ITRM20130500A1

ITRM20130500A1 - Contenitore comprimibile per riempimento a caldo

Info

Publication number: ITRM20130500A1
Application number: IT000500A
Authority: IT
Inventors: Martino Caboni; Michele Pollini; Dino Enrico Zanette; Matteo Zoppas
Original assignee: Sipa Progettazione Automaz
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2015-03-10
Also published as: CA2923487A1; PT3044105T; MX2016002963A; EP3044105A1; US20160221739A1; MX366751B; EP3044105B1; CN105658528A; US10315826B2; ES2641854T3; CN105658528B; PH12016500438B1; WO2015032962A1; CA2923487C; PH12016500438A1

Description

TITOLO: Contenitore comprimibile per riempimento a caldo

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un contenitore plastico comprimibile del tipo riempito a caldo provvisto di pannelli di compensazione del vuoto.

Stato della tecnica

Oggigiorno i contenitori in plastica quale il PET hanno quasi totalmente sostituito ogni altro tipo di contenitore per il mercato usa e getta. I contenitori in PET hanno il pregio di essere molto leggeri, poco costosi e producibili in elevate quantità mediante un processo di stampaggio a stiro-soffiaggio. Questo processo prevede la formazione di preforme in PET mediante stampaggio ad iniezione, le preforme così ottenute vengono susseguentemente riscaldate e poi allungate longitudinalmente e gonfiate in un apposita cavità di stampaggio in modo tale da farle raggiungere la forma del contenitore desiderato. Il PET è un materiale relativamente caro ed è quindi importante sviluppare contenitori che siano il più leggeri possibili. La necessità di limitare la quantità di PET porta a dei contenitori che devono avere delle strutture in grado di compensare adeguatamente la scarsa resistenza dovuta alla sottigliezza delle pareti che si riesce a raggiungere utilizzando il PET. Questo problema del disegno del contenitore è accentuato nei contenitori per bevande quando il riempimento deve avvenire con un processo cosiddetto di Hot Fill, ovvero con il liquido caldo. Detto processo comporta una temperatura del liquido al momento del riempimento intorno agli 85 gradi ovvero una temperatura sufficiente per una completa sterilizzazione. Senza un adeguato disegno del contenitore, questo potrebbe collassare o deformarsi irrimediabilmente sempre a causa delle pareti sottili. Questo tipo di contenitore ha normalmente una base ed un corpo cilindrico, una spalla ed un collo. Dopo il riempimento la bottiglia viene chiusa e il processo di raffreddamento del liquido crea al suo interno una pressione negativa che può causare un restringimento della bottiglia per la concomitanza dell'effetto della contrazione del volume del liquido e per la contrazione del volume dell'aria presente nello spazio tra la superficie superiore del liquido e la parete interna del tappo. La bottiglia deve essere quindi disegnata con una configurazione strutturale tale da poter resistere a tale restringimento. Al fine di ottenere una maggiore resistenza ed evitare il collassamento della bottiglia si ricorre generalmente alla realizzazione di bottiglie in cui le pareti del corpo cilindrico contengono dei pannelli di compensazione del vuoto. La funzione di questi pannelli è quella di cedere verso l’interno della bottiglia accompagnando così la diminuzione di volume del liquido raffreddato. Questa flessione comporta però dei punti di tensione ai bordi dei pannelli che debbono essere compensati da nervature generalmente verticali poste fra un pannello e l’altro, e da altre nervature orizzontali disposte sopra e sotto il pannello che vanno a rinforzare la struttura e quindi la rigidità della bottiglia.

Nel caso di bottiglie realizzate volutamente comprimibili così da far fuoriuscire il liquido mediante una pressione esercitata dall'utilizzatore sulle pareti in senso radiale, è d'altra parte necessario non eccedere in tale rigidità altrimenti si potrebbe arrivare alla rottura della bottiglia applicandovi la forza di schiacciamento. Esiste quindi la necessità di migliorare la stabilità di queste bottiglie senza dover ricorrere però all’uso di una maggiore quantità di materiale plastico e garantendo una sufficiente caratteristica di cedevolezza allo schiacciamento voluto dall'utilizzatore.

