CN1097394A - 用于储存和分配带香味或气味并含水物品的管子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于储存和分配带有香味或气味并
含有水分的物品的管子(C)，管子包括固定到挠性多
层裙部的分配头，所述裙部主要包含可阻挡氧气和香
味或气味的中间聚合物层(20)，所述阻挡层对湿度敏
感，在所述中间层各表面上有一层或几层以聚烯烃为
基的聚合物层(1、12、14、10)，上述各层都连续地连
接在一起，其特征是安排在所述中间阻挡层(1、21)内
表面的各层组合总厚度在40至150微米之间，因此
可较好地保持管内物品的香味或气味。这种管子最
好包括一个或二个可以从管内物品容易地和彻底地
分配的装置。该管应用于液态，乳状或糊状物品的包
装工业。
Description
本发明是有关储存和分配一般为液态，乳状或糊状物品的管子。该管能满意地保存管内物品的香味或气味。
欧洲专利EP-A-0084922即美国专利US-A-4626，456中，公开了一种用于储存和分配带香味或气味并含有水份的管子，该管子包括固定在柔性多层裙部上的分配头部，裙部主要包括对于氧气和香味或气味具有阻挡作用的中间层，所述中间层对湿度很敏感，中间层的各表面上有一层或几层以聚烯烃为基的聚合物，这些表层都连在一起。管内物品是诸如牙膏一类的物质，具有阻挡作用的中间层可以是EVOH（乙烯和乙烯醇的共聚物）。裙部结构中没有金属中间层，主要包含填充上如碳化钙、云母或滑石之类粉末的聚丙烯层，这就使得当管子受挤压时还能保持良好的折叠状。
这种裙部结构已发现有两个缺点，其一是从美国专利US-A-4，407，897中得知，EVOH材料对湿度有高度的敏感性。牙膏中通常含有20%到30%（重量百分数）的水分，并发现采用EVOH阻挡层的多层去构时，其糊状物的香味基本上失去了。此外，对管子进行局部压挤的滞留现象使管子难以排空。
再有，英国专利申请GB-A-2，048，209公开了一种装有诸如牙膏一类物品的管子，其中多层塑料的裙部在连续受压下具有适宜的变形能力，并对内层的脱离具有很大的阻力。这种裙部至少包含EVOH或PA（聚酰胺）材料的氧气阻挡层，一层烯族层，以及夹在上述两层中间的改性烯族的粘接层。
通过粘接层的作用避免中间层产生分离，粘接层的弹性极限低于阻挡层而高于烯族层。同时，烯族层的厚度大于阻挡层和粘附层的总厚度，烯族层的弹性极限为9至170Kg/cm；在管子受压时，上述结构改善了管子的变形力和恢复原状能力。这篇文件并没有指出香味的损失情况，只防止了管子裙部中间层的分离情况。
申请人着眼于改善保持管子内物品香味或气味的研究。申请人还试图提供更加容易和完善分配物品的管子。
从第一篇引证的文件中得知，该发明涉及一种管子，其特征是，安排在所述中间阻挡层内表面上的各层，其总厚度在40至150微米之间，因此，可良好的保持管子内盛放物品的香味或气味。
对上述问题，申请人的介释如下：当在阻挡层内表面上的各层总厚度小于40微米时，物品的水份通过这些层时导致阻挡层对氧和香味或气味的阻挡效果迅速降低，物品的香味或气味可穿过这些层并从管子中散掉。
当上述叠层厚度大于150微米时，虽然没有足够多的水份到达中间阻挡层而使中间阻挡层的质量恶化，但大量的香味或气味被该叠层吸收和保留。这些香味或气味主要是溶解在物品水份中的化合物，其汽化和吸收首先跟随构成物品湿度的水份的汽化和吸收而进行。
英国专利GB-A-2，048，209中没能预见到上述阻挡作用，虽然这个问题是十分重要的，同时也没有直接或间接指出有关阻挡层内表面上安排的叠层厚度。
当中间阻挡层上叠层的总厚度在55至140微米之间，最佳值在65至130微米之间，理想值在70至120微米之间时，可使管内物品的香味或气味保存达到较好的效果。
上述管子可采用便宜的聚烯烃材料，主要是聚乙烯系列，该材料具有优良的叠层焊接性能。申请人对这种管子感性趣，即裙部以聚烯烃为基的聚合物层，一方面包括密度低的或很低的或线性低密度聚乙烯的内表面层，其比重在0.86至0.93g/cm3之间，另一方面包括其它叠层，该层或者是低密度聚乙烯（LDPE），其比重在0.90至0.93g/cm2之间，或者是比重在0.935至0.97g/cm3之间的高密度聚乙烯（HDPE）。
