多層包裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及通過模制產(chǎn)生的多層結(jié)構(gòu)，并且用于形成包裝壁的至少一部分，所述結(jié)構(gòu)包括氧氣屏蔽層，稱為“被動(dòng)層”，由對(duì)氧氣屏蔽的樹脂構(gòu)成，還包括另一個(gè)層，稱為“主動(dòng)層”，由對(duì)氧氣可滲透的至少一個(gè)樹脂組成并且其中散布有氧氣吸附劑。本發(fā)明還涉及包括所述多層結(jié)構(gòu)的包裝。
【專利說明】多層包裝結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包裝領(lǐng)域，并且更具體涉及形成包裝壁的至少一部分的多層結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]許多產(chǎn)品在與氧分子接觸的時(shí)候變質(zhì)。包裝的產(chǎn)品由于兩個(gè)主要原因而與氧接觸。
[0003]第一個(gè)原因是當(dāng)產(chǎn)品沒有完全填充容器的空腔時(shí)在包裝操作時(shí)在包裝中遇到空氣。第二個(gè)原因是外界空氣中的氧分子遷移通過包裝壁。
[0004]提出了多種方法來緩解這些困難，例如使用惰性氣體來替代包裝中存在的空氣，使用多層結(jié)構(gòu)，或者使用在包裝壁中存在的氧氣吸附劑。
[0005]存在通過注模或壓模制造的多個(gè)包裝或部分包裝。近些年已經(jīng)關(guān)于改善這些模塑的包裝的屏蔽屬性進(jìn)行了很多研發(fā)。專利申請(qǐng)W02007111857和W02008096290描述了通過多層注?；驂耗８纳颇Ｖ频膶?duì)象。
[0006]在某些情況下，氧氣吸附劑的發(fā)展使得使用包括氧氣吸附劑的單層包裝壁來替代要被制造的更復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)成為可能。然而，僅當(dāng)產(chǎn)品的保存時(shí)間是隨時(shí)間減少的時(shí)候可以使用該方案。
[0007]與由膜制造的包裝不同，其中由膜制造的包裝可以獲得幾乎全部的氧氣屏蔽，也就是說，例如，當(dāng)結(jié)構(gòu)包括鋁膜時(shí)，當(dāng)今不能獲得由注?；驂耗Ｖ圃斓陌b或部分包裝一樣高的屏蔽水平。
[0008]一些包裝僅部分被模制。例如，這樣的情況是頭部被模制的柔性管。這些包裝展現(xiàn)了通常高于模制部分的氧氣滲透性，盡管努力改善屏蔽屬性。這些包裝在模制部分和形成柔性部分的膜之間的轉(zhuǎn)換區(qū)域呈現(xiàn)大量降低的氧氣不可滲透性?；谶@些原因，很難使用包括模制部分的包裝來保存與氧接觸產(chǎn)生變質(zhì)的產(chǎn)品或者保存很長(zhǎng)時(shí)間被氧氣降解的
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是使用模制包裝的顯著改善的氧氣屏蔽屬性來解決上述問題。
[0010]本發(fā)明由多層結(jié)構(gòu)組成，該多層結(jié)構(gòu)具有通過至少一個(gè)被動(dòng)屏蔽層和一個(gè)主動(dòng)屏蔽層之間不期望的協(xié)同效應(yīng)而具有非常弱的氧氣滲透性?！氨粍?dòng)屏蔽層”被定義為具有弱的氧氣滲透性的一層氧氣屏蔽樹脂，并且“主動(dòng)屏蔽層”被定義為包括氧氣吸附劑的一層氧氣可滲透樹脂。
[0011]本發(fā)明得出了被動(dòng)和主動(dòng)屏蔽層之間的協(xié)同效應(yīng)以及它們?cè)诙鄬咏Y(jié)構(gòu)的相對(duì)位置。
