专利名称：产品包装材料及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种产品包装材料及其生产方法，具体地说涉及碾压波纹纸段制成的产品包装材料及其生产方法。
许多产品在储存和/或运输过程中需要选用包装材料来提供缓冲性能。
现代对环境的关心使得包装产品的买方、规划者和/或设计者要求具有下述特征的缓冲材料，该材料要对减少石油的储量以及不断增长的超载的废料垃圾堆处理场地产生尽可能小的影响，并且人们不断要求该缓冲材料本身可以再生和包装材料由可再生的废料来制成。
波纹纸可满足上述可再生包装材料的要求，经常其可再使用，作为典型代表可使用“单面”波纹纸，即使用在其一侧贴附于正弦曲线形波纹薄片上的平面纸薄片；也可用波纹纸板，即在两层平面薄片之间夹有正弦曲线形波纹薄层，通常该波纹纸按多层形式使用，但是通常在下述缓冲应用中建议不使用波纹纸，如要求对例如某种光学仪器和计算机软盘驱动器等高度易破碎产品的包装。
人们已经知道，可用聚乙烯泡沫来包装光学仪器和计算机软盘驱动器，但该材料是由石油制得而使用稀有的和不可再生的资源，在使用后很难以不损害环境的方式将其丢弃；通常只简单地将其埋掉。
由木材制得的纸可以再生，波纹纸通常由再生废纸制得并且其本身也可再生，可将波纹纸制成各种合适的多种形状；制造厂商所要求的需要形式可通过使用适合的粘合剂来保持(至少保持到包装商准备使用该成形产品时为止)。
本发明的目的是对单面波纹纸或波纹纸板以及它们的多层形式的性能进行改进，以用作具有缓冲性能的材料。
因此，作为本发明的一个特征，本申请人提供一种改进的波纹纸，其中波纹不再是正弦曲线形，最好该波纹具有压扁或倾斜的形状，虽然它们仍然存在，即该“压扁”不致严重到将最终(市售)材料中的波纹压平，但可足以消除(破坏)正弦曲线形波纹的固有强度。
本申请人是根据下述认识得出本发明的，形成波纹纸的材料的内部纤维结构便可具有受冲击后使波纹纸恢复所需的回弹力，从而它可再次承受另一次冲击；人们都知道传统上波纹材料的正弦曲线形式具有很高的变形模量，即其在较低的荷载作用下不足以屈服或变形，并其效果是抗拒被包装产品所需“反弹”的“固体壁”，而不是作为能吸收产品位移的缓冲垫(并且在吸收冲击后可弹回或接近其原始状态)。
尤其是精密仪器需要轻缓减震，其包装材料具有(a)屈服而吸收冲击的结构和具有(b)使其回到初始状态的材料的组分。
本发明的另一个特征在于提供一种包含波纹纸的产品包装材料，该波纹纸包括非正弦曲线形波纹。
本发明的再一个特征是提供一种制作包装材料的方法，该方法包括下述步骤，形成具有正弦曲线形波纹薄片的波纹纸，使波纹变形以破坏该正弦曲线形状，可在波纹纸形成包装材料所需形状之前使该波纹变形，或在波纹纸按上述方式成形之后使波纹变形。
波纹纸具有粘附于基底薄片上的波纹薄片，而波纹的间隔是预先确定的，并且可交替地通过压力使该波纹向一侧倾斜，或将波纹的顶部压扁。
根据本发明的再另一个特征，本申请人提出一种制作缓冲材料的方法，其步骤包括形成带有非正弦线形波纹的波纹薄片，并将该薄片粘附于基底薄片上，从而形成压扁的波纹纸。如果采用普通的设备制造，按上述方法首先以正曲线形波纹制造该波纹薄片，之后例如通过压辊或压力机使其变形。
本申请人发现按上述方式改变(“变形”)的波纹使材料保持具有保护产品反复受到冲击所需要的回弹性和恢复性(如在长途运输过程中或在其它受震动状态下)；但是，在作用荷载较小时该变形的非正弦曲线形波纹易于弯曲从而具有较高的缓冲能力，作为典型代表，该包装材料可按多层使用，而用于高震动或高冲击的场合，该包装材料可方便地具有多于一层的压扁波纹纸，虽然作为替换方式可用深度较大的波纹以便提供如上述较厚的包装材料。
下面参照附图以实施例的方式对本发明进行进一步描述，附图中