Breve descrizione dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un contenitore per riempimento a caldo che dopo il riempimento a caldo non presenti uno schiacciamento indesiderato e che possa essere compresso per fare uscire il liquido a forza quando l'utilizzatore vuole bere senza che questa azione porti a lasciare deformazioni permanenti o ad una frattura del contenitore. La presente invenzione, pertanto, si propone di raggiungere lo scopo sopra descritto mediante un contenitore comprimibile per bevande, in materiale plastico, ad esempio in PET, adatto ad un processo di riempimento a caldo, avente un asse longitudinale di simmetria X, che comprende:

a) un collo cilindrico filettato per il passaggio della bevanda,

b) una spalla,

c) un fondo chiuso,

d) un corpo centrale, compreso fra detta spalla e detto fondo, avente una prima lunghezza H, e definente una zona di compensazione del vuoto comprendente quattro pannelli di compensazione disposti lungo le pareti laterali di detto corpo centrale, detti pannelli di compensazione aventi una forma trapezoidale con un rapporto fra base minore e base maggiore compreso fra 0,2 e 0,35, ogni pannello di compensazione avente le basi invertite rispetto al pannello di compensazione adiacente, detta zona di compensazione del vuoto avente una seconda lunghezza h compresa fra 1⁄2H e 2/3H.

Vantaggiosamente il corpo centrale di compensazione del vuoto è delimitato in alto ed in basso da apposite nervature e da un anello superiore e da un anello inferiore definenti il diametro massimo della bottiglia.

Inoltre il fondo del contenitore è provvisto di due scarichi in una posizione corrispondente ai pannelli di compensazione che hanno il lato maggiore rivolto verso la spalla. Vantaggiosamente tra i pannelli ci sono delle colonne inclinate che connettono l’anello superiore e l’anello inferiore. La massima profondità di queste colonne inclinate è compresa nell’ intervallo 2,5mm e 5mm, preferibilmente detta massima profondità ha una dimensione tra 2,8mm e 3,2mm.

Breve descrizione delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di una bottiglia in PET del tipo per riempimento a caldo, che può essere schiacciata per far uscire la bevanda ivi contenuta, illustrata a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle seguenti figure: la Fig. 1 rappresenta una vista prospettica di una bottiglia da 1⁄2 L secondo l’invenzione,

le fig.2A e 2B rappresentano la stessa bottiglia in vista frontale e vista dal fondo, la Fig.3 mostra una vista in proiezione piana dei pannelli di compensazione lungo la parte centrale della bottiglia,

la Fig.4 rappresenta una vista assonometrica del fondo della bottiglia,

le Fig.5A e 5B rappresentano una vista laterale e una vista in sezione su un piano trasversale all'asse della bottiglia da 0,5 litri con le dimensioni.

Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.