[0012]本發(fā)明還可能顯著的改善包括連接至由膜組成的柔性部分的模制部分的包裝的氧氣不可滲透性?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0013]在下文中，表述了通過模制獲得的多層結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化理解，將使用相同的約定來從通常是可視部分的包裝的外部表面到與包裝的產(chǎn)品相接觸的包裝的內(nèi)表面描述多層結(jié)構(gòu)。為了清楚的描述，將使用下面的附圖標(biāo)記:
[0014]-1:被動(dòng)氧氣屏蔽層
[0015]-2:主動(dòng)氧氣屏蔽層
[0016]-3:氧氣可滲透層
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明包括使用氧氣滲透率大于或等于50的至少兩個(gè)不同的樹脂。具有較低氧氣滲透率的第一樹脂形成被動(dòng)氧氣屏蔽層I。氧氣吸附劑分散在第二樹脂中，與第一樹脂相t匕，第二樹脂的氧氣滲透率至少大50倍并且形成主動(dòng)氧氣屏蔽層2。層I和2的關(guān)聯(lián)導(dǎo)致了顯著改善的保存時(shí)間。
[0018]本發(fā)明還包括通過注?；驂耗Ｖ圃於鄬咏Y(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)被動(dòng)屏蔽層和一個(gè)主動(dòng)屏蔽層；主動(dòng)屏蔽層位于被動(dòng)屏蔽層和包裝的產(chǎn)品之間。
[0019]為了更好地理解本發(fā)明的意料不到的技術(shù)效果，讓我們考慮下面三個(gè)例子:
[0020]例子1:由整個(gè)厚度由E表示的多層結(jié)構(gòu)形成包裝。該多層結(jié)構(gòu)由第一強(qiáng)氧氣可滲透樹脂和第二樹脂組成，第二樹脂具有比第一樹脂低至少50倍的氧氣滲透性并且形成由Ep表示的薄被動(dòng)屏蔽層。該多層結(jié)構(gòu)得到了由Dp表示的產(chǎn)品保存時(shí)間。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知，通過使得被動(dòng)屏蔽層的厚度加倍或者通過增加相同厚度的第二被動(dòng)屏蔽層，產(chǎn)品的保存時(shí)間大體加倍。
[0021]例子2:考慮例子I中的包裝，其中厚度E的壁僅由包含15%的氧氣吸附劑的所述第一強(qiáng)氧氣可滲透樹脂組成。所述產(chǎn)品在這個(gè)包裝中的保存時(shí)間由Da表示。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知，通過使得包裝壁中的氧氣吸附劑的量加倍，產(chǎn)品保存時(shí)間大體加倍。
[0022]例子3:第三個(gè)例子示出了本發(fā)明的意料不到的技術(shù)效果?？紤]例子I和2中的包裝，其中厚度為E的壁由包含15%的氧氣吸附劑的所述第一強(qiáng)氧氣可滲透樹脂和形成厚度為Ep的被動(dòng)屏蔽層的所述第二樹脂組成。在該包裝中的產(chǎn)品保存時(shí)間比Dp和Da的和大得多。
[0023]本發(fā)明的第一實(shí)施例由包括主動(dòng)屏蔽層和被動(dòng)屏蔽層的多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
[0024]本發(fā)明的第二實(shí)施例由一結(jié)構(gòu)組成，該結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)被動(dòng)屏蔽層I之間的至少一個(gè)主動(dòng)屏蔽層2。所述主動(dòng)屏蔽層2由在第一樹脂中散布的氧氣吸附劑組成，并且被動(dòng)屏蔽層I由第二樹脂組成，該第二樹脂的氧氣滲透率比第一樹脂低至少50倍。
