BR112021008401A2

BR112021008401A2 - Recipiente de plástico, métodos para fabricar um recipiente de plástico e para produzir uma junção, e, uso de um copoliéster

Info

Publication number: BR112021008401A2
Application number: BR112021008401-0A
Authority: BR
Inventors: Robert Siegl
Original assignee: Alpla Werke Alwin Lehner Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2021-09-14
Also published as: WO2020094606A1; EP3877127B1; CH715533A1; MX2021004855A; CN113195186A; EP3877127A1; CN113195186B; US20220009666A1

Abstract

recipiente de plástico, métodos para fabricar um recipiente de plástico e para produzir uma junção, e, uso de um copoliéster. a invenção se refere a um recipiente de plástico (11) que é moldado por sopro-estiramento a partir de uma pré-conformação (19) e tem um corpo do recipiente (21) com um gargalo do recipiente (23) conectado ao mesmo, em cujo gargalo do recipiente (23) é provida uma abertura de saída (29), o corpo do recipiente (21) tendo uma segunda abertura (40) vedada por uma costura de solda (17). o recipiente (11) é produzido a partir de um copoliéster. na região da pelo menos uma costura de solda (17), a razão de estiramento da parede (25) do corpo do recipiente estirado (21) em relação à parede do gargalo do recipiente não estirado (23) é de mais que 6:1. após a soldagem, o aumento de densidade do corpo do recipiente estirado (21) em relação ao gargalo do recipiente não estirado (23) é de menos que 0,06 g/cm3 na região da pelo menos uma costura de solda (17).

Description

1 / 19 RECIPIENTE DE PLÁSTICO, MÉTODOS PARA FABRICAR UM RECIPIENTE DE PLÁSTICO E PARA PRODUZIR UMA JUNÇÃO, E,

USO DE UM COPOLIÉSTER Campo da invenção

[001] A invenção se refere a um recipiente de plástico que é moldado por sopro-estiramento a partir de uma pré-conformação de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, um método para produzir um recipiente de plástico fabricado a partir de uma pré-conformação de acordo com a reivindicação 11, e o uso de um copoliéster para produzir uma pré- conformação de acordo com o preâmbulo de reivindicação 22. Técnica Anterior

[002] Tubos e recipientes tendo uma alça integralmente conformada (recipientes com alça) são conhecidos na técnica anterior, sendo feitos de plástico. O plástico tem que ser soldável a fim de produzir tubos ou recipientes com alça. Portanto, tubos e recipientes com alça são frequentemente feitos de HDPE (Polietileno de Alta Densidade), uma vez que HDPE é facilmente soldável. Entretanto, as propriedades de barreira de HDPE são tão baixas, especialmente com relação a oxigênio, que esses recipientes são normalmente inadequados para a embalagem de alimentos. Pelo uso de estruturas multicamadas, a propriedade de barreira de HDPE pode ser aumentada até um grau necessário para alimentos, mas estruturas multicamadas são indesejáveis em reciclagem de plásticos, em virtude de tornarem o processo de reciclagem caro ou algumas vezes até mesmo impossível para reciclagem.

[003] No caso de tubos, uma costura de solda é usado a fim de fechar a extremidade do tubo voltada para fora do corpo do tubo, após o tubo ter sido cheio com conteúdos. No caso de garrafas com alça, um formato básico do recipiente é produzido, por exemplo, por moldagem por sopro. Uma abertura de acesso é cortada ou puncionada no recipiente moldado por sopro e

2 / 19 a abertura de acesso é soldada em sua periferia. Desta maneira, o recipiente tem uma alça com uma abertura de acesso soldada e adequadamente vedada.

[004] Seria desejável produzir tubos e recipientes com alça a partir de PET (poli(tereftalato de etileno)), uma vez que recipientes PET podem ser produzidos como um recipiente monocamada e usados na indústria de alimentos por causa da boa propriedade de barreira de PET com relação a oxigênio. Além disso, recipientes PET podem ser feitos altamente transparentes, o que é frequentemente desejável em embalagens por questões de estilo. Recipientes feitos de PET são normalmente estirados (conformando uma cristalização de estiramento ou uma cristalização por estiramento), uma vez que eles são normalmente feitos de uma pré-conformação pelo processo de moldagem por sopro-estiramento. O processo de estiramento resulta em uma cristalização parcial do material. Entretanto, PET estirado parcialmente cristalino é insuficientemente soldável e portanto não suficientemente de confiança para soldagem. Isto é válido em particular para PET “padrão”. No contexto deste pedido de patente, PET “padrão” deve significar um PET tendo uma viscosidade entre 0,72 e 0,88 dl/g pela ASTM D4603 e um teor de copolímero abaixo de 4% em peso (por cento em peso).

[005] Formas de PET especiais, tal como PET com “ramificação de cadeia longa”, estão em uso para a fabricação de recipientes com alça. Entretanto, essas formas de PET especiais são caras, têm capacidade de reciclagem limitada, só podem ser processados em máquinas caras especiais, e nem sempre possuem as propriedades de barreira necessárias.

[006] PET estirado à temperatura ambiente existe em um tipo de estado pré-tensionado congelado e contrai quando aquecido acima do ponto de transição vítrea. Esta tendência de mudança complica a soldagem de PET estirado, uma vez que qualquer mudança romperá o processo de soldagem. Portanto, as partes que estão sendo soldadas entre si precisam ser impedidas de contrair pelo uso de acessórios de retenção, de maneira a não moverem

3 / 19 uma em relação à outra, ou para as matrizes de soldagem. A retenção das partes de PET resulta em uma tensão “congelada” nas costuras de solda, o que enfraquece os mesmos e pode servir como o ponto de partida para trincas sob tensão.

