КОРОБКА СО СКЛАДНЫМ ДНОМ

Полезная модель относится к области тары и упаковки для хранения и транспортирования изделий и материалов и может быть использована как изготавливаемая промышленным способом преимущественно одноразовая утилизируемая емкость для размещения, перевозки на значительные расстояния с последующим хранением и продажей различных продуктов питания, представленных преимущественно в пакетированном виде.
Короба, коробки, шоу-боксы из гофрированного картона используются ежедневно в массовых объемах, поэтому важное значение для производителей упаковки и ее потребителей имеет количество расходуемого на каждую единицу упаковки материала, определяемое конструкцией коробки для массового производства промышленным способом, а также времени, дополнительных технических средств и материалов для перевода коробки после изготовления промышленным способом заготовки из плоского сложенного состояния в объемное для заполнения каким-либо продуктом.
Широко известны и распространены ящики из гофрированного картона упрощенной конструкции, выполненные из одной заготовки с клапанами крышки и дна, с боковым швом, образованным скреплением стенки клеем либо проволочными скобами с узким стыковочном клапаном с образованием замкнутой обечайки (см. схему №0201 по международному каталогу FEFCO - Европейской Федерации производителей гофрированного картона, Бельгия). Для использования коробки по назначению перед заполнением образующие дно клапаны следует сложить навстречу попарно и скрепить скобами, клеем либо клеящей лентой, расход материала при прочих равных условиях на клапаны крышки и дна определяется шириной коробки, как правило, ширина клапанов при такой простой схеме раскроя равна половине ширины коробки. При этом сохраняется необходимость использования средств скрепления клапанов и устройств для применения этих средств.
Известна близкая по назначению складная картонная коробка (см. схему №0711 по международному каталогу FEFCO), изготовленная из одной плоской заготовки и склеенная по боковому шву. Боковые стенки объединены по линиям перегиба материала с четырьмя верхними клапанами прямоугольной формы и четырьмя нижними клапанами фигурной формы с вырезами, выступами и косыми срезами, обеспечивающими простую сборку дна коробки за счет совмещения с использованием упругости материала выступов и соответствующих им вырезов в попарно склеенных элементах клапанов днища и удержание дна коробки в собранном состоянии за счет сил трения взаимодействия контактирующих по плоскостям клапанов.
К недостаткам этой конструкции можно отнести как увеличенный расход материала за счет ширины клапанов, образующих складное дно, всегда больших половины ширины коробки, так и необходимость исполнения достаточно сложного кроя с последующей склейкой на специализированной клеильной машине в областях зон перегиба, выполненных на двух клапанах, образующих дно. Кроме того, эта предварительно склеенная коробка в сложенном состоянии имеет толщину в пять слоев материала вместо двух стандартных у предыдущей конструкции №0201 по каталогу FEFCO, поскольку образующие дно коробки клапана в исходном положении находятся внутри сложенной обечайки, что увеличивает занимаемые коробками объемы при транспортировке к потребителю. Как правило, такие коробки из многослойного гофрокартона используются для упаковки бытовой техники либо из тонкого однослойного картона для размещения легкого наполнения, а для организации перемещения и продажи массовой продукции требуется упаковка более простая, желательно с меньшим расходом основного материала, вспомогательных средств и максимально упрощенной технологией производства, транспортировки и применения.
Наиболее близкими по назначению и конструкции являются ящики по схемам 0215-0217 каталога FEFCO, различающихся только конструкцией клапанов, закрывающих ящик сверху. Складное дно этих ящиков образуется без применения клеящей ленты или других средств четырьмя элементами в виде клапанов с фигурными вырезами и выступами. Клапан, имеющий характерный выступ, при сборке входит в контакт сверху с тремя смежными элементами - клапанами, образующими складное дно, под действием усилия отгибает смежные элементы внутрь, перемещается во внутреннюю область коробки, защелкивается и под действием упругих сил возвращается в плоскость складного дна, после чего удерживается в собранном состоянии с образованием замка, препятствующего раскрытию днища при действии на днище внутреннего заполнения коробки.
К недостаткам наиболее близкого аналога следует отнести схему образования замка, удерживающего складное дно коробки от раскрытия под действием наполнения, требующую изготовления клапанов, образующих дно из примыкающей к заготовке стенок коробки полосы в среднем на 20% шире, чем половина длины меньшей стороны коробки, как это предусмотрено классификатором МПК B65D 5/22, классифицирующего коробки, удерживаемые в собранном виде с помощью одной или нескольких удлиненных сторон, входящих в соединение со смежными удлиненными сторонами.
Задачей полезной модели является совершенствование и развитие применяемой в торговле современной групповой упаковки.
Техническим результатом полезной модели является создание конструкции коробки со складным дном при минимальном расходе материала на элементы дна при изготовлении заготовки коробки и не требующей для сборки дна коробки дополнительных средств скрепления образующих дно элементов, выполненных в виде клапанов.
Технический результат достигается тем, что коробка со складным дном выполнена из имеющей оформленные разрезами и линиями перегиба клапаны и попарно симметричные стенки предварительно соединенной швом по высоте соседних стенок плоской заготовки из гофрированного картона, при этом все четыре образующие складное дно коробки клапана имеют форму равновысоких трапеций с высотой не более половины длины меньшей стенки коробки, длинная сторона каждого клапана является продолжением соответствующей стенки коробки и отделена от нее линией перегиба, каждый из образующих складное дно клапанов заготовки вершиной меньшего угла ориентирован и примыкает к вершине большего угла соседнего клапана и в сложенном состоянии накрывает областью меньшего угла соседний клапан снаружи в области большего угла соседнего клапана.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг. 1 представлена плоская заготовка коробки со складным дном в виде развертки для кроя из гофрированного картона;
на фиг. 2 представлена коробка со складным дном со стороны дна в исходном положении, образующие складное дно клапаны 1, 2, 3 и 4 находятся в плоскостях стенок коробки;
на фиг. 3 представлена коробка со складным дном с установленными в рабочее положении клапанами 1 и 2;
на фиг. 4 представлена коробка со складным дном с установленными в рабочее положение клапанами 1, 2, 3 перед установкой последнего клапана 4;
на фиг. 5 представлена коробка со складным дном в готовом для загрузки состоянии;
на фиг. 6 изображен вид изнутри на взаимное положении образующих дно клапанов в складном дне коробки;
на фиг. 7 представлена коробка со складным дном с установленными в плоскость дна клапанами 2 и 4;
на фиг. 8 изображена коробка со складным дном, ориентированным на жесткое пакетированное наполнение и уменьшенной шириной клапанов.
Коробка со складным дном выполнена из плоской заготовки (фиг. 1), разделенной просечками (сплошные линии, образующие внешний контур заготовки и контуры вырезов) и линиями перегиба (штриховые линии) на участки, образующие стенки и клапаны коробки.
На фиг. 1 позициями 1, 2, 3, 4 обозначены отделенные от соответствующих стенок коробки 5, 6, 7, 8 линиями перегиба клапаны, образующие складное дно коробки. Клапаны 9, 10, 11, 12 используются для закрытия коробки сверху. Однослойная плоская заготовка коробки предварительно преобразуется в замкнутую двухслойную неразъемным соединением стенок 5 и 8 с помощью клеевого шва либо скобами по специальному клапану 13, после чего коробка готова к преобразованию из сложенного толщиной в два слоя плоского состояния в объемное и формированию складного дна из клапанов 1-4.
