SE446385B - Sett att framstella med barrierskikt forsedda behallare av orienterat termoplastmaterial - Google Patents

Description

446 ass I många tillämpningar är det därför ofta önskvärt att behållaren förses med ett lager av barriärmaterial som tillåter passage av gaser eller ljus endast i liten utsträckning. Det är tidigare känt att förse be- hållaren med sådana lager genom ett antal olika tekniker. Exempel här- på är att pålägga skyddsskiktet hos den färdiga behållaren, att koextru- dera ett ämne där ett lager innehåller skyddsmaterial eller att pålägga ett inre eller yttre skyddsskikt hos preformen.

Speciellt vid tekniken att förse preformen med ett eller flera skyddsskikt uppstår problem därigenom att varje skyddsskikt kraftigt förtunnas vid pre- formens omformning till behållaren. Användningen av skyddsskikt är dock i många andra tillämpningar nödvändig, varför ett antal lösningar har utveck- lats där skyddsskikt av erforderlig tjocklek påläggs preformen före dess om- formning till behållaren. I ett sådant alternativ påläggs skyddsskiktet ett antal omgångar, t ex genom upprepad doppning ev med mellanliggande torkning, i ett annat alternativ är den vätska i vilken preformen neddoppas relativt trögflytande, medan i ett tredje alternativ ett koagulerande material och en vattendispersion efter torkning bildar en lämplig filmbildande polymer.

Ett ofta använt skyddsskikt appliceras som polyvinylidenklorid dispergerat i vatten. Efter appliceringen torkas blandningen vid en relativt låg tempe- ratur för att förhindra oönskad skinnbildning på blandningen: yta, vilket i sin tur försvårar torkningen, dvs vattenavgång från lagret under bland- ningens yta. Vid krav på tjockt skyddsskikt sker påläggningen av skydds- skiktet i flera omgångar varvid varje nytillkommet lager torkas på ovan beskrivet sätt.

Föreliggande uppfinning avser ett sätt att åstadkomma ett barriärskikt hos en behållare där tjockleken på barriärskiktet vid dess applicering mot behållarmaterialet är reducerad. Enligt uppfinningen genomgår pre- formen en axiell sträckning i huvudsak motsvarande den totala axiella sträckning som erfordras vid preformens omformning till behållaren innan barriärskiktet påläggs. Härigenom reduceras vid omformningen till be- hållaren det pålagda barriärskiktet huvudsakligen endast i förhållande till materialets sträckning vinkelrätt mot axelriktningen. Vid omform- ningen av en preform av PET till en behållare eftersträvas att åtminstone i själva behållarkroppen, dvs vid en flaska den cylindriska delen, mate- l5 446 585 rialet är biaxiellt sträckt ca 3 ggr i vardera axelriktningen. Genom uppfinningen reduceras således förtunningen av det på preformen anbring- ade barriärskiktet från ca 9 till ca 3 ggr, vilket väsentligt förenklar påläggningen av barriärskiktet på preformen Före preformens omformning till den färdiga behållaren uppvärms materialet i preformen till en lämplig formningstemperatur. Enligt uppfinningen låter man i vissa tillämpningsexempel denna uppvärmning avsluta härdningen av det pålagda barriärskiktet och den därmed sannanhängande bindningen mellan den sträckta preformens material och det material som bildar barriärskiktet.

Den förtunning av preformehs barriärskikt som uppfinningen medger under- lättar ett sådant förfarande.

Enligt en utföringsform av uppfinningen bildas preformen genom anbringandet av en inre delpreform i en yttre delpreform, där den inre delprefonmens yttre diameter endast i ringa omfattning understiger den yttre delpreformens inre diameter. Barriärskiktet påläggs den yttre ytan hos den inre delpre- formen och/eller den inre ytan hos den yttre delpreformen, innan de båda delpreformarna samnanförs till den sammansatta preformen.

