专利名称：水溶性包装的制造方法
前言本发明涉及热成型类型包装的制造方法，该方法包括如下步骤将第一片可成型的薄膜放在具有模腔的成型模具上、加热此薄膜以将其模塑进模腔中，从而在此薄膜上形成一个凹坑、将组合物放入如此形成的凹坑中，以及将第二片薄膜沿该凹坑密封，使包装闭合。本发明特别涉及装有洗涤剂组合物的水溶性包装的制造方法。
洗衣机用的洗涤剂组合物可以以许多形式提供。而洗衣洗涤剂的最流行的形式可能就是洗衣粉或者是颗粒状。使用这种形式的洗涤剂产生的问题是，需要将产品计量加入到洗衣机中，使洗涤剂迅速而完全地溶解于洗衣机里的洗涤水中，而不会以固体的形式与衣物接触。在此方面，提出过许多计量装置以克服此问题。在欧洲专利No.0 343070和0 343 069中所公开的一种这样的装置告诉我们，使用柔性的织造短袜(sock)在洗衣机内把持住颗粒状洗涤剂，短袜的织物能够透水，致使让水进入短袜内，并把洗涤剂以水溶液的形式经过织物壁带出短袜。最近还有提出单元剂形的洗涤剂以洗涤剂粉末的压制片剂形式。提供洗涤剂片剂所遇到的问题是，片剂需要足够的强度来经受储存和运输，但又要足够脆弱，以便在洗衣机中迅速地崩解和溶解。再一个问题是，需要防止片剂“粘在”传统洗衣机的孔隙内或转桶之间。最近通过提供具有特殊化学崩解剂的洗涤剂片剂和提供松散配置的网袋就克服了这些问题，这种崩解剂能够让该片剂在洗衣机的水环境中迅速崩解，而网袋有助于片剂的崩解和防止“粘住”。然而，由于许多常用的洗涤剂片剂含有漂白剂和其它刺激性物质，仍然存在处置这些片剂的问题。
提供在水溶性薄膜中的洗涤组合物已经知道一些时间了。有关此主题的大多数文献都叙述了用垂直的成型-灌装-密封(VFFS)途径制造的水溶性薄膜外套。用这种VFFS方法制造的外套的问题是，由于方法的限制，得到的外套的密封处会带来确定的薄弱点，即在拐角密封重叠的处所。这样就使外套在运输的过程中由于受到冲击而容易破裂。在试图克服与这种VFFS外套相关的问题时，欧洲专利说明书No.0 608910叙述了热成型水溶性包装，用来包装上述类型的杀虫剂组合物，此包装包括本身不具有任何角度交叉的密封。虽然此说明书给薄弱密封问题提供了部分解决方案，但水溶性薄膜的热成型会导致成型的包装具有许多另外的薄弱点。再有，这种包装的包装和运输使形成的包装体受到可观的冲击力。热成型方法的另一个固有的问题是，特别是当热成型包装必须装有液体时，密封会受到液体的污染，导致包装的密封不良。
本发明的目的就是克服至少一部分上述的问题。
本发明的陈述按照本发明，提供一种上述类型的热成型包装的制造方法，该方法的特征在于，成型模具的至少一个模腔被冷却。一般说来，该模腔或每个模腔被冷却到低于20℃，优选低于15℃的温度。在本发明的一个优选实施方案中，该模腔或每个模腔被冷却到2～15℃，更优选为5～12℃，理想是7～9℃。该模腔或每个模腔最优选被冷却到大约8℃。一般在整个热成型的工艺过程中，每个模腔都要冷却。设想了各种冷却手段，比如让液体冷却剂通过模腔或成型模具的壁或本体，然而许多其它的冷却手段对本领域的专业人员是显而易见的。不受理论的限制，模具的冷却防止或阻碍了在凹坑成型后产生的凹坑回缩。防止回缩是很重要的，因为如果不防止的话，就会导致凹坑的内容物溢出到薄膜的密封区，致使凹坑的密封不完全。
一旦完成了成型，通过在该模腔或每个模腔上施加真空，优选使该凹坑或每个凹坑在其成型的方向保持。理想地要保持真空直到密封步骤完成。以此方式，使成型凹坑的回缩尽可能地小，这样就防止了在成型凹坑中所装的组合物溢出到薄膜的密封区。施加真空的程度优选应该足以把成型的凹坑保持在其成型的方向上，不会产生不适当的变形或对薄膜造成其它损害。在这方面，确切施加的压力是可变的，并取决于被成型的薄膜、加入凹坑的组合物的类型和成型环境的温度和湿度。然而一般将使用的真空度是0.1～10bar。优选通过在至少一个成型模腔上的至少一个孔来施加真空。该模腔或每个模腔理想地包括多个施加真空的孔。在本发明的一个实施方案中，至少一个模腔可以含有多孔材料，通过该材料可以施加真空。
