CN117279836A - 低摩擦isbm瓶 - Google Patents

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M·麦克劳德
李凤奎
T·哈里斯三世
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Abstract

公开了一种注射拉伸吹塑(ISBM)容器，其表面的静态摩擦系数(COF)为0.15至0.21，动态摩擦系数为0.06至0.1，其中，在用14至16mm直径的水滴润湿表面后，所述表面保持76°或更高的水接触角长达三分钟，并且所述容器由包含高密度聚乙烯(HDPE)的聚合物组合物制成，所述高密度聚乙烯(HDPE)具有通过GPC测量的9或更高的分散性(Mw/Mn)；根据ASTM D‑1238以190℃/2.16kg测量的1g/10分钟或更高的MI2；和根据ASTM D‑1693,B以100％Igepal测量的大于150小时的抗环境应力开裂性(ESCR)。

Description

低摩擦ISBM瓶
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年4月28日提交的美国临时申请号63/181,026的优先权，其通过引用全文纳入本文用于所有目的。
背景技术
A.技术领域
本发明总体涉及注射拉伸吹塑(ISBM)容器。在一些方面，本发明涉及具有在不使用表面涂层的情况下允许从容器中有效地移除食品的特性的ISBM容器。
B.相关领域的描述
需要在清空容器的内容物后保留较少残余内容物(如食品)的容器。这种容器的优点包括减少浪费、易于回收、易于使用、减少环境影响、增加性价比和/或美观。
US 9371173公开了含有润滑表面涂层的食品容器。该容器可以包括用液体涂料浸渍的纹理化表面，该液体涂料润湿了纹理化表面并提供了润滑表面。这有助于从容器中移除内容物。然而，浸渍液需要与容器的内容物不混溶，因此需要与内容物匹配或定制。例如，用于能量饮料容器的浸渍液可能不能很好地与蜂蜜、沙拉酱或具有与能量饮料不同特性(例如，更亲水、更不亲水、更疏水、更不疏水等)的其他液体一起使用。因此，考虑到容器制造商希望制造用于不同内容物的不同容器，涂层(例如US 9371173中描述的那些)的使用可能由于缺乏规模经济性而遇到问题。鉴于不同类型液体的容器可能含有不同的浸渍液体涂层而因此可能无法一起回收，这类涂覆容器的回收也可能产生额外的问题。此外，浸渍液体涂层可能有毒和/或难以从构成容器主体的材料(例如，热塑性材料)移除。
发明内容
已有一项发现为上述问题中的至少一部分提供了解决方案。在一个方面，该解决方案包括使用高密度聚乙烯(HDPE)聚合物和注射拉伸吹塑(ISBM)方法的组合来生产容器，该容器具有允许从容器中有效地移除内容物(例如食品)的表面特性。在不希望受理论约束的情况下，据信，与通常使用的挤出吹塑(EBM)方法相比，ISBM方法与HDPE聚合物组合物组合可以提供良好的容器表面特性，包括表面粗糙度、摩擦系数、水接触角和/或表面均匀性，从而使得更容易从容器中移除内容物。在一个特定方面，用于制造ISBM容器的HDPE聚合物组合物可以具有(1)通过GPC测量的9或更高的分散性(Mw/Mn)，(2)根据ASTM D-1238以190℃/2.16kg测量的1g/10分钟或更高的MI2，(3)根据ASTM D-1238测量的40或更高的剪切响应(HLMI/MI2)；和(4)根据ASTM D-1693,B以100％ Igepal测量的大于150小时的抗环境应力开裂性(ESCR)。本发明的容器的一个优点在于它们可以更容易地回收，例如通过在回收过程中使用较少的水或其他液体来移除容器中的内容物。另一个优点可以是减少容器内容物的浪费，因为更容易移除内容物使得可以在"空"容器被"扔掉"之前实际使用内容物。本发明的容器的另一个优点是，它们可以大规模生产，并减少或不需要使容器与将包含的内容物相匹配。也就是说，本发明的容器可以避免或减少当前可用容器针对特定内容物(例如，食品内容物)定制而出现的定制问题。此外，在不使用涂层的情况下，本发明的容器可以一起回收，然而，由于使用的涂层类型不同，一些目前可用的具有不同涂层的容器需要单独回收。
