BRPI0400463B1 - recipiente plástico - Google Patents

Abstract

"recipiente plástico com porção de base adaptada para absorver vácuo". a porção de base incluindo um anel no qual o recipiente é suportado, uma parede vertical, e uma porção em recesso. a parede vertical é adjacente e circunscreve geralmente o anel de contato a porção em recesso sendo definida, pelo menos em parte, por uma região de base plana e uma região de base central. a região de base plana se estende a partir de uma parede vertical em direção a um eixo geométrico longitudinal do recipiente. a região de base plana define uma área de superfície projetada de pelo menos 45% da área de superfície projetada total do recipiente. a região de base plana é móvel para acomodar forças de vácuo dentro do citado recipiente.

Description

"RECIPIENTE PLÁSTICO" Campo de invenção [001] A presente invenção se relaciona a recipientes de plástico para reter um produto, e em particular um produto liquido. Mais especificamente, a presente invenção se relaciona a uma estrutura de base de recipiente de plástico que permita uma significativa absorção de pressão de vácuo pela base sem uma indesejada deformação em outras porções do recipiente.

Histórico da invenção [002] Numerosos produtos previamente supridos em recipientes de vidro agora estão sendo supridos em plástico, mais especificamente em recipientes de poliéster e ainda mais especificamente em recipientes de tereftalato de polietileno (PET) . Os fabricantes e engarrafadores assim como usuários reconhecem que recipientes PET são leves, baratos, recicláveis, e podem ser produzidos em grandes quantidades. [003] Correntemente, os fabricantes fornecem recipientes PET para vários produtos líquidos, tal como bebidas. Outros produtos líquidos, tal como sucos e isotônicos, são administrados aos recipientes enquanto se encontram em temperaturas elevadas tipicamente 68°C-96°C (155°F-205°F) , usualmente em torno de 85°C (185°F) . Quando administrado desta maneira, a temperatura elevada do líquido é usada para esterilizar o recipiente no momento do enchimento. Este processo e os recipientes projetados para suportar tais temperaturas são respectivamente conhecidos como enchimento a quente e recipientes de enchimento a quente. [004] O enchimento a quente funciona, e se trata de um processo aceitável, com produtos com elevado conteúdo ácido.

