CN105121158A - 光泽容器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吹塑容器,其包括具有热塑性材料和添加剂的层,其中所述热塑性材料和添加剂具有约0.5cal1/2cm-3/2至约20cal1/2cm-3/2的溶解度参数差值,并具有约0.1至约1.5的折射率差值。该容器具有期待的光泽外观。
Description
技术领域
本发明涉及光泽容器以及用于制造所述容器的方法,所述光泽容器包括具有热塑性材料和添加剂的层。
背景技术
由热塑性材料制得的容器已被用于包装各种各样的消费品,诸如化妆品、香波、洗涤剂和食品。对于该类容器,具有光泽外观是尤其吸引消费者的。传统上通过添加珠光剂而提供的光泽效果或珠光般光泽效果或金属光泽效果可能隐含着高级产品之意。
已知具有相对高透射率的热塑性材料,例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)更易于能够实现光泽效果。不受理论的束缚,此类较高透射率的热塑性材料允许更多的光透过,由此可应用于更多的、调节其中的光反射和折射的方法中以实现光泽效果,例如通过加入添加剂,或通过对材料本身改性。
但是,对于具有相对低透射率的热塑性材料,难以实现光泽外观。这主要是由于这些材料,例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS),固有地吸收和/或反射更多的撞击它们表面的入射光,并因此使更少的光被透射入内而造成光干涉效果(其是光泽效果的特征)。因此,此类材料通常不提供期待的光泽效果。此外,这些较低透射率的材料通常通过挤出吹塑(EBM)制造。相比于通常用于制造PET容器的注射拉伸吹塑(ISBM),EBM通常导致更不光滑的表面,并由此进一步增大实现光泽效果的难度。选择具有特定重量分布的热塑性材料(例如茂金属PE)也可改进光泽度,但往往这些材料比更日用的材料更为昂贵。
因此,存在提供光泽容器的需求,所述光泽容器由此前不可用的更宽范围的热塑性材料,尤其由具有较低的透光率的那些热塑性材料制成。
本发明的优点在于扩展光泽效果以用于更宽范围的工艺、方法和条件,例如EBM。
本发明的另一优点是提供一种光泽容器,其能够便易且有效地回收,或至少改进光泽容器的可回收性。
本发明的另一优点是提供不掺入或最小化昂贵成分,例如茂金属热塑性材料、珠光剂的光泽容器。
发明内容
在一方面,本发明涉及包括层的光泽容器,其中所述层包含:
a)按所述层的重量计约86%至约99.99%的热塑性材料,其具有约53%至约80%总光透射率值,其中所述热塑性材料选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)及它们的组合;以及
b)按所述层的重量计约0.01%至约5%的添加剂,其中所述添加剂选自醇、油、硅氧烷流体、水及它们的组合,
其中,所述热塑性材料和添加剂具有约0.5cal1/2cm-3/2至约20cal1/2cm- 3/2的溶解度参数差值,并具有约0.1至约1.5的折射率差值,并且其中所述容器是经吹塑的。优选地,所述热塑性材料和添加剂在所述层中形成微层结构。
在本发明中,申请人相信约53%的总光透射率值对于提供期待的光泽效果的容器构成关键原因。图1示出了涉及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的透射率和光泽度之间的相关性。测试了具有不同透射率的容器的光泽度值(通过容器具有不同的热塑性材料和/或添加剂实现不同的透射率。图1中的三条曲线表示通过吹塑工艺制造的具有不同拉伸率的容器)。如图1中所示,具有约53%的总光透射率值的容器证实了最佳的光泽效果。通过类比,申请人相信对于例如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的材料同样如此。
不受理论的束缚,相信光泽效果由入射光和反射光之间的光干涉效果造成。约53%的总光透射率值是临界点,其最佳地平衡了入射光、透射光、吸收光、反射光、折射光等的量,从而提供期待的光泽效果。因此,为了实现约53%或至少接近53%的总光透射率值,对于总光透射率值大于该临界点的那些未改性的热塑性材料,需要降低热塑性材料的透射率的方法。
