ES2253218T3

ES2253218T3 - Aparato y procedimiento para preformas de moldeo por inyeccion.

Info

Publication number: ES2253218T3
Application number: ES00922016T
Authority: ES
Inventors: Gerald A. Hutchinson; Robert A. Lee
Original assignee: Advanced Plastics Technologies Ltd; Advanced Plastics Technologies Luxembourg SA
Current assignee: Advanced Plastics Technologies Ltd; Advanced Plastics Technologies Luxembourg SA
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2020-04-10
Also published as: RU2004137265A; US7645135B2; DE60023883D1; US20100109206A1; DE60023883T2; MXPA01010561A; EP1671776A1; CA2367430C; US20030012904A1; BR0009896A; AU2004231238B2; CN1613643A; RU2251484C2; US20040247735A1; WO2000062998A3; TW474865B; CA2367430A1; CN1880044A; HK1049467B; US6939591B2

Abstract

Molde para preformas de moldeo por inyección, que comprende: un conjunto de mandriles (98, 298) y por lo menos un primer conjunto de cavidades (300), presentando cada mandril (98, 298) una pared (320, 314) y un tubo de suministro de refrigerante dispuesto en el interior del mandril (98, 298) para suministrar refrigerante en circulación al extremo de base (322) del mandril (98, 298) y presentando cada cavidad (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) del primer conjunto una entrada (102, 308) para inyectar masa fundida plástica, en el que al menos una parte de la cavidad (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) y/o el mandril (98, 298) comprende un material de alta transferencia térmica

Description

Aparato y procedimiento para preformas de moldeo por inyección.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un aparato y procedimiento para obtener poliésteres con revestimiento de barrera, preferentemente tereftalato de polietileno con revestimiento de barrera (PET) y artículos fabricados a partir de este compuesto. Preferentemente, el PET con revestimiento de barrera adopta la forma de preformas que presentan al menos una capa de un material de barrera y las botellas moldeadas por soplado derivadas.

El uso de recipientes de plástico como una sustitución para los recipientes de vidrio o metal en el envasado de bebidas se hizo cada vez más frecuente. Las ventajas del envase de plástico comprenden menor peso, menores posibilidades de rotura en comparación con el vidrio y potencialmente más bajos costes. El plástico más común utilizado en la fabricación de recipientes de bebidas actualmente es el PET. El PET virgen ha sido aprobado por la FDA para uso en contacto con productos alimenticios. Los recipientes fabricados con PET son transparentes, de paredes delgadas, peso liviano y presentan la capacidad para mantener su forma soportando la fuerza ejercida sobre las paredes del recipiente por sus contenidos a presión, tales como bebidas carbonatadas. Las resinas de PET son también de coste moderado y fáciles de procesar.

A pesar de estas ventajas y de su amplio uso, existe un inconveniente importante para el uso de PET en recipientes de bebidas de paredes delgadas: la permeabilidad a los gases, tales como dióxido de carbono y oxígeno. Estos problemas son de especial importancia cuando la botella es pequeña. En una botella pequeña la relación de la zona de superficie al volumen es grande, lo que permite una gran superficie para que el gas contenido en su interior pueda difundirse a través de las paredes de la botella. La permeabilidad de las botellas de PET da lugar a que las bebidas no alcohólicas se hagan "planas" debido a la pérdida de dióxido de carbono así como a bebidas que presentan su sabor perjudicado debido a la entrada de oxígeno. Por estos problemas, las botellas de PET no son adecuadas para todos los usos deseados por este sector industrial y para gran parte de los usos existentes, la vida en almacenamiento de líquidos envasados en botellas de PET es más corta que la deseada.

La patente US nº 5.464.106 para Slat et al describe botellas formadas a partir del moldeo por soplado de preformas que tienen una capa de barrera. Los materiales de barrera enseñados son naftalato de polietileno, resina Saran, copolímeros de alcoholes de etileno vinilo o copolímeros de acrilonitrilo. En la técnica de Slat, el material de barrera y el material para formar la pared interior de la preforma son coextruídos en la forma de un tubo. A continuación, este tubo se corta en trozos correspondientes a la longitud de la preforma y a continuación se coloca dentro de un molde, en el que la capa exterior de la preforma se inyecta sobre el tubo para formar la preforma acabada. A continuación, la preforma puede moldearse por soplado para formar una botella. Los inconvenientes de este procedimiento son los que presentan la mayor parte de los materiales de barrera enseñados que es su falta de adherencia adecuada al PET y que el propio proceso requiere una notable ocupación de espacio.

Una familia de materiales con características de barrera adecuadas son los enseñados en la patente US nº 4.578.295 para Jabarin. Dichos materiales de barrera incluyen copolímeros del ácido tereftálico y del ácido isoftálico con etilenglicol y al menos un diol. Esta clase de material está comercialmente disponible con la denominación B-010 a través de Mitsui Petrochemical Ind. Ltd (Japón). Estos materiales de barreras son miscibles con tereftalato de polietileno y forman mezclas de 80-90% PET y 10-20% del copoliéster a partir de las cuales se forman los recipientes con revestimiento de barrera. Los recipientes fabricados con estas mezclas son un 20 a 40% mejores como barreras de gases para la transmisión de CO_{2} que el PET solo. Aunque se ha reivindicado que este poliéster se adhiere al PET sin delaminación, las únicas preformas o recipientes enseñados se obtuvieron con mezclas de estos materiales.

Otro grupo de materiales, los poliamina-poliepóxidos, han sido propuestos para uso como un revestimiento de barrera de gas. Estos materiales se pueden utilizar para formar un revestimiento de barrera sobre PET tratado en superficie o polipropileno, según se describe en la patente US nº 5.489.455 para Nugent Jr et al. Estos materiales se suelen proporcionar como una composición termoendurecible con base acuosa o disolvente y se depositan generalmente por pulverización en un recipiente y a continuación, se someten a termocurado para formar el revestimiento de barrera de acabado. Al ser termoendurecibles, estos materiales no son adecuados para su empleo como revestimientos de preformas, porque una vez que se haya curado el revestimiento, ya no se puede ablandar por calentamiento y por lo tanto, no puede ser objeto de moldeo por soplado, a diferencia de los materiales termoplásticos que se pueden ablandar en cualquier momento después de la aplicación.

Otra clase de revestimiento de barrera, enseñado en la patente US nº 5.472.753 para Farha, se basa en el uso de un copoliéster para efectuar la adherencia entre el PET y el material de barrera. Farha describe dos clases de laminados, uno de tres capas y otro de dos capas. En el laminado de tres capas, un copoliéster termoplástico amorfo se coloca entre la capa barrera de termoplástico de tipo fenoxi y la capa de PET sirviendo como una capa de unión entre las capas interior y exterior. En el laminado de dos capas, el termoplástico del tipo fenoxi se mezcla primero con el copoliéster termoplástico amorfo y a continuación, esta mezcla se aplica al PET para formar una barrera. Estos laminados se obtienen por extrusión o por moldeo por inyección en el que cada capa se deja enfriar antes de que se inyecte la otra capa de material.

La solicitud de patente número PCT/US95/17011 para Collette et al, que fue publicada el 4 de julio de 1996, describe un procedimiento para enfriar preformas multicapa. El aparato enseñado comprende una torreta giratoria que presente múltiples caras, teniendo cada cara una disposición matricial de machos. Los machos están insertados en las correspondientes cavidades del molde. Múltiples flujos de material fundido son reunidos y co-inyectados en cada cavidad para formar una preforma multicapa en cada macho. Después de ser inyectada la preforma, los machos se extraen de las cavidades y se hace girar la torreta, presentando un nuevo conjunto de machos a las cavidades del molde. Las cavidades que se acaban de inyectar permanecen en los machos para enfriarse mientras que las preformas son conformadas en otras disposiciones matriciales de machos. Los inconvenientes de la solicitud de patente de Collette incluyen el hecho de que la coinyección da lugar a preformas que son incompatibles y tienen una capacidad de disposición en capas no predecible. Por lo tanto, la distribución de materiales de barrera en dicha preforma sería impredecible y daría lugar a una preforma que presenta propiedades de barrera no fiables.

Puesto que los recipientes de PET se pueden fabricar mediante moldeo por inyección usando solamente una inyección única de PET, su fabricación es relativamente fácil y la duración del ciclo de producción es corta. Por lo tanto, los recipientes de PET son de bajo coste. Aun cuando materiales de barrera conocidos se pueden unir al PET para crear un recipiente de precio asequible con propiedades de barrera fiables, no se han desarrollado procedimientos y aparatos para obtener dichos recipientes dentro de un margen competitivo de coste y duración del ciclo. La duración del ciclo de producción es de especial importancia porque una duración de ciclo más corta permite que un fabricante obtenga un uso más eficiente de sus bienes de equipo. Por lo tanto, un tiempo de ciclo corto permite una producción de recipientes de más alto volumen y de menor coste. Una producción de coste asequible sería necesaria para desarrollar una alternativa viable a los recipientes de PET monocapa.

Por consiguiente, existe la necesidad de un aparato y procedimiento para obtener preformas y recipientes de PET con revestimiento de material de barrera que sean económicos, de atractivo cosmético, fáciles de fabricar y que tengan buenas propiedades físicas y de barrera hasta ahora no conseguidas.

Sumario de la invención

La invención se refiere a un molde para preformas de moldeo por inyección, que comprende un conjunto de mandriles y por lo menos un primer conjunto de cavidades, en el que cada mandril presenta una pared y un tubo de suministro de refrigerante dispuestos dentro del mandril para suministrar refrigerante en circulación al extremo de base del mandril, en el que cada cavidad del primer conjunto dispone de una entrada para inyectar material fundido plástico, en el que por lo menos una parte de la cavidad comprende un material de alta transferencia térmica, en el que por lo menos una parte de una o más de las cavidades comprende un material de alta transferencia térmica o en el que por lo menos una parte de los mandriles comprende un material de alta transferencia térmica.

Preferentemente, en el molde según la invención, se define un primer espacio desocupado entre cada mandril y cada cavidad del primer conjunto y cada cavidad del primer conjunto está dimensionada y adaptada de modo que el espacio desocupado sea más delgado cerca de una entrada de la cavidad que a lo largo de un cuerpo de la cavidad y un segundo espacio desocupado se define entre cada mandril y cada cavidad del segundo conjunto, estando esta última dimensionada y adaptada de modo que el espacio desocupado sea mayor cerca de una entrada de la cavidad que a lo largo de un cuerpo de dicha cavidad.

Preferentemente, el molde comprende, además, un sistema de inyección de aire, en el que el sistema de inyección de aire comprende una fuente de presión del aire, una muesca que forma una abertura en cada cavidad y un conducto de aire que forma un paso entre la fuente de aire y la abertura y por lo menos una válvula situada entre la fuente de aire y la abertura.

Preferentemente, la pared del mandril es de aproximadamente 2.54 a 7,62 mm (0,1 a 0,3 pulgadas) de grosor y presenta un espesor sustancialmente uniforme.

En el molde según la invención los mandriles y el primer conjunto de cavidades presentan sistemas de refrigeración separados y los mandriles están fijados en una mesa giratoria.

En una forma de realización preferida una capa superficial endurecida que presenta un espesor entre aproximadamente 0,025 mm y 0,127 mm (0,001 y 0,005 pulgadas) se forma sobre el material de alta transferencia térmica y el material de la capa se toma a partir del grupo constituido por nitruro de titanio y cromo duro y las partes de las cavidades tienen una rugosidad longitudinal obtenida por una escofina que tiene una granulometría entre 400 y 700 aproximadamente.

Otro aspecto de la invención se refiere a un aparato para el moldeo por inyección de preformas multicapa que comprende el molde según la invención, el primer conjunto de cavidades en comunicación con una primera fuente de material fundido y el segundo conjunto de cavidades en comunicación con una segunda fuente de material fundido, una mesa giratoria dividida en por lo menos dos estaciones, estando al menos un mandril dispuesto en cada estación, en el que la mesa giratoria está adaptada para hacer girar cada estación a una primera posición en la que un mandril en la estación interacciona con una cavidad en el primer conjunto para formar una primera capa de preforma y a continuación, a una segunda posición en la que el mandril, que tiene la primera capa de preforma, interacciona con una cavidad en el segundo conjunto para formar una segunda capa de preforma, constituyendo así una preforma multicapa y en el que, preferentemente, la mesa giratoria gira a por lo menos una posición de enfriamiento en la que la preforma multicapa permanece en el mandril para su enfriamiento y es desplazable de forma lineal de modo que los mandriles se desplacen hacia su acoplamiento con las cavidades del molde.

Preferentemente, cada sección de la mesa giratoria presenta un movimiento lineal independiente.

Además, el aparato según la invención comprende, además, un dispositivo de expulsión para retirar la preforma moldeada desde cada mandril.

Un último aspecto de la invención se refiere a un procedimiento para moldear por inyección una preforma multicapa que comprende las etapas de:

Proporcionar un aparato según la invención;

Hacer girar la mesa de modo que una primera estación, que comprende dos o más mandriles, quede alineada con un primer conjunto de cavidades;

Acoplar los mandriles de la primera estación con las cavidades del primer conjunto e inyectar una masa fundida de un primer material para constituir una primera capa de preforma en cada mandril;

Enfriar la primera capa de preforma en la primera cavidad del molde de modo que se forme un revestimiento exterior sobre por lo menos una superficie de la primera capa de preforma;

Desacoplar los mandriles desde el primer conjunto de cavidades mientras se retiene la primera capa de preforma en cada mandril;

Hacer girar la mesa de modo que la primera estación quede alineada con un segundo conjunto de cavidades;

Acoplar los mandriles de la primera estación con las cavidades del segundo conjunto e inyectar una masa fundida de un segundo material para constituir una segunda capa de preforma sobre la parte superior de la primera capa de preforma, constituyendo de tal modo una preforma multicapa en cada mandril;

Enfriar la preforma multicapa en la segunda cavidad del molde de modo que se forme un revestimiento exterior sobre por lo menos una superficie de la preforma multicapa y

Desacoplar los mandriles desde el segundo conjunto de cavidades mientras se retiene la preforma multicapa en cada mandril.

Preferentemente, el procedimiento comprende, además, la etapa de hacer girar la mesa a una tercera posición en la que los mandriles no están alineados con las cavidades lo que permite que las preformas multicapa se enfríen en los mandriles y comprende, además, la extracción de las preformas multicapa desde los mandriles.

Preferentemente, en el procedimiento para moldeo por inyección de una preforma multicapa según la invención, las preformas multicapa se extraen utilizando un robot.

La presente invención se refiere a procedimientos y aparatos para obtener artículos de PET que presenten sus superficies revestidas con una o más capas delgadas de material termoplástico con buenas características de barrera de gas. Los artículos de la presente invención están preferentemente en la forma de las correspondientes preformas y recipientes.

Un aspecto de la presente invención consiste en una preforma con revestimiento de barrera que comprende una capa de poliéster y una capa de barrera que comprende material de barrera, en el que la capa de poliéster es más delgada en el casquete extremo que en la parte de pared y la capa de barrera es más gruesa en el casquete extremo que en la parte de pared.

Otro aspecto de la presente invención consiste en un procedimiento para obtener un artículo de poliéster con revestimiento de barrera. Un artículo de poliéster con al menos una superficie interior y una superficie exterior se forma inyectando poliéster fundido a través de una primera entrada en el espacio definido por una primera mitad del molde y una mitad del molde de machos, en el que la primera mitad del molde y la mitad del molde de machos son enfriados por fluido circulante y la primera mitad del molde entra en contacto con la superficie de poliéster exterior y la mitad del molde de machos entra en contacto con la superficie de poliéster interior. A continuación, se permite que el poliéster fundido permanezca en contacto con las dos mitades del molde hasta que se forme un revestimiento sobre las superficies de poliéster interior y exterior, que rodean a un macho de poliéster fundido. A continuación, la primera mitad del molde se extrae del artículo de poliéster y el revestimiento de la superficie de poliéster exterior se ablanda mediante transferencia térmica desde el macho de poliéster fundido, mientras que la superficie de poliéster interior se enfría por contacto continuado con la mitad del molde de machos. El artículo de poliéster, todavía en la mitad del molde de machos, se coloca luego en una segunda mitad del molde, en el que dicha segunda mitad del molde se enfría por fluido circulante. En la etapa de revestimiento, la capa de barrera que comprende material de barrera se coloca sobre la superficie de poliéster exterior inyectando material de barrera fundido a través de una segunda entrada dentro del espacio definido por la segunda mitad del molde y la superficie de poliéster exterior para formar el artículo de poliéster con revestimiento de barrera. A continuación, la segunda mitad del molde se extrae desde el artículo con revestimiento de barrera y más adelante, el artículo con revestimiento de barrera se extrae desde la mitad del molde de machos. Los materiales de barrera utilizados en el proceso comprenden, preferentemente, materiales de barrera de copoliéster, termoplásticos del tipo fenoxi, poliamidas, naftalato de polietileno, copolímeros de naftalato de polietileno, mezclas de naftalato de polietileno/tereftalato de polietileno y sus combinaciones.

Otro aspecto de la presente invención consiste en un procedimiento para obtener y recubrir preformas. Este procedimiento se inicia cerrando un molde que comprende una mitad fija y una mitad móvil, en el que la mitad del molde fija comprende por lo menos una cavidad de moldeo de preformas y por lo menos una cavidad de revestimiento de preformas y la mitad del molde móvil comprende una placa giratoria que presenta montados en ella un número de mandriles igual a la suma del número de cavidades de moldeo de preformas y de cavidades de revestimiento de preformas. Las restantes etapas comprenden: inyectar un primer material en el espacio definido por un mandril y una cavidad de moldeo de preformas para constituir una preforma que presente una superficie interior y una superficie exterior; abrir el molde; hacer girar la placa; cerrar el molde; inyectar un segundo material en el espacio definido por la superficie exterior de la preforma y la cavidad de revestimiento de preformas para constituir una preforma revestida, abrir el molde, retirar la preforma revestida.

Según una forma de realización preferida que presenta las características según la presente invención, se enseña un aparato para el moldeo por inyección de preformas multicapa. El aparato comprende primeras y segundas cavidades de molde en comunicación con primeras y segundas fuentes de masa fundida, respectivamente. Está provista una mesa giratoria dividida en una pluralidad de estaciones, con por lo menos un macho de molde dispuesto en cada estación. La mesa giratoria está adaptada para hacer girar cada estación a una primera posición en la cual un macho en la estación interacciona con la primera cavidad del molde para constituir una primera capa de preforma y a continuación, a una segunda posición en la que el macho interacciona con la segunda cavidad del molde para constituir una segunda capa de preforma. Por último, la mesa giratoria está adaptada, además, para hacer girar la estación a por lo menos una posición de enfriamiento, en la que la preforma moldeada permanece en el macho para su enfriamiento.

Según otra forma de realización preferida que presenta las características según la presente invención, se dispone de un aparato de molde para moldear por inyección preformas multicapa. El aparato de molde presenta un primer cuerpo de molde que está adaptado para instalarse alrededor de un macho de molde para definir una primera cavidad de capa intermedia, una primera zona de entrada y está en comunicación con una primera fuente de masa fundida. Un segundo cuerpo de molde está adaptado para disponerse alrededor de una primera capa de preforma, dispuesta en el macho del molde para definir una segunda cavidad de capa intermedia, presentando una segunda zona de entrada y estando en comunicación con una segunda fuente de masa fundida. Por lo menos una de las zonas de entrada presenta piezas de inserción metálicas de ampcoloy intermedias.

Según otra forma de realización preferida con las características según la presente invención, está provisto un aparato de molde para el moldeo por inyección de preformas multicapa. El aparato de molde tiene un primer cuerpo de molde que está adaptado para disponerse alrededor de un macho del molde, definiendo una primera cavidad de capa intermedia. La primera cavidad de capa presenta un extremo de base y un cuerpo principal. El primer cuerpo de molde está en comunicación con una primera fuente de masa fundida y presenta una primera zona de entrada contigua al extremo de base de la primera cavidad de capa. Un espesor de la cavidad en el extremo de base es menor que el espesor del cuerpo principal de la cavidad, presentando, además, el aparato de molde un segundo cuerpo de molde, que está adaptado para instalarse alrededor de una primera capa de preforma dispuesta en el macho del molde, definiendo así una segunda cavidad de capa intermedia. El segundo cuerpo de molde está en comunicación con una segunda fuente de masa fundida y presenta una segunda zona de entrada.

Según otra forma de realización preferida con las características según la presente invención, está provisto un molde para el moldeo por inyección de preformas multicapa. El molde presenta un mandril y primera y segunda cavidades. El mandril es hueco y presenta una pared de espesor sustancialmente uniforme. Un tubo de suministro de refrigerante está dispuesto centralmente dentro del mandril hueco para suministrar refrigerante directamente a un extremo de base del mandril. La primera cavidad presenta una entrada para inyectar materia plástica fundida. Una zona de entrada de la cavidad presenta una inserción de material que tiene mejores propiedades de termotransferencia que la mayor parte de la cavidad.

Según otra forma de realización preferida con las características de la presente invención, está provisto un procedimiento para mejorar el rendimiento del moldeo por inyección. Este procedimiento comprende formar una abertura en una pared de una cavidad del molde. La abertura está dimensionada y adaptada de modo que la materia plástica fundida no penetre sustancialmente en la abertura. Se dispone de un paso que conecta la abertura con una fuente de presión de aire. Además, el procedimiento comprende la provisión de una válvula entre la abertura y la fuente de presión de aire.

