ITPN980042A1

ITPN980042A1 - Impianto perfezionato per la produzione di contenitori in resina termoplastica

Info

Publication number: ITPN980042A1
Application number: IT98PN000042A
Authority: IT
Inventors: Matteo Zoppas
Original assignee: Sipa Spa
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1998-06-03
Publication date: 1999-12-03
Also published as: DE69918692D1; CN1302251A; AU4144599A; TR200003546T2; DE69918692T2; AU744651B2; ES2221747T3; US6390802B1; BR9910881B1; JP2002516769A; WO1999062692A1; BR9910881A; EP1084020A1; RU2201867C2; EP1084020B1; ATE270951T1; IT1305267B1; CN1144666C

Description

Descrizione del Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo:

"IMPIANTO PERFEZIONATO PER LA PRODUZIONE DI CONTENITORI IN RESINA TERMOPLASTICA"

DESCRIZIONE

Il presente brevetto si riferisce ad un impianto perfezionato per la produzione di contenitori in resina termoplastica, particolarmente in polietilenteref talato (PET) e polipropilene|(PP) per il riempimento con liquidi ad elevata temperatura e/o contenenti gas di CO2 (anidride carbonica), dotato di dispositivi che consentono di aumentare la produttività' degli stampi durante la fase di soffiaggio. In particolare questo brevetto trova la migliore utilizzazione quando i dispositivi descritti sono collegati ad un impianto di fabbricazione di preforme, noto anche come impianto monostadio, ma può' essere vantaggiosamente utilizzato anche sugli impianti che vengono alimentati con preforma precedentemente fabbricate e che provvedono alla sola fase di soffiaggio (bistadio).

In un processo a due stadi, una preforma o colla precedentemente realizzata, e sostanzialmente in uno stato amorfo, viene di nuovo riscaldata alla sua temperatura di orientamento molecolare preferenziale, e quindi stampata per soffiatura nella forma voluta. Cosi' come inteso in questo contesto, un processo a due stadi, o bistadio, significherà' qualsiasi processo che produce una preforma o bolla che deve quindi essere di nuovo riscaldata da temperatura ambiente alla relativa temperatura di stampaggio per soffiatura.

Per contro, i processi monostadio sono cosi' definiti per il fatto che sono in grado di formare la cosiddetta bolla o preforma, trasferire detta bolla dallo stampo di iniezione o estrusione (dopo il relativo raffreddamento a qualche adeguata temperatura) ad una stazione di condizionamento, dove si uniforma o si equilibra ad una temperatura di orientamento molecolare preferenziale. Detta bolla o preforma viene quindi trasferita ad uno stampo di soffiatura, dove viene stampata nella forma desiderata. Seconda una tecnica nota, sia le cavita' per l'iniezione delle preforme, sia i dispositivi di trasferimento e condizionamento delle preforme, sia gli stampi di soffiaggio sono realizzati in linea, in modo da rendere piu' facile il maneggiamento delle preforme e dei contenitori e gli organi associati.

Secondo tale modalità' costruttiva, sia le preforme sia i contenitori finiti vengono lavorati in gruppi’ successivi, con le stesse lavorazioni e/o trasferimenti contemporanei. In particolare gli stampi di soffiaggio sono particolarmente critici, poiché' con l'aumento della pressione di soffiaggio, e con l'aumento del numero delle cavita' contenute in ogni coppia di piastre di soffiaggio si richiedono delle stazioni di pompaggio piu' rapide e potenti, ed inoltre l'aumentata pressione totale prodotta dalle bottiglie durante il soffiaggio deve essere contrastato da una corrispondente maggiore pressione di chiusura degli stampi.

Tale maggior pressione, che si può' stimare ad un spinta di chiusura sugli stampi superiore a 100.000 Kg., richiederebbe un gravoso dimensionamento di tutti gli organi meccanici e pneumatici che devono produrre e resistere ad essa.

Ma tale enorme pressione, per di piu' pulsante, ha un effetto negativo anche sulla resistenza degli stessi stampi, i quali sono contemporaneamente sottoposti ad una pressione maggiore ma anche devono resistere su un braccio maggiore, dato il maggior numero di bocche di soffiaggio, ciò' che rende piu' critica la loro rigidità', e piu' facile la loro deformazione verso l'esterno, con conseguenze sul soffiaggio delle bottiglie facilmente immaginabili.

Inoltre quando si usano stampi per il soffiaggio dotati di un elevato numero di cavita', il tempo necessario per trasferire tutte le preforme nelle rispettive cavita' cresce in modo proporzionale, e ciò' riduce il tempo-ciclo con una conseguente riduzione della produttività' dell'impianto.

