PT1773512E - Processo de tratamento de um recipiente compreendendo fases de bombagem sob vácuo e máquina para a sua execução - Google Patents

Processo de tratamento de um recipiente compreendendo fases de bombagem sob vácuo e máquina para a sua execução Download PDF

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Description

DESCRIÇÃO "PROCESSO DE TRATAMENTO DE UM RECIPIENTE COMPREENDENDO FASES DE BOMBAGEM SOB VÁCUO E MÁQUINA PARA A SUA EXECUÇÃO" A presente invenção refere-se a um processo e a uma máquina de tratamento de recipientes em material plástico, tais como as garrafas em poli(tereftalato de etileno) (PET). A presente invenção refere-se, mais particularmente, a um processo de tratamento de, pelo menos, um recipiente visando realizar o depósito de revestimento interno formando barreira por meio de um plasma microondas, em particular, de modo a permitir o condicionamento de líquidos sensíveis à oxidação no recipiente, do tipo em que o recipiente está disposto no interior de um vaso de tratamento hermeticamente fechado que delimita uma cavidade no exterior do recipiente e que está ligado a um circuito de bombagem sob vácuo por uma conduta de vácuo externa, estando o interior do recipiente ligado ao circuito de bombagem por uma conduta de vácuo interna, do tipo compreendendo uma etapa preliminar no decurso da qual o circuito de bombagem provoca uma diminuição da pressão no interior da cavidade até um valor determinado, dito valor final externo, e uma diminuição da pressão do recipiente até um valor determinado, dito valor final interno, sendo a etapa preliminar seguida de uma etapa de tratamento no decurso da qual os valores finais são mantidos na cavidade e no recipiente para permitir o depósito do revestimento interno no recipiente. 1 0 documento DE-A-4318086 descreve o tratamento de recipientes plásticos com o auxilio de uma instalação compreendendo uma conduta de vácuo interna e externa.
Durante a etapa de tratamento, um liquido precursor (por exemplo, à base de acetileno no caso da realização de um revestimento carbonado ou um composto organo-silicio no caso de um depósito à base de silício) é injectado no recipiente e sujeito à acção de microondas de modo que passa ao estado de plasma e provoca um depósito barreira nas paredes internas do recipiente.
Para poder realizar este depósito, é necessário fazer o vácuo no interior do recipiente e na cavidade e manter este vácuo durante toda a etapa de tratamento.
Geralmente a pressão pretendida no interior do recipiente é cerca de 0,1 mbar e a pressão pretendida no interior da cavidade é cerca de 50 mbar. É conhecido executar a etapa preliminar bombando simultaneamente na cavidade e no recipiente, até que a pressão na cavidade alcance o valor final externo (cerca de 50 mbar).
Um dispositivo de obturação fecha, então, hermeticamente a cavidade, para permitir descer a pressão no interior do recipiente até ao valor final interno que é inferior ao valor final externo. A bombagem simultânea na cavidade e no recipiente pode colocar problemas importantes, porque é difícil controlar a 2 velocidade à qual a pressão diminui em cada um dos dois elementos.
Com efeito, em função, particularmente, das secções de passagem do ar aspirado no recipiente e na cavidade, da forma do recipiente, acontece que o vácuo se faz muito rapidamente no recipiente e mais lentamente na cavidade, de modo que durante um lapso de tempo determinado, a diferença de pressão entre o interior do recipiente e a cavidade alcançam um valor superior às capacidades de resistência mecânica ao esmagamento do recipiente.
Geralmente, um recipiente em PET não suporta mais de 70 a 80 mbar em depressão. A diferença de pressão entre os dois elementos provoca, portanto, o esmagamento do recipiente sobre si mesmo, o que acarreta a rejeição do recipiente e, eventualmente, uma paragem da máquina de tratamento.
Para evitar estes problemas, é possível aumentar a resistência mecânica do recipiente, por exemplo, aumentando a espessura das paredes.
Esta solução não é satisfatória porque conduz ao aumento do peso e do custo do recipiente. A resistência mecânica do recipiente pode, igualmente, ser aumentada escolhendo uma forma adaptada. 3
Esta solução também não é satisfatória, porque constitui um constrangimento técnico que impede de escolher livremente a forma exterior do recipiente. A invenção, em particular, visa resolver estas inconvenientes de um modo simples e económico.