本发明的一个方面涉及一种注射拉伸吹塑(ISBM)容器。ISBM容器可以包括具有0.15至0.21的静态摩擦系数(COF)和0.06至0.1的动态COF的表面。在用14至16mm直径(例如约15mm)的水滴润湿表面后，该表面保持76°或更高的水接触角长达三分钟。该表面可以是容器的内表面，例如与容器内的材料接触的表面。材料和内容物可以在整个说明书中互换使用。可以通过对含有HDPE的聚合物组合物进行注射拉伸吹塑来制造该容器，其中HDPE具有通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的9或更高的分散性(Mw/Mn)；根据ASTM D-1238以190℃/2.16kg测定的1g/10分钟或更高的熔体指数(MI2)；根据ASTM D-1238测量的40或更高的剪切响应(HLMI/MI2)；以及根据ASTM D-1693,B以100％ Igepal测量的大于150小时的抗环境应力开裂性(ESCR)。Mw可以是通过GPC测量的HDPE的重均分子量，Mn可以是通过GPC测量的HDPE的数均分子量。HLMI可以是高负载熔体指数。在一些方面，具有上述表面特性的容器表面不包括涂层或不涂覆涂层。在这些方面中，HDPE聚合物组合物形成容器的表面。
在一些方面，HDPE可以具有通过GPC测量的9至12的分散性；根据ASTM D-1238以190℃/2.16kg测量的1至8g/10分钟的MI2；以及根据ASTM D-1693,B以100％ Igepal测量的180至300小时的ESCR；或其任意组合。在一些方面，HDPE树脂可以具有根据ASTM D792测量的0.94g/cc至0.97g/cc的密度；15000Pa·秒至250000Pa·秒的零剪切粘度；通过GPC测量的20000g/mol或更大的峰位分子量；或其任意组合。在一些方面，HDPE可以具有通过GPC测量的9至12的分散性；根据ASTM D-1238以190℃/2.16kg测量的1g/10分钟至8g/10分钟或2g/10分钟的MI2；根据ASTM D-1693,B以100％ Igepal测量的180至300小时的ESCR；根据ASTM D792测量的0.94g/cc至0.97g/cc的密度；15000Pa·秒至250000Pa·秒的零剪切粘度；和通过GPC测量的20000g/mol或更大的峰位分子量。在一些特定方面中，HDPE树脂可具有根据ASTM D-1238以190℃/2.16kg测量的2g/10分钟的MI2；根据ASTM D-638以IV型试样，2英寸/分钟测量的4600psi的屈服拉伸强度；根据ASTM D-638以IV型试样，2英寸/分钟测量的大于600％的断裂伸长率；根据ASTM D-790测量的210kpsi的弯曲模量；根据ASTM D-1693,B以100％ Igepal测量的大于200小时的抗环境应力开裂性(ESCR)；和根据ASTM D-792测量的0.958g/cm3的密度。
聚合物组合物(例如用于通过ISBM制造本发明的容器的聚合物组合物)可以含有至少99重量％，或99重量％至99.9重量％，或99重量％至100重量％的HDPE和任选的一种或多种添加剂。一种或多种添加剂可以选自下组：除酸剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、成核剂、着色剂、润滑剂、加工助剂、增塑剂、流动改性剂或其任意组合。在一些方面，一种或多种添加剂可以包括除酸剂、成核剂、着色剂和/或润滑剂。成核剂可以包括羧酸盐(例如二羧酸盐和/或脂肪酸盐)、山梨醇衍生物、壬醇衍生物或其任意组合。在一些方面，成核剂可以是双环[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸二钠；1,2-环己烷二羧酸的钙盐；硬脂酸锌；硬脂酸钙；1,3:2,4-二(3,4-二甲基苄叉)山梨醇；滑石；苯甲酸钠；或其任意组合。在一些方面，聚合物组合物可以任选地含有0.01重量％至1重量％的成核剂。着色剂可以含有二氧化钛；炭黑；有机染料例如多环单偶氮金属络合物，和/或多环双偶氮金属络合物；或其任意组合。在一些方面，聚合物组合物可以任选地含有0.01重量％至1重量％的着色剂。润滑剂可以含有分散在聚乙烯中的二氧化硅改性的高分子量硅氧烷聚合物、油酰胺、芥酸酰胺、山嵛酸酰胺或其任意组合。在一些方面，聚合物组合物可以任选地含有0.01重量％至1重量％的润滑剂。在一些方面，除酸剂可以含有硬脂酸钙、硬脂酸锌、水滑石、氧化锌或其任意组合。在一些方面，除酸剂可以含有硬脂酸锌、水滑石、氧化锌或其任意组合。在一些方面，聚合物组合物可以任选地含有200至3000ppm，或者200至2000重量ppm的除酸剂。
本发明的容器可以是任何合适的形状和尺寸。在一些方面，容器的管腔沿横向平面的截面(例如垂直于容器纵轴的平面)可以是圆形、卵形、椭圆形、三角形、正方形、矩形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形、圆角三角形、圆角正方形、圆角矩形、圆角五边形、圆角六边形、圆角七边形、圆角八边形、圆角九边形或圆角十边形。在一些特定方面，截面可以是六边形或圆角六边形。可以容易地制造具有其他形状和/或截面形状的容器。管腔沿着垂直于容器纵轴的平面的截面可以沿着纵轴的长度在形状和尺寸上变化。容器壁可以具有0.05至2mm或0.1至1mm的厚度。容器的壁可以具有均匀或不均匀的厚度。
