IT202100022292A1 - Processo per la produzione di contenitori in PET e rPET ad elevata barriera e cristallinità con tecnologia monostadio standard di iniezione-stiro-soffiaggio - Google Patents

Processo per la produzione di contenitori in PET e rPET ad elevata barriera e cristallinità con tecnologia monostadio standard di iniezione-stiro-soffiaggio Download PDF

Info

Publication number
IT202100022292A1
IT202100022292A1 IT102021000022292A IT202100022292A IT202100022292A1 IT 202100022292 A1 IT202100022292 A1 IT 202100022292A1 IT 102021000022292 A IT102021000022292 A IT 102021000022292A IT 202100022292 A IT202100022292 A IT 202100022292A IT 202100022292 A1 IT202100022292 A1 IT 202100022292A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
pet
nucleating agent
weight
stretch
containers
Prior art date
Application number
IT102021000022292A
Other languages
English (en)
Inventor
Giovanni Sonzogni
Original Assignee
Gs4Plastic S R L
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gs4Plastic S R L filed Critical Gs4Plastic S R L
Priority to IT102021000022292A priority Critical patent/IT202100022292A1/it
Priority to EP22765571.9A priority patent/EP4392225A1/en
Priority to PCT/EP2022/073707 priority patent/WO2023025901A1/en
Publication of IT202100022292A1 publication Critical patent/IT202100022292A1/it

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/42Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C49/78Measuring, controlling or regulating
    • B29C49/786Temperature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/0008Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0083Nucleating agents promoting the crystallisation of the polymer matrix
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C08K5/098Metal salts of carboxylic acids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/42Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C49/48Moulds
    • B29C49/4823Moulds with incorporated heating or cooling means
    • B29C2049/4825Moulds with incorporated heating or cooling means for cooling moulds or mould parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/42Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C49/78Measuring, controlling or regulating
    • B29C49/786Temperature
    • B29C2049/7861Temperature of the preform
    • B29C2049/7862Temperature of the preform characterised by temperature values or ranges
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/42Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C49/78Measuring, controlling or regulating
    • B29C49/786Temperature
    • B29C2049/7864Temperature of the mould
    • B29C2049/78645Temperature of the mould characterised by temperature values or ranges
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2949/00Indexing scheme relating to blow-moulding
    • B29C2949/07Preforms or parisons characterised by their configuration
    • B29C2949/0715Preforms or parisons characterised by their configuration the preform having one end closed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/0005Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor characterised by the material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/02Combined blow-moulding and manufacture of the preform or the parison
    • B29C49/06Injection blow-moulding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/08Biaxial stretching during blow-moulding
    • B29C49/10Biaxial stretching during blow-moulding using mechanical means for prestretching
    • B29C49/12Stretching rods
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/42Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C49/4273Auxiliary operations after the blow-moulding operation not otherwise provided for
    • B29C49/42808Filling the article
    • B29C49/4281Filling the article outside the mould
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/42Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C49/64Heating or cooling preforms, parisons or blown articles
    • B29C49/6409Thermal conditioning of preforms
    • B29C49/6427Cooling of preforms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2067/00Use of polyesters or derivatives thereof, as moulding material
    • B29K2067/003PET, i.e. poylethylene terephthalate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0037Other properties
    • B29K2995/004Semi-crystalline
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/712Containers; Packaging elements or accessories, Packages
    • B29L2031/7158Bottles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

