改變具有發泡器壁容器的外觀的方法

2024-03-09 04:29:15

專利名稱：改變具有發泡器壁容器的外觀的方法
技術領域：
本發明總體上涉及具有獨特外觀的發泡器壁聚合物容器。更特別地，本發明涉及改變包含微孔發泡體的容器的外觀的工藝，其中該發泡體微孔容納有非活性氣體例如氮， 且該容器具有銀色外觀。
背景技術：
雙軸定向的單層和多層容器可由聚合物材料例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)使用熱預成型體工藝製成，其中單層或多層預成型體被加熱至其需要的定向溫度並被拉伸和吹塑至與周圍模腔一致。預成型體可通過任意常規工藝製備，例如通過擠壓包含單層或多層聚合物的預成型體，或通過在預先注塑的預成型體上面注射後續的聚合物層來製備。通常地，多層被用於飲料容器，以增加在單層容器中不常見的擴散障礙特性。現有技術的多層容器中的各種聚合物層通常相互緊密接觸，由此便於通過該容器的器壁傳導熱能。這就使得容器的已冷卻內容物迅速升溫至環境溫度。因此，這樣的容器經常被裝入例如發泡聚苯乙烯殼中，以使容器具有熱絕緣特性。將合乎需要的是製備改良的塑料容器，該容器不透明且具有獨特的視覺特性而不需要添加著色劑。進一步地，被認為合乎需要的是使改良的塑料容器具有熱絕緣特性。並且，將合乎需要的是找到改變具有發泡器壁的容器的外觀而不需要添加著色劑的工藝，該著色劑將對容器的重複利用特徵產生不良影響。發明概述與本發明一致地，已經令人驚訝地找到一種用於改變具有獨特外觀的發泡器壁容器的外觀的工藝。該容器包含微孔發泡聚合物，以及容納於該微孔發泡體孔室內的非活性氣體，其中該容器具有銀色外觀而未添加著色劑。本發明的容器對於包裝充二氧化碳的飲料特別地有用。根據本發明的實施方案，該改變容器的外觀的工藝包含如下步驟注塑聚合物預成型體，該聚合物預成型體具有被夾帶在其器壁內的非活性氣體；冷卻該預成型體至聚合物軟化溫度以下的溫度；再加熱該預成型體至比該聚合物軟化溫度更高的預設溫度；和吹塑所述的再加熱預成型體，以製備基本由微孔發泡聚合物組成的容器，在該微孔發泡體孔室內容納有非活性氣體，其中該容器的外觀因預設溫度而被改變。根據本發明的另一實施方案，該改變容器的外觀的工藝包含如下步驟注塑聚合物預成型體，該聚合物預成型體具有被夾帶在其器壁內的非活性氣體；冷卻該預成型體到聚合物軟化溫度以下的溫度；再加熱該預成型體至比該聚合物軟化溫度更高的預設溫度；和吹塑所述的再加熱預成型體，以製備基本由微孔發泡聚合物組成的容器，在該微孔發泡體孔室內容納有非活性氣體，其中該容器的半透明度因預設溫度而被改變。根據本發明的另一實施方案，該改變容器的外觀的工藝包含如下步驟注塑在其器壁內夾帶非活性氣體的聚合物預成型體；冷卻該預成型體到該聚合物軟化溫度以下的溫度；再加熱該預成型體至比該聚合物軟化溫度更高的預設溫度；和吹塑所述的再加熱預成型體，以製備基本由微孔發泡聚合物組成的具有銀色外觀的容器，在該微孔發泡體孔室內容納有非活性氣體，其中該容器的半透明度因預設溫度而被改變。優選實施方案詳述以下詳細描述了本發明的不同示例性實施方案。本說明書用以使本領域技術人員能夠實踐和使用本發明，並不意圖以任何方式限定本發明的範圍。關於所公開的方法、所提出的步驟在本質上是示例性的，且因此步驟的次序不是必要的或苛求的。本發明的實施方案涉及製備包含第一塑料層和接觸該第一層的第二塑料層的容器的工藝，該第二塑料層形成為發泡體，其中發泡體孔室容納流體例如二氧化碳和氮氣。該第一塑料層和第二塑料層在成分、厚度、定向等方面可以是相同的或是不同的。 此外，本發明構思的容器具有任意數量(大於1)的塑料層，只要這些塑料層中至少有一層包含發泡體。而且本發明預期使用微孔發泡體塑料層，其中該發泡體孔室不僅容納二氧化碳，還容納一種或多種其他氣體。可製備容器的合適的聚合物包括但不必要限於聚對苯二甲酸乙二酯(PET)及其他聚酯類、聚丙烯、丙烯腈酸酯、氯乙烯、聚烯烴、聚醯胺等，以及它們的衍生物、摻合物和共聚物。商業用途的合適的聚合物為PET。聚合物薄片在常規的塑化螺杆擠出機中熔融，以在擠出機排放口處製備熱聚合物熔體的均質流。通常，從擠出機排放的該聚合物熔體流的溫度在從約225攝氏度至約325 攝氏度的範圍內。