ITRE990140A1

ITRE990140A1 - Metodo per decorare la sommita' della capsula di chiusura di un recipiente.

Info

Publication number: ITRE990140A1
Application number: IT1999RE000140A
Authority: IT
Inventors: Fiorenzo Parinello
Original assignee: Sacmi
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2001-06-23
Also published as: EP1239997A1; WO2001047679A1; BR0016585A; CN1413142A; DE60005996D1; JP2003518449A; EP1239997B1; ZA200204343B; DE60005996T2; ATE251978T1; MXPA02005901A; US20010013671A1; IT1311066B1; US6656406B2; AU1396101A; CN1216727C

Description

La presente invenzione concerne la decorazione dei tappi a capsula ricavati per stampaggio di materiali sintetici, come i tappi a capsula ad esempio avvitati sulle bottiglie, pure in materiale sintetico, per alimenti tipo acqua minerale, bibite o simili.

In particolare il trovato inerisce i tappi a capsula ricavati per stampaggio a compressione a caldo.

Generalmente questi tappi necessitano di essere decorati, sulla loro sommità piana, mediante serigrafia o altri sistemi noti. La applicazione dei decori, generalmente consistenti nel marchio del fabbricante o in altre scritte esplicative delle qualità del prodotto contenuto nella bottiglia, è una operazione resa complicata dalla forma stessa del tappo, con incidenze sui costi finali dello stesso assai sensibili.

I decori così applicati sono inoltre esposti agli agenti esterni, o ad urti ed abrasioni, e risultano sovente assai precari nel tempo.

Nel caso di capsule ricavate con processo ad iniezione, per superare i sopralamentati inconvenienti è stato proposto di introdurre un dischetto di rivestimento direttamente all'interno dello stampo che forma le capsule mediante processo ad iniezione.

Un esempio di tale tecnica è bene illustrato nella domanda di brevetto Italiano n° 67297 A/88 a nome ALPLAST.

Tuttavia la tecnica nota presenta delle limitazioni sia di carattere costruttivo, che di esecuzione le quali ne limitano grandemente, quando non ne rendono praticamente impossibile, la esecuzione.

In primo luogo la tecnica nota è applicabile limitatamente ai processi di formatura ad iniezione, e non è assolutamente compatibile coi moderni processi di formatura per compressione a caldo che vanno gradualmente soppiantando i primi.

Da ultimo la tecnica nota richiede che il dischetto, nel caso in cui comprenda più strati di materiale, sia preventivamente e separatamente formato prima di essere introdotto nello stampo.

Lo scopo del trovato è quello di realizzare la decorazione della parte superiore delle chiusure a capsula realizzate con processo a compressione in modo economico e sicuro, a costi ridotti.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di applicare decori che siano protetti dagli agenti esterni, e quindi stabili nel tempo.

Un ulteriore ma non meno importante scopo del trovato è di realizzare, contestualmente al decoro, o anche separatamente dallo stesso, una barriera sia nei confronti di agenti indesiderati presenti nell'atmosfera, sia nei confronti dei gas presenti all'interno del contenitore, come ad esempio 02, per impedire che essi migrino all'esterno attraverso la capsula.

Questi scopi vengono conseguiti, secondo il

predisponendo il decoro su un appropriato supporto in fforma di dischetto monostrato, che viene inserito nello stampo formatore del tappo, indifferentemente nella parte femmina 0 nella parte maschio, e procedendo al processo di formatura in modo usuale.

Il dischetto portante il decoro può essere associato a strati che realizzano la nominata barriera, ed è atto ad essere posto nello stampo in guisa da risultare inglobato nel cielo della capsula.

1 vari strati applicabili col processo secondo il trovato possono essere applicati alla capsula anche indipendentemente dal dischetto, senza necessità di precostituire un dischetto multistrato.

Il materiale del supporto costituente il dischetto sarà di preferenza lo stesso materiale costituente il tappo, od un materiale con esso compatibile.

Sul lato del supporto destinato a venire a contatto con la sommità del tappo potrà essere previsto un conveniente adesivo, o un materiale coadiuvante la saldatura.

Uno o più degli strati associati al dischetto potranno, secondo il trovato, essere realizzati per verniciatura.

