ES2936092T3 - Método de formación de un artículo - Google Patents

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Chris Bocking
Peter Clarke
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Bockatech Ltd
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Abstract

La presente invención proporciona métodos para formar un artículo a partir de una composición plástica fundida que comprende un polímero y un agente de expansión. Los métodos incluyen inyectar la composición plástica fundida en un molde, permitiendo que la composición plástica forme una primera piel sólida adyacente a una superficie en contacto con una primera que forma cavidad del molde y una segunda piel sólida adyacente a y en contacto con una segunda superficie del molde. superficie del molde que forma la cavidad, y luego abrir el molde antes de que la composición plástica fundida entre la primera y la segunda piel sólida en al menos una porción de la circunferencia de una región de la cavidad del molde que define una sección transversal anular de la cavidad tenga solidificado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método de formación de un artículo
La presente invención se relaciona con un método de formación de artículos y con un artículo hueco para usar como una taza para bebidas, o como un recipiente. En particular, la presente invención se relaciona con la formación de artículos de plástico espumado, por ejemplo tazas o recipientes para alimentos.
En la industria de empaquetado, un tipo de taza desechable usado comúnmente (por ejemplo, tazas de café para llevar) es una taza de papel con un revestimiento interior de un material plástico, por ejemplo polietileno de baja densidad (LDPE). Como estas tazas están hechas de dos materiales diferentes que pueden ser difíciles y/o costosos de separar, su reciclaje puede resultar desafiante. Adicionalmente, como hay una costura en un lado de la taza donde se une el material de papel, el líquido puede filtrarse desde el área de la unión en el reborde de la taza cuando se inclina la taza para consumir la bebida que contiene (particularmente cuando la taza se usa en conexión con una tapa que tiene una boquilla a través de la cual pasa la bebida para consumo).
Se han hecho esfuerzos en la industria para proporcionar tazas desechables de polipropileno. Por ejemplo, el documento US-A-2014/0166738 divulga una pieza en bruto hecha de un material polimérico celular tal como polipropileno, cuya pieza en bruto se puede luego formar en una taza. Sin embargo, todavía está presente una costura en la taza del documento US-A-2014/0166738, y la taza final debe hacerse por medio del plegado de la pieza en bruto y sellando los diversos bordes de la misma. Adicionalmente, en el moldeo por inyección convencional se requiere una pared gruesa para crear algún aislamiento térmico en una taza. Típicamente, una estructura celular proporciona el aislamiento térmico, y se agrega un agente de soplado al polímero termoplástico para crear una estructura espumada para mejorar además el aislamiento térmico, y reducir la densidad de la pared espumada. Sin embargo, para un espesor de pared dado la reducción de densidad máxima alcanzable mediante la formación de espuma es 30 % en peso con base en el peso del polímero termoplástico en la pared.
El documento WO-A-98/17456 divulga un artículo moldeado por inyección y espumado y un método de producción en el cual una taza tiene regiones anulares de espuma y regiones anulares sin espuma que se extienden alrededor de la circunferencia de la pared lateral de la taza.
El documento US-A-2001/0036971 divulga un artículo hueco que tiene las características de la porción precaracterizadora de la reivindicación 10.
El documento DE-A-19751236 divulga el moldeo por inyección a presión de objetos que se abultan selectivamente en la extracción desde el molde. Un agente espumante y plástico se plastifican en una masa fundida homogénea, y la masa fundida homogénea se inyecta para llenar completamente una cavidad de molde. Antes del fraguado, se abre el molde, extrayendo la moldura y el agente espumante en el núcleo incompletamente fraguado de los hinchamientos de moldura.
La presente invención tiene como objetivo al menos parcialmente superar los problemas con los recipientes desechables existentes. En particular, hay una necesidad en la técnica de recipientes que sean fácilmente reciclables. También es deseable reducir la cantidad de material usado para hacer cada recipiente, proporcionando al mismo tiempo un recipiente que tenga buenas propiedades de aislamiento térmico y el nivel requerido de rigidez. En un primer aspecto, la presente invención proporciona un método de formación de un artículo de acuerdo con la reivindicación 1.
El segundo revestimiento sólido se puede mantener en contacto con la segunda superficie que forma cavidad hasta que se completa la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos.
La primera y segunda distancias, y correspondientemente el primer y segundo espesores, están configuradas para proporcionar una serie alterna de picos y depresiones, o nervaduras y valles, alrededor de la circunferencia de la composición moldeada por inyección. Estos valores pueden ser valores constantes o alternativamente tanto la primera como la segunda distancia y espesor pueden variar independientemente alrededor de la circunferencia. En algunas realizaciones de la presente invención, la primera y segunda distancias y espesores son valores constantes alrededor de la circunferencia. En otras realizaciones de la presente invención, la segunda distancia/espesor es un valor constante alrededor de la circunferencia y la primera distancia/espesor varía alrededor de la circunferencia. En otras realizaciones de la presente invención, la primera distancia/espesor es un valor constante alrededor de la circunferencia y la segunda distancia/espesor varía alrededor de la circunferencia. En otras realizaciones de la presente invención, la segunda distancia/espesor es un valor constante alrededor de la circunferencia y la primera distancia/espesor varía en alternancia entre dos primeros valores diferentes alrededor de la circunferencia. En otras realizaciones de la presente invención, la primera y segunda distancias/espesores varían ambas independientemente alrededor de la circunferencia.
En un segundo aspecto, la presente invención proporciona un artículo hueco para usar como una taza para bebidas, o como un recipiente, de acuerdo con la reivindicación 10.
Las características preferidas de cada aspecto se definen en las respectivas reivindicaciones dependientes.
Las ventajas de la presente invención son que el recipiente formado por el método del mismo es fácilmente reciclable y reutilizable, no tiene uniones en el material a través de las cuales podría producirse la fuga de un líquido contenido en el mismo, tiene el nivel requerido de rigidez, y también posee buenas propiedades de aislamiento térmico. Adicionalmente, la presente invención permite que se use menos material para la fabricación de cada recipiente (reduciendo por tanto costes de fabricación).
Usando la presente invención, es posible lograr una reducción de densidad de 200 % entre la densidad de la resina termoplástica en su estado no espumado y la densidad del material termoplástico en la taza, que incluye regiones de espuma celular expandida y regiones no espumadas.
La presente invención se predica al menos en parte sobre el hallazgo por el presente inventor de que la provisión de una primera superficie que forma cavidad que es de tal manera que una distancia entre la primera superficie que forma cavidad y la segunda superficie que forma cavidad alterna entre una primera distancia y una segunda distancia (siendo la primera distancia mayor que la segunda distancia) permite una reducción en la cantidad de material usado para formar el artículo, y también de este modo una reducción en el peso del artículo. En particular, en el primer aspecto, el presente inventor ha descubierto que el primer revestimiento sólido (como se forma antes de abrir el molde) se puede "soplar" mediante formación de espuma de la composición plástica fundida tras abrir el molde (siendo el molde abierto antes de la solidificación de la composición plástica fundida entre el primer y segundo revestimientos). Una distancia entre el primer y segundo revestimientos sólidos del artículo acabado puede ser sustancialmente constante alrededor de la circunferencia del artículo acabado. De este modo, el método de la presente invención usa menos material pero proporciona un producto acabado que es similar en apariencia al producto obtenido cuando la distancia entre la primera superficie que forma cavidad y la segunda superficie que forma cavidad en el molde permanece constante en lugar de alternar entre una primera y segunda distancia.
En el segundo aspecto, el presente inventor ha encontrado que, cuando se forma un recipiente acabado en el cual algunas áreas comprenden composición plástica expandida y algunas áreas comprenden composición plástica no expandida, la provisión de la primera superficie que forma cavidad que es de tal manera que una distancia entre la primera superficie que forma cavidad y la segunda superficie que forma cavidad alterna entre una primera distancia y una segunda distancia alrededor de al menos una primera porción de la circunferencia de la región (siendo la primera porción el área que se expande tras la apertura del molde), hace posible reducir la cantidad de material usado para formar el artículo, y por tanto también reducir el peso del artículo. En particular, el primer revestimiento sólido en la primera porción (como se forma antes de abrir el molde) se puede "soplar" mediante formación de espuma de la composición plástica fundida entre el primer y segundo revestimientos en la primera porción, de tal manera que el primer revestimiento es convexo en las primeras porciones en el artículo acabado. De este modo, el método de la presente invención usa menos material pero proporciona un producto acabado que es similar en apariencia al producto obtenido cuando la distancia entre la primera superficie que forma cavidad y la segunda superficie que forma cavidad en el molde permanece constante en lugar de alternar entre una primera y segunda distancia.
El presente inventor también ha encontrado que los artículos producidos por el método de la presente invención también tienen el nivel de rigidez requerido para tales artículos, a pesar de la reducción en la cantidad de material usado en los mismos. Se ha encontrado que a medida que la composición plástica espumada celular, típicamente un termoplástico tal como una poliolefina, típicamente polipropileno, se enfría lentamente, debido a sus cualidades de aislamiento térmico, la cristalinidad de la composición plástica puede aumentar, lo cual a su vez puede aumentar la rigidez de la composición plástica espumada celular. La expansión de la composición plástica fundida entre el primer y segundo revestimientos mediante formación de espuma también proporciona a los artículos buenas propiedades de aislamiento térmico.
También, dado que todo el recipiente puede estar hecho de una única capa de material reciclable (es decir sin capas de diferentes materiales que necesiten ser separadas), el recipiente es más fácil de reciclar que las tazas de papel revestidas de plástico usadas comúnmente. Cuando se agrega una etiqueta o recubrimiento exterior (lámina de película o funda de película) al recipiente durante el método de fabricación, también puede ser del mismo material del cual está formado el propio recipiente. Por ejemplo, tanto el polímero como la lámina de película pueden estar formados por polipropileno.
Adicionalmente, como los artículos se moldean por inyección en los métodos de la presente invención, no hay ninguna unión presente en el artículo a través de la cual podría producirse una fuga de un líquido contenido en el mismo.
