專利名稱：包括含能量吸收添加劑的內層和外層的一體吹塑內裝袋容器、用于制造該內裝袋容器的 ...的制作方法
技術領域：
本發明總的涉及對于分配式內裝袋容器的新研發，尤其涉及不同材料制成的一體吹塑內裝袋容器。本發明還涉及用于生產出所述內裝袋容器的方法，尤其涉及用于生產出該內裝袋容器的預制坯和用于生產出所述預制坯的方法。
背景技術：
內裝袋容器根據外部容器的幾何形狀也被稱為內裝袋瓶或內裝袋盒，這里被認為包含在術語內裝袋容器的含義內的所有物品是一類液體分配包裝，該液體分配包裝包括外部容器和可收縮的內袋，該外部容器包括通向大氣的開口——口部，該內袋連接至所述容器且在所述口部通向大氣。該系統必須包括至少一個通風孔，該通風孔將大氣流體地連接至內袋和外部容器之間的區域，從而控制所述區域的壓力以擠壓內袋，因此分配其中包含的液體。
傳統上，內裝袋容器仍然通過單獨地生產設有特定頸部封閉組件的內袋和結構容器(通常呈瓶的形式)來形成。袋可借助于頸部封閉組件插入已完全形成的瓶的開口中且固定至其，該頸部封閉組件包括通向袋內的一個開口和將袋和瓶之間的空間流體地連接至大氣的通風孔。這種構造的例子尤其可參見USA3484011、 USA3450254、 USA4，330,066和USA4892230。這些類型的內裝袋容器具有可重復使用的優點，但是它們非常昂貴且生產費力。
最近的研發聚焦于"一體吹塑內裝袋容器"的生產，通過將聚合物多層預制坯吹塑成包括內層和外層的容器，以使因此生產出的容器的內層和外層之間的粘合足夠弱從而一旦在界面處引入氣體就容易層離，從而避免將袋組裝入容器的費力步驟。"內層"和"外層"可各包括單層或多層，但是無論如何至少一旦層離就可易于識別。所述技術涉及許多挑戰，提出了許多替代解決方案。
多層預制坯可擠壓或注射成形(參見USA6238201、 JPA10128833、 JPA11010719、 JPA9208688、 USA6649121)。擠壓成形方法在生產率方面是有利的， 而當通常在用于分配飲料的容器中要求壁厚精度時，注射成形方法是較佳的。 在一體吹塑內裝袋容器中形成將袋和瓶之間空間或界面流體地連接至大
氣的通風孔，仍然是一個關鍵的步驟，例如在USA5301838、 USA5407629、 JPA5213373、 JPA8001761、 EPA1356915、 USA6649121、 JPA10180853中提出
了若干解決方案。
一體吹塑內裝袋容器的另一問題是內層和外層材料的選擇，必須根據一方 面的加工相容性和另一方面的粘合不相容性的嚴格標準來選擇材料。如同下面 所說明的那樣，有時難以合起來滿足這些標準。在吹塑形成共層合塑料容器的 領域中不存在這個問題，其中，減小諸層之間的粘合以避免層離，因為對于通 常具有相似熱性質的相似材料來說，會獲得最好的粘合。因此，尋找在加工和 粘合方面都相容的材料以用于制造共層合容器比起尋找在加工方面相容而在 粘合方面不相容的的材料以用于制造內裝袋容器通常較不成問題。
針對加工相容性，EPA1356915和USA6649121提出了外層的熔點應高于 內層的熔點，從而允許通過首先注射成形外層、隨后在外層之上再注射成形內 層來生產出一體預制坯。作者給出的外層材料的例子包括PET和EVOH，而 聚乙烯則作為內層的例子給出。盡管這種材料選擇對于預制坯的注射成形生產 來說可能是有利的，但是對于吹塑步驟來說遠非最佳的，因為聚乙烯和PET 具有完全不同的吹塑溫度。再次，在USA-6238201中，描述了一種方法，該 方法包括共擠塑形成兩層型坯之后、再將所述型坯吹塑形成內裝袋容器，其中， 外層較佳地包括烯烴，而內層較佳地包括非晶聚酰胺。
