ES2208520T3

ES2208520T3 - Envase a presion con aspecto acanalado con duracion mejorada.

Info

Publication number: ES2208520T3
Application number: ES01203945T
Authority: ES
Inventors: Thomas E. Nahill; Suppayan Krishnakumar; Wayne N. Collette
Original assignee: Graham Packaging Pet Technologies Inc; Continental PET Technologies Inc
Current assignee: Graham Packaging Pet Technologies Inc
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 2004-06-16
Anticipated expiration: 2018-02-13
Also published as: PT1179482E; CA2282469A1; ATE238155T1; DE69813841D1; BR9807445A; US6112925A; AU740640B2; ES2196545T3; ZA981349B; ATE249973T1; PT1009615E; EP1009615A1; EP1009615B1; DE69818315D1; EP1179482A1; CA2282469C; DE69818315T2; DE69813841T2; DK1179482T3; DK1009615T3

Abstract

Un envase de plástico presurizado (40) que tiene una pluralidad de líneas de marcado (60, 61) de una anchura estrecha W que ofrece una apariencia visual de las nervaduras en una porción de envase (4a) que tienen un espesor de pared T, donde una relación de W:T está en el intervalo de aproximadamente 1, 5:1 a 3, 0:1.

Description

Envase a presión con aspecto acanalado con duración mejorada.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a envases de plástico presurizados, tales como envases de bebida carbonatada de poliéster transparente, y más particularmente, a envases de este tipo que tienen la apariencia de nervaduras, pero que tienen una tendencia reducida a deformarse plásticamente y/o a delaminarse.

Antecedentes de la invención

Los envases de bebida carbonatada de poliéster transparente son de uso extendido en todo el mundo y han sustituido, en gran parte, a los envases de cristal de la técnica anterior para bebidas refrescantes. Los envases de plástico son substancialmente más ligeros en peso, y resistentes a fracturarse. El poliéster utilizado más comúnmente, tereftalato de polietileno (PET), proporciona superior claridad, capacidad de reciclado, y facilidad de fabricación a un precio competitivo.

A pesar de la uniformidad substancial en el material utilizado para fabricar envases de bebida carbonatada de plástico, cada fabricante de bebidas le gustaría distinguir la apariencia visual de su botella de las botellas de los competidores. Un modo de conseguir esto es mediante la aplicación de una etiqueta distintiva al envase. Otro modo es personalizar el contorno del propio envase para proporcionar una apariencia visual distinguible que los consumidores aprendan a reconocer. Las nervaduras son una característica que puede utilizarse en variaciones casi sin fin, para personalizar la apariencia de un envase. Las nervaduras pueden ser singulares, plurales, extenderse hacia dentro o hacia fuera con respecto a la circunferencia del envase, y de otro modo formar patrones que distingan el envase. Las nervaduras pueden proporcionar también refuerzo estructural para prevenir el ensanchamiento del envase.

Un problema con las nervaduras del contorno de la técnica anterior en los envases presurizados es su tendencia a "deformarse plásticamente" (moverse) bajo presión. Esto produce un aumento en el volumen del envase y una pérdida de presión no deseada en la bebida carbonatada. El problema de la deformación plástica se ilustra para dos envases de la técnica anterior en las figuras 1-4. Ambos son representativos de los envases de bebida carbonatada PET transparentes, conocidos de volumen de 1/2-litro, teniendo uno nervaduras internas y el otro nervaduras externas.

La figura 1 muestra el envase de la técnica anterior 10 que tiene diez nervaduras dispuestas verticalmente 12 en el panel 14 y secciones de saliente 16. Las nervaduras se extienden radialmente hacia dentro (son ranuradas) desde la circunferencia del envase 18, como se muestra en la figura 2 (sección transversal a través de la porción del panel 14). La línea continua en la figura 2 es la circunferencia del panel 18 después del moldeo por soplado, y antes de llenar con una bebida carbonatada. Las 10 nervaduras de radio relativamente grande 12 son dispuestas de forma simétrica alrededor de la circunferencia del panel 18, que se define por el radio R_{1} (distancia radial desde la línea central vertical CL del envase). Después del llenado, el panel se somete a deformación plástica en una dirección radialmente hacia fuera, de manera que las nervaduras que se extienden originalmente hacia dentro tienden a aplanarse alrededor de la circunferencia (es decir, se eliminan substancialmente las nervaduras), y el panel forma una circunferencia del panel substancialmente cilíndrica 18' que tiene un radio R_{2}, que es bastante más grande que R_{1}. Esto es claramente poco deseado desde el punto de vista de la compañía de bebidas por al menos dos razones. En primer lugar, el envase está perdiendo una característica del contorno significativa que está destinada a distinguir este envase de la compañía de otros envases en el mercado. En segundo lugar, el aumento en el diámetro del envase produce un aumento del volumen resultante en el envase, lo que conduce a una presión inferior en el espacio de cabecera, es decir, el volumen de aire presurizado por encima del líquido en el extremo superior del envase. Esta reducción en la presión del espacio de cabecera provoca que el gas en el líquido presurizado (carbonación) deje el líquido y entre en el espacio de cabecera, dando lugar a una caída no deseada del nivel de carbonación. A la compañía de bebidas le gustaría mantener control estrecho sobre la presión de carbonación con el fin de suministrar un producto óptimo al consumidor. A este respecto, la compañía establece una vida de conservación para su producto, lo que especifica una pérdida máxima en la presión de carbonación con el tiempo. En efecto, el aumento del volumen debido a la expansión de las nervaduras reduce la vida de conservación del producto. Esto incrementa el coste del fabricante, puesto que debe o bien vender el producto en un periodo de tiempo más corto o sustituir el producto expirado con producto nuevo en los estantes de almacén de venta al por menor.

