ГЕРМЕТИЧНО ЗАКРЫТАЯ ЕМКОСТЬ (ВАРИАНТЫ)
TIGHTLY SEALED RESERVOIR (VERSIONS)

Настоящее изобретение относится к герметично закрытой емкости, в которой крышка, установленная на горловинной части корпуса емкости, прикреплена термосваркой, и, в частности, касается конструкции горловинной части и крышки.
Что касается герметичных емкостей, например, таких, как емкости для напитков, известны их различные виды, такие как бутылки, жестяные банки, пластиковые бутылки и т.п. В последние годы широко используются жестяные банки и пластиковые емкости с точки зрения удобства, например, качества их транспортировки и т.п.
Что касается пластиковых емкостей, образование в них закаточного шва является затруднительным, поэтому пластиковые емкости, запечатанные закаточным швом, таким, как у металлических жестяных банок, не нашли распространения. Среди пластиковых емкостей наибольшее распространение получили бутылки из полиэтилентерефталата. Для бутылок из полиэтилентерефталата в качестве способа закатывания используется способ, в котором крышка навинчивается на горловинную часть бутылки. Однако именно крышка является основной причиной значительного увеличения стоимости всей емкости. Кроме того, поскольку крышку выполняют в основном из полипропилена, это становится препятствием для повторного использования.
В последние годы получила также распространение металлическая емкость, выполненная в виде бутылки с использованием способа, в котором крышка накручивается на горловинную часть бутылки таким же образом, как и в случае бутылок из полиэтилентерефталата.
Кроме того, в отношении металлических жестяных банок были раскрыты технологические приемы герметизации, в которых герметизация жестяных банок производится посредством лазерной сварки. См., например, патентные документы 1-3:
патентный документ 1: публикация WO 02/42196 A2;
патентный документ 2: опубликованная заявка Японии SHO 63-194885;
патентный документ 3: опубликованная заявка Японии SHO 61-289932.
В случае, когда герметизация герметичной емкости, например емкости для напитков/продуктов или т.п., осуществляется посредством термосварки, например, лазерной сваркой, причем зачастую процесс плавления должен осуществляться в условиях, когда жидкость (например, брызги воды на устройство) из окружающей среды или содержимое емкости попадает в процессе герметизации между поверхностями, подвергающимися сплавлению. В это время изменяется режим сплавления. После возникновения такого рода изменений условий плавления свойство, заключающееся в широкой области соответствующих условий, выражается в высокой способности адаптации посторонних веществ. Однако в случае выполнения герметизации посредством лазерной сварки условия плавления, при которых обеспечивалась бы такая степень способности адаптации посторонних веществ, не известны. Кроме того, вовсе отсутствуют сведения о том, какой должна быть конструкция емкости, а в частности, какой должна быть конструкция горловинной части и крышки, для того, чтобы увеличить способность адаптации посторонних веществ.
Автор настоящего изобретения обнаружил, что в случае, когда герметизация, например, бутылки из полиэтилентерефталата, осуществляется посредством лазерной сварки, при излучении обычного лазерного пятна и начале нагревания и плавления в начальной точке плавления, нежелательные вещества, находящиеся на поверхности плавления, перемещаются по поверхности плавления в направлениях от начальной точки плавления. В результате чего, при завершении плавления после одного цикла лазерного облучения имеет место значительная поляризация на поверхности плавления, что плохо влияет на герметичность и прочность соединения корпуса емкости и крышки. Кроме того, нежелательные вещества перемещаются за счет того, что они также выталкиваются с поверхности плавления давлением, создаваемым нагревом и плавлением. В результате чего становится возможным по существу получить полное удаление нежелательных веществ с поверхности плавления, однако при этом, поскольку некоторое количество тепла уносится нежелательными веществами с поверхности плавления, становится необходимым регулировать выходную мощность лазера.
Таким образом, задача изобретения состоит в получении высокой способности адаптации посторонних веществ за счет разработки конструкции горловинной части и крышки в герметично закрытой емкости, например в емкости для напитков/продуктов или т.п., герметизация в которой осуществляется посредством термосварки, например лазерной сваркой. Еще одной задачей является повышение герметичности и прочности соединения корпуса емкости с крышкой.
