ITMO20080271A1

ITMO20080271A1 - Metodo di fabbricazione

Info

Publication number: ITMO20080271A1
Application number: IT000271A
Authority: IT
Inventors: Alessandro Falzoni
Original assignee: Sacmi
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2010-04-24

Description

METODO DI FABBRICAZIONE

Background dell’invenzione

L’invenzione concerne un metodo per la fabbricazione di prodotti in plastica.

In modo specifico, ma non esclusivo, il metodo può essere utilizzato per realizzare tappi per contenitori dotati di una porzione a camicia e di una banda di garanzia destinata ad essere separata dalla porzione a camicia all’atto della prima apertura del contenitore (allo scopo di fornire una prova evidente della avvenuta apertura) per effetto della rottura di una zona di rottura agevolata. La banda di garanzia è in genere dotata di mezzi di contrasto che possono comprendere, a titolo esemplificativo me non esclusivo, una porzione ad aletta ripiegata verso l’interno; in particolare tali mezzi di contrasto possono essere configurati per formare uno o più elementi di riscontro che cooperano con almeno una sporgenza sul collo del contenitore al fine di distaccare la banda di garanzia alla prima apertura del contenitore.

È noto formare la suddetta zona di rottura agevolata utilizzando dispositivi di taglio che operano in modo da eseguire un taglio (continuo o discreto) lungo una zona circonferenziale della porzione a camicia.

Alcuni esempi di dispositivi di taglio di tipo noto utilizzati a questo scopo sono mostrati nelle pubblicazioni brevettuali EP 0619168, WO 99/17911, WO 00/44538, WO 2004/004993.

Uno dei problemi dei sistemi noti di formazione della zona di distacco agevolato di un tappo in plastica con banda di garanzia è rappresentato dal fatto di assicurare un taglio netto e preciso nel materiale plastico, in modo sia da evitare il rischio di distacco anticipato e indesiderato della banda di garanzia, sia nel contempo da garantire che all’atto della prima apertura del contenitore la banda venga distaccata correttamente, con facilità e in modo netto. Pertanto occorre o è almeno vantaggioso realizzare il taglio nel rispetto di precise tolleranze.

Un altro problema è quello di effettuare il taglio con rapidità al fine di incrementare la produttività.

Un ulteriore problema è quello di scegliere le condizioni idonee per il taglio in funzione del tipo di prodotto da tagliare, in particolare a seconda del tipo di materiale plastico e della forma del prodotto.

Un altro problema insorge nel caso in cui il taglio del materiale per formare la banda di garanzia venga effettuato in concomitanza (in genere immediatamente prima o immediatamente dopo) con l’esecuzione della piegatura meccanica guidata della eventuale porzione ad aletta, tale piegatura essendo effettuata in genere dopo lo stampaggio per portare tale porzione ad aletta (quando presente) nella configurazione di uso in cui essa è rivolta verso l’interno del tappo e verso l’alto (con riferimento alla configurazione di uso in cui il tappo chiude l’imboccatura superiore del contenitore disposto in piedi). Tale piegatura risulta in genere necessaria perché la porzione ad aletta nella configurazione di uso forma un sottosquadro che non consentirebbe l’estrazione dallo stampo. Se la fase di piegatura viene eseguita in prossimità, sia di luogo che di tempo, con la fase di taglio della banda di garanzia, vi è quindi il problema di trovare una condizione di lavoro idonea per il corretto svolgimento di entrambe le operazioni.

Sommario dell’invenzione

Uno scopo dell’invenzione è migliorare la tecnica nota nella soluzione di uno o più dei suddetti problemi.

Un altro scopo è fornire un metodo per fabbricare corpi in plastica, in particolare tappi, che sia di semplice, pratica ed economica attuazione.

Uno scopo ulteriore è provvedere un metodo per fabbricare prodotti in plastica dotati di una zona a distacco agevolato, in cui tale zona sia realizzabile in modo preciso e affidabile.

Un altro scopo ancora è rendere disponibile un prodotto in plastica, e un metodo per fabbricarlo, in cui un elemento distaccabile dal resto del corpo prodotto risulti collegato lungo una zona di distacco agevolato costruita in modo preciso.

Un vantaggio dell’invenzione è dare luogo ad un metodo di fabbricazione di un prodotto in plastica che sia attuabile con i sistemi di fabbricazione noti o con poche e semplici modifiche di tali sistemi.

Un altro vantaggio consiste in un metodo versatile in grado di eseguire in modo efficace una fase di asportazione di materiale in un prodotto in materiale plastico, in particolare un taglio preciso ed affidabile in un tappo in plastica, anche per diversi tipi di prodotti, ad esempio al variare del tipo di materiale e della forma del prodotto.

Un ulteriore vantaggio è fornire un metodo idoneo per la fabbricazione di tappi in plastica comprendenti, ciascuno, una banda di garanzia distaccabile alla prima apertura del contenitore.

Tali scopi e vantaggi ed altri ancora sono tutti raggiunti dal metodo secondo una o più delle rivendicazioni sotto riportate.

Secondo un esempio di attuazione dell’invenzione, un metodo di fabbricazione di un prodotto comprende le fasi di stampare un pezzo in un materiale plastico avente almeno una porzione camicia, di formare mediante asportazione di materiale sulla porzione camicia una zona di distacco agevolato che separa una porzione di bordo dal resto della porzione camicia, e di scegliere la temperatura del materiale plastico della porzione camicia alla quale viene eseguita tale asportazione di materiale in funzione di una temperatura di transizione fisica intermedia del materiale plastico.

La suddetta temperatura di transizione fisica intermedia potrebbe comprendere, ad esempio, la temperatura di transizione fisica di tipo alfa del materiale plastico.

La fase di asportazione di materiale, fase che forma una zona di distacco agevolato che separa una porzione di bordo da una porzione camicia, può essere eseguita in concomitanza, ad esempio prima o dopo o durante, una fase di piegatura guidata di una porzione sporgente che emerge dalla suddetta porzione di bordo.

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni che ne illustrano alcune forme esemplificative e non limitative di attuazione.

Le figure da 1A a 1E mostrano in successione cinque fasi della operazione di piegatura di una flangia anulare flessibile associata ad una banda anulare di sicurezza di un tappo in plastica.

