CN1427792A - 柔性罐及制造这种罐的方法 - Google Patents

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Abstract

一种柔性罐,它包括整体本体部分(10),该部分采用吹塑薄膜技术制作,且其两端密封。在优选的实施例中,柔性罐有四个整体本体部分(10),它们一个装在另一个里面,构成四层内衬(34),四层内衬(34)密封在用编织聚丙烯制作的外套(36)里。

Description

柔性罐及制造这种罐的方法
本发明涉及一种用于散装液体的柔性罐以及制造这种罐的方法。本发明特别涉及一种易处理的柔性罐。
柔性罐,即软罐是散装容器,用于储运液体。该罐可用各种橡胶或热塑性材料制造,通常容量可达24,000升。使用时,柔性罐在干燥货物容器内使用,因而将该容器改造成散装液体容器,可以装载达21.5吨的安全液体制品。
一种已知的柔性罐是由两面涂有合成橡胶或热塑性材料的聚酯纤维或编织尼龙制作的。涂层是用叫做砑光的工艺做出的。这是一种可重复使用的罐,其寿命期限通常为5年。这种罐的缺点是每次使用后需要再次清洗,因而可能引起环境污染问题。此外,需要有庞大的基础设施去操作、装卸、清洗、维护和回收这类罐。这意味着与商业运作有关的投资费用提高,而且,在实践中这种类型的罐易发生质量问题。
由于发生与重量使用罐有关的问题,市场上倾向一种用完即丢弃的或一次性使用的柔性罐,通常用热塑性塑料(PVC)制作。但是,缺点是这种柔性罐易发生质量问题,泄漏相当普遍。
现有技术柔性罐另一个缺点是制造过程使这种罐易受污染。在卫生是头等大事的地方会引发问题。
本发明的目的是提供一种改进的柔性罐,特别是改进的易处理的柔性罐。
本发明的各个方面均规定在独立的权利要求内。有些优选特征规定在从属的权利要求中。
根据本发明提供的一种柔性罐包括用吹塑技术制作的整体本体部分。
这种作法的优点是把形成罐所需的接缝数量减少到最低程度。这意味着在实践中罐更不易于泄漏。另一个优点是人手绝不会触及罐内,罐也不会暴露在大气、污物或细菌中。这意味着该罐易于符合最高的卫生标准。
整体本体部分最好是无缝管。管的两端例如可用焊接封闭。
最好制成两个整体本体部分,一个构成内衬,另一个则构成外套。
整体本体部分可用聚乙烯制作,最好是树脂混合物与粘合剂。树脂与粘合剂的配比是75%∶25%。树脂最好是道氏化学品公司(DowChemicals)生产的Elite(Metallasin)5100树脂(C6线性低密度聚乙烯(LDPE))。粘合剂可以是共聚物,最好是乙烯丙烯酸丁酯(EBA)。
所述或每个本体部分可包括两层或两层以上,例如三层或四层。本体部分最好是共挤压的。本体部分最好包括两层。两层可以是不同的聚乙烯,例如一层是高密度聚乙烯,另一层是低密度聚乙烯,本体部分可以是三层共挤压的,各个共挤压层满足不同的作用。共挤压层可以是金属茂(Metallocene),EVA(乙烯醋酸乙烯酯)及线性低密度PE Octen(线性低密度聚乙烯)。
按照本发明的另一方面是提供一项利用薄膜吹塑技术成形柔性罐的方法,做成整体无缝本体部分。
整体无缝本体部分最好是管件。例如,管的两端最好用焊接封闭。
管的吹塑工步最好包括至少共挤压两层材料,以形成本体部分。
最好制成两个整体本体部分,一个是内衬,另一个是外套。
