CN1984763A - 单层和多层制品以及制备该制品的挤出法 - Google Patents
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Abstract
一种挤出吹塑的瓶,其包含颈部和躯体部。躯体部包含第一内层和第二层。第一内层包含选自由聚酯、苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物以及它们的组合组成的组中的第一材料。第二层包含选自由未用过的PET、回收PET、PETG、泡沫、聚丙烯、聚酯、聚烯烃、苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物、二次粉碎的废料以及它们的组合组成组中的第二材料。第二材料不同于第一材料。
Description
技术领域
本发明涉及含有可成型材料的制品,更具体地说,涉及含有可成型材料的单层和多层制品,以及制备这些制品的方法。
背景技术
制品已经通常被用于容纳饮料和食品。在饮料的包装中,采用诸如塑料容器的制品代替完全的玻璃或金属容器已经变得日益流行。塑料包装的优点包括相比于玻璃重量轻、破裂减少以及可能更低的成本。如今在制备饮料容器中所使用的最普通的塑料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)。FDA已经批准未用过的PET可用于与食品接触。PET制备的容器通常是透明、薄壁、重量轻,并且具有抵抗由加压内容物比如碳酸饮料施加在容器壁上的作用力而保持其形状的能力。PET树脂还相当廉价并且易于加工。
大部分的PET瓶都是通过包括塑料预成型坯的吹塑的工艺制备的,所述塑料预成型坯是已经由包括注射成形或挤出过程的工艺制备的。PET瓶可以不提供用于限制通过PET瓶壁的热交换的合适绝热层。它可以理想地减少瓶内液体与瓶周围环境之间的热传递,从而维持瓶内液体的温度。类似地,用于容纳食品的大部分廉价容器没有提供有效的绝热层,来降低经过容器的热传递。降低经过容器或包装物的热传递是人们所希望的。
此外,导管形式的制品、食品包装等可以具有不合适的结构、阻隔层或其它特征。流体、食品或饮料比如碳酸苏打常常是储存在可能对其内容物有不利影响的容器内。不幸的是,当食品接触已知制品的某些材料的表面时,食品的味道可能被不利地改变。保持与制品接触的食品的味道是人们所希望的。
发明内容
在一个优选的实施方案中,提供用于形成型材(profile)的方法。所述型材的至少一部分包括能够反应形成绝热层的可膨胀材料。型材是在适用于吹塑的温度下挤出的,并且至少一部分的可膨胀材料膨胀。型材吹塑形成容器。在一种配置中,该型材为单层型材。在另一种配置中,该型材为多层型材。
在另一个实施方案中,提供用于制备涂布泡沫的聚合物制品的方法,该方法包括提供涂布有泡沫的聚合物型材以及将该型材吹塑成所需容器形状的这两种步骤。在一种安排中,该方法包括在吹塑之前预热所述涂布有泡沫的聚合物型材、使含有微球体的泡沫涂层引发微球体膨胀。微球体可以在吹塑之前、吹塑过程中和/或吹塑之后膨胀。
在一个实施方案中,涂布泡沫的聚合物制品包括至少一层泡沫,其中所述泡沫包围着主要含聚酯的另一层的至少一部分。泡沫包含聚合物载体材料和发泡剂。
在另一个实施方案中,提供用于制备含泡沫的制品的方法。泡沫可以具有第一组分和第二组分。第一组分在受热活化时可以膨胀。任选地,第一组分包括通常在第一膨胀态的微球体。在一种配置中,第二组分是混合有第一组分的载体材料。当该混合物被加热时,混合物被膨胀形成通常的闭孔泡沫。
在一个实施方案中,将混合物形成含有从第一膨胀态膨胀到第二膨胀态的微球体的型材。将该型材模制成含有从第二膨胀态膨胀到第三膨胀态的微球体的容器。在一种配置中,微球体的主要部分通常在第一位置是不膨胀的。任选地,微球体的主要部分通常在第二位置被部分膨胀。任选地,微球体的主要部分通常在第三位置内膨胀。
在一个实施方案中,型材包括多个层,并且其中一个层包含可膨胀材料。型材任选被形成容器。在一个实施方案中,型材或容器的内层包含适用于接触食品和/或液体的材料,并且限定了型材或容器的容纳室。在一种配置中,内层包含热塑性材料。型材或容器的第二层包含含有聚合物和微球体的可膨胀材料。备选地,可膨胀材料可以形成型材或容器的内层或衬里。
在一个实施方案中,可膨胀材料包含载体材料和发泡剂。该载体材料优选能够与微球体混合从而形成可膨胀材料的材料。载体材料可以是热塑性材料或聚合材料,比如环丁烯甲酸(ethylene acrylic acid,“EAA”)、乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate,“EVA”)、线性低密度聚乙烯(“LLDPE”)、CHDM(环己烷二甲醇)改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、聚(羟氨基醚)(“PHAE”)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)、聚乙烯(“PE”)、聚丙烯(“PP”)、聚苯乙烯(“PS”)、纤维素材料、浆、上述这些的混合物等。在一个实施方案中,发泡剂包含受热时膨胀并且与载体材料协同产生泡沫的微球体。在一种配置中,发泡剂包含EXPANCEL微球体。
在优选实施方案中,可膨胀材料具有抑制经过含有该可膨胀材料的容器壁的热传递的绝热性质。因此,可膨胀材料可以用于保持食品、流体等的温度。在一个实施方案中,当容器内装有液体时,容器的可膨胀材料降低了容器内液体与容器周围环境的热传递。在一种配置中,该容器可以容纳冷的液体,并且容器的可膨胀材料是抑制热从环境传递到冷流体的绝热层。备选地,受热的液体可以放在容器内,并且容器的可膨胀材料是降低热从液体传递到容器周围环境的绝热层。尽管与食品和饮料有关的用途是一种优选用途,但是这些容器也可以用于非食品的物品。
在一个实施方案中,将泡沫材料挤出,以制备可形成容纳食品用的容器、盘子、瓶等的板。任选地,将这些板形成适合于容纳食品的抓斗(clamshell)。泡沫板可以进行预切割并且被配置形成用于容纳食品的容器。这些板可以通过一个或多个工艺例如热成形工艺、真空成形工艺、牵拉成形工艺形成容器。另外,可以形成这些板来制备其它制品,比如铰链(例如,活铰链)。在一些实施方案中,可以将板折叠形成铰链。
在另一个实施方案中,提供一种含有泡沫材料的制品,其中所述泡沫材料在纸或木浆基的材料或容器上形成涂层。在一种配置中,该泡沫材料与浆混合。任选地,泡沫材料和浆可以被混合形成能够形成所需形状的通常均匀的混合物。混合物可以在其成形之前、过程中和/或之后被加热,以使其泡沫材料组分的至少一部分膨胀。
在另一个实施方案中,型材至少包含含适用于接触食品的材料的第一层和含聚丙烯的第二层。任选地,第一层包含PET,第二层包含具有聚丙烯和微球体的泡沫材料。任选地,第一层包含PET,第二层主要包含或完全包含聚丙烯。任选地,第一层包含苯氧基类热塑性材料,第二层包含另一种材料比如聚丙烯。型材可以通过一个或多个工艺比如吹塑工艺形成容器。
在一个实施方案中,制备瓶的方法包括提供含有低温加工材料(例如,PET、回收PET)的内层的型材以及含有高温加工材料(例如,PP)的外层。型材的外层可以在通常不适用于加工内层的温度下挤出。例如,在外侧的材料可以具有比在内侧材料高的加工温度。因此,内层可以处于比外层低的温度。型材被挤出之后经过吹塑形成瓶。这样,包含具有不同性质的材料的层可以一起加工。在一种配置中,外层包含泡沫材料。在一种配置中,外层主要包含或完全包含PP。
在另一个实施方案中,是一种包含第一层和第二层的管。在一个实施方案中,第一层包含PET,第二层包含PP和发泡剂。任选地,第一层基本上包含PET,第二层包含具有PP的泡沫材料。在另一种配置中,所述管通过共挤出工艺形成。任选地,管可以被吹塑形成容器。任选地,管可以被用作供应可摄食液体的流体输送管。
在一些实施方案中,制品包括具有螺纹的颈部和躯体部。躯体部包括第一层和第二层。第一层具有下面终结颈部螺纹并且包含泡沫材料的上端。第二层位于第一层之内。在一些实施方案中,制品为型材、瓶、容器等。第二层可以任选包含适用于接触食品的材料。例如,第二层可以包含含有选自由聚酯、聚丙烯、苯氧基类热塑性材料以及它们的组合的组成的组中的至少一种材料的材料。
在一些实施方案中,瓶包括颈部和躯体部。躯体部包括含有聚酯的内层以及含泡沫材料的外层。泡沫材料包含聚丙烯。内层和外层限定躯体部的壁的至少一部分。
在一个实施方案中,用于装载饮料的型材包括含有第一层和第二层的躯体部。第一层包含可膨胀材料,第二层包含选自由聚酯、苯氧基类热塑性材料及它们的组合组成的组中的材料,其中所述第二层为最内层。
在一个实施方案中,用于容纳饮料的挤出型材包括第一挤出层以及适用于与食品接触的第二挤出层,其中所述第一挤出层包含选自由泡沫、聚丙烯及它们的组合组成的组中的材料。
在一个实施方案中,用于容纳饮料的挤出型材包括含有如下材料的第一挤出层:选自由苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料掺合物以及它们的组合组成的组中的材料。第二挤出层支撑第一层。相比于其它层中的至少一层,所述层中的至少一层可以具有较高的熔体强度。在型材中,高熔体强度层可以支撑并承受(carry)低熔体强度层。因此,在挤出工艺过程中,可以使用具有不同熔体强度的材料。例如,PET层可以与具有比PET高的熔体强度的另一种材料(例如,苯氧基材料(phenoxy)、烯烃、PETG、泡沫等)一起挤出。另外,具有较低熔体强度的回收PET可以与一种或多种具有高熔体强度的其它材料一起挤出。
在一个实施方案中,挤出型材包括含有适用于与食品接触的材料的第一层以及含有聚丙烯的第二层。
在一个实施方案中,瓶包括具有螺纹的颈部以及含有第一层和第二层的躯体部。第一层包含泡沫材料。第二层位于第一层之内。第二层包括适用于与食品接触的材料,并且该材料选自由聚酯、聚丙烯、苯氧基类热塑性材料以及它们的组合组成的组中。
在一个实施方案中,挤压吹塑成型的瓶包括颈部和躯体部。躯体部包括含有聚酯的内层以及含有泡沫材料的外层。泡沫材料包括聚丙烯。内层和外层限定躯体部的壁的至少一部分。
在一个实施方案中,挤压吹塑的瓶包括颈部和躯体部。该瓶包括第一材料和第二材料。第一材料选自由泡沫、聚丙烯及这两者组合组成的组中。第二材料选自由未用过的PET、回收PET、PETG、泡沫、聚丙烯、聚酯、聚烯烃、苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物、纳米复合物、二次粉碎材料及它们的组合组成的组中。
在一个实施方案中,瓶包括颈部和躯体部。躯体部包括第一材料和第二材料。第一材料选自由苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物及它们的组合组成的组中。第二材料选自由未用过的PET、回收PET、PETG、泡沫、聚丙烯、聚酯、聚烯烃、苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物、纳米复合物、二次粉碎材料以及它们的组合组成的组中。
在一个实施方案中,瓶包含泡沫材料。泡沫材料包含微球体和粘合剂材料。
在一个实施方案中,瓶包括含有聚合物材料的第一层,并且所述第一层从底部纵向延伸到适用于接受封口元件的颈终端部分。第二层与第一层一起延伸并且与第一层衔接,而且包含泡沫材料。
在一个实施方案中,食品容器包含多个层。所述多个层包括第一层以及与第一层连接在一起的第二层。第一层包括具有微球体的泡沫材料。
在一个实施方案中,制备挤出型材的方法包括形成型材的第一层。第一层包括选自由聚酯、苯氧基类热塑性材料以及它们的组合组成的组中的材料。形成型材的第二层。第二层包括可控的、可膨胀材料。
在一个实施方案中,制备挤压吹塑成型的瓶的方法包括挤出通常均匀的型材,其中至少一部分形成型材的材料部分膨胀以形成泡沫。该型材被吹塑形成包含第一泡沫材料层以及第二层的瓶,其中所述第二层含有选自由PET、苯氧基类热塑性材料及它们的组合组成的组中的材料。
在一个实施方案中,制备瓶的方法包括提供含有至少两层的挤出型材。第一内层包含PET,第二层包含PP。该型材包含可以在不同温度下的一种或多种材料。例如,型材的第一层的至少一部分可以在第一温度,型材的第二层的至少一部分可以在第二温度。挤出层之间的界面上可以存在粘合。
在一个实施方案中,形成食品容器的方法包括形成食品容器的躯体。形成泡沫材料板,并且将该板形成与该躯体相配的形状。将该板附着在食品容器的躯体上。
在一个实施方案中,液体分配系统包括形成与气体系统连通的分配机(dispensing machine)。流体源包括流体。形成一个或多个挤出导管,以使在分配机与流体源之间形成流体连通。一个或多个挤出导管包括第一层和第二层。第一层适用于与食品接触。第二层为第一层提供支撑。第二层可以具有高熔体强度和/或有利于第一层加工的其它性质。
在一个实施方案中,管包含含有热塑性材料的第一层。第二层包含PP。在另一个实施方案中,管包含含有PVC材料的第一层以及含苯氧基类热塑性材料的第二层,例如衬里。
在一个实施方案中,层制品包括被形成受热活化时膨胀的第一泡沫材料层。第二层附着在第一层上。
在一个实施方案中,形成层制品的方法包括提供第一材料。提供可膨胀材料。将第一材料和可膨胀材料共挤出。由第一材料和可膨胀材料共挤出形成板。第一材料形成通常的固体层,可膨胀材料形成泡沫层。
在另一个实施方案中,瓶包括颈部和躯体部。躯体部包括第一内层和第二层。第一内层包括选自由苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物以及它们的组合组成的组中的第一材料。第二层包括选自由未用过的PET、回收PET、PETG、泡沫、聚丙烯、聚酯、聚烯烃、苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物、纳米复合物、二次粉碎材料以及它们的组合物组成的组中的第二材料。第二材料不同于第一材料。
在另一个实施方案中,瓶包括颈部和躯体部。躯体部包括第一内层、第二层和第三层。第一内层包括选自由聚酯、聚丙烯、苯氧基类热塑性材料以及它们的组合组成的组中的第一材料。第二层包括二次粉碎材料。第二层位于第一内层的外面。第三层包括选自由未用过的PET、回收PET、PETG、泡沫、聚丙烯、聚酯、聚烯烃、苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物、纳米复合物、二次粉碎材料以及它们的组合组成的组中的材料。第三层位于第二层的外面。
在另一个实施方案中,制备瓶的方法包括挤出含有第一层和第二层的型材。第一层包括选自由未用过的PET、回收PET、PETG、泡沫、聚丙烯、聚酯、聚烯烃、苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物、纳米复合物、二次粉碎材料以及它们的组合组成的组中的第一材料。第二层包括选自由未用过的PET、回收PET、PETG、泡沫、聚丙烯、聚酯、聚烯烃、苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物、纳米复合物、二次粉碎材料以及它们的组合组成的组中的第二材料。第二材料不同于第一材料。这些层中的一个可以具有高的熔体强度和/或有利于其它层加工的其它性质。
在一个实施方案中,液体分配系统包括形成与气体系统连通的分配机。流体源包括流体。一个或多个挤出导管使分配机与流体源之间形成流体连通。一个或多个挤出导管包括第一层和第二层。第一层适用于与食品接触,并且第二层为第一层提供支撑。第二层可以具有高熔体强度和/或有利于第一层加工的其它性质。
在另一个实施方案中,用于装载饮料的挤出型材包括第一挤出内层,其中所述第一挤出内层含有选自由苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料掺合物以及它们的组合组成的组中。第二挤出层支撑第一层。
在一个实施方案中,瓶包括颈部和躯体部。躯体部包括第一内层和第二层,其中所述第一内层包含选自由苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物以及它们的组合组成的组中的第一材料,所述第二层包含泡沫材料,所述泡沫材料包含可膨胀材料和载体材料,所述第一内层和第二层被共挤出形成型材。瓶通过吹塑该共挤出的型材进行制备。
在另一个实施方案中,形成瓶的方法包括共挤出具有第一内层和第二层的型材。第一内层包含选自由苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物以及它们的组合组成的组中的第一材料。第二层包含泡沫材料,而泡沫材料包含可膨胀材料和载体材料。型材被吹塑形成瓶。
在另一个实施方案中,瓶包括颈部和躯体部。躯体部包括第一内层、第二层和第三层。第一内层包含选自由苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物、苯氧基-官能化的聚烯烃热塑性材料的掺合物以及它们的组合组成的组中的第一材料。第二层包含选自由聚丙烯、功能化的聚丙烯以及它们的组合组成的组中的材料,第二层位于第一内层的外面。第三层包含二次粉碎的废料,所述二次粉碎的废料是通过将挤压吹塑成形工艺丢弃的材料二次粉碎形成的。该丢弃材料包含第一材料和第二材料。第三层位于第一内层的外面并且位于第二层的里面。
在另一个实施方案中,形成瓶的方法包括通过将挤压吹塑成形工艺丢弃的材料二次粉碎形成二次粉碎的废料。丢弃材料包括选自由苯氧基类热塑性材料、功能化的苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物、功能化的苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物以及它们的组合组成的组中的第一材料。第二材料选自由聚丙烯、功能化的聚丙烯以及它们的组合组成的组中。共挤出具有第一内层、第二层和第三层的型材。第一内层包含第一材料。第二层包含第二材料。第二层位于第一内层的外面。第三层包含二次粉碎的废料。第三层位于第一内层的外面,并且位于第二层的内部。该型材被吹塑形成瓶。
在另一个实施方案中,液体分配系统包括形成与气体系统连通的分配机。流体源包括流体。一个或多个挤出导管使在分配机与流体源之间形成流体连通。所述一个或多个挤出导管包括第一层和第二层。第一层适用于与食品接触。第二层为第一层提供支撑。
在另一个实施方案中,用于装载饮料的挤出型材包括第一挤出内层,而所述第一挤出内层包含由苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料掺合物以及它们的组合组成的组中的材料。第二挤出层包括选自由泡沫、聚丙烯、来自型材形成工艺的二次粉碎废料以及它们的组合组成的组中的材料。第二挤出层支撑第一挤出内层。
在另一个实施方案中,挤压吹塑形成的容器包括含有热塑性聚酯的内层。外层包括耐热性比内层的热塑性聚酯的耐热性好的热塑性材料。中间粘结层在内层与外层之间提供粘合。这些层都是在吹塑之前共挤出的。
根据实施方案的一种变化,内层的热塑性聚酯是PET。在另一种变化中,内层还包含去氧剂和掺合有热塑性聚酯的钝态阻隔材料中的至少一种。在另一种变化中,钝态阻隔材料是聚酰胺。在另一种变化中,聚酰胺是MXD 6。在另一种变化中,去氧剂是被分散在PET中的不饱和烯烃材料和过渡金属催化剂。在另一种变化中,去氧剂以基于内层的总重量为约1到约20重量%的量存在。在另一种变化中,去氧剂以基于内层的总重量为约1到约10重量%的量存在。在另一种变化中,去氧剂以基于内层的总重量为约1到约5重量%的量存在。在另一种变化中,钝态阻隔材料以基于内层的总重量为约1到约20重量%的量存在。在另一种变化中,钝态阻隔材料以基于内层的总重量为约1到约10重量%的量存在。在另一种变化中,钝态阻隔材料以基于内层的总重量为约1到约5重量%的量存在。在另一种变化中,外层的热塑性材料为聚丙烯。在另一种变化中,聚丙烯包含1到15%的量的钝态阻隔材料。在另一种变化中,外层的至少一部分是发泡的。在另一种变化中,外层还包括发泡剂以及发泡剂的反应产物中的至少一种。在另一种变化中,发泡剂选自由下列物质组成的组中:偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、重氮氨基苯、N,N二甲基N,N二亚硝基对苯二酰胺(terephthalamide)、N,N二亚硝基亚戊基四胺、苯磺酰肼、苯1,3二磺酰肼、二苯砜33,二磺酰肼、4,4’氧双苯磺酰肼、对甲苯磺酰氨基脲(p toluene sulfonyl semicarbizide)、偶氮二羧酸钡、丁基胺腈、硝基脲、三肼基三嗪、苯基甲基尿烷(phenyl methylurethane)、对砜酰肼(p sulfonhydrazide)、过氧化物、碳酸氢铵和碳酸氢钠。在另一种变化中,可以采用加压气体产生闭孔泡沫。在另一种变化中,在挤出前,发泡剂以基于外层重量为高达约1到约20重量%的量存在于热塑性材料中。在另一种变化中,在挤出前,发泡剂以基于外层重量为高达约1到约10重量%的量存在于热塑性材料中。在另一种变化中,在挤出前,发泡剂以基于外层重量为高达约1到约5重量%的量存在于热塑性材料中。在另一种变化中,中间粘结层包括热塑性粘合剂。在另一种变化中,热塑性粘合剂包括分散于PET中的不饱和烯烃材料和过渡金属催化剂。在另一种变化中,粘结层包括去氧剂和钝态阻隔材料中的至少一种。在另一种变化中,内层具有的厚度比中间粘结层和外层中至少一种的厚度小。
在另一个实施方案中,制备挤压吹塑容器的方法包括将多种热塑性材料共挤出以形成多层管。将该多层管的至少一段放置在吹塑模具内。将该多层管吹塑形成挤出吹塑容器。
根据实施方案的一种变化,该方法还包括使外层发泡。在另一种变化中,该方法还包括在挤出之前或过程中将发泡剂掺入外层的热塑性材料中。在另一种变化中,发泡剂选自由下列物质组成的组中:偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、重氮氨基苯、N,N二甲基N,N二亚硝基对苯二酰胺、N,N二亚硝基亚戊基四胺、苯磺酰肼、苯1,3二磺酰肼、二苯砜33,二磺酰肼、4,4’氧双苯磺酰肼、对甲苯磺酰氨基脲、偶氮二羧酸钡、丁基胺腈、硝基脲、三肼基三嗪、苯基甲基尿烷、对砜酰肼、过氧化物、碳酸氢铵和碳酸氢钠。在另一种变化中,发泡剂是压缩气体。
在一些优选实施方案中,公开了含有PETG和聚丙烯的层压制品、预成型坯、容器和制品以及它们的制备方法。在一个实施方案中,聚丙烯可以被马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯酰基酯和/或类似化合物接枝或改性,以改善粘合。在另一个实施方案中,聚丙烯还包含“纳米颗粒”或“纳米颗粒材料”。在另一个实施方案中,聚丙烯包含纳米颗粒并且被马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯酰基酯和/或类似化合物接枝或改性。
优选的层压制品、预成型坯、容器和制品可以采用各种技术制备。例如,可以通过注射成型、上模塑(overmolding)、吹塑、注射吹塑、挤出、共挤出和注射拉伸吹塑以及此处公开和/或本领域中技术人员熟知的的其它方法,形成层压制品、预成型坯、容器和制品。
在一些非限制性实施方案中,制品可以具体包括具有一个或多个下列有利特征的一个或多个层或部分:绝热层、阻隔层、UV保护层、保护层(例如,维他命保护层、耐磨损层、等)、食品接触层、非-气味筛除层、非-颜色筛除层、高强度层、适应层(compliant layer)、粘结层、气体清除层(例如,氧、二氧化碳等)、适用于热填充应用的层或部分、具有适用于挤出的熔体强度、强度、可回收(消费者使用后和/或工业应用后(post-industrial))透明等的层。在一个实施方案中,单层或多层材料包括下列材料中的一种或多种:PET(包括回收和/或未用过的PET)、PETG、泡沫、聚丙烯、苯氧基类热塑性材料、聚烯烃、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物和/或它们的组合。
附图简述
图1所示为用作形成容器用的起始原料的预成型坯。
图2所示为图1的预成型坯的横截面。
图3所示为可用于制备优选容器的一种吹塑装置的横截面。
图4所示为由预成型坯形成的容器的侧视图。
图4A所示为通过挤压吹塑工艺形成的另一种容器的侧视图。
图5所示为多层预成型坯的横截面。
图5A所示为另一种含有挤出部分的多层预成型坯的横截面。
图6所示为由图5的多层预成型坯形成的多层容器的横截面。
图7所示为图6的容器沿7截取的放大图。
图8所示为多层预成型坯的横截面。
图8A所示为图8的预成型坯沿8A截取的放大图。
图9所示为具有多层颈部的多层预成型坯的横截面。
图10所示为根据另一个实施方案的多层预成型坯的横截面。
图11所示为具有限定预成型坯内部的内层的多层预成型坯的横截面。
图12所示为具有限定颈部的内层和外层的多层预成型坯的横截面。
图12A和12B所示为每一层都具有限定颈部的内层和外层的多层预成型坯的横截面。
图12B所示为具有限定颈部的内层和外层的多层预成型坯的横截面。
图13所示为具有带凸缘的内层的多层预成型坯的横截面。
图13A和13B所示为根据一些实施方案的多层预成型坯的一些部分的放大横截面。
图14所示为具有带偶合结构(coupling structure)的外层的多层预成型坯的横截面。
图14A所示为由图14的预成型坯制备的容器的横截面,并且该容器上连接有封口件。
图14B所示为沿14B截取的图14A的容器及封口件的一部分的放大图。
图14C所示为根据另一个实施方案的容器及封口件的一部分的放大图。
图15A所示为具有没有螺纹的颈部的预成型坯的一部分的横截面。
图15B所示为图15A的预成型坯的横截面。
图15C所示为多片接合预成型坯(multi-piece preform)的一部分的横截面。
图16所示为根据另一个实施方案的预成型坯的横截面。
图17所示为根据另一个实施方案的预成型坯的横截面。
图18所示为适用于封闭容器的封口件的透视图。
图19所示为具有内层的多层封口件的横截面。
图20所示为具有沿封口件侧延伸的内层的多层封口件的横截面。
图21A-21E所示为多层封口件的横截面。
图22A-22B所示为板的横截面。
图23所示为型材的一个优选实施方案的透视图。
图24所示为包括具有签贴和封口件的容器在内的包装物的一个优选实施方案的侧视图。
图25所示为根据另一个实施方案的容器和封口件的侧视图。
图26A所示为容器的透视图。
图26B所示为盘子的透视图。
图27所示为层状熔体流产生系统的一个实施方案的示意图。
图27A所示为由图27的层状熔体流产生系统制备的层状材料的横截面。
图28所示为在一个实施方案中用于将型材形成容器的挤出机和模具的示意图,所述模具在开启位置示出。
图29所示为图28的模具的示意图,其中模具在闭合位置。
图30所示为在另一个实施方案中用于将型材形成容器的挤出机和模具的示意图,所述模具在开启位置示出。
图31所示为图30的挤出机和模具的示意图,其中模具在闭合位置。
图32A所示为根据一个实施方案的挤出机和单层材料的示意图。
图32B所示为根据另一个实施方案的多层材料的示意图。
图33A所示为根据一个实施方案的流体分配系统的示意图。
图33B所示为根据一个实施方案的多层型材的示意图。
图33C所示为流体分配器的一部分的另一个实施方案的示意图。
图33D所示为根据一个实施方案的挤出机和型材的示意图。
图33E所示为根据另一个实施方案的多层型材的示意图。
优选实施方案的详细描述
此处提到的所有专利和出版物都通过引用将它们的全部内容结合到此。除此处进一步描述的以外,此处描述的某些实施方案、特征、系统、器件、材料、方法和技术在一些实施方案中可以与在下列专利中描述的实施方案、特征、系统、器件、材料、方法和技术中的任一个或多个相类似:美国专利6,109,006;6,808,820;6,528,546;6,312,641;6,391,408;6,352,426;6,676,883;美国专利申请09/745,013(公开号2002-0100566);10/168,496(公开号2003-0220036);09/844,820(2003-0031814);10/090,471(公开号2003-0012904);10/614731(公开号2004-0071885),2004年4月16日提交的临时申请60/563,021,2004年5月28日提交的临时申请60/575,231,2004年7月7日提交的临时申请60/586,399和2004年10月18日提交的临时申请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,与本申请同一天提交的并且题为MONO AND MULTI-LAY ARTICLESAND COMPRESSION METHODS OF MAKING THE SAME的美国专利申请Attorney Docket No.APTPEP1.090A、与本申请同一天提交并且题为MONO AND MUTIPLE-LAY ARTICLE AND INJECTION MOLDINGMETHODS OF MAKING THE SAME的专利申请Attorney Docket No.APTPEP1.091A,这些专利通过此处的引用将它们的全部内容结合到此。此外,此处描述的实施方案、特征、系统、器件、材料、方法和技术在某些实施方案中可以适用于或被应用于在上述专利和申请中公开的实施方案、特征、系统、器件、材料、方法和技术中的任一个或多个方面。
A.
