专利名称：掺合在热塑性塑料中的除湿剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有除湿能力的包装，更具体地说，本发明涉及掺合有除湿剂的热塑性塑料。
有许多物件希望在水分尽可能少的环境下储存，运输和/或使用。因此，可以理解希望具有能吸收多余捕获水分能力的容器和包装。能吸收水分容器的一个用途是将其用于能被水分影响的药品的运输和储存。在密封的无水分的容器内药品的最初放置通常是可控制的。此外，药品用容器是这样选择，使其具有低的水分渗透性。因此，药品在到达最终使用者之前可正常保护不受水分影响。然而，一旦药品被用户接收，容器必须重复开启和封闭以接触药品。每次容器被开启和解除密封时，含水分的空气会被吸入和在封闭时密封在其中。除非这些水分以其它方法从容器的气氛或头部空间排除，它可能被药品有害地吸收。因此，已知的实践方法是将除湿装置与药品一起放入容器内。
在其它情况下，水分可能从放置在容器内的或密封在运输和/或储存缠绕包装中的物体释放出。这种物件的重要实例是食物包，它们在运输和储存时释放水分。在容器是密封和基本不渗水的情况下，释放的水分被保留在容器内。如果不清除，则此释放的水分可能危害该释放水分的物体。业已发现，某些食品在其制造和包装的最初48小时内，有大量的水分从食品中释放出。如果在释放后不能很快将水分排除，它将引起食物变质，不能出售和/或使用。在这种情况下，可将除湿剂和内容物一起装入以继续吸收释放的水分，直至食品的包装打开。这样一来，在储存物件的周围保持了相对干燥的环境。
清除密封容器内水分的需要早已被确认。为达到此目的早期的尝试是将装有除湿剂的纤维袋与要运输或储存的物件一起放入容器内以及混合在一起。然而，仍存在与用户相关的问题，即除湿剂松散和与可消耗食品混合。如果在启封时不小心和粗糙地处理，除湿剂可能未与可消耗食品分离，如果被人无意识摄入，可能危害人体。
另外一种在容器内提供除湿剂的已知方式是用含除湿剂的材料在容器内表面涂复。另外，还已知在容器内提供除湿能力的一种方式是采用夹层结构，可渗水的材料之间“夹入”除湿剂以限定除湿剂。这些夹层结构常制成柔软的板材，再将其制成袋形容器，在其中放置要求有低水分环境的物品。
可以使用数种已知的方式制造含除湿剂的容器，它们要求多道工序和导致比要求的有更复杂和更多层的结构。此外，提供的除湿剂包套与包容物品在一起并非总是满意的。如上面所述，除湿剂与食品和药品混合从用户的标准观点看是不希望的，因为除湿剂可能被无意识地摄入。还有一点，如果除湿剂不是与容器制成整体，或者至少连接在其上面，可能在尚需继续清除容器内水分时，除湿剂就提前脱落。因此，可以理解需要使容器具有除湿剂作为其容器体或包装的整体部件，至于容器内的除湿剂，则希望提高水分吸收能力，包括吸水速率和吸水量。再进一步，在全部制造过程中，希望减少制造除湿容器的所需工序以及简化最终结构。
在本发明的一个实施例中，提供了容器和容器的制造方法，它们能满足对更有效的除湿的储存及运输容器的需要。本发明的容器提供优秀的除湿能力，而同时可以有效地制造保持结构整体性的容器。此外，本发明提供的方法可用于制造具有基本上一致和连续体的容器。在本发明的另一实施例中，可以形成容器或包装用的整体的或非整体的插入件，它呈板片形，薄膜形或颗粒形，例如放置在容器的基部或底部，其本身不能包含容器中的物品。
下面通过附图及实施例详细说明本发明，附图中
图1是带有模压在内的盘形插入件的除湿容器的横剖面图。
