Конструкция, имеющая твердые частицы, распределенные на ее поверхностях
Владельцы патента RU 2684076:
ТОЙО СЕЙКАН ГРУП ХОЛДИНГЗ, ЛТД. (JP)
ТОЙО СЕЙКАН КО., ЛТД. (JP)
Конструкция, включающая формованное тело 1 и твердые частицы 3, распределенные на поверхности формованного тела 1 посредством внешнего нанесения на нее, в которой твердые частицы 3 удерживаются на поверхности формованного тела 1 в форме покрытия очень малым количеством маслянистой жидкости 5, и воздушный слой 7 присутствует в пространствах между твердыми частицами 3, которые находятся вблизи поверхности формованного тела 1. 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
[0001]
Настоящее изобретение относится к конструкции, имеющей твердые частицы, распределенные на ее поверхностях. Более конкретно, настоящее изобретение относится к конструкции, которая может благоприятно использоваться в качестве контейнера.
Уровень техники
[0002]
Контейнеры для содержания жидкого содержимого должны иметь способность удобного выпуска содержимого, независимо от материалов, образующих контейнеры. Выпуск содержимого почти не представляет собой никакой проблемы, когда в контейнере содержатся жидкости, имеющие низкие вязкости, такие как вода и подобные жидкости. Однако выпуск содержимого превращается в серьезную проблему, когда содержимое представляет собой высоковязкое вещество, такое как майонез или кетчуп, независимо от его упаковки в пластмассовый контейнер или стеклянный контейнер. А именно, содержимое такого типа не может быстро выливаться, несмотря на наклон контейнера. Кроме того, такое содержимое, как правило, остается на стенке контейнера и не может быть извлечено. В частности, содержимое остается в значительных количествах на дне контейнера и совсем ее извлекается.
[0003]
В последние годы были предложены разнообразные типы технических средств для улучшения свойств скольжения по отношению к вязким веществам путем образования жидкой пленки на поверхностях формованных тел, таких как контейнеры и аналогичные тела (см., например, патентные документы 1 и 2).
Согласно вышеупомянутым техническим документам, свойство скольжения может значительно улучшаться по сравнению со случаями введения добавки, такой как смазочный материал, в синтетический полимер, который образует поверхности формованных тел, и в настоящем времени этой проблеме уделяется большое внимание.
[0004]
Однако с помощью средств улучшения свойств поверхности путем образования жидкой пленки на поверхностях подложки, как описано выше не становится продолжительным срок эффективного проявления свойства скольжения на основе масляной пленки. После прохождения продолжительных периодов времени, таким образом, свойство скольжения ухудшается, и, в зависимости от обстоятельств, содержимое прилипает к поверхностям. Эта тенденция становится заметной, в частности, когда вещество, которое стекает по поверхности, представляет собой эмульгированный продукт, содержащий воду, такой как пищевой продукт типа майонеза.
[0005]
Кроме того, было предложено техническое решение, согласно которому слой жидкости образуется на внутренней поверхности контейнера посредством использования жидкости, которая проявляет свойство скольжения по отношению к содержимому, и образуются жидкие выпуклости, которые локально выступают на поверхности слоя жидкости в попытке значительного улучшения свойства скольжения по отношению к содержимому. Указанное техническое решение уже запатентовано (патентный документ 3).
Хотя вышеупомянутое техническое решение является удовлетворительным с точки зрения сохранения свойства скольжения, однако полимерный слой, который служит как подстилающий слой для слоя жидкости, должен смешиваться с тонкозернистым веществом для придания поверхностной шероховатости, чтобы образовались жидкие выпуклости на поверхности слоя жидкости. То есть внутренняя поверхность контейнера для получения жидких выпуклостей образуется в зависимости от зернистого придающего поверхностную шероховатость материала в подстилающем полимерном слое. Таким образом, оказывается весьма затруднительным регулирование поверхностной шероховатости, и ее создание связано с трудностями. Кроме того, вязкие вещества и, в частности, пищевые продукты, такие как майонез и кетчуп, как правило, не выпускаются целиком и не расходуются единовременно, но каждый раз выпускаются и расходуются в небольших количествах. Таким образом, требуется дальнейшее улучшение свойства скольжения в отношении указанных пищевых продуктов.
[0006]
Кроме того, автор настоящей заявки ранее предложил упаковочный материал, имеющий жидкую пленку, образованную на его внутренней поверхности, которая вступает в контакт с содержимым, причем жидкая пленка диспергирована с твердыми частицами, где размер частиц составляет не более чем 300 мкм (японская патентная заявка № 2014-126877).
Однако в вышеупомянутом предшествующем предложении автор настоящей заявки никаким образом не оценивал свойство скольжения.
Документы предшествующего уровня техники
Патентные документы
[0007]
Патентный документ 1: WO2012/100099
Патентный документ 2: WO2013/022467
Патентный документ 3: японский патент № 5673870
Сущность изобретения
Проблемы, решаемые изобретением
[0008]
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить конструкцию, имеющую поверхность, которая проявляет превосходное свойство скольжения по отношению к вязким содержащим воду веществам и сохраняет данное свойство скольжения.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить конструкцию, имеющую поверхность, которая образуется простыми средствами и сохраняет устойчивость.
Средства решения проблем
[0009]
Авторы настоящего изобретения провели целенаправленные исследования в отношении конструкции, на поверхности которой образуется жидкая пленка, в которой диспергированы твердые частицы. В результате этого авторы настоящего изобретения обнаружили, что когда поверхностное состояние жидкой пленки удовлетворяет условиям некоторого рода, поверхность проявляет превосходное свойство скольжения по отношении к вязким содержащим воду веществами и, в то же самое время, сохраняет свойство скольжения в значительно увеличенной степени, и, таким образом, они выполнили настоящее изобретение.
[0010]
Согласно настоящему изобретению, предлагается конструкция, включающая формованное тело и твердые частицы, распределенные на поверхности формованного тела посредством внешнего нанесения на нее, в которой твердые частицы удерживаются на поверхности формованного тела в форме покрытия очень малым количеством маслянистой жидкости, и воздушный слой присутствует в пространствах между твердыми частицами, которые находятся вблизи поверхности формованного тела.
