Il fondo champagne, detto più correttamente glass base, viene impiegato nelle bottiglie che richiedono una notevole eleganza o per essere inserite in fasce di mercato medio-alte in quanto, grazie al suo design, rassomiglia per molti versi al tipoco fondo utilizzato per realizzare le bottiglie di vetro.
Si tratta di un fondo molto particolare, sia a livello di progettazione che di soffiatura, sia a livello prestazionale. Questo fondo è realizzato con una geometria singolare dell’anello di appoggio che permette alla cupola di resistere al fenomeno dell’estroflessione una volta sotto pressione. Per avere le caratteristiche necessarie a sopportare elevate concentrazioni di CO2 è necessario un fondo che abbia molto
Un fondo di tipo Champagne
FONDO
materiale sia nel fianco che nella cupola inferiore; si arriva infatti a spessori di circa 0.8 mm sul fianco, fino ai 2.5/3.0 mm sulla cupola. Per realizzare questo fondo dunque, è necessario utilizzare una preforma molto pesante, appunto per concedere molto più materiale al fondello.
Per esempio, nel caso di una bottiglia ad alta gasatura del volume di un litro, solitamente si usa una preforma da 36 grammi applicando un fondo petaloide, optando per un glass base il peso sale fino ai 47/49 grammi per la stessa geometria di bottiglia.
Questo fondo, applicato ad una bottiglia, può presentare qualche difficoltà in fase di soffiatura: infatti, data l’elevata quantità di materiale da formare, scaldando in modo errato la preforma, si possono riscontrare degli accumuli di PET amorfo sulla parte centrale della cupola, sottraendo materiale al corpo della bottiglia. La soluzione è quella di porre molta attenzione al dosaggio del PET, distribuendolo bene lungo tutta la bottiglia per poter avere sufficiente materiale utile all’ottimale strutturazione del fondo.
Soluzione progettuale:
Le problematiche relative al fondo di un contenitore, come è stato possibile descirvere, sono molteplici e racchiudono in loro cause molto differenti.
Per poter valutare in maniera adeguata la resistenza di un fondo esistono alcuni test da effettuare in laboratorio e a seguito di questi è possibile elencare le cause che ne hanno determinato eventuali problematiche. In linea generale qualsiasi fondo va progettato ad-hoc per ogni singola bottiglia. Questa zona è infatti talmente critica che non è possibile utilzzare la stessa geometria per diverse bottiglie se non correttamente testate. 2.2 - Scomporre la bottiglia
Le nervature sono quegli elementi che donano rigidità e consistenza alla bottiglia e permettono una buona presa del contenitore al consumatore finale.
Esistono due tipi di nervature: nervature puramente funzionali, inserite nello spazio etichetta, quindi successivamente coperte dalla stessa, non visibili al consumatore, ma che donano struttura alla bottiglia e nervature decorative utilizzate principalmente al fine di personalizzare o brandizzare una bottiglia o per irrobustire quelle zone del contenitore, come la spalla e il corpo, soggette a stress in fase di utilizzo.
Le nervature, come ogni altra parte costituente la bottiglia, devono essere pensate e progettate in base alle prestazioni che devono dare.
La nervatura ha geometrie specifiche per ogni tipo di contenitore e va valutata in ogni caso specifico.
Nervature per prodotto gassato
Un contenitore per CSD o comunque contenente CO2 deve avere delle nervature particolari.
La pressione che agisce sulla superficie della bottiglia tende a darle rigidità quando è chiusa con il tappo, perciò è possibile affermare che le nervature non servono in questo determinato caso, ma è doveroso considerare che una volta aperto il contenitore, il gas non agisce più sulla bottiglia, quindi questa tende a deformarsi durante il versamento, perché priva di una struttura rinforzata, diventando cosi una bottiglia sco- moda per il consumatore finale.
Bisogna considerare il fatto che, la bottiglia deve sop- portare anche un certo carico assiale, calcolato con il top load1, per questo, ogni nervatura, ogni modifica apportata alla superficie della bottiglia deve avere il giusto compromesso per resistere allo stress durante
Funzionali Decorative
1: Resistenza alla compressione: questa prova serve per verificare la resistenza delle bottiglie ad un carico verticale, si esegue sia su bottiglie vuote, sia su bottiglie piene, sia su bottiglie piene e in pressione, con diversi valori della pressione.
l’utilizzo, allo stress dovuto alla pressione interna, e ad un carico assiale.
