DE60011779T2

DE60011779T2 - Durchsichtiger mehrschichtbehälter mit sperrschutz

Info

Publication number: DE60011779T2
Application number: DE60011779T
Authority: DE
Inventors: James Kevin CURIE; Lee Randolph DAVIDSON; Sahin Emre
Original assignee: Pechiney Emballage Flexible Europe SAS
Current assignee: Alcan Packaging Flexible France SAS
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2020-04-15
Also published as: WO2000063085A1; EP1202914B1; EP1202914A1; DE60011779D1; KR20020010604A; NZ514992A; CA2370378A1; JP2002542077A; MXPA01010438A; EP1202914A4; ATE269816T1; ES2222201T3; AU4245200A; AU761877B2; BR0011136A

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein durchsichtige Mehrschichtbehälter; insbesondere durchsichtige Mehrschichtbehälter mit wenigstens einer Schicht aus Polypropylen und einer Schicht eines Sperrschichtmaterials, welches einen Sauerstoff-, Kohlendioxid- und Feuchtigkeitsschutz bereitstellt.
Hintergrund der Erfindung
Viele Produkte, welche in Kunststoffbehältern gelagert werden können benötigen einen Kohlendioxid-, Sauerstoff- und Feuchtigkeitssperrschutz, um die Produkte über einen längeren Zeitraum frisch zu halten. Solche Produkte umfassen, nur als Beispiel, bestimmte kohlensäurehaltige Getränke, Fruchtsäfte, Bier, Sossen, Ketchup, Marmeladen, Gelees und Trockennahrungsmittel wie beispielsweise Pulverkaffee und Gewürze. Die meisten handelsüblichen durchsichtigen Mehrschichtbehälter, welche einen Kohlendioxid- und Sauerstoffsperrschutz bieten, sind aus wenigstens einer Schicht mit einem Polyester, wie Polyethylenterephthalat („PET"), und einer Schicht mit Ethylenvinylalkoholcopolymer („EVOH") hergestellt. Die EVOH-Schicht in solchen Behältern stellt einen ausgezeichneten Kohlendioxid- und Sauerstoffsperrschutz bereit. EVOH kann auch als ein chemischer oder Duftschutz dienen, um Aromen verschiedener Produkte, wie beispielsweise Orangensaft, frisch zu halten.
PET hat verglichen mit Polypropylen einen begrenzten Feuchtigkeitssperrschutz. Daher erfahren in PET-Behältern aufbewahrte Flüssigkeitsprodukte einen Feuchtigkeitsverlust, was zu einem Gewichtsverlust des Produktes führt. Auch können in PET-Behältern aufbewahrte Trockenprodukte mehr Feuchtigkeit absorbieren als Produkte, die in Polypropylenbehältern aufbewahrt sind. Zusätzlich haben PET-Flaschen wegen einer geringen Glasübergangstemperatur von PET eine begrenzte Heißabfüllfähigkeit. Ferner unterscheiden sich die Spritzguss-Verfahrenstemperaturen von PET und EVOH wesentlich, was bei der gemeinsamen Formgebung dieser beiden Materialien beispielsweise in Mehrschicht-Spritzgusssystemen Schwierigkeiten bereitet.
Die Verwendung von Polypropylen statt PET für eine innerste und äußerste Schicht von Mehrschichtbehältern in Extrusionsblasformanwendungen ist bekannt. Ein Vorteil von Polypropylen ist, dass Polypropylen hohen Temperaturen in Verbindung mit Heißabfüllprodukten besser standhält als PET. Ferner liegt die Schmelztemperatur der meisten Polypropylene von handelsüblicher Qualität verglichen mit der Schmelztemperatur von PET wesentlich näher an jener von EVOH. Wie dem Durchschnittsfachmann bekannt, ist das gemeinsame Einspritzen oder die Co-Extrusion von Polypropylen und EVOH daher wesentlich einfacher als das gemeinsame Einspritzen oder die Co-Extrusion von PET und EVOH.
Es ist auch bekannt, dass eine biaxiale Ausrichtung von Polypropylen, wie beispielsweise durch übliche Nachwärm-Streckblasformverfahren, verwendet werden kann, um durchsichtige Polypropylenstrukturen herzustellen. Auf ähnliche Weise, wie auf dem Gebiet bekannt, kann auch die Aufhellung einiger Sperrschichtmaterialien, wie beispielsweise EVOH und Nylon, auch durch Ausrichtung durchgeführt werden. Leider bindet traditionelles Polypropylen ohne Hilfe eines zusätzlichen Agens jedoch nicht so gut an EVOH oder Nylon. Das Ausbleiben des Bindens, wenn eine innere Schicht von EVOH oder Nylon an Strukturschichten aus Polypropylen nicht bindet, ist mit bloßem Auge erkennbar und vermindert die Klarheit einer resultierenden Struktur. Daher benötigen bekannte Behälter aus Polypropylen und EVOH eine Klebstoffschicht zwischen jeder Polypropylenschicht und EVOH-Schicht, um eine Haftung zwischen den Schichten sicherzustellen. Dementsprechend hatten Mehrschicht-Polypropylenbehälter mit Kohlendioxid- und Sauerstoffsperrschutz typischerweise wenigstens fünf Materialschichten; eine erste Polypropylenschicht, eine erste Klebstoffschicht, eine EVOH-Schicht, eine zweite Klebstoffschicht und eine zweite Polypropylenschicht.
