专利名称：工字梁壁角柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及大型电器的保护性包装，诸如洗衣机、烘干机、电冰箱等。更具体的来说，本发明涉及改进的涡漩式保护性角柱或侧柱，其使用和传统角柱相同量(重量)的材料，同时具有较高的轴向压缩强度。
背景技术：
涡漩式角柱用于承受轴向压缩载荷并保护货物的拐角，货物例如洗衣机、烘干机、电冰箱、洗碗机、炉子等等。
传统的角柱由单张的纸卷绕在中制成。使用粘合剂将各层纸粘合。在粘合剂干掉之前，将管成形为需要的形状，通常是带有改动的L形截面的形状，以妥帖地装在电器拐角与电器的包装物的拐角之间。
在文字中描述了各种角柱。
公有的Qiu的美国专利6,186,329，例如，描述了一种由端对端接合并围绕芯轴卷绕的多张纸制成的角柱，使得柱壁在横向上具有强-弱-强的性质。或者说，相对较弱的、较为便宜的纸被夹在相对较强的、较为昂贵的纸层之间。总体的片层以及该柱，具有均匀的厚度。
角柱在轴向压力下的失效模式是皱缩。因此，柱结构的弯曲刚度是主要的参数。已经发现，角柱壁外侧上材料的壁厚和物理特性决定了弯曲刚度。
本发明的目的是增大角柱的弯曲刚度，且使用与传统角柱相同量(重量)的材料。
其他的目的将在以下的说明中参照附图和后附权利要求而出现。
发明内容
本发明构建在这样的思想之上用多种纸来制造支撑柱，但是，与Qiu的′329号专利不同，本发明不是用相仿厚度的多种纸，而是使用不同厚度的纸。
工字梁壁角柱是用于衬垫并支撑大型产品的支撑柱。该柱由矩形片材围绕芯轴涡漩卷绕并成形为需要的形状而制成。改进包括用多种厚度的纸制造该片材，从而在将该片材卷绕成管时，该管的中层的一部分或全部将比外层厚。
将中层制造得较厚导致该柱具有较高的轴向压缩强度，同时使用与传统角柱相同量(重量)的材料。
该原理与具有工字形截面的铁的或钢的工字梁类似。由于其形状，工字梁的弯曲刚度大于相同重量的实心矩形截面的梁。该原理也类似于波纹板的原理，波纹板的中层制有沟槽，以增大厚度，因此也增大了板的刚度。
在本发明中，通过将通常出现在柱的中层中的纤维替换成空气而将中层制造得较厚。这可以通过至少三种途径来达成。
在第一实施例中，中层由结构化的、或压花的纸制成。压花的纸在其表面上具有抬升的区域，产生乳头状效果，有效的增大了纸的厚度而不改变其总重量。压花的纸可以通过将一张纸通过一对对置的辊子制成，这样在纸上创造出压缩的区域，而其他的区域上，纸的纤维被向上推挤而形成了抬升的区域。或者，压花的纸可以通过将压花的片材端对端地与一个或多个非压花的片材接合而构成。在两情况下，得到的矩形片材都在加工横向上具有交替变化的厚度。(加工横向是垂直于成品柱的轴的方向)。为了制造工字梁壁柱，压花纸被涡漩卷绕成多层管，其中，较厚的、压花的部分夹在非压花的外层之间。在施加到纸层之间的粘合剂凝固之前，该管在芯轴上被造型成具有需要截面形状的柱。
在第二实施例中，中层由低密度纸制成。低密度纸具有非常低的密度的中部，夹在光滑表面(衬里)之间。
低密度纸可以由回收纤维和其他低密度材料的混合物制成，以减低密度并增大体积(厚度)。该低密度纸与传统纸端对端地接合以形成矩形片材，之后，围绕芯轴卷绕以形成具有夹在相对较薄的传统纸的外面层之间的相对较厚的中间层的管。该管然后形成需要的柱形。
在第三实施例中，柱的中层的厚度通过将第二片材层(压花的或低密度的)在选定区域压到基底上形成，结果形成组合片材，其在加工横向上具有交替变化的厚度。该组合片材之后被卷绕，使较厚的区域位于管的中间层，然后，该管形成柱。
图1是现有技术中角柱的透视图。
图2是图1的现有角柱的剖视图，部分放大以示出均匀纸层结构。
图3是形成本发明角柱的基片材的透视图，非成比例画出。
图4是松散卷绕的图3中基片材的俯视图。
图5是根据本发明制造的角柱的剖视图。
图5a和5b是图5的角柱壁的部分放大图。
图6是根据本发明制造的另一角柱的剖视图。
图6a和6b是图6的角柱壁的部分放大图。
