專利名稱：具有由相同材料制成的內(nèi)層和外層的一體吹塑內(nèi)裝袋容器、以及用于制造該內(nèi)裝袋容器 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及對于分配式內(nèi)裝袋容器的新研發(fā)，尤其涉及單一材料制成 的一體吹塑內(nèi)裝袋容器。本發(fā)明還涉及用于生產(chǎn)出所述內(nèi)裝袋容器的方法，尤
其涉及用于生產(chǎn)出該內(nèi)裝袋容器的預(yù)制坯和用于生產(chǎn)出所述預(yù)制坯的方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)裝袋容器根據(jù)外部容器的幾何形狀也被稱為內(nèi)裝袋瓶或內(nèi)裝袋盒，這里 被認(rèn)為包含在術(shù)語內(nèi)裝袋容器的含義內(nèi)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(nèi)袋，該外部容器包括通向大氣的開口 ——口部，該內(nèi)袋連接至所述容器且在所述口部通向大氣。該系統(tǒng)必須包括至 少一個通風(fēng)孔，該通風(fēng)孔將大氣流體地連接至內(nèi)袋和外部容器之間的區(qū)域，從 而控制所述區(qū)域的壓力以擠壓內(nèi)袋，因此分配其中包含的液體。
傳統(tǒng)上，內(nèi)裝袋容器仍然通過單獨(dú)地生產(chǎn)設(shè)有特定頸部封閉組件的內(nèi)袋和 結(jié)構(gòu)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己完全形 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(nèi)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(fēng)孔；這種構(gòu)造的例子尤其可參見 USA3484011、 USA3450254、 USA4，330,066和USA4892230。這些類型的內(nèi)裝 袋容器具有可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)，但是它們非常昂貴且生產(chǎn)費(fèi)力。
最近的研發(fā)聚焦于"一體吹塑內(nèi)裝袋容器"的生產(chǎn)，通過將聚合物多層預(yù) 制坯吹塑成包括內(nèi)層和外層的容器，以使因此生產(chǎn)出的容器的內(nèi)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(fèi)力步驟。"內(nèi)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(shù)涉及許多挑戰(zhàn)，提出了許多替代解決方案。
多層預(yù)制坯可擠壓或注射成形(參見USA6238201、 JPA10128833、 JPA1
41010719、 JPA9208688、 USA6649121)。擠壓成形方法在生產(chǎn)率方面是有利的， 而當(dāng)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(nèi)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(fēng)孔，仍然是一個關(guān)鍵的步驟，例如在USA5301838、 USA5407629、 JPA5213373、 JPA8001761、 EPA1356915、 USA6649121、 JPA10180853中提出
了若干解決方案。
用于生產(chǎn)一體吹塑內(nèi)裝袋容器的預(yù)制坯與用于生產(chǎn)吹塑共層合容器的預(yù) 制坯明顯不同，在共層合容器中，容器的各層在層厚方向?qū)⒉粚与x。內(nèi)裝袋容 器由包含柔性可收縮袋的外部結(jié)構(gòu)封裝件來構(gòu)成。因此，容器的外層基本上比 內(nèi)袋厚。這個相同的關(guān)系當(dāng)然也可在預(yù)制坯中找到，其特點(diǎn)是，內(nèi)層基本上比 外層薄。而且，在一些情況下，預(yù)制坯已經(jīng)包括通風(fēng)孔，而在用于生產(chǎn)共層合 容器的預(yù)制坯中絕不存在通風(fēng)孔(參見EPA1356915)。
一體吹塑內(nèi)裝袋容器的另一問題是內(nèi)層和外層材料的選擇，必須根據(jù)一方 面的加工相容性和另一方面的粘合不相容性的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。
