CN113277227A - 一种用于易碎物品空投的包装箱 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于易碎物品空投的包装箱，所述包装箱包括，包装箱壳体以及位于壳体内部的隔档，所述隔档采用模块化设计，通过组合形成内部隔离空腔，包装箱壳体的材料选用也充分考虑不同物资的区别。而针对血浆这一类特殊物资，考虑到空投件的捆绑、解脱及着陆后的地面携行机动等因素，普通物资和易碎物资可使用同一个空投箱，满足一次使用不同物资的组合空投，结构采用内外分层的形式，外层放置普通物资，内层空腔放置易碎物资，本发明的包装箱能够同时盛装易碎物品和普通物品，能够承受较强的冲击力，并且保证内部物品不受损坏。

Description

一种用于易碎物品空投的包装箱
技术领域
本发明涉及一种用于易碎物品空投的包装箱。
背景技术
传统空投托盘与空投箱等用于物料递送的材料包括木材、橡胶、钢材与热固性树脂等， 这些都是不可再生资源，且多采用降落伞辅助降速；而且用于作战时这些包装材料的投递 往往无法及时将急需品(如食品、油料、救护器材与药品、物资与设备等)及时送达。更 为严重的是，在空投落地瞬间下降速度达到最大值，即使是高韧性材料也会转变为脆性材 料，受到强烈撞击从而失效，进而导致所投运材料的形状、功能和性质等直接破坏或泄露， 从而很大程度上延误战场后勤供应与抢救时机。急需新型无伞空投包装材料的开发。
本项目以通用塑料为基材，通过原材料优选、配方设计，开发内部具有大量微孔的夹 芯层材料，进而探索开发新型无伞空投包装材料；针对无伞空投物资种类和着陆环境进行 产品结构设计，减少用料和自重，降低生产和运输成本，结合成型模具结构设计优化确定 空投包装的成型方法与工艺，开展产品试制和组装工艺研究，同时进行摩擦磨损、冲击与 碰撞测试试验，对材料的抗冲击性能、耐损耗性能进行系统性评价，确定材料用于食品、油料、救护器材与药品、物资与设备等多种空投物资包装的安全性、可靠性和质量可控性，采用直升机空投物资在一般土地、草地、沙漠、厚雪、水域等不同着陆环境的精确高效、 全天候、全地域无伞投递；材料本身具有绿色环保可回收性，对材料进行二次回收制作， 研究二次回收材料所制作产品的综合性能，验证了该材料的具有可回收利用性，减少生产 成本和环境污染。
发明内容
本发明提供了一种用于易碎物品空投的包装箱，所述包装箱包括，包装箱壳 体以及位于壳体内部的隔档，所述隔档采用模块化设计，通过组合形成内部隔离 空腔，包装箱壳体的材料选用也充分考虑不同物资的区别，选用三层三明治形式， 分别采用LFT-PP材料作为外层材料，采用聚氨酯(PU)发泡材料作为中间填充 缓冲层，内层采用高韧性PP材料，而内部隔档则采用高倍率发泡PP超声焊接成 型，可满足隔档的自由分割，放置不同的易碎物资。与此同时，使用微纳米纤维 絮片对玻璃等物资进行包裹，进一步提供保护。而针对血浆这一类特殊物资，考 虑到空投件的捆绑、解脱及着陆后的地面携行机动等因素，采用高韧PP或尼龙 (PA)材料作为血浆空投包装的内腔，采用蜂窝结构使每个空腔隔离，相互不受影响；同时空腔多余空间可用于填充干冰或冰袋保持血液制品的低温保存条件， 普通物资和易碎物资可使用同一个空投箱，满足一次使用不同物资的组合空投， 结构采用内外分层的形式，外层放置普通物资，内层空腔放置易碎物资，本发明 的包装箱能够同时盛装易碎物品和普通物品，能够承受较强的冲击力，并且保证 内部物品不受损坏。具体的方案如下：
一种用于易碎物品空投的包装箱，所述包装箱包括，包装箱壳体以及位于壳 体内部的隔档，所述隔档采用模块化设计，所述隔档通过超声焊接在壳体内部， 通过多个隔档组合形成内部隔离空腔；包装箱壳体的材料选用三层三明治形式， 分别采用LFT-PP材料作为外层，采用聚氨酯(PU)发泡材料作为中间填充缓冲 层材料，采用高韧性PP材料作为内层材料；采用高倍率发泡PP材料作为内部隔 档材料。
进一步的，所述包装箱包括，包装箱壳体以及位于壳体内部的隔档，所述隔 档采用模块化设计，所述隔档通过超声焊接在壳体内部，通过多个隔档组合形成 内部隔离空腔；包装箱壳体的材料选用三层三明治形式，分别采用LFT-PP材料 作为外层，采用聚氨酯(PU)发泡材料作为中间填充缓冲层材料，采用高韧性 PP材料作为内层材料；采用高韧性PP材料或尼龙(PA)材料作为内部隔档材料， 所述内部隔离空腔采用蜂窝结构。
