CN101663149A - 具有袋锚固位置的一体吹塑内装袋容器；用于生产出该内装袋容器的方法；以及该内装袋容器的模具 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可通过对注射成形的多层预制坯(1)进行吹塑来获得的一体吹塑内装袋容器(2)。内装袋容器(2)包括形成袋的内层(21)和形成容器的外层(22)、以及将由该袋(21)限定的容积流体地连接至大气的单个开口(5)——口部。该容器还包括至少一个界面通风孔(3)，所述界面通风孔将内层和外层之间的界面流体地连接至大气，其中，该袋(21)在至少一个远离单个开口(5)和界面通风孔(3)的位置(7)锚固至外层(22)。本发明还涉及用于生产出吹塑内装袋容器(2)的方法和模具。

Description

具有袋锚固位置的一体吹塑内装袋容器；用于生产出该内装袋容器的方法；以及该内装袋容器的模具

技术领域

本发明总的涉及对于分配式内装袋容器的新研发，尤其涉及用于在至少一个位置将袋固定至容器以使袋在使用时其收缩过程中稳定的锚固装置。本发明还涉及用于生产所述内装袋容器的方法和工具。

背景技术

内装袋容器根据外部容器的几何形状也被称为内装袋瓶或内装袋盒，这里被认为包含在术语内装袋容器的含义内的所有物品是一类液体分配包装，该液体分配包装包括外部容器和可收缩的内袋，该外部容器包括通向大气的开口——口部，该内袋连接至所述容器且在所述口部通向大气。该系统必须包括至少一个通风孔，该通风孔将大气流体地连接至内袋和外部容器之间的区域，从而控制所述区域的压力以挤压内袋，因此分配其中包含的液体。

传统上，内装袋容器仍然通过单独地生产设有特定颈部封闭组件的内袋和结构容器(通常呈瓶的形式)来形成。袋可借助于颈部封闭组件插入已完全形成的瓶的开口中且固定至其，该颈部封闭组件包括通向袋内的一个开口和将袋和瓶之间的空间流体地连接至大气的通风孔；这种构造的例子尤其可参见USA3484011、USA3450254、USA4,330,066和USA4892230。这些类型的内装袋容器具有可重复使用的优点，但是它们非常昂贵且生产费力。

最近的研发聚焦于“一体吹塑内装袋容器”的生产，通过将聚合物多层预制坯吹塑成包括内层和外层的容器，以使因此生产出的容器的内层和外层之间的粘合足够弱从而一旦在界面处引入气体就容易层离，从而避免将袋组装入容器的费力步骤。“内层”和“外层”可各包括单层或多层，但是无论如何至少一旦层离就可易于识别。所述技术涉及许多挑战，提出了许多替代解决方案。

多层预制坯可挤压或注射成形(参见USA6238201、JPA10128833、JPA11010719、JPA9208688、USA6649121)。挤压成形方法在生产率方面是有利的，而当通常在用于分配饮料的容器中要求壁厚精度时，注射成形方法是较佳的。

用于生产一体吹塑内装袋容器的预制坯与用于生产吹塑共层合容器的预制坯明显不同，在共层合容器中，容器的各层在层厚方向将不层离。内装袋容器由包含柔性可收缩袋的外部结构封装件来构成。因此，容器的外层基本上比内袋厚。这个相同的关系当然也可在预制坯中找到，其特点是，内层基本上比外层薄。而且，在一些情况下，预制坯已经包括通风孔，而在用于生产共层合容器的预制坯中绝不存在通风孔(参见EPA1356915)。

在一体吹塑内装袋容器中形成将袋和瓶之间空间或界面流体地连接至大气的通风孔，仍然是一个关键的步骤，例如在USA5301838、USA5407629、JPA5213373、JPA8001761、EPA1356915、USA6649121、JPA10180853中提出了若干解决方案。一体吹塑内装袋容器的另一问题是内层和外层材料的选择，必须根据一方面的加工相容性和另一方面的粘合不相容性的严格标准来选择材料。如同下面所说明的那样，有时难以合起来满足这些标准。内层和外层材料的热性质对于吹塑步骤应尽可能接近，但对于一体多层预制坯的注射成形生产应充分不同。

