混有干燥劑的聚合物的制作方法

專利名稱：混有干燥劑的聚合物的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及在包裝中使用干燥劑；本發明尤其涉及含干燥劑的包裝材料。再更具體地說，本發明涉及混有能在聚合物中反應的干燥劑的聚合物。本發明還涉及利用一種方法使處于聚合物結構內部的干燥劑顯露在聚合物本體所處外部濕氣中的、混有干燥劑的聚合物。本發明混有干燥劑的聚合物特別適用于制造包裝需要低濕環境的物品的容器和包裝材料。
背景技術：
有許多應優選在盡可能沒有水汽的環境中貯存、裝運和/或使用的物品。因此，已經認識到希望有能吸收存在于容器或包裝件中過量水汽的容器和/或包裝件。對于藥效會因水分而受損的藥物的裝運和貯存來說，采用吸濕性容器是理想的。藥物最初放置在密封無水汽的容器中通常是可人為控制的。此外，保存藥物還應選擇透濕性低的容器。因此，藥物通常在被送到最終使用者前是防潮的，然而一旦消費者得到藥物，為了取藥就需重復打開和閉上容器。在每次開閉容器時，攜帶水汽的空氣往往被引入容器中，而當容器關閉時水汽就被密封在容器中了。除非將大氣中或容器上部空間的水汽除去，否則水汽就會被藥品吸收。為此，在裝藥品的容器中與藥品一起裝入一個干燥劑單元，這是眾所周知的。
在另一個實施例中，電子元件可能需要低濕條件才能保持最佳性能。這些元件可密封在容器中，但必需將最初封入容器中的過多水汽除去。此外，蓋子可能不是完全密閉隔潮的，因而水汽還有可能滲入容器中。這種水汽也必須被阻隔開而不與所裝電子元件相接觸。為此，重要的是，要在蓋內放置于燥劑來吸收和阻隔殘留水汽。由于需隔潮的元件很精密，所以不能使用會污染和損害元件性能的“粉塵性”干燥劑，這是很重要的。因此，已經認識到將干燥劑放在這類容器的內部空間，而同時將元件屏蔽起來使之實際上不能與干燥物質(包括可能從干燥劑產生的干燥劑粉塵)相接觸是有利的。
在其它情況中，置于容器中或密封在包裝件中待裝運和/或貯存的物品中也可能會釋放出水汽。這類物品的主要實例是在裝運和貯存時會釋放出水汽的食品。對經密封、基本上不透水汽的容器來說，物品中釋放出來的水汽會保留在容器內。如果水汽不除去的話，釋放出來的水汽會對釋放水汽的物品產生有害影響。業已發現，某些食品在制造和包裝后的第一個48小時內，會釋放出大量水汽。這些水汽會一直保留到被除去。如果釋放出來的水汽不及時除去的話，會使食品降級至不能銷售的程度。對這種情況來說，可將干燥劑與物品一起包封在容器中以連續地吸收釋放出來的水汽直到容器被開封。這樣，貯存物品的周圍就能保持相對干燥的環境。
以前已經認識到需要從密封的容器內除去水汽。為達到這一目標早期所做的工作包括將裝有干燥劑的織物口袋或類似口袋與要裝運或貯存的物品相混合，一起裝在容器內。然而，當干燥劑從口袋中漏出并與消費物品摻和在一起時，會出現影響消費者的問題。如果在打開包裝時沒有仔細、周密地操作的話，就不能將干燥劑與所消費物品相分開，從而使人們在不知不覺中攝入了干燥劑而受到傷害。
幾位發明者已經取得了專利這些專利包括借助各種包裝形態的干燥劑吸收水汽的結構和方法。最基本的實施例已公開在Dolan等人的美國專利3326810(題為干燥劑包裝袋，1967年6月20日授權)。該專利公開了一種非粉塵性硅膠干燥劑袋。硅膠是裝在由兩片尼龍制網狀織物粘合而成的口袋中的。另一種熟知的方法是將干燥劑置于容器內部的一個部分敞開的特殊小側室中。這類發明的實例已公開在Sacherer等人的美國專利4834234(題為裝試條的容器，1989年5月30日授權)。Sacherer為放置分析體液用的試驗試條的容器上蓋部設置了一個干燥劑小盒，該干燥劑小盒是為透水蒸汽的紙板盤所覆蓋的，從而使該小盒與容器內部分隔開。類似的實例已公開在Jackisch等人的美國專利5114003(題為瓶底有干燥劑的藥片瓶，1992年5月19日授權)。Jackisch公開了一種用以保證容器底部內側干燥的干燥劑罐。裝有干燥劑的干燥劑罐最初是密封的以防止吸收水汽，在使用前將干燥劑罐刺破，進入容器中的水汽就會擴散至干燥劑而被吸收。
在另一個實例中，提供了制造成本高、置于包裝件中的獨立的干燥劑膠囊。Cullen等人的美國專利4783206(題為吸收劑筒，1988年11月8日授權)公開了一種以聚乙烯、聚酯或聚丙烯制的呈細長形的空心圓筒體，干燥劑置于該圓筒內以使干燥劑與置于普通容器中的物品保持隔離狀態。采用筒形結構是為了使水汽只通過由紡粘型聚烯烴制的管端蓋帽，而不會通過剛性的高密度塑料的圓筒形側壁。干燥劑膠囊已公開在Yard的美國專利2638179(1953年5月12日授權)中。Yard的干燥劑膠囊包含包裹在透水汽外皮內的干燥劑，容納在膠囊中的干燥劑從外皮吸收水汽，而不是直接從膠囊外的大氣中吸收水汽。明膠膠囊可用作控制干燥劑吸收水汽速率的調節劑。