La figura 2A es un fragmento ampliado de una sección transversal del panel, que muestra más claramente la circunferencia del panel exterior 18 en R_{1}, y la circunferencia del panel exterior ampliada 18' en R_{2} después del llenado. La extensión angular A entre las nervaduras 12 se define como una distancia circunferencial en grados entre los puntos centrales de dos nervaduras adyacentes. Cada nervadura se define por un radio relativamente grande R_{3}, por ejemplo, 0,100 a 0,200 pulgadas (0,254 a 0,508 cm). Un radio de mezcla más pequeño R_{4} conecta de forma uniforme los bordes opuestos de la nervadura a la circunferencia del envase 18.

Las figuras 3-4 muestran un envase de la técnica anterior 20 que es el mismo que el primer envase (de las figuras 1-2), pero donde las nervaduras verticales 22 se extienden radialmente hacia fuera (en proyección) en lugar de hacia dentro. Hay que indicar que a las características similares se les da los números de referencia similares con respecto al primer envase, pero en un intervalo de 20-29, en oposición a 10-19. En esta forma de realización, la circunferencia del panel original 28 está a R_{10}. Después del llenado, la circunferencia del panel 28' ha experimentado un aumento radial general claro respecto a R_{11}, aplanándose de nuevo las nervaduras alrededor de la circunferencia. De nuevo, cada nervadura tiene un radio relativamente grande R_{12}, y un radio de mezcla relativamente pequeño R_{13}.

Otro problema significativo provocado por el movimiento de la nervadura en los envases presurizados de múltiples capas es la delaminación. Con frecuencia, un fabricante proporcionaría una pared de múltiples capas en cierta parte o en todo el envase, con el fin de influir en todo el coste de materiales, resistencia térmica, propiedades de barrera (por ejemplo, pérdida de CO_{2} y/o entrada de oxígeno), capacidad de procesamiento, etc. En particular, los envases de tamaño más pequeño, que tienen un área superficial alta con respecto a la relación de volumen, no pueden producirse, con frecuencia, con una vida de conservación aceptable, a menos que se incluya una capa de barrera. No obstante, en los envases presurizados con contornos de nervadura, cuando las nervaduras se mueven bajo presión (deformación plástica) para aplanarse substancialmente alrededor de la circunferencia del panel, esto produce, con frecuencia, la delaminación (separación) de las capas. La separación de las capas no es deseada puesto que puede conducir a pérdida de transparencia, debilidad estructural, pérdida de las propiedades de barrera, etc. La separación de capas puede ser un problema particular en envases de múltiples capas sin adhesión química o adhesivos para unir las capas, por ejemplo, envases reciclables donde la difusión relativamente débil o la adhesión de hidrógeno mantiene la estructura de la capa durante el uso, pero permite la separación preparada cuando se corta (durante el proceso de reciclado).

Por tanto, existe la necesidad de un envase presurizado para las bebidas carbonatadas y similares que puede hacerse a medida, pero que evita los problemas anteriores de pérdida de presión y delaminación.

El documento WO 96/13436 (Krishnakumar) describe un envase de llenado en caliente con paneles de vacío que se mueven para aliviar la presión reducida después del llenado en caliente. Las nervaduras traseras están previstas en las paredes traseras, cuyas nervaduras están diseñadas a abrirse hacia arriba para permitir el máximo movimiento de los paneles de vacío.

Resumen de la invención

La presente invención se refiere a un método de fabricación y un envase de plástico presurizado resultante que tiene la apariencia visual de las nervaduras, pero que resiste la deformación plástica. Se evita el uso de nervaduras de anchura grande que muestran deformación plástica bajo presión, y son sustituidas en lugar de una pluralidad de líneas "de marcado". Una línea de marcado es una banda en proyección fina o formada por moldeo en un molde de soplado por la expansión de una preforma de polímero o parisón en un receso estrecho (muesca) que se ha cortado ("marcado") en la pared de la cavidad del molde. El polímero puede llenar toda o una parte de la muesca. Alternativamente, puede formarse una línea de marcado por la expansión del polímero sobre una banda elevada estrecha formada sobre la pared de la cavidad, para producir una línea de marcado ranurada en el envase.

Las líneas de marcado pueden resistir la presurización, con una reducción significativa en la deformación plástica, y resistir la delaminación en envases de múltiples capas. Pueden proporcionar, por tanto, una apariencia visual, pero proporcionan actuación superior en aplicaciones presurizadas, particularmente en envases de volumen más pequeño, donde la deformación plástica puede ser un problema significativo.

A modo de ejemplo, tres líneas de marcado paralelas colocadas en proximidad relativamente estrecha proporcionan la apariencia visual de una nervadura de contorno relativamente profundo. Proporcionando las líneas de marcado en una posición substancialmente vertical en el envase, y estrechando cónicamente los extremos superior e inferior de las líneas de marcado para formar porciones extremas substancialmente redondeadas, se produce un efecto visual similar a una nervadura de contorno relativamente profunda, pero sin los problemas coincidentes de la deformación plástica, pérdida de presión y/o delaminación de las nervaduras del contorno de la técnica anterior.

Como un ejemplo de la reducción de la deformación plástica, un envase de bebida carbonatada desechable de 1/2 litro (500 centímetros cúbicos) comercial, con nervaduras fue carbonatado a 4 volúmenes de CO_{2} y se mantuvo a 38ºC durante 24 horas. Mostró un aumento de diámetro (en la sección del panel que tiene nervaduras) de 2,2%, produciendo una reducción significativa en la carbonación sobre este periodo de tiempo corto. Al contrario, un envase de 1/2 litro de dimensiones similares, pero que tiene líneas de marcado en lugar de nervaduras, tenía solamente un aumento de 1,2% de diámetro bajo las mismas condiciones. Esto es una mejora significativa en términos de prolongar la vida de conservación.