考慮到用于為了確保使用時內層與外層適當層離所需的弱界面粘合的材 料選擇，在JP2005047172中提到了"相互不粘合的合成樹脂"。回顧背景技術， 在USA5921416中提到了在內層和外層之間使用插入的脫模層，從而形成三層 或五層結構。USA5301838描述了這種結構的一個例子，其公開了一種復雜的、 注射成形的、五層一體預制坯，其包括中間交替插入兩個薄層材料的三個PET 層，該薄層材料選自EVOH、 PP、 PE、 PA6。這里再次提到，除了與生產這種 預制坯有關的復雜性之外，吹塑溫度的基本差異也是這些不同材料的特點。
替換地且令人驚訝地，已發現對于內層和外層由相同材料構成的一體預制
6坯，也可在內裝袋容器的內層和外層之間獲得優良的層離結果。對于預制坯組 件和一體預制坯也可獲得類似的結果。在一體上塑預制坯的情況下，通常認為，
對于半晶聚合物可獲得較好的結果。
在下列情況下，相同的聚合物被認為與內層和外層之間界面的兩側相接
觸
內層和外層由相同材料構成(例如，PETrtPET外，無論各PET的特定 等級如何)；或
內層和外層由具有至少一種相同聚合物的混合物或共聚物來構成，假設 所述相同聚合物位于界面處，而不同的聚合物基本上不在所述界面處(例如， (0.85PET+0.15PA6)內(0.8 PET+0.2 PE)外)。
在層中存在少量添加劑不被認為會使材料不同，只要添加劑基本上不改變 界面即可。
盡管在相同材料用于內層和外層的情況下，兩層之間在吹塑溫度中沒有差 異，但由于內層和外層之間厚度上的巨大差異，兩層的加熱速率可能基本上不 同。而且，內層被厚的外層掩蔽起來而不被紅外爐紅外照射，該紅外爐通常用 來使預制坯達到吹塑溫度。因此，即使對于在吹塑溫度中有很小差異或沒有差 異的材料來說，同時將兩層加熱至其加工溫度也可能是一個問題。
為了克服形成吹塑多層容器的內層和外層的材料的不同吹塑溫度或加熱 速率的問題，可在不同的爐子中單獨加熱不同的預制坯部件，從而將它們加熱 到其對應的吹塑溫度(例如參見JPA57174221)。然而，這個解決方案在設備 和空間方面都很昂貴，且不能應用到內層和外層無法分離的一體預制坯。
例如在USA5925710 、 USA6503586 、 USA6034167 、 USA4250078 、 USA6197851、 USA4476272、 USA5529744等中提出了在用于吹塑形成單層容 器的預制坯中使用能量吸收添加劑，以縮短加熱階段進而節省能源。還已提出 了在吹塑共層合容器(即，不要層離)的內層中使用能量吸收添加劑，以補償 吹塑操作過程中與外層相比內層所經受的較大應變。在共層合容器中，非常重 要的是，內層能充分拉伸以在基本上整個界面上接觸和粘合至外層。包含能量 吸收添加劑的內層因此被加熱至比外層更高的溫度，且可進一步拉伸以粘合至 外層。以上考慮并不應用在內裝袋容器領域，因為內層和外層之間的良好粘合正 是該領域所要避免的。此外，用于生產一體吹塑內裝袋容器的預制坯與用于生 產吹塑共層合容器的預制坯明顯不同，在共層合容器中，容器的各層在層厚方 向將不層離。內裝袋容器由包含柔性可收縮袋的外部結構封裝件來構成。因此， 容器的外層基本上比內袋厚。這個相同的關系當然也可在預制坯中找到，其特 點是，外層基本上比內層厚。這對于紅外燈加熱內層的加熱效率有不利作用， 因為內層通過外層的后壁與紅外燈隔開。