Il trovato sarà meglio compreso grazie alla descrizione sommaria del processo di formatura a compressione.

Questo processo prevede di introdurre, nella cavità di uno stampo opportunamente termostatato, una porzione di materiale sintetico, come polipropilene omopolimero, o copolimeri dello stesso, polietilene ad alta densità, e simili, allo stato plastico.

L'inserimento del punzone obbliga il materiale a scorrere nell'intercapedine che si crea tra punzone e cavità, sino a riempirla .

La forma della cavità e del punzone sono tra loro complementari, e creano la forma rispettivamente esterna ed interna della capsula.

All'apertura dello stampo questa rimane infilata nel punzone, dal quale viene espulsa in vari modi, tutti noti.

Non si ritiene di dilungarsi ulteriormente, essendo le modalità e i mezzi per lo stampaggio a compressione ben noti ai tecnici del ramo.

Il trovato prevede di inserire, sul fondo della cavità dello stampo, prima dell'immissione della porzione di materiale sintetico destinato a formare la capsula, un supporto decorato.

Convenientemente il decoro sarà rivolto verso l'interno della cavità.

Il materiale del dischetto di supporto del decoro sarà convenientemente lo stesso materiale della capsula, ma si possono immaginare soluzioni che utilizzano materiali differenti, sarà trasparente e quindi dopo la formatura della capsula il decoro risulterà visibile ma protetto dagli agenti esterni.

Il decoro può essere applicato al supporto in modo di per se noto, come serigrafia, stampa offset o altri modi ancora .

Il trovato prevede anche la applicazione di un supporto formato da più strati, nel qual caso essi, anche in presenza del decoro sulla loro interfaccia, aderiscono perfettamente uno all'altro.

Se la capsula è destinata a sigillare liquidi contenenti elementi volatili come ad esempio la C02 , il trovato prevede uno strato, usualmente intermedio che costituisce una barriera per questi gas, o per altri eventuali gas di tipo organico.

Questo strato impermeabile ai gas è in un materiale scelto tra PVDC (polivinilidencloruro); PA (poliammide); EVOH (polivinilalcol) ; PET (polietilentereftalato); PEN (polietilenaftenato); alluminio in foglio o metallizzato in loco, oppure metallizzato su supporto (per esempio su supporto di polipropilene); oppure supporti di polipropilene con uno strato di ossidi di silicio.

Molti altri materiali sono tuttavia adatti a formare la barriera .

Lo strato impermeabile può essere applicato in loco, oppure può essere, come è abbastanza comune, essere su di un supporto o all'interno di questo supporto.

Poiché spesso i materiali costituenti il suddetto strato impermeabile non sono compatibili con il il materiale della capsula, è spesso previsto uno strato che rende possibile l'adesione tra lo strato impermeabile e la adiacente superficie di materiale della capsula, e tale strato è generalmente chiamato tie layer.

Lo strato adesivo è generalmente costituito da particolari copolimeri che hanno caratteristiche chimiche intermedie tra i due strati, e la cui natura dipende dagli strati stessi. In alcuni casi, quali per esempio strato di ossidi di silicio su supporto di PP, non è necessario uno strato adesivo tra il supporto e l'ossido.

Sono infatti noti processi (quali in questo caso il deposito mediante trattamento plasma), che prevedono la modifica della superficie del supporto (mediante tale trattamento), e il successivo deposito di ossido di silicio.

In questi casi, se si vuole poi l'adesione diretta dell'ossido di silicio alla capsula, occorre introdurre uno strato adesivo.

È interessante notare come nel caso del substrato di polipropilene ricoperto di ossido di silicio (così come per quello metallizzato) potrebbe mancare qualunque strato di adesivo se la parte polipropilenica del dischetto è rivolta direttamente verso la plastica.

Ovviamente nel caso che il dischetto sia posto all'esterno della capsula, la parte caratterizzante la barriera è sottoposta ad abrasioni e ciò è un fatto negativo. Se il dischetto è invece posto all'interno della capsula, il problema della adesione è eliminato. Non è possibile avere come materiali barriera esterni quelli igroscopici, quali EVOH, che prevedono le caratteristiche barriera all'aumento della ritenzione dell'umidità. Tali materiali esplicano la loro funzione quando sono posti all'interno di strutture con elevate proprietà barriera all'umidità.