Para tal, a invenção propõe um processo de tratamento do tipo anteriormente descrito, caracterizado por a etapa preliminar compreender, sucessivamente: uma fase de bombagem externa, durante a qual a conduta de vácuo interna está fechada e a conduta de vácuo externa está aberta, provocando o circuito de bombagem a diminuição da pressão apenas na cavidade, até um determinado valor que é superior ou igual ao valor final externo, e, uma fase de bombagem interna, durante a qual a conduta de vácuo externa está fechada e a conduta de vácuo interna está aberta, causando o circuito de bombagem a diminuição da pressão apenas no interior do recipiente, até ao valor final interno.
De acordo com uma outra característica da invenção, durante a fase de bombagem externa, o circuito de bombagem diminui a pressão na cavidade até um valor intermédio que é superior ao valor final externo, e está prevista uma fase intermédia de bombagem, entre a fase de bombagem externa e a fase de bombagem interna, durante a qual a conduta de vácuo externa e a conduta de vácuo interna estão simultaneamente abertas, de modo que o circuito de bombagem diminui simultaneamente a pressão na 4 cavidade e no interior do recipiente, até que a pressão na cavidade atinge o valor final externo. A invenção propõe, igualmente, uma máquina de tratamento de garrafas para a execução do processo de acordo com uma das caracteristicas anteriores, compreendendo, pelo menos, uma estação de tratamento para, pelo menos, um recipiente, compreendendo cada estação de tratamento: um vaso de tratamento que é concebido para conter, pelo menos, um recipiente e que delimita em torno do recipiente uma cavidade ligada de modo estanque a uma conduta de vácuo externa, e uma conduta de vácuo interna ligada de modo estanque ao interior do recipiente, do tipo em que a conduta de vácuo externa e a conduta de vácuo interna estão ligadas a um circuito de bombagem sob vácuo comum, comunicando a conduta de vácuo interna com o circuito de bombagem por intermédio de um primeiro dispositivo de obturação comandado e comunicando a conduta de vácuo externa com o circuito de bombagem por intermédio de um segundo dispositivo de obturação comandado, caracterizada por a conduta de vácuo externa estar directamente ligada ao circuito de bombagem, sem passar pela conduta de vácuo interna, e por o primeiro dispositivo de obturação ser comandado de modo a permitir a bombagem na cavidade independentemente da bombagem no recipiente.
De acordo com outras características da máquina de acordo com a invenção: 5 pelo menos, um dispositivo de obturaçao é constituído por uma válvula comandada por um sistema de carne; pelo menos, um dispositivo de obturação é constituído por uma electroválvula.
Outras características e vantagens da invenção aparecerão com a leitura da descrição pormenorizada que segue, para a compreensão da qual se referirão os desenhos anexos, nos quais: a figura 1 é uma vista em corte axial que representa esquematicamente uma estação de tratamento de uma máquina produzida de acordo com os ensinamentos da invenção e que ilustra uma fase de bombagem externa; a figura 2 é uma vista semelhante à da figura 1 que ilustra uma fase de bombagem interna.
Nas figuras 1 e 2, representou-se, esquematicamente, uma máquina 10 de tratamento de recipientes 12, constituídos aqui por garrafas 12, para a execução do processo de acordo com a invenção. A máquina 10 pode ser produzida na forma de um carrossel compreendendo uma série de estações 14 de tratamento idênticas que estão distribuídas circunferencialmente em torno de um eixo de rotação principal.
As figuras 1 e 2 representam, parcialmente, uma estação 14 de tratamento prevista para uma garrafa 12. 6 A estação 14 de tratamento compreende um vaso 16 de tratamento que está concebido para conter a garrafa 12 e que delimita, em torno da garrafa 12, uma cavidade 18 ligada de modo estanque a uma conduta 20 de vácuo externa. 0 vaso 16 é realizado num material permeável às microondas, tipicamente quartzo. A garrafa 12 está aqui disposta verticalmente no vaso 16, de modo a que seu gargalo 22 se estenda para cima através de uma abertura 24 superior correspondente do vaso 16.