La pérdida de presurización es un problema cada vez mayor con el aumento de la relación de área superficial respecto a volumen. Por tanto, la presente invención es particularmente útil para proporcionar un envase de plástico presurizado que tiene una relación de área superficial respecto a volumen de al menos 720 cm^{2}/L (centímetros al cuadrado por litro), con una pérdida de carbonación no mayor de 17,5% durante un periodo de 90 días. Esta relación de área superficial respecto a volumen es típica para envases relativamente pequeños que tienen volúmenes de 1/2 litro (L) o menos. En un envase de múltiples capas de tamaño similar, la pérdida de carbonación máxima de 17,5% puede alcanzarse durante un periodo de 120 días, o más.

El espesor de pared del envase puede tener un efecto importante en la cantidad de pérdida de presión en el tiempo para ciertos diseños de envase. Por tanto, es otro aspecto de la presente invención proporcionar un envase de plástico presurizado que tiene una pluralidad de líneas de marcado de una anchura estrecha W que ofrece una apariencia visual de nervaduras, en una porción de envase que tiene un espesor de pared T, y donde una relación de W:T está en el intervalo de aproximadamente 1,5:1 a 3,0:1.

Los envases monocapa o de múltiples capas de esta invención son generalmente transparentes y un componente de polímero principal será típicamente un poliéster, tal como tereftalato de polietileno (PET) y/o naftalato de polietileno (PEN), que incluye homopolímeros, copolímeros y sus mezclas. En un envase de múltiples capas, los polímeros PET y/o PEN forman comúnmente capas interior y exterior con una o más capas internas del polímero reciclado (tales como PET post-consumidor), y capa de barrera de CO_{2}, y/o O_{2}, una capa resistente térmica, etc. Los envases de múltiples capas reciclables son fabricados a partir de estos polímeros con difusión o adhesión de hidrógeno para mantener la adhesión de la capa durante el uso (en oposición a adhesivos o enlace químico). Las líneas de marcado son particularmente útiles en tales envases reciclables para evitar la delaminación.

Los envases de pared fina (flexibles manualmente) fabricados de poliésteres y otros polímeros de deformación orientable tienen típicamente un espesor de pared en una sección de panel en un intervalo de 0,008 a 0,016 pulgadas (0,020 a 0,040 cm), donde la sección de panel ha sido orientada biaxialmente en una relación de estiramiento media en un intervalo de 10:1 a 18:1. En tales envases, las líneas de marcado individual pueden tener una anchura en un intervalo de aproximadamente 0,012 a 0,040 pulgadas (0,030 a 0,100 cm). Las líneas de marcado pueden tener una profundidad radial que se extiende hacia fuera desde la circunferencia del panel exterior (o alternativamente, extendiéndose radialmente hacia dentro desde la circunferencia del panel interior) o desde aproximadamente 0,001 a 0,010 pulgadas (0,00254 a 0,0254 cm). Las tres líneas de marcado espaciadas estrechamente y sustancialmente paralelas proporcionan una apariencia visual particularmente agradable; el conjunto de tres líneas puede tener una extensión angular, medida como una distancia entre los puntos centrales de las dos líneas más exteriores, en un intervalo de aproximadamente 3 a 10º.

Las líneas de marcado pueden proporcionarse en varios patrones de una o más líneas, con varias alineaciones (vertical, horizontal, diagonal) y con varios espacios entre las líneas para proporcionar una variedad casi infinita de detalle minucioso personalizado en un envase dado.

Estas y otras ventajas y características de la presente invención se describirán más particularmente con respecto a las siguientes descripciones detalladas.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en alzado delantera de un envase de la técnica anterior con nervaduras ranuradas.

La figura 2 es una vista en planta en sección transversal esquemática tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1, que muestra la circunferencia del panel antes (línea continua) y después (línea de trazos) del llenado con un líquido carbonatado.

La figura 2A es una sección transversal fragmentada ampliada de una porción de la sección del panel vista en la figura 2.

La figura 3 es una vista en alzado delantera de un envase de la técnica anterior con nervaduras en proyección.

La figura 4 es una vista en planta en sección transversal esquemática tomada a lo largo de la línea 4-4 de la figura 3, que muestra la circunferencia del panel antes (línea continua) y después (línea de trazos) del llenado con un líquido carbonatado.

La figura 4A es una sección transversal fragmentaria ampliada de una parte de la sección del panel vista en la figura 4.

La figura 5 es una vista en alzado delantera de un envase de acuerdo con una primera forma de realización de la presente invención.

La figura 5A es una sección transversal fragmentaria ampliada de una porción de la sección del panel del envase de la figura 5, que muestra las múltiples capas.

La figura 6 es una vista en planta en sección transversal esquemática tomada a lo largo de la línea 6-6 de la figura 5, que muestra la circunferencia del panel que es substancialmente invariable antes o después del llenado.

La figura 6A es una sección transversal fragmentaria ampliada de una parte de la sección del panel vista en la figura 6.

La figura 6A' es una sección transversal fragmentaria ampliada de una porción de una sección del panel de una forma de realización alternativa.

La figura 6A'' es una sección transversal fragmentaria ampliada de una porción de una sección de panel de otra forma de realización alternativa.

La figura 7 es una vista en alzado delantera de un envase de acuerdo con una segunda forma de realización de la presente invención, que tiene un contorno de cintura y conjuntos espaciados de tres líneas de marcado vertical, teniendo las líneas de marcado en un conjunto diferentes longitudes que proporcionan un contorno redondo en los extremos.

La figura 8 es una vista en alzado delantera de un envase de acuerdo con otra forma de realización de la invención, que tienen líneas de marcado verticales espaciadas que sobresalen con las porciones de saliente y base del envase.

La figura 9 es una vista en alzado delantera de un envase de acuerdo con otra forma de realización de la invención, que tiene conjuntos espaciados de tres líneas de marcado dispuestas horizontalmente en la sección del panel.

