ES2233438T3

ES2233438T3 - Metodo de moldeo por soplado y maquina para la produccion de recipientes pasteurizables.

Info

Publication number: ES2233438T3
Application number: ES00960078T
Authority: ES
Inventors: Timothy J. Boyd; Dwayne G. Vailliencourt
Original assignee: AMCOR Ltd; Amcor Pty Ltd
Current assignee: AMCOR Ltd; Amcor Pty Ltd
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2020-09-08
Also published as: CA2384304A1; US6485669B1; US20020053760A1; MXPA02002697A; BR0013960A; WO2001019594A1; EP1212187A1; US6749415B2; DE60015577T2; DE60015577D1; WO2001019594A9; EP1212187B1

Abstract

Método para la producción de un recipiente plástico termoformado, que comprende las etapas siguientes: - expandir y estirar la preforma para que se conforme a las superficies que definen la cavidad del molde; e - inducir la cristalinidad en el recipiente plástico mediante la aplicación de calor desde una parte interna del recipiente plástico a una superficie interior del recipiente plástico; caracterizado porque dicha aplicación de calor desde una parte interna del recipiente plástico incluye la elevación de la temperatura de la superficie interior hasta por lo menos 120ºC mediante la circulación de un fluido a temperatura elevada por la parte interna del recipiente plástico a una temperatura comprendida entre 285ºC y 370ºC y a una presión comprendida entre 17,5 kg/cm2 y 21 kg/cm2 (entre 250 psi y 300 psi) durante un periodo comprendido entre 3 y 7 segundos.

Description

Método de moldeo por soplado y máquina para la producción de recipientes pasteurizables.

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere generalmente a métodos de moldeo por soplado y a máquinas para la producción de recipientes plásticos termoconformados. Más específicamente, la invención se refiere a métodos de moldeo por soplado y máquinas para la producción de recipientes plásticos biaxialmente orientados de paredes laterales de elevada cristalinidad.

Antecedentes

Recientemente, los fabricantes de recipientes de tereftalato de polietileno (PET) han empezado a suministrar recipientes plásticos para productos que previamente se empaquetaban en recipientes de vidrio. Los fabricantes, así como los consumidores, han reconocido que los recipientes de PET son ligeros, económicos, reciclables y fabricables en grandes cantidades. Los fabricantes en la actualidad suministran recipientes de PET para diversos productos líquidos, tales como zumos. También desean suministrar recipientes de PET para productos sólidos, tales como encurtidos. Muchos productos sólidos, sin embargo, requieren pasteurización o autoclavado, que constituye un reto enorme para los fabricantes de recipientes de PET.

La pasteurización y autoclavado son métodos para esterilizar el contenido de un recipiente después de haberlo rellenado. Ambos procedimientos incluyen el calentamiento del contenido del recipiente hasta una temperatura específica, habitualmente superior a 70ºC, durante un periodo de duración especificada. El autoclavado difiere de la pasteurización en que también aplica sobrepresión al recipiente. Esta sobrepresión mantiene el agua en forma líquida debido a que a menudo se utiliza un baño de agua caliente y la sobrepresión mantiene el agua en forma líquida por encima de su temperatura de ebullición. Dichos procedimientos presentan retos técnicos para los fabricantes de recipientes de PET, debido a que los nuevos recipientes de PET pasteurizables y autoclavables para estos productos alimenticios deberán presentar un rendimiento muy superior a las capacidades actuales de los recipientes termoformados. En resumen, los recipientes de PET obtenidos mediante las técnicas actuales no pueden ser producidas de una manera económica de manera que mantengan su integridad material durante el tratamiento térmico de la pasteurización y autoclavado y durante su transporte posterior.

PET es un polímero cristalizable, es decir, está disponible en forma amorfa o en forma semicristalina. La capacidad es un recipiente de PET de mantener su integridad material se relaciona con el porcentaje del recipiente de PET en forma cristalina, también conocido como la "cristalinidad" del recipiente de PET. La cristalinidad se caracteriza como una fracción en volumen mediante la ecuación:

Cristalinidad = \frac{\rho - \rho_{a}}{\rho_{c} - \rho_{a}}

en la que \rho es la densidad del material PET; \rho_{a} es la densidad del material PET amorfo puro (1,333 g/cm^{3}) y \rho_{c} es la densidad del material cristalino puro (1,455 g/cm^{3}).

La cristalinidad de un recipiente de PET puede incrementarse mediante tratamiento mecánico y tratamiento térmico.

