CN101309790A - 水溶性聚合物的注射压缩成型方法和由水溶性聚合物形成的容器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及由水溶性聚合物通过注射成型形成制品的方法,所述方法包括:提供包括限定模腔的阳模部分和阴模部分的模具,所述阳模部分和阴模部分可以彼此相对运动以改变所述模腔的体积;当所述阳模部分和阴模部分处于第一位置时,将熔融的水溶性聚合物注射入所述模具;和使所述阳模部分和阴模部分开始相对运动以减小所述模腔的体积,从而迫使已存在于所述模腔之中的所述熔融的水溶性聚合物进入所述模具的至少一部分剩余空间。
Description
技术领域
本发明涉及由水溶性组合物通过注射成型形成制品的方法。本发明还涉及由水溶性组合物如聚(乙烯醇)或纤维素醚形成的容器。
背景技术
已知将化学组合物如洗衣或餐具洗涤组合物包装在水溶性或水分散性材料如膜中。可简单地将该包装物加入到水中,以将所述包装物中的内容物溶解到或分散到水中。
如此的水溶性容器可以由水溶性材料的热成型形成。例如,WO92/17382公开了装有农用化学品如杀虫剂的包装,其包括第一片非平面水溶性或水分散性材料和第二片水溶性或水分散性材料,所述第二片叠置在所述第一片上,并通过连续封闭的水溶性或水分散性密封物沿着所述叠置片材的连续区域密封到所述第一片上。
注射成型也可以用于这样的水溶性聚合物的成型(WO 01/36290)。在传统注射成型中,通过一个或多个注射口将熔融聚合物注射到封闭模具中。其中需要高压迫使所述熔融聚合物通过所述模腔/通道,尤其是在采用粘性聚合物时。当所述熔融聚合物流过所述模具时,其在所述模具的表面固化/结晶。这使得所述聚合物变稠,限制了聚合物流过所述模具的能力。结果,难以实现所述模具表面的完全复制,尤其是在所述模具较为狭窄的区域中。
所述聚合物的固化/结晶也增加了所述传统注射成型方法的循环时间。由于所述变稠的聚合物限制了熔融聚合物流过所述模具,因此所述熔融聚合物的注射不能很快地完成,因为需要延长注射时间以迫使所述变稠的聚合物流过所述模具。这明显增加了制造成本。
对于某些聚合物,在传统注射成型中所遇到的快速结晶使所成型的制品具有不希望的性质。例如,结晶聚(乙烯醇)难以密封并且在水中溶解时需要更长时间。
减少所述熔融聚合物的固化/结晶的一种方法是在所述注射步骤前加热所述模具。当所述熔融聚合物与热模具表面相接触时,所述聚合物发生的固化/结晶程度往往较低。因此,所述熔融聚合物可以在较低压力下注射入所述模具。然而,加热所述模具增加了总循环时间,这是由于在每次注射循环之间需要更长时间使所述成型的聚合物和模具部件冷却。
发明内容
根据本发明,提供了由水溶性聚合物通过注射成型形成制品的方法,所述方法包括:
提供包括限定模腔的阳模部分和阴模部分的模具,所述阳模部分和阴模部分可以彼此相对运动以改变所述模腔的体积,
当所述阳模部分和阴模部分处于第一位置时,将熔融的水溶性聚合物注射入所述模具中,和
使所述阳模部分和阴模部分开始相对运动以减小所述模腔的体积,从而迫使已存在于所述模腔之中的所述熔融的水溶性聚合物进入所述模具的至少一部分剩余空间。
本发明的方法用于由至少部分溶解和/或分散于水中的水溶性聚合物通过成型形成制品。适合的聚合物包括聚(乙烯醇)[PVOH]和/或纤维素醚/酯(例如HPMC)。也可以使用其他水溶性化合物,如聚乙交酯、明胶、聚丙交酯、聚乳酸、聚丙交酯-聚乙交酯共聚物、聚马来酸和聚马来酸酯。也可以采用水溶性聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、丙烯酸聚合物、聚丙烯酰胺、噁唑啉聚合物、聚苯乙烯磺酸酯、聚氨酯、聚酯和/或聚醚。适合的聚合物在WO 01/36290和US 2004/0029764中有描述。
在本发明的方法中,采用了包括阳模部分和阴模部分的模具。所述阳模部分和阴模部分限定了可以导入熔融聚合物的模腔。所述阳模部分和阴模部分可以彼此相对运动。因此,通过使所述阳模部分相对于所述阴模部分运动,可以改变所述模腔的体积。
当所述阳模部分和阴模部分处于第一位置时,将熔融的水溶性聚合物注射入所述模具中。由于在开始注射时并未完全封闭所述模具,所以可以采用相对较低的压力将所述熔融聚合物导入到所述模具中。例如,可以在1psi(磅/平方英寸)~10,000psi,优选为50psi~2000psi,例如为优选为100psi~1000psi的压力下注射所述熔融聚合物。此外,当所述熔融聚合物注射通过相对狭窄的空间(即模具是部分敞开的)中时,注射时间可以缩短,降低注射步骤中所述聚合物的固化风险。
优选将所述熔融聚合物高速注入所述模具。例如,所述模具可以在少于5秒,优选为少于1秒,更优选为少于0.6秒,甚至更优选为少于0.4秒,最优选为少于0.2秒内被注满。为了避免所述注射步骤中的固化,希望进行高速注射。
所述熔融聚合物可以在所述模腔中形成储料或坯料。然后使所述阳模部分和阴模部分彼此相对运动以减小所述模具的体积。该压缩步骤迫使所述熔融聚合物进入所述模具的至少一部分剩余空间。例如,可以迫使所述熔融聚合物的坯材进入由所述模具的阳模部分的侧壁和阴模部分的内壁所限定的区域。通过以此方式压缩所述熔融聚合物,可以更好地控制所述聚合物的厚度。此外,所述阳模部分和阴模部分可构造为确保所述熔融聚合物被压缩至基本均匀的厚度。因此,有利的是,本发明的方法可用于具有基本均匀厚度的壁或壁部分的制品的成型。