Produtos tendo conteúdo ácido não-elevado, no entanto, devem ser processados de maneira diferente. Não obstante, fabricantes e engarrafadores de produtos de elevado conteúdo ácido também desejam utilizar recipientes PET para estes produtos [005] Para produtos tendo conteúdo ácido não-elevado, pasteurização e retorta são os métodos preferidos de esterilização, que no entanto representam um enorme desafio para os fabricantes de recipientes PET pelo fato de os recipientes PET não suportarem a temperatura e a demanda de tempo de pasteurização e retorta. [006] Pasteurização e retorta são métodos para cozinhar e esterilizar o conteúdo de um recipiente. Ambos processos incluem aquecimento do conteúdo dos recipientes para uma certa temperatura, usualmente acima de cerca de 70°C (cerca de 155°F) por um período de tempo (20-60 minutos). A retorta difere da pasteurização quanto ao fato de serem usadas temperaturas mais elevadas, e de ser aplicada pressão externamente ao recipiente. A pressão é necessária porque freqüentemente utiliza-se banho de água quente e a sobre-pressão mantém a água, ou um outro produto, na forma líquida acima do ponto de ebulição. [007] A presente invenção deve encontrar produto de utilidade em aplicações de enchimento a quente, aplicações de selagem de vácuo, e aplicações onde a perda de água no recipiente é um problema. Também pode encontrar utilidade em aplicações de pasteurização e retorta. [008] O PET é um polímero cristalizável, o que significa estar disponível em forma amorfa ou em forma semi-cristalina. A capacidade de um recipiente PET em manter sua integridade está relacionada com a porcentagem do recipiente PET que se encontra na forma cristalina, também conhecida como "cristalinidade" do recipiente PET. A cristalinidade é caracterizada como fração de volume pela equação: onde p é a densidade do material PET, pa densidade de material PET amorfo puro (1,333 gramas/cc), e pc densidade de material cristalino puro (1,455 gramas/cc). [009] A cristalinidade de um recipiente PET pode ser aumentada por um processo mecânico ou térmico. [0010] Processo mecânico compreende orientar o material amorfo para obter endurecimento por tensão. Este processo comumente compreende estender um recipiente PET ao longo de um eixo geométrico longitudinal e expandir o recipiente PET ao longo de um eixo geométrico transversal ou radial. A combinação promove o que é conhecido como orientação biaxial do recipiente. Fabricantes de garrafas PET correntemente usam um processo mecânico para produzir garrafas PET com cerca de 20% de cristalinidade na parede lateral do recipiente. [0011] O processo térmico compreende aquecer o material (amorfo ou semi-cristalino) para promover crescimento do cristal. No material amorfo, o processo térmico do material PET resulta em morfologia esferolitica que interfere com a transmissão de luz. Em outras palavras, o material cristalino resultante é opaco (e geralmente indesejável). Usados após processo mecânico, no entanto, o processo térmico resulta em uma cristalinidade mais elevada e excelente claridade. O processo térmico de um recipiente PET orientado, a chamada "fixação a quente" (heat_set), tipicamente inclui moldar por sopro um pré-formado de PET em um molde aquecido à temperatura de cerca de 120-130°C (cerca de 100-105°F) e manter o recipiente soprado por cerca de 3 segundos. Fabricantes de garrafas de suco PET que devem ser cheias a cerca de 85°C, correntemente usam fixação a quente para produzir garrafas PET com cristalinidade entre 25% e 30%. [0012] Depois de cheios a quente, os recipientes fixados a quente são tampados e deixados à temperatura de enchimento por aproximadamente 5 minutos. O recipiente junto com o produto então é resfriado de modo que o recipiente possa ser transferido para rotulagem, embalagem, e embarque. No resfriamento, o volume do liquido no recipiente é reduzido. Esta redução em volume resulta na criação de vácuo dentro do recipiente. Geralmente, pressões de vácuo no recipiente variam de 1-300 mm Hg. Se não for controlada ou de alguma forma acomodada, esta pressão de vácuo deforma o recipiente, que produz um recipiente esteticamente inaceitável ou um recipiente instável. Tipicamente, as pressões de vácuo têm sido acomodadas com a incorporação de estruturas na parede lateral do recipiente. Estas estruturas são comumente conhecidas como painéis de vácuo. Os painéis de vácuo são projetados de modo a se distorcerem de maneira controlada sob pressão de vácuo, de modo a impedir uma deformação indesejável na parede lateral do recipiente. [0013] Embora os painéis de vácuo permitam que os recipientes suportem os efeitos do processamento de enchimento a quente, eles apresentam algumas limitações e inconvenientes. Em primeiro lugar, um rótulo normalmente deve ser aplicado ao recipiente sobre os painéis de vácuo. Freqüentemente aplicando os rótulos sobre a parede lateral e contra os painéis de vácuo, resulta que os rótulos adquirem uma aparência enrugada e não-lisa. Adicionalmente, ao se agarrar um recipiente, são sentidos os painéis de vácuo sob o rótulo, pressionando os mesmos contra fendas e recessos nos painéis de vácuo. [0014] Portanto, seria desejável ter um recipiente que pudesse acomodar a pressão de vácuo que resulta do enchimento a quente, e ainda apresentar paredes laterais lisas. [0015] Em vista do acima exposto, trata-se de um objetivo da presente invenção prover um recipiente plástico que principalmente acomode pressão de vácuo através de um mecanismo diferente de painéis de vácuo nas paredes laterais do recipiente. [0016] Um objetivo adicional da presente invenção é um recipiente tendo uma estrutura de base que acomode pressão de vácuo enquanto impede distorção indesejável em outras partes do recipiente. [0017] Ainda um outro objetivo da presente invenção é prover um recipiente plástico, no qual a estrutura de base seja substancialmente plana na seção transversal de uma porção de parede que coopera com uma parede ou saliência de encosto vertical para absorver a pressão de vácuo dentro da estrutura de base.

