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CN112638787B - 用于盖和封口物的三元共聚物 - Google Patents

用于盖和封口物的三元共聚物 Download PDF

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CN112638787B
CN112638787B CN201980055351.3A CN201980055351A CN112638787B CN 112638787 B CN112638787 B CN 112638787B CN 201980055351 A CN201980055351 A CN 201980055351A CN 112638787 B CN112638787 B CN 112638787B
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Abstract

聚合物组合物可以包含：以聚合物组合物的80重量％至95重量％的范围存在的丙烯，以及选自包括乙烯和C4‑C10的α烯烃的组中的两种共聚单体，其中聚合物组合物的共聚单体总含量在聚合物组合物的5重量％至20重量％的范围内。盖衬垫可以由该聚合物组合物形成。盖可以包括由聚丙烯形成的封口物以及给封口物的至少一部分加衬的基于聚丙烯的盖衬垫。

Description

用于盖和封口物的三元共聚物
背景技术
用于多种应用的盖和封口物(特别是用于密封碳酸饮料的那些)通常由聚丙烯或高密度聚乙烯(HDPE)制成，其中每种材料提供不同的优点。例如，HDPE封口物通常用于感官敏感性应用，并且提供高冲击强度，而聚丙烯封口物提供出色的耐应力开裂性和良好的透明度。
尽管聚丙烯在过去一直是碳酸软饮料市场中的主要封口材料，但是出于成本和可持续性两个原因，该材料在很大程度上已经被HDPE盖替代。用于碳酸饮料的HDPE盖以单件式生产，当完全拧紧时小突起与颈部接触以形成密封。由于聚丙烯不具有以这样的方式提供严密的密封所必需的抗蠕变性，所以聚丙烯盖通常是两件式的，其同时包括封口物和由热塑性弹性体制成的单独的盖衬垫。与一件式HDPE替代品相比，使用多种材料使得这些盖更难以回收利用并且因此可持续性更差。另外，最近天然气成本的降低已经使聚乙烯成为聚丙烯的廉价替代品，从而导致使用HDPE在经济上是有利的。尽管存在这些因素，聚丙烯由于其具有对于某些应用优异的物理性能而仍用于生产盖。
发明概述
提供该概述以介绍在详述中进一步描述的构思的选择。该概述并非意在确定所要求保护的主题的关键或必需特征，也并非意在用作帮助限制所要求保护的主题的范围。
在一个方面，本文中所公开的实施方案涉及一种聚合物组合物，所述聚合物组合物可以包含：在聚合物组合物的80重量％至95重量％的范围内的丙烯，以及选自包括乙烯和C4-C10的α烯烃的组中的两种共聚单体，所述聚合物组合物的共聚单体总含量在聚合物组合物的5重量％至20重量％的范围内。
在另一个方面，本文中所公开的实施方案涉及一种盖衬垫，所述盖衬垫可以由聚合物组合物形成，所述聚合物组合物包含：在聚合物组合物的80重量％至95重量％的范围内的丙烯，以及选自包括乙烯和C4-C10的α烯烃的组中的两种共聚单体，所述聚合物组合物的共聚单体总含量在聚合物组合物的5重量％至20重量％的范围内。
在另一个方面，本文中所公开的实施方案涉及一种盖，所述盖可以包括封口物以及给封口物的至少一部分加衬的盖衬垫，其中所述盖衬垫可以由聚合物组合物形成，所述聚合物组合物包含：在聚合物组合物的80重量％至95重量％的范围内的丙烯；以及选自包括乙烯和C4-C10的α烯烃的组中的两种共聚单体，所述聚合物组合物的共聚单体总含量在聚合物组合物的5重量％至20重量％的范围内。
在另一个方面，本文中所公开的实施方案涉及一种盖，所述盖可以包括由聚丙烯形成的封口物以及给封口物的至少一部分加衬的基于聚丙烯的盖衬垫。