制品
在优选实施方案中,制品可 以包括一种或多种可成形材料。此处描述的制品可以是单层或多层(即两层或更多层)。在一些实施方案中,制品可以是包装物、比如饮料器皿(包括预成型坯、容器、瓶、封口件等)、盒、纸板箱(硬纸盒)等。
多层制品可以包括管理机构(例如,美国食品和药物管理局)批准材料或被规章批准与食品(包括饮料)、药物、化妆品等接触的材料的内层(例如,与容器的内容物接触的层)。换言之,在其它实施方案中,内层包含没有被管理部门批准的与食品接触的材料。第二层可以包含第二材料,其中第二材料可以与形成内层的材料相类似或不同。制品可以具有所需要的那么多层。预期制品可以包括形成各种不是“层”的部分的一种或多种材料。
1.附图的详述
参考图1和2,示出了一种优选的单层预成型坯30。通常地,预成型坯30具有颈部32和躯体部34。图示的预成型坯30可以具有由能够进行吹塑的材料形成的单层。预成型坯30优选被吹塑成用于容纳液体比如非碳酸液体如果汁、水等的容器。任选地,预成型坯30可以被形成容纳其它液体比如碳酸液体的容器。图示的预成型坯30可以适用于形成16盎司的饮料瓶,该饮料瓶尤其满意地适用于容纳碳酸饮料。如此处使用的,术语“瓶”是广义的术语,它根据通常的意思使用并且可以包括但不限制于容器(通常由玻璃和/或塑料制成并具有较窄的颈或嘴)、用于储存流体(优选液体)的瓶状容器等。所述瓶可以具有或不具有柄。
图示的预成型坯30具有颈部32,其中所述颈部32起始于对预成型坯30内部的开口36(图2)并且延伸到支撑环38,而且包括支撑环38。如此处使用的,术语“颈部”是广义的术语,它根据通常的意思使用并且可以包括但不限制于附着于躯体部的一部分预成型坯。颈部可以包括颈口(neck finish)。颈口连同颈圆柱体可以形成被此处称作“颈部”的东西。在图示实施方案中的颈部32的特征还在于存在有螺纹40,该螺纹40提供将盖子或封口件元件紧固到预成型坯30所形成的瓶上的方式。备选地,颈部32可以不配置成接合封口件或可以具有除螺纹接合封口件外的其它方式。躯体部34是细长并且通常为圆柱体状的结构,该结构从颈部32向下延伸并且结束于端盖42。图示的端盖42是圆的;然而,端盖可以具有其它合适的形状。预成型坯的厚度44将取决于预成型坯30的总长度和所需壁厚以及最终容器的总尺寸。
参考图3,在这种吹塑工艺中,预成型坯30放置在具有与所需容器形状相应的型腔的模具中。然后,预成型坯30被加热并且通过迫使空气或其它合适流体进入该预成型坯内部以使其膨胀,以拉伸该预成型坯,使其填满型腔,从而制备出容器37(图4)。这种吹塑工艺将在下面详细描述。如本领域中所知的那样,还可以采用拉伸棒(stretched rod)或类似方式帮助吹塑工艺。
在一些实施方案中,如本领域中所知的那样,吹塑机可以接收有助于吹塑工艺的温热制品(例如,型材,如套管、预成型坯等)。模具28可以接收来自注射成型机比如此处描述的注射成型机的温热预成型坯。可以将注射成型机制备的预成型坯通过传递系统快速地输送到模具28中。预成型坯的固有热量可以提供一种或多种下列情况:降低吹塑时间、降低将预成型坯加热到适用于吹塑的温度的所需能量和/或类似情况。
任选地,可以采用一个或多个传递系统,将预成型坯输送到吹塑模具中和/或将瓶输送出吹塑模具。例如,传递系统可以包括用于将预成型坯输送到模具28中和/或输送出模具28的穿梭系统(例如,直线或旋转的穿梭系统)。穿梭系统可以将预成型坯间歇进料到模具28中,或者从模具28中间歇转移出吹塑形成的瓶。备选地,传递系统可以包括往复和/或轮式(wheel)传递系统。在一些实施方案中,采用轮式传递系统,以便将预成型坯快速地传递到模具28中,或者将瓶快速地从模具28中转移出。有利地,轮式传递系统可以连续地将制品输送到模具18中并且连续地输送出模具28,从而提高产量。
预期传递系统可以与适用于吹塑预成型坯、挤出吹塑、挤出型材等的成型机组合使用。另外,传递系统可以包括多个与输送制品相协作的系统比如轮式传递系统和穿梭系统。
参考图4,公开了可以由预成型坯30形成的容器37的一个实施方案。容器37具有相应于预成型坯30的颈和躯体部的颈部32和躯体部34。如上述对预成型坯的描述那样,颈部32可以适合于与封口件接合。图示的颈部32的特征在于存在有螺纹40,其中该螺纹40提供将盖子紧固到容器上的方式。任选地,容器37的壁可以抑制、优选基本上防止气体(例如,CO2)迁移穿过容器37的壁。在一些实施方案中,容器37可以主要包含可以抑制流体迁移穿过该泡沫的闭孔泡沫。
吹塑操作通常限制于带颈部32的预成型坯的躯体部34,其中所述颈部32包括任意形式的螺纹、防盗环(pilfer ring)和/或保持预成型坯那样的原有结构的支撑环。然而,预成型坯30的任一部分都可以进行拉伸吹塑。容器37还可以通过其它工艺比如通过挤出工艺或工艺的组合(例如,在挤出部分上的注射)进行形成。例如,容器37可以通过挤压吹塑工艺形成。因此,此处描述的容器可以由预成型坯、挤出的型材等形成。
参考图5,公开了具有根据优选实施方案的一些特征的一种多层预成型坯50的横截面。预成型坯50优选包括只涂有外层52而没有其它涂层(单层)的预成型坯39。优选地,该无涂层预成型坯39包括聚合物材料比如聚丙烯、聚酯和/或其它热塑性材料,优选适用于接触食品的聚合物材料。在一个实施方案中,例如,无涂层预成型坯39主要包含聚丙烯。在另一个实施方案中,无涂层预成型坯39主要包含聚酯,比如PET。
多层预成型坯50具有类似于图1和2的预成型坯30的颈部32及躯体部34。在图示的实施方案中,外层52布置在躯体部34的至少一部分的周围。在一个实施方案中,外层52布置在内层的躯体部34表面的主要部分、优选整个部分的周围(如图1的预成型坯39所示),终止于支撑环38的底部。在图示实施方案的外层52没有延伸到颈部32,也不是存在于内层39的内表面上,所述内层39优选由适用于与最终容器的内容物接触的材料制备。外层52可以包含单一材料或者一种或多种材料的几个层(例如,多个微观层)。此外,外层52可以为通常均匀的、通常不均匀的或者其内某些均匀某些不均匀。尽管没有示出,但是外层52可以形成预成型坯50的其它部分。例如,外层52可以形成预成型坯50的内表面的至少一部分(比如当外层注射在两端开口的管子或型材上时)或颈部32的一部分。外层52可以适用于或不适用于接触食品。
预成型坯的总厚度56等于初始无涂层的预成型坯39(即内层54)的厚度加上外层52的厚度58,并且取决于最终容器的总尺寸和所需涂层厚度。然而,预成型坯50可以根据由其所形成容器的所需的热、光、阻隔性能和/或结构性能而具有任意的厚度。如果包含粘结层,则总厚度将包含粘结层的所有厚度。预成型坯和容器可以具有相对厚度有很大变化的多个层。鉴于本发明的公开内容,无论是在给定的点还是整个容器上,给定层的厚度以及整个预成型坯或容器的厚度都可以进行选择,以适应容器的制备工艺或特殊的最终用途。在图示的实施方案中,外层52通常具有均匀的厚度。然而,外层52和/或内层54不一定需要均匀的,它们可以具有例如沿预成型坯50的纵轴变化的厚度。
可以采用多层预成型坯制备容器。例如,可以采用预成型坯50形成容器180(图6)。在一个实施方案中,如图6和7所示,外层52与内层54合作,在它们两者之间安置层或间隔85。层85可以允许空气在层52、54之间通过,并且还可以有利地使容器83绝热。在紧紧围绕内层54的层52之间可以形成通道。备选地,外层52可以具有更贴切地包裹内层54的大小和形状,因而层52的内表面与层54的外表面接触。在一些实施方案中,层85可以是与一个或多个层52、54相类似或不同的泡沫层。在再一个实施方案中,层85可以是将层52和内层54连接起来的层。例如,层85可以是抑制、优选基本上防止层52、54之间的相对运动的动力构件层(crafting)或粘结层。例如,层85可以是限制层52、54之间相对运动的粘合层。预期此处公开的一些实施方案的一些层可以与粘结层等连接在一起或者所有层都不能与粘结层等连接在一起。
在一个实施方案中,层52、54中的至少一层可以经过处理以提高或降低层52、54之间的粘附。例如,内层54的外表面可以进行化学处理,以使外层52粘附到内层54上。例如,可以应用粘结材料,对一个或多个层52、54起作用并进行化学处理。然而,预期这些层中的任一个都可以被改性,以实现预成型坯的层之间的所需相互作用。任选地,层52、54可以直接粘合在一起。
在一些实施方案中,容器包括优选具有绝热性质的泡沫材料,以抑制经过容器壁的热传递。当液体在容器中,比如图6的容器83中时,例如,形成容器83的壁84的泡沫材料可以降低液体内容物与容器83周围的环境之间的热传递。例如,容器83可以容纳冷内容物比如碳酸饮料,泡沫使容器83绝热,从而抑制了冷流体的温度改变。因此,尽管外部的环境温度比液体温度高,但是内容物可以在所需的持续时间内仍然是冷的。备选地,热材料比如热饮料可以在容器83内,并且壁84可以使容器83绝热,从而抑制了从液体到容器83周围环境的热传递。此外,容器83的泡沫材料可以使容器83的表面温度在所需温度范围内,因而人们可以舒适地抓取容纳有热或冷液体的容器83。为了使容器获得所需的热性能,泡沫层的厚度以及容器泡沫部分的大小和结构可以变化。
参考图8,示出了多层预成型坯60的一个优选实施方案的横截面。有涂层的预成型坯60和图5中的预成型坯50之间的一个差异是在端盖区域内的两个层之间的相对厚度。在预成型坯50中,外层52在预成型坯的整个躯体部通常都比初始预成型坯的厚度小。然而,在预成型坯60中,外层52在端盖42附近的62上比在壁部分66内的64上大,相反,内层54的厚度在壁部分66内的68上比在端盖42的区域内的70上大。当在上模塑工艺中将外涂层应用于初始预成型坯以制备多层预成型坯时,这种预成型坯设计特别有用,如下所述,它具有包括涉及降低成型周期时间在内的一些优点。层可以是均匀的或者可以包括多个微观层。在没有用图示出的预成型坯60的其它实施方案中,外层52在端盖42附近的62上比在壁部分66内的64上薄,相反,内层54的厚度在壁部分66内的68上比在端盖42的区域内的70上小。层52、54中的至少一层可以任选包括阻隔材料。
图8A所示为预成型坯的壁部分的放大图,其示出了在LIM-上-注射(LIM-over-inject)的实施方案中的层结构(makeup)。层54是预成型坯的内层,层52是预成型坯的外层。外层52包括材料的多个微观层(即,薄层状材料),该材料要在使用LIM系统时制备。当然,不是图8的所有预成型坯都将是这种类型的。
参考图9,示出了多层预成型坯的另一个实施方案的横截面。有涂层的预成型坯76与图5和8的预成型坯50和60之间的主要差异分别是外层52被布置在颈部32以及躯体部34上。
预成型坯和容器可以具有其相对厚度有很大变化的多个层。鉴于本发明的公开内容,给定层的厚度以及整个预成型坯或容器的厚度无论是在给定点上还是在整个容器上都可以进行选择,以适应容器的涂布工艺或特殊最终用途。此外,如上面关于图8中的层的描述,在此处公开的预成型坯及容器的实施方案中的层都可以包括单一材料、大于一种的材料或几种材料。
此处公开的装置和方法还可以用于制备具有三个或更多个层的预成型坯。在图10中,示出了预成型坯132的三层的实施方案。此处示出的预成型坯具有两个涂层、中间层134和外层136。图10所示这些层的相对厚度可以变化,以适于材料的特殊结合或以允许制备不同大小的瓶。本领域的技术人员应当理解,除了初始预成型坯将是由通过用于制备此处描述的有涂层预成型坯的方法(包括上模塑)之一制备的已经被涂布的预成型坯外,还可采取与此处公开的步骤相类似的步骤。
图11图解说明了一种多层预成型坯160的横截面,其中所述多层预成型坯160具有根据优选实施方案的一些特征。预成型坯160优选包括外层162和内层164。
多层预成型坯160具有类似于上述预成型坯的颈部132和躯体部134。优选地,外层162形成了躯体部134的外表面165以及颈部132的外表面166。外表面166可以被配置成接合封口件。外层162布置在内层164的主要部分、优选整个部分的周围。
图示的外层162从内层164的上端168延伸到预成型坯160的开口169。在图示实施方案的内层164并没有沿颈部132延伸。因此,如图11所示,外层162可以基本上形成整个颈部132。在其它实施方案中,内层164的上端168可以布置在沿颈部132的一些点上。因此,内层164和外层162可以同时限定颈部。在一个非限制的实施方案中,外层162至少包括约为颈部132的70%颈部(或颈口)的重量。在另一个非限制的实施方案中,外层62至少包括约为颈部132的50%的重量。在再另一个非限制的实施方案中,外层162包括约为颈部132的大于30%的重量。
预成型坯160的整个厚度171等于外层162的厚度172加上内层164的厚度174,并且取决于最终容器的总尺寸。在一个实施方案中,外层162的厚度172基本上大于内层164的厚度174。图示的外层162和内层164通常具有均匀的厚度。然而,外层162和内层164可以不具有均匀的厚度。例如,层162、164中的一个或两个都可以具有沿预成型坯160的长度变化的厚度。
外层162包括第一材料,内层164优选包括另一种材料。例如,外层162可包括泡沫材料,而内层164可以包括不发泡的聚合物材料比如PET(例如,未用过的或者消费者使用后/回收的PET)、含苯氧基的材料(phenoxy)等。优选地,外层162的主要部分包括第一材料,而内层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。
图12所示为多层预成型坯180的横截面图。预成型坯180通常与预成型坯160相似,因此,预成型坯180的很多方面将不再详细描述。预成型坯180包括内层184和外层183。内层184限定了预成型坯180的内侧表面173的主要部分。内层184具有最接近于预成型坯180的开口191的末端188。在图示的实施方案中,外层183限定了颈部132的外表面186,内层184限定了颈部132的内表面187。当然,外层183可以被配置成接合封口件。在图示的实施方案中,外表面86限定了适用于接受螺纹盖(例如,螺帽)的螺纹189。
尽管图中没有示出,但是预成型坯160和180也可以包括至少3层。例如,预成型坯160的外层162可以包括含有一种或多种下列材料的多个层:层状材料、泡沫材料、PP、PET和/或类似物。类似地,内层164可以包括多个层。本领域的普通技术人员可以确定形成此处所述预成型坯的层的大小和数量。层183、184可以由与上述层162、164相似或不相同的材料制备。
任选地,可以在预成型坯的至少一部分上涂布层,以防止磨蚀或磨损,尤其是如果预成型坯的至少一部分由泡沫材料制备的情况下。例如,涂层可以包裹着由泡沫制备的颈部的螺纹,并且可以包含PET、PP、这两者的组合或其它热塑性材料。
图13是预成型坯190的横截面图。除了下面进一步详述的以外,预成型坯190与图12所示的预成型坯180相似。
预成型坯190包括从开口191向下延伸并且限定了预成型坯内部的内层194。内层194包括凸缘193。如此处所用的,术语“凸缘”是广义的术语,并且是根据其通常意义使用的,它可以包括(但不是限制于)下列中的一种或多种:唇缘、细长部分、轮缘、凸出边缘、突起以及它们的组合。凸缘可以起着闭锁结构的作用。另外,预成型坯可以任选地包括多个凸缘。
凸缘193限定了预成型坯的内表面201的一部分以及上表面195的至少一部分。根据颈部132的所需性质,凸缘193可以具有不变或变化的厚度F。在包括图示实施方案的一些实施方案中,凸缘193位于用于接受封口件的结构(例如,螺纹192)之上。在一些实施方案中,凸缘193限定了一个或多个螺纹、突起、凹口和/或用于接合封口件的其它结构的一部分。
继续参考图13,凸缘193延伸到开口191周边的至少一部分的附近,并且限定了材料层。凸缘193优选延伸到开口191整个周边的附近。因此,凸缘193可以是通常的环形凸缘。当封口件附着在由预成型坯190制备的容器的颈部132上时,凸缘193的上表面195可以与封口件形成密封,从而抑制或防止食品从容器漏出。凸缘193可以抑制或防止内层194和外层199之间的分离。
图13的一种或多种闭锁结构197可以抑制内层194和外层199之间的相对运动。如此处使用的,术语“闭锁结构”是广义的术语,并且是根据其通常意义使用的,它可以包括但不限制于下列结构中的一种或多种:突起、表面处理(例如,粗糙化表面)、尖头、隆起物、倒钩、凸缘、凹口、凸出部分、纹饰图案等,优选是用于抑制或减少层194和199之间的运动的闭锁结构。闭锁结构197可以通过内层194和/或外层199形成。在图示的实施方案中,闭锁结构197是从内层194的外表面延伸并且在该外表面周围的突起。在一些实施方案中,闭锁结构197是从内层194的外表面周围周向延伸的环状突起。闭锁结构197可以是连续或不连续的结构。内层194可以具有一种或多种闭锁结构,比如纹饰图案(例如,系列的凹槽、隆起物等)。
另外,闭锁结构197可以配置成提供正或负拉伸。例如,内层194可以包括有些弹性的材料(例如,PET)以及能够在移出模具过程中提供正拉伸的闭锁结构197。在一些实施方案中,外层199包括有些刚性的材料(例如,烯烃),该材料能够在移出模具过程中提供正或负拉伸。
外层199被配置成接受闭锁结构197。闭锁结构197有效地将外层199锁到内层194上。尽管图中没有示出,但是层194、199可以限定多个闭锁结构197,并且所述多个闭锁结构197可以布置在预成型坯190的颈部132和/或躯体部134之内。在一些实施方案中,可以采用粘结层使内层194和外层199连接在一起。在一个实施方案中,内层194和外层199由彼此直接结合或粘附的材料形成。在其它实施方案中,内层194被粘结到外层199上,因而层194和199在例如回收工艺过程中易于分离。但是,在一些实施方案中,可以回收含有粘结层的制品。
外层199的上端与预成型坯的上表面195隔开。本领域的技术人员可以选择层194、199的厚度,以使预成型坯实现所需的结构性质、热性质、耐久性和/或其它性质。
图13A和13B示出了图13的预成型坯190的一部分的改进实施方案。图13A的预成型坯190具有沿着预成型坯的上表面195的一部分延伸的凸缘193。在一些非限制性实施方案中,凸缘193的长度LF小于颈部132壁厚T的约95%。在一个非限制的实施方案中,凸缘193的长度LF约为颈部壁厚T的50%~90%。在某些非限制的实施方案中,凸缘193的长度LF约为颈部壁厚T的60%、70%、75%或80%或者在围绕这些百分比的范围。在另一个非限制的实施方案中,凸缘193的长度LF约为颈部壁厚T的40%~60%。在再一个实施方案中,凸缘193的长度LF约小于颈部壁厚T的40%。
图13B示出了具有外层203的预成型坯的一部分,其中所述外层203限定凸缘223。凸缘223向内延伸并且限定上表面225。凸缘223可以限定预成型坯的内表面,或者与预成型坯的内表面隔开。凸缘223可以具有与凸缘193的长度相同或不同的长度。颈部132具有用于接受封口件的螺纹。但是,颈部可以具有用于接合封口件的其它结构(例如,凹口、凸纹、凹槽等)。上述的预成型坯可以通过增加一个或多个层进行改进,以实现所需的性质。例如,可以在预成型坯的躯体部上形成阻隔层。
图14示出了预成型坯202的一个改进实施方案。预成型坯202具有限定偶合结构207的颈部132,其中所述偶合结构207是为接受封口件而形成的。此处使用的,术语“偶合结构”是广义的术语,它根据通常的意思使用,并且可以包括但不限制于结构元件比如阳性(例如,突起、隆起物等)或阴性结构元件(例如,缺口、凹口等)。可以将偶合结构配置成接合封口件,以将封口件固定在所需位置上。
图示的偶合结构207是适用于接受封口件器件的一部分的凹口形式。偶合结构207可以在预成型坯202的一个或多个部分的周围延伸。在其它实施方案中,偶合结构207在预成型坯202的整个周边或圆周的周围延伸。偶合结构207可以具有弯曲的(例如,半圆状)、v-形状、u-形状或任何其它适合的横截面剖面。尽管图中没有示出,但是结构207可以是外层203限定的突起,比如环形突起。任选地,预成型坯202可以具有多个偶合结构207,以使各种结构的封口件都可以附着在由预成型坯制备的容器上。上表面205和结构207之间的距离以及结构207的形状由用于密封和关闭由预成型坯202所制备容器的封口件的几何形状确定。
图14A示出了由图14的预成型坯202制备的容器211。封口件213附着在容器111的颈部132上。封口件213可以是一个或多个封口件。封口件213可以是临时或永久性地附着在容器211上。当消耗的是液体时,可以从容器211中移出整个封口件213。在其它实施方案中,在消耗过程中,可以移出一部分的封口件213,同时另一部分的封口件213附着在容器211上。封口件213可以是半永久性或永久性附着在容器上。如果封口件213是半永久性附着在容器211上的,则封口件213可以从容器211拔出。在一个实施方案中,如果封口件213是永久性附着在容器211上,则封口件213和容器211可以形成通常的整体。
如图14B所示,预成型坯的上表面205和封口件213可以形成抑制或防止液体从容器211与封口件213之间漏出的密封231,优选真空密封或其它密封。任选地,容器211可以具有密封垫或可拆卸密封。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,或可以移动的封口件213的一部分。可拆卸密封可以具有有利于抓住及拆卸的短小凸出物或环形物。备选地,通过为了打开容器211而可以断掉或碎掉的元件或板,可以形成密封231。在一些实施方案中,容器211的外层203由通常的高强度材料或刚性材料(例如,PP)形成,因而凸缘209可以被压缩在封口件213和外层203之间,从而保证维持了密封231的完整性。
如图14A和14B所示,封口件213具有躯体215和盖218。躯体215可以通过铰链221(例如,起着活铰链或者其它允许移动的结构的作用的成型材料)与盖218连接。插销或柄脚217(图14A)可以将盖218紧固到躯体215上。为了打开封口件213,可以移动插销217以释放盖218。备选地,盖218和躯体215可以是单独的元件,以便盖218可以从躯体215中移出。当封口件213在开启位置时,可以将内容物从容器211中放出,优选同时躯体215保持附着在颈口上。从容器211倒出所需量的食品之后,盖218可以返回到封闭位置,重新密封容器。
可以将封口件213的躯体215可松开地连接到颈部上。例如,躯体215可以咬到颈部132上。备选地,躯体215可以永久性连接到颈部132上。颈部132包括一种或多种的封口件附着结构227,以便封口件213可以咬到容器上以及脱离容器。在图示实施方案中的颈部132具有阴性结构元件形式的封口件附着结构227比如凹口或缺口。躯体215可以通过焊接或熔融工艺(例如感应焊接)、粘合剂、摩擦相互作用和/或其他方式永久性地连接到外层203上。可以将容器211配置成接受各种类型的封口件,比如Bapco Closures Limited(England)生产的BAP封口件(或类似的封口件)、螺帽、咬合式封口件和/或类似物。技术人员可以设计容器211的颈口,以接受不同结构的封口件。
继续参考图14A,容器211特别恰当地适用于热填充应用。容器211在热填充工艺过程中可以通常保持其形状。在吹塑或热填充之后,容器211的颈部的成品尺寸优选基本上与预成型坯的初始尺寸相同。另外,这会使在颈口上的螺纹尺寸变化减小。例如,内层284可以由用于接触食品的材料比如PET形成。外层203可以包括适用于热填充的可成型材料(例如,PP、泡沫材料、结晶或半结晶材料、层状材料、均聚物、共聚物、上述材料的组合以及此处所述的其它材料)。即使在热填充过程中和/或热填充之后,外层203也给颈部132提供尺寸稳定性。外层203的宽度可以增加或降低,以分别增加或降低颈部132的尺寸稳定性。优选地,形成颈部132的层之一包括具有高热稳定性的材料;然而,颈部132也可以由具有低温稳定性的材料、尤其是用于非热填充应用的材料制备。
另外,外层203的尺寸稳定性保证了封口件213保持连接在容器211上。例如,外层203可以包括高强度材料(例如,PP),并且可以保持其形状,从而防止了封口件213意外地从容器211脱落下来。
参考图14C,容器具有包含用于咬配合的封口件附着结构232的颈部132。在图示的实施方案中的颈部132具有阳性结构元件形式的封口件附着结构227比如适用于接合封口件213的突起、凸缘等。封口件213可以具有一片接合或多片接合结构。图示的容器211具有形成颈口的向上渐缩的壁。颈口的渐缩部分可以支撑着咬合帽式封口件213,并且形成密封。
图15A解释了根据另一个实施方案的预成型坯220的一部分。预成型坯220具有支撑环222以及从该支撑环222向下延伸的躯体部224。预成型坯220在其上端具有开口226。预成型坯的颈口可以具有或没有螺纹。在一些实施方案中,螺纹附着到预成型坯的颈部区域225上。预期预成型坯220可以不形成有支撑环。支撑环和/或螺纹可以任选在随后的工艺中形成在预成型坯220上。
图15B解释了已经将封口件附着结构228附着到颈部区域225上的预成型坯220。预期在将预成型坯220制备成容器之前或之后,可以将螺纹、接合咬合帽的结构或其它类型的安装或附着结构附着到颈部区域225上。例如,在将预成型坯成型模制、优选吹塑成容器之后,可以将封口件安装结构228附着到预成型坯220上。
预成型坯可以具有彼此附着或偶合的其它部分。图15C示出了具有至少一部分颈口240的预成型坯234,其中颈口240偶合到预成型坯的躯体242上。图示的预成型坯234具有与预成型坯234的下部252的上端250偶合的部分238。部分238可以包括与下部252不同的材料和/或微结构。在一些实施方案中,部分238包括结晶材料。因此,预成型坯230可以适用于热填充应用。下部252可以是无定形的,以便有利于吹塑工艺。在一些实施方案中,上部238包括与下部252不同的材料。技术人员可以选择形成预成型坯的材料。在一些实施方案中,上端250位于支撑环的下面或之上。在图15A~15C中示出的预成型坯可以具有单层或多层的壁。
上述包括单层和多层预成型坯在内的预成型坯可以具有其它形状和结构。图16示出了具有渐缩躯体部272和颈口274的预成型坯270。可以将预成型坯270吹塑形成坛子形式的容器。坛子可以具有比瓶的开口大的嘴或开口。预成型坯270具有支撑环278以及一个或多个优选被配置成与咬合封口件或其它类型封口件相合的封口件附着结构279。图17示出了具有不带螺纹的颈口的预成型坯。预成型坯280包括躯体部281以及颈口282,其中躯体部281具有端盖283。预成型坯280可以适用于吹塑成容器。图16和17示出的预成型坯可以是单层或多层预成型坯(例如,具有上述的层)。可以将上述预成型坯形成不带颈口。
如图1-18所描述的预成型坯可以进行拉伸吹塑工艺。尽管吹塑工艺主要是为单层预成型坯30而描述的,但是多层预成型坯(例如,预成型坯50、60、76、80、132、160、180、290和216)也可以以类似方式加工。例如,上述的容器可以通过各种成型工艺(包括挤出吹塑)形成。
2.封口件的详细描述
如上所述,可以采用封口件密封容器。如此处使用的,术语“封口件”是广义的术语,它根据通常的意思使用并且可以包括但不限制于帽(包括咬合帽、翻转帽、瓶帽、螺纹瓶帽、防盗帽)、冠状帽、软木塞(天然的或人工的)、堵孔密封、盖(例如,用于杯子的盖)、多片接合封口件(例如,Bapco Closures Limited(England)生产的BAP封口件或类似的封口件)、咬合封口件和/或类似物。
通常,封口件可以具有一个或多个进一步提供优点的结构元件。一些封口件可以具有一个或多个下列结构元件:篡改识别结构元件、抗篡改结构元件、密封增强件、储存用间隔室、有利于封口件拆卸/放置的抓取结构、无溢出的结构元件以及它们的组合。
封口件可以具有一片接合(one-piece)或多片接合的结构,并且可以被配置成用于永久性或临时偶合到容器上。例如,图14A所示的封口件具有多片接合的结构。图18所示的封口件具有一片接合的结构。术语“封口件”和“帽”在此处可以交换使用。预期封口件可以用于瓶、盒子(例如,尤其是用于容纳食品比如果汁的盒子)、纸板盒以及其它包装物或制品。如此处使用的,术语“瓶帽”是广义的术语,它根据通常的意思使用,并且可以包括但不限制于适用于附着在瓶比如玻璃或塑料瓶(例如,通常被配置成容纳醇类饮料或果汁的瓶)上的帽,并且可以具有或不具有螺纹。如本领域已知的那样,瓶帽通常通过采用开瓶器拆卸。术语“有螺纹的瓶帽”是广义的术语,它根据通常的意思使用,并且可以包括但不限制于适用于附着在带有螺纹的瓶上的帽(例如,螺帽)。鉴于本发明的公开内容,可以将带有螺纹的封口件的实施方案进行改进,以形成用于不同结构容器的瓶帽或其它类型封口件。在一些实施方案中,封口件可以螺纹接合容器或通过如下各种方法附着在容器上:比如,声波焊接、感应焊接、多步骤成型工艺、粘合剂、热成型等。
图18示出了可以偶合到制品比如容器的颈部上的封口件302的一个实施方案。在图示的实施方案中,封口件302具有被配置成与颈部的螺纹相配合的内螺纹306(图19),因而可以将封口件302可拆卸地偶合到容器上。封口件302可以紧固到容器如瓶上,以使瓶的开口或嘴闭合。封口件302包括主体310以及通过一个或多个连接物312偶合到主体310上的任选的篡改识别结构(tamper evidence structure)或抗篡改结构(anti-tamper structure),比如带313(或套环(skirt))。连接物312可以具有这样的尺寸并且适应于:当封口件302从容器上移开时,连接物312破裂,因而主体310与带313分开,表明封口件302已经从所结合的容器中移出。尽管图中没有示出其它类型的篡改识别结构,但是可以使用。主体310的表面316可以进行比如凹槽、凸纹、纹理处理和/或类似物的表面处理,以促进与封口件302的摩擦作用。
