Композиция сополимера пэтф с улучшенными механическими свойствами и степенью вытяжки

Композиция сополимера пэтф с улучшенными механическими свойствами и степенью вытяжки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Данная заявка в соответствии с главой 35 Кодекса законов США, § 119 имеет дату приоритета на основании предварительной патентной заявки Соединенных Штатов с регистрационным номером 60/423,221, поданной 1 ноября 2002 года.

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к предварительно отформованным заготовкам и контейнерам, изготовленным из них, с использованием композиций смол на основе поли(этилентерефталата), которые обладают низкими уровнями модифицирования диола и кислоты, таких как нафталиндикарбоновой кислоты и диэтиленгликоля. Говоря более конкретно, данное изобретение относится к предварительно отформованным заготовкам с низкими степенями вытяжки и к контейнерам, изготовленным из них, которые демонстрируют улучшенные механические свойства по сравнению с контейнерами, изготовленными с использованием известных композиций смол на основе поли(этилентерефталата).

Уровень техники

Смолы на основе поли(этилентерефталата), которые в промышленности обычно называют просто «ПЭТФ», даже несмотря на то, что они могут содержать, а зачастую на самом деле содержат, незначительные количества дополнительных компонентов, в широких масштабах использовали для изготовления контейнеров для газированного безалкогольного напитка, сока, воды и тому подобного вследствие наличия у них превосходной комбинации механических свойств и непроницаемости для газа. Поскольку область применения пластмасс, таких как ПЭТФ, для упаковки возрастает, все более и более явственной становится обеспокоенность в отношении влияния на окружающую среду отходов пластмассы. Предпочтительной стратегией уменьшения влияния на окружающую среду контейнеров из пластмассы является уменьшение потребности в исходных ресурсах. Уменьшение потребности в исходных ресурсах позволяет сэкономить ресурсы и энергию; однако в случае ПЭТФ дополнительного уменьшения потребности в исходных ресурсах добиться трудно вследствие наличия требований к физическим характеристикам, необходимым для основных сфер применения данного полимера.

Одна возможность уменьшения потребности в исходных ресурсах, которая в действительности существует, относится к степени использования материала, достигаемой при формовании раздувом предварительно отформованных заготовок из ПЭТФ с получением контейнеров из ПЭТФ. Степень использования материала определяют как количество неориентированного полимера, присутствующего в боковой стенке контейнера. В случае контейнеров большого размера величина использования материала уже высока и с дополнительным увеличением связаны ограниченные возможности по уменьшению потребности в исходных ресурсах. Однако в случае контейнеров малого размера величина использования материала значительно меньше, при этом степени использования материала обычно находятся в диапазоне от 80 до 85 процентов. Улучшения использования материала при применении обычно используемого ПЭТФ можно добиться в результате увеличения степени вытяжки предварительно отформованной заготовки. Увеличение степени вытяжки предварительно отформованных заготовок позволяет добиться дополнительного преимущества в виде улучшения механических свойств контейнера, поскольку на жесткость ПЭТФ непосредственное влияние оказывает степень ориентации, создаваемая в результате растяжения полимера. Однако с увеличением степени вытяжки предварительно отформованных заготовок связаны значительные затраты. Увеличение степени вытяжки предварительно отформованных заготовок с необходимостью соответствует увеличению толщины стенки предварительно отформованной заготовки, что негативным образом влияет на продолжительности производственных циклов литьевого формования и формования раздувом. В результате это приведет к расходу большего количества энергии и увеличению капитальных и эксплуатационных затрат на изготовление контейнеров из ПЭТФ.