进一步的，所述LFT-PP材料由以下成分组成：聚丙烯110-120质量份，长度 为15-20mm纤维直径为0.3-0.5mm的长玻璃纤维20-22质量份，氯丁橡胶20-25 质量份，含羟基的丙烯酸酯15-20质量份，环氧树脂12-15质量份，丙烯腈-苯乙 烯-丁二烯共聚物4-6质量份，氧化锌6-8质量份、二氧化钛4-6质量份、以及第 一助剂20-22质量份。
进一步的，所述高韧PP材料由以下成分组成：聚丙烯110-120质量份、氯 丁橡胶30-35份，聚乙烯25-30质量份、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物8-10质量 份，环氧树脂1-3质量份，硬脂酸钙8-12质量份，以及第一助剂12-15质量份。
进一步的，所述第一助剂由以下成分组成：聚对苯二甲酸丙二醇酯14质量 份，异氰酸酯6质量份，癸基三甲氧基硅烷2质量份、马来酸酐与丙烯酸甲酯的 共聚物3质量份，N-羟基正辛酰胺2质量份。
进一步的，所述聚氨酯(PU)发泡材料由以下成分组成，聚氨酯80-100质 量份，PVC树脂25-30质量份，聚乙烯辛烯共弹性体4-6质量份，聚丙烯发泡剂 8-12质量份，PVDF粘结剂5-10质量份，聚对苯二甲酸丁二醇酯18-22质量份， 碳酸氢钠8-12质量份，以及第二助剂16-18质量份。
进一步的，其中所述高倍率发泡PP材料由以下成分组成：聚丙烯树脂90-100 质量份，聚乙烯辛烯共弹性体16-20质量份，聚丙烯发泡剂12-15份，聚对苯二 甲酸丁二醇酯16-18质量份，碳酸氢钠8-10质量份，以及第二助剂18-20质量份。
进一步的，所述第二助剂由以下成分组成：季戊四醇双二甲基硅酸酯12质 量份，聚乙二醇4质量份，马来酸酐接枝聚乙烯6质量份，羧甲基纤维素6质量 份，对苯二胺3质量份。
本发明具有如下有益效果：
1)、外层长纤维增强聚丙烯材料通过改进配方工艺，并且将第一助剂加入到 长纤维增强聚丙烯材料中，使的外层材料具有极高的耐摩擦磨损性能、抗冲击与 碰撞性能，以及耐老性能。
2)、聚氨酯(PU)发泡材料，通过改进配方工艺，并且加入第二助剂，能够 吸收撞击产生的冲击力，同时缓解外层和内层之间的机械应力，提高复合壳体的 耐冲击性能，能够经受住高空坠落撞击而保持结构不变，并且极大的降低的包装 箱的质量。
3)、所述高倍率发泡PP材料，通过改进配方工艺，并且加入第二助剂，能 够吸收撞击产生的冲击力，作为隔档材料能够保护内部的易碎材料。
4)、内层的高韧性pp材料通过改进配方工艺，并且加入第一助剂，具有高韧性，高弹 性的特点，能够保护盛装物，并且在撞击时能够起到固定外层，防止内装物泄露的作用。
5)、发明人发现，第一助剂和第二助剂之间存在配合作用，当内层和外层加入第一助剂， 中间层中加入第二助剂，能够提高三层之间的连接强度，能够防止壳体在撞击时发生层间 脱离，防止壳体变形或破碎。同时当隔档采用高倍率发泡PP材料时，也能够提高隔档和内 层之间的焊接强度。
6)、针对血浆这一类特殊物资，考虑到空投件的捆绑、解脱及着陆后的地面携行机动等 因素，采用高韧PP或尼龙(PA)材料作为血浆空投包装的内腔，采用蜂窝结构使每个空腔 隔离，相互不受影响；同时空腔多余空间可用于填充干冰或冰袋保持血液制品的低温保存 条件。
7)、普通物资和易碎物资可使用同一个空投箱，满足一次使用不同物资的组合空投，结 构采用内外分层的形式，外层放置普通物资，内层空腔放置易碎物资，本发明的包装箱能 够同时盛装易碎物品和普通物品，能够承受较强的冲击力，并且保证内部物品不受损坏。
附图说明
图1救护器材与药品空投箱
图2血浆空投箱
具体实施方式
