Procedimiento de fabricación de recipientes y máquina para su puesta en práctica.

Procedimiento de fabricación de recipientes a partir de una pieza en bruto,

preferentemente una preforma de material termoplástico, siendo fabricados los recipientes con ayuda de una máquina de estirado-soplado de tipo rotativo, que comprende, como mínimo un molde de soplado, montado en la periferia de un carrusel 5 impulsado, de manera continua alrededor de su eje, funcionando el molde de soplado de manera cíclica, según un ciclo de fabricación que comprende las etapas siguientes:

- una etapa de colocación de una pieza en bruto previamente calentada en un molde de soplado que presenta, en posición de cierre, una cavidad de moldeo que constituye la reproducción de forma externa del recipiente a soplar;

- una etapa de cierre del molde de soplado;

- una etapa de soplado de la pieza en bruto en el molde de soplado con intermedio de una tobera de soplado y de manera sensiblemente simultánea;

- una etapa de estirado de la pieza en bruto por inserción de una varilla de alargamiento en el interior de la pieza en bruto, apoyándose contra el fondo de la pieza en bruto de manera que facilite al alargamiento axial de la pieza en bruto,

- una etapa de barrido del interior del recipiente por inyección de aire durante un tiempo Tb determinado,

- una etapa de recuperación de la varilla de estirado;

- una etapa de sujeción del recipiente soplado por medios de sujeción externos;

- una etapa de apertura del molde de soplado;

caracterizado por consistir en introducir en dicho ciclo de fabricación de los recipientes, para cada inicio de producción de los recipientes, un periodo llamado "de compensación" en el curso del cual la duración de la mencionada etapa de barrido varía automáticamente y de manera temporal para establecer, en dichos recipientes, condiciones térmicas que permiten confabricar los primeros recipientes a una temperatura que les confiere un volumen final correspondiente al volumen final de los recipientes confabricados durante el régimen nominal de dicha máquina de estirado-soplado, es decir, el periodo de producción en el que la temperatura de los moldes está estabilizada.

Procedimiento de fabricación de recipientes y máquina para su puesta en práctica.

La presente invención se refiere, de manera general, al sector de la fabricación de recipientes de material termoplástico a partir de piezas en bruto, tales como, preformas de material PET, por un proceso de estirado-soplado.

La invención se aplica especialmente a máquinas de estirado-soplado de tipo rotativo que presentan varios puestos de soplado que están montados en la periferia de un carrusel.

Cada uno de los puestos de soplado presenta, en especial, un molde de soplado, un dispositivo de soplado (que incluye en general, una tobera de soplado) y un dispositivo de estirado. Según una forma de realización posible, el molde de soplado es del tipo acharnelado, es decir, que comprende dos partes que se abren por separación, pivotando alrededor de un eje común.

De forma habitual, con el objetivo de fabricar un recipiente, se coloca una pieza de partida, previamente calentada a una temperatura de reblandecimiento, en un molde de soplado que tiene la forma de recipiente a obtener. Una tobera de soplado es puesta en comunicación con la abertura de esta pieza de partida y se inyecta un fluido de soplado a alta presión, para adaptar la materia de la pieza de partida contra las paredes de la cavidad del molde de soplado.

Con la finalidad de facilitar la fabricación del recipiente y la adaptación del material termoplástico contra la superficie interna de la cavidad de moldeo cuando se lleva a cabo el soplado, se prevé que una varilla introduzca la pieza de partida en el molde de soplado y que lo apoye contra la pared de fondo de dicha pieza de partida.

Tal como ya se ha mostrado de manera precisa en el documento FR 2 764 544 a nombre de la solicitante, la varilla de estirado es introducida convencionalmente en la abertura (cuello) de la pieza de partida a estirar y someter a soplado. Esta varilla, desliza axialmente en el eje longitudinal de la tobera de soplado, dejando un espacio anular libre para permitir el paso del fluido de soplado.

Es conocido por los técnicos en la materia que el soplado no se realiza "en abstracto", sino que las operaciones efectuadas en el soplado, así como en los parámetros de la máquina (tales como la temperatura del molde) dependen de la utilización prevista del recipiente. Los parámetros de regulación de la temperatura del molde dependen, en especial en la caso de recipientes concebidos para llenado en caliente "hot fill", de la temperatura del líquido de llenado de dichos recipientes.

De este modo, las aplicaciones cuya temperatura de llenado o de lavado es inferior a la temperatura de transición a estado vítreo del PET no requieren temperaturas del molde superior a 72ºC.

En este caso, la temperatura del molde tiene por función fijar de la manera más rápida posible la forma del recipiente, siendo dicha temperatura, por ejemplo, del orden de 10º C. Esta temperatura del molde será, por ejemplo, del orden de 65ºC para obtener una retracción del volumen del recipiente a la salida de la máquina que sea casi idéntica a la retracción obtenida después de un envejecimiento natural de dicho recipiente.

