CN112048143B - 一种冷藏装置用包装材料及其包装装置和包装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷藏装置用包装材料及其包装装置和包装方法。本发明包括分散介质和分散相，分散介质为N,N‑二甲基丙烯酰胺与丙烯酸共聚物的水溶液；分散相为超细二氧化硅颗粒和碳纤维组成的混合物，分散相中超细二氧化硅颗粒和碳纤维的质量比为1：1‑1：2。本发明利用胀塑性非牛顿流体具有剪切变稠的特性，在受到外力作用的瞬间，胀塑性非牛顿流体的受力部位粘度会瞬间增加，产生与作用力相反的反作用力，同时其内部也会通过形变分解外部作用力，将外部作用力产生的能量转换为自身的弹性能和热能，以保护冷藏装置不受到巨大的外部作用力的影响，同时在外力去除后胀塑性非牛顿流体会恢复至原始状态，可回收再利用,避免了资源浪费。

Description

一种冷藏装置用包装材料及其包装装置和包装方法

技术领域

本发明属于冷藏装置包装防护的技术领域，特别是指一种冷藏装置用包装 材料及其包装装置和包装方法。

背景技术

当前，冰箱和冷柜等冷藏装置的包装通常是以多孔泡沫塑料作为保护材料， 以确保冷藏装置在运输过程中不因外力受损。但是，这种多孔泡沫塑料的抗冲 击强度较低，很容易受外力破损，失去保护功能。同时，在包装过程中，多孔 泡沫塑料是由很多块拼接而成，体积大，所占空间较大，而且，拼接操作繁琐， 无法对冷柜的整体进行全方面的保护。另外，这种多孔泡沫塑料在使用完毕之 后造成大量的废弃物，这些废弃物会造成白色污染，还可能引发火灾危险，资 源浪费严重，污染环境，还存在安全隐患，使用极不方便。

发明内容

本发明目的是提供一种冷藏装置用包装材料，旨在解决现有技术中冷藏装 置用多孔泡沫包装材料抗冲击强度低、容易造成白色污染和存在引发火灾危险 的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案予以实现：

在一个方面，本发明的一种冷藏装置用包装材料，包括分散介质和分散相， 所述分散介质为N,N-二甲基丙烯酰胺与丙烯酸共聚物的水溶液，其质量浓度为 10-20g/L，所述分散介质在包装材料中的质量百分含量为50-70％；所述分散相 为超细二氧化硅颗粒和碳纤维组成的混合物，所述分散相中超细二氧化硅颗粒 和碳纤维的质量比为1：1-1：2，所述分散相在包装材料中的质量百分含量为30-50％。

本发明以N,N-二甲基丙烯酰胺与丙烯酸共聚物水溶液为分散介质，这是疏 水缔合型高分子，对于高分子溶液而言，在外部剪切力作用下，高分子链被拉 伸和变形，导致分子链由分子内相互作用转变为分子链之间的相互作用，分子 的运动阻力增加，因而表现出剪切增稠的现象。本发明以超细二氧化硅颗粒和 碳纤维的质量比为1：1-1：2为分散相，分散相充分均匀地分散在溶液体系中， 从而得到一种胀塑性非牛顿流体。非牛顿流体是指剪应力与剪切应变之间不是 线性关系的流体，而胀塑性流体是非牛顿流体中的一种，是指流体的粘度会随 着剪切速率的增加而增加，绝大多数分散体系如悬浮液、乳胶、高分子—填料 体系等均有剪切变稠的行为。在分散体系中，当流体受到较大的剪切力作用时， 粒子发生重排，由紧密排列变成多孔性的疏松排列结构，连续相不能再充满粒 子间隙，粒子之间直接相接触，相对运动时阻力增加，因而局域粘度会瞬间增 加。本发明的这种胀塑性非牛顿流体在正常条件下非常柔软，具有粘弹性，但 当外界作用力突然作用于胀塑性非牛顿流体时，其与外界作用力接触处粘度会 瞬间增加，产生与外界作用力相应的反作用力，同时其内部也会通过形变分解 外部作用力，将外部作用力产生的能量转换为自身的弹性能和热能，以保护冷 藏装置不受到巨大的外部作用力的影响，同时在外力去除后胀塑性非牛顿流体 会恢复至原始状态。