Sumário da invenção [0018] Por conseguinte, a presente invenção provê um recipiente plástico que mantém aspecto estético e integridade mecânica durante um subseqüente manuseio depois de enchimento a quente e resfriamento para temperatura ambiente. [0019] Resumidamente, o recipiente plástico da invenção inclui uma porção superior, um corpo, uma porção de parede lateral, e uma base. A porção superior inclui uma abertura definindo a boca do recipiente, uma porção roscada (ou uma outra configuração) como meio de acoplamento de uma tampa, e um anel suporte que é usado no manuseio, antes, durante e depois da fabricação. A porção superior adicionalmente inclui um encosto que se estende para baixo da porção de parede lateral que geralmente define o maior diâmetro do recipiente. [0020] Benefícios e vantagens adicionais da presente invenção se tornarão aparentes àqueles habilitados na técnica com a qual a invenção se relaciona a partir da subseqüente descrição da configuração preferida e reivindicações em conexão com os desenhos anexos.

Descrição Resumida dos Desenhos [0021] A figura 1 é uma vista em perspectiva de base de uma porção de um recipiente plástico de acordo com a presente invenção; [0022] A figura 2 é uma vista em corte transversal do recipiente plástico, tomada ao longo da linha 2-2 da figura 1; [0023] A figura 3 é uma vista em corte transversal do recipiente plástico, tomada geralmente ao longo da linha 3-3 da figura 1; e [0024] A figura 4 é uma vista em elevação do recipiente plástico, de acordo com a presente invenção.

