MXPA97004821A - Metodo para enfriar preformas de capas multiples - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a método para formar preformas de plástico de múltiples capas, en donde un primer arreglo de núcleos es colocado en un arreglo asociado de cavidades de molde, las cavidades de molde son llenadas para formar una primera pluralidad de preformas de multicapas en el primer arreglo de núcleos, el primer arreglo de preformas se enfría en el molde por contacto con las cavidades de molde y los núcleos a una primera tasa relativamente elevada de enfriamiento, y el primer arreglo de preformas se retira entonces de la cavidades de molde para más enfriamiento, caracterizado porque, se reduce el tiempo de enfriamiento en el molde al retirar el primer arreglo denúcleos de las cavidades de molde tan pronto como las preformas con capaces de enfriarse sobre los núcleos sin importante deformación física de las preformas, y enfriar las preformas de múltiples capas sobre los núcleos en una segunda tasa de enfriamiento relativamente más baja que la primera tasa de enfriamiento para mantener las preformas a una temperatura más elevada por un tiempo más largo y permitir un aumento de ordenación molecular, difusión y/o unión en los límites de la capa, rindiendo asíuna resistencia mejorada contra la deslaminación.

Description

MÉTODO PARA ENFRIAR PREFORMAS DE CAPAS MÚLTIPLES CAMPO DE LA -NVENCION La presente invención se relaciona con la manufactura a gran volumen de preformas de capas múltiples para recipientes de plástico, y de manera más particular con un método mejorado para enfriar preformas de capas múltiples sin separación de las capas y en un ciclo de tiempo de manufactura reducido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Hasta ahora la producción comercial a gran volumen de preformas para recipientes de plástico, tales como botellas de tereftalato de polietileno (PET) para bebidas, utiliza tubos de enfriamiento activados robóticamente de posiciones múltiples para reducir el tiempo del ciclo total.

Un sistema de enfriamiento robótico postmoldeo convencional recibe las preformas moldeadas por inyección parcialmente enfriadas del molde, enfria las preformas aún más a una temperatura suficiente para permitir su liberación sin daño sobre una banda transportadora o en un recipiente de almacenamiento grande (gaylord) , y mientras tanto libera la cavidad del molde para la inyección del siguiente juego de REF: 25002 preformas. Por ejemplo, como se ilustra de manera esquemática en las Figuras 6A-6C, un enfriador robótico de tres posiciones 100 tiene 96 tubo?~ de enfriamiento 101 puede trabajar en conjunto con una máqui .a de moldeo por inyección de 32 cavidades 102 aceptando de manera secuencial tres juegos (I, II, III) de preformas recién moldeadas para el enfriamiento posterior del molde. Mientras se recibe un juego de preformas 103 de los núcleos del molde (véase la Figura 6B) , los dos juegos anteriores se enfrian en los tubos de enfriamiento del robot. Después de permanecer en los tubos de enfriamiento durante dos ciclos de moldeo por inyección, el primer juego de preformas es ahora liberado sobre la banda transportadora o hacia el gaylord, que está suficientemente fria de modo que no ocurra daño o distorsión fisica de la superficie (es decir, enrollamiento) debido a tal transferencia, y el enfriador robótico regresa entonces para aceptar otro juego de preformas recién moldeadas. La Figura 6A ilustra la posición "cerrada del molde" durante el moldeo por inyección de un juego de preformas; la Figura 6B ilustra la posición "abierta del molde" en donde un juego de preformas se transfiere de los núcleos a los tubos de enfriamiento; y la Figura 6C ilustra el llenado/vaciado secuencial de los tubos de enfriamiento durante ciclos de moldeo sucesivos.

