TW201521999A - 用於容器之聚合材料 - Google Patents

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Abstract

描述了一種用於製造聚合材料之配製物，包括聚丙烯、一化學發泡劑、以及可隨意的多種組分。

Description

用於容器之聚合材料
本揭露涉及可以被成形以製造容器之聚合材料，並且具體來說絕熱聚合材料。更具體來說，本揭露涉及基於聚合物之配製物，該等基於聚合物之配製物可以被成形以製造絕熱的非芳香族聚合材料。
根據本揭露，一聚合材料包括一聚合樹脂和多種成泡劑。在示意性實施方式中，將聚合樹脂與成泡劑的一共混物混合並且擠出或以其他方式成形以製造一絕熱非芳香族聚合材料。
在示意性實施方式中，一根據本揭露製造的絕熱多孔非芳香族聚合材料可以被成形以製造一絕熱杯子或容器。在示意性實施方式中，使用聚丙烯樹脂來形成該絕熱多孔非芳香族聚合材料。
在示意性實施方式中，絕熱多孔非芳香族聚合材料包含以下一種或多種：具有高熔體強度之聚丙烯基體樹脂、聚丙烯共聚物或均聚物、以及成泡劑。該成泡劑包含以下至少一種：化學成核劑以及物理發泡劑。
在示意性實施方式中，將一根據本揭露之基於聚丙烯配製物加熱並且擠出以製造一管狀擠出物(在一擠出過程中)，該管狀擠出物可以被成形以提供一絕熱多孔非芳香族聚合材料條帶。將呈惰性氣體形式的一物理發泡劑引入到一熔融樹脂中，隨後使該管狀擠出物成形。
在示意性實施方式中，該絕熱多孔非芳香族聚合材料具有小於約0.6克/立方釐米之密度。在示意性實施方式中，該絕熱多孔非芳香族聚合材料具有在約0.2克/立方釐米到約0.6克/立方釐米範圍內之密度。在示意性實施方式中，該絕熱多孔非芳香族聚合材料具有在約0.3克/立方釐米到約0.5克/立方釐米範圍內之密度。
本揭露之附加特徵將在熟習該項技術者考慮例證如目前理解的本揭露最佳執行模式之示意性實施方式後變得清楚。
詳細說明具體參照附圖，其中：
圖1係一未組裝的密度測定設備之透視圖，展示組分(從左上方開始順時針)寶石支座、平臺、懸掛托架以及懸掛間隔物。
根據本揭露製造的絕熱多孔非芳香族聚合材料可以被成形以製造一絕熱容器(諸如絕熱杯子)。作為一實例，該絕熱多孔非芳香族聚合材料包含一聚丙烯基體樹脂和一種或多種成泡劑。在一個示意性實例中，該絕熱多孔非芳香族聚合材料定位於一內部聚合層與一外部聚合層之間並且連接該等層以製造一種多層管或多層型坯，將該多層管或多層型坯吹塑以形成一絕熱容器。
一種根據本揭露之材料配製方法使用一基於聚丙烯之配製物來製造一絕熱多孔非芳香族聚合材料條帶。將該基於聚丙烯的配製物在一擠出機中加熱，在該擠出機中將一成泡劑引入到該熔融的配製物中，隨後從該擠出機擠出該材料。隨著熔融材料離開擠出機，泡孔在熔融材料中成核並且該材料膨脹以形成一絕熱多孔非芳香族聚合材料薄片。
在一個示例性實施方式中，一種用以製造該絕熱多孔非芳香族聚合材料的配製物包括至少一種聚合材料。該聚合材料可以包括一種或多種基體樹脂。在一個實例中，該基體樹脂係聚丙烯。在一示意性實施方式中，一基體樹脂可以包括從奧地利維也納的北歐化工股份公司(Borealis AG of Vienna,Austria)可獲得的DAPLOYTM WB140HMS聚丙烯均聚物。在另一個示意性實施方式中，一基體樹脂可以包括從賓夕法尼亞州費城的Braskem公司(Braskem of Philadelphia,Pennsylvania)可獲得的Braskem F020HC聚丙烯均聚物。在一實施方式中，一基體樹脂可以包括DAPLOYTM WB140HMS聚丙烯均聚物和Braskem F020HC聚丙烯均聚物這兩者。
在具有多於一種聚丙烯共聚物基體樹脂之實施方式中，取決於配製物中所希望的屬性，可以使用不同的聚丙烯共聚物。取決於所希望的特徵，這兩種聚丙烯樹脂的比例可以變化，例如20%/80%、25%/75%、30%/70%、35%/65%、40%/60%、45%/55%、50%/50%，等等。在一實施方式中，一配製物在基體樹脂中包含三種聚丙烯樹脂。同樣，取決於所希望的特徵，三種聚丙烯樹脂的百分比可以變化，33%/33%/33%、30%/30%/40%、25%/25%/50%，等等。
在一示意性實施方式中，一配製物包括一種或多種基體樹脂。一種或多種基體樹脂的量可以是幾個不同值之一或屬於幾個不同範圍。將聚丙烯的量選擇為以下值之一屬於本揭露範圍內：以重量百分比計約85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、以及99.9%的總配製物。在一第一組範圍中，聚丙烯基體樹脂範圍係以下範圍之一：以重量百分比計約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%的總配製物。在一第二組範圍中，聚丙烯基體樹脂範圍係以下範圍之一：以重量百分比計約 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%的總配製物。在一第三組範圍中，聚丙烯基體樹脂範圍係以下範圍之一：以重量百分比計約87.5%到95%、87.5%到96%、95%到99%、以及96%到99%的總配製物。該等值和範圍體現在實例1到8中。