将添加剂加入热塑性材料中并在其间形成微层结构是本发明为了降低热塑性材料的透射率而采用的方法。具体地,申请人出人意料地发现通过选择与未改性的热塑性材料相比,具有明显不同的溶解度参数值和折射率值的添加剂,可得到热塑性材料较低的透射率。具体地,如果所述热塑性材料和添加剂具有约0.5cal1/2cm-3/2至约20cal1/2cm-3/2的溶解度参数差值、以及约0.1至约1.5的折射率差值,则总光透射率值可降低至期待的约53%的值,由此实现期待的光泽效果。不受理论的束缚,所需的溶解度参数差值确保热塑性材料和添加剂是不可混溶的,并且可形成微层结构(即添加剂的微区可散布在热塑性材料的微层之间)。需要热塑性材料和添加剂之间相对大的折射率差值使得允许更多的光在热塑性材料中反射和折射,由此降低热塑性材料的透射率。
经过选择合适的添加剂,在吹塑工艺过程中出现热塑性材料的微层结构和散布于其间的添加剂的微区的形成。当材料是热的时,优选不将添加剂加入热塑性材料中。相反地,优选在环境温度下加入添加剂以使添加剂和热塑性材料之间的化学键合最小化。例如,将热塑性材料的薄片与添加剂混合以形成掺加物。不受理论的束缚,正是添加剂和热塑性材料之间的不可混溶性产生光泽效果。在吹塑工艺过程中,在热塑性材料和添加剂的掺加物受到与模具表面相对的气压而膨胀的步骤中,出现热塑性材料的拉伸。形成热塑性材料的微层结构与散布的、不可混溶的添加剂的区。光泽效果通过以下产生:光进入该微层结构,并在撞击热塑性材料的微层和添加剂的微区时在该结构内反射和折射,由此产生光干涉效果。正是光干涉效果提供光泽外观。
另一方面,本发明涉及用于制造光泽容器的方法,所述方法包括以下步骤:
a)将上述热塑性材料和上述添加剂混合而形成吹塑共混物;以及
b)在模具中对步骤a)中得到的吹塑共混物吹气以形成光泽容器。
附图说明
图1是透射率和光泽度之间相关性的示意图。
图2A是2500倍放大倍率的扫描电镜(SEM)图像,示出了在实例8的容器中形成的微层结构。
图2B是30000倍放大倍率的SEM图像,示出了实例8的容器中在热塑性材料中散布的添加剂的微区。
图3是比较例9的容器的2500倍放大倍率的SEM图像。
具体实施方式
定义
如本文所用,术语“光泽(的)”是指珠光般光泽效果或金属光泽效果。以下描述对于容器光泽度(即光泽效果)的测试方法。
如本文所用,术语“透射率”是指透射光与入射光的百分比。表征材料的透射率的一个方法是参数“总光透射率(Tt)”。Tt根据ASTMD-1003“对于透明塑料的浊度和光透射率的标准测试方法”进行测试。将0.8mm厚的样品和钨灯光源用于本文的Tt测量。
如本文所用,术语“溶解度参数(δ)”提供材料之间相互作用程度的数值估计。材料之间的溶解度参数差值表示材料的可混溶性。例如,具有相似δ值的材料可能是混溶的,具有较大δ差值的材料趋于更不混溶。本文使用Hildebrand溶解度参数以表征材料的δ。以下描述某些示例材料的Hildebrandδ的计算方法和δ数据。
如本文所用,术语“折射率(RI)”是指真空中光的速度相对于另一介质中光的速度的比率。本文中使用RI(nD25)数据,其中nD25是指在25℃下测试的RI,并且D是指钠光的D线。以下描述某些示例材料的RI(nD25)的计算方法和RI(nD25)数据。
如本文所用,本文术语“微层结构”是指在容器的一个宏观层中散布有添加剂微区的层状形式的热塑性材料的微层。散布在热塑性材料微层之间的添加剂微区可为整体连贯片的形式,或者其可为许多不连续片的形式。微层结构,特别是热塑性材料的各微层之间的空间和散布的添加剂的微区之间的空间处于纳米尺度,优选约1-5纳米至约100-500纳米。
如本文所用,术语“层”是指形成容器的材料的宏观尺度的层,其相对于在上述的微层结构中的纳米尺度的微层。通常,宏观尺度的层厚度为约0.01mm至约10mm,或约0.1mm至约5mm,或约0.2mm至约1mm。
如本文所用,术语“吹塑”是指一种制造工艺,通过该工艺形成含空腔的塑料容器,优选适于容纳组合物。吹塑工艺通常开始于将塑料熔化或热软化,并使其成型为具闭合管状的结构,在该结构的一端处具有单一开口,空气可通入该结构(即用于挤出吹塑(EBM)的型坯或用于注射吹塑(IBM)的预成型件)。然后将熔融或加热的塑料管状结构固定到模具中,用加压空气对开口吹气。空气压力将塑料推出或“吹出”以使之适形于模具的形状。一旦塑料已冷却,就打开模具并且顶出该成型容器。一般来说,有三种主要类型的吹塑:EBM、IBM和注射拉伸吹塑(ISBM)。
如本文所用,当组合物“基本上不含”特定成分时,其表示所述组合物包含小于痕量,或按所述组合物的重量计小于0.1%,或小于0.01%,或小于0.001%的该特定成分。
如本文所用,当用于权利要求中时,冠词“一个”和“一种”被理解为是指一种或多种受权利要求书保护的或根据权利要求书所述的物质。
