專利名稱：蜂窩結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種夾層集裝箱板的中間材料，尤其是關(guān)于一種替代波紋中間體的蜂窩結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還特別關(guān)于一種制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
在包裝技術(shù)中，用于運(yùn)輸集裝箱的波紋板是公知的。這種集裝箱板具有波紋紙的中間體，它們夾在兩塊平的紙板之間形成剛性的夾層結(jié)構(gòu)。波紋的集裝箱板由于采用從三個(gè)紙輥上的連續(xù)的紙板制造，因此重量輕、成本低。波紋形狀提供了運(yùn)輸用集裝箱的彎曲剛度和縱向強(qiáng)度。
為了降低集裝箱板的重量，并提供較大的平的撞擊或壓縮強(qiáng)度及更均勻的抗彎能力，近來(lái)已用蜂窩結(jié)構(gòu)代替波紋中間體。波紋中間體的抗沿垂直于波紋的軸彎曲的能力大于抗沿平行于波紋的軸彎曲的能力。波紋板在其結(jié)構(gòu)內(nèi)沒(méi)有用于抵抗側(cè)部壓力的垂直于集裝箱側(cè)面或襯板的壁。蜂窩中間體的所有壁均垂直于集裝箱板側(cè)部，由于小室具有的構(gòu)形，在所有方向上的彎曲剛度是均勻的。另外在一定的集裝箱板的厚度內(nèi)。蜂窩小室的尺寸做成按需要與集裝箱板的強(qiáng)度和剛度、及整個(gè)集裝箱板的重量相一致。
除了紙以外，集裝箱板可由薄板和其它材料制成。不管使用什么材料作中間體，對(duì)中間體結(jié)構(gòu)有要求的重要方面是如何簡(jiǎn)單而低成本地制造它們。普通的蜂窩結(jié)構(gòu)由帶交錯(cuò)的平行膠層的多層材料堆在一起制成的。當(dāng)將堆垂直于迭層拉開時(shí)，在膠帶處各層粘在一起，但在膠帶之間折迭以形成敞開的多邊形的小室。1995年5月16日授予Delage等的美國(guó)專利No.5415715敘述了制造一個(gè)蜂窩結(jié)構(gòu)的方法。該方法的問(wèn)題是，該方法是間歇式的方法，為了得到象集裝箱中間體那樣薄的蜂窩結(jié)構(gòu)，需要對(duì)所有層作垂直于小室的切割。該切割步驟會(huì)損傷蜂窩結(jié)構(gòu)，并且對(duì)這種切割操作來(lái)說(shuō)還具有整個(gè)的尺寸限制。用一塊蜂窩中間體制成的板通常是厚的并要使用較重的紙，從而能使結(jié)構(gòu)經(jīng)受切割操作。
Delage等還示出一種替換的先有技術(shù)的方法，其中單塊紙板上具有交錯(cuò)行列的縫。當(dāng)垂直于縫拉這種板時(shí)，多邊形的小室打開。然而這種小室沒(méi)有垂直于縫材料平面的壁，而小室的壁按照拉開小室的拉力的大小與平面成一角度，由于其邊緣并不垂直于板的平面，這種結(jié)構(gòu)本身不會(huì)形成剛性的集裝箱板中間體。
Delage等描述它們的發(fā)明是兩種先有技術(shù)方法的混合。多層布或纖維堆針織或縫在一起，然后開縫，垂直于縫而平行于迭層拉伸，從而得到蜂窩結(jié)構(gòu)。這種堆起的層提供了垂直于層的平面的小室的壁。然后Delage等進(jìn)行“致密化”操作，在拉伸狀態(tài)下使所有各層膠接在一起，從完成一個(gè)保持伸展?fàn)顩r而不加進(jìn)一步拉力的蜂窩結(jié)構(gòu)。這種方法不可能得出一個(gè)制造集裝箱板的簡(jiǎn)單的方法。
現(xiàn)在需要的是一種制造蜂窩中間體的方法，該中間體由單塊板材制成，并具有垂直于單板材的小室壁。
現(xiàn)在還需要的是一種蜂窩材料，它具有足夠的整體性，在拉伸時(shí)，不需要單靠膠接來(lái)使小室保持在一起。