在另一个方面，本文中所公开的实施方案涉及一种方法，所述方法可以包括将聚合物组合物模压成型以形成盖衬垫，其中所述聚合物组合物可以包含：在聚合物组合物的80重量％至95重量％的范围内的丙烯，以及选自包括乙烯和C4-C10的α烯烃的组中的两种共聚单体，所述聚合物组合物的共聚单体总含量在聚合物组合物的5重量％至20重量％的范围内。
根据以下描述和所附权利要求，要求保护的主题的其他方面和优点将会是明显的。
发明详述
本文中所公开的一个或多个实施方案涉及一种聚合物组合物，所述聚合物组合物包含：丙烯，以及两种α烯烃共聚单体，诸如选自乙烯和C4-C10的α烯烃单体。特别地，本公开的聚合物组合物可以用于形成包含丙烯和两种其他共聚单体的盖衬垫。如上所提及的，常规的聚丙烯盖通常是两件式的：由封口物和通常由热塑性弹性体制成的单独的盖衬垫形成。然而，根据本公开的实施方案，两件式的盖可以包括给聚丙烯封口物的至少一部分加衬的基于丙烯的盖衬垫。
两件式的盖包括封口物和盖衬垫，其中盖衬垫通常给封口物的内部的至少一部分加衬。盖衬垫的目的可以是为了在向封口物施加扭矩时在封口物和容器之间提供严密的密封。如上所提及的，在常规的两件式的盖中，盖衬垫由与封口物不同的材料形成。
聚丙烯具有使其高度适合于形成封口物的多种物理性能。例如，聚丙烯树脂是轻质的，具有良好的尺寸稳定性，并且提供对应力开裂、油、油脂、酸、碱和大多数溶剂的耐性。聚丙烯还具有自然的半透明性、高接触透明度、良好的化学相容性和高耐热性，而聚丙烯注射成型或模压成型的封口物具有非常光滑的表面，并且实现极其精确的尺寸公差。
盖衬垫通常由为所需应用提供优异的密封特性的材料制成。然而，盖衬垫还可以提供一致的短期、中期和长期打开扭矩以实现消费者友好的功能。常规地将不同材料用于盖衬垫和封口物得到多材料的盖，其难以回收利用并且因此是不可持续的。相反，本公开的实施方案可以提供具有优异的密封性能的基于聚丙烯的盖衬垫，其可以与聚丙烯封口物一起使用以产生单材料的盖。
在本公开的一个或多个实施方案中，盖衬垫由聚合物组合物形成，所述聚合物组合物包含丙烯以及其他单体，这可以使得能够通过包含其他单体来改变聚合物组合物的性能。这样的盖衬垫可以与丙烯封口物组合产生可持续的单材料的聚丙烯盖。这样的盖尤其可以具有：优异的密封性、100％的可回收性、优异的感官性能、一致的打开扭矩、低迁移值，以及不含PVC并且适合于全部范围的饮料加工方法。
聚合物组合物
本公开的一个或多个实施方案的聚合物组合物可以是三元共聚物组合物，其由三种独立的单体(包括丙烯和两种共聚单体)的共聚产生。在一个或多个实施方案中，共聚单体选自由乙烯和C4-C10的α烯烃组成的组。在一个或多个实施方案中，配制聚合物组合物，其包含在聚合物组合物的80重量％至95重量％范围内的量的丙烯和在聚合物组合物的5重量％至20重量％范围内的总量的共聚单体。在一些实施方案中，聚合物组合物可以包含在1重量％至7重量％范围内的量的一种共聚单体和约4重量％至13重量％范围的量的另一种共聚单体。
本公开的一个或多个实施方案的聚合物组合物可以包含共聚单体：乙烯和C4-C10的α烯烃。在一些实施方案中，三元共聚物包含在80重量％至95重量％范围内的量的丙烯、在1重量％至7重量％范围内的量的乙烯和在4重量％至13重量％范围内的量的C4-C10的α烯烃。
本公开的一个或多个实施方案的聚合物组合物可以包含共聚单体：乙烯和丁烯。在一些实施方案中，三元共聚物是丙烯-乙烯-丁烯共聚物，其包含在80重量％至95重量％范围内的量的丙烯、在1重量％至7重量％范围内的量的乙烯和在4重量％至13重量％范围内的量的丁烯。
在一个或多个实施方案中，聚合物组合物可以展现出在约2.0g/10min至15.0g/10min范围内的根据ASTM D1238的熔体流动速率。
在一个或多个实施方案中，聚合物组合物可以展现出在约0.880g/cm3至0.908g/cm3范围内的根据ASTM D792的密度。
在一个或多个实施方案中，聚合物组合物可以展现出在约500MPa至900MPa范围内的根据ASTM D790的-1％正割弯曲模量。