如本文所用,术语“包含”、“包括”、“含有”、“具有”的含义是非限制性的,即可加入不影响结果的其它步骤和其它成分。以上术语涵盖术语“由……组成”和“基本上由……组成”。
光泽容器
所述光泽容器是吹塑的,并包括层,该层包括本文所述的热塑性材料和添加剂。本文术语“容器”是指适于容纳组合物的包装。所述容器中容纳的组合物可以是各种各样的组合物,包括但不限于洗涤剂(例如衣物护理、餐具护理、皮肤和毛发护理)、饮料、粉末、纸张(例如薄纸、擦拭物)、美容护理组合物(例如化妆品、洗液)、医用护理、口腔护理(例如牙膏、漱口水)等。所述组合物可以是液体、半液体、固体、半固体或它们的组合。所述容器可用于储存、运输或分配其中容纳的组合物。所述容器中可容纳的非限制性容积为10ml至5000ml,或100ml至4000ml,或500ml至1500ml,或1000ml至1500ml。所述容器可包括闭合件或分配器。本文所用的术语“容器”广义地包括容器的这些元件。容器的非限制性示例包括瓶子、倒头瓶、广口瓶、帽盖、顶盖等。
对于光泽度,相比于由未改性的热塑性材料制得的那些容器,本发明的容器优选提供改进的光泽效果,其根据本发明中如以下所述的用于光泽度的测试方法。当比较两个样品的光泽度数据时,-5/+5的差值表示使用者可察觉的差异。对于光泽度,本发明的容器优选具有约0.90nm至约5nm,或约0.95nm至约4nm,或0.98nm至约3nm的粗糙度值(Ra),其根据本发明中如以下所述的用于光滑度的测试方法。
本文的容器可包括单一层或多个层。在一个实施例中,所述容器包括多个热塑性材料层,所述多个热塑性材料层包括外层和内层。内层比外层更接近容器中容纳的组合物。内层可与容纳的组合物接触。外层比内层更远离容器中容纳的组合物。外层可形成容器的最外侧表面。或者,一个或多个中间层可位于内层和外层之间。在一个实施例中,所述容器由两个热塑性材料层构成。外层和内层可独立地选自PE、PP和PS。例如,双层容器是PE/PE容器或PET/PE容器。在另一个实施例中,所述容器由三个或更多个热塑性材料层构成。
在单一层的实施方案中,如本文所述的热塑性材料和添加剂包含在容器的该单一层中。
在多个层的实施方案中,本发明的容器包括多个层,其中多个层中的至少一个层包含如本文所述的热塑性材料和添加剂。在一个实施例中,包含如本文所述的热塑性材料和添加剂的那一层位于多个层中的最外层中。因此,当看到例如在货架上的所述容器时,使用者可见到光泽外观。例如,所述容器可以是BOPP/PE双层容器,其中PE是外层,并且添加剂存在于PE外层中。在一个可选示例中,包含如本文所述的热塑性材料和添加剂的那一层位于多个层的内层中,并且最外层是透明或至少基本上透明的或半透明的,由此通过透过透明或半透明的最外层看到所述容器的光泽内层,使用者可见到光泽外观。或者,多个层的各层包含如本文所述的热塑性材料和添加剂。
热塑性材料
本发明的光泽容器包括层,并且所述层包含按所述容器的一个层的重量计约86%至约99.99%,优选约90%至约99.8%,更优选约95%至约99.6%的热塑性材料,所述热塑性材料具有约53%至约80%的总光透射率值。所述热塑性材料选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)及它们的组合。这些材料通常在本领域中不用于制造光泽容器。由此,本发明显著拓宽了可应用的热塑性材料范围以提供光泽容器。
优选地,所述热塑性材料是PE。更优选地,PE选自低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)及它们的组合。LDPE和LLDPE通常具有约53%至约80%的总光透射率值,而高密度聚乙烯(HDPE)通常具有小于53%的总光透射率值。
或者,所述热塑性材料包括PE或PP或PS与选自以下的聚合物的混合物:聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)、聚酰胺(PA)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBC)、聚乳酸(PLA)及它们的组合。当使用两种或更多种类型的上述热塑性材料时,优选使用一种主要的热塑性材料,其构成按总混合物的重量计至少约86%,或约91%,或约95%,或约98%的两种或更多种类型的热塑性材料。优选地,所述主要的热塑性材料是PE或PP或PS,更优选是PE,甚至更优选是LDPE或LLDPE。