A continuación se describirán realizaciones de la presente invención a modo de ejemplo solamente con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales:
La figura 1 es una sección transversal de un artículo que ilustra la apariencia del artículo en diferentes etapas en el método del primer aspecto de la presente invención;
La figura 2A muestra una sección transversal a través de una parte del artículo al final de la etapa (d) de una realización del método del primer aspecto de la presente invención, cuando el artículo todavía está dentro del molde;
La figura 2B muestra la sección transversal que se muestra en la figura 2A, que ilustra la densidad de la composición plástica fundida en diferentes áreas dentro del artículo no expandido, cuando el artículo todavía está dentro del molde;
La figura 3 muestra una sección transversal a través del artículo completamente expandido después de abrir el molde en la etapa (e);
Las figuras 4A y 4B muestran la densidad de la espuma en diferentes puntos en el proceso de expansión para producir el artículo ilustrado en la figura 3;
La figura 5 ilustra la expansión de la composición plástica fundida en el artículo que se muestra en la figura 3;
La figura 6 muestra una sección transversal a través de una parte del artículo al final de la etapa (d) de una realización del método del segundo aspecto de la presente invención, en donde el lado izquierdo de la figura muestra el artículo todavía dentro del molde, y el lado derecho de la figura muestra el artículo cuando se ha expandido y se ha retirado desde el molde;
La figura 7 muestra dos primeras porciones 116 y tres segundas porciones 118 del artículo al final de la etapa (d) del segundo aspecto de la presente invención, cuando el artículo todavía está en el molde;
La figura 8 muestra una sección transversal a través de una parte del artículo al final de la etapa (d) de una realización del método del segundo aspecto de la presente invención, cuando el artículo todavía está dentro del molde;
La figura 9 es una vista lateral de una preforma moldeada por inyección para una taza formada de acuerdo con un método de una realización adicional de la presente invención;
La figura 10 es una sección transversal a través de una pared lateral de la preforma moldeada por inyección de la figura 9;
La figura 11 es una vista inferior de la base de la preforma moldeada por inyección de la figura 9;
La figura 12 es una vista lateral de una taza formada por expansión de la preforma moldeada por inyección de la figura 9;
La figura 13 es una sección transversal a través de una pared lateral de la taza de la figura 12;
La figura 14 es una vista superior a través de una sección transversal de la taza de la figura 12.
Con referencia a la figura 1, se muestra una sección transversal de un artículo 2 (por ejemplo, una taza de café) que ilustra la apariencia del artículo en diferentes etapas en el método del primer aspecto de la presente invención. En particular, el lado izquierdo de la figura 1 muestra el primer revestimiento 4 sólido, el segundo revestimiento 6 sólido y la composición 8 plástica fundida entre el primer y segundo revestimientos 4, 6 sólidos al final de la etapa (d) del método del primer aspecto de la invención, cuando el artículo todavía está dentro del molde. La figura 1 ilustra una realización donde la primera superficie que forma cavidad de la parte 12 exterior del molde comprende ondulaciones, teniendo las ondulaciones en la primera superficie que forma cavidad picos y depresiones en la forma de una onda sinusoidal (notando que una depresión en la primera superficie que forma cavidad da como resultado que se forme un pico correspondiente en el artículo moldeado en la misma, y viceversa). La onda sinusoidal puede tener una variedad de configuraciones diferentes con respecto a la conformación y morfología de los picos y depresiones.
Las ondulaciones pueden ser por ejemplo en forma de U o V y/o para cualquier conformación de los picos y depresiones, las ondulaciones pueden tener una secuencia repetible, o regular, de picos y depresiones o una secuencia no repetible, o aleatoria, de picos y depresiones.
Típicamente, los picos y depresiones tienen algún grado de curvatura, con grandes radios de curvatura. También se muestra la parte 14 interior del molde, que es un núcleo de molde. En esta realización, la primera distancia D1 y la segunda distancia D2 (ambas de las cuales se miden perpendiculares a una tangente a la segunda superficie que forma cavidad) cada una permanece constante alrededor de la circunferencia de la región de la cavidad de molde que define una sección transversal anular de la cavidad entre los bordes circunferenciales exterior e interior de la cavidad. La primera distancia D1 es la distancia entre la segunda superficie que forma cavidad y un punto más bajo de una depresión en la primera superficie que forma cavidad y la segunda distancia D2 es la distancia entre la segunda superficie que forma cavidad y un punto más alto de un pico en la primera superficie que forma cavidad.
Como se explicó anteriormente, la primera y segunda distancias Di, D2 están configuradas para proporcionar una serie alterna de picos y depresiones, o nervaduras y valles, alrededor de la circunferencia de la composición moldeada por inyección. Estos valores pueden ser valores constantes o alternativamente tanto la primera como segunda distancia Di, D2 pueden variar independientemente alrededor de la circunferencia. En algunas realizaciones de la presente invención, la primera y segunda distancias Di, D2 son valores constantes alrededor de la circunferencia. En otras realizaciones de la presente invención, la segunda distancia D2 es un valor constante alrededor de la circunferencia y la primera distancia Di varía alrededor de la circunferencia. En otras realizaciones de la presente invención, la primera distancia Di es un valor constante alrededor de la circunferencia y la segunda distancia D2 varía alrededor de la circunferencia. En otras realizaciones de la presente invención, la segunda distancia D2 es un valor constante alrededor de la circunferencia y la primera distancia Di varía en alternancia entre dos primeros valores diferentes alrededor de la circunferencia. En otras realizaciones de la presente invención, la primera y segunda distancias Di, D2 varían ambas independientemente alrededor de la circunferencia.
El lado derecho de la figura i muestra el primer revestimiento 4 sólido, el segundo revestimiento 6 sólido, y la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos 4, 6 sólidos, cuya composición i0 plástica se ha expandido mediante formación de espuma y solidificado. En el lado derecho de la figura i, la parte i2 exterior del molde se ha retirado del artículo y el artículo permanece en la parte i4 interior o núcleo. Como se puede ver, la expansión ha dado como resultado que las áreas formadas en el primer revestimiento 4 sólido donde la distancia es la segunda distancia D2, se "soplan" de tal manera que la distancia entre el primer y segundo revestimientos 4, 6 sólidos del artículo acabado es sustancialmente constante (por ejemplo varía hasta más o menos 2 % en comparación con la distancia promedio entre el primer y segundo revestimientos) alrededor de la circunferencia del artículo.
Al final de la etapa (d) en los métodos tanto del primer como del segundo aspectos de la presente invención, las áreas donde la distancia entre la primera y segunda superficies que forman cavidad es la primera distancia Di (denominadas de aquí en adelante como las "nervaduras") almacenarán calor latente, y estarán más calientes que aquellas áreas donde la distancia entre la primera y segunda superficies que forman cavidad es la segunda distancia D2 (denominadas de aquí en adelante como los "valles"). Las nervaduras actúan como promotores de flujo durante la fase de llenado del proceso de moldeo por inyección, es decir la etapa (b) en los métodos del primer y segundo aspectos de la presente invención. A medida que el material inyectado toma la trayectoria de menor resistencia, las nervaduras serán las partes más calientes del artículo. Este almacenamiento de calor latente permite que el primer revestimiento 4 sólido se deforme tras la apertura del molde por la presión del gas liberado desde el agente de soplado. Esta presión actúa para separar el primer revestimiento 4 sólido del segundo revestimiento 6 sólido. Esto se produce primero en las nervaduras (es decir la parte más caliente del artículo), y la presión del primer revestimiento 4 que se separa en el área de las partes en ángulo de estas nervaduras (cualquier lado del punto más alto Di de la nervadura) actúa entonces para separar el primer revestimiento 4 del segundo revestimiento 6 en el área de los valles adyacentes. Este efecto (denominado el "efecto cuña") se discute con más detalle, a continuación.
La figura 2A muestra una sección transversal a través de una parte del artículo al final de la etapa (d) de una realización del método del primer aspecto de la presente invención, cuando el artículo todavía está dentro del molde. Como en la figura i, se muestran el primer revestimiento 4 sólido, el segundo revestimiento 6 sólido y la composición 8 plástica fundida entre el primer y segundo revestimientos 4, 6 sólidos. En esta realización, la primera superficie que forma cavidad de la parte i2 exterior del molde comprende de nuevo ondulaciones, teniendo las ondulaciones picos y depresiones. Sin embargo, en contraste con la realización mostrada en la figura i, la primera distancia Di varía alrededor de la circunferencia de la región de la cavidad de molde que define una sección transversal anular de la cavidad entre los bordes circunferenciales exterior e interior de la cavidad. En particular, la primera distancia Di está en un valor máximo Di (máx) en cada cuarta depresión de la cavidad de molde, y la primera distancia alcanza un valor mínimo Di(mín) en cada depresión que está a mitad de camino entre dos depresiones en las cuales la primera distancia está en el valor máximo. De nuevo, se nota que una depresión en la primera superficie que forma cavidad del molde da como resultado que se forme un pico correspondiente en el artículo moldeado en la misma, y viceversa. En la realización mostrada en la figura 2A, la segunda distancia D2 permanece constante alrededor de la circunferencia de la región de la cavidad de molde.
La figura 2B muestra la sección transversal que se muestra en la figura 2A, que ilustra la densidad de la composición 8 plástica fundida en diferentes áreas dentro del artículo no expandido. Como se puede ver a partir de esta figura, la densidad de la composición 8 plástica fundida (antes de su expansión mediante formación de espuma entre el primer y segundo revestimientos sólidos) varía desde una mayor densidad en aquellas áreas donde la distancia entre la primera y segunda superficies que forman cavidad del molde es la segunda distancia D2, a menor densidad en aquellas áreas donde la distancia entre la primera y segunda superficies que forman cavidad es la primera distancia Di - las áreas 20 de menor densidad están representadas por celdas 22 abiertas que indican la presencia de espuma 24 celular expandida en las partes 28 exteriores de las nervaduras 30. En el primer y segundo revestimientos 4, 6 sólidos mismos, y en las regiones 32 de pequeño espesor, por ejemplo los valles 34, distintas de las partes 28 exteriores de las nervaduras 30, la densidad de la composición 8 plástica fundida es muy alta, con una formación de espuma mínima o nula.
En la sección transversal que se muestra en la figura 2B, mientras el artículo está en el molde, la nervadura donde la primera distancia es Di(mín) iniciará a enfriarse y solidificarse en el punto de apertura del molde. Las nervaduras donde la primera distancia se denota como "Di(int)" (siendo Di(int) un valor entre D-i(mm) y Di(máx)), se enfriarán más rápido que las nervaduras donde la primera distancia es D1(máx). Las nervaduras donde la primera distancia es D1(máx) retendrán de este modo la mayor parte del calor, y serán las áreas más calientes del artículo tras la apertura del molde. De manera similar a la discusión anterior, esto permite que el primer revestimiento 4 sólido se deforme en las nervaduras con la primera distancia D1(máx) tras la apertura del molde, por la presión del gas liberado desde el agente de soplado. Esta presión actúa sobre la totalidad del revestimiento 4 sólido exterior, estando el revestimiento 6 sólido interior soportado por el núcleo 14 de molde.
