Автоматически фиксируемая картонная крышка для прямоугольного контейнера с внешним фланцем на углах

Область техники
Настоящая полезная модель относится к области изготовления упаковки из целлюлозно-бумажного материала, преимущественно для пищевых продуктов, более конкретно, к упаковочным изделиям, а именно к упаковочным конструкциям, представляющим прямоугольную крышку, изготовленную путем вырубки заготовки из листового целлюлозно-бумажного материала, предварительно сформированную по линиям сгиба особым образом так, что в результате полученная упаковка получает преимущественные перед известным уровнем техники потребительские свойства.
Уровень техники
Известные из уровня техники изделия, изготовленные из целлюлозно-бумажных материалов, не могут быть подготовлены к эксплуатации быстрым способом или не имеют возможность надежно фиксироваться (иметь замки, препятствующие самопроизвольному открыванию) на прямоугольных картонных контейнерах или имеют большой объем при хранении из-за объемного транспортного состояния, что создает проблемы при транспортировке, хранении и использовании упаковки.
В настоящее время заведения общественного питания, рестораны, кафе, продуктовые магазины имеют потребность в использовании для своей производимой продукции целлюлозно-бумажную упаковку с опцией смотрового окна вместо пластиковых емкостей. Так, в качестве такой упаковки, используются различного рода емкости, коробки, контейнеры, в которых предлагаются пищевые продукты и блюда конечному потребителю. Упаковка, поступающая в место ее эксплуатации, должна поступать в плоском состоянии, что может существенно экономить место при транспортировке и хранении, а также не требовать длительного времени сборки или специальную квалификацию рабочих. Кроме того, в случае рассмотрения отдельных контейнеров для емкостей они должны надежно фиксироваться на контейнере и переносить деформации при транспортировке содержимого.
Таким образом, существует потребность в упаковке, (i) имеющей конструкцию, позволяющую надежно и быстро крепиться к прямоугольным контейнерам; (ii) поставляемой в готовом собранном виде; (iii) поставляемой в плоском виде для эффективной доставки; (iv) имеющее опцию смотрового окна; (v) в различных размерах и видах.
Внедрение уникальных особенностей конструкции упаковки направлено на расширение областей применения и привлечение массового покупателя. Как правило, качественная упаковка, в которой предлагается пищевая продукция, увеличивает конечную стоимость предлагаемого продукта. Соответственно, производитель пищевой продукции заинтересован в приобретении упаковки высокого качества, в случае крышки, легко и надежно фиксируемой на контейнере, просто собираемой в рабочее состояние без избыточных трудозатрат, имеющей опцию смотрового окна, а также позволяющей экономить место при транспортировке и хранении.
При этом для конкурентоспособности упаковки и снижения стоимости упакованного продукта необходимо производить упаковку, отличающуюся на рынке набором преимуществ. Так созданный конструктив, позволяющий хранить и транспортировать упаковку в плоском виде, иметь опцию смотрового окна, а также производить быструю упаковку продукции в прямоугольные контейнеры, надежно закрываемые крышкой, даже неквалифицированным персоналом является существенным преимуществом.
Из уровня техники известны различного рода изделия, изготовленные из картона путем сборки вырубленной заготовки.
Известна упаковка (см. [1] патент RU29044U1, МПК B65D 85/00, опубл. 27.04.2003), крышка которого представляет собой отдельную заготовку, складывающуюся по линиям сгиба в виде многогранной призмы, содержащего вертикальные боковые стенки, горизонтальную плоскость и ряд самосборных крепежных элементов. При этом конструкция требует трудоемкой сборки, временных затрат на складывание и сопряжение элементов, определенной квалификации сборщика, что не позволяет использовать крышку без предварительной подготовки. Также крышка не имеет замков для фиксации на донной части отдельной емкости.
