Ящик

Ящик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области изготовления легких переносных устройств, которые могут быть использованы для транспортировки и хранения как пищевых, так и не пищевых продуктов, при различной температуре окружающей среды, а также для сидения, например, на пикнике или рыбалке.

Известен чемодан многоцелевого назначения, содержащий корпус с ручкой, соединенный с верхней и нижней крышками, и ножки с узлами их крепления к корпусу, причем ножки в нерабочем положении расположены под нижней крышкой и служат для преобразования чемодана в табурет (патент РФ №2065712, МПК6: А 45 С 9/00, 27.08.1996 г.) - аналог.

Недостатками данного решения являются недостаточная жесткость изделия, проблематичность его безопасного использования на неровной поверхности из-за его неустойчивости, а также низкий коэффициент теплопроводности его материала, что не позволяет длительное время сохранять в нем нужный диапазон температур.

Известен ящик, например, для пикника представляющий собой открывающийся сверху контейнер и крышку, причем крышка выполнена из нескольких частей, соединенных шарнирно, а боковые стенки контейнера выполнены из эластичного материала с водоотталкивающим покрытием, в котором размещены отдельные вставки из твердого материала (патент США №4143695, МКИ2: А 45 С 11/20, опубликован 13.03.1979 г.) - прототип.

Недостатками данного решения являются недостаточная жесткость и прочность изделия, низкий коэффициент теплопроводности, что не позволяет поддерживать температуру находящихся в нем предметов, например, быстропортящихся продуктов, практически неизменной в течение длительного времени, а также невозможность использования его в качестве места для сидения, например на пикнике или на рыбалке.

Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является создание высокотехнологичного, легкого, удобного в переноске изделия, обладающего высокой прочностью, жесткостью, износостойкостью и низким коэффициентом теплопроводности в широком диапазоне температур.

Поставленная задача решается тем, что ящик, состоящий из корпуса и крышки, выполнен из пенопласта, корпус и/или крышка выполнены из отдельных элементов, причем отдельные элементы соединены друг с другом клеевым соединением с использованием клея на основе полиуретана с образованием корпуса и/или крышки, а количество склеенных друг с другом элементов корпуса, образующих его наружную поверхность, по меньшей мере на один, меньше количества элементов, в образующих наружную поверхность ящика.

Ящик может быть выполнен из жесткого пенополиуретана с плотностью свободного вспенивания не менее 70 кг/м³, например, марки "Изолан-430".

Ящик может быть выполнен со следующим соотношением размеров: 8≤H/h≤120, где Н - высота ящика, h - толщина его стенок.

Ящик может быть изготовлен со съемной крышкой, или его крышка может быть снабжена, по меньшей мере, одним элементом крепления ее к корпусу.

В ящике склеиваемые элементы корпуса и/или крышки могут быть выполнены с ответными элементами, в качестве которых могут быть, например штырь и паз.

Ящик, отдельные элементы корпуса которого, могут быть склеены клеем, выбранным из условия адгезии к материалу наружной поверхности элементов корпуса.

Ящик, в котором, по меньшей мере, один из элементов корпуса может быть выполнен с возможностью размещения в нем, по меньшей мере, одной разделительной перегородки. Перегородка может быть выполнена как съемной, так и с возможностью крепления к элементам ящика.

В днище корпуса и/или в крышке может быть выполнена, по меньшей мере, одна дополнительная полость.

Заявляется изделие - ящик, в котором корпус и/или крышка изготовлены из отдельных элементов, что обосновывается следующим:

- сборку предварительно изготовленных элементов корпуса и/или крышки ящика осуществляют при помощи клеевого соединения на основе полиуретана, что позволяет не только соединить элементы ящика, но и осуществить герметизацию указанных соединений, а это в свою очередь приводит к улучшению прочностных свойств ящика, таких как стойкость к воздействию атмосферных факторов, малая водопроницаемость и т.д.;

- клеевые соединения выступают как дополнительные ребра жесткости ящика;

- показатели прочности и долговечности изделия, изготовленного из отдельных элементов, не уступают показателям для цельнолитых изделий;

- такое выполнение ящика обеспечивает его высокую технологичность, так как формы для изготовления отдельных элементов более просты в изготовлении, что позволяет наладить их производство поточным способом, более дешевы, по сравнению с формами для изготовления цельных конструкций, и подлежат быстрой замене, кроме того, изготовленные с нарушением требований отдельные элементы легче и дешевле заменить чем сложное цельнолитое изделие.