在一个或多个实施方案中，聚合物组合物可以展现出在约18MPa至35MPa范围内的根据ASTM D638的屈服拉伸强度。
在一个或多个实施方案中，聚合物组合物可以展现出在约9％至19％范围内的根据ASTM D638的屈服拉伸伸长率。
在一个或多个实施方案中，聚合物组合物可以展现出在约60至90范围内的根据ASTM D785的R标洛氏硬度。
在一个或多个实施方案中，聚合物组合物可以展现出在约40J/m至85J/m范围内的根据ASTM D256的在23℃的缺口悬臂梁冲击强度。
在一个或多个实施方案中，聚合物组合物可以展现出在约10J/m至40J/m范围内的根据ASTM D256的在-20℃的缺口悬臂梁冲击强度。
在一个或多个实施方案中，聚合物组合物可以展现出在约65℃至89℃范围内的根据ASTM D648的在0.455MPa载荷下的变形温度。
在一个或多个实施方案中，聚合物组合物可以展现出在约40℃至58℃范围内的根据ASTM D648的在1.820MPa载荷下的变形温度。
在一个或多个实施方案中，聚合物组合物可以展现出在约110℃至130℃范围内的根据ASTM D1525的在10N的维卡软化温度。
如上所述的这样的组合物中的任一种可以用于形成根据本公开的实施方案的盖衬垫。
盖
根据本公开的一个或多个实施方案的盖是两件式的盖，其同时包括封口物和盖衬垫。在一些实施方案中，盖衬垫可以给封口物的至少一部分加衬。
一个或多个实施方案的盖可以包括由丙烯形成的封口物，其可以与由丙烯(诸如上述聚合物组成中的任一种)形成的盖衬垫组合使用，由此形成单材料的盖。在一些实施方案中，盖可以包括由丙烯均聚物、无规共聚物或多相共聚物形成的聚丙烯封口物。
聚丙烯共聚物可以用一种或多种C2或C4-C20烯烃共聚单体制备。在一个或多个实施方案中，根据本公开的聚丙烯共聚物可以包括多相共聚物，所述多相共聚物具有内部聚合物相，以多相共聚物的重量百分比(重量％)计，所述内部聚合物相在具有选自1重量％、5重量％、10重量％和20重量％中任一个的下限到选自30重量％、40重量％和50重量％中任一个的上限的范围内，其中任何下限可以与任何上限配对。在一些实施方案中，多相共聚物的内相(橡胶相)可以包括乙烯共聚物。在一个实施方案中，多相共聚物中的橡胶相的乙烯含量可以在选自多相共聚物中的橡胶相的10重量％、30重量％、40重量％和45重量％的下限到选自50重量％、60重量％和70重量％的上限的范围内，其中任何下限可以与任何上限配对。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由聚丙烯均聚物制成的封口物，所述聚丙烯均聚物展现出在约1.0g/10min至8.0g/10min范围内的根据ASTM D1238的熔体流动速率。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由聚丙烯均聚物制成的封口物，所述聚丙烯均聚物展现出在约0.900g/cm3至0.908g/cm3范围内的根据ASTM D792的密度。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由聚丙烯均聚物制成的封口物，所述聚丙烯均聚物展现出在约1300MPa至1900MPa范围内的根据ASTM D790的-1％正割弯曲模量。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由聚丙烯均聚物制成的封口物，所述聚丙烯均聚物展现出在约30MPa至45MPa范围内的根据ASTM D638的屈服拉伸强度。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由聚丙烯均聚物制成的封口物，所述聚丙烯均聚物展现出在约5％至15％范围内的根据ASTM D638的屈服拉伸伸长率。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由聚丙烯均聚物制成的封口物，所述聚丙烯均聚物展现出在约80至105范围内的根据ASTM D785的R标洛氏硬度。