另一個是干燥劑與聚合物相混合制成的層合塑料片的實例，此片中的不透氧內層要求避免受到會損害該內層隔氧特性的水汽的影響。這種以層合結構利用干燥劑的實例可在已轉讓給American CanCompany of Greenwich(Connecticut)和Kuraray Co.Ltd.ofKurashiki(日本)的美國專利中查到。這些美國專利包括4407897、4425410、4464443、4770944和4792484。在這幾個專利的公開內容中，層合結構具有一層由如乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)這類聚合物制造的、用作隔氧層的內層，對于每一種情況，EVOH是只用來作為隔氧層的。只要EVOH層的含水量保持在某一水平以下，這些EVOH層就能作為隔氧層。對于這些專利中所述的至少一種用途來說，層狀包裝材料可用來包裝那些必須經殺菌鍋殺菌的食品，此時，食品與包裝材料一起進行蒸汽處理。在進行蒸汽處理過程中，通常由聚丙烯和聚乙烯制的、在低溫下不透水汽的保護外層，在殺菌鍋的高溫下則可讓水汽透過。但含水量高于一定水平時，EVOH層就會喪失其隔氧特性。因此，要向鄰接EVOH層的粘合劑層添加干燥劑，以控制層合片材內阻氧層內的含水量，使隔氧層可保持其隔氧性能。這些專利發明的唯一目的是使層合結構中的EVOH內層保持較低的含水量以保證其作為阻氧層的隔氧性能。
與聚合物粘合材料相混合的干燥劑實例可在Degen等人的美國專利4665050(題為含固定的無機吸著劑微粒的自承結構及其制備方法，1987年5月12日授權)中查到。根據說明，吸著劑微粒是混入軟化的、但未熔融的熱塑性材料例如聚乙烯或聚丙烯中的。只將聚合物介質軟化，可防止吸著劑材料被“掩蔽”，即吸著材料的外表部分必須顯露、不能被周圍的聚合物所覆蓋。按這種模式，水汽可被輸送到吸著材料的未被粘結聚合物所覆蓋的那些部位。由此說明了，聚合物應該只軟化到稍微發粘的程度，而不能成為可流動的粘流狀。
吸濕性物質與熱塑性樹脂的混合物已公開在Shigeta等人的美國專利5078909(題為吸濕劑組合物和模制品，1992年1月7日授權)。其中，涉及的熱塑性樹脂包括聚乙烯、聚丙烯以及其它可用來配制該組合物的熱塑性樹脂。為了得到干燥劑產生的吸收效果，需要采用各種吸濕劑。
將干燥劑直接混入塑料和橡膠中也是已知的方法。這類混入方法的實例可在O’connor等人的美國專利3245946(題為橡膠與塑料的配方和加工，1966年4月12日授權)中查到。其中，在制造過程中，向橡膠、塑料和樹脂配料中混入干燥劑的方法已被利用來吸納由這些材料在制造過程中所產生的水汽，否則這種水汽會對制得的材料產生不利的影響。
柔性的干燥劑本體已公開在Taylor的美國專利4013566(1977年3月22日授權)中。其中，干燥劑材料均勻地分布并粘結在透水汽的脂族環氧聚合物基體上。其中，已經認識到聚丙烯袋不適宜作容器材料，因為在使用期間由于聚丙烯袋的熔化或熱塑性質，存在潛在的損耗問題。
在本發明之前，關于在整個混有干燥劑的聚合物中形成孔道是未知的。本發明已對由通常用作阻濕層的固態、剛性態的聚合物構成的結構進行了研制，并根據本發明制造出了其間混有干燥劑的、能吸收聚合物之外水汽的聚合物結構。
發明概述如前所述，聚合物基質中混入干燥劑的主要缺點是，在這種結構中的單個干燥劑微粒周圍形成了不透水汽的聚合物包膜。本發明公開了一種在整個聚合物基質中形成用于溝通混入的干燥劑與處于塑料本體外適當區域的通道，從而使位于塑料結構外的水汽向位于塑料結構內部的干燥劑微粒遷移的方法和形成的結構。此外，用來通過水汽的這些孔道或縫隙可充填吸收、輸送水汽的速率高于干燥劑的試劑或化合物。輸送劑起著溝通塑料本體表面與位于塑料結構內的干燥劑微粒的橋梁作用。
附圖的簡要說明

圖1是由孔道、混有干燥劑的聚合物構成的塞子、嵌件或小片的透視圖，所示的在塞子外表面的孔道開口的尺寸是放大了的。
圖2是由與孔道形成劑反應并共混有干燥劑的聚合物成形的固化塞子的放大剖面圖。
圖3是由與孔道形成劑反應并共混有干燥劑的聚合物成形的固化塞子的放大了的部分剖面圖。
圖4是由與孔道形成劑和極性干燥劑經共混、反應的聚合物成形的固化塞子的放大了的部分剖面圖。
圖5是一種容器的放大了的部分剖面圖，該容器是由作為隔潮層的聚合物構成的，并在容器底部置有一個混有干燥劑的塞形嵌件。
圖6是一種容器的放大了的部分剖面圖，該容器是由作為隔潮層的聚合物構成的，并在容器底部共模塑有一個混有干燥劑的塞子。
