專利名稱：注射模制預(yù)型件、拉伸吹制模制容器及用來減少制造它的周期的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及預(yù)型件設(shè)計(jì)和由其制成的預(yù)型件、以及制造這樣的預(yù)型件。本發(fā)明也涉及拉伸吹制模制容器及其制造方法。本發(fā)明也與制造拉伸吹制模制容器的方法相關(guān)。

背景技術(shù)：
聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)樹脂雖然它們可能并且常常的確包含少量的添加成分，但在工業(yè)中通常也稱作“PET”。PET廣泛地用來制造用于果汁、水、碳酸軟飲料(“CSD”)等的容器。PET由于其機(jī)械和隔氣性能的優(yōu)良組合被用于這些目的。
這里提到的PET容器是拉伸吹制模制容器。如由本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到的那樣，拉伸吹制模制PET容器通過首先由PET樹脂制備注射模制預(yù)型件而制造。PET樹脂注射到具有一定構(gòu)造的預(yù)型件模具中。在容器制造商的現(xiàn)有技術(shù)方法中，預(yù)型件的構(gòu)造由最終容器尺寸和用來制備容器的聚合物的性能決定。在預(yù)型件的制備之后，預(yù)型件被吹制模制以提供拉伸吹制模制容器。
PET容器必須符合相當(dāng)剛性的技術(shù)規(guī)格，特別是當(dāng)用來在溫暖氣候和/或夏季月份盛放和存儲(chǔ)碳酸飲料時(shí)。在這樣的條件下，容器常常經(jīng)受由在高溫下容器中的高壓引起的熱膨脹，在工業(yè)上通常稱作“蠕變”。膨脹增大容器側(cè)壁中PET分子之間的空隙，因而允許CO2比在通常條件下更快地穿過側(cè)壁逸出。膨脹也增大容器的頂部空間，這允許碳酸物從飲料逃逸到頂部空間區(qū)域中。不管碳酸物如何從封閉在容器中的飲料中釋放，但碳酸物的損失是不希望的，因?yàn)楫?dāng)這發(fā)生時(shí)飲料將感到“平淡”。蠕變?cè)龃笕萜髦械膬?nèi)部空間，這又減小容器中飲料的高度。這種減小高度可轉(zhuǎn)化成容器不完全充滿的客戶感覺，并且像這樣，轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品質(zhì)量下降的感覺。
PET容器性能與側(cè)壁強(qiáng)度也是有關(guān)的。在存儲(chǔ)和運(yùn)輸時(shí)，填充的PET容器通常以幾層填充的容器在彼此頂部上而堆積。這在容器上引起顯著的豎直應(yīng)力，這表現(xiàn)為大部分倚靠側(cè)壁。如果沒有足夠的側(cè)壁強(qiáng)度或在PET容器中的頂部負(fù)載，則容器可能在存儲(chǔ)時(shí)或在使用時(shí)壓潰。
此外，客戶對(duì)容器質(zhì)量的感覺表現(xiàn)為當(dāng)正握著容器時(shí)對(duì)它的感覺。當(dāng)客戶握住容器并且擠壓容器時(shí)，容器側(cè)壁將變形。如果側(cè)壁撓曲太大，則容器感覺太軟，并且客戶把這與產(chǎn)品質(zhì)量不良相聯(lián)系，即使產(chǎn)品與在較堅(jiān)固包裝中包裝的產(chǎn)品相比具有相同質(zhì)量。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，為了成本降低希望減少在制備PET容器時(shí)使用的PET的量。較低重量PET容器導(dǎo)致較低材料成本、在制造過程期間的較小能量使用及較低運(yùn)輸成本。較輕重量容器還提供較少固體廢料，并且對(duì)環(huán)境具有較小不利的影響。然而，對(duì)于減少每個(gè)容器的PET量，也犧牲以上提到的所希望的性能，因而進(jìn)行在源材料減少與性能之間的平衡難以實(shí)現(xiàn)。
減小PET容器重量的現(xiàn)有技術(shù)方法一般集中在制備容器使用的聚合物量的減少上。容器重量可減小到通過性能測(cè)試表現(xiàn)出不顯著犧牲容器在使用時(shí)的性能的量，盡管對(duì)于其中不使用阻隔涂層的現(xiàn)有技術(shù)減輕重量的方法看到容器性能的某種退化。一般地，上述容器性能直接涉及制備容器使用的PET樹脂量。在輕重量容器的現(xiàn)有技術(shù)方法中，使用的較低PET樹脂量將導(dǎo)致較薄壁的成品容器，并因此將導(dǎo)致成品容器的較低阻隔和強(qiáng)度性能。因而，在使PET容器的性能最大而同時(shí)試圖減小PET容器重量之間的矛盾仍然是一種擔(dān)心，特別是在較溫暖氣候中。
在容器制造過程期間的能量消耗直接涉及預(yù)型件的厚度，因?yàn)樵谳^厚預(yù)型件中，有加熱和冷卻的較大聚合物質(zhì)量存在。因此，一種減少與PET容器的制備有關(guān)的能量成本的方法是通過減小預(yù)型件的厚度減輕預(yù)型件的重量。用于這樣做的現(xiàn)有技術(shù)方法涉及對(duì)于預(yù)型件設(shè)計(jì)進(jìn)行型芯變化或空腔變化。型芯變化通過挖空預(yù)型件內(nèi)壁的一部分增大預(yù)型件的內(nèi)徑?？涨蛔兓挥绊憙?nèi)徑，而是除去預(yù)型件外壁的一部分。然而，預(yù)型件的厚度部分地涉及制備預(yù)型件使用的聚合物的自然拉伸比。就是說，聚合物的自然拉伸比確定預(yù)型件的拉伸比，預(yù)型件的拉伸比是與預(yù)型件的厚度相關(guān)的預(yù)型件內(nèi)徑和在成品部分下面預(yù)型件的高度的函數(shù)。預(yù)型件設(shè)計(jì)成具有比聚合物的自然拉伸比有些高的預(yù)型件拉伸比，因而通過拉伸PET樹脂超越其優(yōu)化結(jié)晶和取向的應(yīng)變硬化點(diǎn)以創(chuàng)建具有可接受機(jī)械性能的不模糊或大體不模糊容器而使PET樹脂的性能最大化。增大預(yù)型件的內(nèi)徑降低預(yù)型件拉伸比，這通過不使PET樹脂的拉伸最大而影響最終容器性能。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)理解，具有在如下段落中所定義的典型地在約13至16范圍中的自然拉伸比的PET樹脂的使用具有在容器制造過程中減少能量成本的限制，因?yàn)椴荒苡行У販p小預(yù)型件的厚度。
一種現(xiàn)有技術(shù)方法，它已經(jīng)用來改進(jìn)容器質(zhì)量，通過使用較薄壁預(yù)型件通過減少周期時(shí)間提高生產(chǎn)率、及減小制造中的能量消耗，用來降低允許預(yù)型件的減小拉伸比的聚合物的拉伸比。已經(jīng)進(jìn)行通過PET樹脂本身的改性降低聚合物的拉伸比的嘗試。這通過增大PET樹脂的分子量或固有粘度(IV)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檩^高IV的PET樹脂導(dǎo)致具有較低自然拉伸比的聚合物。然而，當(dāng)增大PET樹脂的IV時(shí)，聚合物將具有較高熔化粘度。當(dāng)較高熔化粘度存在時(shí)，為處理聚合物必須使用較高熔化溫度。這導(dǎo)致較多能量使用，并且也導(dǎo)致在處理期間聚合物退化的更大可能。較高熔化溫度也要求在注射模制期間的較長(zhǎng)周期時(shí)間。由降低聚合物的拉伸比的這種方法導(dǎo)致的這些不利性能因而在減小預(yù)型件壁厚時(shí)超越上述任何好處。
降低聚合物拉伸比也可通過長(zhǎng)鏈支化的添加而完成。然而，像改性PET樹脂IV那樣，這種方法也增加PET的熔化粘度，并且引起高IV聚合物的相同問題。因而，這種方法是不希望的。
鑒于以上，希望開發(fā)一種在處理期間不導(dǎo)致較高能量消耗的預(yù)型件設(shè)計(jì)。更進(jìn)一步，希望開發(fā)一種在成品拉伸吹制模制容器中提供良好的機(jī)械性能，如低熱膨脹、良好側(cè)壁剛度及不模糊或大體不模糊容器的預(yù)型件設(shè)計(jì)。更進(jìn)一步，希望在注射模制預(yù)型件期間并因此在容器制造過程期間減小能量消耗。本發(fā)明滿足這些目標(biāo)。


