Стакан для горячих и холодных напитков

Заявляемая полезная модель относится к конструкциям одноразовых стаканчиков для различных напитков, которые используются, например, в кофейных автоматах.

Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении прочности стакана и надежности работы автоматов для горячих и холодных напитков, (например, кофейных автоматов азиатских производителей например, Samsung, Lotte, SM-Coin, DG, DSK и т.п.), требующих заданного размера стакана (наружный диаметр горловины 72,8±0,3 мм) за счет использования термопластичного полимерного материала и особенностей конструкции стакана, обеспечивающих бесперебойную работу узла выдачи стаканов и захватывающих элементов автомата, а также в экономии указанного материала за счет возможности переработки и вторичного его использования для изготовления подобного продукта.

В стакане для горячих и холодных напитков, включающем корпус, который состоит из конической стенки, донышка и горловины с кольцевым буртиком, согласно п.1 формулы, кольцевой буртик состоит из выпуклого кольца и цилиндрической части, расположенной под выпуклым кольцом с соотношением высот всего кольцевого буртика Н к его цилиндрической части h, равным 2,8±0,1, кольцевой буртик размещен относительно боковой конической стенки на расстоянии L=2±0,3 мм, донышко имеет вогнутую вовнутрь стакана форму, боковая коническая стенка выполнена с ребрами жесткости, при этом стакан изготовлен из термопластичного полимерного материала, например, полистирола, полипропилена, методом термоформования. В качестве термопластичного материала используют полипропплен низкого давления марок 21030, 211130, 21230, сополимеры низкого давления марки 22030, полимер Бален 01030, 01130, полипропилен ПП марки 21030 - 16N, изотактический полипропилен. Кроме того, в качестве термопластичного материала используют полистирол марок ПСМ 111 и ПСМ 151, 2 илл.

Заявляемое полезная модель относится к конструкциям одноразовых стаканчиков для различных напитков, которые используются, например, в кофейных автоматах и нашли широкое применение на предприятиях общественного питания, на морском, авиационном, железнодорожном и автомобильном транспорте.

Известен стаканчик одноразового использования, содержащий корпус, образованный боковой конической стенкой и донышком, горловину с кольцевой отбортовкой (WO/98/13270 A1, опубл. 02.04.1998 г.). Данные одноразовые стаканчики не работают с техникой, то есть с механическими кофейными {торговыми} автоматами, поэтому их конструкция не имеет достаточной жесткости. Недостатком известного стакана является недостаточная прочность ввиду недостаточной жесткости конструкции стакана и невозможности использования его в кофейных автоматах азиатских производителей, т.к. кофейные автоматы азиатских производителей требуют строго определенного размера горловины, а именно 72,8±0,3 мм мм, а также особой формы кольцевой отбортовки - буртика горловины, чтобы гарантировать надежный захват стакана из стопки стаканов механическими элементами, т.е. обеспечивать надежность работы вышеуказанных кофейных автоматов.

Известны пластиковые стаканчики для вендинга Dopla S.p.A, которые используются в автоматах для горячих и холодных напитков европейских производителей и не могут быть использованы в вендинговых торговых кофейных автоматах азиатских производителей (напримep, Samsung, Lotte, SM-Coin, DG, DSK и т.п.) из-за несоответствующего размера и формы горловины стакана (http://www.dopla.ru/plast_glass.html).

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является одноразовый бумажный стакан для горячих напитков фирмы PaperCup (http://papercup.ru), который включает конический корпус, плоское донышко и горловину с кольцевым буртиком. Бумажный стакан используется в вендинговых кофейных автоматах азиатских производителей (например, Samsung, Lotte, SM-Coin, DG, DSK и т.п.).

Материал, из которого он изготовлен, представляет собой ламинированную бумагу плотностью от 180 до 350 гр/кв.м. Этот материал невозможно переработать и использовать повторно, он утилизируется.

Известно, что бумага имеет свойство расширяться, уменьшаться в объеме в зависимости от влажности воздуха, которая постоянно меняется. При высокой влажности и даже незначительном перепаде температур у бумажного стакана вследствие впитывания влаги изменяется размер. Сами заготовки подвержены изменению в размерах, т.к. также набирают влагу. Поэтому стакан, изготовленный из бумаги, может иметь достаточно большую погрешность при изготовлении, например, размер горловины может колебаться от 72,5 до 73,5 мм, что при механическом захвате захватывающим элементом автомата вызывает деформацию (замятие, разрыв) стакана, либо стакан не захватывается совсем, поскольку торговые автоматы азиатских производителей требуют строго определенного размера горловины стакана, а именно 72,8±0,3 мм. Существенное значение для стабильности работы автомата имеет и форма буртика горловины.

