用于容器的聚合物材料的制作方法
【专利说明】用于容器的聚合物材料
[0001 ]优先权要求
[0002]本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2013年8月30日提交的美国临时申请序列号61/ 872，260、2013年8月30日提交的美国临时申请序列号61/872,368、以及2013年8月30日提交 的美国临时申请序列号61 /872，183的优先权，其中每一个通过引用明确地结合在此。
[0003] 背景
[0004]本披露涉及容器，并且具体地说涉及由聚合物材料制成的容器。更具体地，本披露 涉及使用吹塑工艺制成的容器。
[0005] 概述
[0006]根据本披露，型坯可以由聚合物材料形成。可以使用一种吹塑工艺膨胀所述型坯 以制成容器。
[0007]在说明性实施例中，型坯包括内层、外层、以及由绝热多孔非芳香族聚合物材料制 成的芯层。然后使用吹塑工艺膨胀所述型坯以制成多层容器，所述多层容器包括相关层， 即，内层、外层以及压缩芯层。在说明性实施例中，所述多层容器的密度可以从所述型坯的 密度变化约20 %或更小。
[0008] 在考虑对如目前认为的执行本披露的最佳模式进行举例说明的说明性实施例后， 本披露的另外的特征将对本领域技术人员变得清楚。
[0009] 附图简要说明
[0010] 详细的说明具体地涉及附图，在所述附图中：
[0011] 图1是用于形成示例性型坯的示例性设备的图解视图，示出了所述示例性型坯包 括外层、芯层、以及内层，并且示出所述设备包括外层挤出机、芯层挤出机、内层挤出机、以 及共挤出模口（die);
[0012] 图2是图1的圈出区域的放大局部正视图，示出了所述示例性型坯包括外层、包括 多个膨胀的孔的芯层、以及内材料层；
[0013] 图3是使用容器制造工艺由在图2中示出的示例性型坯形成的多层容器的透视图；
[0014] 图4是图3的圈出区域的放大局部正视图，示出了所述多层容器包括外层、压缩芯 层、以及内层；
[0015] 图5是根据本披露用于形成图3的多层容器的容器制造工艺的说明性和图解的视 图；
[0016] 图6是图5的容器制造工艺的图解视图，示出了在用于形成示例性多层容器的容器 制造工艺中所包括的各步骤;并且
[0017] 图7是未组装的密度测定设备的透视图，示出了以下部件(从左上角开始顺时针） 石托(gem holder)、平台、悬架支架、以及悬架间隔物(suspension spacer)的。
[0018] 附图详细说明
[0019] 根据本披露的多层容器22是由多层型坯12在如图5和6中示出的容器制造工艺100 过程中制造的。多层型坯12包括内层14、芯层16、和外层18。内层14和外层18可以由聚合物 材料制成。芯层16是例如由绝热多孔非芳香族聚合物材料制成的，所述聚合物材料包括充 满气体的孔20。在多层型坯12中包含孔20提供了比不存在孔20将实现的较低的芯材料密度 和较低的总型坯密度。
[0020] 可以将多层型坯12在说明性容器制造工艺100过程中转化成多层容器22,所述多 层容器具有内层14、芯层16、以及外层18。在将多层型坯12转化成多层容器22的过程中，包 含在多层管12(还被称为多层型坯12)的芯层16中的一些孔20可能塌缩或破碎，导致多层容 器22的芯层16具有比多层型坯12的芯层更大的密度，并且多层容器22作为整体具有比多层 型坯12更大的密度。可以建立在约1.0至约1.2的范围内的容器密度与型坯密度的比率。当 所述容器密度与型坯密度的比率是在约1.0至约1.2的范围内时，可以使多层容器22的芯层 中的孔塌缩和损坏最小化。
[0021] 在图1中示出了用于形成多层型坯12的示例性设备10,以及由此形成的示例性多 层型坯12。多层型坯12具有三个材料层，即，内层14、芯层、以及外层。在图2中示出了多层型 坯12的侧壁的一部分，所述多层型坯包括内层14、芯层16、以及外层18,其中芯层16位于内 层14与外层18之间。
[0022] 例如在图1中示出了设备10,所述设备包括内层挤出机24、芯层挤出机26、外层挤 出机28、以及共挤出模口 30。挤出机24、26、28各自被配置以接受在形成对应的层14、16、18 中所使用的原料并且通过共挤出模口 30加工用于挤出的原料以生产多层型坯12。
