聚酯片材的制作方法

文档序号:13741081阅读:834来源:国知局

本发明涉及一种聚酯片材以及一种用于制造其的方法。本发明还涉及此种片材在包装如食品包装中的用途。

食品的包装,例如水果酸奶和风味酸奶,频繁地以4杯、6杯和8杯包装。这由通过热成形制成的并且通过网状物连接的4个、6个和8个杯组成,使得所述杯在弯曲时可分开。这允许消费者拾起整体上一包4个、6个和8个杯,但是当消费时,消费者可容易地一次折断一个或两个。典型地,用于包装的材料是通用聚苯乙烯(gpps)和高抗冲聚苯乙烯的混合物,典型地为按重量计约60:40比率的组合。gpps是无规立构的聚苯乙烯。

纯无规立构的聚苯乙烯就透明度而言将是有利的,但是该材料太脆性,并且如果由gpps制成的杯掉落,则将破裂。与折射率匹配的特种橡胶共混的gpps可以给出透明度和可折断性(snappability),但是因为该特种橡胶,其是非常昂贵的。特定等级的高抗冲聚苯乙烯(hips)可以用于可折断杯,但是它们是浑浊的。gpps和hips的组合给出了4、6和8杯包装,该包装可以由消费者拿起而不需要卡纸板支撑件,是单独地可折断的并且将经受掉落而没有内容物的爆裂和溢出。然而,hips-gpps混合物具有不透明并且仍然昂贵的缺陷。

pp和pe是可热成形的并且比hips-gpps更便宜,但是不是可折断的。特别地已知pp形成耐用的活动铰链,并且甚至当进行开槽时,沿着连接杯的网状物的折断是不可能的。

因此,寻求一种现有材料的替代物,所述替代物是成本效益的并且允许4杯、6杯、8杯可以作为整体拿起,而不在其自己的重量下断裂,并且因此不需要被包装在卡纸板中。进一步地,连接所述杯的网状物应该在沿着其轴线弯曲时是可折断的,允许不费力地手动地分离每个杯。通过撕裂的分开是更困难的,并且该处理要求破坏杯的盖子的风险。因此,通过沿着桥接网弯曲时折断的分开是最所希望的解决方案。

本发明的目的是提供一种其中解决以上描述的和/或其他问题的物品。

因此,本发明提供了一种包括结晶部分的聚酯片材,所述结晶部分呈沿着所述聚酯片材的至少一部分延伸的一个或多个带的形式。

结晶部分在此被理解为是指热诱导的结晶聚酯的一部分。此种热诱导的结晶聚酯部分通常具有白色外观(对于没有任何影响聚酯的颜色的着色剂或着色添加剂的聚酯)。本发明的诸位发明人出人意料地发现,结晶聚酯是脆性的并且在弯曲时是可折断的。根据本发明的聚酯片材中的结晶部分的结晶通过加热至结晶温度来诱导而不使所述部分经受拉伸。根据本发明的聚酯片材中的结晶部分的结晶聚酯是以球晶形式结晶的。与所述结晶聚酯不同,具有低结晶度或没有结晶度的聚酯具有透明外观。因此,可以视觉上进行确定一部分是否是结晶的。例如,如果其雾度是99%-100%且透射率值低于50%,则所述部分可以确定为结晶的并且已经变脆性的。雾度和透射率值的确定可以根据标准astmd1003进行。

所述结晶部分的白色外观可以与通过添加剂如着色剂获得的白色外观区分开,区别之处在于当所述结晶部分熔融时,所述部分变得透明。相比之下,如果白化是由于添加剂,则熔体将保持白色。还可以通过由显微镜确定所述结晶部分中的球晶的存在来进行确定所述部分是否是结晶的。

所述结晶部分可以具有至少1.3720g/cm3、例如至少1.3720-1.3800g/cm3的密度。

纯无定形的pet(apet)片材甚至当产生折痕或折皱时是非常坚韧的。事实上,折叠和起折皱导致‘活动铰链’。这是众所周知的并用于制成具有可折叠铰链的热成形的pet蛋托盘。apet中的此种铰链折痕具有高的抗疲劳性,并且在其变得可断裂之前要求许多折叠尝试。在一个应用中,将由apet制成的提环附接到大pet瓶上。它由围绕具有延伸网的瓶颈的环组成,该延伸网产生用于在提升期间手指插入的第二环。连接网变薄并且被折曲以使其成为铰链;其后,apet环当提起瓶子时将不折断。

