Патент на изобретение №2357901

(54) ПЛАСТМАССОВАЯ БУТЫЛКА ДЛЯ НАПИТКОВ С КАПСУЛОЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к затворам со вспомогательной тарой для емкостей с различными материалами, которые должны сохраняться отдельно до употребления в смеси. Вместо того чтобы капсулу (100), содержание которой должно вводиться в емкость, удерживать в крышке и уплотнять по отношению к горлышку емкости, предлагается приваривать капсулу (100) непосредственно к горлышку емкости (1) подобно мембране. При этом капсула (100) выполняется и определяется по размерам так, что она удерживается с точной подгонкой, зажимаясь своей конической частью в горлышко (1) емкости или в коническую приемную полость сварочной головки. Кромка капсулы (100) приваривается к торцу (4) горлышка емкости. Решение направлено на использование в известных разливочных установках без потерь качества и количества. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Данное изобретение касается пластмассовой бутылки для напитков с горлышком и закрепленной на нем крышкой и алюминиевой капсулой с заключенным в ней вводимым в содержимое бутылки активным веществом в твердой, порошкообразной или жидкой форме согласно признакам ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Уже несколько лет известны алюминиевые капсулы, в которых содержатся пригодные к хранению активные вещества, прежде чем они добавляются к основному веществу. Один из известных примеров – это кофе в капсулах, которые промываются свежевскипяченной водой.

Напитки с высоким содержанием витаминов сохраняются только очень ограниченно, так как витамины разлагаются под влиянием тепла или света. Соответственно такие напитки должны храниться и транспортироваться охлажденными, что ведет к более высокой отпускной цене. Разлив в непрозрачные или не пропускающие свет бутылки приводит также к более высоким издержкам и ухудшает их эстетический вид. Для компенсации этого требуется полностью запечатанная оболочка.

Из WO 00/27717 известно решение с признаками ограничительной части пункта 1 формулы изобретения формулы изобретения. При этом капсула накладывается с возвышением вверх на горлышко бутылки и удерживается на нем, зажимаясь крышкой. Крышка выполнена так, что посредством надавливания на ее гибкую закрывающую поверхность капсула может быть разрушена, а содержимое введено в емкость.

Похожее решение известно уже из WO 98/40289. Однако здесь капсула размещалась в самой крышке. Крышка имеет механизм, который позволяет прокалывать капсулу. Материально-технически это требует, чтобы капсулы устанавливались в крышку и удерживались там, прежде чем они будут поставлены к разливочному производству. Это едва ли выполнимо практически из-за гигиенических и материально-технических оснований.

В то время как в документе WO 98/40289 исходили из того, что после опорожнения капсулы крышка удаляется и капсула должна удаляться, в решении согласно документу WO 01/36289 предложили снабжать емкость крышкой, которая содержит пробойник, который может передвигаться в насадке и, таким образом, должен действовать одновременно как пробойник, так и как клапан.

Наконец, из документа GB-A-2364699 известна также крышка с капсулой, которая должна герметично удерживаться под прокладкой из прозрачной шайбы в крышке и на горлышке емкости.

В известных сегодня разливочных установках необходимы высокие скорости. Следовательно, трудно вообразить, чтобы капсула могла накладываться на горлышко емкости после разлива и после этого навинчиваться крышка. В этот период также происходит транспортировка на том же транспортировочном участке, и, следовательно, свободно наложенные капсулы могли бы падать, прежде чем на них накладывалась бы и навинчивалась бы крышка. Также у многих напитков при разливе происходит последующее вспенивание, что может также приводить к падению капсулы с горлышка бутылки.

Производство алюминиевых капсул происходит с очень высокой размерной точностью. Это касается также выполнения горлышек бутылок. Однако более проблематичным это является для крышек. Соответственно проблематичен монтаж капсул в крышки и необходимы дополнительные уплотнительные мероприятия, к примеру вкладывание мягких резиновых уплотнительных колец и т.п. Это приводит к повышенным материальным затратам и дополнительному этапу монтажа с соответственно более высокими издержками.

Без решения упомянутых выше проблем нельзя рассчитывать на успешное внедрение на рынок. Соответственно изобретатель поставил себе задачу формирования бутылки и алюминиевой капсулы так, что при использовании также соответствующего изобретению способа разлив на известных сегодня разливочных установках может осуществляться без потерь качества и количества.

Эти и другие задачи решаются с помощью пластмассовых бутылок для напитков, выполненных согласно пункту 1 формулы изобретения.

