專利名稱：工字梁壁角柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大型電器的保護(hù)性包裝，諸如洗衣機(jī)、烘干機(jī)、電冰箱等。更具體的來說，本發(fā)明涉及改進(jìn)的渦漩式保護(hù)性角柱或側(cè)柱，其使用和傳統(tǒng)角柱相同量(重量)的材料，同時具有較高的軸向壓縮強(qiáng)度。
背景技術(shù)：
渦漩式角柱用于承受軸向壓縮載荷并保護(hù)貨物的拐角，貨物例如洗衣機(jī)、烘干機(jī)、電冰箱、洗碗機(jī)、爐子等等。
傳統(tǒng)的角柱由單張的紙卷繞在中制成。使用粘合劑將各層紙粘合。在粘合劑干掉之前，將管成形為需要的形狀，通常是帶有改動的L形截面的形狀，以妥帖地裝在電器拐角與電器的包裝物的拐角之間。
在文字中描述了各種角柱。
公有的Qiu的美國專利6,186,329，例如，描述了一種由端對端接合并圍繞芯軸卷繞的多張紙制成的角柱，使得柱壁在橫向上具有強(qiáng)-弱-強(qiáng)的性質(zhì)?；蛘哒f，相對較弱的、較為便宜的紙被夾在相對較強(qiáng)的、較為昂貴的紙層之間?？傮w的片層以及該柱，具有均勻的厚度。
角柱在軸向壓力下的失效模式是皺縮。因此，柱結(jié)構(gòu)的彎曲剛度是主要的參數(shù)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，角柱壁外側(cè)上材料的壁厚和物理特性決定了彎曲剛度。
本發(fā)明的目的是增大角柱的彎曲剛度，且使用與傳統(tǒng)角柱相同量(重量)的材料。
其他的目的將在以下的說明中參照附圖和后附權(quán)利要求而出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明構(gòu)建在這樣的思想之上用多種紙來制造支撐柱，但是，與Qiu的′329號專利不同，本發(fā)明不是用相仿厚度的多種紙，而是使用不同厚度的紙。
工字梁壁角柱是用于襯墊并支撐大型產(chǎn)品的支撐柱。該柱由矩形片材圍繞芯軸渦漩卷繞并成形為需要的形狀而制成。改進(jìn)包括用多種厚度的紙制造該片材，從而在將該片材卷繞成管時，該管的中層的一部分或全部將比外層厚。
將中層制造得較厚導(dǎo)致該柱具有較高的軸向壓縮強(qiáng)度，同時使用與傳統(tǒng)角柱相同量(重量)的材料。
該原理與具有工字形截面的鐵的或鋼的工字梁類似。由于其形狀，工字梁的彎曲剛度大于相同重量的實心矩形截面的梁。該原理也類似于波紋板的原理，波紋板的中層制有溝槽，以增大厚度，因此也增大了板的剛度。
在本發(fā)明中，通過將通常出現(xiàn)在柱的中層中的纖維替換成空氣而將中層制造得較厚。這可以通過至少三種途徑來達(dá)成。
在第一實施例中，中層由結(jié)構(gòu)化的、或壓花的紙制成。壓花的紙在其表面上具有抬升的區(qū)域，產(chǎn)生乳頭狀效果，有效的增大了紙的厚度而不改變其總重量。壓花的紙可以通過將一張紙通過一對對置的輥子制成，這樣在紙上創(chuàng)造出壓縮的區(qū)域，而其他的區(qū)域上，紙的纖維被向上推擠而形成了抬升的區(qū)域?；蛘?，壓花的紙可以通過將壓花的片材端對端地與一個或多個非壓花的片材接合而構(gòu)成。在兩情況下，得到的矩形片材都在加工橫向上具有交替變化的厚度。(加工橫向是垂直于成品柱的軸的方向)。為了制造工字梁壁柱，壓花紙被渦漩卷繞成多層管，其中，較厚的、壓花的部分夾在非壓花的外層之間。在施加到紙層之間的粘合劑凝固之前，該管在芯軸上被造型成具有需要截面形狀的柱。
在第二實施例中，中層由低密度紙制成。低密度紙具有非常低的密度的中部，夾在光滑表面(襯里)之間。
低密度紙可以由回收纖維和其他低密度材料的混合物制成，以減低密度并增大體積(厚度)。該低密度紙與傳統(tǒng)紙端對端地接合以形成矩形片材，之后，圍繞芯軸卷繞以形成具有夾在相對較薄的傳統(tǒng)紙的外面層之間的相對較厚的中間層的管。該管然后形成需要的柱形。
