CN106574084B - 风味剂阻隔组合物 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于包装产品的管形结构。所述管形结构可以包括管体和管肩/管口。所述管肩/管口可以包含阻隔材料。所述阻隔材料可以包括高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯乙烯醇(EVOH)共聚物以及环烯烃共聚物(COC)。
Description
背景技术
管形容器,诸如分配管,用于保持并分配广泛范围的产品。这些产品包括粘合剂、润滑剂、洗剂、药物、洗发剂、护发剂以及各种口腔护理产品。一些洗剂、药物以及口腔护理产品含有抗菌化合物。这些产品的问题在于抗菌化合物可被管材料吸收或以其他方式降解。结果就是需要对管形结构进行修改,以减少或消除管形结构对抗菌化合物的吸收。在许多情况下,并且尤其是对于口腔护理产品诸如牙膏而言,还希望减少管形结构对其他含有的物质诸如风味剂和芳香剂的吸收。一些包装材料根据风味剂和芳香剂分子以不适当的比例吸收风味剂和芳香剂组分。因此改变了风味剂或芳香剂。需要为风味剂和芳香剂解决此问题,以便保持产品的味道和嗅觉特性。
传统上,阻隔材料已经用于减少风味剂或芳香剂,并且在一些情况下减少抗菌化合物的损失。在工业中广泛认为,对风味剂和对芳香剂的良好阻隔件也是对抗菌化合物的良好阻隔件,并且该阻隔件改进将对所有这些有机化合物均是类似的。阻隔层通常基于风味剂或芳香剂阻隔特性来选择。不幸的是,良好的风味剂阻隔件引起对抗菌化合物的良好阻隔的传统观点是不准确的。由于风味剂和抗菌化合物的结构和极性的差异,所以聚合物将对这些化合物具有不同的吸收亲和性。
另外,管的肩部/管口部分引发例如关于风味剂或抗菌化合物损失的问题,因为与管的其余部分相比,肩部和管口相对更厚,以维持管的机械强度。此外,为了使管体与肩部具有良好粘合并且出于成本考虑,通常使用聚烯烃作为肩部/管口的材料。聚合物越厚,吸收越大。此厚度引起不可接受水平的抗菌化合物吸收。认为通过使用插入件来解决风味剂的此问题,所述插入件是对于风味剂组分具有非常低的吸收性的材料。此插入件可以通过到管顶部的过盈配合、到管内表面上的薄膜层或通过共注塑到管内表面上的层来形成。在这些情况下,插入件可以设置在肩部/管口的表面上或上方(即,可存在所包括的另外的层压层)。然而,使用插入件需要另外的制造步骤。
存在对于分配管的需要,所述分配管提供与现有管等同或较之更好的性能,但是使降低管中内容物质量的渗透性最小化,并且减少制造成本和操作步骤。
发明简述
如本文所用的,术语肩部/管口是指管形容器作为一个部分或作为两个单独部分的肩部和管口部分。
在一个实施方案中,存在一种用于包装产品的管形结构。所述管形结构可以包括管体和管肩/管口。所述管肩/管口可以包含阻隔材料共混物。所述阻隔材料共混物可以包含高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯乙烯醇(EVOH)共聚物以及环烯烃共聚物(COC)。
在另一个实施方案中,存在一种制作管肩/管口的方法,其包括:形成包含HDPE、EVOH以及COC的树脂共混组合物;以及将所述树脂共混组合物模塑成所述管肩/管口。
在另一个实施方案中,存在一种阻隔树脂共混组合物,其包含HDPE、EVOH以及COC。
至少一个实施方案的优点包括并入在小尺寸管的肩部/管口中的成本有效的阻隔件,所述小尺寸管具有高表面体积比,诸如具有小于或等于约50ml管体积的那些管,例如像具有约5ml至约50ml管体积的那些管。此类阻隔件的另一个优点可以提供管,诸如具有以上范围的体积的那些管,包括22ml小管,所述管可接受的保存期相当于大管(即,具有大于约50ml体积的管)的那些保存期。来自实施方案实践的成本效益是由材料节省引起的,因为不需要另外的插入件,并且是由操作节省引起的,因为需要对肩部进行一个模塑工艺,并且不需要肩部/插入件装配或特殊表面处理(例如等离子体镀膜和铝溅射镀膜)或将阻隔层整合在肩部内。
本发明的其他适用领域将根据下文提供的详述而变得显而易见。应理解,详述和具体实施例虽然指示了本发明的优选实施方案,但是仅仅意图用于说明的目的,而不是意图限制本发明的范围。
附图简述
从详述和附图将更充分地理解本发明,在附图中:
图1是包含实施方案的三组分共混物的肩部/管口的侧正视图。
图2是具有图1的肩部/管口的管的侧正视图。
图3A-图3C是示出柠檬烯风味剂分子通过包含比较性树脂共混物的阻隔件的扩散、溶解度以及渗透性结果的图表。
图4A-图4C是示出茴香脑风味剂分子通过包含比较性树脂共混物的阻隔件的扩散、溶解度以及渗透性结果的图表。
