CN101734437A - 用于包装震动敏感产品的产品缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在运输过程中支承震动敏感产品的产品缓冲装置，产品缓冲结构由可模制弹性塑料材料制造。该装置包括：多个装置表面，这些装置表面被设置为合适的形状和尺寸以容纳震动敏感产品，该多个装置表面中的一个包括产品支承区域，该产品支承区域至少局部由产品接触壁包围，并且在它的底部区域中具有产品支承平台；以及三维结构特征，该三维结构特征形成于该多个装置表面中的至少一个中；其中，三维结构特征用于在撞击事件中控制偏转量和偏转速率。本发明还公开了一种制造根据本发明教导的产品缓冲装置的方法。

Description

用于包装震动敏感产品的产品缓冲装置

技术领域

本发明涉及用于包装震动敏感产品例如各种电子元件的产品缓冲装置。更具体地说，本发明涉及一种整体缓冲装置，它可以利用多种模制技术而由塑料材料模制。

背景技术

产品缓冲装置用于震动敏感产品已经公知多年。这样的装置用于在震动敏感产品跌落或在运输过程中处理不当时保护该震动敏感产品。产品缓冲装置的一些实例包括棉纸、碎纸、泡沫包装和模制发泡聚苯乙烯颗粒。

因为例如随着引入复杂和昂贵的电子元件(例如硬盘驱动器、印刷电路板等)市场而越来越需要更好的包装和缓冲，因此需要更先进和更好的减震缓冲装置。

当然，在这些缓冲装置的制造中，成本也起作用。制造商最感兴趣的是使成本保持尽可能低。通常，制造整体缓冲装置的模制技术可能更高效，因此更便宜。模制技术使得人们能够根据最终装置的应用和用途，以各种期望的不同形状和尺寸生产由弹性塑料材料形成的装置。

不过，目前的模制技术(例如热成形)在装置的制造过程中产生一些问题。普通的热成形机器具有一凸模或凹模或模具。使用这些基础模具能够使塑料板形成各种合适的形状和尺寸(根据要包装的产品和外部包装容器)。还可以选择使用的材料以及使用的塑料材料的厚度。抉择将根据该整体产品缓冲装置的最终用途来确定。这些设计参数将产生各种形式的产品缓冲装置，它们各有一些继承(inherited)的区别。这些区别产生最终产品的各个部分的基本特征，某些特征是有利的，但是某些特征相当不利。

特别是，模制整体装置的压缩强度以及它因此承受冲击力的能力可以随着这些设计参数而变化。例如，当包装的产品受到撞击(例如在运输过程中可能产生的撞击)时，导致装置具有薄侧的材料非均匀分布将特别产生问题。这样的撞击可能对震动敏感产品产生不利影响，导致产品损害或破裂。

因此，希望提供一种整体产品缓冲装置，用于在运输过程中保护震动敏感产品，该产品缓冲装置能够由弹性塑料材料模制。

发明内容

本发明公开了一种由弹性塑料材料板形成的整体产品缓冲装置。本发明人发现了一种成功制造有合适可压缩特性的模制产品缓冲装置的方法。

本发明人经常遇到的问题是，某些最终模制形状并不能产生在撞击事件中充分保护震动敏感装置所需的合适抗弯强度和/或刚性。最终模制形状可能太硬或太软。不过，本发明人发现了一种引入三维性和抗挠性的方法，以便减小使震动敏感产品损害或破裂的可能性。

广义地说，根据本发明教导的装置包括一种产品缓冲装置，用于在运输过程中支承震动敏感产品，产品缓冲结构由可模制弹性塑料材料制造。该装置包括：多个装置表面，这些装置表面被设置为合适的形状和尺寸以容纳震动敏感产品，该多个装置表面中的一个包括产品支承区域，该产品支承区域至少局部由产品接触壁包围，并在它的底部区域具有产品支承平台；以及三维结构特征，该三维结构特征形成于该多个装置表面中的至少一个中；其中，三维结构特征用于在撞击事件中控制偏转量和偏转率。