Sin embargo, existe el problema de optimizar el proceso de producción de enfriamiento robótico de alta velocidad con preformas de capas múltiples. De manera más específica se ha encontrado que ex - *;e una tendencia de tales preformas a deslaminarse en los tubos de enfriamiento. La deslaminación se refiere a la separación de la estructura de capas múltiples en el límite de las capas de material diferente. Una preforma deslaminada es totalmente inútil y debe ser desechada, dando como resultado una eficiencia de manufactura reducida y mayores costos por unidad. Para prevenir la deslaminación, se han hecho esfuerzos por incrementar el tiempo de enfriamiento en el molde, sin embargo, esto incrementa el tiempo del ciclo y reduce el rendimiento de la producción. Otro método es incrementar la temperatura del agua del tubo de enfriamiento, pero esto también reduce su efectividad e incrementa el tiempo del ciclo. Otro método es proporcionar adhesivos entre las capas para prevenir la deslaminación, pero tales adhesivos vuelven los recipientes no reciclables (es decir, que durante el reciclaje, las capas múltiples del recipiente deben separarse y los materiales de las diferentes capas reciclarse) . De este modo, hasta ahora no existe una solución satisfactoria a este problema. Sería comercialmente deseable proporcionar preformas para recipientes de plástico de capas múltiples de tamaño pequeño, tales como un recipiente de jugo de un solo uso de 16 ó 20 onzas. Sin embargo, es difícil utilizar la tecnología de inyección de la técnica anterior para proporcionar tales preformas a un costo que pueda competir con las botellas de vidrio o las cajas de jugo (es decir, Tetra-pack) . De este modo, la mayoría de los recipientes para bebidas de pequeño tamaño siguen haciéndose de vidrio o cajas de capas múltiples, a pesar del peso y problemas de rompimiento (seguridad) del vidrio y la no reciclabilidad de las cajas de jugo. El problema con la producción de preformas de PET comerciales actuales es que únicamente son baratas contra materiales alternativos para recipientes de tamaño grande. De este modo, los fabricantes de preformas de PET deben incrementar la producción y eficiencia del capital para comercializar recipientes de tamaño más pequeño a un precio que compita con las alternativas de vidrio y cajas de jugo. Por lo tanto, sería deseable proporcionar un método para producir preformas de capas múltiples sin deslaminación y a bajo costo y capital eficiente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención es un método para enfriar preformas de capas múltiples sin deslaminación y con un incremento en el rendimiento. El método permite la rápida remoción de las preformas de la cavidad de moldeo por inyección y enfriar las preformas (externas al molde de inyección) sobre los núcleos íe modo que las fuerzas de contracción posteriores al moldeo ¿.o causen la deslaminación de las preformas de capas múltiples.. Se logra una reducción significativa del tiempo del ciclo sobre el método de enfriamiento robótico de múltiples posiciones conocido. De manera más específica, se forma un primer arreglo de preformas sobre un primer arreglo de núcleos en las cavidades del molde. Las preformas se enfrían en el molde a una velocidad muy alta, en base a la transferencia de calor exterior hacia las paredes de la cavidad del molde más frías y la transferencia de calor interior hacia las paredes del núcleo más frías. El tiempo de enfriamiento en los moldes se reduce a un tiempo suficiente para permitir que las preformas sean extraídas de las cavidades del molde mientras permanecen sobre los núcleos para el enfriamiento, sin que las preformas experimenten ninguna deformación física significativa. El tiempo de enfriamiento del molde puede reducirse por ejemplo a aproximadamente dos segundos, en oposición al periodo de enfriamiento del molde de 6 segundos (o más) que la técnica anterior típica. Esto libera el molde de inyección para la introducción de un nuevo arreglo de núcleos y el moldeo de una segundo arreglo de preformas, mientras que el primer arreglo de preformas es enfriado sobre el primer juego de núcleos. Además, proporcionando arreglos de capas múltiples de núcleos sobre una torreta giratoria la colocación de juegos múltiples de núcleos secuencialmente en las cavidades del molde puede hacerse más eficiente, en comparación con el sistema robótico de la técnica anterior. Una vez que el primer arreglo de preformas sobre el núcleo se remueven de las cavidades del molde, se dejan enfriar sobre los núcleos durante uno o más ciclos de moldeo adicionales. Debido a que se retiran a una temperatura mayor, las preformas se mantienen a una temperatura mayor durante un periodo de tiempo más prolongado; las condiciones de tiempo/temperatura mayor dan como resultado un incremento en la movilidad del polímero y un ordenamiento molecular adicional, difusión, y/o niveles mayores de enlaces de hidrógeno, en los límites de la capa. Esto produce una adición de capa mejorada (sin deslaminación durante el proceso de inyección) y mejora la resistencia a la deslaminación por impacto debido a. caídas (después de la conversión de recipientes soplados) , pero permite la separación de las capas para propósitos de reciclaje. Esos y otros beneficios de la presente invención se describirán dé manera más particular con respecto a la siguiente descripción detallada y las figuras.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1A es una "ista en corte transversal de una preforma de capas múltiples entre una cavidad y núcleo de moldeo por inyección; la Figura IB es una gráfica que muestra el perfil de temperatura a. través de la pared de la preforma; y la Figura 1C es una gráfica que muestra la magnitud de la contracción a través de la pared de la preforma. La Figura 2A es una vista en corte transversal de una preforma de capas múltiples en un tubo de enfriamiento robótico de la técnica anterior; la Figura 2B es una gráfica que muestra el perfil de temperatura a través de la pared de la preforma; y la Figura 2C es una gráfica que muestra la magnitud de la contracción a través de la pared de la preforma. La Figura 3A es una vista en corte transversal de una preforma de capas múltiples que es enfriada sobre un núcleo de acuerdo con la presente invención; la Figura 3B es una gráfica que muestra el perfil de temperatura a través de la pared de la preforma; y la Figura 3C es una gráfica que muestra la magnitud de la contracción a través de la pared de la preforma. La Figura 4 es una vista esquemática de una torreta giratoria con una pluralidad de juegos de núcleo para usarse en el método de la presente invención.

