ITMI20090489A1

ITMI20090489A1 - MALE PERFECTED FOR PREFORM MOLDS AND PREFORMATION OBTAINED BY IT.

Info

Publication number: ITMI20090489A1
Application number: IT000489A
Authority: IT
Inventors: Gianfilippo Pagliacci
Original assignee: Concordia Dev Srl
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2010-09-28

Description

MASCHIO PERFEZIONATO PER STAMPI DI PREFORME E PREFORMA OTTE-NUTA CON ESSO MALE PERFECTED FOR MOLDS OF PREFORMS AND PREFORM OTTE-NUTA WITH IT

DESCRIZIONE DESCRIPTION

CAMPO DELL'INVENZIONE FIELD OF THE INVENTION

La presente invenzione si riferisce ad un maschio utilizzato nella fabbricazione di preforme mediante un processo di stampaggio ad iniezione ed alla preforma ottenuta con tale stampo. In particolare l'invenzione riguarda preforme destinate alla successiva produzione di bottiglie di ogni genere e dimensione, mediante un processo di soffiatura in stampo. The present invention refers to a male used in the manufacture of preforms by means of an injection molding process and to the preform obtained with this mold. In particular, the invention relates to preforms intended for the subsequent production of bottles of all kinds and sizes, by means of a blow molding process.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE STATE OF THE PRIOR ART

Come è ben noto agli esperti del ramo, la produzione di bottiglie o boccioni in materiale plastico è ad oggi quasi esclusivamente effettuata mediante un processo in due fasi che comporta da una parte la preventiva produzione di semilavorati cavi di forma sostanzialmente cilindrica, conosciuti appunto come preforme, e dall'altra parte la soffiatura in stampo di tali preforme per ottenere le bottiglie finite. As is well known to those skilled in the art, the production of plastic bottles or jugs is nowadays almost exclusively carried out by means of a two-phase process which involves on the one hand the preventive production of hollow semi-finished products having a substantially cylindrical shape, known precisely as preforms. , and on the other hand the blowing of these preforms into the mold to obtain the finished bottles.

Nella prima fase di tale processo viene dunque effettuata - in modo fortemente centralizzato e cioè presso pochi produttori specializzati - la produzione di preforme cave a forte spessore aventi dimensioni longitudinali e trasversali nel rapporto di circa 1:2 a 1:4 rispetto a quelle della bottiglia finita. Nella seconda fase del processo - che si svolge invece di regola presso lo stesso stabilimento dove avviene l'imbottigliamento del liquido da confezionare - le preforme cave vengono riscaldate ad una temperatura sufficiente ad ottenerne il necessario rammollimento, posizionate nella cavità di uno stampo raffreddato avente la forma della bottiglia finita, stirate fino alla lunghezza finale della bottiglia mediante un'asta di stiro che viene inserita all'interno della preforma, e quindi stampate per soffiatura mediante l'introduzione nella preforma riscaldata e stirata di uno o più flussi di aria compressa. In the first phase of this process the production of thick hollow preforms with longitudinal and transversal dimensions in the ratio of about 1: 2 to 1: 4 compared to those of the bottle is therefore carried out - in a highly centralized way, i.e. by a few specialized producers. over. In the second phase of the process - which usually takes place at the same plant where the liquid to be packaged is bottled - the hollow preforms are heated to a temperature sufficient to obtain the necessary softening, positioned in the cavity of a cooled mold having the shape of the finished bottle, stretched to the final length of the bottle by means of an stretching rod which is inserted inside the preform, and then blow molded by introducing one or more compressed air streams into the heated and stretched preform.

Questo sistema di produzione consente rilevanti e svariati vantaggi nell'intera catena di produzione, ben noti ai tecnici del settore e che qui non è dunque necessario richiamare, vantaggi che hanno determinato - come si è detto poc'anzi - la quasi generale adozione, a livello mondiale, di questo sistema di produzione per ottenere corpi cavi e in particolare bottiglie di ogni genere, conformazione e dimensione. This production system allows significant and various advantages in the entire production chain, well known to the technicians of the sector and which therefore it is not necessary to recall here, advantages that have determined - as mentioned above - the almost general adoption, to world level, of this production system to obtain hollow bodies and in particular bottles of all kinds, shapes and sizes.