除了热性质之外，应确保内层和外层形成弱界面，以确保使用时内层与外层合适地层离；JP2005047172表明了，内层和外层应由“相互不粘合的合成树脂”制成。

因为内层和外层之间的界面不可避免地在吹塑时形成，由于吹塑阶段过程中的各种现象，诸如局部热梯度、在容器不同位置不同的树脂拉伸速率和流动速率等，界面强度可能不总是像人们所希望的那样均匀，所以内层与外层的层离不总是受到完美控制。已经观察到，当袋子开始收缩、不对称地弯曲和折叠且有形成与容器口部隔开的充满液体的口袋的风险时，两层可由于界面的局部薄弱性而在内装袋容器的一侧择优地层离。如果发生这一现象，尽管内装袋容器仍可容纳相当量的液体，但该内装袋容器无法再被使用。

JP4267727暗示了将内层和外层在其底部固定，但没有披露如何实现其。在日本实用新型JP7048519中，夹紧共挤塑多层型坯的一端，以形成相互配合的波纹，并在吹塑之前通过附加的装置固定该结构。USA6649121提出了通过在待吹塑形成内装袋容器的预制坯的内层的底部形成突部来将内袋固定至外层，该突部与形成在外层底部的通孔匹配且机械配合在外层的外表面上。通过拉伸杆的向下驱动来限制容器底部区域的轴向拉伸，从而在整个吹塑过程中看来可保持该几何形状。

前述日本实用新型中所述的共挤塑型坯在使用注射成形的预制坯时不允许相同的壁厚控制，而该相同的壁厚控制在分配加压饮料的内装袋容器的应用领域是需要的。USA6649121提出的解决方案应用于内装袋容器，其中，通过减小袋中的压力来分配袋中所含的液体，而不允许通过在内层和外层之间界面处注射加压气体来分配液体，因为内层的突部并不意味着气密地配合在外层的外表面上。实际上，USA6649121提出的解决方案包括：必须使空气穿过突部和通孔壁之间的空隙以补偿增大的压降，因为一旦通过真空抽出液体进而使袋子收缩，就会在内层和外层之间形成间隙。

从前述可知，在一体吹塑内装袋容器的技术领域中仍然有以下需求：要能在界面处注入加压气体之后，控制内袋与外部容器的层离。

发明内容

本发明由所附的诸独立权利要求来限定。诸较佳实施例由诸从属权利要求来限定。具体地说，本发明涉及一种可通过对注射成形的多层预制坯进行吹塑来获得的一体吹塑内装袋容器。该内装袋容器包括形成袋的内层和形成容器的外层、以及将由该袋限定的容积流体地连接至大气的单个开口——口部。该容器还包括至少一个界面通风孔，所述界面通风孔将内层和外层之间的界面流体地连接至大气，其中，该袋在至少一个远离单个开口的位置锚固至外层。

本发明还涉及一种用于生产出如上所述内装袋容器的方法，该方法包括下列步骤：

·提供包括两层的聚合物预制坯；

·使所述预制坯达到吹塑温度；

·对因此已加热的预制坯进行吹塑以形成内装袋容器；

其中，在该方法过程中，内袋在至少一个远离内装袋容器口部的位置锚固至外层。

这种锚固可通过内层和外层之间的局部增强的机械、物理或化学粘合、或其组合来实现。

局部增强的机械粘合可设有例如包括槽或凹处的吹塑工具，内层和外层在吹塑方法过程中配合在该槽或凹处中且因此变得互锁。

该槽或凹处可通过在吹塑工具中插入限定所述槽或凹处的凹边来设置在该吹塑工具中。在用结合在吹塑工具中的凹边来实施吹塑操作时，可实现内层和外层之间的互锁，此外可容易地将凹边固定至容器。

附图说明

图1A是根据本发明的预制坯的第一实施例和对该预制坯吹塑之后获得的内装袋容器的示意性剖视图。

图1B是根据本发明的预制坯的第二实施例和对该预制坯吹塑之后获得的内装袋容器的示意性剖视图。

图2是吹塑工具的示意图，内装袋容器位于该吹塑工具中。

具体实施方式

现在参见附图1A和1B，示出了一体吹塑内装袋容器2和用于制造其的预制坯1和1′。预制坯1包括内层11和外层12，内层11和外层12至少在颈部6的高度处通过界面(示于右手侧)结合在一起。内层11和外层12之间的区域可包括两层基本彼此接触的界面14，或包括与至少一个通风孔3流体地连通的间隙14′。所述通风孔3包括通向大气的开口4。

