CN1925969A - 具有发泡器壁的容器 - Google Patents

Abstract

一种容器制备方法，该方法包括以下步骤：注塑模制器壁中夹带有非反应性气体的聚合物预成形体，冷却该预成形体到聚合物软化温度以下，重新加热预成形体到聚合物软化温度以上，和吹塑该预成形体，从而制备基本上由其中非反应性气体被包含在微孔发泡材料小孔中的微孔发泡聚合物组成的容器。

Description

具有发泡器壁的容器

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年2月17日提交的美国临时专利申请No.60/545,049和2004年12月17日提交的美国非临时专利申请No.11/015,360的权益。

技术领域

本发明一般涉及具有发泡器壁的聚合物容器。更具体地说，本发明涉及基本上由微孔发泡材料组成的容器，其中发泡材料微孔包含非反应性气体如二氧化碳；并涉及它的制备方法。

背景技术

双轴取向的单和多层的瓶子可以利用热预成形工艺由聚合物材料如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成，在所述工艺中单或多层的预成形体被加热到它的理想取向温度，并拉伸吹制成与围绕的模腔形状一致。预成形体可通过任何常规方法制备，如挤出包含单或多个聚合物层的预成形体，或在以前已经注塑模制好的预成形体上注塑后来的聚合物层。通常，多层被用于饮料容器，以便加入扩散阻隔性质，这种性质通常是在单层容器中所没有的。

在现有技术的多层容器中的各聚合物层通常彼此密切接触，因此有利于热能传导通过容器器壁。这使得容器中的冷却的内容物迅速地升温到周围温度。因此，这样的容器经常包覆在例如发泡聚苯乙烯壳中，以便赋予该容器绝热性质。

希望制备兼备二氧化碳扩散阻隔性质和绝热性质的改进的容器。

发明内容

根据本发明，意外地发现了一种显示出上述性质的容器的制备方法。该方法包括以下步骤：注塑模制器壁中夹带有非反应性气体的聚合物预成形体，冷却该预成形体到聚合物软化温度以下的温度，重新加热预成形体到聚合物软化温度以上的温度，和吹塑模制该预成形体，从而制备基本上由其中非反应性气体被包含在微孔发泡材料小孔中的微孔发泡聚合物组成的容器。

本发明还预想到的是一种基本上由以下组成的容器：微孔发泡聚合物；和包含在微孔发泡材料的小孔中的非反应性气体。

本发明的容器特别适用于包装碳酸饮料(carbonated beverages)。

具体实施方式

本发明涉及一种容器制备方法，该方法包括以下步骤：注塑模制器壁中夹带有非反应性气体的聚合物预成形体，冷却该预成形体到聚合物软化温度以下的温度，重新加热预成形体到聚合物软化温度以上的温度，和吹塑模制该预成形体，从而制备基本上由其中非反应性气体被包含在微孔发泡材料小孔中的微孔发泡聚合物组成的容器。本发明还涉及一种基本上由以下组成的容器：微孔发泡聚合物；和包含在微孔发泡材料小孔中的非反应性气体。

用于制备容器的适宜聚合物包括但是不必限于，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和其它聚酯、聚丙烯、丙烯腈酸酯(acrylonitril acidester)、氯乙烯、聚烯烃、聚酰胺等，及其衍生物、共混物和共聚物。优选的聚合物是PET。

在常规增塑螺杆挤出机中熔融聚合物薄片，以便在挤出机排放时制备出热聚合物熔体的均质流。典型地，从挤出机排放的聚合物熔体流的温度为约225到325摄氏度。本领域技术人员将理解的是，聚合物熔体流的温度由若干因素决定，包括所用的聚合物的种类、提供给挤出机螺杆的能量等等。例如，PET通常在大约260到290摄氏度的温度下挤出。非反应性气体在压力下注入挤出机的混合区，以便最终将该气体作为微孔空隙夹带在聚合物材料内。在本文中所用的术语“非反应性气体”是指对聚合物基本上呈惰性的气体。优选的非反应性气体包括二氧化碳、氮和氩，以及这些气体彼此之间或与其它气体的混合物。