В настоящем описании формованное тело означает формованное тело, в которое не введены извне твердые частицы, и конструкция означает конструкцию, включающую формованное тело, в которое введены извне твердые частицы. А именно, формованное тело не имеет твердых частиц на своей поверхности, в то время как конструкция имеет твердые частицы на своей поверхности.
[0011]
В конструкции согласно настоящему изобретению оказывается желательным, что:
(1) твердые частицы имеют размер частиц, составляющий не более чем 100 мкм, и распределяются на поверхности формованного тела в количестве, составляющем от 0,01 до 0,2 мг/см2;
(2) твердые частицы представляют собой частицы растительного жира и масла;
(3) маслянистая жидкость приобретает краевой угол смачивания (20°C), составляющий не более чем 45° по отношению к поверхности формованного тела, и имеет вязкость (25°C), составляющую не более чем 100 мПа⋅с;
(4) маслянистая жидкость представляет собой пищевое масло;
(5) твердые частицы присутствуют на поверхности формованного тела в количестве, составляющем от 0,5 до 20 мас. ч. на 100 мас. ч. маслянистой жидкости;
(6) поверхность формованного тела образована из синтетического полимера или стекла;
(7) формованное тело представляет собой контейнер, и твердые частицы распределяются на его внутренней поверхности, которая вступает в контакт с содержимым; и
(8) контейнер используется для содержания текучего содержимого, которое имеет вязкость (25°C), составляющую не менее чем 1260 мПа⋅с.
Эффекты изобретения
[0012]
Поверхностная конструкция, специфичная для конструкции согласно настоящему изобретению, образуется посредством удерживания твердых частиц, которые наносятся извне на поверхность формованного тела заданной формы (например, на внутреннюю поверхность контейнера) посредством использования очень малого количества маслянистой жидкости. То есть поверхностная конструкция не образуется посредством внутреннего введения твердых частиц в полимерный слой, который образует поверхность формованного тела. Таким образом, можно легко и надежно регулировать состояние поверхности (степень шероховатости, которую обуславливают твердые частицы и их распределение) в зависимости от размера твердых частиц и их используемого количества.
[0013]
Кроме того, вследствие своей специфической поверхностной конструкции, конструкция согласно настоящему изобретению не только проявляет свое превосходное свойство скольжения по отношению к вязким содержащим воду веществам, но также проявляет свое свойство скольжения даже по отношению к эмульгированным продуктам, таким как подобный майонезу пищевой продукт, в течение продолжительных периодов времени.
Таким образом, в случае использования в качестве контейнера для содержания, в частности, вязких содержащих воду веществ, таких как кетчуп и подобный майонезу пищевой продукт, имеющих вязкость (25°C), составляющую не менее чем 1260 мПа⋅с, конструкция согласно настоящему изобретению делает возможным быстрое выпускание содержимое, позволяет оставлять в контейнере весьма небольшое количество содержимого и позволяет использовать почти все количество содержимого.
Краткое описание чертежей
[0014]
[Фиг. 1] представляет схематическое изображение бокового разреза, иллюстрирующее состояние поверхности конструкции согласно настоящему изобретению.
[Фиг. 2] представляет изображение, иллюстрирующее состояние изготовленной непосредственным раздувным формованием бутылки, которая представляет собой конструкцию согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
[Фиг. 3] представляет изображение, иллюстрирующее результаты наблюдения поверхности конструкции в примере 1 посредством использования цифрового микроскопа.
[Фиг. 4] представляет изображение, иллюстрирующее результаты наблюдения поверхности конструкции в сравнительном примере 3 посредством использования цифрового микроскопа.
Варианты осуществления изобретения
[0015]
Рассмотрим фиг. 1, где конструкция согласно настоящему изобретению включает формованное тело 1, изготовленное в форме, которая соответствует использованию, и твердые частицы 3, распределенные на его поверхности, причем твердые частицы 3 покрыты очень малым количеством маслянистой жидкости 5 и удерживаются на поверхности формованного тела 1.
[0016]
<Принцип проявления свойства скольжения>
В вышеупомянутой конструкции 1 особенно важным является то, что воздушный слой 7 присутствует в пространствах (промежутках) между твердыми частицами 3, которые находятся вблизи поверхности формованного тела 1. Данная поверхностная конструкция не только проявляет свое превосходное свойство скольжения по отношению к вязким содержащим воду веществам, но также превосходно сохраняет указанное свойство.
[0017]
То есть вязкое содержащее воду вещество перемещается на твердые частицы 3, которые покрыты очень малым количеством маслянистой жидкости 5 и, соответственно, вступает в контакт с маслянистой жидкостью 5 и, в то же самое время, с воздушным слоем 7 между твердыми частицами 3. Маслянистая жидкость 5 является гидрофобной. Здесь, в то же самое время, воздух является более гидрофобным, чем маслянистая жидкость. В результате этого конструкция согласно настоящему изобретению проявляет значительно улучшенное свойство скольжения по отношению к вязким содержащим воду веществам.
[0018]
Разумеется, когда маслянистая жидкость 5 и твердые частицы 3 разделяют поверхность при сопровождающем повторный поток вязкого содержащего воду вещества, свойство скольжения постепенно ухудшается.
Однако согласно настоящему изобретению, твердые частицы 3 покрыты очень малым количеством маслянистой жидкости 5, которая, таким образом, образует слой, имеющий лишь очень малую толщину. Кроме того, твердые частицы 3 прочно удерживается на поверхности формованного тела 1 вследствие присутствия маслянистой жидкости 5, которая ограничена в очень малых пространствах между твердыми частицами 3 и формованным телом 1. Таким образом, несмотря на повторное течение вязкого содержащего воду вещества, уменьшение количества маслянистой жидкости 5 и твердых частиц 3 является весьма небольшим. Кроме того, воздушный слой 7 между твердыми частицами 3, который служит в качестве основного фактора значительного улучшения свойство скольжения остается почти неизменным. Согласно настоящему изобретению, таким образом, сохраняется вышеупомянутое превосходное свойство скольжения, и его ухудшение эффективно предотвращается, несмотря на течение времени.
[0019]
Если, например, количество маслянистой жидкости 5 является чрезмерно большим, и никакой воздушный слой 7 не образуется между твердыми частицами 3, то улучшение свойства скольжения вследствие воздушного слоя 7 не проявляется, или свойство скольжения становится недостаточным. Кроме того, когда вязкое содержащее воду вещество течет на маслянистую жидкость 5, маслянистая жидкость 5 смывается. В то же время, твердые частицы 3 также удаляются, и сохранение свойства скольжения становится весьма неудовлетворительным.