考虑到其他聚合物如聚乙烯(pe)和聚丙烯(pp)的行为,结晶聚酯是脆性的是出人意料的。热结晶的pe或pp形成球晶。这是来自这些聚合物的产品是白色或半透明的原因。然而,热结晶的球晶pe或pp物品不是脆性的。还已知的是为了在冲击测试中使pp脆化,球晶必须是大的(10微米或更大)。然而,甚至这些示出了在弯曲时的铰链行为。在pp中使用成核剂导致直径是约1微米的球晶。较小的尺寸使以球晶形式结晶的pp坚韧。

由热诱导的pet球晶总体上是小的(直径1-2微米)。虽然这些球晶是小的,但是在此发现,它们的存在出人意料地引起弯曲时的脆化和开裂。

片材结构

术语‘片材’在此被理解为是指相对于与厚度方向垂直的维度具有小厚度的物品。当所述片材的厚度较小时,例如,小于250μm,所述片材还可以被称为膜。所述片材可以具有任何形式,如以平面形式在二维中延伸,或者具有可以用作用于接收如酸奶的食品的接收部分的拉伸部分。

优选地,所述结晶部分具有99%-100%的雾度,以及低于50%、更优选地低于45%如40%-45%的透射率值。

优选地,所述片材还具有一个部分,所述部分具有小于99%的雾度和/或至少50%的透射率值(在此有时被称为非脆性部分)。所述非脆性部分可以包括已经通过涉及拉伸(例如,热成形)的方法形成的部分,如杯壁。

优选地,所述结晶部分(即带)的结晶度是至少10%、更优选地至少20%、更优选地至少30%、更优选地至少35%。优选地,所述非脆性部分(即不是带的部分)的结晶度是至多5%、更优选地至多3%、更优选地至多2%、更优选地至多1%。最优选地,除了所述带之外,所述聚酯片材是无定形的。

%结晶度xc可以根据以下等式1从密度计算:

xc=(ρc/ρ样品)×(ρ样品-ρa)/(ρc-ρa)×100

ρc和ρa的最常用的值来自r.dep.daubeny,c.w.bunn和c.j.brown,proceedingsoftheroyalsociety[皇家学会学报],a226,531(1954)。从他们的x射线晶体工作中,对于100%结晶pet,ρc=1.455g/cm3。ρa=1.333g/cm3,对于来自密度列测量的100%无定形pet的密度。注意,由一些研究人员已经引用了较高的ρc值,但以上ρc值是最常见的参考值。因此,如在此使用的,ρc=1.455g/cm3并且ρa=1.333g/cm3。较高的ρc值降低了结晶度的绝对值。因此,样品的密度将被认为是脆性的测量指标。

根据本发明的片材可以具有例如100-5000μm、优选地500-1000μm的厚度。片材的厚度在此被理解为非脆性部分的最大厚度。

优选地,在根据本发明的片材中,所述带具有0.1-10mm、更优选地1-5mm的宽度。

优选地,在根据本发明的片材中,所述带具有100-2000μm、更优选地600-800μm的厚度。

所述带可以呈任何形式。所述带可以例如呈在所述片材的一侧与所述片材的另一侧之间延伸的直线或曲线的形式。所述带可以例如呈圆的形式。所述片材可以具有多于一个带,例如沿着所述片材的机器方向的多个平行带以及在横向方向上的多个平行带,它们一起将形成网格。

所述片材的非脆性部分和结晶部分可以具有相同的厚度或不同的厚度。优选地,所述片材的结晶部分具有比所述非脆性部分更小的厚度,即,所述结晶部分在所述片材中形成凹槽。

为了进一步增强折断所述片材的容易性,所述一个或多个结晶部分可具备有弱化手段,所述弱化手段选自由穿孔、刻痕、凹槽以及前述弱化手段的组合组成的组。这种弱化手段降低了所述结晶部分的强度。

在一些实施例中,所述结晶部分不具备有弱化手段。

聚酯组合物

聚酯本质上是在其化学结构中含有酯基的线性聚合物分子,并且被认为是真正地通用材料,通常被用作纤维、塑料和片材;在复合物和弹性体中;并用作涂料。通过多官能羧酸与多官能醇(或其形成酯的衍生物)缩合生产聚酯在本领域中是众所周知的,并且描述于例如encyclopaediaofpolymerscienceandengineering[聚合物科学与工程百科全书],第二版,第12卷,johnwileyandsons[约翰威利父子出版公司],纽约,1988中。最常见的聚酯是聚对苯二甲酸乙二酯(pet);这种聚酯是最便宜的并且在工业上大规模地生产。它主要用于生产织物纤维、长丝、片材和瓶的工业中。