發(fā)明概述在本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法包括下列步驟間斷性地在一塊板材上開縫，使縱向的縫在交錯(cuò)的行中對(duì)準(zhǔn)。每個(gè)交錯(cuò)的行具有一橫向的中心線，它們與相鄰行的中心線的距離基本相等。在每個(gè)交錯(cuò)行中的縱向縫在每個(gè)縫之間具有基本相同的橫向距離。該橫向距離等于所制成的蜂窩結(jié)構(gòu)的厚度尺寸。另一個(gè)步驟是在橫跨板的頂側(cè)和底側(cè)上加上連續(xù)的膠帶，從而使每個(gè)膠帶縱向上離開并位于縫行的中部。膠帶交替地位于頂側(cè)和底側(cè)上。還有一個(gè)步驟包括給板加上褶，使褶縱向伸展。每個(gè)褶具有的頂部析迭線和底部折迭線與縱向縫對(duì)準(zhǔn)。還有一個(gè)另外的步驟包括將褶以靠近的堆的方式聚集在一起，對(duì)該堆加壓，由膠帶將褶在膠接觸點(diǎn)上膠在一起。最后一個(gè)步驟是將褶橫向拉開，以形成在膠接觸點(diǎn)互連的和在膠接觸點(diǎn)之間打開的六角形小室。
板材最好是平行或垂直縱向縫的機(jī)器方向的連續(xù)的板部分。板材最好是紙，所用的膠膠到紙上和其本身上比膠到加工設(shè)備表面上更加牢固。
在本發(fā)明的另一方面，一種蜂窩結(jié)構(gòu)包括一塊板材具有交錯(cuò)行的縱向間斷的縫，板還具有加到頂側(cè)和底側(cè)的橫向膠帶，膠帶離開并交替地位于頂側(cè)和底側(cè)上。板被打成具有縱向的褶，褶受壓使褶在膠帶處相互連接。通過(guò)加在褶上的橫向拉力形成互連的小室，這些小室由膠接的膠帶和褶的折迭連接在一起。該折迭具有足夠的強(qiáng)度，用以防止從膠接不足處拉開該蜂窩結(jié)構(gòu)。
蜂窩結(jié)構(gòu)的厚度最好約為1～5mm，縫的長(zhǎng)度相當(dāng)于六角形小室一半的周長(zhǎng)，膠帶的寬度為縫長(zhǎng)度的三分之一，這樣每個(gè)六角形小室具有基本相等長(zhǎng)度的側(cè)邊。
在本發(fā)明的另一方面中，一種蜂窩結(jié)構(gòu)板包括膠接到中間體頂面上的頂板，一塊膠接到中間體底面上的底板，一個(gè)形成中間體并由中間體材料制成的蜂窩結(jié)構(gòu)。該蜂窩結(jié)構(gòu)具有六角形的小室，小室的相對(duì)側(cè)邊由膠接和中間材料的折迭連接。折迭具有足夠的強(qiáng)度來(lái)防止從六角形小室之間的膠接不足處拉開蜂窩結(jié)構(gòu)。
附圖概述在申請(qǐng)文件的權(quán)利要求書中特別地而有區(qū)別地指出本發(fā)明?？梢韵嘈?，通過(guò)下面參照附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述，可以更好地理解本發(fā)明。在下面的敘述中，同樣的參照數(shù)字代表相同的構(gòu)件。


圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的頂視圖，公開了一種具有交錯(cuò)排列縫的單板材料，圖2是本發(fā)明的頂視圖，它示出加到板的頂側(cè)的膠帶，膠帶垂直于縫，其間隔做成使它們從相鄰縫行的端部穿過(guò)，并位于另一行縫的中部，圖3是一個(gè)頂視圖，它示出一組加到板的底側(cè)上的膠帶，它們平行于頂側(cè)膠帶，但與它們均勻地隔開，這樣它們也從相鄰縫行的端部穿過(guò)并位于另一行的中部，圖4是一個(gè)透視圖，表示沿縫的折迭線打褶時(shí)的板，圖5是一個(gè)頂視圖，表示聚集并受壓的褶，圖6是一個(gè)頂視圖，表示從受壓狀態(tài)受拉形成蜂窩結(jié)構(gòu)的蜂窩小室的褶，
圖7是一個(gè)沿圖6的7-7線的剖視圖，表示右邊的褶打開及褶之間的膠，圖8是一個(gè)沿圖6的8-8線的剖視圖，表示左邊的褶打開和褶之間的膠，和圖9是一個(gè)透視圖，示出加到本發(fā)明蜂窩結(jié)構(gòu)上的頂板和底板。