La Figura 5 es una gráfica que compara los perfiles de temperatura/tiempo de la preforma para el enfriamiento del núcleo de acuerdo al método de la invención, el enfriamiento en el molde, y el enfriamiento robótico de la técnica anterior. Las Figuras 6A-6C ilustran el método de enfriamiento robótico de la técnica anterior que muestra el paso del "molde cerrado" en la Figura 6A, el paso de "molde abierto" en la Figura 6B, en la secuencia de enfriamiento para tres juegos de preformas en la Figura 6C.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las Figuras 1-3 ilustran un gradiente de temperatura y fuerzas de contracción a través de una pared de preforma de capas múltiples cuando está: dentro de un molde de inyección (Figura 1) ; dentro de un tubo de enfriamiento de la técnica anterior (Figura 2) ; y sobre un núcleo de enfriamiento de acuerdo con la presente invención, (Figura 3) . En las Figuras 1C y 3C, la contracción es más uniforme a través del espesor de la pared lateral de la preforma, de la Figura 2C. Cuando la contracción es uniforme, las fuerzas cortantes son bajas, dando como resultado fuerzas de deslaminación bajas. Todo lo opuesto es cierto en el caso de la Figura 2C en donde la contracción no uniforme (debida a la contracción lateral del núcleo no restringido) produce fuerzas cortantes altas entre las capas, dando como resultado fuerzas de deslaminación madores. De este modo, la comparación de las Figuras 2-3 ilustra como la presente invención evita las altas fuerzas cortantes que crean el problema de deslaminación de la técnica anterior. La Figura 1A muestra una preforma de capas múltiples 10 en un molde de inyección depositado entre una cavidad de molde alargada 20 y el núcleo cilindrico 30. La preforma consiste esencialmente de tres porciones: una porción final de cuello superior 11 (con roscaduras exteriores 12 y un reborde de cuello 13) , una porción de cuerpo cilindrico alargada 14, y una porción interior semiesférica cerrada 15. La cavidad del molde 20 está igualmente compuesta de una sección de anillo de cuello superior 21, sección que forma la parte media del cuerpo 22, y la almohadilla de compuerta interior (sección que forma la base) 23. El molde (y en consecuencia la forma) se enfría haciendo fluir agua fría 5 a través de los canales de enfriamiento 6 en el molde. El núcleo es igualmente enfriado haciendo fluir agua fría a través del interior 32 del núcleo. Las corrientes de masa fundida, para las diferentes capas, entran a través de la compuerta 24 y fluyen hacia arriba entre la superficie externa 31 del núcleo y la superficie interna 25 de la cavidad del molde, para formar la preforma.