根据本发明的聚酯可以是衍生自至少一种基于醇的化合物和至少一种基于羧酸的化合物的可结晶的聚酯。

所述基于羧酸的化合物可以是羧酸或其形成酯的衍生物,像酯,尤其是烷基酯或羟烷基酯或酰氯。优选地,使用具有式hooc-r-cooh的二羧酸作为基于羧酸的化合物,其中r是-直链或支链的-烷基、亚芳基、亚烯基或其组合。优选地,r具有约2至30、优选地约4至15个碳原子。羧酸化合物的合适实例可以包括饱和脂肪族二羧酸,如草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、癸烷二羧酸、十二烷二羧酸、十四烷二羧酸、十六烷二羧酸、3-环丁烷二羧酸、1,3-环戊烷二羧酸、1,2-环己烷二羧酸、1,3-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸、2,5-降冰片烷二羧酸和二聚酸;不饱和脂肪族二羧酸,如富马酸、马来酸和衣康酸;以及芳香族二羧酸,如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、5-(碱金属)磺基间苯二甲酸、联苯酸、1,3-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸、1,5-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、4,4,-联苯二羧酸、4,4'-联苯砜二羧酸、4,4'-联苯醚二羧酸、1,2-双(苯氧基)乙烷-p,p'-二羧酸、双羟萘酸和蒽二羧酸。其他二羧酸和少量的多元羧酸或羟基羧酸还可以用作构成组分。

更优选地,所述基于羧酸的化合物是至少一种选自下组的化合物,该组包括对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二酸、琥珀酸、己二酸、邻苯二甲酸、戊二酸、草酸、以及马来酸。最优选地,所述羧酸化合物是对苯二甲酸。

所述基于醇的化合物可以是羟基官能化合物或其形成酯的衍生物,像低级脂肪族羧酸如乙酸的酯。优选地,所述基于醇的化合物是双官能醇,像具有式ho-r'-oh的亚烷基二醇、具有式ho-[r"-o-]n-h的聚亚烷基二醇或其组合,其中r'是具有2至约10、优选地2至4个碳原子的直链或支链的亚烷基,并且其中r"相同或不同,是具有1至约10、优选地1至5个碳原子的亚烷基。所述基于醇的化合物的合适实例包括脂肪族二醇,如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,2-环己二醇、1,3-环己二醇、1,4-环己二醇、1,2-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二乙醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、聚乙二醇、聚三亚甲基二醇、以及聚四亚甲基二醇;以及芳香族二醇,如氢醌、4,4'-二羟基双酚、1,4-双(对-羟基乙氧基)苯、1,4-双(-羟基乙氧基苯基)砜、双(对-羟基苯基)醚、双(对-羟基苯基)砜、双(对-羟基苯基)甲烷、1,2-双(对-羟基苯基)乙烷、双酚a、双酚c、2,5-萘二酚、以及通过向这些二醇添加环氧乙烷获得的二醇。优选地,所述基于醇的化合物是至少一种选自下组的化合物,该组包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇以及1,4-环己烷二甲醇;并且更优选地,乙二醇。

少量的多元醇还可以与这些二醇组合使用。多元醇的合适实例是三羟甲基甲烷、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、丙三醇和己三醇。羟基羧酸还可以组合使用。羟基羧酸的实例可以包括乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、羟基乙酸、3-羟基丁酸、对-羟基苯甲酸、对-(2-羟基乙氧基)苯甲酸、4-羟基环己烷羧酸及其形成酯的衍生物。另外,在本发明中可以组合地使用环状酯。环状酯的实例包括e-己内酯、β-丙内酯、-甲基-p-丙内酯、d-戊内酯、乙交酯和丙交酯。

