CN1125758C - 水溶性包装的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种含有装在闭合的水溶性外套中的组合物的包装的制造方法包括如下的步骤：将第一片水溶性材料成型，形成至少一个适合于包含组合物的凹陷；将该组合物放入该至少一个凹陷中；将第二片水溶性材料沿该凹陷或每个凹陷放置，以及将第一片密封到第二片上，在该凹陷或每个凹陷的周围形成连续的闭合密封，借此封闭该包装或每个包装。在把该包装或每个包装包到第二包装之前或之中，在升高的湿度环境下调湿该包装或每个包装一段时间。第二包装包括防潮层，以将该包装或每个包装保持在处于调湿形式的第二包装中。

Description

水溶性包装的制造方法

前言

本发明涉及水溶性包装的制造方法。本发明特别涉及热成型的水溶性包装的制造方法。

在洗涤剂和农业化学工业中水溶性包装是已知的，一般包括垂直的成型-灌装-封口(VFFS)的外套，或者包括热成型的外套。在一种VFFS方法中，一卷水溶性薄膜沿着其边缘进行密封形成管，此管子再沿着其长度方向间断地进行热封合，形成单个的外套，在每个外套中装入产品并进行热封合。热成型的方法一般包括将第一种水溶性薄膜的片进行模压，形成一个或多个适合于保留组合物(如固体农业化学组合物)的凹陷，在至少一个这样的凹陷中放入该组合物，把第二片水溶性材料放在第一片水溶性材料上，使该凹陷或每个凹陷都得到覆盖，将第一片和第二片至少沿着凹陷的周围密封在一起，这样就形成了一个或多个水溶性包装。

一般说来，水溶性包装有许多缺点。首先，由于包装容易受潮，能够装在这种包装中的组合物受到限制。其次，在储存和运输这种包装时，必须仔细地进行控制，因为大气中的湿度可能削弱所形成包装的结构完整。

本发明的目的就是至少部分克服上述的缺点。

本发明的陈述

按照本发明提供一种水溶性包装的制造方法，此方法的特征在于，在升高的相对湿度(RH)的气氛中调湿所形成的包装一段时间。在本发明的方法中，包装可以是用任何习惯的方法成型的，比如VFFS法、热成型法、HFFS法等。在一个本发明的方法中，理想地在密封后，在RH高于50％和环境温度的环境里调湿该包装，优选的RH为60～80％，理想地在65～70％之间。调湿环境的温度一般为15～25℃，理想地在大约20℃。在一个按照本发明的方法中，包装调湿足够的时间，至少要使包装的水溶性薄膜部分塑化，从而使该包装不太脆，而且更耐受冲击。所需的时间将根据RH和温度而变化，但一般在大约1～大约10min之间。

此方法包括一个把调湿过的包装在第二包装中进行包装的步骤。在这方面，第二包装应该包括至少部分防潮层，如聚丙烯、聚酯、铝箔、PVDC和涂蜡纸板等。第二包装材料的MVTR一般为1～20g/m²/24hr。在一个优选的本发明方法中，在调湿环境下将调湿过的包装包入第二包装中，这就是说，在升高的相对湿度下将该包装包入第二包装中。可以由包装领域专业人员已知的材料中选择第二包装的材料，要求有给定的防止或抑制水分穿透的能力。适当的包装的例子将是衬蜡或衬聚乙烯的纸板盒子。已经发现，当对水溶性包装进行适当的调湿时，该水溶性薄膜就具有较高的抗冲击性能，因此在运输时就更坚韧有弹性。

在本发明一个优选的方法中，在包装密封前进行的方法的最初步骤中至少有一部分是在相对湿度低于调湿气氛的相对湿度下进行的。可以在低于50％，一般在大约40％RH的气氛下适当地进行此包装的预调湿。理想地此预调湿在成型、灌装和密封的过程中进行。已经发现，在成型、灌装和密封的过程中进行的薄膜的预调湿能够有效地使薄膜变硬，使之更容易装卸和加工。

