Устройство и способ изготовления изделий из полиэфирной пластмассы с барьерным покрытием

Устройство и способ изготовления изделий из полиэфирной пластмассы с барьерным покрытием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Существующий уровень техники

Данное изобретение относится к устройству и способу изготовления полиэфирных пластмасс с барьерным покрытием, предпочтительно из полиэтилен терефталата (ПЭТ) с барьерным покрытием, и изготовленных из него изделий. Предпочтительно ПЭТ с барьерным покрытием принимает форму заготовок, имеющих по меньшей мере один слой барьерного материала, и бутылок, изготавливаемых из них выдувным формованием.

Использование пластиковых емкостей в качестве замены стеклянных или металлических емкостей при упаковке напитков стало чрезвычайно популярно. Преимущества пластиковой упаковки включают в себя более легкий вес, уменьшенную ломкость по сравнению со стеклом и потенциально меньшую стоимость. Самым распространенным пластиком, используемым в изготовлении емкостей для напитков, в настоящее время является ПЭТ. Чистый ПЭТ был санкционирован FDA для использования в контакте с пищевыми продуктами. Емкости, изготовленные из ПЭТ, прозрачны, с тонкими стенками, легкие по весу и имеют способность поддерживать свою форму путем сопротивления усилию, приложенному на стенки емкости сжатым содержимым, таким как газированные напитки. Полимеры ПЭТ также очень недороги и легки для обработки.

Несмотря на эти преимущества и повсеместное использование, имеется и серьезная оборотная сторона в использовании ПЭТ в тонкостенных емкостях для напитков - проницаемость для газов, таких как двуокись углерода и кислород. Эти проблемы особенно важны, когда бутылка маленькая. В маленькой бутылке отношение площади поверхности к объему велико, что обеспечивает большую поверхность для проникновения содержащегося внутри газа через стенки бутылки. Проницаемость бутылок из ПЭТ отражается на безалкогольных напитках, которые становятся "выдохшимися" из-за выхода двуокиси углерода, равно как у напитков размывается запах из-за проникновения кислорода. Из-за этих проблем бутылки из ПЭТ непригодны для всех применений, требуемых в промышленности, и для многих существующих использований, а срок годности жидкостей, упакованных в бутылки из ПЭТ, короче желательного.

Патент США №5464106, выданный на имя Slat et al., описывает бутылки, сформированные путем выдувного формования заготовок с барьерным слоем. Рассмотренными барьерными материалами являются следующие: полиэтилен нафталат, саран, этилен винил сополимеры спирта или сополимеры акрилонитрила. В методе Slat барьерный материал и материал для формирования внутренней стенки заготовки совместно выдавливаются в форме трубы. Эта труба затем нарезается по длинам, соответствующим длине заготовки, а затем помещается внутрь формы, где внешний слой заготовки инжектируется по трубе для формирования конечной заготовки. Заготовка затем может быть сформована выдуванием для формирования бутылки. Недостатки этого способа заключаются в том, что большинство рассмотренных барьерных материалов не сцепляются с ПЭТ, а процесс сам по себе практически громоздок.

Семейство материалов с хорошими барьерными характеристиками рассмотрено в патенте США №4578295, выданном на имя Jabarin. Такие барьерные материалы включают в себя сополимеры терефталевой кислоты и изофталевой кислоты с этилен гликолем и по меньшей мере одним диолем. Такой тип материалов коммерчески доступен как В-010 от фирмы Mitsui Petrochemical Ind. Ltd. (Япония). Эти барьерные материалы легко смешиваются с полиэтилен терефталатом и образуют составы из 80-90% ПЭТ и 10-20% сополимера, из которого формируются емкости с барьерными покрытиями. Емкости, изготовленные из таких составов, являются на 20-40% лучшими барьерами от прохождения СОз, чем отдельно у ПЭТ. Хотя кто-то заявил, что этот полиэфир сцепляется с ПЭТ без отслаивания, только рассмотренные заготовки или емкости изготавливались из составов этих материалов.

