專利名稱：帶有壓塑成型的阻擋層襯墊的塑料蓋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于飲料、食品、漿汁、藥品等類似用途的塑料容器蓋，特別涉及一種生產(chǎn)帶有密封襯墊的蓋改進(jìn)的方法，該襯墊具有對氣體、水蒸氣和/或氣味(flavorants)(氣味散失(flavorscalping))的抗透過性。
對于當(dāng)前已提交的申請序列號(Dochet 17155)名稱為“帶有壓塑成型的密封/阻擋層襯墊的塑料蓋”有述及，并被轉(zhuǎn)讓給本文件中的受讓人。
至此，已經(jīng)計劃生產(chǎn)一種用于包含塑料頂蓋的容器的塑料蓋，該頂蓋帶有與容器的密封表面密封接合的內(nèi)部襯墊。例如，美國專利No.4,984,703公開了一種帶有頂蓋的塑料蓋，該頂蓋有一帶有圓周外緣的基底和固定頂蓋到容器的螺紋，和一個在頂蓋基底的內(nèi)部壓塑成型的密封襯墊。密封襯墊包含乙烯乙酸乙烯酯(EVA)和熱塑性彈性體材料例如烯烴或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的混合物。美國專利No.5,451,360公開了一種在頂蓋內(nèi)部壓塑成型襯墊的方法和裝置。
迄今為止，還已經(jīng)計劃形成一種用于塑料蓋的阻擋層襯墊，該阻擋層襯墊是由一種熱塑性烯烴均聚物或共聚物例如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)或熱塑性彈性體和具有對氧氣和二氧化碳透過的阻擋性聚合物例如乙烯基乙烯醇(EVOH)組成的混合物，通過注射或者擠出成型的方式形成的。該混合物一般還包括一種親和材料來促進(jìn)EVOH顆粒和EVA載體材料之間的粘合性。通常，EVOH阻擋層材料的顆粒迫使透過EVA載體材料的氣體或者在EVOH顆粒的周圍循著一條迂回的路徑流動或者穿過EVOH聚合物，因此降低了氣體的透過速率。既然這些材料是不可混的，所以該EVOH顆粒一般是球形分散在載體EVA中。一般認(rèn)為，氣體透過的百分率的降低對應(yīng)于混合物中EVOH的百分含量。迄今為止，該技術(shù)領(lǐng)域的成果還不能提供具有可令人接受的成本的高阻擋性和密封性能。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于塑料蓋的襯墊，該蓋兼有用于與容器密封表面接合的密封功能和改進(jìn)的抗氣體透過、氣味吸收(flavor scalping)和/或水蒸氣透過的阻擋性能。本發(fā)明的另一個及更加特殊的目的是提供一種具有如下所述特征的襯墊，即其組成容易成型且價格不貴。本發(fā)明的又一個目的是提供一種滿足上述目的的襯墊，并具有透明或者半透明結(jié)構(gòu)，可以透過襯墊閱讀印刷在蓋上的信息。本發(fā)明的再一個目的是提供一種制造這樣一種襯墊的方法和使用這樣一種襯墊的塑料蓋。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種包含具有頂蓋的塑料蓋，該頂蓋具有一個基底和在外緣之上的用于固定蓋到容器上的裝置，該基底的圓形外緣確定了頂蓋的內(nèi)部。襯墊被固定到頂蓋的內(nèi)部，優(yōu)選采用在此處壓塑成型。該襯墊主要由基質(zhì)聚合物、阻擋層材料和親和劑形成的混合物組成。該阻擋層材料在連續(xù)的基質(zhì)相中以顆粒的不連續(xù)分散相的形式存在。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，壓塑成型的熱量和壓力使阻擋層聚合物顆粒形成薄薄的基本上重疊的二維薄層，該薄層在基本上平行于襯墊平面的基質(zhì)聚合物內(nèi)被定向。因此，透過襯墊的氣體必須循著一條繞著薄層更加迂回的路徑，該薄層大大地提高了阻擋效率。