制作整体本体部分用的材料包括有树脂混合物和粘合剂。树脂与粘合剂的配比最好是75%比25%。树脂最好是道氏化学品公司(DowChemicals)生产的Elite(Metallasin)5100树脂(C6LLDPE)。粘合剂是共聚物,最好是EBA(乙烯丙烯酸丁酯)。
现参照下列附图,仅用实施例对本发明实施的各种柔性罐及制造这种罐的方法加以叙述:
图1是制造柔性罐用的材料无缝管侧视图;
图2是图1管件平面放置、两端密封、从而形成柔性罐内衬的平面图;
图3是放入图2内衬的管形外套侧视图;
图4是图3沿线III-III的剖面图;
图5是图2和3密封内衬和外套的接缝剖面图;
图6是图5所示方式密封柔性罐的平面图;
图7是密封柔性罐内衬和外套的可选接缝结构;
图8是图7所示方式密封柔性罐的平面图;
图9是带有运输中软管保护器的柔性罐侧视图;
图10(a)是又一种柔性罐平面图;
图10(b)是图10(a)一部分柔性罐的放大部分;
图10(c)是图10(a)一部分柔性罐的剖面图;
图11是用于连接图10(a)的柔性罐的软管的实例;
图12是表示图10(a)柔性罐一些物理特性;
图13是表示图10(a)柔性罐所增加的阻挡衬层一些物理特性表。
图1表示无缝、开口整体管材10。该无缝管10采用薄膜吹塑技术成形,这项技术使用了液化组成物,通过模具挤压,再吹塑成大泡罩(bubble)。在一个实例中,液化材料是75%∶25%由道氏化学品公司(DowChemicals)生产的Elite(Metallasin)5100树脂(C6LLDPE)。与共聚物EBA的混合物。为了制造23,000升容量的罐,成形泡罩约为7m×4m,标准尺寸7.3m×4.04m。泡材厚度通常为225微米,但厚度可以是250微米。泡罩切成无缝管。
无缝管10用作柔性罐的内衬10。衬层10上形成有两孔,如图2所示。一个孔周围是凸缘法兰12,另一孔周围是凹缘法兰14。为了密封内衬10两端,通常制有距管10边缘50mm的接缝16。这些接缝16都焊接。
一旦内衬10两端密封,便放到相似但稍大点的外套18里面,如图3所示。外套18上也制有两个孔,与内衬10上的孔12和14相对应。套环20焊到内衬10和外套18上的凸缘法兰12上,如图4所示。该套环20贯穿外套18。再接装注液罐和空罐用的软管端部。有一减压安全阀(未示出)接到凹缘法兰14上,以保证罐的内部压力不超过预定水平。
一旦内衬10和外套18分别正确定位,便将外套18两端一起密封,如图5所示。用这种方法制成的罐示于图6,该图所示的是7670mm×4850mm的密封外套18内装7470mm×3950mm的密封内衬10。
在可选结构中,在装入外套18之前,内衬10两端不单独密封,而是内衬10和外套18一起密封在一处,如图7所示,这种方法密封的罐示于图8。这时,外套的宽度与内衬的宽度相同或者稍大于内衬的宽度,不过要长些。
上面所述的每个内衬和外套均完全密封。这意味着,提供有主、次两种保护层。其优点是,即使内衬靠不住被损坏,外套仍能完全容装漏流。
在使用时,软管22接到套环20上,如图9所示。为了避免软管在运输过程中在附近脱落,将运输中软管保护器24接到外套18上。这些保护器的系带26可伸到软管附近。每条系带在其全长有数点焊到外套上。一端设有扣环28,这样可使系带26缠到软管22上,保持其靠紧该罐,然后再固定到扣环上。
初期试验表明,用上述内衬可获得如下技术规格:
厚度:221微米
MD抗拉强度:29.5兆帕
TD抗拉强度:36.4兆帕
MD埃尔门多夫撕裂度:22.5微米
TD埃尔门多夫撕裂度>30克/微米
低温适应性:-25℃