本領域的普通技術人員將理解該聚合物熔體流的溫度由多個因素決定， 這些因素包括所用聚合物薄片的種類、供給擠出機螺杆的能量等。舉一個實例，PET通常在從約260攝氏度到約290攝氏度的溫度下被擠出。非活性氣體在壓力下被注入擠出機混合區域，以最終造成夾帶該氣體作為聚合物材料內部的微孔孔隙。這裡使用的術語「非活性氣體」是指對於所述聚合物來說氣體基本上是惰性的。該非活性氣體可包括例如二氧化碳、氮氣和氬氣，以及這些氣體相互之間的混合物或與其他氣體的混合物。根據本發明，擠出物被注塑以形成在其器壁內夾帶非活性氣體的聚合物預成型體。注塑聚合物預成型體的方法和設備是本領域所熟知的。眾所周知，無定形PET的密度為1. 335克每立方釐米。也已知熔融相PET的密度為約1. 200克每立方釐米。因此，如果預成型體注塑腔被熔融的PET完全填充並使其冷卻， 由此得到的預成型體將不呈現適當的重量並將具有很多嚴重的缺陷，例如凹痕。現有技術注塑文獻表明，為了抵消無定形和熔融PET的密度差異，必須於模腔被填充後和該材料冷卻時在該部分中加入少量聚合物材料。這被稱為保壓壓力。因此，在注塑周期的保壓壓力階段期間約超過10%的材料必須被加入，以確保通過注塑製成的預成型體被充分填充並完全成型。該注塑操作的保壓壓力階段同樣用於PET以外的聚合物材料。然而，根據本發明，聚合物預成型體被注塑並同時利用非活性氣體發泡。在注射階段期間該氣體被容納於材料中。與現有注塑工藝技術(其中加入的聚合物材料在擠壓階段期間被注入)相反的是，本發明利用的保壓壓力小於通常所用的壓力。因該聚合物材料仍在熔融狀態中，非活性氣體的分壓足以容許溶解的氣體從聚合物釋放到氣相，此時其形成微孔發泡體結構。因此，由本發明的工藝製得的預成型體的重量小於利用擠壓工藝的通過常規注塑操作製得的聚合物預成型體的重量，但與其有同樣的外形和幾何結構。微孔孔室可以容納一種或多種通常用於製造微孔發泡體結構方法的氣體。根據控制微孔孔室的大小的某些注射和吹塑參數，微孔發泡體將會充當有效的熱絕緣體，以延緩熱能從空氣到容器內的冷的充二氧化碳的飲料的傳導。或者，預成型體可通過使用本領域已知工藝和設備將塑性材料例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)注塑製成。該預成型體隨後用發泡材料包覆成型(overmold)以形成包覆成型預成型體。該包覆成型預成型體包括從預成型體形成的內層和從發泡材料形成的外發泡層。可用其製備發泡材料的合適的塑料包括但不必然限於，聚酯、丙烯腈酸酯、氯乙烯、 聚烯烴、聚醯胺等，以及它們的衍生物、摻合物和共聚物。優選用於發泡材料的塑料為PET。 發泡材料可通過複合擠壓工藝與形成預成型體的材料同延地(coextensively)成型，或者通過同時注塑發泡材料和形成預成型體的材料，可使發泡材料用於預成型體或加入預成型體。或者，發泡材料可在多步工藝例如多步注塑工藝中與預成型體成型。所述的包覆成型預成型體可在與製造預成型體相同的塑模中成型，其中預成型體通過使用多步注塑工藝製造，或者通過使用插入模製工藝，預成型體可被轉至第二個塑模以用於包覆成型步驟。包覆成型在預成型體上的發泡材料的厚度和表面積將會根據設計的考慮因素而變化，其中設計的考慮因素例如是費用和所期望的包覆預成型容器的外觀。在上述預成型體的完成時，該預成型體被冷卻到低於聚合物軟化溫度以下的溫度。例如，PET的軟化溫度大約為70攝氏度。因此，夾帶的非活性氣體被滯留於該聚合物預成型體的器壁內。所述冷卻步驟決定聚合物的性質並保持其用於成功製備吹塑容器所需要的特性。當採用不能直接從擠出型坯被吹塑的聚合物例如聚酯時該冷卻步驟也是有用的。 可以由聚合物成型技術中使用的任何的常規工藝來進行該冷卻步驟，例如通過使冷卻氣體流流經預成型體的表面上，或是通過冷卻成型塑模來冷卻處於塑模中的預成型體來進行。預成型體隨後被再加熱至聚合物軟化溫度以上的預設溫度。可以通過熟知的方法進行本加熱步驟，例如通過預成型體暴露於熱氣體流、通過火焰衝擊、通過暴露於紅外能、 通過使預成型體經過常規的烤爐或具有紅外加熱器的烤爐，或類似方法進行。應理解預成型體的加熱步驟也可以在已加熱的塑模中進行或利用塑模中的已加熱流體進行。