Непосредственная наварка капсулы на горлышко емкости приносит несколько дополнительных преимуществ. Посредством сварки решаются обычно имеющиеся проблемы герметизации. Сварка, которая иначе обычно применяется только в случае находящихся под угрозой окисления продуктов, как кетчуп или маслянистые субстанции, приводит здесь к высокой герметичности, которая не только повышает сохраняемость продукта, но и делает излишним обычно необходимое уплотнение между капсулой и крышкой, а также между капсулой и бутылкой.

Благодаря точно подогнанной форме капсулы она может устанавливаться на горлышко бутылки таким образом, что не может происходить ее срыв из-за последующего вспенивания напитка.

Точность подгонки может использоваться также для зажимного крепления в приемном элементе сварочной головки, вследствие чего обеспечено плотное соединение со сварочным штампом. После произведенной сварки капсула вытягивается из крепления. Если сварка, в виде исключения, недостаточна, то капсула останется в креплении, а незаваренная бутылка отбраковывается.

На прилагаемых чертежах представлены два существенных в настоящее время варианта изобретения, которые поясняются посредством последующего описания. На чертежах показано:

Фиг.1A-D горлышко бутылки и капсула на четырех различных этапах монтажа, причем выпуклость капсулы выступает в горлышко бутылки.

Фиг.2A-D горлышко бутылки и капсула на четырех этапах монтажа, причем капсула своей выпуклостью выступает вверх от горлышка бутылки.

Фиг.3A-B капсула в увеличенном масштабе, причем она представлена на виде сбоку с частичным разрезом и на виде сверху на выступающую поверхность.

Фиг.4 альтернативная форма капсулы в разрезе.

На фиг.1A-D и 2A-D горлышко бутылки обозначено позицией 1. В общем оно называется также горлышком 1 емкости. Полностью емкость или бутылка не представлена, так как тело бутылки или емкости несущественно для изобретения и может быть выполнено как угодно.

Здесь также несущественно и соответственно не представлено выполнение крышки. Касаясь крышки, речь может идти, следовательно, о навинчивающейся крышке или о шарнирной крышке, а соединение между горлышком 1 бутылки или соответственно емкости и крышкой может охватывать практически все известные формы соединения, такие как резьба, амортизирующее ребро или захватная крышка. В принципе поперечное сечение горлышка 1 емкости могло бы иметь также любую форму, если оно не рассчитывается на резьбовое соединение.

Однако важна точная подгонка капсулы по форме к горлышку 1 емкости. Так как и без того при производстве капсулы желательно иметь как можно меньше вариантов, останавливаются преимущественно на немногих обычных стандартах бутылок для напитков, причем здесь предпочтительны известные широкогорлые бутылки с диаметром горлышка емкости более 20 мм. На чертежах такое горлышко стандартной бутылки представлено с наружной резьбой 2 и нижним крепежным выступом 3, который необходим при производстве профильной заготовки для бутылки для крепления в выдувной машине. Горлышки бутылки, которые изготавливаются в пресс-формах для литья под давлением, крайне точны по форме и не изменяются в процессе выдувания. Следовательно, размеры такого горлышка бутылки находятся в очень узких допусках.

Интересующими здесь величинами являются наружный диаметр d_a горлышка бутылки, внутренний диаметр d_i горлышка бутылки и толщина w стенки горлышка бутылки, которая получается, как 1/2(d_a-d_i).

Также должен быть точно выполнен торец 4 горлышка бутылки. Здесь имеет значение ровность торца 4 горлышка бутылки. Неровности ведут к ухудшению сварки, которая еще будет описана.

Ссылаясь на фиг.3A и B, можно перейти также к выполнению капсулы. Сама капсула в целом обозначена позицией 100. Она состоит из двух фольг, причем одна фольга образует плоскую поверхность 10, а другая фольга – поверхность 11 с центральной выпуклостью 13. Эти обе поверхности 10 и 11 связаны в области окружной кромки 12 друг с другом. В области кромки 12 обе фольги 10, 11 сварены или склеены. Часто под фольгами 10, 11 подразумевают алюминиевую фольгу, причем собственно сварка представляет собой сварное соединение покрытий, которое возможно при существенно более низких температурах, чем сварка алюминий-к-алюминию.

Наружный диаметр капсулы соответствует диаметру кромки и составляет 2r_r. Диаметр верхней параллельной поверхности, так называемой центральной выпуклости 13, играет так же, как и высота этой выпуклости 13, подчиненную роль. От выпуклости 13 вниз до кромки 12 проходит конически наклоненная стенка 14. Наклон должен быть относительно крут и предпочтительно составлять, примерно, от 85° до 60° с горизонталью кромки 12. Этот наклон облегчает автоматическую установку капсул на горлышко емкости без перекашивания.

Ширина b кромки 12 соответствует относительно точно величине w поверхности торца горлышка 1 емкости. Следовательно, внутренний диаметр r_e кромки 12 соответствует внутреннему диаметру d_i горлышка емкости. Эти обе величины подогнаны друг к другу так, что капсула 100 устанавливается на горлышке 1 емкости с точной подгонкой. Это значит, что при прикладывании капсулы 100 выпуклостью к внутренней стороне горлышка емкости она, центрируясь под собственным весом, входит внутрь, как это представлено на фиг.1B. Только под давлением D капсула приходит в конечное положение, в котором она удерживается, зажимаясь в горлышке 1 емкости, и в котором кромка 12 капсулы прилегает к торцу 4 горлышка емкости, как это представлено на фиг.1С. В этом положении предотвращается последующее вспенивание залитого напитка, и снос капсулы невозможен. Это также позволяет транспортировать емкость дальше от технологической позиции заполнения бутылок и на удаленной позиции осуществлять сваривание, как символически представлено на фиг.1D.

Это расположение не соответствует обычному расположению капсул на бутылках. В частности, если капсулы выполнены как блистер-упаковка, это расположение невозможно, так как здесь может протыкаться только плоская поверхность 10. Соответственно в избранной здесь алюминиевой капсуле 100 предлагается снабжать поверхности 10 и 11 заданными линиями 15 и соответственно 16 разрыва (смотрите фиг.3). Они являются штампованными в фольге при формовании тонкими местами в форме бороздок, которые облегчают соответствующее разделение. Заданные линии 15, 16 разрыва выполнены как охватывающие, по меньшей мере, три четверти окружности линии, так что остается неослабленная зона 17 изгиба.

Поскольку капсула 100 остается на горлышке 1 емкости, является рациональным наносить круговые заданные линии 15 и 16 разрыва как на плоской стороне 10, так и на стороне с центральной выпуклостью 13. При этом диаметры обеих заданных линий разрыва выбирают так, что больший диаметр лежит ближе к внутреннему пространству емкости.

Описанное выше решение наверняка является предпочтительным. Тем не менее, определенные обстоятельства, в частности относительно маленькие диаметры горлышка емкости, могут привести к тому, что должен выбираться вариант, как представлено на фиг.2A-2D.

Что касается ранее описанных вариантов осуществления, касающихся горлышка емкости, то в варианте осуществления согласно фиг.2A-2D это также имеет место как и в решении согласно фиг.1A-1D. Ссылочные позиции остались теми же. Теперь центральная выпуклость 13 капсулы выступает вверх от горлышка 1 емкости. Соответственно способ отличается по сравнению с ранее описанным решением. Теперь точность подгонки требуется не между капсулой 100 и горлышком 1 емкости, а между сварочной головкой 20 и капсулой 100. Сварочная головка содержит приемную полость 21, в которой капсула 100, как ранее в горлышке 1 емкости, зажимаясь, устанавливается с точной подгонкой. Если капсула не удерживается в приемной полости 21, то она неточна по размерам и выпадает. Это образует автоматический контроль размеров. Эта ситуация представлена на фиг.2B.

Окружающая приемную полость 21 электрически нагреваемая кольцевая стенка 2 показана в виде нагревательного штампа 22. Этот нагревательный штамп устанавливается предпочтительно с подпружиниванием, причем электрический контакт образуется только в нажатой позиции. Это осуществляется вследствие того, что сварочная головка 20 нажимает на горлышко емкости, до тех пор пока выступ не прижмется к торцу 4 горлышка емкости, а нагревательный штамп 22 к кромке 12 капсулы, и тогда происходит сварка.

При подъеме сварочной головки 20 капсула 100 вытягивается из приемной полости 21, в которой капсула удерживалась с зажимом. При этом на сварное соединение между горлышком бутылки и капсулой оказывается растягивающее усилие. При правильном сварном соединении капсула остается на горлышке бутылки (фиг.2D), в то время как неправильное сварное соединение не может воспринимать это усилие и капсула отрывается. Это образует дополнительный контроль.

Первое описанное решение обуславливает малые механические затраты. Несмотря на это могут иметься разливочные установки, в которых может реализоваться второй вариант с еще меньшими затратами. Тем не менее, для напитков с последующим вспениванием второй вариант едва ли подходит.