高温适应性:70℃
突发(Dart)冲击:1100克
熔点指数:0.8
所以,这种柔性罐牢固而又相当轻,这就是它的优点。
尽管图1到9的柔性罐有内衬10和外套18,但仍可用两层的单衬料制作柔性罐,每层的功能不同。这种衬料用吹塑薄膜制成,薄膜是双料共挤压的,即在同一时间挤压两种液化组分而成。这样,内衬有两层,一层是225微米,由75%比25%Elite(Metallasin)5100树脂(C6LLDPE)与EBA(乙烯丙烯酸丁酯)的混合物制作,另一层是225微米的聚乙烯(PE)外套。设置该外套以提高罐的强度,替换前面所述实施例的外套18。在这种情况下,不言而喻,只是需要的接缝,密封单衬管的两端。当然,单衬柔性罐可用两层以上的PE(聚乙烯)制造。另一方面,或另外可含有聚酰胺阻挡层,使起到防氧层的作用,保护罐内对氧敏感的食物,如葡萄酒或超级原质橄榄油。
在另外的实例中,柔性罐有五片衬层,其中四片内衬结合一起,构成四层内衬,另外一层是编织的聚丙烯外套。该项实例示于图10(a)和(b)中。本罐四层内衬全都是用三层共挤压吹塑薄膜工艺制作的。每一共挤压层包括:
40%金属茂(Metallocene)
30%EVA(乙烯醋酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate))
30%线性低密度PE Octen(线性低密度聚乙烯)
0.5%润滑剂
这里的百分数皆以重量百分率计。
选择每种内衬的材料,达到最佳性能。例如,要选择聚乙烯,因为它强度高、价格低、易处理。金属茂具有良好的透明度,柔软,机械强度高,保证密封结实,而且抗刺穿。这对柔性罐是有益的。关于EVA这是一种柔软的塑料。衍生于低密度聚乙烯和醋酸乙烯酯。这种塑料具有良好的抗低温破裂和耐气候性的特性。因为降低了罐的弯曲破裂这是很有益的。此外,EVA还有抗油脂和耐油性。
如上所述,四层内衬全都用吹塑薄膜技术制成。以前,各衬层的制作皆用液化组分物料,挤压物料,再吹塑成泡罩。不过,在这种情况下,每一衬层都是三层共挤压的,使得泡罩具有三个共挤压层。通常,在共挤压过程中,金属茂是内层,LLD-PE是中间层,而EVA则构成外层。吹塑的泡罩一般厚度为125微米。泡罩刚一成形便放平,切成开口的整体管,从而形成没有纵向接缝的管件。
为了制成柔性罐,用三层共挤压工艺制出第一整体管。管的一端密封,另一端开口。其次则制作第二管,其宽度基本上与第一管相同,只是稍长些。该管一端如前面那样密封,然后在第一管上展开第二管。其次第三管和第四管都制作得一样,这些管的宽度全都与第一管相同,只是比前面的管稍长。应当注意,因为第一、第二、第三和第四管的宽度基本相同,所以在这些管之间就有一个解决密闭的问题。
一旦四个内管相互插进,两个孔穿过他们而形成。装上凸缘法兰30,以便包围一个孔,再装上凹缘法兰32,以便包围另一孔。一旦这些法兰就位,便将内衬的开口端密封。做到这点可用单面焊将所有衬层接合在一起。另一个办法是每个衬层单独密封。在图10(a)的实例中,每一衬层的密封逐渐比较接近其端部,而第二、第三和第四衬层的接缝不仅接合该衬层的端部,还要接合上述衬层的裙部。因此,第一衬层被密封;第二衬层的端部与第一衬层的裙部密封在一起;第三衬层的端部与第一和第二衬层的裙部密封在一起,依此类推,从而使整个密封得都非常牢固和可靠。这在图10(c)中表示得更详细。总之,一旦这些接缝被焊接,便形成了一个四层内衬34。应当注意,上述内衬有一个半透明、感觉似蜡的表面,具有良好的水汽阻挡层特性及一般水准以上的化学稳定性。
