高密度聚乙烯组合物和封闭机构的制作方法
【专利摘要】公开了一种高密度聚乙烯(HDPE)组合物，它包括密度为0.940-0.968g/cm3且熔体指数I2.16为0.5-10.0dg/min和熔体流动比(在190℃下的流动指数I21.6除以在190℃下的熔体指数I2.16)为至少25的至少第一高密度聚乙烯组分。可在该组合物内包括熔体指数I2.16大于10dg/min且熔体流动比小于或等于30的第二HDPE组分。所公开的组合物适合于在活铰链封闭机构应用中使用。
【专利说明】高密度聚乙烯组合物和封闭机构 发明领域
[0001] 本发明公开内容的主题一般地涉及由聚乙烯组合物形成的封闭机构（closure) 和更特别地涉及给予高水平的活-铰链耐久性的高密度聚乙烯组合物和封闭机构。
[0002] 发明背景
[0003] 聚丙烯（PP)常规地主导活-铰链分配封闭机构市场，因为它容易加工且具有良好 的铰链耐久性特征。另外，它广泛地可获得且用于这些目的时相对于聚乙烯历史上具有有 利的经济性。与PP总体性能平衡有关的这些特性使得它成为活-铰链封闭机构应用以及 许多模塑应用的常见选择。
[0004] 然而，归因于工业和市场动力的成本增加，历史上PP有利的经济性近年来受到挑 战。增加的价格易变性和高成本导致了在北美PP生产量下降，从而进一步挑战供应的可获 得性以及增加材料使用者的日用品成本压力。相对于PP，高密度聚乙烯（HDPE)提供有利 的下落冲击和低温韧性。这些特征可使得能进一步设计模塑包装的灵活性和增加的性能特 征，特别是在活-铰链分配封闭机构区域内。然而，当使用已知HDPE组合物时，相对于PP， 铰链的耐久性不那么可接受。另外，从PP转换成HDPE常常引入尺寸差异，这种尺寸差异可 能要求昂贵的投资花费和加工投资。本发明公开内容的主题涉及克服或者至少减少以上列 出的一个或多个问题的影响。
[0005] 发明概述
[0006] 公开了一种高密度聚乙烯（HDPE)组合物，它可经济地用于在常规注塑工艺中且 得到超过在相当的应用中使用的常规HDPE材料的铰链耐久性。所公开的HDPE组合物可用 于形成具有活-铰链功能的分配封闭机构，它具有与PP-基分配封闭机构相当的加工和应 用性能，从而克服HDPE的许多历史缺陷作为在这些应用中和更一般地在模塑制品领域中 的PP的替代品。在许多情况下，所公开的HDPE组合物可充当聚丙烯的直接替代品。
[0007] 附图简述
[0008] 图1是对于数个对比和示范性实施方案来说，粘度作为剪切速率的函数的图表。
[0009] 图2是对于数个对比和示范性实施方案来说，校正的剪切粘度作为校正的剪切速 度的函数的图表。
[0010] 图3是从图4和5中例举的偏置双带铰链封闭机构实施方案的顶部获取的详细透 视图。
[0011] 图4是在打开的位置中示出的偏置双带铰链封闭机构实施方案的顶部获取的透 视图。
[0012] 图5是在从打开的位置中不出的图4中偏置双带铰链封闭机构实施方案的底部获 取的透视图。
[0013] 图6是在打开的位置中示出的封闭机构中碟形铰链设计的实施方案的顶部详细 俯视图。
[0014] 图7是从顶部获取的图6的碟形铰链实施方案的详细透视图。
[0015] 图8是从顶部获取的图6的碟形铰链实施方案的额外详细透视图。
[0016] 图9是具有双带活铰链的中心铰接的凸轮封闭机构的实施方案的顶部俯视图。
[0017] 图10是沿着线A-A获取的图9的截面正视图。
[0018] 图11是封闭机构的未偏置铰链部分的实施方案的详细截面正视图。
[0019] 图12是不具有偏置元件的开放构造内活铰链封闭机构的实施方案的透视图。
[0020] 图13是不具有偏置元件的开放构造内活铰链封闭机构的另一实施方案的透视 图。
[0021] 发明详述
[0022] 公开了一种HDPE组合物，它能制成具有活-铰链特征且显示出良好耐久性的模塑 制品。所公开的HDPE组合物包括密度为0. 940-0. 968g/cm3且熔体指数I2.16为0. 5-10. Odg/ min和熔体流动比（在190°C下的流动指数121.6除以在190°C下的熔体指数1 2.16)为至少 25、更优选至少50、仍然更优选至少55的至少第一高密度聚乙烯（HDPE)树脂。
[0023] 在优选的实施方案中，组合物包括具有烙体指数I2.16为大于10dg/min且烙体流动 比为小于或等于30或者小于或等于25的HDPE的第二树脂。在一些实施方案中，优选第一 HDPE树脂的Mz (这通过GPC测定）为大于200, 000,优选大于220, 000。在John EDealy的 Structure and Rheology of Molten Polymers-from Structure to Flow Behavior and Back Again中描述了 Mz。第一 HDPE组分优选为模塑制品重量的10-90%，更优选10-50%， 而第二HDPE树脂优选为90-10 %，更优选50-90 %。
[0024] 由所公开的组合物形成的铰链组件可包括填料，例如用量为约0. 1-80%。用于这 一目的的合适的填料没有限制地可包括玻璃球、碳酸钙、消费后回收物、玻璃纤维、滑石、任 何其他有机或无机填料、或其组合。
[0025] 由所公开的组合物形成的铰链组件可包括额外的添加剂，其用量通常为 1-10, OOOppm的一种或多种额外的添加剂。这些添加剂可没有限制地包括聚合物加工助剂 (PPa)、爽滑组分、成核剂、抗静电添加剂、有机或无机性能提高添加剂、或其组合。尤其有效 的成核剂包括六氢邻苯二甲酸的金属盐（HHPA)。
[0026] 所公开的HDPE组合物可进一步包含额外的聚乙烯组分。可在许多可商购的连续 反应工艺中，尤其是包括使用淤浆、溶液或气相工艺技术的串联或并联的两个或更多个单 独的反应器或混合反应体系（例如，淤浆和气相反应器的组合）的那些工艺中，生产一些 实施方案的所公开的HDPE组合物。或者，也可通过离线共混两种或更多种不同的聚乙烯 树脂，来生产所公开的优选组合物。在特别的实施方案中，共混常规的单峰Zi egI er-Natta HDPE与多峰Ziegler-Natta HDPE，然而，预期所公开的多峰组合物中的各种聚乙烯组分可 采用备选的催化剂体系例如茂金属、后茂金属或铬基催化剂来生产。
[0027] 所公开的HDPE组合物显示出与已有的聚丙烯树脂类似的加工特性，且在封闭机 构上的活-铰链显示了可接受的铰链耐久性。已发现，单独使用的HDPE组合物的单一组分 显示出商业上不那么可接受的加工和铰链耐久性特征的组合。例如，若使用仅仅满足第一 HDPE组分特征的单峰或甚至多峰Ziegler-Natta HDPE，则加工特征将是不理想的，和若使 用仅仅满足第二HDPE组分的特征的高流动的常规单峰Ziegler-Natta HDPE，则铰链耐久 性将不可接受地差。因此，同时具有第一 HDPE组分和第二HDPE组分的组合物通常是优选 的。
[0028] 表1提供了用于证明在铰链组件中所使用的所公开的组合物的数个实施方案的 树脂。所使用的聚丙烯是在当今应用中使用的常规树脂。
[0029] 根据ASTM D792,进行密度测量。熔体流动比（MFR)定义为在190°C下的熔体指数 121.6除以在190°C下的熔体指数1 2.16之比。根据ASTM D 1238(2. 16kg/190°C)，进行熔体 指数测量。
[0030] 表 1
【权利要求】
1. 一种铰接的组件，它包括具有以下特性的至少第一高密度聚乙烯（HDPE)树脂： a?溶体指数约 0? 5dg/min_10dg/min, b?密度为约 0.940g/cm3_0.968g/cm3,和 c.熔体流动比为大于约25。
2. 权利要求1的铰接的组件，进一步包含第二HDPE树脂。
3. 权利要求2的铰接的组件，其中至少第一 HDPE树脂的熔体流动比为大于约50。
4. 权利要求1的铰接的组件，其中第一 HDPE树脂的熔体流动比为大于约50。
