多层塑料管的制作方法
【专利摘要】包含PVDC阻隔层的包装在不进行任何显著取向的情况下被制造，从而PVDC阻隔层与其被取向时相比在更大厚度下也保持柔性的结果。这种增加的厚度弥补了由PVDC的更小结晶度所导致的减小的阻隔性质，因此能够以PVDC代替铝被作为阻隔层来制造多层塑料管。
【专利说明】多层塑料管【技术领域】
[0001]本公开涉及多层塑料管，尤其涉及具有至少一个阻隔层的多层塑料管。
【背景技术】
[0002]使用由一部分柔性管形成的容器来容纳粘性液体(诸如牙膏)是很常见的。这种管通常包括薄铝箔阻隔层以便保持所容纳产品的水分并防止香料和香味逸散。
[0003]铝箔阻隔层使得这些管难以通过用于质量控制的金属检测器。此外，虽然铝箔具有优秀的阻隔性能，但由于较差的金属延展性，在转换或填充操作期间的任何拉伸或扭曲都可能导致针孔或挠裂，从而破坏阻隔层的完整性。铝箔阻隔层还使得这些管的有效地回收变得十分困难。
[0004]其它柔性管可使用基于乙烯醇(EVOH)的阻隔层。然而，EVOH的水分阻隔性质是有限的，因为EVOH是亲水材料，并且EVOH的氧气阻隔性质也不理想，因为它们取决于相对湿度(RH) — EVOH阻隔层处的相对湿度越高，EVOH作为氧气阻隔层的效力就越低。为了使EVOH获得较高的氧气阻隔性质，使用具有低乙烯含量的等级(诸如EV0H-29或EV0H-27)，但是更低的乙烯含量或更高的VOH含量会使EVOH更易受水分侵入，更难处理并且增加挠裂的几率。
[0005]另一方面，PVDC具有优秀的氧气和水分阻隔性质，并且其氧气阻隔性质不依赖于RH，这意味着即使在较高的湿度下，其也具有较高的氧气阻隔性质。PVDC由于其优秀的阻隔性质而作为收缩袋用于医疗包装(乳胶涂层)和用于肉类和奶酪包装。例如，Planeta等人的第6，159，616号美国专利教导了一种多层塑料膜，其具有至少两个内部PVDC层、包括聚烯烃均聚物、共聚物或离聚物的外层、以及位于PVDC层之间和PVDC层与外层之间的粘接层。
[0006]然而，如第6，159，616号美国专利的【背景技术】部分所说，在制造多层膜时，尤其是在利用刚性或易降解聚合物(PVDC)时，层中的开裂是一个主要问题，并且第6，159,616号美国专利教导这种阻隔层的厚度因此必须被限制为使开裂的可能性最小化。为了克服这种缺陷，第6，159，616号美国专利教导了一种多层塑料膜，其具有至少两个内部聚偏二氯乙烯(PVDC)层、包括聚烯烃均聚物、共聚物或离聚物的外层、以及位于PVDC层之间和PVDC层与外层之间的粘合层。该专利还教导，每个PVDC层都应具有约3至约15微米(优选约3至约10微米)的厚度。具体地，多层膜通常被双轴取向(拉伸)以提供收缩性质。这种取向增加了 PVDC的结晶度，从而增加了 PVDC的阻隔性质，然而，这种取向还使PVDC更加刚硬和易碎，从而更易受到挠裂的影响，除非对其厚度进行限制。
【发明内容】
[0007]包含PVDC阻隔层的包装是半晶质的，也就是说，是未拉伸并且在不进行任何显著取向的情况下制造的，从而PVDC阻隔层与其被取向时相比在显著更大的厚度下也保持柔性。这种增加的厚度弥补了由PVDC的更小结晶度所导致的减小的阻隔性质，因此能够以PVDC代替铝被作为阻隔层来制造多层塑料管。这种管在用于容纳液体或粉末的包装中非常有用。
[0008]在一个方面，多层塑料管，包括:内腔表面层和外表面层，分别包括聚合物；至少一个聚偏二氯乙烯(PVDC)阻隔层，设置在内腔表面层和外表面层之间；以及粘接层，位于每一对相邻的层之间。管的总壁厚位于约250微米至约1.5毫米的范围内，并且管是未拉伸的。
[0009]在一个实施方式中，每个PVDC阻隔层都包括约90重量％至约98重量％的偏二氯乙烯。
[0010]在一个实施方式中，每个PVDC阻隔层都包括约95重量％至约98重量％的偏二氯乙烯。
[0011]在一个实施方式中，每个PVDC阻隔层都包括至少一种共聚物，该至少一种共聚物选自偏二氯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物以及偏二氯乙烯-丙烯酸共聚物。
[0012]在一个实施方式中，至少一个PVDC阻隔层的累计总厚度位于约125微米至约1250微米的范围内，优选位于约250微米至约1000微米的范围内。