[0025]在圖1中示出了與本發(fā)明的第一實(shí)施例相關(guān)的第四例子，并且由一結(jié)構(gòu)構(gòu)成，該結(jié)構(gòu)包括連續(xù)的層I /2/1。使得主動(dòng)層2位于兩個(gè)被動(dòng)層I之間的事實(shí)能夠避免包裝的產(chǎn)品和氧氣吸附劑之間的任何交互作用。在一些情況下，當(dāng)在形成包裝的表面的層中使用氧氣吸附劑時(shí)，可以觀察到該包裝的交替出現(xiàn)(顏色變化)。該第一示例實(shí)施例可以避免這個(gè)困難并且可以獲得高可視質(zhì)量的包裝，而不隨著時(shí)間改變顏色。例如，層I是在潮濕的環(huán)境下呈現(xiàn)弱氧氣滲透率的無定形聚酰胺PA6I / 6T。層2例如由在聚丙烯中散布氧氣吸附劑組成。例如，氧氣吸附劑是Amosor, Celox, Shel中Ius或任何為PET或聚烯烴應(yīng)用研發(fā)的其他參考。
[0026]在圖2中示出了與本發(fā)明的第一實(shí)施例相關(guān)的第五例子并且由包括連續(xù)層3 /I / 2 / I / 3的結(jié)構(gòu)組成。形成包裝的外表面和內(nèi)表面的中性層3由氧氣可滲透的樹脂制成?！爸行詫印北欢x為由氧氣可滲透性大于IOOcm3O2* μ m / m2 / day / bar的樹脂組成的層。例如，該層是由聚乙烯制成，該聚乙烯允許簡(jiǎn)化的焊接、添加影響感官的屬性、添加濕氣屏蔽屬性以及易于實(shí)現(xiàn)。層I是由氧氣屏蔽樹脂制成，例如乙烯-乙烯醇樹脂。主動(dòng)屏蔽層2是例如包含氧氣吸附劑的聚乙烯層。
[0027]在這個(gè)說明中沒有系統(tǒng)地描述在層之間添加薄的粘合劑層以改善結(jié)構(gòu)的粘性。由于大量的層，在多壓模中通過注模很難獲得這個(gè)變化。然而，通過使用復(fù)合的多層劑量的壓膜可以容易地實(shí)現(xiàn)該變化。為了避免使得說明過于復(fù)雜，沒有系統(tǒng)的描述粘合劑層，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道何時(shí)添加這些層。
[0028]本發(fā)明的第三實(shí)施例由一結(jié)構(gòu)組成，該結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)主動(dòng)屏蔽層2之間的至少一個(gè)被動(dòng)屏蔽層1，所述主動(dòng)屏蔽層2由在第一樹脂中散布的氧氣吸附劑組成，并且被動(dòng)屏蔽層I由其氧氣滲透性比第一樹脂低至少50倍的第二樹脂組成。
[0029]圖3中示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例相關(guān)的第六例子，具有2 / I / 2類型的多層結(jié)構(gòu)。當(dāng)包裝包括裝配的部件時(shí)該第二實(shí)施例是有利的。當(dāng)在模制對(duì)象的外表面上完成裝配時(shí)，在形成包裝的外表面的層中也包括氧氣吸附劑是有利的。由此很大程度地減小焊接區(qū)域的滲透性。由此為如下情況，例如，具有密封區(qū)域的瓶子的頸部在外表面上具有阻擋件。由此為如下情況，頸部被焊接到柔性袋上并且焊接區(qū)域的密封性顯著增強(qiáng)。
[0030]在圖4中示出了與本發(fā)明的第二實(shí)施例相關(guān)的第七例子并且對(duì)應(yīng)于包括五個(gè)連續(xù)的層3 / 2 / I / 2 / 3的結(jié)構(gòu)。表面上的中性層可以改善包裝的美學(xué)特性并且避免氧氣吸附劑和包裝的產(chǎn)品之間的直接接觸。