從前述可知，在本領域仍然存在需求，以解決補償用于生產出一體吹塑內
裝袋容器的預制坯的由"相互不粘合合成樹脂"(參見JP2005047172)制成的 內層和外層之間的吹塑溫度和加熱速率中的差異。
發明內容
本發明由所附的諸獨立權利要求來限定。諸較佳實施例由諸從屬權利要求 來限定。具體地說，本發明涉及一種用于吹塑形成內裝袋容器的預制坯。使用 內層和外層，其中，所述預制坯一旦吹塑之后就形成兩層的容器，并且一旦在 所述兩層之間的界面處引入氣體就將所述容器的獲得的內層與因此獲得的外 層分離。所述內層和外層中的至少一層包括至少一種添加劑，從而能在將內層 和外層--起在單個爐子中加熱時，使內層和外層基本上同時達到其相應吹塑溫 度。
本發明還涉及一種用于從上述預制坯生產出內裝袋容器的方法、以及因此 獲得的內裝袋容器。最后，本發明涉及使用能量吸收添加劑或著色劑以將預制 坯的內層和外層基本上同時加熱至所述內層和外層的相應吹塑溫度，從而吹塑 形成內裝袋容器。
圖1A是根據本發明的預制坯的第-內裝袋容器的示意性剖視圖。
圖1B是根據本發明的預制坯的第二 內裝袋容器的示意性剖視圖。
實施例和對該預制坯吹塑之后獲得的 實施例和對該預制坯吹塑之后獲得的
8
具體實施例方式
現在參見附圖1A和1B，示出了一體吹塑內裝袋容器2和用于制造其的預 制坯1和l'。預制坯1包括內層11和外層12，內層11和外層12至少在頸部 6的高度處通過界面(示于右手側)結合在一起。內層11和外層12之間的區 域可包括兩層基本彼此接觸的界面14，或包括與通向大氣的至少一個通風孔3 流體地連通的間隙14'。
已經公開了許多種通風孔幾何形狀，而選擇哪種幾何形狀并不是關鍵的。 然而，較佳的是，通風孔與所述預制坯的口部5相鄰且定向成與該口部5同軸， 如圖1所示。更佳的是，通風孔具有楔形的形狀，楔形具有位于其開口4的高 度上的寬側，且隨著其穿透深入容器而變薄，直到兩層相接而至少在頸部高度 處形成界面14為止。該幾何形狀允許一旦使用內裝袋容器就使內袋更加高效 且可重復地層離。容器可包括圍繞內裝袋口部的唇邊均勻分布的一個或多個通 風孔。多個通風孔是有利的，因為它們允許一旦通過所述通風孔吹入加壓氣體 就使內裝袋容器2的內層21和外層22更加均勻地分離。較佳的是，預制坯包 括在容器口部唇邊處直徑方向相反位置的兩個通風孔。更佳的是，在口部唇邊 上以規律間隔開有三個通風孔，最佳的是，開有至少四個通風孔。
預制坯可包括兩個單獨的預制坯的組件11和12，這兩個單獨的預制坯彼 此獨立地生產，此后組裝在一起以使內部預制坯11裝配入外部預制坯12。這 個解決方案允許頸部和通風孔設計中的較大自由度。或者，預制坯可以是通過 層層相疊地注射成形獲得的一體預制坯。后一實施例相對于組裝式預制坯是有 利的，因為它不包括組裝步驟，只需一個生產工位用于預制坯制造。另一方面， 通風孔的設計尤其受該方法限制。
用于生產出分配啤酒的通常8升的內裝袋容器的預制坯具有外層12，外層 12約210mm厚、較佳地約36mm、最佳地約45mm厚，而內層大致約0.33mm 厚、較佳地0.315mm厚、最佳地0.51mm厚。