[007] Um tratamento térmico entre o ponto de transição vítrea (TG) e o ponto de fusão (TM) do PET adicionalmente resulta em fenômenos de cristalização indesejáveis adicionais. Superfícies cristalinas aderem insuficientemente umas nas outras. Uma soldagem de PET padrão entre a TG e a TM não é forte o bastante para suportar as tensões normais de tubos ou recipientes com alça.

[008] As propriedades desejadas de cristalização de estiramento, que torna as regiões estiradas do PET mais resistentes, mais flexíveis e mais robustas, são completamente interrompidas quando a soldagem é feita acima da TM. Uma conexão soldada estável poderia ser produzida por fusão acima de TM, mas o estiramento ou a cristalização de estiramento e dessa forma a orientação das moléculas é abolida. Isto significa que a costura de solda após o aquecimento acima de TM é cristalizado tanto amorficamente quanto esferuliticamente. De qualquer maneira, uma costura de solda na área de um PET cristalizado como esse é mais frágil do que uma costura de solda de PET estirado produzido a uma temperatura abaixo de TM e, portanto, não é adequado para uma embalagem flexível. Problema da invenção

[009] O problema da presente invenção é portanto indicar recipientes de plástico moldados por sopro-estiramento feitos de um copoliéster que tem as vantagens de um recipiente estirado, as paredes dos quais podem no entanto ser unidas por uma conexão soldada, a dita conexão soldada suportando as tensões usuais de recipientes de plástico. Isto é válido em particular para tubos ou recipientes com alça, uma vez que conexões soldadas são normalmente inevitáveis durante sua fabricação. Além disso, em

4 / 19 particular um tubo deve ser criado que é adequado para conter alimentos, mas que no entanto seja facilmente reciclável. Especificação

[0010] A solução do problema exposto é obtida para um recipiente de plástico que é moldado por sopro-estiramento a partir de uma pré- conformação pelos recursos indicados na passagem caracterizante da reivindicação de patente 1. Desenvolvimentos e/ou modalidades variantes vantajosas adicionais são a matéria das reivindicações de patente dependentes.

[0011] A invenção é distinguida pelo recipiente ser feito de um copoliéster, a parede do corpo do recipiente estirado tem um razão de estiramento em relação à parede do gargalo do recipiente não estirado na região de pelo menos uma costura de solda de mais que 6:1, e, após a soldagem, o corpo do recipiente estirado tem um aumento de densidade em relação ao gargalo do recipiente não estirado na região de pelo menos uma costura de solda de menos que 0,06 g/cm3.

[0012] No contexto deste pedido, estiramento deve significar a expansão biaxial da superfície de parede da pré-conformação em direção à superfície de parede do corpo do recipiente.

[0013] No contexto deste pedido, uma conexão soldada ou uma costura de solda deve significar uma conexão que une entre si superfícies de forma não liberável pela aplicação de calor e pressão.

[0014] A invenção possibilita conectar aberturas em um recipiente de plástico moldado por sopro-estiramento feito de uma pré-conformação com uma costura de solda de uma maneira surpreendentemente boa e firme satisfazendo certas propriedades do material de produção, uma certa razão de estiramento na região da costura de solda e um certo aumento de densidade na região da costura de solda. Em virtude de o aumento de densidade do corpo do recipiente estirado na região da costura de solda permanecer abaixo de 0,06 g/cm3, a cristalização permanece abaixo de 40%. A densidade aumenta

5 / 19 proporcionalmente com a cristalização e pode, portanto, ser usada como uma medida da cristalização. O aumento de densidade ou o aumento na cristalização ocorre por causa do estiramento da pré-conformação e, além do mais, por causa da cristalização esferulítica durante a soldagem ou a produção da costura de solda. Se o aumento de densidade declarado for obedecido, a costura de solda será suficientemente flexível e não frágil. A alta razão de estiramento declarada não resulta em uma costura de solda frágil se a medida da cristalização causada pelo estiramento não for muito alta. Uma alta razão de estiramento é desejável a fim de obter um recipiente de plástico estável. O material do corpo do recipiente é facilmente soldável e a costura de solda é aprovado nos testes de tensão típicos para verificar a flexibilidade e estabilidade. O recipiente de plástico feito de copoliéster não precisa de camadas de barreira adicionais a fim de ter uma barreira de oxigênio suficiente. O recipiente é portanto facilmente reciclável, uma vez que consiste em um copoliéster grau puro.

[0015] Em um modalidade especialmente preferida da invenção, o copoliéster é poli(tereftalato de etileno) (PET) tendo um teor de copolímero entre 4% em peso e 10% em peso, em que o copolímero é ácido isoftálico, dietileno glicol, ácido furan dicarboxílico, propileno glicol ou butileno glicol. Graças à proporção do teor de copolímero sendo entre 4% em peso e 10% em peso, a medida da cristalização pode ser mantida abaixo de 20%, mesmo que a razão de estiramento seja muito alta, sendo mais que 6:1. O recipiente possui boa barreira de oxigênio de PET, pode ser transparente, é reciclável sendo de grau puro, e seu material é facilmente soldável. O material é muito facilmente soldável abaixo do ponto de fusão, de forma que a orientação do PET obtida pelo estiramento não é perdida na região da costura de solda durante a soldagem.

[0016] Em uma outra modalidade especialmente preferida da invenção, o copoliéster é furanoato de polietileno (PEF) tendo um teor de

6 / 19 copolímero abaixo de 5% em peso, em que o copolímero é ácido tereftálico, ácido isoftálico ou dietileno glicol, propileno glicol, espiroglicol ou butileno glicol. Verificou-se para PEF que mesmo um teor de copolímero de menos que 5% em peso é possível, uma vez que PEF cristaliza lentamente. Portanto, uma cristalização abaixo de 20% é possível para PEF com um reduzido teor de polímero, mesmo se a razão de estiramento for mais que 6:1. O recipiente possui todas as vantagens de PEF, especialmente a boa reciclabilidade e a possiblidade de produzi-lo a partir de matérias-primas renováveis. Além do mais, o material do recipiente é muito facilmente soldável abaixo do ponto de fusão.