所述基于羧酸的化合物与所述基于醇的化合物的初始摩尔比可以是在约1:1至约1:3、优选地1:1.2至1:2的范围内。最佳比率总体上取决于反应温度和时间。

对苯二甲酸和乙二醇是用于根据本发明的聚酯的最优选的起始化合物。

任何合适的共聚单体可以任选地包含在所述聚酯中,如间苯二甲酸;1,4-环己烷二甲醇;支化共聚单体,如季戊四醇或均苯四酸二酐;和/或其混合物。优选地,间苯二甲酸共聚单体可以包含在所述聚酯中。所述共聚单体可以是以最高达约20摩尔百分比、优选地约1至约10摩尔百分比或约1至约5摩尔百分比的量包含。

合适的聚酯具有引起允许容易且稳定的挤出的熔体粘度并且引起所希望水平的产品机械特性的摩尔质量。典型地,聚酯的摩尔质量的指示源自测量稀溶液的粘度;例如被表示为特性粘度(i.v.)。合适的聚酯具有在约0.5dl/g至约2.5dl/g的范围内的i.v.。较低的i.v.是优选的,因为它加速了脆化所要求的类型的选择性区域结晶。然而,i.v.不应该这么低,使得在热成形之前在片材的加热期间它产生太多的下垂。因此,技术人员将优化i.v.以得到良好的热成形性以及脆化所要求的类型的快速选择性区域结晶。因此,在苯酚-1,2二氯苯中在25摄氏度下测量的i.v.优选地是至少0.50、0.55、0.6、0.65或甚至0.7dl/g,和/或至多2.0、1.8、1.5、1.2或1.0dl/g。特别优选地,i.v.是0.6-1.5dl/g,最优选地i.v.是0.7-1.0dl/g。

优选地,根据本发明的聚酯是聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚萘二甲酸乙二酯(pen)、聚萘二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸丙二酯、及其共聚物,并且在它们之中,聚对苯二甲酸乙二酯均聚物和共聚物是特别优选的。

含有至少50摩尔百分比并且优选地至少70摩尔百分比或甚至至少80、90、95或98摩尔百分比的对苯二甲酸乙二酯重复单元的共聚物还可用于根据本发明的胶带中。合适的实例是标准瓶级pet共聚物。另外,如果各种聚酯的共混物(如对苯二甲酸乙二酯与具有不同特性粘度的不同共聚单体的共聚物)可以从无定形态以球晶形式进行结晶,则还可以使用它们。例如,还可以应用共混物,所述共混物包含约50wt%的pet均聚物以及约50wt%的含有2wt%的间苯二甲酸共聚单体的pet共聚物。再循环的聚酯或聚酯的共混物(例如未经利用的pet与再循环的聚酯(例如再循环的pet))还可以用于根据本发明的胶带中,因为成本减少。特别地,包含从50wt%至99wt%的量的pet均聚物以及从1wt%至50wt%的量的再循环的pet的共混物组合物可以用于本发明中,每种共混物组分的量取决于获得的产品的所希望的特性。具有至少0.70dl/g的i.v.的再循环的pet可以通常衍生自再循环的pet瓶薄片,并且可以含有例如各种量(如从0.3wt%至3wt%)的间苯二甲酸或1,4-环己烷二甲醇共聚单体。最优选地,所述聚酯是聚对苯二甲酸乙二酯均聚物,是由于它的低成本以及良好的机械特性,如高的机械强度和低的收缩率。众所周知的是pet均聚物通过对苯二甲酸和乙二醇共聚单体的缩聚来制成并且可以含有小于约3wt%、优选地小于1.5wt%的原位形成的二乙二醇共聚单体。

根据本发明的片材中的聚酯可以通过本领域中已知的任何方法如通过缩聚来生产。此种缩聚反应中的酯化和缩聚步骤可以在技术人员已知的温度下进行;例如,pet酯化将典型地在约230至约260摄氏度下进行,并且pet缩聚可以在从约270至约290摄氏度的温度下在减压下进行。所述缩聚可以在分裂操作中进行,例如通过首先采用熔体相缩聚步骤和随后的固相或固态缩聚步骤(ssp)。所述缩聚反应可以通过任何常规途径如溶液缩聚和熔体缩聚进行。优选地,缩聚在分批方法中在高真空下在熔体相中进行,直到获得了前体聚酯的所希望的特性粘度,例如在pet的情况下,约0.55至约1dl/g;优选地,约0.55至约0.75dl/g;并且更优选地,从约0.60至约0.65dl/g。更优选地,使用一系列用于酯化和缩聚的串联反应器以连续方法在熔体相中进行缩聚。在连续的pet方法中,例如,可以将反应中产生的乙二醇任选地缩合并添加回到所述方法中。