导入所述模具的熔融聚合物的量可根据将被成型的制品的尺寸和形状而变化。在本发明的一个实施方式中,可以提供模具阵列。所述阵列形式的模具可以注入来自单个聚合物源或来自多个(例如各自独立的)聚合物源的熔融聚合物。在本发明的一个实施方式中,可以在单个注射循环中将50g~300g,优选为60g~200g,更优选为70g~150g的聚合物,甚至更优选为80g~100g的聚合物注入到所述模具或模具阵列中。这一注射步骤可以在少于1秒,优选为少于0.6秒,更优选为少于0.4秒,最优选为少于0.2秒内完成。为了避免所述注射步骤中的固化,希望进行高速注射。
在本发明的一个实施方式中,在所述阳模部分和阴模部分彼此相对运动以减小所述模具的体积之前完成所述注射步骤。然而,优选在注射步骤完成的1秒钟之内开始所述阳模部分和阴模部分的压缩。更优选在所述注射步骤完成后0.5秒,甚至更优选在所述注射步骤完成后0.3秒开始所述压缩步骤。所希望的是在所述聚合物为熔融状态时对其进行压缩。
当所述阳模部分和阴模部分经彼此相对运动而压缩已经存在于所述模具中的熔融聚合物时,可以例如通过注射将更多的熔融聚合物导入到所述模具中。
可以在本发明中使用的注射成型技术在WO 2005/068157、US2004/0109919和EP-B-1,360,057中有描述。
优选的是,本发明的方法用以形成容器。适合的容器包括用于清洁、织物护理、餐具洗涤、水软化、洗衣、漂洗助剂、抗菌、防腐的组合物和/或触发式喷雾器用的再充填组合物的水溶性容器。因此,本发明的方法还包括将清洁、织物护理、餐具洗涤、水软化、洗衣、漂洗助剂、抗菌、防腐组合物和/或触发式喷雾器用的再充填组合物导入所述已成型的容器中并密封所述容器的步骤。
所述容器可以通过水溶性封闭部件密封。所述封闭部件优选包含聚(乙烯醇)和/或纤维素醚。作为替代方案或者附加方案,可以使用其他水溶性化合物,例如聚乙交酯、明胶、聚丙交酯以及聚丙交酯-聚乙交酯共聚物。在以下段落中提到的水溶性聚合物也是适合的。
任何适合的水溶性聚合物可以用在本发明的注射成型方法中。适合的聚合物包括聚(乙烯醇)[PVOH]、聚乙烯吡咯烷酮、部分水解的聚乙酸乙烯酯、聚乙酸乙烯酯、聚合羧酸、聚羧酸酯、磺化聚合物、聚胺和/或纤维素醚/酯(例如羟基丙基纤维素(HPMC))。也可以采用其他水溶性化合物,如聚乙交酯、明胶、聚丙交酯、聚乳酸、聚丙交酯-聚乙交酯共聚物、聚马来酸和聚马来酸酯。也可以采用水溶性聚氧化乙烯、丙烯酸聚合物、聚丙烯酰胺、噁唑啉聚合物、聚苯乙烯磺酸酯、聚氨酯、聚酯和/或聚醚。适合的聚合物在WO 01/36290和US 2004/0029764中有描述。可以采用均聚物或共聚物。优选的是聚(乙烯醇)。
在本发明中所使用的PVOH可以是部分或者全部醇解或水解的PVOH,例如,其可以是40%~100%,优选为70%~92%,更优选为约88%醇解或水解的聚乙酸乙烯酯。所述PVOH或纤维素醚通常可溶于冷水(20℃)中,但可以不溶于20℃的冷水中而仅在温度例如为30℃、40℃、50℃或者甚至是60℃的温水或热水中才变为可溶。在PVOH的情况下该参数由其水解度所决定。
为确保所述水溶性聚合物能进行注射成型,通常以例如至多占所述组合物的15重量%的量加入诸如增塑剂或脱模剂等组分。适合的增塑剂例如是季戊四醇(如二季戊四醇(depentaerythritol))、山梨糖醇、甘露醇、甘油以及二醇(如丙三醇、乙二醇和聚乙二醇)。
也可以采用诸如滑石、硬脂酸、硬脂酸镁、二氧化硅、硬脂酸锌和硅胶等固体。已经呈适用于注射成型的形式的优选PVOH由法国巴黎的Soltec Developpement SA按名称CP1210T05以颗粒形式进行销售。
为避免疑惑,以上组分可以作为用于所述注射成型方法的加工助剂而包含在上述的任何水溶性聚合物中。
所述水溶性聚合物可以在低于250℃,优选为50℃~220℃,更优选为80℃~180℃的温度下成型。本发明的一个优点在于,所述水溶性组合物不需要在所述注射步骤中完全熔融。不希望受任何理论的限制,据认为这是因为所述熔融聚合物注射入部分敞开的模具中,随后通过压缩遍布所述模具而填充所有可利用的空间。该压缩力(或者压实力)可充分迫使软化的聚合物遍布所述模腔。因此,所述聚合物无需完全熔融。这在某些聚合物成型时,尤其是那些对热敏感的聚合物如PVOH成型时是特别有利的。
如上所述,本发明的方法可用于制品如容器的成型。
根据本发明的另一方面,提供了由水溶性聚合物形成的容器,所述容器包括具有基底部分和至少一个侧壁部分的贮槽部件,其中所述基底部分具有50微米~2000微米的平均厚度,并且所述基底的最薄部分的厚度为所述基底部分的最厚部分的厚度的至少90%。
优选的是,所述基底部分具有80微米~1500微米,更优选为150微米~1000微米,甚至更优选为200微米~800微米,例如500微米750微米的平均厚度。
所述基底部分可以薄于所述至少一个侧壁部分。作为另外一种选择,所述基底部分可以比所述至少一个侧壁部分厚或者与所述至少一个侧壁部分具有基本相同的厚度。
