CN102300697A - 改变具有发泡器壁容器的外观的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于改变容器的外观的方法，该方法包含：注塑聚合物预成型体，该聚合物预成型体具有被夹带在其器壁内的非活性气体；冷却该预成型体至该聚合物软化温度以下的温度；再加热该预成型体至比该聚合物软化温度更高的预设温度；和吹塑该再加热预成型体，以制备基本由微孔发泡聚合物组成的容器，所述微孔发泡聚合物具有容纳在微孔发泡体孔室内的非活性气体，其中该容器的外观根据预设温度而变化。

Description

改变具有发泡器壁容器的外观的方法

对相关申请的交叉引用

本申请要求在2008年11月24日提交的美国非临时专利申请序号12/276,687的权益，该申请为在2006年3月20日提交的美国专利申请序号11/384,979的部分继续申请，在此通过引用并入其全部内容，并且该申请是在2007年3月12日提交的国际PCT申请No.PCT/US07/06264的部分继续申请，在此通过引用并入其全部内容。

发明领域

本发明总体上涉及具有独特外观的发泡器壁聚合物容器。更特别地，本发明涉及改变包含微孔发泡体的容器的外观的工艺，其中该发泡体微孔容纳有非活性气体例如氮，且该容器具有银色外观。

发明背景

双轴定向的单层和多层容器可由聚合物材料例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)使用热预成型体工艺制成，其中单层或多层预成型体被加热至其需要的定向温度并被拉伸和吹塑至与周围模腔一致。预成型体可通过任意常规工艺制备，例如通过挤压包含单层或多层聚合物的预成型体，或通过在预先注塑的预成型体上面注射后续的聚合物层来制备。通常地，多层被用于饮料容器，以增加在单层容器中不常见的扩散障碍特性。

现有技术的多层容器中的各种聚合物层通常相互紧密接触，由此便于通过该容器的器壁传导热能。这就使得容器的已冷却内容物迅速升温至环境温度。因此，这样的容器经常被装入例如发泡聚苯乙烯壳中，以使容器具有热绝缘特性。

将合乎需要的是制备改良的塑料容器，该容器不透明且具有独特的视觉特性而不需要添加着色剂。进一步地，被认为合乎需要的是使改良的塑料容器具有热绝缘特性。并且，将合乎需要的是找到改变具有发泡器壁的容器的外观而不需要添加着色剂的工艺，该着色剂将对容器的重复利用特征产生不良影响。

发明概述

与本发明一致地，已经令人惊讶地找到一种用于改变具有独特外观的发泡器壁容器的外观的工艺。该容器包含微孔发泡聚合物，以及容纳于该微孔发泡体孔室内的非活性气体，其中该容器具有银色外观而未添加着色剂。本发明的容器对于包装充二氧化碳的饮料特别地有用。

根据本发明的实施方案，该改变容器的外观的工艺包含如下步骤：注塑聚合物预成型体，该聚合物预成型体具有被夹带在其器壁内的非活性气体；冷却该预成型体至聚合物软化温度以下的温度；再加热该预成型体至比该聚合物软化温度更高的预设温度；和吹塑所述的再加热预成型体，以制备基本由微孔发泡聚合物组成的容器，在该微孔发泡体孔室内容纳有非活性气体，其中该容器的外观因预设温度而被改变。

根据本发明的另一实施方案，该改变容器的外观的工艺包含如下步骤：注塑聚合物预成型体，该聚合物预成型体具有被夹带在其器壁内的非活性气体；冷却该预成型体到聚合物软化温度以下的温度；再加热该预成型体至比该聚合物软化温度更高的预设温度；和吹塑所述的再加热预成型体，以制备基本由微孔发泡聚合物组成的容器，在该微孔发泡体孔室内容纳有非活性气体，其中该容器的半透明度因预设温度而被改变。

根据本发明的另一实施方案，该改变容器的外观的工艺包含如下步骤：注塑在其器壁内夹带非活性气体的聚合物预成型体；冷却该预成型体到该聚合物软化温度以下的温度；再加热该预成型体至比该聚合物软化温度更高的预设温度；和吹塑所述的再加热预成型体，以制备基本由微孔发泡聚合物组成的具有银色外观的容器，在该微孔发泡体孔室内容纳有非活性气体，其中该容器的半透明度因预设温度而被改变。

优选实施方案详述

以下详细描述了本发明的不同示例性实施方案。本说明书用以使本领域技术人员能够实践和使用本发明，并不意图以任何方式限定本发明的范围。关于所公开的方法、所提出的步骤在本质上是示例性的，且因此步骤的次序不是必要的或苛求的。

