ES2290112T3

ES2290112T3 - Botella aseptica sellada por moldeo de soplo, metodo y aparato con una cuchilla de sellado para producir la botella.

Info

Publication number: ES2290112T3
Application number: ES01906990T
Authority: ES
Inventors: A. Dale Maddox; Fred A. Loesch
Original assignee: Uniloy Milacron Inc
Current assignee: Uniloy Milacron Inc
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2008-02-16
Anticipated expiration: 2021-02-02
Also published as: DE60129428D1; EP1283801B1; EP1283801A1; ATE367314T1; DE60129428T2; WO2001089940A1; US7150624B1; AU2001234827A1

Abstract

Una botella (30) moldeada por soplo de un parisón (12) de resina de termoplástico, comprendiendo dicha botella: una botella íntegramente formada por una primera cúpula (32), una segunda cúpula (34) y un paso hundido (33'') entre dicha primera cúpula y segunda cúpula, formando dicho paso hundido un sello (57), caracterizada en que en un lado del paso hundido (33'') está desplazado lateralmente contra un lado opuesto del mismo, habiendo definido dicho paso hundido (33'') un par de hendiduras adyacentes (74, 76) en la resina de termoplástico.

Description

Botella aséptica sellada por moldeo de soplo, método y aparato con una cuchilla de sellado para producir la botella.

Contexto de la invención

Esta invención se refiere a botellas asépticas selladas moldeadas por soplo, un método para moldear por soplo botellas asépticas selladas y un aparato para sellar botellas asépticas moldeadas por soplo de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones 1, 8 y 15, respectivamente.

Las botellas asépticas convencionales se moldean por soplo empleando aire estéril a presión elevada. El aire estéril a presión elevada se ventila y a continuación las botellas o bien se sellan en el molde o bien las botellas moldeadas se rellenan y sellan inmediatamente después de ser moldeadas para asegurar la esterilidad de las botellas y sus contenidos. A menudo no resulta práctico rellenar botella recién moldeadas. Por ejemplo, puede existir un intervalo de tiempo o distancia de recorrido entre la operación de moldeo por soplo y la operación de relleno.

La acción de sellar botellas asépticas moldeadas por soplo ha logrado un éxito limitado, ya que requiere herramientas y procesos complicados y da como resultado botellas que son frágiles y que tienden a fallar durante el transporte/almacenaje antes del proceso de relleno. Por lo tanto, existe la necesidad de un sellado simplificado para botellas asépticas que sea más resistente y que emplee herramientas menos complejas. Un sellado resistente y simplificado para botellas asépticas asegurará que se puedan almacenar durante un periodo de tiempo suficiente sin dañar el sellado o deformar la botella aséptica.

US 5,022,544 describe una botella del tipo establecido en el preámbulo de la reivindicación 1 adjunta, un aparato del tipo establecido en el preámbulo de la acompañante reivindicación 8, y un método del tipo establecido en el preámbulo de la acompañante reivindicación 15.

Al lograr los objetivos anteriormente mencionados y superar las limitaciones de la técnica anterior, la presente invención proporciona un aparato de sellado del tipo establecido en la acompañante reivindicación 8 para botellas moldeadas por soplo que incluye un par de mitades de molde que definen una cavidad de botella, una primera y una segunda cavidad cúpula y un pasaje que conecta las cavidades cúpula. Se monta una herramienta de sellado de manera desmontable en una de las mitades del molde y es móvil para que se extienda por el pasaje. La herramienta incluye un par de hojas o cuchillas alejadas y espaciadas formadas íntegramente en su extremo distal. Se engancha un simple accionador a la herramienta para que extienda y retraiga la herramienta, el accionador por lo tanto extendiendo y retrayendo el par de cuchillas. En una posición retraída, la herramienta y sus cuchillas se retiran sustancialmente del pasaje. En una posición extendida, las cuchillas de la herramienta se extienden parcialmente a lo largo del pasaje para comprimir una poción de un parisón moldeado por soplo en el mismo y forman un sello en el cual los vestigios de las marcas longitudinales que deja el molde en la botella desaparecen. En el sello logrado con la presente invención, las dos capas de material polimérico se unen molécularmente formando lo que aquí se denomina como un sello molecular.

