ES2247794T3 - Botella de pared delgada, cierre y procedimiento de embotellado. - Google Patents
Botella de pared delgada, cierre y procedimiento de embotellado.Info
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Abstract
Una botella de material plástico de pared delgada que comprende un cuerpo (2) moldeado por extrusión-soplado apropiada para bebidas no gaseosas, y un conjunto de cuello (16) y tapón (50) moldeado por inyección que se puede soldar al cuerpo (2) después de haber llenado el cuerpo (2) con un fluido, en la que una hoja (70) está interpuesta entre el cuerpo (2) y el conjunto de cuello (16) y tapón (50) para permitir dicha soldadura, y en el cual el tapón (50) está montado sobre el cuello (16) con el fin de crear un cierre que se puede volver a cerrar sin fugas.
Description
Botella de pared delgada, cierre y prodecimiento
de embotellado.
La presente invención se refiere al envasado de
fluidos.
La presente invención se refiere particularmente
al envasado usando botellas de plástico de paredes delgadas
moldeadas por extrusión-soplado para fluidos tales
como leche, las cuales requieren ser llenadas y cerradas de una
manera que se puede volver a cerrar.
En la siguiente memoria se abordan
específicamente problemas de envasado de la leche. Sin embargo, se
apreciará que otros fluidos vertibles, tales como el zumo de fruta
presentan problemas similares de envasado. La presente invención se
refiere, sin embargo, únicamente a los fluidos que no requieren ser
envasados de manera presurizada. Los recipientes para dichos fluidos
no necesitan ser estancos a los gases. Por consiguiente, no se
abordan los problemas para envasar bebidas gaseosas.
La presente invención se refiere también
específicamente a tipos de envasado en los que el peso del
recipiente es un problema y por lo tanto se refiere específicamente
a botellas de plástico de paredes delgadas moldeadas por
soplado.
Convencionalmente, la leche se ha envasado en
envases de cartón con la parte superior plana, los cuales son
claramente difíciles de abrir y producen numerosas quejas de
consumidores acerca del vertido de la leche y de la dificultad de
verterla. El cartón de fibras sólo era apropiado para envasar
líquidos hasta una capacidad de un litro y medio.
Con el fin de resolver estos problemas se han
usado botellas de plástico de polietileno moldeadas por soplado.
Estas botellas están provistas con tapones que se pueden volver a
cerrar. Los tapones que se pueden volver a cerrar son normalmente
artículos moldeados por inyección. Puesto que el peso es
significante en el envasado de fluidos tales como la leche, estos
tapones también deben ser ligeros. Un peso de 2 a 4 g es normalmente
el máximo que se puede tolerar.
Igualmente hay un problema fundamental en
conseguir un buen cierre entre un cuello de botella moldeada por
soplado y un tapón de plástico moldeado por inyección. Esto es
debido a que la tolerancia del cuello es del orden de 0,3 mm
mientras que la tolerancia de un artículo moldeado por inyección tal
como el tapón es de 0,1 mm. Esto significa que una proporción de
tapón no se cierra herméticamente cuando se montan en sus cuellos.
Para todos los diseños de tapones esto da como resultado
dificultades de montaje en la línea de producción, y para los
comerciantes y distribuidores, problemas de fugas. El consumidor
final también puede tener dificultades en volver a cerrar la botella
o abrirla en el primer lugar si el tapón está demasiado
apretado.
Una serie de diseños de tapones moldeados por
inyección han sido desarrollados en un intento por solucionar estos
problemas. Por ejemplo, en un diseño de tapones conocido en forma de
un obturador de válvula o cierre plegable de estanqueidad, se
proporciona un obturador en el tapón, el cual empuja dentro del
cuello de la botella y se proporciona una rosca de inicio múltiple
en la pared interior del faldón de tapón. Este tipo de tapón
proporciona un doble cierre. El obturador proporciona el cierre
contra la pared interna del cuello. El segundo cierre está provisto
de un reborde saliente hacia dentro por encima de las roscas sobre
la pared interna del tapón, el cual se cierra contra la pared
exterior del cuello. Un anillo de tracción plegable alrededor del
borde inferior del tapón puede proporcionar una evidencia de
manipulación para este tipo de tapón. Con un tapón hecho de
polietileno de baja densidad, es posible levantar haciendo palanca
el tapón con el anillo fijado de manera que esta forma de evidencia
de manipulación no es muy segura.
Otro diseño conocido como el cierre termosellado
por inducción (IHS) proporciona una inserto de hoja sellado dentro
de la base del tapón. En la línea de producción las botellas llenas
con tapones montados pasan a través de un calentador de inducción
que funde la hoja en el cuello de la botella. Cuando el consumidor
desenrosca el tapón del cuello de la botella todavía está sellado
por la hoja. Este cierre de hoja se retira en una operación aparte.
Cortar el cierre da causa pequeños pelos de material plástico que se
elevan sobre la superficie del cuello de la botella, lo cual puede
inhibir un buen cierre que se forma cuando el tapón se vuelve a
colocar después de una apertura inicial. El establecimiento de los
parámetros para el proceso de adhesión usando un cierre termosellado
por inducción es crítico para conseguir una adhesión que es
suficientemente débil para permitir que el consumidor pueda arrancar
la hoja, aunque suficientemente fuerte para mantener un buen cierre
primario con el cuello del recipiente. Debido a la presencia del
medio de hoja que ningún tapón puede proporcionar, se incrementa la
susceptibilidad de fugas en el hogar del consumidor ya que el
recerrado del tapón es pobre. El tapón es también relativamente
costoso ya que la provisión del inserto de hoja desgarrable puede
añadir como máximo un 20% al coste del recipiente.