Användandet av två delpreformar som bildar en sammansatt prefonn och med barriärskiktet beläget mellan de båda delpreformarna medför bl a fördelarna av att hos den fyllda behållaren kommer innehållet icke i direkt kontakt med' behållarens barriärskikt och att barriärmaterialet genom inneslutningen i behållareväggen icke har möjlighet att lossa från någon av behållarens ytor. Speciellt vid ett barriärskikt anordnat som en beläggning av be- hållarens ytteryta har det visat sig att vid förvaring av kolsyrade drycker, koldioxid passerar genom behållarväggen, och barriärskiktet där- vid får en benägenhet att lossa från behållarväggens ytteryta. Den inne- slutning i behållarväggen som erhålls vid tillämpningen av uppfinningen omöjliggör nyss nämnt förlopp.

Enligt en alternativ utföringsform av uppfinningen förses de båda del- preformarna med barriärskikt där det ena skiktet förhindrar passage av gaser och det andra av ljus eller där det ena förhindrar passage av syre och det andra av koldioxid. Företrädesvis anbringas därvid syrebarriären på den yttre delpreformen. f 446 585 1 ytterligare en alternativ utföringsform av uppfinningen anordnas den ena delpreformen och därvid företrädesvis den inre delpreformen med två eller flera barriärskikt utanpå varandra. Genom att barriärskikten vid den sammansatta preformens uppvärmning och efterföljande omfonnning till behållaren erhåller en god anliggning mot och säker inneslutning mellan materialskikten säkerställs barriärskiktens funktion.

I ännu en utföringsform utgörs den sammansatta axiellt sträckta preformen av flera än två axiellt sträckta delpreformar som anordnats inuti varandra.

Barriärskikt enligt ovan är därvid anordnade hos en eller flera av de del- preformar som tillsanmans bildar den axiellt sträckta sammansatta preformen.

I ytterligare ännu en utföringsform används den axiellt sträckta och med barriärskikt belagda preformen som en delpreform vilken tillsammans med en eller flera delpreformar vilka ej genomgått någon axiell sträckning bildar den sammansatta preformen. Nyss nämnd kombination av delprefonnar kommer speciellt till användning när någon eller några av delpreformarna består av ett material som ej kan sträckas vid relativt låg temperatur, dvs temperaturer vid eller understigande området för glasomvandlingstempe- raturen (TG). Sådant material är stundom nödvändigt att använda för att åstadkonma materialskikt vilka åt den formade behållaren ger de erforder- liga egenskaperna beträffande gaspenetration, ljusgenomtränglighet, reak- tioner med omgivningsatmosfär eller i behållaren förvarat gods etc. och som ej kan uppnås enbart genom påläggning av barriärskikt på resp delpréformars eller preformars ytor.

Det är även möjligt att anbringa tryck och/eller dekorationer på den yttre ytan hos en av de inre delpreformarna. Utformningen av trycket och/eller dekorationerna anpassas därvid mot den sträckning av materialet som äger rum vid den efterföljande omformningen av preformen till behållaren.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen sträcks materialet i preformen resp delpreformarna i axiell riktning vid en temperatur i närheten av om- rådet för glasomvandlingstemperaturen (TG). Företrädesvis sträcks materialet genom ett mekaniskt förfarande där preformarna passerar genom en eller flera dragringar som reducerar väggtjockleken 1 preformarna och därmed även pre- formarnas yttre diametrar. I svensk patentansökan nr 8004003-3 är ett 446 385 sådant sträckningsförfarande beskrivet. Genom den mekaniska orienteringen är det sâ1edes enke1t att åstadkomma en ytterdiameter hos den inre de1- preformen som är exakt anpassad mot innerdiametern hos den yttre de1pre- formen och mot de dimensionsändringar som be1äggningen med barriärskiktet på de1preformarna medför.

Uppfinningen beskrivs närmare i anslutning ti11 ett antal figurer, där Fig 1 visar ett 1ängdsnitt genom en preform, Fig 2 a visar ett längsnitt genom en axie11t sträckt preform med ettyttrebarriärskikt, Fig 2 b visar ett 1ängdsnitt genom en axie11t sträckt preform med ett inre barriärskikt, Fig 3 a, b visar ett 1ängdsnitt genom preformar avsedda för efter- fö1jande axie11 sträckning, Fig 3 c, d visar ett 1ängdsnitt genom axie11t sträckta delprefonnar med yttre barriärskikt (fig 3 c) och inre barriärskikt (fig 3 d), Fig 3 e visar ett 1ängdsnitt genom en preform sanmansatt av de båda de1preformarna en1igt fig 3 c,d, _ Fig 3 f visar en deta1jbi1d av området A i fig 3 e.

