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用于包装氧敏感产品的塑料容器及其制造方法与流程

2023-02-16 13:06:59 来源:中国专利 TAG:
用于包装氧敏感产品的塑料容器及其制造方法
1.相关申请
2.本技术要求于2020年4月16日提交的美国临时专利申请第63/010,891号的优先权,其通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本发明涉及多层(例如,挤出吹塑)容器,所述多层容器例如可以用于包装氧敏感产品。


背景技术:

4.随着食品消费者对食品本身的品质以及包装品质的期望增加,食品生产者和包装公司在向市场提供具有最少量化学防腐剂或不含化学防腐剂并且具有合宜的包装品质的健康且新鲜食品方面面临更大的挑战。开发可以在更长时间期间显著有助于保存可食用产品的新技术在供应链和商店中食物产品的保质期方面至关重要。这是因为许多食物产品在其暴露于氧时易于发生酸败或降解。例如,生乳仅几天就变质,即使在冷藏温度下储存时亦然。高温下短时间(htst)巴氏灭菌的乳如果冷藏保存,则可以具有7天至28天的保质期。显然,供应链期间可能经常发生的任何差的冷链条件(其使乳经历重复和/或有时严重的温度滥用)可以显著缩短保质期。
5.严格控制巴氏杀菌后的温度和用于装瓶的无菌系统可以增加巴氏杀菌乳的保质期。纸-箔-塑料层合的容器的出现,例如1959年的tetrahedron,是无菌包装工业的转折点。因此,通常将金属化聚合物膜或铝膜的层并入到纸板的结构中,这提供了优异的氧阻挡特性。另一方面,现有的非金属化多层吹塑的高密度聚乙烯(hdpe)容器具有由乙烯-乙烯醇(evoh)制成的一个或更多个层。尽管这些evoh层可以表现出适当的氧阻挡特性,但是可能污染用于再循环的hdpe单一材料流。
6.因此,开发可以用于储存氧敏感产品的表现出增强的氧阻挡特性的可再循环的吹塑hdpe容器将是有益的。


技术实现要素:

7.本文中描述了塑料容器和用于形成其的方法。
8.在一些方面中,提供了多层塑料容器。容器包括至少三个层,所述至少三个层包括在两个实心表层之间的一个或更多个内层。实心表层包含聚乙烯(pe)。内层中的至少一者包含pe/evoh共混物。共混物包含约30重量百分比至50重量百分比的evoh,并且在容器中evoh的总量不超过容器重量的10百分比。
9.在一些方面中,提供了形成多层塑料容器的方法,所述多层塑料容器包括至少三个层,所述至少三个层包括在两个实心表层之间的一个或更多个内层。所述方法包括:在第一挤出机中对包含聚乙烯的聚合物材料的第一流体流进行加工,以及在第二挤出机中对包含烯烃树脂和evoh的共混物的第二聚合物材料的第二流体流进行加工。所述共混物包含约
30重量百分比至约50重量百分比的evoh。所述方法还包括将第一流体流和第二流体流通过型坯模具共挤出以形成包括两个聚乙烯层和包含第二聚合物材料的层的多层型坯。所述方法还包括将型坯吹塑到模具或器皿中以形成容器。容器包括至少三个层,所述至少三个层包括在两个实心表层之间的一个或更多个内层。一个或更多个内层包含第二聚合物材料,以及两个实心表层包含聚乙烯。
10.在一些实施方案中,产品的根据astm d3985的氧透过率可以小于10cc/m2/24小时。
11.在一些实施方案中,产品的根据astm e398-13的水蒸气透过率可以小于2克/m2/24小时。
12.其他方面、实施方案、优点和特征可以根据以下具体实施方式变得明显。
具体实施方式
13.除非上下文另外明确规定,否则单数形式“一个/者/种”(“a/an/the”)包括复数对象。
14.本文中公开的所有范围均包括所列举的端点并且是可独立组合的(例如,30重量百分比至50重量百分比的evoh含量的范围包括端点30和50,以及所有中间值。在相同的上下文中,例如,小于50重量百分比的总evoh含量包括端点50重量%。)