Otro conjunto de problemas surge del proceso de
la línea de producción de llenado de botellas y del cierre de las
mismas. Puesto que la máxima velocidad lineal de la leche está
restringida por la velocidad a la cual la leche empieza a hacer
espuma, el régimen de llenado depende de la dimensión de la boquilla
usada para verter la leche dentro de las botellas. La dimensión de
la boquilla está impuesta por las dimensiones del cuello. Para un
recipiente típico de leche, ésta es de 38 mm. Los cuellos más anchos
permiten un llenado más rápido pero presentan mayores problemas de
cierre y requieren mayores tapones.
En el presente contexto, el término moldeado por
soplado se refiere al moldeado por extrusión-soplado
en lugar del moldeado por inyección - soplado con estirado. En
muchas líneas de producción modernas, la instalación de moldeado por
soplado está adyacente a la lechería. Esto permite formar, llenar y
sellar las botellas en un único y continuo procedimiento de
producción. La etapa más compleja del moldeado por soplado es el
equilibrado de cada preforma y la comparación de la distribución del
material. A continuación se infla la preforma contra la pared de un
molde de temperatura controlada que se solidifica para adoptar la
formar de la cavidad del molde. En un diseño convencional de la
máquina de moldeado por soplado un bloque de moldes va y viene entre
una estación de extrusión y una estación de soplado. La serie de
cabezales de roscar son alimentados por un colector principal que
produce típicamente un desequilibrio en la distribución de material
plástico a cada una de las preformas resultantes. Este procedimiento
causa dificultades formando consistentemente la porción de cuello de
recipientes de paredes delgadas, consiguiendo mejores tolerancias de
+/-0,3mm con una precisión repetible. Para conseguir una buena
prestación de los cierres de obturador de válvula, es imperativo
formar un orificio de cuello perfectamente redondo con una cantidad
mínima de cavidad tanto en el orificio como en la porción roscada.
Se conocen dos procedimientos para conseguir el resultado anterior
en un moldeado por soplado multicavidades. Son concretamente un
procedimiento de tracción, el cual consiste en el levantamiento de
un mandril de soplado a través de un conjunto de acero batido para
cortar un orificio redondo en un cuello de botella o un
procedimiento de "incrustación", el cual consiste en la fuerza
descendente de un mandril de soplado dentro de un conjunto de acero
batido. El inconveniente con la tracción es que el componente de
cuello es físicamente débil en su construcción que conduce a un
pobre sellado con cierres de obturador de válvula ya que el orificio
se relaja a lo largo del tiempo causando una fuga. Aunque la
incrustación, proporciona un cuello muy rígido, éste tiene una
desventaja de peso que causa la ovalidad del cuello asociada a un
coste añadido de merma del material. La ovalidad causa un pobre
sellado con los cierres de obturador de válvula. Ninguno de estos
dos procedimientos es apropiado para moldear características de
labios vertedores sobre los cuellos de botella. Con el acabado de
tracción es casi imposible moldear una característica de labio
vertedor y con el acabado de incrustación, se requieren cantidades
significantes de material suplementario y es casi imposible realizar
el moldeado sin una ovalidad significante y sin imperfecciones en el
orificio.
Los procedimientos anteriormente descritos se
refieren a maquinaria de moldeado fabricada por compañías tales como
por ejemplo, Uniloy, Techne y Bekum.
Un tipo alternativo de máquina fabricada por
compañías tales como Graham Engineering y Uniloy, la cual es
particularmente apropiada para las instalaciones in situ de
moldeado por soplado, usa un procedimiento que se denomina
comúnmente moldeado por soplado de rueda. A diferencia de los
procedimientos descritos anteriormente, la rueda produce sólo una
preforma a la vez extruida a partir de un único cabezal de roscar.
Los bloques de molde están montados sobre una estructura de rueda
giratoria y pasan por encima de la preforma en proceso de cierre
cuando la rueda gira. Un conjunto de agujas perfora la preforma e
infla el plástico hasta que se solidifica contra la pared de los
moldes de temperatura controlada. El moldeado por soplado de rueda
proporciona un alto nivel de control en la distribución del material
en los recipientes producidos de esta manera. El tiempo establecido
para tal máquina se reduce considerablemente, ya que sólo se
necesita establecer un cabezal de roscar.
Allí donde la pared interna del cuello
proporciona una parte de un cierre, puede ser necesario proporcionar
una estación separada de acabado donde el cuello, o bien se escaria
o bien se le da un acabado perforado. La etapa de acabado puede
producir viruta, lo cual da como resultado el riesgo de que la
viruta pueda entrar en el interior de las botellas y hacerlas
inapropiadas para un llenado inmediato.
Para productos tales como la leche donde se
requiere la distribución de grandes cantidades a través de la cadena
comercial, es altamente deseable minimizar el peso del envase. Esto
ha dado como resultado mayores recipientes y paredes más delgadas.
Los espesores típicos de pared para polietileno de alta densidad
moldeado por soplado (PEAD) son de 0,4 a 0,6 mm. Esto da como
resultado una botella de 2,27 litros con un peso de aproximadamente
40 g. Por lo tanto, ninguna solución a los problemas técnicos
descrito debe incrementar el peso de la botella y debería
preferiblemente permitir una reducción de peso.