本发明的实施方案涉及制备包含第一塑料层和接触该第一层的第二塑料层的容器的工艺，该第二塑料层形成为发泡体，其中发泡体孔室容纳流体例如二氧化碳和氮气。

该第一塑料层和第二塑料层在成分、厚度、定向等方面可以是相同的或是不同的。此外，本发明构思的容器具有任意数量(大于1)的塑料层，只要这些塑料层中至少有一层包含发泡体。而且本发明预期使用微孔发泡体塑料层，其中该发泡体孔室不仅容纳二氧化碳，还容纳一种或多种其他气体。

可制备容器的合适的聚合物包括但不必要限于：聚对苯二甲酸乙二酯(PET)及其他聚酯类、聚丙烯、丙烯腈酸酯、氯乙烯、聚烯烃、聚酰胺等，以及它们的衍生物、掺合物和共聚物。商业用途的合适的聚合物为PET。

聚合物薄片在常规的塑化螺杆挤出机中熔融，以在挤出机排放口处制备热聚合物熔体的均质流。通常，从挤出机排放的该聚合物熔体流的温度在从约225摄氏度至约325摄氏度的范围内。本领域的普通技术人员将理解该聚合物熔体流的温度由多个因素决定，这些因素包括所用聚合物薄片的种类、供给挤出机螺杆的能量等。举一个实例，PET通常在从约260摄氏度到约290摄氏度的温度下被挤出。非活性气体在压力下被注入挤出机混合区域，以最终造成夹带该气体作为聚合物材料内部的微孔孔隙。这里使用的术语“非活性气体”是指对于所述聚合物来说气体基本上是惰性的。该非活性气体可包括例如二氧化碳、氮气和氩气，以及这些气体相互之间的混合物或与其他气体的混合物。

根据本发明，挤出物被注塑以形成在其器壁内夹带非活性气体的聚合物预成型体。注塑聚合物预成型体的方法和设备是本领域所熟知的。

众所周知，无定形PET的密度为1.335克每立方厘米。也已知熔融相PET的密度为约1.200克每立方厘米。因此，如果预成型体注塑腔被熔融的PET完全填充并使其冷却，由此得到的预成型体将不呈现适当的重量并将具有很多严重的缺陷，例如凹痕。现有技术注塑文献表明，为了抵消无定形和熔融PET的密度差异，必须于模腔被填充后和该材料冷却时在该部分中加入少量聚合物材料。这被称为保压压力。因此，在注塑周期的保压压力阶段期间约超过10％的材料必须被加入，以确保通过注塑制成的预成型体被充分填充并完全成型。该注塑操作的保压压力阶段同样用于PET以外的聚合物材料。

然而，根据本发明，聚合物预成型体被注塑并同时利用非活性气体发泡。在注射阶段期间该气体被容纳于材料中。与现有注塑工艺技术(其中加入的聚合物材料在挤压阶段期间被注入)相反的是，本发明利用的保压压力小于通常所用的压力。因该聚合物材料仍在熔融状态中，非活性气体的分压足以容许溶解的气体从聚合物释放到气相，此时其形成微孔发泡体结构。因此，由本发明的工艺制得的预成型体的重量小于利用挤压工艺的通过常规注塑操作制得的聚合物预成型体的重量，但与其有同样的外形和几何结构。

微孔孔室可以容纳一种或多种通常用于制造微孔发泡体结构方法的气体。根据控制微孔孔室的大小的某些注射和吹塑参数，微孔发泡体将会充当有效的热绝缘体，以延缓热能从空气到容器内的冷的充二氧化碳的饮料的传导。

或者，预成型体可通过使用本领域已知工艺和设备将塑性材料例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)注塑制成。该预成型体随后用发泡材料包覆成型(overmold)以形成包覆成型预成型体。该包覆成型预成型体包括从预成型体形成的内层和从发泡材料形成的外发泡层。可用其制备发泡材料的合适的塑料包括但不必然限于，聚酯、丙烯腈酸酯、氯乙烯、聚烯烃、聚酰胺等，以及它们的衍生物、掺合物和共聚物。优选用于发泡材料的塑料为PET。发泡材料可通过复合挤压工艺与形成预成型体的材料同延地(coextensively)成型，或者通过同时注塑发泡材料和形成预成型体的材料，可使发泡材料用于预成型体或加入预成型体。或者，发泡材料可在多步工艺例如多步注塑工艺中与预成型体成型。所述的包覆成型预成型体可在与制造预成型体相同的塑模中成型，其中预成型体通过使用多步注塑工艺制造，或者通过使用插入模制工艺，预成型体可被转至第二个塑模以用于包覆成型步骤。包覆成型在预成型体上的发泡材料的厚度和表面积将会根据设计的考虑因素而变化，其中设计的考虑因素例如是费用和所期望的包覆预成型容器的外观。

