Держатель для жидкого продукта и способ изготовления такого держателя

Держатель для жидкого продукта и способ изготовления такого держателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к держателю для жидкого продукта и способу изготовления такого держателя. Более конкретно, изобретение относится к держателю, который изготовлен пневмоформованием и который имеет вертикальный относительно стенки держателя край, например, чтобы действовать как основание для держателя.

Такой держатель может быть предназначен для большого количества различных продуктов. В частности, здесь он касается бочонка для пива.

Такой держатель может быть изготовлен известным способом пневмоформования. Заготовка при этом изготавливается, например, экструзией. Она представляет собой оболочку из термопластичного материала, например полиэтилена, закрытую на одном конце, и находится при температуре, при которой материал является пластичным. Эта заготовка выдувается против охлажденной матрицы посредством сжатого воздуха, при этом имеет место промежуточная форма, которая приблизительно имеет форму и размер конечного держателя, но еще не обеспечена рядом деталей.

Фактически немедленно после этого, если материал все еще пластичный, часть матрицы в местоположении, которое станет нижней стороной держателя, перемещается относительно другой части матрицы. В результате материал промежуточной формы проталкивается внутрь так, что эта часть промежуточной формы деформируется в конечную требуемую форму держателя.

Части матрицы имеют тем самым такую форму, что в конечном положении двух частей между ними образовано пространство, в таком пространстве сформирован край. Такой процесс вообще осуществляется в перевернутой ориентации, то есть нижняя сторона готового держателя формируется из верхней части заготовки и промежуточной формы наверху устройства, в котором изготавливается держатель.

При перемещении частей матрицы относительно друг друга существенное количество материала стенки промежуточной формы проталкивается внутрь. Этот материал накапливается как кольцеобразное утолщение с приблизительно имеющим каплевидную форму сечением на внутренней части стенки, ближней к переходу между краем и стенкой.

При этом также может возникнуть сжатие только рядом с этим утолщением.

Недостатки держателей, сформированных таким образом, состоят в том, что слабая точка имеет место в местоположении перехода между краем и стенкой держателя так, что во время последующего использования в держателе могут образовываться разрывы.

Не вполне ясно, как эта слабая точка образуется, но следующие факторы могут играть роль:

- есть резкий переход между утолщением и стенкой, который действует как концентратор напряжения;

- сжатие, если оно имеет место, является, конечно, более тонким и таким образом более слабым;

- в результате течения полимерные цепочки термопластического материала могут принимать предпочтительное локальное направление, которое не соответствует направлению, в котором держатель нагружается во время использования;

- в утолщении охлаждение термопластического материала намного медленнее, чем в стенке, так что внутренние напряжения могут возникать в материале;

- поскольку держатели изготавливаются «вверх ногами», если можно так выразиться, гравитация является наибольшей в том же самом направлении, что и направление течения термопластического материала, так что упомянутые выше эффекты усиливаются.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить разрешение вышеупомянутых и других недостатков, предоставляя способ изготовления держателя для жидкого продукта посредством пневмоформования, в соответствии с которым держатель включает стенку и край, сформированный целиком со стенкой, выступающий наружу стенки, при этом термопластическая заготовка проталкивается наружу под давлением газа против первой части матрицы и второй части матрицы, чтобы сформировать термопластическую промежуточную форму, в которой вторая часть матрицы затем перемещается внутрь, так что часть промежуточной формы проталкивается внутрь второй частью матрицы, чтобы сформировать край в пространстве между первой и второй частями матрицы, при этом первая часть матрицы и вторая часть матрицы имеют такую форму, что сформированный край включает первую краевую часть и вторую краевую часть, при этом вторая краевая часть находится ближе к стенке, чем первая краевая часть, и первая краевая часть составляет первый угол с направлением, в котором перемещается вторая часть матрицы, а вторая краевая часть составляет больший угол с этим направлением, при этом первый угол больше чем 10°.

