CN100500522C

CN100500522C - 阻隔性双层塑料瓶及其制造方法

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Publication number: CN100500522C
Application number: CNB2005100857608A
Authority: CN
Inventors: 徐跃
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-08-08
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2025-08-08
Also published as: CN1827483A

Abstract

一种阻隔性双层塑料瓶，选取合适比例的PET系树脂(外层)与PEN树脂(内层)，采用双料/双色注塑机(或双层共注塑机)及双层瓶胚模具，分两次注射(或同步注射)成双层胚后，再经瓶胚加热机械预热及双向拉伸吹塑机械制造而成。本发明的塑料瓶具有高阻隔性，综合性能优异，且价格低廉。可用于灌装啤酒、药品等多种物品。

Description

阻隔性双层塑料瓶及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种包装用塑料瓶，尤其是阻隔性要求高，综合性能优异的双层塑料瓶及其制造方法。

背景技术

现有的塑料瓶有各自缺陷：(1)碳酸饮料、茶水饮料、化妆品灌装用PET、PETG、PE、PP、PC等塑料瓶阻隔性低，耐热不够；(2)采用PET内夹高阻隔性PVDC、EVOH、MXD6树脂的三层、五层等多层复合法，存在着组份复杂，各自成型工艺以及性能不协调导致的成品合格率较低，成型机械投资大，瓶壁吸附严重，回收利用难等缺点；(3)采用在PET瓶内表或外表镀碳膜或氧化硅膜的方法，其设备及技术要求高，阻隔层易破坏；(4)单独采用PEN树脂的方法，原料成本高；(5)采用PET与PEN共混的方法，阻隔性不够；(6)采用PET与MXD6等共混的方法，阻隔性不够，透明度下降；(7)PET中添加纳米材料，加多了瓶子不透明，加少了阻隔效果不明显；(8)美国专利6,068,900介绍的PETG、PET/PEN等的二层挤出复合瓶，存在以下缺点：①挤吹瓶是非双向拉伸瓶，强度底低(不可装有气饮料)，阻隔性不够；②PETG熔点远低于PET及PEN，成型温度难以匹配，成型废品率高；③PETG是非结晶物，熔点低，瓶整体耐热性差；④PETG价格是PET的2倍多，挤吹瓶厚度又较注吹瓶大，所以成本居高不下；(9)美国专利5,772,056介绍的双层瓶，采用先挤出内层再吹内层成瓶型，然后注射外层(回收PET)的方法，其成型极其困难，生产效率极低，性能也不好，实际可操作性很差；(10)本人的专利03145691.X，外层共混树脂中PET所占比例范围过大；本人的在先申请专利2005100540941，外层共聚酯中PET单体所占比例范围过大；采用很高比例时，不能制备出合格产品。另外，两专利中提及的共挤出吹塑方法也缺乏可操作性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种阻隔性双层塑料瓶。

本发明的技术解决方案如下：

本发明所述的阻隔性双层塑料瓶，它是选取合适成分的PET系树脂与PEN树脂这两种树脂，采用双料/双色注射机(或双层共注塑机)及双层瓶胚模具，分两次注射(或同步注射)复合成双层瓶胚，再经瓶胚加热机械预热及双向拉伸吹塑机械吹塑而成双层瓶。PET系树脂做外层，占胚重量60％～80％；PEN树脂做内层，占胚重量20～40％。

PET系树脂，是指以PET为主要成分的共混树脂(PET成分占55～85％，其余成分为PEN树脂)或以其聚合单体为主要成分的共聚酯(PET单体成分占75～92％，其余成分为PEN单体)。

外层选择上面的成分比例，是基于这样的考虑：

A.PET为主要成分，采用注塑吹塑工艺双向拉伸，以获得良好的力学性能，也具有一定的阻隔性能；PETG材料制成的瓶子一般是采用挤出吹塑工艺制造，所以现有技术(8)达不到此性能。

B.PET为主要成分，熔点远高于PETG，耐热性有保障；现有技术(8)达不到。

C.PET为主要成分，可以降低瓶子成本；现有技术(8)达不到。

D.PET中添加PEN成分，进一步加强外层阻隔性能；现有技术(8)、(9)均达不到。

E.PET的玻璃化温度低于PEN30℃，通过我们的反复的试验发现：如内层用PEN，外层用单纯的或者很高比例的PET，注射瓶胚后吹瓶时，要么温度不够，吹不开；要么温度过高，外层过早结晶，吹成的瓶子发白，不透明。所以，现有技术(9)的材料结构做不到先挤出或先注射成双层瓶胚，然后一起吹瓶成型，而只能采用(9)中所述的缺乏实用价值的方法。专利(10)高比例部分也存在这种状况。

