IT201900015599A1 - Apparato e procedimento di formatura per formare contenitori a partire da preforme realizzate in materiale termoplastico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:

“APPARATO E PROCEDIMENTO DI FORMATURA PER FORMARE

CONTENITORI A PARTIRE DA PREFORME REALIZZATE IN

MATERIALE TERMOPLASTICO”

La presente invenzione si riferisce ad un apparato e ad un procedimento di formatura per formare contenitori a partire da preforme realizzate in materiale termoplastico.

Secondo la tecnica nota, una macchina per stiro-soffiaggio comprende una pluralità di stazioni di lavoro, ciascuna con uno stampo di formatura. Al di là delle varianti di progetto, ciascuno stampo comprende due semistampi che riproducono la forma delle pareti laterali del contenitore e un elemento di fondo che riproduce la forma della base del contenitore da ottenere.

Una preforma termoplastica, precedentemente riscaldata in un forno, viene introdotta in uno degli stampi e l’imbocco viene sigillato mediante un elemento di chiusura - il "sigillo" o ugello di soffiaggio - attraverso il quale l'aria compressa viene soffiata all'interno della preforma.

Nella fase iniziale del processo di formatura, il sigillo invia aria a media pressione (massimo 15-16 bar) nella preforma e, contemporaneamente, un'asta di stiro viene gradualmente introdotta nella preforma fino a raggiungere il fondo.

Questo passaggio viene generalmente definito "pre-soffiaggio".

Dopo aver toccato il fondo, l'asta di stiro continua il suo movimento lineare in modo da stirare la preforma fino a raggiungere sostanzialmente la lunghezza desiderata del contenitore da ottenere.

Successivamente, il sigillo soffia aria ad alta pressione (circa 40 bar) in modo da espandere la preforma finché aderisce alle pareti interne dei semistampi e all’elemento di fondo. Questo soffiaggio ad alta pressione è la fase di "soffiaggio” vera e propria, che segue il "pre-soffiaggio".

Contemporaneamente, l'asta di stiro si ritrae finché esce dal contenitore. Al termine del processo di formatura, l'aria all'interno del contenitore viene scaricata, di nuovo attraverso il sigillo. Il sigillo viene quindi rimosso dal contenitore.

La zona del collo della preforma deve preferibilmente essere mantenuta a duna temperatura inferiore a 60°C (a seconda della geometria e del materiale della preforma) al fine di contrastare l'elevata forza assiale della fase di soffiaggio a 40 bar.

Per questo motivo, sono già note unità di riscaldamento con un circuito di raffreddamento per raffreddare la zona del collo delle preforme.

Ad esempio, il documento WO01/49075 descrive un forno a infrarossi con schermi per impedire alla radiazione di raggiungere la zona del collo e con mezzi per inviare aria verso i colli.

Un'altra soluzione, nota da WO2009/003687, prevede la creazione di un flusso d'aria fredda verso i colli delle preforme.

Il processo di formatura per stiro-soffiaggio risulta ad elevato consumo d'aria.

A volte, parte dell'aria esausta del soffiaggio viene recuperata e usata per il pre-soffiaggio nei cicli successivi.

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione è quello di proporre un apparato ed un procedimento di formatura per formare contenitori a partire da preforme realizzate in materiale termoplastico, che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra menzionati.

In particolare, lo scopo della presente invenzione è proporre un apparato ed un procedimento di formatura per formare contenitori a partire da preforme realizzate in materiale termoplastico, che abbiano un ridotto impatto ambientale rispetto alle soluzioni note.