在一實施方式中，一絕熱多孔非芳香族聚合材料包括多個層。在一實施方式中，除了至少一種基體樹脂的芯層，在此所揭露的聚合材料具有一個外部外表層。在一實施方式中，除了至少一種基體樹脂的芯層，在此所揭露的聚合材料具有一內部外表層。在一實施方式中，除了至少一種基體樹脂的芯層，聚合材料包括一外部表層和一內部外表層兩者。在一實施方式中，該外部表層可以是聚丙烯或聚乙烯。在一實施方式中，該內部表層可以是聚丙烯或聚乙烯。在一實施方式中，其中除了至少一種基體樹脂的芯層，聚合材料包括一內部表層和一外部表層兩者，該內部表層和外部表層可以各自獨立地是聚丙烯或聚乙烯。
在一實施方式中，包含聚丙烯之表層可以是高硬挺度聚丙烯。在另一個示意性實施方式中，包含聚丙烯的表層可以是高衝擊聚丙烯。在一實施方式中，包含聚丙烯的表層可以是DOW® D 207.03研發(developmental)性能聚丙烯樹脂。在一實施方式中，包含聚丙烯的表層可以是DOW® DC 7067.00聚丙烯耐衝擊共聚物。在一實施方式中，外部、內部、或外部和內部這兩個表層可以是固體的或多孔的(例如發泡的)。在一示意性實施方式中，表層(內部和/或外部)的密度可以是約0.9g/cm3。
在一實施方式中，外部或內部表層之一可以是聚乙烯。在一示意性實施方式中，外部表層、內部表層、或外部和內部表層二者包括高密度乙烯己烷-1共聚物如Chevron Phillips MARLEX® HHM 5502 BN。
長鏈分支係指存在長度與連接到聚合物側鏈的主鏈的長度相比相當或更大的聚合物側鏈(支鏈)。長鏈分支產生黏彈性鏈纏結(聚合物纏結)，所述纏結妨礙延伸或定向拉伸期間之流動並且提供應變硬化現象。應變硬化現象可以藉由兩種分析方法來觀測。
第一種分析方法用以在一延伸流變儀上觀測應變硬化的存在。在於一延伸流變儀上延伸或定向流動期間，當聚合物纏結在線性黏彈性(LVE)條件下不允許聚合物流動時，將存在應變硬化。因此，該等聚合物纏結妨礙流動，並且如觀測為彎鉤形成，產生從LVE條件之偏離。應變硬化現象隨著應變和應變速率由於更快並且更嚴重的聚合物鏈纏結運動而增加而變得更嚴重。不具有長鏈分支的原始聚合物將展現LVE流動特徵。相比之下，長鏈支化聚合物將展現應變硬化，並且這在相同測試條件下造成從原始聚合物的LVE流動特徵的偏離，從而提供彎鉤形成。
用以觀測長鏈分支的存在的第二種分析方法評估如根據ISO 16790測試的熔體強度數據，該標準藉由引用以其全文結合在此。已知熔體強度之量當與不具有長鏈分支的類似原始聚合物相比時與長鏈分支的存在直接相關。作為舉例，將Borealis DAPLOYTM WB140HMS聚丙烯(PP)(獲自北歐化工股份公司(Borealis AG))與具有類似分子量、多分散性指數以及其他物理特徵之其他聚合物相比。DAPLOYTM WB140HMS PP具有超過約36cN的一熔體強度，而不具有長鏈分支的其他類似PP樹脂具有小於約10cN的熔體強度。
用以製造絕熱多孔非芳香族聚合材料的配製物可以進一步包括一種或多種成泡劑。成泡劑包括成核劑和發泡劑。一成核劑用以提供並且控制熔融配製物內的成核位點以在擠出期間促進泡孔、氣泡或空隙在熔融配製物中的形成。一發泡劑用以使泡孔在熔融材料中在成核位點生長。發泡劑可以單獨或與成核劑一起用於配製物中。
成核劑意指提供位點以供泡孔在熔融配製物混合物中形成的一化學或物理材料。成核劑可以包括化學成核劑和物理成核劑。成核劑可以與被引入到擠出機的料斗中的配製物共混。可替代地，成核劑可以添加到擠出機中的熔融樹脂混合物中。
適合物理成核劑具有合乎需要的粒度、縱橫比以及頂切(top-cut)特性。實例包括但不限於滑石、CaCO3、雲母以及前述中的至少兩者的混合物。一個代表性實例係Heritage Plastics HT6000基於線性低密度聚乙烯(LLDPE)的滑石濃縮物。
在一示意性實施方式中，一配製物包含一物理成核劑(例如，滑石)。一物理成核劑的量可以是幾個不同值之一或屬於幾個不同範圍。將一物理成核劑的量選擇為以下值之一屬於本揭露範圍內：以重量百分比計約0%、0.1%、0.25%、0.5%、0.75%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、4%、5%、6%、以及7%的總配製物。在一第一組範圍中，物理成核劑範圍係以下範圍之一：以重量百分比計約0%到7%、0.1%到7%、0.25%到7%、0.5%到7%、0.75%到7%、1%到7%、1.5%到7%、2%到7%、2.5%到7%、3%到7%、4%到7%、5%到7%、以及6%到7%的總配製物。在一第二組範圍中，物理成核劑範圍係以下範圍之一：以重量百分比計約0%到6%、0%到5%、0%到4%、0%到3%、0%到2.5%、0%到2%、0%到1.5%、0%到1%、0%到0.75%、0%到0.5%、0%到0.25%、以及0%到0.1%的總配製物。在一第三組範圍中，物理成核劑範圍係以下範圍之一：以重量百分比計約0.1%到6%、0.1%到5%、0.1%到4%、0.1%到3%、0.1%到2.5%、0.1%到2%、0.1%到1.5%、0.1%到1%、0.1%到0.75%、0.1%到0.5%、以及0.1%到0.25%的總配製物。該等值和範圍體現在實例1到8中。在一實施方式中，配製物不具有滑石。