在本发明中可以使用再循环的热塑性材料。在一个实施例中,所述热塑性材料包括选自以下的聚合物:消费品回收后的聚乙烯(PCRPE);工业回收后的聚乙烯(PIR-PE);重新磨碎的聚乙烯;及它们的组合。由热塑性材料制成的容器也可再循环。
本文中的热塑性材料可通过使用从可再生来源衍生的单体和从不可再生(例如石油)来源衍生的单体的组合而形成。例如,所述热塑性材料可包括总体上由生物衍生的单体制得的聚合物,或包括部分由生物衍生的单体制得,和部分由石油衍生的单体制得的聚合物。
本文的热塑性材料可以是具有相对窄的重量分布的那些热塑性材料,例如通过使用茂金属催化剂聚合的茂金属PE。这些材料可改进光泽度,由此在茂金属热塑性材料的实施方案中,所成型的容器具有进一步改进的光泽度。但茂金属热塑性材料通常比更日用的材料贵。因此,在一个可选实施例中,本发明的容器基本上不含昂贵的茂金属热塑性材料,或包含按所述层的重量计小于0.1%,或小于0.01%,或小于0.001%的茂金属热塑性材料层,并给予光泽外观。
添加剂
本发明的光泽容器包括层,所述层包含按所述层的重量计约0.01%至约5%,优选约0.03%至约4%,更优选约0.05%至约3%,甚至更优选约0.1%至约2%的添加剂。所述光泽容器的层中存在的添加剂的量相对较低,由此允许便宜和有效的回收。期待减少容器中的非热塑性材料(例如珠光剂、着色剂)的量以改进现有技术中容器的可回收性。但是,传统上光泽容器需要相对较高量的非热塑性材料。相比之下,在本发明中,申请人出人意料地发现得到一种可回收的光泽容器,而不必需要相对较高量的非热塑性材料。
各种各样的添加剂适用于本文,只要它们相对于所需的热塑性材料具有充分不同的溶解度参数值和折射率值。某些优选添加剂的δ和RI(nD25)数据描述于下表1和下表2中。除了溶解度参数和折射率的参数之外,某些添加剂由于以下特征被选为优选的,所述特征包括:在环境温度下的状态(即液体或固体或气体)、气味特征、商业可得性、成本等。
优选地,所述添加剂选自醇、油、硅氧烷流体、水及它们的组合。
在一个实施例中,所述添加剂是醇。所述醇优选自二醇、三醇它们的组合。更优选地,所述醇选自乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、丁三醇、聚(丙二醇)、它们的衍生物、及它们的组合。最优选地,所述添加剂是丙三醇。
在另一个实施例中,所述添加剂是选自以下的油:植物油、动物油、石油衍生的油及它们的组合。例如,所述添加剂可以是选自以下的动物油:牛油、猪油及它们的组合。优选地,所述添加剂是植物油。植物油优选选自芝麻油、大豆油、花生油、橄榄油、蓖麻油、棉籽油、棕榈油、低芥酸菜籽油、红花油、向日葵油、玉米油、妥尔油、米糠油、它们的衍生物、以及它们的组合。
在另一个实施例中,所述添加剂是硅氧烷流体。所述硅氧烷流体优选具有在环境温度下至少约20cst,或至少约50cst,或至少约350cst,或不大于10,000cst,或不大于30,000cst,或不大于50,000,或不大于约1,000,000cst的粘度。本文使用ASTMD-445测量粘度为20cst至1000cst的材料的粘度,并使用ASTMD-1084方法B(用于杯/转子)和ASTMD-4287(用于锥孔/板)测量粘度大于1000cst的材料的粘度。
在另一个实施例中,所述添加剂是水。
本文中的添加剂优选在环境温度下处于液体形式。该液体添加剂,一方面能够在吹塑之前与所述热塑性材料更均匀地共混,另一方面当位于容器的外表面时,相对于通常为固体的珠光剂,显著改进容器的表面光滑度。
本文的添加剂可以是有气味或无气味的。在一个实施例中,所述添加剂具有与容器中容纳的组合物的香味相符的气味,由此当在货架上展示时吸引使用者,或者当被使用时增强组合物的香味特性。或者,所述添加剂是无气味的,由此不会不利影响容器中容纳的组合物的香味特性。
本文的添加剂优选具有相对较高的闪点或具有大于100℃,或约100℃至约500℃,或约150℃至约400℃的闪点。具有相对较高的闪点,特别是具有高于工艺温度条件的闪点(例如,通常EBM工艺温度为180℃)的添加剂是期待的,由于它允许更安全的制造工艺。
在一个优选实施例中,本发明的光泽容器包括层,并且该层包含按所述层的重量计约95%至约99.6%的LDPE,所述LDPE具有约53%至约80%的总光透射率值;和按所述层的重量计约0.1%至约2%的丙三醇,其中LDPE和丙三醇具有约0.5cal1/2cm-3/2至约20cal1/2cm-3/2的溶解度参数差值,具有约0.1至约1.5的折射率差值,并在该层中形成微层结构。更优选地,所述容器是经挤出吹塑的。
