ES2328730T3

ES2328730T3 - Envases sobremoldeados y metodos de fabricacion.

Info

Publication number: ES2328730T3
Application number: ES06720856T
Authority: ES
Inventors: Yu Shi; Daniel J. Durham; Robert L. Readdy
Original assignee: Coca Cola Co; Colgate Palmolive Co
Current assignee: Coca Cola Co; Colgate Palmolive Co
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2009-11-17
Anticipated expiration: 2026-02-17
Also published as: KR101312702B1; JP5683783B2; DE602006007336D1; ATE433848T1; CA2601552C; JP2014065308A; CA2601552A1; ZA200707780B; CN101203369A; SG144138A1; EP1877237A2; KR101342068B1; AU2006227916B2; US8192812B2; EA200701973A1; WO2006101631A2; WO2006101631A3; KR20130028159A; KR20080003806A; AU2006227916A1

Abstract

Un método para hacer un envase sobremoldeado (20, 50, 70, 94) que comprende: proporcionar una preforma (12, 30) para un envase, que comprende un polímero termoplástico; sobremoldear (moldear encima) un material de sobremoldeo elastomérico (14, 42) sobre al menos una parte de la preforma, para formar una preforma sobremoldeada (16, 40) y moldear por soplado la preforma sobremoldeada (16, 40), utilizando un procedimiento de moldeo por soplado y estirado, caracterizado porque el material de sobremoldeo (14, 42) se estira conservando la forma de la preforma con la misma (12, 30) para formar un envase sobremoldeado (20, 50, 70, 94).

Description

Envases sobremoldeados y métodos de fabricación.

Antecedentes de la invención

En líneas generales, la invención se refiere a envases o recipientes poliméricos moldeados y, más particularmente, a métodos para fabricar envases sobremoldeados, que pueden mejorar ciertas funcionalidades del recipiente, como la textura de la superficie y la sensación al tacto, la coloración y otras variables de diseño visual, el aislamiento térmico y otras funciones.

Los poliésteres a base de polietilentereftalato (PET, por sus siglas en inglés) se han empleado ampliamente como materiales para envases, debido a sus buenas propiedades mecánicas y de barrera. Sin embargo, los envases y recipientes fabricados con PET, tienen, típicamente, superficies duras y lisas. Estas superficies son difíciles de agarrar y los envases se pueden deslizar de las manos del consumidor, provocando que el contenido del envase se vierta. Esta falta de agarre se empeora todavía más cuando un envase lleno de producto (por ejemplo, una botella que contiene una bebida) que se ha almacenado a baja temperatura (por ejemplo en un refrigerador) se saca para ser usado a temperatura ambiente, de tal forma que se condensa agua sobre la parte exterior del envase. Por lo tanto, sería muy deseable mejorar la capacidad de ser agarrados de los envases de PET, así como de otros envases de polímeros termoplásticos, especialmente para aquellos envases de productos que encuentren uso frecuentemente en condiciones bajo las cuales se produzca condensación sobre el exterior de los mismos. Según se usan en este documento, las expresiones "agarrable" o "asible" y "capacidad de ser agarrado" se refieren a la característica de una superficie de un envase que uno puede asir firmemente, sin que se deslice cuando uno lo tiene sujeto.

Puesto que el PET ha encontrado cada vez más aplicaciones en la industria de bebidas y bienes de consumo, los propietarios de marcas tienen una necesidad cada vez mayor de identificar vías de diferenciar sus productos, en especial a través de la innovación en los envases y embalajes. Entre los ejemplos de características de diseño innovadoras se incluyen el uso de diferentes texturas en los envases y de envases coloreados. Si bien muchas de estas innovaciones de mercadotecnia pueden ser conceptualmente atractivas, su ejecución o puesta en práctica puede no ser práctica desde una perspectiva de fabricación, de costes o de medio ambiente, o bien el envase puede poseer ciertas características que podrían hacer el diseño inadecuado en otros aspectos. Por ejemplo, los envases coloreados pueden dañar notablemente la cadena de reciclado del PET, puesto que no se pueden separar fácilmente de la corriente de PET restante. Además, para fabricar un envase con textura se necesita un molde con textura. A menudo, tales moldes son caros y es difícil cambiar la textura una vez que se ha creado el molde. Por lo tanto, sería conveniente en la industria ser capaces de diferenciar un producto envasado en PET sin un impacto perjudicial sobre la corriente de reciclado de PET o evitando un aumento excesivo de coste.

El sobremoldeo o moldeo multicomponentes se ha empleado ampliamente en la industria de moldeo por inyección. El sobremoldeo se define esencialmente como un proceso que produce componentes terminados con dos o más resinas a base de termoplásticos por medio de moldeo por inyección. Durante muchos años, el sobremoldeo se ha utilizado en la industria de cables y ha encontrado interés creciente en las industrias de bienes de consumo y para la industria. En estas industrias, muchas aplicaciones combinan un material de tacto blando con partes rígidas. Los materiales de tacto blando proporcionan una estética mejorada, mejores propiedades táctiles y una capacidad de ser asidos mejorada. El método más ampliamente utilizado para combinar un material blando y otro rígido es el sobremoldeo. Tradicionalmente, el sobremoldeo del material blando directamente sobre el material rígido crea la pieza de producto terminado. Sería conveniente proporcionar una vía para usar materiales de tacto blando con envases rígidos, tal como envases de bebidas.

El documento de la patente US6112951 describe un sistema dosificador para un envase en forma de un orificio dosificador y una zona accesoria que lo rodea. El orificio de dosificación puede ser sobremoldeado y el envase puede ser moldeado por soplado. El documento de la patente JP 2000079928 describe un depósito de fuel que comprende una capa elastomérica. El documento de la patente JP4146118 describe una composición elastomérica que puede ser moldeada por soplado y que incluye una fase solidificada de poliestireno. El documento de la patente JP 2000271991 describe un método de moldeo por soplado que comprende proporcionar un parisón multicapas producido utilizando un elastómero mediante un proceso en fase gas multietapas.