Para los envases de cartón se ha propuesto
proporcionar un conjunto de pico separado que se fija al envase. Se
describe un ejemplo en el documento WO-A96/14249
(Capitol Spouts Inc.). Este pico incluye un tapón y un sello de
membrana interior integral y está montado sobre una pared exterior
de un envase lleno. El recipiente puede tener una porción rayada de
manera que cuando el cierre de membrana interior se retira se lleva
con él la porción rayada de la pared de recipiente que crea una
abertura a través de la cual el contenido del recipiente puede
alcanzar el pico. Este montaje no es apropiado para su uso con
recipiente de plástico donde no sería posible que el usuario tirase
de una abertura en un recipiente con paredes de plástico. El envase
de cartón tendrá típicamente un revestimiento interior continuo.
Este tipo de pico se puede montar sobre el envase antes del llenado
y no se usa para llenar el recipiente.
El documento
GB-A-2 108 464 (Container
Corporation of America) describe una disposición de cierre de
extremo en la cual se intercala una membrana y se usa para unir
porciones de cerco de un cuerpo de recipiente y el miembro de
extremo el uno al otro. La membrana tiene materiales de sellado
termoactivables en ambos lados tales como polietileno, polipropileno
u otros tipos similares de material. Se dice al lector que use este
tipo de cierre con un recipiente, el cual puede ser todo de
plástico, o una combinación de cartón y materiales plásticos. El
método exacto de producción del cuerpo de recipiente y el miembro de
extremo no se describe. La especificación tampoco dice nada acerca
del procedimiento de llenado del recipiente resultante. La
especificación sugiere particularmente el uso de un recipiente
cilíndrico de cartón. Dichos recipiente se llenarían normalmente a
partir de la base una vez que el extremo aperturable se ha terminado
y sellado.
El documento
US-A-24.815.616 (Gach) muestra un
cierre indicador de manipulación para una botella diseñada para
contenidos secos. Una sección de base tiene un faldón, el cual se
acopla al cuello de la botella y define un pico. Se interpone una
hoja entre el pico de la botella y una superficie adyacente de una
parte superior de la base. Un anillo de tracción está fijado a un
disco, el cual está conectado a la abertura en la parte superior de
la base mediante bandas rompibles. El disco está adherido a la hoja.
Tirando del anillo de tracción, el cual arranca la hoja del pico y
abre el cierre. En una realización alternativa de la invención de
Gach el disco no está unido a la sección de base y la hoja está
provista de una línea de desgarro circunferencial para facilitar el
arranque en el borde de la superficie interior del pico. En otra
realización es improbable que se produzca una apertura limpia. Esto
no sería un problema si la botella se usa para comprimidos o
similares pero un borde de hoja arrancada en el interior del pico no
es apropiado para el vertido de líquidos. El material de la botella
no se representa.
Aunque se hace referencia a estos documentos como
los más relevantes de la técnica anterior, no representan un punto
de partida natural para los que buscan resolver los problemas
técnicos descritos en relación con las botellas de plástico de
paredes delgadas, en los cuales la experiencia práctica hasta ahora
se ha dirigido exclusivamente a la formación integral del cuerpo de
botella y del cuello.
Por lo tanto, aunque se sabe producir un
componente separado que define un cuello como en el documento
GB-A2 108 464, la posibilidad de usar este enfoque
para resolver los actuales problemas técnicos del cierre recerrable
efectivo de recipientes de plástico moldeados por soplado para
fluido, no han sido apreciados hasta ahora y no pueden por lo tanto
ser considerados como obvios.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona una botella de plástico de paredes delgadas que
comprende un cuerpo moldeado por extrusión soplado apropiado para
bebidas no gaseosas, y un conjunto de cuello y tapón moldeado por
inyección adaptado para ser soldado juntos al cuerpo después de que
el cuerpo se ha llenado con un fluido, en el que se interpone una
hoja entre el cuerpo y el conjunto de cuello y tapón para permitir
dicha soldadura, y donde el tapón se monta en el cuello para
proporcionar un cierre que se puede volver a cerrar sin fugas
Además, según la presente invención se
proporciona un procedimiento para embotellar fluido que comprende
las etapas de: moldear por extrusión-soplado de
cuerpos de botella de paredes delgadas con bocas abiertas; llenar
dichos cuerpos de botella con un fluido que no se requiere ser
envasado a presión; montar un conjunto de cuello y tapón moldeado
por inyección que tiene una base del cuello cubierta por una hoja y
está dimensionada para corresponder a la boca abierta del cuerpo de
botella de cada cuerpo de botella lleno; termosellar los cuerpos de
botella con la hoja de los conjuntos de cuello y tapón.
Esta solución tiene numerosas ventajas. El cuello
y el tapón se montarán juntos de una manera estanca fiable ya que
ambos componentes están formados por la misma técnica de
fabricación, preferiblemente moldeado por inyección, lo cual
significa que ambos componentes serán sometidos a las mismas
tolerancias. El conjunto de cuello y tapón puede ser suministrado
por una fábrica aparte, que los puede producir en condiciones
higiénicas. Se puede emplear cualquiera de los diseños de tapón
preexistentes.
El cuerpo sobre el cual se monta el conjunto de
cuello y tapón puede tener una boca relativamente ancha, por la cual
se realiza el llenado, aumentando de este modo la velocidad de
llenado.
Además, la hoja se usa para sellar la boca al
mismo tiempo que se suelda el conjunto de cuello y tapón sobre la
boca en una única operación de termosellado. Esto da como resultado
una estanqueidad más fiable de las botellas llenas, evitando
cualquier fuga durante el ciclo de distribución y venta.
