[0001] A presente invenção refere-se a um método de enchimentoa quente de um contentor polimérico, o qual inclui mecanicamente inverter uma base do contentor subsequente ao contentor sendo enchido a quente com produto e antes do produto resfriar para criar uma pressão positiva dentro do contentor durante o transporte e manipulação durante o resfriamento.[0001] The present invention relates to a method of hot filling a polymeric container which includes mechanically inverting a base of the container subsequent to the container being hot filled with product and prior to the product cooling to create a positive pressure within the container during transport and handling during cooling.
[0002] Esta seção provê informações de histórico relativas àpresente descrição, as quais não são necessariamente a técnica precedente.[0002] This section provides background information relating to the present disclosure, which is not necessarily prior art.
[0003] Como um resultado de preocupações ambientais e outras,os contentores plásticos, mais especificamente contentores de poliéster e ainda mais especificamente tereftalato de polietileno (PET), estão agora sendo usados cada vez mais para embalar numerosas mercadorias precedentemente supridas em contentores de vidro. Fabricantes e enchedores, assim como consumidores, reconheceram que os contentores de PET são leves, baratos, recicláveis e fabricáveis em grandes quantidades.[0003] As a result of environmental and other concerns, plastic containers, more specifically polyester containers and even more specifically polyethylene terephthalate (PET), are now increasingly being used to package numerous goods previously supplied in glass containers. Manufacturers and fillers, as well as consumers, have recognized that PET containers are lightweight, inexpensive, recyclable and manufacturable in large quantities.
[0004] Os contentores de plástico moldados por sopro tornaram-secomuns na embalagem de numerosas mercadorias. O PET é um polímero cristalizável, o que significa que este está disponível em uma forma amorfa ou uma forma semicristalina. A capacidade de um contentor de PET para manter sua integridade de material refere-se à percentagem do contentor de PET em forma cristalina, também conhecida como a "cristalinidade" do contentor de PET. A seguinte equação define a percentagem de cristalinidade como uma fração de volume:onde p é a densidade do material de PET; pa é a densidade do material de PET amorfo puro (1,333 g/cm3); e pc é a densidade de material cristalino puro (1,455 g/cm3).[0004] Blow molded plastic containers have become commonplace in the packaging of numerous commodities. PET is a crystallizable polymer, meaning that it is available in an amorphous form or a semi-crystalline form. The ability of a PET container to maintain its material integrity refers to the percentage of the PET container in crystalline form, also known as the "crystallinity" of the PET container. The following equation defines the percentage of crystallinity as a volume fraction: where p is the density of PET material; pa is the density of pure amorphous PET material (1.333 g/cm3); and pc is the density of pure crystalline material (1.455 g/cm3).
[0005] Os fabricantes de contentores usam processamentomecânico e processamento térmico para aumentar a cristalinidade de polímero PET de um contentor. O processamento mecânico envolve orientar o material amorfo para conseguir endurecimento de tensão. Este processamento comumente envolve alongar um pré-formado de PET moldada por injeção ao longo de um eixo geométrico longitudinal e expandir o pré-formado de PET ao longo de um eixo geométrico transversal ou radial para formar um contentor de PET. A combinação promove o que os fabricantes definem como orientação biaxial da estrutura molecular do contentor. Os fabricantes de contentores de PET correntemente usam processamento mecânico para produzir contentores de PET que têm aproximadamente 20% de cristalinidade na parede lateral do contentor.[0005] Container manufacturers use mechanical processing and thermal processing to increase the crystallinity of a container's PET polymer. Mechanical processing involves orienting the amorphous material to achieve strain hardening. This processing commonly involves stretching an injection molded PET preform along a longitudinal axis and expanding the PET preform along a transverse or radial axis to form a PET container. The combination promotes what manufacturers define as biaxial orientation of the container's molecular structure. PET container manufacturers currently use mechanical processing to produce PET containers that have approximately 20% crystallinity in the container sidewall.
[0006] O processamento térmico envolve aquecer o material(amorfo ou semicristalino) para promover o crescimento de cristal. No material amorfo, o processamento térmico de material PET resulta em uma morfologia esferulítica que interfere com a transmissão de luz. Em outras palavras, o material cristalino resultante é opaco, e assim, geralmente indesejável. Usado após o processamento mecânico, no entanto, o processamento térmico resulta em cristalinidade mais alta e excelente claridade para aquelas porções do contentor que têm orientação molecular biaxial. O processamento térmico de um contentor de PET orientado, o que é conhecido como estabilização de calor, tipicamente inclui moldagem por sopro de um pré-formado de PET contra um molde aquecido a uma temperatura de aproximadamente 121°C - 177°C (aproximadamente 250°F - 350°F), e prendendo ocontentor soprado contra o molde aquecido por aproximadamente dois (2) a cinco (5) segundos. Os fabricantes de garrafas de PET, as quais são enchidas a quente a aproximadamente 85°C (185°F),correntemente usam estabilização de calor para produzir garrafas de PET que têm uma cristalinidade total na faixa de aproximadamente 25% -35%.[0006] Thermal processing involves heating the material (amorphous or semicrystalline) to promote crystal growth. In amorphous material, thermal processing of PET material results in a spherulitic morphology that interferes with light transmission. In other words, the resulting crystalline material is opaque, and thus generally undesirable. Used after mechanical processing, however, thermal processing results in higher crystallinity and excellent clarity for those portions of the container that have biaxial molecular orientation. Thermal processing of an oriented PET container, which is known as heat stabilization, typically includes blow molding a PET preform against a mold heated to a temperature of approximately 121°C - 177°C (approximately 250°F - 350°F), and holding the blown container against the heated mold for approximately two (2) to five (5) seconds. Manufacturers of PET bottles, which are hot filled at approximately 85°C (185°F), currently use heat stabilization to produce PET bottles that have a total crystallinity in the range of approximately 25%-35%.
