模制色调剂瓶的方法和色调剂瓶

申请号 CN200710087938.1 申请日 2007-02-02 公开(公告)号 CN101011848A 公开(公告)日 2007-08-08
申请人 株式会社理光; 发明人 市川和男; 尾鹫光夫;
摘要 本 发明 公开一种 色调 剂瓶的模制方法,包括将没有容纳过含油物质或者彩色材料的聚对苯二 甲酸 乙二醇酯(PET)瓶从所收集的瓶中分类出来,磨削分离出来的PET瓶以获得薄片PET材料,不少于重量上的80%的该薄片PET材料具有从三 角 形到八角形的形状,并且尺寸不大于8mm×8mm,清洗和烘干薄片PET材料以获得用于模制的薄片PET材料,并且模制所述薄片PET模制材料以制成色调剂瓶。
权利要求

1、一种模制色调剂瓶的方法,包括以下步骤:
磨削分类得到的PET瓶以获得薄片PET材料,以PET材料的重量为基 础,不少于重量上的80%的该薄片PET材料具有从三形到八角形的形状, 并且尺寸不大于8mm×8mm;
清洗和烘干所述薄片PET材料以获得薄片PET模制材料;并且
模制所述薄片PET模制材料以制成色调剂瓶。
2、如权利要求1所述的色调剂瓶模制方法,其中,以PET树脂的重量 为基础,所述用于模制的薄片PET材料的量不大于重量上的3%。
3、如权利要求1或2所述的色调剂瓶模制方法,其中,PET瓶是PET 饮用瓶。
4、如权利要求1至3中任一项所述的色调剂瓶模制方法,其中,进一 步包括将所述薄片PET模制材料与阻燃剂和增韧剂的至少一个热混合。
5、如权利要求4所述的色调剂瓶模制方法,其中,以薄片PET模制材 料的重量为基础,所述PET模制材料与所述阻燃剂混合,所述阻燃剂与所述 薄片PET材料的混合比为重量上的1至5%。
6、如权利要求4所述的色调剂瓶模制方法,其中,以薄片PET模制材 料的重量为基础,所述PET模制材料与所述增韧剂混合,所述增韧剂与所述 薄片PET材料的混合比为重量上的1至5%。
7、如权利要求4所述的色调剂瓶模制方法,其中,所述PET模制材料 与所述阻燃剂混合并且所述阻燃剂是聚酸酯树脂或多元酚。
8、如权利要求4所述的色调剂瓶模制方法,其中,所述PET模制材料 与所述增韧剂混合并且所述增韧剂是聚碳酸酯树脂或多元酚。
9、如权利要求1所述的色调剂瓶模制方法,还包括:
将没有容纳过含油物质或者彩色材料的PET瓶从所收集的瓶中分类出 来从而提供分类的PET瓶。
10、一种采用如权利要求1-9中任一项所述的色调剂瓶模制方法模制得 到的色调剂瓶。
11、如权利要求10所述的色调剂瓶,还包括抗静电剂。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种色调剂瓶及模制色调剂瓶的方法,尤其涉及一种在成像 装置中使用的色调剂瓶的模制方法,其中显影剂也就是色调剂被填充并供给 至显影部分。

背景技术

如图1A所示,用于饮用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶通过循环 制造进行收集。在清洗和磨削之后,所收集的PET瓶被送往循环PET材料 处理商,并由处理商将所收集的PET瓶处理成可用于模制的材料。收集和处 理PET瓶的通常过程是:
(1)消费者将PET瓶从其它废弃材料中分离并送到地方政府设置的收 集点;
(2)地方政府挑选并且存储压缩并封装为包状的PET瓶;
(3)循环制造者进一步地挑选、清洗、再分类并磨削桶状物至大约8mm ×8mm大小。在清洗和烘干后,可得到薄片。