至于图19,封口件302包括主体310,并且可以具有或不具有衬垫。图示的封口件302包括任选的内封口件层314。图示的封口件内层314是包含在主体310的外部311内的衬垫形式。衬垫314可以适合于与食品或液体接触,并且可以与形成瓶开口的唇缘(lip)形成密封。因此,衬垫314形成了封口件304的接触区域的主要部分或全部。
衬垫314可以是阻隔衬垫,比如活化或钝化的阻隔衬垫。衬垫314可以起着流体阻隔层(例如,液体或气体)、气味阻隔层以及它们的组合的作用。例如,衬垫314可以是抑制或防止氧、二氧化碳等从其中通过的气体阻隔层。在一些实施方案中,衬垫314可以具有筛除能力,比如筛除气体(例如,筛除氧气)。
可以将衬垫314按压住瓶的唇缘,以防止液体从被封口件302密封的容器中露出。在一个实施方案中,衬垫314是防止或抑制气体从容器中逸出的气体阻隔层。在另一个实施方案中,衬垫314是可以防止或限制在容器内的流体味道改变的气味阻隔层。例如,衬垫314可以由能够用作气味阻隔层以保证容器内食品保持理想气味的作用的聚合物(例如,热塑性材料)形成。因此,衬垫314可以有助于保证主体310不会给容器内的食品带来气味和/或臭味。
很多时候,采用有些气味的材料和/或气味筛除材料(例如,聚烯烃,比如聚丙烯或聚乙烯)形成容器或封口件,比如瓶帽,是由于材料物理性质(例如,耐久性、韧性、耐冲击性和/或强度)的缘故。在某些实施方案中,聚丙烯可以表现出聚合物比如PET的优选物理性质中的一种或多种物理性质。不幸的是,在某些情况下,聚丙烯倾向于对瓶中的内容物带来令人不愉快的气味或者倾向于除去内容物的所需气味或芳香组分。因此,消费先前与PP接触的食品的人们也许能识别到气味的改变。有利地,衬垫314可以包括气味保存材料,以便当食品接触衬垫314时,容器内的食品通常不会受到影响。优选地,气味保存材料是经过FDA批准的用于接触食品的材料。
在一些非限制性实施方案中,气味保存材料包括PET(比如,未用过的PET)、苯氧基类热塑性材料和/或类似物。因此,主体310可以由气味筛除材料比如聚丙烯制备,从而提供所需的物理性质,并且衬垫314包括用于有效的气味阻隔层的PET,从而保证容器的内容物保持理想的味道。预期衬垫314可以由适用于接触容器内的食品的任意材料形成。在一些实施方案中,衬垫314可以由此处描述的泡沫材料形成,而所述这些泡沫材料会或者基本上不会改变容器内容物的味道。另外,衬垫314的厚度可以增加,以抑制气体或其它流体穿过衬垫。任选地,衬垫314可以是单层或多层结构。例如,衬垫314可以包括PET的内层(即,与容器内容物接触的层)以及泡沫材料的外层。
衬垫314可以类似于此处描述的预成型坯,具有适用于接触食品的层以及一个或多个作为阻隔层的层。在一些实施方案中,例如,衬垫314可以包括第一层和第二层,其中第一层包括泡沫材料,而第二层包括阻隔材料。因此,第二层可以降低或抑制流体穿过衬垫314的迁移,并且第一层使封口件302绝热。
在一些实施方案中,图19的衬垫314可以是预成型的,并且可以被插入主体310中。例如,主体310可以被成形为类似于用于密封瓶的典型螺帽。衬垫314通过将下面描述的板切割出一部分而形成。然后,将预切割衬垫314插入到主体310内,并且如图19所示那样放置。备选地,衬垫314可以形成在主体310内。例如,衬垫314可以通过成型工艺比如过成型形成。
任选提供进一步的优点,即可以将衬垫314保持在主体310内,或者可以将其附着在容器上。可以将衬垫314附着在主体310上,使得在主体与容器分开后,衬垫314仍然与主体310偶合。备选地,可以将衬垫314偶合到容器上,以使主体310和衬垫是可以分离的。例如,可以通过焊接工艺比如感应焊接工艺将衬垫314转移对着容器开口的主体310上。
任选提供进一步的优点,即封口件302的至少一部分由提供舒适的抓取表面的材料形成,使得用户可以舒适地抓取封口件302。主体310可以包括具有充分刚性(例如,PP),用于舒适抓取的可压缩性(例如,泡沫材料)和/或类似物的材料。在一些实施方案中,主体310的外部311可以包含泡沫,以增加外部311所占据空间,并且可以给用户提供易于打开和关闭封口件302用的更大的杠杆作用。例如,封口件302可以具有被配置成与容器外螺纹表面螺纹配合的内螺纹表面。细长的外部311可以提供增大的杠杆作用,因而用户可以容易地将封口件302旋转到容器上以及从容器上旋开。有利地,可以采用与形成常规帽相似或相同量的材料形成扩大直径的封口件。
在一些实施方案中,部分311和衬垫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轻的封口件。降低封口件302的重量可以适宜地降低封口件302的运输成本。另外,封口件302的泡沫材料可以降低用于形成封口件的材料的量,因为泡沫材料可以具有相当多的空隙。
下面描述的封口件可以与图19所示封口件相类似或不同。关于图20,封口件330具有包括内部332和外部334的主体331。图示的壁335包括部分332、334。内部332可以限定封口件330内部的至少一部分,并且可以任选限定一个或多个螺纹336。图21A~21E示出了封口件的非限制性实施方案。图21A示出封口件340,该封口件340具有外部342以及形成封口件340内部的至少一部分的内部344。即,外部342和内部344各自限定了封口件340内侧表面的一部分(例如,螺纹)。内部344设置在外部342之内;然而,在其它实施方案中,内部344并没有设置在外部342之内。图21B示出包括含有多个层356、358的内部354的封口件350。图21C示出包含多个层的封口件360。外层362形成了封口件360的外表面(包括顶端和壁)。中间层364可以包括一个或多个层。内层366限定螺纹接触表面368。
封口件可以具有厚度变化的部分或层。如图21D所示,封口件370的部分或层中的至少之一包括增厚部分。图示封口件370具有带上面增厚部分372的内部374,其中所述上面增厚部分372的厚度比壁部分376的厚度大。
图21E示出多层封口件380,该多层封口件380包括通过一个或多个连接物384连接封口件380的内部383的带382。图18~21E示出的封口件具有用于连接容器的任意合适的结构或设计。例如,图18~21E的封口件可以具有与封口件213(图14A)类似的结构。预期此处描述的图18-21E的封口件可以通过螺纹接合、焊接或熔融工艺(例如,感应焊接)、粘合剂,通过摩擦作用等附着在容器上。图18-21E的封口件在图中示出有带。然而,封口件可以没有带,或者它们可以有其它防篡改指示物或结构。尽管图18-21E的封口件示出的是螺纹封口件,但是其它种类的封口件(例如,多片接合结构的封口件,比如带有可开启及闭合的盖子的封口件、具有接管的封口件等)也具有类似结构。
封口件可以具有一个或多个为储存而形成的间隔室(compartment)。间隔室可以包含能够被添加到所结合容器的内容物中的添加剂。添加剂可以影响容器内容物的特性,并且可以是固、气和/或液态。在一些实施方案中,添加剂可以影响下列情况中的一种或多种:芳香味(例如,添加剂可以包含有香味的气体/液体)、气味、颜色(例如,添加剂可以包含染料、颜料等)、营养成分(例如,添加剂可以包含维生素、蛋白质、碳水化合物等)以及它们的组合。添加剂可以从封口件释放到随后摄取的容器内的内容物中,并且优选提高了内容物的合意性和消费体验。间隔室可以在封口件移出过程中释放出添加剂,因而混合物是新鲜的。然而,间隔室可以在封口件从容器中移出之前或之后打开。在一些实施方案中,封口件可以具有能够在封口件与容器分开之后破裂(例如,刺穿)的间隔室。间隔室可以因刺穿过程、撕裂等而破裂。间隔室可以具有用于释放其内容物的结构。该结构可以是用于释放间隔室组分的拉拔堵头、咬合帽或其它合适结构。
容器还可以用与封口件分开的密封装置进行闭合。密封装置可以在封口件被附着之前应用到容器上。可以采用密封工艺,将密封装置在容器被填充之后附着在容器的颈口上。密封装置可以与附着于封口件上的衬垫相类似或不同。密封装置可以是确保容器内容物完整性的气密性密封装置(优选防溢出的)。在一些实施方案中,密封装置可以包括箔(优选包括金属,比如铝箔),并且通过焊接工艺比如感应焊接应用到容器上。但是,也可以采用其它合适的附着工艺将密封装置附着在容器上,例如可以使用粘合剂。
封口件可以具有适合于接合封口安装结构(例如,螺纹、咬合帽配合件等)的内表面。内表面可以提供有些润滑性的表面,以有利于从容器中移出封口件。例如,封口件可以具有润滑或低摩擦材料(例如,烯烃聚合物),以接合形成容器的材料。例如,如果封口件由PET形成,则封口件可能被PET容器粘住或锁住。因此,封口件(包括咬合帽、扭转帽等)可以需要较高的移出扭矩。有利地,采用润滑或低摩擦材料的封口件可以降低移动扭矩,从而方便移出封口件。润滑或低摩擦材料优选提供足以使封口件可以保持与所结合容器连接同时也允许方便封口件移出的摩擦。因此,可以选择润滑或低摩擦材料,以得到所需的移出扭矩。
参考图20,封口件330可以包括含有润滑或低摩擦材料(例如,具有低摩擦系数的烯烃或其它材料)的内部332以及含有聚合物比如烯烃聚合物、泡沫材料、PET及此处描述的其它材料的外部334。此处描述的封口件可以包括能够与容器接合并得到所需移动扭矩的润滑或低摩擦材料。形成封口件的润滑或低摩擦材料可以基于形成容器的材料进行选择,以便产生所需的摩擦作用。预期此处描述的模具可以用边部注口进行改进,从而形成用于接合容器的封口件的最内层。
3.单层和多层型材及板的详细描述
图22A和22B是板的横截面图。板可以具有稍微均匀的厚度或变化的厚度。图22A的板是单层板389。图22B的板是含有两层的多层板390。板可以具有任意数量的、基于例如板用途的任意所需厚度的层。例如,可以采用板389、390形成包装物,比如签贴。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,以便给签贴附在其上的包装物提供绝热。任选地,板390可以包括一个或多个粘结层。例如,板390可以包括在层392、394之间的粘结层。
这些板可以用于各种应用中,并且可以形成各种形状。例如,可以将板切割、成型(例如,通过热成型或浇铸)和/或类似物,以形成所需形状。技术人员可以基于所需应用选择板的所需形状、大小和/或结构。
图23示出多层型材402。型材402是基本上具有管状的导管形式。型材402的形状可以通常为圆形、椭圆形、多边形(包括圆多边形)、这些的组合等。图示的型材402通常具有圆的横截面剖面。
在一些实施方案中,型材402可以是适用于输送流体、优选饮用液体的导管。型材402可以具有内层404和外层406。在一些实施方案中,层404、406的至少一层可以包含多个层(例如,层状材料)。
型材402可以是导管,并且该导管包括适用于接触食品的材料以及一种或多种具有适宜物理性质(例如,结构和热性质)的其它材料。有利地,直接与流体接触的内层404优选基本上不改变与其接触的食品的气味。例如,通常,饮料分配系统的流体输送管具有筛除气味的聚烯烃。有利地,内层404优选基本上不改变经过型材402的内腔408的流体的气味。在一些实施方案中,外层406可以改善型材402的物理性质。在另一个实施方案中,外层406可以增加型材402的绝热和/或结构性质。例如,在一个实施方案中,外层406可以增加耐冲击性。在一些实施方案中,外层406可以降低经过型材402的壁的热传递。在一些实施方案中,外层406可以具有高的拉伸强度,因而高度加压的流体可以经过型材402。因此,内层起着基本上惰性的食品接触表面的作用,同时外层起着绝热和/或经受外部影响的作用。
当然,型材402可以在各种其它应用中使用。例如,型材402可以用于医院(例如,用作药物流体的分配管、制备工艺、设备、流体系统(例如,可摄取流体的分配系统)和/或类似物中。
4.包装物的详细描述
此处描述的一种或多种制品可以在各种应用比如包装中单独使用或组合使用。图24示出的是包含能够由此处描述的预成型坯制备的容器420的包装系统416。可以将封口件422附着到容器420的颈口432上,以使容器闭合。
图24还示出了附着于瓶形式的容器420上的签贴440。签贴440可以接合瓶420,并且可以是单层或多层。签贴440可以任选包含泡沫材料。
签贴440优选接合到容器420的外表面442上。签贴440可以是可拆卸地附着外表面442。可以在容器420形成过程中和/或之后,将签贴440附上。在图示的实施方案中,签贴440是通常的管状套管,并且该管状套管围绕着瓶420的至少一部分。签贴440可以具有适用于附着在瓶上以及展示信息的任意形状或结构。尽管图中没有示出,但是可以将签贴440附着于玻璃瓶、金属罐等上。此外,签贴440可以附着于其它结构或包装物上。例如,签贴440可以附着于盒子、纸板盒、瓶(塑料瓶、玻璃瓶等)、罐以及此处讨论的其它物品上。另外,签贴440可以在其上印刷。任选地,签贴440的外表面446可以进行处理,以实现合适的印刷表面。
可以采用粘合剂将签贴440附着于制品上。在一个实施方案中,将签贴与制品附着之后,签贴440的泡沫材料可以受到膨胀,从而实现绝热层、流体阻隔层、保护层和/或所需的结构性质。泡沫材料优选通过加热签贴440而膨胀。签贴440的材料可以在将签贴440放置在容器420上之前和/或之后发泡。当然,签贴440的泡沫材料可以在不使用粘合剂的情况下直接粘附到制品上。
图25示出了含有可形成材料的容器的另一个实施方案。容器450可以与上述的容器相似或不同。在图示的实施方案中,容器450包括封口件452、躯体454以及附着于躯体454上的柄456。躯体454可以基本上是刚性或挠性。优选柄456具有用户可舒适抓住的形状及大小。躯体454的壁可以是单层或多层的壁。容器450可以具有任意的形状,包括类似于用于容纳可摄取液体的典型容器的形状。例如,容器450可以通过挤出吹塑工艺形成。
至于图26A,容器460是优选包含泡沫材料的包装物(例如,食品包装物)。在一个实施方案中,采用板(例如,板389或390)通过例如热成形工艺形成容器460的至少一部分。容器460可以是柔韧的袋状、食品容器或任何其它合适结构的形式。
例如,在一种配置中,板被形成适用于容纳食品比如汉堡的抓斗包装。在另一种配置中,使这些板具有形成盒子(例如,比萨饼盒)的形状。在另一个实施方案中,容器460的材料及尺寸可以基于所需结构性质、热性质和/或其它特性确定。例如,容器460可以包括用于使容器460有效绝热的泡沫材料。在另一个实例中,容器460可以具有厚壁,以使容器460通常为刚性。
图26B示出了含有可成形材料的另一种制品。在一个实施方案中,制品462是具有接受食品形状的盘子形式。板通过热成形,可以形成盘子462。任选地,盘子462可以适合于装备在容器或盒子内。
可以形成用于热处理的盘子462。在一些实施方案中,可以使用盘子462进行加热及预热。盘子462可以容纳食品,因而食品可以通过例如加热灯、微波炉、烤箱、烤面包机、热水等进行加热。盘子462的微观结构能够适合热处理的种类及方法。例如,盘子462可以包括结晶材料(例如,结晶PET),以提高热稳定性。在热成形工艺过程中,盘子的一个或多个层可以在预定温度上加热,以使至少一层结晶。因此,在制备过程中,盘子462的至少一部分可以被结晶。在一些实施方案中,盘子462可以包括单层或多层的板。盘子462可以具有热塑性材料的第一层以及第二层(例如,泡沫)。第一层可以包括PET(例如,无定形、部分结晶或全结晶)。可以采用盘子462装盛在微波炉中使用的食物。当然,其它制品比如类似比萨饼盒的容器也可以具有类似结构。
制品还可以是罐形式。罐可以包含如此处公开的聚合物材料。罐可以包含金属层以及一个或多个另一种材料层。在一些实施方案中,金属罐(例如,铝罐)可以用泡沫材料比如热塑性材料涂布。罐的外部和/或内部中的至少一部分可以被用泡沫材料涂布。
B.结晶性颈口
在一些实施方案中,塑料瓶及容器优选在颈部、颈口和/或颈圆柱体中包含一种或多种至少部分为晶态的材料。这样的瓶及预成型坯还可以包含一个或多个材料层。
在一些实施方案中,瓶通过包括塑料预成型坯的吹塑的工艺制备。在一些情况下,优选在塑料预成型坯中的材料是无定形或半结晶态,原因是在这种状态的材料可以易于进行吹塑,而全结晶态的材料通常不能进行吹塑。然而,完全由无定形或半结晶材料制备的瓶在通常的热填充工艺过程中可能不具有足够的尺寸稳定性。在这些情况下,将优选含结晶材料的瓶,因为它在热填充工艺过程中能保持其形状。
在一些实施方案中,塑料瓶同时具有结晶性瓶及无定形或半结晶性瓶的优点。通过使预成型坯最上部的至少一部分结晶,同时使预成型坯的躯体保持无定形或半结晶(此处有时称作“非结晶”),就可以制备易于进行吹塑且关键的颈部区域在热填充工艺中仍然保持必要尺寸的预成型坯。一些实施方案同时具有结晶及无定形或半结晶区域。这样使得具有足够强度的预成型坯被用于广泛的商业应用中。
此处描述的一个或多个实施方案通常制备出带有结晶性颈部的预成型坯,该预成型坯随后通常被吹塑成饮料容器。预成型坯可以是单层的;即,由主体材料的单层构成,或者预成型坯可以是多层的。在这些层中的材料可以是单一材料或者可以是一种或多种材料的掺合物。在一个实施方案中,提供包括颈部和躯体部的制品。颈部和躯体部为材料的整体式第一层。躯体部主要是无定形或半结晶性,颈部主要是结晶性。
参考图1,描述了优选的预成型坯30。预成型坯30可以通过本领域中已知的注射成型或通过此处公开的方法制备。预成型坯30具有整体形成(即,作为单一或整体的结构)的颈部32和躯体部34。有利地,在一些实施方案中,当吹塑成瓶时,整体式配置的预成型坯相比于由结合在一起的单独的颈部及躯体部构成的预成型坯,提供了更大的尺寸稳定性并改善了物理性质。
通过在成型步骤过程中使预成型坯的颈部实现结晶态,使得最终的尺寸与初始尺寸基本相同,这不同于采用另外的加热步骤时的情况。因此,尺寸变化最小并且实现了尺寸稳定性。这使得封口件比如在颈口上的螺纹的性能更加稳定,并且降低了成型工艺中的废料比率。
当优选非结晶性预成型坯进行吹塑时,具有更大结晶特性的瓶因其在热填充工艺过程中的尺寸稳定性而被优选。因此,根据一些实施方案构成的预成型坯具有通常的非结晶性躯体部以及通常的结晶性颈部。为了在同一预成型坯中形成通常的结晶性及通常的非结晶性部分,在形成结晶性部分的区域中的模具相比于形成通常的非结晶性部分的区域中的模具,需要实现不同程度的加热和/或冷却。可以通过使具有不同温度的区域绝热而维持不同程度的加热和/或冷却。采用低和高热传导材料的组合作为在螺纹接缝(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,可以实现这些部件之间的这种绝热。
通过当前在预成型坯生产中使用的普通方法,一些优选工艺实现了在用于类似大小的无涂层预成型坯的优选周期时间内制备预成型坯。此外,通过工具设计(tooling design)以及加工技术,这些优选工艺能够被允许在同一预成型坯的特殊位置上同时制备结晶和无定形区域。
在一个实施方案中,提供一种用于制备含有颈部、躯体部和型芯的预成型坯的模具,并且所述颈部具有第一成型温度控制系统(例如,冷却/加热槽),所述躯体部具有第二温度控制系统,所述型芯具有第三温度控制系统,其中第一温度控制系统不依赖于第二和第三温度控制系统,且颈部与躯体部和型芯是热隔离的。
通过冷流体穿过模具腔和型芯的循环,可以在形成预成型坯表面并且优选采用通常为无定形或半结晶材料的区域内实现模具的冷却。在一些实施方案中,除了对于将形成预成型坯的结晶部分的模具部分存在有独立的流体循环或电加热系统之外,采用与常规注射成型应用相类似的模具结构。通过利用具有低热传导率的衬套(insert),躯体模具、颈口模具和型芯可以实现绝热。模具的颈、颈口和/或颈圆柱体部分优选保持在更高的温度,以实现更缓慢的冷却,这样会促进材料在冷却过程中结晶。
关于同时具有结晶和无定形或半结晶区域的预成型坯的上述实施方案以及进一步的实施方案及技术在下列专利中都有描述:Collette等的美国专利6,217,818;Collette等的6,428,737;Hutchinson等的美国专利公开2003/0031814A1;以及Koch等的PCT公开WO 98/46410。
C.一些优选材料的详细描述
1.优选材料的概述
此外,尽管此处描述的制品是涉及特殊材料比如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)进行详细描述,但是优选方法可以应用于包括聚酯和聚烯烃类的其它热塑性材料。其它合适的材料包括但不限制于泡沫材料;各种聚合物及热固性塑料;热塑性材料,比如聚酯、包含聚丙烯和聚乙烯在内的聚烯烃、聚碳酸酯、包括尼龙(例如,尼龙6、尼龙66、MXD6)在内的聚酰胺、聚苯乙烯、环氧树脂类、丙烯酸树脂、共聚物、掺合物、接枝聚合物和/或改性的聚合物(具有作为侧基的另一种基团的单体或其部分,例如烯烃改性的聚酯)。这些材料可以单独使用或彼此结合使用。更具体的材料实例包括但不限制于乙烯乙烯醇共聚物(“EVOH”)、乙烯乙酸乙烯酯(“EVA”)、乙烯丙烯酸(“EAA”)、线性低密度聚乙烯(“LLDPE”)、聚乙烯2,6-和1,5-萘甲酸酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯二元醇(PETG,polyethylene terephthalate glyco1)、聚(亚环己基二亚甲基对苯二甲酸酯)、聚苯乙烯、环烯烃、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、聚缩醛、聚对苯二甲酸丁二酯、离聚物、聚砜、聚四氟乙烯、聚四亚甲基1,2-二氧苯甲酸酯以及对苯二甲酸乙二酯与间苯二酸乙二酯的共聚物。
如此处使用的,术语“聚对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)的其它共聚单体环己烷二甲醇(CHDM)的PET共聚物。在一个实施方案中,优选的PETG材料基本上是无定形的。合适的PETG材料可以是从各种来源中购买的。一种合适来源是Eastman Chemical Company的分公司Voridian。其它PET共聚物包括较低含量(level)的CHDM,因而所得材料保持可结晶性或半结晶性。含有低含量CHDM的PET共聚物的一个实例是Voridian9921树脂。
在一些优选实施方案中,可以采用被接枝或改性的聚合物。在一个实施方案中,聚丙烯或其它聚合物可以采用极性基团接枝或改性,以改善粘附,其中所述极性基团包括但不限制于马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯酰基酯和/或类似化合物。在另一个实施方案中,聚丙烯也称作澄清聚丙烯。如此处使用的,术语“澄清聚丙烯”是广义的术语,它根据通常的意思使用,并且可以包括但不限制于含有成核抑制剂和/或澄清添加剂。相比于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。在聚丙烯内含有成核抑制剂有助于防止和/或降低使聚丙烯浑浊的结晶。澄清聚丙烯可以从各种来源比如Dow ChemicalCo购买。备选地,可以将成核抑制剂加入聚丙烯中。成核抑制剂的添加剂的一种合适来源是Schulman。
任选地,材料可以包括微观结构比如微观层、微球体以及这两者的组合。在一些实施方案中,优选材料可以是未用过的、初次消费、再次消费、再粉碎、回收和/或这些材料的组合。
如此处使用的,“PET”包括但不限制于改性的PET或被其它材料掺合的PET。改性PET的一个实例是“高IPA PET”或IPA-改性的PET,所述“高IPA PET”或IPA-改性的PET指的是IPA含量优选大于约2重量%的PET,并且所述大于约2重量%包括约2-10重量%的IPA,还包括约5-10重量%的IPA。PET可以是未用过的、初次或再次消费、回收或再粉碎PET、PET共聚物以及它们的组合。
在优选方法和工艺的实施方案中,一个或多个层可以包括阻隔层、UV保护层、氧清除层、氧阻隔层、二氧化碳清除层、二氧化碳阻隔层以及特殊应用所需要的其它层。如此处使用的,术语“阻隔材料”、“阻隔树脂”等是广义术语,并且是以它们的通常意义使用,并且指的是(并不是限制)当在优选方法和工艺中使用时对氧和二氧化碳的渗透性比一个或多个层低的材料。如此处使用的,术语“UV保护”等是广义术语,并且是以它们的通常意义使用,并且指的是(并不是限制)比制品的一个或多个层具有更高的UV吸收比率的材料。如此处使用的,术语“氧清除”等是广义术语,并且是以它们的通常意义使用,并且指的是(并不是限制)比制品的一个或多个层具有更高的氧吸收比率的材料。如此处使用的,术语“氧阻隔”等是广义术语,并且是以它们的通常意义使用,并且指的是(并不是限制)性质是钝态或活化的并且减缓了氧进入和/或离开制品的传递的材料。如此处使用的,术语“二氧化碳清除”等是广义术语,并且是以它们的通常意义使用,并且指的是(并不是限制)比制品的一个或多个层具有更高的二氧化碳吸收比率的材料。如此处使用的,术语“二氧化碳阻隔”等是广义术语,并且是以它们的通常意义使用,并且指的是(并不是限制)性质是钝态或活化的并且减缓了二氧化碳进入和/或离开制品的传递的材料。在不受任何理论的束缚的情况下,申请人相信,在制品中所容纳的碳酸产物例如软饮料被充过多碳酸气的应用中,包含在制品的一个或多个层中的二氧化碳清除剂允许过量的碳酸化作用,使含有二氧化碳清除剂的层饱和。因此,当二氧化碳从制品中逃离到大气中时,它首先离开制品层,而不是首先离开被容纳在制品内的产品。如此处使用的,术语“交联”“交联的”等是广义术语,并且是以它们的通常意义使用,它们指的是但不限制于:交联程度从极少量上升变化到并包括完全交联的材料和涂层,比如热固性环氧树脂。可以调节交联度,以提供适当程度的用于特殊情形的耐化学或机械损伤性。如此处使用的,术语“粘结材料”等是广义术语,并且是以其通常意义使用,它指的是但不限制于:包含有助于将两种材料物理和/或化学粘结在一起的材料的气体、液体或悬浮液,其中所述材料包括但不限制于粘合剂、表面改进剂、反应性材料等。
2.优选材料
在一个优选的实施方案中,材料包括热塑性材料。一个还优选的实施方案包括“苯氧基类热塑性材料”。如此处使用的术语那样,苯氧基类热塑性材料包括广泛的各种材料,它包括在WO 99/20462中所讨论的材料。在一个实施方案中,材料包括热塑性环氧树脂(TPEs)、苯氧基类热塑性材料的亚类(subset)。苯氧基类热塑性材料的进一步的亚类以及热塑性材料是优选的羟基-苯氧基醚聚合物,其中聚羟基氨基醚共聚物(PHAE)是进一步优选的材料。参见例如美国专利6,455,116;6,180,715;6,011,111;5,834,078;5,814,373;5,464,924;和5,275,853;还参见PCT申请WO 99/48962;WO 99/12995;WO 98/29491;和WO 98/14498。在一些实施方案中,PHAE为TPE。
优选地,在优选实施方案中使用的苯氧基类热塑性材料包括下列类型:
(1)具有式Ia、Ib或Ic中任一个表示的重复单元的羟基-官能的聚(酰胺醚):
(2)具有由式IIa、IIb或IIc中的任一个独立表示的重复单元的聚(羟基酰胺醚):
(3)具有式III所示重复单元的酰胺基-及羟甲基官能的聚醚:
(4)具有式IV所示重复单元的羟基官能的聚醚:
(5)具有式Va或Vb所示重复单元的羟基官能的聚(醚磺酰胺):
(6)具有式VI所示重复单元的聚(羟基酯醚):
(7)具有式VII所示重复单元的羟基-苯氧基醚聚合物:
以及
(8)具有式VIII所示重复单元的聚(羟氨基醚):
其中每个Ar都独立地表示二价芳族部分、取代二价芳族部分或杂芳族部分,或者不同二价芳族部分的组合,取代芳族部分或杂芳族部分;R独立地为氢或一价烃基部分;每个Ar1都为含有酰胺基或羟甲基的二价芳族部分或二价芳族部分的组合;每个Ar2都与Ar相同或不同,并且独立地为二价芳族部分、取代芳族部分或杂芳族部分或者不同二价芳族部分的组合、取代芳族部分或杂芳族部分;R1独立地为主要的亚烃基部分,比如二价芳族部分、取代二价芳族部分、二价杂芳族部分、二价亚烷基部分、二价取代亚烷基部分或二价杂亚烷基部分或这些基团的结合;R2独立地为一价烃基部分;A是胺部分或不同胺部分的结合;X是胺、亚芳基二氧、亚芳基二亚磺酰氨或亚芳基二羧基部分或这些部分的组合;而Ar3是下式中任一个所示的“阳基环(cardo)”部分:
其中Y为不存在(nil)、二价键或连接基团,其中合适的连接基团包括例如氧原子、硫原子、羰基、磺酰基或亚甲基或类似连接;n是从约10到约1000的整数;x为0.01~1.0;并且y为0~0.5。
术语“主要的亚烃基”表示主要是烃的二价基团,但它通常包含少量的杂芳族部分比如氧、硫、亚胺、磺酰基、次硫酸基(sulfoxyl)等。
美国专利5,089,588和5,143,998中描述的那样,通过N,N’-二(羟苯基氨基)烷烃或芳烃与二环氧甘油醚接触,优选制备式I所示的羟基-官能的聚)酰胺醚)。