Клапаны 1-4 и 9-12 имеют ширину, не превышающие половину длины меньшей по размеру стенки коробки и обеспечивают совмещение практически без зазора образующих складное дно и закрывающих коробку сверху клапанов. Клапаны 1-4 выполнены в виде равновысоких близких по форме к прямоугольным трапеций, при этом длинная сторона каждого клапана является продолжением соответствующей стенки коробки и отделена от нее линией перегиба, при этом углы при длинном основании трапеции неравны, один угол является большим и по величине прямым или близким к прямому, а второй острый угол является заведомо меньшим первого. Заготовка выполнена так, что каждый клапан вершиной меньшего острого угла ориентирован к большему - прямому или близкому к прямому углу, примыкающему к длинной стороне соседнего клапана (фиг. 1), таким образом, на развертке заготовки образуется повторяющаяся последовательность углов на длинных сторонах клапанов по величине - больший, меньший, больший, меньший и так далее. Боковые стороны клапанов, образующие острые углы с длинной стороной, выполняются по принятым в производстве технологиям прямыми линиями с соответствующими этим технологиям допусками по угловому положению.
Величина меньших острых углов образующих складное дно клапанов может находиться в диапазоне от 30° до 70°, однако рационально выполнять их в области 45°, так как увеличение угла будет затруднять сборку дна, а уменьшение этого угла приводит к образованию в собранном складном дне непредусмотренных специально треугольных отверстий, которые при остром угле клапана в 45° не образуются.
Большие углы при длинной стороне клапана выполняются в диапазоне от прямого до близкого к прямому, уменьшенному на 10°…15°, то есть в диапазоне 75°…90°. Такое уменьшение большего угла не влияет на возможность сохранения собранным дном устойчивого положения, но несколько уменьшает потребное для сборки складного дна усилия Возможно в целях уменьшения усилий при сборке складного дна часть области контура прямого угла каждого клапана выполнять с отклонением от вертикали, принимая во внимание, что эта область при сборке дна коробки определяет пространственную жесткость собранного изделия и сохранение приданной при сборке коробки формы. Чем больше отклонение контура клапана от вертикали, тем более в широком диапазоне возможно искажение формы складного дна и, следовательно, сечения всей коробки от прямоугольника к ромбу. Поэтому рационально выполнять прилегающую к линии перегиба область клапана в перпендикулярном к ней направлении, выдерживая угол близким к 90°, не превышая угол отклонения контура клапана от вертикали более чем на 15°, что дает на внешнем контуре клапана укорочение длины короткой стороны примерно на четверть ширины клапана. Такое уменьшение внешней короткой стороны клапана позволяет уменьшить потребное усилие для сборки складного дна и сохранить достаточно площади клапана для обеспечения усилия взаимного удержания клапанов за счет трения. Оптимальные значения большего и меньшего углов на клапанах для конкретной коробки со складным дном могут быть найдены при отработке образцов при запуске коробки в массовое производство.
Образование складного дна может быть выполнено несколькими способами.
Для сборки дна без применения каких-либо средств механизации скрепления клапанов последовательно отгибают в плоскость дна по линиям перегиба каждый клапан в сторону симметрично ему расположенного клапана, совершая отгибы так, чтобы острый угол отгибаемого клапана накрывал прямой или больший угол уже отогнутого предыдущим клапана. Направление кругового перемещения клапанов, образующих складное дно, при установке из в рабочее положение может быть произвольным и начинаться с любого клапана. При отгибании последовательно клапанов 1, 2 в круговом направлении против часовой стрелки в плоскость складного дна складное дно выглядит так, как показано на фиг. 3. Для замыкания силовой цепи, скрепляющей собранное из клапанов 1, 2, 3 дно (фиг. 4), следует клапан 4 отогнуть по той же схеме в плоскость складного дна, что и предыдущие клапаны, с усилием, превышающим упругое противодействие клапана 1 и частично клапана 3. При этом треугольная часть клапана 1 упруго прогнется во внутреннее пространство уже сформированной из заготовки коробки, пропустит внешнюю прямоугольную часть клапана 4 во внутреннее пространство коробки, защелкнется и окажется снаружи, покрывая острым углом сверху прямоугольную внутреннюю часть сопряженного с ним силовым контактом клапана 4, как показано на фиг. 5. Оформленное такой взаимной ориентацией и силовыми контактами за счет сил упругости взаимодействующих клапанов и трения соприкасающихся слоев гофрированного картона складное дно является устойчивым и необратимым для возвращения в исходное положение без нагрузки при отсутствии специально направленного на эту цель воздействия и выдерживает без разрушения нагрузки для случая нагружения внутренним наполнением. Вид коробки со складным дном в готовом для загрузки состоянии представлен на фиг. 5, а на фиг. 6 изображен вид изнутри на взаимное положении образующих дно клапанов в складном дне коробки.