La Figura IB muestra un perfil de temperatura 40 a través de (es decir, del lado del núcleo al lado de la cavidad) una porción de pared lateral indicada en 41 (véase la Figura 1A) de la preforma, justo antes de la remoción de la cavidad. Existe un gradiente de temperatura a través de la pared, con los lados externos (lado de la cavidad) e interno (lado del núcleo) de la pared que están a una temperatura de manera sustancial igualmente más fría, debido a la transferencia de calor desde las superficies exteriores interna y externa de la preforma hacia la cavidad y el núcleo enfriados por agua, y del interior de la preforma que está a una temperatura sustancialmente mayor (más caliente) La Figura 1C muestra un perfil de contracción 42 a través de la misma porción de pared lateral 41, debido al gradiente de temperatura. En este ejemplo, se proporciona una preforma de 5 capas que tiene capas interna 43 y externa 47 de PET grado botella sustancialmente virgen, capas intermedias interna y externa de un material de barrera de oxígeno alta 44 y 46 (por ejemplo, alcohol etilen vinílico-EVOH) , y una capa de núcleo central 45 de PET virgen. De manera alternativa, puede utilizarse PET reciclado o usado (PC-PET) en la capa central (a un costo reducido comparado con el del PET virgen) o puede usarse un polímero de alta temperatura, tal como un copolímero de PET con naftalato de polietileno (PET) para aplicaciones de alta temperatura (por ejemplo, llenado en caliente, rellenado) . Las capas de EVOH intermedias 44, 46 pueden ser muy delgadas (en relación al espesor de las otras capas) , y proporcionar la propiedad de barrera de oxígeno deseada en una forma barata. La capa de núcleo 42 puede ser del orden del 50% del espesor total de la pared, y las capas interna y externa 43, 47 del orden del 25% cada una. Son posibles muchas variaciones en los materiales, número capas y espesores de las capas, y la presente invención no se restringe a ninguna combinación particular. Por ejemplo, puede usarse nylon MXD-6 en lugar de EVOH como polímero de barrera. Como se muestra en la Figura 1C, durante el enfriamiento en el molde de inyección, las contracciones radial y axial son bajas y uniformes debido a que el núcleo restringe la contracción de la preforma. Las capas son mantenidas estrechamente juntas y por lo tanto las fuerzas cortantes entre las capas son bajas. De este modo, la deslaminación no es un problema. Sin embargo, el enfriamiento en el molde incrementa en gran medida el tiempo del ciclo como se ilustra aquí posteriormente. La Figura 2A ilustra una preforma de capas múltiples (la misma que la preforma 10 de la Figura 1A) que es enfriada dentro de un tubo de enfriamiento robótico de la técnica anterior 50. No existe núcleo. El tubo de enfriamiento 50 tiene canales de enfriamiento 51, a través de los cuales fluye agua fría, y la preforma se enfría principalmente de su pared exterior externa, la cual está (al menos inicialmente) en contacto .;on la pared del tubo interno 52. Puede ocurrir algo de enfriamiento con aire vía el interior hueco de la preforma, pero principalmente la preforma se enfría desde el exterior (superficie de la cavidad) . El perfil de temperatura resultante 60 (Figura 2B) para el segmento de pared 61 muestra un centro caliente, pared externa fría (lado de la cavidad) y pared interna intermedia (lado del núcleo) . Este gradiente de temperatura y la contracción de la capa interna no restringida produce una contracción mayor y no uniforme 62 puesto que las capas del lado del núcleo más calientes intentan contraerse desde las capas del lado de la cavidad más frío (Figura 2C, compare con la Figura 1C) , y el resultado es un debilitamiento de .la estructura de la pared y la separación o deslaminación de la capa debajo de un tiempo de cicle de moldeo crítico (es decir, aproximadamente 20 segundos para un espesor de pared promedio de 4 mm) . Las contracciones radial y axial son altas debido a la contracción no restringida del diámetro interno (no existe núcleo) . Una alta contracción conduce a un debilitamiento de la estructura de la pared, y altas fuerzas cortantes entre las capas 43-47 (las mismas capas que en la Figura 1) . Más aún, puesto que la preforma se contrae desde la pared del tubo, la transferencia de calor se vuelve menos eficiente, causando un incremento necesario en el tiempo del ciclo. Para resolver esos problemas, la Figura 3A ilustra una preforma de capas múltiples (la misma preforma 10 de la Figura 1A) que es enfriada en el núcleo 30 de acuerdo con esta invención. El núcleo 30 es el mismo núcleo sobre el cual la preforma se moldea por inyección (en la Figura 1A) , pero el núcleo 30 y la preforma 10 se removieron de la cavidad del molde para el enfriamiento exterior del molde para disminuir el tiempo del sitio (como se explica con mayor detalle posteriormente) . El enfriamiento del núcleo proporciona un perfil de temperatura 70 para el segmento de pared lateral 71. Como se muestra en la Figura 3B, el centro de la preforma está caliente, la parte interior (lado del núcleo) está fría, y la parte externa (lado de la cavidad) se encuentra a una temperatura intermedia. Sin embargo, este gradiente de temperatura no produce deslaminación debido a que, como ilustra el perfil de contracción 72 de la Figura 3C, la contracción radial y axial son bajas y uniformes debido a que el núcleo restringe la contracción del diámetro interno. Las capas son fuertemente forzadas a permanecer juntas y por lo tanto las fuerzas cortantes entre las capas son bajas.

Ahora se ilustrará la reducción en el tiempo del ciclo. La Figura 4 es una i-castración esquemática de una torreta giratoria 80, que tiene caras múltiples 81-84 (en este ejemplo 4), cada una de las cuales tiene un arreglo bidimensional del núcleo (se muestra un núcleo sobre cada cara para propósitos de representación) . La torreta giratoria contiene o soporta 90-93 juegos de núcleos múltiples de modo que tan pronto el material de la preforma termoplástica moldeada por inyección se enfría de una masa fundida fluida a un estado vitreo semirrígido suficiente para permitir su transferencia con su núcleo asociado fuera de la cavidad de moldeo por inyección, el primer juego de preformas se remueve del molde y la torreta giratoria presenta inmediatamente un nuevo juego de núcleos libres en las cavidades de moldeo por inyección. Nuevamente, aunque únicamente se muestra un núcleo y una preforma sobre cada cara, deberá comprenderse que existe un arreglo de núcleos sobre cada cara (es decir, 16 a 48 o más) . En una primer estación A, un molde de inyección 94 que tiene un arreglo de cavidades de molde 95 se mueve hacia la posición sobre un arreglo asociado de núcleos 90, y se introducen corrientes de masa fundida termoplástica múltiples para formar un primer arreglo de preformas de capas múltiples. La primer columna de la Tabla I proporciona los tiempos representativos para los diferentes pasos, para permitir el cálculo de un tiempo de ciclo completo, y en comparación final con el tiempo de ciclo extendido del método de enfriamiento robótico de la técnica anterior. Como se muestra en la Tabla I el molde se abre, y está listo para cerrarse al tiempo 0, el cierre del molde y la creación de la presión de sujeción (tonelaje) toma 2 segundos, y la inyección de varias corrientes de masa fundida para las diferentes capas toma 7 segundos. A continuación, las preformas se dejan enfriar un tiempo mínimo en las cavidades del molde, aquí 2 segundos, suficiente para permitir las preformas (transportadas por los núcleos) sean removidas del. molde sin experimentar ninguna distorsión significativa. El molde se abre moviendo los núcleos de las cavidades, la. torreta se hace girar 90° alrededor de un eje central 96, colocando el siguiente juego de núcleo (de la estación D) en posición para el moldeo. Toma aproximadamente 3 segundos abrir el molde y hacer girar la torreta. El tiempo de ciclo total de este modo es de 14 segundos.