Zusätzlich haben bekannte Polypropylenbehälter mit Sperrschutz wegen, wenigstens teilweise, der Zugabe eines Klebstoffes oder Phasenvermittlers zur Erleichterung oder Förderung der Bindung zwischen dem Polypropylen und EVOH Trübungswerte von etwa 29% – 35% oder höher. Obwohl es bei Spritzstreckblasformbehältern mit einer einzigen Schicht aus klarem Polypropylen bekannt ist, dass sie die Herstellung einer durchsichtigen Flasche mit geringeren Trübungswerten ermöglichen, haben solche Behälter nicht viele kommerzielle Zwecke für Anwendungen bei Nahrungsmitteln, da sie keinen ausreichenden Kohlendioxid- oder Sauerstoffsperrschutz bereitstellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen ist wie in den beiliegenden Ansprüchen dargestellt.
Die durchsichtigen Behälter der vorliegenden Erfindung haben eine erste Schicht, die eine innerste oder äußerste Schicht ist, umfassend Polypropylen, und eine ein Sauerstoffsperrmaterial umfassende Schicht, wie beispielsweise Ethylenvinylalkoholcopolymer, Nylon oder Mischungen daraus, direkt anliegend an der Polypropylenschicht, wobei wenigstens die Polypropylenschicht einen darin eingemischten Klebstoff umfasst.
Die Bereitstellung von Mehrschichtkunststoffbehältern, welche auch einen Sauerstoff-, Kohlendioxid- und Feuchtigkeitssperrschutz mit einem Trübungswert von weniger als 25% haben, ist eine der Hauptaufgaben der vorliegenden Erfindung.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Behältern mit einer Schicht aus einer Polypropylen-/Klebstoffmischung und einer Schicht Gassperrmaterial direkt anliegend an der Schicht aus der Polypropylen-/Klebstoffmischung.
Die Bereitstellung von durchsichtigen, handelsüblichen, kostengünstigen Behältern mit einer Polypropylen umfassenden Schicht und einer ein Gassperrmaterial umfassende Schicht, die an der Polypropylenschicht anliegt, ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wobei die Behälter für Kohlenhaltige Getränke, Fruchtsäfte, Sossen und Bier verwendet werden können.
Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Polypropylenflasche mit wenigstens zwei Schichten und einem Trübungswert von weniger als 25%.
Es ist weiter eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Struktur aus zwei verschiedenen Materialien mit ähnlichen Schmelztemperaturen zu umfassen, um kompatiblere Spritzgusssysteme bereitzustellen.
Es ist zusätzlich noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Polypropylenbehälter mit gutem Gassperrschichtschutz sowie einer hohen Klarheit und Glanz bereitzustellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Mehrschichtbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht einer Wand des in 1 gezeigten Behälters.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorform gemäß der vorliegenden Erfindung, aus welcher der Mehrschichtbehälter der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Wenn nunmehrig auf 1 Bezug genommen wird, so ist darin ein durchsichtiger Mehrschichtkunststoffbehälter, insbesondere eine Flasche 10, gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Flasche 10 hat ein oberes Ende 12 und ein unteres Ende 14. Ein Hauptteil 20 erstreckt sich zwischen dem oberen Ende 12 und dem unteren Ende 14 und bildet eine zylindrische Wand 22. Obwohl der in 1 dargestellte Behälter eine Flasche ist, können verständlicherweise auch verschiedene andere Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
Wie am Besten in der Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Hauptteils 20 dargestellt, ist die Flasche 10 vorzugsweise aus drei Schichten hergestellt, und zwar einer inneren Schicht 24, einer mittleren Schicht 26 und einer äußeren Schicht 28. Sowohl die innere Schicht 24 als auch die äußere Schicht 28 sind aus einem wenigstens Polypropylen umfassenden Material hergestellt und verleihen der Flasche 10 strukturelle Steifigkeit. Das Polypropylen kann ein Homopolymer oder ein Copolymer sein. Das Comonomer kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Ethylen, Butylen oder anderen Alpha-Olefinen von C₅-C₈. Ein bevorzugtes Comonomer ist Ethylen, wobei das Ethylen bis zu 3,0 Gewichts-% des Polypropylencopolymers ausmacht.
