ITPR20100054A1 - Dispositivo di formatura di un recipiente ottenuto da una preforma in materiale plastico, metodo di formatura e macchina di formatura - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“DISPOSITIVO DI FORMATURA DI UN RECIPIENTE OTTENUTO DA UNA PREFORMA IN MATERIALE PLASTICO, METODO DI FORMATURA

E MACCHINA DI FORMATURAâ€

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo di formatura di un recipiente ottenuto da una preforma in materiale plastico, un metodo di formatura ed una macchina di formatura, in particolare per stirosoffiaggio.

Per comprendere pienamente la portata dell’invenzione qui proposta, à ̈ opportuno premettere cosa si intende per formatura di recipienti mediante stiro-soffiaggio.

Come à ̈ noto, una macchina di formatura comprende una pluralità di stazioni di formatura in corrispondenza delle quali giungono preforme in materiale plastico precedentemente riscaldate. In ciascuna stazione di formatura à ̈ presente uno stampo costituito da due semiporzioni o semi-stampi relativamente mobili l’uno rispetto all’altro. Ad esempio, tale stampo può essere di tipo lineare, per cui i due semi-stampi sono mobili per traslazione, oppure “a coccodrillo†o “a portafoglio†, per cui i due semi-stampi sono incernierati tra loro in corrispondenza di una delle due estremità. Quando la preforma giunge nella corrispondente stazione di formatura, i semi-stampi si avvicinano in modo tale da serrarla. Oltre ai semistampi, à ̈ generalmente presente anche un elemento di sagomatura del fondo del recipiente, comunemente noto nel settore con il termine “fondello†. Il fondello à ̈ disposto in corrispondenza di una delle due basi dello stampo, in modo tale da poter essere impegnato dai semistampi durante il loro movimento di avvicinamento. La formatura per stiro-soffiaggio avviene introducendo progressivamente all’interno della preforma un’asta di stiro ed un ugello atto ad insufflare aria in pressione all’interno della preforma medesima. In particolare, dapprima avviene la fase di pre-soffiaggio in cui la preforma viene allungata portando l’asta di stiro a fine corsa e l’ugello inietta aria alla pressione di circa 6-8 bar. Segue quindi la fase di soffiaggio vero e proprio, durante la quale l’ugello inietta nella preforma aria alla pressione di circa 40 bar.

In una linea di imbottigliamento in asettico sussiste l’esigenza di sterilizzare i recipienti formati prima di riempirli oppure di sterilizzare le preforme prima della formatura.

In particolare, il documento EP1837037 a nome della richiedente proponeva un apparato ed un metodo per sterilizzare recipienti dopo la fase di formatura e prima della fase di riempimento. Tuttavia, la sterilizzazione delle preforme à ̈ preferibile rispetto a quella dei contenitori formati in quanto questi ultimi hanno una superficie più estesa, necessitando pertanto di tempi di trattamento più lunghi e, nel caso di sterilizzazione chimica, di un maggior dispendio di sostanze sterilizzanti (ad esempio perossido di idrogeno o acido peracetico).

In tale direzione, una soluzione à ̈ proposta dal documento EP996530 nel quale le preforme sono sterilizzate mediante un prodotto sterilizzante, ad esempio perossido di idrogeno, attivabile dal calore. Tuttavia, tale soluzione pone il problema dello smaltimento dei residui chimici derivanti dalla sterilizzazione e incide sull’allungamento dei tempi di processo. Inoltre, tale soluzione richiede la garanzia di sterilità dell’unità di riscaldamento e di manipolazione delle preforme.

Un’altra soluzione, rappresentata dal documento EP1896329, prevede lo spostamento della fase di sterilizzazione chimica delle preforme dopo il riscaldamento delle stesse. Tuttavia, anche questa soluzione reca con sé gli svantaggi dell’impiego di agenti chimici sterilizzanti.

