BR0114654B1 - recipiente plástico tendo uma superfìcie interna tratada com carbono para produtos alimentares não-carbonatados. - Google Patents

Description

Recipiente plástico tendo uma superfície interna tratada com carbono paraprodutos alimentares não-carbonatados.

A invenção presente refere-se a recipientes plásticos,preferentemente para produtos alimentares não-carbonatados, baseados em polietilenode alta densidade (HDPE). Mais particularmente, a presente invenção refere-se arecipientes plásticos moldados baseados em HDPE tendo propriedades de barreira etendo uma superfície interna revestida de carbono.

É altamente desejável prover recipientes plásticos tendopropriedades de barreira, e é também altamente desejável prover recipientes plásticosusando HDPE.

O HDPE é mais parecido com um cristal regular do que comum entrelaçamento amorfo das cadeias de polímero em polietileno de baixa densidade(LDPE). Também, HDPE é mais forte e inflexível do que LDPE. Entretanto, HDPEgenericamente não tem propriedades de barreira e tem razões pobres de permeação deoxigênio. Assim, apesar da disposição para o uso de HDPE, posto que é econômico, ouso de tal material não tem sido prático.

Seria particularmente desejável o uso de HDPE pararecipientes para produtos alimentares não-carbonatados, como bebidas, devido a seubaixo custo e propriedades desejáveis, caso alguém pudesse divisar um modo efetivo ede baixo custo para superar a alta porosidade deste material.

Recipientes plásticos multicamadas são comumente usadospara itens de embalagem em um amplo leque de campos, incluindo produtos paraalimento e bebida, remédio, saúde e beleza, e uso doméstico.

Recipientes plásticos são conhecidos como fáceis demoldar, de custo competitivo e genericamente adequados para muitas aplicações.Recipiente multicamada provém o benefício de serem capazes de usar materiaisdiferentes em cada camada, onde cada material tem uma propriedade específicaadaptada para executar a função desejada.

Pelo fato dos recipientes plásticos poderem permitir quegases de baixo peso molecular, tais como oxigênio e dióxido de carbono, lentamentepermeiem através de suas configurações físicas, o uso de recipientes plásticos, porvezes, provam ser menos desejáveis quando comparados com recipientes formados deoutros materiais menos permeáveis, como metal ou vidro. Na maioria das aplicações, operfil de vida dos produtos como conteúdo está diretamente relacionado com acapacidade da embalagem para efetivamente suportar a tal permeação molecular. Nocaso de bebidas não-carbonatadas, tais como sucos, o oxigênio na atmosferacircundando o recipiente pode gradualmente permear para dentro do recipiente atravésdas paredes de plástico do recipiente para atingir o interior do recipiente e deteriorar oconteúdo. Um recipiente altamente poroso, tal como HDPE1 pode permitir rápidadeteriorização do sabor dos conteúdos do recipiente.

Para suportar alguns dos assuntos já mencionados, osfabricantes de recipientes plásticos tem utilizado várias técnicas para reduzir ou eliminara absorção e/ou permeabilidade de tais gases. Algumas das técnicas mais comunsincluem: aumento da espessura de todas, ou porções, das paredes do recipiente;incorporação de uma ou mais camadas de barreiras às estruturas da parede; inclusão deum material varredor de oxigênio, ou material reativo, dentro das paredes do recipiente; eaplicação de vários revestimentos à superfície interna e/ou externa do recipiente.

Entretanto, um numero de barreiras convencionais e ou materiais varredores nãodiminuem efetivamente a permeação através de uma parede de recipiente altamenteporosa, especialmente para períodos extensos de tempo. Além disso, há usualmenteoutros assuntos práticos associados com a maioria das técnicas convencionais, maiscomumente, custo de material aumentado, e/ou ineficiências de produção.

Em época recente, o uso de plásticos tornou-se um artigo designificação social. Reciclagem tornou-se um assunto ambiental de importânciacrescente, e um numero de regulamentações de governos e de autoridadesfiscalizadoras continua a tratar da matéria. Em um numero de jurisdições, a legislaçãorelativa à coleta, retorno e reutilização de recipientes de plástico tem tanto sidoconsiderada como já tem sido acionada.

Além disso, o HDPE é um material particularmentedesejado, especialmente para produtos alimentares não-carbonatados, como bebidas,devido às suas desejáveis propriedades. Por exemplo, tem alta resistência e é de baixocusto; pode ser corretamente usado com concentrados coloridos para prover um atrativocolorido para o produto que também reduzirá ou eliminará os efeitos nefastos da luzultravioleta. Além disso, pode ser usado efetivamente com uma larga variedade deconcentrados coloridos; tem boa processabilidade e boas propriedades de contração.

Assim, existe uma necessidade na industria e é um objetivoda presente invenção prover um recipiente plástico baseado em HDPE, especialmenteque seja adequado para conter bebidas não-carbonatadas, como sucos, e prover umnível aceitável de eficiência quando comparado aos recipientes comerciais formados commateriais alternativos. Uma outra necessidade existe quanto a um método para produzirtais recipientes em altas razões de volume comercial usando equipamento convencional.

Ainda é um objetivo da presente invenção e necessidade deprover um recipiente baseado em HDPE que tenha propriedades de barreira e queminimize ou evite o alto custo dado pela inconveniência dos recipientes plásticosmulticamadas convencionais. Ainda é mais um objetivo conseguir isto com um custorazoável, em um processo viável comercialmente, e com um produto efetivo.Descobriu-se que os objetivos já citados e vantagens sãocorretamente conseguidos em acordo com a presente invenção.