[0013]在一个实施方式中，表面层构成总壁厚的约20%至约80%，优选构成总壁厚的约30%至约70%。在【具体实施方式】中，每个表面层构成总壁厚的约15%至约35%。表面层可分别具有不同厚度，或者可分别具有基本相同的厚度。
[0014]在一个实施方式中，外表面层包括聚合物，聚合物选自:聚烯烃均聚物、聚烯烃共聚物或聚烯烃离聚物；尼龙；聚酯；环烯烃共聚物；以及酸共聚物。优选地，外表面层包括至少一种材料，该至少一种材料选自低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、基于茂金属的线性低密度聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯的共聚物、高密度聚乙烯和离聚物。
[0015]在一个实施方式中，内腔表面层包括聚合物，所述聚合物选自:聚烯烃均聚物、聚烯烃共聚物或聚烯烃离聚物；环烯烃共聚物；以及酸共聚物。优选地，内腔表面层包括至少一种材料，该至少一种材料选自低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、基于茂金属的线性低密度聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯的共聚物、高密度聚乙烯和离聚物。
[0016]在一个实施方式中，每个粘接层的厚度位于约3微米至约25微米的范围内。每个粘接层都可包括至少一种材料，该至少一种材料选自乙烯醋酸乙烯酯共聚物、乙烯甲基-丙烯酸酯共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物。
[0017]在一个实施方式中，管的直径小于100mm,优选地,小于50mm。
[0018]在一个实施方式中，多层塑料管包括一个PVC层，在另一个实施方式中，多层塑料管包括两个PVC层，在又一个实施方式中，多层塑料管包括三个PVC层。
[0019]由根据文中所述的多层塑料管的管部分形成的容器，其中:管部分具有封闭端和开放端；以及开放端具有用于接纳封闭件的封闭件固定装置。一些液体，例如粘性液体，或一些粉末被放置在所述管部分的内部容积中并通过封闭件密封在内部容积中。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]通过参照附图的下面描述，这些和其它特征将变得更加显而易见，在附图中:
[0021]图1是第一示例性多层塑料管的示意性截面图；[0022]图2是第二示例性多层塑料管的示意性截面图；
[0023]图3是第三示例性多层塑料管的示意性截面图；
[0024]图4是示出多层塑料管的生产的示意图；以及
[0025]图5是示出由多层塑料管形成的示例性管状容器的立体图。
【具体实施方式】
[0026]现在参照图1，第一示例性多层塑料管在截面图中示出并且由参考标号10总体地表示。多层塑料管10是五层管，其具有中间内腔12并包括内腔表面层14、第一粘接层16、内部阻隔层18、第二粘接层20以及外表面层22。第一粘接层16将内腔表面层14粘接至内部阻隔层18并位于这二者之间，第二粘接层20将内部阻隔层18粘接至外表面层22并位于这二者之间，使得内部阻隔层18位于内腔表面层14与外表面层22之间并粘接至内腔表面层14与外表面层22。内腔表面层14和外表面层22中的每一个均包括合适的聚合物，并且阻隔层18包括聚偏二氯乙烯(PVDC)。
[0027]内腔表面层14可包括聚烯烃均聚物、共聚物或离聚物，环烯烃共聚物或酸共聚物。在优选的实施方式中，内腔表面层14包括低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、基于茂金属(metalocens)的线性低密度聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯共聚物、高密度聚乙烯和离聚物或它们的合适的组合物。可使用包含90至98重量％乙烯或烯烃均聚物的烯烃共聚物或离聚物。内腔表面层14提供热封能力、在存在油脂时的耐油性和密封强度。