Das Polypropylen kann auch Zusätze wie beispielsweise Klärungsmittel enthalten, um dazu beizutragen, dem Behälter ein im Wesentlichen durchsichtiges Aussehen zu verleihen. Beispiele für Klärungsmittel sind das Millad 3988 Klärungsmittel von Milliken Chemical, Division of Milliken & Co. oder das NC4 Klärungsmittel von Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. Andere Klärungsmittel, wie beispielsweise Sorbitol und Benzoate können ebenfalls verwendet werden. Solche Klärungsmittel sind typischerweise in einer Menge von 0,1–0,3 Gewichtsprozent des Polypropylens vorhanden.
In einer Ausführungsform besteht die mittlere Schicht 26 aus einem Material, umfassend wenigstens ein Ethylenvinylalkoholcopolymer (EVOH). Die mittlere Schicht 26 aus EVOH stellt einen Kohlendioxid- und Sauerstoffschutz bereit, der eine Aufbewahrung eines Produkts in der Flasche 10 über einen längeren Zeitraum ohne Verderben ermöglicht.
Die mittlere Schicht kann alternativ ein beliebiges geeignetes Sperrschichtmaterial wie beispielsweise Nylon oder eine Mischung aus Ethylenvinylalkoholcopolymer und Nylon umfassen. Als Beispiel für ein geeignetes Nylon dient MXD6, Nylon 6 und Nylon 6/66. Ein geeigneter Klebstoff (weiter unten detailliert beschrieben) wird abhängig von dem Material der mittleren Schicht 26 ausgewählt, um die innere und äußere Schicht 24, 28 an diese zu binden.
Die innere und äußere Schicht 24, 28 geben der Flasche 10 eine Struktursteifigkeit und geben dem darin aufzubewahrenden Produkt einen zusätzlichen Feuchtigkeitssperrschichtschutz. Die Dicke der inneren und äußeren Schicht 24, 28 und die Dicke der mittleren Schicht 26 werden durch Faktoren, wie beispielsweise die Art des in den Behälter zu füllenden Produkts, der gewünschten Haltbarkeit des Produktes, ob die Flasche mit heißen Produkten gefüllt oder erhitzt wird oder nicht etc., bestimmt. Typischerweise liegt die Dicke der Schichten im Bereich zwischen etwa 12,5 und 25 × 10^–6 m (5 mil bis 10 mil) für jede der inneren und äußeren Schichten 24, 28 und zwischen etwa 0,25 und 5 × 10^–6 m (0,1 mil bis 2,0 mil) für die mittlere Schicht 26.
Die Flasche 10 kann aus einer wie beispielsweise in 3 dargestellten Vorform 30 unter Verwendung herkömmlicher Streckblasformverfahren streckblasgeformt werden. Streckblasformen sollte dem Polypropylen bei Durchführung unter geeigneten Bedingungen eine ausreichende biaxiale Ausrichtung verleihen, um das Polypropylen bis zu einem fast durchsichtigen Zustand zu klären. Die geeigneten Blasbedingungen hängen, wie dem Durchschnittsfachmann bekannt, von der Vorformgestalt und der resultierenden Flaschengestalt ab. In einer Ausführungsform ist die Vorform 30 durch ein Spritzgussverfahren, wie beispielsweise den in US-Patenten Nr. 4,511,528 und 4,712,990 beschriebenen Spritzgussverfahren, hergestellt, welche hierin durch Bezugnahme miteingeschlossen sind. Als Alternative kann die Flasche durch Extrusionsblasgusstechniken, wie dem in US-Patent Nr. 5,156,857 beschriebenen Verfahren, welches hierin durch Bezugnahme miteingeschlossen ist, hergestellt werden, wenn der Behälter 10 die mit dem biaxialen Strecken verbundenen Eigenschaften nicht benötigt.
Mit Bezug auf die Spritzgussanwendungen sind die Verfahrenstemperaturen von Polypropylen und EVOH etwa gleich. Daher sind die Verfahrenstemperaturen der die innere und äußere Schicht 24, 28 umfassenden Materialien und der die mittlere Schicht 26 umfassenden Materialien etwa gleich, abgesehen von der Zugabe von Klebestoff (detaillierter unten beschrieben) in wenigstens eine der inneren und äußeren Schichten 24, 28 und wahlweise der mittleren Schicht 26.
Dementsprechend ist es leichter, einen geeigneten Fluss der Materialien, welche die jeweiligen Schichten 24, 26, 28 bilden, aufrechtzuerhalten. Ferner ist es leichter, gleichzeitig die angemessenen Flusstemperaturen von Polypropylen und EVOH aufrechtzuerhalten, als gleichzeitig die relativ ungleichen Flusstemperaturen von PET und EVOH aufrechtzuerhalten. Die Verfahrenstemperatur des Polypropylens und EVOHs liegt etwa zwischen 180–235°C (mit dem oder ohne dem weiter unten detailliert beschriebenen Klebstoff).