5. 权利要求1的铰接的组件，其中至少第一 HDPE树脂的Mz为大于约200, 000。
6. 权利要求2的铰接的组件，其中第二HDPE树脂的熔体流动比为小于约30。
7. 权利要求1的铰接的组件，其中至少第一HDPE树脂占用于制造模塑的铰链组件的组 合物的约10_90wt%。
8. 权利要求2的铰接的组件，其中第二HDPE树脂占用于制造模塑的铰链组件的组合物 的约 10-90wt%。
9. 权利要求2的铰接的组件，其中借助采用在原位的一个反应器或者采用串联的多个 反应器的连续反应方法，来生产至少第一 HDPE树脂。
10. 权利要求2的铰接的组件，进一步包含约0. l-80wt%的玻璃球、碳酸钙、消费后回 收物、玻璃纤维、滑石、有机或无机填料。
11. 权利要求2的铰接的组件、进一步包含选自聚合物加工助剂（ppa)、爽滑组分、成核 齐U、抗静电添加剂、有机或无机性能提高添加剂、或其组合中的一种或多种添加剂。
12. 权利要求11的铰接的组件，进一步包含HHPA成核剂。
13. 权利要求12的铰接的组件，进一步包含1，2-环己烷二羧酸或其盐。
14. 权利要求2的铰接的组件，进一步包含着色剂。
15. -种铰接的组件，它包括商业上适合于用作活铰链且维持其完整度的高密度聚乙 烯（HDPE)树脂。
16. 权利要求15的铰接的组件，在本文描述的铰接耐久性试验中，在200次闭合之后， 它维持其完整度。
17. 权利要求16的铰接的组件，其中在本文描述的铰接耐久性试验中，在500次闭合之 后，该铰接的组件维持其完整度。
18. 权利要求15的铰接的组件，其中注塑该组件。
19. 权利要求15的铰接的组件，其中铰链部分具有约0. 001-0. 500英寸的最小厚度。
20. 权利要求19的铰接的组件，其中铰链部分具有约0. 005-0. 025英寸的最小厚度。
21. 权利要求20的铰接的组件，其中铰链部分具有约0. 010-0. 014英寸的铰链部分的 最小厚度。
22. 权利要求15的铰接的组件，其中铰链部分的最小厚度与铰接的组件的最大厚度之 比小于或等于0.9。
23. 权利要求22的铰接的组件，其中铰链部分的最小厚度与铰接的组件的最大厚度之 比小于或等于0.5。
24. 权利要求23的铰接的组件，其中铰链部分的最小厚度与铰接的组件的最大厚度之 比小于或等于0.3。
25. -种制备含HDPE的铰链组件的方法，该方法包括下述步骤： (a) 提供具有模腔和模瓣的模塑单元，所述模瓣具有模芯； (b) 引入待模塑成铰链组件的含至少第一 HDPE树脂的组合物到所述模塑单元中； (c) 闭合所述模塑单元； (d) 允许引入的组合物维持在所述模塑单元内，直到模塑循环终止；和 (e) 打开所述模塑单元且从模芯中取出封闭机构。
26. -种制备含HDPE的铰链组件的方法，该方法包括下述步骤： (a) 提供具有注塑单元的装置，所述注塑单元包括具有模腔的模瓣和具有模芯的模 瓣； (b) 闭合所述模塑单元； (c) 引入待模塑成铰链组件的含至少第一 HDPE树脂的组合物到所述模塑单元中； (d) 允许引入的组合物维持在所述模塑单元内，直到模塑循环终止；和 (e) 打开所述模塑单元且从模芯中取出封闭机构。
27. 权利要求25的方法，其中将组合物借助料斗进料到挤出机内。
28. 权利要求25的方法，其中采用160°C至300°C的温度，模塑所述组合物。
29. 权利要求26的方法，其中采用190°C至260°C的温度，模塑所述组合物。
30. 权利要求27的方法，其中采用200至240°C的温度，模塑所述组合物。
【文档编号】C08L23/04GK104411762SQ201380030691
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年6月10日 优先权日:2012年6月11日
【发明者】B·C·多莫, B·A·昂格, M·T·加勃龙卡 申请人:克诺普科公司商业用名联合利华, 陶氏环球技术有限责任公司