图1是本发明单面波纹纸薄片的一部分的剖面图；图2是缠绕成多层卷的波纹纸的侧视图；图3是图2所示多层卷经压扁后的侧视图；图4是图3所示压扁卷切割成块后的侧视图；图5是图4所示本发明切块经压扁成多层产品包装材料后的视图6是适合运输产品角边缘形状的多层包装材料的视图；图7是使波纹纸的正弦曲线波纹变形的一对压辊的视图；图8是使多层产品包装材料发生波纹变形的压力机的视图；图9是多层产品包装材料另一实施例的分解视图；图10是单面波纹薄片的再一实施例的一部分的剖面图。
在图1中，纸基薄片10一般呈平面状，而类似的薄片14为波纹状16、18，它们例如通过粘合剂连结于位置12，因此便可形成一片单面波纹纸20，在本实施例中，(例如通过如图7所示的压辊40)使波纹16、18变形，因此，波纹16发生倾斜从而其顶点17不再位于粘接点、粘接线或粘接位置12中间的中央平面中，而一般将波纹18压扁，即将其顶点压平并使其壁部13变形，并将其部分地压扁。
在其它实施例中，使在单层薄片上的所有波纹按同样方式变形，即将所有波纹压扁或都使其发生倾斜，在再一实施例中，变形波纹的形状是随机的。
在一已知的替换实施例中，波纹顶点可粘合到第二平面薄片上，从而该波纹夹在两个平面薄片之间而形成波纹板。
作为包装材料或衬垫材料，可按一般方式将波纹纸缠绕或叠置成多层形式。
波纹纸的单面薄片在波纹的顶点上涂有粘合剂，并且绕(心轴)自身形成缠绕卷22；随后将该卷保持在“成形”机中直到粘合剂凝固，由此生成包装材料最终所需的形状，在本实施例中形成压扁卷24(如图3所示)，然后将该压扁卷24切割成段从而形成一个或多个包装材料块26(如图4所示)，(例如通过如图8所示的压力机50)将该块压扁，使波纹变形并形成(如图5所示的)包装材料块27。
可以理解，由于波纹纸绕其自身缠绕(在本实施例中为双层卷或双层缠卷)，缠绕卷的内部缠层的波纹28a和b相咬缠，即如图5所示下部的二层薄片部分具有朝向上的波纹，而上部的二层薄片部分具有朝向下的波纹。
在本实施例中，卷22形成四层叠置的单面波纹纸的包装材料，由此形成前述包装材料，虽然在其它实施例中所使用的叠置层的数量可更多或更少。
在图6所示的替换实施例中，该卷制成截面为“L”形的角件30，其适合于保护要运输制品的角部，同样该角件可由两块22以彼此成90度角粘合而形成。
可通过“初成形”或组合适当形状的块制成包装材料的其它适宜形状。
在图1的实施例中，对薄片施压，即先使波纹变形而后形成多层包装材料，如图7所示，上述过程可通过成对的压辊40来完成，因此，将波纹薄片14以常规方式粘合到平面薄片10上之后，该片单面波纹纸20通过压辊40之间，该压辊的间距小于(未变形的)正弦曲线形波纹42的高度，在穿过压辊40时，波纹变形成压扁状态18或倾斜状态16，如图1所示，或上述状态的随机组合，压扁程度由压辊40的间距确定，而波纹变形程度部分地由压辊40相对于薄片20通过的容许速度的旋转速率所决定。
在图5所示的实施例中，仅在包装材料成形后才对波纹进行压扁变形，如图8所示，将具有已知类型的已成形的产品包装材料27置于往复式压力机50下，图中表示在压扁步骤后的收回状态，可以知道，在压力机接触之前包装材料中的波纹已为正弦曲线形，但经压力机压扁后，该波纹处于如图5所示的变形状态。
如图5所示，当所有成形层52、53和54都呈现出变形时，由压力机50施加的压力优先用于仅使内层53的波纹变形，即外层波纹不变形，同样，在由图1所示薄片10形成的产品包装材料中，可安排成在卷缠绕之前并非所有的波纹都变形，例如构成包装材料块外层的部分波纹薄片未通过压辊40，而组成包装材料块内层的部分波纹薄片通过压辊。
作为替换方式，可通过比如改变薄片从中通过时的压辊40的间距，或用曲线形的或其它非平面形的压头对成形的块加压，从而使不同的薄片部分施加不同的压扁程度和波纹变形程度。
所使用的压扁程度将影响产品包装材料的性能，另外可改变所用的制作波纹的纸的厚度、波纹的大小和间距、波纹薄片的层数以及压扁程度来决定最终材料和包装产品的性能。