因此希望发明的管子内储物品更容易被分配并且分配的更彻底，该管能良好地保持所述物品的香味或气味，申请人确信，通过强化所述裙部的弹性阻力，有可能避免由于管子受压而造成的局部压服现象。为此，管子裙部的聚乙烯层内包含总厚度大于或等于90微米的一层或数层HDPE。实验表明，HDPE的总厚度为84至125微米时，裙部的弹性反作用力可提高二倍以上。裙部厚度在260至380微米，如牙膏管的例子，HDPE叠层的总厚度最好在100至140微米之间，表层最好是LDPE，内层是线性低密度PE材料。事实上，就管子的外部而言，这些表层应具有良好的柔性，易于被压下，并在管子内部具有良好的抗微裂纹阻力。如果裙部厚度在额定范围以外，那么上述的有关HDPE的总厚度可以转换为裙部厚度的相对值。为增加受压裙部的弹性反作用力，可以考虑中间阻挡层的影响，它比相同厚度的HDPE性能更为优良。上述的裙部厚度，即所述阻挡层厚度的两倍加上HDPE层的总厚度，其值最好在130至180微米之间，其中可满足或不满足正好等于HDPE总厚度的上述条件。
为便于制造，如果采用上述种类的表面层，典型的说即LDPE，为获得所要求的HDPE总厚度，优选采用下述方案：
-设置第一层HDPE，它安排在内表层和LDPE第一中间层之间，该层本身布置在中间阻挡层外部；
-或者设置第二层HDPE，它安排在LDPE外层和LDPE第二中间层之间，该层本身布置在中间阻挡层外部。
HDPE第一层和第二层通常同时采用，其厚度分别在10至50微米和60至140微米间。
单层或数层HDPE一般是处于连续结合的情况，数层HDPE之间相互交叉。各层材料融合一致，产生焊接效果的生产工艺使各层之间产生完美的连续构造。
利用微硬度测量可以从横截面上区分出用这种方法安插在其内的HDPE层，而不能根据其结构的形貌进行区分。采用上述方式焊接的层状物可以通过裙部共塑法制得，也可以在用熔融PE挤压复盖的组合工序之后，对边缘相互叠置的分层坯材进行焊接而制得，所述的坯材本身是取自于单层或多层的材料。
通常，第一和第二PE中间层分别都连接在中间阻挡层表面，借助粘接层，一般是EAA或EMA将他们密封起来。所述的5层经常以多层部件形式采用，这个部件事先预制好，其中的湿度敏感的阻挡层被很仔细认真的保护起来。
对湿度敏感的裙部中间阻挡层材料中，可考虑采用EVOH和PVOH（聚乙烯醇），由于水份而导致材料恶化在上述美国专利US-A-4，407，897中已有说明，且其敏感程度小于聚酰胺和改型的聚酰胺，如polymetaxylylene adipamide（M×D6）。这种裙部内的中间阻挡层的厚度为0.01至0.05mm，几个阻挡层综合起来的总厚度最好也是如此。
为使储存在本发明管子中的物品更容易和更彻底地进行分配，申请人研究了能单独使用或者与第一种装置连合使用的第二种装置，要求裙部HDPE层的最小厚度要大于90微米。
在裙部和管颈之间，上述的第二装置带有可挤压环状台肩。已知现有技术中制造的管子其台肩是刚性的，并形成一种壁面，该壁面将保留一部分被分配的产品，该产品一般呈乳状或糊状，根据一种生产过程，该过程是本申请人于1993.1.27日申请的法国专利申请No.9301065的主题，优选制作了一种管子，其中的分配头包括管颈直径小于裙部的颈部，以及将颈部连到裙部的环状台肩，台肩光滑并且其厚度为裙部厚度的0.9至1.35倍，最佳值是0.8至1.25倍，与裙部制成连续结构，并包括挤压和焊接在一起的叠层，所述台肩易于从侧向挤压。所述台肩和至少一部分管颈包含阻挡层或呈折叠状态的管子裙部的叠层，还包括挤压伸长部分，它由上述挤压和焊接叠层组成，伸长部分是阻挡层或裙部叠层本身的伸长。颈部由焊接头部的PE环状部制成，台肩至少保持其一半可挤压。
因此第二种装置既可使管内的物品容易分配又可使物品彻底完善的分配，又在管子头部高度上改善了对香味或气味的保护。台肩折叠部阻挡层处的厚度比较小，一般为了使效率增加其总厚度应符合0.01至0.05mm这一最佳条件。产生第二装置的过程将在实例中简述。
