專利名稱：綜合性能優(yōu)異的高阻隔性雙層塑料瓶及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包裝用塑料瓶，尤其是阻隔性要求高，綜合性能優(yōu)異的雙層塑料瓶及其制造方法。
現(xiàn)有的塑料瓶有各自缺陷(1)碳酸飲料、茶水飲料、化妝品灌裝用PET、PETG、PE、PP、PC等塑料瓶阻隔性低，耐熱不夠；(2)采用PET內(nèi)夾高阻隔性PVDC、EVOH、MXD6樹(shù)脂的三層、五層等多層復(fù)合法，存在著組份復(fù)雜，各自成型工藝以及性能不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的成品合格率較低，成型機(jī)械投資大，瓶壁吸附嚴(yán)重，回收利用難等缺點(diǎn)；(3)采用在PET瓶?jī)?nèi)表或外表鍍碳膜或氧化硅膜的方法，其設(shè)備及技術(shù)要求高，阻隔層易破壞；(4)單獨(dú)采用PEN樹(shù)脂的方法，原料成本高；(5)采用PET與PEN共混的方法，阻隔性不夠；(6)采用PET與MXD6等共混的方法，阻隔性不夠，透明度下降；(7)PET中添加納米材料，加多了瓶子不透明，加少了阻隔效果不明顯；(8)美國(guó)專利6,068,900介紹的PETG、PET/PEN等的二層擠出復(fù)合瓶，存在以下缺點(diǎn)①擠吹瓶是非雙向拉伸瓶，強(qiáng)度底低(不可裝有氣飲料)，阻隔性不夠；②PETG熔點(diǎn)遠(yuǎn)低于PET及PEN，成型溫度難以匹配，成型廢品率高；③PETG是非結(jié)晶物，熔點(diǎn)低，瓶整體耐熱性差；④PETG價(jià)格是PET的2倍多，擠吹瓶厚度又較注吹瓶大，所以成本居高不下；(9)美國(guó)專利5,772,056介紹的雙層瓶，采用先擠出內(nèi)層再吹內(nèi)層成瓶型，然后注射外層(回收PET)的方法，其成型極其困難，生產(chǎn)效率極低，性能也不好，實(shí)際可操作性很差；(10)本人的專利03145691.X，外層共混樹(shù)脂中PET所占比例范圍過(guò)大；本人的在先申請(qǐng)專利200510054094.1，外層共聚酯中PET單體所占比例范圍過(guò)大；采用很高比例時(shí)，不能制備出合格產(chǎn)品。另外，兩專利中提及的共擠出吹塑方法也缺乏可操作性。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種綜合性能優(yōu)異的高阻隔性雙層塑料瓶。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下本發(fā)明所述的綜合性能優(yōu)異的高阻隔性雙層塑料瓶，它是選取合適成分的PET系樹(shù)脂與PEN樹(shù)脂這兩種樹(shù)脂，采用雙料/雙色注射機(jī)(或雙層共注塑機(jī))及雙層瓶胚模具，分兩次注射(或同步注射)復(fù)合成雙層瓶胚，再經(jīng)瓶胚加熱機(jī)械預(yù)熱及雙向拉伸吹塑機(jī)械吹塑而成雙層瓶。PET系樹(shù)脂做外層，占胚重量60％～80％；PEN樹(shù)脂做內(nèi)層，占胚重量20～40％。
PET系樹(shù)脂，是指以PET為主要成分的共混樹(shù)脂(PET成分占55～85％，其余成分為PEN樹(shù)脂)或以其聚合單體為主要成分的共聚酯(PET單體成分占75～92％，其余成分為PEN單體)。
外層選擇上面的成分比例，是基于這樣的考慮A.PET為主要成分，采用注塑吹塑工藝雙向拉伸，以獲得良好的力學(xué)性能，也具有一定的阻隔性能；PETG材料制成的瓶子一般是采用擠出吹塑工藝制造，所以現(xiàn)有技術(shù)(8)達(dá)不到此性能。
B.PET為主要成分，熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于PETG，耐熱性有保障；現(xiàn)有技術(shù)(8)達(dá)不到。
C.PET為主要成分，可以降低瓶子成本；現(xiàn)有技術(shù)(8)達(dá)不到。
D.PET中添加PEN成分，進(jìn)一步加強(qiáng)外層阻隔性能；現(xiàn)有技術(shù)(8)、(9)均達(dá)不到。