在上述预成型体的完成时，该预成型体被冷却到低于聚合物软化温度以下的温度。例如，PET的软化温度大约为70摄氏度。因此，夹带的非活性气体被滞留于该聚合物预成型体的器壁内。所述冷却步骤决定聚合物的性质并保持其用于成功制备吹塑容器所需要的特性。当采用不能直接从挤出型坯被吹塑的聚合物例如聚酯时该冷却步骤也是有用的。可以由聚合物成型技术中使用的任何的常规工艺来进行该冷却步骤，例如通过使冷却气体流流经预成型体的表面上，或是通过冷却成型塑模来冷却处于塑模中的预成型体来进行。

预成型体随后被再加热至聚合物软化温度以上的预设温度。可以通过熟知的方法进行本加热步骤，例如通过预成型体暴露于热气体流、通过火焰冲击、通过暴露于红外能、通过使预成型体经过常规的烤炉或具有红外加热器的烤炉，或类似方法进行。应理解预成型体的加热步骤也可以在已加热的塑模中进行或利用塑模中的已加热流体进行。通过加热预成型体至需要的和预设的温度，从预成型体吹塑的容器的半透明度可以有选择地变化，由此容器的外观也可以有选择地变化。容器的半透明度可以跨一个范围有选择地变化直至该容器为不透明。在温度约106摄氏度时，该容器具有银色外观且是半透明的。在温度约112摄氏度时，该容器具有银色外观且半透明度不及从加热至106摄氏度的预成型体成型的容器。在温度约116摄氏度时，该容器具有银色外观且仍然较更弱地为半透明的，并可能是不透明的。因此，当再加热预成型体所需要的温度升高时，由此成型的容器的半透明度降低。所需要的温度可以升至116摄氏度以上的温度，由此产生具有银色外观的不透明容器或具有白色外观的不透明容器。如果PET被再加热至远高于其玻璃化温度，或维持在其软化温度以上的温度时间过长，则该PET将不期望地开始结晶。同样地，如果预成型体被加热至某一温度以上(在该温度，材料的机械性能被微孔孔室中增加的非活性气体的压力所超越)，则该微孔孔室将不期望地开始膨胀，由此扭曲预成型体。

本文所用的术语“半透明的”是指允许光通过但使光发散，以至于在对边上的物体并不是清晰地可见。半透明并不是指透明。透明是指具有如下性质：传输光的射线通过其实体以至于位于远处或后面的物体能被清楚地看到。本文中，术语“不透明的”是指非透明的且非半透明的；光不能穿过的。因此总的来说，透明的容器是非半透明的且非不透明的，半透明的容器是非透明的且非不透明的，以及不透明的容器是非半透明的且非透明的。此外，基于本文给出的定义，没有透明度或不透明度的变化程度，而半透明度可以变化。

最后，预成型体被吹塑以制备容器，该容器基本上由微孔发泡聚合物组成，该微孔发泡聚合物具有容纳于微孔发泡体孔室内的非活性气体，且具有需要的外观。从聚合物预成型体吹塑容器的方法和设备是公众所熟知的。

由此制成的吹塑的发泡器壁聚合物容器具有银色外观；如同该容器由金属制成。该吹塑的容器在颜色上为银色，并可显出Pantone ColorFormula Guide(Pantone色彩规则指南)编号的范围约420至425、877、8001、8400及8420。根据CIE L^*a^*b^* Color Scale(色彩等级)，该吹塑的容器在颜色上为银色，并可显出从约50.5至约65.5的L^*值范围；从约-0.50至约-0.01的a^*值范围；从约-4.50至约-0.1的b^*值范围。使用本文所述的方法，具有良好银色色彩的容器显出从约56.07至约60.02的L^*值范围；从约-0.13至约-0.06的a^*值范围；从约-2.42至约-2.20的b^*值范围。根据另一个色彩指数Pantone色彩规则指南，该容器的颜色为约Pantone色彩规则指南编号420、421、422、423、424、425、877、8001、8400或8420。不希望局限于任何特定的理论，关于最终制成的容器具有独特银色外观的原因被认为是：当预成型体腔正被聚合物填充时，由于溶解的气体和预成型体腔中相对较低压力之间的压力降，在聚合物流的前部形成气体的泡沫。当聚合物材料被引入预成型体腔时，在聚合物材料流的前部形成的泡沫随后沉积于预成型体的外表面和内表面。

从前述的说明书中，一个本领域的普通技术人员能容易地确定本发明的本质特征，并且在不脱离本发明的实质和范围的前提下，能做出各种变化和修改以使本发明适应不同的用途和条件。

Claims (20)

