成卷片材的非对称匣的制作方法

专利名称：成卷片材的非对称匣的制作方法
技术领域：
本发明涉及片材分发匣(dispensing carton)，其用于诸如聚合物片、金属箔和其它片材的片材，更具体地，用于那些适用于包括易腐材料在内的各种物品的装盛和保护的片材。本发明还涉及这样的匣，其允许在制造过程中将产品卷端部加载(end-loading)到匣内。
背景技术：
各种物品的装盛和保护，以及诸如食品的易腐材料的保存所用的片状材料在现有技术中是广为所知的。这样的材料可用于独立地缠绕物品和/或可用于形成半封闭容器的密闭。
现在常用的这样的材料中的一类包括形成为薄的、基本上是二维的柔顺幅片的各种成分的材料，其通常以卷的形式提供。这些材料的通常例子为聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、铝箔、带涂层(涂腊等)和不带涂层的纸等等。新近开发的另一类用于相似应用的材料包括三维的柔性幅片，该幅片包括在至少一个表面上的诸如粘合剂的活性物质，该物质被基底材料的三维表面形貌所保护而不与外界接触。
对于这样的材料，通常是提供一个匣以容纳并分发这些片材。传统结构的匣通常由纸板材料制造，该纸板材料被切割并折叠以在边缘和口盖彼此闭合时形成盒状结构。该片材经常被绕在一塑料或纸板管上以形成一芯筒。许多种匣材料和片材/卷结构可用于各种应用。
为了提供美观的和易于抓持的匣形状，尤其是对于大直径的产品卷，需要使匣的至少一侧具有减小的角凸，例如六角形或八角形，这更贴近一曲面，因而在抓持此匣时更贴近消费者的手的弯曲形状。然而，同时对称形状的六角或八角匣因其更接近圆的横截面而更易于翻转。因此，需要保留一些由具有大角凸的方形或矩形匣提供的稳定性能，以抵抗翻转。
诸如半六角形(具有半个六角形截面和半个矩形截面)的大多数非对称形状的匣不适用于端部加载装盒机(end loading cartoner)，而需要使用顶部加载设计。更具体地，端部加载装盒机依赖于空匣被自相折叠并沿胶缝粘结以形成压扁的筒状/圆柱结构的能力，该结构然后能直立成其所需的最终横截面，产品卷自一端插入，且该端部的口盖胶合封闭。如果匣不能装配成这样的压扁的且然后因侧面的几何形状而直立的管状结构，则匣必须装配来以允许在最终装配前通过一侧(通常是“顶侧”)装入产品卷，而不是通过一端来插入。顶部装载机在操作上通常比端部装载机慢，导致小的产量，且其通常不太可靠。
现有技术中的大多数匣缺少允许消费者从匣的外部旋转产品卷以旋转该卷来露出材料幅片的头，或旋转该卷来将多余的片材卷起并将幅片的端部向匣收回或收入匣内的特征。许多匣依靠产品卷自身的重量来在匣内维持其定位，且该卷在使用中可在匣内动来动去。
现有技术中通常的匣还采用闭锁的口盖或其它装置来在各种使用之间保持匣盖处于封闭状态。然而，这样的装置通常在使用过程中较易损坏且/或难以制造，因此一些匣完全省去了这样的闭锁部件。
因此，需要提供一种非对称匣，其适用于端部加载装盒机。
需要提供这样一种匣，其具有附加的便于产品卷端部定位的部件、以及可松开的盖子闭锁装置。
还需要提供这样一种匣，其可以容易地且经济地制造，并可用于容纳并分发片材。

发明内容
本发明提供一种非对称匣，以容纳并分发片材卷。匣具有一长轴，并具有直立状态和扁平状态。匣在直立时形成一筒形结构，其具有由多个基本上平坦的侧板形成的非对称多边形横截面。匣具有由相邻侧板的交线确定的折叠线，且通过在两条折叠线处折叠该匣来形成基本平坦的结构而可以折叠成扁平状态。