[0007] Os contentores moldados por sopro de váriostermoplásticos, tal como tereftalato de polietileno, são usados na indústria de embalagens para distribuir alimentos e bebidas para os consumidores. Para esterilizar o produto interno e assegurar a frescura, um processo de enchimento a quente é usado, o que requer que o produto seja aquecido a temperaturas de 82°C a 96°C (180°F a 205°F) antes de encher o contentor. Após o enchimento, o contentor é tampado para vedar integralmente o contentor com um fechamento. Após a vedação, o contentor começa a esfriar, o que faz com que um vácuo interno desenvolva dentro do contentor.[0007] Containers blow molded from various thermoplastics, such as polyethylene terephthalate, are used in the packaging industry to distribute food and beverages to consumers. To sterilize the product inside and ensure freshness, a hot-fill process is used, which requires the product to be heated to temperatures of 82°C to 96°C (180°F to 205°F) before filling the container. After filling, the container is capped to fully seal the container with a closure. After sealing, the container begins to cool, which causes an internal vacuum to develop within the container.
[0008] Vários métodos foram desenvolvidos para resolver o vácuode contentor interno criado pelo processamento de enchimento a quente, tal como painéis de vácuo, dosagem de nitrogênio, nervuras compressíveis e similares. Um tal método de controlar o vácuo é criando projetos de base de contentor que movem para dentro para reduzir o volume de contentor interno, por meio disto diminuindo o vácuo interno. Tais projetos de base podem ser passivos ou ativos. Um projeto de base passivo permite que a força interna do vácuo crie o movimento para dentro do painel de base. Os projetos de base ativos requerem a uso de uma força mecânica externa para reposicionar ou inverter a base para dentro. Exemplos de projetos de base passivos ativos podem ser encontrados nos seguintes documentos de patente U.S., cada um dos quais está atribuído à Amcor e está no presente documento incorporado por referência: Patente U.S. Número 6.942.116 intitulada "Estrutura de Base de Contentor Responsiva a Forças Relativas a Vácuo". e emitida em 13 de Setembro de 2005; Pedido U.S. Número 15/350.558 depositado em 14 de Novembro de 2016 (Publicação Número 20170096249 publicada em 06 de Abril de 2017) intitulado "Base de Contentor Leve"; e Pedido U.S. Número 15/505.525 depositado em 21 de Fevereiro de 2017 intitulado "Base de Base de contentor que Inclui Diafragma Atuante Hemisférico".[0008] Various methods have been developed to address the internal container vacuum created by hot fill processing, such as vacuum panels, nitrogen dosing, compressible ribs, and the like. One such method of controlling vacuum is by creating container base designs that move inward to reduce the internal container volume, thereby decreasing the internal vacuum. Such base designs can be passive or active. A passive base design allows the internal force of the vacuum to create the inward movement of the base panel. Active base designs require the use of an external mechanical force to reposition or invert the base inward. Examples of active passive base designs can be found in the following U.S. patent documents, each of which is assigned to Amcor and is hereby incorporated by reference: U.S. Patent Number 6,942,116 entitled "Container Base Structure Responsive to Vacuum-Related Forces." and issued September 13, 2005; U.S. Application Number 15/350,558 filed November 14, 2016 (Publication Number 20170096249 published April 6, 2017) entitled “Lightweight Container Base”; and U.S. Application Number 15/505,525 filed February 21, 2017 entitled “Container Base Base Including Hemispherical Actuating Diaphragm.”
[0009] Com os métodos de enchimento a quente, a base é invertidaapós o contentor ter sido cheio, tampado e resfriado. O reposicionamento da base pode ocorrer, por exemplo, em uma máquina de etiquetagem ao mesmo tempo que uma etiqueta externa é aplicada no contentor, ou em uma estação dedicada após o contentor ter sido suficientemente resfriado para aproximadamente 36°C (98°F) oumenos. Apesar dos métodos de enchimento a quente correntes serem adequados para o uso pretendido, estes estão sujeitos a aperfeiçoamentos. Os presentes ensinamentos vantajosamente proveem métodos de enchimento de enchimento a quente aperfeiçoados que proveem numerosas vantagens, tais como aquelas no presente documento descritas e como alguém versado na técnica reconhecerá.[0009] With hot-fill methods, the base is inverted after the container has been filled, capped and cooled. Repositioning of the base may occur, for example, in a labeling machine at the same time an external label is applied to the container, or in a dedicated station after the container has been sufficiently cooled to approximately 36°C (98°F) or less. Although current hot-fill methods are adequate for their intended use, they are subject to improvement. The present teachings advantageously provide improved hot-fill filling methods that provide numerous advantages, such as those described herein and as one skilled in the art will recognize.
[0010] Esta seção provê um sumário geral da descrição, e não éuma descrição abrangente de seu escopo total ou todas as suas características.[0010] This section provides a general summary of the description, and is not a comprehensive description of its full scope or all of its features.
[0011] Um método para enchimento a quente de um contentorpolimérico com produto aquecido. O método inclui inverter mecanicamente uma base do contentor polimérico antes do produto aquecido resfriar de modo a criar uma pressão positiva dentro do contentor.[0011] A method for hot filling a polymeric container with heated product. The method includes mechanically inverting a base of the polymeric container before the heated product cools so as to create a positive pressure within the container.
[0012] Áreas de aplicabilidade adicionais ficarão aparentes dadescrição no presente documento provida. A descrição e exemplos específicos neste sumário estão destinadas para propósitos de ilustração somente e are não pretendem limitar o escopo da presente descrição.[0012] Additional areas of applicability will become apparent from the description provided herein. The description and specific examples in this summary are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the present description.
[0013] Os desenhos no presente documento descritos são parapropósitos ilustrativos somente de selecionar modalidades e não todas as possíveis implementações, e não pretendem limitar o escopo da presente descrição.[0013] The drawings described herein are for illustrative purposes only of select embodiments and not all possible implementations, and are not intended to limit the scope of the present description.