Otros aspectos y características de la invención
son establecidos en las reivindicaciones.
Se entiende que el término paredes delgadas tal
como se usa en la presente memoria descriptiva se refiere a
espesores de pared de 2 mm o menos y preferiblemente dentro del
intervalo de 0,1 mm a 1,0 mm. Un recipiente con un espesor de pared
inferior a 0,1 mm es improbable que tenga la integridad estructural
necesaria para mantener su forma cuando se llena con fluido. Para un
recipiente de leche de hasta una capacidad de 3,41 litros, es
apropiado un espesor de 0,4 a 0,6 mm.
Con el fin de que la invención pueda ser bien
entendida, se describirá ahora una realización de la misma,
únicamente a título de ejemplo, con referencia a los dibujos anexos,
en los cuales:
La figura 1 muestra una vista lateral de una boca
de una primera realización de un cuerpo de botella;
La figura 2 muestra una vista en perspectiva de
una boca del cuerpo de botella de la figura 1;
La figura 3 muestra una vista en planta de una
boca del cuerpo de botella de la figura 1;
La figura 4 muestra una vista en sección a través
de una pared lateral en una boca del cuerpo de botella de la figura
1;
La figura 5 muestra una vista en sección a través
de un conjunto de cuello y de tapón montado sobre una segunda
realización de un cuerpo de botella;
La figura 6 muestra una vista en perspectiva de
la parte inferior de un cuello;
La figura 7 muestra una vista en planta de la
parte inferior del cuello;
La figura 8 muestra una vista ampliada de una
porción del cuello vista desde abajo.
La figura 9 muestra una vista en perspectiva
superior del cuello.
La figura 10 muestra una vista en planta inferior
de un tapón, y
La figura 11 muestra una vista en sección a
través del tapón.
un cuerpo de botella 2 tiene una boca 4, la cual
está íntegramente forma en una única operación de moldeado por
soplado. El resto de la forma de cuerpo no se ha mostrado ya que
puede adoptar cualquier forma apropiada. Por ejemplo, puede ser de
sección cuadrada, rectangular o redonda y puede tener un mango
integrado formando como parte integrante de la forma de cuerpo.
El perfil 6 de la boca está mejor representado en
la figura 4 y comprende una pared vertical 8 adyacente a una cavidad
muescada 10 que se une a un reborde 12 de asiento dirigido en
sentido horizontal. El fin de la cavidad 10 es proporcionar al
perfil de la boca mayor rigidez y mayor resistencia a la compresión
cuando se carga por arriba durante las posteriores operaciones de
fijación de un conjunto de cuello y tapón. Igualmente se usa para
situar una boca del conjunto de cuello cuando se aplica en el
procedimiento de llenado.
El cuerpo 2 con su perfil de boca conformado 6 se
forma mediante el molde contra el cual una preforma de polietileno
de alta densidad u otro plástico apropiado se infla en cualquier
procedimiento apropiado convencional de moldeado por
extrusión-soplado. Si el moldeado por extrusión se
realiza en una máquina rotativa, entonces se forman las muescas 14
del reborde 12 tal como se muestra en la figura 3. Estos se retiran
normalmente en la segunda etapa de corte bien por escariado o bien
por perforación después de guillotinar cualquier cúpula de la
preforma del recipiente para dejar la abertura abierta 6. La
invención elimina la necesidad de este corte y acabado. No es
necesaria la eliminación de estos o de cualquier otra irregularidad
en el perfil interno de la boca para su uso en la soldadura del
cuello al perfil del recipiente 6.
La boca de la botella tal como se representa en
la figura 6 tiene un perfil modificado del que se muestra en la
realización de la botella representada en las figuras 1 a 4. El
perfil de la boca de la botella mostrado en la figura 5 define una
envoltura estrecha 15 alrededor de la boca por encima de la cavidad
10. Esta envoltura 15 permite sentar un cuello de un conjunto de
cuello y tapón sobre la botella durante el procedimiento de montaje
antes de acoplar plenamente el cuello al cuerpo de botella. La
presencia de la envoltura 15 permite desplazar los cuerpos con
cuellos sentado sobre estos a lo largo de una línea de montaje sin
retirar los conjuntos de cuello y tapón.
Se muestra un cuello 16 en las figuras 5, 6, 7 y
9. El cuello comprende una pared lateral anular 18 apoyada sobre una
base 20 la cual está montada sobre el cuerpo de botella y la cual en
esta realización comprende una porción plana que cubre la boca de la
botella y un faldón que se acopla al perfil de cuello. Se observará
que cuando el cierre se usa con otros tipos de recipiente, se
necesitarán otros diseños de base. Por ejemplo, la base que hay que
usar con una lata compuesta puede usar un reborde que se extiende
más allá de la porción plana que cubre la boca de la abertura en la
lata. Tal reborde podría conectarse al material de cartón por un
proceso de soldadura o por otro medio conocido.
La pared lateral 18 forma un pico vertedor para
el recipiente y termina en un labio vertedor sobresaliente 22, el
cual es ligeramente cónico hacia el borde vertedor. En la
realización representada la pared lateral anular 18 define un perfil
curvo que sobresale hacia el exterior, el cual se estrecha hacia el
borde vertedor y termina en una punta donde las superficies exterior
e interior de la pared convergen. El perfil de la punta debe poder
ser moldeada reiteradamente. Una punta precisa produce
excepcionalmente un buen control y permite una columna muy delgada
del líquido que se va a verter con control desde el pico. Tal punta
precisa no se puede moldear por soplado sin penalizaciones de peso o
tiempo de ciclo o ambos y por lo tanto esto representa una mejora
considerable respecto de los labios vertedores moldeados por
soplado. Sobre la superficie interior de la pared lateral anular 18
hay una perla anular 24 dispuesta por debajo del labio. Esta perla
anular 24 está destinada a enclavarse con una perla correspondiente
56 sobre un obturador de un tapón de una manera que hay que
describir más en detalle.