In particolare, il processo sopra descritto ha trovato un'applicazione particolarmente felice con l'impiego di materiali plastici cristallini, quali ad esempio il PET (polietilentereftalato), che durante il processo di soffiatura subiscono un orientamento della struttura cristallina secondo due direzioni perpendicolari (bi-orientamento) tale da conferire alla bottiglia caratteristiche meccaniche particolarmente soddisfacenti, anche con spessori finali estremamente bassi del materiale. In particular, the process described above has found a particularly successful application with the use of crystalline plastic materials, such as for example PET (polyethylene terephthalate), which during the blowing process undergo an orientation of the crystalline structure according to two perpendicular directions (bi -orientation) such as to give the bottle particularly satisfactory mechanical characteristics, even with extremely low final thicknesses of the material.

Proprio per questo tipo di bottiglie si è dunque sviluppata una costante ricerca per ottimizzare il processo di fabbricazione sia dal punto di vista della riduzione - a parità di volume della bottiglia finale - della quantità di materiale plastico utilizzato, sia dal punto di vista della riduzione dei tempi di stampaggio. Entrambe queste circostanze concorrono infatti, in via principale, a determinare il costo finale della bottiglia. Precisely for this type of bottles, constant research has therefore been developed to optimize the manufacturing process both from the point of view of the reduction - for the same volume of the final bottle - of the quantity of plastic material used, and from the point of view of the reduction of molding times. In fact, both of these circumstances mainly contribute to determining the final cost of the bottle.

Fino ad oggi tale ricerca si è prevalentemente indirizzata da una parte su modifiche di forma della bottiglia finita (allo scopo di creare una maggiore stabilità di forma che compensasse la minor quantità di materiale) e, dall'altra parte, sulla messa a punto dei diversi parametri di stampaggio (rapporto di stiro della preforma, temperatura di riscaldamento, pressione dell'aria di soffiatura e simili). Until now, this research has mainly focused on the one hand on changes in the shape of the finished bottle (in order to create greater stability of shape that compensates for the lesser amount of material) and, on the other hand, on the fine-tuning of the different molding parameters (preform stretch ratio, heating temperature, blowing air pressure and the like).

Sostanzialmente invariata è rimasta invece nel tempo la forma delle preforme. Queste sono infatti costituite da un corpo cilindrico cavo, a spessore costante o variabile, la cui estremità aperta presenta già la conformazione finale della zona di collo della bottiglia - e quindi munita anche delle necessarie filettature per l'accoppiamento del tappo a vite - e la cui estremità chiusa presenta forme arrotondate di diverso disegno (per esempio sferica, parabolica o parabolo-conica, ellittica). Il corpo cilindrico della preforma ha in genere diametro esterno costante, anche se sono note preforme caratterizzate da due diversi diametri del corpo. The shape of the preforms has remained substantially unchanged over time. These are in fact made up of a hollow cylindrical body, of constant or variable thickness, whose open end already has the final conformation of the bottle neck area - and therefore also equipped with the necessary threads for coupling the screw cap - and the whose closed end has rounded shapes of different design (for example spherical, parabolic or parabolo-conical, elliptical). The cylindrical body of the preform generally has a constant external diameter, even if preforms characterized by two different body diameters are known.

Come si è detto sopra, la fabbricazione delle preforme avviene per stampaggio ad iniezione in stampi comprendenti una parte femmina a più cavità ed una parte maschio che presenta corrispondenti punzoni atti ad inserirsi in dette cavità per determinare la forma interna della preforma. In tutti gli stampi per preforme fino ad oggi noti, inoltre, al fine di ottenere la massima scorrevolezza della materia plastica fusa, le pareti interne della cavità e le pareti esterne del punzone maschio sono lavorate a macchina in modo da presentare un elevato grado di levigatezza. Tale lavorazione viene eseguita allo scopo di offrire un minimo attrito al flusso di materia plastica fusa in ingresso allo stampo e quindi ottenere la massima riduzione possibile dei tempi di riempimento dello stampo. As stated above, the manufacture of the preforms takes place by injection molding in molds comprising a female part with several cavities and a male part which has corresponding punches adapted to be inserted into said cavities to determine the internal shape of the preform. Furthermore, in all preform molds known up to now, in order to obtain the maximum smoothness of the molten plastic material, the internal walls of the cavity and the external walls of the male punch are machined in such a way as to present a high degree of smoothness. . This processing is carried out in order to offer a minimum friction to the flow of molten plastic material entering the mold and therefore to obtain the maximum possible reduction in the filling times of the mold.