本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并 不受限于这些实施例。本发明的包装箱包括，包装箱壳体以及位于壳体内部的隔 档，所述隔档采用模块化设计，所述隔档通过超声焊接在壳体内部，通过多个隔 档组合形成内部隔离空腔；包装箱壳体的材料选用三层三明治形式，采用先中层 发泡，再内外铺设内层和外层材料热压的成型方法成型，分别采用LFT-PP材料 作为外层，采用聚氨酯(PU)发泡材料作为中间填充缓冲层材料，采用高韧性 PP材料作为内层材料；采用高倍率发泡PP材料作为内部隔档材料或采用高韧性 PP材料或尼龙(PA)材料作为内部隔档材料，所述内部隔离空腔采用蜂窝结构。
实施例1
外层的LFT-PP材料由以下成分组成：聚丙烯110质量份，长度为15mm纤 维直径为0.3mm的长玻璃纤维20质量份，氯丁橡胶20质量份，含羟基的丙烯 酸酯15质量份，环氧树脂12质量份，丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物4质量份， 氧化锌6质量份、以及二氧化钛4质量份。
内层的高韧PP材料由以下成分组成：聚丙烯110质量份、氯丁橡胶30份， 聚乙烯25质量份、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物8质量份，环氧树脂1质量份， 以及硬脂酸钙8质量份。
中间层的聚氨酯(PU)发泡材料由以下成分组成，聚氨酯80质量份，PVC 树脂25质量份，聚乙烯辛烯共弹性体4质量份，聚丙烯发泡剂8质量份，PVDF 粘结剂5质量份，聚对苯二甲酸丁二醇酯18质量份，以及碳酸氢钠8质量份。
高倍率发泡PP材料由以下成分组成：聚丙烯树脂90质量份，聚乙烯辛烯共 弹性体16质量份，聚丙烯发泡剂12份，聚对苯二甲酸丁二醇酯16质量份，以 及碳酸氢钠8质量份。
实施例2
外层的LFT-PP材料由以下成分组成：聚丙烯120质量份，长度为20mm纤 维直径为0.5mm的长玻璃纤维22质量份，氯丁橡胶25质量份，含羟基的丙烯 酸酯20质量份，环氧树脂15质量份，丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物6质量份， 氧化锌8质量份、以及二氧化钛6质量份。
内层的高韧PP材料由以下成分组成：聚丙烯120质量份、氯丁橡胶35份， 聚乙烯30质量份、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物10质量份，环氧树脂3质量份， 以及硬脂酸钙12质量份。
中间层的聚氨酯(PU)发泡材料由以下成分组成，聚氨酯100质量份，PVC 树脂30质量份，聚乙烯辛烯共弹性体6质量份，聚丙烯发泡剂12质量份，PVDF 粘结剂10质量份，聚对苯二甲酸丁二醇酯22质量份，以及碳酸氢钠12质量份。
高倍率发泡PP材料由以下成分组成：聚丙烯树脂100质量份，聚乙烯辛烯 共弹性体20质量份，聚丙烯发泡剂15份，聚对苯二甲酸丁二醇酯18质量份， 以及碳酸氢钠10质量份。
实施例3
外层的LFT-PP材料由以下成分组成：聚丙烯110质量份，长度为15mm纤 维直径为0.3mm的长玻璃纤维20质量份，氯丁橡胶20质量份，含羟基的丙烯 酸酯15质量份，环氧树脂12质量份，丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物4质量份， 氧化锌6质量份、二氧化钛4质量份、以及第一助剂20质量份。
内层的高韧PP材料由以下成分组成：聚丙烯110质量份、氯丁橡胶30份， 聚乙烯25质量份、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物8质量份，环氧树脂1质量份， 硬脂酸钙8质量份，以及第一助剂12质量份。
第一助剂由以下成分组成：聚对苯二甲酸丙二醇酯14质量份，异氰酸酯6 质量份，癸基三甲氧基硅烷2质量份、马来酸酐与丙烯酸甲酯的共聚物3质量份， N-羟基正辛酰胺2质量份。
中间层的聚氨酯(PU)发泡材料由以下成分组成，聚氨酯80质量份，PVC 树脂25质量份，聚乙烯辛烯共弹性体4质量份，聚丙烯发泡剂8质量份，PVDF 粘结剂5质量份，聚对苯二甲酸丁二醇酯18质量份，碳酸氢钠8质量份，以及 第二助剂16质量份。
高倍率发泡PP材料由以下成分组成：聚丙烯树脂90质量份，聚乙烯辛烯共 弹性体16质量份，聚丙烯发泡剂12份，聚对苯二甲酸丁二醇酯16质量份，碳 酸氢钠8质量份，以及第二助剂18质量份。