Por lo tanto, existe en la industria de los envases una necesidad de crear un envase que se coloree fácilmente, con funciones de asido controlables, funciones de aislamiento y/o otras funciones y de conseguir estas características de diseño sin producir un impacto negativo sobre la corriente de reciclado de PET o de otros termoplásticos. Además, existe una necesidad en la industria de los envases de crear tal envase con un proceso rentable.

Compendio de la invención

Se proporcionan métodos para fabricar un envase sobremoldeado y envases sobremoldeados. Ventajosamente, los envases sobremoldeados pueden proporcionar características visuales y táctiles mejoradas, proporcionar diseños de envases innovadores, mejorar su capacidad de ser agarrados y su aislamiento térmico. Los métodos de fabricación logran obtener estas ventajas de los envases de forma rentable, sin impacto sobre las corrientes de reciclado de los materiales o con un impacto mínimo.

En un aspecto, el método para fabricar el envase incluye los pasos de proporcionar una preforma, que comprende un polímero termoplástico, para un envase; sobremoldear un material de sobremoldeo elastomérico sobre al menos una parte de la preforma, para formar una preforma sobremoldeada; y moldear por soplado la preforma sobremoldeada para formar un envase sobremoldeado. En una realización preferida, el envase sobremoldeado es un envase para bebidas.

La preforma se puede hacer a partir de diversos polímeros termoplásticos. En una realización, el polímero termoplástico incluye uno o más poliésteres. En una realización preferida, el polímero termoplástico es o incluye un copolímero de polietilentereftalato.

El material sobremoldeado se escoge para que sea procesable a temperaturas y presiones compatibles con el proceso de moldeo por soplado, de tal forma que el material sobremoldeado sea capaz de estirarse y ajustarse a la preforma y de tomar la forma del envase moldeado por soplado resultante. Entre los ejemplos de materiales de sobremoldeo adecuados se incluyen elastómeros de poliolefina, plastómeros de poliolefina, elastómeros de poliolefinas modificados, plastómeros de poliolefinas modificados, elastómeros de uretano termoplásticos y sus combinaciones.

En una realización, el material sobremoldeado tiene una densidad inferior a 1,00 g/cm^{3}, lo cual puede facilitar el reciclado final del polímero termoplástico, por ejemplo mediante una operación de lavado por flotación en agua basada en las diferencias de densidad entre el polímero termoplástico y el material sobremoldeado.

Opcionalmente, el material sobremoldeado puede incluir uno o más aditivos. Entre los ejemplos de posibles aditivos se incluyen colorantes, bloqueadores de UV, lubricantes, agentes de deslizamiento, materiales de ayuda para el procesado, estabilizantes oxidativos, estabilizantes térmicos y combinaciones suyas.

En una realización, el material sobremoldeado cubre la mayor parte de la superficie exterior del envase sobremoldeado.

En otro aspecto, se proporciona un envase moldeado por soplado. En una realización, el envase incluye un cuerpo de envase que tiene una superficie exterior y un espacio interior, en el que el cuerpo del envase se forma mediante moldeo por soplado de una preforma de polímero termoplástico y una capa sobremoldeada que se ajusta de manera segura manteniendo la misma forma a al menos una parte de la superficie exterior del cuerpo del envase.

En una realización, el envase es una botella. En una realización, la botella es cilíndrica e incluye un acabado de cuello con rosca exterior dispuesta entre la boca del extremo abierto y un reborde de roscado. En una realización, la capa moldeada encima comprende un material de sobremoldeo que cubre el extremo de la base y las paredes laterales de modo que el borde de la capa moldeada encima termina en el reborde de roscado. En otra realización, la capa moldeada encima cubre el extremo de la base, las paredes laterales y el reborde de roscado.

En otra realización, se proporciona una bebida envasada. En una realización, la bebida envasada incluye un cuerpo de envase que tiene una superficie exterior y un espacio interior, donde el cuerpo del envase se forma mediante moldeo por soplado de una preforma de polímero termoplástico; una capa de sobremoldeo ajustada con la misma forma a al menos una parte de la superficie exterior del cuerpo del envase y una bebida dispuesta en el espacio interior del envase.

En una realización particular, se proporciona un envase de bebida que incluye una botella moldeada por soplado formada a partir de al menos un copolímero de PET, una capa moldeada encima que comprende una resina de etileno y una alfa-olefina u otros elastómeros o plastómeros poliolefínicos, en la que la capa moldeada encima se ajusta con la misma forma a al menos una parte de la superficie exterior de la botella, y una bebida dispuesta en el interior de la botella.

Breve descripción de las figuras

La figura 1 es un esquema del flujo del proceso de una realización de un procedimiento para hacer un envase sobremoldeado.

La figura 2 es una vista en corte transversal de una realización de una preforma de polímero termoplástico de una botella.

La figura 3 es una vista transversal de una realización de una preforma de polímero termoplástico sobremoldeada para una botella.

La figura 4 es una vista en planta (figura 4A) y una sección transversal (figura 4B) de una realización de una botella sobremoldeada, en la que el sobremoldeo cubre solo parte del cuerpo principal de la botella.

La figura 5 es una vista en planta (figura 5A) y una sección transversal (figura 5B) de una realización de una botella sobremoldeada, en la que el sobremoldeo cubre el cuerpo principal de la botella y que termina por debajo del reborde de roscado.

La figura 6 es una sección transversal de una realización de una botella sobremoldeada en la que el sobremoldeo cubre el cuerpo principal de la botella y se extiende hasta por encima del reborde de roscado.

La figura 7 es una vista en planta de una realización de una bebida envasada, en una botella sobremoldeada con punteado sobre una zona de la superficie del material sobremoldeado.

La figura 8 es un diagrama de flujo de procesos que ilustra un proceso para usar en reciclado un envase termoplástico sobremoldeado.

La figura 9 es un gráfico "temperatura frente a tiempo" que compara las propiedades de aislamiento térmico de una realización de dos ejemplos de envases termoplásticos sobremoldeados frente a un envase que no es de PET.