In generale, però, è preferibile che gli strati barriera, siano essi igroscopici o meno, siano posti tra altri strati.

La scelta del tipo di adesivo è fortemente influenzata dai substrati da trattare. Lo strato adesivo è utilizzato anche all'interno del substrato per eseguire l'adesione tra i vari substrati. Per esempio l'adesione tra uno strato di PP ed uno di EVOH può essere eseguito attraverso l'utilizzo di PPgMAH (polipropilene innestato [in inglese grafted] con anidride maleica); LDPEgMAH (polietilene a bassa densità innestato [in inglese grafted] con anidride maleica) o LLDPEgMAH (polietilene lineare a bassa densità innestato [in inglese grafted] con anidride maleica).

Come strato più esterno in luogo del film in polipropilene o copolimeri si può usare un film di materiale plastico differente dal PP, quale PET, PEN, ect. oppure uno strato di vernice o lacca applicato direttamente sul sottostante strato di materiale impermeabile ai gas.

La applicazione della vernice o lacca viene effettuata nei modi usuali, ad esempio mediante tecniche offset, serigrafiche, o tampografiche e simili.

Come strato più interno, cioè quello destinato a venire a contatto con la capsula, in luogo del materiale identico a quello con cui è eseguita la capsula<" >può essere convenientemente usato un materiale compatibile.

Ad esempio, se il materiale della capsula è polipropilene, si può usare come strato interno gomma SBS (stirene butadiene stirene) o gomma SEBS (stirenetilenbutadienestirene) .

Si può usare, come strato più interno, anche un materiale plastico a base di ULDPE (polietilene ad ultrabassa densità) . Ciò che è importante è la compatibilità del materiale dello strato interno con il materiale della capsula .

Infatti quando i due materiali sono compatibili, è possibile l'adesione tra gli stessi, grazie alla microfusione (che avviene durante lo stampaggio della capsula) e conseguente saldatura della parte superiore dello strato interno a contatto con la capsula.

Un supporto multistrato del decoro può anche essere realizzato da uno strato intermedio metallico, ad esempio alluminio, avente spessore compreso tra 0,01mm ed 0,Imm, il quale può portare il decoro in forma di litografia, serigrafia o simile, ed è compreso tra due strati ricavati per verniciatura, coestrusione.

Vengono qui di seguito descritti vari esempi, dati a titolo non limitativo, di capsule costruite col metodo del trovato, le quali sono illustrate nelle figure delle allegate tavole, ove :

Le Figg. da 1A a 1E mostrano una prima forma di esecuzione del metodo.

Le Figg. da 2A a 2E mostrano una seconda forma di esecuzione del metodo.

Le Figg. da 3A a 3E mostrano una terza forma di esecuzione del metodo.

Le Figg. da 4A a 4E mostrano una quarta forma di esecuzione del metodo.

Le Figg. da 5A 5D mostrano una quinta forma di esecuzione del metodo.

La FIG. 6A è un diagramma indicativo della forza di adesione del supporto in funzione della temperatura;

La FIG. 6B è un diagramma indicativo della forza di adesione del supporto in funzione del tempo di contatto; La FIG. 6C è un diagramma indicativo della forza dì adesione del supporto in funzione della pressione all'interno dello stampo.

Con riferimento alle Figure da 1A a 1E si rileva un dischetto 1 di supporto monomateriale, trasparente, su un lato del quale è stata eseguita la stampa con mezzi usuali, come serigrafia, tampografia o inchiostratura.

Lo spessore del dischetto è compreso tra 0,01 mm, e 0,4 mm, preferibilmente spesso almeno 0,03 mm per ottenere una migliore resistenza meccanica al posizionamento ed allo stampaggio, e non superiore a 0,3 mm per ragioni di contenimento dei costi.

Detto dischetto viene appoggiato sulla base della cavità 2 dello stampo mediante mezzi meccanici, col lato portante la stampa e destinato a venire a contatto con la sommità della capsula rivolto verso l'interno della cavità.