[0020]
Механизм проявления свойства скольжения конструкции согласно настоящему изобретению, который описан выше, может напоминать изобретение, описанное в патентном документе 3, которое уже запатентовано, но на практике они четко отличаются друг от друга.
Согласно патентному документу 3, образуется шероховатая поверхность вследствие внутреннего введения твердых частиц в полимерный слой, который образует поверхность, и масляная пленка очень малой толщины образуется на ней так, что шероховатость проявляется на поверхности масляной пленки. А именно, свойство скольжения проявляется масляной пленкой, имеющей такую шероховатую поверхность. На первый взгляд, может показаться, что свойство скольжения определяется механизмом, который является таким же, как механизм согласно настоящему изобретению. Однако согласно патентному документу 3, шероховатость образуется твердыми частицами, которые вводятся изнутри в полимерный слой. Таким образом, плотность или степень шероховатости является очень низкой, и, в частности, численная плотность выпуклостей является небольшой. Таким образом, согласно патентному документу 3, воздушный слой, присутствующий между соседними выпуклостями, не используется для определения свойства скольжения. Напротив, площадь контакта уменьшается вследствие шероховатости между веществом, которое течет по поверхности, и подстилающей поверхностью, и в результате этого уменьшается сила трения, действующая на вещество, текущее по поверхности, что улучшает свойство скольжения. То есть шероховатость, которая влияет на свойство скольжения, создается посредством внутреннего введения твердых частиц, что обуславливает затруднительное регулирование степени шероховатости.
Согласно настоящему изобретению, в котором твердые частицы 3 вводятся извне, можно легко регулировать размер воздушного слоя 7 между твердыми частицами на основании размера твердых частиц 3 и их используемого количества.
Присутствие воздушного слоя 7 может быть подтверждено посредством наблюдения с использованием микроскопа, как представлено на фиг. 3, и посредством измерения краевого угла смачивания (угол контакта) водой. Например, краевой угол смачивания водой (3 мкл) составляет 73,2° для конструкции в примере 1 настоящего изобретения, причем данное значение составляет менее чем краевой угол смачивания водой (3 мкл), равный 80,3° для гладкой жидкой пленки. Этот факт доказывает, что на конструкции согласно настоящему изобретению твердые частицы 3 удерживаются маслянистой жидкостью 5 в очень малом количестве, и что воздух присутствует между твердыми частицами 3. То есть, если пространства между твердыми частицами 3 заполнены маслянистой жидкостью 5, то краевой угол смачивания водой на ее поверхности будет таким же, как краевой угол смачивания водой на гладкой жидкой пленке. Однако согласно настоящему изобретению, краевой угол смачивания водой становится очевидно малым. Таким образом, это доказывает, что между твердыми частицами 3 присутствует воздух, а не маслянистая жидкость 5. Соотношение краевого угла смачивания водой на конструкции и краевого угла смачивания водой на гладкой жидкой пленке представляет собой так называемый коэффициент шероховатости r, который представлен следующей формулой (1) и выражает степень контакта между водой и воздухом в конструкции.
r=cosθA/cosθB (1)
в которой
θA представляет собой краевой угол смачивания водой на поверхности конструкции, и
θB представляет собой краевой угол смачивания водой на гладкой маслянистой жидкости 5.
[0021]
<Формованное тело 1>
Не существует определенного ограничения в отношении материала формованного тела 1, при том условии, что он способен удерживать твердые частицы 3 на своей поверхности посредством использования маслянистой жидкости 5. А именно, формованное тело 1 может быть изготовлено из произвольного материала, такого как полимер, стекло или металл, и оно может принимать любую форму, которая соответствует использованию.
В частности, с точки зрения того, что конструкция согласно настоящему изобретению должна проявлять превосходное свойство скольжения по отношению к вязким содержащим воду веществам, оказывается желательным, что формованное тело 1 имеет форму трубы для течения содержащих воду веществ, контейнер для их содержания, крышка контейнера и т. д. Когда используется маслянистая жидкость 5, твердые частицы 3 удерживаются на поверхности, которая вступает в контакт с содержащими воду веществами.
[0022]
Кроме того, с точки зрения удерживания твердых частиц 3 посредством использования маслянистой жидкости 5, оказывается наиболее желательным, чтобы поверхность формованного тела 1 составлял синтетический полимер.
[0023]
Синтетический полимер (далее называется «подстилающий полимер») может представлять собой любой термопластический полимер или термоотверждающийся полимер, пригодный для формования. Однако обычно оказывается желательным, что подстилающий полимер представляет собой термопластический полимер с точек зрения возможности легкого формования, высокой степени сродства к маслянистой жидкости 5 и способности более устойчивого удерживания твердых частиц 3 посредством использования маслянистой жидкости 5.
В качестве примерных термопластических полимеров могут быть приведены следующие полимеры:
олефиновые полимеры, такие как полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности, полипропилен, поли(1-бутен), поли(4-метил-1-пентен), а также статистические или блочные сополимеры α-олефинов, таких как этилен, пропилен, 1-бутен или 4-метил-1-пентен, и сополимеры циклических олефинов;
этилен-виниловые сополимеры, такие как сополимер этилена и винилацетата, сополимер этилена и винилового спирта и сополимер этилена и винилхлорида;
стирольные полимеры, такие как полистирол, сополимер акрилонитрила и стирола, сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола (ABS) и сополимер α-метилстирола и стирола;
виниловые полимеры, такие как поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, сополимер винилхлорида и винилиденхлорида, поли(метилакрилат и поли(метилметакрилат);
полиамидные полимеры, такие как нейлон 6, нейлон 6-6, нейлон 6-10, нейлон 11 и нейлон 12;
сложнополиэфирные полимеры, такие как полиэтилентерефталат (PET), полибутилентерефталат, полиэтиленнафталат и соответствующие сополимеризованные сложные полиэфиры;
поликарбонатный полимер;
полифениленоксидный полимер; и
биоразлагающиеся полимеры, такие как полимолочная кислота.