當達到一化學反應溫度時，適合的化學成核劑分解以在熔融配製物中產生泡孔。該等小泡孔充當成核位點以供較大泡孔從一物理發泡劑或其他類型的發泡劑生長。在一個實例中，化學成核劑係檸檬酸或一基於檸檬酸之材料。一個代表性實例係HYDROCEROLTM CF-40E(獲自科萊恩公司)，它含有檸檬酸和一晶體成核劑。
在一示意性實施方式中，一配製物包含一成核劑。一成核劑的量可以是幾個不同值之一或屬於幾個不同範圍。將一成核劑的量選擇為以下值之一屬於本揭露範圍內：以重量百分比計約0.1%、0.25%、0.5%、0.75%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、4%、5%、10%、以及15%的總配製物。在一第一組範圍中，成核劑範圍係以下範圍之一：以重量百分比計約0.1%到15%、0.25%到15%、0.5%到15%、0.75%到15%、1%到15%、1.5%到15%、2%到15%、2.5%到15%、3%到15%、4%到15%、5%到15%、以及10%到15%的總配製物。在一第二組範圍中，成核劑範圍係以下範圍之一：以重量百分比計約0.1%到10%、0.25%到10%、0.5%到10%、0.75%到10%、1%到10%、1.5%到10%、2%到10%、2.5%到10%、3%到10%、4%到10%、以及5%到10%的總配製物。在一第三組範圍中，成核劑範圍係以下範圍之一：以重量百分比計約0.1%到5%、0.25%到5%、0.5%到5%、0.75%到5%、1%到5%、1.5%到5%、2%到5%、2.5%到5%、3%到5%、以及4%到5%的總配製物。該等值和範圍體現在實例1到8中。
一發泡劑係指作用以擴大成核位點的一物理或化學材料(或材料組合)。發泡劑可以包括化學發泡劑、物理發泡劑、其組合、或幾種類型的化學和物理發泡劑。發泡劑藉由在熔融配製物中在成核位點形成泡孔來作用以降低密度。發泡劑可以添加到擠出機中的熔融樹脂混合物中。
化學發泡劑係降解或反應以產生一氣體的材料。化學發泡劑可以是吸熱或放熱的。化學發泡劑典型地在某一溫度下降解以分解並且釋放氣體。一化學發泡劑的一個實例係檸檬酸或基於檸檬酸之材料。一個代表性實例係HYDROCEROLTM CF-40E(獲自科萊恩公司)，它含有檸檬酸和一晶體成核劑。此處，檸檬酸在適當溫度下在熔融配製物中分解並且形成一氣體，該氣體向成核位點遷移並且使泡孔在熔融配製物中生長。如果存在充足化學發泡劑，那麼化學發泡劑可以充當成核劑和發泡劑兩者。
在另一個實例中，化學發泡劑可以選自由以下各項組成之群組：偶氮二甲醯胺；偶氮二異丁腈；苯磺醯肼；4,4-羥苯磺醯半卡肼；對甲苯磺醯半卡肼；偶氮二甲酸鋇；N,N'-二甲基-N,N'-二亞硝基對苯二甲醯胺；三肼基三；甲烷；乙烷；丙烷；正丁烷；異丁烷；正戊烷；異戊烷；新戊烷；氟甲烷；全氟甲烷；氟乙烷；1,1-二氟乙烷；1,1,1-三氟乙烷；1,1,1,2-四氟乙烷；五氟乙烷；全氟乙烷；2,2-二氟丙烷；1,1,1-三氟丙烷；全氟丙烷；全氟丁烷；全氟環丁烷；氯甲烷；二氯甲烷；氯乙烷；1,1,1-三氯乙烷；1,1-二氯-1-氟乙烷；1-氯-1,1-二氟乙烷；1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷；1-氯-1,2,2,2-四氟乙烷；三氯單氟甲烷；二氯二氟甲烷；三氯三氟乙烷；二氯四氟乙烷；氯七氟丙烷；二氯六氟丙烷；甲醇；乙醇；正丙醇；異丙醇；碳酸氫鈉；碳酸鈉；碳酸氫銨；碳酸銨；亞硝酸銨；N,N'-二甲基-N,N'-二亞硝基對苯二甲醯胺；N,N'-二亞硝基五亞甲基四胺；偶氮二甲醯胺；偶氮雙異丁腈；偶氮環己腈；偶氮二胺基苯；偶氮二甲酸鋇；苯磺醯肼；甲苯磺醯肼；p,p'-氧基雙(苯磺醯肼)；二苯基碸-3,3'-二磺醯肼；疊氮化鈣；4,4'-二苯基二磺醯疊氮；對甲苯磺醯疊氮，以及其組合。
在本揭露使用化學發泡劑的一個方面，可以將化學發泡劑引入到被添加到料斗的材料配製物中。
一物理發泡劑的一個實例係氮氣(N2)。N2以一超臨界流體經由擠出機中的一端口泵送到熔融配製物中。具有懸浮的N2的熔融材料然後經由一模具離開擠出機，在該模具中存在一壓降。由於發生壓降，N2從懸浮液中向成核位點移動，泡孔在該等成核位點中生長。過量氣體在擠出之後吹出，剩餘氣體陷留在擠出物中形成的泡孔中。物理發泡劑的其他適合實例包括但不限於，二氧化碳(CO2)、氦、氬、或空氣。物理發泡劑還可以包括烷烴(諸如但不限於，戊烷、丁烷、以及類似物)的混合物。在一示意性實例中，一物理發泡劑可以按約0.07磅/小時到約0.1磅/小時的速率引入。在另一個示意性實例中，物理發泡劑可以按約0.74磅/小時到約0.1磅/小時的速率引入。在另一個示意性實例中，物理發泡劑可以按約0.75到約0.1磅/小時之速率引入。