一旦四层内衬34的端部被密封,便置于稍大的外套36内,该外套系用编织的聚丙烯所制,上述外套增加了强度和耐磨性,在两个方面编织聚丙烯带制成编织的聚丙烯。这种编织聚丙烯强度高,可重复利用,价格比较便宜。编织聚丙烯可选择涂敷聚乙烯。这种涂层增加了包袋的强度和刚度,而且紧密防尘,耐多数油类和化学品。使用聚乙烯另一优点是它可与四层内衬所用的材料兼容。
为了制作编织外套把大片单张编织聚丙烯制成管件。使用单张材料限制了需要接缝的数量。对于典型的柔性罐,如图10(a)所示,片料尺寸4m×7.5m。一旦形成管,四层内衬被插入其中,两孔穿过编织外套而形成,每个孔均与穿过四层内衬的孔相对应。然后将套环焊到内衬和外套上的凸缘法兰30上,如图10(a)所示。该套环与图4所示的相同,像以前那样贯穿外套,其套环适于接装注液罐和空罐用的软管端部。适当软管的实例示于图11。有一减压安全阀(未示出)接到凹缘法兰32上,以保证罐的内部压力不超过预定水平。一旦接上套环和压力安全阀,便将编织聚丙烯外套密封。通常将它们缝在一起。这样,制成的柔性罐具有四个整体衬层,它们一层装在另一层里,构成四层内衬,四层内衬34密封在编织聚丙烯外套36里。图10(a)柔性罐罐壁的剖面图示于图10(c)中。
图10的柔性罐有许多良好的物理特性,如图12所示。特别要注意的是,该罐重量很轻,编织聚丙烯外套只有220克/米2,总重量仅为790克/米2。这是有益之处。另外,该罐强度高、有柔性且具有良好的延伸特性。此外,柔性罐的氧和水汽的渗透率也很低,所以不会使大量的水透过罐壁。这在用该罐运输敏感负荷、特别是食品时是有利的。而且,这种罐可完全重复利用,具有明显的环保优越性。使用多层结构更能增强物理强度性能,提高密封度,使用寿命及安全性。此外,采用的材料可使柔性罐具有拉伸和能量吸收的能力,这样使罐在极苛刻的条件下也不会被损坏。
应当注意,在图10的柔性罐中可以增设内衬,从而形成五层内衬。这第五内衬是含有聚酰胺的阻挡衬层,可起到阻氧层的作用。这对于要用来贮存食品的柔性罐提供附加保护是有用处的。关于其他四层内衬,采用吹塑薄膜共挤压技术制出增加的聚酰胺衬层,聚酰胺衬层的优选组成按照顺序:PE为37微米,聚酰胺为26微米,PE为37微米。这类衬层的阻挡特性为15厘米3/米2,24h/l大气下。这是有益的。阻挡衬层的共它特性列于图12。
不言而喻,柔性罐的尺寸可以改变。在图2的实例中,内衬长7470毫米,宽3950毫米,按平面计。当然,尽管典型柔性罐的容量范围是16,000升到24,000升,但仍可做出各种不同容量的罐来。
上面所述的所有柔性罐内衬均使用吹塑薄膜管制作。这意味着,该管没有板条,没有焊接,也没有接缝。这是有益的,因为它表示,柔性罐较少有渗漏的倾向,所以质量得到改善。此外,采用吹塑技术使共挤压工艺得到应用。这意味着两层或两层以上的材料,例如聚乙烯可以结合一起,行使不同的作用。所用的材料是超高抗拉的,最好是多层的乙烯共聚物,这种乙烯共聚物在室温下能耐大多数无机酸和碱。此外,它们也不溶于60℃以下的有机溶剂。而且,在很大温度范围内,一般-25℃到80℃有良好的耐冲击性。
本发明具体实施的柔性罐的优点是造价低廉。此外,制造过程与现有柔性罐的加工相比,涉及的操作量最低。特别是采用吹塑薄膜技术,柔性罐内部不与人员接触或暴露于大气中,因而极端卫生。故当该罐要用于贮存食品时是有用的。而且,采用聚乙烯使该罐能提供良好的性能和面积屈服点,且耗材量最低。从生态观点来看也具有美好的前景。此外,采用聚乙烯,该罐可以重复利用,使之对环保更有益,所以,柔性罐很容易处理。有益的是因为该罐避免了重复清洗的需要以及这样做而产生的卫生问题。