可选地，所述超细二氧化硅颗粒的粒径大小为100-300nm。影响剪切增稠 的因素还有分散相含量、分散相粒径分布和分散相形态，相同分散相含量的分 散体系，分散相的粒径越小，比表面积越大，自由介质减少，体系更容易出现 剪切增稠的现象，与球形分散相相比较，非球形分散相更容易出现剪切变稠的 现象；同时，分散相的粒径太小，分散相容易团聚，分散效果变差。

可选地，所述N,N-二甲基丙烯酰胺与丙烯酸共聚物的分子量为2000-5000， 粘度为0.1-0.3Pa.S。当N,N-二甲基丙烯酰胺与丙烯酸共聚物的浓度在10g/L 时，其水溶液开始出现剪切变稠的特性，当剪切速率γC达到10³S^-1时，N,N- 二甲基丙烯酰胺与丙烯酸共聚物水溶液的粘度由0.01Pa.S以下迅速上升到 0.1Pa.S以上，并且随着N,N-二甲基丙烯酰胺与丙烯酸共聚物浓度的增加，剪 切变稠的特性越明显。

可选地，碳纤维的直径为5-8μm，长度为1-2mm。碳纤维作为一种增强材 料，在分散相中与超细二氧化硅颗粒匹配，提高了整个胀塑性非牛顿流体的强 度。

可选地，所述分散介质在包装材料中的质量百分含量为58-63％，所述分散 相在包装材料中的质量百分含量为37-42％。通过控制N,N-二甲基丙烯酰胺与丙 烯酸共聚物的分子量和粘度，以控制其所得的溶胀型非牛顿流体的剪切变稠特 性，从而控制所得包装材料的保护性能。

在另一个方面，本发明提出了一种冷藏装置用包装装置，包括顶盖、周壁 和底座，所述顶盖由金属材料制备而成，位于冷藏装置的顶部并能够遮盖冷藏 装置的顶部，与冷藏装置的顶部相适配；所述周壁位于冷藏装置的四周并能够 遮盖冷藏装置的四周，包括高强度纤维布制成的外层、弹性材料制成的骨架和 高强度纤维布制成的内层，所述外层和所述内层之间设有所述骨架，所述骨架 之间的空隙内填充有根据上面任意一项所述的冷藏装置用包装材料；所述底座 由金属材料制备而成，位于冷藏装置的底部并对冷藏装置的底部具有支撑作用， 与冷藏装置的底部相适配。

本发明的包装装置由三部分组成，顶盖和底座通常是采用高强度轻质铝合 金制作而成，顶盖的内部具有一个空腔，用于罩扣在冷藏装置的顶部；底座的 内部也具有一个空腔，冷藏装置放置该空腔内；周壁也由外层、骨架和内层三 部分组成，通常情况下，外层和内层是由具有阻燃性的高强度纤维布制作而成， 外层和内层之间具有中空腔体，与消防救生气垫材料相似，不仅强度高，还具 有阻燃效果，中空腔体用来填充本发明的包装材料即胀塑性非牛顿流体。包装 装置的尺寸与冷藏装置的尺寸相适应，所占空间比传统的泡沫塑料更小；中空 腔体中设置有高弹性的橡胶材料做成的骨架，骨架将中空腔体分割成不同空间， 以防止流体在重力作用下会沉积到周壁的底部，在周壁的上部和下部均有高强 度轻质量的铝合金作为支撑架,以确保装有胀塑性非牛顿流体的中空腔体不会 变形,保持该包装装置的稳定性。