[0014] Figura 1 ilustra um contentor polimérico preenchível deacordo com os presentes ensinamentos;[0014] Figure 1 illustrates a fillable polymeric container in accordance with the present teachings;
[0015] Figura 2A é uma vista em seção transversal de uma base docontentor da Figura 1 em uma configuração de pré-enchimento;[0015] Figure 2A is a cross-sectional view of a base of the container of Figure 1 in a pre-fill configuration;
[0016] Figura 2B é uma vista em seção transversal de outra basede contentor de acordo com os presentes ensinamentos em uma configuração de pré-enchimento;[0016] Figure 2B is a cross-sectional view of another container base in accordance with the present teachings in a pre-fill configuration;
[0017] Figura 2C é uma vista em seção transversal de uma base decontentor adicional de acordo com os presentes ensinamentos em uma configuração de pré-enchimento;[0017] Figure 2C is a cross-sectional view of an additional container base in accordance with the present teachings in a pre-fill configuration;
[0018] Figura 3A é uma vista em seção transversal da base docontentor da Figura 1 em uma configuração de pós-enchimento,invertida;[0018] Figure 3A is a cross-sectional view of the base of the container of Figure 1 in a post-fill configuration, inverted;
[0019] Figura 3B é uma vista em seção transversal da base decontentor da Figura 2B em uma configuração de pós-enchimento,invertida;[0019] Figure 3B is a cross-sectional view of the container base of Figure 2B in a post-fill configuration, inverted;
[0020] Figura 3C é uma vista em seção transversal da base decontentor da Figura 2C em uma configuração de pós-enchimento, invertida;[0020] Figure 3C is a cross-sectional view of the container base of Figure 2C in a post-fill configuration, inverted;
[0021] Figura 4 ilustra um método de acordo com os presentes ensinamentos para inverter uma base de contentor de um contentor enchido a quente com produto antes do produto resfriar de modo a criar pressão positiva no contentor; e[0021] Figure 4 illustrates a method in accordance with the present teachings for inverting a container base of a container hot-filled with product before the product cools so as to create positive pressure in the container; and
[0022] Figura 5 ilustra uma resposta de pressão de um contentorcheio de acordo com os presentes ensinamentos por meio de que uma base do contentor é invertida antes do resfriamento de um produto enchido a quente se comparado com a resposta de pressão de um contentor cheio de acordo com um método da técnica precedente por meio de que a base do contentor é invertida somente após o produto enchido a quente é resfriado.[0022] Figure 5 illustrates a pressure response of a container filled in accordance with the present teachings whereby a base of the container is inverted prior to cooling of a hot-filled product as compared to the pressure response of a container filled in accordance with a prior art method whereby the base of the container is inverted only after the hot-filled product is cooled.
[0023] Números de referência correspondentes indicam partescorrespondentes através de todas diversas vistas dos desenhos.[0023] Corresponding reference numerals indicate corresponding parts throughout the various views of the drawings.
[0024] Modalidades exemplares serão agora descritas maistotalmente com referência aos desenhos acompanhantes.[0024] Exemplary embodiments will now be described more fully with reference to the accompanying drawings.
[0025] Com referência inicial à Figura 1, um contentor exemplar quepode ser enchido a quente de acordo com os presentes ensinamentos como ilustrado no número de referência 10. O contentor 10 pode ter qualquer forma adequada (tal como redondo, oval, retangular, quadrado, triangular, pentagonal, hexagonal, octogonal ou poligonal) e qualquer tamanho (tal como qualquer tamanho adequado entre 263 gramas e 3628 gramas (10 onças e 128 onças). O contentor 10 pode ser enchido a quente com qualquer produto adequado, como qualquer bebida ou alimento adequado. Apesar do método de enchimento a quente dos presentes ensinamentos ser descrito em conjunto com o contentor 10, qualquer contentor adequado com uma base de inversão pode ser usado. Por exemplo, os seguintes documentos, os quais estão no presente documento incorporados por referência, descrevem contentores exemplares que podem ser enchidos a quente de acordo com os presentes ensinamentos: Pedido U.S. Número 15/350,558 depositado em 14 de Novembro de 2016 (Publicação Número 20170096249 publicado em 06 de Abril de 2017) intitulado "Base de Contentor Leve"; e Pedido U.S. Número 15/505,525 depositado em 21 de Fevereiro de 2017 intitulado "Base de Contentor Que Inclui Diafragma Atuante Hemisférico".[0025] Referring initially to Figure 1, an exemplary container that can be hot-filled in accordance with the present teachings is illustrated at reference numeral 10. Container 10 can be of any suitable shape (such as round, oval, rectangular, square, triangular, pentagonal, hexagonal, octagonal, or polygonal) and any suitable size (such as any suitable size between 10 ounces and 128 ounces). Container 10 can be hot-filled with any suitable product, such as any suitable beverage or food. Although the hot-fill method of the present teachings is described in conjunction with container 10, any suitable container with an inversion base can be used. For example, the following documents, which are hereby incorporated by reference, describe exemplary containers that can be hot-filled in accordance with the present teachings: U.S. Application Number 15/350,558 filed November 14, 2004; 2016 (Publication Number 20170096249 published April 6, 2017) entitled “Lightweight Container Base”; and U.S. Application Number 15/505,525 filed February 21, 2017 entitled “Container Base Incorporating Hemispherical Actuating Diaphragm.”
[0026] A Figura 1 ilustra o contentor 10 em uma configuraçãopreenchida, como soprado. O contentor 10 geralmente inclui uma porção de base 20, a qual suporta o contentor 10 em pé sobre uma superfície plana. Estendendo da base está uma parede lateral 22 de uma porção de corpo principal 24. A parede lateral 22 estende até uma porção de ressalto 26. A porção de ressalto 26 estende até um acabamento 30. O acabamento 30 define uma abertura 32 para um volume interno 34 do contentor 10. O volume interno 34 pode ser enchido a quente com qualquer produto adequado. Estendendo para fora de uma superfície externa do acabamento 30 está uma pluralidade de roscas 36, ou qualquer outra característica de fixação adequada, adequada para cooperar com um fechamento para fechar a abertura 32. No exemplo da Figura 1, o corpo principal 24 ainda inclui nervuras de parede lateral 40A, 40B, 40C, 40D, e 40E, as quais vantajosamente absorvem as forças de vácuo dentro do volume interno 34 do contentor 10. As nervuras de parede lateral 40A, 40B, 40C, 40D, e 40E são opcionais e assim não precisam ser incluídas em todas as aplicações.[0026] Figure 1 illustrates container 10 in a filled, as-blown configuration. Container 10 generally includes a base portion 20, which supports container 10 upright on a flat surface. Extending from the base is a sidewall 22 of a main body portion 24. Sidewall 22 extends to a shoulder portion 26. Shoulder portion 26 extends to a finish 30. Finish 30 defines an opening 32 to an internal volume 34 of container 10. Internal volume 34 may be hot-filled with any suitable product. Extending outward from an outer surface of the finish 30 are a plurality of threads 36, or any other suitable fastening feature, suitable to cooperate with a closure to close the opening 32. In the example of Figure 1, the main body 24 further includes sidewall ribs 40A, 40B, 40C, 40D, and 40E, which advantageously absorb vacuum forces within the internal volume 34 of the container 10. The sidewall ribs 40A, 40B, 40C, 40D, and 40E are optional and thus need not be included in all applications.