Предпочтительно, чтобы первая часть матрицы и вторая часть матрицы имели при этом такую форму, что первая краевая часть и вторая краевая часть соответствовали друг другу и/или чтобы первая краевая часть и вторая краевая часть являлись прямыми в вертикальном поперечном сечении, то есть сечении, параллельном направлению, в котором вторая часть матрицы перемещается, и/или чтобы первая краевая часть находилась на свободном конце края.

Таким образом, ослабление стенки в местоположении, где край прикреплен, по крайней мере, частично предотвращается.

В последней фазе перемещения термопластический материал, который выталкивается из пространства между двумя частями матрицы во время осуществления способа, продвигается в более горизонтально, чем во время изготовления известными технологиями, благодаря форме матрицы, так что этот материал распространяется по большей части стенки.

В предпочтительных вариантах применяются один или более следующих критериев, чтобы усилить вышеупомянутый эффект:

- первая часть матрицы и вторая часть матрицы имеют такую форму, что вторая краевая часть составляет угол с направлением перемещения второй части матрицы, который больше чем 80°;

- первая часть матрицы и вторая часть матрицы имеют такую форму, что вторая краевая часть непосредственно соединяется со стенкой или соединяется со стенкой через третью краевую часть, которая короче, чем вторая краевая часть;

- первая часть матрицы и вторая часть матрицы имеют такую форму, что расстояние между местоположением, где край соединяется со стенкой, и свободным концом края, измеренное по центральной линии сечения края, составляет менее 20 мм и максимум 70 мм и предпочтительно между 28 мм и 60 мм;

- первая часть матрицы и вторая часть матрицы имеют такую форму, что вторая краевая часть простирается, по крайней мере, на 12% и максимум на 35% и предпочтительно между 15% и 28% вышеупомянутого расстояния;

- первая часть матрицы и вторая часть матрицы имеют такую форму, что первая краевая часть простирается, по крайней мере, на 15% и максимум на 85% и предпочтительно между 20% и 75% вышеупомянутого расстояния;

- первая часть матрицы и вторая часть матрицы имеют такую форму, что первая краевая часть составляет угол со стенкой в местоположении, где край соединяется со стенкой, между 70° и 115° и предпочтительно между 80° и 105°.

Первая часть матрицы и вторая часть матрицы имеют такую форму, что вторая краевая часть составляет угол со стенкой в местоположении, где край соединяется со стенкой, между 10° и 50°, предпочтительно между 15° и 40° и еще более предпочтительно между 20° и 30°.

В предпочтительном варианте это касается способа формирования такого держателя со стенкой, которая является непрерывной стенкой в местоположении края.

Это означает, что стенка простирается в противоположных направлениях от края так, что край не является краем, который определяет отверстие в держателе.

В дальнейшем предпочтительном варианте изобретение касается способа формирования такого держателя с основанием для держателя, при этом основание сформировано краем.

В дальнейшем предпочтительном варианте изобретение касается способа формирования такого держателя для жидкости, которая находится под избыточным давлением 1 бар или больше. Это означает, что держатель должен сопротивляться избыточному давлению 1 бар и предпочтительно, по крайней мере, 5 бар.

В предпочтительных вариантах держатель имеет продольную ось, при этом направление перемещения второй части матрицы совпадает с направлением продольной оси.

Продольная ось - это ось, где перпендикулярный к ней держатель имеет то же самое поперечное сечение на определенном расстоянии. Для большинства держателей, типа баррелей, видимых в их положении использования, это вертикальная центральная ось.

Изобретение также касается держателя для жидкого продукта, при этом этот держатель включает стенку для формирования пространства для хранения продукта и край, сформированный за одно со стенкой, выступающий наружу стенки, при этом держатель имеет центральную продольную ось, край включает первую краевую часть и вторую краевую часть, при этом вторая краевая часть находится ближе к стенке, чем первая краевая часть, и первая краевая часть составляет первый угол с продольной осью, а вторая краевая часть составляет больший угол с продольной осью, при этом первый угол больше чем 10.