Как известно пенопластами называют вспененные пластические массы (пластические массы - вещества, в состав которых, кроме полимеров, входят наполнители, пластификаторы и красители), в которых большая часть ячеек изолирована одна от другой.

В зависимости от рецептуры и технологического процесса получения пенопластов они бывают жесткими, полужесткими и эластичными. Пенопласты, особенно полужесткие и жесткие, обладают хорошими теплоизоляционными свойствами (коэффициент теплопроводности от 0,019 до 0,035 Вт/(м×°С), а стабильность размеров при температурах примерно от минус 60°С до плюс 70°С за 20 часов не более 1%), влагозащитными свойствами (водопоглощение, например, пенополиуретана не превышает 1-8% по объему за 24 часа и зависит от особенностей используемой рецептуры), а изготовленные из них изделия обладают довольно высокой прочностью (предел прочности при сжатии от 0,15 до 0,98 МПа).

Многие свойства пенопластов объясняются особенностью их структурного строения, а именно использованием при их изготовлении двух фаз (твердой и газообразной), что придает им высокую удельную прочность и высокие теплоизолирующие свойства. Остальные характеристики - механическая прочность, теплостойкость, смачиваемость водой и т.д. - зависят от физико-химических свойств исходных компонентов.

Для изготовления ящика возможно использование различных пенопластов, таких как, например, полиуретаны, пенополиуретаны (ППУ-3, ППУ-306, "Изолан 430", "Изолан 210" и т.д.), пенополистиролы (ПС-1, ПСБ, ПСВ-Н-20 и т.д.), фенольные пенопласты (виларес, ФРП-1 и др.), пенополиэпоксиды (ПЭ-2, ПЭ-7 и т.д.) и другие.

Однако одними из наиболее широко используемых в промышленности пенопластов являются полиуретаны, прочность и твердость которых варьируя рецептурными факторами можно менять в широком диапазоне.

Методом вспенивания полиуретанов изготавливают пенополиуретаны, которые также могут быть жесткими, полужесткими и эластичными в зависимости от выбора компонентов для их изготовления.

Например, если применены линейные и слаборазветвленные полиэфиры, то пенополиуретаны будут эластичными, а если сильно разветвленные полиэфиры, то в результате реакции образуются дополнительные сшивки, характерные для жестких пенополиуретанов.

Для изготовления заявляемого ящика с достижением заявленного технического результата, как уже указывалось, могут применяться различные пенопласты (например, пенополиуретаны), что возможно за счет изменения соотношения толщины стенок корпуса ящика и его геометрических размеров, например, высоты.

Проведенные эксперименты показали, что получение оптимальных соотношений прочности, жесткости, износостойкости и технологичности возможно при следующем соотношении размеров ящика: 8≤H/h≤120, где Н - высота ящика, h - толщина стенок боковой части его корпуса. Если толщина стенок боковой части корпуса ящика различна, то в формулу включается ее среднее значение.

Если это соотношение H/h будет больше 120, то или прочностные характеристики ящика будут неудовлетворительными, или для обеспечения высоких прочностных характеристик при небольшой толщине стенок ящик должен быть изготовлен из дорогого жесткого материала, что приведет к тому, что производство таких ящиков перестанет быть технологичным, если же это отношение будет меньше 8, то такой ящик при небольших размерах будет иметь стенки довольно большой толщины, что также приведет к ухудшению показателей технологичности производства.

Кроме того проведенные заявителем эксперименты и расчеты, показали также, что оптимальное соотношение прочности, жесткости и технологичности ящика достигается в случае изготовления ящика из пенополиуретана с плотностью свободного вспенивания не менее 70 кг/м³, или использованием пенопласта с твердостью поверхности не более 60 условных единиц по Шору Д.

Как известно, соединение элементов деталей из пенопластов одна с другой или с элементами конструкции можно выполнять механическим способом (болтами, шурупами, заклепочными соединениями и т.д.) или склеиванием.

Механический способ соединения трудоемкий и недостаточно надежный. При его использовании необходимо соответствующим образом усиливать место крепления с помощью бобышек, шайб или прокладок. В связи с этим, наиболее надежным способом соединения деталей из пенопласта является склеивание.

Процесс склеивания любым видом клея включает ряд необходимых операций: подготовку поверхности, например ее очистку, тщательную подгонку склеиваемых поверхностей, например, с помощью ответных элементов, нанесение клея, открытую выдержку до соединения деталей или закрытую выдержку в собранном состоянии под некоторым давлением и т.д., причем для каждого типа клея эта технология должна быть конкретизирована соответствующим образом.