Так как выдаваемое количество подлежащего подаче субстрата, активного вещества или другой добавки может быть очень разным, то здесь дополнительно предлагается также решение, в котором обе поверхности 11′ и 11″ снабжены соответствующей выпуклостью 13′ и соответственно 13″. Принципиально обе эти выпуклости 13′ и 13″ могут иметь одинаковый вертикальный размер. Однако предпочтительным образом они выполняются по-разному. В зависимости от конструкции надеваемой крышки остающаяся полость под крышкой допускает большую или меньшую выпуклость. При применении этих капсул капсула центрированно прижимается к горлышку бутылки и приваривается, как уже описано раньше. Здесь должны также соблюдаться описанные выше условия определения размеров.

Перечень ссылочных позиций

1 горлышко емкости или соответственно горлышко бутылки

2 резьба

3 крепежный выступ

4 торец горлышка емкости

d_a наружный диаметр горлышка бутылки

d_i внутренний диаметр горлышка бутылки

w толщина стенки горлышка бутылки

100 капсула

10 плоская поверхность

11 поверхность с центральной выпуклостью

12 кромка

13 выпуклость

14 наклонная стенка

15 заданная линия разрыва

16 заданная линия разрыва

17 зона изгиба

20 сварочная головка

21 коническая приемная полость

22 нагревательный штамп

Формула изобретения

1. Пластмассовая бутылка для напитков с горлышком и закрепленной на нем крышкой и алюминиевой капсулой с заключенным в ней вводимым в содержимое бутылки активным веществом в твердой, порошкообразной или жидкой форме, причем алюминиевая капсула расположена на горлышке емкости, а капсула имеет, по меньшей мере, одну поверхность с центральной выпуклостью, которая конически расходится к окружной кромке, отличающаяся тем, что наружный диаметр окружной кромки капсулы соответствует наружному диаметру горлышка емкости, в то время как внутренний диаметр окружной кромки соответствует с точной подгонкой внутреннему диаметру горлышка емкости, причем окружная кромка сварена с кромкой емкости.

2. Пластмассовая бутылка для напитков по п.1, отличающаяся тем, что капсула снабжена на своей прилегающей в приваренном состоянии к внутренней стороне бутылки поверхности заданной линией разрыва, которая представляет собой, по меньшей мере, одну проходящую на три четверти окружности линию, причем остается одна неослабленная зона изгиба.

3. Пластмассовая бутылка для напитков по п.1, отличающаяся тем, что капсула приварена таким образом, что, по меньшей мере, одна центральная выпуклость выдается внутрь горлышка емкости.

4. Пластмассовая бутылка для напитков по п.1, отличающаяся тем, что капсула имеет на одной стороне плоскую поверхность и приварена так, что плоская поверхность капсулы прилегает к внутренней стороне бутылки.

5. Пластмассовая бутылка для напитков по п.1, отличающаяся тем, что капсула имеет с двух сторон выпуклость относительно плоскости, в которой проходит окружная кромка.

6. Пластмассовая бутылка для напитков по п.5, отличающаяся тем, что обе выпуклости выступают на разную высоту от плоскости, в которой проходит окружная кромка.

7. Способ закрывания пластмассовой бутылки для напитков с капсулой по п.1, отличающийся тем, что на наполненную бутылку накладывают капсулу с, по меньшей мере, одной выпуклостью, ориентированной внутрь горлышка емкости, причем капсула под влиянием силы тяжести автоматически центрируется на горлышке емкости, и после этого приваривают капсулу с помощью кольцеобразного сварочного штампа или с помощью высокочастотной насадки.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что центрированную капсулу прижимают, зажимая в горлышко емкости, до тех пор, пока кромка капсулы не ляжет на горлышко емкости, после чего на следующей технологической позиции осуществляют сварку.

9. Способ закрывания пластмассовой бутылки для напитков с капсулой по п.1 или 4, отличающийся тем, что капсулу посредством сварочной головки накладывают плоской поверхностью на горлышко емкости, причем сварочную головку надевают на горлышко емкости, причем сварочная головка содержит конический приемный элемент, в которой капсулу сначала ориентируют по центру относительно горлышка емкости, а после этого при повышении прижимного усилия осуществляют сварку.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что алюминиевую капсулу удерживают с посадкой с допуском, зажимая в сварочной головке, и после сварки капсулу вытягивают из конического приемного элемента, причем одновременно осуществляют контроль сварки.

РИСУНКИ