ES2338708T3 - Preforma para moldeo por soplado de un recipiente. - Google Patents

Abstract

Preforma para moldeo por soplado de un recipiente, del tipo de los utilizados para la fabricación de recipientes destinados a contener alimentos, productos lácteos, oleaginosos y otros que contienen principios activos que pueden resultar afectados por radiación lumínica, caracterizada porque comprende dos capas (1,2), consistiendo cada una de ellas en una composición de Polietilén Tereftalato (PET), dióxido de titanio (TiO2) y un pigmento con capacidad de absorción lumínica en el rango de longitudes de onda del espectro visible, comprendido entre los 400 nm (nanometros) y los 700 nm.

Description

Preforma para moldeo por soplado de un recipiente.

La presente memoria descriptiva se refiere, como su título indica, a una preforma para moldeo por soplado de un recipiente, del tipo de los utilizados para la fabricación de recipientes destinados a contener alimentos, productos lácteos, oleaginosos y otros que contienen principios activos que pueden resultar afectados por radiación lumínica, caracterizada porque comprende al menos dos capas conformadas mediante las técnicas de coinyección o sobremoldeo, consistiendo cada una de ellas en una composición de Polietilén Tereftalato (más conocido como PET), dióxido de titanio (TiO_{2}) y un pigmento con capacidad de absorción lumínica en el rango de longitudes de onda del espectro visible, comprendido entre los 400 nm (nanometros) y los 700 nm, como el negro de humo, pigmento gris, pigmento ámbar o pigmento marrón, siendo, en la realización preferente, el porcentaje en peso del pigmento con capacidad de absorción lumínica presente en la capa interna superior al de la capa externa, sin que esta diferencia de concentraciones de principio activo absorbente de luz, supere el 0,2%, en peso, entre ambas capas.

En el caso descrito, se pretende un envase en el que la transmisión máxima de radiación lumínica a través de la pared sea inferior al 0,1%, para un espesor total de la pared de 0,22 mm (milímetros), entendiéndose este espesor como la suma de los espesores parciales aportados por todas las capas constituyentes de la pared, y manteniendo un aspecto exterior blanco en el recipiente acabado destinado al mercado lácteo, u otros colores opacos igualmente reflectantes para otros mercados.

El tiempo de vida útil pretendido con esta aplicación para productos sensibles a la radiación lumínica, donde el exponente de máxima sensibilidad lo representa la leche con tratamiento UHT, es superior a 120 días. Esto supone un incremento esperado del tiempo de vida superior a los tres meses, ya que en Polietilén Tereftalato (PET) no aditivado al efecto no pueden garantizarse tiempos de vida superiores a dos semanas para productos como la leche UHT. Otras soluciones monocapa con aditivaciones importantes de agente apantallante se han mostrado eficaces hasta cuatro meses, pero no para un tiempo superior ofreciendo un apantallamiento total, en soluciones funcionalmente viables.

En la actualidad se conoce ampliamente la existencia de múltiples y variados tipos de recipientes realizados por soplado en molde a partir de una preforma. La mayor parte de estas preformas se realizan en Polietilén Tereftalato (PET) debido a las características de transparencia, ligereza, bajo coste, excelentes propiedades mecánicas y de barrera frente a los gases de este material y su facilidad posterior de reciclado en RPET. Un ejemplo de este tipo de preformas monocapa se describe en la solicitud de patente PCT US2004/005890 "Container preform assembly and method of manufacture", que preconiza una preforma típica en una sola capa, con cuello inyectado por separado.