一个方面涉及一种用于制造ISBM容器的方法。可以通过对聚合物组合物进行注射拉伸吹塑来制造ISBM容器。注射拉伸吹塑方法可以包括对聚合物组合物的进行注塑以形成预成型件，以及对预成型件进行拉伸吹塑以形成ISBM容器。在一些方面，可以在300至600°F、350至550°F或450至500°F的熔融温度下熔化聚合物组合物，和/或可以在400至1000psi的注射压力下将熔融的聚合物组合物注入预成型模具中以形成预成型件。可以在挤出机中对聚合物组合物进行注塑。熔融温度可以取决于聚合物组合物，熔融温度可以高至足以使熔融的聚合物组合物在挤出机筒中自由流动，但低至足以使观察到的熔融聚合物组合物的分解相对较少。在一些方面，预成型件可以具有管状形状。预成型件可以包括含螺纹的待形成ISBM容器的颈部，称为成品(finish)。在一些方面，可以对预成型件进行调节以形成具有期望的温度分布的预成型件，以及可以对具有期望温度分布的预成型件进行拉伸吹塑以形成ISBM容器。在一些方面，可以以25至150cm/s的拉伸速率和/或150至500psi的拉伸压力对预成型件(例如具有期望温度分布的预成型件)进行拉伸吹塑以形成ISBM容器。在不受理论限制的情况下，据信，拉伸速率会影响最终零件中的材料分布，而压力会影响零件的细节和饱满度(fullness)。如果压力过低，则生产的零件可能不具备所有期望的特征。
ISBM过程可以是一阶段ISBM过程，也可以是两阶段ISBM过程。在一阶段ISBM过程中，通常在单一机器中执行形成预成型件、调节预成型件和拉伸吹塑预成型件的步骤。相比之下，在两阶段ISBM中，通常在分开的机器中执行形成预成型件的步骤与调节预成型件和/或拉伸吹塑预成型件的步骤。在一些方面，具有上述表面特性的产生的容器的表面不包括涂层或未涂覆涂层。在这些方面中，HDPE聚合物组合物形成容器的表面。
本申请中还讨论了本发明的其他实施方式。就本发明的一个方面讨论的任何实施方式也适用于本发明的其他方面，反之亦然。本文描述的各个实施方式都可以理解为适用于本发明其他方面的本发明的实施方式。设想本文讨论的任何实施方式或方面可以与本文讨论的其他实施方式或方面组合和/或用本发明的任何方法或组合物实施，反之亦然。此外，本发明的组合物和系统可用于实现本发明的方法。
以下包括本说明书中使用的各种术语和短语的定义。
术语“约”或“大约”被定义为接近于本领域技术人员的理解。在一个非限制性实施方式中，该术语被定义为±10％以内，或±5％以内，或±1％以内，或±0.5％以内。
术语“重量％”、“体积％”或“摩尔％”分别指，基于包含组分的材料的总重量、总体积或总摩尔数，该组分的重量百分比、组分的体积百分比或组分的摩尔百分比。在一个非限制性的例子中，100克材料中的10克组分就是10重量％的组分。
术语“基本上”及其变体被定义为包括相差±10％以内、±5％以内、±1％以内或±0.5％以内的范围。
术语“抑制”或“减少”或“防止”或“避免”或这些术语的任何变体，当在权利要求书和/或说明书中使用时，包括任何可测量的减少或完全抑制，以达到预期的结果。
术语“有效”在说明书和/或权利要求书中使用时，是指足以完成所需的、希望的或预期的结果。
当“一”或“一个/种”与权利要求书或说明书中的“包含”、“包括”、“含有”或“具有”中的任何术语一起使用时，可以表示“一”，但也与“一或多”、“至少一”和“一或多于一”的含义一致。
短语“和/或”可以包括“和”或“或”。为了说明这一点，A、B和/或C可以包括：A单独，B单独，C单独，A和B的组合，A和C的组合，B和C的组合，或A、B、C的组合。
词语“包含”(以及任何形式的包含，例如“包含有”和“含有”)，“具有”(以及具有的任何形式，例如“有”和“拥有”)，“包括”(以及任何形式的包括，例如“包括有”和“囊括”)或“含有”(以及任何形式的含有，例如“含”和“包含”)是包括性或开放式的，并且不排除其他未引用的要素或方法步骤。
本发明的方法和系统可以“包括”、“基本上包括”或“由整个说明书中公开的特定成分、组分、组合物、步骤等组成”。关于过渡短语“基本上由…组成”，在一个非限制性方面，本发明的容器和制造容器的方法的基本且新颖的特征可以包括ISBM HDPE容器，其表面具有0.15至0.21的静态摩擦系数(COF)和0.06至0.1的动态COF。
通过下述附图、详细说明和实施例，本发明的其他目的、特征和优点将显而易见。然而，应理解，这些图、详细描述和实施例虽然表明了本发明的具体实施方式，但只是以说明的方式给出，并不意味着是限制性的。此外，可以设想，通过详细的说明，本发明的精神和范围内的改变和修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。在进一步的实施方式中，具体实施方式的特征可以与其他实施方式的特征组合。例如，来自一个实施方式的特征可以与来自任何其他实施方式的特征组合。在进一步的实施方式中，可以在本文所述的具体实施方式中增加额外的特征。
附图简要说明
通过下面的详细描述并参考附图，本发明的优点对于本领域的技术人员可以是显而易见的。
图1：根据本发明的一个实施例的ISBM HDPE容器的示意图。
图2：在从各个容器中排空水后，本发明的ISBM HDPE容器和HDPE挤出吹塑(EBM)容器的视觉比较。
图3：用直径约15mm的水滴润湿表面后，本发明的ISBM HDPE容器和EBM HDPE容器的水接触角随时间的比较。
图4：A)EBM HDPE和B)ISBM HDPE容器表面的光学显微镜图像。
图5：A)EBM HDPE和B)ISBM HDPE容器表面的扫描电子显微镜(SEM)图像。
图6：ISBM HDPE和EBM HDPE容器表面的静态COF和动态COF。
虽然本发明可以进行各种修改和替代形式，但在附图中以示例的方式显示了本发明的具体实施方式。附图可以不按比例绘制。
具体实施方式
已有一项发现为上述从容器中移除内容物的至少一些问题提供了解决方案。在一个方面，该解决方案包括提供含有聚合物组合物的ISBM容器，该聚合物组合物含有HDPE。如在实施例中以非限制性方式所示的，由HDPE制成的ISBM容器具有通过GPC测量的9或更高的分散性(Mw/Mn)；根据ASTM D-1238以190℃/2.16kg测量的1g/10分钟或更高的MI2；根据ASTM D-1 238测量的40或更高的剪切响应(HLMI/MI2)；和根据ASTM D-1693,B以100％Igepal测量的大于150小时的抗环境应力开裂性(ESCR)，其表面可以具有相对低摩擦，例如0.15至0.21的静态COF和0.06至0.1的动态COF。
本发明的这些和其他非限制性方面将在以下部分中进一步详细讨论。
A.注射拉伸吹塑(ISBM)容器
可通过对含有HDPE的聚合物组合物进行注射拉伸吹塑来制造本发明的ISBM HDPE容器。容器可以具有任何合适的形状和/或尺寸。在一些方面中，容器的尺寸可以是至少如下数值中的任一、等于如下数值中的任一、或者如下数值中任意两者之间：0.1L至10L，或0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9和10L。容器壁的厚度可以是0.05mm至2mm，或0.1至1mm，或至少如下数值中的任一、等于如下数值中的任一、或者如下数值中任意两者之间：0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9和2mm。容器壁可以独立地具有均匀和/或不均匀的厚度。
在一些方面，容器的管腔或孔沿横向平面的截面(例如垂直于容器纵轴的平面)可以是圆形、卵形、椭圆形、星形、三角形、正方形、矩形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形、圆角星形、圆角三角形、圆角正方形、圆角矩形、圆角五边形、圆角六边形、圆角七边形、圆角八边形、圆角九边形、圆角十边形或不规则形状。容器可以具有均匀或不均匀的形状。参照图1，示出了根据本发明的一个实施方式的ISBM容器100。该容器可以具有纵轴101。平面102可以是垂直于纵轴101的平面。103示出了容器100的管腔或孔104沿着平面102的截面。管腔沿着垂直于纵轴101的各个平面的截面可以具有相似或不同的形状和/或尺寸。在一些特定方面，截面可以是六边形或圆角六边形形状的。如本文所用，圆角多边形，例如圆角六边形，可以指具有圆角/边的六边形。
容器的内表面(例如内表面的至少一部分或整个内表面)可以具有0.15至0.21的静态摩擦系数(COF)和0.06至0.1的动态摩擦系数。与内表面相对的外表面可以具有相同或不同的COF。可以相对于钢向表面施加16.71N法向力来测量摩擦系数。可以通过将尺寸为2.5”x 1”的容器壁部分附接到2.5”x 2.5”的滑块来测量内表面和钢板之间的COF。可以使滑块负重，使得施加到容器壁表面的法向力为16.71N。可以以6英寸/分钟的速率拉动滑块。可以根据移动开始时所需的力计算静态COF，可以通过拉动2”到6”距离所需的平均力计算动态COF。用直径为14至16mm或约15mm的水滴润湿表面后，内表面可保持76°或更高，或者76°至82°的水接触角长达三分钟。与内表面相对的外表面可具有相同或不同的水接触角值或特性。在一些方面中，内表面和/或外表面未涂覆有涂层。在这些方面中，HDPE聚合物组合物形成容器的一个或多个表面。