La figura 2 è un diagramma che indica in modo qualitativo le variazioni del modulo di accumulo (storage modulus) E’ dei materiali, in particolare dei materiali polimerici, al variare della temperatura allo scopo di evidenziare le temperature di transizione nei materiali stessi.

La figura 3A è il diagramma delle variazioni del modulo di dissipazione in funzione della temperatura per tre diversi materiali plastici (HDPE, LDPE, EVA).

La figura 3B è il diagramma delle variazioni di Tan_delta (rapporto E’/E’’), ovverosia di un parametro che è indicativo della dissipazione di energia di un materiale e che è spesso chiamato smorzamento, per cinque diversi materiali ottenuti con miscele in diverse percentuali di PP (polipropilene) e EOC (copolimero etilene-ottene).

La figura 4 è un diagramma del modulo di accumulo E’, del modulo di dissipazione E’’ e del parametro di smorzamento Tan_delta, al variare della temperatura per un campione prelevato da un tappo in polipropilene.

La figura 5 è una sezione di un primo esempio realizzativo di un tappo in plastica ottenuto dopo la fase di piegatura della flangia.

La figura 6 è un particolare ingrandito di figura 5.

La figura 7 è una vista laterale di un secondo esempio di un tappo in plastica ottenuto dopo lo stampaggio e prima della fase di piegatura della flangia.

La figura 8 è una sezione del tappo di figura 7 secondo la traccia VIII-VIII di figura 9.

La figura 9 è una sezione del tappo di figura 7 secondo la traccia IX-IX di figura 8.

La figura 10 è un particolare ingrandito di figura 9.

La figura 11 è una sezione secondo la traccia XI-XI di figura 12 di un terzo esempio di un tappo in plastica ottenuto dopo la fase di piegatura della flangia.

La figura 12 è una sezione secondo la traccia XII-XII di figura 11.

La figura 13 è un particolare ingrandito di figura 12.

La figura 14 è una sezione di un quarto esempio di un tappo in plastica ottenuto dopo la fase di piegatura della flangia. La figura 15 mostra una sezione di un tappo in plastica dotato di una banda di garanzia distaccabile lungo una zona di rottura agevolata e dotato inoltre di mezzi di contrasto rigidi.

La figura 16 mostra una sezione di un tappo in plastica in cui la zona di distacco agevolato comprende una linea continua di taglio che si estende lungo una zona dotata di sporgenze che formano ponti di collegamento fra la banda di garanzia e il resto del tappo.

La figura 17 è un particolare ingrandito di figura 16.

La figura 18 mostra un particolare di un tappo in plastica dotato di una banda di garanzia delimitata da una linea continua di taglio.

Le figure 19A e 19B sono due parti di una vista in pianta dall’alto di un primo esempio di un impianto per la fabbricazione di tappi in plastica aventi una banda di sicurezza dotata di una flangia flessibile da ripiegarsi verso l’interno.

Le figure 20A e 20B sono due parti di una vista in pianta dall’alto di un secondo esempio di un impianto per la fabbricazione di tappi in plastica aventi una banda di sicurezza dotata di una flangia flessibile da ripiegarsi verso l’interno.

La figura 21 mostra uno schema di un dispositivo di piegatura utilizzabile nel metodo in oggetto per piegare la porzione ad aletta delle bande di garanzia di tappi in plastica.

La figura 22 mostra uno schema di un dispositivo di taglio utilizzabile nel metodo in oggetto per formare la zona di distacco agevolato delle bande di garanzia di tappi in plastica.

La figura 23 mostra in sezione un utensile di taglio utilizzabile nel metodo in oggetto per formare la zona di distacco agevolato delle bande di garanzia.

Descrizione dettagliata

Viene ora descritto un metodo per la fabbricazione di prodotti in plastica, in particolare per la fabbricazione di tappi per contenitori, come ad esempio per la fabbricazione di uno qualunque dei tappi illustrati nelle figure da 5 a 18. Il metodo comprende la fase di stampare un pezzo in un materiale plastico, ad esempio un materiale plastico semicristallino, in cui il pezzo stampato può avere almeno una porzione a camicia e una porzione di bordo (ad esempio di forma anulare) collegata alla porzione a camicia lungo una zona di connessione che può essere, ad esempio, di forma anulare (chiusa o aperta) o disposta lungo una regione ad estensione circonferenziale, e che può essere continua o discontinua (ad esempio a tratti). Come noto un tappo in plastica è di norma dotato di questa porzione a camicia che in genere (quando il tappo viene accoppiato ad un collo di un contenitore per chiuderne l’imboccatura superiore) circonda almeno una parte del collo. Tale porzione a camicia può essere dotata di una filettatura per l’accoppiamento a vite con il collo del contenitore. È possibile prevedere la fabbricazione altri tipi di tappi dotati di altri mezzi (di tipo noto) di accoppiamento con il contenitore (in alternativa o in aggiunta ai mezzi di accoppiamento a vite).

Questa fase di stampaggio può comprendere una operazione eseguita con mezzi di stampaggio e con modalità operative sostanzialmente di tipo noto. Tale stampaggio può comprendere una o più operazioni di stampaggio ad iniezione (eseguite con mezzi e modalità di tipo noto), oppure una o più operazioni di stampaggio a compressione (eseguite anch’esse con mezzi e modalità di tipo noto) oppure altre operazioni (eseguite con mezzi e modalità di tipo noto) per la formatura a caldo di un prodotto in materiale plastico.

In questa fase di stampaggio viene stampata anche una parte di prodotto (in genere una parte sporgente od emergente da un corpo principale) che è destinata in seguito alla piegatura. Tale parte destinata alla piegatura può essere, come nel caso specifico, la suddetta porzione di bordo connessa alla porzione a camicia. Tale parte destinata alla piegatura può essere una parte che nel prodotto finale formerà un sottosquadro e che quindi in genere non può essere estratta dalla cavità di formatura permanendo nella configurazione finale desiderata (ovverosia nella configurazione in sottosquadro). Viene quindi effettuata in questi casi una successiva operazione di piegatura dopo lo stampaggio. È possibile che il metodo di fabbricazione in oggetto preveda che il pezzo sia stampato in modo che questa parte in sottosquadro (aletta) assuma già nella cavità di formatura la configurazione finale di uso (cioè la configurazione in sottosquadro): in questo caso pertanto tale parte in sottosquadro subirà durante la fase di estrazione del pezzo stampato dalla cavità di formatura una deformazione nel senso dell’estrazione che provoca il ribaltamento verso l’esterno della parte stampata in sottosquadro (aletta). Per agevolare e/o guidare tale parte in sottosquadro a ritornare nella configurazione di uso (corrispondente, in modo esatto o in modo approssimativo, alla configurazione di stampaggio nella cavità di formatura) viene eseguita una piegatura.