(4)循环PET材料处理商熔化薄片。其后,熔化的薄片经受表面结晶 化处理以得到颗粒(也就是小微粒);并
(5)该些颗粒与薄片、阻燃剂和聚酸酯混合,注射模制,并且之后 经受加热和拉伸吹塑模制。
基于以下原因,在本发明的一项实施例中,必须在形成PET色调剂瓶之 前执行由薄片形成颗粒的过程:
形成颗粒的主要原因是要得到一致的微粒。不一致的微粒往往会阻塞注 射模制设备中的漏斗或混合和揉捏螺杆,这给连续生产带来麻烦。此外,当 颗粒形成时,湿气均匀地包含在材料中。也就是,在包含不均匀湿气的情况 下,如果将颗粒模制为色调剂瓶,那么湿气会造成不利的影响,这导致材料 强度的退化。
未审公开日本专利申请No.(以下指代为JOP)2001-54911描述了一种 PET材料循环装置,该装置用于循环废弃塑料容器,例如PET瓶,该装置 具有一粗粒磨削机器和一空气分类器,该粗粒磨削机器将材料磨削为至少是 典型磨削尺寸的两倍的尺寸(也就是可以穿过直径为6-12mm的网眼的尺 寸),该空气分类器将已经由粗粒磨削机器磨削的粗粒轻碎片和粗粒重碎片 进行空气分类。虽然典型磨削碎片的尺寸为例如6至12mm,但是没有公开 获得用于色调剂瓶的磨削碎片的适当方法。
如JOP2003-221498所述,PET瓶没有重复使用的原因是除了解感应 退化造成的上述物理性的退化外,PET磨削薄片处于模制机器中时很容易形 成漏斗桥接。
即使通过挤压机加热和熔化这种PET磨削薄片以防止桥接并得到PET 颗粒,颗粒状磨削PET是非晶形的,在温度上升时具有大约70-80℃的玻璃 转化温度和大约120-130℃的结晶化温度。因而,在模制之前的预烘干过程 中容易发生堵塞,在塑化过程中通过在模制设备圆筒和/或桶中的结晶化导致 的固化加速进行,这容易导致模制设备中的螺杆停止。
在JOP2002-221858中描述的将循环的PET模制而制成色调剂瓶的过程 中,当仅使用循环的材料时,由于循环的材料不具备良好的拉伸性,所以需 要昂贵的酞酸基增塑剂。在JOP2005-193575中,循环的材料通过调节热熔 条件而进行调整,但是,对于获得优良的产品来说,这是不够的。

发明内容

由于上述原因,本发明人认识到有必要通过简化制造循环PET材料的过 程来改善生产色调剂瓶的生产率。
因此,本发明的一个目的是提供一种改善由循环材料生产色调剂瓶的生 产率的方法,另外提供一种使用循环材料改善生产色调剂瓶的生产率的方 法。
这里简要描述的本发明的这些目的和其它目的中的个别或组合将通过 一种色调剂瓶模制方法变得容易理解和能够实现,上述的色调剂瓶模制方法 包括以下步骤:磨削分离的PET瓶以获得薄片PET材料,不少于重量上的 80%的该薄片PET材料具有从三形到八角形的形状,并且尺寸不大于8mm ×8mm;清洗和烘干所述薄片PET材料以获得薄片PET材料;并且模制所 述薄片PET模制材料以制成色调剂瓶。
优选地,模制上述色调剂瓶的方法,以PET树脂的重量为基础,所述用 于模制的薄片PET材料的含水量不大于重量上的3%。
进一步优选地,上述模制色调剂瓶的方法,PET瓶是PET饮用瓶。
进一步优选地,上述模制色调剂瓶的方法,进一步包括将所述薄片PET 模制材料与阻燃剂和/或增韧剂热混合。
进一步优选地,上述模制色调剂瓶的方法,以薄片PET模制材料的重量 为基础,所述阻燃剂和/或增韧剂的混合比为重量上的1至5%。
进一步优选地,上述模制色调剂瓶的方法,所述阻燃剂和增韧剂是聚碳 酸酯树脂或多元酚。
