[其他]可热灌装抗塌陷聚酯容器的生产方法

说明书

本发明所涉及的是一种用来生产可热灌装的抗塌陷的聚酯容器的方法，在这里不需要用变定工艺（Set    Process）技术，且具有传统容器的几何外形。

过去几年中，用双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）材料做的各种形状的容器（包括小口瓶、大口瓶和罐头盒）的市场需求量日益增加。

这些容器中绝大多数只能用来在低温或中温下灌装产品，诸如软饮料，食物油、芥末，网球等。假若聚合物容器能在160～200°F温度下灌装产品的话，则现在由金属容器和玻璃容器占据的二千万件以上的食品包装市场的25%肯定可以用聚合物容器来代替。

然而，众所周知，采用传统的注射吹塑，二次加热吹塑及其他工艺生产的PET容器在热灌装和密封时出现两种变形现象。

第一种变形为，当容器处于接近或超过PET的玻璃态转变温度（Tg）或软化温度（大约170°F）时，容器由于过分的热收缩而导致变形。

产生第二种变形是由于容器热灌装和在接近灌装温度下密封以后容器内部形成了部分真空。由于产品本身及其热空间的气体冷却，使体积收缩，从而形成部分真空，这样就在容器侧壁上产生一个向里的净力，使容器产生皱曲或塌陷。

这两种现象使得用传统方法生产的PET容器在提高灌装温度时不能满足商用要求。

正如技术上已介绍过的，用二次成形的热处理工艺可以减少热收缩已经知道，把“精加工”的聚合物百分结晶度增加到远远高于非晶态或锭料的（preform）百分数，可以提高PET的变形温度（Tg）。在吹塑的容器中，要达到这一点可通过：（1）预先取向工艺（它产生变形诱导的结晶过程）（2）加热的吹塑模中，在稍高于产品工作温度的温度下进行被迫的二次吹塑调节（它产生热诱导的结晶过程）。已经知道，单靠变形诱导的结晶过程也能明显地增加百分结晶度，但其值仍远远低于热变定（heat    set）温度调节所能达到的百分结晶度（即Tg）。

因此，以前是用热调节技术来制备热灌装用的PET容器。然而，由于下列几个关键问题使这种技术（所谓“热变定”工艺）商业应用的寿命缩短了。问题包括（1）热调节和从吹塑模中取出之前冷却容器壁所需时间;（2）PET结晶过程的性能随链的形态变化很大，因此，取向和拉伸水平直接影响到容器的外观和物理性能。

例如，所建立的提高PET容器壁Tg的方法，要求有相当长的塑模停留时间（5-20秒）以产生所期望的热调节水平（在190°F灌装时通常规定的最大容器体积收缩为1%）。然而，绝大多数的现有PET产品是两步成形的，如果采用上述塑模停留时间的话，高产量、间歇运行的二次加热的吹塑机将会大大降低生产率（即单位时间的产量）。产量及其他经济方面的类似缺点也存在于轮流二次加热及注射吹塑转换技术中。

除塑模停留时间过长外，热变定技术的商业应用还受到下列限制：未取向的基本上是无定形的PET在结晶时有转变为乳白色的不透明材料的倾向。这样，如果希望得到全透明的容器，通常需要对双轴取向的PET容器的低取向的颈口部、肩部和底部进行冷却，以防止这些部位在热变定温度调节期间过分结晶及增白。当然，尽管有高水平的热诱导的结晶过程，高取向的瓶子侧壁仍然是透明的。这些形态学上的现象迫使瓶子生产者要末（1）冒失去市场的风险（在外观方面）和牺牲物理性能（降低未取向结晶部位的抗冲击性能），故意使容器未取向部位过分结晶和增白，要末（2）尽量减少未取向材料结晶过程，使容器在热灌装时可能产生热变形。（对变形问题的共同解决办法是增加未取向、未结晶部位的壁厚以增强这些部位并降低热变形的可能性。但是成本的增加又严重限制了这种办法。）

除了热变形外，先前技术介绍了几种减轻真空塌陷的办法。增加容器壁厚连同采用加强肋、轮圈和其它结构上的措施是有效的，但也带来了成本及几何尺寸方面的缺点。此外，专利文献也介绍了一些解决方案，使得在产品温度影响下向内变形的容器部位故意发生热弹变形和压力变形，从而使产生的局部真空与之抵销或减少。这种办法的主要缺点是：改变了传统容器径向的几何形状，涉及到产品的形象、消费者的接受能力等许多复杂的市场问题。

一种在热和真空作用下都不会变形的，而且经济上及商业上都有竞争力的PET容器将会开辟新的市场，提供轻的、透明的并抗震的PET包装。但先前技术对这些问题的捷决办法仅仅是对容器的经济性（单位成本）和市场接受能力（非传统的几何形状）进行折衷。