Из уровня техники также известна упаковка (см. [2] RU59022U1, B65D 5/00, опубл. 10.12.2006), крышка которой также выполняется из листовой заготовки с линиями сгиба, образующими вертикальные боковые стенки, и горизонтальную плоскость крышки с вклеенным смотровым окном. Недостатками данной конструкции являются необходимость предварительной сборки, следовательно, временные затраты на подготовку крышки. Также крышка не имеет замков для фиксации на донной части емкости.
Известна упаковка для яиц крышка (см. [3] RU2679478C2, B65D 85/32, опубл. 11.02.2019), крышка которой выполняется из листовой заготовки с линиями сгиба, дополнительными самосборными клапанами и смотровым окном. При этом, крышка выполняется в простом плоском виде, которая не предусматривает автоматических замков крепления к донной части упаковки, а значит отсутствует фиксация на контейнере. Кроме отсутствия замков, основным недостатком конструкции является трудоемкая сборка, что не позволяет использовать крышку без предварительной трудоемкой подготовки.
Известна закрывающаяся бумажная крышка для контейнеров (см. [4] WO2017/208265A1, МПК B65D 43/02; B65D 5/68, опубл. 07.12.2017) которая является объемным изделием, производимым из листового материала, присутствует смотровое окно. Основным недостатком является необходимость ручной фиксации каждого замка (на иллюстрации, сопровождаемых публикацию патента, изображены шесть таких замков) на фланце контейнера после надевания крышки на контейнер, что требует дополнительных трудозатрат и ограничивает использование такой конструкции в упаковке продуктов при их массовом производстве.
Известна бумажная крышка (см. [5] CN214932137U, МПК B65D 1/00; B65D43/02, опубл. 30.11.2021), которая является объемным изделием, производимым из листового материала методом формования. Изделие имеет вертикальные стенки с подвернутым внутрь вторым слоем материала тех же вертикальных стенок, который создает замковую внутреннюю часть и удерживает крышку на емкости за счет натяга крышки и ступеньки второго слоя. В отличие от всех ранее рассматриваемых примеров, известных из уровня техники, крышка имеет округлую форму, что не позволяет применять подобный конструктив к укупорке емкости с образующей в виде прямоугольника с углами в 90 градусов, и предназначена для укупорки емкостей округлого вида, не имеющих углов. Основным недостатком такой конструкции является объемная форма крышки, не позволяющая ее транспортировать к месту использования эффективным способом за счет создания избыточного объема при транспортировке.
Недостатками известных вариантов упаковок являются сложность в эксплуатации в связи с либо необходимостью предварительной сборки, либо отсутствием смотровых окон, либо отсутствием автоматической фиксации на контейнере (необходимые замки для крепления крышки, либо отсутствуют вовсе, либо требуют ручного действия для отдельных замков для их крепления к контейнеру), либо поставкой крышек в объемном состоянии, что делает их логистику низко эффективной. При этом, после использования упаковки по назначению отсутствует возможность быстрой обратной разборки упаковки в плоское состояние для эффективной утилизации.
Многие упаковочные конструкции выполняются путем изготовления из различного вида целлюлозно-бумажного материала, при использовании различных вырубных штанцевальных форм с дальнейшим формированием как за счет скрепления дополнительными элементами в самой конструкции, так и путем склейки между собой частей конструкции.
Все имеющиеся из уровня техники конструкции из-за тех или иных недостатков не позволяют удовлетворить потребность потребителя либо в отсутствии необходимости в предварительной сборке, либо в наличии смотровых окон, либо в автоматической фиксации на контейнере, либо в эффективном хранении крышек при складировании и транспортировке, либо по совокупности данных качеств.
Раскрытие сущности полезной модели
Технической задачей заявленной полезной модели является упрощение процесса сборки крышки.
Технический результат заявленного решения заключается в обеспечении сокращения времени сборки крышки как в объемное состояние, так и в плоское состояние.