Allo scopo di ridurre i tempi di stampaggio delle preforme, e in particolare i tempi di riempimento dello stampo, sono state già proposte e parzialmente utilizzate preforme con testa non sferica e, in particolare, con testa a forma conica, ellittica o parabolica. Tuttavia, i vantaggi in termine di riduzione dei tempi in sede di stampaggio, ottenuti grazie alla maggiore linearità del percorso di flusso del materiale plastico fuso (che viene infatti iniettato in corrispondenza dell'apice dell'estremità chiusa della preforma), non sono stati così significativi da giustificare i rilevanti oneri derivanti dalla modifica degli stampi predisposti per la produzione delle tradizionali preforme con testa emisferica. In order to reduce the molding times of the preforms, and in particular the mold filling times, preforms with a non-spherical head and, in particular, with a conical, elliptical or parabolic head, have already been proposed and partially used. However, the advantages in terms of reduction in molding times, obtained thanks to the greater linearity of the flow path of the molten plastic material (which is in fact injected at the apex of the closed end of the preform), were not so significant to justify the significant costs deriving from the modification of the molds prepared for the production of traditional preforms with hemispherical head.

PROBLEMA E SOLUZIONE PROBLEM AND SOLUTION

Scopo della presente invenzione è dunque quello di fornire uno stampo per preforme perfezionato che, pur consentendo una significativa riduzione dei tempi di riempimento dello stampo, non determini alcuna rilevante modifica della forma generale della preforma ottenuta con tale stampo. The object of the present invention is therefore to provide an improved mold for preforms which, while allowing a significant reduction in the filling times of the mold, does not cause any significant modification of the general shape of the preform obtained with this mold.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una preforma che presenti migliorate caratteristiche di trasmissione del calore nella fase di stampaggio per soffiatura e di compattamento del materiale al suo interno. A further object of the present invention is to provide a preform which has improved heat transmission characteristics in the blow molding and compacting of the material inside it.

Tali scopi vengono raggiunti, secondo la presente invenzione, mediante uno stampo per preforme il cui maschio presenta le caratteristiche definite nella allegata rivendicazione 1 e mediante una preforma avente le caratteristiche definite nella allegata rivendicazione 8. Ulteriori caratteristiche del maschio per stampo di preforme dell'invenzione sono definite nelle rivendicazioni secondarie. These objects are achieved, according to the present invention, by means of a mold for preforms whose male has the characteristics defined in the attached claim 1 and by means of a preform having the characteristics defined in the attached claim 8. Further characteristics of the male for preform mold of the invention are defined in the secondary claims.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno meglio evidenti dalla seguente descrizione di una preferita forma di esecuzione della stessa, illustrata nell'allegato disegno in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the following description of a preferred embodiment thereof, illustrated in the attached drawing in which:

fig. 1A è una vista laterale parziale di una prima forma di esecuzione di un maschio per stampi di preforme della presente invenzione; fig. 1A is a partial side view of a first embodiment of a male for preform molds of the present invention;

fig. 1B è una vista in pianta del maschio di fig. 1A; fig. 1B is a plan view of the male of fig. 1A;

fig. 2A è una vista laterale parziale di una seconda forma di esecuzione di un maschio per stampi di preforme della presente invenzione; fig. 2A is a partial side view of a second embodiment of a male for preform molds of the present invention;

fig. 2B è una vista in pianta del maschio di fig. 2A; fig. 2B is a plan view of the male of fig. 2A;

fig. 3A è una vista laterale parziale di una terza forma di esecuzione di un maschio per stampi di preforme della presente invenzione; fig. 3A is a partial side view of a third embodiment of a male for preform molds of the present invention;

fig. 3B è una vista in pianta del maschio di fig. 3A. fig. 3B is a plan view of the male of fig. 3A.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI PREFERITE FORME DI ATTUAZIONE DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED FORMS OF IMPLEMENTATION