已经公开了许多种通风孔几何形状，而选择哪种几何形状并不是关键的。然而，较佳的是，通风孔与所述预制坯的口部5相邻且定向成与该口部5同轴，如图1所示。更佳的是，通风孔具有楔形的形状，楔形具有位于其开口4的高度上的宽侧，且随着其穿透深入容器而变薄，直到两层相接而至少在颈部高度处形成界面14为止。该几何形状允许一旦使用内装袋容器就使内袋更加高效且可重复地层离。容器可包括围绕内装袋口部的唇边均匀分布的一个或多个通风孔。多个通风孔是有利的，因为它们允许一旦通过所述通风孔吹入加压气体就使内装袋容器2的内层21和外层22更加均匀地分离。较佳的是，预制坯包括在容器口部唇边处直径方向相反位置的两个通风孔。更佳的是，在口部唇边上以规律间隔开有三个通风孔，最佳的是，开有至少四个通风孔。

预制坯可包括两个分离的注射成形预制坯11和12的组件，这两个分离的预制坯彼此单独地生产，此后组装在一起以使内部预制坯11装配入外部预制坯12。该解决方案允许颈部和通风孔设计中的、以及各预制坯构件的组成材料选择中的更大自由度。或者，预制坯可以是通过层层相叠地注射成形获得的一体预制坯。后一实施例相对于组装式预制坯是有利的，因为它不包括组装步骤，只需一个生产工位用于预制坯制造。另一方面，通风孔的设计尤其受限，内层和外层的相应熔点必须根据首先注射的那层来小心匹配；根据经验，首先注射的那层通常需要较高的熔点。

预制坯1的内层和外层可由不同材料或相同材料构成。在使用不同材料的情况下，根据预制坯注射成形和内装袋吹塑中的工艺参数，必须满足某些要求。当然重要的是，两种材料可在相当类似的工艺窗口下加工，它们不会形成太强的界面，太强的界面在界面处注射加压气体之后不会有令人满意的分离。

替代的且令人惊讶的是，对于内层和外层由相同材料构成的预制坯，也可获得良好的结果。尤其在一体上塑预制坯的情况下，通常认为，对于半晶聚合物可获得较好的结果。

在下列情况下，相同的聚合物被认为与内层和外层之间界面的两侧相接触：

·内层和外层由相同材料构成(例如，PET_内PET_外，无论各PET的特定等级如何)；或

·内层和外层由具有至少一种相同聚合物的混合物或共聚物来构成，假设所述相同聚合物位于界面处，而不同的聚合物基本上不在所述界面处(例如，(0.85PET+0.15PA6)_内(0.8PET+0.2PE)_外)。

在层中存在少量添加剂不被认为会使材料不同，只要添加剂基本上不改变界面即可。

用于本发明的预制坯和内装袋容器的较佳材料是：聚酯，诸如PET、PEN、PTT、PTN；聚酰胺，诸如PA6、PA66、PA11、PA12；聚烯烃，诸如PE、PP；EVOH；生物可降解的聚合物，诸如聚乙二醇(PGAc)、聚乳酸(PLA)；及其共聚物和混合物。在不同材料用于内层和外层的情况下，它们的最佳吹塑温度应彼此相差不超过70℃，较佳地不超过40℃，最佳地不超过10℃，理想地应具有相同的吹塑温度。

在外层的基本上整个内表面上，预制坯的两层11和12可通过界面14连接在一起。相反，它们也可在预制坯本体的大部分区域上隔开包含空气的间隙14，该间隙与至少一个界面通风孔3流体地连通。后一实施例在使用预制坯组件时较易实现，该预制坯组件设计成内预制坯在颈部6处牢固地固定至外预制坯且因此可在内层11和外层12之间形成基本间隙14′。

本发明的内装袋容器2可通过以下方式获得：提供如上所述的预制坯；使所述预制坯的内层和外层达到吹塑温度；在颈部高度处用吹塑工具中的固定装置固定因此已加热的预制坯；以及对因此已加热的预制坯进行吹塑以形成内装袋容器，从而在远离内装袋容器颈部的位置7，内层局部地锚固至外层。