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Descripción detallada de la invención

Se han desarrollado envases termoplásticos sobremoldeados y métodos de fabricación de los mismos. En realizaciones preferidas, el método de realización de los envases incluye los pasos de proporcionar una preforma para un envase, que está hecha de un polímero termoplástico; sobremoldear un material de sobremoldeo elastomérico sobre al menos una parte de la preforma, para formar una preforma sobremoldeada; y luego moldear por soplado la preforma sobremoldeada para formar el envase sobremoldeado, que puede ser un envase para bebidas. Los nuevos métodos permiten la producción rentable de una amplia variedad de envases que tienen una cobertura de un material de tacto suave, que puede proporcionar características mejoradas visuales y táctiles (por ejemplo, colores vibrantes, impresión al tacto suave), diseños de envases innovadores, capacidad de ser asidos mejorada y/o aislamiento térmico, entre otras ventajas técnicas; incluso los envases se pueden reciclar beneficiosamente sin impacto sobre las corrientes de reciclado de materiales poliméricos, o con un impacto mínimo.

En una ventaja particular, la suavidad relativa del material de sobremoldeo elastomérico permite moldear la superficie exterior del envase sobremoldeado con detalles finos, cambios pequeños y agudos en la altura de la superficie. Esto permite que el envase tenga, por ejemplo, superficies de textura compleja, así como texto o imágenes, moldeadas sobre la superficie exterior. En contraste, tales detalles agudos no se pueden, típicamente, moldear por soplado sobre materiales más rígidos, como un copolímero de PET tradicional.

Según se usan en el presente documento, se pretende que los términos "comprende", "que comprende", "incluye" y "que incluye" sean términos o expresiones abiertas, no limitantes, a menos que se indique de manera expresa lo contrario.

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Métodos para hacer envases sobremoldeados

En la figura 1 se representa una realización del procedimiento. La figura 1 muestra las etapas de un procedimiento 10 para hacer un envase termoplástico sobremoldeado 20. En primer lugar, se proporciona una preforma adecuada 12 capaz de ser sobremoldeada. Luego, la preforma 12 se sobremoldea, por ejemplo usando moldeo por inyección, con un material de sobremoldeo 14, formando una preforma sobremoldeada 16. Luego, la preforma sobremoldeada 16 se moldea por soplado, por ejemplo utilizando moldeo por soplado y estiramiento.

En realizaciones preferidas, la preforma se hace mediante moldeo por inyección de una composición polimérica termoplástica, utilizando equipos y técnicas conocidos en la técnica. En una realización típica, se forma una preforma de un envase mediante moldeo por inyección de una composición de poliéster en una forma geométrica soplable. De manera alternativa, la preforma se puede hacer mediante otras técnicas conocidas, como moldeo por compresión.

En realizaciones preferidas, el sobremoldeo se realiza mediante moldeo por inyección del material sobremoldeado, utilizando técnicas y equipos conocidos en la técnica. Por ejemplo, el sobremoldeo se puede hacer en el mismo molde en el cual se hace la preforma (por ejemplo, utilizando un proceso de moldeo de dos fases o procedimiento de moldeo por inyección bicomponente), o la preforma se puede transferir a un segundo molde para la etapa de sobremoldeo (por ejemplo, utilizando moldeo por inserción). En una realización de la etapa del procedimiento de sobremoldeo, se funde un elastómero adecuado y luego se moldea por inyección sobre la preforma para producir una preforma sobremoldeada, con una capa elastomérica sobre la preforma original. El espesor del material de sobremoldeo y el área o áreas superficiales cubiertas por el material de sobremoldeo pueden variarse, por ejemplo, dependiendo de las consideraciones de diseño concretas del envase sobremoldeado final.

En una realización alternativa, la preforma sobremoldeada se puede hacer en un único paso. Por ejemplo, se puede usar un procedimiento de coinyección según se conoce en la técnica, en el cual se inyectan simultáneamente el polímero termoplástico y el material de sobremoldeo elastomérico en el molde o moldes para ambas estructuras de preforma y sobremoldeo.

En realizaciones preferidas, la preforma sobremoldeada se transforma en un envase sobremoldeado utilizando un proceso de moldeo por soplado con estiramiento, utilizando técnicas y equipos conocidos en la técnica. Por ejemplo, esta etapa del proceso puede incluir calentar la preforma sobremoldeada (por ejemplo en un horno infrarrojo) con un perfil de calentamiento similar al del material de la preforma no sobremoldeada y luego moldear por soplado con estiramiento la preforma sobremoldeada para obtener la forma del envase final con aire comprimido y vástago de estiramiento. De forma alternativa, el envase se puede hacer mediante un proceso de moldeo por soplado en una etapa, bien conocido por las personas cualificadas en la técnica. Puede ser necesario ajustar ciertos parámetros del moldeo por soplado para tener en cuenta la presencia de la capa de material de sobremoldeo; sin embargo, estos ajustes están dentro del intervalo de las condiciones de procesado de los termoplásticos habituales (por ejemplo, PET).

En una realización particular, se adaptan los métodos para hacer envases para aplicaciones de envasado en la industria de bebidas refrescantes carbonatadas y no carbonatadas y en la industria alimentaria. Un método de fabricación común para formar estos envases incluye preformas de envases mediante moldeo por inyección y luego hacer los envases a partir de las preformas, en sistemas de fabricación mediante moldeo por soplado de una etapa o de dos etapas. Tales métodos son bien conocidos por las personas cualificadas en la técnica. Ejemplos de estructuras posibles de preformas y envases se describen en el documento de la patente de Estados Unidos número 5.888.598, cuya descripción se incorpora como referencia a este documento. Tales métodos se pueden adaptar fácilmente para tener en cuenta la presencia de una capa elastomérica sobremoldeada sobre la preforma del envase. En una realización, se pueden usar equipos disponibles comercialmente, como se usan para la fabricación de envases de bebidas de PET monouso de pared delgada, para fabricar los envases sobremoldeados descritos en el presente documento. En otra realización, se pueden usar también equipos comerciales como los que se emplean para la fabricación de envases de PET rellenables de pared gruesa convencionales.

