ES2238456T3 - Base para contenedores de material plastico. - Google Patents

Base para contenedores de material plastico.

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ES2238456T3 ES01948860T ES01948860T ES2238456T3 ES 2238456 T3 ES2238456 T3 ES 2238456T3 ES 01948860 T ES01948860 T ES 01948860T ES 01948860 T ES01948860 T ES 01948860T ES 2238456 T3 ES2238456 T3 ES 2238456T3
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Kerry W. Silvers
Richard J. Steih
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Abstract

Contenedor de material plástico (10) destinado a contener un producto, cuyo contenedor de material plástico (10) comprende: una parte superior (12) que define una abertura (22) y que puede ser cerrada con un elemento de cierre; una parte (14) de la pared lateral conectada a dicha parte superior (12), y que se extiende de manera general hacia abajo con respecto a la misma, definiendo dicha parte de pared lateral (14) un diámetro de la pared lateral; y una parte de la base (16) que tiene una zona (18) de sección decreciente conectada a dicha parte de pared lateral (14) y que se prolonga de manera general hacia abajo y hacia adentro con respecto a la misma, y una zona de empuje hacia arriba (20) que tiene una forma sustancialmente troncocónica conectada a dicha sección (18) de sección decreciente y extendiéndose de manera general hacia arriba y hacia adentro con respecto a la misma, para cerrar dicho contenedor de material plástico (10), definiendo dicha zona de empuje (20) un diámetro de empuje, mostrando como mínimo dicha zona de empuje hacia arriba (20), cristalización en forma de pequeñas esferas con una cristalinidad mínima de 25%, caracterizándose dicho contenedor (10) porque dicho diámetro de la pared lateral es, como mínimo, 40% superior a dicho diámetro de la parte de empuje hacia arriba.

Description

Base para contenedores de material plástico.
Sector técnico al que pertenece la invención
La presente invención se refiere de manera general a contenedores de material plástico. De manera más específica, la presente invención se refiere a bases para contenedores de material plástico para recibir un determinado producto y retenerlo durante la pasteurización a alta temperatura, y durante las fases subsiguientes de enfriamiento, expedición y utilización de los contenedores de material plástico.
Antecedentes
Recientemente, los fabricantes de contenedores de polietilén tereftalato (PET) han empezado a suministrar contenedores de material plástico para productos que anteriormente habían sido envasados en contenedores de cristal. Los fabricantes, y también los consumidores, han reconocido que los contenedores de PET son ligeros, baratos, reciclables y se pueden fabricar en grandes cantidades. Los fabricantes suministran habitualmente contenedores de PET para diferentes productos líquidos, tales como jugos de frutas. También desean suministrar contenedores de PET para productos sólidos, tales como conservas. No obstante, muchos productos sólidos requieren pasteurización o destilación, lo que presenta grandes exigencias para los fabricantes de contenedores de PET.
Tanto la pasteurización como la destilación son métodos de esterilización del contenido de un contenedor después de haber sido llenado éste. Ambos procedimientos incluyen el calentamiento del contenido del contenedor a una temperatura especificada, usualmente superior a 70ºC, durante un período de tiempo determinado. La destilación difiere de la pasteurización por el hecho de que aplica también sobrepresión al contenedor. Esta sobrepresión es necesaria porque frecuentemente se utiliza un baño de agua caliente y la sobrepresión mantiene el agua en forma líquida por encima de la temperatura de ebullición. Estos procedimientos presentan exigencias técnicas para los fabricantes de contenedores de PET, dado que los nuevos contenedores de PET pasteurizables y con capacidad de recibir destilación para estos productos, tendrán que comportarse por encima de la capacidad habitual de contenedores convencionales sometidos a calor. En términos simples, estos contenedores de PET correspondientes a las técnicas actuales no pueden ser producidos de manera económica de forma que mantengan su integridad material durante el proceso térmico de pasteurización y destilación.
El PET es un polímero cristalizable, con el significado de que se encuentra disponible en forma amorfa o forma semicristalina. La capacidad de un contenedor de PET en mantener su integridad material está relacionada con el porcentaje del contenedor de PET en forma cristalina, lo cual se conoce también como la "cristalinidad" del contenedor de PET. La cristalinidad se caracteriza como fracción de volumen por la ecuación:
Cristalinidad = \frac{\rho - \rho _{a}}{\rho _{c} - \rho _{a}}
en la que \rho es la densidad del material de PET; \rho_{a} es la densidad del material de 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 contenedor de PET se puede incrementar por proceso mecánico y por proceso térmico.