E.PET的玻璃化溫度低于PEN30℃，通過(guò)我們的反復(fù)的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)如內(nèi)層用PEN，外層用單純的或者很高比例的PET，注射瓶胚后吹瓶時(shí)，要么溫度不夠，吹不開(kāi)；要么溫度過(guò)高，外層過(guò)早結(jié)晶，吹成的瓶子發(fā)白，不透明。所以，現(xiàn)有技術(shù)(9)的材料結(jié)構(gòu)做不到先擠出或先注射成雙層瓶胚，然后一起吹瓶成型，而只能采用(9)中所述的缺乏實(shí)用價(jià)值的方法。專利(10)高比例部分也存在這種狀況。
F.據(jù)最近研究發(fā)現(xiàn)，PET/PEN共混樹(shù)脂中，PET含量在40～60％時(shí)，共混物不結(jié)晶；PET/PEN共聚酯中，PET單體含量在20～80％時(shí)，共聚酯不結(jié)晶。如果外層不結(jié)晶，雙層瓶吹瓶工藝就容易確定，吹成的瓶子透明度高，質(zhì)量好。但是傳統(tǒng)的理論指出，不結(jié)晶的瓶子力學(xué)性能差，絕對(duì)不結(jié)晶也不好。當(dāng)然，本發(fā)明內(nèi)層可以結(jié)晶良好，力學(xué)性能首先有了保障。
所以，結(jié)合吹瓶加工工藝，滿足一定力學(xué)性能要求的結(jié)晶度，透明性要求，阻隔性要求，成本因素等等，本發(fā)明選取了上述配比的外層材料。
內(nèi)層選擇PEN，是基于這樣的考慮A.PEN具有優(yōu)異的阻隔性，耐熱性，力學(xué)性能，對(duì)內(nèi)裝物品的物化惰性，易加工性等。
B.PEN熔點(diǎn)約高于PET10℃，在注射內(nèi)層快速冷卻后，再注射外層時(shí)，不會(huì)將內(nèi)層熔化破壞，阻隔有絕對(duì)保障。
外層PET系樹(shù)脂，內(nèi)層PEN樹(shù)脂均選用瓶級(jí)樹(shù)脂。
外層、內(nèi)層選擇上述的材料，還因?yàn)閮煞N材料材質(zhì)接近，可以任意比例共混，瓶子回收粉碎后用來(lái)做其它產(chǎn)品，不存在環(huán)境問(wèn)題。
本發(fā)明中的雙料/雙色注射機(jī)(或雙層共注塑機(jī))采用PET類材料專用螺桿，內(nèi)層采用薄壁高速注射工藝設(shè)計(jì)；雙層瓶胚模具采用熱流道結(jié)構(gòu)，且內(nèi)層胚采用免澆口或短澆口設(shè)計(jì)。
本發(fā)明中，因內(nèi)外層原料不一致，且成分比例范圍特定，所以吹瓶前的瓶胚預(yù)熱溫度與單一材質(zhì)或以單一材質(zhì)為主的瓶胚不同，遠(yuǎn)高于普通PET瓶的預(yù)熱溫度90～110℃，但是，過(guò)高的溫度會(huì)使瓶子局部發(fā)白或使外層破裂，經(jīng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)在125~145℃之間較為合適。
本發(fā)明中，做內(nèi)層的PEN樹(shù)脂也可以換為PENT樹(shù)脂(摩爾比PEN單體占92％，PET單體占8％的共聚酯)。
本發(fā)明中，瓶體內(nèi)里層添加微量的特種金屬鹽類的吸氧劑及其助劑，以進(jìn)一步增強(qiáng)瓶體的對(duì)氧氣的阻隔性能；或者在外層添加，或者兩層都加。
本發(fā)明中，還可在瓶體內(nèi)層另添加1～6％的納米蒙脫土、納米氧化物或者M(jìn)XD6、EVOH、PVDC等高阻隔性材料中的一種及其助劑，以進(jìn)一步增強(qiáng)瓶體的阻隔性能；或者在外層添加，或者兩層都加。
本發(fā)明中，可以將瓶口處內(nèi)層翻包到外層，翻邊厚度介于0.8～2.0MM，翻邊垂直于瓶壁或延伸翻折為倒置的U型，延伸部位不觸及瓶嘴外部紋型；瓶嘴外部紋型由外層料構(gòu)成。
本發(fā)明中，外層PET共混樹(shù)脂里，PET成分占55～60％，其余成分為PEN樹(shù)脂；或者外層共聚酯里，PET單體成分占75～80％，其余成分為PEN單體。這樣的原料選擇，外層幾乎不形成結(jié)晶，可獲得最佳的成型加工性能。
本發(fā)明中，瓶體各處兩層樹(shù)脂的厚度在瓶高度方向任意變化，同高處厚度均勻；一般，相同部位外層厚度不小于內(nèi)層。
本發(fā)明中，瓶體局部(如嘴部)也可只有內(nèi)層料，無(wú)外層料。
本發(fā)明中，瓶嘴除了采用冠型口等之外，還可采用可樂(lè)瓶型的螺紋口。
本發(fā)明中的兩種樹(shù)脂內(nèi)也可分別另添加少量的輔助劑染色劑，增塑劑，阻燃劑，光或熱穩(wěn)定劑，珠光劑，抗靜電劑或其它常規(guī)的添加劑。