[0017] Mostrou-se ser vantajoso quando o corpo do recipiente estirado antes da soldagem apresenta um aumento de densidade em relação ao gargalo do recipiente não estirado de menos que 0,03 g/cm3 na região de pelo menos uma costura de solda. O aumento de densidade declarado corresponde a uma cristalização abaixo de 20%. Com um aumento de densidade de menos que 0,03 g/cm3, o copoliéster é muito facilmente soldável abaixo do ponto de fusão. O aumento de densidade controlado pode ser guiado pelo teor de copolímero, especialmente o teor de copolímero de PET ou PEF.

[0018] Deve-se notar que uma determinação definida do grau de cristalização é difícil e depende do método de medição escolhido. Os métodos mais comuns para determinação do grau de cristalização no caso de polímeros são densitometria, calorimetria (DSC), difração de raios-X, espectroscopia de infravermelho, ou espectroscopia por ressonância nuclear. Portanto, para efeitos deste pedido, um aumento de densidade de 0,03 g/cm3 deve corresponder a um grau de cristalização de 20% e um aumento de densidade de 0,06 g/cm3 deve corresponder a um grau de cristalização de 40%.

[0019] A invenção é também preferivelmente distinguida pelo recipiente ser um tubo tendo um gargalo do tubo e uma extremidade do tubo disposta oposta ao gargalo do tubo, enquanto a abertura de saída é situada na

7 / 19 região do gargalo do tubo e a segunda abertura é situada na região da extremidade do tubo e a segunda abertura é vedada pela costura de solda. A invenção torna possível que um tubo seja produzido a partir de um copoliéster a base de PET ou PEF e ainda ter uma costura de solda estável que é aprovado nos testes de tensão usuais. O tubo é adequado para a embalagem de alimentos, uma vez que PET ou PEF possui uma boa barreira de oxigênio e é muito facilmente reciclável, em virtude de o PET ou o PEF ser grau puro e o material de tubo não estar presente em camadas de barreira adicionais.

[0020] Em uma outra modalidade preferida da invenção, o recipiente tem uma alça integral conformada com uma abertura de acesso, em que a costura de solda arremata a abertura de acesso pela união de uma primeira e segunda extremidades de parede que delimitam a abertura de acesso. A invenção torna possível produzir uma recipiente com alça a partir de um copoliéster preferivelmente a base de PET ou PEF, tendo uma costura de solda estável e firme em torno da abertura de acesso. O recipiente com alça é adequado para a embalagem de alimentos, tal como leite ou suco de fruta, uma vez que PET ou PEF possui uma boa barreira de oxigênio e é muito facilmente reciclável, em virtude de o PET ou o PEF ser degrau puro e o material de recipiente não possuir camadas de barreira adicionais.

[0021] É também possível que o recipiente de plástico e especialmente o recipiente com alça seja transparente de forma que o nível dos conteúdos possa ser identificado a todo momento.

[0022] Expedientemente, a costura de solda tendo um comprimento de 5 mm pode suportar uma força de tração de pelo menos 100 N, a força de tração sendo orientada de forma substancialmente perpendicular à costura de solda. Esta resistência da costura de solda possibilita à costura de solda ser suficientemente estável para fechar e vedar uma abertura, especialmente para tubos ou recipientes com alça. A costura de solda é mecanicamente tensionável e não fica frágil ou mal vedado durante o uso do recipiente.

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[0023] A invenção é também preferivelmente distinguida pelo recipiente ser projetado como uma única camada para um processo de reciclagem mais fácil. Uma vez que PET ou PEF tem uma boa barreira de oxigênio, o recipiente é preferivelmente sem camadas adicionais que servem como camadas de barreira ou revestimentos. O recipiente é grau puro e como tal pode ser mais facilmente reciclado.

[0024] Expedientemente, o PET ou o PEF para fabricar o recipiente é de base biodegradável em uma proporção de pelo menos 30%. Neste caso, o recipiente de plástico pode ser produzido pelo menos para uma porção a partir de matérias-primas renováveis. Para a produção fazendo uso de PEF, isto pode ser frutose ou glicose, por exemplo. Alternativamente, uma proporção de pelo menos 30% de regenerado é possível.

[0025] Em uma outra modalidade preferida da invenção, a segunda abertura do recipiente é fechada pela conformação de uma costura de solda em uma faixa de temperatura situada acima da temperatura vítrea (TG) e abaixo da temperatura de fusão (TM) do copolímero. A escolha da temperatura de soldagem nesta faixa de temperatura resulta em uma costura de solda que é suficientemente estável, uma vez que a densidade da parede na região da costura de solda antes da soldagem é abaixo de 0,03 g/cm3 e portanto sua conformação não é tão cristalina. Uma temperatura de soldagem acima de TM pode ser evitada, o que realiza a principal vantagem de que as propriedades de material alcançadas pelo estiramento não são perdidas. Além disso, a costura de solda após aquecimento acima de TM resfria tanto amorficamente quanto esferulicamente. De qualquer maneira, um PET cristalizado como esse é mais frágil do que PET estirado e, portanto, é inadequado para uma embalagem flexível.