图2是带有模压在内的衬套插入件的除湿容器的横剖面图。
图3是容器罐体的局部横剖面图，示出了保持唇。
图4是模具的侧视的局部横剖面图，该模具安装在转动台上，用于在注射站之间传输，图中还示出容器和模制在其内的插入件。
图5是模具的侧视的局部横剖面图，示出容器和模制在其内的插入件，它位于带有两个注射口的单注射站。
图6是容器共模制方法的示意图。
通过下列结合附图的说明可清楚已公开的这些优点和改进，以及本发明的其它目的和优点。这些附图属于本说明书的一部分和包括本发明的实例性的实施例以及显示出了本发明的目的和特点。
按照需要，本发明的详细实施例在此公开；然而，应该理解，公开的实施例仅为本发明可以用不同形式实施的示范例。附图不是按比例画出的，某些部分被放大以显示特殊部件的细节。因此，此处公开的专门结构和功能细节不应解释为限制性的，而仅应作为权利要求的基础以及教导技术熟练人员灵活使用本发明的基础。
本发明可用于制造类似的容器。然而，这里公开的容器01不局限于瓶罐。可以设想，按照本发明制造的容器01可以大于或小于US4,783,056的瓶罐和具有不同形状。而且，瓶盖14可以与容器01的罐身12整体成形或单独制造。另外，本发明可以仅在容器的罐身12或瓶盖14内实施。
容器01结构中使用的材料典型地在容器01的内层201和外层202之间提供阻挡层，它实质上不渗透水分，常常是热塑性塑料制的。可以设想使用任何热塑性塑料，但用于容器01罐身结构12的最佳材料是聚丙烯。希望使用聚丙烯是因为在模制成容器01之后它具有耐久性，刚性和抗裂性。适宜的热塑性塑料实例可由以下各组选择聚烯烃，聚乙烯，聚碳酸酯，聚酰胺，乙烯-聚乙烯醇缩醛共聚物，乙烯-丙烯酸酯共聚物，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚酯，聚酰胺酯，聚丙烯酯，聚偏二氯乙烯，丙烯酸，聚氨基甲酸酯，聚缩醛和聚碳酸酯。这些和其它热塑性塑料可以单独或结合使用。
本发明包括制造容器01，其中罐体12多数是由基本的热塑性塑料，例如聚丙烯制成，由于它具有耐久性和抗裂性。为了建立和提高模压容器01的除湿能力，由加除湿剂的热塑性塑料制成的插入件200与容器01的罐身12制成整体。本发明的热模制插入件主要包括加有除湿剂的热塑性材料。这里术语“主要包括”是指模制的插入件可能还含不影响插入件除湿性能的其它材料。例如，模制插入件可能还加入碳黑或其它着色剂，以保证插入件的颜色或其它美学性能。
在插入件200内加入的(混合或掺合的)除湿剂的含量可以由超过75％至不超过80％(重量)，因此可由约75％延伸至80％(重量)。然而，插入件200内典型的除湿剂含量占热塑性塑料的40～75％(重量)范围内。这种含量对于大多数热塑性塑料被认为是高含量。最大的除湿剂含量对于不同类型的热塑性塑料将根据其不同的特性而改变。在聚乙烯或聚丙烯的情况下，最大的除湿剂含量为约75％(重量)。当热塑性塑料中除湿剂的含量增加时，材料的性能降低至不合格水平。在除湿剂的低含量水平，约40％及延伸到低至30％，这是可行的产品的极限。
在一个实施例中，插入件200位于容器罐身12的基部或底部203以及暴露于容器01的内部空间201。本实施例的形状与试料瓶罐相似。由于在除湿剂高含量时耐久性和抗裂性降低，最好使用聚丙烯制造罐身12，除了暴露于容器01内部201的表面外，罐身12包着插入件200。这种形状的容器01提供了希望的结构整体性，也保证了直接暴露于容器01内部201高除剂含量的插入件200的较大的除湿能力。也可设想，将插入件200包括在容器瓶盖14的结构内。在这种情况下，插入件与瓶盖14整体成形，从而使安装时插入件200的外表面暴露于容器01的内部201。