在本揭露的一個方面，至少一種滑爽劑可以併入到配製物中以說明增加製造速率。滑爽劑(也稱為一加工助劑)係用以描述在轉化期間和之後被添加到配製物以向聚合物提供表面潤滑的一屬類材料之術語。滑爽劑還可以減少或消除模具流涎。滑爽劑材料之代表性實例包括脂肪醯胺或脂肪酸，如但不限於芥酸醯胺和油酸醯胺。在一個示例性方面，可以使用來自油烯基(單不飽和C-18)到二十二碳烯基(單不飽和C-22)的醯胺。滑爽劑材料的其他代表性實例包括低分子量醯胺和氟彈性體。可以使用兩種或更多種滑爽劑的組合。滑爽劑可以按一母料球粒形式提供並且與樹脂配製物共混。一滑爽劑的一個實例係作為AMPACETTM 102109 Slip PE MB可商購的。可商購的滑爽劑的另一個實例係AMAPACETTM 102823 Process Aid PE MB。
在一示意性實施方式中，一配製物包含一滑爽劑。滑爽劑的量可以是幾個不同值之一或屬於幾個不同範圍。將一滑爽劑的量選擇為以下值之一屬於本揭露範圍內：以重量百分比計約0%、0.1%、0.25%、 0.5%、0.75%、1%、1.5%、2%、2.5%、以及3%的總配製物。在一第一組範圍中，滑爽劑的範圍係以下範圍之一：以重量百分比計約0%到3%、0.1%到3%、0.25%到3%、0.5%到3%、0.75%到3%、1%到3%、1.5%到3%、2%到3%、以及2.5%到3%的總配製物。在一第二組範圍中，滑爽劑範圍係以下範圍之一：以重量百分比計約0%到2.5%、0%到2%、0%到1.5%、0%到1%、0%到0.75%、0%到0.5%、0%到0.25%、以及0%到0.1%的總配製物。在一第三組範圍中，滑爽劑範圍係以下範圍之一：以重量百分比計約0.1%到2.5%、0.1%到2%、0.1%到1.5%、0.1%到1%、0.1%到0.75%、0.1%到0.5%、以及0.1%到0.25%的總配製物。該等值和範圍體現在實例1到8中。在一實施方式中，配製物不具有滑爽劑。
在本揭露的另一個方面，一衝擊改性劑可以併入到該配製物中以最小化絕熱多孔非芳香族聚合材料當經歷一衝擊(如下落測試)時之壓裂。一適合衝擊改性劑的一個代表性實例係DOW® AFFINITYTM PL 1880G聚烯烴塑性體。
在一示意性實施方式中，一配製物包含一著色劑。著色劑的量可以是幾個不同值之一或屬於幾個不同範圍。將一著色劑的量選擇為以下值之一屬於本揭露範圍內：以重量百分比計約0%、0.1%、0.25%、0.5%、0.75%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、以及4%的總配製物。在一第一組範圍中，著色劑的範圍係以下範圍之一：以重量百分比計約0%到4%、0.1%到4%、0.25%到4%、0.5%到4%、0.75%到4%、1%到4%、1.5%到4%、2%到4%、2.5%到4%、以及3%到4%的總配製物。在一第二組範圍中，著色劑的範圍係以下範圍之一：以重量百分比計約0%到3%、0%到2.5%、0%到2%、0%到1.5%、0%到1%、0%到0.75%、0%到0.5%、0%到0.25%、以及0%到0.1%的總配製物。在一第三組範圍中，著色劑的範圍係以下範圍之一：以重量百分比計約 0.1%到2.5%、0.1%到2%、0.1%到1.5%、0.1%到1%、0.1%到0.75%、0.1%到0.5%、以及0.1%到0.25%的總配製物。該等值和範圍體現在實例1到8中。在一實施方式中，配製物不具有著色劑。
可隨意地可以併入一種或多種額外組分和添加劑，如但不限於著色劑(如但不限於二氧化鈦)和混合再磨研物。
在一實施方式中，絕熱多孔非芳香族聚合材料定位於一內部聚合層與一外部聚合層之間並且連接該等層以製造一多層管。舉例來說，多層管可以是一瓶子。在一實施方式中，絕熱多孔非芳香族聚合材料定位於一內部聚合層與一外部聚合層之間並且連接該等層以製造一多層管。舉例來說，多層管可以是一瓶子。將瓶子密度選擇為以下值之一屬於本揭露範圍內：約0.5、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.9、0.92、以及1g/cm3。在一第一組範圍中，密度範圍係以下範圍之一：約0.5到0.92、0.6到0.92、0.7到0.92、0.75到0.92、0.8到0.92、以及0.5到1g/cm3的總配製物。在一第二組範圍中，密度範圍係以下範圍之一：約0.5到0.9、0.6到0.9、0.7到0.9、0.75到0.9、以及0.8到0.9g/cm3的總配製物。在一第三組範圍中，密度範圍係以下範圍之一：約0.7到0.85、0.7到約0.8、0.72到約0.85、以及0.75到0.85g/cm3的總配製物。密度根據實例8中概述的密度測試程序進行測定。
在一實施方式中，絕熱多孔非芳香族聚合材料定位於一內部聚合層與一外部聚合層之間並且連接該等層以製造一多層型坯。將多層型坯選擇為以下值之一屬於本揭露範圍內：約0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、以及0.8g/cm3。在一第一組範圍中，密度的範圍係以下範圍之一：約0.4到0.8、0.45到0.8、0.5到0.8、0.55到0.8、0.6到0.8、0.65到0.8、0.7到0.8、以及0.75到0.8g/cm3的總配製物。在一第二組範圍中，密度的範圍係以下範圍之一：約0.4到0.7、0.45到0.7、0.5到0.7、0.55到0.7、0.6到0.7、以及0.65到0.7g/cm3的總配製 物。在一第三組範圍中，密度的範圍係以下範圍之一：約0.4到0.6、0.5到約0.6、以及0.4到0.5g/cm3的總配製物。密度根據實例8中概述的密度測試程序進行測定。