在另一个优选实施例中,本发明的光泽容器包括层,并且该层包含按所述层的重量计约95%至约99.6%的LDPE,所述LDPE具有约53%至约80%的总光透射率值;和按所述层的重量计约0.1%至约2%的硅氧烷流体,所述硅氧烷流体具有在环境温度下至少约20cst的粘度,其中LDPE和硅氧烷流体具有约0.5cal1/2cm-3/2至约20cal1/2cm-3/2的溶解度参数差值,具有约0.1至约1.5的折射率差值,并在该层中形成微层结构。更优选地,所述容器是经挤出吹塑的。
在一个可选的优选实施例中,本发明的光泽容器包括层,并且该层包含按所述层的重量计约95%至约99.6%的PP,所述PP具有约53%至约80%的总光透射率值;和按所述层的重量计约0.1%至约2%的硅氧烷流体,所述硅氧烷流体具有在环境温度下至少约20cst的粘度,其中PP和硅氧烷流体具有约0.5cal1/2cm-3/2至约20cal1/2cm-3/2的溶解度参数差值,具有约0.1至约1.5的折射率差值,并在该层中形成微层结构。更优选地,所述容器是经挤出吹塑的。
辅助成分
本发明的容器可包含辅助成分。优选地,所述辅助成分以按所述容器的所述一个层的重量计约0.0001%至约9%,或约0.0001%至约5%,或约0.0001%至约1%的辅助成分的量存在。辅助成分的非限制性示例包括:珠光剂、填料、固化剂、抗静电剂、润滑剂、UV稳定剂、抗氧化剂、抗粘连剂、催化稳定剂、着色剂、成核剂及它们的组合。或者,所述容器基本上不含这些辅助成分的一种或多种。
本文的容器可以或可以不包含珠光剂。本文术语“珠光剂”是指原则意义上的功能是向包装容器或组合物提供珠光效果的化学化合物或化学化合物的组合。
本文的珠光剂可以是任何合适的珠光剂,优选选自云母、SiO2、Al2O3、玻璃纤维及它们的组合。在一个实施例中,因本发明提供光泽效果而使用少量的珠光剂。例如,所述容器包含按所述层的重量计小于约0.5%,或小于约0.1%,或小于约0.01%,或小于约0.001%的珠光剂。优选地,所述容器基本上不含珠光剂。不掺入珠光剂或使珠光剂的量最小化,使得本发明的光泽容器避免珠光剂对容器表面光滑度的不利影响,和珠光剂可能造成的回收问题。此外,特别在本发明中,珠光剂的添加将干扰由微层结构得到的光干涉效果,由此不利地影响光泽效果。
本文的容器可以或可以不包含成核剂。成核剂的具体示例包括:苯甲酸及其衍生物(例如苯甲酸钠和苯甲酸锂)、滑石和甘油酸酯锌、有机羧酸盐、磷酸钠和金属盐(例如二苯甲酸铝)。成核剂的添加可改进容器的拉伸和冲击性能,以及避免容器中的添加剂迁移。但在本发明中,由于添加剂的量相对较低,并且发生非常少的添加剂迁移,所以所述容器可以基本上不含成核剂,或按所述层的重量计包含小于约0.1%,或小于约0.01%,或小于约0.001%的成核剂。
吹塑
本文的吹塑可以是三种主要类型的吹塑,即EBM、IBM或ISBM中的任一种。如上所述,吹塑工艺,尤其是其吹气步骤能够形成如本文所述的热塑性材料和添加剂的微层结构,由此造成光泽效果。
优选地,本文的吹塑是EBM。已报道了EBM对于制造光泽容器不是最佳的,这是由于在EBM的吹气步骤中较低的空气压力(即约7巴)导致相对于其他类型的吹塑较不光滑的表面。当与ISBM比较时尤为如此,因ISBM的吹气步骤中的较高空气压力(即约15巴)造成相对较光滑的表面。但是,大量的热塑性材料,包括如本发明所要求的总光透射率值为约53%至约80%的那些热塑性材料(例如PE、PP或PS)通常在EBM中加工,归因于它们的熔融强度性质和工艺要求。例如,LDPE的熔融强度过高而难以用于ISBM,因此LDPE通常在EBM中加工,其有利于具有高熔融强度的热塑性材料。这意味着大量不得不在EBM中加工的热塑性材料不能通过传统的加工条件提供光泽容器。相比之下,在本发明中,已出人意料地发现加入如本文所述的添加剂改进了通过EBM制得的容器的光面光滑度,因此可得到有光泽的挤出吹塑容器。
制造容器的工艺
本发明的一个方面涉及制造光泽容器的方法,所述方法包括以下步骤:
a)将热塑性材料和添加剂混合以形成吹塑共混物,
其中所述热塑性材料和所述添加剂具有约0.5cal1/2cm-3/2至约20cal1/2cm- 3/2的溶解度参数差值,并具有约0.1至约1.5的折射率差值;以及
b)在模具中对步骤a)中得到的吹塑共混物吹气以形成光泽容器。