發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及用來制備拉伸吹制模制容器的預(yù)型件。這樣的預(yù)型件具有與現(xiàn)有技術(shù)預(yù)型件設(shè)計(jì)不同的拉伸比。本發(fā)明也涉及由這樣的預(yù)型件制成的拉伸吹制模制容器。這些拉伸吹制模制容器呈現(xiàn)關(guān)于減少周期時(shí)間和選擇性地較輕重量預(yù)型件優(yōu)于由現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)制成的預(yù)型件制成的容器的可比較的機(jī)械和熱性能。此外，按照本發(fā)明制成的拉伸吹制模制容器提供不模糊或大體不模糊容器。
更具體地說，本發(fā)明包括一種用來制造拉伸吹制模制容器的注射模制預(yù)型件，具有從約8至約12的整體拉伸比，其中整體拉伸比是環(huán)向拉伸比和軸向拉伸比的乘積，其中環(huán)向拉伸比是從約4.5至約5.4，其中軸向拉伸比是從約1.5至約2.2，并且其中預(yù)型件包括低自然拉伸比(下文“LNSR PET共聚物”)，該低自然拉伸比具有使用為在容器成品部分下具有65mm最大直徑和200mm高度的500ml容器設(shè)計(jì)的、并且具有5.5的環(huán)向拉伸比和2.6的軸向拉伸比的25克重預(yù)型件在100℃和90psi下測(cè)量的從約400至約650ml的自由吹制體積。此外，本發(fā)明包括一種通過吹制模制這樣一種預(yù)型件制成的容器。在優(yōu)選實(shí)施例中，預(yù)型件包括敞開端瓶口形成部分、中間瓶體形成部分及封閉瓶底形成部分。
本發(fā)明的另外優(yōu)點(diǎn)在隨后的詳細(xì)描述中將部分地?cái)⑹?，并且部分描述將是顯而易見的，或者可以通過本發(fā)明的實(shí)踐了解。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將借助于在附屬權(quán)利要求書中具體指出的元件和組合而實(shí)現(xiàn)和獲得。應(yīng)理解，以上一般描述和如下詳細(xì)描述都是本發(fā)明的示例和解釋性方面，并且不限制所要求保護(hù)的本發(fā)明。



圖1是具有下面詳細(xì)敘述的常規(guī)預(yù)型件設(shè)計(jì)的注射模制預(yù)型件的剖視圖。
圖2是具有按照本發(fā)明一個(gè)方面的并且在下面詳細(xì)敘述的LNSR設(shè)計(jì)的注射模制預(yù)型件的剖視圖。
圖3是按照本發(fā)明一個(gè)方面由圖2的預(yù)型件制成的吹制模制容器的剖視圖。

具體實(shí)施例方式 通過參考本發(fā)明的如下詳細(xì)描述和這里提供的例子及這里討論的附圖，可以更容易地理解本發(fā)明。應(yīng)理解，本發(fā)明不限于描述的特定方法、構(gòu)成及條件，因此當(dāng)然可以變化。還應(yīng)理解，這里使用的術(shù)語(yǔ)僅為了描述具體方面的目的，并且不打算受限制。
在本說明書和在隨后的權(quán)利要求書中，將提到物品的數(shù)量，它將定義成具有如下意思。
單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”及“所述個(gè)”包括多個(gè)對(duì)象，除非另外清楚地規(guī)定。
范圍在這里可以表達(dá)為從“約”一個(gè)具體值和/或至“約”另一個(gè)具體值。當(dāng)表達(dá)這樣一種范圍時(shí)，另一個(gè)方面包括從一個(gè)具體值和/或至另一個(gè)具體值。類似地，當(dāng)值通過先行字“約”的使用表達(dá)為近似時(shí)，要理解具體值形成另一個(gè)方面。
“選擇性的”或“選擇性地”意味著，以后描述事件或環(huán)境可能出現(xiàn)或可能不出現(xiàn)，并且描述包括其中所述事件或環(huán)境出現(xiàn)的情況和其中它不出現(xiàn)的情況。例如，短語(yǔ)“選擇性地包括一種成分”是指，組分可能包括該成分，并且描述既包括包含該成分的組分又包括沒有該成分的組分。
在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種關(guān)于一定環(huán)向比和軸向比極限具有減小拉伸比的、由聚合物制成的預(yù)型件，該預(yù)型件具有優(yōu)于由在現(xiàn)有技術(shù)中可得到的PET樹脂制成的預(yù)型件的較低自然位伸比。預(yù)型件包括敞開端瓶口形成部分、中間瓶體形成部分及封閉瓶底形成部分。更進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種具有優(yōu)良機(jī)械性能的拉伸吹制模制容器，特別是飲料容器，由這種預(yù)型件設(shè)計(jì)制成。而且，本發(fā)明提供一種透明預(yù)型件和一種透明容器或大體透明預(yù)型件及透明拉伸吹制模制容器。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供不模糊或大體不模糊預(yù)型件和拉伸吹制模制容器。
在描述本發(fā)明時(shí)，對(duì)于本發(fā)明的不同方面將定義兩種類型的PET樹脂組分。容器級(jí)PET共聚物(下文“CG PET共聚物”或“常規(guī)PET”)定義為具有使用為在容器成品部分下具有65mm最大直徑和200mm高度的500ml容器設(shè)計(jì)的、并且具有5.5的環(huán)向拉伸比和2.6的軸向拉伸比的25克重預(yù)型件在100℃和90磅每平方英寸(psi)下測(cè)量的從約650至約800毫升(ml)的自由吹制體積。CG PET共聚物的例子包括具有變體的PET共聚物，從約1至約5摩爾％、或從1至約3摩爾％的1，4-環(huán)己烷二甲醇變體，或可選擇地，從約1至約5摩爾％、或從1至約3摩爾％的間苯二酸或萘二甲酸變體。
低自然拉伸比共聚物(下文“LNSR PET共聚物”)定義成具有使用為在容器成品下具有65mm最大直徑和200mm高度的500ml容器設(shè)計(jì)的、并且具有5.5的環(huán)向拉伸比和2.6的軸向拉伸比的25克重預(yù)型件在100℃和90psi下測(cè)量的從約400至小于約650ml的自由吹制體積。這樣的例子如下。
自由吹制體積具有與聚合物的自然拉伸比的相關(guān)值，該自然拉伸比測(cè)量較困難并且要求專用儀器。凈聚合物的自由吹制體積測(cè)量，如這里在例子中表示的那樣，提供一種測(cè)量聚合物的自然拉伸比的方法。聚合物的自然拉伸比通過確定在吹制模制過程中由聚合物性能對(duì)預(yù)型件賦予的最小拉伸比極限而影響預(yù)型件設(shè)計(jì)。因而，自由吹制體積是這里選擇的描述聚合物的自然拉伸比的方法。把為在容器成品部分下具有65mm最大直徑和200mm高度的500ml容器設(shè)計(jì)的、并且具有5.5的環(huán)向拉伸比和2.6的軸向拉伸比的標(biāo)準(zhǔn)25克重預(yù)型件選作基礎(chǔ)測(cè)量，并且使用100℃和90psi的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件，如在例1中表示的那樣。對(duì)于具有在上述范圍中的自由吹制體積的容器級(jí)PET共聚物，這樣的共聚物的自然拉伸比是從約12至約16。對(duì)于具有在上述范圍中的自由吹制體積的LNSR PET共聚物，這樣的共聚物的自然拉伸比是從約8至約12。