Прежние способы уменьшения потребности в исходных ресурсах были в основном направлены просто на уменьшение массы контейнера при одновременном уменьшении толщины боковой стенки получающегося в результате контейнера. Такой подход снижает механическую целостность контейнера, поскольку жесткость боковой стенки соотносится с второй степенью толщины. Несмотря на то, что в принципе жесткость боковой стенки контейнера можно поддерживать путем увеличения модуля полимера, на практике этого трудно добиться. В дополнение к этому жесткость боковой стенки меняется в зависимости только от первой степени модуля; поэтому противовесом какому-либо уменьшению толщины должно быть намного более значительное увеличение модуля. Несмотря на то, что увеличение молекулярной массы ПЭТФ или степени кристалличности для контейнеров может привести к увеличению модуля ПЭТФ, данным подходам присущи ограничения. Даже незначительное увеличение молекулярной массы также приводит к увеличению вязкости расплава ПЭТФ, что может повлечь за собой значительно большую степень деструкции полимера в ходе переработки в расплаве, в результате которой получают предварительно отформованные заготовки. Для существенного увеличения степени кристалличности у контейнера в способе изготовления контейнеров потребуется наличие дополнительных стадий, таких как отверждение при нагревании при высоких температурах. Другие способы достижения намного более высокой степени кристалличности у контейнеров, такие как использование зародышеобразователей либо сверхрастяжение, успешными не оказались.

Патенты США 5631054 и 5162091 описывают способы улучшения механических свойств ПЭТФ в результате использования специфических низкомолекулярных добавок. Данные добавки обеспечивают умеренное улучшение модуля упругости при растяжении ПЭТФ. Однако требуемое количество добавок велико (1-5 мас.%) и заявленные добавки относительно дороги в сравнении с затратами на ПЭТФ. Кроме того, поскольку данные добавки не являются частью полимерных цепей, они потенциально могут быть экстрагированы, что неприемлемо с точки зрения их использования для контакта с пищевыми продуктами.

Таким образом, на современном уровне техники существует потребность в контейнере, который бы отличался высокой степенью использования материала, был бы более легкий по массе, обладал бы достаточными механическими свойствами и при изготовлении которого требовалось бы меньше энергии. Соответственно, настоящее изобретение направлено на создание такого контейнера.

Краткое изложение изобретения

Данное изобретение направлено на удовлетворение описанной выше потребности в более легких по массе контейнерах путем получения заготовки способом литьевого формования, причем заготовка имеет открытую часть, образующую горлышко, промежуточную часть, образующую корпус, и замкнутую часть, образующую основание. В одном варианте реализации предварительно отформованная заготовка содержит сополимер поли(этилентерефталата) (здесь и далее в настоящем документе «сополимер ПЭТФ»), содержащий компонент, образуемый диолом, включающий повторяющиеся звенья этиленгликоля, и компонент, образуемый диолом, но не этиленгликолем, и компонент, образуемый двухосновной кислотой, включающий повторяющиеся звенья терефталевой кислоты, и компонент, образуемый двухосновной, но не терефталевой кислотой. Общее количество компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, и компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой, присутствующего в сополимере ПЭТФ, находится в диапазоне от приблизительно 0,2 мольного процента до величины, меньшей приблизительно 2,2 мольного процента. Величины, выраженные в мольных процентах, рассчитывают на 100 мольных процентов компонента, образуемого двухосновной кислотой, и на 100 мольных процентов компонента, образуемого диолом. Данное определение относится к выраженным в мольных процентах величинам по всему данному описанию. Заготовка, контейнер и соответствующие способы их получения представляют собой дополнительные варианты реализации данного изобретения.

В еще одном варианте реализации предварительно отформованная заготовка, предназначенная для использования при изготовлении контейнера, содержит сополимер ПЭТФ, содержащий компонент, образуемый диолом, включающий повторяющиеся звенья этиленгликоля, и компонент, образуемый диолом, но не этиленгликолем, и компонент, образуемый двухосновной кислотой, включающий повторяющиеся звенья терефталевой кислоты, и компонент, образуемый двухосновной, но не терефталевой кислотой. Общее количество компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, и компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой, присутствующего в сополимере ПЭТФ, находится в диапазоне от приблизительно 0,2 мольного процента до величины, меньшей приблизительно 3,0 мольного процента, в расчете на 100 мольных процентов компонента, образуемого диолом, и на 100 мольных процентов компонента, образуемого двухосновной кислотой. Кроме того, компонент, образуемый диолом, но не этиленгликолем, присутствует в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 2,0, а компонент, образуемый двухосновной, но не терефталевой кислотой, присутствует в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 1,0.