本發(fā)明的詳細(xì)描述參見附圖尤其是圖1，它示出本發(fā)明的一塊優(yōu)選的板材10。板10最好為0.3mm厚，26磅/1000英尺2的原色牛皮紙。板10具有交錯(cuò)的梯形排列的縫11和12，每條縫11的長(zhǎng)度為A；與板10邊緣交接的除外，邊緣縫長(zhǎng)度約為長(zhǎng)度A的三分之二。每條縫12的長(zhǎng)度也為A，它與縫11交錯(cuò)長(zhǎng)度A的一半。每個(gè)縫11和12之間的間隙B約為長(zhǎng)度A的三分之一?？p11的行與縫12的行均勻地間隔距離G。距離G最好為長(zhǎng)度A的三分之一或更少。長(zhǎng)度A最好是7mm，但這取決于所要求的小室的尺寸，這一點(diǎn)以后將要敘述。
圖2表示具有連續(xù)膠帶14的板，膠帶位于板10的頂面15上，垂直于縫11和12。膠帶14最好采用位于紐約州的Water ford的GE公司的產(chǎn)品PSA529制成。帶子最好是0.05mm厚、6mm寬，將它們貼成填滿每行縫12之間的間隙B，并穿過(guò)每條縫11的中部。
圖3表示具有平行連續(xù)的膠帶16的板10，該膠帶平行于帶子14，但貼在板10的背面17上。膠帶16最好與膠帶14相同，但它們等間隔地位于膠帶14之間，從而使它們填滿每行縫11之間的間隙B，并穿過(guò)每行縫12的中部。
圖4表示沿縫11和12打褶的板10，褶的折迭線18和19分別與縫11和12同線。折出這種褶的板10在頂上相互堆積在一起以形成堆20，該堆受到壓力C加壓，壓力最好約為2.0kg/cm2。該壓力大到足以使膠帶14和16相互膠接，從而使褶堆20保持在一起。
圖6表示褶受力F的拉動(dòng)從堆20產(chǎn)生出六角形的小室22。小室22的周長(zhǎng)基本等于長(zhǎng)度A的兩倍。在圖6中，短長(zhǎng)度側(cè)表示膠帶的寬度，它們位于膠將褶保持在一起的膠接觸點(diǎn)。六角形小室的其它側(cè)邊的長(zhǎng)度基本相當(dāng)于膠帶穿過(guò)縫行列中每個(gè)膠帶外的縫部分的長(zhǎng)度。在圖6中，如果膠帶的寬度B等于縫長(zhǎng)度A的三分之一，如圖2和3所示，則較長(zhǎng)側(cè)的長(zhǎng)度就等于較短側(cè)的長(zhǎng)度。因此，在圖2、3和6是不一致的，為了說(shuō)明的目的，圖中使具有膠接觸點(diǎn)的較短側(cè)能與較長(zhǎng)側(cè)區(qū)分開來(lái)。
圖7和8表示夸大的褶的截面，這些褶在折迭18和19處由膠帶14和16密封。先有技術(shù)的蜂窩結(jié)構(gòu)僅在六角形小室之間有膠接。在加上拉力以打開小室時(shí)，膠接可能脫落，尤其是涂膠不均勻時(shí)更可能出現(xiàn)，一旦膠接脫落，載荷分布在相鄰膠接處，膠接線會(huì)在外加的應(yīng)力下脫開，這種現(xiàn)象被稱作為拉開。在本發(fā)明中，六角形小室22不僅由膠膠在一起，而且折迭18和19能經(jīng)受拉力F。因此可以相信本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)24比現(xiàn)有技術(shù)的蜂窩結(jié)構(gòu)更要堅(jiān)固。
圖8中有一尺寸H，它表示本發(fā)明蜂窩結(jié)構(gòu)的高度或厚度。尺寸H相當(dāng)于圖1的尺寸G。
在沿縫折迭褶的過(guò)程中，它們的對(duì)正并不會(huì)如人們想象的那樣困難，這是因?yàn)榘?0沿縫線的最弱部分僅是將板保持在一起的間隙B，因此能自然地按縫線的共同直線精確進(jìn)行折迭。
圖9表示具有六角形小室22和折迭18和19的蜂窩結(jié)構(gòu)24。該蜂窩結(jié)構(gòu)24夾在頂板26和底板28之間，它們與蜂窩結(jié)構(gòu)24膠接以形成剛性的集裝箱板30。頂板26和底板28最好是0.4mm厚，并由42磅/1000英尺2的原色牛皮紙制成。