优选地,在步骤a)中,首先将添加剂与载体(例如热塑性材料)混合以形成母料。更优选地,母料通过以下形成:将所述热塑性材料和添加剂在环境温度下混合;将所述热塑性材料和添加剂的混合物在挤出机(例如双螺杆挤出机)中挤出以形成粒料;然后在水浴中冷却粒料以形成母料。混合所述热塑性材料和添加剂的步骤优选在环境温度下操作以使添加剂和热塑性材料之间的化学键合最小化。然后,将母料与热塑性材料混合以形成吹塑共混物,即经由母料将添加剂加入热塑性材料中。母料可包含某些辅助成分(例如着色剂)。例如,母料通常是用于向容器提供颜色的有色母料。本文的载体可以是与热塑性材料不同的材料,或是与热塑性材料相同的材料。优选地,所述载体是与热塑性相同的材料,由此降低容器中热塑性材料类型的数量,并允许便易且有效地回收。优选地,所述母料包含按母料的重量计约10%至约30%的添加剂。
或者,在步骤a)中,将添加剂直接加入热塑性材料中,即不形成母料。优选均匀地混合添加剂和热塑性材料的混合物以形成吹塑共混物。
在步骤b)中,对吹塑共混物吹气可通过任何吹塑工艺,如EBM、IBM或ISBM进行。在ISBM或IBM工艺中,将以上的吹塑共混物熔融并注射成预成型件,然后进行吹塑工艺或拉伸吹塑工艺。在EBM工艺中,将以上的吹塑共混物熔融并挤出成型坯,然后进行吹塑工艺。EBM工艺是优选的。在多个层的实施方案中,包括多个层的容器由多层型坯或预成型件制得,其取决于吹塑类型。
参数
溶解度参数
Hildebrandδ是内聚能密度的平方根,如通过以下计算:
其中内聚能密度等于蒸发热(ΔHv)除以摩尔体积(Vm),R是气体常数(8.314J·K-1mol-1),T是绝对温度。
各种热塑性材料和添加剂的δ数据可通过以上方法进行计算,并且可容易地从书籍和/或在线数据库(例如“HandbookofSolubilityParametersandOtherCohesionParameters”,Barton,AFM(1991),第二版,CRCPress和“SolubilityParameters:TheoryandApplication”,JohnBurke,TheOaklandMuseumofCalifornia(1984))中获得。某些优选的热塑性材料和添加剂的δ值在表1中列出。
表1
折射率
折射率计算如下:
其中c是真空中光的速度,v是物质中光的速度。
各种热塑性材料和添加剂的RI(nD25)数据可通过以上方法进行计算,并且可容易地从书籍和/或在线RI数据库中获得。某些优选的热塑性材料和添加剂的RI(nD25)值在表2中列出。以下典型的RI值仅出于示例性目的,并且材料可定制为不同的RI。
表2
测试方法
光泽度
被称为SAMBA的活动偏振照相系统被用于测试本发明的容器的镜面光泽度。该系统由BossaNovaTechnologies提供,并且使用名称为VAS(视觉外观研究软件,3.5版)的偏振成像软件进行分析。针对入射光测试容器的前标签板部分。使用55秒的曝光时间。
入射光被所述容器反射和散射。随着入射光和体积散射光变成未偏振状态,镜面反射光保持相同的偏振。SAMBA获得由反射光和散射光两者贡献的并行图像强度(P)以及仅由散射光贡献的图像的交叉图像强度(C)的偏振状态。这允许由G=P–C给出光泽度G的计算。
光滑度
容器的表面光滑度可由粗糙度表征。粗糙度通过原子力显微镜(AFM)测试,并且本文中使用由Veeco提供的AFM。对于粗糙度测量将其设置在接触模式下。检测区域在容器的前标签板区域的中央处。使用580nm×580nm的面积,并收集数据作为检测区内10个点的平均值。
从AFM测量以nm为量度的粗糙度可表示为在特定位置i处,垂直方向上的绝对高度yi的算数平均值(Ra)。Ra可表示为:
Ra值随粗糙度的增加而增加。
微层结构
散布有添加剂微区的热塑性材料微层的微层结构可经由扫描电镜(SEM)通过显微扫描所述容器的横截面来观察。本文中使用HITACHIS-4800SEM系统。
实例
本文中的实例的含义是列举本发明,而不是用于限制或限定本发明的范围。实例1-8是根据本发明的实例,实例9是比较例。
实例1-9:容器
表3中所示的以下容器以所列出的比例(重量%)由所列出的成分制成。
表3
a可以名称LDPE868从Sinopec商购获得
b可以名称LLDPE2036P从Dow商购获得
c可以名称PPRJ580从SumsungTotal商购获得,其具有1.47的RI值
d聚二甲基硅氧烷(以四种粘度10cst、1,000cst和60,000cst、1,000,000cst),其具有1.37的RI值,可以名称XIAMETERPMX-200硅氧烷流体从DowCorning商购获得
e可以名称TaizhuSilverwhite1000从Merck商购获得
用于制造实例1的容器的工艺
实例1的容器通过以下步骤制造:
a)在环境温度下将丙三醇加入LDPE载体中以形成混合物,然后将丙三醇和LDPE的混合物在双螺杆挤出机中在260℃的温度下挤出以形成粒料。在约20℃的水浴中冷却粒料0.5min以形成母料。丙三醇以按母料的重量计10%的量存在。所述双螺杆挤出机的挤出机长度/直径(L/D)为43,直径为35.6mm;
b)将母料和另外的LDPE在120-130℃下分开干燥3–4小时。将经干燥的母料和经干燥的另外的LDPE在环境温度下以约0.8%至8%的下降比率混合以形成吹塑共混物;以及
c)通过EBM对步骤b)中得到的吹塑共混物吹气。具体地,将吹塑共混物熔融,并将其在180℃的温度下,在7巴的挤出压力下和在60-70mm/s的挤出速度下挤出成管状型坯。在其冷却后将型坯从模具顶出。用红外加热机在70-90℃下加热和软化经冷却的型坯2分钟。将经软化的型坯固定到瓶模具中,并在2.5-3.5Mpa的吹气压力下和20-30℃的模具温度下,通过使用来自KaiMeiMachineryCo.,Ltd.的型号CP03-220的吹气机将型坯吹入瓶模具中。空气压迫型坯以适形于瓶模具的形状。在冷却后将成型的瓶子从瓶模具顶出,
其中,在吹模共混物中,各成分以如表3中实例1所指定的量存在。
制造实例2-7的容器的工艺
实例2-7的容器通过与制造实例1的容器相同的步骤制造,除了热塑性材料、添加剂和辅助成分(若有)的具体种类及其量是不同的,如表3中实例2-7所指定的。当存在时,珠光剂或着色剂与添加剂一起加入载体中以形成步骤a)中的母料。
制造实例8的容器的工艺
实例8的容器通过与制造实例1的容器相同的步骤制造,除了:热塑性材料和添加剂的具体种类及其量是不同的,如表3中实例8所指定的,并且在步骤c)中,吹气压力为9.5-10.5Mpa。
制造比较例9的容器的工艺
比较例9的容器通过由EBM吹制PP树脂以形成容器而制造。具体地,将树脂熔融,并将其在180℃的温度下,在7巴的挤出压力下和在60-70mm/s的挤出速度下挤出成管状型坯。在其冷却后将型坯从模具顶出。用红外加热机在70-90℃下加热和软化经冷却的型坯2分钟。将经软化的型坯固定到瓶模具中,并在9.5-10.5Mpa的吹气压力下,在190-200℃的工艺温度下和20-30℃的模具温度下,通过使用来自KaiMeiMachineryCo.,Ltd.的型号B07的吹气机将型坯吹入瓶模具中。空气压迫型坯以适形于瓶模具的形状。在其冷却后将成型的瓶子从瓶模具顶出,
其中,在吹模共混物中,各成分以表3中实例9所指定的量存在。
实例8和9的对比数据
进行评价实例8和比较例9的容器光泽度的对比性试验。根据如上文所述的用于光泽度的方法测量光泽度,并表征为光泽度值。下表4示出了容器的光泽度值。
表4
如表4中所示,根据本发明的容器(实例8)示出了比比较例(实例9)的容器改进的光泽度。
此外,经由HITACHIS-4800SEM系统扫描实例8和9的容器以显示其微观结构。具体低,从容器的中间部分(即容器的一半高度处)截取用于扫描的样品。图2A和2B示出了实例8的容器的SEM图像,其中清楚地观察到微层结构,尤其是散布的添加剂微区。相比之下,比较例9的容器的SEM图像中,如图3中所示,未观察到此类微层结构。
除非另外指明,所有百分比、比率和比例均以总组合物的重量计。除非另外指明,所有温度均以摄氏度(℃)为单位。除非另外指明,所有测量均在25℃下进行。所有组分或组合物含量是指该组分或组合物的活性物质含量,并且不包括市售来源中可能存在的杂质,例如残余溶剂或副产物。
应该理解,在本说明书中给出的每一上限值包括每一个下限值,如同该下限值在本文中也被明确地表示。在本说明书中给出的每一下限值将包括每一个上限值,如该上限值一样在本文中也被明确地表示。在本说明书中给出的每一数值范围将包括包含于该较大数值范围内的所有较小的数值范围,如该较小的数值范围一样在本文中也被明确地表示。
应当了解,本文所公开的量纲和值不旨在严格限于所引用的精确值。相反,除非另外指明,每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同范围。例如,公开的量纲“40mm”旨在表示“约40mm”。
除非明确排除或限制,将本文引用的每篇文献,包括任何交叉引用或相关专利或专利申请,全文以引用方式并入本文。任何文献的引用不是对其作为本文所公开的或受权利要求书保护的任何发明的现有技术,或其单独地或与任何其它参考文献的任何组合,或者参考、提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外,当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中相同术语的任何含义或定义矛盾时,应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。