I figurerna 1-2 återfinns en preform 10 vi1ken efter axie11 sträckning bi1dat en axie11t sträckt preform 11a e11er en axie11t sträckt preform 11b med en bottende1 av osträckt materia1. Materia1et i preformen-10 är amorft. För prefor- mens omformning ti11 den axie11t sträckta preformen 11 för1ängs preformens cyiindriska dei genom ett sträckningsförfarande under samtidig minskning av väggtjock1eken. Företrädesvis sker detta därigenom att preformen 10 passe- rar genom en e11er f1era dragringar vars inre diameter understiger diametern hos preformen före passagen. För att utbi1da den axie11t sträckta prefor- men en1igt fig 2 a komp1etteras nyss nämnt sträckningsförfarande genom en utsträckning även av materia1et i preformens bottendel. 1 fig 2 b är den sträckte preformen be1agd med ett inre barriärskikt 12b medan i fig 2 a den sträckta preformen är be1agd med ett yttre barriärskikt 12a. 446 385 I figurerna 3 a-f visas en utföringsform av uppfinningen där två prefonmar l0a resp lOb är anpassade mot varandra för att efter genomgången axiell I sträckning bilda sträckta preformar l3 a,b med sådana dimensioner att de passar i varandra. Sedan den mindre preformen l3a införts i den större preformen l3b, bildar de båda prefonmarna en sammansatt preform l5. Den mindre preformen l3a är i figurerna försedd med ett yttre barriärskikt l4a och den större preformen l3b är försedd med ett inre barriärskikt l4b.

Härigenom bildas hos den sammansatta prefonnen i övergången mellan de båda delpreformarna ett område bestående av de båda barriärskikten l4 a,b.

I fig 3 f är barriärskikten visade med överdriven tjocklek.

Materialet i preformarna ll a,b resp den sammansatta prefonnen l5 uppvänns till formningstemperatur, varefter resp preform omformas till behållaren.

Det är givetvis möjligt att före resp prefonns omfonnning till behållare förse resp preforms mynningsdel med erforderliga förslutningsanordningar, t ex gängor etc, för den blivande behållaren. Likaså är det möjligt enligt uppfinningen att utgå från preformar vilka före den axiella sträckningen är anordnade med sådana förslutningsanordningar.

Ovan har beskrivits att den axiella sträckningen av prefonmarna sker där- igenom att preformarna passerar genom dragringar med successivt avtagande diameter; Uppfinningen är givetvis tillämpbar även i sådana framställnings- processer där preformarnas axiella sträckning åstadkoms medelst andra medel.

För den utföringsform av uppfinningen där axiellt sträckta delpreformar bildar en sammansatt axiellt sträckt preform, erfordras givetvis att tilJ- lämpade sträckningsmetoder resulterar i delpreformar som innehåller de toleranser som medger att delpreformarna passar i varandra.

Genom att anbringa barriärskikten på axiellt sträckta preformar appliceras barriärskikten på en yta som för färdigformade behållare av sanma storlek är väsentligt större än vid tidigare använd teknik, där osträckta preformar beläggs med barriärskikten. Vid användning av t ex PET eftersträvas i många tillämpningar en biaxiell orientering av materialet som uppnås genom att materialet sträcks åtminstone ca 3 gånger i en av axelriktningarna. Här- igenom erhåller materialet bl a de mekaniska egenskaper som erfordras i de aktuella tillämpningarna. En sträckning av materialet 3 ggr i vardera 446 385 axelriktningen medför att ytan hos preformen och ytan hos behållaren för- håller sig som ca 1:9 vilket i sin tur innebär att tjockleken hos ett barriärskikt som pålagts preformen reduceras i samma proportion. I vissa tillämpningar uppnås de erforderliga egenskaperna genom en monoaxiell sträckning ca 3 ggr åtföljd av en mindre transversell sträckning. I till- lämpningar där nyss nämnda sträckningsförhållanden används, innebär upp- finningen att barriärskiktet maximalt reduceras 3 ggr vilket i sin tur medför den fördelen att barriärskiktet hos preformen icke behöver göras lika tjockt som vid tillämpning av tidigare använd teknik. Eftersom pa- läggningen av tjocka barriärskikt utgör ett besvärligt moment i samband _ med framställning av behållare, innebär uppfinningen en väsentlig förenkling av framställningsprocessen.