Um die innere und äußere Schicht 24, 28 an die mittlere Schicht 26 zu binden, umfasst das Material von wenigstens einer der inneren und äußeren Schichten 24, 28 und gegebenenfalls der mittleren Schicht 26 einen Klebstoff darin. Demgemäß können in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die innere und äußere Schicht 24, 28 ein Polypropylen und einen Klebstoff („Polypropylen-/Klebstoffmischung") umfassen, während die mittlere Schicht 26 aus EVOH ohne einem zugegebenen Klebstoff besteht. In einer zweiten Ausführungsform umfassen die innere und äußere Schicht 24, 28 eine Polypropylen-/Klebstoffmischung und die mittlere Schicht 26 umfasst eine EVOH-/Klebstoffmischung. Beispiele für jede Ausführungsform werden nachfolgend bereitgestellt.
Ausreichende Haftung für die Zwecke dieser Erfindung bedeutet das Erreichen einer Bindung zwischen der mittleren Schicht 26 und sowohl der inneren als auch der äußeren Schicht 24, 28, welche ausreichend ist, um während der Herstellung der Flasche 10 oder eines anderen Behälters ein Delaminieren zu verhindern und um einer zu erwartenden Verpackung, Handhabung und Vertei-lung standzuhalten. Bei manchen Anwendungen würde eine ausreichende Haftung auch eine ausreichende Bindung zwischen den Schichten bedeuten, um einer Heißabfüllung des Behälters bei Temperaturen zwischen 190°–210°F (88°–99°C) oder Wieder-Erhitzung standzuhalten. Die Menge an verwendetem Klebstoff muss ferner eine ausreichende Haftung für Zwecke des Spritzgießens der Vorform 30 und Streckblasformung des Behälters 10 aus der Vorform 30 bereitstellen. Das wichtigste ist, dass die Verwendung eines möglichst geringen Prozentsatzes an Klebstoff wünschenswert ist, da der Klebstoff verglichen zu Polypropylen relativ teuer ist und Klebstoffe dem Behälter 10 typischerweise eine Trübung verleihen. Die Verwendung des Begriffs Klebstoff hierin soll jegliche Zusammensetzung oder Mittel beinhalten, welche eine Verbindung zwischen der inneren und äußeren Schicht 24, 28 und der mittleren Schicht 26 erleichtern, so dass eine ausreichende Haftung dazwischen erhalten wird, um ein Delaminieren zu verhindern.
Es hat sich herausgestellt, dass je größer der Prozentsatz an Klebstoff, der gleichmäßig innerhalb jeder Schicht der Flasche 10 (hierin als „Misch-Klebstoffschicht" bezeichnet) verteilt ist, desto besser haftet diese Schicht an einer anliegenden Schicht. Dieser Zusammenhang hat zwei Gründe. Erstens hängt die Haftkraft, welche eine Misch-Klebstoffschicht auf eine anliegende Schicht eines Behälters ausüben kann, wenigstens teilweise von der Menge an Klebstoff ab, die auf der äußeren Oberfläche dieser Misch-Klebstoffschicht verfügbar ist. Zweitens nimmt, während der Prozentsatz an gleichmäßig verteiltem Klebstoff, der über jegliches zur Herstellung einer Misch-Klebstoffschicht verwendeten Verbundmaterials verteilt ist, erhöht wird, die Menge an Klebstoff, welcher an einer äußeren Oberfläche dieser Misch-Klebstoffschicht (und dadurch verfügbar zur Haftung an einer anliegenden Schicht gemacht) freiliegt, notwendigerweise ebenfalls zu. Zusätzlich ist der Prozentsatz an Klebstoff in der Misch-Klebstoffschicht, welche an der äußeren Oberfläche dieser Misch-Klebstoffschicht freiliegt, umgekehrt proportional zu der Dicke dieser Misch-Schicht. Das heißt, eine dünnere Misch-Klebstoffschicht verursacht ein höheres Haftvermögen aus der gegebenen Menge an Klebstoff als eine relativ dickere Misch-Klebstoffschicht mit derselben Menge an Klebstoff.