Según otra forma de realización preferida con las características de la presente invención, se enseña un procedimiento para moldear por inyección y enfriar una preforma multicapa. El procedimiento comprende las etapas de obtener un macho de molde dispuesto sobre una mesa giratoria y que presenta un sistema de enfriamiento interno, girar la mesa de modo que el macho esté alineado con una primera cavidad del molde, acoplar el macho con la primera cavidad del molde e inyectar una masa fundida para constituir una primera capa de preforma. La primera capa de preforma se mantiene dentro de la cavidad del molde para su enfriamiento hasta que se forme un revestimiento exterior sobre una superficie de la capa, pero una parte interior de la capa permanece sustancialmente fundida. A continuación, se retira el macho desde la primera cabeza del molde mientras se retiene la capa de preforma moldeada en el macho y se hace girar la mesa de modo que el macho quede alineado con una segunda cavidad del molde. El macho se acopla con la segunda cavidad del molde y se inyecta masa fundida para formar una segunda capa de preforma en la parte superior de la primera capa de preforma. El macho se retira desde la segunda cavidad del molde mientras se retiene la preforma moldeada en el macho y se hace girar la mesa de modo que el macho y la preforma estén en una posición de enfriamiento durante la cual la preforma se enfría en el macho. La preforma se extrae luego desde el macho.

Según un aspecto de la presente invención, está provisto un laminado que comprende al menos una capa de tereftalato de polietileno directamente adherida a por lo menos una capa de material de barrera. El tereftalato de polietileno tiene un contenido en ácido iftálico de por lo menos un 2% en peso. Los materiales de barrera usados incluyen los materiales de barrera de copoliéster, termoplástico de tipo fenoxi, poliamidas, naftalato de polietileno, copolímeros de naftalato de polietileno, mezclas de naftalato de polietileno/tereftalato de polietileno y sus combinaciones. En las formas de realización preferidas, el laminado se proporciona en la forma de preformas y recipientes.

Otro aspecto de la presente invención consiste en proporcionar una preforma que comprende por lo menos dos capas, en la que la primera capa es más delgada en el casquete extremo que en la parte de pared y la segunda capa es más gruesa en el casquete extremo que en la parte de pared. La primera capa comprende teleftalato de polietileno que tienen un contenido en ácido isoftálico de por lo menos un 2% en peso y la segunda capa comprende un material de barrera. Los materiales de barrera usados incluyen materiales de barrera de copoliéster, termoplástico de tipo fenoxi, poliamidas, naftalato de polietileno, copolímeros de naftalato de polietileno, mezclas de naftalato de polietileno/tereftalato de polietileno y sus combinaciones.

Para los fines de resumir la invención y las ventajas conseguidas con respecto a la técnica anterior, algunos objetivos y ventajas de la invención han sido descritos con anterioridad. Por supuesto, ha de entenderse que no necesariamente todos dichos objetos o ventajas se pueden conseguir según cualquier forma de realización particular de la invención. Así, por ejemplo, los expertos en la materia reconocerán que la invención se puede realizar o materializar de una manera que consiga u optimice una ventaja o grupo de ventajas tal como se dan a conocer en la presente memoria sin conseguir necesariamente otros objetivos o ventajas que puedan enseñarse o sugerirse en la presente.

Todas estas formas de realización están previstas que estén dentro del alcance de la presente invención. Éstas y otras formas de realización de la presente invención se pondrán más claramente de manifiesto para los expertos en la materia a partir de la siguiente descripción detallada de las formas de realización preferidas haciendo referencia a las Figuras adjuntas, no estando la invención limitada a ninguna forma de realización preferida en particular.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una preforma no revestida tal como se utiliza como un material de partida para formas de realización de la presente invención.

La Figura 2 es una sección transversal de una preforma no revestida preferida del tipo con revestimiento de barrera según una forma de realización de la presente invención.

La Figura 3 es una sección transversal de una forma de realización preferida de una preforma con revestimiento de barrera de la presente invención.

La Figura 4 es una sección transversal de otra forma de realización preferida de otra preforma con revestimiento de barrera de una forma de realización de la presente invención.

La Figura 4A es una ampliación de una sección de la parte de pared de una preforma tal como la realizada por un procedimiento de moldeo por inyección líquida (LIM). No todas las preformas del tipo ilustrado en la Figura 4, según una forma de realización de la presente invención, presentarán este tipo de disposición de capas.

La Figura 5 es una sección transversal de otra forma de realización de una preforma con revestimiento de barrera de una forma de realización de la presente invención.

La Figura 6 es una sección transversal de una preforma preferida en la cavidad de un aparato de moldeo por soplado de un tipo que se puede utilizar para obtener un revestimiento con revestimiento de barrera preferido de una forma de realización de la presente invención.

La Figura 7 es una forma de realización preferida de un recipiente con revestimiento de barrera según la presente invención.

La Figura 8 es una sección transversal de una forma de realización preferida de un recipiente con revestimiento de barrera que presenta características según la presente invención.

La Figura 9 es una sección transversal de un molde de inyección de un tipo que se puede utilizar para obtener una preforma con revestimiento de barrera preferida según la presente invención.

Las Figuras 10 y 11 son dos mitades de una máquina de moldeo para obtener preformas con revestimiento de barrera.

Las Figuras 12 y 13 son dos mitades de una máquina de moldeo para obtener cuarenta y ocho preformas de dos capas.

La Figura 14 es una vista en perspectiva esquemática de un molde con mandriles parcialmente situado dentro de las cavidades de moldeo.

La Figura 15 es una vista en perspectiva de un molde con mandriles completamente retirados desde las cavidades de moldeo antes de la rotación.

La Figura 16 es una forma de realización en tres capas de una preforma.

La Figura 17 es una vista frontal de una forma de realización preferida de un aparato para obtener preformas según la presente invención.

La Figura 18 es una sección transversal del aparato ilustrado en la Figura 17 tomada a lo largo de las líneas 18-18.

La Figura 19 es un diagrama que ilustra las posiciones relativas de las estaciones del aparato de la Figura 17 durante un ciclo de producción.

La Figura 20 es una vista frontal de otra forma de realización preferida de un aparato para obtener preformas según la presente invención.

La Figura 21 es una vista en primer plano de una estación y un actuador del aparato ilustrado en la Figura 20.

La Figura 22 es una vista frontal de otra forma de realización preferida de un aparato para obtener preformas según la presente invención.

La Figura 23 es una vista frontal del aparato ilustrado en la Figura 22 en una posición cerrada.

La Figura 24 es un diagrama que ilustra las posiciones relativas de las estaciones del aparato de la Figura 22 durante un ciclo de producción.

La Figura 25 es una vista esquemática de un sistema de moldeo por inyección líquida (LIM).

La Figura 26 es sección transversal de un molde de inyección de un tipo que se puede utilizar para obtener una preforma preferida de la presente invención.

La Figura 27 es una sección transversal del molde de la Figura 26 tomada a lo largo de la línea 27-27.

La Figura 28 es una vista de sección en primer plano de la zona de la Figura 26 definida por la línea 28.

Descripción detallada de las formas de realización preferidas A. Descripción general de la invención

La presente invención se refiere a procedimientos y aparatos para obtener artículos de plástico que presenten revestimientos que comprendan una o más capas de material termoplástico con características de barrera de gas adecuadas. Según se describió anteriormente, una forma de realización de artículo con revestimiento de barrera es una botella del tipo utilizado para bebidas. Como alternativa, las formas de realización de los artículos con revestimiento de barrera, según la presente invención, podrían adoptar la forma de jarras, cubas, bandejas o botellas para contener alimentos líquidos. Sin embargo, para una mayor simplicidad, estas formas de realización se describirán aquí primariamente dentro
del contexto de las botellas de bebidas y las preformas a partir de las cuales se obtienen mediante moldeo por soplado.

Además, la invención se describe aquí concretamente en relación con el tereftalato de polietileno (PET) pero es aplicable a muchos otros termoplásticos del tipo de poliéster. Ejemplos de dichos otros materiales comprenden 2, 6- y 1,5-naftalato de polietileno (PEN), tereftalato de polietilenglicol (PETG), 1,2-dioxibenzoato de politetrametileno y copolímeros de tereftalato de etileno y de isoftalato de etileno.

En formas de realización especialmente preferidas, se utiliza "PET de alto IPA" como el poliéster con revestimiento de barrera. Tal como aquí se utiliza, el término "PET de alto IPA" se refiere a PET al que fue añadido IPA durante la fabricación para formar un copolímero en el que el contenido en IPA es de más del 2% en peso, preferiblemente de 2 a 10% de IPA en peso y más preferentemente, de 3 a 8% y en una forma de realización óptima de aproximadamente 4 a 5% de IPA en peso. El margen más preferido está basado en los reglamentos de la FDA actuales, que no permiten que los materiales de PET tengan un contenido en IPA de más del 5% para estar en contacto con alimento o bebida. Si dichos reglamentos no constituyen un inconveniente, entonces se prefiere un contenido en IPA del 5 al 10%. Tal como aquí se utiliza, el término "PET" incluye el de "PET de alto IPA".

El PET de alto IPA (más de un 2% en peso) es preferido por que el inventor ha descubierto sorprendentemente que el uso de PET de alto IPA en los procesos para obtener preformas de barrera y recipientes, proporciona una mejor adhesión intercapas que la que se encuentra en los laminares que comprenden PET sin ningún contenido en IPA o bajo contenido en IPA. Además, se ha descubierto que la adhesión intercapas mejora cuando se eleva el contenido en IPA. La incorporación de mayores cantidades de IPA en el PET da lugar a una disminución en la tasa de cristalización del material de PET de alto IPA en comparación con un homopolímero de PET o un PET que tenga más bajos contenidos en IPA. La disminución en la tasa de cristalización permite la producción de capas de PET (obtenidas con PET de alto IPA) que presentan un más bajo nivel de cristalinidad que el que se consigue con PET de bajo IPA o PET homopolímero que se obtiene en las preformas de barrera por procedimientos similares. La más baja cristalinidad del PET de alto IPA es importante al reducir la cristalinidad en la superficie del PET; es decir, la interfaz entre el PET y el material de barrera. La más baja cristalinidad permite una mejor adhesión entre las capas y también proporciona un recipiente más transparente después del moldeo por soplado de la preforma.

Preferentemente, las preformas y los recipientes presentan el revestimiento de barrera dispuesto sobre sus superficies exteriores o dentro de la pared del recipiente. A diferencia con la técnica de Slat, que produce preformas multicapa en las que las capas están fácilmente separadas, en las formas de realización de la presente invención el material de la barrera termoplástica se adhiere, de forma directa y fuerte, a la superficie de PET y no se separa con facilidad de dicha superficie. La adhesión entre las capas se obtiene sin el uso de ningún material adicional, tal como material adhesivo o una capa ligante. Las preformas revestidas son procesadas, preferentemente, mediante moldeo por soplado estirado para formar botellas utilizando procedimientos y condiciones similares a las empleadas para las preformas de PET no revestidas. Los recipientes resultantes son robustos, resistentes al estiramiento y de apariencia atractiva además de tener buenas propiedades de barrera de gas.

En la forma de realización de la presente invención se emplean una o más capas de un material de barrera. Tal como aquí se utilizan, los términos "material de barrera", "resina de barrera" y similares se refieren a materiales que cuando se utilizan para formar artículos, tienen preferentemente propiedades físicas principales similares a las del PET, presentan una buena adhesión con el PET y tienen una más baja permeabilidad al oxígeno y al dióxido de carbono que el PET.

Una vez seleccionado un material de barrera adecuado, se necesita un aparato y procedimiento para fabricar económicamente un recipiente que utilice el material de barrera. Un procedimiento y aparato importante implica utilizar una máquina de moldeo por inyección en conjunción con un molde que comprende un mandril o macho y una cavidad. Una primera capa de una preforma se moldea entre el mandril y una primera cavidad del molde cuando se le inyecta un poliéster molido. La primera capa permanece en el mandril cuando este último se extrae de la cavidad, se desplaza e inserta en una segunda cavidad del molde. Una segunda capa del material, preferentemente una capa de barrera o una capa que comprende material de barrera, se inyecta, a continuación, sobre la primera capa de preforma. El mandril y la preforma asociada se extraen luego desde la segunda cavidad y un robot retira la preforma desde el mandril. Mientras el robot enfría la preforma moldeada, el mandril está disponible para otro ciclo de moldeo.

En otra forma de realización, el aparato retiene la preforma en el mandril después de su retirada desde la segunda cavidad del molde, pero indica el mandril fuera de las cavidades del molde para poder enfriar la nueva preforma. Durante este tiempo, otros mandriles del aparato interaccionan con las cavidades del molde para constituir capas de preformas. Una vez suficientemente enfriada la preforma, se retira desde el mandril con un robot u otro dispositivo y el mandril queda disponible para iniciar el proceso de nuevo. Este procedimiento y aparato permite que las preformas se enfríen en el mandril sin aumentar sustancialmente la duración del ciclo.

Varios materiales de barrera que cumplen el requisito de baja permeabilidad a los gases, tales como oxígeno y dióxido de carbono, son de utilidad en formas de realización de la presente invención, siendo la selección del material de barrera dependiente, en parte, del modo o aplicación según se describe a continuación. Los materiales de barrera preferidos, para uso en revestimientos de barrera, caen dentro de dos categorías principales: (1) copoliésteres de ácido tereftálico, ácido isoftálico y por lo menos un diol que presenta buenas propiedades de barrera en comparación con el PET, tal como los enseñados en la patente US nº 4.578.295 para Jabarin y que está comercialmente disponible como B-010 (Mitsui Petrochemical Ind. Ltd, Japón) y (2) poli (amida-éteres) hidroxi-funcionales, tales como los descritos en las patentes US nº 5.089.588 y nº 5.143.998, poli (hidroxi-amida éteres) tal como las descritas en la patente US nº 5.134.218, poliéteres tales como los descritos en las patentes US nº 5.115.075 y nº 5.218.075, poliéteres hidroxi-funcionales tales como los descritos en la patente US nº 5.164.472, poli (éter sulfonamidas) hidroxi-funcionales tales como las descritas en la patente US nº 5.149.765, poli (hidroxi éster éteres) tales como los descritos en la patente US nº 5.171.820, polímeros de hidroxi-fonoxiéter tales como los descritos en la patente US nº 5.814.373 y poli (hidroxiamino éteres) ("PHAE") tales como los descritos en la patente US nº 5.275.853. Los materiales de barrera descritos en el apartado (1) anterior son aquí referidos por el término "materiales de barrera de copoliéster". Los compuestos descritos en las patentes en el apartado (2) anterior son colectivamente clasificados y referidos en la presente por el término de materiales de "termoplástico del tipo fenoxi". Todas las patentes citadas en este apartado están incorporadas en la presente en su totalidad a modo de referencia.

Los materiales de barrera de copoliéster preferidos deberán tener la aprobación de la FDA. Dicha aprobación permite que se utilicen estos materiales en recipientes donde se pongan en contacto con bebidas y elementos similares que estén previstos para el consumo humano. Según el conocimiento del inventor ninguno de los termoplásticos de tipo fenoxi tienen la aprobación de la FDA en la fecha de esta descripción. Por ello, estos materiales son preferentemente utilizados en recipientes multicapa en lugares que no estén en contacto directo con los contenidos, si estos últimos son ingestibles.

Al realizar procedimientos preferidos de la presente invención para formar preformas y botellas con revestimiento de barrera, una preforma inicial se recubre con por lo menos una capa adicional de material que comprende material de barrera, poliésteres tales como PET, PET reciclado o de pos-consumo (colectivamente, PET reciclado) y/o otros materiales termoplásticos compatibles. Una capa de revestimiento puede comprender un material único, una mezcla de materiales (heterogéneos u homogéneos), una matriz entrelazada de dos o más materiales o una pluralidad de microcapas (lamelas) constituidas por al menos dos materiales diferentes. En una forma de realización, la preforma inicial comprende una pluralidad de microcapas, tales como las que se pueden preparar mediante un proceso de moldeo por inyección lamelar. Las preformas iniciales comprende poliéster y es especialmente preferido que las preformas iniciales comprendan materias primas que sean aprobadas por la FDA para estar en contacto con alimentos.

Por ello, las preformas y recipientes de las formas de realización de la presente invención pueden existir en varias formas de realización, tales como: PET virgen recubierto con una capa de material de barrera; PET virgen recubierto con una capa de material que comprende microcapas alternadas de material de barrera y PET reciclado; PET virgen recubierto por una capa de barrera que está, a su vez, revestida con PET reciclado; microcapas de PET virgen y un material de barrera recubierto con una capa de PET reciclado o PET virgen recubierto con PET reciclado que luego se recubre con material de barrera. En cualquier caso, por lo menos una capa debe comprender un material de barrera como mínimo.

Según se describió anteriormente, materiales de barrera preferidos para uso según la presente invención son materiales de barrera de co-poliéster y termoplásticos de tipo fenoxi. Otros materiales de barrera, que presenten propiedades similares, se pueden utilizar en lugar de dichos materiales de barrera. Por ejemplo el material de barrera puede adoptar la forma de otros polímeros termoplásticos, tales como resinas acrílicas que incluyen polímeros de poliacrilonitrilo, copolímeros de estireno de acrilonitrilo, poliamidas, naftalato de polietileno (PEN), copolímeros de PEN y mezclas de PET/PEN. Los materiales de barrera preferidos, según las formas de realización de la presente invención, presentan permeabilidades al oxígeno y dióxido de carbono que son menores que una tercera parte de la que tiene el teleftalato de polietileno. Por ejemplo, los materiales de barrera de copoliéster del tipo enseñado en la patente antes mencionada para Jabarin presentarán una permeabilidad al oxigeno de aproximadamente 11 cc mil/100 pulgadas cuadradas día y una permeabilidad al dióxido de carbono de aproximadamente 2 cc mil/100 pulgadas cuadradas día. Para algunos PHAE, la permeabilidad al oxígeno es menor que 1 cc mil/100 pulgadas cuadradas día y la permeabilidad al dióxido de carbono es de 3,9 cc mil/100 pulgadas cuadradas día. La correspondiente permeabilidad del dióxido de carbono del tereftalato de polietileno, en forma virgen o reciclada, es de aproximadamente 12-20 cc mil/100 pulgadas cuadradas día.

Los procedimientos de las formas de realización de la presente invención proveen la colocación de un revestimiento sobre una preforma que más adelante es objeto de soplado en una botella. Dichos procedimientos son preferibles para colocar revestimientos sobre las propias botellas. Las preformas son más pequeñas en tamaño y de una forma más regular que los recipientes soplados, lo que hace más simple de obtener un revestimiento uniforme y regular. Además, botellas y recipientes de formas y tamaños variables se pueden obtener a partir de preformas de tamaño y forma similares. Por ello, se puede utilizar los mismos equipos y procesos para obtener preformas para formar varias clases de recipientes distintos. El moldeo por soplado puede tener lugar inmediatamente después del moldeo o las preformas se pueden obtener y almacenar para un moldeo por soplado posterior. Si las preformas se almacenan antes del moldeo por soplado, su tamaño más pequeño les permite ocupar menos espacio en el lugar de almacenamiento.

Aun cuando sea preferible formar recipientes a partir de preformas revestidas a diferencia de recubrir los propios recipientes, no se ha utilizado frecuentemente debido a las dificultades implicadas en obtener recipientes a partir de preformas revestidas o multicapa. Una etapa en la que surgen las mayores dificultades es durante el proceso de moldeo por soplado para formar el recipiente a partir de la preforma. Durante este proceso, pueden resultar defectos tales como delaminación de las capas, agrietamiento o la aparición de fisuraciones en el revestimiento, espesor del revestimiento no uniforme y huecos o revestimientos discontinuos. Estas dificultades se pueden superar utilizando materiales de barrera adecuados y recubriendo las preformas de tal manera que permitan una buena adhesión entre las capas.

De este modo, un aspecto de la presente invención es la elección de un material de barrera adecuado. Cuando se utiliza un material de barrera adecuado, el revestimiento se adhiere directamente a la preforma sin ninguna delaminación significativa y continuará su adhesión cuando la preforma sea moldeada por soplado en una botella y en lo sucesivo. El uso de un material de barrera adecuado ayuda también a disminuir la incidencia de defectos cosméticos y estructurales que pueden resultar del moldeo por soplado de recipientes según se describió anteriormente.

Debe tenerse en cuenta que aunque la mayor parte de la exposición, dibujos y ejemplos de obtención de preformas revestidas se refieren a preformas de dos capas, dicha exposición no está prevista para limitar la presente invención a artículos de dos capas. Los recipientes y preformas de barrera de dos capas de la presente invención son adecuados para numerosos usos y son de alta relación prestaciones/coste debido a la economía de materiales y etapas de proceso. Sin embargo, en algunas circunstancias y para algunas aplicaciones, pueden ser deseables preformas constituidas por más de dos capas. La utilización de tres o más capas permite la incorporación de materiales tales como PET reciclado, que suele ser de menor coste que el PET virgen o los materiales de barrera preferidos. Por ello, se considera, como parte de la presente invención que todos los procedimientos para obtener preformas con revestimiento de barrera de la presente invención, que aquí se enseñan, y todos los demás procedimientos adecuados para obtener dichas preformas se pueden utilizar solos o en combinación para producir preformas con revestimiento de barrera y recipientes constituidos por dos o más capas.

B. Descripción detallada de los dibujos

Con referencia a la Figura 1, se ilustra una preforma no revestida preferida 30. La preforma se obtiene preferentemente a partir de un material aprobado por la FDA tal como PET virgen y puede ser de cualquiera de una amplia variedad de formas y tamaños. La preforma ilustrada en la Figura 1 es del tipo que formará una botella de bebida carbonatada de 16 onzas, que requiere una barrera contra oxígeno y dióxido de carbono, pero se entenderá por los expertos en esta materia que se pueden utilizar otras configuraciones de preformas dependiendo de la configuración deseada, características y uso del artículo final. La preforma no revestida 30 puede obtenerse mediante moldeo por inyección tal como se conoce en la técnica o por los procedimientos aquí enseñados.