根据本发明，挤出物被注塑模制成其中非反应性气体夹带在器壁中的聚合物预成形体。用于注塑模制聚合物预成形体的方法和仪器是本领域所公知的。

众所周知的是无定形PET的密度为1.335克每立方厘米。还公知的是处于熔融相的PET的密度为约1.200克每立方厘米。因此，如果预成形体注塑模制腔完全填充熔融的PET，并使其冷却，那么得到的预成形体将不会显示出适当的重量，并可能具有许多严重的缺陷如凹痕。现有技术的注塑模制文献教导了，为了补偿无定形PET和熔融PET的密度差异，必须将少量聚合物材料加入注塑模制腔已经进行了填装并且材料正在冷却的部分。这被称为填装压力(packing pressure)。因此，在注塑模制循环期间的填装压力阶段必须加入大约百分之十以上的材料，以确保通过注塑模制法形成的预成形体充足填充并充分成型。注塑模制操作的填装压力阶段同样用于PET之外的聚合物材料。

然而，根据本发明，利用非反应性气体注塑模制聚合物预成形体并同时发泡。在注塑模制阶段期间，该气体被夹带在材料中。与现有技术的注塑模制法(其中在填装阶段期间注入另外的聚合物材料)不同，本发明使用的填装压力最小。因为聚合物材料仍然处于熔融状态，所以非反应性气体的分压足以容许溶解的气体从聚合物中释放出来，形成气相，其形成了所述微孔发泡构造。因此，通过本发明方法制备的预成形体重量小于通过使用了填装方法的常规注塑模制操作制备的聚合物预成形体，但是具有相同的形式和几何形状。

完成注塑模制步骤时，冷却预成形体到聚合物软化温度以下的温度。例如PET的软化温度是约70摄氏度。这样，夹带的非反应性气体被保留在聚合物预成形体的器壁中。该冷却步骤对本发明方法至关重要，因为它调节了聚合物并为成功制备吹塑模制的容器保留了其希望的性质。在使用不能直接从挤出型坯吹塑模制的聚合物如聚酯时，该冷却步骤也是必须的。该冷却步骤可通过用于聚合物成型领域的任何常规方法来实施，例如通过将冷却气体流从预成形体的表面上通过，或通过冷却模子来冷却仍然在模子中的预成形体。

随后，将预成形体重新加热到聚合物软化温度以上的温度。该加热步骤可通过公知方法进行，例如通过将预成形暴露于热气流中，通过火焰冲击，通过暴露于红外能量中，通过将预成形体通过常规烘箱，等等。PET通常重新加热到其软化温度以上20到25摄氏度的温度，以用于随后的吹塑模制操作。如果PET被重新加热到超过其玻璃态转化温度太多，或在其软化温度以上的温度下停留过长的时间，那么PET会不希望地开始结晶并发白。同样，如果预成形体加热到微孔中的非反应性气体的增加的压力超过了材料的机械性能的温度，那么微孔不希望地开始扩展，从而扭曲预成形体。

最后，预成形体进行吹塑模制，从而制备基本上由其中非反应性气体包含在微孔发泡材料小孔中的微孔发泡聚合物组成的容器。用于从聚合物预成形体吹塑模制容器的方法和仪器是所公知的。

除优选的气体之外，微孔可包含常用于制备微孔发泡构造的其它气体。优选地，该非反应性气体包括二氧化碳，浓度为占非反应性气体总重量的至少10重量％。二氧化碳浓度水平提供了足够的分压来延迟二氧化碳从本发明容器中的碳酸饮料扩散到外部大气中。而且，微孔发泡材料起到有效绝热体的作用，延迟了热能从大气传导到容器内的冷却的碳酸饮料中。

对比

利用KoSa 2201 PET树脂，根据标准过程制备常规的预成形体。填装压力是在约375bar下约11.0秒。冷却时间是约15.0秒，在Arburg420C上测量。预成形体重约24.1克。冷却后，重新加热预成形体，并在Sidel SB02/3吹塑模制机上将其吹塑模制成可接受的瓶子。预成形体结晶至不可接受的水平之前的预成形体表面的最高温度(用与SidelSB02/3一起提供的红外线高温计来测定)为约115℃。