可选地，所述底座和所述周壁固定连接，所述周壁上设有用于放置冷藏装 置的开口，所述周壁与所述顶盖为可拆卸式连接。周壁与底座相连接，两者是 一个整体，冷藏装置通过开口放置在底座上并被周壁所包裹，使冷藏装置的底 部和四周防护同步，操作方便。

进一步地，所述开口纵向设置并为两条，所述开口上设有拉链。周壁的两 侧通过高强度拉链相密封，在包装的过程中，只要将冷藏装置放置在底座上， 直接使用高强度拉链拉合即可，方便快捷。

可选地，所述底座上设有叉车口，所述底座上在所述叉车口的下方还设有 与所述顶盖相适配的凸起。为了增加包装装置的稳定性，避免受冷藏装置重力 的影响导致包装装置底部膨胀变形，底座采用高强度铝合金制作，底座周围留 有缝隙即叉车口，方便叉车搬运；下方内壁四周有凸起，可以牢固的卡住顶盖， 使冰箱冷柜等冷藏装置的堆叠更加安全稳固；该包装装置的顶盖也是由高强度 铝合金制备而成，尺寸相比较底座略小，可卡进底座中，使整个包装的冷藏装 置堆叠后不易倒地。

在再一个方面，本发明提出了一种冷藏装置的包装方法，包括以下步骤： 取高强度纤维布，分别制成外层和内层；取弹性材料，制成骨架；将外层、骨 架和内层均按照冷藏装置的四周尺寸进行裁剪，并将骨架依次安装在外层与内 层之间，得周壁框架；取金属材料，分别制成与冷藏装置的顶部和底部相适配 的顶盖和底座，将冷藏装置放置在底座上；取周壁框架，将周壁框架套置在冷 藏装置的四周，在周壁框架内填充根据上面任意一项所述的冷藏装置用包装材 料，密封周壁框架，将顶盖盖置在冷藏装置的顶部。

本发明采用胀塑性非牛顿流体和具有阻燃性的高强度纤维材料做成的包装 装置对冷藏装置进行包装，包装简单，操作方便，保护作用强，占用空间小， 不会造成白色污染。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明利用胀塑性非牛顿 流体具有剪切变稠的特性，在受到外力作用的瞬间，胀塑性非牛顿流体的受力 部位粘度会瞬间增加，产生与作用力相反的反作用力，同时其内部也会通过形 变分解外部作用力，将外部作用力产生的能量转换为自身的弹性能和热能，以 保护冷藏装置不受到巨大的外部作用力的影响，同时在外力去除后胀塑性非牛 顿流体会恢复至原始状态；这种包装材料的保护作用强，所得包装装置占用空 间小，可回收再利用,避免了资源浪费，不会造成白色污染；其包装方法简单， 操作方便。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得 更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要 使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的包装装置的立体结构示意图；

图2为图1中周壁的展开结构示意图；

图3为图2的侧视结构示意图；

图4为图2中内层与骨架的连接结构示意图；

图5为图1中顶盖的立体结构示意图；

图6为图1中底座的立体结构示意图；

10-顶盖；20-周壁；21-外层；22-内层；23-骨架；30-底座；31-叉车口； 32-凸起。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和 实施例，对本发明作进一步详细说明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、 “纵”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图 所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置 或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本 发明的限制。

本发明的一种冷藏装置用包装材料，包括分散介质和分散相，所述分散介 质为N,N-二甲基丙烯酰胺与丙烯酸共聚物的水溶液，其质量浓度为10-20g/L， 所述分散介质在包装材料中的质量百分含量为50-70％；所述分散相为超细二氧 化硅颗粒和碳纤维组成的混合物，所述分散相中超细二氧化硅颗粒和碳纤维的 质量比为1：1-1：2，所述分散相在包装材料中的质量百分含量为30-50％。