El tratamiento térmico implica orientar el material amorfo para conseguir el endurecimiento por deformación. Este tratamiento implica comúnmente el estiramiento de un recipiente de PET a lo largo de un eje longitudinal y expandir el recipiente de PET a lo largo de un eje transversal. La combinación promueve la orientación biaxial. En la actualidad, los fabricantes de botellas de PET utilizan el tratamiento mecánico para producir botellas de PET con una cristalinidad aproximada del 20% (cristalinidad media de las paredes laterales).

El tratamiento térmico implica el calentamiento del material (sea amorfo o semicristalino) con el fin de promover el crecimiento cristalino. Por sí mismo utilizado en material amorfo, el tratamiento térmico del material PET resulta en una morfología esferulítica que interfiere con la transmisión de la luz. En otras palabras, el material cristalino resultante es opaco (y generalmente no deseable como pared lateral del recipiente). Usado tras el tratamiento mecánico, sin embargo, el tratamiento térmico resulta en una cristalinidad más elevada y una transparencia excelente. El tratamiento térmico de un recipiente de PET orientado, conocido como termoconformado, incluye típicamente el moldeo por soplado de una preforma de PET contra un molde de soplado en caliente, a una temperatura comprendida entre 120 y 130ºC y mantener el recipiente soplado durante aproximadamente 3 segundos. Los fabricantes de las botellas para zumos de PET, que deben llenarse en caliente a aproximadamente 85ºC, en la actualidad utilizan el termoconformado para producir botellas para zumos de PET que presentan un intervalo de cristalinidades de hasta 25-30%. Aunque estos recipientes de PET rellenados en caliente muestran una mejora significativa sobre los recipientes de PET no rellenados en caliente, no pueden mantener su integridad mecánica durante el tratamiento térmico de la pasteurización y autoclavado.

Una extensión lógica de dicho procedimiento de termoconformado implica el moldeo por soplado de una preforma de PET contra un molde de soplado que se mantiene a una temperatura considerablemente más elevada, hasta a 250ºC, tal como se discute en los documentos de Jabarin (patentes U.S. nº 4.476.170 y nº 4.512.948). En teoría, el fabricante que utilice dicho procedimiento podría producir un recipiente de PET que presentase una cristalinidad superior al 50%, permitiendo que el recipiente de PET mantuviese sus propiedades de integridad mecánica durante un procedimiento posterior de pasteurización o autoclavado del contenido del recipiente de PET, así como durante cualquier transporte posterior del mismo. Sin embargo, tras completar dicho procedimiento de termoconformado, el recipiente de PET debe retirarse del molde. Al retirar el recipiente de PET a una temperatura de alrededor de 250ºC, éste se encoge instantáneamente y posiblemente colapsa.

Reconociendo dicha desventaja, los documentos de Jabarin ofrecen dos opciones para la extracción de los recipientes de PET: (1) reducir la temperatura de moldeo hasta el punto en el que pueda extraerse el recipiente de PET sin ninguna deformación; y (2) extraer el recipiente de PET mientras se aplica suficiente presión interna para resistir cualquier encogimiento posterior y reducir la presión cuando la botella ha alcanzado una temperatura autosostenible. Ninguna de dichas opciones es comercialmente viable. La primera opción implica tiempos de ciclado extremadamente largos (a menos que se utilice maquinaria cara de nitrógeno líquido), mientras que la segunda opción implica un tratamiento extremadamente complejo para controlar la variabilidad inherente del sistema.

El documento JP nº A-59129125 da a conocer un método para la producción de un recipiente de poliéster termoplástico en el que se moldea un poliéster termoplástico mediante un molde de soplado, se estira biaxialmente en el molde, se termoforma con vapor y después se enfría con aire. El documento JP nº A-58018230 da a conocer un método para tratar por calor un recipiente en el que un poliéster termoplástico se moldea por inyección o por extrusión a través de un tubo Parison para estirarlo y soplarlo. El recipiente estirado y soplado se somete a continuación a tratamiento térmico. Después de enfriar el recipiente, se extrae del molde de placas.

El documento JP nº A-53078268 da a conocer un procedimiento para la producción de un recipiente termoformado y moldeado por soplado. El procedimiento comprende las etapas de estirar y soplar una preforma caliente en un molde y después alimentar aire comprimido y caliente en el recipiente plástico y purgar parte del aire caliente fuera del recipiente plástico a través de una tubería. Se introduce aire caliente durante 3 segundos a una temperatura de 200ºC y 9 kg/cm^{2}.

Los fabricantes de recipientes de PET desean un método y aparato que sean eficientes y económicos y que produzcan recipientes de PET con cristalinidades medias de las paredes laterales de por lo menos el 30%, que permiten que los recipientes de PET mantengan su integridad material durante cualquier pasteurización o autoclavado posteriores del contenido del recipiente de PET y durante el transporte de los recipientes de PET. Por lo tanto, es un objetivo de la presente invención proporcionar un recipiente que supere los problemas y desventajas de las técnicas convencionales.