固态缩聚(ssp)步骤可以通过应用任何已知技术来进行,例如它可以分批地或以连续操作进行。来自熔体缩聚的前体聚酯(典型地具有约0.65dl/g的i.v.)可以以任何尺寸和形状成粒或造粒,并且-优选地在使粒料结晶之后-可以在所述聚合物的玻璃化转变温度与熔点之间的温度下经受固态缩聚,从而增加所述聚酯的特性粘度;在pet的情况下,典型地至约0.72至0.84dl/g的值。ssp可以在约180至230摄氏度的范围内的温度下在真空中或者通过使惰性气体流像氮气流通过粒料或颗粒床来进行。各种固态化方法在本领域中是已知的;例如在us4064112和us4161578中描述了此类方法。

其他组分

所述片材可以包含除了聚酯之外的组分。优选地,基于总组成,根据本发明的片材中使用的聚酯的量是至少95wt%、至少97wt%、至少99wt%或100wt%。可以存在于片材中的其他组分可以是如技术人员已知的任何常规添加剂,像稳定剂,如热稳定剂、抗氧化剂和紫外光稳定剂;加工助剂,如润滑剂和抗结块剂;以及着色剂,颜料和染料两者;遮光剂;相容剂,如乙烯、丙烯酸酯和马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物;催化剂残余物也可以存在。此类组分可以在任何时候并且以任何顺序与所述聚酯一起添加。总体上,以十分之几%直到几wt%的量使用每种此类添加剂;所述片材典型地含有至多5wt%、优选地至多约4wt%、3wt%、2wt%或甚至1wt%的常规添加剂。

根据本发明的聚酯片材可以包含添加剂以增加脆性。例如,所述聚酯片材可以包含矿物填料。然而,太大量的矿物填料将引起雾度和/或颜色,并降低热成性性,并增加开支。因此,所述聚酯片材可以包含0-5wt%的矿物填料。本发明还涉及不包含或包含少量的矿物填料(例如小于3wt%、小于1wt%、小于0.5wt%、小于0.1wt%或0%的矿物填料)的聚酯片材。

优选地,根据本发明的聚酯片材包含很少或不包含聚合物添加剂。

优选地,根据本发明的聚酯片材包含很少或不包含聚碳酸酯(pc)。将1-5wt%的pc添加到pet中导致很好地结合到pet上的pc域,使所述片材更坚韧。优选地,根据本发明的聚酯片材包含小于1wt%、小于0.5wt%、小于0.1wt%或0%的聚合物添加剂,例如聚碳酸酯。

优选地,根据本发明的聚酯片材包含很少或不包含直链低密度聚乙烯(lldpe)。将1-5wt%的lldpe添加到pet中导致倾向于从pet基质中脱粘的聚烯烃域。这种共混物还是半透明的并且坚韧的。优选地,根据本发明的聚酯片材包含小于1wt%、小于0.5wt%、小于0.1wt%或0%的lldpe。

将1%-5%的脆性无定形聚合物如gpps添加到pet中导致gpps的脱粘域。所述片材是足够透明的,但出人意料地,gpps在折叠时不在所述片材中引起脆性和可折断性。因此,根据本发明的聚酯片材可包含gpps,但出于经济原因,包含很少或不包含gpps。例如,根据本发明的聚酯片材包括小于1wt%、小于0.5wt%、小于0.1wt%或0%的gpps。

成核剂

根据本发明的片材可以进一步包括成核剂以使用于选择性区域脆化的球晶结晶更快。优选地选择所述成核剂的量,使得在希望高结晶度的部分之外的区域中不产生雾度。根据本发明的组合物中的成核剂的量可以是例如0.01-0.5wt%。

可以使用任何已知的成核剂,所述成核剂可以是无机成核剂和有机成核剂。

为了增加pet的结晶速率,美国专利号4,451,606披露了有机成核剂,其是聚(对苯二甲酸亚烷基酯)和芳香族二羧酸的磺酸盐的共聚物。这种有机成核剂可以与pet混溶并且引起均匀的成核。

还已经报道了改进pet结晶速率的无机成核剂。如在美国专利号5,886,088中披露的,合适的无机成核剂包括滑石、云母、硅灰石、粘土、高岭土、硅藻土、膨润土、蒙脱土、水滑石、碳酸钙、氧化钛、钛酸钾、石棉或氧化钡。无机成核剂是较不昂贵的、化学稳定的,在高温下可应用的,且具有小尺寸以使晶粒半径最小化。