本发明的ISBM HDPE容器可用于或能够用于容纳食品和/或消费品。食品和/或消费品可以包括液体或半固体产品。半固体产品通常具有比液体产品更高的粘度。食品和/或消费品的非限制性示例包括但不限于番茄酱/调味番茄酱、芥末酱、蛋黄酱、糖浆、蜂蜜、果冻、花生酱、黄油、巧克力糖浆、起酥油、黄油、人造黄油、人造奶油、动物油脂、蘸酱(dip)、酸奶、酸奶油、冰淇淋、粘性食品(例如糖果、巧克力糖浆、醪糟、酵母醪糟、啤酒醪糟、太妃糖)、食用油、鱼油、棉花糖、面团、面糊、烘焙食品、口香糖、泡泡糖、黄油、奶酪、奶油、奶油奶酪、芥末酱、酸奶、酸奶油、咖喱、酱汁、巴尔干风味甜椒酱(ajvar)、咖喱香肠酱、辣番茄酱(salsa lizano)、酸辣酱、佩布雷酱(pebre)、鱼露、酸奶黄瓜酱(tzatziki)、拉差辣椒酱(sriracha sauce)、维吉麦(vegemite)、阿根廷青酱(chimichurri)、HP酱/棕酱、哈里萨辣酱(harissa)、韩国式辣椒酱(kochujang)、海鲜酱(hoisan sauce)、韩国泡菜(kim-chi)、娇露辣辣酱(cholula hot sauce)、鞑靼酱、芝麻酱、鹰嘴豆泥、七味粉(shichimi)、番茄酱、意粉酱、阿尔弗雷德酱(alfredo sauce)、意大利面酱、糖霜、甜点装饰酱、生奶油、食品添加剂(如油酸乙酯)、脂肪酸、蛋白质、植物油(如橄榄油、轻橄榄油、玉米油、大豆油、菜籽油、亚麻籽油、葡萄籽油、亚麻油，芥花油、花生油、红花油、葵花油)、消毒剂、化妆品、洗发水、乳液、霜、发胶、牙膏和/或液体肥皂。
B.HDPE聚合物组合物
聚合物组合物或树脂可含有：至少99重量％、99重量％至99.9重量％、99重量％至100重量％或99、99.1、99.2、99.3、99.4、99.5、99.6、99.7、99.8、99.9和100％中的至少任意一项、等于其中任意一项或介于其中任意两项之间的HDPE，以及任选的一种或多种添加剂，其中，总添加剂含量为0至1重量％，或0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1重量％中的至少任意一项、等于其中任意一项或介于其中任意两项之间。
i.HDPE
通过GPC测量的HDPE的重均分子量(Mw)可为100000至250000g/mol。通过GPC测量的HDPE的分散性(Mw/Mn)可为9或更高，或者9至12。通过GPC测量的HDPE的峰位分子量可为20000g/mol或更高，或者20000至5000g/mol。根据ASTM D-1238以190℃/2.16kg测量的HDPE的MI2可为1g/10分钟或更大，或1g/10分钟至8g/10分钟，或1、2、3、4、5、6、7和8g/10分钟中的至少任意一项、等于其中任意一项或介于其中任意两项之间。根据ASTM D-1693以100％Igepal测量的HDPE的抗环境应力开裂性(ESCR)可大于150小时，或大于160小时，或小于170小时，或大于180小时，或180小时至300小时。根据ASTM D792测量的HDPE的密度可为0.94g/cc至0.97g/cc，或0.94、0.945、0.95、0.955、0.96、0.965和0.97g/cc中的至少任意一项、等于其中任意一项或介于其中任意两项之间。HDPE的零剪切粘度可以为15000Pa·秒至250000Pa·秒，或者15000、25000、50000、75000、100000、125000、150000、175000、200000、225000和250000Pa·秒中的至少任意一项、等于其中任意一项或介于其中任意两项之间。HDPE可以是茂金属或非茂金属HDPE。HDPE可以是单峰HDPE或双峰HDPE。在某些方面，HDPE可以是非茂金属双峰HDPE。
所用的HDPE可以具有本文提及的性质中的至少一种、任意组合或全部。
在一些方面，可以使用两种或多种HDPE(例如具有不同性质的HDPE)的组合。可使用市售HDPE的非限制性示例，包括可购自TOTAL的9260、SB1359NA。
ii.添加剂
聚合物组合物可以任选地含有一种或多种添加剂。任选的一种或多种添加剂可以选自下组：除酸剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、成核剂、着色剂、润滑剂、加工助剂、增塑剂、流动改性剂或其任意组合。