所述基底部分可以具有基本均匀的厚度。所述基底的最薄部分的厚度为所述基底部分的最厚部分的厚度的至少90%,优选为至少95%,更优选为至少98%,最优选为至少99%。
所述侧壁可以具有基本均匀的厚度。所述侧壁的最薄部分的厚度可以为所述侧壁的最厚部分的厚度的至少90%,优选为至少95%,更优选为至少98%,最优选为至少99%。
所述容器可以具有任何尺寸或形状以用于输运最终用在水中(water-destined)的组分,尤其是选自洗涤、织物护理、表面护理或餐具清洗组合物、去污剂、杀虫剂、生物杀灭剂、除臭剂、染料、颜料或水处理化学品,所述容器由将溶解在预期的水性目标位置中的材料形成。
本发明的容器包括贮槽部件和封闭部件,所述贮槽部件用于盛放所述组合物,所述封闭部件仅仅用于封闭所述贮槽部件或者其自身具有至少一些贮槽功能。所述贮槽部件优选具有侧壁,该侧壁终止于其外侧边缘的上端,所述封闭部件可以密封地封固,尤其是在所述封闭部件为膜形式时。所述封闭部件可以利用粘合剂封固,但优选在所述外缘和所述封闭部件之间通过密封物封固。可以采用热密封或其他方法如红外、射频、超声、激光、溶剂、振动或旋转熔接。也可以使用粘合剂如PVOH或纤维素醚的水溶液。希望所述密封物也是水溶性的。
所述封闭部件本身可以进行注射成型或吹塑成型。然而,其优选为封固在所述贮槽部件上的塑料膜。所述膜例如可以包含PVOH或纤维素醚,如HPMC或其他水溶性聚合物。
所述容器具有使所述容器呈刚性的厚度。例如,所述经过独立注射成型的外壁和任何内壁具有超过100μm,例如超过150μm或超过200μm、300μm或500μm的厚度。优选所述封闭部件是比所述贮槽部件更薄的材料。因此,所述封闭部件的厚度通常为10μm~200μm,优选为50μm~100μm,而所述贮槽部件的壁厚度为300μm~1500μm,优选为500μm~1000μm。然而,所述封闭部件也可以具有300μm~1500μm,如500μm~1000μm的壁厚度。
优选的是,所述封闭部件在40℃在少于5分钟内,优选为少于2分钟内溶解于水中(至少溶解至使得在所述贮槽部件中的清洗组合物被水所溶解,优选为完全溶解)。
所述贮槽部件和封闭部件的基底部分或侧壁可以具有相同厚度。为确保所述封闭部件在所述贮槽部件之前溶解,所述封闭部件可以具有比所述贮槽部件更高的溶解度。作为替代方案或者附加方案,所述封闭部件可以比所述贮槽部件更薄以确保其先于所述贮槽部件溶解。
优选的是,所述容器的外形为近似立方形,其顶壁由所述封闭部件构成,而侧壁和底壁由所述贮槽部件构成。
优选的是,通过形成贮槽部件阵列而制造所述容器,其中优选采用以上所述的注射成型方法来制造。每个贮槽部件可以与相邻的贮槽部件相连,可以通过折断或撕扯动作来分开。所述阵列优选为所述贮槽部件纵横排列的阵列。所述贮槽部件可以通过水溶性聚合物(如PVOH或纤维素醚)的脆性连接片而分开。
作为另外一种选择,所述贮槽部件可以制造成具有前述的边缘,使它们能通过一条弱化线而相互分开。例如,所述材料可以更薄,并能容易地断裂或撕裂。可以通过成型法,或者优选通过之后的刻划步骤使所述材料变薄。
在所述制造方法中,通过注射成型形成的阵列送入到装填区,然后所有的所述贮槽部件用例如清洗组合物装填。然后将水溶性聚合物如PVOH或纤维素醚的片材封固在所述阵列的顶部而形成所述阵列的所有贮槽部件的封闭部件。然后所述阵列可以在包装前分开为单个容器或多个容器,或者所述阵列包装时仍保持为阵列,其分开将由使用者进行。优选的是,将其保留为阵列而让使用者断开或撕下各单个容器。优选的是,所述阵列具有在容器间延伸的对称线,而所述阵列的两半可以沿所述对称线折叠在一起,使得封闭部件面对面接触。这有助于保护所述封闭部件在由工厂至使用者之间免受任何破损。应当理解的是,所述封闭部件与所述贮槽部件相比更容易破损。作为另外一种选择,两个相同的清洗容器阵列可以放置在一起进行包装,其封闭部件面对面的接触。
在本发明的一些实施方式中,所述容器、容器或贮槽部件可以限定单个腔室。在本发明的其他实施方式中,所述容器或贮槽部件可以限定两个或两个以上的腔室,所述腔室装有不同的用于清洗过程的产品。在此情况下,所述腔室的分隔壁优选终止在所述容器、容器或贮槽部件的顶部,即与所述侧壁的顶边处于同一平面,因此当所述贮槽部件通过所述封闭部件进行封闭时,所述腔室的内容物不会混合。所述容器、容器或贮槽部件可以配备有竖立构件,优选该竖立构件与容器的侧壁之间留有空隙,并且该竖立构件通常优选为圆柱形。如果需要,可以通过所述竖立构件和所述侧壁之间延伸的壁将所述容器或贮槽部件的剩余空间分为两个或多个部分。
所述容器的贮槽部件或封闭物可形成为具有开口,例如在所述侧壁或底壁上形成凹陷,并优选为向外敞开。即,其优选为没有形成由所述容器、容器或贮槽部件或者封闭物所限定的主要空间的一部分。优选所述开口适合于以压入配合的方式装上在清洗过程中有用的材料的固体块(例如片剂)。
优选的是,所述封闭部件由透明或半透明材料形成,因此能看到所述清洗容器的内容物。
优选的是,所述容器或贮槽部件由透明或半透明材料形成,因此能看到所述清洗容器的内容物。
在所述容器或贮槽部件内或其腔室内的清洗组合物不需要为均一的。例如,在制造过程中,可以首先装入在清洗过程中有用的可固化剂(settable agent)例如凝胶,然后再装入不同的材料。第一材料可以在清洗过程中缓慢溶解,使其在清洗过程中的较长时间里送料。这可有用于例如提供在所述衣物清洗容器或贮槽部件中的柔顺剂的即时、延迟或持续的释放。
