MD4309C1 - Procedee de formare prin injecţie-suflare pentru fabricarea unui recipient, semifabricate pentru recipiente, recipient şi aplicarea acestuia - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la prelucrarea masei plastice, în special la procedee de formare prin injecţie-suflare pentru fabricarea unui recipient, semifabricate pentru recipiente, recipient şi aplicarea acestuia.Procedeul de formare prin injecţie-suflare pentru fabricarea unui recipient include injecţia unui polimer cristalizabil topit într-o formă pentru semifabricat printr-un sistem de canale de turnare fierbinţi şi întinderea biaxială a semifabricatului prin suflarea acestuia cu formarea recipientului. Procedeul include suplimentar mijloace pentru modificarea selectivă a canalului de trecere a polimerului cristalizabil topit în interiorul sistemului de canale de turnare fierbinţi.

Description

Invenţia se referă la prelucrarea masei plastice, în special la procedee de formare prin injecţie-suflare pentru fabricarea unui recipient, semifabricate pentru recipiente, recipient şi aplicarea acestuia.

Invenţia dată se referă în general la noile perfecţionări ale semifabricatelor termoplastice, în particular, de tipul celor utilizate pentru recipiente formate prin suflare şi, în mod mai special, la semifabricate care conţin un gât cristalizat pentru rezistenţă la deformare la temperaturi ridicate. Invenţia, de asemenea, se referă la un procedeu de formare a recipientelor sus-menţionate şi, în particular, la semifabricate utilizate pentru formarea acestora, precum şi la un procedeu de formare a recipientelor sus-menţionate.

Utilizarea recipientelor din materiale plastice ca înlocuire a recipientelor din sticlă sau metal în procesul de ambalare a băuturilor a devenit din ce în ce mai răspândită. Se folosesc câteva tipuri de materiale plastice variind de la poliolefinele alifatice şi aromatice (polietilenă, polipropilenă, polistiren), polimeri halogenaţi (clorură de polivinil, clorură de poliviniliden) şi poliamide alifatice (nailon) până la poliesteri aromatici. În ce priveşte sectorul rigid de ambalare a produselor alimentare, polietilenul-tereftalat (PET), un poliester aromatic, este evident cea mai larg utilizată răşină. Această alegere este determinată de proprietăţile unice ale materialului, printre care se numără rezistenţa la distrugere, greutatea specifică mică, rezistenţa mecanică înaltă, transparenţă, reciclabilitate, etc. Domeniile băuturilor, atât ale produselor carbogazoase, cât şi ale produselor necarbogazoase, constituie cel mai vast domeniu de utilizare a recipientelor PET. Majoritatea recipientelor PET sunt fabricate prin metoda formării prin întindere-suflare a semifabricatelor care au fost fabricate prin procese ce includ formarea prin injecţie. În unele circumstanţe, se preferă ca răşina pentru semifabricat să fie amorfă sau doar slab semicristalină în natură, deoarece aceasta permite formarea prin întindere-suflare. Formarea prin întindere-suflare a semifabricatelor puternic cristaline este în general dificilă, dacă nu chiar imposibilă. În ce priveşte materialele plastice (precum PET) obţinute din produse petroliere, creşterea permanentă a preţului la răşină, produse petroliere şi energie i-a silit pe producătorii de ambalaje să reducă cheltuielile totale la procurarea şi exploatarea echipamentului pentru ambalajele din materiale plastice. Acest fapt, la rândul său, îndreaptă atenţia asupra găsirii soluţiilor care ar permite de a reduce suplimentar grosimea pereţilor acestor recipiente din materiale plastice (precum PET) (greutate mică), în timp ce sunt păstrate caracteristicile proprii generale de exploatare şi flexibilitatea modelului. De asemenea, acest fapt constituie o provocare pentru industria de prelucrare a materialelor plastice de a spori producţia platformelor de prelucrare a materialelor plastice prin procese cum ar fi formarea prin injecţie şi întindere-suflare. Combinarea utilizării reduse a materialelor şi a capacităţii sporite de producţie determină reducerea cheltuielilor totale la procurarea şi exploatarea echipamentului atât pentru semifabricate, cât şi pentru recipiente.

Totodată, în unele domenii specifice ale pieţei finale sunt revendicate condiţii tehnice sporite faţă de parametri, ce includ stabilitate termică, caracteristici de protecţie şi rigiditate mecanică. Un astfel de domeniu specific al pieţei finale, ce revendică condiţii tehnice sporite pentru recipientele PET, include recipientele umplute la cald (hot-fill), care trebuie să reziste la umplerea cu produse lichide fierbinţi fără a se deforma semnificativ, urmată de un proces de închidere ermetică şi răcire, care creează vacuum în recipient din cauza micşorării volumului de lichid fierbinte.

O problemă specifică legată de aceste recipiente umplute la cald se referă la stabilitatea termică atât a corpului, cât şi în special a gâtului recipientului în timpul procesului de umplere fierbinte, deoarece creşterea temperaturii în timpul procesului cauzează o relaxare moleculară şi contracţia materialului recipientului. Cu cât mai mare este cristalinitatea recipientului, cu atât mai rezistent este recipientul la relaxarea sus-menţionată. Când un semifabricat în esenţă amorf sau doar slab semicristalin este transformat într-un recipient prin procesul de formare prin întindere-suflare, condiţiile procesului determină gradul cristalinităţii care este indusă în diverse părţi ale recipientului. În cazul în care nu sunt luate măsuri speciale de precauţie şi/sau nu sunt incluse etape suplimentare de prelucrare, gâtul, fiind fixat şi limitat în întindere, nu va căpăta aproape nicio creştere a cristalinităţii. Orice creştere obţinută va fi întotdeauna neînsemnată în comparaţie cu creşterea indusă în corpul de bază întins.

Orice parte a recipientului fabricată în întregime din PET amorf sau doar slab semicristalin poate să nu posede stabilitate dimensională suficientă în timpul unui proces standard de umplere la cald pentru a rezista procesului de relaxare şi, prin urmare, pentru a îndeplini condiţiile tehnice necesare atunci când sunt utilizate capace filetate standard.

Contracţia inacceptabilă a volumului recipientului şi/sau îndeosebi a regiunii gâtului poate crea scurgeri între gât şi capac, sporind astfel expunerea la microorganisme, în timp ce sporeşte pătrunderea şi/sau ieşirea gazului. Acest fapt poate duce la probleme legate de calitate din cauza necorespunderii condiţiilor tehnice şi, în cazul utilizării pentru produse alimentare, la situaţii potenţial periculoase pentru consumatori, când microorganismele patologice sunt capabile să crească în interiorul matricei alimentare ambalate.

În asemenea circumstanţe se va da preferinţă unui recipient ce conţine cantităţi sporite de PET cristalin, în special în regiunea gâtului, deoarece acesta îşi va păstra forma în timpul proceselor de umplere la cald.

O altă aplicaţie, în care recipientele din materiale plastice sunt supuse temperaturilor ridicate, o constituie recipientele ce pot fi pasteurizate care, după umplere şi închidere ermetică, sunt supuse la un profil de temperatură ridicată pentru o perioadă definită de timp. Pe parcursul etapei de pasteurizare, recipientul închis ermetic trebuie să posede stabilitate dimensională pentru a rămâne impermeabil şi în limitele toleranţei stabilite a volumului.