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La preforma y el polímero termoplástico

La preforma se puede hacer a partir de diversos polímeros termoplásticos. En una realización, el polímero termoplástico incluye uno o más poliésteres. En una realización, el polímero termoplástico incluye un polipropileno. En una realización preferida, el polímero termoplástico es o incluye un copolímero de polietilentereftalato. En una realización, los poliésteres son adecuados para el envasado de bebidas carbonatadas o no carbonatadas y bebidas sensibles al oxígeno o productos de alimentación. Entre los poliésteres adecuados se incluyen copolímeros de PET, polietilennaftalato (PEN), polietilenisoftalato, copolímero de PET amorfo modificado con glicol (conocido comercialmente como PETG), PET amorfo modificado con diácidos y similares. Especialmente útiles son los copolímeros de PET porque se utilizan en muchas aplicaciones de envases. Según se usa en este documento, la expresión "copolímeros de PET" se refiere a aquellas composiciones que comprenden un componente de diol que tiene unidades de repetición a partir de etilenglicol y un componente diácido que tiene unidades de repetición a partir de ácido tereftálico. Idealmente, en algunas realizaciones, el copolímero de PET tiene menos de 20% de modificación en el componente diácido y/o menos de 10% de modificación del componente de diol, sobre la base de componente diácido 100% molar y componente diol 100% molar. Son bien conocidos tales copolímeros de PET.

Opcionalmente, se puede usar una preforma multicapas. Por ejemplo, la preforma puede comprender una estructura de 3 o de 5 capas, como se conoce en la técnica. En una realización de una estructura de preforma de 3 capas, la capa del medio es la capa de barrera y las capas en contacto con el producto y externa son capas de poliéster. En una realización de una estructura de preforma de 5 capas, las capas interior y exterior son capas de poliéster virgen, la segunda y la cuarta son capas de PET reciclado y la tercera capa es una capa de barrera.

En una realización preferida, la preforma comprende una preforma moldeada por inyección cilíndrica que tiene un extremo superior abierto y acabado de cuello. En una realización, la preforma comprende además una zona de variación progresiva de diámetro que forma los hombros, una zona cilíndrica intermedia de espesor sustancialmente uniforme y una zona que forma la base. En varias realizaciones, la preforma es amorfa y sustancialmente transparente.

En la figura 2 se muestra una realización de una preforma 30. Esta preforma 30, que se hace mediante moldeo por inyección de una resina a base de PET, incluye un acabado de cuello roscado 32, que termina en su extremo inferior en un reborde de tapado 34. Por debajo del reborde de tapado 34, hay una sección generalmente cilíndrica 35 que termina en una sección 36 de diámetro externo gradualmente creciente, para proporcionar un espesor de pared creciente. Por debajo de la sección 36, hay una zona de cuerpo alargada 38.

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Material de sobremoldeo y proceso de sobremoldeo

En realizaciones preferidas, el paso de sobremoldeo comprende moldeo por inyección de material de sobremoldeo elastomérico con, o sobre, una preforma de envase. La selección del material de sobremoldeo elastomérico depende de la funcionalidad concreta deseada para una aplicación particular. Por ejemplo, la composición de material de sobremoldeo se puede escoger para conseguir una textura deseada o un tacto suave en la mano, una cierta capacidad de ser agarrado u otra funcionalidad. También pueden tener impacto en la selección las consideraciones acerca del procesado y otros factores. Por ejemplo, la densidad, relación de estirado, color, coste y reciclabilidad de los diferentes materiales de sobremoldeo pueden ser diferentes, dependiendo del uso último o de las limitaciones de diseño del envase sobremoldeado.

La cantidad de superficie de la preforma cubierta por el material de sobremoldeo puede variar, dependiendo, por ejemplo, del diseño del envase concreto que se esté fabricando. En una realización, el material de sobremoldeo cubre la mayor parte de la superficie exterior del envase sobremoldeado. Por ejemplo, el material de sobremoldeo puede cubrir entre 50 y 95% del área de la superficie exterior de la preforma. En otras realizaciones, se cubre menos del 50% de la superficie exterior.

Según se usa en este documento, el término "material de sobremoldeo elastomérico" se refiere a una composición que comprende un elastómero termoplástico que se puede sobremoldear en condiciones compatibles con la preforma y un procedimiento de moldeo por soplado. En realizaciones preferidas, el material de sobremoldeo se escoge para que se pueda procesar a temperaturas y presiones compatibles con el proceso de moldeo por soplado, de tal forma que el material de sobremoldeo sea capaz de estirarse manteniendo la forma de la preforma y tomando la forma del envase que resulta del moldeo por soplado. La capa de material de sobremoldeo elastomérico se sujeta bien separablemente a la estructura de polímero termoplástico subyacente mediante enclavamiento mecánico a través de la superficie rugosa o mediante unión mecánica a través de grupos funcionales en los elastómeros.

El material de sobremoldeo elastomérico se escoge lo suficientemente blando para que tome la forma del molde durante y después del procesado. Una vez enfriado tras el proceso de moldeo por soplado, el polímero de termoplástico subyacente tiene la suficiente rigidez para mantener el material de sobremoldeo elastomérico en su forma moldeada, estirada.