Другая группа материалов, полиамин-полиэпоксиды, была предложена для использования в качестве барьерного покрытия от газа. Эти материалы могут быть использованы для формирования барьерного покрытия на полипропилене или поверхностно обработанном ПЭТ, как описано в патенте США №5489455, выданном на имя Nugent, Jr. et al. Эти материалы обычно поставляются как основанная на растворе или жидкости термоотверждающаяся смесь и обычно наносятся распылением на емкость, а затем термоотверждаются для формирования законченного барьерного покрытия. Будучи термоотверждающимися, эти материалы непригодны для использования в качестве покрытий заготовок, поскольку, когда покрытие один раз затвердело, оно не может больше быть размягчено нагреванием, а тем самым не может формоваться выдуванием, в противоположность термопластическим материалам, которые могут быть размягчены в любой момент после нанесения.

Другой тип барьерного покрытия, который раскрыт в патенте США №5472753, выданном на имя Farha, основывается на использовании сополимеров для осуществления склеивания между ПЭТ и барьерным материалом. Farha описывает два типа слоистых материалов, трехслойный и двухслойный. В трехслойном слоистом материале аморфный термопластический сополимер помещен между барьерным слоем термопластика фенокси-типа и слоем ПЭТ, чтобы служить скрепляющим слоем для скрепления внутреннего и внешнего слоев. В двухслойном слоистом материале термопластик фенокси-типа сначала смешивается с аморфным термопластичным полиэфиром, а затем этот состав наносится на ПЭТ для формирования барьера. Эти слоистые материалы изготовлены либо путем выдавливания, либо путем инжекционного формования, где каждый слой допустимо охлаждать до того, как инжектируется другой слой материала.

Заявка РСТ №PCT/US95/17011, поданная по имя Colette et al., опубликованная 6 июля 1996 г., описывает способ охлаждения многослойных заготовок. Рассмотренное устройство содержит вращающийся револьверный держатель, имеющий множество торцов, каждый из которых имеет наборы сердечников. Сердечники вводятся в соответствующие полости формы. Многочисленные потоки расплава поступают вместе и совместно вдуваются в каждую полость для формирования многослойной заготовки на каждом сердечнике. После инжектирования заготовки сердечники удаляются из полостей и револьверный держатель поворачивается, помещая новый набор сердечников в полости формы. Только что инжектированные полости остаются на сердечниках, охлаждаясь до тех пор, пока заготовки формируются на других наборах сердечников. Недостатки заявки Colette включают в себя то, что совместное инжектирование отражается на заготовках, которые становятся неустойчивыми и имеют непредсказуемое количество слоев. Таким образом, распределение барьерных материалов в такой заготовке будет непредсказуемо и выразится в том, что заготовка будет иметь ненадежные барьерные свойства.

Поскольку емкости из ПЭТ могут изготавливаться инжекционным формованием с использованием только одной инжекции ПЭТ, изготовление относительно просто и производственный цикл короткий по времени. Таким образом, емкости из ПЭТ недороги. Даже если известные барьерные материалы могут быть прикреплены к ПЭТ для создания продаваемой емкости с надежными барьерными свойствами, способы и устройство изготовления таких емкостей с конкурентоспособными производственным циклом и стоимостью еще не разработаны. Особенно важно время производственного цикла, поскольку более короткий цикл позволяет производителю более эффективно использовать его основное оборудование. Таким образом, более короткий цикл обеспечивает производство емкостей большего объема и менее дорогое. Рентабельное производство будет необходимо, чтобы разработать практически осуществимую альтернативу однослойным ПЭТ емкостям.

Таким образом, существует необходимость в устройстве и способе изготовления заготовок и емкостей из ПЭТ с барьерным покрытием, которые являются экономичными, внешне привлекательными, легкими в производстве и имеющими хорошие барьерные и физические характеристики.

Сущность изобретения

Данное изобретение относится к способам и устройству для изготовления изделий из ПЭТ, имеющих один или более тонких слоев термопластического материала с хорошими характеристиками барьера от газа, нанесенных по поверхностям изделий. Изделия по настоящему изобретению предпочтительно находятся в виде заготовок и емкостей.

В одном аспекте настоящего изобретения предложена заготовка с барьерным покрытием, содержащая полиэфирный слой и барьерный слой, содержащий барьерный материал, причем полиэфирный слой тоньше в концевой крышке, чем в стеночной части, а барьерный слой толще в концевой крышке, чем в стеночной части.