圖7是一種容器的放大了的部分剖面圖，該容器是由作為隔潮層的聚合物構成的，并在容器內壁置有一個混有干燥劑的內襯嵌件。
圖8是一種容器的放大了的部分剖面圖，該容器是由作為隔潮層的聚合物構成的，并在容器內壁共模塑有混有干燥劑的內襯。
圖9是一種與由起隔潮作用的聚合物構成的阻隔片層相鄰配置的干燥片材或區域的放大了的剖面圖。
圖10是一種干燥片材或干燥區域的放大了的剖面圖，這種片材的內側已共模塑了阻隔片層，所以該產品是整體模塑在一起的，是均一的層合結構。
連同這些已公開的優點和改進，本發明的其它目的和優點都可通過以下的說明、附圖而獲知。附圖是本說明書的一部分，包括了本發明的例證性實施方案，并說明了本發明的目的和特征。
發明的詳細說明根據需要，本文公開了本發明的詳細實施方案，但公開的實施方案只是本發明具體化的許多方案中的若干示例，這是不言而喻。附圖是不必按比例繪制的，某些特征可以放大以顯示出具體組件的細節。因此，不能把本文公開的特定的結構性和功能性的細節當作一種限制，只是作為權利要求書的基礎和作為向采用本發明的技術人員提供的代表性說明的基礎。
業已發現，本文稱為孔道形成劑的某些化合物可與用來成形一定形狀制品的聚合物基質發生反應。實際上，混有孔道形成劑的、隨后發生反應的聚合物基質包括例如任何一種酸酐或胺或酸或氰酸酯或異氰酸酯或羥基官能化的聚合物。
在一個實施方案中，在孔道形成劑與聚合物發生反應前，在聚合物基質處于熔融狀態或處于熔融狀態前，將干燥劑和孔道形成劑添加到聚合物中去，使干燥劑與孔道形成劑共混并與聚合物基質充分地混合，以保證所有物料在形成熔融相之前充分地混合。例如，這一技術適用于干燥劑、孔道形成劑和聚合物基質都是粉料的情況。
在另一實施方案中，孔道形成劑與聚合物是在添加干燥劑前進行混合、反應的。孔道形成劑既可在聚合物熔融前也可在聚合物處于熔融狀態后添加。例如，干燥劑可在塑性材料熱成形為片材的過程中添加到已經與孔道形成劑反應的聚合物基質中。
在這些物料充分共混、反應后，孔道形成劑在整個聚合物中形成了作為遷移濕氣的通道的縫隙或孔道。適用的孔道形成劑包括聚二醇如聚乙二醇，乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)，聚乙烯醇(PVOH)，甘油多胺，聚氨基甲酸酯以及包括聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸在內的聚羧酸。在本發明的一個實施方案中，當采用的聚合物基質是含酸和/或酸酐基團的聚合物時，孔道形成劑應選自包括聚二醇、多元醇或多胺的孔道形成劑。在本發明的另一個實施方案中，當采用的聚合物基質是含胺基團的聚合物時，孔道形成劑應選自包括聚羧酸的孔道形成劑。
通過形成本發明組合物，聚合物基質與孔道形成劑不會分離為處在不同水平或相態，即一種物質在另一物質之上的情況，而孔道形成劑形成的縫隙一直伸入到聚合物基質內部，從而形成了通向聚合物內部的孔道或通路。孔道在聚合物結構表面是開口的，從而為水汽進入聚合物基質內部提供了入口。
各種各樣的干燥劑在技術上是眾所周知的，并可用于本發明中。一般來說，可用于本發明的干燥劑主要有三類。
第一類包括能形成含水結晶的化合物。此類干燥劑的實例是往往會吸收水或水汽而形成穩定鹽的無水鹽。在與水汽發生反應的過程中，形成了穩定的化合物，此時水汽就被保留在化合物中，從而阻止了水汽的釋放。
第二類干燥劑化合物是那些被認為是有反應活性的化合物。這些化合物通常與水或水汽經化學反應并形成水結合其中的新化合物。這些新形成的化合物通常在低溫下是不可逆的，需要足夠的能量才能再生，從而可再作為干燥劑使用。這些反應活性干燥劑主要用于溶劑干燥和作為必須保持在低濕狀態下的聚合物的添加劑。這些反應活性類化合物特別適用的一種用途是在如上所述的含EVOH的多層片材中的應用，其中EVOH層是層合在兩層一般不透水汽材料(如聚乙烯或聚丙烯)的保護層之間的。如上所述，這類片材或包裝材料可用來包裝后續還要經蒸煮進行殺菌的食品，其中經包裝的食品是直接受到熱蒸汽殺菌的。在高溫下，外層是允許水汽通過的，并兼有EVOH內層的隔氧效能。由于混有反應活性干燥劑，水汽就被干燥劑吸收，并被保留在干燥劑中而遠離EVOH層，因而EVOH層能保持隔氧特性。
第三類干燥劑是通過物理吸收來達到吸收水汽的。吸收作用是由干燥劑微粒的毛細管力推動水汽通過毛細管而產生的。毛細管的孔徑及毛細管的密度決定了該干燥劑的吸收性能。這類物理吸收干燥劑的實例包括分子篩、硅膠、白土及淀粉。由于這類物理吸收干燥劑是惰性的又是非水溶性的，因此它們是許多用途中的首選。連同其它理由，尤其是這些無害的特性特別適合于可包封在由混有干燥劑的聚合物制的容器中或者至少顯露在這種容器中的食品和藥品。然而，如上所述，三類干燥劑中任何一類都可用于制造本發明混有干燥劑的聚合物的聚合物基質中。適用的干燥劑包括硅膠、分子篩及包括蒙脫土在內的天然存在的白土。同樣，所有三類干燥劑都與被采用的大多數孔道形成劑是相容的。