Esiste, altresì, la possibilità di impiegare sorgenti di radiazioni per effettuare la sterilizzazione, come descritto nel documento EP2146838. Rispetto alla sterilizzazione chimica, la sterilizzazione mediante radiazione ha il vantaggio di ridurre i costi operativi dovuti al consumo degli agenti chimici, risolve il problema dello smaltimento dei residui chimici, e consente la realizzazione di impianti ecosostenibili.

Tuttavia, la soluzione appena citata prevede l’esecuzione della sterilizzazione delle preforme prima del loro riscaldamento, pertanto i tempi complessivi di processo risultano ancora elevati. Un ulteriore svantaggio à ̈ legato alla necessità di predisporre opportune schermature per le radiazioni emesse in modo tale che esse non danneggino le altre zone dell’impianto e non costituiscano pericolo per gli operatori addetti al controllo ed alla manutenzione delle macchine.

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione à ̈ proporre un dispositivo di formatura di un recipiente ottenuto da una preforma in materiale plastico, un metodo di formatura ed una macchina di formatura, che superino gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.

In particolare, à ̈ scopo della presente invenzione mettere a disposizione un dispositivo di formatura di un recipiente ottenuto da una preforma in materiale plastico ed una macchina di formatura, in grado di eseguire anche la sterilizzazione della preforma mantenendo le proprietà di compattezza e di complessità strutturale.

Altro scopo della presente invenzione à ̈ proporre un metodo di formatura di un recipiente a partire da una preforma in materiale plastico, il quale prevede una fase di sterilizzazione delle preforme ma evita un allungamento dei tempi complessivi di processo.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un dispositivo di formatura di un recipiente ottenuto da una preforma in materiale plastico, da un metodo di formatura e da una macchina di formatura, comprendenti le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un dispositivo di formatura di un recipiente ottenuto da una preforma in materiale plastico, di un metodo di formatura e di una macchina di formatura, come illustrato negli uniti disegni in cui:

− la figura 1 illustra un dispositivo di formatura di un recipiente ottenuto da una preforma, secondo la presente invenzione, in vista sezionata;

− la figura 2 illustra parte di una macchina di formatura di recipienti a partire da preforme in materiale plastico, secondo la presente invenzione, in vista prospettica;

− le figure da 3 a 5 illustrano la preforma ed una parte del dispositivo (asta di stiro) di figura 1, in altrettante fasi del metodo di formatura, in vista laterale;

− la figura 6 illustra il recipiente formato;

− le figure 7 e 8 illustrano un dettaglio del dispositivo di figura 1, rispettivamente in vista frontale parzialmente sezionata ed in vista prospettica interna dal basso.

Con riferimento alle figure, con 1 Ã ̈ stata indicata una macchina di formatura di recipienti 2 a partire da preforme 3 in materiale plastico. In particolare, ciascuna preforma 3 Ã ̈ costituita da un corpo centrale tubolare e da una bocca non soggetta a lavorazione.

La macchina 1 di formatura comprende una pluralità di stazioni 4 di formatura, a ciascuna delle quali à ̈ associato un dispositivo 10 di formatura. Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, la macchina 1 di formatura à ̈ del tipo a giostra rotante. In alternativa, la macchina 1 di formatura à ̈ lineare.

Il dispositivo 10 di formatura comprende uno stampo 5 di formatura atto ad assumere almeno una configurazione operativa in cui circonda ed impegna la preforma 3 stessa. Lo stampo 5 di formatura à ̈ costituito da due semi-porzioni 6 relativamente mobili l’una rispetto all’altra tra una posizione di chiusura in cui lo stampo 5 di formatura viene a trovarsi nella configurazione operativa, ed una posizione di apertura in cui lo stampo 5 di formatura viene a trovarsi in una configurazione di riposo, corrispondente al disimpegno del recipiente 2 formato. In particolare, quando lo stampo 5 di formatura si trova nella configurazione operativa, le due semiporzioni 6 risultano accostate in modo tale da definire una cavità 7 di alloggiamento della preforma 3. Viceversa, quando lo stampo 5 di formatura si trova nella configurazione di riposo, le due semi-porzioni 6 sono allontanate per consentire il disimpegno del recipiente 2 formato. Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, lo stampo 5 di formatura à ̈ del tipo “a portafoglio†, cioà ̈ le semi-porzioni 6 sono incernierate in un asse comune di snodo e sono entrambe mobili per rotazione attorno a tale asse comune. In alternativa, lo stampo 5 di formatura à ̈ del tipo “a coccodrillo†oppure di tipo lineare.

