Упаковка для анаэробных продуктов - RU2678268C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к упаковке для анаэробных продуктов, таких как анаэробные герметизирующие вещества и связующие вещества. Особый интерес представляют собой жидкие анаэробные продукты. Анаэробные продукты отверждаются, застывают или полимеризуются при отсутствии кислорода (воздуха).

Уровень техники, к которой относится изобретение

[0002] Термин «анаэробный», который упоминается в настоящем документе, используется для обозначения композиций, которые отверждаются, застывают или полимеризуются при отсутствии воздуха. К ним относятся системы акрилового типа, в том числе композиции на основе акрилатов и метакрилатов. Они включают структурные анаэробные материалы.

[0003] Приложения включают такие композиции, для которых требуются прочность сцепления при растяжении, прочность сцепления при кручении (например, композиции для фиксации резьбовых соединений) и т. д.

[0004] Для анаэробных продуктов производятся контейнеры многочисленных типов. Они включают бутылки, контейнеры-ящики с вкладышем в форме мешка и т. д.

[0005] Одно из основных свойств, которые должна иметь упаковка анаэробного связующего вещества, представляет собой устойчивость при хранении. Устойчивость при хранении ухудшается, если в массе композиции не присутствует достаточное количество кислорода, чтобы предотвращался процесс отверждения. Как правило, это означает, что не все материалы являются подходящими для использования в производстве контейнеров для содержания анаэробно отверждающихся продуктов.

[0006] Кроме того, могут также возникать проблемы совместимости. Например, компонент анаэробно отверждающейся композиции и компонент материала корпуса контейнера могут оказаться несовместимыми друг с другом. Например, некоторые материалы могут производить неблагоприятное воздействие на химические и/или физические свойства анаэробно отверждающейся композиции.

[0007] Соответственно, всегда существует спрос на альтернативные материалы, которые используются в производстве контейнеров для содержания анаэробно отверждающихся продуктов.

[0008] В частности, существует спрос на альтернативные упаковки, включающие контейнер и содержащийся в нем анаэробно отверждающийся продукт, которые проявляют подходящую устойчивость при хранении.

Сущность изобретения

[0009] Согласно одному аспекту настоящего изобретения, предлагается упаковка, включающая:

(i) контейнер, причем указанный контейнер имеет корпус контейнера, и корпус контейнера является достаточно кислородопроницаемым, чтобы предотвращать отверждение содержащейся внутри него композиции, анаэробно отверждающейся вследствие отсутствия кислорода; и

(ii) анаэробно отверждающаяся композиция, содержащаяся внутри контейнера;

где которой корпус контейнера изготавливается из пластмассового материала, который образуется из смеси термопластического крахмального компонента и полиэтилена.

[0010] Этот материал оказывается желательным в качестве альтернативного материала для изготовления корпуса контейнера. Он имеет желательные характеристики. Кроме того, источник крахмала, который используется в термопластическом крахмальном компоненте, может представлять собой возобновляемый источник.

[0011] Указанный материал оказался совместимым с широким разнообразием композиций анаэробно отверждающихся материалов.

[0012] Указанный материал проявляет желательные характеристики для хранения анаэробно отверждающихся продуктов. В частности, было обнаружено, что эксплуатационные характеристики материала, из которого изготавливается корпус контейнера, являются сопоставимыми с характеристиками более традиционных материалов.

[0013] Кроме того, указанный материал является универсальным. Например, он может быть достаточно жестким, чтобы изготавливать контейнер в форме бутылки. Может быть изготовлен корпус контейнера в сжимающемся варианте. Например, корпус контейнера может быть изготовлен в форме сжимающегося контейнера, необязательно снабженного дозировочным приспособлением, таким как дозировочный наконечник. Например, может присутствовать дозировочное приспособление, включающее колпачок и наконечник.

[0014] Было обнаружено, что упаковка согласно настоящему изобретению демонстрирует хорошие свойства устойчивости при хранении, которые делают ее подходящей для изготовления контейнеров различных типов.