方法

本发明进一步提供了一种用于制造根据本发明的片材的方法,所述方法包括以下步骤:

(a)提供聚酯的起始片材,其中所述聚酯具有低结晶度或是无定形的,并且

(b)将所述起始片材的一部分局部加热至允许所述聚酯结晶的结晶温度,所述部分呈带的形式。

技术人员将理解,在获得了所希望的结晶量之后,用于局部加热起始片材的热源被移除并且允许所述局部加热的部分冷却。所述冷却可以在施加或不施加冷却装置的情况下进行。例如,所述冷却可以简单地通过取走热源并允许所述局部加热的部分自行冷却至较低温度来进行。可替代地,可以通过施加如加压空气或水的冷却液体来强制冷却。可替代地,可以使所述片材与冷却辊接触以冷却所述片材。

术语“聚酯的起始片材”在此是指在其具备有结晶部分之前的聚酯片材。所述起始片材具有小于99%的雾度和/或超过50%的透射率值。典型地,结晶的量是小于5%或甚至小于2%或1%。最优选地,所述起始片材聚酯是无定形的。

该方法可以进一步包括以下步骤,例如,在步骤(b)之前通过热成形来使所述起始片材变形和/或例如在步骤(b)之后通过热成形来使具有所述结晶部分的片材变形。在一些实施例中,根据本发明的片材通过热成形、接着是局部加热来制造。在其他实施例中,根据本发明的片材通过局部加热、接着是热成形来制造。还可能的是,根据本发明的片材通过热成形、接着是局部加热、接着是热成形来制造。

所述变形例如热成形优选地在超过78℃但低于150℃的温度下进行。在不发生结晶的此类条件下进行所述变形至不形成具有99%-100%的雾度以及低于50%的透射率值的附加的部分的程度。优选地,变形温度低于100℃。所述变形优选地仅在所述片材的非脆性部分进行。

所述局部加热优选地在125℃-240℃、优选140℃-200℃、更优选地140℃-180℃、更优选地160℃-180℃的温度下进行。此温度范围高于无定形片材的玻璃化转变温度并低于结晶熔融温度。

根据本发明的方法,所述起始片材的一部分被局部加热到结晶温度。在此加热步骤期间,所述片材总体上不经受任何机械负荷,例如,它不被拉伸、折叠、弯曲等。进行所述局部加热持续足以使所述区域在所述部分的整个厚度上以球晶形式结晶的时间段。对于较低的温度,较长的时间段是必要的。所要求的加热时间还取决于片材厚度。技术人员可以通过视觉上观察所述部分并确定所述部分是否已经变白(即所述部分已达到99%-100%的雾度和低于50%的透射率值)来容易地确定特定聚酯片材所要求的温度和时间段。例如,对于具有在100-5000μm范围内的厚度的片材,局部加热可以进行持续40-100秒(当加热温度是125℃-155℃时)、持续25-50秒(当加热温度是155℃-175℃时)、并且持续15-50秒(当加热温度超过175℃时)。

注意,在将所述带接触加热时,仅施加小的接触压力。当无定形pet的温度达到78℃时,将软化并且变粘,但随着球晶结晶发生,结晶区收缩并停止粘附到加热器上并且可以被释放。

可以通过首先雕刻凹槽并局部加热所述凹槽来提供所述结晶部分。

所述结晶部分还可以通过局部加热提供,以提供呈凹槽形式的结晶部分。

所述局部加热可以通过接触加热来进行,例如,通过加热的带或加热的丝或热轮。所述接触加热优选地通过由黄铜制成的物品进行。pet熔体具有对铝和钢比对黄铜更高的粘附倾向,因此对于接触加热,黄铜加热器是更令人希望的。所述局部加热还可以通过非接触加热来进行,如沿着要成为所述带的区域印刷激光吸收剂并且随后用近红外激光器加热所述区域。其他非接触加热的方法包括热空气喷嘴和红外线加热器。

在优选的实施例中,根据本发明的方法包括以下后续步骤:

-为所述聚酯起始片材提供凹槽,

-局部加热所述凹槽以形成所述一个或多个高结晶度的部分,即所述一个或多个带,

-将所述聚酯片材热成形,使得所述片材包括至少两个用于接收食品的接收部分,并且其中所述至少两个接收部分中的至少两个至少部分地经由所述聚酯片材的带分开,并且

-切割出包括至少两个接收部分的区域。

本发明还涉及通过根据本发明的方法可获得或获得的片材。

本发明还提供了根据本发明的片材在包装应用中的用途。

本发明还提供了一种通过成型根据本发明的聚酯片材获得的食品包装,使得所述片材包括至少两个用于接收食品的接收部分,并且其中所述至少两个接收部分中的至少两个至少部分地经由所述聚酯片材的带分开。所述接收部分的数目可以优选地是2、4、6或8。

在此披露的本发明适用于包装食物(特别是酸奶)的多个部分。然而,应该理解,本发明不限于该特定应用。其中物品的多个部分或部件需要被包装成单个包装,又其中单独的部分或部件可以与所述单个包装分开的另外包装解决方案还落在本发明的范围内。

因此,本发明进一步涉及一种包装,所述包装包括至少2个经由聚酯片材的网连接的不同包装部分,其中连接所述包装部分的所述网包括呈带形式的高结晶度的部分,所述带任选地包括另外的弱化手段,允许所述不同的包装部分通过折断连接所述包装部分的网来分开。优选的是,所述包装部分包括所述聚酯片材。换言之,优选的是,所述包装包括聚酯片材,所述聚酯片材被包括在所述包装部分和连接所述部分的网两者中。

例如,根据本发明的片材还可以用于包装咖啡浓缩物或咖啡粉末的可分开的部分。例如,一系列4个或更多个咖啡(浓缩物或粉末)容器部分由根据本发明的片材形成并保持在一起,使得具有高结晶度的带允许分开单独的容器部分以在合适的制咖啡机器中加工。因此,本发明还涉及根据本发明的片材在包装咖啡容器部分(即咖啡杯)中的用途。

另外包装应用包括但不限于药物、玩具、(消费者)电子产品等的包装。

在医学应用中,所述片材可用于形成片剂或丸剂的带,使得片剂或丸剂的单独部分可以与所述带分开。因此,本发明还涉及根据本发明的片材在药物包装中的用途。

在电子产品的包装中,所述片材可用于其中不同的电子部件被包含在所述包装的不同区段中的包装中。例如,用于电子设备的电池被包含在分开的区段中。因此,本发明还涉及根据本发明的片材在包装(消费者)电子产品中的用途。

虽然出于说明的目的,已经详细地描述了本发明,但是应理解的是,此种细节唯一地用于该目的,并且本领域技术人员可以在此做出改变,而不背离如在权利要求书中限定的本发明的精神和范围。

进一步注意,本发明涉及在此描述的特征的所有可能的组合,特别优选的是权利要求中存在的特征的那些组合。因此将理解,在此描述了涉及根据本发明的组合物的特征的所有组合;涉及根据本发明的方法的特征的所有组合以及涉及根据本发明的组合物的特征和涉及根据本发明的方法的特征的所有组合。

进一步注意,术语‘包含(comprising)’不排除其他要素的存在。然而,还应理解的是,对包含某些组分的产品/组合物的描述还披露了由这些组分组成的产品/组合物。由这些组分组成的产品/组合物可能是有利的,因为它提供了制备产品/组合物的更简单、更经济的方法。类似地,还应理解的是,包括某些步骤的方法的描述还披露了由这些步骤组成的方法。由这些步骤组成的方法可能是有利的,因为它提供了更简单、更经济的方法。

现在通过以下实例来阐明本发明,然而不限于此。

实验

在由以下树脂制成的300和800微米厚的透明apet片材上进行测试:树脂1,所述树脂是pet均聚物(homopet)和i.v.0.84dl/g;树脂2,所述树脂是具有2wt%的间苯二甲酸共聚单体以及i.v.=0.84dl/g的pet共聚物(co-pet);以及树脂3,所述树脂是具有2wt%的间苯二甲酸共聚单体以及i.v.=0.76dl/g的co-pet,所有是从sabic可获得的。将所述树脂在170℃下干燥持续5h,并使用配备有片材流延模的ocs挤出机在280℃下挤出。所述片材是15cm宽的,并且在冷却辊上淬火并卷起。