Aus dem Vorhergehenden wird klar, dass dadurch, dass die mittlere Schicht 26 der vorliegenden Erfindung dünner (vorzugsweise zwischen 0,25 und 5 × 10^–6 m) (0,1 mil und 2,0 mil) als jede der außenliegenden Schichten 24, 28 ist (vorzugsweise zwischen 12,5 und 25 × 10^–6 m (5 mil und 10 mil)), vermindert, im Vergleich zu der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher der Klebstoff in den inneren und äußeren Schichten 24, 28 verteilt ist, die Verteilung eines Klebstoffes in der mittleren Schicht 26, wie in der zweiten bevorzugten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung, notwendigerweise die Menge an Klebstoff, der zur Verklebung der inneren und äußeren Schichten 24, 28 nötig ist.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass die Aufgaben der vorliegenden Erfindung leichter durch Aufrechterhaltung homogener Schmelzmaterial-Flussströme während des Spritzens der Vorform 30 erreicht werden, so dass Brüche der Flussströme verringert oder beseitigt werden.
Insbesondere wurde herausgefunden, dass die Verringerung oder Beseitigung von Flussstrombrüche die Homogenität der Behälterschichten 24, 26, 28 erhöht und eine gleichzeitige Verringerung der Trübung, welche im erhaltenen Behälter 10 vorliegt, erzeugt. Homogene Flussströme können durch Aufrechterhaltung der Temperatur jedes Flussstromes nur geringfügig über der Schmelztemperatur des Polymers erhalten werden. Beispielsweise wurde herausgefunden, dass eine Temperatur von etwa 400°–500°F (204°-260°C) für Polypropylen von Blasformqualität die Aufrechterhaltung homogener Flussströme fördert. Es wurde ebenfalls herausgefunden, dass die Aufrechterhaltung von Flussströmen bei einer langsamen, konstanten Einspritzgeschwindigkeit die Aufrechterhaltung ihrer Homogenität fördert. Beispielsweise hat sich herausgestellt, dass eine Einspritz-Hohlraumfüllzeit für die in 3 gezeigte Vorform 30 von 3 bis 10 Sekunden homogene Flussströme vorsieht. Zusätzlich fördert das Spritzen der Vorform 30 bei einer hohen Kompressionsgeschwindigkeit die Aufrechterhaltung homogener Flussströme. Ein Kompressionsverhältnis von 3–3,5 hat sich bei der Aufrechterhaltung homogener Flussströme als vorteilhaft erwiesen.
Es hat sich ferner herausgestellt, dass ein hoher Grad der Kontrolle über die mittlere Schicht 26 während des Einspritzens wünschenswert ist. Beispielsweise ist es wünschenswert, eine relativ gleichmäßige Flussfront für die mittlere Schicht 26 um den Umfang der Vorform 30 während des Einspritzens vorzusehen, so dass das Finish des Behälters 10 rundum einen Sperrschutz von der mittleren Schicht 26 haben kann, ohne dass die Sperre durch den obersten Teil des Finishs bricht, um die innere Schicht 24 von der äußeren Schicht 28 zu trennen. Es ist ferner wünschenswert, die mittlere Schicht 26 an der Eingussstelle der Vorform 30 zu „verschließen", so dass die mittlere Schicht 26 im Wesent- lichen quer dazu kontinuierlich ist, um einen Sperrschutz über die Basis des Behälters 10 zu gewährleisten. Das Fehlen der Sperre ist im Wesentlichen bei einem Behälter 10, der Polypropylenstrukturschichten 24, 28 verwendet, wegen der verhältnismäßigen Sauerstoff- und Kohlendioxid-Durchlässigkeit des Polypropylens weniger zulässig als bei einem Behälter, der andere Materialien verwendet. Ein hoher Grad an Kontrolle über die mittlere Schicht 26 kann mit einer dem Durchschnittsfachmann bekannten Standard-Vorrichtungen und Verfahren ausgeübt werden.
Der Zustand des Einspritzhohlraums, der die Schmelzmaterial-Flussströme zur Bildung der Vorform 30 aufnimmt, kann ferner die Trübung des aus der Vorform 30 geblasenen Behälters 10 verringern. Insbesondere verringert das relative Kühlhalten des Einspritzhohlraums die Zeit, welche zum Kühlen der Schmelzmaterialien nach dem Erreichen des Einspritzhohlraums benötigt wird, um die Zeit, während welcher das Wachsen von Kügelchen in dem Polypropylen möglich ist, zu beschränken oder zu beseitigen. Beispielsweise hilft das Halten des Einspritzhohlraums auf einer Temperatur von etwa 30°–80°F (–1,1°–27°C) dabei, die Vorform 30 schnell genug abzukühlen, um das Wachsen von Kügelchen im Polypropylen zu verhindern, wenn die Schmelzmaterialien bei 400°-500°F (204°–260°C) während einer Füllzeit von 3–10 Sekunden eingespritzt werden. Zusätzlich hat sich herausgestellt, dass die Verwendung eines Einspritzhohlraums mit polierten Formoberflächen zur Formung der Vorform 30 ebenso beim Klären des daraus blasgeformten Behälters 10 hilft.