[0015] Кроме того, может использоваться широкое разнообразие смесей материалов.

[0016] Например, крахмал в термопластическом крахмальном компоненте может присутствовать в количестве, составляющем от 6% до 33% массы смеси, используемой для изготовления корпуса контейнера.

[0017] Крахмал в термопластическом крахмальном компоненте может присутствовать в количестве, составляющем от 13% до 32% массы смеси, используемой для изготовления корпуса контейнера. Необязательно термопластический крахмал присутствует в количестве от 20% до 30% массы смеси, используемой для изготовления корпуса контейнера. Например, крахмал в термопластическом крахмальном компоненте может присутствовать в количестве, составляющем от 23% до 30% массы смеси, используемой для изготовления корпуса контейнера.

[0018] Крахмал в термопластическом крахмальном компоненте может присутствовать в количестве, составляющем приблизительно 26% массы смеси, используемой для изготовления корпуса контейнера.

[0019] Крахмал в термопластическом крахмальном компоненте может использоваться в форме термопластического крахмального компонента. Таким образом, крахмал может использоваться в сочетании с одним или несколькими другими материалами. Например, термопластический крахмальный компонент может представлять собой крахмал, который смешивается с пластификатором. Это может оказаться желательным, чтобы сделать крахмал более пригодным для смешивания. Например, оказывается желательным, чтобы термопластический крахмальный компонент являлся пригодным для смешивания с некрахмальными материалами, такими как (термо)пластические материалы. Желательным является крахмал из пригодного источника.

[0020] Может использоваться любой подходящий пластификатор. Например, может использоваться многофункциональный спирт или сочетание многофункциональных спиртов. Подходящие многофункциональные спирты включают глицерин и сорбит, а также их сочетания.

[0021] В составе термопластического крахмального компонента может также использоваться компатибилизатор, который улучшает совместимость крахмального компонента с полимером, с которым он должен смешиваться. Например, используемый компатибилизатор может сделать термопластический крахмальный компонент совместимым с полиэтиленом. Например, компатибилизатор может представлять собой полимер, содержащий группы, которые являются совместимыми с крахмалом, и группы, которые являются совместимыми с термопластическим материалом, с которым он смешивается. Желательными являются сополимеры, в которых один мономер является аналогичным по своей природе по отношению к полимеру (крахмалу), с которым он должен компатибилизироваться, и в которых сополимеризованный сомономер является совместимым с крахмалом, например, способен реагировать с крахмалом, например, реагировать с гидроксильными группами крахмала. В указанном отношении могут использоваться привитые или статистические сополимеры, в которых основную полимерную цепь составляет мономер, который является совместимым с полимером, и сомономер присоединяется в качестве боковых групп к основной цепи.

[0022] Для настоящего изобретения является желательным любой компатибилизатор, который имеет основную цепь, совместимую с полиэтиленом. Например, в качестве основной цепи может присутствовать полиэтиленовая основная цепь. В качестве боковых групп может использоваться любой подходящий сомономер. В качестве сомономеров могут использоваться карбоновые кислоты, ангидриды карбоновых кислот и сложные эфиры акриловой кислоты. Один подходящий компатибилизатор в рамках настоящего изобретения представляет собой сополимер этилена и акриловой кислоты.

[0023] Для простоты смешивания крахмал и необязательно пластификатор могут предварительно смешиваться с некоторым количеством полимера, с которым должно осуществляться последующее смешивание. Например, термопластический крахмальный компонент может смешиваться с полиэтиленом.

[0024] Способ, описанный и заявленный в публикации международной патентной заявки № WO 2011/020170, является подходящим для изготовления термопластического крахмала согласно настоящему изобретению.

[0025] В том случае, если в процессе применения используется термопластический крахмальный компонент, включающий компоненты, которые не представляют собой крахмал, значения, представленные в настоящем документе для количества крахмала, относятся исключительно к крахмалу и не включают такие другие компоненты.