La figura 10 es una vista en alzado delantera de un envase de acuerdo con otra forma de realización, que tiene una pareja de líneas de marcado que forma una espiral alrededor de la sección de panel; y

La figura 11 es una vista en sección transversal de un molde de soplado de envases.

Descripción detallada

Las figuras 5-6 ilustran una primera forma de realización del envase de múltiples capas de la presente invención. Este envase 40 tiene una apariencia visual muy similar a los envases de la técnica anterior 10, 20 de las figuras 1-4, pero sin nervaduras de diámetro grande 12, 22 (de los envases de la técnica anterior) que se deforman plásticamente y dan lugar a una pérdida de presurización que conduce a una vida de conservación reducida. En su lugar, el envase 40 tiene líneas de marcado verticales ajustadas en grupos espaciados de tres, que convergen en sus extremos superior e inferior para proporcionar un contorno similar a nervadura. La circunferencia del envase (que incluye las líneas de marcado) se somete de forma significativa a menos deformación plástica y, por tanto, el envase tiene una vida de conservación mejorada. Adicionalmente, el envase de múltiples capas 40 resiste la delaminación.

Más específicamente, el envase 40 (figuras 5-6) es un envase de medio litro (1/2 L) que tiene una altura de 7,250 pulgadas (18,415 cm) y un diámetro del panel máximo de 2,820 pulgadas (7,1628 cm). En esta forma de realización, el envase tiene múltiples capas 38, 39, 41, 42, 43 (ver figura 5A) a lo largo de substancialmente toda la longitud, incluyendo las capas interior 41 y exterior 43 del homopolímero de grado de botella virgen PET, una capa de núcleo central 42 de post-consumidor reciclado PET (PC-PET), y capas intermedias 38, 39 o EVOH (material de barrera). El espesor de pared total en la porción de panel es de 0,011 pulgadas (0,028 cm); las capas interior y exterior tienen cada una un espesor de 0,0024 pulgadas (0,0061 cm), la capa de núcleo tiene un espesor de 0,0058 pulgadas (0,015 cm), y las capas de barrera tienen cada una un espesor de 0,0002 pulgadas (0,0005 cm). Hay que indicar en las figuras 6-6A, las capas de múltiples paneles no se muestran por simplificar los dibujos.

El envase incluye un acabado de cuello superior 44 que tiene un extremo superior abierto 45, las roscas exteriores 46 para fijación de una tapa de enroscar (no mostrada), y una pestaña en proyección 47 que marca el extremo inferior del acabado del cuello. Por debajo del acabado del cuello existe una porción de saliente 48 que se incrementa en el diámetro exterior que se mueve hacia abajo hacia una sección de panel substancialmente cilíndrica 49. Por debajo de la sección de panel está una porción de base de pie integral 50 que incluye cinco patas que se proyectan hacia abajo 51 que terminan en los pies 52, sobre lo cual se apoya la botella. Entre las patas están substancialmente las porciones hemisféricas 53. Este tipo de diseño de botella para envases de bebida carbonatada es bien conocido en la técnica.

De acuerdo con la presente invención, están previstos a lo largo de substancialmente toda la sección del panel y la mitad inferior de la sección de saliente, diez conjuntos 60 de tres líneas de marcado verticales 61 que proporcionan una apariencia similar a una nervadura hecha a medida para el envase. Las líneas de marcado, mejor mostradas en sección transversal en las figuras 6 y 6A, se forman en el molde de soplado por el moldeo (por ejemplo, por corte) de las muescas estrechas (o líneas de marcado) en la superficie de la cavidad metálica del molde de soplado (ver figura 11). Se conoce en la técnica una preforma termoplástica 2, como se conoce en la técnica, se calienta y se estira axialmente (por la varilla de estiramiento 3) y se expande radialmente (por un fluido presurizado 4) en el molde de soplado (5), donde después, la pared de la preforma de expansión se pone en contacto con la pared de la cavidad del molde 6 y adopta su configuración. En este caso, las secciones del panel 7 y el saliente 8 adopta las líneas o muescas estrechas 9 formadas en la superficie interior de la cavidad para formar las líneas de marcado que se proyectan ligeramente hacia fuera 61 sobre la superficie exterior 62 del envase.

En esta forma de realización, las líneas de marcado vertical están formadas en conjuntos de tres, relativamente espaciados estrechamente (próximos), y convergen en sus extremos superior e inferior 63, 64 para formar un contorno redondeado. Como se muestra en las figuras 6 y 6A, existen diez grupos 60 de líneas de marcado, espaciadas igualmente alrededor de la circunferencia del panel 66; la circunferencia del panel está en el radio R_{20}, y las líneas se extienden una distancia radial relativamente pequeña D hacia fuera desde la circunferencia del panel 66. La extensión angular A entre cada conjunto de líneas de marcado es aproximadamente 36º (360 \div 10 = 36º); A es la distancia entre las líneas centrales de los conjuntos adyacentes, como se muestra. La distancia entre las líneas centrales de las líneas de marcado adyacentes (en un conjunto) se define por la extensión angular B, de aproximadamente 5º. La anchura W de una línea de marcado particular es aproximadamente 0,030 pulgadas (0,076 cm). La profundidad radial D de la porción de la línea de marcado que se proyecta desde la circunferencia del panel es aproximadamente 0,005 pulgadas (0,013 cm). El espesor de pared T de la pared lateral es aproximadamente 0,011 pulgadas (0,028 cm). Las dimensiones identificadas anteriormente son representativas de un envase particular, pero no se entienden como limitativas.

