可以與聚丙烯和/或聚乙烯相容。在一些實施方案中,用作粘結層的含苯氧基的摻合物可以有助於當純苯氧基-類內層用於包裝物時的增容作用。在一些實施方案中,這也能夠使擠出吹塑和熱成形工藝產生的工業廢料再利用。
在一個實施方案中,擠出型材包含一個或多個含有苯氧基類熱塑性材料的層。在一個實施方案中,擠出型材包含一個或多個含有苯氧基-聚烯烴熱塑性材料摻合物的層。在一個實施方案中,擠出型材包含苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層以及未用過的PET和/或回收PET層。在一個實施方案中,擠出型材包含苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層以及泡沫和/或聚丙烯層。在另一個實施方案中,擠出型材包含苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層以及合適的外層。在一個實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層為內層。在一個實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層為外層。在一個實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層為中間層。
例如,如圖30-31所示,通過擠出機740,可以提供含有苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料的單層或多層型材。擠出方法及擠出機740可以與此處描述和/或在美國專利6,109,006中公開的方法和裝置類似,美國專利6,109,006通過此處的引用結合到此,並且形成本公開內容的一部分。模具728具有示出在開啟位置的半模729、731,型材插入半模729、731之間。在一個實施方案中,單層型材包含苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層,並且該層被擠出後再吹塑形成單層苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物容器。在另一個實施方案中,型材包括含有苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料的第一層和第二層。例如,型材可以包含PETG以及能夠將第一層與第二層粘結在一起的粘附層或粘結層。如此處所討論那樣,可以再將多層型材吹塑形成多層容器。在一個實施方案中,型材包含適用於接觸食品的苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料的內層。在另一個實施方案中,型材包含苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料的中間層或外層以及適用於接觸食品的內層。
在一個實施方案中,型材包含第一層和第二層。第一層可以為或可以包含具有適用於擠出的熔體強度的基底。當第二層單獨加工時,可以具有通常不適用於擠出的熔體強度。當第一和第二層一起加工時,可以進行共擠出。例如,在一個實施方案中,型材的第一層或基底可以包含苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料,而第二層可以包含PET,例如,回收或未用過的PET。在一個實施方案中,第一層為內層,而第二層為外層或中間層。在一個實施方案中,第一層為外層或中間層,而第二層為內層。如此處所述那樣,第一和第二層優選可以從擠出機中共擠出,然後進行吹塑。在一些實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料的壁厚基本上小於PET層的壁厚。
第一層和第二層可以從擠出機740中共擠出,然後吹塑形成例如容器。容器可以通常是柔軟的或剛性的。另外,容器的一些部分可以是柔軟的,而容器的一些部分可以是剛性的。任選地,第一層可以是外層,而第二層可以是內層。在另一個實施方案中,可以採用擠出材料或型材製備用於形成輸送飲料流體的導管或管。例如,可以將擠出機740中擠出,形成導管402。
c.含有回收材料和/或二次粉碎層的製品在一個實施方案中,擠出型材包含一個或多個含有回收材料的層。在一個實施方案中,擠出型材包含一個或多個含有二次粉碎材料的層在一個實施方案中,擠出型材包含未用過的PET層和回收PET層。在一個實施方案中,擠出型材包含未用過的PET層和二次粉碎層,其中二次粉碎層包含下列材料中的一種或多種苯氧基-類材料、含苯氧基的摻合材料、碎的未用過的PET材料、預先回收的PET材料、PETG材料、泡沫材料、聚丙烯材料、阻隔材料和粘結材料。
在一個實施方案中,擠出型材包含苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層和回收PET層。在一個實施方案中,擠出型材包含苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層(例如,摻合有聚烯烴的苯氧基材料)以及二次粉碎層,其中所述二次粉碎層包含下列材料中的一種或多種苯氧基-類材料、含苯氧基的摻合材料、碎的未用過的PET材料、預先回收的PET材料、PETG材料、泡沫材料、聚丙烯材料、阻隔材料和粘結材料。
在另一個實施方案中,擠出型材包含回收層和/或二次粉碎層以及適用於接觸食品的內層。在一個實施方案中,回收層和/或二次粉碎層為外層。在一個實施方案中,回收層和/或二次粉碎層為內層。在一個實施方案中,回收層和/或二次粉碎層為中間層。
例如,如圖28-31所示,通過擠出機,可以提供單層或多層型材。包含單層或共擠出多層材料的擠出型材可以進行吹塑,形成單層或多層容器。將型材延伸進入開啟的模具內之後,可以將半模移動到閉合位置。型材延伸穿過模具的模腔,並且延伸到模具的底部外面。半模的下部可以夾住型材的下部。延伸超過夾住位置的型材下部是廢料。在一些實施方案中,廢料被丟棄。然而,在一些實施方案中,廢料可以被回收或二次粉碎,以便下一次使用。
例如,在一個實施方案中,擠出型材包含未用過的PET和/或苯氧基類熱塑性材料內層以及回收和/或二次粉碎的外層或中間層。內層和外層可以與外或中間粘結層和/或阻隔層一起共擠出。當模具在型材上閉合時,超出夾住位置的廢料部分可以被除去。廢料包括多個層的材料。多種成層廢料可以進行二次粉碎並反饋到同一擠出機或另一個擠出機內,以形成以後所形成容器的回收或二次粉碎外層或中間層。因此,可以採用通常被丟棄的廢料形成製品,從而限制了廢物並降低了生產成本。
在一個實施方案中,二次粉碎包括功能化的材料,比如例如,被極性基團比如馬來酸酐、環氧基團等改性或接枝的熱塑性材料如聚丙烯。作為中間層的功能化二次粉碎層起著粘結層的作用。功能化二次粉碎層可以有助于澄清度(clarity)和粘附。
d.含耐熱層的製品此處所述製品可以包含一種或多種耐熱材料。如此處使用的,短語「耐熱材料」是廣義短語,是以其通常的意思使用,並且包含但不限制於可以適用於熱填充或溫熱填充應用的材料。例如,耐熱材料可以包含在熱填充工藝過程中具有尺寸穩定性的高耐熱材料。耐熱材料可以包含在溫熱填充工藝過程中具有尺寸穩定性的中等耐熱材料。耐熱材料可以包含聚丙烯、結晶材料、聚酯等。在一些實施方案中,耐熱材料具有比無定形PET具有大的熱尺寸穩定性。耐熱材料可以形成製品的一部分(例如,此處描述的型材、預成型坯、板及其它製品的一個或多個層)。
在一個實施方案中,擠壓吹塑形成的容器包含含有熱塑性聚酯的內層、含有耐熱性比內層的熱塑性聚酯的耐熱性大的熱塑性材料(例如,聚合物耐熱材料)的外層以及在內層和外層之間提供粘附性的中間粘結層,其中這些層都是在吹塑之前進行共擠出。在一個實施方案中,內層的熱塑性聚酯是PET,並且可以進一步包含去氧劑和摻合有熱塑性聚酯的鈍態阻隔材料中的至少一種。在一個實施方案中,鈍態阻隔材料是聚醯胺,比如MXD 6。
優選地,去氧劑是分散在PET中的不飽和烯烴材料並且是過渡金屬催化劑。基於內層的總重量計,去氧劑存在量優選為約0.1~約20重量%、更優選為約0.5~約10重量%的量、最優選為約1~約5重量%。備選地,可以使用商購的去氧劑。
優選地,基於內層總重量計,鈍態阻隔材料的存在量為約0.1~約20重量%,更優選為約0.5~約5重量%,最優選為約1~約10重量%。
在一個實施方案中,外層的熱塑性材料是聚丙烯,並且更優選是澄清聚丙烯。在一個實施方案中,外層是比如通過發泡劑發泡的和/或是發泡劑的反應產物。有用的發泡劑包括但不限制於偶氮二甲醯胺、偶氮二異丁腈、重氮氨基苯、N,N二甲基N,N二亞硝基對苯二醯胺、N,N二亞硝基亞戊基四胺、苯磺醯肼、苯1,3二磺醯肼、3,3二磺醯肼二苯碸、4,4』氧雙苯磺醯肼、對甲苯磺醯氨基脲、偶氮二羧酸鋇、丁基胺腈、硝基脲、三肼基三嗪、苯基甲基尿烷、對碸醯肼、過氧化物、碳酸氫銨和碳酸氫鈉。