En otro aspecto, la presente invención proporciona una botella del tipo establecido en la reivindicación adjunta 1 que incluye una porción de cuerpo formada por una primera cúpula conectada con una segunda cúpula mediante un pasaje hundido. El pasaje hundido forma un sello que tiene un lado del pasaje desplazado lateralmente contra el lado opuesto, estando de este modo hundido, y que además ha definido un par de hendiduras adyacentes en la resina de termoplástico.

En su aspecto final, la presente invención proporciona un método del tipo establecido en la reivindicación adjunta 15 para formar un contendedor sellado, hueco y vacío a partir de un parisón de material termoplástico. El método incluye los pasos de introducir un parisón fundido entre un par de mitades de molde abierto, cerrar las mitades de molde para capturar el parisón en una cavidad de molde que tiene la forma de un recipiente, fluir aire presurizado en el interior del parisón capturado para expandir las paredes del parisón contra la cavidad del molde formando de este modo un parisón expandido en la forma de la cavidad del molde; reducir la presión dentro del parisón extendido; y hundir una parte del parisón extendido y formar al menos un sello molecular en la parte hundida.

Breve descripción de los dibujos

Las varias ventajas de la presente invención resultarán obvias para el experto en la técnica tras leer la siguiente descripción y por referencia a los dibujos que incluyen:

Fig. 1 es una vista transversal de un par de mitades de molde abierto con una herramienta de sellado de acuerdo con la presente invención;

Fig. 2 es una vista transversal, antes del sellado, de una botella aséptica moldeada por soplo localizada en el interior del molde antes del sellado;

Fig. 3 es una vista transversal similar a la Fig. 2 de una botella aséptica sellada;

Fig. 4 es una vista aumentada de la herramienta extendida para sellar la botella aséptica;

Fig. 5 es una vista lateral de la herramienta de sellado de acuerdo con la presente invención;

Fig. 6 es una vista en sección lateral de una parte superior de la mitad del molde con la herramienta de sellado;

Fig. 7 es una vista en perspectiva de la herramienta de la Fig. 6; y

Fig. 8 es una vista seccional de una botella aséptica sellada de acuerdo con la presente invención.

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Descripción detallada de la realización preferente

Ahora, en referencia a los dibujos, las botellas recipientes de plástico moldeadas por soplo de extrusión 30 normalmente están hechas de resina de polietileno de elevada densidad a pesar de que se pueden emplear otras resinas.

Al formar tal botella 30, un parisón 12 de resina estéril caliente se extrude entre un par abierto de mitades de molde complementarias 14, 16 tal y como se muestra en la Fig. 1. Las mitades de molde incluyen superficies que definen una cavidad de botella 18, el hueco de cúpula de soplo 20 y el hueco de cúpula de giro 22. Un canal de soplo 24 conecta el hueco de cúpula de soplo 20 con el hueco de cúpula de giro 22. El hueco de cúpula de giro 22 se forma inmediatamente sobre la cavidad de botella 18.

Cuando los moldes 14, 16 están cerrados y el parisón se moldea por soplo, como se muestra en la Fig. 2, la cavidad 18, los huecos 20, 22 y el canal 24 en las mitades de molde 14, 16 forman el parisón inflado 12 en una botella 30 que incluye una cúpula de giro integral 32 y cúpula de soplo 34, estando localizada la cúpula de soplo 34 sobre la cúpula de giro 32 y estando conectada a ella mediante un paso de soplo 33. Una mitad de molde 14 incluye un paso de aguja de soplo 26 que se extiende a la cavidad de cúpula de soplo 20. Una aguja (no mostrada), conectada a una fuente de aire de soplo estéril a través de un sistema de válvula apropiado, se engancha a un mecanismo de empuje que mueve la aguja hacia delante y hacia atrás entre una posición retraída y una posición extendida. En la posición extendida la punta de aguja penetra el parisón 12 dentro en el interior de la cavidad cúpula de soplo 30. La botella 30 y estructuras asociadas posteriormente se moldean por soplo y el aire de soplo presurizado se agota, reduciendo la presión en el molde a una presión negativa (alrededor de 2491-4982 Pa) (10-20 pulgadas de agua).