В предпочтительных вариантах реализации предварительно отформованные заготовки проектируют таким образом, чтобы степень вытяжки составляла от приблизительно 8 до приблизительно 12, что дает возможность получать предварительно отформованные заготовки с уменьшенной толщиной стенки. Таким образом, продолжительность производственного цикла при изготовлении предварительно отформованных заготовок уменьшается. Поскольку степень использования материала будет повышена, для использования будет требоваться меньше материала и стоимость товара уменьшится, в то время как полученные контейнеры будут демонстрировать улучшенные характеристики теплостойкости и жесткости боковой стенки.

И в еще одном варианте реализации настоящего изобретения способ уменьшения продолжительности производственного цикла при изготовлении контейнера включает стадии:

(1) подачи расплава сополимера ПЭТФ, содержащего компонент, образуемый диолом, включающий повторяющиеся звенья этиленгликоля, и компонент, образуемый диолом, но не этиленгликолем, и компонент, образуемый двухосновной кислотой, включающий повторяющиеся звенья терефталевой кислоты, и компонент, образуемый двухосновной, но не терефталевой кислотой, где общее количество компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, и компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой, присутствующего в сополимере ПЭТФ, находится в диапазоне от приблизительно 0,2 мольного процента до величины, меньшей приблизительно 2,2 мольного процента,

(2) затем впрыскивания сополимера ПЭТФ в форму,

(3) затем охлаждения формы и содержащегося в ней полимера,

(4) затем извлечения предварительно отформованной заготовки из формы,

(5) затем повторного нагревания предварительно отформованной заготовки и

(6) затем формования раздувом заготовки с получением контейнера.

Продолжительность производственного цикла при изготовлении контейнера уменьшается по сравнению с продолжительностью второго производственного цикла при изготовлении второго контейнера, содержащего поли(этилентерефталатную) смолу, с модификацией сомономеров количеством, превышающим приблизительно 2,2 мольного процента сочетания компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, и компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой.

Таким образом, варианты реализации данного изобретения предлагают два комплекта усовершенствований. В одном комплекте сополимер ПЭТФ используют при обычной конструкции предварительно отформованной заготовки и получают контейнер, характеризующийся улучшенными механическими свойствами, более высокой степенью кристалличности и увеличенным сроком годности при хранении. В другом комплекте сополимер ПЭТФ используют при измененной конструкции предварительно отформованной заготовки, которая имеет степень вытяжки в диапазоне от приблизительно 8 до приблизительно 12, уменьшенной толщиной стенки предварительно отформованной заготовки и уменьшенной продолжительностью производственного цикла при получении контейнера с качеством, подобным либо улучшенным в сравнении с контейнером, полученным при использовании обычной смолы ПЭТФ и обычной конструкции предварительно отформованной заготовки.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой сечение вертикальной проекции полученной по способу литьевого формования предварительно отформованной заготовки, имеющей обычную конфигурацию, изготовленной из сополимера ПЭТФ в соответствии с предпочтительным вариантом реализации данного изобретения.

Фиг.2 представляет собой сечение вертикальной проекции полученной по способу литьевого формования предварительно отформованной заготовки, имеющей необычную конфигурацию в соответствии с предпочтительным вариантом реализации данного изобретения.

Фиг.3 представляет собой сечение вертикальной проекции, полученной по способу формования раздувом контейнера, изготовленного из предварительно отформованной заготовки фиг.1 в соответствии с предпочтительным вариантом реализации данного изобретения.