La presión actúa para empujar el primer revestimiento 4 sólido, exterior, lejos del segundo revestimiento 6 sólido, interior. El empuje aparte del primer y segundo revestimientos 4, 6 es en la área de los valles que han retenido una alta concentración de agente de soplado. El primer revestimiento 4 sólido, exterior, puede además empujarse lejos del segundo revestimiento 6 sólido, interior, en las cercanías de las nervaduras donde hay suficiente presión desde el agente de soplado restante que no fue expandido dentro del molde de inyección.
La figura 3 muestra el artículo completamente expandido en el cual el primer revestimiento 4" sólido exterior se ha empujado lejos completamente del segundo revestimiento 6 sólido, interior, a través del área de ambas nervaduras, que pueden tener una primera distancia D1(máx), D1(mín), y D1(int), y los valles entre estas nervaduras que tienen la segunda distancia D2, que puede ser igual o variable para los valles.
La densidad de la espuma celular expandida es menor que la densidad de la composición plástica no expandida fundida. Como se muestra en la figura 4A, en las nervaduras 30 del artículo moldeado por inyección, se forman algunos vacíos 22 celulares por expansión del agente de soplado en las regiones de mayor espesor, mientras que en los valles 34 del artículo moldeado por inyección no hay sustancialmente expansión del agente de soplado en las regiones de pequeño espesor. Como se muestra en la figura 4B, después de abrir el molde, la presión de gas permanece uniformemente distribuida durante varios segundos, manteniendo una fuerza contra el revestimiento 4" exterior, y por lo tanto en las nervaduras 30 del artículo moldeado por inyección, los vacíos 22 celulares tienden a crecer y/o fusionarse por expansión adicional del agente de soplado residual en las regiones de gran espesor, mientras que en los valles 34 del artículo moldeado por inyección se inicia la expansión del agente de soplado en las regiones 32 de pequeño espesor.
El resultado es que, como se muestra en la figura 4B, en el artículo 40 expandido final hay regiones 42 de baja densidad y regiones 44 de alta densidad que se alternan circunferencialmente. Las regiones 42 de baja densidad corresponden a la ubicación de las nervaduras 30 y están asociadas con vacíos 46 celulares de dimensión relativamente grande, mientras que las regiones 44 de alta densidad corresponden a la ubicación de los valles 34 y están asociadas con vacíos 48 celulares de dimensión relativamente pequeña. El tamaño de celda promedio es pequeño, y el tamaño de celda es sustancialmente uniforme, en las regiones 44 de alta densidad, para proporcionar una estructura de espuma sustancialmente homogénea, mientras que el tamaño de celda promedio es mayor, y el tamaño de celda es menos uniforme, en las regiones 42 de baja densidad, para proporcionar una estructura de espuma menos homogénea. En la figura 4B, se puede ver que la densidad de espuma es mayor en los revestimientos, y menor en el centro de la sección transversal anular. La figura 4B, también muestra la espuma de alta y baja densidad alterna que se relaciona con la baja densidad en las nervaduras y la alta densidad en las áreas de valles.
La figura 5 ilustra que cuando las nervaduras tienen diferentes alturas, después del moldeo por inyección las nervaduras 50 más gruesas pueden tener un mayor número de vacíos 52 celulares y/o vacíos 52 celulares más grandes que los vacíos 56 celulares en las nervaduras 54 más delgadas. En las cercanías de los valles 58 hay una alta concentración de agente de soplado, por ejemplo CO2 en solución. Al abrir el molde, para dejar de esa manera el artículo moldeado por inyección sobre el núcleo, el revestimiento 4 exterior por encima de los valles 58 se expande rápidamente como resultado de la alta concentración de agente de soplado, por ejemplo haciendo que el CO2 salga de la solución y forme un gas. La tensión que mantiene juntos el primer y segundo revestimientos 4, 6 luego disminuye a medida que se reduce la densidad de espuma, como resultado de la formación de vacíos celulares, y a medida que se ejerce presión sobre los revestimientos a partir del gas liberado desde el agente de soplado en la composición plástica fundida. Los dos revestimientos luego se empujan aparte por la presión ejercida por el gas, y esta presión - junto con la menor densidad de la composición plástica en el área D, que reduce la capacidad de la composición plástica en este punto para contener el primer y segundo revestimientos - luego permite que el primer y segundo revestimientos también se empujen aparte en el valle (área D) y formen el artículo completamente expandido.
En un segundo aspecto de la presente invención, la primera superficie que forma cavidad es de tal manera que una distancia entre la primera superficie que forma cavidad y la segunda superficie que forma cavidad alterna entre una primera distancia y una segunda distancia alrededor de al menos una primera porción de la circunferencia de la región, siendo la primera distancia mayor que la segunda distancia; y cada primera porción está dispuesta entre un par de segundas porciones de la circunferencia de la región, en cuyas segundas porciones una distancia entre la primera superficie que forma cavidad y la segunda superficie que forma cavidad es una tercera distancia que es menor que la segunda distancia. En la etapa (d), la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos se deja solidificar en dichas segundas porciones, mientras que la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos permanece fundida en dicha al menos una primera porción. En la etapa (e), el molde luego se abre y la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos en dicha al menos una primera porción luego se deja expandir mediante formación de espuma. La formación de espuma es un resultado de la caída de presión al abrir el molde, y provocando que el agente de soplado, por ejemplo CO2, salga de la solución creando la expansión del gas proporcionado por el agente de soplado. Como se discutió anteriormente, la apertura del molde comprende retirar la parte exterior del molde de tal manera que el primer revestimiento sólido ya no esté en contacto con la primera superficie que forma cavidad, mientras que se mantiene el segundo revestimiento sólido en contacto con la segunda superficie que forma cavidad.
La figura 6 muestra una sección transversal de una parte del artículo 102 (por ejemplo, una taza de café) que ilustra la apariencia del artículo en diferentes etapas en el método del segundo aspecto de la presente invención. El lado izquierdo de la figura 6 muestra el primer revestimiento 104 sólido, el segundo revestimiento 106 sólido, la composición 108 plástica fundida entre el primer y segundo revestimientos 104, 106 sólidos en las primeras porciones 116 de la circunferencia de la región, y la composición plástica solidificada 120 entre el primer y segundo revestimientos 104, 106 sólidos, en las segundas porciones 118 de la circunferencia de la región, al final de la etapa (d) del método del primer aspecto de la invención, cuando el artículo todavía está dentro del molde. La figura 6 ilustra una realización donde la primera superficie que forma cavidad de la parte 112 exterior del molde comprende ondulaciones, teniendo las ondulaciones picos y depresiones en la forma de una onda sinusoidal. También se muestra la parte 114 interior del molde. En esta realización, la primera distancia D101 y la segunda distancia D102 permanecen constantes alrededor de la circunferencia de la región de la cavidad de molde que define una sección transversal anular de la cavidad entre los bordes circunferenciales exterior e interior de la cavidad. En las segundas porciones 118, la tercera distancia se muestra como D103. Las distancias entre la primera superficie que forma cavidad y la segunda superficie que forma cavidad se miden perpendiculares a una tangente a la segunda superficie que forma cavidad.
El lado derecho de la figura 6 muestra el primer revestimiento 104 sólido, el segundo revestimiento 106 sólido, y la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos 104, 106 sólidos en las primeras porciones, cuya composición 110 plástica se ha expandido mediante formación de espuma y solidificado. En el lado derecho de la figura 6, el artículo ha sido retirado desde el molde. Como se puede ver, la expansión ha dado como resultado que los valles formados en el primer revestimiento 104 sólido se "soplen" de tal manera que el primer revestimiento 104 sólido es convexo en las primeras porciones 116 del artículo acabado.
Al final de la etapa (d) en el método del segundo aspecto de la presente invención, las áreas donde la distancia entre la primera y segunda superficies que forman cavidad es la primera distancia D1 (denominadas de aquí en adelante como las "nervaduras") almacenarán calor latente, y estarán más caliente que aquellas áreas donde la distancia entre la primera y segunda superficies que forman cavidad es la segunda distancia D2 (denominadas de aquí en adelante como los "valles"), como se discutió anteriormente con referencia al primer aspecto de la presente invención.
La figura 7 muestra dos primeras porciones 116 y tres segundas porciones 118 del artículo al final de la etapa (d) del segundo aspecto de la presente invención, cuando el artículo todavía está en el molde. Las distancias D101, D102 y D103 se pueden ver más claramente en esta figura. En esta realización, la primera distancia D101 varía alrededor de la primera porción 116 de la circunferencia de la región.
La figura 8 muestra una sección transversal a través de una parte del artículo al final de la etapa (d) de una realización del método del segundo aspecto de la presente invención, cuando el artículo todavía está dentro del molde. Como en la figura 6, se muestran el primer revestimiento 104 sólido, el segundo revestimiento 106 sólido y la composición 108 plástica fundida entre el primer y segundo revestimientos 104, 106 sólidos de la primera porción, junto con la composición 120 plástica solidificada entre el primer y segundo revestimientos 104, 106 sólidos de las segundas porciones 118. En esta realización, la primera superficie que forma cavidad de la parte 112 exterior del molde comprende de nuevo ondulaciones en la primera porción, teniendo las ondulaciones picos y depresiones. Sin embargo, en contraste con la realización que se muestra en la figura 6, la primera distancia D101 varía alrededor de la primera porción de la circunferencia de la región de la cavidad de molde que define una sección transversal anular de la cavidad entre los bordes circunferenciales exterior e interior de la cavidad. En particular, la primera distancia D101 está en un valor máximo D101(máx) en las depresiones de la primera superficie que forma cavidad que son adyacentes a las segundas porciones 118, y la primera distancia alcanza un valor mínimo D101(mín) el par de depresiones que están a mitad de camino entre las depresiones de la primera superficie que forma cavidad en la cual la primera distancia está en el valor máximo D101(máx). De nuevo, se nota que una depresión en la primera superficie que forma cavidad del molde da como resultado que se forme un pico correspondiente en el artículo moldeado en la misma, y viceversa. En la realización que se muestra en la figura 8, la segunda distancia D102 permanece constante alrededor de la circunferencia de la región de la cavidad de molde.
El mecanismo de expansión en la etapa (e) del primer aspecto de la invención, como se discutió anteriormente con respecto a las figuras 2A, 2B, 3, 4A, 4B y 5 también es aplicable al mecanismo de expansión en la etapa (e) del segundo aspecto de la invención.