15.如本文中所使用的,近似语言可以应用于修饰可以变化而不导致与其相关的基本功能的变化的任何定量表示。因此,由诸如“约”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值可以不限于所指定的精确值。修饰语“约”还应被认为公开了由两个端点的绝对值限定的范围。例如,表述“约30至约50”也公开了“30至50”的范围。
16.如本文中所使用的,术语“容器”还包括瓶子,并且两个术语还包括锥形颈形式和非锥形颈形式。
17.如本文中所使用的,术语“表层”是指多层结构的两个最外层。对于容器,一个表层限定容器的外表面以及一个表层限定容器的内表面。术语“内层”是指表层之间的层。
18.本公开内容涉及适合用于以下的多层(例如,挤出吹塑)容器:氧敏感产品和食品,例如,巴氏杀菌产品;婴儿食品;液体食品和饮料(例如水、果汁饮料、冷泡咖啡和所有种类的咖啡类饮料、所有种类的冰茶和草药饮料、肉汤、汤、乳和来源于乳的所有种类的产品);浓缩物;所有种类的调味品,例如番茄酱;液体蛋;所有种类的食用油(例如橄榄油、植物油、菜籽油);和番茄产品的包装;干食物产品例如饼干、曲奇、谷物、各种坚果、茶叶、咖啡、糖、面粉、干食品混合物、巧克力、糖果、宠物食品的包装。本文中描述的容器可以用于对可以在室温下储存的任何种类的饮料或液体食品进行无菌包装。本文中描述的容器可以用于气调包装。所述容器还可以用于包装所有种类的衣物洗涤剂、洗发剂和身体洗剂。本文中描述的容器可以用于包装饮用水、所有种类的维生素饮料和含咖啡因的饮料。所有实施方案中描述的产品可以用于但不限于所有种类的氧敏感化学品、石油罐、腐蚀性化学品和马达油的包装。
19.上述实例对本公开内容的产品的应用没有任何限制,并且其他应用可以是可能的。
20.本文中公开了具有增强的氧阻挡特性的可再循环塑料容器,所述可再循环塑料容
器使用挤出吹塑工艺制造,其中将包括一个或更多个层的型坯吹塑到器皿或模具中以形成容器。容器由在其中使用多个挤出机的组合的共挤出工艺中形成的多层型坯形成。多层容器包含聚乙烯(pe)例如hdpe。通常,多层容器包括形成在两个实心表层之间的一个或更多个内层,其中至少一个内层(并且在一些情况下,所有的内层)为pe/乙烯乙烯醇(evoh)的聚合物共混物(例如,hdpe/evoh),所述聚合物共混物包含高至50重量百分比的evoh,例如,约30重量百分比至50重量百分比,在一些情况下,约35重量百分比至50重量百分比,在一些情况下,约40重量百分比至50重量百分比,在一些情况下,约45重量百分比至50重量百分比,并且在一个单位产品的整个结构中evoh的总量不超过该产品重量的10百分比。在一些实施方案中,在容器的结构中evoh的总量不超过容器重量的5百分比,以及在一些实施方案中,在容器的结构中evoh的总量不超过容器重量的2.5百分比。
21.在一些实施方案中,本文中描述的吹塑产品包括一个或更多个层,其中至少一个层包含约30重量百分比至约50重量百分比的evoh,并且每单位的产品包含小于5重量百分比的evoh。
22.在一些实施方案中,本文中描述的吹塑容器包括一个或更多个泡沫层(例如,在两个实心表层之间)。在一些实施方案中,本文中描述的吹塑容器包括一个或更多个实心层(例如,在实心表层之间),其中一个或更多个实心内层包含约30重量百分比至约50重量百分比的evoh,在一些情况下,约40重量百分比至约50重量百分比,在一些情况下,约45重量百分比至约50重量百分比,并且在容器的结构中evoh的总量不超过容器重量的10百分比。
23.在一些实施方案中,在容器的结构中evoh的总量不超过容器重量的5百分比,以及在一些实施方案中,在容器的结构中evoh的总量不超过容器重量的2.5百分比。
24.在一些实施方案中,至少10%的孔为闭孔;在一些实施方案中,多于50%的孔为闭孔;以及在一些实施方案中,多于75%的孔为闭孔。如本文中所使用的,“闭孔”是指这样的孔:其具有完全围绕孔的孔壁而不具有开口,使得不存在与相邻孔的互联。
