BRPI0816642B1

BRPI0816642B1 - processo de fabricação, enchimento e pressurização de um contêiner de paredes finas

Info

Publication number: BRPI0816642B1
Application number: BRPI0816642A
Authority: BR
Inventors: Outreman Jean-Tristan
Original assignee: Plastipak Packaging Inc; Tecsor Hr Sas
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2018-11-13
Also published as: US9011756B2; AU2008315892B2; US20100237546A1; CN101842217A; US20110266186A1; MX340801B; HRP20150635T1; EP2200810A1; AU2008315892A1; JP2011501705A; CA2702285A1; FR2922147A1; CN101842217B; ES2537011T3; MX2010003850A; PL2200810T3; PT2200810E; WO2009053616A1; DK2200810T3; BRPI0816642A2

Description

(54) Título: PROCESSO DE FABRICAÇÃO, ENCHIMENTO E PRESSURIZAÇÃO DE UM CONTÊINER DE PAREDES FINAS (73) Titular: PLASTIPAK PACKAGING, INC., Pessoa Jurídica. Endereço: 41605 ANN ARBOR ROAD, PLYMOUTH, MICHIGAN 48170, ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA(US), Norte Americana (72) Inventor: JEAN-TRISTAN OUTREMAN.

Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 13/11/2018, observadas as condições legais

Expedida em: 13/11/2018

Assinado digitalmente por:

Liane Elizabeth Caldeira Lage

Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados

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PROCESSO DE FABRICAÇÃO, ENCHIMENTO E PRESSURIZAÇÃO DE UM

CONTÊINER DE PAREDES FINAS

Campo da invenção [0001] A presente invenção refere-se a um processo de fabricação de um contêiner com parede fina e ao processo de pressurização desse contêiner cheio.

Antecedentes da invenção [0002] No domínio da agroalimentação, especialmente daquele de bebidas, é um problema particular o dos contêineres de grande volume com parede fina.

[0003] Os contêineres com paredes finas são conhecidos, por exemplo, nas demandas de patente WO 03/033361, EP 1468930, EP 1527999, US 5281387, US 2007/090083 e FR 2887238. [0004] A patente US 5281387 divulga um contêiner plástico, particularmente adequado para garrafas de bebidas carbonatadas PET retornáveis e recarregáveis, tendo um nível de cristalinidade aprimorado na parede lateral, mas mantendo um nível muito baixo de cristalinidade na base. O contêiner pode resistir a temperaturas mais elevadas de lavagem cáustica e exibir uma transferência de sabor reduzida de um produto para outro. O contêiner formado a partir de uma préforma, onde uma seção de formação de parede lateral da préforma é inicialmente expandida e depois aquecida para contrair e cristalizar a mesma antes de ser reexpandida, e uma porção de formação de base da pré-forma sendo protegida do tratamento por calor e expandida antes ou depois do tratamento térmico.

[0005] O pedido de patente US 2007/090083 refere-se a um contêiner de plástico compreendendo dois painéis compressíveis opostos substancialmente lisos, separados por

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2/10 um painel de vácuo e tendo pelo menos um entalhe arqueado adaptado para permitir a flexão do painel respectivo sem distorção permanente ou enrugar quando uma força é aplicada ao painel em direção ao interior do contêiner.

[0006] A patente FR 2887238 descreve um método envolvendo o fornecimento de um contêiner feito de um material de acordo com um processo de extrusão/sopro seguindo um tratamento resistente ao calor. O contêiner é preenchido com um líquido esterilizado a quente, e o contêiner é fechado imediatamente após o enchimento. O contêiner é deixado a arrefecer abaixo de uma temperatura de arrefecimento, para deformar o contêiner por uma formação de depressão. O contêiner é aquecido para trazer relaxamento das tensões residuais para redução e geração de pressurização interna do contêiner para compensar as deformações causadas pelos efeitos de depressão.

[0007] Esses contêineres são muito atrativos para pequenos volumes inferiores a 2 litros, porém, os produtos realizados segundo a proposta dessas patentes são relativamente pesados pelo fato da quantidade de material estar ligada ao parâmetro do volume desses contêineres.