[0026] Um aspecto adicional da invenção se refere a um método para fabricar um recipiente de plástico que é produzido a partir de uma pré- conformação, em que a pré-conformação é produzida a partir de copoliéster e

9 / 19 é estirada em um processo de moldagem por sopro-estiramento. O método compreende as seguintes etapas de fabricação: - moldagem por sopro-estiramento da pré-conformação, durante a qual as paredes da pré-conformação são expandidas respectivamente pelo menos 6 vezes em relação ao estado não estirado pelo menos na região onde uma costura de solda é produzido e a densidade das paredes na região estirada é aumentada no máximo em 0,03 g/cm3, - prensagem das paredes estiradas uma na outra, e - soldagem das paredes uma na outra para conformar a costura de solda a uma temperatura de soldagem entre a temperatura de transição vítrea e a temperatura de fusão do copoliéster. Mantendo o aumento de densidade abaixo de 0,03 g/cm3 e uma temperatura de soldagem entre TG e TM, uma costura de solda estável pode ser produzido, mesmo com uma razão de estiramento de mais que 6:1.

[0027] Devido ao fato de que a densidade das paredes na região da costura de solda é aumentada em no máximo 0,06 g/cm3 por causa da soldagem, é assegurado que a costura de solda não fica quebradiço ou frágil. Portanto, os parâmetros de soldagem tais como temperatura, tempo de encharque, taxa de aquecimento e taxa de resfriamento devem ser escolhidas de maneira que o aumento de densidade reivindicado na região da costura de solda não seja excedido.

[0028] Mostrou-se ser vantajoso quando uma alça integral com uma abertura de acesso é conformada no recipiente e quando a costura de solda arremata a abertura de acesso unindo conjuntamente as paredes que delimitam a abertura de acesso. Neste caso, é possível produzir um recipiente com alça a partir de um copoliéster que é preferivelmente a base de PET ou PEF. O recipiente com alça pode ser usado para conter alimentos, uma vez que tem uma barreira de oxigênio suficiente.

[0029] Em uma outra modalidade preferida da invenção, uma porção

10 / 19 do recipiente é separada ou cortada antes da prensagem e soldagem uma na outra, por meio disso produzindo uma abertura, e esta abertura é fechada durante a conformação da costura de solda a uma temperatura de soldagem entre a temperatura de transição vítrea e a temperatura de fusão do copoliéster. Neste caso, o recipiente pode ser cheio pela abertura e, após o enchimento, ele pode ser fechado pela costura de solda. Outras aberturas que servem para agarrar ou segurar o recipiente podem também ser soldadas em sua periferia, de forma que o recipiente pode ser vedado novamente após o corte da abertura.

[0030] Mostrou-se ser vantajoso quando o tempo de soldagem durante o qual as paredes são mantidas na temperatura de soldagem é entre 1 e 6 segundos. Neste caso, as paredes são aquecidas por um tempo suficiente para aderir firmemente uma na outra e produzir uma costura de solda suficientemente estável e flexível.

[0031] Preferivelmente, as paredes são soldadas uma na outra entre um primeiro e um segundo mordente de solda, a força de prensagem contra as paredes sendo entre 50 e 50.000 N/cm2. Graças a esta faixa de força de prensagem, uma aderência suficientemente firme entre as paredes pode ser produzida, ainda evitando um aumento de densidade que enfraqueceria a costura de solda.

[0032] Um parâmetro adicional em relação ao processo de soldagem é que os mordentes de solda são abertos preferivelmente a uma temperatura de resfriamento, a dita temperatura de resfriamento sendo abaixo da temperatura de transição vítrea. Até então na técnica anterior não foi possível produzir uma costura de solda suficientemente firme para unir as paredes de um recipiente como esse.

[0033] Preferivelmente, o copoliéster é poli(tereftalato de etileno) (PET) tendo um teor de copolímero entre 4% em peso e 10% em peso. Graças a essa composição, o aumento de densidade de um copoliéster a base de PET

11 / 19 após o estiramento pode ser mantido abaixo de 0,03 g/cm3 e a cristalização pode ser mantida abaixo de 20%, mesmo que a parede seja estirada mais que 6 vezes em relação ao estado não estirado. Esses parâmetros resultam na paredes soldadas sendo suficientemente unidas firmemente uma na outra.

[0034] Preferivelmente, o copoliéster é furanoato de polietileno (PEF) tendo um teor de copolímero abaixo de 5% em peso. Graças a esta composição, o aumento de densidade de um copoliéster a base de PEF após o estiramento pode ser mantido abaixo de 0,03 g/cm3 e a cristalização pode ser mantida abaixo de 20%, mesmo que a parede seja estirada mais que 6 vezes em relação ao estado não estirado. Esses parâmetros resultam nas paredes soldadas sendo suficientemente unidas firmemente uma na outra.

[0035] Vantajosamente, a pré-conformação é moldada por sopro- estiramento em um molde de sopro correspondente para a produção de um tubo, após extração do molde, a extremidade do tubo fechada situada oposta ao gargalo do tubo é cortada, o tubo é opcionalmente cheio com conteúdos através da segunda abertura conformada pelo corte da extremidade do tubo, e a segunda abertura é fechada por solda. Isso possibilita, de uma maneira surpreendente, a produção de um tubo, mesmo que sua abertura não seja soldável de acordo com a técnica anterior, uma vez que o tubo é moldado por sopro-estiramento em um processo padrão e feito de um copoliéster, preferivelmente a base de PET ou PEF. O tubo é adequado para conter alimentos, uma vez que tem uma barreira de oxigênio suficiente e pode ser reciclado na forma de grau puro, sendo sem camadas de barreira adicionais.

[0036] Um aspecto adicional da invenção se refere a um método para produzir uma conexão entre paredes estiradas de um recipiente de plástico feito de copoliéster ou de recipientes de plásticos feitos de copoliéster de acordo com a especificação apresentada. Os parâmetros supraespecificados relativos a soldagem das paredes e as propriedades supraespecificadas relativas ao recipiente ou ao copoliéster possibilitam a produção de uma

12 / 19 costura de solda suficientemente estável para a conexão das paredes estiradas.