Haciendo referencia a la Figura 2 se ilustra una sección transversal de la preforma no revestida preferida 30 de la Figura 1. La preforma no revestida 30 presenta una parte de cuello 32 y una parte de cuerpo 34. La parte de cuello 32 comienza en la abertura 36 al interior de la preforma 30 y se extiende hasta el anillo de soporte 38. La parte de cuello 32 se caracteriza, además, por la presencia de las roscas 40, que proporcionan una manera para sujetar un tapón para la botella obtenida a partir de la preforma 30. La parte de cuerpo 34 es una estructura de forma cilíndrica y alargada que se extiende hacia abajo desde la parte de cuello 32 y que culmina en el casquete extremo redondeado 42. El espesor de la preforma 44 dependerá de la longitud total de la preforma 30 y del espesor de la pared y tamaño global del recipiente resultante.

Con referencia a la Figura 3, se ilustra una sección transversal de un tipo de preforma con revestimiento de barrera 50 que presenta características según la presente invención. La preforma con revestimiento de barrera 50 presenta una parte de cuello 32 y un parte de cuerpo 34 como en la preforma no revestida 30 ilustrada en las Figuras 1 y 2. La capa de revestimiento de barrera 52 está dispuesta alrededor de la superficie completa de la parte de cuerpo 34, terminando en la parte inferior del anillo de soporte 38. Una capa de revestimiento de barrera 52, en la forma de realización ilustrada en la Figura, no se extiende hasta la parte de cuello 32, ni está presente sobre la superficie interior 54 de la preforma, que está preferentemente obtenida a partir de un material aprobado por la FDA tal como PET. La capa de revestimiento de barrera 52 puede comprender un material único o varias microcapas de por lo menos dos materiales. El espesor total 56 de la preforma es igual al espesor de la preforma inicial más el espesor 58 de la capa de barrera y depende del tamaño global y del espesor del revestimiento deseado del recipiente resultante. A modo de ejemplo, la pared de la parte inferior de la preforma puede presentar un espesor de 3,2 mm; la pared del acabado del cuello una dimensión de sección transversal de aproximadamente 3 mm y el material de barrera aplicado a un espesor de aproximadamente 0,3 mm.

Con referencia a la Figura 4, se ilustra una forma de realización preferida de una preforma revestida 60 vista en sección transversal. La diferencia principal entre la preforma revestida 60 y la preforma revestida 50, ilustrada en la Figura 3, es el espesor relativo de las dos capas en la zona del casquete extremo 42. En la preforma revestida 50, la capa de barrera 52 suele ser más delgada que el espesor de la preforma inicial a través de toda la parte de cuerpo de la preforma. Sin embargo, en la preforma revestida 60 la capa de revestimiento de barrera 52 es más gruesa en 62 cerca del casquete extremo 42 que lo es en 64 en la parte de pared 66 y a la inversa, el espesor de la capa de poliéster interior es mayor en 68 en la parte de pared 66 que lo es en 70 en la zona del casquete extremo 42. Este diseño de preforma es de utilidad sobre todo cuando el revestimiento de barrera se aplica a la preforma inicial en un proceso de sobremoldeo para obtener la preforma revestida, según se describe a continuación, donde presenta algunas ventajas incluyendo las relacionadas con la reducción del tiempo del ciclo de moldeo. Estas ventajas se examinarán con más detalle a continuación. La capa de revestimiento de barrera 52 puede ser homogénea o puede estar constituida por una pluralidad de microcapas.

La Figura 4 A es una ampliación de una sección de pared de la preforma que ilustra la constitución de las capas en una forma de realización de sobreinyección LIM de la preforma. El proceso LIM se examinará con más detalle a continuación. La capa 72 es la capa interior de la preforma y la capa 74 es la capa exterior de la preforma. La capa exterior 74 comprende una pluralidad de microcapas de material según se obtendrá cuando se utilice un sistema LIM. No todas las preformas ilustradas en la Figura 4 serán de este tipo.

Con referencia a la Figura 5, se ilustra, en sección transversal, otra forma de realización de preforma revestida 78. La diferencia principal entre la preforma revestida 76 y las preformas revestidas 50 y 60, ilustradas en las Figuras 3 y 4 respectivamente, es que la capa de revestimiento de barrera 52 está dispuesta en la parte de cuello 32 así como en la parte de cuerpo 34.

Las preformas y recipientes de barrera pueden presentar capas con una amplia variedad de espesores relativos. En vista de la presente enseñanza, el espesor de una capa dada y del recipiente o preforma total, en un punto dado o a través de todo el recipiente, se puede elegir para adaptarse a un proceso de revestimiento o de uso particular para el recipiente. Además, como se describió anteriormente con respecto a la capa de revestimiento de barrera ilustrada en la Figura 3, la capa de revestimiento de barrera en las formas de realización de preformas y recipientes aquí descritas pueden comprender un material único o varias microcapas de dos o más materiales.

Después de que una preforma de revestimiento de barrera, tal como la ilustrada en la Figura 3 se prepare por un procedimiento y aparatos tales como los examinados en detalle más adelante, se somete a un proceso de moldeado por soplado estirado. Con referencia a la Figura 6, en este proceso se coloca una preforma con revestimiento de barrera 50 en un molde 80 que presenta una cavidad correspondiente a la forma del recipiente que se desea. A continuación, la preforma con revestimiento de barrera se calienta y expande mediante estirado y mediante aire forzado en el interior de la preforma 50 para rellenar la cavidad dentro del molde 80, creando así un recipiente con revestimiento de barrera 82. La operación de moldeo por soplado suele estar restringida a la parte de cuerpo 34 de la preforma con la parte de cuello 32 comprendiendo las roscas, anillo de seguridad y anillo de soporte que conserva la configuración original como en la preforma.

Con referencia a la Figura 7, se enseña una forma de realización de recipiente con revestimiento de barrera 82 según la presente invención, tal como el que podría obtenerse por moldeo por soplado de la preforma con revestimiento de barrera 50 que se ilustra en la Figura 3. El recipiente 82 presenta una parte de cuello 32 y una parte de cuerpo 34 que corresponden a las partes de cuello y de cuerpo de la preforma con revestimiento de barrera 50 que se ilustra en la Figura 3. La parte de cuello 32 está caracterizada, además, por la presencia de las roscas 40 que proporcionan una manera para sujetar un tapón en el recipiente.

Cuando el recipiente con revestimiento de barrera 82 se mira en su sección transversal, como se ilustra en la Figura 8, se podrá observar su construcción. El revestimiento de barrera 84 cubre el exterior de la parte de cuerpo completo 34 del recipiente 82, deteniéndose inmediatamente debajo del anillo de soporte 38. La superficie interior 88 del recipiente, que está constituida por un material aprobado por la FDA, preferentemente PET, permanece sin recubrir, de tal modo que solamente la superficie interior 86 está en contacto con bebidas o productos alimenticios. En una forma de realización preferida que se utiliza como un recipiente de bebidas carbonatadas, el espesor 87 del revestimiento de barrera es preferentemente de 0,020 a 0,060 pulgadas y más preferentemente de 0,030 a 0,040 pulgadas; el espesor 88 de la capa de PET es preferentemente de 0,080 a 0,160 pulgadas, más preferentemente de 0,100 a 0,140 pulgadas y el espesor de la pared total 90 del recipiente con revestimiento de barrera 82 es preferentemente de 0,140 a 0,180 pulgadas y más preferentemente de 0,150 a 0,170 pulgadas. Preferentemente, como promedio, el espesor de pared total 90 del recipiente 82 deriva la mayoría de su espesor a partir de la capa de PET interior.

La Figura 9 ilustra un tipo preferido de molde para uso en procedimientos que emplean el sobremoldeo. El molde comprende dos mitades, una mitad de cavidad 92 y una mitad de mandril 94. La mitad de cavidad 92 comprende una cavidad en la que se coloca una preforma no revestida. La preforma se mantiene en su lugar entre la mitad del mandril 94 que ejerce presión sobre la parte superior de la preforma y el resalte 98 de mitad de cavidad 92 en la que se apoya el anillo de soporte 38. La parte de cuello 32 de la preforma es de este modo desprendida desde la parte de cuerpo de la preforma. Dentro de la preforma está el mandril 98. Cuando la preforma se asienta en el molde, la parte cuerpo de la preforma está completamente rodeada por un espacio desocupado 100. La preforma, así situada, actúa como un mandril de matriz interior en el posterior procedimiento de inyección, en el que la masa fundida del material de sobremoldeo se inyecta a través de la entrada 102 en el espacio desocupado 100 para formar el revestimiento. La masa fundida, así como la preforma no revestida, se enfría por fluido que circula dentro de los canales 104 y 106 en las dos mitades del molde. Preferentemente, la circulación en los canales 104 está completamente separada de la circulación y los canales 106.

Las Figuras 10 y 11 son una vista esquemática de una parte del tipo preferido de aparatos para obtener preformas revestidas según la presente invención. El aparato es un sistema de moldeo por inyección diseñado para obtener una o más preformas no revestidas y posteriormente, recubrir las preformas recientemente obtenidas por sobre-inyección de un material de barrera. Las Figuras 10 y 11 ilustran las dos mitades de la parte del molde del aparato que estarán en posiciones opuestas en la máquina de moldeo. Las clavijas de alineación 110 en la Figura 10 encajan en sus correspondientes receptáculos 112 en la otra mitad del molde.

La mitad del molde ilustrada en la Figura 11 tienen varios pares de cavidades de moldes, siendo cada cavidad similar a la cavidad del molde ilustrada en la Figura 9. Las cavidades del molde son de dos tipos: cavidades de moldeo de preformas de primera inyección 114 y cavidades de revestimiento de preformas de segunda inyección 120. Las dos clases de cavidades son iguales en número y están preferentemente dispuestas de modo que todas las cavidades de un tipo estén en el mismo lado del bloque de inyección 124 siendo bisectadas por la línea entre los receptáculos de clavijas de alineación 112. De esta manera, cada cavidad de moldeo de preforma 114 está alejada en un ángulo de 180º desde una cavidad de revestimiento de preforma 120.

La mitad de molde ilustrada en la Figura 10 presenta varios mandriles 98, uno para cada cavidad del molde (114 y 120). Cuando las dos mitades, que se ilustran en las Figuras 10 y 11, se ponen juntas, un mandril 98 encaja dentro de cada cavidad y sirve como el molde para el interior de la preforma para las cavidades de moldeo de preforma. Y como un dispositivo de centrado para las preformas no revestidas en las cavidades de revestimiento de preformas 120. Los mandriles 98 están montados sobre una mesa giratoria 30 que gira en un ángulo de 180º alrededor de su centro de modo que un mandril 98 originalmente alineado por una cavidad de moldeo de preforma 114 estará, después de la rotación, alineado con una cavidad de revestimiento de preforma 120 y viceversa. Según se describe con mayor detalle más adelante, este tipo de configuración permite el moldeo de una preforma y a continuación, se recubre en un proceso de dos etapas utilizando el mismo elemento de equipo.

Debe resaltarse que los dibujos en las Figuras 10 y 11 son meramente ilustrativos. Por ejemplo, los dibujos ilustran un aparato que presenta tres cavidades de moldeo 114 y tres cavidades de revestimiento 120 (una máquina de 3/3 cavidades). Sin embargo, las máquinas pueden tener cualquier número de cavidades, en tanto que existan números iguales de cavidades de moldeo y cavidades de revestimiento, por ejemplo 12/12, 24124, 48148 y así sucesivamente. Las cavidades pueden estar dispuestas en cualquier manera adecuada, según pueda determinarse por un experto en esta materia. Estas y otras alteraciones poco importantes son consideradas como parte de esta invención.

Las dos mitades de molde representadas en las Figuras 12 y 13 ilustran una forma de realización de un molde de una máquina de 48/48 cavidades según se describe en las Figuras 10 y 11.

Con referencia a la Figura 14 se ilustra una vista en perspectiva de un molde del tipo para un proceso de sobremoldeo (inyección-sobreinyección) en el que los mandriles 98 están parcialmente situados dentro de las cavidades 114 y 120. La flecha indica el movimiento de la mitad del molde móvil 142, sobre la que se apoya los mandriles 98 cuando se cierra el molde.

La Figura 15 ilustra una vista en perspectiva de un molde del tipo utilizado en un proceso de sobremoldeo, en el que los mandriles 98 están completamente retirados desde las cavidades 114 y 120. La flecha indica que la mesa giratoria 130 gira un ángulo de 180º para mover los mandriles 98 desde una cavidad a la siguiente. En la mitad del molde fija 144, el enfriamiento para la cavidad de moldeo de preforma 114 está separado del enfriamiento para la cavidad de revestimiento de preformas 120. Ambos están separados del enfriamiento para los mandriles 98 en la mitad móvil.

Con referencia a la Figura 16 se ilustra una preforma de tres capas preferida 132. Esta forma de realización de preforma revestida se obtiene preferentemente colocando dos capas de revestimiento 134 y 136 sobre una preforma 30, tal como se ilustra en la Figura 1.

La Figura 17 ilustra, de forma esquemática, otro aparato preferido 150 que se puede utilizar en un proceso de sobremoldeo. Un primero y un segundo inyector 152, 154 están dispuestos en la parte superior de la máquina 150 para proporcionar un flujo de masa fundida a la primera y segunda cavidades del molde 156, 158. La Fig. 18 ilustra una parte de mesa giratoria 160 de la forma de realización de la Figura 17. Cuatro estaciones, etiquetadas A a D, presentan cada una un mandril 98A-D formado en dicha estación y están dispuestas sobre la mesa giratoria 160 con una separación por rotación aproximada de un ángulo de 90º. Un actuador 162, tal como un cilindro hidráulico, eleva la mesa 160 de modo que los mandriles 98 de dos estaciones sean simultáneamente insertados en la primera y segunda cavidades del molde 156, 158. Los mandriles 98 en las otras estaciones permanecen libres de cualquier cavidad de molde. A continuación, la mesa 160 se hace descender de modo que los mandriles 98 se retiren de las cavidades y luego gira en un ángulo de 90º. De este modo, el mandril 98 que acabada de retirarse de la primera cavidad 156 se coloca en posición para insertarse en la segunda cavidad del molde 158 y el mandril recientemente retirado desde la segunda cavidad 158 se desplaza libre de las cavidades del molde. Cada una de las estaciones son objeto de un desplazamiento cíclico a través de la primera y segunda cavidades del molde 156, 158 mediante una serie de rotaciones de 90º secuenciales. En la Figura 19 se ilustra un seguimiento de las posiciones de las estaciones entre sí durante cada etapa de un ciclo de producción.

Las Figuras 20 y 21 ilustran otra forma de realización de un aparato 170 según la presente invención similar, en muchas formas, al ilustrado en las Figuras 17 y 18. Sin embargo, en esta forma de realización, en lugar de elevarse la mesa completa 160 por un sistema hidráulico, cada estación de la mesa giratoria 160 es individualmente controlada por un actuador 172, y se mueve con independencia en y fuera de acoplamiento con una cavidad de molde respectiva. Esta disposición permite aumentar la flexibilidad del aparato 170. Por ejemplo, la Figura 20 ilustra que un mandril 98 se puede mantener dentro de la segunda cavidad 158 después de que se retire un mandril 98 desde la primera cavidad 156. De este modo, se puede optimizar independientemente el tiempo de retención entre cavidades del molde.

Con la siguiente referencia a las Figuras 22-23, se ilustra una vista esquemática de otro aparato preferido 250 que se puede utilizar para el sobremoldeo de preformas multicapa. En esta forma de realización, una mesa giratoria 260 está provista de una estación (AA-DD) formada en cada uno de cuatro lados. Los machos o mandriles del molde 98 están dispuestos en cada una de las estaciones como en las formas de realización anteriores. La primera y segunda cavidades del molde 256, 258 están en comunicación con las correspondientes primera y segunda máquinas de inyección 252, 254 que suministran flujos de masa fundida de PET y material de barrera, respectivamente. La primera cavidad del molde 256 está conectada a la primera máquina de inyección 252 y permanece fija; la segunda máquina de inyección 254 está verticalmente orientada en disposición aérea y también permanece fija. La mesa giratoria 260 está soportada por un elemento base 264 que se desplaza horizontalmente sobre guías de deslizamiento 266 que soportan el elemento base 264. La segunda cavidad del molde 258 está unida a la mesa giratoria 260 por actuadores 268 y además, se desplaza horizontalmente con la mesa giratoria 260. Los actuadores 268 llevan por tracción a la segunda cavidad del molde 258 a acoplamiento con un mandril 98B dispuesto sobre la mesa giratoria 268 para poder dosificar el molde. Después de que la segunda cavidad 258 se acople con el correspondiente mandril, la mesa giratoria 260 se mueve luego horizontalmente para el acoplamiento de un mandril con la primera cavidad del molde 256. Con ambas cavidades del molde acopladas con los mandriles, el molde está ahora completamente dosificado, según se ilustra en la Figura 23. Además, la segunda máquina de inyección 254 está colocada en comunicación con la segunda cavidad del molde 258, de modo que la segunda máquina de inyección 254 pueda proporcionar un flujo de masa fundida de material de barrera.

Una vez terminada la inyección, se abre el molde. Esta operación se realiza por la mesa giratoria 260 moviéndose primero horizontalmente para desacoplar el mandril desde la primera cavidad 256 y luego elevando el segundo molde fuera del acoplamiento con la mesa giratoria 260. A continuación, la mesa giratoria 260 gira un ángulo de 90º y se repite el cierre del molde y la inyección de material. Las preformas inyectadas dispuestas en los mandriles 98 no acoplados con las cavidades del molde se enfrían en el mandril asociado durante el resto del ciclo. Las preformas son expulsadas antes de que el mandril asociado se lleve de nuevo a acoplamiento con la primera cavidad del molde 256. La Figura 24 ilustra el seguimiento de las posiciones de las estaciones entre sí durante cada etapa de un ciclo de producción.

Con referencia a la Figura 25, se ilustra una vista esquemática de un aparato que se puede utilizar para producir un flujo de masa fundida, constituido por numerosas microcapas o lamelas en un proceso de moldeo por inyección líquida (LIM) según se describe con más detalle a continuación.

Con la siguiente referencia a la Figura 26 se ilustra una forma de realización preferida de un mandril del molde 298 y la cavidad asociada 300. Los tubos de refrigeración 302 están conformados en una disposición en espiral inmediatamente por debajo de la superficie 304 de la cavidad del molde 300. Una zona de entrada 308 de la cavidad 300 se define cerca de una entrada 308 y un elemento de inserción 310 de un material con propiedades de termotransferencia especialmente altas está dispuesto en la cavidad en la zona de la entrada 306. De este modo, el extremo de base/zona de entrada de la preforma inyectada 314 se enfría de una forma especialmente rápida.

El mandril 298 es hueco y está provisto de una pared 320 de espesor generalmente uniforme. Una disposición de enfriamiento de burbujeador 330 está situada dentro del mandril hueco 298 y comprende un tubo macho 332 situado centralmente dentro del mandril 298 que proporciona el refrigerante enfriado C directamente a un extremo de base 322 del mandril 298. El refrigerante C recorre su recorrido hasta el mandril desde el extremo de base 332 y sale a través de un conducto de salida 334. El tubo macho se mantiene en su lugar mediante nervaduras 336 que se extienden entre el tubo y la pared del mandril 320.

Con referencia también a las Figuras 27 y 28, se ilustra un sistema de inserción 340 formado en una junta 342 entre elementos de la cavidad del molde 300. Una muesca 344 se forma circunferencialmente alrededor de la cavidad 300. La muesca 344 es suficientemente pequeña para que sustancialmente ningún plástico fundido penetre durante la inyección de la masa fundida. Un conducto de aire 350 une la muesca 344 a una fuente de presión de aire y una válvula regula el suministro de aire a la muesca 344. Durante la inyección de masa fundida se dosifica la válvula. Una vez terminada la inyección, se abre la válvula y aire presurizado A se suministra a la muesca 344 para eliminar un vacío que pueda formarse entre una preforma inyectada y la pared de la cavidad 304.

El procedimiento y aparatos preferidos para obtener preformas con revestimiento de barrera se examinan con más detalle a continuación, puesto que los procedimientos y aparato son especialmente preferidos para uso en la conformación de botellas con revestimiento de barrera que comprenden algunos materiales preferidos, las características físicas, la identificación, la preparación y la mejora de los materiales preferidos se examina antes de los procedimientos y aparato preferidos para trabajar con los materiales.

C. Características físicas de materiales de barrera preferidos

Los materiales de barrera preferidos, según la presente invención, presentan preferentemente varias características físicas que permiten que las botellas y artículos con revestimiento de barrera, según la presente invención, sean capaces de soportar los esfuerzos físicos y de procesamiento de una manera similar o superior a la de los artículos de PET no recubiertos, además de producir artículos que tengan mejor apariencia y presenten excelentes propiedades de barrera.

La adhesión es la unión o retención juntas de dos superficies. La adhesión interfacial real es un fenómeno que se produce al nivel microscópico. Está basado en las interacciones moleculares y depende del enlace químico, fuerzas de van der Waals y otras fuerzas atractivas intermoleculares al nivel molecular.

Una buena adhesión entre la capa de barrera y la capa de PET es especialmente importante cuando el artículo es una botella de barrera obtenida mediante moldeo por soplado de una preforma. Si los materiales se adhieren adecuadamente, entonces actuarán como una sola unidad cuando se sometan a un proceso de moldeo por soplado y se sometan a esfuerzos cuando existan en la forma de un recipiente. Cuando la adhesión es deficiente, la delaminación resulta en el transcurso del tiempo o bajo esfuerzo físico, tal como comprimiendo el recipiente o con su manipulación durante la expedición. La delaminación no es solamente antiestética desde un punto de vista comercial, si no que puede ser prueba evidente de una falta de integridad estructural del recipiente. Además, una buena adhesión significa que las capas permanecerán en estrecho contacto cuando el recipiente se expanda durante el proceso de moldeo y se desplazará como una sola unidad. Cuando los dos materiales actúen de tal manera, es menos probable que hubiere espacios vacíos en el revestimiento, permitiendo así la aplicación de un revestimiento más delgado. Los materiales de barrera preferentemente se adhieren con fuerza suficiente al PET, de tal modo que la capa de barrera no se puede desprender fácilmente desde la capa de PET a una temperatura de 22ºC.

