DE112021001361T5 - Foam structures with a living hinge and associated methods - Google Patents
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Abstract
Schaumstrukturen mit Filmscharnieren und Verfahren zur Herstellung dieser Strukturen werden bereitgestellt. Die Schaumstrukturen werden unter Verwendung einer Vielzahl von Schaumplatten hergestellt, die aus Polymerschaumpartikeln gebildet und durch Filmscharniere verbunden sind. Die Filmscharniere können konditioniert werden, um ihre Dichte, Festigkeit und Flexibilität zu erhöhen. Die Schaumplatten werden zusammengefaltet, um eine als Isolierbehälter geeignete Schaumstruktur zu bilden.Foam structures with living hinges and methods of making these structures are provided. The foam structures are made using a plurality of foam sheets formed from polymer foam particles and connected by living hinges. The living hinges can be conditioned to increase their density, strength and flexibility. The sheets of foam are folded together to form a foam structure suitable for use as an insulating container.
Description
Querverweis auf verwandte AnmeldungenCross reference to related applications
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen
Gebiet der Offenlegungarea of disclosure
Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf Schaumstrukturen mit Filmscharnieren und auf Verfahren zur Herstellung solcher Schaumstrukturen und betrifft insbesondere Schaumstrukturen mit Filmscharnieren, die aus Polymerschaumpartikeln gebildet sind, und Verfahren zur Herstellung solcher Schaumstrukturen.This disclosure relates generally to film-hinged foam structures and methods of making such foam structures, and more particularly relates to film-hinged foam structures formed from polymeric foam particles and methods of making such foam structures.
Hintergrundbackground
Schaumstoffartikel werden aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer thermischen Eigenschaften und ihrer schlagfesten Eigenschaften üblicherweise zur Isolierung verwendet. Zum Beispiel sind Schaumartikel nützlich zum Versenden von thermisch empfindlichen Waren, wie zum Beispiel Essenspaketen, Süßwaren, Kuchen, anderen verderblichen Waren und medizinischen Artikeln. Schaumartikel sind auch nützlich zum Schutz zerbrechlicher Waren, wie Fernseher, Produkte auf Glasbasis und anderer zerbrechlicher Waren.Foam items are commonly used for insulation due to their light weight, thermal properties, and impact-resistant properties. For example, foam articles are useful for shipping thermally sensitive goods such as food packages, confectionery, cakes, other perishables, and medical supplies. Foam articles are also useful for protecting fragile goods such as televisions, glass based products and other fragile goods.
Frühere Versuche, Schaumartikel bereitzustellen, verwenden ein Isoliermaterial in Kombination mit einer zusätzlichen Stützstruktur, wie etwa Wellpappe. Diese Artikel verpacken oft lose Isolierungen in Folie oder Papier, bevor sie die Innenseite einer Wellpappschachtel mit diesen „Umschlägen“ aus Isolierung auskleiden. Frühere Versuche, Wellpappe wegzulassen, ergänzen den Artikel mit Klebstoff, Folie, Band, Leim oder anderen Mitteln zum Verbinden separater Isoliermaterialstücke zu einer einzigen Einheit. In jedem Fall erfordern frühere Lösungen, dass der Endverbraucher Isoliermaterial von Papier, Folie und/oder Pappe trennt, um jegliches Material zu recyceln oder zu kompostieren.Previous attempts to provide foam articles have used an insulating material in combination with an additional support structure, such as corrugated cardboard. These items often wrap loose insulation in foil or paper before lining the inside of a corrugated box with these insulation "envelopes". Previous attempts to eliminate corrugated board supplemented the article with adhesive, foil, tape, glue or other means of joining separate pieces of insulating material into a single unit. In any event, previous solutions require the end user to separate insulation material from paper, foil and/or cardboard in order to recycle or compost any material.
Somit wären Schaumartikel, die aus einem einzigen Rohling aus geformten, expandierbaren Schaumpartikeln gebildet sind, mit der Fähigkeit, sich zu einer Schaumstruktur zu falten, ohne Teile zu trennen und ohne zusätzlichen Klebstoff von Vorteil.Thus, foam articles formed from a single blank of shaped, expandable foam particles with the ability to fold into a foam structure without separating parts and without additional adhesive would be beneficial.
Kurze ZusammenfassungShort Summary
In einem Aspekt werden Schaumstrukturen bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Schaumstruktur eine Vielzahl von Schaumplatten, von denen jede aus einer Vielzahl von Polymerschaumpartikeln gebildet ist, wobei mindestens zwei der mehreren Schaumplatten durch ein Filmscharnier verbunden sind, das durch einen Kanal zwischen den mindestens zwei Schaumplatten definiert ist, so dass die Vielzahl von Schaumplatten entlang des Filmscharniers faltbar sind. In einigen Ausführungsformen hat das Filmscharnier eine Dicke, die gleich einem bis sechs der Polymerschaumpartikel ist, und die Polymerschaumpartikel sind in dem Filmscharnier zumindest teilweise kollabiert. In einigen bevorzugten Ausführungsformen umfassen oder bestehen die Polymerschaumpartikel aus Homopolymeren, Pfropfpolymeren oder Copolymeren von Polymilchsäure, Polyhydroxybutyrat, Polyhydroxyalkanoat oder Mischungen davon. Auf diese Weise kann die Schaumstruktur innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums, beispielsweise etwa 42 Tage, durch industriellen Kompost abgebaut werden.In one aspect, foam structures are provided. In some embodiments, the foam structure includes a plurality of foam sheets, each of which is formed from a plurality of polymer foam particles, wherein at least two of the plurality of foam sheets are connected by a living hinge defined by a channel between the at least two foam sheets such that the plurality of foam panels can be folded along the film hinge. In some embodiments, the living hinge has a thickness equal to one to six of the polymeric foam particles, and the polymeric foam particles are at least partially collapsed within the living hinge. In some preferred embodiments, the polymeric foam particles comprise or consist of homopolymers, graft polymers, or copolymers of polylactic acid, polyhydroxybutyrate, polyhydroxyalkanoate, or mixtures thereof. In this way, the foam structure can be degraded by industrial compost within a relatively short period of time, for example about 42 days.
In einem anderen Aspekt werden Verfahren zur Herstellung von Schaumstrukturen bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren (i) Formen eines Schaumplattenrohlings in einer Form aus mehreren Polymerschaumpartikeln; und (ii) Bilden eines oder mehrerer Kanäle in dem Schaumstoffplattenrohling, um mindestens zwei Schaumstoffplatten zu definieren, die durch ein Filmscharnier verbunden sind. Das Verfahren kann ferner das Konditionieren der Polymerschaumpartikel durch Erhitzen und Kollabieren mindestens eines Teils der Polymerschaumpartikel in dem Filmscharnier beinhalten, die den einen oder die mehreren Kanäle bilden und somit das Filmscharnier bilden, was, wie sich herausstellte, die Leistung des Filmscharniers verbessert.In another aspect, methods of making foam structures are provided. In some embodiments, the method comprises (i) forming a foam sheet blank in a mold from a plurality of polymeric foam particles; and (ii) forming one or more channels in the foam sheet blank to define at least two foam sheets connected by a living hinge. The method may further include conditioning the polymeric foam particles by heating and collapsing at least a portion of the polymeric foam particles in the living hinge forming the one or more channels and thus forming the living hinge, which has been found to improve the performance of the living hinge.
Figurenlistecharacter list
Die detaillierte Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Die Verwendung gleicher Bezugszeichen kann ähnliche oder identische Gegenstände bezeichnen. Verschiedene Ausführungsformen können andere Elemente und/oder Komponenten als die in den Zeichnungen veranschaulichten verwenden, und einige Elemente und/oder Komponenten können in verschiedenen Ausführungsformen nicht vorhanden sein. Elemente und/oder Komponenten in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet.