Bestimmte Blasformverfahrensparameter haben sich als das Formen des Behälters 10, übereinstimmend mit den Aufgaben der vorliegenden Erfindung, aus der oben beschriebenen Vorform 30 erleichternd erwiesen. Beispielsweise hilft das Nachwärmen der aus Polypropylencopolymer hergestellten Vorform 30 auf eine Temperatur von 295°F (146°C) (325°F (163°C) für Polypropylenhomopolymer) durch Infrarot oder andere bekannte Mittel vor dem Streckblasformen der Vorform 30 dabei, die Vorform 30 einer ausreichenden biaxialen Streckung während des Streckblasformverfahrens zu unterziehen, um das Polypropylen der inneren und äußeren Schicht 24, 28 klar zu gestalten. Ferner erleichtert ein Blasdruck von 250 psi (17 bar) ein radiales Streckverhältnis von 2,5 und ein axiales Streckverhältnis von 2,2 der Vorform in einer bei 55°F (13°C) gehaltenen Vorform, und das Halten dieses Blas drucks über 4,75 Sekunden sichert eine geeigneten Grad an biaxialer Streckung, um einen im Wesentlichen klaren Behälter 10 bereitzustellen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Flasche 10 mit einem Trübungswert von weniger als etwa 29% hergestellt. In einer anderen Ausführungsform haben die Flaschen einen Trübungswert von 10–12%.
Ein Trübungswert ist definiert als Prozentsatz des gesamten Lichts, welches beim Durchtritt durch die Probe durch Vorwärtsstreuung um im Durchschnitt mehr als 0,044 rad (2,5°) abgelenkt wird. Der bevorzugte Test zur Erhaltung des Trübungswerts der Flasche ist ASTM Method D-1003, wie im 1995 Annual Book of ASTM Standards, Band 8.01, definiert.
Erste Ausführungsform
Der zur Herstellung der Polypropylen-/Klebstoffmischung verwendetete Klebstoff für die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Maleinsäureanhydrid-modifiziertes Polypropylen, welches ein Maleinsäureanhydrid, das auf ein Polypropylen mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit gepfropft ist, umfasst. Die Menge an auf das Polypropylen gepfropftem Klebstoff hängt von der Maleinsäureanhydridkonzentration des Klebstoffs ab. Typischerweise muss genügend Klebstoff zugegeben werden, so dass die sich daraus ergebende Polypropylen-/Klebstoffmischung einen Maleinsäureanhydridgehalt von etwa 0,01–0,20 Gewichts-% der gesamten Mischung aufweist (beispielsweise: 10 % Klebstoff mit 0,15 % Maleinsäureanhydrid). Die Polypropylen-/Klebstoffmischung kann zwischen 0–98 Gewichts-% Polypropylen und zwischen 2–100 Gewichts-% Klebstoff enthalten. Wie oben beschrieben, haftet die mittlere Schicht 26 um so besser an der inneren und äußeren Schicht 24, 28, je höher der Prozentsatz an verwendetem Klebstoff ist. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass eine ausreichende Haftung zwischen den Schichten durch Verwendung von Polypropylen-/Klebstoffmischungen schon mit lediglich etwa 0,01–0,015% Maleinsäureanhydrid erreicht wird. Die mittlere Schicht 26, wie durch die Vorschriften der ersten Ausführungsform bereitgestellt, besteht aus EVOH ohne Vorhandensein jeglichen Klebstoffs.
Das Folgende sind Beispiele der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
BEISPIEL 1
Eine dreischichtige Spritzguss-Vorform mit einer inneren und einer äußeren Strukturschicht 24 und 28, die aus einer Polypropylen-/Klebstoffmischung mit etwa 85% Polypropylen und 15% gepfroptem Klebstoff bestehen, und einer mittleren Schicht 26 aus EVOH wurde hergestellt. Das Polypropylen war Solvay 4285. Der Klebstoff war Morton EFM-2E02. Das für die mittlere Schicht 26 ausgewählte EVOH war Evalca LCE-105A (mit einem 44%igen Ethylengehalt). Die Vorform wurde dann streckblasgeformt, um einen im Wesentlichen durchsichtigen Behälter mit einem Trübungswert von etwa 10–12%, gemessen an einem Flaschenabschnitt mit einer Dicke von etwa 15–20 Millimeter, zu bilden.
BEISPIEL 2
Eine mehrschichtige Spritzguss-Vorform wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Prozentsätze des Polypropylens und Klebstoffs in der inneren und äußeren Schicht 24, 28 90% Polypropylen und 10% gepfropften Klebstoff waren. Die Vorform wurde spritzblasgeformt, um einen im Wesentlichen durchsichtigen Behälter mit einem Trübungswert von etwa 10–12%, gemessen an einem Behälterabschnitt mit einer Dicke von etwa 15–20 Millimeter, zu bilden.