Descrição da Configuração Preferida [0025] A descrição a seguir da configuração preferida é de natureza meramente exemplar, e de modo nenhum pretende limitar a invenção a suas aplicações ou usos. [0026] Como discutido acima, para acomodar forças de vácuo durante resfriamento em recipientes fixados a quente, os recipientes são providos de uma série de painéis de vácuo em torno de suas paredes laterais. Os painéis de vácuo deformam para dentro sob ação das forças de vácuo e impedem distorção indesejável em qualquer lugar no recipiente. No entanto, com painéis de vácuo, as paredes laterais do recipiente podem ser lisas, mas o rótulo sobreposto não será liso e usuários finais sentirão os painéis de vácuo ao agarrarem os recipientes. [0027] Como mostrado nas figuras 1 e 4, um recipiente plástico 10 da invenção inclui uma extremidade 12, uma porção de base 14, e uma porção de corpo 16. A extremidade 12 do recipiente plástico 10 inclui uma abertura ou boca 18, uma região roscada 20 e um anel de suporte 21. A abertura 18 permite que o recipiente plástico 10 seja recebido um produto enquanto a região roscada 20 provê um meio para acoplar uma tampa roscada (não mostrado) que preferivelmente provê um selo hermético para o recipiente plástico 10 0 anel de suporte 21 pode ser usado para suportar ou orientar o pré-formado (precursor do recipiente 10) (não mostrado) através de vários estágios de fabricação. Por exemplo, o pré-formado pode ser suportado pelo anel de suporte 21, o anel de suporte 21 pode ser usado para ajudar a posicionar o pré-formado no molde, ou o anel de suporte 21 pode ser usado pelo usuário final para carregar o recipiente 10. [0028] A porção de base 14 do recipiente plástico 10 que geralmente se estende para dentro a partir da porção de corpo 16 inclui uma borda 24, um anel de contato 2 6, e uma região de recesso 28. A porção de base 14 funciona para fechar a base do recipiente 10, e junto com a extremidade 12 e a porção de corpo 16, para reter o produto. [0029] Na configuração preferida da presente invenção, a porção de corpo 16, que geralmente se estende para baixo a partir da extremidade 12 em direção à porção de base 14 inclui uma região de encosto 22 que provê uma transição entre a extremidade 12 e uma parede lateral 23. Por causa da construção especifica da base 14 do recipiente 10, a parede lateral 23 do recipiente fixado a quente 10 pode ser formado sem inclusão de painéis de vácuo que podem ser, se desejado, lisos. [0030] O recipiente plástico 10 da presente invenção é um recipiente moldado por sopro biaxialmente orientado de construção unitária, a partir de um material de uma única camada ou de múltiplas camadas, tal como resina de tereftalato de polietileno (PET). Alternativamente, o recipiente plástico 10 pode ser formado por outros métodos e a partir de outros materiais convencionais. Recipientes plásticos moldados por sopro de construção unitária a partir de materiais PET são projetados e usados na técnica de recipientes plásticos e sua fabricação geral na presente invenção será facilmente entendida por aqueles habilitados na técnica. [0031] O recipiente plástico 10 é preferivelmente fixado a quente de acordo com o processo acima mencionado ou outros processos de fixação a quente. [0032] Para acomodar forças de vácuo e dispensar o uso de painéis de vácuo no corpo 16 do recipiente 10, a base 14 da presente invenção adota uma nova e inovativa construção. Geralmente, a base redonda 14 é provida com uma região em recesso 28 tendo uma área relativamente plana cuja área projetada é pelo menos 45%, e preferivelmente maior que 55% da área projetada total da base 14. Adicionalmente, uma parede circunferencial vertical ou saliência 30 forma uma transição entre o anel de contato 26 e a região em recesso 28. Como usado aqui, o termo "plano" não significa, mas pode, ser precisamente plana ou não ter nenhum aplicativo. O termo "plano" primariamente é usado para diferenciar duas ou mais porções da região em recesso 28. [0033] Como mostrado nas figuras 2 e 3, a região em recesso 28 inclui uma região de base plana 32 e uma região de base central 34. A região de base plana 32, em corte transversal, é geralmente plana e ligeiramente inclinada em direção a um eixo geométrico longitudinal central 36 do recipiente 10. A região de base plana 32, em três dimensões, define uma superfície cônica a qual falta o vértice, por causa da região de base central 34. Em corte transversal, a região de base plana 32 pode ser provida de ligeira curvatura (quer para dentro ou para fora, mas preferivelmente para dentro). [0034] A região de base central 34 é vista como sendo uma área com abóbada (domo) escalonada. A forma exata da região de base central 34 varia grandemente dependendo dos vários critérios de projeto. Para o propósito da presente invenção, a região de base central 34 pode ter qualquer forma ligeiramente diferente da forma da região de base plana 32. [0035] Quando inicialmente formada, a região de base plana 32 pode ser substancialmente paralela ao plano horizontal ou a uma superfície de suporte 40. No enchimento, esta região de base plana 32 deve ceder ou defletir em direção à superfície de suporte sob temperatura e peso do produto. Nervuras radiais 38 começando na região de base plana 34 e terminando na saliência 30 podem ser providas na região em recesso 28 para minimizar a saliência e impedir uma deflexão irreversível para dentro do recipiente 10. Tampando e resfriando, a região de base plana 32 é elevada ou puxada para cima deslocando um volume em conseqüência das forças de vácuo. Nesta posição a região de base plana 32 pode apresentar a forma cônica da figura 2. Esta forma cônica pode ser definida por um ângulo de cerca de 4o a cerca de 10° em relação ao plano horizontal ou superfície de suporte 40. A quantidade ou volume que a região de base plana 32 desloca depende da área de superfície projetada da região de base plana 32. Nesta, a área de superfície projetada significa a área de superfície relativa quando vista ao longo do eixo geométrico longitudinal central 36. [0036] Como ilustrado na figura 2, os comprimentos lineares projetados relevantes na base 14 são identificados como Ai, A2, C, B3, e A4. A área de superfície total projetada (PSAT) da base 14 é definida pela equação: PSAT= 1 (1/2 (Αχ + B2 + C + B3 + A4) )2 [0037] A área de superfície projetada total da região de base plana 32 (PSAF) é definida pela equação: PSAf= 1(1/2 (Ai + B2 + C + B3))2 - PSAC [0038] A área de superfície projetada da região de base plana central 34 (PSAC) é definida pela equação: PSAC= 1(1/2C) 2 [0039] Para eliminar a necessidade de prover painéis de vácuo no corpo 16 do recipiente 10, a região de base plana 32 é provida de uma área de superfície projetada (PSAF) de pelo menos 45% e preferivelmente maior que 55% da área de superfície projetada total (PSAT) . Quanto maior esta porcentagem, maior será a quantidade de vácuo do recipiente 10 que poderá ser acomodada sem indesejável deformação de outras partes do recipiente 10. [0040] A saliência 30, que define a transição entre o anel de contato 26 e a região em recesso 28, é uma parede vertical com cerca de 0,03 polegada (0,76 mm) a cerca de 0,05 polegada (1,27 mm) de altura e geralmente vista como sendo paralela ao eixo geométrico longitudinal central 36 do recipiente 10. Embora a saliência 30 não precise ser exatamente paralela ao eixo geométrico longitudinal central 36, deve ser notado que a saliência 30 é uma estrutura distintamente identificável entre o anel de contato 26 e a região em recesso 28. O anel de contato 26 é a porção da base 14 que contata a superfície 40, na qual o recipiente 10 é suportado. Assim, o anel de contato 2 6 pode ser uma superfície plana ou uma linha de contato que circunscreve de modo contínuo ou intermitente a base 14. [0041] Provendo a saliência 30, a transição entre a região de base plana 32 e o anel de contato 2 6 é reforçada. Isto aumenta a resistência a enrugamento na base 14. Em uma configuração alternativa, onde pequenas forças de vácuo são encontradas, a saliência 30 poderá ser omitida. [0042] Embora a descrição acima constitua a configuração preferida da presente invenção, deve ser apreciado que a presente invenção é suscetível a modificações, variações, e mudanças sem sair do escopo e espírito das reivindicações em anexo.