Una volta sistemato il dischetto, viene posta nella cavità una quantità di materiale sintetico 3, ad esempio polipropilene, in condizione rammollita, e quindi viene fatto discendere (Fig.lB) il punzone 4 destinato a fare scorrere il materiale sintetico nell'intercapedine tra punzone e cavità onde formare la capsula 5 (Fig.lC)

Il dischetto 1 viene separato da un film che viene ovviamente decorato in continuo.

La porzione di polipropilene destinato a formare la capsula, si trova ad una temperatura generalmente maggiore di 165°C, ed è quindi praticamente allo stato fuso, e fonde il film costituente il supporto o almeno l'interfaccia tra supporto e capsula, in guisa che i due materiali aderiscono 1 'uno all<1 >altro.

La forza di adesione del supporto alla capsula aumenta con la temperatura della porzione di polipropilene fuso che costituirà la capsula, e rimane pressoché costante per un tratto e quindi decresce lentamente. I valori della temperatura fino alla quale si ha un aumento della adesione e di quella in cui diminuisce l'adesione dipendono dal tipo di materiale, dalla sua fluidità, dalla sua additivazione, dalla sua stabilità termica, oltreché dal materiale del supporto dischetto.

La forza di adesione è pure proporzionale alla pressione di stampaggio, che può raggiungere sino 10.000 bar.

Tuttavia, una volta raggiunto un valore predefinito di pressione, la forza di adesione si mantiene costante. Tale valore di pressione è funzione principalmente della viscosità e della temperatura del polipropilene.

Anche il tempo di mantenimento della pressione influisce positivamente sulla forza di adesione, sino al raggiungimento di un valore oltre il quale esso diventa ininfluente .

Questo valore può essere indicato tra 0,1 e 10 secondi, ed il valore dipende principalmente dal materiale e dallo spessore della capsula e dalla velocità di raffreddamento della stessa capsula.

Nella regolazione del processo si è avuta l'accortezza di ottenere la sufficiente adesione del supporto prima che la temperatura dello stampo fosse fatta diminuire per provocare la sufficiente solidificazione della capsula necessaria alla sua formatura.

La capsula formata presenta la sommità decorata, senza che si rivelino discontinuità di materiale col supporto.

Come si rileva dalle Figg. 1D e 1E, nella capsula già formata assieme al relativo dischetto 1 portante la stampa, viene successivamente inserita una porzione 6 di materiale adatto a creare una guarnizione 7, che viene sottoposta, sempre per la formatura a compressione, alla azione di un punzone 8. Talvolta, è prevista anche una guarnizione inserita .

Nell'esempio illustrato nelle Figg. da 2A a 2E si è proceduto come nell'esempio delle Figg. da 1A a 1E, con l'unica differenza che il dischetto viene applicato alla base del punzone 4 e trattenuto da mezzi elettrostatici o pneumatici. In questo caso, se abbiamo la guarnizione o inserita, o non aderente al dischetto, il trovato si presta come un veicolo ottimale per promozioni o concorsi a premi, in quanto è sufficiente togliere la guarnizione per avere l'immediatezza del risultato.

Nelle Figure da 3A a 3E viene illustrata una forma di attuazione nella quale all'interno di una capsula 5 già formata per stampaggio a compressione, come nei casi precedenti, è inserito un dischetto 1 e quindi, con la porzione 6, viene creata una guarnizione 7, come nel caso precedente, la quale ha il compito di mantenere in loco il dischetto 1. In questo caso, non è indispensabile avere come materiale del dischetto un materiale compatibile con il polipropilene, in quanto la guarnizione ha il compito di mantenere in loco il dischetto.

In questo caso il dischetto può essere decorato sia sul lato a contatto con la capsula, sia sul lato opposto.

Nel caso il dischetto aderisca solo alla guarnizione oppure nè alla guarnizione nè alla capsula, esso diventa un possibile veicolo per promozioni e concorsi a premi.

Con riferimento alle Figure da 4A a 4E si è proceduto come nell'esempio illustrato nelle Figg. da 1A a 1E, con la differenza che nella cavità dello stampo 2 è stata inserita una capsula preformata 9, ad esempio per termoformatura di un film di PVC, PET, PP, ect., la quale alla fine del processo forma un rivestimento esterno della capsula 5 ricavata per stampaggio a compressione.