Подробное описание изобретения

В настоящем изобретении из сополимера ПЭТФ по способу литьевого формования изготавливают предварительно отформованную заготовку, которую после этого подвергают формованию раздувом с получением контейнера. Предварительно отформованная заготовка включает открытую часть, образующую горлышко, промежуточную часть, образующую корпус, и замкнутую часть, образующую основание. Предварительно отформованная заготовка содержит сополимер ПЭТФ, содержащий компонент, образуемый диолом, включающий повторяющиеся звенья этиленгликоля, и компонент, образуемый диолом, но не этиленгликолем, и компонент, образуемый двухосновной кислотой, включающий повторяющиеся звенья терефталевой кислоты, и компонент, образуемый двухосновной, но не терефталевой кислотой, где общее количество компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, и компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой, присутствующего в сополимере ПЭТФ, находится в диапазоне от приблизительно 0,2 мольного процента до величины, меньшей приблизительно 2,2 мольного процента. Выраженные в мольных процентах величины для компонентов, образуемых диолами, и компонентов, образуемых двухосновными кислотами, включают все остаточные сомономеры в композиции сополимера ПЭТФ, такие как те, что образуются в ходе реализации способа получения сополимера ПЭТФ, или которые пропускают через данный способ. Во всех примерах по всему описанию основой сополимера ПЭТФ является совокупность из 200 мольных процентов, включающая 100 мольных процентов компонента, образуемого диолом, и 100 мольных процентов компонента, образуемого двухосновной кислотой.

Количество каждого представителя, выбираемого из компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, и компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой, в сополимере ПЭТФ может варьироваться в некотором диапазоне в пределах общего количества обоих, которое может находиться в диапазоне от приблизительно 0,2 мольного процента до величины, меньшей чем приблизительно 2,2 мольного процента. Предпочтительно общее количество компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, и компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой, присутствующего в сополимере ПЭТФ, находится в диапазоне от приблизительно 1,1 мольного процента до приблизительно 2,1 мольного процента, а еще более предпочтительно в диапазоне от приблизительно 1,2 мольного процента до приблизительно 1,6 мольного процента. Повторяющиеся звенья компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой, предпочтительно присутствуют в сополимере ПЭТФ в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 1,0 мольного процента, более предпочтительно в количестве в диапазоне от приблизительно 0,2 до приблизительно 0,75 мольного процента, еще более предпочтительно в количестве в диапазоне от приблизительно 0,25 до приблизительно 0,6 мольного процента и даже еще более предпочтительно в количестве в диапазоне от приблизительно 0,25 до величины, меньшей чем приблизительно 0,5 мольного процента. Повторяющиеся звенья компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, предпочтительно присутствуют в сополимере ПЭТФ в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 2,0 мольного процента, более предпочтительно в количестве в диапазоне от приблизительно 0,5 до приблизительно 1,6 мольного процента и еще более предпочтительно в количестве в диапазоне от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,3 мольного процента. Сополимер ПЭТФ предпочтительно отличается характеристической вязкостью (IV), измеренной в соответствии со стандартом ASTM D4603-96, в диапазоне от приблизительно 0,6 до приблизительно 1,1 дл/г, более предпочтительно от приблизительно 0,7 до приблизительно 0,9 и еще более предпочтительно от приблизительно 0,8 до приблизительно 0,84. Желательно, чтобы смола ПЭТФ данного изобретения представляла бы собой смолу реакционной чистоты в том смысле, что смола ПЭТФ представляла бы собой непосредственный продукт химической реакции между сомономерами, а не полимерную смесь.

В еще одном варианте реализации изобретения предварительно отформованная заготовка, предназначенная для использования при изготовлении контейнера, содержит сополимер ПЭТФ, содержащий компонент, образуемый диолом, включающий повторяющиеся звенья этиленгликоля, и компонент, образуемый диолом, но не этиленгликолем, и компонент, образуемый двухосновной кислотой, включающий повторяющиеся звенья терефталевой кислоты, и компонент, образуемый двухосновной, но не терефталевой кислотой. Общее количество компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, и компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой, присутствующего в сополимере ПЭТФ, находится в диапазоне от приблизительно 0,2 мольного процента до величины, меньшей приблизительно 3,0 мольного процента, в расчете на 100 мольных процентов компонента, образуемого диолом, и на 100 мольных процентов компонента, образуемого двухосновной кислотой. Компонент, образуемый диолом, но не этиленгликолем, присутствует в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 2,0, а компонент, образуемый двухосновной, но не терефталевой кислотой, присутствует в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 1,0. Предпочтительно общее количество присутствующего компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, и компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой, находится в диапазоне от приблизительно 0,2 мольного процента до величины, меньшей приблизительно 2,6 мольного процента.