В другом аспекте настоящего изобретения предложен способ изготовления изделия из полиэфира с барьерным покрытием. Полиэфирное изделие по меньшей мере с внутренней поверхностью и наружной поверхностью формируется путем инжектирования расплавленного полиэфира через первый клапан в пространство, определенное первой половиной формы и центральной половиной формы, где первая половина формы и центральная половина формы охлаждаются циркулирующей жидкостью, и первая половина формы контактирует с наружной поверхностью полиэфира, а центральная половина формы контактирует с внутренней поверхностью полиэфира. Вслед за этим расплавленный полиэфир оставляют в контакте с половинами формы до тех пор, пока не сформируется оболочка на наружной и внутренней поверхностях полиэфира, которые окружают сердечник расплавленного полиэфира. Первая половина формы затем удаляется от изделия из полиэфира и оболочка на наружной поверхности полиэфира размягчается передачей тепла от сердечника расплавленного полиэфира, тогда как внутренняя полиэфирная поверхность охлаждается продолжающимся контактом с центральной половиной формы. Изделие из полиэфира, находясь еще в центральной половине формы, затем помещается во вторую половину формы, причем вторая половина формы охлаждается циркулирующей жидкостью. В операции нанесения барьерный слой, содержащий барьерный материал, помещается на наружную поверхность полиэфира путем инжектирования расплавленного барьерного материала через второй клапан в пространство, определенное второй половиной формы, и на наружную поверхность полиэфира для формирования изделия из полиэфира с барьерным покрытием. Вторая половина формы затем удаляется от изделия с барьерным покрытием, а затем изделие с барьерным покрытием удаляется из центральной половины формы. Барьерные материалы, используемые в способе, предпочтительно содержат сополиэфирные барьерные материалы, термопластики фенокси-типа, полиамиды, полиэтилен нафталат, сополимеры полиэтилен нафталата, смеси полиэтилен нафталат/полиэтилен терефталат и их сочетания.

В следующем аспекте настоящего изобретения предложен способ изготовления и покрытия заготовок. Способ начинается путем закрывания формы, содержащей неподвижную половину и подвижную половину, причем неподвижная половина формы содержит по меньшей мере одну полость для формования заготовок и по меньшей мере одну полость для покрытия заготовок, а подвижная половина формы содержит поворотную площадку с установленными на ней некоторым числом оправок, равным сумме полостей формования заготовок и полостей покрытия заготовок. Остальные операции включают в себя: инжектирование первого материала в пространство, определенное оправкой и полостью формования заготовок для формирования заготовки с внутренней поверхностью и наружной поверхностью; открывание формы; вращение поворотной площадки; закрывание формы; инжектирование второго материала в пространство, определенное наружной поверхностью заготовки и полостью покрытия заготовки для формирования покрытой заготовки; открывание формы; удаление покрытой заготовки.

В соответствии с предпочтительным выполнением, имеющим признаки в соответствии с настоящим изобретением, предложено устройство формования многослойных заготовок инжектированием. Устройство содержит первую и вторую полости формования, связанные соответственно с первым и вторым источниками расплава. Предусмотрена поворотная площадка, разделенная на множество станций, причем на каждой станции расположен по меньшей мере один сердечник формы. Эта поворотная площадка приспособлена поворачивать каждую станцию к первому положению, в котором сердечник на станции взаимодействует с первой полостью формы для формирования первого слоя заголовки, затем ко второму положению, в котором сердечник взаимодействует со второй полостью формы для формирования второго слоя заголовки. Наконец, поворотная площадка приспособлена поворачивать станцию по меньшей мере к одному положению охлаждения, в котором отформованная заготовка остается на сердечнике для охлаждения.

В соответствии с другим предпочтительным выполнением, имеющим признаки в соответствии с настоящим изобретением, предложено устройство формования для формования многослойных заготовок инжектированием. Это устройство формования имеет первый корпус формы, который приспособлен для посадки на сердечник формы, чтобы определить между ними полость первого слоя, имеет область первого клапана и связан с первым источником расплава. Второй корпус формы, который приспособлен для посадки на первый слой заготовки, нанесенный на сердечник формы, чтобы определить между ними полость второго слоя, имеет область второго клапана и связан со вторым источником расплава. По меньшей мере одна из областей клапанов имеет металлические вставки из ampcoloy, расположенные внутри нее.