如在美国专利5,134,218中描述的那样,通过二(羟苯基氨基)烷烃或芳烃、或者这些化合物中的2种或更多种化合物比如N,N’-二(3-羟苯基)己二酰胺或N,N’-二(3-羟苯基)戊二酰胺的组合与表卤代醇接触,制备式II所示的聚(羟基酰氨基醚)。
例如,可以通过二环氧甘油醚比如双酚A的二环氧甘油醚与带有悬挂氨基、N-取代氨基和/或羟烷基部分的二元酚比如2,2-二(4-羟苯基)乙酰胺和3,5-二羟基苯甲酰胺进行反应,可以制备式III所示的酰胺-和羟甲基-官能化的聚醚。这些聚醚及它们的制备在美国专利5,115,075和5,218,075中有描述。
例如,通过使二环氧甘油醚或二环氧甘油醚的组合与二元酚或二元酚的组合采用美国专利5,164,472中描述的方法进行反应,可以制备式IV所示的羟基-官能的聚醚。备选地,通过使二元酚或二元酚的组合与表卤代醇通过Reinking、Barnabeo和Hale在Journal of Applied PolymerScience,Vol.7,p.2135(1963)中描述的方法进行反应,可以获得羟基-官能的聚醚。
例如,通过如美国专利5,149,768中描述那样,使N,N’-二烷基或N,N’-二芳基二磺酰胺与二环氧甘油醚聚合,制备出式V表示的羟基-官能的聚(醚磺酰胺)。
通过脂肪族或芳香族二酸的二环氧甘油醚比如对苯二甲酸二环氧甘油脂或二元酚的二环氧甘油醚与脂肪族或芳香族二酸比如己二酸或间苯二甲酸的反应,制备出式VI表示的聚(羟基酯醚)。这些聚酯在美国专利5,171,820中有描述。
例如,通过至少一种二亲核单体与下列物质的至少一种的二环氧甘油醚在足以使二亲核单体的亲核部分与环氧部分反应形成聚合物骨架的条件下接触,制备式VII所示的羟基-苯氧基醚聚合物:阳基环双酚,比如9,9-二(4-羟苯基)芴、酚酞或phenolphthalimidine,或者取代阳基环双酚,比如取代二(羟苯基)芴、取代酚酞或取代phenolphthalimidine,其中所述聚合物骨架含有悬挂羟基部分以及醚、亚胺、氨基、亚磺酰氨基或酯连接。这些羟基-苯氧基醚聚合物在美国专利5,184,373中有描述。
通过使二元酚的二环氧甘油醚中的一种或多种与具有两个胺氢的胺在足以使胺部分与环氧部分反应形成具有胺连接、醚连接及悬挂羟基部分的聚合物骨架的条件下接触,制备出式VIII表示的聚(羟氨基醚)(“PHAE”或聚醚胺)。这些化合物在美国专利5,275,853中有描述。例如,聚羟基氨基醚共聚物可以由间苯二酚二环氧甘油醚、对苯二酚二环氧甘油醚、双酚A二环氧甘油醚或这些的混合物进行制备。
羟基-苯氧基醚聚合物是二元多环酚比如双酚A和表卤代醇的缩合反应产物,并且具有式IV所示的重复单元,其中Ar是异亚丙基二亚苯基部分。用于制备这些的方法在美国专利3,305,528中有描述,该专利通过引用将其全部内容结合到此。一种优选的非限制性羟基-苯氧基醚聚合物,PAPHEN 25068-38-6是从Phenoxy Associates,Inc商购得到的。其它优选的苯氧基树脂是从InChem(Rock Hill,South Carolina)商购得到的,这些材料包括但不限制于INCHEMREZtm PKHH和PKHW产品系列。
通常,优选的苯氧基-类材料形成稳定的水基溶液或分散体。优选地,溶液/分散体的性质受到水的接触有不利影响。优选材料涵盖的范围约10%的固体到约50%的固体,包括约15%、20%、25%、30%、35%、40%和45%,以及围绕这些百分比的范围。优选地,所使用的材料溶解或分散在极性溶剂中。这些极性溶剂包括但不限制于水、醇和乙二醇醚。参见,例如,描述了一些优选苯氧基-类溶液和/或分散体的美国专利6,455,116、6,180,715和5,834,078。
一种优选的苯氧基-类材料是式VIII所示的聚羟基氨基醚共聚物(PHAE)的分散体或溶液,当将该分散体或溶液涂布到容器或预成型坯上时,可大幅降低各种气体以可预知及熟知方式通过容器壁的渗透速率。由PHAE制备的一种分散体或乳液包含10-30%的固体。通过在水与有机酸的溶液中搅拌或其它方式搅动PHAE,可以制备PHAE溶液/分散体,其中所述有机酸优选乙酸或磷酸,但也包括乳酸、苹果酸、柠檬酸或乙醇酸和/或这些酸的混合物。这些PHAE溶液/分散体还包括通过聚羟基氨基醚与这些酸反应制备的有机酸盐。
在其它优选的实施方案中,采用本领域技术人员已知的方法将苯氧基类热塑性材料与其它材料进行混合或掺合。在一些实施方案中,可以向该掺合物中加入相容剂。当采用相容剂时,优选该掺合物的一种或多种性质得到改善,这些性质包括但不限制于颜色、浑浊度以及含有掺合物的层与其它层之间的粘附力。一种优选的掺合物包括一种或多种苯氧基类热塑性材料以及一种或多种聚烯烃。一种优选的聚烯烃包括聚丙烯。在一个实施方案中,聚丙烯或其它聚烯烃可以用极性分子或单体进行接枝或改性,以提高相容性,其中所述极性分子或单体包括但不限制于马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯酰基酯和/或类似化合物。如果象在WO 04/004929和美国专利6,676,883中所描述的那样,一个或多个树脂层比如通过浸涂、流涂或喷涂进行涂敷液体,则下列PHAE溶液或分散体是可以使用的合适苯氧基-类溶液或分散体的实例。一种合适材料是BLOX实验性的阻隔树脂,例如,采用DowChemical Corporation生产的磷酸制备的XU-19061.00。据说这种特殊的PHAE分散体具有下列典型的特征:30%的固体、比重为1.30、pH为4、粘度为24厘泊(Brookfield,60rpm,LVI,22℃。)以及粒度为1,400~1,800埃。包括基于间苯二酚的BLOX588-29树脂的其它合适材料还提供作为阻隔材料的出众结果。据说这种特殊的分散体具有下列典型特征:30%的固体、比重为1.2、pH为4.0、粘度为20厘泊(Brookfield,60rpm,LVI,22℃.)以及粒度为1500~2000埃。可以证实聚羟基氨基醚的化学性质的其它变体是有益的,比如基于对苯二酚二环氧甘油醚的结晶变体。其它合适材料包括从Imperial Chemical Industries(“ICI,”Ohio,USA)购买到的产品名为OXYBLOK的聚羟基氨基醚溶液或分散体。在一个实施方案中,加入合适的交联材料,可以使PHAE溶液或分散体部分交联(半交联)、完全交联或者交联到恰好适用于应用的所需程度。交联的益处包括但不限制于下列中的一种或多种:改善耐化学性、改善耐磨损性、低发白现象、低表面张力。交联剂材料的实例包括但不限制于甲醛、乙醛或醛类材料中的其它成员。合适交联剂还可以使材料的Tg改变到可以有利于形成具体容器的Tg。其它合适材料包括BLOX5000树脂分散中间体,BLOXXUR 588-29、BLOX0000和4000系列的树脂。用于溶解这些材料的溶剂包括但不限制于极性溶剂比如醇、水、乙二醇醚或这些的掺合物。其它合适材料包括但不限制于BLOXR1。
在一个实施方案中,优选的苯氧基类热塑性材料可溶解在酸的水溶液中。通过在水与有机酸的溶液中搅拌或其它方式搅动热塑性环氧树脂,可以制备该聚合物的溶液/分散体,其中所述有机酸优选乙酸或磷酸,但也包括乳酸、苹果酸、柠檬酸或乙醇酸和/或这些酸的混合物。在一个优选的实施方案中,在聚合物溶液中的酸浓度基于总重量计优选在约5%-20%范围内,包括约5%-10重量%。在其它优选的实施方案中,酸浓度可以低于约5%或高于约20%;并且可以根据比如聚合物种类及其分子量的因素改变。在其它优选的实施方案中,酸浓度的范围在约2.5~约5重量%。在一个优选的实施方案中的溶解聚合物的量在约0.1%~约40%的范围。优选均匀且自由流动的聚合物溶液。在一个实施方案中,通过将聚合物溶解在90℃的10%乙酸溶液中,制备出10%的聚合物溶液。然后,在溶液仍然热的情况下,用20%蒸馏水将溶液稀释到8%的聚合物溶液。聚合物的浓度越高,聚合物溶液的粘性倾向于越大。
优选的共聚酯材料及其制备方法的实例在Jabarin的美国专利4,578,295中有描述。它们通常通过加热选自下列反应物中的至少一种与1,3二(2-羟基乙氧基)苯和乙二醇的混合物进行制备:间苯二酸、对苯二酸和这两种酸的C1~C4烷基酯。任选地,该混合物可以进一步包括一种或多种形成酯的二羟基烃和/或二(4-β-羟基乙氧苯基)砜。特别优选的共聚酯材料是从Mitsui Petrochemical Ind.Ltd.(Japan)购买的B-010、B-030及这一类产品中的其它品种。
优选的聚酰胺材料的实例包括来自Mitsubishi Gas Chemical(Japan)的MXD-6。其它优选的聚酰胺材料包括尼龙6和尼龙66。其它优选的聚酰胺材料是聚酰胺和聚酯的掺合物,该掺合物包括约1-20重量%的聚酯、更优选约1-10重量%的聚酯,其中所述聚酯优选PET或改性PET。在另一个实施方案中,优选的聚酰胺材料是聚酰胺和聚酯的掺合物,该掺合物包括约1-20重量%的聚酰胺、更优选约1-10重量%的聚酰胺,其中所述聚酯优选PET或改性PET。掺合物可以是普通掺合物或它们可以与抗氧化剂或其它材料相容。这些材料的实例包括在2003年3月21日提交的美国专利公开2004/0013833中描述的那些材料,该专利通过引用将其全部内容结合到此。其它优选聚酯包括但不限制于PEN以及PET/PEN的共聚物。
3.优选的泡沫材料
如此处使用的,术语“泡沫材料”是广义的术语,它根据通常的意思使用,并且可以包括但不限制于发泡剂、发泡剂和粘结剂或载体材料的混合物、可膨胀多孔材料和/或具有空隙的材料。术语“泡沫材料”和“可膨胀材料”在此处可交换使用。优选的泡沫材料可以表现出改善制品(例如,容器)的热和/或结构特性的一种或多种物理特性,并且可以使优选实施方案能够经受容器通常要经历的加工和物理应力。在一个实施方案中,泡沫材料给容器提供结构支撑。在另一个实施方案中,泡沫材料在加工过程中形成能够降低容器损害的保护层。例如,泡沫材料在运输过程中可以提供降低容器损害的耐磨损性。在一个实施方案中,泡沫的保护层可以提高容器的耐震性或耐冲击性,因此防止或降低容器的破裂。此外,在另一个实施方案中,泡沫可以提供舒适的抓取表面和/或提高容器的美观或吸引力。
在一个实施方案中,泡沫材料可以包括发泡剂或起泡剂和载体材料。在一个优选的实施方案中,发泡剂包括能够膨胀并且与载体材料合作产生泡沫的可膨胀结构(例如,微球体)。例如,发泡剂可以是热塑性微球体,比如Akzo Nobel售出的EXPANCEL微球体。在一个实施方案中,微球体可以是热塑性中空球,并且该热塑性中空球含有密封气体的热塑性壳。优选地,当微球体受热时,热塑性壳被软化,并且气体增加其压力,使得微球体从初始位置膨胀到被膨胀位置。膨胀的微球体以及至少一部分的载体材料可以形成此处描述制品的发泡部分。泡沫材料可以形成含有如下内容的层:单一材料(例如,发泡剂和载体材料形成的通常均匀的混合物)、材料混合物或掺合物、由两种或更多种材料形成的基质、两个或更多个层、或者优选包含至少两种不同材料的多个微观层(层状)。备选地,微球体可以是任意其它适合的可控制膨胀的材料。例如,微球体可以是含有如下材料的结构:能够在该结构内或由从结构中产生气体的材料。在一个实施方案中,微球体是包含产生或含有气体的化学物的中空结构,其中气体压力增加会导致结构膨胀和/或胀裂。在另一个实施方案中,微球体是由一种或多种材料制备和/或含有所述一种或多种材料的结构,其中所述一种或多种材料分解或反应产生气体,使微球体膨胀和/或胀裂。任选地,微球体可以是通常的固体结构。任选地,微球体可以是填充有固体、液体和/或气体的壳。微球体可以具有适用于形成泡沫的任意结构和形状。例如,微球体可以通常为球形。任选地,微球体可以是细长的或形状不一的球状体。任选地,微球体可以包括适用于使微球体膨胀的任何气体或气体的掺合物。在一个实施方案中,气体可以包括惰性气体,比如氮气。在一个实施方案中,气体通常是不可燃的。然而,在某些实施方案中,非惰性的气体和/或可燃气体可以填充微球体的壳。在一些实施方案中,泡沫材料可以包括本领域已知的发泡剂或起泡剂。另外,泡沫材料可以主要是或完全是发泡剂。
尽管一些优选实施方案包含通常不会破裂或胀裂的微球体,但是其它实施方案包含可以破裂、胀裂、断裂和/或类似后果的微球体。任选地,一部分微球体可以破裂,同时其余部分的微球体不会破裂。在一些实施方案中,微球体高达约0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%70%、80%、90重量%,以及涵盖围绕这些量的范围。在一个实施方案中,例如,当微球体膨胀时,它们的大部分可以胀裂和/或断裂。另外,可以采用微球体的各种掺合物和混合物形成泡沫材料。
微球体可以由适合于引起膨胀的任意材料形成。在一个实施方案中,如此处所述,微球体可以具有包含聚合物、树脂、热塑性材料、热固性材料等的壳。微球体的壳可以包含单一材料或者两种或多种不同材料的掺合物。例如,微球体可以具有含下列物质的外壳:乙烯乙酸乙烯酯(“EVA”)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)、聚酰胺(例如尼龙6和尼龙66)聚对苯二甲酸乙二醇酯二元醇(PETG)、PEN、PET共聚物以及它们的组合。在一个实施方案中,PET共聚物包括含量位于通常被称作PETG和PET之间的CHDM共聚单体。在另一个实施方案中,将共聚单体比如DEG和IPA加入PET中,以形成微球体的壳。可以选择材料的种类、尺寸与惰性气体的适当组合,以使微球体实现理想膨胀。在一个实施方案中,微球体包含由遇到高温时能够膨胀的高温材料(例如,PETG或类似材料)形成的壳,其中所述高温优选不会导致微球体胀裂。如果微球体具有由低温材料(例如,象EVA一样的材料)制备的壳,则当微球体遇到适合于加工某些载体材料(例如,具有高熔点的PET或聚丙烯)的高温时,可能会破裂。在某些情况下,例如,当EXPANCEL微球体在较高温度下加工时,可能会破裂。有利地,可以将中温或高温微球体与具有较高熔点的载体材料一起使用,以便在微球体不破裂的情况下产生可控的、可膨胀的泡沫材料。例如,微球体可以包括中温材料(例如,PETG)或高温材料(例如,丙烯腈),并且可以适用于较高温度的应用。因此,可以基于所采用的加工温度选择用于形成发泡聚合物的起泡剂。
泡沫材料可以是包含载体材料的基质,并且所述载体材料优选可以与起泡剂(例如,微球体)混合形成可膨胀材料的材料。载体材料可以是热塑性、热固性或聚合的材料,比如乙烯丙烯酸(“EAA”)、乙烯乙酸乙烯酯(“EVA”)、线性低密度聚乙烯(“LLDPE”)、聚对苯二甲酸乙二醇酯二元醇(PETG)、聚(羟基氨基醚)(“PHAE”)、PET、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯(“PS”)、浆(例如,纤维的木材浆或纸浆,或者混合有一种或多种聚合物的浆状物)、上述这些的混合物等。然而,可以采用适用于携带发泡剂的其它材料,以使泡沫实现所需热、结构、光和/或其它特性中的一种或多种。在一些实施方案中,载体材料具有使微球体更容易且快速膨胀的性质(例如,高熔融指数),从而降低了生产周期,提高了生产。
在优选实施方案中,可成型材料可以包括两种或更多种组分,并且这些组分中包括其中每一种组分都具有不同的加工范围(processingwindow)和/或物理性质的多种组分。这些组分可以进行结合,以使可成型材料具有一种或多种所需的特性。可以改变组分的比例,以产生所需的加工范围和/或物理性质。例如,第一材料可以具有与第二材料的加工范围相似或不同的加工范围。加工范围可以基于例如压力、温度、粘度等。因此,可成型材料的组分可以进行混合,以实现所需的例如用于成形该材料的压力或温度范围。
在一个实施方案中,第一材料与第二材料的结合可以产生具有比第二材料的加工范围更加理想的加工范围的材料。例如,第一材料可以适用于在宽范围的温度下加工,而第二材料可以适用于在窄范围的温度下加工。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适用于在比第二材料的加工温度的窄范围宽的温度范围内加工。在一个实施方案中,多组分材料的加工范围类似于第一材料的加工范围。在一个实施方案中,可成型材料包括多层板或管,并且所述多层板或管包含含有PET的层和含有聚丙烯的层。由PET和聚丙烯这两者形成的材料可以在与适用于PET的加工温度范围相似的宽温度范围内进行加工(例如,挤出)。加工范围可以是对于一个或多个参数比如压力、温度、粘度和/或类似参数的。
任选地,可以改变材料的各种组分的量,以实现所需的加工范围。任选地,可以将材料进行结合,产生适用于在所需范围内的压力、温度、粘度和/或类似物下加工的可成型材料。例如,可以增加具有更合意加工范围的材料的比例,并且可以降低具有更少不合意加工范围的材料的比例,这样就可以产生具有与第一材料的加工范围非常类似或基本相同的加工范围的材料。当然,如果更合意的加工范围是在第一材料的第一加工范围和第二材料的第二加工范围之间,则可以选择第一和第二材料的比例,以实现可成形材料的合意的加工范围。
任选地,可以将每一种都具有类似或不同加工范围的多种材料结合,以获得最终材料的所需加工范围。
在一个实施方案中,通过改变其一种或多种具有不同流变特性的组分,可以改变可成型材料的流变特性。例如,基底(例如,PP)可以具有高熔体强度并且能经得起挤出的检验。PP可以与具有使其难于挤出的低熔体强度的另一种材料比如PET结合,以形成适用于挤出工艺的材料。例如,在共挤出(例如,水平或垂直共挤出)过程中,PP或其它坚固材料的层可以支撑PET层。因此,由PET和聚丙烯形成的可成形材料可以在通常适用于PP而通常不使用于PET的温度范围内进行加工例如挤出。
在一些实施方案中,为影响制品的一种或多种性质,可以选择可成型材料的组成。例如,通过采用此处描述的可成形材料,可以获得此处公开的热性能、结构性能、阻隔性能、光性能、流变性能、满意的气味性能、和/或其它性能或特性。
4.增强材料的添加剂
此处公开的优选方法的优点是它们允许采用多功能添加剂的灵活性。可以采用本领域普通人员已知的并且能够提供增强CO2阻隔、O2阻隔、UV保护、耐磨损性、抗发白性、耐冲击性和/或耐化学性的添加剂。
优选的添加剂可以通过本领域的技术人员已知的方法制备。例如,添加剂可以直接与特殊材料混合;它们可以独立地溶解/分散后加入到特殊材料中;或它们可以与特殊材料结合再加入溶剂,从而形成材料溶液/分散体。此外,在一些实施方案中,优选添加剂可以单独用作单一的层。
在优选实施方案中,通过加入不同添加剂,可以增强层的阻隔性能。添加剂优选以高达约40%材料的量存在,所述量也包括高达约材料的30%、20%、10%、5%、2%和1重量%。在其它实施方案中,添加剂优选以小于或等于1重量%的量存在,材料的优选范围包括但不限制于约0.01%~约1%、约0.01%~约0.1%以及约0.1%~约1重量%。此外,在一些实施方案中,添加剂优选在水溶液条件下稳定。例如,可以采用间苯二酚(间-二羟基苯)的衍生物与在材料形成中作为掺合物或作为添加剂或单体的各种优选材料一起使用。间苯二酚含量越高,材料的阻隔性能越好。例如,可以在PHAE中采用间苯二酚二环氧甘油醚,在PET和其它聚酯及共聚酯阻隔材料中采用羟乙基醚间苯二酚。
可以使用的另一种添加剂是“纳米颗粒”或纳米颗粒材料”。为方便起见,术语纳米颗粒在此处将被同时用于指纳米颗粒和纳米颗粒材料。这些纳米颗粒是极小的微米或亚微米大小(直径)的材料颗粒,它们通过使气体分子例如氧或二氧化碳在渗透材料时经过更曲折的迁移路径,而增强了材料的阻隔性能。在优选的实施方案中,纳米颗粒材料以在0.05~1重量%范围的量存在,该范围包括0.1%、0.5重量%以及围绕这些量的范围在内。
纳米颗粒材料的一种优选类型是从Southern Clay Products购买的微颗粒粘土基的产品。从Southern Clay products购买到的一种优选的产品系列是Cloisite纳米颗粒。在一个优选的实施方案中,优选的纳米颗粒包括用季铵盐改性的蒙脱土。在其他实施方案中,纳米颗粒包括用叔铵盐改性的蒙脱土。在另外一些实施方案中,纳米颗粒包括天然的蒙脱土。在再一些实施方案中,如美国专利5,780,376描述的那样,纳米颗粒包括有机粘土,该专利的全部公开内容都通过引用结合到此,并且形成本申请公开内容的一部分。其它合适的有机和无机微颗粒粘土基的产品也可以被采用。人造和天然产物也都适合使用。
另一种优选的纳米颗粒材料包括金属的复合材料。例如,一种合适的复合物是从BYK Chemie(Germany)购买的纳米颗粒形式的氧化铝的水基分散体。这种纳米颗粒材料被认为可以提供一种或多种下列的优点:提高耐磨损性、提高抗擦伤性、提高Tg、以及热稳定性。
另一种优选的纳米颗粒材料包括聚合物硅酸盐复合物。在优选实施方案中,硅酸盐包括蒙脱土。合适的聚合物硅酸盐纳米颗粒材料可从Nanocor and RTP Company购买。
在优选实施方案中,通过加入不同的添加剂,可以提高材料的UV包含性质。在一个优选的实施方案中,所使用的UV保护材料提供高达约350nm或更低、优选约370nm或更低、更优选约400nm或更低的UV保护。UV保护材料可以被用作提供其它功能性的层的添加剂或者被独立用作单一的层。提供增强UV保护的优选添加剂在材料中存在有约0.05~20重量%,而且包括约0.1%、0.5%、1%、2%、3%、5%、10%和15重量%以及围绕这些量的范围。优选地,UV保护材料以与其它材料相容的形式加入。例如,优选的UV保护材料是Milliken UV390AClearShield。UV390A是一种油状液体,并且通过首先将优选大约等体积份的液体和水进行掺合有助于其混合。然后,将这种掺合物加入到材料溶液例如BLOX599-29中并搅拌。所得溶液含有约10%UV390A,并且当将其涂敷到PET预成型坯中时,提供高达390nm的UV保护。如前面所述,在另一个实施方案中,UV390A溶液被用作单一的层。在其它实施方案中,优选的UV保护材料包括被作为浓缩物(concentrate)加入的UV吸收剂接枝或改性的聚合物。其它优选的UV保护材料包括但不限制于苯并三唑、酚噻嗪和氮杂酚噻嗪(azaphenothiazine)。UV保护材料可以在使用之前例如注射成型或挤出之前的熔融相处理过程中加入,或者直接加入到溶液或分散体形式的涂层材料中。合适的UV保护材料可从Milliken,Ciba and Clariant中购买。
在优选实施方案中,可以向材料中引入CO2清除性质。在一个优选实施方案中,这种性质可以通过包含与形成高气体阻隔盐的CO2反应的活性胺而得以实现。这种盐将作为惰性CO2阻隔剂。活性胺可以是添加剂或者它可以是在一个或多个层的热塑性树脂材料中的一个或多个部分。
在优选实施方案中,通过包含本领域已知的O2清除剂比如蒽醌(anthroquinone)等,可以向优选材料中引入O2清除性质。在另一个实施方案中,一种合适的O2清除剂是从BP Amoco Corporation andColorMatrix Corporation中购买到的AMOSORBO2清除剂,该清除剂在Cahill等的美国专利6,083,585中有公开,并且将该专利的全部公开内容都结合到此。在一个实施方案中,通过在苯氧基-类材料中包含具有不同活化机理的O2清除剂,可以向优选的苯氧基-类材料等中引入O2清除性质。优选的O2清除剂可以是自发、逐步进行的或者具有直到受具体的机制引发才进行的延迟行为。在一些实施方案中,通过将O2清除剂暴露在UV或水(例如,存在于容器的内容物中的UV或水)或这两种的组合中,其被活化。基于涂层的总重量计,O2清除剂优选的存在量为约0.1~约20重量%,更优选的量为约0.5~约10重量%,最优选的量为约1~约5重量%。
在另一个优选的实施方案中,对于比外层提供的化学药品更苛刻的化学药品,采用顶涂布或涂层来提供耐化学性。在某些实施方案中,优选这些顶涂布或涂层是水基或非水基的聚酯或丙烯酸树脂,其中所述聚酯或丙烯酸树脂是任选部分或全部交联的。优选的水基聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯,但是,也可以使用其它聚酯。在某些实施方案中,应用顶涂布或涂层的方法是在题为Dip,Spray,And Flow Coating Process ForForming Coated Articles的美国专利公开2004/0071885中所公开的方法,该专利的全部公开内容都通过引用结合到此。
优选的水基聚酯树脂在美国专利4,977,191(Salsman)中有描述,该专利通过引用结合到此。更具体地,美国专利4,977,191描述一种水基聚酯树脂,该树脂包括由20-50重量%的废弃对苯二甲酸酯聚合物、10-40重量%的至少一种乙二醇和5-25重量%的至少一种氧烷基化的多元醇形成的反应产物。
另一种优选的水基聚合物是如美国专利5,281,630(Salsman)所描述的磺化水基聚酯树脂,该专利通过引用结合到此处。具体地,美国专利5,281,630描述了一种磺化的可水溶或可水分散的聚酯树脂的一种水悬浮液,其中该聚酯树脂包括下面所得的反应产物:由20-50重量%的对苯二甲酸酯聚合物、10-40重量%的至少一种乙二醇和5-25重量%的至少一种氧烷基化的多元醇制备具有羟烷基官能的预聚物树脂,该预聚物树脂与以每100g预聚物树脂计为约0.10摩尔~约0.50摩尔的α,β-烯键式不饱和二羧酸进一步反应,然后被α,β-烯键式不饱和二羧酸的残余量终止所制备的树脂与以每摩尔的α,β-烯键式不饱和二羧酸残余计为约0.5摩尔~约1.5摩尔的亚硫酸盐反应,以制备磺化终止的树脂。
还有另一种优选的水基聚合物是在美国专利5,726,277(Salsman)中描述的涂层,该专利通过引用结合到此。具体地,美国专利5,726,277描述了含有下面所得反应产物的涂层组合物:至少50重量%的废弃对苯二甲酸酯聚合物与含氧烷基化多元醇的二元醇混合物在糖原酵解催化剂的参与下进行反应,其中反应产物进一步与二官能的有机酸反应,并且其中酸与二元醇的重量比在6∶1~1∶2的范围内。
尽管上述实例是作为优选的水基聚合物涂层组合物而提供的,但是其它水基聚合物也适合于在此处描述的产品和方法中使用。只作为举例而不是作为限定的再一个合适的水基组合物是在美国专利4,104,222(Date等)中描述的,该专利通过引用结合到此。美国专利4,104,222描述了通过如下过程获得的一种线性聚酯树脂的分散体:将线性聚酯树脂与高级醇/环氧乙烷加成类的表面活性剂混合,将混合物熔融,并且通过将所得熔体在搅拌下倒入碱的水溶液中,从而将所得熔体分散。具体地,这种分散体是通过如下过程获得的:将线性聚酯树脂与高级醇/环氧乙烷加成类的表面活性剂混合,将混合物熔融,并且通过将所得熔体在搅拌和70-95℃的温度下倒入链烷醇胺的水溶液中,以使所得熔体分散,其中所述链烷醇胺是选自由一乙醇胺、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链烷醇胺组成的组中,所述链烷醇胺以0.2~5重量%的量存在于水溶液中,所述高级醇/环氧乙烷加成类的表面活性剂是具有至少8个碳原子的烷基的高级醇、烷基取代的苯酚或脱水山梨糖醇的单乙酰化产物的环氧乙烷加成产物,并且其中所述表面活性剂具有至少12的HLB值。
同样,作为举例,美国专利4,528,321(Allen)公开可水溶或可水膨胀的聚合物颗粒在水不溶合液体中的分散体,该聚合物颗粒是在水不溶合液体中的反相聚合的,并且包括选自C4-12亚烷烃二醇单醚、C4-12亚烷烃二醇单醚的C1-4链烷酸酯、聚C6-12亚烷烃二醇单醚及其C1-4链烷酸酯中的非离子化合物。
某些实施方案的材料可以是交联的,以提供各种应用例如热填充应用中的热稳定性。在一个实施方案中,内层可以包括低交联的材料,而外层可以包括高交联的材料或其它适当的组合。例如,在PET表面上的内涂层可以采用没有交联或低交联的材料,比如BLOX588-29,而外涂层可以采用能够交联以保证对PET的最大粘附力的其它材料,比如来自ICI的EXP 12468-4B。可以将能够交联的合适添加剂加入一个或多个层中。合适交联剂可以根据被加入其中的树脂或材料的化学性质和功能进行选择。例如,胺交联剂对于含环氧基团的交联树脂可以是有益的。如果存在交联剂添加剂,则优选交联添加剂的量为涂层溶液/分散体的约1%~10重量%、优选约1%~5%、更优选约0.01%~0.1重量%,这些含量还包括2%、3%、4%、6%、7%、8%和9重量%。任选地,热塑性环氧树脂(TPE)可以与一种或多种交联剂一起使用。在一些实施方案中,还可以将试剂(例如炭黑)涂布或结合到TPE材料中。TPE材料可以形成此处公开的制品的一部分。估计,炭黑或类似添加剂也可以在其它聚合物中使用,从而增强材料的性质。
某些实施方案的材料可以任选包含固化增强剂。如此处使用的,术语“固化增强剂”是广义术语,并且根据其通常的意思使用,它包括但不限制于化学交联催化剂、热增强剂等。如此处使用的,术语“热增强剂”是广义术语,并且根据其通常的意思使用,它包括但不限制于过渡金属、过渡金属化合物、辐射吸收添加剂(例如,炭黑)。合适的过渡金属包括但不限制于钴、铑和铜。合适过渡金属化合物包括但不限制于金属羧酸盐。优选的羧酸盐包括但不限制于新癸酸盐、辛酸盐和乙酸盐。热增强剂可以单独使用或与一种或多种其它热增强剂组合使用。
可以将热增强剂加入到材料中,并且相比于没有热增强剂的材料,该材料的温度在固化处理过程中可以显著增加。例如,在一些实施方案中,可以将热增强剂(例如,炭黑)加入到聚合物中,因而进行固化处理(例如,IR辐射)的聚合物的温度比进行相同或类似固化处理的没有热增强剂的聚合物明显更大。由热增强剂所致的聚合物的增加温度可以提高固化速率,因而增加了生产速率。在一些实施方案中,当用加热装置(例如,红外加热装置)加热热增强剂和制品时,热增强剂通常比制品层中的至少一层具有更高的温度。