当本发明的方法涉及到包装的热成型时，在水溶性材料的第一层薄膜上形成的一个或多个凹陷可以借助于真空保持已成型的形状。在这方面，可以通过在具有一个或多个模腔的模具上加热薄膜的方法在第一片上形成一个或多个凹陷，其中一旦进行了加热，该薄膜就落入了模腔处，显示出该模腔的形状。这样的模腔可以包括在成型的薄膜上拉真空的装置。在这种情况下，可以在后面的整个灌装和密封的步骤中保持真空。在一个模具包括了许多模腔的情况下，此方法将包括一个附加的步骤，即切下已经形成的包装，并把切下的单个包装从模具中弹出去。

在本发明的一个优选实施方案中，薄膜是聚乙烯醇薄膜或改性的聚乙烯醇薄膜。一般说来，组合物是流动性的组合物，如液体、凝胶或糊状物。当组合物是液体时，此液体的粘度理想地不高于1000厘泊，此粘度是在20℃下在105/秒的剪切速率下测定的。每个包装优选装有最高达1升的组合物，理想是在10～50ml之间，最优选是在15～30ml之间。在一个设想的实施方案中，该组合物将包括适合于洗衣机或洗碗机使用的洗涤剂。

本发明还涉及通过本发明方法得到的水溶性包装和这样的包装在洗衣机和洗碗机方面的应用。

发明详述

由下面对本发明实施方案的叙述将更加清楚地理解本发明，这些实施方案仅是作为例子而给出。

实施例

在此实施例中叙述热成型方法，在这里从一片水溶性材料制造许多本发明的包装，这些材料就是Chris Craft公司参考号为CC8534的聚乙烯醇。用成型模具在该片材上形成凹陷，该模具具有多个模腔，其中尺寸一般相当于要生产的包装的尺寸。再有，使用单个的加热板来模压所有模腔的薄膜，且使用同样的方法叙述单个的密封板。

将第一片聚乙烯醇薄膜拉到成型模上，使此薄膜放在模具的多个成型模腔上面。每个模腔一般是具有圆边的屋顶状，模腔的边缘进一步作成圆角以除去任何尖锐的边缘，因为它们在本方法的成型或密封步骤中会损伤薄膜。每一个模腔进一步还包括一个突起的圆边缘。为了最大限度地增加包装的强度，薄膜是以一种无折痕的形式和具有最小张力的条件下送到成型模具上的。在成型步骤中，薄膜被加热到100～120℃，优选大约110℃，最长达5sec，优选大约700微秒。

用加热板来加热薄膜，此板的位置重叠在成型模具上面。此板可以是平板，但在此情况下包括了多个凹入的坑，这与成型模具上的凹陷相当。在此预中热步骤中，通过预加热板拉真空，保证薄膜和预加热板之间有紧密的接触，这种紧密的接触保证了薄膜的稳定和均匀的加热(拉真空的程度取决于热成型的条件和使用的薄膜的类型，然而发现在本文的情况下低于0.6bar的真空度是适当的)。不均匀的加热会导致成型的包装具有薄弱点。除了真空以外，还能够对着薄膜吹空气使其与预加热板紧密接触。

通过吹或吸，将薄膜从加热板中取出并送入模具的模腔中而在模腔中模塑热成型的薄膜，从而在薄膜上压出凹陷，它们一旦形成，通过在模腔的壁上施加真空，就将它们保持在其热成型的方向上。保持此真空至少到包装被密封。一旦形成了凹陷并被真空保持定位，就在每个凹陷里加入组合物，在此情况下是液体洗涤剂。然后将第二片聚乙烯醇薄膜重叠在第一片上，盖住充填好的凹陷，并用加热板对其进行热封。在此情况下，平板状的加热密封板优选在大约140～160℃的温度下操作，理想地接触薄膜1～2sec，力是8～30kg/cm²，优选为10～20kg/cm²。环绕着每个模腔的突起缘保证薄膜沿着凸缘密封在一起，形成连续闭合的密封。每个模腔的圆角边缘一般至少部分是用可弹性变形的材料形成的，比如用硅橡胶。这样就导致加在密封凸缘内边缘上的力减小，避免加热/加压对薄膜的损害。

