ITRM20080695A1 - Processo di progettazione iniezione e soffiaggio per bottiglie ultraleggere swerve neck - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo: “INSIEME DI PREFORMA E STAMPO PER LA PRODUZIONE DI BOTTIGLIE IN MATERIALE TERMOPLASTICOâ€

La presente invenzione riguarda un insieme di preforma e stampo per la produzione di bottiglie in materiale termoplastico. L’invenzione si applica in particolare a bottiglie ultraleggere che mantengano prestazioni fisico-meccaniche adeguate e non presentino, dopo lo stampaggio per soffiaggio, deformazioni sui filetti di avvitamento del tappo.

Con riferimento allo stato della tecnica, in Figura 2 sono rappresentati in sezione trasversale parziale schematica una preforma 10 e uno stampo 20, aventi profili tradizionali. Con 30 à ̈ indicato lo spazio che diverrà lo spazio interno della bottiglia dopo il soffiaggio della preforma 10. La preforma 10 comprende una porzione di imboccatura 101 dotata di filettatura esterna 102, ed un corpo di preforma che comincia da un piano P di separazione fra una baga 103 ed un sottobaga 104. Nello stato della tecnica il sottobaga à ̈ sostanzialmente cilindrico. Con una tale configurazione non à ̈ improbabile che durante il riscaldamento e il soffiaggio la baga 103 si deformi verso l’alto, e ciò avviene con maggior probabilità se essa à ̈ particolarmente leggera.

Con s à ̈ indicato lo spessore della porzione di imboccatura 101, con z la sporgenza della baga 103 rispetto alla preforma 10 nella zona di sottobaga 104 e con / la distanza fra la preforma 10 e lo stampo 20 nella stessa zona di sottobaga 104. Poiché baga 103 e sottobaga 104 sono disposte sostanzialmente ad angolo retto Luna rispetto all’altra, se viene ridotto lo spessore s succede che, durante il riscaldamento e il soffiaggio, la baga 103 si deformi verso l’alto. Inoltre, nello stato della tecnica la distanza / non à ̈ sempre sufficiente ad evitare il raffreddamento della plastica perché la preforma 10 possa spingersi verso il fondo della bottiglia durante il soffiaggio senza essere bloccata al di sopra della spalla.

Negli ultimi anni vi à ̈ stata una continua ricerca per ottenere bottiglie il più possibile leggere, per risparmiare sul materiale sia per motivi economici sia per questioni ambientali. In alcuni casi si sono raggiunti pesi bassissimi, ma con scarsi risultati dal punto di vista delle prestazioni meccaniche delle bottiglie. Si à ̈ sopperito a questo aggiungendo dentro le bottiglie azoto in pressione, ma una volta aperte le bottiglie, l’effetto della pressione non c’à ̈ più e il successivo utilizzo delle bottiglie à ̈ molto scomodo.

In questo contesto si à ̈ sentita l’esigenza di ottenere bottiglie con buone prestazioni meccaniche e ultraleggere nello stesso tempo.

Da un’analisi dettagliata della distribuzione della massa del materiale si à ̈ visto che esso si accumula principalmente a livello della filettatura e del sottobaga.

Per ridurre il materiale impiegato per la fabbricazione delle bottiglie si à ̈ pensato quindi di sviluppare una filettatura ultraleggera che conservasse la rigidità necessaria per mantenere la forma durante la produzione della bottiglia e che avesse adeguate prestazioni anche nelle successive fasi fino all’utilizzo del consumatore finale. Tuttavia, un’eccessiva riduzione della massa della filettatura ottenuta anche attraverso la riduzione dello spessore s della porzione di imboccatura 101 può provocare durante il processo di riscaldamento e soffiaggio problemi quali ovalizzazione e deformazione del filetto e la deformazione della baga, con conseguenti complicazioni nelle successive fasi di imbottigliamento, quali, ad esempio, il trasporto su guide, il riempimento, la tappatura e la paletizzazione.