Descrizione in dettaglio di una forma di realizzazione preferita dell’invenzione La Fig. 1 mostra in vista assonometrica una bottiglia 100 destinata a contenere bevande costruita secondo una versione preferita dell’invenzione. La bottiglia, preferibilmente in PET, è progettata per essere riempita mediante un processo di riempimento a caldo, inoltre deve poter essere compressa per poter far fuoriuscire il liquido mediante una pressione esercitata sulle pareti in senso radiale al fine di creare un getto di bevanda a volontà dell'utilizzatore. La bottiglia 100 comprende quattro pannelli di compensazione 1 che, oltre a formare una struttura per contrastare l’abbassamento di pressione interna causato dal raffreddamento della bevanda dopo il riempimento, favoriscono anche la compressione della bottiglia secondo una direzione radiale ovvero perpendicolarmente all’asse centrale X, Fig. 2A. La bottiglia 100 comprende un collo 2 filettato per la chiusura della bottiglia mediante un tappo di tipo noto e per permettere l’entrata e l’uscita della bevanda. La bottiglia 1 comprende poi un corpo centrale 3 raccordato in alto al collo 2 tramite una spalla o cupola 4 ed in basso ad un fondo 5. Il corpo centrale 3 costituisce la zona di compensazione del vuoto che è delimitata in alto ed in basso da un insieme di anelli e nervature. Gli anelli superiore 8 ed inferiore 9 sono circolari con un diametro DM che definisce il diametro massimo della bottiglia. Le nervature superiore 6 ed inferiore 7 hanno anche una geometria circolare con diametri rispettivamente uguali a NS e NI. I rapporti NS/DM e NI/DM fra i diametri delle nervature superiore ed inferiore ed il diametro massimo DM della bottiglia 100 sono compresi nei seguenti intervalli di valori:

NS/DM fra 0,85 e 0,92 preferibilmente in media fra 0,88 e 0,90

NI/DM fra 0,75 e 0,85 preferibilmente in media fra 0,78 e 0,82

Detta H l’altezza totale della bottiglia la zona di compensazione del vuoto preferibilmente un'altezza h compresa fra 1⁄2 H e 2/3 H.

Le zona di compensazione del vuoto comprende inoltre quattro pannelli di compensazione 1 uguali fra loro e aventi una geometria trapezoidale con un rapporto tra la lunghezza della base minore del trapezio Lmin e quella della base maggiore del trapezio Lmax compreso nell’intervallo tra 0,20 e 0,35 preferibilmente tra 0,28 e 0,29. I quattro pannelli di compensazione 1 sono disposti lungo le pareti laterali del corpo centrale 3. In fig. 3 sono mostrati in proiezione piana i pannelli lungo la circonferenza del corpo principale. Dalla figura si vede che ogni pannello ha le basi invertite rispetto agli anelli adiacenti. In tal modo i pannelli di compensazione 1 definiscono due coppie dove una coppia è formata da due pannelli opposti l’uno all’altro ed entrambi, ad esempio, con la base minore rivolta verso il basso, e l’altra coppia formata dagli altri due pannelli opposti l’uno all’altro ed entrambi con la base minore rivolta verso l’alto. Tra i pannelli 1 di compensazione si trovano delle colonne 10 inclinate che connettono l’anello superiore 8 e l’anello inferiore 9. La massima profondità “P” di queste colonne 10 inclinate è compresa nell’intervallo da 2,5mm - 5mm, preferibilmente la profondità P è compreso tra 2,8 a 3,2 mm. Le misure mostrate in Fig. 3, come quelle nelle altre figure, espresse in mm, si riferiscono ad una bottiglia secondo l’invenzione avente una capacità di 0,5 litri. Il fondo 5 comprende due scarichi 11, Fig.2 B, che sono posizionati in corrispondenza ai due pannelli 1 con la base maggiore verso l’alto, tali scarichi 11, che sono disposti simmetricamente su una linea diametrale che passa per il centro della base della bottiglia, hanno una larghezza W in un intervallo compreso fra la lunghezza della base minore e la lunghezza della base maggiore dei pannelli 1. In una versione preferita della bottiglia gli scarichi 11 hanno una lunghezza corrispondente alla metà della lunghezza della base maggiore.