在一些实施方案中,热增强剂存在的量是约5~800ppm、优选约20~约150ppm、更优选约50~125ppm、还更优选约75~100ppm,这些量还包括约10、20、30、40、50、75、100、125、150、175、200、300、400、500、600和700ppm以及围绕这些量的范围。热增强剂的量可以基于含有热增强剂的层的重量或包含所有层的制品的总质量进行计算。
在一些实施方案中,优选的热增强剂包括炭黑。在一个实施方案中,为了提高涂层材料的固化,可以采用炭黑作为涂层材料的组分。当炭黑被用作涂层材料的组分时,将炭黑在涂层材料被应用(例如,浸渍、涂布等)到制品上之前、过程中和/或之后加入到一种或多种涂层材料中。优选将炭黑加入到涂层材料中并搅拌,以确保充分混合。为实现制品的所需性质,热增强剂可以包括其它材料。
在其中将炭黑用于注射成型工艺的另一个实施方案中,可以将炭黑加入到在熔融相工艺中的聚合物掺合物中。
在一些实施方案中,聚合物包括热增强剂的量为约5~800ppm、优选约20~约150ppm、更优选约50~125ppm、还更优选约75~100ppm,并且这些量包含约10、20、30、40、50、75、100、125、150、175、200、300、400、500、600和700ppm在内以及围绕这些量的范围。在再一个实施方案中,涂层材料采用辐射比如红外(IR)加热进行固化。在优选实施方案中,IR加热比采用其它方法的固化提供更有效的涂层。其它热增强剂和固化增强剂及它们的使用方法在2004年11月5日提交的美国专利申请系列10/983,150中有公开,该申请的题目为“Catalyzed Process for Forming Coated Articles”,并且通过引用将该申请的全部公开内容结合到此。
在一些实施方案中,需要加入防发泡/起泡剂。在一些使用溶液或分散体的实施方案中,该溶液或分散体形成能够防碍优选工艺的泡沫和/或气泡。避免这种干扰的一个方式是向溶液/分散体中加入防发泡/起泡剂。合适的防发泡剂包括但不限制于非离子表面活性剂、烯化氧基材料、硅氧烷基材料和离子表面活性剂。如果存在防发泡剂,则优选防发泡剂存在的量为溶液/分散体的约0.01%~约0.3%、优选约0.01%~约0.2%、但也包括约0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.25%及围绕这些量的范围。
在另一个实施方案中,为了使涂层发泡,可以向涂层材料中加入发泡剂。在再一个实施方案中,采用发泡剂的反应产物。有益的发泡剂包括但不限制于偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、重氮氨基苯、N,N-二甲基-N,N-二亚硝基对苯二酰胺、N,N-二亚硝基五亚甲基-四胺、苯磺酰基-酰肼、苯-1,3-二磺酰基酰肼、二苯基砜-3-3、二磺酰基酰肼、4,4′-氧二苯磺酰基酰肼、对甲苯磺酰基氨基脲、偶氮二羧酸钡、丁基胺腈、硝基脲、三肼基三嗪、苯基-甲基-氨基甲酸酯、对-磺(sulfon)酰肼、过氧化物、碳酸氢铵和碳酸氢钠。目前可以预期,商购的发泡剂包括但不限制于EXPANCEL、CELOGEN、HYDROCEROL、MIKROFINE、CEL-SPAN和PLASTRONFOAM。
基于涂层的重量,优选涂层材料中存在发泡剂,并且发泡剂的存在量为约1%到高达约20重量%、更优选为约1~约10重量%、最优选为约1~约5重量%。本领域技术人员已知的采用压缩气体的新发泡技术也能够用作备选方式,以代替上述列举的常规起泡剂进行发泡。
粘结层优选是具有与在PET聚合物链上的羧基和/或羟基反应的功能基比如酸酐和环氧基的聚合物。有用的粘结层材料包括但不限制于DuPont BYNEL、Mitsui ADMER、Eastman’s EPOLINE、Arkema’sLOTADER和ExxonMobil’s EVELOY。
D.用于制备层状材料的方法和系统
多组分层或制品还可以由优选包括至少两种组分的层状熔体流(meltstream)制备。此处使用的术语层状熔体流包括但不限制于含有至少两个层的熔体流,其中熔体流中的层通常是平行的。尽管层状熔体流可以具有少至两个层,但是层状熔体流可以包括并且优选包括多个薄层。当层状熔体流由两种材料构成时,该熔体流优选由所述两种材料的通常交变的薄层构成。用于形成层状熔体流的材料优选是包含此处描述的聚酯、聚烯烃、苯氧基-类材料和其他材料的聚合物,比如热塑性材料。成层材料还可以包含两种或更多种材料的掺合物。成层材料还可以掺入添加剂比如纳米颗粒、去氧剂、UV吸收剂、相容剂等。在一个实施方案中,层状熔体流包括回收聚酯比如回收PET和阻隔材料。
形成层状熔体流的一种方法采用了与在Schrenk的几个专利即美国专利5,202,074、5,540,878和5,628,950中公开的系统相类似的系统,这些专利的公开内容通过引用将其全部结合到此,但是目前估计可采用该方法以及其它方法来获得层状熔体流。参考图27,其示出了层状熔体流产生系统482的一个实施方案的示意图。图27的系统解释了两种材料系统的一个实施方案,但是应当理解为用于三种或更多种材料的系统也将以类似方式工作。将形成层的两种材料放置在分开的漏斗或入口484和485中,所述漏斗或入口484和485分别进料给分开的挤出机486和487。在一个优选的实施方案中,挤出机486和487是螺杆型挤出机,它们能够结合应用热和压力将原料转变成熔体。材料按一定的比率和厚度被挤出,以提供各种材料所需的相对量,并且被复合在一起的挤出物的熔体流形成双层熔体流488,所述双层熔体流488由各自优选被配置为圆柱状的层构成,因而其中一层位于另一层的上面。
然后,优选将从组合柱(cylinder)输出的双层熔体流488应用到层倍增系统490中。在图示的层倍增系统490中,双层熔体流488被增加成多层熔体流492,在图27A所示的图例实施方案中,多层熔体流492具有10层。图27A所示是示意性的并且有些理想化,因为尽管层状材料的层总体上(on average)优选为通常彼此平行的,但是层状材料可以包括彼此不平行的层和/或一些层可以在一些点上通常是平行的而在另一些点上是不平行的。
层增加可以通过多种方式中的任一种进行。在一个实施方案中,首先将熔体流的一部分分成垂直于两个层的界面的两段。然后,将这两段压扁,使得两段中的每一个都大约与在第一步骤被二等分之前的初始部分一样长,而且厚度是初始部分的一半。然后,通过将其中一段叠加在另一段的上面,使得这两种材料的亚层彼此平行(即在垂直于熔体流的层的方向上叠加),从而将这两段重新组合为具有类似于初始部分尺寸、但具有四层的一段。将熔体流分开、压扁及重新组合的这些步骤可以进行几次,以形成更薄的层。熔体流可以通过进行多次的分开、压扁和重新组合而得到倍增,以产生由组分材料的多个亚层组成的单一熔体流。在这个两种材料的实施方案中,在这两种材料之间的层组成将发生交变。除了在分开之前或在重新组合之前将熔体流压扁之外,层产生的其它方法包括进行与上述概括步骤相似的步骤。备选地,在这些实施方案的任一种中,可以将熔体流反折到自身内,而不是将其分成几部份。还可以组合使用分开和反折,但是要注意,反折和分开将得到稍微不同的结果,原因是反折将使一层成为叠在其上的双层。来自层倍增系统的输出物穿过开口494比如喷嘴或阀,并且比如通过将层状熔体流注射或将其放入模具中,而使其被用于形成制品或在制品内的多组分层。
在图示的两-材料的实施方案中,层的组成在这两种材料之间通常是交变的。然而,在另外一些实施方案中,任何合适数量的材料可以被组合成一种合成的(component)熔体流,然后将该熔体流加入到层倍增系统490中,该层倍增系统490能够产生具有所需数量和/或大小的材料的重复块状物(repeating block)或堆叠物(stack)的层状熔体流。例如,在一个实施方案中,系统482包括同时将材料输送给层倍增系统490的三个挤出机。层倍增系统490可以形成由三种材料形成的层堆叠物。
当层状熔体流包括一种或多种能够提供气体阻隔性能的材料时,优选层状熔体流以使其取向的方式使用,以便熔体流的层通常与制品的一个或多个宽表面平行。例如,在预成型坯或容器中,优选层通常与壁部或躯体部的长度平行。虽然优选平行,但是其它方位也可以使用,并且也是在本公开内容的范围内的。例如,容器壁的一个或多个部分可以具有彼此平行的层并具有壁表面,而一个或多个其它部分可以具有彼此不平行的层。穿过容器壁的所需曲折路径是受形成容器的层的取向和结构确定的。例如,通常彼此平行的层和壁部基本上可以增加穿过气体分子要横过的壁的路径的长度。备选地,通常彼此平行并且横穿壁的层导致穿过壁的曲折流体路径变短或减小,因而与平行方式取向的相同熔体流相比,阻隔性能将变低。
此处公开的制品比如容器和预成型坯可以采用从比如图示那种的系统输出的层状熔体流形成。在一些实施方案中,为便于加工及成型,层状熔体包含具有通常与熔融温度Tm相似的材料。然而,层状熔体可以包含基本上具有不同Tm的材料。例如,层状材料可以包含具有在约500范围内的Tm的材料。可以基于材料的热性能、结构性能、阻隔性能、流变性能、加工性能和/或其它性能,选择层状材料的材料。层状熔体可以优选在其组分中的一种或多种基本降解之前形成并冷却。技术人员可以选择材料,以形成实现适用于加工特性及所选择最终用途的所需的材料稳定性。
E.制备优选制品的方法和装置
通过挤出工艺,可以至少部分形成单层及多层制品(包括包装物,比如封口件、型材、管、容器、瓶、罐)。在一些实施方案中,挤出工艺之后是吹塑工艺。制备多层制品的一种方法在此处通常被称作共挤出。此处使用的术语“共挤出”是广义的术语,以其通常的意思使用,并且可以包括以单层和/或多层形式挤出多种材料。此处使用的术语“挤出”是广义的术语,以其通常的意思使用,并且可以包括共挤出以及以单层形式挤出单一材料。
可以采用共挤出将此处所述材料的一个或多个层放置在基底(例如,底层)上,此处所述材料比如有含有pp的材料、可膨胀/泡沫材料、PET(包括回收PET、未用过的PET)、层状材料、阻隔材料、这些材料的组合和/或其它材料。在一些非限制性实施方案中,基底形成挤出型材的内表面。优选内表面适用于接触食品。在一些实施方案中,型材的基底包括PET(比如未用过的PET)、苯氧基类热塑性材料、这些材料的组合和/或类似物。
制品可以包括具有一个或多个下列优点特征的一个或多个层或部分:绝热层、阻隔层、食品接触层、非-气味筛除层、高强度层、适应层、粘结层、气体清除层、适用于热填充应用的层或部分、具有适用于挤出的熔体强度的层。在一个实施方案中,单层或多层材料包括一种或多种下列材料:PET(包括回收和/或未用过的PET)、PETG、泡沫、聚丙烯、苯氧基类热塑性材料、聚烯烃、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物、纳米复合物和/或它们的组合。为了方便起见,制品主要相对于型材、容器和封口件进行描述。
在优选实施方案中,可成型材料可以含有两种或多种组分,并且这些组分包括其中每种组分都具有不同的加工范围和/或物理性质的多种组分。这些组分可以进行结合,以使可成型材料具有一种或多种所需的特性。可以改变组分的比例,以产生所需的加工范围和/或物理性质。例如,第一材料可以具有与第二材料的加工范围相似或不同的加工范围。加工范围可以基于例如压力、温度、粘度等。因此,可成型材料的组分可以进行混合,以实现所需的例如用于成形该材料的压力或温度范围。
在一个实施方案中,第一材料与第二材料的结合可以产生具有比第二材料的加工范围更加理想的加工范围的材料。例如,第一材料可以适用于在宽范围的温度下加工,而第二材料可以适用于在窄范围的温度下加工。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适用于在比第二材料的加工温度的窄范围宽的温度范围内加工。在一个实施方案中,多组分材料的加工范围类似于第一材料的加工范围。任选地,可以改变材料的各种组分的量,以实现所需的加工范围。任选地,可以将材料进行结合,产生适用于在所需范围内的压力、温度、粘度和/或类似物下加工的可成型材料。例如,可以增加具有更合意加工范围的材料的比例,并且可以降低具有更少不合意加工范围的材料的比例,这样就可以产生具有与第一材料的加工范围非常类似或基本相同的加工范围的材料。当然,如果更合意的加工范围是在第一材料的第一加工范围和第二材料的第二加工范围之间,则可以选择第一和第二材料的比例,以实现可成形材料的合意的加工范围。任选地,可以将每一种都具有类似或不同加工范围的多种材料结合,以获得最终材料的所需加工范围。
在一个实施方案中,通过改变其一种或多种具有不同流变特性的组分,可以改变可成型材料的流变特性。在一些非限制性实施方案中,加工的是其中至少两种材料具有彼此不同的加工范围的多种材料。例如,第一材料可以具有比第二材料更宽的加工范围。然而,当材料一起加工时,可以将材料在比第二材料的加工范围宽的加工范围内加工,这样的加工范围优选类似于第一材料的加工范围。例如,基底(例如,PP)可以具有高熔体强度并且能经得起挤出的检验。PP可以与具有使其难于挤出的低熔体强度的另一种材料比如PET结合,以形成适用于挤出工艺的材料。例如,在共挤出(例如,水平或垂直共挤出)过程中,PP或其它坚固材料的层可以支撑PET层。因此,由PET和PP(包括发泡的PP及未发泡的PP)形成的可成形材料可以在通常适用于PP而通常不使用于PET的温度范围内进行加工例如共挤出。在一些实施方案中,可以采用PET、回收PET和/或苯氧基类热塑性材料的较薄的层。
在一些非限制性实施方案中,第一材料包含小于约90%的制品壁厚,也包含小于约80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第一材料包含大于约90%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第一材料包含约50-100%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第一材料包含约70-100%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第一材料包含约90-100%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第一材料包含约20-80%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第一材料包含约30-70%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第一材料包含约40-60%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第一材料包含约1-50%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第一材料包含约1-30%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第一材料包含约1-10%的制品壁厚。预期根据制品的所需性质,第一材料可以包含任意合适的壁厚,该任意合适壁厚包括在上述特殊百分比和范围之上、之下、之内或重叠的厚度。
在一些非限制性实施方案中,第二材料包含小于约90%的制品壁厚,也包括小于约80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第二材料包含大于约90%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第二材料包含约50-100%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第二材料包含约70-100%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第二材料包含约90-100%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第二材料包含约20-80%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第二材料包含约30-70%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第二材料包含约40-60%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第二材料包含约1-50%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第二材料包含约1-30%的制品壁厚。在一些非限制性实施方案中,第二材料包含约1-10%的制品壁厚。预期根据制品的所需性质,第二材料可以包含任意合适的壁厚,该任意合适壁厚包括在上述特殊百分比和范围之上、之下、之内或重叠的厚度。
在一些非限制性实施方案中,第一层包含第一材料,并且第二层包含第二材料。在一些实施方案中,可以提供其它层。在一些实施方案中,挤出吹塑容器的总壁厚在约10密耳至约80密耳之间(在约0.25mm至约2mm之间)。在其它实施方案中,总壁厚可以小于约10密耳(约0.25mm)或大于约80密耳(约2mm)。在一些实施方案中,总壁厚在约30密耳至约40密耳之间(在约0.75mm至约1mm之间)。在一些实施方案中,总壁厚在约40密耳至约60密耳之间(约1mm至约1.5mm之间)。在一些实施方案中,总壁厚在约35密耳至约50密耳之间(在约0.9mm至约1.25mm)。
在一些非限制性实施方案中,第一层为内层。在其它实施方案中,第一层可以是外层和/或中间层。在一些实施方案中,挤出吹塑容器的第一层的厚度在约1密耳至约15密耳之间(在约0.025mm至约0.4mm之间)。在一些实施方案中,第一层的厚度可以小于约1密耳(约0.025mm)或大于约15密耳(约0.4mm)。在一些实施方案中,第一层的厚度在约2密耳至约10密耳之间(在约0.05mm至约0.25mm之间)。在一些实施方案中,第一层的厚度在约5密耳至约7.5密耳之间(在约0.1mm至约0.2mm之间)。在一些实施方案中,第一层的厚度可以为约2密耳(约0.05mm)、约5密耳(约0.1mm)、约7.5密耳(约0.2mm)、约10密耳(约0.25mm)以及围绕这些厚度的范围内。在一些实施方案中,第一层的厚度优选在挤出吹塑容器总壁厚的约1%至约25%厚度之间。在一些实施方案中,第一层的厚度优选在挤出吹塑容器总壁厚的约4%至约22%厚度之间。在一些实施方案中,第一层的厚度可以为挤出吹塑容器总壁厚的约4%、约6%、约10%、约14%、约20%、约25%以及围绕这些百分比的范围。
在一些非限制性实施方案中,第二层为外层。在其它实施方案中,第二层可以是内层和/或中间层。在一些实施方案中,挤出吹塑容器的第二层的厚度在约5密耳至约60密耳之间(在约0.1mm至约1.5mm之间)。在一些实施方案中,第二层的厚度可以为小于约5密耳(约0.1mm)或大于约60密耳(约1.5mm)。在一些实施方案中,第二层的厚度在约20密耳至约50密耳之间(约0.5mm至约1.25mm之间)。在一些实施方案中,第二层的厚度在约25密耳至约35密耳之间(在约0.6mm至约0.9mm之间)。在一些实施方案中,第二层的厚度在约35密耳至约50密耳之间(在约0.9mm至约1.25mm之间)。在一些实施方案中,第二层的厚度可以为约26密耳(约0.6mm)、约29密耳(约0.7mm)、约32密耳(约0.8mm)、约37密耳(约0.9mm)、约43密耳(约1.1mm)、约47.5密耳(约1.2mm)以及围绕这些厚度的范围。在一些实施方案中,第二层的厚度优选在挤出吹塑容器总壁厚的约70%至约99%厚度之间。在一些实施方案中,第二层的厚度优选在挤出吹塑容器总壁厚的约74%至约95%厚度之间。在一些实施方案中,第二层的厚度可以为挤出吹塑容器总壁厚的约74%、约75%、约84%、约87%、约93%、约95%以及围绕这些百分比的范围。
在一些非限制性实施方案中,提供有第三层。在一些实施方案中,第三层包含第三材料。在一个实施方案中,第三层为中间层。在其它实施方案中,第三层可以是内层或外层。在一些实施方案中,第三层可以是粘结层或粘合层。在一些实施方案中,挤出吹塑容器的第三层的厚度在约0.25密耳至约3密耳之间(在约0.006mm至约0.08mm之间)。在一些实施方案中,第三层的厚度可以小于约0.25密耳(约0.006mm)或大于约3密耳(约0.08mm)。在一些实施方案中,第三层的厚度在约0.5密耳至约2.5密耳之间(在约0.01mm至约0.06mm之间)。在一些实施方案中,第三层的厚度在约0.75密耳至约1.5密耳之间(在约0.02mm至约0.04mm之间)。在一些实施方案中,第二层的厚度可以为约0.5密耳(约0.01mm)、约0.75密耳(约0.02mm)、约1.5密耳(约0.04mm)或约2.5密耳(约0.06mm)。在一些实施方案中,第三层的厚度优选在挤出吹塑容器总壁厚的约0.25%至约10%厚度之间。在一些实施方案中,第三层的厚度优选在挤出吹塑容器总壁厚的约1%至约5%厚度之间。在一些实施方案中,第三层的厚度可以为挤出吹塑容器总壁厚的约1%、约1.5%、约2%、约3%、约4%、约5%以及围绕这些百分比的范围。
例如,在一个非限制的实施方案中,总壁厚为约50密耳(约1.25mm)的挤出吹塑容器包括厚度为约2密耳(约0.05mm)的第一内层、厚度为约47.5密耳(约1.2mm)的第二外层以及厚度为约0.5密耳(约0.01mm)的第三中间粘结层。在一些实施方案中,第二层可以包括一种或多种诸如例如PE、PP和泡沫材料之类的材料。在另一个非限制的实施方案中,总壁厚为约50密耳(约1.25mm)的挤出吹塑容器包括厚度为约5密耳(约0.1mm)的第一内层、厚度为约43.5密耳(约1.1mm)的第二外层以及厚度为约1.5密耳(约0.04mm)的第三中间粘结层。在另一个非限制的实施方案中,总壁厚为约50密耳(约1.25mm)的挤出吹塑容器包括厚度为约10密耳(约0.25mm)的第一内层、厚度为约37.5密耳(约0.9mm)的第二外层以及厚度为约2.5密耳(约0.06mm)的第三中间粘结层。
在另一个非限制的实施方案中,总壁厚为约35密耳(约0.9mm)的挤出吹塑容器包括厚度为约2密耳(约0.05mm)的第一内层、厚度为约32密耳(约0.8mm)的第二外层以及厚度为约0.5密耳(约0.01mm)的第三中间粘结层。在另一个非限制的实施方案中,总壁厚为约35密耳(约0.9mm)的挤出吹塑容器包括厚度为约5密耳(约0.12mm)的第一内层、厚度为约29密耳(约0.7mm)的第二外层以及厚度为约0.7密耳(约0.02mm)的第三中间粘结层。在另一个非限制的实施方案中,总壁厚为约35密耳(约0.9mm)的挤出吹塑容器包括厚度为约7.5密耳(约0.2mm)的第一内层、厚度为约26密耳的第二外层以及厚度为约1.5密耳(约0.4mm)的第三中间粘结层。
在一些实施方案中,可以加入另外的层。具有不同数目层的实施方案相比于上述的实施方案可以具有不同的厚度和百分比。例如,在一些实施方案中,在第三层和第二层之间加入了第四层例如二次粉碎层。另外,在一些实施方案中,在第四层和第二层之间加入第五层例如另一个粘结层。层的加入会影响到其它层的厚度。还可以影响到各个层占挤出吹塑瓶总壁厚的百分比厚度。例如,在一个非限制的实施方案中,总壁厚为约50密耳(约1.25mm)的挤出吹塑容器包括厚度为约2密耳(约0.05mm)的第一内层、厚度为约17密耳(约0.4mm)的第二外层、厚度为约0.5密耳(约0.01mm)的第三中间粘结层、厚度为约30密耳(约0.7mm)的第四中间二次粉碎层以及厚度为约0.5密耳(约0.01mm)的第五中间粘结层。挤出吹塑容器可以具有适当数量的层。例如,容器可以包含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或更多的层。这些层可以具有合适的厚度。
在此处描述的一些实施方案中,第一层具有第一厚度,第二层具有通常比第一厚度厚的第二厚度,而第三层具有通常比第一厚度厚的第三厚度。然而,在其它实施方案中,第二层的厚度可以比第一层厚度小或与其相同,和/或第三层的厚度可以比第一层厚度大或与其相同。在一些包含多个层的实施方案中,层厚度差可以没有与采用少数层时的层厚度差那么大。在一些实施方案中,基于此处描述的所需性质,可以理想地增加或降低层的厚度。
预期在一些实施方案中,可以通过包括但不限制于如下步骤的任何适当方法制备制品:(1)浸涂、(2)喷涂、(3)火焰喷涂、(4)流化床浸渍、(5)静电粉末喷雾、(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,在美国专利6,352,426和美国申请2004/0071885中,公开了优选方法和用于进行一些方法的装置,这两个文献通过引用将其全部内容掺合到此,并且形成了本申请的公开内容。还预期可以采用这些方法和装置形成此处描述的其它制品。在一些实施方案中,此处公开的型材可以采用通过引用结合到本申请的参考文献中所公开的方法和装置进行吹塑。
1.用于制备型材的方法和装置
如下面在实施方案中进一步描述的那样,例如,如图28,30所示,可以通过挤出机提供具有单层或多层材料的型材。在一些实施方案中,挤出机可以是将多层共挤出,从而提供多层材料。在一个实施方案中,可以将聚合原料、优选聚合物粒料穿过采用了一个或多个用于捏合并压制(compress)原料的螺杆设备的挤出机。对挤出机进行加热,并且加热和加压一起将原料转变成熔融塑料。在挤出机的排放末端,迫使熔融塑料通过模具(die),更具体地是通过在外模部分(outer die portion)和中心模衬套(central die insert)之间的模具,从而形成型材。可以采用任何种类的挤出机形成型材。例如,挤出机和挤出工艺在美国专利6,109,006和美国专利申请10/168,496(公开号2003-0220036)中也有描述,这两个专利通过引用结合在此。
在一些实施方案中,如下所述,可以将挤出型材吹塑形成制品,例如,容器、瓶、罐、管或另外的吹塑制品。在一些实施方案中,将型材挤出,然后再吹塑。在一些实施方案中,将型材挤出,再从挤出机中移出,随后再进行吹塑。在一些实施方案中,将型材挤出,再在不吹塑的情况下进一步加工。在一些实施方案中,如下面所述,可以在采用或不采用吹塑的情况下,将型材形成导管或管。在一些实施方案中,如下面所述,可以在采用或不采用吹塑的情况下,将型材形成容器。在一个实施方案中,可以在采用或不采用吹塑的情况下,由挤出型材形成罐。在一些实施方案中,如下面所述,可以在采用或不采用吹塑的情况下,将型材形成封口件。
例如,在一个实施方案中,型材可以是由挤出机形成的圆柱形套管。可以形成任意适当形状的套管,例如,矩形套管、三角形套管等。在一个实施方案中,可以将圆柱状套管从挤出机中移出,并连接在支持物上。在另一个实施方案中,如下所述,将挤出机和模具进行配置,以便挤出型材之后,相对立即地再在没有将型材从挤出机中移出的情况下进行吹塑。
2.用于吹塑容器的方法和装置
在一个实施方案中,可以将含有单层或共挤出多层材料的挤出型材吹塑形成单层或多层容器。模具优选具有在开启位置具有半模(moldhalves)。含有挤出材料的型材插入在半模之间。当型材延伸进入开口模具内之后,可以将半模移动到闭合位置。型材延伸穿过模具的模具腔并且从模具的下部伸出。半模底部可以夹住型材的下部。半模的上部同样可以夹住型材的上部。可以将型材吹塑成如图4A所示的容器37A。如图4A所示,除了容器的下部形状通常为扁平之外,容器37A类似于容器37。除此处所指出的之外,容器37A相对于容器37具有很多上述的特征和优点。在一些实施方案中,可以将型材吹塑成任意形状的容器,例如,瓶、罐。
可以将型材放置在具有相应于所需容器形状的型腔的模具内。将型材进行挤出,然后通过拉伸该型材而使其膨胀,以填充在模具内的型腔,从而制备出容器。伴随拉伸时,可以迫使例如空气进入型材的内部。在型材被拉伸之前,型材优选在用于吹塑工艺的吹塑温度范围。空气进入型材内部,使型材膨胀成容器37A的所需形状。型材材料由于空气迫使型材拉伸而膨胀并且成型为所需形状。
在一些实施方案中,模具的壁可以受温度控制。在一个实施方案中,模具具有控制壁温的温度控制系统。温度控制系统可以具有加热/冷却通道或任何有效控制壁温的合适系统。在一个实施方案中,例如,在型材吹塑过程中,壁进行加热。然后,将模具的壁冷却,以帮助容器固化。壁可以在生产周期的一个或多个部分过程中被加热,并且可以在生产周期的一个或多个部分过程中被冷却。壁可以优选在吹塑工艺的第一部分时被加热,并且第二部分时被冷却。然而,在吹塑工艺过程中,壁可以在任意合适的时间被加热和/或冷却。
模具的壁可以具有为实现在可以产生容器的纹理表面的吹塑工艺过程中所需反应的表面处理或结构。例如,壁表面可以是粗糙的或含砂的,因而当容器外表面在吹塑过程中接触壁时,容器外表面将具有纹理表面。壁表面可以进行任意实现容器的合适外表面纹理的处理。在另一个实施方案中,例如,为了容器易于从模具中释放,模具壁可以进行减小摩擦的磨光,比如蒸汽搪磨。减小摩擦的磨光可以基本上是光滑表面,因而有利于容器的释放。