在一个实施例中，装置还包括凸出部分，该凸出部分从至少一个装置表面凸出，由凸形模具形成，其中，在使用时，凸出部分的顶部部分抵靠在产品上。三维结构特征可以包括在凸出部分的顶部部分中的多个削弱线。

在一个实施例中，装置还包括：柱结构，该柱结构从产品支承区域凸出，并由凹形模具形成，从而产生相对较薄的壁结构；以及翼板，该翼板与产品支承区域的至少一侧铰接连接；其中，凸出部分从翼板中的装置表面凸出。柱结构可以基本为圆角三角形的形状，凸出部分为圆角柱形圆顶的形状。柱结构可以确定其中的空气空间，以便在撞击时提供缓冲机构。

在一个实施例中，使用一对所述产品缓冲装置，在震动敏感产品的两端各有一个，所述产品缓冲装置还包括：产品接收空腔，该产品接收空腔由产品接触壁包围，并且在它的底部区域具有产品支承平台；以及基座部分，该基座部分低于所述产品接收空腔，有至少一对偏转元件，该偏转元件斜对角地离开所述产品接收空腔的拐角朝着外部包装容器接触拐角延伸，其中，所述偏转元件适合于在震动负荷情况下控制偏转。三维结构特征可以包括在产品接收空腔中的至少一个环形空腔。环形空腔可以包括外壁和内壁，该内壁的高度低于外壁。

另一方面，本发明提供了一种制造用于在运输过程中支承震动敏感产品的产品缓冲装置的方法，整体产品缓冲装置由可模制弹性塑料材料制成，该方法包括：模制多个装置表面，这些装置表面被设置成合适的形状和尺寸以容纳震动敏感产品，该多个装置表面中的一个包括产品支承区域，该产品支承区域由产品接触壁包围，并且在它的底部区域具有一产品支承平台；模制三维结构特征，该三维结构特征形成于该多个装置表面中的至少一个中；其中，三维结构特征用于控制偏转量和偏转速率。产品缓冲装置可以是由单个塑料材料板形成的整体装置。

使用根据本发明教导的整体缓冲包装有很多优点。特别是，本发明人发现了一种制造这样的装置的方法，该装置有合适的凸形和凹形模制部件特征，而不管所需最终产品缓冲装置的几何形状(形状和尺寸)如何。广义地说，本发明人发现了通过将三维结构特征引入该多个装置表面中的至少一个而在撞击事件中提供多个偏转点，从而保护要运输的震动敏感产品。

本领域普通技术人员通过阅读下面的说明将很容易清楚本发明实施例的其它方面和优点。

附图说明

下面将结合附图介绍本发明实施例，其中：

图1表示本发明的整体产品缓冲装置的一个特殊实施例；

图2表示图1的整体产品缓冲装置，震动敏感产品包装于该产品缓冲装置中；

图3表示图1的整体产品缓冲装置的颠倒视图；

图4是图1的整体产品缓冲装置的俯视平面图；

图5表示用于图1的整体产品缓冲装置中的凸出部分；

图6a、6b、6c和6d表示本发明的整体产品缓冲装置的另一特殊实施例，其中，图6a是透视图，图6b是俯视图，图6c是图6b的颠倒视图，而图6d是侧视图；

图7a、7b、7c和7d表示本发明的整体产品缓冲装置的另一特殊实施例，其中，图7a是透视图，图7b是俯视图，图7c是图7b的颠倒视图，而图7d是侧视图；以及

图8a、8b、8c和8d表示本发明的整体产品缓冲装置的另一特殊实施例，其中，图8a是透视图，图8b是俯视图，图8c是图8b的颠倒视图，而图8d是侧视图。

下面将参考本发明的某些特殊代表实施例来详细介绍本发明，材料、装置和处理步骤应当理解为只是用于举例说明的实例。特别是，本发明并不局限于所述的方法、材料、状态、处理参数、装置等。应当知道，任意所述尺寸只是示例性的。

具体实施方式

根据本发明教导的产品缓冲装置具有多种不同的可能结构。下面详细介绍两个这种结构的不同实施例。不过，首先提供根据本发明教导的产品缓冲装置的基本概述，以便解释在所有实施例中都有的一些特征。

广义地说，本发明的教导提供了一种用于支承震动敏感产品的整体产品缓冲装置。在一个实施例中，整体产品缓冲装置在运输过程中被置于外部包装容器(未示出)中。在另一实施例中，整体产品缓冲装置并未被置于外部包装容器中，而是在运输过程中被压缩包裹。所述整体产品缓冲装置由可模制弹性塑料材料制成。装置包括多个装置表面，这些装置表面被设置为合适的形状和尺寸以容纳震动敏感产品和外部包装容器(当使用时)，该多个装置表面中的一个包括产品支承区域，该产品支承区域至少局部由产品接触壁包围，并且在它的底部区域具有产品支承平台。三维结构特征形成于该多个装置表面中的至少一个中；其中，三维结构特征提供了偏转阻力，以便在撞击事件中控制偏转速率。该三维结构特征被配置为在不从底部露出的情况下使得偏转最大。

通常，符合本发明的整体产品缓冲结构为热成形或真空形成，但是在一些情况下也可以利用其它塑料模制技术(例如注射模制、吹模或旋转模制)来模制。已知产品缓冲装置可以以多种方式由弹性塑料材料来形成，包括在各种设计因素之间的选择，这里并不详细介绍。

如上所述，模制技术使得最终装置的各部分或表面的特征产生一些差别，一些特征是有利的，但是另一些相当不利。当制造用于包装震动敏感产品的装置时必须考虑这些固有特征。特别是，当产品缓冲结构由塑料材料热成形时，模制整体结构的压缩强度(因此它承受震动力的能力)可以根据最终装置的各部分或表面的厚度而变化。例如，众所周知，由凹形模具制造的部分将导致塑料板变薄。凹形部分的空腔越深，所形成的部分将越薄。相反，凸形模具利用凸起来成形塑料板。通常知道，形成部分的顶部或最高部分将保持最接近于原始塑料板的厚度。

本发明人发现了一种制造这样的装置的方法，它使得该装置的凸形和凹形模制部分都有合适的特征，而不管所需的最终产品缓冲装置的几何形状(形状和尺寸)如何。

本发明人发现，某些最终模制形状并不能提供在撞击事件中完全保护震动敏感装置所需的合适抗弯强度和/或刚性。最终模制形状可能太硬或太软。不过，本发明人发现，将合适三维结构特征引入关键装置表面可以提供所需的三维性和抗挠性，以便减小损坏或破坏震动敏感产品的可能性。

因此，在根据本发明教导的产品缓冲装置的各个结构和实施例中都包括形成于多个装置表面中的至少一个中的三维结构特征，其中，该三维结构特征用于控制偏转阻力。

下面参考图1至3，表示本发明的整体产品缓冲装置的一个特殊结构。广义地说，根据本发明教导的产品缓冲装置10由单个可模制材料板制成，该材料板形成为提供产品支承区域16，用于接收和缓冲要包装的产品(未示出)。在这种情况下，产品缓冲装置10特别适合运输便携式电脑12。装置10包括成相对关系的至少一对外壁。在使用外部包装容器时，边缘20与外部容器的壁接触。在整体产品缓冲装置10的上部区域中有产品支承区域16。它由至少一对内部产品接触壁24、一对外部产品支承区域界定壁22以及在它们之间的上部脊27来限定和界定。各外边缘20有底边缘39，当布置于容器中时，该底边缘39提供了外部包装容器接触表面。

主产品支承区域16的底部部分终止于产品接收平台28。产品接收平台28大致与各外边缘20的方向垂直。不过，在其它实施例中，产品接收平台可以根据特殊用途或应用而为其它所期望的形状。

参考图4，产品接收平台28包括多个模制部分26。部分26大致垂直地离开主产品支承区域16凸出。在该实施例中，部分26包括柱结构，该柱结构的功能是用于提供在其中的减震空气空间。各柱结构26都有一对侧壁30a和30b以及封闭端34。柱结构26可以基本形成为具有三角形截面，如图所示。也可选择，柱结构26可以为任意合适形状，例如圆锥形或具有圆角的矩形。