可选地，所述超细二氧化硅颗粒的粒径大小为100-300nm。

可选地，所述N,N-二甲基丙烯酰胺与丙烯酸共聚物的分子量为2000-5000， 粘度为0.1-0.3Pa.S。

可选地，所述碳纤维的直径为5-8μm，长度为1-2mm。

可选地，所述分散介质在包装材料中的质量百分含量为58-63％，所述分散 相在包装材料中的质量百分含量为37-42％。

参阅附图1-附图6，本发明提出了一种冷藏装置用包装装置，包括顶盖10、 周壁20和底座30，所述顶盖10由金属材料制备而成，优选地，是采用铝合金 板制作而成，位于冷藏装置的顶部并能够遮盖冷藏装置的顶部，与冷藏装置的 顶部相适配；所述周壁20位于冷藏装置的四周并能够遮盖冷藏装置的四周，包 括高强度纤维布制成的外层21、弹性材料制成的骨架23和高强度纤维布制成 的内层22，优选地，采用阻燃性高强度纤维布制成外层21和内层22，并由弹 性橡胶制成骨架23，所述外层21和所述内层22之间设有所述骨架23，所述骨 架23之间的空隙内填充有根据上面任意一项所述的冷藏装置用包装材料；所述 底座30由金属材料制备而成，优选地，是采用铝合金板制作而成，位于冷藏装 置的底部并对冷藏装置的底部具有支撑作用，与冷藏装置的底部相适配。

可选地，所述底座30和所述周壁20固定连接，所述周壁20上设有用于放 置冷藏装置的开口，所述周壁20与所述顶盖10为可拆卸式连接。

进一步地，所述开口纵向设置并为两条，所述开口上设有拉链。

可选地，所述底座30上设有叉车口31，所述底座30上在所述叉车口31 的下方还设有与所述顶盖10相适配的凸起32。

本发明提出了一种冷藏装置的包装方法，包括以下步骤：

1)取高强度纤维布，分别制成外层21和内层22；取弹性材料，制成骨架 23；将外层21、骨架23和内层22均按照冷藏装置的四周尺寸进行裁剪，并将 骨架23依次安装在外层21与内层22之间，得周壁框架；

2)取金属材料，分别制成与冷藏装置的顶部和底部相适配的顶盖10和底 座30，将冷藏装置放置在底座30上，并将周壁框架套置在冷藏装置的四周， 在周壁框架内填充根据上面任意一项所述的冷藏装置用包装材料，密封周壁框 架，将顶盖10盖置在冷藏装置的顶部。

实施例一

本发明提出了一种冷柜的包装方法，包括以下步骤：

1)取高强度纤维布，按照待包装的冷柜的四周尺寸进行裁剪，分别制成外 层21和内层22；

2)取弹性材料，按照待包装的冷柜的四周尺寸进行裁剪，制成骨架，并将 骨架依次安装在外层21与内层22之间，得周壁框架；

3)取铝合金板材料，按照待包装的冷柜的顶部尺寸进行裁剪，制成与待包 装的冷柜的顶部相适配的顶盖10；

4)取铝合金板材料，按照待包装的冷柜的底部尺寸进行裁剪，制成与待包 装的冷柜的底部相适配的底座30；

5)将冷柜放置在底座30上，并将周壁框架套置在冷柜的四周，在周壁框 架内填充包装材料，密封周壁框架，将顶盖10盖置在冷柜的顶部；

包装材料包括分散介质和分散相，分散介质为N,N-二甲基丙烯酰胺与丙烯 酸共聚物水溶液，其质量浓度为10g/L，分散介质在包装材料中的质量百分含 量为50％；分散相为超细二氧化硅颗粒和碳纤维组成的混合物，分散相中超细 二氧化硅颗粒和碳纤维的质量比为1：1，分散相在包装材料中的质量百分含量 为50％。

实施例二

本发明提出了一种冰箱的包装方法，包括以下步骤：

1)取阻燃性高强度纤维布，按照待包装的冰箱的四周尺寸进行裁剪，分别 制成外层21和内层22；

2)取弹性材料——弹性橡胶，按照待包装的冰箱的四周尺寸进行裁剪，制 成骨架23，并将骨架23依次安装在外层21与内层22之间，得周壁框架；

3)取铝合金板材料，按照待包装的冷柜的顶部尺寸进行裁剪，制成与待包 装的冰箱的顶部相适配的顶盖10；

4)取铝合金板材料，按照待包装的冰箱的底部尺寸进行裁剪，制成与待包 装的冰箱的底部相适配的底座30，并在底座30上开设叉车口31，底座30上在 叉车口31的下方增设与顶盖10相适配的凸起32；

5)将冰箱放置在底座30上，并将周壁框架套置在冰箱的四周，在周壁框 架内填充包装材料，密封周壁框架，将顶盖10盖置在冰箱的顶部；

包装材料包括分散介质和分散相，分散介质为N,N-二甲基丙烯酰胺与丙 烯酸共聚物水溶液，其质量浓度为20g/L，分散介质在包装材料中的质量百分 含量为70％；分散相为超细二氧化硅颗粒和碳纤维组成的混合物，分散相中超 细二氧化硅颗粒和碳纤维的质量比为1：2，分散相在包装材料中的质量百分含 量为30％。

实施例三

本发明提出了一种冷柜的包装方法，包括以下步骤：

1)取阻燃性高强度纤维布，按照待包装的冷柜的四周尺寸进行裁剪，分别 制成外层21和内层22；

2)取弹性材料——弹性橡胶，按照待包装的冷柜的四周尺寸进行裁剪，制 成骨架23，并将骨架23依次安装在外层21与内层22之间，骨架23在外层21 与内层22之间呈网状排列，有横向设置的，有纵向设置的，得周壁框架，并在 周壁框架上开设两个用于放置冷柜的纵向设置的开口，开口上增设拉链；

3)取周壁框架，在周壁框架内填充包装材料，包装材料包括分散介质和分 散相，分散介质为N,N-二甲基丙烯酰胺与丙烯酸共聚物的水溶液，其质量浓度 为15g/L，分散介质在包装材料中的质量百分含量为60％；分散相为超细二氧化 硅颗粒和碳纤维组成的混合物，分散相中超细二氧化硅颗粒和碳纤维的质量比 为1：1.5，分散相在包装材料中的质量百分含量为40％，得周壁；

3)取铝合金板材料，按照待包装的冷柜的顶部尺寸进行裁剪，制成与待包 装的冷柜的顶部相适配的顶盖10，顶盖10是一个具有空腔的结构；

4)取铝合金板材料，按照待包装的冷柜的底部尺寸进行裁剪，制成与待包 装的冷柜的底部相适配的底座30，底座30的上端具有一个空腔结构，并在底 座30的下端上开设叉车口31，底座30上在叉车口31的下方增设与顶盖10相 适配的凸起32；

5)将底座30与周壁固定连接，冷柜通过两个开口放置在底座30上，并将 周壁套置在冷柜的四周，合上拉链，将顶盖10盖置在冷柜的顶部。

将本发明实施例一至实施例三的方法包装后的冷藏装置以及采用现有的多 孔泡沫塑料包装的重量为50Kg的冰柜分别进行性能测试实验，其中，实施例一 至实施例三所包装的冷藏装置的重量均为50Kg，将这四种包装后的冷藏装置分 别从450mm、500mm和550mm高度处进行自由跌落，观察并测定其破损情况，实 验结果如表1所示。

表1包装装置的性能测试结果

高度(mm)	实施例一	实施例二	实施例三	多孔泡沫塑料
					450	未损坏	未损坏	未损坏	未损坏
500	未损坏	未损坏	未损坏	损坏
					550	未损坏	未损坏	未损坏	损坏