如此处讨论的,在一些实施方案中,可以采用一个或多个传递系统,将型材输送给吹模和/或将瓶从吹模输出。例如,传递系统可以包括用于将型材和/或瓶输送到模具中和/或输送出模具的穿梭系统(例如,直线或旋转的穿梭系统)。穿梭系统可以将型材间歇进料到模具中,或者从模具中间歇转移出吹塑形成的瓶。备选地,传递系统可以包括往复和/或轮式传递系统。在一些实施方案中,采用轮式传递系统,以便将型材快速地传递到模具中,或者将瓶快速地从模具中转出。有利的,轮式传递系统可以连续地将制品输送到模具中并且连续地输送出模具,从而提高产量。预期传递系统可以与适用于吹塑型材、挤出吹塑、挤出型材等的成型机组合使用。另外,传递系统可以包括多个与输送制品相协作的系统比如轮式传递系统和穿梭系统。
3.用于制备优选制品的方法和装置
各种制品比如型材和容器可以通过改进的上述装置形成,并且可以包含此处公开的材料。除上述实施方案之外,下面描述一些非限制性制品。
a.含有泡沫和/或聚丙烯层的制品
在一些实施方案中,制品可以包含泡沫材料。泡沫材料可以通过结合发泡剂及载体材料进行制备。在一个实施方案中,为了优选通常均匀的泡沫材料混合物,可以将载体材料和发泡剂进行共挤出。载体材料和发泡剂的量可以根据下列一种和多种性质的所需量而进行改变:膨胀性质、结构性质、热性质、加料压力等。在一些非限制性实施方案中,可膨胀/泡沫材料包含小于约10重量%的发泡剂,也包含小于约9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%和1重量%的发泡剂。在一些非限制性实施方案中,可膨胀/泡沫材料包含约1-6重量%的发泡剂。在另一个非限制的实施方案中,可膨胀/泡沫材料包含约3-6重量%的发泡剂。在另一个非限制的实施方案中,可膨胀/泡沫材料包含约2-8重量%的发泡剂。根据泡沫材料的所需性质,预期可膨胀/泡沫材料可以包含包括上述特殊百分比以上及以下在内的任意合适量的发泡剂。
在一些实施方案中,将载体材料(例如,聚丙烯粒料)以及微球体形式的发泡剂、优选EXPANCEL微球体和类似材料加入到漏斗中。为使材料有效混合,将载体材料和微球体进行加热到使载体材料熔融。当混合物加热时,微球体可以膨胀或变大。优选地,混合物的温度在不导致微球体的主要部分完全膨胀或胀裂的温度范围。例如,如果混合物的温度达到足够高的温度,则微球体内的气体会膨胀,因而微球体破裂或坍塌。熔融的泡沫材料可以进行共挤出,并且为限制微球体的膨胀量,而优选进行快速淬火。
当泡沫材料为加工(例如,挤出、注射等)而进行加热时,根据一个实施方案的微球体可以从它们初始通常不膨胀的位置进行部分膨胀。当这种微球体被部分膨胀时,它们保持了进行进一步膨胀以增加微球体尺寸的能力。优选地,为了使微球体在其它工艺例如吹塑过程中进一步膨胀,压力和温度要不会使微球体在挤出过程中完全膨胀。另外,可以增加泡沫材料的压力以减少和基本上防止微球体的膨胀。因此,可以改变泡沫材料的压力和温度,以获得微球体的所需膨胀量。如此处所述那样,当部分膨胀的微球体再加热时(例如,在吹塑周期过程中),它们可以进行进一步的膨胀。
在一个实施方案中,挤出型材可以包含一个和多个泡沫层。在一个实施方案中,挤出型材包含一个和多个含有聚丙烯的层。在一个实施方案中,挤出型材包含泡沫和/或聚丙烯层以及PET层。在另一个实施方案中,型材包含泡沫和/或聚丙烯层以及适用于接触食品的层。在一个实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层优选为外层。在一个实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层优选为内层。在一个实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层优选为中间层。在其它实施方案中,其它热塑性材料可以代替聚丙烯。
例如,在一个实施方案中,型材包含含有泡沫的单层。泡沫材料可以是没有膨胀的、部分膨胀的和/或完全膨胀的。例如,挤出机可以输出含有泡沫材料的型材,其中所述泡沫材料可以通过随后工艺比如加热工艺进一步膨胀。在一些实施方案中,为了优选通常均匀的泡沫材料混合物,可以将载体材料和发泡剂进行共挤出。载体材料和发泡剂的量可以根据下列一种和多种性质的所需量进行改变:膨胀性质、结构性质、热性质、加料压力等。
在另一个实施方案中,型材包含第一层和第二层。第一层可以是、和可以包含具有适用于挤出的熔体强度的基底。当单独加工时,第二层可以具有通常不适用于挤出的熔体强度。当一起加工时,可以将第一和第二层进行共挤出。例如,在一个实施方案中,型材的第一层和基底可以包含泡沫和/或聚丙烯,而第二层可以包含未用过的PET。在一个实施方案中,第一层是外层或中间层,而第二层是内层。在一个实施方案中,第一层是内层,而第二层是外层或中间层。第一和第二层优选可以从挤出机中被共挤出。
在一些实施方案中,型材包含由具有第一熔体强度的材料形成的第一层或基底以及由具有比第一熔体强度低的第二熔体强度的材料形成的第二层。在一个非限制的实施方案中,第二层可以具有通常比第一层厚度小的厚度。在一个非限制的实施方案中,第二层的壁厚小于约200%的第一层壁厚。在一个非限制的实施方案中,第二层的壁厚小于约30%的第一层壁厚。在一个非限制的实施方案中,第二层的壁厚为第一层壁厚的约20%~70%。在另一个非限制的实施方案中,第二层的壁厚为第一层壁厚的约40%~60%。第一层和第二层的壁厚可以基于它们的熔体强度进行选择,以使它们能够进行共挤出。在通常不适用于第二材料的温度范围内的共挤出过程中,第一层可以给第二层提供足够的支撑。在一个实施方案中,第二层可以形成型材的内层并且包含PET。第一层可以形成型材的外层并且可以包含聚丙烯和/或泡沫材料。
可以将第一层和第二层从挤出机640中共挤出,再吹塑形成例如容器。任选地,第二层可以是外层,而第一层可以是内层。在另一个实施方案中,可以采用挤出材料的型材制备成输送饮料流体的导管或管。例如,型材可以从挤出机640中挤出,形成导管402。
如图28-29中所示,在一些实施方案中,型材600延伸进入敞开的模具628中,然后移动半模629、631到闭合位置。在图示的实施方案中,型材延伸穿过模具628的模具腔,并且从模具628的底部伸出。半模629、631的下部637a、639a分别可以夹住型材的下部639。半模629、631的上部637b、639b分别同样可以夹住型材上部。可以以上述的相同方式将型材吹塑成容器37A。在一些实施方案中,可以将型材从挤出机中移出,随后形成容器。
型材600可以是通过挤出或共挤出形成的单层或多层型材。在一个实施方案中,泡沫材料可以被快速冷却或淬火,以限制发泡剂的膨胀,并且泡沫材料可以减少周期时间,从而提高生产量。在一个实施方案中,熔体的背压不高,不足以导致微球体形式的发泡剂破裂。但是,为了可以将型材吹塑成所需形状和/或可以使微球体进一步膨胀,背压应当防止微球体过渡膨胀。
熔体的温度可以取决于熔体的背压而变化。例如,高温熔体可以使微球体膨胀。为了抑制或防止微球体的膨胀,可以提高背压,以解决(account for)每个微球体内的增加压力。然而,如果熔体的压力太高,微球体可能破裂或坍塌。因此,熔体的压力优选被保持在微球体的主要部分不会完全膨胀或破裂的范围。然而,在其它实施方案中,一些或全部微球体可能在完全膨胀时破裂,从而形成泡沫。
在一个实施方案中,熔体在被挤出之前,可以进行至少部分的膨胀。例如,在挤出一射程熔体后,挤出机的螺杆缩进,为下一个射程累积熔体。恢复之后,使螺杆减压,以减小熔体压力,从而实现微球体在熔体内的可控膨胀。在一个实施方案中,熔体是在微球体不能自由膨胀的压力下。然而,可以给熔体施加压力,以选择性控制微球体的膨胀。因此,在熔体内的微球体在熔体被挤出之前可以是部分或完全膨胀的。优选地,微球体处于可以使其在例如为吹塑的预加热工艺过程中进一步膨胀的膨胀状态。具有膨胀微球体的熔体可以被挤出,形成具有膨胀微球体的型材。具有膨胀微球体的型材可以再形成具有通常均匀分布的微球体的容器。
挤出型材周围的区域可以进行加热,以使型材微球体通常均匀分布。加热通常可以使泡沫材料均匀膨胀。在一个实施方案中,熔体包含聚丙烯和微球体,并且被挤出到可以在约100~约250的温度下的加热区域内。加热区域可以确保微球体通常均匀地分布在整个型材上。在另一个实施方案中,该区域可以保持在约150~约225的温度。在再一个实施方案中,该区域可以保持在约200温度下。该区域可以以任意合适的时间冷却,以实现合意的微球体分布。在另一个实施方案中,熔体包含聚乙烯和微球体。该区域可以在约75~约125的温度下,以形成具有通常均匀分布的微球体的型材。然后,将具有均匀分布微球体的型材模制成亦具有均匀分布微球体的容器。上述温度取决于所使用的具体材料,并且可以根据所使用材料进行调节。
熔体通过挤出机的速度可以产生摩擦热,因而引起微球体膨胀。在一些实施方案中,可以采用高热传递材料,以便将穿过挤出机进入延缓微球体膨胀的区域内的熔体快速冷却。因此,操作参数(例如,速度、压力、温度、混合比、粘度等)可以根据挤出机的形状、大小和其它特性进行改变。
在一些实施方案中,当型材离开挤出机头继续加工时,型材的至少一部分膨胀形成泡沫材料。加工压力(例如,熔体传递系统、环境等)可以足以控制微球体的膨胀。在一些实施方案中,压力可以是大气压。在一些实施方案中,压力可以是保持在大于或小于大气压的水平。
可以将型材600吹塑形成如图4A所示的容器37A。在型材600进行拉伸之前,型材600优选在用于吹塑工艺的温度范围。在一个实施方案中,单层或多层型材600可以在用于吹塑的吹塑温度范围。如果材料的温度达到膨胀温度范围,例如在约100℃~约300℃,则微球体可以膨胀。该温度范围可以用于熔融加工。在一些实施方案中,膨胀温度范围可以在用于挤出吹塑的约100-200℃。例如,微球体可以在穿过机头的熔体传递系统中膨胀,或在加工过程中的任意其它合适时间膨胀。膨胀温度范围可以在型材600的拉伸之前、过程中或之后实现。优选地,将型材600的微球体加热到它们的膨胀温度范围,以使微球体在型材600被吹塑之前至少部分膨胀。
在将型材温度升高到吹塑温度范围之后,使空气进入型材600的内部,以使型材膨胀成所需的容器37A形状。在一个实施方案中,膨胀温度范围通常与吹塑温度范围相似,因而微球体可以在用于吹塑的加热过程中膨胀。泡沫材料因空气迫使型材拉伸而膨胀并且被模制成所需形状。在另一个实施方案中,可以将型材600吹塑成所需形状,然后,可以将容器37A的温度达到膨胀温度范围,使容器37A的泡沫材料膨胀。为了增加微球体的膨胀比率,可以提高在吹塑周期期间的温度,和/或可以降低吹塑压力。为了降低微球体的膨胀比率,可以降低在吹塑周期期间的温度,和/或可以提高吹塑压力。
在一个实施方案中,模具628的壁633是温度控制的,以使型材600的泡沫材料实现所需的膨胀。在一个实施方案中,例如,壁633被加热,导致容器37的微球体膨胀。在将型材600吹塑形成容器37A之后,加热的壁633继续使在容器37A的壁内的微球体膨胀,从而使壁的密度降低。以这种方式,在容器37A的壁内的微球体可以被膨胀或扩大,从而提供因高度膨胀微球体所带来的更有效的绝热层。
可以将模具628的壁633冷却,以延缓或防止微球体的膨胀。壁633可以在热循环过程中被加热,以促进如上所述的微球体膨胀。在微球体已经按需要膨胀之后,模具壁633优选被冷却,以降低或优选停止微球体的进一步膨胀。因此,壁633可以在吹塑工艺的第一部分过程中被加热,并且在第二部分过程中冷却。然而,壁633可以在在吹塑工艺过程中的任意合适时间被加热和/或冷却。例如,在另一个实施方案中,模具628的壁633可以在型材600从其初始位置拉伸到所需容器形状的过程中被冷却。可以将型材600进行吹塑并拉伸,直到型材的壁接触冷的壁633为止。优选地,当型材被拉伸时,形成型材600的泡沫材料进行局部膨胀(例如,微球体膨胀)。当型材600与壁633热连通时,热从拉伸型材600转移到模具628上,从而冷却成形型材的壁。当型材600被冷却时,微球体的膨胀可以降低或停止。模具628内的压力可以被提高,以降低微球体的膨胀比率。模具628内的压力可以被降低,以增加微球体的膨胀比率。
模具628的壁633可以具有为实现在可以产生容器37A的纹理表面的吹塑工艺过程中所需发泡反应的表面处理或结构。例如,壁633的表面可以是粗糙的或含砂的,因而当容器37A的外表面在吹塑过程中接触壁633时,容器37A的外表面将具有纹理泡沫表面。在容器的至少一部分接触模具628的壁633之后,壁633的纹理表面可以促进微球体的进一步膨胀。然而,壁633的表面可以进行实现容器37A的合适外表面纹理的任意处理。
在一些实施方案中,型材600可以具有多个层。在一个实例中,型材600可以具有主要含PET、聚丙烯和/或苯氧基类热塑性材料的内层。型材600的外层可以包含混合有用于产生泡沫材料的发泡剂(例如,EXPANCEL微球体)的聚合物(例如,聚丙烯、PET和/或乙烯丙烯酸)。可以通过包括但不限制于(1)浸涂、(2)喷涂、(3)火焰喷涂、(4)流化床浸渍和/或(5)静电粉末喷雾的任意合适方法,进一步制备挤出型材600。一些方法及进行这些方法的装置在美国专利6,352,426和美国申请2004/0071885中有公开,这两个文献都通过引用将其全部内容结合到此,并且形成本申请公开内容的一部分。而且预期,可以采用这些方法和装置形成此处描述的其它制品。
在另一个实施方案中,型材600具有含PET的内层以及主要或全部含PP的外层。任选地,外层可以包含泡沫材料。有利地,内层和外层可以在比完全由PP制备的型材的加工范围明显更宽的加工范围内进行吹塑。有利地,不管内层和外层的厚度,加工范围都可以加宽。任选地,可以采用层(例如,粘结层)来提高内层和外层之间的粘附力。在一个实施方案中,偶合剂或crafting(例如,粘合剂)形成层,并且在内层和外层之间提供粘附力。型材600可以具有多个层。可以通过不同工艺形成一个或多个层。
在一个实施方案中,优选由PET形成的内层以及载体材料的泡沫层可以具有相似的Tg,因而这两层可以在它们的优选吹塑温度范围内进行加工。如上所述,膨胀温度范围可以是使微球体膨胀的温度范围。通过改变施加给泡沫材料的压力,可以改变膨胀温度范围。优选地,膨胀温度范围与层的吹塑温度范围类似或在层的吹塑温度范围内。在吹塑工艺过程中,型材的温度可以在膨胀温度范围内,以使微球体至少部分膨胀。因此,泡沫层的发泡剂可以在下列过程中膨胀:(1)在用于吹塑的再加热型材过程中、(2)在将型材拉伸到容器形状的过程中、(3)在容器通常形成之后和/或(4)这些过程的组合。
在另一个实施方案中,可以将含有泡沫的多层型材吹塑成容器,并且该容器具有适用于与其内的液体接触的内层。例如,型材或容器可以具有适用于与引用液体、食品等接触的内层或涂层,比如氧化硅的等离子体层。等离子体层可以在容器生产过程中的任何合适时间涂敷到容器上。例如,可以将等离子体层涂敷到型材或成形容器内。在另一个实施方案中,适用于与容器内液体接触的内层包含PET和/或苯氧基类热塑性材料。
在一些实施方案中,挤出吹塑制品可以包含在功能上提供绝热性质的单层或多层泡沫材料以及用于印刷签贴的合适基底和用于粘附的合适表面。在一些实施方案中,单层或多层材料包含在合适聚合物基质比如例如聚丙烯内的闭孔泡沫。闭孔泡沫优选在直径为几个微米到几百个微米的范围。在一个实施方案中,通过采用熔体流内的压缩气体挤压发泡,可以产生闭孔泡沫。在另一个实施方案中,可以通过组合产生开孔和闭孔泡沫,形成泡沫。在另一个实施方案中,采用使闭孔泡沫膨胀的添加剂比如包封有气体的丙烯腈球,例如Expancel or Wellman Inc.为纤维应用而提供的包封有气体的丙烯腈球,可以产生泡沫。在一些实施方案中,可以在PET、尼龙和聚烯烃中产生胞孔直径为约1到2微米的微孔泡沫,并且微孔泡沫能够减轻重量以及能够将热导率减小约1/2~1/10。泡沫材料可以在各种应用及平台中使用,这些应用及平台包括例如穿梭装置、轮子和形成-填充-密封平台。可以引入泡沫材料,以提高绝热和/或减轻重量。此外,当闭孔泡沫的直径降低时,泡沫不会导致裂缝位置(例如,孔半径小于裂纹发展半径的位置),因而不会损害制品的冷冲击性能。
尽管图中没有示出,但是该泡沫材料或层可以应用于其它容器。例如,此处描述的泡沫层可以应用于金属、陶瓷或玻璃及其它类型的容器、包装物、饮用器皿等。例如,泡沫材料可以被用于形成包装物的一些部分。泡沫材料可以给包装物的这些部分提供例如有效的绝热层。泡沫材料可以形成单层和多层的板,而这些板可以被形成容器(柔韧性袋或蛤壳式抓斗)、签贴、盘子、用于制品的保护层等。例如,在一个实施方案中,可以将泡沫层应用到通常容纳碳酸饮料的金属(例如,铝)罐的外表面。容器(例如,罐)的表面(例如,外表面)可以被泡沫层涂布,以提供绝热层,从而降低了容器内饮料的温度变化。任选地,泡沫材料可以安置在例如PET的层和铝容器的表面之间。
b.含有苯氧基类热塑性材料和/或苯氧基-聚烯烃热塑性材料掺合物
层的制品
在一些实施方案中,苯氧基类热塑性材料和/或苯氧基-聚烯烃热塑性材料掺合物适用于直接的食物接触。在一些实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料具有有利的粘附性质。在一些实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料具有有利的熔融温度。在一些实施方案中,可以将苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料挤出,以提供有利于形成阻隔的层或涂层、提供优异的湿强度和/或增加制品的刚性。
在一些实施方案中,可以将苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料挤出/共挤出并且吹塑,制备出还包含例如聚乙烯、聚丙烯和/或澄清聚丙烯中的一种或多种的液体容器。在一些实施方案中,这种情况能够形成用于透明液体并且具有手柄的大尺寸包装物。在一些实施方案中的其它有利之处包括提供具有非-气味筛除层、非-颜色筛除层和/或阻隔层例如氧阻隔的容器。在一些实施方案中的其它有利之处包括提供可完全回收(工业使用后以及消费者使用后)、具有透明包装和/或FDA批准用于接触食品的容器。
在一些实施方案中,可以将苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料进行挤出/共挤出并且吹塑,以制备含有用于提供有利阻隔的纳米复合物的液体容器。在一些实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料与纳米复合材料的组合可以将苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料的气体阻隔性改善4-6倍。纳米复合物可以被包含在一个或多个内层、外层和中间层内。在一些实施方案中,可以将纳米复合物和/或其它阻隔增强剂与在此处描述的任一种或多种应用和/或实施方案中的所描述的任一种或多种材料进行组合。
可以采用苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料与去氧剂组合,以提高阻隔性能。在一些实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料与纳米复合物和去氧剂的组合可以被有效用作封口件的衬里,以便将氧从顶部空间清除。苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料可以与聚丙烯和/或聚乙烯相容。在一些实施方案中,用作粘结层的含苯氧基的掺合物可以有助于当纯苯氧基-类内层用于包装物时的增容作用。在一些实施方案中,这也能够使挤出吹塑和热成形工艺产生的工业废料再利用。
在一个实施方案中,挤出型材包含一个或多个含有苯氧基类热塑性材料的层。在一个实施方案中,挤出型材包含一个或多个含有苯氧基-聚烯烃热塑性材料掺合物的层。在一个实施方案中,挤出型材包含苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层以及未用过的PET和/或回收PET层。在一个实施方案中,挤出型材包含苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层以及泡沫和/或聚丙烯层。在另一个实施方案中,挤出型材包含苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层以及合适的外层。在一个实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层为内层。在一个实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层为外层。在一个实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层为中间层。
例如,如图30-31所示,通过挤出机740,可以提供含有苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料的单层或多层型材。挤出方法及挤出机740可以与此处描述和/或在美国专利6,109,006中公开的方法和装置类似,美国专利6,109,006通过此处的引用结合到此,并且形成本公开内容的一部分。模具728具有示出在开启位置的半模729、731,型材插入半模729、731之间。在一个实施方案中,单层型材包含苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层,并且该层被挤出后再吹塑形成单层苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物容器。在另一个实施方案中,型材包括含有苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料的第一层和第二层。例如,型材可以包含PETG以及能够将第一层与第二层粘结在一起的粘附层或粘结层。如此处所讨论那样,可以再将多层型材吹塑形成多层容器。在一个实施方案中,型材包含适用于接触食品的苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料的内层。在另一个实施方案中,型材包含苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料的中间层或外层以及适用于接触食品的内层。
在一个实施方案中,型材包含第一层和第二层。第一层可以为或可以包含具有适用于挤出的熔体强度的基底。当第二层单独加工时,可以具有通常不适用于挤出的熔体强度。当第一和第二层一起加工时,可以进行共挤出。例如,在一个实施方案中,型材的第一层或基底可以包含苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料,而第二层可以包含PET,例如,回收或未用过的PET。在一个实施方案中,第一层为内层,而第二层为外层或中间层。在一个实施方案中,第一层为外层或中间层,而第二层为内层。如此处所述那样,第一和第二层优选可以从挤出机中共挤出,然后进行吹塑。在一些实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料的壁厚基本上小于PET层的壁厚。
第一层和第二层可以从挤出机740中共挤出,然后吹塑形成例如容器。容器可以通常是柔软的或刚性的。另外,容器的一些部分可以是柔软的,而容器的一些部分可以是刚性的。任选地,第一层可以是外层,而第二层可以是内层。在另一个实施方案中,可以采用挤出材料或型材制备用于形成输送饮料流体的导管或管。例如,可以将挤出机740中挤出,形成导管402。
c.含有回收材料和/或二次粉碎层的制品
在一个实施方案中,挤出型材包含一个或多个含有回收材料的层。在一个实施方案中,挤出型材包含一个或多个含有二次粉碎材料的层
在一个实施方案中,挤出型材包含未用过的PET层和回收PET层。在一个实施方案中,挤出型材包含未用过的PET层和二次粉碎层,其中二次粉碎层包含下列材料中的一种或多种:苯氧基-类材料、含苯氧基的掺合材料、碎的未用过的PET材料、预先回收的PET材料、PETG材料、泡沫材料、聚丙烯材料、阻隔材料和粘结材料。
在一个实施方案中,挤出型材包含苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层和回收PET层。在一个实施方案中,挤出型材包含苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层(例如,掺合有聚烯烃的苯氧基材料)以及二次粉碎层,其中所述二次粉碎层包含下列材料中的一种或多种:苯氧基-类材料、含苯氧基的掺合材料、碎的未用过的PET材料、预先回收的PET材料、PETG材料、泡沫材料、聚丙烯材料、阻隔材料和粘结材料。
在另一个实施方案中,挤出型材包含回收层和/或二次粉碎层以及适用于接触食品的内层。在一个实施方案中,回收层和/或二次粉碎层为外层。在一个实施方案中,回收层和/或二次粉碎层为内层。在一个实施方案中,回收层和/或二次粉碎层为中间层。
例如,如图28-31所示,通过挤出机,可以提供单层或多层型材。包含单层或共挤出多层材料的挤出型材可以进行吹塑,形成单层或多层容器。将型材延伸进入开启的模具内之后,可以将半模移动到闭合位置。型材延伸穿过模具的模腔,并且延伸到模具的底部外面。半模的下部可以夹住型材的下部。延伸超过夹住位置的型材下部是废料。在一些实施方案中,废料被丢弃。然而,在一些实施方案中,废料可以被回收或二次粉碎,以便下一次使用。
例如,在一个实施方案中,挤出型材包含未用过的PET和/或苯氧基类热塑性材料内层以及回收和/或二次粉碎的外层或中间层。内层和外层可以与外或中间粘结层和/或阻隔层一起共挤出。当模具在型材上闭合时,超出夹住位置的废料部分可以被除去。废料包括多个层的材料。多种成层废料可以进行二次粉碎并反馈到同一挤出机或另一个挤出机内,以形成以后所形成容器的回收或二次粉碎外层或中间层。因此,可以采用通常被丢弃的废料形成制品,从而限制了废物并降低了生产成本。
在一个实施方案中,二次粉碎包括功能化的材料,比如例如,被极性基团比如马来酸酐、环氧基团等改性或接枝的热塑性材料如聚丙烯。作为中间层的功能化二次粉碎层起着粘结层的作用。功能化二次粉碎层可以有助于澄清度(clarity)和粘附。
d.含耐热层的制品
此处所述制品可以包含一种或多种耐热材料。如此处使用的,短语“耐热材料”是广义短语,是以其通常的意思使用,并且包含但不限制于可以适用于热填充或温热填充应用的材料。例如,耐热材料可以包含在热填充工艺过程中具有尺寸稳定性的高耐热材料。耐热材料可以包含在温热填充工艺过程中具有尺寸稳定性的中等耐热材料。耐热材料可以包含聚丙烯、结晶材料、聚酯等。在一些实施方案中,耐热材料具有比无定形PET具有大的热尺寸稳定性。耐热材料可以形成制品的一部分(例如,此处描述的型材、预成型坯、板及其它制品的一个或多个层)。
在一个实施方案中,挤压吹塑形成的容器包含含有热塑性聚酯的内层、含有耐热性比内层的热塑性聚酯的耐热性大的热塑性材料(例如,聚合物耐热材料)的外层以及在内层和外层之间提供粘附性的中间粘结层,其中这些层都是在吹塑之前进行共挤出。在一个实施方案中,内层的热塑性聚酯是PET,并且可以进一步包含去氧剂和掺合有热塑性聚酯的钝态阻隔材料中的至少一种。在一个实施方案中,钝态阻隔材料是聚酰胺,比如MXD 6。
优选地,去氧剂是分散在PET中的不饱和烯烃材料并且是过渡金属催化剂。基于内层的总重量计,去氧剂存在量优选为约0.1~约20重量%、更优选为约0.5~约10重量%的量、最优选为约1~约5重量%。备选地,可以使用商购的去氧剂。
优选地,基于内层总重量计,钝态阻隔材料的存在量为约0.1~约20重量%,更优选为约0.5~约5重量%,最优选为约1~约10重量%。
在一个实施方案中,外层的热塑性材料是聚丙烯,并且更优选是澄清聚丙烯。在一个实施方案中,外层是比如通过发泡剂发泡的和/或是发泡剂的反应产物。有用的发泡剂包括但不限制于偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、重氮氨基苯、N,N二甲基N,N二亚硝基对苯二酰胺、N,N二亚硝基亚戊基四胺、苯磺酰肼、苯1,3二磺酰肼、3,3二磺酰肼二苯砜、4,4’氧双苯磺酰肼、对甲苯磺酰氨基脲、偶氮二羧酸钡、丁基胺腈、硝基脲、三肼基三嗪、苯基甲基尿烷、对砜酰肼、过氧化物、碳酸氢铵和碳酸氢钠。
基于外层的重量计,发泡剂优选存在于热塑性材料中的量为约1%到高达约20重量%,更优选为约1%到约10重量%,最优选为约1~约5重量%。
如果存在中间粘结层,则它可以包含热塑性粘合剂比如分散在PET中的不饱和烯烃材料以及用于内层和外层的过渡金属催化剂,并且可以进一步包含去氧剂和钝态阻隔材料中的至少一种。优选地,内层的厚度比中间粘结层和外层中至少一层的厚度小。
在一个实施方案中,方法可以包括:将多种热塑性材料共挤出形成多层管,将该多层管的至少一段放入吹模中,并且将该多层管吹塑,从而形成挤出吹塑的容器。比如通过在挤出之前或期间将发泡剂掺入外层的热塑性材料中,以使外层可以发泡。