在第三實施例中，柱的中層的厚度通過將第二片材層(壓花的或低密度的)在選定區(qū)域壓到基底上形成，結(jié)果形成組合片材，其在加工橫向上具有交替變化的厚度。該組合片材之后被卷繞，使較厚的區(qū)域位于管的中間層，然后，該管形成柱。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中角柱的透視圖。
圖2是圖1的現(xiàn)有角柱的剖視圖，部分放大以示出均勻紙層結(jié)構(gòu)。
圖3是形成本發(fā)明角柱的基片材的透視圖，非成比例畫出。
圖4是松散卷繞的圖3中基片材的俯視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明制造的角柱的剖視圖。
圖5a和5b是圖5的角柱壁的部分放大圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明制造的另一角柱的剖視圖。
圖6a和6b是圖6的角柱壁的部分放大圖。
圖7是基片材的透視圖，其用于形成本發(fā)明的角柱的第二實施例，非成比例畫出。
圖8是基片材的透視圖，其用于形成本發(fā)明的角柱的第三實施例，非成比例畫出。
具體實施例方式
轉(zhuǎn)到附圖，在圖1中示出了傳統(tǒng)渦漩式角柱2的透視圖。角柱2通常從產(chǎn)品包裝底部的基板(未示出)延伸到頂部或蓋(未示出)。角柱2保護(hù)并緩沖該產(chǎn)品在交接過程中免受橫向(水平)力的作用。而且，角柱幫助支撐包裝，克服軸向(豎直)壓力，諸如當(dāng)包裝疊起來時。
如圖2的剖視圖最佳示出的，角柱包括基本彼此垂直的兩個腿4、5，它們終止于圓整端3、11。腿4、5由內(nèi)壁6(最靠近產(chǎn)品7的壁)以及外壁8(最靠近包裝套13的壁)形成，內(nèi)壁和外壁大致呈彼此平行間隔關(guān)系，形成空心。
向內(nèi)延伸的卷邊或凹槽9在與圓整端3、11間隔開的點處，可以沿著每條腿形成在外壁8上。如圖1最佳示出，卷邊9可以在外壁8的整個豎直長度上展開。
角柱可以以以下方式使用。
制造之后，產(chǎn)品(通常是大型電器)被放置并緊固在貨盤或基底上，貨盤的尺寸大于電器的寬度和深度，以容納角柱。通常由紙板或波紋板制成的保護(hù)套放在電器上以形成包裝的四個側(cè)壁。該套配合在基底的周長內(nèi)側(cè)。角柱圍繞電器放置在電器與保護(hù)套之間。紙板或波紋頂放置在包裝上?？梢試@包裝纏繞帶子以更好地將角柱固定在電器與包裝之間。包裝好的電器可以彼此疊起。
角柱通常由卷繞成渦漩構(gòu)造并造型成需要的形狀的紙或紙板形成。如圖2A所示，傳統(tǒng)的角柱由單一等級的紙制成。該單一片材被卷繞成具有多層的紙管。例如，如圖2A所示的角柱壁就具有五層卷起的紙。
可以在紙層之間使用粘合劑。
在粘合劑變干之前，盤旋管被造型成需要的截面形狀。角柱應(yīng)該造型成妥帖配合在電器拐角與電器包裝的拐角之間。
如圖2A所示，角柱壁的外面層15和中層17是同樣厚的。
為了增大柱的剛度并相應(yīng)增大軸向壓縮強(qiáng)度，需要形成具有夾在外層之間的較厚的中層的角柱。我們已經(jīng)開發(fā)了一種獨特的角柱，包括卷繞成空心管的基片材，該空心管具有多個外面層和夾在外面層之間的中間層，其中，一些或全部的中間層都比外面層厚。
在本發(fā)明的第一實施例中，中間層通過壓花變厚。壓花的紙是結(jié)構(gòu)性的紙，其中紙張被特意賦予了較高的整體厚度，但該厚度是非均勻的。壓花的紙可以通過將紙通過對置的輥子而制成，輥子的一個或兩個具有不整齊的圖案，以在紙上造成壓縮的區(qū)域，其他區(qū)域上，紙纖維則被向上推擠而形成抬升的區(qū)域。壓花的紙優(yōu)選地具有乳頭圖樣，但任何合適的圖樣都可以在本發(fā)明中使用。壓花圖樣優(yōu)選地僅在紙的一面上。