[0028]在优选的实施方式中，PVDC阻隔层包括90重量％至98重量％的偏二氯乙烯，更有选地包括约95重量％至约98重量％的偏二氯乙烯，以及丙烯酸甲酯、氯乙烯或丙烯酸，连同现有技术中公知的热稳定剂和增塑剂。PVDC阻隔层提供氧气和水分阻隔性质并具有耐油性质。
[0029]外表面层22可包括聚烯烃均聚物、共聚物或离聚物，尼龙、聚酯、环烯烃共聚物或酸共聚物。在优选的实施方式中，外表面层22包括低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、基于茂金属的线性低密度聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯的共聚物、高密度聚乙烯和离聚物或它们中的一种或多种的合适的组合物。可使用包含约90重量％至约98重量％乙烯或烯烃均聚物作为PP和CPP的烯烃共聚物或离聚物。外表面层22提供在握持和运输期间的耐损性，以及耐温性。
[0030]位于相邻的一对层14、18及18、22之间的粘接层16、20可包括乙烯醋酸乙烯酯共聚物、乙烯甲基丙烯酸酯共聚物和乙烯丙烯酸共聚物或它们的合适的组合。例如，粘接层可包括具有约0.1至约6.0分克每分钟的熔融指数的乙烯醋酸乙烯酯共聚物、以及9至36重量％ (以共聚物的重量为基础)的醋酸乙烯酯含量。在粘接层16、20中可使用两种或更多种乙烯醋酸乙烯酯共聚物的混合。在乙烯丙烯酸酯被用于粘接层16、20的情况下，丙烯酸酯的含量优选为具有约0.1到约6分克每分钟的熔融指数的聚合物的2%至约24重量％。
[0031]第一示例性多层塑料管10仅具有单个PVDC阻隔层。在其它实施方式中，多层塑料管可包括由粘接层隔开的多个PVDC阻隔层。例如，图2示出多层塑料管210，其具有彼此附接并由粘接层224隔开的两个内部PVDC阻隔层218A、218B，图3示出多层塑料管310，其具有三个内部PVDC阻隔层318A、318B、318C，这三个内部PVDC阻隔层318A、318B、318C与各自相邻的PVDC阻隔层318A、318B、318C彼此附接并通过相应的粘接层324、326隔开。在图2和图3中，除了在开头具有前缀“2”(用于图2)或“3”(用于图3)并且用后缀“A”、“B”和“C”来区别不同的内部PVDC阻隔层之外，相对应的特征均通过相同的参考标号表示，并且相同的材料可用于不同部件。图1、2和3是便于说明的示意性代表图，并且内腔10、210、310和层不是按比例绘制的。
[0032]文中所述的管，诸如图1、2和3中分别示出的示例性管10、210、310将优选地具有约250微米至约1.5毫米的总壁厚，包括内腔表面层14、214、314、内部PVDC阻隔层18、218A、218B、318A、318B、318C、外表面层 22、222、322 和粘接层 16、20、216、220、224、316、320、324、326。文中所述的管，诸如图1、2和3中分别示出的示例性管10、210、310，将优选地具有小于IOOmm的直径，并且更优选地具有小于50mm的直径。这种管优选为柔性的并具有弹性。
[0033]表面层14、22、214、222、314、322构成总壁厚的约20%至约80%，并且优选地构成总壁厚的约30%至约70%，并且每个表面层14、22、214、222、314、322构成总壁厚的约15%至约35%。表面层14、22、214、222、314、322可具有不同厚度或可具有基本相同的厚度。一个或多个内部PVDC阻隔层的累计总厚度为约125微米至约1250微米，并且优选地为约250微米至约1000微米。因此，在仅存在单个PVDC阻隔层18的情况下(如图1所示)，PVDC阻隔层18的总厚度将为约125微米至约1250微米，并且优选地为约250微米至约1000微米。在存在两个PVDC阻隔层218A、218B (如图3所示)或存在三个PVDC阻隔层318A、318B、318C的情况下(如图3所示)，PVDC阻隔层218A、218B或318A、318B、318C的总厚度(在加到一起时)将为约125微米至约1250微米，并且优选地为约250微米至约1000微米。每个粘接层
16、20、216、220、224、316、320、324、326优选地具有约3微米至约25微米的厚度。