Processo per la produzione di contenitori in PET e rPET ad elevata barriera e cristallinit? con tecnologia monostadio standard di iniezione-stiro-soffiaggio
Campo dell?invenzione
[0001]. La presente invenzione ? diretta alla produzione di contenitori e flaconi stiro-soffiati in PET e rPET. In particolare, la presente invenzione ? diretta a un processo che combina l?utilizzo di un agente nucleante con la tecnologia di iniezione stiro-soffiaggio (ISBM) per la produzione di contenitori in rPET e PET fatti in monomateriale, completamente sostenibili e che allo stesso tempo posseggono elevate propriet? di barriera che sarebbe impossibile raggiungere con tecnologie standard, tali da risultare idonei per prodotti O2 sensitive come birra, ketchup o sott?aceti.
Background dell?invenzione
[0002]. La produzione di contenitori e flaconi stiro-soffiati in PET rappresenta un importante segmento dell?utilizzo del PET nel mondo. La produzione mondiale di PET nel 2015 ? stata di 27.8 milioni di tonnellate. Circa il 70% del PET viene usato per la produzione di bottiglie. Il riciclo della plastica ? al giorno d?oggi un enorme problema ambientale. Il PET riciclato, noto anche come rPET ? ampliamente la materia plastica pi? riciclata nel mondo. Secondo PETCORE la percentuale di riciclo negli USA ? stata di circa il 31% nel 2012, mentre ? stata del 52% nell?Unione Europea. Nel 2015 sono state riciclate circa 9 milioni di tonnellate di PET per produrre una grande variet? di prodotti.
[0003]. L?UE e molte aziende del settore hanno fissato dei target di sostenibilit? importanti per salvaguardare il surriscaldamento del pianeta e limitare l?inquinamento ed il marine littering, dove entro il 2025 si dovr? raggiungere livelli di riciclo di plastiche di almeno il 50% della plastica vergine immessa sul mercato l?anno precedente. ? quindi evidente che ? necessario sviluppare nuovi processi che consentano di utilizzare rPET a fianco di PET. Al tempo stesso, ? auspicabile lo sviluppo di processi che consentano l?utilizzo di PET al posto di materiali pi? performanti ma al tempo stesso pi? costosi.
[0004 Il PET (sia vergine che riciclato), ? il materiale pi? utilizzato nel campo dello stirosoffiaggio per la produzione di contenitori a contatto con alimenti, tuttavia, per alcuni alimenti particolarmente sensibili all?ossigeno (birra, succhi, passate di pomodoro, ketchup, maionese) ? necessario utilizzare materiali diversi o, in alternativa, sottoporre il PET a trattamenti che ne migliorino le propriet? di barriera all?O2. Detti trattamenti possono essere sia di tipo chimico che fisico. Tra i trattamenti di tipo fisico possiamo citare il trattamento al plasma mediante il quale si riesce a fare un coating nanometrico superficiale di SiOx o C amorfo sulla superficie interna od esterna della bottiglia, mentre tra i trattamenti chimici citiamo l?utilizzo di additivi dispersi o strati interni di barriera nella preforma (e quindi del flacone), con altri polimeri che riducono la permeabilit? all?ossigeno.
[0005]. Il processo della presente invenzione consente di ottenere propriet? di barriera importanti dell?ordine di grandezza dei materiali multistrato oltre ad acquisire anche ottime propriet? termiche e meccaniche. Aumentare le propriet? di barriera dei packaging monostrato consentirebbe di espandere questo settore riducendo considerevolmente l?utilizzo di packaging a bassa permeabilit? che attualmente sono ottenuti con contenitori o film multistrato.
[0006]. La tecnologia dello stiro soffiaggio consiste nei seguenti passaggi: il polimero (PET, rPET o una miscela di questi) viene alimentato ad un estrusore nel quale il polimero viene fuso e omogeneizzato agli eventuali additivi ad un a temperatura di 280?C circa. Il polimero fuso viene iniettato in una preforma. Opzionalmente il processo pu? prevedere una fase di condizionamento, in cui la preforma viene mantenuta alla temperatura scelta (normalmente tra 140 e 160?C) prima di passare alla fase di stirosoffiaggio. In questa fase, la preforma viene inserita nello stampo di stirosoffiaggio, un?asta di stiro spinge il fondo della preforma sino al fondo dello stampo e quasi contemporaneamente avviene viene introdotta aria ad alta pressione intorno ai 30 bar provocando il biorientamento del materiale fino a far aderire completamente il PET ( o rPET) sulla superficie dello stampo. Le tecnologie attuali di stirosoffiaggio sono rappresentabili da due tipologie grosso modo: quella con stampi freddi e quella con stampi caldi.