Разумеется, можно также использовать смесь вышеупомянутых термопластических полимеров в качестве подстилающего полимера, при том условии, что это не ухудшает пригодность для формования.
[0024]
Согласно настоящему изобретению, из вышеупомянутых термопластических полимеров оказывается желательным использование олефинового полимера и сложнополиэфирного полимера, которые используются в качестве материалов контейнеров для содержания вязкого содержимого, и оказывается наиболее желательным использование олефинового полимера.
То есть, по сравнению с сложнополиэфирным полимером, таким как PET, олефиновый полимер имеет низкую температуру стеклования (Tg) и проявляет высокую молекулярную подвижность при комнатной температуре. Таким образом, маслянистая жидкость 5 частично инфильтруется во внутреннее пространство олефинового полимера, и граница раздела между маслянистой жидкостью 5 и олефиновым полимером становится нечеткой (или образуется граница раздела некоторой толщины), что является наиболее подходящим для устойчивого удерживания твердых частиц 3 на поверхности посредством маслянистой жидкости 5.
Кроме того, можно обычно предполагать, что с течением времени маслянистая жидкость диффундирует в полиолефиновый полимер, который находится в каучукообразном состоянии при комнатной температуре, и может исчезать превосходное свойство скольжения. Однако согласно настоящему изобретению, диффузия эффективно подавляется. Таким образом, хотя полиолефиновый полимер используется в качестве подстилающего полимера, непрерывно проявляется превосходное свойство скольжения. Согласно настоящему изобретению, твердые частицы 3 удерживаются на поверхности формованного тела 1 посредством маслянистой жидкости 5. В этом случае маслянистая жидкость 5 присутствует в очень малых пространствах 9, образованных между поверхностью формованного тела 1 и твердыми частицами 3. Таким образом, отрицательное лапласовское давление производится в маслянистой жидкости 5 в зависимости от формы очень малых пространств 9, и маслянистая жидкость 5 образует в них область пониженного давления, в которой давление является ниже, чем в окружающей среде. В результате этого, хотя полиолефиновый полимер используется в качестве подстилающего полимера конструкции 1, предполагается, что маслянистая жидкость 5 остается в очень малых пространствах, поскольку она находится в области пониженного давления, и подавляется диффузия маслянистой жидкости в полиолефиновый полимер.
Кроме того, олефиновый полимер имеет высокую гибкость и используется для изготовления сжимаемых контейнеров (сжимаемых бутылок) способом непосредственного формования раздувом, который будет описан далее. Таким образом, использование олефинового полимера является желательным даже с точки зрения использования конструкции согласно настоящему изобретению для контейнеров данного типа.
[0025]
Формованное тело 1 может иметь однослойную конструкцию из термопластического полимера, как описано выше, или многослойную конструкцию, включающую термопластический полимер и бумагу, или оно может иметь многослойную конструкцию, сочетающую множество термопластических полимеров.
[0026]
Конструкция согласно настоящему изобретению проявляет превосходное свойство скольжения по отношению к вязким содержащим воду веществам и сохраняет данное свойство скольжения. Таким образом, конструкция, может эффективно использоваться в приложении, в котором она вступает в контакт с содержащими воду веществами, и она может, в частности, использоваться в качестве контейнеров для содержания содержащих воду веществ, чтобы преимущество настоящего изобретения было реализовано в максимальной степени.
[0027]
В частности, когда формованное тело 1 принимает форму контейнера, у которого внутреннюю поверхность образует олефиновый полимер или сложнополиэфирный полимер, может использоваться конструкция, в которой кислородонепроницаемый слой или кислородопоглощающий слой ламинируется как промежуточный слой посредством адгезионного полимерного слоя, если это целесообразно, и, кроме того, такой же полимер, как подстилающий полимер (олефиновый полимер или сложнополиэфирный полимер), который образует внутреннюю поверхность, ламинируется на соответствующую сторону наружной поверхности.
[0028]
Кислородонепроницаемый слой в многослойной конструкции образуется посредством использования кислородонепроницаемого полимера, такого как сополимер этилена и винилового спирта или полиамид, и в смесь могут дополнительно вводиться любые другие термопластические полимеры, помимо кислородонепроницаемого полимера, при том условии, что они не ухудшают свойство кислородонепроницаемости.
Кроме того, как описано в JP-A-2002-240813, кислородопоглощающий слой содержит окисляющийся полимер и катализатор на основе переходного металла. Вследствие действия катализатора на основе переходного металла, окисляющийся полимер окисляется кислородом, и в результате этого поглощается кислород, и предотвращается проникновение кислорода. Вышеупомянутый окисляющийся полимер и катализатор на основе переходного металла подробно описаны выше в JP-A-2002-240813. Таким образом, хотя это не описано подробно в настоящем документе, представительные примеры окисляющегося полимера включают олефиновый полимер, имеющий третичные атомы углерода (например, полипропилен, полибутен-1 или соответствующий сополимер), термопластический сложнополиэфирный или ароматический полиамид; полиамидный полимер, содержащий ксилиленовые группы; и содержащий этиленовые ненасыщенные группы полимер (например, полимер на основе полиена, такого как бутадиен). Кроме того, представительные примеры катализатора на основе переходного металла включают неорганические соли переходных металлов, таких как железо, кобальт и никель, органические соли или комплексные соли.
[0029]
Известны адгезионные полимеры, используемые для скрепления слоев. В качестве адгезионных полимеров, могут быть использованы, например, олефиновый полимер, модифицированный привитой сополимеризацией с карбоновой кислотой, такой как малеиновая кислота, итаконовая кислота, фумаровая кислота, или с соответствующим ангидридом, амидом или сложным эфиром; сополимер этилена и акриловой кислоты; ионно-сшитый олефиновый сополимер; и сополимер этилена и винилацетата.
Слои могут иметь толщины, которые надлежащим образом определяются в зависимости от свойств, требуемых для данных слоев.
[0030]
Кроме того, в качестве внутреннего слоя может быть изготовлен слой повторно измельченного полимера, получаемый посредством смешивания свежего полимера, такого как олефиновый полимер, и отходов полимера, таких как обрезки, которые образуются при изготовлении формованного тела 1, имеющего многослойную конструкцию. В качестве альтернативы, может быть также получен контейнер, у которого внутренняя поверхность образуется посредством использования олефинового полимера или сложнополиэфирного полимера, и у которого наружная поверхность образуется посредством использования сложнополиэфирного полимера или олефинового полимера.