1.一种用于改变容器的外观的方法，包含如下步骤：

注塑聚合物预成型体，所述聚合物预成型体具有被夹带在其器壁内的非活性气体；

冷却所述预成型体至所述聚合物软化温度以下的温度；

再加热所述预成型体至比所述聚合物软化温度高的预设温度；

升高所述预设温度以改变通过吹塑所述再加热预成型体所制备的容器的半透明度；和

吹塑所述再加热预成型体以制备所述容器，所述容器基本上由微孔发泡聚合物组成，所述微孔发泡聚合物在所述微孔发泡体孔室内容纳有非活性气体。

2.权利要求1的制备容器的方法，其中所述聚合物包含聚酯、聚丙烯、丙烯腈酸酯、氯乙烯、聚烯烃、聚酰胺或它们的衍生物或共聚物中的一种或多种。

3.权利要求1的制备容器的方法，其中所述聚合物包含聚对苯二甲酸乙二酯。

4.权利要求1的制备容器的方法，其中所述非活性气体包含二氧化碳、氮气和氩气中的至少一种。

5.权利要求1的制备容器的方法，其中所述非活性气体包含氮气。

6.权利要求1的制备容器的方法，其中随着所述预设温度升高，所述容器的半透明度降低。

7.权利要求1的制备容器的方法，其中所述预设温度为约106℃至约116℃。

8.权利要求7的制备容器的方法，其中所述容器具有银色外观并且所述容器的色彩具有如下的CIE L^*a^*b^*色彩等级值：L^*值在约55.5至约61.5的范围内；a^*值在约-0.20至约-0.01的范围内；b^*值在约-2.50至约-2.1的范围内。

9.权利要求8的制备容器的方法，其中所述容器具有银色外观及所述容器的色彩具有如下的CIE L^*a^*b^*色彩等级值：L^*值在约56.07至约60.02的范围内；a^*值在约-0.13至约-0.06的范围内；b^*值在约-2.42至约-2.20的范围内。

10.权利要求7的制备容器的方法，其中所述容器的色彩为约Pantone色彩规则指南编号420、421、422、423、424、425、877、8001、8400或8420。

11.权利要求10的制备容器的方法，其中所述容器的色彩为约Pantone色彩规则指南编号420、421、422、423、424或425。

12.权利要求1的制备容器的方法，其中所述预成型体用红外加热器和已加热流体中的至少一种进行再加热。

13.权利要求1的制备容器的方法，其中所述预成型体为包含内层和外层的包覆成型预成型体，所述预成型体具有夹带在其器壁内的非活性气体。

14.一种用于改变容器的外观的方法，包含如下步骤：

注塑聚合物预成型体，所述聚合物预成型体具有被夹带在其器壁内的非活性气体；

冷却所述预成型体至所述聚合物软化温度以下的温度；

再加热所述预成型体至比所述聚合物软化温度高的预设温度；

升高所述预设温度以改变从吹塑所述再加热预成型体制备的容器的半透明度，其中当所述预设温度升高时，所述半透明度降低；和

吹塑所述再加热预成型体以制备所述容器，所述容器基本由微孔发泡聚合物组成，所述微孔发泡聚合物在所述微孔发泡体孔室内容纳有非活性气体。

15.权利要求14的制备容器的方法，其中所述预设温度为约106℃至约116℃。

16.权利要求14的制备容器的方法，其中所述容器具有银色外观及所述容器的色彩具有如下的CIE L^*a^*b^*色彩等级值：L^*值在约55.5至约61.5的范围内；a^*值在约-0.20至约-0.01的范围内；b^*值在约-2.50至约-2.1的范围内。

17.权利要求14的制备容器的方法，其中所述容器的色彩为约Pantone色彩规则指南编号420、421、422、423、424、425、877、8001、8400或8420。

18.权利要求14的制备容器的方法，其中所述预成型体为包含内层和外层的包覆成型预成型体，所述预成型体具有夹带在其器壁内的非活性气体。

19.一种用于改变容器的外观的方法，包含如下步骤：

注塑聚合物预成型体，所述聚合物预成型体具有被夹带在其器壁内的非活性气体；

冷却所述预成型体至所述聚合物软化温度以下的温度；

再加热所述预成型体至比所述聚合物软化温度更高的预设温度；

升高所述预设温度以改变从吹塑所述再加热预成型体制备的容器的半透明度；和

吹塑所述再加热预成型体以制备所述容器，所述容器具有银色外观且基本由微孔发泡聚合物组成，所述微孔发泡聚合物在所述微孔发泡体孔室内容纳有非活性气体。

20.权利要求19的制备容器的方法，其中当所述预设温度升高时，所述容器的半透明度降低。