通過加熱預成型體至需要的和預設的溫度，從預成型體吹塑的容器的半透明度可以有選擇地變化， 由此容器的外觀也可以有選擇地變化。容器的半透明度可以跨一個範圍有選擇地變化直至該容器為不透明。在溫度約106攝氏度時，該容器具有銀色外觀且是半透明的。在溫度約 112攝氏度時，該容器具有銀色外觀且半透明度不及從加熱至106攝氏度的預成型體成型的容器。在溫度約116攝氏度時，該容器具有銀色外觀且仍然較更弱地為半透明的，並可能是不透明的。因此，當再加熱預成型體所需要的溫度升高時，由此成型的容器的半透明度降低。所需要的溫度可以升至116攝氏度以上的溫度，由此產生具有銀色外觀的不透明容器或具有白色外觀的不透明容器。如果PET被再加熱至遠高於其玻璃化溫度，或維持在其軟化溫度以上的溫度時間過長，則該PET將不期望地開始結晶。同樣地，如果預成型體被加熱至某一溫度以上(在該溫度，材料的機械性能被微孔孔室中增加的非活性氣體的壓力所超越)，則該微孔孔室將不期望地開始膨脹，由此扭曲預成型體。本文所用的術語「半透明的」是指允許光通過但使光發散，以至於在對邊上的物體並不是清晰地可見。半透明並不是指透明。透明是指具有如下性質傳輸光的射線通過其實體以至於位於遠處或後面的物體能被清楚地看到。本文中，術語「不透明的」是指非透明的且非半透明的；光不能穿過的。因此總的來說，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，基於本文給出的定義，沒有透明度或不透明度的變化程度，而半透明度可以變化。最後，預成型體被吹塑以製備容器，該容器基本上由微孔發泡聚合物組成，該微孔發泡聚合物具有容納於微孔發泡體孔室內的非活性氣體，且具有需要的外觀。從聚合物預成型體吹塑容器的方法和設備是公眾所熟知的。由此製成的吹塑的發泡器壁聚合物容器具有銀色外觀；如同該容器由金屬製成。 該吹塑的容器在顏色上為銀色，並可顯出Pantone Color Formula Guide (Pantone色彩規則指南)編號的範圍約420至425、877、8001、8400及8420。根據CIE LW Color Scale(色彩等級)，該吹塑的容器在顏色上為銀色，並可顯出從約50. 5至約65. 5的L*值範圍；從約-0. 50至約-0. 01的f值範圍；從約-4. 50至約-0. 1的b*值範圍。使用本文所述的方法， 具有良好銀色色彩的容器顯出從約56. 07至約60. 02的L*值範圍；從約-0. 13至約-0. 06的 a*值範圍；從約-2. 42至約-2.20的b*值範圍。根據另一個色彩指數Pantone色彩規則指南，該容器的顏色為約Pantone色彩規則指南編號420、421、422、423、424、425、877、8001、 8400或8420。不希望局限於任何特定的理論，關於最終製成的容器具有獨特銀色外觀的原因被認為是當預成型體腔正被聚合物填充時，由於溶解的氣體和預成型體腔中相對較低壓力之間的壓力降，在聚合物流的前部形成氣體的泡沫。當聚合物材料被引入預成型體腔時，在聚合物材料流的前部形成的泡沫隨後沉積於預成型體的外表面和內表面。從前述的說明書中，一個本領域的普通技術人員能容易地確定本發明的本質特徵，並且在不脫離本發明的實質和範圍的前提下，能做出各種變化和修改以使本發明適應不同的用途和條件。
權利要求
1.一種用於改變容器的外觀的方法，包含如下步驟注塑聚合物預成型體，所述聚合物預成型體具有被夾帶在其器壁內的非活性氣體； 冷卻所述預成型體至所述聚合物軟化溫度以下的溫度； 再加熱所述預成型體至比所述聚合物軟化溫度高的預設溫度； 升高所述預設溫度以改變通過吹塑所述再加熱預成型體所製備的容器的半透明度；和吹塑所述再加熱預成型體以製備所述容器，所述容器基本上由微孔發泡聚合物組成， 所述微孔發泡聚合物在所述微孔發泡體孔室內容納有非活性氣體。
2.權利要求1的製備容器的方法，其中所述聚合物包含聚酯、聚丙烯、丙烯腈酸酯、氯乙烯、聚烯烴、聚醯胺或它們的衍生物或共聚物中的一種或多種。
3.權利要求1的製備容器的方法，其中所述聚合物包含聚對苯二甲酸乙二酯。
4.權利要求1的製備容器的方法，其中所述非活性氣體包含二氧化碳、氮氣和氬氣中的至少一種。