На качество склейки большое влияние может оказывать конструкция зажимных приспособлений (оснастки), которые должны обеспечить хороший контакт склеиваемых поверхностей, не оказывая при этом чрезмерного давления на пенопласт, однако это давление должно обеспечить удаление всех пузырьков воздуха из клеевого шва и компенсировать усадку.

При выборе клея для склеивания таких пенопластов как, например пенополиуретаны, необходимо учитывать также, что, благодаря различным комбинациям полиэфиров и ди- или полиизоцианатов при их синтезе они различно ведут себя при склеивании.

Для получения оптимального результата при склеивании пенопласта используют полиуретановые клеи, обладающие свойством адгезии к материалу наружной поверхности корпуса. В зависимости от материала ящика это могут быть: АДВ-11-2, АДВ-15М, АДВ-36, Terostat 8590, Terostat 859, ICEMA R 145/31, "Макропласт" и другие марки полиуретановых клеев, но могут использовать и другие виды клеев, такие как резиновые, эпоксидные и т.д.

Выбор клея зависит от требований к клеевому соединению и условий склеивания, однако как показали проведенные заявителем эксперименты, наиболее высокие прочностные показатели и хорошую стойкость к атмосферным воздействиям (например, обеспечение низкого коэффициента теплопроводности в широком диапазоне температур и т.д.) имеют изделия, изготовленные из пенопласта, отдельные элементы которых склеены с использованием полиуретановых клеев, которые не только склеивают поверхности, но и осуществляет герметизацию соединений.

На фиг.1 показан общий вид ящика, в котором корпус, состоящий из боковой поверхности и дна, и крышка состоят из отдельных элементов (места склеивания показаны жирными линиями), на фиг.2 - общий вид ящика с закрытой крышкой, на фиг.3 показаны отдельные, подлежащие склеиванию элементы ящика с ответными элементами, на фиг.4 - сечение А-А днища корпуса ящика на фиг.1, на фиг.5 - общий вид ящика, в котором корпус выполнен в виде одного элемента, а крышка из нескольких элементов, соединенных между собой, на фиг.6 - общий вид ящика, в котором корпус выполнен в виде нескольких отдельных, соединенных между собой элементов, а крышка в виде одного элемента.

Ящик содержит корпус 1 и крышку 2, причем корпус 1 и крышка 2 конструктивно могут быть выполнены по разному.

И корпус 1 и крышка 2 могут быть выполнены из отдельных элементов, как показано на фиг.1, причем элементы, составляющие корпус соединены между собой, а элементы, составляющие крышку - между собой.

Другим вариантом выполнения ящика является выполнение корпуса 1 в виде одного элемента, а крышки 2 в виде нескольких соединенных между собой элементов (фиг.6).

Возможен также вариант выполнения ящика, у которого крышка 2 выполнена в виде одного элемента, а корпус 1 в виде нескольких соединенных между собой элементов.

Корпус 1 и крышка 2 в любом из вариантов изготавливаются из жесткого пенопласта, например, марок "Изолан 430", или "Изолан 205", или "Изолан 210" и т.д., у которых кажущаяся плотность свободного вспенивания не менее 70 кг/м³.

В случае выполнения крышки 2 и корпуса 1 из отдельных соединенных между собой элементов, элементы 3-9, образующие корпус 1 и элементы 10 и 11, образующие крышку 2 ящика, соединены с образованием корпуса 1 и крышки 2 клеевым соединением с использованием клея на основе полиуретана.

На крышке 2 могут быть выполнены два элемента крепления 12 и 13 ее к корпусу 1, например в виде петель.

Корпус 1, также как и крышка 2, в случае изготовления из нескольких элементов, для удобства склеивания может быть снабжен ответными элементами в сопрягаемых деталях, например, штырь 14 и отверстие 15.

В днище корпуса 1 может быть выполнен паз 16, в который может быть установлена разделительная перегородка (не показана). В случае выполнения паза 16 в днище корпуса, в ящике образуются две или больше отдельных, изолированных друг от друга полости. Причем возможно выполнение перегородок (не показаны) как съемными, так и соединенными со стенками корпуса ящика, что придает ящику свойства многофункциональности. На боковой поверхности корпуса, по любому из вариантов его выполнения, могут быть выполнены элементы 17 и 18 для крепления ремня, служащего для удобства транспортировки (не показан). Элементы 17 и 18 могут быть либо отлиты зацело с корпусом, в случае если он изготовлен из одного элемента, или с элементами корпуса ящика, в случае если он изготовлен из нескольких соединенных между собой элементов, либо прикреплены к ящику, например, с помощью крепежных элементов, клея и т.д.

Полости 19 и 20 могут быть выполнены в днище корпуса, выполненного из одного или нескольких элементов, и/или крышки, выполненной из одного или нескольких элементов, и без размещения в ящике перегородки 16, причем полости 19 и 20 могут служить, например, для размещения или фиксации различных предметов (в случае выполнения полостей требуемой формы) и, в данном случае, ящик возможно использовать как контейнер для транспортировки различных разнородных предметов, кроме того, полости можно заполнить теплоизолирующим материалом, с различными теплоизолирующими свойствами, как совпадающими со свойствами основного материала, так и отличными от них. Ящик может быть снабжен замком 21.

Ящик изготавливают следующим образом.

В случае, если и корпус 1 и крышка 2 изготовлены из отдельных элементов.

Ящик содержит корпус 1 и крышку 2, причем корпус 1 и крышка 2 выполнены из отдельных элементов. Элементы 3-9, образующие корпус 1 и элементы 10 и 11, образующие крышку 2 ящика, соединяют друг с другом, с образованием корпуса 1 и крышки 2, клеевым соединением с использованием клея на основе полиуретана.

Готовые элементы 3-9, образующие корпус 1, и элементы 10 и 11, образующие крышку 2 ящика, промазывают выбранным клеем и соединяют между собой: отдельно элементы 3-9 и отдельно элементы 10-11, с учетом взаимного расположения ответных элементов (если они есть), причем в зависимости от вида клея их либо сразу соединяют и прижимают друг к другу при помощи прижимных приспособлений, которые должны обеспечить хороший контакт склеиваемых поверхностей не разрушая их, либо перед соединением элементов их выдерживают с нанесенным на них клеем и после этого осуществляют прижим склеиваемых элементов друг к другу. Сушку ящика в зависимости от вида используемого клея и количества склеиваемых элементов ящика, можно производить либо после осуществления каждого клеевого соединения, либо после соединения всех отдельных элементов корпуса 1 или крышки 2 (например, в случае небольшого количества элементов соединения).

Если предусмотрено соединение крышки 2 ящика с корпусом 1, то оно может осуществляться при помощи крепежных элементов, например, петель 12 и 13 и винтов, однако ящик может быть изготовлен и со съемной крышкой 2 в данном случае соединение ее с корпусом 1 не требуется.

В случае если корпус 1 изготовлен из одного элемента, а крышка 2 из нескольких соединенных между собой элементов.

Как было показано ранее, при изготовлении ящика могут быть использованы различные формы для получения вспененных пластических масс, позволяющие получить корпус в том числе и в виде одного элемента.

Элементы 10 и 11, образующие крышку 2, промазывают выбранным клеем и соединяют друг с другом с учетом взаимного расположения ответных элементов (если они есть), причем в зависимости от вида клея их либо сразу соединяют и прижимают друг к другу при помощи прижимных приспособлений, которые должны обеспечить хороший контакт склеиваемых поверхностей не разрушая их, либо перед соединением элементов их выдерживают с нанесенным на них клеем и после этого осуществляют прижим склеиваемых элементов друг к другу.

Сушку крышки 2 ящика в зависимости от вида используемого клея и количества склеиваемых элементов крышки 2, можно производить либо после осуществления каждого клеевого соединения, либо после соединения всех отдельных элементов крышки 2 (например, в случае небольшого количества элементов соединения).

После этого, если предусмотрено соединение крышки 2 ящика с корпусом 1, то оно может осуществляться при помощи крепежных элементов, например, петель 12 и 13 и винтов, однако ящик может быть изготовлен и со съемной крышкой 2 в данном случае соединение ее с корпусом 1 не требуется.

Корпус может быть выполнен с возможностью размещения в нем, по меньшей мере, одной разделительной перегородки 16. Перегородка может быть выполнена как съемной, так и с возможностью крепления к корпусу.

В днище корпуса может быть выполнена, по меньшей мере, одна дополнительная полость 20, а в крышке 2, по меньшей мере, одна дополнительная полость 19.

В случае если крышка 2 изготовлена из одного элемента, а корпус 1 из нескольких соединенных между собой элементов.

Как было показано ранее, при изготовлении ящика могут быть использованы различные формы для получения вспененных пластических масс, в числе и позволяющие получить корпус в виде нескольких элементов, которые в дальнейшем подлежат соединению.