Sumario de la invención

De acuerdo con lo anterior, la reivindicación 1 proporciona un método de moldeo por soplado que produce recipientes de PET que presentan cristalinidades medias de las paredes laterales de por lo menos el 30%, permitiendo que los recipientes de PET mantengan su integridad material durante cualquier pasteurización o autoclavado de alto rendimiento posterior del contenido de los recipientes de PET y durante el transporte de los recipientes de PET. Tal como se utiliza en el presente documento, en los procedimientos de pasteurización y autoclavado de "alto rendimiento" y de pasteurización y autoclavado, el recipiente se expone a temperaturas superiores a aproximadamente 80ºC.

La invención según las reivindicaciones 12 y 14 también incluye máquinas de moldeo por soplado para la producción de recipientes termoformados de moldeo por soplado a partir de preformas plásticas de acuerdo con el método indicado anteriormente. En resumen, tal máquina incluye un molde de soplado que presenta partes que definen una cavidad de molde que es capaz de recibir una preforma plástica. Una fuente de fluido a alta presión y una fuente de fluido a temperatura elevada se comunican con un módulo central de soplado que es móvil para encajar la preforma plástica cuando ésta se introduce dentro de la cavidad del molde. El módulo central de soplado también incluye por lo menos un orificio de entrada que comunica la fuente de fluido a alta presión y la fuente a alta temperatura con un interior de la preforma plástica. El módulo central de soplado incluye adicionalmente un orificio de salida acoplado a una válvula de escape que posee una posición de apertura para permitir el escape del fluido a través de la válvula de escape. Ésta también posee una posición de cierre para evitar el escape del fluido a través del orificio de escape. Un controlador acoplado a la fuente de fluido a alta presión controla selectivamente el suministro de fluido a alta presión al módulo central de soplado. El controlador también se encuentra acoplado a la fuente de fluido a temperatura elevada para controlar selectivamente el suministro de fluido a temperatura elevada al módulo central de soplado. El controlador se encuentra adicionalmente acoplado a la válvula de escape para controlar la posición de la válvula de escape. Durante el calentamiento, la superficie interior del recipiente puede calentarse hasta por lo menos 120ºC con el fin de alcanzar los objetivos indicados anteriormente.

Otras características y ventajas adicionales de la invención resultarán evidentes de la siguiente discusión y dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

Las figuras 1 a 4 son vistas esquemáticas en sección transversal de una parte de una máquina de moldeo por soplado de la presente invención durante diversas etapas y procedimientos a lo largo de una línea que disecciona generalmente la máquina de moldeo por soplado;

La figura 5 es un gráfico de temporización de las válvulas de control de la máquina de moldeo por soplado de acuerdo con el método de moldeo por soplado de la presente invención;

La figura 6 es una vista esquemática en sección transversal de una parte de otra realización de la presente invención; y

La figura 7 es un gráfico de temporización de la realización que se muestra en la figura 6.

Descripción detallada de la realización preferida

Tal como se muestra en la figura 1, la máquina de moldeo por soplado de la presente invención presenta una estación de moldeo por soplado 10 que generalmente incluye un molde de soplado 12, un anillo de cuello 13, un módulo central de soplado 14, una barra de estiramiento 16 y una resistencia de calentamiento 18. Mientras que la máquina misma presentará otras estaciones y componentes, éstos son de naturaleza convencional y sólo necesitan discutirse brevemente a continuación.

Existen dos tipos de máquinas de moldeo por soplado, máquinas de una etapa y máquinas de dos etapas. La diferencia entre ellas es que en una máquina de una etapa, una preforma plástica se moldea por inyección y se moldea por soplado, mientras que en una máquina de dos etapas, una preforma plástica ya formada se alimenta en una máquina y después se moldea por soplado. Cada máquina incluye diversas estaciones. El número y tipo de estas estaciones difiere de máquina a máquina. En general, las estaciones pueden incluir o una estación de moldeo por inyección de preformas o una estación de entrada de preformas, una estación de acondicionamiento de preformas, una estación de moldeo por soplado y una estación de salida de botellas. La presente invención implica particularmente la estación de moldeo por soplado 10 de una máquina de una o de dos etapas. Como tal, sólo se describe en detalle la estación de moldeo por soplado 10.