在執行下落測試之前，將絕熱多孔非芳香族聚合材料連接兩個聚合層並且定位在其間以形成一多層型坯。然後將多層型坯例如經由吹塑成形為一容器。所得到的容器然後根據用於塑膠瓶的下落耐衝擊性的塑膠瓶研究測試，PBI 4-1968、第2版-1988測試方法以及塑膠工業協會(The Society of Plastics Industry,Inc.)的硬質塑膠容器劃分RPCD-7-1991測試方法之一進行測試。
在另一個實例中，該下落測試可以根據以下程序執行。將容器用水填充並且用例如一蓋子隔離。然後將樣品容器保持在約73華氏度(22.8攝氏度)和約50%相對濕度下。然後使經填充的、加蓋的容器經歷以下程序：(a)使經填充的加蓋的容器定位在一硬質表面(如混凝土或瓷磚)上方約五英尺處；(b)然後使經填充的加蓋的容器定向以使得經填充的加蓋的容器的底部被安排成與硬質表面成實質上平行關係地放置；(c)使十個經填充的加蓋的容器中的每一者下落；(d)在衝擊後，檢查每個經填充的加蓋的容器的壁上造成水從瓶子中洩漏出的任何破裂或碎裂；以及(d)將在下落測試之後展示出任何洩漏跡象的瓶子之總數計數為失效。
根據本發明的一方面，在此提供了一種成形由絕熱多孔非芳香族聚合材料形成的多層型坯之方法，該方法包括以下步驟：a)將包含以下各項之混合物加熱至熔融狀態：至少85%(w/w)的至少一種聚丙烯基體樹脂；0%-15%(w/w)的至少一種化學成核劑；以及0%-3%(w/w)的一滑爽劑；b)將一發泡劑注入到該熔融混合物中； c)擠出從步驟b)得到的該熔融混合物以形成一芯層，其中所述混合物與一外部表層共擠出以形成一多層型坯。
將理解的是形成該多層型坯的芯層和外部表層係將一個直接設置在另一個的上面，在這個意義上該芯層和該外部表層係彼此連接的。
在一實施方式中，步驟c)係不使用串聯擠出機安排執行的。
在另一個實施方式中，步驟c)包括將從步驟b)得到的熔融混合物擠出以形成一芯層，其中所述混合物與一外部表層和一內部表層共擠出以形成一多層型坯。其中該多層型坯包括外部和內部表層，將理解的是該芯層設置在所述外部和內部表層之間，使得該芯層的第一表面連接到該外部表層，而相對於所述第一表面的該芯層的第二表面連接到所述內部表層。
在另一個實施方式中，步驟c)進一步包括共擠出任意數目的具有芯層和外部表層之附加層。
在另一個實施方式中，該外部和內部表層各自包括聚丙烯或聚乙烯。
在一個實例中，在該等表層之一中使用的聚丙烯係高硬度聚丙烯。在另一個實例中，在該等表層之一中使用的聚丙烯係高衝擊聚丙烯。在另一個實例中，在該等表層之一中使用的聚丙烯係DOW® D 207.03研發性能聚丙烯樹脂或DOW® DC 7067.00聚丙烯耐衝擊共聚物。
在一個實例中，在該等表層之一中使用的聚乙烯係高密度乙烯己烷-1共聚物。在另一個實例中，在該等表層之一中使用的聚乙烯係Chevron Phillips MARLEX® HHM 5502 BN。
在一個實例中，外部和內部表層二者係由選自DOW® D 207.03研發性能聚丙烯樹脂或DOW® DC 7067.00聚丙烯耐衝擊共聚物的聚丙烯形成的。
在實例中，步驟a)的混合物係79%-82%(w/w)的一第一聚丙烯均聚物；14%-16%(w/w)的一第二聚丙烯均聚物；0.01%-1.5%(w/w)的一化學成核劑；1%-3%(w/w)的一滑爽劑；以及0.1%-1%(w/w)的一物理成核劑。
在另一個實施方式中，該方法進一步包括以下步驟d)：將從步驟c)得到的多層型坯吹塑以提供一由絕熱多孔非芳香族聚合材料形成之容器。
根據本揭露的另一個方面，在此提供了一種成形由絕熱多孔非芳香族聚合材料形成的多層型坯之方法，該方法包括以下步驟：a)將包含以下各項之混合物加熱至熔融狀態：至少85%(w/w)的至少一種聚丙烯基體樹脂；0%-15%(w/w)的至少一種化學成核劑；以及0%-3%(w/w)的一滑爽劑；b)將一發泡劑注入到該熔融混合物中；c)將從步驟b)得到的該熔融混合物擠出以形成一芯層，其中所述混合物與一外部表層共擠出以形成一多層型坯；並且d)將從步驟c)得到的該多層型坯吹塑以提供一個由絕熱多孔非芳香族聚合材料形成之容器。
根據本揭露的另一個方面，在此提供了藉由在此定義的方法可獲得的、獲得的、或直接獲得的一多層型坯。
根據本發明的另一個方面，在此提供了藉由在此定義的方法可獲得的、獲得的、或直接獲得的一容器。
實例1
配製和擠出
在單層中，使用Borealis WB140HMS聚丙烯均聚物作為第一聚丙烯基體樹脂。使用Braskem F020HC聚丙烯均聚物作為第二聚丙烯基體樹脂。將該等樹脂與Hydrocerol CF-40E共混作為第一成核劑、Heritage Plastics HT4HP滑石作為第二成核劑、Ampacet 102823加工助劑PE MB LLDPE作為一滑爽劑、Colortech 11933-19著色劑、以及N2作為發泡劑。百分比係：
將該配製物加入到一擠出機漏斗中。擠出機加熱該配製物以形成一熔融樹脂混合物。
