[發(fā)明專(zhuān)利]用于制造聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯片材和物體的控制系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180041998.4
• 申請(qǐng)日: 2011-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103189177B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N·巴拉卡特;W·卡塞斯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 奧拓賽克公司
• 主分類(lèi)號(hào): B29C47/92
• 分類(lèi)號(hào): B29C47/92;C08J5/18
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李連濤,楊思捷

對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)是2006年8月24日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 11/509,028的部分繼續(xù)申請(qǐng)案，后者是2005年11月8日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 11/270,314的繼續(xù)申請(qǐng)，后者要求2004年11月8日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 60/626,142的權(quán)益。這些前述申請(qǐng)的全文經(jīng)此引用并入本文。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于制造聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯片材和物體的系統(tǒng)和方法。

問(wèn)題

如美國(guó)專(zhuān)利5,756,032中概述，聚酯，如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（"PET"）已知具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、物理和機(jī)械強(qiáng)度、耐久性和耐熱性。因此，聚酯已廣泛用于制造各種制品，包括包裝和標(biāo)簽設(shè)計(jì)。聚酯的性能訴求非常重要，降低使用這種聚合物的材料的成本的能力極大擴(kuò)大其用途。聚酯分類(lèi)為通用塑料和工程塑料并已證實(shí)用于許多用途。片材形式的聚酯包裝材料日益推廣并具有進(jìn)入尚未認(rèn)可其的用途的趨勢(shì)。因此，降低其用于PET片材用途的制造成本和提高其用于許多用途的機(jī)械和光學(xué)性能屬性的突破是克服與競(jìng)爭(zhēng)性聚合物相比的成本和性能障礙并由此擴(kuò)大其對(duì)新用途的吸引力的重要步驟。特別地，PET片材的剛度和沖擊性能是重要的功能屬性，因?yàn)槠湓试S降低PET片材厚度（caliper）。這些片材可轉(zhuǎn)化成不同直徑的卷筒或直接縱切成片材。PET和非結(jié)晶聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（“APET”）樹(shù)脂可互換用作用于制造APET剛性膜的樹(shù)脂。

在傳統(tǒng)制造方法下，使用多級(jí)法制造最終PET或APET產(chǎn)品。最初，通過(guò)本領(lǐng)域中公知的熔體相聚合技術(shù)制備相對(duì)較低分子量的前體聚合物。如美國(guó)專(zhuān)利5,736,621中解釋?zhuān)糜谥圃炀埘?shù)脂的常規(guī)途徑包括縮聚，第一步驟進(jìn)行至與熔體中大約0.5 - 0.7分升/克（"dl/gm"）的平均特性或固有粘度（"I.V."）對(duì)應(yīng)的中等分子量，并在固相中進(jìn)行進(jìn)一步縮合。為了在固體階段中縮合，在降低的溫度下加熱聚酯碎粒直至達(dá)到所需分子量。

然后將前體冷卻和成型成丸粒，然后可能結(jié)晶，并在較低溫度下施以進(jìn)一步固態(tài)聚合。可以使用氣體從PET丸粒中汽提二醇、醛和其它反應(yīng)副產(chǎn)物，這也有助于提高I.V.值。此后通常將PET丸粒儲(chǔ)存在環(huán)境空氣中，在此吸濕丸粒從空氣中吸濕，因此在與模頭連通的擠出機(jī)中將丸粒再加熱和熔融之前要求將丸粒干燥。通常，將PET丸粒干燥至小于0.025%濕含量。如果在輸往制片裝置之前將樹(shù)脂干燥，該材料必須儲(chǔ)存在干氮?dú)庀隆?/p>

由各種形式和粘度的PET制備PET片材的方式已知要求使用PET丸粒。各品質(zhì)的PET樹(shù)脂由于該P(yáng)ET材料的吸濕性及其在擠出過(guò)程中的劣化而具有它們自己的問(wèn)題。無(wú)論如何，這種技術(shù)要求使用中間制造工藝和運(yùn)輸。使用該擠出系統(tǒng)或旋轉(zhuǎn)模（rotary die）法制成的物品產(chǎn)生厚度（calipers）不等的部分。

通過(guò)擠出機(jī)擠出該樹(shù)脂，擠出機(jī)的機(jī)筒可具有真空排氣口以除去在擠出過(guò)程中產(chǎn)生的濕氣。使用熔體泵在將熔體推向擠出模頭時(shí)產(chǎn)生平穩(wěn)的熔體吞吐。接著，通過(guò)經(jīng)過(guò)擠出模頭，將熔融樹(shù)脂成型成片材。在旋轉(zhuǎn)模的情況下，將物體直接制造到旋轉(zhuǎn)模上并且不經(jīng)過(guò)片材階段。該片材隨后在輥棧中拋光或經(jīng)過(guò)砑光棧，在此使片材達(dá)到適當(dāng)厚度。然后該片材在一面或兩面上用有機(jī)硅表面處理。在捆扎材料的情況下，通常將該片材縱切（slit）成捆扎材料。最后，隨后將該片材卷繞成卷筒或縱切成最終片材。在厚片材的情況下，通常不將片材卷繞，而是鋪成片。（關(guān)鍵參數(shù)是保持進(jìn)入模頭的恒定壓力。壓力變化必須小于+/-1巴。）

這些各種方法影響PET丸粒在它們轉(zhuǎn)化成片材形式或注射到旋轉(zhuǎn)模上時(shí)的性能。一般而言，PET的物理性質(zhì)，如其在丸粒形式下的吸濕性，如果沒(méi)有充分調(diào)節(jié)，不利地影響最終產(chǎn)品的聚酯光學(xué)性質(zhì)。在擠出時(shí)，副反應(yīng)導(dǎo)致聚酯鏈降解，這不利地影響性質(zhì)。此外，常見(jiàn)做法是補(bǔ)償一些PET丸粒在吸濕性和在擠出過(guò)程中的I.V.水平下降方面的負(fù)面性能。

此外，在熔體相中的聚酯加工過(guò)程中，形成某些不合意的副產(chǎn)物。一種這樣的副產(chǎn)物是乙醛，其在聚酯的聚合和隨后熔體加工過(guò)程中不斷作為副產(chǎn)物形成。乙醛已知在存在于食品或飲料容器中時(shí)污染食品或飲料產(chǎn)品。因此，希望制造具有低或零乙醛含量的模制聚酯容器。在升高的溫度下的停留時(shí)間是乙醛的主要生產(chǎn)者。

另外，有一些方法描述了將反應(yīng)器連接到ram系統(tǒng)上以將聚合物注入模具中。另一些專(zhuān)利提到連續(xù)系統(tǒng)，但不能實(shí)現(xiàn)多料流（multiple streams）形式的均勻部件制造。