第二助剂由以下成分组成：季戊四醇双二甲基硅酸酯12质量份，聚乙二醇 4质量份，马来酸酐接枝聚乙烯6质量份，羧甲基纤维素6质量份，对苯二胺3 质量份。
实施例4
外层的LFT-PP材料由以下成分组成：聚丙烯120质量份，长度为20mm纤 维直径为0.5mm的长玻璃纤维22质量份，氯丁橡胶25质量份，含羟基的丙烯 酸酯20质量份，环氧树脂15质量份，丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物6质量份， 氧化锌8质量份、二氧化钛6质量份、以及第一助剂22质量份。
内层的高韧PP材料由以下成分组成：聚丙烯120质量份、氯丁橡胶35份， 聚乙烯30质量份、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物10质量份，环氧树脂3质量份， 硬脂酸钙12质量份，以及第一助剂15质量份。
第一助剂由以下成分组成：聚对苯二甲酸丙二醇酯14质量份，异氰酸酯6 质量份，癸基三甲氧基硅烷2质量份、马来酸酐与丙烯酸甲酯的共聚物3质量份， N-羟基正辛酰胺2质量份。
中间层的聚氨酯(PU)发泡材料由以下成分组成，聚氨酯100质量份，PVC 树脂30质量份，聚乙烯辛烯共弹性体6质量份，聚丙烯发泡剂12质量份，PVDF 粘结剂10质量份，聚对苯二甲酸丁二醇酯22质量份，碳酸氢钠12质量份，以 及第二助剂18质量份。
高倍率发泡PP材料由以下成分组成：聚丙烯树脂100质量份，聚乙烯辛烯 共弹性体20质量份，聚丙烯发泡剂15份，聚对苯二甲酸丁二醇酯18质量份， 碳酸氢钠10质量份，以及第二助剂20质量份。
第二助剂由以下成分组成：季戊四醇双二甲基硅酸酯12质量份，聚乙二醇 4质量份，马来酸酐接枝聚乙烯6质量份，羧甲基纤维素6质量份，对苯二胺3 质量份。
实施例5
外层的LFT-PP材料由以下成分组成：聚丙烯115质量份，长度为18mm纤 维直径为0.4mm的长玻璃纤维21质量份，氯丁橡胶22质量份，含羟基的丙烯 酸酯18质量份，环氧树脂14质量份，丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物5质量份， 氧化锌7质量份、二氧化钛5质量份、以及第一助剂21质量份。
内层的高韧PP材料由以下成分组成：聚丙烯115质量份、氯丁橡胶32份， 聚乙烯28质量份、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物9质量份，环氧树脂2质量份， 硬脂酸钙10质量份，以及第一助剂14质量份。
第一助剂由以下成分组成：聚对苯二甲酸丙二醇酯14质量份，异氰酸酯6 质量份，癸基三甲氧基硅烷2质量份、马来酸酐与丙烯酸甲酯的共聚物3质量份， N-羟基正辛酰胺2质量份。
中间层的聚氨酯(PU)发泡材料由以下成分组成，聚氨酯90质量份，PVC 树脂28质量份，聚乙烯辛烯共弹性体5质量份，聚丙烯发泡剂10质量份，PVDF 粘结剂8质量份，聚对苯二甲酸丁二醇酯20质量份，碳酸氢钠10质量份，以及 第二助剂17质量份。
高倍率发泡PP材料由以下成分组成：聚丙烯树脂95质量份，聚乙烯辛烯共 弹性体18质量份，聚丙烯发泡剂14份，聚对苯二甲酸丁二醇酯17质量份，碳 酸氢钠9质量份，以及第二助剂19质量份。
第二助剂由以下成分组成：季戊四醇双二甲基硅酸酯12质量份，聚乙二醇4 质量份，马来酸酐接枝聚乙烯6质量份，羧甲基纤维素6质量份，对苯二胺3 质量份。
测试及结果
按照实施例1-5的组分比例制作外层，内层夹持中间层的平面板材，其中平 面板材的尺寸为80mm*10mm*4mm，其中外层厚度为1mm，内层厚度为1mm， 中间层厚度为2mm。
拉伸性能测试：按ISO 527-2标准进行测试，拉伸速度为5mm/min。
弯曲性能测试：按ISO 178标准进行测试,弯曲速度为2mm/min。
抗翘曲变形能力按纵横收缩率比值，测试样板尺寸为150mm×100mm× 4mm。
抗冲击性能测试：按ISO 179标准进行测试,弯曲速度为2mm/min
层间分离形变指数：测量层间分离时板的两端所在延长线的夹角度数，弯曲 速度为2mm/min