本發(fā)明的塑料瓶壁總厚度為0.08～3MM；本發(fā)明瓶體幾何形狀可隨意設(shè)計(jì)；瓶容積可任意大小；外表可以直接印刷任意文字顏色圖案，也可貼覆印刷品。
與本發(fā)明瓶體配套使用的瓶蓋也為高阻隔性的，連接形式也保證密封良好。
本發(fā)明另一目的是提供這種綜合性能優(yōu)異的高阻隔性雙層塑料瓶的制造方法。
可通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一.原料準(zhǔn)備制備PET系樹(shù)脂粒子；制備PEN系樹(shù)脂粒子；二.設(shè)備準(zhǔn)備準(zhǔn)備雙料/雙色注塑機(jī)(或雙層共注塑機(jī))及其有合適澆口、流道的雙層瓶胚模具，預(yù)熱吹塑機(jī)械及其模具；三.生產(chǎn)將兩種樹(shù)脂分別裝入兩料筒，根據(jù)瓶用兩料比例、瓶壁各部位兩料厚度比例確定精確的每次注射量，選用合適工藝，分兩次注射(或同步注射)加工成雙層瓶胚；再經(jīng)瓶胚加熱機(jī)械預(yù)熱及雙向拉伸吹塑定型而成雙層瓶。
本發(fā)明可采用注射雙層胚后，吹塑時(shí)選用提高模具溫度、延長(zhǎng)冷卻時(shí)間的熱定型工藝。
本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)一.本發(fā)明的瓶體具備了PEN樹(shù)脂的高耐熱性，高阻隔性，高抗張強(qiáng)度，對(duì)內(nèi)裝物品品質(zhì)無(wú)不利影響；又具備了PET樹(shù)脂的強(qiáng)抗沖擊性，強(qiáng)抗折曲性及低廉的成本；透明度高，灌裝線檢測(cè)方便。
二.本發(fā)明瓶體由于只有兩種分子結(jié)構(gòu)及性能相似的熱塑性組分，所以其生產(chǎn)中的次品及報(bào)廢回收的廢品可重新粉碎、造粒，再與新鮮樹(shù)脂料按適當(dāng)比例混合后使用來(lái)制造新瓶的外層或者其他制品。
三.本發(fā)明注塑，吹瓶工藝穩(wěn)定，成品率高。
可見(jiàn)，該雙層瓶體綜合性能優(yōu)異，阻隔性又高，達(dá)到啤酒、醫(yī)藥、農(nóng)藥、化妝品等行業(yè)生產(chǎn)包裝及存放的要求。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明中的瓶胚的剖面示意圖。
圖2是本發(fā)明的瓶子的剖面示意圖。
如圖1所示，瓶胚由外層胚1，內(nèi)層胚2，內(nèi)層翻邊3組成。
如圖2所示，瓶子由外層80％PET/20％PEN共聚酯層4，內(nèi)層PEN樹(shù)脂層5組成。
該實(shí)施例由以下步驟實(shí)現(xiàn)(1)取80％PET/20％PEN共聚酯粒子；(2)再取PEN粒子；(3)選取有雙料斗的雙料/雙色注塑機(jī)分別放入兩種粒子，以及有合適澆口、流道的瓶胚模具，采取合適工藝，分兩次注射(或同步注射)制雙層瓶胚；(4)將瓶胚預(yù)熱至130℃，放置于雙向拉伸的吹瓶機(jī)械和吹瓶模具中，采取合適工藝吹瓶成型。文中涉及的樹(shù)脂英文簡(jiǎn)稱與中文名對(duì)照PET--聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯PETG--乙二醇改性PETPE--聚乙烯PP--聚丙烯PC--聚碳酸酯PVDC--聚偏二氯乙烯EVOH--聚乙烯-乙烯醇MXD6--聚乙二酰間二甲基二胺PEN--聚萘二甲酸乙二醇酯PENT--摩爾比PEN單體占92％，PET單體占8％的共聚酯
權(quán)利要求
1.一種綜合性能優(yōu)異的高阻隔性雙層塑料瓶，其特征在于選取合適成分的PET系樹(shù)脂與PEN樹(shù)脂這兩種樹(shù)脂，采用雙料/雙色注塑機(jī)(或雙層共注塑機(jī))及雙層瓶胚模具，分兩次注射(或同步注射)復(fù)合成雙層胚后，再經(jīng)瓶胚加熱機(jī)械預(yù)熱及雙向拉伸吹塑機(jī)械吹塑而成雙層瓶；PET系樹(shù)脂做外層，占胚重量60％～80％；PEN樹(shù)脂做內(nèi)層，占胚重量20～40％；PET系樹(shù)脂，是指以PET為主要成分的共混樹(shù)脂(PET成分占55～85％，其余成分為PEN樹(shù)脂或及輔助劑)或以其聚合單體為主要成分的共聚酯(PET單體成分占75～92％，其余成分為PEN單體或及輔助劑)。