[0026] Например, полиэтилен может присутствовать в количестве, составляющем от 66% до 94% массы смеси, используемой для изготовления корпуса контейнера. Необязательно, полиэтилен присутствует в количестве от 67% до 87% массы смеси, используемой для изготовления корпуса контейнера. Полиэтилен может присутствовать в количестве, составляющем от 70% до 80% массы смеси, используемой для изготовления корпуса контейнера. Например, полиэтилен может присутствовать в количестве, составляющем приблизительно 74% массы смеси, используемой для изготовления корпуса контейнера.

[0027] В том случае, если полиэтилен используется в термопластическом крахмальном компоненте, значения, представленные в настоящем документе для количества полиэтилена, относятся к суммарному количеству полиэтилена, который присутствует в контейнере. (Во избежание сомнения, в это количество не включается никакой сополимер полиэтилена, который может присутствовать, например, в качестве компатибилизатора).

[0028] Кислородопроницаемость корпуса контейнера составляет, по меньшей мере, 2,4 см³ в течение 24 часов в расчете на стенку толщиной 4 мм.

[0029] В упаковке согласно настоящему изобретению могут содержаться материалы, имеющие вязкость в широком интервале. Например, вязкость анаэробно отверждающейся композиции может составлять от приблизительно 10 сантипуаз до приблизительно 8000 сантипуаз.

[0030] Подходящий полиэтилен представляет собой материал на основе полиэтилена низкой плотности (LDPE).

[0031] Если это желательно, смесь, из которой изготавливается корпус контейнера, может содержать пластификатор.

[0032] Как упоминается выше, для некоторых целевых приложений оказывается желательным корпус контейнера, который является сжимающимся для дозирования анаэробно отверждающейся композиции. Например, он может принимать форму сжимающейся бутылки.

[0033] Контейнер может дополнительно включать дозировочный наконечник, необязательно образующий часть крышки для корпуса контейнера в целях выпуска анаэробного продукта из контейнера.

[0034] Контейнер может дополнительно включают дозировочную крышку для выпуска анаэробного продукта из контейнера. Такая крышка может включать наконечник.

[0035] Корпус контейнера может окрашиваться пигментом. Например, пигмент может смешиваться с компонентами, образующими корпус контейнера. Это может осуществляться без ухудшения устойчивости при хранении продукта, содержащегося в контейнере.

[0036] Анаэробно отверждающийся материал может содержать мономер, выбранный из группы, которую составляют (мет)акрилаты, тиолены, силоксаны, винильные соединения и, разумеется, их сочетания.

[0037] Анаэробно отверждающаяся мономер может представлять собой (мет)акрилатный мономер. (Мет)акрилатные мономеры, подходяще для использования в качестве (мет)акрилатного компонента в анаэробно отверждающейся композиции могут выбираться из широкого разнообразия материалов, таких как материалы, представленные формулой H₂C=CGCO₂R₁, где в качестве G могут присутствовать атом водорода, атом галогена или алкильные группы, содержащие от 1 до приблизительно 4 атомов углерода, и в качестве R₁ могут выбираться алкильные, циклоалкильные, алкенильные, циклоалкенильные, алкарильные, аралкильные или арильные группы, содержащие от 1 до приблизительно 16 атомов углерода, причем любую из них может необязательно замещать или прерывать, в зависимости от обстоятельств, силан, кремний, кислород, галоген, карбонильная группа, гидроксильная группа, сложный эфир, карбоновая кислота, карбамид, уретан, карбонат, амин, амид, сера, сульфонат, сульфон и т. п.