对比实例1

将apet片材折叠并且起折皱。它不是可折断的或可撕裂的;折痕变成了活动铰链。反复弯曲和折叠使它坚韧。对于两种厚度实现了相同的结果。

对比实例2

在使用ocs挤出机挤出apet片材时,通过将脆性聚合物添加剂添加到pet中尝试apet片材的脆化。在所述挤出期间,将已知脆性的无规聚苯乙烯(sabic等级ps160)以5wt%的水平添加到pet中。所述apet片材是透明的。显微镜示出了几十微米尺寸的ps域。将所述域从pet基质上脱粘。折叠所述apet片材不导致脆性开裂-而是形成活动铰链。

对比实例3

以8wt%的水平添加聚苯乙烯。所述apet片材现在是轻微浑浊的。显微镜示出了几十微米尺寸的ps域。将所述域从pet基质上脱粘。折叠所述apet片材仍然不导致脆性开裂-而是发生应力致白并形成活动铰链,并且尽管来回地折曲将不发生开裂。

实例4

所述apet片材没有被折叠并且起折皱。横跨所述片材用销雕刻凹槽以在脆化之后引导开裂。通过接触加热使凹槽区域经受150℃-170℃下的热结晶。这个区域变成了白色,而所述片材的剩余部分是透明的。沿着雕刻的凹槽的轴线弯曲所述片材引起沿着它的开裂。在类似的处理之后,用两种厚度的片材发生脆化。

实验组5

将来自树脂2的具有800微米厚度的10cm×10cm透明apet片材用刀刻痕以产生弱化的凹槽区以引导开裂。刻痕的apet片材没有开裂,并且沿着刻痕线弯曲将其变成活动铰链。

将刻痕的片材在1巴压力下在压机中在板之间加热以引起片材的球晶结晶。

不像实例4(其中在凹槽的任一侧上仅约3mm的带结晶,并且片材的剩余部分是无定形且透明的),在这个实验组中,10cm×10cm片材的整个区域被加热并结晶(因此,整个片材区域被白化)。

如在这个实验组中的整个区域结晶允许测试两个因素。第一个因素是评定甚至当整个片材结晶时,凹槽是否帮助引导在一条线中开裂。第二个因素是容易评定所述片材与用于接触加热的金属板的粘附。

采用各种温度和时间来发现在沿刻痕线弯曲时将引起开裂的结晶度水平(密度)。测量所有片材的密度,以便查看所述片材在什么密度以上变脆性(参见表1)。根据等式1,密度给出结晶度。如表2中示出的,根据astmd1003测量表1中的一些结晶片材的%雾度和%透射率。

表1具有刻痕凹槽的结晶片材的密度与可折断性的相关性。

表2.光学特性与可折断性的相关性。

整个结晶片材变成脆性的。当不存在凹槽时,所述结晶片材在弯曲时折断,但是以不规则的方式。

表1示出了在其以上所述片材变脆性的密度;也就是说,当沿着凹槽弯曲时它能够容易地沿着凹槽开裂时。

表1中的陈述‘脆性的’指示当弯曲时沿着刻痕线干净地开裂的片材。在超过约1.3720g/cm3的密度(对应于来自等式1的34%的结晶度)时,所述片材沿着刻痕线开裂。表1中的*指示所述片材太坚韧并且在弯曲时将不断裂;这些不是充分结晶的。这些apet片材的密度是小于1.3367g/cm3。表1中的#指示实验没有在160℃和180℃下进行较长时间如60s和90s,但是预期所述片材变成白色的并且脆性的,如它在这些温度下在较短时间内一样。

这些结果与如表2中示出的光学特性相关。

可以观察到,密度和结晶度由加热温度和加热时间来控制。还观察到,没有对所述片材划痕的情况下,具有超过1.3720g/cm3的密度(对应于34%的结晶度)的片材在弯曲时将开裂,但开裂将不是线性的而将是锯齿状或之字形的。

800微米厚的片材,其中球晶结晶是完全的(即,足以脆化),雾度是100%并且透光率降低到约40%,并且这些通过沿着凹槽弯曲是可折断的(参见表2)。

在与表面接触下加热apet片材将超过tg引起一些粘附,直到材料结晶。发现,如果仅使用接触压力或低压,则pet片材在结晶之后不粘附到加热板上。当片材跨过tg时,将发生一些粘附。当球晶结晶发生时,发生一些收缩,并且结晶的pet片材不粘附到板上。

pet熔体具有对铝和钢比对黄铜更高的粘附倾向。因此对于接触加热,黄铜加热器比铝和钢更好。

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