針對加工相容性，EPA1356915和USA6649121提出了外層的熔點(diǎn)應(yīng)高于 內(nèi)層的熔點(diǎn)，從而允許通過注射成形外層、隨后在外層之上再注射成形內(nèi)層來 生產(chǎn)出一體預(yù)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(nèi)層的例子給出。盡管這種材料選擇對于預(yù)制坯的注射成形生產(chǎn)來說 可能是有利的，但是對于吹塑步驟來說遠(yuǎn)非最佳的，因?yàn)榫垡蚁┖蚉ET具有不 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、再將該型坯吹塑形成內(nèi)裝袋容器，其中，外層較佳地 包括烯烴，而內(nèi)層較佳地包括非晶聚酰胺。
考慮到用于為了確保使用時內(nèi)層與外層適當(dāng)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"?；仡櫛尘凹夹g(shù)， 在USA5921416中提到了在內(nèi)層和外層之間使用插入的脫模層，從而形成三層 或五層結(jié)構(gòu)。USA5301838描述了這種結(jié)構(gòu)的一個例子，其公開了一種復(fù)雜的、 注射成形的、五層一體預(yù)制坯，其包括中間交替插入兩個薄層材 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(chǎn)這種預(yù)制坯有關(guān)的復(fù)雜性之外，吹塑溫度的基本差異也是這些不同材料的特點(diǎn)。最后但并非最不重要的是，使用不同材料會使這種內(nèi)裝袋容器的重復(fù)利用成問題，因?yàn)樵谑褂弥鬅o法從容器中容易地取出袋子。
從前述可知，在一體吹塑內(nèi)裝袋容器的領(lǐng)域，對于內(nèi)層和外層的材料選擇和內(nèi)裝袋容器使用后的重復(fù)利用仍有需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由所附的諸獨(dú)立權(quán)利要求來限定。諸較佳實(shí)施例由諸從屬權(quán)利要求來限定。具體地說，本發(fā)明涉及一種一體吹塑內(nèi)裝袋容器，其中，相同的聚合物在內(nèi)層和外層之間的界面的任一側(cè)上相接觸。
本發(fā)明還涉及一種用于吹塑形成內(nèi)裝袋容器的預(yù)制坯，該預(yù)制坯具有內(nèi)層和外層，其中，預(yù)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的界面處引入氣體就將所述容器的因此獲得的內(nèi)層與因此獲得的外層分離。內(nèi)層和外層是相同材料。
根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制坯的一較佳實(shí)施例是具有用于內(nèi)層的第一預(yù)制坯和用于外層的第二預(yù)制坯的組件，從而第一預(yù)制坯裝配入第二預(yù)制坯。
在另一實(shí)施例中，預(yù)制坯是通過層層相疊地注射成形獲得的一體預(yù)制坯。


圖1A是根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制坯的第內(nèi)裝袋容器的示意性剖視圖。
圖1B是根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制坯的第
內(nèi)裝袋容器的示意性剖視圖。
實(shí)施例和對該預(yù)制坯吹塑之后獲得的實(shí)施例和對該預(yù)制坯吹塑之后獲得的
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參見附圖1A和1B，示出了一體吹塑內(nèi)裝袋容器2和用于制造其的預(yù)制坯1和l'。預(yù)制坯1包括內(nèi)層11和外層12，內(nèi)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(cè))結(jié)合在一起。內(nèi)層11和外層12之間的區(qū)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(fēng)孔3流體地連通的間隙14'。
已經(jīng)公開了許多種通風(fēng)孔幾何形狀，而選擇哪種幾何形狀并不是關(guān)鍵的。