Sin embargo, para una gran cantidad de productos, especialmente leche con tratamiento UHT y otros productos lácteos de larga vida, la transparencia no es adecuada, ya que ciertas vitaminas, fundamentalmente del grupo E, así como ciertas proteínas y grasas, se degradan por efecto de la luz, alterando los caracteres organolépticos y nutricionales de origen al cabo de pocos días desde el embotellado. Son conocidas otras alternativas para incrementar la pantalla lumínica del PET, como la descrita en la Patente US 7150902 "High T.sub.g coatings" o en la Patente Europea 069953 "Recipientes huecos con capa superficial inerte o impermeable", que pretenden aplicar a una preforma convencional u objeto plástico similar un recubrimiento de distinto material que puede llevar un aditivo o pigmento, pero el resultado de este tipo de procedimientos no es óptimo ni a nivel mecánico ni a nivel de apantallamiento frente a la luz, no consiguiendo una solución del problema. Asimismo se conocen compuestos como el descrito en la Patente Europea 1541623 "Photoprotective composition for food containers" que reivindica un compuesto de polvo de aluminio y pigmento perlado que hace opaco el plástico y que se añade al propio material plástico para incrementar la vida en hasta tres semanas, pero que no permiten alcanzar el objetivo de los 120 días citados.

Para solventar este problema es práctica comúnmente conocida fabricar el recipiente a partir de preformas complejas multicapa por coinyección o sobremoldeo, en la que se conforman dos, tres o cinco capas, tres como solución más probable, de modo que en esta composición de tres capas, por ejemplo, la intermedia difiere en composición de las externa e interna, ambas éstas de idéntica composición. Normalmente, en el uso de la coinyección orientada a la pantalla lumínica, el material de base es PET, que se aditiva de forma distinta en las diferentes capas: con un pigmento blanco, usualmente TiO_{2}, las capas externa e interna, y con un pigmento negro la capa intermedia. También en el caso del sobremoldeo, normalmente la capa interna, fuertemente tintada en negro, garantiza la pantalla lumínica, mientras que la externa oculta el color oscuro proporcionando un aspecto blanco en la superficie visible de los recipientes. Ejemplos de estas preformas con al menos tres capas pueden encontrarse recogidas en la Patente Europea 0 722 887 "Recipiente de material de plástico", en la solicitud de patente PCT Patente 00/09575 "Apparatus and method for making barrier-coated polyester", y en la Patente US 6352426 "Mold for inyection molding multilayer preforms". Estos documentos describen diferentes realizaciones de preformas multicapa con composiciones diferentes en cada capa, mediante la adición a alguna de las capas de PET de un recubrimiento de unos materiales de barrera diferentes. En algún caso, como en la Patente Europea 1681239 "Preform, method for producing a preform and a container" se trata específicamente de una preforma multicapa de dos o tres capas con una capa barrera específica para la luz de distinta composición con respecto a las otras capas.

Los problemas fundamentalmente vinculados a la solución tricapa (coinyección convencional), son: la disminución del rendimiento productivo de los sistemas de conformación de las preformas, hasta en un 25% respecto de preformas similares en monocapa; el profuso mantenimiento de que deben ser objeto los moldes, sobre todo los canales calientes de distribución del material fundido; las dificultades para garantizar la calidad homogénea de las preformas, debido a la sensibilidad a las condiciones de proceso de la profundidad y ubicación relativa de la capa intermedia apantallante, y las dificultades para compatibilizar los materiales de la capa intermedia con los de las envolventes, lo que se traduce con frecuencia en descompensaciones de los procesos posteriores de conformación de los recipientes por soplado y en delaminación por falta de adherencia derivada de la diversa composición de las capas. Este tipo de realizaciones multicapa conocidas (con capa exterior, capa intermedia, y capa interior) presenta un importante problema consistente en que, al tener distintas composiciones, las capas presentan distinto comportamiento al ser estiradas en fase de soplado (es decir, en la conformación final del recipiente o botella). Una capa estira más que otra, lo que significa que no obtenemos un recipiente uniformemente estirado y que las capas no estarán totalmente unidas. Este problema se conoce como "delaminación" y origina un gran número de productos finales defectuosos, con el subsiguiente alto coste económico. Además se suelen crear bolsas de aire entre las capas, que pueden ser origen de contaminación posterior. Otro problema añadido es el del craqueo, que se produce durante el enfriamiento final del recipiente. Al tener las capas distintos coeficientes de dilatación el enfriamiento no se produce a la misma velocidad, con lo cual una capa puede originar que otra se fracture de forma reticulada, afectando a las características mecánicas del recipiente.