Компонент, образуемый двухосновной, но не терефталевой кислотой, может быть образован любым представителем, выбираемым из ряда двухосновных кислот, в том числе адипиновой кислоты, янтарной кислоты, изофталевой кислоты (IPA), фталевой кислоты, 4,4'-бифенилдикарбоновой кислоты, нафталиндикарбоновой кислоты и тому подобного. Предпочтительный компонент, образуемый двухосновной, но не терефталевой кислотой, образован 2,6-нафталиндикарбоновой кислотой (NDC). Диолы, не являющиеся этиленгликолями, предусматриваемые в данном изобретении, включают циклогександиметанол, пропандиол, бутандиол и диэтиленгликоль. Из их числа предпочтителен диэтиленгликоль (DEG), поскольку он естественным образом уже присутствует в сополимере ПЭТФ. Компонент, образуемый двухосновной, но не терефталевой кислотой, и компонент, образуемый диолом, но не этиленгликолем, также могут представлять собой смеси двухосновных кислот и диолов соответственно.

Уровни содержания DEG в сополимерах ПЭТФ настоящего изобретения находятся в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 2,0 мольного процента, что ниже обычных остаточных уровней содержания DEG, встречающихся при получении обычно используемого ПЭТФ (здесь и далее в настоящем документе «обычно используемый ПЭТФ»). Обычно используемый ПЭТФ в типичном случае содержит от приблизительно 2,4 до приблизительно 2,9 мольного процента DEG, что эквивалентно более часто упоминаемым значениям, выраженным в массовых процентах, в диапазоне от приблизительно 1,3 до приблизительно 1,6. Специалисты в соответствующей области получения ПЭТФ в общем случае рассматривают DEG в качестве безвредного побочного продукта при получении полимера; следовательно, на уменьшение уровней содержания DEG в ПЭТФ, предназначенном для использования в контейнерах, было направлено немного усилий. Таким образом, для достижения меньших уровней содержания DEG в сополимере ПЭТФ настоящего изобретения должно иметь место модифицирование способа получения ПЭТФ, предназначенного для изготовления контейнеров. Может быть использован любой способ, подходящий для уменьшения уровня содержания DEG в сложном полиэфире. Подходящие способы включают уменьшение мольной доли двухосновной кислоты либо сложного диэфира по отношению к этиленгликолю в реакции этерификации либо переэтерификации; уменьшение температуры реакции этерификации либо переэтерификации, добавление добавок, подавляющих образование DEG, в том числе солей тетраалкиламмония и тому подобного; и уменьшение уровня содержания DEG в этиленгликоле, который отправляют на рецикл обратно в реакцию этерификации либо переэтерификации.

В желательных вариантах реализации предварительно отформованной заготовки имеют степень вытяжки в диапазоне от приблизительно 8 до приблизительно 12 для изготовления контейнеров, а более желательно от приблизительно 8 до приблизительно 10. Степень вытяжки, используемая в настоящем изобретении, относится к номенклатуре, которая хорошо известна на современном уровне техники, и ее определяют следующим образом:

Степень вытяжки = (максимальный диаметр контейнера/внутренний диаметр предварительно отформованной заготовки) х [(высота контейнера до венчика)/(высота предварительно отформованной заготовки до венчика)]