作为本发明的另一方面,可使用上述模制色调剂瓶的方法获得色调剂 瓶。
优选地,上述色调剂瓶包括抗静电剂。
进一步优选地,上述模制色调剂瓶的方法,将没有容纳过含油物质或者 彩色材料的PET瓶从所收集的瓶中分类出来从而提供分类的PET瓶。
通过下文结合附图对本发明的优选实施例的描写,本发明的这些和其它 的目的、特征和优点将变得容易理解。

附图说明

通过结合附图的详细描述,将更加全面的领会同时也更好地理解本发明 的各种其它目的、特征和伴随的优点,在附图中同样的附图标记始终指示相 同的对应部件,其中:
图1A是示出传统的色调剂瓶模制方法的示意图;
图1B是示出本发明的色调剂瓶模制方法的示意图;
图2是示出本发明的色调剂瓶侧面的剖视图;
图3是示出本发明使用的注射模制机的一个实例的示意图;
图4A、4B是示出本发明使用的色调剂瓶模制过程的示意图;和
图5A、5B是示出薄片形状的一个实例的示意图。

具体实施方式

参照几个实施例及附图,下面将对本发明进行详细描述。
首先,说明本发明的色调剂瓶。
图2是示出色调剂瓶13的形状的示意图。图2中的色调剂瓶示出有盘 状边缘10b。色调剂瓶13具有主体17和沿主体轴线从主体突出并延伸的嘴 18,该主体17包括具有底部的长和薄圆筒。为了改善色调剂的排出,一节 距螺旋肋19设置在具有圆筒形状的主体17的侧壁中。
靠近嘴18的主体17的侧壁部分的大约半个圆周以逐渐逼近其轴线的方 式形成。该色调剂导引部20从螺旋肋19延伸并且色调剂导引部20靠近嘴 18侧的部分跨过嘴18的内径形成从而辅助色调剂的供应。
嘴18由一色调剂排出口和一圆柱部分构成。圆柱部分的末端装配在设 置于成像装置中的圆柱状接合部中(通常称为封装),以便色调剂瓶以例如 卧躺的方式在水平位置处附着至成像装置。色调剂瓶13沿着其轴线旋转以 便从排出口排出色调剂,并把色调剂供给显影部分来形成所需的图像。这种 类型的色调剂瓶13的主体17具有1mm以上的壁厚度来改善其机械强度以 便色调剂瓶可以承受旋转驱动设备施加的应
弹性密封材料一般地附着到成像装置中的圆柱状接合部分的内壁从而 将稳固地连接至色调剂瓶并且防止色调剂逸出。但是,当色调剂瓶在图像形 成期间旋转时,色调剂在圆柱状接合部分和圆柱部分之间泄漏和扩散,以致 色调剂不但可以污染成像装置内部,而且也污染其外围部分。当使用循环 PET材料制造本发明的色调剂瓶时,与使用原始树脂制成的色调剂瓶相比, 这种泄漏不是很频繁。
作为增强色调剂瓶的强度的方法,JOP2002-221858记载了一种技术, 其中色调剂瓶的主体的侧壁为白的或带白色的。使用白的或带白色的侧壁可 增强和稳定色调剂瓶并且进一步改善瓶的尺寸稳定性。这被认为是由于构成 侧壁的材料处于半晶体状态。白色的色调剂被认为是由半晶体状态的程度决 定的。在使用本发明的循环PET材料、原始PET材料和其他树脂材料例如 稀树脂结合的色调剂瓶的情况下,可以顺利地实现这种白色化。这种色调 剂瓶具有光阻效应,从而可有效地保护瓶中的色调剂的质量
PET色调剂瓶与用于饮用的PET瓶不同,因为例如色调剂瓶不需要非 常透明,根据食品卫生法也没有什么限制。色调剂瓶优选地具有一致性、粉 末排出特性、瓶口部分的尺寸稳定性(也就是,瓶口的接合部与成像装置的 色调剂容纳口之间的配合和旋转特性),等等。考虑到色调剂瓶与用于饮用 的PET瓶由用于相同或类似材料(瓶)的材料形成,所以回收得到的PET 饮用瓶满足色调剂瓶的上述特性。如图1B所示,循环PET瓶被循环商收集 并送至循环PET材料处理商。但是,循环PET材料处理商没有必要将循环 的瓶处理成用于模制的材料。反而,重要的是将收集的PET瓶分离并得到均 匀的碎片,这样不会在模制过程中产生问题。