[0027] A base 20 geralmente inclui um calcanhar 52 e umasuperfície de apoio 56. Como no presente documento descrito, a base 20 é geralmente circular, mas a base 20 pode ter qualquer outra forma adequada. Por exemplo, a base 20 pode ser oval, retangular, quadrada, triangular, pentagonal, hexagonal, octogonal ou poligonal.[0027] The base 20 generally includes a heel 52 and a support surface 56. As described herein, the base 20 is generally circular, but the base 20 may have any other suitable shape. For example, the base 20 may be oval, rectangular, square, triangular, pentagonal, hexagonal, octagonal, or polygonal.
[0028] Com referência continuada à Figura 1, e referência adicionalà Figura 2A, características adicionais da base 20 serão agora descritas. As Figuras 2B e 2C ilustram bases adicionais 20 de acordo com os presentes ensinamentos. As Figuras 2A, 2B, e 2C ilustram bases 20 em configuração preenchida, como soprada.[0028] With continued reference to Figure 1, and further reference to Figure 2A, additional features of the base 20 will now be described. Figures 2B and 2C illustrate additional bases 20 in accordance with the present teachings. Figures 2A, 2B, and 2C illustrate bases 20 in a filled, as-blown configuration.
[0029] A superfície de apoio 56 circunda uma porção estendidacentral 60 da base 20. O calcanhar 52 e a superfície de apoio 56 juntos formam uma porção fixa 68. A porção fixa 68 transiciona para a porção estendida 60 em uma área definida por linhas Y e Y'. A porção estendida 60 e a porção fixa 68, assim como a base como soprada 20 em geral, podem ser formadas em qualquer modo adequado, tal como de acordo com os ensinamentos da Patente U.S. Número 8.313.686 emitida em 20 de novembro de 2012 intitulada "Base de Anel Flexível" e designada para Amcor Limited.[0029] The bearing surface 56 surrounds a central extended portion 60 of the base 20. The heel 52 and the bearing surface 56 together form a fixed portion 68. The fixed portion 68 transitions to the extended portion 60 in an area defined by lines Y and Y'. The extended portion 60 and the fixed portion 68, as well as the as-blown base 20 in general, may be formed in any suitable manner, such as in accordance with the teachings of U.S. Patent Number 8,313,686 issued November 20, 2012 entitled "Flexible Ring Base" and assigned to Amcor Limited.
[0030] Após o contentor 10 ter sido enchido a quente com qualquerproduto de enchimento a quente adequado, e antes do produto enchido a quente resfriar, a porção estendida 60 é mecanicamente invertida por qualquer dispositivo de inversão mecânica adequado de acordo com o método 110 dos presentes ensinamentos, os quais estão no presente documento descritos e ilustrados na Figura 5. Por exemplo e como ilustrado na Figura 2, uma haste de inversão 80 pode ser mecanicamente atuada para cima na direção da seta da Figura 2 de modo que uma superfície de contato 82 da haste de inversão 80 contacta a porção estendida 60 para empurrar a porção estendida 60 para dentro e inverter a porção estendida 60 para a posição invertida das Figuras 3A, 3B, 3C. A inversão mecânica pode ocorrer em uma máquina de tampamento após a tampa ser aplicada, ou em uma estação dedicada após o tampamento e antes de uma operação de resfriamento.[0030] After the container 10 has been hot-filled with any suitable hot-fill product, and before the hot-filled product cools, the extended portion 60 is mechanically inverted by any suitable mechanical inversion device in accordance with method 110 of the present teachings, which are herein described and illustrated in Figure 5. For example and as illustrated in Figure 2, an inversion rod 80 may be mechanically actuated upward in the direction of the arrow of Figure 2 so that a contact surface 82 of the inversion rod 80 contacts the extended portion 60 to push the extended portion 60 inward and invert the extended portion 60 to the inverted position of Figures 3A, 3B, 3C. The mechanical inversion may occur in a capping machine after the cap is applied, or in a dedicated station after capping and prior to a cooling operation.
[0031] Qualquer quantidade adequada de força de inversão podeser aplicada à base 20 para inverter a base 20. Por exemplo, a força de inversão pode ser 18 a 36 kg (40 a 80 libras). O material da base 20 pode ter qualquer espessura adequada, tal como uma espessura na faixa de 0,25 mm a 0,50 mm (0,010 polegadas a 0,020 polegadas). A área de inversão da base 20 pode ser menor do que 50% de uma área de superfície projetada total da base 20. A base 20 pode ter uma faixa relativamente maior de peso de material de base, tal como em comparado com contentores cheios por um processo pelo qual a base é invertida somente após o resfriamento, devido a um módulo de flexão aumentado da base 20 em temperaturas de material mais altas, o que permite uma força de inversão relativamente mais baixa e força de reversão mais alta após o resfriamento.[0031] Any suitable amount of inversion force may be applied to the base 20 to invert the base 20. For example, the inversion force may be 18 to 36 kg (40 to 80 pounds). The material of the base 20 may have any suitable thickness, such as a thickness in the range of 0.25 mm to 0.50 mm (0.010 inches to 0.020 inches). The inversion area of the base 20 may be less than 50% of a total projected surface area of the base 20. The base 20 may have a relatively larger range of base material weights, such as compared to containers filled by a process whereby the base is inverted only after cooling, due to an increased flexural modulus of the base 20 at higher material temperatures, which allows for a relatively lower inversion force and higher inversion force after cooling.