基於外層的重量計,發泡劑優選存在於熱塑性材料中的量為約1%到高達約20重量%,更優選為約1%到約10重量%,最優選為約1~約5重量%。
如果存在中間粘結層,則它可以包含熱塑性粘合劑比如分散在PET中的不飽和烯烴材料以及用於內層和外層的過渡金屬催化劑,並且可以進一步包含去氧劑和鈍態阻隔材料中的至少一種。優選地,內層的厚度比中間粘結層和外層中至少一層的厚度小。
在一個實施方案中,方法可以包括將多種熱塑性材料共擠出形成多層管,將該多層管的至少一段放入吹模中,並且將該多層管吹塑,從而形成擠出吹塑的容器。比如通過在擠出之前或期間將發泡劑摻入外層的熱塑性材料中,以使外層可以發泡。
一個實施方案是涉及一種在有或沒有澄清添加劑或成核添加劑的情況下擠出吹塑容器的方法以及由該方法製備的容器,其中所述容器具有熱塑性聚酯的器官感覺(organoleptic)性能和氣體阻隔性能以及優選是發泡的熱塑性材料的耐熱性,所述熱塑性材料比如有聚丙烯及其無規共聚物。在一個實施方案中,該方法包括採用本領域熟知的共擠出方法共擠出含有至少三層的管。共擠出管包含熱塑性聚酯比如PET的內層、耐熱性熱塑性材料比如聚丙烯的外層以及提供將內層與外層支持在一起所需要粘附力的中間粘結層。內聚酯層優選是未用過的PET,但可以是經FDA批准用於接觸人們擬要消費食品或飲料的任一種熱塑性聚酯,並且該內聚酯層優選具有的厚度比粘結層與外部耐熱性熱塑性材料層的組合厚度薄,更優選具有的厚度比粘結層和外層中至少一種的厚度薄。最優選地,內層具有的厚度比粘結層及外層中每一個的厚度都小。粘結層優選是具有與PET聚合物鏈上的羧基和/或羥基反應的官能團比如酸酐和環氧基的聚合物。有用的粘結層材料包括DuPont BYNEL粘性樹脂、Mitsui ADMER粘性樹脂、Eastman’s EPOLINE牌號的材料、Arkema’sLOTADER牌號的材料和ExxonMobil’s EVELOY牌號的材料。所述材料可以用作單獨的粘結層或者與內層聚酯和外層熱塑性材料中的任一種或兩種摻合以提供兩層結構。
例如,對於根據一個優選實施方案並且體積為約150到約2000ml的容器,用於通過吹塑形成容器的擠出多層管的那部分可以具有約100到約762mm(約3.9到約30英寸)的長度、厚度為約0.02到約0.25mm(約1密耳到約10密耳)的未用過的PET的內層、厚度為約.08到約1.27mm(約3密耳到約50密耳)的發泡聚丙烯的外層以及厚度為約0.013到約0.127mm(約0.5密耳到約5密耳)的ADMER粘性樹脂的中間粘結層。
如本領域技術人員應當理解的那樣,在裝置中所需的擠出機的數量優選等於在擠出管內的層數。每個擠出機料筒的輸出端都與模具接頭連接並且功能連通,管的層是通過所述模具接頭共擠出的。每一個擠出機的溫度和結構都適合於由該擠出機擠出的樹脂。例如,對於包含未用過的PET的內層、澄清聚丙烯外層和ADMER粘性樹脂粘結層的容器,PET的擠出機優選被配置成將PET加熱到約205~約280℃的溫度,聚丙烯的擠出機應當被配置成將聚丙烯加熱到約205~約250℃的溫度,而ADMER粘性樹脂的擠出機應當被配置成將ADMER粘性樹脂加熱到約200~約260℃的溫度。
優選地,在一個實施方案中,內層是PET與選自鈍態氣體阻隔材料和去氧劑中的至少一種的摻合物。優選的氣體阻隔材料包括納米複合物、等離子體或化學品阻隔塗層以及聚對萘二甲酸乙二醇酯共聚物。在一個實施方案中,最優選的去氧材料是分散在帶有用於促進活性的過渡金屬催化劑的PET中的不飽和烯烴材料,比如從BP Amoco Corporation購買的AMOSORB,並且在Cahill等的美國專利6,083,585中有公開,該專利通過引用將其此處的全部內容結合到此。氣體阻隔材料優選以基於PET和氣體阻隔材料的總重量為約0.01~約10重量%的量與PET摻合,而去氧材料以基於PET和去氧材料的總重量為約0.01~約20重量%的量存在。
在一個實施方案中,可以採用本領域熟知的擠出吹塑技術形成擠出吹塑容器,其中所述的擠出吹塑技術比如在Pecorini等的美國專利6,740,377中有公開,並且通過引用將該專利結合到此。優選地,將熱塑性聚酯、優選未用過的PET並且任選摻合有氣體阻隔材料和/或去氧材料的內層;具有高耐熱性的熱塑性材料比如澄清聚丙烯的外層;以及比如ADMER的粘結層通過模具共擠出,以形成三層管狀型材,優選該型材具有均勻厚度。具有所需形狀的模具夾住型材周圍,並且將空氣吹入型材中,因而擠出型材膨脹到具有模具的形狀和體積,從而形成所需容器,然後使該容器從模具中離開。
優選地,聚丙烯在引入擠出機之前或在擠出機內與發泡劑摻合,以使容器的外層是在擠出過程中發泡。有用的發泡劑包括EXPANCEL材料、CELOGEN材料、HYDROCEROL材料、MIKROFINE材料、CEL SPAN材料以及PLASTRON泡沫材料。有用的化學發泡劑包括偶氮二甲醯胺、偶氮二異丁腈、重氮氨基苯、N,N二甲基N,N二亞硝基對苯二醯胺、N,N二亞硝基亞戊基四胺、苯磺醯肼、苯1,3二磺醯肼、3,3二磺醯肼二苯碸、4,4』氧雙苯磺醯肼、對甲苯磺醯氨基脲、偶氮二羧酸鋇、丁基胺腈、硝基脲、三肼基三嗪、苯基甲基氨基甲酸酯(phenylmethyl uranthan)、對碸醯肼、過氧化物、碳酸氫銨和碳酸氫鈉。採用壓縮氣體的更新的發泡技術也可以用作備選方案,以代替上述的常規起泡劑產生泡沫。
根據一個實施方案,型材具有頸部並且包含含熱塑性聚酯的內層以及含具有耐熱性並且因而熔體強度比熱塑性聚酯的熔體強度大的熱塑性材料的外層。優選地,存在至少一個粘結層。在一個實施方案中,兩個粘結層提供內層與外層之間的粘附。備選地,一個或多個粘結層可以進一步包含去氧劑和/或鈍態阻隔材料。瓶形式的容器優選包含用於接合瓶帽的螺紋,並且包含經吹塑工藝拉伸的型材的內層、外層以及一個或多個粘結層。
e.含PETG和聚丙烯的製品在一個實施方案中,製品包含第一和第二層,其中第一層包含PETG,並且第二層包含聚丙烯。在另一個實施方案中,聚丙烯可以用馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯醯基酯和/或類似化合物接枝或改性以改善粘附。在一個實施方案中,聚丙烯還含有納米顆粒。在再一個實施方案中,聚丙烯含有納米顆粒並且用馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯醯基酯和/或類似化合物接枝或改性。在一個實施方案中,第一層是製品的內層。在另一個實施方案中,第一層是外層。任選地,製品可以包含熱塑性材料的其它層。在一個實施方案中,製品可以是能夠被吹塑成用於容納流體的容器(例如,飲料容器或瓶)的型材。
在其中製品將與食物接觸的實施方案中,優選內層(例如,與容器的內容物接觸的層)將包含FDA批准用於與食物接觸的材料和/或任意其它用於接觸食物的合適材料。
優選地,型材的材料包含含PETG的第一層以及含聚丙烯的第二層。所述聚丙烯可以用馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯醯基酯和/或類似化合物接枝或改性以改善粘附。在一個實施方案中,聚丙烯還含有納米顆粒。在再一個實施方案中,聚丙烯含有納米顆粒並且用馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯醯基酯和/或類似化合物接枝或改性。如此處所討論那樣,再將該材料吹塑形成多層容器。
在另一個實施方案中,材料包含適用於接觸食品的內層和外層。內層和外層之一可以是具有適用於擠出的熔體強度的基底。儘管內層和外層中的另一個可能沒有通常適用於擠出的熔體強度,但是基底以及內層和外層中的另一個可以進行共擠出。例如,材料的內層或基底可以含有PETG,而外層可以含有聚丙烯。內層和外層可以從擠出機中共擠出,然後進行吹塑。
在一個實施方案中,第一層可以形成材料的內層並且可以含有PETG。第二層可以形成材料的外層,並且可以含有聚丙烯。第一層和第二層可以從擠出機中共擠出,然後進行吹塑形成例如容器。任選地,第一層可以是外層,並且第二層可以是內層。在另一個實施方案中,可以採用該材料製備適用於輸送飲用流體的導管或管。例如,可以將材料從擠出機中擠出形成導管。