Se ha intentado minimizar estos problemas disminuyendo el número de capas a dos. Algunas de las soluciones bicapa que podemos encontrar por ejemplo en la Patente Europea 1547768 "Method of improving the environmental stretch crack resistance of RPET without solid stating" o en la Patente JP2002337217 "PET two-layered stretch blow-molded container" describen una capa interior de PET reforzando a una capa exterior de material reciclado RPET como refuerzo estructural y para aislar de las malas propiedades del RPET de cara a los alimentos, con lo cual no están orientadas específicamente al apantallamiento lumínico, sino al refuerzo estructural.

Otras soluciones disponibles ya incorporan capas de barrera frente a distintos elementos. Por ejemplo la solicitud de Patente PCT US2006/014300 "A coated article" reivindica un articulo con dos capas, una que realiza la función de barrera de gases, y la otra resistente al agua, ambas realizadas en distintos materiales. La Patente US 6391408 "Coated polyester preforms and method of making same" utiliza una capa de PET y otra de otro material diferente como material de barrera. La Patente US 6312641 "Method of making containers and preforms incorporating barrier materials" reivindica el procedimiento de fabricación de una preforma que puede opcionalmente incorporar una capa de un material de barrera diferente del principal. Todas estas soluciones de dos capas utilizan composiciones de materiales diferentes en ambas capas, con lo cual, a pesar de llegar a conseguir un apantallamiento frente a la luz con el uso de aditivos apropiados, siguen presentando los mismos problemas de delaminación y craqueo que se han comentado en el caso de preformas de tres capas, con lo cual la solución obtenida dista mucho de ser viable industrialmente.

En WO 99/61245 A1 se presenta un material de envasado que comprende preferentemente tres capas de material plástico del tipo de la poliolefina producido por una operación combinada de extrusión y moldeo por soplado. Estas capas están permanentemente unidas entre sí. Con respecto a la capa intermedia de poliolefina, se revela la presencia de partículas de negro de humo y de dióxido de titanio (TiO_{2}).

En JP 04 1140576 A se hace referencia a una composición para una botella moldeada por soplado, de una sola capa. Revela una composición que incluye PET, TiO_{2}, negro de humo y óxido de hierro.

Para solventar la problemática existente en la actualidad en cuanto a la realización de recipientes con apantallamiento lumínico total realizados por soplado a partir de preformas se ha ideado la preforma para moldeo por soplado de un recipiente objeto de la presente invención, la cual comprende al menos dos capas, realizadas todas con una composición de los materiales idéntica en, al menos un 99,8%, inyectándose por sobreinyección o por coinyección en un molde apropiado. Al estar constituidas todas las capas con los mismos componentes, se logra un comportamiento solidario de las mismas, tanto en adherencia como en estabilidad de los procesos, eliminando los problemas habituales de las preformas multicapa.

Cada una de las capas consiste en una composición de Polietilén Tereftalato (PET), dióxido de titanio (TiO_{2}) y un pigmento con capacidad de absorción lumínica en el rango de longitudes de onda del espectro visible, comprendido entre los 400 nm (nanometros) y los 700 nm, como el negro de humo, pigmento gris, pigmento ámbar o pigmento marrón. La única diferencia entre la capa interior y la exterior es el porcentaje en peso del pigmento con capacidad de absorción lumínica presente en la capa interna, que es superior al de la capa externa, pero que, en ningún caso, difiere en más de un 0,2% en peso de la primera, garantizando la continuidad de la composición a los efectos ya citados, además de permitir el aprovechamiento sinérgico de los efectos reflectantes de la capa externa y de los absorbentes de la interna adicionados a los ya presentes en la capa exterior. Esta diferencia propicia que, a pesar de incorporar los mismos componentes, el exterior del recipiente pueda mantener el color blanco característico en el acabado destinado al mercado lácteo, u otros colores opacos igualmente reflectantes para otros mercados, sin menoscabo de la capacidad de apantallamiento total frente a la luz. El pigmento con capacidad de absorción lumínica utilizado será preferentemente negro de humo, si bien se prevé la utilización alternativa de pigmento gris, pigmento ámbar o pigmento marrón.