[0034]文中所述的管可以通过已知方法生产。现在参照图4，管421使用多个挤压机412(为了简化说明，仅示出了一个)来生产。挤压机412的数量将取决于管421中的层的数量，其中一个挤压机针对一个层。例如，当管421是五层管(诸如第一示例性管10)时，将使用五个挤压机412，当管421是七层管(诸如第二示例性管210)时，将使用七个挤压机412，当管421是九层管(诸如第三示例性管310)时，将使用九个挤压机412。由挤压机412挤出的聚合物被给送至环形冲模414，并且管421从环形冲模414向下挤出。管421在冷水罐416中冷却，冷水罐416位于冲模414下方并且容纳约25°C或更低温度的水。由管421形成的气泡410被冷水罐416中的轧辊420挤出，轧辊420使管421收缩；轧辊420与冲模414的距离应被选择为使管421在其到达轧辊420之前已经完全冷却和固化，从而当管420穿过轧辊420时内腔表面层不彼此粘接。来自冷水罐416的收缩的管421经过无载托辊424被卷绕成卷436的形式。
[0035]冲模414可具体有于1998年8月4日公布的第5，788，902号美国专利(Planeta)或于2000年9月12日公布的第6，116，885号美国专利(Planeta等人)中描述的类型，这两个专利中的每一个的教导再次通过引用并入本文。这些专利包括与在塑料材料之一(诸如PVDC)容易降解时特别有用的多层管状膜中的塑料材料的挤压有关的公开。
[0036]当包含PVDC阻隔层的包装是半晶质的时，也就是说，在未拉伸并且在没有任何显著取向的情况下制造时，PVDC阻隔层与其被取向时相比在很大厚度下也保持柔性。这种增加的厚度弥补了由PVDC的较小结晶度所导致的变差的阻隔性质，因此能够以PVDC代替铝作为阻隔层来制造多层塑料管。因此，文中所述的管(诸如文中所述的，示例性管10、210、310)是未拉伸的。如文中所使用，术语“未拉伸”指的是管为半晶质的并且未经历任何显著取向、或拉伸，除此之外，管固有挤压、淬火和卷绕处理。
[0037]如文中所述的多层塑料管，诸如图1、2和3中分别示出的示例性管10、210、310，可用于形成管状容器。这种管状容器的一个示例在图5中示出并大体上由参考标号550表示。该容器550包括一部分多层塑料管552 (诸如图1、2和3中分别示出的示例性管10、210,310之一)，其具有封闭端554和开放端556，其中开放端556具有用于牢固地接纳封闭件560的封闭件固定装置558。在如图5中所示的示意性实施方式中，封闭件固定装置558包括尾端件562，尾端件562带有中空的在外部设置有螺纹的颈部564，颈部564朝着容器550的内部容积开放，并且封闭件560包括相应地在内部设置有螺纹的帽；在其它实施方式中，可以使用其它类型的封闭件固定装置和封闭件。例如，封闭件可包括泵机构。
[0038]容器550可通过如下方式形成:将被挤压的多层塑料管(诸如图1、2和3中分别示出的示例性管10、210、310)切割成所需长度的部分，将这些部分的一端卷边并且热封以形成容器的封闭端554，并将尾端件562和颈部564密封地固定至另一端(例如，通过焊接或合适的粘结剂)。
[0039]文中所述的容器能够与它们的相关的密封件一起被用于容纳和分配各种各样的液体和粉末。例如，凝胶或粘性液体(诸如牙膏、蕃爺汁、匹萨汁、融化奶酪汁)、调味品(诸如蕃茄酱、芥末、作料、或蛋黄酱)、化妆雪花膏和糊剂，甚至是合适的粘合剂都可以储存在这种容器中。
[0040]已经通过实施例公开了多种当前优选的实施方式。对本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明的范围的情况下，可以进行多种变形和修改。
[0041]上述描述是示意性而非限制性的。对本领域技术人员来说，在不背离所附权利要求的精神和范围的情况下，对所描述的精确实施方式的变形是显而易见的。
【权利要求】
1.多层塑料管，包括: 内腔表面层和外表面层，分别包括聚合物； 至少一个聚偏二氯乙烯(PVDC)阻隔层，设置在所述内腔表面层与所述外表面层之间；以及 粘接层，位于每一对相邻的层之间； 其中: 所述管的总壁厚位于约250微米至约1.5毫米的范围内；以及 所述管是未拉伸的。