[0031]第八實(shí)施例是本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例的組合。圖5中示出的例子由包括連續(xù)層2 / I / 2 / I / 2的結(jié)構(gòu)組成。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明制造的對(duì)象連接至膜外成形的另一個(gè)多層結(jié)構(gòu)時(shí)，該結(jié)構(gòu)特別有利。由此在這種情況下，例如，柔性包裝管包括柔性管狀體和模制的肩部。肩部和管狀體的組裝產(chǎn)生了管狀體和肩部之間被動(dòng)屏蔽層的不連續(xù)。該不連續(xù)還導(dǎo)致了包裝的氧氣滲透性的很大程度的減小，本發(fā)明可以補(bǔ)償該問題。通過圖6所示的375ml的瓶子4產(chǎn)生了其他例子。瓶子4由柔性體5、頸部6、底部7和阻擋件8構(gòu)成。柔性體5由包括12微米的鋁層的多層結(jié)構(gòu)形成。該0.3mm厚的柔性體5還包括聚丙烯層并且通過焊接制造。柔性體的氧氣不可滲透性幾乎完全憑借在多層結(jié)構(gòu)中的鋁層實(shí)現(xiàn)。頸部6和底部7還包括多層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明用于改善頸部6和底部7的氧氣不可滲透性。如在本發(fā)明中描述的，阻擋件8也具有多層結(jié)構(gòu)。由于實(shí)際原因，已經(jīng)使用了商用的阻擋件。這些阻擋件8在于頸部6的接口處具有密封件。該密封件，也稱為內(nèi)襯，確保了頸部和阻擋件之間的密封性，并且憑借所述密封件中的屏蔽材料確保阻擋件的弱氧氣滲透性。
[0032]通過改變頸部6和底部7的多層結(jié)構(gòu)已經(jīng)產(chǎn)生了一些版本的瓶子4，并且對(duì)應(yīng)于分別由9-13表示的例子。頸部6和底部7的多層結(jié)構(gòu)已經(jīng)由如下材料制成:
[0033]-層1:具有15%氧氣吸附劑的聚丙烯
[0034]-層2:乙烯-乙烯醇[0035]-層3:聚丙烯
[0036]通過測(cè)量瓶子包含的液體接收5ppm(百萬分之五)氧氣的時(shí)間來比較瓶子的氧氣屏蔽屬性。這些測(cè)量在實(shí)驗(yàn)室中根據(jù)嚴(yán)格的測(cè)量協(xié)議進(jìn)行。現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用用于量化在包裝中轉(zhuǎn)移氧氣的數(shù)量。這些測(cè)量的結(jié)果被總結(jié)在下表中:
[0037]5ppm O2在包裝中通過所用的時(shí)間(天)
[0038]
PPmO2結(jié)構(gòu)時(shí)間厚度(微米) O2吸附劑(%)
例子93Τ?/37^450/100/450O
僅被動(dòng)屏蔽
~例子 10232^100010
僅主動(dòng)屏蔽
^例子112/1/2 33 丨天 I 450/100/45010
~例子 12 2/1/2/1/2 237 天 300/50/300/50/30010
~例子 131/2619天.100/90010
_I_I_I_I_
[0039]例子9和10對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)并且作為參考。
[0040]例子9示出了當(dāng)頸部6和底部7包括僅具有被動(dòng)屏蔽的多層結(jié)構(gòu)時(shí)瓶子4的屬性。5ppm氧氣轉(zhuǎn)移到包裝內(nèi)所需的時(shí)間是7天。
[0041] 例子10對(duì)應(yīng)于當(dāng)頸部6和底部7由包含氧氣吸附劑的單層組成時(shí)瓶子4的屬性。5ppm氧氣轉(zhuǎn)移到瓶子中的時(shí)間是32天。
[0042]例子11對(duì)應(yīng)于當(dāng)頸部6和底部7包括兩個(gè)主動(dòng)屏蔽層之間的被動(dòng)屏蔽層時(shí)瓶子4的屬性。該多層結(jié)構(gòu)由圖3示出。5ppm氧氣轉(zhuǎn)移到包裝中的時(shí)間是331天。在這個(gè)瓶子中的產(chǎn)品保存時(shí)間與例子10中描述的現(xiàn)有技術(shù)瓶子相比改善了 10倍，并且與例子9中描述的現(xiàn)有技術(shù)瓶子相比改善了 47倍。