La forma de realización del envase de medio litro presente está diseñada para llenarse con una bebida carbonatada a 4,0 volúmenes (presión inicial del dióxido de carbono en el líquido). Se ha encontrado que este envase se somete significativamente a menos deformación plástica radial, y, por tanto, tiene una vida de conservación extensa (comparada con los envases anteriores de diseño similar con nervaduras). En este caso, se define la vida de conservación como el tiempo empleado para que el envase presurizado y sellado se someta a una pérdida de porcentaje máximo predeterminado de presión de carbonación. Adicionalmente, el envase no se somete substancialmente a delaminación, lo que daría lugar a una pérdida de presurización o transparencia durante este tiempo. Para un envase monocapa, es deseable una pérdida de presión de carbonación máxima no mayor de 17,5% sobre 90 días; para envases de múltiples capas, se puede conseguir la misma pérdida de presión máxima en 120 días, o más.

El uso de líneas de marcado, en lugar de las nervaduras de la técnica anterior, es particularmente útil en envases que tiene múltiples capas y que tienen una relación de área superficial respecto a volumen de al menos aproximadamente 580 cm^{2}/L. Tales envases tienen típicamente un volumen de 1 litro (L) o menos, y más particularmente, en el intervalo de 0,75 a 0,20 L. Todavía más preferido es el uso de líneas de marcado en los envases de 1/2 litro o menos, que tienen una relación de área superficial respecto a volumen de aproximadamente de 720 cm^{2}/L o mayor. El espesor de pared de tales envases, fabricados de un polímero orientado biaxialmente, tal como poliéster o similar, está en el intervalo de aproximadamente 0,008 a 0,016 pulgadas (0,020 a 0,040 cm), y más preferentemente, aproximadamente 0,010 a 0,013 pulgadas (0,025 a 0,033 cm). La relación de estiramiento medio biaxial en la porción de panel del envase está típicamente en el intervalo de aproximadamente 10-18, y más preferentemente aproximadamente 12-15. Tales envases muestran un aumento en el diámetro, teniendo en la porción de envase líneas de marcado, de al menos aproximadamente 25% menos, y más preferentemente, al menos aproximadamente 40% menos, en comparación con la misma porción del envase con nervaduras.

Las dimensiones relativas de las líneas de marcado dependerán de la circunferencia de sección del panel, el espesor de la pared, nivel de presurización inicial, y vida de conservación deseada. En una forma de realización preferida, un envase de poliéster del tipo que acabamos de describir tiene preferentemente líneas de marcado que tienen una anchura W en un intervalo de aproximadamente 0,012 a 0,030 pulgadas (0,030 a 0,076 cm) y una profundidad D en un intervalo de aproximadamente 0,002 a 0,004 pulgadas (0,005 a 0,010 cm), en una sección de panel que tiene un espesor de pared T en un intervalo de aproximadamente 0,010 a aproximadamente 0,012 pulgadas (0,025 a 0,030 cm).

La figura 6A' muestra una porción en sección transversal de una sección de panel alterativa 49', donde las líneas de marcado 61' tienen un perfil redondeado u ondulado opuesto al perfil substancialmente rectangular en la figura 6A. El perfil redondeado en la Figura 6A' resultará típicamente del moldeo por soplado de un polímero orientable, tal como PET, a un nivel de orientación relativamente alto, tal como una relación de estiramiento biaxial de al menos 12:1. Las líneas de marcado son redondeadas, incluso cuando las muescas estrechadas en la cavidad del molde son substancialmente rectangulares, puesto que el polímero resiste el llenado completo de las esquinas de las muescas, y tiene una tendencia a readherirse hasta cierta extensión cuando se libera la presión por soplado. Por ejemplo, las muescas estrechas en la cavidad del molde pueden tener una anchura de 0,026 pulgadas (0,066 cm) y una profundidad de 0,006 pulgadas (0,015 cm), aunque las líneas de marcado resultantes en el envase tengan una anchura más pequeña de 0,024 pulgadas (0,061 cm) y una profundidad menor de 0,002 pulgadas (0,005 cm) para una sección de panel que tiene un espesor de pared de 0,012 pulgadas (0,030 cm). Un contorno redondeado es alcanzado típicamente con una relación de anchura/espesor de aproximadamente 2; si la relación de anchura/espesor se incrementa hasta 6 ó 7, es más probable obtener un perfil rectangular (es decir, llenado más completo de las esquinas), como se muestra en la Figura 6A. No obstante, además de las dimensiones de las líneas de marcado y el molde, la configuración resultante depende también del polímero particular y de las condiciones del proceso.

La figura 6A'' muestra todavía otro perfil de línea de marcado alternativo 61'', en sección de panel 49'', donde la línea de marcado tiene una configuración de múltiples caras. En este ejemplo, la línea de marcado tiene tres caras planas, una cara inferior y dos caras de pared lateral opuestas, cada una en un ángulo agudo con respecto a la cara inferior; esto proporciona tres superficies de reflexión para reflexión de luz mejorada.

Se muestran otras varias formas de realización alternativas en las figuras 7-10.

La figura 7 muestra un envase alternativo 70 que tiene un contorno de cintura, es decir, un estrechamiento 71 en la circunferencia del panel 72, aproximadamente a la altura media del panel del envase. Este tipo de característica es utilizada comúnmente para personalizar una apariencia visual del envase. Este envase incluye también diez conjuntos 74 de líneas de marcado verticales 75, dispuestas en conjuntos de tres, similares a la forma de realización de la figura 5. No obstante, en este caso, los extremos superior e inferior 76, 77 de cada grupo de líneas de marcado no convergen, sino que en su lugar, la línea de marcado central 75B se extiende verticalmente más allá de los extremos terminales de las dos líneas de marcado exteriores 75A, 75C, en el grupo. Este perfil de longitud escalonado en los extremos superior e inferior proporciona la apariencia visual de una porción de extremo redondeado.