În continuare, o altă aplicaţie la temperatură înaltă reprezintă utilizarea recipientelor din materiale plastice returnabile şi reutilizabile atât pentru băuturi carbogazoase, cât şi pentru băuturi necarbogazoase, unde recipientul trebuie să reziste proceselor ciclice de spălare şi reutilizare. Astfel de recipiente sunt umplute cu o băutură carbogazoasă sau necarbogazoasă, apoi sunt vândute consumatorului, întoarse goale şi spălate într-o soluţie fierbinte, posibil caustică, înainte de reumplere. Aceste procese ciclice repetate de expunere termică fac dificilă păstrarea formei generale, a aspectului exterior şi a gâtului filetat în limitele toleranţelor necesare pentru asigurarea funcţionalităţii adecvate şi/sau a acceptării generale de către consumatori.

Au fost propuse mai multe procedee de soluţionare a problemelor sus-menţionate legate de impactul temperaturii ridicate asupra recipientelor din materiale plastice în timpul procesului ciclic de umplere sau folosire a lor, asigurând astfel îndeplinirea condiţiilor tehnice necesare pentru contracţia volumului, păstrarea formei, înmuierea gâtului, etc.

Unul din aceste procedee constă în adăugarea unei etape suplimentare de producţie, la care gâtul şi/sau corpul semifabricatului sau al recipientului este supus acţiunii unui element de încălzire în scopul cristalizării termice a gâtului şi/sau a corpului semifabricatului sau recipientului [1].

Cu toate acestea, investiţiile necesare de capital, timpul mai îndelungat de prelucrare şi cheltuielile pentru materiale şi/sau dispozitive auxiliare specifice duc la sporirea cheltuielilor totale la procurarea şi exploatarea echipamentului şi la sporirea preţului de cost total al produsului. După cum s-a menţionat mai sus, costul general de producere a unui recipient este foarte important şi trebuie să fie strict controlat, din cauza presiunii pieţei competitive şi a afacerii.

Procedeele alternative de întărire a gâtului includ cristalizarea unor porţiuni selective ale gâtului, cum ar fi partea superioară de etanşare şi flanşa. Iarăşi, aceasta necesită o etapă suplimentară de încălzire şi un timp mai îndelungat de prelucrare [2].

O altă alternativă este utilizarea unui material rezistent la temperatura înaltă de vitrificare format dintr-un singur sau mai multe straturi pentru regiunea gâtului. În general, aceasta include proceduri mai complexe de formare prin injecţie a semifabricatelor pentru a obţine structura stratificată necesară în regiunea gâtului.

Un alt procedeu alternativ include o construcţie specifică a recipientului şi caracteristici ale construcţiei, astfel încât să compenseze vacuumul creat în timpul procesului de umplere la cald.

O condiţie tehnică specifică legată de şi decisivă pentru recipientele pentru băuturi carbogazoase include caracteristica de protecţie, adică controlul pătrunderii şi/sau ieşirii gazului. Pentru păstrarea gustului băuturii şi, prin urmare, pentru sporirea termenului de valabilitate a produsului, este esenţial ca amestecul de gaze din recipient să rămână neschimbat pentru o perioadă de timp cât mai lungă posibil după procesul de umplere. În prezent se folosesc diverse procedee pentru îmbunătăţirea caracteristicilor de protecţie a pereţilor recipientului, inclusiv procedee pasive (principii de coextrudare stratificată, aplicări de straturi, nanotehnologie) şi metode active (încorporare a unui aparat de absorbţie a oxigenului), precum şi combinaţii ale acestora. Toate aceste procedee sporesc semnificativ cheltuielile totale la procurarea şi exploatarea echipamentului.

În privinţa proprietăţilor mecanice, articolele comerciale fabricate în general din poliesteri şi în special din PET depind în primul rând de un anumit grad de orientare creat în procesele de fabricare pentru ameliorarea proprietăţilor mecanice.

Gradul de orientare moleculară şi proprietăţile fizice ale articolului rezultant sunt determinate, înainte de toate, de viteza de deformaţie aplicată în timpul prelucrării, de gradul de întindere, de greutatea moleculară a răşinii şi de temperatura la care are loc orientarea. Orientarea biaxială în timpul formării prin întindere-suflare, atunci când semifabricatul este transformat într-un recipient, duce la cristalizarea indusă de deformaţie. Acest fapt, la rândul său, îmbunătăţeşte rezistenţa mecanică şi caracteristicile de protecţie în soluţiile din stadiul tehnicii [3], [4], [5].

Gradul de cristalinitate obţinut şi forma cristalului depind de viteza de deformaţie şi temperatura de întindere. Procedeele de producţie conform stadiului tehnicii sunt optimizate în scopul sporirii rezistenţei mecanice la întinderea semifabricatului amorf până la rezistenţa maximă în limitele caracteristicilor materialului. Gradul mediu de întindere aplicat atinge până la 4,5 în direcţie circulară şi până la 3,2 în direcţie axială. Depăşirea acestor limite şi introducerea unor grade prea înalte de întindere duce la crearea unor microvacuumuri şi deteriorarea prematură a recipientului.

O problemă specifică la formarea prin suflare rămâne obţinerea rezistenţei mecanice sporite în regiunea gâtului şi a bazei recipientului din cauza gradului de întindere neînsemnat, respectiv scăzut în aceste regiuni.

În special în cazul recipientelor destinate pentru umplerea cu băuturi nealcoolice carbogazoase, o astfel de micşorare locală a rezistenţei duce la o deteriorare mult mai gravă a recipientului şi în consecinţă la reducerea dioxidului de carbon dizolvat din băutura nealcoolică şi la un termen de valabilitate redus. Pentru atenuarea defectului inerent al acestor regiuni specifice se recurge la semifabricate cu o grosime semnificativ mai mare în regiunea gâtului şi a bazei.

Un alt procedeu folosit pe larg pentru a face uz de cristalinitatea indusă şi pentru a o extinde în regiunile mai puţin orientate este procesul numit termofixare, în care transformarea din semifabricat amorf într-un recipient cristalin este realizată la o temperatură ridicată în perioade ciclice prelungite de expunere [6].

O limitare specifică, de pe urma căreia suferă procedeele de producere conform stadiului tehnicii, provine din preîncălzirea înainte de formarea prin întindere-suflare a recipientului şi în special înainte de preistoria termică la care sunt supuse recipientele termofixate.

În procesul de termofixare semifabricatul şi recipientul rezultant sunt expuse la temperaturi semnificativ mai ridicate, spre deosebire de aşa-numitele butelii trase la rece, spre exemplu, utilizate pentru apă şi băuturi nealcoolice carbogazoase. Temperatura specifică de reîncălzire a semifabricatului pentru un recipient termofixat este de 130°C faţă de 90…100°C pentru recipientele trase la rece.

Apoi, semifabricatul este suflat prin întindere într-o formă încălzită de suflare pentru recipiente, unde doar peretele interior al recipientului este răcit cu aer.

Temperaturile tipice în formă pentru recipientul termofixat sunt de cca 160°C. Spre deosebire, un recipient tras la rece este suflat într-o formă menţinută la temperatura de cca 20°C.

Acest tratament termic distruge cea mai mare parte din orientarea produsă de întindere, deoarece procesele de relaxare au suficient timp pentru desfăşurare. În consecinţă, recipientul rezultant termofixat pierde un grad considerabil de rezistenţă mecanică. Rezistenţa mecanică de bază atinsă în butelia termofixată este obţinută predominant prin cristalizarea suplimentară prin intermediul unui tratament termic prelungit.

În ansamblu, rezistenţa recipientului rezultant termofixat este mai joasă decât cea a unui recipient tipic tras la rece.

Din această cauză recipientele termofixate necesită mai mult material, perioade ciclice de prelucrare mai lungi şi aplicarea unei cantităţi mai mari de energie în comparaţie cu recipientele trase la rece.