Claims (17)

1- Recipiente plástico, com porção de base (14) adaptada para absorver vácuo, dito recipiente (10) compreendendo: - uma porção superior tendo uma boca (18), um corpo (16) que se estende a partir da citada porção superior para uma base (14), dita base (14) fechando o fundo do referido recipiente (10) ; - a citada porção superior, o citado corpo (16) e referida base (14) cooperando para definir uma câmara de receptáculo dentro da qual um produto pode ser admitido; - a citada base (14) incluindo um anel de contato (26) no qual o referido recipiente (10) é suportado, a citada base (14) incluindo, adicionalmente, uma parede perpendicular (30) e uma porção de recesso (28), dita parede perpendicular (30) sendo adjacente a e, geralmente, circundando o referido anel de contato (26); - dita porção de recesso (28) sendo definida, pelo menos em parte, por uma região de base substancialmente plana (32) e uma região base central (34) , dita região de base plana (32) estendendo-se a partir da referida parede perpendicular (30) em relação a um eixo geométrico longitudinal (36) do citado recipiente (10), a citada região de base plana (32) geralmente circunscrevendo a citada região base central (34) e sendo geralmente planar quando vista em uma seção transversal em meio corte, tomado axialmente através da citada base (14), a citada região de base plana (32) definindo uma área superficial projetada de pelo menos 45% de uma área superficial total projetada do referido recipiente (10) , dita região base plana (32) sendo móvel para acomodar as forças de vácuo geradas dentro do citado recipiente (10); dito recipiente sendo caracterizado pelo fato de a referida região base central (34) ser internamente arqueada e definindo um desvio superficial substancial a partir da referida região base (32).

2- Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada parede perpendicular (30) ser geralmente plana em seção transversal.

3- Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a referida parede perpendicular (30) ser geralmente coaxial com o referido eixo geométrico.

4- Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada parede perpendicular (30) ser geralmente paralela com o referido eixo geométrico quando vista em uma seção transversal axial.

5- Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada parede perpendicular (30) ter uma altura de pelo menos 0,762 mm (0,030 polegadas).

6- Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada parede perpendicular (30) ter uma altura de pelo menos 1,27 mm (0,050 polegadas).

7- Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada parede perpendicular (30) ser imediatamente adjacente ao referido anel de contato (26).

8- Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada região de base plana (32) definir uma área superficial projetada de pelo menos 55% da citada área de superfície projetada total.

9- Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada região de base plana (32) definir uma área superficial projetada de pelo menos 80% da citada área de superfície projetada total.

10- Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada região de base plana (32) definir circunferencialmente uma superfície cônica.

11- Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada região de base plana (32) ser definida em um ângulo paralelo a uma superfície de suporte (40) para o referido recipiente (10).

12- Recipiente, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a citada região de base plana (32) ser definida em um ângulo menor que 10° em relação à superfície horizontal (40).

13- Recipiente, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a citada região de base plana (32) ser definida em um ângulo de cerca de 4o em relação a uma superfície horizontal (40).

14- Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada parede perpendicular (30) sofrer transição para a referida região de base plana (32) em um vértice substancialmente agudo.

15- Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender, adicionalmente, meios para acoplar a citada porção em recesso (28) ao citado anel de contato (26) e impedir a deformação do citado anel de contato (26).

16- Recipiente, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o citado meio para acoplar a referida porção em recesso (28) ao citado anel de contato (26) compreender uma pluralidade de nervuras radiais (38).

17- Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o citado corpo (16) incluir uma parede lateral substancialmente lisa.