本发明具体实施的柔性罐另一优点是这种罐易发生渗漏低于已知的罐,因而具有更好的性能。制造该罐可超过行业标准,而成本却低于现有工艺,制造的所有上述衬层价格都相对较便宜,遵守并符合FDA(美国食品药物管理局),BGA(德国联邦卫生局)及日本罐头制造管理局制定的标准。而且这种罐显示了良好的耐刺穿性,冲击强度及良好的抗扯强度。此外,柔性罐是完全容易处理的,因而具有环保的优点。
熟悉本发明的普遍技术人员都会懂得,在不违反本发明的情况下,公开的结构有可能改变。所以,上面表示的特殊实施例说明只作为示例,不是为了限制,对于熟悉本发明的普通技术人员来说非常明显,对上述工作不同作重大改变便能取得局部改进。

Claims (52)

1.一种柔性罐,包括用吹塑薄膜技术形成的整体本体部分。
2.如权利要求1所述的柔性罐,其特征在于:整体本体部分是无缝管。
3.如权利要求2所述的柔性罐,其特征在于:管的端部,例如,用焊接封闭。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的柔性罐,其特征在于:设有两个整体本体部分,一个构成内衬,另一个构成外套。
5.如前面权利要求中任何一项所述的柔性罐,其特征在于:所述整体本体部分用聚乙烯制作。
6.如权利要求5所述的柔性罐,其特征在于:所述整体本体部分用基于聚乙烯的树脂和粘合剂制作。
7.如权利要求6所述的柔性罐,其特征在于:所述树脂与粘合剂的比是75%比25%。
8.如权利要求6或7所述的柔性罐,其特征在于:树脂是道氏化学品公司生产的Elite(Metallasin)5100树脂(C6线性低密度聚乙烯(LLDPE))。
9.如权利要求6或7或8所述的柔性罐,其特征在于:粘合剂是共聚物,最好是乙烯丙烯酸丁酯(EBA)。
10.如前面权利要求中任何一项所述的柔性罐,其特征在于:所述或每个整体本体部分包括两种或两种以上的材料,最好分层,例如三层或四层。
11.如权利要求10所述的柔性罐,其特征在于:本体部分的内表面层包括食品级材料。
12.如权利要求11所述的柔性罐,其特征在于:食品级材料是金属茂。
13.如权利要求10至12中任何一项所述的柔性罐,其特征在于:本体部分的一层包括柔性材料。
14.如权利要求13所述的柔性罐,其特征在于:所述柔性材料是聚乙烯。
15.如权利要求10至14中任何一项所述的柔性罐,其特征在于:本体部分的一层包括适合降低弯曲破裂的材料。
16.如权利要求15所述的柔性罐,其特征在于:适合降低弯曲破裂的材料包括乙烯醋酸乙烯酯。
17.如前面权利要求中任何一项所述的柔性罐,其特征在于:本体部分或至少本体部分之一包括有阻挡层适应于对氧和/或水汽能起到阻挡的作用。
18.如权利要求17所述的柔性罐,其特征在于:阻挡层包括聚酰胺。
19.如权利要求10至18中任何一项所述的柔性罐,其特征在于:本体部分材料是在吹塑薄膜工序中共挤压的。
20.如权利要求10所述的柔性罐,其特征在于:各层是用不同的聚乙烯制作的,例如,一种是线性低密度聚乙烯,另一种是低密度聚乙烯。
21.如前面权利要求中任何一项所述的柔性罐,包括外套。
22.如权利要求21所述的柔性罐,其特征在于:外套用编织聚丙烯制作。
