ITRM20130218A1 - Procedimento ed apparecchiatura per la formazione di contenitori di grandi dimensioni a partire da una preforma - Google Patents

Description

"PROCEDIMENTO ED APPARECCHIATURA PER LA FORMAZIONE DI CONTENITORI DI GRANDI DIMENSIONI A PARTIRE DA UNA PREFORMA"

La presente invenzione si riferisce ad una apparecchiatura per formare contenitori soffiati di grandi dimensioni e, più precisamente, ad una apparecchiatura per formare contenitori soffiati di grandi dimensioni a partire dal soffiaggio di una preforma.

La presente invenzione si riferisce inoltre anche ad un metodo di stampaggio di tali contenitori di grandi dimensioni, il metodo essendo implementato tramite la suddetta apparecchiatura.

Stato della tecnica

Ad oggi à ̈ ampiamente noto l’uso di grandi contenitori a rendere con capacità di grandi dimensioni (ad esempio, circa 20 litri). Essi tipicamente vengono utilizzati quali contenitori per bevande (ad esempio, acqua minerale). Essi vengono raccolti dal mercato, riempiti, e riutilizzati. Allo scopo, à ̈ necessario lavare il contenitore utilizzato con soluzioni alcaline acquose calde o simili tipicamente ad una temperatura da 55 a 70 °C prima di riempire il contenitore nuovamente con la bevanda.

In passato tali contenitori di grandi dimensioni venivano prodotti a partire da un processo di estrusione di PC (Policarbonato) e poi soffiate in stampi. Un contenitore di questo tipo viene descritto nel documento JP-A-8-164557.

In anni recenti, si à ̈ reso necessario cambiare il materiale dei contenitori per problemi dovuti al rilascio da parte del PC di BPA, sostanza che rientra nella lista dei prodotti cancerogeni. A questo principale motivo si uniscono motivi di funzionalità. Specificamente, il policarbonato presenta elevata trasparenza, resistenza termica, resistenza agli urti, e la qualità, ma à ̈ costoso. Quindi, per produrre un grande contenitore riutilizzabile à ̈ stato proposto l’utilizzo di una resina poliestere poco costosa, quale il polietilene tereftalato (PET). Un contenitore così realizzato viene descritto nel documento brevettuale JP-A-11-34152.

Nel documento JP-A-11-34152 viene fornito un metodo ed una apparecchiatura di tipo monostadio (ovvero in cui viene dapprima formata la preforma per iniezione in uno stampo per poi essere convogliata verso lo stampo di soffiaggio e formazione finale) per produrre contenitori di grandi dimensioni in PET in cui il grado di cristallinità può essere migliorato ed uno stress nel materiale che si à ̈ verificato durante lo stiramento viene mitigato sottoponendo il tratto stirato del contenitore ad un trattamento termico migliorando conciò la resistenza termica del contenitore. Tuttavia, quando viene stampato un grande contenitore a rendere utilizzando una resina di poliestere (ad esempio, polietilene tereftalato (PET)) in alternativa al policarbonato (PC), la trasparenza delle pareti può essere soddisfacente ma la resistenza al calore risultante à ̈ inferiore rispetto al PC.

Inoltre, dal documento EP2465661A1 Ã ̈ noto un metodo di soffiaggio di preforme in PET ed una apparecchiatura monostadio per attuare tale metodo allo scopo di fornire contenitori a rendere di grandi dimensioni in PET che abbiano buona trasparenza e buona resistenza al calore.

Secondo tale documento, una preforma per formare un contenitore di grandi dimensioni presenta uno spessore elevato (ad esempio, lo spessore della preforma à ̈ di 8 a 10 mm). Allo scopo di evitare difetti nella trasparenza del contenitore dovuti alla formazione di cristallizzazione sferulitica verificatasi nel contenitore a causa di un elevato rapporto di stiro, à ̈ prevista una fase intermedia di presoffiaggio ed una fase finale di soffiaggio dove avviene la formazione del contenitore.

Secondo questo metodo, viene fornito un contenitore riutilizzabile di grandi dimensioni che presenta una resistenza al calore e trasparenza in modo equilibrato, e presenta una buona resistenza di carico superiore, grazie al fatto di prevedere una apparecchiatura che presenta uno stampo di soffiaggio avente zone di riscaldamento separate. Il grado di cristallinità viene così migliorato e la resistenza termica del contenitore à ̈ migliorata.