[0043]例子12示出了當(dāng)頸部6和底部7包括圖5所示的五層結(jié)構(gòu)時(shí)瓶子4的屬性。5ppm氧氣轉(zhuǎn)移到該瓶子中的時(shí)間是237天。在該瓶子中的產(chǎn)品保存時(shí)間與例子10中的現(xiàn)有技術(shù)瓶子相比增加了 7倍，并且與例子9中描述的現(xiàn)有技術(shù)瓶子相比增加了 33倍。
[0044]例子13描述了當(dāng)頸部6和底部7包括被動(dòng)屏蔽層I和主動(dòng)屏蔽層2時(shí)瓶子4的屬性，該主動(dòng)屏蔽層位于包裝內(nèi)。5ppm氧氣轉(zhuǎn)移到該瓶子內(nèi)的時(shí)間是619天。在該瓶子中的產(chǎn)品保存時(shí)間與例子10中的現(xiàn)有技術(shù)瓶子相比增加了 19倍，并且與例子9中描述的現(xiàn)有技術(shù)瓶子相比增加了 88倍。
[0045]例子13中描述的多層結(jié)構(gòu)是特別強(qiáng)大的，但是很難通過多材料模制生成。實(shí)際上，基于經(jīng)濟(jì)考慮，減小被動(dòng)屏蔽層I的厚度很重要，當(dāng)通過注?；驂耗Ｖ圃鞂覫時(shí)這很難實(shí)現(xiàn)。然而，存在可替代的技術(shù)，其可以經(jīng)濟(jì)地獲得該兩層結(jié)構(gòu)。第一種替代方式包括使用包括氧氣吸附劑的樹脂來再次成形包含被動(dòng)屏蔽的膜。該技術(shù)局限于相對(duì)簡(jiǎn)單的對(duì)象幾何形狀。第二種替代方式包括使用包含氧氣吸附劑的樹脂模制多層對(duì)象，并且隨后沉積涂層，其加入了被動(dòng)屏蔽到模制對(duì)象的表面。在現(xiàn)有技術(shù)中已知多個(gè)涂層例如，通過離子沉積或氣相蒸鍍獲得的薄層。根據(jù)這些方法，被動(dòng)屏蔽層通常是硅或鋁氧化物類型，或者無定形碳類型。
[0046]本發(fā)明不局限于上述例子和所列出的材料。存在大量樹脂或材料可以用于形成被動(dòng)屏蔽層。通常，當(dāng)材料的氧氣滲透率的值比加入氧氣吸附劑以形成主動(dòng)屏蔽層的材料的氧氣滲透性的值低至少50倍，該材料可以用作被動(dòng)屏蔽材料。
[0047]類似地，存在大量的氧氣吸附劑。例如，氧氣吸附劑可以是有機(jī)聚合物，其通過鐵氧化物、抗壞血酸或鈷催化的聚酰胺操作。這些產(chǎn)品在市場(chǎng)上是標(biāo)準(zhǔn)的。在本發(fā)明中，術(shù)語主動(dòng)層用于至少包含與氧氣反應(yīng)以限制氧分子轉(zhuǎn)移到包裝內(nèi)的元素的層。在一些產(chǎn)品中，氧氣吸附劑與屏蔽材料相關(guān)聯(lián)，該屏蔽材料以長(zhǎng)條的形式散布以通過增加曲折來提高效率。
[0048]如前所述，本發(fā)明能夠有效地改善通過注?；驂耗６Ｖ瞥傻牟考钠帘螌傩?。然而，雖然致力于本發(fā)明的研究，發(fā)明人還觀察到通過將本發(fā)明應(yīng)用至包裝的其他部件來進(jìn)一步改善包裝的氧氣不可滲透性。
[0049]當(dāng)包裝是柔性管時(shí)，發(fā)明人觀察到通過將本發(fā)明不僅應(yīng)用到如前所述的管的頭部還應(yīng)用到管主體，可以改善包裝的氧氣不可滲透性。當(dāng)管主體是共擠的，氧氣吸附劑可以并入最可滲透的層，從而獲得如本發(fā)明中描述的多層結(jié)構(gòu)?？梢匀缦芦@得其他柔性管:將多層膜焊接到其本身上以形成圓柱體。盡管該多層膜通過層壓或者共擠而制造，加入氧氣吸附劑來獲得本發(fā)明所述的多層結(jié)構(gòu)。
[0050]可以觀察到，當(dāng)從包括至少一個(gè)模制部件的多個(gè)部件形成包裝時(shí)，不僅將本發(fā)明應(yīng)用到模制的部件還將本發(fā)明應(yīng)用至包裝的其他部件是有利的。由此在如下情況下，特別是包裝從膜形成并且包括頸部，吹制擠壓而成的包裝包括阻擋件，或者包裝甚至具有基于卡板的多層結(jié)構(gòu)并且包括模制的頸部。
