用于制造聚合物制品的方法技术

本发明专利技术涉及一种能够选择、改变现有的和/或产生新开发的聚合物材料的方法，该方法可在诸如和非排它性的注射成型(IM)、注射拉伸吹塑成型(ISBM)、直接注射(DI)、挤出吹塑成型(EBM)、片材挤出、热成形等不同制造技术中提供对在聚合物熔体内施加局部剪切和/或拉伸变形的改进响应。此外，提供了一种用于制造聚合物制品的方法，该方法包括注射或挤出熔融聚丙烯、聚乙烯或聚酯基聚合物以用于将其转化成(半)最终形状，同时在该聚合物熔体上施加剪切和/或拉伸变形，其中在该聚合物熔体上施加剪切和/或拉伸变形包括根据在流动路径至少一部分上的局部压力分布选择性地改变该熔融半结晶聚合物的该流动路径，所述局部压力分布是根据该聚合物熔体对在该流动路径的至少所述部分上施加的局部剪切和/或拉伸变形的优化响应确定的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造聚合物制品的方法
本专利技术总体上涉及制造热塑性制品的新发展。
技术介绍
塑料尤其是作为包装产品的商业上的成功是由于柔韧性(从膜和袋到刚性托盘和容器)、强度、轻便性、稳定性、不渗透性和易消毒性的组合。这些特征使塑料成为用于各种商业和工业使用者的理想包装材料。例如在食品包装中，塑料被广泛使用，因为它通常不影响食品的味道和质量，并且塑料的阻隔特性确保食品保持其天然味道，同时保护其免受外部污染。几种类型的塑料已被使用，范围从脂肪族和芳香族聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯)到卤化聚合物(聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯(PVDC))和脂肪族聚酰胺(尼龙)到芳香族聚酯。就刚性食品和饮料包装行业而言，芳香族聚酯聚对苯二甲酸乙二酯(PET)是目前使用最广泛的树脂，其次是聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)。一般来说，包装供应链并且特别是聚合物包装供应链正在不断受到通过减少其碳足迹来提高其整体可持续性的挑战。反过来，除了其他之外这又要求持续减少原材料消耗，同时保持这些轻重量的聚合物制品的整体功能性能。与此同时，(聚合物)包装供应链正面临着重要的盈利挑战，这要求获得可以同时适应这两种生态和经济挑战的具有成本效益的包装制造技术。这经常被称为“3BL原则”：“三重底线”表明改善应对所有利益相关者(人、地球、利润)有利本专利技术可以为在(聚合物)包装供应链中实现更有利的3BL提供实质性贡献。其中这种3BL挑战清晰可见的一个这样的领域涉及使用由各种类型的聚合物材料制成的容器，诸如但不限于由聚酯基、聚丙烯基和聚乙烯基聚合物制成的容器以用于广泛范围的食品和非食品应用两者。实例可包括但不限于，例如使用用于消费者(非)碳酸饮料应用、包装食品、非食品家庭产品、化妆品或洗漱产品、乳制品、膜、袋……的基于聚合物的容器。一般来说，此类聚合物制品或特别是容器可通过不同的制造技术来生产，诸如-非排它性的-注射成型(IM)、注射拉伸(stretch)吹塑成型(ISBM)、直接注射(DI)、挤出吹塑成型(EBM)、片材挤出、热成形等。在所有这些应用中，关键的挑战已成为“用更少做得更多”，意指在总体较低的聚合物重量下保持整体性能规格，或者在相等的聚合物重量下实现改进的性能。这种降低的聚合物材料消耗将对生态可持续性(降低的CO2排放量……)以及(聚合物)包装供应链的经济效益(降低的原材料成本、较少的运输成本、较少的废物处理成本……)两者均有重要贡献，条件是这些改进可在没有或可以接受的增加的运营成本下实现。反过来，这要求来自聚合物材料自身的改进的利用率或有效性，而不是转向高度复杂的，并且因此昂贵的材料和/或制造转换技术。WO2008145746(全文通过引用并入本文中)解决了树脂、石油和能源定价已对包装所有者产生降低它们的塑料包装混合物的总体拥有成本的巨大压力的问题，并且尝试了其他尝试以进一步减小这些塑料(如PET)容器(轻重量)的壁厚，同时保持固有的整体性能特征和设计灵活性。