[0032] A Figura 4 ilustra um método 110 de acordo com ospresentes ensinamentos para enchimento a quente de um contentor polimérico com um produto aquecido. O método 110 está no presente documento descrito com referência ao contentor exemplar 10. No entanto, o método 110 pode ser usado para encher a quente qualquer outro contentor adequado que tem uma base flexível. Contentores exemplares adicionais com bases flexíveis que podem ser enchidos a quente usado o método 110 estão descritos nas seguintes referências, as quais estão no presente documento incorporadas por referência: Pedido U.S. Número 15/350.558 depositado em 14 de Novembro de 2016 (Publicação Número 2017-0096249 publicado em 06 de Abril de 2017) intitulado " Base de Contentor Leve"; e Pedido U.S. Número 15/505.525 depositado em 21 de Fevereiro de 2017 intitulado "Base de contentor que Inclui Diafragma de Atuação Hemisférico". Qualquer outro contentor adequado com uma base flexível pode ser enchido a quente de acordo com o método 110 também.[0032] Figure 4 illustrates a method 110 in accordance with the present teachings for hot filling a polymeric container with a heated product. Method 110 is described herein with reference to exemplary container 10. However, method 110 may be used to hot fill any other suitable container that has a flexible base. Additional exemplary containers with flexible bases that may be hot filled using method 110 are described in the following references, which are hereby incorporated by reference: U.S. Application Number 15/350,558 filed November 14, 2016 (Publication Number 2017-0096249 published April 6, 2017) entitled “Lightweight Container Base”; and U.S. Application Number 15/505,525 filed February 21, 2017 entitled “Container Base Including Hemispherically Actuated Diaphragm.” Any other suitable container with a flexible base may be hot filled according to Method 110 as well.
[0033] Com referência ao bloco 120, o contentor 10 é primeiroenchido com qualquer produto aquecido adequado. O produto aquecido pode ser qualquer bebida adequada para alimento, por exemplo. O produto pode ser aquecido para qualquer temperatura adequada, tal como qualquer temperatura adequada na faixa de 73°C a 96°C (165°F a 205°F), tal como aproximadamente 85°C (185°F), o que aquece o material do contentor 10 acima da temperatura de transição de vidro de material (Tg) no bloco 130. Por exemplo, a temperatura de transição de vidro de PET está tipicamente na faixa de 66°C a 81°C (152°F a 178°F). Quando o material de contentor 10 está acima da temperatura de transição de vidro, este torna-se mais flexível devido a uma diminuição no módulo de flexão do material. Com referência ao bloco 140, após o contentor 10 ser enchido a quente, a abertura de contentor 32 do contentor (10) é fechada em qualquer modo adequado, tal como prendendo qualquer fechamento adequado (por exemplo, tampa) no acabamento 30, tal como através de cooperação entre o fechamento e as roscas 36 do acabamento 30.[0033] Referring to block 120, container 10 is first filled with any suitable heated product. The heated product may be any suitable beverage or food, for example. The product may be heated to any suitable temperature, such as any suitable temperature in the range of 73°C to 96°C (165°F to 205°F), such as approximately 85°C (185°F), which heats the material of container 10 above the material's glass transition temperature (Tg) at block 130. For example, the glass transition temperature of PET is typically in the range of 66°C to 81°C (152°F to 178°F). When the material of container 10 is above the glass transition temperature, it becomes more flexible due to a decrease in the material's flexural modulus. Referring to block 140, after container 10 is hot filled, container opening 32 of container (10) is closed in any suitable manner, such as by attaching any suitable closure (e.g., lid) to finish 30, such as through cooperation between the closure and threads 36 of finish 30.
[0034] Após o contentor 10 ter sido fechado (isto é, tampado) nobloco 140, o método 110 prossegue para o bloco 150. No bloco 150, a base 20 do contentor 10 é mecanicamente invertida enquanto o produto enchido a quente está ainda em uma temperatura elevada (isto é, antes de ser deixado esfriar) para criar uma pressão positiva dentro do contentor 10. O contentor 10 pode ser mecanicamente invertido em qualquer modo adequado, tal como com a haste de inversão 80 (ou qualquer outro dispositivo de inversão adequado) para mover a base 20 da posição como soprada das Figuras 2A, 2B, 2C para a posição invertida das Figuras 3A, 3B, 3C. Esta inversão mecânica é executada enquanto o produto enchido a quente está ainda na temperatura na qual o produto foi enchido a quente, ou em uma temperatura próxima da temperatura na qual o produto foi enchido a quente. Por exemplo, se o produto foi enchido a quente em uma temperatura aquecida dentro da faixa de 82°C a 96°C (180°F a 205°F), a inversão mecânica é executada enquanto o produto ainda está dentro da faixa de 82°C a 96°C (180°F a 205°F). Se o produto foi enchido a quente a 85°C (185°F), a inversão mecânica é executada enquanto o produto está ainda a 85°C (185°F), ou aproximadamente 85°C (185°F). A inversão mecânica pode também ser executada antes da base 20 resfriar para uma temperatura abaixo da temperatura de transição de vidro do material do contentor 10, como 66°C a 81°C (152°F a 178°F) para PET.[0034] After container 10 has been closed (i.e., capped) at block 140, method 110 proceeds to block 150. At block 150, base 20 of container 10 is mechanically inverted while the hot-filled product is still at an elevated temperature (i.e., before being allowed to cool) to create a positive pressure within container 10. Container 10 may be mechanically inverted in any suitable manner, such as with inversion rod 80 (or any other suitable inversion device) to move base 20 from the as-blown position of Figures 2A, 2B, 2C to the inverted position of Figures 3A, 3B, 3C. This mechanical inversion is performed while the hot-filled product is still at the temperature at which the product was hot-filled, or at a temperature close to the temperature at which the product was hot-filled. For example, if the product was hot filled at a heated temperature within the range of 180°F to 205°F (82°C to 96°C), mechanical inversion is performed while the product is still within the range of 180°F to 205°F (82°C to 96°C). If the product was hot filled at 185°F (85°C), mechanical inversion is performed while the product is still at 185°F (85°C), or approximately 185°F (85°C). Mechanical inversion may also be performed before the base 20 cools to a temperature below the glass transition temperature of the container material 10, such as 152°F to 178°F (66°C to 81°C) for PET.