Для вендинговых кофейных автоматов необходим строго определенный размер горловины стакана для надежной работы, т.к. в автомате имеется множество механических, взаимодействующих друг с другом элементов, и необходимо их бесперебойное функционирование с учетом люфта для надежного захвата стакана устройством выдачи стакана автомата. При многократном захвате кофейным автоматом бумажного стакана по прототипу, выполненного с большими погрешностями по сравнению с предлагаемым стаканом, происходит износ трущихся частей, если имела место неудачная попытка. В случае невыдачи стакана происходит сбой, автомат выключается, и может возобновить работу только после устранения неполадки мастером по обслуживанию автомата.

Согласно технологии изготовления стакана (http://www.polymery.ru/letter.php?n_id=4016&cat_id=3&page_id=2) лист бумаги с напечатанным на нем рисунком, оборачивается вокруг болванки, сваривается по шву, снимается, затем в образовавший конус вставляется кругляшек донышка. Все это заворачивается снизу и также проваривается (либо ультразвуком, либо электротэном). Образуется еще один термошов. Донышко известного стакана плоское и имеет термошов согласно технологии изготовления. Термошов на конической стенке и донышке стакана не гарантирует использование стакана без протечек напитка. Известно, что любой шов в конструкции снижает прочность и надежность стакана.

Известно, что, например, в кофейных автоматах стаканы заправляются в виде стопки из нескольких стаканов: стаканы вкладываются друг в друга. Известный стакан выполнен из бумаги. Свойство бумаги впитывать влагу, расширяясь при этом, приводит к изменению размеров стакана, что отрицательно сказывается на собираемости в стопку при использовании в автомате, так как не гарантирует необходимый зазор между кольцевыми буртиками, что увеличивает силу трения между стаканами, размещенными в стопке. Таким образом, затрудняется свободное скольжение стаканов друг относительно друга в момент отделения стаканов одного от другого с помощью устройства выдачи стакана автомата.

Кроме того, отсутствие ребер жесткости на корпусе не гарантирует необходимую прочность. Таким образом, известный стакан недостаточно прочен, ненадежен в использовании, т.к. имеет большую погрешность в диаметре горловины, что снижает надежность работы кофейного автомата.

Кроме того, повторное использование естественного материала, из которого изготовлен стакан, после его переработки невозможно. Бумажные стаканы являются более дорогими в изготовлении по сравнению с пластиковым. Кроме того, сырье для производства бумажных стаканов ввозится из-за границы.

Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении прочности стакана и надежности работы автоматов для горячих и холодных напитков, (например, кофейных автоматов азиатских производителей например, Samsung, Lotte, SM-Coin, DG, DSK и т.п.), требующих заданного размера стакана (наружный диаметр горловины 72,8±0,3 мм) за счет использования термопластичного полимерного материала и особенностей конструкции стакана, обеспечивающих бесперебойную работу узла выдачи стаканов и захватывающих элементов автомата, а также в экономии указанного материала за счет возможности переработки и вторичного его использования.

Указанный технический результат достигается тем, что в стакане для горячих и холодных напитков, включающем корпус, который состоит из конической стенки, донышка и горловины с кольцевым буртиком, согласно формуле полезной модели, кольцевой буртик состоит из выпуклого кольца и цилиндрической части, расположенной под выпуклым кольцом с соотношением высот всего кольцевого буртика Н к его цилиндрической части h, равным 2,8±0,1, кольцевой буртик размещен относительно боковой конической стенки на расстоянии L=2±0,3 мм, донышко имеет вогнутую вовнутрь стакана форму, боковая коническая стенка выполнена с ребрами жесткости, при этом стакан изготовлен из термопластичного полимерного материала, например, полистирола, полипропилена, методом термоформования.

Кроме того, в качестве термопластичного полимерного материала используют полипропилен низкого давления марок 21030, 211130, 21230, сополимеры низкого давления марки 22030, полимер Бален 01030, 01130, полипропилен ПП марки 21030 - 16N, изотактический полипропилен.

Кроме того, в качестве термопластичного полимерного материала используют полистирол марок ПСМ 111, ПСМ 151.