因此获得的内装袋容器的内层21和外层22在外层的基本上整个内表面上通过界面24彼此连接。所述界面24通过通风孔3与大气流体地连通，因为通风孔所位于的预制坯颈部由固定装置保持固定且在吹塑过程中不被拉伸，所以通风孔3在整个吹塑过程中保持其原始几何形状。

必要的是，一旦通过通风孔以一致和可重复的方式吹入加压气体，内层21和外层22之间的界面24就分离。所述操作的成功取决于多个参数，尤其是界面粘合强度，通风孔的数量、几何形状和分布，注射气体的压力，以及内袋稳定性。通过如下方式可基本上改进内袋稳定性：在远离内装袋容器的颈部和口部的位置将内层固定至外层，以使内层和外层之间的界面在界面处注入加压气体时在所述锚固位置不会分离。袋子因此在两个彼此远离的位置被固定：颈部和锚固位置。这能较好地控制袋子的收缩，其对于内装袋容器的可靠和可重复操作来说是必需的。

内层与外层的锚固可通过局部增强的机械或物理粘合来形成。机械粘合包括内层和外层之间在所有尺度上的任何相互作用，该尺度从宏观机械互锁到界面处的交叉结晶和分子相互扩散，所有现象对于熟悉本领域的技术人员来说都是已知的。物理和化学粘合也被广泛研究，且涉及分散力(例如，伦敦力和基顿力)、酸碱相互作用(有时也称作极力)、氢键和共价键。

以上粘合机制的所有宏观互锁都是取决于温度的，且例如可通过控制想要锚固位置的局部界面温度来局部促进。在预制坯组件的情况下，可在将内预制坯装配至外预制坯之前，在所想要的锚固位置涂敷粘合剂。粘合剂必须耐受吹塑温度，且在吹塑时与预制坯足够相容以便拉伸。

宏观互锁可通过使用吹塑工具来实现，该吹塑工具包括在所想要的锚固位置、较佳地在如图1所示的容器底部的槽或凹处。一旦吹塑之后，已加热的预制就膨胀且内层和外层配合入槽。由槽壁与周围容器本体形成的角度α可能大于或等于90度，在这种情况下，锚固位置通过在因此形成的突部高度处、内层和外层之间的增强摩擦来形成，或者，该角度可小于90度，在这种情况下，两层的机械互锁形成像个铆钉。

较佳的是，拉伸杆在吹塑过程中向下驱动预制坯，以促进纵向拉伸且确保在所想要的锚固位置实现预制坯与工具壁的良好接触。

在由槽壁与周围容器本体形成的角度α小于90度的情况下，两层的机械互锁形成像个铆钉，锚固位置包括底切。该底切可用多种方法形成，下面将描述其中一些方法。

根据第一方法，底切通过使用吹塑工具来形成，该吹塑工具包括两个半模，这两个半模仅仅在槽的位置局部闭合，两半模在槽位置的侧壁限定与所产生的锚固位置相反的部件。借助拉伸杆在槽中向下驱动预制坯，此后使两个半模朝向彼此移动以完全闭合模具，从而产生底切。

根据另一方法，使用吹塑工具，该吹塑工具包括轴向移动的销，该销可在吹塑过程中引入型腔内，从而能产生底切。

根据再一方法，带有半模的吹塑工具限定与所产生的锚固位置相反的槽。在预制坯的吹塑过程中，借助施加的流体压力来将预制坯驱动入槽。在该方法中，可使用拉伸杆，该拉伸杆停止在远离槽的位置或延伸入槽。在最后一种情况下，较佳地使用设有中心流体通道且在其远端(延伸入吹塑工具的那端)设有侧向开口的拉伸杆，该拉伸杆在拉伸过程中延伸入槽，从而通过流体通道和侧向开口来引导用来拉伸预制坯的一部分流体，以有利于将预制坯拉伸入槽且抵靠在限定该槽的型腔内壁上。

图2示意地示出了其中设有凹边的吹塑工具，该凹边包括位于所想要锚固位置的所述槽或凹处。在吹塑预制坯之前将该凹边插入吹塑工具中，从而一旦吹塑之后，已加热的预制坯就膨胀且内层和外层配合入槽。这样，实现所想要的宏观互锁，此外还在容器上设置凹边。在这种情况下，由凹边限定的槽设计成产生铆钉形式的锚固位置，该锚固位置可借助迫使预制坯材料进入槽的流体压力来成功地实现。既可使用应用拉升杆的方法，也可使用不应用拉伸杆的方法。