Ogni nervatura deve perciò essere valutata in base alle proprietà che si vogliono donare all’artefatto finale. Non tutte le geometrie sono adatte alla progettazione di nervature, come geometrie complesse e apparente- mente prestanti in fase di progettazione, con una grandezza pari a un decimo di millimetro saranno inutili, perché irrealizzabili sullo stampo e tantomeno copiate in fase di soffiatura.
Fondamentali sono i raggi, che vanno ad eliminare gli spigoli vivi e le bave di lavorazione stampo, che rap- presentano vere e proprie lame che tagliano la superficie del PET o incentivano la delaminazione2 della parete della bottiglia.
Nervature funzionali
Nella distinzione primaria delle nervature, sono puramente funzionali le nervature inserite nella zona
etichetta. Esse hanno il compito di donare struttura a questa zona della bottiglia, che successivamente viene nascosta completamente dall’etichetta.
Le nervature devono impartire resistenza alla zona etichetta, senza interferire però con il corretto incollaggio di essa e senza deformarla una volta incollata.
Le nervature devono essere quindi realizzazte in embossment3 sulla superficie, per non interferire poi esteticamente con l’etichetta.
Essendo dunque interne alla bottiglia, nel caso di bevande contenenti CO2, le nervature sono soggette alla pressione e di conseguenza tendono a modificare la loro struttura. Modificandosi, alterano le prestazioni volute inizialmente, quando è stato concepito il contenitore, per questo è fondamentale una scrupolosa e attenta progettazione.
5: Specificata in questo capitolo: paragrafo ‘La delaminazione’
3: all’interno del raggio maggiore del contenitore
Bottiglia appena
soffiata Un’ora dopo la gasatura Dopo stabilità termica
Il problema più comune da considerare è l’appiattimento della struttura, ovvero, lo stiramento della superficie della nervatura sotto la pressione dei gas contenuti nella bevanda e la conseguente perdita di resistenza strutturale in questa zona. Oltre alla perdita di resistenza questo fenomeno ha come conseguenza l’innalzamento dell’intera superficie della bottiglia di un valore pari allo sviluppo della nervatura. Questo incremento di altezza, se non rientra in certi limiti tollerati, può creare delle problematiche all’interno delle linee di produzione nello stabilimento, nella palettizzazione e anche negli scaffali durante l’esposizione per la vendita.
Nell’immagine di questa pagina è evidenziata la deformazione della bottiglia e delle nervature una volta messe in pressione. Dalla foto si nota come le nervature scompaiano lasciando l’impugnatura quasi cilindrica, priva di robustezza, e l’altezza totale della bottiglia aumentata di ben 6/8 mm.
Soluzione progettuale:
Le nervature devono, per loro stessa utilità, essere posizionate correttamente nel corpo bottiglia per assolvere alle funzioni date.
Possedere uno spessore minimo di 1.5mm per poter permettere una fresatura adeguata dello stampo e solitamente devono essere continue e non spezzate per poter fungere da parte strutturale e rinforzare alcune zone ‘deboli’ della bottiglia.
Se il prodotto è altamente gassato le nervature devono essere realizzate in embossment - ovvero al di fuori del diametro massimo del contenitore - per poter ovviare alla spinta dei gas contenuti e per evitare l’innalzamento di tutto il corpo bottiglia. Questo aspetto è di fondamentale importanza nella progettazione di un contenitore per liquidi ad alta gasatura.
Questa tipologia di nervature viene utilizzata nelle parti della bottiglia dove è necessario impartire una certa robustezza, come nell’ impugnatura, oppure essere semplicemente decorative.
La caratteristica che le differenzia dalle nervature poste nella zona etichetta, è la possibilità di realizzarle in debossment o embossment4 sulla bottiglia, in base alla necessità.
Nell’immagine accanto sono evidenziate le nervature della zona inferiore all’etichetta di una bottiglia leggera per prodotto gassato. In questo tipo di contenitori, dove il materiale per formare il contenitore è poco, ogni cosa deve essere concepita al meglio, la nervatura presenta una sezione trapezoidale, rinforzata da una piccola incisione triangolare. Questo
particolare cambio di sezione permette un aumento di “nervo”, di rigidità in questa zona molto complessa del contenitore poiché povera di materiale plastico.
Fondamentale in fase di progettazione è il non reallizzare questa nervatura troppo piccola e con la punta del triangolo a spigolo vivo; se troppo piccola sarà molto difficile che la geometria venga copiata completamente dal materiale, mentre lasciando lo spigolo vivo, è molto probabile che la bottiglia si tagli, visti i bassissimi spessori che ha la parete di PET in una bottiglia light.