Para a continuação da descrição, define-se, a titulo não limitativo, uma direcção axial vertical segundo o eixo vertical da garrafa, e uma direcção transversal relativamente a esta direcção axial.
De um modo vantajoso, a conduta 20 de vácuo externa desemboca na cavidade 18 através de uma abertura 26 inferior que é realizada na parede transversal 27 inferior do vaso 16. O próprio vaso 16 está contido numa caixa 28 que está associada a um gerador 30 de microondas. A extremidade axial superior do vaso 16 está em contacto estanque com a parede 31 transversal superior da caixa 28, de modo a que a abertura 24 superior do vaso 16 esteja disposta em frente de uma abertura 33 associada aberta na referida parede 31 transversal superior. A estação 14 de tratamento compreende uma tampa 32 que é concebida para fechar a abertura 24 superior do vaso 16 de modo 7 hermético e que compreende uma conduta 34 de vácuo interna, ou câmara de bombagem, ligada de um modo estanque ao interior da garrafa 12.
Segundo o modo de realização aqui representado, a parede 36 transversal inferior da tampa 32 é dotada de uma conduta 38 de forma tubular que se estende axialmente para baixo e que compreende uma superfície 40 anular transversal inferior aplicando-se em apoio axial estanque contra a parede 31 transversal superior da caixa 28 de modo a fechar a abertura 33 da caixa 28 e a abertura 24 superior do vaso 16. A conduta 38 permite a ligação estanque da conduta 34 de vácuo interna com o interior da garrafa 12 através de uma passagem 35 aberta na parede 36 transversal inferior da tampa 32. A conduta 38 está equipada com um dispositivo 42 de preensão que é concebido para agarrar a garrafa 12 exteriormente, pelo seu gargalo 22.
Um injector 44 de fluido precursor está disposto na parede 46 transversal superior da tampa 32. O injector 44 compreende um tubo 48 de injecção que se estende axialmente para baixo, através da tampa 32 e do gargalo 22 da garrafa 12. A conduta 2 0 de vácuo externa e a conduta 3 4 de vácuo interna estão ligadas a um circuito comum 50 de bombagem sob váCUO. O circuito 50 de bombagem está ligado a uma bomba de vácuo (não representada).
De acordo com os ensinamentos da invenção, a conduta 20 de vácuo externa está ligada directamente ao circuito 50 de bombagem por meio de um dispositivo 52 de obturação comandado, por exemplo, uma electroválvula. A conduta 20 de vácuo externa não está ligada à conduta 34 de vácuo interna da tampa 32. A conduta 34 de vácuo interna comunica com o circuito 50 de bombagem por intermédio de um orifício 54 de ligação, que é aqui realizado na parede 36 transversal inferior da tampa 32.
De um modo preferido, como ilustrado nas figuras, o orifício 54 de ligação é dotado de um dispositivo 56 de obturação comandado de modo a permitir a bombagem na cavidade 18, independentemente da bombagem na garrafa 12. O dispositivo 56 de obturação comandado equipando o orifício 54 de ligação pode ser comandado por qualquer actuador 58 apropriado (actuador de carne ou, de um modo preferido, actuador electromagnético, de modo que, neste caso, o dispositivo 56 de obturação comandado constitui uma electroválvula).
Descreve-se, agora, um processo de tratamento de um recipiente, constituído por uma garrafa, em conformidade com os ensinamentos da invenção e executado por meio da máquina 10 que acaba de ser descrita. O processo de tratamento visa realizar o depósito de um revestimento chamado camada de barreira nas paredes internas da 9 garrafa 12 por meio de um plasma microondas, em particular, de modo a permitir o condicionamento de líquidos sensíveis à oxidação na garrafa 12. 0 processo de tratamento compreende uma etapa EI preliminar durante a qual o circuito 50 de bombagem provoca uma diminuição da pressão no interior da cavidade 18 até um determinado valor dito valor pFext final externo e uma diminuição da pressão no interior da garrafa 12 até um determinado valor dito valor pFint final interno que é inferior ao valor pFext final externo. A etapa EI preliminar é seguida de uma etapa E2 de tratamento no decurso da qual os valores pFext, pFint finais são mantidos na cavidade 18 e na garrafa 12 para permitir o depósito do revestimento interno na garrafa 12.