При изучении вышеописанной задачи автор изобретения установил, что (1) закрепление участка, подвергающегося плавлению, таким образом, чтобы посторонние вещества не перемещались в процессе плавления на другой участок плавления, (2) создание конструкции места, где осуществляется плавление, таким образом, чтобы в процессе плавления было возможным перемещение посторонних веществ с участка плавления наружу, и (3) осуществление лазерного облучения с учетом количества тепла, забираемого посторонними веществами, являются существенными факторами в герметизации емкости. Кроме этого он создал емкость с горловинной частью и крышкой с учетом вышеперечисленного, а также соответствующий способ лазерного облучения. В частности, герметично закрытая емкость по изобретению имеет корпус, содержащий горловинную часть, и крышку из пластикового материала, в котором напряжение при закрытой горловинной части образуется в нем самом, за счет чего образуется участок уплотнения с приложенным давлением, прижимаемый к упомянутому корпусу емкости посредством силы, уменьшающей данное напряжение, при этом указанный участок уплотнения образует герметичное место, причем участок уплотнения сварен методом термосварки. При установке крышки к корпусу емкости, поскольку участок уплотнения образует контакт с приложенным давлением, посторонние вещества не проникают в участок уплотнения.
Герметично закрытая емкость по изобретению включает в себя случай, когда на внешней стенке указанной горловинной части выполнен кольцевой буртик, параллельный краю указанной горловинной части, на краю указанной крышки выполнен кольцевой фланец, образующий с указанным буртиком участок уплотнения, на внешней стенке указанной горловинной части выполнен выступающий или вогнутый участок ближе к стороне края указанной горловинной части, чем указанный буртик, и на внутренней стенке указанной крышки выполнен вогнутый или выступающий участок в месте, где расстояние с фланцем, выполненным на краю указанной крышки, является немного длиннее, чем расстояние между кольцевым выступающим или вогнутым участком и буртиком, выполненным на горловинной части, причем указанный участок уплотнения сварен методом термосварки. В варианте выполнения данной емкости, за счет беспрепятственной видимости участка уплотнения сверху емкости, является возможным осуществление плавления посредством перемещения лазера сверху вниз и облучения им. Соответственно лазерная установка может быть упрощена.
Герметично закрытая емкость по изобретению включает в себя вариант выполнения, в котором получена поверхность контакта поверхности внутренней стенки указанной крышки и края указанной горловинной части, на внешней стенке указанного горлышка выполнен кольцевой выступающий или вогнутый участок, параллельный краю указанной горловинной части, а на внутренней стенке указанной крышки выполнен вогнутый или выступающий участок в месте, где расстояние с указанной поверхностью контакта является немного короче, чем расстояние между краем указанной горловинной части и кольцевым выступающим или вогнутым участком, выполненным на горловинной части, причем указанный участок уплотнения кольцевого выступающего и вогнутого участка, выполненного на внешней стенке указанной горловинной части, и кольцевого вогнутого или выступающего участка, выполненного на внутренней стенке указанной крышки, сварен методом термосварки.
Герметичная емкость по изобретению включает вариант выполнения, в котором указанная крышка имеет изогнутый участок, который охватывает внутреннюю и внешнюю поверхности края горловинной части, причем участок уплотнения указанного изогнутого участка и указанного корпуса емкости сварен методом термосварки.
В предпочтительном варианте выполнения герметичной емкости по изобретению получают поверхность контакта поверхности внутренней стенки указанной крышки и края указанной горловинной части, причем указанная поверхность контакта сварена методом термосварки. За счет этого возможно увеличение прочности сплавления крышки.
В предпочтительном варианте выполнения герметичной емкости по изобретению при повторной установке крышки после открывания на горловинную часть указанного корпуса емкости указанный корпус емкости и указанную крышку соединяют по участку уплотнения в такой степени, что содержимое не выливается. Достигается повторная герметизация емкости.
В предпочтительном варианте выполнения герметичной емкости по изобретению расстояние между сваренным участком уплотнения и краем указанной крышки составляет 10 мм или менее, а поверхность внутренней стенки, смежная краю указанной крышки, и поверхность внешней стенки корпуса емкости разделены. Это позволяет удалять жидкость, выступающую на границе участка уплотнения в процессе плавления.
В предпочтительном варианте выполнения герметичной емкости по изобретению указанная крышка и указанный корпус емкости выполнены из пластика.
В предпочтительном варианте выполнения герметичной емкости по изобретению указанный участок уплотнения сварен методом лазерной сварки. Граница между участком сплавления и нерасплавленным участком является четкой, за счет чего можно осуществлять высокоточное сплавление.