Pur tuttavia, tale apparecchiatura essendo monostadio e tale metodo prevedendo le suddette fasi intermedie di pre-soffiaggio e di trattamento termico, risultano onerosi in termini di tempo e di produttività.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire una apparecchiatura per la produzione di contenitori a rendere di grandi dimensioni ed il relativo metodo di produzione di tali contenitori che risolva tutti i problemi dello stato della tecnica e che nel contempo presenti una produttività migliorata con tempi di processo ridotti.

Breve descrizione dell’invenzione

Quindi, viene fornito un procedimento per formare un contenitore di grandi dimensioni a partire da una preforma di materiale stampato per iniezione e di grande spessore, in cui una preforma di materiale stampato per iniezione viene dapprima convogliata in una zona di trattamento termico per ottenere determinate caratteristiche meccaniche, per poi convogliare la preforma trattata termicamente in uno stampo di pre-soffiaggio ove la preforma viene pre-formata con un rapporto di stiro piccolo, e quindi una volta pre-soffiata la preforma, essa viene convogliata in uno stampo di soffiaggio finale ove avviene la formazione del contenitore di grandi dimensioni.

Viene fornita anche una apparecchiatura bistadio per formare un contenitore di grandi dimensioni a partire da una preforma di materiale stampato per iniezione e di grande spessore, in cui à ̈ prevista una zona di trattamento termico della preforma, una zona di pre-soffiaggio della preforma trattata termicamente in cui à ̈ previsto uno stampo di pre-soffiaggio, ed una zona di formazione del contenitore di grandi dimensioni in cui à ̈ previsto che la preforma presoffiata venga inserita in uno stampo di soffiaggio finale ove avviene la formazione del contenitore di grandi dimensioni.

Secondo un aspetto dell'invenzione, una resina poliestere come il polietilentereftalato (PET) viene utilizzato come materiale di stampaggio partendo da una preforma di grande spessore per formare un contenitore riutilizzabile di grandi dimensioni.

Secondo un secondo aspetto della presente invenzione, il contenitore riutilizzabile di grandi dimensioni viene stampato a partire dalla preforma spessa eseguendo una prima fase di trattamento termico della preforma, seguita da due successive fasi di soffiaggio, cioà ̈ una fase di soffiaggio intermedia ed una fase finale di soffiaggio.

Secondo un terzo aspetto della presente invenzione, quando viene sottoposta la preforma spessa al soffiaggio intermedio, il corpo della preforma viene stirato ad un rapporto di allungamento piccolo, mentre nella fase di soffiaggio finale il corpo della preforma viene stirato ad un rapporto di allungamento elevato.

Secondo un quarto aspetto della presente invenzione, il contenitore riutilizzabile di grandi dimensioni viene stampato eseguendo due fasi di soffiaggio, e cioà ̈ una fase di soffiaggio intermedia dove vengono ridotti gli sforzi sul materiale della preforma ed una fase successiva di soffiaggio finale dove la preforma viene deformata con un rapporto di allungamento elevato.

Secondo un quinto aspetto della presente invenzione, la preforma viene riscaldata ad una temperatura ottimale prima di sottoporla alla fase di pre-soffiaggio in modo tale da migliorare la stabilità di forma durante le fasi successive di soffiaggio, ed in modo tale che la trasparenza e la resistenza al calore del contenitore vengano migliorate.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

Verrà ora fornita una descrizione dettagliata di due forme preferite di realizzazione dell’apparecchiatura per la formazione di contenitori di grandi dimensioni della presente invenzione, data a titolo esemplificativo e non limitativo, facendo riferimento alle figure annesse, in cui:

le figure da 1A a 1D illustrano in maniera schematica il procedimento di formazione di contenitori di grandi dimensioni secondo la presente invenzione;

la figura 2 illustra à ̈ una vista che illustra parzialmente in prospettiva di una prima forma di realizzazione di una parte della apparecchiatura della presente invenzione in una prima condizione operativa;

la figura 3 Ã ̈ una vista in prospettiva parziale che illustra in dettaglio una parte della apparecchiatura della figura 2 in una condizione operativa;

la figura 4 Ã ̈ una vista in prospettiva parziale che illustra in dettaglio una parte della apparecchiatura della figura 2 in una condizione operativa;

le figure da 5 a 8 sono viste che illustrano una parte della apparecchiatura della presente invenzione in una sequenza operativa; e

la figura 9 à ̈ una vista schematica in pianta dall’alto che illustra una parte dell’apparecchiatura secondo una sua seconda forma di realizzazione.

Con riferimento ora alle figure da 1A a 1D, viene in essa illustrato in maniera schematica le diverse fasi del procedimento per la formazione di contenitori a rendere di grandi dimensioni secondo la presente invenzione.