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由聚丙烯均聚物制成的封口物，所述聚丙烯均聚物展现出在约20J/m至50J/m范围内的根据ASTM D256的在23℃的缺口悬臂梁冲击强度。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由聚丙烯均聚物制成的封口物，所述聚丙烯均聚物展现出在约95℃至120℃范围内的根据ASTM D648的在0.455MPa载荷下的变形温度。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由多相聚丙烯共聚物制成的封口物，所述多相聚丙烯共聚物展现出在约4.0g/10min至10.0g/10min范围内的根据ASTMD1238的熔体流动速率。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由多相聚丙烯共聚物制成的封口物，所述多相聚丙烯共聚物展现出在约0.850g/cm3至0.905g/cm3范围内的根据ASTMD792的密度。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由多相聚丙烯共聚物制成的封口物，所述多相聚丙烯共聚物展现出在约1100MPa至1600MPa范围内的根据ASTM D790的-1％正割弯曲模量。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由多相聚丙烯共聚物制成的封口物，所述多相聚丙烯共聚物展现出在约25MPa至40MPa范围内的根据ASTM D638的屈服拉伸强度。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由多相聚丙烯共聚物制成的封口物，所述多相聚丙烯共聚物展现出在约5％至13％范围内的根据ASTM D638的屈服拉伸伸长率。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由多相聚丙烯共聚物制成的封口物，所述多相聚丙烯共聚物展现出在约80至105范围内的根据ASTM D785的R标洛氏硬度。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由多相聚丙烯共聚物制成的封口物，所述多相聚丙烯共聚物展现出在约55J/m至110J/m范围内的根据ASTM D256的在23℃的缺口悬臂梁冲击强度。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由多相聚丙烯共聚物制成的封口物，所述多相聚丙烯共聚物展现出在约15J/m至35J/m范围内的根据ASTM D256的在-20℃的缺口悬臂梁冲击强度。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖可以包括由多相聚丙烯共聚物制成的封口物，所述多相聚丙烯共聚物展现出在约95℃至115℃范围内的根据ASTM D648的在0.455MPa载荷下的变形温度。
一个或多个实施方案的盖可以包括与上述封口物中的任一种组合使用的由丙烯和两种单体(诸如上述那些组成)形成的盖衬垫。也就是说，如对本领域普通技术人员将会是明显的，根据本公开的盖可以包括本文中所公开的封口物和盖衬垫的任何组合。
形成封口物和盖衬垫的方法
在一个或多个实施方案中，根据本公开的盖衬垫通过模压成型形成。在一个或多个实施方案中，封口物用作腔体，并且模压成型在封口物内形成盖衬垫。在一些实施方案中，将聚合物组合物直接置于封口物中，并且在模压成型之后，所得的盖衬垫与封口物结合。在一个或多个实施方案中，盖衬垫与封口物分开形成，随后插入盖衬垫以给封口物加衬。
在一个或多个实施方案中，根据本公开的封口物通过注射或模压成型形成。在一个或多个实施方案中，可以形成这样的封口物，所述封口物包括在外缘中的突起以将盖衬垫保持在适当位置。