成核剂可以包括羧酸盐(例如二羧酸盐和/或脂肪酸盐)、山梨醇衍生物、壬醇衍生物或其任意组合。在一些方面，成核剂可以是六氢邻苯二甲酸(HHPA)盐，例如HHPA的钙、锶、锂或一元铝盐；双环[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸二钠；1,2-环己烷二羧酸盐，例如1,2-环己烷二羧酸的钙盐；脂肪酸的锂、钠、钙、钡、镁、铝或锌盐，例如硬脂酸锌或硬脂酸钙；1,3:2,4-二(3,4-二甲基苄叉)山梨醇；滑石；苯甲酸钠；或其任意组合。在不希望受理论约束的情况下，据信，通过添加成核剂可以获得具有相对高结晶度和均匀晶体结构的组合物。在一些方面，聚合物组合物可以任选地含有0.01重量％至1重量％或0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1重量％中的至少任意一项、等于任意一项或介于任意两项之间的成核剂。
着色剂可以是有机颜料、无机颜料、炭黑、白色颜料和/或铝颜料。有机颜料可以是有机染料，例如多环单偶氮金属络合物和/或多环双偶氮金属络合物。无机颜料可以是金属盐或金属氧化物，例如二氧化钛。在一些方面，聚合物组合物可以任选地含有0.01重量％至1重量％或0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1重量％中的至少任意一项、等于任意一项或介于任意两项之间的着色剂。
润滑剂可以包括可购自道康宁(DOW CORNING)的商品名为MB50-802的分散在聚乙烯中的二氧化硅改性的高分子量硅氧烷聚合物、油酰胺、芥酸酰胺、山嵛酸酰胺或其任意组合。在一些方面，聚合物组合物可以任选地含有0.01重量％至1重量％或0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1重量％中的至少任意一项、等于任意一项或介于任意两项之间的润滑剂。
除酸剂可以含有硬脂酸钙、硬脂酸锌、水滑石，或氧化锌或其任意组合。在一些方面，除酸剂可以包括硬脂酸锌、水滑石、氧化锌或其任意组合。在一些方面，聚合物组合物可以含有200至3000ppm，或200至2000ppm，或200、400、600、800、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2200、2400、2600、2800和3000ppm中的至少任意一项、等于任意一项或介于任意两项之间的除酸剂。
C.制备ISBM HDPE容器的方法
可通过对HDPE聚合物组合物进行注射拉伸吹塑来制备本发明的ISBM HDPE容器。注射拉伸吹塑方法可以包括对HDPE聚合物组合物的进行注塑以形成预成型件，以及对预成型件进行拉伸吹塑以形成ISBM容器。在一些方面，注塑方法可以包括混合，例如对聚合物组合物的组分(如HDPE和任选的一种或多种添加剂)进行干混，熔化聚合物组合物并将熔融的聚合物组合物注入预成型模具中。可以用挤出机进行注塑过程。所用的挤出机可以是本领域已知的合适的挤出机。熔融的HDPE聚合物组合物的温度可以高至足以使熔融的聚合物组合物在挤出机筒中自由流动，但低至足以使得观察到的聚合物组合物的分解相对较少。在一些方面中，熔化HDPE聚合物组合物的熔融温度可为300至600°F、或350至550°F或450至500°F，或在300、350、400、450、500、550和600°F中的至少任意一项，等于其中的任意一项，或其中的任意两项之间。注塑过程的注射压力可以是400至1000psi，或者400、500、600、700、800、900和1000psi中的至少任意一项，等于其中的任意一项，或其中的任意两项之间。预成型模具可以是多腔模具，例如可以同时形成多个预成型件。预成型件的壁厚可以为1mm至8mm，长度可以为8cm至15cm，截面直径或宽度可以为30mm至40mm。预成型件可以包括(待形成包括螺纹的)ISBM HDPE容器的颈部，称为成品。在一些方面，可以对通过注塑形成的预成型件进行调节以形成具有期望的温度分布的预成型件，以及可以对具有期望温度分布的预成型件进行拉伸吹塑以形成ISBM HDPE容器。在一些方面，调节过程可以包括用合适的装置(例如反射辐射加热炉、空气刀等)加热预成型件，并且任选地允许热量通过预成型件分散。
拉伸吹塑方法可以包括将空气吹送到预成型件中。在一些方面中，可以用压缩空气拉伸吹塑预成型件(例如具有期望温度分布的预成型件)，拉伸速率为25至150cm/s，或者25、50、75、100、125和150cm/s中的至少任意一项，等于其中的任意一项，或其中的任意两项之间；和/或拉伸压力为150至500psi，或者150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475和500psi中的至少任意一项，等于其中的任意一项，或其中的任意两项之间。在某些方面中，在用加压空气进行拉伸吹塑之前，可以任选地通过中心杆轴向拉伸预成型件(例如具有期望温度分布的预成型件)以形成轴向拉伸的预成型件，以及可以用加压空气拉伸吹塑轴向拉伸的预成型件以形成ISBM容器。