图7是基片材的透视图，其用于形成本发明的角柱的第二实施例，非成比例画出。
图8是基片材的透视图，其用于形成本发明的角柱的第三实施例，非成比例画出。
具体实施例方式
转到附图，在图1中示出了传统涡漩式角柱2的透视图。角柱2通常从产品包装底部的基板(未示出)延伸到顶部或盖(未示出)。角柱2保护并缓冲该产品在交接过程中免受横向(水平)力的作用。而且，角柱帮助支撑包装，克服轴向(竖直)压力，诸如当包装叠起来时。
如图2的剖视图最佳示出的，角柱包括基本彼此垂直的两个腿4、5，它们终止于圆整端3、11。腿4、5由内壁6(最靠近产品7的壁)以及外壁8(最靠近包装套13的壁)形成，内壁和外壁大致呈彼此平行间隔关系，形成空心。
向内延伸的卷边或凹槽9在与圆整端3、11间隔开的点处，可以沿着每条腿形成在外壁8上。如图1最佳示出，卷边9可以在外壁8的整个竖直长度上展开。
角柱可以以以下方式使用。
制造之后，产品(通常是大型电器)被放置并紧固在货盘或基底上，货盘的尺寸大于电器的宽度和深度，以容纳角柱。通常由纸板或波纹板制成的保护套放在电器上以形成包装的四个侧壁。该套配合在基底的周长内侧。角柱围绕电器放置在电器与保护套之间。纸板或波纹顶放置在包装上。可以围绕包装缠绕带子以更好地将角柱固定在电器与包装之间。包装好的电器可以彼此叠起。
角柱通常由卷绕成涡漩构造并造型成需要的形状的纸或纸板形成。如图2A所示，传统的角柱由单一等级的纸制成。该单一片材被卷绕成具有多层的纸管。例如，如图2A所示的角柱壁就具有五层卷起的纸。
可以在纸层之间使用粘合剂。
在粘合剂变干之前，盘旋管被造型成需要的截面形状。角柱应该造型成妥帖配合在电器拐角与电器包装的拐角之间。
如图2A所示，角柱壁的外面层15和中层17是同样厚的。
为了增大柱的刚度并相应增大轴向压缩强度，需要形成具有夹在外层之间的较厚的中层的角柱。我们已经开发了一种独特的角柱，包括卷绕成空心管的基片材，该空心管具有多个外面层和夹在外面层之间的中间层，其中，一些或全部的中间层都比外面层厚。
在本发明的第一实施例中，中间层通过压花变厚。压花的纸是结构性的纸，其中纸张被特意赋予了较高的整体厚度，但该厚度是非均匀的。压花的纸可以通过将纸通过对置的辊子而制成，辊子的一个或两个具有不整齐的图案，以在纸上造成压缩的区域，其他区域上，纸纤维则被向上推挤而形成抬升的区域。压花的纸优选地具有乳头图样，但任何合适的图样都可以在本发明中使用。压花图样优选地仅在纸的一面上。
如图3所示，基片材10优选地由单一连续的片材形成，其中，只有片材的将形成柱的中层的那部分14才被压花。因此，在加工横向上，基片材包括第一非压花段12、压花段14、以及第二非压花段16。
或者，基片材可以通过在加工横向上边对边地接合非压花和压花片材而制成。这些片材可以通过粘合剂彼此接合，或者通过将它们用纸背胶带粘在一起而接合，或者通过其他合适的手段。片材的边缘可以是端部接合(butt-joined)、侧边接合(skive-joined)，或者以任何其他合适的形式接合。
不论部分压花的基片材10如何形成，当矩形基片材10卷绕成管时，在横向上压花段14变得夹在非压花段12、16之间。
图4示出在松散卷绕时段12、14、16的相对构造。松散卷绕的管24的面对着管的空心内部的外面层，其由第一非压花段12形成，松散卷绕的管24的面对着外部的外面层由第二非压花段16形成，管24的内部、中层则由基片材10的较厚的压花段14形成。
在基片材10卷绕成管之后(在涂覆在纸层之间的粘合剂变干之前)，管24在芯轴上形成一个具有需要截面形状的角柱。在图5中提供了一个这样的角柱26的例子。与图2的传统角柱2类似，图5的角柱26包括两个腿28、30，它们基本彼此垂直并终止于圆整端29、31。腿28、30由内壁34和外壁36形成，它们之间带有空心空间。可选的卷边形成在外壁36上，沿着每条腿28、30并在外壁36的整个竖直长度上延伸。
卷边38、39可以接触内壁34，从而在角柱26内形成多个封闭区域。