В предпочтительном варианте выполнения герметичной емкости по изобретению участок уплотнения выполнен из поглощающего лазерное излучение материала, или на участок уплотнения нанесена поглощающая лазерное излучение краска, или на участке 4 уплотнения устанавливают поглощающий лазерное излучение элемент. Это позволяет осуществлять сплавление лазерным излучением, имеющим малую плотность энергии.
В предпочтительном варианте выполнения герметичной емкости согласно изобретению при осуществлении термосварки методом лазерной сварки указанная крышка и указанный корпус емкости выполняют из полиэтилентерефталата.
За счет разработки конструкции горлышка и крышки герметично закрытая емкость по изобретению имеет высокую способность адаптации посторонних веществ. Таким образом, посредством термосварки способа лазерной сварки или т.п. возможно увеличить герметичность и создать состояние, в котором прочность соединения корпуса емкости с крышкой высока.
На чертежах
На Фиг.1 схематично изображена герметично закрытая емкость согласно первому варианту выполнения, где на (а) схематично показан вид сбоку в сечении горловинной части в корпусе емкости при установленной крышки, на (б) схематично показан внешний вид по стрелке А, и на (с) схематично показан перспективный вид по стрелке Б.
На Фиг.2 схематично показан вид герметичной емкости согласно второму варианту выполнения.
На Фиг.3 схематично показан вид герметичной емкости согласно третьему варианту выполнения.
На Фиг.4 схематично показан вид герметичной емкости согласно четвертому варианту выполнения.
На Фиг.5 представлена схема технологического процесса, на которой показан один вариант осуществления способа получения герметичной емкости по изобретению.
Список позиций на чертежах
100, 200, 300, 400 - герметично закрытая емкость
1, 61 - корпус емкости
2, 16, 18 - кольцевой выступающий участок
3, 62 - крышка
4 - участок уплотнения
5, 7 - кромка
6 - буртик
8 - кольцевой фланец
9 - участок горлышко
10 - второй кольцевой выступающий участок
11, 15, 17 - кольцевой вогнутый участок
12 - второй кольцевой вогнутый участок
13 - участок внутренней стенки крышки
14 - зацепляющий участок
19 - поверхность контакта
20 - изогнутый участок
21 - разделительный участок
23 - усилие на буртик
24 - усилие поверхности внутреннего края крышки на кромку
25 - усилие изогнутого участка, который охватывает внутреннюю и внешнюю поверхности края
26 - лапка
63а - средство транспортирования крышек
63б - средство подачи крышек
64 - средство установки крышек
65 - средство генерирования лазера
66 - участок уплотнения
70 - средство удаления бракованной емкости
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Ниже приводится детальное описание настоящего изобретения со ссылкой на предпочтительные варианты его выполнения, что, однако, не следует рассматривать как ограничение настоящего изобретения данным описанием. Описание герметичной емкости по изобретению будет дано со ссылкой на Фиг.1 - Фиг.4. Кроме того, в отношении одних и тех же элементов или участков применяются одинаковые номера позиций.
Герметично закрытая емкость по варианту выполнения имеет корпус, содержащий горловинную часть и крышку, выполненную из пластикового материала, создающего при закрытой горловинной части напряжение внутри себя, за счет чего образуется участок плотного присоединения с приложенным давлением, прижимаемый к указанному корпусу емкости посредством силы, стремящейся устранить указанное напряжение, причем указанный участок плотного присоединения образует герметичное место и отличается тем, что указанный участок плотного присоединения сварен методом термического плавления. Например, крышка выполнена цилиндрической формы, имеющей верхнюю поверхность, горловинную часть корпуса емкости, выполненную цилиндрической формы, причем крышка установлена таким образом, что горловинная часть закрыта снаружи. В то же время крышка может быть вставной или завинчивающейся. Участок уплотнения корпуса емкости и крышки создает постоянный контакт с приложенным давлением. Кроме того, данный участок уплотнения выполнен с образованием герметичного места. За счет вышеописанной конструкции содержимое емкости не проливается, а также возможно устранить посторонние вещества, например содержимое емкости и брызги воды, с поверхности соединения, которой является участок уплотнения. Соответственно при термическом плавлении участка уплотнения за счет того, что на поверхности соединения отсутствуют посторонние вещества, редко имеют место явления, оказывающие негативное влияние на термическое плавление, такие как испарение посторонних веществ и унос тепла, создаваемого лазером, или т.п. Помимо этого, для того, чтобы участок уплотнения имел постоянный контакт с приложенным давлением, в герметично закрытой емкости по варианту осуществления изобретения крышка выполнена из пластикового материала, и при закрытии горловинной части крышкой напряжение создается в самой крышке, а сила, стремящаяся устранить данное напряжение, используется в качестве силы, создающей давление. Несколько вариантов выполнения герметичной емкости, в которых достигается данный эффект, показаны и описаны ниже. Разумеется, данное изобретение не следует рассматривать как ограниченное только данными вариантами выполнения.