Din cele expuse mai sus este clar că ar fi oportună elaborarea unui procedeu de fabricare a unui semifabricat din polimeri cristalizabili pentru un recipient cu un gât care ar rezista la deformare, în special la temperaturi ridicate, caracterizat prin aceea că este fabricat în timp standard de prelucrare şi/sau în prelungiri limitate ale acestuia.

De asemenea este clar că ar fi oportună elaborarea unui procedeu de fabricare a unui semifabricat executat din polimeri cristalizabili pentru un recipient care ar poseda, la grosimi optime ale pereţilor, proprietăţi finale de exploatare similare sau superioare ce includ, pe lângă altele, rezistenţă la pătrunderea gazului şi rezistenţă mecanică.

Cea mai apropiată soluţie prezintă un procedeu, care constă în combinarea avantajelor obţinute în urma executării pereţilor în mai multe straturi, cu diverse caracteristici tehnice ale straturilor, cu avantajele orientării biaxiale, creată în timpul proceselor tehnologice pentru îmbunătăţirea proprietăţilor mecanice [7].

Problema pe care o rezolvă invenţia propusă constă în elaborarea unui procedeu de fabricare din polimeri cristalizabili a unui articol în general, sau, în mod mai specific, a unui semifabricat şi a unui recipient rezultant format prin întindere-suflare, ce ar oferi caracteristici de exploatare similare sau superioare. Procedeul sus-menţionat include modificări ale sistemului de canale de turnare fierbinţi, cauzând astfel formarea unor noi structuri la nivelul semifabricatului şi/sau al recipientului.

O altă realizare a prezentei invenţii pune la dispoziţie un procedeu şi un dispozitiv pentru fabricarea avantajoasă a unor asemenea articole în general, în special a semifabricatelor formate prin injecţie şi a recipientelor formate prin întindere-suflare.

Problema se soluţionează prin aceea că procedeul de formare prin injecţie-suflare pentru fabricarea unui recipient include injecţia unui polimer cristalizabil topit într-o formă pentru semifabricat printr-un sistem de canale de turnare fierbinţi şi întinderea biaxială a semifabricatului prin suflare pentru formarea recipientului. Procedeul include succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a semifabricatului.

Procedeul de formare prin injecţie-suflare pentru fabricarea unui recipient include injecţia unui polimer cristalizabil topit într-o formă pentru semifabricat printr-un sistem de canale de turnare fierbinţi şi întinderea biaxială a semifabricatului prin suflare pentru formarea recipientului. Procedeul include succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor şi succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor cristalinităţii între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a semifabricatului.

Procedeul de formare prin injecţie-suflare pentru fabricarea unui recipient include injecţia unui polimer cristalizabil topit într-o formă pentru semifabricat printr-un sistem de canale de turnare fierbinţi şi întinderea biaxială a semifabricatului prin suflare pentru formarea recipientului. Procedeul include suplimentar mijloace pentru modificarea selectivă a canalului de trecere a polimerului cristalizabil topit în interiorul sistemului de canale de turnare fierbinţi, astfel că semifabricatul include succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a semifabricatului.

Procedeul de formare prin injecţie-suflare pentru fabricarea unui recipient include injecţia unui polimer cristalizabil topit într-o formă pentru semifabricat printr-un sistem de canale de turnare fierbinţi şi întinderea biaxială a semifabricatului prin suflare pentru formarea recipientului. Procedeul include succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor şi succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor cristalinităţii între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a recipientului.

În sistemul de canale de turnare fierbinţi canalul de trecere a polimerului cristalizabil topit poate fi executat profilat în interiorul acului, în interiorul canalului sau în combinaţii ale acestora.

În sistemul de canale de turnare fierbinţi canalul de trecere a polimerului topit poate fi dotat cu nişte bucşe, amplasate în interiorul canalului.

Cavitatea formei pentru formarea prin injecţie poate fi dotată cu mijloace de răcire pentru a influenţa asupra succesiunii regulate sau neregulate a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor şi variaţiilor cristalinităţii între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a semifabricatului.

În calitate de polimer cristalizabil poate fi utilizat polietilen-tereftalat (PET), polietilen-tereftalat (PET) cu viscozitate intrinsecă înaltă sau polietilen-tereftalat (PET) modificat, sau o combinaţie a acestora.

Procedeul poate include suplimentar etapa de introducere a copolimerilor potriviţi pentru modificarea caracteristicilor fizice ale semifabricatului, de exemplu, poliamidă, acid poliglicolic (PGA), polietilen-naftalat (PEN), sau amestecurile acestora.

Procedeul poate include suplimentar etapa de introducere a aditivilor, cum ar fi antioxidanţi, absorbanţi de UV, coloranţi, pigmenţi, agenţi de nucleare, materiale de umplutură şi amestecuri ale acestora.

Semifabricatul pentru formare prin suflare, care este obţinut din polimeri cristalizabili, include succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor semifabricatului.

Semifabricatul pentru formare prin suflare, care este obţinut din polimeri cristalizabili, include succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor şi succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor cristalinităţii între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a semifabricatului.

În calitate de polimer cristalizabil poate fi utilizat polietilen-tereftalat (PET), polietilen-tereftalat (PET) cu viscozitate intrinsecă înaltă sau polietilen-tereftalat (PET) modificat, sau o combinaţie a acestora.

Semifabricatul poate include suplimentar etapa de introducere a copolimerilor potriviţi pentru modificarea caracteristicilor fizice ale recipientului, de exemplu, poliamidă, acid poliglicolic (PGA), polietilen-naftalat (PEN), sau amestecurile acestora.

Semifabricatul poate include suplimentar etapa de introducere a aditivilor, cum ar fi antioxidanţi, absorbanţi de UV, coloranţi, pigmenţi, agenţi de nucleare, materiale de umplutură şi amestecuri ale acestora.

Recipientul fabricat prin formarea prin suflare din polimeri cristalizabili include succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor şi succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor cristalinităţii între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a recipientului.

În calitate de polimer cristalizabil poate fi utilizat polietilen-tereftalat (PET), polietilen-tereftalat (PET) cu viscozitate intrinsecă înaltă sau polietilen-tereftalat (PET) modificat, sau o combinaţie a acestora.

Recipientul poate include suplimentar etapa de introducere a copolimerilor potriviţi pentru modificarea caracteristicilor fizice ale recipientului, de exemplu, poliamidă, acid poliglicolic (PGA), polietilen-naftalat (PEN), sau amestecurile acestora.

Recipientul poate include suplimentar etapa de introducere a aditivilor, cum ar fi antioxidanţi, absorbanţi de UV, coloranţi, pigmenţi, agenţi de nucleare, materiale de umplutură şi amestecuri ale acestora.

Procentajul de contracţie a recipientului în timpul etapelor de umplere la cald poate fi mai mic de circa 4%.

Recipientul poate conţine părţi cu grosimea pereţilor mai mică de circa 1 mm, de preferinţă de circa 0,2 mm.

Recipientul este aplicat în domeniile de umplere la cald.

Recipientul este aplicat în domeniile băuturilor carbogazoase sau necarbogazoase.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-10, care reprezintă:

- fig. 1, sistemul de injecţie;

- fig. 2 - 9, modificări specifice în construcţia canalului de turnare fierbinte;

- fig. 10, introducerea succesiunii regulate sau neregulate a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor şi/sau în cristalinitate între diferite locaţii ale secţiunii transversale a semifabricatului.

Sistemul de injecţie conţine un cilindru 1 al supapei, un piston 2, un spaţiu 3 cu aer, un colector 4, un canal 5 de turnare fierbinte, dispozitive înlocuibile de încălzire 6 fixate cu răşină epoxidică pentru transmiterea căldurii, un ştift de fixare 7 a dispozitivului de recepţie (duzei), şaibe elastice 8 pentru absorbirea presiunii de dilatare în timpul încălzirii colectorului şi a dispozitivelor de recepţie (duzelor), un corp 9 al dispozitivului de recepţie (duzei), o bandă bimetalică 10 înlocuibilă de încălzire, inserţii 11, un ştift 12 al supapei, un răcitor 13.