Reconhecendo os problemas e assuntos associados com osrecipientes plásticos convencionais multicamadas, especialmente aqueles usados paraconter produtos alimentares não-carbonatados, especialmente bebidas, um recipienteplástico tendo propriedades de barreira de gás melhoradas e baseado em HDPE é aquiprovido vantajosamente. Um recipiente construído de acordo com os princípios dapresente invenção provê várias vantagens sobre aqueles previamente disponíveis. Taisvantagens são genericamente configuradas através do uso do desejado HDPE e umrevestimento de carbono sobre a superfície interna do recipiente. É uma vantagemsignificativa que o recipiente da presente invenção desejadamente pode também incluirvarredores de oxigênio e pode ter uma configuração de multicamadas. Além disso, orecipiente aperfeiçoado pode ser produzido usando técnicas de processamento eequipamentos de fabricação convencionais.

Um importante aspecto da invenção presente é terpropriedades de barreira efetivas no recipiente presente com os benefícios funcionais ecomerciais associados ao ter-se um recipiente incluindo o desejado HDPE. Além do mais,a facilidade na reciclagem subseqüente ao recipiente produzido de acordo com osprincípios da presente invenção torna a prática da invenção extremamente vantajosa.Mais ainda, a presente invenção provê a vantagem adicional de permitir ao produtorvariar controladamente o posicionamento do material e espessura de parede em qualquerdada posição ao longo do comprimento vertical das camadas internas e/ou externas dorecipiente. De acordo com os princípios da presente invenção, um recipiente é provido eque particularmente é adequado para produtos alimentares não-carbonatados tal comobebidas que pode ser moldado por sopro ou moldado por extrusão tendo uma porção deparede superior, uma porção de parede lateral intermediária posicionada abaixo daporção de parede superior, e uma porção de base posicionada abaixo da porção deparede lateral intermediária, a porção de base sendo adaptada para suportar o recipientedependente ou independentemente. O recipiente inclui uma primeira camada moldadatendo uma superfície interna e uma superfície externa formada de polietileno de altadensidade e um revestimento de carbono formado adjacente e desejavelmente sobre asuperfície interna da primeira camada externa e nela aderido e substancialmente de igualextensão com a primeira camada. Em uma configuração preferida, a espessura daprimeira camada é ajustada controladamente ao longo de seu comprimento vertical. Casoseja desejado, a primeira camada pode também incluir materiais de barreira adicionaise/ou varredores de oxigênio / materiais reativos nela incorporados.

De acordo com os princípios da presente invenção, orecipiente pode incluir uma segunda camada adjacente à primeira camada, onde asegunda camada está adjacente ao menos a uma das superfícies internas da primeiracamada e superfícies externas da primeira camada, para prover um recipiente altamentedesejado multicamadas.

O HDPE usado na presente invenção tem uma densidadeacima de cerca de 0,940 gramas / cm3.

O recipiente da presente invenção é particularmenteadequado para uso com produtos não-carbonatados como produtos alimentícios, maspode também ser usado para produtos que vantajosamente incluem a injeção de gasesdentro de si, como CO2 ou nitrogênio.

Outras e mais vantagens ficam prontamente visíveis a partirda descrição detalhada a seguir do melhor modo para conduzir a invenção quandotomada em conexão com os desenhos anexos onde são descritas, por motivos deamostra e exemplo, configurações da presente invenção.

A presente invenção será mais prontamente compreensívelconsiderando-se os desenhos anexos, onde :

- a Figura 1 é uma vista em elevação de um recipiente de acordo com os princípios dapresente invenção;

- as Figuras 1A, 1B e 1C são vistas de secção transversal e ampliadas de várias áreas dorecipiente onde são mostradas as espessuras relativas das camadas formando orecipiente;

- a Figura 2 é uma vista em elevação parcialmente quebrada de um exemplo de um pré-formado multicamadas;

- a Figura 3 é uma vista em elevação parcialmente quebrada de um outro exemplo de umpré-formado multicamadas;

- a Figura 4 é uma vista em elevação de um recipiente de acordo com os princípios dapresente invenção;

- as Figuras 5, 6 e 7 são vistas de secção transversal e ampliadas do recipiente onde sãomostradas as espessuras relativas das camadas formando o recipiente;

- a Figura 8 é uma vista em elevação parcialmente quebrada de um exemplo de um pré-formado;

- a Figura 8 é uma vista em elevação parcialmente quebrada de um exemplo de um pré-formado; e

- a Figura 9 é uma vista em elevação parcialmente quebrada de um outro exemplo de umpré-formado.

Com referência, agora, nos desenhos em detalhe, ondereferências numéricas e literais semelhantes indicam elementos semelhantes, há nafig. 1 uma vista em elevação de um recipiente (10) construído de acordo com osprincípios da invenção presente. O recipiente (10) inclui tipicamente uma porção (12) deparede superior que inclui uma abertura (13); uma porção (14) de parede lateralintermediária posicionada abaixo da porção (12) de parede superior; e uma porção debase (16) posicionada abaixo da porção (14) de parede lateral intermediária. A porção debase (16) está adaptada para suportar o recipiente (10) dependentemente, ou seja, ondeoutro objeto tal como um copo de base (não mostrado) é usado, ou independentemente,ou seja, onde nenhum outro objeto é necessário para manter o recipiente de pé sobreuma superfície genérica plana. Em uma configuração preferida, o recipiente (10) ésuportado por uma base auto suportante formada por uma depressão interna (18) como amostrada na fig. 1, apesar de outras configurações de base conhecidas na arte poderemser usadas.

Referindo-se às fig. 1A - 1C, que representam vistasdetalhadas ampliadas das áreas 1A, 1B e 1C, respectivamente, da fig. 1, o recipiente (10)inclui : a) uma camada (20) interna moldada, tendo um comprimento vertical e umasuperfície interna (22); b) uma camada (24) externa moldada ; e c) um eixo A verticalcentral. A superfície interna (22) da camada (20) interna moldada é ao menosparcialmente revestida com uma fina camada ou filme de carbono (26). Enquantoencapsulação completa da camada (20) interna pela camada externa (24) não érequerida, é preferido que a camada externa (24) moldada seja substancialmente deextensão igual à da camada interna (20) que provê suporte estrutural às paredes dorecipiente (10).