В соответствии с другим предпочтительным выполнением, имеющим признаки в соответствии с настоящим изобретением, предложено устройство формования для формования многослойных заготовок инжектированием. Устройство формования имеет первый корпус формы, который приспособлен для посадки на сердечник формы, определяя между ними полость первого слоя. Полость первого слоя имеет базовый конец и основной корпус. Первый корпус формы связан с первым источником расплава и имеет первую область клапана, смежную с базовым концом полости первого слоя. Толщина полости в базовом конце меньше, чем толщина основного корпуса полости. Устройство формования также имеет второй корпус формы, который приспособлен для посадки на первый слой заготовки, нанесенный на сердечник формы, определяя между ними полость второго слоя. Второй корпус формы связан со вторым источником расплава и имеет вторую область клапана.

В соответствии еще с одним предпочтительным выполнением, имеющим признаки в соответствии с настоящим изобретением, предложена форма для формования многослойных заготовок инжектированием. Форма имеет оправку и первую и вторую полости. Оправка полая и имеет стенку практически одинаковой толщины. Труба подачи охладителя расположена по центру полой оправки для подачи охладителя прямо на базовый конец этой оправки. Первая полость имеет клапан для инжектирования расплавленного пластика. Область клапана в полости имеет вставку материала с более высокими свойствами теплопередачи, чем большая часть полости.

В соответствии еще с одним предпочтительным выполнением, имеющим признаки в соответствии с настоящим изобретением, предложен способ улучшения характеристик инжекционного формования. Способ включает в себя формирование отверстия в стенке полости формы. Выбирается размер этого отверстия, и отверстие приспосабливается так, чтобы расплавленный пластик практически не входил в отверстие. Формируется проход, соединяющий отверстие с источником воздушного давления. Способ далее включает в себя обеспечение клапана между отверстием и источником воздушного давления.

В соответствии еще с одним предпочтительным выполнением, имеющим признаки в соответствии с настоящим изобретением, предложен способ инжекционного формования и охлаждения многослойной заготовки. Способ включает в себя следующие операции: обеспечение сердечника формы, расположенного на поворотной площадке и имеющего внутреннюю систему охлаждения; вращение поворотной площадки так, чтобы сердечник находился на одной линии с первой полостью формы; зацепление сердечника с первой полостью формы; и инжектирование расплава в форму для формирования первого слоя заготовки. Первый слой заготовки удерживается внутри полости формы для охлаждения до тех пор, пока не сформируется оболочка на поверхности этого слоя, но внутренняя часть слоя останется практически расплавленной. Сердечник затем удаляется из первой полости формы, при этом на сердечнике остается расплавленный слой заготовки, а поворотная площадка поворачивается так, чтобы сердечник находился на одной линии со второй полостью формы. Сердечник зацепляется со второй полостью формы, и инжектируется расплав для формирования второго слоя заготовки поверх первого слоя заготовки. Сердечник удаляется из второй полости формы, при этом на сердечнике остается расплавленная заготовка, а поворотная площадка поворачивается так, что сердечник и заготовка находятся в положении охлаждения, в процессе которой заготовка охлаждается на сердечнике. В конце концов заготовка удаляется с сердечника.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложено многослойное изделие, содержащее по меньшей мере один слой полиэтилен терефталата, непосредственно прикрепленного по меньшей мере к одному слою барьерного материала. Полиэтилен терефталат имеет содержание изофталиевой кислоты по меньшей мере 2% по весу. Используемые барьерные материалы включают в себя сополиэфирные барьерные материалы, термопластики фенокси-типа, полиамиды, полиэтилен нафталат, сополимеры полиэтилен нафталата, смеси полиэтилен нафталат-полиэтилен терефталат и их сочетания. В предпочтительных выполнениях многослойное изделие предусмотрено в форме заготовок и емкостей.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена заготовка, содержащая по меньшей мере два слоя, причем первый слой тоньше в концевой крышке, чем в стеночной части, а второй слой толще в концевой крышке, чем в стеночной части. Первый слой содержит полиэтилен терефталат, имеющий содержание изофталиевой кислоты по меньшей мере 2% по весу, а второй слой содержит барьерный материал. Используемые барьерные материалы включают в себя сополиэфирные барьерные материалы, термопластики фенокси-типа, полиамиды, полиэтилен нафталат, сополимеры полиэтилен нафталата, смеси полиэтилен нафталат-полиэтилен терефталат и их сочетания.