Por consiguiente, debido en parte a la adhesión directa de la capa de barrera al PET, la presente invención difiere de la enseñada por Farha en la patente US nº 5.472.753. En Farha, no se enseña ni se hace la sugerencia de que el termoplástico de tipo fenoxi puede o debe, unirse directamente al PET sin mezclarse con el poliéster ni utilizar el copoliéster como una capa de unión o que el propio copoliéster pudiera emplearse como un material de
barrera.

La temperatura de transición de vidrio (Tg) se define como la temperatura a la que un polímero no cristalizable sufre la transformación desde un estado de caucho blando a un vidrio polimérico elástico duro. En un intervalo de temperaturas por encima de su temperatura Tg, un material se hará suficientemente blando para permitirle fluir con facilidad cuando se someta a una presión o fuerza exterior, aunque no tan blando que su viscosidad sea tan baja que actúe más como un líquido que como un sólido manejable. El intervalo de temperatura por encima de Tg es el preferido para realizar un proceso de moldeo por soplado, puesto que el material es suficientemente blando para fluir bajo la fuerza del aire insuflado en la preforma para la adaptación del molde, pero no tan blando que se rompa o se haga no uniforme en su textura. De este modo, cuando los materiales tengan temperaturas de transición de vidrio similares, presentarán intervalos de temperatura de soplado preferidas similares, lo que permitirá el proceso de los materiales junto sin comprometer por ello el rendimiento de uno u otro material.

En el proceso de moldeo por soplado para obtener una botella a partir de una preforma, como es conocido en esta técnica, la preforma se calienta a una temperatura ligeramente por encima de la temperatura Tg del material de la preforma de modo que cuando el aire se fuerza al interior de la preforma, será capaz de fluir para rellenar el molde en el que está colocado. Si no se calienta suficientemente la preforma y utiliza una temperatura por debajo del valor de Tg, el material de la preforma será demasiado difícil de fluir adecuadamente y probablemente se agrietaría, se cuartearía o no se expendería para rellenar el molde. A la inversa, si se calienta la preforma a una temperatura bastante por encima de la temperatura Tg, el material probablemente se haría tan blando que no sería capaz de mantener su forma y se procesaría de modo inadecuado.

Si un material de revestimiento de barrera presenta una temperatura Tg similar a la del PET, tendrá un intervalo de temperatura de soplado similar a PET. Por consiguiente, si una preforma de PET es revestida con dicho material de barrera, se puede elegir una temperatura de soplado que permita el procesamiento de ambos materiales dentro de sus intervalos de temperatura de soplado preferidos. Si el revestimiento de barrera tuviera que presentar una temperatura Tg no similar a la de PET, sería difícil, si no imposible, elegir una temperatura de soplado adecuada para ambos materiales cuando los materiales de revestimiento de barrera presenten una temperatura Tg similar a la del PET, la preforma revestida se comporta durante el moldeo por soplado como si fuera de un solo material, expansionándose suavemente y creando un recipiente de aspecto atractivo con un espesor uniforme y un revestimiento también uniforme del material de barrera donde se aplica.

La temperatura de transición de vidrio de PET se produce en una ventana de temperatura de aproximadamente 75 a 85ºC, dependiendo de cómo se haya procesado anteriormente el PET. La temperatura Tg para los materiales de barrera transferidos de las formas de realización de la presente invención es preferentemente de 55 a 140ºC y más preferentemente de 90 a 110ºC.

Otro factor que tiene un impacto sobre el rendimiento de las preformas de barrera, durante el moldeo por soplado, es el estado del material. Los materiales de barrera preferidos de las formas de realización preferidas de la presente invención son amorfos más bien que cristalinos. Esto es así porque los materiales en un estado amorfo son más fáciles de conformar en botellas y recipientes mediante el uso de un proceso de moldeo por soplado que los materiales en un estado cristalino. El PET puede existir en formas cristalinas y amorfas. Sin embargo, en las formas de realización de la presente invención, es referido que la cristalinidad del PET sea reducida al mínimo y el estado amorfo maximizado para poder crear un estado semi-cristalino que, entre otras cosas, ayude a la adhesión intercapas y en el proceso de moldeo por soplado. Un artículo del PET formado a partir de una masa fundida de PET, como en el moldeo por inyección, se puede guiar, en una forma semicristalina, enfriando la masa fundida a una velocidad suficientemente rápida para extinguir el proceso de cristalización, congelando el PET en un estado amorfo en su mayor parte. Además, el uso del "PET de alto IPA", según se describió con anterioridad en esta memoria, permitirá una extinción más rápida del proceso de cristalización porque cristaliza a una velocidad más lenta que el PET homopolímero.

La viscosidad intrínseca y el índice de masa fundida son dos propiedades que están relacionados con el peso molecular de un polímero. Estas propiedades proporcionan una indicación en cuanto a cómo actuarán los materiales bajo diversas condiciones de procesamiento, tales como procesos de moldeo por inyección y de moldeo por
soplado.

Los materiales de barrera para uso en los artículos y procedimientos de la presente invención presentan una viscosidad intrínseca de preferentemente 0,70 a 0,90 dl/g, más preferentemente de 0,74 a 0,87 dl/g y todavía más preferentemente de 0,84 a 0,85 dl/g y un índice de masa fundida de preferentemente 5 a 30, más preferentemente de 7 a 12 y toda más preferentemente 10.

Los materiales de barrera de las formas de realización de la presente invención presentan preferentemente una resistencia a la tracción una resistencia a la deformación plástica similares a las del PET. La similitud en estas propiedades físicas permite que el revestimiento de barrera actúe como más que simplemente una barrera de gas. Un revestimiento de barrera, que tenga propiedades físicas similares a las del PET actúa como un componente estructural del recipiente, permitiendo que el material de barrera desplace parte del teleftalato de polietileno en el recipiente sin sacrificar por ello las prestaciones del recipiente. El desplazamiento del PET permite que los recipientes con revestimiento de barrera resultantes presenten un comportamiento físico y unas características similares a las de sus contrapartidas no revestidas, sin un cambio sustancial en peso o tamaño. Además, permite evitar cualquier coste adicional de la adición del material de barrera mediante una reducción en el coste por recipiente atribuido al PET.

La similitud en la resistencia a la tracción entre el PET y los materiales de revestimiento de barrera ayuda a que el recipiente presente una integridad estructural. Esto es importante sobre todo si algún material de PET se desplaza por el material de barrera. Los recipientes y botellas con revestimiento de barrera, que presentan características según la presente invención, son capaces de soportar las mismas fuerzas físicas que un recipiente no recubierto permitiendo, por ejemplo, que los recipientes con revestimiento de barrera sean expedidos y manipulados en el modo habitual de manipulación de recipientes de PET no recubiertos. Si el material de revestimiento de barrera tuviera que presentar una resistencia a la tracción sustancialmente menor que la del PET, un recipiente que tenga algún PET desplazado por el material de barrera probablemente no sería capaz de soportar las mismas fuerzas que un recipiente no
recubierto.

La similitud en la resistencia a la deformación plástica entre el PET y los materiales de revestimiento de barrera ayuda al recipiente a conservar su forma. La resistencia a la deformación plástica se relaciona con la capacidad de un material para resistir el cambio de su forma en respuesta a una fuerza aplicada. Por ejemplo, una botella que contenga un líquido carbonatado necesita ser capaz de resistir la presión del gas disuelto que empuja hacia fuera y conservar su forma original. Si el material de revestimiento de barrera tuviera que tener una resistencia a la deformación plástica sustancialmente más baja que el PET en un recipiente, el recipiente resultante probablemente se deformaría más en el transcurso del tiempo, reduciendo la vida en almacenamiento del producto.

Para aplicaciones en las que la claridad óptica es de importancia, los materiales de barrera preferidos presentan un índice de refracción similar al del PET. Cuando el índice de refracción del PET y el del material de revestimiento de barrera son similares, las preformas y, quizás lo más importante, los recipientes soplados a partir de dichos materiales son óptimamente transparentes y por lo tanto, de aspecto atractivo para su uso como recipiente de bebidas, en donde se suele desear la claridad de la botella. Si, sin embargo, los dos materiales presentan índices de refracción sustancialmente diferentes cuando se pone en contacto entre sí, la combinación resultante presentará distorsiones visuales y pueden ser turbios u opacos, dependiendo del grado de diferencia en los índices de refracción de los
materiales.

El teleftalato de polietileno presenta un índice de refracción para la luz visible dentro del margen de aproximadamente 1,40 a 1,75, dependiendo de su configuración física. Cuando se hace en preformas, el índice de refracción está preferentemente dentro del margen de aproximadamente 1,55 a 1,75 y más preferentemente, en el margen de 1,55 a 1,65. Después de que la preforma se convierta en una botella, la pared del producto final puede ser caracterizada con una película con orientación biaxial, puesto que está sometida a esfuerzos axiales y tangenciales en la operación de moldeo por soplado. El PET moldeado por soplado suele presentar un índice de refracción dentro del margen de aproximadamente 1,40 a 1,75, normalmente de 1,55 a 1,75, dependiendo de la relación de estirado implicada en la operación de moldeo por soplado. Para relaciones de estirado relativamente bajas de aproximadamente 6:1, el índice de refracción estará cerca del valor más bajo y, mientras que para altas relaciones de estirado, de aproximadamente 10:1, el índice de refracción estará cerca del valor superior y del margen antes mencionado, será reconocido que las relaciones de estirado aquí citadas son biaxiales, resultantes del producto de la relación de estirado tangencial y de la relación de estirado axial. Por ejemplo, en una operación de moldeo por soplado, en la que la preforma final se ensancha en un factor de 2,5 en la dirección axial y un factor de 3,5 en sentido diametral, la relación de estirado será aproximadamente de 8,75 (2,5 x 3,5).

Utilizando la designación n_{j} para indicar el índice de refracción para PET y n_{0} para indicar el índice de refracción para el material de barrera, la relación entre los valores n_{j} y n_{0} es preferentemente de 0,8 a 1,3, más preferentemente de 1,0 a 1,2 y todavía más preferentemente de 1,0 a 1,1. Como se reconocerá por los expertos en esta materia para la relación n_{j}/n_{0}-1 la distorsión debida al índice de refracción será un mínimo, porque los dos índices son idénticos. Aunque la relación varía progresivamente desde 1, sin embargo, la distorsión se aumenta de forma progresiva.

D. Materiales de revestimiento de barrera preferidos y su preparación

Los materiales de revestimiento de barrera preferidos para uso en los artículos y procedimientos de la presente invención comprenden los materiales termoplásticos de tipo fenoxi, los copoliésteres del ácido tereftálico, del ácido isoftálico y por lo menos un diol que presenten buenas propiedades de barrera en comparación con el PET (materiales de barrera de copoliéster), poliamidas, PEN, copolímeros de PEN, mezclas de PEN/PET y sus combinaciones. Preferentemente, los termoplásticos de tipo fenoxi, utilizados como materiales de barrera en la presente invención son de los tipos siguientes:

(1) poli (amida éteres) hidroxi-funcionales que tienen unidades de repetición representadas por cualquiera de las fórmulas 1a, 1b ó 1c:

1

2

o

3

(2) Poli (hidroxi-amidas éteres) que tengan unidades de repetición representadas independiente por cualquiera de las fórmulas IIa, IIb o IIc:

4

\vskip1.000000\baselineskip

5

o

6

(3) poliéteres de amidas y hidroximetil- funcionalizados que presentan unidades de repetición representadas por la Fórmula III:

7

(4) poliéteres hidroxi -funcionales que tienen unidades de repetición representadas por la Fórmula IV:

8

(5) poli (éter sulfonamidas) hidroxi-funcionales que tienen unidades de repetición representadas por las fórmulas Va o Vb:

9

\vskip1.000000\baselineskip

10

(6) poli (hidroxi éster éteres) que tiene unidades de repetición representadas por la fórmula VI:

11

(7) polímeros de hidroxi-fenoxiéter que tienen unidades de repetición representadas por la fórmula VII:

12

y

(8) poli (hidroxiamino éteres) que tienen unidades de repetición representadas por la fórmula VIII:

13

en la que cada Ar representa individualmente una parte de molécula aromática divalente, parte de molécula aromática divalente sustituida o parte de molécula hetero-aromática o una combinación de diferentes partes moleculares aromáticas divalentes, mitades aromáticas sustituidas o mitades eteroaromáticas; R es individualmente hidrógeno o una parte de molécula de hidrocarbilo monovalente; cada Ar_{1} es una mitad aromática divalente en combinación de mitades aromáticas divalentes que soportan grupos de amidas o hidroximetilo; cada Ar_{2} es lo mismo o diferente que Ar y es individualmente una parte de molécula aromática divalente, mitad aromática sustituida o mitad eteroaromática o una combinación de diferentes mitades aromáticas divalentes, mitades aromáticas sustituidas o mitades eteroaromáticas; R_{1} es individualmente una parte de molécula de hidrocarbileno predominante, tal como una mitad aromática divalente, mitad aromática divalente sustituida, mitad eteroaromática divalente, mitad de alkileno divalente, mitad de alkileno sustituido divalente o mitad de eteroalkileno divalente o una combinación de dichas mitades; R_{2} es individualmente una mitad de hidrocarbilo monovalente; A es una mitad de amina o una combinación de mitades de aminas diferentes; X es una amina, una parte de molécula de arilenodioxi, una mitad de arilenadisulfonamida o una mitad de arilendicarboxi o combinación de dichas mitades y Ar_{3} es una parte de molécula tipo "cardo" representada por cualquiera de las fórmulas:

14

en la que Y no existe, es un enlace covalente o un grupo de enlace, en el que los grupos de enlace adecuados comprenden, por ejemplo, un átomo de oxígeno, un átomo de azufre, un átomo de carbonilo, un grupo sulfonilo o un grupo de metilano o enlace similar; n es un número entero desde 10 a 1000; x es de 0,01 a 1,0 e y es de 0 a 0,5.

El término "predominantemente hidrocarbileno" significa un radical divalente que es predominantemente hidrocarburo pero, opcionalmente contiene una pequeña cantidad de una parte de molécula heteroatómica, tal como oxígeno, azufre, imino, sulfonilo, sulfoxilo y elementos similares.

Los poli (amida éteres) hidroxi-funcionales, representados por la fórmula I, son preferentemente preparados poniendo en contacto un N, N'-bis (hidroxifenilamida) alcano o areno con un éter de diglicidilo según se describe en las patentes US nº 5.089.588 y nº 5.143.998.

Los poli (hidroxi amida éteres) representados por la fórmula II son preparados poniendo en contacto un bis (hidroxifenilamido) alcano o areno o una combinación de dos o más de estos compuestos, tales como N, N'-bis (3-hidroxifenil) adipmida o N, N'-bis (3-hidroxifenil) flutaramida, con una epi-aloidrina según se describe en la patente US nº 5.134.128.

Los poliéteres de amida y de hidroximetil funcionalizados, representados por la fórmula III se pueden preparar, por ejemplo, haciendo reaccionar los éteres de diglicidilo, tales como el éter de diglicidilo de bisfenol A, con un fenol dihídrico que presenta partes moleculares de hidroxi alkilo y/o amido N-sustituidas, amido pendientes, tal como 2,2-bis (4-hidroxifenil) acetamida y 3,5 -hidroxibenzamida. Estos poliéteres y su preparación se describen en las patentes US nº 5.115.075 y nº 5.218.075.

Los poliéteres hidroxi-funcionales, representados por la fórmula IV se pueden preparar, por ejemplo, permitiendo que un éter de diglicidilo o combinación de éteres de diglicidilo reaccionen con un fenol dihídrico o una combinación de fenoles dihídricos, utilizando el proceso descrito en la patente US nº 5.164.472. Como alternativa, los poliéteres hidroxi-funcionales se obtienen permitiendo que un fenol dihídrico o combinación de fenoles dihídricos reaccionen con una epihalohidrina mediante el proceso descrito por Reinking, Barnabeo y Hale en el Journal of Applied Polymer Science, Vol 7 p. 2135 (1963).

Las poli (éter sulfonamidas) hidroxi-funcionales, representada por la fórmula V se preparan, por ejemplo, polimerizando una N, N'-dialkil o N,N'-diarildisulfonamida con un éter de diglicidilo según se describe en la patente US nº 5.149.768.

Los poli (hidroxi éster éteres), representados por la fórmula VI se preparan haciendo reaccionar éteres de diglicidilo de diácidos alifáticos o aromáticos, tales como tereftalato de diglicidilo o éteres de diglicidilo de fenoles dihídricos con diácidos alifáticos o aromáticos, tales como ácido adipídico o ácido isoftálico. Estos poliésteres se describen en la patente US nº 5.171.820.

Los polímeros de hidroxi-fenoxiéter, presentados por la fórmula VII se preparan, por ejemplo, poniendo en contacto al menos un monómero dinucleofílico con por lo menos un éter de diglicidilo de un cardo disfenol, tal como 9,9-bis(4-hidroxifenil) fluoreno, fenolftaleina o fenolftalimidina o un cardo bisfenol sustituido, tal como (hidroxifenil) fluoreno bis sustituido, una fenolftaleina sustituida o una fenolftalinidina bajo condiciones suficientes para hacer que las partes moleculares nucloplúricas del monómero dinuclofílico reaccionen con mitades epoxídicas para formar una base polimérica que contenga mitades de hidroxi pendientes y enlaces de éter, imino, amino, sulfonamida o éster. Estos polímeros de hidroxi-fenoxiéter se describen en la patente US nº 5.184.373.

Los poli (hidroxiamino éteres) ("PHAE" o poliéteraminas) representado por la fórmula VIII se prepara poniendo en contacto uno o más de los éteres de diglicidilo de un fenol dihídrico con una amina que contenga dos amina hidroganos, bajo condiciones suficientes para hacer que las partes moleculares de aminas reaccionen con las partes moleculares epoxídicas para formar una base polimérica que tenga enlaces de aminas, enlaces de éter y mitades de hidroxilo pendientes. Estos compuestos se describen en la patente US nº 5.275.853.

Los termoplásticos de tipo fenoxi de las fórmulas I a VIII se pueden adquirir a través de Dow Chemical Company (Midland, Michigan, Estados Unidos).

Los termoplásticos de tipo fenoxi comercialmente disponibles a través de Phenoxy Associantes, Inc. son adecuados para uso en la presente invención. Estos polímeros de hidroxi-fenoxiéter son los productos de reacción de condensación de un fenol polinuclear dihídrico, tal como bisfeno A y una epihalohidrina y tienen las unidades de repetición representadas por la fórmula IV, en donde Ar es una parte de molécula de isopropilideno difenileno. El proceso para preparar estos compuestos se describe en la patente US nº 3.305.528, aquí incorporada a modo de referencia en su totalidad.

Los termoplásticos de tipo fenoxi preferidos son los poli(hidroxiamino éteres) ("PHAE") representados por la fórmula VIII. Un ejemplo es el suministrado como XU19040.00 por Dow Chemical Company.

Ejemplos de materiales de barrera de copoliéster preferidos un proceso para su preparación se describe en la patente US nº 4.578.295 para Jabarin. Se suelen preparar calentando una mezcla de al menos un reactivo seleccionado entre ácido isoftálico, ácido tereftálico y sus ésteres de alkilo C_{1} a C_{4} con 1,3 bis (2-hidroxietoxi) benzano y etilenglicol. Como opción, la mezcla puede comprender, además, uno o más formadores de éster de hidrocarburos dihidroxi y/o bis (4-\beta-hidroxietoxifenil) sulfona. Materiales de barrera de copoliéster especialmente preferidos están disponibles a través de Mitsui Petrochemical Ind ltd (Japón) como B-010, B-030 y otros de esta familia.

Ejemplos de materiales de barrera de poliamidas preferidos comprenden MXD-6 de Mitsubishi Gas Chemical (Japón). Otros materiales de barrera de poliamida preferidos son poliamidas que contienen preferentemente 1 a 10% de poliéster, más preferentemente 1 a 2% de poliéster en peso, donde el poliéster es preferentemente PET y más preferentemente, PET de alto IPA.

Estos materiales se obtienen añadiendo el poliéster a la mezcla de policondensación de poliamidas. El término "poliamida" tal como aquí se utiliza comprenderá las poliamidas que contienen PET u otros poliésteres.

Otros materiales de barrera preferidos contienen naftalato de polietileno(PEN), copoliéster de PEN y mezclas de PET/PEN. Los materiales de PEN se pueden adquirir a través de Shell Chemical Company.

E. Preparación de poliésteres

Los poliésteres y los procedimientos para su preparación (comprendiendo los monómeros específicos empleados en su formación, sus proporciones, temperaturas de polimerización, catalizadores y otras condiciones) son bien conocidos en esta técnica y se hace referencia a ellos para los fines de esta invención. Para fines de ilustración y no limitación, se hace especial referencia a las páginas 1 a 62 del tomo 12 de la Encyclopedia of Polymer Science and Engineering revisión de 1988, John Wiley & Sons.

Típicamente, los poliésteres se derivan de la reacción de un ácido di- o policarboxílico con un alcohol di- o polihídrico. Los ácidos di- o policarboxílicos adecuados comprenden ácidos policarboxílicos y los ésteres y anhídridos de dichos ácidos y su mezcla. Ácidos carboxílicos representativos comprenden los ácidos ftálico, isoftálicos, acelaico adípico, tereftálico, oxalico, maiónico, succinico, glutárico, sebácico y similares. Los componentes dicarboxílicos son preferidos. El ácido teraftálico es el más frecuentemente empleado y preferido en la preparación de películas de poliéster. Los ácidos \alpha,\beta-insaturados di- y policarboxílicos (incluyendo ésteres o antihídridos de dichos ácidos y sus mezclas) se pueden utilizar como sustitución parcial para los componentes carboxídicos saturados. Los ácidos di- y policarboxílicos \alpha, \beta-insaturados representativos comprenden los ácidos maléico, fumálico, aconítico, itacónico, mesacónico, citracónico, monocloromaléico y similares.