TABLA 1 Torreta/ Enfriamiento Enfriamiento Robótico de del Núcleo Posiciones Múltiples (invención) (técnica anterior) 1. Abrir molde 0 0 2. Cerrar molde y presión de sujeción 3. Inyección de capas múltiples 4. Enfriamiento en el molde 2 6 5. Abrir molde (hacer girar 3 5 la torreta o remoción robótica de la técnica anterior) Tiempo del Ciclo Total 14 20 (Seg) El primer juego de preformas se deja enfriar sobre los núcleos durante 1 o más ciclos de moldeo. En este ejemplo, las preformas se enfrían sobre los núcleos durante más de dos ciclos (en las estaciones B y C) , antes de ser removidas de los núcleos en las estación D. De manera alternativa, podrían eyectarse de los núcleos después de solo un ciclo, dependiendo del espesor y materiales de la preforma. La segunda columna de la Tabla I proporciona los tiempos representativos para un ciclo de inyección con enfriamiento robótico, e ilustra en donde resultan los ahorros de tiempo de la presente invención. Los primeros tres pasos son los mismos, pero en el cuarto paso —enfriamiento en el molde, el enfriamiento robótico requiere un tiempo mayor (aquí más de 4 segundos) . Esto se debe a que el enfriamiento robótico requiere la remoción de las preformas de los núcleos tan pronto se abra el molde, y de este modo, las preformas deben enfriarse más tiempo en el molde de modo que resistan la deformación cuando sean separadas de los núcleos. Además, el quinto paso toma más tiempo con el enfriamiento robótico, aquí, más de 2 segundos. En contraste con la presente invención, la cual no requiere la abertura del molde y hacer girar la torreta para colocar el siguiente juego de núcleos en posición, el método de enfriamiento robótico requiere que se abra el molde, la inserción del brazo del robot en una posición adyacente a los núcleos (entre los núcleos y las cavidades de moldeo) , separar las preformas de los núcleos e insertarlas en los tubos de enfriamiento, retracción de mecanismo de separación y remoción del brazo del robot (para permitir que se cierren nuevamente los mismos núcleos en las cavidades de moldeo. De este modo, la combinación de torreta giratoria y enfriamiento del núcleo proporciona una reducción significativa en el tiempo del ciclo, aquí 6 segundos o 6/20 = 30%. La Figura 5 contiene tres perfiles del tiempo/temperatura, uno para el enfriamiento de la torreta (TC) de acuerdo a esta invención, uno para el enfriamiento robótico (RC) de acuerdo al método de la técnica anterior, y para proporcionar una base adicional de comparación, un enfriamiento en el molde continuo (IMC) . Como se indica en la Tabla I, el tiempo de enfriamiento del molde de acuerdo a la presente invención (TC) disminuye y de este modo, al tiempo A se abre el molde. Esto es importante por dos razones: 1) disminución en el tiempo del ciclo; y 2) la preforma permanecerá a una temperatura mayor durante más tiempo. Antes del tiempo A, la preforma se enfría a una velocidad de enfriamiento relativamente alta en el molde; después del tiempo A, la velocidad de enfriamiento se reduce. La velocidad es mayor en el molde debido a que la preforma se enfría tanto por contacto con la cavidad del molde como con el núcleo frío. En contraste, durante el enfriamiento del núcleo, la superficie interna de la preforma está en contacto con un núcleo frío, pero su superficie externa está expuesta al aire, el cual es un medio menos eficiente de transferencia de calor.

En el enfriamiento robótico de la técnica anterior (RC) , el molde se abre a un tiempo B más tarde. En este caso, la preforma sale del molde a una temperatura más baja, y se enfría entonces a una velocidad de enfriamiento más baja, (debido a que únicamente una superficie externa de la preforma está en contacto con la cavidad del tubo de enfriamiento, en oposición a ambas superficies interna y externa que está en contacto con las superficies frías en el molde) . A manera de comparación adicional, si la preforma permaneciera en el molde, el perfil de temperatura IMC podría seguir a la velocidad de enfriamiento más alta. Es importante hacer notar cuando las posiciones relativas de los tiempos C, D y E, en las preformas caen debajo de una temperatura crítica Tc. Por encima de esta temperatura crítica, existe suficiente movilidad del polímero para permitir el ordenamiento molecular, difusión y/o unión de hidrógeno en los límites de las capas, mejorando de este modo la adhesión de la capa y la resistencia a la deslaminación. La curva TC (de acuerdo a la presente invención) permanece por encima de la temperatura crítica durante tiempos más prolongados a saber hasta el tiempo E. En contraste, el enfriamiento robótico pasa por debajo de la temperatura crítica a un tiempo menor D, y el enfriamiento en el molde a un tiempo aún menor C.