El moldeo por soplado 12 mismo incluye dos mitades separables (controladas hidráulica o neumáticamente, no se muestran los actuadores) que cooperan para definir una cavidad de molde 20 que funciona recibiendo una preforma plástica 22 acondicionada para el moldeo por soplado. El molde de soplado 12 es de materiales apropiados, tales como acero, para resistir y mantener temperaturas de aproximadamente 120 a 250ºC, típicamente de 130 a 170ºC. La cavidad de molde 20 está diseñada con una forma apropiada para definir finalmente el contorno de la superficie exterior del recipiente plástico deseado.

El anillo de cuello 13 (también accionado hidráulica o neumáticamente, no se muestran los actuadores) se encuentra situado por encima del molde de soplado 12 y está adaptado para recibir, mantener y situar la preforma plástica 22 en un sitio apropiado en relación a la cavidad del molde 20 durante los procedimientos de moldeo por soplado y termoconformado. Con el fin de conseguir dicha función, el anillo de cuello 13 define una cavidad anular receptora 28 de una forma y tamaño apropiados para recibir el cuello de la preforma plástica 22.

El módulo central de soplado 14 fija la parte superior de la preforma plástica 22 con el fin de permitir la inyección de un medio fluido en la preforma plástica 22. Con el fin de cumplir dicha función, el módulo 14 incluye un distribuidor central de soplado 15 al que va montado, de una manera convencional, un sello de soplado 31. El sello de soplado 31 define un canal anular 32 que comunica con un primer orificio de entrada 24 y con un segundo orificio de entrada 26, tal como se discute adicionalmente después. El anillo de cuello 13, así como el distribuidor central de soplado 15 y el sello de soplado 31, están realizados en un material resistente, tal como acero.

La barra de estiramiento 16, también una parte del módulo central de soplado 14, se extiende generalmente a través del centro del distribuidor central de soplado 15 y es móvil desde una posición retraída, tal como se muestra en la figura 1, a una posición extendida, tal como se muestra en la figura 2. La barra de estiramiento 16 funciona estirando la preforma plástica 22 a lo largo de un eje longitudinal e induciendo una orientación axial al material plástico de la preforma plástica 22. En la realización preferida de la presente invención, la barra de estiramiento 16 incluye varios orificios de escape 34. Los orificios de escape 34 funcionan permitiendo el escape de los fluidos desde la preforma plástica 22, tal como se explica adicionalmente después. Los orificios de escape 34 comunican con un canal 35 en el interior de la barra de estiramiento 16 con el fin de transportar los fluidos a un área de escape (no mostrada). La barra de estiramiento 16 está realizada en un material resistente, tal como acero.

Como se representa en las figuras 1 y 3, el primer orificio de entrada 24 está conectado a un conducto de elevada presión 36, que alimenta a un fluido a presión elevada 38 procedente de una fuente de fluido a elevada presión 39. El fluido a presión elevada funciona para expandir la preforma plástica 22 contra la cavidad del molde 20, formando de este modo un contenedor de plástico orientado de manera biaxial 40 en un proceso comúnmente referido como moldeo por soplado. Una válvula de control 42 controla el flujo del fluido a elevada presión 38. La válvula de control puede ser controlada tanto manual como electrónicamente, pero en la forma de realización preferida la válvula de control 42 está controlada de manera automática y sistemática por un controlador del sistema 43, como se explicará con más detalle a continuación. El conducto de elevada presión 36 está realizado en un material flexible, que permite el movimiento y retracción del módulo central de soplado 14, ya que se acopla y desacopla durante el proceso de moldeo por soplado.

Tal como se muestra en las figuras 1 y 4, el primer orificio de entrada 24 está conectado con un conducto de alta temperatura 44 que suministra un fluido a temperatura elevada 46 desde una fuente de fluido a alta temperatura 47. El fluido a temperatura elevada 46 funciona termoformando el recipiente plástico 40, mediante la transferencia convectiva de calor y de esta manera forma un recipiente plástico termoformado y orientado biaxialmente 40. El término "transferencia convectiva de calor" se define como la transferencia de calor desde un fluido hasta un sólido mediante el flujo del fluido sobre o cerca de la superficie del sólido. "Transferencia convectiva de calor" de hecho incluye transferencia conductiva de calor y transferencia convectiva de calor, pero la combinación de estas dos transferencias de calor comúnmente se denomina simplemente "transferencia convectiva de calor". El fluido a temperatura elevada 46 puede incluir aire, vapor, agua o cualquier otro fluido capaz de transferir energía calorífica al recipiente plástico 40.