Según se usa en este documento, la expresión "elastómero termoplástico" incluye elastómeros, plastómeros, elastómeros modificados y plastómeros modificados, según se conocen en la técnica. Entre los ejemplos representativos de elastómeros termoplásticos adecuados, que se pueden usar con equipos de moldeo por inyección convencionales, se incluyen elastómeros de poliolefinas (como cauchos de etileno y propileno), plastómeros de poliolefinas, elastómeros de poliolefinas modificados (como terpolímeros de etileno, propileno y estireno), plastómeros de poliolefinas modificados, elastómeros de uretano termoplásticos, elastómeros copoliméricos de acrílicos y olefinas, elastómeros de poliésteres y combinaciones de ellos. Ejemplos específicos, pero no limitativos, de materiales de sobremoldeo disponibles comercialmente son el platómero VERSIFY^{TM} y los elastómeros Affinity^{TM} de Dow Chemical Company; Sarlink^{TM} y Versalloy^{TM} de DSM; Dynaflex^{TM}, Kraton^{TM} y Versaflex^{TM} de GLS Corporation; Santoprene^{TM} de Exxon Mobil; Uniprene, Tekbond, Elexar, Monprene, Tekron de Teknor Apex y similares. Algunos de estos materiales se describen con más detalle en Batistini, Macromol. Symp. 100: 137-42 (1995).

En una realización, el elastómero termoplástico tiene, convenientemente, una densidad menor de 1,00 g/cc. Ello puede facilitar la separación y el reciclado del polímero termoplástico y/o del material de sobremoldeo.

En una realización, la capa de material de sobremoldeo sobre el envase sobremoldeado tiene un espesor de 0,1 mm a 5 mm, preferentemente de 0,1 mm a 3 mm.

Convenientemente, el elastómero termoplástico tiene una dureza inferior a 45 Shore D, preferentemente inferior a 30 Shore D.

En realizaciones opcionales, el material de sobremoldeo puede incluir uno o más aditivos. Entre los ejemplos de posibles aditivos se incluyen pigmentos y otros colorantes, bloqueadores de UV, lubricantes o agentes de deslizamiento, materiales de ayuda para el procesado, antioxidantes, aditivos antimicrobianos y estabilizadores térmicos, según se conocen en la técnica, así como combinaciones de ellos. En una realización, se añade un agente de deslizamiento para mejorar el rozamiento entre botellas que se produce en una línea de procesado de fabricación (por ejemplo en un transportador por aire). En otra realización, el material de sobremoldeo puede incluir compuestos que tienen grupos funcionales para mejorar la adherencia, si se desea, entre la capa sobremoldeada y la capa termoplástica subyacente.

Como resultará claro, el sobremoldeo puede incluir más de una operación de sobremoldeo para formar preformas sobremoldeadas utilizando dos o más composiciones de sobremoldeo, si se desea. Por ejemplo, dos o más resinas elastoméricas de diferentes tipos o colores pueden cubrir diferentes áreas de las preformas, de tal modo que el envase moldeado por soplado resultante tiene partes con diferentes aspectos o tactos.

En la figura 3 se muestra una realización de una preforma sobremoldeada 40. La preforma sobremoldeada 40 incluye la preforma base 30 mostrada en la figura 2 y además incluye un material de sobremoldeo elastomérico 42 sobre la sección 38 y parte de la sección 36. En otras realizaciones (no mostradas) el material de sobremoldeo 42 podría formarse (sobremoldearse) para cubrir menos o más de la preforma base (por ejemplo, cubriendo solo parte de la sección 38 o todas las secciones 38, 36 y 35, etc) dependiendo de la consideraciones de diseño del producto del envase.

Moldeo por soplado

Generalmente, las realizaciones de esta invención se pueden hacer mediante moldeo por soplado. Son bien conocidos los diversos métodos de moldeo por soplado. En una realización preferida, el proceso de moldeo por soplado comprende un proceso de moldeo por soplado y estiramiento y recalentamiento de la preforma, bien conocido en la técnica.

En una realización, la preforma sobremoldeada se coloca en un equipo de moldeo por soplado que tiene una sección de molde superior que se acopla sobre el acabado del cuello, una sección del molde media que tiene una cavidad interior que modela la forma de la pared lateral del envase y una sección del molde inferior que tiene una superficie superior que modela la parte en forma de cúpula cóncava por fuera de la base del envase. En una realización preferida, el material de la base es copolímero de PET. De acuerdo con un proceso de moldeo mediante soplado con estiramiento y recalentamiento, la preforma moldeada por inyección se recalienta primero a una temperatura adecuada para estiramiento y orientación (por ejemplo, 80 a 130ºC), se coloca en el molde de soplado y luego se inserta una varilla de estiramiento axial en el extremo superior abierto y se mueve hacia abajo para estirar axialmente la preforma. Posteriormente, o simultáneamente, se introduce un gas de expansión en el interior de la preforma para expandir radialmente las partes que forman el hombro, la pared lateral y la base hacia fuera en contacto con las superficies interiores de las secciones del molde. El envase soplado resultante tiene el mismo acabado de cuello con hilo de rosca exterior y un reborde de cuello más bajo que la preforma. El resto de la botella experimenta expansión, aunque en grados variables. Típicamente, el material de sobremoldeo se expande y estira con la preforma de la base de manera proporcional.

Envases sobremoldeados

Se puede hacer una amplia variedad de envases moldeados por soplado sobremoldeados. El envase sobremoldeado se puede usar básicamente para cualquier alimento, bebida, producto para cuidado personal o farmacéutico. Ejemplos representativos de tipos adecuados de envases sobremoldeados son botellas, tarros, bidones, garrafas, enfriadores y similares.

En una realización, el envase incluye un cuerpo de envase que tiene una superficie exterior y una superficie interior, estando formado el cuerpo del envase mediante moldeo por soplado de una preforma de polímero termoplástico y una capa de sobremoldeo que se sujeta de forma segura a al menos una parte de la superficie exterior del cuerpo del envase. En una realización, el cuerpo del envase comprende un extremo de la base, una boca acabada en abertura y paredes laterales que se extienden desde el extremo de la base hasta la boca terminada en abertura.

En una realización preferida, el envase es una botella. En una realización, la botella es cilíndrica e incluye un acabado de cuello con hilos de rosca exteriores, situados entre la boca terminada en abertura y un reborde de tapado. En una realización, el material de sobremoldeo cubre la base y las paredes laterales de gorma que el material de sobremoldeo termina en el reborde de tapado. En otra realización, el material de sobremoldeo cubre el extremo de la base, las paredes laterales y el reborde de tapado.

