Cosa indica la forma del collo di una bottiglia di plastica? Dimensioni, passo e scelta del tappo

La presente guida è destinata ai progettisti di confezioni per cosmetici, agli acquirenti, agli addetti al riempimento e ai team addetti al controllo qualità che si occupano della scelta dei flaconi in plastica. Illustra la terminologia e i criteri di selezione; il disegno tecnico approvato dal fornitore rimane la specifica di riferimento.

Cosa significa “boccale in plastica”?

La collo è la transizione al di sopra della spalla della bottiglia. La finitura è la parte superiore, sagomata con precisione, che accoglie la chiusura. Nelle conversazioni quotidiane relative all’approvvigionamento, si possono usare termini come “dimensione del collo”, “dimensione della filettatura”, “bocca”, “calibro” o denti come se fossero intercambiabili. Non sono sempre abbastanza precisi per un ordine di acquisto.

Una finitura completa del collo può includere la filettatura esterna, la superficie di tenuta superiore, il foro interno, l’altezza di finitura, l’inizio della filettatura, il cordone di supporto o di trasferimento, i dispositivi antirotazione e le relative tolleranze. Su una bottiglia filettata, la filettatura interna del tappo deve estendersi abbastanza da consentire l’inserimento della guarnizione selezionata prima che la gonna del tappo tocchi la spalla della bottiglia.

Come si legge un codice come 24/410

24 è la famiglia di diametri nominali misurata lungo la superficie esterna della filettatura della bottiglia — il Dimensione T. Il termine "nominale" non significa che ogni misura effettiva sia esattamente pari a 24,00 mm; il disegno di riferimento indica il valore nominale effettivo e la tolleranza. Non significa nemmeno che l'apertura interna sia di 24 mm.

410 identifica una serie di finiture a filettatura continua. I diagrammi comunemente utilizzati nel settore descrivono l’SP‑400 come pari a circa un giro completo, l’SP‑410 come pari a un giro e mezzo e l’SP‑415 come pari a due giri completi con una finitura più alta. Questa rappresentazione schematica è utile per la selezione, ma la serie controlla anche altre caratteristiche geometriche. Non sostituisce il disegno tecnico.

Come si misura il diametro del collo di una bottiglia?

Utilizzare un calibro digitale o un micrometro calibrato, un misuratore di altezza se necessario e il disegno tecnico di riferimento. Misurare più campioni dopo un adeguato condizionamento e rilevare il diametro in due direzioni distanti tra loro di circa 90 gradi, in modo da non nascondere eventuali ovalità.

Una sequenza pratica di identificazione

1. Prima di procedere al reverse engineering di un campione, individuare il codice stampato, le specifiche del cartone o il disegno del fornitore.
2. Controllare la superficie di tenuta e la filettatura per verificare l'assenza di sbavature, deformazioni, danni e residui di prodotto.
3. Misurare T, E e I in due direzioni; misurare H e S dai punti di riferimento esatti del disegno.
4. Conta gli inizi dei filamenti e segui una spirale per stimarne il numero di spire. Non considerare ogni cresta visibile come un filamento a sé stante.
5. Misurare il passo su diversi intervalli di cresta oppure utilizzare un calibro profilometrico adeguato; dividere la distanza assiale totale per il numero di intervalli.
6. Confrontare ogni risultato con la norma applicabile o con il disegno del fornitore, quindi assemblare campioni di chiusura destinati alla produzione.

Per una descrizione più completa della procedura, della scelta degli strumenti e degli errori di misurazione più comuni, consulta la guida dedicata di Boyu su misurazione del collo di un flacone per cosmetici.

Cosa significano i termini “passo della filettatura”, “passo” e “numero di filetti iniziali”?

Pitch è la distanza assiale tra i punti corrispondenti sulle creste adiacenti della filettatura. Piombo è la distanza assiale percorsa da una chiusura durante un giro completo di 360 gradi. A inizio del thread è l'inizio di una singola elica.

Per una filettatura a passo singolo, l'avanzamento è uguale al passo. Per una filettatura a passi multipli, passo = passo × numero di avviti. L'utilizzo di più punti di inizio può far avanzare la chiusura di una distanza maggiore per ogni giro, ma modifica anche l'allineamento iniziale e la geometria di accoppiamento. La chiusura e il flacone devono essere compatibili per quanto riguarda l'intero sistema di filettatura, non solo il diametro esterno.

Quali sono gli standard più diffusi per le filettature delle bottiglie?

Non esiste un unico standard globale relativo alla filettatura che copra tutti i flaconi per cosmetici, bevande, prodotti farmaceutici e profumi. Il riferimento corretto dipende dal materiale del contenitore, dal mercato, dall’applicazione e dalla tipologia di finitura.

Le norme definiscono la geometria; non certificano la composizione del prodotto, la portata della pompa, la coppia di applicazione né la durata di conservazione. Questi aspetti devono essere specificati e convalidati separatamente.

Il profilo della filettatura è importante tanto quanto il diametro e il passo

Una filettatura per imballaggio non corrisponde automaticamente a una filettatura metrica convenzionale per viti meccaniche. I disegni di finitura definiscono la geometria di carico e di gioco della cresta, della radice e dei fianchi, compresi raggi, angoli e tipi di filettatura opzionali. Alcuni disegni SP non obbligatori distinguono un profilo per uso generico da un profilo a contrafforte modificato. Due parti possono avere lo stesso diametro nominale e lo stesso passo, ma interferire tra loro se la geometria dei fianchi o i giochi non corrispondono.

In molte confezioni cosmetiche, la filettatura serve principalmente a tirare verso il basso la chiusura e a sostenere il carico assiale; la tenuta contro i liquidi è garantita da un rivestimento interno, una guarnizione, un tappo, un dispositivo a “chela di granchio” o dal contatto con la superficie di appoggio superiore. Non si deve dare per scontato che un contatto più stretto della filettatura garantisca una tenuta migliore. Un’interferenza eccessiva può aumentare la coppia di serraggio, scheggiare la plastica, deformare un collo sottile o bloccare il tappo prima che l’elemento di tenuta previsto sia compresso.

In che modo il processo di lavorazione della plastica influisce sul rischio di ispezione

La stessa finitura nominale può essere ottenuta con processi diversi. Su una bottiglia in PET stampata a iniezione-stiramento-soffiaggio, la finitura viene normalmente definita nella preforma iniettata e rimane nell’anello del collo durante il soffiaggio. In molte bottiglie in HDPE stampate per estrusione-soffiaggio, l’area del collo e la superficie di tenuta possono essere più sensibili alla presenza di bave, alla rifilatura, al raffreddamento, all’ovalizzazione e alla deformazione causata dall’inserimento del tappo. I componenti stampati a iniezione-soffiaggio e a iniezione presentano specifiche considerazioni relative al punto di iniezione, al ritiro e all’allineamento dello stampo.

Ecco perché il controllo in entrata non dovrebbe applicare lo stesso insieme di tolleranze in modo indiscriminato a PET, HDPE, PP e vetro. È necessario concordare il disegno specifico per ciascun materiale, il metodo di condizionamento e la forza di misurazione. Ove possibile, registrare l’identificativo della cavità o dello stampo; una media complessiva può nascondere una cavità che produce ripetutamente una filettatura troppo alta, una spalla deformata o un foro non circolare.

Perché due componenti che contengono lo stesso codice possono comunque non funzionare correttamente

Un codice nominale è un’indicazione di compatibilità relativa a una famiglia di interfacce, non una garanzia che ogni combinazione di tolleranze funzioni correttamente. Se il flacone si trova vicino al proprio limite massimo di T o H mentre il tappo è vicino al proprio gioco interno minimo, la coppia di serraggio può aumentare notevolmente. La somma opposta delle tolleranze può ridurre l’innesto o la compressione della tenuta. La larghezza della sede, il diametro del tappo, la durezza del rivestimento, la compressione della guarnizione e il gioco tra la gonna e la spalla aggiungono ulteriori somme di tolleranze che il codice di finitura breve non è in grado di esprimere.