在成型模具中的模腔或每个模腔优选具有曲线的边缘，其中曲线边缘的至少一部分是用可弹性变形的材料制造的。理想地，曲线边缘的主要部分，最优选是全部曲线边缘都是由可弹性变形的材料制造的。在本发明的一个实施方案中，该曲线边缘包括了由可弹性变形材料制造的环形垫片，该垫片装在该模腔或每个模腔周围的环周边凹槽里。在这种情况下，此垫片的尺寸应该是，当安装在凹槽中时，该垫片露出的表面与模腔的表面应该是齐平的。
在本发明的再一个方面，该模腔或每个模腔周围环绕着突起的凸缘，其中至少一部分，理想是大部分或全部的凸缘包括可弹性变形的材料。在这种情况下，曲线边缘和凸缘优选是整体成型的。因此，单个的垫片优选包括了曲线边缘和凸缘。在本发明的一个实施方案中，凸缘的宽度与模腔的小直径之比为1∶50～1∶10，优选为大约1∶12。
可弹性变形材料优选是硅橡胶，然而可以设想其它具有相同功能的适当材料。
在本发明方法的热成型步骤，通过加热板加热薄膜，此加热板可以是平板，或者具有至少一个凹入的部分，在使用时，此部分与至少一个模腔重叠，其中的加热步骤涉及使薄膜与该凹入部分或每个凹入部分紧密接触的步骤。使用具有凹入部分的加热板能够确保薄膜在加热时能够均匀地热成型，这样得到的包装就具有较少的薄弱点。
在本发明的一个实施方案中，通过在凹入部分和薄膜之间施加真空来实现薄膜和凹入部分的紧密接触。在这方面，凹入部分包括了可以通过其拉真空的孔。另外，加热板可以含有多孔材料。当以此种方式施加真空时，真空度理想为最高达1bar，优选低于0.6bar。在本发明的一个供选择实施方案中，通过对着薄膜吹气使薄膜与凹入部分紧密接触。所吹空气的压力一般将低于5bar，优选低于3bar。加热板的温度优选在100～120℃，理想在大约110℃。虽然薄膜与加热板接触的时间在很大程度上取决于所用薄膜的类型和加热板的温度，但薄膜和板的接触时间应该在0.1～5sec的范围，优选为0.5～1sec，理想大约700毫秒。
在本发明的一个特别优选的实施方案中，至少一个凹入部分是圆形的。在这种情况下，凹入部分的直径与凹入部分的深度比优选为4∶1～50∶1，典型的是5∶1～40∶1，适当地为7∶1～30∶1，理想地是8∶1～20∶1。在一个最优选的实施方案中，此比值大约为10∶1。因此在下面将要详细叙述的一个本发明实施方案中，此凹入部分是直径大约50mm，深度大约5mm的圆形。
凹入部分理想地具有圆角的边缘。凹入部分的底优选具有一个曲率半径，其中底部曲率半径与边缘曲率半径的比优选为5∶1～1∶1，最优选为大约2∶1。一个单个的加热板一般具有许多个凹入部分，其大多数情况下与成型模具中模腔的相同数字相当。在本发明的又一个实施方案中，成型模具中的该模腔或每个模腔都分别冷却到环境温度。在这方面，该模腔或每个模腔被冷却到低于20℃，适当地低于15℃，优选低于10℃，和理想地为大约8℃的温度。冷却该模腔的手段对本领域的专业人员都是已知的。
在本发明的一个实施方案中，薄膜是水溶性薄膜，优选是聚乙烯醇，或者是聚乙烯醇衍生物。此薄膜的厚度优选为10～1000μm。薄膜的理想厚度是20～80μm，最优选是40～60μm。在本发明的一个实施方案中，薄膜的外表面用BITREX处理。
装在该包装中的组合物可以是液体、凝胶或糊状物，或者是其它类型的可流动组合物。此液体优选是粘度为100～1000厘泊的液体，该粘度优选为300～800cp，更优选为500～700cp，理想是大约600cp，这是在20℃和105/sec下测定的。在本发明的一个优选实施方案中，可流动组合物的量是10～500ml，优选是10～100ml，最优选是10～50ml。适当地，该胶囊装有20～30ml的可流动组合物。此液体优选包括洗涤剂或用于洗衣机或洗碗机的其它类型的活性剂。在本发明的另一个实施方案中，此包装含有洗浴凝胶组合物或其它类型的个人护理组合物。这些组合物的粘度理想是至多2000cp，优选在100～800cp之间，最优选是大约600cp，此粘度是在105/sec和20℃下测定的。组合物理想是无水的，然而组合物可以含有1～5％的水。
本发明的详细叙述从下面叙述的本发明的某些实施方案将会更清晰地理解本发明，这些实施方案仅仅是作为举例而给出的。
实施例在此实施例中，叙述了热成型的方法，这里用具有多个模腔的成型模具(这些模腔的尺寸一般相当于所要制造的包装的尺寸)在一个单个的片上形成大量凹坑。再有，使用单个的加热板模塑全部模腔的薄膜，并以同样的方式叙述了单个的密封板。
