[发明专利]塑料饮料容器中的可回收着色剂

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2011年9月16日提交的美国申请号13/234,909的优先权，其公开内容经此引用全文并入本文。

发明背景

目前的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)容器通常是透明的或用最少量的颜色(彩色颜料、效应颜料或染料)均匀产生阴影。遇到的一个问题在于，在制造PET饮料瓶中使用的着色颜料和染料通常并不是回收友好的，例如，在高价值透明回收流中包含此类着色颜料和染料是不可能的。结果，回收站通常需要单独收集有色容器并以低得多的价格出售。

已经开发了一些技术用于从PET中除去颜料和其它污染物以便于回收。例如，West的美国专利US5,504,421公开了通过以下工艺净化PET的方法，对该材料施进行酯交换反应以形成脆化的PET，将混合物粉碎并分离含有PET的未粉碎材料，接着将该材料酯化以形成短链PET聚合物。此类方法令回收过程太过复杂和昂贵，在经济上不可行。

理想的是制造具有改善的视觉特性的容器，如PET饮料容器，尤其是随后可以在现有回收流中回收而不具有或仅具有最少额外处理步骤的此类容器。

发明概述

在一方面，用于制备热塑性容器的预成型件具有一种或多种包含合成有机材料的回收友好的颜料。所述预成型件包含基础聚合物和至少一种熔融温度高于所述基础聚合物的熔融温度约20-50℃的颜料。在注射成型过程中，所述颜料保持不变(例如未熔化)，由此充当用于所述预成型件以及随后由所述预成型件吹塑的容器的着色剂。当该容器在随后的加工过程(例如消费者后循环)中重新熔化时，所述颜料熔化并酯交换到基础聚合物中。由此，在此类进一步加工时，所述颜料被有效地纳入基础聚合物中，且不会影响所述基础聚合物的基本特点和性能。

所述颜料在聚合物加工方面以及在随后回收该模制容器的过程中与所述基础聚合物相容。所述颜料还应当能够研磨至小于约150微米的粒度以提供在基础基聚合物中的良好分散和实现所需视觉效应的能力。在一些实例中，所述颜料在化学上类似于所述基础聚合物或形成所述基础聚合物的单体，例如高熔点PET细粒、PET共聚单体和/或PET聚合的反应物或副产物。

附图概述

通过考虑附图参照下列详述可以获得对本发明及其某些优点的更完整理解，其中：

图1是光透过透明热塑性基底的示意图。

图2是根据本发明的某些方面在具有分散于其中的颜料粒子的热塑性基底中光吸收的示意图。

图3显示了以2％、5％和7.5％(w/w)的载量含有PEN的无模充气PET气球。

图4是PEN细粒的差示扫描量热法(DSC)图。

图5显示了以0％、0.5％、1％、2％和5％(w/w)的载量含有TPA的PET预成型件。

图6显示了以0％、0.5％和1％(w/w)的载量含有TPA的无模充气PET气球。

图7显示了以0％和15％(w/w)的载量含有PET细粒的无模充气PET气球。

图8是未处理的PET细粒的DSC图。

图9是用氮气吹扫流热处理过的PET细粒的DSC图。

图10是在真空炉中热处理过的PET细粒的DSC图。

发明详述

将主要参照制备注塑预成型件来描述本发明，将所述预成型件吹塑成饮料容器。但是要认识到，本文中描述的技术可用于制备其它类型的容器，如用于盛放食物或液体的罐、盆、盘或瓶。多种热塑性材料可用作所述基础聚合物，单独或与其它热塑性材料共混。基础聚合物的非限制性实例包括热塑性聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚2,6-和1,5-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、PETG、聚四亚甲基1,2-二氧苯甲酸酯、对苯二甲酸乙二醇酯和间苯二甲酸乙二醇酯的共聚物。其中，PET是最常用的。所述聚合物材料可以整体或部分包括原始聚酯、回收聚酯和/或共聚酯，含有或不含有常规添加剂如脱模剂等等。

通常，通过将聚合物熔体流注塑成型为预定形状来制造制品。用于容器的预成型件典型地由聚合物熔体流注塑成型为类似于试管的形状。随后可以使用公知技术将所述预成型件拉伸和吹塑以形成容器，其细节不构成本发明的一部分。

所述热塑性材料含有基础聚合物和至少一种分散在其中以提供均匀或非均匀(例如图案化)颜色的颜料。在一些实施方案中，制备单层预成型件和容器，而在其它实施方案中还可以存在一个或多个附加层，如用于着色和/或审美目的的附加聚合物层和/或功能层，例如气体阻隔层等等。所述颜料可以在熔融加工之前与所述基础聚合物干混，或者可以在注塑成型过程中引入到聚合物熔体中。