在代替的实施例中，插入件200不是太集中和可沿罐身12内表面204的更大部分延伸更大范围。在这种情况下，在容器01的内表面204上高除湿剂含量的热塑性塑料形成衬筒205的大部分。为了提供最大的除湿能力，衬筒205可以完全盖住容器01的内表面204；它也可任选地包括封闭容器01的瓶盖14的内部暴露表面。
一种设想的制造容器01的方法，包括提供预先成形的插入件200，容器01的剩余罐身12用注射成形法制成包着该插入件200。在此过程中，重要的是插入件200放置在容器01的罐身12内。这可用仅仅成形罐身12包着插入件200方法使两个部件相互机械连接。这种机械连接可采用保持唇206的形式，通过成形容器的罐身12成形插入件200，使插入件200相对于罐身12的其余部分有效地固定。
如本发明的不同的实施例所示，本发明的插入件是由本发明的含除湿剂的热塑性塑料热模压成形。例如，插入件可以使用任何普通的技术进行热模制，如共挤压，挤压吹塑法，注射吹塑法，反应注射成形或挤压。
代替的方案是可以设想包着插入件200形成热塑性塑料罐身12达到“收缩配合”。使用这种收缩配合的具体的实例是含除湿剂的插入件200由基本热塑性塑料聚乙烯制成，以及沿此插入件由基本热塑性塑料聚丙烯模制出容器的罐身12。注射成形后冷却时，在同样条件下聚乙烯的收缩小于聚丙烯，因此，如果聚丙烯罐身是包着聚乙烯插入件200注射成形，它或者预先成形，或者与容器罐身12同时注射成形，聚丙烯罐身12将包着聚乙烯插入件200收缩。无论插入件200相对于容器罐身12是否较小和较集中，或者插入件200是否采用上述衬筒205的形式，均可使用这种收缩配合方法。如果插入件200和容器罐身12正确选择热塑性塑料，在任何情况下，在外部形成的罐身12可以包着插入件200收缩。主要是当制造插入件200和容器罐身12的材料不匹配时，使用保持唇206和收缩配合法使插入件200或衬筒205固定到容器罐身12。如果在制造过程结束时这两个部件不能自动相互粘接起来，则被认为是不匹配的。
代替的方案是，当罐身12放置在位时，插入件200由与容器01罐身12粘接的材料制造。因此，本发明的一种制造含插入件200容器01的方法是共模制法。这就是说主罐身12是模制的，而含高除湿剂的插入件200也是模制的。上述共模制的两部分是指它们是在单一过程中或者同时，或者相继注射成形的。共模制过程的结果是在统一的容器罐身12内插入件200与罐身12是无缝接合的。在大多数情况下，插入件200和容器罐身12是由各自的基本热塑性塑料模制到一起，其间具有界面。当插入件200和容器罐身12各自注射入压模10时，在时间上很接近，当它们相互接触时至少处于半熔化状态。代替的方案是，沿插入件200注射的热塑性塑料发出的热量导致插入件200的接触部分稍稍熔化和与其相邻的罐身12的热塑性塑料熔化。在每一种情况下，将会有介于高除湿剂含量插入件200和容器罐身12之间的相，在其中两种组成材料掺合至一定程度和产生无缝的界面和因此由两个部件产生整体的容器01。