[0023]例如，挤出机24、26、28各自可以接受以粒料或其他适合形式的原料聚合物的或其 他基体材料。挤出机24、26、28各自还可以接受以适合形式的添加剂。此类添加剂可以被用 作着色剂、润滑剂、成核剂、发泡剂、以及类似物。挤出机24、26、28各自可以配置有加热器以 熔融所述基体材料以及任何向其中提供的添加剂以及混合器以将所述熔融的基体材料与 任何此类添加剂混合。在压力下可以将所述熔融的基体材料连同任何混合或溶解于其中的 添加剂提供给共挤出模口 30并且强制从中穿过，由此形成多层型坯12。关于涉及可能的材 料配制品的披露内容，特此参考2014年7月14日提交且标题为用于容器的聚合物材料 (POLYMERIC MATERIAL FOR⑶NTAINER)的美国申请序列号14/331,066。关于涉及挤出机 24、26、28和共挤出模口以制成多层型坯12的操作的披露内容，特此参考2013年8月30日提 交且标题为多层管及其制造方法（MULTI-LAYER TUBE AND PROCESS FOR MAKING THE SAME)的美国临时申请序列号61/872，260和2014年9月2日提交且标题为多层管及其制造方 法的美国申请序列号_〇
[0024]多层型坯12在此描述为具有三个层，并且设备10在此描述为被配置以制成三层型 坯。其他示例性型坯可具有另外的材料层，并且其他示例性设备可被配置成用于形成此类 型坯的另外的材料层。例如，其他示例性多层型坯可具有除了内层14、芯层16、以及外层18 之外的以下项中的一个或多个:氧屏障层、氧清除层、UV屏障层、结系层、和/或结构层。
[0025] 如以上讨论的，示例性多层型坯12包括内层14、芯层16、和外层18。在示例性实施 例中，内层14和外层18是由聚丙烯材料形成的。在其他示例性实施例中，内层14和外层18可 以由其他材料(例如，其他聚合物材料)形成。内层14和外层18可以由相同的材料或不同的 材料形成。
[0026] 在示例性实施例中，芯层16是由绝热多孔非芳香族聚合物材料(例如，聚乙烯基体 材料)形成的，所述聚合物材料包含在基体材料的层内夹带气体的孔20。孔20可提供隔热特 性以和/或减少多层型坯12和/或由此形成的多层容器的密度。所述绝热多孔非芳香族聚合 物材料可以通过以下方式形成，将成核剂(例如，滑石)混合至聚合物基体材料中并且在压 力下将发泡剂（例如，氮气或二氧化碳气体)注入至所述聚合物基体材料和成核剂混合物 中，这样使得所述发泡剂溶解于所述基体材料中。在压力下在芯层挤出机26的机筒部分中 可以将所述发泡剂注入至所述基体材料和成核剂混合物中。一旦释放所述压力，例如，当所 述材料离开共挤出模口 30时，所述发泡剂由溶液中出来并且在由所述成核剂提供的成核位 点附近膨胀，由此在芯层16中形成孔20。
[0027] 使用容器制造工艺100可以将多层型坯12成形为示例性多层容器22,如在图3中说 明的。如在图5和6中示出的，容器制造工艺100可涉及，在步骤102中，形成多层型坯12;在步 骤104中，将通过设备10形成的热多层型坯12放置于吹塑模具32中并且闭合模具32;在步骤 106中，用加压流体34加压多层型坯12的内部区域，由此致使多层型坯12膨胀至多层容器22 的形状，所述多层容器具有与所述吹塑模具的内部的形状相一致的形状;在步骤108中，允 许多层容器22至少部分地冷却并且然后打开吹塑模具32;并且在步骤110中，从吹塑模具32 中取出多层容器22。如以上所示的并且如图4中说明的，由此形成的多层容器22包括壁，所 述壁具有与多层型坯12的三个层相一致的三个层，即，内层14、芯层16、和外层18。关于涉及 容器制造工艺的披露内容，特此参考2013年8月30日提交且标题为容器及其制造方法 (CONTAINER AND PROCESS FOR MAKING THE SAME)的美国临时申请序列号61/872,183和 2014年9月2日提交且标题为容器及其制造方法的美国申请序列号_。