将第一片聚乙烯醇薄膜牵拉放在成型模具上，使薄膜放在模具的成型模腔的上面。每个模腔一般是屋顶状的，具有圆的边缘，模腔的边缘进一步作成圆角，以消除任何可能在本方法的成型步骤或密封步骤中损伤薄膜的尖锐边缘。每个模腔还包括一个突起的环绕的凸缘。为了最大化包装的强度，薄膜放到成型模具上时，没有折痕，而且要张力最小。在成型步骤中，薄膜被加热到100～120℃，优选大约110℃，时间最多至5sec，优选大约700微秒。使用加热板来加热薄膜，此加热板的位置与成型模具相重叠。此加热板包括多个与成型模具上的凹坑相当的凹入部分。在此预热步骤中，通过预加热板施加真空，以确保薄膜和预加热板之间的紧密接触，这种紧密接触保证了薄膜被平稳而均匀地加热(真空的程度取决于热成型的条件和所用薄膜的类型，然而发现在本文中的真空度一般低于0.6bar是适当的)。不均匀的加热会导致形成的包装具有薄弱点。除了真空以外，能够对着薄膜吹空气，迫使它与预加热板紧密接触。
因此热成型的薄膜被模塑进模腔，形成了许多凹坑，它们一旦形成，就通过模腔壁施加真空使其保持成型的方向。保持此真空，至少到此包装被密封。再有，此模腔要被通过成型模具循环的液体冷却剂冷却到8℃。一旦形成了凹坑，并且被真空固定在位，就可以在每个凹坑内加入组合物，在此情况下是加入液体洗涤剂。形成的凹坑在其成型方向上被真空保留住的事实能够基本上防止成型的薄膜产生收缩，如果不能防止此收缩，这将导致凹坑内的一部分组合物从凹坑内溢出或者溅出，到达位于密封凸缘上的那部分薄膜上，造成不良的密封。然后把第二片聚乙烯醇薄膜重叠在第一片上，覆盖住灌装好的凹坑，使用加热板对其进行热密封。在此情况下的热密封板是平板，在大约140～160℃的温度下操作，接触薄膜的时间是1～2sec，施加的力是8～30kg/cm2，优选10～20kg/cm2。环绕着每个模腔的凸缘保证薄膜沿着该凸缘被密封在一起，形成连续的闭合密封。每个模腔的圆角边缘至少部分是由可弹性变形材料制造的，比如用硅橡胶制造的。这就导致施加到密封凸缘内边上的力下降，避免热/压力对薄膜的损害。
一旦完成了密封，使用切割装置将形成的包装与片状薄膜的边分离。在此步骤中，可以释放模具上的真空，把形成的包装从模具中弹射出去。以这样的方式，在停留在成型模具中的时候就对包装进行了成型、灌装和密封。此外，它们也可以在成型模具内时进行切割。
在本方法的成型、灌装和密封的步骤中，气氛的相对湿度控制在大约50％。这样做是为了保持薄膜的热密封特性。当处置较薄的薄膜时，必须降低相对湿度，以保证此薄膜有相对低的塑化度，使得倾向于更硬，导致更容易处置。实际所需的气氛的特定相对湿度将根据环境温度和使用薄膜的类型而变化，然而，在20℃的温度下，根据薄膜的厚度和弹性不同相对湿度为30～50％。
本发明并不限于在上面叙述的这些实施方案，在结构、细节和加工步骤方面都可以变化而不会偏离本发明的精神。
权利要求
1.一种制造热成型包装的方法，该方法包括如下的步骤—把第一片薄膜放在具有至少一个模腔的成型模具上；—加热此薄膜，将此薄膜模塑进至少一个模腔中，借此在薄膜上形成至少一个凹坑；—将组合物放入至少一个形成的凹坑中；以及—将第二片薄膜沿至少一个形成的凹坑密封，形成至少一个闭合的包装，此方法的特征在于，此至少一个模腔被冷却。
2.如权利要求1的方法，其中将至少一个模腔冷却到2～10℃。
3.如权利要求1的方法，其中该模腔或每个模腔被冷却到大约8℃。
4.用如权利要求1～3中任一项的方法得到的包装。
全文摘要
一种热成型包装的制造方法,该方法包括如下步骤:将第一片薄膜放在具有至少一个模腔的成型模具上,加热此薄膜以将其模塑进至少一个模腔,从而在此薄膜上形成至少一个凹坑,将组合物放入此至少一个形成的凹坑中,以及将第二片薄膜密封在至少一个形成的凹坑的上面,得到至少一个闭合的包装。每个模腔都冷却到2～10℃。
文档编号B65D65/46GK1344341SQ00805120
公开日2002年4月10日 申请日期2000年3月7日 优先权日1999年3月17日
发明者D·B·爱德华兹, R·哈布, W·J·麦卡锡 申请人:荷兰联合利华有限公司