В целях обобщения изобретения и преимуществ, достигнутых по сравнению с существующим уровнем техники, - далее раскрываются конкретные цели и преимущества изобретения. Разумеется, должно быть понятно, что не обязательно все такие объекты или преимущества могут быть достигнуты в соответствии с любым конкретным выполнением изобретения. Так, например, специалист поймет, что изобретение может быть воплощено или выполнено таким образом, которым достигаются или улучшаются одно преимущество или группа преимуществ, как они изложены здесь, без необходимости достигать другие цели или преимущества, как они могут быть изложены или предложены здесь.

Все эти выполнения рассматриваются как попадающие в объем изобретения, как он раскрыт далее. Эти и другие выполнения настоящего изобретения будут сразу понятны специалистам из нижеследующего подробного описания предпочтительных выполнений, имеющих ссылки на приложенные чертежи, причем изобретение не ограничивается каким бы то ни было раскрытым конкретным предпочтительным выполнением (или выполнениями).

Краткое описание чертежей

Фиг.1 является непокрытой заготовкой, используемой в качестве начального материала для выполнении настоящего изобретения.

Фиг.2 является поперечным сечением предпочтительной непокрытой заготовки того типа, который имеет барьерное покрытие в соответствии с выполнением настоящего изобретения.

Фиг.3 является поперечным сечением одного предпочтительного выполнения заготовки с барьерным покрытием по настоящему изобретению.

Фиг.4 является поперечным сечением другого предпочтительного выполнения заготовки с барьерным покрытием по выполнению настоящего изобретения.

Фиг.4А является увеличенным изображением части стенки заготовки, такой как изготовленная в процессе инжектирования при ТИФ. Не все заготовки типа, показанного на фиг 4, выполненные в соответствии с настоящим изобретением, будут иметь этот тип расположения слоев.

Фиг.5 является поперечным сечением другого предпочтительного выполнения заготовки с барьерным покрытием по выполнению настоящего изобретения.

Фиг.6 является поперечным сечением предпочтительной заготовки в полости устройства выдувного формования того типа, которое может быть использовано для изготовления предпочтительной емкости с барьерным покрытием по выполнению настоящего изобретения.

Фиг.7 является одним предпочтительным выполнением емкости с барьерным покрытием по настоящему изобретению.

Фиг.8 является поперечным сечением одного предпочтительного выполнения емкости с барьерным покрытием, имеющего признаки в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.9 является поперечным сечением инжекционной формы того типа, который может быть использован для изготовления предпочтительной заготовки с барьерным покрытием в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.10 и 11 являются двумя половинами формовочной машины для изготовления заготовок с барьерным покрытием.

Фиг.12 и 13 являются двумя половинами формовочной машины для изготовления сорока восьми двухслойных заготовок.

Фиг.14 является видом в перспективе схематичного изображения формы с оправками, частично расположенными внутри полостей формования.

Фиг.15 является видом в перспективе формы с оправками, полностью выдвинутыми из полостей формования до вращения.

Фиг.16 является трехслойным выполнением заготовки.

Фиг.17 является видом спереди предпочтительного выполнения устройства изготовления заготовок в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.18 является поперечным сечением устройства по фиг.17, сделанным по линиям 18-18.

Фиг.19 является диаграммой, показывающей относительные положения станций в устройстве по фиг.17 в течение производственного цикла.

Фиг.20 является видом спереди другого предпочтительного выполнения устройства изготовления заготовок в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.21 является увеличенным видом станции и привода устройства по фиг.20.

Фиг.22 является видом спереди другого предпочтительного выполнения устройства изготовления заготовок в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.23 является видом спереди устройства по фиг.22 в закрытом положении.

Фиг.24 является диаграммой, показывающей относительные положения станций в устройстве по фиг.22 в течение производственного цикла.

Фиг.25 является схематичным изображением системы тонкослойного инжекционного формования (ТИФ).

Фиг.26 является поперечным сечением инжекционной формы того типа, который может быть использован для изготовления предпочтительной заготовки по настоящему изобретению.

Фиг.27 является поперечным сечением устройства по фиг.26, сделанным по линиям 27-27.

Фиг.28 является увеличенным видом в разрезе области на фиг.26, определяемой линией 28.