Los siguientes dos ejemplos ilustran mejor los beneficios de la invención sobre el método de enfriamiento robótico de la técnica anterior.

Ejemplo 1 En un primer ejemplo, se prepararon preformas de 54 gramos, de dos materiales/tres capas (2M3L) para recipientes de bebidas suaves carbonatadas (CSD) de 2 litros. Las preformas tuvieron 60% (en peso de la preforma total) de PET virgen (IV nominal de 0.80), encapsulando 40% de PET usado, reciclado (IV nominal de 0.65). Esas preformas se prepararon en un sistema de coinyección de 4 cavidades simulando un ciclo de 14 segundos como el descrito en la columna 1 de la Tabla I. Las preformas se dejaron en los núcleos durante dos ciclos (24 segundos) sin enfriamiento con aire externo. Se produjeron preformas de control utilizando la misma estructura de capas en un ciclo robótico de 3 posiciones de 20 segundos convencional. Se produjeron botellas de 2 litros1"1 CSD (es decir, con patas) en un dispositivo de moldeo por soplado convencional con recalentamiento de dos etapas. Se llenaron 200 recipientes con agua carbonatada a 4 volúmenes, se taparon y se dejaron caer desde un altura de 4 metros a través de un tubo vertical sobre una placa de acero de 100 mm. Las botellas se inspeccionaron para determinar la deslaminación de las capas en las "almohadillas de las patas" de PET alita. Los resultados fueron los siguientes: Por ciento de Botellas con Deslaminación de las Almohadillas de las Patas Controles de-Monocapa de PET 0% Virgen Enfriamiento Robótico Convencional 15.0% de 2M3L Enfriamiento de Núcleo Simulado de 3.5* 2M3L En base a lo anterior, se concluyó que el enfriamiento del núcleo proporciona adhesión mejorada de la capa de PET al PET reciclado vs. el método de enfriamiento robótico convencional. Es probable que la remoción de la preforma al principio de la cavidad de inyección de como resultado una temperatura de preforma promedio mayor en los límites de lá capa durante un periodo de tiempo más prolongado vs. el enfriamiento del núcleo y la cavidad convencionales. Se cree que esta condición de tiempo/temperatura más alta da como resultado un ordenamiento molecular adicional y difusión en el límite de la capa, mejorando de este modo, la adición de la capa y la resistencia a la deslaminación. Se cree que cualquier preforma de material de poliéster doble que tenga una diferencia en el IV de 0.1 o mayor podría beneficiarse de la resistencia a la deslaminación mejorada de esta invención.