Tanto en el primer como en el segundo aspecto de la presente invención, se controla el límite del espesor mínimo de los valles (es decir valor mínimo de D2 que todavía permite que el primer y segundo revestimientos se separen en los valles después de la apertura del molde) por la tensión entre el primer y segundo revestimientos 4, 6 sólidos y la presión de gas en la estructura de espuma en expansión que separa los revestimientos superficiales solidificados. Los parámetros que influyen en la tensión son: -1. Temperatura de la composición plástica fundida
2. Porcentaje de agente de soplado (que típicamente es un agente de soplado endotérmico, pero podría ser exotérmico)/o porcentaje y tipo de gas físico.
3. Velocidad de inyección en el molde en la etapa (b).
4. Presión de inyección (presión más alta mantiene más gas en solución y reduce formación de espuma prematura durante la inyección).
5. Tiempo de enfriamiento.
6. Temperatura de molde.
7. Tamaño de celda en la espuma.
8. Aditivos presentes en la composición plástica fundida.
A continuación se da un ejemplo no limitante de parámetros que pueden seleccionarse para cada uno de los puntos 1 a 8 anteriores. Este ejemplo es puramente ilustrativo de una realización particular, y es limitante en la invención en conjunto.
1. La temperatura de fusión de polipropileno es 165 °C. Sin embargo, los agentes de soplado endotérmicos químicos generalmente necesitan una temperatura más alta para activar la reacción. También, cuanto mayor sea la temperatura de la composición plástica fundida, menor puede ser la segunda distancia D2. Para una composición donde el polímero es polipropileno, se pueden usar temperaturas de fusión de entre 250 °C y 285 °C con el fin de minimizar la segunda distancia D2. También se puede usar el mismo rango de temperatura de 250 °C a 285 °C con el fin de minimizar la segunda distancia D2 cuando se usa un gas físico en lugar de un agente de soplado químico.
2. El agente de soplado puede ser un agente de soplado químico o un agente de soplado físico o cualquier mezcla de agentes de soplado químicos y/o físicos. Por ejemplo, el agente de soplado puede ser una mezcla de agentes de soplado químicos, por ejemplo una combinación de agentes de soplado químicos endotérmicos y exotérmicos, o una combinación de agentes de soplado químicos y físicos, por ejemplo donde el agente de soplado químico ayuda a nuclear un gas que forma el agente de soplado físico. Alternativamente, el agente de soplado puede ser una mezcla de gases físicos, por ejemplo una mezcla de CO2 y N2, opcionalmente en combinación además con un agente de soplado químico. Los agentes de soplado químicos para usar en la presente invención son preferiblemente 50 a 60 % en peso de agentes de nivel activo a una concentración desde 2 a 6 % en peso, con base en el peso de la composición plástica fundida, o una cantidad comparable de gas físico por ejemplo CO2 o N2 (un agente de nivel activo a 60 % en peso a una concentración de 2 % en peso daría 1.2 % en peso de gas en la composición plástica fundida, por lo tanto la cantidad de gas físico podría ser desde 1 a 2 % en peso). Un gas físico tal como nitrógeno se puede agregar fácil y económicamente en cualquier % en peso dentro del rango de 0.1 a 10 % en peso), por ejemplo 6 % en peso; concentraciones más altas del gas físico tienden a aumentar progresivamente las fuerzas del agente de soplado hacia afuera contra los revestimientos.
3. Se prefieren velocidades de inyección muy rápidas - por ejemplo, se necesita una tasa de inyección de 50 gramos por segundo por cavidad para asegurar un tiempo de llenado de menos de 0.5 segundos; si el tiempo de llenado es mayor que este permitirá que aumente el espesor de revestimiento solidificado, reduciendo de este modo el espesor de la capa de composición plástica fundida entre el primer y segundo revestimientos 4, 6 sólidos al final de la etapa (d), y reduciendo los efectos de expansión.
4. El tiempo de enfriamiento dentro del molde antes de abrir en la etapa (e) también debe minimizarse: sin embargo, esto está limitado por el tiempo que toma reducir la fuerza de bloqueo de la máquina de moldeo por inyección antes de abrir el molde. Típicamente el tiempo tomado para reducir la fuerza de bloqueo es 0.2 a 0.5 segundos; a menos que se usen otros mecanismos especiales, este parámetro define el tiempo mínimo antes de que las mitades de molde puedan iniciar a separarse permitiendo que el primer y segundo revestimientos inicien a separarse entre sí.
5. La temperatura de molde afecta el espesor de revestimiento sólido. Para ralentizar la velocidad de solidificación de revestimiento para un producto tipo taza de polipropileno, la parte interior del molde está preferiblemente en 40 °C y 70 °C. Una temperatura demasiado alta provocaría que se deforme el segundo revestimiento sólido, lo cual puede ser indeseable. La parte exterior del molde está preferiblemente en 50 °C a 120 °C con el fin de mantener el primer revestimiento lo suficientemente blando como para deformarse.
6. Se maximiza preferiblemente el tamaño de celda en la espuma expandida: una estructura de celdas finas tiene una mayor resistencia a fusión que evita la separación de revestimiento. Cuando la presión de la composición plástica fundida se reduce debido a su flujo hacia el área contigua de baja presión expandida, aumenta el tamaño de celda. Las celdas más grandes tienen revestimientos más delgados y por lo tanto una menor resistencia a fusión. El tamaño de celda en el primer y segundo revestimiento debe ser desde 0 a 100 pm (micrómetros), y el tamaño de celda en la composición expandida entre los revestimientos será de 50 a 250 pm o 100 a 500 pm o 250 a 1000 pm, o podría haber un vacío entre el primer y segundo revestimientos.
7. Se pueden usar aditivos para influir además en el valor mínimo de la segunda distancia D2. Por ejemplo, la caliza (carbonato de calcio) mantendrá el calor durante más tiempo que el polipropileno, y de este modo su inclusión ayudará a ralentizar la solidificación de revestimiento. La mica, debido a sus plaquetas de bordes afilados, evitará que se formen burbujas, rompiendo de esa manera la adhesión entre los revestimientos creando un vacío.
Como se describió anteriormente, típicamente la configuración sinusoidal de los picos y depresiones en el artículo intermedio moldeado por inyección tiene una curvatura suave. En configuraciones alternativas, los picos y/o depresiones pueden tener ángulos poco profundos, por ejemplo formando una conformación de 'V', y pequeños radios de curvatura; sin embargo tales radios pequeños tenderían a resistirse a ser "extraídos" y dejarían crestas verticales en la pared de la taza.
En algunas realizaciones, se puede desear tener una serie de crestas que recorran verticalmente hacia arriba de la pared de taza y esto puede evitar cualquier estiramiento del revestimiento exterior. Esto se puede lograr reduciendo el % de agente de soplado y/o aumentando el tiempo de enfriamiento, lo cual tendería a reducir el efecto del soplado, y lograr de esa manera una taza parcialmente soplada, con los valles no totalmente soplados a la altura de los picos.
En algunas realizaciones del primer y segundo aspectos de la presente invención, en la etapa (e), la primera longitud circunferencial permanece sustancialmente constante en comparación con la primera longitud circunferencial al final de la etapa (d). En algunas realizaciones, la segunda longitud circunferencial permanece sustancialmente constante en comparación con la segunda longitud circunferencial al final de la etapa (d). En algunas realizaciones, tanto la primera como segunda longitud circunferencial permanecen sustancialmente constantes en comparación con la primera y segunda longitudes circunferenciales al final de la etapa (d). Por "sustancialmente constante" en este contexto, se entiende que la longitud circunferencial particular aumenta hasta en 2 % en comparación con esa longitud circunferencial al final de la etapa (d).
En otras realizaciones del primer y segundo aspectos, en la etapa (e), la primera longitud circunferencial aumenta hasta en 20 %, hasta 10 %, o hasta 5 % en comparación con la primera longitud circunferencial al final de la etapa (d). En ciertas realizaciones, la primera longitud circunferencial aumenta en 12 a 20 %, opcionalmente 8 a 15 %, en comparación con la primera longitud circunferencial al final de la etapa (d); alternativamente en 3 a 10 % o 1 a 5 % en comparación con la primera longitud circunferencial al final de la etapa (d).
En algunas realizaciones ya sea del primer o segundo aspecto de la invención, se puede grabar en relieve un patrón en el primer revestimiento sólido del artículo durante el método, y/o se puede formar una funda externa (que puede ser decorativa) en la superficie exterior, es decir el primer revestimiento sólido, del artículo durante el método. El patrón y/o decoración puede ser, por ejemplo, un logotipo corporativo. En tales realizaciones, la etapa (e) comprende además, después del retiro de la parte exterior del molde, insertar el artículo en un segundo molde antes de que se complete la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos (en dicha al menos una primera porción, en el segundo aspecto), y retener el artículo en el segundo molde hasta que la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos se haya solidificado (en dicha al menos una primera porción, en el segundo aspecto). En el primer aspecto, cuando se completa la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos, el primer revestimiento sólido del artículo está en contacto con una superficie del segundo molde. En el segundo aspecto, cuando se completa la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos en dicha al menos una primera porción, el primer revestimiento sólido del artículo está en contacto con una superficie del segundo molde en dicha al menos una primera porción.
Cuando se desea grabar en relieve un patrón tridimensional en la superficie exterior del artículo, la superficie del segundo molde puede comprender un patrón tridimensional. Este patrón luego se imparte al primer revestimiento sólido cuando se fuerza a que entre en contacto con la superficie del segundo molde tras la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos. Cuando la composición plástica comprende polipropileno, el segundo molde típicamente se calentaría a una temperatura dentro de un rango desde 80 a 150 °C para deformar el revestimiento sólido exterior mediante grabado en relieve.