[0035] Após a base 20 ter sido mecanicamente invertida no bloco150, o método 110 prossegue para o bloco 160. No bloco 160 o contentor 10 e o produto no mesmo são resfriados, o que resulta em uma pressão negativa (vácuo) sendo formada dentro do contentor 10. O contentor 10 e o produto podem ser resfriados em qualquer modo adequado, tal como passando o contentor 10 através de um túnel de resfriamento, o qual pulveriza água sobre o contentor 10 para resfriar o contentor 10 e o produto, conforme o contentor 10 passa através do túnel de resfriamento. O contentor 10 e o produto neste podem ser resfriados para qualquer temperatura adequada, tal como aproximadamente 36°C (98°F). Com referência ao bloco 170, após o contentor 10 ser resfriado no bloco 160, o contentor 10 pode opcionalmente ser etiquetado e embalado juntamente com uma pluralidade de contentores adicionais, tal como contentores adicionais enchidos a quente de acordo com o método 110.[0035] After the base 20 has been mechanically inverted at block 150, the method 110 proceeds to block 160. At block 160 the container 10 and the product therein are cooled, which results in a negative pressure (vacuum) being formed within the container 10. The container 10 and the product may be cooled in any suitable manner, such as by passing the container 10 through a cooling tunnel, which sprays water onto the container 10 to cool the container 10 and the product as the container 10 passes through the cooling tunnel. The container 10 and the product therein may be cooled to any suitable temperature, such as approximately 36°C (98°F). Referring to block 170, after container 10 is cooled in block 160, container 10 may optionally be labeled and packaged together with a plurality of additional containers, such as additional containers hot-filled according to method 110.
[0036] A Figura 5 ilustra a resposta de pressão de um contentorexemplar 10 cheio de acordo com o método 110 (ver linha de gráfico para "Pré-resfriamento de Inversão de Base"), se comparada com a resposta de pressão quando o contentor exemplar 10 é enchido a quente de acordo com um método da técnica precedente (ver linha de gráfico para "Inversão de Base Após Resfriamento (Técnica Precedente)") na qual a base 20 é invertida somente após o contentor 10 e o produto enchido resfriaram. A pressão dentro do contentor 10 gradualmente aumenta o tempo de etapa 0 para aproximadamente o tempo de etapa 30 como um resultado do contentor 10 sendo tampado. Na letra de referência A, após o contentor 10 ter enchido e tampado de acordo com os blocos 120 e 140 do método 110, a base 20 é mecanicamente invertida de acordo com o bloco 150, o que resulta em um pico de pressão B. O pico de pressão B cria uma pressão positiva dentro do contentor 10. A pressão positiva continua, como ilustrado em C, até aproximadamente o tempo 50 ou 55. Assim de aproximadamente o tempo de 30 quando a base 20 é mecanicamente invertida em A, até aproximadamente o tempo de etapa 55 no final do período C, o contentor 10 tem uma pressão positiva, o que vantajosamente reduz a possibilidade do contentor 10 ser amassado ou danificado. Após o período C, o contentor 10 experimenta uma pressão negativa (vácuo) em D devido ao contentor 10 sendo resfriado, tal como no bloco 160 do método 110.[0036] Figure 5 illustrates the pressure response of an exemplary container 10 filled according to method 110 (see graph line for "Base Inversion Pre-Cooling"), as compared to the pressure response when exemplary container 10 is hot filled according to a prior art method (see graph line for "Base Inversion After Cooling (Prior Art)") in which base 20 is inverted only after container 10 and filled product have cooled. The pressure within container 10 gradually increases from stage time 0 to approximately stage time 30 as a result of container 10 being capped. In reference letter A, after container 10 has been filled and capped in accordance with blocks 120 and 140 of method 110, base 20 is mechanically inverted in accordance with block 150, which results in a pressure spike B. Pressure spike B creates a positive pressure within container 10. The positive pressure continues, as illustrated at C, until approximately time 50 or 55. Thus from approximately time 30 when base 20 is mechanically inverted at A, until approximately time step 55 at the end of period C, container 10 has a positive pressure, which advantageously reduces the possibility of container 10 being crushed or damaged. After period C, container 10 experiences a negative pressure (vacuum) at D due to container 10 being cooled, as in block 160 of method 110.
[0037] Em contraste com um exemplo do contentor 10 sendoenchido de acordo com o método 110 (ver linha do gráfico da Figura 5 para "Pré-Resfriamento de Inversão de Base"), quando o contentor 10 é enchido a quente por um método da técnica precedente, no qual a base 20 é invertida após o resfriamento (ver linha de gráfico para "Inversão de Base Após Resfriamento (Técnica Precedente)"), subsequente a um tempo de etapa de aproximadamente 30 na letra de referência A, a falta de inversão mecânica significa que o pico de pressão positiva B não ocorrerá, e ao invés a duração de pressão positiva dentro do contentor 10 dura por um período de tempo relativamente curto, designado na Figura 5 como C'. No, ou logo antes do, tempo de etapa 40, a pressão negativa (vácuo) é formada até quase o tempo de etapa 80, ver letra de referência D'. Assim, de aproximadamente o tempo de etapa 40 até aproximadamente o tempo de etapa 80 (designado em D') o contentor 10 enchido a quente de acordo com o método da técnica precedente está sujeito a ser amassado ou de outro modo danificado durante o transporte e manipulação. O pico de pressão positiva B' ocorre aproximadamente no tempo de etapa 80 após o contentor 10 ter sido resfriado, e a base 20 ter sido invertida, de acordo com qualquer método de enchimento da técnica precedente adequado. O pico de pressão positiva B ' é de duração muito curta, e o contentor 10 rapidamente retorna para um estado de pressão negativa (vácuo).[0037] In contrast to an example of container 10 being filled according to method 110 (see graph line of Figure 5 for "Base Inversion Pre-Cooling"), when container 10 is hot filled by a prior art method in which base 20 is inverted after cooling (see graph line for "Base Inversion After Cooling (Prior Art)"), subsequent to a step time of approximately 30 in reference letter A, the lack of mechanical inversion means that the positive pressure peak B will not occur, and instead the duration of positive pressure within container 10 lasts for a relatively short period of time, designated in Figure 5 as C'. At or just prior to step time 40, negative pressure (vacuum) is built up until approximately step time 80, see reference letter D'. Thus, from about step time 40 to about step time 80 (designated at D') the container 10 hot-filled according to the prior art method is subject to being crushed or otherwise damaged during shipping and handling. The positive pressure peak B' occurs at about step time 80 after the container 10 has been cooled, and the base 20 has been inverted, according to any suitable prior art filling method. The positive pressure peak B' is of very short duration, and the container 10 quickly returns to a negative pressure (vacuum) state.