La invención que se preconiza tiene la característica de que se obtiene protección lumínica total frente a la luz visible incluso con sólo dos capas de PET, ya que ambas capas tendrán dióxido de titanio y pigmento con capacidad de absorción, tal como el negro de humo, pigmento gris, pigmento ámbar o pigmento marrón. La capa exterior tiene una apariencia blanca en el acabado destinado al mercado lácteo, u otros colores opacos igualmente reflexivos para otros mercados, al contener pigmento con capacidad de absorción, por ejemplo, negro de humo, en muy baja proporción (máximo 20 mg/kg), lo que no altera su apariencia, mientras que en la capa interior la presencia del pigmento con capacidad de absorción es mayor (máximo 2000 mg/kg), lo que confiere un aspecto perlado, (en el caso de que el pigmento utilizado sea negro de humo).

La inyección de la preforma se realizará utilizando moldeo por sobreinyección o coinyección, como medios conocidos para la inyección de varias capas.

Si bien se prevé una preforma con apantallamiento lumínico total de carácter bicapa, también está previsto que, en una realización alternativa, entre la capa interna y la externa puedan disponerse una o varias capas intermedias sucesivas, con la misma composición que la capa interna o que la capa externa.

Esta preforma para moldeo por soplado de un recipiente que se presenta aporta múltiples ventajas sobre los sistemas disponibles en la actualidad siendo la más importante que se obtiene protección lumínica total frente a la luz visible y ultravioleta UV incluso con sólo dos capas de PET, ya que las capas tienen dióxido de titanio y pigmento con capacidad de absorción lumínica en el rango de longitudes de onda del espectro visible, comprendido entre los 400 nm (nanometros) y los 700 nm, propiciando una mayor duración y conservación de los productos a contener, especialmente de la leche, permitiendo la protección de sus propiedades organolépticas, no degradándose la vitamina E por efecto de la luz, evitando por consiguiente que se estropee el sabor del producto final.

Otra importante ventaja es que debido a la naturaleza homogénea del material, al estar constituidas todas las capas con los mismos componentes, las capas se adhieren perfectamente entre sí, ofreciendo gran resistencia y durabilidad, eliminando los problemas habituales de las preformas multicapa, como el craqueo o la delaminación, permitiendo una notable disminución en la tasa de productos defectuosos, a la vez que se mejora la durabilidad del recipiente, y por añadidura, del producto contenido.

Otra ventaja subsiguiente de las anteriores es que se obtiene una mayor sencillez constructiva y operacional, y un mejor resultado para el cliente final.

Debemos destacar asimismo que esta invención permite, gracias a su estructura homogénea con los mismos componentes en las distintas capas, solventar los problemas habituales en las soluciones conocidas constituidas por capa exterior, capa intermedia, y capa interior, en que, al tener distintas composiciones, tienen distinto comportamiento al ser estiradas en fase de soplado, es decir, en la conformación final del recipiente o botella; en estas soluciones conocidas, dada la heterogénea composición de las capas, resulta dificultoso obtener un recipiente uniformemente estirado, con deficientes características de apantallamiento y conservación. En esta invención, al ser las capas de la preforma sustancialmente idénticas en su composición, se comportan igualmente en fase de soplado, con el mismo coeficiente de estiramiento, de lo que resulta una perfecta adherencia entre las capas.

Es importante resaltar además la ventaja que supone que la aditivación del pigmento con capacidad de absorción lumínica al resto de los componentes se puede realizar en la propia granza por policondensación, bien en la fase de inyección, mediante extrusión lateral, utilizando husillos suplementarios a los principales que inyectan la granza fundida en los moldes.

Otra ventaja de la presente invención es que la protección lumínica de la boca de la preforma es también total, ya que la boca no se estira, y al ser más gruesa por consecuencia, la menor cantidad de pigmento con capacidad de absorción en la zona concreta de la boca no afectará negativamente a la capacidad de pantalla del recipiente.

Para comprender mejor el objeto de la presente invención, en el plano anexo se ha representado un ejemplo de realización práctica preferencial de una preforma para moldeo por soplado de un recipiente con apantallamiento lumínico total. En dicho plano la figura -1- muestra una vista de perfil y seccionada de un ejemplo de preforma de doble capa, con un detalle ampliado de la estructura de la pared.

La figura -2- muestra una vista muestra una vista de perfil y seccionada de un recipiente (6) obtenido por el soplado de la preforma bicapa, con un detalle ampliado de la estructura de la pared.

La figura -3- muestra una vista seccionada de un ejemplo de realización alternativa de preforma de tres capas, con un detalle ampliado de la estructura de la pared.

La figura -4- muestra una gráfica de resultados de apantallamiento obtenidos en las pruebas de transmitancia luminosa para distintas longitudes de onda utilizando botellas monocapa de Polietilén Tereftalato (PET) aditivadas con una concentración de TiO_{2} del 7,5% (5) y del 10,5% (4), ambas con 10 mg/kg de negro de humo.

La preforma para moldeo por soplado de un recipiente objeto de la presente invención, adopta una forma, como puede apreciarse en el plano anexo, definida por un cuerpo principalmente cilíndrico, con una terminación inferior cerrada semiesférica y una terminación plana superior abierta, rodeada de una rosca externa con una arandela terminal de tope, y comprende al menos dos capas (1,2), consistiendo cada una de ellas en una composición de Polietilén Tereftalato (PET), dióxido de titanio (TiO_{2}) y un pigmento con capacidad de absorción lumínica, siendo en la realización preferencial el porcentaje en peso del pigmento con capacidad de absorción lumínica presente en la capa interna (2) superior al de la capa externa (1). El pigmento con capacidad de absorción lumínica utilizado será preferentemente negro de humo, previéndose entre las posibles alternativas el pigmento gris, el pigmento ámbar o el pigmento marrón.

El espesor de la capa interna, dotada con mayor proporción de pigmento con capacidad de absorción lumínica, está comprendida entre un 15% y un 45% del espesor total de la preforma, preferentemente del 33%. Se ha elegido este porcentaje como el idóneo para la consecución del apantallamiento lumínico total, teniendo en cuenta que la preforma, para ser transformada en fase de soplado posterior, ha de tener unos espesores y configuración estándar.

La inyección de la preforma se realizará preferentemente utilizando moldeo por sobreinyección, inyectando una capa, enfriando, calentando la superficie y sobreinyectando una segunda capa, lo cual propicia, dada la homogeneidad de materiales entre ambas capas, una perfecta adherencia entre ellas. Este moldeo por sobreinyección se puede realizar mediante cualquier tecnología que permita la inyección por sobremoldeo. Como se ha expuesto, no se excluyen procedimientos alternativos, tales como la coinyección.

Esta preforma se utilizará posteriormente para la obtención por soplado de recipientes (6) utilizables para leche, alimentos, productos oleaginosos, y cualesquiera otros que contengan principios activos que pueden ser afectados por la radiación lumínica.

Cada una de las capas (1,2) presenta un porcentaje en peso de titanio (TiO_{2}) comprendida entre el 2% y el 10%, preferentemente el 6%. Se ha elegido este porcentaje como el idóneo para la consecución del apantallamiento lumínico total.

En la capa externa (1) el porcentaje en peso del pigmento con capacidad de absorción lumínica está comprendido entre el 0,0005% y el 0,002%, preferentemente el 0,001%, mientras que en la capa interna (2) el porcentaje en peso del pigmento con capacidad de absorción lumínica está comprendido entre el 0,01% y el 0,2%, preferentemente el 0,1%. Como en el caso anterior, se ha elegido este porcentaje como el idóneo para la consecución del apantallamiento lumínico total.