虽然说明书以权利要求书为结论，该权利要求书详细地指明了本发明并清楚地对本发明提出了权利要求，但是本发明通过结合附图的以下说明将会得以更好地理解，其中相同的附图标记代表相同的部件，且其中图1是根据本发明的用于分发片材幅片的匣的透视图；图2和3是图1的匣的不同视点的透视图，示出了匣的几何形状；图4是图1的匣的局部透视图以示出优选闭锁部件的盖子部位，其中盖子处于打开位置；图5是图1-4的匣的立面剖视图；图6是根据本发明的端帽的立面视图；图7是与图6视角成90度角获取的图6端帽的立面视图；图8是图6端帽的相同视点的立面剖视图；图9是图6端帽的底部透视图；图10是图6端帽的顶部平面视图；图11是适用于形成图1-4的匣的坯件的平面视图；以及图12是根据本发明的匣的一般使用操作的图解说明。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明的匣10，其适于容纳并从卷30分发片材的幅片20。匣10包括底板1，两个端板2和3，侧板4、5、8和9，以及包括顶板7和口盖15的盖子25。在所示实施例中，口盖15在盖子处于封闭布置时至少重叠部分前部侧板5。盖子25每端的角板6帮助将口盖15维持在与盖子25的顶板7垂直的状态下。板1、4、5、7、8和9都用作“侧”板，并通过折叠线彼此连接(或对于板5和15，为形成此处称为复合前部板5/15的基本平坦的前部侧的重叠关系)以形成具有多边形横截面的筒形结构。此筒形结构由端板2和3封闭，以形成封闭的匣。产品卷的中心线(图5中示为“CL”)确定了匣的纵轴，且“侧”板都基本上平行于该纵轴，且端板基本上垂直于该纵轴。
匣10还包括用于切断片材的所需部分的刀刃40。在图1所示的当前优选(但仅为说明性的)结构中，刀刃40位于口盖15的末端边缘16上，使得刀刃的齿至少略微向外延伸而超出口盖的边缘，与前部侧板5重叠。在图1所示的结构中，刀刃固定在口盖15的内表面上，使得齿向外延伸而超出口盖的外围边缘。然而，如果需要，刀刃40可以安装在匣的内表面上或外表面上，并且可以位于匣上的任意位置，例如匣的前部板5的下部边缘。
图2和3从不同的视点提供了图1的匣的其它透视图，以更好地示出匣结构的立体几何形状。图4也是图1至3的匣的局部透视图，示出了盖子/口盖/顶板的内部元件、刀刃40的安装、以及匣的闭锁部件部分(板11上的孔55)，这将在以下说明。
使用中，当口盖15保持在与匣的前部板5重叠的封闭位置上时，片材20的幅片可拉靠在刀刃40上，以从卷上切下所需长度的片材。此布置防止了成卷材料的尾部在切下所需长度的材料后落在匣内，由于连续片材由切割操作导致的“尾部”或末梢边缘会夹在口盖15和前部板5之间。附图标记21表示片材的末梢边缘，其通常包括在先前切断操作后留下的“尾部”。
图5是图1至4的匣10的横截面视图，更详细地示出了匣的各“侧”面的尺寸和角度关系。板1、5/15和7均彼此垂直，且顶板7和底板1基本上分别彼此平行并被基本垂直于板1和7的前部板5/15连接。于是，相对于横截面的位于产品卷中心线一侧的部分，匣为半矩形，并具有明显的突出角，以在放置到坚实表面上时稳定。其余的侧板4、8和9围绕多边形横截面的相对于前部板5/15的部分，并形成与复合前部板5/15相对的可被称为复合后部板4/8/9的部分。虽然已经示出了由三个板元件形成的复合板，但板元件的数量如所需要的那样可以是2、3、4、5或更多。
匣的侧板的长度关系(在横截面方向上)以及相关各侧的角度(诸如图5中的角CC和EE)使得匣可以通过侧部7/15和1/9的接合部的折叠线来折叠以形成扁平的筒形结构。因此，在折叠/扁平和直立两种状态下，尺寸关系使得长度A+B的和等于其余长度C+D+E+F的和，或者说A+B＝C+D+E+F。然而，为了在直立状态下保持顶板、底板和前部板的所需直角关系(使得匣为半矩形)，A方向上侧部4、8和9的投影长度之和必须等于长度A。当前优选的是，侧部4基本平行于侧部5/15以包装和叠置多个匣10。因此，长度B加侧部9在B方向上的投影长度之和必须等于长度F加侧部8在F方向上的投影长度之和。