[0038] Дополнительные (мет)акрилатные мономеры, подходящие для использования в упаковке согласно настоящему изобретению, включают многофункциональные (мет)акрилатные мономеры, такие как, но не ограничиваясь этим, двухфункциональные или трехфункциональные (мет)акрилаты, такие как ди(мет)акрилаты полиэтиленгликоля, (мет)акрилаты и ди(мет)акрилаты тетрагидрофурана, гидроксипропил(мет)акрилат («HPMA»), гександиолди(мет)акрилат, триметилолпропантри(мет)акрилат («TMPTMA»), диметакрилат диэтиленгликоля, диметакрилат триэтиленгликоля («TRIEGMA»), диметакрилат тетраэтиленгликоля, диметакрилат дипропиленгликоля, диметакрилат дипентаметиленгликолья, диакрилат тетраэтилендигликоля, диглицеринтетраметакрилат, тетраметилендиметакрилат, этилендиметакрилат, диакрилат неопентилгликоля, триметилолпропантриакрилат, а также моно- и ди(мет)акрилаты бисфенола-A, такие как (мет)акрилат этоксилированного бисфенола-A («EBIPMA»), и моно- и ди(мет)акрилаты бисфенола-F, такие как (мет)акрилат этоксилированного бисфенола-F.

[0039] Другие (мет)акрилатные мономеры, которые могут использоваться согласно настоящему изобретению, включают кремнийорганические (мет)акрилатные соединения («SiMA»), такие как соединения, которые описаны и заявлены в патенте США № 5605999 (Chu), описание которого определенно включается в настоящий документ посредство указанной ссылки.

[0040] Разумеется, могут также использоваться сочетания мономеров, такие как сочетания (мет)акрилатных мономеров.

[0041] (Мет)акрилатный компонент должен составлять от приблизительно 10 до приблизительно 90 процентов массы композиции, например, от приблизительно 60 до приблизительно 90 мас.% по отношению к полной массе композиции.

Краткое описание чертежей

[0042] Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны, исключительно в качестве примера, со ссылкой на сопровождающие чертежи, в числе которых:

[0043] фиг. 1 иллюстрирует изображение окрашенной (в красный цвет) бутылки для содержания 50 мл продукта, изготовленной и испытанной в экспериментах, описанных ниже; и

[0044] фиг. 2 иллюстрирует график, представляющий результаты испытания гибкости, которое было проведено для бутылки, такой как бутылка, представленной на фиг. 1, как описывается ниже.

Подробное описание чертежей

[0045] Фиг. 1 иллюстрирует (фотографическое) изображение окрашенной (в красный цвет) бутылки для содержания 50 мл продукта, изготовленной и испытанной в экспериментах, описанных ниже. На указанном изображении присутствует линейка, которая служит для указания масштаба. (Аналогичная бутылка, предназначенная для содержания 250 мл продукта, была изготовлена, как описано ниже.)

[0046] Для изготовления корпусов контейнеров была использована смесь полиэтилена и термопластического крахмала. После этого были изготовлены упаковки с использованием корпусов контейнеров и крышек контейнеров. В контейнер помещали, в частности, анаэробно отверждающееся связующее вещество. Оказалось, что контейнеры проявляют сопоставимую устойчивость при хранении по сравнению с устойчивостью, которую демонстрировал сравнительный контейнер, изготовленный из чистого полиэтилена (PE).

[0047] Все продукты под знаком Loctite® поставляет компания Henkel Ireland, бизнес-парк Талла, Уайтстаун, Талла, Дублин 24, Ирландия.

[0048] Далее следует обсуждение изготовления упаковок, проведенных испытаний и полученных результатов этих испытаний.

Экспериментальная часть

[0049] Упаковки, которые имеют форму бутылок, содержащих находящееся в них анаэробно отверждающееся связующее вещество, продаются в таком виде, который часто называется термином «минимальное заполнение объема продуктом»; эти контейнеры не наполнены доверху, и в верхней части контейнера остается весьма значительное незаполненное пространство. Например, продаются упаковки, содержащие, соответственно, 50 мл и 250 мл анаэробного продукта, хотя сами контейнеры имеют значительно больший объем, например, их внутренний объем составляет приблизительно 106 мл и 445 мл, соответственно. Дополнительное свободное пространство в верхней части требуется, чтобы сохранять продукты в устойчивом состоянии посредством доступа кислорода.