Con el fin de suministrar el fluido a temperatura elevada 46 se pasa un fluido desde una fuente de fluido 49 a través de un filtro 50 y la resistencia de calentamiento 18. La resistencia de calentamiento 18 puede ser una de entre una diversidad bien conocida, tal como un calentador de resistencia eléctrica, que puede contener una aleación ferrosa enrollada alrededor de una barra cerámica (no mostrada). Un experto ordinario en la materia apreciará fácilmente los diversos tipos de filtro y resistencias de calentamientos de posible utilización con la invención con el fin de producir los efectos deseados. En la realización preferida, la resistencia de calentamiento 18 es de tamaño pequeño y de intensidad elevada para calentar el fluido desde la temperatura ambiente del aire hasta los aproximadamente 370ºC del fluido a temperatura elevada 46.

Entre la resistencia de calentamiento 18 y el segundo orificio de entrada 26 se encuentra una válvula de control 52 y una válvula de control 54. Al igual que la válvula de control 42, la válvula de control 52 controla el flujo del fluido a temperatura elevada 46 y puede controlarse manual o electrónicamente. En la realización preferida, la válvula de control 52 se controla automática y sistemáticamente mediante el controlador del sistema 43, tal como se explicará de forma más completa a continuación. La válvula de control 54 funciona evitando que el fluido a presión elevada 38 viaje a través del segundo orificio de entrada 26 y hacia el interior del conducto de alta temperatura 44. Un experto ordinario en la materia apreciará fácilmente cuáles son las válvulas de control y comprobación apropiadas.

El método de la presente invención para la producción de un recipiente plástico termoformado y orientado biaxialmente que presente paredes laterales de elevada cristalinidad generalmente incluye un procedimiento de moldeo por soplado y un procedimiento de termoconformado. El procedimiento de moldeo por soplado incluye proporcionar una preforma plástica apropiadamente acondicionada 22 en la cavidad del molde 20 del molde de soplado 12 y el cierre del molde de soplado 12. La preforma plástica 22 está preferiblemente realizada en PET pero puede estar realizada de otros materiales cristalizables. A continuación, el módulo central de soplado 14 se baja hasta el interior de la preforma plástica 22 de manera que un collar 33 del sello de soplado esté situado en el interior del acabado o cuello de la preforma plástica 22 y una pestaña 37 fije la parte superior de la preforma plástica 22, tal como se muestra en la figura 1. La barra de estiramiento 16 se mueve después mediante el actuador neumático o hidráulico desde su posición retraída hasta su posición extendida, tal como se muestra en la figura 2. Esta extensión de la barra de estiramiento 16 hacia el interior de la preforma plástica 22 estira axialmente las paredes laterales 56 de la preforma plástica 22 y dispara el inicio del ciclado del fluido.

El ciclado del fluido incluye la apertura y cierre de las válvulas de control 42 y 52 y de una válvula de control 58, para moldear por soplado la preforma plástica 22 y hacer circular el fluido a temperatura elevada 46 sobre una superficie interior 59 de la preforma plástica 22, tal como se muestra en las figuras 2 a 4. La extensión de la barra de estiramiento 16 inicia el ciclado del fluido en el tiempo=t_{0}, tal como se muestra en la figura 5. Tras el retardo temporal 62 entre tiempo=t_{0} y tiempo=t_{1}, la válvula de control 52 se abre y el fluido a temperatura elevada 46 se inyecta a través del segundo orificio de entrada 26, a través del canal anular 32 y hacia el interior de la preforma plástica 22. El estado pre-soplado 64 se da durante el estiramiento de la preforma plástica 22 y opera evitando que la preforma plástica 22 en estiramiento entre en contacto con la barra de estiramiento 16. La etapa pre-soplado 64 prepara el procedimiento de moldeo por soplado 66 y es de duración relativamente corta. En el tiempo=t_{2}, la válvula de control 42 se abre y el fluido a temperatura elevada 38 se inyecta a través del primer orificio de entrada 24, a través del canal anular 32 y en el interior de la preforma plástica 22. Este procedimiento de moldeo por soplado 66 se da cuando la preforma plástica 22 se fija contra el fondo del molde de soplado 12 por la barra de estiramiento 16. A medida que el fluido a presión elevada 38 se inyecta en la preforma plástica 22, mientras no se interrumpa el paso del fluido a temperatura elevada 46 mediante la válvula de control 52, el fluido a presión elevada 38 provoca que se cierre la válvula de control 54, cerrando efectivamente el paso del fluido a temperatura elevada 46, tal como se muestra con las líneas interrumpidas en la figura 5. El fluido a presión elevada 38, que está preferiblemente a una presión comprendida entre 500 y 600 psi (entre 35 y 42 kg/cm^{2}), se infla y expande la preforma plástica 22 contra la cavidad del molde 20 del molde de soplado 12. A medida que la preforma plástica 22 se estira y expande, forma el recipiente plástico orientado biaxialmente 40. A través del procedimiento de moldeo por soplado 66, el molde de soplado 12 se mantiene a una temperatura comprendida entre 120ºC y 250ºC, preferiblemente entre 130ºC y 170ºC.