“基質(zhì)聚合物”是一種熱塑性彈性體，一種柔軟的烯烴聚合物，或者是上述的結(jié)合。熱塑性彈性體是具有熱塑性材料的加工性能和傳統(tǒng)的熱固性橡膠的功能特性和性能的合成聚合物。商業(yè)上可得到的熱塑性彈性體共有六個通用等級，包括苯乙烯嵌段共聚物(SBC)，聚烯烴混合物(TPO)，彈性體合金，熱塑性聚氨酯(TPU)，熱塑性共聚多酯和熱塑性聚酰胺。熱塑性彈性體在Moden PlasticsEncyclopedia Handbook(由McGraw-Hill1994年出版)中第64頁開始被公開，其內(nèi)容被作為參考引用。熱塑性彈性體的例子為苯乙烯嵌段共聚物，由Shell Chemical生產(chǎn)，商標(biāo)為KRATON。這些合成的聚合物由三種不連續(xù)的線型或A-B-A型的嵌段組成苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯和苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯-苯乙烯。一種彈性體合金化聚合物是乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)。另一種彈性體合金化聚合物由EPDM/PP和丁基橡膠/PP組成，由Advanced Elastomer Systems生產(chǎn)，商標(biāo)為SANTOPRENE和TREFSIN，并已在美國專利Nos.4,130,535,4,311,628,4,130,534和4,607,074中公開。通常，熱塑性彈性體的特點在于肖氏A級硬度為45-90和彎曲模量為30,000到100,000pis。
柔性烯烴聚合物是柔軟的、有彈性的熱塑性烯烴，均聚物和共聚物，其肖氏A級硬度小于約100。一般，柔性烯烴聚合物是茂金屬聚乙烯，乙烯-丙烯橡膠，乙烯共聚物及上述的混合物，乙烯共聚物例如乙烯乙酸乙烯酯，乙烯丙烯酸甲酯共聚物和離聚物，及上述的結(jié)合。柔性烯烴聚合物的例子為通過使用單點催化劑技術(shù)(single site catalyst technology)(這些原料在本領(lǐng)域中被稱為金屬茂聚乙烯)而生產(chǎn)的α烯烴取代聚乙烯；乙烯乙酸乙烯酯(EVA)例如由DuPont生產(chǎn)商標(biāo)為ELVAX的產(chǎn)品；使用單點催化劑技術(shù)制造的聚丙烯，在本領(lǐng)域中被稱為茂金屬聚丙烯；由Fina Oil和Chemical銷售的間規(guī)立構(gòu)聚丙烯；由Dow Chemical銷售的乙烯/丙烯共聚物和苯乙烯-乙烯共聚體；和離聚物，例如DuPont’s SURLYN產(chǎn)品系列。
本領(lǐng)域眾所周知，基質(zhì)聚合物一般是與抗氧劑，潤滑劑和其它穩(wěn)定劑混合。
“親和劑”是一種將兩種不同的熱塑性材料通過反應(yīng)(共價或偶極-偶極)鍵或不反應(yīng)(鏈纏結(jié))方式聯(lián)結(jié)在一起的熱塑性材料。例子包括馬來酸酐接枝聚合物或乙烯乙酸乙烯酯接枝聚合物例如Quantum Chemical’s PLEXAR(商標(biāo))、Mitsui Petrochemical’ADMER(商標(biāo))和DuPont’s BYNEL(商標(biāo))產(chǎn)品系列，乙烯丙烯酸甲酯，和離聚物。