當(dāng)六角形小室22具有相等長(zhǎng)度的側(cè)邊時(shí)，集裝箱板30具有的抗彎和抗邊緣撞擊能力在任何方向都均勻一致地大于波紋板。六角小室的集裝箱板30能抗很大的垂直于頂板26和底板28的壓力，其抗壓能力大于波紋集裝箱板。集裝箱板30還可采用與波紋板一樣薄和一樣輕的材料制成，這是因?yàn)榉涓C的中間體是由單板材料制成的。蜂窩結(jié)構(gòu)24可象波紋中間體一樣采用連續(xù)加工方法制成，因此，可以相信，該集裝箱板30在經(jīng)濟(jì)性和尺寸上能做得象波紋板一樣。
制造本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)的方法包括用手工的成批形式和用連續(xù)的板的處理方法來(lái)制造。后者包括一種加工方法，在該方法中機(jī)器方向既可平行于縫，也可垂直于縫。例如，如果機(jī)器方向平行于縫，板將首先通過(guò)在其周邊上具有間隙的開縫輪，在縫之間留出間隙。開縫后再經(jīng)過(guò)板兩側(cè)的涂膠鼓，將它涂上橫向膠帶。然后環(huán)形輥逐個(gè)地將板打褶，側(cè)部區(qū)域?qū)Ⅰ蘧奂谝黄鸩⑺鼈儥M向地壓在一起。一個(gè)拉伸幅系統(tǒng)將擒掣住最外褶，然后逐步使蜂窩結(jié)構(gòu)橫向伸開。一旦伸開，膠輥將膠加到蜂窩結(jié)構(gòu)頂面和底面上，然后將頂板和底板沿機(jī)器方向加到蜂窩結(jié)構(gòu)上，加壓、加熱和/或保持一段時(shí)間，從而使它連接以形成連續(xù)的蜂窩的集裝箱板。
如果機(jī)器的方向垂直于縫，縫將由配對(duì)的模和砧輥在板通過(guò)它們時(shí)形成，由成組的膠槍或涂膠輥沿機(jī)器方向涂上膠帶。波紋形的輥?zhàn)舆M(jìn)行打褶、減慢板的速度使褶在頂和底的導(dǎo)向區(qū)之間聚集在一起，侵蝕性的膠將減小使褶在膠帶處膠在一起的壓力。將板加速使蜂窩結(jié)構(gòu)在機(jī)器方向伸開。此后再將膠加到蜂窩結(jié)構(gòu)的頂面和底面上，頂板和底板將加到機(jī)器方向的蜂窩結(jié)構(gòu)上，通過(guò)加壓、加熱和/或保持一段時(shí)間膠結(jié)在一起，從而形成連續(xù)的蜂窩集裝箱板。
前面已示出并描述了本發(fā)明的特殊實(shí)施例，對(duì)于本專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然可以在不超出本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行各種變化和修改，本發(fā)明范圍內(nèi)的各種修改均包含在所附權(quán)利要求中。例如，復(fù)合薄膜、無(wú)紡布和布均能替代紙或與紙混合以形成本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)和集裝箱板，如熱熔性和乳膠之類的各種膠均能用于將褶連在一起，褶甚至可以采用熔接法連接，在板材的一面熔接，然后再在另一面熔接、側(cè)對(duì)側(cè)交替地熔接。六角形小室也可通過(guò)改變縫長(zhǎng)度，縫之間的間隙，膠帶的寬度和與縫的相對(duì)位置，而具各種開口尺寸和側(cè)邊長(zhǎng)度，六角形小室的高度在不損失形成褶的整體性和承載能力的情況下可在板材厚度的7～100倍之間變化。
權(quán)利要求
1.一種制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于包括下列步驟a)間斷性地在板材上開縫，使縱向縫在交錯(cuò)的行對(duì)準(zhǔn)，每個(gè)交錯(cuò)的行具有一橫向中心線，該中心線基本均勻地離開相鄰行的中心線，每個(gè)交錯(cuò)行上的上述縱向縫在每個(gè)縫之間具有基本相同的橫向距離，上述橫向距離是上述成形后蜂窩的厚度尺寸的兩倍，b)橫向越過(guò)上述板的頂側(cè)和底側(cè)地加上連續(xù)的膠帶，使每個(gè)膠帶縱向離開，并且位于縫行的中部，上述膠帶在上述頂側(cè)和底側(cè)是相互交替的，c)對(duì)上述板打褶，使褶縱向伸展，每個(gè)上述褶具有與縱向縫對(duì)準(zhǔn)的頂部折迭和底部折迭，d)將上述褶聚集在一起形成靠近的堆，對(duì)上述堆加壓，由上述膠帶將上述褶在膠接觸點(diǎn)上膠接在一起，和e)橫向拉開上述褶，以形成在上述膠接觸點(diǎn)上互連的和在上述膠接觸點(diǎn)之間開口的六角形小室。