[发明专利]含有作为再热添加剂的特殊炭黑的聚酯树脂

说明书

提供了适用于制作瓶子和容器的预成型体制造中所使用的聚酯或共聚酯树脂，其含有炭黑，尤其是灯黑炭黑，且具有在100到160纳米范围内的初级粒度。

发明领域

本发明涉及通过添加炭黑，优选灯黑炭黑(lamp black carbon black)(也称为颜料黑6)(其具有100到160纳米的粒度)，由聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂制得的预成型体及随后瓶子和容器的改善的再热温度、透明性和颜色。

发明背景

因其强度、耐热性和耐化学性，聚酯容器、膜和纤维在世界范围内制造的多种消费品中是不可分割的组成部分。在这点上，用于容器、膜和纤维的大部分商业聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯(或PET)。

聚酯树脂，特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯及其共聚酯，也被广泛用于生产硬质包装，如食物和饮料容器。用拉伸吹塑成型法生产的聚酯容器具有出众的强度和抗破碎性(shatter resistance)，并具有优异的气体阻隔性和感官性质。因而，这样的轻质塑料在多种消费品(例如，充碳酸气的软饮料、水、果汁和花生酱)的包装上实际已替代了玻璃。

在生产聚酯容器树脂的传统工艺中，改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯在熔融相中聚合至约0.6分升/每克(dl/g)的固有粘度，然后其在固相进一步聚合以达到更适于容器成型的更高的固有粘度。然后，聚对苯二甲酸乙二醇酯可注射成型为预成型体，其随后可拉伸吹塑成型为瓶子或其它容器。

为实现拉伸吹塑成型工艺中的快速生产速率，预成型体在红外烘箱中被加热。使用吸收红外辐射的添加剂加快了对预成型体的加热，促成了更快的生产速率。不幸的是，这些添加剂降低了预成型体的L*色值，使它们显得更暗。再热添加剂也使预成型体显得更混浊或更模糊，这在工业中是不期望的。

因此，对包括再热添加剂的聚对苯二甲酸乙二醇酯，有使其能保持预成型体的高L*色值同时保持好的透明性和快速再热的需要。

要拉伸吹塑成型为瓶子或容器的预成型体的生产得益于红外线吸收添加剂的使用，以改善制造过程中的周期时间(cycle time)。再热添加剂的现有技术包括具有10到500纳米间的粒度的炭黑(Pengilly：美国专利4,408,400；4,476,272；4,535,118)，来自残余催化剂的金属锑颗粒(Tindale：美国专利5,149,936和5,529,744)，及本领域内其它公知物质。这些包括，但不限于，黑氧化铁，磷化铁，铜铬尖晶石(copper chromite spinel)，及氮化钛。每种再热添加剂都吸收红外辐射来提高预成型体在拉伸吹塑成型工艺中的加热速率。但是，每种添加剂，在某种程度上，降低预成型体的L*色值，使得预成型体更暗。这些添加剂也增强预成型体中的浊度使得预成型体更混浊。

Pengilly的专利(美国专利4,408,400；4,476,272；及4,535,118)公开了同时使用具有15到30纳米的初级粒度的炉法和槽法炭黑(furnace or channel carbon black)的发明优选模式。优选的添加剂浓度被定为每百万重量份聚酯树脂1.5到3.5重量份。

Pengilly的专利中未提及不同类型的炭黑。有许多不同类型的碳，各自具有特定的粒度范围和性质。几种普通炭黑类型包括炉法炭黑、热裂法炭黑、槽法炭黑、灯黑炭黑和骨炭黑(bone carbon black)。

Harrison等(美国专利7,816,436)描述了热裂法或炉法炭黑在PET和PP预成型体中的应用，其中炭黑颗粒的优选粒度为200到500纳米范围，优选250到300纳米，以3到50ppm的量，来改善再热性能。他们没有讨论炭黑材料的其它类型。