本发明的优点是：
-裙部的结构经济，它提供了使管内物品更好的保持香味或气味的方法。
-此外，根据其最佳特性，有可能在管子受压时压力仅限制在局部，而压力效果则作用在大部分管子上，并且很容易从一种挤压状态变为另一种状态。
-作为这种裙部挤出现象的组合方式或替换方式，本发明提供了侧向挤压头部的可能性，因此可更容易和彻底地排出分配端头的物品。
图1至图3是三种管子裙部的截面图；第1管子是发明以外的管子（图1是参考），另外两个管子（图2和图3）是本发明；
图4是轴向截面图，用以测定包含容易和彻底分配物品的第一装置的管子受压时弹性反作用力；
图5是香味损失试验的线图，表示随着阻挡层内叠层的总厚度的增大，试样裙部重量的增加。
图6表示随着裙部内HDPE叠层的总厚度而变化的裙部挤压阻力线图；
图7至图10涉及改进分配的第二装置，即一种可挤压的台肩，图7是在室温下成形的类同管的等比例突台；
图8是本发明带有可挤压台肩管子的半个轴向截面视图；
图9是带有可挤压台肩的另一种管子的半个轴向视图，管子颈部外设置一个PE环；
图10是管子台肩顶部和将台肩连接到环上的连接部的轴向截面显微照片图。
图1至图3中管子裙部的三种结构都有厚度为0.02mm的EVOH中间阻挡层20；利用两种EMA共聚物（乙烯和甲基丙烯酸的共聚物）粘接层21和22将其连到PE层上，每层共聚物的厚度为0.01mm，PE层包括在叠层1中或在中间附层11或12中的比重为0.92g/cm3的LDPE，它们与粘接层21和22相接触，各种叠层的分界限由实线标示，由于LDPE和HDPE附层至少在表面上是处于融熔状态下组成，所以他们的无形界限用虚线表示。
术语“附层”这里指的是这样的叠层，即至少一个极限表面是不可见的，然而这些叠层完全具有本发明的技术功能。这些叠层可用微硬度计测定进行鉴别。
从图1至图3也可看出，比重为0.95g/cm3的HDPE各个附层13和14，被安排在LDPE中间附层11或12和内部线性低密度PE附层100或外部的LDPE附层10之间。
下面说明从管内向外连续的各层厚度，附层的详情在括弧内说明：
管A（图1）：1层LDPE厚0.035mm；21层EMA为0.01mm；EVOH层20为0.02mm；EMA层22为0.01mm；PE层12＋14＋10是0.215mm（LDPE12层为0.082mm，HDPE14层为0.0105mm，LDPE外层10为0.023mm）
管B（图2）：PE100＋13＋11内层为0.09mm（PE内线性密度层100为0.01mm；HDPE层13为0.02mm，LDPE层11为0.06mm）；连续EMA，EVOH和EMA层与管A相同；与A相同成份的PE层12＋14＋10的厚度为0.215mm，以及
管C（图3）：LDPE的内层1为0.215mm；连续EMA，EVOH和EMA与管A和B相同，PE层12＋14＋10为0.175mm（LDPE层12为0.073mm，HDPE层14是0.084mm，LDPE外层10为0.018mm）。
管子A、B、C的裙部由成形坯料薄膜滚焊制成，其厚度上文已述，然后将管子头部摸铸到裙部上。
香味损失试验：在图1至图3的上述三种管子的50mm直径圆柱部位，用含25%水份和薄荷醇的标准牙膏浸渍裙部内表面即层1或100，周期为4周，将其封闭在38℃的条件下。
试验结束时，将试样表面存留的牙膏清除。确定试样增加的重量，它与水份和香味的损失有关。
在该试验中，所希望的质量标准是每单位表面积增加的重量小于1.2mg/cm2，最好小于0.66mg/cm2。A试样满足第一标准，但未达到第二标准，试验结果列于表1，并用图5表示。
下面进行解释：没有一个实例中的EVOH阻挡层是暴露在裙部的内侧的，在相应的多层体的制造过程中，这种直接暴露的EVOH层会被湿气完全破坏。对于一个理论试样来说，图5中观察到的结果是重量急剧增加，这是由于以下事实：湿气很容易通过EVOH，而且这种湿气又被EVOH的外层所吸收。当EVOH内层的一层达0.02mm厚时，仍可看到重量显著增加，数值大于2.5mg/cm2。EVOH内部层厚度超过0.03mm增加的重量明显下降，A点所在的陡峭的曲线部分对应于湿气导致EVOH变质而引起吸收的部分，这样，水和香味穿过EVOH，被EVOH外层21、12、14以及内层21和1所吸收。从A至B重量减少表示EVOH层20具有优良的保护作用，这是因为内叠层厚度增加，从B至C重量增大表示水份和香味被内层严重吸收，在EVOH受到的足够的保护作用的同时，厚度的增加会导致吸收能力的加大。