2.根据权利要求1所述的多层塑料管，其中每个PVDC阻隔层都包括约90重量％至约98重量％的偏二氯乙烯。
3.根据权利要求2所述的多层塑料管，其中每个PVDC阻隔层都包括约95重量％至约98重量％的偏二氯乙烯。
4.根据权利要求1所述的多层塑料管，其中每个PVDC阻隔层都包括至少一种共聚物，所述至少一种共聚物选自偏二氯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物以及偏二氯乙烯-丙烯酸共聚物。
5.根据权利要求1所述的多层塑料管，其中所述至少一个PVDC阻隔层的累计总厚度位于约125微米至约1250微米的范围内。
6.根据权利要求5所述的多层塑料管，其中所述至少一个PVDC阻隔层的累计总厚度位于约250微米至约1000微米的范围内。
7.根据权利要求1所述的多层塑料管，其中所述表面层构成所述总壁厚的约20%至约80%。
8.根据权利要求7所述的多层塑料管，其中所述表面层构成所述总壁厚的约30%至约70%。
9.根据权利要求8所述的多层塑料管，其中每个表面层构成所述总壁厚的约15%至约35%。
10.根据权利要求9所述的多层塑料管，其中所述表面层分别具有不同厚度。
11.根据权利要求9所述的多层塑料管，其中所述表面层分别具有基本相同的厚度。
12.根据权利要求1所述的多层塑料管，其中所述外表面层包括聚合物，所述聚合物选自: 聚烯烃均聚物、聚烯烃共聚物或聚烯烃离聚物； 尼龙； 聚酯； 环烯烃共聚物；以及 酸共聚物。
13.根据权利要求12所述的多层塑料管，其中所述外表面层包括至少一种材料，所述至少一种材料选自低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、基于茂金属的线性低密度聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯的共聚物、高密度聚乙烯和离聚物。
14.根据权利要求1所述的多层塑料管，其中所述内腔表面层包括聚合物，所述聚合物选自:聚烯烃均聚物、聚烯烃共聚物或聚烯烃离聚物； 环烯烃共聚物；以及 酸共聚物。
15.根据权利要求14所述的多层塑料管，其中所述内腔表面层包括至少一种材料，所述至少一种材料选自低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、基于茂金属的线性低密度聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯的共聚物、高密度聚乙烯和离聚物。
16.根据权利要求1所述的多层塑料管，其中每个粘接层的厚度位于约3微米至约25微米的范围内。
17.根据权利要求1所述的多层塑料管，其中每个粘接层都包括至少一种材料，所述至少一种材料选自乙烯醋酸乙烯酯共聚物、乙烯甲基-丙烯酸酯共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物。
18.根据权利要求1所述的多层塑料管，其中所述管的直径小于100mm。
19.根据权利要求18所述的多层塑料管，其中所述管的直径小于50mm。
20.根据权利要求1所述的多层塑料管，其中所述至少一个PVDC阻隔层包括两个PVDC阻隔层。
21.根据权利要求1所述的多层塑料管，其中所述至少一个PVDC阻隔层包括三个PVDC阻隔层。
22.由根据权利要求1所述的多层塑料管的管部分形成的容器，其中: 所述管部分具有封闭端和开放端；以及 所述开放端具有用于接纳封闭件的封闭件固定装置。
23.如权利要求22所述的容器，其中一些液体被放置在所述管部分的内部容积中并通过封闭件密封在所述内部容积中。
24.如权利要求23所述的容器，其中所述液体是粘性液体。
25.如权利要求22所述的容器，其中一些粉末被放置在所述管部分的内部容积中并通过封闭件密封在所述内部容积中。
【文档编号】B32B1/08GK103764383SQ201280022960
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年5月10日 优先权日:2011年5月12日
【发明者】麦洛斯雷乌·布兰尼塔, 哈林德·塔姆博 申请人:马科工程及技术公司