банка для продуктов и способ ее изготовления

Формула изобретения

1. Банка для продуктов, содержащая формованную дутьем емкость, выполненную за одно целое с корпусной и горловинной частями в виде цельной дутой оболочки из полиэтилентерефталата, в верхней части горловины которой выполнен посадочный поясок для герметичного крепления на нем металлической крышки с клапаном для питья, отличающаяся тем, что посадочный поясок имеет Г-образное сечение и образует выступающей кромкой фланец для герметичного крепления крышки, причем последняя имеет торцевую С-образную кромку для свободного надевания на Г-образный торец пояска с обеспечением возможности за счет их пластичности совместного загиба и формирования многослойного герметичного пакета, причем внешние диаметры посадочного пояска и крышки составляют не менее 2/3 максимальной ширины оболочки банки в ее средней части.

2. Банка по п.1, отличающаяся тем, что крышка закреплена на посадочном пояске с образованием пятислойного пакета.

3. Банка по п.1, отличающаяся тем, что узел герметичного соединения крышки с горловиной дополнительно содержит прокладку или уплотнитель.

4. Способ изготовления банки для продуктов из полиэтилентерефталата, предусматривающий выполнение оболочки банки из предварительно полученной полой пальцеобразной заготовки - преформы с горлом для подачи воздуха, последующее выдувание заготовки в пресс-форму заданной конфигурации с формированием заготовки, нижнюю часть которой выполняют по заданной форме банки, а верхнюю часть перед горлом ступенчатой формы с выступающим кольцевым ребром и внутренним желобом, после чего производят кольцевой разрез по боковой кромке ребра с образованием Г-образного посадочного пояска, к которому далее после заполнения банки прикрепляют металлическую крышку, отличающийся тем, что перед обрезкой верхней части заготовки банки в горловину заготовки вводят центрирующую калибровочную головку, фиксируют верх изделия относительно режущего инструмента, а крышку С-образной кромкой надевают на Г-образный посадочный поясок и обжимают сверху и снизу с формированием многослойного герметичного пакета.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что кольцевой разрез по кромке ребра производят путем подвода режущего инструмента снаружи кольцевого ребра и его относительного вращательного перемещения.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что при формировании посадочного пояска заготовку предварительно центрируют установкой ее донной части в упорном элементе.

Описание изобретения к патенту

Изобретения относятся к конструкции и изготовлению маломерной тары с цельным корпусом для хранения, транспортировки и употребления пищевых продуктов (в основном, воды, пива, напитков), а точнее, к изготовлению комбинированных банок ПЭТ-металл из полиэтилентерефталата (далее - ПЭТ) с металлической крышкой.

Широко известны конструкции и способы (технологии) изготовления бутылок из ПЭТ, которые могут быть приняты в качестве аналога. Так типовая конструкция бутылки предполагает наличие основной емкости, например, цилиндрической формы и узкого горла с кольцевым ребром или резьбой для крепления пластмассовой или металлической пробки. Дно бутылок обычно выполняют вогнутым, что определяется как лучшими возможностями выдерживать высокое внутреннее давление и технологичностью, так и удобствами пользования, например устойчивостью при установке на опорную поверхность (см., например, проспект фирмы "Маннесманн Демаг Пластсервис", выставка "Упаковка 99, Москва, 13.12-16.12.1999, Экспоцентр).

Способ получения такой тары предполагает предварительное изготовление пальцеобразной, обычно с винтовым горлом, промежуточной заготовки в виде так называемой преформы из ПЭТ, которые получают, например, методом инжекции на станках-термопластавтоматах. Такие цельные заготовки являются универсальными и служат далее для производства бутылок разной формы и емкости. Изготовление бутылок обычно осуществляют при повышенных температурах на специальных станках методом дутья под давлением в пресс-форму заданной конфигурации, например, непосредственно перед разливом жидких продуктов и последующей укупоркой, преимущество винтовой универсальной крышкой (см. там же).

Известна банка, например, для продуктов, содержащая формованную дутьем пластмассовую емкость, выполненную за одно с полыми корпусной и горловиной частями в виде цельной дутой тонкостенной оболочки из полиэтилентерефталата, в верхней части горловины которой выполнен посадочный поясок для герметичного крепления на нем металлической крышки с клапаном для питья, который мажет быть принят за прототип (см. например, описание изобретения к патенту РФ N 2140384, приоритет от 29.04.98 г., B 65 D 1/10).

Известен способ изготовления банки для продуктов из полиэтилентерефталата, предусматривающий выполнение оболочки банки из предварительно полученной полой пальцеобразной заготовки-преформы с горлом для подачи воздуха, последующее выдувание заготовки в пресс-форму заданной конфигурации с формированием заготовки, нижнюю часть которой выполняют по заданной форме банки, а верхнюю часть перед горлом - ступенчатой формы с выступающим кольцевым ребром и внутренним желобом, после чего производят кольцевой разрез по боковой кромке ребра с образованием Г-образного посадочного пояска, к которому далее, после заполнения банки, прикрепляют крышку, который может быть принят за прототип способа (см., например, ЕР N 0320151 А 2 от 14.06.89 г, B 65 D 1/02).

Указанные конструкции емкостей, а также способы их изготовления следует рассматривать в качестве аналогов данных предлагаемых изобретений.

Но указанные конструкции банки и способы их изготовления не позволяют получать надежное соединение металлической крышки с ПЭТ-банкой, что ведет к большому браку при изготовлении и хранении, ограничивает перечень используемых продуктов.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение в части конструкции банки, заключается в повышении надежности герметического соединения крышки с банкой, что расширяет ассортимент используемой продукции, увеличивает сроки хранения, упрощает транспортировку.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение в части способа изготовления банки, заключается в повышении точности изготовления посадочного пояска банки, что повышает надежность соединения, практически устраняет брак за счет разброса параметров, удешевляет производство.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в банке для продуктов, содержащей формованную дутьем емкость, выполненную за одно целое с полыми корпусной и горловинной частями в виде цельной дутой тонкостенной оболочки из полиэтилентерефталата, в верхней части горловины которой выполнен посадочный поясок для герметического крепления на нем металлической крышки с клапаном для питья, при этом посадочный поясок имеет Г-образное сечение и образует выступающей кромкой фланец для герметичного крепления крышки, причем последний имеет торцевую С-образную кромку для свободного надевания на Г-образный торец пояска с обеспечением возможности за счет их пластичности совместного загиба и формирование многослойного герметичного пакета, причем внешние диаметры посадочного пояска горловины и крышки составляют не менее 2/3 максимальной ширины оболочки банки в ее средней части.

Кроме того, крышка может быть закреплена на посадочном пояске банки с образованием 5-слойного пакета, а узел герметичного соединения крышки с горловиной дополнительно мажет содержать прокладку или уплотнитель.

Образование многослойного пакета путем обжима С-образной кромки крышки на Г-образном торце посадочного пояска на большом диаметре (не менее 2/3 максимальной ширины оболочки банки) позволяет использовать существующее кулачковые закатные устройства, получить качественное герметичное соединение металлической крышки с ПЭТ-оболочкой при укупорке.

Применение Г-образного пояска позволяет получать надежное соединение на банках с широким горлом не менее 2/3 максимальной ширины.

Такая конструктивная комбинация ПЭТ - металл является новой, технологичной, надежной, дешевой и промышленно применимой.

Указанный технический результат, обеспечиваемый способом изготовления банки, достигается за счет того, что оболочку банки из полиэтилентерефталата выполняют из предварительно полученной полой пальцеобразной заготовки - преформы с горлом для подачи воздуха, последующее выдувание заготовки в пресс-форму заданной конфигурации с формированием заготовки, нижнюю часть которой выполняют по заданной форме банки, а верхнюю часть перед горлом - ступенчатой формы с выступающим кольцевым ребром и внутренним желобом, после чего производят кольцевой разрез по боковой кромке ребра с образованием Г-образного посадочного пояска, к которому далее, после заполнения банки, прикрепляют крышку, причем перед обрезкой верхней части заготовки банки горловину заготовки вводят в центрирующую калибровочную головку, жестко фиксируют верх изделия относительно режущего инструмента, а крышку С-образной кромкой надевают на Г-образный посадочный поясок и обжимают сверху и снизу с формированием многослойного пакета.