BEISPIEL 3
Ein dreischichtiger Behälter wurde durch einen Coextrusions-Blasformverfahren hergestellt. Die Schichten wurden zusammen extrudiert, um ein Rohr zu bilden. Das Rohr wurde in einer Form blasgeformt, um den Behälter zu bilden. Die Schichten 24 und 28 wurden aus einer Polypropylen-/Klebstoffmischung mit etwa 90% Polypropylen und 10% gepfropftem Klebstoff hergestellt. Das Polypropylen war Montell SR256M. Der Klebstoff ist Morton EFM-2E02. Das für die mittlere Schicht 26 ausgewählte EVOH war Evalca LCE-105A.
BEISPIEL 4
Eine mehrschichtige Spritzguss-Vorform wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das verwendete EVOH Evalca LCF-104AW (mit einem 32%igem Ethylengehalt) war. Die Vorform wurde anschließend streckblasgeformt, um einen im Wesentlichen durchsichtigen Behälter zu bilden.
BEISPIEL 5
Eine mehrschichtige Spritzguss-Vorform wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das verwendete EVOH Evalca LCL-101A (mit einem 27%igem Ethylengehalt) war. Die Vorform wurde anschließend streckblasgeformt, um einen im Wesentlichen durchsichtigen Behälter zu bilden.
BEISPIEL 6
Eine mehrschichtige Spritzguss-Vorform wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das verwendete EVOH Nippon Gohsei Soarnol DC3203 war. Die Vorform wurde anschließend streckblasgeformt, um einen im Wesentlichen durchsichtigen Behälter zu bilden.
BEISPIEL 7
Eine mehrschichtige Spritzguss-Vorform wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Sperre Nylon war, insbesondere MXD6-6121 Nylon von Mitsubishi. Die Vorform wurde anschließend streckblasgeformt, um einen im Wesentlichen durchsichtigen Behälter zu bilden.
BEISPIEL 8
Eine mehrschichtige Spritzguss-Vorform wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Polypropylen Fina 7426MZ war. Die Vorform wurde anschließend streckblasgeformt, um einen im Wesentlichen durchsichtigen Behälter zu bilden.
BEISPIEL 9
Eine mehrschichtige Spritzguss-Vorform wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Polypropylen Montell SR256M war. Die Vorform wurde anschließend streckblasgeformt, um einen im Wesentlichen durchsichtigen Behälter zu bilden.
BEISPIEL 10
Eine mehrschichtige Spritzguss-Vorform wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die innere und äußere Strukturschicht 24 und 28 100% Mitsui Admer QBS10A waren. Die Vorform wurde anschließend streckblasgeformt, um einen im Wesentlichen durchsichtigen Behälter zu bilden.
BEISPIEL 11
Eine mehrschichtige Spritzguss-Vorform wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Prozentanteile des Polypropylens und Klebstoffs in der inneren und äußeren Strukturschicht 24, 28 aus 90% Polypropylen und 10% gepfropften Klebstoff bestanden, das Polypropylen Solvay KB4285, der Klebstoff DuPont Bynell 50E571 und das EVOH Evalca LC-E105 war. Die Vorform wurde anschließend streckblasgeformt, um einen im Wesentlichen durchsichtigen Behälter zu bilden.
BEISPIEL 12
Eine mehrschichtige Spritzguss-Vorform wurde wie in Beispiel 11 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das EVOH Evalca F104BW war. Die Vorform wurde anschließend streckblasgeformt, um einen im Wesentlichen durchsichtigen Behälter zu bilden.
BEISPIEL 13
Eine mehrschichtige Spritzguss-Vorform wurde wie in Beispiel 11 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Polypropylen Amoco 8649-X, der gepfropfte Klebstoff Morton EFM-2E02 und das EVOH Evalca LC-E105A war. Die Vorform wurde streckblasgeformt, um einen im Wesentlichen durchsichtigen Behälter zu bilden.
BEISPIEL 14
Eine mehrschichtige Spritzguss-Vorform wurde wie in Beispiel 11 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Polypropylen Amoco 8649-X, der gepfropfte Klebstoff Morton EFM-2E02 und das EVOH Evalca F104BW war. Die Vorform wurde streckblasgeformt, um einen im Wesentlichen durchsichtigen Behälter zu bilden.
BEISPIEL 15
Eine mehrschichtige Spritzform-Vorform wurde wie in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das EVOH Evalca LC-E105 war. Eine Haftung zwischen den Schichten wurde erhalten. Es wurde kein Behälter geblasen.
BEISPIEL 16
Eine mehrschichtige Spritzguss-Vorform wurde wie in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Polypropylen Montel X-11651 und das EVOH Evalca F104BW war. Die Vorform wurde streckblasgeformt, um einen im Wesentlichen durchsichtigen Behälter zu bilden.