[0038] O método 110 provê numerosas vantagens. Por exemplo,invertendo a base 20 antes do produto enchido a quente resfriar, uma pressão positiva dentro do contentor 10 é criada. A pressão positiva reforça o contentor 10 para impedir danos amassados indesejados e possíveis danos conforme o contentor 10 é transportado após enchimento, tal como através de um túnel de resfriamento que pulveriza água sobre o contentor 10 para esfriar o contentor 10 conforme o contentor 10 passa através do túnel. Conforme o contentor 10 esfria, a pressão dentro do contentor 10 diminui e transiciona de uma pressão positiva quando o contentor e o produto estão quentes, para uma pressão negativa (vácuo) quando o contentor 10 é resfriado. Assim, a inversão da base de contentor 20 após enchimento a quente e tampamento quando o contentor 10 e o produto estão ainda quentes, tal como aproximadamente 85°C (185°F), cria uma pressão positiva dentro contentor 10, o que vantajosamente reduz a possibilidade do contentor 10 ser amassado ou de outro modo danificado durante o processamento após enchimento a quente. O contentor resfriado 10 sob vácuo final vantajosamente reduz o derramamento e transportamento quando o contentor 10 é aberto pelo consumidor. Isto resolve qualquer problema de derramamento quando um contentor que tem uma pressão positiva dentro é aberto.[0038] Method 110 provides numerous advantages. For example, by inverting base 20 before the hot-filled product cools, a positive pressure within container 10 is created. The positive pressure reinforces container 10 to prevent unwanted denting and possible damage as container 10 is transported after filling, such as through a cooling tunnel that sprays water onto container 10 to cool container 10 as container 10 passes through the tunnel. As container 10 cools, the pressure within container 10 decreases and transitions from a positive pressure when the container and product are hot, to a negative pressure (vacuum) when container 10 is cooled. Thus, inverting the container base 20 after hot filling and capping when the container 10 and product are still hot, such as approximately 85°C (185°F), creates a positive pressure within the container 10, which advantageously reduces the possibility of the container 10 being crushed or otherwise damaged during processing after hot filling. The cooled container 10 under final vacuum advantageously reduces spillage and carryover when the container 10 is opened by the consumer. This solves any spillage problem when a container that has a positive pressure within is opened.
[0039] A inversão da base 20, enquanto o contentor 10 e o produtoenchido a quente estão ainda quentes, tal como em uma temperatura de aproximadamente 85°C (185°F), vantajosamente requer menos força de inversão devido ao material polimérico do contentor 10 estando relativamente mais macio se comparado quando o contentor 10 está frio. Uma vez que o resfriador 10 e o produto enchido a quente esfriaram, uma quantidade de força relativamente maior é requerida para reverter a base 20 porque a base 20 terá aumentado em rigidez quando resfriada, o que vantajosamente ajuda a manter a integridade do contentor 10 durante a paletização, transporte ou queda.[0039] Inverting the base 20 while the container 10 and the hot-filled product are still hot, such as at a temperature of approximately 85°C (185°F), advantageously requires less inverting force because the polymeric material of the container 10 is relatively softer compared to when the container 10 is cold. Once the cooler 10 and the hot-filled product have cooled, a relatively greater amount of force is required to invert the base 20 because the base 20 will have increased in stiffness as it cools, which advantageously helps maintain the integrity of the container 10 during palletizing, shipping, or dropping.
[0040] A descrição acima das modalidades foi provida parapropósitos de ilustração e descrição. Não é pretendido ser exaustivo ou limitar a descrição. Os elementos ou características individuais de uma modalidade específica geralmente não estão limitados àquela modalidade específica, mas, onde aplicável, são intercambiáveis e podem ser usados em uma modalidade selecionada, mesmo que não seja especificamente mostrado ou descrito. Os mesmos também podem ser variados em muitos modos. Tais variações não devem ser consideradas como um afastamento da descrição, e todas tais modificações pretendem ser incluídas no escopo da descrição.[0040] The above description of embodiments has been provided for purposes of illustration and description. It is not intended to be exhaustive or limiting of the description. Individual elements or features of a specific embodiment are generally not limited to that specific embodiment, but where applicable, are interchangeable and may be used in a selected embodiment even if not specifically shown or described. They may also be varied in many ways. Such variations are not to be considered as a departure from the description, and all such modifications are intended to be included within the scope of the description.
[0041] Modalidades exemplares são providas de modo que estadescrição seja extensa e conduza totalmente o escopo para aqueles versados na técnica. Numerosos detalhes específicos são apresentados como exemplos de componentes, dispositivos e métodos específicos, para prover uma compreensão extensa de modalidades da presente descrição. Será aparente para aqueles versados na técnica que detalhes específicos não precisam ser usados, que modalidades exemplares podem ser incorporadas em muitas diferentes formas e que nenhuma deve ser considerada para limitar o escopo desta descrição. Em algumas modalidades exemplares, processos bem conhecidos, estruturas de dispositivos bem conhecidas e tecnologias bem conhecidas não estão descritos em detalhes.[0041] Exemplary embodiments are provided so that this description is comprehensive and fully encompasses the scope of this description for those skilled in the art. Numerous specific details are presented as examples of specific components, devices, and methods to provide a comprehensive understanding of embodiments of the present description. It will be apparent to those skilled in the art that specific details need not be used, that exemplary embodiments may be embodied in many different forms, and that none should be construed to limit the scope of this description. In some exemplary embodiments, well-known processes, well-known device structures, and well-known technologies are not described in detail.
