用于在包括模塑纸浆的中空容器上设置非均匀阻隔涂层的方法与流程

本公开总体上涉及一种用于在包括模塑纸浆的中空容器上设置非均匀阻隔涂层的方法。该方法包括将聚合物粉末沉积在中空容器中的至少一个预定部分的内部容器表面上，并且随后利用热或辐照处理该容器。本公开还涉及一种包括非均匀聚合物粉末涂层的中空容器。

背景技术：

1、塑料容器、包装托盘和瓶子广泛用于储存诸如流动食物和饮料之类的食物产品。塑料制品可以容易地模塑、拉伸并以相对较低的成本来生产。然而，塑料的使用与环境问题相关联。为了减轻环境负担，人们尝试利用诸如模塑纸浆等的可再生材料来代替塑料容器和瓶子来实现。

2、诸如纸质容器和瓶子之类的成形的纸浆产品可以通过将纸浆例如纸质纸浆供给到双并式模具中，并且随后利用热和/或压力使该纸浆脱水来形成，如在wo16055072中所公开的。

3、尽管纸被认为可持续包装材料，但与传统塑料相比，纸有许多缺点。纸通常更容易渗透气体、油脂和水分。长时间暴露于水分——如通常发生在饮料的储存期间的情况——可能将导致纸质容器内壁的劣化。

4、为此，纸质容器的内壁可以涂覆有阻隔涂层，以保护容器免于由于液体和潮湿暴露而劣化。阻隔涂层还可以用于控制容器的湿度、密封性能、香气等。

5、阻隔涂层通常包括诸如聚烯烃聚合物之类的聚合物，并且阻隔涂层可以以各种方式施加至容器内壁，例如通过挤出涂层或作为液体涂层施加。

6、如果模塑纸浆产品被成形为中空容器，例如罐状件、托盘、杯状件、碗状件或瓶子，则这种容器的某些内部区域可能需要额外的屏障保护。例如，在通常为圆柱形容器或瓶子的情况下，可能需要在容器的开口附近具有额外的“保护”，其也可被称为“颈部部分”。该部分在使用期间通常暴露于水分和液体，例如当饮用或从容器倒出时。此外，该部分通常由盖状件或箔密封件密封，这在使用和制造期间对该部分提出了要求。

7、此外，在容器设置有标签或印刷物的情况下，容器的内表面应该能够抵抗与这种标签和印刷物相关联的应力。

8、此外，如果容器的底部表面是不平坦或包括尖锐的凹痕或边缘，则此类部分可以受益于额外的屏障保护。

9、因此，需要提供一种以更受控的方式保护模塑纸浆容器的内部部分的装置，使得该容器可以承受暴露于水分和液体以及在制造、处理和运输期间对该容器提出的要求。

技术实现思路

1、鉴于上述情况，需要提供一种改进的且更受控的装置来在使用期间保护中空容器的特定区域。

2、根据第一方面，提供了一种用于在中空容器上设置非均匀阻隔涂层的方法，该方法包括：

3、a)提供一种包括模塑纸浆的中空容器，其中，中空容器包括底部部分、主要部分和上部部分，其中，主要部分被布置在底部部分与上部部分之间，其中，中空容器包括底部表面和侧壁，该侧壁从底部表面延伸至中空容器的开口；侧壁和底部表面限定中空容器的外表面和内表面，

4、b)通过能够在聚合物粉末沉积之前或能够在聚合物粉末沉积期间使聚合物粉末带电的喷涂装置，将聚合物粉末沉积到中空容器的至少一个预定部分的内表面上，其中，至少该预定部分接地,

5、c)在熔化和/或固化聚合物粉末的情况下利用热或辐照对中空容器进行处理，

6、其中，在聚合物粉末沉积步骤b)期间，至少一个预定部分的电导率高于中空容器的其余部分的电导率。

7、本公开基于这样的认识，即可以通过改变跨容器的电导率在容器内壁上提供非均匀的阻隔涂层。可以选择性地控制和操纵阻隔涂层的厚度，使得以更有效的方式保护容器的最脆弱部分，即，预定部分。这些脆弱的部分可以例如是大量暴露于水分和液体的容器的部分，或者是在容器的制造、运输或使用期间对损害更敏感的部分。

8、在本公开的方法中，通过喷涂装置使聚合物粉末颗粒带电，并且由于其负(或正)电荷，粉末将寻找具有更正(或负)电荷的接地表面。因此，聚合物粉末颗粒将被电吸引至中空容器的预定部分的内表面。带电聚合物粉末颗粒将主要粘附到内表面的预定部分；即具有较高电导率的内壁。然而，粉末也可以粘附到容器内表面的剩余部分。例如，可以在这些部分中提供更薄的阻隔涂层。