所述容器例如可以为至少两个部件(主体部件和盖部件),所述至少两个部件紧密地(优选为密封地和不可分开地)配合在一起而形成腔室,其中保存将可从中获得的所述组分。在一个实施方式中,所述容器可具有三个部件——主体(如贮槽)、第一盖子和配合在所述主体或第一盖子的封闭端的第二盖子,从而得到具有两个独立腔室的容器。当具有三个这样的部件(或者更多个)时,四个部件——主体和三个盖子——可形成三个腔室,等等,另外,在每个腔室中的各组分当然可以是相同的或者是不同的。
在本发明的所有实施方式中,一个腔室可以例如装有固体组分(如粉末、颗粒、或者压缩或胶凝片剂),而另一个可装有不同的固体组分(如粉末、颗粒、或压缩或胶凝片剂)。作为另外一种选择,在一个或多个腔室中可以有多于一种的组分。例如,一个腔室可装有例如球状或丸状(如粉末、颗粒或压缩或凝胶片剂)形式的固体组分和液体组分。
通过采用具有不同厚度和/或不同聚合物(如具有不同水解度的PVOH聚合物)的容器、贮槽封闭部件,本发明能增强对不同组分在不同时间或在广范围的水性目标位置中的不同位置释放的控制。
所述容器可以具有任意的尺寸或形状,例如,其可以方便地具有标准容器形状——具有封闭圆形末端的细长管形包装。此外,虽然可以具有多个尺寸非常相似的部件,但是通常具有较长的主体和较短的盖子(所述盖子为所述主体长度的一半或四分之一)。通常,所述容器具有2cm~10cm,如4cm~6cm的整体封闭长度和2cm~4cm的外径。然而,应当理解的是,不管是尺寸还是形状都没有理论上的限制,何为合适通常根据所述容器内容物的“剂量”、所述容器需要穿过的任何孔径的尺寸和可供采用的输送方式来确定。
所述容器可以为至少两个部件(主体或贮槽部件和盖子部件),所述至少两个部件紧密地(优选为密封地和不可分开地)配合在一起。所述部件的实际接合可以通过任何方便的方式进行,但可以利用所述容器材料本身的性质——事实上,所述容器材料的性质之一即是该材料能进行注射成型(具有热塑性)。因此,所述优选的接合方法是熔接,例如热熔接(其中,通过在所述部件相接触时将其熔化,并使其彼此“交融”,随后冷却并固化成一体化装置)或者溶剂熔接(其中,通过部分地溶解所述容器的相邻部分,使其彼此交融,然后固化形成整体,从而实现几乎相同的效果)。热熔接是更优选的方法,不过可以采用此处所描述的任何密封技术。
PVOH材料特别适用于热熔接,该技术的一种方便的变化形式为激光熔接,不过只要确实能够使形成所述容器所用的聚合物永久熔接,可以采用任何适合的技术。其他一些常见方法是红外(IR)、射频(RF)和超声熔接。
这些方法中的某些方法可能要求加入其他一些要素或过程以确保其正确操作。例如,RF熔接要求具有与所述容器表面接触的金属(通常为铝)导体。激光熔接通常要求所述顶部表面对所使用的激光是透明的,而底部表面对所使用的激光是不透明的。可以通过避免在所述容器盖子的外表面上使用不透明涂料或填充剂,以及通过将所述不透明涂料或填充剂应用在所述容器主体的外表面上,由此来满足上述要求。例如,可以环绕所述主体在所需要接合的位置上印刷适当材料的环形线,以便于在该位置进行熔接。
在各种方法中,优选的是激光熔接,这是由于其不需要直接接触,并且能实现所需的非常高的生产速度。
在将目标内容物装入所述贮槽部件或主体之中,并将所述盖子装在所述主体上之后,所述容器的两个部分可以例如通过激光束熔接为单个单元,此后,这种单元不能轻易地未留可见痕迹地分开为主体和盖,从而接触到所述内容物。
因此,不论以何种手段试图篡改所述内容物都将被轻易地觉察。
所述容器的待熔接到一起的两个部件例如可以制成使得一个部件的开口端套入另一个部件的开口端,并能够使实际存在的缝隙最小,以便可以简单地进行组装。通常但并非是必须的,所述容器设计成在其中一个或另一个组件上具有挡块,因此其中一个不会过度地套入另一个,并在每种情况下都停止在相同的固定位置。
在其中一个部件的开口端的整个外周面与另一个部件的开口端的外周面相交叠的时候,所述容器的待成型在一起的两个部件处于封闭位置。而后,所述封闭的容器准备进行熔接,这可以通过将所述容器紧密靠近所述熔接头而完成。该距离根据所选择的熔接方法而变化。开动所述熔接设备,以环绕所述容器外周面的封闭环的熔接线形式在所接触的两层之间形成熔接。这可以通过环状形式的所述熔接头(可以是连续的或者由许多不连续的熔接头构成)实现,或者通过使所述容器和所述熔接头中的任一个围绕另一个旋转而实现——例如,通过使所述容器旋转通过所述熔接头而实现。具体方法取决于所选择的熔接技术。
还可以采用溶剂熔接——即,采用用于所选择的注射成型材料的溶剂,从而使在两个部件相接触的位置处的材料表面层软化并可以流动。在所述PVOH的情况下,所述溶剂可方便地为水或电解质水溶液(通常含有碱金属卤化物如氯化锂作为电解质)。然而,该技术在所述熔接过程之外还需要另一步骤,其中,在所述两外壳封闭之前将所述溶剂涂抹在待接触表面中的一个表面上。然而,该方法不是优选的方法,这是由于其通常相当的慢,并且水和溶质的加入对于包含在所述容器中的组分或其他制剂非常不利。