La domanda di brevetto PCT WO 2007/109910 riguarda una preforma ed una bottiglia in PET prodotta da essa. La preforma ha una sagoma sostanzialmente cilindrica su tutta la sua lunghezza ed un’imboccatura nell’estremità superiore ed un’estremità chiusa curva nel fondo.

Nella porzione di imboccatura al di sopra della baga o fino alla sua altezza, il diametro interno à ̈ inizialmente grande per poi ridursi e quindi definire una superficie di battuta. Viene così ricavata una camera di alloggiamento di una capsula. La preforma può essere usata per la stampaggio per soffiaggio di una corrispondente bottiglia che ha la stessa configurazione nella zona dell’apertura di imboccatura fino ad appena sotto la baga.

La menzionata domanda di brevetto si preoccupa di poter ricevere nel collo della bottiglia capsule o cartucce di volume relativamente grande. Ciò à ̈ raggiunto dalla creazione della suddetta superficie di battuta ottenuta con una riduzione di diametro tra rimboccatura e il resto della preforma. Per ottenere ciò, la domanda di brevetto citata si preoccupa delle zone di transizione fra l’imboccatura ed il resto della bottiglia. Queste zone di transizione sono la suddetta superficie di battuta e la zona di sottobaga che vengono previste non a spigolo vivo ma arrotondate. Ciò, però, à ̈ fatto allo scopo di non danneggiare la capsula che viene ottenuta da una pellicola molto sottile. Non si dice nulla nella citata domanda di brevetto sulla possibilità di realizzare zone di transizione arrotondate allo scopo di diminuire la quantità di materiale di stampaggio necessaria alla fabbricazione della bottiglia, né tanto meno à ̈ fornito uno stampo col quale si possa realizzare il soffiaggio della bottiglia.

Lo scopo della presente invenzione à ̈ quello di ridurre la quantità di materiale utilizzato per la fabbricazione di una bottiglia senza provocarne deformazioni dovute alla riduzione di spessore e di conservare le prestazioni meccaniche durante la successiva utilizzazione della bottiglia.

Lo scopo viene raggiunto da un insieme di preforma e stampo per la produzione di bottiglie in materiale termoplastico, secondo le rivendicazioni allegate.

L’invenzione sarà meglio compresa dalla descrizione dettagliata che segue con riferimento alle figure allegate in cui:

Figura 1 à ̈ una sezione schematica longitudinale parziale di una preforma all’interno di uno stampo che riproduce il profilo della bottiglia secondo l’invenzione;

Figura 2 Ã ̈ una sezione schematica simile a quella di Figura 1 di una preforma e di uno stampo tradizionali, come sopra descritto;

Figura 3 Ã ̈ una sezione schematica longitudinale parziale di una preforma utile per distinguere varie zone di essa;

Figure 4, 5 e 6 sono viste simili a quelle di Figura 1 mostranti profili rinforzati della preforma;

Figure 7a, 7b, 7c, e 8a, 8b, 8c sono rispettivamente una vista prospettica parziale, una sezione longitudinale parziale ed una vista in pianta dall’alto di due differenti imboccature di bottiglia secondo l’invenzione rinforzate tramite diverse nervature; e Figura 9 à ̈ una sezione schematica longitudinale parziale di una preforma conformemente ad una variante dell’ invenzione.

Facendo riferimento inizialmente alla sezione longitudinale parziale della Figura 3, sono indicate con N. F. una zona di filetto, con S.L. una baga e con U.S.L. una zona di sottobaga. La baga à ̈ distinta dalla sottobaga mediante un piano di baga P.

Con riferimento alla sezione schematica longitudinale parziale di Figura 1, in cui sono contrassegnate con numeri simili parti simili o uguali a quelle di Figura 2, à ̈ mostrato l’insieme di preforma e di stampo secondo l’invenzione. La preforma 1 nella porzione di imboccatura 11 ha un diametro maggiore del diametro del corpo della preforma 1 nel sottobaga 14 e sotto di esso. In particolare, il profilo della preforma 1 , a partire da un livello corrispondente o leggermente superiore alla baga 13, à ̈ ridotto in diametro con un tratto interno di raggio Ra concavo verso l’interno della bottiglia ed un tratto interno di raggio Re convesso verso l’interno della bottiglia, simile, nello spazio, a un quarto di superficie toroidale. Il raggio Ra può variare da 4 mm a 0,5 mm.