在一個實施方案中，干燥劑選自能使干燥劑與孔道形成劑間產生親和力的極性干燥劑。這種極性干燥劑的實例是對孔道形成劑比對聚丙烯或聚乙烯聚合物基質更具吸引力和更相容的硅膠。為此，在加工期間，當在整個聚合物基質內形成孔道時，可認為干燥劑也會向吸引它的孔道形成劑區域遷移。照此，據從理論上推測，孔道形成劑在處于聚合物結構外部的水汽與處在聚合物內部的干燥劑之間起了溝通作用。實際上，干燥劑是被束縛在充有孔道形成劑的通道內的。在再一個實施方案中，在混合物中添加了極性增塑劑如甘油，以提高干燥劑在孔道形成劑中的分散或混合程度。主要分布在孔道形成劑中的干燥劑能吸收由孔道形成劑輸送并保留在孔道形成劑中的水汽。這樣，水汽就會迅速進入到整個孔道或通道中而為分散在整個塑料體中的干燥微粒或干燥劑所吸收。
據認為，混合物中干燥劑濃度越高，由此形成的塑性結構的吸收能力越強。然而，干燥劑濃度越高會使塑料體越脆，還會使該混合物更難熱成形、擠塑或注塑。為此，據信，最大的干燥劑添加量約為聚合物基質重量的80％(重量)。在另一實施方案中，干燥劑添加量為聚合物基質的10％-20％，20％-40％和40％-60％(重量)。
通常，能用來制造本發明結構的本發明基質聚合物基本上可以是包括酸酐或胺或酸或氰酸酯或異氰酸酯或羥基官能化聚合物的任何官能化的熱塑性塑料。適用于本發明的基質聚合物的實例包括丙烯馬來酸酐共聚物、乙烯馬來酸酐共聚物、苯乙烯馬來酸酐共聚物、乙烯丙烯酸共聚物、聚乙烯-聚氨基甲酸酯、聚乙烯-EVOH以及聚乙烯-尼龍。其它適用的熱塑性材料包括接枝聚烯烴、聚碳酸酯、聚酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯部分水解聚合物、乙烯-甲基丙烯酸酯部分水解聚合物、接枝聚氯乙烯、接枝聚苯乙烯、聚酯、聚酯酰胺、聚丙烯酸部分水解的酯、丙烯酸、聚氨酯和聚縮醛或它們的混合物。
用于本發明的孔道形成劑通常是任何親水物質。在一個實施方案中，親水物質是具有至少兩個羥基的極性化合物。適用于本發明的孔道形成劑包括聚二醇如聚乙二醇和聚丙二醇以及它們的混合物。其它適用的物質包括EVOH、甘油、季戊四醇、PVOH、聚乙烯吡咯烷酮、乙烯吡咯烷酮或N-甲基吡咯烷酮，而多糖基化合物如葡萄糖、果糖和它們的醇以及甘露糖醇也都是適用于本發明目的的，因為這些都是有多個羥基基團的親水化合物。
基質聚合物與孔道形成劑之間的反應條件的選擇要使聚合物與孔道形成劑的反應完全。因此，要采用足夠的反應時間和溫度以使各組分完全反應。在本發明的一個實施方案中，先將孔道形成劑與聚合物共混在一起，接著使該混合物在約400-450°F下反應約1-約5分鐘。任何適用的反應器都可用于本發明，包括連續反應器(如擠塑機)或間歇反應器(如連續攪拌的罐式反應器)，這是顯而易見的。
在本發明的另一個實施方案中，各組分先在混合機(如Henschel混合機)中干混，然后供入配混機中。例如，可采用Leistritz雙螺桿擠塑機或Werner Pfleider混合機以在約400°F下達到令人滿意的熔體混合、反應。然后，可將熔體擠塑成形為例如薄膜或切成粒料等制品，在振動傳送機上以干燥的冷空氣冷卻。然后，例如可將包含孔道的粒料注塑成珠粒、分子篩或與聚丙烯(作為容器的內層)進行共擠塑。
在一個實施方案中，由于混有干燥劑的聚合物通常比不含干燥劑的聚合物脆，因此，包裝材料可模塑成內側部分為混有干燥劑的，而外側部分為純聚合物的或干燥劑含量低的混有干燥劑的塑料。例如，一種具有由混有干燥劑的聚合物構成的內側部分和以純聚合物構成的外側部分的包裝材料，不僅比較耐久、脆性較低，而且還能起阻止水汽從該包裝材料的外側遷移到內側的阻濕層作用。照此，干燥劑吸收水汽的能力由于干燥劑只顯露在包裝材料的內側而提高，由此，水汽被除去而保留在干燥劑中。
如前所述，本發明混有干燥劑的聚合物有多種用途。一個實施方案是制造適于容納體積較小的產品如食品和藥品的硬質容器。在許多情況下，這類產品必須在低濕度的環境中裝運和貯存。在另一個實施方案中，可將混有干燥劑的聚合物成形為根據本發明的、嵌在容器內部的嵌件。一種嵌件形態的實例是由混有干燥劑的聚合物成形的任何呈適用形狀的塞子。雖然這種塞子僅是用來放置在防濕容器內的，但它也可被固定在容器內壁而不能在容器的空間內移動。在再一個實施方案中，可以預期，成形為一定形狀和大小的圓盤形塞子可壓配于聚合物成形的容器底部。