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1A ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Schaumstruktur mit zwei Filmscharnieren gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
1B ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Schaumstruktur mit einem Filmscharnier gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
1C ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Schaumstruktur mit einem Filmscharnier in einer offenen Konfiguration gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
1D ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Schaumstruktur mit einem Filmscharnier in einer geschlossenen Konfiguration gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
2 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Schaumstruktur mit einem Filmscharnier gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
3 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Schaumstruktur mit einem Filmscharnier gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
4A ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines 3-Platten-Systems mit Filmscharnieren gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
4B ist eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform des in4A gezeigten 3-Platten-Systems, nachdem es in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung zu einer C-förmigen Anordnung und einem 3-Platten-System gefaltet wurde. -
5A ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines 5-Platten-Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
5B ist eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform des in5A gezeigten 5-Platten-Systems, nachdem es in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung zu einer 5-Platten-Schachtel gefaltet worden ist. -
6A ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines 6-Platten-Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
6B ist eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform des in6A gezeigten 6-Platten-Systems, nachdem es gemäß der vorliegenden Offenbarung zu einer Schaumstruktur gefaltet wurde. -
7A ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines zweiteiligen Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
7B ist eine perspektivische Ansicht der in7A gezeigten Ausführungsform des 2-Platten-Systems, nachdem es zu einem Kantenschutz gemäß der vorliegenden Offenbarung gefaltet wurde. -
8 ist eine perspektivische Ansicht der Innenseite einer Ausführungsform einer Schaumstruktur, die Strukturelemente für Innenwände gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. -
9A ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Schaumstoffplatte mit Bruchstellen gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
9B ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform von Schaumplattenfragmenten gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
10 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Schaumstruktur, die in eine äußere Schachtel gemäß der vorliegenden Offenbarung eingesetzt ist. -
11 ist ein Blockflussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Schaumstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. -
12A ist eine beispielhafte schematische Darstellung eines Schritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Schaumstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
12B ist eine beispielhafte schematische Darstellung eines Schritts in dem Verfahren zum Herstellen einer Schaumstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
13 ist eine schematische Darstellung, die eine Ausführungsform eines Schritts in einem Verfahren zum Herstellen einer Schaumstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. -
14 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Filmscharniers gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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1A 12 is a cross-sectional view of one embodiment of a dual living hinge foam structure in accordance with the present disclosure. -
1B 12 is a perspective view of one embodiment of a foam structure having a living hinge in accordance with the present disclosure. -
1C 12 is a cross-sectional view of one embodiment of a foam structure with a living hinge in an open configuration, in accordance with the present disclosure. -
1D 12 is a cross-sectional view of one embodiment of a foam structure having a living hinge in a closed configuration, in accordance with the present disclosure. -
2 12 is a perspective view of another embodiment of a foam structure having a living hinge in accordance with the present disclosure. -
3 12 is a cross-sectional view of another embodiment of a foam structure having a living hinge in accordance with the present disclosure. -
4A 12 is a perspective view of an embodiment of a 3-panel living hinge system in accordance with the present disclosure. -
4B is a perspective view of the embodiment of FIG4A 3 panel system shown after being folded into a C-shaped configuration and 3 panel system in accordance with the present disclosure. -
5A 14 is a perspective view of an embodiment of a 5-plate system according to the present disclosure. -
5B is a perspective view of the embodiment of FIG5A 5 panel system shown after being folded into a 5 panel box in accordance with the present disclosure. -
6A 12 is a perspective view of an embodiment of a 6-plate system according to the present disclosure. -
6B is a perspective view of the embodiment of FIG6A 6 panel system shown after being folded into a foam structure in accordance with the present disclosure. -
7A 12 is a perspective view of an embodiment of a two-part system according to the present disclosure. -
7B is a perspective view of FIG7A shown embodiment of the 2 panel system after being folded into an edge protector according to the present disclosure. -
8th 12 is a perspective view of the inside of one embodiment of a foam structure depicting structural members for interior walls in accordance with the present disclosure. -
9A 12 is a perspective view of one embodiment of a frangible foam panel in accordance with the present disclosure. -
9B 12 is a perspective view of one embodiment of foam slab fragments according to the present disclosure. -
10 12 is a perspective view of one embodiment of a foam structure inserted into an outer carton in accordance with the present disclosure. -
11 12 is a block flow diagram depicting one embodiment of a method of making a foam structure in accordance with the present disclosure. -
12A -
12B -
13 FIG. 1 is a schematic diagram depicting one embodiment of a step in a method of making a foam structure according to the present disclosure. -
14 12 is a schematic view of an embodiment of a living hinge according to the present disclosure.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Schaumstrukturen mit einem Filmscharnier und Verfahren zur Herstellung dieser Strukturen werden hierin bereitgestellt. Die Schaumstrukturen und Verfahren zur Herstellung der Schaumstrukturen reduzieren vorteilhafterweise die Anzahl der Komponententeile, reduzieren die Montagezeit, vereinfachen die Montage, verbessern den Wärmeschutz und verbessern den Stoßschutz herkömmlicher Schaumartikel, einschließlich, aber nicht beschränkt auf isolierte Versandbehälter. Die vorliegende Offenbarung umfasst nicht einschränkende Ausführungsformen von Schaumstrukturen mit Filmscharnieren.Foam structures with a living hinge and methods of making these structures are provided herein. Advantageously, the foam structures and methods of making the foam structures reduce the number of component parts, reduce assembly time, simplify assembly, improve thermal protection, and improve impact protection of conventional foam articles, including but not limited to insulated shipping containers. The present disclosure encompasses non-limiting embodiments of foam structures with living hinges.
Schaumstrukturen mit Filmscharnieren, Anordnungen und zugehörige Verfahren werden bereitgestellt. Diese Schaumstrukturen bestehen aus Schaumplatten, die durch Filmscharniere verbunden sind, die so konstruiert sind, dass sie sich zusammenfalten und Wärmeenergie einschließen, wenn benachbarte Kanten aneinander angrenzen. Die Platten werden aus Polymerschaumpartikeln durch Formen, maschinelle Bearbeitung oder andere geeignete Formgebungsverfahren geformt. In einigen Ausführungsformen besteht die Schaumstruktur aus genügend Platten, um einen eigenständigen Behälter zu bilden, der beispielsweise als isolierter Versandbehälter zum Versenden von wärmeempfindlichen Artikeln, wie verderblichen Lebensmitteln oder Medikamenten, verwendet werden kann. In anderen Ausführungsformen ist die Schaumstruktur aus einer ausgewählten Anzahl von Platten zusammengesetzt und kann beispielsweise als Kantenschutz in Verbindung mit anderen Schaumstrukturen und/oder einer äußeren Schachtel verwendet werden. In anderen Ausführungsformen kann die Schaumstruktur in Verbindung mit einer äußeren Schachtel, wie etwa einer Wellpappschachtel, verwendet werden, um eine verbesserte Wärmerückhaltung, einen Wärmeausschluss und/oder eine Verhinderung oder Reduzierung einer Wärmeenergieübertragung zu oder von einem Behälter bereitzustellen, dem andernfalls solche Fähigkeiten fehlen würden.Living hinge foam structures, assemblies and associated methods are provided. These foam structures consist of sheets of foam connected by living hinges that are designed to fold together and trap thermal energy when adjacent edges abut. The panels are formed from polymeric foam particles by molding, machining, or other suitable forming methods. In some embodiments, the foam structure is made up of enough sheets to form a self-contained container that can be used, for example, as an insulated shipping container for shipping heat-sensitive items, such as perishable foods or medicines. In other embodiments, the foam structure is composed of a selected number of panels and can be used, for example, as edge protection in conjunction with other foam structures and/or an outer box. In other embodiments, the foam structure can be used in conjunction with an outer box, such as a corrugated box, to provide improved heat retention, heat exclusion, and/or prevention or reduction of thermal energy transfer to or from a container that would otherwise lack such capabilities .
Die Ausführungsformen werden hierin im Detail beschrieben, um es einem Durchschnittsfachmann zu ermöglichen, die Schaumstrukturen und zugehörigen Herstellungsverfahren zu praktizieren, obwohl zu verstehen ist, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und dass logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. In der gesamten Offenbarung können abhängig vom Kontext Singular- und Plural-Terminologie austauschbar verwendet werden.The embodiments are described herein in detail to enable one of ordinary skill in the art to practice the foam structures and associated methods of manufacture, although it is understood that other embodiments may be used and logical changes may be made without departing from the scope of the disclosure. Singular and plural terminology may be used interchangeably throughout the disclosure depending on the context.