由表1可以看出，本发明的方法包装后冷藏装置从450mm、500mm和550mm 高度处进行自由跌落时，其内所包装的冷藏装置即冰柜和冰箱均未出现边角破 损和损坏现象，冰箱和冰柜的性能保持完好无损；然而，现有的多孔泡沫塑料 所包装的冷藏装置，其从450mm高度处自由跌落时，冰柜的外形和边角未出现 破损和损坏现象，但是，其从500mm和550mm高度处自由跌落时，冰柜的外形 和边角均出现了不同程度的破损和损坏现象，并且，这种多孔泡沫塑料也出现 了破损。因此，本发明的包装装置的保护作用强，占用空间小，可回收再利用, 避免了资源浪费，不会造成白色污染，包装方法简单，操作方便。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照 前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依 然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进 行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要 求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种冷藏装置用包装装置，其特征在于，包括：

顶盖，其由金属材料制备而成，位于冷藏装置的顶部并能够遮盖冷藏装置的顶部，与冷藏装置的顶部相适配；

周壁，其位于冷藏装置的四周并能够遮盖冷藏装置的四周，包括高强度纤维布制成的外层、弹性材料制成的骨架和高强度纤维布制成的内层，所述外层和所述内层之间设有所述骨架，所述骨架之间的空隙内填充有冷藏装置用包装材料；所述冷藏装置用包装材料包括分散介质和分散相，所述分散介质为N,N-二甲基丙烯酰胺与丙烯酸共聚物的水溶液，其质量浓度为10-20g/L，所述分散介质在包装材料中的质量百分含量为50-70%；所述分散相为超细二氧化硅颗粒和碳纤维组成的混合物，所述分散相中超细二氧化硅颗粒和碳纤维的质量比为1：1-1：2，所述分散相在包装材料中的质量百分含量为30-50%；

底座，其由金属材料制备而成，位于冷藏装置的底部并对冷藏装置的底部具有支撑作用，与冷藏装置的底部相适配。

2.根据权利要求1所述的冷藏装置用包装装置，其特征在于，

所述超细二氧化硅颗粒的粒径大小为100-300nm。

3.根据权利要求1所述的冷藏装置用包装装置，其特征在于，

所述N,N-二甲基丙烯酰胺与丙烯酸共聚物的分子量为2000-5000，粘度为0.1-0.3Pa^.S。

4.根据权利要求1所述的冷藏装置用包装装置，其特征在于，

所述碳纤维的直径为5-8μm，长度为1-2mm。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的冷藏装置用包装装置，其特征在于，

所述分散介质在包装材料中的质量百分含量为58-63%，所述分散相在包装材料中的质量百分含量为37-42%。

6.根据权利要求1所述的冷藏装置用包装装置，其特征在于，

所述底座和所述周壁固定连接，所述周壁上设有用于放置冷藏装置的开口，所述周壁与所述顶盖为可拆卸式连接。

7.根据权利要求6所述的冷藏装置用包装装置，其特征在于，

所述开口纵向设置并为两条，所述开口上设有拉链。

8.根据权利要求1所述的冷藏装置用包装装置，其特征在于，

所述底座上设有叉车口，所述底座上在所述叉车口的下方还设有与所述顶盖相适配的凸起。

9.一种根据权利要求1-8中任意一项所述的冷藏装置用冷藏装置的包装方法，其特征在于，包括以下步骤：

取高强度纤维布，分别制成外层和内层；取弹性材料，制成骨架；将外层、骨架和内层均按照冷藏装置的四周尺寸进行裁剪，并将骨架依次安装在外层与内层之间，得周壁框架；

取金属材料，分别制成与冷藏装置的顶部和底部相适配的顶盖和底座，将冷藏装置放置在底座上；

取周壁框架，将周壁框架套置在冷藏装置的四周，在周壁框架内填充冷藏装置用包装材料，密封周壁框架，将顶盖盖置在冷藏装置的顶部。

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