Кроме того, при формировании посадочного пояска заготовку предварительно центруют установкой ее донной части в упорном элементе.

Предлагаемые изобретения поясняют графическими материалами. На фиг. 1 схематично изображен вариант предлагаемой ПЭТ-банки для продуктов без крышки, вид сбоку, в разрезе; на фиг. 2 схематично изображен вариант металлической крышки предлагаемой банки для напитков с питьевым клапаном, вид сверху, в разрезе; на фиг. 3 изображена та же крышка с С-образной кромкой, вид сбоку, в разрезе; на фиг. 4 изображена банка с крышкой в сборе до герметизации (укупорки), вид сбоку, в разрезе (частично); на фиг. 5 и фиг. 6 показаны варианты герметизации крепления крышки на банке, вид сбоку, в разрезе; на фиг. 7 схематично показана конструкция заготовки - бутылки для изготовления банки, вид сбоку; на фиг. 8 схематично показана пальцевидная первичная заготовка преформа для производства банок, вид сбоку; на фиг. 9 схематично показана установка Б для обрезания заготовки, вид сбоку условно; на фиг. 10 схематично показана установка А для обрезания заготовки, вид сбоку условно; на фиг.11 схематично показана установка в для обрезания заготовки, вид сбоку условно.

Предлагаемая банка для продуктов предназначена в основном для пива и газированных напитков и выполнена в виде цельной дутой тонкостенной (обычно прозрачной) оболочки 1 из ПЭТ, например, цилиндрической формы (основная корпусная часть банки) с частично или полностью вогнутым дном 2 и широкой конусообразной горловиной.

Верхняя часть горловины 3 содержит цилиндрический посадочный поясок 4 Г-образного сечения, с внешней выступающей кромкой кромкой диаметра d и внутренней цилиндрической частью диаметра d1 и высотой h, образующей входное (горловое) отверстие банки с фланцем, которое закрывается крышкой.

Крышка 5 выполнена с торцевой С-образной кромкой 6, которая выполнена с возможностью вхождения в Г-образный посадочный поясок 4 и его герметичного обжатия при герметизации банки 1. В центре крышки предусмотрена установка одноразового клапана 7 для питья. При этом внутренний диаметр D2 С-образной кромки (высотой h кр) крышки 5 близок к диаметру d внешней кромки пояска 4. Указанное позволяет достаточно свободно надевать крышку 5 на посадочный поясок 4 без герметизации (фиг. 4) и в ходе герметизации (укупорка) путем одноразового или многоразового обжатия и сдавливания образовывать 3- или 5-слойные (ПЭТ-металл) пакеты 9, создающие герметичные и прочные соединения крышки с банкой (фиг. 5 и 6 соответственно). При этом, согласно фиг. 6, возможно, с учетом пластичности ПЭТ и металла, производить 5-слойные пакеты с встречными п-образными торцевыми кромками повышенной герметичности и жесткости. Добавление специальных герметизирующих прокладок или уплотнителя 10, например, типа пасты, позволяет еще более повысить герметичность соединений 9, крышки 5 и горловины П банки.

Производство указанных банок предполагается осуществлять, например, из заготовок 12 типа дутых полых тонкостенных бутылок из ПЭТ с узким горлом оригинальной формы. Особенность данных бутылок-заготовок состоит в том, что их дно, нижняя и средняя части до высоты банки по форме соответствует форме оболочки 1 банки; самая верхняя часть горла 13 выполнена произвольной традиционной формы, обычно по стандартной преформе первичных покупных заготовок, а участок заготовок между верхней частью горла и заданной высотой банки выполняют в виде тонкостенного кольцевого ребра 14 жесткости с внутренним желобом. При этом ребро 14, как правило, выступает над внешней боковой поверхностью бутылки по всему его периметру. Нижняя поверхность ребра, обращенная к донной части, содержит кольцевой участок 15 Г-образного сечения по заданной форме горловины 11 банки.