一个实施方案是涉及一种在有或没有澄清添加剂或成核添加剂的情况下挤出吹塑容器的方法以及由该方法制备的容器,其中所述容器具有热塑性聚酯的器官感觉(organoleptic)性能和气体阻隔性能以及优选是发泡的热塑性材料的耐热性,所述热塑性材料比如有聚丙烯及其无规共聚物。在一个实施方案中,该方法包括采用本领域熟知的共挤出方法共挤出含有至少三层的管。共挤出管包含热塑性聚酯比如PET的内层、耐热性热塑性材料比如聚丙烯的外层以及提供将内层与外层支持在一起所需要粘附力的中间粘结层。内聚酯层优选是未用过的PET,但可以是经FDA批准用于接触人们拟要消费食品或饮料的任一种热塑性聚酯,并且该内聚酯层优选具有的厚度比粘结层与外部耐热性热塑性材料层的组合厚度薄,更优选具有的厚度比粘结层和外层中至少一种的厚度薄。最优选地,内层具有的厚度比粘结层及外层中每一个的厚度都小。粘结层优选是具有与PET聚合物链上的羧基和/或羟基反应的官能团比如酸酐和环氧基的聚合物。有用的粘结层材料包括DuPont BYNEL粘性树脂、Mitsui ADMER粘性树脂、Eastman’s EPOLINE牌号的材料、Arkema’sLOTADER牌号的材料和ExxonMobil’s EVELOY牌号的材料。所述材料可以用作单独的粘结层或者与内层聚酯和外层热塑性材料中的任一种或两种掺合以提供两层结构。
例如,对于根据一个优选实施方案并且体积为约150到约2000ml的容器,用于通过吹塑形成容器的挤出多层管的那部分可以具有约100到约762mm(约3.9到约30英寸)的长度、厚度为约0.02到约0.25mm(约1密耳到约10密耳)的未用过的PET的内层、厚度为约.08到约1.27mm(约3密耳到约50密耳)的发泡聚丙烯的外层以及厚度为约0.013到约0.127mm(约0.5密耳到约5密耳)的ADMER粘性树脂的中间粘结层。
如本领域技术人员应当理解的那样,在装置中所需的挤出机的数量优选等于在挤出管内的层数。每个挤出机料筒的输出端都与模具接头连接并且功能连通,管的层是通过所述模具接头共挤出的。每一个挤出机的温度和结构都适合于由该挤出机挤出的树脂。例如,对于包含未用过的PET的内层、澄清聚丙烯外层和ADMER粘性树脂粘结层的容器,PET的挤出机优选被配置成将PET加热到约205~约280℃的温度,聚丙烯的挤出机应当被配置成将聚丙烯加热到约205~约250℃的温度,而ADMER粘性树脂的挤出机应当被配置成将ADMER粘性树脂加热到约200~约260℃的温度。
优选地,在一个实施方案中,内层是PET与选自钝态气体阻隔材料和去氧剂中的至少一种的掺合物。优选的气体阻隔材料包括纳米复合物、等离子体或化学品阻隔涂层以及聚对萘二甲酸乙二醇酯共聚物。在一个实施方案中,最优选的去氧材料是分散在带有用于促进活性的过渡金属催化剂的PET中的不饱和烯烃材料,比如从BP Amoco Corporation购买的AMOSORB,并且在Cahill等的美国专利6,083,585中有公开,该专利通过引用将其此处的全部内容结合到此。气体阻隔材料优选以基于PET和气体阻隔材料的总重量为约0.01~约10重量%的量与PET掺合,而去氧材料以基于PET和去氧材料的总重量为约0.01~约20重量%的量存在。
在一个实施方案中,可以采用本领域熟知的挤出吹塑技术形成挤出吹塑容器,其中所述的挤出吹塑技术比如在Pecorini等的美国专利6,740,377中有公开,并且通过引用将该专利结合到此。优选地,将热塑性聚酯、优选未用过的PET并且任选掺合有气体阻隔材料和/或去氧材料的内层;具有高耐热性的热塑性材料比如澄清聚丙烯的外层;以及比如ADMER的粘结层通过模具共挤出,以形成三层管状型材,优选该型材具有均匀厚度。具有所需形状的模具夹住型材周围,并且将空气吹入型材中,因而挤出型材膨胀到具有模具的形状和体积,从而形成所需容器,然后使该容器从模具中离开。
优选地,聚丙烯在引入挤出机之前或在挤出机内与发泡剂掺合,以使容器的外层是在挤出过程中发泡。有用的发泡剂包括EXPANCEL材料、CELOGEN材料、HYDROCEROL材料、MIKROFINE材料、CEL SPAN材料以及PLASTRON泡沫材料。有用的化学发泡剂包括偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、重氮氨基苯、N,N二甲基N,N二亚硝基对苯二酰胺、N,N二亚硝基亚戊基四胺、苯磺酰肼、苯1,3二磺酰肼、3,3二磺酰肼二苯砜、4,4’氧双苯磺酰肼、对甲苯磺酰氨基脲、偶氮二羧酸钡、丁基胺腈、硝基脲、三肼基三嗪、苯基甲基氨基甲酸酯(phenylmethyl uranthan)、对砜酰肼、过氧化物、碳酸氢铵和碳酸氢钠。采用压缩气体的更新的发泡技术也可以用作备选方案,以代替上述的常规起泡剂产生泡沫。
根据一个实施方案,型材具有颈部并且包含含热塑性聚酯的内层以及含具有耐热性并且因而熔体强度比热塑性聚酯的熔体强度大的热塑性材料的外层。优选地,存在至少一个粘结层。在一个实施方案中,两个粘结层提供内层与外层之间的粘附。备选地,一个或多个粘结层可以进一步包含去氧剂和/或钝态阻隔材料。瓶形式的容器优选包含用于接合瓶帽的螺纹,并且包含经吹塑工艺拉伸的型材的内层、外层以及一个或多个粘结层。
e.含PETG和聚丙烯的制品
在一个实施方案中,制品包含第一和第二层,其中第一层包含PETG,并且第二层包含聚丙烯。在另一个实施方案中,聚丙烯可以用马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯酰基酯和/或类似化合物接枝或改性以改善粘附。在一个实施方案中,聚丙烯还含有纳米颗粒。在再一个实施方案中,聚丙烯含有纳米颗粒并且用马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯酰基酯和/或类似化合物接枝或改性。在一个实施方案中,第一层是制品的内层。在另一个实施方案中,第一层是外层。任选地,制品可以包含热塑性材料的其它层。在一个实施方案中,制品可以是能够被吹塑成用于容纳流体的容器(例如,饮料容器或瓶)的型材。
在其中制品将与食物接触的实施方案中,优选内层(例如,与容器的内容物接触的层)将包含FDA批准用于与食物接触的材料和/或任意其它用于接触食物的合适材料。
优选地,型材的材料包含含PETG的第一层以及含聚丙烯的第二层。所述聚丙烯可以用马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯酰基酯和/或类似化合物接枝或改性以改善粘附。在一个实施方案中,聚丙烯还含有纳米颗粒。在再一个实施方案中,聚丙烯含有纳米颗粒并且用马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯酰基酯和/或类似化合物接枝或改性。如此处所讨论那样,再将该材料吹塑形成多层容器。
在另一个实施方案中,材料包含适用于接触食品的内层和外层。内层和外层之一可以是具有适用于挤出的熔体强度的基底。尽管内层和外层中的另一个可能没有通常适用于挤出的熔体强度,但是基底以及内层和外层中的另一个可以进行共挤出。例如,材料的内层或基底可以含有PETG,而外层可以含有聚丙烯。内层和外层可以从挤出机中共挤出,然后进行吹塑。
在一个实施方案中,第一层可以形成材料的内层并且可以含有PETG。第二层可以形成材料的外层,并且可以含有聚丙烯。第一层和第二层可以从挤出机中共挤出,然后进行吹塑形成例如容器。任选地,第一层可以是外层,并且第二层可以是内层。在另一个实施方案中,可以采用该材料制备适用于输送饮用流体的导管或管。例如,可以将材料从挤出机中挤出形成导管。
4.用于制备板的方法和装置
图32A是可以用于形成制品的单层板或膜800的示意性横截面。该单层板可以类似于图22A的板389。例如,板800可以被用于形成包装物(例如,签贴或容器)的部分或全部。板800可以包含泡沫材料并且可以被用于形成制品的至少一部分。优选地,板800由挤出工艺形成。在图示的实施方案中,板800从挤出机806的一端804中伸出。板800可以通过成形工艺造形。在一些实施方案中,将板806切割并形成任意所需形状。任选地,可以通过模制或另一种工艺比如热成形、模锻等进行成形。
板800可以根据由其制备的制品的所需特性和性能而具有任意合适的厚度。在一些实施方案中,板800可以具有约0.001英寸(约0.025mm)或更小到约0.3英寸(约8mm)或更大的厚度。在一些实施方案中,板800可以具有变化的厚度。
图32B是多层板810的示意性横截面。该多层板可以类似于图22B中所示的板390。在一些非限制性实施方案中,多层板810可以包含至少一层的泡沫材料。在图示的实施方案中,板810具有第一层812和第二层814。第一层812包含泡沫材料,并且第二层814包含第二材料。在图示的实施方案中,层812被直接粘附到层814上。例如,第一层812可以包含能够粘附在含有泡沫材料的第二层814上的苯氧基类热塑性材料。可以在第一层812和第二层814之间插入粘结层。鉴于本发明的公开内容,本领域技术人员可以为所需的最终用途选择材料、层厚度以及板390的使用。
层812、814可以根据尤其制备的制品的所需特征和性能而具有任意合适的厚度。在一些实施方案中,层812、814分别或组合具有约0.001英寸(约0.025mm)或更小到约0.3英寸(约8mm)或更大的厚度。在一些实施方案中,层812、814可以具有变化的厚度。
在一些非限制性实施方案中,第一层812包含小于约90%的多层板厚度,而且包含小于约80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第一层812包含大于约90%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第一层812包含约50-100%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第一层812包含约70-100%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第一层812包含约90-100%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第一层812包含约20-80%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第一层812包含约30-70%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第一层812包含约40-60%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第一层812包含约1-50%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第一层812包含约1-30%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第一层812包含约1-10%的多层板厚度。预期根据多层板的所需性质,第一层812可以包含任意合适的厚度,该任意合适厚度包括在上述特殊百分比和范围之上、之下、之内或重叠的厚度。
在一些非限制性实施方案中,第二层814包含小于约90%的多层板厚度,而且包含小于约80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第二层814包含大于约90%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第二层814包含约50-100%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第二层814包含约70-100%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第二层814包含约90-100%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第二层814包含约20-80%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第二层814包含约30-70%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第二层814包含约40-60%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第二层814包含约1-50%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第二层814包含约1-30%的多层板厚度。在一些非限制性实施方案中,第二层814包含约1-10%的多层板厚度。预期根据多层板的所需性质,第二层814可以包含任意合适的厚度,该任意合适厚度包括在上述特殊百分比和范围之上、之下、之内或重叠的厚度。
板810可以具有任意数量的所需的层。例如,板810可以具有插入第一层812和第二层814之间的粘结层(未示出)。板810还可以通过共挤出工艺形成。预期有其它合适方式制备板800、810。例如,可以采用此处描述和/或在美国专利6,391,408中描述的层状注射成型系统(LIM)形成板。在一个实施方案中,板800、810可以具有由随后加工进行部分或完全膨胀的微球体。备选地,板800、810可以具有通常在挤出工艺过程中完全膨胀的微球体。
在一个实施方案中,第一层812和第二层814可以由适合于挤出的材料形成。例如,第一层812可以包含PET,并且第二层814可以包含PP。例如,板810可以任选具有含泡沫材料的第三层。在另一个实施方案中,第一层812可以包含PET,并且第二层814可以包含泡沫材料。任选地,泡沫材料可以包含微球体和PP。
在一个实施方案中,板可以具有一个或多个其它层,例如,阻隔层、支撑层。其它层可以包含泡沫层、非-泡沫层、苯氧基类热塑性材料层、苯氧基-聚烯烃掺合物层、BLOX层、回收或二次粉碎层、木浆层以及其此处描述的它层。
可以采用板800、810形成各种容器。例如,可以采用板800、810形成容纳液体的容器。例如,可以由挤出工艺形成板800、810。再将板800、810形成容器。在一些实施方案中,采用板形成用于容器例如瓶的签贴。用于容器的泡沫签贴可以起着用于容器的绝缘体的作用,从而有利于给通过签贴的热传递提供阻隔。
图25解释含可成形材料的容器的另一个实施方案。容器450可以与图24的容器420相似或不同。在图示的实施方案中,容器450包括封口件452、躯体454和附着在躯体454上的柄456。封口件452可以与图24中所示的封口件422类似。躯体454可以基本上是刚性或柔韧性的。柄456优选在形状和大小上可舒适用于用户的抓取。躯体454的壁可以是单层或多层壁。容器450可以具有任意的形状,包括与用于容纳可吸入液体的典型容器相类似的形状。容器450可以通过此处描述的任一种工艺比如挤出吹塑形成。
对于图26A,容器460可以通过模制或挤出工艺形成。例如,容器460可以由适合的预切割泡沫板形成,因而它们可以以本领域普通技术人员熟知的方式折叠形成比萨饼盒。在一些实施方案中,可以采用板形成用于生产容器的层制品。例如,食品容器可以由包含第一层和第二层的层制品形成。在一个实施方案中,食品盒是容器形式,比如比萨饼盒。第一层可以形成比萨饼盒的外表面,并且可以含有木浆。第二层可以限定比萨饼盒的内表面,并且可以由泡沫材料形成。在一些实施方案中,如下进一步描述的那样,容器的层可以包含BLOX。在一些实施方案中,容器的层可以包含苯氧基类材料或苯氧基-聚烯烃掺合材料。如上所述,泡沫结构的至少一部分可以涂敷有可以适用于接触食物、提供结构强度等的另一种材料。
此外,包含泡沫材料的板可以被用于绝热通常的容器。板800、810可以进行切割,并且附着于容器的一部分上。例如,可以将一块板800、810偶合到典型的纸基食物容器上,从而形成绝热容器。预期可以用几部份含有泡沫材料的板使各种类型的容器或包装物绝热。
在一些实施方案中,泡沫签贴可以包含单层或多层材料,并且所述材料可功能性提供绝热性质以及用于印刷签贴的合适基底和用于粘附的合适表面。在一些实施方案中,单层或多层材料包含在合适聚合物基质比如例如,聚丙烯中的闭孔泡沫。闭孔泡沫优选在直径为几个微米到几百个微米的范围。在一个实施方案中,可以通过采用熔体流内的压缩气体挤压发泡,产生闭孔泡沫。在另一个实施方案中,可以通过组合产生开孔和闭孔泡沫,形成泡沫。在另一个实施方案中,采用使闭孔泡沫膨胀的添加剂比如包封有气体的丙烯腈球,例如Expancel or Wellman Inc.为纤维应用而提供的包封有气体的丙烯腈球,可以产生泡沫。在一些实施方案中,可以在PET、尼龙和聚烯烃中产生孔直径为约1到2微米的微孔泡沫,并且微孔泡沫能够减轻重量以及能够将热导率减小约1/2~1/10。
在另一个实施方案中,纸基复合材料可以包含泡沫材料。泡沫材料可以形成纸基材料的任何合适部分。在存在或不存在聚羟基氨基醚共聚物(PHAE)比如从Dow Chemical Corporation和Imperial Chemical Industries购买的BLOX树脂的情况下,可以将泡沫材料放置在纸基复合材料内。在一个实施方案中,可以将泡沫材料与浆混合,形成通常均匀的混合物。该混合物可以通过例如模制或轧制工艺形成所需形状。混合物可以在其成形之前、过程中或之后进行加热,以使混合物的泡沫材料组分(例如,可膨胀的微球体)膨胀。因此,可以采用泡沫材料形成含有可膨胀微球体和浆的复合结构或容器。在一种配置中,所述结构或容器可以具有PHAE,比如BLOX。因此,含有泡沫材料的结构可以进行为提供所需特征的任意处理、涂布或其它方式。在另一个实施方案中,泡沫材料可以在纸或木浆基容器中形成涂层。该涂层可以被加热,而形成膨胀涂层(即,其主要部分包含可膨胀微球体的涂层)。
在一些实施方案中,含有泡沫材料的板可以被应用于制品,再进行加工,以使泡沫材料进一步膨胀。例如,泡沫签贴可以是部分膨胀的。部分膨胀的泡沫签贴可以被偶合到容器上。然后,该容器和泡沫签贴可以进行加热,以使泡沫签贴进一步膨胀。
为提供绝热性,可以将泡沫材料涂敷到制品表面。泡沫材料可以被用于涂布到制品的至少一部分上。泡沫材料可以通过各种涂布技术,应用到制品上。例如,制品可以是采用描述于美国专利6,391,408;6,676,883;和美国专利申请10/705,748中的装置及方法进行涂布的型材或瓶。当然,泡沫材料可以采用常规的涂布技术进行涂敷。此外,为提高制品的绝热性,可以涂敷多层的泡沫材料。例如,具有单一泡沫层的瓶可以用一个或多个其它泡沫层进行涂布,从而使瓶具有多个泡沫层。
在一些其它实施方案中,板和/或型材可以成形为适用于(engage)制品比如容器的形状。可以将板和/或型材临时或永久性附着于容器上,并且可以形成绝热层、气体阻隔层和/或类似物。在一些实施方案中,板和/或型材包括被成形为包围容器比如杯、瓶、罐(例如,铝罐)等的至少一部分的套管。套管可以具有适用于接合容器的任意形状。在一些实施方案中,套管优选包含泡沫材料,以形成绝热层。在一些实施方案中,套管包含泡沫材料和第二材料。第二材料可以包含纤维材料、聚合物、金属和/或类似物。在一个实施方案中,板和/或型材是包含泡沫层和纤维层的多层套管。可以将纤维层提供给套管的外表面。当套管滑过流体容器形式的容器上时,纤维层可以吸收从容器中溢出的流体。在另一个实施方案中,板和/或型材是包含泡沫层和粘合层的多层套管。例如,粘合层可以将套管粘附到容器上,并且可以包含压敏和/或温敏粘合剂。在一些实施方案中,粘合层是热敏聚合物,因而当该热敏层受热(例如,加热容器的内容物)时,粘合层被粘附在容器表面上。有利地,在套管内的泡沫材料可以形成使容器绝热的舒适抓取表面。根据需要,板和/或型材可以包含其它层。另外,在一些实施方案中,套管可以不包含泡沫材料。例如,套管可以是含有此处描述的非-泡沫材料的多层套管。
在一些实施方案中,可以采用挤出工艺制备形成预成型坯的至少一部分的制品。例如,板、套管或其它挤出制品进行制备,并且用于形成多层预成型坯比如图5A的预成型坯50A的层。除了预成型坯50A包含挤出的外层52A外,预成型坯50A类似于图5所示的预成型坯50。除了此处所指出的特征和优点之外,预成型坯50A还包含上述参考预成型坯50所描述的许多特征和优点。参考图5A,没有涂层的预成型坯39(或多层预成型坯)可以被挤出外层52A覆盖。
为形成套管,可以通过挤出通常为圆柱体的型材,然后将该型材切割形成外层52A。可以将套管形成具有接受预成型坯39的至少一部分的尺寸。预成型坯39的端盖可以插入套管,并且一直进入到外层52A覆盖预成型坯39的躯体部34为止的套管内。在一些实施方案中,预成型坯39可以一直进入到支撑环38接触套管的上端为止的套管内。如图5A所示,外层52A的下端沿预成型坯39的躯体部终止于端帽上的某些点。备选地,套管可以形成具有基本上覆盖预成型坯39的躯体部34的整个长度的大小和形状。在一些实施方案中,套管可以形成预成型坯的颈口和/或躯体部的至少一部分和/或覆盖端盖区域。例如,图9的预成型坯76具有安置在颈部32及躯体部34上的外层52。
为了提高套管与预成型坯39的配合,套管可以进行加热并且相对于预成型坯39进行压缩。加热和压缩工艺可以促进外层52A与预成型坯之间的粘附,和/或确保外层52A与无涂层预成型坯39的外表面一致。
套管可以沿其至少一部分或整个长度进行切割(优选纵向切割),以利于预成型坯50A的组装。例如,可以将挤出套管轴向切割成可以让预成型坯39插入该切割的套管内。任选地,可以采用粘合剂、热处理工艺和/或其它方式,以确保套管在拉伸吹塑工艺过程中保持在预成型坯39上。预期可以采用该挤出套管形成预成型坯的内部或外部。
在一些实施方案中,挤出材料可以至少临时覆盖预成型坯的端盖。为了形成图5A的外层52A,挤出套管可以位于预成型坯39的躯体部34上,并且从此处延伸。从预成型坯39伸出的套管部分可以被压在端帽上。可以通过例如卷边工艺、切割工艺、扭转及牵拉工艺等,将套管的过量材料除去。在一些实施方案中,挤出套管覆盖在除去过量材料之后的端盖部分。
套管可以进行加热,以确保挤出材料形成通常均匀的外层52A。挤出材料可以在套管套在预成型坯39上之前、过程中或之后进行加热。在一些实施方案中,无涂层预成型坯39和层52A之间的摩擦作用可以受到限制,并且防止层52A从预成型坯39上滑落下来。任选地,粘结材料可以被用于将外层52A粘结到预成型坯39上。在套管形成外层52A之后,预成型坯50A可以按如上所述进行拉伸吹塑。
外层52A还可以由挤出板(例如,通常扁平的板)形成。板(例如,板800、板810等)可以进行切割并且形成具有套在预成型坯39外部的至少一部分上的尺寸。通过挤出并裁剪板,可以形成图示的预成型坯50A,因而板可以基本上环绕着预成型坯39的整个躯体部,以形成外层52A。可以采用粘结材料、热工艺等,将板附着在预成型坯39上。
可以采用挤出制品形成其它种类的多层预成型坯。例如,通过在预成型坯40的外面上形成外层52,可以制备出图8的预成型坯60。预期可以至少部分采用一个或多个的挤出材料层形成图9-14的多层预成型坯。
挤出材料的套管或板可以进行能够有利于挤出层的安置和/或裁剪的切割、加热、化学除了、拉伸等。另外,可以采用一个或几个挤出制品(例如,板)覆盖预成型坯的至少一部分。
因此,可以至少部分采用挤出制品比如单层套管、多层套管,单层板、多层板等形成此处公开的预成型坯。在下列专利中公开的制品(例如,预成型坯和封口件)及材料可以包含挤出制品:与本申请同一天提交并且题目为MONO AND MULTI-LAYER ARTICLES AND INJECTIONMOLDING METHODS OF MAKING THE SAME的美国专利申请Attorney Docket No.APTPEP1.091A;与本申请同一天提交并且题目为MONO AND MULTI-LAYER ARTICLES AND COMPRESSIONMETHODS OF MAKING THE SAME的专利申请Attorney Docket No.APTPEP1.090A,这两个申请通过此处的引用结合到此。尽管形成于制品上的层是主要相对于预成型坯进行描述的,但是容器(例如,吹塑的瓶、罐)的层也可以通过挤出层形成。
在另一个实施方案中,层制品包含第一和第二层,其中第一层包含PETG,并且第二层包含聚丙烯。在另一个实施方案中,聚丙烯可以用马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯酰基酯和/或类似化合物接枝或改性,以改善粘附。在一个实施方案中,聚丙烯还包含纳米颗粒。在再一个实施方案中,聚丙烯包含纳米颗粒并且用马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯酰基酯和/或类似化合物接枝或改性。任选地,层制品可以包含热塑性材料的其它层。
在其中层制品将与食物接触的实施方案中,优选内层(例如,与容器的内容物接触的层)将包含经FDA批准的用于与食品接触的材料和/或任何其它合适的用于接触食品的材料。
图22B是多层层制品或板390的示意性横截面。板390可以进行切割并形成任意所需形状。任选地,板390可以通过模制或其它工艺进行成形。在图示的实施方案中,板390具有第一层392和第二层394。在一个实施方案中,第一层392包含PETG,并且第二层394包含聚丙烯。在其它实施方案中,聚丙烯还包含纳米颗粒,并且/或被马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸丙烯酰基酯和/或类似化合物进行接枝或改性。在图示的实施方案中,层392直接附着到层394上。板390可以具有任意数量的所需的层。例如,板390可以具有插入第一层392和第二层394之间的粘结层(未示出)。在其它实施方案中,增加热塑性材料的第三层。板390还可以通过共挤出工艺形成。预期有其它合适方式制备板390。例如,可以采用在美国专利6,391,408中描述的层状注射成型系统(LIM)形成板。
5.用于制备分配系统和导管的方法及装置
图33A解释液体分配系统960。液体分配系统960可以包括用于分配可吸入液体比如饮料的饮用机962。饮用机962可以与气体系统977(例如,二氧化碳源)和/或一个或多个流体源(例如,水源以及饮料糖浆或浓缩物的来源)流体连通。
一个或多个导管可以在饮用机962与饮料糖浆、混合饮料或优选适用于消费的任何其它流体之间提供流体连通。在图示的实施方案中,液体分配系统960包括一个或多个导管963、964和965。导管963、964和965可以与上述参考图23的导管402相类似。每一个导管的一端都与饮用机962连接,并且该导管的另一端与流体供给比如饮料浓缩容器973、974和975连接。导管963、964和965中一个以上优选被配置成不会导致从其中经过的流体味道的改变。
导管963、964和965可以彼此不同或相似。导管963、964和965可以具有任意适合于流体通过的结构。例如,导管可以具有圆形、多角形或椭圆形横截面的外形。另外,导管963、964和965的尺寸可以基于下列因素中的一个或多个确定:从其中流过的流体的温度、压力、流速及其它参数。
图33B解释适用于分配流体、优选引用液体的导管。在图示的实施方案中,导管被配置成连接饮用机962。在一个实施方案中,导管或管963包含适用于接触食品的材料以及具有所需物理性质(例如,结构和热性能)的一种或多种其它材料。有利地,直接与流体接触的内层967基本上不会改变它所接触的食品的味道。例如,通常,饮料分配系统的流体输送管具有筛除味道的聚烯烃。有利地,内层967优选基本上不改变流过导管963的内腔969的流体的味道。在一个实施方案中,外层968可以改善导管963的物理特性。在另一个实施方案中,外层968可以增加导管963的绝热和/或结构性质。例如,在一个实施方案中,外层968可以增加耐冲击性。在一个实施方案中,外层968可以降低经过导管963的壁的热传递。在另一个实施方案中,外层568可以具有高的拉伸强度,因而高度加压的流体可以流过导管963。因此,内层起着基本上惰性的食品接触表面的作用,而外层起着绝热和经受外部影响的作用。
在图33B解释的实施方案中,导管963包含含PET的内层967以及含PP的外层968。在另一个实施方案中,外层968包含泡沫材料。例如,泡沫材料可以包含PP载体材料和发泡剂。在另一个实施方案中,泡沫材料可以包含PET、PP、微球体和/或类似物。导管963可以具有任意合适数量的层。在一些实施方案中,内层967包含PET或苯氧基类热塑性材料,从而有利于降低所容纳流体的气味筛除。在一些实施方案中,导管963可以包含提供另外的支撑和/或增强导管的螺纹、丝、环或其它元件。
在一些实施方案中,形成管和管道系统(tubing)的挤出/共挤出型材可以是刚性或柔韧性的。在一个实施方案中,可以采用苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料作为粘合剂,以制备用于管和管道系统的衬里。例如,在碳酸苏打分配机(dispensing fountain)中可以采用管和管道系统。在一些实施方案中,挤出型材包含作为阻隔的苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料,以提供气味筛除性质。根据另一个实施方案,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料形成型材的薄内层。例如,薄内层可以通过粘附连接到型材上。在一个实施方案中,型材可以包含PVC材料。在气味筛除性质是有利的情况下,可以使用苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合材料。