Технический результат достигается за счет прямоугольной картонной крышки, выполненной из листового целлюлозно-бумажного материала и собранная из развертки по линиям сгиба в форму объемной правильной усеченной пирамиды, расширяющейся книзу, содержащую смотровое окно из пленочного материала, выполненное на верхней поверхности центральной части крышки, подворот боковой стенки, замковые угловые элементы автоматической фиксации крышки для крепления на внешнем фланце контейнера, с примыкающим клеевым краем,  при этом подворот материала боковой стенки осуществлен внутрь крышки на высоту меньше высоты основной стенки на величину равную высоте внешнего фланца контейнера, причем крышка поставляется в плоском виде.
Краткое описание чертежей
На фигуре 1 изображена готовая к закрыванию крышка в объемном состоянии.
На фигуре 2 показана крышка в плоском транспортном состоянии, сложенная по техническим линиям сгиба в плоском транспортном состоянии.
На фигуре 3 показан крой заготовки крышки с опцией смотрового окна перед производственной сборкой на фальцевально-склеивающей линии.
На фигуре 4 показан схематичный вид контейнера с надетой крышкой.
На фигуре 5 показана внутренняя часть крышки со стороны ее угловой части.
На фигуре 6 показаны варианты подворота боковой стенки крышки в виде (слева на право) простого, О-образного и S-образного вариантах.
На фигуре 7 показан пример контейнера с внешним фланцем 6, для которого может быть использована настоящая конструкция крышки. Важным обстоятельством является расположение фланца в том числе в угловой части контейнера.
На фигуре 8 показана крышка, надетая на контейнер, со стороны внешней угловой части, а также детальное взаимное расположение замковых элементов крышки на фланце контейнера.
На фигурах обозначены следующие позиции: 1 - технические линии сгиба для возможности приведения крышки в плоское транспортное состояние; 2 – замковый угловой элемент крышки; 3 – подворот боковой стенки; 4 – пленочный материал окна; 5 – клеевой клапан крышки; 6 – фланец контейнера.
Осуществление полезной модели
Крышка производится путем штанцевальной вырубки заготовки из листового целлюлозно-бумажного материала. Целлюлозно-бумажный материал может иметь заранее нанесенный защитный внутренний слой для защиты материала от жира и влаги, содержащихся в пищевых продуктах. При таком способе штанцевальная вырубка окна и контура изделия с биговальными и рицовочными каналами осуществляется в одну операцию вместе с отверстием окна. При этом наложение пленочного материала для смотрового окна осуществляется дополнительной операцией с применением дополнительного пленочного материала, приклеиваемого или припаиваемого к заготовке в месте образования смотрового окна.
Альтернативно защитный слой в виде пленочной ламинации с использованием клеевых составов может быть нанесен сразу после первичной вырубки окон в листовом целлюлозно-бумажном материале для создания смотровых окон в крышке единым прозрачным слоем пленочной ламинации, объединяя защитную функцию картона и покрытия отверстия для окна. При альтернативном способе нанесения защитного слоя вместе с укрытием отверстия окна необходима вторичная операция штанцевальной вырубки, для вырубки внешнего контура заготовки и создания биговальных и рицовочных каналов.
Также материал крышки может вообще не иметь защитной ламинации, если в такой защите нет необходимости при дальнейшем использовании упаковки для соответствующих продуктов, например, не выделяемых жиры и влагу.
Также защита внутренней поверхности крышки может быть обеспечена за счет только пленочного материала самого окна. Если пленочный материал окна имеет достаточную устойчивость к жирным и влажным средам пищевых продуктов и будет перекрывать границы периметра верхнего края прямоугольного контейнера, то такое укрытие целлюлозно-бумажного материала крышки должно обеспечивать достаточный уровень защиты крышки.
Следует отметить, что такой способ защиты целлюлозно-бумажного материала от жирных и влажных сред может рассматриваться как наиболее предпочтительный для дальнейшей утилизации и раздельного сбора компонентов изделия, так как пленочное окно может быть отделено потребителем после использования и может утилизироваться отдельно от картонной части крышки, не имеющей в своем составе никаких защитных покрытий.