由于所述熔接密封物的完整性,在所有实施方式中,所述容器或贮槽可以装上任何合适的粉末、液体、凝胶或油。
本发明提供了由能进行注射成型的水溶性聚合物形成的容器,所述注射成型优选采用本发明的注射成型方法。本发明的注射成型方法使得能够控制所述容器的壁厚度的变化量,因此使所述释放特性能可以无限变化。采用如此的成型容器可允许开发出含有控释小珠或颗粒的容器制剂,其中可以确定在何处释放所述内容物,因此,不论其内容物的物理化学性质如何,所述系统作为一个整体均可以将其内容物以所希望的速率和释放周期输送到所希望的位置。
所述容器、贮槽或封闭物可例如具有成型在其外表面的隆起部分。
所述隆起部分——在下文中大多将它们称为“隆起”,不过,所述隆起部分的效果显然可以通过降低其他部分来实现——可以为短小突起状的凸出物形式,或者它们可以是完全地或部分地环绕或者沿着所述容器延伸的肋条。所述部分可设计成包括标记或者用作标记,以能够由具有视力的人看到,或者由视力具有障碍的人触摸,或者甚至通过机器或阅读器来识别所述容器及其内容物。因此,可以将代码成型在所述表面上,从而使填充后的容器可以在其寿命的任何阶段被识别——由制造商为保证质量和控制质量而进行识别,由批发商或零售商作为库存控制系统的一部分而进行识别,以及由使用者(尤其是视力存在障碍的那些使用者)在使用前进行识别。
所述容器、贮槽或封闭物的所述表面在印刷前不需要进行预处理。
通过适当切割所使用的模具,可以在表面上成型任何所需要的图案(隆起的或者铸印的)。隆起和铸印的变化形式都给所述容器带来不同的特性,每种变化形式的益处将在下文中进行描述。所述图案的复杂性仅仅受到模具制造的实际限制。
铸印图案的采用具有许多有利的可能性。例如,它可以帮助确定所述容器的内容物的释放时间。这样的铸印图案设计可以包括例如具有标准的细长形式但具有相对较厚的壁的容器。然而,可以使用任何形状的容器或贮槽。围绕所述容器基底的中心部分,或者所述容器或贮槽的任何其他部分,成型许多例如一个阵列的薄壁铸印板。当所述容器或贮槽到达其目标位置时,所述主体上的薄壁板迅速溶解,在主体上留下例如网格形式的孔结构。这些孔可以足够小以防止内部的所述内容物漏出所述主体,但大到足以允许溶解介质进入并与所述内容物相接触。如先前所描述的,PVOH材料由于分子量和水解程度的变化,或者其他材料如纤维素醚可经过选择而在水性条件下以不同的速度和不同的温度下溶解。因此,通过改变所述注射成型容器材料的厚度和溶解特性,所述容器或贮槽的主体可设计成以选定的速率溶解或分解。
另一种可能是利用相对微溶的聚合物材料——如具有高水解度的高分子量PVOH——成型带有相似的孔阵列(而不是薄壁可溶性板)的容器或贮槽,随后在装填和加盖之后,在独立的过程中,通过喷洒或者通过将可溶性套收缩或者粘贴,从而将相对可溶的聚合物覆盖在具有所述孔的区域。在该情况下所采用的相对微溶的聚合物甚至可以是不溶性组合物,当然前提是该聚合物可以进行注射成型。
采用注射成型方法的另一结果是,所述可成型材料可容易地包含一种或多种对所述容器在使用中的表现方式(例如对所述容器的溶解速度)产生某些影响的其他物质。
因此,本发明的再一个方面提供了一种容器,例如,由含有一种或多种微粒固体以加速所述容器的溶解速度的可注射成型材料所形成的相对较大的注射成型容器、贮槽或封闭物。所述固体也可以存在于所述贮槽或容器的内容物中。
所述固体在所选择的介质中的简单溶解足以导致所述容器分解的明显加速,在还产生气体的情况下更是如此,当引起物理搅动时,这将导致所述内容物几乎立即从所述容器中释放。
用于此目的的适合的固体为碱金属或碱土金属(通常为钠、钾、镁和钙)的碳酸氢盐和碳酸盐。
所述固体特别优选为经过超精细粉碎,典型颗粒尺寸为1μm~25μm,优选为5μm~10μm。
可用于影响所述容器的溶解速率的其他材料最优选为具有羧酸或磺酸基团的固体酸性物质及其盐。适用于该目的的物质是肉桂酸、酒石酸、苦杏仁酸、富马酸、马来酸、苹果酸、扑酸、柠檬酸和萘二磺酸,这些酸可以是游离酸形式或其碱金属或碱土金属盐形式,并且尤其优选的是酸形式或其碱金属形式的酒石酸、柠檬酸和肉桂酸。
本发明的容器可装有用于在所述容器放置在水性环境中时进行释放的任何组合物。
因此,所述容器可以例如装有织物护理、表面护理或餐具清洗组合物。织物护理组合物可以是用在织物护理领域如织物清洗、织物处理或染色加工的任何组合物。表面护理组合物是用在表面护理领域如清洁、处理或抛光表面的任何组合物。合适的表面例如是家居表面诸如工作台以及卫生洁具如水槽、水池和马桶的表面。餐具清洗组合物是用在餐具清洗领域如餐具清洗、水软化或漂洗助剂组合物的任何组合物。
这些组合物的实例是餐具清洗、水软化、洗衣、去污剂和漂洗助剂组合物。在此情况下,所述组合物特别适用于家庭清洗机器如洗衣机或洗碗机。其他实例为消毒、抗菌和防腐组合物,例如那些在使用前拟用水稀释的组合物,或者浓缩的再充填组合物,例如用于家庭环境所用的触发型喷雾器的组合物。这样的组合物可以简单地加入到已装在所述喷雾器容器内的水中。
所述容器可用于盛装任何组合物。所希望的是,所述组合物具有至少15g,例如15g~100g,尤其为15g~40g的质量。例如,餐具清洗组合物的重量可以为15g~20g,水软化组合物的重量可以为25g~35g,洗衣组合物的重量可以为30g~40g。