[0007]. La prima con stampi freddi raggiunge propriet? di barriera abbastanza limitate, con cristallinit? intorno al 15% con shelf life dell?ordine massimo dei 3 mesi per prodotti sensibili all?O2. Per aumentare la shelf life di questi contenitori ci sono principalmente 3 soluzioni, ma tutte economicamente molto costose ed alcune di queste fattibili sono con le tecnologie dedicate e speciali:
? Utilizzo di additivi, quali oxygen scavenger (O2 absorbers) che comunque hanno una durata limitata nel tempo.
? Soffiaggio di preforme multistrato (PET ?MXD6? PET o altre soluzioni) che necessitano di presse ad iniezione con doppio cilindro di plastificazione pi? complicate e costose.
? Coating superficiali a base di SiOx o a base di carbonio da fare a posteriori sulla bottiglia soffiata ma che anche queste necessitano di tecnologie al plasma speciali e costose.
[0008]. Con alcune di queste soluzioni si pu? arrivare ai 9 mesi di shelf life a seconda della tecnologia utilizzata ma con un contributo economico importante e spesso non accettato dal mercato.
[0009]. La permeabilit? all?ossigeno del PET ? noto variare in modo inversamente proporzionale alla cristallinit? del PET stesso: un PET ad alta cristallinit? ha una permeabilit? minore rispetto ad un PET a bassa cristallinit?. Al fine di ottenere permeabilit? all?ossigeno ridotte, attualmente si utilizza quindi la tecnologia che utilizza stampi caldi denominata anche Hot fill o heat set. Questa tecnologia non solo utilizza stampi caldi a 140-160?C, ma ? fattibile solo con soffiatrici speciali che hanno un impianto di soffiaggio specifico in grado di soffiare attraverso aste di stiro forate in Titanio e sistemi di valvole speciali che dopo circa 1 s di soffiaggio ad alta pressione permettono il ricircolo dell?aria fredda per abbassare la temperatura dei contenitori sotto i 100?C. Con questa tecnologia molto complessa, se ben ingegnerizzata si possono raggiungere shelf life intorno ai 9 mesi con prodotti O2 sensitive senza l?aggiunta di additivi. Quindi, per ottenere contenitori in stiro soffiaggio ad elevate propriet? di barriera all?O2 oggi esiste solo la possibilit? di stiro-soffiare la preforma in uno stampo caldo intorno ai 140 ? 160?C e con l?ausilio di macchine speciali.
[0010]. Questa tecnologia ? molto pi? costosa della tecnologia che utilizza stampi freddi, perch? lavorando con stampi caldi i tempi ciclo di queste macchine sono generalmente pi? lunghi del 50% rispetto ad un processo con stampi freddi.
[0011]. Esiste quindi l?esigenza di un processo per la preparazione di un packaging hot fill che abbia un elevato effetto barriera nei confronti dell?O2 e che sia ottenibile in modo semplice e con dei tempi di ciclo bassi.
Riassunto dell?invenzione
[0012]. La presente invenzione si rivolge ad un processo per la produzione di contenitori in PET per stiro-soffiatrici in monostadio, nel quale processo al PET nella fase di plastificazione del granulo viene aggiunto un agente nucleante, la miscela fusa e ben omogenizzata viene iniettata nello stampo delle preforme che poi in una fase successiva viene trasformata in bottiglia/contenitore all?interno di stampi raffreddati.
[0013]. ? stato sorprendentemente trovato che con tale processo ? possibile ottenere contenitori in PET o rPET aventi buone propriet? di barriera. Senza voler essere vincolati dalla teoria, si ritiene che a seguito dei test fatti sui flaconi sperimentali, le propriet? barriera elevate siano legate alla formazione di strati a cristallinit? variabile altamente orientati nella bottiglia soffiata. In particolare, ? stato osservato che attraverso il processo della presente invenzione, si ottiene un contenitore che presenta diversi strati: lo strato esterno del contenitore hanno un grado di cristallinit? pi? elevato rispetto allo strato pi? interno che si presenta con una cristallinit? minore. Questa stratificazione ? probabilmente responsabile dell?aumentata barriera ai gas del contenitore rispetto ad un contenitore avente un grado simile di cristallinit?. I contenitori ottenuti dal processo della presente invenzione hanno buone propriet? di barriera con shelf life superiori ai 6 mesi ottima stabilit? termica, elevata rigidit? e non richiedono stampi speciali.