Il dispositivo 10 di formatura à ̈ provvisto di un’asta 8 di stiro progressivamente inseribile entro la preforma 3 per stirarla.

Il dispositivo 10 di formatura comprende un sigillo 15 applicabile alla bocca della preforma 3. Come visibile dalle figure 7 e 8, l’asta 8 di stiro attraversa il sigillo 15 e definisce con esso una cavità 9 anulare per il passaggio di aria in pressione da iniettare nella preforma 3. L’asta 8 di stiro reca un ugello 11 in corrispondenza di una sua prima estremità 8a rivolta verso la preforma 3. Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, l’ugello 11 comprende una cupola 11a forata.

Originalmente, il dispositivo 10 di formatura comprende almeno un generatore 12 di radiazioni atto ad emettere radiazioni all’interno dell’asta 8 di stiro. In particolare, il generatore 12 di radiazioni à ̈ disposto in corrispondenza di una seconda estremità 8b dell’asta 8 di stiro. Le radiazioni attraversano l’asta 8 di stiro e, quando lo stampo 5 di formatura si trova nella configurazione operativa, fuoriescono dall’ugello 11 ed entrano nella preforma 3 incidendo le sue pareti interne in modo tale da sterilizzarle.

Il generatore 12 di radiazioni à ̈ un emettitore di radiazioni direttamente ionizzanti (quali, ad esempio, elettroni) o indirettamente ionizzanti quali raggi X, oppure à ̈ un emettitore di radiazioni non ionizzanti quali, ad esempio, raggi infrarossi, ultravioletti o luce visibile. Preferibilmente, il generatore 12 di radiazioni emette elettroni accelerati.

Il dispositivo 10 di formatura à ̈ provvisto di mezzi di schermatura delle radiazioni emesse dal generatore 12. In particolare, tali mezzi di schermatura includono almeno un primo elemento 13 schermante solidale allo stampo 5 di formatura ed un secondo elemento 14 schermante solidale all’asta 8 di stiro. Il primo elemento 13 schermante à ̈ fisso, mentre il secondo elemento 14 schermante risulta mobile in quanto segue la movimentazione dell’asta 8 di stiro in ingresso ed in uscita dalla preforma 3. Preferibilmente, il primo elemento 13 schermante à ̈ costituito da un primo cilindro cavo all’interno del quale si muove l’asta 8 di stiro, mentre il secondo elemento 14 schermante à ̈ costituito da un secondo cilindro cavo il quale risulta scorrevole sulla superficie laterale esterna del primo cilindro cavo. Vantaggiosamente, anche le semi-porzioni 6 dello stampo 5 di formatura sono parte dei mezzi di schermatura.

Il metodo di formatura di un recipiente a partire da una preforma in materiale plastico, secondo la presente invenzione, Ã ̈ descritto nel seguito.