以約0.0751lbs/hr和約0.0750lbs/hr將N2注入到樹脂共混物中以使樹脂膨脹並降低密度。將由此形成的混合物藉由一模頭擠出成一型坯。該型坯然後用空氣吹塑以形成一容器。
該等容器係由單層管形成的。當將約0.0751lbs/hr和約0.0750lbs/hr的N2二者加入到熔融樹脂混合物中時，用於形成絕熱多孔非芳香族聚合瓶的單層管具有約0.670克/立方釐米之密度。
實例2
配製和擠出
在一芯層中，使用Borealis WB140HMS聚丙烯均聚物作為第一聚丙烯基體樹脂。使用Braskem F020HC聚丙烯均聚物作為第二聚丙烯基體樹脂。將該等樹脂與Hydrocerol CF-40E共混作為第一成核劑、Heritage Plastics HT4HP滑石作為第二成核劑、Ampacet 102823加工 助劑PE MB LLDPE作為一滑爽劑、Colortech 11933-19著色劑、以及N2作為發泡劑。百分比係：
將該配製物加入到一擠出機漏斗中。擠出機加熱該配製物以形成一熔融樹脂混合物。以約0.075lbs/hr將N2注入到樹脂共混物中以使樹脂膨脹並降低密度。
將由此形成的混合物傳送到一共擠出模具，在該模具中該混合物被擠出以形成一芯層連同一外部表層以建立一多層型坯。該多層型坯然後用空氣吹塑以形成一容器。在一個實例中，該外皮包括一聚丙烯樹脂。在另一個實例中，該外皮包括DOW® DC 7067.00聚丙烯耐衝擊共聚物。
然後將多層型坯吹塑以形成一絕熱多孔非芳香族聚合瓶，該聚合瓶具有約0.7克/立方釐米的瓶密度並且芯層具有約0.665克/立方釐米的密度。
實例3
配製和擠出
在芯層中，使用Borealis WB140HMS聚丙烯均聚物作為第一聚丙烯基體樹脂。使用Braskem F020HC聚丙烯均聚物作為第二聚丙烯基體樹脂。將該等樹脂與Hydrocerol CF-40E共混作為第一成核劑、Heritage Plastics HT4HP滑石作為第二成核劑、Ampacet 102823加工 助劑PE MB LLDPE作為一滑爽劑、Colortech 11933-19著色劑、以及N2作為發泡劑。百分比係：
將該配製物加入到一擠出機漏斗中。擠出機加熱該配製物以形成一熔融樹脂混合物。以約0.074lbs/hr將N2注入到樹脂共混物中以使樹脂膨脹並降低密度。
將由此形成的混合物傳送到一共擠出模具，在該模具中將該混合物擠出以形成一位於外部表層與內部表層之間的芯層以建立一多層型坯。該多層型坯然後用空氣吹塑以形成一容器。在一個實例中，外皮和內皮二者包括一聚丙烯樹脂。在另一個實例中，該外皮包括DOW® DC 7067.00聚丙烯耐衝擊共聚物而該內皮包括DOW® PP D207.03研發性能聚丙烯樹脂。
然後將多層型坯吹塑以形成一絕熱多孔非芳香族聚合瓶，該聚合瓶具有約0.71克/立方釐米的瓶密度並且芯層具有約0.677克/立方釐米的密度。
實例4
配製和擠出
在芯層中，使用Borealis WB140HMS聚丙烯均聚物作為第一聚丙烯基體樹脂。使用Braskem F020HC聚丙烯均聚物作為第二聚丙烯基體樹脂。將該等樹脂與Hydrocerol CF-40E共混作為第一成核劑、Heritage Plastics HT4HP滑石作為第二成核劑、Ampacet 102823加工 助劑PE MB LLDPE作為一滑爽劑、Colortech 11933-19著色劑、以及N2作為發泡劑。百分比係：
將該配製物加入到一擠出機漏斗中。擠出機加熱該配製物以形成一熔融樹脂混合物。以約0.074lbs/hr將N2注入到樹脂共混物中以使樹脂膨脹並降低密度。
將由此形成的混合物傳送到一共擠出模具，在該模具中將該混合物擠出以形成一位於外部表層與內部表層之間的芯層以建立一種多層型坯。該多層型坯然後用空氣吹塑以形成一容器。在一個實例中，外皮和內皮二者包括一種聚丙烯樹脂。在另一個實例中，該外皮包括DOW® DC 7067.00聚丙烯耐衝擊共聚物而該內皮包括DOW® PP D207.03研發性能聚丙烯樹脂。
然後將多層型坯吹塑以形成一絕熱多孔非芳香族聚合瓶，該聚合瓶具有約0.69克/立方釐米的瓶密度並且芯層具有約0.654克/立方釐米的密度。
實例5
配製和擠出
在芯層中，使用Borealis WB140HMS聚丙烯均聚物作為第一聚丙烯基體樹脂。使用Braskem F020HC聚丙烯均聚物作為第二聚丙烯基體樹脂。將該等樹脂與Hydrocerol CF-40E共混作為第一成核劑、Heritage Plastics HT4HP滑石作為第二成核劑、Ampacet 102823加工 助劑PE MB LLDPE作為一滑爽劑、Colortech 11933-19著色劑、以及N2作為發泡劑。百分比係：
將該配製物加入到一擠出機漏斗中。擠出機加熱該配製物以形成一熔融樹脂混合物。以約0.1lbs/hr將N2注入到樹脂共混物中以使樹脂膨脹並降低密度。
將由此形成的混合物傳送到一共擠出模具，在該模具中將該混合物擠出以形成一位於外部表層與內部表層之間的芯層以建立一多層型坯。該多層型坯然後用空氣吹塑以形成一容器。在一個實例中，外皮和內皮二者包括一聚丙烯樹脂。在另一個實例中，該外皮包括DOW® DC 7067.00聚丙烯耐衝擊共聚物而該內皮包括DOW® PP D207.03研發性能聚丙烯樹脂。
