IT8225017A1 - Perfezionamento del contenitori in materiale termoplastico per bibite gassate e non gassate e dei metodi per ottenerli - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell?invenzione industriale avente per titolo: ''PERFEZIONAMENTO DEI CONTENITORI IN MATERIALE TERMOPLASTICO PER BIBITE GASSATE E NON GASSATE E DEI METODI PER OTTENERLI".

RIASSUNTO

I recipienti per contenere bibite gassate e non gassate realizzati con materiale termoplastico sono di estremo interesse per le loro caratte^ ristiche chimico-fisiche intrinseche, per la loro adattabilit? all?automatizzazione, per la loro leggerezza e per la mancanza di fragilit?. Tutto per? ? reso difficile per la anisotropia dei prodotti termoformati con un?unica direzione di formatura, cosa che causa degradazione nelle caratteristiche meccaniche rispetto alle spinte radiali.

II presente ritrovato supera ogni difficolt? con la termoformazione bidirezionale in tre fasi successive: stiramento essenzialmente longitudinale, stiramento trasversale centripeto di ritrazione termoregolata e, infine, stiramento di assestamento trasversale centrifugo.

Il sistema si realizza in maniera particolarmente valida su contenitori termoformati a forma di bottiglia rovesciata, conica oppure cilindrica, aperti sul fondo. Il fondo stesso potr? in seguito essere applicato secondo varie forme in corrispondenza dell?uso a cui i varii recipienti sono destinati. Tutti i contenitori a forma di bottiglia possono portare sul collo un diaframma chiuso di termoformatura, lacerabile al momento dell'uso oppure un bocchello tappato con tappo a pressione e strappo. In particolare si pu? realizzare un fondo reversibile in grado di espandersi verso l'esterno.sotto pressione e ritrarsi verso l'interno quando si elimina la pressione e/o si pratica il vuoto.

I contenitori termoformati possono all'occorrenza all'esterno essere im--permeabilizzati a particolari gas o vapori mediante strato riportato a vernice o da qualunque emulsione o mediante strato di materiali plastici aggiunti come barriera al gas.

DESCRIZIONE

E? cosa nota che la distribuzione di bevande gassate e non gassate sia passata essenzialmente all'uso di piccoli recipienti a chiusura automatica, quasi sempre a perdere, corrispondenti nella maggioranza dei casi a dosi individuali. In passato il mezzo di contenimento era costituito essenzialmente da bottigliette di vetro con chiusura a capsula metallica aggraffata con l'interposizione di una guarnizione di gomma.

Gli svantaggi del peso, della fragilit? oltre a quelli del costo rilevante di produzione e di trasporto erano evidenti.

Una seconda generazione di contenitori ? costituita dai barattoli metallici con coperchio e fondo aggraffato e con linea di strappo predeterminata ed azionabile manualmente.

Il vantaggio della scomparsa della fragilit?, abbinato ad un minor peso oltre al vantaggio estetico di una presentazione accattivante indipendente dal colore del contenuto, hanno fatto rapidamente espandere il loro consumo.

La sostituzione della banda di lamiera stagnata o verniciata con materiale termoplastico per alimenti, disponibile in lastra di qualunque spessore, anche in compound che assicurano la impermeabilit? anche ai gas, era particolarmente stimolante per il minor peso e per la migliore meccanizzazione che potevasi raggiungere. Infatti, la termoformatura nelle sue varie applicazioni permetteva facilmente di avere recipienti a bocca larga tipo barattolo, su cui si potevano applicare sia coperchi metallici che coperchi plastici con sezioni di apertura a strappo irreversibili, oppure anche con chiusura a strappo ma rinnovabili, ed altres? recipienti conici, cio? con bocca pi? larga del fondo.

Per la tecnologia di stampaggio dei barattoli si cita in particolare il breveto n. 20012 A/82,presentato dal titolare della presente domanda. In esso sono gi? determinate le condizioni di lavoro e le macchine per ottenere recipienti termoformati e in esso sono indicate le caratteristiche dei recipienti in plastica a spessore controllato.

In altro brevetto dello stesso titolare e precisamente nel brevetto n. 232934/82 ? precisato come si possa ottenere una buona ricopertura a tappo rinnovabile dopo lo strappo in concomitanza con una buona disposizione del fondo per il magazzinaggio e durante lo stesso uso della bevanda.

Tuttavia in generale nei processi di termoformatura il materiale viene stirato e bloccato in condizioniin cui le macromolecole sono preferenzialmente deformate nel senso dello stiramento, mentre perdono il reciproco aggancio laterale per cui il materiale diventa fortemente anisotropo, la resistenza agli sforzi radiali decade e possono insorgere fenomeni di inarcata fragilit? all?urto o alla flessione rapida.

Il tutto ? evidentemente nocivo allo scopo,a cui il contenitore per bibite deve servire.