Степень холодной вытяжки представляет собой неотъемлемое свойство полимера. Измерение объема свободного раздува полимера в случае предварительно отформованной заготовки, которое используют в примерах в настоящем документе, представляет собой способ измерения степени холодной вытяжки полимера. Степень холодной вытяжки полимера оказывает влияние на конструкцию предварительно отформованной заготовки, определяя ограничения по степени вытяжки для предварительно отформованной заготовки, используемой в способе формования раздувом при изготовлении контейнера. Полимер с меньшей степенью холодной вытяжки дает возможность проектировать предварительно отформованную заготовку с меньшей степенью вытяжки. Каждый раз, когда степень вытяжки предварительно отформованной заготовки будет меньше, можно будет уменьшить толщину боковой стенки предварительно отформованной заготовки, необходимой для изготовления бутылки с целевой толщиной боковой стенки. Важным фактором при формовании раздувом легких по массе контейнеров также является однородное распределение толщины стенки, в особенности в области панели для этикетки. Использование полимеров, имеющих меньшие степени холодной вытяжки, неотъемлемым образом приводит к тому, что в ходе реализации способа формования раздувом большее количество материала подвергается однородным ориентированию и распределению. Зная величину степени холодной вытяжки полимера, можно будет выбирать размеры предварительно отформованной заготовки, такие как высота, внутренний диаметр и толщина стенки, так чтобы предварительно отформованную заготовку можно было бы формовать раздувом и получить контейнер, обладающий определенными избранными физическими свойствами, такими как масса, высота, максимальный диаметр, теплостойкость и жесткость боковой стенки.

В еще одном варианте реализации настоящего изобретения способ уменьшения продолжительности производственного цикла при изготовлении контейнера включает стадии:

(1) подачи расплава сополимера ПЭТФ, содержащего компонент, образуемый диолом, включающий повторяющиеся звенья этиленгликоля, и компонент, образуемый диолом, но не этиленгликолем, и компонент, образуемый двухосновной кислотой, включающий повторяющиеся звенья терефталевой кислоты, и компонент, образуемый двухосновной, но не терефталевой кислотой, где общее количество компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, и компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой, присутствующего в сополимере ПЭТФ, находится в диапазоне от приблизительно 0,2 мольного процента до величины, меньшей приблизительно 2,2 мольного процента,

(2) затем впрыскивания сополимера ПЭТФ в форму,

(3) затем охлаждения формы и содержащегося в ней полимера,

(4) затем извлечения предварительно отформованной заготовки из формы,

(5) затем повторного нагревания заготовки и

(6) затем формования раздувом предварительно отформованной заготовки с получением контейнера.

Продолжительность производственного цикла при изготовлении контейнера в соответствии со стадиями, приведенными выше, уменьшается по сравнению с продолжительностью второго производственного цикла при изготовлении второго контейнера, содержащего поли(этилентерефталатную) смолу с модификацией сомономеров количеством, превышающим приблизительно 2,2 мольного процента сочетания компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, и компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой.

В еще одном варианте реализации способа способ получения контейнера включает формование раздувом подвергнутой литьевому формованию предварительно отформованной заготовки, которая включает открытую часть, образующую горлышко, промежуточную часть, образующую корпус, и замкнутую часть, образующую основание. Предварительно отформованная заготовка содержит сополимер ПЭТФ, содержащий компонент, образуемый диолом, включающий повторяющиеся звенья этиленгликоля, и компонент, образуемый диолом, но не этиленгликолем, и компонент, образуемый двухосновной кислотой, включающий повторяющиеся звенья терефталевой кислоты, и компонент, образуемый двухосновной, но не терефталевой кислотой. Общее количество компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, и компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой, присутствующего в сополимере ПЭТФ, находится в диапазоне от приблизительно 0,2 мольного процента до величины, меньшей приблизительно 2,2 мольного процента.