在本发明中,所收集的具有由不同材料(也就是其它聚酯材料)形成的 标签和瓶盖的用于饮用的PET瓶被磨削、清洗并根据相互间相对重力不同而 被分离成PET材料和其它材料。外来材料,例如金属,通过磁体或空气分类 而去除。
烘干的薄片被送至下一程序,但是各薄片的形状和含水量是不同的。
在本发明中,从所收集的PET瓶中获得的PET磨削薄片的形状可最大 装配在8mm×8mm的方形中,优选是2-8mm×2-8mm的方形,更优选是 3-6mm×3-6mm的方形。过大的薄片可能会在注射模制设备中产生阻塞。
薄片的形状可以通过筛子过滤来控制。留在筛子上的薄片可以进一步磨 削来调整。
另外,本发明中,80%重量优选地90%重量的上述PET薄片具有从三 角形到八角形的多边形形状。
薄片微粒的形状优选地从三角形到六角形,更优选是从三角形到五角 形。
具有与九边形相同的边缘或大于九边形的边缘的、也就是母状或磨损 形状的薄片往往会在注射模制设备中产生阻塞。
当采用钝刀片时会产生具有云母状和/或磨损形状的薄片。因此,可通过 削尖或更换刀片而防止它们产生。
图5A是薄片的一个优选形状的示意图,图5B是示出非优选形状的示 意图。
用于饮用的PET瓶的壁厚在最厚部分处为2mm,最薄部分处为0.2mm。
基于PET树脂的重量,薄片PET的含水量不大于重量上的3%,优选 地不大于重量上的1%,更优选地不大于重量上的0.5%。
具有过多湿气的PET薄片可在注射模制设备中结晶并使其中的螺杆停 止。当模制一具有薄侧壁的用于饮用的PET瓶时,大体上需要在模制前将 PET瓶烘干直到其含水量不大于0.01%,优选是不大于0.005%来防止在模 制时因加热和熔化导致的水解(参阅“Saturated polyester resin handbook”(饱 和聚脂树脂手册)中第616-617页有关PET瓶模制技术,作者Kazuo Yugi, 1989.12.22由Nikkan Kogyo Shimbun,Ltd.出版)。
含水量优选是尽可能地少。当含水量大时,需要通过干来尽可能降低 含水量。
含水量可以通过记载在例如JOP2004-3876等文献中的PET树脂含水量 测量方法来测量。
作为在色调剂瓶中使用的材料,用于饮用的PET瓶是优选的。
这样做的一个原因是用于饮用的PET瓶使用稳定的材料,因为考虑到安 全和卫生,用于饮用的PET瓶是由非循环使用的PET形成的。
优选地,色调剂瓶不是由循环材料制成的,而是由循环材料和原始树脂 的混合物制得。因此,可以限制特性的变化并且模制特性也稳定。
在产品线上不能通过质量检验的用于饮用的PET瓶也能毫无问题地使 用。
相反,装过大豆源和/或油的瓶不适合,因为很难去除附着在瓶内部的大 豆源和/或油。
色调剂瓶的耐火性或强度通过热混合PET薄片和阻燃剂或增韧剂得以 改善。
基于PET薄片的重量,这种阻燃剂或增韧剂的含量是重量上的1-5%, 优选地是重量上的1-4%,更优选地是重量上的1.5-3%。在其中过多的添加 可能会造成PET的剥落(分离)和/或释放。
阻燃剂或增韧剂的具体实例包括聚碳酸酯树脂和多元酚。多元酚的具体 例子包括单宁酸和儿茶酸(catechin)。
通过上述对薄片的形状和物理性质的处理,使得注射模制变得容易,这 样能够连续生产。