El proceso mecánico comporta la orientación del material amorfo para conseguir endurecimiento bajo esfuerzo. Este proceso comporta habitualmente el estirado de un contenedor de PET a lo largo de un eje longitudinal y la expansión del contenedor de PET a lo largo del eje transversal. Esta combinación ayuda a la orientación biaxial. Los fabricantes de botellas de PET utilizan habitualmente procesos mecánicos para producir botellas de PET que tienen aproximadamente el 20% de cristalinidad (cristalinidad promedio de la pared lateral).
El proceso térmico comporta el calentamiento del material (amorfo o semicristalino) para ayudar al crecimiento cristalino. Utilizado en un material amorfo, el proceso térmico de un material PET tiene como resultado una morfología de pequeñas esferas que dificulta la transmisión de la luz. En otras palabras, el material cristalino resultante es opaco (y en general no deseable como para el lateral del contenedor). Utilizado después de un proceso mecánico, no obstante, el proceso térmico tiene como resultado una mayor cristalinidad y excelente claridad. El proceso térmico de un contenedor de PET orientado, lo que es conocido como curado térmico ("heat setting"), incluye de manera típica el moldeo por soplado de una preforma de PET contra un molde de soplado caliente a una temperatura de 120 - 130ºC, y reteniendo el contenedor sometido a soplado durante unos 3 segundos. Los fabricantes de botellas de PET para jugos de frutas, que se deben llenar en caliente a unos 85ºC, utilizan habitualmente el curado térmico para producir botellas de PET para jugos de frutas que tienen una gama de cristalinidad de 25-30%. Si bien estos contenedores de PET de llenado en caliente muestran una mejora significativa con respecto a los contenedores de PET no llenados en caliente, no pueden mantener su integridad material durante el proceso térmico de pasteurización y de destilación, especialmente en la parte de la base que hasta el momento ha mostrado roturas por "desenrollado" ("roll out").
De acuerdo con ello, el documento EP 0 646 453 da a conocer una botella de poliéster con capacidad de rellenado que tiene características de no absorción y alta resistencia térmica. La botella sometida a estirado es formada a partir de un poliéster y tiene una cristalinidad media de 32 a 70% en el cuerpo de la botella. Un método de eliminación de productos adsorbidos en la botella de poliéster con el objetivo de reciclar la misma, se da a conocer también en dicho documento. El documento EP 0 731 030 da a conocer una botella moldeada a partir de un compuesto de poliéster que es capaz de retener sus características de estabilidad dimensional sin deformación incluso después de haber sido llenada con una bebida carbónica y sometida a esterilización térmica. También se da a conocer un procedimiento para la producción de dichas botellas utilizando ciclos de moldeo más cortos. La patente USA No. 5.735.420 da a conocer una botella de poliéster resistente al calor del tipo monopieza que tiene resistencia en la parte del fondo, resistencia térmica, estabilidad contra el hundimiento simétrico de los paneles en la presión producida por vacío y estabilidad dimensional.
Por lo tanto, los fabricantes de contenedores PET desean un diseño de contenedor que mantenga la integridad material durante la pasteurización subsiguiente o destilación del contenido del contenedor de PET y durante las fases subsiguientes de enfriamiento, expendición y utilización de los contenedores de PET. Por lo tanto es un objetivo de la presente invención dar a conocer un contenedor de PET de este tipo que supera los problemas y desventajas de las técnicas convencionales.
Características de la invención
De acuerdo con lo anterior, la presente invención da a conocer un contenedor de material plástico que tiene una parte de la base específica que permite que el contenedor de PET mantenga su integridad material durante presiones subsiguientes suaves (35 a 175 kPa) que se encuentran durante la pasteurización a alta temperatura o destilación del contenido dentro del contenedor de PET, y durante las fases subsiguientes de enfriamiento, expendición y utilización del contenedor de PET. Tal como se utiliza en esta descripción, el término pasteurización a "alta temperatura" y destilación son procesos de pasteurización y destilación en los que el contenedor de material plástico es sometido a temperaturas superiores a 80ºC.
En su contenido más amplio, la invención es un contenedor de material plástico según la reivindicación 1, para recibir un producto y retener el mismo durante la pasteurización a alta temperatura y subsiguiente enfriamiento, que contiene una parte superior, una pared lateral y una parte de la base. La parte superior define una abertura y se puede cerrar de forma estanca con un elemento de cierre. La parte de la pared lateral, que define el diámetro de la pared lateral, está conectada a la parte superior que se prolonga de manera general hacia abajo con respecto a la misma. La parte de la base tiene una sección reducida conectada a la parte de pared lateral en sentido general hacia abajo y hacia adentro, y una zona de empuje hacia arriba conectada a la sección reducida y extendiéndose generalmente hacia arriba y hacia adentro con respecto a la misma, para cerrar el contenedor de plástico. La sección de empuje hacia arriba define un diámetro de empuje, y la proporción de del diámetro de la pared lateral con respecto al diámetro de empuje es, como mínimo, de 1,3:1,0.