在形成过程中，柱结构26可以利用模具的凹形部分来模制。因此，侧壁30a和30b相对较薄，在封闭端34处达到最薄/最小厚度。当震动负荷沿朝着底部平面形表面的方向施加在整体产品缓冲装置10上时，柱结构26由于结构相对较薄而暂时偏转，以便吸收撞击力。

在外边缘20和各外部产品支承区域界定壁22之间可以有辅助支架38。辅助支架38的尺寸和形状可以根据需要而变化。产品接收平台28还可以包括CD支架32。

值得注意的是，产品接收平台28形成有多个柱结构26。各柱结构26沿离开产品接收平台28的方向延伸至底部界限33。在底边缘39的平面和底部界限33的平面之间的垂直距离定义了空隙31，以便提供附加的减震保护。柱结构26的壁30a和30b的角度可以控制在撞击过程中的压缩速率。

通常，包围产品支承区域16的平行侧边缘21提供有整体形成的铰接翼板54。各翼板54包括从内部折片表面64向外凸出的多个部分29。在运输过程中，翼板54折叠在产品上面，以便覆盖包装的产品的顶部并提供保护。为了方便使翼板54朝着主产品支承区域16折叠，在侧边缘处提供有铰链37，以便于各翼板54向上折叠。

显然，产品缓冲装置提供了缓冲机构，以便在运输和处理过程中减震。本发明人发现了一种方法，用于将该缓冲机构提供至产品缓冲装置10中，同时还能够制造由弹性塑料材料形成的整体装置，如后面详细所述。

参考图5，在所示实施例中，各凸出部分29为圆角柱形圆顶35的形式，具有在顶部部分35e处相交的四个侧壁35a、35b、35c、35d。不过，凸出部分29的形状取决于设计因素，例如要运输的产品的尺寸和形状。合适形状的其它实例包括三角形或矩形。在使用时，优选是圆角柱形圆顶35也能够在撞击事件中偏转，以便吸收力。这些圆角柱形圆顶35利用凸形模具来形成。不过，众所周知，利用凸形模具热成形的这些部分相对较厚和太硬，以至于不能在撞击时偏转。本发明人发现了一种解决该问题的方法，并提供了可偏转和吸收撞击力的装置表面。

广义地说，如上所述，本发明人发现，通过将三维结构特征引入多个装置表面中的至少一个中，将提供在撞击事件中的偏转点。在该实施例中，各柱体结构的顶部部分有集成于其中的削弱线40。在所示结构中，削弱线40包括沿表面35e的中部向下延伸和朝着凸出部分29的各拐角斜向延伸的单线。各削弱线40在热成形处理过程中直接形成，并提供了用于在撞击情况下产生偏转点的装置。在使用过程中的撞击事件中，具有削弱线40的圆顶35将自身收缩，从而保护震动敏感产品。偏转率可以通过控制削弱线40的深度和角度来调节。

产品缓冲装置还可以包括盖，该盖为热成形，通常平面形面板也提供有肋。在翼板54并不与产品支承区域16的中部相交的装置10实施例中，该盖对于完全封闭盖区域是特别有用的。也可选择，盖可以用于代替翼板54。当盖布置在外部包装容器中的包装产品上时，该盖将对产品支承区域16上面的、没有被翼板54覆盖的区域提供进一步的保护。

应当重视的是，产品缓冲装置10的尺寸(宽度、高度和长度)和形状可以根据特殊用途以及相应外部包装容器(当使用时)和要包装的震动敏感装置的尺寸而变化。因此，下面给出另外的实例。

如图6a、6b、6c和6d中所示，产品缓冲装置50具有端帽的总体形状，因为它将套装在震动敏感产品(未示出)的端部。应当知道，根据本发明，该整体产品缓冲装置50也将与外部包装容器结合使用，如本领域已知和如前所述。

整体产品缓冲装置50有产品接收空腔60，该产品接收空腔60有大致矩形结构。产品接收空腔60由多对相对的产品接触壁62/64来定义，包括内壁62a、64a和外壁62c、64c。分别使壁62a和62a与壁62c和64c连接的是脊62b和64b。如图所示，震动敏感装置有矩形结构，但是也可以有正方形或圆形结构。因此，应当知道，对于这样的矩形震动敏感装置，本发明的一对端帽或整体保护包装装置50可以与外部包装容器一起用于运输和储存震动敏感产品(未示出)。