Inizialmente, lo stampo 5 di formatura si trova nella configurazione di riposo, cioà ̈ le due semi-porzioni 6 sono nella posizione di apertura in modo tale da accogliere la preforma 3 precedentemente riscaldata. Una volta posizionata la preforma 3 nello stampo 5 di formatura, le due semi-porzioni 6 sono reciprocamente avvicinate e portate nella posizione di chiusura, in modo tale che lo stampo 5 di formatura venga a trovarsi nella configurazione operativa. A questo punto, l’asta 8 di stiro viene progressivamente introdotta all’interno della preforma 3 fino a raggiungere il fondo della preforma 3 stessa. Contemporaneamente, viene iniettata aria nella cavità 9 anulare definita dal sigillo 15 e dall’asta 8 di stiro; l’aria giunge quindi sulle pareti interne della preforma 3. Dopo circa 0.05 secondi inizia il pre-soffiaggio, per cui la pressione dell’aria viene aumentata fino a raggiungere valori compresi tra 6 bar e 8 bar. Il pre-soffiaggio dura circa 0.1 secondi. Dopodichà ̈, la pressione dell’aria viene aumentata ancora fino a raggiungere circa 40 bar in modo tale che la formatura del recipiente 2 sia completata (soffiaggio). Il soffiaggio dura circa 1.8 secondi.

Originalmente, le radiazioni emesse dal generatore 12 di radiazioni attraversano l’asta 8 di stiro e l’ugello 11 e giungono nella preforma 3 in modo tale da sterilizzarla. L’emissione di radiazioni può, vantaggiosamente, essere interrotta in alcune fasi del processo di formatura. Preferibilmente, il passaggio di radiazioni attraverso l’ugello 11 si verifica contemporaneamente alla progressiva introduzione dell’asta 8 di stiro all’interno della preforma 3. Il passaggio di radiazioni attraverso l’ugello 11 si verifica durante il pre-soffiaggio, cioà ̈ finchà ̈ la pressione viene portata a valori compresi tra 6 bar e 8 bar. Preferibilmente, il passaggio di radiazioni si interrompe prima del soffiaggio vero e proprio, cioà ̈ al raggiungimento di circa 40 bar di pressione dell’aria. Terminata la formatura del recipiente 2, l’aria compressa viene scaricata e l’asta 8 di stiro viene progressivamente estratta dal recipiente 2 formato. Il passaggio di radiazioni attraverso l’ugello 11 riprende in presenza di una pressione inferiore a 2 bar all’interno del recipiente 2 formato.

A conclusione del processo di formatura, le semiporzioni 6 si allontanano l’una dall’altra e consentono il disimpegno del recipiente 2 formato il quale sarà inviato ad una stazione di riempimento (non illustrata). Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche del dispositivo di formatura di un recipiente ottenuto da una preforma in materiale plastico, del metodo di formatura e della macchina di formatura, secondo la presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi.

In particolare, grazie al fatto che il dispositivo di formatura comprende un generatore di radiazioni e che tali radiazioni sono incanalate nell’asta di stiro e nell’ugello, la preforma viene sterilizzata all’interno dello stampo di formatura. Sono quindi le semi-porzioni a schermare le radiazioni emesse dall’ugello. In tal modo, la sterilizzazione evita la predisposizione di componenti strutturali aggiuntive: si utilizzano infatti l’asta di stiro, l’ugello e lo stampo.

Inoltre, la sovrapposizione della fase di sterilizzazione con la fase di pre-soffiaggio evita l’allungamento dei tempi di processo.

Inoltre, il metodo di formatura proposto à ̈ estremamente versatile in funzione dei parametri del ciclo di soffiaggio. Ad esempio, poichà ̈ in fase di soffiaggio l’emissione di radiazioni à ̈ praticamente inefficace (data l’elevata pressione), la sterilizzazione viene vantaggiosamente sospesa per essere poi ripresa e completata durante l’estrazione dell’asta di stiro dal recipiente.

Inoltre, dal momento che la sterilizzazione viene limitata alla zona degli stampi, viene meno l’esigenza di realizzare una soffiatrice sterile.

Inoltre, l’impiego di radiazioni consente di ridurre i costi dovuti agli agenti chimici ed alla rimozione dei residui. Del resto, solo l’impiego di radiazioni rende possibile la sovrapposizione della sterilizzazione al soffiaggio, che si svolge in tempi molto ristretti (meno di due secondi).