然而，較佳的是，通風(fēng)孔與所述預(yù)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(fēng)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(cè)，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(nèi)裝袋容器就使內(nèi)袋更加高效且可重復(fù)地層離。容器可包括圍繞內(nèi)裝袋口部的唇邊均勻分布的一個或多個通風(fēng)孔。多個通風(fēng)孔是有利的，因?yàn)樗鼈冊试S一旦通過所述通風(fēng)孔吹入加壓氣體就使內(nèi)裝袋容器2的內(nèi)層21和外層22更加均勻地分離。較佳的是，預(yù)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(fēng)孔。更佳的是，在口部唇邊上以規(guī)律間隔開有三個通風(fēng)孔，最佳的是，開有至少四個通風(fēng)孔。
預(yù)制坯可包括兩個單獨(dú)的預(yù)制坯的組件11和12，這兩個單獨(dú)的預(yù)制坯彼此獨(dú)立地生產(chǎn)，此后組裝在一起以使內(nèi)部預(yù)制坯11裝配入外部預(yù)制坯12。這個解決方案允許頸部和通風(fēng)孔設(shè)計中的較大自由度?；蛘撸A(yù)制坯可以是通過層層相疊地注射成形獲得的一體預(yù)制坯。后一實(shí)施例相對于組裝式預(yù)制坯是有利的，因?yàn)樗话ńM裝步驟，只需一個生產(chǎn)工位用于預(yù)制坯制造。另一方面，通風(fēng)孔的設(shè)計尤其受該方法限制。
盡管直覺暗示且所有現(xiàn)有技術(shù)指示使用"(不同的且)相互不粘合的合成樹脂"以用于制造內(nèi)裝袋容器的預(yù)制坯的內(nèi)層和外層(參見JPA2005047172)，然而令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，對于內(nèi)層和外層由相同材料構(gòu)成的預(yù)制坯也可在內(nèi)層和外層之間獲得優(yōu)良的層離結(jié)果。對于預(yù)制坯組件和一體預(yù)制坯也可獲得類似的結(jié)果。在一體上塑預(yù)制坯的情況下，通常認(rèn)為，對于半晶聚合物可獲得較好的結(jié)果。
用于本發(fā)明的預(yù)制坯和內(nèi)裝袋容器的諸層的較佳材料是聚酯，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。
在下列情況下，相同的聚合物被認(rèn)為與內(nèi)層和外層之間界面的兩側(cè)相接
觸
7 內(nèi)層和外層由相同材料構(gòu)成(例如，PETaPET外，無論各PET的特定等級如何)；或
內(nèi)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(gòu)成，假設(shè)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(nèi)(0.8 PET+0.2 PE)外)。
存在少量添加劑不被認(rèn)為脫離本發(fā)明的范圍，只要添加劑基本上不改變界面即可。
在外層的基本上整個內(nèi)表面上，預(yù)制坯的兩層11和12可通過界面14連接在一起(參見圖1A的(l))。相反，它們也可在預(yù)制坯本體的大部分區(qū)域上隔開包含空氣的間隙14'，該間隙14'與至少一個界面通風(fēng)孔3流體地連通(參見圖1B中的(l'))。后一實(shí)施例在使用預(yù)制坯組件時較易實(shí)現(xiàn)，該預(yù)制坯組件設(shè)計成內(nèi)預(yù)制坯在頸部6處牢固地固定至外預(yù)制坯且因此可在內(nèi)層11和外層12之間形成基本間隙14'。
本發(fā)明的內(nèi)裝袋容器2可通過以下方式獲得提供如上所述的預(yù)制坯；使所述預(yù)制坯達(dá)到吹塑溫度；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(yù)制坯；以及對因此己加熱的預(yù)制坯進(jìn)行吹塑以形成內(nèi)裝袋容器。因此獲得的內(nèi)裝袋容器的內(nèi)層21和外層22在外層的基本上整個內(nèi)表面上通過界面24彼此連接。所述界面24通過通風(fēng)孔3與大氣流體地連通，因?yàn)橥L(fēng)孔所位于的預(yù)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(fēng)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(fēng)孔以一致和可重復(fù)的方式吹入加壓氣體，內(nèi)層21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(shù)，尤其是界面粘合強(qiáng)度，通風(fēng)孔的數(shù)量、幾何形狀和分布，以及注射氣體的壓力。界面強(qiáng)度當(dāng)然是關(guān)鍵問題，可以通過內(nèi)層和外層材料的選擇和通過吹塑過程中的工藝參數(shù)來調(diào)節(jié)；所用的壓力一時間一溫度窗口當(dāng)然是首要的，主要取決于內(nèi)層和外層所選用材料。