4.用於製備板的方法和裝置圖32A是可以用於形成製品的單層板或膜800的示意性橫截面。該單層板可以類似於圖22A的板389。例如,板800可以被用於形成包裝物(例如,籤貼或容器)的部分或全部。板800可以包含泡沫材料並且可以被用於形成製品的至少一部分。優選地,板800由擠出工藝形成。在圖示的實施方案中,板800從擠出機806的一端804中伸出。板800可以通過成形工藝造形。在一些實施方案中,將板806切割並形成任意所需形狀。任選地,可以通過模製或另一種工藝比如熱成形、模鍛等進行成形。
板800可以根據由其製備的製品的所需特性和性能而具有任意合適的厚度。在一些實施方案中,板800可以具有約0.001英寸(約0.025mm)或更小到約0.3英寸(約8mm)或更大的厚度。在一些實施方案中,板800可以具有變化的厚度。
圖32B是多層板810的示意性橫截面。該多層板可以類似於圖22B中所示的板390。在一些非限制性實施方案中,多層板810可以包含至少一層的泡沫材料。在圖示的實施方案中,板810具有第一層812和第二層814。第一層812包含泡沫材料,並且第二層814包含第二材料。在圖示的實施方案中,層812被直接粘附到層814上。例如,第一層812可以包含能夠粘附在含有泡沫材料的第二層814上的苯氧基類熱塑性材料。可以在第一層812和第二層814之間插入粘結層。鑑於本發明的公開內容,本領域技術人員可以為所需的最終用途選擇材料、層厚度以及板390的使用。
層812、814可以根據尤其製備的製品的所需特徵和性能而具有任意合適的厚度。在一些實施方案中,層812、814分別或組合具有約0.001英寸(約0.025mm)或更小到約0.3英寸(約8mm)或更大的厚度。在一些實施方案中,層812、814可以具有變化的厚度。
在一些非限制性實施方案中,第一層812包含小於約90%的多層板厚度,而且包含小於約80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第一層812包含大於約90%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第一層812包含約50-100%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第一層812包含約70-100%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第一層812包含約90-100%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第一層812包含約20-80%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第一層812包含約30-70%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第一層812包含約40-60%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第一層812包含約1-50%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第一層812包含約1-30%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第一層812包含約1-10%的多層板厚度。預期根據多層板的所需性質,第一層812可以包含任意合適的厚度,該任意合適厚度包括在上述特殊百分比和範圍之上、之下、之內或重疊的厚度。
在一些非限制性實施方案中,第二層814包含小於約90%的多層板厚度,而且包含小於約80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第二層814包含大於約90%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第二層814包含約50-100%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第二層814包含約70-100%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第二層814包含約90-100%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第二層814包含約20-80%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第二層814包含約30-70%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第二層814包含約40-60%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第二層814包含約1-50%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第二層814包含約1-30%的多層板厚度。在一些非限制性實施方案中,第二層814包含約1-10%的多層板厚度。預期根據多層板的所需性質,第二層814可以包含任意合適的厚度,該任意合適厚度包括在上述特殊百分比和範圍之上、之下、之內或重疊的厚度。
板810可以具有任意數量的所需的層。例如,板810可以具有插入第一層812和第二層814之間的粘結層(未示出)。板810還可以通過共擠出工藝形成。預期有其它合適方式製備板800、810。例如,可以採用此處描述和/或在美國專利6,391,408中描述的層狀注射成型系統(LIM)形成板。在一個實施方案中,板800、810可以具有由隨後加工進行部分或完全膨脹的微球體。備選地,板800、810可以具有通常在擠出工藝過程中完全膨脹的微球體。
在一個實施方案中,第一層812和第二層814可以由適合於擠出的材料形成。例如,第一層812可以包含PET,並且第二層814可以包含PP。例如,板810可以任選具有含泡沫材料的第三層。在另一個實施方案中,第一層812可以包含PET,並且第二層814可以包含泡沫材料。任選地,泡沫材料可以包含微球體和PP。
在一個實施方案中,板可以具有一個或多個其它層,例如,阻隔層、支撐層。其它層可以包含泡沫層、非-泡沫層、苯氧基類熱塑性材料層、苯氧基-聚烯烴摻合物層、BLOX層、回收或二次粉碎層、木漿層以及其此處描述的它層。
可以採用板800、810形成各種容器。例如,可以採用板800、810形成容納液體的容器。例如,可以由擠出工藝形成板800、810。再將板800、810形成容器。在一些實施方案中,採用板形成用於容器例如瓶的籤貼。用於容器的泡沫籤貼可以起著用於容器的絕緣體的作用,從而有利於給通過籤貼的熱傳遞提供阻隔。
圖25解釋含可成形材料的容器的另一個實施方案。容器450可以與圖24的容器420相似或不同。在圖示的實施方案中,容器450包括封口件452、軀體454和附著在軀體454上的柄456。封口件452可以與圖24中所示的封口件422類似。軀體454可以基本上是剛性或柔韌性的。柄456優選在形狀和大小上可舒適用於用戶的抓取。軀體454的壁可以是單層或多層壁。容器450可以具有任意的形狀,包括與用於容納可吸入液體的典型容器相類似的形狀。容器450可以通過此處描述的任一種工藝比如擠出吹塑形成。
對於圖26A,容器460可以通過模製或擠出工藝形成。例如,容器460可以由適合的預切割泡沫板形成,因而它們可以以本領域普通技術人員熟知的方式摺疊形成比薩餅盒。在一些實施方案中,可以採用板形成用於生產容器的層製品。例如,食品容器可以由包含第一層和第二層的層製品形成。在一個實施方案中,食品盒是容器形式,比如比薩餅盒。第一層可以形成比薩餅盒的外表面,並且可以含有木漿。第二層可以限定比薩餅盒的內表面,並且可以由泡沫材料形成。在一些實施方案中,如下進一步描述的那樣,容器的層可以包含BLOX。在一些實施方案中,容器的層可以包含苯氧基類材料或苯氧基-聚烯烴摻合材料。如上所述,泡沫結構的至少一部分可以塗敷有可以適用於接觸食物、提供結構強度等的另一種材料。
此外,包含泡沫材料的板可以被用於絕熱通常的容器。板800、810可以進行切割,並且附著於容器的一部分上。例如,可以將一塊板800、810偶合到典型的紙基食物容器上,從而形成絕熱容器。預期可以用幾部份含有泡沫材料的板使各種類型的容器或包裝物絕熱。
在一些實施方案中,泡沫籤貼可以包含單層或多層材料,並且所述材料可功能性提供絕熱性質以及用於印刷籤貼的合適基底和用於粘附的合適表面。在一些實施方案中,單層或多層材料包含在合適聚合物基質比如例如,聚丙烯中的閉孔泡沫。閉孔泡沫優選在直徑為幾個微米到幾百個微米的範圍。在一個實施方案中,可以通過採用熔體流內的壓縮氣體擠壓發泡,產生閉孔泡沫。在另一個實施方案中,可以通過組合產生開孔和閉孔泡沫,形成泡沫。在另一個實施方案中,採用使閉孔泡沫膨脹的添加劑比如包封有氣體的丙烯腈球,例如Expancel or Wellman Inc.為纖維應用而提供的包封有氣體的丙烯腈球,可以產生泡沫。在一些實施方案中,可以在PET、尼龍和聚烯烴中產生孔直徑為約1到2微米的微孔泡沫,並且微孔泡沫能夠減輕重量以及能夠將熱導率減小約1/2~1/10。