F.据最近研究发现，PET/PEN共混树脂中，PET含量在40～60％时，共混物不结晶；PET/PEN共聚酯中，PET单体含量在20～80％时，共聚酯不结晶。如果外层不结晶，双层瓶吹瓶工艺就容易确定，吹成的瓶子透明度高，质量好。但是传统的理论指出，不结晶的瓶子力学性能差，绝对不结晶也不好。当然，本发明内层可以结晶良好，力学性能首先有了保障。

所以，结合吹瓶加工工艺，满足一定力学性能要求的结晶度，透明性要求，阻隔性要求，成本因素等等，本发明选取了上述配比的外层材料。

内层选择PEN，是基于这样的考虑：

A.PEN具有优异的阻隔性，耐热性，力学性能，对内装物品的物化惰性，易加工性等。

B.PEN熔点约高于PET10℃，在注射内层快速冷却后，再注射外层时，不会将内层熔化破坏，阻隔有绝对保障。

外层PET系树脂，内层PEN树脂均选用瓶级树脂。

外层、内层选择上述的材料，还因为两种材料材质接近，可以任意比例共混，瓶子回收粉碎后用来做其它产品，不存在环境问题。

本发明中的双料/双色注射机(或双层共注塑机)采用PET类材料专用螺杆，内层采用薄壁高速注射工艺设计；双层瓶胚模具采用热流道结构，且内层胚采用免浇口或短浇口设计。

本发明中，因内外层原料不一致，且成分比例范围特定，所以吹瓶前的瓶胚预热温度与单一材质或以单一材质为主的瓶胚不同，远高于普通PET瓶的预热温度90～110℃，但是，过高的温度会使瓶子局部发白或使外层破裂，经实践发现：在125~145℃之间较为合适。

本发明中，做内层的PEN树脂也可以换为PENT树脂(摩尔比：PEN单体占92％，PET单体占8％的共聚酯)。

本发明中，瓶体内里层添加微量的特种金属盐类的吸氧剂及其助剂，以进一步增强瓶体的对氧气的阻隔性能；或者在外层添加，或者两层都加。

本发明中，还可在瓶体内层另添加1～6％的纳米蒙脱土、纳米氧化物或者MXD6、EVOH、PVDC等高阻隔性材料中的一种及其助剂，以进一步增强瓶体的阻隔性能；或者在外层添加，或者两层都加。

本发明中，可以将瓶口处内层翻包到外层，翻边厚度介于0.8～2.0MM，翻边垂直于瓶壁或延伸翻折为倒置的U型，延伸部位不触及瓶嘴外部纹型；瓶嘴外部纹型由外层料构成。

本发明中，外层PET共混树脂里，PET成分占55～60％，其余成分为PEN树脂；或者外层共聚酯里，PET单体成分占75～80％，其余成分为PEN单体。这样的原料选择，外层几乎不形成结晶，可获得最佳的成型加工性能。

本发明中，瓶体各处两层树脂的厚度在瓶高度方向任意变化，同高处厚度均匀；一般，相同部位外层厚度不小于内层。

本发明中，瓶体局部(如嘴部)也可只有内层料，无外层料。

本发明中，瓶嘴除了采用冠型口等之外，还可采用可乐瓶型的螺纹口。

本发明中的两种树脂内也可分别另添加少量的辅助剂：染色剂，增塑剂，阻燃剂，光或热稳定剂，珠光剂，抗静电剂或其它常规的添加剂。

本发明的塑料瓶壁总厚度为0.08～3MM；本发明瓶体几何形状可随意设计；瓶容积可任意大小；外表可以直接印刷任意文字颜色图案，也可贴覆印刷品。

与本发明瓶体配套使用的瓶盖也为高阻隔性的，连接形式也保证密封良好。

本发明另一目的是提供这种阻隔性双层塑料瓶的制造方法。

可通过以下技术方案实现：

一.原料准备：制备PET系树脂粒子；制备PEN系树脂粒子；

二.设备准备：准备双料/双色注塑机(或双层共注塑机)及其有合适浇口、流道的双层瓶胚模具，预热吹塑机械及其模具；

三.生产：将两种树脂分别装入两料筒，根据瓶用两料比例、瓶壁各部位两料厚度比例确定精确的每次注射量，选用合适工艺，分两次注射(或同步注射)加工成双层瓶胚；再经瓶胚加热机械预热及双向拉伸吹塑定型而成双层瓶。

本发明可采用注射双层胚后，吹塑时选用提高模具温度、延长冷却时间的热定型工艺。

本发明有如下优点：

一.本发明的瓶体具备了PEN树脂的高耐热性，高阻隔性，高抗张强度，对内装物品品质无不利影响；又具备了PET树脂的强抗冲击性，强抗折曲性及低廉的成本；透明度高，灌装线检测方便。