Подробное описание предпочтительных выполнении

А. Общее описание изобретения

Данное изобретение относится к способам и устройству для изготовления пластиковых изделий с покрытиями, содержащими один или более слоев термопластического материала с хорошими характеристиками барьера от газа. Как предполагается в настоящее время, одним из выполнений изделия с барьерным покрытием является бутылка того типа, которые используются для напитков. Альтернативно, выполнения изделий с барьерным покрытием по настоящему изобретению могут принимать формы банок, трубок, лотков или бутылок для хранения жидких пищевых продуктов. Однако, для простоты, эти выполнения будут описываться здесь в первую очередь в контексте бутылок для напитков и заготовок, из которых они изготавливаются посредством выдувного формования.

Кроме того, изобретение описано здесь конкретно в связи с полиэтилен терефталатом (ПЭТ), но применимо ко многим другим термопластикам полиэфирного типа. Примеры таких других материалов включают 2,6- и 1,5-нафталат (ПЭН), PETG, политетраметилен 1,2-диокси-бензоат и сополимеры этилен-терефталата и этилен изофталата.

В особенно предпочтительных выполнениях в качестве полиэфира, который покрывается барьерным покрытием, используется "ПЭТ с высоким содержанием ИФК (изофталиевой кислоты)". Как он используется здесь, термин "ПЭТ с высоким содержанием ИФК" относится к ПЭТ, в который ИФК была добавлена в процессе изготовления для формирования сополимера, в котором содержание ИФК составляет более 2% по весу, предпочтительно 2-10% ИФК по весу, более предпочтительно 3-8%, наиболее предпочтительно 4-5% ИФК по весу. Наиболее предпочтительный диапазон основан на существующих нормах FDA, которые не допускают, чтобы материалы из ПЭТ, имеющие составляющую ИФК более 5%, находились в контакте с едой или питьем. Если не учитывать эти нормы, предпочтительно содержание ИФК 5-10%. Как это используется здесь, "ПЭТ" включает в себя "ПЭТ с высоким содержанием ИФК".

ПЭТ с высоким содержанием ИФК (более 2% по весу) предпочтителен, поскольку изобретатель неожиданно обнаружил, что использование ПЭТ с высоким содержанием ИФК в процессах изготовления барьерных заготовок и емкостей обеспечивает более прочное скрепление между слоями, чем имеется в многослойных изделиях, содержащих ПЭТ без ИФК или с низким содержание ИФК. Дополнительно было обнаружено, что скрепление между слоями улучшается по мере того, как увеличивается составляющая ИФК. Внедрение больших количеств ИФК в ПЭТ выражается в уменьшении скорости кристаллизации материала из ПЭТ с высоким содержанием ИФК по сравнению с гомополимером ПЭТ или с ПЭТ, имеющим меньшие количества ИФК.

Уменьшение скорости кристаллизации обеспечивает получение слоев ПЭТ (изготовленных из ПЭТ с высоким содержанием ИФК), имеющих более низкий уровень кристалличности, чем тот, который достигается для ПЭТ с низким содержанием ИФК или гомополимера ПЭТ, когда из них аналогичными процедурами изготавливаются барьерные заготовки. Более низкая кристалличность ПЭТ с высоким содержанием ИФК важна для снижения кристалличности на поверхности ПЭТ, то есть на границе раздела между ПЭТ и барьерным материалом. Более низкая кристалличность обеспечивает более хорошее сцепление слоев, а также обеспечивает более прозрачную емкость, вырабатываемую из заготовки выдувным формованием.

Предпочтительно заготовки и емкости имеют барьерное покрытие, помещенное на их внешних поверхностях или внутри стенки емкости. В противоположность методу Slat, который производит многослойные заготовки, в которых слои разделены сразу, в выполнениях настоящего изобретения термопластический барьерный материал сцепляется прямо и крепко с поверхностью ПЭТ и не может быть легко отделен от нее. Сцепление между слоями происходит без использования каких-либо дополнительных материалов, таких как склеивающий материал или связующий слой. Покрытые заготовки обрабатываются предпочтительно путем вытягивающего выдувного формования для формирования бутылок с использованием способов и условий, аналогичных тем, которые используются для непокрытых заготовок из ПЭТ. Емкости в результате прочны, стойки к просачиванию и привлекательны внешне, а также имеют хорошие свойства барьера от газа.