Prezenta invenţie descrie un procedeu de fabricare a semifabricatelor şi a recipientelor din polimeri cristalizabili, în special de tipul celor folosite pentru recipientele formate prin întindere-suflare, şi în mod mai special, de fabricare a semifabricatelor şi a recipientelor cu grosimea optimă a pereţilor, cu caracteristici de exploatare superioare, printre care rezistenţa sporită la deformare termică atât în regiunea corpului, cât şi în special în regiunea gâtului, rezistenţa la pătrunderea gazelor şi rezistenţa mecanică.

În descriere au fost folosite următoarele definiţii:

- „Polimer cristalizabil” înseamnă un polimer ce prezintă regiuni atât amorfe, cât şi cristaline când este răcit până la o stare de echilibru sub punctul de topire.

- „Cristalinitate” înseamnă fracţia volumetrică a polimerului cristalizabil care este împachetat în stare cristalină. Această fracţie volumetrică este calculată ca (P-Pa)/PcPa, unde P este densitatea materialului testat; Pa este densitatea materialului amorf pur (de ex. pentru PET - 1,333 g/cm3); şi Pc este densitatea materialului cristalin pur (de ex. pentru PET - 1,455 g/cm3).

- „Structură prestratificată” înseamnă succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în prealiniamentul/orientarea moleculară şi/sau în cristalinitate între diferite locaţii ale secţiunii transversale a preformei. „Structură stratificată” înseamnă succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor şi în cristalinitate între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a recipientului.

După cum s-a menţionat mai sus, în timp ce se preferă un semifabricat cu un nivel redus al cristalinităţii pentru formarea prin întindere-suflare, se dă preferinţă unui recipient cu un grad mai mare al cristalinităţii datorită caracteristicilor sale de exploatare sporite, printre care stabilitate termică mai bună în cazul expunerii la temperaturi ridicate în timpul procesului ciclic de umplere sau utilizare, rezistenţă sporită la pătrunderea gazului şi rezistenţă mecanică mai mare.

Dacă nu sunt luate măsuri speciale de precauţie în timpul procesului de formare prin injecţie (de ex. tehnici de călire), articolele formate prin injecţie în general, în special semifabricatele fabricate din polimeri cristalizabili, constau din regiuni cristaline, unde moleculele sunt împachetate în mod regulat şi dens cu interacţiuni puternice interlanţ la distanţă mică, care le ţin împreună, şi regiuni necristaline sau amorfe, unde împachetarea moleculară este ori neregulată şi mai puţin densă şi/ori regulată într-o anumită măsură, însă chiar mai puţin densă decât fracţia amorfă neregulată.

În regiunile cristaline, deformarea (de ex. întinderea prin formarea prin întindere-suflare) este mult mai dificil de a fi obţinută din cauza mecanismului puternic de blocare dintre lanţurile moleculare cu rază mică de acţiune menţionat mai sus. Ca urmare, sporirea proporţiei regiunilor cristaline, adică sporirea cristalinităţii are ca rezultat capacităţi reduse de întindere-suflare.

În scopul facilitării procesului de formare prin întindere-suflare, care transformă semifabricatul predominant amorf prin etapa intermediară de orientare a lanţurilor amorfe într-un recipient tridimensional cristalin şi, respectiv rezistent, în practica stadiului tehnicii masa topită de polimer este călită în cavitatea de injecţie pentru a împiedica astfel cristalizarea în semifabricat. Dat fiind că gâtul este de asemenea călit, acesta este lipsit de cristalinitate, ca şi corpul. Totuşi, spre deosebire de corp, gâtul, fiind prins şi limitat în încălzire şi întindere, nu poate să se cristalizeze în timpul etapei de formare prin întindere-suflare.

Rezultatul final al procesului conform stadiului tehnicii este, prin urmare, un recipient cu corp cristalin orientat şi gât amorf mai puţin orientat sau neorientat, ceea ce duce la probleme de înmuiere a gâtului şi căi de rezolvare a problemelor folosite în prezent, după cum s-a descris mai sus.

Principiile fizice fundamentale determinate sunt următoarele.

Când o masă topită de polimer cristalizabil este răcită rapid, adică călită, materialul se vitrifică înainte ca începerea cristalizării să poată avea loc. Procesul de vitrificare are ca rezultat restrângerea drastică a mobilităţii segmentare macromoleculare, cu alte cuvinte, macromoleculele vitrificate nu mai pot să se aranjeze eficient pentru începerea formării cristalitelor. Procesul de vitrificare de asemenea blochează orice ordonare/orientare preliminară a macromoleculelor care pot fi prezente în masa topită de polimer în momentul călirii. Materialul vitrificat este, prin urmare, amorf în natură.

Când materialul amorf vitrificat este încălzit la pregătirea pentru procesul de formare prin întindere-suflare, ordonarea/orientarea preliminară fixată este deblocată îndată ce este atinsă temperatura de vitrificare. Dat fiind că ciclul de încălzire este foarte lent la scară moleculară, procesele de relaxare pot deveni active şi anizotropia care putea fi blocată în timpul vitrificării precedente a masei topite de polimer poate să dispară din nou, lăsând materialul într-o măsură mai mare izotrop în natură.

Apoi, materialul încălzit este întins biaxial în procesul de formare prin întindere-suflare. În funcţie de temperatura la care are loc formarea prin întindere-suflare, începutul şi viteza cristalizării induse pot varia. Perioada de timp în care semifabricatul este întins într-un recipient este totuşi suficient de lungă la nivelul scării moleculare pentru a asigura cristalizarea, precum poate fi apreciat de către persoane competente în domeniu. Pe lângă aceasta, este cunoscut de către persoanele competente în domeniu că viteza de cristalizare indusă de procesul de întindere este mult mai mare decât oricare viteză de cristalizare obţinută folosind doar indicele de temperatură.

Transpunând cele relatate mai sus în practica stadiului tehnicii de fabricare a recipientelor prin procesul de formare prin injecţie şi întindere-suflare, devine clar că gâtul prezintă mai puţină stabilitate termică decât corpul recipientului la sfârşitul operaţiei de întindere.

Corpul a fost călit până la o stare amorfă în timpul procesului de formare prin injecţie, a fost încălzit şi format prin întindere-suflare, devenind astfel cristalin în natură, precum se cere.

Gâtul a fost călit până la o stare amorfă în timpul procesului de formare prin injecţie, a fost răcit şi limitat în întindere înainte, respectiv în timpul procesului de formare prin întindere-suflare şi, prin urmare, a rămas amorf în natură şi lipsit de careva sporire a cristalinităţii.

În scopul creşterii stabilităţii termice a gâtului, acesta trebuie să devină cristalin în natură. Au fost propuse modificări şi completări la procesul de fabricare precum s-a descris mai sus. Toate acestea prezintă dezavantajul că sunt lente şi astfel adaugă timp valoros şi costisitor la procesul de fabricare. Cauza acestui dezavantaj trebuie găsită în cel de-al doilea fenomen fizic menţionat: diferenţa vitezelor de cristalizare la cristalizarea indusă prin încălzire şi cristalizarea indusă mecanic, fie că aceasta are loc prin deformaţi de alunecare, fluaj, întindere sau prin procese similare.