Il presente ritrovato precisa invece un metodo di stampaggio, che elimina fortemente l?anisotropia conseguente ai processi di termoformatura finora noti. Il metodo ? poi particolarmente applicabile ad alcuni particolari forme, che rendono pi? facile l?applicazione del metodo stesso ed esse sono le forme a bottiglia stampate rovesciate col collo chiuso con sottili lamine da stampo o con foro calibrato per tappo a pressione reversibile, ma in ogni caso col fondo saldato, come si indicher? in seguito.

Il principio conduttore del sistema consiste nella constatazione che un recipiente ottenuto per intrusione dopo termoformatura perde la sua anisotropia se la sezione stirata viene ristretta e portata ad aderire contro un controstampo caldo. In queste condizioni per l?allentamento della tensione tangenziale e per il maggior grado di libert? conseguente al riscaldamento si ottiene un riassetto delle macromolecole tese.

Una successiva lenta riespansione a caldo permette ancora un assestamento ulteriore macromolecolare normale alle linee di stiramento iniziale.Ne consegue che il recipiente che secondo lo stampaggio ad unica fase longitudinale di termoformazione risultava alle pressioni radialmente fragile, dopo lo stampaggio con la termoformazione a stiramento bidirezionale risulta non soltanto non pi? fragile, ma ripiegabile lungo le generatrici.

Col trattamento descritto si sommano gli effetti di due stiramenti tangenziali, che provocano, specie nella parte superiore pi? sottile e pi? tensionata, un elevato incremento delle caratteristiche fisicomeccaniche, rendendo i recipienti molto pi? idonei alla loro funzione Una forma privilegiata di recipienti, che permette di applicare bene il sistema e che offre d?altro lato notevoli qualit? di presentazione coerenti con le abitudini diffuse al tempo delle bottigliette di vetro e tutt*ora gradite al consumatore, ? quella della bottiglia sia nella forma cilindrica sia, meglio ancora,,nella versione tronco-conica. L?accorgimento unico necessario ? che la chiusura e il riempimento deve avvenire dal fondo, mentre si ottiene una bottiglia a collo chiuso di sottile lamina automaticamente termoformata e tranciabile col tappo a pressione oppure chiusa dopo foratura e inserimento di un tappo estraibile a strappo e rinnovabile a pressione.

Secondo le necessit? dell?utente si possono realizzare sul fondo diverse versioni:

a) lamiu?.piana saldata ricavata da fogli di alluminio, di alluminio con carta, di carta con resina e varie loro combinazioni, versione consigliata per le bevande non gassate;

b) fondello imbutito di metallo aggraffato, consigliabile per bevande gassate;

c) fondo da lamine termoplastiche termoformate, bombato per resistere alla pressione con zona anulare di appoggio, saldato direttamente al corpo della bottiglia.

E? chiaro che i contenitori cos? realizzati permettono di conseguire numerosi vantaggi rispetto ai contenitori tradizionali di vetro-, di ceramica e di metallo? Citiamo:

1) Facile e poco costoso magazzinaggio delle scorte di recipienti, potendo addirittura immagazzinare le bobine e produrre in luogo i recipienti.

2) Nessun costo di reciclaggio, lavatura, sterilizzazione ecc., perch? l?eventuale recupero del materiale passa attraverso il riutilizzo della resina e non del recipiente,

3) Peso ridotto per il tipo di materiale e per la struttura,

4) Infrangibilit? ed elasticit? e quindi sicurezza in produzione, nel magazzinaggio e nel consumo.

5) Adattabilit? al riempimento e chiusura a catena secondo le varie linee attuali con poche varianti.

6) Costo ridotto.

7) possibilit? di produzione sul posto e al momento di utilizzazione. Molti vantaggi sono gi? proprii di altri recipienti in plastica, ma finora esisteva, troppo grave, il rischio di rotture longitudinali.

Un ulteriore miglioramento ? previsto secondo il presente ritrovato. E' possibile, infatti, quando occorre una forte impaermeabilit?, ad esempio all?ossigeno o all?anidride carbonica, usare per la termoformatura i noti fogli compositi di pi? ministrati di resina di caratteristiche chimico-fisiche diverse. Il presente ritrovato prevede altres? un procedimento di impermeabilizzazione meno costoso ed applicabile a posteriori sul recipiente termoformato, bench? l?isotropia abbia gi? ridotto la permeabilit? delle pareti.

E? infatti possibile indurre sul recipiente termoformato una pellicola esterna anche colorata di materiale impermeabilizzante mediante verniciatura di soluzione o di emulsione.

Per maggiore chiarimento del metodo e dei principi enunciati si descrive rapidamente il procedimento di base servendosi delle illustrazioni

di alcuni disegni, in cui:

a fig. 1 si vede schematizzata l'azione dello stampo in estensione longitudinale;

a fig. 2 si vede la fase di ritrazione radiale ed

? fig. 3 si vede la fase di espansione radiale di conformazione;

a fig.4 si vede il particolare dell'orificio di tenuta e del tappo

tranciante a pressione;

a fig. 5 si vede una particolare realizzazione di fondo reversibile;

a fig. 6 si vede invece una particolare realizzazione a fondo termoformato;

a fig. 7 si vede un?altra realizzazione a fondo metallico;

a fig.8 si vede la realizzazione del fondo piano autosaldabile.?