Otras características y ventajas de la invención quedarán evidentes de la explicación siguiente y de los dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista lateral del contenedor de material plástico de la realización preferente de la invención; y
la figura 2 es una vista de las áreas sobresalientes de la pared lateral y de la zona de empuje hacia arriba de la realización preferente de la invención.
Descripción detallada de la realización preferente
La descripción siguiente de la realización preferente tiene carácter meramente de ejemplo, y no está destinada en modo alguno a limitar la invención o su aplicación o utilizaciones.
Tal como se muestra en la figura 1, un contenedor de material plástico (10), que corresponde a la realización preferente de la invención, incluye una parte superior (12), una parte de pared lateral (14), y una parte de la base (16) que tiene una sección de sección decreciente (18) y una zona o sección de empuje hacia arriba (20). Si bien el contenedor de material plástico (10) ha sido diseñado de manera específica para recibir un producto y retenerlo en su interior durante la pasteurización o destilación a alta temperatura, el contenedor de material plástico (10) puede ser utilizado para recibir un producto y retener al mismo durante otros procesos térmicos, tales como procesos de llenado en caliente. Además, si bien el contenedor de material plástico (10) ha sido diseñado específicamente para su fabricación con material de PET, el contenedor de material plástico (10) puede ser realizado con otros materiales plásticos
adecuados.
La parte superior (12) de la realización preferente de la invención define una abertura (22). La abertura (22) tiene preferentemente un diámetro de 63-82 mm, que se puede calificar como contenedor de "boca ancha", pero alternativamente puede tener otros diámetros adecuados. La parte superior (12) de la realización preferente de la invención puede ser cerrada con un elemento de cierre (no mostrado). En la realización preferente, la parte superior (12) comprende una zona terminal roscada (24) que se acopla con una caperuza de cierre roscada (no mostrada). En una realización alternativa, la parte superior (12) puede comprender un reborde o pestaña que se acopla con un cierre a presión.
La parte (14) de la pared lateral de la realización preferente de la invención está conectada a la parte superior (12) y se prolonga de manera general hacia abajo con respecto a la misma. La parte de la pared lateral (14) comprende preferentemente varios paneles (26), pero alternativamente puede comprender superficies lisas o nervadas, una superficie de sujeción, una superficie receptora de una etiqueta o cualquier combinación de éstas u otras superficies adecuadas. La parte de la pared lateral (14) de la realización preferente de la invención define un diámetro de pared lateral (D1). En la realización preferente, el diámetro (D1) de la pared lateral es sustancialmente constante desde la parte superior de la zona (14) de la pared lateral hasta la zona inferior de la parte (14) de la pared lateral. En realizaciones alternativas, en las que el diámetro de la pared lateral (D1) no es sustancialmente constante, la parte (14) de la pared lateral define un área de la pared lateral saliente (27), considerada según un plano horizontal en la parte media de la zona (14) de la pared lateral (tal como se ha mostrado en la figura 2). Dicha área saliente (27) de la pared lateral se entiende habitualmente por los técnicos en la materia como el área de un plano imaginario que tiene un límite que equivale a la silueta del contenedor de plástico (10).