A seguito di una serie di esperimenti condotti su stampi per preforme con maschi 1 di tipo cilindrico, la Richiedente ha potuto sorprendentemente constatare che - in modo del tutto difforme dal costante insegnamento della tecnica - è possibile ridurre significativamente il tempo di riempimento degli stampi di preforme se la superficie esterna del maschio, anziché essere una superficie liscia, presenta rigature 2 ad andamento longitudinale che si dipartono dall'apice del maschio, e cioè da quella zona del maschio situata, a stampo chiuso, in corrispondenza del punto di iniezione della materia plastica fusa. Dette rigature possono poi estendersi solo sulla testa arrotondata del maschio o proseguire anche lungo il corpo cilindrico dello stesso. Following a series of experiments carried out on molds for preforms with cylindrical-type taps 1, the Applicant was surprisingly able to ascertain that - in a completely different way from the constant teaching of the technique - it is possible to significantly reduce the filling time of the preform molds. if the external surface of the male, instead of being a smooth surface, has longitudinal grooves 2 that depart from the apex of the male, i.e. from that area of the male located, with the mold closed, in correspondence with the injection point of the plastic material purr. Said grooves can then extend only on the rounded head of the male or also continue along the cylindrical body of the same.

Le rigature 2 possono avere un andamento sostanzialmente rettilineo, come illustrato in fig. 1, seguendo le linee generatrici della testa emisferica e del corpo cilindrico del maschio, oppure possono essere rigature 2' che presentano un andamento ad elica nella sola testa emisferica, oppure ancora essere rigature 2" che presentano un andamento ad elica che si estende anche nella porzione cilindrica del maschio. The grooves 2 can have a substantially straight course, as illustrated in fig. 1, following the generating lines of the hemispherical head and of the cylindrical body of the male, or they can be grooves 2 'which have a helical pattern in the hemispherical head only, or they can also be grooves 2 "which have a helical pattern that also extends into the cylindrical portion of the male.

In ogni caso le rigature 2, 2' e 2" presentano una profondità compresa da 1 pm a 3 mm e preferibilmente da 10 pm a 300 pm. La profondità delle rigature 2, 2' e 2" deve infatti essere abbastanza grande da offrire un effetto di invito significativo allo scorrimento del materiale plastico fuso, ma non così grande da determinare effetti significativi di variazione dello spessore della bottiglia che viene ottenuta a partire dalla preforme stampata col nuovo maschio rigato dell'invenzione. In any case, the grooves 2, 2 'and 2 "have a depth between 1 pm to 3 mm and preferably from 10 pm to 300 pm. The depth of the grooves 2, 2' and 2" must in fact be large enough to offer a a significant invitation effect to the sliding of the molten plastic material, but not so great as to determine significant effects of variation in the thickness of the bottle which is obtained starting from the preform molded with the new ribbed male of the invention.

Si noterà che l'operazione di rigatura dei maschi richiede una lavorazione semplice e poco costosa e che non determina alcuna modifica nella forma generale della preforma ottenuta dallo stampo in cui vengono installati i maschi modificati secondo l'invenzione. Questo consente naturalmente di adottare i maschi rigati dell'invenzione con minimi investimenti da parte del produttore di preforme e, soprattutto, di adottare le nuove preforme così ottenute senza che l'utilizzatore delle stesse debba fare alcuna modifica né agli impianti di stampaggio per soffiatura che utilizzano tali preforme né alle diverse e complicate regolazioni di tali impianti. Lo scopo dell'invenzione è stato così pienamente raggiunto. It will be noted that the tap scoring operation requires simple and inexpensive processing and does not cause any modification in the general shape of the preform obtained from the mold in which the modified taps according to the invention are installed. This naturally makes it possible to adopt the ribbed taps of the invention with minimal investments by the preform manufacturer and, above all, to adopt the new preforms thus obtained without the user having to make any changes or to the blow molding systems that they use these preforms or the different and complicated adjustments of these plants. The object of the invention has thus been fully achieved.