Enfrentado al labio vertedor, la pared lateral 18
se funde con la porción plana 26 de la base 20. Esta porción plana
26 cubre la boca del cuerpo de botella comprende un reborde anular
exterior 28 que sobresale hacia fuera de la pared lateral 18 y un
reborde anular interior 30. El reborde interior está separado del
resto del conjunto de cuello por un hueco anular que está conectado
por una pluralidad de puentes espaciados 34 que unen el reborde
anular interior 30 a una superficie interior de la pared lateral 18.
El hueco con puentes 34 forma una región rompible 32. Los puentes 34
son equidistantes los unos respecto de los otros a través de toda la
región rompible. Los puentes 34 se estrechan en su perfil plano, lo
cual se puede apreciar mejor en la figura 8. Los puentes 34 están en
su posición más ancha en la cual unen el reborde anular interior 30
y en su posición más estrecha en la cual unen la pared lateral 18.
Esto garantiza que todos los puentes 34 se rompen adyacentemente a
la pared lateral 18 en su porción más débil. En una realización
alternativa, la región rompible podría estar provista de un
revestimiento delgado de plástico. Sin embargo, el uso de la
estructura de puentes reduce la fuerza de retirada y la hace más
controlable mediante el ajuste del número de puentes y el
estrechamiento de la unión entre cada puente y la pared lateral.
Como se puede ver en la figura 5, los bordes
externos del reborde interior 30 y el borde interno del reborde
exterior 26 tienen paredes laterales inclinadas que junto con el
hueco y la base de la pared lateral 18 definen un hueco en el
interior del cual se sitúa la región rompible 32.
Una serie de dientes puntiagudos espaciados 36
penden hacia abajo desde el suelo del hueco. Cada diente 36 como se
muestra en las figuras 7 y 8 es de planta triangular y tiene una
sección de perfil de diente de sierra como se muestra en la figura
5. Los dientes 36 están inclinados interiormente hacia el centro de
la base. Se observará que la inclinación de los dientes puede variar
del mostrado en los dibujos. En una realización en la que la región
rompible está provista de un revestimiento delgado de plástico, los
dientes pueden situarse sobre este revestimiento.
El reborde interior 30 tiene tres mazarotas
delgadas 38 que se extienden desde sus superficies interiore hacia
un punto central. La construcción permite moldear por inyección el
conjunto de cuello 16 desde un punto central que proporciona una
distribución más uniforme del material plástico durante el
procedimiento de moldeado. Si se usa la inyección lateral, no son
necesarias mazarotas.
Una cara interior del reborde interior 30 soporta
dos pies o cañas estrechamente separados 40 formados bien en un lado
de uno de las mazarotas 38. Las cañas se elevan y se doblan y curvan
hasta que se unen para formar un anillo de tracción 42. El anillo de
tracción 42 se forma con un perfil de sección transversal de lágrima
para facilitar la retirada de la herramienta de moldeado. El dedo
del usuario se inserta dentro del anillo donde puede aplicar una
fuerza opuesta a los pies 40. La fuerza hace que la región rompible
se rompe simultáneamente en ambas direcciones alejándose del punto
de fijación para abrir el cierre. La presencia de dos cañas reduce
el riesgo de que el anillo de tracción 42 se separe del reborde 30.
Preferiblemente, el borde inferior interior del anillo de tracción
42 tiene una borde afilado bastante curvado con el fin de evitar que
el anillo corte el dedo de un usuario durante operación de
tracción.
Un faldón 44 se extiende alrededor del exterior
de la pared lateral 18 y pende del borde exterior del reborde
exterior 28 de la base 26. El faldón 44 se termina en un nervio 46
que sobresale interiormente con el fin de acoplarse a una cavidad 10
del perfil 6 de la boca del cuerpo de botella 2.
En la superficie superior y hacia el borde
exterior del reborde exterior 28 está formada una cavidad anular
debilitada 48. La cavidad 48 proporciona un punto de debilitamiento
para que de este modo si se intenta, después de haber montado el
recipiente, levantar el cuello haciendo palanca entre el faldón 44 y
la pared de la botella 8, el faldón se separará de la porción plana
28 que indica que el cierre ha sido forzado.
En una realización alternativa (no mostrada) la
pared lateral anular 18 podría estar provista de un saliente de
manera que el pico vertedor del cuello que esta cerrado por un tapón
50 puede ser me menor diámetro que la boca del cuerpo de
botella.
El diseño de la pared lateral y el pico vertedor
del cuello 16 depende del tipo de tapón que se use para completar el
conjunto de cuello y tapón. El tapón 50 en la realización
representada es del tipo obturador de válvula que proporción un
ajuste de empuje. Se observará que el cuello se puede adaptar para
su uso con rosca sobre los tapones y para este propósito puede tener
una rosca o roscas de inicio múltiple formadas en una superficie
externa de la pared lateral 18 para engranar a una rosca formada en
una pared interior del tapón cooperante.
