CN107148337A - 在可膨胀材料的一部分产生一折叠的系统和方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种在可膨胀材料主体上产生一铰链的方法，所述主体基本上是平的且具有至少两个由所述铰链连接的平的区域，以便利所述平的区域绕所述铰链折叠，其包括：膨胀所述材料以形成所述主体；在所述主体临近所述铰链处产生一多余可膨胀材料的区域；和在所述可膨胀材料融合后将多余可膨胀材料的所述区域压缩为所述主体的铰链，与所述主体的所述至少两个平的区域相比所述铰链具有浓缩体积的膨胀材料。

Description

在可膨胀材料的一部分产生一折叠的系统和方法

相关申请

本申请请求申请日为2014年8月12日、申请号为2014903152的澳大利亚临时专利的优先权，其全部内容在此因作参考。

技术领域

本发明整体涉及在由可膨胀硬质泡沫塑料制成的材料的一部分产生一折叠或铰链的系统和方法，具体来说，本发明涉及形成硬质泡沫塑料材料的一平的部分的系统和方法，所述硬质泡沫塑料材料能够组装成一三维主体。

背景技术

硬质泡沫塑料诸如膨胀聚苯乙烯(EPS)、膨胀聚丙烯(EPP)和膨胀聚丙烯酸(EPLA)呈现多种有益的性能，在社会上有多种应用。因为它们的耐用和轻质特性，这些材料作为包装和容器来容装、运输和/或存储多种物品特别有用。就此而言，EPS也已经用于建筑行业作为建筑基础的孔隙形成舱(pod)以及跨多个行业的多种其他应用。

在包装应用中，因为多个理由，纸箱已经证明是一种流行形式的包装。纸箱可以相对便宜地制造并可以简便地形成能够以扁平形式存储和运输的坯板且可以简单折叠以形成理想的的盒子。纸箱可以制成各种尺寸并可以在需要时通过使用胶带或固定器来增强强度，以承受一定程度的力。但是，由于纸箱本身的性质，其具有有限的耐用性并在暴露在液体、冲击或其他类型的处理时尤其容易损坏，它们能够导致纸箱损坏并失去结构完整性。

随着硬质泡沫塑料的广泛接纳，例如EPS、EPP和EPLA，最近已经可以利用这些材料和它们的内在优异性质来提供更耐用更有用的容器和包装方案。这种硬质泡沫塑料在存储和运输易腐烂材料上有特定应用，所述易腐烂材料例如是农业和园艺业产品，这是因为它们很多程度上不可渗透，因此对存储物品提供在不透气或不透水的状态下温度可以调节的环境。由于这些材料的性质，由EPS、EPP和EPLA制成的盒子还具有一定程度的抗冲击性，这对在其中储存或携带的材料提供保护。

但是，尽管这种硬质泡沫塑料提供包装用途的各种优点，由于该材料成型的方式，它们在使用时产生的一些问题通常抵消了它们的优点。由于盒子和类似包装的成型需要这种材料在一模具内受控的膨胀，由这种材料制成的大多数盒子或包装要成型为特定的三维形状，例如单件式。尽管这对于形成尺寸精确的最终产品有用，所得的三维产品占据一定体积，甚至在空着的时候，从而在不使用时需要空间储存。这导致产品占据显著空间，使得这种产品空着储存和运输不太经济。因此，在使用后这些EPS盒子通常被破裂堆填而不再利用，尽管它们有再利用的潜力。

已经提出了多个制造平板式坯板形式的EPS盒子的系统，所述坯板能够组装成盒子来使用。这些系统通常在模制时在EPS坯板上形成铰链或折叠区域和/或在坯板特定区域施加压力并随后在预定位置形成一铰链来实现这一目的。但是，使用这种传统手段来实现这种折叠区域或铰链通常要求在所述坯板上产生薄弱区域，在所述薄弱区域两侧的坯板的平的区域能够绕着所述薄弱区域彼此折叠。尽管这种系统提供了将平板材料折叠成盒子等的手段，在所述坯板上产生薄弱区域来形成铰链的直接结果是增加了产品在使用时在铰链区域损坏的可能性，从而显著地影响了产品和其内储存的物品的完整性。

申请人的申请号为PCT/AU2010/000340的PCT申请详细描述了解决这一问题的系统和方法。该系统和方法采用两步法来在坯板上实现折叠区域或铰链，第一步包括模制坯板以形成铰链或折叠区域的整体形状，第二步移走模制的坯板并进一步压所述铰链或折叠区域，以提供增强的铰链或折叠区域，其具有位于此处的压缩的材料。