在另一個實施方案中，可將混有干燥劑的聚合物成形為外表面大體上符合容器本體內表面的內襯。跟圓盤形塞子一樣，形成內襯的大小應使內襯能緊密地壓配在容器本體內，以防止從容器上松脫。或者，在再一個實施方案中，先成形塞子或內襯并使其固化，然后，沿其周圍構成容器本體，以不含干燥劑的有較大收縮特性的聚合物本體沿塞子或內襯周圍構成緊縮配合的容器本體，而使容器中的塞子或內襯不易松脫。在還有一個實施方案中，以塞子或內襯形態的嵌件基本上是可與聚合物容器本體同時共模塑的，因此相互間是整體接合的。即使對共模塑方法來說，充滿干燥劑的嵌件的粘度與聚合物容器本體的粘度一般也應是大致相等的，這樣有利于使兩相液體即兩相模塑在一起的熔融材料處在適當的符合要求的位置上。
在又一個實施方案中，混有干燥劑的聚合物可用來成形為與另一未混合干燥劑的聚合物片材相接合的片材。在至少一個實施方案中，該片材有效層合為一層疊在另一層上，使其外層與混有干燥劑的基本上不透水汽的層相鄰接。于是該層合片材可用來包裝需要在低濕度環境中貯存的物品。可通過熱擠塑工藝這種方法來實施這種接合步驟。
在本文所述本發明的每一實施方案中，較之先有技術方法和結構的優點和改進之處在于發現能在整個混有干燥劑的聚合物中形成通道，而又使混入的干燥劑顯露在濕氣環境中，并由該聚合物構成了剛性體。此外，還在于采用了為聚合物本體外的水汽向位于聚合物內的干燥劑提供遷移通道的孔道形成劑，從而大大提高了該結構迅速除去位于其外部的水汽的能力，同時又較大限度地利用了混在聚合物中干燥劑的干燥能力的優點。
本發明的一個實施方案包括制造含有吸收水汽的干燥劑的聚合物的方法。該方法包括任何一種胺或酸或羥基官能聚合物與孔道形成劑在適宜的共混、反應條件下共混并反應。或者在反應前，或者在反應后，將干燥劑共混入聚合物中，以使干燥劑分布在聚合物中，使孔道形成劑分布在聚合物中。接著，組合物固化后，孔道形成劑在組合物中形成可供水汽通過并向混在組合物中的干燥劑遷移的通道。在另一個實施方案中，聚合物、孔道形成劑和干燥劑以干燥粉末狀態充分混合在一起，然后將該聚合物混合物熔融、反應并以模塑方法形成所需的形狀。此時孔道形成劑在組合物中形成可供水汽通過并向混在組合物中的干燥劑遷移的通道。
在另一個實施方案中，用混有干燥劑的組合物成形一種嵌在由隔潮材料制的包裝件中的塞子。在再一實施方案中，混有干燥劑的組合物用來成形一種嵌入由隔潮材料制的容器中的內襯。在還有一個實施方案中，混有干燥劑的組合物用來成形一種干燥片材。該干燥片材可任選與隔潮材料制的阻隔片材相復合用作包裝材料。在再一個實施方案中，混有干燥劑的組合物用來成形供容器用的吸濕嵌件。
附圖1圖示了由混有干燥劑的聚合物20制的嵌件。對本發明公開內容來說，當名詞“混有”、“含有”及“共混”用來指混在聚合物基質25中的干燥劑30時，它們是可互用的。以塞子55形態的嵌件可以放入容器本體60(圖5)中，從而形成干燥容器61(圖5)。圖2圖示了塞子55的剖面圖，該塞子是由包含共混有聚合物基質25、干燥劑30和孔道形成劑35的聚合物混合物構成的。在例證性圖2中，本發明組合物已固化，因此，在整個聚合物組合物中形成的縫隙或孔道45已構成了整個固化塞子55的通道。正如圖1與圖2所示，通道一端在塞子55外表面的孔道開口48處。
圖3圖示了塞子55，該塞子與圖2塞子55有類似結構和成分，其中孔道或縫隙是非常細的。這種結構是因采用聚二醇作為孔道形成劑，或同時采用增塑劑和不怎么優選的孔道形成劑而造成的。當組合物固化時，形成的通道具有較高的分布密度和較小的孔隙度，因而在整個塞子55形成了分布較密的通道。當聚二醇用作孔道形成劑時，由于聚二醇與憎水的熱塑性塑料(如聚烯烴)通常有相容性，因而易產生相同的效果。孔道或通道的形成為水汽從固化塞子55外部遷移到混有干燥劑30的內部區域提供了通道。由于阻止水汽滲透的聚合物25的憎水性特征，因此可作為隔潮層，因而需要通道。為此，其間混有干燥劑30的聚合物25本身可被稱為隔潮材料。然而，為了使混在聚合物25內部的干燥劑30顯露出來，還需在該聚合物內形成通道45。如果沒有通道45，只有較少量的水汽被干燥劑30所吸收。只能吸收少量的水汽是由于顯露在外表面上的干燥劑微粒30的數目有限，因此只有極少量水汽通過基本上不透水汽的聚合物25。由于這些特性，即使該聚合物25不能完全阻止水汽透過，仍被稱為隔濕層。在圖3示例中，通道47可借助增塑劑得以增多，但干燥劑30仍均勻地分布在整個聚合物基質中。因此，至少部分干燥劑30會被混在阻止水汽透過的聚合物25中，從而使那些干燥劑30的微粒被封閉在聚合物25內而不能吸收水汽。
