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26日提交的美国临时申请序列号61/ 869，928的优先权，该美国临时申请明确通过引用结合在此。
[0003] 背景
[0004]本披露涉及能够经过成形加工以产生容器的聚合物材料，以及具体地，绝缘的聚 合物材料。更具体地说，本披露涉及基于聚合物的配制品，这些配制品可以经过成形加工以 产生绝缘的非芳香族聚合物材料。
[0005] 概述
[0006] 根据本披露，聚合物材料包含聚合物树脂和泡孔形成剂。在示意性实施例中，混合 并挤出或以另外的方式成形加工聚合物树脂和泡孔形成剂的共混物以便产生绝缘的非芳 香族聚合物材料。
[0007] 在示意性实施例中，根据本披露所产生的绝缘性泡孔式非芳香族聚合物材料可以 经过成形加工以产生绝缘性杯子或容器。在示意性实施例中，聚丙烯树脂用于形成所述绝 缘性泡孔式非芳香族聚合物材料。
[0008] 在示意性实施例中，绝缘性泡孔式非芳香族聚合物材料包含以下项中的一种或多 种:具有高熔体强度的聚丙烯基础树脂、聚丙烯共聚物或均聚物、以及泡孔形成剂。泡孔形 成剂包括以下项中的至少一种:化学成核剂和物理发泡剂。
[0009] 在示意性实施例中，对根据本披露的基于聚丙烯的配制品进行加热并挤出以便产 生管状挤出物(在挤出过程中），可以将所述管状挤出物成形加工以便提供绝缘性泡孔式非 芳香族聚合物材料的条带。在成形加工管状挤出物之前，将呈惰性气体形式的物理发泡剂 引入到熔融树脂中。
[0010]在示意性实施例中，绝缘性泡孔式非芳香族聚合物材料具有每立方厘米小于约 0.6克的密度。在示意性实施例中，绝缘性泡孔式非芳香族聚合物材料具有在每立方厘米约 0.2克至每立方厘米约0.6克范围内的密度。在示意性实施例中，绝缘性泡孔式非芳香族聚 合物材料具有在每立方厘米约〇. 3克至每立方厘米约0.5克范围内的密度。
[0011]在考虑例示了如目前认为的执行本披露的最佳模式的说明性实施例后，本披露的 另外的特征对本领域技术人员将变得清楚。
[0012] 附图简要说明
[0013] 详细说明具体地参考附图，在附图中：
[0014] 图1是示出组件（从左上角开始顺时针）石托、平台、悬挂支架、以及悬挂间隔件的 未组装的密度测定装置的透视图。
[0015] 详细说明
[0016]根据本披露产生的绝缘性泡孔式非芳香族聚合物材料可以经过成形加工以产生 绝缘性容器如绝缘杯。作为实例，所述绝缘性泡孔式非芳香族聚合物材料包含聚丙烯基础 树脂和一种或多种泡孔形成剂。在一个示意性实例中，所述绝缘性泡孔式非芳香族聚合物 材料被定位在内聚合物层与外聚合物层之间并且连接到所述内聚合物层和外聚合物层上 以产生多层管或多层型坯，所述多层管或多层型坯被吹塑模制以形成绝缘性容器。
[0017] 根据本披露的材料配制方法使用基于聚丙烯的配制品来产生绝缘性泡孔式非芳 香族聚合物材料的条带。在从挤出机挤出材料之前，将所述基于聚丙烯的配制品在挤出机 中加热，在所述挤出机中将泡孔形成剂引入到所述熔融配制品中。随着熔融材料离开挤出 机，泡孔在熔融材料中成核，并且材料膨胀以形成绝缘性泡孔式非芳香族聚合物材料的薄 片。
[0018] 在一个示例性实施例中，用于产生绝缘性泡孔式非芳香族聚合物材料的配制品包 括至少一种聚合物材料。所述聚合物材料可以包括一种或多种基础树脂。在一个实例中，所 述基础树脂是聚丙烯。在示意性实施例中，基础树脂可以包括从奥地利维也纳的北欧化工 股份公司（Borealis AG of Vienna,Austria)可获得的DAPLOY? WB140HMS聚丙烯均聚物。 在另一个示意性实施例中，基础树脂可以包括从宾夕法尼亚州费城的布拉斯科公司 (Braskem of Philadelphia,Pennsylvania)可获得的Braskem F020HC聚丙稀均聚物。在实 施例中，基础树脂可以包括DAPLOY? WB140HMS聚丙烯均聚物和Braskem R)20HC聚丙烯均聚 物二者。