In dieser Offenbarung werden verschiedene Aspekte in einem Bereichsformat präsentiert. Es versteht sich, dass die Beschreibung im Bereichsformat lediglich der Bequemlichkeit und der Kürze dient und nicht als unflexible Beschränkung des Umfangs der Offenbarung ausgelegt werden sollte. Dementsprechend sollte die Beschreibung eines Bereichs so betrachtet werden, als habe sie alle möglichen Unterbereiche sowie einzelne numerische Werte innerhalb dieses Bereichs ausdrücklich offenbart. Zum Beispiel sollte die Beschreibung eines Bereichs wie von 1 bis 6 so betrachtet werden, als hätte sie speziell offenbarte Unterbereiche wie von 1 bis 3, von 1 bis 4, von 1 bis 5, von 2 bis 4, von 2 bis 6, von 3 bis 6 usw. sowie einzelne Zahlen innerhalb dieses Bereichs, z. B. 1, 2, 3, 4, 5 und 6. Dies gilt unabhängig von der Breite des Sortiments.In this disclosure, various aspects are presented in an area format. It should be understood that the description in domain format is for convenience and brevity only and should not be construed as an inflexible limitation on the scope of the disclosure. Accordingly, the description of a range should be considered to have expressly disclosed all possible sub-ranges as well as individual numerical values within that range. For example, a description of a range such as from 1 to 6 should be considered as having specifically disclosed sub-ranges such as from 1 to 3, from 1 to 4, from 1 to 5, from 2 to 4, from 2 to 6, from 3 to 6 etc. as well as individual numbers within this range, e.g. B. 1, 2, 3, 4, 5 and 6. This applies regardless of the width of the range.
Flachplatten-Versandbehälter sind Behälter, die aus einer Reihe von im Wesentlichen flachen Platten gebildet sind, die geformt oder miteinander verbunden sind, um einen dreidimensionalen Behälter zu bilden. Beispielsweise kann ein Flachplatten-Versandbehälter ein Behälterzuschnitt, ein teilweiser Behälterzuschnitt oder ein anderer halbgeformter Behälter sein, der zu einem dreidimensionalen Behälter oder einer dreidimensionalen Struktur geformt werden kann. Solche flachen Platten können vor dem Zusammenbau leicht gestapelt werden, so dass Flachplatten-Versandbehälter aufgrund der vorteilhaften Fähigkeit gegenüber vormontierten oder geformten Isolierschachtelen bevorzugt werden können, um unmontierte Platten in einer flachen oder halbflachen Konfiguration zu versenden und zu lagern, was die Effizienz sowohl beim Versand als auch bei der Lagerhaltung erhöht. Flachplatten-Versandbehälter sind auch einfacher zu handhaben, ohne zu brechen.Flat panel shipping containers are containers formed from a series of substantially flat panels that are molded or bonded together to form a three-dimensional container. For example, a flat panel shipping container can be a container blank, a partial container blank, or other semi-formed container that can be formed into a three-dimensional container or structure. Such flat panels can be easily stacked prior to assembly, so flat panel shipping containers may be preferred over pre-assembled or molded insulating boxes due to the advantageous ability to ship and store unassembled panels in a flat or semi-flat configuration, increasing efficiency in both shipping as well as in warehousing. Flat plate shipping containers are also easier to handle without breaking.
Das Ausbilden der flachen Platten aus Schaum kann bessere Wärmeeigenschaften bereitstellen, indem Hohlräume zwischen Isolierstücken reduziert oder entfernt werden, durch die Wärmeenergie eintreten oder entweichen kann. Allerdings müssen die Polymere bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften erfüllen, damit sie für die beabsichtigte Anwendung geeignet sind. In expandierbaren Schäumen muss die Polymerzusammensetzung zu einer dreidimensionalen Form verarbeitet werden können, die leicht ist und eine ausreichende Stoß- und Wärmebeständigkeit oder einen ausreichenden Schutz bietet.Forming the flat sheets of foam can provide better thermal properties by reducing or eliminating voids between insulating pieces through which thermal energy can enter or escape. However, the polymers must meet certain physical and chemical properties in order to be suitable for the intended application. In expandable foams, the Polymer composition can be processed into a three-dimensional form that is lightweight and provides sufficient impact and heat resistance or protection.
Es wurden Schaumstrukturen mit Filmscharnieren hergestellt, die unter Verwendung einer Ausrüstung hergestellt werden können, die der für expandierbares Polystyrol verwendeten ähnlich ist. Durch die Herstellung von Schaumplatten, die durch Filmscharniere verbunden sind, wurde entdeckt, dass Schaumstrukturen ohne zusätzliche Klebstoffe, Folien oder Stützstrukturen zusammengebaut werden können, während die Wärmerückhaltefähigkeiten herkömmlicher Versandbehälter und der Stoßschutz herkömmlicher Versandbehälter verbessert werden. Insbesondere wurde festgestellt, dass Kanäle in einem starren, monolithischen Schaumstoffplattenrohling eine Reihe von Schaumstoffplatten bilden können, die durch ein „Filmscharnier“ verbunden sind, wodurch sich die Platten gegeneinander falten können und eine thermisch wirksame Abdichtung bilden, wodurch Wärmeenergieverluste an den Kanten verhindert und ein größerer Stoßschutz an den Kanten gewährleistet werden. Es wurde ferner festgestellt, dass das Konditionieren des Materials, das das Filmscharnier bildet, durch Druck und/oder Erhitzen das Filmscharnier verstärken kann.Film hinged foam structures have been prepared which can be made using equipment similar to that used for expandable polystyrene. Through the manufacture of foam sheets connected by living hinges, it was discovered that foam structures can be assembled without additional adhesives, films, or support structures while improving the thermal retention capabilities of traditional shipping containers and the impact protection of traditional shipping containers. In particular, it has been found that channels in a rigid, monolithic foam sheet blank can form a series of foam sheets connected by a “living hinge”, which allows the sheets to fold against one another and form a thermally effective seal, preventing thermal energy loss at the edges and a greater impact protection at the edges can be guaranteed. It has also been found that conditioning the material forming the living hinge with pressure and/or heating can strengthen the living hinge.