預(yù)型件拉伸比是用來在這里描述本發(fā)明的另一個(gè)值。預(yù)型件拉伸比指的是在本領(lǐng)域中熟知的術(shù)語(yǔ)，并且根據(jù)如下公式定義 (1)整體拉伸比＝[(最大容器內(nèi)徑/預(yù)型件內(nèi)徑)]×[(容器完成后的高度)/(預(yù)型件完成后的高度)] (2)環(huán)向拉伸比＝(最大容器內(nèi)徑/預(yù)型件內(nèi)徑) (3)軸向拉伸比＝(容器完成后的高度)/(預(yù)型件完成后的高度) (4)或者，在可選擇的表示中，整體拉伸比＝環(huán)向拉伸比×軸向拉伸比 如以上提到的那樣，為了使具體聚合物的性能特征最大，預(yù)型件設(shè)計(jì)必須是這樣的，從而預(yù)型件整體拉伸比大于PET共聚物的自然拉伸比。使用以上計(jì)算，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，實(shí)際上有得到或設(shè)計(jì)供具體PET共聚物使用的規(guī)定預(yù)型件拉伸比的無限方式。然而，本發(fā)明人這里已經(jīng)確定，盡管人們可修改軸向和環(huán)向拉伸比以提供規(guī)定的預(yù)型件整體拉伸比，但按照本發(fā)明，有一種必須遵循以在生成容器中實(shí)現(xiàn)最佳機(jī)械性能和阻隔性能的關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明的用來使用LNSR PET共聚物制造拉伸吹制模制容器的注射模制預(yù)型件設(shè)計(jì)成具有從約8至約12，或從8至12，或從約8至約10的整體拉伸比。具體地說，在這些規(guī)定整體拉伸比內(nèi)，環(huán)向拉伸比是從約4.5至約5.4，或從4.5至5.4，或從約4.6至約5.2或從約4.6至約5.0。軸向拉伸比是從約1.5至約2.2，或從1.5至2.2，或從約1.5至約2.1或從約1.5至約2.0。下文，這種設(shè)計(jì)將稱作“LNSR設(shè)計(jì)”。LNSR PET共聚物具有使用為在容器成品部分下具有65mm最大直徑和200mm高度的500ml容器設(shè)計(jì)的、并且具有5.5的環(huán)向拉伸比和2.6的軸向拉伸比的25克重預(yù)型件在100℃和90psi下測(cè)量的從約400至小于約650ml的自由吹制體積。在另一個(gè)方面，LNSR PET具有從約450至約600ml或從約500至約600ml的自由吹制體積。
通過在這些范圍內(nèi)改變環(huán)向和軸向拉伸比以提供特定整體拉伸比公式，這里由本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可提供具有改進(jìn)性能，如較大熱穩(wěn)定性、減少周期時(shí)間及較低能量消耗的拉伸吹制模制容器。這些性能改進(jìn)對(duì)于在容器內(nèi)包含的飲料產(chǎn)品具有多個(gè)好處，像例如飲料存放壽命的改善。借助于本發(fā)明還發(fā)現(xiàn)透明或大體透明預(yù)型件和拉伸吹制模制容器。
在拉伸吹制模制容器中，容器一般符合圓柱的形狀。作為這種一般圓柱形狀的結(jié)果，在使用期間，特別是在碳酸軟飲料的使用期間，作用于結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力在環(huán)向方向上與在軸向方向上不同。一般地說，在環(huán)向方向上的應(yīng)力是在軸向方向上的應(yīng)力的約兩倍。對(duì)于碳酸軟飲料，在容器側(cè)壁上由內(nèi)部壓力引起的應(yīng)力可使容器拉伸。這種現(xiàn)象對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員也稱作蠕變。蠕變對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量以及容器質(zhì)量有害。具體地說，蠕變?cè)龃笕萜鞯捏w積，其又降低容器的表面填充液位。這對(duì)于客戶可引起容器中有較少產(chǎn)品的錯(cuò)覺。蠕變可引起改變?nèi)萜餍螤畹娜萜髯冃?，該容器形狀在許多情況下代表品牌。蠕變也增大CSD的頂部空間體積。這使CO2從飲料跑到頂部空間，并因此減少在飲料中的CO2量。由于CSD的存放壽命由在飲料中的CO2量確定，所以增大的頂部空間體積明顯地減少CSD產(chǎn)品的存放壽命。熱量加劇這種現(xiàn)象，引起甚至更大的熱膨脹或蠕變。
為CG PET共聚物設(shè)計(jì)的常規(guī)預(yù)型件典型地具有從約12至約16的整體拉伸比、在從約4.3至約5.5范圍中的環(huán)向拉伸比及在從2.4至2.8范圍中的軸向拉伸比。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，有可能增大預(yù)型件的環(huán)向拉伸比以在這個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)較高取向，同時(shí)減小軸向拉伸比以減小在這個(gè)方向上的取向。通過這樣做，實(shí)現(xiàn)較高程度的環(huán)向取向。由于容器的取向涉及預(yù)型件拉伸比，所以較高環(huán)向拉伸比可增大在環(huán)向方向上的取向，并因而減小在環(huán)向方向上的變形。由這種發(fā)現(xiàn)中已經(jīng)知道，可能有益的是把預(yù)型件在環(huán)向方向上比在軸向方向上拉伸較大程度。在這樣做時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在環(huán)向方向上的較大拉伸改進(jìn)生成飲料容器的取向，因而導(dǎo)致改進(jìn)的容器性能。
在設(shè)計(jì)用于LNSR PET共聚物的本發(fā)明的預(yù)型件時(shí)，整體拉伸比比常規(guī)預(yù)型件低。有實(shí)現(xiàn)較低整體拉伸比的無限方式。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果環(huán)向拉伸比保持相對(duì)不變，但軸向拉伸比明顯減小以實(shí)現(xiàn)整體拉伸比，則容器具有最好性能。為了這樣做，在內(nèi)徑相對(duì)相同的情況下，預(yù)型件的高度比常規(guī)設(shè)計(jì)預(yù)型件長(zhǎng)，即軸向拉伸比相對(duì)于環(huán)向拉伸比較小。在使用相同克重量時(shí)創(chuàng)建具有較薄側(cè)壁的預(yù)型件。在軸向方向上的拉伸實(shí)質(zhì)小于在環(huán)向方向上的拉伸，從而環(huán)向拉伸比是從約4.5至約5.4，并且軸向拉伸比是從約1.5至約2.2，使整體拉伸比是從約8至約12。明確地說，這里由本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的較長(zhǎng)、較薄壁預(yù)型件提供以前沒有看到的好處。好處對(duì)于借助于較薄預(yù)型件側(cè)壁厚度減少注射模制周期時(shí)間特別有效。
本發(fā)明與設(shè)計(jì)具有較低整體拉伸比的預(yù)型件的現(xiàn)有技術(shù)方法顯著不同，因?yàn)檫@樣的方法不像在本發(fā)明中敘述的那樣以不同的量改變環(huán)向和軸向拉伸比。而是，設(shè)計(jì)預(yù)型件的這些現(xiàn)有技術(shù)方法只查看希望的整體拉伸比，并且把尺寸設(shè)計(jì)成預(yù)型件模具形狀，并且有時(shí)，設(shè)計(jì)成型芯改變過程。具體地說，預(yù)型件設(shè)計(jì)的現(xiàn)有技術(shù)方法以比例形式改變環(huán)向和軸向拉伸比。對(duì)于型芯改變過程，僅通過減小環(huán)向拉伸比減小預(yù)型件拉伸比。然而，這是對(duì)于本發(fā)明的反向直覺，因?yàn)樾托靖淖兓蛘叱杀壤販p小環(huán)向拉伸比和軸向拉伸比，或者減小環(huán)向拉伸比但保持軸向拉伸比相同。以這種方式設(shè)計(jì)的預(yù)型件，盡管可以具有薄的側(cè)壁厚度，但不生產(chǎn)在壓力下使用的容器。由于在容器側(cè)壁中的低環(huán)向拉伸比，高度蠕變將發(fā)生，并且引起以上提到的問題。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道這些容器在熱穩(wěn)定性方面具有較差性能，即高蠕變。