Questa riduzione di diametro corrisponde a quella ottenuta con un conforme tratto esterno concavo di raggio Rb. I tratti di raggio Ra e Re partono, quindi, dall’interno della zona di imboccattura 11 e si riallacciano allo spessore del resto sottostante del corpo di preforma. La riduzione di diametro del sottobaga rispetto al diametro dell’imboccatura può arrivare anche fino al 30%.

Corrispondentemente, lo stampo 2 ha una porzione sotto la baga di raggio Re sostanzialmente corrispondente al raggio Rb dello stesso tratto di preforma 1 e forma nello spazio una superficie semitoroidale, terminando con un tratto di raccordo di raggio Rd che può essere uguale al raggio Re.

Con T Ã ̈ indicato il punto di tangenza in cui ha inizio il sottobaga 14.

Si deve notare che al di sotto della superfìcie semitoroidale la distanza / fra la preforma 1 e lo stampo 2 à ̈ molto maggiore della corrispondente distanza / della tecnica nota (Figura 2), dove era probabile il raffreddamento della plastica durante il soffiaggio e quindi, inevitabilmente, il suo bloccaggio.

In particolare la superficie semitoroidale dello stampo 2 nel sottobaga 14 Ã ̈ prossima al profilo della preforma con una luce di almeno un decimo di millimetro, e al di sotto della superficie semitoroidale lo stampo 2 Ã ̈ distanziato dalla preforma di uno spazio compreso tra 0,1 e 1 mm sufficiente ad evitare il raffreddamento del materiale plastico durante il soffiaggio. In pratica, la zona non stirata si riduce rispetto alla tecnica nota, distribuendosi in modo migliore tutto il materiale nella bottiglia in formazione. Tuttavia, malgrado lo spazio / fra stampo e preforma, la preforma stessa viene centrata nello stampo di soffiaggio, grazie alla riduzione di diametro della zona di sottobaga 14.

Va notato inoltre che lo spessore minimo della preforma nel tratto che inizia ad un livello corrispondente o leggermente superiore alla baga 13, e termina nel sottobaga 14 Ã ̈ pari al massimo spessore della baga 13.

La sporgenza dell’ estremità della baga 13 rispetto alla preforma nel sottobaga 14 à ̈ incrementata rispetto alla tecnica nota da z a z+zl per la riduzione del diametro della preforma rispetto all’ imboccatura 11.

In definitiva, Γ invenzione fornisce un profilo interno di preforma a livello dell’ imboccatura abbinato ad un profilo di stampo per soffiaggio per la produzione di contenitori ultraleggeri, in particolare bottiglie, che mantengano prestazioni fisico-meccaniche adeguate e che non presentino dopo il soffiaggio deformazioni sui filetti, anch’essi ultra-leggeri.

L’insieme di preforma e stampo di soffiaggio secondo l’invenzione, che non comporta sostanziali modifiche agli impianti attuali, fornisce il vantaggio di distribuire meglio rispetto alla tecnica nota il peso del corpo della bottiglia.

Si ha un minore accumulo di materiale sotto baga dopo il soffiaggio, con una riduzione da 0,1 g a 5 g a seconda del tipo di bottiglia, del tipo di processo di soffiaggio. Tale riduzione à ̈ dovuta ad una maggiore distanza / tra preforma e stampo e alla maggiore flessibilità di riscaldamento della zona sottobaga, in virtù del particolare profilo adottato secondo la presente invenzione.

L’insieme di preforma e stampo permette inoltre di alleggerire la porzione di imboccatura dotata di filetto, il cui spessore può arrivare ad un valore uguale a 1,2 mm o inferiore.

La porzione di imboccatura à ̈ resa nel contempo più robusta grazie alla superficie toroidale ottenuta con la riduzione del diametro, facendo sì che la bottiglia, a parità di peso, sopporti un maggior carico assiale, agevolando la paletizzazione delle bottiglie.