[0042] A terminologia no presente documento usada é para opropósito de descrever modalidades exemplares específica somente e não pretendem ser limitante. Como no presente documento usadas, as formas singulares "um", "uma" e "o" podem ser pretendidas incluir as formas plurais também, a menos que o contexto claramente indique de outro modo. Os termos "compreende", "compreendendo", "incluindo" e "tendo" são inclusivos e, portanto, especificam a presença de características, inteiros, etapas, operações, elementos, e/ou componentes declarados, mas não excluem a presença ou adição de uma ou mais outras características, inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou seus grupos. As etapas de método, processos, e operações no presente documento descritas não devem ser consideradas como necessariamente requerendo o seu desempenho na ordem específica discutida ou ilustrada, a menos que especificamente identificado como uma ordem de desempenho. Será também compreendido que etapas adicionais ou alternativas podem ser usadas.[0042] The terminology used herein is for the purpose of describing specific exemplary embodiments only and is not intended to be limiting. As used herein, the singular forms "a", "an", and "the" may be intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. The terms "comprises", "comprising", "including", and "having" are inclusive and therefore specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, and/or components, but do not exclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, and/or groups thereof. The method steps, processes, and operations described herein should not be construed as necessarily requiring their performance in the specific order discussed or illustrated, unless specifically identified as an order of performance. It will also be understood that additional or alternative steps may be used.
[0043] Quando um elemento ou camada é referido como sendo"sobre", "engajado a", "conectado a" ou "acoplado a" outro elemento ou camada, este pode estar diretamente sobre, engatado, conectado ou acoplado no outro elemento ou camada, ou elementos ou camadas intervenientes podem estar presentes. Em contraste, quando um elemento é referido como sendo "diretamente sobre", "diretamente engajado a", "diretamente conectado a" ou "diretamente acoplado a" outro elemento ou camada, podem não existir elementos ou camadas intervenientes presentes. Outras palavras usadas para descrever a relação entre elementos devem ser interpretadas em um modo similar (por exemplo, "entre" versus "diretamente entre", "adjacente" versus "diretamente adjacente" etc.). Como no presente documento usado, o termo "e/ou" inclui qualquer e todas as combinações de um ou mais dos itens listados associados.[0043] When an element or layer is referred to as being "on", "engaged to", "connected to" or "coupled to" another element or layer, it may be directly on, engaged, connected or coupled to the other element or layer, or intervening elements or layers may be present. In contrast, when an element is referred to as being "directly on", "directly engaged to", "directly connected to" or "directly coupled to" another element or layer, there may be no intervening elements or layers present. Other words used to describe the relationship between elements should be interpreted in a similar manner (e.g., "between" versus "directly between", "adjacent" versus "directly adjacent", etc.). As used herein, the term "and/or" includes any and all combinations of one or more of the associated listed items.
[0044] Apesar dos termos primeiro, segundo, terceiro, etc. poderemser usados no presente documento para descrever vários elementos, componentes, regiões, camadas de e/ou seções, estes elementos, componentes, regiões, camadas de e/ou seções não devem ser limitados por estes termos. Estes termos podem ser somente usados para distinguir um elemento, componente, região, camada ou seção de outra região, camada ou seção. Termos tais como "primeiro", "segundo" e outros termos numéricos, quando no presente documento usados não implicam uma sequência ou ordem, a menos que claramente indicado pelo contexto. Assim, um primeiro elemento, componente, região, camada ou seção abaixo discutidos poderiam ser denominados um segundo elemento, componente, região, camada ou seção sem afastar dos ensinamentos das modalidades exemplares.[0044] Although the terms first, second, third, etc. may be used herein to describe various elements, components, regions, layers and/or sections, these elements, components, regions, layers and/or sections are not to be limited by these terms. These terms may only be used to distinguish one element, component, region, layer or section from another region, layer or section. Terms such as "first", "second" and other numerical terms, when used herein, do not imply a sequence or order unless clearly indicated by the context. Thus, a first element, component, region, layer or section discussed below could be referred to as a second element, component, region, layer or section without departing from the teachings of the exemplary embodiments.
[0045] Termos espacialmente relativos, tais como "interno","externo", "sob", "abaixo", "inferior", "acima", "superior", e similares, podem ser no presente documento usados para facilidade de descrição para descrever uma relação de um elemento ou característica com outro(s)elemento (s) ou característica(s) como ilustrados nas figuras. Termos espacialmente relativos podem ser pretendidos abranger diferentes orientações do dispositivo em uso ou operação além da orientação apresentada nas figuras. Por exemplo, se o dispositivo nas figuras for invertido, elementos descritos como "abaixo" ou "sob" outros elementos ou características seriam então orientados "acima" dos outros elementos ou características. Assim, o termo exemplar "abaixo" pode abranger tanto uma orientação acima quanto abaixo. O dispositivo pode ser de outro modo orientado (girado de 90 graus ou em outras orientações) e os descritores espacialmente relativos no presente documento usados interpretados consequentemente.[0045] Spatially relative terms such as "inside", "outside", "under", "below", "lower", "above", "above", and the like may be used herein for ease of description to describe a relationship of one element or feature to other element(s) or feature(s) as illustrated in the figures. Spatially relative terms may be intended to encompass different orientations of the device in use or operation other than the orientation shown in the figures. For example, if the device in the figures were inverted, elements depicted as "below" or "under" other elements or features would then be oriented "above" the other elements or features. Thus, the exemplary term "below" may encompass both an above and below orientation. The device may be otherwise oriented (rotated 90 degrees or in other orientations) and the spatially relative descriptors used herein interpreted accordingly.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US2017/052727WO2019059912A1 (en) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | Method of inverting container base prior to cooling |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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