在另一個實施方案中,紙基複合材料可以包含泡沫材料。泡沫材料可以形成紙基材料的任何合適部分。在存在或不存在聚羥基氨基醚共聚物(PHAE)比如從Dow Chemical Corporation和Imperial Chemical Industries購買的BLOX樹脂的情況下,可以將泡沫材料放置在紙基複合材料內。在一個實施方案中,可以將泡沫材料與漿混合,形成通常均勻的混合物。該混合物可以通過例如模製或軋制工藝形成所需形狀。混合物可以在其成形之前、過程中或之後進行加熱,以使混合物的泡沫材料組分(例如,可膨脹的微球體)膨脹。因此,可以採用泡沫材料形成含有可膨脹微球體和漿的複合結構或容器。在一種配置中,所述結構或容器可以具有PHAE,比如BLOX。因此,含有泡沫材料的結構可以進行為提供所需特徵的任意處理、塗布或其它方式。在另一個實施方案中,泡沫材料可以在紙或木漿基容器中形成塗層。該塗層可以被加熱,而形成膨脹塗層(即,其主要部分包含可膨脹微球體的塗層)。
在一些實施方案中,含有泡沫材料的板可以被應用於製品,再進行加工,以使泡沫材料進一步膨脹。例如,泡沫籤貼可以是部分膨脹的。部分膨脹的泡沫籤貼可以被偶合到容器上。然後,該容器和泡沫籤貼可以進行加熱,以使泡沫籤貼進一步膨脹。
為提供絕熱性,可以將泡沫材料塗敷到製品表面。泡沫材料可以被用於塗布到製品的至少一部分上。泡沫材料可以通過各種塗布技術,應用到製品上。例如,製品可以是採用描述於美國專利6,391,408;6,676,883;和美國專利申請10/705,748中的裝置及方法進行塗布的型材或瓶。當然,泡沫材料可以採用常規的塗布技術進行塗敷。此外,為提高製品的絕熱性,可以塗敷多層的泡沫材料。例如,具有單一泡沫層的瓶可以用一個或多個其它泡沫層進行塗布,從而使瓶具有多個泡沫層。
在一些其它實施方案中,板和/或型材可以成形為適用於(engage)製品比如容器的形狀。可以將板和/或型材臨時或永久性附著於容器上,並且可以形成絕熱層、氣體阻隔層和/或類似物。在一些實施方案中,板和/或型材包括被成形為包圍容器比如杯、瓶、罐(例如,鋁罐)等的至少一部分的套管。套管可以具有適用於接合容器的任意形狀。在一些實施方案中,套管優選包含泡沫材料,以形成絕熱層。在一些實施方案中,套管包含泡沫材料和第二材料。第二材料可以包含纖維材料、聚合物、金屬和/或類似物。在一個實施方案中,板和/或型材是包含泡沫層和纖維層的多層套管。可以將纖維層提供給套管的外表面。當套管滑過流體容器形式的容器上時,纖維層可以吸收從容器中溢出的流體。在另一個實施方案中,板和/或型材是包含泡沫層和粘合層的多層套管。例如,粘合層可以將套管粘附到容器上,並且可以包含壓敏和/或溫敏粘合劑。在一些實施方案中,粘合層是熱敏聚合物,因而當該熱敏層受熱(例如,加熱容器的內容物)時,粘合層被粘附在容器表面上。有利地,在套管內的泡沫材料可以形成使容器絕熱的舒適抓取表面。根據需要,板和/或型材可以包含其它層。另外,在一些實施方案中,套管可以不包含泡沫材料。例如,套管可以是含有此處描述的非-泡沫材料的多層套管。
在一些實施方案中,可以採用擠出工藝製備形成預成型坯的至少一部分的製品。例如,板、套管或其它擠出製品進行製備,並且用於形成多層預成型坯比如圖5A的預成型坯50A的層。除了預成型坯50A包含擠出的外層52A外,預成型坯50A類似於圖5所示的預成型坯50。除了此處所指出的特徵和優點之外,預成型坯50A還包含上述參考預成型坯50所描述的許多特徵和優點。參考圖5A,沒有塗層的預成型坯39(或多層預成型坯)可以被擠出外層52A覆蓋。
為形成套管,可以通過擠出通常為圓柱體的型材,然後將該型材切割形成外層52A。可以將套管形成具有接受預成型坯39的至少一部分的尺寸。預成型坯39的端蓋可以插入套管,並且一直進入到外層52A覆蓋預成型坯39的軀體部34為止的套管內。在一些實施方案中,預成型坯39可以一直進入到支撐環38接觸套管的上端為止的套管內。如圖5A所示,外層52A的下端沿預成型坯39的軀體部終止於端帽上的某些點。備選地,套管可以形成具有基本上覆蓋預成型坯39的軀體部34的整個長度的大小和形狀。在一些實施方案中,套管可以形成預成型坯的頸口和/或軀體部的至少一部分和/或覆蓋端蓋區域。例如,圖9的預成型坯76具有安置在頸部32及軀體部34上的外層52。
為了提高套管與預成型坯39的配合,套管可以進行加熱並且相對於預成型坯39進行壓縮。加熱和壓縮工藝可以促進外層52A與預成型坯之間的粘附,和/或確保外層52A與無塗層預成型坯39的外表面一致。
套管可以沿其至少一部分或整個長度進行切割(優選縱向切割),以利於預成型坯50A的組裝。例如,可以將擠出套管軸向切割成可以讓預成型坯39插入該切割的套管內。任選地,可以採用粘合劑、熱處理工藝和/或其它方式,以確保套管在拉伸吹塑工藝過程中保持在預成型坯39上。預期可以採用該擠出套管形成預成型坯的內部或外部。
在一些實施方案中,擠出材料可以至少臨時覆蓋預成型坯的端蓋。為了形成圖5A的外層52A,擠出套管可以位於預成型坯39的軀體部34上,並且從此處延伸。從預成型坯39伸出的套管部分可以被壓在端帽上。可以通過例如卷邊工藝、切割工藝、扭轉及牽拉工藝等,將套管的過量材料除去。在一些實施方案中,擠出套管覆蓋在除去過量材料之後的端蓋部分。
套管可以進行加熱,以確保擠出材料形成通常均勻的外層52A。擠出材料可以在套管套在預成型坯39上之前、過程中或之後進行加熱。在一些實施方案中,無塗層預成型坯39和層52A之間的摩擦作用可以受到限制,並且防止層52A從預成型坯39上滑落下來。任選地,粘結材料可以被用於將外層52A粘結到預成型坯39上。在套管形成外層52A之後,預成型坯50A可以按如上所述進行拉伸吹塑。
外層52A還可以由擠出板(例如,通常扁平的板)形成。板(例如,板800、板810等)可以進行切割並且形成具有套在預成型坯39外部的至少一部分上的尺寸。通過擠出並裁剪板,可以形成圖示的預成型坯50A,因而板可以基本上環繞著預成型坯39的整個軀體部,以形成外層52A。可以採用粘結材料、熱工藝等,將板附著在預成型坯39上。
可以採用擠出製品形成其它種類的多層預成型坯。例如,通過在預成型坯40的外面上形成外層52,可以製備出圖8的預成型坯60。預期可以至少部分採用一個或多個的擠出材料層形成圖9-14的多層預成型坯。
擠出材料的套管或板可以進行能夠有利於擠出層的安置和/或裁剪的切割、加熱、化學除了、拉伸等。另外,可以採用一個或幾個擠出製品(例如,板)覆蓋預成型坯的至少一部分。
因此,可以至少部分採用擠出製品比如單層套管、多層套管,單層板、多層板等形成此處公開的預成型坯。在下列專利中公開的製品(例如,預成型坯和封口件)及材料可以包含擠出製品與本申請同一天提交並且題目為MONO AND MULTI-LAYER ARTICLES AND INJECTIONMOLDING METHODS OF MAKING THE SAME的美國專利申請Attorney Docket No.APTPEP1.091A;與本申請同一天提交並且題目為MONO AND MULTI-LAYER ARTICLES AND COMPRESSIONMETHODS OF MAKING THE SAME的專利申請Attorney Docket No.APTPEP1.090A,這兩個申請通過此處的引用結合到此。儘管形成於製品上的層是主要相對於預成型坯進行描述的,但是容器(例如,吹塑的瓶、罐)的層也可以通過擠出層形成。
在另一個實施方案中,層製品包含第一和第二層,其中第一層包含PETG,並且第二層包含聚丙烯。在另一個實施方案中,聚丙烯可以用馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯醯基酯和/或類似化合物接枝或改性,以改善粘附。在一個實施方案中,聚丙烯還包含納米顆粒。在再一個實施方案中,聚丙烯包含納米顆粒並且用馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯醯基酯和/或類似化合物接枝或改性。任選地,層製品可以包含熱塑性材料的其它層。
在其中層製品將與食物接觸的實施方案中,優選內層(例如,與容器的內容物接觸的層)將包含經FDA批准的用於與食品接觸的材料和/或任何其它合適的用於接觸食品的材料。