La riduzione del diametro della baga ottenuto secondo la presente invenzione, come si può notare dal confronto delle quote z+zl e z di Figure 1 e 2, fa sì che rimanga nella zona di sottobaga uno spazio sufficiente per il trasporto e la tappatura.

L’invenzione à ̈ applicabile ad ogni tipo di baga e ad ogni tipo di filetto, e può essere messa in pratica con ogni materiale termoplastico.

Facendo riferimento alle sezioni longitudinali parziali di Figure 4, 5 e 6, sono mostrate varianti dell’ invenzione aventi profili rinforzati, ottenuti con un aumento continuo dello spessore alfintemo della porzione di imboccatura a livello della baga (Figura 4) con profili modificati nello spessore verso l’alto (Figura 5) e con variazioni di forma del profilo a livello della baga (Figura 6).

Il rinforzo può essere ridotto di peso attraverso nervature, come mostrato nelle viste di Figure 7a, 7b, 7c e 8a, 8b, 8c. Nella sezione longitudinale parziale di Figura 9 à ̈ mostrato che il profilo esterno del sottobaga può variare con un raggio Rb compreso nell’ intervallo fra 0,5 mm e 2,5 mm.

Tra i vantaggi dell’insieme secondo la presente invenzione vi à ̈ il fatto che, a parità di peso della porzione di imboccatura dotata di filetto, à ̈ possibile utilizzare un tappo (non mostrato) più leggero.

Inoltre, la particolare sagoma della preforma evita il fenomeno, comune nelle preforme di peso leggero, dell’incastro di una preforma con l’altra, che si verifica principalmente nelle zone di accumulo e stoccaggio delle preforme prima del carico nella macchina di soffiaggio.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Insieme di preforma (1) e stampo (2) per la produzione di bottiglie in materiale termoplastico, la preforma (1) comprendendo una porzione di imboccatura (11), dotata di filettatura (12), e una baga (13) e una zona di sottobaga (14) distinte l’una dall’altra da un piano di baga (P), caratterizzato dal fatto che la preforma (1) ha nel tratto che inizia ad un livello corrispondente o leggermente superiore alla baga (13) e termina nella zona di sottobaga (14) un profilo in sezione verticale in cui il diametro interno della preforma (1) à ̈ ridotto con un tratto interno di raggio Ra concavo verso l’interno della bottiglia ed un tratto interno di raggio Re convesso verso l’interno della bottiglia, simile a un quarto di superficie toroidale, un tratto esterno corrispondente essendo di raggio Rb, detti tratti partendo dall’interno della porzione di imboccatura (11) e riallacciandosi allo spessore del resto sottostante della preforma (1), e dal fatto che lo stampo (2) ha una porzione nella parte (14) di sottobaga di raggio Re corrispondente al raggio Rb del tratto di preforma (1) e forma una superficie semitoroidale.
2. 2. Insieme secondo la rivendicazione 1, in cui lo spessore minimo della preforma (1) nel tratto che inizia ad un livello corrispondente o leggermente superiore alla baga (13), e termina nel sottobaga (14) Ã ̈ pari al massimo spessore della baga (13).
3. 3. Insieme secondo la rivendicazione 1, in cui la superficie semi toroidale dello stampo (2) nel sottobaga (14) Ã ̈ prossimo al profilo della preforma (1) con una luce (/) di almeno un decimo di millimetro.
4. 4. Insieme secondo la rivendicazione 1, in cui al di sotto della sua superficie semitoridale lo stampo (2) Ã ̈ distanziato dalla preforma (1) di una luce (/) compresa tra 0,1 e 1 mm sufficiente ad evitare il raffreddamento del materiale plastico durante il soffiaggio.
5. 5. Insieme secondo la rivendicazione 1, in cui la sporgenza (z) dell’estremità della baga (13) rispetto alla preforma (1) nel sottobaga (14) à ̈ incrementato di zi per la riduzione di diametro della preforma (1) rispetto al filetto.