即使在上述類型的預(yù)制坯上實(shí)施吹塑工藝，也可獲得優(yōu)良的結(jié)果，在該上述類型的預(yù)制坯中，包含空氣的間隙使內(nèi)層和外層在預(yù)制坯本體的大部分區(qū)域上隔開，且所述間隙與至少一個界面通風(fēng)孔流體地連通，并且，
8，在第一階段，將氣體吹入由內(nèi)層限定的空間中以拉伸預(yù)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(yù)制坯界面通風(fēng)孔來防止隔開預(yù)制坯內(nèi)層和外層的間隙中的空氣排出；以及
，在第二階段，當(dāng)所述間隙中累積的空氣壓力達(dá)到預(yù)設(shè)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(dāng)兩層的相應(yīng)溫度最高時，用隔開兩層的間隙內(nèi)封閉的氣墊來防止內(nèi)層與外層相接觸。隨著拉伸繼續(xù)，間隙變得越來越薄，且間隙內(nèi)的空氣壓力增大。當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值時，使封閉通風(fēng)孔的閥打開，排出空氣，允許內(nèi)層與外層相接觸，且在當(dāng)兩層相應(yīng)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(nèi)預(yù)制坯和外預(yù)制坯的任一表面或兩個表面上，這些表面將形成內(nèi)裝袋容器的界面?？墒褂檬袌錾峡少彽玫娜魏蚊撃渥詈眠m于預(yù)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，F(xiàn)reekote)。脫模劑可就在將預(yù)制坯裝入吹塑單元之前進(jìn)行涂敷，或者預(yù)制坯可經(jīng)受預(yù)處理。
脫模劑的涂敷對于內(nèi)層設(shè)計是尤其有利的。實(shí)際上，界面粘合強(qiáng)度的降低有利于內(nèi)層與外層層離，因此減少了層離時施加在內(nèi)層上的應(yīng)力，因此內(nèi)層可設(shè)計成非常薄和柔性，而在層離時不會有損壞內(nèi)層的風(fēng)險。顯然，內(nèi)袋的柔性對于液體分配來說是關(guān)鍵參數(shù)，而且當(dāng)內(nèi)層可設(shè)計成非常薄時，也可在節(jié)省材料方面來實(shí)現(xiàn)節(jié)省成本。
此外，脫模劑的涂敷能減小將內(nèi)層與外層隔開的間隙的寬度。通過減小所述間隙的寬度，預(yù)制坯的內(nèi)層可設(shè)計成具有相同的厚度但具有較大的徑向截面，從而導(dǎo)致吹塑過程中內(nèi)層拉伸比的減小，進(jìn)而減小內(nèi)層中微裂紋的潛在形成。
實(shí)例
通過如下方式生產(chǎn)出根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制坯將熔融材料注射入冷卻的第一型腔來形成預(yù)制坯的內(nèi)層11。將熔融材料注射入冷卻的第二型腔中，以形成預(yù)制坯的外層12。將兩個預(yù)制坯構(gòu)件組裝在一起，以形成根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制坯。
在包含紅外燈裝置的加熱室中對如上所述生產(chǎn)出的預(yù)制坯進(jìn)行加熱，然后將預(yù)制坯固定入吹塑模具中，該吹塑模具的壁保持在所想要的溫度。將加壓空 氣吹入預(yù)制坯。然后對因此生產(chǎn)出的內(nèi)裝袋容器充注液體，將該內(nèi)裝袋容器連 接至包括壓縮空氣源的用于分配飲料的器具，從而確定層離壓力。
層離壓力如下進(jìn)行確定。將所述內(nèi)裝袋容器的界面通風(fēng)孔連接至壓縮空氣 源。通過諸通風(fēng)孔以恒定的壓力注射空氣，且觀察內(nèi)層和外層之間的界面；逐 步增大壓力，直到達(dá)到層離壓力為止。層離壓力定義為內(nèi)層與外層在其整個界 面上分離且內(nèi)層收縮時的壓力。對于因此分離的兩層的表面檢査結(jié)合痕跡。