ISBM过程可以是一阶段ISBM过程，也可以是两阶段ISBM过程。在一阶段ISBM过程中，通常在一台机器中执行形成预成型件、调节预成型件和拉伸吹塑预成型件的步骤。相比之下，在两阶段ISBM过程中，通常在分开的机器中执行形成预成型件的步骤以及调节预成型件和/或拉伸吹塑预成型件的步骤。
实施例
本发明将通过具体实施例进行更详细地描述。以下所提供的实施例仅作为说明行目的，并不旨在以任何方式限制本发明。本领域技术人员将容易地识别各种非关键参数，这些参数可以改变或修改而产生基本相同的结果。
实施例1
注射拉伸吹塑(ISBM)和挤压吹塑(EBM)容器
通过对可购自TOTAL的HDPE树脂SB1359NA(表1)进行注射拉伸吹制而生产类似于普通佳得乐(Gatorade)型瓶且大小为0.5升的具有六边形截面的注射拉伸吹塑(ISBM)容器。在对比实验中，通过对可购自TOTAL的HDPE树脂5502(表1)进行挤出吹塑来制备具有正方形形状的挤出吹塑(EBM)瓶。表2中提供了所使用的ISBM条件。EBM瓶是用UNILOY 250R1吹塑机生产的。图2示出了所生产的瓶子的几何形状，其中前排瓶子1-5是EBM瓶，而后排瓶子1-5是ISBM瓶。
表1：HDPE树脂
表2：ISBM条件
对瓶子进行了持水性(water retention)测试。对于每组ISBM和EBM瓶，取5个瓶子。将清洁和干燥的瓶子贴上标签并单独称重。将瓶子装满水并保持5分钟不受干扰。然后将瓶子都排空。注意不要把倒出的水溅到瓶子的外表面。快速摇晃瓶子，然后立即称重。表3列出了初始重量、最终重量和排空瓶子中的水后残余水的重量。表3中的数据显示，与ISBM瓶相比，EBM瓶在排空后保留的残余水约是ISBM瓶的两倍(EBM为0.42g，ISBM为0.20g)。
表3：SBM和EBM容器的持水性
为了补充残余水现象，对瓶内表面进行了详细的探索。使用光学显微镜和精密滴管测量瓶内表面的水接触角。用直径约15mm的水滴润湿瓶子的内表面，并在4分钟内按每1分钟监测水接触角。对于每种瓶子类型，实验重复5次。图3显示了初始润湿后4分钟内瓶子表面的水接触角。如图3所示，随着水滴的扩散，两个表面的接触角逐渐下降。ISBM表面表现出更高的接触角(比EBM大了约5-6°)，表明其表面更疏水。由于ISBM表面更疏水，因此在排空过程中，可以合理地预计水更容易在表面上流动。
还使用光学和扫描电子显微镜(SEM)对瓶内表面进行了研究。图4A和4B分别示出EBM瓶的内表面和ISBM瓶的内表面的光学显微镜图像。从图4中可以看出，EBM表面表现出更紊乱的表面，而ISBM表面更有向(oriented)和均匀。可以通过表面的SEM图像更详细地观察到在光学光谱中看到的现象。图5A和5B分别示出EBM瓶的内表面和ISBM瓶的内表面的SEM图像。从图5中可以看出，EBM表面看起来包含材料的随机团聚，而ISBM表面看起来含有高度有向的聚合物链。
测量了瓶子表面相对于钢的静态和动态摩擦系数(COF)。通过将尺寸为2.5”x 1”的瓶壁部分附接2.5”x 2.5”的滑块并在固定钢板上拉动来测量瓶内表面和钢板之间的COF。使滑块负重，使得施加到瓶子表面的法向力总计为16.71N。以6英寸/分钟的速率拉动滑块。然后在移动开始时测量力(用于计算静态COF)，并在2”至6”的拉动距离上取平均值(用于计算动态COF)。该过程重复了三次，具有良好的重复性。对ISBM和EBM表面获得的静态和动态COF如图6所示。从图6中可以看出，与EBM瓶的内表面相比，ISBM瓶的内表面表现出显著更低的静态和动态COF。
尽管已经详细描述了本申请的实施方式和其优点，但是应当理解，可在不脱离所附权利要求所定义的实施方式的精神和范围的情况下，对本文进行各种变化、替代和改变。而且，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施方式。如本领域普通技术人员将从上述公开中容易理解的那样，可以利用目前存在的或今后将要开发的、执行与本文相应实施方式基本相同的功能或实现基本相同的结果的工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这样的工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤包括在其范围内。

Claims (19)

1.一种注射拉伸吹塑(ISBM)容器，其包括：
表面，其具有：
0.15至0.21的静态摩擦系数(COF)；和
0.06至0.1的动态COF；和
包含高密度聚乙烯(HDPE)的聚合物组合物，所述高密度聚乙烯具有：
通过GPC测量的9或更高的分散性(Mw/Mn)；
根据ASTM D-1238以190℃/2.16kg测量的1g/10分钟或更高的MI2；和