然後將多層型坯吹塑以形成一絕熱多孔非芳香族聚合瓶，該聚合瓶具有約0.53克/立方釐米的瓶密度並且芯層具有約0.472克/立方釐米的密度。
實例6
配製和擠出
在芯層中，使用Borealis WB140HMS聚丙烯均聚物作為第一聚丙烯基體樹脂。使用Braskem F020HC聚丙烯均聚物作為第二聚丙烯基體樹脂。將該等樹脂與Hydrocerol CF-40E共混作為第一成核劑、Heritage Plastics HT4HP滑石作為第二成核劑、Ampacet 102823加工 助劑PE MB LLDPE作為一滑爽劑、Colortech 11933-19著色劑、以及N2作為發泡劑。百分比係：
將該配製物加入到一擠出機漏斗中。擠出機加熱該配製物以形成一熔融樹脂混合物。以約0.1lbs/hr將N2注入到樹脂共混物中以使樹脂膨脹並降低密度。
將由此形成的混合物傳送到一共擠出模具，在該模具中將該混合物擠出以形成一位於外部表層與內部表層之間的芯層以建立一多層型坯。該多層型坯然後用空氣吹塑以形成一容器。在一個實例中，外皮和內皮二者包括一聚丙烯樹脂。在另一個實例中，該外皮包括DOW® DC 7067.00聚丙烯耐衝擊共聚物而該內皮包括DOW® PP D207.03研發性能聚丙烯樹脂。
在一個實例中，然後將多層型坯吹塑以形成一絕熱多孔非芳香族聚合瓶，該聚合瓶具有約0.49克/立方釐米的瓶密度並且芯層具有約0.427克/立方釐米的密度。在另一個實例中，然後將多層型坯吹塑以形成一絕熱多孔非芳香族聚合瓶，該聚合瓶具有約0.54克/立方釐米的瓶密度並且芯層具有約0.483克/立方釐米的密度。
實例7
配製和擠出
在芯層中，使用Borealis WB140HMS聚丙烯均聚物作為第一聚丙烯基體樹脂。使用Braskem F020HC聚丙烯均聚物作為第二聚丙烯基 體樹脂。將該等樹脂與Hydrocerol CF-40E共混作為第一成核劑、Heritage Plastics HT4HP滑石作為第二成核劑、Ampacet 102823加工助劑PE MB LLDPE作為一滑爽劑、Colortech 11933-19著色劑、以及N2作為發泡劑。百分比係：
將該配製物加入到一擠出機漏斗中。擠出機加熱該配製物以形成一熔融樹脂混合物。以約0.1lbs/hr將N2注入到樹脂共混物中以使樹脂膨脹並降低密度。
將由此形成的混合物傳送到一共擠出模具，在該模具中將該混合物擠出以形成一位於外部表層與內部表層之間的芯層以建立一多層型坯。該多層型坯然後用空氣吹塑以形成一容器。在一個實例中，外皮和內皮二者包括一聚乙烯樹脂。在另一個實例中，外皮和內皮二者包括高密度乙烯己烷-1共聚物(Chevron Phillips Marlex® HHM 5502 BN)。
在一個實例中，然後將多層型坯吹塑以形成一絕熱多孔非芳香族聚合瓶，該聚合瓶具有約0.49克/立方釐米的瓶密度並且芯層具有約0.427克/立方釐米的密度。
實例8
密度測量
此實例展示用以測量經填充的和未填充的聚合物部分的密度的測試。
程序
藉由圖1中所展示的未組裝的設備來測定密度。儘管圖1中未展示，但該設備還包括用以測量懸浮液液體溫度的一溫度計。一懸浮液液體係所具有的密度低於待測量的樣品密度的一流體。樣品必須沈沒在懸浮液流體中以測定樣品密度。水具有1g/cm3之密度，因此大多數未填充的聚合物要求一些其他懸浮液流體，如異丙醇，密度=0.8808g/cm3。還使用一梅特勒AT400天平(梅特勒-托萊多有限責任公司(Mettler-Toledo LLC)，哥倫布(Columbus)，俄亥俄州(OH))。
測量一經石灰石填充的HDPE瓶子之密度。在將天平稱皮重為零之後，將乾燥固體樣品在將其放在梅特勒天平的杯子中之後稱重。乾重係0.3833g。在稱重乾燥樣品並且隨後從杯子移除樣品之後，將天平再次稱皮重。將樣品從杯子移出並且放在懸浮液流體中的寶石支座上。將樣品稱重，提供具有一負數值(-0.3287g)的重量。將數值轉換為其絕對值(0.3287g)；正值係樣品浮力。藉由用乾重(0.3833g)除以樣品浮力(0.3287g)乘以懸浮液流體密度(0.8808g/cc)計算樣品密度，它等於1.0272g/cc。

Claims (47)

  1. 一種用於形成絕熱多孔非芳香族聚合物容器之方法，該方法包括以下步驟將以下各項之混合物加熱至少85%(w/w)的至少一種聚丙烯基體樹脂，高達約15%(w/w)的至少一種化學成核劑，以及高達約3%(w/w)的一滑爽劑，將一發泡劑注入到該混合物中，擠出該混合物以形成一具有外部表層的芯層從而建立一多層型坯，並且用空氣吹塑該多層型坯以形成一絕熱多孔非芳香族容器。
  2. 如請求項1之方法，其中該聚丙烯基體樹脂係一聚丙烯共聚物。
  3. 如請求項1之方法，其中該聚丙烯基體樹脂係一聚丙烯均聚物。
  4. 如請求項1之方法，其中該至少一種聚丙烯基體樹脂係兩種聚丙烯基體樹脂。
  5. 如請求項4之方法，其中這兩種聚丙烯基體樹脂之比率為50%至50%。
  6. 如請求項1之方法，其中該至少一種聚丙烯基體樹脂係約90%至99.9%。
  7. 如請求項6之方法，其中該至少一種聚丙烯基體樹脂係約95%至99.9%。
