TW201347953A - 擠壓ｐｅｔ型坯、容器及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種擠壓PET型坯，其包括：可包含PET之第一擠壓聚合物及可包含PET之第二擠壓聚合物。在具體實例中，共擠壓該第一擠壓聚合物與該第二擠壓聚合物，且該第一擠壓聚合物具有高於該第二擠壓聚合物之固有黏度的固有黏度。在其他具體實例中，摻合具有較高IV之第一聚合物與具有較低IV之第二聚合物的摻合物。另外，對於涉及再研磨材料之一些具體實例，淘析製程可用於移除微粒或細料。

Description

擠壓PET型坯、容器及方法 【相關申請之交互參照】
本申請案主張2011年8月25日申請之美國臨時申請案61/527,443之權益，該申請案如同完整闡述於本文中一般以引用方式納入本文中。
本發明大體上係關於擠壓吹塑(EBM)方法及系統，其能夠利用注入拉伸吹塑(ISBM)級聚對苯二甲酸乙二酯(PET)來產生包括瓶子及容器之物品。
包括PET之聚合物樹脂常用於塑膠包裝工業中。因其有利的加工性質且因PET被認為是易於再循環的，所以PET廣泛用於生產多種類型之瓶子及容器(在本文中可集體簡稱為「容器(container)」)。在瓶子工業中，例如，瓶子級PET通常具有約0.65至0.87dL/g之樹脂固有黏度(IV)且通常聯合ISBM加工使用。
可擠壓的PET型組成物或調配物(例如可擠壓的PET型共聚物)在包裝工業中亦為已知的。無限制地，在美國專利第3,919,375號及第4,828,786號中提供通用型坯擠壓的教示內容。對於適用於EBM製程之PET，可能需要較高分子量之PET，亦即具有較高IV(例如1.0dL/g或更高) 之PET及增鏈劑。然而，該等共聚物通常為非晶形或結晶緩慢的，此可帶來一定的轉化及回收挑戰。儘管結晶緩慢的共聚物可允許在EBM環境中更容易地加工，但所得容器可尤其帶來再循環能力之挑戰。舉例而言，當材料尚未結晶且保持非晶形時，非晶形共聚物傾向於通常於約80℃下軟化並形成聚結物。此外，當非晶形或結晶緩慢的樹脂添加至PET再循環流中時，該等樹脂尤其會引起不希望發生的黏附、熱聚結及橋連(或埠堵塞)問題。該等問題會使得該等PET聚合物樹脂不適用於習知再循環程式及製程。
此外，若瓶子級PET與可擠壓PET組成物被摻合或合併從而以分枝PET共聚物形式提供，則所得樹脂組合不能呈現足夠所需之性能特性。此通常係自再循環觀點考慮，擠壓級PET之百分比愈高，所得產物之特性愈不合所需。
標準ISBM級PET在擠壓情形下的使用可能有助於解決一些上述再循環能力問題。然而，由於諸如以上指出的原因，該等樹脂因受到許多挑戰而通常不能被成功地商業化。該等樹脂通常具有低IV，亦即常常為約0.65至0.87。因此，其不傾向於具有足夠的熔融強度及/或該等樹脂會過於快速地擠壓以致不能形成所要可俘獲的型坯。另外，對於一些物品而言，較低IV可提供較小容器強度、較高的應力破裂或裂紋易感性及增大的容器濁度。
因此，仍然需要一種生產商業上可接受之瓶子及/或容器的EBM方法及系統，該等瓶子及/或容器與來自擠壓級PET組合物或調配物之再循環流相容。
本發明揭示擠壓PET型坯、容器及用於生產該等型坯及容器之方法。在一個具體實例中，共擠壓第一擠壓聚合物與第二擠壓聚合物，第一擠壓聚合物包含PET，第二擠壓聚合物包含PET，且第一擠壓聚合物之固有黏度高於第二擠壓聚合物之固有黏度。共擠壓型坯可隨後經吹塑以形成容器。
在一個具體實例中，第一擠壓聚合物(亦即較高IV之聚合物)可包含IV為約0.96或更高之PET。若須要，則第一擠壓聚合物可具有約1.0至1.4之IV，且可例如藉由固態化標準瓶子級PET來製造並可不用增鏈劑。第二擠壓聚合物(亦即較低IV之聚合物)亦可包含PET，且可具有約0.87或更低之IV。若須要，則第二擠壓聚合物可具有約0.8至0.87之IV。另外，第二擠壓聚合物可進一步包含消費後再循環(PCR)PET及再研磨PET，及/或可視情況而包括著色劑及/或障壁。