Si premette che il foglio di plastica (poliestere, resine tereftaliche, coestrusi od accoppiati, ??T, PATG o altre resine speciali) ? portato per irraggiamento alla temperatura di formatura secondo sistemi noti e qui non indicati. Il foglio 1 portato a temperatura corretta di formatura viene spinto verso il fondo dello stampo 2 per mezzo di un controstampo 3 tenuto a temperatura prossima alla temperatura di scorrimento e variabile a seconda del materiale usato e quindi si stira entro

una forma tronco-conica aperta, _ Quando il controstampo ha raggiunto il fondo dello stampo (vedi fig.l) con i consueti mezzi viene immessa pressione fra lo stampo e la pellicola divenuta tronco-conica spingendola secondo le frecce FI (vedi fig.2) ad aderire al controstampo termoregolato., ottenendo un recipiente di transizione convergente verso l'alto. Si pu? anche far ricorso al vuoto o ad integrazione della pressione col vuoto esercitato tra controstampo e lamina (frecce Vi). Dopo il tempo tecnico, che permette al foglio di stabilizzarsi, l'introduzione di pressione fra controstampo e lamina, e quindi agente secondo la freccia F2, risospinge la lamina centro la forma pi? o meno tronco-conica divergente verso l'alto dello stamrpo (vedi fig.3). Anche qui la pressione pu? essere sostituita o integrata dal vuoto fra stampo e lamina (frecce V2). Nelle figure schematiche ? stata indicata una forma generica del fondo,ma esso pu? essere ben realizzabile a collo di bottiglia 4 (vedi fig.4),in modo che sul fondo si realizzi una particolare zona di tenuta 5 costituita dalla lamina stessa,che per la trazione esercitata sul bordo del tappo 6 ? divenuta molto sottile,in modo che un noto tappo tranciante 7 pu? eliminarla quando venga fatto avanzare per spinta o per rotazione, ad esempio al momento dell'uso. Quando occorra si pu? pure realizzare un fondo flessibile sottile reversibile (vedi fig.5) in cui si permette l'espansione a recipiente in pressione (posiz.A), mentre dopo stampatura il fondo pu? rientrare per avere una comoda base di appoggio (posiz.B).

In particolare, ? conveniente realizzare ima forma tronco-conica con apertura dal lato grande, cio? dal fondo, mentre la testa o il collo sono realizzati completi durante la termoformazione. Quando si gradisca

Claims (5)

RIVENDICAZIONI

1) Metodo di produzione di contenitori, per bevande gassate o non gassate, essenzialmente a corpo conico o cilindrico, caratterizzato dal fatto di utilizzare lastre di qualunque materiale termoplastico mediante termoformatura a mezzo di controstampi a forma tronco-conica rovesciata, ossia con diametro maggiore verso l?alto, che spingono la lamina fino alla base dello stampo, dopo di che si provoca un controstiramento centripeto che porta la foglia ad aderire al controstampo termoregolato che determina un condizionamento termico del foglio, dopo di che ancora si sviluppa un?ulteriore fase di stiramento centrifugo verso lo stampo.

2) Contenitore in materiale termoplastico a forma di bottiglia, caratterizzato dall?essere stampato a.tforma rovesciata col metodo secondo rivendicazione 1, caratterizzato ancora dalla presenza di un foro sull'estremit? del collo chiuso da ima pellicola di sigillo ottenuta per stiramento profondo del materiale e quindi sottile e sfondabile con tappo a pressione oppure forata e risigillata con tappo a strappo, detto contenitore essendo caratterizzato ulteriormente dall'essere riempitile e richiudibile alla base, a seconda del tipo di bevande, con pellicola metallica, cellulosica e/o plastica saldato oppure con fondello plastico termoformato e saldato oppure con fondello metallico aggraffato oppure ancora con qualunque altro sistema atto a garantire adeguata resistenza alla pressione interna ed un appoggio stabile.

3) Contenitore come da rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di avere un fondo essenzialmente semisferico sporgente ma retraibile per garantire la massima resistenza alla pressione a recipiente pieno, ma atto ad essere ribaltabile all'interno dopo l'apertura, quando viene a cessare l'azione della pressione interna e pu? quindi garantire un appoggio stabile al contenitore stesso.

4) Contenitore come da rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di avere il fondo aggraffato con un fondello metallico privo di aperture a strappo.

5) Contenitore come da rivendicazioni 2, 3 e 4, caratterizzato dal fatto che,dopo essere termoformato secondo rivendicazione 1, allo scopo di aumentare l'effetto barriera ai gas senza ricorrere a film coestrusi, oppure in aggiunta ad essi il recipiente ? ricoperto da ima pellicola continua esterna con inchoistro e vernici speciali barriera, colorate oppure no per stampo col sistema flessografico, serigrafico o con altri qualsiasi sistemi.