[0050] Существующие бутылки обоих размеров изготовлены из 100% LDPE, и альтернативные бутылки были изготовлены из смеси содержащей 60% такого же LDPE и 40% материала Cardia BL-F02 (Cardia BL-F02 представляет собой имеющуюся в продаже смесь термопластического крахмала и полиэтилена, которую поставляет отделение биопластмасс компании Cardia (18/35, Данлоп Роуд, Мулгрейв, штат Виктория, 3170, Австралия) и содержали 50 мл или 250 мл помещенного в них продукта. Продукты, для которых были проведены описанные испытания, представляли собой продукты 270, 243, 242, 278, 290, 542, 549, 601,638, 648, 649, 2700, 2400 и 6300 под знаком Loctite®, которые приведены ниже в таблице 1.

[0051] Cardia BL-F02 представляет собой термопластический крахмальный материал, содержащий крахмал, глицерин, сорбит, сополимер этилена и акриловой кислоты, а также полиэтилен. Cardia BL-F02 содержит приблизительно 66 мас.% крахмала, 30 мас.% полиэтилена, а остальные 4 мас.% составляют глицерин, сорбит и сополимер этилена и акриловой кислоты.

[0052] Бутылки герметически закрывали крышками после наполнения.

[0053] Бутылки изготавливали, используя двухместную пресс-форму на машине для формования раздувом с двумя экструзионными головками. Бутылки изготавливали, используя 40% материала Cardia BLF-02; они имели следующие размеры и содержали по 50 мл помещенного в них анаэробного продукта.

[0054] Бутылки, изготовленные с использованием смеси, содержащей 40% Cardia BL-F02, имели следующие размеры и содержали по 250 мл помещенного в них анаэробного продукта.

[0055] Наполненные образцы были подвергнуты испытанию на старение в режиме ускоренной программы (при температуре 35°C и 45°C и относительной влажности 98%) и в режиме реального времени (при температуре 22°C, которая часто называется обычным термином «комнатная температура» следующим образом

4 недели при 45°C/относительной влажности 98%

8 недель при 35°C

16 недель при 35°C

6 месяцев при 22°C

12 месяцев при 22°C

18 месяцев при 22°C

24 месяцев при 22°C

[0056] Продолжительность реального времени старения при 22°C зависит от срока хранения продукта, который в большинстве случаев составляет 24 месяца.

[0057] Продукты и их конкретные условия испытания представлены ниже в таблице 1. (К моменту заполнения указанных образцов испытания продолжались в течение 18 и 24 месяцев, но эксплуатационные характеристики до указанного срока являются аналогичными характеристикам традиционных бутылок из LDPE.) Продукты и их наилучшие результаты представлены ниже в таблице 2. Получаемые в результате эксплуатационные характеристики, эквивалентные характеристикам бутылок из LDPE, рассматриваются как положительный результат.

[0058] Когда заканчиваются сроки испытания, оба набора бутылок исследуются и визуально сравниваются в целях обнаружения какого-либо свидетельства гелеобразования продукта и/или разрушения упаковки и/или признаков утечки.

[0059] Затем образцы испытывали, чтобы убедиться в соответствии требуемым эксплуатационным характеристикам. Для этого были использованы стандартные методы испытания STM-754, STM-8, STM-701 и STM-734.

[0060] Пустые бутылки подвергались испытаниям гибкости и измерениям кислородопроницаемости по сравнению с бутылками из полиэтилена низкой плотности (LDPE) и высокой плотности (HDPE). Кроме того, измеряли их размеры, чтобы убедиться в соответствии требуемым условиям, как представлено в табличной форме для каждой бутылки.

[0061] Испытание кислородопроницаемости (OTR) осуществляли в соответствии со стандартом ASTM F1307-02, используя оборудование Mocon Oxtran 2/21 с кулонометрическим датчиком. Бутылки устанавливали таким образом, что их внутреннее пространство в течение 12 часов продувалось потоком азота, в то время как снаружи находился воздух, содержащий 20,8% кислорода, при температуре 23°C и относительной влажности 50%. Бутылки испытывали, используя режим слияния. Равновесие устанавливается, когда текущее значение проницаемости отличается менее чем на 1% от значения проницаемости, полученным за пять циклов (продолжительность цикла составляет 30 минут) до текущего измерения проницаемости.