尽管在本文中已经参照具体的手段、材料和实施方案对前面的描述进行说明，但是其不旨在限制于本文中公开的细节；而是，其延伸至所有功能上等同的结构、方法和用途，诸如在所附权利要求的范围内。在权利要求中，功能性限定语句旨在涵盖在本文中所述的发挥所述功能的结构，以及不仅涵盖结构等同物，而且涵盖等同结构。因此，尽管钉和螺丝在紧固木质部件的情况下可以不是结构等同物，因为钉采用圆柱形表面将木质部件固定在一起，而螺丝采用螺旋表面，但是钉和螺丝可以是等同结构。申请人的明确意图是，除了其中权利要求明确使用连同相关功能的用语“用于……的装置”的那些以外，不援引35U.S.C.§112(f)对本文的权利要求中的任一项进行任何限制。

Claims (41)

1.一种通过模压成型聚合物组合物而形成的盖衬垫，所述聚合物组合物包含：
以所述聚合物组合物的80重量％至95重量％的范围存在的丙烯；以及
选自包括乙烯和C4-C10的α烯烃的组中的两种共聚单体，
其中所述聚合物组合物的共聚单体总含量在所述聚合物组合物的5重量％至20重量％的范围内，
其中所述聚合物组合物的根据ASTM D790的-1％正割弯曲模量在500MPa至900MPa的范围内，并且所述聚合物组合物的根据ASTM D1238的熔体流动速率在2.0g/10min至15.0g/10min的范围内。
2.根据权利要求1所述的盖衬垫，其中所述共聚单体包含：
以所述聚合物组合物的1重量％至7重量％的范围存在的乙烯，以及
以所述聚合物组合物的4重量％至13重量％的范围存在的C4-C10的α烯烃单体。
3.根据上述权利要求1至2中任一项所述的盖衬垫，其中所述C4-C10的α烯烃单体是丁烯。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的盖衬垫，其中所述共聚单体是乙烯和丁烯。
5.根据权利要求1所述的盖衬垫，其中所述聚合物组合物的乙烯含量在所述聚合物组合物的1重量％至7重量％的范围内。
6.根据权利要求4所述的盖衬垫，其中所述聚合物组合物的丁烯含量在所述聚合物组合物的4重量％至13重量％的范围内。
7.根据权利要求1至2中任一项所述的盖衬垫，其中所述聚合物组合物的根据ASTMD792的密度在0.880g/cm3至0.908g/cm3的范围内。
8.根据权利要求1至2中任一项所述的盖衬垫，其中所述聚合物组合物的根据ASTMD638的屈服拉伸强度在18MPa至35MPa的范围内。
9.根据权利要求1至2中任一项所述的盖衬垫，其中所述聚合物组合物的根据ASTMD638的屈服拉伸伸长率在9％至19％的范围内。
10.根据权利要求1至2中任一项所述的盖衬垫，其中所述聚合物组合物的根据ASTMD785的R标洛氏硬度在60至90的范围内。
11.根据权利要求1至2中任一项所述的盖衬垫，其中所述聚合物组合物的根据ASTMD256的在23℃的缺口悬臂梁冲击强度在40J/m至85J/m的范围内。
12.根据权利要求1至2中任一项所述的盖衬垫，其中所述聚合物组合物的根据ASTMD256的在-20℃的缺口悬臂梁冲击强度在10J/m至40J/m的范围内。
13.根据权利要求1至2中任一项所述的盖衬垫，其中所述聚合物组合物的根据ASTMD648的在0.455MPa载荷下的变形温度在65℃至89℃的范围内。
14.根据权利要求1至2中任一项所述的盖衬垫，其中所述聚合物组合物的根据ASTMD648的在1.820MPa载荷下的变形温度在40℃至58℃的范围内。
15.根据权利要求1至2中任一项所述的盖衬垫，其中所述聚合物组合物的根据ASTMD1525的在10N的维卡软化温度在110℃至130℃的范围内。
16.一种盖，所述盖包括：
封口物；以及
根据权利要求1至15中任一项所述的盖衬垫，所述盖衬垫给所述封口物的至少一部分加衬。
17.根据权利要求16所述的盖，其中所述封口物由聚丙烯形成。
18.根据权利要求16所述的盖，其中所述封口物由聚丙烯均聚物、聚丙烯共聚物或多相聚丙烯共聚物中的一种形成。
19.根据权利要求16所述的盖，其中所述封口物由聚丙烯均聚物形成。
20.根据权利要求19所述的盖，其中所述聚丙烯均聚物的根据ASTM D1238的熔体流动速率在1.0g/10min至8.0g/10min的范围内。
21.根据权利要求19或20所述的盖，其中所述聚丙烯均聚物的根据ASTM D790的-1％正割弯曲模量在1300MPa至1900MPa的范围内。
22.根据权利要求16所述的盖，其中所述封口物由聚丙烯共聚物形成。
23.根据权利要求16所述的盖，其中所述封口物由多相聚丙烯共聚物形成。
24.根据权利要求23所述的盖，其中所述多相聚丙烯共聚物的根据ASTM D1238的熔体流动速率在4.0g/10min至10.0g/10min的范围内。
25.根据权利要求23或24所述的盖，其中所述多相聚丙烯共聚物的根据ASTM D790的-1％正割弯曲模量在1100MPa至1600MPa的范围内。
26.根据权利要求16所述的盖，其中所述盖衬垫包含聚合物组合物，所述聚合物组合物的根据ASTM D1238的熔体流动速率在2.0g/10min至15.0g/10min的范围内。
27.根据权利要求16所述的盖，其中所述盖衬垫包含聚合物组合物，所述聚合物组合物的根据ASTM D792的密度在0.880g/cm3至0.908g/cm3的范围内。
28.根据权利要求16所述的盖，其中所述盖衬垫包含聚合物组合物，所述聚合物组合物的根据ASTM D790的-1％正割弯曲模量在500MPa至900MPa的范围内。
29.根据权利要求16所述的盖，其中所述盖衬垫包含聚合物组合物，所述聚合物组合物的根据ASTM D638的屈服拉伸强度在18MPa至35MPa的范围内。
30.根据权利要求16所述的盖，其中所述盖衬垫包含聚合物组合物，所述聚合物组合物的根据ASTM D638的屈服拉伸伸长率在9％至19％的范围内。
31.根据权利要求16所述的盖，其中所述盖衬垫包含聚合物组合物，所述聚合物组合物的根据ASTM D785的R标洛氏硬度在60至90的范围内。
32.根据权利要求16所述的盖，其中所述盖衬垫包含聚合物组合物，所述聚合物组合物的根据ASTM D256的在23℃的缺口悬臂梁冲击强度在40J/m至85J/m的范围内。
33.根据权利要求16所述的盖，其中所述盖衬垫包含聚合物组合物，所述聚合物组合物的根据ASTM D256的在-20℃的缺口悬臂梁冲击强度在10J/m至40J/m的范围内。
34.根据权利要求16所述的盖，其中所述盖衬垫包含聚合物组合物，所述聚合物组合物的根据ASTM D648的在0.455MPa载荷下的变形温度在65℃至89℃的范围内。
35.根据权利要求16所述的盖，其中所述盖衬垫包含聚合物组合物，所述聚合物组合物的根据ASTM D648的在1.820MPa载荷下的变形温度在40℃至58℃的范围内。
36.根据权利要求16所述的盖，其中所述盖衬垫包含聚合物组合物，所述聚合物组合物的根据ASTM D1525的在10N的维卡软化温度在110℃至130℃的范围内。
37.一种形成封口物和盖衬垫的方法，所述方法包括：
将聚合物组合物模压成型以形成根据权利要求1至15中任一项所述的盖衬垫。
38.根据权利要求37所述的方法，所述方法还包括：
将第二聚合物组合物注射成型以形成封口物；以及
用所述盖衬垫给所述封口物加衬以形成根据权利要求16至36中任一项所述的盖。
39.根据权利要求37所述的方法，所述方法还包括：
将第二聚合物组合物模压成型以形成封口物；以及
用所述盖衬垫给所述封口物加衬以形成根据权利要求16至36中任一项所述的盖。
40.根据权利要求38或39所述的方法，其中将所述聚合物组合物模压成型以形成所述盖衬垫和所述加衬是同时的，使得将所述聚合物组合物模压成型以形成所述盖衬垫在所述封口物内进行。
41.根据权利要求38或39所述的方法，其中将所述聚合物组合物模压成型以形成所述盖衬垫在给所述封口物加衬之前进行。
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