在任何情况下，加有除湿剂的热塑性塑料是具有一定程度的水分渗透性的，使水分可以从容器01的内部201转移至和储存在除湿剂内。可以使制造插入件200的热塑性塑料具有比制造容器01罐身12其余部分更高的水分渗透性。在这种情况下，插入件200可以被容器罐身12用的较低水分渗透性的热塑性塑料包在容器01之内。使用这种方式，水分不容易由容器01的外部转移到内部。由于插入件200和容器罐身12有可能具有希望的不同的水分渗透性，可以设想两个部件200，12由具有潜在不匹配性的不同材料制造。
本发明在容器01的主罐身12内共模制插入件200的方法可以改变。在模制方法的第一实施例中，可以设想压模10在两个注射站之间移动。注射组件96可以装在压模框架24内和从中取出。在一个注射站，典型地在第一注射站，插入件200被注射成形出。为了成形插入件200，可使用环形挡圈，它具有与芯杆48下端周边配合的圆周。要求插入件200的厚度为约1/8英寸，因此挡圈的高度也为1/8英寸。当注射组件96安装在压模框架24内时，挡圈是引导部件。挡圈与芯杆48的下表面接触，形成热塑性塑料可注射入的阻挡层。随后高除湿剂含量的热塑性塑料注射入挡圈的内部，从而形成插入件200，其高除湿剂含量的热塑性塑料可在低于容器罐身12的热塑性塑料的注射温度的温度下注射。可要求较低的温度是为了避免其所含除湿剂降解。也可使用不同的和/或高级的除湿剂来取消对降低温度的需要，这些除湿剂在注射过程的正常温度范围内不易于降解。
可以预期，进入插入件200的吸收率可用暴露于容器01内部201的面积量来控制。如果希望较大的吸收率，可使插入件200暴露较大的面积。如果希望达到较长的吸收过程，可暴露较小的面积。进一步还可以设想，用插入件200的包套控制插入件200的吸收率。如果希望较低的吸收率，可以用形成水分渗透性较低的容器01罐身12的热塑性塑料较大程度地包封。还可以使用具有不同水分渗透率的不同类型的热塑性塑料控制吸收率。如无其它规定，本发明的热塑性塑料的水分渗透率根据ASTM试验方法F1249-90测定，标题为“使用调制的红外传感器测定通过塑料薄膜和板的水蒸汽传输率的标准试验方法”。使用ASTM F1249-90试验方法，本发明适宜的热塑性塑料具有水蒸汽传输率小于约30g/mil/100in2/24hr(300克/密耳/100英寸2/24小时)。
例如，聚乙烯典型地具有水蒸汽传输率为约3至5g/mil/100in2/24hr。在一个实施例中，适合于本发明的聚乙烯是DowChemica/Co.的产品，其商品名称为聚乙烯4012。在另一实例中，聚丙烯均聚物典型地具有水蒸汽传输率低于10g/mil/100in2/24hr。在另一个实施例中，适合于本发明的聚丙烯是Exxon Chemicals的产品，其商品名称为Escorene聚丙烯--PP3505G。在另外的实例中，低密度聚乙烯丁烯共聚物典型地具有水蒸汽传输率约1至约2g/mil/100in2/24hr。在一个实施例中，适合于本发明的低密度聚乙烯丁烯共聚物是Union Carbide Corp.的产品，其商品名称为GRSN-1539。
能被插入件200吸收的水分量可以用几种方法控制。可以设想，被插入件200吸收的量可以用在可接受范围内改变除湿剂含量来影响；除湿剂含量越大，能捕获的水分量也越大。