[0062] Результат пересчитывали на 100% кислород. Для каждого типа бутылок исследовали по четыре образца. Целостность установленных бутылок проверяли перед испытанием, используя электронозахватный детектор утечки газа Ai Leakmeter 120. Были получены следующие результаты.

[0063] Purell представляет собой фирменное наименование продукта, который поставляет компания Lyondell Bassell (Хьюстон, штат Техас, США).

[0064] Marlex представляет собой фирменное наименование продукта, который поставляет компания Phillips Chemical International N. V. (Оверейсе, Бельгия).

[0065] Гибкость бутылок определяли с помощью анализатора текстуры TA-XT2i от компании Stable Micro Systems, используя зонд P/2N из нержавеющей стали. Скорость испытания составляла 0,5 мм/мин, и расстояние от центрального положения составляло 6,5 мм. Бутылку укладывали на плоскую плиту в горизонтальном положении, причем зонд направляли вниз в вертикальной ориентации. Присоединенный зонд находился в исходном положении, в котором никакая нагрузка не прилагалась к поверхности стенки бутылки. Устройство работало при скорости испытания до тех пор, пока не было достигнуто за указанное расстояние, и при этом строили график зависимости получаемых значении (сила/кг) от расстояния для сравнения гибкости. Для каждого типа бутылок измеряли по три образца.

[0066] Результаты указанного испытания бутылок для содержания 50 мл продукта представлены на фиг. 2. Предполагалось, что бутылки для содержания 250 мл продукта имели эквивалентную кислородопроницаемость.

Таблица 1

Таблица 2

Вывод

[0067] Бутылки, изготовленные согласно описанным выше экспериментам, четко показывают, что упаковка согласно настоящему изобретению обеспечивает общую устойчивость, в отношении которой она является эквивалентной существующим упаковкам (таким как упаковки из LDPE). Кроме того, было показано, что указанные бутылки являются совместимыми с их содержимым. Не возникают никакие проблемы в отношении преждевременного отверждения/гелеобразования продукта в контейнере. Кроме того, эти контейнеры оказались сжимаемыми с большей легкостью. Причем это было продемонстрировано для широкого разнообразия продуктов, имеющих различные составы.

[0068] Таким образом, бутылки, изготовленные в результате смешивания термопластического крахмала с LDPE, проявляют такие же характеристики, как эквивалентные бутылки, состоящие из 100% LDPE, в отношении устойчивости продуктов и совместимости, эксплуатационных характеристик и кислородопроницаемости, а также они несколько легче сжимаются.

[0069] Слова «включать/включающий» и слова «имеющий/содержащий», которые упоминаются в указанном документе в отношении настоящего изобретения, используются, чтобы определять присутствие заявляемых отличительных признаков, целых чисел, этапов или компонентов, но не ограничивают присутствие или добавление одного или нескольких других отличительных признаков, целых чисел, этапов, компонентов или соответствующих групп.

[0070] Следует понимать, что определенные отличительные признаки настоящего изобретения, которые для ясности описываются в контексте различных вариантов осуществления, могут также присутствовать в комбинации в одном варианте осуществления. С другой стороны, разнообразные отличительные признаки настоящего изобретения, которые для краткости описываются в контексте одного варианта осуществления, могут также присутствовать индивидуально или в любой подходящей субкомбинации.

Реферат

Изобретение относится к упаковке, включающей: контейнер, имеющий корпус контейнера, который является достаточно кислородопроницаемым, чтобы предотвращать отверждение содержащейся внутри него композиции, анаэробно отверждающейся вследствие отсутствия кислорода; и анаэробно отверждающуюся композицию, содержащуюся внутри контейнера. Изготовление корпуса контейнера из пластмассового материала, который образуется из смеси термопластического крахмального компонента и полиэтилена, позволяет получить упаковку, предназначенную для устойчивого хранения анаэробно отверждающихся композиций. 19 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 табл.

Формула