A camada (20) interna moldada é compreendida por ummaterial termoplástico. As seguintes resinas podem ser usadas como materiais plásticospara a camada (20) interna : resinas de polietileno, resinas de polipropileno, resinas depoliestireno, resinas de copolímeros de ciclo-olefinas, resinas de tereftalato de polietileno,resinas de naftalato de polietileno, resinas de copolímeros de etileno-(vinil álcool), resinasde poli-4-metilpenteno-1, resinas de poli (metil metacrilato), resinas de acrilonitrila,resinas de cloreto de polivinila, resinas de cloreto de polivinilideno, resinas de nitrila deacrilo-estireno, resinas de acrilonitrila de estireno-butadieno, resinas de poliamida,resinas de poliamida-imida, resinas poliacetais, resinas policarbonato, resinas tereftalatode polibutileno, resina de ionômero, resina de polisulfona, resina de politetra fluoroetileno,e assemelhadas. Quando estão envolvidos conteúdos de produtos alimentares, acamada interna (20) é preferentemente formada de tereftalato de polietileno (PET)virgem, naftalato de polietileno (PEN), e / ou combinações ("blends") de tereftalato depolietileno e naftalato de polietileno. Entretanto, outras resinas termoplásticas podemtambém ser usadas, particularmente aquelas aprovadas para contato com produtosalimentares.

A camada (24) externa moldada é compreendida por HDPEe provê o principal volume do recipiente.Em uma configuração preferida, a camada interna (20) temuma espessura de parede, tomada ao longo do seu comprimento vertical, que é da faixade 0,5 mil a 5 mils (0,0127mm a 0,127mm) e mais preferentemente entre 1 e 2 mils(0,0254mm a 0,0508mm). Como mostrado nas fig. 1 e fig. 1A, 1B e 1C, a espessura dacamada interna pode ser variada ao longo do comprimento vertical. Desta maneira,diferentes porções do recipiente (10) podem ter espessuras variavelmente controladas aolongo do comprimento vertical, provendo utilização de material aperfeiçoado eflexibilidade de projeto aumentados. Por exemplo, a espessura da camada interna (20)posicionada na porção (12) superior (tal como mostra a fig. 1A) pode ser mais fina do quea porção (14) de parede lateral intermediária (tal como mostra a fig. 1B).

Assemelhadamente, a espessura da camada interna (20) na porção (16) de parede debase (tal como mostra a fig. 1C) pode ser mais fina do que a espessura da mesmacamada na porção (14) de parede lateral intermediária (tal como mostra a fig. 1B).

Tomando um aspecto da invenção presente, a camadainterna compreende menos que 0,60 em peso do peso total do recipiente (10),preferentemente menos que 0,30 do peso total do recipiente (10), e maispreferentemente, menos que cerca de 0,15 do peso total do recipiente (10). Acapacidade da invenção presente para usar uma camada (20) interna excepcionalmentefina - particularmente quando comparada com outros recipientes multicamadasconvencionais - pode prover significativas vantagens econômicas, e incentiva nainvenção presente recipientes onde o principal volume é feito do barato HDPE.

Como já mencionado, a superfície interna (22) da camada(20) interna é revestida com uma fina camada de carbono (26) que provê propriedadesde barreira aumentadas ao recipiente (10). Em uma configuração preferida, orevestimento de carbono (26) é compreendido por um carbono amorfo altamentehidrogenado que está em dôpe com nitrogênio. A espessura do revestimento de carbono(26) é menor do que cerca de 10 μιτι e o peso do revestimento (26) é menor que cercade 1/10 000 do peso total do recipiente. Um importante aspecto da invenção presente éo de que somente cerca de 3 mg do revestimento de carbono (26) é necessário paratratar um recipiente plástico de 500 cc. Ainda mais, apesar da notável espessura fina dorevestimento de carbono (26), a quantidade de proteção de barreira conseguida ébastante significativa e a proteção contra permeação de oxigênio e dióxido de carbono éfavorável quando comparadas com a proteção encontrada em latas de metal ou garrafasde vidro.

A camada externa (24) moldada de HDPE compreende aomenos cera de 0,40 em peso do peso total do recipiente (10) mas pode compreendermais do que 0,90 em peso do peso total do recipiente do recipiente (10), caso desejado.

Em uma configuração preferida, a camada externa (24) tem uma espessura de parede,tomada ao longo de seu comprimento vertical, que está na faixa de 6 a 23 mils(0,1524mm a 0,5842mm). Como mostra a fig. 1 e figs. 1A, 1B e 1C, a espessura dacamada externa pode também variar separadamente e independentemente ao longo deseu comprimento vertical. Desta maneira, diferentes porções do recipiente (10) - (tomadoperpendicular ao eixo vertical central A) pode ter diferentes espessuras de camadainterna, diferentes espessuras de camada externa, e/ou diferentes medições deespessura global; tudo em/por projeto. Por exemplo, a espessura da camada externa(24) moldada posicionada na porção superior (12) - tal como mostrado na fig. 1A - podeser bem mais grossa do que a porção (14) de parede lateral intermediária - tal comomostrado na fig. 1B. Assemelhadamente, a espessura da camada externa (24) na porção(16) de parede de base - tal como mostrado na fig. 1C - pode ser mais grossa do que aespessura da mesma camada na porção (14) de parede lateral intermediária - tal comomostrado na fig. 1B. Devido à camada externa (24) moldada estar feita com o materialmenos custoso HDPE que não contata diretamente os conteúdos do recipiente (10), ummaterial menos custoso pode ser usado para formar um certo numero dos componentesintegrados estruturais do recipiente, tal como a flange de pescoço e as roscas externas(32) mostradas na fig. 1 e fig. 1A.