La figura 8 muestra otra forma de realización en la que el envase 80 tiene una porción de pared lateral ligeramente ranurada 81, se extiende desde la mitad del saliente hasta una porción de base superior (límites superior e inferior 82, 83). Dentro de esta porción ranurada, se encuentran las líneas de marcado espaciadas individuales 85 que se extienden verticalmente desde un extremo de la porción ranurada hasta la otra. Las líneas de marcado están en la misma circunferencia que el saliente adyacente 86 y las porciones de base superior 87.

Todavía en otra forma de realización mostrada en la figura 9, el envase 90 tiene tres conjuntos 92 de líneas de marcado horizontales con tres líneas de marcado 93 por conjunto. De nuevo, éstas proporcionan la apariencia visual de una nervadura más ancha, pero con deformación plástica y delaminación reducidas.

La figura 10 muestra todavía otra forma de realización de un envase 100 que tiene una pareja 102 de líneas de marcado 103 que se mueven en espiral alrededor del contorno del panel, estando dispuesta en un ángulo con respecto a la línea central del envase CL.

Como se muestra, las líneas de marcado pueden tener una variedad de alineaciones horizontal, vertical y diagonal, agrupamientos, y patrones, dando lugar a diferentes efectos visuales. En un envase substancialmente transparente, las líneas de marcado estrechas refractan la luz que pasa a través de la pared lateral del envase, hasta un grado diferente de las porciones adyacentes de la pared lateral. Esta diferencia en refracción ofrece a la línea de marcado la apariencia de una sombra, que puede utilizarse para formar la apariencia visual o bien de una nervadura de ángulo ancha en proyección o ranurado. Puesto que las líneas de marcado están colocadas radialmente hacia fuera (o hacia dentro) con respecto a la circunferencia del panel, el punto de refracción es diferente con respecto a las porciones adyacentes de la circunferencia del panel. Como se conoce, la refracción describe la reflexión de una trayectoria recta sometida por un rayo de luz u ondas de energía cuando pasan oblicuamente desde un medio (tal como aire) dentro de otro (tal como plástico) en el que la velocidad es diferente.

Construcciones y materiales alternativos

Existen numerosas construcciones de preformas y envases, y muchos de los diferentes materiales moldeables por inyección (termoplásticos), que pueden adaptarse para un proceso de fabricación, producto y/o envase alimenticio particular. Los ejemplos representativos adicionales se dan a continuación.

Los polímeros termoplásticos útiles en la presente invención incluyen poliésteres, poliamidas y policarbonatos. Los poliésteres adecuados incluyen homopolímeros, copolímeros o mezclas de tereftalato de polietileno (PET), tereftalato de polibutileno (PBT), tereftalato de polipropileno (PPT), naftalato de polietileno (PEN), y un copolímero de dimetanol de ciclohexano/PET, conocido como PETG (disponible de Eastman Chemical, Kingsport, TN). Las poliamidas adecuadas (PA) incluyen PA6, PA6,6, PA6,4, PA6,10, PA11, PA12, etc. Otros polímeros termoplásticos útiles incluyen acrílico/amida, nylon amorfo, poliacrilonitrilo (PAN), poliestireno, nylon cristalizable (MXD-6), polietileno (PE), polipropileno (PP), y cloruro de polivinilo (PVC).

Los poliésteres basados en ácido tereftálico o isoftálico están disponibles comercialmente y de forma conveniente. Los compuestos hidroxi son típicamente un etileno glicol y 1,4-di-(hidroximetil)-ciclohexano. La viscosidad intrínseca para los poliésteres de ftalato está típicamente en el intervalo de 0,6 a 1,2, y más particularmente, de 0,7 a 1,0 (para disolvente de O-clorofenol). 0,6 corresponde a aproximadamente un peso molecular medio de viscosidad de 59.000 y 1,2, respecto a un peso molecular medio de viscosidad de 112.000. En general, el poliéster de ftalato puede incluir uniones de polímeros, cadenas laterales, y grupos finales no relacionados con los precursores formales de un solo poliéster de ftalato previamente especificado. Convenientemente, al menos el 90% en moles será ácido tereftálico y al menos el 90% en moles un glicol o glicoles alifáticos, especialmente etileno glicol.

El PET post-consumidor (PC-PET) es un tipo de PET reciclado preparado a partir de envases de plástico de PET y otros reciclables que son retornados por los consumidores para una operación de reciclaje, y se ha aprobado ahora por la FDA para uso en ciertos envases de alimentos. PC-PET es conocido por tener un cierto nivel de I.V. (viscosidad intrínseca), contenido de humedad y contaminantes. Por ejemplo, el PC-PET típico (que tiene un tamaño de copo de media pulgada máximo), tiene una media de I.V. de aproximadamente 0,66 dl/g, una humedad relativa de menos de 0,25%, y los siguientes niveles de contaminantes:

PVC: < 100 ppm

Aluminio: < 50 ppm

Polímeros olefina (HDPE, LDPE, PP): <500 ppm

Papel y etiquetas: <250 ppm

PET coloreado: <2000 ppm

Otros contaminantes: <500 ppm

PC-PET puede utilizarse solo o en una o más capas para la reducción del coste o para otros beneficios.

Además, útil como un polímero de base (estructural) o como una capa de barrera de alto contenido en oxígeno y/o resistente al calor es un material de envasado con propiedades físicas similares al PET, a saber, naftalato de polietileno (PEN). PEN proporciona una mejora 3-5X en una propiedad de barrera y resistencia térmica mejorada, con cierto coste adicional. El naftalato de polietileno (PEN) es un poliéster producido cuando el dimetil 2,6-naftalato dicarboxilato (NDC) reacciona con etileno glicol. El polímero PEN comprende unidades de repetición de etileno 2,6 naftalato. La resina PEN está disponible teniendo una viscosidad inherente de 0,67 dl/g y un peso molecular de aproximadamente 20.000 de Amoco Chemical Company, Chicago, Illinois. PEN tiene una temperatura de transición vítrea T_{g} de aproximadamente 123ºC, y temperatura de fundición T_{m} de aproximadamente 267ºC.