“阻擋層材料”是一種具有低氣體和/或水蒸氣透過速率的熱塑性材料，并具有高阻擋添味劑和主要油類的性能。如下材料的氣體透過速率低于EVA，這是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)襯墊材料EVOH(乙烯乙烯醇)，例如Nippon Gosheil’s SOARNOL產(chǎn)品系列和Evalca’s EVAL(商標(biāo))產(chǎn)品系列，尼龍例如Dupont’s SELAR(商標(biāo))PA,EMS’S G21和Mitsubishi GAS’MXD6產(chǎn)品系列，British Petroleum’s BAREX(商標(biāo))丙烯腈產(chǎn)品系列，EVOH和無定形尼龍的混合物，EVOH和離聚物例如SURLYN(DuPont)的混合物，和例如由Ticona銷售的環(huán)烯烴共聚物。其它合適的阻擋層材料和混合物已在美國專利Nos.4,977,004和5,064,716中公開，在此把二者的內(nèi)容結(jié)合作為參考。
通常優(yōu)選的襯墊還包含一種用于降低襯墊和容器密封表面之間摩擦系數(shù)的添加劑。在現(xiàn)有技術(shù)中，該添加劑被稱為“潤滑劑”。一般添加潤滑劑包含脂肪酸酰胺，和脂肪酸酯，微晶蠟和聚乙二醇。優(yōu)選潤滑劑是一種低分子量的脂肪酸酰胺材料，該材料由于從熔融態(tài)冷卻而在聚合物材料的暴露表面起霜，因此降低了襯墊和容器密封表面之間的摩擦系數(shù)。例子為化學(xué)通式為R-CO-NH2的伯酰胺其中R是烷基基團(tuán)；化學(xué)通式為R-CO-NH-R’的仲酰胺；其中R,R’為烷基基團(tuán)；化學(xué)通式為R-CO-NH-A-NH-CO-R的仲-雙酰胺，其中R,R’是烷基基團(tuán)及A是Y亞烷基；和上述材料的混合物例如美國專利No.5,306,542中的混合物。該潤滑劑優(yōu)選包含襯墊內(nèi)容物總重量的大約0.5％到2.0％，最優(yōu)選為大約1％重量。該潤滑劑優(yōu)選被原料生產(chǎn)者混合到熱塑性彈性體材料中(與其它的任何所需的著色色劑一起)。潤滑劑和/或著色劑的數(shù)量不是本申請考慮的內(nèi)容。
在通常優(yōu)選的基質(zhì)聚合物、阻擋層材料和親和劑的混合物中，該阻擋層材料的重量百分比在大約20％到60％的范圍內(nèi)，親和劑的重量百分比在大約1％到10％的范圍內(nèi)，其余量主要由基質(zhì)聚合物(帶有潤滑劑)組成。相對百分比含量隨著用途的不同而變化，并隨硬度和由此的密封性、阻擋材料在基質(zhì)聚合物中形成薄層的能力、和所需的可移動的轉(zhuǎn)矩而定。至于硬度，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)硬度高于94到95肖氏A級硬度的襯墊用于與容器的適合的密封顯得太硬了。當(dāng)使用一種相對硬的彈性體時，例如EVA，阻擋層材料的上限可以相對低一些，例如35％的EVOH。然而，當(dāng)使用一種硬度相對低的基質(zhì)聚合物時，例如熱塑性彈性體，阻擋層材料的上限必須更加高，例如50％到60％的EVOH。
還發(fā)現(xiàn)，可被包括在混合物中的阻擋層材料的數(shù)量，部分地隨著基質(zhì)聚合物的極性而定。阻擋層材料在基質(zhì)聚合物中的混溶性隨著基質(zhì)材料極性的降低而降低，這意味著比較高百分比的阻擋層材料可以與具有較低極性的基質(zhì)聚合物共混，而仍保持不連續(xù)的阻擋層薄層相。該親和劑的數(shù)量也影響阻擋層材料形成薄層的能力。當(dāng)親和劑大約10％以上時，阻擋層材料變得與基質(zhì)聚合物特別好混合而不能形成體現(xiàn)本發(fā)明特征的薄層。在大約1％以下時，該襯墊不能夠顯示好的機械性能，并不能夠與蓋子外殼很好地結(jié)合。