尽管申请人的上面描述的系统和方法已经证明有效地使得盒子能够从平的EPS坯板组装，这种两步法需要专用的机器和工艺来折叠。因此，需要提供一种改进的方法在硬质泡沫塑料材料的平板上产生一铰链或折叠区域，其增强所述材料在所述铰链或折叠区域的强度，同时减少在成型过程中对分别的模具和步骤的需求。

上述对现有方案或产品的参考和描述并不意在且不应当理解为对本领域公知常识的声明或承认。特别是，上述现有技术的讨论与本领域技术人员知晓的或公知的不相关，而是有助于理解本发明的创造性步骤，认定相关的现有技术的方案只是一部分。

发明内容

本发明的一个或多个方面在独立权利要求限定。本发明的一些可选和/或优选的特征在从属权利要求限定。

根据本发明的一第一方面，提供一种在可膨胀材料主体上产生一铰链的方法，所述主体是基本上平的且具有至少两个由所述铰链连接的平的区域，以便利所述平的区域绕所述铰链折叠，其包括：

膨胀所述材料以形成所述主体；

在所述主体临近所述铰链处产生一多余可膨胀材料的区域；和

在所述可膨胀材料融合后将多余可膨胀材料的所述区域压缩为所述主体的铰链，与所述主体的所述至少两个平的区域相比所述铰链具有浓缩体积的膨胀材料。

膨胀所述可膨胀材料的步骤可以包括设立一模具，所述可膨胀材料在所述模具内膨胀形成所述主体。所述模具可以是一包括一第一模具构件和一第二模具构件的两件式模具。所述第一模具构件和所述第二模具构件可以设置为紧固在一起以限定一位于期间的模腔。所述模腔可以设置为基本上限定所述主体，包括所述铰链的形状和设置。

所述模腔可以根据一预定密度填充可膨胀材料。所述可膨胀材料可以在所述模腔内膨胀以形成所述主体。所述可膨胀材料可以通过在所述模腔内引入蒸汽而膨胀。

所述模具还可以包括一设在所述第一模具构件或所述第二模具构件内的可移动的砧。所述可移动的砧相对于所述模腔能够移动。

在所述主体产生多余可膨胀材料区域的步骤包括从所述模腔回撤所述可移动的砧，以产生从所述多余的可膨胀材料可以膨胀的所述模腔延伸的一开放空间。所述开放空间可以位于临近所述主体的所述铰链处。

在所述主体的所述铰链可以由形成在所述第一模具构件或所述第二模具构件上的一突起形成。所述突起可以延伸进入所述模腔以限定所述铰链的形状。

所述可移动的砧可以提供在所述第一模具构件或所述第二模具构件内使得其位于所述突起的相反的位置。在一个形式中，所述可移动的砧设置为使得其在所述突起的基本上宽度上延伸。在另一个形式中，所述可移动的砧设置为使得其在大于所述突起的宽度的一宽度上延伸。

在所述可膨胀材料融合后将多余的可膨胀材料的所述区域压缩成所述主体的所述铰链的步骤可以通过将所述可移动的砧移动朝向所述模腔来进行。所述可移动的砧移动朝向所述模腔使得其处于与所述模腔的一内壁平齐的位置，以限定形成的所述主体。在所述开放空间出现的所述多余可膨胀材料可以压缩为所述主体的所述铰链。所述可移动的砧可以维持在与所述模腔的所述内壁平齐的所述位置，直至所述可膨胀材料冷却且所述主体从所述模腔弹出。

根据本发明的另一方面，提供一种在可膨胀材料制成的主体形成一折叠区域的方法，所述主体具有至少两个由所述折叠区域连接的平的区域，其包括：模制所述可膨胀材料以形成所述主体；在所述主体临近所述折叠区域处形成一多余可膨胀材料的区域；和在所述可膨胀材料膨胀和融合之后但是在所述可膨胀材料冷却之前将多余可膨胀材料的所述区域压缩为所述主体，以产生具有浓缩体积的膨胀材料的折叠区域。