Enquanto é freqüentemente desnecessário, e podecomplicar o processo de reciclagem, em aplicações especiais, a camada interna (20) e/oucamada externa (24) pode ainda incluir materiais de barreira adicionais, e/ou varredoresde oxigênio ou materiais de reação (não mostrados) que são comumente conhecidos naarte. Exemplos de alguns dos materiais mais comuns usados como barreira incluemsaran, copolimeros (EVOH) do álcool vinil-etilênico, e copolimeros de acrilonitrila, talcomo Barex. O termo saran é usado em seu senso comercial normal para contemplarpolímeros feitos por exemplo de polimerização de cloreto de vinilideno e cloreto de vinilaou metil-acrilato. Monômeros adicionais podem ser incluídos, como j;a é bem conhecido.Polímeros de cloreto de vinilideno são freqüentemente os mais comumente usados, masoutros materiais como barreira de oxigênio são bastante conhecidos. Materiaisvarredores de oxigênio podem incluir materiais comercializados para tal propósito porvarias companhias de petróleo e fabricantes de resina. Um exemplo específico de talmaterial é comercializado sob a marca de AMOSORB e é comercialmente disponibilizadopela Amoco Corporation.

Outra vantagem significativa da invenção presente é a dahabilidade de prover propriedades de barreira significativas, incorporar um alto conteúdodo desejado material HDPE, e ser vantajoso para os dias atuais presentes quanto àreciclagem. A camada interna (20) e a camada externa (24) são ambas compreendidaspor material plástico e podem ser prontamente recicladas. Diferente de um número deoutros materiais de barreira freqüentemente usados em conexão com recipientesmulticamadas, que podem dificultar a separação, o revestimento (26) de carbono dainvenção presente não tem impacto sobre a reciclagem dos materiais plásticos dos quaiso recipiente (10) é composto.

A invenção presente inclui a vantagem adicional de sercapaz de prover um recipiente (10) com propriedades de barreira melhoradas que podemser usadas para suportar produtos alimentares. Recipientes plásticos tendo umasuperfície interna tratada com um filme de carbono amorfo foram aprovados para contatocom produtos alimentícios pela Technische National Onderzoek, a organização parapadrões creditada pela Comunidade Econômica Européia. A aprovação da United StatesFood and Drug Administration (USFDA) está atualmente em processo.

O recipiente (10) da invenção presente pode ser formadopor qualquer dos vários processos técnicos conhecidos o que permite a fabricação de umrecipiente (10) moldado multicamadas tendo uma camada interna (20) moldada e umarelativamente espessa camada externa (24), moldada em plástico HDPE. O recipientepode vantajosamente ser preparado por moldagem por extrusão ou moldagem por sopro.

Em uma configuração, o recipiente multicamadas (10) é formado via uma operação demoldagem por sopro envolvendo um pré-formado (34) multicamada, tal como aqueledesenhado genericamente na fig. 2. Embora não seja uma aparência requerida, o pré-formado (34) pode incluir uma flange de pescoço (30) (para fins de manuseio) e roscasexternas (32) (para segurar uma tampa) que corresponde às mesmas aparênciasmostradas na fig. 1. A pós a moldagem por sopro do recipiente (10), como mostra a fig. 1,mas algum tempo antes da operação de enchimento, a superfície interna (22) da camada(20) interna do recipiente (10) é tratada com carbono, como mais discutido abaixo.

Em uma primeira configuração, como mostra a fig. 2, umpré-formado (34) ou recipiente final é produzido, e, por moldagem por extrusão, umacamada (20') interna tendo uma sua superfície interna (22'), e, por uma moldagem porinjeção, uma camada externa (24'). A camada (20') interna e a camada externa (24') dopré-formado (34) correspondem à camada interna (20) e à camada externa (24) dorecipiente (10). A extrusão da camada (20') interna do pré-formado possibilita o fabricanteproduzir uma camada mais fina do que é geralmente possível usando moldagem porinjeção convencional ou processos de co-injeção. Por exemplo, a camada interna de umpré-formado (34) multicamada por moldagem por extrusão pode ser feita tão fina quanto15-20 mils (0,381 mm até 0,508mm) ou menos. Em oposição, é difícil, ou mesmoimpossível, tornar prático por moldagem por injeção uma camada interna tendo um perfilde espessura comparável. Ainda mais, um processo de extrusão ou co-extrusão permiteo fabricante variar prontamente a espessura de material que está sendo extrudado aolongo do comprimento do extrudado. Variações na espessura da camada interna sãodesejáveis por várias razões as quais incluem estética, eficiência no uso de material, ecustos reduzidos, e exigências de resistência variável.

A camada externa (24') do pré-formado (34) é formada deHDPE e, de acordo com a presente invenção, é substancialmente mais grossa do que acamada (20') interna. A camada externa (24') pode ser moldada por injeção ou porcompressão, ou co-extrudada sobre a camada (20') interna. Tais processos de moldagemsobreposta ainda permite a formação de uma flange de pescoço (30) e roscas externas(32).

Em uma segunda configuração, mostrada na fig. 3, um pré-formado (34) multicamada é produzido termoformando uma fina folha de materialplástico, e formando tal folha em o que será a camada interna (20') tendo uma suasuperfície interna (22') desde o pré-formado (34). O processo de termoformação permitea formação de um pré-formado (34) com uma camada interna (20') muito fina. De fato, asespessuras de parede mínimas de 3 mil (0,0762mm), ou menos, são possíveis. Como nocaso de uma camada interna (20') extrudada, uma vez a camada interna (20') do pré-formado (34) seja formada, a camada externa (24') de plástico reciclado pode sermoldada por injeção ou compressão sobre a camada interna (20') para prover um pré-formado (34) multicamada. A fig. 3 é um exemplo representativo de um pré-formado (34)formado com uma camada interna (20') termoformada e camada externa (24') moldadaem HDPE por injeção .