Il compito tecnico dichiarato e gli oggetti specificati sono sostanzialmente conseguiti mediante un apparato di formatura per formare contenitori a partire da preforme realizzate in materiale termoplastico, ciascuna preforma avendo un corpo tubolare ed un collo, l'apparato di formatura comprendendo:

- una unità di riscaldamento per riscaldare il corpo delle preforme;

- una unità di stiro-soffiaggio per stiro-soffiare il corpo riscaldato delle preforme iniettando aria pressurizzata al loro interno in modo da ottenere i contenitori, l'unità di soffiaggio avendo una linea di recupero per l'aria esausta pressurizzata,

caratterizzato dal fatto che comprende una sorgente d'aria raffreddata configurata per inviare aria verso il collo delle preforme riscaldate, la sorgente d'aria raffreddata essendo alimentata dall'aria esausta pressurizzata proveniente da detta linea di recupero.

In particolare, la sorgente d'aria raffreddata è configurata per separare un gas pressurizzato in due flussi d'aria, che sono un primo flusso di aria che raggiunge una temperatura minima di almeno -10°C e un secondo flusso di aria che raggiunge una temperatura massima di 80°C.

In accordo con una forma realizzativa preferita, l'unità di riscaldamento ha una configurazione lineare in cui le preforme avanzano lungo un primo percorso lineare, seguito da un percorso curvo o arcuato, seguito da un secondo percorso lineare parallelo al primo percorso lineare.

L'unità di riscaldamento comprende mezzi per erogare l'aria proveniente dalla sorgente d'aria raffreddata.

In particolare, i mezzi per erogare l'aria comprendono almeno un tubo lineare disposto lungo uno dei percorsi lineari dell'unità di riscaldamento. Preferibilmente, i mezzi per erogare l'aria comprendono due tubi lineari rispettivamente disposti lungo l'uno e l'altro dei percorsi lineari.

In accordo con una forma realizzativa, i mezzi per erogare l'aria comprendono un tubo arcuato disposto lungo il percorso arcuato.

In accordo con una forma realizzativa, l'apparato di formatura comprende un riduttore di pressione configurato per ridurre la pressione dell'aria esausta tra 0,5 bar e 7 bar. Il riduttore di pressione è disposto a monte della sorgente d'aria raffreddata.

Preferibilmente, l'apparato di formatura comprende inoltre una unità di trasferimento interposta tra l'unità di riscaldamento e l'unità di stirosoffiaggio. L'unità di trasferimento è dotata di mezzi per afferrare le preforme per il loro collo.

Il compito tecnico dichiarato e gli oggetti specificati sono sostanzialmente raggiunti da un procedimento per formare contenitori a partire da preforme realizzati in materiale termoplastico, ciascuna preforma avendo un corpo tubolare e un collo, detto procedimento comprendendo le fasi di:

- riscaldare il corpo delle preforme;

- stiro-soffiare il corpo riscaldato delle preforme iniettando aria pressurizzata al loro interno in modo da ottenere i contenitori;

- scaricare l'aria esausta pressurizzata dopo lo stiro-soffiaggio, caratterizzato dal fatto che comprende una fase di raffreddare il collo delle preforme mediante l'invio dell'aria esausta pressurizzata precedentemente raffreddata.

In accordo con una forma realizzativa, il collo delle preforme riscaldate viene raffreddato prima di stiro-soffiare il corpo riscaldato delle preforme. In accordo con una forma realizzativa, le preforme vengono manipolate afferrando il loro collo. La fase di raffreddare viene eseguita almeno prima di afferrare il collo delle preforme riscaldate.

In accordo con una forma realizzativa, la fase di raffreddare si sovrappone ad almeno parte della fase di riscaldare.

In accordo con una forma realizzativa, la fase di raffreddare viene eseguita quando la fase di riscaldare sta per finire.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno più evidenti dalla descrizione approssimativa, e quindi non restrittiva di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un apparato e di un procedimento di formatura per formare contenitori a partire da preforme realizzate in materiale termoplastico, come illustrati nelle unite figure che sono dettagliate qui di seguito:

- la figura 1 illustra una vista in pianta di una forma realizzativa di un apparato di formatura per formare contenitori a partire da preforme realizzate in materiale termoplastico, secondo la presente invenzione; - la figura 2 illustra un'altra forma realizzativa dell'apparato di formatura di figura 1.