Элементы 3-9, образующие корпус 1, промазывают выбранным клеем и соединяют друг с другом с учетом взаимного расположения ответных элементов (если они есть), причем в зависимости от вида клея их либо сразу соединяют и прижимают друг к другу при помощи прижимных приспособлений, которые должны обеспечить хороший контакт склеиваемых поверхностей не разрушая их, либо перед соединением элементов их выдерживают с нанесенным на них клеем и после этого осуществляют прижим склеиваемых элементов друг к другу.

Сушку корпуса 1 ящика, в зависимости от вида используемого клея и количества склеиваемых элементов корпуса 1, можно производить либо после осуществления каждого клеевого соединения, либо после соединения всех отдельных элементов корпуса 1 (например, в случае небольшого количества элементов соединения).

После этого, если предусмотрено соединение крышки 2 ящика с корпусом 1, то оно может осуществляться при помощи крепежных элементов, например, петель 12 и 13 и винтов, однако ящик может быть изготовлен и со съемной крышкой 2 в данном случае соединение ее с корпусом 1 не требуется.

Корпус может быть выполнен с возможностью размещения в нем, по меньшей мере, одной разделительной перегородки 16. Перегородка может быть выполнена как съемной, так и с возможностью крепления к корпусу.

В днище корпуса 1 может быть выполнена, по меньшей мере, одна дополнительная полость 20, а в крышке 2, по меньшей мере, одна дополнительная полость 19.

Пример 1.

Изготавливают ящик из пенопласта марки "Изолан 430", который имеет плотность - 250 кг/м³, с прикрепляемой к корпусу крышкой и ремнем для его переноски.

Элементы корпуса и крышки соединяют с использованием полиуретанового клея АДВ-36. После смешивания компонентов клея он переходит в тиксотропное состояние, что обеспечивает хорошее сцепление клея с поверхностью элементов ящика и дает возможность манипулировать с ней в различных плоскостях, время отверждения клея до технологической прочности 2-4 минуты при температуре 20°С. Промазывают стыкующиеся между собой поверхности элементов, соединяют ответные элементы между собой и осуществляют прижим и соединение между собой элементов корпуса и отдельно элементов крышки ящика. Осуществляют сушку склеенных элементов и соединяют крышку ящика с корпусом при помощи петель и винтов, а затем прикрепляют к боковым стенкам корпуса ремень для переноски. Ящик готов к использованию.

Изготовленный из пенопласта "Изолан 430" ящик является технологичным изделием с высокими прочностными характеристиками: разрушающее напряжение при изгибе около 1,5 МПа и твердость поверхности ящика - 40 усл. ед. по Шору Д, высокими характеристиками теплопроводности - 0,023 Вт/(м×°С), и в то же время, он является легким и удобным в транспортировке.

1. Ящик из пенопласта, содержащий корпус и крышку, отличающийся тем, что в качестве пенопласта используют пенополиуретан с твердостью поверхности не более 60 условных единиц по Шору Д, причем корпус и крышка выполнены из отдельных элементов, которые соединены друг с другом клеевым соединением с использованием клея на основе полиуретана, и для ящика выполняется соотношение 8≤H/h≤120, где Н - высота ящика, h - толщина стенок ящика.

2. Ящик по п.1, отличающийся тем, что крышка снабжена, по меньшей мере, одним элементом крепления ее к корпусу.

3. Ящик по п.1, отличающийся тем, что крышка выполнена съемной.

4. Ящик по п.1, отличающийся тем, что он изготовлен из жесткого пенополиуретана с плотностью свободного вспенивания не менее 70 кг/м³.

5. Ящик по п.1, отличающийся тем, что в качестве пенопласта используют "Изолан-430".

6. Ящик по п.1, отличающийся тем, что склеиваемые элементы корпуса и/или крышки выполнены с ответными элементами.

7. Ящик по п.6, отличающийся тем, что в качестве ответных элементов используются, например, штырь и паз.

8. Ящик по п.1, отличающийся тем, что клей выбирают из условия адгезии к материалу наружной поверхности элементов корпуса.

9. Ящик по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из элементов корпуса выполнен с возможностью размещения в нем, по меньшей мере, одной разделительной перегородки.

10. Ящик по п.9, отличающийся тем, что разделительная перегородка выполнена съемной.

11. Ящик по п.9, отличающийся тем, что разделительная перегородка прикреплена к элементам ящика.

12. Ящик по п.1, отличающийся тем, что в днище корпуса и/или в крышке выполнена, по меньшей мере, одна полость.