23.如权利要求22所述的柔性罐,其特征在于:编织聚丙烯外套的内表面涂敷聚丙烯。
24.如前面权利要求中任何项的柔性罐,其特征在于:本体部分材料的厚度范围为100到250微米,最好是120-130微米,明显最好是125微米。
25.一种采用吹塑薄膜技术形成整体无缝本体部分的制作柔性罐的方法。
26.如权利要求25所述的方法,其特征在于:整体无缝本体部分是管件。
27.如权利要求26所述的方法,包括例如用焊接密封管的两端部。
28.如权利要求25至27中任何一项所述的方法,其特征在于:管的吹塑步骤包括共挤压至少两层材料形成本体部分。
29.如权利要求25至28中任何一项所述的方法,包括形成多个整体本体部分并将本体部分相互装到里面。
30.如权利要求25至29中任何一项所述的方法,其特征在于:制作整体本体部分所用材料包括树脂和粘合剂的混合物。
31.如权利要求30所述的方法,其特征在于:树脂与粘合剂的配比是75%比25%。
32.如权利要求30或31所述的方法,其特征在于:树脂是道氏化学品公司生产的Elite(Metallasin)5100树脂(C6LLDPE)。
33.如权利要求25至32中任何一项所述的方法,其特征在于:所述或每个整体本体部分包括两种或两种以上的材料,最好分层,例如三层或四层。
34.如权利要求33所述的方法,包括采用食品级材料的本体部分的内表面层。
35.如权利要求34所述的方法,其特征在于:食品级材料是金属茂。
36.如权利要求33至35中任何一项所述的方法,包括采用柔性材料形成本体部分的层。
37.如权利要求36所述的方法,其特征在于:柔性材料是聚乙烯。
38.如权利要求33至37中任何一项所述的方法,包括采用适合降低弯曲破裂的材料形成本体部分的层。
39.如权利要求38所述的方法,其特征在于:适合降低弯曲破裂的材料包括有乙烯醋酸乙烯酯。
40.如权利要求25至39中任何一项所述的方法,包括形成带有阻挡层的本体部分,该阻挡层适合对氧气和/或水汽起阻挡作用。
41.如权利要求40所述的方法,其特征在于:阻挡层包括聚酰胺。
42.如权利要求33至41中任何一项所述的方法,包括在吹塑薄膜过程中共挤压多种本体部分的材料。
43.如权利要求25至42中任何一项所述的方法,包括形成外套,并将本体部分设置在外套中。
44.如权利要求43所述的方法,其特征在于:外套用编织聚丙烯制作。
45.如权利要求44所述的方法,其特征在于:编织聚丙烯外套的内表面涂敷聚丙烯。
46.如权利要求25至45中任何一项所述的方法,包括形成本体部分,使其厚度范围在100到250微米之间,最好120-130微米,明显最好是125微米。
47.用共挤压材料形成的柔性罐,其特征在于:罐的内表面层包括有食品级材料,其中优选的食品级材料是金属茂。
48.如权利要求47所述的柔性罐,其特征在于:罐层包括柔性材料,其中优选的柔性材料是聚乙烯。
49.如权利要求47或48所述的柔性罐,其特征在于:所述罐包括适合降低弯曲破裂的材料,其中,优选的所述适合降低弯曲破裂的材料包括有乙烯醋酸乙烯酯。
50.如权利要求47至49中任何一项所述的柔性罐,包括适合对氧和/或水汽起到阻挡作用的阻挡层,其中,阻挡层最好包括聚酰胺。
51.基本上如上文所述的形成柔性罐的方法,以附图为基准。
52.基本上如上文所述的柔性罐,以附图为基准,且如图6、8和10所示。
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