与图2的由具有单一厚度的材料形成的角柱2不同，图5的角柱由具有至少两种不同厚度的材料形成。如在放大图5a和5b中最佳示出的，第一非压花段12形成了角柱26的一个外面表面42，即，面向空心内部的表面。第二非压花段16形成了角柱的另一个外面表面44。该较厚的压花段14夹在第一和第二非压花段之间，因而除了沿着角柱26的顶部和底部外是不暴露的。制成的角柱26在横向上具有薄-厚-薄构造。
为制造图5的角柱，将纸张的基片材从一卷上进给到切割台，在切割台该片材被切割成需要的竖直长度。切割好的片材在压花辊子之间通过，辊子将片材的选定部分压花，产生在加工横向上具有薄-厚-薄的厚度尺寸的片材。该工艺的其余部分是与制造传统的涡漩式角柱相同的。
或者，可以将两卷非压花纸和一卷预先压花的纸用位于非压花辊之间的压花辊边对边地对齐。
当纸从辊子脱离时，边缘被压薄，之后用两小胶罐将纸片材的边缘粘合在一起。复合片材之后被切割成具有需要的竖直长度的矩形基片材，即，完成的角柱的长度。该工艺的其余部分与制造传统涡漩式角柱是一样的。
图5中示出的角柱具有基本均匀的壁厚，但与同样量材料制成的传统柱相比具有更高的厚度。即，柱壁的厚度基本上是相同的。在一个可能的变化中，本发明的角柱不具有均匀的壁厚，而是在某些区域较厚。例如，如图6所示，通过仅对纸的将形成圆整端29、31的中层14的那些部分进行压花，可以仅在柱的弯曲部分做得较厚，诸如端部29、31。相反，直壁部分可以做得比弯曲部分厚。
在本发明的第二实施例中，图7所示的基片材50具有增大厚度的低密度纸边对边接合制成的中段54，以及传统的小厚度纸52、56。低密度纸54可以由回收的纤维制成以在给定的重量下提供附加的体积。优选地，低密度纸54的低密度的中部57夹在光滑表面(衬里)58之间，以提供能够层压到相邻片材上的纸。角柱由矩形基片材50以类似于上述已经介绍的方式制成。
在本发明的第三实施例中，柱由图8中示出的组合片材60形成，包括一个或多个第二片材62，在选定的区域层压或者固定在衬底64上。组合片材60在加工横向上具有交替变化的厚度。
第二片材62优选地是低密度纸，但可以是压花的纸或者任何其他在给定重量下增大了体积的纸。
尽管上述的实施例都是基本L形截面轮廓的角柱，但应该理解，柱可以是其他的形状，诸如具有工字形截面轮廓的侧柱或具有三角形、圆形或弯角形截面轮廓的柱。侧柱，与角柱类似，由多片坯材卷绕成管并在芯轴上形成具有需要截面形状的柱。侧柱可以用于支撑并缓冲产品的侧面。
本发明的其他改动和替代性实施例都被认为不超出本发明的由前述教导和所附权利要求所限定的范围。权利要求意在覆盖所有这样的落入其保护范围内的改动。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种改进的柱，用于支撑和缓冲产品，该柱包括卷绕成空心管的基片材(10、50、60)，该空心管具有两个外面层和夹在外面层之间的中层从而形成柱壁，该中层包括一个或多个板层，该改进包括形成该中层的板层的至少其中之一在至少一些区域上比外面层厚。
2.如权利要求1所述的柱，其中，该中层为压花的纸(14)。
3.如权利要求2所述的柱，其中，该压花的纸(14)是带凹纹的。
4.如权利要求2所述的柱，其中，该压花的纸(14)仅在一侧被压花。
5.如权利要求2所述的柱，其中，该基片材(10)是单一的连续片材，其中，仅仅该连续片材的形成中层(14)的那部分是压花的。
6.如权利要求2所述的柱，其中，该基片材(10)包括在加工横向上边对边接合的非压花片材(12、16)和压花片材(14)。
7.如权利要求1所述的柱，其中，该柱壁具有均匀的壁厚。
8.如权利要求1所述的柱，其中，该柱壁的厚度是变化的。
9.如权利要求8所述的柱，其中，该柱壁包括直线部分和弯曲部分，且该弯曲部分比直线部分厚。
10.如权利要求1所述的柱，其中，中层为低密度纸(54)。
11.如权利要求10所述的柱，其中，该低密度纸(54)包括回收纤维。
12.如权利要求11所述的柱，其中，该低密度纸(54)包括夹在光滑衬里(58)之间的低密度的中部(57)。