En las figuras 4A-4B se muestra una realización de un envase sobremoldeado. El envase 50 incluye un cuerpo de polímero termoplástico 52 que comprende un extremo de cuello roscado 54 que define una boca 56, un reborde de tapado 58 por debajo del extremo de cuello roscado, una sección cónica 60 que se extiende desde el reborde de tapado, una sección de cuerpo 62 que se extiende por debajo de la sección cónica y una base 64 en el fondo del envase. El envase 50 incluye una capa de sobremoldeo 66 que cubre la sección 62, pero no la sección 60. Después de llenar el envase con un producto (por ejemplo, una bebida) un cierre 68 tapa la boca 56 del envase 50.

En las figuras 5A-5B se muestra una realización de otro envase sobremoldeado. El envase 70 incluye un cuerpo de polímero termoplástico 52 que comprende un extremo de cuello roscado 54 que define una boca 56, un reborde de tapado 58 por debajo del extremo de cuello roscado, una sección cónica 60 que se extiende desde el reborde de tapado, una sección de cuerpo 62 que se extiende por debajo de la sección cónica y una base 64 en el fondo del envase. El envase 70 incluye una capa de sobremoldeo 72 que cubre las secciones 62 y 60, acabando por debajo del reborde de tapado 58. Después de llenar el envase con un producto (por ejemplo, una bebida) un cierre 68 tapa la boca 56 del envase 70.

En la figura 6 se muestra otra realización de un envase sobremoldeado. El envase 80 incluye un cuerpo de polímero termoplástico 52 que comprende un extremo de cuello roscado 54 que define una boca 56, un reborde de tapado 58 por debajo del extremo de cuello roscado, una sección cónica 60 que se extiende desde el reborde de tapado, una sección de cuerpo 62 que se extiende por debajo de la sección cónica y una base 64 en el fondo del envase. El envase 80 incluye una capa de sobremoldeo 82 que cubre las secciones 62 y 60 y se prolonga hasta cubrir el reborde de tapado 58.

Bebida embotellada

En una realización concreta, se proporciona una bebida embotellada, que incluye un envase sobremoldeado. El producto de la bebida puede estar presurizado (por ejemplo, bebidas refrescantes carbonatadas, cerveza) o no presurizado (agua mineral sin gas, zumos, bebidas energéticas para deportistas). El envase sobremoldeado puede ser útil tanto con productos que se llenan en frío como en caliente.

En una realización, la bebida embotellada incluye un cuerpo de envase que tiene una superficie exterior y un espacio interior, estando formado el cuerpo del envase mediante moldeo por soplado de una preforma de polímero termoplástico; una capa de sobremoldeo que se sujeta de forma segura a al menos una parte de la superficie exterior del cuerpo del envase y una bebida dispuesta en el espacio interior del envase. El cuerpo del envase incluye, típicamente, por lo tanto, una apertura y un cierre asegurable y que se puede quitar.

En una realización particular, se proporciona un envase para bebidas que incluye una botella moldeada por soplado formada a partir de al menos un copolímero de PET; una capa sobremoldeada que comprende una resina TPE de base olefínica, estando la capa sobremoldeada sujeta de forma segura a al menos una parte de la superficie exterior del cuerpo de la botella y una bebida dispuesta en el interior de la botella.

En la figura 7 se representa una realización de una bebida embotellada. La bebida embotellada 90 incluye una botella sobremoldeada 94 que comprende un cuerpo de polímero termoplástico 52 que tiene un sobremoldeo 92 con una zona punteada 94 moldeada sobre una parte de la superficie del material de sobremoldeo 92.

El punteo de la figura 7 es representativo del fino nivel de detalle que se puede moldear en la superficie del material de sobremoldeo, en virtud de su suavidad y capacidad de ser moldeado, respecto de la del polímero termoplástico rígido subyacente. El punteo u otras texturas moldeadas se pueden proporcionar con objetivos de diseño estético o para aumentar la facilidad de agarrar la botella u otro envase. En otros ejemplos, tales detalles de moldeo se pueden formar en otras áreas del sobremoldeo. Además, los detalles moldeados pueden tomar la forma de un texto o de figuras. Típicamente, estos finos detalles moldeados se forman sólo en el material de sobremoldeo y no alcanzan al polímero termoplástico subyacente.

Métodos de reciclado

Ventajosamente, los envases sobremoldeados se pueden reciclar.

Los métodos de reciclado incluyen una etapa del proceso en la que se separan físicamente el material de sobremoldeo y el polímero termoplástico, preferentemente copolímero de PET, utilizando por ejemplo una o más técnicas convencionales como las conocidas en los procedimientos de reciclado de PET. El método incluye la etapa de cortar los envases (es decir, moler, cortar, picar, etc) en numerosos trozos (denominados en ocasiones escamas) y luego separar los trocitos de la capa de material de sobremoldeo de los del cuerpo del envase y del material termoplástico del envase, mediante un método de separación físico. En un ejemplo, el método de separación físico comprende una separación por aire o un procedimiento de separación por flotación y hundimiento. En un procedimiento de separación por flotación y hundimiento, las piezas del material de moldeo elastomérico flotan sobre la parte superior del baño de agua, mientras que las piezas del polímero de base termoplástica (por ejemplo de copolímero de PET) se hunden hacia el fondo del baño de agua.

En la figura 8 se ilustra un ejemplo de un procedimiento de reciclado para envases sobremoldeados. Los envases sobremoldeados 100 se alimentan a un proceso de troceado en el que los envases se cortan, trocean, pican o muelen en multitud de muchos trocitos o partículas. Estos trocitos y partículas se alimentan luego a un proceso de separación en el que los trocitos y partículas del material de sobremoldeo 102 (por ejemplo elastómero) se separan de los trozos y partículas de polímero termoplástico 104 (por ejemplo copolímero de PET).

Los métodos y artículos de fabricación se pueden comprender adicionalmente con los siguientes ejemplos no limitantes.