Speciellt vid användning av en sammansatt preform är det i vissa tillämp- ningsexempel till fördel att låta den slutgiltiga uthärdningen av barriär- skiktet liksom dess bindning till delpreformens material ske sedan de båda delpreformarna placerats i varandra. Genom att barriärskikten uthärdas först sedan delprefonnarna placerats i varandra och företrädesvis i samband med preformens uppvärmning till materialets formningstemperatur, uppnås en god anliggning av barriärskikten mot varandra. Även när endast ett barriär- skikt används, uppnås genom nyss nämnt förfarande en god anliggning mot materialet i den delpreform som saknar barriärskikt.

Enligt uppfinningen anbringas ett eller flera barriärskikt på resp preform genom neddoppning i en-lösning innehållande barriärmaterialet. I alterna- tiva utföringsformer sprutas barriärskiktet på prefonnen. även andra på- läggningsförfaranden är givetvis tillämpliga inom uppfinningens ram.

Utöver av ovanstående beskrivning framgår uppfinningen även av efterföljande patentkrav. '

Claims (1)

1. l0 l5 20 ' 446 385 PATENTKRAV 1. 2! ' material och det material som bildar barriärskiktet (12,14l åstad Sätt att vid framställning av en behållare av termoplastmaterial, företrädesvis av polyetylentereftalat, där vid framställningen en preform (10) omformas till behållaren, förse behållaren med ett eller flera skikt av barriärmaterial, k ä n n e t e c k n a t därav, att material i preformen (10) sträcks monoaxiellt under reduktion av preformens väggtjocklek för bildandet av en preform (11,13,15l med monoaxiellt sträckt material, att preformen med monoaxiellt sträckt material förses med ett eller flera barriär- skikt, att preformen därefter uppvärms till formningstemperatur och expanderas huvudsakligen endast i omkretsriktningen, varvid sagda barriärskikt huvudsakligen endast expanderar i omkretsrikt- ningen och därvid erhåller en i huvudsak av expansionen bestämd tjockleksreduktion. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att materia- let för bildandet av barriärskiktet resp barriärskikten (12,l4) anbringas på preformen resp delpreformarna genom neddoppning av denna resp dessa i en lösning innehållande barriärmaterialet. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att den slutgiltiga bindningen mellan den sträckta preformens (11,13) koms vid en uppvärmning av materialet som föregått preformens om- formning till behållaren. Sätt enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t därav, att materialet i preformen (10) sträcks genom ett mekaniskt för- farande, där preformen passerar genom en eller flera dragringar som reducerar preformens väggtjocklek under samtidig minskning av preformens yttre omkrets. S. 5 6. 10 7. 8. 15 446 385 Sätt enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a t därav, att preformen (15) med monoaxiellt sträckt material bildas där- igenom att två preformar (13a,b) med monoaxiellt sträckt material och där åtminstone den ena preformen är försedd med ett eller flera barriärskikt (14a,b) införs i varandra och att de sålunda sammansatta preformarna uppvärms och expanderas huvudsakligen i onkretsriktningen. Sätt enligt krav S, k ä n n e t e c k n a t därav, att resp barriärskikt (14a,b) förläggs så att det i den sammansatta pre- formen omges av materialet i resp preform. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att det termoplastiska materialet utgörs av polyetylen- tereftalat. Sätt enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att vid den monoaxiella sträckningen av material i preformen (10) reduceras materialtjockleken till ca 1/3 av ursprungstjockleken.