在其他具體實例中，所用的擠壓聚合物可包含摻合物。舉例而言，擠壓PET可包含摻合物-諸如較高IV之PET(例如0.96或更高)與較低IV之PET(例如介於0.80與0.85之間)之摻合物。該摻合物不需要增鏈劑且必要時可自身經共擠壓。另外，對於一些具體實例而言，較高IV之聚合物材料可以較低IV之聚合物材料開始且可例如經由固態化製程來使其IV提高。
本發明之具體實例現將藉由舉例說明方式參考隨附圖式來描述，該等圖中：圖1例示部分脫落視圖，其大體上例示多層擠壓吹塑容器之 一個具體實例；圖2為部分剖視圖，其大體上例示經模製容器之壁；圖3為中間物品之一個具體實例之壁的部分剖視圖；圖4及圖5大體上例示可用於形成根據一個具體實例之型坯的流動頭及沖模襯套總成的一個具體實例；及圖6至圖8為大體上例示根據本揭露內容之具體實例之製程的流程圖。
聯合2010年9月8日申請之美國專利申請案第12/877,573號來提供額外描述及資訊，該申請案以引用方式全文納入本文中。
現將詳細參考本發明之具體實例，該等具體實例之實施例描述於本文中且例示於附圖中。儘管本發明將聯合具體實例加以描述，但應瞭解，不欲將本發明限於此等具體實例。相反，本發明欲涵蓋替代例、修改例及等效例，其皆可包括於如由隨附申請專利範圍所限定的本發明之精神及範疇中。
在本發明之一個具體實例中，提供一種方法，其中兩種或兩種以上聚合物經共擠壓以形成型坯，該型坯可隨後吹製成瓶子或容器。在一個具體實例中，可提供兩種獨立的聚合物。第一聚合物可包含PET且可具有相對較高的IV-例如0.96或更高(或例如自約1.0至約1.4)。第一聚合物可例如且不限於藉由固態化標準瓶子級PET來製造，且可不用增鏈劑。第二聚合物亦可包含PET且可具有相對較低的IV-例如小於約0.87(或例如自約0.8至約0.87)。第二聚合物(亦即具有相對較低的IV)可包含消費後 再循環(PCR)PET及/或再研磨PET。此外，對於一些具體實例，第二聚合物可額外包括一或多種著色劑。
應注意，再研磨PET通常不同於PCR PET，原因在於，再研磨材料未在物品正常生命週期期間分配給消費者。舉例而言，再研磨材料可為不形成物品之一部分的材料且只是在製造場所被俘獲。
在一個具體實例中，第一聚合物可具有例如約0.97之IV，而第二聚合物可具有例如0.76之IV。具有相對較高IV之層可用於應對較高熔融溫度且提供強度，並可另外有助於防止遷移。
在方法及系統之具體實例中，第一(較高IV)及第二(較低IV)聚合物可例如經由擠壓頭來擠壓及合併以形成具有多個(例如兩個)層之單一型坯。在一個具體實例中，較高IV層之橫截面厚度(沿側壁且垂直於型坯之中心線)可為總型坯厚度之約20%(0.20)，且較低IV層之厚度可為總型坯厚度之約80%(0.80)。此外，取決於所得瓶子或容器之所要內容物，較高IV層與較低IV層可就哪個層為內部共擠壓層且哪個層為外部共擠壓層而言進行互換。
根據本發明生產的瓶子及容器之具體實例可包含結晶PET，可呈現商業上可接受之透明度，且可在標準PET再循環流中充分再循環(亦即，被標為「第1名(No.1)」)。
在具體實例中，不為固態的可擠壓PET可具有約0.96或更低之「複合(composite)」IV。該種組態可為涉及向下擠壓之製程所需。然而，本發明不限於在重力方向上擠壓的設備且可使用其他已知技術。