Con riferimento alle figure, il numero 1 identifica un apparato di formatura per formare contenitori a partire da preforme realizzte in materiale termoplastico.

Una preforma comprende un corpo tubolare, che è sottoposto a formatura per stiro-soffiaggio, e un collo o finish che non è sagomato.

L'apparato di formatura 1 comprende una unità di riscaldamento 2 per riscaldare il corpo delle preforme e una unità di stiro-soffiaggio 3 per stirosoffiare il corpo riscaldato delle preforme.

Ad esempio, l'unità di riscaldamento 2 include un sistema di lampade in modo che le preforme siano riscaldate per irraggiamento. In alternativa o in aggiunta alle lampade, il riscaldamento avviene mediante convezione forzata d'aria calda. L'unità di riscaldamento 2 (o forno) ha preferibilmente una configurazione lineare.

Le preforme sono riscaldate nel forno 2 in modo che, quando lasciano il forno, abbiano un profilo termico predefinito atto a consentire la formatura mediante stiro-soffiaggio.

L'unità di stiro-soffiaggio 3 comprende una pluralità di stazioni, ognuna delle quali è dotata di uno stampo avente una cavità per alloggiare una preforma e un ugello di soffiaggio che è configurato per iniettare aria pressurizzata nella preforma.

In particolare, l'unità di stiro-soffiaggio 3 è configurata per eseguire due iniezioni d'aria nel corpo delle preforme, che sono:

- pre-soffiaggio: iniezione ad una pressione massima di circa 15-16 bar; - soffiaggio: iniezione ad una pressione massima di circa 40 bar.

Al termine di queste fasi, l'aria viene scaricata attraverso gli ugelli di soffiaggio in una linea di recupero L.

Nelle forme realizzative descritte e illustrate nel presente documento, l'unità di stiro-soffiaggio 3 è preferibilmente del tipo a giostra rotante. In alternativa, può essere del tipo lineare.

Tra l'unità di riscaldamento 2 e l'unità di stiro-soffiaggio 3 è interposta una unità di trasferimento 4, preferibilmente una stella di trasferimento.

La stella di trasferimento 4 è dotata di mezzi per afferrare le preforme per il loro collo.

Vantaggiosamente, il collo delle preforme riscaldate viene mantenuto ad una temperatura inferiore a quella del loro corpo mediante un flusso d'aria proveniente da una sorgente d'aria raffreddata 5 che viene alimentata dall'aria esausta proveniente dalla linea di recupero L.

In particolare, il raffreddamento del collo delle preforme riscaldate consente di afferrare le preforme in uscita dall'unità di riscaldamento 2 senza danneggiarle.

In accordo con una forma realizzativa preferita, la sorgente d'aria raffreddata 5 è un dispositivo meccanico che è configurato per separare un gas pressurizzato in due flussi, vale a dire un primo flusso d'aria (fredda) che raggiunge una temperatura minima di almeno -10°C ed un secondo flusso d'aria (calda) che raggiunge una temperatura massima di 80°C.

Ad esempio, per la sorgente d'aria raffreddata 5 può essere usata una tecnologia nota, ad esempio un vortex.

L'aria esausta nella linea di recupero L ha solitamente una pressione compresa fra 3 bar e 16 bar, che può essere alimentata alla sorgente d'aria raffreddata 5. Preferibilmente, prima di alimentare la sorgente d'aria raffreddata 5, la pressione dell'aria esausta viene ridotta mediante un riduttore di pressione 6. In particolare, il riduttore di pressione 6 è configurato per fornire aria avente una pressione compresa tra 0,5 bar e 7 bar.

In accordo con forme realizzative alternative, lungo la linea di recupero L possono essere presenti uno o più filtri per filtrare l'aria esausta.