在如图9(分解图)所示的另一实施例中，将预定大小及形状的波纹纸60的制备好的平薄片粘接叠置，从而形成多层包装材料62，在本实施例中，相邻波纹纸件的波纹与邻近层的波纹之间的走向相垂直排列，但在替换实施例中可将其平行排列，可以理解，在将薄片粘接叠置(如图1所示)前可使本实施例中的波纹变形，亦可将包装材料62压扁，例如在薄片粘合起来后通过压力机40(如图8所示)来压扁，将单层平面薄片64加于波纹顶层(如图所示)，从而在产品包装材料顶面和底面形成平面，而在一些情形下无须该平面薄片。
如图10所示的实施例的波纹纸70的薄片是在非标准的波纹压辊上形成，从而所制出的波纹纸薄片72的形状为非正弦曲线形，并且其具有固有的即预先成形的变形部或肩部74，可以认为如果在减小荷载的情况下在使用时该肩部74容许对波纹纸优先加压，因此，与正弦曲线形波纹纸相比上述波纹纸70抗压性较小。
可通过下述过程使波纹纸70形成包装材料，该过程为与图2有关的缠绕过程，或与图6有关的层叠过程。可以发现与由标准(正弦曲线形)波纹纸制作的包装材料相比，按上述方式制作的包装材料具有较高缓冲性，波纹纸70和任何由此制造的包装材料无须后续的或单独的压扁过程便获得较高的缓冲性能。
可以理解，也可采用其具有不同的不规则波纹形式的实施例以便提供所需的缓冲性能。
可以发现本包装材料对于轻但体积较大的产品特别适合，其对包装材料所产生的静荷载较小，例如，由二十四层波纹纸组成的包装材料经充分压扁，即对整个材料来说所有波纹都变形成扁平状态；该包装材料的回弹性使其具有约为45mm弹回厚度，之后便可知道该包装材料在静荷载为0.015kg/cm2-0.03kg/cm2时其最大缓冲保护值为300mm的下落高度。
另外经实验表明如果产品处于“一般”运输状态(即处于邮寄等级下落实验规范或一般搬动材料规范所规定的状态)，则要求包装材料的厚度为40mm(由二十层波纹纸组成且经充分压扁)以提供足够的缓冲性能，但是显而易见，如果更好地控制使用条件，所需要的厚度可小于40mm。
权利要求
1.一种包括波纹纸(20；60；70)的包装材料(27；30；62)，其特征在于该波纹纸包含非正弦曲线形波纹(16；18；72)。
2.根据权利要求1所述的包装材料，包括多层(52；53；54；60)带有粘附位置(12)的单面波纹纸，其特征在于其中一些层包含非正弦曲线形波纹(16，18；72)。
3.根据权利要求2所述的包装材料，其特征在于波纹顶部(17)不处在相邻粘附位置(12)间的中央平面内。
4.根据权利要求2或3所述的包装材料，其特征在于不同的层(52，53，54)具有朝向相反的波纹。
5.一种用来制作权利要求1所述包装材料的波纹纸薄片(20；70)，其特征在于至少其中的一些波纹(16，18；72)是非正弦曲线形的。
6.根据权利要求5所述的薄片，其特征在于该波纹具有下列之一的形状，压扁形(18)、倾斜形(16)或预制的肩部(72)。
7.一种制作多层波纹包装材料的方法，其特征在于它包括下述步骤，形成具有正弦曲线形波纹的薄片的波纹纸，压扁该薄片破坏至少其中一些波纹的正弦曲线形状。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于在波纹纸形成包装材料所需的形状之前将薄片压扁。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于还包括将薄片粘附于基底薄片上的步骤。
10.一种制作包装材料的方法，其特征在于下述步骤将一片平纸粘附于具有非正弦曲线形波纹的纸片上。
全文摘要
本发明涉及一种产品的包装材料及其生产方法，尤其涉及由碾压波纹纸段(20)制成的产品包装材料(27)及其生产方法，本发明提供一种包括有波纹纸(20)的包装材料，该波纹纸包含非正弦曲线形波纹(16，18，72)，本发明还提供一种制作多层波纹纸(27)包装材料的方法，该方法包括以下步骤，形成具有正弦曲线形波纹(42)薄层的波纹纸(20)，压扁该薄层以破坏至少其中一些波纹的正弦曲线形状。
文档编号B31D3/00GK1126457SQ9419269
公开日1996年7月10日 申请日期1994年5月26日 优先权日1993年5月28日
发明者蒂莫西·C·莫利 申请人:阿斯顿包装有限公司