La parte de la base (16) y la parte (18) de sección decreciente de la realización preferente de la invención está conectada a la parte (14) de la pared lateral y se prolonga en general hacia abajo y hacia adentro con respecto a la misma. La parte (18) de sección decreciente tiene preferentemente una forma cóncava con respecto a la parte interior (28) del contenedor de plástico (10) y cuando se observa desde dicha parte interior, pero de manera alternativa puede tener forma de cono truncado, forma convexa, o cualquier otra forma adecuada. La sección de empuje (20) de la realización preferente de la invención está conectada con la parte más baja de la sección decreciente (18) y se extiende de manera general hacia arriba y hacia adentro con respecto a la misma, para cerrar el contenedor de plástico (10). La sección de empuje hacia arriba (20) tiene preferentemente forma de cono truncado, pero alternativamente puede tener forma cóncava, forma convexa, o cualquier otra forma adecuada. En la realización preferente, la zona en la que la sección (18) se une a la sección de empuje (20) define una transición brusca (30). Tal como se utiliza en esta descripción, la transición se considera brusca cuando ésta forma una esquina marcada en oposición a una esquina redondeada o suave. En otras palabras, la transición no está combinada o suavizada por un radio formado de manera expresa en la transición. Generalmente en la formación de un contenedor las esquinas o transiciones bruscas se evitan. En realizaciones alternativas, la zona (18) de sección decreciente y la zona de empuje hacia arriba (20) pueden definir una transición redondeada con un radio significativo. La parte más exterior de la zona de empuje (20), en la transición brusca (30) entre la sección (18) y la sección de empuje (20), define el diámetro de empuje (D2). En la realización preferente de la invención la transición brusca (30) entre la sección de forma decreciente (18) y la sección de empuje (20) define un diámetro sustancialmente constante de empuje (D2) alrededor del eje central del contenedor de plástico (10). Además, en la realización preferente de la invención, la transición brusca (30) entre la parte (18) y la sección de empuje (20) es sustancialmente constante a lo largo del eje del contenedor de plástico (10). En otras palabras, la totalidad de la superficie de la transición brusca (30) entre la sección (18) y la sección de empuje (20) define un anillo de contacto que podía descansar sobre la superficie de una mesa si el contenedor de plástico (10) fuera colocado en posición vertical sobre la superficie de la mesa. En una realización alternativa, la transición brusca (30) entre la sección (18) y la sección de empuje (20) puede variar alrededor del eje y a lo largo del mismo. En esta situación, la parte más externa de la sección de empuje (20), en la transición brusca (30) entre dicha sección (18) y la sección de empuje (20), definiría un área saliente de empuje (31) (tal como se muestra en la figura
2).
La proporción del diámetro (D1) de la pared lateral con respecto al diámetro de empuje (D2) de la realización preferente de la invención es, como mínimo de 1,3:1,0. Más preferentemente, la proporción del diámetro de la pared lateral (D1) con respecto al diámetro de empuje (D2) es de 1,5:1,0, pero la proporción puede ser alternativamente menor o mayor que esta proporción preferente. Además, en estas realizaciones de la invención con una pared lateral que no es circular, el área saliente (27) de la pared lateral es 70% superior que el área saliente de empuje (31). De modo más preferente, el área saliente de la pared lateral (27) es 125% superior que el área saliente de empuje (31), pero la diferencia puede ser alternativamente menor o mayor que esta diferencia preferente.
Después del moldeo inicial por soplado del contenedor (10), utilizando la geometría básica anteriormente descrita, la zona de empuje (20) está sustancialmente formada por material que no ha sido orientado como resultado del estirado y soplado de la preforma constituyendo el contenedor (10). En esta zona no orientada de la parte (16) de la base se imparte una cristalización en forma de pequeñas esferas. Dado que los procedimientos de pasteurización y destilación someterán el contenedor a temperaturas por encima de la temperatura de transición a estado vítreo del material, los niveles de alta cristalinidad en la zona de empuje (20) funcionarán asegurando la estabilidad de la parte de la base (16). Se observará además que el material no orientado se puede limitar por completo a la zona de empuje (20), puede terminar en la transición (30), o puede incluso extenderse a la zona de sección decreciente (18). En este último caso el material no orientado cristalizado en forma de pequeñas esferas está limitado en general a las zonas más bajas de la parte (18) de sección decreciente adyacente a la transición (30), tal como se aprecia en la figura
1.
La zona de empuje (20) de la parte de la base (16) de la realización preferente de la invención tiene una cristalinidad promedio de, como mínimo, 20%. Esta característica de la zona de empuje (20), junto con la proporción del diámetro (D1) de la pared lateral con respecto al diámetro de la zona de empuje (D2) y la zona de transición brusca (30), permite que el contenedor de material plástico (10) mantenga su integridad material y estructural durante pasteurización o destilación del producto a alta temperatura, dentro del contenedor de material plástico (10), durante los incrementos resultantes de la presión y durante las etapas subsiguientes de enfriamiento, envío y utilización del contenedor de plástico (10) sin ninguna distorsión de la geometría de la base durante el proceso de la parte de la base (16). Una parte de la zona de empuje (20) de la parte de la base (16) puede tener una densidad promedio de 1,370 g/cm^{3} (que corresponde aproximadamente a 30% de cristalinidad), 1,375 g/cm^{3} (que corresponde aproximadamente a 34,4% de cristalinidad), e incluso de 1,380 g/cm^{3} (que corresponde aproximadamente a 38,5% de cristalinidad). La zona de empuje (20) de la parte de la base (16) puede tener de manera alternativa una cristalinidad mínima de 30% a lo largo de una parte de la superficie interior (32), que puede ser significativamente mayor que la cristalinidad promedio de la zona de empuje (20). La superficie interior (32), tal como se ha definido por el primer 10% de la zona de empuje (20), puede tener una cristalinidad de 35%, 40%, o incluso
45%.