25.在一些实施方案,本文中描述的多层产品包括七个(或至少七个)层;在一些实施方案中,由六个(或至少六个)层;在一些实施方案中,由五个(或至少五个)层;在一些实施方案中,由四个(或至少四个)层;在一些实施方案中,由三个(或至少三个)层;在一些实施方案中,由两个(或至少两个)层,以及在一些实施方案中,产品为单层。例如,七层产品包括包含高至50重量百分比的evoh的一个或更多个层(例如,内层),其中在整个结构中evoh的量不超过产品重量的10百分比。在一些其他实施方案中,六层产品包括包含高至50重量百分比的evoh的一个或更多个层(例如,内层),其中在整个结构中evoh的量不超过产品重量的10百分比。在一些情况下,三层产品在中间层中包含高至约30重量百分比至约50重量百分比的evoh,其中在整个结构中evoh的量不超过产品重量的10百分比。在一种情况下,单层产品包含高至50重量百分比的evoh。在另一个实施方案中,本文中描述的可以为七层、六层、五层、四层或三层的产品包括至少一个泡沫内层,和/或在一些情况下一个实心内层,和两个实心表层。在一些其他实施方案中,产品包括五个或四个层。应理解其他层配置可以是可能的。
26.在一些实施方案中,本文中描述的产品为包含pe/evoh共混物的单层并且可以使用注射吹塑工艺制造,其中evoh的含量小于50重量百分比。
27.本文中描述的可再循环多层产品例如容器的实施方案与常规产品相比可以表现
出增强的氧阻挡特性。在一些实施方案中,产品的根据astm d3985的氧透过率小于20cc/m2/天;在一些情况下,小于15cc/m2/天;在一些情况下,小于10cc/m2/天;在一些情况下,小于5cc/m2/天;在一些情况下,小于2cc/m2/天;以及在一些情况下,小于1cc/m2/天。
28.在一些实施方案中,产品可以具有根据astm e398-13的小于5克/m2/天的水蒸气透过率;在一些其他情况下,具有小于2克/m2/天的水蒸气透过率;以及在一些情况下,具有小于1克/m2/天。
29.在一些实施方案中,所描述的产品包括包含树脂的至少一个层,其根据astm d3985的氧透过率值小于10cc/m2/天/密耳。在另一个实施方案中,所描述的产品除实心表层之外还可以具有至少一个层,所述至少一个层包含含有乙烯乙烯醇(evoh)的聚合物共混物。
30.在一些实施方案中,本文中描述的产品是轻质的并且具有小于1克/cm3的体积密度。
31.在一些实施方案中,所描述的产品例如容器的至少一个层(例如,表层、至少一个内层、所有的内层)包含hdpe。在一些情况下,这些层的一者或更多者中的聚合物材料基本上由hdpe组成,以及在一些情况下,实心层(实心表层除外)的至少一者中的聚合物材料包含evoh。在一些实施方案中,在本文中描述的容器中evoh的总量不超过同一容器的总重量的10百分比。在一些实施方案中,在容器的结构中evoh的总量不超过容器重量的5百分比,以及在一些实施方案中,在容器的结构中evoh的总量不超过容器重量的2.5百分比。在一个实施方案中,多层膜的至少一个层可以包含ldpe。
32.在一些实施方案中,本文中描述的单层容器可以通过挤出吹塑工艺、注射吹塑工艺、或其他合适的方法来生产。
33.在一些实施方案中,各层的聚合物组成可以包含一些适量的其他添加剂,例如颜料、增滑剂、抗静电剂、uv稳定剂、抗氧化剂、成核剂、或澄清剂。
34.在一些实施方案中,至少一个层包含小于20重量百分比的无机添加剂,例如滑石。在一些实施方案中,至少一个层包含小于15重量百分比;在一些实施方案中,小于10重量百分比;以及在一些实施方案中小于5重量百分比的无机添加剂,例如滑石。在一些其他实施方案中,至少一个层包含小于40重量百分比的无机添加剂,例如,粘土或纳米粘土;在一些实施方案中,小于30重量百分比;在一些实施方案中,小于15重量百分比;以及在一些实施方案中,小于5重量百分比。
35.在一些实施方案中,本文中描述的产品的一个或更多个层包含小于5重量百分比的马来酸酐(ma);在一些实施方案中,小于3重量百分比的ma;以及在一些实施方案中,小于约1重量百分比的ma。