PET系樹(shù)脂，PEN樹(shù)脂均為瓶級(jí)樹(shù)脂。雙料/雙色注射機(jī)(或雙層共注塑機(jī))采用PET類材料專用螺桿，內(nèi)層采用薄壁高速注射工藝設(shè)計(jì)；雙層瓶胚模具采用熱流道結(jié)構(gòu)，且內(nèi)層胚采用免澆口或短澆口設(shè)計(jì)。吹瓶前的瓶胚預(yù)熱溫度在125～145℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜合性能優(yōu)異的高阻隔性雙層塑料瓶，其特征在于做內(nèi)層的PEN樹(shù)脂換為PENT樹(shù)脂(摩爾比PEN單體占92％，PET單體占8％的共聚酯)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種綜合性能優(yōu)異的高阻隔性雙層塑料瓶，其特征在于瓶體內(nèi)里層添加微量的特種金屬鹽類的吸氧劑及其助劑，以進(jìn)一步增強(qiáng)瓶體的對(duì)氧氣的阻隔性能；或者在外層添加，或者兩層都加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種綜合性能優(yōu)異的高阻隔性雙層塑料瓶，其特征在于瓶體外層另添加1～6％的納米蒙脫土、納米氧化物或者M(jìn)XD6、EVOH、PVDC等高阻隔性材料中的一種及其助劑，以進(jìn)一步增強(qiáng)瓶體的阻隔性能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種綜合性能優(yōu)異的高阻隔性雙層塑料瓶，其特征在于瓶口處內(nèi)層翻包外層，翻邊厚度介于0.8～2.0MM，翻邊垂直于瓶壁或延伸翻折為倒置的U型，延伸部位不觸及瓶嘴外部紋型；瓶嘴外部紋型由外層料構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種綜合性能優(yōu)異的高阻隔性雙層塑料瓶，其特征在于外層PET共混樹(shù)脂中，PET成分占55～60％，其余成分為PEN樹(shù)脂)或以其聚合單體為主要成分的共聚酯(PET單體成分占75～80％，其余成分為PEN單體)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種綜合性能優(yōu)異的高阻隔性雙層塑料瓶，其特征在于瓶體局部(如嘴部)也可只有內(nèi)層料，無(wú)外層料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種綜合性能優(yōu)異的高阻隔性雙層塑料瓶，其特征在于瓶嘴采用可樂(lè)瓶型的螺紋口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜合性能優(yōu)異的高阻隔性雙層塑料瓶的制造方法，其特征在于可通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)一.準(zhǔn)備PET系樹(shù)脂粒子以及PEN樹(shù)脂粒子；二.準(zhǔn)備雙料/雙色注塑機(jī)(或雙層共注塑機(jī))及其有合適澆口、流道的雙層瓶胚注塑模具；溫控性能優(yōu)良的加熱機(jī)，吹瓶機(jī)及其模具；三.將兩種樹(shù)脂分別裝入兩料筒，根據(jù)瓶用兩料比例、瓶壁各部位兩料厚度比例確定精確的每次注射量，選用合適工藝，加工成雙層瓶胚；再經(jīng)過(guò)預(yù)熱(溫度125～145℃)吹塑定型而成雙層瓶。
全文摘要
一種綜合性能優(yōu)異的高阻隔性雙層塑料瓶，選取合適比例的PET系樹(shù)脂(外層)與PEN樹(shù)脂(內(nèi)層)，采用雙料/雙色注塑機(jī)(或雙層共注塑機(jī))及雙層瓶胚模具，分兩次注射(或同步注射)成雙層胚后，再經(jīng)瓶胚加熱機(jī)械預(yù)熱及雙向拉伸吹塑機(jī)械制造而成。本發(fā)明的塑料瓶具有高阻隔性，綜合性能優(yōu)異，且價(jià)格低廉?？捎糜诠嘌b啤酒、藥品等多種物品。
文檔編號(hào)B29K67/00GK1827483SQ200510085760
公開(kāi)日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2005年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月3日
發(fā)明者徐躍 申請(qǐng)人:徐躍