Schaumstrukturen mit FilmscharnierenFoam structures with film hinges
Schaumstrukturen werden hierin offenbart. In einigen Ausführungsformen umfassen die Schaumstrukturen eine Vielzahl von Schaumplatten mit Kanten. Jede der Schaumplatten ist aus Polymerschaumpartikeln gebildet. Mindestens zwei der mehreren Schaumplatten sind nebeneinander angeordnet und entlang einer der Kanten jeder der mindestens zwei Platten durch ein Filmscharnier, das durch einen Kanal zwischen den Platten definiert ist, einstückig verbunden. Das Filmscharnier ermöglicht, dass die angrenzenden Platten entlang des Filmscharniers aufeinander zu falten. Wie hierin verwendet, bezieht sich eine „Platte“ auf einen im Wesentlichen planaren, monolithischen Artikel, der durchgehend eine kontinuierliche Zusammensetzung aufweist. In einigen Ausführungsformen entspricht eine einzelne Platte einer Seite eines Versandkartons, einer Kiste oder eines anderen Behälters. Die Platte könnte jede Form haben, wie zum Beispiel ein Quadrat, ein Rechteck oder ein anderes Polygon. Die Platte könnte eine Dicke von etwa 0,25 Zoll (6,4 mm) bis etwa 4 Zoll (100 mm) aufweisen, zum Beispiel etwa 0,25 Zoll (6,4 mm), etwa 0,375 Zoll (9,52 mm), etwa 0,5 Zoll (13 mm), etwa 0,75 Zoll (19 mm) oder etwa 1 Zoll (25 mm). Die Dicke könnte 1,25 Zoll (31,8 mm), 1,5 Zoll (38 mm), 2 Zoll (50 mm), 3 Zoll (80 mm), 4 Zoll (100 mm) oder jede Dicke dazwischen betragen, abhängig von der gewünschten thermischen und mechanische Eigenschaften. Die Platte kann eine Seitenlänge von etwa 1 Zoll (25 mm) bis etwa 48 Zoll (1220 mm) oder mehr haben, beispielsweise etwa 1 Zoll (25 mm), etwa 2 Zoll (50 mm), etwa 6 Zoll (150 mm), ungefähr 12 Zoll (305 mm), ungefähr 24 Zoll (609 mm), ungefähr 36 Zoll (914 mm), ungefähr 48 Zoll (1220 mm), größer als 48 Zoll, oder irgendeine Seitenlänge dazwischen, abhängig von der gewünschten Größe, den thermischen Eigenschaften und den mechanischen Eigenschaften der isolierenden Struktur.Foam structures are disclosed herein. In some embodiments, the foam structures include a plurality of foam panels with edges. Each of the foam panels is formed from polymer foam particles. At least two of the plurality of foam sheets are juxtaposed and integrally connected along one of the edges of each of the at least two sheets by a living hinge defined by a channel between the sheets. The living hinge allows the adjacent panels to fold toward each other along the living hinge. As used herein, a "slab" refers to a substantially planar, monolithic article that is of continuous composition throughout. In some embodiments, a single panel corresponds to one side of a shipping carton, crate, or other container. The panel could be any shape such as a square, rectangle or other polygon. The plate could have a thickness of from about 0.25 inch (6.4 mm) to about 4 inches (100 mm), for example about 0.25 inch (6.4 mm), about 0.375 inch (9.52 mm) , about 0.5 inch (13 mm), about 0.75 inch (19 mm) or about 1 inch (25 mm). The thickness could be 1.25 inch (31.8 mm), 1.5 inch (38 mm), 2 inch (50 mm), 3 inch (80 mm), 4 inch (100 mm) or any thickness in between, depending of the desired thermal and mechanical properties. The panel may be from about 1 inch (25mm) to about 48 inches (1220mm) or more on a side, e.g. about 1 inch (25mm), about 2 inches (50mm), about 6 inches (150mm), about 12 inches (305 mm), about 24 inches (609 mm), about 36 inches (914 mm), about 48 inches (1220 mm), larger than 48 inches, or any side length in between depending on the size thermal desired Properties and mechanical properties of the insulating structure.
Wie hierin verwendet, bezieht sich die „Dicke“ einer Platte auf die Tiefe der Platte, gemessen ungefähr von der Mitte der Platte. Mit anderen Worten, eine Platte mit einer abgeschrägten Kante oder eine Platte, die mit einer anderen Platte durch ein Filmscharnier verbunden ist, wird so beschrieben, dass es die gleiche „Dicke“ wie eine Platte mit geradlinigen Kanten oder eine Platte ohne ein Filmscharnier hat, obwohl sich die Tiefe der Platte an den Kanten und/oder am Filmscharnier dadurch verändert, dass es abgeschrägt und geformt ist.As used herein, the "thickness" of a panel refers to the depth of the panel measured from approximately the center of the panel. In other words, a panel with a beveled edge or a panel connected to another panel by a living hinge is described as having the same "thickness" as a panel with straight edges or a panel without a living hinge, although the depth of the panel changes at the edges and/or living hinge by being beveled and shaped.
Die Platten können mehrfach verwendet werden, wobei zwei oder mehr Platten die Schaumstruktur bilden und als selbsttragender Behälter oder zur Verbesserung der thermischen Eigenschaften eines anderen Behälters, einer Kiste, eines Versandbehälters oder einer anderen Struktur verwendet werden. Somit kann jede Vielzahl von Platten die Schaumstruktur bilden und einen eigenständigen Behälter, eine Kiste oder einen Versandbehälter bilden. Beispielsweise würde eine aus sechs Platten zusammengesetzte Schaumstruktur eine standardmäßige 6-seitige Schachtel bilden und kann ohne ein Gehäuse oder eine äußere Schachtel verwendet werden.The panels can be used multiple times, with two or more panels forming the foam structure and used as a self-supporting container or to improve the thermal properties of another container, box, shipping container or other structure. Thus, each plurality of panels can form the foam structure and form a self-contained container, box, or shipping container. For example, a foam structure assembled from six panels would form a standard 6-sided box and can be used without a casing or outer box.
Der Begriff „Schaumstruktur“, wie er hier verwendet wird, bedeutet jede Struktur, die Schaumpartikel umfasst, die in der Lage sind, Wärmeenergie zurückzuhalten, Wärmeenergie auszuschließen, Wärmeenergie zu verhindern oder zu verringern, oder eine Kombination davon, oder dazu beitragen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf einen isolierenden Versandbehälter mit oder ohne angebrachtem Klappdeckel, einem Kantenschutz und einem Kantenschutz.The term "foam structure" as used herein means any structure comprising foam particles capable of retaining thermal energy, excluding thermal energy, preventing or reducing thermal energy, or a combination thereof, or contributing to, including, but not limited to an insulating shipping container with or without an attached hinged lid, edge protector, and edge protector.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „Versandbehälter“ einen Behälter zum Versenden von Artikeln. Genauer gesagt bedeutet ein „isolierter Versandbehälter“ einen Behälter mit Isolierung zum Versenden von wärmeempfindlichen Artikeln, wie etwa verderblichen Lebensmitteln oder Medikamenten. Beispielsweise kann sich ein isolierter Versandbehälter auf einen isolierten Versandbehälter beziehen, der herkömmlicherweise zum Versenden von Fleisch, Fisch, Mahlzeiten oder Zutaten für Mahlzeiten verwendet wird.As used herein, the term "shipping container" means a container for shipping articles. More specifically, an “insulated shipping container” means a container with insulation for shipping of heat-sensitive items such as perishable foods or medicines. For example, an insulated shipping container may refer to an insulated shipping container commonly used for shipping meat, fish, meals, or meal ingredients.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „Filmscharnier“ ein Materialstück, z. Polymerschaum, der zwei aus dem gleichen Material gebildete Bauteile miteinander verbindet, z.B. Schaumstoffplatten. Das heißt, der Begriff „Filmscharnier“ bezieht sich auf einen flexiblen, biegbaren Bereich eines Materials, der mindestens zwei relativ unflexible Bereiche des Materials verbindet. Die flexiblen und unflexiblen Bereiche sind integral verbunden, z. B. als Teil einer einzelnen, monolithischen Struktur. Das Filmscharnier, manchmal als „Webbing“ bezeichnet, und die Komponenten sind aus dem gleichen Material geformt und sind gewöhnlich aus der gleichen einzigen, kontinuierlichen monolithischen Materialquelle (hierin oft als „Rohling“ bezeichnet) geformt. Auf diese Weise können die beiden Komponenten entlang des Filmscharniers gegeneinander gefaltet werden, ohne dass ein separates Materialstück hinzugefügt werden muss und ohne dass der Endverbraucher mit der Trennung oder Demontage der Komponenten von dem Filmscharnier belastet wird. Beispielsweise kann das Filmscharnier durch einen Kanal definiert sein, der zwischen zwei benachbarten Platten gebildet ist. Das Filmscharnier kann geformt werden, nachdem der Rohling geformt worden ist, wie etwa durch das Entfernen von Material oder durch einen sekundären Formprozess. Das Filmscharnier kann gleichzeitig mit dem Rohling geformt werden, beispielsweise durch ein modifiziertes Formverfahren.As used herein, the term "living hinge" means a piece of material, e.g. Polymeric foam that connects two components made of the same material, e.g. foam boards. That is, the term "living hinge" refers to a flexible, pliable area of a material that connects at least two relatively inflexible areas of the material. The flexible and inflexible areas are integrally connected, e.g. B. as part of a single, monolithic structure. The living hinge, sometimes referred to as "webbing", and the components are formed from the same material and are usually formed from the same single, continuous monolithic source of material (often referred to herein as a "blank"). In this way, the two components can be folded against each other along the living hinge without having to add a separate piece of material and without the burden of the end user having to separate or disassemble the components from the living hinge. For example, the living hinge may be defined by a channel formed between two adjacent panels. The living hinge may be formed after the blank has been formed, such as by removing material or by a secondary forming process. The living hinge can be formed simultaneously with the blank, for example by a modified molding process.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „Dichtung“ eine Verbindungsstelle, die durch zwei oder mehr Oberflächen eines oder mehrerer Objekte gebildet wird, die im Wesentlichen miteinander auf eine Weise in Kontakt kommen, die die Übertragung von Wärmeenergie durch, um oder in Verbindung mit der Dichtung verringert oder verhindert.As used herein, the term "seal" means a joint formed by two or more surfaces of one or more objects that come into substantial contact with one another in a manner that permits the transfer of thermal energy through, around, or in connection with the Seal reduced or prevented.
In einigen Ausführungsformen sind die Schaumplatten starr. Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „starr“ einen Kompressionsmodul von mehr als 1 MPa zu haben. Ein starres Objekt neigt daher eher dazu zu brechen als sich zu verformen. Genauer gesagt bedeutet eine „Hartschaumplatte“ eine einzelne, monolithische Schaumplatte mit einem Elastizitätsmodul von mehr als 1 GPa, so dass die Platte unter ausreichender Spannung bricht, anstatt sich zu verformen. Es soll beachtet werden, dass ein starres Objekt eine hohe Biegefestigkeit haben kann, was die Spannung beim Versagen in einem Biegetest ist.In some embodiments, the foam panels are rigid. As used herein, the term "rigid" means having a bulk modulus greater than 1 MPa. A rigid object is therefore more likely to break than deform. More specifically, a "rigid foam board" means a single, monolithic foam board with a Young's modulus greater than 1 GPa such that the board will fracture under sufficient stress rather than deform. It should be noted that a rigid object may have a high flexural strength, which is the stress at failure in a flexural test.
In einigen Ausführungsformen sind die Polymerschaumpartikel kompostierbar und/oder biologisch abbaubar. Biologisch abbaubare Polymerschaumpartikel schließen Homopolymere, Pfropfpolymere oder Copolymere von Polymilchsäure, Polyhydroxybutyrat oder Polyhydroxyalkanoat ein. Schaumstrukturen, die biologisch abbaubare Polymerschaumpartikel umfassen, können durch eine industrielle Kompostierungsanlage in etwa 7 bis etwa 42 Tagen, wie etwa innerhalb von etwa 7 bis etwa 21 Tagen, abgebaut werden.In some embodiments, the polymeric foam particles are compostable and/or biodegradable. Biodegradable polymeric foam particles include homopolymers, graft polymers, or copolymers of polylactic acid, polyhydroxybutyrate, or polyhydroxyalkanoate. Foam structures comprising biodegradable polymeric foam particles can be degraded by an industrial composting facility in about 7 to about 42 days, such as within about 7 to about 21 days.
Der Begriff „kompostierbar“ wird verwendet, um sich auf Materialien zu beziehen, die die relevanten Abbaustandards in kommerziellen Kompostieranlagen erfüllen oder übertreffen, wie z.B. die in ASTM D5338, ASTM D6400 und/oder ISO 20200 aufgeführten Standards. Beispielsweise werden die hierin beschriebenen kompostierbaren Artikel gemäß den in ASTM D5338, ASTM D6400 und/oder ISO 20200 festgelegten Kriterien abgebaut. Das heißt, die hierin beschriebenen kompostierbaren Artikel werden in einer kontrollierten Kompoststudie innerhalb von 180 Tagen, 90 Tagen oder kürzer abgebaut oder von Mikroben verdaut. In bestimmten Ausführungsformen sind die hierin beschriebenen kompostierbaren Artikel in einem industriellen Kompost in etwa 42 Tagen oder kürzer kompostierbar.The term "compostable" is used to refer to materials that meet or exceed relevant degradation standards in commercial composting facilities, such as the standards listed in ASTM D5338, ASTM D6400, and/or ISO 20200. For example, the compostable articles described herein degrade according to the criteria set forth in ASTM D5338, ASTM D6400, and/or ISO 20200. That is, the compostable articles described herein will break down or be digested by microbes in 180 days, 90 days, or less in a controlled compost study. In certain embodiments, the compostable articles described herein are compostable in an industrial compost site in about 42 days or less.
In anderen Ausführungsformen sind die Polymerschaumpartikel aus Materialien gebildet, die nicht biologisch abbaubar sind, wie etwa Polystyrol, Polyethylenterephthalat, thermoplastisches Polyurethan, Polyvinylchlorid, Stärke, Poly(ethylenvinylacetat), Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylsäure oder Mischungen davon.In other embodiments, the polymer foam particles are formed from materials that are not biodegradable, such as polystyrene, polyethylene terephthalate, thermoplastic polyurethane, polyvinyl chloride, starch, poly(ethylene vinyl acetate), polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, or mixtures thereof.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Filmscharnier Polymerschaumpartikel, die durch Standardformen ohne irgendeinen Nachbehandlungsprozess gebildet werden. Wie hierin verwendet, bezieht sich „Standardformen“ auf einen Formprozess, bei dem Polymerschaumpartikel in eine Form eingespritzt werden, wo sie in Gegenwart von Dampf komprimiert werden, um die Polymerschaumpartikel zu kollabieren und einen monolithischen Schaumgegenstand zu bilden. Die Bildung eines Filmscharniers unter Verwendung von Standardformen hat Beschränkungen hinsichtlich der Dicke des Filmscharniers, d.h. das Scharnier muss eine Dicke zwischen ungefähr 2 bis 4 Polymerschaumpartikeln haben.In some embodiments, the living hinge comprises polymeric foam particles formed by standard molding without any post-processing. As used herein, "standard molding" refers to a molding process in which polymer foam particles are injected into a mold where they are compressed in the presence of steam to collapse the polymer foam particles and form a monolithic foam article. The formation of a living hinge using standard molds has limitations on the thickness of the living hinge, i.e. the hinge must have a thickness between about 2 to 4 polymeric foam particles.
In anderen Ausführungsformen umfasst das Filmscharnier Polymerschaumpartikel, die durch die Anwendung von lokalisiertem Druck und/oder lokalisierter Wärme konditioniert wurden. Durch Konditionieren der Polymerschaumpartikel, die das Filmscharnier bilden, können die Dichte, Flexibilität und Festigkeit des Filmscharniers im Vergleich zum standardmäßigen Formgebungsverfahren erhöht werden. Durch Konditionieren der Polymerschaumpartikel, die das Filmscharnier bilden, kann das Filmscharnier dicker (d.h. 4 Polymerschaumpartikel oder mehr) oder dünner (d.h. 1 bis 2 Polymerschaumpartikel) als ein durch ein Standardformverfahren gebildetes Filmscharnier sein.In other embodiments, the living hinge comprises polymeric foam particles that have been conditioned through the application of localized pressure and/or localized heat. By conditioning the polymer foam particles that form the living hinge, the density, flexibility and strength of the living hinge can be increased compared to the standard molding process. By conditioning the polymeric foam particles that form the living hinge, the living hinge can be thicker (ie, 4 polymeric foam particles or more) or thinner (ie, 1 to 2 polymeric foam particles) than a living hinge formed by a standard molding process.
In einigen Ausführungsformen sind die Verbindungskanten der mindestens zwei Schaumstoffplatten abgeschrägt. Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „abgeschrägt“ relativ zu einem rechten Winkel geneigt oder abgewinkelt. Genauer gesagt bedeutet eine „abgeschrägte Kante“ eine Kante, die relativ zu einer aus rechten Winkeln bestehenden Kante geneigt oder abgewinkelt ist.In some embodiments, the connecting edges of the at least two foam panels are beveled. As used herein, the term "beveled" means inclined or angled relative to a right angle. More specifically, a “beveled edge” means an edge that is inclined or angled relative to a right-angled edge.