上述內(nèi)裝袋容器的層離壓力約為0.5±0.1巴過壓，在內(nèi)層和外層之間幾乎 沒有出現(xiàn)粘合破裂的痕跡。該實(shí)例示出了用根據(jù)本發(fā)明的一體預(yù)制坯可生產(chǎn)出 優(yōu)良質(zhì)量的內(nèi)裝袋容器。
10
權(quán)利要求
1.一種一體吹塑內(nèi)裝袋容器，包括在內(nèi)層和外層之間的界面的任一側(cè)上相接觸的相同聚合物。
2. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)裝袋容器，其特征在于，所述內(nèi)層和所述外層包括半晶材料。
3. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)裝袋容器，其特征在于，所述內(nèi)層和所述外層由 選自以下的材料構(gòu)成PET、 PEN、 PTT、 PA、 PP、 PE、 HDPE、 EVOH、 PGAc、 PLA、及其共聚物或混合物。
4. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)裝袋容器，其特征在于，所述內(nèi)裝袋容器還包括 至少一個楔形的通風(fēng)孔，所述楔形在其開口的高度處具有寬側(cè)，且隨著其穿透 深入 容器而變薄，直到所述內(nèi)層和所述外層相接形成界面為止。
5. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)裝袋容器，其特征在于， 一個以上通風(fēng)孔圍繞所 述內(nèi)裝袋容器的口部的唇邊分布。
6. —種用于吹塑形成內(nèi)裝袋容器的預(yù)制坯，包括內(nèi)層和外層，其中，預(yù) 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至少一個界 面處引入氣體就將所述容器的如此獲得的內(nèi)層與如此獲得的外層分離，其中， 所述內(nèi)層和外層是相同材料。
7. 如權(quán)利要求6所述的預(yù)制坯，其特征在于，所述內(nèi)層和所述外層由半晶 材料構(gòu)成。
8. 如權(quán)利要求7所述的預(yù)制坯，其特征在于，所述內(nèi)層和所述外層由選自 以下的材料構(gòu)成PET、 PEN、 PTT、 PA、 PP、 PE、 HDPE、 EVOH、 PGAc、 PLA、及其共聚物或混合物。
9. 如權(quán)利要求6所述的預(yù)制坯，其特征在于，所述至少一個界面處是楔形 的通風(fēng)孔，所述楔形在其開口的高度處具有寬側(cè)，且隨著其穿透深入容器而變 薄，直到所述內(nèi)層和所述外層相接形成界面為止。
10. 如權(quán)利要求6所述的預(yù)制坯，其特征在于， 一個以上的通風(fēng)孔圍繞所 述預(yù)制坯的口部的唇邊分布。
11. 如權(quán)利要求6所述的預(yù)制坯，其特征在于，所述預(yù)制坯的所述內(nèi)層和所述外層在所述外層的基本上整個內(nèi)表面上通過界面連接。
12. 如權(quán)利要求6所述的預(yù)制坯，其特征在于，所述預(yù)制坯的所述內(nèi)層和外層在所述預(yù)制坯的本體的大部分區(qū)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(fēng)孔流體地連通。
13. 如權(quán)利要求6所述的預(yù)制坯，其特征在于，所述預(yù)制坯具有由兩個單 獨(dú)的內(nèi)預(yù)制坯和外預(yù)制坯彼此裝配在一起而形成的組件。
14. 如權(quán)利要求6所述的預(yù)制坯，其特征在于，所述預(yù)制坯具有通過層層 相疊地注射成形獲得的一體預(yù)制坯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種一體吹塑內(nèi)裝袋容器(2)，其中，相同的聚合物在內(nèi)層(11)和外層(12)之間的界面的任一側(cè)上相接觸。本發(fā)明還涉及一種用于吹塑形成內(nèi)裝袋容器的預(yù)制坯(1，1′)，該預(yù)制坯具有內(nèi)層和外層，其中，預(yù)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的界面處引入氣體就將所述容器的因此獲得的內(nèi)層與因此獲得的外層分離。內(nèi)層和外層是相同材料。
文檔編號B29B11/14GK101663143SQ200880012709
公開日2010年3月3日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月19日
發(fā)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