用于容器的聚合物材料的制作方法

用于容器的聚合物材料的制作方法
【專利說明】用于容器的聚合物材料
[0001 ]優先權要求
[0002]本申請根據35U.S.C.§119(e)要求2013年8月26日提交的美國臨時申請序列號61/ 869，928的優先權，該美國臨時申請明確通過引用結合在此。
[0003] 背景
[0004]本披露涉及能夠經過成形加工以產生容器的聚合物材料，以及具體地，絕緣的聚 合物材料。更具體地說，本披露涉及基于聚合物的配制品，這些配制品可以經過成形加工以 產生絕緣的非芳香族聚合物材料。
[0005] 概述
[0006] 根據本披露，聚合物材料包含聚合物樹脂和泡孔形成劑。在示意性實施例中，混合 并擠出或以另外的方式成形加工聚合物樹脂和泡孔形成劑的共混物以便產生絕緣的非芳 香族聚合物材料。
[0007] 在示意性實施例中，根據本披露所產生的絕緣性泡孔式非芳香族聚合物材料可以 經過成形加工以產生絕緣性杯子或容器。在示意性實施例中，聚丙烯樹脂用于形成所述絕 緣性泡孔式非芳香族聚合物材料。
[0008] 在示意性實施例中，絕緣性泡孔式非芳香族聚合物材料包含以下項中的一種或多 種:具有高熔體強度的聚丙烯基礎樹脂、聚丙烯共聚物或均聚物、以及泡孔形成劑。泡孔形 成劑包括以下項中的至少一種:化學成核劑和物理發泡劑。
[0009] 在示意性實施例中，對根據本披露的基于聚丙烯的配制品進行加熱并擠出以便產 生管狀擠出物(在擠出過程中），可以將所述管狀擠出物成形加工以便提供絕緣性泡孔式非 芳香族聚合物材料的條帶。在成形加工管狀擠出物之前，將呈惰性氣體形式的物理發泡劑 引入到熔融樹脂中。
[0010]在示意性實施例中，絕緣性泡孔式非芳香族聚合物材料具有每立方厘米小于約 0.6克的密度。在示意性實施例中，絕緣性泡孔式非芳香族聚合物材料具有在每立方厘米約 0.2克至每立方厘米約0.6克范圍內的密度。在示意性實施例中，絕緣性泡孔式非芳香族聚 合物材料具有在每立方厘米約〇. 3克至每立方厘米約0.5克范圍內的密度。
[0011]在考慮例示了如目前認為的執行本披露的最佳模式的說明性實施例后，本披露的 另外的特征對本領域技術人員將變得清楚。
[0012] 附圖簡要說明
[0013] 詳細說明具體地參考附圖，在附圖中：
[0014] 圖1是示出組件（從左上角開始順時針）石托、平臺、懸掛支架、以及懸掛間隔件的 未組裝的密度測定裝置的透視圖。
[0015] 詳細說明
[0016]根據本披露產生的絕緣性泡孔式非芳香族聚合物材料可以經過成形加工以產生 絕緣性容器如絕緣杯。作為實例，所述絕緣性泡孔式非芳香族聚合物材料包含聚丙烯基礎 樹脂和一種或多種泡孔形成劑。在一個示意性實例中，所述絕緣性泡孔式非芳香族聚合物 材料被定位在內聚合物層與外聚合物層之間并且連接到所述內聚合物層和外聚合物層上 以產生多層管或多層型坯，所述多層管或多層型坯被吹塑模制以形成絕緣性容器。
[0017] 根據本披露的材料配制方法使用基于聚丙烯的配制品來產生絕緣性泡孔式非芳 香族聚合物材料的條帶。在從擠出機擠出材料之前，將所述基于聚丙烯的配制品在擠出機 中加熱，在所述擠出機中將泡孔形成劑引入到所述熔融配制品中。隨著熔融材料離開擠出 機，泡孔在熔融材料中成核，并且材料膨脹以形成絕緣性泡孔式非芳香族聚合物材料的薄 片。
[0018] 在一個示例性實施例中，用于產生絕緣性泡孔式非芳香族聚合物材料的配制品包 括至少一種聚合物材料。所述聚合物材料可以包括一種或多種基礎樹脂。在一個實例中，所 述基礎樹脂是聚丙烯。在示意性實施例中，基礎樹脂可以包括從奧地利維也納的北歐化工 股份公司（Borealis AG of Vienna,Austria)可獲得的DAPLOY? WB140HMS聚丙烯均聚物。 在另一個示意性實施例中，基礎樹脂可以包括從賓夕法尼亞州費城的布拉斯科公司 (Braskem of Philadelphia,Pennsylvania)可獲得的Braskem F020HC聚丙稀均聚物。在實 施例中，基礎樹脂可以包括DAPLOY? WB140HMS聚丙烯均聚物和Braskem R)20HC聚丙烯均聚 物二者。
