包装单元的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于卷绕在绕芯上的玻璃的包装单元以及这种包装单元的用途。
【背景技术】
[0002] 薄玻璃越来越多地应用于各种不同的用途，例如用于消费类电子产品领域、诸如 半导体模块的玻璃盖、用于有机LED光源、用于薄的显示装置或者用于再生能源或能源技 术领域、诸如如太阳能电池。示例包括触控面板、电容器、薄膜电池、柔性电路板、柔性OLED、 柔性光伏组件或电子报纸。薄玻璃在许多应用中越来越受关注，因为其具有许多突出的性 能，例如耐化学物质、耐温度变化、耐热、气密性、高度电绝缘、适当的膨胀系数、柔性、良好 的光学品质和透光性或者还因为经火焰抛光的表面而具有粗糙度很低的良好表面品质。在 此，薄玻璃是指玻璃板、玻璃片、玻璃箔或玻璃膜或者玻璃基板，其具有小于大约1. 2mm的 厚度直至大约1至15 ym优选5至15 ym的厚度。薄玻璃由于具有柔性而越来越多地在制 造之后进行卷绕并作为玻璃辊储存或者以辊形式运输以便批量生产或深加工。相对于平面 展开材料的储存和运输，玻璃辊的优势在于成本有利的紧凑的储存、运输以及深加工中的 处理。
[0003] 为了进一步减少运输成本和储存成本，有利的是，卷绕尽可能窄的半径，然而由此 增大了玻璃带中的拉应力，从而增大了断裂风险。
[0004] 在具有所有突出性能的同时，玻璃作为脆性材料具有非常低的断裂强度，因为玻 璃难以抵抗拉应力。对于这种玻璃辊的无断损储存和无断损运输来说最重要的是棱边的品 质和完好，以便避免在卷绕的玻璃带中产生裂纹或断裂。即使是微小裂纹的损坏，例如棱边 上的微裂纹或碎片，都能引起玻璃带的较大裂纹或断裂。在卷绕状态下，玻璃带的上侧经受 拉应力，因而为了避免在卷绕的薄玻璃中产生裂纹或断裂，玻璃带表面的完好和自由度进 一步取决于刮痕、条纹或其他表面缺陷。第三，还应该在玻璃中具有尽可能低的或者没有由 生产造成的内应力，以便避免在卷绕的玻璃带中产生裂纹或断裂。但是由于在商业制造中 所有三个要素都只能够有限地优化，所以这种卷绕玻璃的易断性会进一步提高至玻璃材料 性能本来就有的界限。因此，对于这种玻璃辊的储存和运输来说重要的是特殊的预防措施 和条件，以便避免玻璃的损坏。特别是必须针对撞击和振动形式的负荷来保护这种玻璃辊。 否则的话，这种从外部作用的机械负荷会导致超过玻璃的断裂极限，并由此在玻璃中形成 裂纹。如果玻璃辊例如以大致轴水平延伸的方位直接放置在存放面例如货板上，会产生这 样的问题，即，应力集中在接触区域中，这容易在玻璃带中造成断裂。
[0005] 高度敏感的货物例如辊形式的薄玻璃，在运输过程中特别容易受到影响。在此主 要的影响是最大的加速度峰值或振动。在按照使得运输货物和包装振动减弱的包装方式进 行运输的过程中，会出现谐振，谐振使得作用的加速度增大数倍。
[0006] 但是基于运输物流的原因，玻璃辊的包装还应该尽可能容易操作，通过该包装使 得待保护的玻璃辊容易装载和卸载，造成尽可能小的体积和重量，成本低廉并且能够环保 地再利用或消纳处理。
[0007] 当玻璃较厚并且用于卷绕的柔性过低时，例如对于平面玻璃和已知的纯平显示器 的玻璃来说，需要进行平面展开的玻璃材料的储存、运输和处理。例如US 2007/0131574或 JP 048577/1990公开了用于这种平面展开的玻璃材料的包装。但是这种包装不紧凑并且完 全不适用于玻璃辊的包装。
[0008] 与之不同，WO 2008/123124公开了在辊上对卷绕材料的包装。在此记载到，为了 针对撞击进行保护，在辊的两侧都分别设有一个板状的凸缘部件和接合的管状部件，该管 状部件啮合到绕芯的空腔中。这两个部件分别由聚烯烃-串珠泡沫一体化成型，该泡沫吸 收撞击能量。另外，在卷绕材料的上边缘和每个凸缘之间设有间隙作为棱边保护。但是这 种包装并不适用于玻璃辊，因为一方面玻璃辊在其凸缘之间的表面展开中完全不受保护， 另一方面尽管设有间隙并且对辊安装件进行材料选择，仍会以不允许的方式在玻璃中引入 振动能量和撞击能量。也没有可靠的方式来储存和运输多个玻璃棍。