Um recipiente multicamada pode então ser soprado usandooperações de moldagem a sopro convencionais, ou um recipiente final co-extrudadoobtido diretamente. Devido ao pré-formado (34) que será retificado e "polido" durante umprocesso de moldagem por sopro subseqüente, a espessura do pré-formado (34), emporções correspondendo àquelas porções semelhantes do recipiente soprado, serãoinerentemente um pouco maiores. De fato, as espessuras das várias porções do pré-formado (34) são tipicamente projetadas para levar em conta a quantidade de retificaçãoe expansão circunferencial necessária para formar o perfil de espessura desejado norecipiente (10) final. Para clareza, daqui para a frente, os recipientes tendo camadas (20,24) internas e externas que não foram tratadas com carbono deverão ser distinguidas dosrecipientes (10) nos quais a superfície interna (22) foi revestida com carbono.

Após um recipiente tendo uma camada interna (20) e umacamada externa (24) produzidas, um revestimento de carbono é formado sobre ao menosuma porção da superfície interna (22) da camada interna (20). O revestimento de carbono(26) não tem de ser imediatamente aplicado ao recipiente, entretanto, é geralmente maiseficiente aplicar o revestimento (26) prontamente após o recipiente ter sido soprado eestar dentro de um perfil de temperatura apropriado.

Em uma configuração preferida, os recipientesmulticamadas são removidos de uma máquina de moldagem rotativa de alta velocidadeconvencional e subseqüentemente transferidos , diretamente ou indiretamente (i.e., viauma etapa de manuseio intermediária), a um aparelho para aplicação de um revestimentode carbono (26) nos recipientes. Em aplicações de produção de alta velocidade, oaparelho de revestir com carbono será também tipicamente do tipo rotativo. Um exemplode tal aparelho que pode ser usado para aplicar revestimento de carbono à superfícieinterna (22) do recipiente (10) é o disponibilizado pela Sidel of Le Havre, France, e écomercialmente negociado sob o nome de marca "ACTIS".

Um método para revestir com carbono recipientesmulticamadas (10) é descrito a seguir em mais detalhe. De acordo com um métodopreferido para revestir com carbono a superfície interna (22) do recipiente (10), é providoum aparelho convencional para revestir com carbono ou tratar com carbono tendocinemática rotativa e um eixo vertical central. O aparelho para revestir com carbonogeralmente gira sobre seu eixo vertical central em uma primeira direção rotacional, porexemplo, anti-horária, em uma velocidade rotativa razoavelmente alta. Uma máquina demoldagem por sopro, ou outro mecanismo de transferir recipientes rotativo, geralmentedisposto em estreita proximidade com o aparelho de revestir com carbono funciona comoa fonte de recipientes para subseqüente tratamento com carbono. Para facilitar atransferência, o mecanismo de transferir recipientes rotativo gira em uma direção opostaà direção rotativa do aparelho de revestir com carbono, por exemplo, sentido horário, e osrecipientes (10) multicamadas são mecanicamente engastados desde o mecanismo detransferir recipientes para o aparelho de revestir com carbono. A pesar de não requeridopara a prática da presente invenção, o recipiente (10) preferivelmente inclui uma flangede pescoço (30) ou outro meio físico para ao menos parcialmente suportar o recipiente(10) durante o processo de transferência mecânica.

Conforme os recipientes (10) são transferidos domecanismo de transferência para o aparelho de revestir com carbono, os recipientes (10)são preferentemente mantidos pela porção (12) superior em uma orientação "de pé" coma abertura (13) geralmente olhando para cima. Caso desejado, vácuo pode também sergerado e usado para suportar ou suportar parcialmente o recipiente (10). Durante oprocesso de transferência, os recipientes (10) individuais são recebidos por ummecanismo de recepção que é parte do aparelho de revestir com carbono. O mecanismode recepção gira ao redor do eixo central do aparelho de revestir com carbono, agarra ousegura o recipiente e sela a abertura (13) da porção (12) superior do recipiente, muitosemelhantemente a uma tampa. Quando posicionado apropriadamente sobre e combatente na abertura (13), o mecanismo de recepção produz um selo apertado para ficarestanque sobre o recipiente.

O mecanismo de recepção inclui ao menos duas aberturasposicionadas acima da abertura (13) do recipiente que são usadas para a introdução eremoção de gases do interior do recipiente. Uma primeira abertura no mecanismo derecepção está em comunicação com uma fonte de vácuo, tal como uma bomba de vácuo.

Após o mecanismo de recepção ter selado seguramente a abertura (13), o ar dentro dorecipiente é descarregado através da primeira abertura por meio de um vácuo. Édesejável que o grau de vácuo decaia dentro de uma faixa de cerca de 10"2 a 10 "5 torr,de modo a encurtar o tempo de descarga para um vácuo e assim salvar necessariamenteenergia. Com um baixo grau de vácuo de mais que 10 "2 torr, impurezas no recipientesão muito aumentadas; por outro lado, com grau alto de vácuo abaixo de 10 "5 torrtempo crescente e uma energia maior são necessários para descarregar o ar dorecipiente.

Uma vez o ar que está dentro do recipiente tenha sidoevacuado, o recipiente é subseqüentemente cheio ou "carregado" com um gás puro, nãodiluído, que será usado na formação do revestimento de carbono (26). A razão de fluxodo gás bruto está preferentemente dentro de uma faixa de cerca de 1 até 100 ml/min.

Preferentemente, a difusão do gás bruto dentro do recipiente é aumentada provendo-seuma extensão, tal como um tubo tendo uma pluralidade de aberturas de sopro. De acordocom uma configuração, uma extensão entra dentro do recipiente (10) através da segundaabertura algum tempo depois da abertura (13) ser selada e a extensão estende-se paradentro cerca de 24,5mm até 50,8mm (1 ,Oin - 2,0in) da porção mais baixa do recipiente.

O gás pode ser composto por hidrocarbonetos alifáticos,hidrocarbonetos aromáticos, oxigênio contendo hidrocarbonetos, nitrogênio contendohidrocarbonetos, e outros em estado gasoso ou líquido em uma temperatura ambiente.Benzeno, tolueno, o-xileno, m-xileno, p-xileno e ciclohexano, cada um tendo seis ou maisque seis carbonos são preferidos. O gás pode ser usado único, mas uma mistura de doisou mais que dois tipos de gases puros pode ser usada no estado de diluição em gásinerte tal como argônio ou hélio.