[0037] Ainda um outro aspecto da invenção se refere ao uso de um copoliéster para produção de uma pré-conformação a fim de fabricar um recipiente a partir desta pré-conformação em um processo de moldagem por sopro-estiramento, em que o recipiente compreende um corpo do recipiente e um gargalo do recipiente anexado ao mesmo, tendo uma abertura de saída, e em que o recipiente tem uma segunda abertura fechada por uma costura de solda.

[0038] A invenção é distinguida pelo copoliéster ser poli(tereftalato de etileno) (PET) tendo um teor de copolímero entre 4% em peso e 10% em peso ou em que o copoliéster é furanoato de polietileno (PEF) tendo um teor de copolímero abaixo de 5% em peso. Essas composições do copoliéster possibilitam que o aumento de densidade após o término do processo de moldagem por sopro-estiramento permaneça abaixo de 0,03 g/cm3, de forma que a cristalização pode ser mantida baixa e as paredes podem portanto ser facilmente soldadas uma na outra.

[0039] Em uma modalidade especialmente preferida da invenção, a superfície do recipiente na região de pelo menos uma costura de solda tem uma razão de estiramento em relação à superfície da pré-conformação de mais que 6:1 e o corpo do recipiente após a soldagem tem um aumento de densidade na região de pelo menos uma costura de solda de menos que 0,06 g/cm3 em relação ao corpo da pré-conformação. Este baixo aumento de densidade significa que a cristalização na região da costura de solda permanece abaixo de 40% e a costura de solda não é quebradiço ou frágil, mas, em vez disso, a segunda abertura é fechada de forma suficientemente justa e firme.

[0040] Em uma outra modalidade preferida da invenção, o copoliéster é poli(tereftalato de etileno) (PET) tendo um teor de copolímero entre 4% em peso e 10% em peso, em que o copolímero é ácido isoftálico, dietileno glicol,

13 / 19 ácido furan dicarboxílico, propileno glicol, ou butileno glicol.

[0041] Em uma outra modalidade preferida da invenção, o copoliéster é furanoato de polietileno (PEF) tendo um teor de copolímero abaixo de 5% em peso, em que o copolímero é ácido tereftálico, ácido isoftálico ou dietileno glicol, propileno glicol, espiroglicol ou butileno glicol.

[0042] A escolha do copolímero pode ser usada para dar ao recipiente certas propriedades de material exigidas para seu uso. As paredes do recipiente permanecem soldáveis desde que o teor de copolímero declarado seja observado.

[0043] Vantagens e recursos adicionais surgirão a partir da descrição seguinte de duas modalidades exemplificativas da invenção, fazendo referência às representações esquemáticas. São mostrados, não sendo desenhadas em verdadeira escala, em: a Figura 1: 4 etapas de método para produzir um tubo a partir de uma pré-conformação; a Figura 2: uma representação da produção de um recipiente de plástico com alça a partir de uma pré-conformação; a Figura 3: uma representação de um primeiro tipo de amostra para determinar a resistência a tração de uma costura de solda em um recipiente de plástico, e a Figura 4: uma representação de um segundo tipo de amostra para determinar a resistência a tração de uma costura de solda em um recipiente de plástico.

[0044] A presente invenção se refere a um recipiente de plástico. O recipiente de plástico é preferivelmente um tubo 11 ou um recipiente (recipiente com alça 13) tendo uma alça 15 integralmente conformada. O recipiente tem pelo menos uma costura de solda 17 e é moldado por sopro- estiramento a partir de uma pré-conformação 19. O recipiente de plástico (tubo 11, recipiente com alça 13) compreende um corpo do recipiente 21 e um

14 / 19 gargalo do recipiente 23 adjacente ao corpo do recipiente 21. O corpo do recipiente 21 tem uma parede 25 que encerra uma cavidade 27. O gargalo do recipiente encerra uma abertura de saída 29. Através da abertura de saída 29, os conteúdos colocados no recipiente de plástico podem ser removidos.

[0045] A invenção possibilita, de uma maneira surpreendente, que uma primeira e uma segunda parede extremidade 39a, 39b ou uma segunda abertura 40 do recipiente sejam soldáveis de forma suficientemente firme, de maneira que a costura de solda 17 seja aprovado nos testes de resistência prescritos. Isto assim se dá mesmo que o recipiente seja produzido de acordo com um processo de moldagem por sopro-estiramento padrão a partir de uma pré-conformação 19 e consista em um copoliéster. Neste caso, é possível moldar por sopro-estiramento um tubo 11 ou um recipiente com alça 13 a partir de uma pré-conformação, preferivelmente consistindo em PET ou PEF, as paredes extremidade do qual precisam ser soldadas ou uma segunda abertura precisa ser soldada.

[0046] No processo de estiramento padrão, a pré-conformação 19 é colocada em um molde de sopro 31, o gargalo do recipiente 23 permanecendo fora do molde de sopro 31. A pré-conformação 19 compreende uma pré- conformação corpo 20 e um gargalo da pré-conformação 22. A pré- conformação é normalmente aquecida na temperatura de processamento exigida antes de ser colocada no molde de sopro 31. Através da abertura de saída 29, uma lança de sopro é introduzida na pré-conformação 19, estirando a pré-conformação 19 em uma quantidade particular na direção axial. A pré- conformação é então soprada com um gás, que é soprado através da lança de sopro, e adicionalmente estirada radialmente e axialmente, até que as parede 25 fiquem dispostas contra o molde de sopro 31. Após o resfriamento do recipiente produzido, ela pode ser removida molde de sopro 31. O gargalo do recipiente 31 pode também tem uma rosca externa 33, pela qual um tampa de fechamento tendo uma rosca interna correspondente pode ser aparafusada no

15 / 19 gargalo do recipiente 23.