侧部彼此之间的关系使得匣在由统一的材料坯件折叠时，可以具有易于彼此粘结以通过连接各边缘而形成一连续结构的坯件端部，该边缘在匣处于扁平状态时自然对齐。于是，匣可以再次适应传统方式的直立状态至其最终横截面，然后可以在产品卷已经插入且通过芯部端帽定位/固定后，通过封闭和固定端板来完成装配。
本发明的匣具有垂直于纵轴的不对称的横截面，如此处所定义的那样，这意味着没有可以平行于纵轴贯穿包装盒的将匣分成对称的两半的平面。
在本优选实施例中，图5中A至F的尺寸值为2.75英寸、2.38英寸、1.00英寸、1.00英寸、1.00英寸和2.13英寸，且最大卷直径为2.40英寸，最大限制直径(示作“R”的环的直径)为2.71英寸，这提供了产品和匣之间的约0.31英寸的间隔。角CC和EE分别为19度和36度。总的匣高度和宽度分别为2.75英寸和2.71英寸。产品卷的芯筒的外径为1.5英寸，且总的匣长度为约12.0英寸。
如图1所示，本发明的匣优选地包括将卷30固定和保持在匣10内的芯部端帽50。图6至10示出了芯部端帽50的一优选实施例的各种视图。如图6和7所示，芯部端帽优选地包括一锥形引导部51，其允许在插入卷的端部内时容易地对准以将卷固定在匣内的适当位置处。芯部端帽50还包括防止芯部端帽50过多地插入匣内的凸缘52。筒芯支撑部61与产品卷的中心紧密啮合，以既将端帽保持在匣内，又把卷固定在匣上。肩部62提供了一支座，以防止端帽在筒芯中的过多插入，并提供了一托承表面，以啮合匣的端部内的孔(图11中示出)。
如图8和10所示，芯部端帽50还包括把手部53，其优选地与端帽统一形成以提供一元件，该元件与凸缘52的外表面基本平齐或陷入凸缘52中，还可以易于被消费者抓持和操纵，以旋转产品卷来定位幅片的端部和/或通过将多余的幅片材料卷绕到卷上来将其缩回匣内。芯部端帽50还优选地包括一小的凸出钮54或类似的凸起，其基本位于中心并向外凸出到芯部端帽的例如凸缘和把手部的其它部件之外。凸出钮54与在角板6内表面上板11中的相应凹陷或孔55啮合，以提供盖子向下锁定的部件来维持匣处于封闭状态，但易于定位。钮54可与端帽统一形成，或者可以是固定在其上的分立元件。图8是自图6的相同视点获取的端帽50的立面剖视图，且图9是端帽的下部透视图。
虽然已经发现统一形成的由高冲击聚苯乙烯热成形的端帽特别合适，但是端帽可以由任何合适的材料制成。
根据本发明的与匣一起使用的刀刃优选地采用齿结构参数，该参数已得以选择和优化，以在各种材料的使用状态下提供优秀的切断性能，该材料尤其是较低模量(低的伸长力)的片材和具有立体几何形状的片材，该具有立体几何形状的片材具有比呈二维形式的其组成材料所具有的模量更低的模量。这样的刀刃已经在1998年11月24日授予Pollard等人的共同受让的美国专利第5,839,634号中得以更详细地说明，其所公开的内容因而在此处参考引用。
适于与本发明的匣一起使用的刀刃可以由各种合适的材料制造，例如金属、塑料、玻璃、橡胶、纸板、木头、陶瓷等等。然而，由于经济性和制造的方便性的原因，本发明优选地使用通常可商业提供的镀锡钢。
刀刃可以由任何合适的、在所述特定材料的现有技术中通常采用的方法制造，例如模制(注射或其它)、铸造、烧结、研磨、冲压、锻造、车削、放电机加工(electrical discharge machining)、蚀刻、铣制等等。