На Фиг.1 схематично показана герметично закрытая емкость согласно первому варианту выполнения. На (а) схематично показан вид сбоку в сечении горловинной части в корпусе емкости при установленной крышке, на (б) схематично показан внешний вид по стрелке А, и на (с) схематично показан перспективный вид по стрелке Б. В герметично закрытой емкости 100 согласно первому варианту выполнения на внешней стенке горловинной части 9 корпуса 1 емкости выполнен кольцевой буртик 6, параллельный краю 5 горловинной части 9, на краю 7 крышки 3 выполнен кольцевой фланец 8, образующий с буртиком 6 участок 4 уплотнения, на внешней стенке горловинной части 9 выполнен кольцевой выступающий участок 2 ближе к стороне края 5 горловинной части, чем буртик 6, и на внутренней стенке крышки 3 выполнен кольцевой вогнутый участок 11 в месте, где расстояние с фланцем 8, выполненным на краю 7 крышки 3, является немного длиннее, чем расстояние между кольцеобразным выступом 2 и буртиком 6, выполненным на горловинной части 9. Кроме того, плотно соединенный участок 4 буртика 6 и фланца 8 сварен методом термического сплавления.
В герметично закрытой емкости 100 внутренний диаметр крышки 3 выполнен таким образом, что при ее установке вокруг боковой стенки горловинной части 9 имеется незначительное натяжение. При этом она выполнена такой формы, что расстояние между кольцевым вогнутым участком 11 и фланцем 8 незначительно длиннее, чем расстояние между кольцеобразным выступающим участком 2 и буртиком 6, выполненным на горловинной части 9. Соответственно на участке крышки 3 между кольцевым вогнутым участком 11 и фланцем 8 создается натяжение и силой затяжки крышки 3 создается сжимающее напряжение в вертикальном направлении, если смотреть на Фиг.1(а). Поскольку крышка 3 выполнена из пластикового материала, создается сила, давящая на фланец 8, стремящаяся устранить данное сжимающее напряжение, в частности сила 23, давящая на буртик 6. Таким образом, участок 4 уплотнения находится в состоянии приложенного давления.
Крышка 3 выполнена из пластикового материала, в частности, пластика, металла или их комбинации. Металлом является алюминий, сталь или, например, сплав, содержащий их в качестве основных компонентов. Пластиковым полимером является полиэтилентерефталат (ПЭТ), полиэтилентерефталатгликоль (ПЭТГ), полибутелентерефталат, полиэтиленнафталат, полиэтилен, полипропилен (ПП), циклоолифин сополимер (СОС, олефин с кольцевой структурой), иономер, поли-4-метилпентен-1, полиметилметакрилат, полистирол, сополимер этиленвинилалкоголь, акрилонитрил, поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, полиамид, полиамидимид, полиацетал, поликарбонат, полисульфон, или, например, этилентетрофторид, акрилонитрилстирол или акрилонитрилбутадиенстирол. Из перечисленных предпочтительным является ПЭТ. ПЭТ фактически используется в качестве материала емкости для напитков/продуктов, и в случае, когда сплавление осуществляют методом лазерной сварки, поскольку у него отсутствует поглощающая способность по отношению к лазеру, посредством нанесения на соединительную поверхность участка уплотнения цвета, имеющего поглощающую способность по отношению к лазеру, становится возможным непосредственно нагревать граничную область соединительной поверхности.
Корпус 1 емкости выполнен из пластика, стекла, керамики, металла, или их комбинации. Его формой предпочтительно является форма бутылки. Кроме того, поскольку герметизация емкости осуществляется посредством термосварки, отсутствует необходимость в выполнении крышки большой толщины по сравнению с корпусом емкости. Выполнение корпуса 1 емкости и крышки 3 из пластика позволяет осуществить их соединение с использованием небольшой мощности.