Los alcoholes di- y polihídricos típicos utilizados para preparar el poliéster son los alcoholes que tienen al menos dos grupos hidroxi, aunque se puede utilizar cantidades poco importantes de alcohol que tengan más o menos grupos hidroxi. Los alcoholes dihidroxi son preferidos. Los alcoholes de dihidroxi convencionalmente empleados en la preparación de poliésteres comprenden dietilenglicol; dipropilenglicol; etilenglicol; 1,2-propilenglicol; 1,4-butanodiol; 1,4-pentanodiol; 1,5-hexanodiol; 1,4-ciclohexanodimetanol y similares siendo preferido el 1,2-propilenglicol. También se pueden emplear mezclas de los alcoholes. El componente de alcohol di- o polihídrico del poliéster suele ser estoiquiométrico o en exceso ligero con respecto al ácido. El exceso del alcohol di- o polihídrico excederá, en raras ocasiones, aproximadamente 20 a 25 moles en porcentaje y normalmente está comprendido entre 2 y 10 moles de porcentaje.

El poliéster se suele preparar calentando una mezcla del alcohol di- o polihídrico y el componente di- o poli-carboxílico en sus relaciones molares adecuadas a temperaturas elevadas, normalmente entre 100º y 250ºC para periodos de tiempo prolongados, que varían generalmente desde 5 a 15 horas. Se pueden utilizar ventajosamente inhibidores de la polimerización tales como t-butil-catecol.

PET, el poliéster preferido, que se suele obtener por condensación de ácido tereftálico y etilenglicol, se puede adquirir a través de Dow Chemical Company (Midland, Michigan) y de Allied Signal Inc (Baton Rouge, LA) entre muchos otros.

Preferentemente, el PET utilizado es al que se le añade ácido isoftálico (IPA) durante la fabricación del PET para formar un copolímero. La cantidad de IPA añadida es preferentemente 2 a 10% en peso, más preferentemente 3 a 8% y todavía más preferentemente 4 a 5% en peso. El margen preferido está basado en los reglamentos de la FDA vigentes que actualmente no permiten que los materiales de PET tengan un contenido en IPA de más del 5% para estar en contacto con alimentos o bebidas. El PET de alto IPA (PET que tiene más de un 2% de IPA en peso) se puede obtener como se indicó anteriormente o adquirirse a partir de varios fabricantes diferentes por ejemplo PET o un 4,8% de IPA se puede adquirir a partir de SKF (Italia) y PET del 10% de IPA se puede adquirir a través de INCA (Dow Europa).

Además, si se elige una poliamida como el material de barrera se prefiere utilizar un poliéster que contenga poliamidas. Dichos poliésteres que contienen poliamidas se forman añadiendo poliamida a la mezcla de policondensación de poliésteres. La cantidad de poliamida en el poliéster es preferentemente de 1 a 10% en peso y más preferentemente de 1 a 23% en peso. El poliéster utilizado es preforma PET y más preferentemente PET de alto IPA.

F. Materiales para mejorar las propiedades de barrera de las resinas de barrera

Los materiales de barrera anteriormente indicados se pueden utilizar en combinación con otros materiales que mejoran las propiedades de barrera. En términos generales, una causa para la difusión de gases a través de un material es la existencia de separaciones u orificios en el material, al nivel molecular, a través de los cuales pueden pasar las moléculas de gas. La presencia de fuerzas intermoleculares en un material, tal como un enlace de hidrógeno, permite la cohesión intercadena en la matriz que cierra estas separaciones y supone un impedimento para la difusión de gases. Se puede aumentar también la capacidad de barrera de gas de buenos materiales de barrera añadiendo una molécula adicional o sustancia que aproveche dichas fuerzas intermoleculares y actúe como un puente entre las cadenas de polímeros en la matriz, ayudando así a dosificar los orificios en la matriz y reducir la difusión de gases.

Los derivados del diol resorcinol (m-dihidroxibenceno), cuando reaccionan con otros monómeros en la fabricación de PHAE, PET, materiales de barrera de copoliéster y otros materiales de barrera, darán lugar generalmente a un material que presentan mejores propiedades de barrera que el mismo material si no contiene el derivado de resorcinol. Por ejemplo, se puede utilizar éter de sorcinol diglicidilo en PHAE y se puede emplear resorcinol de éter de hidroxietilo en PET y otros poliésteres y materiales de barrera de copoliéster.

Una medida de la eficacia de una barrera es el efecto que tienen sobre la vida en almacenamiento del material. La vida en almacenamiento de una bebida carbonatada en una botella no de barrera de PET de 32 onzas es de aproximadamente de 12 a 16 semanas. La vida en almacenamiento se determina como el tiempo en el que menos del 85% de la cantidad original de dióxido de carbono permanece en la botella. Las botellas revestidas con PHAE, utilizando el procedimiento de inyección-sobreinyección descrito a continuación se ha descubierto que presenta una vida en almacenamiento 2 a 3 veces mayor que la del PET solo. Si, sin embargo, se utiliza PHAE con éter de resorcinol diglicidilo, la vida en almacenamiento se puede aumentar de 4 a 5 veces respecto al PET solo.

Otra forma de mejorar las propiedades de barrera de un material es añadir una sustancia que "tapone" los orificios en la matriz polimérica y de esto modo, constituya un impedimento para el paso de los gases a través de la matriz. Como alternativa, una sustancia puede ayudar a crear un recorrido más tortuoso a tomar por las moléculas de gas cuando efectúa una permeación de un material. Una de dichas sustancias, referidas en la presente por el término "nanopartículas" o "material nanoparticular" son partículas diminutas de materiales que mejoran las propiedades de barrera de un material creando un recorrido más tortuoso para la migración de oxígeno o dióxido de carbono. Una clase preferida de material nanoparticular es un producto basado en arcilla microparticular disponible a través de Southern Clay Products.

G. Preparación de artículos con revestimiento de barrera

Una vez que se selecciona un material con revestimiento de barrera adecuado, la preforma revestida debe obtenerse de tal manera que favorezca la adhesión entre los dos materiales. En general, la adherencia entre los materiales con revestimiento de barrera y el PET aumenta a medida que se incrementa la temperatura superficial del PET. Por lo tanto, es preferible realizar un revestimiento sobre preformas calentadas, aunque los materiales de barrera preferidos se adherirán al PET a la temperatura ambiente.

Existen varios procedimientos para obtener una preforma de PET revestida según la presente invención. Los procedimientos preferidos comprenden el revestimiento por inmersión, revestimiento por pulverización, inmersión de lecho fluidizado con dispersión de llama y pulverización de polvo electrostático. Otro procedimiento preferido, el moldeo por inyección lamelar, se examina con más detalle a continuación. Cada uno de los anteriores procedimientos se introduce y describe la solicitud de patente US nº de serie 091147.971, que fue presentada con fecha 19 de octubre de 1998, titulada Poliéster con revestimiento de barrera, que se incorpora a la presente a modo de referencia en su totalidad.

Un procedimiento especialmente preferido de obtener una preforma de PET revestida se refiere aquí generalmente como sobremoldeo y a veces como inyección-sobreinyección ("101"). Esta denominación se refiere a un procedimiento que utiliza el moldeo por inyección para inyectar una o más capas de material de barrera sobre una preforma existente, lo que se hizo preferentemente mediante moldeo por inyección. Los términos "sobreinyección" y "sobremoldeo" se utilizan el presente para describir el proceso de revestimiento tal que una capa de material, preferentemente constituida por material de barrera, se inyecta sobre una preforma existente. En una forma de realización especialmente preferida, el proceso de sobreinyección se realiza mientras todavía no se ha enfriado por completo la preforma subyacente. El procedimiento de sobreinyección se puede utilizar para colocar una o más capas adicionales de materiales, tales como los que comprenden material de barrera PET reciclado u otros materiales sobre una preforma revestida o no revestida.

El sobremoldeo se realiza usando un proceso de moldeo por inyección que emplea un equipo similar al utilizado para conformar la propia preforma no revestida. Un molde preferido para sobremoldeo, con una preforma no revestida en su lugar, se ilustra en la Figura 9. El molde comprende dos mitades, una mitad de cavidad 92 y una mitad de mandril 94 y se ilustra en la Figura 9 en la posición cerrada antes de la sobreinyección. La mitad de cavidad 92 comprende una cavidad en la que se coloca la preforma no revestida. El anillo de soporte 38 de la preforma se apoya sobre un resalte 96 y se mantiene en su lugar por la mitad de mandril 94 que ejerce presión sobre el anillo de soporte 38, sellando así la parte de cuello desde la parte de cuerpo de la preforma. La mitad de cavidad 92 presenta una pluralidad de tubos o canales 104 que transportan un fluido. Preferentemente, el fluido en los canales circula en un recorrido en el que el fluido pasa a una entrada en la mitad de cavidad 92 a través de los canales 104, fuera de la mitad de cavidad 92 a través de un refrigerador u otro dispositivo de enfriamiento y a continuación, volviendo a la entrada. El fluido circulante sirve para enfriar el molde que, a su vez, enfría la masa fundida plástica que se inyecta en el molde para formar la preforma revestida.

La mitad de mandril 94 del molde comprende un mandril 98. El mandril 98, a veces denominado macho, sobresale desde la mitad de mandril 94 del molde y ocupa la cavidad central de la preforma. Además de ayudar a centrar la preforma en el molde, el mandril 98 enfría el interior de la preforma. El enfriamiento se realiza por el fluido que circula a través de los canales 106 en la mitad de mandril 94 del molde y lo que es más importante a través de la longitud del propio mandril 98. Los canales 108 de la mitad de mandril 94 actúan de una manera similar a los canales 104 en la mitad de cavidad 92, por cuanto que crean la parte del recorrido a través del cual se desplaza el fluido refrigerante que permanece en el interior de la mitad de molde.

Cuando la preforma se asienta en la cavidad del molde, la parte de cuerpo de la preforma queda centrada dentro de la cavidad y completamente rodeada por un espacio desocupado 100. La preforma, así posicionada, actúa como un mandril de matriz interior en el procedimiento de inyección posterior. La masa fundida del material de sobremoldeo, preferentemente comprendiendo un material de barrera, se introduce a continuación en la cavidad del molde desde el inyector a través de la entrada 102 y fluye alrededor de la preforma, rodeando preferentemente al menos la parte de cuerpo 34 de la preforma. Después de la sobreinyección, la capa sobremoldeada tomará el tamaño y la forma aproximado del espacio desocupado 100.

Para realizar el procedimiento de sobremoldeo, se calienta preferentemente la preforma inicial que ha de ser revestida preferentemente a una temperatura por encima de su temperatura Tg. En el caso de PET, dicha temperatura es preferentemente de 100 a 200ºC y más preferentemente de 180 a 225ºC. Si se utiliza una temperatura igual o por encima de la temperatura de cristalización para PET, que es de aproximadamente 120ºC, debe tenerse cuidado cuando se enfría el PET en la preforma. El enfriamiento debe ser suficiente para reducir al mínimo la cristalización del PET en la preforma, de modo que el PET esté en el estado semi-cristalino preferido. Como alternativa, la preforma inicial usada puede ser una preforma que haya sido muy recientemente moldeada por inyección y no completamente enfriada, con tal que de que esté a una temperatura elevada que sea preferida para el proceso de sobremoldeo.

El material de revestimiento se calienta para formar una masa fundida de una viscosidad compatible con el uso en un aparato de moldeo por inyección. La temperatura para ello, la temperatura de inyección, diferirá entre materiales, puesto que los márgenes de fusión en polímeros y las viscosidades de las masas fundidas pueden variar debido al registro histórico, carácter químico, peso molecular, grado de derivación y otras características de un material. Para los materiales de barrera preferidos anteriormente descritos, la temperatura de inyección está preferentemente en el intervalo de 160 a 325ºC y más preferentemente de 200 a 275ºC. Por ejemplo, para el material de barrera de copoliéster B-010, la temperatura preferida está entorno a 210ºC, mientras que para el PHAE XU-19040.00L la temperatura preferida está en el intervalo de 160 a 260ºC y más preferentemente de 200 a 280ºC. En una forma de realización más preferida, la temperatura de inyección de PHAE es de 190 a 230ºC. Si se utiliza PET reciclado, la temperatura de inyección es preferentemente de 250 a 300ºC. A continuación, el material de revestimiento se inyecta en el molde en un volumen suficiente para rellenar el espacio vacío 100. Si el material de revestimiento comprende material de barrera, la capa de revestimiento es una capa de barrera.

La preforma revestida es preferentemente enfriada al menos hasta el punto en que se puede desplazar desde el molde o manipularse sin resultar dañada y se retire desde el molde cuando pueda tener lugar un enfriamiento adicional. Si se utiliza PET, y la preforma fue calentada a una temperatura cerca o por encima de la temperatura de cristalización para PET, el enfriamiento debe ser bastante rápido y suficiente para asegurar que el PET esté primariamente en el estado semi-cristalino, cuando la preforma esté completamente enfriada. Como resultado de este proceso, tiene lugar un enlace fuerte y efectivo entre la preforma inicial y el material de revestimiento posteriormente aplicado.

El sobremoldeo se puede utilizar también para crear preformas revestidas con tres o más capas. En la Figura 18 se ilustra una forma de realización de tres capas de una preforma 132 según la presente invención. La preforma ilustrada en dicha figura presenta dos capas de revestimiento, una capa media 134 y una capa exterior 134. El espesor relativo de las capas ilustradas en la Figura 18 puede variarse para la adaptación de una combinación particular de materiales de capas o para permitir la obtención de botellas de diferentes tamaños. Como se entenderá por un experto en esta materia, se seguiría un procedimiento análogo al anteriormente descrito, exceptuado que la preforma inicial sería una preforma que hubiera sido ya revestida, mediante uno de los procedimientos para obtener preformas revestidas aquí descritos, comprendiendo el procedimiento de sobremoldeo.

1. Primer procedimiento preferido y aparatos para sobremoldeo

Un primer aparato preferido para realizar el proceso de sobremoldeo está basado en el uso de la máquina 330-330-200 por Engel (Austria). La parte de molde preferida de la máquina se ilustra, de forma esquemática, en las Figuras 10 a 15 y comprende una mitad móvil 142 y una mitad fija 144. Ambas mitades están preferentemente fabricadas a partir de un metal duro. La mitad fija 144 comprende al menos dos secciones del molde 146, 148 en la que cada sección del molde comprende N (N>0) cavidades de molde 114, 120 idénticas, una entrada y salida para el fluido enfriador, canales que permiten la circulación de fluido enfriador dentro de la sección del molde, aparatos de inyección y coladas calientes que canalizan el material fundido desde el aparato de inyección a la entrada de cada cavidad del molde. Puesto que cada sección del molde forma una capa de preforma distinta y cada capa de preforma está preferentemente fabricada de un material diferente, cada sección del molde se controla por separado para satisfacer las condiciones potencialmente diferentes requeridas para cada material y capa. El inyector asociado con una sección de molde particular inyecta un material fundido, a una temperatura adecuada para ese material particular, a través de las coladas calientes de la sección del molde y las entradas y hacia el interior de las cavidades del molde. las propias entradas y salidas de la sección del molde para permitir que el fluido enfriador cambie la temperatura de la sección del molde para admitir las características del material particular inyectado en una sección del molde, en consecuencia, cada sección del molde puede presentar una diferente temperatura de inyección, temperatura de molde, presión, volumen de inyección, temperatura del fluido refrigerante, etc., para satisfacer los requisitos operativos y de materiales de una capa de preforma particular.

La mitad móvil 142 del molde comprende una mesa giratoria 130 y una pluralidad de machos o mandriles 98. Los pasadores de alineación guían la mitad móvil 142 para desplazarse en una dirección preferentemente horizontal hacia o alejándose de la mitad fija 144. La mesa giratoria 130 puede girar en un sentido horario o antihorario y está montada en la mitad móvil 142. La pluralidad de mandriles 98 están fijados en la mesa giratoria 130. Estos mandriles 98 sirven como la forma del molde para el interior de la preforma además de servir como un dispositivo portador y de enfriamiento para la preforma durante la operación de moldeo. El sistema de enfriamiento en los mandriles está separado del sistema de enfriamiento en las secciones del molde.

La temperatura del molde o de enfriamiento para el molde se controla por el fluido circulante. Existe una circulación de fluido enfriador separado para la mitad móvil 142 y para cada una de las secciones del molde 146, 148 de la mitad fija 144. Por lo tanto, en un molde que presente dos secciones en la mitad fija 144, existe un enfriamiento separado para cada una de las dos secciones del molde más el enfriamiento separado para la mitad móvil 142 del molde. Análogamente, en un molde que presente tres secciones en la mitad fija, existen cuatro dispositivos de circulación del fluido refrigerante separado: uno para cada sección del molde, para un total de tres, más uno para la mitad móvil 142. Cada dispositivo de circulación del fluido circulante actúa de una manera similar. El fluido penetra en el molde, circula a través de una red de canales o tubos en su interior, según se ilustra en la Figura 9, y a continuación, sale a través de una salida. Desde la salida, el fluido se desplaza a través de una bomba, que mantiene la circulación del fluido y un sistema enfriador para mantener el fluido dentro del intervalo de temperatura deseado antes de volver al molde.

En una forma de realización preferida, los mandriles y cavidades están construidos de un material de alta transferencia térmica, tal como berilio, que es recubierto con un metal duro, tal como estaño o cromo. El revestimiento duro mantiene el berilio en contacto directo con la preforma además de actuar como una liberación para la expulsión y proporcionar una superficie dura para una vida útil larga. El material de alta transferencia térmica permite un enfriamiento más eficiente y ayuda así a conseguir tiempos de ciclo más cortos. El material de alta transferencia térmica se puede disponer sobre la superficie completa de cada mandril y/o cavidad o puede estar solamente en algunas de sus partes. Preferentemente, al menos las puntas de los mandriles comprenden material de alta transferencia térmica. Otro material de alta transferencia térmica, incluso más preferido, es ampcoloy que está comercialmente disponible a través de Udenholm Inc.

El número de mandriles es igual al número total de cavidades y la disposición de los mandriles 98 sobre la mitad móvil 142 refleja la disposición de las cavidades 114, 120 en la mitad fija 144. Para cerrar el molde, la mitad móvil 142 se desplaza hacia la mitad fija 144, coincidiendo los mandriles 98 con las cavidades 114, 120. Para abrir el molde, la mitad móvil 142 se desplaza alejándose de la mitad fija 144 de tal modo que los mandriles 98 estén bien separados del bloque en la mitad fija 144. Después de que los mandriles se retiren completamente 98 desde las secciones del molde 146, 148, la mesa giratoria 130 de la mitad móvil 142 hace girar los mandriles 98 en alineación con una sección del molde diferente. De este modo, la mitad móvil gira en un ángulo de 360º/(número de secciones del molde en la mitad fija) grados después de cada retirada de los mandriles desde la mitad fija. Cuando la máquina está en funcionamiento, durante las etapas de retirada y de rotación, habrá preformas presentes en algunos o todos los mandriles.

El tamaño de las cavidades en una sección de molde dada 146, 148 será idéntico; sin embargo, el tamaño de las cavidades diferirá entre las secciones del molde. Las cavidades en las que se moldean primero las preformas no revestidas, las cavidades de moldeo de preforma 114, son de menor tamaño. El tamaño de las cavidades 120 en la sección del molde 148 en la que se realiza la primera etapa de revestimiento son mayores que las cavidades de moldeo de preforma 114, pera poder admitir la preforma no revestida y proporcionar todavía espacio para que se inyecte el material de revestimiento para formar el revestimiento sobremoldeado. Las cavidades en cada sección del molde subsiguiente, en las que se realizan las etapas de sobremoldeo adicionales, serán de tamaño cada vez mayor para admitir la preforma cuando se haga más grande con cada etapa de revestimiento.

Después de que se haya terminado el moldeo y sobremoldeo de un conjunto de preformas, una serie de eyectores expulsan las preformas acabadas fuera de los mandriles 98. Los eyectores para los mandriles funcionan de forma independiente o al menos existe un eyector único para un conjunto de mandriles igual en número y configuración a una sección del molde única, de modo que solamente se expulsen las preformas completadas. Las preformas no revestidas o incompletamente revestidas permanecen en los mandriles, de modo que puedan continuar en el ciclo para la siguiente sección del molde. Como alternativa, las preformas pueden permanecer en los mandriles después de la expulsión, después de la cual un brazo robótico u otro de dichos aparatos agarra una preforma o grupo de preformas para su traslado a un recipiente, transportador u otro lugar deseado.

Las Figuras 10 y 11 ilustran una vista esquemática para una forma de realización del aparato antes descrito. La Figura 11 es la mitad fija 144 del molde. En esta forma de realización, el bloque 124 presenta dos secciones del molde, una sección 146 que comprende un conjunto de tres cavidades de moldeo de preformas 114 y la otra sección 148 que comprende un conjunto de tres cavidades de revestimiento de preformas 120. Cada una de las cavidades de revestimiento de preforma 120 es preferentemente como la ilustrada en la Figura 9, en la forma anteriormente descrita. Cada una de las cavidades de moldeo de preformas 114 es preferentemente similar a la ilustrada en la Figura 9, en la que el material se inyecta en un espacio definido por el mandril 98 (aunque sin una preforma ya existente) y la pared del molde que se emplea por fluido que circula a través de canales dentro del bloque del molde. En consecuencia, un ciclo de producción completo de este aparato proporcionará tres preformas de dos capas, si se desea más de tres preformas por ciclo, la mitad fija se puede reconfigurar para admitir más cavidades en cada una de las secciones del molde. Un ejemplo de esta disposición se ilustra en la Figura 13, en la que se muestra una mitad fija de un molde que comprende dos secciones del molde, una sección 146 constituida por cuarenta y ocho cavidades de moldeo de preformas 114 y la otra sección 148 comprendiendo cuarenta y ocho cavidades de revestimiento de Programa de Entregas 120. Si se desea una preforma de tres o más capa, la mitad fija 144 se puede reconfigurar para admitir secciones del molde adicionales -una para cada capa de preforma.