Las capas de barrera de oxígeno incluyen alcohol etileno/vinilo (EVOH), PEN, alcohol de polivinilo (PVOH), cloruro de polivinilo (PVDC), nylon 6, nylon cristalizable (MXD-6), LCP (polímero de cristal líquido), nylon amorfo, poliacrilonitrilo (PAN) y estireno acrilonitrilo (SAN).

La viscosidad intrínseca (I.V.) afecta a la capacidad de procesamiento de las resinas. El tereftalato de polietileno que tiene una viscosidad intrínseca de aproximadamente 0,8 es utilizado ampliamente en la industria de los refrescos carbonatados (CSD). Las resinas de poliéster para varias aplicaciones pueden oscilar desde aproximadamente 0,55 hasta aproximadamente 1,04, y más particularmente, desde aproximadamente 0,65 a 0,85 dl/g. Las mediciones de viscosidad intrínseca de las resinas de poliéster son realizadas de acuerdo con un procedimiento de ASTM D-2857, empleando 0,0050 \pm 0,0002 g/ml del polímero en un disolvente que comprende o-clorofenol (punto de ebullición 0ºC), respectivamente, a 30ºC. La viscosidad intrínseca (I.V.) se da por la siguiente fórmula:

I.V. = (ln(V_{Soln.}/V_{sol.}))/C

donde:

V_{Soln.} es la viscosidad de la solución en cualquiera de las unidades.

V_{Sol.} es la viscosidad del disolvente en las mismas unidades; y

C es la concentración en gramos del polímero por 100 mls de solución.

El cuerpo del envase soplado debería ser substancialmente transparente. Una medida de transparencia es la claridad óptica en porcentaje para la luz transmitida a través de la pared (H_{T}) que se da por la siguiente fórmula:

H_{T} = [Y_{d} \div (Y_{d} + Y_{s})] \ x \ 100

donde Y_{d} es la luz difusa transmitida por el espécimen, e Y_{s} es la luz especular transmitida por el espécimen. Los valores de transmisión de luz difusa y especular son medidos de acuerdo con el Método ASTM D 1003, utilizando cualquier medidor de diferencia de color estándar, tal como el modelo D25D3P fabricado por Hunterlab, Inc. El cuerpo del envase debería tener una claridad óptica en porcentaje (a través de la pared del panel) de menos de aproximadamente 10%, y más preferentemente menos de aproximadamente 5%.

La porción que forma del cuerpo de preforma debería ser substancialmente amorfa y transparente, teniendo una claridad óptica en porcentaje a través de la pared de no más de aproximadamente 10%, y más preferentemente no más de aproximadamente 5%.

El envase tendrá niveles variados de cristalinidad en varias posiciones a lo largo de la altura de la botella desde el acabado del cuello hasta la base. El porcentaje de cristalinidad puede determinarse de acuerdo con ASTM 1505 como sigue:

\ % \ cristalinidad = [(ds - da) \ / \ (dc - da)] \ X \ 100

donde ds = densidad de la muestra en g/cm^{3}, da = densidad de una película amorfa de cristalinidad de porcentaje cero, y dc = densidad del cristal calculada de los parámetros de célula unidad. La porción del panel del envase está estirada generalmente lo más grande posible y, por tanto, tendría la cristalinidad de porcentaje medio más alto.

Pueden alcanzarse aumentos adicionales en cristalinidad por el ajuste de calor para proporcionar una combinación de cristalización inducida por deformación e inducida térmicamente. La cristalinidad inducida térmicamente es alcanzada a bajas temperaturas para preservar la transparencia, por ejemplo, sujetando el envase en contacto con un molde de soplado a baja temperatura. En muchas aplicaciones, es suficiente solo un nivel alto de cristalinidad en la superficie de la pared lateral.

Como una forma de realización alternativa, adicional, la preforma puede incluir una o más capas de un material secuestrante de oxígeno. Los materiales secuestrantes de oxígeno adecuados se describen en Nº de Serie de los Estados Unidos 08/355.703 presentada el 14 de Diciembre de 1994, por Collette y col., titulado "Oxygen Scavenging Composition For Multilayer Preform And Container", que es incorporado aquí por referencia en su totalidad. Como se describe aquí, el agente secuestrante de oxígeno puede ser un polímero orgánico oxidable catalizado con metal, tal como una poliamida, o un antioxidante tal como fosfito o fenólico. El agente secuestrante de oxígeno puede mezclarse con PC-PET para acelerar la activación del agente secuestrante. El agente secuestrante de oxígeno puede estar combinado de forma ventajosa con otros polímeros termoplásticos para proporcionar las características deseadas de moldeo por inyección y de moldeo por soplado y estiramiento para fabricar preformas moldeadas por inyección substancialmente amorfas y envase de poliéster orientados biaxialmente, substancialmente transparentes. El agente secuestrante de oxígeno puede estar previsto como una capa inferior para retrasar la emigración del agente secuestrante de oxígeno o sus subproductos, y prevenir la activación prematura del agente secuestrante.

Se describe en la Patente de los Estados Unidos Nº 4.609.516 a nombre de Krishnakumar y col., un método para la formación de preformas de múltiples capas en una sola cavidad de molde de inyección. En este método, las sucesivas inyecciones (secuenciales) de los diferentes materiales termoplásticos se realizan en la parte inferior de la cavidad del molde. Los materiales fluyen hacia arriba para llenar la cavidad y formar, por ejemplo, una estructura de cinco capas a través de la pared lateral. Esta estructura de cinco capas puede realizarse con cualquiera de los dos materiales (es decir, el primer y tercer materiales inyectados son iguales) o tres materiales (es decir, el primer y tercer materiales inyectados son diferentes). Ambas estructuras están en uso comercial dispersado para bebidas y otros envases para comida.