È possibile anche che il metodo di fabbricazione in oggetto preveda che il pezzo sia stampato in modo che la parte destinata ad essere in sottosquadro sia formata in una configurazione diversa da quella di uso, in particolare è possibile che tale parte venga stampata in una configurazione che sia già in grado di consentire/agevolare l’estrazione dalla cavità di formatura. Nel caso specifico della produzione di tappi in plastica, è quindi possibile che la porzione da ripiegare (che in pratica è la parte ad aletta della banda di garanzia del tappo destinata a formare, in uso, l’elemento di riscontro che va battuta sul collare del collo della bottiglia) venga formata già in fase di stampaggio nella configurazione di utilizzo - cioè ripiegata verso l’interno e verso l’alto (con riferimento alla configurazione usuale in cui tappo è applicato al collo di un contenitore posto in piedi) ovverosia verso la porzione di chiusura o porzione di sommità del tappo generalmente a forma di disco – oppure in una configurazione diversa da quella di utilizzo, ad esempio una configurazione assiale (non inclinata rispetto all’asse del tappo) oppure con una leggera inclinazione verso l’interno ma orientata da parte opposta rispetto alla porzione di chiusura del tappo (in pratica un orientamento del tipo di quello della aletta 2 illustrata in figura 1A).

Il metodo di fabbricazione prevede, dopo lo stampaggio del prodotto e l’apertura della cavità di formatura, di piegare meccanicamente in modo guidato la suddetta porzione anulare attorno alla zona di connessione (o zona di piegatura) ad una temperatura di piegatura prestabilita (come sarà meglio spiegato in seguito) superiore alla temperatura ambiente.

Tale piegatura può avvenire prima di raffreddare completamente il prodotto caldo che ha appena subito l’operazione di stampaggio a caldo, oppure dopo il raffreddamento completo del prodotto stampato ed un suo successivo secondo riscaldamento ad una temperatura prestabilita superiore alla temperatura ambiente, questo secondo riscaldamento potendo essere eseguito immediatamente dopo il raffreddamento oppure a grande distanza di tempo e/o di luogo da esso.

Con riferimento alle figure da 1A a 1E, con 1 è stato indicato il pezzo stampato, con 2 la porzione anulare che deve essere piegata, con 3 un supporto (di tipo noto) per il pezzo stampato, con 4 un utensile di piegatura (di tipo noto). L’operazione di piegatura può comprendere, come in questo caso, uno spostamento reciproco (assiale) del supporto inferiore 3 e dell’utensile di piegatura 4 (figure da 1A a 1C) per avvicinare il pezzo stampato all’utensile di taglio 4, e quindi il movimento di una porzione mobile 5 dell’utensile che agisce meccanicamente a contatto con la porzione 2 da piegare (figure 1D e 1E).

Il metodo di fabbricazione comprende la fase di scegliere la suddetta temperatura prestabilita di piegatura (ovverosia la temperatura del materiale del prodotto stampato o, più in dettaglio, della porzione da ripiegare di tale prodotto, durante l’operazione di piegatura) in funzione della temperatura di transizione fisica di tipo alfa Tα del materiale plastico con il quale è stato ottenuto il prodotto per stampaggio.

Ad esempio, la temperatura di piegatura può essere scelta in modo da essere inferiore alla suddetta temperatura di transizione fisica di tipo alfa Tα. La suddetta temperatura di piegatura può essere inoltre superiore alla temperatura di transizione fisica di tipo beta Tȕ del materiale plastico. Le suddette temperature di transizione Tα e Tȕ, che possono variare in funzione del materiale e di altri parametri, sono temperature conosciute nella tecnologia delle materie plastiche. Di seguito viene comunque fornita una breve spiegazione del significato di queste temperature di transizione Tα e Tȕ dei materiali.

Si premette che è noto che i materiali plastici polimerici semi-cristallini (ad esempio PE, PP, PA, POM, PET, eccetera) sono contraddistinti dall’avere alcune parti in fase amorfa (in cui le catene polimeriche sono disordinate dando luogo a zone più flessibili) e altre parti in fase cristallina (in cui le catene polimeriche sono ordinate dando luogo a zone più rigide). È noto altresì che i polimeri semi-cristallini hanno, oltre ad una temperatura di fusione Tm in cui avviene il passaggio fra la fase solida e la fase liquida, anche una temperatura di transizione vetrosa Tg in cui la porzione amorfa passa da una fase solida rigida a una fase solida plastica (gommosa), mentre per i polimeri amorfi la temperatura di transizione vetrosa Tg segna il passaggio fra una fase solida rigida (vetrosa e fragile) e una fase solida gommosa che all’aumentare della temperatura si trasforma poi in una fase liquida viscosa.

Al di sopra della temperatura di transizione vetrosa Tg diventano possibili i movimenti reciproci fra segmenti di catena polimerica. A temperature inferiori alla temperatura di transizione vetrosa Tg possono ancora avvenire movimenti nella massa del polimero, in genere limitati a piccoli gruppi di atomi. Tali movimenti sono caratterizzati da temperature di transizione (cosiddette temperature di transizione secondaria) generalmente indicate con Tȕ, TȖ, Tδ. In certi casi succede che al di sotto della temperatura Tg, mentre sono bloccati i movimenti di segmenti di catena polimerica relativamente lunghi (cioè contenenti un certo numero di unità monomeriche), sono ancora possibili certi movimenti secondari, ad esempio i movimenti di segmenti di catena più corti o di piccoli gruppi di atomi contenuti nelle singole unità monomeriche; i movimenti di altri gruppi di atomi possono poi risultare bloccati solo al di sotto della temperatura Tȕ, mentre altri movimenti degli stessi gruppi di atomi e/o certi movimenti di altri gruppi di atomi possono risultare bloccati solo al di sotto della temperatura TȖ o Tδ. La figura 2 mostra come tali transizioni secondarie siano rilevabili da un diagramma del modulo dinamico elastico o modulo di accumulo E’ (Storage Modulus) in funzione della temperatura ottenuto mediante tecniche di analisi meccanicodinamica (DMA).