所述容器也可以装有例如去污剂、杀虫剂、生物杀灭剂、除臭剂、染料、颜料或水处理化学品。它可以例如将去污剂或水处理化学品输送到清洗机器。
通常,尤其是在家庭环境中使用时,所述容器的最大维度为5cm。例如,立方形容器具有1cm~5cm,尤其为3.5cm~4.5cm的长度;1.5cm~3.5cm,尤其为2cm~3cm的宽度;和1cm~2cm的高度,尤其为1.25cm~1.75cm。
装在所述容器中的组合物可以是例如适用于指定用途(例如衣物清洗或餐具清洗用途)的任何组合物。所述组合物可以是粉末或者液体,但如果是液体则可以为低水含量制剂,优选具有的最高水含量为5重量%,以保持所述容器壁的完整性,或者可以为含有例如至少8重量%的水的较高水含量的制剂。所述组合物可以经考虑以下事实进行配制,即使用者将不与所述组合物发生接触,无论是通过吸入或者皮肤发生的接触。例如,所述组合物可包含酶,而不用考虑所述含有酶的组合物和使用者的物理接触。
如果所述容器装有水含量相对较高的水性液体,如果所述水性组合物在冷水(20℃),或温度高至比如35℃的水中溶解时,有必要采取确保所述液体不会侵蚀所述水溶性组合物的步骤。可以采取步骤以处理所述容器的内表面,例如通过用试剂如PVC(聚(氯乙烯))或PTFE(聚四氟乙烯)覆盖所述内表面,或者改进所述组合物以确保其不溶解所述聚合物。例如,已经发现,通过确保所述组合物具有高离子强度或者含有能使通过所述容器的壁损失的水减至最少的试剂,能防止所述组合物从内部溶解所述聚合物。这在EP-A-518,689和WO 97/27743中有更详细的描述。
装在所述容器中的组合物当然取决于所述组合物的目标用途。例如所述组合物可以含有表面活性剂如阴离子、非离子、阳离子、两性或两性离子表面活性剂或其混合物。
阴离子表面活性剂的实例是直链或支化链烷基硫酸盐或烷基聚烷氧基化硫酸盐,也称为烷基醚硫酸盐。此类表面活性剂可以通过高级C8~C20脂肪醇的硫酸盐化作用而制得。
伯烷基硫酸盐表面活性剂的实例是具有下式的表面活性剂:
ROSO3-M+
其中R是直链C8~C20烃基,而M是水溶性阳离子。优选R是C10~C16烷基,例如C12~C14烷基,而M是碱金属如锂、钠或钾。
仲烷基硫酸盐表面活性剂的实例是在分子的“骨架”上具有硫酸盐部分的表面活性剂,例如具有下式的表面活性剂:
CH2(CH2)n(CHOSO3 -M+)(CH2)mCH3
其中m和n独立地为2以上,m+n之和通常为6~20,例如为9~15,而M是水溶性阳离子如锂、钠或钾。
尤其优选的仲烷基硫酸盐是具有分别用于2-硫酸盐和3-硫酸盐的下式的(2,3)烷基硫酸盐表面活性剂:
CH2(CH2)x(CHOSO3 -M+)CH3和
CH3(CH2)x(CHOSO3 -M+)CH2CH3。
在这些式子中,x至少为4,例如6~20,优选为10~16。M是阳离子,如碱金属,例如锂、钠或钾。
烷氧基化烷基硫酸盐的实例是具有下式的乙氧基化烷基硫酸盐:
RO(C2H4O)nSO3 -M+
其中R是C8~C20烷基,优选为C10~C18烷基,例如为C12~C16烷基,n至少为1,例如为1~20,优选为1~15,尤其为1~6,而M是成盐阳离子如锂、钠、钾、铵、烷基铵或烷醇铵。这些化合物与烷基硫酸盐联合使用时提供特别理想的织物清洁效力。
所述烷基硫酸盐和烷基醚硫酸盐通常以含有各种烷基链长度以及各种烷氧基化度(如果存在的话)的混合物的形式使用。
也可以采用的其他阴离子表面活性剂是脂肪酸(例如C8-C18脂肪酸)的盐,尤其是钠、钾或烷醇铵盐,和烷基(例如C8-C18)苯磺酸盐。
非离子表面活性剂的实例是脂肪酸烷氧基化物,如脂肪酸乙氧基化物,尤其是具有以下式的脂肪酸乙氧基化物:
R(C2H4O)nOH
其中R是直链或支化链C8~C16烷基,优选为C9~C15烷基,例如为C10~C14烷基或C12~C14烷基,而n至少为1,例如为1~16,优选为2~12,更优选为3~10。
所述烷氧基化脂肪醇非离子表面活性剂经常具有3~17,更优选为6~15,最优选为10~15的亲水-亲脂平衡值(HLB)。
脂肪醇乙氧基化物的实例是由具有12~15个碳原子的醇制成并含有约7摩尔的氧化乙烯的那些脂肪醇乙氧基化物。这些材料以商品名Neodol 25-7和Neodol 23-6.5由Shell Chemical Company进行商业销售。其他有用的Neodol包括Neodol 1-5,其为在其烷基链中平均具有11个碳原子并含有约5摩尔氧化乙烯的乙氧基化脂肪醇;Neodol 23-9,其为含有约9摩尔氧化乙烯的乙氧基化C12~C13伯醇;和Neodol 91-10,其为含有约10摩尔氧化乙烯的乙氧基化C9~C11伯醇。
这种类型的醇乙氧基化物也已由Shell Chemical Company以商品名Dobanol进行销售。Dobanol 91-5是含有平均5摩尔氧化乙烯的乙氧基化C9~C11脂肪醇,而Dobanol 25-7是每摩尔脂肪醇含有平均7摩尔氧化乙烯的乙氧基化C12~C15脂肪醇。
合适的乙氧基化醇非离子表面活性剂的其他实例包括Tergitol 15-S-7和Tergitol 15-S-9,二者均是可从Union Carbide Corporation获得的直链仲醇乙氧基化物。Tergitol 15-S-7是含有7摩尔氧化乙烯的C11~C15直链仲烷醇的混合乙氧基化产品,而Tergitol 15-S-9的不同之处只是含有9摩尔的氧化乙烯。