[0047] A fim de conectar as paredes extremidade 39a, 39b por uma costura de solda 17, ou fechar a segunda abertura 40 pela costura de solda 17, o material do recipiente moldado por sopro-estiramento tem que ter certas propriedades. Senão, a costura de solda 17 pode não satisfazer as exigências de resistência, especialmente as que envolve um recipiente no qual alimentos são embalados.

[0048] A primeira e a segunda paredes extremidade podem ser soldadas entre a temperatura de transição vítrea TG e a temperatura de fusão TM do copoliéster. Abaixo da temperatura de transição vítrea, nenhuma conexão soldada pode ser produzida, uma vez que essas temperaturas são muito baixas. Acima da temperatura de fusão, as propriedades de resistência obtidas pelo estiramento da pré-conformação 19 são perdidas. Isto inclui a cristalização de estiramento perdida. Além disso, a costura de solda 17 após o aquecimento acima de TM resfria para cristalizar tanto amorficamente quanto esferuliticamente. De qualquer maneira, um PET cristalizado como esse é mais frágil do que PET estirado e, portanto, é inadequado para uma embalagem flexível. Pela cristalização de estiramento entende-se que o estiramento pode colocar moléculas tão próximas umas das outras que elas podem realizar interações intermoleculares umas com as outras. Essas interações são responsáveis por uma adesão entre as moléculas, tornando o recipiente mais forte, mais flexível e mais resistente. Uma soldagem de copoliésteres é possível acima da temperatura de transição vítrea, uma vez que o entrelaçamento molecular ou adesões com moléculas entre as zonas parcialmente cristalinas podem se conformar em decorrência da mobilidade de cadeia que ocorre nesta faixa de temperatura.

[0049] A soldagem do copoliéster na faixa de temperatura supraespecificada resulta em uma costura de solda suficientemente firme 17 quando a parede do corpo do recipiente for estirada pelo menos 6 vezes em

16 / 19 relação à parede da pré-conformação corpo 20. Deve-se entender que esta razão de estiramento tem que estar presente em particular na região da costura de solda 17.

[0050] A fim de que a costura de solda 17 tenha uma estabilidade suficiente após o resfriamento, a cristalização pelo estiramento na região da costura de solda 17 não deve ser mais que 20% antes da soldagem. Em combinação com as condições de soldagem definidas adicionalmente a seguir, pode-se impedir que o material da costura de solda tenha uma cristalização de mais que 40% e que fique frágil. Isto pode ser obtido em que a proporção de copolímeros no copoliéster tem um certo valor. Para PET, observou-se que a proporção dos copolímeros entre 4% em peso e 10% em peso é especialmente adequada para manter a cristalização (o grau de cristalização) baixo. Para PEF, a proporção de menos que 5% em peso de copolímeros é especialmente adequada.

[0051] Uma vez que a cristalização é idealizada de 0% a 100%, no contexto deste pedido, os valores para o aumento de densidade são indicados no lugar da cristalização, uma vez que a cristalização salientada caminha lado a lado com uma maior densidade. A densidade da pré-conformação corpo 20 será equiparada à densidade do corpo do recipiente 21 ou à do gargalo do recipiente não estirado 23. Uma cristalização de 20% corresponde a um aumento de densidade do corpo do recipiente de 0,03 g/cm3 comparada ao corpo da pré-conformação 20 ou ao gargalo do recipiente não estirado 23. Ou seja, a densidade do corpo do recipiente 21 sem o gargalo do recipiente 23 aumentou em 0,03 g/cm3 comparada à densidade da pré-conformação corpo 20 sem gargalo da pré-conformação 23. Uma cristalização de 40%, que o material da costura de solda fica abaixo, corresponde a um aumento de densidade de 0,06 g/cm3 comparado à pré-conformação corpo 20 ou ao gargalo do recipiente não estirado 23.

[0052] A fim de determinar as condições de soldagem ideais para

17 / 19 produzir uma costura de solda durável e não quebradiço 17, amostras de parede 35 são cortadas da parede 25 do corpo do recipiente estirado 21. A amostra 35 tem uma largura de 12 mm em suas extremidades opostas. No meio da amostra 35, a largura estreita para 5 mm. A amostra 35 portanto tem o formato de um osso. No meio da amostra, a amostra é cortada na sua dimensão longitudinal. Os dois corpos de prova de amostras resultantes são unidos entre si novamente com uma costura de solda 17. Os parâmetros para produzir a costura de solda são variados a fim de otimizar a resistência da costura de solda 17. Além da duração do tempo de soldagem ts, o valor da temperatura de soldagem Ts e da temperatura de resfriamento TC, a natureza da costura de solda é também variada. A Figura 3 mostra uma costura de solda de topo 17, enquanto a Figura 4 mostra uma costura de solda sobreposto

17. A costura de solda de topo tem uma tensão de desprendimento máxima e a costura de solda sobreposto tem uma tensão de cisalhamento máxima.

[0053] Após produção da costura de solda 17, a amostra da parede 35 é submetida a um teste de tração, as extremidades sendo presas em um dispositivo de tensionamento. A costura de solda é orientado 90 graus +/- 5 graus na direção de tensionamento. Tanto a costura de solda de topo quanto sobreposto 17 são suficientemente fortes quando sustentam 100 N de força de tração. A força de tração foi aplicada à amostra da parede pelo dispositivo de tensionamento com uma velocidade longitudinal de 100 mm/min.