La Fig. 4 mostra una visione prospettica del fondo 5 della bottiglia 100 con i due scarichi 11. La Fig. 5A mostra in visione frontale una bottiglia da 0,5 litri con alcune delle misure, mentre la Fig.5B mostra una sezione su un piano trasversale all'asse della bottiglia indicato dalla line B-B da cui è possibile vedere la forma in sezione dei pannelli 1 e delle quattro colonne di rinforzo 10. L’insieme delle nervature superiore 6 ed inferiore 7, dei pannelli di compensazione 1 con orientazione invertita tra due pannelli adiacenti, delle colonne inclinate 10 e degli scarichi 11 sul fondo 5 della bottiglia 100, danno alla bottiglia una struttura tale da poter meglio compensare le sollecitazioni termiche e meccaniche permettendo una compensazione del vuoto che si crea all’interno della bottiglia nella fase di raffreddamento susseguente al riempimento a caldo, consentendo inoltre lo schiacciamento della bottiglia per fare uscire il liquido senza che ciò porti a deformazioni permanenti, ma consentendo un facile recupero della forma iniziale quando la forza di schiacciamento viene eliminata. Questa configurazione permette quindi di mantenere circolare la geometria della bottiglia, inoltre dà la possibilità di produrre bottiglie di minor peso, 84-94% dei pesi attuali per bottiglie della stessa capacità, ovvero permette di fabbricare bottiglie utilizzando meno materiale plastico. Infine con queste bottiglie secondo l’invenzione è anche possibile un riempimento a temperature più alte (88-92°C). La bottiglia 100 è stata disegnata, vedi anche la Fig.4, come un contenitore di 0,5 litri, ma facilmente può essere scalata a contenitori con una capienza compresa fra 0,250 e 1,5 litri.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Contenitore (100) per bevande comprimibile in materiale plastico, ad esempio in PET, adatto ad un processo di riempimento a caldo, avente un asse longitudinale di simmetria X, che comprende: a) un collo cilindrico filettato (2) per il passaggio della bevanda, b) una spalla (4), c) un fondo (5) chiuso, d) un corpo centrale (3), compreso fra detta spalla (4) e detto fondo (5), avente una prima lunghezza H, e definente una zona di compensazione del vuoto comprendente quattro pannelli di compensazione (1) disposti lungo le pareti laterali di detto corpo centrale (3), detti pannelli di compensazione (1) aventi una forma trapezoidale con un rapporto fra base minore e base maggiore compreso fra 0,20 e 0,35, ogni pannello di compensazione (1) avente le basi invertite rispetto al pannello di compensazione (1) adiacente, detta zona di compensazione del vuoto avente una seconda lunghezza h compresa fra 1⁄2H e 2/3H.
2. Contenitore secondo la rivendicazione 1, in cui detta zona di compensazione del vuoto è delimitata superiormente da una nervatura superiore (6) di diametro NS, inferiormente da una nervatura inferiore (7) di diametro NI e da due anelli superiore (8) ed inferiore (9) di diametro DM definente il diametro maggiore del contenitore (100), dove il rapporto NI/DM è compreso fra 0,75 e 0,85 e dove il rapporto NS/DM è compreso fra 0,85 e 0,92.
3. Contenitore secondo la rivendicazione 2, in cui il rapporto NI/DM è tra 0,78 e 0,82 ed il rapporto NS/DM è tra 0,88 e 0,92.
4. Contenitore secondo le rivendicazioni 2 o 3, in cui tra ogni coppia di pannelli di compensazione (1) vi sono delle colonne inclinate (10) che connettono detto anello inferiore (9) e detto anello superiore (8), dette colonne (10) avendo una profondità (P) in senso radiale compresa fra 2,5 e 5mm.
5. Contenitore (100) secondo la rivendicazione 4, in cui detta profondità (P) è tra 2,8 e 3,2mm
6. Contenitore (100) secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui due scarichi (11) sono posizionati sul fondo (5) simmetricamente rispetto ad una linea diametrale passante per il centro del fondo (5) in una posizione corrispondente ai pannelli di compensazione (1) aventi il lato maggiore rivolto verso la spalla (4), la larghezza (W) di detti scarichi essendo compresa fra la lunghezza di detta base minore e la lunghezza di detta base maggiore.
7. Contenitore secondo la rivendicazione 6 dove la larghezza (W) dei due scarichi (11) è uguale a 0,5 volte la lunghezza di detta base maggiore del pannello trapezoidale.