本文描述了流动诱导结晶的原理，传授了通过将受控局部应变(剪切)引入到聚合物熔体上来改变(半)可结晶聚合物的内部形态结构的能力。本文进一步公开了一种用于制备容器的注射和拉伸吹塑成型方法，其中通过在热流道系统内引入改变来施加受控的局部摩擦或剪切，通过该改变引起聚合物熔体中大分子的预排列/取向，并且通过该改变可获得期望的性能改进。然而，WO2008145746缺乏关于不同聚合物材料类别对局部剪切的施加的响应性、将要求的最小剪切暴露的任何传授内容、选择和/或改变现有的和/或产生新聚合物的任何机制，这些新聚合物将更佳地对受控剪切在聚合物熔体内的施加作出反应。此外，尽管在WO2008145746中考虑的聚合物加工操作中的大多数由剪切变形支配，但该文献缺乏关于以下事实的任何传授内容：通常在那些聚合物加工和成型操作过程中发生的任何收缩、发散或挤压类型的流动也涉及拉伸变形(extensionaldeformation)。因此，虽然WO2008145746中涉及聚合物材料变形的重点中的大部分集中在与剪切变形有关的方面，但对其中所描述的熔体加工技术的更严格的分析还将考虑与拉伸变形有关的方面。拉伸变形的特征在于倾向于使熔体中的聚合物链排列、拉伸和取向的伸长流动。类似于剪切流动，拉伸流动也可以在熔融加工过程中产生流动诱导结晶。因此，目前，不可能在不同聚合物材料类别之间以及跨越不同聚合物材料类别做出关于最小所要求的剪切暴露或最小所要求的拉伸变形暴露、或最适合用于利用流动诱导结晶的应用的聚合物的任何预测性评估和后续选择。因此，本专利技术的一个目的是提供一种方法，该方法使得能够选择最适合的聚合物材料以便它们响应于聚合物制造技术中流动诱导结晶的施加。此外，本专利技术的一个目的是提供一种用于改变现有的和/或产生新聚合物树脂组合物的方法，这些新聚合物树脂组合物提供对在聚合物熔体内施加局部剪切和/或拉伸变形的最佳响应。此外，本专利技术的另一个目的是提供一种与现有技术相比针对给定使用的聚合物重量获得更高容器体积的方法。此外，本专利技术的方法可实现制品，特别是与现有技术制品相比具有相同或更高总体功能性能的容器，特别是具有相同或更高聚合物重量的容器。再一个目的是减少在制造大容量容器时关于颈部开口的设计限制。与现有技术相比，本专利技术的方法可作为还导致容器在热暴露时(例如在热填充应用中)较少遭受收缩和/或可视结晶的另一个目的。本专利技术的另一个目的是提供一种用于制造聚合物容器，特别是预成型件和所得拉伸吹塑成型的容器的方法，通过在相同的预成型件重量下实现更高的瓶容量而具有降低的包装成本。本专利技术的另一个目的可以是在各种最终用途应用(一次、二次和三次包装，建筑和构造、汽车、电气和电子)中的注射的聚合物制品的功能性能增加，表现出功能改进，包括但不限于：更好的尺寸稳定性(例如较少的翘曲、导致较少的质量缺陷)、较好的气体和/或水阻隔(避免需要二次阻隔包装)、较高的抗冲击性、或较高的耐热性。本专利技术的再一个目的是提供一种用于制造挤出制品，特别是在离开挤出模头之前具有改进的分子取向的片材和吹塑膜的方法，该方法将减轻在离开模头时拉延挤出材料的局限性和已知的与其相关联的加工不稳定性。此外，在挤出过程中改进的分子取向将进一步增强被挤出和拉延的片材和膜制品的流动诱导结晶行为。本专利技术的另一个目的可以是改变聚合物体系结构和单体含量，使得聚合物结晶温度对压力变化更具响应性，以便增强聚合物制造技术中流动诱导结晶的效果。
技术实现思路
本专利技术涉及一种能够选择、改变现有的和/或产生新开发的聚合物材料的方法，该方法可在诸如和非排它性的注射成型(IM)、注射拉伸吹塑成型(ISBM)、直接注射(DI)、挤出吹塑成型(EBM)、片材挤出、热成形等不同制造技术中提供对在聚合物熔体内施加局部剪切和/或拉伸变形的改进响应。本专利技术的使用可在聚合物熔体内产生不同类型的形态结构(诸如大分子排列、大分子取向、前体、核、球晶或不同形式的晶体结构)的单一或组合存在。作为第一实施例，提供了一种用于制造聚合物制品的方法，该方法包括注射或挤出熔融聚丙烯基聚合物以用于将其转化成(半)最终形状，同时在壁上施加至少5001/s的剪切速率以用于挤出和至少7501/s的剪切速率以用于注射，其中该聚丙烯基聚合物具有在至少0.3与100g/1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造聚合物制品的方法，该方法包括注射或挤出熔融聚丙烯基聚合物以用于将其转化成(半)最终形状，同时在壁上施加至少500 1/s的剪切速率以用于挤出和至少750 1/s的剪切速率以用于注射，其中该聚丙烯基聚合物具有在至少0.3与100g/10min之间的MFR并且具有在5与25(rad/s)