一旦进行了密封，就用切割工具将形成的包装与片状薄膜分离。在此步骤中，能够释放模具上的真空，把成型的包装从成型模具中弹出。以此方式当包装被放在成型模具中的时候，就进行了包装的成型、灌装和密封。此外，它们也可以还在成型模具中时就被切割。

在本方法的成型、灌装和密封步骤中，大气中的相对湿度被控制在大约50％。这样做是要保持薄膜的热密封性能。当处理较薄的薄膜时，必须降低相对湿度，以保证薄膜具有比较低的塑化度，并使之倾向于硬化使得更容易处置。所需大气的特定的实际相对湿度将随环境温度和使用的薄膜类型而改变，然而对于20℃的温度，根据薄膜的厚度和弹性不同，相对湿度优选应该是30-50％。

在密封以后和在包入第二包装以前或在包装的过程中，要对密封的包装进行适当的调湿。因此，一旦完成密封，大气的相对湿度就要升得比密封前大气中的相对湿度更高。适合于调湿包装所需的实际相对湿度在很大程度上取决于环境的温度和使用薄膜的类型。作为一个例子，考虑20℃的温度和厚度为50-80μm的通常水溶性薄膜，相对湿度应该升高到高于50％，优选大约70-80％。应该在这样的气氛下调湿成型的包装足够的时间，使水溶性薄膜塑化到获得了较小的脆性和较大的耐冲击性能的程度。理想条件下，要在调湿的环境下将包装包在第二包装中，这样就让调湿的环境密封在第二包装中，从而使包装进一步与调湿气氛进行平衡。在此方面，第二包装应该包括防潮层，优选是MVTR为1～20g/m²/24hr的防潮层。具有此MVTR数值的适当的包装基材是本领域的专业人员已知的。上述的预密封和后密封调湿条件也可应用于用其它方法形成的包装，如用先有技术的VFFS方法形成的包装。测试1

目的		为了确定水溶性薄膜的吸湿性能和显示湿平衡已经确立
方法		将多个用上述的热成型方法成型的屋顶状水溶性薄膜包装放在一个密封室中。这些“屋顶”从制造开始就一直保持密封在聚乙烯袋中，以保证它们不会从大气中吸收太多的水分，致使它们的吸湿性能变得不显著。通过加入恒定湿度的溶液来预先调湿此密封室，使室的湿度增加，并在20℃下保持相对湿度大约60％。当加入包装时除去恒定湿度的溶液。在全部时间内在此室内放入湿度计，在每天或每半天读取温度读数并进行记录
										结果
No	时间(天)		温度℃	相对湿度％		No	时间(天)	温度℃	相对湿度％
										1	0		20	60		2	0	22	64
	1		18	42				20	55
											1		17	38			1	17	38
	2		20	38			1	19	36
											2		17	37			2	18	34
	3		19	37			2	20	34
											3		18	36			6	16	32
	4		21	38			7	15	32
											7		16	34			7	18	32
	8		15	35			8	15	32
											9		18	36			8	18	31
	9		15	36			9	15	32
											10		18	37			9	19	31
	10		15	35			10	19	32
											11		20	36			14	17	33
	12		19	36			16	19	33
											13		17	37

No.1装有25×25g单元

No.2装有21×25g单元

室的尺寸，内径280×280×280mm

		No	时间(天)	温度℃	相对湿度％
								3	0	19	61
				18	47
									1	20	45
			4	17	42
									5	15	42
			6	19	41
									6	16	41
			7	20	41
									7	18	41
			8	21	40
									9	20	41
			9	20	41

No.3装有2×25g单元

结论

此包装的水溶性薄膜是吸湿的，因为显示出3个测试中每个当中的相对湿度都迅速下降。

每次测试还显示出，在几天后，在产品和临近的环境之间就建立了湿度平衡，以后就恒定了。

在3号确立了稍高的湿度平衡，其中所具有的包装要少得多。因为这些室的尺寸都相同，开始时的相对湿度也相同，这表明，湿度平衡的水平是存在产品数量的函数，虽然不是一个简单的关系。

测试2

目的	为了确定一旦将包装达到与周围环境湿度平衡的状态，不用任何加湿的介质将保持环境的湿度水平
方法	将包装与湿度计一起放入一个密封的室中，并选择恒定湿度的溶液以提供在20下的高相对湿度(75％RH)。封闭该室，在几天内不受扰动，以保证建立所需的湿度，并且此湿度是稳定的。然后取出恒定湿度的溶液，重新密封此室，在几天的过程中对湿度进行监测