圖22B是多層層製品或板390的示意性橫截面。板390可以進行切割並形成任意所需形狀。任選地,板390可以通過模製或其它工藝進行成形。在圖示的實施方案中,板390具有第一層392和第二層394。在一個實施方案中,第一層392包含PETG,並且第二層394包含聚丙烯。在其它實施方案中,聚丙烯還包含納米顆粒,並且/或被馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯醯基酯和/或類似化合物進行接枝或改性。在圖示的實施方案中,層392直接附著到層394上。板390可以具有任意數量的所需的層。例如,板390可以具有插入第一層392和第二層394之間的粘結層(未示出)。在其它實施方案中,增加熱塑性材料的第三層。板390還可以通過共擠出工藝形成。預期有其它合適方式製備板390。例如,可以採用在美國專利6,391,408中描述的層狀注射成型系統(LIM)形成板。
5.用於製備分配系統和導管的方法及裝置圖33A解釋液體分配系統960。液體分配系統960可以包括用於分配可吸入液體比如飲料的飲用機962。飲用機962可以與氣體系統977(例如,二氧化碳源)和/或一個或多個流體源(例如,水源以及飲料糖漿或濃縮物的來源)流體連通。
一個或多個導管可以在飲用機962與飲料糖漿、混合飲料或優選適用於消費的任何其它流體之間提供流體連通。在圖示的實施方案中,液體分配系統960包括一個或多個導管963、964和965。導管963、964和965可以與上述參考圖23的導管402相類似。每一個導管的一端都與飲用機962連接,並且該導管的另一端與流體供給比如飲料濃縮容器973、974和975連接。導管963、964和965中一個以上優選被配置成不會導致從其中經過的流體味道的改變。
導管963、964和965可以彼此不同或相似。導管963、964和965可以具有任意適合於流體通過的結構。例如,導管可以具有圓形、多角形或橢圓形橫截面的外形。另外,導管963、964和965的尺寸可以基於下列因素中的一個或多個確定從其中流過的流體的溫度、壓力、流速及其它參數。
圖33B解釋適用於分配流體、優選引用液體的導管。在圖示的實施方案中,導管被配置成連接飲用機962。在一個實施方案中,導管或管963包含適用於接觸食品的材料以及具有所需物理性質(例如,結構和熱性能)的一種或多種其它材料。有利地,直接與流體接觸的內層967基本上不會改變它所接觸的食品的味道。例如,通常,飲料分配系統的流體輸送管具有篩除味道的聚烯烴。有利地,內層967優選基本上不改變流過導管963的內腔969的流體的味道。在一個實施方案中,外層968可以改善導管963的物理特性。在另一個實施方案中,外層968可以增加導管963的絕熱和/或結構性質。例如,在一個實施方案中,外層968可以增加耐衝擊性。在一個實施方案中,外層968可以降低經過導管963的壁的熱傳遞。在另一個實施方案中,外層568可以具有高的拉伸強度,因而高度加壓的流體可以流過導管963。因此,內層起著基本上惰性的食品接觸表面的作用,而外層起著絕熱和經受外部影響的作用。
在圖33B解釋的實施方案中,導管963包含含PET的內層967以及含PP的外層968。在另一個實施方案中,外層968包含泡沫材料。例如,泡沫材料可以包含PP載體材料和發泡劑。在另一個實施方案中,泡沫材料可以包含PET、PP、微球體和/或類似物。導管963可以具有任意合適數量的層。在一些實施方案中,內層967包含PET或苯氧基類熱塑性材料,從而有利於降低所容納流體的氣味篩除。在一些實施方案中,導管963可以包含提供另外的支撐和/或增強導管的螺紋、絲、環或其它元件。
在一些實施方案中,形成管和管道系統(tubing)的擠出/共擠出型材可以是剛性或柔韌性的。在一個實施方案中,可以採用苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料作為粘合劑,以製備用於管和管道系統的襯裡。例如,在碳酸蘇打分配機(dispensing fountain)中可以採用管和管道系統。在一些實施方案中,擠出型材包含作為阻隔的苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料,以提供氣味篩除性質。根據另一個實施方案,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料形成型材的薄內層。例如,薄內層可以通過粘附連接到型材上。在一個實施方案中,型材可以包含PVC材料。在氣味篩除性質是有利的情況下,可以使用苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合材料。
如圖33C所示,飲用機962還可以是能夠選擇性分配由單一導管或軟管供應的幾種飲料的飲料分配器形式。例如,飲用機962可以具有控制按鈕973,以選擇由導管供應的飲料種類並且輸送到飲用機962的噴嘴974外。飲用機962可以在酒吧、餐館等使用。通常,用於將飲料供應到飲用機962的常規導管的內層保留有流過導管的各種飲料的味道。這些殘留的味道可以再改變隨後經過導管的飲料的味道。有利地,導管963可以被用於在不同時間選擇性地將不同流體供應給飲用機962,並且該飲用機962不含有被導管963的內表面截留的殘餘物。例如,包含含PET的內層967以及含PP的外層968的導管963可以在不會感覺到流體味道被改變的情況下輸送流體。因此,導管963在飲料的味道基本上沒有任何改變的情況下輸送飲料。
導管963可以被用於分配其它飲用流體並且可以在其它應用中使用。例如,在啤酒廠、葡萄酒廠、醫藥加工、醫院管道、半導體加工等中可以採用導管963輸送流體。例如,可以採用導管963輸送醫藥流體。
如圖33D中所示,具有單層和多層材料938的型材900可以由擠出機940提供。擠出機可以共擠出多個層,以在一些實施方案中提供多層材料。在一個實施方案中,可以將聚合原料、優選聚合物粒料通過採用一個和多個捏合併壓制原料的螺杆式器件的擠出機。在擠出機940中進行加熱,並且熱與壓力結合使原料轉變成熔融塑料。在擠出機的出料端,迫使熔融塑料通過模具、更具體是在外模部分和中心模襯套之間的模具,從而形成型材。任何類型的擠出機都可以採用。在一個實施方案中,可以採用材料製備成形為輸送引用流體的導管或管。例如,如圖33A、33B、33C和/或33E所示,可以將材料從擠出機中擠出,以形成導管963。在一些實施方案中,擠出型材可以具有的長度為大於約12英寸、大於約15英寸、大於約18英寸和大於約24英寸。
如圖33E所示,並且如上所述,型材900可以形成包含一個或多個層或部分的導管963。導管963包含內層967、外層968以及任選的一個或多個中間層970。如此處使用的,術語「內層」是廣義術語,並且可以包含在制品內部上或附近的單層或多層。如此處使用的,術語「外層」是廣義術語,並且可以包含在制品外部上或附近的單層或多層。如此處使用的,術語「中間層」是廣義術語,並且可以包含位於製品層之間的單層或多層。
在一些非限制性實施方案中,內層967包含小於約90%的導管壁厚,而且包括小於約80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,內層967包含大於約90%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,內層967包含約50-100%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,內層967包含約70-100%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,內層967包含約90-100%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,內層967包含約20-80%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,內層967包含約30-70%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,內層967包含約40-60%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,內層967包含約1-50%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,內層967包含約1-30%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,內層967包含約1-10%的導管壁厚。預期根據導管的所需性質,內層967可以包含包括在上述特殊百分比和範圍之上、之下、之內或重疊的任意合適的壁厚。