En la Figura 10 se ilustra la mitad móvil 142 del molde. La mitad móvil comprende seis mandriles idénticos 98 montados sobre la mesa giratoria 130. Cada mandril 98 corresponde a una cavidad en la mitad fija 144 del molde. La mitad móvil comprende, además, clavijas de alineación 110, que corresponden a los receptáculos 112 en la mitad fija 144. Cuando la mitad móvil 142 del molde se desplaza para cerrar el molde, las clavijas de alineación 110 se hacen coincidir con sus correspondientes receptáculos 112, de tal modo que las cavidades de moldeo 114 y las cavidades de revestimiento 120 se alinean con los mandriles 98. Después de la alineación del cierre, la mitad de los mandriles 98 quedan centrados dentro de las cavidades de moldeo de preforma 114 y la otra mitad de los mandriles 98 están centrados dentro de las cavidades de revestimiento de preformas 120.

La configuración de las cavidades, mandriles y clavijas de alineación y receptáculos deben tener una simetría suficiente de modo que después de que el molde se separe y gire en el número apropiado de grados, todos los mandriles se alineen con las cavidades y todas las clavijas de alineación se adapten con los receptáculos. Además, cada mandril debe estar en una cavidad en una sección de molde diferente de la que estaba antes de la rotación para conseguir el proceso ordenado de moldeo y sobremoldeo de una forma idéntica para cada preforma obtenida en la máquina.

En las Figuras 14 y 15 se ilustran dos vistas de las dos mitades del molde. En la Figura 14, la mitad móvil 142 se desplaza hacia la mitad fija 144, según se indica por la flecha. Dos mandriles 98, montados en la mesa giratoria 130, están comenzando a entrar en las cavidades, uno entra en una cavidad de moldeo 114 y otro entra en una cavidad de revestimiento 120 montada en el bloque 124. En la Figura 15, los mandriles 98 están completamente retirados desde las cavidades en el lado fijo. La cavidad de moldeo de preforma 114 presenta una circulación de enfriamiento que está separada de la circulación de enfriamiento para la cavidad de revestimiento de preforma 120, que comprende la otra sección del molde 148. Los dos mandriles 98 son enfriados por un sistema único que enlaza todos los mandriles juntos. La flecha en la Figura 15 indica la rotación de la mesa giratoria 130. Dicha mesa giratoria 130 podría girar también en sentido horario. No se ilustran las preformas revestidas y no revestidas que estarían en los mandriles si la máquina estuviera en funcionamiento. Las clavijas de alineación y los receptáculos han sido también omitidos para mayor claridad.

El funcionamiento del aparato de sobremoldeo será examinado en términos del aparato de dos secciones de molde preferido para obtener una preforma de dos capas. El molde se cierra desplazando la mitad móvil 142 hacia la mitad fija 144 hasta que estén en contacto. Un primer aparato de inyección inyecta una masa fundida del primer material en la primera sección del molde 146 a través de las coladas calientes y al interior de las cavidades de moldeo de preforma 144 a través de sus respectivas entradas para formar las preformas no revestidas, cada una de las cuales se convierte en la capa interior de una preforma revestida. El primer material rellena el espacio vacío entre las cavidades de moldeo de preformas 114 y los mandriles 98. Simultáneamente, un segundo aparato de inyección inyecta una masa fundida de segundo material en la segunda sección del molde 148 de la mitad fija 144 a través de las coladas calientes y hacia el interior de cada cavidad de revestimiento de preforma 120 a través de sus respectivas entradas, de modo que el segundo material rellene el espacio vacío (100 en la Figura 9) entre la pared de la cavidad de revestimiento 120 y la preforma no revestida montada en el mandril 98 allí presente.

Durante este proceso completo, un fluido enfriador circula a través de las tres zonas separadas, en correspondencia con la sección del molde 146 de las cavidades de moldeo de preforma 114, la sección del molde 148 de las cavidades de revestimiento de preformas 120 y la mitad móvil 142 del molde, respectivamente. De este modo, las masas fundidas y preformas se enfrían en la zona central mediante la circulación en la mitad móvil que pasa a través del interior de los mandriles así como en la parte exterior mediante la circulación en cada una de las cavidades. Los parámetros operativos del fluido enfriador en la primera sección del molde 148 que contienen cavidades de moldeo de preforma 114 se controlan por separado a partir de los parámetros operativos del fluido enfriador en la segunda sección del molde 148 que contiene las cavidades de revestimiento para tener en cuenta las diferentes características de los materiales de la preforma y el revestimiento. Estos son, a su vez, separados de los de la mitad móvil 142 del molde, lo que proporciona un
enfriamiento constante para el interior de la preforma a través de todo el ciclo, estando el molde abierto o cerrado.

La mitad móvil 142 retorna, a continuación, para separar las dos mitades del molde y abrir el molde hasta que todos los mandriles 98, que tengan preformas, sean completamente retirados desde las cavidades de moldeo de preforma 114 y cavidades de revestimiento de preforma 120. Los eyectores expulsan las preformas acabadas revestidas fuera de los mandriles 98 que acababan de retirarse desde las cavidades de revestimiento de preformas. Tal como se describió anteriormente, la expulsión puede hacer que las preformas se separen completamente de los mandriles y caigan dentro de un recipiente o en un transportador o si las preformas permanecen en los mandriles después de la expulsión, un brazo robótico u otro aparato puede agarrar una preforma o grupo de preformas para su eliminación en un recipiente, transportador u otro lugar deseado. A continuación, la mesa giratoria 130 gira en un ángulo de 180º de modo que cada mandril 98 que tenga una preforma no revestida, sea situado sobre una cavidad de revestimiento de preformas 120 y cada mandril desde el que fue expulsada una preforma revestida se posicione sobre una cavidad de moldeo de preforma 114. La rotación de la mesa giratoria 130 puede reducirse tan rápidamente como en 0,3 segundos. Con el uso de las clavijas de alineación 110, las mitades del molde vuelven a alinearse y cerrarse y el primer inyector inyecta el primer material en la cavidad de moldeo de preforma 114, mientras que el segundo inyector inyecta el material de barrera en la cavidad de revestimiento de preforma 120.

Un ciclo de producción de dosificación del molde, inyección de las masas fundidas, apertura del molde, expulsión de las preformas de barrera acabadas, rotación de la mesa y dosificación del molde se repite de modo que las preformas sean continuamente moldeadas y sobremoldeadas.

Cuando el aparato comienza primero a funcionar, durante el ciclo inicial, ninguna preforma está todavía en las cavidades de revestimiento de preforma 120. Por lo tanto, el operador debe evitar que el segundo inyector inyecte el segundo material en la segunda sección del molde, durante la primera inyección o permita que el segundo material se inyecte y expulse y luego se deseche la preforma monocapa resultante que comprende solamente el segundo material. Después de esta etapa de arranque, el operador puede controlar manualmente las operaciones o programar los parámetros deseados, de modo que el proceso se controle de forma automática.

Preformas de dos capas se pueden obtener utilizando el primer aparato de sobremoldeo preferido anteriormente descrito. En una forma de realización preferida, la pérdida de dos capas comprende una capa interior constituida por poliéster y una capa exterior constituida por material de barrera. En las formas de realización especialmente preferidas, la capa interior comprende PET virgen. La siguiente descripción está dirigida a las formas de realización especialmente preferidas de preformas de dos capas que comprenden una capa interior de PET virgen. La descripción está dirigida a la formación de un conjunto único de preformas revestidas 60 del tipo ilustrado en la Figura 4, es decir, siguiendo un conjunto de preformas a través del proceso de moldeo, sobremoldeo y expulsión en lugar de describir la operación del aparato como un conjunto. El proceso descrito está dirigido a las preformas que presentan un espesor total en la parte de pared 66 de aproximadamente 3 mm, comprendiendo 2 mm de PET virgen y aproximadamente 1 mm de material de barrera. El espesor de las dos capas variará en otras partes de la preforma 60 según se ilustra en la Figura 4.

Será evidente para un experto en la materia que algunos de los parámetros detallados a continuación diferirán si se utilizan otras formas de realización de preformas. Por ejemplo, la cantidad de tiempo que el molde permanece dosificado variará dependiendo del espesor de la pared de las preformas. Sin embargo, dada la enseñanza a continuación para esta forma de realización preferida y el resto de la descripción, un experto en la materia sería capaz de determinar los parámetros adecuados para otras formas de realización de preformas.

El aparato anteriormente descrito está configurado de modo que el inyector que alimenta la sección del molde 146, que contiene las cavidades de moldeo de preforma 114, se alimente con PET virgen y que el inyector que alimenta la sección del molde 148, que contiene las cavidades de revestimiento de preforma 120, se alimente con un material de barrera. Ambas mitades del molde son enfriadas por fluido circulante, preferentemente agua, a una temperatura preferida de 0 a 30ºC y más preferentemente de 10 a 15ºC.

La mitad móvil 142 del molde se desplaza de modo que el molde se dosifique. Una masa fundida de PET virgen se inyecta a través de la parte posterior del bloque 124 y dentro de cada cavidad de moldeo de preforma 114 para constituir una preforma no revestida 30 que se convierte en la capa interior de la preforma revestida. La temperatura de inyección de la masa fundida de PET es preferentemente de 250 a 320ºC y más preferentemente de 255 a 280ºC. El molde se mantiene dosificado durante preferentemente 3 a 10 segundos y más preferentemente de 4 a 6 segundos, mientras que el flujo de masa fundida de PET se inyecta y luego se enfría por el refrigerante que circula en el molde. Durante este tiempo, las superficies de las preformas que están en contacto con las superficies de las cavidades de moldeo de preforma 114 o los mandriles 98 comienzan a formar un revestimiento exterior mientras que los machos de las preformas permanecen fundidos y no solidificados.

La mitad móvil 142 del molde se desplaza a continuación de modo que las dos mitades del molde estén separadas en o pasado el punto donde las preformas recientemente moldeadas, que permanecen en los mandriles 98, estén alejadas del lado fijo 144 del molde. El interior de las preformas, en contacto con el mandril 98 se sigue enfriando. El enfriamiento es preferentemente realizado de tal manera que se elimine rápidamente el calor, de modo que la cristalización del PET se reduzca al mínimo y el PET quedará así en un estado semicristalino. El agua enfriada que circula a través del molde, según la descripción anterior, debe ser suficiente para realizar esta tarea.

Mientras el interior de la preforma se está enfriando, la temperatura de la superficie exterior de la preforma comienza a elevarse puesto que absorbe calor desde el macho fundido de la preforma. Este calentamiento comienza a ablandar el revestimiento exterior de la superficie de la preforma recientemente moldeada. Aunque el revestimiento exterior, que había sido enfriado mientras estaba en la cavidad del molde 114, eleva su temperatura y comienza a blandearse cuando se retira de la cavidad, este ablandamiento del revestimiento exterior es el resultado de una absorción de calor significativa desde el macho fundido. De este modo, la formación inicial y el ablandamiento posterior del revestimiento exterior acelera el enfriamiento global de la preforma fundida y ayuda a evitar la cristalización durante el enfriamiento.

Cuando los mandriles 98 están separados del lado fijo 144 del molde, la mesa giratoria 130 gira, a continuación, en un ángulo de 180º de modo que cada mandril 98, que tenga una preforma fundida, se posiciona sobre una cavidad de revestimiento de preforma 120. Así posicionados, cada uno de los otros mandriles 98 que no tienen preformas moldeadas se posicionan entre sí sobre una cavidad de moldeo de preforma 114. El molde se vuelve a dosificar. Preferentemente, el tiempo transcurrido entre la retirada desde la cavidad de moldeo de preforma 114 a la inserción en la cavidad de revestimiento de preforma 120 es de 1 a 10 segundos y más preferentemente, de 1 a 3 segundos.

Cuando las preformas moldeadas se colocan primero en las cavidades de revestimiento de preforma 120, las superficies exteriores de las preformas no están en contacto con una superficie del molde. De este modo, el revestimiento exterior es todavía ablandado y calentado según se describió anteriormente porque el enfriamiento de contacto solamente es desde el interior del mandril. La alta temperatura de la superficie exterior de la preforma no revestida (que forma la capa interior de la preforma cubierta) ayuda a favorecer la adhesión entre el PET y las capas de barrera en la preforma revestida de barrera acabada. Se supone que las superficies de los materiales son más reactivas cuando están calientes y por lo tanto, las interacciones químicas entre el material de barrera y el PET virgen serán mejoradas con la elevación de las temperaturas. El material de barrera recubrirá y se adherirá a una preforma con una superficie fría y de este modo la operación se puede realizar utilizando una preforma no revestida inicial fría, pero la adhesión es notablemente mejor cuando el proceso de sobremoldeo se realiza a una temperatura elevada, como se produce inmediatamente después del moldeo de la preforma no revestida.

A continuación, se realiza una segunda operación de inyección en la que una masa fundida de un material de barrera se inyecta en cada cavidad de revestimiento de preforma 120 para recubrir las preformas. La temperatura de la masa fundida del material de barrera es preferentemente de 160 a 300ºC. EL intervalo de temperatura exacto, para cualquier material de barrera individual, depende de las características específicas de ese material de barrera pero está dentro de las capacidades de un experto en esta materia determinar un margen adecuado mediante la experimentación de rutina que se describe a continuación. Por ejemplo, si se utiliza el material de barrera XU 19040.00L de PHAE, la temperatura de la masa fundida (temperatura de inyección) es preferentemente de 160 a 260ºC, más preferentemente de 200 a 240ºC y todavía más preferentemente de 220 a 230ºC. Si se emplea el material de barrera de copoliéster B-010, la temperatura de inyección es preferentemente de 160 a 260ºC y más preferentemente de 190 a 250ºC. Durante el mismo tiempo que se está efectuando el sobremoldeo de este conjunto de preformas con material de barrera en las cavidades de revestimiento de preforma 120, otro conjunto de preformas no revestidas se está moldeando en las cavidades de moldeo de preformas 114 según se describió anteriormente.

Las dos mitades del molde son de nuevo separadas preferentemente de 3 a 10 segundos y más preferentemente de 4 a 6 segundos después de la iniciación de la etapa de inyección. Las preformas que acaban de recubrirse de barrera en las cavidades de revestimiento de preforma 120 son expulsadas desde los mandriles 98. Las preformas no revestidas que se moldearon en cavidades de moldeo de preforma 114 permanecen en sus mandriles 98. La tabla giratoria 130 se hace girar a continuación en un ángulo de 180º de modo que cada mandril, que tiene una preforma no revestida, sea posicionado sobre una cavidad de revestimiento 120 y cada mandril 98 desde el cual se acaba de retirar una preforma revestida sea posicionado sobre una cavidad de moldeo 114.

El ciclo de cierre de molde, inyección de los materiales, apertura del molde, expulsión de las preformas de barrera acabadas, rotación de la mesa y cierre del molde se repite de modo que las preformas sean continuamente moldeadas y sobremoldeadas. Los expertos en esta materia apreciarán que el tiempo del ciclo seco del aparato puede aumentar el tiempo del ciclo de producción total para el moldeo de una preforma completa.

Una de las numerosas ventajas de utilizar el proceso aquí descrito es que los tiempos del ciclo para los procesos son similares a la de procesos estándar para obtener preformas no revestidas, es decir, el moldeo y revestimiento de preforma mediante este proceso se realiza en un periodo de tiempo similar al requerido para obtener preformas de PET no revestidas de tamaño similar mediante procedimientos estándar actualmente utilizados en la producción de preformas. Por lo tanto, se puede obtener preformas de PET revestidas de barrera en lugar de preformas de PET no revestidas sin un cambio significativo en la capacidad y rendimiento de la producción.

Si una masa fundida de PET se enfría con lentitud, el PET asumirá una forma cristalina. Puesto que los polímeros cristalinos no se moldean por soplado así como los polímeros amorfos, no está previsto que una preforma de PET cristalino se realice también al formar recipientes según la presente invención si, sin embargo, el PET se enfría a una velocidad más rápida que la de formación del cristal, tal como aquí se describe, se reducirá al mínimo la cristalización y el PET adoptará una forma semicristalina. La forma amorfa es ideal para el moldeo por soplado. Por lo tanto, un enfriamiento suficiente del PET es esencial para obtener preformas que se realizarán siempre que sea necesario su proceso.

La velocidad a la que se enfría una capa de PET en un molde, tal como fue aquí descrita, es proporcional al espesor de la capa de PET así como la temperatura de las superficies de enfriamiento con las que está en contacto. Si el factor de temperatura del molde se mantiene constante, una capa gruesa de PET se enfría más lentamente que una capa delgada. Esto es así porque tarda un periodo de tiempo más largo para la transferencia térmica desde la parte interior de una capa de PET gruesa a la superficie exterior del PET que está en contacto con las superficies de enfriamiento del molde, que lo sería para una capa más delgada de PET, debido a la mayor distancia que debe recorrer el calor en la capa más gruesa. Por lo tanto, una preforma que presente una capa más gruesa de PET necesita estar en contacto con las superficies de enfriamiento del molde durante un tiempo más largo que una preforma que tenga una capa más delgada de PET. Dicho de otro modo, con todas las cosas siendo iguales, se tarda más tiempo en moldear una preforma que tenga una pared gruesa de PET que para moldear preforma que tenga una pared delgada de PET.

Las preformas no revestidas de esta invención, comprendiendo las obtenidas por la primera inyección en el aparato anteriormente descrito, son preferentemente más delgadas que una preforma de PET convencional para un tamaño del contenedor dado. Esto es así porque al obtener las preformas revestidas de barrera, una cantidad del PET que estaría en una preforma de PET convencional se puede desplazar por una cantidad similar de uno de los materiales de barrera preferidos. Esta operación se puede realizar porque los materiales de barrera preferidos tienen propiedades físicas similares al PET, según se describió anteriormente. Por lo tanto, cuando los materiales de barrera desplazan una cantidad aproximadamente igual de PET en las paredes de una preforma o recipiente, no habrá una diferencia significativa en el comportamiento físico del recipiente. Puesto que las preformas no revestidas preferidas, que constituyen la capa interior de las preformas con revestimiento de barrera son de paredes delgadas, se pueden retirar del molde antes que sus contrapartidas convencionales de paredes más gruesas. Por ejemplo, la preforma no revestida se puede retirar del molde preferentemente transcurridos unos 4 a 6 segundos sin cristalizar, en comparación con el intervalo de 12 a 24 segundos para una preforma de PET convencional que tenga un espesor de pared total de aproximadamente 3 mm. De todos modos, el tiempo para obtener una preforma con revestimiento de barrera es igual o ligeramente mayor (hasta un 30%) que el tiempo necesario para obtener una preforma de PET monocapa de este mismo espesor total.

Además, puesto que los materiales de barrera preferidos son amorfos, no necesitarán el mismo tipo de tratamiento que el PET. Por lo tanto, el tiempo de ciclo para un proceso de moldeo-sobremoldeo, según se describió anteriormente, suele depender del tiempo de enfriamiento requerido por el PET. En el procedimiento antes descrito, las preformas con revestimiento de barrera se pueden obtener en aproximadamente el mismo tiempo que para producir una preforma convencional no revestida.

La ventaja adquirida por una preforma más delgada puede considerarse como un paso adelante si una preforma obtenida en el proceso es del tipo ilustrado en la Figura 4. En esta forma de realización de una preforma revestida, el espesor de pared de PET en 70, en el centro de la zona del casquete extremo 42 se reduce a preferentemente un 1/3 del espesor de pared total. Desplazándose desde el centro del casquete extremo al extremo del radio de dicho casquete, el espesor aumenta gradualmente a preferentemente 2/3 del espesor de pared total, como en el número de referencia 68 en la parte de pared 66. El espesor de la pared puede permanecer constante o puede, según se ilustra en la Figura 4, tener una transición a un espesor más pequeño antes del anillo de soporte 38. El espesor de las diversas partes de la preforma se pueden variar pero, en todos los casos, los espesores de las paredes de PET y de la capa de barrera deben permanecer por encima del espesor del flujo de masa fundida crítica anterior para cualquier diseño de preforma dado.

La utilización de preformas 60 del diseño ilustrado en la Figura 4 permite tiempos de ciclo todavía más rápidos que el utilizado para producir preformas 50 del tipo ilustrado en la Figura 3. Tal como se indicó anteriormente, una de las mayores barreras para acortar la duración del ciclo es el tiempo que necesita el PET para enfriarse en el molde después de la inyección. Si una preforma, que comprende PET, no ha sido suficientemente enfriada antes de que se expulse desde el mandril, se hará sustancialmente cristalina y causará potencialmente dificultades durante el moldeo por soplado. Además, si la capa de PET no ha sido enfriada suficiente antes de que tenga lugar el proceso de sobremoldeo, la fuerza del material de barrera que entra en el molde eliminará por lavado parte del PET cerca de la zona de entrada. El diseño de la preforma, ilustrado en la Figura 4, trata de resolver ambos problemas haciendo la capa de PET más delgada en el centro de la zona del casquete extremo 42, que lo es donde la entrada está en el molde. La sección de entrada delgada permite al zona de entrada enfriarse con mayor rapidez de modo que la capa de PET no revestida pueda retirarse del molde en un periodo relativamente corto de tiempo, mientras se sigue evitando la cristalización de la entrada y el lavado del PET durante la segunda fase de inyección o sobremoldeo

Las características físicas de los materiales de barrera preferidos ayudan a hacer utilizable este tipo de diseño de la preforma. Habida cuenta de la similitud en las propiedades físicas, los recipientes que tienen partes de pared que sean principalmente material de barrera se pueden obtener sin sacrificar las prestaciones del recipiente. Si el material de barrera utilizado no fuera similar a PET, un recipiente que tenga una composición de pared variable, según se ilustra en la Figura 4, probablemente tendría puntos débiles u otros defectos que podrían afectar a las prestaciones del recipiente.