[0051]最后應(yīng)該指出本發(fā)明還可以用于從多層膜或者從任何其他多層結(jié)構(gòu)形成的包裝，而不必須包括一個(gè)或多個(gè)模制部件。
【權(quán)利要求】
1.一種多層結(jié)構(gòu)，通過模制獲得并且用于形成包裝壁的至少一部分，所述結(jié)構(gòu)包括氧氣屏蔽層，稱為“被動(dòng)層”，由氧氣屏蔽樹脂組成，并且還包括另一個(gè)層，稱為“主動(dòng)層”，由其中散布有氧氣吸附劑的至少一個(gè)氧氣可滲透樹脂組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層結(jié)構(gòu)，包括另一個(gè)被動(dòng)層，所述主動(dòng)層位于所述兩個(gè)被動(dòng)層之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層結(jié)構(gòu)，包括另一個(gè)主動(dòng)層，所述被動(dòng)層位于所述兩個(gè)主動(dòng)層之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的多層結(jié)構(gòu)，包括下面的連續(xù)層:主動(dòng)-被動(dòng)-主動(dòng)-被動(dòng)-主動(dòng)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的多層結(jié)構(gòu)，包括所謂的中性氧氣可滲透層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多層結(jié)構(gòu)，包括下面的連續(xù)層:中性-被動(dòng)-主動(dòng)-被動(dòng)-中性。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多層結(jié)構(gòu)，包括下面的連續(xù)層:中性-主動(dòng)-被動(dòng)-主動(dòng)-中性。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的多層結(jié)構(gòu)，其中主動(dòng)層是包含氧氣吸附劑的一層聚乙烯。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的多層結(jié)構(gòu)，其中被動(dòng)層是一層乙烯-乙烯醇。
10.根據(jù)權(quán)利要求5-9中任一項(xiàng)所述的多層結(jié)構(gòu)，其中中性層是一層聚乙烯。
11.一種管狀元件，包括如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，所述元件是管狀頭、阻擋件、底部或裙部。
12.一種包裝，包括如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述制造的第一元件和不是由模制獲得的第二元件，所述包裝包括氧氣屏蔽層，稱為“被動(dòng)層”，由氧氣屏蔽樹脂組成，并且還包括另一個(gè)層，稱為“主動(dòng)層”，由其中散布有氧氣吸附劑的至少一個(gè)氧氣可滲透樹脂組成。
13.—種包裝，包括如權(quán)利要求1、3、4、5、7、8、9、10中任一項(xiàng)所述的多層結(jié)構(gòu)以及用于包含產(chǎn)品的空間，所述主動(dòng)層位于被動(dòng)層和所述空間之間。
14.一種包裝，包括如權(quán)利要求1、2、5、6、8、9、10中任一項(xiàng)所述的多層結(jié)構(gòu)以及用于包含產(chǎn)品的空間，所述被動(dòng)層位于主動(dòng)層和所述空間之間。
【文檔編號(hào)】B32B1/02GK103492171SQ201280018563
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月15日
【發(fā)明者】斯蒂法尼·馬修, 喬金·佩利西耶 申請(qǐng)人:艾薩帕克控股公司