[0019] 在具有多于一种聚丙烯共聚物基础树脂的实施例中，取决于配制品中所希望的属 性，可以使用不同的聚丙烯共聚物。取决于所希望的特征，这两种聚丙烯树脂的比率可以变 化，例如20%/80%、25%/75%、30%/70%、35%/65%、40%/60%、45%/55%、50%/50%， 等等。在实施例中，配制品在所述基础树脂中包含三种聚丙烯树脂。同样，取决于所希望的 特征，三种聚丙烯树脂的百分比可以变化，33%/33%/33%、30%/30%/40%、25%/25%/ 50%，等等。
[0020] 在不意性实施例中，配制品包含一种或多种基础树脂。一种或多种基础树脂的量 可以是若干个不同值中的一个或属于若干个不同的范围。将聚丙烯的量选择为以下值之一 是在本披露的范围之内：以重量百分比计总配制品的约85%、86%、87%、88%、89%、90%、 91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、以及99.9%。在第一组范围 中，聚丙烯基础树脂的范围是以下范围之一：以重量百分比计总配制品的约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%。在第二组范围中，聚丙烯基础树脂的范围是以下范围之一：以重量百分比计总配制 品的约 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%。在第三组范围中，聚丙烯基础树脂的范围是以下范围之一：以 重量百分比计总配制品的约87.5%到95%、87.5%到96%、95%到99%、以及96%到99%。 这些值和范围体现在实例1到8中。
[0021] 在实施例中，绝缘性泡孔式非芳香族聚合物材料包括多个层。在实施例中，除了至 少一种基础树脂的芯层，如在此披露的聚合物材料具有外部外表层。在实施例中，除了至少 一种基础树脂的芯层之外，如在此披露的聚合物材料具有内部外表层。在实施例中，除了至 少一种基础树脂的芯层之外，聚合物材料包括外表层和内部外表层二者。在实施例中，所述 外部表层可以是聚丙烯或聚乙烯。在实施例中，所述内部表层可以是聚丙烯或聚乙烯。在其 中除了至少一种基础树脂的芯层之外，聚合物材料包含内部表层和外部表层二者的实施例 中，所述内部表层和外部表层可以各自独立地是聚丙烯或聚乙烯。
[0022] 在实施例中，包含聚丙烯的表层可以是高刚度聚丙烯。在另一个示意性实施例中， 包含聚丙烯的表层可以是高抗冲击聚丙烯。在实施例中，包含聚丙烯的表层可以是 DOW? D 207.03发展性能聚丙烯树脂。在实施例中，包含聚丙烯的表层可以是DOW? DC 7067.00聚丙烯抗冲击共聚物。在实施例中，外部、内部、或外部和内部表层二者可以是固体 的或多孔的（例如发泡的）。在示意性实施例中，表层（内部和/或外部）的密度可以是约 0.9g/cm3〇
[0023] 在实施例中，外部或内部表层中任一个可以是聚乙烯。在示意性实施例中，外部表 层、内部表层、或外部和内部表层二者包括高密度乙烯己烷-1共聚物如Chevron Phillips HHM 5502BN。
[0024] 长链支化是指存在聚合物侧链(支链），这些聚合物侧链(支链)的长度与聚合物侧 链连接到的骨架的长度可比较或大于其。长链分支产生粘弹性链缠结(聚合物缠结），所述 缠结妨碍拉伸或定向伸展期间的流动并且提供应变硬化现象。应变硬化现象可通过两种分 析方法来观察。