[0008] O aumento da superfície de uma embalagem não é proporcional ao aumento do volume da mencionada embalagem. Então, para volumes superiores a 2 litros, é bastante possível reduzir os pesos das embalagens garantindo uma boa propriedade mecânica depois do condicionamento.

[0009] Ademais, esses contêineres apresentam a necessidade de uma pressurização do volume interior que não satisfaz como explicado mais adiante.

[0010] Além disso, por razoes econômicas de fácil compreensão, o objetivo é diminuir a quantidade de material

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3/10 necessário para a fabricação desses contêineres com parede finas, isto tanto para reduzir os custos de produção como para reduzir os custos de reciclagem, o que a técnica anterior não permite porque quando os volumes se tornam superiores a 2 litros particularmente, o peso do material aumenta de forma significativa porque ele é ligado ao volume, portanto ao um fator cúbico.

[0011] Esses contêineres são de uso único e seria interessante evitar uma sofisticação inútil para o uso, que é o fato do interesse ampliado pelos contêineres com paredes finas, mas com um processo de fabricação idêntico autorizando uma gama indo de contêineres pequenos de alguns centilitros até os de grandes volumes de várias dezenas de litros, evitando um aumento muito significativo do peso de material.

[0012] Além do problema de redução da quantidade de material, pode-se mencionar um outro problema, aquele da rigidez, a qual diminui de forma proporcional à quantidade de material.

[0013] Para esses contêineres fabricados pelo processo segundo a invenção, com uma quantidade reduzida de material, a rigidez do contêiner obtido é insuficiente.

[0014] Esta rigidez é insuficiente para permitir um bom agarre antes da abertura e, sobretudo, essa pouca rigidez torna difícil, quando não impossível, uma sobreposição desses contêineres cheios, particularmente quando eles são colocados em pallets e ditos pallets são colocados uns sobre os outros. [0015] Além disso, a rigidez de um contêiner tal com paredes finas possui um outro problema, porque esses contêineres são condicionados a temperatura ambiente e quando esses contêineres são colocados em ambiente frio, produz-se

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4/10 um fenômeno de colapso que engendra deformações do contêiner e uma má posição na hora do agarre.

[0016] Geralmente, os contêineres com paredes finas são enchidos a frio com líquidos sem bolhas (liquide plat) tais como: água mineral, óleo, sucos de frutas, leite.

[0017] Depois, para responder à necessidade de rigidez, é previsto colocar esses contêineres com paredes finas sob pressão interna, recorrendo particularmente ao processo chamado de gota de nitrogênio, o qual é comumente utilizado na indústria, ou a qualquer outro processo análogo.

[0018] Esse processo da gota de nitrogênio, tomado como exemplo, consiste em introduzir no contêiner cheio do líquido a ser condicionado, uma gota de nitrogênio líquido, imediatamente antes do fechamento, no espaço da cabeça do contêiner.

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Imediatamente depois do fechamento, essa gota de nitrogênio se transforma em gás.

O aumento de volume no espaço de cabeça conduz a um aumento de pressão no interior do contêiner e assim, a um aumento da rigidez do mencionado contêiner. Este melhoramento de pressão fica, no entanto, relativamente fraco, na ordem de um décimo de bar.

[0020] Todavia, esse processo da gota de nitrogênio possui um certo número de problemas.

[0021] Primeiramente a dosagem do volume introduzido fica difícil, ou a pressão final depende da quantidade introduzida, das condições de trabalho e do atraso de fechamento.

[0022] Depois, os meios de distribuição desta gota de nitrogênio devem ser integrados na cadeia e, portanto, eles precisam ser adaptados. Ademais, como o condicionamento é

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5/10 realizado por uma via asséptica, esta adaptação é uma forte restrição: necessidades de higienização, de esterilização, de manutenção. Um posto suplementar implica em uma fonte suplementar de panes com parada de uma cadeia. No caso de uma cadeia de condicionamento asséptico, esta intervenção tornase ainda mais delicada porque as intervenções são difíceis e longas, já que é necessário fazer com que o conjunto retorne às condições de condicionamento asséptico.

[0023] Além disso, constata-se que o nitrogênio líquido a uma temperatura altamente negativa cai no líquido a temperatura ambiente de modo que, a queda da gota provoca regularmente respingos sobre as bordas do contêiner.