Secondo il presente procedimento à ̈ prevista una prima fase di trattamento termico di una preforma/semilavorato ove la preforma viene posta in condizioni meccaniche determinate idonee per la fase successiva di pre-soffiaggio (Fig.1A).

Quindi, la preforma così pretrattata termicamente viene inserita in uno stampo intermedio (Fig. 1B) dove avviene il presoffiaggio della stessa in una condizione di rapporto di allungamento piccolo, portando la stessa a caratteristiche geometriche e profilo termico adatto alla formatura finale del contenitore di grandi dimensioni. Questa fase intermedia e il relativa parte di apparecchiatura (stampo intermedio) à ̈ inserita tra la fase di trattamento termico della preforma (riscaldamento e/o stabilizzazione) e lo stampo di soffiaggio finale.

Quindi, la preforma pre-soffiata esce dallo stampo intermedio di pre-soffiaggio (Fig.1C) in una condizione che consenta di ottenere un semilavorato di definite dimensioni e adatto alla fase successiva di soffiatura del contenitore finale (Fig.1D).

Bisogna qui fare notare che il procedimento e la relativa apparecchiatura illustrata nelle figure secondo la presente invenzione à ̈ particolarmente dedicata (ma non limitata) ad apparecchiature bistadio per la formazione di contenitori a partire dal soffiaggio di preforme in materiale stampato per iniezione (e cioà ̈, apparecchiature dove à ̈ previsto che venga caricato in esse un prelavorato/preforma già formata e che, quindi, venga pretrattata termicamente per la sua successiva lavorazione/soffiaggio).

La presente invenzione trova particolare applicazione nella formazione di contenitori di grandi dimensioni (10 - 50 L) in PET ottenuti a partire da una preforma iniettata.

Inoltre, la presente invenzione à ̈ particolarmente dedicata ad apparecchiature di soffiaggio di contenitori per applicazione one-way e/o refillable.

Ulteriormente, la presente invenzione à ̈ particolarmente dedicata ad apparecchiature di soffiaggio di contenitori caratterizzati dall’applicazione di una maniglia durante o dopo il processo di soffiaggio.

Inoltre, la presente invenzione à ̈ particolarmente dedicata ad apparecchiature di soffiaggio di contenitori adatti a venir disposti in una condizione impilata.

Ulteriormente, la presente invenzione à ̈ particolarmente dedicata ad apparecchiature di soffiaggio di contenitori caratterizzati dal fatto di presentare un collo non in asse con il contenitore.

Sempre secondo il presente esempio illustrativo (ma non limitativo) viene illustrato un contenitore in PET di grandi dimensioni (fino a 50 L) caratterizzato da un collo di diametro interno tipicamente compreso tra 30 - 70 mm.

Con riferimento ora alle figure 2, 3, e 4 viene in esse illustrata una parte dell’apparecchiatura che comprende uno stampo di presoffiaggio ed atto a realizzare la fase di pre-soffiaggio intermedio della preforma (quest’ultima non essendo illustrata nella figura), lo stampo di pre-soffiaggio della preforma consente di ottenere un semilavorato di definite dimensioni e adatto al successivo processo di soffiatura del contenitore finale.

Lo stampo di pre-soffiaggio à ̈ montato in maniera scorrevole su una struttura di supporto solidale alla apparecchiatura ed à ̈ movimentato tramite organi attuatori e di movimentazione nella maniera per se già nota nello stato della tecnica.

Lo stampo di pre-soffiaggio presenta una apertura verticale ed inserimento assiale della preforma dall’alto. Esso à ̈ atto a traslare lungo la struttura di supporto principale e secondo la direzione della freccia in figura 2 per consentire l’inserimento della preforma dall’alto.

Come appare evidente nelle figure, la parte superiore dello stampo à ̈ suddiviso in settori separabili tra di loro durante le diverse fasi del processo di pre-soffiaggio. Lo stampo quindi risulta sezionabile longitudinalmente durante la fase di estrazione e/o inserimento della preforma (più avanti meglio illustrato).

Ciascun settore dello stampo a seconda delle necessità può essere termoregolato elettricamente e/o con olio diatermico e/o con altri mezzi di termostatazione, per ottenere un semilavorato con profilo termico ottimizzato per il successivo soffiaggio del contenitore finale.