El tapón 50 como se muestra en las figuras 10 y
11 es un componente moldeado por inyección que comprende una placa
de tapa 52 con un obturador cilíndrico interior dirigido hacia abajo
54. El obturador cilíndrico 54 se extiende verticalmente hacia abajo
desde la placa de tapa 52. Una perla anular 56 está formada
alrededor de una superficie externa del obturador. La perla 56 se
engrana a la perla 24 sobre la pared lateral anular 18 del cuello 16
para retener el tapón 50 sobre el cuello. Por debajo de la perla 56
la pared del obturador se estrecha hacia dentro para facilitar la
inserción dentro de la boca del cuello.
Un faldón exterior descendente 58 está unido al
borde o a la placa de tapa 52. El faldón 58 tiene una región
esencialmente vertical 60 adyacente a la placa de tapa que se une a
la región acampanada 62. El borde libre de la región acampanada 62
enfrentada a la placa de tapa 52 se alinea él mismo con el borde del
faldón de cuello 44 hacia el exterior de la cavidad debilitada 48 de
manera que hay un perfil sin romper del conjunto cerrado de cuello y
tapón. La profundidad del faldón 58 es tal que el borde alcanza
justo la superficie superior de la porción plana 26 del cuello 16
cuando el tapón está totalmente acoplado al cuello 16. Se prefiere
la holgura de 0,5 mm en los conjuntos de cuello y tapón antes de que
se monten en los cuerpos de botella.
El perfil de la región acampanada 62 permite que
el faldón flexione cuando se somete a una presión descendente
aplicada al tapón durante el montaje. Se observará también que la
alineación del faldón 58 con un borde exterior del conjunto de
cuello garantiza que las fuerzas descendentes aplicadas al tapón se
transmiten a través del faldón 58 al faldón 44 del conjunto de
cuello en el interior del cuerpo de la botella 12. Esto minimiza el
riesgo de dañar el pico vertedor y la estructura de hueco durante el
montaje del conjunto de cuello y tapón y también durante el recierre
de la botella.
Un cordón anular 64 está situada en el interior
del faldón 58 del tapón cerca pero separado de la parte superior de
la región vertical 60. El propósito del 64 es proporcionar una
obturación con la parte inferior del labio vertedor 22.
El tapón 50 está cerrado a presión sobre una boca
del pico vertedor. Es suficientemente flexible para no deformar el
labio vertedor durante la operación de cierre y de recierre. La
porción ligeramente curvada de la pared lateral anular 18 mantiene
suficiente rigidez la cual guía el obturador del tapón cuando el
tapón está cerrado a presión. Con el diseño representado en la
figura 5 hay dos puntos de sellado entre el tapón y el cuello. El
primer punto de sellado está entre la perla anular y una parte
inferior del labio vertedor. El segundo punto de sellado está entre
las perlas anulares cooperantes 24, 56 sobre la pared lateral 18 y
el obturador 54 respectivamente. Cuando el tapón se engrana con el
cuello, la flexión de las perlas anulares al entrar en contacto
produce un clic audible que indica que se ha formado una obturación
y que el tapón está debidamente situado. Este sellado de dos puntos
es particularmente eficaz al eliminar l riesgo de fugas. Debido a
que tanto al conjunto de cuello como al tapón son componentes
moldeados por inyección, se pueden moldear precisamente. Esto
garantiza que se puede proporcionar un buen acoplamiento
repetible.
Una lengüeta horizontal 66 sobresale de una
porción del borde inferior del faldón 58 como se puede ver en las
figuras 9 y 10. La lengüeta 66 permite que el usuario haga palanca
sobre el tapón desde el cuello cuando abre el recipiente. La
lengüeta 66 en una vista en planta tiene un perfil curvo que
proporciona un área relativamente ancha de fijación al faldón. La
protuberancia de la lengüeta se mantiene al mínimo necesario para
que sea levantada por la punta del dedo. La lengüeta debe ser
relativamente inflexible. Al proporcionar un área relativamente
ancha de fijación de la lengüeta al faldón se reduce la
flexibilidad. Puesto que la lengüeta es relativamente inflexible,
cuando se engrana por la punta del dedo, es más fácil para el
usuario retirar el tapón del cuello de la botella con una simple
operación de palanca o de pivoteo.
El uso de un tapón con un faldón que cubre la
totalidad de la superficie superior del conjunto de cuello permite
que la cavidad debilitada 48 que proporciona la destrucción de
evidencia de manipulación del conjunto de cuello esté oculta cuando
las botellas están a la vista. Si se lleva a cabo cualquier intento
de hacer palanca sobre el faldón de la botella, se dañaría tanto el
cierre, que el personal del almacén estaría enseguida alertado de
que ha habido un intento de manipular el contenido de la botella. Se
cree que este tipo de evidencia de manipulación es más efectivo en
términos de desanimar los intentos de manipulación y proporciona una
mayor confianza al consumidor.
Con el fin de minimizar el peso del tapón, el
plástico con el cual se moldea se puede hacer celular. Esto le
permitiría ser suficientemente sustancial para el caso de una
manipulación más ligera para minimizar el peso total y, por
consiguiente, los costes de transporte.
El cuello se monta sobre el cuerpo con una hoja
de sellado intermedia 70. La hoja 70 puede ser una hoja de polímero
o una hoja de polímero laminada a una hoja de aluminio o a aluminio.