Tras haber estirado y expandido completamente el recipiente plástico 40, en el tiempo=t_{0} se abre la válvula de control 58 y se cierra la válvula de control 42, mientras se mantiene abierta la válvula de control 52. Durante el procedimiento de circulación 68, el fluido a presión elevada se expulsa a través de los orificios de escape 34 de la barra de estiramiento 16. Más importante, la válvula de control 52 y la válvula de control 58 cooperan para hacer circular el fluido a temperatura elevada 46 sobre la superficie interior 60 de las paredes laterales 56 del recipiente plástico 40. El fluido a temperatura elevada 46 se expulsa a través de los orificios de escape 34, a través del canal 35 en la barra de estiramiento 16, pasado la válvula de control 58 y hacia el interior del área de escape (no mostrada). El fluido a temperatura elevada 46 puede reciclarse a través del filtro 50 y la resistencia de calentamiento 18 con el fin de conservar energía.

El fluido a temperatura elevada 46 se hace circular sobre la superficie interior 60 del recipiente plástico 40 durante un periodo de suficiente duración para permitir que la superficie interior 60 del recipiente plástico 40 alcance una temperatura de por lo menos 120ºC. La duración dependerá de la composición del fluido a temperatura elevada 46, de la temperatura y presión del fluido a temperatura elevada 46 y del caudal del fluido a temperatura elevada 46 sobre la superficie interior 60. En el método preferido, el fluido a temperatura elevada 46 es aire, a una temperatura comprendida entre 285 y 370ºC y a una presión típicamente entre 17,5 y 21 kg/cm^{2} (entre 250 y 300 psi). Pueden utilizarse otros fluidos, tales como vapor. El fluido a temperatura elevada 46 se hace circular sobre la superficie interior 60 del recipiente plástico 40 durante 3 a 7 segundos con el fin de transferir la suficiente energía calorífica y con el fin de inducir la cantidad apropiada de cristalinidad en el recipiente plástico 40.

Tras concluir el procedimiento de circulación 68, en el tiempo=t_{4}, se cierra la válvula de control 52 y se abre la válvula de control 42. Durante el procedimiento de enfriamiento 70, el fluido más frío a presión elevada 38 se hace circular sobre la superficie interior 60 con el fin de reducir la temperatura del recipiente plástico 40. La temperatura del recipiente plástico 40 debe reducirse hasta una temperatura que permita retirar el recipiente plástico 40 de la cavidad del molde 20 sin ningún encogimiento ni otra deformación. Tras el procedimiento de enfriamiento 70, se cierra la válvula de control 42 y poco después, como última etapa 72, se expulsa el fluido a presión elevada 38, se cierra la válvula de control 58, se abre la cavidad del molde 20 y se retira el recipiente plástico 40. Dicho procedimiento completo se repite a continuación para la producción posterior de recipientes plásticos adicionales. Debido a que el procedimiento entero puede completarse en aproximadamente 6 segundos, el procedimiento proporciona un método eficiente y económico para producir recipientes plásticos que presentan una cristalinidad elevada, lo que permite que los recipientes plásticos mantengan su integridad material durante cualquier pasteurización o autoclavado posteriores de su contenido y durante el transporte.

Mediante la utilización de la invención, pueden producirse recipientes plásticos 40 que presentan paredes laterales 56 con una densidad media superior a 1,367 g/cm^{3}. Esta densidad media se corresponde aproximadamente con una cristalinidad del 30% y permitirá que los recipientes plásticos 40 mantengan su integridad material durante la pasteurización o autoclavado de alto rendimiento del contenido de los recipientes plásticos 40 y durante el transporte de los mismos 40. Tal como se utiliza en el presente documento, las cristalinidades superiores al 30% se consideran "cristalinidades elevadas". Otras densidades medias superiores a 1,367 g/cm^{3}, incluyendo 1,375 g/cm^{3} (correspondiente aproximadamente a una cristalinidad del 34,4%), 1,38 g/cm^{3} (correspondiente a una cristalinidad aproximada del 38,5%), 1,385 g/cm^{3} (correspondiente a una cristalinidad aproximada del 42,6%) e incluso 1,39 g/cm^{3} (correspondiente a una cristalinidad aproximada del 46,7%) son posibles mediante el método de la presente invención y sin impactar significativamente la transparencia o claridad visualmente perceptibles de los recipientes plásticos 40.