36.在一些实施方案中,泡沫层任选地可以包含0.05重量百分比至15重量百分比的无机添加剂、有机添加剂或者无机添加剂和有机添加剂的混合物作为成核剂。在一些实施方案中,泡沫层任选地可以包含约1重量百分比至15重量百分比;在一些实施方案中,约2.5重量百分比至15重量百分比;在一些实施方案中,约5重量百分比至15重量百分比;在一些实施方案中,约7.5重量百分比至15重量百分比;在一些实施方案中,约10重量百分比至15重量百分比;以及在一些实施方案中,约12.5重量百分比至15重量百分比的无机添加剂、有机添加剂或者有机添加剂和无机添加剂的混合物作为成核剂。例如,泡沫层可以包含高至约
15重量%的滑石作为成核剂。在一些实施方案中,至少一个层可以以小于1重量百分比,例如小于0.5重量百分比,例如小于0.1重量百分比,例如小于0.05重量百分比包含澄清剂。在一些情况下,膜的至少一个层可以包含高至约35重量%的碳酸钙。在另一个示例性实施方案中,产品的外表层可以包含高至约25重量%的滑石。
37.在一些实施方案中,本文中描述的容器的表层为包含hdpe的实心层。在一些实施方案中,容器的最内表层(例如,容器的将与容器中的内容物(例如,食物产品)直接接触的层)为包含fda批准的hdpe的实心层。
38.在一些情况下,本文中描述的多层容器可以包括两个实心表层,其中表层中的至少一者包含适量的黑色颜料,例如小于1重量百分比,并且另一个实心表层可以包含适量的白色颜料,例如小于1重量百分比;在一些情况下,两个实心表层均包含一些适量的白色颜料。在一些情况下,本文中描述的多层容器的层中的至少一者包含黑色颜料。
39.在一些实施方案中,本文中描述的产品的总厚度可以大于10密耳,在一些情况下大于12密耳,在一些情况下大于15密耳,以及在一些情况下大于20密耳。在一些其他实施方案中,具有所描述的层配置的小于10密耳的其他层厚度可以是可能的。在一些实施方案中,产品的总厚度小于25密耳。
40.在一些实施方案中,所公开的产品中的泡沫层的厚度小于500μm,在一些实施方案中,小于350μm,在一些实施方案中,小于250μm,在一些实施方案中,小于200μm,以及在一些实施方案中,小于100μm。
41.在所公开的产品的一些实施方案中,包含evoh的层的厚度小于250μm,在一些实施方案中,小于200μm,在一些实施方案中,小于150μm,在一些实施方案中,小于100μm,以及在一些实施方案中,小于50μm。
42.在一些实施方案中,所公开的轻质产品的泡沫层可以具有均匀分布的孔,例如具有闭孔形态、约10μm至250μm的平均孔尺寸、约102个孔/cm3至109个孔/cm3的相对于未发泡体积的平均孔密度、以及1至9的发泡层的膨胀比。在一些实施方案中,泡沫层中的孔的平均孔尺寸小于250μm,在一些实施方案中,小于200μm,在一些实施方案中,小于150μm,在一些实施方案中,小于100μm,在一些实施方案中,75μm,以及在一些实施方案中小于50μm。在一些情况下,泡沫中的孔的平均孔尺寸大于10μm(例如,大于10μm且小于100μm)。在一些情况下,泡沫层包含多于50%的闭孔,在一些情况下,多于75%的闭孔,在一些情况下,多于85%的闭孔,以及在一些情况下,多于90%的闭孔。在一个实施方案中,泡沫层具有基本上完全闭孔形态(例如,多于95%的闭孔)。在一些实施方案中,所公开的轻质产品的泡沫层的密度小于0.99克/cm3,在一些情况下,小于0.85克/cm3,在一些情况下,小于0.75克/cm3,在一些情况下,小于0.65克/cm3,在一些情况下,小于0.55克/cm3,在一些情况下,小于0.45克/cm3,在一些情况下,小于0.35克/cm3,在一些情况下,小于0.25克/cm3,在一些情况下,小于0.15克/cm3,在一些情况下,小于0.1克/cm3。在一些实施方案中,所公开的轻质产品的泡沫层的密度为约0.1克/cm3至0.95克/cm3,在一些情况下,约0.2克/cm3至0.95克/cm3,在一些情况下,约0.3克/cm3至0.95克/cm3,在一些情况下,约0.4克/cm3至0.95克/cm3,在一些情况下,约0.5克/cm3至0.95克/cm3,在一些情况下,约0.6克/cm3至0.95克/cm3,在一些情况下,约0.7克/cm3至0.95克/cm3,在一些情况下,约0.8克/cm3至0.95克/cm3,在一些情况下,约0.9克/cm3至0.99克/cm3。