Em algum ponto após o recipiente ter sido recebido pelomecanismo de recepção do aparelho de revestir com carbono, o recipiente é inseridodentro de um cilindro ou outro espaço vazio provido para acomodar o recipiente. Naconfiguração preferida, o aparelho de revestir com carbono inclui uma pluralidade decilindros ocos que giram na mesma direção como, e em sincronismo com, o mecanismode recepção. É mais preferido ainda que o mecanismo de recepção que retém e sela aabertura (13) do recipiente também funciona para cobrir o cilindro.

Após o suprimento de gás estar dentro do recipiente, éfornecida energia sobre o recipiente desde uma fonte de energia elétrica de altafreqüência, tal como micro-onda produzida por dispositivo. A impressão da potênciaelétrica gera plasma, e causa ionização por extrema excitação molecular e umrevestimento de carbono (26) formado sobre a superfície interna (22) do recipiente.Enquanto o método acima mostra um processo para formarum revestimento de carbono (26) sobre a superfície interna (22) de um recipiente, outrosmétodos convencionais podem também ser usados com sucesso. Por exemplo, orecipiente de plástico poderia de outro modo ser inserido e acomodado dentro de umeletrodo externo e ter um eletrodo interno posicionado dentro do recipiente. Após orecipiente ser evacuado e ser carregado com gás suprido através do eletrodo interno,potência elétrica é suprida desde a fonte elétrica de alta freqüência ao eletrodo externo.O suprimento de potência elétrica gera plasma entre o eletrodo externo e o eletrodointerno. Devido o eletrodo interno ser aterrado, e o eletrodo externo ser isolado pelomembro isolante, um auto-bias negativo é gerado sobre o eletrodo externo, de modo queo filme de carbono é formado uniformemente sobre a superfície interna do recipiente aolongo do eletrodo externo.

Quando o Ipasma é gerado entre o eletrodo externo e oeletrodo interno, elétrons são acumulados sobre a superfície interna do eletrodo externoisolado para eletrificar negativamente o eletrodo externo, para gerar auto-bias negativosobre o eletrodo externo. No eletrodo externo, uma queda de voltagem ocorre porque háacumulação de elétrons. A este tempo, dióxido de carbono como fonte de carbono existeno plasma, e ionizado positivamente o gás fonte de carbono é seletivamente colidido coma superfície interna (22) do recipiente que está disposto ao longo do eletrodo externo, e,então,carbonos próximos um do outro são fixados juntos dessa maneira formando filmede carbono duro compreendendo revestimento notoriamente denso sobre a superfícieinterna (22) do recipiente.

A espessura e uniformidade do revestimento de carbono(26) pode ser variada ajustando-se : a saída de alta freqüência; a pressão do gás norecipiente; a taxa de fluxo para carregar o recipiente com gás; o período de tempodurante o qual o plasma é gerado; o auto-bias e tipo de materiais primários usados; eoutras variáveis assemelhadas. Entretanto, a espessura do revestimento de carbono (26)está preferentemente dentro de uma faixa de 0,05 até 10μπι para obter a efetivasupressão da permeação e/ou absorção do composto orgânico de baixo peso moleculare a propriedade de barreira a gás aumentada, em adição a uma excelente adesão aoplástico, uma boa durabilidade e uma boa transparência.

A fig. 4 mostra uma vista em elevação de mais umaconfiguração de um recipiente (100) construído de acordo com os princípios da presenteinvenção. O recipiente (100) inclui tipicamente uma porção (112) de parede superior,incluindo uma abertura (113); uma porção (114) de parede lateral intermediáriaposicionando-se abaixo da porção de parede superior (112); e uma porção de base (116)posicionada abaixo da porção (114) de parede lateral intermediária. A porção de base(116) está adaptada para suportar o recipiente (100) tanto dependentemente, ou seja,onde outro objeto tal como um copo de base (não mostrado) é usado, ouindependentemente, ou seja, onde nenhum outro objeto é necessário para manter orecipiente "de pé" sobre uma superfície plana qualquer. Em uma configuração preferida,o recipiente (100) é suportado por uma base livre formada por uma depressão interna(118), tal como mostrado na fig. 4.

Com referência nas fig. 5 - 7, que representam vistasdetaladas ampliadas das áreas (100A, 100B e 100C), respectivamente, da fig. 4, orecipiente (100) inclui uma camada (120) externa moldada, tendo um comprimentovertical, uma superfície interna (122), uma superfície externa (123), e um eixo B verticalcentral. A superfície interna (122) da camada (120) externa moldada está ao menosparcialmente revestida com uma fina camada ou filme de carbono (124) como nasconfigurações das fig. 1 - 3. Enquanto a encapsulação completa da camada (120) internapela camada (124) de carbono é preferida, pode não ser requerida para aplicaçõesparticulares. É preferido que a camada (120) externa moldada seja substancialmente tãoextensa quanto a camada de carbono (124) e para prover suporte estrutural para orecipiente (100).

A camada (120) externa moldada é a camada de materialplástico HDPE desejado, apesar de poder conter outros materiais como supra descrito.Caso desejado, a camada externa moldada pode ser 100% de material plástico HDPE.

É particularmente desejável misturar ("blend") pequenasquantidades de materiais tipo barreira e/ou varredores de oxigênio, ou materiais reativoscom o HDPE como já discutido na fig. 1. Por exemplo, menos de 5% em peso de saran,copolímeros de etileno-vinil-alcool (EVOH) e copolímeros de acrilonitril, tal como Barex.Em adição, a invenção presente pode prontamente usar material de viscosidadeintrínseca (IV) ultrabaixa, ou seja, material tendo um (IV) de menos que ao redor de 0,60ou 0,55. Estes materiais são freqüentemente brancos ou esbranquiçados na cor. Umavantagem significativa da invenção presente é a habilidade de processar, "em-processo", sucata, simples e eficientemente, mesmo com materiais como supra citados.

A superfície interna (122) da camada (120) externa érevestida com uma fina camada de carbono (124) que provê propriedades de barreiraaumentadas ao recipiente (100). Configurações, características e preparo dorevestimento de carbono (124) foram acima descritos com relação à fig. 1 e isto tambémse aplica às configurações das fig. 4 - 7.

A camada externa moldada tem uma espessura de parede,tomada ao longo de seu comprimento vertical, que é da faixa de 6 a 23 mils (0,1524mmaté 0,5842mm). Como mostram as fig. 5 - 7, a espessura da camada externa podetambém ser separadamente e independentemente variada ao longo de seu comprimentovertical, como com a camada externa (24) da fig. 1. Da mesma maneira que a camadaexterna (24) da fig. 1, devido à camada externa moldada estar compreendida por ummaterial plástico HDPE desejado e menos custoso que não deve diretamente contatar osconteúdos do recipiente (100), um material menos custoso pode ser usado para formar ovolume do recipiente incluindo um numero dos componentes integrados estruturais parao recipiente, tais como pescoço com flange (126) e roscas externas (128) mostradas nafig. 4. O revestimento de carbono provê proteção para os conteúdos do recipiente.

Similarmente, o revestimento de carbono interno pode serprontamente variado já que a espessura varia ao longo do comprimento vertical dorecipiente. Desejavelmente, entretanto, por conveniência, é provido um revestimento decarbono substancialmente uniforme.

As configurações das fig. 4-7 oferecem as significativasvantagens da invenção presente descritas com relação às fig. 1-3.

O recipiente das fig. 4 - 7 podem ser formadas por qualquerdas muitas técnicas de processamento conhecidas que permitem a fabricação de umaúnica camada ou de multicamadas em recipientes moldados como descrito para afig. 1. Em uma configuração, o recipiente (100) é formado via uma operação demoldagem por sopro ou extrusão. O recipiente (130), tal como se vê genericamente nafig. 8, pode ser o recipiente final moldado por extrusão ou um pré-formado. Apesar denão ser uma aparência requerida, um pescoço com flange (132) pode ser provido (paraefeitos de manipulação) e roscas externas (134) (para segurar um fechamento), o quecorresponde as mesma aparências vistas na fig. 4. Caso seja empregado molde porsopro, após a moldagem por sopro do recipiente para formar o recipiente final (100), umaconfiguração do qual é mostrada na fig. 4, mas algum tempo antes da operação deenchimento, a superfície interna (122) do recipiente é tratada com carbono como já foimais detalhado acima.

Em uma configuração mostrada na fig. 9, um pré-formado(140) que se transformará em recipiente é produzido por extrusão moldando um pré-formado ou recipiente final (140) com um corpo (146) e uma base (148), flange depescoço (142) e roscas externas (144). Um processo de extrusão permite o fabricanteprontamente variar a espessura de material sendo extrudado ao longo do comprimentodo extrudado. Variações na espessura do pré-formado é desejável por várias razões queincluem estética, uso eficiente de material e custos reduzidos, e exigências de resistênciavariável.

O recipiente ou pré-formado (140) é baseado em materialplástico HDPE que, como já indicado, é uma vantagem particular da invenção presente.

Na configuração da fig. 8, um pré-formado ou recipiente final(130) é produzido termoformando-se uma fina folha de material plástico e formando talfolha no que será o pré-formado (130); ou injeção, ou compressão, para moldar o pré-formado(130). Assim, o pré-formado da fig. 8 pode incluir um pescoço com flange (132) eroscas externas (134), porção de corpo (136) que será a porção de corpo do recipiente eporção de base (138) que será a porção de base do recipiente.

O recipiente pode então ser soprado caso seja desejadousar operações convencionais de moldagem por sopro como supra descrito.

Após o recipiente final ser formado, um revestimento decarbono é formado sobre ao menos uma porção da superfície interna (122) do recipiente(120) e preferentemente sobre a superfície interna inteira, como supra descrito com a fig.1. O revestimento com carbono (124) não precisa ser imediatamente aplicado norecipiente, entretanto, é geralmente mais eficiente aplicar o revestimento de carbonoprontamente tão logo o recipiente intermediário tenha sido soprado e estando dentro deum perfil de temperatura apropriado.

O recipiente da fig. 4 oferece vantagens significativas emadição àquelas da fig. 1. O básico do recipiente é um material mono-camada que podeser prontamente processado por meios convencionais. Além disso, o material básicoHDPE barato pode ser prontamente misturado com outros materiais e devido aorevestimento interno co carbono não entra em contato com os conteúdos do recipiente eos conteúdos são bem protegidos. Propriedades de barreira são prontamente efacilmente obtidas e os conteúdos do recipiente não são impactados por aromas esabores adversos. Ainda, o recipiente da invenção presente elimina a necessidade deuma barreira em separado ou uma cobertura virgem. A pequena quantidade derevestimento de carbono interno não afeta adversamente a reciclagem, e materiaiscoloridos podem ser prontamente usados para prover um recipiente desejavelmentecolorido, por exemplo, a camada externa pode ser facilmente colorida em uma corcomercialmente pretendida.

O recipiente da fig. 4 oferece as significativas vantagens deum recipiente mono-camada com propriedades projetadas como se quer, comoresistência com barreira e baixo custo. Assim, o processamento é significativamente maisfácil do que com recipientes multicamadas desde que se trabalha com um material mono-camada sem a necessidade do uso de recobridores e complicado processamento por co-injeção. Além disso, pode-se misturar ("blend") o plástico reciclado com outros materiaispara prontamente obter-se propriedades especiais enquanto mantém o uso de plásticoreciclado desejavelmente de baixo custo. Por exemplo, pode-se padronizar o produtopara obter características desejáveis enquanto usando um material reciclado e ummaterial mono-camada.

O revestimento de carbono interno é de aplicação simples econveniente e é completamente fino e ainda assim impede a migração de saboresadversos e gosto para dentro dos conteúdos do recipiente. É particularmente desejávelusar-se uma variedade de cores para o plástico HDPE como por exemplo uma corâmbar. Seria altamente desejável usar-se tal recipiente como na invenção presente comuma cor bem combinada e para produtos tipo sucos. Como mais uma alternativa, poderiahaver uma composição ("blend") de plástico resistente ao calor ou outros materiais com oHDPE para obter-se características altamente desejadas.

Embora certas configurações preferidas da invençãopresente tenham sido descritas, a invenção não está limitada às ilustrações aquidescritas e mostradas, as quais são destinadas a serem meramente ilustrativas dosmelhores modos de conduzir a invenção. Uma pessoa ou um regularmente experto naarte, imaginará certas alternativas, modificações, e, então variações acontecerão dentrodas técnicas desta invenção; mas tais alternativas, modificações, e variaçõespermanecerão dentro do espírito e escopo abrangente das reivindicações anexas.

Claims (18)

1. Recipiente moldado (100) incluindo uma porção deparede superior (112) tendo uma abertura (113), uma porção de parede lateralintermediária (114) posicionada abaixo da porção de parede superior (112), e uma porçãode base (116) posicionada abaixo da porção de parede lateral intermediária (114) eadaptado para suportar o recipiente, dito recipiente ainda compreendendo : uma primeiracamada moldada (120) tendo uma superfície interna (122) e uma superfície externa (123)e formada de polietileno de alta densidade; um revestimento de carbono (124) formadoadjacente à superfície interna (122) da primeira camada (120) e nela aderida esubstancialmente de igual extensão à primeira camada (120), dito dito revestimento decarbono (124) ter uma espessura menor do que 10 microns caracterizado pelo fato dedito revestimento de carbono (124) ter uma espessura que varia ao longo docomprimento vertical do recipiente e da espessura da camada interna de carbono (124)variar de forma independente em relação a primeira camada (120).

2. Recipiente, conforme reivindicação 1, caracterizado pelofato de ser moldado por extrusão e moldado a sopro.

3. Recipiente, conforme reivindicação 1, caracterizado pelofato de dita primeira camada (120) ter uma espessura de 6 a 23 mils, e pelo fato dorevestimento de carbono (124) ter uma espessura de 0,05 a 10 microns.

4. Recipiente, conforme reivindicação 1, caracterizado pelofato da espessura da primeira camada (120) variar de modo que a porção de paredelateral intermediária (114) seja mais fina do que a porção de parede superior (112) e doque a porção de base (116).

5. Recipiente, conforme reivindicação 1, caracterizado pelofato de incluir um material de tipo barreira adicionado à primeira camada (120).

6. Recipiente, conforme reivindicação 1, caracterizado pelofato do carbono que está revestindo a superfície interna (122) do recipiente (100) provirde ao menos um hidrocarboneto gasoso.

7. Recipiente, conforme reivindicação 1, caracterizado pelofato do dito carbono de revestimento ser amorfo.

8. Recipiente, conforme reivindicação 1, caracterizado pelofato do dito carbono de revestimento ter uma das espessuras genericamente uniformes, edito recipiente (100) tendo uma espessura que varia ao longo do comprimento vertical domesmo recipiente.

9. Recipiente, conforme reivindicação 1, caracterizado pelofato de incluir ao menos uma das porções superiores do recipiente incluindo uma flangede suporte (126) e a porção de base (116) incluindo uma porção dirigida para dentro dorecipiente (100).

10. Recipiente, conforme reivindicação 1, caracterizadopelo fato da primeira camada ser colorida.

11. Recipiente, conforme reivindicação 1, caracterizadopelo fato de ser destinado a bebidas não-carbonatadas.

12. Recipiente, conforme reivindicação 1, caracterizadopelo fato da primeira camada (120) conter material varredor de oxigênio.

13. Recipiente, conforme reivindicação 1, incluindo umasegunda camada adjacente (24) à primeira camada (20) , caracterizado pelo fato de ditasegunda camada (24) ser adjacente ao menos a uma das superfícies: interna da primeiracamada e externa da primeira camada.

14. Recipiente, conforme reivindicação 13, caracterizadopelo fato da segunda camada (24) ser formada de um material plástico compreendido poruma resina selecionada dentre o grupo constituído de resinas de polietileno, de resinasde polipropileno, de resinas de poliestireno, de resinas de copolímeros de ciclo-olefinas,de resinas de tereftalato de polietileno, de resinas de naftalato de polietileno, de resinasde copolímeros de etileno-vinil álcool, de resinas de poli-4-metilpenteno-1, de resinas depolimetil metacrilato, de resinas de acrilonitrila, de resinas de cloreto de polivinila, deresinas de cloreto de polivinilideno, de resinas de acrilo nitrila de estireno, de resinas deacrilo nitrila de butadieno-estireno, de resinas de poliamida, de resinas de poliamida-imida, de resinas poliacetais, de resinas policarbonato, de resinas tereftalato depolibutileno, de resina de ionômero, de resina de polisulfona, de resina de politetrafluoretileno, e combinações de duas ou mais de tais resinas.

15. Recipiente, conforme reivindicação 13, caracterizadopelo fato de ao menos uma da primeira (20) ou da segunda camadas (24) ter umaespessura que varia ao longo de seu comprimento vertical.

16. Recipiente, conforme reivindicação 13, caracterizadopelo fato das espessuras da primeira camada (20) e da segunda camada (24) seremcontroladamente variadas com relação uma com a outra.

17. Recipiente, conforme reivindicação 1, caracterizadopelo fato da espessura do revestimento de carbono (124) ser menor ςυβΙΟμπθο pesodo revestimento de carbono (124) ser menor do que 1/10 000 do peso total do recipiente.

18. Recipiente, conforme reivindicação 1, caracterizadopelo fato do polietileno de alta densidade ter uma densidade de 0,940 gr/cm3.