In einigen Ausführungsformen umfassen die aneinandergrenzenden Kanten der mindestens zwei Schaumstoffplatten Kantenmerkmale, wie etwa mechanische Verriegelungslaschen und mechanische Verriegelungsschlitze, wobei die Laschen und die Schlitze so konfiguriert sind, dass sie ineinander greifen, um zwei oder mehr Schaumplatten aneinander zu befestigen und/oder zwei oder mehr Schaumplatten, die durch ein Filmscharnier verbunden sind, zu führen oder auszurichten, wenn sie zusammengefaltet sind. In einigen Ausführungsformen haben die einander zugewandten Kanten von mindestens zwei Schaumplatten mechanische Verriegelungslaschen und mechanische Verriegelungsschlitze, um eine Reibungspassungs- oder Kompressionspassungsverriegelung zu erleichtern. Solche Verriegelungs- oder Verriegelungsmerkmale können das Sichern des Filmscharniers in einer geschlossenen Konfiguration erleichtern, was zum Beispiel beim Prozess des Zusammenbaus von Platten oder Plattensystemen in einem Behälter nützlich sein kann.In some embodiments, the abutting edges of the at least two foam sheets include edge features such as mechanical locking tabs and mechanical locking slots, wherein the tabs and the slots are configured to interlock to secure two or more foam sheets together and/or two or more To guide or align foam panels connected by a living hinge when folded together. In some embodiments, the facing edges of at least two foam sheets have mechanical locking tabs and mechanical locking slots to facilitate friction fit or compression fit locking. Such locking or interlocking features may facilitate securing the living hinge in a closed configuration, which may be useful, for example, in the process of assembling panels or panel systems into a container.
In Ausführungsformen teilen sich die mindestens zwei Schaumstoffplatten, die durch ein Filmscharnier verbunden sind, eine gemeinsame Oberfläche. Eine erste Fläche einer Platte grenzt an eine Filmscharnierfläche und die Filmscharnierfläche anschließend an eine zweite Fläche der benachbarten Platte. Die gemeinsame Oberfläche ist somit kontinuierlich über die erste Platte, das Scharnier und die zweite Platte.In embodiments, the at least two foam panels, which are connected by a film hinge, share a common surface. A first face of one panel abuts a living hinge face and the living hinge face adjoins a second face of the adjacent panel. The common surface is thus continuous across the first panel, the hinge and the second panel.
In einigen Ausführungsformen ist das Filmscharnier verstärkt. Beispielsweise kann das Filmscharnier mit einem Verstärkungsmaterial wie Klebeband, Laminat, Gummirücken, Filament oder einer mechanischen Stütze verstärkt werden. Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „Klebeband“ jeden Streifen aus Klebematerial, der geeignet ist, zwei oder mehr Gegenstände miteinander zu verbinden. Das Klebematerial kann eine Trägerschicht und eine Klebebeschichtungsschicht umfassen. Nicht einschränkende Beispiele für Klebebänder umfassen gummiertes Kraftpapierband oder Gummipapierband. Der Begriff „Filament“, wie er hier verwendet wird, bedeutet ein dünnes, flexibles Materialstück, das gewöhnlich die Form einer Schnur oder Schnur annimmt. In einigen Ausführungsformen ist das Klebeband mit identifizierenden Markierungen bedruckt, wie z.B. einem Markenindikator, Etikett, Paketversand/-verfolgung oder anderen Informationen.In some embodiments, the living hinge is reinforced. For example, the living hinge can be reinforced with a reinforcing material such as tape, laminate, rubber backing, filament, or a mechanical support. As used herein, the term "adhesive tape" means any strip of adhesive material suitable for joining two or more objects together. The adhesive material may include a backing layer and an adhesive coating layer. Non-limiting examples of adhesive tapes include gummed kraft paper tape or rubber paper tape. The term "filament" as used herein means a thin, flexible piece of material that usually takes the form of a cord or cord. In some embodiments, the adhesive tape is printed with identifying markings, such as a brand indicator, label, package shipping/tracking, or other information.
Plattensysteme zur Bildung von SchaumstrukturenPlate systems for the formation of foam structures
Plattensysteme zum Bilden von Schaumstrukturen werden hierin ebenfalls offenbart. In einigen Ausführungsformen umfasst ein Plattensystem zum Bilden einer Schaumstruktur eine Vielzahl von Schaumplatten, die aus Polymerschaumpartikeln gebildet sind, wobei mindestens zwei der Schaumplatten durch mindestens ein Filmscharnier verbunden sind. In einigen Ausführungsformen sind die mindestens zwei Schaumstoffplatten entlang einer der Kanten jeder der mindestens zwei Platten durch ein Filmscharnier verbunden, wobei das Filmscharnier durch einen Kanal zwischen den Platten definiert ist.Panel systems for forming foam structures are also disclosed herein. In some embodiments, a panel system for forming a foam structure includes a plurality of foam panels formed from polymeric foam particles, wherein at least two of the foam panels are connected by at least one living hinge. In some embodiments, the at least two foam panels are connected along one of the edges of each of the at least two panels by a living hinge, the living hinge being defined by a channel between the panels.
In einigen Ausführungsformen sind die Vielzahl von Schaumplatten, die das Plattensystem bilden, in einer flachen Konfiguration angeordnet und durch Filmscharniere verbunden. In einigen Ausführungsformen sind, wenn das System an den Filmscharnieren gefaltet ist, Kanten von mindestens zwei der Vielzahl von Schaumstoffplatten so konfiguriert, dass sie eine Verbindung herstellen und an den Verbindungskanten eine Dichtung bilden. Das heißt, die Dichtung kann gebildet werden, wenn sich die Filmscharniere in einer geschlossenen Konfiguration befinden.In some embodiments, the plurality of foam panels that make up the panel system are arranged in a flat configuration and connected by living hinges. In some embodiments, when the system is folded at the living hinges, edges of at least two of the plurality of foam panels are configured to bond and form a seal at the bond edges. That is, the seal can be formed when the living hinges are in a closed configuration.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Schaumplatten, die das Plattensystem bilden, drei Schaumplatten, die in Reihe angeordnet sind, wobei benachbarte Platten durch Filmscharniere verbunden sind, um ein Plattensystem zu bilden, das so konfiguriert ist, dass es sich zu einer C-förmigen Anordnung faltet. In einigen Ausführungsformen sind zwei der C-förmigen Anordnungen konfiguriert, um miteinander verbunden zu werden, um die Schaumstruktur zu bilden.In some embodiments, the plurality of foam panels forming the panel system comprises three foam panels arranged in series with adjacent panels connected by living hinges to form a panel system configured to fold into a C-shape arrangement folds. In some embodiments, two of the C-shaped assemblies are configured to be joined together to form the foam structure.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Schaumplatten, die das Plattensystem bilden, fünf Schaumplatten, wobei benachbarte Platten durch Filmscharniere verbunden sind, um ein Plattensystem zu bilden, das so konfiguriert ist, dass es sich zu einer 5-Platten-Schachtel falten lässt. In einigen Ausführungsformen ist die 5-Platten-Schachtel konfiguriert, um mit einem Schaumplattendeckel aus der Schaumstruktur verbunden zu werden.In some embodiments, the plurality of foam panels forming the panel system comprises five foam panels, with adjacent panels connected by living hinges to form a panel system configured to fold into a five panel box. In some embodiments, the 5 panel box is configured to be bonded to a foam panel lid of the foam structure.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Schaumplatten, die das Plattensystem bilden, sechs Schaumplatten, wobei benachbarte Platten durch Filmscharniere verbunden sind, um ein Plattensystem zu bilden, das so konfiguriert ist, dass es sich zu einer 6-Platten-Schachtel falten lässt. Zum Beispiel ist die 6-Platten-Schachtel zusammengefaltet eine Schaumstruktur, die als Versandverpackung verwendet werden kann, mit oder ohne Zugabe einer Wellpappschachtel.In some embodiments, the plurality of foam panels forming the panel system comprises six foam panels, with adjacent panels connected by living hinges to form a panel system configured to fold into a 6 panel box. For example, the 6-panel box is a folded foam structure that can be used as shipping packaging, with or without the addition of a corrugated box.