图5是比较柠檬烯通过比较性阻隔件和通过包含一个实施方案的三元共混物的示例性阻隔件的渗透性的图表。
详述
以下对优选实施方案的描述在本质上仅为示例性的,并且决不意图限制本发明、其应用或用途。
如通篇所用的,范围作为用于描述所述范围内的各个和每个值的简略表达来使用。范围内的任何值均可选择为范围的端值。此外,本文中引用的所有参考文献均以引用的方式整体并入本文。在本公开的定义与所引用的参考文献的定义有冲突的情况下,以本公开为准。
除非另外规定,否则本文和本说明书中其他地方表达的所有百分比和量均应理解为重量百分比。所给出的量是基于材料的有效重量。
乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)和环烯烃共聚物(COC)是可以在用于阻隔膜的阻隔树脂中使用的两种材料。EVOH通常用作食品包装中的氧阻隔件。它避免空气进入并且保持风味剂在包装内。EVOH是高度透明的、耐气候的、耐油和溶剂的、柔性的、可模塑的、可回收的并且甚至可印刷的材料。COC是无定形聚合物。典型的COC材料具有比HDPE和PP高的模量。它具有透明聚合物的高防潮层,并具有低吸收速率。COC的一些特性由于单体含量而变化,所述特性例如玻璃化转变温度、粘性以及刚度。COC由乙烯和降冰片烯制成。COC的一般结构由以下结构I表示:
本文所述的实施方案提供例如减少在来自管肩/管口的制剂中的风味剂分子和抗菌添加剂损失的阻隔材料,并且提供在整个产品保存期内将那些活性有机分子保持在管内的高阻隔材料。在一个实施方案中,存在一种阻隔材料,其包含材料,例如树脂,诸如包含HDPE、EVOH以及COC的三组分共混物。换言之,所述阻隔材料可以包含HDPE/EVOH/COC共混物。在一个实施方案中,所述阻隔材料的EVOH组分占5重量%-20重量%,COC占5重量%-20重量%,并且HDPE占60重量%-90重量%。在一个实施方案中,所述树脂包含由HDPE、EVOH以及COC组成的组合物。在一个实施方案中,所述树脂包含基本上由HDPE、EVOH以及COC组成的组合物。
图1示出包括管口13和肩部17的肩部/管口10(a)。管口具有孔16和用于闭合件附接的螺纹21。所述肩部/管口可以是由HDPE或三组分阻隔材料共混物,诸如包含HDPE、EVOH共聚物以及环烯烃共聚物的三组分阻隔材料形成的模塑件。因此,肩部17或肩部17和管口13两者可以包含所述阻隔材料共混物。图2示出具有管体61和管闭合压接件62的管60。在另一个端部上是具有管口13、肩部17、孔16以及螺纹21的肩部/管口10(a)。管体60可以由现有技术所公开和/或使用的任何已知管形结构构成。通常这些管体结构将是层压体,并且具有金属箔、聚酯、聚酰胺或乙烯乙烯醇共聚物的阻隔层。管60可以具有小于或等于约50ml,例如约20ml至约50ml的体积。
肩部/管口10(a)可以由树脂,例如三组分阻隔材料树脂模塑成预先确定的形状。换言之,所述树脂,例如所述三组分阻隔材料树脂可以是可模塑的。因此,不需要将另外的阻隔层,诸如单独的阻隔层插入件添加到所述实施方案的肩部/管口,例如在内表面处,因为为防止风味剂或抗菌剂损失所寻求的阻隔特性在模塑为肩部/管口的三组分阻隔材料中是固有的。
制作管肩/管口的方法包括以下步骤:形成树脂组合物,例如包含HDPE、EVOH以及COC的三组分树脂共混组合物,以及将所述三组分树脂共混组合物模塑成预先确定的形状。
在一个实施方案中,所述肩部/管口的厚度为约350微米至约650微米之间,优选地约450微米至约550微米之间。
所述阻隔材料可以由三组分树脂共混组合物制成,并且可以包含按重量计约60/20/20至约90/5/5的HDPE/EVOH/COC共混比。在一个实施方案中,所述管肩/管口中的风味剂材料诸如柠檬烯的渗透性小于约3.00x10-10g cm/cm2。
高密度聚乙烯(HDPE)
所述三组分阻隔材料中的HDPE可以约60重量%至约90重量%的量存在。所述实施方案的HDPE可以是密度为0.945至0.965g/cm3之间(ASTM或ISO 1183D 792)、在190℃/2.16kg下的熔化指数为4至25g/10min之间(ASTM D 1238或ISO 1133)以及熔点为115℃-135℃之间(DSC方法)的任何注塑级HDPE,诸如Lyondell Basell IndustriesM5350(可购自Lyondell Basell Industries,Houston,TX)、DOWTM DMDA8007-NT7(可购自The Dow Chemical Company,Midland,MI)、DOWTM Polyethylene 12450N(可购自The DOw Chemical Company,Midland,MI)等。
乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)
所述三组分阻隔材料中的EVOH可以约5重量%至约20重量%的量存在。所述实施方案的EVOH可以是乙烯醇含量为65mol%和更高、在0%RH、20℃下的O2传递速率为0.1-0.3cm3.20μm/m2.天.大气压(ISO 14663-2)、熔化温度为175℃-195℃(ISO 11357)的高阻隔EVOH,诸如EVALTM F(乙烯醇为68mol%;可购自Kuraray Co.,Ltd.,Houston,TX)和EVALTM L(乙烯醇为73mol%;可购自Kuraray Co.,Ltd.,Houston,TX)系列的EVALTM EVOH树脂,例如EVALTM LT171B、EVALTM F104等。
COC
所述三组分阻隔材料中的COC可以约5重量%至约20重量%的量存在。所述实施方案的COC可以是热挠曲温度为130℃和更高的COC。所述实施方案的COC的水蒸气渗透性可以为0.03至0.05g·mm/m2·d之间(在23℃和85%相对湿度下,DIN 53 122)。所述实施方案的COC可以具有良好的防水特性,并且在24h/23℃的浸渍之后,其吸水率仅为0.01%,比聚碳酸酯和聚(甲基丙烯酸甲酯)的吸水率小10倍。一个实例是等级6017(可购自Topas Advanced Polymers,Inc.,Florence,KY)。
优选地,所述管应当是坚固的,能够承受运输、温度变化以及消费者使用的严格要求。所述管优选地足够薄以可易于变形,以使得膏可以容易地被挤出所述管,但是足够坚固以承受填充和使用中的显著压力。最后,材料和制造成本应当尽可能低,因为对于使用分配管的许多产品而言,包装可能构成商品成本的显著部分。
实施例
实施例1-比较性阻隔树脂
将HDPE与COC、EVOH分别按以下比率共混:75/25和90/10。测量风味剂分子的扩散系数(D)和溶解度(S),并且通过P=DxS来计算渗透性(P)。使用两种风味剂分子,即柠檬烯、茴香脑。
柠檬烯的结果在以下表1中示出,并且在图3A-图3C的图表中表示,而茴香脑的结果在以下表2中示出,并且在图4A-图4C的图表中表示。
图3C和图4C显示与HDPE相比,EVOH和COC两者提供更低渗透性,但是通过不同的机制。EVOH减小D和S两者,并且COC极大地减小D但是增大S。
表1-柠檬烯扩散(D)、溶解度(S)以及渗透性(P)系数
表2-茴香脑扩散(D)、溶解度(S)以及渗透性(P)系数
实施例3-示例性阻隔材料
使用HDPE/EVOH/COC的三组分共混物来提供用于风味剂保护的良好阻隔材料。将EVOH的量选择为在约5重量%至约20重量%的范围内,将COC的量选择为在约5重量%至约20重量%的范围内,并且将HDPE的量选择为在约60重量%至约90重量%的范围内。例如,首先将HDPE、EVOH以及COC的树脂根据以上描述的重量百分比与2phr(份数/一百份)白色颜料母料干燥混合。然后在230℃-270℃下将混合共混物在单螺杆挤出机或双螺杆挤出机中配混。将挤出物粒化,并且然后进料到具有管肩的多腔模具的注塑机中。将注塑圆筒温度、热流道温度以及模具温度分别设定在210℃-250℃、200℃-240℃以及10℃-30℃。
实施例4-阻隔材料测试
使用包含HDPE、EVOH以及COC的共混物来获得风味剂分子的P的最大减小。例如,如表3中所示并且如图5的图表中示出的,共混物中的风味剂渗透性从HDPE中的风味剂渗透性降低40%-80%。在70/15/15的HDPE/EVOH/COC共混比下,柠檬烯的渗透性降低三分之二,从5.3x10-10g cm/cm2s降低至1.8x10-10g cm/cm2s;在阻隔树脂的较低使用,即,86/7/7的HDPE/EVOH/COC共混比下,柠檬烯渗透性也降低稍微超过50%。选择的共混物也使极性化合物例如三氯生从产品制剂的剥离最小化。通过溶解度(S)和扩散系数(或扩散性D)的乘积来计算渗透性(P),即,P=S·D。S和D两者均通过以下吸收测试来测量:
将配混材料压缩模塑成具有300微米厚度的膜。首先,将膜修剪成具有约0.5”x2”尺寸的条带,并且然后将修剪的条带浸渍到测试液体中,诸如柠檬烯或茴香脑。通过使用微量天平进行重量增益测量来评估膜的吸收过程。将膜在不同的时间间隔从液体中取出,并且完全去除膜上的残余液体,接着进行异丙醇漂洗并在一分钟内干燥。然后测量膜重量,并且获得吸收分布。由饱和的重量增益获得S,并且由使用软件诸如Experimental DiffusionFit(EXDIF)(例如,可购自National Instruments的LABVIEWTM附加装置)计算的吸收分布得到D。