Держатель тем самым изготовлен посредством пневмоформования с использованием матрицы с, по крайней мере, первой частью матрицы и второй частью матрицы, при этом во время изготовления вторая часть матрицы перемещается так, что край формируется в пространстве между первой и второй частью матрицы.

Такой держатель более прочен, чем держатель с краем, изготовленным подобным способом без соответствующих краевых частей, так что он в большей степени сопротивляется воздействию давления и/или может быть изготовлен с использованием меньшего количества материала.

С целью лучше продемонстрировать характеристики изобретения, предпочтительный вариант конструкции держателя согласно изобретению и способ согласно изобретению описаны в дальнейшем посредством примера, без какого бы то ни было ограничения, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг. 1 показывает поперечное сечение обычного держателя для жидкости;

Фиг. 2 показывает часть Фиг. 1, обозначенную F2 в большем масштабе;

Фиг. 3-5 показывают последовательные этапы изготовления части держателя Фиг. 1, показанной на Фиг. 2;

Фиг. 6 показывает поперечное сечение держателя для жидкости согласно изобретению;

Фиг. 7 показывает часть Фиг. 6, обозначенную F7 в большем масштабе;

Фиг. 8 показывает часть Фиг. 7, обозначенную F8 в большем масштабе и без штриховки; и

Фиг. 9-11 показывают последовательные этапы изготовления части держателя Фиг. 6, показанной на Фиг. 7.

Держатель 1, показанный на Фиг. 1 и 2, это бочонок для пива, и таким образом он предназначен, чтобы находиться под избыточным давлением приблизительно 3-5 бар во время использования. Держатель 1 имеет вертикальную продольную ось L и круглую форму в поперечном сечении, перпендикулярном к этой продольной оси L.

Держатель 1 включает пространство для хранения 2 для жидкости. Это пространство для хранения 2 сформировано и определено стенкой 3 держателя. Пространство для хранения 2 снабжено горлышком 4 наверху, с которым может быть связана установка пробки.

Держатель 1 снабжен основанием, чтобы устойчиво разместить держатель 1 на опоре. Это основание сформировано краем 5, который выступает наклонно вниз от стенки 3 на нижней стороне держателя 1 под углом приблизительно 90° к стенке и углом приблизительно 30° к продольной оси.

Стенка 3 и край 5 изготовлены из полипропилена и составляют единое целое, таким образом они сформированы из одной части.

Нежелательное последствие изготовления состоит в том, что держатель 1 имеет утолщение 6 на внутренней части стенки 3 вблизи от точки, в котором край 5 выступает наружу стенки 3. Рядом с этим утолщением 6 имеется сжатие 7. Точка прикрепления края 5 к стенке 3, как оказывается, практически самая слабая точка держателя 1.

Такой держатель 1 изготавливается пневмоформованием. Это осуществляется при ориентации и направлении, в котором держатель 1 изготавливается горловиной 4 вниз и таким образом основанием вверх.

С этой целью оболочка из полипропилена 8 изготовлена известным способом посредством экструдера, при этом она используется как заготовка для держателя 1. Эта оболочка находится при такой температуре, что полипропилен 8 является пластическим. Сформированная оболочка сжимается в закрытое состояние на ее вершине так, чтобы она была открыта только на нижней стороне.

Оболочка затем размещается в матрице 9 и ее нижняя сторона с частью, которая будет формировать горловину 4, подвергается выталкиванию вокруг входной трубы сжатого воздуха. Затем в результате введения сжатого воздуха оболочка толкается против матрицы 9 так, чтобы полипропилен 8 принял форму матрицы. Эта ситуация показана на Фиг. 3. Пластическая масса полипропилена 8 тем самым формирует промежуточную форму для изготовления держателя 1.

Это пример, так как матрица 9 включает первую часть матрицы 10 и вторую часть матрицы 11, при этом вторая часть матрицы 11 подвижна относительно первой части матрицы 10 и еще не находится в положении, в котором первая часть матрицы 10 и вторая часть матрицы 11 вместе определяют требуемую форму держателя 1.

