CN110406784B - 运输箱用回弹稳定的非织造材料缓冲衬垫及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种运输箱用回弹稳定的非织造材料缓冲衬垫及其制造方法，非织造材料缓冲衬垫包括缓冲衬垫基体，缓冲衬垫基体采用一种非织造材料制成单基体，或采用两种非织造材料制成两种复合基体，所述非织造材料包括3D直立棉、硬质棉和针刺棉；通过自驱动平带张紧式平压装置，进行了缓冲衬垫基体的持续压缩回弹稳定工艺处理，具有了稳定的缓冲性能；冲衬垫基体外部设有包覆层，所述包覆层采用塑料膜、薄无纺布或机织布，包覆层采用热粘结方式包覆在缓冲衬垫基体的整个外表面，或仅包覆在缓冲衬垫基体的上下表面。本发明具有原材料种类多取材方便，缓冲性能好，环保，成本低廉等优点。
Description
技术领域
本发明涉及运输包装与物流装备技术领域，尤其是一种运输箱回弹稳定的用非织造材料缓冲衬垫及其制造方法。
背景技术
运输包装包括硬包装、软包装、阻隔材料、填充材料及缓冲材料等。运输包装采用的最终方案取决于产品易损度、重量、运输和操作环境、批量大小等因素，而缓冲材料是最为重要的基础材料。
运输包装上常用的缓冲材料有：聚苯乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、聚丙烯泡沫塑料、瓦楞纸板、蜂窝纸板、气泡膜、海绵、散装材料(又称为无定形材料，主要有塑料丝条、纸丝条、木丝条、泡沫块、草叶类等)、以及各类橡胶材料。其中，泡沫塑料(又称为海绵)加工过程有污染，没法回收加工，丢弃不降解、燃烧污染大；回收的纸质材料再利用过程污染较大、成本高；橡胶材料原来单一，回收成本高。因此本领域目前缺少环保性能优良的缓冲材料。
非织造材料(俗称无纺布)是不需要纺纱织布而形成的织物，只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机排列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。原料品种多，有涤纶、丙纶、锦纶、生物纤维、复合纤维等；来源广泛，除了上述各类短纤维之外，服用纺织品、家用纺织品、产业用纺织品的加工边角料和废弃物提取的纤维，均可以作为其原料来源。
而非织造材料废弃物的回收加工更方便，经开清棉后从新变成纤维，添加一定数量新的长纤维，可再加工成非织造材料。因此，非织造材料不仅原材料回收利用性好，而且生产过程环保；非织造材料工艺简单，且生产成本低。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种运输箱用回弹稳定的非织造材料缓冲衬垫及其制造方法。用非织造材料缓冲衬垫，替代泡沫塑料、瓦楞纸板、蜂窝纸板、气泡膜等材料的缓冲衬垫，可广泛适用于瓦楞纸箱、塑料周转箱及其他的运输箱、运输柜中，从而既满足缓冲要求，又提高环保性能，同时节约生产成本。
本发明所采用的技术方案如下：
一种运输箱用回弹稳定的非织造材料缓冲衬垫，包括缓冲衬垫基体，缓冲衬垫基体采用一种非织造材料制成单基体，或采用两种非织造材料制成两种复合基体，所述非织造材料包括3D直立棉、硬质棉和针刺棉；冲衬垫基体外部设有包覆层，所述包覆层采用塑料膜、薄无纺布或机织布，包覆层采用热粘结方式包覆在缓冲衬垫基体的整个外表面，或仅包覆在缓冲衬垫基体的上下表面。
作为上述技术方案的进一步改进：
采用一种非织造材料制成的缓冲衬垫基体的结构为：包括分别采用同一缓冲性能的3D直立棉、硬质棉或针刺棉制成的单基体，或者分别采用两种缓冲性能的3D直立棉、硬质棉或针刺棉制成的一种复合基体。
包覆层采用塑料膜或薄无纺布从上下两侧包覆在缓冲衬垫基体的整个外表面，并在相接的接缝处采用热封加工成整体；包覆层采用机织布从上下两侧包覆在缓冲衬垫基体的整个外表面，并在相接的接缝处采用缝制加工成整体。
包覆层采用塑料膜或薄无纺布包覆在缓冲衬垫基体的上下表面；塑料膜采用低温塑料膜或非低温塑料膜，所述低温塑料膜为PP膜、低熔点EVA膜或低熔点PE膜。
采用塑料膜中的低温塑料膜或薄无纺布包覆在缓冲衬垫基体的上下表面的非织造材料缓冲衬垫的结构为：将缓冲衬垫基体和包覆层整体热模压定型加工成带凹坑的平板形状，所述凹坑为圆柱体、长方体或正方体形状。
所述缓冲衬垫基体的纤维原料包括未加工或回收类型纤维和/或聚酯纤维和/或合成纤维和/或天然纤维和/或可热成型纤维以及混合纤维。
一种运输箱用回弹稳定的非织造材料缓冲衬垫的制造方法：
同一缓冲性能的3D直立棉、硬质棉或针刺棉加工单基体的方法，采用自驱动平带张紧式平压装置持续压缩回弹稳定工艺，具体分别为：
3D直立棉加工方法：纤维原料经粗开松、大仓混棉、精开松、喂棉、梳理、铺网、折叠成型、热风烘箱定型、冷却、牵伸或不牵伸、自驱动平带张紧式平压装置持续压缩回弹稳定、切边收卷；