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，在此提供一種制造用于塑料蓋的襯墊的方法，該方法包括形成主要由混合物組成的顆粒的幾個步驟，該混合物包含熱塑性彈性體、具有高阻擋性能的聚合物和增加彈性體和阻擋層聚合物之間、襯墊和蓋外殼之間的粘合性的親和劑。該顆粒然后被壓塑成型，優(yōu)選在蓋外殼之內(nèi)，而形成一個接合到蓋外殼的襯墊圓盤，并在此之內(nèi)由壓塑成型而產(chǎn)生的熱和壓力使阻擋層聚合物形成薄層，該薄層的定向主要平行于圓盤的平面。最終的襯墊與非壓塑成型方法而得到的由相似混合物成型的襯墊相比，顯示出極低的氣體透過速率。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，還提供一種用于塑料蓋的密封襯墊，該蓋包括一個主要由基質(zhì)聚合物組成的圓盤，在該聚合物中用于阻擋氣體透過的阻擋層材料的薄層的分散相主要排列在平行于圓盤的平面內(nèi)。該密封襯墊優(yōu)選在塑料蓋內(nèi)由壓塑成型裝模料(charge)或顆粒被壓塑成型，在該裝模料或顆粒中，將基質(zhì)聚合物、阻擋層材料和親和劑混合，因此，由離散顆粒組成的阻擋層材料在壓塑成型時被壓平到薄層中。


本發(fā)明與其目的、特征和優(yōu)點將通過如下的詳細(xì)說明、權(quán)利要求書和附圖將被很好地理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的目前的優(yōu)選裝置在塑料蓋內(nèi)壓塑成型阻擋層襯墊的示意圖；圖2是根據(jù)圖1所示流程生產(chǎn)的帶有完整的阻擋層襯墊的塑料蓋的完整截面的正視圖；圖3A和3B是圖2中在圓圈3A和3B之內(nèi)的襯墊的一部分在50X下的顯微像片；圖3C是如圖3B所示的襯墊的一部分在100X下的顯微像片；圖4是裝模料顆粒在100X下的顯微像片；圖5A是本發(fā)明的另一實施例的邊緣部分在50X下的顯微像片；圖5B是圖5A所示襯墊的中間部分在100X下的顯微像片；及圖6和7是與圖2相似的圖，但所示的是改進(jìn)襯墊的幾何結(jié)構(gòu)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明用于生產(chǎn)塑料蓋的流程10的示意圖。擠出機12有一個用于接收原材料的料斗14。擠出機12的出料供到粒料切片機16中，該切片機可生產(chǎn)出一粒粒的裝模料顆粒20。將裝模料顆粒20置于預(yù)制的塑料蓋的頂蓋22之內(nèi)，該頂蓋放置在壓塑模26的陰模24中。陽模部分28緊緊地壓在顆粒20、頂蓋22和模24上，以致壓塑成型顆粒20變成與頂蓋基底的內(nèi)表面熔接或接合的襯墊。即，參照圖2，該裝模料顆粒被壓塑成型在頂蓋22的基底30上而形成襯墊20a。這可以用手工完成，或者更加優(yōu)選用機器如上述美國專利No.5,451,360所公開。頂蓋22還包括一個從基底30的圓周沿軸向延伸的外緣32，一個用于將頂蓋22固定到容器的內(nèi)螺紋34?？蛇x擇地，顆粒20可以分開壓塑成型為襯墊20a，然后將其粘合固定到頂蓋22的基底30上。這樣的方法需要另外的步驟和費用，因此不是優(yōu)選的。作為第二選擇，襯墊可以在蓋內(nèi)成型如美國專利No.4,518,336中所公開的，也可參考美國專利Nos.3,674,393,3,702,148,3,877,497,4,518,336所述。圖6所示是另一種可選擇的具有平坦幾何結(jié)構(gòu)的襯墊20b，與圖3所示的具有加厚周邊的襯墊20a正相反。圖7所示是具有平坦周邊和用于容納增加的阻擋層材料的加厚中間部位的襯墊20c。