实施例

根据本发明用相同的树脂并引入超临界的非反应性氮气来制备预成形体。保持压力降为约308bar，保持了仅仅约0.5秒。冷却时间增加到约25.0秒。预成形体在美观方面是可接受的，未显示出任何物理缺陷。预成形体重约21.85克。预成形体在相同的吹塑模制机上重新加热，预成形可以吹塑模制而在到达吹塑模子前在吹塑加热系统中不发生变形的最高温度为约104℃，这在预成形体上相同位置测得。

从以上描述中，本领域技术人员很容易确定本发明的必要技术特征，并且不背离其实质和范围而作出各种变化和修改，以使本发明适用于各种用途和条件。

Claims (18)

1.一种具有发泡器壁的容器的制备方法，该方法包括以下步骤：

注塑模制器壁中夹带有非反应性气体的聚合物预成形体；

冷却该预成形体到聚合物软化温度以下的温度；

重新加热预成形体到大于聚合物软化温度的温度；和

吹塑模制该预成形体，从而制备基本上由其中非反应性气体被包含在微孔发泡材料小孔中的微孔发泡聚合物组成的容器。

2.权利要求1的具有发泡器壁的容器的制备方法，其中聚合物包括选自聚酯、聚丙烯、丙烯腈酸酯、氯乙烯、聚烯烃、聚酰胺，以及其衍生物、共混物和共聚物的聚合物。

3.权利要求1的具有发泡器壁的容器的制备方法，其中聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。

4.权利要求1的具有发泡器壁的容器的制备方法，其中非反应性气体包括二氧化碳、氮、氩或其混合物。

5.权利要求1的具有发泡器壁的容器的制备方法，其中非反应性气体包括二氧化碳。

6.权利要求1的具有发泡器壁的容器的制备方法，其中非反应性气体包括二氧化碳，浓度为至少10重量％。

7.一种具有发泡器壁的容器的制备方法，该方法包括以下步骤：

注塑模制器壁中夹带有包括二氧化碳、氮、氩或其混合物的非反应性气体的聚对苯二甲酸乙二醇酯预成形体；

冷却该预成形体到低于约70摄氏度的温度；

重新加热预成形体到大于约70摄氏度的温度；和

吹塑模制该预成形体，从而制备基本上由其中包括二氧化碳、氮、氩或其混合物的非反应性气体被包含在微孔发泡材料小孔中的微孔发泡聚合物组成的聚对苯二甲酸乙二醇酯容器。

8.权利要求7的具有发泡器壁的容器的制备方法，其中非反应性气体包括二氧化碳。

9.权利要求7的具有发泡器壁的容器的制备方法，其中非反应性气体包括二氧化碳，浓度为至少10重量％。

10.一种基本上由以下组成的容器：

微孔发泡聚合物；和

包含在微孔发泡材料小孔中的非反应性气体。

11.权利要求10的容器，其中聚合物包括选自聚酯、聚丙烯、丙烯腈酸酯、氯乙烯、聚烯烃、聚酰胺，以及其衍生物、共混物和共聚物的聚合物。

12.权利要求10的容器，其中聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。

13.权利要求10的容器，其中非反应性气体包括二氧化碳、氮、氩或其混合物。

14.权利要求10的容器，其中非反应性气体包括二氧化碳。

15.权利要求10的容器，其中非反应性气体包括二氧化碳，浓度为至少10重量％。

16.一种基本上由以下组成的容器：

微孔发泡聚对苯二甲酸乙二醇酯；和

包含在微孔发泡材料的小孔中的包括二氧化碳、氮、氩或其混合物的非反应性气体。

17.权利要求16的容器，其中非反应性气体包括二氧化碳。

18.权利要求16的容器，其中非反应性气体包括二氧化碳，浓度为至少10重量％。