根据ASTM D-1693,B以100％Igepal测量的大于150小时的抗环境应力开裂性(ESCR)，
其中，在用14至16mm直径的水滴润湿表面后，所述表面保持76°或更高的水接触角长达三分钟。
2.如权利要求1所述的ISBM容器，其中，HDPE树脂具有通过GPC测量的9至12的分散性；根据ASTM D-1238以190℃/2.16kg测量的1至8g/10分钟的MI2；以及根据ASTM D-1693,B以100％Igepal测量的180至300小时的ESCR。
3.如权利要求1或2所述的ISBM容器，其中，HDPE树脂具有：
根据ASTM D792测量的0.94g/cc至0.97g/cc的密度；
15000Pa·秒至250000Pa·秒的零剪切粘度；和
通过GPC测量的20000g/mol或更高的峰位分子量。
4.如权利要求1至3中任一项所述的ISBM容器，其中，HDPE树脂具有：
根据ASTM D-1238以190℃/2.16kg测量的2.0g/10分钟的MI2；
根据ASTM D-638以IV型试样，2英寸/分钟测量的4600psi的屈服拉伸强度；
根据ASTM D-638以IV型试样，2英寸/分钟测量的大于600％的断裂伸长率；
根据ASTM D-790测量的210kpsi的弯曲模量；
根据ASTM D-1693,B以100％Igepal测量的大于200小时的抗环境应力开裂性(ESCR)；
260°F的维卡软化点；和
根据ASTM D-792测量的0.959g/cm3的密度。
5.如权利要求1至4中任一项所述的ISBM容器，其中，所述容器的管腔沿容器横向平面的截面为圆形、卵形、椭圆形、正方形、矩形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形、圆角正方形、圆角矩形、圆角五边形、圆角六边形、圆角七边形、圆角八边形、圆角九边形，或圆角十边形。
6.如权利要求5所述的ISBM容器，其中，所述截面为六边形或圆角六边形。
7.如权利要求1至6中任一项所述的ISBM容器，其中，所述聚合物组合物包含添加剂。
8.如权利要求7所述的ISBM容器，其中，所述添加剂是除酸剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、成核剂、着色剂、润滑剂、加工助剂、增塑剂、流动改性剂或其任意组合。
9.如权利要求8所述的ISBM容器，其中，所述成核剂包括羧酸盐、二羧酸盐、脂肪酸盐、山梨醇衍生物、壬醇衍生物或其任意组合。
10.如权利要求8至9中任一项所述的ISBM容器，其中，所述成核剂包括双环[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸二钠；1,2-环己烷二羧酸的钙盐；硬脂酸锌、硬脂酸钙、1,3:2,4-二(3,4-二甲基苄叉)山梨醇或其任意组合。
11.如权利要求8-10中任一项所述的ISBM容器，其中，所述着色剂包括二氧化钛、炭黑、多环单偶氮金属络合物、多环双偶氮金属络合物或其任意组合。
12.如权利要求8至11中任一项所述的ISBM容器，其中，所述润滑剂包括分散在聚乙烯中的二氧化硅改性的高分子量硅氧烷聚合物、油酰胺、芥酸酰胺、山嵛酸酰胺或其任意组合，所述除酸剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、水滑石、氧化锌或其任意组合。
13.如权利要求1至12中任一项所述的ISBM容器，其中，所述容器包括外表面和相对的内表面，并且其中，所述内表面包括：
0.15至0.21的静态摩擦系数(COF)；和
0.06至0.1的动态COF。
14.如权利要求1至13中任一项所述的ISBM容器，其中，食品，例如液体或半固体食品，包含在所述容器中并与内表面的至少一部分接触。
15.一种用于制造权利要求1至14中任一项所述的ISBM容器的方法，所述方法包括：
对所述聚合物组合物进行注塑以形成预成型件；和
对预成型件进行拉伸吹塑以形成ISBM容器。
16.如权利要求15所述的方法，其中，对所述预成型件进行热调节以形成具有期望的温度分布的预成型件，以及对具有期望的温度分布的预成型件进行拉伸吹塑以形成ISBM容器。
17.如权利要求15或16所述的方法，其中，所述方法是一阶段或两阶段注射拉伸吹塑方法。
18.如权利要求15至17中任一项所述的方法，其中，所述聚合物组合物的注塑条件包括350至550°F的熔融温度和/或400至1000psi的注射压力。
19.如权利要求15至18中任一项所述的方法，其中，拉伸吹塑条件包括25至150cm/s的拉伸速率和/或150至500psi的拉伸压力。
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