Кроме того, в герметично закрытой емкости 100 на внешней стенке горловинной части 9 над выступающим участком 2 выполнен второй кольцевой выступающий участок 10, а во внутренней стенке крышки 3 выполнен второй вогнутый участок 12. При этом форма крышки 3 выполнена таким образом, что расстояние между вторым вогнутым участком 12 и участком 13 внутренней стенки крышки 3, находящимся в контакте с краем 5, становится немного короче расстояния между краем 5 и вторым выступающим участком 10. Таким образом, образуется поверхность контакта края 5 и участка 13 внутренней стенки, причем на данной поверхности контакта создается состояние с постоянно приложенным давлением. Соответственно также устраняются посторонние вещества с данной поверхности контакта, устраняется отрицательный эффект, возникающий из-за посторонних веществ, а также упрощается процесс термосварки. Кроме того, повышается прочность соединения корпуса 1 емкости и крышки 3.
Кроме того, в герметично закрытой емкости 100 выполнена лапка 26 для облегчения снятия крышки 3. Помимо чего, для буртика 6 выполнен зацепляющий участок 14 с тем, чтобы крышка 3 не улетала, когда в емкости имеется внутреннее давление. Посредством зацепляющего участка 14 предотвращается слетание крышки 3 в случае ее неаккуратного открывания.
ВТОРОЙ ВАРИАНТ ВЫПОЛНЕНИЯ
На Фиг.2 схематично показана герметично закрытая емкость согласно второму варианту выполнения изобретения. Схематично показан вид сбоку в сечении горловинной части корпуса емкости при установленной крышке. В герметично закрытой емкости 200 согласно второму варианту выполнения на внешней стенке горловинной части 9 выполнен кольцевой буртик 6, параллельный краю 5 горловинной части, на краю 7 крышки 3 выполнен кольцевой фланец 8, образующий с буртиком 6 участок 4 уплотнения, на внешней стенке горловинной части 9 выполнен кольцевой вогнутый участок 15 ближе к стороне края 5 горловинной части, чем буртик 6, а на внутренней стенке крышки 3 выполнен кольцевой выступающий участок 16 в месте, где расстояние с фланцем 8, выполненным на краю 7 крышки 3, является немного длиннее, чем расстояние между кольцевым вогнутым участком 15 и буртиком 6, выполненным на горловинной части 9. Кроме того, участок 4 уплотнения буртика 6 и фланца 8 сварен методом термосварки. Первый и второй варианты выполнения отличаются тем, что взаимное расположение выступающего и вогнутого участков выполнено обратным.
В герметично закрытой емкости 200 внутренний диаметр крышки 3 выполнен таким образом, что при ее установке вокруг боковой стенки горловинной части 9 имеется небольшое натяжение. При этом крышка 3 выполнена такой формы, что расстояние между кольцевым выступающим участком 16 и фланцем 8 немного длиннее, чем расстояние между кольцевым вогнутым участком 15 и буртиком 6. Соответственно на участке крышки 3 между кольцевым выступающим участком 16 и фланцем 8 создается напряжение и силой затяжки крышки 3 создается сжимающее напряжение в вертикальном направлении, если смотреть на Фиг.2. Поскольку крышка 3 выполнена из пластикового материала, создается сила, давящая на фланец 8, стремящаяся уменьшить данное сжимающее напряжение, в частности сила 23, давящая на буртик 6. Таким образом, участок 4 уплотнения находится в состоянии с приложенным давлением.
Материал крышки 3 и корпуса емкости может быть тот же самый, что и в случае первого варианта выполнения. В герметично закрытой емкости согласно второму варианту выполнения также предусмотрена поверхность контакта между поверхностью внутренней стенки крышки 3 и краем 5 горловинной части 9 (не показана на чертеже), причем поверхность контакта может быть сварена методом термосварки. Кроме того, могут быть выполнены лапка (не показана) и зацепляющий участок (не показан).
ТРЕТИЙ ВАРИАНТ ВЫПОЛНЕНИЯ
На Фиг.3 схематично показана герметично закрытая емкость согласно третьему варианту выполнения изобретения. Схематично показан вид сбоку в сечении горловинной части корпуса емкости при установленной крышке. В герметично закрытой емкости 300 согласно второму варианту образована поверхность 19 контакта поверхности внутренней стенки крышки 3 и края 5 горловинной части 9, а на внешней стенке горловинной части 9 выполнен кольцевой вогнутый участок 17, параллельный краю 5 горловинной части 9. Кроме того, на поверхности внутренней стенки крышки 3 выполнена кольцевая выступающая часть 18. При этом кольцевая выступающая часть 18 выполнена на внутренней стенке крышки 3 в месте, где расстояние с поверхностью 19 контакта немного короче расстояния между краем 5 горловинной части 9 и кольцевым вогнутым участком 17, выполненным на горловинной части 9. Кроме того, участок 4 уплотнения кольцевого вогнутого участка 17, выполненного во внешней стенке корпуса 1 емкости, и кольцевого выступающего участка 18, выполненного на внутренней стенке крышки 3, сварены методом термосварки.