Con il passare del tempo, il risultato ottenuto dopo una corretta installazione il primo giorno può subire variazioni. Lo scorrimento plastico, la deformazione permanente della guarnizione, il rigonfiamento indotto dalla formula, l’espansione termica e la ripetuta applicazione della coppia da parte dell’attuatore possono ridurre la coppia trattenuta o alterare la tenuta. È necessario qualificare i campioni su lotti rappresentativi di flaconi e chiusure, non su una singola coppia accuratamente selezionata, e ripetere i controlli critici dopo il condizionamento.

Finiture comuni per il collo dei contenitori per cosmetici

La tabella seguente è una guida alla scelta dei fornitori, non uno standard universale di assegnazione. I portafogli di prodotti Closure variano a seconda del fornitore e della regione, e un modello specifico può essere disponibile in diverse versioni. Iniziate dai requisiti relativi all’erogatore e alla formula, quindi verificate quale tipo di bocca del flacone sia compatibile con il componente scelto.

Non tutti i colli dei cosmetici sono filettati

Le pompe per profumi a crimpatura presentano una ghiera in alluminio fissata sotto un cordone; le pompe a scatto utilizzano un meccanismo a interferenza; i sistemi a baionetta e a cricchetto aggiungono funzioni di bloccaggio o di orientamento; molte confezioni airless utilizzano interfacce proprietarie. È opportuno specificare tali sistemi in base al disegno standard o del fornitore esatto, anziché tradurli in un codice 400/410.

Come scegliere la finitura giusta per un flacone cosmetico

1. Definire innanzitutto il prodotto e l'erogatore

Registrare viscosità e reologia, solventi, oli, tensioattivi, particelle, pH, sensibilità all'ossigeno, dosaggio e azione prevista da parte dell'utente. Una nebulizzazione fine, una pompa per trattamenti, una pompa per lozioni, un erogatore a schiuma, un tappo a disco e un semplice tappo a vite consentono di risolvere diverse esigenze di erogazione. Se il prodotto richiede una pompa, utilizzare la dose richiesta e andamento della miscela per determinare la portata della pompa prima di chiudere il collo della bottiglia.

2. Selezionare le famiglie di componenti compatibili

Chiedete ai fornitori di chiusure quali accessori sono disponibili per il motore e la guarnizione scelti. Quindi selezionate le bottiglie con finiture compatibili. Quelle di Boyu gamma di flaconi cosmetici in plastica, formati dei flaconi per lozioni e i formati dei flaconi spray forniscono spunti pratici, ma la bottiglia e il tappo finali dovrebbero essere considerati come un unico sistema controllato.

3. Confronta i disegni, non le descrizioni del catalogo

Verificare T, E, I, H, S, passo, profilo della filettatura, numero di filetti, larghezza della sede di tenuta, cordone/sotto-taglio, gioco della gonna di chiusura e tutte le tolleranze pertinenti. Identificare il tipo di tenuta: boccola, guarnizione, tappo, a chela di granchio, tenuta a spalla o altro modello. Verificare la revisione del disegno e quali caratteristiche sono critiche per la qualità.

4. Verificare l'adattamento della linea di riempimento e tappatura

Il foro deve poter accogliere l’ugello di riempimento e qualsiasi altro accessorio. La bottiglia deve resistere alla forza esercitata durante la tappatura senza deformarsi, mentre il tappo o la pompa devono adattarsi al sistema di serraggio, smistamento e coppia. Per i distributori con tubo di immersione, calcolare la lunghezza a partire dal punto di riferimento di tenuta e verificarla sulla bottiglia reale; Boyu’s guida alla lunghezza del tubo di pescaggio spiega tale flusso di lavoro.

5. Verificare la confezione assemblata e riempita

Verificare la coppia di serraggio e di allentamento, il contatto della guarnizione, le perdite, il ritorno della chiusura, l’adescamento e la portata della pompa, la qualità dello spruzzo, le prestazioni di caduta e distribuzione, i cicli termici, la compatibilità e l’evacuazione a fine confezione. Per un sistema filettato standard è necessario un codice di corrispondenza, ma questo non costituisce un certificato di prestazione.