脱模剂可在界面处涂敷在内层和外层的任一表面或两个表面上，这些表面将形成内装袋容器的界面。在将外层注射成形到内层之上的情况下，脱模剂可在注射成形外层之前涂敷在内层的外表面上。可使用市场上可购得的任何脱模剂，其最好适于预制坯所用材料且耐抗吹塑温度，例如是基于硅或PTFE的脱模剂(例如，Freekote)。脱模剂可就在将预制坯装入吹塑单元之前进行涂敷，或者预制坯可经受预处理。

脱模剂的涂敷对于内层设计是尤其有利的。实际上，界面粘合强度的降低有利于内层与外层层离，因此减少了层离时施加在内层上的应力，因此内层可设计成非常薄和柔性，而在层离时不会有损坏内层的风险。显然，内袋的柔性对于液体分配来说是关键参数，而且当内层可设计成非常薄时，也可在节省材料方面来实现节省成本。

Claims (16)

1.一种可通过对注射成形的多层预制坯进行吹塑来获得的一体吹塑内装袋容器，所述内装袋容器包括：

形成所述袋的内层和形成所述容器的外层；

将由所述袋限定的容积流体地连接至大气的单个开口，即口部；以及

至少一个界面通风孔，所述界面通风孔将内层和外层之间的界面流体地连接至大气，其中，

所述袋在至少一个远离所述单个开口和界面通风孔的位置锚固至所述外层。

2.如权利要求1所述的内装袋容器，其特征在于，所述锚固位置通过所述内层和外层之间的局部增强的化学或物理粘合来获得。

3.如权利要求1所述的内装袋容器，其特征在于，所述锚固位置通过所述内层和外层之间的局部增强的机械粘合来获得。

4.如权利要求3所述的内装袋容器，其特征在于，机械粘合通过由内层和外层形成的突部来局部增强。

5.如权利要求1所述的内装袋容器，其特征在于，所述内层和所述外层是不同材料。

6.如权利要求1所述的内装袋容器，其特征在于，所述内层和所述外层是相同材料。

7.如权利要求1所述的内装袋容器，其特征在于，所述内层和所述外层选自以下材料：PET、PEN、PTT、PA、PP、PE、HDPE、EVOH、PGAc、PLA、及其共聚物或混合物。

8.如权利要求1所述的内装袋容器，其特征在于，至少一个通风孔是楔形的通风孔，所述楔形在其开口的高度处具有宽侧，且随着其穿透深入容器而变薄，直到所述内层和所述外层相接形成界面为止。

9.如权利要求1所述的内装袋容器，其特征在于，一个以上通风孔围绕所述内装袋容器的口部的唇边分布。

10.一种用于生产出如前述权利要求中任一项所述的内装袋容器的方法，包括下列步骤：

提供包括两层的注射成形聚合物预制坯；

使所述预制坯达到吹塑温度；以及

对已加热的预制坯进行吹塑以形成内装袋容器；

其中，在所述方法过程中，所述袋在至少一个远离所述单个开口的位置锚固至所述外层。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述锚固位置通过对所述两层进行局部热控制以增强所述内层和外层之间的化学或物理粘合来获得。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述锚固位置通过所述内层和外层之间的局部增强的机械粘合来获得。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，机械粘合通过配合在形成于工具中的槽中的、由内层和外层形成的突部来局部增强。

14.一种用于生产出吹塑内装袋容器的模具，所述内装袋容器具有

形成所述袋的内层和形成所述容器的外层；

将由所述袋限定的容积流体地连接至大气的单个开口，即口部；以及

至少一个界面通风孔，所述界面通风孔将内层和外层之间的界面流体地连接至大气，其中，

所述袋在至少一个远离所述单个开口和界面通风孔的位置锚固至所述外层，

所述模具包括：

在所述至少一个位置适于产生一旦对所述容器进行吹塑之后就在所述内层和外层之间产生锚固位置的装置，所述位置远离所述容器的开口。

15.权利要求14所述的模具，其特征在于，所述装置适于在所述内层和外层之间产生机械粘合，且包括槽。

16.权利要求14所述的模具，其特征在于，所述装置适于在所述内层和外层之间产生物理或化学粘合，且包括位于所想要锚固区域的特定加热装置。