In einigen Ausführungsformen beinhalten die Vielzahl von Schaumplatten, die das Plattensystem bilden, zwei Schaumplatten, die durch ein Filmscharnier miteinander verbunden sind, um ein Plattensystem zu bilden, das so konfiguriert ist, dass es sich zu einem Kantenschutz falten lässt, der allein oder in Verbindung mit anderen Kantenschutzen als Schaumstruktur verwendet werden kann.In some embodiments, the plurality of foam panels that form the panel system include two foam panels joined together by a living hinge to form a panel system that is configured to fold into an edge protector that can be used alone or in combination can be used with other edge protectors as a foam structure.
Während auf Konfigurationen verwiesen wurde, wobei die Vielzahl von Schaumplatten, die das Plattensystem bilden, 2, 3, 5 oder 6 Schaumplatten umfasst, die konfiguriert sind, um zu einer Platten-Unterbaugruppe gefaltet und in einigen Ausführungsformen mit einer oder mehreren anderen Platten-Unterbaugruppen oder Schaum verbunden zu werden Platten, um die Schaumstruktur zu bilden, versteht es sich, dass die Schaumstruktur der vorliegenden Offenbarung mehr als 6 Schaumplatten, wie etwa 7 Schaumplatten, 8 Schaumplatten oder mehr, und weniger als 6 Schaumplatten, wie beispielsweise 1 Schaumplatte oder 4 Schaumplatten, umfassen kann.While reference has been made to configurations wherein the plurality of foam panels making up the panel system comprises 2, 3, 5 or 6 foam panels configured to be folded into a panel subassembly and in some embodiments with one or more other panel subassemblies or foam to be joined to form the foam structure, it is understood that the foam structure of the present disclosure may have more than 6 foam slabs, such as 7 foam slabs, 8 foam slabs or more, and less than 6 foam slabs, such as 1 foam slab or 4 foam sheets may include.
In einigen Ausführungsformen enthalten die Schaumstoffplatten Strukturelemente, die konfiguriert sind, um eine oder mehrere Innenwände zu befestigen. Beispielsweise können die eine oder mehreren Innenwände die Schaumstruktur in zwei oder mehrere getrennte Kammern unterteilen. Wie hierin verwendet, bedeutet „Strukturelemente“ Lippen, Kerben, Leisten, Rillen oder andere physikalische Merkmale, die eine oder mehrere Innenwände in der Schaumstruktur bilden, ausrichten und/oder sichern.In some embodiments, the foam panels include structural members configured to attach one or more interior walls. For example, the one or more interior walls can divide the foam structure into two or more separate chambers. As used herein, "structural elements" means lips, notches, ridges, grooves, or other physical features that form, align, and/or secure one or more interior walls in the foam structure.
In einigen Ausführungsformen enthalten eine oder mehrere der Schaumstoffplatten einen oder mehrere Bruchpunkte. Wie hierin verwendet und beschrieben, sind die Filmscharniere keine Bruchstellen. Beispielsweise können die Bruchstellen ermöglichen, dass die Schaumplatte an einem bestimmten Punkt in ein oder mehrere Schaumplattenfragmente gebrochen wird, wodurch die Größe der Schaumplatte verringert wird, um die Entsorgung und Kompostierung zu erleichtern. Wie hierin verwendet, bedeutet „Bruchstelle“ ein technisches, bearbeitetes oder geformtes Merkmal, an dem die Schaumstoffplatte vorzugsweise bricht, wenn eine Kraft ausgeübt wird. Beispielsweise können die Unterbrechungspunkte die Form einer Linie oder einer Reihe von Einkerbungen haben.In some embodiments, one or more of the foam sheets contain one or more points of fracture. As used and described herein, the living hinges are not breakable. For example, the fracture sites may allow the foam slab to be broken into one or more foam slab fragments at a given point, thereby reducing the size of the foam slab to facilitate disposal and composting. As used herein, "fracture point" means an engineered, machined, or molded feature at which the foam sheet preferentially fractures when a force is applied. For example, the breakpoints can be in the form of a line or a series of indentations.
In einigen Ausführungsformen wird die Vielzahl von Schaumplatten geformt, wie etwa durch beliebige geeignete Formverfahren, die für solche Materialien bekannt sind. Ein Beispiel für einen geeigneten Formprozess umfasst das Bilden von Polymerpartikeln aus einem schmelzverarbeitbaren Extrudat, das Einbringen von Luft in die Polymerpartikel und das Einführen der Partikel in eine Form. Die Partikel können dann einer Reihe von Kreuzdampf- und Spülschritten unterzogen werden, was zu einem einzigen, monolithischen Formkörper führt.In some embodiments, the plurality of foam slabs are formed, such as by any suitable forming methods known for such materials. An example of a suitable molding process includes forming polymeric particles from a melt-processible extrudate, introducing air into the polymeric particles, and introducing the particles into a mold. The particles can then be subjected to a series of cross-steaming and rinsing steps, resulting in a single, monolithic shaped body.
In einigen Ausführungsformen wird die Vielzahl von Schaumstoffplatten aus einem Schaumstoffblock bearbeitet. Wie hierin verwendet, bedeutet „bearbeitet“ das Schaben, Schnitzen oder Schneiden eines Schaumblocks, um seine Größe und Form auf die gewünschte Form zu reduzieren. In einigen Ausführungsformen wird der Block aus biologisch abbaubarem Schaumstoff anfänglich durch einen Formprozess gebildet.In some embodiments, the plurality of foam panels are machined from a block of foam. As used herein, "machined" means scraping, carving, or cutting a block of foam to reduce its size and shape to the desired shape. In some embodiments, the block of biodegradable foam is initially formed by a molding process.
In einigen Ausführungsformen hat die Schaumstruktur die Form eines isolierten Versandbehälters, der keine Wellpappe enthält. In einigen Ausführungsformen ist die Schaumstruktur von einer äußeren Schachtel umgeben. Beispielsweise könnte die äußere Schachtel Wellpappe sein, und die Schaumstruktur kleidet die Innenwände der äußeren Schachtel aus, wodurch ein Innenraum geschaffen wird. Dieser Innenraum kann allseitig einerseits von der Schaumstruktur und andererseits von der Wellpappschachtel umgeben sein.In some embodiments, the foam structure is in the form of an insulated shipping container that does not contain corrugated cardboard. In some embodiments, the foam structure is surrounded by an outer box. For example, the outer box could be corrugated cardboard and the foam structure lines the inner walls of the outer box, creating an interior space. This interior space can be surrounded on all sides by the foam structure on the one hand and by the corrugated cardboard box on the other.
Wie hierin verwendet, bezieht sich ein Kanal mit einer „V“-Form im Allgemeinen auf zwei Platten mit jeweiligen abgeschrägten oder abgewinkelten Kanten, die durch ein Filmscharnier verbunden sind. Die „V“-Form kann einem „V“ ähneln, bei dem sich die abgeschrägten Kanten verbundener Platten an einer scharfen, abgewinkelten Ecke treffen. Alternativ kann die „V“-Form an dem Punkt, an dem sich die verbundenen Platten treffen, ein gekrümmtes Profil aufweisen, das einem „V“ mit einer abgerundeten Spitze anstelle einer scharfen Ecke ähnelt (z.B. eine „U“-Form). Daher dient die durchgehende Verwendung von „V“ der Kürze, und es kann jede geeignete Geometrie der zwei Platten verwendet werden, die durch ein Filmscharnier verbunden sind. Darüber hinaus kann der Kanal, wie oben erläutert, eine geradlinige oder andere geeignete Form haben.As used herein, a channel having a “V” shape generally refers to two panels, each having beveled or angled edges, joined by a living hinge. The "V" shape can resemble a "V" where the beveled edges of connected panels meet at a sharp, angled corner. Alternatively, the "V" shape may have a curved profile resembling a "V" with a rounded tip rather than a sharp corner (e.g., a "U" shape) at the point where the joined panels meet. Therefore, the use of "V" throughout is for brevity, and any suitable geometry of the two plates connected by a living hinge may be used. In addition, as discussed above, the channel may have a rectilinear or other suitable shape.