В отличие от прототипа, предлагаемый стакан выполнен из термопластичного полимерного материала методом термоформования, который позволяет выдерживать строго заданный размер диаметра горловины, соответствующий 72,8±0,3 мм.

Кольцевой буртик состоит из выпуклого кольца и цилиндрической части, расположенной под выпуклым кольцом с соотношением высот всего кольцевого буртика к его цилиндрической части H/h=2,8±0,1, кольцевой буртик размещен относительно боковой конической стенки на расстоянии L=2±0,3 мм. Такое выполнение кольцевого буртика обеспечивает надежный захват стаканчика захватывающим элементом и узлом выдачи стаканов автомата, даже в случае небольших перекосов, обеспечивая бесперебойную работу автомата.

Использование предлагаемого стакана, выполненного с меньшими погрешностями в размерах, чем стакан в прототипе, приводит к повышению надежности и производительности работы автомата за счет надежного захвата захватывающим элементом без сбоя.

Стабильность размера следует из того, что синтетический материал - термопластичный полимерный материал в отличие от естественного не реагирует на атмосферные изменения, не впитывает влагу, не меняет своих свойств в зависимости от температуры окружающей среды. Термопластичный материал не подвержен протечкам ввиду отсутствия швов согласно технологии изготовления.

Изготовление осуществляется методом термоформования с помощью пресс-формы, повторяющей форму стакана, над которой движется лента из термопластичного полимерного материала (полипропилена или полистирола). Расположенный сверху над лентой и пресс-формой пуансон выдавливает ленту в форму. Затем производится подача воздуха под давлением, чтобы материал заполнил форму.

Прочность обеспечивается тем, что стаканчик выполнен бесшовным, цельным в отличие от стакана по прототипу, выполненного со швами.

В отличие от прототипа ребра жесткости, выполненные на боковой конической стенке, также повышают прочность стакана, особенно при сжимании боковых стенок стакана руками, исключая смятие стакана. Выполнение донышка с вогнутой вовнутрь стакана формой позволяет исключить склеивание донышек соприкасающихся стаканов при собирании их в стопки для размещения в автомате, упрощает пакетирование в стопки и повышает прочность стакана также, как и ребра жесткости, что обеспечивает бесперебойную работу автомата.

Таким образом, все вышеперечисленные отличительные признаки предлагаемой конструкции стакана в совокупности с известными повышают прочность стакана, обеспечивая стабильный размер горловины стакана, что исключает застревание стакана в захватывающих элементах и «лапе» автомата в отличие от прототипа, тем самым обеспечивая надежную работу автомата.

Термопластичный полимерный материал имеет свойство подвергаться вторичной переработке, переплавке и использованию повторно для изготовления того же продукта, что имеет большую экономическую выгоду.

Использование полипропилена низкого давления марок 21030, 211130, 21230, сополимера низкого давления марки 22030, полимера Бален 01030, 01130, полипропилена ПП марки 21030 - 16N, изотактического полипропилена для изготовления стакана также усиливает технический результат: повышает прочность стакана и надежность работы автомата для горячих напитков, например, кофейных автоматов азиатских производителей, требующих заданного размера стакана (диаметр горловины 72,8±0,3 мм), так как вышеуказанный полипропилен (сайт http://www.camelotplast.ru) пластичный белый полимер, который характеризуется формулой С ₃H₆, выдерживает максимальную температуру 120-140°C без изменения механических свойств и формы, обладает морозостойкостью - 20°C, низким коэффициентом теплопроводности 0,16-0,22 ВТ/м°C, твердостью (по Роквеллу) - 50-70, теплостойкостью, максимальной температурой во время длительной эксплуатации 100-110°C, физиологически безвреден, обладает высокой водостойкостью, легко перерабатывается.

Использование полистирола марок ПСМ 111, ПСМ 151 для изготовления стакана также усиливает технический результат: повышает прочность стакана и надежность работы автомата для горячих напитков, так как полистирол марок ПСМ 111, ПСМ 151 обладает низким влагопоглощением, ударной прочностью, теплостойкостью, а также нетоксичен, термодеструкция начинается при температуре 200°C, усадка при литье 0,4-0,8%. Именно эти марки используются для производства одноразовых стаканчиков для торговых автоматов (сайты http://www.unipack.ru/about_one/3/#7, http://plast-expert.ru/gost_20282-86_polistirol_obschego_).

На фиг.1 представлен поперечный разрез стакана заявляемой конструкции.