4: All’interno o all’esterno del raggio maggiore del contenitore
Particolare delle nervature di una Pepsico 7UP lightweight.
Loghi
Il logo, assieme all’etichetta, rappresenta uno dei fattori di massima visibilità della bottiglia nel mercato, ed è quindi un aspetto molto importante da considerare in fase di progettazione.
Il logo rappresenta un elemento che deve conciliare le esigenze del marketing a quelle che sono le esigenze di realizzazione e di soffiaggio.
Armonizzare questi due fattori è spesso molto arduo poiché i loghi, il più delle volte, sono realizzati secondo geometrie complesse ed articolate, non sempre realizzabili sulla superficie di un artefatto in PET. Gli elementi che più di tutti intervengono nella realizzazione di un logo sono:
DECORAZIONI
Decorazione in embossment. La parete della bottiglia in PET (in rosso) va a co- piare lo stampo in alluminio (in grigio) che esce dalla superficie.
1. Se è in rilievo o incavato sulla bottiglia 2. Grandezza
3. Posizione sulla bottiglia 4. Peso preforma
In questo caso la premessa di base è che il PET, per il suo meccanismo di deformazione in fase di stirosoffiatura, non copia al 100% lo stampo ed è conseguenza naturale che le proiezioni effettuate a computer non potranno mai essere riprodotte fedelmente nella realtà.
Nelle immagini riportate a lato è possibile notare come la superficie della bottiglia (rosso) non aderisca perfettamente alla superficie dello stampo (grigio).
Esistono, d’altro canto, delle soluzioni progettuali per poter realizzare dei loghi ben formati sulla superficie della bottiglia.
logo embossed
Nella prima immagine è riportato il caso di un logo in rilievo sulla bottiglia (embossed). La difficoltà di “copia- tura” del PET nello stampo, è determinata dalla grandezza di questa sede, ovvero larghezza e profondità; se è troppo stretta, poco materiale si depositerà sulla sua superficie, e non riuscirà sicuramente a penetrare al suo interno, risultando cosi poco visibile sulla bottiglia.
Anche la profondità della sede ha il suo peso nella visibilità finale del logo. Quest’ultimo, per apparire chiaro 2.2 - Scomporre la bottiglia
Simulazione di una decorazione in embossment sulla superifcie di una bottiglia di prodotto gassato e sulla superficie dello stampo (Amstel ,1L).
Simulazione di una decorazione in embossment sulla superifcie di una bottiglia di prodotto gassato e sulla superficie dello stampo (Zagorka, 2L).
ed evidente dovrebbe copiare alla perfezione la su- perficie interna dello stampo, aderendo il più possibile a tutte le superfici piane che determinano la massima visibilità del logo una volta formato.
Se questa profondità è eccessiva, in fase di soffiaggio il PET andrà a penetrare nella sede senza copiare correttamente il fondo dello stampo, quindi anziché avere delle corrette superfici piane, si avrà un andamento curvo, determinato da uno stiramento errato della plastica sulla superficie dello stampo con ovvi risultati estetici poco apprezzabili.
Un errore comune di progettazione sta nel credere che la visibilità del logo sia sempre proporzionale alla profondità della sede dello stampo.
Un logo ben formato rimane più visibile anche se si parla di prodotto gassato, se invece è mal formato, tende a svanire sotto l’effetto dell’appiattimento causato dalla pressione.
La sede dello stampo non è però l’unico aspetto che determina la buona riuscita del logo, la sua visibilità infatti è legata soprattutto alla posizione sulla bottiglia e alla quantità di PET disponibile, ovvero al peso della preforma, oltre alla buona ricetta di soffiaggio.
Durante la progettazione di una bottiglia leggera, è evidente che un logo piccolo e dettagliato avrà maggiori difficoltà a dare un buon risultato, è preferibile allora un logo più grande, posizionato dove lo spessore del materiale plastico è maggiore; ovviamente questo dipende dal profilo della bottiglia e dalla sua distribuzione del materiale. Il logo deve essere inoltre posizionato sempre all’interno del diametro massimo della bottiglia. Infatti, la dimensione radiale massima è il punto di contatto tra le bottiglie, quando vengono movimentate all’interno delle linee, ma non solo, anche quando vengono trasportate; ed è proprio in queste fasi dove i loghi potrebbero schiacciarsi, ammaccarsi, strisciarsi, quindi perdere la loro integrità estetica, rovinando l’immagine del contenitore agli occhi del consumatore finale.