BEISPIEL 17
Eine mehrschichtige Spritzguss-Vorform wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die innere und äußere Strukturschicht 24, 28 aus 80% Polypropylen, 10% gepfropften Klebstoff und 10% EVOH bestanden. Das Polypropylen war Solvay KB4285. Das EVOH war Evalca F104BW. Der Klebstoff war DuPont Bynell 50E571. Eine Haftung zwischen den Schichten wurde erhalten. Es wurde kein Behälter geblasen.
Die in den Beispielen 1–14 und 16 der obigen ersten Ausführungsform erhaltenen Flaschen sind im Wesentlichen durchsichtig, weisen eine gute Festigkeit auf und sehen einen ausgezeichneten Kohlendioxid-, Sauerstoff- und Feuchtigkeitssperrschutz vor.
Zweite Ausführungsform
Das für die Polypropylen-/Klebstoffmischung der inneren und äußeren Schicht 24, 28 der zweiten Ausführungsform verwendete Polypropylen war Solvay 4285 und das für die EVOH-/Klebstoffmischung der mittleren Schicht 26 verwendete EVOH war Evalca F104BW. Der für alle Schichten verwendete Klebstoff war Morton 2E02.
Das Folgende ist ein Beispiel der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
Beispiel 1
Eine dreischichtige Spritzguss-Vorform mit einer inneren und einer äußeren Strukturschicht 24 und 28, die aus 95% Polypropylen mit 5% daran gepfroptem Klebstoff erzeugt wurden, wurde hergestellt. Die mittlere Schicht 26 wurde aus 50% EVOH-Harz und 50% Klebstoff hergestellt. Die Vorform wies eine ausgezeichnete Haftung zwischen den Schichten auf. Es wurde kein Behälter geblasen.
Aus der vorhergehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass die durchsichtigen mehrschichtigen Polypropylenbehälter mit einer Sperrschicht der vorliegenden Erfindung eine Anzahl an Vorteilen bieten, von denen einige oben beschrieben wurden und andere den durchsichtigen mehrschichtigen Polypropylenbehältern der vorliegenden Erfindung eigen sind. Ferner ist verständlich, dass der durchsichtige mehrschichtige Polypropylenbehälter mit einer Sperrschicht der vorliegenden Erfindung modifiziert werden kann, ohne dass von den Lehren der Erfindung abgewichen wird. Dementsprechend soll der Rahmen der Erfindung nur so wie durch die beiliegenden Ansprüche gegeben, beschränkt sein.

Claims

Mehrschichtbehälter, umfassend: eine erste Schicht, die eine innerste oder äußerste Polypropylen beinhaltende Schicht ist; und eine zweite Schicht, die ein direkt an der ersten Schicht anliegendes Sauerstoff-Sperrschichtmaterial beinhaltet, wobei mindestens die erste Schicht ferner einen Klebstoff beinhaltet.
Mehrschichtbehälter nach Anspruch 1, umfassend: eine erste Schicht, die eine innerste oder äußerste, Polypropylen beinhaltende Schicht ist; und eine zweite Schicht, die ein direkt an der ersten Schicht anliegendes Sauerstoff-Sperrschichtmaterial beinhaltet, das aus einer Gruppe bestehend aus EVOH und Polyamid ausgewählt ist; wobei mindestens die erste Schicht ferner einen Klebstoff beinhaltet.
Behälter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Schicht 0,01% bis 0,20% Maleinsäureanhydrid beinhaltet.
Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schicht 0,015% Maleinsäureanhydrid enthält.
Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Behälter einen Trübungswert von weniger als 29%, gemessen durch einen Querschnitt des Behälters, mit einer Gesamtdicke von mehr als 37,5 × 10^–6 m (15 mil), aufweist.
Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Behälter einen Trübungswert von 10%–12%, gemessen durch einen Querschnitt des Behälters mit einer Gesamtdicke von mehr als 37, 5 × 10^–6 m (15 mil), aufweist.
Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Schicht EVOH beinhaltet.
Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Schicht MXD6-Nylon beinhaltet.
Behälter nach Anspruch 1 bis 7, wobei die zweite Schicht Nylon 6 beinhaltet.
Behälter nach Anspruch 1 bis 7, wobei die zweite Schicht Nylon 6/66 beinhaltet.
Mehrschichtbehälter nach Anspruch 1, bestehend aus: einer innersten, Polypropylen beinhaltenden Schicht; einer mittleren, ein Sauerstoff-Sperrschichtmaterial beinhaltenden Schicht; und einer äußersten, Polypropylen beinhaltenden Schicht; wobei mindestens die innerste und die äußerste Schicht ferner einen Klebstoff beinhalten.