[0014]. Inoltre, il processo della presente invenzione rappresenta un notevole miglioramento in termini di costi rispetto ai processi dello stato dell?arte, in quanto oltre che essere fattibile con macchine standard, consente un tempo ciclo pi? breve di circa un 50% rispetto alla tecnologia hot fill con stampi caldi, fattore questo che consente una maggiore produttivit? della macchina.
Breve descrizione delle figure
[0015]. La figura 1 mostra un?immagine di una bottiglia da 150 ml ottenuta attraverso il processo della presente invenzione.
[0016]. La figura 2 mostra la molteplicit? di strati presenti in una bottiglia secondo l?invenzione.
Descrizione dettagliata dell?invenzione
[0017]. La presente invenzione ? diretta ad un processo per la produzione di contenitori di PET, rPET, o miscele di essi, il quale processo comprende i seguenti passaggi: aggiunta di un nucleante al PET; omogeneizzazione del PET e dell?agente nucleante nella vite di plastificazione; iniezione della miscela omogeneizzata in uno stampo di preforme, condizionamento della preforma aduna temperatura compresa tra 140?C e 160? per un tempo compreso tra 0 e 30 secondi, stiro-soffiaggio della preforma in uno stampo raffreddato a una temperatura inferiore o uguale a 25?C.
[0018]. L?agente nucleante usato nella presente invenzione pu? essere qualsiasi composto noto nell?arte come agente nucleante di tipo organico per materie plastiche. Col temine agente nucleante si intende nella presente descrizione qualsiasi composto che sia in grado di portare la temperatura di cristallizzazione come misurata tramite DSC (Tc, temperatura di prima cristallizzazione) a valori superiori a 200?C. Questo perch? l?effetto di un agente nucleante ? quello di favorire la cristallizzazione e quindi ridurre il valore di sotto raffreddamento necessario perch? la cristallizzazione abbia inizio. Esempi preferiti di agenti nucleanti sono i sali alcalini dell?acido benzoico, e stearico. Col termine di sali alcalini si intendono i sali di litio, potassio e sodio. I metalli alcalini preferiti sono potassio e sodio.
[0019]. La dispersione dell?agente nucleante nel PET pu? avvenire in vari modi.1) aggiunta diretta dell?agente nucleante in qualsiasi forma (polvere, granuli o liquido) nel PET (rPET); questo metodo non ? particolarmente adatto perch? ne risulta poi difficile controllare la dispersione dell?agente nel PET. 2) Produzione dell?additivo in pellet a base PET o PETG in estrusione creando un compound liquido o solido con l?agente nucleante presente in quantitativi idonei. 3) Dispersione dell?agente nucleante nel masterbatch o nell?additivo che viene realizzato per essere aggiunto alla materia prima vergine. Seguendo la stessa logica di produzione di compound descritta al punto 2, oltre alle percentuali di pigmento (in forma di polvere, granulo, liquido, pasta colorante eccetera) e di eventuali additivi (scivolanti, cariche varie eccetera), si aggiunger? una opportuna percentuale di nucleante (in polvere, granulo, o liquido).
[0020]. La quantit? di agente nucleante nella composizione finale ? preferibilmente compresa tra 0,10 % in peso e 1,50 % in peso, pi? preferibilmente tra 0,20% in peso e 1,00 % in peso, ancor pi? preferibilmente tra 0,30 % in peso e 0,80 % in peso. Nello stiro-soffiaggio, sono presenti due fattori che spingono in direzioni diverse. Da un lato, una quantit? troppo bassa di nucleante produce un prodotto finale che non ? significativamente diverso dal prodotto che si ottiene con il processo a stampo freddo convenzionale (senza aggiunta di nucleante). Dall?altro lato, una quantit? di agente nucleante troppo elevata produce una eccessiva cristallizzazione del PET nella preforma, il che rende instabile la fase successiva di stiro-soffiaggio. Di conseguenza, ? necessario dosare la quantit? di nucleante in funzione del tipo di processo.
[0021]. Come detto in precedenza, ? possibile operare con un processo con una fase di condizionamento, oppure la preforma, una volta ottenuta, pu? essere direttamente stiro-soffiata. In entrambi i casi, uno dei fattori che determina la quantit? corretta di agente nucleante ? il tempo totale che passa tra l?inizio dell?iniezione della preforma e l?inizio dello stiro-soffiaggio. Infatti, un processo senza fase di condizionamento che utilizza un tempo di iniezione di 15-20 secondi pu? utilizzare una quantit? di agente nucleante superiore rispetto ad un processo a 4 stazioni con condizionamento. Per processi senza condizionamento la quantit? di agente nucleante varia preferibilmente tra 0,30 % in peso e 1,50 % in peso, preferibilmente tra 0,40 % n peso e 1,20 % in peso, mentre per processi con condizionamento o aventi tempi ciclo superiori ai 25 secondi, la quantit? di agente nucleante varia preferibilmente tra 0,10 % in peso e 1,00 % in peso, preferibilmente tra 0,20 % in peso e 0,80 % in peso.