如圖3所示，基片材10優(yōu)選地由單一連續(xù)的片材形成，其中，只有片材的將形成柱的中層的那部分14才被壓花。因此，在加工橫向上，基片材包括第一非壓花段12、壓花段14、以及第二非壓花段16。
或者，基片材可以通過在加工橫向上邊對邊地接合非壓花和壓花片材而制成。這些片材可以通過粘合劑彼此接合，或者通過將它們用紙背膠帶粘在一起而接合，或者通過其他合適的手段。片材的邊緣可以是端部接合(butt-joined)、側(cè)邊接合(skive-joined)，或者以任何其他合適的形式接合。
不論部分壓花的基片材10如何形成，當(dāng)矩形基片材10卷繞成管時，在橫向上壓花段14變得夾在非壓花段12、16之間。
圖4示出在松散卷繞時段12、14、16的相對構(gòu)造。松散卷繞的管24的面對著管的空心內(nèi)部的外面層，其由第一非壓花段12形成，松散卷繞的管24的面對著外部的外面層由第二非壓花段16形成，管24的內(nèi)部、中層則由基片材10的較厚的壓花段14形成。
在基片材10卷繞成管之后(在涂覆在紙層之間的粘合劑變干之前)，管24在芯軸上形成一個具有需要截面形狀的角柱。在圖5中提供了一個這樣的角柱26的例子。與圖2的傳統(tǒng)角柱2類似，圖5的角柱26包括兩個腿28、30，它們基本彼此垂直并終止于圓整端29、31。腿28、30由內(nèi)壁34和外壁36形成，它們之間帶有空心空間?？蛇x的卷邊形成在外壁36上，沿著每條腿28、30并在外壁36的整個豎直長度上延伸。
卷邊38、39可以接觸內(nèi)壁34，從而在角柱26內(nèi)形成多個封閉區(qū)域。
與圖2的由具有單一厚度的材料形成的角柱2不同，圖5的角柱由具有至少兩種不同厚度的材料形成。如在放大圖5a和5b中最佳示出的，第一非壓花段12形成了角柱26的一個外面表面42，即，面向空心內(nèi)部的表面。第二非壓花段16形成了角柱的另一個外面表面44。該較厚的壓花段14夾在第一和第二非壓花段之間，因而除了沿著角柱26的頂部和底部外是不暴露的。制成的角柱26在橫向上具有薄-厚-薄構(gòu)造。
為制造圖5的角柱，將紙張的基片材從一卷上進(jìn)給到切割臺，在切割臺該片材被切割成需要的豎直長度。切割好的片材在壓花輥子之間通過，輥子將片材的選定部分壓花，產(chǎn)生在加工橫向上具有薄-厚-薄的厚度尺寸的片材。該工藝的其余部分是與制造傳統(tǒng)的渦漩式角柱相同的。
或者，可以將兩卷非壓花紙和一卷預(yù)先壓花的紙用位于非壓花輥之間的壓花輥邊對邊地對齊。
當(dāng)紙從輥子脫離時，邊緣被壓薄，之后用兩小膠罐將紙片材的邊緣粘合在一起。復(fù)合片材之后被切割成具有需要的豎直長度的矩形基片材，即，完成的角柱的長度。該工藝的其余部分與制造傳統(tǒng)渦漩式角柱是一樣的。
圖5中示出的角柱具有基本均勻的壁厚，但與同樣量材料制成的傳統(tǒng)柱相比具有更高的厚度。即，柱壁的厚度基本上是相同的。在一個可能的變化中，本發(fā)明的角柱不具有均勻的壁厚，而是在某些區(qū)域較厚。例如，如圖6所示，通過僅對紙的將形成圓整端29、31的中層14的那些部分進(jìn)行壓花，可以僅在柱的彎曲部分做得較厚，諸如端部29、31。相反，直壁部分可以做得比彎曲部分厚。
在本發(fā)明的第二實施例中，圖7所示的基片材50具有增大厚度的低密度紙邊對邊接合制成的中段54，以及傳統(tǒng)的小厚度紙52、56。低密度紙54可以由回收的纖維制成以在給定的重量下提供附加的體積。優(yōu)選地，低密度紙54的低密度的中部57夾在光滑表面(襯里)58之間，以提供能夠?qū)訅旱较噜徠纳系募垺＝侵删匦位?0以類似于上述已經(jīng)介紹的方式制成。
在本發(fā)明的第三實施例中，柱由圖8中示出的組合片材60形成，包括一個或多個第二片材62，在選定的區(qū)域?qū)訅夯蛘吖潭ㄔ谝r底64上。組合片材60在加工橫向上具有交替變化的厚度。