[0054] Como já mencionado adicionalmente acima, uma temperatura de soldagem TS resulta em uma resistência suficiente da costura de solda 17, sendo entre a temperatura de transição vítrea TG e a temperatura de fusão TM. Para copolímeros PET, esta faixa de temperatura é entre 170° C e 220° C. Para copolímeros PEF e PEF, esta faixa de temperatura é entre 120° C e 210° C. Um tempo de vedação tS de 3 segundos, sendo o tempo quando os mordentes de solda soldam as primeira e segunda paredes extremidade com a temperatura de vedação TS, mostra-se ideal. A temperatura de resfriamento TC

18 / 19 na qual os mordentes de solda são abertos novamente é abaixo de TG. A força de prensagem dos mordentes de solda contra as primeira e segunda paredes extremidades é preferivelmente entre 50 e 50.000 N/cm2.

[0055] A Figura 1 mostra a produção do tubo 11 a partir da pré- conformação 19. A pré-conformação é colocada no molde de sopro, com o gargalo da pré-conformação 22 permanecendo fora do molde de sopro. Após estiramento, sopro remoção do recipiente de plástico resultante, como já descrito adicionalmente acima, o recipiente tem um fundo ou uma extremidade do tubo 37, que não é mais necessário. A extremidade do tubo 37 é cortada e pode portanto também ser considerada uma extremidade do tubo “perdida”. São conformadas uma primeira e segunda paredes extremidade 39a, 39b, que precisam ser permanentemente unidas entre si pela costura de solda 17, ou a segunda abertura 40 precisa ser fechada pela costura de solda

17. Tipicamente, o tubo 11 pode ser cheio com conteúdos antes do fechamento pela costura de solda 17. A extremidade do tubo perdida é geralmente reciclada na operação de produção.

[0056] A costura de solda 17 é produzido de acordo com os parâmetros de soldagem acima. Testes de tensão mostraram que a costura de solda 17 pode sustentar uma queda do tubo 11 na costura de solda de uma altura de 2 m. Após 20 repetições de dobramento da costura de solda 17 através de um tubo com um diâmetro de 30 mm, a costura de solda 17 ainda permanece firme. Uma torção da costura de solda não resulta em nenhum vazamento da costura de solda, tampouco. Um tubo 11 como esse portanto satisfaz as exigências de tensão que têm que ser satisfeitas pelos tubos da técnica anterior.

[0057] A Figura 2 mostra a produção do recipiente com alça 13 a partir da pré-conformação 19. Após produção de um recipiente pelo processo de sopro-estiramento padrão, como descrito adicionalmente acima, uma abertura de acesso 41 é cortada ou puncionada no recipiente. Isto produz uma

19 / 19 primeira e segunda parede extremidade, que circundam a abertura de acesso ou uma segunda abertura.

A fim de vedar o recipiente com alça novamente ao longo da abertura de acesso, a primeira e a segunda paredes extremidades têm que ser soldada uma na outra para conformar a costura de solda 17 ou a segunda abertura tem que ser fechada.

A fim de que a costura de solda 17 seja suficientemente estável, isto é produzido obedecendo os parâmetros de soldagem supraespecificados.

Legenda: 11 Recipiente de plástico, tubo 13 Recipiente de plástico, recipiente com alça 15 Alça 17 Costura de solda 19 Pré-conformação 20 Corpo da pré-conformação 21 Corpo do recipiente 22 Gargalo da pré-conformação 23 Gargalo do recipiente, gargalo do tubo 25 Parede do recipiente 27 Cavidade 29 Abertura de saída 31 Molde de sopro 33 Rosca externa 35 Amostra da parede 37 Fundo, extremidade do tubo 39a, 39b Primeira e segunda extremidades de parede 40 Segunda abertura 41 Abertura de acesso

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Recipiente de plástico (11, 13) que é moldado por sopro- estiramento a partir de uma pré-conformação (19) e que compreende um corpo do recipiente (21) tendo um gargalo do recipiente (23) anexado ao mesmo, em cujo gargalo do recipiente (23) é provida uma abertura de saída (29), em que o corpo do recipiente (21) tem uma segunda abertura (40) fechada por uma costura de solda (17), caracterizado pelo fato de que o recipiente (11,13) é feito de um copoliéster, a parede (25) do corpo do recipiente estirado (21) tem uma razão de estiramento em relação à parede do gargalo do recipiente não estirado (23) na região de pelo menos uma costura de solda (17) de mais que 6:1, e após a soldagem, o corpo do recipiente estirado (21) tem um aumento de densidade em relação ao gargalo do recipiente não estirado (23) na região de pelo menos uma costura de solda (17) de menos que 0,06 g/cm3.

2. Recipiente de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o copoliéster é poli(tereftalato de etileno) (PET) tendo um teor de copolímero entre 4% em peso e 10% em peso, e o copolímero é ácido isoftálico, dietileno glicol, ácido furan dicarboxílico, propileno glicol ou butileno glicol.

3. Recipiente de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o copoliéster é furanoato de polietileno (PEF) tendo um teor de copolímero abaixo de 5% em peso, em que o copolímero é ácido tereftálico, ácido isoftálico ou dietileno glicol, propileno glicol, espiroglicol ou butileno glicol.

4. Recipiente de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o corpo do recipiente estirado (21) antes da soldagem apresenta um aumento de densidade em relação ao gargalo do recipiente não estirado (23) de menos que 0,03 g/cm3 na região da pelo menos uma costura de solda (17).

5. Recipiente de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o recipiente é um tubo (11) tendo um gargalo do tubo (23) e uma extremidade do tubo (37) disposta oposta ao gargalo do tubo (23), em que a abertura de saída (29) é situada na região do gargalo do tubo (23) e a segunda abertura (40) é situada na região da extremidade do tubo (37) e a segunda abertura (40) é vedada pela costura de solda (17).