И в еще одном варианте реализации способа способ получения предварительно отформованной заготовки, предназначенной для использования при изготовлении контейнера включает литьевое формование сополимера ПЭТФ, который содержит компонент, образуемый диолом, включающий повторяющиеся звенья этиленгликоля, и компонент, образуемый диолом, но не этиленгликолем, и компонент, образуемый двухосновной кислотой, включающий повторяющиеся звенья терефталевой кислоты, и компонент, образуемый двухосновной, но не терефталевой кислотой. Общее количество компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, и компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой, присутствующего в сополимере ПЭТФ, находится в диапазоне от приблизительно 0,2 мольного процента до величины, меньшей приблизительно 2,2 мольного процента.

В вариантах реализации способов сополимер ПЭТФ предпочтительно содержит звенья 2,6-нафталиндикарбоновой кислоты в качестве компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой, присутствующего в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 1,0 мольного процента, и звенья диэтиленгликоля в качестве компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, присутствующего в сополимере ПЭТФ в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 2,0 мольного процента. Предпочтительно предварительно отформованная заготовка имеет степень вытяжки в диапазоне от приблизительно 8 до приблизительно 12, а более предпочтительно в диапазоне от приблизительно 8 до приблизительно 10.

Для того чтобы понять значимость настоящего изобретения, необходимо понять обычно используемый способ изготовления контейнеров. Во-первых, гранулы ПЭТФ, которые получают при реализации известного способа этерификации/поликонденсации с получением сложного полиэфира, расплавляют, а после этого формуют с получением предварительно отформованных заготовок путем литьевого формования. Во-вторых, предварительно отформованные заготовки нагревают в печи до температуры, превышающей температуру стеклования полимера, а после этого формуют с получением контейнеров путем формования раздувом. Желательный конечный результат представляет собой прозрачные контейнеры, характеризующиеся механическими свойствами и непроницаемостью, достаточными для того, чтобы обеспечить надлежащую защиту содержащихся в них напитка или пищевого продукта.

Важный момент при изготовлении прозрачных либо просвечивающих контейнеров заключается в первоначальном получении прозрачных или просвечивающих предварительно отформованных заготовок. В ходе стадии литьевого формования при преобразовании полимера в предварительно отформованную заготовку может произойти термически индуцированная кристаллизация. Термически индуцированная кристаллизация имеет тенденцию приводить к образованию в полимере больших кристаллитов при одновременном возникновении мутности. Для того чтобы свести к минимуму образование кристаллитов и таким образом получить прозрачные предварительно отформованные заготовки, скорость термической кристаллизации необходимо сделать достаточно медленной, так чтобы можно было бы получить предварительно отформованные заготовки с незначительной степенью кристалличности или при отсутствии таковой. Однако, если скорость термической кристаллизации будет чрезмерно низкой, это может оказать негативное влияние на скорости получения смолы ПЭТФ, поскольку ПЭТФ должен быть подвергнут термической кристаллизации до протекания твердофазной полимеризации - процесса, используемого для увеличения молекулярной массы ПЭТФ и одновременного удаления нежелательного альдегида. Твердофазная полимеризация приводит к увеличению молекулярной массы полимера, так что контейнер, полученный из полимера, будет обладать необходимой прочностью. Методики уменьшения скорости термической кристаллизации предшествующего уровня техники включают использование ПЭТФ, содержащего определенное количество сомономеров. Наиболее часто используемые сомономеры-модификаторы представляют собой изофталевую кислоту либо 1,4-циклогександитметанол, которые добавляют при уровнях содержания в диапазоне от 1,5 до 3,0 мол.%.

Противовесом необходимости снизить скорость термической кристаллизации в ходе литьевого формования является необходимость увеличения скорости кристаллизации, образующейся под действием деформации, которая протекает во время формования раздувом. Кристаллизация, образующаяся под действием деформации, протекает в результате быстрой механической деформации ПЭТФ и она приводит к образованию чрезвычайно мелких прозрачных кристаллитов. Степень кристалличности, присутствующей в боковой стенке контейнера, коррелирует с характеристиками контейнера по прочности и непроницаемости. Ранее было продемонстрировано, что увеличение уровня содержания DEG в ПЭТФ от 2,9 до 4,0 мольного процента становится причиной увеличения скоростей кристаллизации ПЭТФ в сопоставлении с обычно используемым ПЭТФ, содержащим DEG в диапазоне от 2,4 до 2,9 мольного процента. Рациональное объяснение данного явления заключается в том, что увеличенная гибкость цепей полимера, возникающая в результате наличия повышенного уровня содержания DEG, делает возможной повышенную скорость упорядочивания и упаковывания полимерных цепей в полимерные кристаллы.