На фиг.2 представлен элемент 1 горловины стакана на фиг.1.

Стакан включает корпус 1, который состоит из конической стенки 2 и горловины 3 с кольцевым буртиком 4, состоящим из выпуклого кольца 5 и цилиндрической части 6, расположенной под выпуклым кольцом 5 с соотношением высоты всей кромки Н к высоте цилиндрической части h равным 2±0,1. Кольцевой буртик 4 размещен относительно боковой конической стенки 2 на расстоянии L=2±0,3 мм. Донышко 7 имеет вогнутую вовнутрь стакана форму. Боковая коническая стенка 2 выполнена с ребрами жесткости 8.

Пример использования стакана в аппарате горячих напитков - кофейного автомата корейского производителя Samsung, модель Venson.

Стакан изготовлен методом термоформования из термопластичного полимерного материала - полипропилена низкого давления марки 21030, используемого для изготовления посуды в пищевой промышленности. Наружный диаметр горловины 3 стакана составляет 72,8 мм. Высота Н кольцевого буртика 4 составляет 2,5 мм. Выпуклое кольцо 5 кольцевого буртика 4 имеет радиус 1,3 мм, высоту 1,3 мм. Цилиндрическая часть 6 буртика 4 имеет высоту h=1,2 мм. Зазор L между боковой конической стенкой 2 и буртиком 4 составляет 2 мм. Ребра жесткости 8 выполнены по всей боковой конической стенке 2. Донышко 7 имеет вогнутую вовнутрь стакана форму. Угол уклона конической стенки составляет 11°19".

Стаканы собраны в стопки в количестве 50 штук, в стопке между стаканами образуется необходимый для автомата зазор 5 мм (допускается зазор от 3,5 до 6 мм) между кольцевыми буртиками 4 для надежного захвата стакана без замятия. Зазор L между боковой конической стенкой 2 и буртиком 4 составляет 2 мм, в результате чего стаканы не слипаются.

Кофейный автомат азиатских производителей, например, корейского производителя Samsung, модель Venson, сконструирован таким образом, что узел выдачи стаканов рассчитан на один типоразмер горлышек стаканов: 72,8±0,3 мм. При включении датчика наличия стакана и поступления сигнала на выдачу напитка, приводная шестерня поворачивает шестерни, выполненные с резьбовой проточкой, которые в свою очередь захватывают стакан за горловину и подают в зону держателя стакана, настроенного также на один типоразмер 72,8±0,3 мм, а затем в зону заполнения выбранным напитком.

В кофейном автомате захватывающий элемент в виде трех спиралей (не показан) охватывает нижний стакан в стопке с определенным усилием и сдергивает его в единичном количестве, не допуская вытягивания и снятия из стопки второго и последующих стаканов. Затем в узле выдачи стакана стакан попадает в механическую вилообразную «лапу», которая и выдает стакан с напитком. В стакан заливается горячий напиток. После чего потребитель берет стакан из автомата, не деформируя его и не обжигаясь.

Практика показала, что сбой захвата в автоматах европейских производителей у бумажного стакана: 1 стакан на 500000 тыс., а у пластикового стакана: 1 стакан на 3000000 млн. стаканов. Аналогичная статистика будет у автоматов азиатских производителей.

1. Стакан для горячих и холодных напитков, включающий корпус, который состоит из конической стенки, донышка и горловины с кольцевым буртиком, отличающийся тем, что кольцевой буртик состоит из выпуклого кольца и цилиндрической части, расположенной под выпуклым кольцом с соотношением высот всего кольцевого буртика Н к его цилиндрической части h, равным 2,8±0,1, кольцевой буртик размещен относительно боковой конической стенки на расстоянии L=2±0,3 мм, донышко имеет вогнутую вовнутрь стакана форму, боковая коническая стенка выполнена с ребрами жесткости, при этом стакан изготовлен из термопластичного полимерного материала, например полистирола, полипропилена, методом термоформования.

2. Стакан для горячих и холодных напитков по п.1, отличающийся тем, что в качестве термопластичного материала используют полипропилен низкого давления марок 21030, 211130, 21230, сополимеры низкого давления марки 22030, полимер Бален 01030, 01130, полипропилен ПП марки 21030 - 16N, изотактический полипропилен.

3. Стакан для горячих и холодных напитков по п.1, отличающийся тем, что в качестве термопластичного материала используют полистирол марок ПСМ 111 и ПСМ 151.