[0022]. Un altro fattore che influenza la quantit? di agente nucleante utilizzato ? la temperatura di soffiaggio della preforma. Normalmente la temperatura di iniezione ? di circa 280 ?C, ma poi la preforma ? raffreddata e soffiata ad una temperatura compresa tra i 120?C ed i 160?C. All?aumentare della temperatura di soffiaggio della preforma si potr? utilizzare una quantit? di agente nucleante superiore rispetto ad una preforma maggiormente raffreddata tenendo presente che quando la quantit? di agente nucleante ? troppo bassa non si ottengono i benefici desiderati ma quando diventa troppo alta, il processo pu? diventare instabile.
[0023]. Senza voler essere vincolati alla teoria, si ritiene che il processo della presente invenzione consenta lo stiro-soffiaggio delle preforme contenenti significative quantit? di fasi cristalline sia possibile grazie all?effetto ?lubrificante? svolto dalle fasi amorfe nei loro confronti. Durante la fase di stiro-soffiaggio, i cristalli sferulitici di PET in parte gi? presenti vengono trasformati in cristalli a lamelle ed ? proprio in questa fase che si ritiene che si vengano a formare i vari strati a differente cristallinit? ed elevate propriet? di barriera con un incremento della cristallinit? stessa.
[0024]. Si ? infatti notato, come mostrato in Figura 2, che il flacone ottenuto dal processo dell?invenzione sembra sia monostrato ma che in realt? ? composto da un numero elevato di strati che sembrano si possono staccare solo dopo aver inciso il flacone con una lama. Possiamo quindi dire che, grazie al processo dell?invenzione, si pu? ottenere un packaging o film multistrato, e la presenza di pi? strati all?interno della parete del contenitore e che questi ultimi potrebbe essere responsabili del miglioramento delle propriet? di barriere del flacone.
[0025]. Il processo della presente invenzione si rivolge anche a contenitori in cui il PET ? addizionato con un agente di carica quale talco, carbonato di calcio, etc. Quindi, con il termine contenitori in PET si comprendono anche contenitori in cui il PET comprende delle cariche. In questi casi, tutti i ragionamenti fatti per il PET puro (vergine e/o riciclato) si intendono applicabili al PET miscelato alle cariche, e le percentuali indicate (per esempio % in peso di nucleante, % di cristallinit?) vanno riferite alla quantit? di PET presente, senza contare la carica.
[0026]. Il processo della presente invenzione ? quindi in grado di fornire un prodotto stiro-soffiato di PET, rPET e miscele di questi, fatto in monomateriale con una percentuale di agente nucleante compresa tra 0,10 % in peso e 1,50 % in peso, con propriet? di barriera medio-alte e contenente una frazione cristallina preferibilmente superiore al 35%, ancor pi? preferibilmente superiore al 40%.
Parte sperimentale
[0027]. Sono state testate e stiro-soffiate delle bottiglie sia su macchine a 3 stazioni tipo Aoki, che su machine a 4 stazioni tipo ASB Nissei, nello specifico questi contenitori da 150 ml sono stati fatti con una macchina con condizionamento a 4 stazioni e secondo il processo della presente invenzione utilizzando lo 0,30 % e lo 0,60 % di nucleante, e per confronto ? stata preparata una bottiglia con lo stesso processo ma in assenza di nucleante. La Figura 1 riporta una fotografia di detta bottiglia contenente lo 0,30 % in peso di nucleante.
[0028]. Un campione di ciascuna bottiglia, preso dal centro della stessa, ? stato sottoposto ad analisi DSC. Per il calcolo della cristallinit? si ? utilizzato il valore teorico estrapolato dell?Entalpia di fusione del PET cristallizzato al 100% di 140,1 J/g. Inoltre, con una DSC ? possibile rilevare la presenza di un agente nucleante. Infatti, durante una DSC di un campione di PET, mentre per un PET senza agente nucleante il picco di cristallizzazione in fase di raffreddamento ? molto ampio e presenta il massimo ad una temperatura Tc di 170-190?C, per un campione di PET contenente un agente nucleante la cristallizzazione avviene prima e la Tc aumenta in modo pi? o meno forte a seconda dell?efficacia dell?agente nucleante e una volta fissato il tipo di nucleante, la temperatura Tc aumenta all?aumentare della quantit? di nucleante presente. Nel caso del nostro nucleante, la Tc varia normalmente nell?intervallo tra 200?C e 210?C.