第二片材62優(yōu)選地是低密度紙，但可以是壓花的紙或者任何其他在給定重量下增大了體積的紙。
盡管上述的實施例都是基本L形截面輪廓的角柱，但應(yīng)該理解，柱可以是其他的形狀，諸如具有工字形截面輪廓的側(cè)柱或具有三角形、圓形或彎角形截面輪廓的柱。側(cè)柱，與角柱類似，由多片坯材卷繞成管并在芯軸上形成具有需要截面形狀的柱。側(cè)柱可以用于支撐并緩沖產(chǎn)品的側(cè)面。
本發(fā)明的其他改動和替代性實施例都被認(rèn)為不超出本發(fā)明的由前述教導(dǎo)和所附權(quán)利要求所限定的范圍。權(quán)利要求意在覆蓋所有這樣的落入其保護(hù)范圍內(nèi)的改動。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種改進(jìn)的柱，用于支撐和緩沖產(chǎn)品，該柱包括卷繞成空心管的基片材(10、50、60)，該空心管具有兩個外面層和夾在外面層之間的中層從而形成柱壁，該中層包括一個或多個板層，該改進(jìn)包括形成該中層的板層的至少其中之一在至少一些區(qū)域上比外面層厚。
2.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，該中層為壓花的紙(14)。
3.如權(quán)利要求2所述的柱，其中，該壓花的紙(14)是帶凹紋的。
4.如權(quán)利要求2所述的柱，其中，該壓花的紙(14)僅在一側(cè)被壓花。
5.如權(quán)利要求2所述的柱，其中，該基片材(10)是單一的連續(xù)片材，其中，僅僅該連續(xù)片材的形成中層(14)的那部分是壓花的。
6.如權(quán)利要求2所述的柱，其中，該基片材(10)包括在加工橫向上邊對邊接合的非壓花片材(12、16)和壓花片材(14)。
7.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，該柱壁具有均勻的壁厚。
8.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，該柱壁的厚度是變化的。
9.如權(quán)利要求8所述的柱，其中，該柱壁包括直線部分和彎曲部分，且該彎曲部分比直線部分厚。
10.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，中層為低密度紙(54)。
11.如權(quán)利要求10所述的柱，其中，該低密度紙(54)包括回收纖維。
12.如權(quán)利要求11所述的柱，其中，該低密度紙(54)包括夾在光滑襯里(58)之間的低密度的中部(57)。
13.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，該基片材(60)通過將一個或多個第二片材(62)在選定區(qū)域內(nèi)層壓到襯底(64)上而形成，使基片材(60)在加工橫向上具有交替變化的厚度。
14.如權(quán)利要求13所述的柱，其中，第二片材(62)是低密度紙。
15.如權(quán)利要求13所述的柱，其中，第二片材(62)是壓花的紙。
16.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，柱(26)具有基本上L形的截面輪廓。
17.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上工字形的截面輪廓。
18.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上三角形的截面輪廓。
19.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上圓形的截面輪廓。