È necessario qui evidenziare che secondo la presente forma di realizzazione qui illustrata, lo stampo di pre-soffiaggio presenta un’apertura verticale e la relativa componentistica dei dispositivi accessori per l’inserimento assiale della preforma dall’alto. In una forma di realizzazione alternativa dello stampo di pre-soffiaggio e/o di altre parti dell’apparecchiatura (non illustrate nelle figure), à ̈ possibile prevedere che tale stampo preveda l’inserimento della preforma dal basso e, quindi, che esso presenti un’apertura verticale nella regione inferiore e la relativa componentistica dei dispositivi accessori per l’inserimento assiale della preforma dal basso.

Con riferimento ora alle figure da 5 a 8, viene in esse illustrata in maniera schematica la sequenza operativa della fase di presoffiaggio della preforma prima che essa venga convogliata verso la fase di soffiaggio finale per la formazione del contenitore di grandi dimensioni.

Come à ̈ illustrato sequenzialmente nelle figure, per realizzare il pre-soffiaggio della preforma à ̈ previsto che dapprima lo stampo esegua un movimento dal basso verso l’alto sulla struttura di supporto e fino al completo inserimento della preforma in esso (Fig.5 e 6), ed un successivo movimento di chiusura dei settori superiori o colletti (Fig. 7), quest’ultimi essendo montati in maniera oscillante su un asse di rotazione.

Più precisamente, quando il corpo inferiore dello stampo si trova in posizione bassa, i settori superiori o colletti sono distaccati da esso ed in posizione aperta. Quindi, lo stampo procede la corsa verticale verso l’alto. Appena i colletti toccano il fine corsa, si fermano ed un fine corsa fissato sull’attuatore del movimento verticale dello stampo dà l’input per la chiusura dei colletti.

I colletti sono sempre tenuti distanziati dal corpo principale dello stampo mediante un attuatore che à ̈ sempre alimentato sullo stesso lato. Quando questi andranno a fine corsa, la forza dell’attuatore che spinge il sistema verso l’alto vince anche la forza di questo attuatore che tiene i colletti distanziati, perciò comincia la compattazione del corpo stampo ed i relativi colletti. A colletti chiusi, scendono due steli per bloccare la chiusura dei colletti.

In questa condizione, il corpo stampo à ̈ chiuso con la preforma in esso alloggiata. Quindi, comincia la discesa della tenuta superiore ed il pre-soffiaggio (Fig.7).

A pre-soffiaggio ultimato avviene lo scarico dell’aria e la salita delle sicurezze di chiusura (Fig.8). In questa condizione, comincia la discesa del corpo dello stampo. I colletti rimangono alti grazie al loro attuatore che esercita sempre un forza tra il corpo stampo ed i colletti. È necessario qui fare notare che i colletti si aprono leggermente prima che arrivino alla massima distanza ammessa dal corpo stampo e prima di proseguire la corsa di tutto lo stampo verso il basso.

Alla fine di questa fase la preforma à ̈ pre-soffiata e viene quindi convogliata alla parte dell’apparecchiatura relativa alla fase di soffiaggio e formazione finale del contenitore di grandi dimensioni. Con riferimento ora alla figura 9 viene in essa illustrato in pianta dall’alto una seconda forma di realizzazione dello stampo di pre-soffiaggio secondo la presente invenzione.

Più precisamente, secondo questa seconda forma di realizzazione, lo stampo di pre-soffiaggio della preforma à ̈ costituito da due semistampi oscillanti ad apertura longitudinale ed il relativo inserimento della preforma nella direzione radiale o assiale. Lo stampo à ̈ suddiviso in due settori separabili tra di loro durante la fase di estrazione e/o inserimento della preforma.

Durante le operazioni di apertura e chiusura dello stampo i movimenti dei due semistampi di stampo sono definiti in accordo con il processo. Ciascun semistampo può essere termoregolato per ottenere un semilavorato con profilo termico ottimizzato per il successivo soffiaggio finale del contenitore.

La presente invenzione presenta numerosi aspetti vantaggiosi. In dettaglio l’invenzione consente di:

a) ottenere contenitori con migliorate prestazioni ottiche (brillantezza, trasparenza, isotropicità), meccaniche e termiche;

b) ottenere contenitori con un’omogenea e/o predefinita distribuzione del materiale;

c) migliorare la stabilizzazione del materiale e riduzione del ritiro per impieghi a temperature elevate;

d) ottenere contenitori con una finitura superficiale ricca di dettagli di piccole dimensioni;

e) migliorare l’incapsulamento degli ancoraggi di maniglie inserite durante il processo di soffiaggio; e