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選裝置，為了生產(chǎn)塑料蓋阻擋層襯墊，擠出機12在料斗14的進(jìn)料優(yōu)選主要由一種或者多種阻擋層聚合物，一種或者多種基質(zhì)聚合物(優(yōu)選與潤滑劑和其它任何所需的著色劑預(yù)混)，和一種或者多種親和劑材料組成。進(jìn)料在料斗14中被攪拌混合。阻擋層聚合物進(jìn)料優(yōu)選選自以下組合EVOH，尼龍，丙烯腈共聚物例如苯乙烯丙烯腈和丙烯腈丙烯酸甲酯，EVOH和不定形尼龍的混合物，EVOH和一種離聚物的混合物，丙烯腈，環(huán)烯烴共聚物及上述的混合物。供到料斗14的基質(zhì)聚合物進(jìn)料優(yōu)選選自以下組成EVA，乙烯/丙烯共聚物，苯乙烯嵌段共聚物，三聚物，離聚物，熱塑性橡膠，苯乙烯/乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物，苯乙烯/乙烯/丁二烯/苯乙烯化合物，苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物，EPDM，茂金屬線型低聚乙烯，茂金屬間規(guī)立構(gòu)聚丙烯，橡膠例如丁基橡膠，苯乙烯共聚物例如苯乙烯/乙烯和三元共聚物例如苯乙烯/乙烯/丁烯，聚丙烯/丁基橡膠，和上述的混合物。供到料斗14的親和劑優(yōu)選選自以下的組成馬來酸酐接枝聚合物，乙烯乙酸乙烯酯接枝聚合物，EVA，乙烯丙烯酸甲酯，離聚物和上述的混合物。如上所述，潤滑劑選自如下組成伯酰胺，仲酰胺，仲雙-酰胺和上述的混合物，并優(yōu)選將潤滑劑與基質(zhì)聚合物預(yù)混。
在本發(fā)明中，該襯墊材料由非均相混合物組成，該混合物由基質(zhì)聚合物(TPE或軟性烯烴)和縮聚聚合物或阻擋層聚合物，親和劑和適當(dāng)?shù)臐櫥瑒┙M成。在本發(fā)明公開的例子中，基質(zhì)聚合物是由DuPont銷售的商標(biāo)為ELVAC 650乙烯乙酸乙烯酯(EVA)，阻擋層聚合物是乙烯乙烯醇(EVOH由Evalca銷售，商業(yè)名稱為E105B)，及親和劑是馬來酸酐接枝聚丙烯(ADMER QF551)，作為潤滑劑的是0.5％重量百分比的芥酸酰胺(erucamide)+0.5％乙烯二-油酸酰胺(oleamide)。雖然這是不需要的，仍優(yōu)選將使用的襯墊的全部組分以顆粒的形式存在，并將粒狀組分在擠出前混合。作為一般規(guī)律，該顆粒具有一定的尺寸，使得由不相容的聚合物組成的熔化的混合物展現(xiàn)出非均相性，從而體現(xiàn)出本發(fā)明特征的阻擋性能。當(dāng)顆粒尺寸太小或混合物被很好的混合時，該混合物將會起到到均相成份的作用，并具有很小的氧氣阻擋性。
優(yōu)選擠出機12的進(jìn)料基本上是均勻混合的，并且擠出機12的出料基本上為均勻組成?；旌衔锏幕揪鶆蚨仍隗w現(xiàn)均勻性方面是很重要的。該阻擋層顆粒應(yīng)該是均勻分布的，即統(tǒng)計學(xué)上的均勻地分布，從而具有想要的阻擋性能。擠出機12應(yīng)該是低剪切低混合擠出機，以顆?；旌蠒r的均質(zhì)化作用或不連續(xù)相范圍太小。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，阻擋層材料與基質(zhì)聚合物混合得不太好是所需要的。該阻擋層材料在裝模料顆粒中應(yīng)該是離散顆粒的形式，主要是球狀的，如圖4所示。如果該阻擋層材料與彈性體混合得太好，在壓塑成型中形成薄層的彈性體基質(zhì)中就沒有離散的顆粒。圖3A,3B和3C是襯墊20a(圖2)的中間(圖3B和3C)和邊緣(圖3A)部位的顯微像片，該襯墊由65％的EVA，34％的EVOH和1％的親和劑(一種馬來酸酐接枝聚合物)形成。該阻擋層材料主要以薄的、平鋪的、基本在二維空間重疊的薄層的形式存在，該薄層(在顯微像片中呈黑色)平行于襯墊平面。已經(jīng)確信，壓塑成型的力聯(lián)同在壓塑成型中徑向材料的流動形成并且排列平行于襯墊圓盤平面的薄層。圖5A和5B是由相同原料混合物壓塑成型的另一襯墊的相似的顯微像片。