Как неожиданно было обнаружено, для сополимера ПЭТФ настоящего изобретения наблюдаются как уменьшение скорости термической кристаллизации, так и увеличение скорости кристаллизации, образующейся под действием деформации, что обуславливается наличием модифицирования сомономерами, заключающегося в присутствии компонента, образуемого двухосновной, но не терефталевой кислотой, в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 1,0 мольного процента, и компонента, образуемого диолом, но не этиленгликолем, в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 2,0 мольного процента соответственно. Как представляется, двухосновная, но не терефталевая кислота, такая как NDC, позволяет уменьшить скорость термической кристаллизации вследствие жесткости звена NDC, препятствующей проявлению гибкости полимерной цепи, и таким образом создать дополнительные трудности для образования кристаллитов. Добавление NDC, как было обнаружено, также позволяет улучшить жесткость цепей ПЭТФ и в результате приводит к неожиданному увеличению жесткости боковой стенки контейнеров, изготовленных из сополимера ПЭТФ. Кроме того, и вопреки ожиданиям в сопоставлении с обычно используемым ПЭТФ, содержащим DEG в количестве в диапазоне от 2,4 до 2,9 мольного процента, уменьшение уровня содержания DEG в сополимере ПЭТФ до величины, меньшей приблизительно 2,0 мольного процента, в результате приводит к увеличению скорости кристаллизации, образующейся под действием деформации.

Следствием использования данной уникальной комбинации низких количеств DEG и NDC, по меньшей мере в предпочтительных вариантах реализации, является уменьшение степени холодной вытяжки сополимера ПЭТФ в сопоставлении с соответствующим параметром для обычно используемого ПЭТФ. Поэтому можно изменить физические размеры предварительно отформованной заготовки таким образом, чтобы получить предварительно отформованную заготовку с более тонкой стенкой, что позволит получить более легкий по массе контейнер, который будет характеризоваться приемлемым уровнем прочности и подобной толщиной боковой стенки контейнера в сопоставлении с контейнерами, изготовленными из обычно используемого ПЭТФ при использовании обычных конструкций предварительно отформованной заготовки, или же получить контейнеры с подобной массой, отличающиеся повышенным уровнем прочности и большей толщиной боковой стенки контейнера. Физические свойства предварительно отформованной заготовки также можно выбирать, так чтобы уменьшить продолжительность производственного цикла при литьевом формовании предварительно отформованной заготовки и продолжительность производственного цикла при формовании раздувом контейнера без негативных последствий для прочности контейнера либо срока годности при хранении для содержимого контейнера.

В результате использования сополимера ПЭТФ настоящего изобретения для изготовления предварительно отформованных заготовок, которые имеют обычные степени вытяжки, равные приблизительно 14, можно получить контейнеры, которые характеризуются улучшенными механическими свойствами, более высокой степенью кристалличности, большей толщиной стенки и повышенным сроком годности при хранении. В альтернативном случае и в предпочтительных вариантах реализации можно спроектировать необычные степени вытяжки предварительно отформованной заготовки, которые будут отличаться большей длиной и более тонкими стенками, и степень вытяжки у которых будет находиться в диапазоне от приблизительно 8 до приблизительно 12. Контейнеры, полученные при использовании сополимера ПЭТФ настоящего изобретения и таких необычных предварительно отформованных заготовок, характеризуются улучшенными степенью использования материала, жесткостью и более высокими уровнями кристаллизации, образующейся под действием деформации, достигаемыми в ходе реализации способа формования раздувом, по сравнению с обычными п