其他合适的醇乙氧化基非离子表面活性剂是Neodol 45-11,其是相似的氧化乙烯缩合产物,其中的脂肪醇具有14~15个碳原子,而每摩尔的氧化乙烯基团数为约11。这些产品也可由Shell Chemical Company获得。
其他非离子表面活性剂为例如C10~C18烷基聚糖苷,例如为C12~C16烷基聚糖苷,尤其是烷基聚葡糖苷。当需要高发泡性组合物时,这些非离子表面活性剂尤其有用。其他表面活性剂是聚羟基脂肪酰胺,如C10~C18N-(3-甲氧基丙基)咪唑二甲酰胺(C10-C18N-(3-methoxypropyl)glycamide)和普朗尼克型的氧化乙烯-氧化丙烯嵌段聚合物。
阳离子表面活性剂的实例是季铵型阳离子表面活性剂。
两性表面活性剂的实例是C10~C18氧化胺和C12~C18甜菜碱和磺基甜菜碱。
在洗衣或去污剂组合物中的表面活性剂的总含量希望为60重量%~95重量%,尤其为75重量%~90重量%。所希望的是,阴离子表面活性剂以50重量%~75重量%的量存在,所述非离子表面活性剂以5重量%~20重量%的量存在,所述阴离子表面活性剂以0重量%~10重量%的量存在和/或所述两性表面活性剂以0重量%~10重量%的量存在。这些量均基于所述组合物的固体总含量,即不包括水存在时的水。
餐具清洗组合物通常含有去污性助洗剂。合适的助洗剂是碱金属或铵的磷酸盐、聚磷酸盐、膦酸盐、聚膦酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、硼酸盐、多羟基磺酸盐、聚乙酸盐、羧酸盐如柠檬酸盐或其他多羧酸盐。所述助洗剂希望以至多90重量%的量存在,优选为15重量%~90重量%,更优选为15重量%~75重量%(相对于所述组合物的总重量而言)。适合组分的更多细节在例如EP-A-694,059、EP-A-518,720和WO 99/06522中给出。
所述组合物,尤其是在用作衣物清洗或餐具清洗组合物时,可以还含有酶如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。这些酶例如以注册商标Esperase、Alcalase、Savinase、Termamyl、Lipolase和Celluzyme由NovaNordisk A/S商业提供和销售。所希望的是,所述酶以0.5重量%~3重量%,尤其以1重量%~2重量%的量存在于所述组合物中。
如果需要,这些组合物可以含有增稠剂或胶凝剂。合适的增稠剂是聚丙烯酸酯聚合物,如以商标CARBOPOL或以商标ACUSOL由Rohmand Hass Company所销售的那些聚丙烯酸酯聚合物。其他合适的增稠剂还有黄原胶。如果存在,所述增稠剂通常以0.2重量%~4重量%,尤其以0.2重量%~2重量%的量存在。
所述组合物可以还可选地含有一种或多种其他组分。这些组分包括传统的去污剂组合物组分如其他的表面活性剂、漂白剂、漂白增强剂、助洗剂、增泡剂或消泡剂、防变色剂和防腐蚀剂、有机溶剂、助溶剂、相稳定剂、乳化剂、防腐剂、污垢悬浮剂、污垢释放剂、杀菌剂、磷酸盐(如三聚磷酸钠或三聚磷酸钾)、pH调节剂或缓冲剂、非助洗剂碱源、螯合剂、粘土(如蒙脱石粘土)、酶稳定剂、抗水垢剂、着色剂、染料、助水溶剂、染料转移抑制剂、增白剂和香料。如果使用,这些可选的组分通常占所述组合物总重量的比例不超过10重量%,例如为1重量%~6重量%。
所述助洗剂抵消了此处所述的组合物在洗衣或漂白应用中遇到的钙或其他离子、水硬度的影响。这些材料的实例是例如带有碱金属或碱土金属阳离子的柠檬酸盐、琥珀酸盐、丙二酸盐、羧甲基琥珀酸盐、羧酸盐、多羧酸盐和聚乙酰羧酸盐或者相应的游离酸。具体的例子是氧代二琥珀酸、苯六甲酸、苯多羧酸、C10~C22脂肪酸和柠檬酸的钠、钾和锂盐。其他例子是有机膦酸盐型螯合剂,例如烷基羟基膦酸盐和由Monsanto以商品名Dequest销售的那些螯合剂。优选的是柠檬酸盐和C12~C18脂肪酸皂。
其他适合的助洗剂是已知具有助洗剂性能的聚合物和共聚物。例如,这些材料包括适宜的聚丙烯酸、聚马来酸和聚丙烯酸/聚马来酸和共聚物及其盐,如由BASF以商品名Sokalan进行销售的那些物质。
所述助洗剂通常占所述组合物重量的0重量%~3重量%,更优选为0.1重量%~1重量%。
含有酶的组合物可以可选地含有能保持所述酶的稳定性的材料。这些酶稳定剂包括例如多元醇(如丙二醇)、硼酸和硼砂。也可以采用这些酶稳定剂的组合。如果使用,所述酶稳定剂通常占所述组合物的0.1重量%~1重量%。
所述组合物可以可选地含有能用作相稳定剂和/或助溶剂的材料。实例是C1~C3醇或二醇,如甲醇、乙醇、丙醇和1,2-丙二醇。也可以采用C1~C3烷醇胺,如单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺以及单异丙醇胺,它们可以单独使用或者与醇联合使用。
如果所述组合物为液体形式,它可以是无水的,或者例如含有至多5重量%的水。水性组合物通常含有基于所述水性组合物的重量为超过8重量%的水。所希望的是,所述水性组合物含有超过10重量%、15重量%、20重量%、25重量%或30重量%的水,但希望少于80重量%的水,更希望少于70重量%、60重量%、50重量%或40重量%的水。例如它们含有30重量%~65重量%的水。