二.本发明瓶体由于只有两种分子结构及性能相似的热塑性组分，所以其生产中的次品及报废回收的废品可重新粉碎、造粒，再与新鲜树脂料按适当比例混合后使用来制造新瓶的外层或者其他制品。

三.本发明注塑，吹瓶工艺稳定，成品率高。

可见，该双层瓶体综合性能优异，阻隔性又高，达到啤酒、医药、农药、化妆品等行业生产包装及存放的要求。

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明中的瓶胚的剖面示意图。

图2是本发明的瓶子的剖面示意图。

如图1所示，瓶胚由外层胚1，内层胚2，内层翻边3组成。

如图2所示，瓶子由外层80％PET/20％PEN共聚酯层4，内层PEN树脂层5组成。

具体实施方式

该实施例由以下步骤实现：(1)取80％PET/20％PEN共聚酯粒子；(2)再取PEN粒子；(3)选取有双料斗的双料/双色注塑机分别放入两种粒子，以及有合适浇口、流道的瓶胚模具，采取合适工艺，分两次注射(或同步注射)制双层瓶胚；(4)将瓶胚预热至130℃，放置于双向拉伸的吹瓶机械和吹瓶模具中，采取合适工艺吹瓶成型。

[注]文中涉及的树脂英文简称与中文名对照：

PET--聚对苯二甲酸乙二醇酯

PETG--乙二醇改性PET

PE--聚乙烯

PP--聚丙烯

PC--聚碳酸酯

PVDC--聚偏二氯乙烯

EVOH--聚乙烯-乙烯醇

MXD6--聚乙二酰间二甲基二胺

PEN--聚萘二甲酸乙二醇酯

PENT--摩尔比：PEN单体占92％，PET单体占8％的共聚酯

Claims

1.一种阻隔性双层塑料瓶，其特征在于：

选取PET系树脂做外层，占胚重量60％～80％；选取PEN树脂做内层，占胚重量20～40％；采用双料/双色注塑机及双层瓶胚模具，注射复合成双层胚后，再经瓶胚加热机械预热及双向拉伸吹塑机械吹塑而成双层瓶；

PET系树脂，是指以55～85％PET为主要成分、PEN及辅助剂为次要成分的共混树脂，或者是指以75～92％PET单体为主要成分、PEN单体及辅助剂为次要成分的共聚酯；

PET系树脂、PEN树脂均为制瓶用的瓶级树脂；

双料/双色注射机采用用于PET材料的注射螺杆，瓶胚内层注射采用高速注射工艺；

双层瓶胚模具采用热流道结构，且内层胚采用免浇口或短浇口设计；

吹瓶前的瓶胚预热温度为125～145℃。

2.一种阻隔性双层塑料瓶，其特征在于：

选取PET系树脂做外层，占胚重量60％～80％；选取PENT树脂做内层，占胚重量20～40％；采用双料/双色注塑机及双层瓶胚模具，注射复合成双层胚后，再经瓶胚加热机械预热及双向拉伸吹塑机械吹塑而成双层瓶；

PENT树脂，是指摩尔比：PEN单体92％、PET单体8％的共聚酯；

PET系树脂、PENT树脂均为制瓶用的瓶级树脂；

吹瓶前的瓶胚预热温度为125～145℃。

3.根据权利要求1或2所述的阻隔性双层塑料瓶，其特征在于：瓶体内层添加微量的金属盐类的吸氧剂及其助剂，以进一步增强瓶体的对氧气的阻隔性能；或者在外层添加；或者两层都加。

4.根据权利要求1或2所述的阻隔性双层塑料瓶，其特征在于：瓶口处内层翻包外层，翻边厚度介于0.8～2.0MM，翻边垂直于瓶壁或延伸翻折为倒置的U型，延伸部位不触及瓶嘴外部纹型；瓶嘴外部纹型由外层料构成。

5.根据权利要求1或2所述的阻隔性双层塑料瓶，其特征在于；外层PET系树脂中，共混树脂的PET成分占55～60％，或共聚酯的PET单体成分占75～80％。

6.根据权利要求1或2所述的阻隔性双层塑料瓶，其特征在于：瓶体局部也可只有内层料，无外层料。

7.根据权利要求1或2所述的阻隔性双层塑料瓶，其特征在于：瓶嘴采用螺纹嘴。

8.根据权利要求1所述的阻隔性双层塑料瓶的制造方法，其特征在于：

一.准备PET系树脂粒子以及PEN树脂粒子；

二.准备双料/双色注塑机及其有浇口、流道的双层瓶胚注塑模具；加热机，吹瓶机及其模具；

三.将两种树脂分别装入两料筒，根据瓶用两料比例、瓶壁各部位两料厚度比例确定精确的每次注射量，选用双料/双色机注射复合工艺，注射加工成双层瓶胚；再经过125～145℃的温度预热，双向拉伸吹塑定型而成双层瓶。