如图33C所示,饮用机962还可以是能够选择性分配由单一导管或软管供应的几种饮料的饮料分配器形式。例如,饮用机962可以具有控制按钮973,以选择由导管供应的饮料种类并且输送到饮用机962的喷嘴974外。饮用机962可以在酒吧、餐馆等使用。通常,用于将饮料供应到饮用机962的常规导管的内层保留有流过导管的各种饮料的味道。这些残留的味道可以再改变随后经过导管的饮料的味道。有利地,导管963可以被用于在不同时间选择性地将不同流体供应给饮用机962,并且该饮用机962不含有被导管963的内表面截留的残余物。例如,包含含PET的内层967以及含PP的外层968的导管963可以在不会感觉到流体味道被改变的情况下输送流体。因此,导管963在饮料的味道基本上没有任何改变的情况下输送饮料。
导管963可以被用于分配其它饮用流体并且可以在其它应用中使用。例如,在啤酒厂、葡萄酒厂、医药加工、医院管道、半导体加工等中可以采用导管963输送流体。例如,可以采用导管963输送医药流体。
如图33D中所示,具有单层和多层材料938的型材900可以由挤出机940提供。挤出机可以共挤出多个层,以在一些实施方案中提供多层材料。在一个实施方案中,可以将聚合原料、优选聚合物粒料通过采用一个和多个捏合并压制原料的螺杆式器件的挤出机。在挤出机940中进行加热,并且热与压力结合使原料转变成熔融塑料。在挤出机的出料端,迫使熔融塑料通过模具、更具体是在外模部分和中心模衬套之间的模具,从而形成型材。任何类型的挤出机都可以采用。在一个实施方案中,可以采用材料制备成形为输送引用流体的导管或管。例如,如图33A、33B、33C和/或33E所示,可以将材料从挤出机中挤出,以形成导管963。在一些实施方案中,挤出型材可以具有的长度为大于约12英寸、大于约15英寸、大于约18英寸和大于约24英寸。
如图33E所示,并且如上所述,型材900可以形成包含一个或多个层或部分的导管963。导管963包含内层967、外层968以及任选的一个或多个中间层970。如此处使用的,术语“内层”是广义术语,并且可以包含在制品内部上或附近的单层或多层。如此处使用的,术语“外层”是广义术语,并且可以包含在制品外部上或附近的单层或多层。如此处使用的,术语“中间层”是广义术语,并且可以包含位于制品层之间的单层或多层。
在一些非限制性实施方案中,内层967包含小于约90%的导管壁厚,而且包括小于约80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,内层967包含大于约90%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,内层967包含约50-100%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,内层967包含约70-100%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,内层967包含约90-100%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,内层967包含约20-80%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,内层967包含约30-70%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,内层967包含约40-60%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,内层967包含约1-50%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,内层967包含约1-30%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,内层967包含约1-10%的导管壁厚。预期根据导管的所需性质,内层967可以包含包括在上述特殊百分比和范围之上、之下、之内或重叠的任意合适的壁厚。
在一些非限制性实施方案中,外层968包含小于约90%的导管壁厚,而且包括小于约80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,外层968包含大于约90%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,外层968包含约50-100%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,外层968包含约70-100%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,外层968包含约90-100%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,外层968包含约20-80%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,外层968包含约30-70%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,外层968包含约40-60%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,外层968包含约1-50%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,外层968包含约1-30%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,外层968包含约1-10%的导管壁厚。预期根据导管的所需性质,外层968可以包含包括在上述特殊百分比和范围之上、之下、之内或重叠的任意合适的壁厚。
在一些非限制性实施方案中,一个或多个中间层970包含小于约90%的导管壁厚,而且包括小于约80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,一个或多个中间层970包含大于约90%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,一个或多个中间层970包含约50-100%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,一个或多个中间层970包含约70-100%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,一个或多个中间层970包含约90-100%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,一个或多个中间层970包含约20-80%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,一个或多个中间层970包含约30-70%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,一个或多个中间层970包含约40-60%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,一个或多个中间层970包含约1-50%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,一个或多个中间层970包含约1-30%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,一个或多个中间层970包含约1-10%的导管壁厚。预期根据导管的所需性质,一个或多个中间层970可以包含包括在上述特殊百分比和范围之上、之下、之内或重叠的任意合适的壁厚。在一些非限制性实施方案中,型材900可以形成包含一个或多个具有一种或多种下列有利特征的层或部分:绝热层、阻隔层、食品接触层、非-气味筛除层、高强度层、适应层、粘结层、气体清除层、适用于热填充应用的层或部分、具有适用于挤出的熔体强度的层。在一些实施方案中,具有单层或多层结构的制品包括一种或多种下列材料:PET(包括回收和/或未用过的PET)、PETG、泡沫、聚丙烯、苯氧基类热塑性材料、聚烯烃、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物和/或这些材料的组合。
在一些实施方案中,内层967包含有利于降低被容纳流体的气味筛除的PET或氧基类热塑性材料。在一些实施方案中,导管963可以包含螺纹、线、环或其它元件,以提供另外的支撑和/或增强导管。如上所述,在一些实施方案中,可以提供一个或多个中间层970。在一些实施方案中,内层967、外层968以及一个或多个中间层970中的两个或多个可以包含普通材料。例如,在一个实施方案中,导管包含泡沫的内层以及泡沫的外层。在另一个实施方案中,导管包含苯氧基类热塑性材料的内层以及苯氧基类热塑性材料的外层。在一些实施方案中,两个中间层包含粘结层材料。在一些非限制性实施方案中,内层包含PET或苯氧基类热塑性材料,外层包含聚丙烯、泡沫、苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃掺合物热塑性材料、PET、PETG、阻隔材料、回收材料、二次粉碎材料或表面处理材料,并且一个或多个中间层包含此处描述的阻隔材料、粘结层材料、泡沫、回收材料、二次粉碎材料、PET、PETG或其它材料。在一些实施方案中,阻隔材料可以有利于限制流体经过导管壁的进或出。
在一些实施方案中,挤出容器或其它制品例如罐包含一个或多个泡沫和/或聚丙烯层。在一些实施方案中,挤出容器或其它制品例如罐包含一个或多个苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层。在一些实施方案中,罐可以包含任意一个或多个此处描述的层。例如,涉及形成罐的一些优选方法和装置在美国专利6,109,006中有描述,该专利通过此处的引用将其全部内容结合到此,并形成本申请公开内容的一部分。而且预期这些方法和装置可以用于形成此处描述的其它制品。另外,在一些实施方案中,此处描述的制品可以采用通过引用结合到本申请中的参考文献(例如,美国专利6,109,006)中所描述的方法和装置进行形成。
在一些实施方案中,中间层可以包含在单一层内的一种或多种材料。例如,在一个实施方案中,二次粉碎或回收层可以包含PET和泡沫。在另一个实施方案中,二次粉碎或回收层可以包含苯氧基类热塑性材料和PET。在一些实施方案中,第一中间层包含第一材料,并且第二中间层包含第二材料,其中第一材料不同于第二材料。在一些实施方案中,中间层可以包含粘结层和/或阻隔层。在一些实施方案中,中间层可以被删除。
在一些实施方案中,导管963包括泡沫层。泡沫层优选为能够膨胀形成泡沫的材料。在优选实施方案中,泡沫材料包含载体材料(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯(″PET″)或聚丙烯)和微球体。微球体是含有封装气体的中空球。当微球体受热时,可软化,并且气体增加其压力,导致微球体从初始位置膨胀到膨胀位置,从而形成泡沫材料。在一个实施方案中,导管包含泡沫和/或聚丙烯层以及PET层。在另一个实施方案中,导管包含泡沫和/或聚丙烯层以及适用于接触食品的层。在一个实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层优选为外层968。在一个实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层优选为内层967。PP可以任选具有优选适用于接触食品的内层,比如,例如,PET或苯氧基类热塑性材料。在一个实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层优选为中间层970。
在一些非限制性实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层包含小于约90%的导管壁厚,而且包括小于约80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层包含大于约90%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层包含约50-100%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层包含约70-100%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层包含约90-100%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层包含约20-80%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层包含约30-70%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层包含约40-60%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层包含约1-50%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层包含约1-30%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层包含约1-10%的导管壁厚。在一些实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层的厚度优选最小。在一些实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层的厚度优选最大。在一些实施方案中,泡沫和/或聚丙烯层的厚度优选通过加热导管而增加。预期根据导管的所需性质,泡沫和/或聚丙烯层可以包含包括在上述特殊百分比和范围之上、之下、之内或重叠的任意合适的壁厚。
在一些实施方案中,导管963包含一个或多个苯氧基类热塑性材料层。在一个实施方案中,导管包含一个或多个苯氧基-聚烯烃热塑性材料掺合物层。在一个实施方案中,导管包含苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层以及PET和/或回收PET层。在另一个实施方案中,导管包含苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层以及合适的外层968。在一个实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层为内层967。在一个实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层为外层968。在一个实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层为中间层970。
在一些非限制性实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层包含小于约90%的导管壁厚,而且包括小于约80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层包含大于约90%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层包含约50-100%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层包含约70-100%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层包含约90-100%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层包含约20-80%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层包含约30-70%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层包含约40-60%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层包含约1-50%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层包含约1-30%的导管壁厚。在一些非限制性实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层包含约1-10%的导管壁厚。在一些实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层的厚度优选最小。降低苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层的厚度优选降低生产导管的整个成本。在一些实施方案中,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层的厚度优选最大。预期根据导管的所需性质,苯氧基-类和/或含苯氧基的掺合物层可以包含包括在上述特殊百分比和范围之上、之下、之内或重叠的任意合适的壁厚。
6.用于成形、填充和密封容器的方法和装置
在一些实施方案中,容器要进行成形、填充和密封。在一个实施方案中,型材可以进行挤出。然后可以将挤出型材吹塑成容器。容器然后进行填充。在一些实施方案中,容器可以用流体填充。在一些实施方案中,容器可以填充食物。在一些实施方案中,吹塑工艺要加热容器。在吹塑工艺过程中以及之后不久,加热后的容器是有效灭菌的。当容器被有效灭菌时,容器可以进行填充。在一些实施方案中,在吹塑工艺之后不久填充容器避免在填充容器之前需要其它和/或随后的灭菌作用。然后,容器可以进行密封。用于密封容器的任意合适方法都可以采用。
例如,在一些实施方案中,通过将热流体或食品引入容器内,可以达到容器的灭菌作用的目的。具有刚硬颈部的容器可以尤其有利于热填充的应用。例如,在一些热填充应用中,可以使用具有结晶颈的容器。然而,在一些实施方案中,容器在吹塑之后不久进行填充的情况下,引入容器中的流体不需要进行加热。吹塑工艺使容器有效灭菌。热填充应用不需要对容器进行灭菌。因此,在一些实施方案中,容器不需要具有刚性部分。在一些实施方案中,容器可以是柔软性的,例如,袋子。
在成形、填充和密封工艺中,可以使用任意合适数量的此处描述层和/或材料,和/或它们的组合。制品可以包含具有一个或多个下列有利特征的一个或多个层或部分:绝热层、阻隔层、食品接触层、非-气味筛除层、高强度层、适应层、粘结层、气体清除层、适用于热填充应用的层或部分、具有适用于挤出的熔体强度的层。在一个实施方案中,单层或多层材料包含一种或多种下列材料:PET(包括回收和/或未用过的PET)、PETG、泡沫、聚丙烯、苯氧基类热塑性材料、聚烯烃、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物、纳米复合物和/或这些材料的组合。
鉴于本发明的公开内容,技术人员可以选择各种类型的层状材料,以实现由这些材料所制备的制品的所需性质。此处描述的制品可以通过任意合适方式形成。例如,制品可以通过注射成型、吹塑、注射吹塑、挤出、共挤出和注射拉伸吹塑以及此处描述的其它方法形成。上述的各种方法和技术提供多种途径来完成本发明。当然,应当理解,并不是所有描述的目的或优点都可以根据此处描述的任一个具体实施方案都可以实现。因此,例如,本领域技术人员应当认识到,这些方法可以以实现或最优化此处教导的一个优点或一组优点的方法进行,而并不一定需要实现可能在此处教导或暗示的其它目的或优点。
此外,技术人员应当认识到来自此处公开的不同实施方案的各种特征是可交换的。类似地,对于上述讨论的各种特征和步骤以及对于每个特征或步骤的其它已知相关内容,本领域普通技术人员都可以根据此处描述的原理进行混合和配合,以实施这些方法。另外,此处描述及说明的方法并没有限制所描述方案的正确顺序,也不需要限制于所有描述方案的实施。可以采用事件或方案的其它顺序、或部分的事件、或使事件同时进行,来实施本发明的实施方案。
尽管本发明已经在某些实施方案和实施例中进行了描述,但是本领域技术人员应当理解为本发明从具体公开的实施方案延及到其它备选实施方案和/或本发明的用途和显而易见的改进及等价内容。另外,本发明并不受此处的优选实施方案的具体公开内容的限制。而是,申请人意指本发明的范围只受参考后附权利要求的限制,并且此处所公开方法和材料对于本领域技术人员是显而易见的变化都将落在申请人的发明的范围内。
Claims (62)
1.一种瓶,其包括:
颈部;和
躯体部,其含有第一内层和第二层,所述第一内层包含选自由苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物以及这两者的组合组成的组中的第一材料,并且所述第二层包含泡沫材料,所述泡沫材料包含可膨胀材料和载体材料,所述第一内层和第二层共挤出形成型材;
其中所述瓶是通过吹塑共挤出型材制备的。
2.权利要求1的瓶,其中所述第二层是外层。
3.权利要求1的瓶,其中所述第二层是在所述第一内层和外层之间的中间层。
4.权利要求1的瓶,其中所述第一内层的壁厚比所述第二层壁厚的约一半小。
5.权利要求1的瓶,其中所述第一内层的壁厚比约四分之一的所述第二层壁厚小。
6.权利要求1的瓶,其中所述第一内层的壁厚比约十分之一的所述第二层壁厚小。
7.权利要求1的瓶,其中所述可膨胀材料包含微球体。
8.权利要求1的瓶,其中所述载体材料包含聚丙烯。
9.权利要求1的瓶,其中所述第一内层和第二层中的一个或多个包含对氧和二氧化碳的渗透性比聚对苯二甲酸乙二醇酯对氧和二氧化碳的的渗透性小的阻隔材料。
10.权利要求1的瓶,其中粘结层位于所述第一内层和所述第二层之间。
11.权利要求1的瓶,其中所述颈部被成形为接受封口件。
12.一种形成瓶的方法,其包括如下步骤:
将具有第一内层和第二层的型材共挤出,所述第一内层含有选自由苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物以及它们的组合组成组中的第一材料,并且所述第二层包含泡沫材料,而所述泡沫材料含有可膨胀材料和载体材料;以及
将所述型材吹塑形成瓶。
13.权利要求12的方法,还包括冷却瓶,以控制所述可膨胀材料的膨胀。
14.权利要求12的方法,还包括加热瓶,以控制所述可膨胀材料的膨胀。
15.一种瓶,其包括:
颈部;和
躯体部,其含有第一内层、第二层和第三层,所述第一内层包含选自由苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物、苯氧基-官能化的聚烯烃热塑性材料的掺合物以及它们的组合组成的组中的第一材料,第二层包含选自由聚丙烯、功能化的聚丙烯以及它们的组合组成组中的材料,所述第二层位于所述第一内层的外面,并且所述第三层包含二次粉碎的废料,所述二次粉碎的废料是通过将来自挤压吹塑成形工艺的丢弃材料二次粉碎而形成的,所述丢弃材料包含第一材料和第二材料,所述第三层位于所述第一内层的外面以及所述第二层的里面。
16.权利要求15的瓶,其中所述第一内层限定小于约20%的瓶躯体部的壁厚。
17.权利要求15的瓶,其中所述第一内层限定小于约10%的瓶躯体部的壁厚。
18.权利要求15的瓶,其中所述第一内层限定小于约5%的瓶躯体部的壁厚。
19.权利要求15的瓶,其中所述第二层限定大于约20%的瓶躯体部的壁厚。
20.权利要求15的瓶,其中所述第二层限定大于约40%的瓶躯体部的壁厚。
21.权利要求15的瓶,其中所述第二层限定大于约60%的瓶躯体部的壁厚。
22.权利要求15的瓶,其中所述第二层限定小于约20%的瓶躯体部的壁厚。
23.权利要求15的瓶,其中所述第二层限定小于约40%的瓶躯体部的壁厚。
24.权利要求15的瓶,其中所述第二层限定小于约60%的瓶躯体部的壁厚。
25.权利要求15的瓶,其中所述第三层限定小于约20%的瓶躯体部的壁厚。
26.权利要求15的瓶,其中所述第三层限定小于约10%的瓶躯体部的壁厚。
27.权利要求15的瓶,其中所述第三层限定小于约5%的瓶躯体部的壁厚。
28.权利要求15的瓶,其中所述第三层限定大于约20%的瓶躯体部的壁厚。
29.权利要求15的瓶,其中所述第三层限定大于约40%的瓶躯体部的壁厚。
30.权利要求15的瓶,其中所述第三层限定大于约60%的瓶躯体部的壁厚。
31.权利要求15的瓶,其中所述瓶是通过吹塑挤出型材进行制备的。
32.权利要求15的瓶,其中所述第一、第二和第三层中的一个或多个包含对氧和二氧化碳的渗透性比聚对苯二甲酸乙二醇酯对氧和二氧化碳的渗透性小的阻隔材料。
33.权利要求15的瓶,其中一个或多个粘结层位于所述第一、第二和第三层中的两个或更多个之间。
34.权利要求15的瓶,其中配置所述颈部的形状以接受封口件。
35.一种形成瓶的方法,其包括如下步骤:
将来自挤压吹塑成形工艺的丢弃材料二次粉碎,形成二次粉碎的废料,所述丢弃材料包含第一材料和第二材料,并且所述第一材料选自由苯氧基类热塑性材料、功能化的苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物、功能化的苯氧基-聚烯烃热塑性材料的掺合物以及它们的组合组成的组中,所述第二材料选自由聚丙烯、功能化的聚丙烯以及它们的组合组成的组中;
将具有第一内层、第二层和第三层的型材共挤出,所述第一内层包含所述第一材料,所述第二层包含所述第二材料,所述第二层位于所述第一内层的外面,并且所述第三层包含二次粉碎的废料,所述第三层位于所述第一内层的外面以及所述第二层的里面;以及
将所述型材吹塑形成瓶。
36.权利要求35的方法,其中所述丢弃材料包含二次粉碎的废料。
37.一种液体分配系统,其包含:
分配机,其被配置成与气体系统相通;
流体源,其含有流体;以及
一个或多个挤出导管,其使所述分配机和所述流体源之间流体连通;
其中所述一个或多个挤出导管包含第一层和第二层,所述第一层适用于接触食品,而所述第二层给所述第一层提供支撑。
38.权利要求37的液体分配系统,还包括与所述分配机流体连通的气体系统。
39.权利要求37的液体分配系统,其中所述第一层包含聚酯,所述第二层包含选自由泡沫、聚丙烯以及它们的组合组成的组中的材料。
40.权利要求37的液体分配系统,其中所述第一层包含选自由苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料掺合物以及它们的组合组成组中的材料。
41.权利要求37的液体分配系统,其中所述第二层包含选自由泡沫、聚丙烯以及它们的组合组成的组中的材料。
42.权利要求37的液体分配系统,其中所述第二层包含回收PET。
43.权利要求37的液体分配系统,其中所述第二层包含二次粉碎层。
44.权利要求37的液体分配系统,其中所述第一层基本上不改变它所接触的食品的味道。
45.权利要求37的液体分配系统,其中所述一个或多个导管含有一个或多个增强元件。
46.权利要求37的液体分配系统,其中所述一个或多个导管含有阻隔层。
47.一种用于装载饮料的挤出型材,其包括:
第一挤出内层,其含有选自由苯氧基类热塑性材料、苯氧基-聚烯烃热塑性材料掺合物以及它们的组合组成的组中的材料;和
第二挤出层,其包含选自由泡沫、聚丙烯、来自型材形成工艺的二次粉碎废料以及它们的组合组成的组中的材料,所述第二挤出层支撑所述第一挤出内层。
48.权利要求47的挤出型材,其中所述第一层适用于接触食品。
49.权利要求47的挤出型材,其中所述第二层包含可膨胀材料。
50.权利要求49的挤出型材,其中所述可膨胀材料适合于通过热处理膨胀。
51.权利要求50的挤出型材,其中所述可膨胀材料包含在热处理过程中变大的微球体。
52.权利要求50的挤出型材,其中所述热处理包括为吹塑而升高型材温度所进行的预热循环。
53.权利要求49的挤出型材,其中所述可膨胀材料包含聚合物载体材料和发泡剂。
54.权利要求49的挤出型材,其中所述可膨胀材料包含大部分完全坍塌的微球体、部分膨胀的微球体或完全膨胀的微球体。
55.权利要求49的挤出型材,其中所述可膨胀材料被配置成:当其在膨胀温度以上受热时膨胀形成泡沫。
56.权利要求49的挤出型材,其中所述可膨胀材料包含约5%~约60%的型材。
57.权利要求49的挤出型材,其中所述可膨胀材料以重量计主要包含PP。
58.权利要求49的挤出型材,其中所述可膨胀材料包含小于约40重量%的型材。
59.权利要求49的挤出型材,其中所述可膨胀材料包含小于约20重量%的型材。
60.权利要求49的挤出型材,其中所述可膨胀材料包含微球体和选自由聚丙烯、PET以及它们的组合的组中的载体材料。
61.权利要求47的挤出型材,其中所述第一层和第二层中的至少一层包含阻隔材料。
62.权利要求61的挤出型材,还包含含有阻隔材料的另一层。
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