Cuando se desea incluir una etiqueta en la superficie exterior del artículo, entonces al menos parte de la superficie del segundo molde puede cubrirse con una lámina de película antes de insertar el artículo en el segundo molde. Si se desea cubrir la superficie exterior del artículo con una funda, entonces la lámina de película puede cubrir una circunferencia completa de al menos parte de la superficie del segundo molde. Por ejemplo, en el artículo acabado, la funda podría cubrir toda la circunferencia del artículo sobre solo una parte de la altura del artículo (por ejemplo una banda ancha del material de funda alrededor del punto medio de la altura del artículo), o podría cubrir toda la circunferencia del artículo sobre toda la altura del artículo (con la excepción de un área de reborde). En el primer aspecto de la invención, al menos parte del primer revestimiento sólido del artículo se forzará a entrar en contacto con la lámina de película tras la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos. En el segundo aspecto de la invención, al menos parte del primer revestimiento sólido del artículo se forzará a entrar en contacto con la lámina de película en dicha al menos una primera porción tras la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos. El primer revestimiento sólido también puede estar en contacto con la lámina de película en dicha al menos una segunda porción. En ambos aspectos, la superficie exterior (primer revestimiento sólido) del artículo se une a la lámina de película tras ser forzada a entrar en contacto con la misma por la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos del artículo. De nuevo, la superficie del segundo molde podría incluir un patrón tridimensional, como anteriormente. La lámina de película podría comprender plástico y/o papel. Sin embargo, se prefiere el polipropileno (por ejemplo polipropileno orientado) ya que es compatible con el reciclaje. También podría usarse un plástico espumado (por ejemplo polipropileno) como la lámina de película, con el fin de proporcionar un aislamiento agregado al artículo y proporcionar una superficie más táctil para el agarre del artículo. Típicamente se puede colocar una etiqueta en la cavidad de molde y forzarla en las ondulaciones junto con el plástico inyectado, y la etiqueta seguiría entonces el contorno del revestimiento exterior.
En aquellas realizaciones en donde el artículo se inserta en un segundo molde antes de que se complete la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos, el segundo revestimiento del artículo permanece en contacto con la segunda superficie que forma cavidad del molde original, y el segundo molde se mueve para colocarse sobre el primer revestimiento del artículo. El segundo molde podría moverse por medio de un dispositivo robótico por ejemplo un brazo robótico. Cuando se completa la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos y el primer revestimiento sólido está en contacto con la superficie del segundo molde (o la lámina de película que cubre al menos parte de la superficie del segundo molde), el artículo luego puede liberarse de la segunda superficie que forma cavidad del molde original y retenerse en el segundo molde. El segundo molde puede entonces ser movido por el dispositivo robótico para tomar los artículos para apilamiento.
En cualquier realización de cualquiera de los aspectos anteriores de la presente invención, el polímero de la composición plástica puede comprender una poliolefina o mezcla de una pluralidad de poliolefinas, opcionalmente polietileno o polipropileno; o un poliéster, opcionalmente tereftalato de polietileno o tereftalato de polibutileno; o ácido poliláctico. En una realización, el polímero comprende polipropileno. Se prefieren particularmente los polipropilenos que tienen un índice de flujo de fusión (MFI) desde 10 a 120. El índice de flujo de fusión de un polímero se puede medir de acuerdo con ASt M D1238.
Los agentes de soplado que se pueden usar en cualquier realización de cualquiera de los aspectos anteriores de la presente invención incluyen agentes de soplado químicos (que se descomponen bajo las condiciones de los métodos, liberando de este modo gases en la composición plástica fundida, cuyos gases pueden expandirse subsecuentemente tras la liberación de presión sobre la composición plástica, por ejemplo abrir el molde, provocando que la composición plástica se haga espuma y se expanda). Ejemplos de tales agentes de soplado químicos incluyen Hydrocerol® (de Clariant) y TecoCell® (de Trexel). El agente de soplado es típicamente endotérmico, pero también podrían usarse agentes de soplado exotérmicos. Alternativamente, el agente de soplado podría ser un agente de soplado físico en la forma de un gas disuelto en la composición plástica fundida. Tal gas puede comprender, por ejemplo, dióxido de carbono o nitrógeno. El gas puede incluir opcionalmente además una composición de perfume (es decir un aroma) que permanece presente en el material de polímero después de la expansión, para mejorar la experiencia del consumidor. El agente de soplado puede ser un agente de soplado químico o un agente de soplado físico o cualquier mezcla de agentes de soplado químicos y/o físicos. Por ejemplo, el agente de soplado puede ser una mezcla de agentes de soplado químicos, por ejemplo una combinación de agentes de soplado químicos endotérmicos y exotérmicos, o una combinación de agentes de soplado químicos y físicos, por ejemplo donde el agente de soplado químico ayuda a formar un núcleo de un gas que forma el agente de soplado físico. Alternativamente, el agente de soplado puede ser una mezcla de gases físicos, por ejemplo una mezcla de CO2 y N2, opcionalmente en combinación adicional con un agente de soplado químico.
Cuando se usa dióxido de carbono como el agente de soplado, el gas de CO2 es producido por el agente de soplado en la extrusora de la máquina de moldeo por inyección, y el gas de CO2 luego pasa a solución durante la fase de inyección (típicamente desde 300 a 500 bar) debido a que la presión relativamente alta ejercida sobre el material es mayor que la presión requerida (típicamente menos de 100 bar) para forzar CO2 en solución dentro de la resina termoplástica fundida, tal como polipropileno. Cuando se usa nitrógeno como el agente de soplado, el nitrógeno no pasa a solución dentro del polipropileno fundido, dado que el gas nitrógeno requiere más de 3000 bar para forzarlo a una solución parcial en el polipropileno fundido.
En algunas realizaciones del primer y segundo aspectos de la presente invención, la composición plástica fundida incluye un relleno. Los rellenos pueden actuar para agregar resistencia al artículo, aumentar su conductividad térmica, o elevar la temperatura de distorsión térmica del artículo. En ciertas realizaciones, el relleno es caliza o carbonato de calcio.
Tanto en el primer como en el segundo aspecto de la presente invención, el artículo puede ser una taza o recipiente, por ejemplo una taza de café o un recipiente adecuado para calentar sopa en un microondas. Los artículos pueden ser desechables.
A continuación se describe además una realización adicional de un recipiente hueco producido de acuerdo con la presente invención con referencia a las figuras 9 a 14. En esta realización, fue fabricada una taza de café, es decir una taza adecuada para contener bebidas calientes tales como café, de acuerdo con la presente invención. En esta realización, la taza de café tiene una capacidad de 16 onzas líquidas. Sin embargo, el recipiente hueco se puede usar, o conformar y dimensionar para uso, como un recipiente para alimentos.
Inicialmente de acuerdo con la presente invención, una preforma 200 similar taza, como se muestra en las figuras 9 a 11, se moldea por inyección a partir de una resina termoplástica que comprende un agente de soplado, en este ejemplo polipropileno y un agente de soplado de dióxido de carbono (CO2). En la preforma 200, el polipropileno incluye regiones no espumadas en las cuales el gas de dióxido de carbono (CO2) está en solución en el polipropileno después del proceso de moldeo por inyección y regiones espumadas celulares expandidas en las cuales el gas de dióxido de carbono (CO2) ha salido de la solución en el polipropileno durante el proceso de moldeo por inyección, y de esa manera ha formado regiones de espuma celular. Sin embargo, puede emplearse cualquier otra combinación adecuada de agente de soplado y resina termoplástica. El agente de soplado forma áreas espumadas en la preforma como resultado de la expansión localizada de la resina termoplástica en una región de baja presión del molde de inyección.
La preforma 200 similar a taza se moldea por inyección de tal manera que tenga un pie 202 anular que comprende resina termoplástica no espumada. Por encima del pie 202 anular hay una pared 204 de base circular, que se muestra en detalle en la figura 11.
La pared 206 lateral anular se extiende hacia arriba lejos del pie 202 anular y la pared 204 de base circular para terminar en un reborde 208 superior anular.
La preforma 200 similar a taza tenía una altura de 135 mm, un diámetro de reborde superior de 90 mm y un diámetro de base de 55 mm. El pie 202 anular tenía una altura de aproximadamente 2 mm. El material termoplástico de la preforma 200 similar a taza tenía un volumen no expandido (es decir el volumen de material de la preforma moldeada por inyección antes de la expansión adicional para formar la taza final) de 26 cm3. El material termoplástico de la preforma 200 similar a taza tenía una densidad moldeada promedio de 0.9 g/cm3 y un peso de 24 gramos. La pared 206 lateral anular tenía una relación de longitud L/espesor T promedio de 180:1, donde L es la longitud de la pared 206 lateral a lo largo de la altura de la pared 206 lateral y T es el espesor de pared lateral. Se pueden usar relaciones de L/T más bajas de menos de 180:1. Sin embargo, las relaciones de L/T más bajas implican un mayor espesor de pared para una altura de taza dada y tienden a aumentar el peso de la taza y reducir la presión de llenado, permitiendo que el agente de soplado salga de la solución durante la inyección.
Como se muestra en la figura 9, la pared 206 lateral anular comprende una pluralidad de nervaduras 210 longitudinales que se extienden radialmente hacia afuera desde la superficie 211 exterior de la pared 206 lateral anular. Las nervaduras 210 longitudinales comprenden nervaduras 212 gruesas, o mayores, alternas y nervaduras 214 delgadas, o menores. La figura 10 es una sección transversal ampliada a través de la pared 206 lateral anular. Las nervaduras 212 gruesas y las nervaduras 214 delgadas comprenden material termoplástico espumado celular, y entre las nervaduras 210 longitudinales hay valles 216 que comprenden material termoplástico no espumado. Los valles 216 tienen una anchura, en una dirección circunferencial alrededor de la pared 206 lateral anular, desde 0.3 a 1.0 mm con el fin de proporcionar una región no expandida, es decir los valles 216, entre regiones expandidas, es decir las nervaduras 210. Los valles 216 de material termoplástico no espumado tienen típicamente una anchura, en una dirección circunferencial alrededor de la pared 206 lateral anular, de aproximadamente 1 mm.
Durante el proceso de moldeo por inyección, en las ubicaciones de las nervaduras 210 longitudinales el material termoplástico ha sido sometido a una presión reducida, como resultado de las regiones correspondientemente gruesas de la cavidad de moldeo, lo cual ha permitido que el agente de soplado salga de la solución y forme un gas de tal manera que forme la espuma celular expandida dentro del molde de inyección. Por el contrario, durante el proceso de moldeo por inyección, en las ubicaciones de los valles 216 entre las nervaduras 210 longitudinales el material termoplástico ha sido sometido a una alta presión, como resultado de las regiones correspondientemente delgadas de la cavidad de moldeo, lo cual ha evitado que el agente de soplado salga de la solución, evitando de esa manera la expansión del material termoplástico dentro del molde de inyección.