În conformitate cu prezenta invenţie, s-a depistat în mod surprinzător că efectul ordonării/orientării preliminare induse a macromoleculelor în masa topită de polimer poate fi sinergetic cu efectul cristalinităţii, într-un mod accelerat. Prin utilizarea ambelor efecte pot fi obţinute articole în general, sau în special semifabricate şi articole formate prin întindere-suflare, în special recipiente, ce posedă proprietăţi superioare care nu au fost obţinute niciodată prin procedeele convenţionale descrise în stadiul cunoscut al tehnicii.

Conform invenţiei prezente, atât cristalinitatea, cât şi ordonarea/orientarea preliminară a macromoleculelor în masa topită de polimer determină proprietăţile articolelor în general, în special ale semifabricatelor şi articolelor formate prin întindere-suflare, în special ale recipientelor fabricate din polimeri cristalizabili.

Invenţia dată combină efectul ordonării/orientării preliminare a macromoleculelor în masa topită de polimer cu efectul bine cunoscut al cristalinităţii pentru a obţine sporirea caracteristicii sinergetice în articol în general, în special în semifabricat şi/sau recipient.

Prin intermediul frecării/forfecării locale controlate prin introducerea modificărilor în interiorul sistemului de canale de turnare fierbinţi, combinaţia sinergetică ce stă la baza prezentei invenţii permite introducerea gradienţilor de orientare şi astfel permite stratificarea de-a lungul secţiunii pereţilor articolelor fabricate din polimeri cristalizabili, inclusiv ai semifabricatului şi recipientului rezultant suflat prin întindere.

Mecanismul frecării/forfecării locale controlate şi al combinaţiei sinergetice/cumulative a ordonării/orientării preliminare şi a cristalizării polimerului cristalizabil permite, la rândul său, crearea unei structuri prestratificate şi stratificate de-a lungul produselor finale fabricate, cum ar fi semifabricatele şi recipientele, ceea ce duce la articole finale cu rezistenţă termică înaltă, rezistenţă la pătrunderea gazului şi rezistenţă mecanică.

Prin crearea gradienţilor de orientare sus-menţionaţi şi a structurilor prestratificate şi stratificate pot fi fabricate articole precum semifabricatele, ce vor avea ca rezultat caracteristici de exploatare similare sau superioare în recipientele fabricate din acestea, cu grosimea optimă a pereţilor şi/sau păstrând dimensiunile necesare în regiunea gâtului şi/sau a corpului, atunci când recipientul final este supus la temperaturi ridicate în timpul ciclului de umplere sau utilizare.

Prin controlul frecării/forfecării locale şi al ordonării/orientării preliminare rezultante a macromoleculelor polimerului cristalizabil în timpul procesului de injecţie, mecanismele, poziţiile şi vitezele de mişcare ale moleculelor sunt reglate atât în forma cu masă topită de polimer, cât şi în forma finală a pereţilor în articolele fabricate, precum şi în semifabricat şi în articolul format prin întindere-suflare din aceasta.

În mod mai practic, în procedeul conform invenţiei prezente, gradul ordonării/orientării preliminare a macromoleculelor polimerului cristalizabil în masa topită de polimer şi orientarea moleculară rezultantă, precum şi gradienţii de orientare obţinuţi în articol în general sunt reglaţi, în primul rând, în interiorul sistemului de canale de turnare fierbinţi. Structura - semicristalină sau amorfă - şi distribuirea acestei structuri de-a lungul regiunilor selectate ale articolului în general, şi în special ale semifabricatului după procesul de formare prin injecţie, este reglată, în primul rând, în cavitatea de injecţie a semifabricatului.

După cum s-a menţionat mai sus şi conform invenţiei prezente, ordonarea/orientarea preliminară a macromoleculelor este indusă prin controlul frecării/forfecării locale în timpul procesului de injecţie.

În scopul alinierii generale a macromoleculelor care facilitează crearea gradienţilor de orientare necesari şi a structurilor prestratificate şi stratificate în articol în general, şi în special în semifabricat, macromoleculele masei topite de polimer sunt orientate în canalul de turnare fierbinte al sistemului de injecţie prin controlul frecării/forfecării aplicate local. Aceasta se obţine, printre altele, prin trecerea polimerului topit prin modificările special proiectate în interiorul canalului de turnare fierbinte, precum profilarea barei şi/sau a acului sau plasarea inserţiilor în interiorul sistemului de canale de turnare fierbinţi. Dacă este necesar, aceasta poate fi combinată cu presiunea de injecţie înaltă sau cu procesele ciclice sistematice de compresiune şi decompresiune.

Spre deosebire de canalele de turnare fierbinţi pentru procesele de formare prin injecţie din stadiul tehnicii, unde aceste canale sunt proiectate pentru evitarea frecării/forfecării atunci când polimerul curge prin canalul de turnare, prezenta invenţie foloseşte controlul frecării/forfecării locale aplicate în canalul de turnare menţionat ca mijloc pentru introducerea ordonării/orientării preferenţiale a macromoleculelor. De asemenea poate fi indusă frecarea/forfecarea suplimentară la intrarea în cavitatea semifabricatului.

Principiul de bază al acestei caracteristici tehnice constă în faptul că calea sau canalul, prin care vor curge materialele selectate, este modificată din punct de vedere al secţiunii transversale şi în privinţa lungimii sale. Construcţia canalului de turnare pentru materialul topit este modificată până la un anumit nivel pentru a forma ordonarea/orientarea preliminară în masa topită de polimer.

Variaţiile modificărilor sus-menţionate ale construcţiei canalului de turnare pentru materialul topit includ configuraţii ale acestuia care pot fi obţinute prin aplicarea unora din următoarele ajustări, incomplete sau nelimitative, utilizate separat sau în combinaţie:

i) modificarea diametrului canalului,

ii) introducerea restricţiilor Venturi pentru curentul de masă topită, după care urmează canalele cu lungime definită ce produc o extindere ulterioară a curentului,

iii) înclinarea corespunzătoare a restricţiilor sau extinderilor sus-menţionate.

Din punct de vedere practic, aceasta se poate realiza prin profilarea acului şi/sau a suprafeţei exterioare a canalului de turnare fierbinte (barei) şi/sau prin introducerea inserţiilor (de exemplu, configuraţii geometrice selectate dintr-un singur sau mai multe tuburi concentrice, roţi de lanţ sau regiuni cu variaţii ale diametrului), la poziţii selectate în canalul de turnare fierbinte.

Frecarea/forfecarea suplimentară la intrarea în cavitatea semifabricatului poate fi obţinută prin reducerea orificiului de strangulare în interiorul canalului de turnare fierbinte.

Canalele finale obţinute în canalul de turnare fierbinte pot fi foarte diverse în ce priveşte construcţia lor şi pot fi simetrice sau asimetrice, după cum este necesar pentru obţinerea configuraţiei stratificate dorite a recipientului.

Fără a fi restrânse de vreo anumită teorie, fenomenele fizice şi chimice ce constituie baza invenţiei vor fi descrise în continuare.

Este bine cunoscut faptul că călirea maselor topite izotropice de polimer duce la vitrificarea macromoleculelor la o temperatură caracteristică pentru acest polimer specific, aşa-numita temperatură de vitrificare. Sub temperatura de vitrificare, mobilitatea macromoleculară segmentată este restrânsă în mod drastic, de parcă macromoleculele ar fi „îngheţate”. Mai sus de temperatura de vitrificare, mobilitatea macromoleculară segmentată creşte în mod constant odată cu creşterea temperaturii. Dat fiind că creşte gradul de mobilitate macromoleculară segmentată, randomizarea matriţei, cunoscută ca relaxare, devine tot mai predominantă, conducând ulterior la o masă topită izotropică.