Por el contrario, otras aplicaciones requieren que el molde sea calentado de manera importante. Por ejemplo, el llenado en caliente, hot fill, (por ejemplo, con líquidos tales como té, zumos de frutas pasteurizados, etc.) o también la pasteurización del contenido supone que se calienta el molde a una temperatura predeterminada, con la finalidad de efectuar la termofijación del material, tal como se describe en el documento FR 2 764 544.

El molde se pone a temperatura (enfriamiento o calentamiento) por la circulación de un fluido portador de calor (agua o aceite caliente en el caso de calentamiento) en canalizaciones dispuestas en la pared de dicho molde, alrededor de la cavidad de moldeo.

No obstante, en el funcionamiento de la máquina de estirado-soplado, la temperatura de los moldes está comprendida entre 120 y 160ºC, mientras que la de las piezas de partida es de 120ºC aproximadamente.

Por esta razón, en los primeros ciclos de soplado de las preformas dentro de los moldes, la puesta en contacto del material soplado constitutivo de la pieza de partida, tiende a enfriar la piel de la cavidad de moldeo (es decir, la superficie externa de la cavidad de moldeo que corresponde a los primeros milímetros de profundidad de la superficie interna de la cavidad de moldeo) . Esta temperatura de la piel de la cavidad de moldeo se estabiliza después de varios ciclos de soplado y, por lo tanto, después de varias puestas en contacto de la materia reblandecida sometida a soplado de la pieza de partida sobre la cavidad de soplado.

De este modo, los primeros recipientes sometidos a soplado en un molde de soplado no se encuentran a una temperatura constante del molde, lo que resulta finalmente en recipientes que presentan capacidades volumétricas distintas.

De manera general, el volumen final de la botella a la salida de la máquina de soplado, es inferior al volumen del hueco del molde. Sin embargo, la temperatura del molde tiene influencia sobre el volumen final de la botella. En efecto, cuanto más frío es el molde, mayor es el volumen de la botella.

De esta manera, se ha podido comprobar desviaciones de volumen de los recipientes fabricados por un mismo molde de soplado que varían entre 0, 5 y 3% entre el momento en el que el molde de soplado se pone en funcionamiento y el momento en el que la temperatura de la piel de la cavidad de moldeo se ha estabilizado.

No obstante, por el hecho de esta desviación de volumen de los recipientes y después de su llenado con un contenido que tiene un volumen constante, se obtiene un volumen de oxígeno más o menos grande en el interior de los recipientes llenos, de lo que proceden los riesgos de oxidación más grandes del contenido. En efecto, es deseable disminuir al máximo el volumen de aire contenido en un recipiente cuando éste ha sido llenado con una cantidad constante de un contenido. Por este hecho, es necesario tener recipientes con un volumen interno lo más preciso posible para reducir de esta manera al máximo la cantidad de oxígeno susceptible de encontrarse en el recipiente después de que éste ha sido llenado y cerrado.

Además, con un volumen de oxígeno más grande contenido en el recipiente ya cerrado, el fenómeno de vacío que debe ser compensado por la botella después de su llenado y tapado, es más grande, lo que es susceptible de conducir a una defabricación del recipiente y, por lo tanto, a un recipiente lleno que no puede ser comercializado.

Estos recipientes, cuyo volumen de continente es variable y cuyo volumen de contenido es fijo, presentan una variación de nivel de llenado, cuya variación puede hacer pensar a los consumidores que lo desconocen, que algunos recipientes no contienen el volumen adecuado de contenido.

Por otra parte, no es tan poco previsible, teniendo en cuenta los ritmos de producción actuales, cada vez más elevados para la fabricación de recipientes, rechazar los primeros recipientes fabricados hasta la estabilización de las características dimensionales del recipiente.

El problema se presenta de forma más creciente cuanto que las máquinas de estirado-soplado están integradas frecuentemente en instalaciones más importantes y más completas en las que se prevé tanto máquinas en la parte de arriba en el sentido del flujo (el horno de acondicionamiento de las preformas) que máquinas en la parte de abajo, en el sentido del flujo (por ejemplo, de los llenadores de líquido o de las etiquetadoras, lo que comporta un riesgo más elevado que una de estas máquinas presente un fallo de funcionamiento y que sea necesario parar el conjunto de las máquinas para su reparación. Los paros de máquina son, por lo tanto, potencialmente más frecuentes y no es previsible, desde el punto de vista puramente financiero, rechazar una parte de la producción con la finalidad de conseguir la temperatura de los moldes de soplado se estabilice.

Es por lo tanto, particularmente interesante realizar un procedimiento de fabricación de recipientes, gracias al cual sea posible obtener una mejor estabilización dimensional del volumen del recipiente y ello desde los primeros momentos de la puesta en funcionamiento de los moldes de soplado.