В третьем варианте выполнения взаимное расположение выступа и вогнутого участка может быть выполнено обратным с получением варианта (не показан), схожего с третьим выполнением, точно так же, как взаимное расположение между вторым и первым вариантами выполнения.
В герметично закрытой емкости 300 внутренний диаметр крышки 3 выполнен таким образом, что при ее установке имеется небольшое натяжение вокруг боковой стенки горловинной части 9. При этом крышка 3 выполнена такой формы, что расстояние между поверхностью 19 контакта и кольцевым выступающим участком 18, выполненным в крышке 3, немного короче расстояния между краем 5 горловинной части 9 и кольцевого вогнутого участка 17, выполненного на горловинной части 9. Соответственно на участке крышки 3 между поверхностью 19 контакта и кольцевой выступающей частью 18 создается напряжение, и силой затяжки крышки 3 создается растягивающее напряжение в вертикальном направлении, если смотреть на Фиг.3. Поскольку крышка 3 выполнена из пластикового материала, создается сила, прижимающая сторону внутренней стенки крышки 3 к краю 5, стремящаяся уменьшить данное растягивающее напряжение, и кромка 5 контактирует с поверхностью внутренней стенки крышки 3. С другой стороны, кольцевой выступающий участок 18 крышки 3 и кольцевой вогнутый участок 17 корпуса 1 емкости соединены вместе, а участок 4 уплотнения находится в состоянии с приложенным давлением.
Материал крышки 3 и корпуса 1 емкости тот же самый, что и в случае первого варианта выполнения. В герметично закрытой емкости согласно третьему варианту выполнения поверхность 19 контакта может быть  также сварена методом термосварки. Кроме того, могут быть выполнены лапка (не показана) и зацепляющий участок (не показан).
ЧЕТВЕРТЫЙ ВАРИАНТ ВЫПОЛНЕНИЯ
На Фиг.4 схематично показана герметично закрытая емкость согласно четвертому варианту выполнения изобретения. Схематично показан вид сбоку в сечении горловинной части корпуса емкости при установленной крышке. В герметично закрытой емкости 400 согласно четвертому варианту выполнения крышка 3 имеет изогнутый участок 20, который охватывает внутреннюю и внешнюю поверхности края 5 горловинной части 9 корпуса 1 емкости, причем участок 4 уплотнения изогнутого участка 20 и корпуса 1 емкости сварен методом термосварки.
В герметично закрытой емкости 400 напряжение создается посредством изогнутого участка 20, который охватывает внутреннюю и внешнюю поверхности края 5, причем участок 4 уплотнения изогнутого участка 20 и корпуса 1 емкости находится в состоянии с приложенным давлением для уменьшения данного натяжения. Позиция 25 на Фиг.4 обозначает силу, создаваемую изогнутым участком 20, который охватывает внутреннюю и внешнюю поверхности края 5.
Материал крышки 3 и корпуса 1 емкости тот же самый, что и в случае первого варианта выполнения. В герметично закрытой емкости согласно четвертому варианту выполнения могут быть выполнены лапка (не показана) и зацепляющий участок (не показан).
В предпочтительном варианте емкости согласно первому - четвертому вариантам, после ее открывания, при повторной установке крышки 3 на горловинную часть 9 корпуса 1 емкости, корпус 1 емкости и крышка 3 соединяются по участку 4 уплотнения так, что содержимое не выливается. Достигается повторная герметизация емкости. В вышеописанных вариантах выполнения участок 4 уплотнения образует состояние с приложенным давлением. Регулировкой толщины крышки 3 и соотношения размеров внутреннего диаметра крышки 3 и внешней формы горловинной части 9 с тем, чтобы состояние с приложенным давлением создавало соответствующее давление, обеспечивается возможность того, что содержимое емкости не выливается.