5.權利要求1的製備容器的方法，其中所述非活性氣體包含氮氣。
6.權利要求1的製備容器的方法，其中隨著所述預設溫度升高，所述容器的半透明度降低。
7.權利要求1的製備容器的方法，其中所述預設溫度為約106°C至約116°C。
8.權利要求7的製備容器的方法，其中所述容器具有銀色外觀並且所述容器的色彩具有如下的CIE LW色彩等級值L*值在約55. 5至約61. 5的範圍內；f值在約-0. 20至約-0.01的範圍內；b*值在約-2. 50至約-2. 1的範圍內。
9.權利要求8的製備容器的方法，其中所述容器具有銀色外觀及所述容器的色彩具有如下的CIE LW色彩等級值L*值在約56. 07至約60. 02的範圍內；a*值在約-0. 13至約-0. 06的範圍內；b*值在約-2. 42至約-2. 20的範圍內。
10.權利要求7的製備容器的方法，其中所述容器的色彩為約Pantone色彩規則指南編號 420、421、422、423、424、425、877、8001、8400 或 8420。
11.權利要求10的製備容器的方法，其中所述容器的色彩為約Pantone色彩規則指南編號 420、421、422、423、424 或 425。
12.權利要求1的製備容器的方法，其中所述預成型體用紅外加熱器和已加熱流體中的至少一種進行再加熱。
13.權利要求1的製備容器的方法，其中所述預成型體為包含內層和外層的包覆成型預成型體，所述預成型體具有夾帶在其器壁內的非活性氣體。
14.一種用於改變容器的外觀的方法，包含如下步驟注塑聚合物預成型體，所述聚合物預成型體具有被夾帶在其器壁內的非活性氣體； 冷卻所述預成型體至所述聚合物軟化溫度以下的溫度； 再加熱所述預成型體至比所述聚合物軟化溫度高的預設溫度； 升高所述預設溫度以改變從吹塑所述再加熱預成型體製備的容器的半透明度，其中當所述預設溫度升高時，所述半透明度降低；和吹塑所述再加熱預成型體以製備所述容器，所述容器基本由微孔發泡聚合物組成，所述微孔發泡聚合物在所述微孔發泡體孔室內容納有非活性氣體。
15.權利要求14的製備容器的方法，其中所述預設溫度為約106°C至約116°C。
16.權利要求14的製備容器的方法，其中所述容器具有銀色外觀及所述容器的色彩具有如下的CIE LW色彩等級值L*值在約55. 5至約61. 5的範圍內；f值在約-0. 20至約-0.01的範圍內；b*值在約-2. 50至約-2. 1的範圍內。
17.權利要求14的製備容器的方法，其中所述容器的色彩為約Pantone色彩規則指南編號 420、421、422、423、424、425、877、8001、8400 或 8420。
18.權利要求14的製備容器的方法，其中所述預成型體為包含內層和外層的包覆成型預成型體，所述預成型體具有夾帶在其器壁內的非活性氣體。
19.一種用於改變容器的外觀的方法，包含如下步驟注塑聚合物預成型體，所述聚合物預成型體具有被夾帶在其器壁內的非活性氣體；冷卻所述預成型體至所述聚合物軟化溫度以下的溫度；再加熱所述預成型體至比所述聚合物軟化溫度更高的預設溫度；升高所述預設溫度以改變從吹塑所述再加熱預成型體製備的容器的半透明度；和吹塑所述再加熱預成型體以製備所述容器，所述容器具有銀色外觀且基本由微孔發泡聚合物組成，所述微孔發泡聚合物在所述微孔發泡體孔室內容納有非活性氣體。
20.權利要求19的製備容器的方法，其中當所述預設溫度升高時，所述容器的半透明度降低。
全文摘要
本發明公開了一種用於改變容器的外觀的方法，該方法包含注塑聚合物預成型體，該聚合物預成型體具有被夾帶在其器壁內的非活性氣體；冷卻該預成型體至該聚合物軟化溫度以下的溫度；再加熱該預成型體至比該聚合物軟化溫度更高的預設溫度；和吹塑該再加熱預成型體，以製備基本由微孔發泡聚合物組成的容器，所述微孔發泡聚合物具有容納在微孔發泡體孔室內的非活性氣體，其中該容器的外觀根據預設溫度而變化。
文檔編號B29C49/08GK102300697SQ200980155496
公開日2011年12月28日 申請日期2009年11月19日 優先權日2008年11月24日
發明者F·塞默斯基, W·D·伏伊爾斯 申請人:塑料技術公司