El documento DE 10 2004 014653 describe un procedimiento de fabricación de recipientes a partir de una pieza en... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de fabricación de recipientes a partir de una pieza en bruto, preferentemente una preforma de material termoplástico, siendo fabricados los recipientes con ayuda de una máquina de estirado-soplado de tipo rotativo, que comprende, como mínimo un molde de soplado, montado en la periferia de un carrusel impulsado, de manera continua alrededor de su eje, funcionando el molde de soplado de manera cíclica, según un ciclo de fabricación que comprende las etapas siguientes:

- una etapa de colocación de una pieza en bruto previamente calentada en un molde de soplado que presenta, en posición de cierre, una cavidad de moldeo que constituye la reproducción de forma externa del recipiente a soplar;

- una etapa de cierre del molde de soplado;

- una etapa de soplado de la pieza en bruto en el molde de soplado con intermedio de una tobera de soplado y de manera sensiblemente simultánea;

- una etapa de estirado de la pieza en bruto por inserción de una varilla de alargamiento en el interior de la pieza en bruto, apoyándose contra el fondo de la pieza en bruto de manera que facilite al alargamiento axial de la pieza en bruto,

- una etapa de barrido del interior del recipiente por inyección de aire durante un tiempo Tb determinado,

- una etapa de recuperación de la varilla de estirado;

- una etapa de sujeción del recipiente soplado por medios de sujeción externos;

- una etapa de apertura del molde de soplado;

caracterizado por consistir en introducir en dicho ciclo de fabricación de los recipientes, para cada inicio de producción de los recipientes, un periodo llamado "de compensación" en el curso del cual la duración de la mencionada etapa de barrido varía automáticamente y de manera temporal para establecer, en dichos recipientes, condiciones térmicas que permiten confabricar los primeros recipientes a una temperatura que les confiere un volumen final correspondiente al volumen final de los recipientes confabricados durante el régimen nominal de dicha máquina de estirado-soplado, es decir, el periodo de producción en el que la temperatura de los moldes está estabilizada.

2. Procedimiento de fabricación de recipientes, según la reivindicación 1, caracterizado por comprender una etapa de fijación de un valor de tiempo Td de barrido utilizado para la primera vuelta del carrusel de la máquina de soplado.

3. Procedimiento de fabricación de recipientes, según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por comprender una etapa de fijación de la duración Tc del periodo de compensación.

4. Procedimiento de fabricación de recipientes, según la reivindicación 3, caracterizado por comprender una etapa de programación de la variación del tiempo Tb de barrido, durante el periodo Tc de compensación, según una función de primer grado de tipo Tb = A.t + Td cuando t < Tc, en la que A es un coeficiente del orden de ±0, 0003 a ±0, 0006 y, a continuación, cuando t > Tc, el tiempo Tb de barrido de los recipientes es constante: Tb = A.Tc + Td.

5. Procedimiento de fabricación de recipientes, según la reivindicación 4, caracterizado porque el coeficiente A es positivo o negativo, según que la temperatura de los moldes evolucione en la puesta en marcha hacia un aumento o una disminución respectivamente.

6. Procedimiento de fabricación de recipientes, según la reivindicación 5, caracterizado por comprender una etapa de programación del modo de variación del tiempo de compensación, cuyo modo consiste en una variación de tipo por incrementos, aplicada a cada vuelta del carrusel.

7. Máquina de soplado-estirado para la puesta en práctica del procedimiento de fabricación de recipientes, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 y, en particular, máquina de tipo rotativo que comprende por lo menos un molde de soplado montado en la periferia de un carrusel impulsado de manera continua alrededor de su eje, funcionando dicho molde de soplado de manera cíclica, cuya máquina comprende un dispositivo automático de control y de programación de los ciclos en fabricación de los recipientes que está dotado de medios de programación,

caracterizada porque dicho dispositivo automático comprende medios de inserción de los datos: tiempo Td de barrido correspondiente al periodo de producción estabilizado de dichos recipientes, el tiempo Tc de compensación temporal, correspondiente al inicio de la producción de dichos recipientes y un coeficiente A, cuyos datos corresponden al establecimiento automático y temporal del valor del tiempo Tb de barrido, cuyo valor Tb corresponde a la aplicación de una ecuación de tipo Tb = A. Tc + Td.

8. Máquina de soplado-estirado, según la reivindicación 7, caracterizado porque el coeficiente A es del orden de ±0, 0003 a ±0, 0006.

9. Máquina de soplado-estirado, según la reivindicación 7, caracterizado poque el tiempo Tc de compensación es del orden de 2 a 3 min. 10

10. Máquina de soplado-estirado, según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizada porque comprende medios para hacer variar automáticamente, en el dispositivo automático, el tiempo Tb de barrido durante el tiempo Tc de compensación, por incrementos, para cada vuelta del carrusel de dicha máquina.