图11示出了适于形成图1至4中所示的匣的坯件60，各侧部和元件与先前附图中所示的其各自的数目相同。坯件60还包括额外的接片和板，以形成用于粘结和/或加固匣的其它板、并保持和支撑芯部端帽的面。更具体地，板56沿虚线，优选地是穿孔线与板15相接，以形成在使用前保护刀刃的可去除撕条。撕条56起初被粘结到前部板5的位置59上，其充分小以易于去除该撕条。板57作为增强元件折叠在板5之后，并沿线58粘结。如果匣由诸如瓦垅纸板(corrugated paperboard)的取向材料制造，则方向“X”为材料沟槽取向的优选方向。
虽然由于成本和制造便利性的原因已经发现各种纸板产品是特别合适的，但是本发明的匣可以由任何适合的材料制造。当前优选类型的纸板是“F-沟槽(F-Flute)”型材料，其为双面瓦垅纸板。可以使用与其预期使用相一致的任何所需重量的材料，并且对于此处所述的匣结构而言，已经发现23磅的介质和内部衬垫是适当的。
图12示出了一般的使用场景，其中，安装在根据本发明的匣上的刀刃用于从纸材卷上切断所需长度的片材。如图12所示，图1所示类型的匣10呈封闭状态地握在一只手70中，同时另一只手抓住片材20的末梢边缘21。片材的末梢边缘21向外拉出，直至片材的所需长度(相对于刀刃40的位置)在刀刃和前部板5之间由卷向外伸出。此时，手抵达手80A所示的位置。手70的抓持动作辅助将盖子15挤压在前部板5上，以减小切割操作导致片材相对于刀刃滑动的可能。
为了完成切断该长度的片材，片材的末梢边缘21如图12中的大箭头所示那样被拽回到刀刃40的位置上，使得材料部分地包盖刀刃40，并将材料朝向使用者且自匣40的方向向上以一角度拉拽。此时，随着撕扯过程的进行，手80A交叉在手70上方，并到达手80B所示的位置。以一角度将片材拉拽到刀刃上使拉力集中到片材的位于匣端板3附近的边缘上，使得由片材作用到刀刃齿上的每单位面积的力超出刺穿片材所需的穿透压力。附图标记90表示撕扯线的前端边缘的位置，其在图示中自片材的上部边缘沿刀刃向下地朝片材的下部边缘向下地行进。沿撕扯线位于位置90以下的片材可以受到小的张力，或不受到张力，同时位置90附近的张力保持超出所需的穿透压力。当撕扯线到达片材在匣端板2附近的最远端边缘时，分离完成，且新的末梢边缘21在刀刃的齿侧位置处形成在剩余片材上。
根据本发明的匣可以用于包装、分发和切断各种类型的片状材料，无论该材料本身主要是二维的，或是形成为三维结构。
现在关注的一种材料包括三维的柔性幅片(conformable web)，其包括在至少一个表面上的诸如粘结剂的活性物质，其通过基材的三维表面形貌而受到保护以不与外界接触。这种材料包括聚合物或其它片材，其凸起/凹陷以在至少一个表面上形成浮凸的“波纹”图案，该图案用作支座来防止其间的粘结剂接触外部表面，直到支座变形以使该结构表现得更平坦。代表性的粘结剂载体结构包括以下文件中所公开的那些，即1997年9月2日授予Hamilton和McGuire的共同受让的美国专利第5,662,758号，其名称为“Composite Material Releasably Sealable to a Target Surface When PressedThereagainst and Method of Making”；1999年2月16日授予Hamilton和McGuire的第5,871,607号，其名称为“Material Having A Substance Protectedby Deformable Standoffs and Method of Making”；以McGuire、Tweddell和Hamilton的名义于1996年11月8日提交的共同受让的、待审查美国专利申请第08/745,339号，其名称为“Three-Dimensional，Nesting-Resistant SheetMaterials and Method and Apparatus for Making Same”；以及以Hamilton和McGuire的名义于1996年11月8日提交的第08/745,340号，其名称为“Improved Storage Wrap Materials”。