Este cunoscut de persoanele competente în domeniu că masele topite de polimer anizotropice, adică ordonate/orientate preliminar, se comportă foarte diferit în timpul călirii/răcirii. În funcţie de gradul de ordonare/orientare preliminară, procesul de vitrificare are loc la temperaturi ce depăşesc temperatura caracteristică de vitrificare a polimerului şi vitrificarea duce la o structură amorfă mai densă.

Prin urmare, când o masă topită de polimer cu grade diferite de ordonare/orientare preliminară, cum ar fi o masă topită stratificată de polimer, este călită, părţile ce prezintă cel mai înalt grad de ordonare/orientare preliminară se vor vitrifica mai întâi, adică la cea mai înaltă temperatură, în timp ce părţile ce nu prezintă o ordonare/orientare preliminară se vor vitrifica la temperatura de vitrificare. Părţile ce prezintă grade intermediare de ordonare/orientare preliminară se vor vitrifica la temperaturi intermediare. Rezultatul constituie o sticlă de polimer amorf puternic anizotropic ce prezintă regiuni cu împachetare moleculară variind de la complet haotică, adică neregulată, până la structurată, adică ordonată/orientată preliminar. Aceşti gradienţi de orientare se transformă în gradienţi ai densităţii, cu regiuni structurate ce prezintă o densitate mai mare.

După reîncălzirea matriţei cu polimerul răcit vitrificat, începutul mobilităţii macromoleculare segmentate va avea loc în ordine inversă, adică cu cât mai jos este gradul de ordonare/orientare preliminară în stare vitrificată, cu atât mai devreme (adică la o temperatură mai joasă) va avea loc începutul mobilităţii macromoleculare segmentate (care, precum s-a menţionat mai sus, duce la randomizarea într-o structură izotropică, adică la relaxare) odată ce temperatura de vitrificare este depăşită în procesul de încălzire.

Din cele relatate mai sus este clar că ordonarea/orientarea preliminară „îngheţată” în stare vitrificată în timpul procesului de prima călire este reţinută după încălzirea unei astfel de forme cu polimer mai sus de temperatura sa de vitrificare. În funcţie de temperatura maximă atinsă în ciclul de încălzire, unele regiuni din forma cu polimer vor rămâne vitrificate, şi anume acele cu grade crescânde de ordonare/orientare preliminară care sunt vitrificate la temperaturi ce depăşesc temperatura atinsă în ciclul de încălzire.

Astfel, aceste fenomene permit menţinerea structurii prestratificate şi stratificate, induse în timpul procesului de injecţie în semifabricat, în timpul preîncălzirii înainte de formarea prin întindere-suflare şi apoi transformarea structurii stratificate amorfe într-o structură stratificată cristalină în procesul de formare prin întindere-suflare.

Variaţiile în viteza de răcire/călire în cavitatea de injecţie permit accelerarea formării structurii - amorfe sau semicristaline - a masei topite vitrificate de polimer.

În timp ce călirea rapidă blochează ordonarea/orientarea preliminară în stare vitrificată, vitezele reduse de răcire/călire asigură evoluţia competitivă a proceselor de vitrificare şi cristalizare.

După cum este cunoscut de persoanele competente în domeniu, ordonarea/orientarea preliminară măresc considerabil viteza de cristalizare în privinţa cristalizării induse prin încălzire, iar diferenţe relativ neînsemnate în viteza de răcire pot cauza diferenţe semnificative în structura matriţei cu polimer răcit.

Contrar etapelor suplimentare de încălzire utilizate în prelucrare conform prezentului stadiu al tehnicii, după cum s-a descris mai sus, cristalizarea fracţiei polimerice puternic ordonate/orientate preliminar în structura prestratificată şi stratificată are loc la o scară a timpului mult mai mică şi în cadrul temporal tipic pentru perioadele ciclice de injecţie a semifabricatelor din stadiul tehnicii şi/sau prelungirile limitate ale acestora.

Fenomenele descrise mai sus permit introducerea unei succesiuni regulate sau neregulate a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor (fig. 10a şi 10b) şi/sau în cristalinitate între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a semifabricatului.

Ajustarea în mod corespunzător a vitezei de răcire/călire în cavitatea de injecţie (adică în ce priveşte timpul şi locaţia) va facilita procesul de formare prin injecţie a unui semifabricat ce prezintă o structură substanţial prestratificată. Un asemenea semifabricat va fi transformat într-un recipient cristalin în timpul unui singur proces de formare prin întindere-suflare, fără a fi necesară introducerea etapelor suplimentare de încălzire sau prelucrare pentru întărirea gâtului.

Fenomenele descrise mai sus permit în egală măsură introducerea succesiunii regulate sau neregulate a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor şi în cristalinitate între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a recipientului.

Prin ajustarea în modul corespunzător a vitezei de răcire/călire în cavitatea de injecţie (adică în ce priveşte timpul şi locaţia) se va facilita fabricarea în procesul de formare prin injecţie a unui recipient ce prezintă o structură substanţial stratificată în regiunea corpului. Un asemenea recipient nu va necesita etape suplimentare de încălzire sau prelucrare pentru întărirea gâtului.

Nivelele diferite de răcire sunt menţinute de preferinţă prin termoizolarea regiunilor ce necesită viteze de răcire mai joase. Această termoizolare poate fi realizată, spre exemplu, prin utilizarea unei combinaţii de materiale cu conductibilitate termică joasă şi înaltă în calitate de inserţii.

Procesele conform prezentei invenţii realizează de preferinţă fabricarea unui semifabricat în perioadele ciclice preferenţiale, şi/sau în prelungirile limitate ale acestora, pentru semifabricate standard PET de dimensiuni, construcţie şi greutate similară prin procedee standard folosite în prezent la producerea semifabricatelor. Procesele sus-menţionate pot fi realizate prin modelarea tehnicilor de construcţie şi prelucrare pentru a permite generarea simultană a gradienţilor de orientare şi a gradelor diferite de cristalinitate în porţiuni specifice ale semifabricatului.

Răcirea formei în regiunile semifabricatului, pentru care se preferă ca materialul să fie în general amorf sau semicristalin, este realizată de lichidul răcit care circulă prin regiunile selectate ale cavităţii şi miezului formei.

Ţinând cont de consideraţiile privind mecanismul invenţiei descrise până acum, se va înţelege cu uşurinţă că condiţiile procesului de injecţie pot fi optimizate până la limite bine determinate pentru a fabrica articole în general, în mod mai particular semifabricate şi recipiente formate prin întindere-suflare ce rezultă din invenţia prezentă.

Invenţia poate fi aplicată pentru diverşi polimeri cristalizabili la fabricarea articolelor în general, în mod specific a semifabricatelor şi recipientelor prin procese ce includ formarea prin injecţie şi întindere-suflare.

Semifabricatul şi recipientul pot fi fabricate doar din PET sau din alt polimer cristalizabil, de preferinţă, dar nu exclusiv din poliester aromatic sau alifatic, dintr-un amestec de poliesteri aromatici sau alifatici, dintr-un copoliester aromatic sau alifatic sau orice combinaţie a acestora.

Exemplele preferate includ polietilen-tereftalat (PET), polietilen-naftalat (PEN), politrimetilen-tereftalat (PTT), politrimetilen-naftalat (PTN), acid polilactic (PLLA) şi copolimeri şi amestecuri ale acestora.

Semifabricatele din polimeri cristalizabili sunt, de preferinţă, monostratificate, adică cuprind un singur strat de material de bază, sau pot fi multistratificate, inclusiv, dar nu limitat la cele ce cuprind o combinaţie dintr-un material de bază şi un material de protecţie.

Materialul în fiecare din aceste straturi poate reprezenta un singur tip de polimer cristalizabil sau acesta poate fi un amestec de polimeri cristalizabili.