圖4圖示了固化塞子55，其中選擇干燥劑30以使其極化，因此對孔道形成劑35有吸引作用。因此，在固化過程中，干燥劑30聚集在孔道形成劑35中，并且混入其中的濃度高于在聚合物25中的濃度。因此，有較高百分數的、混在孔道形成劑35中的干燥劑30能與塞子55外部的水汽相接觸，從而提高了塞子55的吸收水汽的能力。
在至少一個實施方案中，孔道形成劑35應選擇具有促使水汽透過性能的物質。水汽透過孔道形成劑35的速率高于透過聚合物25的速率。這有助于使水汽(如果存在的話)移向混在孔道形成劑35中的干燥劑30和移向混在聚合物25中但鄰近孔道形成劑35并顯露在孔道形成劑35中的干燥劑30。具有這種特性的孔道形成劑35的實例是聚二醇、EVOH、和PVOH，它們輸送水汽的速率高于聚合物25和干燥劑30。因此，孔道形成劑35起了溝通塞子55外部的水汽與混在塞子55內部的干燥劑30的作用。
圖5圖示了塞子55，該塞子已放置在容器本體60中，從而構成了吸收容器61。容器本體60有內表面65，基本上由隔潮性聚合物25制成。照此，當容器60關閉時，水汽就被阻隔而不能透過容器60壁。從圖5可見，塞子55已被壓配在容器60的底部。可以設想，塞子55可以只是松松地放入容器60中，但以塞子55固定在容器60本體內的這種配合方式為佳。塞子55與容器本體60之間的配合有利于防止塞子55發生相對移動和錯位。這種連接方式可以通過塞子55與容器本體60的內表面65之間的緊密壓配來達到，或者以機械方式連接如粘合劑粘合方式或以在塞子55周圍延伸的尖叉、凸緣或隆起的脊使塞子55固定在其位置上。在還有一個實施方案中，可以設想，容器本體60可圍繞塞子55周圍模塑，以使在容器本體60固化過程中，容器本體60圍繞塞子55收縮，從而在兩個構件之間建立收縮配合。這種類型的配合也可采用共模塑工藝或順序模塑工藝來達到，因為混有干燥劑的塞子55的收縮率低于構成容器本體60的聚合物25。
圖6圖示了包含混有干燥劑的塞子55的干燥容器61，與圖5所示容器的結構相似，塞子55位于容器60底部，但塞子55與容器本體60是共模塑而成的，因而容器61是一體化的，在塞子55與容器本體60組件之間幾乎沒有明顯的界面。
圖7和圖8圖示了與圖5和圖6相似的設計概念，但容器內塞子55的比例增大了，以致形成了覆蓋干燥容器61中大部分內表面65的內襯70。內襯70不只局限在容器本體60的底部，而是向上延伸并覆蓋了容器61的部分內壁。跟塞子55一樣，內襯70可單獨模塑，隨后與容器本體60進行復合，或者如圖8所示，也可與容器60共模塑成一個整體。
圖9和圖10圖示了本發明的一個實施方案，其中干燥層75是與阻隔片層80相復合的。這種片材的特征與塞子55、內襯70和容器本體60的特征是相似的。即圖9所示的實施方案中，干燥層75與阻隔片層80是分別模塑后再復合成內表面具有干燥特性而外表面具有阻水汽特性的包裝材料的。圖10圖示的是共模塑工藝，其中干燥片層75與阻隔片層80之間的界面沒有圖9實施方案那樣明顯。這種產品可通過熱成形工藝制得。在這種熱成形工藝中，聚合物層經熔融并在經壓塑或擠塑恰好通過熱成形機中的縫口前與淀積在該薄層頂面上的干燥劑30一起部分成形為片材。可以設想，圖9中的片材75、80可借助粘合劑或其它適用方法接合在一起形成片材75、80的多層層合結構。或者，可由熱擠塑工藝制造片材75、80，從而可同時制造兩片材75、80并有效共擠塑成形為圖10所示的實施方案片材。
鑒于對本發明有關可能的實施方案的上述文字說明及對實施方案的圖示說明，本文還公開下述實施方案。在一個實施方案中，本發明包括制造混有吸收水汽的干燥劑的聚合物20的方法。通常采用加熱和使聚合物熔融使反應產物熔融呈熔融態，然后將干燥劑30混入反應產物中，以使干燥劑30分布在組合物中。使最終組合物固化，從而使孔道形成劑35在混合物中形成可供水汽通過并向混在組合物中的干燥劑30遷移的通道。
水汽易于在孔道形成劑35中擴散，因而在孔道形成劑中的擴散速率大于在干燥劑30或在聚合物25中的擴散速率。
干燥劑30較孔道形成劑35或聚合物25有更高的吸濕能力(以重量計)。干燥劑30對孔道形成劑35的吸引力大于對聚合物25的吸引力。因此，當組合物固化時，干燥劑30在孔道形成劑35中的濃度高于在聚合物25中的濃度。
在本發明的另一個實施方案中，塞子55是由混合物成形的，是用來嵌入以隔潮材料制成的容器60內的。
在一個實施方案中，將塞子55置于由隔潮性材料制成的容器本體60中，照此，制得了干燥容器61。
塞子55可與容器本體60的內表面相配合，以使塞子55相對容器60是固定的。
另一方面，可由隔潮材料圍繞塞子55進行模塑而構成容器60，其中使至少部分塞子55顯露在容器60內。
根據本發明制的干燥用塞子55也可與隔潮材料進行共模塑而構成容器60，其中使至少部分塞子55顯露在容器60內。