f) migliorare la stabilità di contenitori impilati uno dentro l’altro.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura per la formazione di contenitori di grandi dimensioni a partire da una preforma di materiale stampato per iniezione e di grande spessore, comprendente una prima zona di pre-trattamento termico della preforma ed una zona di soffiaggio finale della preforma pre-trattata per la formazione del contenitore di grandi dimensioni, caratterizzata dal fatto di comprendere inoltre una zona di pre-soffiaggio della preforma disposta dopo la zona di pretrattamento termico e prima della zona di soffiaggio, detta zona di pre-soffiaggio comprendendo uno stampo di pre-soffiaggio.
2. 2. Apparecchiatura per la formazione di contenitori di grandi dimensioni secondo la rivendicazione precedente, in cui detto stampo à ̈ montato in maniera scorrevole su una struttura di supporto solidale con detta apparecchiatura, detto stampo essendo movimentato tramite organi attuatori e di movimentazione.
3. 3. Apparecchiatura per la formazione di contenitori di grandi dimensioni secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto stampo presenta una apertura verticale per l’inserimento assiale della preforma dall’alto o dal basso.
4. 4. Apparecchiatura per la formazione di contenitori di grandi dimensioni secondo la rivendicazione precedente, in cui la parte superiore dello stampo à ̈ suddiviso in settori separabili tra di loro e montati in maniera oscillante.
5. 5. Apparecchiatura per la formazione di contenitori di grandi dimensioni secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto stampo à ̈ costituito da due semistampi oscillanti ad apertura longitudinale atti a permettere l’inserimento della preforma nella direzione radiale o assiale.
6. 6. Apparecchiatura per la formazione di contenitori di grandi dimensioni secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui detto stampo à ̈ suddiviso in due settori separabili tra di loro durante la fase di estrazione e/o inserimento della preforma.
7. 7. Apparecchiatura per la formazione di contenitori di grandi dimensioni secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun settore dello stampo può essere termoregolato elettricamente e/o con olio diatermico e/o con altri mezzi di termostatazione.
8. 8. Procedimento per la formazione di contenitori di grandi dimensioni a partire da una preforma di materiale stampato per iniezione e di grande spessore, in cui à ̈ prevista una fase iniziale di pre-trattamento termico della preforma, ed una fase finale di soffiaggio della preforma pre-trattata per la formazione del contenitore di grandi dimensioni, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase intermedia di pre-soffiaggio della preforma ove detta preforma pretrattata termicamente viene inserita in uno stampo intermedio dove avviene un pre-soffiaggio della stessa in una condizione di rapporto di allungamento piccolo, portando la stessa a caratteristiche geometriche e profilo termico adatto alla suddetta fase finale di soffiaggio e formatura del contenitore di grandi dimensioni.
9. 9. Procedimento per la formazione di contenitori di grandi dimensioni secondo la rivendicazione precedente, in cui detto stampo intermedio comprende un settore inferiore ed un settore superiore, ed in cui in detta fase intermedia di pre-soffiaggio della preforma à ̈ previsto che detto stampo intermedio esegua le seguenti fasi: - un movimento longitudinale su una struttura di supporto e fino al completo inserimento della preforma in detto stampo, la successiva chiusura dello stesso tramite mezzi di movimentazione, in cui quando il corpo inferiore dello stampo si trova in posizione bassa, i settori superiori o colletti sono distaccati da esso ed in posizione aperta, ed in cui quando lo stampo procede la corsa verticale verso l’alto ed appena i colletti toccano il fine corsa, quest’ultimi si fermano ed un fine corsa fissato sull’attuatore del movimento verticale dello stampo dà l’input per la chiusura dei colletti; - quando lo stampo à ̈ chiuso con la preforma in esso alloggiata, comincia la discesa della tenuta superiore ed il presoffiaggio della preforma; - quando il pre-soffiaggio à ̈ ultimato avviene lo scarico dell’aria e la salita delle sicurezze di chiusura, in cui in questa condizione, comincia la discesa del corpo dello stampo, i colletti rimangono alti tramite il rispettivo attuatore che esercita un forza tra il corpo stampo ed i colletti, i colletti si aprono leggermente prima che arrivino alla massima distanza ammessa dal corpo stampo e prima di proseguire la corsa di tutto lo stampo verso il basso; - alla fine di questa fase la preforma à ̈ completamente estratta dallo stampo e viene convogliata alla parte dell’apparecchiatura relativa alla fase di soffiaggio e formazione finale del contenitore di grandi dimensioni.
10. 10. Apparecchiatura e Procedimento per la formazione di contenitori di grandi dimensioni secondo le rivendicazioni precedenti, in cui detta apparecchiatura à ̈ una apparecchiatura bistadio per la formazione di contenitori a partire dal soffiaggio di preforme in materiale stampato per iniezione.