Una vez que se alcanza la presión negativa apropiada, una herramienta de sellado 49, que se monta en la cavidad en un paso 51 en la mitad del molde 14, se mueve mediante una transmisión (no se muestra) para enganchar el paso de soplo 33 y sellar la botella 30 sobre la cúpula de giro 32, como se muestra en las Figs. 3 y 4. La herramienta de sellado 49 incluye una barra 50 que tiene un par de cuchillas integrales 52, 54 que, cuando actúan, se extiende en el material formando el paso de soplo 33. El paso 51, en cuyo interior se monta la herramienta de sellado 49, coloca la herramienta 49 en un ángulo derecho al paso de soplo 30. Las cuchillas 52, 54 están íntegramente formadas con la herramienta de sellado, se extienden a lo largo de los puertos 44, 46 en el extremo del paso 51, y se separan longitudinalmente a lo largo del canal de soplo 24 para asegurar la formación de un sello de acuerdo con esta invención.

La herramienta de sellado 49 se impulsa recíprocamente mediante un mecanismo de transmisión 47, que puede ser neumático, eléctrico o mecánico. La barra 50 por sí misma está formada por un eje redondo con las dos cuchillas de sellado 52, 54 extendiéndose en una relación paralela pero espaciada desde su extremo distal. En la posición retraída, la herramienta de sellado 49 no se extiende al canal de soplo 24, pero las puntas 56, 58 de las cuchillas 52, 54 se posicionan en los puertos 44, 46 adyacentes al canal de soplo 24. Las puntas 56, 58 preferiblemente no se extienden más allá de la superficie que forma el canal de soplo 24 adyacente a la herramienta 49 cuando la herramienta de sellado 49 está en la posición retraída.

Como se ha mencionado anteriormente, el aire de soplo estéril infla el parisón 12 contra las paredes de las mitades del molde 14, 16. Las mitades del molde 14, 16 se enfrían con agua para que la cáscara del plástico caliente inflado en las cavidades se enfríe rápidamente para que comience el endurecimiento y la formación de la cúpula de soplo 34, la cúpula de giro 34, el paso de soplo 33 y la botella 30. Mientras la resina de termoplástico es un buen aislante y no pierde el calor rápidamente, las superficies que se forman en el canal de soplo 24 opcionalmente pueden ajustarse con inserciones o placas retenedoras de calor para reducir la transferencia de calor del canal de soplo 24 y como ayuda para el sellado del paso de soplo 33.

Como se ha expuesto anteriormente, la herramienta de sellado 49 no se acciona hasta que ha habido una reducción apropiada de presión en el interior del cuerpo de plástico soplado. La extensión de la herramienta de sellado 49 provoca que las cuchillas de sellado 52, 54 sobresalgan desde los puertos 44, 46 y entren en el canal de soplo 24, empujando la resina de termoplástico de una lado del paso de soplo 33 hacia el otro lado del mismo. La herramienta 49 y las cuchillas 52, 54 continúan avanzando y provocan que los lados opuestos del paso de soplo 33 se hundan y adhieran formando un sello. Con los lados del paso de soplo 33 hundidos uno tras otro, la herramienta 49 aún sigue avanzando hasta que las cuchillas 52, 54 sobresalen en el material formando ahora el paso de soplo hundido 33'. Esta penetración adicional elimina o minimiza la existencia de la marca longitudinal que deja el molde en una botella entre los lados opuestos del paso de soplo hundido 33' y da como resultado que el material adyacente a esta penetración esté molecularmente unido para crear lo que aquí se denomina como un "sello molecular 57" con una presa 59 de un material construido en el medio. Esto aumenta en gran medida la integridad del sello 90 y se observa mejor en las Figs. 3, 4 y 8.

Como se ve en la Fig. 5, las puntas 56, 58 de las cuchillas de sellado 52, 54, respectivamente, se biselan 60, 62 con una pequeña y plana porción de tierra 61 situada en el centro de cada una. Las porciones de tierra 61 y los biseles 60 ayudan a forzar el desplazamiento del material durante la extensión de la herramienta de sellado 49 y la penetración de las cuchillas 52, 54 en el material. La presa 59 se forma empujando el material del paso de soplo hundiéndose 33 al área entre las cuchillas 52, 54 cuando las puntas de las cuchillas 52, 54 penetran en el paso hundido 33'. La herramienta de sellado 49 se deja en la posición extendida hasta que el plástico fundido hundido y comprimido se haya enfriado hasta el punto en el que la herramienta 49 pueda retirarse sin dañar los sellos recién formados. Una vez que se han formado los sellos, la herramienta de sellado 49 se retrae a la posición mostrada en la Fig. 2, las mitades de molde 14, 16 se separan y la botella 30 se retira de la cavidad del molde.