Для выполнения настоящего изобретения используется один или более слоев барьерного материала. Как это использовано здесь, термины "барьерный материал", "барьерная смола" и аналогичные относятся к материалам, которые при использовании для формирования изделий имеют ключевые физические свойства, аналогичные ПЭТ, хорошо сцепляются с ПЭТ и имеют более низкую, чем ПЭТ, проницаемость для кислорода и двуокиси углерода.

Когда выбран подходящий барьерный материал, необходимы способ и устройство экономного изготовления емкости с использованием барьерного материала. Один важный способ и устройство включают в себя использование устройства инжекционного формования совместно с формой, имеющей оправку или сердечник и полость. Первый слой заготовки формуется между оправкой и первой полостью формы, когда в нее инжектируется расплавленный полиэфир. Первый слой остается на оправке, когда оправка вынимается из полости, перемещается и вводится во вторую полость формы. Второй слой материала, предпочтительно барьерный слой или слой, содержащий барьерный материал, затем инжектируется поверх существующего первого слоя заготовки. Оправка и сопровождающая заготовка удаляются затем из второй полости, и робот удаляет заготовку из оправки. Пока робот охлаждает отформованную заготовку, оправка доступна для другого цикла формования.

В другом выполнении устройство удерживает заготовку на оправке после удаления из второй полости формования и отводит заготовку с путей полостей формы для охлаждения новой заготовки. В это время другие оправки устройства взаимодействуют с полостями формы для формирования слоев заготовки. После того как заготовка практически остынет, она удаляется с оправки роботом или другим устройством, и оправка доступна для начала процесса заново. Этот способ и устройство позволяют заготовкам охлаждаться на оправке практически без увеличения рабочего цикла.

Некоторые барьерные материалы, имеющие необходимую низкую проницаемость для таких газов, как кислород и двуокись углерода, пригодны в выполнениях настоящего изобретения, причем выбор барьерного материала частично зависит от режима или применения, как описано ниже. Предпочтительные барьерные материалы для использования в барьерных покрытиях в настоящем изобретении попадают в две основные категории: (1) сополимеры терефталевой кислоты, изофталевой кислоты и по меньшей мере одного диола, имеющие хорошие барьерные свойства по сравнению с ПЭТ, такие, как раскрытые в патенте США №4578295, выданном на имя Jabarin, и которые являются коммерчески доступными как В-010 от фирмы Mitsui Petrochemical Ind. Ltd (Япония); и (2) гидрокси-функциональные поли(амид-эфиры), такие, как описанные в патентах США №5089588 и 5143998, поли(гидрокси амид эфиры), такие, как описанные в патенте США №5134218, полиэфиры, такие, как описанные в патентах США №5115075 и 5218075, гидрокси-функциональные полиэфиры, такие, как описанные в патенте США №5164472, гидрокси-функциональные поли(эфир сульфонамиды), такие, как описанные в патенте США №5149768, поли(гидрокси сложные и простые эфиры), такие, как описанные в патенте США №5171820, полимеры гидрокси-феноксиэфира, такие, как описанные в патенте США №5814373, и поли(гидроксиамино эфиры) ("ПГАЭ"), такие, как описанные в патенте США №5275853. Барьерные материалы, описанные выше в (1), здесь называются термином "сополиэфирные барьерные материалы". Смеси, описанные выше в патентах в (2), классифицируются совместно и здесь называются термином "термопластические материалы фенокси-типа". Все патенты, на которые есть ссылка в этом абзаце, включены во всей полноте в это описание посредством данной ссылки на них.

Предпочтительные сополиэфирные барьерные материалы будут иметь санкцию FDA. Санкция FDA позволяет использовать эти материалы в емкостях, где они находятся в контакте с напитками и т.п., которые предназначены для потребления человеком. Насколько известно изобретателю, ни один из термопластиков фенокси-типа не имеет санкции FDA на дату этого описания. Таким образом, эти материалы предпочтительно используются в многослойных емкостях в местах, которые напрямую не контактируют с содержимым, если содержимое съедобно.