Ejemplo 2 En un segundo ejemplo, se produjeron preformas de 50 gramos de dos materiales/cinco capas (2M5L) utilizando PET virgen (VI nominal de 0.80) a 98% del peso total de la preforma, y alcohol etilenvinílico (EVOH) al 2% del peso total de la preforma. El PET virgen formó las capas internas de núcleo y externa y el EVOH formó las capas intermedias interna y externa. Se produjeron preformas con enfriamiento de núcleo convencional y simulado vs . controles de monocapa de PET virgen con los mismos tiempos de ciclo utilizados en el ejemplo anterior. Se soplaron botellas de catsup Heinz" (de 28 onzas) en un dispositivo de moldeo por soplado con recalentamiento por 2 etapas utilizando las condiciones del proceso convencionales. 200 botellas de cada una se llenaron con agua, se taparon y se dejaron caer a temperatura ambiente desde una altura de un metro a través de un tubo vertical sobre una' placa de acero y se inspeccionaron para determinar la separación (deslaminación) de las capas. Los resultados fueron los siguientes: Por ciento de Botellas con Deslaminación Controles de Monocapa de PET 0% Virgen Enfriamiento Robótico Convencional 23.5% de 2M5L Enfriamiento de Núcleo Simulado de 8.5% 2M5L A diferencia de la estructura de capas múltiples de PET del Ejemplo 1, las capas de PET/EVOH no utilizan adhesión química verdadera para afectar la integridad de la capa. El PET y EVOH no funden de manera compatible. Por lo tanto, no ocurre una adhesión molecular verdadera. Los enlaces de hidrógeno, sin embargo, proporcionan un nivel suficiente de atracción de la capa para prevenir la separación de la capa durante las condiciones de uso normales (tras un severo abuso, es decir, trituración mecánica, las capas se separan, permitiendo que los materiales sean clasificados para ser reciclados, etc) . Se cree que las condiciones de tiempo/temperatura mayores experimentadas por los límites de la capa de las muestras con enfriamiento de núcleo simulado dan como resultado un incremento en la movilidad/ordenamiento del polímero a niveles superiores de enlaces de hidrógeno, produciendo incremento en la resistencia a la deslaminación por impacto por caída. Los materiales poliméricos termoplásticos que pueden usarse en esta invención son preferiblemente poliéster a base de polialquileno, y en particular, tereftalato de polietileno (PET) los polímeros de PET se prepararon polimerizando ácido tereftálico o su derivado que forma éster con etileno. El polímero comprende unidades repetidas de tereftalato de etileno de fórmula: POLI (TEREFTALATO DE ETILENO) (PET) La presente invención contempla los efectos de copolímeros de tereftalato de polietileno en los cuales una proporción menor, por ejemplo, hasta aproximadamente el 10% en peso, de las unidades de tereftalato de polietileno son reemplazadas por unidades monoméricas compatibles. De este modo como se usa aquí "PET" significa homopolímero de PET y copolímeros de PET de los grados adecuados para hacer recipientes, los cuales son bien conocidos en la técnica. La porción de glicol del monómero puede ser reemplazada por glicoles alifáticos o alicíclicos tales como el ciclo hexandimetanol (CHDM) , trimetilen glicol, politetrametilen glicol, hexametilen glicol, dodecametilen glicol, dietilen glicol, polietilen glicol, propilen glicol, propan-1, 3-diol, butan-1, 4-diol, y neopentil glicol, bifenoles, y otros iones aromáticos tales como la hidroquinona y el 2, 2-bis (4' -B-hidroxi-etoxifenil) propano. Los ejemplos de porciones de ácido dicarboxílico que pueden ser sustituidas en la unidad monomérica incluyen ácidos dicarboxílicos aromáticos tales como el ácido isoftálico (IPA), ácido itálico, ácido naftalendicarboxílico, ácido difenildicarboxílico, ácidos difenoxietandicarboxílicos, ácido benzoico y ácidos dicarboxílicos alifáticos o alicíclicos tales como el ácido adípico, ácido sebácico, ácido azeláico, ácido decandicarboxílico y ácido ciclohexandicarboxílico. Además, varios compuestos multifuncionales tales como el trimetilpropano, pentaeritritol, ácido trimelítico y ácido trimérsico pueden copolimerizarse con el copolímero de tereftalato de polietileno. Los polímeros de tereftalato de polietileno pueden contener otros aditivos e ingredientes compatibles que no afecten de manera adversa las características de funcionamiento del recipiente, tales como aquellos que afecten de manera adversa el sabor u otras propiedades de los productos empacados en ellos. Los ejemplos de tales ingredientes incluyen estabilizadores térmicos, estabilizadores luminosos, tintes, pigmentos, plastificantes, rellenadores, antioxidantes, lubricantes, coadyuvantes de extrusión, depuradores monoméricos residuales y similares. La viscosidad intrínseca (V.I.) afecta la procesabilidad de las resinas de poliéster. El tereftalato de polietileno que tiene una viscosidad intrínseca de aproximadamente 0.8 se usa ampliamente en la industria de CSD. Las resina para varias aplicaciones pueden fluctuar de aproximadamente 0.55 hasta aproximadamente 1.04, y de manera más particular de aproximadamente 0.65 a 0.85. Las mediciones de la viscosidad intrínseca se hacen de acuerdo al procedimiento de la ASTM D-2857, empleando 0.0050 ± 0.0002 g/ml de polímero en un solvente que comprende o-clorofenol (punto de fusión 0°C) , respectivamente, a 30°C. Viscosidad intrínseca (V. I.) está dada por la siguiente fórmula: V.I. = (ln(VSoin./VSol.)/C en donde: Vsoin. es la viscosidad de la solución en cualesquier unidades; Vsoi. es la viscosidad del solvente en las mismas unidades;' y C es la concentración en gramos del polímero por 100 mi de solución. También útil es un PET con un contenido relativamente alto de polímero, comercialmente disponible, conocido como PETG, un copolímero de ciclohexan dimetanol/PET vendido por Eastman Chemical, Kingsport TN. También útil como polímero base o como capa de barrera de oxígeno alta es un material de empaque con propiedades físicas similares a la del PET, a saber el naftalato de polietileno (PEN), pero que también proporciona una mejora de 3-5X en las propiedades de barrera y al mismo tiempo mejor resistencia térmica, a algún costo adicional. También pueden usarse poliolefinas como polímero base. Otras opciones incluyen acrílico/imida, poliamida (tanto aromáticas como alifáticas) , nylon amorfo y acrilonitril estireno. Una poliamida aromática preferida es un polímero formado por la polimerización de metaxilendiamina (H2NCH2-m-C6H4-CH2NH2) con ácido adípico (H02C (CH2) 4C02H) , por ejemplo un producto manufacturado y vendido por Mitsubishi Chemicals, Japón, bajo la designación MXD-6. Una poliamida preferida de naturaleza no aromática es el nylon-6,6. Pueden usarse copolímeros de poliamida y otros polímeros.