用于本發明的預制坯和內裝袋容器的內層和外層的較佳材料是選自以下 的成對不同材料聚酯，諸如PET、 PEN、 PTT、 PTN;聚酰胺，諸如PA6、 PA66、 PAll、 PA12;聚烯烴，諸如PE、 PP; EVOH;生物可降解的聚合物，諸如聚乙二醇(PGAC)、聚乳酸(PLA);及其共聚物和混合物。聚烯烴和聚
酰胺應加熱，而諸如PET或PEN之類的材料最佳地應在吹塑之前加熱。為了 能使用單個爐子將預制坯的內層和外層的樹脂基本上同時加熱至相應的加工 溫度，將能量吸收添加劑添加至具有最高加工溫度的樹脂。然而，也可使兩層 都包括不同性質和/或不同量的能量吸收添加劑，只要到達內層和外層材料的相 應加工溫度的所需時間基本相同即可。
添加劑在本發明中是有用的。可用在本發明中的添加劑可以是選擇性地在 500-2000nm的波長區域吸收輻射的任何化合物，其較佳地足夠精細而無法用 肉眼看到。它們包括能量吸收添加劑和著色劑。能量吸收添加劑的例子包括但 不限于碳黑、石墨、金剛石粉、重氮鹽、锍鹽(例如溴化三苯基锍)、氧化锍
鹽、碘鎗鹽等。
層中存在的添加劑量取決于添加劑自身，且取決于用于內層和外層的樹 脂。大的量會影響層的拉伸性。
在外層的基本上整個內表面上，預制坯的兩層11和12可通過界面14連 接在一起。相反，它們也可在預制坯本體的大部分區域上隔開包含空氣的間隙 14，該間隙與至少-一個界面通風孔3流體地連通。后一實施例在使用預制坯組 件時較易實現，該預制坯組件設計成內預制坯在頸部6處牢固地固定至外預制 坯且因此可在內層11和外層12之間形成基本間隙14'。
本發明的內裝袋容器2可通過如下方式來獲得提供如上所述的預制坯， 該預制坯的至少一層包括能量吸收添加劑；使所述預制坯的各層達到其相應吹 塑溫度；在頸部高度處用吹塑工具中的固定裝置固定因此已加熱的預制坯；以 及吹塑因此已加熱的預制坯以形成內裝袋容器，其中，包含在所述預制坯的內 層和外層中的至少-一層中的能量吸收添加劑的類型和量可使所述兩層基本上 同時達到其相應吹塑溫度。
因此獲得的內裝袋容器的內層21和外層22在外層的基本上整個內表面上 通過界面24彼此連接。所述界面24通過通風孔3與大氣流體地連通，因為通 風孔所位于的預制坯頸部由固定裝置保持固定且在吹塑過程中不被拉伸，所以 通風孔3在整個吹塑過程中保持其原始幾何形狀。
必要的是， 一旦通過通風孔以一致和可重復的方式吹入加壓氣體，內層21
10和外層22之間的界面24就分離。所述操作的成功取決于多個參數，尤其是界 面粘合強度，通風孔的數量、幾何形狀和分布，以及注射氣體的壓力。界面強 度當然是關鍵問題，且可以通過內層和外層材料的選擇和通過吹塑過程中的工 藝參數來調節。所用的壓力一時間一溫度窗口當然是首要的，且大大取決于內 層和外層所選用的材料。
即使在上述類型的預制坯上實施吹塑工藝，也可獲得優良的結果，在該上 述類型的預制坯中，包含空氣的間隙使內層和外層在預制坯本體的大部分區域 上隔開，且所述間隙與至少一個界面通風孔流體地連通，并且，
，在第一階段，將氣體吹入由內層限定的空間中以拉伸預制坯，同時通過 用位于固定裝置中的閥封閉所述至少一個預制坯界面通風孔來防止隔開預制 坯內層和外層的間隙中的空氣排出；以及
在第二階段，當所述間隙中累積的空氣壓力達到預設值時，打開閥從而 允許封閉在間隙中的空氣排出。