产品接收空腔60在它的底端终止于产品支承平台70，该产品支承平台70适合于容纳震动敏感产品。

在产品接收空腔60的下面有基座部分80。基座部分80可以有斜对角地离开产品接收空腔60的各拐角延伸的一个或多个偏转元件82和84。也可选择，可以使用两对偏转元件。各偏转元件82和84在它的外端被各外部拐角92或94所确定。拐角92和94装配至外部包装容器的拐角中。

至少一个或多个朝向上的加强肋130还可以形成于整体保护包装容器50中，特别是在基座部分80中在所述外部包装容器接触拐角之间和在所述基座部分的各至少一对相对侧边中。

根据本发明的教导，产品缓冲装置50还包括至少一个三维结构特征。在所示实施例中，还包括在产品接收空腔60中的环形形状100。在空腔60中的环形形状100用于在存在有限的缓冲空间或较重的震动敏感产品时提供震动保护。垂直壁101的角度和环形孔100的高度用于调节环形形状100的刚性。垂直壁101包括通过脊101c连接的外壁101a和内壁101b。内壁101b的高度低于外壁101a。

在撞击事件中，震动敏感产品开始于压迫环形形状100的外壁101a，但是一旦该外壁101a屈服，环形形状100的内壁101b将起作用。该结构提供了第一阶段缓冲和第二阶段缓冲，当第一阶段屈服时第二阶段缓冲起动。起动第二阶段所需的撞击通过在空腔底部表面下面的深度来控制。例如，当产品相对较重时，高度差为大约10％，从而有更大的抗撞击强度。

如图7a、7b、7c和7d的实施例中所示，一对肋120可以形成于产品接收空腔60的产品接触壁62中。肋120对于产品接触壁62提供了增加的刚性。

图8a、8b、8c和8d的实施例也是端帽，但是在该实施例中，使用三个环形形状100。它还考虑在一个或多个环形形状中包括附加肋9，以便增加强度。

根据本发明教导的产品缓冲装置(例如产品缓冲装置10/50)优选是通过热成形、注射模制或等效技术而由单个塑料板形成。可以模制整体产品缓冲装置的典型材料包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚氯乙烯、PET、聚苯乙烯、尼龙、聚丙烯以及它们的合适混合物和共聚物。不过应当知道，上述材料是举例说明，而不是穷举的。形成装置的优选材料是聚乙烯(PE)。

当根据本发明教导的整体产品缓冲装置由塑料材料板热成形时，模制整体结构的压缩强度以及因此它承受震动力的能力可以根据可热成形塑料材料板(模制整体产品缓冲结构由该塑料材料板热成形)的厚度而变化。初始塑料板的优选厚度为0.03至0.15。

应当注意的是，震动敏感产品的性质对于本发明的操作和功能并不重要。通常，本发明实施例特别适用于包装便携式计算机。其它产品例如可以是装配的计算机箱和其它装配的各种电子产品以及由玻璃或陶瓷制造的其它易碎产品。

由上述可知，在任意实施例中，根据本发明教导的产品缓冲装置的目的是在运输过程中对震动敏感产品提供减震保护。已说明本发明的任意产品缓冲结构都由可模制弹性塑料材料形成。优选是，产品缓冲装置是由单个塑料材料板形成的整体装置。影响本发明的模制整体产品缓冲结构的压缩强度的因素通过引入形成于多个装置表面中的至少一个中的三维结构特征来确定，其中，三维结构特征具有合适的形状、角度和深度，以便控制在撞击时的偏转速率。

应当注意的是，产品缓冲装置自身的压缩强度可以根据三维结构特征的确切结构而变化。在任意情况下，产品缓冲结构的目的是沿三个相互垂直方向中的至少两个方向提供减震保护。在它的最广义方面，本发明适合在震动负载情况下提供用于产品的减震支承。