[0009] 在一个扩展方案中，JP 2009-173307公开了一种包装方式用于储存和运输卷绕在 绕芯上的敏感的压力测量弧（Druckmessbogen)，其中在卷绕着压力测量弧的绕芯的两端成 型有凸缘，该凸缘大于卷绕的压力测量弧的外径。由此使得压力测量弧与存放面保持一定 距离。在此，不同于压力测量弧，玻璃膜是一种容易产生断裂的材料。也就是说，对于压力 测量弧，适合关注成型在表面上的用于压力测量的微囊腔不发生破裂，然而对于卷绕的玻 璃需要关注的则是，不仅在辊表面上，而且在形成辊或薄玻璃的侧面区域的玻璃带棱边上， 都不会产生断裂。因为辊的两个侧面区域特别会以玻璃带的棱边向外暴露，这些侧面区域 容易成为棱边上的断裂起点。
[0010] W0 2010/038760公开了一种用于玻璃辊的扩展方案。对于卷绕在绕芯上并具有侧 面凸缘的玻璃辊，在玻璃辊的侧面区域和凸缘之间设有不同的机构，用于利用引入的缓冲 材料进行缓冲。由此应当避免玻璃带的棱边与凸缘接触，该接触会导致棱边上的断裂。
[0011] 对此提出侧向突出的、卷入玻璃带层之间的夹层，该夹层只填充间隙的一部分，并 且不与凸缘接触，或者在另一个所提出的实施方式中与凸缘接触。但是这样在玻璃辊的卷 绕或展开过程中，当夹层的突出区域卡住或挂住时，可能在玻璃带中或者在棱边上产生裂 纹或断裂。通过运输过程中的撞击或振动也会引起辊上的玻璃带层的侧向移动，这同样造 成玻璃带的断裂或棱边损坏。在此，玻璃带的侧向移动可能整体沿着绕芯的轴向进行，或者 辊上的玻璃带的外层分别相对于玻璃带的内层侧向移动并且玻璃带的棱边随后呈阶梯状 以侧向"套叠"的方式相互叠置。
[0012] 在另一个实施方式中，在玻璃辊和凸缘之间设置单独的缓冲材料。虽然由此能够 防止在运输过程中由于撞击或振动而引起玻璃带层在辊上的侧向移动，但是特别在由运输 造成的振动情况下会造成玻璃带棱边和这种缓冲材料之间的相对移动。即使在很小的相 对移动情况下或者由此在玻璃带棱边上引起应力，都可能损坏棱边或者在玻璃带中引起裂 纹。
[0013] 为了避免上述问题，在另一个实施方式中提出，该缓冲材料被设置成仅接触凸缘， 而不接触玻璃辊的侧面区域。然而由此仍然由于运输过程中的撞击或振动而造成辊上的玻 璃带层整体侧向移动，或者形成侧向的套叠，这还是会引起玻璃带的断裂或棱边损坏。
[0014] 另外，W0 2010/038760成为最接近的现有技术，其公开了两侧延长的、在凸缘上突 起的轴的设计，该轴以柱脚的形式安置并支承在安装件上。由此应防止玻璃辊与凸缘无关 地滚动。一个或多个这种构造也可以由包装箱所遮盖。但是这种解决方案的缺陷在于，撞 击和振动形式的负荷无阻尼地传递到玻璃辊上或玻璃辊中，这对于玻璃来说是高度的断裂 和裂纹风险。玻璃辊也没有相对于振动、撞击和在水平或垂直方向上的相对移动或者相对 于转动受到保护。此外，这种包装只可以从两侧装载或卸载，这对手工操作和物流形成了严 重的局限。
[0015] 作为这种玻璃辊水平取向的包装的替代方案，公开了一种玻璃辊垂直取向的包 装。在此应将多个玻璃辊以其绕芯放置在垂直而立的柱状部件上，这些柱状部件固定在箱 体的底部上。然而这里的缺陷在于运输过程中玻璃辊的摇晃。即使是为了防止由此造成的 玻璃带断裂而对多个玻璃辊设置足够的间隔或者在玻璃辊之间填充缓冲材料，还是会不仅 由于玻璃辊的自身压力而且特别是由于辊不适当的摇晃而对位于玻璃辊放置面上的棱边 施加负荷，这导致了玻璃带中的裂纹和断裂以及棱边损坏。另外，撞击和振动形式的负荷也 在此无阻尼地传递到玻璃辊上或者引入玻璃辊中，这形成了高度的玻璃断裂和裂纹风险。