在一些非限制性實施方案中,外層968包含小於約90%的導管壁厚,而且包括小於約80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,外層968包含大於約90%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,外層968包含約50-100%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,外層968包含約70-100%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,外層968包含約90-100%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,外層968包含約20-80%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,外層968包含約30-70%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,外層968包含約40-60%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,外層968包含約1-50%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,外層968包含約1-30%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,外層968包含約1-10%的導管壁厚。預期根據導管的所需性質,外層968可以包含包括在上述特殊百分比和範圍之上、之下、之內或重疊的任意合適的壁厚。
在一些非限制性實施方案中,一個或多個中間層970包含小於約90%的導管壁厚,而且包括小於約80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,一個或多個中間層970包含大於約90%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,一個或多個中間層970包含約50-100%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,一個或多個中間層970包含約70-100%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,一個或多個中間層970包含約90-100%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,一個或多個中間層970包含約20-80%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,一個或多個中間層970包含約30-70%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,一個或多個中間層970包含約40-60%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,一個或多個中間層970包含約1-50%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,一個或多個中間層970包含約1-30%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,一個或多個中間層970包含約1-10%的導管壁厚。預期根據導管的所需性質,一個或多個中間層970可以包含包括在上述特殊百分比和範圍之上、之下、之內或重疊的任意合適的壁厚。在一些非限制性實施方案中,型材900可以形成包含一個或多個具有一種或多種下列有利特徵的層或部分絕熱層、阻隔層、食品接觸層、非-氣味篩除層、高強度層、適應層、粘結層、氣體清除層、適用於熱填充應用的層或部分、具有適用於擠出的熔體強度的層。在一些實施方案中,具有單層或多層結構的製品包括一種或多種下列材料PET(包括回收和/或未用過的PET)、PETG、泡沫、聚丙烯、苯氧基類熱塑性材料、聚烯烴、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物和/或這些材料的組合。
在一些實施方案中,內層967包含有利於降低被容納流體的氣味篩除的PET或氧基類熱塑性材料。在一些實施方案中,導管963可以包含螺紋、線、環或其它元件,以提供另外的支撐和/或增強導管。如上所述,在一些實施方案中,可以提供一個或多個中間層970。在一些實施方案中,內層967、外層968以及一個或多個中間層970中的兩個或多個可以包含普通材料。例如,在一個實施方案中,導管包含泡沫的內層以及泡沫的外層。在另一個實施方案中,導管包含苯氧基類熱塑性材料的內層以及苯氧基類熱塑性材料的外層。在一些實施方案中,兩個中間層包含粘結層材料。在一些非限制性實施方案中,內層包含PET或苯氧基類熱塑性材料,外層包含聚丙烯、泡沫、苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴摻合物熱塑性材料、PET、PETG、阻隔材料、回收材料、二次粉碎材料或表面處理材料,並且一個或多個中間層包含此處描述的阻隔材料、粘結層材料、泡沫、回收材料、二次粉碎材料、PET、PETG或其它材料。在一些實施方案中,阻隔材料可以有利於限制流體經過導管壁的進或出。
在一些實施方案中,擠出容器或其它製品例如罐包含一個或多個泡沫和/或聚丙烯層。在一些實施方案中,擠出容器或其它製品例如罐包含一個或多個苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層。在一些實施方案中,罐可以包含任意一個或多個此處描述的層。例如,涉及形成罐的一些優選方法和裝置在美國專利6,109,006中有描述,該專利通過此處的引用將其全部內容結合到此,並形成本申請公開內容的一部分。而且預期這些方法和裝置可以用於形成此處描述的其它製品。另外,在一些實施方案中,此處描述的製品可以採用通過引用結合到本申請中的參考文獻(例如,美國專利6,109,006)中所描述的方法和裝置進行形成。
在一些實施方案中,中間層可以包含在單一層內的一種或多種材料。例如,在一個實施方案中,二次粉碎或回收層可以包含PET和泡沫。在另一個實施方案中,二次粉碎或回收層可以包含苯氧基類熱塑性材料和PET。在一些實施方案中,第一中間層包含第一材料,並且第二中間層包含第二材料,其中第一材料不同於第二材料。在一些實施方案中,中間層可以包含粘結層和/或阻隔層。在一些實施方案中,中間層可以被刪除。
在一些實施方案中,導管963包括泡沫層。泡沫層優選為能夠膨脹形成泡沫的材料。在優選實施方案中,泡沫材料包含載體材料(例如,聚對苯二甲酸乙二醇酯(″PET″)或聚丙烯)和微球體。微球體是含有封裝氣體的中空球。當微球體受熱時,可軟化,並且氣體增加其壓力,導致微球體從初始位置膨脹到膨脹位置,從而形成泡沫材料。在一個實施方案中,導管包含泡沫和/或聚丙烯層以及PET層。在另一個實施方案中,導管包含泡沫和/或聚丙烯層以及適用於接觸食品的層。在一個實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層優選為外層968。在一個實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層優選為內層967。PP可以任選具有優選適用於接觸食品的內層,比如,例如,PET或苯氧基類熱塑性材料。在一個實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層優選為中間層970。