6. Recipiente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o recipiente (13) tem uma alça integral conformada com uma abertura de acesso (41), em que a costura de solda (17) arremata a abertura de acesso (41) unindo uma primeira e segunda extremidades da parede que delimitam a abertura de acesso (41).

7. Recipiente de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a costura de solda (17) tendo um comprimento de 5 mm pode suportar uma força de tração de pelo menos 100 N, a força de tração sendo orientada de forma substancialmente perpendicular à costura de solda (17).

8. Recipiente de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o recipiente (11, 13) é projetado como uma única camada para um processo de reciclagem mais fácil.

9. Recipiente de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o PET ou o PEF para fabricar o recipiente (11, 13) é biodegradável em um proporção de pelo menos 30% ou produzido a partir de até 30% de regenerado.

10. Recipiente de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a segunda abertura (40) do recipiente (11, 13) é fechada pela conformação de uma costura de solda (17)

em uma faixa de temperatura que é acima da temperatura vítrea (TG) e abaixo da temperatura de fusão (TM) do copolímero.

11. Método para fabricar um recipiente de plástico (11, 13) que é produzido a partir de uma pré-conformação (19) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, em que a pré-conformação (19) é produzida a partir de copoliéster e é estirada em um processo de moldagem por sopro-estiramento, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas de fabricação: - moldagem por sopro-estiramento da pré-conformação (19), em que as paredes da pré-conformação são expandidas respectivamente pelo menos 6 vezes em relação ao estado não estirado pelo menos na região onde uma costura de solda (17) é produzida e a densidade das paredes na região estirada é aumentada em no máximo 0,03 g/cm3, - prensagem das paredes estiradas uma na outra (25), e - soldagem das paredes (25) uma na outra para conformar a costura de solda (17) a uma temperatura de soldagem entre a temperatura de transição vítrea (TG) e a temperatura de fusão (TM) do copoliéster.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a densidade das paredes (25) na região da costura de solda (17) é aumentada em no máximo 0,06 g/cm3 por causa da soldagem.

13. Método de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que uma alça integral (15) com uma abertura de acesso (41) é conformada no recipiente (13) e em que a costura de solda (17) arremata a abertura de acesso (41) unindo entre si as paredes (25) que delimitam a abertura de acesso (41).

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma porção do recipiente (11, 13) é separada ou cortada antes da prensagem e soldagem de uma na outra, por meio disso produzindo uma abertura (40), e esta abertura (40) é fechada durante a conformação da costura de solda (17) a uma temperatura de soldagem entre a temperatura de transição vítrea e a temperatura de fusão do copoliéster.

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o tempo de soldagem durante o qual as paredes (25) são mantidas na temperatura de soldagem é entre 1 e 6 segundos.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as paredes (25) são soldadas uma na outra entre um primeiro e um segundo mordente de solda, a força de prensagem contra as paredes sendo entre 50 e 50.000 N/cm2.

17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os mordentes de solda são abertos a uma temperatura de resfriamento, a dita temperatura de resfriamento sendo abaixo da temperatura de transição vítrea.

18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o copoliéster é poli(tereftalato de etileno) (PET) tendo um teor de copolímero entre 4% em peso e 10% em peso.

19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 17, caracterizado pelo fato de que o copoliéster é furanoato de polietileno (PEF) tendo um teor de copolímero abaixo de 5% em peso.

20. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a pré-conformação é moldada por sopro-estiramento em um molde de sopro correspondente para a produção de um tubo (11), após extração do molde, a extremidade do tubo fechada (37) situada oposta ao gargalo do tubo (23) é cortada, o tubo (11) é opcionalmente cheio com conteúdos através da segunda abertura (41) conformada cortando a extremidade do tubo (37), e a segunda abertura (40) é fechada por solda.

21. Método para produzir uma junção, caracterizado pelo fato de ser entre paredes estiradas (25) de um recipiente de plástico (11, 13) feito de copoliéster ou de recipientes de plástico (11, 13) feitos de copoliéster como definido(s) em qualquer uma das reivindicações 11 a 20.

22. Uso de um copoliéster para produção de uma pré- conformação (19) a fim de fabricar um recipiente (11, 13) a partir desta pré- conformação (19) em um processo de moldagem por sopro-estiramento, em que o recipiente (11, 13) compreende um corpo do recipiente (21) e um gargalo do recipiente (23) anexado ao mesmo, tendo um abertura de saída (29), e em que o recipiente (11, 13) tem uma segunda abertura (40) fechada por uma costura de solda (17), caracterizado pelo fato de que o copoliéster é poli(tereftalato de etileno) (PET) tendo um teor de copolímero entre 4% em peso e 10% em peso, ou em que o copoliéster é furanoato de polietileno (PEF) tendo um teor de copolímero abaixo de 5% em peso.

23. Uso de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que a superfície do recipiente (11, 13) na região da pelo menos uma costura de solda (17) tem uma razão de estiramento em relação à superfície da pré-conformação (19) de mais que 6:1 e o corpo do recipiente (21) após a soldagem tem um aumento de densidade na região da pelo menos uma costura de solda (17) de menos que 0,06 g/cm3 em relação ao corpo da pré- conformação (20).

24. Uso de acordo com a reivindicação 22 ou 23, caracterizado pelo fato de que o copoliéster é poli(tereftalato de etileno) (PET) tendo um teor de copolímero entre 4% em peso e 10% em peso, em que o copolímero é ácido isoftálico, dietileno glicol, ácido furan dicarboxílico, propileno glicol, ou butileno glicol.

25. Uso de acordo com a reivindicação 22 ou 23, caracterizado pelo fato de que o copoliéster é furanoato de polietileno (PEF) tendo um teor de copolímero abaixo de 5% em peso, em que o copolímero é ácido tereftálico, ácido isoftálico ou dietileno glicol, propileno glicol, espiroglicol, ou butileno glicol.