所述组合物可以可选地含有能调节或保持所述组合物的pH在最佳水平的组分。pH调节剂的实例是NaOH和柠檬酸。所述pH可以为例如1~13(如8~11),这取决于所述组合物的性质。例如,餐具清洗组合物希望具有8~11的pH,洗衣组合物希望具有7~9的pH,而水软化组合物希望具有7~9的pH。
所述组合物(如装在所述容器或贮槽部件中的组合物,或者如果有多个腔室时,装在一个腔室中的清洗组合物)无需是均匀的。例如,在制造过程中,可以首先装入在清洗过程中有用的固化剂例如凝胶,然后再装入不同的材料。所述第一材料可以在清洗过程中缓慢溶解,以使其在清洗过程中的较长时间里送料。这对例如在所述衣物清洗容器中提供柔顺剂的延迟或持续释放会是有用的。
所述组合物(如清洗组合物,尤其是用于餐具清洗或洗衣的清洁组合物)可以包括片剂。优选片剂含有可用于清洗过程的材料,并配制成提供所述材料的延迟释放和/或在清洗过程中的缓慢释放。延迟释放可以通过提供带有在所述清洗过程中缓慢溶解的涂层的片剂来实现。作为另外一种选择,所述片剂也可以使在所述清洗早期需要的组分(例如水软化组分和/或酶)快速释放。所述片剂可以例如包含诸如在与水相接触时泡腾的试剂等崩解剂,例如柠檬酸和碱金属碳酸盐或碳酸氢盐的组合。
如前所述,片剂可以位于所述贮槽部件的主体空间内,或者可以位于面向外侧的开口或凹陷中。
当本发明的清洗容器装有保持在面向外侧的开口或凹陷中的片剂时,所述片剂优选是不会将任何清洗组合物传递到使用者手上的片剂。例如,所述片剂可以涂覆有可溶性聚合材料。如上所述,为了延迟释放其中所装载的物质,这样做也是需要的。如果希望所述片剂快速溶解,所述片剂例如可以含有崩解剂,如泡腾剂。
根据本发明的再一个方面,提供了一种物品清洗方法,所述方法包括使用如上所描述和定义的容器、贮槽或清洗容器,所述方法必须包括在所述清洗过程开始之前将所述容器、贮槽或清洗容器导入物品清洗机器如洗衣机或洗碗机,所述容器、贮槽或清洗容器在所述清洗过程中被完全消耗掉。
Claims (18)
1.一种由水溶性聚合物通过注射成型形成制品的方法,所述方法包括:
提供包括限定模腔的阳模部分和阴模部分的模具,所述阳模部分和阴模部分可以彼此相对运动以改变所述模腔的体积;
当所述阳模部分和阴模部分处于第一位置时,将熔融的水溶性聚合物注射入所述模具;和
使所述阳模部分和阴模部分开始相对运动以减小所述模腔的所述体积,从而迫使已存在于所述模腔之中的所述熔融的水溶性聚合物进入所述模具的至少一部分剩余空间。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述水溶性聚合物是聚(乙烯醇)和/或纤维素醚。
3.如权利要求1或2所述的方法,其中在所述阳模部分和阴模部分彼此相对运动以减小所述模具的所述体积之前完成所述注射步骤。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述注射步骤以50psi~2000psi的压力进行。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述制品是容器。
6.如权利要求5所述的方法,其中所述容器具有两个以上的腔室。
7.如权利要求5或6所述的方法,所述方法进一步包括:将清洁、织物护理、餐具洗涤、水软化、洗衣、漂洗助剂、抗菌、防腐组合物和/或触发式喷雾器用的再充填组合物装入所述成型容器中,并密封所述容器。
8.如权利要求5~7中任一项所述的方法,其中所述容器由水溶性封闭部件进行密封。
9.如权利要求8所述的方法,其中所述水溶性封闭部件包含聚(乙烯醇)和/或纤维素醚。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中当所述阳模部分和阴模部分经彼此相对运动而减小所述模具的所述体积时,将更多的熔融聚合物导入到所述模具中。
11.一种物品清洗方法,所述方法包括:将通过权利要求5~9中任一项所述的方法所形成的容器导入到物品清洗机器中。
12.一种由水溶性聚合物形成的容器,所述容器包括具有基底部分和至少一个侧壁部分的贮槽部件,其中所述基底部分具有50微米~2000微米的平均厚度,并且所述基底的最薄部分的厚度为所述基底部分的最厚部分的厚度的至少90%。
13.如权利要求12所述的容器,所述容器进一步包括与所述贮槽部件密封地接合的水溶性封闭部件。
14.如权利要求12或13所述的容器,所述容器装有清洁、织物护理、餐具洗涤、水软化、洗衣、漂洗助剂、抗菌、防腐组合物和/或触发式喷雾器用的再充填组合物。
15.如权利要求14所述的容器,其中所述组合物的质量为15g~40g。
16.如权利要求12~15中任一项所述的容器,其中所述水溶性聚合物包含聚(乙烯醇)和/或纤维素醚。
17.如权利要求12~16中任一项所述的容器,所述容器为注射成型容器。
18.如权利要求12~17中任一项所述的容器,其中所述基底部分具有的平均厚度小于所述侧壁的平均厚度。
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