In particolare è stato riscontrato, sempre mediante tecniche di analisi meccanico-dinamica, che il polipropilene isotattico (i-PP) mostra tre fasi di transizione Ȗ-, ȕ- e αnell’intervallo di temperature da -150 a 150°C, e che il polietilene (PE) al di sotto del punto di fusione Tm mostra tre punti di transizione in cui la transizione Ȗ avviene in un intervallo compreso fra -150 e -100°C mentre la transizione α avviene in genere fra 30 e 100°C, a seconda del tipo di PE. Si ritiene generalmente che per i polimeri semicristallini la transizione α sia rappresentativa della fase cristallina e abbia appunto origine da qualche movimento all’interno dei cristalli.

In figura 3A è mostrato il grafico dell’andamento del modulo dinamico viscoso o modulo dissipativo (Loss Modulus) in funzione della temperatura per i tre materiali plastici HDPE, LDPE e EVA, come riportato nella letteratura tecnica. In figura 3B è mostrato il grafico dell’andamento, in funzione della temperatura, del parametro di smorzamento Tan_delta (ovverosia della tangente del ritardo δ di fase fra tensione e deformazione nel materiale, ovvero del rapporto fra il modulo di dissipazione e il modulo di accumulo, detto anche smorzamento) per varie miscele di PP e EOC, come riportato nella letteratura tecnica. In figura 4 è mostrato il grafico dell’andamento in funzione della temperatura del modulo dinamico viscoso o modulo dissipativo E’’ (Loss Modulus), del modulo dinamico elastico o modulo di accumulo E’ (Storage Modulus), e del parametro di smorzamento tg_delta di un campione di materiale prelevato da un tappo in polipropilene PP.

Il richiedente ha riscontrato che la piegatura (e/o il taglio) di una parte di un pezzo ottenuto per stampaggio in materiale plastico (ad esempio la piegatura di una porzione ad aletta di una banda di sicurezza di un tappo in plastica), se eseguita ad una temperatura all’incirca uguale od inferiore alla temperatura di transizione Tα del materiale (temperatura al di sotto della quale presumibilmente non possono più avvenire movimenti all’interno dei cristalliti) e superiore alla temperatura di transizione Tȕ (temperatura di transizione vetrosa), o anche superiore alla temperatura ambiente Tamb se Tamb > Tȕ, risulta migliore rispetto ad una piegatura (e/o taglio) della stessa parte (porzione ad aletta) eseguita ad una temperatura superiore alla temperatura di transizione Tα (ad esempio eseguendo la piegatura immediatamente dopo lo stampaggio a caldo del tappo con banda, mediante un utensile all’interno dello stesso stampo o non appena il tappo viene estratto dallo stampo), oppure rispetto ad una piegatura (e/o taglio) della stessa parte (porzione ad aletta) eseguita dopo un raffreddamento del pezzo stampato (tappo con banda di garanzia provvista di porzione ad aletta) alla temperatura ambiente.

In particolare è stato riscontrato che se la piegatura della porzione ad aletta della banda di sicurezza viene effettuata ad una temperatura all’incirca uguale o inferiore alla temperatura di transizione Tα, risulta ridotto il ritorno elastico della porzione ad aletta stessa dopo l’operazione di piegatura. Questa riduzione del ritorno elastico potrebbe essere dovuta al fatto che alla temperatura di transizione Tα o a temperature di poco inferiori a Tα, alcune parti o zone o componenti del materiale plastico semi-cristallino che formano il tappo (ad esempio i cristalliti contenuti nella massa di materiale) hanno perso almeno una parte della propria mobilità. È stato inoltre riscontrato dal richiedente che la piegatura alla suddetta temperatura (superiore alla temperatura ambiente ed all’incirca uguale o di poco inferiore alla temperatura Tα) non produce sulla parte ripiegata, in particolare lungo la zona di piegatura, significativi fenomeni di snervamento o di altri tipi di indebolimento.

In maggior dettaglio, è stato riscontrato che in un tappo in plastica, ad esempio come uno di quelli descritti con riferimento alle figure da 5 a 18, in cui l’aletta può essere ripiegata con sistemi noti, ad esempio con il sistema di piegamento descritto con riferimento alle figure da 1A a 1E, tale piegatura (e/o il taglio della zona di distacco agevolato) viene effettuata con particolare efficacia alle seguenti temperature: per un tappo in polietilene ad alta densità HDPE in un intervallo di temperature compreso fra 15 e 60°C, per un tappo in polipropilene PP in un intervallo di temperature compreso fra 25 e 70°C.

I tappi illustrati nelle figure da 5 a 18 sono prodotti stampati in materiale plastico dotati, ciascuno, di una parte (in particolare la porzione ad aletta o a flangia della banda di sicurezza) che può essere piegata secondo il metodo della presente invenzione e/o di una parte che può essere tagliata per formare la zona di stacco agevolato della banda di garanzia. I prodotti qui illustrati rappresentano soltanto alcuni esempi di prodotti, in particolare tappi per contenitori, per i quali è possibile e conveniente utilizzare il presente metodo di fabbricazione. È infatti possibile prevedere che altri prodotti siano fabbricati con il presente metodo di fabbricazione. In generale il metodo di fabbricazione qui descritto può essere applicato ad ogni tipo di prodotto realizzato in un materiale che presenta una temperatura di transizione di tipo alfa Tα superiore alla temperatura ambiente. In particolare il metodo di fabbricazione può essere utilmente applicato per polimeri semi-cristallini.

Negli esempi qui illustrati i prodotti stampati (in particolare si tratta di tappi con una banda anulare di sicurezza per testimoniare la prima apertura di un contenitore chiuso dal tappo stesso) hanno, ciascuno, una parte anulare (o porzione ad alette) che viene ripiegata dopo la formatura e che è collegata al resto del corpo del prodotto lungo una zona di connessione o zona di piegatura di forma anulare. È possibile tuttavia prevedere l’impiego del metodo di fabbricazione qui descritto anche per elementi ripiegati non aventi forma anulare e/o non collegati al resto del corpo del pezzo stampato lungo una zona di connessione o di piegatura di forma anulare.