В предпочтительном варианте выполнения герметичной емкости согласно первому - четвертому вариантам выполнения расстояние между сваренным участком 4 уплотнения и краем 7 крышки 3 составляет 10 мм или менее, а поверхность внутренней стенки, смежная краю 7 крышки, и поверхность внешней стенки корпуса 1 емкости разделены. Для примера далее будет описан частично увеличенный вид B, показанный на Фиг.2. Расстояние X между участком 4 уплотнения и краем 7 крышки 3 составляет 10 мм или менее, а между поверхностью внутренней стенки крышки 3 и поверхностью внешней стенки корпуса 1 емкости выполнен разделительный участок 21. Расстояние X и разделительный участок могут быть предусмотрены аналогичным образом также и в других вариантах выполнения изобретения. За счет данной конструкции возможно устранение жидкости, выступающей при плавлении на крайнюю область участка 4 уплотнения.
В предпочтительном варианте выполнения герметичной емкости согласно первому - четвертому вариантам осуществления изобретения термическое плавление участка 4 уплотнения осуществляют методом лазерной сварки. По сравнению со случаем, когда термическое плавление осуществляется посредством нагревателя в качестве источника тепла, граница между участком сплавления и нерасплавленным участком является четкой, за счет чего можно осуществлять высокоточное сплавление.
В герметично закрытой емкости согласно первому - четвертому вариантам осуществления изобретения участок 4 уплотнения может быть выполнен из поглощающего лазерное излучение материала, или на участок 4 уплотнения может быть нанесена поглощающая лазерное излучение краска, или на участке 4 уплотнения может быть установлен поглощающий лазерное излучение элемент. В случае, когда сплавление осуществляют методом лазерной сварки, даже когда свариваемый предмет не поглощает лазерное излучение, нанесение цвета, имеющего свойство поглощения по отношению к лазерному излучению, на поверхность соединения участка уплотнения позволяет непосредственно нагревать граничную область поверхности соединения. Для выполнения участка уплотнения из поглощающего лазерное излучение материала в пластический полимер включают, например, красящее вещество или пигмент при изготовлении корпуса емкости, или крышки, или их обоих. Нанесение поглощающей лазерное излучение краски на участок 4 уплотнения может быть осуществлено различными печатными способами. Относительно поглощающего лазерное излучение материала, установленного на участок 4 уплотнения, материал, аналогичный корпусу емкости и крышки, покрывают краской или включают красящее вещество или пигмент. За счет такого выполнения поглощающего участка для лазерного излучения повышается свойство поглощения по отношению к лазеру, а также становится возможным проводить лазерную сварку с использованием небольшой мощности. Красящим веществом или пигментом является, например, металлический материал, керамика и органический пигмент, поглощающий лазерное излучение. В предпочтительном варианте длина волны лазерного излучения, мощность лазерного излучения и скорость лазерного сканирования устанавливаются в соответствии со степенью поглощательной способности участка, поглощающего лазерное излучение.
Далее, со ссылкой на Фиг.5, будет описан способ получения герметичной емкости согласно настоящим вариантам осуществления изобретения. На Фиг.5 представлена схема технологического процесса, на которой показан один вариант осуществления способа получения герметичной емкости по изобретению. На первой стадии S1 емкость 61 с содержимым подают к установке лазерной сварки посредством транспортного средства (не показано), например, конвейера или т.п. В этом время, в случае, если содержимым емкости является пенящееся вещество, осуществляют гашение пены и продувку углекислым газом или азотом.
Далее, на стадии S2 подают крышку 62 посредством средства 63а транспортирования крышки к средству 63б подачи крышки. Средством 63б подачи крышки осуществляет подачу одной крышки 62 к горлышку одного корпуса 61 емкости.
Далее, на стадии S3 средство 64 установки крышки осуществляет установку крышки 62 на горловинную часть корпуса 61 емкости. Таким образом, поверхность соединения приводят в состояние с приложенным давлением на участке уплотнения крышки и корпуса емкости.
Далее, на стадии S4 участок 66 уплотнения корпуса 61 емкости и крышки 62 облучают лазером посредством средства 65 генерирования лазера. При этом облучение лазером может осуществляться точечно или линейно, а также возможно сваривание всего участка 66 уплотнения во время одного вращения емкости 61 вокруг своей центральной оси (средство вращения емкости 61 не показано).
Во время лазерного облучения интенсивность лазерного излучения предпочтительно контролируют посредством контроля выходной мощности лазера. Кроме того, положение лазера при облучении предпочтительно контролируют посредством контроля генерации излучения или генерации тепла посредством фоточувствительного датчика или датчика температуры, например, инфракрасного датчика или т.п. Сварку пластикового материала предпочтительно контролируют посредством контроля генерации излучения или генерации тепла посредством фоточувствительного датчика или датчика температуры. Одновременно можно использовать датчик изображения, например, прибор с зарядовой связью (ПЗС) или т.п.