Одновременно или сразу после того, как оболочка помещается под давление, вторая часть матрицы 11 толкается вертикально вниз внутрь, то есть внутрь к полости матрицы. Тем самым части матрицы 10, 11 формируются так, что в конечном положении второй части матрицы 11, то есть в конце ее перемещения, требуемая форма держателя 1 получается объединенными частями матрицы 10, 11. Положение частей матрицы 11 и полипропилена 8 в этом конечном положении показаны на Фиг. 5, при этом Фиг. 4 показывает промежуточное положение.

Следовательно, в упомянутом конечном положении между первой частью матрицы 10 и второй частью матрицы 11 обеспечено пространство 12, которое соответствует требуемой форме основания. Во время перемещения второй части матрицы 11 это пространство 12 становится все меньше и меньше, как показано на последовательных Фиг. 3, 4 и 5, так что часть полипропилена 8 в этом пространстве 12 выдавливается из него и формирует утолщение 6 на внутренней части стенки 3.

Благодаря характеристикам потока полипропилена 8 вместе с гравитацией также формируется сжатие 7.

Матрица 9 охлаждается так, чтобы через контакт между матрицей 9 и полипропиленом 8 последний охлаждался и затвердевал.

Упомянутые первая часть матрицы 10 и вторая часть матрицы 11, обычно каждая состоит из множества подчастей, которые можно оставить без обсуждения для целей настоящего изобретения. Например, как это хорошо известно из уровня техники, первая часть матрицы 10 изготавливается для открытия по бокам, по крайней мере, в двух подчастях, во-первых, чтобы толкать полипропилен 8 вокруг входной трубки так, чтобы он хорошо соответствовал и также чтобы можно было удалить держатель 1 из матрицы 9 после изготовления.

Держатель 1 согласно изобретению, как показано на Фиг. 6 и 7, отличается от держателя 1, описанного выше, следующим образом.

В этом примере выступающий край 5, который формирует основание, состоит из трех прямых краевых частей, то есть сверху донизу первой краевой части 13, второй краевой части 14 и третьей краевой части 15.

Первая краевая часть 13 проходит наклонно вниз от стенки держателя 1 под углом приблизительно 90° к ней и под углом приблизительно 30° к продольной оси L. Вторая краевая часть 14 проходит горизонтально, таким образом под углом β к продольной оси L, который больше, чем вышеупомянутый угол α, и более определенно составляет 90° в этом примере.

Третья краевая часть 15 - это очень короткая краевая часть с непостоянной толщиной, так, чтобы явный угол к продольной оси L не мог быть определен, и при этом это не важно. Эта третья краевая часть 15 может также рассматриваться как переходная часть между второй краевой частью 14 и стенкой 3.

В этом держателе 1 согласно изобретению имеется также утолщение 16 стенки 3 на внутренней части стенки 3 в местоположении прикрепления края 5. Однако это утолщение 16 не является столь толстым и более распространено по сравнению с утолщениями 6 в известных держателях 1. Это утолщение 16 также не сопровождается сжатием.

Длина L1 первой краевой части 13 составляет 35 мм, измеренная по центру этой первой краевой части от свободного конца 17 края 5, как показано на Фиг. 8.

Длина L2 второй краевой части 14 составляет 11 мм, также измеренная по центру этой второй краевой части 14, также показанная на Фиг. 8.

Длина L3 третьей краевой части 15 составляет 5 мм, измеренная от соединения со второй краевой частью 14 с выступом 18 стенки 3 в местоположении края 5. Это означает, что расстояние L1+L2+L3, на которое край 5 простирается от местоположения, в котором край 5 соединяется со стенкой 3, и свободным концом 17 края 5, составляет 51 мм.

Первая краевая часть 13 составляет угол γ 86° со стенкой 3 в местоположении, в котором край 5 соединяется со стенкой 3.

Вторая краевая часть 14 составляет угол δ 24° со стенкой 3 в местоположении, в котором край 5 соединяется со стенкой 3.

Держатель 1, показанный на Фиг. 6 и 7, не имеет никакого заметного ослабления в месте прикрепления края 5 к стенке 3.