De manera similar, el reborde 208 superior anular está formado de espuma celular expandida dentro del molde de inyección y una zona 218 de transición anular entre el reborde 208 superior anular y los extremos superiores de las nervaduras 210 longitudinales y los valles 216 está formada de material termoplástico no expandido, dado que el reborde 208 superior anular es relativamente grueso mientras que la zona 218 de transición anular es relativamente delgada. Además, el pie 202 anular relativamente delgado está formado de material termoplástico no expandido. La figura 11 muestra la pared 204 de base circular. La pared 204 de base tiene una puerta 220 central que comprende el punto de inyección para el moldeo por inyección. La puerta 220 central está rodeada por una primera sección 222 gruesa anular. Una pluralidad de guías 224 de flujo primarias, en la realización ilustrada hay cinco guías 224 de flujo primarias pero se puede proporcionar cualquier número adecuado, se extienden radialmente hacia afuera desde la primera sección 222 gruesa anular. Las guías 224 de flujo primarias terminan en una segunda sección 226 gruesa anular. Una pluralidad de guías 228 de flujo secundarias, en la realización ilustrada hay cuarenta guías 228 de flujo secundarias pero se puede proporcionar cualquier número adecuado, se extienden radialmente hacia afuera desde la segunda sección 226 gruesa anular. Las guías 228 de flujo secundarias terminan cada una en un extremo inferior de una nervadura 214 delgada respectiva. El número de guías 228 de flujo secundarias corresponde al número de nervaduras 214 delgadas, y también corresponde al número de nervaduras 212 gruesas que son respectivamente ubicadas alternativamente entre nervaduras 214 delgadas adyacentes.
La primera sección 222 gruesa anular, las guías 224 de flujo primarias, la segunda sección 226 gruesa anular y las guías 228 de flujo secundarias tienen un espesor de tal manera que, como se explicó anteriormente para las nervaduras 210 longitudinales, estos elementos están compuestos de espuma celular expandida dentro del molde de inyección. Típicamente, estos elementos tienen un espesor desde 0.5 a 1.0 mm, por ejemplo aproximadamente 0.6 mm. Por el contrario, hay primeros segmentos 230 entre las guías 224 de flujo primarias y segundos segmentos 232 entre las guías 228 de flujo secundarias que tienen un espesor de tal manera que, como se explicó anteriormente para los valles 216, estos elementos están compuestos de material termoplástico no expandido. Típicamente, estos elementos tienen un espesor desde 0.2 a menos de 0.5 mm, por ejemplo aproximadamente 0.3 mm.
Las dimensiones, a saber el espesor y anchura (respectivamente perpendiculares y paralelas al plano de la pared 204 de base circular) de la primera sección 222 gruesa anular, las guías 224 de flujo primarias, la segunda sección 226 gruesa anular y las guías 228 de flujo secundarias son seleccionadas de tal manera que durante el moldeo por inyección el material termoplástico pueda fluir fácilmente lejos de la puerta 220 central para permitir un fácil flujo de material para reducir la presión de llenado y ayudar a una inyección rápida. El espesor de la primera sección 222 gruesa anular, las guías 224 de flujo primarias, la segunda sección 226 gruesa anular y las guías 228 de flujo secundarias se establece mediante el moldeo por inyección y la espuma celular expandida resultante tiene un espesor que es menor que la altura (típicamente 2 mm) del pie 202 anular. Esto asegura que la taza resultante pueda colocarse de pie de manera segura sobre una superficie plana alrededor de la circunferencia del pie 202 anular y las regiones de espuma celular expandida en la pared 204 de base circular no se extiendan por debajo del borde inferior del pie 202 anular y de esa manera impedir que la taza se coloque de pie de manera segura y fiable sobre una superficie plana.
En las fotografías de las figuras 9 a 11, las áreas no expandidas aparecen translúcidas a simple vista, dado que el agente de soplado, en esta realización gas de CO2, permanece en solución. Sin embargo, si se incorpora un pigmento al material termoplástico, las áreas no expandidas típicamente aparecen opacas, con un color sólido. Las áreas espumadas típicamente parecen tener un color pastel debido al fondo blanco creado por la espuma celular expandida. En las figuras 9 a 11, debe anotarse que los tamaños de celda de menos de 0.5 micras no son visibles a simple vista.
Como se describió anteriormente, el moldeo por inyección forma revestimientos 240, 242 sólidos exterior e interior en las superficies 244, 246 exterior e interior de la preforma 200, pero el tiempo de enfriamiento dentro del molde se minimiza de tal manera que una resina termoplástica fundida se retenga entre los revestimientos 240, 242 sólidos exterior e interior. Después del moldeo por inyección, se abre el molde y se retira la preforma 200 desde el elemento de moldeo exterior, como se describió anteriormente, antes de que se haya solidificado la resina termoplástica entre los revestimientos 240, 242 interior y exterior. El retiro de la preforma 200 desde el elemento de moldeo exterior reduce la presión sobre la superficie 244 exterior de la preforma 200, lo cual permite que el agente de soplado en las regiones no expandidas del material termoplástico salga de la solución y forme un gas de tal manera que forme la espuma celular expandida externamente del molde de inyección.
En una realización alternativa, todas las nervaduras 210 longitudinales tienen las mismas dimensiones. En realizaciones alternativas adicionales, las nervaduras 210 longitudinales y valles 216 pueden tener dimensiones que varían independientemente.
La estructura de taza resultante se muestra en las figuras 12 a 14. La taza 250 es un artículo hueco para usar como una taza para bebidas y tiene una pared 256 lateral anular y una pared 204 de base que define una cavidad 270 hueca central. La taza 250 tiene un reborde 208 superior, se compone de espuma celular expandida, de la pared 256 lateral y un extremo 272 inferior de la pared 256 lateral. La pared 256 lateral es una moldura anular integral, y más preferiblemente la pared 2567 lateral anular, pared 204 de base, reborde 208 superior y extremo 272 inferior son una moldura anular integral. El artículo hueco está compuesto por un único material plástico, opcionalmente un termoplástico. Típicamente, el artículo hueco es una taza para bebidas o recipiente para alimentos compuesto por un único material termoplástico reciclable, opcionalmente en donde el material termoplástico es un polímero que comprende una poliolefina o mezcla de una pluralidad de poliolefinas, además opcionalmente polietileno o polipropileno; o un poliéster, además opcionalmente tereftalato de polietileno o tereftalato de polibutileno; o ácido poliláctico. Preferiblemente, el artículo hueco es una taza de café que es térmicamente estable hasta una temperatura de al menos 75 °C.
La pared 256 lateral anular comprende un material plástico compuesto por una estructura en sándwich de revestimientos 254, 252 interior y exterior y una capa 257 de espuma celular expandida entre ellos. El reborde 208 superior está separado desde un borde superior de la estructura en sándwich por un anillo 218 anular del material plástico que no está expandido. La capa 257 de espuma celular expandida comprende un arreglo anular de áreas 258 de refuerzo que se extienden longitudinalmente a lo largo de la pared 256 lateral en una dirección entre el reborde 208 superior y el extremo 272 inferior. Las áreas 258 de refuerzo están separadas mutuamente por un arreglo anular de regiones 260 espaciadoras que se extienden longitudinalmente a lo largo de la pared 256 lateral en una dirección entre el reborde 208 superior y el extremo 272 inferior para proporcionar áreas 258 de refuerzo y regiones 260 espaciadoras alternas alrededor de la pared 256 lateral anular. Las áreas 258 de refuerzo comprenden espuma celular expandida de una primera densidad y las regiones 260 espaciadoras comprenden espuma celular expandida de una segunda densidad, en donde la primera densidad es mayor que la segunda densidad. La espuma celular expandida en las áreas 258 de refuerzo tiene típicamente una concentración más baja de vacíos celulares que la espuma celular expandida en las regiones 260 espaciadoras. La espuma celular expandida en las áreas 258 de refuerzo tiene una distribución de tamaño más uniforme de vacíos celulares que la espuma celular expandida en las regiones 260 espaciadoras, y un tamaño promedio más pequeño de vacíos celulares que la espuma celular expandida en las regiones 260 espaciadoras.
En la taza 250 resultante, la espuma expandida de baja densidad ha permanecido en las nervaduras 212, 214 mayores y menores que estaban presentes en la preforma 200. Los valles 216 de la preforma 200 se expanden desde el suelo de valle, definido por el revestimiento 240 sólido exterior del valle 216, hasta un punto más alto que las nervaduras 212, 214 mayores y menores adyacentes. Sin embargo, sorprendentemente se crea una espuma de mayor densidad entre las nervaduras 212 mayores y menores, que se cree que tiene una alta densidad debido a que no ha tenido lugar expansión de espuma durante la preformación en los valles 216.
En la pared 204 de base circular de la preforma, la estructura se retiene sustancialmente en la base de taza final, aunque puede haber alguna pequeña expansión de las regiones previamente no expandidas. La zona 218 de transición anular entre el reborde 208 superior anular y los extremos superiores de las nervaduras 210 longitudinales y los valles 216 permanece compuesta de material termoplástico no expandido en la taza 250.
Como se muestra en particular en la figura 13, la taza resultante tiene una superficie 252 circunferencial exterior ligeramente ondulada y una superficie 254 circunferencial interior sustancialmente lisa para la pared 256 lateral. La pared 256 lateral comprende espuma 257 celular expandida. La superficie 252 circunferencial exterior tiene superficies ligeramente más altas en la ubicación de los valles 216 de la preforma 200. Sin embargo, la optimización de la concentración de agente de soplado, tiempo de enfriamiento y temperatura de preforma en el retiro desde el molde de inyección pueden manipularse para lograr una superficie 252 circunferencial exterior sustancialmente lisa. De acuerdo con la presente invención, en el artículo hueco de la presente invención la pared 256 lateral anular tiene una superficie 254 circunferencial interior lisa y una superficie 252 circunferencial exterior que es lisa o es ondulada con superficies más altas en las áreas 258 de refuerzo.
Como también se describió anteriormente con referencia a la figura 5, la densidad de espuma varía alrededor de la circunferencia de la pared 256 lateral, alternando entre áreas 258 de densidad relativamente alta, que constituyen las áreas 258 de refuerzo, que corresponden a la ubicación de los valles 216 de la preforma 200, y áreas 260 de densidad relativamente baja, que constituyen las regiones 260 espaciadoras, que corresponden a la ubicación de las nervaduras 210 longitudinales de la preforma 200. Las áreas 258 de refuerzo alternas y las regiones 260 espaciadoras alrededor de la pared 256 lateral anular proporcionan que cada área 258 de refuerzo esté ubicada entre regiones 260 espaciadoras opuestas y cada región 260 espaciadora esté ubicada entre áreas 258 de refuerzo opuestas.