În conformitate cu invenţia prezentă, s-a stabilit de asemenea că ordonarea/orientarea preliminară a macromoleculelor amorfe poate fi adiţional influenţată pozitiv prin utilizarea unui polimer cristalizabil cu greutate moleculară mai mare, dat fiind că odată ce orientarea a fost realizată, macromoleculele ordonate preliminar dintr-un polimer cristalizabil cu o greutate moleculară mai mare posedă o rezistenţă mai mare la relaxare, reţinând astfel orientarea pe parcursul unei perioade de timp mai lungi.

Este clar că un procedeu conform prezentei invenţii poate avea avantaje convingătoare în comparaţie cu procedeele conform stadiului tehnicii. Îndeosebi, pentru articole în general, sau în special pentru semifabricate şi recipiente fabricate din polimeri cristalizabili prin procese de fabricare ce includ formarea prin injecţie şi întindere-suflare, prin realizarea stratificării în regiunea corpului şi a gâtului în etapa de formare prin injecţie, pot fi obţinute avantajele finale dorite ce includ, pe lângă altele, variaţii dimensionale minimizate în regiunea gâtului la temperaturi ridicate, datorită nivelului mediu mai mare al cristalinităţii obţinut în regiunea gâtului, rezistenţă egală sau mai bună la pătrunderea gazului şi rezistenţă mecanică mai mare.

În plus, prin procesul conform prezentei invenţii, etapele stadiului tehnicii de expunere la elemente de încălzire, de cristalizare a porţiunilor selective, utilizarea materialelor rezistente la temperatura de vitrificare înaltă în combinaţie cu procese mai complexe de formare prin injecţie şi/sau cu procese ce includ cristalizarea termică post-formare pot fi eliminate, iar fabricarea semifabricatelor şi a recipientelor sus-menţionate are loc într-un timp de fabricare standard şi/sau în prelungirile limitate ale acestuia.

În particular, pentru articolele în general fabricate prin procese ce includ operaţii de formare prin injecţie şi/sau întindere-suflare, iar în special pentru semifabricate şi recipiente fabricate din polimeri cristalizabili, prezenta invenţie poate oferi o reducere ulterioară a grosimii pereţilor articolului, datorită rezistenţei mecanice sporite obţinute în urma creării stratificării de-a lungul peretelui articolului. La rândul său, reducerea grosimii pereţilor poate genera o sporire substanţială a capacităţii operaţionale a procesului de formare prin injecţie şi/sau întindere-suflare. Aceste avantaje combinate permit reducerea suplimentară a cheltuielilor totale la procurarea şi exploatarea echipamentului pentru producerea articolelor în general, şi în special a semifabricatelor şi recipientelor fabricate din polimeri cristalizabili.

Obţinerea rezistenţei mecanice sporite a recipientului suflat permite de asemenea absorbţia vacuumului după răcirea lichidului, ceea ce oferă posibilitatea de a fabrica recipiente cu o construcţie şi o geometrie mai simplă în comparaţie cu recipientele convenţionale care posedă canale pentru vacuum şi/sau alte elemente special proiectate în geometria buteliei care permit absorbţia vacuumului.

Avantajele sus-menţionate asigură faptul că articolele fabricate conform invenţiei prezente sunt foarte convenabile pentru aplicări cu caracteristici înalte ce includ aplicările în domeniile de umplere la cald şi în diverse domenii pentru băuturile carbogazoase şi/sau necarbogazoase.

Exemple

1. Sistem de injecţie (fig.1)

a. O clasă de polimer cristalizabil existentă în vânzare, fiind PET, este luată într-un interval tradiţional al viscozităţii intrinseci de 0,78...0,82, de exemplu, produsul M&G Cobiter 80.

b. Materialul polimeric indicat în pct.1a este transformat într-o maşină de injecţie clasică, de exemplu, de tip Huskey, ce funcţionează la setări tipice ale maşinii:

Cilindrul extruderului 270…290 ºC Duză 270…290 ºC Colector 275…295 ºC Vane 280…300 ºC Apă de răcire a formei 10…15 ºC Durata ciclului 10…60 s

c. Etapa 1b este repetată cu o clasă de polimer cristalizabil existentă în vânzare, care este PET, cu viscozitate intrinsecă sporită într-un interval de 0,82…0,86, de exemplu, produsul M&G Cleartuf Max.

d. Etapa 1b este repetată cu o clasă de copolimer cristalizabil existentă în vânzare, având ca bază PET, într-un interval clasic al viscozităţii intrinseci de 0,78…0,82, de exemplu, produsul M&G Cleartuf 8006.

2. Sistemul de canale de turnare fierbinţi

a. Etapele 1a-1d sunt executate cu configuraţia clasică standard a canalelor de turnare fierbinţi pentru fabricarea semifabricatelor prin injecţie.

b. Etapele 1a-1d sunt repetate cu introducerea modificărilor specifice în canalele de turnare fierbinţi, precum se face referinţă în figurile 2-9.

3. Semifabricatul de injecţie

a. Etapele descrise în punctele 1 şi 2 sunt executate cu utilizarea unui semifabricat existent în industrie care este convenabil pentru o butelie formată prin injecţie şi întindere-suflare cu mărimea selectată a volumului.

b. Etapa 3a este repetată, însă cu utilizarea unui semifabricat existent în industrie care este convenabil pentru o butelie formată prin injecţie şi întindere-suflare, semifabricatul având un coeficient redus de întindere axială în ce priveşte mărimea selectată a volumului.

c. Etapa 3a este repetată cu temperaturile adaptate ale formei pentru semifabricate care variază între 8 şi 60°C pentru regiunea gâtului şi/sau a corpului.

d. Etapa 3b este repetată cu temperaturile adaptate ale formei pentru semifabricate ce variază între 8 şi 60°C pentru regiunea gâtului şi/sau a corpului.

4. Procesul de încălzire a semifabricatului

a. Semifabricatele obţinute la etapele 3a-3d sunt reîncălzite la o maşină convenţională de formare prin suflare, de exemplu, de tip Sidel, ce funcţionează la un interval de temperatură pentru reîncălzirea semifabricatelor de 90…95°C.

b. Semifabricatele obţinute la etapele 3a-3d sunt reîncălzite la o maşină convenţională de formare prin suflare, de exemplu, de tip Sidel, ce funcţionează la un interval de temperatură pentru reîncălzirea semifabricatelor de 100…110°C.

c. Semifabricatele obţinute la etapele 3a-3d sunt reîncălzite la o maşină convenţională de formare prin suflare, de exemplu, de tip Sidel, ce funcţionează la un interval de temperatură pentru reîncălzirea semifabricatelor de 120…130°C.

5. Procesul de formare prin suflare

a. Semifabricatele obţinute la poziţiile 4a-4c sunt suflate într-o formă convenţională de suflare, care este convenabilă pentru o butelie formată prin injecţie şi întindere-suflare, de dimensiune selectată, ce funcţionează la o temperatură a formei de 23°C.

b. Semifabricatele obţinute la poziţiile 4a-4c sunt suflate într-o formă convenţională de suflare, care este convenabilă pentru o butelie formată prin injecţie şi întindere-suflare, de dimensiune selectată, ce funcţionează la o temperatură a formei de 80°C.

c. Semifabricatele obţinute la poziţiile 4a-4c sunt suflate într-o formă convenţională de suflare-termofixare, care este convenabilă pentru o butelie formată prin injecţie şi întindere-suflare, de dimensiune selectată, ce funcţionează la o temperatură a formei de 160°C.