因此，对根据本发明教导的产品缓冲装置的跌落试验表明它能够满足全部跌落试验标准。这些标准根据要保护的产品、产品缓冲结构的尺寸和性质、外部包装容器的性质等而在不同情况中变化。

在不脱离由附加权利要求限定的本发明精神和范围的情况下可以进行多种变化。

Claims (17)

1.一种用于在运输过程中支承震动敏感产品的产品缓冲装置，所述产品缓冲装置由可模制弹性塑料材料制成，包括：

多个装置表面，这些装置表面被设置为合适的形状和尺寸以容纳震动敏感产品，该多个装置表面中的一个包括产品支承区域，该产品支承区域至少局部由产品接触壁包围，并且在它的底部区域具有产品支承平台；以及

三维结构特征，该三维结构特征形成于该多个装置表面中的至少一个中；

其中，三维结构特征用于在撞击事件中控制偏转量和偏转速率。

2.根据权利要求1所述的产品缓冲装置，其中，还包括：

凸出部分，该凸出部分从至少一个装置表面凸出，由凸形模具形成，其中，在使用时，凸出部分的顶部部分抵靠在产品上。

3.根据权利要求2所述的产品缓冲装置，其中，三维结构特征包括在凸出部分的顶部部分中的多个削弱线。

4.根据权利要求2所述的产品缓冲装置，其中，还包括：

柱结构，该柱结构从产品支承区域凸出，并由凹形模具形成，从而产生相对较薄的壁结构；以及

翼板，该翼板与产品支承区域的至少一侧铰接连接；以及

其中，凸出部分从翼板中的装置表面凸出。

5.根据权利要求4所述的产品缓冲装置，其中，柱结构基本为圆角三角形的形状，而凸出部分为圆角柱形圆顶的形状。

6.根据权利要求4所述的产品缓冲装置，其中，柱结构确定其中的空气空间，以便在撞击时提供缓冲机构。

7.根据权利要求2所述的产品缓冲装置，其中，凸出部分确定其中的空气空间，以便在撞击时提供缓冲机构。

8.根据权利要求3所述的产品缓冲装置，其中，产品支承区域在两侧有两个翼板。

9.根据权利要求1所述的产品缓冲装置，其中，使用一对所述产品缓冲装置，在震动敏感产品的两端各有一个，所述产品缓冲装置还包括：产品接收空腔，该产品接收空腔由产品接触壁包围，并且在它的底部区域具有产品支承平台；以及基座部分，该基座部分低于所述产品接收空腔，有至少一对偏转元件，该偏转元件斜对角地离开所述产品接收空腔的拐角朝着外部包装容器接触拐角延伸，其中，所述偏转元件适于在震动负荷情况下控制偏转。

10.根据权利要求1所述的产品缓冲装置，其中，三维结构特征包括在产品接收空腔中的至少一个环形空腔。

11.根据权利要求10所述的产品缓冲装置，其中，环形空腔包括外壁和内壁，该内壁的高度低于外壁。

12.根据权利要求11所述的产品缓冲装置，其中，该至少一个环形空腔包括形成于其中的肋。

13.根据权利要求11所述的产品缓冲装置，其中，朝向下的肋形成于至少一个产品接触壁中。

14.根据权利要求11所述的产品缓冲装置，其中，各所述偏转元件至少形成于所述外部包装容器接触拐角处，以便向下和向外倾斜。

15.根据权利要求9所述的产品缓冲装置，其中，朝向外的加强肋形成于所述基座部分中在所述外部包装容器接触拐角之间和在所述基座部分的各至少一对相对侧边中。

16.一种制造用于在运输过程中支承震动敏感产品的产品缓冲装置的方法，所述产品缓冲装置由可模制弹性塑料材料制成，该方法包括：

模制多个装置表面，这些装置表面被设置为合适的形状和尺寸以容纳震动敏感产品，该多个装置表面中的一个包括产品支承区域，该产品支承区域由产品接触壁包围，并切在它的底部区域具有产品支承平台；以及

模制三维结构特征，该三维结构特征形成于该多个装置表面中的至少一个中；

其中，三维结构特征用于控制偏转量和偏转速率。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，产品缓冲装置是由单个塑料材料板形成的整体装置。

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