Для осуществления предпочтительных способов по настоящему изобретению при формировании заготовок и бутылок с барьерным покрытием начальная заготовка покрывается по меньшей мере одним дополнительным слоем материала, содержащего барьерный материал, полиэфиры, такие как ПЭТ, использованный или переработанный ПЭТ (совместно переработанный ПЭТ) и/или другие совместимые термопластические материалы. Слой покрытия может содержать единичный материал, смесь или состав материалов (гетерогенный или гомогенный), переплетенную матрицу двух или более материалов или множество микрослоев (тонких слоев), содержащих по меньшей мере два различных материала. В одном выполнении начальная заготовка содержит множество таких микрослоев, которые могут быть приготовлены с помощью процесса инжекционного формования пластин. Начальные заготовки содержат полиэфир и особенно предпочтительно, чтобы начальные заготовки содержали чистые материалы, которые санкционированы FDA на нахождение в контакте с пищевыми продуктами.

Таким образом, заготовки и емкости по выполнениям настоящего изобретения могут существовать в нескольких выполнениях, таких как: чистый ПЭТ, покрытый слоем барьерного материала; чистый ПЭТ, покрытый слоем материала, содержащего чередующиеся микрослои барьерного материала и переработанного ПЭТ; чистый ПЭТ, покрытый барьерным слоем, который в свою очередь покрыт переработанным ПЭТ; микрослои чистого ПЭТ и барьерного материала, покрытые слоем переработанного ПЭТ; или чистый ПЭТ, покрытый переработанным ПЭТ, который затем покрыт барьерным материалом. В любом случае, по меньшей мере один слой должен содержать по меньшей мере один барьерный материал.

Как описано выше, предпочтительными барьерными материалами для использования в соответствии с настоящим изобретением являются сополиэфирные барьерные материалы и термопластики фенокси-типа. Вместо этих барьерных материалов могут быть использованы другие барьерные материалы, имеющие аналогичные свойства. Например, барьерный материал может принимать форму других термопластических полимеров, таких как акриловые смолы, в том числе полимеры полиакрилонитрилов, сополимеры акрилонитрил стиренов, полиамиды, полиэтилен нафталат (ПЭН), сополимеры ПЭН и смеси ПЭТ-ПЭН. Предпочтительные барьерные материалы в соответствии с выполнениями настоящего изобретения имеют проницаемость для кислорода и двуокиси углерода, которая меньше, чем треть проницаемости полиэтилен терефталата. Например, барьерные материалы из сополимеров того типа, который раскрыт в вышеупомянутом патенте, выданном на имя Jabarin, будут проявлять проницаемость для кислорода примерно 11 сс мил/100 кв. дюймов в день, а проницаемость для двуокиси углерода примерно 2 сс мил/100 кв. дюймов в день. Для определенных ПГАЭ проницаемость для кислорода меньше 1 сс мил/100 кв. дюймов в день, и проницаемость для двуокиси углерода равна 3,9 сс мил/100 кв. дюймов в день. Соответствующая проницаемость для СО₂ полиэтилен терефталата либо в переработанном, либо в чистом виде примерно равна 12-20 сс мил/100 кв. дюймов в день. Способы по выполнениям настоящего изобретения обеспечивают покрытие, подлежащее нанесению на заготовку, которая позже выдувается в бутылку. Такие способы предпочтительны для помещения покрытий на сами бутылки. Заготовки меньше по размеру и имеют более ровную форму, чем емкости, выдуваемые из них, что делает более простым получение ровного и постоянного покрытия. Кроме того, бутылки и емкости различных форм и размеров могут быть изготовлены из заготовок одинакового размера и формы. Таким образом, одно и то же оборудование и обработка могут быть использованы для выработки заготовок при формировании нескольких разных видов емкостей. Выдувное формование может иметь место сразу после формования, либо заготовки могут изготавливаться и храниться для последующего выдувного формования. Если заготовки хранятся перед выдувным формованием, их меньший размер позволяет им занимать меньше места при хранении.

Даже хотя предпочтительно формировать емкости из самих покрытых заготовок по сравнению с покрытыми емкостями, они обычно не используются из-за трудностей, имеющихся с изготовлением емкостей из покрытых или многослойных заготовок. Одна операция, где появляются наибольшие трудности, имеет место в процессе выдувного формования для формирования емкости из заготовки. Во время этого процесса могут появиться такие дефекты, как отслаивание слоев, разрушение или нарушение покрытия, неровная т