由PET聚合物材料制成的玩具搭建元件制造技术

本发明专利技术涉及玩具搭建元件，其由聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)聚合物材料制成并且通过包括PET聚酯的树脂的注射模塑而制造。本发明专利技术还涉及用于制造这样的玩具搭建元件的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由PET聚合物材料制成的玩具搭建元件
本专利技术涉及由聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)聚合物材料制成并且通过包括PET聚酯的树脂的注射模塑而制造的玩具搭建(building)元件(element)。本专利技术还涉及用于制造这样的玩具搭建元件的方法。
技术介绍
聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，常常简写为PET或PETE，是常用的热塑性聚合物树脂。其作为无定形(透明)状态和以半结晶性状态存在。无定形PET材料呈现为透明材料，而半结晶性PET材料取决于其晶体结构以及添加剂的类型和量而可能呈现为透明的或不透明和白色的。现今，由于其机械和气体阻隔性质的优异组合，PET被广泛用于制造用于食物、水和苏打水以及软饮料等的容器。透明的水瓶是通过无定形PET的吹塑而制造的。因此，由于其普遍的可获得性(例如从再循环饮料瓶)，无定形PET可被认为是用于生产工程化合物的低成本原材料。从注射模塑化合物的观点来看，PET具有许多缺点。未经改性的PET通常不能用作注射模塑化合物，因为干燥要求是必要的。通常，为了获得具有令人满意的物理性质的注射模塑物体，必须将PET树脂干燥，使得达到在50-100ppm的范围内的水分含量。在PET树脂的注射模塑中，缓慢的结晶速率是个挑战。半结晶性PET典型地在范围140-150摄氏度的温度下注射模塑并且需要添加结晶剂来获得经济可行的生产速率。此外，随着结晶度提高，PET变得越来越脆。无定形PET典型地在范围5-40度的温度下注射模塑。在这样的情况下，典型地需要添加结晶抑制剂，使得获得不含晶体或者仅含有少量晶体的无定形PET。然而，无定形PET倾向于在热处理(退火)期间结晶化并且所得材料是脆性的。此外，已知注射模塑的PET物体的性质从技术或商业观点来看是不可接受的，因为它们呈现出差的维度(尺寸，dimensional)稳定性和不令人满意的冲击强度。可将PET的性质改性和提升至这样的程度：其可被用于耐用品的工业生产。缓慢的结晶速率可通过成核剂的添加而改善并且差的冲击强度可通过玻璃、纤维、矿物或有机增强物，比如碳纳米管、石墨烯和石墨、和/或冲击改性剂的添加而改善。标准瓶等级PET典型地具有在0.75-0.85dl/g的范围内的特性粘度。共聚物改性(酸或二醇改性)已经被用于降低结晶速率和降低PET熔融温度，从而降低生产过程中的能量需要。使用共聚物改性的标准PET瓶聚合物典型地具有在0％和3mol％之间的间苯二甲酸(IPA)改性以降低结晶速率和容许生产重量最高达100克的清亮的预成型件。US3,405,198描述了抗冲击的注射模塑的聚对苯二甲酸乙二醇酯产品，其是通过将聚对苯二甲酸乙二醇酯作为其中已经均匀分布有0.5-50重量％的细碎的聚乙烯的熔融组合物注射模塑而实现的。US4,753,980描述了经增韧的热塑性聚酯组合物，比如聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚物和其它类似聚合物，其中冲击强度已经通过如下而改善：将某些乙烯共聚物增韧剂共混到聚酯基质中，使得所述乙烯共聚物遍及所述聚酯基质作为离散相或离散颗粒分散，该颗粒具有小于3微米的平均颗粒尺寸值。所述乙烯共聚物增韧剂以3-40重量％的量存在，基于仅有的所述聚酯和所述乙烯共聚物的总重量。这样的组合物被认为具有非凡的低温韧性，如对于样品在0摄氏度或更低的温度下通过标准缺口型艾佐德(悬臂梁，Izod)试验(ASTMD-256)测量的。对于用于制造玩具比如玩具搭建元件而言，PET也似乎是令人感兴趣的材料。然而，冲击强度需要改进，以满足产品安全性和玩耍(游戏)体验的要求并且使得可生产当例如下落在地面上时或者当被成年人踩上时不破裂的持久的玩具搭建积木(brick)。该改善的冲击强度需要聚焦于如下的注射模塑物体：其具有复杂的几何形状，比如当以常规材料比如举例来说ABS生产时已经上市许多年的传统的积木的几何形状。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人们已经开发了制造如下的玩具搭建元件、并且特别是玩具搭建积木的注射模塑工艺：其满足关于冲击强度的要求而不使用经填充的PET聚酯，即不添加玻璃增强物或类似物。本专利技术的专利技术人们还已经惊讶地发现，少量的反应性的冲击改性剂的存在显著地影响注射模塑的玩具搭建积木的冲击强度，而当使用公知的却贝(简支梁，Charpy)v形缺口试验(ISO179)测量时注射模塑的冲击样条的冲击强度似乎不受少量的反应性的冲击改性剂的存在所影响。在第一方面中，本专利技术涉及由聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)聚合物材料制成并且通过包括PET聚酯的树脂的注射模塑而制造的玩具搭建元件。在第二方面中，本专利技术涉及用于制造玩具搭建元件的方法，其包括如下步骤：a)提供包括PET聚酯的树脂，和b)将所述树脂注射模塑。附图说明图1显示传统的盒形2*4积木。具体实施方式本专利技术涉及由聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)聚合物材料制成的玩具搭建元件并且是通过包括PET聚酯的树脂的注射模塑而制造的。如本文中使用的术语“玩具搭建元件”包括在上侧设置有球形突起(knob)并且在下侧设置有互补的管(tube)的盒形搭建积木形式的传统的玩具搭建元件。传统的盒形玩具搭建积木示于图1中。所述传统的盒形玩具搭建积木首次公开于US3,005,282中并且被以商标名和广泛销售。该术语还包括由LEGOGroup之外的其它公司生产并且因此以商标LEGO之外的其它商标销售的其它类似的盒形搭建积木。术语“玩具搭建元件”还包括形成玩具搭建组的一部分的其它种类的玩具搭建元件，所述玩具搭建组典型地包括彼此相容并且因此可彼此互相连接的多个搭建元件。这样的玩具搭建组也以商标LEGO，比如举例来说积木、Technic和销售。这些玩具搭建组的一些包括如下的玩具搭建图形(外形，figure)，比如举例来说Minifigures(参见例如US05/877,800)：其在下侧具有互补的管，使得所述图形可连接至所述玩具搭建组中的其它玩具搭建元件。这样的玩具搭建图形也被术语“玩具搭建元件”涵盖。该术语还包括由LEGOGroup之外的其它公司生产并且因此以商标LEGO之外的其它商标销售的类似的玩具搭建元件。所述玩具搭建元件是可以各种各样的形状、尺寸和颜色获得的。积木和积木之间的一个区别是尺寸，因为在所有维度上，积木是积木尺寸的两倍。在上侧具有4*2个球形突起的传统的盒形玩具搭建积木的尺寸为长度约3.2cm、宽度约1.6cm并且高度(不包括球形突起)约0.96cm，并且各个球形突起的直径为约0.48cm。相比之下，在上侧具有4*2个球形突起的积木的尺寸为长度约6.4cm、宽度约3.2cm并且高度(不包括球形突起)约1.92cm，并且各球形突起的直径为约0.96cm。所述玩具搭建元件由聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)聚合物材料制成并且所述元件通过包括PET聚酯的树脂的注射模塑而制造。如本文中使用的术语“聚(对苯二甲酸乙二醇酯)聚酯”或(“PET聚酯”)包括PET聚酯的均聚物和共聚物两者。PET聚酯的均聚物是通过单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.玩具搭建元件，其由聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)聚合物材料制成并且通过包括PET聚酯的树脂的注射模塑而制造。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171201 DK PA2017709001.玩具搭建元件，其由聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)聚合物材料制成并且通过包括PET聚酯的树脂的注射模塑而制造。