9、由聚合物粉末形成的阻隔涂层是有利的，因为这种涂层技术减少了挥发性有机化合物(voc)和涂层废物的排放。这也是一种简单且相对快速的涂覆技术。

10、粉末涂料是一种干燥、细碎的固体材料，通常用于导电金属基材。然而，由于这种基材固有的不导电特性，将粉末涂料沉积到模塑纸浆基材上具有挑战性。涂层不受静电吸引的辅助，这通常将导致粉末与基材的粘附力较差。通过暗示使容器的预定部分导电的装置，可以实现非均匀的阻隔涂层。阻隔涂层可以被构造成覆盖侧壁的整个内表面，但涂层施加到预定部分；即通常需要最多“保护”的部分将更厚。

11、此后，在熔化或固化聚合物粉末的情况下对涂层进行处理或辐照。因此，形成了耐用的保护性阻隔涂层，其中，涂层的厚度在中空容器的内表面上的选定部分中变化

12、在实施方式中，中空容器沿着纵向中心线延伸，其中，底部部分的纵向延伸部对应于中空容器的最大纵向延伸部的5％至30％，主要部分的纵向延伸部对应于中空容器的最大纵向延伸部的40％至80％，并且上部部分的纵向延伸部相当于中空容器的最大纵向延伸部的5％至30％。

13、因此，容器的主要部分通常是中空容器的最大部分。

14、在实施方式中，中空容器的至少一个预定部分被布置成在聚合物粉末沉积步骤b)期间与接地的导电材料接触。

15、导电材料通常被布置成接触但不粘附到中空容器的预定部分的外表面。容器至少在预定部分接地，这允许粉末被吸引到这些部分。导电材料确保接地表面携带的电荷将传播到更大的区域。

16、预定部分可以形成中空容器的上部部分、主要部分、和/或底部表面的部分。

17、中空容器的这些部分可以受益于较厚的阻隔涂层。在底部表面处的较厚涂层可以例如有利于保护由例如定向凸耳或非平坦底部表面构造产生的较尖锐的边缘和凹痕。此外，在中空容器的主要部分的预定部分中，例如在待施加标签或印刷品的位置中，较厚的涂层也可能是有利的。

18、在实施方式中，中空容器的上部部分包括肩部部分和颈部部分，其中，颈部部分具有比主要部分的截面面积小的截面面积，并且该颈部部分被构造成至少围绕容器的开口，并且其中，颈部部分被布置成在主要部分与颈部部分之间渐缩。

19、因此，中空容器可以成形为瓶子。

20、预定部分可以形成中空容器的肩部部分和/或颈部部分的部分；即，瓶子。

21、取决于情况，阻隔涂层可以在多于容器的一个预定部分中更厚。

22、因此，在示例性实施方式中，中空容器的至少两个预定部分中的电导率较高，其中，第一预定部分形成颈部部分的部分，并且其中，第二预定部分在聚合物粉末沉积步骤b)期间形成中空容器的主要部分、肩部部分或底部表面的部分。

23、颈部部分被构造成围绕瓶子的开口。在饮用和从容器倒出期间，该部分通常暴露于水分和液体。此外，该部分通常由盖状件或箔密封件密封，并且因此在容器的该部分中具有较厚的涂层可能是有利的。

24、在实施方式中，导电材料是导电线，例如金属线，该导电线被构造成：在聚合物粉末沉积步骤b)期间，围绕至少一个预定部分进行缠绕。

25、导电线是接地的，并且导电线可以围绕更大的表面区域或更小的表面区域进行缠绕，这取决于特定的需要、目的、和应用。导电线确保较厚的涂层均匀地施加在预定部分上。

26、在实施方式中，导电材料是导电模塑装置，导电模塑装置被构造成在聚合物粉末沉积步骤b)期间对至少一个预定部分进行封装，其中，至少一个预定部分形成中空容器的主要部分和/或肩部部分的部分。

27、因此，中空容器的内表面的较大部分设置有较厚的阻隔涂层。此外，模塑装置确保在预定部分的内表面上施加均匀、较厚的涂层。模塑装置可以例如包括诸如铝之类的金属。

28、在实施方式中，该方法还包括下述步骤：

29、b')通过喷涂装置将聚合物粉末沉积到中空容器的上部部分的至少一部分的外表面上。

30、因此，上部部分的外表面也将涂覆有聚合物粉末。这是有利的，因为该部分在饮用、倾倒、以及附接和拆卸盖状件期间反复暴露于水分和液体。优选地，容器的颈部部分设置有阻隔涂层。