Exemplele de mai sus demonstrează avantajele expuse în descriere în ce priveşte proprietăţile funcţionale finale ce includ îmbunătăţiri ale rezistenţei mecanice, caracteristicii de protecţie, stabilităţii dimensionale, grosimea optimă a pereţilor de circa 0,2 mm ai recipientului rezultant format prin întindere-suflare, precum şi îmbunătăţiri ale capacităţii generale de prelucrare prin injecţie şi suflare. Recipientele rezultante sunt utilizate în mod excelent în domeniile de umplere la cald (procentajul de contracţie fiind mai mic de circa 4%) şi în domeniile băuturilor carbogazoase sau necarbogazoase.

În descriere şi figuri au fost dezvăluite doar realizări tipice. Termenii specifici au fost folosiţi în sens general şi descriptiv, şi nu în scopul limitării. După cum este evident persoanelor competente în domeniu, se va înţelege că invenţia dată nu trebuie să fie limitată în mod incorect la exemplul ilustrativ descris mai sus.

1. JP 2003136589 A 2003.05.14

2. JP 58092535 A 1984.12.10

3. JP 2005162305 A 2005.06.23

4. US 4839127 A 1989.06.13

5. EP 0197780 A2 1986.10.15

6. JP 2006160336 A 2006.06.22

7. EP 1215028 A2 2002.06.19

Claims (23)

1. Procedeu de formare prin injecţie-suflare pentru fabricarea unui recipient, care include injecţia unui polimer cristalizabil topit într-o formă pentru semifabricat printr-un sistem de canale de turnare fierbinţi şi întinderea biaxială a semifabricatului prin suflare pentru formarea recipientului, caracterizat prin aceea că include succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a semifabricatului.

2. Procedeu de formare prin injecţie-suflare pentru fabricarea unui recipient, care include injecţia unui polimer cristalizabil topit într-o formă pentru semifabricat printr-un sistem de canale de turnare fierbinţi şi întinderea biaxială a semifabricatului prin suflare pentru formarea recipientului, caracterizat prin aceea că include succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor şi succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor cristalinităţii între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a semifabricatului.

3. Procedeu de formare prin injecţie-suflare pentru fabricarea unui recipient, care include injecţia unui polimer cristalizabil topit într-o formă pentru semifabricat printr-un sistem de canale de turnare fierbinţi şi întinderea biaxială a semifabricatului prin suflare pentru formarea recipientului, caracterizat prin aceea că include suplimentar mijloace pentru modificarea selectivă a canalului de trecere a polimerului cristalizabil topit în interiorul sistemului de canale de turnare fierbinţi, astfel că semifabricatul include succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a semifabricatului.

4. Procedeu de formare prin injecţie-suflare pentru fabricarea unui recipient, care include injecţia unui polimer cristalizabil topit într-o formă pentru semifabricat printr-un sistem de canale de turnare fierbinţi şi întinderea biaxială a semifabricatului prin suflare pentru formarea recipientului, caracterizat prin aceea că include succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor şi succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor cristalinităţii între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a recipientului.

5. Procedeu, conform revendicărilor 1-4, caracterizat prin aceea că în sistemul de canale de turnare fierbinţi canalul de trecere a polimerului cristalizabil topit este executat profilat în interiorul acului, în interiorul canalului sau în combinaţii ale acestora.

6. Procedeu, conform revendicărilor 1-4, caracterizat prin aceea că în sistemul de canale de turnare fierbinţi canalul de trecere a polimerului topit este dotat cu nişte bucşe, amplasate în interiorul canalului.

7. Procedeu, conform revendicărilor 2 şi 3, caracterizat prin aceea că cavitatea formei pentru formarea prin injecţie este dotată cu mijloace de răcire pentru a influenţa asupra succesiunii regulate sau neregulate a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor şi variaţiilor cristalinităţii între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a semifabricatului.

8. Procedeu, conform revendicărilor 1-4, caracterizat prin aceea că în calitate de polimer cristalizabil este utilizat polietilen-tereftalat (PET), polietilen-tereftalat (PET) cu viscozitate intrinsecă înaltă sau polietilen-tereftalat (PET) modificat, sau o combinaţie a acestora.

9. Procedeu, conform revendicării 8, caracterizat prin aceea că include suplimentar etapa de introducere a copolimerilor potriviţi pentru modificarea caracteristicilor fizice ale semifabricatului, de exemplu, poliamidă, acid poliglicolic (PGA), polietilen-naftalat (PEN), sau amestecurile acestora.

10. Procedeu, conform revendicării 8, caracterizat prin aceea că include suplimentar etapa de introducere a aditivilor, cum ar fi antioxidanţi, absorbanţi de UV, coloranţi, pigmenţi, agenţi de nucleare, materiale de umplutură şi amestecuri ale acestora.

11. Semifabricat pentru formare prin suflare, care este obţinut din polimeri cristalizabili, caracterizat prin aceea că include succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor semifabricatului.

12. Semifabricat pentru formare prin suflare, care este obţinut din polimeri cristalizabili, caracterizat prin aceea că include succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor şi succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor cristalinităţii între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a semifabricatului.

13. Semifabricat, conform revendicărilor 11 şi 12, caracterizat prin aceea că în calitate de polimer cristalizabil este utilizat polietilen-tereftalat (PET), polietilen-tereftalat (PET) cu viscozitate intrinsecă înaltă sau polietilen-tereftalat (PET) modificat, sau o combinaţie a acestora.

14. Semifabricat, conform revendicării 13, caracterizat prin aceea că include suplimentar etapa de introducere a copolimerilor potriviţi pentru modificarea caracteristicilor fizice ale recipientului, de exemplu, poliamidă, acid poliglicolic (PGA), polietilen-naftalat (PEN), sau amestecurile acestora.

15. Semifabricat, conform revendicării 13, caracterizat prin aceea că include suplimentar etapa de introducere a aditivilor, cum ar fi antioxidanţi, absorbanţi de UV, coloranţi, pigmenţi, agenţi de nucleare, materiale de umplutură şi amestecuri ale acestora.

16. Recipient fabricat prin formarea prin suflare din polimeri cristalizabili, caracterizat prin aceea că include succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor în ordonarea/orientarea preliminară a moleculelor şi succesiunea regulată sau neregulată a variaţiilor cristalinităţii între diferite porţiuni ale secţiunii transversale a recipientului.

17. Recipient, conform revendicării 16, caracterizat prin aceea că în calitate de polimer cristalizabil este utilizat polietilen-tereftalat (PET), polietilen-tereftalat (PET) cu viscozitate intrinsecă înaltă sau polietilen-tereftalat (PET) modificat, sau o combinaţie a acestora.

18. Recipient, conform revendicării 17, caracterizat prin aceea că include suplimentar etapa de introducere a copolimerilor potriviţi pentru modificarea caracteristicilor fizice ale recipientului, de exemplu, poliamidă, acid poliglicolic (PGA), polietilen-naftalat (PEN), sau amestecurile acestora.

19. Recipient, conform revendicării 17, caracterizat prin aceea că include suplimentar etapa de introducere a aditivilor, cum ar fi antioxidanţi, absorbanţi de UV, coloranţi, pigmenţi, agenţi de nucleare, materiale de umplutură şi amestecuri ale acestora.

20. Recipient, conform revendicării 16, caracterizat prin aceea că procentajul de contracţie a recipientului în timpul etapelor de umplere la cald este mai mic de circa 4%.

21. Recipient, conform revendicării 16 sau 20, caracterizat prin aceea că conţine părţi cu grosimea pereţilor mai mică de circa 1 mm, de preferinţă de circa 0,2 mm.

22. Aplicare a recipientului, definit în revendicarea 16 sau 20, în domeniile de umplere la cald.

23. Aplicare a recipientului, definit în revendicarea 16 sau 20, în domeniile băuturilor carbogazoase sau necarbogazoase.