[0031]
Не существует определенного ограничения в отношении формы контейнера, который, таким образом, может принимать любую форму в зависимости от материала контейнера, такую как чашка, бутылка, мешок (пакет), шприц, сосуд или лоток. Контейнер может быть изготовлен растягиванием, или он может быть изготовлен любым известным способом.
[0032]
Фиг. 2 иллюстрирует изготовленную непосредственным раздувным формованием бутылку, которая представляет собой наиболее предпочтительный вариант осуществления формованного тела 1 согласно настоящему изобретению.
На фиг. 2 бутылка, обозначенная в целом номером 10, включает горлышко 11, имеющее винтовую резьбу, боковую стенку 15, непрерывно переходящую в горлышко 11 через плечо 13, и нижнюю стенку 17, которая представляет собой закрытый нижний торец боковой стенки 15. Твердые частицы 3 удерживаются на внутренней поверхности бутылки маслянистой жидкостью 5.
Бутылка 10 надлежащим образом используется для содержания вязких веществ. При сжатии боковой стенки 15 может выпускаться вязкое вещество, содержащееся в бутылке. Вследствие улучшения свойства скольжения по отношению к содержимому и сохранения данного свойства содержимое может быстро выпускаться в любом количестве, таким образом, чтобы указанное содержимое могло полностью расходоваться.
[0033]
<Твердые частицы 3>
Твердые частицы 3, используемые согласно настоящему изобретению, вводятся извне на поверхность формованного тела 1, образуя шероховатость данной поверхности и воздушный слой 7 между выпуклостями (между твердыми частицами), что способствует улучшению свойства скольжения.
Оказывается желательным, что твердые частицы 3 имеют размер частиц, составляющий не более чем 100 мкм и, в частности, находящийся в интервале от 5 до 80 мкм и, в частности, от 5 до 30 мкм. Твердые частицы, имеющие чрезмерно большие размеры, проявляют склонность к осаждению под действием своего собственного веса, и становится затруднительным их удерживание на поверхности посредством использования маслянистой жидкости 5 в очень малом количестве. С другой стороны, твердые частицы, имеющие чрезмерно малые размеры, не могут образовывать воздушный слой 7 достаточно большой толщины для улучшения свойство скольжения, и, кроме того, они проявляют склонность к агрегированию друг с другом. Таким образом, в данном случае твердые частицы также не могут легко удерживаться на поверхности посредством использования маслянистой жидкости 5 в очень малом количестве.
Размер частиц может измеряться, например, методом дифракции/рассеяния лазерного излучения или посредством наблюдения с использованием микроскопа и представляет собой так называемый размер вторичных частиц (размер агрегированных частиц).
[0034]
Согласно настоящему изобретению, твердые частицы 3 могут быть изготовлены с использованием разнообразных органических материалов или неорганических материалов. Однако с точек зрения хорошего сродства к маслянистой жидкости 5 и легкости удерживания на поверхности очень малого количества маслянистой жидкостью 5, твердые частицы 3 должны представлять собой органические частицы, а не неорганические частицы, такие как металлические частицы или металлооксидные частицы. Например, твердые частицы 3 предпочтительно представляют собой частицы, которые содержат олефиновый воск, рисовый воск, карнаубский воск, разнообразные целлюлозы или отвержденный органический полимер (например, отвержденный продукт, получаемый посредством отверждения многофункционального акрилового мономера), и наиболее желательно они представляют собой частицы растительного жира и масла, такого как рисовый воск, с точки зрения возможности их использования для пищевых продуктов без какого-либо ограничения.
[0035]
Твердые частицы 3 распределяются на поверхности формованного тела 1 в количестве, составляющем от 0,01 до 0,2 мг/см2 и, в частности, от 0,05 до 0,1 мг/см2. Если распределяемое количество является чрезмерно большим, пространства между соседними твердыми частицами 3 оказываются чрезмерно мелкими, и становится затруднительным эффективное образование воздушного слоя 7, который способствует свойству скольжения. С другой стороны, если распределяемое количество является чрезмерно малым, пространства между твердыми частицами 3 оказываются чрезмерно большими. Таким образом, когда вязкое содержащее воду вещество течет по поверхности, воздушный слой 7 не может эффективно работать; т. е. вещество течет в непосредственном контакте с поверхностью конструкции 1, и свойство скольжения не может проявляться в достаточной степени. Как описано выше, когда оказывается желательным проявление свойства скольжения в достаточной степени, твердые частицы 3 должны распределяться на поверхности конструкции с плотностью, составляющей от 400 до 40000 частиц/мм2 и, в частности, от 2000 до 10000 частиц/мм2.
[0036]
<Маслянистая жидкость 5>
Маслянистая жидкость 5 присутствует в очень малых пространствах, образованных между поверхностью формованного тела 1 и твердыми частицами 3, своим действием устойчиво удерживает твердые частицы 3 на поверхности формованного тела 1 и, вследствие своей гидрофобности, проявляет свойство скольжения по отношению к содержащим воду веществам и, кроме того, выступает в качестве вещества, удерживающего твердые частицы 3, и в качестве смазочного вещества. Механизм, посредством которого твердые частицы могут удерживаться на поверхности формованного тела 1 маслянистой жидкостью 5, до настоящего времени остается не вполне понятным. Однако здесь маслянистая жидкость 5 присутствует в очень малых пространствах 9, которые существуют между твердыми частицами 3 и формованным телом 1, производя лапласовское давление вследствие маслянистой жидкости 5 между твердыми частицами 3 и формованным телом 1. Таким образом, предполагается, что отрицательное лапласовское давление (т. е. сила притяжения между твердыми частицами 3 и формованным телом 1) своим действием удерживает твердые частицы 3 на поверхности формованного тела 1.
Маслянистая жидкость должна представлять собой нелетучую жидкость, имеющую низкое давление пара при атмосферном давлении, или она должна представлять собой низкокипящую жидкость, у которой температура кипения составляет, например, не менее чем 200°C. Это объясняется тем, что если используется летучая жидкость, то эта жидкость легко испаряется и исчезает с течением времени.