Las áreas 260 de baja densidad comprenden primeras áreas 260a de baja densidad que corresponden a la ubicación de las nervaduras 212 longitudinales mayores de la preforma 200 y segundas áreas 260b de baja densidad que corresponden a la ubicación de las nervaduras 214 longitudinales menores de la preforma 200, con la densidad de espuma siendo ligeramente mayor en las segundas áreas 260b de baja densidad que en las primeras áreas 260a de baja densidad, pero en cada caso la densidad de espuma es menor que en las áreas 258 de densidad relativamente alta, que corresponden a la ubicación de los valles 216. En la realización alternativa donde las nervaduras 210 longitudinales tienen las mismas dimensiones, las áreas 260 de baja densidad tienen las mismas dimensiones y propiedades y se alternan con las áreas 258 de alta densidad.
Las regiones 260 espaciadoras comprenden primera y segunda regiones 260a, 260b espaciadoras, teniendo las primeras regiones 260a espaciadoras una anchura mayor, en una dirección circunferencial alrededor de la pared 256 lateral anular, que las segundas regiones 260b espaciadoras. La primera y segunda regiones 260a, 260b espaciadoras comprenden espuma celular expandida, y la espuma celular expandida de las primeras regiones 260a espaciadoras tiene una densidad menor que la espuma celular expandida de las segundas regiones 260b espaciadoras. Las primera y segunda regiones 260a, 260b espaciadoras se alternan alrededor de la pared 256 lateral anular. Las áreas 258 de refuerzo alternas y primera y segunda regiones 260a, 260b espaciadoras alrededor de la pared lateral anular proporcionan una secuencia repetitiva de un área 258 de refuerzo, una primera región 260a espaciadora, un área 258 de refuerzo, y una segunda región 260b espaciadora.
Las áreas 258 de refuerzo tienen una anchura, en dirección circunferencial alrededor de la pared lateral anular, desde 0.5 a 3 mm, opcionalmente desde 0.75 a 2 mm. Las regiones 260 espadadoras tienen una anchura, en una dirección circunferencial alrededor de la pared lateral anular, desde 0.5 a 10 mm, opcionalmente desde 0.5 a 4 mm, además opcionalmente desde 0.75 a 3 mm. La pared lateral tiene un espesor desde 0.5 a 4 mm, opcionalmente desde 1 a 3 mm.
Como se describió anteriormente, en la pared 204 de base circular de la preforma, la estructura se retiene sustancialmente en la base de taza final, aunque puede haber alguna pequeña expansión de las regiones previamente no expandidas. Por lo tanto en el artículo hueco o taza 250, la pared 204 de base comprende una región 280 central de puerta, un primer anillo 282 anular de espuma celular expandida que rodea la región 280 de puerta, y una pluralidad de primeros elementos 284 radiales de espuma celular expandida que se extienden radialmente hacia afuera hacia la pared 256 lateral. Los primeros elementos 284 radiales están separados mutuamente por primeros segmentos 286 de material plástico no expandido. La pared 204 de base comprende además un segundo anillo 288 anular de espuma celular expandida que rodea, y que conecta con los extremos 290 radialmente exteriores de, la pluralidad de primeros elementos 284 radiales, y una pluralidad de segundos elementos 292 radiales de espuma celular expandida que se extienden radialmente hacia afuera hacia la pared 256 lateral. Los segundos elementos 292 radiales están separados mutuamente por segundos segmentos 294 de material plástico no expandido. Los extremos 296 radialmente exteriores de la pluralidad de segundos elementos 294 radiales de espuma celular expandida se conectan con la pared 256 lateral, en particular se conectan con una respectiva región 260 espaciadora, típicamente la primera región 260a espaciadora, en la pared 256 lateral.
El material plástico no expandido en la pared 204 de base tiene típicamente un espesor desde 0.25 a 0.75 mm, opcionalmente desde 0.25 a 0.5 mm. La espuma celular expandida de material plástico en la pared 204 de base tiene típicamente un espesor desde 0.5 a 1.75 mm, opcionalmente desde 0.5 a 1.25 mm.
El artículo 250 hueco comprende además al menos un pie 298 que se extiende hacia abajo desde el extremo 272 inferior de la pared 256 lateral y define al menos una superficie 300 inferior que está ubicada por debajo de una superficie 302 inferior de la pared 204 de base. Preferiblemente, el al menos un pie 298 comprende un único pie 298 anular que tiene una única superficie 300 inferior anular y comprende material plástico no expandido que está integralmente moldeado con la pared 256 lateral y la pared 204 de base y tiene una altura desde 1.5 a 4 mm, opcionalmente desde 1.75 a 3 mm.
La densidad de espuma alterna y repetitiva alrededor de la taza 250 se muestra en las figuras 13 y 14. La estructura de espuma resultante, de áreas de espuma celular expandida de alta/baja densidad alternas alrededor de la circunferencia de taza, proporciona una alta capacidad de carga de la taza cuando se carga en un dirección longitudinal; en otras palabras, la taza tiene una alta resistencia a ser aplastada por una fuerza aplicada a lo largo del eje longitudinal de la taza. Las áreas de espuma celular expandida de alta/baja densidad alternas se extienden longitudinalmente a lo largo de la pared lateral, de tal manera que las áreas 258 de alta densidad constituyen nervaduras de refuerzo longitudinales separadas por áreas 260a, 260b de espuma de menor densidad longitudinales. Esta resistencia al aplastamiento longitudinal se duplica sustancialmente en comparación con una pared lateral de espuma de un espesor correspondiente pero con una densidad de espuma constante alrededor de la circunferencia de taza. La taza también tiene una rigidez a la flexión muy alta y rigidez de aro muy alta en la pared lateral, lo cual se logra con una masa significativamente reducida de material termoplástico en comparación con las paredes laterales de taza de material termoplástico no espumado de propiedades estructurales correspondientes. En resumen, la taza espumada de la presente invención puede proporcionar una alta resistencia estructural a una pared lateral usando una cantidad mínima de material termoplástico en una taza que puede formarse a partir de un único material termoplástico.
La rigidez de la taza formada usando las realizaciones preferidas de la presente invención es muy superior a cualquier otro taza de uso limitado actualmente en el mercado. La taza típicamente comprende un polímero termoplástico que puede tener una alta cristalinidad tanto en las porciones espumadas como no espumadas, y por lo tanto tiene una alta estabilidad térmica. La taza preferida de la presente invención es por lo tanto segura para lavavajillas y segura para microondas, y puede exhibir una reutilización ilimitada.
La presente invención puede proporcionar un artículo hueco de alta resistencia con una alta relación de volumen a peso. Por ejemplo, una relación entre el volumen de la cavidad hueca central, en cm3, y la masa del artículo hueco, en g, es desde 2 a 3.
El material termoplástico de la taza 250 de la realización ilustrada tiene un volumen expandido (es decir el volumen de material de la taza final) de 55.6 cm3 y, en comparación con la preforma que tiene un volumen no expandido de 26 cm3, esto representa una expansión de aproximadamente 110 % entre la taza y la preforma que se produce fuera del molde de inyección como resultado de una expansión significativa circunferencialmente hacia afuera de los valles 216, y una expansión reducida circunferencialmente hacia afuera de las nervaduras 210 longitudinales para formar la pared 256 lateral de espuma de la taza 250.
Típicamente, el cambio volumétrico desde la taza intermedia preformada hasta la taza final completamente expandida es de aproximadamente 2.1:1, pero esta relación se puede variar fácilmente mediante diseño y control de proceso para estar dentro del rango desde 1.5:1 a 3:1.
En la realización ilustrada de las figuras 9 a 14 se forma una típica taza de café. Sin embargo, la presente invención se puede emplear para producir un recipiente hueco que tenga una altura tan baja como aproximadamente 10 mm, por ejemplo formando una bandeja, o un recipiente de boca ancha tal como una cuba, por ejemplo una cuba para productos alimenticios calientes o fríos, por ejemplo comida para llevar, comida para cocinar y enfriar o comida lista para comer.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un método de formación de un artículo (2; 102; 250), comprendiendo el método:
(a) proporcionar un molde que tiene una parte (12; 112) exterior y una parte (14; 114) interior, teniendo la parte exterior una primera superficie que forma cavidad y teniendo la parte interior una segunda superficie que forma cavidad;
(b) cerrar el molde definiendo de esa manera una cavidad entre la primera y segunda superficies que forman cavidad en donde, al menos una región de la cavidad que define una sección transversal anular de la cavidad entre bordes circunferenciales exterior e interior de la cavidad, la primera superficie que forma cavidad es de tal manera que una distancia (D) entre la primera superficie que forma cavidad y la segunda superficie que forma cavidad alterna entre una primera distancia (D1; D101) y una segunda distancia (D2; D102) alrededor de al menos una porción de la circunferencia de la región, siendo la primera distancia mayor que la segunda distancia;
(c) inyectar una composición (8) plástica fundida que comprende un polímero y un agente de soplado en la cavidad;
(d) permitir que la composición plástica forme, en la dicha al menos una región, un primer revestimiento (4; 104; 240) sólido adyacente a y en contacto con la primera superficie que forma cavidad y que tiene una primera longitud circunferencial, y un segundo revestimiento (6; 106; 242) sólido adyacente a y en contacto con la segunda superficie que forma cavidad y que tiene una segunda longitud circunferencial, en donde la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos permanece fundida, para formar, respectivamente donde la distancia entre la primera superficie que forma cavidad y la segunda superficie que forma cavidad alterna entre la primera distancia y segunda distancia, primer y segundo espesores alternos de la composición plástica, comprendiendo cada primer y segundo espesor el primer y segundo revestimientos con la composición plástica fundida entre ellos;
(e) abrir el molde antes de que la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos se haya solidificado, permitiendo de este modo que la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos, y la composición plástica fundida en el primer y segundo espesores alternos de la composición plástica, se expanda mediante formación de espuma, en donde dicha apertura comprende retirar la parte exterior del molde de tal manera que el primer revestimiento sólido ya no esté en contacto con la primera superficie que forma cavidad, mientras que se mantiene el segundo revestimiento sólido en contacto con la segunda superficie que forma cavidad.
2. El método de la reivindicación 1, en donde el segundo revestimiento sólido se mantiene en contacto con la segunda superficie que forma cavidad hasta que se completa la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos.
3. El método de la reivindicación 1 o reivindicación 2, en donde la etapa (e) comprende además, después del retiro de la parte exterior del molde, insertar el artículo en un segundo molde antes de que se complete la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos, y retener el artículo en el segundo molde hasta que se haya solidificado la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos, en donde, cuando se completa la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos, el primer revestimiento sólido del artículo está en contacto con una superficie del segundo molde
opcionalmente (i) en donde el método comprende además, antes de insertar el artículo en el segundo molde, cubrir al menos parte de la superficie del segundo molde con una lámina de película; en donde, cuando se completa la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos, al menos parte del primer revestimiento sólido del artículo está en contacto con la lámina de película y/o (ii) en donde la superficie del segundo molde comprende un patrón tridimensional que se imparte al primer revestimiento.