2. Segundo procedimiento preferido y aparatos para sobremoldeo

Un segundo aparato preferido 150 para realizar el proceso de sobremoldeo es especialmente adecuado para admitir las propiedades de la capa interior de PET de la preforma y de la capa exterior del material de barrera. Como se indicó anteriormente, el material de barrera suele ser amorfo y enfriará a un estado semicristalino sea cual fuere la velocidad de enfriamiento. Sin embargo, el PET se enfriará para ser sustancialmente cristalino, a no ser que se enfríe con gran rapidez. Si, sin embargo, el PET se enfría rápidamente, la cristalización será reducida al mínimo y el PET será principalmente amorfo y adecuado para el moldeo por soplado. Puesto que la capa interior de la preforma preferida está formada de PET y la capa exterior está formada de un material de barrera es muy importante enfriar rápidamente la capa interior de la preforma para evitar la cristalización del PET. De este modo, este segundo aparato preferido retiene la preforma completada en un mandril de enfriamiento 98 durante un tiempo después de la retirada desde la cavidad de revestimiento de molde 158. En consecuencia, el mandril 98 sigue extrayendo calor desde la capa interior de la preforma, mientras que las cavidades de molde de preforma 156, 158 están disponibles para obtener otras preformas.

La Figura 17 ilustra la segunda forma de realización de un aparato 150 para sobremoldeo. Las tolvas 176, 178 alimentan las máquinas de inyección 152, 154 que calientan el PET y los materiales de barrera y proporcionan flujos de masa fundida inyectados en la cavidad de moldeo de preforma 156 y en la cavidad de revestimiento 158, respectivamente. Como en la primera forma de realización preferida anteriormente descrita, el molde está dividido en una mitad fija 180 y una mitad móvil 182, la mitad fija 180 tiene al menos dos secciones de cavidad del molde 184, 186, comprendiendo cada una al menos una cavidad de molde idéntica. La primera sección de molde fija 184 tiene al menos una cavidad de moldeo de preforma 158 allí formada y la segunda sección de molde fija 186 presenta al menos una cavidad de revestimiento de preforma 158 formada en ella.

El molde de la presente forma de realización tiene, además, otros aspectos ya descritos con anterioridad. Por ejemplo, el sistema de enfriamiento del molde presenta tubos de enfriamiento con orificios de entrada y salida para una circulación continua de refrigerante enfriado a través de los elementos del molde; coladas calientes comunican la materia plástica fundida desde un aparato de inyección a un espacio vacío situado entre un mandril y una cavidad del molde adaptados para formar una capa de preformas; las mitades del molde están construidas de metal duro y las clavijas de alineación y los correspondientes receptáculos ayudan a la alineación de la mitad móvil en la mitad fija. Algunos
de estos componentes de moldeo están comercialmente disponibles a través de Husky Injection Molding Systems Ltd.

Con referencia a la Figura 18, la mitad móvil 182 del molde comprende una mesa giratoria 160 dividida en preferentemente cuatro estaciones (A, B, C, D) cada una de ellas separada por un ángulo de rotación de 90º. En la forma de realización ilustrada, cada estación tiene un mandril único 98 fijado, que corresponde a la cavidad única formada en cada sección fija 180. Sin embargo, como en la primera forma de realización preferida antes examinada, el número de mandriles por estación se puede ajustar para aumentar el rendimiento de la máquina, en tanto que se incremente correspondientemente el número de cavidades en cada sección del molde.

En consecuencia, aunque la forma de realización ilustrada muestra solo un mandril por estación, lo que produciría solamente una preforma por estación en cada ciclo de producción, el aparato podría tener, por ejemplo, tres, ocho o incluso cuarenta y ocho mandriles por estación y cavidades por sección del molde.

Aunque todos los mandriles 98 son sustancialmente idénticos, se describirán y etiquetarán aquí como en relación con la estación respectiva en la que están situados. De este modo, el mandril 98 dispuesto en la estación A está etiquetado 98A, el mandril dispuesto en la estación B está etiquetado 98B y así sucesivamente. Como se describió anteriormente, los mandriles 98A-D sirven como la forma del molde para el interior de la preforma. Asimismo, sirven como un sistema de transporte y enfriamiento para la preforma durante la operación de moldeo.

El presente aparato 150 está diseñado para utilizar aproximadamente los mismos tiempos de inyección, materiales y temperaturas antes descritos. Sin embargo, la orientación del aparato y los moldes en la mesa giratoria 180 están adaptados para optimizar el enfriamiento de las preformas y el rendimiento de salida por el aparato. Un procedimiento preferido para utilizar este aparato para el sobremoldeo de una preforma de dos capas, en particular una preforma de dos capas que presente un material de barrera formado como la capa exterior, se describe a continuación. Para ilustrar el funcionamiento de este aparato, el moldeo de una preforma se describirá siguiendo la estación A a través de un ciclo de producción completo. Se apreciará que las estaciones B-D producen también preformas al mismo tiempo que la estación A. La Figura 19 es un diagrama que muestra las actividades relativas de cada una de las estaciones en cada punto del ciclo de producción.

El comienzo de un ciclo, el mandril 96A en la estación A está desocupado y directamente alineado con la cavidad de moldeo de preformas 156 de la primera sección 184 del molde fijo 182. Un actuador 162, preferentemente hidráulico, eleva la mesa giratoria 130 de modo que el mandril 98A se inserta en la cavidad de moldeo 156. El espacio vacío entre el mandril 98A y la cavidad 156 se rellena a continuación con una masa fundida de PET y se deja que se enfríe en el molde durante un corto periodo de tiempo, permitiendo así que la preforma moldeada desarrolle el revestimiento exterior de enfriamiento antes descrito. La mesa giratoria 130 se baja a continuación, ejerciendo así una tracción sobre el mandril 98A para extraerlo de la cavidad de moldeo 156. La preforma que se acaba de inyectar permanece en el mandril 98A. Una vez los mandriles 98 retirados de las cavidades, la mesa giratoria 130 se desplaza en un ángulo de rotación de 90º, de modo que el mandril 98A esté directamente alineado con la cavidad de revestimiento 158 de la segunda sección del molde fija 186. La mesa giratoria 130 es de nuevo elevada, insertando el mandril 98A y la preforma asociada en la cavidad de revestimiento 158. Una masa fundida de material de barrera se inyecta para recubrir la preforma y se deja enfriar durante un corto periodo de tiempo. La mesa 130 se hace descender de nuevo y la preforma moldeada completamente inyectada permanece en el mandril 98A. La mesa giratoria se hace girar un ángulo de 90º, pero el mandril 98A ya no está alineado con ninguna cavidad del molde. En cambio, el mandril 98A se deja en una posición abierta y el sistema de enfriamiento dentro del mandril 98A sigue enfriando la preforma con rapidez desde la superficie interior. Como alternativa el mandril 98A puede alinearse también con un sistema de enfriamiento 163 que tiene, por ejemplo, tubos enfriadores de aire o de agua 165 adaptados para recibir el mandril 98A y la preforma asociada, enfriando la preforma desde la superficie exterior, mientras tanto, los mandriles 98B y 98C de las estaciones B y C están interactuando con las cavidades de revestimiento y de moldeo 156, 158, respectivamente. Una vez terminadas las inyecciones, la mesa gira de nuevo en un ángulo de 90º. Otra vez más, el mandril 98A no está alineado con ninguna cavidad del molde y prosigue el proceso de enfriamiento. Los mandriles 98C y 98D de las estaciones C y D están, en este momento, interaccionando con las cavidades de revestimiento y de moldeo 156, 158, respectivamente. La preforma de enfriamiento se expulsa a continuación desde el mandril 98A por un eyector y se retira por un dispositivo tal como un robot. El robot depositará la preforma completada sobre un transportador, recipiente de recogida o similar. Con la preforma ahora expulsada, el mandril 98A queda de nuevo desocupado. Una vez que las estaciones C y D han completado sus interacciones con las cavidades del molde, la mesa giratoria gira de nuevo un ángulo de 90º y la estación A y el mandril
98A están de nuevo alineados con la cavidad de moldeo de preforma 156. De este modo el ciclo se inicia de nuevo.

El anterior aparato 150 puede adaptarse para crear un aparato 170 con mejor versatilidad. Con la siguiente referencia a las Figuras 20 y 21, en lugar de que la mesa giratoria completa 130 sea elevada y bajada por un actuador hidráulico único, cada estación de la mesa giratoria 130 podría conectarse a su propio actuador dedicado 172. De este modo, cada una de las estaciones puede funcionar con independencia para permitir la optimización del proceso para la operación de sobremoldeo. Por ejemplo, dependiendo del material inyectado, puede ser preferible enfriar el material recientemente inyectado en una cavidad durante un tiempo más largo o más corto que el material inyectado en otra cavidad. Los actuadores hidráulicos dedicados 172 permiten que las estaciones se muevan con independencia en acoplamiento y desacoplamiento con la respectiva cavidad del molde 156,158.

Aunque el aparato antes descrito fue examinado en el contexto de conformar una preforma de dos capas, se apreciará que los principios de construcción y funcionamiento enseñados se pueden adaptar para el moldeo de preformas que presenten numerosas capas. Por ejemplo, estaciones adicionales se podrían disponer sobre la mesa giratoria y máquinas de inyección adicionales y cavidades de revestimiento asociadas se podrían disponer sobre la máquina para proporcionar inyecciones de capas adicionales.

3. Tercer procedimiento preferido y aparato para sobremoldeo

Las Figuras 22 a 24 ilustran un tercer procedimiento preferido y el correspondiente aparato 250 para sobremoldeo, que utiliza el principio de retener las preformas recientemente inyectadas en el macho para acelerar el enfriamiento de la capa interior de las preformas. Mientras las preformas se están enfriando de este modo, otros mandriles interacciones con las cavidades del molde para formar otras preformas. La preforma enfriada se expulsa desde el mandril, sobre el que fue formada inmediatamente antes de que el mandril se reutilice para moldear todavía otra preforma.

El aparato 250 comprende una primera cavidad del molde fija 256 unida mediante coladas calientes a un aparato de inyección 252 que suministra una masa fundida de PET. Un segundo aparato de inyección 254 está adaptado para suministrar un flujo de masa fundida de un material de barrera y está orientado en sentido vertical y estacionario adyacente a la primera cavidad. Una mesa giratoria 260 está montada sobre un elemento de soporte 264 dispuesto de forma deslizable sobre guías de deslizamiento 266, que permiten a la mesa giratoria 260, y a todas sus partes asociadas, desplazarse horizontalmente de un lado a otro sobre las guías de deslizamiento 266. La mesa giratoria 260 puede girar a través de un plano vertical. A lo largo de los bordes periféricos de la mesa hay estaciones (AA, BB, CC, DD) similares a las anteriormente descritas. Los mandriles 98AA-98DD están dispuestos en las estaciones AA-DD, respectivamente. Una segunda cavidad del molde 258 está dispuesta por encima de la mesa giratoria 260 y a ella unida. La cavidad del molde 258 es desplazable por actuadores 268 tales como cilindros hidráulicos o elementos similares en acoplamiento y desacoplamiento con un mandril 98 dispuesto en la estación asociada. La segunda cavidad del molde 258 se desplaza también horizontalmente con el aparato de la mesa giratoria. Las estaciones de la mesa giratoria y las cavidades del molde presentan cada una sistemas de enfriamiento, sistemas de coladas calientes, sistemas de alineación y dispositivos similares en la forma antes descrita.

La Figura 22 ilustra el presente aparato 250 en una posición abierta con ninguno de los moldes acoplados. La Figura 23 ilustra el aparato 250 en una posición cerrada con los mandriles acoplados con las respectivas cavidades. Además, la Figura 23 ilustra la segunda cavidad del molde 258 en posición para recibir un flujo de masa fundida procedente del segundo aparato de inyección 254. Para desplazarse desde la posición abierta a la posición cerrada, la segunda cavidad del molde 258 se retira primero hacia la mesa giratoria 260 y en acoplamiento con el correspondiente mandril 98. A continuación, el conjunto de la mesa giratoria se desplaza horizontalmente a lo largo de las guías de deslizamiento para acoplar la primera cavidad 256 con el correspondiente mandril 98. Una vez realizado el acoplamiento, la segunda cavidad del molde 258 está en comunicación con la segunda fuente de masa fundida 254.

Un procedimiento para obtener una preforma sobremoldeada de dos capas se describe a continuación. Sin embargo, como en la descripción anterior, un mandril particular 98AA será seguido a través de un ciclo de producción. Se apreciará que los otros mandriles 98BB-DD están en uso simultáneo en otras etapas del ciclo. La Figura 24 ilustra un diagrama que muestra las etapas que realizarán cada estación y mandril cuando se obtenga una preforma utilizando este aparato e ilustrando las posiciones relativas de cada estación durante el ciclo de producción.

Al principio de un ciclo, el aparato está en la posición abierta y el mandril 98AA está desocupado de cualquier preforma. Está orientado de modo que se extiende horizontalmente y está alineado con la primera cavidad del molde 256. Simultáneamente el mandril 98DD, que tiene una preforma de PET monocapa ya dispuesta en dicho mandril, está orientado verticalmente y alineado con la segunda cavidad del molde 258. Para dosificar los moldes, la segunda cavidad del molde 258 se lleva primero a acoplamiento con el mandril 98DD y el conjunto de la mesa giratoria se desplaza horizontalmente a lo largo de las guías de deslizamiento 266 de modo que el mandril 98AA se acople con la primera cavidad del molde 256 y el segundo inyector 254 se lleve a comunicación con la segunda cavidad del molde 258. EL primer inyector 252 inyecta, a continuación, un flujo de masa fundida de PET en la primera cavidad del molde 256 para rellenar el espacio vacío entre el mandril 98AA y la primera cavidad del molde 256. Simultáneamente, el segundo inyector 254 inyecta un flujo de masa fundida de material de barrera en el espacio vacío entre la segunda cavidad del molde 258 y la capa de PET dispuesta en el mandril 98DD. Después de un corto periodo de enfriamiento, durante el cual se forma un revestimiento exterior sobre la preforma de PET que se acaba de inyectar, la mesa giratoria 260 se desplaza horizontalmente a lo largo de las guías de deslizamiento para desacoplar el mandril 98AA con respecto a la primera cavidad 256. Como se describió anteriormente, la preforma que se acaba de inyectar permanece en el mandril 98AA. La segunda cavidad del molde 258 se retira a continuación desde el mandril 98DD y la mesa giratoria 260 se hace girar un ángulo de 90º, de modo que el mandril 98AA está ahora alineado con la segunda cavidad del molde 258 y el mandril 98BB está ahora alineado con la primera cavidad del molde 256. El molde se cierra en la forma antes descrita y una capa de material de barrera se inyecta en la preforma de PET en el mandril 98AA, mientras que una preforma de PET se forma en el mandril 98BB. Después de un corto periodo de tiempo de enfriamiento el molde se abre de nuevo en la forma antes descrita y la mesa 260 se hace girar un ángulo de 90º. El mandril 98AA está ahora libre de cualquier cavidad del molde y la preforma recientemente moldeada, dispuesta en el mandril 98AA se enfría durante este tiempo. Simultáneamente, los mandriles 98BB y 98CC están en comunicación con las cavidades del molde. Una vez terminadas las inyecciones que implican a los mandriles 98BB y 98CC, la mesa 260 se hace girar de nuevo en un ángulo de 90º. Una vez más, el mandril 98AA es retenido en una posición de enfriamiento fuera de alineación con cualquier cavidad del molde. Simultáneamente, los mandriles 98CC y 98DD se acoplan con las cavidades del molde y tienen capas allí inyectadas. La preforma ahora enfriada se expulsa desde el mandril 98AA a un transportador o recipiente de recogida por debajo de la mesa giratoria 260 y la mesa giratoria 260 se hace girar de nuevo en un ángulo de 90º. EL mandril 98AA está de nuevo desocupado, alineado con la primera cavidad del molde 258 y preparado para iniciar otro ciclo de producción.

Aunque el aparato antes descrito 250 ha sido examinado en el contexto de formación de una preforma de dos capas, se apreciará que los principios de construcción y funcionamiento enseñados se pueden adaptar para moldear preformas que tengan numerosas capas. Por ejemplo, se podrían disponer estaciones adicionales sobre la mesa giratoria y disponer máquinas de inyección adicionales, y sus cavidades de revestimiento asociadas, en la máquina para proporcionar inyecciones de capas adicionales.

4. Moldeo de inyección lamelar

Una capa de barrera o una preforma de barrera se pueden obtener también por un proceso denominado moldeo de inyección lamelar (LIM). La esencia de los procesos de LIM es la creación de un flujo de masa fundida que está constituido por una pluralidad de capas delgadas. En esta aplicación, se prefiere que el flujo de masa fundida de LIM esté constituido por capas delgadas alternadas de PET y de material de barrera. El proceso LIM puede utilizarse en conjunción con el aparato de sobremoldeo preferido, antes descrito, para el sobremoldeo de un revestimiento de múltiples capas delgadas.

Un procedimiento de moldeo de inyección lamelar se realiza utilizando un sistema similar al enseñado en varias patentes de Schrenk, patentes US nº 5.202.074, nº 5.540.878 y nº 5.628.950, cuyas enseñanzas se incorporan en la presente en su totalidad a modo de referencia, aunque el uso de dicho procedimiento así como otros procedimientos que obtienen flujos de masa fundida lamelares similares se consideran como parte de la presente invención. Con referencia a la Figura 25, se ilustra una vista esquemática de un sistema LIM 270. El sistema ilustrado en la Figura 25 muestra un sistema de dos materiales, pero se entenderá que un sistema para tres o más materiales podría utilizarse de una forma similar. Los dos materiales que han de formar las capas, al menos uno de los cuales es preferentemente una resina de barrera, se colocan en tolvas separadas 272 y 274, que alimentan dos cilindros separados 276 y 278, respectivamente. Los materiales son objeto de coextrusión a velocidades diseñadas para proporcionar las cantidades relativas
deseadas de cada material para formar un flujo de masa fundida lamelar constituido por una capa de cada cilindro.

La salida de flujo de masa fundida lamelar desde los cilindros combinados se aplica, a continuación, a un sistema de generación de capas 280. En el sistema de generación de capas 280, el flujo de masa fundida de dos capas se multiplica en un flujo de masa fundida multicapa mediante repetición de una serie de acciones muy similares a las que harían obtener una especie de masa pastelera que tenga varias capas. En primer lugar, se divide una sección del flujo de masa fundida en dos porciones perpendiculares a la interfaz de las dos capas. A continuación, las dos porciones se aplanan de modo que cada una de ellas esté próxima a como era la sección original antes de que fuera dividida en la primera etapa, pero solamente con la mitad de grosor que la sección original. A continuación las dos porciones se recombinan en una sola que tenga dimensiones similares a la sección original, pero teniendo cuatro capas apilando una sección sobre la parte superior de la otra, de modo que las subcapas de los dos materiales estén paralelas entre sí. Estas tres etapas de división, aplanamiento y recomendación del flujo de masa fundida se pueden realizar varias veces para crear más capas más delgadas. El flujo de masa fundida se puede multiplicar realizando las operaciones de división, aplanamiento y recombinación varias veces para obtener un flujo de masa fundida único constituido por una pluralidad de subcapas de los materiales componentes. En esta forma de realización de dos materiales, la composición de las capas alternará entre los dos materiales. La salida desde el sistema de generación de capas pasa a través de un cuello 282 y se inyecta en un molde para formar una preforma o un revestimiento.

Un sistema tal como el ilustrado en la Figura 25, para generar un flujo de masa fundida lamelar, se puede utilizar en lugar de uno o ambos inyectores en el proceso de sobremoldeo y el aparato antes descrito. Como alternativa, una preforma de barrera se podría formar utilizando una inyección única de un flujo de masa fundida UM limpia sin el flujo de masa fundida incluye material de barrera. Si una preforma se obtiene exclusivamente a partir de un flujo de masa fundida UM o se obtiene teniendo una capa interior que fue obtenida a partir de un flujo de masa fundida UM y el recipiente obtenido ha de estar en contacto con comestibles, se prefiere que todos los materiales en dicho flujo de masa fundida UM tengan la aprobación de la FDA.

En una forma de realización preferida, una preforma del tipo ilustrado en la Figura 4 se obtiene utilizando un proceso de inyección-sobreinyección, en el que un flujo de masa fundida lamelar se inyecta en las cavidades de revestimiento de barrera. Dicho proceso, en el que una preforma es sobremoldeada con un flujo de masa fundida lamelar, se puede denominar sobreinyección LIM. En un proceso de sobreinyección LIM para crear una preforma a partir de la cual se fabrique una botella para bebidas mediante moldeo por soplado, la capa primera o interior 72 es preferentemente de PET virgen y el flujo de masa fundida UM es preferentemente un material de barrera, tal como PHAE y PET reciclado. El PET reciclado se utiliza en la capa exterior 74 porque no estará en contacto con los comestibles y es más barato de utilizar para constituir la parte voluminosa de un recipiente que sea de PET virgen o de la mayoría de los materiales de barrera.

La Figura 4A ilustra una vista ampliada de una sección de pared 3 de una preforma del tipo ilustrado en la Figura 4 obtenida por un proceso de sobreinyección UM. La capa interior 72 es de un solo material, pero la capa exterior 74 está constituida por una pluralidad de microcapas formadas por el proceso UM.