[0037]
Кроме того, жидкость должна представлять собой высококипящую жидкость, как описано выше, должна обеспечивать высокую степень смачивания поверхности формованного тела 1 и должна быть способной устойчиво удерживать твердые частицы 3 таким образом, чтобы они прочно прикреплялись к поверхности формованного тела 1. С указанных точек зрения, маслянистая жидкость должна проявлять краевой угол смачивания (20°C), составляющий не более чем 45° по отношению к поверхности формованного тела 1, и должна имеют вязкость (25°C), составляющую не более чем 100 мПа⋅с. А именно, независимо от того, что синтетический полимер, стекло или металл образует поверхность формованного тела 1, твердые частицы 3 могут эффективно удерживаться на поверхности формованного тела 1 с использованием маслянистой жидкости, которая удовлетворяет вышеупомянутым условиям.
Кроме того, с точки зрения улучшения свойства скольжения по отношению к вязким содержащим воду веществам, оказывается желательным использование маслянистой жидкости, имеющей поверхностное натяжение, находящееся в интервале от 10 до 40 мН/м и, в частности, от 16 до 35 мН/м. Это объясняется тем, что когда поверхностное натяжение становится в значительной степени отличающимся от поверхностного натяжения содержащего воду вещества, по отношению к которому должно проявляться свойство скольжения, эффект смазки может проявляться в более значительной степени.
[0038]
В качестве маслянистой жидкости 5, которая удовлетворяет условиям в отношении краевой угол смачивания, вязкость и поверхностное натяжение, могут представлять собой примеры жидкий парафин, синтетический парафин, фторсодержащая жидкость, фторсодержащее поверхностно-активное вещество, кремнийорганическое масло, триглицерид жирной кислоты и разнообразные растительные масла. Пищевое масло является предпочтительным, в частности, когда вещества, по отношению к которым должно проявляться свойство скольжения, представляют собой пищевые продукты (такие как майонез или кетчуп).
Конкретные примеры пищевого масла включают соевое масло, рапсовое масло, оливковое масло, рисовое масло, кукурузное масло, сафлоровое масло, кунжутное масло, пальмовое масло, касторовое масло, масло авокадо, кокосовое масло, миндальное масло, масло грецкого ореха и салатное масло.
[0039]
Согласно настоящему изобретению, твердые частицы 3 используются в количестве, составляющем желательно от 0,5 до 20 мас. ч. и, в частности, от 3 до 10 мас. ч. на 100 мас. ч. маслянистой жидкости 5. Если маслянистая жидкость 5 используется в чрезмерно больших количествах, пространства между твердыми частицами 3 полностью заполнены маслянистой жидкостью 5, и оказывается затруднительным образование воздушного слоя 7, имеющего достаточно большую толщину, чтобы способствовать проявлению свойства скольжения. Кроме того, когда вязкое содержащее воду вещество течет по поверхности, маслянистая жидкость 5 удаляется содержащим воду веществом. В то же время, твердые частицы 3 также удаляются, что препятствует сохранению свойства скольжения. Кроме того, если маслянистая жидкость 5 используется в малом количестве, становится затруднительным удерживание твердых частиц 3 на поверхности формованного тела 1. В этом случае свойство скольжения также ухудшается и может не сохраняться в течение продолжительного времени.
[0040]
<Удерживание твердых частиц 3 маслянистой жидкостью 5>
Согласно настоящему изобретению, чтобы удерживать твердые частицы 3 на поверхности формованного тела 1 посредством использования вышеупомянутой маслянистой жидкости 5, покровный раствор, содержащий диспергированные в нем твердые частицы 3, изготавливают, смешивая маслянистую жидкость 5 и твердые частицы 3 друг с другом таким образом, чтобы соответствовать количествам, упомянутым выше. Покровный раствор затем наносят на поверхность формованного тела 1. Может использоваться любой известный способ нанесения покрытия в зависимости от формы поверхности формованного тела 1, такой как покрытие распылением, покрытие ракельным ножом или покрытие валиком. Однако предпочтительно используется способ распыления, поскольку он упрощает регулирование количества распределяемых твердых частиц 3.
Как описано выше, предполагается, что удерживание твердых частиц 3 маслянистой жидкостью 5 осуществляется вследствие отрицательного лапласовского давления. Чтобы увеличить силу удерживания (т. е. лапласовское давление), оказывается желательным, чтобы размер частиц твердых частиц 3 находился в интервале, описанном выше.
[0041]
Вышеупомянутая конструкция согласно настоящему изобретению проявляет превосходное свойство скольжения по отношению к вязким содержащим воду веществам и сохраняет данное свойство скольжения. Таким образом, конструкция может предпочтительно использоваться в качестве контейнера для содержания вязкого содержащего воду вещества, имеющего вязкость (25°C), составляющую не менее чем 100 мПа⋅с, и, в частности, в качестве изготовленного непосредственным раздувным формованием контейнера для содержания вязкого содержимого, такой как майонез, кетчуп, паста на водной основе, мед, разнообразные соусы, горчица, приправа, джем, шоколадный сироп, косметические тела, такие как молочный лосьон, жидкое моющее средство, шампунь, жидкость для полоскания и т. д.
Примеры
[0042]
Далее настоящее изобретение будет описано посредством следующих экспериментальных примеров.
Ниже описаны свойства разнообразных типов, способы измерения свойств и полимеры, используемые для изготовления из полимеров формованных тел (контейнеров), используемых в следующих примерах.
[0043]
1. Наблюдение формы поверхности конструкции.
Исследуемый образец, имеющий размеры 20 мм × 20 мм, вырезали из части корпуса многослойного контейнера, изготовленного способом, описанным далее, состояние внутренней поверхности исследуемого образца наблюдали, используя цифровой микроскоп модели VHX-1000 (производитель KEYENCE CORPORATION), и получали трехмерное изображение. На основании полученного изображения определяли максимальную разность высоты на измеряемой поверхности и численную плотность выпуклостей на 1 мм2.
[0044]
2. Исследование свойства скольжения по отношению к содержимому (наблюдение поведения при скольжении).
В многослойный контейнер, изготовленный способом, описанным далее, помещали 100 г содержимого, которое представляло собой подобный майонезу пищевой продукт, обычным образом. Отверстие горлышка бутылки термически герметизировали с помощью алюминиевой фольги и закрывали крышкой, получая наполненную бутылку. Бутылку, наполненную содержимым, наклоняли, чтобы визуально наблюдать скольжение поведения при скольжении. Чем быстрее движение содержимого, тем лучше свойство скольжения.