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Ejemplo 1 Botella de PET de 500 ml sobremoldeada con Affinity^{TM} PF 1140G

Se hizo una botella de 500 ml sobremoldeada como sigue. Todo el moldeo por inyección se llevó a cabo con un equipo de moldeo por inyección de una única cavidad Arburg de escala de laboratorio. Primero, se fabricó una preforma a partir de PET de calidad CSD comercial (Invista, Spartanburg, SC), que se secó en un horno a vacío a 140ºC durante toda la noche, hasta un nivel de humedad inferior a 50 ppm. Se hizo una preforma de 16 g de PET mediante moldeo por inyección a una temperatura de fusión de 270ºC.

El material de sobremoldeo fue una resina Affinity^{TM} PF 1140G (un plastómero termoplástico a base de etileno) (Dow Chemical Company). En la etapa de sobremoldeo, la preforma de PET se transfirió y colocó en una cavidad en la que se moldeó por inyección el material de sobremoldeo sobre la preforma de PET a una temperatura de tambor de 212ºC. Se hicieron botellas sobremoldeadas en colores rojo y plata añadiendo colorantes rojo y plata a la resina Affinity^{TM} PF 1140G antes de sobremoldear algunas de las botellas.

Luego, la preforma sobremoldeada se transfirió a una máquina de moldeo por soplado SBO 1 de escala de laboratorio. La preforma sobremoldeada se calentó hasta una temperatura de 90 a 100ºC y se sopló para obtener una botella de 500 ml en un molde de botellas de 500 ml.

Las botellas termoplásticas sobremoldeadas mostraron buena capacidad de ser sujetadas y colores plata y rojo reconocibles en las muestras coloreadas.

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Ejemplo 2 Botella de PET de 500 ml sobremoldeada con Tekbond^{TM} 6000-45

Se repitió el proceso descrito en el ejemplo 1, pero usando una resina Tekbond^{TM} 6000-45 (un elastómero termoplástico) (de Teknor Apex) como material de sobremoldeo, sobremoldeado a una temperatura de tambor de 158 a 165ºC. La preforma sobremoldeada se sopló luego en un molde de botellas de 500 ml para obtener una botella de
500 ml. Se hicieron botellas coloreadas sobremoldeadas añadiendo colorantes rojo o plata a la resina Tekbond^{TM} 6000-45 antes del sobremoldeo. Las botellas sobremoldeadas mostraron buena capacidad de ser sujetadas, buen color y tacto suave a la mano.

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Ejemplo 3 Característica de aislamiento térmico del envase sobremoldeado

Se ensayaron envases obtenidos según se describe en el ejemplo 2 para determinar como de bien podían reducir los envases la tasa de transferencia de calor hacia los mismos. El envase sobremoldeado y un envase de PET no sobremoldeado se llenaron con agua fría y se dejó que se calentaran hasta temperatura ambiente. Se midió la temperatura del agua para obtener una gráfica de temperatura frente a tiempo. Como se muestra en la figura 9, el envase de PET sobremoldeado mostró su capacidad de mantener una temperatura más fría durante más tiempo que el envase de PET no sobremoldeado, lo que demuestra que sus propiedades de aislamiento son mejores.

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Ejemplo 4 Reciclabilidad de una botella de PET sobremoldeada con Affinity^{TM} PF 1140G

Se cortaron las botellas sobremoldeadas hechas en el ejemplo 1 en trozos como en un proceso de reciclado y se sumergieron los trozos en agua. Los trozos de color rojo o plata de la resina Affinity^{TM} PF 1140G flotaban en la parte superior del agua y los trozos transparentes de PET cayeron hacia el fondo del recipiente con agua de forma instantánea. Los trozos de resina sobremoldeada y de PET se separaron con agua sin ninguna dificultad. Este proceso simuló el proceso de flotación y hundimiento que se usa en una separación para reciclado de PET convencional.

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Ejemplo 5 Reciclabilidad de una botella de PET sobremoldeada con Tekbond^{TM} 6000-45

Se cortaron las botellas sobremoldeadas hechas en el ejemplo 2 en trozos como en un proceso de reciclado y se sumergieron los trozos en agua. Los trozos de color rojo o plata de la resina Tekbond^{TM} 6000-45 flotaban en la parte superior del agua y los trozos transparentes de PET cayeron hacia el fondo del recipiente con agua de forma instantánea. Los trozos de resina sobremoldeada y de PET se separaron con agua sin ninguna dificultad. Este proceso simuló el proceso de flotación y hundimiento que se usa en una separación para reciclado de PET convencional.

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Ejemplo 6 Estructuras y polímeros de diversas botellas sobremoldeadas

Los procedimientos generales descritos en los ejemplos 1 y 2 se repitieron utilizando diferentes colorantes (entre los que se incluían negro, amarillo y azul) y botellas con diferentes formas y cantidades variables de cobertura del sobremoldeo de las botellas. También se utilizaron diferentes elastómeros, incluyendo algunos elastómeros de copolímero acrílico-olefina.

En algunos casos, el sobremoldeo cubría sustancialmente la botella entera por debajo de la línea del cuello y, en otros casos, el sobremoldeo cubría solo la mitad inferior de la botella.

Para las personas conocedoras de la técnica resultarán obvias modificaciones y variaciones de los métodos y dispositivos descritos en este documento, a partir de la descripción detallada precedente. Se pretende que tales modificaciones y variaciones estén dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims

1. Un método para hacer un envase sobremoldeado (20, 50, 70, 94) que comprende:

proporcionar una preforma (12, 30) para un envase, que comprende un polímero termoplástico;

sobremoldear (moldear encima) un material de sobremoldeo elastomérico (14, 42) sobre al menos una parte de la preforma, para formar una preforma sobremoldeada (16, 40) y

moldear por soplado la preforma sobremoldeada (16, 40), utilizando un procedimiento de moldeo por soplado y estirado, caracterizado porque el material de sobremoldeo (14, 42) se estira conservando la forma de la preforma con la misma (12, 30) para formar un envase sobremoldeado (20, 50, 70, 94).