Con el sello formado, la cúpula de soplo 34 puede retirarse sin afectar la integridad del sello de las botellas 30. Esto reduce el potencial de enviar bacterias, mohos y levaduras, que pueden estar presentes en la cúpula de soplo 34, al sistema de llenado.

El moldeo paso a paso de la botella 30 a partir de resina de termoplástico estéril a través de operación de moldeo por soplo de extrusión se describirá a continuación. El parisón 12 se extrude entre las mitades de molde abierto 14, 16, como se muestra en la Fig. 1. Las mitades del molde están cerradas para capturar una parte del parisón 12 dentro de la cavidad de la botella 18, el hueco de la cúpula de giro 22, el hueco de la cúpula de soplo 24 y el canal de soplo 24. Tras el cierre, las superficies de contacto de las mitades del molde 14, 16 provocan la formación del saliente 45 integral con el parisón capturado 12.

Una vez que las mitades del molde 14, 16 se han cerrado, la aguja de soplo se extiende a lo largo del canal 26 en la cavidad formada por el hueco de la cúpula de soplo 24 hasta que penetra en el parisón restringido. El aire de soplo estéril, a una presión de aproximadamente 5.5 - 8.3 bar (80-120 libras por pulgada cuadrada) se provoca para que fluya a través de la aguja y en el parisón 12 para inflar el parisón contra las superficies de las mitades del molde 14, 16 para formar la cúpula de soplo, 34, la cúpula de giro 32, el canal de soplo 33 y la botella 30, y teniendo un interior común. El aire de soplo mantiene el plástico expandido en íntimo contacto con las paredes de las mitades del molde 14, 16, causando que el plástico comience a enfriarse. La completa superficie exterior o piel de la botella 30 y estructuras asociadas se enfrían por debajo de la temperatura de fundición de la resina de termoplástico y comienzan a endurecerse.

Durante el enfriamiento del plástico en el molde, el aire de soplo atrapado en el interior se calienta por el plástico a aproximadamente 93ºC a 117ºC (200º a 250ºF). Tras el enfriamiento y montura de la piel de la botella, la aguja de soplo se retira y el aire de soplo encerrado, presurizado y caliente se ventila rápidamente, preferentemente a la atmósfera. Al mismo tiempo, una válvula (no mostrada) se abre y un gran volumen de aire presurizado fluye a través de un tubo de venturi (no se muestra). El aire restante fluye rápidamente fuera del interior de la botella.

Al ventilar el aire de soplo presurizado de la botella 30 de esta manera se reduce la presión en el interior de la botella a la presión atmosférica. Inmediatamente después de que la presión en la botella caiga a la presión atmosférica, el tubo de venturi rápidamente lleva el aire desde el interior de la botella al tubo de venturi y fuera a la atmósfera, lo que reduce la presión en la botella por debajo de la presión atmosférica. Por lo tanto, la presión en el interior de la botella está en una presión en el rango de aproximadamente negativo 2491 a 6227 Pa (10 a 25 pulgadas de agua). Aquellos expertos en la técnica reconocerán que la presión proporcionada en la botella dependerá de los detalles específicos de la botella en particular incluyendo el grosor y la geometría de la botella así como la temperatura del parisón. Una vez que la presión del interior de la botella 30 está a la presión negativa deseada, la herramienta de sellado 49, como se muestra en la Fig. 4, se acciona para extender las cuchillas 52, 54 en el paso de soplo 33.