測試?yán)袔追N構(gòu)造已經(jīng)以襯墊壓塑成型為蓋的形式制造出來。測試的原料以所需的重量比成比例的產(chǎn)量在熔化溫度430到450°F下經(jīng)圖1所示的系統(tǒng)擠出。將擠出物人工切割成顆粒20，并將其置于蓋外殼22中。當(dāng)顆粒20保持或者接近熔化溫度時，蓋和顆粒被置于如圖1所示的壓塑模中，使壓塑模具工作來壓縮顆粒。該襯墊壓塑成型機械在上述的專利No.5,451,360中已經(jīng)公開。該襯墊被成型具有如圖2所示的形狀，3A處的厚度為0.025到0.028英寸，3B處的厚度為0.015到0.018英寸。所有的蓋都是43mm的蓋，及所有的襯墊其直徑為1,539英寸。在進(jìn)一步測試之前，在相對濕度為100％時將蓋調(diào)整約兩個星期。
然后，在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用轉(zhuǎn)矩(對于43毫米的蓋為25-30英寸-磅)下，每一種帶有襯墊的測試蓋被擰到一個PET瓶口螺紋上。該螺紋從瓶子處被切斷，然后用環(huán)氧樹脂粘合到環(huán)繞孔的金屬板上，該孔與清洗管相連。然后將帶有蓋的平板置于Mocon OXYTRAN氧氣率透過測試機中。蓋外面的氧氣保持在1個大氣壓23℃和100％的相對濕度，氮氣用來清洗蓋內(nèi)的空間來測量氧氣的濃度和氧氣通過蓋的透過率。當(dāng)氧氣的滲透率達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)時，該數(shù)值乘以0.21來校正大氣中氧氣的數(shù)量并記錄下來。
當(dāng)在聚合物混合物中使用EVOH時，在過去經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)氣體透過百分率的降低大致相應(yīng)于混合物中的EVOH百分率。例如，與不含有EVOH的相同襯墊混合物相比，含有20％EVOH的混合物一般預(yù)期會降低20％的氧氣透過率。然而令人驚訝的是，當(dāng)實施本發(fā)明時，氧氣透過速率的降低大大超過測試混合物中EVOH的百分比。例如，具有原處壓塑成型阻擋層襯墊的聚丙烯頂蓋，其中襯墊由重量百分比65％的EVA，34％的EVOH和1％的粘合劑/親和劑的混合物組成，其氧氣透過速率為0.006到0.007cc/43mm蓋/日，將其與速率為0.013cc/43mm蓋/日相同的蓋相比較并在相同的條件下測試，該蓋具有相同厚度的壓塑成型的EVA襯墊?，F(xiàn)在進(jìn)行另一個關(guān)于蓋的測試，該蓋具有由79％的EVA，20％的EVOH和1％的親和劑組成的壓塑成型襯墊。這些試件顯示出0.010cc/43mm蓋/日的氧氣透過速率，將其與速率為0.013cc/43mm蓋/日的類似EVA襯墊相比。
還進(jìn)行了關(guān)于襯墊的其它測試，該襯墊直徑為1.539英寸被壓塑成型在43mm直徑的聚丙烯蓋內(nèi)。這些測試是在相對濕度100％的情況下進(jìn)行的。所有的襯墊都是0.015英寸厚表1試件 氧氣透過率(cc/43mm 蓋/日)(1)100％EVA0.013(2)79％EVA,20％EVOH, 0.0101％comp.
(3)65％EVA,34％EVOH, 0.0071％comp.
(4)65％EVA,34％EVOH, 0.0101％comp.