31、在实施方式中，聚合物粉末沉积步骤b')在加热或辐照中空容器的步骤c)之前进行。

32、这可以显着节省时间并促进该方法的可处理性。通常，在喷涂涂料期间，每个喷涂步骤之后都需要固化或熔化步骤。根据本公开的方法形成的中空容器在上部部分的一部分的内表面和外表面已经被涂覆之后仅需要一个热处理或辐照处理的步骤。因此，提供了时间和成本的显着节省且更简化的方法。

33、在实施方式中，在粉末沉积步骤b)期间，中空容器具有从3％至15％的水分含量，例如具有从5％至10％的水分含量。

34、“水分含量”是指模塑纸浆容器中所含的水量，以占模塑纸浆容器总重量的百分比表示。水分含量通常在约20℃的温度下测量。

35、上面所提及的范围中的水分含量允许施加均匀的聚合物粉末涂层。如果水分含量太高，中空容器的表面可能将排斥聚合物粉末，并且从而产生不均匀的涂层。如果水分含量太低，则聚合物粉末可能无法适当地粘附到中空容器的表面。

36、在实施方式中，该方法包括在步骤a)之后对中空容器进行调节的附加步骤。

37、例如，该方法还可以包括下述步骤：

38、a')在提供包括模塑纸浆的中空容器的步骤a)之后，在从30％至100％的环境相对湿度下对中空容器进行调节。

39、发明人已经发现，中空容器的水分含量对聚合物粉末涂层在容器侧壁的内表面上的分布具有影响。例如，如果需要更局部的涂层分布，则水分含量可以较低。如果需要分布在较大表面上的均匀涂层，则水分含量可以更高。这可以例如通过在不同情况下调节中空容器来定制。例如，在需要局部涂层分布的情况下，调节期间的环境相对湿度可以在从30％至55％的范围内，并且例如如果需要更均匀分布涂层，则可以在从60％至100％的范围内，诸如可以在从75％至95％的范围内。在较大表面上的均匀涂层情况下，然后可以将内部阻隔涂层施加到整个内表面上，但是在电导率较高的预定部分中将更厚。

40、另外，在上面所提及述的范围内的水分含量；即3％至15％，例如5％至10％允许在聚合物粉末沉积步骤b)之后；即在固化或熔化聚合物粉末之前，直接涂覆容器上部部分的外表面。因此，该方法中仅需要一个加热或辐照步骤。因此，提供了时间和成本的显着节省且更简化的方法。

41、可以取决于容器的尺寸、容器的用途和粉末涂料的具体目的选择性地操纵和控制中空容器的水分含量。例如，在某些情况下，可能需要在选定的部分，即容器的预定部分，提供厚的局部涂层。在其他情况下，需要均匀分布的涂层，但在容器的特定部分具有局部较厚的区域。此外，上部容器的外表面上的粉末涂料的比例可以定制和调整，以满足特定的需求。通过定制水分含量和在特定相对湿度下的调节，可以完成具体情况的调整。

42、根据本公开的另外的方面，提供了一种中空容器，其中，所述中空容器包括底部部分、主要部分、和上部部分，其中，主要部分被布置在底部部分与上部部分之间，其中，中空容器包括底部表面和侧壁，该侧壁从底部表面延伸至中空容器的开口的；侧壁和底部表面限定中空容器的外表面和内表面，其中，中空容器的内表面包括阻隔涂层，该阻隔涂层包括聚合物粉末，并且其中，中空容器的至少一个预定部分中的阻隔涂层的厚度t1高于中空容器的其余部分中的阻隔涂层的厚度t2。

43、在实施方式中，上部部分包括肩部部分和颈部部分，其中，颈部部分具有比主要部分的截面面积小的截面面积，并且该颈部部分被构造成至少围绕容器的开口，并且其中，肩部部分被布置成在主要部分与颈部部分之间渐缩，其中，至少一个预定部分形成中空容器的颈部部分、肩部部分、主要部分或底部表面的部分。

44、至少一个预定部分中的阻隔涂层的厚度t1可以比容器的其余部分中的阻隔涂层的厚度t2高至少10％，优选地至少一个预定部分中的阻隔涂层的厚度t1可以比容器的其余部分中的阻隔涂层的厚度t2高至少20％。

45、在实施方式中，中空容器的上部部分的至少一部分的外表面包括阻隔涂层。

46、这是有利的，因为中空容器的该部分在使用期间特别地暴露于水分和液体。

47、本公开的其他特征和优点在研究所附权利要求书和以下说明时将变得显而易见。本领域技术人员认识到，在不脱离本公开的范围的前提下，本公开的不同特征可以结合在一起，以创建除下文描述的实施方式之外的实施方式。