43.在一些实施方案中,本文中描述的多层产品的至少一个层包含聚乙烯(pe)例如hdpe、ldpe、lldpe共聚物(所述聚乙烯包含α-烯烃共聚单体,例如丁烯、己烯、辛烯)或聚丙烯(pp)。在一些实施方案中,本文中描述的多层产品的至少一个层优选包含hdpe。
44.在一些实施方案中,本文中描述的多层产品的至少一个层包含约0重量%至约100重量%的再循环材料例如rhdpe、消费后二次粉碎物料例如pcr hdpe、或工业后二次粉碎物料例如hdpe。在一些实施方案中,本文中描述的多层产品的至少一个层包含约10重量%至约100重量%的再循环材料,在一些实施方案中,约25重量%至约100重量%的再循环材料,在一些实施方案中,约50重量%至约100重量%的再循环材料,在一些实施方案中,约75重量%至约100重量%的再循环材料,在一些实施方案中,约85重量%至约100重量%的再循环材料,以及在一些实施方案中,约95重量%至约100重量%的再循环材料。
45.在一些实施方案中,本文中描述的多层产品的至少一个层包含乙烯乙酸乙烯酯(eva)、乙烯乙烯醇(evoh)、聚氯乙烯(pvc)、聚偏二氯乙烯(pvdc)、聚酰胺(pa)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、已知为tpe家族的任意树脂(例如但不限于丙烯-乙烯共聚物、热塑性烯烃(tpo)、和热塑性聚氨酯(tpu))。
46.在另一个实施方案中,产品的至少一个层(例如,外表层除外)可以包含ldpe、pp、pa、evoh、eva或pvoh。
47.本文中公开了制造可再循环吹塑多层容器的方法,所述方法包括:在挤出机中对包含烯烃树脂(例如,pe)的聚合物材料的第一流体流进行加工;在挤出机中对包含烯烃树脂和evoh的共混物(例如,pe/evoh)的第二聚合物材料的第二流体流进行加工,其中共混物包含约30重量百分比至约50重量百分比的evoh;以及将第一流体流和第二流体流通过型坯模具共挤出以形成包括聚乙烯层和包含第二聚合物材料的层的多层型坯,并且例如,在每磅的每英寸型坯模具每小时加工的合并材料中,在总吞吐物料流(throughput flow)中evoh的浓度可以小于10重量百分比;然后将所得型坯吹塑到模具或器皿中以形成容器。在一些实施方案中,在每磅的每英寸型坯模具每小时加工的合并材料中,在总吞吐物料流中evoh的总量小于5百分比,以及在一些实施方案中,evoh的总量小于2.5百分比。
48.本文中公开了制造轻质可再循环吹塑多层容器的方法,所述方法包括:在挤出机中对包含烯烃树脂(例如,pe)的聚合物材料的第一流体流进行加工;在挤出机中对包含烯烃树脂和evoh的共混物(例如,pe/evoh)的第二聚合物材料的第二流体流进行加工,其中共混物包含约30重量百分比至约50重量百分比的evoh,其中将超临界物理发泡剂引入到挤出机中的第一流体流和/或第二流体流中;以及将第一流体流和第二流体流通过型坯模具共挤出以形成包括至少一个泡沫层的多层型坯,并且在每磅的每英寸型坯模具每小时加工的合并材料中,在总吞吐物料流中evoh的浓度小于10重量百分比;然后将所得型坯吹塑到模具或器皿中以形成容器。在一些实施方案中,在每磅的每英寸型坯模具每小时加工的组合材料中,在总吞吐物料流中evoh的总量小于5百分比;以及在一些实施方案中,evoh的总量小于2.5百分比。
49.在一些实施方案中,在制造所描述的轻质产品的方法中使用的发泡剂可以为n2、co2,n2和co2的混合物,或者本领域中已知的任何其他化学发泡剂。
再多了解一些

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