  8. 如請求項7之方法，其中該至少一種聚丙烯基體樹脂係約96%。
  9. 如請求項1之方法，其中該至少一種聚丙烯基體樹脂係高熔體強度聚丙烯。
  10. 如請求項9之方法，其中該至少一種聚丙烯基體樹脂具有根據ISO 16790至少36之熔體強度。
  11. 如請求項1之方法，其中該化學成核劑係一化學發泡劑。
  12. 如請求項11之方法，其中該化學發泡劑選自由以下各項組成的組：偶氮二甲醯胺；偶氮二異丁腈；苯磺醯肼；4,4-羥苯磺醯半卡肼；對甲苯磺醯半卡肼；偶氮二甲酸鋇；N,N'-二甲基-N,N'-二亞硝基對苯二甲醯胺；三肼基三；甲烷；乙烷；丙烷；正丁烷；異丁烷；正戊烷；異戊烷；新戊烷；氟甲烷；全氟甲烷；氟乙烷；1,1-二氟乙烷；1,1,1-三氟乙烷；1,1,1,2-四氟乙烷；五氟乙烷；全氟乙烷；2,2-二氟丙烷；1,1,1-三氟丙烷；全氟丙烷；全氟丁烷；全氟環丁烷；氯甲烷；二氯甲烷；氯乙烷；1,1,1-三氯乙烷；1,1-二氯-1-氟乙烷；1-氯-1,1-二氟乙烷；1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷；1-氯-1,2,2,2-四氟乙烷；三氯單氟甲烷；二氯二氟甲烷；三氯三氟乙烷；二氯四氟乙烷；氯七氟丙烷；二氯六氟丙烷；甲醇；乙醇；正丙醇；異丙醇；碳酸氫鈉；碳酸鈉；碳酸氫銨；碳酸銨；亞硝酸銨；N,N'-二甲基-N,N'-二亞硝基對苯二甲醯胺；N,N'-二亞硝基五亞甲基四胺；偶氮二甲醯胺；偶氮雙異丁腈；偶氮環己腈；偶氮二胺基苯；偶氮二甲酸鋇；苯磺醯肼；甲苯磺醯肼；p,p'-氧基雙(苯磺醯肼)；二苯基碸-3,3'-二磺醯肼；疊氮化鈣；4,4'-二苯基二磺醯疊氮；對甲苯磺醯疊氮，以及其組合。
  13. 如請求項1之方法，其中該化學成核劑係檸檬酸或一基於檸檬酸之材料。
  14. 如請求項1之方法，其中該化學成核劑係約0.1%至10%。
  15. 如請求項14之方法，其中該化學成核劑係約0.1%至5%。
  16. 如請求項15之方法，其中該化學成核劑係約0.5%至5%。
  17. 如請求項1之方法，其中該滑爽劑係一脂肪酸。
  18. 如請求項17之方法，其中該滑爽劑係芥酸醯胺或油酸醯胺。
  19. 如請求項17之方法，其中該滑爽劑係約1%至3%。
  20. 如請求項19之方法，其中該滑爽劑係約2%。
  21. 如請求項1之方法，其中該發泡劑係一物理發泡劑。
  22. 如請求項21之方法，其中該物理發泡劑選自由以下各項組成之群組：氮氣、二氧化碳、氦氣、氬氣、以及空氣。
  23. 如請求項22之方法，其中該物理發泡劑係氮氣。
  24. 如請求項1之方法，其中將該發泡劑以約0.075、0.1、或0.75lbs/hr注入到該混合物中。
  25. 如請求項1之方法，其中該混合物進一步包括高達約7%(w/w)的至少一種物理成核劑。
  26. 如請求項25之方法，其中該物理成核劑選自由以下各項組成之群組：滑石、碳酸鈣、雲母以及其混合物。
  27. 如請求項26之方法，其中該成核劑係高達約5%。
  28. 如請求項27之方法，其中該成核劑係高達約2%。
  29. 如請求項28之方法，其中該成核劑係約0.1%至0.5%。
  30. 如請求項29之方法，其中該成核劑係滑石。
  31. 如請求項1之方法，其中該混合物不具有滑石。
  32. 如請求項1之方法，其中該混合物進一步包括高達約4%(w/w)之著色劑。
  33. 如請求項32之方法，其中該著色劑係約1%至3%。
  34. 如請求項33之方法，其中該著色劑係約2%。
  35. 如請求項35之方法，其中該著色劑係氧化鈦。
  36. 如請求項1之方法，其中該多層型坯進一步包括一個內部表層。
  37. 如請求項36之方法，其中該內部表層係一固體層。
  38. 如請求項37之方法，其中該固體內部表層具有約0.9g/cm3之密度。
  39. 如請求項1之方法，其中該容器係一瓶子。
  40. 如請求項39之方法，其中該瓶具有約0.5g/cm3至約1.0g/cm3之密度。
  41. 如請求項1之方法，其中該多層型坯具有約0.4g/cm3至約0.8g/cm3之密度。
  42. 如請求項1之方法，其中該外部表層係一固體層。
  43. 如請求項42之方法，其中該固體外部表層具有約0.9g/cm3之密度。
  44. 一種多層型坯，該多層型坯係由藉由如請求項1之方法可獲得的絕熱多孔非芳香族聚合材料形成的。
  45. 一種容器，該容器係由藉由如請求項1之方法獲得之絕熱多孔非芳香族聚合材料形成的。
  46. 一種成形由絕熱多孔非芳香族聚合材料形成的多層型坯之方法，該方法包括以下步驟將以下各項之混合物加熱至少85%(w/w)的至少一種聚丙烯基體樹脂，高達約15%(w/w)的至少一種化學成核劑，以及高達約3%(w/w)的一滑爽劑，將一發泡劑注入到該混合物中，擠出該混合物以形成一具有外部表層之芯層從而建立一多層型坯。
  47. 一種多層型坯，該多層型坯係由藉由如請求項46之方法可獲得的絕熱多孔非芳香族聚合材料形成的。
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