Il compito della capsula preformata è di presentare oltre ad una decorazione più complessa anche un differente comportamento al tatto della capsula.

Nell'esempio illustrato nelle Figure da 5A a 5D si è proceduto come nell'esempio illustrato dalle figure da 1A a 1D, con l'unica differenza che il dischetto 10 anziché in polipropilene, è costituito da uno strato ricavato mediante operazioni di verniciatura effettuata direttamente sul cielo della capsula, indifferentemente all'interno o all'esterno.

Nel caso in cui lo strato applicato mediante operazione di verniciatura si trovi all'interno del cielo della capsula, esso può essere applicato ad uno strato metallico di alluminio. Quest'ultimo può essere a sua volta ricavato da un processo di metallizzazione. Sullo strato metallico vengono disposti i decori prima della verniciatura.

Tali concetti possono essere adatti anche per capsule prodotte con materiali termoplastici differenti dal polipropilene, quali il polietilene al alta densità (HDPE), il polietilene a bassa densità (LDPE), il polietilentereftalato (PET), etc.

Ovviamente nel caso di supporti compatibili, questi dovranno essere scelti in funzione del materiale della capsula. La letteratura riporta differenti materiali compatibili in funzione del materiale termoplastico considerato .

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per decorare la sommità di una capsula in materiale sintetico destinata a chiudere un recipiente, formata per stampaggio a compressione, caratterizzato dal fatto che il decoro è deposto su un supporto piano a forma di dischetto il quale viene posto nella cavità dello stampo formatore della capsula prima che venga introdotto il materiale costituente la capsula, e risulta saldato alla sommità della capsula dopo la sua sformatura dello stampo.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato per il fatto che il supporto viene posto sulla base piana della parte femmina dello stampo.
3. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato per il fatto che il supporto viene posto sulla base piana del punzone costituente la parte maschio dello stampo.
4. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato per il fatto che la capsula è una capsula ricavata per stampaggio a pressione di polipropilene, o copolimeri dello stesso, in uno stampo termostatato.
5. Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato per il fatto che all<1 >inizio della formatura della capsula il polipropilene o copolimero ha una temperatura maggiore di 165°C, ed è allo stato fuso in guisa da fondere il supporto almeno in corrispondenza dell'interfaccia tra supporto e capsula.
6. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il supporto del decoro è un film polipropilene o copolimero.
7. Metodo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato per il fatto che il decoro è deposto su una delle due facce del supporto .
8. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato per il fatto che il supporto è costituito da almeno due strati di polipropilene o copolimero, e che il decoro è deposto sulla faccia esterna di uno degli strati esterni, o sulla interfaccia tra i due strati.
9. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato per il fatto che il supporto è costituito da almeno tre strati e che il decoro è interposto su una delle facce di uno strato esterno, o sulla faccia esterna dello strato centrale .
10. Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato per il fatto che lo strato centrale è uno strato di materiale con funzione di barriera a sostanze volatili come 02 e C02 .
11. Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato per il fatto che il detto strato centrale è costituito da uno dei seguenti materiali: polivinilidencloruro comunemente noto come PVDC; poliammide comunemente nota come PA, polivinilalcool comunemente noto come EVOH; poiietilenaffenato comunemente noto come PEN; alluminio; altri metalli applicati con processo di metallizzazione; altre soluzioni come strati di ossido di silicio.
12. Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato per il fatto che lo strato più esterno è costituito da uno dei seguenti materiali: polipropilene e copolimeri dello stesso; vernice; lacca; smalto.
13. Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato per il fatto che lo strato più interno è costituito da uno dei seguenti materiali: polipropilene e copolimeri dello stesso; polietere; compound contenente gomma SBS o gomma SEBS, vernice, lacca, smalto.
14. Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato per il fatto che tra lo strato centrale ed almeno uno degli altri due strati è posto uno strato di materiale atto a favorire l'adesione.
15. Metodo secondo la rivendicazione 13, caratterizzato per il fatto che il materiale costituente lo strato di lacca, vernice o smalto è additivato con componenti attia favorire la saldatura al polipropilene o al copolimero costituente la capsula.