Для получения указанной банки 1 используют готовую или получают первичную пальцеобразную заготовку 16 (фиг. 8) из ПЭТ со стандартным горлом 13, из которой далее получают заготовку 12. Далее, при реализации способа производят их кольцевую обрезку на специальных станках. Представлены два варианта обрезки. По первому варианту обрезку ведут в два приема на обрезной установке А (фиг. 9), содержащей основание 17, электродвигатель 18, режущий инструмент 19 (например, резец), головку 20 с упорной кромкой 21, шарикоподшипник 22 для подвижного соединения головки 20 с режущим инструментом 19, защитный кожух 23, смотровое окно 24, отрезаемую верхнюю часть 25 с промежуточной заготовки 12. Дальше обрезку ведут на аналогичной установке Б (фиг. 10), содержащей основание 26, упор 27 для фиксации заготовки 12 (фиг. 7) на основании 26, режущая головка 28, стойка 29 для перемещения режущей головки 28, электродвигатель 29, защитный кожух 30, режущий инструмент, например резец 31, шарикоподшипник 32, центрирующую головку 33 (она же проходной калибр крышки).

В варианте с однозаходным обрезанием работу ведут на установке В (фиг. 11), содержащей основание 34, электродвигатель 35, режущий инструмент (резец) 36 в рабочем положении, режущий инструмент 37 в режиме останова, позиционную пружину 38, головку 39 с упорной кромкой 40 для фиксации банки 1, шарикоподшипник 41, защитный кожух 42 с отверстием 43, балансировочный груз 44 и банку 1.

Осуществление предлагаемого способа, производство и использование предлагаемой банки осуществляют следующим образом.

Первичную заготовку банки обычно получают из ПЭТ методом инжекции на специальных станках-термопластавтоматах в виде так называемых преформ пальцеобразной формы со стандартным "бутылочным" горлом. Такие цельные заготовки являются универсальными и служат далее для производства бутылок разной формы и емкости.

Выдув заготовки из ПЭТ производится в установках для выдува бутылок в пресс-формах, конфигурация которых отвечает предложенной заданной форме банки 1 и, соответственно, требованиям к заготовкам 12, с учетом формы крышки 5 и торцевой кромки 6.

Основная технология производства предполагает, что заготовки в виде преформы из ПЭТ, нагретые до определенной температуры, помещают в одну из половин каждой пресс-формы. Сжатый воздух поступает в установленный на скользящем подвесе пневмодвигатель, соединенный с кинематическим приводом, обеспечивающим смыкание прессформ. Далее сжатый воздух через вытяжной превмоцилиндр и шток вытягивает преформу ПЭТ до размера, достаточного для качественного выдува емкости. При выдуве должны быть обеспечены операции: герметизация, вытяжка, выдув. Выдув обычно производится сжатым воздухом под давлением 14 - 40 бар. После короткой выдержки (1-6 с) и сброса воздуха из бутылки через головку выдува, вытяжные штоки поднимаются и, после размыкания пресс-формы, готовые бутылки, как и предлагаемые бутылки-заготовки, извлекают из установки. При этом, обычно бутылки изготавливают при повышенных температурах на выдувных машинах (дутьем) под давлением в пресс-форму непосредственно перед розливом жидких продуктов и последующей укупоркой. Но в силу того, что конструкция банок значительно отличается от конструкции бутылок, особенно шириной горла, непосредственно применять известные "бутылочные" технологии невозможно, как невозможен перенос методов производства металлических банок на банки из ПЭТ.

Предварительное получение бутылки-заготовки указанной формы из ПЭТ позволяет и предусматривает проведение одно- или двухстадийного кольцевого разреза по кромке ребра для точного получения пояска (фланца) для подобранной по размерам стандартной металлической крышки 5.

При проведении разреза в одну стадию режущий инструмент подводят снаружи к поверхности промежуточной заготовки 12.

Недостатком этого способа является низкая точность получения соосности посадочных диаметров d и d1 из-за малой жесткости промежуточной заготовки и, как следствие, относительно низкого качества соединения банки с крышкой.

Второй способ резки предполагает две последовательные механические операции с обработкой изнутри, что несколько усложняет процесс, но позволяет улучшать соосность и качество наружной кромки и горловины банки, обеспечивая более надежное герметичное соединение крышки 5 с банкой 1. В этом случае сначала срезают верхнюю часть заготовки, получая возможность повторного среза оставшейся кромки. Указанное производится на установках А и Б, изображенных на фиг. 9 и 10 соответственно.