[0045]
3. Исследование свойства скольжения после хранения.
В многослойный контейнер, изготовленный способом, описанным далее, помещали 400 г содержимого, которое представляло собой подобный майонезу пищевой продукт, обычным образом. Отверстие горлышка бутылки термически герметизировали с помощью алюминиевой фольги и закрывали крышкой, получая наполненную бутылку. Полученную наполненную бутылку выдерживали в течение периодов времени и при температурах, которые представлены в таблице 1. После этого термогерметизирующий элемент удаляли, и бутылку, снабженную крышкой, сдавливали в боковой части, чтобы выпускать содержимое через горлышко бутылки до тех пор, пока в бутылке не оставалось никакого содержимого. Затем воздух впускали в бутылку, чтобы восстановить ее форму.
Далее бутылку переворачивали (горлышком вниз) и выдерживали в течение одного часа. После этого боковую стенку бутылки измеряли, чтобы определить степень, в которой содержимое скользило вниз по боковой стенке бутылки (степень, в которой содержимое больше не прилипало к боковой стенке). Коэффициент адгезии содержимого вычисляли в соответствии со следующей формулой.
Коэффициент адгезии содержимого (%)=(площадь поверхности, на которой прикрепляется содержимое/площадь поверхности стенки корпуса бутылки) × 100
На основании коэффициентов адгезии содержимого, вычисленных выше, свойства скольжения оценивали по следующим критериям.
O: коэффициент адгезии содержимого составляет менее чем 10%.
Δ: коэффициент адгезии содержимого составляет не менее чем 10%, но менее чем 50%.
X: коэффициент адгезии содержимого составляет не менее чем 50%.
Чем ниже коэффициент адгезии содержимого, тем лучше свойство скольжения содержимого после хранения.
[0046]
<Содержимое>
Перемешивали яйцо (50 г), 15 см3 уксуса и 2,5 см3 соли и в смесь затем добавляли 150 см3 пищевого масла, получая подобный майонезу пищевой продукт для эксперимента. Содержимое изготавливали в требуемых количества и использовали в примерах и сравнительных примерах.
[0047]
<Пример 1>
Была изготовлена непосредственным раздувным многослойным формованием бутылка, имеющая многослойную конструкцию со следующим составом слоев и емкость 400 г.
Внутренний слой: полимер на основе полиэтилена низкой плотности (LDPE)
Промежуточный слой: сополимер этилена и винилового спирта (EVOH)
Наружный слой: полимер на основе полиэтилена низкой плотности (LDPE)
Адгезионные слои (между внутренним слоем, наружным слоем и промежуточным слоем): модифицированный кислотой полиолефин
Далее в 100 г маслянистой жидкости (салатное масло, к которому была добавлено жирная кислота со средней длиной цепи, вязкость 33 мПа⋅с (25°C)) тонко диспергировали 5 г твердых частиц (карнаубский воск), используя гомогенизатор для получения покровной жидкости, которую равномерно наносили на внутреннюю поверхность контейнера с помощью воздушного распылителя. Наносимое количество составляло 1,97 г/см2. У изготовленной таким способом бутылки наблюдали форму поверхности конструкции, а также испытывали ее свойство скольжения по отношению к содержимому (наблюдали поведение при скольжении) и ее свойства скольжения по отношению к содержимому после его хранения. Полученные результаты представлены в таблицах 1 и 2. Фиг. 3 представляет результаты, полученные посредством наблюдения формы поверхности конструкции.
[0048]
<Примеры 2-6>
Бутылки были изготовлены посредством нанесения дисперсионного раствора на внутренние поверхности контейнеров таким же образом, как в примере 1, но с изменением соотношения маслянистой жидкости и твердых частиц, причем наносимое количество представлено в таблице 1. Бутылки испытывали в отношении ее свойства скольжения по отношению к содержимому (наблюдали поведение при скольжении) и ее свойства скольжения по отношению к содержимому после его хранения. Полученные результаты представлены в таблицах 1 и 2.
[0049]
<Сравнительный пример 1>
Бутылка была изготовлена посредством нанесения маслянистой жидкости на внутреннюю поверхность контейнера таким же образом, как в примере 1, но с использованием, в качестве покровного раствора, маслянистой жидкости, в которой не содержались твердые частицы. Бутылку испытывали в отношении ее свойства скольжения по отношению к содержимому (наблюдали поведение при скольжении) и ее свойства скольжения по отношению к содержимому после его хранения. Полученные результаты представлены в таблицах 1 и 2.
[0050]
<Сравнительный пример 2>
Была изготовлена полимерная композиция из следующих компонентов для образования подстилающего слоя:
полиэтилен низкой плотности (LDPE): 94 мас. ч.,
добавка для создания поверхностной шероховатости: 1 мас. ч.,
сшитый поли(метилметакрилат) (средний размер частиц=20 мкм),
жидкость для образования слоя жидкости: 5 мас. ч.,
триглицерид жирной кислоты со средней цепью (MCT).
Полимерную композицию для образования подстилающего слоя помещали в экструдер 40 мм, модифицированный малеиновым ангидридом полиэтилен помещали в качестве полимера для образования адгезионных слоев экструдер A 30 мм, сополимер этилена и винилового спирта помещали в качестве полимера для образования промежуточного слоя в экструдер B 30 мм, и полиэтилен низкой плотности помещали в качестве полимера для образования подложки в экструдер 50 мм. Расплав для выдувания экструдировали через многослойную экструзионную головку, нагретую до температуры 210°C, и непосредственным раздувным формованием в форме, имеющей температуру 20°C, изготавливали контейнер, имеющий многослойную конструкцию, емкость 500 г и массу 20 г.
Используя изготовленный таким способом контейнер, разнообразные измерения проводили таким же образом, как в примере 1. Полученные результаты представлены в таблицах 1 и 2.
Контейнеры имели следующий состав, в котором слой жидкости находился на внутренней поверхности:
слой жидкости/подстилающий слой (80)/адгезионный слой (10)/промежуточный слой (20)/адгезионный слой (10)/подложка (300)
Полная толщина (420).