Способ изготовления держателя 1 согласно изобретению, как показано на Фиг. 8-10, отличается от способа, описанного выше, только частями матрицы 10, 11, имеющими различную форму, соответствующую требуемой форме держателя 1.

Это показывает, что благодаря измененному направлению потока и скорости потока полипропилена 8, который выталкивается из пространства между первой частью матрицы 10 и второй частью матрицы 11, вместе с гравитацией, чрезмерного утолщения 6 и сжатия 7 по известному способу не происходит, но что этот полипропилен 8 распространяется относительно равномерно.

Настоящее изобретение ни в коем случае не ограничено вариантом конструкции, описанным как пример и показанным на чертежах, но такой способ и держатель могут быть реализованы согласно различным вариантам без отступления от объема изобретения.

1. Способ формирования держателя (1) для жидкого продукта посредством пневмоформования, при этом держатель включает стенку (3) и край (5), сформированный за одно со стенкой (3), выступающий наружу стенки (3), при этом термопластическая заготовка выталкивается наружу под давлением газа против первой части матрицы (10) и второй части матрицы (11), чтобы сформировать термопластическую промежуточную форму, в котором вторая часть матрицы (11) затем перемещается внутрь так, что часть промежуточной формы проталкивается внутрь второй частью матрицы (11), чтобы сформировать край (5) в пространстве (12) между первой частью матрицы (10) и второй частью матрицы (11), при этом первая часть матрицы (10) и вторая часть матрицы (11) имеют такую форму, что сформированный край (5) включает первую краевую часть (13) и вторую краевую часть (14), при этом вторая краевая часть (14) расположена ближе к стенке (3), чем первая краевая часть (13), и первая краевая часть (13) составляет первый угол (α) с направлением, в котором перемещается вторая часть матрицы (11), а вторая краевая часть (14) составляет больший угол (β) с этим направлением, при этом первая краевая часть (13) составляет угол (α), больший чем 10°, с направлением перемещения второй части матрицы (11), при этом первая часть матрицы (10) и вторая часть матрицы (11) имеют такую форму, что первая краевая часть (13) и вторая краевая часть (14) соединены, отличающийся тем, что первая часть матрицы (10) и вторая часть матрицы (11) имеют такую форму, что первая краевая часть (13) и вторая краевая часть (14) являются прямыми в вертикальном поперечном сечении.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первая часть матрицы (10) и вторая часть матрицы (11) имеют такую форму, что первая краевая часть (13) находится на свободном конце (17) края.

3. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что первая часть матрицы (10) и вторая часть матрицы (11) имеют такую форму, что расстояние между местоположением, в котором край (5) соединяется со стенкой (3), и свободным концом (17) края (5) составляет, по крайней мере, 20 мм и максимум 70 мм.

4. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что первая часть матрицы (10) и вторая часть матрицы (11) имеют такую форму, что вторая краевая часть (14) простирается, по крайней мере, на 12% и максимум на 35% расстояния между местоположением, в котором край (5) соединяется со стенкой (3), и свободным концом (17) края (5).

5. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что первая часть матрицы (10) и вторая часть матрицы (11) имеют такую форму, что первая краевая часть (13) простирается, по крайней мере, на 15% и максимум на 85% расстояния между местоположением, в котором край (5) соединяется со стенкой (3), и свободным концом (17) края (5).

6. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что первая часть матрицы (10) и вторая часть матрицы (11) имеют такую форму, что первая краевая часть (13) составляет угол (γ) между 70° и 115° со стенкой (3) в местоположении, в котором край (5) соединяется со стенкой (3).

7. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что первая часть матрицы (10) и вторая часть матрицы (11) имеют такую форму, что вторая краевая часть (14) составляет угол (δ) между 10° и 50° со стенкой (3) в местоположении, в котором край (5) соединяется со стенкой (3).

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стенка (3) представляет собой непрерывную стенку (3) в местоположении края (5).