Un ejemplo de una estructura de dos materiales, cinco capas (2M, 5L) tiene capas interiores, exteriores y de núcleo de tereftalato de polietileno virgen (PET), y capas de barrera intermedia de alcohol de etileno vinilo (EVOH). Un ejemplo de estructura de tres materiales, cinco capas (3M, 5L) tiene capas interiores y exteriores de las capas de barrera intermedia PET de EVOH, y una capa de núcleo de tereftalato de polietileno reciclado o post-consumidor (PC-PET). Dos razones para el éxito comercial de los envases son que: (1) la cantidad de material de barrera relativamente costoso (por ejemplo, EVOH) puede reducirse al mínimo proporcionando capas intermedias muy finas; y (2) el envase resiste la delaminación de las capas sin el uso de adhesivos para adherir los materiales diferentes. Además, utilizando PC-PET, en la cámara de núcleo, el coste de cada envase puede reducirse sin un cambio significativo en actuación.

La capacidad para resistir la presión con deformación plástica y sin delaminación puede ser particularmente útil en envases expuestos a altas temperaturas, tales como envases de relleno, llenado en caliente y pasteurizables.

Estas y otras modificaciones de la presente invención serán evidentes para los técnicos en la materia, y están destinadas a incluirse dentro del alcance de la presente invención.

Claims

1. Un envase de plástico presurizado (40) que tiene una pluralidad de líneas de marcado (60, 61) de una anchura estrecha W que ofrece una apariencia visual de las nervaduras en una porción de envase (4a) que tienen un espesor de pared T, donde una relación de W:T está en el intervalo de aproximadamente 1,5:1 a 3,0:1.

2. El envase de la reivindicación 1, donde la anchura W está en el intervalo de aproximadamente 0,012 a 0,040 pulgadas (0,030 a 0,100 cm).

3. El envase de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde cada una de la pluralidad de líneas de marcado (60, 61) tiene una profundidad radial D desde aproximadamente 0,001 a 0,010 pulgadas (0,00254 a 0,0254 cm).

4. El envase de la reivindicación 3, donde la profundidad D está en un intervalo de aproximadamente 0,002 a aproximadamente 0,004 pulgadas (0,005 a 0,010 cm).

5. El envase de cualquier reivindicación precedente, donde el espesor de pared T está en el intervalo de aproximadamente 0,008 a 0,016 pulgadas (0,020 a 0,040 cm).

6. El envase de cualquier reivindicación precedente, donde la porción de pared del envase (49) es de múltiples capas.

7. El envase de cualquier reivindicación precedente, donde el envase (40) tiene un volumen de no más de 1 litro.

8. El envase de la reivindicación 7, donde el envase (40) tiene un volumen no mayor de 1/2 litro.

9. El envase de cualquier reivindicación precedente, donde la pluralidad de líneas de marcado (60, 61) están formadas en conjuntos, comprendiendo cada conjunto (60) líneas de marcado (60, 61) agrupadas en relación substancialmente paralela y en proximidad entre sí para formar la apariencia de una nervadura.

10. El envase de la reivindicación 9, donde los extremos opuestos (63, 64) de cada conjunto (60) de líneas de marcado (60, 61) tiene la apariencia de un contorno curvado.

11. El envase de la reivindicación 10, donde los extremos (63, 64) convergen hacia una línea de marcado central (60, 61) en el conjunto (60) para proporcionar el contorno curvado.

12. El envase de la reivindicación 10, donde las líneas de marcado (60, 61) en el conjunto (60) son de diferentes longitudes para formar el contorno curvado.

13. El envase de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, donde cada conjunto (60) está formado de tres líneas de marcado (60, 61) que incluyen una línea central entre dos líneas exteriores, y donde cada conjunto (60) tiene una extensión angular medida como una distancia entre los puntos centrales de las dos líneas exteriores en un intervalo de aproximadamente 3 a 10º.

14. El envase de cualquiera de cualquier reivindicación precedente, donde el espesor de pared T es de aproximadamente 0,008 a 0,016 pulgadas (0,020 a 0,040 cm), y el envase (40) tiene una pérdida de presión máxima de 17,5% durante un periodo de 90 días.

15. El envase de la reivindicación 14, donde la anchura W es de aproximadamente 0,012 a 0,040 pulgadas (0,030 a 0,100 cm) y cada una de la pluralidad de líneas de marcado (160, 161) tiene una profundidad radial D de aproximadamente 0,001 a 0,010 pulgadas (0,00254 a 0,0254 cm).

16. El envase de cualquier reivindicación precedente, donde la anchura W es de aproximadamente 0,012 a 0,030 pulgadas (0,030 a 0,076 cm), el espesor de pared T es de aproximadamente 0,010 a 0,012 pulgadas (0,025 a 0,030 cm) y cada una de la pluralidad de líneas de marcado (60, 61) tiene una profundidad radial de aproximadamente 0,002 a 0,004 pulgadas (0,005 a 0,010 cm).

17. El envase de cualquier reivindicación precedente, donde el envase (40) incluye capas (38, 39, 41, 42, 43) formadas de uno o más de:

a) un polímero estructural termoplástico;

b) un polímero de barrera de gas;

c) un polímero secuestrante; y

d) un polímero resistente al calor.

18. El envase de cualquier reivindicación precedente, donde la porción de pared del envase (49) es de múltiples capas y la porción de pared de múltiples capas comprende materiales que se separarán fácilmente en capas múltiples (38, 39, 41, 42, 43) para reciclado.

19. El envase de cualquier reivindicación precedente, donde la porción del envase (49) se ha orientado biaxialmente a una relación de estiramiento media desde aproximadamente 10 hasta 18.