2
Элементом генерирования лазерного излучения, установленным в устройство 65 генерирования лазерного излучения, может быть полупроводниковый лазер, газовый лазер, например, лазер на диоксиде углерода, или т.п., или ИАГ-лазер, а материалы корпуса емкости и крышки, подвергающиеся лазерной сварке, выбираются в соответствии с различными параметрами, такими, как скорость перемещения лазерного луча, форма пятна излучения и т.п. Длина волны лазерного излучения может составлять 800-1000 нм. В случае лазерной сварки пластиковой емкости или имеющей вид бутылки жестяной емкости предпочтительно использовать полупроводниковый лазер. Плотность энергии лазерного излучения на участок уплотнения может составлять 150 Дж на 1 см площади поверхности сплавления. За счет этого становится возможным осуществлять плавление, не создавая температурную деформацию.
При этом в предпочтительном варианте для увеличения поглощающей способности по отношению к лазерному излучению выполняют технологический процесс получения поглощающего лазерное излучение участка на участке уплотнения. Даже в случае наличия контуров или неровностей поверхности на поглощающем участке, усложняющих механический контакт, лазерная сварка может осуществляться с хорошей точностью. Это достигается за счет того, что лазер может сужать пятно излучения, и область, снабженная поглощающим участком, в основном сваривается. Данный процесс может осуществляться в любое время перед лазерным излучением, и может быть выполнен перед стадией S1, или в любой момент между стадиями S1, S2 или S3. Кроме того, поскольку данный процесс эффективен в случае сваривания материала, не обладающего спектром поглощения по отношению к лазерному излучению, он не является обязательным. В частности, в случае поглощения лазерного излучения соединительным участком, как в частично цветной бутылке, лазерная сварка может осуществляться посредством простого облучения лазером.
Далее, на стадии S5 емкость с дефектами герметизации удаляют посредством средства 70 удаления бракованной емкости. Оценку дефектов герметизации предпочтительно осуществляют на основе результатов описанного выше контроля и результатов визуального контроля, полученных от устройства контроля внешнего вида (не показано).
В известном из уровня техники процессе закатывания металлических банок трудно оценить, должным ли образом герметизирована емкость в определенный момент времени при осуществлении процесса закатывания. По этой причине, несмотря на положительные результаты контроля перед началом изготовления, в случае возникновения дефектов герметизации в процессе закатывания, дефект выявляется только по прошествии некоторого времени после фактического появления дефекта. В этом случае количество емкостей, подлежащих бракованию, и время простоя промышленного оборудования становятся довольно большими. С другой стороны, в соответствии со способом производства герметичной емкости по изобретению, поскольку является возможным выявление за очень короткий период времени, должным ли образом осуществляется процесс герметизации, вышеописанные недостатки в процессе закатывания для металлических банок не наблюдаются.
В настоящем изобретении является возможным применение вместо лазерной сварки следующих методов сварки: в некоторых случаях изготавливают герметичную емкость, в которой участок уплотнения сварен методами импульсной сварки, высокочастотной сварки, вибрационной сварки, сваркой трением, ультразвуковой сваркой, сваркой горячим газом или термосвариванием.
Импульсной сваркой является метод, в котором сильный электрический ток быстро течет к ленточному нагревателю с осуществлением термосварки участка уплотнения. Высокочастотной сваркой является метод, который зависит от внутреннего нагрева за счет поглощения высокочастотного электрического тока в участке уплотнения, имеющего большую диэлектрическую постоянную и большой тангенс угла диэлектрических потерь. Используется пленка с большой диэлектрической постоянной и большим тангенсом угла диэлектрических потерь. Вибрационной сваркой является метод, в котором присоединение методом сплавления осуществляется посредством трения участка уплотнения вместо его вращения, и получением тепла. Сваркой трением является метод, в котором сварка плавлением осуществляется посредством фрикционного нагрева от вращения и трения участка уплотнения. Ультразвуковой сваркой является метод, в котором участок уплотнения сваривается посредством применения энергии ультразвуковой вибрации. Сваркой горячим газом является метод, в котором воздух или газ подают к нагретому нагревателю, после чего его выпускают на участок уплотнения для осуществления сварки. Термосвариванием является метод, в котором сварка осуществляется за счет нагрева под давлением в режиме, когда участок плотного прилегания удерживается между нагревающими пластинами. Каждый метод сварки может выбираться и применяться в соответствии с формой емкости.