13.如权利要求1所述的柱，其中，该基片材(60)通过将一个或多个第二片材(62)在选定区域内层压到衬底(64)上而形成，使基片材(60)在加工横向上具有交替变化的厚度。
14.如权利要求13所述的柱，其中，第二片材(62)是低密度纸。
15.如权利要求13所述的柱，其中，第二片材(62)是压花的纸。
16.如权利要求1所述的柱，其中，柱(26)具有基本上L形的截面轮廓。
17.如权利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上工字形的截面轮廓。
18.如权利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上三角形的截面轮廓。
19.如权利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上圆形的截面轮廓。
20.如权利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上弯角形的截面轮廓。
权利要求
1.一种改进的柱，用于支撑和缓冲产品，该柱包括卷绕成空心管的基片材(10、50、60)，该空心管具有两个外面层和夹在外面层之间的中层从而形成柱壁，该改进包括该中层至少在一些区域上比外面层厚。
2.如权利要求1所述的柱，其中，该中层为压花的纸(14)。
3.如权利要求2所述的柱，其中，该压花的纸(14)是带凹纹的。
4.如权利要求2所述的柱，其中，该压花的纸(14)仅在一侧被压花。
5.如权利要求2所述的柱，其中，该基片材(10)是单一的连续片材，其中，仅仅该连续片材的形成中层(14)的那部分是压花的。
6.如权利要求2所述的柱，其中，该基片材(10)包括在加工横向上边对边接合的非压花片材(12、16)和压花片材(14)。
7.如权利要求1所述的柱，其中，该柱壁具有均匀的壁厚。
8.如权利要求1所述的柱，其中，该柱壁的厚度是变化的。
9.如权利要求8所述的柱，其中，该柱壁包括直线部分和弯曲部分，且该弯曲部分比直线部分厚。
10.如权利要求1所述的柱，其中，中层为低密度纸(54)。
11.如权利要求10所述的柱，其中，该低密度纸(54)包括回收纤维。
12.如权利要求11所述的柱，其中，该低密度纸(54)包括夹在光滑衬里(58)之间的低密度的中部(57)。
13.如权利要求1所述的柱，其中，该基片材(60)通过将一个或多个第二片材(62)在选定区域内层压到衬底(64)上而形成，使基片材(60)在加工横向上具有交替变化的厚度。
14.如权利要求13所述的柱，其中，第二片材(62)是低密度纸。
15.如权利要求13所述的柱，其中，第二片材(62)是压花的纸。
16.如权利要求1所述的柱，其中，柱(26)具有基本上L形的截面轮廓。
17.如权利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上工字形的截面轮廓。
18.如权利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上三角形的截面轮廓。
19.如权利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上圆形的截面轮廓。
20.如权利要求1所述的柱，其中，柱具有基本上弯角形的截面轮廓。
全文摘要
一种改进的柱，用于支撑和缓冲产品。该柱由围绕芯轴卷绕并造型成所需形状的基片材(10、50、60)制成。该改进包括用多种厚度的纸制造该片材，从而在将片材卷绕成管时，管的中层比外层厚。该柱具有比传统柱高的轴向压缩强度，但仍然使用相同量(重量)的材料。
文档编号B65D85/68GK1870919SQ200480023055
公开日2006年11月29日 申请日期2004年8月9日 优先权日2003年8月13日
发明者牛晓凯, 约翰内斯·万得坎普, 迈克尔·佐尔德 申请人:索诺科开发公司