结果

室号No.1
			时间(天)	温度(℃)	相对湿度(％)
0		61□
			1		68
8		76
			0	20	71*
2	19	71
			3	19	71
6	14	71
			61/2	17	71
7	16	71
			9	16	71

^□在此点上取出恒定湿度溶液

^*湿度重新由76下降到71是因为打开室以取出湿度溶液

室号No.2
			时间(天)	温度(℃)	相对湿度(％)
0	20	74
			3	16	78
31/2	20	74
			41/2	17	72
5	18	72
			6	17	72

使用的恒定湿度溶液是过饱和的溴化钾饱和水溶液。每个室装有2个屋顶状物。

结论

从上面我们可以看到，一旦让有限的吸湿产品从周围的环境吸收水分并与之建立了湿度平衡，环境的相对湿度将自己得到保持而不用任何帮助。

与较早的重锤测试不同，此测试在低湿度下进行，并在所有的情况下密封处都破裂，然而在高湿度下这是例外。

在这些条件下显示出，密封处成为最薄弱的点，使得在形状上的任何差别都被掩盖了。密封处首先破裂。

测试3

目的	对于在不同湿度水平的环境下包封的水溶性薄膜确定其抗冲击性能的差别
方法	按照本发明的方法制造多个包装，其中一些具有屋顶形状，一些具有三角的形状。按照本发明的方法将某些包装进行调湿，直到该包装在70％的相对湿度下达到平衡，而另一些包装在相对湿度33％下达到平衡。更详细说，将这些包装暴露在其各自的环境下24hr，以达到湿度的平衡，并各自进行落锤冲击试验。重锤的形状是半球形的，让其降落615mm落在试样上。在每次冲击后，如果没有破裂，则重复此过程并增加重锤的负荷。重复此操作直到发生破裂

结果

对于破裂的平均锤重如下：

形状	相对湿度	平均破裂锤重g
			半球形	33	120
半球形	70	260
			三角形	33	110
三角形	70	230

结论

结果显示了在高湿度环境调湿包装的奇迹般的结果。

本发明不限于前面叙述的这些实施方案，在细节和方法的步骤上都能够改变而不偏离本发明的精神。

Claims (8)

1.一种装有组合物的包装的制造方法，该包装包括一个封闭的水溶性薄膜的外套，该方法包括如下的步骤：

-将薄膜成型，制造具有适合于接受该组合物的凹陷的开口包装；

-将该组合物放入该凹陷中；

-密封此包装，以及

-将此包装包在第二包装中，此第二包装包括至少部分的防潮层，

其中，此方法包括一个附加的步骤，即在升高的相对湿度(RH)的环境中调湿此密封包装的步骤。

2.如权利要求1中的方法，其中调湿环境的相对湿度至少为50％。

3.如权利要求1或2中的方法，其中在把包装包入第二包装前进行调湿步骤。

4.一种制造含有在一个封闭的水溶性外套中的组合物的包装的方法，该方法包括如下的步骤：

-将第一片水溶性材料进行模塑，形成至少一个适合于装有组合物的凹陷；

-将组合物放入此至少一个凹陷中；

-将第二片水溶性材料沿该凹陷或每个凹陷放置；以及

-将第一片与第二片密封，在该凹陷或每个凹陷的周围形成连续封闭的密封，从而使该包装或每个包装闭合，

其中在升高的相对湿度环境下调湿该闭合的包装或每个闭合的包装达到一定时间。

5.如权利要求4中的方法，其中该方法包括一个附加的步骤，即将至少一个包装包在第二包装中的步骤，该第二包装包括至少部分防潮层，其中在第二次包装步骤前进行至少一个包装的调湿。

6.如权利要求4或5中的方法，其中在第二次包装步骤的过程中进行调湿的步骤。

7.如权利要求6中的方法，其中在调湿气氛下密封装有该包装或每个包装的第二包装。

8.按照权利要求1～7中任何一项的方法获得的包装。