[0025] 第一种分析方法用来在拉伸流变仪上观察应变硬化的存在。在拉伸流变仪上拉伸 或定向流动的过程中，当聚合物缠结不允许聚合物在线性粘弹性(LVE)条件下流动时将发 生应变硬化。因此，这些聚合物缠结妨碍流动并且如观察为弯钩形成，产生与LVE条件的偏 离。随着应变和应变速率增加，由于聚合物链缠结运动更快和更严重，应变硬化现象变得更 严重。不具有长链支化的原始聚合物将表现出LVE流动特征。相比之下，长链支化的聚合物 将表现出应变硬化并且所述应变硬化造成与原始聚合物的LVE流动特征的偏离，从而在相 同的测试条件下提供弯钩形成。
[0026]用来观察长链支化存在的第二种分析方法是评估如根据ISO 16790测试的熔体强 度数据，所述ISO 16790通过引用以其全文结合在此。当与缺乏长链支化的类似原始聚合物 相比时，已知熔体强度的量与长链支化的存在直接相关。通过举例，将Borealis DAPL0Y? WB140HMS聚丙烯(PP)(购自北欧化工股份公司）与具有类似分子量、多分散性指数和其他物 理特征的其他聚合物比较。DAPL0Y? WB140HMS PP具有超过约36cN的熔体强度，而缺乏长链 支化的其他类似PP树脂具有小于约10cN的熔体强度。
[0027] 用于产生绝缘性泡孔式非芳香族聚合物材料的配制品可以进一步包含一种或多 种泡孔形成剂。泡孔形成剂包括成核剂和发泡剂。成核剂用于提供并控制熔融配制品内的 成核位点，以便促进在挤出的过程中在熔融配制品中形成泡孔、气泡、或空隙。发泡剂用于 在成核位点处在熔融材料中使泡孔生长。发泡剂可以单独地在配制品中使用或与成核剂一 起使用。
[0028] 成核剂指的是在熔融配制品混合物中提供用于泡孔形成的位点的化学或物理材 料。成核剂可以包括化学成核剂和物理成核剂。成核剂可以与被引入到挤出机的料斗中的 配制品共混。可替代地，可以将所述成核剂加入挤出机中的熔融树脂混合物中。
[0029]适合的物理成核剂具有所希望的粒度、纵横比、以及顶部切削（top-cut)特性。实 例包括但不限于滑石、CaC03、云母、以及前述物质中的至少两种的混合物。一个代表性实例 是赫利塔塑料有限公司（Heritage Plastics)基于HT6000线性低密度聚乙烯（LLDPE)的滑 石浓缩物。
[0030]在示意性实施例中，配制品包含物理成核剂(例如，滑石）。物理成核剂的量可以是 若干个不同值中的一个或属于若干个不同的范围。将物理成核剂的量选择为以下值之一是 在本披露的范围之内：以重量百分比计总配制品的约0%、0.1%、0.25%、0.5%、0.75%、 1%、1.5%、2%、2.5%、3%、4%、5%、6%、以及7%。在第一组范围中，物理成核剂的范围是 以下范围之一：以重量百分比计总配制品的约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%。在第二组范围中，物理成核剂的范围是以下范围之一：以重量百 分比计总配制品的约 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%。在第三组范 围中，物理成核剂的范围是以下范围之一：以重量百分比计总配制品的约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 %。这些值和范围体现在实例1到8 中。在实施例中，配制品缺乏滑石。
[0031] 适合的化学成核剂在达到化学反应温度时分解，以便在熔融配制品中产生泡孔。 这些小泡孔充当用于从物理或其他类型的发泡剂进行更大泡孔生长的成核位点。在一个实 例中，化学成核剂是