Изобретение в целом относится к упаковочным вставкам для удержания изделий, а точнее к упаковочным вставкам, обладающим преимуществами с позиций экологии, и предназначенным для удержания изделий внутри наружных транспортировочных картонных контейнеров и защиты удерживаемых изделий от внешних ударов.
При транспортировании хрупких предметов желательно обеспечить защиту от внешних ударов, которые вполне возможны, и в то же время свести к минимуму упаковочные и транспортные затраты. В прошлом для этих целей весьма успешно использовались вставки как из вспененного полистирола /ESP или пенополистирола/ и полиуретана или полиэтилена /эластичная пена/. Однако за последние годы требования с точки зрения окружающей среды как в отношении вспененного полистирола, так и эластичной пены возросли. Оба материала имеют весьма большой объем на фунт и поэтому имеет место тенденция к очень быстрому сокращению зон складирования. Кроме того, весьма затруднительно и дорого регенерировать или рециркулировать какой-либо вспененный пластиковый продукт в его первоначальное невспененное состояние. Поэтому необходимы новые подходы в отношении способов упаковывания, которые не только бы обеспечивали адекватную защиту изделий от внешних ударов и сводили бы к минимуму затраты на упаковку и транспортировку, но также создавали бы минимальные экологические проблемы при утилизации упаковочных материалов, после того как они выполнили свое предназначение.
Настоящее изобретение в целом принимает форму опорной конструкции для расположения и удержания изделий внутри наружного упаковочного контейнера. Согласно основному аспекту изобретения конструкция является самоудерживающейся и способна удерживать на себе нагрузки, становясь таким образом основным опорным элементом, кроме того в качестве другого основного опорного элемента используется газ, например воздух. В предпочтительном варианте осуществления опорная конструкция включает в себя определенный газосодержащий или воздушный мешок для изделия с внешней полостью с одной его стороны или в его первой зоне. Полости придана такая форма, чтобы в нее заходило изделие с заданными размерами и внешней конфигурацией, а внешняя часть мешка с другой стороны или в его второй, противоположной зоне выполнена таким образом, чтобы она соответствовала внутренним размерам упаковочного контейнера или транспортировочного картонного контейнера. Воздушный мешок может представлять собой вертикальный или горизонтальный установочный элемент и обычно может использоваться в виде комплектов из верхних и нижних пар внутри одного наружного упаковочного контейнера. Воздушный мешок обеспечивает как опору для изделия, так и защиту от ударного воздействия в течение хранения и транспортирования, причем после использования он легко может быть спущен. Спускаемый воздушный мешок компактен и может использоваться повторно неопределенно долго, перед тем как он будет, наконец, подвергнут рециркуляции, при этом нет необходимости его выбрасывания, тем самым сводится к минимуму воздействие на окружающую среду. Перед окончательной сборкой для транспортирования материалы воздушного мешка требуют относительно небольшого пространства для хранения, причем даже сформированные воздушные мешки сами по себе могут храниться либо целиком, либо частично приспущенными для экономии пространства.
В целях этой заявки на патент использование термина "надутый" в отношении газа внутри воздушного мешка или мешка, содержащего иной газ, будет означать, что внутри мешка находится газ. Газ может находиться под давлением окружающей среды /нулевое манометрическое давление/, либо под давлением, которое несколько выше или ниже нулевого манометрического давления. Обычно мешок в течение его изготовления либо во время использования преднамеренно не надувается выше атмосферного давления. Соответственно термин "спущенная оболочка" означает, что мешок осел, при этом в нем остается небольшое количество газа. Подобным же образом термин "полунакачанный" или "полуспущенный" означает, что мешок находится в частично спущенном состоянии с соответствующим количеством газа, которое в нем имеется.
Согласно другому аспекту изобретения воздушный мешок состоит из пластикового полимерного материала, такого как полиэтилен, и создается посредством формовки под дутьем. Формовка под дутьем предполагает выдавливание полутвердой трубы из пластикового материала в форму с контурами наружных стенок изделия. После того как форма закрывается пластиковые материал подвергается воздействию струи воздуха из сопла для его расширения и соприкосновения с металлическими стенками формы. Пластиковый полимер охлаждается и затвердевает почти мгновенно, когда форма удерживается холодной посредством циркуляции воды через встроенные внутренние полости. Формовка под дутьем представляет собой хорошо известный процесс, который уже используется при производстве многих коммерческих изделий, например больших мягких бутылей для напитков, резервуаров для газа и даже контейнеров для мусора. Использование пластикового материала, полученного формовкой под дутьем, обеспечивает особые преимущества применительно к настоящему изобретению с точки зрения охраны окружающей среды, состоящие в том, что используемые материалы могут подвергаться рециркуляции с минимальными затратами и незначительными неудобствами. Кроме того, в этом случае отсутствуют оказывающие вредное влияние на окружающую среду вещества или расширяющиеся агенты, которые бы использовались при производственном процессе. Далее, благодаря современным технологиям регенерации воздушный мешок может быть на 100% изготовлен из восстанавливаемого материала.
Согласно важному аспекту изобретения воздушный мешок может содержать большое количество внутренних камер и отделений. Такие внутренние камеры, если они имеются, обеспечивают местное контролируемое демпфирование посредством отдельных воздушных поглотителей ударов в таких зонах, как углы, подвергаемых потенциально более значительным ударным воздействиям. Когда между той или иной камерой образован канал, размер канала контролируется и оказывает непосредственное влияние на скорость, с которой камеры оседают под нагрузкой. Таким образом обеспечивается высокая степень контролируемого демпфирования. Как вариант, большое количество камер воздушного мешка может быть полностью отделено друг от друга, с тем чтобы обеспечить максимальную изоляцию, если мешок должен отвечать требованиям выдерживания направленной нагрузки. Когда камеры воздушного мешка подобным образом изолированы друг от друга, в процессе формовки под дутьем для каждой камеры используется отдельное надувное сопло. Этот аспект изобретения добавляет еще один контролируемый конструктивный элемент к технологии защитной упаковки, обеспечивая меньшие и эффективные защитные упаковочные контейнеры или транспортировочные картонные ящики.
Демпфирование осуществляется также благодаря повышенному давлению газа внутри мешка. Для обеспечения максимальной демпфирующей способности газа могут быть использованы специальные газы, например шестифтористая сера. Кроме того, демпфирование также получается в результате упругости пластики, который образует воздушный мешок, а также из-за относительно небольшой эластичности этого пластика. Что касается демпфирования, то высокая эластичность пластикового материала оказывает неблагоприятное воздействие, поскольку такая эластичность может вызвать обратное движение к удерживаемому изделию. Другие используемые газы могут представлять собой двуокись углерода, азот, аргон и криптон.
Согласно еще одному аспекту изобретения воздушный мешок, если желательно, может быть дополнительно накачан воздухом или иными газами как до, так и после герметичной заделки воздушного мешка, либо даже после установки изделия и воздушного мешка внутри упаковочного контейнера. Таким образом, воздушный мешок, если требуется, может быть накачан лишь частично, либо даже быть полностью спущенным после изготовления, что позволяет воздушному мешку занимать меньшее помещение в течение его транспортирования, а также обеспечивает возможность более легкого выполнения окончательное установки изделия и одного и более воздушных мешков внутри контейнера. После окончательной установки через наружный контейнер в одну или более заданные точки накачивания могут принудительно вводиться накачивающие иглы, при этом они проникают в предназначенные для этого камеры воздушного мешка и накачивают их до заданных уровней давления.
Опорная конструкция представляет собой полужесткий самоудерживаемый монолит, который выполнен из относительно толстого полиэтиленового пластикового материала или чего-либо подобного предпочтительно процессом формовки под дутьем. Конструкция разработана применительно к свойствам типичных полиэтиленовых пластиков. Полиэтиленовый пластик толщиной 1,32'' (0,8 мм) обладает упругостью и несколько эластичен, тем не менее он достаточно жесток, чтобы удерживать соответствующую нагрузку, если используется в надлежащим образом разработанной конструкции для удержания нагрузок.
Опорная конструкция для удержания нагрузки должна выполнять следующие функции:
- удержание статической, ориентированной по вертикали нагрузки (всего веса изделия или по меньшей мере его части);
- удержание ориентированной по вертикали динамической нагрузки вследствие смещения изделия или наружной упаковки;
- удержание горизонтально ориентированной (в двух других измерениях) динамической нагрузки вследствие смещения изделия или наружной упаковки;
- деформацию, с тем чтобы уберечь изделие от воздействия высоких значений сил ускорения и торможения, причем такая деформация реализуется на всем приемлемо возможном смещении, с тем чтобы свести к минимуму усилия, передаваемые к изделию, а следовательно, и поглощаемые им.
Конструкция согласно изобретению, предназначенная для удержания изделия, спроектирована таким образом, чтобы она имела стенки, толщина которых достаточна для удержания статической нагрузки в несколько фунтов, так чтобы изделие могло удерживаться только за счет прочности стенки, а также поглощала избыточные усилия, вызываемые динамическими нагрузками.
Конструкция согласно настоящему изобретению, предназначенная для удержания изделия, кроме того, спроектирована таким образом, чтобы ее стенки были достаточно тонкими для возможности по меньшей мере частичной деформации при обычных условиях нагружения, с тем чтобы вся конструкция деформировалась и поглощала усилие, создаваемое нагрузкой при относительно большом смещении, которое является по крайней мере наиболее приемлемо возможным. Такая значительная деформация от смещения способствует сведению к минимуму сил торможения, с которыми приходится сталкиваться при приеме и удержании нагрузки и при гашении движения динамической нагрузки.
Стенки должны быть достаточно тонкими, так чтобы они обладали упругостью и были в определенной степени упруго деформируемыми, с тем чтобы конструкция не была постоянно деформируемой под действием статической или динамической нагрузки, вызываемой весом материала и перемещением поглощаемого материала без постоянной деформации этого материала. Эластичность в определенных пределах обеспечивает возможность возврата конструкции к ее первоначальной форме, после того как она деформирована под нагрузкой. Если стенки имеют большую толщину, конструкция не будет подвергаться значительной деформации, а следовательно не сможет сводить к минимуму воздействующие на нее силы ускорения и торможения. Кроме того, конструкция будет менее упругой с большей вероятностью ее постоянной деформации, если она деформирована на определенную величину, при этом менее вероятен ее возврат к первоначальной форме.
Изобретение можно лучше понять из нижеследующего подробного описания нескольких вариантов его осуществления при их рассмотрении совместно с прилагаемыми чертежами, также из пунктов формулы изобретения.
На фиг. 1 представлен вертикальный концевой крышечный воздушный мешок для удержания изделия, в котором воплощены различные аспекты изобретения.
На фиг. 2 представлен вид в плане, на котором показаны детали концевого крышечного воздушного мешка, представленного на фиг. 1.
На фиг. 2A, 2B, 2C представлены виды в поперечном сечении концевого крышечного воздушного мешка, показанного на фиг. 2.
На фиг. 2D представлен боковой вид концевого крышечного воздушного мешка, показанного на фиг. 2.
На фиг. 3 представлены воздушные мешки в виде горизонтальных поддонов для удержания изделия, в которых воплощены различные аспекты изобретения.
На фиг. 4 представлен наполнительный пистолет, предназначенный для послеформовочного наполнения воздушных мешков, в которых воплощены различные аспекты изобретения.
На фиг. 4A представлены концевые детали наполнительного пистолета, показанного на фиг. 4.
На фиг. 5 представлен разнесенный вид в изометрии дополнительного конкретного варианта осуществления настоящего изобретения, показывающий отдельную опорную конструкцию для изделия, взаимодействующую с углом изделия и углом наружной упаковки.
На фиг. 6 представлен вид в поперечном сечении опорной конструкции для изделия, показанной на фиг. 5.
Для того чтобы надлежащим образом уяснить настоящее изобретение, необходимо, во-первых, понять имеющую место физическую суть явления, при котором ударным воздействиям подвергается наружная упаковка, содержащая изделие, а также опорные конструкции и само изделие. По существу имеется два вида ситуаций. Первая ситуация предполагает движение наружной упаковки, индуцируемое внешним объектом, который может либо не может находиться в движении и который тормозит упаковку. Вторая ситуация предполагает упаковку, которая может либо не может перемещаться и подвергается ударному воздействию от внешнего объекта, который перемещается и, в свою очередь, придает упаковке ускорение. Первый рассматриваемый случай является более общим при манипулировании упаковками с товарами и их транспортировании и обычно имеет место тогда, когда упаковка сбрасывается. В любом случае имеется изменение скорости упаковки и изделия в ней.
При первой ситуации силы инерции изделия передаются опорам, наружной упаковке и внешнему объекту. Опорная конструкция поглощает как можно большие усилия. Опорная конструкция передает силу изделию, что вызывает торможение этого изделия. При второй ситуации силы ускорения передаются от внешнего объекта к наружной упаковке, опорам, а затем к изделию. Опорная конструкция поглощает как можно большее усилие. Определенное усилие передается изделию и оно передает изделию ускорение.
В любом случае имеют место силы, передаваемые изделию, при этом изделие должно поглощать энергию, передаваемую этими силами. Если силы весьма высоки, это может привести к повреждению изделия. Поэтому необходимо свести к минимуму силы, которые достигают изделия, с тем чтобы оно не было повреждено.
Необходимо уяснить, что главное, что может произойти - это передача кинетической энергии изделию. Когда наружная упаковка подвергается удару движущимся внешним объектом, кинетическая энергия внешнего движущегося объекта должна быть поглощена. Когда наружная упаковка сбрасывается и, следовательно, ударяется о поверхность, например, пола кинетическая энергия изделия, находящегося внутри, в момент удара должна быть поглощена у изделия опорной конструкцией и т.д.
Для того чтобы поглотить кинетическую энергию и при этом осуществить передачу изделию минимального усилия, необходимо по возможности наибольшим образом распределить поглощение энергии по времени и удерживать ускорение и торможение изделия по возможности ближе к постоянной величине. Чтобы это осуществить, необходимо наряду с иными мероприятиями довести до максимума смещение, при котором происходит ускорение. Следовательно, предпочтительна относительно упругая опорная конструкция.
При использовании, когда объект подведен к опорной конструкции, относительно жесткий упругий пластик, который формирует опорную конструкцию, удерживает начальную весовую нагрузку размещенного на нем объекта. Поскольку большая часть веса объекта удерживается опорной конструкцией, вес объекта заставляет конструкцию деформироваться и соответственно вызывает увеличение давления газа, находящегося внутри нее. Из-за давления газа внутри опорной конструкции этот газ обеспечивает соответственно увеличенную опору для нагрузки. Конструкция продолжает упруго деформироваться, пока сила сопротивления, создаваемая опорной конструкцией, и повышенное давление газа в ней не станут равными и противоположными нагрузке на ней, и не будет достигнуто равновесие. При этом возможно относительно большое смещение опорной конструкции перед достижением равновесия, тем самым обеспечиваются относительно небольшие силы удержания или гашения для удерживаемого объекта.
В случае динамической нагрузки опорная конструкция и давление газа в ней удерживают изменяющуюся нагрузку удерживаемого объекта способом, аналогичным тому, который описан непосредственно выше.
Если опорная конструкция была накачана до избыточного давления порядка 2-5 пси (0,14 - 0,34 атм), давление газа в опорной конструкции будет содействовать удержанию веса нагрузки, размещенной на опорной конструкции, фактически сразу же, как только нагрузка располагается на ней. Это означает, что может иметь место сравнительно меньшее смещение опорной конструкции, когда на ней располагается нагрузка, и соответственно нагрузка не будет демпфироваться на большом расстоянии, то есть энергия от удерживаемого изделия поглощается в пределах короткого расстояния и, следовательно, за относительно короткий период времени, что, в свою очередь, вызывает передачу изделию относительно больших сил, которые могут оказаться нежелательными.
Для сравнения, если опорная конструкция не имеет избыточного давления, то после получения нагрузки она будет деформироваться на большем расстоянии, при этом благодаря упругости пластика в течение деформации происходит поглощение энергии. Между тем, если давление воздуха было достаточно высоким для содействия удержанию нагрузки, энергия от места приложения нагрузки уже будет частично поглощена и соответственно к изделию будут передаваться меньшие усилия.
На фиг. 1 представлено типичное применение изобретения. В индустрии защитных упаковок вертикальные упаковочные элементы обычно называются "концевыми крышками", в то время как горизонтальные упаковочные элементы называются "поддонами". На фиг. 1 представлена одна пара "концевых крышек", которые могут, например, использоваться при упаковке персональных компьютеров. На фиг. 1 представлен воздушный мешок 11, формирующий концевую крышку с образованной в ней полостью 13 для захождения изделия, обращенной к зрителю. Воздушный мешок 11 представляет собой продукт, специфичный в том смысле, что когда он сформирован, в определенную концевую крышку будет заходить только изделие с наружными размерами, согласующимися с внутренними размерами полости 13, при этом он будет устанавливаться только внутри транспортировочных контейнеров, согласующихся с его собственными наружными размерами. Таким образом, в представленном случае применения боковая сторона персонального компьютера может заходить в полость 13 пары концевых крышек воздушного мешка и сборка в целом может быть размещена в удобно устанавливаемой гофрированной картонной коробке (не показана), которая служит в качестве наружного транспортировочного контейнера. Как вариант, например, когда внутренний контейнер желателен для размещения большого количества изделий, внутренние размеры полости 13 могут быть выполнены такими, чтобы они соответствовали наружным размерам внутреннего контейнера. Такой вариант может быть желателен, когда большое количество изделий должно быть упаковано в одном внутреннем контейнере, которому придается защитная опора внутри наружного транспортировочного контейнера. В широком смысле заполненный внутренний контейнер становится изделием, предназначенным для хранения или транспортировки.
Как показано на фиг. 1, полость 13 для захождения изделия, имеющаяся в воздушном мешке 11, ограничена четырьмя соответствующими угловыми элементами 15, 17, 19 и 21, а также двумя соответствующими боковыми стенками 23 и 25. Хотя многие примеры воздушного мешка 11 будут иметь угловые элементы, необходимость в боковых стенках во многом будет зависеть от конкретного применения. Например, относительно большое изделие может потребовать наличия боковых стенок между угловыми элементами 15 и 17, а также между угловыми элементами 19 и 21. С другой стороны, в случае относительно небольшого изделия может даже не потребоваться наличие боковых стенок 23 и 25.
Бездушный мешок 11 на фиг. 1 согласно имеющему большое значение аспекту изобретения состоит из надлежащего пластикового полимерного материала, например полиэтилена, и изготавливается процессом формовки под дутьем для образования представленной концевой крышки. При этом процессе полукруглая труба из пластикового полимерного материала выдавливается в форму, которая имеет конфигурацию наружной стенки изделия. В представленном примере конфигурация соответствует конфигурации наружной стенки персонального компьютера. После того как форма будет закрыта, струя воздуха под высоким давлением, проходящая через одно или более отверстий в стенке формы, заставляет пластиковую трубу расширяться и соприкасаться с металлическими стенками формы. Затем пластиковый полимер охлаждается и затвердевает, когда форма охлаждается водой, циркулирующей через внутренние полости формы. В случае применения, представленного на фиг. 1, концевая крышка 11 накачивается в течение процесса формовки под дутьем до манометрического давления, составляющего порядка 3-5 фунтов на квадратный дюйм (0,2 - 0,34 атм).
На фиг. 2 представлен концевой крышечный воздушный мешок 11 согласно фиг. 1 с боковой стороной воздушного мешка 11, формирующей полость 13, которая показана обращенной к зрителю. На фиг. 2 показано несколько деталей, которые не приведены на фиг. 1, причем одна из них представляет собой делитель воздушного мешка 11 на две отдельных уплотненных основных камеры 27 и 29, ограниченных наружными размерами воздушного мешка и боковыми стенками 31 и 33, которые указаны соответствующими пунктирными линиями. Следовательно, камеры 27 и 29 отделены друг от друга в вертикальной плоскости из-за вертикальной ориентации воздушного мешка 11. Без отделения вес изделия (в данном примере компьютера) будет прижимать воздух в нижней камере 29 к верхней камере 27, что приведет к частичному выгибанию нижней боковой стенки 25 и нижних угловых элементов 17 и 21.
Хотя основные камеры 27 и 29 внутри воздушного мешка 11 согласно фиг. 2 герметично изолированы друг от друга, изобретение обеспечивает возможность создания вспомогательных камер внутри основных камер. Такие вспомогательные камеры частично отделены друг от друга, с тем чтобы обеспечить контролируемое гашение ударов. Примерами таких вспомогательных камер являются угловые элементы 15, 17, 19 и 21 на фиг. 2. Угловой элемент 15 отформован таким образом, чтобы он представлял собой угловую преграждающую вспомогательную камеру, образуемую наружными стенками воздушного мешка 11 и пальцами или выступами 35 и 37, идущими с наружной стороны воздушного мешка 11 к внутренней части, пока они почти не соприкоснуться друг с другом. Зазор 39, оставляемый между выступами 35 и 37, обеспечивает проход воздуха между угловой преграждающей камерой и основной камерой 27, но только при относительно небольшой скорости. Степень изоляции вспомогательной камеры, образующей угловой элемент 15, контролируется размером зазора 39.
Как показано на фиг. 2, остальные угловые элементы 17, 19 и 21 сконструированы подобным же образом и обеспечивают угловые преграждающие вспомогательные камеры, которые действуют тем же самым способом. У соответствующих углов окончательной транспортировочной упаковки этим способом обеспечивается дополнительная защита от ударов. Для ясности позиционные номера 35, 37 и 39 используются для обозначения соответствующих компонентов на всех четырех угловых элементах на фиг. 2.
На фиг. 2A представлен вид в поперечном сечении воздушного мешка 11 согласно фиг. 2, взятом по линии А-А, которое разорвано по центру для того, чтобы показать детали как наружной, так и внутренней конструкции. Углубление 41 на фиг. 2А обозначает конец боковых стенок 31 и 33, отделяющих верхнюю и нижнюю камеры 27 и 29. Соответствующие углубления 37 обозначают концы подобным же образом пронумерованных выступов в эти камеры для создания ограниченного воздушного потока между верхней и нижней камерами 27 и 29 и соответствующими им одними из угловых вспомогательных камер 19 и 21.
На фиг. 2В представлен другой вид в поперечном сечении воздушного мешка 11 согласно фиг. 2, на этот раз взятом по линии B-B. В данном случае разделительные стенки 31 и 33 дальше отстоят друг от друга. Показаны части верхней и нижней камер 27 и 29, а также углубление 41 на другом конце воздушного мешка 11.
На фиг. 2C представлен еще один вид в поперечном сечении воздушного мешка 11, в этом случае взятом по линии C-C. Здесь показаны концы выступов 35 и 37, выходящих во внутреннюю часть воздушного мешка 11, совместно с зазором 39, который образован между ними для обеспечения ограниченного потока воздуха, необходимого для демпфирования.
Наконец, на фиг. 2D представлен боковой вид воздушного мешка 11 с боковой стенкой 25 и угловыми элементами 17 и 21, обращенными к зрителю. Пунктирные линии 43 обозначают донную часть и концы полости 13 воздушного мешка 11, предназначенного для удержания изделия.
На фиг. 3 представлено другое типичное применение изобретения, на этот раз обеспечивающее горизонтальные поддоны для упаковки таких изделий, как телевизионные приемники. На фиг. 3 первый воздушный мешок 51 образует верхний поддон, а второй воздушный мешок 53 нижний поддон. Два воздушных мешка в виде поддонов обеспечивают соответствующие верхнюю и нижнюю опоры для изделия 55 (показано пунктирными линиями) внутри гофрированного картонного наружного транспортировочного контейнера 57 (также показанного пунктирными линиями). Для ясности в этих примерах воздушные мешки в виде поддонов 51 и 53 показаны как зеркальные отражения друг друга, но вообще говоря они не обязательно должны быть идентичными.
На фиг. 3 отверстия 59 и 61 представляют собой пример определенного количества отверстий, полностью проходящих через соответствующий воздушный мешок в виде поддонов 51 и 53 для ограничения прохождения воздуха между различными участками их единых основных внутренних камер посредством вспомогательных камер. Подобным же образом выступы 63 и 65 представляют собой примеры выступов, частично проходящих к соответствующим воздушным мешкам в виде поддонов 51 и 53 как с внешней стороны от воздушных мешков, так и от полостей для удержания изделия, с тем чтобы выполнить сходное предназначение. На фиг. 3 полость 67 для удержания изделия, находящаяся в нижнем воздушном мешке в виде поддона 53, обращена вверх, в то время как подобная удерживающая изделие полость (не показана) в верхнем воздушном мешке в виде поддона 51 обращена вниз.
При горизонтальном применении изобретения, таком, которое показано на фиг. 3, иногда выгодно изготавливать соответствующие воздушные мешки в виде поддонов 51 и 53 первоначально слегка приспущенными. Такая незначительная приспущенность упрощает процесс упаковки тем, что приспущенный, а следовательно и имеющий заниженные размеры воздушный мешок, будет легче устанавливаться в гофрированный картонный наружный контейнер 57. После того как изделие 55 и два слегка приспущенных воздушных мешка в виде поддонов 51 и 53 устанавливаются внутри контейнера 57 и контейнер 57 герметично закрывается воздушные мешки в виде поддонов 51 и 53 могут быть дополнительно накачаны непосредственно через гофрированный картонный контейнер 57 нагнетательным пистолетом, пример которого показан на фиг. 4.
Нагнетательный пистолет 71 согласно рисунка 4 в основном представляет собой воздушный клапан, подсоединенный к полой игле, на которой внутри концевой части 73 пистолета установлен небольшой нагревательный элемент. Нагнетательный пистолет 71 подсоединен к регулируемому воздушному подводу (не показан) посредством воздушной магистрали 75 и к переменному силовому источнику (не показан) через силовую магистраль 77 для управления температурой иглы. Пусковой механизм 79 на рукоятке пистолета 71 обеспечивает для пользователя возможность включения - выключения, а кнопка 81 (также на рукоятке) регулировки нагрева обеспечивает точное управление нагревательным элементом внутри концевой части 73 пистолета. Завершает это сочетание датчик 83 давления воздуха и датчик 85 нагрева.
Детали концевой части 73 нагнетательного пистолета, представленной на фиг. 4, показаны на фиг. 4A. Концевая часть 73 пистолета состоит из гофрированной мембраны 87, которая окружает полую воздушную и нагревательную иглу 89, и нагревательной спирали 91. Нагревательная спираль 91 охватывает основание иглы 89, а гофрированная мембрана 87 сжимается для обнажения иглы, когда пользователь прижимает пистолет к предполагаемой мишени, например наружному контейнеру 57 согласно фиг. 3.
На практике при холостом режиме игла 89 согласно фиг. 4A находится при температуре, которая примерно на десять процентов выше, чем температура плавления пластикового воздушного мешка. На наружном упаковочном контейнере 57 согласно фиг. 3 могут быть заранее отпечатаны инструкции в отношении точек накачивания, а также могут иметься маркировки тех мест, где игла должна с силой проходить через гофрированный картонный контейнер 57 в воздушный мешок. Например, в тех зонах, где выдавливаемая пластиковая труба сжимается и уплотняется, стенки воздушного мешка часто в три-четыре раза толще, чем стенки остальной части мешка. Такие зоны в целом представляют собой хорошие послесборочные точки накачивания. При нажатии на механизм 73 согласно фиг. 4 мешок будет накачан до заданного значения давления. Для того чтобы удержать иглу 89 от непрерывного плавления мешка и создания отверстия повышенного размера в течение времени наполнения, составляющего от пяти до десяти секунд, поступающий воздух обеспечивает быстрое падение температуры иглы 89 ниже точки плавления материала пластикового мешка. Как только устанавливается заданное давление и прекращается поступление воздуха, обеспечивается быстрый цикл возврата иглы 89 к температуре, которая позволяет расплавить пластик для облегчения отвода иглы. Когда игла 89 отводится, внутреннее давление в мешке заталкивает некоторое количество расплавленного пластика в отверстие, покидаемое иглой, при этом происходит повторная герметичная заделка мешка.
При окончательном демонтаже, когда транспортируемое изделие достигает места назначения, могут быть использованы наглядные инструкции на самом мешке, которые указывают потребителю, как проткнуть мешок, чтобы можно было легко извлечь изделие, а также в общих чертах дают определенные указания по утилизации и рециркуляции.
Теперь обратимся к фиг. 5, на которой представлен альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения. В этом альтернативном варианте опорная конструкция 100 используется для установки положения и удержания изделия 102 внутри упаковочного контейнера 104. Обычно могут использоваться все из восьми таких опорных конструкций 100, по одной в каждом углу изделия 102. Конструкция 100, предназначенная для удержания изделия, удерживает изделие 102 в ее заданной части. Опорная конструкция 100 имеет заданную конфигурацию и заданные размеры, так что она удерживает изделие в заданной части, которая имеет заданную конфигурацию. Кроме того, наружный опорный контейнер 104 имеет заданную конфигурацию с опорной конструкцией 100, размещаемой в его заданной части.
При использовании в сочетании с изделием 102 и наружным упаковочным контейнером 104 опорная конструкция включает в себя газосодержащий мешок 110, причем в первой зоне газосодержащего мешка 110 имеется часть 112, в которую заходит изделие. Часть 112 для захождения изделия имеет заданные размеры и конфигурацию, так чтобы взаимодействовать с заданной частью изделия 102 и чтобы в нее при непосредственной близости и с взаимодействием заходила заданная конфигурация заданной части изделия 102. Заданные размеры и конфигурация опорной конструкции 100 предназначены для соответствия заданной конфигурации заданной части изделия. Обычно заданной частью изделия является часть угла изделия 102.
Газосодержащий мешок 110 во второй его зоне имеет часть 114, содержащую упаковку. Вторая зона удалена от первой зоны и обычно противоположна ей. Содержащая упаковку часть 114 такова, чтобы она согласовывалась с заданной конфигурацией наружного упаковочного контейнера 104.