在另一個實施方案中，內襯70可由混合物40成形，然后被置于由隔潮材料構成的容器60中。內襯70通常(但不是必須)有一個與容器60的內表面65相匹配接合的外表面。
內襯70與容器60經壓入匹配相接合可制得干燥容器61，其中容器的至少大部分內表面65為內襯70所覆蓋。
內襯70可由混合物40成形，然后可由隔潮材料圍繞內襯70進行模塑而構成容器60，其中使至少部分內襯70顯露在容器60內，而容器60的大部分內表面65為內襯70所覆蓋。
或者，內襯70與容器本體60一起共模塑成一個統一體。
干燥片材75與由隔潮材料構成的阻隔片材80相復合，以用作包裝材料。
片材75、80可通過熱擠塑而形成層合結構。
在本發明的還有一個實施方案中，提供了一種制造干燥容器61的方法。該方法包括由基本上不透水汽的材料成形容器60，以使在該容器的內表面與外表面之間形成阻隔水汽的阻隔層。以混有干燥劑的聚合物成形的一種嵌件具有與容器60的至少部分內表面65相匹配接合的外表面。將該嵌件插入容器60內，使嵌件的至少部分外表面與容器60的內表面65呈面對面接合。這種接合使嵌件相對于容器60固定并可防止嵌件與容器60脫開。嵌件擁有通道45，因此嵌件內的干燥劑30是顯露在容器60內的，以便吸收水汽。該嵌件是以足夠的力壓入容器60內部而緊密配合在容器60內，從而可防止與容器脫開。嵌件是按一定大小和形狀制造的，以便將嵌件緊密貼合在容器內而保持在應設置的位置上。
在另一個實施方案中，嵌件是按緊密貼合在容器60內底部的塞子55的大小和形狀成形的，從而可保持在底部位置上。
在還有一個實施方案中，嵌件成形為具有與容器60的內表面65相一致的外表面的內襯70，以便使內襯70的大部分外表面與容器60的內表面65能面對面的接合。容器60與內襯70具有相似的構形，因此容器60的內表面65與內襯70的外表面能緊密貼合在一起，從而可防止內襯70與容器60脫開。
在另一實施例中，容器60可由基本上不透水汽的塑料模塑而成，因此可阻止水汽透過容器60的內外邊界。內襯70可由能吸收和保持水汽的混有干燥劑的塑料20模塑而成。
另一個實施例涉及可用來關閉容器60的可卸式蓋子裝置。照此，由于容器上方安裝了蓋子裝置，內襯70基本上被密封在蓋有蓋子的容器60內。容納在容器60內的水汽可通過干燥劑30而被除去。將產品密封在容器61中，就可使產品貯存在有內襯的、基本上沒有水汽的容器61中。
在再一個實施方案中，提供了一種制造干燥容器61的方法。容器是由基本上不透水汽的材料制造的，從而在容器60的內外間形成了隔潮層。一種基本上呈固態的扁片或塞子55是由含干燥劑的支承材料20成形的，扁片55的大小與容器60的內部相適配。然后，將扁片55放置在容器60內，從而當容器60封閉時，就形成了一種使容器60內部干燥的方法。
在本發明的另一個實施方案中，提供了一種制造干燥性包裝材料的方法。一層外表層、薄片或外層80是由基本上不透水汽的片材制成的，從而在表層的里外兩側形成了隔潮層。內表層、薄片或內層75是由含干燥劑的支承材料20成形的，位于外表層80的一側。將產品或物品密封在不透水汽的外層80和鄰近產品一側的干燥性內表層75中，就形成了圍繞一種產品或物品的干燥包裝件。通過真空模塑將外表層80和內表層75模塑在一起成形為干燥性層合材料，繼而可成為干燥性包裝材料。
在本發明的一個實施方案中，提供了一種干燥性包裝容器61。該包裝容器包括由基本上不透水汽的材料成形的容器60，因此，在容器60的內側與外側之間形成有隔濕層。內襯70是由干燥劑支承材料20成形的，因而具有與容器60的至少部分內表面65相匹配接合的外表面。因此，當內襯70嵌入容器60內時，內襯的至少部分外表面就能與容器60的內表面65呈面對面貼合，這種貼合使內襯70相對于容器60固定，從而可防止內襯70從容器60脫開。
在本發明還有一個實施方案中，一種用于可封閉容器60的干燥嵌件是一種裝入可封閉容器60內的、有一定形狀的干燥嵌件。該嵌件是由混有干燥劑30的熱塑性塑料25制成的，干燥劑30基本上是均勻地分布在整個嵌件內的。嵌件內的通道從其外表面一直延伸至內部。因此，當水汽遷入孔道或通道時，處于嵌件外部的水汽就可與處在嵌件內的干燥劑30的顯露部分相接觸而被吸收、保留。
本文說明了混有干燥劑的塑料結構以及構成該結構的化合物。如前所述，本文已公開了本發明的詳細實施方案。然而，大家都知道，這些公開的實施方案只是例證性的，實施本發明的形態可以有許多種。在不違背本發明下述權利要求規定的本發明技術、精神和范圍的前提下，對本發明作各種改進和其它變更，這對技術熟練人員來說是不難的，這也是顯而易見的。