[0024] Esses respingos do fluido contido, tais como água mineral, sucos de fruta, óleo, podem se degradar depois do condicionamento, conduzindo, durante o armazenamento, ao desenvolvimento de mofos antes que produto seja comercializado e, portanto, antes de que o produto seja consumido, o qual não é suficiente.

[0025] material utilizado para fabricação dos contêineres com paredes finas é frequentemente

PET,

Politereftalato de etila, conhecido pela sua transparência, seu pouco peso e suas grandes possibilidades de conformação. O PET possibilita também uma boa conservação dos líquidos contidos.

Sumário da invenção [0026] A presente invenção propõe um processo de fabricação de um contêiner com paredes finas, assim como um processo de pressurização do mencionado contêiner enchido a frio e contendo um líquido sem bolhas, a fim de melhorar a rigidez do mencionado contêiner antes da abertura, processo

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6/10 que remedia os problemas mencionados acima.

[0027] Segundo a invenção, o processo de fabricação de um contêiner com paredes finas consiste em realizar o mencionado contêiner com paredes finas com uma proporção de material/superf ície de parede da parede de 150 g/m² a 200 g/m².

[0028] O peso do gargalo da embalagem é excluído dessa proporção. O gargalo da embalagem é definido pelo material que não sofre nenhuma deformação no momento da fabricação da mencionada embalagem.

[0029] No presente caso, o contêiner com paredes finas é do tipo fabricado de forma contínua por sopro longitudinal e radial, a partir de uma pré-forma.

[0030] Esse contêiner apresenta o volume necessário e procurado e ele é fabricado de PET.

[0031] Por outro lado, ele consiste de tensões residuais de fabricação. Efetivamente, no caso do PET, particularmente, uma vez que a pré-forma é soprada, o contêiner é resfriado muito rapidamente nos moldes. A forma obtida e as tensões ligadas à deformação são congeladas por essa diminuição de temperatura.

[0032] Efetivamente, durante o sopro as tensões são exercidas em dois sentidos, longitudinal e radial, dai o nome de contêiner de PET bi-orientado, dado aos contêineres assim obtidos.

[0033] É esse congelamento a uma temperatura inferior à temperatura de transição vítrea o que assegura ao contêiner a conservação da forma.

[0034] O processo de pressurização, de acordo com a presente invenção, de um contêiner com paredes finas, obtido

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7/10 segundo o processo precedente, destinado a conter um líquido sem bolhas consiste da sucessão de etapas seguintes:

- fabricação de um contêiner segundo o processo precedente;

- enchimento a frio do contêiner com paredes finas, apresentando as tensões residuais, com o mencionado liquido sem bolha;

- fechamento do contêiner após o enchimento; e

- aquecimento da parede do contêiner, sem elevação da temperatura do líquido, para atingir o ponto de relaxamento dos mencionados contêineres e assim, uma pressurização do mencionado contêiner.

[0035] Esta última etapa chamada de aquecimento da parede visa esquentar somente a parede tomada em sua espessura. Este aporte de calor provoca o relaxamento das tensões que foram congeladas pelo resfriamento rápido depois da deformação em fabricação.

[0036] No caso de um contêiner de PET soprado, as tensões residuais são bi-orientadas. O contêiner tem então a tendência a retomar a sua forma inicial, ou seja, aquela da pré-forma.

[0037] Devido a esta tendência levar a uma redução volumétrica, o interior do contêiner é colocado sob pressão e como o líquido é incompressível, o espaço de gargalo comprime-se até um equilíbrio entre a pressão exercida pela parede e a pressão interior.

[0038] A pressão interior assim gerada fica inferior a 1 bar mas esta pressão encontra-se sendo suficiente para melhorar, consideravelmente, a rigidez do contêiner cheio e fechado, antes de sua primeira abertura.

[0039] Um tal aquecimento pode ser realizado por meio de

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8/10 uma projeção de ar quente sobre a periferia do contêiner durante uma curta duração. É conveniente atingir o ponto de temperatura provocando o relaxamento das tensões no material, ponto conhecido também sob o nome de ponto de transição vítrea.