此外，所揭示之方法及系統可應用於以一個共擠壓層或以具 有兩個或兩個以上擠壓層之多層具體實例而形成之型坯。此外，在具體實例中，一個層可充當載體層，而其他層可具有一或多種其他結構或特徵。該等其他結構或特徵可包括使用PCR、著色(例如外部顏色)、或成本最佳化(例如納入相對較便宜之(「填料(filler)」)中間層)。無限制地，在一個具體實例中，相對較高IV之聚合物可用作骨架，而另一層可包括多達28%或更多之PCR。此外，無限制地，所得瓶子或容器之一些具體實例可包含介於約10重量%至50重量%之間的PCR含量。在其他具體實例中，PCR含量之特徵可為約20重量%至30重量%。此外，若須要，則可額外包括80%或80%以上(甚至高達100%)PCR之廢料層(junk layer)。
本揭露內容之具體實例可不取決於增鏈劑，且可不包含非晶形與固態樹脂之組合。亦即，舉例而言，可擠壓聚合物可在固態條件下提供且可能不為非晶形。
在一些具體實例中，擠壓聚合物可包含摻合物。舉例而言，擠壓PET可包含摻合物，諸如較高IV之PET(例如0.96或更高)與較低IV之PET(例如介於0.80與0.85之間)的摻合物。在一個具體實例中，摻合物不包括增鏈劑且若須要，則摻合物自身可經共擠壓。此外，對於一些具體實例，較高IV之聚合物材料可以較低IV之聚合物材料開始，該較低IV之聚合物材料係例如經由固態化製程而使其IV提高。
為使材料損失減至最小，再研磨材料通常在製造場所被再俘獲。製造者常想將再研磨材料再併入製程中。待再引入之再研磨材料的量可取決於要求及各種製程需要。然而，對於習知擠壓PET而言，在一些情況下，再研磨之過度廣泛使用會涉及有關容器品質之不合需要的效應。該 等問題可涉及條狀痕、透明度降低、「未熔融物(unmelts)」(未充分熔融之樹脂片)等。為解決一些或所有上述問題，製造者可在將再研磨材料再併入經擠壓之聚合物材料中之前，對該再研磨材料進行淘析。包括此項技術中已知之此類製程的淘析製程可自再研磨材料移除微粒物質或「細料(fines)」。該等細料會引起或加劇上述問題中的一些。儘管已知一些過去的製程使樹脂結晶以在乾燥器中加工之前使其「韌化(toughen)」，但本揭露內容尤其教示在再研磨材料於包括擠壓PET製造之擠壓製造中再使用之前對其進行淘析。因為已結晶的非淘析再研磨材料可仍包括細料，所以淘析製程可移除該等細料。應注意，若使用結晶，則其可在淘析之前或之後進行。然而，對於許多應用而言，淘析之後進行結晶可為較佳的，且可提供更好的結果。
關於淘析，可能存在一定程度的材料重量損失。在該概念之一些具體實例中，預期小於1.5重量%之材料將因淘析而損失。對於一些具體實例，損失量可保持在0.1重量%至1.5重量%之目標範圍內。
雙層之潛在益處為利用載體樹脂之能力。亦可能使一個或兩個層著色以提供不同視覺效果，不管該層或該等層係單獨著色抑或以各種組合形式著色。兩個或兩個以上層之組合(其中每一層具有其自身之顏色、濁度及其他視覺品質)可進一步增強容器裝飾及視覺外觀。此外，若滲透為一個潛在問題，則一或多個障壁層可聯合型坯/物品之一或多個層來使用。
與所揭示概念相關之型坯可利用各種形式之已知加工技術及設備來加工。對於一些具體實例，可使用「穿梭(shuttle)」型系統。使用穿梭型設備時，具有多個出口之頭件可在共用點處提供至少一個型坯且 一或多個模具可在型坯下之位置中移動或穿梭。若空間為一個問題及/或若生產係更為「急需(on demand)」而較少關注高生產能力及速度，則該種系統可運作良好。或者，可在需要更「連續(continuous)」製程(具有潛在較高速度及產量)之情況下使用各種已知旋轉或「輪式(wheel)」擠壓技術。
本發明特定具體實例之以上描述已出於說明及描述之目來呈現。該等具體實例不欲為詳盡的或限制本發明於所揭示之精確形式，且鑒於上述教示各種修改及變化亦為可能的。選擇及描述具體實例以解釋本發明之原理及其實際應用，從而使得其他熟習此項技術者能夠利用本發明及適用於所涵蓋之特定用途的具有各種修改之各種具體實例。本發明之範疇欲由隨附申請專利範圍及其等效物限定。