Impostare i limiti numerici in base ai componenti selezionati, alla formula e al rischio di distribuzione. La coppia raccomandata dal fornitore è un'impostazione utile in fase di prova, ma l’intervallo di produzione deve essere stabilito sull’attrezzatura di tappatura effettiva. Effettuare le misurazioni sia immediatamente dopo l’applicazione sia dopo intervalli definiti di rilassamento o condizionamento. Per pompe e spruzzatori, azionare l’attuatore attraverso cicli di utilizzo rappresentativi, poiché il consumatore può trasmettere coppie ripetute al collare filettato.

6. Trovare un equilibrio tra funzionalità, estetica e continuità dell’approvvigionamento

Un collo più largo può facilitare il riempimento o consentire l’utilizzo di un dosatore più grande, ma potrebbe richiedere una maggiore quantità di resina per il tappo, modificare le proporzioni del flacone e ridurre lo spazio disponibile per l’etichetta o la spalla. Un collo più stretto può conferire un aspetto più raffinato e consentire l’uso di un tappo più piccolo, ma la dimensione I effettiva potrebbe limitare l’utilizzo di un beccuccio di riempimento, di un tappo o di un percorso ad alta portata. Nessuna delle due soluzioni è intrinsecamente di qualità superiore.

Verificare la disponibilità dei componenti a livello regionale prima di realizzare gli stampi per una bottiglia personalizzata. Una finitura standard con diverse fonti qualificate per pompe o tappi può ridurre il rischio di approvvigionamento, ma solo se le alternative superano gli stessi test di qualificazione relativi al disegno, all’assemblaggio e al riempimento-confezionamento. L’indicazione “disponibilità di una seconda fonte” dovrebbe significare che tale alternativa è stata convalidata, non semplicemente elencata con lo stesso codice nominale.

Errori comuni nella scelta della taglia e come prevenirli

Usa il metodi di prova di tenuta dei flaconi cosmetici per scegliere un protocollo adeguato, e più in generale Lista di controllo per la qualificazione dei flaconi cosmetici per coprire i rischi legati alle dimensioni, all’erogazione, alla compatibilità e alla distribuzione.

Cosa inserire nella richiesta di offerta e nel piano di controllo

• Denominazione esatta della finitura, tipo di filettatura (se applicabile), numero di norma/disegno e revisione.
• Materiale della bottiglia e del tappo, tipo di resina, colorante, percentuale di PCR e processo di produzione.
• Dimensioni critiche e tolleranze, tra cui T, E, I, H, S, passo, avviamenti, superficie di tenuta e ovalità.
• Modello a chiusura o a pompa, tipo di tenuta, guarnizione/rivestimento, blocco dell'attuatore, specifiche relative alla portata e al tubo di immersione.
• Coppia nominale di serraggio/allentamento o parametri di montaggio e metodo di misurazione concordato.
• Famiglia di formule, temperatura di riempimento, mercato, durata di conservazione prevista e canale di distribuzione.
• Piano di campionamento, calibri di accettazione/rifiuto, campioni conservati, limiti di difetti accettabili e criteri di prova.
• Requisiti relativi al controllo delle modifiche riguardanti stampi, cavità, resina, fornitori, guarnizioni, pompe e revisioni dei disegni.

Domande frequenti

Fonti e riferimenti tecnici

• ASTM D2911/D2911M-16(2023): Dimensioni e tolleranze per bottiglie in plastica
• Specifiche ISBT relative alle filettature: SP‑400, SP‑410, SP‑415 e altri disegni di finitura facoltativi
• SP-410 Finitura per bottiglie di plastica, disegno 1165380-1
• Plastica per il settore farmaceutico: specifiche selezionate relative alla finitura del collo fornite da S.P.I.
• ASME B1.7: Filettature — Nomenclatura, definizioni e simboli alfabetici
• Aptar Beauty Classicline: esempi di pompette nei modelli 24/410, 22/410, DIN e GCMI
• Aptar Closures: finiture del collo con coperchio a disco e opzioni di sigillatura
• Riferimenti CETIE relativi alla geometria dei flaconi e alle finiture del collo dei flaconi di profumo