試件(2)到(4)中的親和劑是上述的馬來酸酐接枝聚合物。試件(4)混合得太好，因此不能體現(xiàn)出試件(3)的好結(jié)果。下表所示是試件的硬度表2原料 硬度(肖氏A級)100％EVA 9175％EVA/25％EVOH 92-9450％EVA/50％EVOH 94-9625％EVA/75％EVOH 97100％EVOH 100+
如上所述，可以在混合物中使用的阻擋層材料數(shù)量部分地隨基質(zhì)聚合物的硬度而定。例如，下表在硬度和與容器口密封的能力方面對于不同的EVOH與EVA(硬度等于91肖氏A級)的混合物和EVOH與聚丙烯/丁基橡膠(TREFSIN硬度等于65肖氏A級)的混合物作了比較。馬來化聚丙烯親和劑和潤滑劑在所有的試件中使用的數(shù)量相等。
表3原料 硬度密封性(肖氏A級)EVA+20％EVOH 92 是EVA+34％EVOH 92 是EVA+50％EVOH 94 否聚丙烯/丁基橡膠67 是+20％EVOH聚丙烯/丁基橡膠75 是+34％的EVOH聚丙烯/丁基橡膠81 是+50％EVOH使用的聚丙烯/丁基橡膠是由Advanced Elastomer Systems銷售，商標(biāo)為TREFSIN。因此，較大數(shù)量的阻擋層材料可以加入到較軟的基質(zhì)材料中而保持密封的功能。
已經(jīng)公開了一種阻擋層襯墊、帶有阻擋層襯墊的蓋及它們的加工方法，因此完全滿足了前面提出的目的。襯墊可以由不同的傳統(tǒng)原料、使用不同的傳統(tǒng)技術(shù)和裝置很容易地加工。就使用的阻擋層材料的數(shù)量與氣體如像氧氣、二氧化碳、水蒸氣和主要是油味(氣味散失)的滲透和透過的比較而言，該襯墊具有改進(jìn)的效果。特殊的阻擋層材料組合物已被公開。其它不同用途已經(jīng)預(yù)見的組合物，根據(jù)在此討論的原理和特性已經(jīng)將其向本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員推薦。
以上所提到的所有專利和/或出版物在此作為參考被引用。
權(quán)利要求
1．一種用于塑料蓋的密封襯墊，該襯墊包括一個圓盤(20a,20b或20c)，該圓盤主要由分散在整個基質(zhì)聚合物中不連續(xù)重疊薄層的分散相組成，該薄層由阻擋層聚合物組成并主要在平行于圓盤的方向被定向。
2．一種如權(quán)利要求1的襯墊，其中該襯墊包括一種增加基質(zhì)聚合物和阻擋層薄層之間粘合性的親和劑。
3．一種塑料蓋，包括帶有基底(30)和裝置(34)的頂蓋(22)，該基底具有確定頂蓋內(nèi)部的圓周外緣(32)，在外緣上的裝置(34)用于將蓋固定到容器上，及如權(quán)利要求1或2所述的固定到基底內(nèi)部的襯墊(20a,20b或20c)，所述的薄層主要在平行于該基底的方向被定向。
4．如權(quán)利要求3所述的蓋，其中該襯墊是被壓塑成型到基底上的。
5．前面所述的任一項發(fā)明，其中該基質(zhì)聚合物選自熱塑性彈性體、柔性烯烴聚合物和上述的混合物。
6．如權(quán)利要求5所述的蓋，其中該基質(zhì)聚合物是肖氏A級硬度為45到95、彎曲模量為30,000到100,000psi.的熱塑性彈性體。
7．如權(quán)利要求5所述的蓋，其中該基質(zhì)聚合物選自苯乙烯嵌段共聚物和彈性體合金化聚合物。
8．如權(quán)利要求5所述的蓋，其中基質(zhì)聚合物是肖氏A級硬度小于100的烯烴聚合物。