Для отрезания верхней части промежуточной заготовки 12 ее помещают в установку А (фиг. 9), надевая снизу через отверстие в защитном кожухе 23 горлом 13 на головку 20. Затем заготовка 12 принудительно движется вверх, а отрезание верхней части при этом контролируется через смотровое окно 24. После отрезания верхней части промежуточная заготовка 12 принудительно перемещается вниз из защитного кожуха 23, скользя по головке 20 с выпадением отрезанной верхней части заготовки 12. Для гарантированного выполнения условия выпадения отрезанной верхней части из кожуха 23 длина головки 20 должна быть такой, чтобы расстояние от нижнего края головки 20 до отверстия в защитном кожухе 23 было меньше высоты отрезаемой верхней части 25.

Следующим шагом в получении банки 1 является механическая операция точного отрезания наружной кромки горловины 3 на установке Б, для чего предусмотрена центровка режущего инструмента относительно проходного отверстия горловины 3 банки 1 (фиг. 10). При этом проходной центр одновременно является проходным калибром поперечного размера крышки 1.

Для получения требуемой банки режущую головку 30 устанавливают в верхнее рабочее положение, а затем заготовку 12 (ее часть) устанавливают в упор 27 на основании 26 и принудительно перемещают режущую головку 28 до нижнего упора. При этом центрирующая калибровочная головка 33 входит в горловину заготовки, жестко фиксируя верх изделия относительно режущего инструмента 31. После отрезания оставшейся верхней части режущая головка 28 поднимается до верхнего рабочего упора. После чего, полученная нижняя часть заготовки - банка 1 готова для комплектации крышкой 5.

Как показал опыт, разумные значения разницы d - d1 составляют величину 4-10 мм. Высота верхней отрезаемой части должна быть минимальной и определяется условиями выдува всей заготовки.

Применительно к одностадийному варианту обрезки (фиг.11) указанное производят на установке типа В. В этом случае заготовку 12 надевают снизу через отверстие 43 в кожухе 42 горлом 4 на головку 39 до упора 40, после чего включают электродвигатель 35. При этом режущий инструмент под действием центробежной силы, преодолевая сопротивление пружины 38, переходит из положения 37 в рабочее положение 36 и отрезает верхнюю часть заготовки 12. Нижняя часть в виде готовой банки 1, готовой к комплектации крышкой, свободно выводится вниз, а верхняя, после остановки двигателя и перехода режущего инструмента под действием пружины в положение 37, по головке 39 выпадает из кожуха вниз.

После обрезки банка вместе с отделяемыми крышками передается, например, на розлив и далее на укупорку. После заполнения банки продуктом, например газированной водой, банку закрывают крышкой, накладывая ее на поясок 4 с попаданием С-образной кромки 6 в Г-образный торец пояска.

Закатка металлической крышки на пластиковую банку из ПЭТ при герметизации производится аналогично закатке на алюминиевую банку в следующей последовательности. После надевания крышки ее плотно прижимают к банке, при этом за счет уплотнения на крышке налитая банка приобретает повышенную жесткость по сравнению с пустой. С-образную кромку 6 крышки 5 кулачками обжимной головки (не показана) заводят под кромку горловины банки 1 и в этом положении обжимают сверху и снизу, формирую трехслойный пакет 9 с герметизирующей прослойкой 10 (фиг.5). Далее возможна дальнейшая работа обжимной головки при загибе вниз, к вертикальному пояску банки. При этом формируется пятислойный пакет повышенной жесткости и герметичности (фиг.6).

Таким образом решается задача создания банки из ПЭТ и ее надежная герметизация.

Использование банки производится традиционными путями, например вскрытием одноразового клапана 7.

В настоящее время идет отработка технологии, выпущена пробная партия, что подтвердило актуальность решаемой задачи.

По сравнению с известными банками из алюминия и пластмассы данная разработка позволяет снизить стоимость тары, исключить необходимость создания специального защитного покрытия внутренней поверхности банки, повысить механическую прочность, обеспечить сохранность формы, повысить надежность транспортировки, хранения и использования подобных емкостей, например с газированной водой.