[0019] 在具有多于一種聚丙烯共聚物基礎樹脂的實施例中，取決于配制品中所希望的屬 性，可以使用不同的聚丙烯共聚物。取決于所希望的特征，這兩種聚丙烯樹脂的比率可以變 化，例如20%/80%、25%/75%、30%/70%、35%/65%、40%/60%、45%/55%、50%/50%， 等等。在實施例中，配制品在所述基礎樹脂中包含三種聚丙烯樹脂。同樣，取決于所希望的 特征，三種聚丙烯樹脂的百分比可以變化，33%/33%/33%、30%/30%/40%、25%/25%/ 50%，等等。
[0020] 在不意性實施例中，配制品包含一種或多種基礎樹脂。一種或多種基礎樹脂的量 可以是若干個不同值中的一個或屬于若干個不同的范圍。將聚丙烯的量選擇為以下值之一 是在本披露的范圍之內：以重量百分比計總配制品的約85%、86%、87%、88%、89%、90%、 91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、以及99.9%。在第一組范圍 中，聚丙烯基礎樹脂的范圍是以下范圍之一：以重量百分比計總配制品的約85%到90%、 85%到92%、85%到95%、85%到96%、85%到97%、85%到98%、85%到99%、以及85%到 99.9%。在第二組范圍中，聚丙烯基礎樹脂的范圍是以下范圍之一：以重量百分比計總配制 品的約 90%到 99.9%、92%到 99.9%、95% 到 99.9%、96% 到 99.9%、97%到 99.9%、98%到 99.9%、以及99%到99.9%。在第三組范圍中，聚丙烯基礎樹脂的范圍是以下范圍之一：以 重量百分比計總配制品的約87.5%到95%、87.5%到96%、95%到99%、以及96%到99%。 這些值和范圍體現在實例1到8中。
[0021] 在實施例中，絕緣性泡孔式非芳香族聚合物材料包括多個層。在實施例中，除了至 少一種基礎樹脂的芯層，如在此披露的聚合物材料具有外部外表層。在實施例中，除了至少 一種基礎樹脂的芯層之外，如在此披露的聚合物材料具有內部外表層。在實施例中，除了至 少一種基礎樹脂的芯層之外，聚合物材料包括外表層和內部外表層二者。在實施例中，所述 外部表層可以是聚丙烯或聚乙烯。在實施例中，所述內部表層可以是聚丙烯或聚乙烯。在其 中除了至少一種基礎樹脂的芯層之外，聚合物材料包含內部表層和外部表層二者的實施例 中，所述內部表層和外部表層可以各自獨立地是聚丙烯或聚乙烯。
[0022] 在實施例中，包含聚丙烯的表層可以是高剛度聚丙烯。在另一個示意性實施例中， 包含聚丙烯的表層可以是高抗沖擊聚丙烯。在實施例中，包含聚丙烯的表層可以是 DOW? D 207.03發展性能聚丙烯樹脂。在實施例中，包含聚丙烯的表層可以是DOW? DC 7067.00聚丙烯抗沖擊共聚物。在實施例中，外部、內部、或外部和內部表層二者可以是固體 的或多孔的（例如發泡的）。在示意性實施例中，表層（內部和/或外部）的密度可以是約 0.9g/cm3〇
[0023] 在實施例中，外部或內部表層中任一個可以是聚乙烯。在示意性實施例中，外部表 層、內部表層、或外部和內部表層二者包括高密度乙烯己烷-1共聚物如Chevron Phillips HHM 5502BN。
[0024] 長鏈支化是指存在聚合物側鏈(支鏈），這些聚合物側鏈(支鏈)的長度與聚合物側 鏈連接到的骨架的長度可比較或大于其。長鏈分支產生粘彈性鏈纏結(聚合物纏結），所述 纏結妨礙拉伸或定向伸展期間的流動并且提供應變硬化現象。應變硬化現象可通過兩種分 析方法來觀察。
[0025] 第一種分析方法用來在拉伸流變儀上觀察應變硬化的存在。在拉伸流變儀上拉伸 或定向流動的過程中，當聚合物纏結不允許聚合物在線性粘彈性(LVE)條件下流動時將發 生應變硬化。因此，這些聚合物纏結妨礙流動并且如觀察為彎鉤形成，產生與LVE條件的偏 離。隨著應變和應變速率增加，由于聚合物鏈纏結運動更快和更嚴重，應變硬化現象變得更 嚴重。不具有長鏈支化的原始聚合物將表現出LVE流動特征。相比之下，長鏈支化的聚合物 將表現出應變硬化并且所述應變硬化造成與原始聚合物的LVE流動特征的偏離，從而在相 同的測試條件下提供彎鉤形成。
[0026]用來觀察長鏈支化存在的第二種分析方法是評估如根據ISO 16790測試的熔體強 度數據，所述ISO 16790通過引用以其全文結合在此。當與缺乏長鏈支化的類似原始聚合物 相比時，已知熔體強度的量與長鏈支化的存在直接相關。通過舉例，將Borealis DAPL0Y? WB140HMS聚丙烯(PP)(購自北歐化工股份公司）與具有類似分子量、多分散性指數和其他物 理特征的其他聚合物比較。DAPL0Y? WB140HMS PP具有超過約36cN的熔體強度，而缺乏長鏈 支化的其他類似PP樹脂具有小于約10cN的熔體強度。
[0027] 用于產生絕緣性泡孔式非芳香族聚合物材料的配制品可以進一步包含一種或多 種泡孔形成劑。泡孔形成劑包括成核劑和發泡劑。成核劑用于提供并控制熔融配制品內的 成核位點，以便促進在擠出的過程中在熔融配制品中形成泡孔、氣泡、或空隙。發泡劑用于 在成核位點處在熔融材料中使泡孔生長。發泡劑可以單獨地在配制品中使用或與成核劑一 起使用。
[0028] 成核劑指的是在熔融配制品混合物中提供用于泡孔形成的位點的化學或物理材 料。成核劑可以包括化學成核劑和物理成核劑。成核劑可以與被引入到擠出機的料斗中的 配制品共混。可替代地，可以將所述成核劑加入擠出機中的熔融樹脂混合物中。
[0029]適合的物理成核劑具有所希望的粒度、縱橫比、以及頂部切削（top-cut)特性。實 例包括但不限于滑石、CaC03、云母、以及前述物質中的至少兩種的混合物。一個代表性實例 是赫利塔塑料有限公司（Heritage Plastics)基于HT6000線性低密度聚乙烯（LLDPE)的滑 石濃縮物。
[0030]在示意性實施例中，配制品包含物理成核劑(例如，滑石）。物理成核劑的量可以是 若干個不同值中的一個或屬于若干個不同的范圍。將物理成核劑的量選擇為以下值之一是 在本披露的范圍之內：以重量百分比計總配制品的約0%、0.1%、0.25%、0.5%、0.75%、 1%、1.5%、2%、2.5%、3%、4%、5%、6%、以及7%。在第一組范圍中，物理成核劑的范圍是 以下范圍之一：以重量百分比計總配制品的約0%5IJ7%、0.1 %到7%、0.25%到7%、0.5% 至Ij7%、0.75%到7%、1%至Ij7%、1.5%至Ij7%、2%至Ij7%、2.5%至Ij7%、3%至Ij7%、4% 到7%、 5%到7%、以及6%到7%。在第二組范圍中，物理成核劑的范圍是以下范圍之一：以重量百 分比計總配制品的約 0%5lj6%、0% 至Ij5%、0% 至Ij4%、0% 至Ij3%、0% 至Ij2.5%、0% 至Ij2%、0% 至丨」1.5%、0%到1%、0%到0.75%、0%到0.5%、0%到0.25%、以及0%到0.1%。在第三組范 圍中，物理成核劑的范圍是以下范圍之一：以重量百分比計總配制品的約0.1 %到6%、 0.1%至1」5%、0.1%至1」4%、0.1%至1」3%、0.1%至1」2.5%、0.1%至1」2%、0.1%至1」1.5%、0.1%到 1 %、0.1 %到0.75 %、0.1 %到0.5%、以及0.1 %到0.25 %。這些值和范圍體現在實例1到8 中。在實施例中，配制品缺乏滑石。
[0031] 適合的化學成核劑在達到化學反應溫度時分解，以便在熔融配制品中產生泡孔。 這些小泡孔充當用于從物理或其他類型的發泡劑進行更大泡孔生長的成核位點。在一個實 例中，化學成核劑是