Il forno 2 ha preferibilmente una configurazione lineare in cui le preforme avanzano lungo un primo percorso lineare, seguito da un percorso curvo o arcuato, seguito da un secondo percorso lineare. Il primo percorso lineare e il secondo percorso lineare sono paralleli.

Il forno 2 comprende mezzi per erogare 7a, 7b l'aria proveniente dalla linea di recupero L, in particolare dalla sorgente d'aria raffreddata 5. Preferibilmente, i mezzi per erogare 7a, 7b l'aria comprendono un primo tubo lineare 7a e un secondo tubo lineare 7b, paralleli tra loro e aventi un'estensione allungata.

Il primo tubo lineare 7a è disposto lungo il primo percorso lineare e il secondo tubo lineare 7b è disposto lungo il secondo percorso lineare. In accordo con la forma realizzativa illustrata in figura 1, la sorgente d'aria raffreddata 5 invia aria solo a uno dei tubi lineari, ad esempio al primo tubo lineare 7a. Il secondo tubo lineare 7b può essere alimentato da altre sorgenti.

In accordo con la forma realizzativa illustrata in figura 2, la sorgente d'aria raffreddata 5 invia aria sia al primo sia al secondo tubo 7a, 7b.

In accordo con una forma realizzativa alternativa (non illustrata), i mezzi per erogare 7a, 7b l'aria comprendono anche un tubo arcuato disposto lungo il percorso arcuato. Anche il tubo arcuato è alimentato dalla sorgente d'aria raffreddata 5.

Preferibilmente, la sorgente d'aria raffreddata 5 è montata vicino ai mezzi di erogazione 7a, 7b, cioè a uno dei tubi.

I tubi 7a, 7b possono avere ugelli di erogazione di forma e dimensioni diverse. Possono anche prevedere fori (invece di ugelli) per erogare aria. In tutte le forme realizzative, può essere previsto l'uso di uno o più ventilatori o altri sistemi di raffreddamento tradizionali in aggiunta alla sorgente d'aria raffreddata 5.

Il procedimento per formare contenitori a partire da preforme realizzate in materiale termoplastico, secondo la presente invenzione, è descritto sotto. Il procedimento comprende le fasi di:

- riscaldare il corpo delle preforme;

- stiro-soffiare il corpo riscaldato delle preforme iniettando aria pressurizzata al loro interno in modo da ottenere i contenitori;

- scaricare l'aria esausta pressurizzata dello stiro-soffiaggio.

Originalmente, l'aria esausta viene recuperata, cioè usata per raffreddare il collo delle preforme riscaldate.

L'aria esausta pressurizzata viene precedentemente raffreddata e quindi inviata al collo delle preforme riscaldate.

L'aria esausta è già compressa (fra 3-16 bar) e può essere collegata direttamente al riduttore di pressione 6.

Per ogni preforma riscaldata, la fase di raffreddare i colli si sovrappone almeno parzialmente alla fase di riscaldare.

In accordo con una forma realizzativa, la fase di raffreddare viene eseguita quando la preforma riscaldata sta per uscire dal forno 2, ciò significa appena prima che venga afferrata dai mezzi di presa dell'unità di trasferimento 4.

In accordo con una forma realizzativa alternativa, il collo di ciascuna preforma viene mantenuto raffreddato durante l'intero passaggio della preforma nel forno 2.

Dalla descrizione fatta, le caratteristiche dell’apparato e del procedimento di formatura per formare contenitori a partire da preforme realizzate in materiale termoplastico secondo la presente invenzione sono chiaramente evidenti, così evidenti risultano i vantaggi.

In particolare, la soluzione proposta consente di recuperare l'aria di scarico dalla fase di soffiaggio e di usarla per raffreddare il collo delle preforme.