压力试验或裙部挤压阻力试验：裙部试样15的夹持方法使其构成具有重现性的直径为25mm长度为100mm的半圆柱圆顶16，用直径3mm的刚性杆17沿圆顶上部的母线18加压。当杆17以等速下降时，虚线19标注出圆顶16的假想形状。
用一种装置（未示出）可测量圆顶16或19施加给杆17的反作用力，并测量其最大值。当反作用力很大时，对应的管子裙部可以较有效地对抗所加的压力，避免产生局部变形，至少维持在弹性范围内。这就有可能避免局部压缩，这一点与专利EP-A-0，084，922中所述相反。
试验结果列于表2和图6。图6中A、B和C点在一直线上。裙部中不含HDPE，除EVOH和其周围的薄层粘附层21和22外完全是LDPE时，反作用力值为较小的正值（由Z点代表），还可看到加大HDPE厚度对裙部反作用力的影响，在40至70微米之间迅速加大（虚线曲线部分ZX）。
将厚度为90微米时取作最小值，其效果被进一步证实。本发明的B管带有一裙部该裙部，对挤压具有良好的阻力，但C管在这方面并不理想。有关香味损失方面达不到要求以及不在本发明申请权利要求范围之内的A管，在挤压阻力方面是令人满意的。
容易并彻底分配管内物品的第二装置：该管带可挤压台肩（图7至10），生产这种管子的工艺包括开始将管状坯料裁成大于裙部的长度，通过成形工具压缩部分坯料，将这部分加热至表面层的融熔温度以上，表面层是聚乙烯层时，将其加热到140℃至220℃之间，然后在工具之间压轧这部分，因此这部分被弄皱形成折叠状，在各个表面上将其折叠部相互焊接，制成完全光滑的台肩表面。
图7表示在室温下形成的具有台肩的管子，说明与内波纹31或外波纹32对应的双皱褶31和32，已被挤压。
在上述的热成形作业中，包括阻挡层20在内的折皱褶被强烈挤压，可制成比裙部薄的台肩33。图8示出本发明带螺纹颈部的管子34，在本发明中，它可直接由热成形工艺制作，在夹持作业末尾内部工具和外部工具的环状滑块在他们之间制成颈部螺纹35。图9表示相同性能的管子36，用热成形方法制造，然后利用PE材料的外圆环39盖顶，以便完成管子颈部，环37最好焊到热成形管36上部和外侧，利用加热至160℃的PE环坯压缩成形法定位，该温度是高于熔化点的处于糊状的模铸温度。环状环也可通过注射摸铸或超声焊接方法定位。各个管34和36都有B型的裙部，其厚度为0.345mm，没有用热成形头部进行改型，环状台肩38的厚度可在0.3至0.4mm之间据要求进行调节，管36（图9）的圆环37所占据的宽度小于环状台肩38宽度的1/2。该环状肩部可以进行充分的横向挤压，从而改进产品的排出效果。
包括管36的台肩38与圆环37（见图10）连续部在内的管子36的截面图表明了头部结构中挤压和焊接叠层的效果以及完美的圆环37的焊接结构；
-阻挡层20的双叠层39具有端部40，该端部是从叠层中延续出来的并对叠层起挤压作用，其后面的两叠层41的厚度大大减小；
-阻挡层20的第二部分42也属于一个叠层，它被焊到包括阻挡层20的双叠层39在内的双叠层上；
-安装在端部40及双叠层39右方的是PE环37，类似管36的表层；
-叠层间以及构成台肩和圆环的叠层间的焊接的连续性是很完善的。截面图表明，将粘结层如21放在适当位置，并没有产生使PE材料不连续的情况，PE材料是密封上述零件的。
-厚度减少程度使人大吃一惊，通过选择采用的热成形温度和工具的夹持作用可以将厚度调节到令人满意的程度。
带挠性裙部的塑料管可以对管内物品，如液体，乳状体或糊状体，香味或气味的保持性能进行改善。管子可更容易和彻底地分配管内物品。本发明特别适用于化妆、药物、卫生和食品以及养生物品工业。
表1
浸渍带香味的牙膏达4周以后,裙部试样增加重量
管子 安置在EVOH叠层内面上 增加重量