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.09 EP 15176179.81.一种用于制造聚合物制品的方法，该方法包括注射或挤出熔融聚丙烯基聚合物以用于将其转化成(半)最终形状，同时在壁上施加至少5001/s的剪切速率以用于挤出和至少7501/s的剪切速率以用于注射，其中该聚丙烯基聚合物具有在至少0.3与100g/10min之间的MFR并且具有在5与25(rad/s)*(10min/g)之间的x值，x等于在240℃的温度下的ω1除以MFR。2.一种用于制造聚合物制品的方法，该方法包括注射或挤出熔融聚乙烯基聚合物以用于将其转化成(半)最终形状，同时在壁上施加至少5001/s的剪切速率以用于挤出和至少15001/s的剪切速率以用于注射，其中该聚乙烯基聚合物具有在至少0.08与25g/10min之间的MFR并且具有在5与115(rad/s)*(10min/g)之间的y值，y等于在190℃的温度下的ω1除以MFR。3.一种用于制造聚合物制品的方法，该方法包括注射或挤出熔融聚酯基聚合物以用于将其转化成(半)最终形状，同时在壁上施加至少5001/s的剪切速率以用于挤出和至少15001/s的剪切速率以用于注射，其中该聚酯基聚合物具有在35,000与143,000g/mol之间的MW，并且具有在1.00E+07与2.70E+08(g.rad)/(mol.s)之间的z值，其中当在275℃的温度下测量时z等于MW乘以ω1。4.根据权利要求3所述用于制造聚合物制品的方法，该方法包括将熔融聚酯基聚合物注射到预成型模具中以用于将其转化成预成型件，并且在该熔融聚酯基聚合物的壁上施加15001/s的剪切速率，其中该聚酯基聚合物具有在35,000与143,000g/mol之间的MW，并且具有在1.00E+07与2.70E+08(g.rad)/(mol.s)之间的z值，其中当在275℃的温度下测量时z等于MW乘以ω1，并且其中该方法进一步包括通过吹塑双轴拉伸该预成型件从而形成容器。5.根据权利要求3所述用于制造聚合物制品的方法，该方法包括挤出(挤出吹塑成型或片材挤出)熔融聚酯基聚合物以用于将其转化成聚合物制品或膜，并且在该熔融聚酯基聚合物的壁上施加至少5001/s的剪切速率，其中该聚酯基聚合物具有在35,000与143,000g/mol之间的MW，并且具有在1.00E+07与2.70E+08(g.rad)/(mol.s)之间的z值，其中当在275℃的温度下测量时z等于MW乘以ω1。6.一种用于制造聚合物制品的方法，该方法包括注射或挤出熔融聚丙烯基聚合物以用于将其转化成(半)最终形状，所述聚合物具有至少0.125以用于挤出和至少0.187以用于注射的施加韦森伯数，以及至少0.25以用于挤出和至少0.375以用于注射的狄勃拉数，其中该聚丙烯基聚合物具有在至少0.3与100g/10min之间的MFR。7.一种用于制造聚合物制品的方法，该方法包括注射或挤出熔融聚乙烯基聚合物以用于将其转化成(半)最终形状，所述聚合物具有至少0.125以用于挤出和至少0.375以用于注射的施加韦森伯数，以及至少0.25以用于挤出和至少0.75以用于注射的狄勃拉数，其中该聚乙烯基聚合物具有在至少0.08与25g/10min之间的MFR。8.一种用于制造聚合物制品的方法，该方法包括注射或挤出熔融聚酯基聚合物以用于将其转化成(半)最终形状，...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·罗布莱切特，
申请(专利权)人：凯瑞欧包装股份有限公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡,LU