9. Способ по любому из пп. 1, 2, 8, отличающийся тем, что первая часть матрицы (10) и вторая часть матрицы (11) имеют такую форму, что вторая краевая часть (14) составляет угол (β), больший чем 80°, с направлением перемещения второй части матрицы (11).

10. Способ по любому из пп. 1, 2, 8, отличающийся тем, что первая часть матрицы (10) и вторая часть матрицы (11) имеют такую форму, что вторая краевая часть (14) соединяется непосредственно со стенкой (3) или через третью краевую часть (15), которая соединяется со стенкой (3) и которая короче, чем вторая краевая часть (14).

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что является способом формирования держателя (1) для жидкости с основанием для держателя, при этом основание сформировано краем (5), а жидкость - это жидкость, которая находится под избыточным давлением 1 бар или больше.

12. Держатель (1) для жидкого продукта, при этом этот держатель (1) включает стенку (3) для формирования пространства для хранения (2) для продукта и край (5), сформированный за одно со стенкой (3), выступающий наружу стенки (3), при этом держатель (1) изготовлен посредством пневмоформования с использованием матрицы (9) с, по крайней мере, первой частью матрицы (10) и второй частью матрицы (11), при этом вторая часть матрицы (11) перемещается во время изготовления так, что край (5) формируется в пространстве (12) между первой частью матрицы (10) и второй частью матрицы (11), при этом держатель (1) имеет центральную продольную ось (L), край (5) включает первую краевую часть (13) и вторую краевую часть (14), при этом вторая краевая часть (14) ближе к стенке, чем первая краевая часть (13), и первая краевая часть (13) составляет первый угол (α) с продольной осью (L), а вторая краевая часть (14) составляет больший угол (β) с продольной осью (L), отличающийся тем, что первая краевая часть (13) составляет угол (α) с продольной осью (L), который больше чем 10°, при этом первая краевая часть (13) и вторая краевая часть (14) соединены, отличающийся тем, что первая краевая часть (13) и вторая краевая часть (14) являются прямыми в вертикальном поперечном сечении.

13. Держатель по п. 12, отличающийся тем, что первая краевая часть (13) находится на свободном конце (17) края (5).

14. Держатель по любому из пп. 12, 13, отличающийся тем, что расстояние между местоположением, в котором край (5) соединяется со стенкой (3), и свободным концом (17) края (5) составляет, по крайней мере, 20 мм и максимум 70 мм.

15. Держатель по любому из пп. 12, 13, отличающийся тем, что вторая краевая часть (14) простирается, по крайней мере, на 12% и максимум на 35% расстояния между местоположением, в котором край (5) соединяется со стенкой (3), и свободным концом (17) края (5).

16. Держатель по любому из пп. 12, 13, отличающийся тем, что первая краевая часть (13) простирается, по крайней мере, на 15% и максимум на 85% расстояния между местоположением, в котором край (5) соединяется со стенкой (3), и свободным концом (17) края (5).

17. Держатель по любому из пп. 12, 13, отличающийся тем, что первая краевая часть (13) составляет угол (γ) между 70° и 115° со стенкой (3) в местоположении, в котором край (5) соединяется со стенкой (3).

18. Держатель по любому из пп. 12, 13, отличающийся тем, что вторая краевая часть (14) составляет угол (δ) между 10° и 50° со стенкой (3) в местоположении, в котором край (5) соединяется со стенкой (3).

19. Держатель по п. 12, отличающийся тем, что стенка (3) простирается по обе стороны края (5).

20. Держатель по любому из пп. 12, 13, 19, отличающийся тем, что вторая краевая часть (14) составляет угол (β), больший чем 80°, с продольной осью (L).

21. Держатель по любому из пп. 12, 13, 19, отличающийся тем, что вторая краевая часть (14) соединяется непосредственно со стенкой (3) или соединяется со стенкой через третью краевую часть (15), которая короче, чем вторая краевая часть (14).

22. Держатель по п. 12, отличающийся тем, что он является держателем для жидкости, которая находится под избыточным давлением 1 бар или больше.