Когда опорная конструкция 100 изготовлена, она имеет заданные размер и форму. Опорная конструкция 100 обычно изготавливается с отверстием 116. Пробка 118 предназначена для захождения в отверстие с обеспечением возможности уплотнения и вставляется в него либо сразу же после изготовления, либо непосредственно перед использованием. Таким образом, в газосодержащем мешке 110 выполняется уплотняемое отверстие. Когда пробка 118 установлена на свое место, газосодержащий мешок 110 уплотнен по отношению к окружающей среде. Транспортировка опорной конструкции может выполняться без пробки, причем в этом случае при необходимости обеспечивается некоторая ее приспущенность, либо она может транспортироваться с пробкой 118 в отверстии 116. Опорная конструкция 100 сохраняет свой размер и форму, когда манометрическое давление газа внутри газосодержащего мешка 100 равно нулю, независимо от того, уплотнен газосодержащий мешок 110 или он открыт по отношению к окружающей среде.
Опорная конструкция 100 может удерживать на себе нагрузку даже когда внутренняя часть газосодержащего мешка 110 сообщается с окружающей средой.
Газосодержащий мешок 110 может быть уплотнен таким образом, чтобы манометрическое давление внутри него составляло около нуля. Этим обеспечивается относительно мягкое демпфирование изделия 102. Представляется возможным накачивание газосодержащего мешка 110 до манометрического давления, обычно находящегося в диапазоне от 0,01 до 2,0 атмосфер. Такое дополнительное давление газа приведет к тому, что воздушный мешок будет обеспечивать более жесткое демпфирование изделия 102.
В дополнительном альтернативном варианте осуществления изобретения заданные размеры и конфигурации опорной конструкции 100 могут быть предназначены для соответствия заданной конфигурации заданной части изделия, при этом заданной частью изделия является его край. Например, тонкий и длинный предмет может удерживаться у ее центра, а пластинчатый или цилиндрический предмет будет размещаться в выбранных местах по периферии.
Предпочтительно, чтобы опорная конструкция изготавливалась из пластичного материала, имеющего среднюю толщину стенки порядка 0,7 мм. Материал, который образует опорную конструкцию 100, может быть выбран из группы, содержащей полиэтилен, полипропилен и их сополимеры, а также винил, поливинилхлорид или найлон. В большинстве случаев газом внутри газосодержащего мешка 110 обычно является воздух, однако газ также может быть выбран из группы, содержащей азот, двуокись углерода, шестифтористую серу, аргон и криптон.
Газосодержащий мешок 110 может включать в себя большое количество отдельных камер, при этом отдельные камеры посредством текучей среды сообщаются друг с другом через небольшие отверстия, которые представляют собой средства ограничения потока между камерами. Эти отверстия позволяют небольшому количеству газа проходить через них в заданное время, при этом обеспечивается преграждающее действие, которое в итоге способствует смягчающему действию, обеспечиваемому газосодержащим мешком 110. Предпочтительно, чтобы смежные камеры внутри газосодержащего мешка сообщались друг с другом посредством текучей среды.
Если теперь обратиться к фиг. 6, то на нем показана опорная конструкция 100 согласно настоящему изобретению с расположенным на ней изделием 102. Можно видеть, что часть изделия 102, которая удерживается опорной конструкцией 100, имеет несколько усложненную форму, при этом заданные размеры и конфигурация опорной конструкции предназначены для соответствия заданной конфигурации заданной части этого изделия. Когда изделие 102 располагается на опорной конструкции 100, имеет место статическая нагрузка, указанная стрелкой 120, которая, безусловно, направлена вниз. Эта статическая нагрузка 120 заставляет опорную конструкцию 100 несколько деформироваться, как показано пунктирными линиями 122. Если, как обычно, газосодержащий мешок 110 уплотнен, то деформация вызывает увеличение давления газа внутри газосодержащего мешка 110.
Понятно, что проиллюстрированы описанные варианты осуществления изобретния. Для квалифицированных специалистов в этой отрасли вполне очевидны многочисленные устройства и модификации, которые могут быть выполнены без отклонения от объема и существа изобретения.
Опорная конструкция предназначена для расположения изделий внутри наружного транспортировочного контейнера. Она выполнена в виде пластикового воздушного мешка, образованного так, чтобы с одной стороны была создана полость, внутренние размеры которой соответствуют наружным размерам изделия. С другой стороны мешок имеет наружные размеры, соответствующие внутренним размерам транспортировочного контейнера. Воздушный мешок может представлять собой вертикальный или горизонтальный установочный элемент, причем внутри контейнера он обычно используется в паре. Воздушный мешок компактен и после использования может быть выброшен с минимальным ущербом для окружающей среды. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.
| DE 4034038 A, 02.04.92 | |||
| Способ упаковки изделий в тару | 1985 |
|
SU1382761A1 |