模制所述可膨胀材料以形成所述主体的步骤可以包括用所述可膨胀材料填充一模具并引发所述材料膨胀和融合以形成所述主体。

模制所述可膨胀材料的步骤还可以包括在所述主体临近所述折叠区域处形成多余可膨胀材料区域的步骤。

将多余可膨胀材料的所述区域压缩为所述主体可以包括将多余可膨胀材料的所述区域推进可膨胀材料的所述主体。

根据本发明的又一方面，提供一种在可膨胀材料制成的主体上形成一折叠区域的系统，所述主体具有至少两个由所述铰链连接的平的区域，其包括：

一模具，设置为在此接收所述可膨胀材料以形成所述主体；和

一砧，连接所述模具并相对所述模具能够移动以限定一空间，多余可膨胀材料的区域能够成型进入所述空间，所述空间位于临近所述折叠区域处；

其中所述砧可以控制使得在多余可膨胀材料的所述区域形成之后所述砧能够移动，以将多余可膨胀材料的所述区域压缩到所述主体，使得所述折叠区域具有在此成型的浓缩体积的可膨胀材料。

附图说明

根据以下优选实施例的非限定性描述，本发明更容易理解，附图中：

图1是根据本发明一实施例的模具的剖视图，其处于在填充可膨胀材料的小球或小珠之前的情形；

图2是图1的模具的剖视图，其带有处于已膨胀状态的可膨胀材料；

图3是图1的模具的剖视图，其带有处于插入状态的可移动模具构件；

图4是图1-3模具和方法形成的产品的侧视图；

图5是根据本发明一替代实施例的模具的剖视图，其处于在填充可膨胀材料的小球或小珠之前的情形；

图6是图5的模具形成的产品的侧视图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的优选特征。但是，应当理解，在此参考附图阐释和描述的特征不应当理解为对本发明范围的限定。

在下面的说明书中，对本发明的系统和方法在由EPS制成的盒子的应用中进行了描述。可以理解，本发明的系统和方法可以用于任何类型的硬质泡沫塑料(RCP)，包括EPS、EPP和EPLA。还可以理解，尽管下面针对在EPS的平的区域形成一折叠区域或铰链描述本发明的系统和方法，以使得位于所述折叠区域或铰链任一侧的EPS的所述平的区域能够绕所述折叠区域或铰链彼此折叠，本发明能够用于提供在EPS的所述平的区域的多个折叠区域或铰链，以便利盒子或任何其他类型形状的成型。

参考图1，要根据本发明的系统和方法形成的产品在两件式模具10内成型。所述两件式模具10包括一第一模具构件12和一第二模具构件16。所述第一模具构件12和所述第二模具构件16设置为以一控制的方式固定在一起以限定它们之间的模具空间20，产品在所述模具空间内成型。在所示的实施例中，仅示出了两件式模具10的一部分，即限定所述折叠区域或铰链的部分。但是本领域技术人员可以理解，所述两件式模具10会采用传统的形式并连接至一材料递送系统和一蒸汽递送系统，所述材料递送系统递送聚苯乙烯的小球或小珠，所述蒸汽递送系统促使聚苯乙烯的所述小球或小珠膨胀。

如图1所示，所述第一模具构件12包括一突起14，所述突起从一内壁延伸进入所述空间20，以限定产品要形成的所述折叠区域或铰链的壁。在所示的实施例中，突起14为三角楔形构件，其侧壁13以约45°延伸并汇聚在点15以限定一正方形的顶端。这样的设置在最终产品中产生一折叠区域，所述折叠区域能够提供一90°的折边或边缘。但是，应当理解，根据成型产品的折叠要求，其他形状或折叠区域设置也是可以的，这通过控制所述第一模具构件12的所述突起14的形状来控制。

所述第二模具构件16的大体上包括一基本上平的表面19，其从所述第一模具构件12的所述平的表面隔开距离Y，以限定最终产品的主体的整体厚度。在所述第二模具构件16的、紧邻所述第一模具构件12的所述突起14之下的一区域，在所述平的表面19提供一开放空间17。一可移动的模具构件或砧18安装在所述开放空间17之内以横跨所述开放空间17的宽度。所述可移动的模具构件或砧18如箭头Z所示移进或移出所述第二模具构件16内形成的所述开放空间17。所述砧18的宽度与所述开放空间17的宽度关联，足以延伸在要在产品形成的所述折叠区域的基本上宽度上，并且在所述第一模具构件12的所述突起14的宽度延伸。

为了形成最终产品，所述两件式模具10首先设置为图1所示的设置。在该设置，所述砧18从所述第二模具构件16回撤距离X，以产生紧邻所述第一模具构件12的所述突起14之下的额外空间17。所述两件式模具10在这一位置，聚苯乙烯小球或小珠能够以传统方式被递送进入所述模具10，以填充所述第一和第二模具构件12、16之间的空间20和17至一理想的密度。如图2所示，一旦模腔被小珠填充，递送蒸汽进入模具10以引起聚苯乙烯的小球或小珠软化、膨胀、合并在一起，以填充模具10的所述空间20和17。

参考图2，图2所示的膨胀聚苯乙烯(EPS)为膨胀小珠30和32。应当注意，融合和膨胀的EPS产生额外EPS材料的阶梯区域，所述额外EPS材料延伸进入所述空间17并横穿突起14限定的所述折叠区域。

在所述EPS膨胀并融合产生图2所示的膨胀小珠的融合堆之后，所述砧18以箭头A的方向移动距离X，以如图3所示与所述第二模具构件16的所述平的表面平齐。所述砧18的这种移动将EPS的所述阶梯区域32推回所述模具10的所述空间20，从而作用为对所述空间20的区域的所述融合的小珠施加压力。由于所述膨胀小珠主要包括空气，约98％，所述砧18对所述模具10在这一区域内的膨胀和融合的小珠施加的力引起所述融合的小珠压缩，以容纳被压进该密闭空间的所述额外的EPS材料。这导致所述小珠在所述模具10临近所述突起14的区域变得更浓缩，所述区域限定成型产品的所述铰链或折叠区域。应当理解，由于膨胀小珠在膨胀和融合之后所述砧18对其施加压力，所述小珠能够被压缩而不损害所述膨胀小珠的结构。这有助于产生具有增高的强度和耐久性的折叠区域或铰链。

一旦所述可移动的模具构件18移动进入图3所示的位置，所述模具10能够根据现有的原理冷却，已形成图4所示的产品40。可以理解，所述小珠的冷却会导致所述小珠保持在所述砧18的压缩下形成的形状。如图4所示，最终的产品40包括一形成在EPS 30的两个平的区域42、44之间的折叠区域45。所述折叠区域45包括一对发散的壁，所述发散的壁以约45°延伸使得所述平的区域44能够朝着平的区域42以箭头B的方向折叠，以形成一90°的角落或边缘。

在本发明的一个优选实施例中，所述EPS小珠以密度19g/L(克/升)递送进入所述模具10以填充图1的所述空间20和17，所述EPS小珠在使用前可以预膨胀24小时。所述砧18回撤一深度X约8mm(毫米)。横穿的蒸汽随后施加在所述模具10，首先从所述第二模具构件16一侧以800kPA(千帕)，随后从所述第一模具构件12一侧以800kPa(千帕)。所述EPS小珠膨胀和融合之后，所述砧18进入回撤深度8mm，使得其与所述平的表面19平齐，所述砧18维持在该位置直至所述部件从所述模具弹出。随后以600kPa对模具10的两侧喷水冷却，之后通过标准的弹出机构该部件从所述模具110弹出。这一工艺会产生最终部件或产品40，所述最终部件或产品在所述砧延伸部的铰链厚度为约0.5mm而平板区域42、44的厚度约为20–24mm。尽管上述系统已经证明能在上述模具参数和顺序下提供牢固和有效的铰链，可以理解，使用的各种参数和顺序可以根据要制造的部件或最终产品有一定程度的变化。就此而言，部件的厚度和所述小珠的密度会根据产品的意在应用而变化，可以选择所述砧的回撤深度，以确保在所述铰链区域根据提供的小珠密度有对所述小珠的足够的压缩。

如图5所示，本发明的系统和方法使得所述折叠区域的设置能够简单地改变以迎合不同的折叠要求。这通过简单地改变所述第一模具构件12的所述突起14的形状来实现，其会使得能够产生图6的所述折叠区域45。在图6的实施例中，平的区域44设置为以箭头C的方向朝着平的区域42折叠。在这一设置中，所述铰链或折叠区域仍然为90°，但是所述铰链提供在平的区域42对平的区域44的水平支撑，这提供更高强度和耐久性的铰链。可以理解，在需要不同于90°的其他角度的折叠区域，所述第一模具构件12的所述突起14可以简单地调节以形成这种产品。还可以理解，所述第一模具构件12、第二模具构件16和可移动模具构件18的表面可以具有形状或有织纹，以形成具有各种要求的不同特性和表面纹理的产品。

在上面描述的本发明的每个实施例中，所述砧18已经被描述为具有一上表面，所述上表面是基本上平的且大小为在所述突起14限定的所述铰链区域的宽度延伸。但是可以理解，在其他实施例中，所述砧18可以比所述突起宽很多，以提供比所述铰链更宽的压缩小珠区域。而且，所述砧18可以制为包括阶梯区域或弯曲区域，以在冷却前进一步控制压缩小珠的面积。