作为其它典型的新使用PET材料的特性的透明性,对于色调剂瓶而言, 并无特别要求。因此需要适当的壁厚度,尺寸精度具有安全的余量。
当使用色调剂瓶时,色调剂容易地通过静电力附着至色调剂瓶壁。为了 改善这个缺点,优选地将抗静电物质添加到色调剂瓶中使用的材料。从而, 色调剂瓶中色调剂的残余量可以减少。
下面将说明关于注射模制的方法。
图3是执行上述混合方法的设备实例的原理图。在图3中,101代表一 注入PET的漏斗烘干机,102代表一注入混合物的漏斗烘干机,该混合物包 括循环的材料、PET以外的树脂和增塑剂,103是一漏斗,104是一圆筒, 105是一螺杆,106表示一喷嘴
已经通过两个漏斗烘干机101和102并在漏斗103处收集的材料被旋转 的螺杆105研磨成粉并且混合。在热熔合后,混合物作为形成色调剂瓶的材 料从喷嘴106压出并送至下一程序,注射模制。
具有不合适形状的PET薄片会堵塞漏斗103。当其含水量不合适时,PET 薄片往往在热作用下结晶并且停止。
下面将说明一种关于本发明的色调剂瓶中的色调剂瓶的双轴拉伸吹塑 模制方法,其中,嘴部和主体是整体地形成,并在嘴部的圆柱状部分上设置 有盘状边缘。
双轴拉伸吹塑模制方法优选地用于制造本发明的色调剂瓶,其优选地具 有良好的模制精确度,然而本发明并不限于由双轴拉伸吹塑模制方法制造的 瓶。
一种双轴拉伸吹塑模制方法通常具有两个步骤:一预成形处理,其中, 树脂通过注射模制而预成形;一拉伸吹塑模制处理,其中,在模制后压出(冷 却)的预制坯(型坯)被加热和软化,之后同时进行吹塑模制和拉伸。由于 色调剂瓶的嘴部与预制坯的嘴部相比几乎不变,所以预制坯的嘴部优选地由 注射模制来形成以便满足本发明的色调剂瓶的嘴的要求。
图4A是示出具有一嘴部10a、一支撑环部10b和一拉伸吹塑部10c的 预制坯10的基本结构的示意图。在本发明的色调剂瓶的情况下,预制坯10 的嘴部10a和支撑环部10b实际上分别构成了瓶的嘴部和圆形的盘状边缘。 色调剂瓶的圆形度和同心度基本上取决于预制坯10的模制精度。
因此,注射模制的模具是关键的,需要调整模具的精度以便形成具有所 需圆度的嘴部。这同样适用于同心度。在形成预制坯10后,尤其在预制坯 10完全冷却之前有效地开始下一步加热和软化的过程来防止预制坯10的嘴 和支撑环的变形
为了软化预制坯10,需要在围绕预制坯10的轴线旋转预制坯的同时以 不同温度加热多个部位,这些部位是根据最终获得的色调剂瓶的形状来选择 的。在达到多个部位的每个不同程度地软化的状态后,预制坯10进行拉伸 和吹塑以获得具有所需形状的色调剂瓶。在图4A中,预制坯10中由箭头表 示的拉伸和吹塑部分10c的No.1-No.6部分代表在不同温度下加热的多个部 位。
在本发明中,加热后的即时温度需要比树脂的玻璃转化温度高。在软化 后,预制坯10逐渐冷却,下一步的拉伸吹塑模制优选在预制坯10完全冷却 之前进行。
当PET作为树脂使用时,其玻璃态转化温度大约是76℃。这意味着, 预制坯10要在不低于玻璃态转化温度的温度下加热。当预制坯10在大约85- 大约100℃之间加热时,在拉伸期间预制坯10可以容易地沿着轴线(纵向的) 方向拉伸以使壁厚度变薄。当预制坯10在大约105-大约115℃之间的温度加 热时,预制坯10被白色化并且难以沿着轴线(纵向的)方向拉伸,但可以 沿着周向方向拉伸以使壁厚度变厚,
这就是说,在自然冷却后,当预制坯10处于高表面温度但是结晶化时, 预制坯难以沿着纵向方向拉伸,因此可以沿横向方向拉伸。