La pantalla por reflexión de la luz aportada en la capa externa (1) será, como mínimo, del 80% (transmitancia máxima entre 400 y 700 nm del 20%), asegurando el resto de la pantalla por absorción en la capa interna (2). Esta suma de efectos permite aligerar el contenido de aditivo suplementario en la capa interna (2) con las siguientes consecuencias positivas: de un lado la optimización de los contenidos totales de pigmentos utilizados, de otro el mantenimiento de la continuidad en la composición de las diferentes capas (1,2), garantizando el apantallamiento total pretendido, y la seguridad de un aspecto exterior blanco característico en el acabado destinado al mercado lácteo, u otros colores opacos igualmente reflectantes para otros mercados al minimizar la intensidad del color oscuro en la capa externa (1).

En la figura -4- podemos comprobar los resultados conseguidos en las pruebas realizadas con preformas monocapa de PET aditivadas con una concentración de TiO_{2} del 7.5% (5) y del 10.5% (4), ambas con 10 mg/kg de negro de humo, verificando que este tipo de soluciones son incapaces de alcanzar el objetivo de pantalla pretendida en recipientes funcionalmente viables.

Está previsto que, en una realización alternativa, entre la capa interna (2) y la externa (1) puedan disponerse una o varias capas intermedias (3) sucesivas, con la misma composición que la capa interna (2) o que la capa externa (1).

Claims (12)

1. Preforma para moldeo por soplado de un recipiente, del tipo de los utilizados para la fabricación de recipientes destinados a contener alimentos, productos lácteos, oleaginosos y otros que contienen principios activos que pueden resultar afectados por radiación lumínica, caracterizada porque comprende dos capas (1,2), consistiendo cada una de ellas en una composición de Polietilén Tereftalato (PET), dióxido de titanio (TiO_{2}) y un pigmento con capacidad de absorción lumínica en el rango de longitudes de onda del espectro visible, comprendido entre los 400 nm (nanometros) y los 700 nm.

2. Preforma para moldeo por soplado de un recipiente, según la anterior reivindicación, caracterizada porque el porcentaje en peso del pigmento con capacidad de absorción lumínica presente en la capa interna (2) es superior al de la capa externa (1).

3. Preforma para moldeo por soplado de un recipiente, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque cada una de las capas presenta un porcentaje en peso de dióxido de titanio (TiO_{2}) comprendido entre el 2% y el 10%.

4. Preforma para moldeo por soplado de un recipiente con apantallamiento lumínico total, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque cada una de las capas presenta un porcentaje en peso de dióxido de titanio (TiO_{2}) del 6%.

5. Preforma para moldeo por soplado de un recipiente, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque en la capa externa (1) el porcentaje en peso del pigmento con capacidad de absorción lumínica está comprendido entre el 0,0005% y el 0,002%.

6. Preforma para moldeo por soplado de un recipiente, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque en la capa externa (1) el porcentaje en peso del pigmento con capacidad de absorción lumínica es del 0,001%.

7. Preforma para moldeo por soplado de un recipiente, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque en la capa interna (2) el porcentaje en peso del pigmento con capacidad de absorción lumínica está comprendido entre el 0,01% y el 0,2%.

8. Preforma para moldeo por soplado de un recipiente con apantallamiento lumínico total, según las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque en la capa interna (2) el porcentaje en peso del pigmento con capacidad de absorción lumínica es del 0,1%.

9. Preforma para moldeo por soplado de un recipiente, de según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque, entre la capa interna (2) y la externa (1) se hallan dispuestas una o varias capas intermedias (3) sucesivas con la misma composición que la capa externa (1).

10. Preforma para moldeo por soplado de un recipiente, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque entre la capa interna (2) y la externa (1) se hallan dispuestas una o varias capas intermedias (3) sucesivas con la misma composición que la capa interna (2).

11. Preforma para moldeo por soplado de un recipiente, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque el pigmento con capacidad de absorción lumínica se selecciona entre el grupo de negro de humo, pigmento gris, pigmento ámbar, pigmento marrón.

12. Uso de una preforma según cualquiera de las anteriores reivindicaciones produciendo un recipiente (6) preferentemente para leche, alimentos, productos oleaginosos, y cualesquiera otros que contengan principios activos que pueden ser afectados por la radiación lumínica.