9．如權(quán)利要求8所述的蓋，其中該烯烴聚合物選自茂金屬聚乙烯，乙烯-丙烯橡膠，乙烯共聚物和上述的混合物。
10．前述任何權(quán)利要求中的蓋，其中該阻擋層材料選自EVOH，尼龍，丙烯腈共聚物，EVOH和不定形尼龍的混合物，EVOH和離聚物的混合物，丙烯腈，環(huán)烯烴共聚物和上述的混合物。
11．前述任何權(quán)利要求中的蓋，其中親和劑選自馬來酸酐接枝聚合物，乙烯乙酸乙烯酯接枝聚合物，乙烯丙烯酸甲酯，離聚物和上述的混合物。
12．前述任何權(quán)利要求中的蓋，其中阻擋層材料包括EVOH和基質(zhì)聚合物，該基質(zhì)聚合物包括EVA或聚丙烯/丁基橡膠。
13．如權(quán)利要求12所述的蓋，其中阻擋層材料的重量百分比大約在20％到60％的范圍內(nèi)，親和劑的范圍在1％到10％的重量百分比之內(nèi)，其余量由基質(zhì)聚合物組成。
14．前述任何權(quán)利要求中的蓋，其中阻擋層材料的重量百分比約在20％到60％的范圍內(nèi)，親和劑的范圍在1％到10％的重量百分比之內(nèi)，其余量由基質(zhì)聚合物組成。
15．前述任何權(quán)利要求中的蓋，其中該襯墊的肖氏A級硬度小于94。
16．前述任何權(quán)利要求中的蓋，其中該襯墊包含的潤滑劑的數(shù)量大約為0.5％到2.0％的重量百分比。
17．如權(quán)利要求16所述的蓋，其中潤滑劑的數(shù)量大約為1％的重量百分比。
18．如權(quán)利要求17所述的蓋，其中潤滑劑選自脂肪酸酰胺，脂肪酸酯，微晶蠟，聚乙二醇，伯酰胺，仲酰胺，仲-雙酰胺和上述的混合物。
19．一種制造前述任何權(quán)利要求中的襯墊的方法，包括以下步驟(a)成型主要由基質(zhì)聚合物、阻擋層聚合物和親和劑組成的顆粒(20)，該親和劑用于增加基質(zhì)聚合物與阻擋層聚合物之間的粘合性。(b)壓塑成型該顆粒形成一個襯墊圓盤(20a,20b或20c)，其中壓塑成型產(chǎn)生的熱量和壓力使該聚合物成型為在主要平行于圓盤的方向被定向的不連續(xù)薄層。
20．如權(quán)利要求19所述的方法，還包括以下步驟(c)提供一種蓋頂蓋(22)，該頂蓋具有基底(30)和確定頂蓋內(nèi)部的圓周外緣(32)及外緣上的用于將頂蓋固定到容器上的裝置(34)，和(d)將該襯墊圓盤固定到頂蓋的內(nèi)部。
21．一種如權(quán)利要求20所述的方法，其中步驟(d)是通過在該基底上壓塑成型該襯墊來實施的。
22．如權(quán)利要求21所述的方法，其中步驟(a)包括成型顆粒的過程，而該阻擋層聚合物基本上作為離散顆粒的不連續(xù)相不均勻地分散在基質(zhì)聚合物之中。
全文摘要
一種塑料蓋,包括頂蓋(22),該頂蓋具有基底(30)和在外緣上面的用于將蓋固定到容器上的螺紋(34),該基底帶有用于確定頂蓋內(nèi)部的圓周外緣(32)。襯墊(20a,20b或20c)被固定到頂蓋的內(nèi)部,優(yōu)選襯墊被壓塑成型在此位置。該襯墊主要由基質(zhì)聚合物、顆粒阻擋層聚合物和親和劑形成的混合物組成。壓塑產(chǎn)生的熱量和壓力使阻擋層聚合物顆粒形成在主要平行于圓盤平面的方向定向的薄層。
文檔編號B29K101/12GK1225327SQ9812405
公開日1999年8月11日 申請日期1998年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月24日
發(fā)明者M·R·霍克, D·B·里菲爾 申請人:歐文斯-伊利諾伊封閉物有限公司