在一些非限制性實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層包含小於約90%的導管壁厚,而且包括小於約80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層包含大於約90%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層包含約50-100%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層包含約70-100%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層包含約90-100%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層包含約20-80%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層包含約30-70%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層包含約40-60%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層包含約1-50%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層包含約1-30%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層包含約1-10%的導管壁厚。在一些實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層的厚度優選最小。在一些實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層的厚度優選最大。在一些實施方案中,泡沫和/或聚丙烯層的厚度優選通過加熱導管而增加。預期根據導管的所需性質,泡沫和/或聚丙烯層可以包含包括在上述特殊百分比和範圍之上、之下、之內或重疊的任意合適的壁厚。
在一些實施方案中,導管963包含一個或多個苯氧基類熱塑性材料層。在一個實施方案中,導管包含一個或多個苯氧基-聚烯烴熱塑性材料摻合物層。在一個實施方案中,導管包含苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層以及PET和/或回收PET層。在另一個實施方案中,導管包含苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層以及合適的外層968。在一個實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層為內層967。在一個實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層為外層968。在一個實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層為中間層970。
在一些非限制性實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層包含小於約90%的導管壁厚,而且包括小於約80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層包含大於約90%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層包含約50-100%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層包含約70-100%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層包含約90-100%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層包含約20-80%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層包含約30-70%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層包含約40-60%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層包含約1-50%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層包含約1-30%的導管壁厚。在一些非限制性實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層包含約1-10%的導管壁厚。在一些實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層的厚度優選最小。降低苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層的厚度優選降低生產導管的整個成本。在一些實施方案中,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層的厚度優選最大。預期根據導管的所需性質,苯氧基-類和/或含苯氧基的摻合物層可以包含包括在上述特殊百分比和範圍之上、之下、之內或重疊的任意合適的壁厚。
6.用於成形、填充和密封容器的方法和裝置在一些實施方案中,容器要進行成形、填充和密封。在一個實施方案中,型材可以進行擠出。然後可以將擠出型材吹塑成容器。容器然後進行填充。在一些實施方案中,容器可以用流體填充。在一些實施方案中,容器可以填充食物。在一些實施方案中,吹塑工藝要加熱容器。在吹塑工藝過程中以及之後不久,加熱後的容器是有效滅菌的。當容器被有效滅菌時,容器可以進行填充。在一些實施方案中,在吹塑工藝之後不久填充容器避免在填充容器之前需要其它和/或隨後的滅菌作用。然後,容器可以進行密封。用於密封容器的任意合適方法都可以採用。
例如,在一些實施方案中,通過將熱流體或食品引入容器內,可以達到容器的滅菌作用的目的。具有剛硬頸部的容器可以尤其有利於熱填充的應用。例如,在一些熱填充應用中,可以使用具有結晶頸的容器。然而,在一些實施方案中,容器在吹塑之後不久進行填充的情況下,引入容器中的流體不需要進行加熱。吹塑工藝使容器有效滅菌。熱填充應用不需要對容器進行滅菌。因此,在一些實施方案中,容器不需要具有剛性部分。在一些實施方案中,容器可以是柔軟性的,例如,袋子。
在成形、填充和密封工藝中,可以使用任意合適數量的此處描述層和/或材料,和/或它們的組合。製品可以包含具有一個或多個下列有利特徵的一個或多個層或部分絕熱層、阻隔層、食品接觸層、非-氣味篩除層、高強度層、適應層、粘結層、氣體清除層、適用於熱填充應用的層或部分、具有適用於擠出的熔體強度的層。在一個實施方案中,單層或多層材料包含一種或多種下列材料PET(包括回收和/或未用過的PET)、PETG、泡沫、聚丙烯、苯氧基類熱塑性材料、聚烯烴、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物、納米複合物和/或這些材料的組合。
鑑於本發明的公開內容,技術人員可以選擇各種類型的層狀材料,以實現由這些材料所製備的製品的所需性質。此處描述的製品可以通過任意合適方式形成。例如,製品可以通過注射成型、吹塑、注射吹塑、擠出、共擠出和注射拉伸吹塑以及此處描述的其它方法形成。上述的各種方法和技術提供多種途徑來完成本發明。當然,應當理解,並不是所有描述的目的或優點都可以根據此處描述的任一個具體實施方案都可以實現。因此,例如,本領域技術人員應當認識到,這些方法可以以實現或最優化此處教導的一個優點或一組優點的方法進行,而並不一定需要實現可能在此處教導或暗示的其它目的或優點。
此外,技術人員應當認識到來自此處公開的不同實施方案的各種特徵是可交換的。類似地,對於上述討論的各種特徵和步驟以及對於每個特徵或步驟的其它已知相關內容,本領域普通技術人員都可以根據此處描述的原理進行混合和配合,以實施這些方法。另外,此處描述及說明的方法並沒有限制所描述方案的正確順序,也不需要限制於所有描述方案的實施。可以採用事件或方案的其它順序、或部分的事件、或使事件同時進行,來實施本發明的實施方案。
儘管本發明已經在某些實施方案和實施例中進行了描述,但是本領域技術人員應當理解為本發明從具體公開的實施方案延及到其它備選實施方案和/或本發明的用途和顯而易見的改進及等價內容。另外,本發明並不受此處的優選實施方案的具體公開內容的限制。而是,申請人意指本發明的範圍只受參考後附權利要求的限制,並且此處所公開方法和材料對於本領域技術人員是顯而易見的變化都將落在申請人的發明的範圍內。
權利要求
1.一種瓶,其包括頸部;和軀體部,其含有第一內層和第二層,所述第一內層包含選自由苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物以及這兩者的組合組成的組中的第一材料,並且所述第二層包含泡沫材料,所述泡沫材料包含可膨脹材料和載體材料,所述第一內層和第二層共擠出形成型材;其中所述瓶是通過吹塑共擠出型材製備的。
2.權利要求1的瓶,其中所述第二層是外層。