Tal como se muestra en la figura 6, una realización alternativa de la invención es particularmente adaptable a máquinas multi-cavidad, que presentan más de una cavidad de molde, en la que se dan simultáneamente el estiramiento y el soplado. En dicha realización el fluido a temperatura elevada 46 y el fluido a presión elevada 38 se proporcionan al igual que en la primera realización (y por lo tanto se remite el lector a la discusión anterior sobre ello) excepto en que se comunican a través de la barra de estiramiento/soplado 16'. A lo largo de la barra de estiramiento/soplado 16' hay un gran número de orificios de soplado de pequeño diámetro 74, preferiblemente todos del mismo diámetro. Los orificios 74 dirigen el fluido a temperatura elevada 46 a la superficie interior de la preforma plástica y dirigen el fluido a presión elevada 38 a la superficie interior 60 del recipiente plástico 40, generalmente en una dirección perpendicular. El diámetro pequeño y consistente de los orificios 74 incrementa la velocidad a la que se introducen los fluidos y además permite una descarga más uniforme de los fluidos a lo largo de la longitud de la barra de estiramiento/soplado 16'.

La expulsión del fluido a temperatura elevada 46 y del fluido a presión elevada 38 se consigue a través de un canal 76 formado dentro del sello de soplado 31. Se abre una válvula de escape 78, controlada por el controlador del sistema 43, cuando resulta necesario durante el procedimiento de moldeo por soplado. Puede montarse un silenciador 80 al final de la línea de escape 82 con el fin de reducir el ruido durante la expulsión.

Otra variación respecto a la primera realización es que el fluido de pre-soplado ya no se proporciona mediante el fluido a temperatura elevada 46. En su lugar, se proporciona un fluido a presión y temperatura reducidas 84 desde una fuente 86 a través de una tubería 88 y hacia el interior de la preforma plástica 22 a través de un canal 90, también formado en el sello de soplado 31. Tal como se muestra en la figura 6, se proporciona el fluido de pre-soplado 84, preferiblemente aire a temperatura ambiente y a aproximadamente 200 psi (14 kg/cm^{2}), abriendo una válvula de control 92 mediante el controlador del sistema 43 durante el avance de la barra de estiramiento/soplado 16' y el estiramiento de la preforma plástica 22. Para el máximo control del fluido de pre-soplado 84, se utiliza una válvula de control 92 para cada cavidad de molde de la máquina 10.

Tal como se muestra en la figura 7, en el tiempo=t_{1}, se abre la válvula de control 92 y se inyecta el fluido de pre-soplado 84 a través del canal 90 hacia el interior de la preforma plástica 22. Esta etapa pre-soplado 64' se da durante el estiramiento de la preforma plástica 22 y opera con el fin de evitar que la preforma plástica 22 entre en contacto con la barra de estiramiento/soplado 16'. En el tiempo=t_{2} se cierra la válvula de control 92 y se abre la válvula de control 42 con el fin de inyectar el fluido a presión elevada 38 a través de la barra de estiramiento/soplado 16' y con el fin de inflar y expandir la preforma plástica 22 contra la cavidad del molde 20, formando de esta manera el recipiente plástico 40. En el tiempo=t_{3} se cierra la válvula de control 42.

Preferiblemente, en un momento entre tiempo=t_{1} y tiempo=t_{3}, se abre la válvula de control 52 mediante el controlador del sistema 43. De esta manera, al cerrar la válvula de control 42 en el tiempo=t_{3}, el fluido a temperatura elevada 46 fluye inmediatamente a través de los orificios 74 y se dirige a la superficie interior 60 del recipiente plástico 40.

El resto de la secuencia del procedimiento es tal como se ha descrito anteriormente y debe hacerse referencia a dicha parte de la descripción.

La exposición anterior da a conocer y describe una realización preferida de la presente invención.

Claims

1. Método para la producción de un recipiente plástico termoformado, que comprende las etapas siguientes:

expandir y estirar la preforma para que se conforme a las superficies que definen la cavidad del molde; e

inducir la cristalinidad en el recipiente plástico mediante la aplicación de calor desde una parte interna del recipiente plástico a una superficie interior del recipiente plástico;

caracterizado porque

dicha aplicación de calor desde una parte interna del recipiente plástico incluye la elevación de la temperatura de la superficie interior hasta por lo menos 120ºC mediante la circulación de un fluido a temperatura elevada por la parte interna del recipiente plástico a una temperatura comprendida entre 285ºC y 370ºC y a una presión comprendida entre 17,5 kg/cm^{2} y 21 kg/cm^{2} (entre 250 psi y 300 psi) durante un periodo comprendido entre 3 y 7 segundos.

2. Método según la reivindicación 1, en el que dicha etapa de inducción incluye la utilización de transferencia convectiva de calor con el fin de calentar la superficie interior del recipiente plástico.