【发明内容】
[0016] 因此，本发明的目的在于，避免前述的缺陷，并且提供一种易于手工操作并且成本 有利的包装单元，用于容纳卷绕在绕芯上的玻璃，该包装单元减小了储存或运输过程中玻 璃的断裂和裂纹风险。在一个优选的实施方式中，应当能够从四个侧面装载或卸载包装单 J1_1〇
[0017] 本发明通过权利要求1和15的特征实现了该目的。本发明的其它有利设计记载 在从属权利要求中。
[0018] 本发明涵盖一种用于容纳卷绕在绕芯上的玻璃的包装单元。待借助根据本发明的 包装单元包装的玻璃以玻璃带或玻璃纤维的方式卷绕在绕芯上。绕芯上的玻璃随后能够在 包装单元的运输单元中简单、可靠且成本有利地包装，即装载和卸载。尽管包装单元的运输 单元构造非常简单，具有卷绕玻璃的绕芯即玻璃辊在X-、Y-和Z方向上被保护防止移动或 者相对于包装物相对运动。X方向理解为相对于运输单元沿绕芯轴向的运动。Y方向理解 为沿着绕芯圆周的运动，即绕芯本身的径向的或旋转的运动。Z方向理解为绕芯相对于运输 单元沿垂直方向的运动。Y方向的略微的旋转运动在这种包装中甚至是不重要的。
[0019] 卷绕的玻璃在包装中能够防止断裂和撞击地存放并运输。包装单元既用于企业内 部的运输、处理和存放，也用于企业外部的例如通过载重汽车、轮船或飞机进行的运输。该 包装单元以大于等于四倍的仓储满足美国材料与试验协会ASTM标准D4169-09的包装检测 标准（按照ASTM D4169-09，B表），也就是说，该包装单元能够大于四倍及更多地彼此堆叠 在仓库中。该包装单元也以大于等于两倍汽车堆叠满足ASTM标准D4169-09的标准（按照 ASTM D4169-09, C表），也就是说，这些包装单元能够大于两倍及更多地彼此堆叠在汽车中。
[0020] 根据本发明的包装单元包括具有绕芯安装件的运输单元，其中该运输单元具有运 输单元内件和运输单元外件，运输单元内件包括一个底部件和多个侧部件，运输单元外件 包括一个底部件、多个侧部件和一个顶部件，绕芯安装件分别与运输单元内件的两个相对 立的侧部件相连，或者由这些侧部件形成，并且运输单元内件与运输单元外件在底部区域 中通过弹性件相间隔，从而使得运输单元内件与运输单元外件振动减弱地布置。
[0021] 在一个优选的实施方式中，通过两个支撑件形成绕芯安装件，这些支撑件与运输 单元内件的两个相对立的侧部件相连，或者优选由这些侧部件而形成。绕芯或与之相连的 保持件在能够卷绕在绕芯上的玻璃材料的两侧具有延长的区域，并且绕芯或与之相连的保 持件的外圆周在其延长区域中分别能够与其圆周的至少一部分的轮廓匹配地安置在支撑 件上。优选绕芯在能够卷绕的玻璃两侧具有延长的区域，该延长的区域能够安置在支撑件 上。然而替代性地也可以将保持件安置在绕芯的端部或者穿过绕芯，该保持件能够安置在 支撑件上。例如，这种保持件可以是管或支撑杆，该支撑杆沿轴向引入绕芯中或者穿过绕 芯，并且在可卷绕的玻璃的延长区域两侧能够安置在支撑件上。本发明也涵盖本领域技术 人员熟知的任何其他用来固定绕芯的解决方案。还可以通过这种保持件例如支撑杆或支撑 管将两个或更多的绕芯与卷绕的玻璃相连，并且防断裂及撞击地容纳在包装单元中。
[0022] 在底部区域中，运输单元内件与运输单元外件通过弹性件间隔开，在侧面区域中， 运输单元内件与运输单元外件通过阻尼元件间隔开。为了在垂直方向向上朝运输单元外 件的顶部件对运输单元内件进行减振并防止运动，并且与运输单元外件相间隔，在运输单 元内件的侧部件的上棱边位置安置阻尼元件，这些阻尼元件由分别对应的匹配支撑件所固 定，这些支撑件分别与运输单元外件固定连接。例如在侧部件的上棱角上分别设置一个阻 尼元件。
[0023] 在一个特别