在一个代替的实施例中，制造罐身12的热塑性塑料也具有加入和悬浮在其中的除湿剂，但比插入件200的含量低。业已发现，热塑性塑料内除湿剂的含量影响模制容器01的性能特点。作为一个实例，已经发现当塑料具有较高百分率的除湿剂时，希望的特性，如耐久性和抗裂性等会降低。还发现，塑料可以与低除湿剂含量结合不会使热塑性材料在其模制和固体状态的性能明显地降低。在典型的用途中，较低的含量药在5至15％除湿剂(重量)的热塑性塑料范围内，最佳的含量为约7.5％。此外，为了公开的目的，无除湿剂的热塑性塑料也可以作为低除湿剂含量的热塑性塑料考虑。在另一实施例中，具有低除湿剂含量的热塑性塑料与具有高除湿剂含量的热塑性塑料一起模制。这就是说，容器01主罐身12模制时，高除湿剂含量的插入件200同时模制出。这两部分被称为共模制的。这个方法得到合成的容器罐身12。
各种除湿剂含量的热塑性塑料在商业上以颗粒状供应。可以用干掺合高除湿剂含量的颗粒与低除湿剂含量或无除湿剂的热塑性塑料的方法达到用户要求的含量。以适当的百分率掺合时，低于高除湿剂含量颗粒的任何除湿剂含量可以实现。干掺合过程之后，最终的混合颗粒可以用典型的方法注射成形。
适合于本发明使用的除湿剂的类型是通过物理吸收获得其水分吸收能力。吸收过程是由于除湿剂颗粒的细毛细管形态实现，它拉动水分由其中通过。毛细管的松孔尺寸以及毛细管的密度确定了除湿剂的吸收能力。这些物理吸收的实例包括分子筛，硅溶胶，粘土和糊精。在几个实施例中，适合于本发明使用的分子筛的松孔尺寸为约3至15(埃)；约3至5；约5至8；3；4；5；8和10。在一个实施例中，硅溶胶的松孔尺寸为约24。由于这类物理吸收除湿剂为惰性的和不溶于水的，它们适用于许多用途。在其它原因之中，这种无毒特性特别与食品和药品(例如成药或器械)匹配，这些食品和药品可以包封在含除湿剂聚合物制成的容器内或至少暴露于其内。然而，如上所述，上述三类中任何一个都可用在本发明的聚合物基内，以便制造含除湿剂的聚合物。本发明的适当的除湿剂包括硅溶胶，分子筛和天然粘土化合物，它还应包括高岭土。
在本发明的另一实施例中，适合于本发明的除湿剂为氯化锌。这种除湿剂吸收水分和形成稳定的盐结晶。
本发明的优点之一是可以通过混合组分，加热和模制混合物来制造模制的插入件。混合条件这样选择，使除湿剂借助均匀的掺合而充分加入热塑性塑料。例如，组分的混合可以使用普通的混合机，如Hensehel混合机。本发明不需要进一步的延伸处理(即单轴或双轴定向处理)或膨胀处理(即以快速延伸和随后把材料暴露于结晶熔点下)以制造松孔材料。本发明特别适合于这样一些应用，其中产品(例如成药或器械)的效果受水分的门坎值影响，除非在一定时间期内将超过门坎值的水分清除，否则这些水分就会损坏产品。本发明解决了这个问题，它可在希望的时间期内清除多余的水分。达到此目的是借助具有下列组合的热模制插入件(a)具有一定水蒸汽传输率的热塑性塑料；(b)一定类型的除湿剂；(c)具有除湿剂最小和最大重量百分率的插入件；(d)在10％相对湿度(“Rh”)无延伸或膨胀条件下8小时后具有最小水分吸收的插入件。作为结果，这种新型插入件在包装用途中具有前所未达到的水分吸收。如无其它规定，相对湿度的百分率是在72°F按实例1的试验方法测定的。
含除湿剂塑料的结构以及其组成化合物已在此陈述。如上所述，本发明的详细的实施例在此公开。然而，应该理解，公开的实施例仅为了本发明的示范，可以用各种形式实施。可以理解，对于技术熟练人士，在不脱离本发明的精神和权利要求书限定的范围条件下，可以做出许多改进和其它变动。
本发明将用下列专门实例较详细地说明。应该理解，给出这些实例是为了陈述，而不意味局限于公开内容或权利要求书。例如，虽然下列实例是在10％和55％相对湿度和72°F下试验的，本发明的插入件也适合于在其它相对湿度试验。这些实例的全部百分率如无其它规定，均按重量计。