La hoja se selecciona de manera que sea capaz de adherirse a ambos
lados y ser retirada con una mínima fuerza por parte del usuario. Se
puede emplear cualquiera de los materiales tradicionalmente usados
para proporcionar una hoja de termosellado en las botellas de leche
de plástico existentes. Puede ser necesaria una hoja más delgada que
la usada en los cierres desgarrables de la técnica anterior para
facilitar el desgarro. Cualquier capa de polímero debe ser también
suficientemente delgada para de este modo no inhibir la capacidad de
desgarro de la hoja. Una hoja de aluminio de espesor entre 12 y 25
micrómetros con capas de polímero en ambos lados de entre 15 y 30
micrómetros o menos se desgarrarán fácilmente en uso mientras se
mantiene el sello necesario dentro del tapón. Cuando se usa una
lámina de aluminio se pueden proporcionar pequeñas perforaciones en
la capa de aluminio para permitir atravesar el aluminio durante el
procedimiento de termosellado y por lo tanto formar una unión entre
el reborde 12 del cuerpo de botella y la superficie adyacente de la
base 26 del cuello. La hoja 70 se suministra preferiblemente ya
unida a la base del conjunto de cuello y tapón. Los conjuntos de
cuello y tapón con hoja se suministran entonces a una estación de
llenado.
Durante el termosellado de la hoja a la cara
inferior de la porción plana 26, habrá un cierto flujo de material
plástico dentro del hueco entre los rebordes interior y exterior 30,
28. El ancho del hueco es crítico, ya que este flujo de material no
debe sumergir los dientes 36. Durante el calentamiento por inducción
el pico 18 también se colapsa en alguna medida y el borde del faldón
58 del tapón 50 entrará ahora en contacto con una superficie
superior de la región plana 26.
Tanto el cuello como el tapón son preferiblemente
componentes de plástico moldeados por inyección. Puesto que ambos se
fabrican por el mismo procedimiento con las mismas tolerancias el
sello entre el cuello y el tapón será bueno. Los conjuntos de cuello
y tapón se pueden suministrar a una instalación de embotellado ya
montados, probados y esterilizados.
Los detalles del procedimiento de moldeado por
inyección y el diseño detallado de las herramientas no se
describirán en la presente memoria descriptiva puesto que serán muy
evidentes para los expertos en la técnica.
El conjunto de cuello y tapón descrito se puede
usar de diversas maneras en una estación de llenado de plantas de
embotellado. Los cuerpos de botella pueden ser suministrados a la
planta ya formados pero esto da como resultado la necesidad de
transportar grandes volúmenes y es preferible formar los cuerpos en
una planta de moldeado por soplado adyacente a la lechería de manera
que se puedan formar y llenar en una línea de producción continua.
La ausencia de cualquier requisito de corte y acabado adicional del
interior de la boca del cuerpo hace que este diseño de botella sea
particularmente apropiado para tal procedimiento.
En una realización preferida del procedimiento,
los cuerpos de botella son moldeados por soplado usando una maquina
rotativa con una serie de moldes adaptados a pasar por debajo de un
único cabezal de roscar para el suministro de una cantidad
predeterminada de material plástico para formar una preforma que se
infla secuencialmente para formar los cuerpos. Tales máquinas
rotativas están disponibles en el mercado y sólo requieren la
modificación del molde para definir el perfil de boca requerido 6 en
lugar de un cuello convencional.
Los cuerpos se llenan a través de la boca con un
fluido tal como la leche.
En el envasado aséptico, la hoja 70 será
pulverizada con una solución esterilizadora tal como una mezcla de
agua/ácidoparacético con el fin de esterilizar la cara de la hoja
que será adyacente a la leche en el recipiente acabado. Tal solución
de esterilización se comercializa con la marca comercial
OX-ONIA. Se pueden emplear procedimientos
alternativos de esterilización tales como la irradiación pero
actualmente son más costosos.
Los conjuntos de cuello y tapón esterilizados y
recubiertos son suministrados a través de una rampa un mecanismo de
coger y colocar, que orienta cada conjunto de cuello y tapón y lo
coloca sobre un cuerpo de botella lleno. El faldón 44 clips sobre el
perfil 6 que coge en sándwich la hoja 70 entre los dos componentes.
En la siguiente etapa, el conjunto de cuello 16 se adhiere al cuerpo
12. Preferiblemente una rampa del mecanismo de coger y colocar
contiene una bobina de inducción para que de este modo cuando cada
conjunto es prensado sobre el cuerpo, se aplica un calentamiento por
inducción para adherir la hoja al cuerpo. Para formar una unión
efectiva se puede requerir alguna presión para mantener firmemente
el cuerpo y el cuello durante esta etapa. El calentamiento por
inducción y la adhesión se pueden llevar a cabo alternativamente en
una estación separada corriente abajo del mecanismo de coger y
colocar. ENERCON AHLBRANDT suministra máquina de calentamiento por
inducción.
También se puede usar calentamiento por fricción
generado por rotación para soldar el cuerpo y el conjunto de cuello
y tapón sin la presencia de una hoja intermedia.
Cuando el usuario recibe la botella llena. El
primer paso es retirar el tapón 50 levantándolo en la lengüeta 66
para liberar la obturación alrededor del pico vertedor y quitar el
tapón. Esto deja al descubierto el anillo de tracción 42. El usuario
inserta un dedo en el centro del anillo y tira hacia arriba
alrededor de un anillo definido en el plano de la base 20
perpendicular a los pies 40. Esto produce un movimiento de rotación
que estira la hoja 70 contra la cara exterior más larga de los
dientes con perfil de diente de sierra 36. Las puntas de los dientes
facilitan el arranque de la hoja 70 puesto que el anillo de tracción
está levantado. El desgarro en la hoja se realiza en una dirección
simultánea en el sentido de las agujas del reloj y en una dirección
opuesta a la de las agujas del reloj hasta que los desgarros se
encuentran con los pies opuestos 40. El levantamiento del anillo
también causa la rotura de los puentes 34 en la región rompible 32.