È possibile prevedere, in particolare per ridurre sia lo snervamento nella zona di piegatura sia il ritorno elastico dopo la piegatura, che la suddetta temperatura di piegatura sia superiore ad una temperatura limite Tinf uguale a

in cui Tα è la temperatura di transizione fisica di tipo alfa del materiale plastico, e Tamb è la temperatura ambiente (che può risultare notevolmente variabile a seconda del luogo di fabbricazione).

Particolarmente al fine di ridurre sia lo snervamento nella zona di piegatura sia il ritorno elastico dopo la piegatura, la suddetta temperatura di piegatura può essere inferiore ad una temperatura limite Tsup uguale a Tsup = Tα 10°C, in cui Tα è la temperatura di transizione fisica di tipo alfa del materiale plastico.

La suddetta temperatura di piegatura potrebbe essere compresa, ad esempio allo scopo particolare di ridurre sia lo snervamento nella zona di piegatura sia il ritorno elastico dopo la piegatura, in un intervallo di valori con un valore limite superiore Tsup = Tα Δsup e un valore limite inferiore Tinf = Tα - Δinf, in cui Δsup è compreso fra 0 °C e 20 °C e Δinf è compreso fra 0 °C e 40 °C. La temperatura di piegatura potrebbe essere compresa, ad esempio, fra Tα – 40°C e Tα, oppure fra Tα – 40°C e Tα 10°C, oppure fra Tα - 20°C e Tα.

Il suddetto materiale plastico utilizzato nella formatura del prodotto può comprendere, come detto, un materiale plastico semicristallino, in particolare uno dei seguenti materiali o una miscela di materiali contenente almeno uno o più dei seguenti materiali: polietilene, polipropilene, polietilentereftalato.

È possibile prevedere, dopo la fase di stampaggio e prima della fase di piegatura, una fase di raffreddamento in modo controllato di almeno una parte del pezzo stampato da piegare. Tale fase di raffreddamento può comprendere l’operazione di dirigere un flusso di un fluido di raffreddamento (ad esempio aria) verso la parte di pezzo stampato da raffreddare. Il fluido di raffreddamento può avere una temperatura prestabilita e controllabile da mezzi di condizionamento termico (di tipo noto) che possono essere dotati di una unità di controllo che riceve un valore desiderato della temperatura del fluido di raffreddamento e/o del prodotto da raffreddare.

È possibile prevedere, ad esempio, che durante il suddetto raffreddamento il pezzo stampato venga movimentato lungo un prestabilito percorso di raffreddamento compreso fra una zona di stampaggio e una zona di piegatura. Tale percorso di raffreddamento può comprendere, ad esempio, un canale di trasferimento (chiuso o almeno parzialmente aperto), e/o un tunnel rotante, e/o un silo di raffreddamento, e/o un nastro trasportatore, o qualunque altro sistema di raffreddamento, idoneo in particolare per operare in modo continuo o in modo discreto su una serie o un numero considerevole di prodotti. È possibile prevedere che lungo il suddetto percorso siano predisposti dei mezzi di misura per rilevare la temperatura dei prodotti (in particolare della zona destinata alla piegatura) e/o la temperatura di una zona del percorso stesso, e che tali mezzi di misura siano configurati per emettere un segnale che viene ricevuto da una unità di controllo che può, ad esempio, controllare dei mezzi di raffreddamento posti lungo il percorso e/o può controllare il tempo di percorrenza dei pezzi stampati lungo il percorso stesso in modo da variare la temperatura, ad esempio con un controllo in retroazione in funzione di una temperatura desiderata.

Con riferimento alle figure 5 e 6, viene illustrato un tappo in plastica realizzato con il metodo in oggetto. Il tappo può essere realizzato in un materiale plastico semi-cristallino. Il tappo ha una porzione di chiusura 6 (porzione superiore, ove per superiore si intende la posizione che assume tale porzione nella usuale configurazione di chiusura in cui essa chiude la bocca superiore di un contenitore disposto normalmente in piedi in elevazione verticale) di forma sostanzialmente piatta o discoidale. La porzione di chiusura 6 può essere sostanzialmente circolare.

Il tappo ha inoltre una porzione a camicia o porzione tubolare 7 che emerge dall’estremità periferica della porzione superiore 6. La porzione a camicia 7 può portare internamente (come in questo caso) una filettatura per l’accoppiamento con una corrispondente filettatura portata dal collo del contenitore. È possibile prevedere altri tipi di tappo dotati un sistema (di tipo noto) di accoppiamento con il contenitore diverso dall’accoppiamento a vite.

All’estremità della porzione a camicia 7 opposta alla porzione di chiusura 6 è collegata una banda anulare di sicurezza 8 configurata per distaccarsi dalla porzione a camicia 7 alla prima apertura del contenitore per segnalare in modo evidente l’avvenuta prima apertura. La banda anulare di sicurezza 8 è collegata alla porzione a camicia 7 mediante una zona anulare di rottura agevolata. Tale zona di rottura agevolata può essere ottenuta successivamente allo stampaggio per mezzo dell’azione di asportazione di materiale ottenuta con un utensile di taglio di tipo noto. Nel tappo la zona di rottura è stata ottenuta per taglio ed indicata con una linea tratteggiata 9.

La banda anulare di sicurezza 8 è dotata di una parte anulare ad aletta 10 ripiegata verso l’interno e verso l’alto (con riferimento alla configurazione di utilizzo del tappo accoppiato al collo del contenitore in piedi). Tale parte anulare ad aletta 10 è destinata, alla prima apertura del contenitore, ad agire in rapporto di riscontro assiale con un elemento di riscontro (ad esempio un collare) sporgente radialmente dal collo del contenitore per limitare o impedire il movimento assiale della banda di sicurezza in solidarietà con il resto del tappo quando questo viene sollevato per consentire l’apertura del contenitore.

Nel caso specifico la parte anulare ad aletta 10 è formata da un corpo esteso in direzione circonferenziale attorno al bordo della banda di sicurezza 8. Tale parte anulare ad aletta 10 presenta una serie di sporgenze radiali o elementi corrugati. Nel caso specifico tale parte anulare ad aletta 10 comprende una pluralità di elementi triangolari collegati in serie l’uno dopo l’altro lungo un rispettivo lato. Tale parte anulare ad aletta 10 ripiegata può comprendere un bordo superiore, che è orientato verso l’alto (con riferimento alla configurazione di uso del tappo che chiude il collo superiore del contenitore posto in piedi), ovverosia che è rivolto verso la parte superiore di chiusura 6 del corpo principale del tappo, in cui questo bordo superiore ha una forma ondulata o a zig-zag, formando nel complesso una pluralità di sporgenze radiali verso l’interno e disposte affiancate l’una all’altra in direzione circonferenziale.

Nel caso specifico il tappo presenta un sigillo di tenuta 11, ad esempio conformato a disco, disposto al di sotto della porzione superiore di chiusura 6 e destinato in uso a fare tenuta di fluido, in modo noto, sull’estremità superiore del collo del contenitore.

La parte anulare ad aletta 10 subisce un’operazione di piegatura nella configurazione di uso, come quella illustrata nelle figure da 1A a 1E, dopo che il tappo è stato stampato (lo stampaggio avvenendo ad iniezione, a compressione, o con altri sistemi noti di formatura a caldo di materiale plastico).

L’operazione di piegatura può consistere, come detto, nel modificare l’orientamento della parte ad aletta 10 in modo guidato meccanicamente. Tipicamente questo orientamento viene modificato in modo che la parte ad aletta 10 sia spostata da una configurazione in cui è rivolta verso il basso (sempre con riferimento alla configurazione di uso del tappo), ovverosia rivolta da parte opposta rispetto alla porzione superiore di chiusura 6 del tappo, ad una configurazione in cui è rivolta verso l’alto ovverosia verso la suddetta porzione superiore di chiusura 6. L’operazione di piegatura avviene utilizzando un utensile di piegatura sostanzialmente di tipo noto, ovverosia uno qualunque degli utensili di piegatura di tipo noto per la piegatura in posizione di uso di una parte anulare ad aletta di una banda di sicurezza di un tappo stampato in plastica. Come detto, l’operazione di piegatura avviene quando la temperatura del pezzo stampato, in particolare la temperatura della parte ad aletta che deve essere ripiegata, è inferiore non solo alla temperatura di formatura o alla temperatura di uscita del pezzo stampato dalla cavità di formatura, ma più in particolare ad una temperatura ancora inferiore, cioè inferiore alla temperatura di transizione alfa del materiale plastico con cui è fatto il tappo.

In particolare, se la temperatura Tα del materiale è all’incirca 80°C, la temperatura di piegatura è all’incirca 40-80°C, oppure all’incirca 70-80°C; se la temperatura Tα è all’incirca 70°C, la temperatura di piegatura è all’incirca 40-70°C, oppure all’incirca 60-70°C; se la temperatura Tα è all’incirca 100°C, la temperatura di piegatura sarà all’incirca 60-100°C, oppure all’incirca 90-100°C. In pratica, è possibile e vantaggioso utilizzare un intervallo di temperature che va da Tinf = Tα – 30/40°C a Tsup = Tα 0/10°C.

L’operazione di formazione della zona di distacco agevolato della banda di sicurezza avviene successivamente, in pratica immediatamente dopo, (o precedentemente, in pratica immediatamente prima) in modo che la temperatura alla quale viene eseguita tale operazione successiva risulta sostanzialmente la stessa, o leggermente inferiore, o leggermente superiore, (ad esempio con una differenza pari a non più di 5-15°C in meno o in più), alla temperatura di esecuzione della piegatura. Come detto, la formazione della zona di distacco agevolato può comprendere una asportazione di materiale eseguita, in particolare, mediante un utensile di taglio. Pertanto anche l’operazione di taglio (che in genere comprende un taglio continuo o una serie di tagli eseguiti lungo una zona circonferenziale esterna o interna del tappo) può avvenire con vantaggio ad una temperatura all’incirca uguale o inferiore alla temperatura di transizione alfa del materiale del tappo.

I dispositivi di taglio utilizzati per la formazione delle zone a distacco agevolato sono di tipo noto e pertanto non richiedono particolari spiegazioni.

Con riferimento alle figure da 7 a 10, viene illustrato un secondo tipo di tappo. Gli elementi analoghi a quelli delle figure 5 e 6 sono stati indicati per maggiore chiarezza con la stessa numerazione. Come nel caso precedente, il tappo viene fabbricato con una piegatura della parte anulare ad aletta 10 ad una temperatura scelta in base al tipo di materiale e, in particolare, alla temperatura di transizione alfa del materiale stesso. Anche in questo caso l’operazione di piegatura può avvenire ad una temperatura all’incirca uguale alla temperatura di transizione alfa o alle stesse temperature sopra descritte. Nel caso specifico la parte anulare ad aletta 10 comprende una striscia di materiale ad altezza sostanzialmente continua e dotata di una pluralità di intagli o fori 12 passanti disposti fra loro distanziati l’uno accanto all’altro in direzione circonferenziale lungo la zona di piegatura.

Nelle figure da 11 a 13 è illustrato un altro esempio di tappo dotato di una parte anulare ad aletta di caratteristiche ancora diverse dagli esempi precedenti. Gli elementi analoghi a quelli delle figure da 5 a 10 sono stati indicati con la stessa numerazione. In particolare tale parte anulare ad aletta 10 (che qui è mostrata nella configurazione di utilizzo, quindi dopo la piegatura alla temperatura prestabilita) comprende una serie di scalini che vengono definiti da parti di aletta ad altezza diversa che si alternano fra loro in direzione circonferenziale. Nel caso specifico inoltre alcune parti ad aletta comprendono una serie di porzioni di estremità 13 ripiegate verso l’interno per dare luogo ad una serie di elementi di battuta che nel loro complesso definiscono un elemento di battuta (esteso sostanzialmente lungo un anello) destinato al riscontro assiale con il collare del collo del contenitore. Ciascuna di tali porzioni di estremità emerge da un bordo di estremità delle parti ad aletta di altezza maggiore. La zona anulare di distacco verrà eseguita, in modo noto (ad esempio per asportazione di materiale), alla temperatura prestabilita inferiore alla temperatura Tα, ad esempio subito dopo oppure subito prima l’operazione di piegatura. Le temperature di piegatura e di asportazione di materiale sono scelte comunque, anche per questo tappo, con gli stessi criteri sopra descritti.

In figura 14 è illustrato un ulteriore esempio di tappo realizzabile con uno dei metodi di fabbricazione sopra descritti. In questo esempio la parte ad aletta 10 comprende una pluralità di porzioni di aletta (ad esempio rettangolari o trapezoidali) disposte l’una a fianco dell’altra lungo un bordo di estremità della banda di sicurezza 8. Tali porzioni di aletta sono distanziate l’una dall’altra in direzione circonferenziale. Tali porzioni di aletta formano una pluralità di elementi di riscontro ad aletta (ripiegati) e fra loro indipendenti. Le temperature di piegatura e di asportazione del materiale sono scelte come sopra descritto. È quindi previsto che un tappo venga fabbricato con una piegatura della parte anulare ad aletta 10 ad una temperatura scelta in base al tipo di materiale e, in particolare, alla temperatura di transizione alfa del materiale stesso, e in cui l’operazione di formazione della zona di distacco agevolato (operazione che può comprendere una asportazione di materiale mediante utensile di taglio) venga effettuata prima (o dopo) della operazione di piegatura della parte anulare ad aletta. Le due operazioni (di asportazione di materiale e di piegatura) possono avvenire in rapida successione (per mezzo di dispositivi di tipo noto), per cui in pratica la temperatura di esecuzione è, per entrambe le operazioni, inferiore o pressoché uguale alla temperatura di transizione alfa del materiale e superiore alla temperatura ambiente.

È possibile altresì che in un tappo non sia prevista alcuna operazione di piegatura ma che sia prevista una operazione di formazione della zona di distacco agevolato (operazione che può comprendere come detto una asportazione di materiale mediante utensile di taglio) e che tale operazione venga effettuata ad una temperatura scelta come sopra descritto, cioè in base al tipo di materiale e, in particolare, alla temperatura di transizione alfa del materiale stesso, per cui in pratica la temperatura di esecuzione può essere all’incirca uguale o inferiore alla temperatura di transizione alfa del materiale.

In figura 15 è mostrato un tappo in plastica dotato di una banda di garanzia 8 distaccabile all’atto della prima apertura del contenitore in cui la zona di distacco agevolato è stata ottenuta mediante un’operazione di asportazione di materiale, in particolare mediante taglio, eseguita ad una temperatura scelta come sopra descritto. In questo caso specifico l’elemento di contrasto 14, che coopera in modo noto con un corrispondente mezzo di contrasto sul collo del contenitore, non presenta come negli esempi precedenti parti ad aletta che devono essere ripiegate dopo l’estrazione dalla cavità di formatura.

Nel tappo delle figure 16 e 17 la porzione ad aletta 10 è stata ripiegata simultaneamente, o immediatamente prima, o immediatamente dopo, rispetto alla formatura mediante taglio della zona di distacco agevolato. In questo caso tale zona di distacco comprende una linea di taglio continuo che affonda nel materiale della porzione a camicia del tappo senza affondare completamente in più sporgenze 15 (che emergono verso l’interno del tappo) distanziate angolarmente l’una dall’altra in modo da formare zone di collegamento (ponti destinati alla frattura) fra la banda di garanzia 8 e il resto del tappo.

In figura 18 è evidenziata la linea di taglio continua, che forma la zona di distacco facilitato 9, in presenza della serie di sporgenze radiali 15 (rivolte verso l’interno del tappo) disposte distanziate fra loro in direzione circonferenziale, il cui spessore non viene integralmente interessato dal taglio.

Facendo riferimento alle figure 19A e 19B, che illustrano un primo esempio di lay-out di un impianto per attuare un metodo per la fabbricazione di prodotti stampati in cui sono eseguiti sia la piegatura sia l’asportazione di materiale, con 101 è stato indicato un raffreddatore, con 102 e 103 due alimentatori di materiale plastico in forma solida scorrevole da processare, con 104 un miscelatore del materiale, con 105 un apparato di stampaggio a compressione per la formatura in particolare di tappi, con 106 un sistema di controllo ottico dei tappi stampati, con 107 uno scambiatore di calore, con 108 un dispositivo di raffreddamento dei tappi stampati, con 109 un elevatore (ad esempio del tipo a tazze) per i tappi, con 110 un dispositivo di orientamento dei tappi, con 111 un trasportatore per l’avanzamento dei tappi (ad esempio del tipo a getto d’aria), con 112 un dispositivo di taglio e di piegatura (per formare la zona di rottura agevolata e per piegare la flangia della banda di garanzia dei tappi), con 113 un altro sistema di controllo ottico dei tappi, con 114 un dispositivo per introdurre i tappi in contenitori di imballaggio. Si noti che nell’impianto di figura 15 il raffreddamento dei tappi prima della zona di piegatura e taglio è attuato per mezzo di specifici attuatori di raffreddamento che sono configurati per portare i tappi zona di piegatura e taglio alla temperatura prestabilita all’incirca uguale o inferiore alla temperatura di transizione Tα. Il dispositivo di taglio e di piegatura 112, di tipo noto, comprende due giostre ad asse verticale a funzionamento continuo, dotate ciascuna di una pluralità di apparati di lavoro uguali che operano in modo ciclico compiendo un ciclo di lavoro ad ogni giro della giostra, in cui le due giostre fanno parte di un percorso di lavoro lungo il quale procede in continuo una serie di pezzi da lavorare disposti in fila l’uno di seguito all’altro.

Facendo riferimento alle figure 20A e 20B, che illustrano un secondo esempio di lay-out di un impianto per attuare un metodo per la fabbricazione di prodotti stampati, con 201 è stato indicato un raffreddatore, con 202 e 203 due alimentatori di materiale plastico in forma solida scorrevole da processare, con 204 un miscelatore del materiale, con 205 un apparato di stampaggio a compressione per la formatura in particolare di tappi, con 206 un sistema di controllo ottico dei tappi stampati, con 207 un trasportatore per l’avanzamento dei tappi (ad esempio del tipo a getto d’aria), con 208 un dispositivo di taglio e di piegatura (per formare la zona di rottura agevolata e per piegare la flangia della banda di garanzia dei tappi), con 209 un altro sistema di controllo ottico dei tappi, con 210 un dispositivo per introdurre i tappi in contenitori di imballaggio. Si noti che nell’impianto di figura 16 il raffreddamento dei tappi prima della zona di piegatura e taglio è attuato per mezzo della opportuna regolazione del tempo di permanenza dei tappi fra la zona di stampaggio e la zona di taglio-piegatura in modo che la temperatura di taglio-piegatura sia quella desiderata, ovverosia all’incirca uguale o inferiore alla temperatura di transizione Tα. Il raffreddamento dei tappi potrebbe avvenire per mezzo della regolazione della temperatura dell’aria (o di altro fluido di trasporto) utilizzata per fare avanzare i tappi (con un sistema di trasporto a fluido di tipo noto); qualora l’avanzamento dei tappi avvenga in altro modo (ad esempio mediante un nastro trasportatore), il controllo della temperatura può essere eseguito utilizzando aria o altro fluido introdotto in canali di trasporto.

Il dispositivo di taglio e di piegatura 208 è del tipo sopra descritto. Fra i dispositivi di taglio utilizzabili per la formatura della zona di distacco agevolato sono inclusi tutti i dispositivi noti utilizzati a tale scopo, come ad esempio i dispositivi descritti nelle seguenti pubblicazioni brevettuali EP 0619168, WO 99/17911, WO 00/44538, WO 2004/004993, che qui si intendono incorporate per riferimento.

In figura 21 è illustrato schematicamente il lay-out di un dispositivo di piegatura a ciclo continuo utilizzabile per la piegatura, secondo le varie metodologie sopra descritte, della porzione ad aletta di una banda di garanzia per tappi. La figura 21 evidenzia il percorso (in avanzamento continuo nella direzione indicata dalle frecce) dei tappi 16 che comprende un sistema di ingresso che introduce i tappi l’uno di seguito all’altro in una giostra rotante 17 con asse verticale dotata di una serie di utensili di piegatura (non illustrati) che operano in continuo (in modo noto) lungo il percorso circolare dei tappi affinché ad ogni tappo sia associato almeno un utensile di piegatura, e un sistema di uscita che preleva i tappi dopo la piegatura e li avvia, sempre uno dopo l’altro, alle successive zone operative.

In figura 22 è illustrato schematicamente il lay-out di un dispositivo di taglio utilizzabile per la formatura della zona di distacco agevolato, secondo le varie metodologie sopra descritte, di una banda di garanzia per tappi. Il dispositivo di taglio (di tipo noto) comprende una percorso di ingresso per l’avanzamento in continuo dei tappi 16 uno dopo l’altro, una giostra di taglio 18 che preleva i tappi uno ad uno e li sposta verso un utensile di taglio 19 (disposto in questo caso all’interno del percorso circolare dei tappi 16) con un moto che permette (in modo noto) la formazione della zona di distacco agevolato.

La figura 23 mostra in sezione un particolare di un dispositivo di taglio (di tipo noto) comprendente una giostra di movimentazione 20 dei tappi che conduce i tappi 16 verso l’utensile di taglio 21 (che nel caso particolare opera all’esterno del percorso circolare dei tappi). Il dispositivo di taglio qui illustrato è configurato in particolare per la formazione di un taglio continuo lungo una intera circonferenza del tappo (che viene fatto ruotare su se stesso) e può risultare idoneo in modo particolare per tappi dotati di sporgenze predisposte lungo la zona di distacco, come le sporgenze 15 nelle figure 16 e 18. La struttura e il funzionamento del dispositivo di taglio di figura 23 sono sostanzialmente noti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo comprendente le fasi di: - stampare un pezzo in un materiale plastico, detto pezzo stampato avendo almeno una porzione camicia; - formare su detta porzione camicia una zona di distacco agevolato che separa una porzione di bordo dal resto della porzione camicia, detta fase di formatura comprendendo una fase di asportazione di materiale; caratterizzato dal fatto che detta fase di asportazione di materiale viene eseguita con il materiale plastico di detta porzione camicia ad una temperatura di asportazione superiore alla temperatura ambiente ed inferiore ad un valore limite superiore Tsup = Tα 10°C, essendo Tα la temperatura di transizione fisica intermedia di tipo alfa di detto materiale plastico.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto materiale plastico comprende almeno un materiale plastico semicristallino.
3. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui detto materiale plastico semicristallino comprende almeno un materiale selezionato nel seguente gruppo di materiali: polietilene, polietilene ad alta densità, polipropilene, polietilentereftalato.
4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta temperatura di asportazione di materiale è superiore alla temperatura di transizione fisica di tipo beta Tβ di detto materiale plastico.
5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase di raffreddare detto pezzo stampato prima di detta fase di asportazione di materiale, detta fase di raffreddare essendo eseguita in modo controllato allo scopo di far raggiungere a detto materiale plastico la temperatura di asportazione desiderata.
6. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui detta fase di raffreddare comprende il dirigere un flusso di un fluido di raffreddamento verso detto pezzo stampato da raffreddare.
7. Metodo secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui detta fase di raffreddare comprende il movimentare detto pezzo stampato lungo un prestabilito percorso di raffreddamento compreso fra una zona di stampaggio e una zona di asportazione di materiale.
8. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta temperatura di asportazione è superiore a Tinf = Tα – 40°C.
9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta temperatura di asportazione di materiale è inferiore a Tα.
10. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente le ulteriori fasi di piegare meccanicamente in modo guidato una parte sporgente ad aletta di porzione di bordo attorno ad una zona di piegatura ad una temperatura di piegatura, e di scegliere detta temperatura di piegatura in funzione di detta temperatura di transizione fisica intermedia Tα.
11. Metodo secondo la rivendicazione 10, in cui detta temperatura di piegatura è compresa in un intervallo uguale a detta temperatura di asportazione di materiale più/meno 15°C.
12. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase di asportazione di materiale comprende una operazione di taglio lungo una regione ad estensione circonferenziale di detta porzione camicia.