表3-柠檬烯渗透性
虽然已相对于一个或多个实施方式来说明本教导内容,但是在不背离所附权利要求书的精神和范围的情况下可对所说明的实施例进行变更和/或修改。应理解,可增加结构组分和/或处理阶段,或者可去除或修改现有的结构组分和/或处理阶段。此外,到术语“包括(including/includes)”、“具有(having/has/with)”及其变型在详述和权利要求书的任一者中使用的程度,这些术语意图以与术语“包含(comprising)”类似的方式具有包含性。术语“......中的至少一个”用来意指可选择所列出项目中的一个或多个。另外,在本文的讨论和权利要求书中,关于两种材料使用的术语“在......上(on)”、一个在另一个“上”意指所述材料之间的至少有一些接触,而“在......上方(over)”意指所述材料是接近的,但可能具有一个或多个另外的插入材料,以使得接触是可能的但不是必需的。如本文所用的,“在......上(on)”或“在......上方(over)”均不暗示任何方向性。术语“约”指示所列出的值可在一定程度上变更,只要所述变更不对所说明实施方案的过程或结构造成不一致。最后,“示例性”指示描述是用作实例,而不是暗示它是理想的。通过考虑本文中的公开内容的说明书和实践,本教导内容的其他实施方案对本领域技术人员而言将是显而易见的。意图说明书和实施例仅视为示例性的,其中本教导内容的真实范围和精神由所附权利要求书指示。
Claims (18)
1.一种用于包装产品的管形结构,其包括:
管体;以及
管肩/管口,其由阻隔材料共混物构成,
其中所述阻隔材料共混物包含高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)以及环烯烃共聚物(COC)。
2.如权利要求1所述的管形结构,其中所述阻隔材料共混物中的所述HDPE以60重量%至90重量%的量存在。
3.如前述权利要求中任一项所述的管形结构,其中所述阻隔材料共混物中的所述EVOH以5重量%至20重量%的量存在。
4.如权利要求1或2所述的管形结构,其中所述阻隔材料共混物中的所述COC以5重量%至20重量%的量存在。
5.如权利要求1所述的管形结构,其中所述阻隔材料共混物是可模塑的。
6.如权利要求1所述的管形结构,其中所述阻隔材料共混物包含按重量计60/20/20至90/5/5的HDPE/EVOH/COC的共混比。
7.如权利要求1所述的管形结构,其中所述管肩/管口中的柠檬烯的渗透性小于3.00x10-10g cm/cm2s。
8.如权利要求1所述的管形结构,其中所述管具有小于或等于50ml的管体积。
9.如权利要求1所述的管形结构,其中所述管肩/管口不包括单独的阻隔插入件。
10.如权利要求1所述的管形结构,其中所述管肩/管口由包含所述HDPE、所述EVOH以及所述COC的三组分阻隔树脂组合物模塑。
11.如权利要求1所述的管形结构,其中所述管肩/管口具有在350微米至650微米之间的厚度。
12.一种制作管肩/管口的方法,其包括:
形成树脂共混组合物,所述树脂共混组合物包含高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯乙烯醇(EVOH)共聚物以及环烯烃共聚物(COC);以及
将树脂共混组合物模塑成所述管肩/管口。
13.如权利要求12所述的方法,其中所述树脂共混组合物中的所述HDPE以60重量%至90重量%的量存在。
14.如权利要求12所述的方法,其中所述树脂共混组合物中的所述EVOH以5重量%至20重量%的量存在。
15.如权利要求12所述的方法,其中所述树脂共混组合物中的所述COC以5重量%至20重量%的量存在。
16.如权利要求12所述的方法,其中所述树脂共混组合物包含按重量计60/20/20至90/5/5的HDPE/EVOH/COC的共混比。
17.如权利要求12所述的方法,其中没有单独的阻隔插入件层压到所述管肩/管口的内表面。
18.一种共混组合物,其包含高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)以及环烯烃共聚物(COC),并且其中所述共混组合物具有按重量计60/20/20至90/5/5的HDPE/EVOH/COC的共混比。
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