虽然已经举例说明和描述了本发明的特定实施例,但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是,在不背离本发明的实质和范围的情况下可做出多个其它改变和变型。因此,本文旨在所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有这些改变和变型。
Claims (15)
1.一种光泽容器,其包括层,其中所述层包含:
a)按所述层的重量计约86%至约99.99%的总光透射率值为约53%至约80%的热塑性材料,其中所述热塑性材料选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)以及它们的组合;和
b)按所述层的重量计约0.01%至约5%的添加剂,其中所述添加剂选自醇、油、硅氧烷流体、水以及它们的组合,
其中所述热塑性材料和所述添加剂具有约0.5cal1/2cm-3/2至约20cal1/2cm-3/2的溶解度参数差值;并具有约0.1至约1.5的折射率差值,并且
其中所述容器是经吹塑的。
2.根据权利要求1所述的容器,其中所述热塑性材料和所述添加剂在所述层中形成微层结构。
3.根据权利要求1所述的容器,其中所述添加剂以按所述层的重量计约0.1%至约2%的量存在。
4.根据权利要求1所述的容器,其中所述吹塑为挤出吹塑。
5.根据权利要求1所述的容器,其中所述热塑性材料为PE,并且所述PE选自低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)以及它们的组合。
6.根据权利要求1所述的容器,其中所述添加剂为醇,并且所述醇选自乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、丁三醇、聚(丙二醇)、它们的衍生物、以及它们的组合。
7.根据权利要求1所述的容器,其中所述添加剂为油,并且所述油为选自以下的植物油:芝麻油、大豆油、花生油、橄榄油、蓖麻油、棉籽油、棕榈油、低芥酸菜籽油、红花油、向日葵油、玉米油、妥尔油、米糠油、它们的衍生物、以及它们的组合。
8.根据权利要求1所述的容器,其中所述添加剂为在环境温度下的粘度为至少约20cst的硅氧烷流体、或水。
9.根据权利要求1所述的容器,其包括多个层,其中所述层位于所述多个层的最外层中,或其中所述层位于所述多个层的内层中并且最外层为透明的或半透明的。
10.根据权利要求1所述的容器,其包含按所述层的重量计小于约0.1%的珠光剂。
11.根据权利要求1所述的容器,其中所述层包含:
a)按所述层的重量计约95%至约99.6%的总光透射率值为约53%至约80%的LDPE;和
a)按所述层的重量计约0.1%至约2%的在环境温度下的粘度为至少约20cst的硅氧烷流体,
其中所述LDPE和所述硅氧烷流体具有约0.5cal1/2cm-3/2至约20cal1/2cm-3/2的溶解度参数差值;具有约0.1至约1.5的折射率差值;并在所述层中形成微层结构,
其中所述容器是经挤出吹塑的。
12.根据权利要求1所述的容器,其中所述层包含:
b)按所述层的重量计约95%至约99.6%的总光透射率值为约53%至约80%的PP;和
b)按所述层的重量计约0.1%至约2%的在环境温度下的粘度为至少约20cst的硅氧烷流体,
其中所述PP和所述硅氧烷流体具有约0.5cal1/2cm-3/2至约20cal1/2cm- 3/2的溶解度参数差值;具有约0.1至约1.5的折射率差值;并在所述层中形成微层结构,
其中所述容器是经挤出吹塑的。
13.一种用于制造根据权利要求1至12中任一项所述的光泽容器的方法,所述方法包括以下步骤:
a)将所述热塑性材料和所述添加剂混合以形成吹塑共混物;以及
b)在模具中对步骤a)中得到的所述吹塑共混物吹气以形成所述光泽容器。
14.根据权利要求13所述的方法,其中在步骤a)中,将所述添加剂加入载体中以形成母料,然后将所述母料与所述热塑性材料混合以形成所述吹塑共混物,
其中所述母料包含按所述母料的重量计约10%至约30%的所述添加剂。
15.根据权利要求13所述的方法,其中在步骤b)中,通过挤出吹塑对步骤a)中得到的所述吹塑共混物吹气。
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