[0029]. La tabella 1 riporta i valori di Tc, e il calore di fusione (?Hm) espressi in J/g dei campioni sopra descritti con una quantit? di 0,30 e 0,60 % in peso di nucleante ed in assenza dello stesso. Il calore di fusione rappresenta la quantit? di frazione cristallina nel campione. Per ottenere la percentuale di cristallinit? bisogna dividere il valore per 140,1 J/g che ? considerata come l?entalpia di fusione estrapolata di PET cristallino al 100%. In tabella sono riportate le entalpie di fusione e le temperature di cristallizzazione. ? interessante notare come la DSC in fase di raffreddamento mostri un significativo aumento della Tc all?aumentare della quantit? di nucleante presente.
Tabella 1
[0030]. Sulla bottiglia ottenuta con lo 0,3 % di agente nucleante e sulla bottiglia ottenuta in assenza di nucleante sono state eseguite delle prove di permeabilit? all?ossigeno secondo ASTM F 1307-20 mediante apparecchiatura automatica MOCON OX-TRAN 2/61 (n? serie 0698BN025).
[0031]. I campioni sono stati incollati su piastre metalliche, mediante colla epossidica bicomponente, e collegati, mediante due tubi di rame con raccordi swagelok alla semicella interna dello strumento dove sono stati condizionati per almeno 10 ore a 23?1?C a 40?5% di umidit? relativa e ad una pressione barometrica di 750?5 mmHg.
[0032]. Nella seguente tabella 2 vengono riportati i valori di permeabilit? ottenuti.
Tabella 2
[0033]. Poich? ? evidente dalla tabella 1 che l?aumento di cristallinit? ottenuto grazie alla presenza di un agente nucleante ? interessante, si pu? concludere che l?aumento delle propriet? di barriera ? dovuto probabilmente ad un effetto multistrato che si riscontra nei contenitori.
[0034]. Il processo ? stato quindi utilizzato su una macchina che opera ad un rapporto di stiro pi? elevato, mettendo alla prova la validit? del processo secondo l?invenzione in condizioni pi? severe. La quantit? di nucleante utilizzata ? stata di 0,25 % in peso. A rapporti di stiro pi? elevati la presenza di una frazione cristallina elevata nella preforma avrebbe potuto impedire una corretta fase di stirosoffiaggio. I risultati hanno invece confermato la validit? del processo. Un flacone ottenuto da questo processo ? riportato in figura 2. Il flacone ? composto da almeno 4 strati che sono stati separati manualmente. Un?analisi DSC ? stata effettuata sullo strato esterno, su uno strato intermedio e sullo strato interno e per confronto un?analisi DSC ? stata effettuata su un campione ottenuto con tecnologia hot fill. I risultati (Tabella 3) mostrano chiaramente che lo strato esterno presenta una concentrazione di nucleante pi? elevata rispetto allo stato intermedio e lo strato intermedio presenta una concentrazione superiore di nucleante rispetto allo stato interno. Sebbene non sia possibile determinare precisamente la concentrazione di nucleante in ciascuno strato, possiamo dire che l?aumento della Tc dallo strato interno verso lo strato esterno indica chiaramente come la concentrazione di nucleante aumenti. Per quel che riguarda la cristallinit? dei vari strati, i dati mostrano che lo strato intermedio ha una cristallinit? leggermente inferiore rispetto sia allo strato interno che allo strato esterno. I tre strati hanno comunque un valore di cristallinit? simile a quello raggiunto con il processo convenzionale hot fill che richiede costi di investimento molto pi? elevati e che richiede un tempo di ciclo molto pi? lungo e quindi produttivit? molto pi? basse. Quindi, il processo della presente invenzione produce un flacone monomateriale e multistrato, in cui la concentrazione di agente nucleante aumenta dallo strato pi? interno verso lo strato esterno.
Tabella 3
[0035]. I dati di cristallinit? della Tabella 4 mostrano che ? possibile ottenere valori di cristallinit? superiori al 40% anche con il processo della presente invenzione se si opera con rapporti di stiro elevati, ottenendo in questo modo valori di permeabilit? all?ossigeno ancora pi? bassi rispetto a quelli ottenuti coi campioni delle Tabelle 1 e 2.