叠层厚度 (mg/cm2)
A(参照) 45微米 0.83
B(发明) 100微米 0.12
C(发明) 135微米 0.59
表2
压力试验中管子裙部挤压时最大反作用力(图4)
管子 裙部总厚度 HDPE总厚度 HDPE+2×EVD 最大反作用力
(微米) (微米) 厚度(微米) (牛顿)
A(参照) 290 105 145 6.6
B(发明) 345 125 165 8.7
C(发明) 340 84 124 4.2
Claims (14)
1、一种储存和分配物品的管子(B、C、34、36)，该物品带有香味或气味并包含水份，该管包括固定在挠性多层裙部的分配头部(38和35)，所述裙部主要包括对氧和香味或气味有阻挡作用的中间聚合物层(20)，所述聚合物对湿度敏感，所述中间层的各面上有一层或数层以聚烯烃为基的聚合物层(1、100、13、11和12、14、10)，上述各叠层连续地连接在一起，其特征在于：安排在所述中间阻挡层(1、21；100、13、11、21)内表面的各层组合总厚度在40至150微米之间，因此可良好地保持管内物品的香味或气味。
2、按照权利要求1的管子，其特征是安排在所述中间层内表面的叠层总厚度在55至140微米之间，最佳值在65至130微米之间。
3、按照权利要求1或2的管子，其特征是所述的聚烯烃为基的聚合物层，一方面包括低密度（1）或非常低密度或线性低密度（100）的聚乙烯内表面层，其比重在0.86至0.93g/cm3之间，另方面包括其他叠层，或者是比重为0.90-0.93g/cm3的低密度聚乙烯层（LDPE）或者是比重为0.935至0.97g/cm3（13、14）的高密度聚乙烯层（HDPE）。
4、按照权利要求3的管子，其特征是所述聚乙烯层包含总厚度至少等于90微米的一层或数层HDPE层（13、14）。
5、按照权利要求4的管子，其特征是所述HDPE层（13、14）的总厚度在100至140微米之间，所述裙部厚度在260至380微米间。
6、按照权利要求4的管子，其特征是所述阻挡层（20）的厚度的2倍与所述HDPE层（13、14）厚度之和在130至180微米之间，所述裙部厚度在260至380微米间。
7、按照权利要求3至6中任一项权利要求的管子，其特征是所述聚乙烯层包括HDPE第一层（13），该层安插在内表层（100）和LDPE第一中间层（11）之间，该中间层本身设置在中间阻挡层（20）里面。
8、按照权利要求3至7中任一项权利要求的管子，其特征是所述聚乙烯层包括HDPE第二层（14），该层安插在LDPE内层（10）和LDPE第二中间层（12）之间，该中间层本身设置在中间阻挡层（20）的外面。
9、按照权利要求7和8中任一项权利要求，其特征是所述HDPE第一层（13）和/或所述HDPE第二层（14）与安插在其间的所述LDPE层（100、11、12、10）处于连续融合状态。
10、按照引用权利要求7的权利要求8的管子（B、34、36），其特征是所述HDPE第一和第二层的厚度分别为10至50微米和60至140微米。
11、按照权利要求10的管子（B、34、36），其特征是所述LDPE的第一和第二中间层（11、13），通过EAA或EMA粘结层（21、22）与所述中间层阻挡层（20）的表面相连接。
12、按照权利要求1至11中任一权利要求的管子，其特征是裙部中间阻挡层（20）的材料是下述材料组之一：EVOH，PVOH，PA和改型PA，其厚度在0.01至0.05mm之间。
13、按照权利要求中任一权利要求的管子（34、36）其特征是所述分配头（38和35）包括直径小于裙部直径的管颈（35）以及将管颈（35）连到裙部的环状台肩（38），所述台肩是裙部厚度的0.9至1.35倍，并与所述裙部构成连续结构，而且包括可以被压平并且相互焊接的折叠部，所述台肩（38）可侧向挤压。
14、按照权利要求13的管子（36），其特征是挤压和焊接在一起的所述台肩的折叠，包括裙部中间阻挡层（20）的折叠和挤压延长部分（39、41）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |