專利名稱：水溶性包裝的制造方法
前言本發(fā)明涉及熱成型類型包裝的制造方法，該方法包括如下步驟將第一片可成型的薄膜放在具有模腔的成型模具上、加熱此薄膜以將其模塑進模腔中，從而在此薄膜上形成一個凹坑、將組合物放入如此形成的凹坑中，以及將第二片薄膜沿該凹坑密封，使包裝閉合。本發(fā)明特別涉及裝有洗滌劑組合物的水溶性包裝的制造方法。
洗衣機用的洗滌劑組合物可以以許多形式提供。而洗衣洗滌劑的最流行的形式可能就是洗衣粉或者是顆粒狀。使用這種形式的洗滌劑產(chǎn)生的問題是，需要將產(chǎn)品計量加入到洗衣機中，使洗滌劑迅速而完全地溶解于洗衣機里的洗滌水中，而不會以固體的形式與衣物接觸。在此方面，提出過許多計量裝置以克服此問題。在歐洲專利No.0 343070和0 343 069中所公開的一種這樣的裝置告訴我們，使用柔性的織造短襪(sock)在洗衣機內(nèi)把持住顆粒狀洗滌劑，短襪的織物能夠透水，致使讓水進入短襪內(nèi)，并把洗滌劑以水溶液的形式經(jīng)過織物壁帶出短襪。最近還有提出單元劑形的洗滌劑以洗滌劑粉末的壓制片劑形式。提供洗滌劑片劑所遇到的問題是，片劑需要足夠的強度來經(jīng)受儲存和運輸，但又要足夠脆弱，以便在洗衣機中迅速地崩解和溶解。再一個問題是，需要防止片劑“粘在”傳統(tǒng)洗衣機的孔隙內(nèi)或轉(zhuǎn)桶之間。最近通過提供具有特殊化學崩解劑的洗滌劑片劑和提供松散配置的網(wǎng)袋就克服了這些問題，這種崩解劑能夠讓該片劑在洗衣機的水環(huán)境中迅速崩解，而網(wǎng)袋有助于片劑的崩解和防止“粘住”。然而，由于許多常用的洗滌劑片劑含有漂白劑和其它刺激性物質(zhì)，仍然存在處置這些片劑的問題。
提供在水溶性薄膜中的洗滌組合物已經(jīng)知道一些時間了。有關(guān)此主題的大多數(shù)文獻都敘述了用垂直的成型-灌裝-密封(VFFS)途徑制造的水溶性薄膜外套。用這種VFFS方法制造的外套的問題是，由于方法的限制，得到的外套的密封處會帶來確定的薄弱點，即在拐角密封重疊的處所。這樣就使外套在運輸?shù)倪^程中由于受到?jīng)_擊而容易破裂。在試圖克服與這種VFFS外套相關(guān)的問題時，歐洲專利說明書No.0 608910敘述了熱成型水溶性包裝，用來包裝上述類型的殺蟲劑組合物，此包裝包括本身不具有任何角度交叉的密封。雖然此說明書給薄弱密封問題提供了部分解決方案，但水溶性薄膜的熱成型會導致成型的包裝具有許多另外的薄弱點。再有，這種包裝的包裝和運輸使形成的包裝體受到可觀的沖擊力。熱成型方法的另一個固有的問題是，特別是當熱成型包裝必須裝有液體時，密封會受到液體的污染，導致包裝的密封不良。
本發(fā)明的目的就是克服至少一部分上述的問題。
本發(fā)明的陳述按照本發(fā)明，提供一種上述類型的熱成型包裝的制造方法，該方法的特征在于，成型模具的至少一個模腔被冷卻。一般說來，該模腔或每個模腔被冷卻到低于20℃，優(yōu)選低于15℃的溫度。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，該模腔或每個模腔被冷卻到2～15℃，更優(yōu)選為5～12℃，理想是7～9℃。該模腔或每個模腔最優(yōu)選被冷卻到大約8℃。一般在整個熱成型的工藝過程中，每個模腔都要冷卻。設(shè)想了各種冷卻手段，比如讓液體冷卻劑通過模腔或成型模具的壁或本體，然而許多其它的冷卻手段對本領(lǐng)域的專業(yè)人員是顯而易見的。不受理論的限制，模具的冷卻防止或阻礙了在凹坑成型后產(chǎn)生的凹坑回縮。防止回縮是很重要的，因為如果不防止的話，就會導致凹坑的內(nèi)容物溢出到薄膜的密封區(qū)，致使凹坑的密封不完全。
一旦完成了成型，通過在該模腔或每個模腔上施加真空，優(yōu)選使該凹坑或每個凹坑在其成型的方向保持。理想地要保持真空直到密封步驟完成。以此方式，使成型凹坑的回縮盡可能地小，這樣就防止了在成型凹坑中所裝的組合物溢出到薄膜的密封區(qū)。施加真空的程度優(yōu)選應(yīng)該足以把成型的凹坑保持在其成型的方向上，不會產(chǎn)生不適當?shù)淖冃位驅(qū)Ρ∧ぴ斐善渌鼡p害。在這方面，確切施加的壓力是可變的，并取決于被成型的薄膜、加入凹坑的組合物的類型和成型環(huán)境的溫度和濕度。然而一般將使用的真空度是0.1～10bar。優(yōu)選通過在至少一個成型模腔上的至少一個孔來施加真空。該模腔或每個模腔理想地包括多個施加真空的孔。在本發(fā)明的一個實施方案中，至少一個模腔可以含有多孔材料，通過該材料可以施加真空。
在成型模具中的模腔或每個模腔優(yōu)選具有曲線的邊緣，其中曲線邊緣的至少一部分是用可彈性變形的材料制造的。理想地，曲線邊緣的主要部分，最優(yōu)選是全部曲線邊緣都是由可彈性變形的材料制造的。在本發(fā)明的一個實施方案中，該曲線邊緣包括了由可彈性變形材料制造的環(huán)形墊片，該墊片裝在該模腔或每個模腔周圍的環(huán)周邊凹槽里。在這種情況下，此墊片的尺寸應(yīng)該是，當安裝在凹槽中時，該墊片露出的表面與模腔的表面應(yīng)該是齊平的。
在本發(fā)明的再一個方面，該模腔或每個模腔周圍環(huán)繞著突起的凸緣，其中至少一部分，理想是大部分或全部的凸緣包括可彈性變形的材料。在這種情況下，曲線邊緣和凸緣優(yōu)選是整體成型的。因此，單個的墊片優(yōu)選包括了曲線邊緣和凸緣。在本發(fā)明的一個實施方案中，凸緣的寬度與模腔的小直徑之比為1∶50～1∶10，優(yōu)選為大約1∶12。
可彈性變形材料優(yōu)選是硅橡膠，然而可以設(shè)想其它具有相同功能的適當材料。
在本發(fā)明方法的熱成型步驟，通過加熱板加熱薄膜，此加熱板可以是平板，或者具有至少一個凹入的部分，在使用時，此部分與至少一個模腔重疊，其中的加熱步驟涉及使薄膜與該凹入部分或每個凹入部分緊密接觸的步驟。使用具有凹入部分的加熱板能夠確保薄膜在加熱時能夠均勻地熱成型，這樣得到的包裝就具有較少的薄弱點。
在本發(fā)明的一個實施方案中，通過在凹入部分和薄膜之間施加真空來實現(xiàn)薄膜和凹入部分的緊密接觸。在這方面，凹入部分包括了可以通過其拉真空的孔。另外，加熱板可以含有多孔材料。當以此種方式施加真空時，真空度理想為最高達1bar，優(yōu)選低于0.6bar。在本發(fā)明的一個供選擇實施方案中，通過對著薄膜吹氣使薄膜與凹入部分緊密接觸。所吹空氣的壓力一般將低于5bar，優(yōu)選低于3bar。加熱板的溫度優(yōu)選在100～120℃，理想在大約110℃。雖然薄膜與加熱板接觸的時間在很大程度上取決于所用薄膜的類型和加熱板的溫度，但薄膜和板的接觸時間應(yīng)該在0.1～5sec的范圍，優(yōu)選為0.5～1sec，理想大約700毫秒。
在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方案中，至少一個凹入部分是圓形的。在這種情況下，凹入部分的直徑與凹入部分的深度比優(yōu)選為4∶1～50∶1，典型的是5∶1～40∶1，適當?shù)貫?∶1～30∶1，理想地是8∶1～20∶1。在一個最優(yōu)選的實施方案中，此比值大約為10∶1。因此在下面將要詳細敘述的一個本發(fā)明實施方案中，此凹入部分是直徑大約50mm，深度大約5mm的圓形。
凹入部分理想地具有圓角的邊緣。凹入部分的底優(yōu)選具有一個曲率半徑，其中底部曲率半徑與邊緣曲率半徑的比優(yōu)選為5∶1～1∶1，最優(yōu)選為大約2∶1。一個單個的加熱板一般具有許多個凹入部分，其大多數(shù)情況下與成型模具中模腔的相同數(shù)字相當。在本發(fā)明的又一個實施方案中，成型模具中的該模腔或每個模腔都分別冷卻到環(huán)境溫度。在這方面，該模腔或每個模腔被冷卻到低于20℃，適當?shù)氐陀?5℃，優(yōu)選低于10℃，和理想地為大約8℃的溫度。冷卻該模腔的手段對本領(lǐng)域的專業(yè)人員都是已知的。
在本發(fā)明的一個實施方案中，薄膜是水溶性薄膜，優(yōu)選是聚乙烯醇，或者是聚乙烯醇衍生物。此薄膜的厚度優(yōu)選為10～1000μm。薄膜的理想厚度是20～80μm，最優(yōu)選是40～60μm。在本發(fā)明的一個實施方案中，薄膜的外表面用BITREX處理。
裝在該包裝中的組合物可以是液體、凝膠或糊狀物，或者是其它類型的可流動組合物。此液體優(yōu)選是粘度為100～1000厘泊的液體，該粘度優(yōu)選為300～800cp，更優(yōu)選為500～700cp，理想是大約600cp，這是在20℃和105/sec下測定的。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，可流動組合物的量是10～500ml，優(yōu)選是10～100ml，最優(yōu)選是10～50ml。適當?shù)兀撃z囊裝有20～30ml的可流動組合物。此液體優(yōu)選包括洗滌劑或用于洗衣機或洗碗機的其它類型的活性劑。在本發(fā)明的另一個實施方案中，此包裝含有洗浴凝膠組合物或其它類型的個人護理組合物。這些組合物的粘度理想是至多2000cp，優(yōu)選在100～800cp之間，最優(yōu)選是大約600cp，此粘度是在105/sec和20℃下測定的。組合物理想是無水的，然而組合物可以含有1～5％的水。
本發(fā)明的詳細敘述從下面敘述的本發(fā)明的某些實施方案將會更清晰地理解本發(fā)明，這些實施方案僅僅是作為舉例而給出的。
實施例在此實施例中，敘述了熱成型的方法，這里用具有多個模腔的成型模具(這些模腔的尺寸一般相當于所要制造的包裝的尺寸)在一個單個的片上形成大量凹坑。再有，使用單個的加熱板模塑全部模腔的薄膜，并以同樣的方式敘述了單個的密封板。
將第一片聚乙烯醇薄膜牽拉放在成型模具上，使薄膜放在模具的成型模腔的上面。每個模腔一般是屋頂狀的，具有圓的邊緣，模腔的邊緣進一步作成圓角，以消除任何可能在本方法的成型步驟或密封步驟中損傷薄膜的尖銳邊緣。每個模腔還包括一個突起的環(huán)繞的凸緣。為了最大化包裝的強度，薄膜放到成型模具上時，沒有折痕，而且要張力最小。在成型步驟中，薄膜被加熱到100～120℃，優(yōu)選大約110℃，時間最多至5sec，優(yōu)選大約700微秒。使用加熱板來加熱薄膜，此加熱板的位置與成型模具相重疊。此加熱板包括多個與成型模具上的凹坑相當?shù)陌既氩糠帧Ｔ诖祟A(yù)熱步驟中，通過預(yù)加熱板施加真空，以確保薄膜和預(yù)加熱板之間的緊密接觸，這種緊密接觸保證了薄膜被平穩(wěn)而均勻地加熱(真空的程度取決于熱成型的條件和所用薄膜的類型，然而發(fā)現(xiàn)在本文中的真空度一般低于0.6bar是適當?shù)?。不均勻的加熱會導致形成的包裝具有薄弱點。除了真空以外，能夠?qū)χ∧ご悼諝?，迫使它與預(yù)加熱板緊密接觸。
因此熱成型的薄膜被模塑進模腔，形成了許多凹坑，它們一旦形成，就通過模腔壁施加真空使其保持成型的方向。保持此真空，至少到此包裝被密封。再有，此模腔要被通過成型模具循環(huán)的液體冷卻劑冷卻到8℃。一旦形成了凹坑，并且被真空固定在位，就可以在每個凹坑內(nèi)加入組合物，在此情況下是加入液體洗滌劑。形成的凹坑在其成型方向上被真空保留住的事實能夠基本上防止成型的薄膜產(chǎn)生收縮，如果不能防止此收縮，這將導致凹坑內(nèi)的一部分組合物從凹坑內(nèi)溢出或者濺出，到達位于密封凸緣上的那部分薄膜上，造成不良的密封。然后把第二片聚乙烯醇薄膜重疊在第一片上，覆蓋住灌裝好的凹坑，使用加熱板對其進行熱密封。在此情況下的熱密封板是平板，在大約140～160℃的溫度下操作，接觸薄膜的時間是1～2sec，施加的力是8～30kg/cm2，優(yōu)選10～20kg/cm2。環(huán)繞著每個模腔的凸緣保證薄膜沿著該凸緣被密封在一起，形成連續(xù)的閉合密封。每個模腔的圓角邊緣至少部分是由可彈性變形材料制造的，比如用硅橡膠制造的。這就導致施加到密封凸緣內(nèi)邊上的力下降，避免熱/壓力對薄膜的損害。
一旦完成了密封，使用切割裝置將形成的包裝與片狀薄膜的邊分離。在此步驟中，可以釋放模具上的真空，把形成的包裝從模具中彈射出去。以這樣的方式，在停留在成型模具中的時候就對包裝進行了成型、灌裝和密封。此外，它們也可以在成型模具內(nèi)時進行切割。
在本方法的成型、灌裝和密封的步驟中，氣氛的相對濕度控制在大約50％。這樣做是為了保持薄膜的熱密封特性。當處置較薄的薄膜時，必須降低相對濕度，以保證此薄膜有相對低的塑化度，使得傾向于更硬，導致更容易處置。實際所需的氣氛的特定相對濕度將根據(jù)環(huán)境溫度和使用薄膜的類型而變化，然而，在20℃的溫度下，根據(jù)薄膜的厚度和彈性不同相對濕度為30～50％。
本發(fā)明并不限于在上面敘述的這些實施方案，在結(jié)構(gòu)、細節(jié)和加工步驟方面都可以變化而不會偏離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種制造熱成型包裝的方法，該方法包括如下的步驟—把第一片薄膜放在具有至少一個模腔的成型模具上；—加熱此薄膜，將此薄膜模塑進至少一個模腔中，借此在薄膜上形成至少一個凹坑；—將組合物放入至少一個形成的凹坑中；以及—將第二片薄膜沿至少一個形成的凹坑密封，形成至少一個閉合的包裝，此方法的特征在于，此至少一個模腔被冷卻。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中將至少一個模腔冷卻到2～10℃。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中該模腔或每個模腔被冷卻到大約8℃。
4.用如權(quán)利要求1～3中任一項的方法得到的包裝。
全文摘要
一種熱成型包裝的制造方法,該方法包括如下步驟:將第一片薄膜放在具有至少一個模腔的成型模具上,加熱此薄膜以將其模塑進至少一個模腔,從而在此薄膜上形成至少一個凹坑,將組合物放入此至少一個形成的凹坑中,以及將第二片薄膜密封在至少一個形成的凹坑的上面,得到至少一個閉合的包裝。每個模腔都冷卻到2～10℃。
文檔編號B65D65/46GK1344341SQ00805120
公開日2002年4月10日 申請日期2000年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月17日
發(fā)明者D·B·愛德華茲, R·哈布, W·J·麥卡錫 申請人:荷蘭聯(lián)合利華有限公司