[0040] A contribuição de energia calorífica deve ser importante em uma duração muito curta. Dessa forma, o PET que é mal condutor do calor, absorve as calorias aportadas pelo ar quente, o qual conduz a um relaxamento rápido das tensões e evita a transmissão das calorias ao líquido ou, no mínimo, torna totalmente desprezível a quantidade de calorias transmitidas.

[0041] Efetivamente, em caso de aquecimento e de aumento na temperatura da massa liquida contida, diz-se que esta provoca, no resfriamento, uma diminuição do volume do espaço de gargalo que se traduz por um colapso da garrafa. Em efeito, a pressão interior diminui enquanto o contêiner tem implícito seu volume congelado porque o relaxamento das tensões é igualmente congelado com a diminuição da temperatura sob o ponto de transição vítreo.

[0042] A pressurização interna segundo o processo da presente invenção permite também compensar a diminuição de pressão, pequena mas susceptível de existir, ligada à perda de uma parte do líquido devido à permeabilidade das paredes, essas paredes sendo muito finas.

[0043] A pressurização do interior do contêiner permite também compensar o colapso ligado a uma diminuição de temperatura entre a temperatura de condicionamento e a temperatura de armazenamento, antes da abertura.

[0044] O processo utilizado dessa forma é extremamente

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9/10 industrializável com os custos muito limitados, os riscos de pane muito reduzidos, uma reprodutibilidade totalmente satisfatória, porque ele é auto-regulável.

[0045] Sobretudo, o tratamento de rigidez por calor é conduzido no exterior da cadeia, a saber, quando o contêiner é tampado, o que é um ganho considerável pela supressão de uma operação no interior do circuito asséptico quando o condicionamento é realizado por passagem asséptica.

[0046] Os contêineres com paredes finas assim realizados, tendo espessuras de paredes tais que a proporção de material/superfície é compreendido entre 150 g/m² e 250 g/m², mais particularmente 150 g/m² e 200 g/m², podendo resistir às mudanças importantes devido a sua rigidez fortemente melhorada, particularmente os tais contêineres podendo ser colocados em pallets e os pallets podendo ser eles mesmos empilhados.

[0047] Nota-se também que, desde o ponto de vista sanitário, a garantia da conservação das qualidades conferidas no líquido durante o engarrafamento não pode ser contestada, porque a operação de aquecimento é externa à cadeia de engarrafamento e efetua-se sobre um contêiner fechado. Mede-se o interesse desta operação externa quando se trata de uma cadeia trabalhando em meio asséptico.

[0048] Suprime-se então uma fonte de eventual contaminação porque o posto permitindo a pressurização do interior do contêiner é retirado da zona trabalhando em meio asséptico.

[004 9] O aquecimento do qual é indicado só um modo de fabricação preferencial é aquele do ar quente, pode-se também apelar a outro tipo de aquecimento permitindo uma elevação rápida da temperatura da parede sem influenciar de forma

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10/10 notável a temperatura do conteúdo, por exemplo, um aquecimento infravermelho.

[0050] Dessa forma, o material referido é o PET que é atualmente o mais utilizado, porém, qualquer material adaptado para realizar um contêiner, susceptível de apresentar as tensões residuais, derivadas da conformação, é referido pela presente invenção.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo de fabricação, contêiner de paredes finas, bolhas, caracterizado pelo enchimento e pressurização de um destinado a conter um liquido sem fato de compreender as seguintes etapas:

- deformar uma pré-forma utilizando uma proporção de peso de material/superf icie de parede na faixa de 150 g/m² a 250 g/m²;

- fabricar o contêiner;

- encher a frio o contêiner de paredes finas, apresentando as tensões residuais, com o mencionado liquido sem bolhas;

- fechar o contêiner após enchimento; e

- aquecer a parede do contêiner, sem elevação de temperatura do liquido, para atingir o ponto de temperatura de relaxamento do contêiner e para atingir a temperatura de liberação das mencionadas tensões residuais, gerando uma pressurização do interior do mencionado contêiner.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de consistir em deformar uma pré-forma utilizando

uma proporção de peso de material/superfície de parede na faixa de 150 g/m² a 200 g/m² • 3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a deformação da pré- -forma ser efetuada por sopro.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o sopro ser exercido em dois sentidos, longitudinal e radial, de forma a obter um contêiner biorientado.
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de consistir em utilizar PET,

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2/2 politereftalato de etila.

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