Ciò riduce l'impatto ambientale rispetto alle soluzioni note.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato di formatura (1) per formare contenitori a partire da preforme realizzate in materiale termoplastico, ciascuna preforma avendo un corpo tubolare e un collo, detto apparato di formatura (1) comprendendo: - una unità di riscaldamento (2) per riscaldare il corpo delle preforme; - una unità di stiro-soffiaggio (3) per stiro-soffiare il corpo riscaldato delle preforme iniettando aria pressurizzata al loro interno in modo da ottenere detti contenitori, detta unità di soffiaggio (3) avendo una linea di recupero (L) per l'aria esausta pressurizzata, caratterizzato dal fatto che comprende una sorgente d'aria raffreddata (5) configurata per inviare aria verso il collo delle preforme riscaldate, detta sorgente d'aria raffreddata (5) essendo alimentata dall'aria esausta pressurizzata proveniente da detta linea di recupero (L).
2. 2. Apparato di formatura (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta sorgente d'aria raffreddata (5) è configurata per separare un gas pressurizzato in due flussi d'aria, che sono un primo flusso d'aria che raggiunge una temperatura minima di almeno -10°C e un secondo flusso d'aria che raggiunge una temperatura massima di 80°C.
3. 3. Apparato di formatura (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta unità di riscaldamento (2) ha una configurazione lineare in cui le preforme avanzano lungo un primo percorso lineare, seguito da un percorso curvo o arcuato, seguito da un secondo percorso lineare parallelo al primo percorso lineare, detta unità di riscaldamento (2) comprendendo mezzi per erogare (7a, 7b) l'aria proveniente da detta sorgente d'aria raffreddata (5).
4. 4. Apparato di formatura (1) secondo la rivendicazione 3, in cui detti mezzi per erogare (7a, 7b) l'aria comprendono almeno un tubo lineare (7a) disposto lungo uno di detti percorsi lineari dell'unità di riscaldamento (2).
5. 5. Apparato di formatura (1) secondo la rivendicazione 4, in cui detti mezzi per erogare (7a, 7b) l'aria comprendono due tubi lineari (7a, 7b) rispettivamente disposti lungo l'uno e l'altro di detti percorsi lineari.
6. 6. Apparato di formatura (1) secondo le rivendicazioni da 3 a 5, in cui detti mezzi per erogare (7a, 7b) l'aria comprendono un tubo arcuato disposto lungo detto percorso arcuato.
7. 7. Apparato di formatura (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un riduttore di pressione (6) configurato per ridurre la pressione dell'aria esausta fra 0,5 bar e 7 bar, detto riduttore di pressione (6) essendo disposto a monte della sorgente d'aria raffreddata (5).
8. 8. Apparato di formatura (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una unità di trasferimento (4) interposta tra l'unità di riscaldamento (2) e l'unità di stiro-soffiaggio (3), detta unità di trasferimento (4) essendo dotata di mezzi per afferrare le preforme per il loro collo.
9. 9. Procedimento per formare contenitori a partire da preforme realizzate in materiale termoplastico, ciascuna preforma avendo un corpo tubolare e un collo, detto procedimento comprendendo le fasi di: - riscaldare il corpo delle preforme; - stiro-soffiare il corpo riscaldato delle preforme iniettando aria pressurizzata al loro interno in modo da ottenere detti contenitori; - scaricare l'aria esausta pressurizzata dopo lo stiro-soffiaggio, caratterizzato dal fatto che comprende una fase di raffreddare il collo delle preforme mediante l'invio dell'aria esausta pressurizzata precedentemente raffreddata.
10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, in cui il collo delle preforme riscaldate viene raffreddato prima di stiro-soffiare il corpo riscaldato delle preforme.
11. 11. Procedimento secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui le preforme vengono manipolate afferrando il loro collo, la fase di raffreddare essendo eseguita almeno prima di afferrare il collo delle preforme riscaldate.
12. 12. Procedimento secondo la rivendicazione 9, in cui la fase di raffreddare si sovrappone ad almeno parte della fase di riscaldare.
13. 13. Procedimento secondo la rivendicazione 9, in cui la fase di raffreddare viene eseguita quando la fase di riscaldare sta per finire.