在一個(gè)方面，對(duì)于這種LNSR設(shè)計(jì)方法看到的改進(jìn)可在生成容器中在使用中的容器的較低熱膨脹或蠕變中觀察到。在使用中，容器將經(jīng)歷較小熱膨脹，并因此將具有較好的質(zhì)量。而進(jìn)一步，借助于在成品容器中的增大側(cè)壁剛度看到這種改進(jìn)。更進(jìn)一步，在不模糊或大體不模糊預(yù)型件和容器中看到改進(jìn)。
轉(zhuǎn)到圖1-3，具有常規(guī)設(shè)計(jì)的預(yù)型件10表明在圖1中，并且具有按照本發(fā)明一個(gè)方面的LNSR設(shè)計(jì)的預(yù)型件11表明在圖2中。在圖1和2中的這些預(yù)型件10和11每個(gè)具有相同元件，并因此，類似附圖標(biāo)記貫穿附圖指示類似元件。在圖1和2中的尺寸沒有按比例畫出。
在本發(fā)明的一個(gè)方面通過注射模制LNSR PET共聚物制成預(yù)型件10和11。這樣的預(yù)型件包括螺紋瓶頸成品部分12，該螺紋瓶頸成品部分12在蓋頂凸緣14中終止在其下端部處。在蓋頂凸緣14下面，有在逐漸減小外徑的段18中終止的一般圓柱形段16，以便提供增大的壁厚。在段18下面，有細(xì)長(zhǎng)瓶體段20。從蓋頂凸緣14到細(xì)長(zhǎng)瓶體段20的封閉端部21測(cè)量預(yù)型件的高度。
在圖1和2中表明的預(yù)型件10和11每個(gè)可被吹制模制以形成在圖3中表明的容器22。容器22包括外殼24，該外殼24包括限定瓶口28的螺紋瓶頸成品部分26、在螺紋瓶頸成品部分下面的蓋頂凸緣30、從蓋頂凸緣延伸的錐形段32、在錐形段下面延伸的瓶體段34及在容器的底部處的瓶底36。容器的高度從蓋頂凸緣30到在瓶底36處的封閉端測(cè)量。容器22適于用來制成包裝飲料38，如在圖3中表明的那樣。包裝飲料38包括在容器22中布置的諸如碳酸軟飲料之類的飲料和密封容器的瓶口28的瓶蓋40。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，發(fā)明預(yù)型件的中間瓶體形成部分可具有從約1.5至約8mm的壁厚。預(yù)型件的中間瓶體形成部分也可具有從約10至約30mm的內(nèi)徑，并且預(yù)型件的高度是從50至150mm，它從與成品部分相對(duì)的預(yù)型件的封閉端到成品部分延伸。在一個(gè)方面，按照本發(fā)明某些方面制成的容器可具有在從約0.25至約3升的范圍內(nèi)的體積和約0.25至約0.65mm的壁厚。然而，重要的是要注意，關(guān)于本發(fā)明的LNSR設(shè)計(jì)的預(yù)型件、整體拉伸比和軸向和環(huán)向拉伸比必須按照這里敘述的公式變化。
在本說明書中，參考預(yù)型件10和11及生成容器22的尺寸。預(yù)型件的高度H是從與成品部分12相對(duì)的預(yù)型件的封閉端21到成品部分的蓋頂凸緣14的距離。預(yù)型件10和11的內(nèi)徑ID是在預(yù)型件的細(xì)長(zhǎng)瓶體段20的內(nèi)壁之間的距離。預(yù)型件10和11的壁厚T也在預(yù)型件的細(xì)長(zhǎng)瓶體段20處測(cè)量。容器22的高度H′是從與成品部分26相對(duì)的容器的瓶底36的封閉端到成品部分的蓋頂凸緣30的距離。最大容器內(nèi)徑MD是沿容器22的高度在其最寬點(diǎn)處的容器直徑。預(yù)型件的環(huán)向拉伸比等于最大容器內(nèi)徑除以預(yù)型件內(nèi)徑，并且軸向拉伸比等于在成品部分下面的容器高度除以在成品部分下面的預(yù)型件高度。預(yù)型件的整體拉伸比等于環(huán)向拉伸比和軸向拉伸比的乘積。
預(yù)型件11、容器22及包裝飲料38只不過是本發(fā)明的典型實(shí)施例。應(yīng)該理解，包括本發(fā)明一個(gè)方面的LNSR PET共聚物可用來制成具有各種構(gòu)造的各種預(yù)型件和容器。
在一定方面，本發(fā)明的預(yù)型件可由LNSR PET共聚物制備，該LNSR PET共聚物具有比常規(guī)PET小約10％的最小值、或比常規(guī)PET小約20％的最小值、或比常規(guī)PET共聚物小約25％的最小值，該常規(guī)PET共聚物已經(jīng)用在現(xiàn)有技術(shù)中以制備飲料容器。下面使用自由吹制體積計(jì)算定義拉伸比。
在其它方面，按照本發(fā)明制成的LNSR PET共聚物呈現(xiàn)比用常規(guī)設(shè)計(jì)制成的預(yù)型件和使用為在容器成品部分下具有65mm最大直徑和200mm高度的500ml容器設(shè)計(jì)的、并且具有5.5的環(huán)向拉伸比和2.6的軸向拉伸比的25克重預(yù)型件在100℃和90psi下測(cè)量的自由吹制體積小約18至約30％的自由吹制體積。
在一個(gè)方面，LNSR PET共聚物用來由本發(fā)明的LNSR設(shè)計(jì)制備拉伸吹制模制容器。LNSR PET共聚物包括具有由乙二醇和非乙二醇二醇成分制備的重復(fù)單元的二醇成分和具有由對(duì)苯二甲酸和非對(duì)苯二甲酸二酸成分制備的重復(fù)單元的二酸成分，其中，非乙二醇二醇成分和非對(duì)苯二甲酸二酸成分的總量按從約0.2摩爾百分?jǐn)?shù)至小于約2.2摩爾百分?jǐn)?shù)的量存在于PET共聚物中。二醇成分和二酸成分的摩爾百分比包括在PET共聚物組分中的所有殘余共聚用單體，如在PET共聚物的制造過程期間或貫穿其形成的那些。如這里使用的那樣，聚合物的組分基于包括二醇成分的100摩爾百分?jǐn)?shù)和二酸成分的100摩爾百分?jǐn)?shù)的總共200摩爾百分?jǐn)?shù)。這意味著，二甘醇的摩爾百分比是基于100摩爾％的二醇成分并且萘二甲酸的摩爾百分比是基于100摩爾百分?jǐn)?shù)的二酸成分。這種定義貫穿本說明書適用。
在LNSR PET共聚物中的非乙二醇二醇成分和非對(duì)苯二甲酸二酸成分每一種的量在任一種材料的總量?jī)?nèi)可變化到某種程度，該總量可從約0.2摩爾百分?jǐn)?shù)至小于約2.2摩爾百分?jǐn)?shù)。在一個(gè)方面，在具有希望拉伸比的LNSR PET共聚物中存在的非乙二醇二醇成分和非對(duì)苯二甲酸二酸成分的總量是從約1.1摩爾百分?jǐn)?shù)至約2.1摩爾百分?jǐn)?shù)，或從約1.2摩爾百分?jǐn)?shù)至約1.6摩爾百分?jǐn)?shù)。來自非對(duì)苯二甲酸二酸成分的重復(fù)單元能以從約0.1至約1.0摩爾百分?jǐn)?shù)，或從約0.2至約0.75摩爾百分?jǐn)?shù)，或從約0.25至約0.6摩爾百分?jǐn)?shù)，或更進(jìn)一步以從約0.25至小于約0.5摩爾百分?jǐn)?shù)存在于LNSR PET共聚物中。
來自非乙二醇二醇成分的重復(fù)單元能以從約0.1至約2.0摩爾百分?jǐn)?shù)，或從約0.5至約1.6摩爾百分?jǐn)?shù)，或從約0.8至約1.3摩爾百分?jǐn)?shù)存在于LNSR PET共聚物中。
這里適用于本發(fā)明的LNSR PET共聚物可具有根據(jù)ASTMD4603-96(通過參考包括在這里)測(cè)量的、從約0.6至約1.1dL/g、或從約0.70至約0.9、或從約0.80至約0.84的固有粘度(IV)。
這里適用于本發(fā)明的LNSR PET共聚物包括反應(yīng)級(jí)樹脂，意味著PET樹脂是在共聚用單體與非聚合物混合物之間的化學(xué)反應(yīng)的直接產(chǎn)物。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，容器可由包括LNSR PET共聚物的本發(fā)明的LNSR設(shè)計(jì)制成，該LNSR PET共聚物包括具有來自乙二醇和非乙二醇二醇成分的重復(fù)單元的二醇成分和具有來自對(duì)苯二甲酸和非對(duì)苯二甲酸二酸成分的重復(fù)單元的二酸成分。在LNSR PET共聚物中存在的非乙二醇二醇成分和非對(duì)苯二甲酸二酸成分的總量，基于二醇成分的100摩爾百分?jǐn)?shù)和二酸成分的100摩爾百分?jǐn)?shù)，可從約0.2摩爾百分?jǐn)?shù)至小于約3.0摩爾百分?jǐn)?shù)。非乙二醇二醇成分可從約0.1至約2.0，并且非對(duì)苯二甲酸二酸成分可從約0.1至約1.0。非乙二醇二醇成分和非對(duì)苯二甲酸二酸成分的總量可從約0.2摩爾百分?jǐn)?shù)至小于約2.6摩爾百分?jǐn)?shù)。
非對(duì)苯二甲酸二酸成分可以是多種二酸的任一種，包括但不限于己二酸、丁二酸、間苯二酸(IPA)、苯二甲酸、4，4′-聯(lián)苯二羧酸、萘二甲酸等。在一個(gè)方面，非對(duì)苯二甲酸二酸成分能是2，6-萘二甲酸(NDC)。可以用在本發(fā)明中的非乙二醇二醇包括但不限于環(huán)己烷二甲醇、丙二醇、丁二醇及二甘醇。當(dāng)然，二甘醇(DEG)可包括本發(fā)明的方面，如下面限制的那樣。非對(duì)苯二甲酸二酸成分和非乙二醇二醇成分也能分別是二酸和二醇的混合物。
在本發(fā)明的預(yù)型件設(shè)計(jì)中使用的LNSR PET共聚物中的DEG水平在從約0.1至約2.0摩爾百分?jǐn)?shù)的范圍內(nèi)，該水平在常規(guī)PET的制造中存在的DEG的典型殘余水平之下。常規(guī)PET典型地包含從約2.4至約2.9摩爾百分?jǐn)?shù)的DEG，這等效于約1.3至約1.6的更普遍提到的重量百分?jǐn)?shù)值。另外，在本發(fā)明的其它方面，常規(guī)PET也可以看作是如上所述的CG PET共聚物。
在PET制造領(lǐng)域的技術(shù)人員一般把DEG當(dāng)作聚合物制造的無害副產(chǎn)品；因此，幾乎沒有進(jìn)行旨在降低在打算用于容器的PET中的DEG水平的努力。因而，在本發(fā)明的一個(gè)方面，為了實(shí)現(xiàn)可用來制備本發(fā)明的預(yù)型件的LNSR PET共聚物中的較低DEG水平，必定進(jìn)行對(duì)用于容器的PET制造過程的改進(jìn)。
為了制備具有低DEG量的LNSR PET共聚物，可采用適于用來減小聚酯的DEG含量的任何方法。這樣的方法可包括減小在酯化或縮聚反應(yīng)中二酸或二酯相對(duì)于乙二醇的摩爾比值；降低酯化或縮聚反應(yīng)的溫度，包括四烴基銨鹽等的DEG抑制添加劑的添加；及再循環(huán)回酯化或縮聚反應(yīng)的乙二醇的DEG含量的減小。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用來制造容器的方法，其中該方法包括吹制模制注射模制預(yù)型件，該注射模制預(yù)型件如這里別處描述的那樣具有用于LNSR PET共聚物的LNSR設(shè)計(jì)的環(huán)向、軸向及整體拉伸比的關(guān)系。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過本發(fā)明的LNSR設(shè)計(jì)的使用可減少預(yù)型件制造過程的周期時(shí)間。因?yàn)檩^低整體拉伸比所以預(yù)型件壁較薄。這通過減小軸向拉伸比并且保持環(huán)向拉伸比相對(duì)地不變而實(shí)現(xiàn)。用來使用本發(fā)明的LNSR設(shè)計(jì)制造預(yù)型件的周期時(shí)間與使用常規(guī)設(shè)計(jì)的預(yù)型件的周期時(shí)間相比顯著減少。在這個(gè)方面，一種用來減少用來制造拉伸吹制模制容器的周期時(shí)間的方法包括步驟 a)提供具有使用為在容器成品部分下具有65mm最大直徑和200mm高度的500ml容器設(shè)計(jì)的、并且具有5.5的環(huán)向拉伸比和2.6的軸向拉伸比的25克重預(yù)型件在100℃和90psi下測(cè)量的從約400至小于約650ml的自由吹制體積的熔化LNSR PET共聚物； b)把LNSR PET共聚物注射到加熱模具中； c)冷卻模具和包含的LNSR PET共聚物，由此提供適于制備拉伸吹制模制容器的預(yù)型件，其中預(yù)型件具有從約8至約12的整體拉伸比，其中整體拉伸比是環(huán)向拉伸比和軸向拉伸比的乘積，其中環(huán)向拉伸比是從約4.5至約5.4，及其中軸向拉伸比是從約1.5至約2.2；及 d)拉伸吹制模制預(yù)型件，由此提供拉伸吹制模制容器， 其中用來制造預(yù)型件的周期時(shí)間比制備具有大于12的整體拉伸比的預(yù)型件要求的周期時(shí)間小至少5％。在另一個(gè)方面，用來制造預(yù)型件的周期時(shí)間小至少10％。
為了理解本發(fā)明一個(gè)方面的意義，提供制造拉伸吹制模制容器的常規(guī)過程的概述。首先，由常規(guī)聚酯酯化/縮聚過程得到的PET丸粒被熔化，并且以后通過使用已知過程的注射模制過程形成預(yù)型件。第二，預(yù)型件在爐中加熱到聚合物Tg以上的溫度，然后經(jīng)已知吹制模制過程形成容器。希望的最終結(jié)果是具有足夠機(jī)械和阻隔性能的透明預(yù)型件和透明容器，以提供對(duì)于在容器內(nèi)存儲(chǔ)的包含飲料或食品的適當(dāng)保護(hù)。
如由本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的那樣，在生產(chǎn)透亮或透明容器時(shí)重要的考慮是，首先生產(chǎn)透亮或透明預(yù)型件。在注射模制步驟期間，熱誘導(dǎo)結(jié)晶可出現(xiàn)在聚合物到預(yù)型件的轉(zhuǎn)換期間。熱誘導(dǎo)結(jié)晶往往在聚合物中導(dǎo)致巨大晶粒的形成，伴隨有模糊的形成。為了使晶粒的形成最小化并因而提供透亮預(yù)型件，熱結(jié)晶的速率應(yīng)該足夠慢，從而可生產(chǎn)具有很少或沒有晶粒的預(yù)型件。然而，如果熱結(jié)晶的速率太慢，則可能不利地影響PET樹脂的生產(chǎn)速率，因?yàn)镻ET必須在固態(tài)聚合之前熱晶化，固態(tài)聚合是一種用來增大PET的分子量并且同時(shí)除去有害乙醛的過程。固態(tài)聚合增大聚合物的分子量，從而由聚合物制成的容器將具有必需的強(qiáng)度。
用來減小熱結(jié)晶速率的現(xiàn)有技術(shù)工藝包括使用包含一定量的共聚用單體的PET。最普遍使用的共聚用單體調(diào)節(jié)劑是間苯二酸或1，4-環(huán)己烷二甲醇，它們?cè)趶?.5至3.0摩爾％的范圍內(nèi)的水平下被添加。
均衡減小在注射模制期間的熱結(jié)晶速率的需要是，增大在吹制模制期間發(fā)生的應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶度的速率的需要。應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶度由PET的快速機(jī)械變形生成，并且產(chǎn)生極小的、透明的晶粒。在容器側(cè)壁中存在的晶粒的量與容器的強(qiáng)度和阻隔性能相關(guān)。
使用LNSR PET共聚物，如這里進(jìn)一步討論的那樣包括非對(duì)苯二甲酸二酸和低量DEG的PET，制備本發(fā)明的預(yù)型件，已經(jīng)意外地發(fā)現(xiàn)，既提供熱結(jié)晶的減小速率又提供應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶的增大速率。這種結(jié)果是令人驚奇的，因?yàn)橐郧罢J(rèn)為，在非常低的DEG水平下(如其中聚合物接近PET均聚物形式)，PET聚合物的熱結(jié)晶速率會(huì)非?？?。相反，在本發(fā)明的這個(gè)方面具有低DEG的熱結(jié)晶度是可控制的。
如在例子中表示的那樣，對(duì)于按這里別處敘述的量通過在PET中諸如NDC之類的非對(duì)苯二甲酸二酸的使用發(fā)現(xiàn)這種結(jié)果。沒有被理論約束，認(rèn)為由于NDC部分的剛性阻礙聚合物鏈的靈活性而減小PET共聚物的這種熱結(jié)晶速率，并因而使晶粒的形成更困難。向低DEG PET共聚物中添加NDC，這里也已經(jīng)由本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)來增強(qiáng)PET鏈的剛性，并且導(dǎo)致容器側(cè)壁剛度的意外增大。當(dāng)利用本發(fā)明的一個(gè)方面的預(yù)型件設(shè)計(jì)時(shí)，這樣的增大側(cè)壁剛度特別明顯。在本發(fā)明的某些方面，NDC按從大于0至約2％摩爾百分比存在。在這樣的方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)重要的是，與減小量的DEG一起包括至少一些NDC。明顯地，某些NDC的包括已經(jīng)發(fā)現(xiàn)允許透明容器的制備。發(fā)明人沒有被理論約束，認(rèn)為NDC的包括減慢了PET共聚物的結(jié)晶，因而允許透明或大體透明容器的形成。
此外，與期望的相反，相對(duì)于包含在2.4與2.9摩爾百分比DEG之間的常規(guī)PET，在LNSR PET共聚物中的DEG含量減小到小于約2.0摩爾百分比導(dǎo)致應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶速率的增大。
LNSR聚合物獨(dú)立地公開在于2004年10月18日提交在美國(guó)專利和商標(biāo)局的共同待審美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/967,803中，并且在其中要求保護(hù)，該專利申請(qǐng)是于2003年10月30日提交在美國(guó)專利和商標(biāo)局的美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/696,858的繼續(xù)申請(qǐng)，后者根據(jù)35U.S.C.§119要求于2002年11月1日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)為60/423,221的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的公開通過參考全部包括在這里。
本發(fā)明人這里已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在呈現(xiàn)范圍中的低量DEG和NDC的組合，與常規(guī)PET相比，導(dǎo)致PET共聚物的低自然拉伸比的減小，當(dāng)結(jié)合這里所討論的LNSR設(shè)計(jì)一起使用并且例如在圖2中描述時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有可能得到與由常規(guī)PET制成的容器相比具有優(yōu)良熱和機(jī)械性能的拉伸吹制模制容器。此外，因?yàn)檫@些機(jī)械和熱性能超過對(duì)于某些容器用途需要的值，所以在容器制造中使用的PET聚合物的量可減小，同時(shí)仍然允許人們得到具有可接受熱和機(jī)械性能的容器。就是說，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，以較小聚合物使用率可制備輕重量容器，其中容器呈現(xiàn)優(yōu)良的熱和機(jī)械性能。
當(dāng)相對(duì)于預(yù)型件拉伸比的容器性能時(shí)，可更充分地認(rèn)識(shí)本發(fā)明。設(shè)計(jì)成使用常規(guī)PET、具有約14的拉伸比(它是常規(guī)預(yù)型件設(shè)計(jì))和約3.2mm側(cè)壁厚度的預(yù)型件將導(dǎo)致具有約0.23mm側(cè)壁厚度的吹制模制容器。當(dāng)在這里別處描述的LNSR PET共聚物內(nèi)使用圖1的預(yù)型件設(shè)計(jì)(它是現(xiàn)有技術(shù)預(yù)型件設(shè)計(jì))時(shí)，拉伸吹制模制容器將具有約0.35mm的側(cè)壁厚度。這種容器厚度顯著大于在拉伸吹制模制容器中需要的厚度。因而，發(fā)明人這里已經(jīng)確定，使用本發(fā)明的預(yù)型件設(shè)計(jì)方法可減小用來制備預(yù)型件的聚合物的量。像這樣，預(yù)型件設(shè)計(jì)方法已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，允許具有與使用現(xiàn)有技術(shù)預(yù)型件設(shè)計(jì)和/或現(xiàn)有技術(shù)PET聚合物(就是說，“常規(guī)PET”)制成的拉伸吹制模制容器相等或近似相等的壁厚的輕重量拉伸吹制模制容器的制備。為了使用在本發(fā)明中描述的LNSR PET共聚物得到0.23mm的成品容器側(cè)壁厚度(它是用來工業(yè)制備CSD容器的特定側(cè)壁厚度)，預(yù)型件根據(jù)描述的公式設(shè)計(jì)得較長(zhǎng)和較薄，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)，如果按照描述的公式改變環(huán)向、軸向及整體拉伸比，則較薄壁預(yù)型件可產(chǎn)生具有優(yōu)良性能的拉伸吹制模制容器。
更進(jìn)一步，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，預(yù)型件設(shè)計(jì)可修改以說明聚合物的性能，從而得到適于打算用途的拉伸吹制模制容器。然而，重要的是要注意，本發(fā)明不應(yīng)該限于特定預(yù)型件設(shè)計(jì)(只要遵守環(huán)向、軸向及整體拉伸比公式)，因?yàn)橛深A(yù)型件設(shè)計(jì)得到的好處這里由本發(fā)明人認(rèn)為適用于由預(yù)型件制備的任何拉伸吹制模制容器。
而且，預(yù)型件的側(cè)壁厚度與注射模制冷卻時(shí)間相關(guān)。冷卻時(shí)間與壁厚度的平方成比例。由于注射模制周期時(shí)間很大程度上由冷卻時(shí)間確定，所以已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的預(yù)型件設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上減少注射模制周期時(shí)間，因?yàn)轭A(yù)型件側(cè)壁厚度較小。
本發(fā)明的預(yù)型件設(shè)計(jì)可用來制造拉伸吹制模制容器。這樣的容器包括但不限于，容器、鼓形物、玻璃水瓶及冷卻器等。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的那樣，通過吹制模制注射模制預(yù)型件可制成這樣的容器。適當(dāng)預(yù)型件和容器結(jié)構(gòu)及用來制造它們的方法的例子公開在美國(guó)專利No.5,888,598中，該專利的公開也通過參考全部包括在這里。按照本發(fā)明也可制備對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員知道的其它預(yù)型件和拉伸吹制模制容器結(jié)構(gòu)。
以上描述了本發(fā)明，并且下面通過例子進(jìn)一步表明，例子絕不應(yīng)解釋成對(duì)本發(fā)明的范圍施加限制。相反，要清楚地理解，可以采用各種其它實(shí)施例、修改及其等效物，這些在閱讀這里的描述之后可以呈現(xiàn)在本領(lǐng)域的技術(shù)人員眼前，而不脫離本發(fā)明的精神和/或附屬權(quán)利要求書的范圍。
例子 如下例子被提出從而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供如何制成和估計(jì)這里要求的化合物的完整公開和描述，并且打算是本發(fā)明的純粹示范而不打算限制本發(fā)明人當(dāng)作其發(fā)明的范圍。已經(jīng)進(jìn)行努力以保證相對(duì)于數(shù)值(例如，量、溫度等等)的精度，但應(yīng)該涉及某些誤差和偏差。除非另有說明，份是按重量的份，溫度是_或在室溫下，并且壓力是在大氣壓下或接近大氣壓。
使用在圖1的現(xiàn)有技術(shù)預(yù)型件設(shè)計(jì)和這里描述的并且在一個(gè)方面如提到的那樣表示在圖2中的本發(fā)明預(yù)型件設(shè)計(jì)進(jìn)行舉例。
例1 不同PET樹脂在真空爐中在135℃下過夜干燥，以在注射模制之前實(shí)現(xiàn)低于50ppm的濕度水平。用試驗(yàn)室規(guī)模的Arburg單元空腔注射機(jī)進(jìn)入常規(guī)預(yù)型件模具中使用為在容器成品部分下具有65mm最大直徑和200mm高度的500ml容器設(shè)計(jì)的、并且具有5.5的環(huán)向拉伸比和2.6的軸向拉伸比的25克重預(yù)型件進(jìn)行注射模制。然后預(yù)型件自由吹制到汽泡以確定每種聚合物的拉伸比。對(duì)于每種預(yù)型件變型進(jìn)行自由吹制，并且氣泡在100℃的溫度和90psi下吹制。自由吹制體積是PET的自然拉伸比的指示，并且針對(duì)每個(gè)氣泡進(jìn)行記錄。自由吹制體積越大，PET的自然拉伸比越高。
表1與CG PET共聚物相比較的LNSR PET共聚物的自由吹制結(jié)果 具有3摩爾％IPA和2.8摩爾％的DEG的第一樹脂是常規(guī)PET樹脂。由表1看到，其它樹脂具有減小的自由吹制體積，并因而呈現(xiàn)比常規(guī)PET共聚物低的自然拉伸比。
為了進(jìn)一步表明本發(fā)明預(yù)型件設(shè)計(jì)，如在表2中描述的那樣生產(chǎn)一種常規(guī)PET樹脂和一種LNSR PET共聚物。這兩種樹脂將用于以下的例子。
表2樹脂描述 把樹脂注射模制成符合圖2的本發(fā)明設(shè)計(jì)的預(yù)型件，并且對(duì)這些預(yù)型件進(jìn)行自由吹制測(cè)量。這時(shí)，除自由吹制體積之外，通過測(cè)量在氣泡上的預(yù)壓制圓(pre-stuck circle)相對(duì)于預(yù)型件的尺寸變化也測(cè)量拉伸比。計(jì)算拉伸比表示在表3中。
表3自由吹制氣泡的拉伸比 如表4中所示，通過計(jì)算環(huán)向和軸向拉伸比進(jìn)一步分析以上氣泡。
表4 例2LNSR設(shè)計(jì)的性能 相對(duì)于用于500ml輪廓容器的常規(guī)預(yù)型件設(shè)計(jì)，對(duì)于具有減小壁厚的24-g和27-g預(yù)型件(就是說，具有在環(huán)向、軸向及整體拉伸比之間的公開關(guān)系)使用符合圖2的預(yù)型件設(shè)計(jì)-LNSR預(yù)型件設(shè)計(jì)。然后使用試驗(yàn)室規(guī)模的Arburg注射模制機(jī)把LNSR PET共聚物樹脂注射模制成這些預(yù)型件。這個(gè)例子證明借助于較薄側(cè)壁預(yù)型件的周期時(shí)間減少。結(jié)果表示在表5中。
表5 看到對(duì)于較薄側(cè)壁，使用Arburg試驗(yàn)室機(jī)器看到24％至26％的周期時(shí)間減少。周期時(shí)間的這種減少將導(dǎo)致制造拉伸吹制模制容器需要的能量的量顯著減少。
為了進(jìn)一步說明這種改進(jìn)，借助于Husky(愛斯基摩)注射模制機(jī)設(shè)計(jì)預(yù)型件，該Husky注射模制機(jī)模擬生產(chǎn)注射模制并且提供與生產(chǎn)機(jī)器的直接比較。預(yù)型件尺寸列在表6中，并且用Husky HL90RS35/35注射模制機(jī)注射模制LNSR PET共聚物。
表6Husky注射模制 當(dāng)使用同一模擬機(jī)器生產(chǎn)具有3.43mm側(cè)壁厚度的常規(guī)PET預(yù)型件(就是說，圖1的預(yù)型件設(shè)計(jì))時(shí)，看到14.5秒的周期時(shí)間。這進(jìn)一步證明使用本發(fā)明預(yù)型件設(shè)計(jì)的周期時(shí)間減少。
例3 把來自例2、表5、使用控制樹脂C1(它是常規(guī)PET聚合物)和LNSR PET共聚物的預(yù)型件設(shè)計(jì)用SBO-1吹制模制機(jī)吹制成500-ml輪廓容器。根據(jù)下文所描述的過程進(jìn)行熱穩(wěn)定性試驗(yàn)。熱穩(wěn)定性試驗(yàn)用來測(cè)量由溫度和壓力應(yīng)力引起的容器尺寸的物理變化。熱穩(wěn)定性測(cè)量按如下進(jìn)行 測(cè)量“所接收的”試驗(yàn)容器尺寸和厚度。容器然后用碳酸水填充到4.1+/-0.1的體積，并且蓋上蓋子。填充容器暴露于環(huán)境溫度過夜，并且測(cè)量尺寸以確定百分?jǐn)?shù)變化。容器暴露于38℃，并且測(cè)量尺寸以確定百分?jǐn)?shù)變化。12個(gè)試驗(yàn)試樣使用永久墨水標(biāo)記在容器的底部半部上標(biāo)有試驗(yàn)要求和試樣號(hào)。在環(huán)境溫度下進(jìn)行尺寸測(cè)量之后，把試樣存儲(chǔ)在38℃的環(huán)境腔室中24小時(shí)。對(duì)于在38℃環(huán)境腔室之后調(diào)節(jié)的填充容器完成填充點(diǎn)下降、隆起及尺寸的測(cè)量。對(duì)于測(cè)試的每一天計(jì)算所有尺寸的最小、最大、平均及標(biāo)準(zhǔn)偏差值。關(guān)鍵尺寸變化列在表7中。
表7熱穩(wěn)定性結(jié)果 具有LNSR設(shè)計(jì)的LNSR PET共聚物表現(xiàn)得超過使用LNSR設(shè)計(jì)由常規(guī)PET制成的容器，并且通過了所有工業(yè)技術(shù)規(guī)格。
例4 把LNSR PET共聚物注射模制成為600ml輪廓容器設(shè)計(jì)的如下預(yù)型件。使用兩種常規(guī)預(yù)型件設(shè)計(jì)。把它們命名為“常規(guī)”預(yù)型件設(shè)計(jì)，因?yàn)橥ㄟ^減小環(huán)向拉伸比并且保持軸向拉伸比相同來實(shí)現(xiàn)較低拉伸比，這是完成預(yù)型件拉伸比變化的較容易的方式。與本發(fā)明的預(yù)型件設(shè)計(jì)相比，常規(guī)設(shè)計(jì)具有較高整體拉伸比，但具有較低環(huán)向拉伸比，如在表8中表明的那樣。
具體地說，這個(gè)例子表明實(shí)際上有設(shè)計(jì)具有要求保護(hù)的環(huán)向、軸向及整體拉伸比的子集的預(yù)型件的無限方式。例如，指示“現(xiàn)有技術(shù)預(yù)型件設(shè)計(jì)”的列具有在為這些參數(shù)設(shè)置的范圍內(nèi)的環(huán)向拉伸比和軸向拉伸比，然而，這些拉伸比的乘積(它是整體拉伸比)大于12。
表8預(yù)型件設(shè)計(jì) 樹脂在135℃下過夜干燥到小于50ppm的濕度水平。用Arburg(阿博格)試驗(yàn)室規(guī)模注射模制機(jī)注射模制預(yù)型件。然后把預(yù)型件用SBO-2吹制模制機(jī)吹制成600ml輪廓容器。使用以上描述的相同方法測(cè)試容器的熱穩(wěn)定性。也包括在下面表9中的是來自表7的結(jié)果，該結(jié)果是使用本發(fā)明預(yù)型件設(shè)計(jì)的熱穩(wěn)定性結(jié)果。
表9熱穩(wěn)定性結(jié)果 如可從表9看到的那樣，LNSR預(yù)型件設(shè)計(jì)在容器中導(dǎo)致表明由尺寸變化測(cè)得的良好熱穩(wěn)定性結(jié)果。把表9結(jié)果與表7結(jié)果相比較，可看到，盡管LNSR預(yù)型件設(shè)計(jì)具有比現(xiàn)有技術(shù)預(yù)型件設(shè)計(jì)A和B都低的總拉伸比，但由LNSR預(yù)型件設(shè)計(jì)生產(chǎn)的容器具有比由現(xiàn)有技術(shù)預(yù)型件設(shè)計(jì)A和B任一種生產(chǎn)的容器好得多的性能。差別在于相對(duì)環(huán)向和軸向拉伸比。盡管現(xiàn)有技術(shù)預(yù)型件設(shè)計(jì)A和B的預(yù)型件具有較高整體拉伸比，但它具有較低環(huán)向拉伸比。這表明有設(shè)計(jì)具有在8與12之間的整體拉伸比的預(yù)型件的多種方式，但只有對(duì)于LNSR PET共聚物限定的環(huán)向和軸向拉伸比在吹制成容器時(shí)提供良好結(jié)果。由于環(huán)向拉伸比在確定膨脹時(shí)最重要，所以由LNSR預(yù)型件設(shè)計(jì)制成的容器表現(xiàn)得比由現(xiàn)有技術(shù)預(yù)型件設(shè)計(jì)A和B制成的容器好。而且，明顯的是，用常規(guī)PET、但用LNSR預(yù)型件設(shè)計(jì)制成的容器在3個(gè)測(cè)量類別中的2個(gè)表現(xiàn)出改進(jìn)性能。這表明LNSR預(yù)型件設(shè)計(jì)可用于常規(guī)PET，盡管不具有最佳結(jié)果。
因此重要的是，設(shè)計(jì)不僅具有整體拉伸比、而且也具有使性能最大的一定環(huán)向和軸向拉伸比的預(yù)型件。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在本發(fā)明中可進(jìn)行各種修改和變更，而不脫離本發(fā)明的范圍?？紤]到說明書和這里公開的本發(fā)明的實(shí)踐本發(fā)明的其它方面對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。打算將說明書和例子僅當(dāng)作示范。
權(quán)利要求
1.一種用來制造拉伸吹制模制容器的注射模制預(yù)型件，具有從約8至約12的整體拉伸比，其中整體拉伸比是環(huán)向拉伸比和軸向拉伸比的乘積，其中環(huán)向拉伸比是從約4.5至約5.4，并且軸向拉伸比是從約1.5至約2.2，及其中預(yù)型件包括LNSR PET共聚物，該LNSRPET共聚物具有使用為在容器成品部分下具有65mm最大直徑和200mm高度的500ml容器設(shè)計(jì)的、并且具有5.5的環(huán)向拉伸比和2.6的軸向拉伸比的25克重預(yù)型件在100℃和90psi下測(cè)量的從約400至小于約650ml的自由吹制體積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)型件，其中，整體預(yù)型件拉伸比是從約8至約10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)型件，其中，環(huán)向拉伸比是從約4.6至約5.2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)型件，其中，環(huán)向拉伸比是從約4.6至約5.0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)型件，其中，軸向拉伸比是從約1.5至約2.1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)型件，其中，軸向拉伸比是從約1.5至約2.0。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)型件，其中，LNSR PET共聚物的自由吹制體積是從約450至約600ml。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的預(yù)型件，其中，LNSR PET共聚物的自由吹制體積是從約500至約600ml。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)型件，其中，預(yù)型件實(shí)質(zhì)上是不模糊的。
10.一種由根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)型件制備的拉伸吹制模制容器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的拉伸吹制模制容器，其中，容器實(shí)質(zhì)上是不模糊的。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的拉伸吹制模制容器，處于用于飲料的容器的形式。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的拉伸吹制模制容器，還包括包含在其中的飲料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的拉伸吹制模制容器，其中，飲料是碳酸軟飲料。
15.一種用來減少用于制造拉伸吹制模制容器的周期時(shí)間的方法，包括步驟
a)提供具有使用為在容器成品部分下具有65mm最大直徑和200mm高度的500ml容器設(shè)計(jì)的、并且具有5.5的環(huán)向拉伸比和2.6的軸向拉伸比的25克重預(yù)型件在100℃和90psi下測(cè)量的從約400至小于約650ml的自由吹制體積的熔化LNSR PET共聚物；
b)把LNSR PET共聚物注射到加熱模具中；
c)冷卻模具和包含的LNSR PET共聚物，由此提供適于制備拉伸吹制模制容器的預(yù)型件，其中預(yù)型件具有從約8至約12的整體拉伸比，其中整體拉伸比是環(huán)向拉伸比和軸向拉伸比的乘積，其中環(huán)向拉伸比是從約4.5至約5.4，并且其中軸向拉伸比是從約1.5至約2.2；及
d)拉伸吹制模制預(yù)型件，由此提供拉伸吹制模制容器，
其中用來制造預(yù)型件的周期時(shí)間比制備具有大于12的整體拉伸比的預(yù)型件要求的周期時(shí)間小至少5％。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的預(yù)型件，其中，整體拉伸比是從約8至約10。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的預(yù)型件，其中，軸向拉伸比是從約1.5至約2.1。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的預(yù)型件，其中，軸向拉伸比是從約1.5至約2.0。
全文摘要
一種用來制造拉伸吹制模制容器(22)的注射模制預(yù)型件(10、11)，具有從約8至約12的整體拉伸比，其中整體拉伸比是環(huán)向拉伸比和軸向拉伸比的乘積，其中環(huán)向拉伸比是從約4.5至約5.4，其中軸向拉伸比是從約1.5至約2.2，并且其中預(yù)型件包括LNSRPET共聚物，該LNSRPET共聚物具有使用為在容器成品部分下具有65mm最大直徑和200mm高度的500ml容器設(shè)計(jì)的、并且具有5.5的環(huán)向拉伸比和2.6的軸向拉伸比的25克重預(yù)型件在100℃和90psi下測(cè)量的從約400至小于約650ml的自由吹制體積。本發(fā)明也涉及一種制造這樣的預(yù)型件的方法和拉伸吹制模制容器及制造它的方法。
文檔編號(hào)B65D1/00GK101203368SQ200680021959
公開日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2006年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月11日
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