2.根据权利要求1的玩具搭建元件，其中所述树脂中的PET聚酯为生物基聚合物、杂化生物基聚合物、石油基聚合物或其混合物。


3.根据权利要求1或2任一项的玩具搭建元件，其中基于所述PET聚酯中的总碳含量，所述PET聚酯中的生物基碳的含量为至少50％。


4.根据权利要求1或2任一项的玩具搭建元件，其中基于所述树脂中的总碳含量，所述树脂中的生物基碳的含量为至少25％。


5.根据前述权利要求任一项的玩具搭建元件，其中所述树脂包括相对于所述树脂的总重量的至少50％(重量/重量)的量的PET聚酯。


6.根据前述权利要求任一项的玩具搭建元件，其中所述PET聚酯的至少一部分为再循环PET聚酯。


7.根据前述权利要求任一项的玩具搭建元件，其中所述树脂中的PET聚酯为聚(对苯二甲酸-共-间苯二甲酸乙二醇酯)聚酯。


8.根据权利要求7的玩具搭建元件，其中所述聚(对苯二甲酸-共-间苯二甲酸乙二醇酯)聚酯中的间苯二甲酸的量为0.5-12mol％、优选地1-3mol％。


9.根据前述权...

【专利技术属性】
技术研发人员：R米凯尔森，E安德森，
申请(专利权)人：乐高公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK