Proceso de moldeo por soplado con estirado y recipiente.

Un proceso para el moldeo por soplado de un recipiente de polietileno que comprende las etapas de:

a) proporcionar una preforma sólida fabricada de un material de polietileno que tiene un índice de fluidez de 0,01 a 10,0 g/10 minutos, en donde la preforma comprende una región de cuello, paredes laterales y una región de base, y en donde las paredes laterales entre la región de cuello y la región de base tienen paredes exteriores rectas y paralelas.

b) recalentar la preforma de manera que la diferencia de temperatura máxima entre las regiones más calientes y más frías de las paredes laterales y la región de base de la preforma recalentada sea inferior a 4 °C;

c) transferir la preforma recalentada a una cavidad de un molde de soplado; caracterizado por que el proceso además comprende las etapas de:

d) estirar la preforma a una presión por debajo de 10 bares, en donde la preforma se estira mediante una barra de estiramiento a una velocidad superior a 1 m/s; y

e) aumentar la presión dentro de la preforma recalentada, de tal manera que provoque que las paredes de la preforma estirada se expandan a la forma y las dimensiones existentes dentro de la cavidad del molde de soplado.

Proceso de moldeo por soplado con estirado y recipiente Campo de la invención

El moldeo por inyección-soplado con estirado es un proceso muy usado para la fabricación de botellas que se hacen de poliéster, concretamente de tereftalato de polietileno. Dichas botellas se emplean comúnmente, entre otros fines, para el envasado de refrescos.

Antecedentes de la invención

Las propiedades físicas del tereftalato de polietileno hacen que este material se adapte bien al proceso de moldeo por inyección-soplado con estirado.

Por el contrario, las propiedades físicas del polietileno se consideran mucho menos adecuadas para el moldeo por inyección-soplado con estirado. En JP-A-2000/086722, publicada el 28 de marzo de 2000, se describe una resina de polietileno de alta densidad que se somete al moldeo por inyección-soplado con estirado. La resina de polietileno tiene un índice de fluidez de 1 a 15 g/10 minutos; una relación de fluidez de 10 a 14,5; y una densidad de 0,961 a 0,973 g/cm3.

Las piezas de plástico se cuartean por las tensiones internas cuando son sometidas a una tensión de tracción y están en contacto con líquidos debido a un mecanismo de oxidación o lubricación. Este proceso es conocido como Fisurado por Tensión Ambiental. El mecanismo de oxidación (es decir, la ruptura de las moléculas del polímero) está presente en los líquidos que contienen oxidantes (p. ej. hipoclorito y peróxido de hidrógeno), mientras que el mecanismo de lubricación está presente en los líquidos que contienen tensioactivos. Con ambos mecanismos, la densidad numérica y la longitud de las moléculas de unión (es decir, las moléculas que conectan las cristalitas) forman el parámetro de control de la resistencia al fisurado por tensión ambiental (ESCR, por sus siglas en inglés). Debe observarse que el fisurado por tensión solo ocurre en la carga de tracción, no en la carga de compresión. Dicho de otra manera, en una botella, el fisurado por tensión puede ocurrir únicamente en las regiones que sean sometidas a una deformación por tracción y estén en contacto con el líquido. Cuando se somete el material de polietileno a una carga de tracción en la industria o en el laboratorio, las cristalitas sufren tensiones y empiezan a alejarse unas de otras a medida que las moléculas se estiran. En el modo quebradizo de fisurado, las moléculas de unión se retiran por completo de las cristalitas haciendo que estas se separen. En el fisurado dúctil, las moléculas de unión provocan la fractura de las cristalitas y crean fibrillas. Los oxidantes en el líquido (p. ej. blanqueador) rompen las moléculas de unión provocando un fisurado más precoz que cuando el material se expone al agua o el aire. Además, los tensioactivos en el líquido lubrican el desenmarañamiento de las moléculas de unión y su separación de las cristalitas. En términos de propiedades mensurables, la ESCR aumenta con el peso molecular medio (ya que el número de moléculas de unión aumenta con el peso molecular), y disminuye a medida que aumenta la amplitud de la distribución del peso molecular, la cristalinidad y el tamaño esferolítico.

Las limitaciones impuestas por el coste y la velocidad de fabricación, así como las propiedades de resistencia al fisurado por tensión ambiental, han impedido que las botellas de polietileno moldeadas por inyección-soplado con estirado logren el éxito comercial. La presente invención pretende superar las limitaciones del estado de la técnica.

Sigue existiendo la necesidad de un proceso de soplado de recipientes de polietileno que tengan una resistencia al fisurado por tensión ambiental mejorada.

En EP-1 688 234 A2, que forma el preámbulo de la reivindicación 1, se refiere a un proceso para la conformación de recipientes asimétricos de polietileno mediante moldeo por soplado con estirado, y a recipientes conformados mediante dicho proceso. En EP-1 484 160 A1 se refiere a un aparato que comprende una barra de estirado accionada por un motor para el moldeo por soplado de recipientes utilizando resinas termoplásticas, como PET. El proceso de EP-1 484 160 A1 puede incluir una fase de presoplado, utilizando aire comprimido a una presión de 1 a 2,5 MPa (10 a 25 bares). En EP -1 870 223 A1 se refiere a copolímeros aleatorios con un índice de fluidez bajo de polipropileno para el moldeo por inyección- soplado con estirado. En EP-1 870 223 A1 se describe un proceso que incluye una etapa de presoplado, después de la cual la preforma se estira usando una barra de estiramiento, preferiblemente a una velocidad de 1 m/s a 2 m/s, durante una etapa posterior de soplado. El material de esta preforma es PP con un contenido de etileno de 2% a 3,5% en peso.

Sumario de la invención

Un proceso para moldear por soplado un recipiente de polietileno que comprende las etapas de:

a) proporcionar una preforma sólida que se fabrica de un material de polietileno que tiene un índice de fluidez de 0,01 a 10,0 g/10 minutos, en donde la preforma comprende una región de cuello, paredes laterales y una región de base, y en donde las paredes laterales entre la región de cuello y la región de base tienen paredes exteriores sustancialmente rectas y paralelas;

b) recalentar la preforma para que la diferencia de temperatura máxima entre las regiones más calientes y más frías de las paredes laterales y la región de base de la preforma recalentada sea inferior a 4 qC;

c) transferir la preforma recalentada a un molde de soplado;

d) estirar la preforma a una presión por debajo de 1 MPa (10 bares); y en donde la preforma se estira por medio de una barra de estiramiento a una velocidad superior a 1 m/s; y

e) aumentar la presión dentro de la preforma recalentada con el fin de provocar que las paredes de la preforma recalentada se expandan a la forma y dimensiones que existen dentro del molde de soplado.

Preferiblemente un recipiente de polietileno fabricado según la presente invención tiene un espesor mínimo de pared del recipiente inferior a 200 micrómetros y una relación de peso a volumen del recipiente vacío inferior a 50 gramos por litro.

En las reivindicaciones dependientes se definen otras características de la invención.

Descripción detallada de la invención

La preforma para usar en el proceso de la presente invención comprende una región de cuello, paredes laterales y una región de base. Las paredes laterales de la preforma, entre la región de cuello y la región de base, tienen paredes exteriores y superficies de paredes exteriores sustancialmente rectas y paralelas formando, de este modo, un tubo sustancialmente simétrico en sus dimensiones exteriores desde un punto cercano al extremo cerrado hasta un punto cercano al extremo abierto. La pared interior de la preforma, de forma general, presenta un perfil producido por una zona de transición. Se ha descubierto que los diseños de preformas con paredes exteriores rectas y paralelas permiten el recalentamiento y la tensión uniformes del polietileno, siendo por tanto coadyuvantes del moldeo por soplado del recipiente final. Otra ventaja de los diseños de preformas de paredes rectas y paralelas es que maximiza la cantidad de material que se puede envasar en un diseño dado de cuello y minimiza las relaciones de estiramiento. En el contexto del polietileno esto es importante debido a que posee una densidad más baja que otros materiales más tradicionales que se usan para el moldeo por inyección-soplado con estirado, como el tereftalato de polietileno, y por sus propiedades de endurecerse sin deformarse que requiere relaciones de elasticidad más bajas.

El polietileno puede ser un homopolímero que consista en unidades monoméricas de etileno, o puede ser un copolímero que consista en unidades de etileno copolimerizado con otras unidades monoméricas, preferiblemente alfa-olefinas C3 a C20.

De forma típica la temperatura de fusión del polietileno útil en la presente invención es de aproximadamente 180 °C a aproximadamente 220 °C.

En una realización, el polietileno es "PE de una biofuente", es decir, que procede de una fuente renovable en vez del petróleo. En esta realización, se fermenta caña de azúcar para producir alcohol. Se deshidrata el alcohol para producir un gas de etileno. Este gas de etileno se pasa después por un reactor de polimerización de la misma manera que cualquier gas de etileno derivado del petróleo podría ser pasado por un reactor de polimerización. El polietileno de biofuente se puede hacer de otras plantas, por ejemplo, remolacha azucarera/melaza/celulosa. El polietileno de biofuente tiene las mismas propiedades que el polietileno a base de petróleo, siempre que haya sido polimerizado bajo las mismas condiciones del reactor que el polietileno... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para el moldeo por soplado de un recipiente de polietileno que comprende las etapas de:

a) proporcionar una preforma sólida fabricada de un material de polietileno que tiene un índice de fluidez de

0,01 a 10,0 g/10 minutos, en donde la preforma comprende una región de cuello, paredes laterales y una región de base, y en donde las paredes laterales entre la región de cuello y la región de base tienen paredes exteriores rectas y paralelas.

b) recalentar la preforma de manera que la diferencia de temperatura máxima entre las regiones más calientes

y más frías de las paredes laterales y la región de base de la preforma recalentada sea inferior a 4 °C;

c) transferir la preforma recalentada a una cavidad de un molde de soplado; caracterizado por que el proceso además comprende las etapas de:

d) estirar la preforma a una presión por debajo de 10 bares, en donde la preforma se estira mediante una barra de estiramiento a una velocidad superior a 1 m/s; y

e) aumentar la presión dentro de la preforma recalentada, de tal manera que provoque que las paredes de

la preforma estirada se expandan a la forma y las dimensiones existentes dentro de la cavidad del molde

de soplado.

2. Un proceso según la reivindicación 1, en el que el material de polietileno es polietileno de alta densidad, teniendo preferiblemente una densidad de 0,941 a 0,960 g/cm3.

3. Un proceso según la reivindicación 1, en el que la preforma se forma en la etapa a) mediante un proceso seleccionado de moldeo por inyección, moldeo por extrusión-soplado y moldeo por compresión.

4. Un proceso según la reivindicación 1, en el que la preforma se recalienta en la etapa b), y en el que la

diferencia de temperatura máxima entre las regiones más calientes y más frías de las paredes laterales y

la región de base de la preforma recalentada es inferior a 2 °C.

5. Un recipiente de polietileno fabricado según el proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el espesor de pared mínimo del recipiente es 200 micrómetros y en el que la relación de peso a

volumen del recipiente vacío es inferior a 50 gramos por litro.