Otras capas de barrera de oxígeno diferentes al EVOH y PEN pueden incluir alcohol polivinílico (PVOH) , cloruro de polivenildeno (PVDCj , nylon 6, MXD-6, LCP (polímero cristalino líquido) , nylon amorfo, poliacrilonitrilo (PAN) y estiren acrilonitrilo (SAN) . Deberá comprenderse que las diferentes variaciones de: el equipo de moldeo (por ejemplo, moldeo por inyección vertical, moldeo por inyección horizontal, moldeo por extrusión, tamaño de la cavidad de moldeo y arreglos del núcleo, etc.); la estructura de la preforma (por ejemplo, el número de capas, forma, dimensiones, espesor de las capas, etc.); polímeros termoplásticos (por ejemplo, poliéster, propileno, cloruro de polivinilo, etc.) y otros materiales de capa (por ejemplo, barrera contra eL oxígeno, barrera contra la humedad, barrera contra el dióxido de carbono, resistencia térmica, polímeros reciclados, coloreados, etc.), pueden usarse sin apartarse del espíritu de la invención. De este modo, aunque se ha ilustrado y descrito aquí específicamente varias modalidades de esta invención, deberá comprenderse que pueden hacerse variaciones en los materiales, la construcción de la preforma, la construcción del recipiente y los métodos de formación de la preforma y el recipiente sin apartarse del espíritu y alcance de la invención de acuerdo a lo definido por las reivindicaciones anexas.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un método para formar preformas de capas múltiples, en donde un primer arreglo de núcleos se coloca en un arreglo asociado de cavidades de molde, las cavidades de molde se llenan para formar una primer pluralidad de preformas de capas múltiples sobre el primer arreglo de núcleos, el primer arreglo de preformas se enfría en la cavidad del molde por contacto con las cavidades del molde más frías y los núcleos más fríos a una primer velocidad de enfriamiento relativamente alta, y el primer arreglo de las preformas se remueve de las cavidades del molde para un enfriamiento adicional, la mejora caracterizada porque comprende : reducir el tiempo de enfriamiento en el molde removiendo el primer arreglo de núcleos y preformas de las cavidades de molde tan pronto las preformas sean capaces de enfriar sobre los núcleos sin deformación física significativa de las preformas; y enfriar las preformas de capas múltiples sobre los núcleos a una segunda velocidad de enfriamiento más baja para mantener las preformas a una temperatura más alta durante un tiempo prolongado y permitir un incremento en el ordenamiento molecular, difusión y/o unión a los límites de la capa, produciendo de este modo una resistencia a la deslaminación mejorada.

2. Un método para formar preformas de capas múltiples en un tiempo de ciclo reducido previniendo a la vez la deslaminación de las capas de la preforma, el método está caracterizado porque comprende los pasos de: proporcionar un primer arreglo de núcleos en un arreglo asociado de cavidades de molde; llenar las cavidades con resinas poliméricas múltiples para formar una. primer pluralidad de preformas de capas múltiples sobre el primer arreglo de núcleos; remover el primer arreglo de núcleos y preformas de las cavidades del molde y enfriar la primer pluralidad de preformas sobre los núcleos, en donde los núcleos y preformas se remueven tan pronto como sea posible sin inducir deformación física sustancial de las preformas, y en donde las' preformas de capas múltiples transfieren calor a los núcleos de modo que se enfrían y contraen sobre los núcleos para prevenir la deslaminación de las capas de la preforma; y proporcionar un segundo arreglo de núcleos en las cavidades del molde mientras la primer pluralidad de preformas se enfría fuera de las cavidades del molde.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el primer y segundo arreglos de núcleos se proporcionan sobre una torreta la cual gira para colocar de manera secuencial el primer y segundo arreglos de núcleos en las cavidades del molde.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque incluye además proporcionar arreglos de núcleo sobre la torreta, y en donde las preformas se dejan enfriar sobre los núcleos durante más de un ciclo de moldeo.

5. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque las resinas de polímeros múltiples incluyen polímeros los cuales experimentan unión molecular entre las capas de la preforma.

6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque las resinas de polímeros múltiples son polímeros de poliéster que tienen una diferencia de viscosidad intrínseca mayor del orden de 0.1.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque una capa de poliéster es PET virgen y la otra es PET reciclado.

8. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque las resinas de polímeros múltiples no son compatibles en forma fundida.

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque las resinas de polímeros múltiples incluyen polímeros los cuales experimentan unión de hidrógeno entre las capas de la preforma.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque una capa es PET y la otra es EVOH.

11. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque una capa es PET y otra es de nylon MXD-6.