Claims (10)

Rivendicazioni
1. Un processo per la produzione di contenitori in PET per applicazioni hot-fill con tecnologia stiro-soffiaggio, il quale processo comprende i seguenti passaggi:
a. aggiungere un agente nucleante a un PET;
b. omogeneizzare il PET e l?agente nucleante ad una temperatura compresa tra 260?C e 300?C;
c. iniettare la miscela omogeneizzata in uno stampo di preforme di stiro-soffiaggio, in cui le preforme sono termostatate ad una temperatura compresa tra 140?C e 160?C; d. stiro-soffiare le preforme in uno stampo di soffiaggio raffreddato ad una temperatura inferiore o uguale a 25?C.
2. Il processo secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre un passaggio c1, in cui le preforme vengono condizionate per un tempo inferiore o uguale a 30 secondi a una temperatura compresa tra 140?C e 160?C.
3. Il processo secondo le rivendicazioni 1-2, in cui l?agente nucleante ? un composto o una composizione che produce una temperatura di cristallizzazione del PET, come misurata da DSC durante il primo raffreddamento, superiore a 200?C.
4. Il processo secondo le rivendicazioni 1-3, in cui l?agente nucleante ? scelto tra un sale alcalino, preferibilmente un sale di sodio o potassio, di un acido scelto tra acido benzoico, e acido stearico, preferibilmente l?agente nucleante ? scelto tra sodio benzoato e potassio benzoato.
5. Il processo secondo le rivendicazioni 1-4, in cui l?agente nucleante ? presente in una quantit? compresa tra 0,10 % in peso e 1,50 % in peso, preferibilmente tra 0,20 % in peso e 1,00 %.
6. Il processo secondo le rivendicazioni 1-5, in cui il tempo di ciclo ? inferiore a 25 secondi e la quantit? di agente nucleante ? compresa tra 0,30 % in peso e 1,50 % in peso, preferibilmente tra 0,40 % in peso e 1,20 % in peso.
7. Il processo secondo le rivendicazioni 1-5, in cui il tempo di ciclo ? superiore o uguale a 25 secondi e la quantit? di agente nucleante ? compresa tra 0,10 % in peso e 1,00 % in peso, preferibilmente tra 0,20 % in peso e 0,80 % in peso.
8. Un contenitore stiro-soffiato in PET ottenibile attraverso il processo delle rivendicazioni 1-7.
9. Il contenitore in PET secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il contenitore presenta una molteplicit? di strati, i quali strati hanno un contenuto di agente nucleante che varia dallo strato interno allo strato esterno, essendo il contenuto di agente nucleante pi? elevato nello strato esterno e il pi? basso nello strato interno.
10. Il contenitore in PET secondo le rivendicazioni 8-9, avente una permeabilit? all?ossigeno secondo il metodo ASTM F 1307-20, inferiore o uguale a 0,010 cc/(pkg x 24 h x atm).
IT102021000022292A 2021-08-25 2021-08-25 Processo per la produzione di contenitori in PET e rPET ad elevata barriera e cristallinità con tecnologia monostadio standard di iniezione-stiro-soffiaggio IT202100022292A1 (it)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102021000022292A IT202100022292A1 (it) 2021-08-25 2021-08-25 Processo per la produzione di contenitori in PET e rPET ad elevata barriera e cristallinità con tecnologia monostadio standard di iniezione-stiro-soffiaggio
EP22765571.9A EP4392225A1 (en) 2021-08-25 2022-08-25 Process for the production of high barrier and crystallinity pet and rpet containers with standard injection-stretch-blow molding technology
PCT/EP2022/073707 WO2023025901A1 (en) 2021-08-25 2022-08-25 Process for the production of high barrier and crystallinity pet and rpet containers with standard injection-stretch-blow molding technology