[0028] 在所述吹塑工艺过程中，通过所述加压流体施加至多层型坯12上的压力可压缩孔 20。随着孔20被压缩，所述包含多层型坯12的芯层16的绝热多孔非芳香族聚合物材料在多 层型坯12的芯层16被转化成多层容器22的芯层16时密度增加。如果使多层容器22冷却至包 含芯层16的基体材料/树脂实现了总体上的刚性状态的点，则孔20在解除了由所述加压流 体施加的压力之后将不能够再膨胀。在所述情况下，于是结果是多层容器22的芯层16的密 度将大于多层型坯12的芯层16的密度，并且多层容器22作为整体的密度将大于多层型坯12 作为整体的密度。
[0029] 在所述吹塑操作过程中由所述加压流体施加至多层型坯12上的压力可导致孔20 中的一个或多个破碎或塌缩。由于所述吹塑操作或者出于其他原因，孔20可破碎或塌缩。由 于孔破碎，包含芯层16的基体材料的累积物可抵靠内层14和外层18积聚，如在图4中说明 的。此类孔破碎还可导致多层容器22的芯层16的密度大于多层型坯12的芯层16的密度，并 且多层容器22作为整体的密度大于多层型坯12作为整体的密度。
[0030] 与多层型坯12的芯层16相比多层容器22的芯层16的密度的增加可以通过选择包 含多层型坯12的芯层16的材料以及容器制造工艺100的参数进行控制。在示例性实施例中， 多层型坯12的芯层16的密度从由其制成的多层容器22的芯层16的密度变化不大于约20%。 在其他实施例中，多层型坯12的芯层16的密度从由其制成的多层容器22的芯层16的密度变 化不大于约19 %或18 %或17 %或16 %或15 %或14 %或13 %或12 %或11 %或10 %或9 %或 8%或7%或6%或5%或4%或3%或2%或1 %。
[0031] 芯层挤出机26使用芯层配制品以生产芯层16。在一个实例中，所述芯层配制品包 含聚乙烯基础树脂和一种或多种成孔剂。在芯层挤出机26中，所述芯层配制品被加热并且 成孔剂被引入至在由芯层挤出机26中挤出所述材料之前的所述熔融配制品中。随着所述芯 层配制品离开所述挤出机，孔20在所述熔融材料中成核，并且所述材料膨胀以便形成由绝 热多孔非芳香族聚合物材料制成的芯层16。
[0032]在一个示例性实施例中，用于产生绝热多孔非芳香族聚合物材料的配制品包含至 少一种聚合物材料。聚合物材料可以包含一种或多种基础树脂。在一个实例中，所述基础树 脂是高密度聚乙烯(HDPE)。在另一个实例中，所述基础树脂是单峰HDPE。在又另一个实例 中，所述基础树脂是单峰、高熔体强度HDPE。在再又另一个实例中，所述基础树脂是单峰、高 熔体强度 HDPE，如 D(TW?D0WLEX?IP 41HDPE(购自陶氏化学公司（The Dow Chemical Company))，所述HDPE已进行电子束改性以便提供长链支化和约0.25g/10分钟的恪融指数。 单峰、高熔体强度HDPE的另一个实例是EQU丨STAR? ALATHQN?H5520HDPE共聚物 (购自莱昂德尔化学公司（Lyondell Chemical Company))，所述HDPE共聚物已进行电子束 改性以便具有长链支化和约〇.25g/10分钟的熔融指数。适合的单峰HDPE的另一个实例是 FOR:MOLENE?)HB5502F HDPE己烯共聚物(购自台湾塑胶工业股份有限公司）。
[0033]在某些示例性实施例中，配制品可包含作为HDPE的两种基础树脂。配制品的一个 示意性实例包含FORMOLENE?HB5502F HDPE己烯共聚物(购自台湾塑胶工业股份有 限公司）的第一基础树脂和EQUISTAR? ALATHON?H5520HDPE共聚物(购自莱昂德 尔化学公司）的第二基础树脂。在具有多于一种HDPE共聚物的实施例中，可以取决于在配制 品中所希望的属性来使用不同的HDPE共聚物。例如，配制品可以包含电子束改性的 EQUISTAR? ALATHON?H5520和FORMOLENE?HB5502F HDPE两者。在这种 实施例中，：EQUISTAR? ALATHGN⑩H5520提供增加起泡可能性的更高熔体强度，并 且具有更小的挠曲模量或脆性。FORMOLENE?HB5502F HDPE提供广泛的单峰多分散 性指数或分布并且使经济优势最大化。
[0034] 在另一个实例中，配制品包含约50%的电子束改性的EQUiSTAR ? ALATHON'? H5520和约50%的FOR