虽然已经示出和说明了本发明具体实施例，但对本领域技术人员而言清楚的是，在不脱离本发明的精髓和范围的情况下可对其作各种其它的改变和修饰。因此，所附权利要求覆盖本发明范围内所有这样的改变和修饰。
权利要求
1.一种非对称匣，用于容纳并分发片材卷，所述匣具有一长轴，所述匣具有一直立状态和一扁平状态，所述匣在直立时形成一个具有由多个基本上平坦的侧板形成的非对称多边形横截面的筒形结构，所述匣具有由相邻侧板的交线确定的折叠线，所述匣通过在两条折叠线处折叠所述匣来形成一基本平坦的结构而可以折叠成所述扁平状态。
2.如权利要求1所述的匣，其中，所述匣通过基本平坦的端板而在两端得以封闭。
3.如前述任一项权利要求所述的匣，其中，所述侧板包括相对的、基本平行的顶侧板和底侧板，该顶侧板和底侧板均在一边缘处与基本垂直于所述顶侧板和底侧板的前部侧板相连接，所述侧板还包括至少两个附加的侧板，该附加的侧板与所述顶侧板和底侧板相连接、与所述前部侧板相对、且彼此不平行。
4.如前述任一项权利要求所述的匣，其中，所述匣还包括自所述侧板中的至少一个形成的可枢转的盖子。
5.如前述任一项权利要求所述的匣，其中，所述匣包括一个用于分发片材的成卷幅片的芯筒。
6.如权利要求4或5所述的匣，其中，所述枢转的盖子包括至少一个形成相应端板的至少一部分的角板，所述角板包括一个孔，且所述芯部端帽包括与所述孔配合以将所述盖子固定在封闭位置的一向外凸出的钮。
7.如前述任一项权利要求所述的匣，其中，所述匣还包括一切割刀刃。
8.如前述任一项权利要求所述的匣，其中，所述匣包括一顶板、一基本平行于所述顶板的底板、一基本垂直于所述顶板和底板的前部板、以及一与所述前部板相对的复合后部板，所述复合后部板包括至少三个侧板元件。
9.一种匣，用于容纳并分发片材，所述匣包括(a)一基本封闭的匣，其具有两个侧壁、两个端壁、一个底壁、以及一个盖子，该盖子具有至少一个与所述端壁中的至少一个重叠的角板；以及(b)一容纳在所述匣内的片材幅片，其中，所述匣包括至少一个凸起，该凸起自所述端壁中的至少一个向外延伸，并与所述角板中的至少一个上的孔相配合以将所述盖子固定成封闭状态。
10.如权利要求9所述的匣，其中，所述材料幅片缠绕在筒芯上，且所述芯通过一对端帽支撑在所述匣内。
全文摘要
本发明公开了一种分发匣(10)，其用于诸如聚合物片、金属箔和其它片材的片材(20)，更具体地，用于那些适用于包括易腐材料在内的各种物品的装盛和保护的片材。本发明还涉及这样的匣，其允许在制造过程中将产品卷端部加载到匣内。本发明提供一种非对称匣(10)，用于容纳并分发片材卷(20)。所述匣具有一长轴，且具有一直立状态和一扁平状态。所述匣在直立时形成一个具有由多个基本上平坦的侧板形成的非对称多边形横截面的筒形结构。所述匣具有由相邻侧板的交线确定的折叠线，且通过在两条折叠线处折叠所述匣来形成一基本平坦的结构而可以折叠成扁平状态。
文档编号B65D5/72GK1454175SQ00819790
公开日2003年11月5日 申请日期2000年8月8日 优先权日2000年8月8日
发明者斯蒂芬·K·纽比, 肯特·R·沃尔 申请人:宝洁公司