通過該方法，當兩層的相應溫度最高時，用隔開兩層的間隙內封閉的氣墊 來防止內層與外層相接觸。隨著拉伸繼續，間隙變得越來越薄，且間隙內的空 氣壓力增大。當壓力達到預設值時，使封閉通風孔的閥打開，排出空氣，允許 內層與外層相接觸，且在當兩層相應溫度下降到兩層之間無法建立任何基本程 度的粘合時的階段，與外層形成界面。
脫模劑可在界面處涂敷在內層和外層的任一表面或兩個表面上，這些表面 將形成內裝袋容器的界面。在將外層注射成形到內層之上的情況下，脫模劑可 在注射成形外層之前涂敷在內層的外表面上。可使用市場上可購得的任何脫模 劑，其最好適于預制坯所用材料且耐抗吹塑溫度，例如是基于硅或PTFE的脫 模劑(例如，Freekote)。脫模劑可就在將預制坯裝入吹塑單元之前進行涂敷， 或者預制坯可經受預處理。
脫模劑的涂敷對于內層設計是尤其有利的。實際上，界面粘合強度的降低 有利于內層與外層層離，因此減少了層離時施加在內層上的應力，因此內層可 設計成非常薄和柔性，而在層離時不會有損壞內層的風險。顯然，內袋的柔性 對于液體分配來說是關鍵參數，而且當內層可設計成非常薄時，也可在節省材 料方面來實現節省成本。
11實例
下面的例子示出了本發明的益處。包括由不同材料制成的內層和外層的預 制坯在包括六個紅外燈的爐子中加熱。對于所有的試驗，使加熱條件保持恒定。 在內層和外層處于爐子中之后，測量內層的溫度Trt和外層的溫度T^然后在
溫度設為83°C的模具中以10巴的吹塑壓力對預制坯進行吹塑。下面的表1列
出了內層和外層的測得溫度、關于可吹塑性的評論，且指出了層離壓力的值。 層離壓力如下進行確定。如上所述獲得的空內裝袋容器的界面通風孔連接 至加壓空氣源。通過諸通風孔以恒定的壓力注射空氣，且觀察內層和外層之間
的界面；增大壓力，直到達到層離壓力為止。層離壓力定義為內層與外層在其 整個界面上分離且內層收縮時的壓力。對于因此分離的兩層的表面檢査結合跡 象。較佳的結果如下，0.3—0.9巴過壓數量級的低層離壓力沒有結合跡象。
權利要求
1.一種用于吹塑形成內裝袋容器的預制坯，包括內層和外層，其中，所述預制坯一旦吹塑之后就形成兩層的容器，并且一旦在所述兩層之間的界面處引入氣體就將所述容器的獲得的內層與獲得的外層分離；并且所述內層和外層中的至少一層包括至少一種添加劑，從而能在一旦將內層和外層一起在單個爐子中加熱之后，使內層和外層基本上同時達到其相應吹塑溫度。
2. 如權利要求1所述的預制坯，其特征在于，所述至少一種添加劑選自以下能量吸收添加劑和著色劑。
3. 如權利要求2所述的預制坯，其特征在于，所述能量吸收添加劑選自以 下碳黑、石墨、金剛石粉、重氮鹽、锍鹽、氧化锍鹽和碘鎰鹽。
4. 如權利要求1所述的預制坯，其特征在于，所述內層和所述外層由各選 自以下的不同材料構成PET、 PEN、 PTT、 PA、 PP、 PE、 HDPE、 EVOH、 PGAc、 PLA、及其共聚物或混合物。
5. 如權利要求1所述的預制坯，其特征在于，至少一個界面處是楔形的通 風孔，所述楔形在其開口的高度處具有寬側，且隨著其穿透深入容器而變薄， 直到所述內層和所述外層相接形成界面為止。
6. 如權利要求1所述的預制坯，其特征在于， 一個以上的通風孔圍繞所述 預制坯的口部的唇邊分布。
7. 如權利要求1所述的預制坯，其特征在于，所述預制坯的所述內層和所 述外層在所述外層的基本上整個內表面上通過界面連接。
8. 如權利要求1所述的預制坯，其特征在于，所述預制坯的所述內層和外 層在所述預制坯的本體的大部分區域上由包含空氣的間隙來隔開，所述間隙與 至少一個界面通風孔流體地連通。