In aggiunta a quanto sopra, si deve rimarcare che la preforma ottenuta da uno stampo in cui si utilizza il maschio per stampi di preforme secondo l'invenzione consente di ottenere rilevanti vantaggi nel processo di stampaggio per soffiatura e in particolare di raggiungere anche il secondo scopo dell'invenzione. Nella fase di soffiatura in stampo della preforma è infatti possibile conseguire una sensibile riduzione dei tempi di riscaldamento della preforma, grazie alla presenza delle rigature (2, 2', 2") che consentono - probabilmente a causa del ridotto spessore della preforma in corrispondenza delle stesse e della maggior area superficiale - una più rapida diffusione del calore nella preforma stessa. Il ciclo di produzione delle bottiglie ne viene quindi corrispondentemente abbreviato. In addition to the above, it should be noted that the preform obtained from a mold in which the tap for preform molds according to the invention is used allows to obtain significant advantages in the blow molding process and in particular to also achieve the second purpose of the invention. In the blow molding phase of the preform it is in fact possible to achieve a significant reduction in the heating times of the preform, thanks to the presence of the grooves (2, 2 ', 2 ") which allow - probably due to the reduced thickness of the preform in correspondence with the and of the greater surface area - a more rapid diffusion of the heat in the preform itself.The production cycle of the bottles is therefore correspondingly shortened.

Inoltre, come vantaggio aggiuntivo della presente invenzione, si è notato che il riempimento della preforma, durante il processo di fabbricazione della stessa per stampaggio ad iniezione con lo stampo che utilizza il maschio dell'invenzione, avviene con un maggior compattamento del materiale, grazie alle migliorate condizioni di flusso della plastica fusa sul maschio rigato. Ciò comporta, di conseguenza, migliorate caratteristiche meccaniche della bottiglia ottenuta dalla preforma dell'invenzione ed in particolare una maggiore resistenza allo stress cracking, una minore perdita di viscosità intrinseca del materiale, ed infine una migliore resistenza allo scoppio. Furthermore, as an additional advantage of the present invention, it has been noted that the filling of the preform, during the manufacturing process of the same by injection molding with the mold that uses the tap of the invention, takes place with a greater compaction of the material, thanks to the improved flow conditions of the molten plastic on the grooved male. This consequently entails improved mechanical characteristics of the bottle obtained from the preform of the invention and in particular a greater resistance to stress cracking, a lower loss of intrinsic viscosity of the material, and finally a better resistance to bursting.

S'intende comunque che l'invenzione non deve considerarsi limitata alla particolare disposizione illustrata sopra, che costituisce soltanto una forma di esecuzione esemplificativa di essa, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall'ambito di protezione dell'invenzione stessa, come definito dalle rivendicazioni che seguono. However, it is understood that the invention must not be considered limited to the particular arrangement illustrated above, which constitutes only an exemplary embodiment thereof, but that various variants are possible, all within the reach of a person skilled in the art, without thereby departing from the scope of the invention itself, as defined by the following claims.

Claims

CLAIMS 1) Male for preform molds of the type comprising a substantially cylindrical body ending with a rounded head whose apex, with the mold closed, is located at the injection point of the mold, characterized by the external surface of the male (1) it has grooves (2, 2 ', 2 ") which extend along the head, starting from said apex.

2) Male for preform molds as in claim 1), in which said grooves (2, 2 ', 2 ") extend, without solution of continuity, also on said body of the male.

3) Tap for preform molds as in claims 1) or 2), in which said grooves (2) extend along the generating lines of the head and body of the tap.

4) Tap for preform molds as in claims 1) or 2), in which said grooves (2 ') have a helical shape in correspondence with the head of the tap.

5) Male for preform molds as in claim 4), in which said grooves (2 ") have a helical shape also in correspondence with the body of the male.

6) Male for preform molds as in any one of the preceding claims, wherein the depth of said grooves is in the range from 1 µm to 3 mm.

7) Male for preform molds as in any one of claims 1) to 6), wherein the depth of said grooves is in the range from 10 µm to 300 µm.

8) Preform comprising a substantially cylindrical body ending with a rounded head whose apex, with the mold closed, is located at the injection point of the mold, characterized by the fact that the internal surface of the preform (1) has grooves (2, 2 ', 2 ") which extend along at least part of the preform, starting from said apex.

9) Preform as in claim 8), in which the depth of said grooves is in the range from 1 pm to 3 mm.

10) Preform as 9), wherein the depth of said grooves is in the range from 10 pm to 300 pm.