2. El método de la reivindicación 1, en el que el envase sobremoldeado (20, 50, 70, 94) es un envase para bebidas.

3. El método de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el polímero termoplástico comprende uno o más poliésteres.

4. El método de la reivindicación 4, en el que el polímero termoplástico comprende un copolímero de polietilentereftalato.

5. El método de cualquier reivindicación precedente, en el que el material de sobremoldeo (14, 42) comprende un elastómero termoplástico.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el material de sobremoldeo (14, 42) se escoge en el grupo constituido por: elastómeros poliolefínicos, plastómeros poliolefínicos, elastómeros poliolefínicos modificados, plastómeros poliolefínicos modificados y combinaciones suyas..

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el material de sobremoldeo (14, 42) se escoge en el grupo constituido por: elastómeros de copolímero acrílico-olefina, elastómeros de poliéster y sus combinaciones.

8. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el material de sobremoldeo (14, 42) tiene una densidad inferior a 1,00 g/cc.

9. El método de cualquier reivindicación precedente, en el que el material de sobremoldeo (14, 42) comprende además uno o más aditivos.

10. El método de la reivindicación 9, en el que el aditivo o los aditivos se escogen en el grupo constituido por: colorantes, bloqueadores UV, lubricantes, agentes de deslizamiento, agentes de ayuda para el procesado, antioxidantes, agentes antimicrobianos, estabilizantes térmicos y sus combinaciones.

11. El método de cualquier reivindicación precedente, en el que el procedimiento de moldeo por soplado comprende precalentar la preforma sobremoldeada (16, 40) y luego moldear por soplado y estiramiento la preforma precalentada.

12. El método de cualquier reivindicación precedente, en el que el material de sobremoldeo (14, 42) cubre la mayor parte de la superficie exterior del envase sobremoldeado (20, 50, 70, 94).

13. Un envase moldeado por soplado (20, 50, 70, 94) que comprende:

un cuerpo de envase (52) que tiene una superficie exterior y un espacio interior, en el que el cuerpo del envase (52) se forma mediante moldeo por soplado de una preforma de polímero termoplástico (12, 30) y

una capa sobremoldeada (66, 72, 82) que comprende un elastómero termoplástico, caracterizada porque la capa sobremoldeada se estira manteniendo la forma y se asegura de manera separable mediante moldeo por soplado y estiramiento a al menos una zona de la superficie exterior del cuerpo del envase (52).

14. El envase de la reivindicación 13, que es una botella (20, 50, 70, 94).

15. El envase de las reivindicaciones 13 o 14, en el que el polímero termoplástico comprende uno o más poliésteres.

16. El envase de las reivindicaciones 13 o 14, en el que el polímero termoplástico comprende un copolímero de polieteilentereftalato.

17. El envase de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en el que la capa sobremoldeada (66, 72, 82) comprende un material de sobremoldeo escogido en el grupo constituido por: elastómeros poliolefínicos, plastómeros poliolefínicos, elastómeros poliolefínicos modificados, plastómeros poliolefínicos modificados y combinaciones de ellos.

18. El envase de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en el que la capa sobremoldeada (66, 72, 82) comprende un material de sobremoldeo escogido en el grupo constituido por: elastómeros de copolímero acrílico-olefina, elastómeros de poliéster y sus combinaciones.

19. El envase de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 19, en el que la capa sobremoldeada (66, 72, 82) comprende un material de sobremoldeo que tiene una densidad inferior a 1,00 g/cc.

20. El envase de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en el que la capa sobremoldeada (66, 72, 82) comprende además uno o más aditivos.

21. El envase de la reivindicación 20, en el que el aditivo o los aditivos se escogen en el grupo constituido por: colorantes, bloqueadores UV, lubricantes, agentes de deslizamiento, agentes de ayuda para el procesado, antioxidantes, agentes antimicrobianos, estabilizantes térmicos y sus combinaciones.

22. El envase de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 21, en el que la capa de sobremoldeo cubre la mayor parte de la superficie exterior del envase sobremoldeado (20, 50, 70, 94).

23. El envase de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 22, en el que la capa de sobremoldeo tiene un espesor de 0,1 mm a 5 mm.

24. El envase de cualquiera de las reivindicaciones 14 a 23, en el que la botella (20, 50, 70, 94) es cilíndrica e incluye un acabado de cuello con hilo de rosca exterior (54), situado entre la boca del extremo abierto (56) y un reborde de tapado (58).

25. El envase de la reivindicación 24, en el que la capa de sobremoldeo (66, 72, 82) cubre el extremo de la base y las paredes laterales terminando un borde de la capa sobremoldeada en el reborde de tapado (58).

26. El envase de la reivindicación 24, en el que la capa de sobremoldeo (66, 72, 82) cubre el extremo de la base, las paredes laterales y el reborde de tapado (58).

27. El envase de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 26, en el que la capa de sobremoldeo (66, 72, 82) tiene una dureza inferior a 30 Shore D.

28. El envase de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27, en el que se coloca en el espacio interior de la botella una bebida.

29. El envase de la reivindicación 28, en el que el polímero termoplástico comprende al menos un copolímero de PET.

30. El envase de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 29, en el que la capa de sobremoldeo se puede separar del copolímero de PET mediante un proceso mecánico.

31. Una preforma sobremoldeada (16, 40) que comprende:

una preforma de polímero termoplástico (12, 30) adecuada para producir una botella mediante moldeo por soplado, que tiene un extremo de la base, una pared lateral y un acabado de cuello con hilo de rosca exterior (32), situado entre la boca del extremo abierto y un reborde de tapado (34), caracterizado por

un material de sobremoldeo (14, 42) que comprende un elastómero termoplástico sobremoldeado sobre al menos el extremo de la base y una parte de la pared lateral de la preforma (16, 40),

en la que el material de sobremoldeo (14, 42) tiene un borde superior que termina en el reborde de tapado (34) o por debajo de el.