La parte de la hoja 70 que se suelda al reborde 30 se arranca y se
separa con él.
El fluido se puede entonces verter fuera de la
abertura expuesta sobre el labio vertedor 22. Cuando el usuario
desea volver a cerrar la botella, el tapón 50 se vuelve a colocar
empujando simplemente el obturador 54 dentro de la boca del cuello y
se empuja hacia abajo hasta que las perlas 24, 56 se enclavan. Este
enclavamiento se nota mediante un ruido seco audible.
Se observará que el mismo diseño del cierre de
tapón se puede usar con recipientes distintos de las botellas, por
ejemplo cajas de cartón compuestas. En tal aplicación, la base 20
necesitaría adaptarse para montarse sobre el extremo de la caja de
cartón compuesta. Esto puede requerir un reborde anular en lugar del
faldón dirigido hacia abajo 44. El reborde se podría entonces soldar
o conectarse de otro modo a la caja de cartón. En todos los otros
aspectos la estructura de un cierre permanecería igual.
Claims (10)
1. Una botella de material plástico de pared
delgada que comprende un cuerpo (2) moldeado por extrusión - soplado
apropiada para bebidas no gaseosas, y un conjunto de cuello (16) y
tapón (50) moldeado por inyección que se puede soldar al cuerpo (2)
después de haber llenado el cuerpo (2) con un fluido, en la que una
hoja (70) está interpuesta entre el cuerpo (2) y el conjunto de
cuello (16) y tapón (50) para permitir dicha soldadura, y en el cual
el tapón (50) está montado sobre el cuello (16) con el fin de crear
un cierre que se puede volver a cerrar sin fugas.
2. Un cierre utilizable con una botella de
material plástico de pared delgada según la reivindicación 1 u otro
tipo de recipiente con un cuerpo (2), en el cual dicho conjunto de
cuello (16) y tapón (50) comprende una base fijada al cuerpo (2), un
reborde anular removible (30) conectado a un anillo de tracción (42)
y fijado a la hoja (70), estando el reborde anular removible (30)
separado de la base (2) por una región rompible (32), y una
pluralidad de dientes (36) dirigidos hacia abajo, teniendo cada uno
un perfil de diente de sierra inclinado hacia el interior y hacia un
centro de la base (20), formados en la base (20) en o adyacente a la
región rompible (32) para de este modo, al retirar el anillo de
tracción (42), la hoja (70) es rasgada por los dientes (36).
3. Un cierre según la reivindicación 2, en el
cual el tapón (50) corresponde a una placa de (52) tapa y un faldón
descendente (58), y la base (20) comprende una cavidad anular
debilitada (48) que es escondida por el faldón (58) del tapón (50)
cuando el cierre está cerrado hermeticamente.
4. Un cierre según la reivindicación 2, en el
cual el anillo de tracción (42) está soportado por encima del
reborde anular (30) mediante dos pies (40) espaciados adyacentes
para favorecer un desgarro simétrico de la hoja (70).
5. Un cierre según la reivindicación 2, en el
cual la hoja (70) es una hoja delgada de aluminio desgarrable
revestida con un material polimérico soldable sobre las dos
caras.
6. Una botella que comprende un cuerpo (2) con
una boca abierta (4),
un conjunto de cuello y tapón que comprende un
faldón (44) adaptado para acoplarse sobre la boca, definiendo un
pico vertedor (18) y teniendo un anillo de tracción (42) acoplado a
una parte removible (30) mantenida en el interior de una base (20)
del cuello que se aplica contra una superficie superior (12) de la
boca; y
una hoja (70) interpuesta entre la superficie
(12) y la base (20) y soldada a estas dos partes de manera que la
retirada del anillo de tracción (42) y de la parte removible (30)
retira al menos una parte de la hoja (70) y abre el pico vertedor
(18).
en la que la parte removible comprende un reborde
anular (30) separado del resto de la base (20) por un hueco rompible
(32) que define una pluralidad de dientes (36) dirigidos hacia abajo
que tienen cada uno un perfil de diente de sierra inclinado hacia
el interior y hacia un centro de la base de manera que, al retirar
el anillo de tracción, la hoja (70) es desgarrada por los dientes
(36).
7. Un procedimiento de embotellado de fluido que
comprende las etapas de:
- moldeado por extrusión - soplado de cuerpos de botella de pared delgada con bocas abiertas;
- llenado de dichos cuerpos de botella con un fluido que no necesita un envasado a presión;
- montaje de un conjunto de cuello y tapón moldeado por inyección que tiene una base del cuello cubierta por una hoja y dimensionada para corresponder a la boca abierta del cuerpo de botella, en cada cuerpo de botella lleno; y
- termosellado de los cuerpos de botella a la hoja de los conjuntos de cuello y tapón.
8. Un procedimiento según la reivindicación 7,
que comprende, además, la esterilización de la hoja antes de la
etapa de montaje.
9. Un procedimiento según la reivindicación 7, en
el que los cuerpos de botella están moldeados por soplado mediante
una máquina rotativa que comprende una serie de moldes adaptados
para pasar por debajo de un único cabezal para el suministro de una
cantidad predeterminada de material plástico con el fin de formar
una preforma que a continuación se infla para formar dicho
cuerpo.
10. Un procedimiento según la reivindicación 9,
en el cual el cuerpo de botella que sale del molde es enviado
directamente a una estación de llenado.
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