Las puntas 56, 58 de las cuchillas 52, 54, respectivamente, en primer lugar enganchan un lado del paso de soplo 33 y fuerzan el material de plástico suavizado al enganche de sellado con el material del lado opuesto del paso de soplo 33. Las puntas biseladas 56, 58 fuerzan la aún deformable resina de termoplástico al enganche soldado con la capa de plástico sobre el lado opuesto del paso de soplo 33 para formar un sello. Además, la extensión de las cuchillas 52, 54 a través del canal de soplo 24 y en contacto con el paso de soplo hundido 33' provoca la penetración de las puntas 56, 58 en el paso de soplo hundido 33'. Esta penetración comprime el material y está a una profundidad en el material en la que elimina o reduce de manera significativa la presencia de cualquier marca longitudinal entre las superficies opuestas del paso de soplo hundido 33', dando como resultado la formación de sellos moleculares 57. Marcas longitudinales superiores e inferiores 70, 72 pueden observarse en las Figuras 3, 4 y 8 y están notablemente ausentes donde la penetración de las cuchillas 52, 54 ha tenido lugar. Entre los sellos 57 se construye una cúpula 59 de material cuando los biseles 60 en las puntas de las cuchillas 52, 54 empujan el material lateralmente durante la penetración. Opcionalmente, el grosor del parisón puede aumentar en la vecindad del canal de soplo 24 para proporcionar resina de termoplástico adicional para formar el sello.

Como se ha mencionado anteriormente, las mitades del molde 14, 16 pueden tener de manera opcional inserciones aislantes a lo largo de las superficies que definen el canal de soplo 24, y tales inserciones pueden utilizarse con el fin de evitar que la resina de termoplástico del paso de soplo 33 se enfríe demasiado rápido por debajo de la temperatura de moldeo de la resina.

Aquellos expertos en la técnica reconocerán que en la posición extendida de la herramienta 49, las puntas 56, 58 siguen adelante o a través de la superficie del paso hundido 33' limitando el golpe de la herramienta 49. La profundidad de la penetración para formar las hendiduras 74, 76 dependerá de los detalles específicos de una aplicación dada incluyendo el tipo de material, la temperatura de moldeo y grosor de las paredes de parisón extendido en el área del paso de soplo 33.

Una vez que se ha formado el sello, la herramienta de sellado 49 se retrae a su posición inicial, las mitades del molde se separan y la botella 30 se extrae de las cavidades del molde 14, 16. Como apreciará el experto en la técnica, el saliente 45 y la cúpula de soplo 34 pueden retirarse a continuación sin afectar la integridad del sello.

Mientras que la mencionada realización preferente ilustra la invención, se entiende que esta invención puede sufrir modificaciones y por lo tanto la invención no se limita al preciso detalle aquí establecido sino que puede tener cambios y alteraciones dentro del ámbito de las siguientes reivindicaciones.

Claims

1. Una botella (30) moldeada por soplo de un parisón (12) de resina de termoplástico, comprendiendo dicha botella:

: una botella íntegramente formada por una primera cúpula (32), una segunda cúpula (34) y un paso hundido (33') entre dicha primera cúpula y segunda cúpula, formando dicho paso hundido un sello (57),

: caracterizada en que en un lado del paso hundido (33') está desplazado lateralmente contra un lado opuesto del mismo, habiendo definido dicho paso hundido (33') un par de hendiduras adyacentes (74, 76) en la resina de termoplástico.

2. Una botella como la reivindicada en la Reivindicación 1 donde dicho sello (57) incluye sellos moleculares adyacentes a dichas hendiduras (74, 76).

3. Una botella como la reivindicada en la Reivindicación 1 donde dichas hendiduras (74, 76) se forman en un lado común de dicho paso hundido (33').

4. Una botella como la reivindicada en la Reivindicación 1 donde dichas hendiduras (74, 76) se extienden a lo largo de una anchura lateral de dicho paso hundido (33').

5. Una botella como la reivindicada en la Reivindicación 4 donde dichas hendiduras (74, 76) se extienden completamente a lo largo de dicha anchura lateral de dicho paso hundido (33').

6. Una botella como la reivindicada en la Reivindicación 1 que además comprende una cúpula (59) entre dichas hendiduras (74, 76), siendo dicha cúpula una formación construida de material desplazado durante la formación de dichas hendiduras y que tiene un grosor mayor que el resto de dicho paso hundido (33').