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中上述板材是平行于上述縱向縫的機(jī)器方向的連續(xù)的板的部分。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中上述板材是垂直于上述縱向縫的機(jī)器方向的連續(xù)板的部分。
4.按照權(quán)利要求1，2或3的方法，其中上述板材是紙，上述膠能比膠到加工設(shè)備的表面上更牢固地膠到紙上和它本身上。
5.一種蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于板材具有縱向間斷縫的交錯(cuò)的行，上述板材還具有加到其頂側(cè)和底側(cè)上的橫向膠帶，上述膠帶離開并在上述頂側(cè)和底側(cè)是交替的，上述板打褶成具有縱向褶，上述褶受壓將上述褶在上述膠帶處相互連接，通過(guò)橫向拉開上述褶形成互連的小室而形成上述蜂窩結(jié)構(gòu)，上述小室在膠帶上由膠和上述褶的折迭連接，上述折迭提供足夠的強(qiáng)度，以防止在上述膠接不足處拉開上述蜂窩結(jié)構(gòu)。
6.一種蜂窩板包括a)一塊膠接到中間體頂面的頂板，b)一塊膠接到上述中間體底面上的底板，和c)形成上述中間體和由中間材料制成的蜂窩結(jié)構(gòu)，上述蜂窩結(jié)構(gòu)具有用膠將兩個(gè)相對(duì)側(cè)連接和上述中間材料的折迭連接的六角形小室，上述折迭具有足夠的強(qiáng)度，來(lái)防止在上述六角形小室之間的膠接不足處拉開上述蜂窩結(jié)構(gòu)。
7.按照權(quán)利要求6的蜂窩板，其中上述中間材料是紙，并且上述頂板和上述底板也由紙制成。
8.按照權(quán)利要求5、6或7的蜂窩結(jié)構(gòu)或板，其中上述蜂窩結(jié)構(gòu)的厚度約為3～100mm。
9.按照權(quán)利要求5、6、7或8的蜂窩結(jié)構(gòu)或板，其中上述縫具有的長(zhǎng)度相當(dāng)于一個(gè)六角形小室的半個(gè)周長(zhǎng)，膠帶的寬度為上述縫長(zhǎng)度的三分之一，這樣每個(gè)上述六角形小室的六個(gè)側(cè)邊的長(zhǎng)度基本相等。
全文摘要
一種制造蜂窩結(jié)構(gòu)的方法包括下列步驟,間斷性地在板材上開縫,使縱向縫在交錯(cuò)的行中對(duì)準(zhǔn)。每個(gè)交錯(cuò)行具有與相鄰行基本相等距離的橫向中心線。每個(gè)交錯(cuò)行的縱向縫在每個(gè)縫之間具有基本相等的距離。另一步驟是加上連續(xù)的膠帶,使它橫向越過(guò)板的頂側(cè)和底側(cè),使每個(gè)膠帶縱向離開并位于縫的中部,膠帶在頂側(cè)和底側(cè)是交替的。還有一個(gè)步驟是對(duì)板打褶、使褶縱向伸展,每個(gè)褶的頂部折迭和底部折迭線與縱向縫對(duì)準(zhǔn)。再一個(gè)步驟是將褶聚集成靠近的堆,對(duì)準(zhǔn)加壓由膠帶使褶在膠接觸點(diǎn)上膠接在一起。最后一個(gè)步驟是橫向拉開褶,形成具有膠接觸點(diǎn)的連接和膠接觸點(diǎn)之間開口的六角形的小室。
文檔編號(hào)B31D3/00GK1252755SQ98804393
公開日2000年5月10日 申請(qǐng)日期1998年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月21日
發(fā)明者約翰·大衛(wèi)·諾康姆, 布拉德?！に垢裉亍ぐ蛡?申請(qǐng)人:普羅克特和甘保爾公司