可以理解，根据本发明的形成铰链的系统和方法提供形成在RGP的平的部分的铰链，所述RGP具有增强的强度和耐久性。这通过下列步骤实现，先形成RGP材料的主体以在铰链的区域产生多余的材料，在所述材料膨胀和融合后将所述多余的材料推入所述主体，以在该区域压缩所述融合和膨胀的小珠以在所述铰链产生高密度小珠的区域。这导致所述铰链内的所述小珠受压以适应所述多余的小珠进入该区域，以使得所述小珠以高密度方式冷却并维持在位。

在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”及其派生词意在开放式的含义而不是封闭式的含义，除非明确说明或上下文需要相反的含义。即就是说，术语“包括”及其派生词不仅仅是指出直接列出的部件、步骤或特征，也包括其他未明确列出的部件、步骤或特征，除非明确说明或上下文需要相反的含义。

可以理解，本领域技术人员可以对在此描述的本发明的方法进行多种变化和改动而不背离本发明主旨和范围。

Claims (18)

1.一种在可膨胀材料主体上产生一铰链的方法，所述主体基本上是平的且具有至少两个由所述铰链连接的平的区域，以便利所述平的区域绕所述铰链折叠，其包括：

膨胀所述材料以形成所述主体；

在所述主体临近所述铰链处产生一多余可膨胀材料的区域；和

在所述可膨胀材料融合后将多余可膨胀材料的所述区域压缩为所述主体的铰链，与所述主体的所述至少两个平的区域相比所述铰链具有浓缩体积的膨胀材料。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，膨胀所述可膨胀材料的步骤可以包括设立一模具，所述可膨胀材料在所述模具内膨胀形成所述主体。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述模具是一包括一第一模具构件和一第二模具构件的两件式模具，所述第一模具构件和所述第二模具构件设置为紧固在一起以限定一位于期间的模腔，所述模腔设置为基本上限定所述主体。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，所述模腔根据一预定密度填充可膨胀材料。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述可膨胀材料在所述模腔内膨胀以形成所述主体。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述可膨胀材料通过在所述模腔内引入蒸汽而膨胀。

7.根据权利要求5或6的方法，其特征在于，所述模具还包括一设在所述第一模具构件或所述第二模具构件内的可移动的砧，所述可移动的砧相对于所述模腔能够移动。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于，在所述主体产生多余可膨胀材料区域的步骤包括从所述模腔回撤所述可移动的砧，以产生从所述多余的可膨胀材料膨胀进入的所述模腔延伸的一开放空间。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，所述开放空间位于临近所述主体的所述铰链处。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于，在所述主体的所述铰链由形成在所述第一模具构件或所述第二模具构件上的一突起形成，所述突起延伸进入所述模腔以限定所述铰链的形状。

11.根据权利要求10的方法，其特征在于，所述可移动的砧提供在所述第一模具构件或所述第二模具构件内使得其位于所述突起的相反的位置。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于，所述可移动的砧设置为使得其在所述突起的基本上宽度上延伸。

13.根据权利要求11的方法，其特征在于，所述可移动的砧设置为使得其在大于所述突起的宽度的一宽度上延伸。

14.根据权利要求8-13之一的方法，其特征在于，在所述可膨胀材料融合后将多余的可膨胀材料的所述区域压缩成所述主体的所述铰链的步骤通过将所述可移动的砧移动朝向所述模腔来进行。

15.根据权利要求14的方法，其特征在于，所述可移动的砧移动朝向所述模腔使得其处于与所述模腔的一内壁平齐的位置，以限定形成的所述主体，在所述开放空间出现的所述多余可膨胀材料压缩为所述主体的所述铰链。

16.根据权利要求15的方法，其特征在于，所述可移动的砧维持在与所述模腔的所述内壁平齐的所述位置，直至所述可膨胀材料冷却且所述主体从所述模腔弹出。

17.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，所述可膨胀材料为硬质泡沫塑料，例如膨胀聚苯乙烯EPS、膨胀聚丙烯EPP和膨胀聚丙烯酸EPLA。

18.一种在可膨胀材料制成的主体上产生一折叠区域的系统，所述主体是基本上平的且具有至少两个由所述铰链连接的平的区域，其包括：

一模具，设置为在此接收所述可膨胀材料以形成所述主体；

一砧，连接所述模具并相对所述模具可以移动以限定一空间，多余可膨胀材料的区域能够成型进入所述空间，所述空间位于临近所述折叠区域处；

其中所述砧能够控制使得在多余可膨胀材料的所述区域形成之后所述砧能够移动，以将多余可膨胀材料的所述区域压缩为膨胀材料的所述主体，使得所述折叠区域具有在此成型的浓缩体积的可膨胀材料。