De acordo com os ensinamentos da invenção, a etapa EI preliminar compreende, sucessivamente, uma fase PI de bombagem externa, que é ilustrada pela figura 1, e uma fase P2 de bombagem interna, que é ilustrada pela figura 2.
No decurso da fase PI de bombagem externa, o dispositivo 56 de obturação é comandado para a posição fechada, tal como representado na figura 1, o que fecha a comunicação entre a conduta 3 4 de vácuo interna e o circuito 50 de bombaqem, e o dispositivo 52 de obturação é comandado para a posição aberta, o que faz comunicar a conduta 20 de vácuo externa com o circuito 50 de bombagem. O circuito 50 de bombagem provoca, em seguida, uma diminuição da pressão apenas na cavidade 18, até o valor pFext 10 final externo, adequado para permitir o tratamento da garrafa 12.
Durante a fase PI de bombagem externa, a pressão na garrafa 12 e na conduta 34 de vácuo interna permanece sensivelmente constante.
Durante a fase p2 de bombagem interna, o dispositivo 52 de obturação é comandado para a posição fechada, o que fecha a comunicação entre a conduta 20 de vácuo externa e o circuito 50 de bombagem, e o dispositivo 56 de obturação é comandado para a posição aberta, como representado na figura 2, o que faz comunicar a conduta 34 de vácuo interna com o circuito 50 de bombagem. O circuito 50 de bombagem provoca, em seguida, uma diminuição da pressão apenas no interior da garrafa 12, até ao valor pFint final interno, adequado para permitir a formação do plasma para realizar o tratamento. A etapa E2 de tratamento pode, então, ser executada.
Durante a etapa de tratamento, o circuito 50 de bombagem pode continuar a bombagem no interior da garrafa 12 para manter a pressão no seu valor pFint final interno. O valor pFext final externo é mantido na cavidade 18 por uma impermeabilidade adequada do vaso 16 e da conduta 20 de vácuo externa. 11
Note-se que a etapa EI preliminar do processo de acordo com a invenção não faz perder tempo, relativamente ao funcionamento do processo de acordo com a técnica actual, porque os valores pFext, pFint finais são obtidos mais rapidamente, bombando independentemente na cavidade 18 na garrafa 12, em vez de bombar simultaneamente nos dois elementos.
De acordo com uma variante do processo de acordo com a invenção, durante a fase PI de bombagem externa, o circuito 50 de bombagem diminui a pressão na cavidade 18 até um valor pMext intermédio que é superior ao valor pFext final externo.
Em seguida, é executada uma fase Pm intermédia de bombagem, entre a fase PI de bombagem externa e a fase P2 de bombagem interna, durante a qual o dispositivo 56 de obturação e o dispositivo 52 de obturação estão simultaneamente abertos, de modo que a conduta 20 de vácuo externa e a conduta 34 de vácuo interna comunicam, simultaneamente, com o circuito 50 de bombagem. A fase Pm intermédia de bombagem é executada até que a pressão na cavidade 18 alcance o valor pFext final externo.
Em seguida, o dispositivo 52 de obturação é fechado e a fase P2 de bombagem interna é executada. A invenção é completamente aplicável às máquinas de tratamento que, em vez de permitir o tratamento de um único recipiente por estação 14 de tratamento permitiriam o tratamento de vários recipientes. 12
Por outro lado, em vez de ser realizado parcialmente na tampa 32, consequentemente numa estrutura móvel, a conduta 34 de vácuo interna poderia sê-lo numa outra parte da estação 14 de tratamento.