Далее заготовка крышки по линиям сгиба, сформированным при штанцевальной вырубке, формируется в готовую к использованию крышку, сложенную с помощью фальцевально-склеивающей линии в плоское состояние особым образом с учетом специально созданной конструкции и упругого состояния для удобного приведения крышки в рабочее состояние.
Прямоугольная картонная крышка, выполненная из листового целлюлозно-бумажного материала и собранная из развертки по линиям сгиба (1) собрана в форму объемной правильной усеченной пирамиды, расширяющейся книзу, которая содержит смотровое окно (4), выполненное на верхней поверхности центральной части крышки, подворот боковой стенки (3), замковые угловые элементы (2) автоматической фиксации крышки для крепления на внешнем фланце контейнера, с примыкающим клеевым краем (5),  при этом подворот материала боковой стенки осуществлен внутрь крышки на высоту меньше высоты основной стенки на величину равную высоте внешнего фланца (6) контейнера. Крышка поставляется в плоском виде и за счет описанной конструкции трансформируется в объемное состояние без необходимости в предварительной сборке.
Одной из важных задач, которая решается настоящей полезной моделью, является надежная автоматическая фиксация крышки на прямоугольном контейнере без необходимости осуществлять какие-либо дополнительные действия для фиксации крышки на прямоугольном контейнере. Для этой цели в настоящей крышке спроектированы специальные замки надежной фиксации крышки. Функцию замка выполняют замковые угловые элементы крышки, которые за счет прорезей и упругого отгибания при нажиме изнутри смещаются наружу, открывая горизонтальный срез замковых угловых элементов крышки, за который при закрывании заходит внешний фланец закрываемого контейнера и происходит надежная фиксация крышки, предотвращающая самопроизвольное открывание. При этом для гарантированного удержания крышки в плоскости горизонтального среза замковых угловых элементов крышки периметр крышки выполняется равным или меньшим относительно периметра внешнего фланца закрываемого контейнера для создания натяга при закрывании и гарантированного отгибания угловых элементов крышки и надежной фиксации.
Следует отметить, что для работоспособности крышки у закрываемого прямоугольного контейнера должен быть наружный фланец на боковых стенках по всему периметру контейнера, в особенности в области верхних внешних углов. В условиях посадки крышки в натяг это позволяет фланцу упруго отгибать замковый угловой элемент крышки и зафиксироваться о горизонтальный срез замкового углового элемента крышки, что создает надежный замок и позволяет надежно зафиксировать крышку на прямоугольном контейнере.
Также обеспечение фиксации крышки дополнительно выполняют подвернутые внутрь крышки ее боковые стенки. Такие подвороты выполняются на высоту меньше высоты основной стенки на величину равную высоте внешнему фланцу контейнера, для создания зазора, превышающую высоту внешнего фланца контейнера по его периметру.  Такие подвороты крепятся на основной стенке крышки за счет склейки и дополнительно удерживают крышку от открывания за счет создания ступеньки на внутренней поверхности основной стенки. При закрывании крышки в такую ступеньку упирается отогнутый фланец контейнера, что создает дополнительный замок и дополнительную фиксацию крышки на контейнере. Такой подворот может осуществлять в один или несколько слоев за счет дополнительных подворотов материала крышки.
Следует отметить, что подворот на внутреннюю сторону, за счет двойной толщины боковой стенки создает дополнительную жесткость всей конструкции, что положительно сказывается на эксплуатационных свойствах крышки.
Следует отметить, что подворот является вспомогательным замком для фиксации к основному замку, создаваемому замковыми угловыми элементами крышки.
Также одновременно с гарантированной надежной фиксацией крышки на прямоугольном контейнере с внешним фланцем на углах технический результат настоящей полезной модели состоит в создании конструкции крышки, позволяющей эффективно обеспечивать транспортировку и хранение упаковки за счет приведения в плоское необъемное состояние с помощью фальцевально-склеивающей линии особым образом для сохранения упругого состояния для удобного приведения крышки в рабочий вид.