7. Una botella como la reivindicada en la Reivindicación 1 donde dicha botella (30) es aséptica y está sin rellenar.

8. Un método para sellar en un molde una botella (30) moldeada por soplo de un parisón (12) de resina de termoplástico, comprendiendo dicho aparato de:

: un par de mitades de molde (14, 16) que incluyen superficies que cuando están cerradas definen una cavidad (18), huecos de la primera y segunda cúpula (20, 22), y un paso (33) que conecta dichos huecos de la primera y segunda cúpula; y

: una herramienta de sellado (49) montada de forma móvil en una de las mitades del molde (14, 16) y que es móvil para extenderse a dicho paso (33), retirándose dicha herramienta en una posición retraída de dicho paso (33) y, en una posición extendida, extendiéndose parcialmente a lo largo de dicho paso (33);

: caracterizado en que dicha herramienta de sellado (49) tiene un par de cuchillas separadas y espaciadas (52, 54) formadas íntegramente en un extremo distal, y en que dicho aparato además comprende un accionador sencillo (27) enganchado a dicha herramienta (49) para extender y retraer dicha herramienta, dicho accionador por lo tanto extendiendo y retrayendo dicho par de cuchillas entre dicha posición retraída en la cual dichas cuchilla (52, 54) se retiran desde dicho paso (33) y dicha posición extendida en la cual las cuchillas se extienden parcialmente a lo largo de dicho paso (33) a una posición comprimiendo y penetrando en una parte de dicho parisón (12) para formar un sello (57) con sello molecular en el mismo.

9. Un aparato como el reivindicado en la Reivindicación 8 donde cada una de dichas cuchillas (52, 54) incluye una punta (56, 58), teniendo dicha punta lados biselados (60, 62).

10. Un aparato como el reivindicado en la Reivindicación 9 donde dicha punta (56, 58) incluye una porción de tierra plana y central (61) entre dichos lados biselados.

11. Un aparato como el reivindicado en la Reivindicación 8 donde dichas cuchillas (52, 54) están orientadas transversalmente en relación con dicho paso (33).

12. Un aparato como el reivindicado en la Reivindicación 8 donde cuando dicha herramienta (49) está en la posición extendida dichas puntas (56, 58) de dichas cuchillas se posicionan sólo parcialmente a lo largo de dicho paso (33).

13. Un aparato como el reivindicado en la Reivindicación 8 donde dichas mitades de molde (14, 16) se pueden cerrar para capturar una parte de dicho parisón (12), y dicho aparato además comprende medios (26) para inflar dicho parisón.

14. Un aparato como el reivindicado en la Reivindicación 8 donde dichas cuchillas (52, 54) están espaciadas longitudinalmente separadas a lo largo de dicho paso (33).

15. Un método para formar un recipiente sellado aséptico y hueco (30) a partir de parisón (12) de resina de termoplástico, que comprende los pasos de:

: introducir un parisón fundido (12) entre un par de mitades de molde abierto (14, 16);

: cerrar las mitades de molde para capturar el parisón en una cavidad de molde (18, 20, 22) teniendo la forma de un recipiente;

: fluir aire presurizado en el interior del parisón capturado (12) para expandir las paredes del parisón contra la cavidad del molde (18, 20, 22) formando de este modo un parisón expandido en la forma de la cavidad del molde;

: reducir la presión en el interior del parisón extendido (12);

: hundir una parte (33) del parisón expandido; y

: formar al menos un sello (57) en la parte hundida (33') del parisón (12), caracterizado en que dicho paso de hundimiento comprende hundir una parte (33) del parisón expandido (12) avanzando una sola herramienta (49) que tiene un par de cuchillas separadas y espaciadas (52, 54) formadas íntegramente en el extremo de la misma, enganchando y hundiendo las cuchillas con la parte (33) del parisón, y en que dicho paso de formación consiste en la formación de al menos un sello molecular (57) en la parte hundida (33') del parisón (12).

16. Un método como el reivindicado en la Reivindicación 15 donde dicho paso de formación además incluye el paso de penetración de dichas cuchillas (52, 54) en el parisón completamente hundido (33') y la formación de hendiduras en el mismo (74, 76).

17. Un método como el reivindicado en la Reivindicación 16 donde dicho paso de penetración provoca una formación acumulativa (59) de material entre las hendiduras (74, 76).

18. Un método como el reivindicado en la Reivindicación 17 donde la formación de material (59) se acumula hasta un grosor mayor que las porciones restantes de la parte hundida (33') del parisón.