实例1本实例说明在热塑性塑料中掺合除湿剂，它实质上具有聚丙烯热塑性塑料(Exxon Chemicals，商品名Escorene聚丙烯3505G)和分子筛(Eif Atochem，商品名Siliporte分子筛；NK10)。除湿剂和热塑性塑料称量以得到表中所示每种重量百分率。除湿剂和热塑性塑料随后在Henschel FM-200高强度混合机内混合。材料随后供给入Leistriz双螺旋挤压机，在从200°F至320°F的10个温度区内，在约400rpm(转/分)下和经30lbs/hr(磅/小时)制成直径约1/8英寸的颗粒料。颗粒料直接供给入热滚压机。制成希望厚度(10mil)的薄膜。
薄膜随后评定总重量的水分吸收，使用的试验方法如下(a)环境室预调至72°F和希望的相对湿度(“Rh”)；(b)称量试盘和记录重量；(c)称量天平盘的空重以扣除平衡重量中试盘的重量；(d)在称量过的试盘内加入薄膜；(e)随后称量材料和记录重量；(f)将带有试样的试盘放入环境室内；(g)试样在室内保留规定的时间；(h)达到规定的时间后取出带有试样的试盘，再次称量和记录重量；以及(i)按下式计算每克材料吸收水分的百分率
结果列于表1。
表1
实例2本实例说明在热塑性塑料内掺合除湿剂，它实质上具有低密度聚丙烯丁烯共聚物的热塑性塑料(Union Carbida，商品名1137)和分子筛除湿剂(EIf Atochaem，商品名Siliporite分子筛，NK10)。与实例1相似制备除湿剂和热塑性塑料，制成颗粒。随后用平板压力机将颗粒制成薄膜。颗粒放在压力机内两张Mylar薄膜之间。颗粒在425°F在25t压力下压制15～20秒。用在压力机内放置垫片方法达到所需的厚度。取出薄膜和冷却约15～20秒和随后放入真空密封的棕色袋内。薄膜的评价方法与实例1所述相同。其结果列于表2。
表2
以上实例表明，在本发明的范围内，可借助调节下列参数制造插入件(a)热塑性塑料的类型；(b)除湿剂加入水平；(c)插入件的厚度；以及除湿剂的类型。
权利要求
1.一种热模制插入件，主要包括在热塑性塑料内加入除湿剂，其中(a)热塑性塑料具有水蒸汽传输率小于约30g/mil厚度/100in2/24hr，(b)除湿剂选自包括分子筛，硅溶胶，粘土和氯化锌的一组中，(c)插入件具有占模制插入件的热塑性塑料和除湿剂含量中约40至约75％(重量)的除湿剂，和(d)在10％相对湿度，8小时后模制插入件能够不经延伸或膨胀吸收其总重量至少1％的水分。
2.按照权利要求1的热模压插入件，其特征在于在55％相对湿度，8小时后模制插入件能够不经延伸和膨胀吸收其总重量至少2.5％的水分。
3.按照权利要求1的模制插入件，其特征在于热塑性塑料选自聚烯烃，聚碳酸酯和聚酰胺这一组中。
4.按照权利要求2的模制插入件，其特征在于热塑性塑料选自聚烯烃，聚碳酸酯和聚酰胺这一组中。
全文摘要
本发明涉及具有除湿能力的包装或容器(01),包装或容器(01)具有塞子,薄膜,板片或颗粒形状的插入件(200),它们具有除湿能力,被放置在包装或容器(01)内。可代替的方法是插入件(200)可以模制在包装或容器的罐身(12)内。插入件(200)是掺合除湿剂和热塑性塑料制成的。
文档编号B01D53/26GK1308574SQ99808443
公开日2001年8月15日 申请日期1999年5月25日 优先权日1998年6月4日
发明者伊哈伯·M·黑卡尔 申请人:卡皮托特种塑料公司