4. El método de cualquier reivindicación precedente, en donde la primera superficie comprende ondulaciones, teniendo las ondulaciones picos y depresiones, opcionalmente en donde (i) las ondulaciones son en forma de U o V y/o (ii) las ondulaciones tienen una secuencia repetible, o regular, de picos y depresiones o una secuencia no repetible, o aleatoria, de picos y depresiones.
5. El método de la reivindicación 1, en donde en la etapa (b) cada porción es una primera porción que está dispuesta entre un par de segundas porciones de la circunferencia de la región, en cuyas segundas porciones hay una distancia entre la primera superficie que forma cavidad y la segunda superficie que forma cavidad es una tercera distancia que es menor que la segunda distancia; la etapa (d) también permite que la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos se solidifique en dichas segundas porciones mientras que la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos permanece fundida en dicha al menos una primera porción; y en la etapa (e) el molde se abre antes de que la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos en dicha al menos una primera porción se haya solidificado, permitiendo de este modo que la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos en dicha al menos una primera porción se expanda mediante formación de espuma.
opcionalmente (A) en donde el segundo revestimiento sólido se mantiene en contacto con la segunda superficie que forma cavidad hasta que se completa la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos sólidos en dicha al menos una primera porción, y/o
(B) en donde alrededor de dicha al menos una primera porción de la circunferencia de la región, la primera superficie comprende ondulaciones, teniendo las ondulaciones picos y depresiones, además opcionalmente en donde (i) las ondulaciones son en forma de U o V y/o (ii) las ondulaciones tienen una secuencia repetible, o regular, de picos y depresiones o una secuencia no repetible, o aleatoria, de picos y depresiones.
6. El método de la reivindicación 5, en donde la etapa (e) comprende además, después del retiro de la parte exterior del molde, insertar el artículo en un segundo molde antes de que se complete la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos en la al menos una primera porción, y retener el artículo en el segundo molde hasta que la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos se haya solidificado en dicha al menos una primera porción,
en donde, cuando se completa la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos en dicha al menos una primera porción, el primer revestimiento sólido del artículo está en contacto con una superficie del segundo molde en dicha al menos una primera porción, opcionalmente (i) en donde el método comprende además, antes de insertar el artículo en el segundo molde, cubrir al menos parte de la superficie del segundo molde con una lámina de película, en donde, cuando se completa la expansión de la composición plástica entre el primer y segundo revestimientos, al menos parte del primer revestimiento sólido del artículo está en contacto con la lámina de película en dicha al menos una primera porción y/o (ii) en donde la superficie del segundo molde comprende un patrón tridimensional que se imparte al primer revestimiento.
7. El método de cualquier reivindicación precedente, en donde el polímero comprende una poliolefina o mezcla de una pluralidad de poliolefinas, opcionalmente polietileno o polipropileno; o un poliéster, opcionalmente tereftalato de polietileno o tereftalato de polibutileno; o ácido poliláctico, además opcionalmente en donde el polímero comprende polipropileno que tiene un índice de flujo de fusión desde 10 a 120.
8. El método de cualquier reivindicación precedente, en donde en la etapa (e) la composición plástica fundida en el primer y segundo espesores alternos de la composición plástica se expande respectivamente para formar regiones (260) espaciadoras y áreas (258) de refuerzo alternas, en donde las áreas de refuerzo comprenden espuma celular expandida de una densidad que es mayor que la densidad de la espuma celular expandida en las regiones espaciadoras.
9. El método de cualquier reivindicación precedente, en donde el artículo es un artículo (250) hueco para usar como una taza de bebida, o como un recipiente, teniendo el artículo (250) hueco una pared (256) lateral anular y una pared (204) de base que define una cavidad (270) hueca central, un reborde (208) superior de la pared (256) lateral y un extremo (272) inferior de la pared (256) lateral, en donde la pared (256) lateral anular comprende un material plástico compuesto por una estructura en sándwich de revestimientos (252, 254) exterior e interior formados respectivamente por el primer y segundo revestimientos (240, 242) sólidos y una capa (257) de espuma celular expandida entre ellos, en donde la capa (257) de espuma celular expandida comprende un arreglo anular de las áreas (258) de refuerzo que se extienden longitudinalmente a lo largo de la pared (256) lateral en una dirección entre el reborde (208) superior y el extremo (272) inferior, estando las áreas (258) de refuerzo separadas mutuamente por un arreglo anular de las regiones (260) espaciadoras que se extiende longitudinalmente a lo largo de la pared (256) lateral en una dirección entre el reborde (208) superior y el extremo (272) inferior para proporcionar áreas (258) de refuerzo y regiones (260) espaciadoras alternas alrededor de la pared (256) lateral anular.
10. Un artículo (250) hueco para uso como una taza de bebida, o como un recipiente, teniendo el artículo (250) hueco una pared (256) lateral anular, en donde la pared (256) lateral anular tiene una superficie (254) circunferencial interior lisa, y una pared (204) de base que define una cavidad (270) hueca central, un reborde (208) superior de la pared (256) lateral y un extremo (272) inferior de la pared (256) lateral, en donde la pared (256) lateral anular comprende un material plástico compuesto por una estructura en sándwich de revestimientos (252, 254) interior y exterior y una capa (257) de espuma celular expandida entre ellos, en donde la capa (257) de espuma celular expandida comprende un arreglo anular de áreas (258) de refuerzo que se extienden longitudinalmente a lo largo de la pared (256) lateral en una dirección entre el reborde (208) superior y el extremo (272) inferior, estando las áreas (258) de refuerzo separadas mutuamente por un arreglo anular de regiones (260) espaciadoras que se extienden longitudinalmente a lo largo de la pared (256) lateral en una dirección entre el reborde (208) superior y el extremo (272) inferior para proporcionar áreas (258) de refuerzo y regiones (260) espaciadoras alternas alrededor de la pared (256) lateral anular, en donde las áreas (258) de refuerzo comprenden espuma celular expandida de una primera densidad y las regiones (260) espaciadoras comprenden espuma celular expandida de una segunda densidad, en donde la primera densidad es mayor que la segunda densidad, caracterizado porque la espuma celular expandida en las áreas (258) de refuerzo de la primera densidad tiene una distribución de tamaño más uniforme, y un tamaño promedio más pequeño, de vacíos celulares que la espuma celular expandida de la segunda densidad en las regiones (260) espaciadoras, en donde la pared (256) lateral anular tiene una superficie (252) circunferencial exterior que es lisa o es ondulada con superficies más altas en las áreas (258) de refuerzo.
11. Un artículo hueco de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la espuma celular expandida en las áreas (258) de refuerzo tiene una menor concentración de vacíos celulares que la espuma celular expandida en las regiones (260) espaciadoras.
12. Un artículo hueco de acuerdo con la reivindicación 10 o reivindicación 11, en donde (i) las áreas (258) de refuerzo y regiones (260) espaciadoras alternas alrededor de la pared (256) lateral anular proporcionan que cada área (258) de refuerzo esté ubicada entre regiones (260) espaciadoras opuestas y cada región (260) espaciadora esté ubicada entre áreas (258) de refuerzo opuestas; y/o (ii) las regiones (260) espaciadoras comprenden primera y segunda regiones (260a, 260b) espaciadoras, teniendo las primeras regiones (260a) espaciadoras una anchura mayor, en una dirección circunferencial alrededor de la pared (256) lateral anular, que la segundas regiones (260b) espaciadoras.
13. Un artículo hueco de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en donde (i) las áreas (258) de refuerzo tienen una anchura, en una dirección circunferencial alrededor de la pared (256) lateral anular, desde 0.5 a 3 mm, opcionalmente desde 0.75 a 2 mm; y/o (¡i) las regiones (260) espaciadoras tienen una anchura, en una dirección circunferencial alrededor de la pared (256) lateral anular, desde 0.5 a 10 mm opcionalmente desde 0.5 a 4 mm, además opcionalmente desde 0.75 a 3 mm; y/o (iii) la pared (256) lateral tiene un espesor desde 0.5 a 4 mm, opcionalmente desde 1 a 3 mm; y/o (iv) la pared (256) lateral anular, pared (204) de base, reborde (208) superior y extremo (272) inferior son una moldura anular integral y el artículo (250) hueco está compuesto de un único material termoplástico reciclable, opcionalmente en donde el material termoplástico es un polímero que comprende una poliolefina o mezcla de una pluralidad de poliolefinas, además opcionalmente polietileno o polipropileno; o un poliéster, además opcionalmente tereftalato de polietileno o tereftalato de polibutileno; o ácido poliláctico.
14. Un artículo hueco de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en donde la pared (204) de base comprende una región (280) central de puerta, un primer anillo (282) anular de espuma celular expandida que rodea la región (280) de puerta, y una pluralidad de primeros elementos (284) radiales de espuma celular expandida que se extienden radialmente hacia afuera hacia la pared (256) lateral, estando los primeros elementos (284) radiales separados mutuamente por primeros segmentos (286) de material plástico no expandido, opcionalmente (A) en donde la pared (204) de base comprende además un segundo anillo (288) anular de espuma celular expandida que rodea, y que conecta con los extremos (290) radialmente exteriores de, la pluralidad de primeros elementos (284) radiales, y un una pluralidad de segundos elementos (292) radiales de espuma celular expandida que se extienden radialmente hacia afuera hacia la pared (256) lateral, estando los segundos elementos (292) radiales separados mutuamente por segundos segmentos (294) de material plástico no expandido, conectando los extremos (296) radialmente exteriores de la pluralidad de segundos elementos (292) radiales de espuma celular expandida con la pared (256) lateral,
además opcionalmente en donde el extremo (296) radialmente exterior de cada uno de la pluralidad de segundos elementos (292) radiales de espuma celular expandida se conecta con una respectiva región (260) espaciadora en la pared (256) lateral,
y/o (B) en donde el material plástico no expandido en la pared (204) de base tiene un espesor desde 0.25 a 0.75 mm, o desde 0.25 a 0.5 mm y/o en donde la espuma celular expandida de material plástico en la pared (204) de base tiene un espesor desde 0.5 a 1.75 mm, o desde 0.5 a 1.25 mm.
15. Un artículo hueco de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, (i) que es una taza (250) de café que es térmicamente estable hasta una temperatura de al menos 75 °C y/o (ii) en donde una relación entre el volumen de la cavidad (270) hueca central, en cm3, y la masa del artículo hueco, en g, es desde 2 a 3.
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