Soluzione progettuale:
Le decorazioni devono essere nitide, chiare, ben formate e per rispondere a questi requisiti è doveroso progettarle in maniera adeguata.
Se costituite da linee e punti le decorazioni devono avere uno spessore minimo di 1.5mm per poter permettere una fresatura adeguata dello stampo. Le decorazioni devono inoltre essere posizionate dove il materiale è più abbondante ovvero sulla spalla e sulla parte superiore del corpo della bottiglia.
Se il prodotto è altamente gassato la decorazione deve essere realizzata in embossment per poter ovviare alla spinta dei gas contenuti.
Ad alte gasature, inoltre, è possibile aggiungere una superficie texturizzata all’interno della decorazione. La texture avrà il compito di rendere la decorazione più visible agli occhi del cliente e di impedire una deformazione troppo evidente della stessa.
Decorazione in debossment. La pa- rete della bottiglia in PET (in rosso) va a copiare la parete interna delo stampo in alluminio (in grigio)
logo debossed
E’ stato possibile notare, nel paragrafo precedente, le caratteristiche di un logo in rilievo sulla bottiglia, ma le considerazioni da fare nel caso di un logo ricavato all’interno della bottiglia sono molto diverse.
Nell’immagine a lato viene riportato l’esempio di un logo all’interno della bottiglia (debossed).
In questo caso il PET dovrà copiare la forma di una “cresta” in rilievo sullo stampo. Si può notare come la superficie in PET, anche in questo caso, non aderisca perfettamente alla superficie stampante, ma tende ad allontanarsi dalla parete verticale, facendo così aumentare la base del logo; mentre solitamente la parte più alta della cresta è correttamente riprodotta perché è più aderente allo stampo.
Questo “allargamento” della base, è dovuto all’altezza della parte stampante e alla quantità di materiale, maggiore sarà l’altezza della cresta, maggiore sarà anche l’allargamento della base.
In merito a questo è necessario specificare che, una cresta concepita male, quindi troppo alta o addirittura con gli spigoli non raggiati, può creare danni sulla superficie della bottiglia e creare fenomeni come la delaminazione o la rottura della parete in PET.
Una parete verticale eccessiva, inoltre, può creare un sovrastriro del PET in quel punto, con conseguente sbiancamento della superficie plastica ed una evidente imperfezione estetica permanete sulla bottiglia.
DECORAZIONI
Questo fenomeno è illustrato in modo schematico nell’immagine riportata a lato.
Il PET, durante il processo di stiro-soffiaggio entra in contatto con la parte stampante nel punto più alto della cresta (A) e qui si ferma poiché si raffredda toccando il metallo.
Lo stiramento del materiale plastico, dovuto alla pressione dell’aria, continua lungo il fianco della cresta (B) fino a toccare il fondo dello stampo (C). Avviene pertanto che, lungo la parete B non si ha uno scorrimento omogeneo del PET, quindi con uno spessore costante, ma bloccandosi sulla punta è soggetto ad un sovrastiro che rende sottile la pellicola di plastica e visibilmente appare bianca.
Nel punto A, quindi nello spigolo della cresta, in mancanza di un’adeguata raggiatura il sottile film di PET potrebbe tagliarsi. La delaminazione si presenta dove ci sono spigoli
particolarmente appuntiti, in prossimità di nervature che terminano a punta, con un angolo molto stretto e in tutti i punti della bottiglia dove la parte stampante mal predisposta rende difficile lo stiramento della plastica.
Per questo motivo tutti gli spigoli in rilievo sulla parte stampante devono sempre essere correttamente raggiati.
Esempio grafico di delaminazione della parete in PET (in rosso).
Soluzione progettuale:
La delaminazione è una delle problematiche più difficilmente risolvibili nella progettazione e nella produzione di manufatti in stirosoffiaggio in PET.
Molte volte, infatti, anche i grandi player internazionali immettono nel mercato lotti di produzione con parti delaminate poiché non sempre è possibile rintracciare questo problema in fase di produzione.
Una soluzione possibile è quella di progettare bottiglie che non necessitano di stampi con decorazioni a spigolo vivo o la modifica degli stessi.
Un’altra soluzione è quella di aumentare l’efficienza in fase di soffiaggio andando ad adeguare la pressione dell’aria di soffiaggio in base alle caratteristiche della preforma.