3. Método según la reivindicación 1, en el que el fluido a temperatura elevada incluye aire.

4. Método según la reivindicación 1, en el que dicha etapa de inducción incluye hacer circular el fluido a temperatura elevada hacia el interior y saliendo del interior del recipiente plástico.

5. Método según la reivindicación 4, en el que dicha circulación del fluido a temperatura elevada se lleva a cabo en continuo durante dicha etapa de inducción.

6. Método según la reivindicación 1, en el que dicha circulación del fluido a temperatura elevada incluye la introducción del fluido a temperatura elevada en el recipiente plástico a la vez que se expulsa el fluido a temperatura elevada del recipiente plástico.

7. Método según la reivindicación 6, en el que dicha introducción del fluido a temperatura elevada tiene lugar simultáneamente con dicha expulsión del fluido a temperatura elevada.

8. Método según la reivindicación 1, en el que dicha circulación del fluido a temperatura elevada incluye dirigir el fluido a temperatura elevada hacia la superficie interior del recipiente plástico.

9. Método según la reivindicación 8, en el que dicha dirección del fluido a temperatura elevada incluye dirigir el fluido a temperatura elevada de manera sustancialmente perpendicular a la superficie interior del recipiente plástico.

10. Método según la reivindicación 1, en el que dicha etapa de inducción se lleva a cabo mientras permanece el recipiente plástico dentro de la cavidad del molde.

11. Método según la reivindicación 1, en el que dichas superficies que definen dicha cavidad del molde presentan una temperatura comprendida entre 120ºC y 250ºC.

12. Máquina de moldeo por soplado para la producción de un recipiente termoformado, comprendiendo dicha máquina:

un molde de soplado (12) que define una cavidad de molde (20) capaz de recibir una preforma (22);

una fuente de fluido a presión elevada (39);

una fuente de fluido a temperatura elevada (47);

un módulo central de soplado (14) encajable con la preforma (22) y acoplado a dicha fuente de fluido a presión elevada (39) y a dicha fuente de fluido a temperatura elevada (47) para suministrar fluido a presión elevada (39) y fluido a temperatura elevada (46) a una parte interna (59) de la preforma (22), presentando dicho módulo central de soplado (14) un orificio de escape para expulsar fluido desde la parte interna de la preforma (22) y una barra de estiramiento (16) que sea móvil desde una posición retraída hasta una posición extendida para estirar axialmente la preforma (22), incluyendo dicha barra de estiramiento (16) un canal interno (35) y por lo menos un orificio para suministrar fluido a la parte interna de la preforma (22),

caracterizado

porque dicho canal interno (35) de la barra de estiramiento (16) es selectivamente acoplable a por lo menos uno de entre dicha fuente de fluido a temperatura elevada (47) y dicha fuente de fluido a presión elevada (39), y

porque un controlador acoplado a dicha fuente de fluido a presión elevada (39) y a dicha fuente de fluido a temperatura elevada (47) con el fin de controlar selectivamente el suministro de fluido a presión elevada (38) y de fluido a temperatura elevada (46), estando dicho controlador acoplado adicionalmente a dicho escape con el fin de controlar selectivamente el escape de fluido.

13. Máquina de moldeo por soplado según la reivindicación 12, en la que dicho orificio está orientado con el fin de suministrar fluido en una dirección sustancialmente perpendicular a una superficie interna de la preforma (22).

14. Máquina de moldeo por soplado para la producción de un recipiente termoformado, comprendiendo dicha máquina:

una fuente de fluido a presión elevada (39);

una fuente de fluido a temperatura elevada (47); y

un módulo central de soplado (14) encajable con la preforma (22) y acoplado a dicha fuente de fluido a presión elevada (39) y a dicha fuente de fluido a temperatura elevada (47) con el fin de suministrar fluido a presión elevada (39) y fluido a temperatura elevada (46) a una parte interna (59) de la preforma (22), presentando dicho módulo central de soplado (14) un orificio de escape para expulsar fluido desde la parte interna de la preforma (22) y una barra de estiramiento (16) que es móvil desde una posición retraída hasta una posición extendida para estirar axialmente la preforma (22), incluyendo dicha barra de estiramiento (16) un canal interno (35),

caracterizado

porque dicho canal interno (35) de la barra de estiramiento (16) está acoplado a dicho escape, y

15. Máquina de moldeo por soplado según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, que comprende además una fuente de fluido de pre-soplado con el fin de suministrar un fluido de pre-soplado, estando acoplado dicho módulo central de soplado (14) a dicha fuente de fluido de pre-soplado con el fin de suministrar el fluido de pre-soplado a la parte interna de la preforma (22).