Un proceso, a modo de ejemplo, para obtener dicha preforma es como sigue. Tereftalato de polietileno reciclado se aplica a través de una tolva de alimentación 272 a un primer cilindro 276, mientras que, simultáneamente un material de barrera se aplica a través de una segunda tolva de alimentación 274 a un segundo cilindro 278. Los dos materiales son objeto de coextrusión a tasas de aportación que proporcionen un flujo de masa fundida lamelar de dos capas constituido preferentemente por un 60 a 95% en peso de teleftalato de polietileno reciclado y preferentemente de 5 a 40% en peso de material de barrera. El flujo de masa fundida lamelar se aplica al sistema de generación de capas 280 en el que un flujo de masa fundida lamelar, constituido por los dos materiales, se forma mediante operaciones de división, aplanamiento y recombinación del flujo de masa fundida, preferentemente al menos dos veces. Este flujo de masa fundida lamelar sale en 282 y a continuación, se inyecta en un molde, tal como el ilustrado en la Figura 9. Preferentemente, el flujo de masa fundida lamelar se inyecta en las cavidades de revestimiento de preformas 120 en un aparto de sobremoldeo tal como el ilustrado en las Figuras 10 y 11 sobre una preforma, para constituir una preforma revestida por el proceso LIM-sobreinyección que comprende una capa de barrera constituida por microcapas alternadas de material de barrera y PET reciclado.

En otro proceso a modo de ejemplo, PET virgen se aplica a través de una tolva de alimentación 272 a un primer cilindro 276, mientras que, simultáneamente, se aplica B-010 a través de una segunda tolva de alimentación 274 a un segundo cilindro 278. Los dos polímeros son coextruídos en proporciones adecuadas para obtener un flujo de masa fundida constituido preferentemente por 60 a 95% en peso de teleftalato de polietileno virgen y preferentemente del 5 al 40% en peso de material B-010. El flujo de masa fundida de dos capas se aplica a un sistema de generación de capas 280 en el que se forma un flujo de masa fundida lamelar constituido por dos materiales mediante la operación de división, aplanamiento y recombinación del flujo de masa fundida, preferentemente al menos dos veces. Este flujo de masa fundida lamelar sale en 282 y a continuación se inyecta en las cavidades de moldeo de preformas 158, 258 de cualquiera de los aparatos de sobremoldeo 150, 250 antes descritos. Esta preforma UM inicial se sobreinyecta con PET reciclado en las cavidades de revestimiento de preforma 158, 258, para obtener una preforma con una capa interior constituida por microcapas alternadas de material de barrera y PET virgen y una capa exterior de PET reciclado. Dicho proceso se puede denominar sobre inyección-LIM.

En las formas de realización del procedimiento LIM-sobreinyección o sobreinyección-LIM de preformas multicapas, el sistema de inyección lamelar se puede utilizar para poder proporcionar las ventajas de una pluralidad de subcapas alternadas y repetidas, preferentemente constituidas por PET y un material de barrera. Las múltiples capas de estas formas de realización de la invención ofrecen una salvaguarda adicional contra la difusión prematura de gases a través de la pared lateral del recipiente de bebidas u otro recipiente de productos alimenticios.

H. Mejora del rendimiento del molde

Como se describió anteriormente, las mitades del molde presentan un sistema de enfriamiento extensivo constituido por un refrigerante en circulación a través del molde para poder conducir calor y mejorar así las propiedades de absorción de calor del molde. Con referencia a la Figura 26 que es una sección transversal de un mandril de molde 298 y la cavidad 300 que presenta características de conformidad con la presente invención, el sistema de enfriamiento del molde se puede optimizar, para las cavidades del molde, disponiendo tubos enfriadores 302 en una espiral alrededor de la cavidad del molde 300 e inmediatamente debajo de la superficie 304. El enfriamiento rápido permitido por dicho sistema de enfriamiento ayuda a evitar la cristalización de la capa de PET durante el enfriamiento. Además, el enfriamiento rápido disminuye el tiempo de ciclo de producción permitiendo la retirada de las preformas inyectadas desde las cavidades del molde con rapidez, de modo que la cavidad del molde 300 se pueda reutilizar casi inmediatamente.

Según se describió anteriormente, la zona de entrada 306 de la cabeza del molde 300 es especialmente pivotante para determinar la duración del ciclo. El espacio vacío cerca de la entrada 308, que constituirá el extremo de base de la preforma moldeada 304, recibe la última porción del flujo de masa fundida a inyectarse en la cavidad del molde 300. De este modo, esta porción es la última en iniciar su enfriamiento. Si la capa de PET no fue suficientemente enfriada antes de que tenga lugar el proceso de sobremoldeo, la fuerza de la masa fundida de material de barrera que penetra en el molde puede eliminar por lavado parte del PET situado cerca de la zona de entrada 308. Para acelerar el enfriamiento en la zona de entrada de la cavidad del molde para disminuir así la duración del ciclo, elementos de inserción 310 de un material de transferencia térmica especialmente alta, tal como ampcoloy se pueden disponer en el molde en la zona de la entrada 308. Estos elementos de inserción de ampcoloy 310 extraerán calor a una gran rapidez. Para ampliar y proteger los elementos de inserción de ampcoloy 310 una delgada capa de nitruro de titanio o cromo duro se puede depositar sobre la superficie 312 del ampcoloy para formar una superficie dura. Dicha superficie depositada estaría preferentemente entre sólo 0,001 y 0,01 pulgadas de espesor y preferentemente en torno a 0,002 pulgadas de espesor.

Como se describió anteriormente, el mandril 298 es de importancia especial en el proceso de enfriamiento porque enfría directamente la capa de PET interior. Para mejorar el efecto de enfriamiento del mandril 298 sobre la superficie interior de la preforma y especialmente para mejorar el efecto de enfriamiento del mandril 298 en el reactor de entrada de la preforma o extremo de base 314, el mandril 298 es preferentemente sustancialmente hueco, presentando una pared uniforme relativamente delgada 320, según se ilustra en la Figura 26. Preferentemente este espesor uniforme está comprendido entre 2,5 y 7,5 mm (0,1 pulgadas y 0,3 pulgadas) y todavía más preferentemente en torno a 5 mm (0,2 pulgadas). Es especialmente importante que la pared 320 en el extremo de base 322 del mandril 298 no sea más gruesa que el resto de la pared del mandril 314 porque la pared delgada ayuda a una comunicación rápida del calor desde la zona de entrada fundida 314 de la preforma inyectada.

Para mejorar todavía más la capacidad de enfriamiento del mandril, se puede suministrar agua de enfriamiento en una disposición de burbujeador 320. Un tubo macho 332 se dispone centralmente en el mandril 298 y proporciona refrigerante enfriado C a su extremo de base 322. Puesto que el extremo de base 322 es el primer punto del mandril 298 contactado por este refrigerante C, el refrigerante es más frío y efectivo en este lugar. De este modo, la zona de entrada 314 de la preforma inyectada se enfría a mayor rapidez que el resto de la preforma. El refrigerante inyectado en el mandril en el extremo de base 322 prosigue a lo largo del mandril 298 y sale a través de un conducto de salida 334. Una pluralidad de nervaduras 336 están dispuestas en una configuración en espiral alrededor del macho 332 para dirigir el refrigerante C a lo largo de la pared del mandril.

Otra manera de mejorar la refrigeración de la zona de entrada de la preforma se describió con anterioridad e implica la formación de la cavidad del molde, de modo que la capa de PET interior sea más delgada en la zona de entrada que en el resto de la preforma inyectada, según se ilustra en la figura 4. de este modo, la zona de entrada delgada se enfría rápidamente a un estado sustancialmente sólido y se puede retirar con rapidez desde la primera cavidad del molde, insertarse en la segunda cavidad del molde y presentar una capa de material de barrera inyectado sin producir el lavado del PET.

En el esfuerzo continuado para reducir la duración del ciclo, preformas inyectadas se retiran desde las cavidades del molde con la mayor rapidez posible. Sin embargo, se puede apreciar que el material recientemente inyectado no está necesariamente solidificado por completo cuando la preforma inyectada se retira desde la cavidad del molde. Esto da lugar a posibles problemas al retirar la preforma desde la cavidad 300. Fricción o incluso un vacío entre el plástico maleable caliente y la superficie de la cavidad del molde 304 puede causar resistencia que produzca daños a la preforma inyectada cuando se hace un intento de retirarla desde la cavidad del molde 300.

En condiciones típicas, las superficies del molde están pulidas y muy lisas para poder obtener una superficie suave de la parte inyectada. Sin embargo, las superficies pulidas tienden a crear tensión superficial a lo largo de dichas superficies. Esta tensión superficial puede crear fricción entre el molde y la preforma inyectada, que puede dar lugar a posibles daños en la preforma inyectada durante su retirada desde el molde. Para reducir la tensión superficial, las superficies del molde son preferentemente tratadas con un dispositivo de lijado muy fino para producir una ligera rugosidad en la superficie del molde. Preferentemente, el papel de lija tiene una granulometría entre aproximadamente 400 y 700. Más preferentemente, se utiliza un papel de lija de 600 granos. Además, el molde es preferentemente lijado en solamente una dirección longitudinal, facilitando todavía más la retirada de la preforma inyectada desde el molde.

Durante la inyección, se extrae aire desde la cavidad del molde 300 por el flujo de masa fundida inyectada. Como resultado, se puede desarrollar un vacío entre la preforma inyectada y la pared de la cavidad del molde 304. Cuando la preforma inyectada se retira desde la cavidad 300, el vacío puede ofrecer resistencia a la retirada, dando lugar a daños en la preforma no completamente solidificada. Para eliminar el vacío, se puede utilizar un sistema de inserción de aire 340. Con nueva referencia a las figuras 27 y 28, se enseña una forma de realización de un sistema de inserción de aire 340. En una junta 342 de elementos separados de la cavidad del molde 300, se forma preferentemente una muesca 344 circunferencialmente alrededor y con abertura en la cavidad del molde 300. Preferentemente, la muesca 344 está formada por un escalón 346 de entre 0,05 mm y 0,127 mm (0,02 pulgadas y 0,05 pulgadas) y más preferentemente en torno a 0,076 mm (0,003 pulgadas) de profundidad. Debido a su pequeño tamaño, la muesca 344 no se rellenará con plástico durante la inyección, pero permitirá que se introduzca aire A en la cavidad del molde 300 para superar el vacío durante la retirada de la preforma inyectada desde la cavidad del molde 300. Un conducto de aire 350 une la muesca 344 a una fuente de presión de aire y una válvula (no ilustrada) controla el suministro de aire A. Durante la inyección, la válvula se cierra de modo que la masa fundida rellene la cavidad del molde 300 sin resistencia del aire. Una vez terminada la inyección, la válvula se abre y un suministro de aire se entrega a la muesca 344 a una presión entre aproximadamente 51707 Pa y 1034214 Pa (75 psi y 150 psi) y más preferentemente, entorno a 68948 Pa (100 psi). El suministro de aire elimina cualquier vacío que pueda formarse entre la preforma inyectada y la cavidad del molde, ayudando a la retirada de la preforma. Aunque los dibujos muestran solamente una ranura de alimentación de aire única 344 en la cavidad del molde 300, se puede proporcionar cualquier número de dichas muescas y en una diversidad de formas que depende del tamaño y forma del molde.

Mientras algunas de las mejoras anteriormente descritas para el rendimiento del molde son específicas para el procedimiento y el aparato aquí descritos, los expertos en esta materia apreciarán que estas mejoras se pueden aplicar también en numerosos tipos diferentes de aplicaciones de moldeo por inyección de plástico y aparatos asociados. Por ejemplo, el uso de ampcoloy en un molde puede acelerar la eliminación de calor y disminuir notablemente los tiempos de ciclo para una diversidad de tipos de molde y materiales fundidos. Además, la rugosidad de las superficies de moldeo y los sistemas de suministro de presión de aire proporcionados puede facilitar la extracción de la pieza para una diversidad de tipos de molde y materiales fundidos.

I. Formación de recipientes preferidos mediante moldeo por soplo

Los recipientes con revestimiento de barrera preferiblemente se obtienen mediante moldeo por soplado de las preformas con revestimiento de barrera, cuya creación se enseñó con anterioridad. Las preformas con revestimiento de barrera se pueden moldear por soplado utilizando técnicas y condiciones muy similares, sino idénticas, a las que se utilizan para el soplado de preformas de PET no revestidas en recipiente. Dichas técnicas y condiciones para el moldeo por soplado de preforma de PET monocapa en botellas son bien conocidas para los expertos en esta materia y se pueden utilizar o adaptar cuando sea necesario.

En términos generales, en dicho proceso, la preforma se calienta a una temperatura de preferentemente 80 a 120ºC y más preferentemente de 100 a 105ºC y dado un breve periodo de tiempo para obtener el equilibrio. Una vez obtenido el equilibrio, se estira a una longitud que se aproxima a la longitud del recipiente final. Después del estirado, se fuerza aire presurizado en la preforma que actúa para expandir las paredes de la preforma para adaptarse al molde en el que se apoya, creando así el recipiente.

J. Pruebas de botellas laminadas

Varias botellas se obtuvieron según los procedimientos de sobremoldeo de la presente invención, teniendo cantidades variables de IPA en el PET y utilizando PHAE como el material de barrera. Las botellas de control fueron obtenidas también a partir de PET que no tiene ningún IPA.

Las botellas de prueba se obtuvieron mediante moldeo por soplado de preformas realizadas mediante el proceso de sobremoldeo antes descrito. A continuación, se realizó una prueba de impactos en las botellas, de tal modo que la pared lateral (parte del cuerpo) de cada botella fue golpeada por una fuerza de impacto. A continuación, se observaron las botellas para detectar signos de daño físico y lo que es más importante, la delaminación del material laminado en la pared lateral de la botella.

Se descubrió que las botellas, que presentan capas de PET interiores con más altos niveles de IPA, experimentaron menos delaminación cuando se sometieron a la prueba de impactos que los laminados que presentan niveles más bajos de IPA, que todavía se comportaron mejor que las botellas obtenidas a partir de PET sin ningún IPA en absoluto. De este modo, se demuestra que la mejor adhesión entre las capas del laminado se consigue cuando se utiliza IPA-PET en la obtención de laminados con materiales fenoxi.

Aunque la presente invención ha sido descrita en términos de algunas formas de realización preferidas y algunos procedimientos a modo de ejemplo, ha de entenderse que el alcance de la invención no está así limitado. Por el contrario, el solicitante entiende que el alcance de la invención está limitado exclusivamente por referencias a las reivindicaciones adjuntas y que las variaciones sobre los procedimientos y materiales aquí enseñados, que son evidentes para los expertos en esta materia, caerán dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

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1. Molde para preformas de moldeo por inyección, que comprende:

un conjunto de mandriles (98, 298) y por lo menos un primer conjunto de cavidades (300),

presentando cada mandril (98, 298) una pared (320, 314) y un tubo de suministro de refrigerante dispuesto en el interior del mandril (98, 298) para suministrar refrigerante en circulación al extremo de base (322) del mandril (98, 298) y

presentando cada cavidad (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) del primer conjunto una entrada (102, 308) para inyectar masa fundida plástica,

en el que al menos una parte de la cavidad (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) y/o el mandril (98, 298) comprende un material de alta transferencia térmica.
2. Molde según la reivindicación 1, que comprende además un segundo conjunto de cavidades (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300), presentando cada cavidad del segundo conjunto una entrada (102, 308) para inyectar masa fundida plástica, en el que al menos una parte de la cavidad (258) comprende un material de alta transferencia térmica.
3. Molde según la reivindicación 1 ó 2, en el que al menos una parte de una o más de las cavidades (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) comprende un material de alta transferencia térmica.
4. Molde según la reivindicación 1 ó 2, en el que al menos una parte de los mandriles (98, 298) comprende un material de alta transferencia térmica.
5. Molde según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque la zona de entrada (308) de cada cavidad (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) comprende un elemento de inserción (310) de material de alta transferencia térmica.
6. Molde según la reivindicación 1, 2 ó 4, caracterizado porque el extremo de base (322) de cada mandril (98, 298) comprende un material de alta transferencia térmica.
7. Molde según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque un primer espacio vacío (100) se define entre cada mandril (98, 298) y cada cavidad (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) del primer conjunto y cada cavidad del primer conjunto está dimensionada y adaptada de modo que el espacio vacío (100) sea más delgado en la proximidad de una entrada de la cavidad (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) que a lo largo de una parte de cuerpo de la cavidad (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300).
8. Molde según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se define un segundo espacio vacío (100) entre cada mandril (98, 298) y cada cavidad (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) del segundo conjunto y cada cavidad (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) del segundo conjunto está dimensionada y adaptada de modo que el espacio vacío (100) sea mayor en la proximidad de una entrada de cavidad (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) que a lo largo de un cuerpo de la cavidad (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300).
9. Molde según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además un sistema de inyección de aire (340) en el que el sistema de inyección de aire comprende una fuente de presión de aire, una muesca (344) que forma una abertura en cada cavidad (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) y un conducto de aire (350) que forma un paso entre la fuente de aire y la abertura y al menos una válvula situada entre la fuente de aire y la abertura.
10. Molde según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la pared (320) del mandril (98, 298) tiene un espesor aproximado de 0,1 a 0,3 pulgadas.
11. Molde según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la pared del mandril (98, 298) presenta un espesor sustancialmente uniforme.
12. Molde según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los mandriles (98, 298) y el primer conjunto de cavidades (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) tienen sistemas de enfriamiento separados.
13. Molde según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los mandriles (98, 298) están fijados en una mesa giratoria (130, 160, 260).
14. Molde según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque una capa de superficie endurecida, que presenta un espesor comprendido entre aproximadamente 0,001 y 0,005 pulgadas, se forma sobre el material de alta transferencia térmica y el material de la capa se toma a partir del grupo que comprende nitruro de titanio y cromo duro.
15. Molde según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las partes de cavidades (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) se hacen longitudinalmente rugosas mediante una escofina que tiene una granulometría comprendida entre 400 y 700.
16. Aparato para el moldeo por inyección de preformas multicapa que comprende:

un molde según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 15, estando el primer conjunto de cavidades (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) en comunicación con una primera fuente de masa fundida y el segundo conjunto de cavidades (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) en comunicación con una segunda fuente de masa fundida;

una mesa giratoria (130, 160, 260) dividida en por lo menos dos estaciones, estando como mínimo un mandril (98, 298) dispuesto en cada estación;

en el que la mesa giratoria (130 160, 260) está adaptada para hacer girar cada estación a una primera posición en la que un mandril (98, 298) en la estación interacciona con una cavidad (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) en el primer conjunto para formar una primera capa de preformas y a continuación a una segunda posición en la que el mandril (98, 298) que presenta la primera capa de preformas interacciona con una cavidad (114, 120, 156, 158, 258, 300) en el segundo conjunto para constituir una segunda capa de preformas, formando así una preforma multicapa.
17. Aparato según la reivindicación 16, caracterizado porque la mesa giratoria (130, 160, 260) gira al menos a una posición de enfriamiento en la que la preforma multicapa permanece en el mandril (98, 298) para enfriarse.
18. Aparato según la reivindicación 16 ó 17, caracterizado porque la mesa giratoria (130, 160, 260) se puede desplazar linealmente para mover los mandriles (98, 298) hacia el acoplamiento con las cavidades del molde (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300).
19. Aparato según la reivindicación 16 ó 17, caracterizado porque cada sección de la mesa giratoria (130, 160, 260) se puede desplazar en un movimiento lineal independiente.
20. Aparato según la reivindicación 16 ó 17, que comprende además un eyector para retirar la preforma moldeada desde cada mandril (98, 298).
21. Procedimiento para moldeo por inyección de una preforma multicapa que comprende las etapas siguientes:

proporcionar un aparato según la reivindicación 16; hacer girar la mesa giratoria (130, 160, 260) de modo que una primera estación que comprende dos o más mandriles (98, 298) esté alineada con un primer conjunto de cavidades (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300);

acoplar los mandriles (98, 298) de la primera estación con las cavidades (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) del primer conjunto e inyectar una masa fundida de un primer material para constituir una primera capa de preformas en cada mandril (98, 298);

enfriar la primera capa de preformas en la primera cavidad del molde de modo que se forme un revestimiento exterior en por lo menos una superficie de la primera capa de preforma;

desacoplar los mandriles (98, 298) desde el primer conjunto de cavidades (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) mientras se retiene la primera cada de preforma en cada mandril;

hacer girar la mesa giratoria (130, 160, 260) de modo que la primera estación esté alineada con un segundo conjunto de cavidades (114, 120, 156, 158, 258, 300);

acoplar los mandriles (98, 298) de la primera estación con las cavidades (114, 120, 156, 158, 258, 300) en el segundo conjunto e inyectar una masa fundida de un segundo material para constituir una segunda capa de preforma en la parte superior de la primera capa de preforma, formando así una preforma multicapa en cada mandril (98, 298);

enfriar la preforma multicapa en la segunda cavidad del molde (114, 120, 156, 158, 256, 258, 300) de modo que el revestimiento exterior se forme sobre al menos una superficie de la preforma multicapa, y

desacoplar los mandriles (98, 298) desde el segundo conjunto de cavidades (114, 120, 156, 158, 258, 300) mientras se retiene la preforma multicapa en cada mandril (98, 298).
22. Procedimiento para el moldeo por inyección de una preforma multicapa según la reivindicación 21, que comprende además girar la mesa giratoria (130, 160, 260) a una tercera posición en la que los mandriles (98, 298) no están alineados con las cavidades, permitiendo así que las preformas multicapa se enfríen en los mandriles (98, 298).
23. Procedimiento para moldeo por inyección de una preforma multicapa según la reivindicación 21 ó 22 que comprende, además, retirar las preformas multicapa de los mandriles (98, 298).
24. Procedimiento para el moldeo por inyección de una preforma multicapa según la reivindicación 23, caracterizado porque las preformas multicapa se retiran utilizando un robot.