下面將通過具體實施例對本發明作更詳細的說明。所有實施例都是說明性的，并不意味著這是對本發明公開內容或權利要求的限制，這是不言而喻的。除另有說明外，實施例和本說明書中其它部分一樣，所有百分比都是指重量百分比。
實施例1本實施例說明了一種含約45(重量)％聚乙烯醇、約5(重量)％甘油和約55(重量)％丙烯馬來酸酐共聚物的產品。使聚乙烯醇(購自DuPont)與甘油(液態，購自Dow)混合至被甘油均勻潤濕。然后將丙烯馬來酸酐共聚物(購自Hoechst)與上述混合物共混。其后將所得共混物供入雙螺桿擠塑機，使混合物發生反應。擠塑機操作溫度為約400°-約450°，停留時間為約20-45秒，熔體擠塑成薄膜后，隨后被磨成細粉，將該細粉與硅膠混合。然后將細粉-硅膠混合物擠塑成薄膜，薄膜中硅膠起吸收水分的作用。
或者，也可在擠塑機中的反應完成后，將干燥劑直接供入擠塑機中。然后將混有干燥劑的聚合物擠塑成薄膜。
實施例2本實施例說明了一種含有約90(重量)％丙烯馬來酸酐共聚物和約10(重量)％甘油的產品。將丙烯馬來酸酐共聚物與甘油在約400°F共混并反應約5分鐘。接著，使干燥劑(如硅膠)與反應產物共混，然后將共混物擠塑成形為所需形狀的制品。
實施例3和4實施例3說明了一種含有約90(重量)％聚丙烯酸和約10(重量)％聚乙二醇的產品。實施例4說明了含有約90(重量)％聚丙烯或聚乙烯或它們的共混物和10(重量)％聚二醇與馬來酸酐共混物的產品。使各組分在適當的共混和反應條件下進行共混和反應。將干燥劑與反應產物混合。然后，產物經熔融、擠塑而成形為一定形狀的制品。
權利要求
1.一種制造混有干燥劑的聚合物的方法，該方法包括(a)將官能化聚合物與孔道形成劑相共混；(b)使聚合物與孔道形成劑相反應；(c)將干燥劑混入聚合物—孔道形成劑的反應產物中；和(d)使混有干燥劑的聚合物—孔道形成劑的反應產物固化。
2.權利要求1的方法，其中聚合物選自酸酐、胺、酸、氰酸酯、異氰酸酯和羥基官能化的聚合物。
3.權利要求2的方法，其中聚合物選自丙烯馬來酸酐共聚物、乙烯馬來酸酐共聚物、乙烯丙烯酸共聚物、聚乙烯-聚氨基甲酸酯、聚乙烯-EVOH、聚乙烯尼龍以及聚酰胺。
4.權利要求1的方法，其中孔道形成劑是含有一個或多個羥基基團的極性化合物。
5.權利要求4的方法，其中孔道形成劑選自聚乙二醇、聚丙二醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙烯醇以及甘油。
6.權利要求1的方法，其中聚合物在與孔道形成劑共混、反應前被熔融。
7.制造一種混有干燥劑的聚合物的方法，該方法包括(a)將干燥劑、孔道形成劑和官能化聚合物相共混；(b)使共混物反應，以形成混有干燥劑的聚合物；(c)使混有干燥劑的聚合物固化，以形成一定形狀的制品。
8.權利要求7的方法，其中聚合物選自酸酐、胺、酸、氰酸酯、異氰酸酯和羥基官能化的官能化聚合物。
9.權利要求1的方法，其中干燥劑是分子篩。
10.權利要求1的方法還包括由上述產物成形為一種用于嵌在由隔潮材料制的容器中的塞子。
11.權利要求10的方法還包括將塞子放置在由隔潮材料成形的容器內，從而制成干燥容器；及使塞子與干燥容器的內表面相適配，以使塞子相對于容器固定。
12.權利要求10的方法，其中成形塞子的步驟還包括將隔潮材料制的容器與塞子共模塑，以使至少部分所述塞子顯露在容器內部。
13.權利要求1的方法，其中固化產物被成形為片材。
14.權利要求13的方法還包括將干燥片材與由隔潮材料構成的阻隔片材結合。
15.一種可封閉容器用的干燥嵌件包括具有一定形狀的可裝置在可封閉容器中的干燥嵌件；由權利要求1的方法成形的所述嵌件；以及具有從所述嵌件外表面延伸至所述嵌件內部的、水汽可通過的通道的，從而使處于所述嵌件內部的所述干燥劑部分顯露在所述嵌件外部的水汽中，以使干燥劑能吸收和保持那些外部水汽的所述嵌件。
16.權利要求1的方法，其中固化產品的形態為選自薄膜、套筒和珠粒的具有一定形狀的制品。
全文摘要
本發明包括制造混有干燥劑、吸收水汽的聚合物的方法以及制得的結構。通常采用加熱使聚合物(25)呈熔融狀態，然后使孔道形成劑(35)共混在聚合物中并發生反應，以使孔道形成劑分布在產物內。然后將干燥劑(30)共混入產物中使干燥劑分布在產物內。將產物固化以使孔道形成劑在產物中形成讓水汽通過、進入產物中與混在產物中的干燥劑相接觸的通道(45)。固化產物可用來成形密閉容器的塞子型嵌件和內襯，或者可成形為任何形狀的制品。
文檔編號B29C45/16GK1398339SQ99808743
公開日2003年2月19日 申請日期1999年5月25日 優先權日1998年5月29日
發明者I·M·赫卡爾 申請人:卡皮托特種塑料公司