Claims (25)

  1. 一種擠壓PET型坯，其包含：包含PET之第一擠壓聚合物；及包含PET之第二擠壓聚合物；其中共擠壓該第一聚合物與該第二聚合物，該第一及第二擠壓聚合物呈固態，且該第一擠壓聚合物具有的固有黏度高於該第二擠壓聚合物之固有黏度。
  2. 如申請專利範圍第1項之型坯，其中該第一擠壓聚合物具有至少0.96之固有黏度。
  3. 如申請專利範圍第1項之型坯，其中該第一擠壓聚合物具有約1.0至約1.4之固有黏度。
  4. 如申請專利範圍第1項之型坯，其中該第二擠壓聚合物具有小於0.85之固有黏度。
  5. 如申請專利範圍第1項之型坯，其中該第二擠壓聚合物具有約0.80至約0.85之固有黏度。
  6. 如申請專利範圍第1項之型坯，其中該第二擠壓聚合物包含消費後再循環(PCR)PET或再研磨PET。
  7. 如申請專利範圍第1項之型坯，其中該第二擠壓聚合物包括著色劑。
  8. 如申請專利範圍第1項之型坯，其中該第一擠壓聚合物之橫截面厚度為總型坯厚度之至少約0.20。
  9. 如申請專利範圍第1項之型坯，其中該第二擠壓聚合物之橫截面厚度為該總型坯厚度之至少約0.80。
  10. 如申請專利範圍第1項之型坯，其包括一或多個額外擠壓聚合物層。
  11. 如申請專利範圍第10項之型坯，其中該一或多個額外擠壓聚合物層包含再循環或再研磨材料。
  12. 一種容器，其係由如申請專利範圍第1項之型坯形成。
  13. 一種可再循環塑膠容器，其包含：一基底部分；一側壁部分，其自該基底部分向上突出；及一頸部分，其自該側壁部分向上突出；其中該基底部分、側壁部分及頸部分進一步至少包含第一擠壓聚合物，該第一擠壓聚合物包含固態PET。
  14. 如申請專利範圍第13項之塑膠容器，其中該容器進一步包含第二擠壓聚合物，該第二擠壓聚合物包含固態PET。
  15. 如申請專利範圍第14項之塑膠容器，其中該第一擠壓聚合物具有的固有黏度高於該第二擠壓聚合物之固有黏度。
  16. 一種包含聚合物材料摻合物的擠壓型坯，該聚合物材料摻合物包含：較高IV之聚合物；較低IV之聚合物；其中該較高IV之聚合物與該較低IV之聚合物摻合在一起；該較高IV之聚合物具有約0.96或更高之IV；該較低IV之材料具有的IV小於該較高IV之聚合物的IV；且該摻合物不含增鏈劑。
  17. 如申請專利範圍第16項之型坯，其中該高IV之聚合物由PET構成。
  18. 如申請專利範圍第16項之型坯，其中該較低IV之聚合物由PET構 成。
  19. 如申請專利範圍第16項之型坯，其中該較低IV之聚合物具有介於約0.80與約0.85之間的IV。
  20. 如申請專利範圍第16項之型坯，其中共擠壓該聚合物材料摻合物。
  21. 如申請專利範圍第16項之型坯，其中該較高IV之聚合物材料初始為較低IV之聚合物材料。
  22. 如申請專利範圍第21項之型坯，其中該較高IV之聚合物的該IV藉由一固態化製程提高。
  23. 一種用於擠壓摻合聚合物之方法，該方法包含：由一聚合物擠壓製程提供再研磨材料；淘析該再研磨材料以移除微粒物質或細料；及再引入已淘析之該再研磨材料返回至該製造擠壓製程中。
  24. 如申請專利範圍第23項之方法，其包括使該再研磨材料結晶。
  25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該再研磨材料在淘析之後結晶。
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