[0051]
<Сравнительный пример 3>
Была получена полимерная композиция из следующих компонентов для изготовления подстилающего слоя:
полиэтилен низкой плотности (LDPE): 94 мас. ч.,
добавка для придания поверхностной шероховатости: 3 мас. ч.,
сшитый поли(метилметакрилат) (средний размер частиц=20 мкм),
жидкость для образования слоя жидкости: 5 мас. ч.,
триглицерид жирной кислоты со средней цепью (MCT).
Контейнер, представляющий собой многослойную конструкцию, изготавливали таким же образом, как в сравнительном примере 2, но использовали вышеупомянутую полимерную композицию для изготовления подстилающего слоя. Используя изготовленный таким способом контейнер, разнообразные измерения проводили таким же образом, как в сравнительном примере 2. Полученные результаты представлены в таблицах 1 и 2. Фиг. 4 представляет результаты, полученные из наблюдения формы поверхности конструкции.
Контейнер имел следующий слоевой состав, в котором слой жидкости находился на внутренней поверхности:
слой жидкости/подстилающий слой (80)/адгезионный слой (10)/промежуточный слой (20)/адгезионный слой (10)/подложка (350)
Полная толщина (470).
[0052]
[Таблица 1]
Таблица 1
| Массовый состав покровного раствора | Плотность нанесения (мг/см2) | Распределенное количество твердых частиц (мг/см2) | Измерение формы поверхности | |||
| Твердые частицы | Маслянистая жидкость | Максимальная разность высоты | Численная плотность выпуклостей (на мм2) | |||
| Пример 1 | 5 | 100 | 1,97 | 0,10 | 19,8 мкм | 2872,3 |
| Пример 2 | 3 | 100 | ↑ | 0,06 | 15,2 мкм | 3325,8 |
| Пример 3 | 1 | 100 | ↑ | 0,02 | - | - |
| Пример 4 | 10 | 100 | ↑ | 0,20 | - | - |
| Пример 5 | 0,5 | 100 | ↑ | 0,01 | - | - |
| Пример 6 | 20 | 100 | 1,00 | 0,20 | - | - |
| Сравнительный пример 1 | 0 | 100 | 1,97 | - | - | - |
| Сравнительный пример 2 | - | - | - | - | 15,6 мкм | 44,7 |
| Сравнительный пример 3 | - | - | - | - | 16,7 мкм | 80,4 |
В таблице "-" означает отсутствие или недостаток экспериментальных данных.
[0053]
[Таблица 2]
Таблица 2
| Исследование свойства скольжения содержимого | ||||
| Оценка с течением времени | Поведение при скольжении | |||
| Группа 23°C, 1 неделя |
Группа 40°C, 2 недели |
Группа 40°C, 2 месяца |
||
| Пример 1 | очень быстрое движение | O | O | O |
| Пример 2 | очень быстрое движение | O | O | O |
| Пример 3 | быстрое движение | O | O | O |
| Пример 4 | быстрое движение | O | O | O |
| Пример 5 | быстрое движение | O | O | Δ |
| Пример 6 | быстрое движение | O | O | O |
| Сравнительный пример 1 | очень быстрое движение | O | Δ | X |
| Сравнительный пример 2 | движение | O | O | O |
| Сравнительный пример 3 | движение | O | O | O |
[0054]
Из таблиц 1 и 2 видно, что в примерах 1-4, в которых твердые частицы распределяются на внутренней поверхности бутылки посредством введения извне и удерживаются на внутренней поверхности бутылки маслянистой жидкостью, свойства скольжения проявляются на высоких уровнях в сопоставлении со сравнительными примерами 2 и 3, в которых шероховатость образуется на внутренней поверхности бутылки посредством внутреннего введения твердых частиц, и на ней образуется очень тонкая масляная пленка таким образом, что на поверхности проявляется шероховатость. Измерение формы поверхности показывает, что когда твердые частицы распределяются посредством введения извне, численные плотности выпуклостей являются значительно больше, чем в том случае, когда шероховатость образуется посредством внутреннего введения (сравнительные примеры 2 и 3). Считается, что вышеупомянутое различие проявляется как различное поведение при скольжении.
В сравнительном примере 1, в котором поверхность покрыта маслянистой жидкостью только без использования твердых частиц, начальное свойство скольжения находится на очень высоком уровне, но ухудшается при высоких температурах с течением времени. С другой стороны, в примерах 1-4, в которых твердые частицы распределяются и удерживаются маслянистой жидкостью, высокий уровень свойства скольжения может сохраняться в течение продолжительных периодов времени даже после выдерживания при высоких температурах.
Список условных обозначений
[0055]
1: формованное тело
3: твердые частицы
5: маслянистая жидкость
7: воздушный слой
1. Контейнер для содержания содержащего воду вещества, причем твердые частицы удерживаются на внутренней поверхности контейнера индивидуально покрытыми маслянистой жидкостью и воздушный слой присутствует в пространствах между твердыми частицами, которые удерживаются на внутренней поверхности контейнера индивидуально покрытыми маслянистой жидкостью.
2. Контейнер по п. 1, в котором вышеупомянутые твердые частицы имеют размер частиц, составляющий не более чем 100 мкм, и распределены на внутренней поверхности контейнера в количестве, составляющем от 0,01 до 0,2 мг/см2.
3. Контейнер по п. 2, в котором вышеупомянутые твердые частицы представляют собой частицы растительного жира и масла.
4. Контейнер по п. 1, в котором вышеупомянутая маслянистая жидкость приобретает краевой угол смачивания (20°C), составляющий не более чем 45° по отношению к внутренней поверхности контейнера, и имеет вязкость (25°C), составляющую не более чем 100 мПа⋅с.
5. Контейнер по п. 4, в котором вышеупомянутая маслянистая жидкость представляет собой пищевое масло.
6. Контейнер по п. 1, в котором вышеупомянутые твердые частицы присутствуют на внутренней поверхности контейнера в количестве, составляющем от 0,5 до 20 мас. ч. на 100 мас. ч. вышеупомянутой маслянистой жидкости.
7. Контейнер по п. 1, в котором внутренняя поверхность контейнера образована из синтетического полимера или стекла.
8. Контейнер по п. 1, в котором вышеупомянутый контейнер используется для содержания текучего содержимого, которое имеет вязкость (25°C), составляющую не менее чем 1260 мПа⋅с.