因此,需要根据色调剂瓶的形状选择加热温度。例如,主体部分在85-100 ℃的温度下模制,色调剂导引部20(图2)在更高的温度也就是105-115℃ 下模制。白色化的部分具有高强度以使白色化的部分特别适合于需要尺寸稳 定性和高强度的部分。
在双轴拉伸吹塑模制的下一过程中,预制坯10装配入一承载销12。除 了预制坯10的根部外,预制坯10由模具中的吹入空气沿着周向方向强力地 拉伸,同时也由拉伸杆(拉伸销)SP在压力下强力地拉伸至基部方向(轴 线方向)。类似于吹起薄和长的橡胶球的时候,拉伸的部分从色调剂瓶的嘴 部向基部方向逐渐增加,没有拉伸的部分朝向基部方向逐渐减少,最终基部 被双轴拉伸。这就是其中的嘴部和主体是整体成形的具有理想形状的色调剂 瓶是如何形成的。
在下文中通过参照图4B来描述双轴拉伸吹塑模制方法:将由加热器加 热同时设置在承载销12中的预制坯10传送至一模具;关闭模具;从预制坯 10的嘴部将拉伸销(SP)插入到预制坯10中;并且在注入压缩空气的同时, 用拉伸销(SP)拉伸预制坯10的基部。通过沿着预制坯10的轴线前后移动 拉伸销(SP),预制坯10被拉伸。下一步,将一对边模具半14和15模具分 开,并且将一底部模具16沿着离开瓶13的基部13a的方向传送,从而拉出 瓶13。在这一系列过程中,可优化地根据色调剂13的模制调整许多条件, 例如加热器的温度和位置、从承载销12注入到预制坯10的空气的压力、和 拉伸销(SP)的传送定时。
如图4B所示,模具11的该对边模具半14和15在与支撑环10b靠近的 部位具有相对薄的压出部分15a和15b。通过这些压出部分15a和15b,如 图2所示,嘴部18的基部18a和延伸至基部18a的肩部22得以形成。
在一般性描述本发明的优选实施例后,通过此处提供的某些具体示例可 以获得进一步的理解,这些具体示例仅仅为了说明而不是将本发明限于这些 具体示例。
实例
下面将参照实例说明PET循环并模制根据本发明的色调剂瓶。
在实例中,具有特定形状的色调剂瓶用于说明,但是本发明并不限定于 此。
在下列条件下,采用从用于饮用的PET瓶收集的磨削薄片作为原材料, 通过图3所示的注射模制机和图4所示的双轴拉伸吹塑模制方法制造如图2 所示的色调剂瓶(500g)。
实例1
采用具有8mm网眼的筛子过滤从用于饮用瓶的PET磨削得到的材料。
经过滤的薄片的平均尺寸是5.2mm。
85%的薄片的形状是八角形,磨屑状或云母状薄片被去除。
由JOP2004-3876中记载的PET树脂含水量测量方法来测量的含水量为 10%。因此,由空气将薄片烘干直至其含水量为1%。
当进行注射模制时,基于磨削PET薄片添加2%量的聚碳酸酯。在注射 模制过程中,色调剂瓶被连续地制造而没有停止,并且获得的色调剂瓶具有 足够的强度。
对比实例1
除了省略采用8mm网眼的筛子过滤和含水量调整外,与实例1中同样 的方式进行注射模制。
PET薄片具有15mm的平均尺寸和10%的含水量。
当制造色调剂瓶时,薄片由于其尺寸在漏斗中堵塞。另外,薄片具有比 较大量的湿气以致薄片结晶化,因此阻碍了螺杆的旋转。因此,不可能制造 色调剂瓶。
本文件要求优先权并包含涉及于2006年2月2日提交的日本专利申请 No.2006-025314的主题,在此作为参考结合其全部内容。
虽然现在已经充分地描述了本发明,但是本领域的普通技术人员明白, 在不脱离在此提出的发明的精神和范围前提下,可以作出许多改变和修改
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