La densidad promedio y la cristalinidad promedio de la zona de empuje (20) de la parte de la base (16) del contenedor de material plástico (10) se consigue preferentemente con la máquina de moldeo por soplado, y el método que se describe en la solicitud de patente USA No. de serie 09/609.306, que se incorpora a la actual en su totalidad a título de referencia, pero se puede conseguir alternativamente con otras máquinas y métodos adecuados. La máquina y método de moldeo por soplado inducen preferentemente la cristalinidad de la zona de empuje (20) de la parte de la base (16) al aplicar calor del molde y al aplicar calor desde la parte interna (28) del contenedor de plástico (10). De manera más específica, el método utiliza transferencia de calor por convección al hacer circular un fluido a alta temperatura por la parte interna (28) del contenedor de plástico (10). Al utilizar esta máquina y método de moldeo por soplado, junto con la proporción del diámetro de la pared lateral (D1) respecto al diámetro de empuje (D2), se puede conseguir de manera efectiva un contenedor de material plástico (10) que mantiene su integridad material durante las subsiguientes fases de pasteurización y destilación a alta temperatura y subsiguientes fases de enfriamiento, envío y utilización.
La explicación anterior da a conocer y describe una realización preferente de la invención. Los técnicos en la materia observarán fácilmente en base a dicha explicación y de los dibujos adjuntos y reivindicaciones, que se pueden introducir cambios y modificaciones en la invención sin salir del ámbito de la misma, tal como se define en las siguientes reivindicaciones.

Claims (8)

1. Contenedor de material plástico (10) destinado a contener un producto, cuyo contenedor de material plástico (10) comprende:
una parte superior (12) que define una abertura (22) y que puede ser cerrada con un elemento de cierre;
una parte (14) de la pared lateral conectada a dicha parte superior (12), y que se extiende de manera general hacia abajo con respecto a la misma, definiendo dicha parte de pared lateral (14) un diámetro de la pared lateral; y
una parte de la base (16) que tiene una zona (18) de sección decreciente conectada a dicha parte de pared lateral (14) y que se prolonga de manera general hacia abajo y hacia adentro con respecto a la misma, y una zona de empuje hacia arriba (20) que tiene una forma sustancialmente troncocónica conectada a dicha sección (18) de sección decreciente y extendiéndose de manera general hacia arriba y hacia adentro con respecto a la misma, para cerrar dicho contenedor de material plástico (10), definiendo dicha zona de empuje (20) un diámetro de empuje, mostrando como mínimo dicha zona de empuje hacia arriba (20), cristalización en forma de pequeñas esferas con una cristalinidad mínima de 25%, caracterizándose dicho contenedor (10) porque dicho diámetro de la pared lateral es, como mínimo, 40% superior a dicho diámetro de la parte de empuje hacia arriba.
2. Contenedor de material plástico (10), según la reivindicación 1, en el que dicha cristalización en forma de pequeñas esferas de la sección de empuje hacia arriba (20) tiene una cristalinidad mínima de 30%.
3. Contenedor de material plástico (10), según la reivindicación 1, en el que dicha cristalización en forma de pequeñas esferas de la parte de empuje hacia arriba (20) de la base tiene una cristalinidad mínima de 35%.
4. Contenedor de material plástico (10), según la reivindicación 1, en el que la parte más baja de dicha zona de sección decreciente (18) muestra cristalización en forma de pequeñas esferas con una cristalinidad mínima de 25%.
5. Contenedor de material plástico (10), según la reivindicación 1, en el que dicha zona (18) de sección decreciente muestra cristalización en forma de pequeñas esferas con una cristalinidad mínima de 25%.
6. Contenedor de material plástico (10), según la reivindicación 1, en el que dicha zona de sección decreciente (18) y la zona (20) de empuje hacia arriba se fusionan en una zona de transición brusca (30).
7. Contenedor de material plástico (10), según la reivindicación 1, en el que dicho diámetro de la pared lateral es, como mínimo, 50% superior que dicho diámetro de empuje hacia arriba.
8. Contenedor de material plástico (10), según la reivindicación 1, en el que dicho diámetro de la pared lateral es, como mínimo, 60% superior a dicho diámetro de empuje hacia arriba.
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