Inoltre, il dispositivo proposto à ̈ estremamente versatile in quanto impiega radiazioni direttamente ionizzanti nei casi in cui à ̈ prioritaria la velocità di sterilizzazione delle pareti della preforma, oppure radiazioni indirettamente ionizzanti nei casi in cui à ̈ prioritaria la profondità di penetrazione invece della velocità.

Inoltre, l’ozono generato nel processo di sterilizzazione con elettroni, può essere facilmente evacuato sfruttando l’aria in pressione necessaria per il soffiaggio.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (10) di formatura di un recipiente (2) ottenuto da una preforma (3) in materiale plastico, comprendente: uno stampo (5) di formatura della preforma (3) atto ad assumere almeno una configurazione operativa in cui circonda ed impegna detta preforma (3); un’asta (8) di stiro progressivamente inseribile entro la preforma (3) per stirarla, detta asta (8) di stiro recando un ugello (11) in corrispondenza di una sua prima estremità (8a) rivolta verso la preforma (3), caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un generatore (12) di radiazioni atto ad emettere radiazioni nell’asta (8) di stiro in modo tale che, con lo stampo (5) di formatura nella configurazione operativa, tali radiazioni fuoriescano dall’ugello (11) e colpiscano le pareti interne della preforma (3) per sterilizzarle.
2. 2. Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre mezzi di schermatura delle radiazioni emesse da detto generatore (12), detti mezzi di schermatura includendo almeno un primo elemento (13) schermante solidale a detto stampo (5) ed un secondo elemento (14) schermante solidale a detta asta (8) di stiro in modo tale da essere mobile relativamente a detto primo elemento (13) schermante.
3. 3. Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto ugello (11) comprende una cupola (15) forata.
4. 4. Dispositivo (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto generatore (12) di radiazioni à ̈ un emettitore di radiazioni direttamente ionizzanti, oppure indirettamente ionizzanti, oppure non ionizzanti.
5. 5. Macchina (1) di formatura di recipienti (2) a partire da preforme (3) in materiale plastico, comprendente una pluralità di stazioni (4) di formatura, caratterizzata dal fatto che a ciascuna stazione (4) di formatura à ̈ associato un dispositivo (10) formatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
6. 6. Metodo di formatura di un recipiente (2) a partire da una preforma (3) in materiale plastico, comprendente le fasi di: posizionare la preforma (3) all’interno di uno stampo (5) di formatura; introdurre progressivamente un’asta (8) di stiro all’interno della preforma (3) fino a raggiungerne il fondo; iniettare aria in pressione nella preforma (3), caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre la fase di far passare radiazioni attraverso l’asta (8) di stiro indirizzandole verso la preforma (3) in modo tale da sterilizzare le pareti interne della preforma (3).
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 6, comprendente inoltre le fasi di: aumentare la pressione dell’aria iniettata nella preforma (3) fino a raggiungere valori compresi tra 6 bar e 8 bar; aumentare fino a circa 40 bar la pressione dell’aria iniettata nella preforma (3) in modo tale da completare la formatura del recipiente (2); scaricare l’aria dal recipiente (2) formato; estrarre progressivamente l’asta (8) di stiro dal recipiente (2) formato.
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui la fase di far passare radiazioni attraverso l’asta (8) di stiro si verifica contemporaneamente alla fase di introdurre progressivamente l’asta (8) di stiro all’interno della preforma (3).
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui la fase di far passare radiazioni attraverso l’asta (8) di stiro si sovrappone alla fase di aumentare la pressione dell’aria fino a valori compresi tra 6 bar e 8 bar e si interrompe prima della fase di aumentare fino a circa 40 bar la pressione dell’aria.
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui la fase di far passare radiazioni attraverso l’asta (8) di stiro riprende in presenza di una pressione inferiore a 2 bar all’interno del recipiente (2) formato e prosegue durante la fase di estrarre l’asta (8) di stiro da detto recipiente (2).