Per ovviare a tali inconvenienti, e' noto sostituire gli stampi di soffiaggio dotati di una pluralità' di cavita' in linea con un numero inferiore di stampi singoli, cioè' comprendenti una singola rispettiva cavita' di soffiaggio disposti sulla periferia di una struttura a carosello rotante, ad es. come illustrato nei brevetti US 4,850,850 -US 4,313,720 - WO 95/05933 - WO 89/01400.-In particolare quest'ultimo illustra che detti semi-stampi di soffiaggio si aprono e chiudono a libro, attorno a rispettivi assi di rotazione ortogonali al piano in cui si muovono le preforme ed i contenitori finiti.

Tale soluzione, benché' efficace per risolvere i problemi citati, tuttavia presenta alcuni inconvenienti che vengono qui sinteticamente elencati:

a) E' necessario movimentare due semi-stampi, con ovvia complicazione delle strutture ed aggravio dei costi;

b) Il movimento rotatorio laterale di entrambi i semi-stampi richiede ovviamente dello spazio laterale, con evidenti penalizzazione sulla compattezza dell'impianto.

c) gli organi di movimentazione devono essere atti ad introdurre le preforme dalla zona frontale dei semi-stampi, ed estrarre i rispettivi contenitori soffiati sempre dalla stezza zona frontale, con ben comprensibili complicazioni costruttive e funzionali.

Conformemente a quanto premesso, e' dunque uno scopo principale della presente invenzione realizzare l'impianto di soffiaggio di un impianto di produzione di corpi cavi, e le sue modalità' di funzionamento, in modo che la sua produttività' possa aumentare tramite una accelerata movimentazione di prèforme e contenitori, senza incorrere negli inconvenienti appena citati, che sia facilmente realizzabile con le attuali tecniche produttive e quindi ragionevolmente economico, affidabile, e preferibilmente integrabile con uno stadio a monte di produzione di preforme. Tale scopo, con altre caratteristiche dell'invenzione, e' conseguito attraverso un impianto di soffiatura conforme alle allegate rivendicazioni e può' concretizzarsi in determinate parti e disposizioni di parti, un cui esempio di realizzazione preferenziale viene qui descritto in dettaglio ed illustrato con riferimento alle allegate figure in cui: - la fig. 1 mostra una sezione verticale laterale di una coppia di semi-stampi secondo l'invenzione, con un angolo di chiusura che consente l'inserimento della preforma,

- la fig. 2 mostra una sezione laterale simile alla precedente, ma con la posizione di minima apertura del medesimo semi-stampo stampo che consente l'estrazione del contenitore soffiato,

la fig. 3 mostra in modo schematico il percorso, osservato dall'alto, di una preforma per entrare ed uscire da una coppia di semistampi disposti a libro, secondo lo stato dell'arte, e

- la fig. 4 mostra in modo altrettanto schematico il percorso, osservato dall'alto di una preforma che entra ed esce da una coppia di semi-stampi secondo l'invenzione, - la fig. 5 mostra una vista frontale verticale dei semistampi aperti, nel momento in cui il contenitore soffiato inizia ad essere estratto,

la fig. 6 mostra in modo schematico una vista dall'alto della geometria e disposizione reciproca di una pluralità' di stampi secondo l'invenzione,

- la fig. 7 illustra sinteticamente un confronto tra due grafici che rappresentano su una scala orizzontale i tempi richiesti per le fasi necessarie per lo stampaggio di una preforma, rispettivamente secondo lo stato dell'arte e secondo l'invenzione.-La peculiarità' fondamentale dell'invenzione e' l'impiego di coppie di semi-stampi atte al soffiaggio delle preforme 1 per trasformarle in contenitori finiti 7, ove detti semistampi sono disposti secondo le figure 1, 2 e 6, che mostrano rispettivamente ed in modo schematico una vista in sezione laterale verticale di una coppia di semi-stampi in posizione di parziale apertura, una vista nella medesima sezione dei medesimi semi-stampi in posizione di quasi totale apertura ed una vista schematica dall'alto della disposizione degii stampi 24, 25, 26 secondo l'invenzione, in posizione di totale apertura, come gli stampi 24 e 25, e di totale chiusura come lo stampo 26.