Lisboa, 8 de Junho de 2010 13

Claims (5)

  1. REIVINDICAÇÕES 1. Processo de tratamento de, pelo menos, um recipiente (12) visando realizar o depósito de um revestimento interno formando barreira por meio de plasma microondas, em particular de modo a permitir o condicionamento de líquidos sensíveis à oxidação no recipiente (12), do tipo em que o recipiente (12) é disposto no interior de um vaso (16) de tratamento hermeticamente fechado que delimita uma cavidade (1B) no exterior do recipiente (12) e que está ligado a um circuito (50) de bombagem sob vácuo por uma conduta (20) de vácuo externa, sendo o interior do recipiente (12) ligado ao circuito (50) de bombagem por uma conduta (34) de vácuo interna, do tipo compreendendo uma etapa (El) preliminar durante a qual o circuito (50) de bombagem provoca uma diminuição da pressão no interior da cavidade (18) até um valor determinado dito valor (pFext) final externo e uma diminuição da pressão no interior do recipiente (12) até um valor determinado dito valor (pFint) final interno, que é inferior ao valor (pFext) final externo, sendo a etapa (El) preliminar seguida de uma etapa (E2) de tratamento durante a qual os valores (pFext, pFint) finais são mantidos no recipiente (12) para permitir o depósito do revestimento interno no recipiente (12), caracterizado por a etapa (El) preliminar compreender, sucessivamente: uma fase (Pl) de bombagem externa, durante a qual a conduta (34) de vácuo interna é fechada e a conduta (20) de vácuo externa é aberta, causando o circuito (50) de bombagem 1 a diminuição da pressão apenas na cavidade (18), até um valor (pMext) intermédio que é superior ao valor (pFext) final externo, - uma fase (Pm) de bombagem intermédia, entre a fase (Pl) de bombagem externa e uma fase (P2) de bombagem interna, durante a qual a conduta (20) de vácuo externa e a conduta (34) de vácuo interna estão simultaneamente abertas, de modo que o circuito (50) de bombagem diminui, simultaneamente, a pressão na cavidade (18) e no interior do recipiente (12), até que a pressão na cavidade (18) atinja o valor (pFext) final externo, e; uma fase (P2) de bombagem interna, durante a qual a conduta (20) de vácuo externa está fechada e a conduta (34) de vácuo interna está aberta, provocando o circuito (50) de bombagem a diminuição da pressão apenas no interior do recipiente (12), até ao valor (pFint) final interno.
  2. 2. Máquina (10) de tratamento de recipientes (12) para execução do processo de acordo com a reivindicação anterior, compreendendo, pelo menos, uma estação (14) de tratamento para, pelo menos, um recipiente (12), compreendendo cada estação (14) de tratamento: um vaso (16) de tratamento que é concebido para conter o recipiente (12) e que delimita em torno do recipiente (12) uma cavidade (18) ligada de modo estanque a uma conduta (20) de vácuo externa, 2 e uma conduta (34) de vácuo interna ligada de um modo estanque ao interior do recipiente (12), do tipo em que a conduta (20) de vácuo externa e a conduta (34) de vácuo interna estão ligadas a um circuito (50) comum de bombagem sob vácuo, comunicando a conduta (34) de vácuo interna com o circuito (50) de bombagem por intermédio de um primeiro dispositivo (56) de obturação comandado e comunicando a conduta (20) de vácuo externa com o circuito (50) de bombagem por meio de um segundo dispositivo (52) de obturação comandado, caracterizada por a conduta (20) de vácuo externa estar ligada directamente ao circuito (50) de bombagem, sem passar pela conduta (34) de vácuo interna, e por o primeiro dispositivo de obturação ser comandado de modo a permitir a bombagem na cavidade (18) independentemente da bombagem no recipiente (12).
  3. 3. Máquina (10), de acordo com a reivindicação anterior, caracterizada por, pelo menos, um dispositivo (52, 56) de obturação ser constituído por uma válvula comandada por um sistema (58) de carne.
  4. 4. Máquina (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por, pelo menos, um dispositivo (52, 56) de obturação ser constituído por uma electroválvula.
  5. 5. Máquina, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por a conduta (34) de vácuo interna ligada de modo estanque ao interior do recipiente estar parcialmente contida numa tampa (32) concebida para fechar o vaso (16) de modo hermético. 3 Máquina, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por uma conduta (34) de vácuo interna comunicar com o circuito de bombagem por um orifício (54) de ligação realizado na tampa, e o primeiro dispositivo (56) de obturação comandado estar disposto neste orifício (54) de ligação de modo a obturá-lo ou libertá-lo. Lisboa, 8 de Junho de 2010
PT05763073T 2004-07-08 2005-07-05 Processo de tratamento de um recipiente compreendendo fases de bombagem sob vácuo e máquina para a sua execução PT1773512E (pt)

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