表1
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
拉伸强度(MPa) 168 162 182 180 185
弯曲强度(MPa) 165 168 188 194 198
弯曲模量(MPa) 6220 6280 6550 6450 6590
抗冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>) 16.2 16.5 17.4 17.5 17.8
层间分离形变指数(度) 30 28 45 46 48
本发明得到的模板，各项参数均优于现有的模板性能，并且实施例3-5由于 加入了第一助剂和第二助剂，各项参数明显优于实施例1-2的模板性能。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但是应当认识到 上述的描述不应被认为是对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种用于易碎物品空投的包装箱，所述包装箱包括，包装箱壳体以及位于壳体内部的隔档，所述隔档采用模块化设计，所述隔档通过超声焊接在壳体内部，通过多个隔档组合形成内部隔离空腔；包装箱壳体的材料选用三层三明治形式，分别采用LFT-PP材料作为外层，采用聚氨酯(PU)发泡材料作为中间填充缓冲层材料，采用高韧性PP材料作为内层材料；采用高倍率发泡PP材料作为内部隔档材料。
2.一种用于易碎物品空投的包装箱，所述包装箱包括，包装箱壳体以及位于壳体内部的隔档，所述隔档采用模块化设计，所述隔档通过超声焊接在壳体内部，通过多个隔档组合形成内部隔离空腔；包装箱壳体的材料选用三层三明治形式，分别采用LFT-PP材料作为外层，采用聚氨酯(PU)发泡材料作为中间填充缓冲层材料，采用高韧性PP材料作为内层材料；采用高韧性PP材料或尼龙(PA)材料作为内部隔档材料，所述内部隔离空腔采用蜂窝结构。
3.一种如上述权利要求1-2任一项所述的包装箱，所述LFT-PP材料由以下成分组成：聚丙烯110-120质量份，长度为15-20mm纤维直径为0.3-0.5mm的长玻璃纤维20-22质量份，氯丁橡胶20-25质量份，含羟基的丙烯酸酯15-20质量份，环氧树脂12-15质量份，丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物4-6质量份，氧化锌6-8质量份、二氧化钛4-6质量份、以及第一助剂20-22质量份。
4.如上述权利要求所述的包装箱，所述高韧PP材料由以下成分组成：聚丙烯110-120质量份、氯丁橡胶30-35份，聚乙烯25-30质量份、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物8-10质量份，环氧树脂1-3质量份，硬脂酸钙8-12质量份，以及第一助剂12-15质量份。
5.如上述权利要求所述的包装箱，所述第一助剂由以下成分组成：聚对苯二甲酸丙二醇酯14质量份，异氰酸酯6质量份，癸基三甲氧基硅烷2质量份、马来酸酐与丙烯酸甲酯的共聚物3质量份，N-羟基正辛酰胺2质量份。
6.如上述权利要求所述的包装箱，所述聚氨酯(PU)发泡材料由以下成分组成，聚氨酯80-100质量份，PVC树脂25-30质量份，聚乙烯辛烯共弹性体4-6质量份，聚丙烯发泡剂8-12质量份，PVDF粘结剂5-10质量份，聚对苯二甲酸丁二醇酯18-22质量份，碳酸氢钠8-12质量份，以及第二助剂16-18质量份。
7.如上述权利要求所述的包装箱，其中所述高倍率发泡PP材料由以下成分组成：聚丙烯树脂90-100质量份，聚乙烯辛烯共弹性体16-20质量份，聚丙烯发泡剂12-15份，聚对苯二甲酸丁二醇酯16-18质量份，碳酸氢钠8-10质量份，以及第二助剂18-20质量份。
8.如上述权利要求3所述的包装箱，所述第二助剂由以下成分组成：季戊四醇双二甲基硅酸酯12质量份，聚乙二醇4质量份，马来酸酐接枝聚乙烯6质量份，羧甲基纤维素6质量份，对苯二胺3质量份。
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