9. 如權利要求1所述的預制坯，其特征在于，所述預制坯包括由兩個單獨 的內預制坯和外預制坯彼此裝配在一起而形成的組件。
10. 如權利要求1所述的預制坯，其特征在于，所述預制坯包括通過層層相疊地注射成形獲得的一體預制坯。
11. 一種用于生產出內裝袋容器的方法，包括下列步驟 提供聚合物預制坯，所述預制坯具有內層和外層，其中，所述預制坯一旦吹塑之后就形成兩層的容器，并且一 旦在所述兩層之間的界面處引入氣體就將所述容器的獲得的內層與獲得的外 層分離；并且所述內層和外層中的至少一層包括至少一種添加劑，從而能在一旦將內層 和外層一起在單個爐子中加熱之后，使內層和外層基本上同時達到其相應吹塑 溫度；在單個爐子中將所述預制坯加熱至吹塑溫度；以及對如此已加熱的預制坯進行吹塑以形成內裝袋容器；其中，所述預制坯的所述內層和外層中的至少一層的添加劑的類型和量可 使所述兩層基本上同時達到其相應吹塑溫度。
12. 如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述至少一種添加劑選自以 下能量吸收添加劑和著色劑。
13. 如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述能量吸收添加劑選自以 下碳黑、石墨、金剛石粉、重氮鹽、锍鹽、氧化锍鹽和碘鎿鹽。
14. 如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述內層和所述外層包括各 選白以下的不同材料PET、 PEN、 PTT、 PA、 PP、 PE、 HDPE、 EVOH、 PGAc、 PLA、及其共聚物或混合物。
15. 如權利要求ll所述的方法，其特征在于，所述爐子包括紅外燈。
16. —種通過如下方法制成的內裝袋容器，所述方法包括 提供聚合物預制坯，所述預制坯具有內層和外層，其中，所述預制坯一旦吹塑之后就形成兩層的容器，并且一 旦在所述兩層之間的界面處引入氣體就將所述容器的獲得的內層與獲得的外 層分離；并且所述內層和外層中的至少一層包括至少一種添加劑，從而能在一旦將內層 和外層一起在單個爐子中加熱之后，使內層和外層基本上同時達到其相應吹塑 溫度；在單個爐子中將所述預制坯加熱至吹塑溫度；以及 對如此已加熱的預制坯進行吹塑以形成內裝袋容器；其中，所述預制坯的所述內層和外層中的至少一層的添加劑的類型和量可 使所述兩層基本上同時達到其相應吹塑溫度。
17. —種方法，包括使用能量吸收添加劑或著色劑以將預制坯的內層和外 層基本上同時加熱至所述內層和外層的相應吹塑溫度，從而吹塑形成內裝袋容
全文摘要
本發明涉及一種一體吹塑內裝袋容器(2)和用于吹塑形成該內裝袋容器的預制坯(1，1′)。使用內層(11)和外層(12)，其中，所述預制坯一旦吹塑之后就形成兩層的容器，并且一旦在所述兩層之間的界面(14)處引入氣體就將所述容器的獲得的內層與因此獲得的外層分離。所述內層和外層中的至少一層包括至少一種添加劑，從而能使內層和外層基本上同時達到其相應吹塑溫度。
文檔編號B29B11/14GK101663144SQ200880012731
公開日2010年3月3日 申請日期2008年4月18日 優先權日2007年4月19日
發明者D·佩爾斯曼, R·韋爾波特恩, S·范霍夫 申請人:英博有限公司