Sulla periferia esterna di un carosello rotante 10, in se' noto, sono applicate una pluralità' di coppie di semi-stampi; - uno di detti semi-stampi 2 e' fisso e solidale con detto carosello, ed e' disposto su un piano verticale, con la rispettiva semi-cavita' 3 rivolta verso l'esterno e con orientamento radiale rispetto al carosello 10,

- l'altro semi-stampo 4 e' mobile con moto rotatorio attorno ad un asse X disposto sul piano orizzontale, imperniato su un dispositivo di rotazione (non mostrato) tale che quando viene sollevato verso la posizione di chiusura, esso va ad accoppiarsi esattamente con detto semi-stampo fisso solidale con detto carosello. In tal modo sara' necessario azionare solo il movimento di apertura e chiusura del semi-stampo mobile 4, poiché' l'altro semi-stampo 2 e' fisso e sostanzialmente solidale con il carosello.

Si osservino infatti i grafici delle figure 3 e 4; il grafico di figura 6 mostra, in modo estremamente schematico, una vista dall'alto del percorso a della preforma, poi' trasformata in contenitore, rispetto ai due semistampi 21 e 22, secondo lo stato dell'arte nota e quindi entrambi mobili, disegnati in posizione aperta; da tale figura si nota subito che detto percorso a deve prevedere‘una profonda insellatura per consentire che la preforma si inserisca entro i semi-stampi e poi ne riesca come contenitore finito. A differenza di tale situazione, il grafico di fig. 4 mostra, sempre in modo schematico, una equivalente vista dall'alto del percorso b della preforma poi trasformata in contenitore, rispetto al semi-stampo 2 fisso ed al semistampo 4 mobile; sia pur nella semplicità' del disegno non può' sfuggire che il percorso b della preforma percorre un arco di circonferenza senza evidenti deviazioni, o comunque una traiettoria curva senza punti di flesso che rallentano il percorso della preforma/contenitore e che creano una complicazione costruttiva negli organi di comando del moto. Nel grafico 7 si mostrano con i tratti identificati con H, L, M, P ed R rispettivamente il tempo di inserimento della preforma, di chiusura dei semi-stampi, di soffiaggio (tratteggiato), di ri-apertura degli stampi e di estrazione dei contenitori soffiati, secondo il procedimento noto.

Secondo invece il procedimento dell'invenzione, e cioè' con la parziale contemporaneità' della fase di chiusura del semi-stampo mobile con la fase di inserimento della preforma, e la parziale contemporaneità' della fase di apertura dello stesso semi-stampo con la fase di estrazione del contenitore soffiato, si può' conseguire una riduzione del tempo-ciclo totale degli stampi di soffiaggio.-Poiché' con il presente perfezionamento la fase ‘di inserimento H' delle pretorme può' essere parzialmente sovrapposta alia fase di chiusura L' dell'unico semi-stampo mobile, tale tempo in cui si realizzano contemporaneamente le due fasi viene individuato come tempo To che necessariamente viene sottratto al tempo totale del ciclo. Inoltre, dopo la relativa fase di soffiaggio M', necessariamente della stessa durata, si attua la fase di apertura P' del semi-stampo mobile. Anche in questo caso é' possibile che la successiva fase di estrazione R' del contenitore finito possa essere anticipata per un certo tempo T1 prima della completa apertura dello stampo, e quindi ancora la parziale contemporaneità' delle fasi di apertura P' del semi-stampo mobile e della estrazione R' del contenitore soffiato provoca la riduzione del tempo totale per il periodo di sovrapposizione delle fasi, cioè' del citato tempo T1.

In sostanza il tempo ciclo totale viene ridotto da un valore Τx indicato nella figura 7 ad un valore inferiore Tc , essendo Tc = Tx -To -T1.

Si fa solo un cenno al fatto che il tempo di soffiaggio vero e proprio Ts, individuato anche da un segno tratteggiato in entrambi i grafici delle fig. 7, e' un tempo comune ed identico per il processo di soffiaggio e pertanto non viene modificato dalla presente invenzione.

Ma il vantaggio di tale soluzione non termina qui.

Infatti un perfezionamento dell'invenzione e' ottenibile con facilita' e descritto osservando le figure 1 e 2.

Con riferimento alla fig. 1 si nota che l'inserimento della preforme nei semi-stampi di soffiaggio, cioè' il movimento della preforma esclusivamente verso questi, può' essere attuato con una solo parziale apertura del semi-stampo mobile 4, cioè' quando l'angolo di apertura e' un angolo 1 inferiore all'àngolo massimo di apertura, cosa che non e' possibile quando entrambi i semi-stampi sono mobili dati i particolari cinematismi necessari, come ben noto.-Cio' porta inoltre il beneficio della regolazione dello impianto alla lunghezza delle preforme, poiché' e' ovvio che preforme piu' corte necessitano di un angolo di apertura inferiore e quindi richiedono tempi di inserimento piu' brevi. Analogamente, come illustrato nella figura 2, il movimento di estrazione del contenitore soffiato può' iniziare prima della completa apertura del semi-stampo mobile, purché' la traiettoria s del bordo inferiore del contenitore stesso non interferisca con il semi-stampo mobile.-Un vantaggioso perfezionamento dell'invenzione consiste nel fatto di disporre un elemento di guida opportunamente curvato 15, mostrato nelle figure 4 e 5, posizionato stabilmente su una posizione tale da intercettare il percorso del collo preforma dalla traiettoria b e da aiutarla nel movimento del suo inserimento nella rispettiva cavita' del corrispondente semi-stampo fisso 2.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Impianto per il soffiaggio di corpi cavi in plastica, comprendente : 1 - una pluralità' di coppie di semi-stampi reciprocamente accoppiabili, apribili e chiudibili, associate ad un opportuno elemento rotante di movimentazione (10) di detti semi-stampi, dispositivi di supporto delle preforme corrispondenti a detti semi-stampi, - un meccanismo di alimentazione di preforme per fornire una serie ordinata di preforme mantenute ad una temperatura di soffiaggio nelle rispettive coppie di semi-stampi, mantenute nella posizione di apertura, associate a detto elemento rotante, - un dispositivo di prelievo atto a ricuperare il contenitori finito dalla coppia di semi-stampi dopo la apertura, - un meccanismo di apertura e di chiusura per chiudere i semi-stampi dopo il passaggio attraverso la posizione del meccanismo di alimentazione delle preforme, e per aprirlo prima del passaggio attraverso il meccanismo di prelievo del contenitore finito, caratterizzato dal fatto che; - dette coppie di semi-stampi sono costituite da un semistampo fisso (2) e da un semi-stampo mobile (4) apribile e chiudibile su detto semi-stampo fisso.-2) Impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti semi-stampi fissi sono sostanzialmente vincolati d detto elemento rotante (10)·-3) Impianto secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti semi-stampi fissi (2) sono disposti in posizione sostanzialmente verticale, e che il rispettivo semi-stampo mobile (4) e' atto ad essere chiuso con un movimento sostanzialmente rotatorio avente l'asse di rotazione orizzontale. 4) Impianto secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che dette coppie di semi-stampi sono atte ad essere aperte e chiuse in successione ordinata, in modo da poter ricevere una rispettiva successione ordinata di preforme. 5) Impianto secondo la rivendicazione 3 oppure 4, caratterizzato dal fatto che e' disposto un opportuno elemento di guida (15) in corrispondenza della posizione di inserimento della preforma nella cavita' del rispettivo semi-stampo fisso, detto elemento di guida essendo atto a facilitare la separazione della preforma dal rispettivo supporto ed il suo inserimento in detta rispettiva cavita'.-6) Procedimento di soffiaggio di preforme di materiale plastico, comprendente le fasi di: - rotazione di una pluralità' di coppie di semi-stampi solidali con detto elemento rotante (10), - apertura mediante rotazione di un semistampo mobile di una coppia di semi-stampi, inserimento di una preforma entro il semi-stampo precedentemente aperto; - chiusura di detto semi-stampo precedentemenete aperto, - soffiaggio di detta preforma entro la rispettiva coppia di semi-stampi, - apertura di detto semi-stampo mobile, - estrazione del contenitore soffiato da detta coppia di semi-stampi, dette fasi essendo ripetute ordinatamente ed in successione continua per la trasformazione di rispettive preforme, caratterizzato dal fatto che uno di detti semi-stampi e' sostanzialmente solidiale con detto elemento rotante di movimentazione, ed il·rispettivo semi-stampo associato e' sostanzialmente mobile e chiudibile contro il rispettivo semi-stampo fisso mediante un movimento di rotazione attorno ad un asse orizzontale:. 7) Procedimento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che dette· coppie di semi-stampi si trovano sostanzialmente sulla 'periferia di un organo di rotazione, e che detti semi-stampi mobili si trovano disposti in posizione radiale. ; 8) Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la fase di inserimento H' della preforma in una predeterminata coppia di semi-stampi viene parzialmente anticipata per un tempo (To) alla fase di chiusura L' del·rispettivo semi-stampo mobile 9) Procedimento secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la fase di estrazione R' del contenitore finito viene anticipata per un certo tempo T1 prima della completa apertura dello stampo.-10) Procedimento secondo la rivendicazione 8 oppure 9 , caratterizzato dal fatto che la parziale anticipazione di detta fase di inserimento H' della preforma, e la anticipazione della fase di estrazione R' del contenitore soffiato provoca la riduzione del tempo ciclo totale di un tempo sostanzialmente uguale alla somma dei tempi (Τo T di anticipazione di dette fasi.