硬质棉加工方法：纤维原料经开松、大仓混棉、喂棉、梳理、铺网、预针刺、前针刺、后针刺、热风烘箱定型、冷却、自驱动平带张紧式平压装置持续压缩回弹稳定、切边收卷；
针刺棉加工方法：纤维原料经开松、大仓混棉、喂棉、梳理、铺网、针刺、热风烘箱定型、冷却、自驱动平带张紧式平压装置持续压缩回弹稳定、切边收卷；
所述采用自驱动平带张紧式平压装置持续压缩回弹稳定工艺：在自驱动平带张紧式平压装置里压缩，至缓冲衬垫基体1厚度小于等于压缩前厚度的70％，压缩变形的持续时间是4-9秒。
采用两种非织造材料制成两种复合基体的加工方法为：
在针刺棉与硬质棉、3D直立棉与硬质棉、或针刺棉与3D直立棉的接触面上，均匀撒上低熔点高分子材料粉，或利用混杂在两种非织造材料里的低熔点纤维，在烘箱里将两种非织造材料热熔复合在一起；或采用针刺深度超过上层材料厚度，将上层材料中的纤维绞合到下层材料的纤维中的复合方法，将两种非织造材料针刺复合在一起；
采用具有两种缓冲性能的3D直立棉加工成一种复合基体的方法与采用两种非织造材料制成两种复合基体的加工方法相同。
缓冲衬垫基体与包覆层采用非化学粘结包覆的三种加工方法分别为：
第一种：在缓冲衬垫基体切割、塑料膜或薄无纺布裁剪后，塑料膜或薄无纺布从上下两侧将缓冲衬垫基体的外表面包覆好后，缓冲衬垫基体与塑料膜或薄无纺布之间没有粘结，在缓冲衬垫基体四周一圈，将机塑料膜或薄无纺布在接缝处热封在一起；
第二种：在缓冲衬垫基体切割、塑料膜或薄无纺布裁剪后，塑料膜或薄无纺布包覆在缓冲衬垫基体的上下表面，在缓冲衬垫基体与塑料膜或薄无纺布之间均匀撒上低熔点高分子材料粉，或利用混杂在缓冲衬垫基体或薄无纺布里的低熔点纤维，在烘箱里将缓冲衬垫基体的上下表面与塑料膜或薄无纺布热熔复合在一起；针对采用薄无纺布或塑料膜中的低温塑料膜的包覆层，在烘箱里加热到低熔点高分子材料或低熔点纤维的熔点以上，且是包覆层和缓冲衬垫基体的玻璃化温度和软化温度之间的定型温度。
第三种：在缓冲衬垫基体1切割、机织布裁剪后，将机织布分别从上下两侧包覆在缓冲衬垫基体的整个外表面，并在缓冲衬垫基体四周周边，将机织布在接缝处缝制在一起。
所述低熔点高分子材料粉为PP粉、低熔点EVA粉或低熔点PET粉；所述低熔点纤维为单一组分的聚丙烯纤维、聚酯纤维或聚酰胺纤维，或复合组分的PE/PP纤维或LMPET/PET或PE/PET纤维。
作为上述技术方案的进一步改进：
低熔点高分子材料粉为PP粉、低熔点EVA粉或低熔点PET粉；低熔点纤维为单一组分的聚丙烯纤维、聚酯纤维或聚酰胺纤维，或复合组分的PE/PP纤维或LMPET/PET或PE/PET纤维。
一种运输箱用回弹稳定的非织造材料缓冲衬垫的制造方法所运用的自驱动平带张紧式平压装置，
包括上框架，其下方设有对应的下框架；
所述上框架的结构为：
包括两块间隔设置的上壁板，两块上壁板之间通过多根长支撑杆固定连接成整体，两块上壁板之间通过大菱形挂壁带座轴承安装有上主动大筒，通过小菱形挂壁带座轴承安装二曲柄驱动轴，二曲柄驱动轴的两端各连接一个曲柄，两个曲柄的端部分别与两个连杆的一端通过销轴形成铰链连接，两个连杆之间的另一端通过小菱形挂壁带座轴承安装移动从动小筒；位于移动从动小筒两端的两块上壁板内侧均通过导杆支架安装一根长导杆，每个长导杆上通过直线轴承座安装带座轴承，所述移动从动小筒两端的轴段伸出连杆后，分别和两个所述带座轴承连接；移动从动小筒两端轴段上套有小套筒，小套筒在小菱形挂壁带座轴承内圈、直线轴承座内圈之间轴向的位置；
两块上壁板之间的顶部固定一个开槽H形横梁，其中部通过一个大菱形挂壁带座轴承安装长丝杆，长丝杠通过其上旋接的丝杠螺母与一个长U形提升架连接，丝杠螺母固定在长U形提升架的中部，长U形提升架的两端穿过开槽H形横梁后，通过小菱形挂壁带座轴承安装一个上张紧筒；位于上张紧筒两端的两块上壁板外侧均通过导杆支架固定安装一根中导杆，每个中导杆也通过直线轴承座安装带座轴承，所述上张紧筒两端轴段伸出长U形提升架两端后，分别和两个带座轴承连接；
还包括平带，平带在上主动大筒、移动从动小筒和上张紧筒外面绕过，长丝杠旋转带动长U形提升架和上张紧筒上下平移运动、张紧平带；
所述下框架的结构为：包括两块间隔设置的、与所述上壁板对应设置的下壁板，两块下壁板之间也通过多根长支撑杆固定连接成整体；两块下壁板之间通过轴承装置安装固定从动小筒，两块下壁板之间还安装有下主动大筒及下张紧筒，平带在下主动大筒、固定从动小筒外面绕过，下张紧筒从平带外侧张紧；下主动大筒和上主动大筒的安装结构相同，下张紧筒和上张紧筒安装结构相同，包括分别与中导杆、长U形提升架及长丝杠对应的短导杆、短U形提升架和短丝杠；
每个下壁板上设有两根导柱，每个上壁板上设有与所述导柱间隙配合的耐磨块；两个下壁板外侧各固定一个箱体，两块上壁板外侧各固定一个厚板，两个厚板和两个箱体分别对称设置，同一侧箱体和厚板中同时穿设一根中丝杠，其下段是轴段，并通过第二大联轴器与安装在箱体底面的第二伺服电机连接，两个大菱形挂壁带座轴承固定在同一个箱体，两个大菱形挂壁带座轴承内圈靠大套筒调整轴承的轴向间隙。
作为上述技术方案的进一步改进：
其中一块上壁板的外侧通过短支撑杆支撑安装有小壁板，其外侧间隔安装有带蜗轮蜗杆减速器步进电机和第一伺服电机，上主动大筒通过第一大联轴器与所述第一伺服电机连接，二曲柄驱动轴通过小联轴器与所述带蜗轮蜗杆减速器步进电机连接，连杆与曲柄之间间隔处安装有耐磨垫片；
开槽H形横梁的通过螺钉将圆盖和大菱形挂壁带座轴承内圈与长丝杠轴向固定。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，非织造材料基体种类多，工艺与参数形成的克重与厚度变化大，从而缓冲性能范围广，适应性好；
本发明非织造材料基体的环保性好，可以回收、提取纤维，继续加工非织造材料，且回收提取加工过程无污染、耗能少，而废纸回收纸纤维过程产生大量污水、耗费大量能源；非织造材料无污染，加工过程也没有污染；
本发明非织造材料基体采用了持续压缩回弹稳定工艺处理，从而具有稳定的缓冲性能；
纤维原材料来源很广，成本低廉。
附图说明
图1为本发明3D直立棉外表面包覆塑料膜并采用周边热封结构的剖视图。
图2为本发明硬质棉上下面包覆无纺布结构的剖视图。
图3为本发明针刺棉外表面包覆机织布并采用周边缝制结构的剖视图。
图4为本发明针刺棉与硬质棉复合成两种复合基体结构的剖视图。
图5为本发明3D直立棉与硬质棉复合成两种复合基体结构的剖视图。
图6为本发明两种不同缓冲性能的3D直立棉复合成一种复合基体结构的剖视图。
图7为本发明热模压定型表面具有凹坑的非织造材料缓冲衬垫的剖视图。
图8为本发明热模压定型表面具有凹坑的非织造材料缓冲衬垫的主视图。
图9为本发明自驱动平带张紧式平压装置A-A剖主视图。
图10为图9中B-B旋转剖俯视图。
图11为图9中C-C阶梯剖左视图。
图12为图9中D-D剖右视图。
图13为本发明自驱动平带张紧式平压装置的右极限位置图。
图中：1、缓冲衬垫基体，1a、3D直立棉；1b、硬质棉；1c、针刺棉；1d、两种复合基体；1e、一种复合基体；2、包覆层；2a、塑料膜；2b、薄无纺布；2c、机织布；1a1、缓冲体一；1a2、缓冲体二；11、平带；12、上主动大筒；13、长支撑杆；14、移动从动小筒；15、上壁板；16、上张紧筒；17、带座轴承；18、直线轴承座；19、中导杆；20、导杆支架；21、下壁板；22、丝杠螺母；23、长丝杠；24、长U形提升架；25、圆盖；26、开槽H形横梁；27、导柱；28、耐磨块；29、固定从动小筒；30、短导杆；31、短U形提升架；32、短丝杠；33、长导杆；34、小套筒；35、小菱形挂壁带座轴承；36、大菱形挂壁带座轴承；37、小联轴器；38、带蜗轮蜗杆减速器步进电机；39、第一伺服电机；40、小壁板；41、第一大联轴器；42、短支撑杆；43、连杆；44、耐磨垫片；45、曲柄；46、二曲柄驱动轴；47、厚板；48、中丝杠；49、箱体；50、大套筒；51、第二伺服电机；52、第二大联轴器；53、下主动大筒；54、下张紧筒。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
本实施例的运输箱用回弹稳定的非织造材料缓冲衬垫，采用的3D直立棉，俗称立绵，又称为弹力棉、垂直弹性无纺布，是一种不同于传统的针织方式，而是用特有的方法使一群纤维组合在一起从而形成的一种新型的环保型非织造立体材料。最大的特点是纤维的排列方式和铺网方式。材料具有如海绵状的三维立体构造的直立纤维网结构。纤维集合体可以获得最大的弹性和抗压性能。可循环回收使用，轻质感，阻燃性能强，应用前景广阔，广泛运用于文胸模杯，床垫、沙发、座椅等填充垫材，也作为飞机、高铁、汽车内饰，医疗用品的垫材。
硬质棉是一种由硬度较高的聚酯纤维和低熔点纤维通过梳理、铺网、烘房匀称受热定型而成。坚固、好用，极易加工。在生产过程中不添加任何助剂、粘胶剂，所以产品无任何污染，且材料也是再生纤维，可以回收利用。主要应用于火车座垫棉、硬床垫。
针刺棉就是不经过纺织，直接将纤维用针刺成絮片的一种产品，常作为服装保暖夹层。极易加工，更便于循环回收使用。针刺棉的用途相当广泛，除了服装外，室内装饰用的墙布也用针刺棉作底基材料。
3D直立棉、普通非织造材料(硬质棉、针刺棉等)、海绵(泡沫塑料)的结构分别为立体纤维状结构、平面纤维状结构、连续的泡状结构，其特点如表1所示。
表1 3D直立棉、普通非织造材料和海绵的特点对比
如图1-图3和图4-图6所示，本实施例的运输箱用回弹稳定的非织造材料缓冲衬垫，包括缓冲衬垫基体1，缓冲衬垫基体1采用本实施例的非织造材料制成单基体，或采用任意两种非织造材料制成的两种复合基体1d，非织造材料包括3D直立棉1a、硬质棉1b和针刺棉1c；冲衬垫基体1外部设有包覆层，包覆层采用塑料膜2a、薄无纺布2b或机织布2c，包覆层采用热粘结方式包覆在缓冲衬垫基体1的整个外表面，或仅包覆在缓冲衬垫基体1的上下表面。
如图1-图3所示，采用一种非织造材料制成的缓冲衬垫基体1的结构为：包括分别采用同一缓冲性能的3D直立棉1a、硬质棉1b或针刺棉1c制成的单基体，或者分别采用两种缓冲性能的3D直立棉1a、硬质棉1b或针刺棉1c制成的一种复合基体1e。
包覆层采用塑料膜2a或薄无纺布2b从上下两侧包覆在缓冲衬垫基体1的整个外表面，并在相接的接缝处采用热封加工成整体；包覆层采用机织布2c从上下两侧包覆在缓冲衬垫基体1的整个外表面，并在相接的接缝处采用缝制加工成整体。
包覆层采用塑料膜2a或薄无纺布2b包覆在缓冲衬垫基体1的上下表面；塑料膜2a采用低温塑料膜或非低温塑料膜，低温塑料膜为PP膜、低熔点EVA膜或低熔点PE膜。
如图7和图8所示，采用塑料膜2a中的低温塑料膜或薄无纺布2b包覆在缓冲衬垫基体1的上下表面的非织造材料缓冲衬垫的结构为：将缓冲衬垫基体1和包覆层整体热模压定型加工成带凹坑的平板形状，凹坑为圆柱体、长方体或正方体形状。
缓冲衬垫基体1的纤维原料包括未加工或回收类型纤维和/或聚酯纤维和/或合成纤维和/或天然纤维和/或可热成型纤维以及混合纤维。
本实施例的一种运输箱用回弹稳定的非织造材料缓冲衬垫的制造方法：
采用同一缓冲性能的3D直立棉1a、硬质棉1b或针刺棉1c加工单基体的方法，采用自驱动平带张紧式平压装置持续压缩回弹稳定工艺，具体分别为：
3D直立棉1a加工方法：纤维原料经粗开松、大仓混棉、精开松、喂棉、梳理、铺网、折叠成型、热风烘箱定型、冷却、牵伸或不牵伸、自驱动平带张紧式平压装置持续压缩回弹稳定、切边收卷；
硬质棉1b加工方法：纤维原料经开松、大仓混棉、喂棉、梳理、铺网、预针刺、前针刺、后针刺、热风烘箱定型、冷却、自驱动平带张紧式平压装置持续压缩回弹稳定、切边收卷；
针刺棉1c加工方法：纤维原料经开松、大仓混棉、喂棉、梳理、铺网、针刺、热风烘箱定型、冷却、自驱动平带张紧式平压装置持续压缩回弹稳定、切边收卷。
缓冲衬垫基体1的持续压缩回弹稳定工艺：缓冲衬垫基体1的压缩变形率是等于或小于其原厚度的70％(即在自驱动平带张紧式平压装置里压缩时的缓冲衬垫基体1厚度等于或小于其进入装置之前、未压缩的原始厚度的70％)、压缩变形的持续时间是4-9秒。
采用任意两种非织造材料制成两种复合基体1d的加工方法为：
在针刺棉1c与硬质棉1b、3D直立棉1a与硬质棉1b、或针刺棉1c与3D直立棉1a的接触面上，均匀撒上低熔点高分子材料粉，或利用混杂在两种非织造材料里的低熔点纤维，在烘箱里将两种非织造材料热熔复合在一起；或采用针刺深度超过上层材料厚度，将上层材料中的纤维绞合到下层材料的纤维中的复合方法，将两种非织造材料针刺复合在一起；
采用两种缓冲性能的3D直立棉1a加工成本实施例的一种复合基体1e的方法与采用两种非织造材料制成两种复合基体1d的加工方法相同。
如图6所示，将具有不同缓冲性能的3D直立棉1a：缓冲体一1a1和缓冲体二1a2加工成的一种复合基体1e。
缓冲衬垫基体1与包覆层采用非化学粘结包覆的三种加工方法分别为：
第一种：在缓冲衬垫基体1切割、塑料膜2a或薄无纺布2b裁剪后，塑料膜2a或薄无纺布2b从上下两侧将缓冲衬垫基体1的外表面包覆好后，缓冲衬垫基体1与塑料膜2a或薄无纺布2b之间没有粘结，在缓冲衬垫基体1四周一圈，将机塑料膜2a或薄无纺布2b在接缝处热封在一起；
第二种：在缓冲衬垫基体1切割、塑料膜2a或薄无纺布2b裁剪后，塑料膜2a或薄无纺布2b包覆在缓冲衬垫基体1的上下表面，在缓冲衬垫基体1与塑料膜2a或薄无纺布2b之间均匀撒上低熔点高分子材料粉，或利用混杂在缓冲衬垫基体1或薄无纺布2b里的低熔点纤维，在烘箱里将缓冲衬垫基体1的上下表面与塑料膜2a或薄无纺布2b热熔复合在一起；针对采用薄无纺布2b或塑料膜2a中的低温塑料膜的包覆层，在烘箱里加热到低熔点高分子材料或低熔点纤维的熔点以上，且是包覆层和缓冲衬垫基体1的玻璃化温度和软化温度之间的定型温度，160-200℃。
第三种：在缓冲衬垫基体1切割、机织布2c裁剪后，将机织布2c分别从上下两侧包覆在缓冲衬垫基体1的整个外表面，并在缓冲衬垫基体1四周周边，将机织布2c在接缝处缝制在一起。
低熔点高分子材料粉为PP粉、低熔点EVA粉或低熔点PET粉；所低熔点纤维为单一组分的聚丙烯纤维、聚酯纤维或聚酰胺纤维，或复合组分的PE/PP纤维或LMPET/PET或PE/PET纤维。
如图9-13所示的持续压缩回弹稳定工艺的自驱动平带张紧式平压装置的结构：
包括上框架，其下方设有对应的下框架；
上框架的结构为：
包括两块间隔设置的上壁板15，两块上壁板15之间通过多根长支撑杆13固定连接成整体，两块上壁板15之间通过大菱形挂壁带座轴承36安装有上主动大筒12，通过小菱形挂壁带座轴承35安装二曲柄驱动轴46，二曲柄驱动轴46的两端各连接一个曲柄45，两个曲柄45的端部分别与两个连杆43的一端通过销轴形成铰链连接，两个连杆43之间的另一端通过小菱形挂壁带座轴承35安装移动从动小筒14；位于移动从动小筒14两端的两块上壁板15内侧均通过导杆支架20安装一根长导杆33，每个长导杆33上通过直线轴承座18安装带座轴承17，移动从动小筒14两端的轴段伸出连杆43后，分别和两个带座轴承17连接；移动从动小筒14两端轴段上套有小套筒34，小套筒34在小菱形挂壁带座轴承35内圈、直线轴承座18内圈之间轴向的位置；
两块上壁板15之间的顶部固定一个开槽H形横梁26，其中部通过一个大菱形挂壁带座轴承36安装长丝杆23，长丝杠23通过其上旋接的丝杠螺母22与一个长U形提升架24连接，丝杠螺母22固定在长U形提升架24的中部，长U形提升架24的两端穿过开槽H形横梁26后，通过小菱形挂壁带座轴承35安装一个上张紧筒16；位于上张紧筒16两端的两块上壁板15外侧均通过导杆支架20固定安装一根中导杆19，每个中导杆19也通过直线轴承座18安装带座轴承17，上张紧筒16两端轴段伸出长U形提升架24两端后，分别和两个带座轴承17连接；
还包括平带11，平带11在上主动大筒12、移动从动小筒14和上张紧筒16外面绕过，长丝杠23旋转带动长U形提升架24和上张紧筒16上下平移运动、张紧平带11；
下框架的结构为：包括两块间隔设置的、与上壁板15对应设置的下壁板21，两块下壁板21之间也通过多根长支撑杆13固定连接成整体；两块下壁板21之间通过轴承装置安装固定从动小筒29，两块下壁板21之间还安装有下主动大筒53及下张紧筒54，平带11在下主动大筒53、固定从动小筒29外面绕过，下张紧筒54从平带11外侧张紧；下主动大筒53和上主动大筒12的安装结构相同，下张紧筒54和上张紧筒16安装结构相同，包括分别与中导杆19、长U形提升架24及长丝杠23对应的短导杆30、短U形提升架31和短丝杠32；
每个下壁板21上设有两根导柱27，每个上壁板15上设有与导柱27间隙配合的耐磨块28；两个下壁板21外侧各固定一个箱体49，两块上壁板15外侧各固定一个厚板47，两个厚板47和两个箱体49分别对称设置，同一侧箱体49和厚板47中同时穿设一根中丝杠48，其下段是轴段，并通过第二大联轴器52与安装在箱体49底面的第二伺服电机51连接，两个大菱形挂壁带座轴承36固定在同一个箱体49，两个大菱形挂壁带座轴承36内圈靠大套筒50调整轴承的轴向间隙。
其中一块上壁板15的外侧通过短支撑杆42支撑安装有小壁板40，其外侧间隔安装有带蜗轮蜗杆减速器步进电机38和第一伺服电机39，上主动大筒12通过第一大联轴器41与第一伺服电机39连接，二曲柄驱动轴46通过小联轴器37与带蜗轮蜗杆减速器步进电机38连接，连杆43与曲柄45之间间隔处安装有耐磨垫片44；
开槽H形横梁26的通过螺钉将圆盖25和大菱形挂壁带座轴承36内圈与长丝杠23轴向固定。
上述自驱动平带张紧式平压装置在实施过程中：
前后两块上壁板15在三根长支撑杆13和螺母固定下组成一个整体的上框架，小壁板40在四根短支撑杆42和螺母固定下、与上框架形成一个整体；前后两块矩形的下壁板21也在三根长支撑杆13和螺母固定下组成一个整体的下框架；
上框架装配结构：平带11在上主动大筒12、移动从动小筒14和上张紧筒16外面绕过，上主动大筒12通过第一大联轴器41与第一伺服电机39联结，第一伺服电机39固定在小壁板40外侧，上主动大筒12两端各装有一个大菱形挂壁带座轴承36，两个大菱形挂壁带座轴承36分别固定在前后的上壁板15上；
带蜗轮蜗杆减速器步进电机38也固定在小壁板40外侧，通过小联轴器37与二曲柄驱动轴46联结，二曲柄驱动轴46两端靠小菱形挂壁带座轴承35支撑，两个小菱形挂壁带座轴承35分别固定在前后的上壁板15上，二曲柄驱动轴46联结两端分别装有两个曲柄45，两个曲柄45靠二曲柄驱动轴46上的平键传动、靠紧定螺钉轴向固定，两个曲柄45分别与两个连杆43通过销轴形成铰链联结，连杆43与曲柄45之间有耐磨垫片44间隔；
两个连杆43的另一端均装有小菱形挂壁带座轴承35，两个小菱形挂壁带座轴承35的内圈中装有移动从动小筒14的轴段，移动从动小筒14两端轴段最外处装有两个带座轴承17，带座轴承17安装在直线轴承座18上，移动从动小筒14两端轴段上套有小套筒34，小套筒34在小菱形挂壁带座轴承35内圈、直线轴承座18内圈之间轴向位置，长导杆33在直线轴承座18中导向，长导杆33两端由导杆支架20固定在上壁板15上；通过曲柄滑块机构，移动从动小筒14左右长距离移动，同时移动从动小筒14与连杆43的联结是小菱形挂壁带座轴承35，移动从动小筒14与直线轴承座18的联结是带座轴承17，因此移动从动小筒14随平带11轻松转动；
开槽H形横梁26固定在上壁板15上，长U形提升架24的二头部穿过开槽H形横梁26上的槽，长U形提升架24的二头部各装有一个小菱形挂壁带座轴承35，小菱形挂壁带座轴承35的内圈中装有上张紧筒16的轴段，上张紧筒16两端轴段最外处装有两个带座轴承17，带座轴承17安装在直线轴承座18上，中导杆19在直线轴承座18中导向，中导杆19两端由导杆支架20固定在上壁板15上；开槽H形横梁26上装有一个大菱形挂壁带座轴承36，大菱形挂壁带座轴承36内圈中装在长丝杠23的轴段，螺钉将圆盖25和大菱形挂壁带座轴承36内圈与长丝杠23轴向固定，长丝杠23的丝杠螺母22固定在长U形提升架24正中间，长丝杠23最上段是扳手接触的四方体；长丝杠23旋转带动长U形提升架24和上张紧筒16上下平移运动、张紧了平带11，上张紧筒16与长U形提升架24的联结是小菱形挂壁带座轴承35，上张紧筒16与直线轴承座18的联结是带座轴承17，因此上张紧筒16随平带11轻松转动；
下框架的装配结构：两块下壁板21之间通过轴承装置安装固定从动小筒29，两块下壁板21之间还安装有下主动大筒53及下张紧筒54，平带11在下主动大筒53、固定从动小筒29外面绕过，下张紧筒54从平带11外侧张紧；下主动大筒53和上主动大筒12的安装结构相同，下张紧筒54和上张紧筒16安装结构相同，包括分别与中导杆19、长U形提升架24及长丝杠23对应的短导杆30、短U形提升架31和短丝杠32；
每个下壁板21上设有两根导柱27，每个上壁板15上设有与所述导柱27间隙配合的耐磨块28；两个下壁板21外侧各固定一个箱体49，两块上壁板15外侧各固定一个厚板47，两个厚板47和两个箱体49分别对称设置，同一侧箱体49和厚板47中同时穿设一根中丝杠48，其下段是轴段，并通过第二大联轴器52与安装在箱体49底面的第二伺服电机51连接，两个大菱形挂壁带座轴承36固定在同一个箱体49，两个大菱形挂壁带座轴承36内圈靠大套筒50调整轴承的轴向间隙。
持续压缩回弹稳定工艺的自驱动平带张紧式平压装置的工作原理：
上下各有一圈平带11组成平带传输系统，上主动大筒12和下主动大筒54安装和驱动结构相同，转动反向且同步；加工过程中，缓冲衬垫基体1夹在上框架和下框架的两个平带11形成的平行平面之间被压缩，从左到右的工艺移动速度等于上主动大筒12和下主动大筒54上平带11径向最外处的线速度；缓冲衬垫基体1的工艺移动速度快或者压缩变形的持续时间长，则通过增加上圈平带11平行平面的工作长度(调节范围为图13中S的尺寸)来实现，即带蜗轮蜗杆减速器步进电机38驱动，对称两个曲柄滑块机构的曲柄驱动滑块、滑块带动移动从动小筒14向右移动到位，再调节上张紧筒16向上移动、可以使平带11张紧，其蜗轮蜗杆减速器具有自锁功能；
通过两个第二伺服电机51同步转动、驱动二根中丝杠48，上框架在四根导柱27导向下上下平移，调节两个平行的平带11的间距，从而满足上料和不同厚度缓冲衬垫基体1的工艺要求。
本发明的设计原理：
非织造材料缓冲性能的影响因素：①原料有不同种类(如涤纶、锦纶、丙纶、功能性等)纤维，②同种类纤维有不同质构(空心、皮芯等)、不同形态(直线状、螺旋状等)、不同纤度(直径)、不同长度，③不同的种类、质构、纤度、长度的纤维按照配比混用；④添加或不添加各种低熔点材料作为粘结剂；⑤采用不同工艺、不同工艺参数(铺网方式、铺网厚度、针刺密度、针刺速度等)生产出的不同织构(立体纤维状结构、平面纤维状结构)、不同的克重(单位面积的重量)与厚度的非织造材料。
基于试验分析的非织造材料缓冲衬垫设计原理：
柔性泡沫聚合材料具有较好的回弹稳定性，为满足缓冲衬垫的回弹稳定性要求，非织造材料定应变循环压缩试验：按照低密度(<250KG/m2)软质泡沫聚合材料压缩应力应变特性测试(参考标准ISO3386/1:1986，柔性泡沫聚合材料；压缩时的应力应变特性测定；第1部分：低密度材料)，试验材料回弹稳定后的厚度值，以此作为评价材料回弹性能指标。
因此，不同于现有的非织造材料的加工工艺，本发明缓冲衬垫的改进措施之一是三种非织造材料单基体3D直立棉(1a)、硬质棉(1b)或针刺棉(1c)都增加了本发明特有的持续压缩回弹稳定工艺，使回弹稳定后才能作为非织造材料缓冲衬垫基体1。即根据回弹稳定后的厚度，不是采用连续的多辊辊压装置(因为圆柱形辊子不能持续加压，在每对辊压之外的非织造材料会回弹)，而是采用自驱动平带张紧式平压装置，在工艺上可调整张紧平带加压的压力和持续时间等参数，从而满足非织造材料缓冲衬垫的回弹稳定性要求。
再按照国家标准GB/T 4857.2-2005(包装运输包装件基本试验第2部分：温湿度调节处理)温湿度预处理，以及国家标准GB/T 8168-2008(包装用缓冲材料静态压缩试验方法)测量应力-应变图。
根据《物流运输包装设计(第二版)》的内容，缓冲材料单位厚度所吸收的变形能与外力F的比值被定义为此种材料的缓冲效率用以反映缓冲材料的性能，但缓冲效率的倒数即缓冲系数则在缓冲包装设计过程中使用较为广泛，根据不同的试验方法则会得到不同的缓冲系数，此次试验为静态压缩试验因此得到的是静态缓冲系数。静态缓冲系数只与材料的缓冲性能和结构尺寸有关：C＝σm/E0，其中，σm为缓冲材料所受静应力σm＝Gcmg/A，E0为缓冲材料单位体积的变形能。利用MATLAB中cumtrapz梯形求积分函数，对应力-应变图曲线求定积分，算出对应区间曲线下的面积，得到材料缓冲系数值、缓冲系数-静应力曲线图。
已知内装物脆值Gc及内装物跌落高度h下，可计算出所选缓冲材料的最小厚度：t＝C*h/Gc。由此式可看出，若要对某种一定脆值的内装物进行缓冲材料的选择，在Gc与h值一定，不同缓冲材料在能承受最大静应力的前提下缓冲系数C值不同其则所需的厚度不同。
本发明的硬质棉1b刚度最大、适合密度大的货品(如玻璃瓶、陶瓷等重而脆的货品)缓冲，针刺棉1c刚度最小、适合密度小的货品(如饼干、酥饼等轻而脆的货品)，3D直立棉1a的刚度范围大，适合面广。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (4)
1.一种运输箱用回弹稳定的非织造材料缓冲衬垫的制造方法，其特征在于：所述非织造材料缓冲衬垫包括缓冲衬垫基体(1)，缓冲衬垫基体(1)采用一种非织造材料制成单基体，所述非织造材料包括3D直立棉(1a)、硬质棉(1b)和针刺棉(1c)；缓冲衬垫基体(1)外部设有包覆层，所述包覆层采用塑料膜(2a)、薄无纺布(2b)或机织布(2c)，包覆层采用热粘结方式包覆在缓冲衬垫基体(1)的整个外表面，或仅包覆在缓冲衬垫基体(1)的上下表面；
同一缓冲性能的3D直立棉(1a)、硬质棉(1b)或针刺棉(1c)加工单基体的方法，采用自驱动平带张紧式平压装置持续压缩回弹稳定工艺，具体分别为：
3D直立棉(1a)加工方法：纤维原料依次经粗开松、大仓混棉、精开松、喂棉、梳理、铺网、折叠成型、热风烘箱定型、冷却、牵伸或不牵伸，再采用自驱动平带张紧式平压装置持续压缩回弹稳定工艺回弹稳定，然后切边收卷；
硬质棉(1b)加工方法：纤维原料经开松、大仓混棉、喂棉、梳理、铺网、预针刺、前针刺、后针刺、热风烘箱定型、冷却，再采用自驱动平带张紧式平压装置持续压缩回弹稳定工艺回弹稳定，然后切边收卷；
针刺棉(1c)加工方法：纤维原料经开松、大仓混棉、喂棉、梳理、铺网、针刺、热风烘箱定型、冷却、再采用自驱动平带张紧式平压装置持续压缩回弹稳定工艺回弹稳定，然后切边收卷；
所述采用自驱动平带张紧式平压装置持续压缩回弹稳定工艺：在自驱动平带张紧式平压装置里压缩，至缓冲衬垫基体(1)厚度小于等于压缩前厚度的70％，压缩变形的持续时间是4-9秒；亦即，缓冲衬垫基体(1)在张紧的上、下二根同步的平带(11)形成的平行平面里被这二根平带(11)持续压缩、并随二根同步的平带(11)移动；结构上的厚度，即上、下二根平带(11)之间距离是可调节的，工艺结构上的持续时间是可调节的；
所述自驱动平带张紧式平压装置包括上框架，其下方设有对应的下框架；
所述上框架的结构为：
包括两块间隔设置的上壁板(15)，两块上壁板(15)之间通过多根长支撑杆(13)固定连接成整体，两块上壁板(15)之间通过大菱形挂壁带座轴承(36)安装有上主动大筒(12)，通过小菱形挂壁带座轴承(35)安装二曲柄驱动轴(46)，二曲柄驱动轴(46)的两端各连接一个曲柄(45)，两个曲柄(45)的端部分别与两个连杆(43)的一端通过销轴形成铰链连接，两个连杆(43)之间的另一端通过小菱形挂壁带座轴承(35)安装移动从动小筒(14)；位于移动从动小筒(14)两端的两块上壁板(15)内侧均通过导杆支架(20)安装一根长导杆(33)，每个长导杆(33)上通过直线轴承座(18)安装带座轴承(17)，所述移动从动小筒(14)两端的轴段伸出连杆(43)后，分别和两个所述带座轴承(17)连接；移动从动小筒(14)两端轴段上套有小套筒(34)，小套筒(34)在小菱形挂壁带座轴承(35)内圈、直线轴承座(18)内圈之间轴向的位置；