3.權利要求1的瓶,其中所述第二層是在所述第一內層和外層之間的中間層。
4.權利要求1的瓶,其中所述第一內層的壁厚比所述第二層壁厚的約一半小。
5.權利要求1的瓶,其中所述第一內層的壁厚比約四分之一的所述第二層壁厚小。
6.權利要求1的瓶,其中所述第一內層的壁厚比約十分之一的所述第二層壁厚小。
7.權利要求1的瓶,其中所述可膨脹材料包含微球體。
8.權利要求1的瓶,其中所述載體材料包含聚丙烯。
9.權利要求1的瓶,其中所述第一內層和第二層中的一個或多個包含對氧和二氧化碳的滲透性比聚對苯二甲酸乙二醇酯對氧和二氧化碳的的滲透性小的阻隔材料。
10.權利要求1的瓶,其中粘結層位於所述第一內層和所述第二層之間。
11.權利要求1的瓶,其中所述頸部被成形為接受封口件。
12.一種形成瓶的方法,其包括如下步驟將具有第一內層和第二層的型材共擠出,所述第一內層含有選自由苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物以及它們的組合組成組中的第一材料,並且所述第二層包含泡沫材料,而所述泡沫材料含有可膨脹材料和載體材料;以及將所述型材吹塑形成瓶。
13.權利要求12的方法,還包括冷卻瓶,以控制所述可膨脹材料的膨脹。
14.權利要求12的方法,還包括加熱瓶,以控制所述可膨脹材料的膨脹。
15.一種瓶,其包括頸部;和軀體部,其含有第一內層、第二層和第三層,所述第一內層包含選自由苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物、苯氧基-官能化的聚烯烴熱塑性材料的摻合物以及它們的組合組成的組中的第一材料,第二層包含選自由聚丙烯、功能化的聚丙烯以及它們的組合組成組中的材料,所述第二層位於所述第一內層的外面,並且所述第三層包含二次粉碎的廢料,所述二次粉碎的廢料是通過將來自擠壓吹塑成形工藝的丟棄材料二次粉碎而形成的,所述丟棄材料包含第一材料和第二材料,所述第三層位於所述第一內層的外面以及所述第二層的裡面。
16.權利要求15的瓶,其中所述第一內層限定小於約20%的瓶軀體部的壁厚。
17.權利要求15的瓶,其中所述第一內層限定小於約10%的瓶軀體部的壁厚。
18.權利要求15的瓶,其中所述第一內層限定小於約5%的瓶軀體部的壁厚。
19.權利要求15的瓶,其中所述第二層限定大於約20%的瓶軀體部的壁厚。
20.權利要求15的瓶,其中所述第二層限定大於約40%的瓶軀體部的壁厚。
21.權利要求15的瓶,其中所述第二層限定大於約60%的瓶軀體部的壁厚。
22.權利要求15的瓶,其中所述第二層限定小於約20%的瓶軀體部的壁厚。
23.權利要求15的瓶,其中所述第二層限定小於約40%的瓶軀體部的壁厚。
24.權利要求15的瓶,其中所述第二層限定小於約60%的瓶軀體部的壁厚。
25.權利要求15的瓶,其中所述第三層限定小於約20%的瓶軀體部的壁厚。
26.權利要求15的瓶,其中所述第三層限定小於約10%的瓶軀體部的壁厚。
27.權利要求15的瓶,其中所述第三層限定小於約5%的瓶軀體部的壁厚。
28.權利要求15的瓶,其中所述第三層限定大於約20%的瓶軀體部的壁厚。
29.權利要求15的瓶,其中所述第三層限定大於約40%的瓶軀體部的壁厚。
30.權利要求15的瓶,其中所述第三層限定大於約60%的瓶軀體部的壁厚。
31.權利要求15的瓶,其中所述瓶是通過吹塑擠出型材進行製備的。
32.權利要求15的瓶,其中所述第一、第二和第三層中的一個或多個包含對氧和二氧化碳的滲透性比聚對苯二甲酸乙二醇酯對氧和二氧化碳的滲透性小的阻隔材料。
33.權利要求15的瓶,其中一個或多個粘結層位於所述第一、第二和第三層中的兩個或更多個之間。
34.權利要求15的瓶,其中配置所述頸部的形狀以接受封口件。
35.一種形成瓶的方法,其包括如下步驟將來自擠壓吹塑成形工藝的丟棄材料二次粉碎,形成二次粉碎的廢料,所述丟棄材料包含第一材料和第二材料,並且所述第一材料選自由苯氧基類熱塑性材料、功能化的苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物、功能化的苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物以及它們的組合組成的組中,所述第二材料選自由聚丙烯、功能化的聚丙烯以及它們的組合組成的組中;將具有第一內層、第二層和第三層的型材共擠出,所述第一內層包含所述第一材料,所述第二層包含所述第二材料,所述第二層位於所述第一內層的外面,並且所述第三層包含二次粉碎的廢料,所述第三層位於所述第一內層的外面以及所述第二層的裡面;以及將所述型材吹塑形成瓶。
36.權利要求35的方法,其中所述丟棄材料包含二次粉碎的廢料。
37.一種液體分配系統,其包含分配機,其被配置成與氣體系統相通;流體源,其含有流體;以及一個或多個擠出導管,其使所述分配機和所述流體源之間流體連通;其中所述一個或多個擠出導管包含第一層和第二層,所述第一層適用於接觸食品,而所述第二層給所述第一層提供支撐。
38.權利要求37的液體分配系統,還包括與所述分配機流體連通的氣體系統。
39.權利要求37的液體分配系統,其中所述第一層包含聚酯,所述第二層包含選自由泡沫、聚丙烯以及它們的組合組成的組中的材料。
40.權利要求37的液體分配系統,其中所述第一層包含選自由苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料摻合物以及它們的組合組成組中的材料。
41.權利要求37的液體分配系統,其中所述第二層包含選自由泡沫、聚丙烯以及它們的組合組成的組中的材料。
42.權利要求37的液體分配系統,其中所述第二層包含回收PET。
43.權利要求37的液體分配系統,其中所述第二層包含二次粉碎層。
44.權利要求37的液體分配系統,其中所述第一層基本上不改變它所接觸的食品的味道。
45.權利要求37的液體分配系統,其中所述一個或多個導管含有一個或多個增強元件。
46.權利要求37的液體分配系統,其中所述一個或多個導管含有阻隔層。
47.一種用於裝載飲料的擠出型材,其包括第一擠出內層,其含有選自由苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料摻合物以及它們的組合組成的組中的材料;和第二擠出層,其包含選自由泡沫、聚丙烯、來自型材形成工藝的二次粉碎廢料以及它們的組合組成的組中的材料,所述第二擠出層支撐所述第一擠出內層。
48.權利要求47的擠出型材,其中所述第一層適用於接觸食品。
49.權利要求47的擠出型材,其中所述第二層包含可膨脹材料。
50.權利要求49的擠出型材,其中所述可膨脹材料適合於通過熱處理膨脹。
51.權利要求50的擠出型材,其中所述可膨脹材料包含在熱處理過程中變大的微球體。
52.權利要求50的擠出型材,其中所述熱處理包括為吹塑而升高型材溫度所進行的預熱循環。
53.權利要求49的擠出型材,其中所述可膨脹材料包含聚合物載體材料和發泡劑。
54.權利要求49的擠出型材,其中所述可膨脹材料包含大部分完全坍塌的微球體、部分膨脹的微球體或完全膨脹的微球體。
55.權利要求49的擠出型材,其中所述可膨脹材料被配置成當其在膨脹溫度以上受熱時膨脹形成泡沫。
56.權利要求49的擠出型材,其中所述可膨脹材料包含約5%~約60%的型材。
57.權利要求49的擠出型材,其中所述可膨脹材料以重量計主要包含PP。
58.權利要求49的擠出型材,其中所述可膨脹材料包含小於約40重量%的型材。
59.權利要求49的擠出型材,其中所述可膨脹材料包含小於約20重量%的型材。
60.權利要求49的擠出型材,其中所述可膨脹材料包含微球體和選自由聚丙烯、PET以及它們的組合的組中的載體材料。
61.權利要求47的擠出型材,其中所述第一層和第二層中的至少一層包含阻隔材料。
62.權利要求61的擠出型材,還包含含有阻隔材料的另一層。
全文摘要
一種擠出吹塑的瓶,其包含頸部和軀體部。軀體部包含第一內層和第二層。第一內層包含選自由聚酯、苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物以及它們的組合組成的組中的第一材料。第二層包含選自由未用過的PET、回收PET、PETG、泡沫、聚丙烯、聚酯、聚烯烴、苯氧基類熱塑性材料、苯氧基-聚烯烴熱塑性材料的摻合物、二次粉碎的廢料以及它們的組合組成組中的第二材料。第二材料不同於第一材料。
文檔編號B67D1/00GK1984763SQ200580019212
公開日2007年6月20日 申請日期2005年4月18日 優先權日2004年4月16日
發明者G·哈欽森, R·李, S·法裡哈 申請人:先進塑料技術盧森堡有限公司