20.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上彎角形的截面輪廓。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的柱，用于支撐和緩沖產(chǎn)品，該柱包括卷繞成空心管的基片材(10、50、60)，該空心管具有兩個外面層和夾在外面層之間的中層從而形成柱壁，該改進(jìn)包括該中層至少在一些區(qū)域上比外面層厚。
2.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，該中層為壓花的紙(14)。
3.如權(quán)利要求2所述的柱，其中，該壓花的紙(14)是帶凹紋的。
4.如權(quán)利要求2所述的柱，其中，該壓花的紙(14)僅在一側(cè)被壓花。
5.如權(quán)利要求2所述的柱，其中，該基片材(10)是單一的連續(xù)片材，其中，僅僅該連續(xù)片材的形成中層(14)的那部分是壓花的。
6.如權(quán)利要求2所述的柱，其中，該基片材(10)包括在加工橫向上邊對邊接合的非壓花片材(12、16)和壓花片材(14)。
7.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，該柱壁具有均勻的壁厚。
8.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，該柱壁的厚度是變化的。
9.如權(quán)利要求8所述的柱，其中，該柱壁包括直線部分和彎曲部分，且該彎曲部分比直線部分厚。
10.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，中層為低密度紙(54)。
11.如權(quán)利要求10所述的柱，其中，該低密度紙(54)包括回收纖維。
12.如權(quán)利要求11所述的柱，其中，該低密度紙(54)包括夾在光滑襯里(58)之間的低密度的中部(57)。
13.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，該基片材(60)通過將一個或多個第二片材(62)在選定區(qū)域內(nèi)層壓到襯底(64)上而形成，使基片材(60)在加工橫向上具有交替變化的厚度。
14.如權(quán)利要求13所述的柱，其中，第二片材(62)是低密度紙。
15.如權(quán)利要求13所述的柱，其中，第二片材(62)是壓花的紙。
16.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，柱(26)具有基本上L形的截面輪廓。
17.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上工字形的截面輪廓。
18.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上三角形的截面輪廓。
19.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上圓形的截面輪廓。
20.如權(quán)利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上彎角形的截面輪廓。
全文摘要
一種改進(jìn)的柱，用于支撐和緩沖產(chǎn)品。該柱由圍繞芯軸卷繞并造型成所需形狀的基片材(10、50、60)制成。該改進(jìn)包括用多種厚度的紙制造該片材，從而在將片材卷繞成管時，管的中層比外層厚。該柱具有比傳統(tǒng)柱高的軸向壓縮強(qiáng)度，但仍然使用相同量(重量)的材料。
文檔編號B65D85/68GK1870919SQ200480023055
公開日2006年11月29日 申請日期2004年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月13日
發(fā)明者牛曉凱, 約翰內(nèi)斯·萬得坎普, 邁克爾·佐爾德 申請人:索諾科開發(fā)公司