两块上壁板(15)之间的顶部固定一个开槽H形横梁(26)，其中部通过一个大菱形挂壁带座轴承(36)安装长丝杠(23)，长丝杠(23)通过其上旋接的丝杠螺母(22)与一个长U形提升架(24)连接，丝杠螺母(22)固定在长U形提升架(24)的中部，长U形提升架(24)的两端穿过开槽H形横梁(26)后，通过小菱形挂壁带座轴承(35)安装一个上张紧筒(16)；位于上张紧筒(16)两端的两块上壁板(15)外侧均通过导杆支架(20)固定安装一根中导杆(19)，每个中导杆(19)也通过直线轴承座(18)安装带座轴承(17)，所述上张紧筒(16)两端轴段伸出长U形提升架(24)两端后，分别和两个带座轴承(17)连接；
还包括平带(11)，平带(11)在上主动大筒(12)、移动从动小筒(14)和上张紧筒(16)外面绕过，长丝杠(23)旋转带动长U形提升架(24)和上张紧筒(16)上下平移运动、张紧平带(11)；
所述下框架的结构为：包括两块间隔设置的、与所述上壁板(15)对应设置的下壁板(21)，两块下壁板(21)之间也通过多根长支撑杆(13)固定连接成整体；两块下壁板(21)之间通过轴承装置安装固定从动小筒(29)，两块下壁板(21)之间还安装有下主动大筒(53)及下张紧筒(54)，平带(11)在下主动大筒(53)、固定从动小筒(29)外面绕过，下张紧筒(54)从平带(11)外侧张紧；下主动大筒(53)和上主动大筒(12)的安装结构相同，下张紧筒(54)和上张紧筒(16)安装结构相同，包括分别与中导杆(19)、长U形提升架(24)及长丝杠(23)对应的短导杆(30)、短U形提升架(31)和短丝杠(32)；
每个下壁板(21)上设有两根导柱(27)，每个上壁板(15)上设有与所述导柱(27)间隙配合的耐磨块(28)；两个下壁板(21)外侧各固定一个箱体(49)，两块上壁板(15)外侧各固定一个厚板(47)，两个厚板(47)和两个箱体(49)分别对称设置，同一侧箱体(49)和厚板(47)中同时穿设一根中丝杠(48)，其下段是轴段，并通过第二大联轴器(52)与安装在箱体(49)底面的第二伺服电机(51)连接，两个大菱形挂壁带座轴承(36)固定在同一个箱体(49)，两个大菱形挂壁带座轴承(36)内圈靠大套筒(50)调整轴承的轴向间隙；
其中一块上壁板(15)的外侧通过短支撑杆(42)支撑安装有小壁板(40)，其外侧间隔安装有带蜗轮蜗杆减速器步进电机(38)和第一伺服电机(39)，上主动大筒(12)通过第一大联轴器(41)与所述第一伺服电机(39)连接，二曲柄驱动轴(46)通过小联轴器(37)与所述带蜗轮蜗杆减速器步进电机(38)连接，连杆(43)与曲柄(45)之间间隔处安装有耐磨垫片(44)；
开槽H形横梁(26)的通过螺钉将圆盖(25)和大菱形挂壁带座轴承(36)内圈与长丝杠(23)轴向固定。
2.如权利要求1所述的运输箱用回弹稳定的非织造材料缓冲衬垫的种方法，其特征在于：所述缓冲衬垫基体(1)的纤维原料包括未加工或回收类型纤维和/或聚酯纤维和/或合成纤维和/或天然纤维和/或可热成型纤维以及混合纤维。
3.如权利要求1所述的运输箱用回弹稳定的非织造材料缓冲衬垫的制造方法，其特征在于：缓冲衬垫基体(1)与包覆层采用非化学粘结包覆的三种加工方法分别为：
第一种：在缓冲衬垫基体(1)切割、塑料膜(2a)或薄无纺布(2b)裁剪后，塑料膜(2a)或薄无纺布(2b)从上下两侧将缓冲衬垫基体(1)的外表面包覆好后，缓冲衬垫基体(1)与塑料膜(2a)或薄无纺布(2b)之间没有粘结，在缓冲衬垫基体(1)四周一圈，将机塑料膜(2a)或薄无纺布(2b)在接缝处热封在一起；
第二种：在缓冲衬垫基体(1)切割、塑料膜(2a)或薄无纺布(2b)裁剪后，塑料膜(2a)或薄无纺布(2b)包覆在缓冲衬垫基体(1)的上下表面，在缓冲衬垫基体(1)与塑料膜(2a)或薄无纺布(2b)之间均匀撒上低熔点高分子材料粉，或利用混杂在缓冲衬垫基体(1)或薄无纺布(2b)里的低熔点纤维，在烘箱里将缓冲衬垫基体(1)的上下表面与塑料膜(2a)或薄无纺布(2b)热熔复合在一起；针对采用薄无纺布(2b)或塑料膜(2a)中的低温塑料膜的包覆层，在烘箱里加热到低熔点高分子材料或低熔点纤维的熔点以上，且是包覆层和缓冲衬垫基体(1)的玻璃化温度和软化温度之间的定型温度；
第三种：在缓冲衬垫基体(1)切割、机织布(2c)裁剪后，将机织布(2c)分别从上下两侧包覆在缓冲衬垫基体(1)的整个外表面，并在缓冲衬垫基体(1)四周周边，将机织布(2c)在接缝处缝制在一起。
4.如权利要求1所述的运输箱用回弹稳定的非织造材料缓冲衬垫的制造方法，其特征在于：低熔点高分子材料粉为PP粉、低熔点EVA粉或低熔点PET粉；低熔点纤维为单一组分的聚丙烯纤维、聚酯纤维或聚酰胺纤维，或复合组分的PE/PP纤维或LMPET/PET或PE/PET纤维。
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