При использовании линий упаковки продукта в классические коробки схема механизированной сборки коробки со складным дном выглядит аналогично той, что используются при сборке коробок, исполненных по схемам FEFCO 0201 с применением клеящей ленты и коробок по схемам FEFCO 0215-0217 с фигурными элементами, образующими замок. При этом клапаны 2 и 4 (фиг. 7) отгибаются навстречу друг другу в плоскость складного дна, после чего клапаны 1 и 3 накрывают клапаны 2 и 4, клапаны 1 и 3 продолжают нагружаться усилием, направленным перпендикулярно плоскости складного дна вовнутрь коробки. В результате упругой деформации клапанов 2 и 4 клапана 2 и 4 отгибаются из плоскости складного дна внутрь коробки, а клапаны 1 и 3 заходят с характерным щелчком за плоскости клапанов 2 и 4, образуя устойчивое соединение клапанов складного дна (фиг. 5), собранного по той же схеме, что и при последовательном отгибе клапанов по описанной выше кольцевой схеме, когда в складном дне область острого угла каждого клапана накрывает область прямого или близкого к прямому угла соседнего клапана. Тот же принцип сборки складного дна может быть реализован в случае начального отгибания клапанов 1 и 3 с последующим защелкиваем клапанов 2 и 4 с тем же результатом, но предпочтительным является уже имеющийся в распоряжении у фасовщика способ механизированной сборки складного дна для принятых у фасовщика ящиков.
Коробки со складным дном, предназначенные для наполнения в виде жестких пакетов, сохраняющих форму параллелепипедов - в такие обычно фасуется крупа и продукты быстрого приготовления - могут быть выполнены с уменьшенной шириной клапанов, образующих складное дно, размером от четверти до половины длины меньшей стороны коробки (фиг. 8) с полным сохранением функционала, обеспечением решения технической задачи и достижением технического результата полезной модели.
Осуществление полезной модели было проверено экспериментально в ходе испытаний опытной партии коробок со складным дном, имеющих размеры по длине, ширине и высоте 245×135×200 мм соответственно и выполненных из гофрированного трехслойного картона толщиной 3 мм. Сборка коробок выполнялась из предварительно соединенных по стыковочному клапану шириной 30 мм заготовок, полученных плоттерной резкой, шириной клапанов складного дна как 67 мм, так и 33 мм, применены типовые варианты предварительного соединения стенок коробки по стыковочному клапану склеиванием и скобами. Использованы развертки заготовок коробок со складным дном с меньшими углами клапанов 45°, а большими 75° и 90°. Нагружение выполненного в соответствии с заявляемой полезной моделью сборного дна жесткими пакетами с номинальной, двойной и тройной нагрузкой показало, что коробка со складным дном гарантированно выдерживает заполнение, перемещение, сборку в штабели и перевозку без разрушения и раскрытия складного дна с использованием клапанов как полной, так и половинной ширины.
В результате испытаний все свойства заявленной полезной модели полностью подтверждены, заявленный технический результат достигнут. Складное дно коробки собирается любым из трех указанных в описании способом без применения дополнительных средств скрепления клапанов, а расход материала на изготовление клапанов складного дна меньше, чем у конструкции ближайшего аналога.