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102021000022292A IT202100022292A1 (it) 2021-08-25 2021-08-25 Processo per la produzione di contenitori in PET e rPET ad elevata barriera e cristallinità con tecnologia monostadio standard di iniezione-stiro-soffiaggio

Publications (1)

Publication Number Publication Date
IT202100022292A1 true IT202100022292A1 (it) 2023-02-25

Family

ID=78649763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT102021000022292A IT202100022292A1 (it) 2021-08-25 2021-08-25 Processo per la produzione di contenitori in PET e rPET ad elevata barriera e cristallinità con tecnologia monostadio standard di iniezione-stiro-soffiaggio

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4392225A1 (it)
IT (1) IT202100022292A1 (it)
WO (1) WO2023025901A1 (it)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130029067A1 (en) * 2009-11-30 2013-01-31 Dircx Steven Modified hot runner systems for injection blow molding
EP3747316A1 (en) * 2019-06-04 2020-12-09 Plastec Srl Injection process for the production of pet and rpet articles and articles obtained thereby

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130029067A1 (en) * 2009-11-30 2013-01-31 Dircx Steven Modified hot runner systems for injection blow molding
EP3747316A1 (en) * 2019-06-04 2020-12-09 Plastec Srl Injection process for the production of pet and rpet articles and articles obtained thereby

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"SPI Plastics Engineering Handbook, Fifth Edition", 1 January 1991, CHAPMAN & HALL, ISBN: 978-0-412-99181-3, article MICHAEL L. BERINS: "BLOW MOLDING OF THERMOPLASTICS", pages: 362 - 371, XP055256626 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023025901A1 (en) 2023-03-02
EP4392225A1 (en) 2024-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103756095B (zh) 一种阻湿阻气的高阻隔彩色塑料制品
JP6304636B2 (ja) 光保護を備えた単層の不透明な瓶およびそれを得るための処置
CN106009572A (zh) 一种用于大型铸造模具3d打印的pla改性材料及其方法
CN104802482A (zh) 一种三层共挤聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯上吹薄膜及其制备方法
CN101502997A (zh) 聚酯热收缩薄膜的双泡吹塑薄膜成型方法
RU2376328C2 (ru) Контейнер со стенками из вспениваемого материала и способ его изготовления
US20070218231A1 (en) Foamed-wall container having a silvery appearance
CN103665528A (zh) 适用于滚塑成型加工的聚烯烃树脂组合物及其制备方法
CN103738015B (zh) 一种横向热收缩的双向拉伸聚酯薄膜及其制备方法
US8556621B2 (en) Extrusion blow molding apparatus for preparing polyester articles
JP2004058565A (ja) ポリエステル系樹脂製容器の製造方法
US7247698B2 (en) Methods for making polyethylene terephthalate (PET) preforms and containers such as food bottles, containers and intermediate preforms obtained
IT202100022292A1 (it) Processo per la produzione di contenitori in PET e rPET ad elevata barriera e cristallinità con tecnologia monostadio standard di iniezione-stiro-soffiaggio
JPH07268113A (ja) 成形シートの形の物品およびその製造方法
KR20080031438A (ko) 3가 양이온으로써 중화된 이오노머로부터 제조된블로우성형된 중공 물품 및 병
JPH03130125A (ja) ガスバリヤー性を有する樹脂構成体およびその製造方法ならびに製造に使用される樹脂組成物
KR101998159B1 (ko) 음료 용기 및 그 제조 방법
CN115536945A (zh) 一种用于吹塑成型的低熔指透明聚丙烯树脂及其制备方法
US20210054189A1 (en) Pearlescent polyester articles
AU2007227660C1 (en) Foamed-wall container having a silvery appearance
CN104339797A (zh) 一种可阻隔紫外线光和生物降解的包装膜
KR101091168B1 (ko) 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 조성물, 이의 성형방법 및용기
JP2012136292A (ja) 透明容器及び透明容器の製造方法
CN117621412A (zh) 一种聚酯容器制品及其制备方法
EP2956503B1 (en) Composition for injection stretch blow-moulding