Примечательно, что при сложении и упругой деформации целлюлозно-бумажный материал имеет способность к упругому возврату в исходное состояние и именно это свойство используется для сохранения упругого транспортного состояния крышки для ее удобного приведения в рабочий вид. Для этого при сборке и упаковки на фальцевально-склеивающем оборудовании подворот боковых стенок внутрь крышки может клеится не по всей длине подворота, а частично, например, только в центральной части или только по краям для упругого отстояния подвернутой части стенки от внутренней поверхности основной стенки.
Следует отметить, что такое упругое отстояние подворота стенки от основной стенки, кроме автоматического приведения крышки в исходное состояние, позволяет лучше создавать удерживающий эффект и фиксацию крышки на контейнере по сравнению с проклейкой по всей длине подвернутой стенки за счет большего перехлеста с внешним фланцем контейнера по всей его длине.
Таким образом, при использовании крышки упругое сложение позволяет приводить крышку в рабочее состояние при вынимании изделия из пачки, а плоское транспортное состояние переходит в объемное при возможной минимальной помощи интуитивным способом даже неопытным потребителем.
Также, следует отметить, что форма смотрового окна может быть выполнена любой формы, для чего в процессе штанцевальной высечки могут быть использованы штанцевальные ножи любой формы.
Таким образом, суммируя вышеописанные преимущества, в настоящей полезной модели заявленный технический результат достигается в отдельной прямоугольной картонной крышке с смотровым окном, выполненной из плоского каркасного материала, автоматически фиксируемой на прямоугольном картонном контейнере с внешним фланцем на углах, за счет посадки крышки в натяг на фланце контейнера при помощи замкового углового элемента крышки и подворота материала боковой стенки, создающего дополнительную фиксацию, а также эффективно поставляемой в плоском виде с сохранением упругого состояния для удобного приведения крышки в рабочий вид.
Следует отметить, что настоящая полезная модель не ограничивает использование в качестве каркасного материала целлюлозно-бумажный материал. Учитывая возможные методы защиты внутренней поверхности упаковки, описанные выше, защищающие каркасный материал от влаги и жиров, выделяемых пищевыми продуктами, в качестве каркасного материала также могут применяться другие виды плоских материалов, содержащие прочие виды растительного и синтетического волокна, переработанную целлюлозно-бумажную продукцию, макулатуру.
Также, следует отметить, что описанные принципы настоящей полезной модели не препятствуют созданию подобной упаковки различных геометрических размеров. В том случае, если стенки или иные конструктивные элементы будут увеличены или уменьшены в длину, ширину или высоту, то в целях создания такой упаковки могут быть и изменены размеры специальных конструктивных элементов без потери свойств и качеств описываемых преимуществ и технических результатов.
Описанная конструкция отдельной картонной крышке для прямоугольного картонного контейнера одновременно сочетает в себе набор следующих потребительских свойств:
- поставляется в собранном виде и отсутствует необходимость в предварительной сборке;
- надежно автоматически фиксируется на прямоугольном контейнере с внешним фланцем на углах за счет надежных замков;
- хранится и транспортируется в плоском состоянии, чем достигается максимально возможная эффективность логистики и складского хранения в следствие минимизации объема хранения;
- может быть сложена в плоский вид при утилизации.
Следует отметить, что изображенные виды упаковки даны для примера. На практике размеры упаковки и ее формы могут быть любыми, как и наличие дополнительных элементов или их отсутствие.
Также следует отметить, что данная полезная модель, которая раскрывается с описанием конкретных приложенных чертежей, не ограничено этими вариантами осуществления, описанными и показанными исключительно для примера, и что возможны изменения и модификации, являющиеся очевидными для специалиста в данной области, не выходящие за рамки полезной модели, как она раскрывается в приложенной формуле.