Die Verbindungskanten von mindestens zwei Platten können so konfiguriert sein, dass sie in Kontakt gebracht werden, um eine thermische Versiegelung zwischen diesen Platten zu bilden, d.h. um die Wärmeenergieübertragung zwischen einem durch die Platten definierten Innenvolumen und einem Außenvolumen außerhalb des durch die Platten 102 umschlossenen Volumens zu verhindern oder zu reduzieren. Die Länge einer Kante kann die gleiche Länge wie eine Verbindungskante haben oder nicht, so dass zwischen benachbarten Kanten eine Versiegelung gebildet wird. Die Form einer Kante kann der Form einer Grenzkante entsprechen, so dass eine Dichtung zwischen benachbarten Kanten gebildet wird. Verschiedene Konfigurationen solcher entsprechender Kanten werden unten beschrieben; es kann jedoch jede geeignete mechanische Kantenverbindung verwendet werden, die die gewünschte thermische Versiegelung zwischen benachbarten Plattenn erreicht. Die Form aller Kanten einer Platte kann gleich sein, oder einige Kanten können eine Form haben, z.B. abgeschrägt, während andere Kanten eine andere Form haben, z.B. geradlinig.The joining edges of at least two panels may be configured to be brought into contact to form a thermal seal between those panels, i.e., thermal energy transfer between an interior volume defined by the panels and an exterior volume outside the volume enclosed by the
Während in einigen Ausführungsformen auf „abgeschrägte“ Kanten Bezug genommen wurde, versteht es sich, dass jede geeignet geformte Kante, die es ermöglicht, dass Schnittstellenplatten eine thermisch ausreichende Abdichtung bilden, in Betracht gezogen wird. Beispielsweise können Plattenkanten in anderen Ausführungsformen andere geeignete Formen aufweisen, die anstelle oder zusätzlich zu einer abgeschrägten Kante verwendet werden können.While reference has been made in some embodiments to "beveled" edges, it should be understood that any suitably shaped edge that allows interface panels to form a thermally adequate seal is contemplated. For example, in other embodiments, panel edges may have other suitable shapes that may be used in place of or in addition to a beveled edge.
In einigen Ausführungsformen können die Plattenkanten durch einen Kanalbildungsprozess gebildet und geformt werden, d.h. die Erzeugung von Kanälen führt zu abgeschrägten Kanten oder geradlinigen Kanten oder einer anderen geformten Kante. In einigen anderen Ausführungsformen können die Plattenkanten durch einen Prozess geformt werden, nachdem die Kanäle gebildet wurden, d.h. Plattenkanten werden anschließend zu abgeschrägten Kanten oder geradlinigen Kanten oder irgendeiner anderen geformten Kante geformt.In some embodiments, the plate edges may be formed and shaped by a channeling process, ie, the creation of channels results in beveled edges or straight edges ten or other shaped edge. In some other embodiments, the panel edges may be formed by a process after the channels are formed, ie, panel edges are subsequently formed into beveled edges or straight edges or any other shaped edge.
Verstärkungsmaterial kann verwendet werden, um die thermischen oder Stoßeigenschaften des Filmscharniers zu verstärken. Verstärkungsmaterial kann verwendet werden, um die Scharniereigenschaften des Filmscharniers zu verstärken, d.h. das Verstärkungsmaterial kann sich von einer Platte zu einer angrenzenden verbundenen Platte erstrecken und als Scharnier zusätzlich oder als Alternative zum Filmscharnier wirken, oder falls das Filmscharnier aus irgendeinem Grund versagt. In einigen Fällen verläuft das Verstärkungsmaterial über die Länge des Filmscharniers mit minimalem Eingriff in Platten, die durch das Filmscharnier verbunden sind. In anderen Fällen können diskrete Verstärkungsmaterialstücke benachbarte Platten verbinden, die durch Filmscharniere verbunden sind. In anderen Fällen können Verstärkungsmateriallängen von einer Kante der Schaumstruktur zur anderen verlaufen, d.h. von der Kante einer Platte über die Gesamtheit einer zentralen Platte bis zur Kante einer dritten Platte, wo die Platten durch Scharniere in Reihe verbunden sind.Reinforcement material may be used to increase the thermal or impact properties of the living hinge. Reinforcing material may be used to reinforce the hinge properties of the living hinge, i.e. the reinforcing material may extend from one panel to an adjacent connected panel and act as a hinge in addition to or as an alternative to the living hinge or if the living hinge fails for any reason. In some cases, the reinforcing material runs the length of the living hinge with minimal interference with panels connected by the living hinge. In other cases, discrete pieces of reinforcing material may connect adjacent panels that are connected by living hinges. In other cases, lengths of reinforcing material may run from one edge of the foam structure to the other, i.e. from the edge of one panel across the entirety of a central panel to the edge of a third panel where the panels are connected in series by hinges.
Verfahren zur Herstellung von SchaumstrukturenProcess for the manufacture of foam structures
Verfahren zur Herstellung einer Schaumstruktur werden hierin ebenfalls offenbart. Wie hierin beschrieben, kann die Schaumstruktur jede Struktur sein, die aus Schaumpartikeln gebildet ist und ein Scharnier oder eine Verbindung zwischen benachbarten Komponenten aufweist. In einem Aspekt umfasst ein Verfahren das Bereitstellen eines Schaumplattenrohlings, der aus einer Vielzahl von Polymerschaumpartikeln gebildet ist. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Bilden eines oder mehrerer Kanäle in dem Schaumstoffplattenrohling, um eine Vielzahl von Schaumstoffplatten zu definieren, wobei die Schaumplatten ein Filmscharnier aufweisen, das durch den einen oder die mehreren Kanäle zwischen den Platten definiert ist. In einigen Ausführungsformen sind mindestens zwei der Vielzahl von Schaumstoffplatten nebeneinander angeordnet und an mindestens einer der Kanten jeder der mindestens zwei Platten aneinandergrenzend, wobei die aneinandergrenzenden Kanten ein Filmscharnier bilden. Jedes geeignete Verfahren und jede geeignete Ausrüstung, die zum Bilden eines Schaumplattenrohlings bekannt ist, kann verwendet werden, um die hierin beschriebenen Platten herzustellen. Beispielsweise können Verfahren und Ausrüstung verwendet werden, die für die Herstellung von EPS-Platten bekannt sind. Die durch diese Verfahren hergestellten Platten können die hierin beschriebenen Platten sein, einschließlich einer beliebigen Kombination von Merkmalen davon.Methods of making a foam structure are also disclosed herein. As described herein, the foam structure can be any structure formed from foam particles and having a hinge or connection between adjacent components. In one aspect, a method includes providing a foam sheet blank formed from a plurality of polymeric foam particles. In some embodiments, the method further comprises forming one or more channels in the blank foam sheet to define a plurality of foam sheets, the foam sheets having a living hinge defined by the one or more channels between the sheets. In some embodiments, at least two of the plurality of foam panels are arranged side-by-side and abutted at at least one of the edges of each of the at least two panels, with the abutting edges forming a living hinge. Any suitable method and equipment known for forming a foam board blank can be used to make the boards described herein. For example, methods and equipment known for the manufacture of EPS board can be used. The panels made by these methods can be the panels described herein, including any combination of features thereof.
In einigen Ausführungsformen werden bekannte Verfahren verwendet, um die Schaumrohlinge herzustellen, die in den vorliegend offenbarten Verfahren verwendet werden. Zum Beispiel US-Pat. Nr. 10,518,444 von Pawloski et al. offenbart Verfahren zur Herstellung von kompostierbaren oder biobasierten Schäumen, die zur Herstellung von geschäumten Gegenständen nützlich sind. In dem offenbarten Verfahren werden geschäumte Wülste, die aus einem biobasierten Polyester und einem Treibmittel gebildet sind, geformt, um einen geformten Artikel zu bilden. Diese Verfahren können verwendet werden, um die Schaumplattenrohlinge herzustellen, die verwendet werden, um die Schaumplatten der vorliegenden Offenbarung herzustellen. In einem anderen Beispiel offenbart US-Pat. Nr. 10,688,698 von Bhargava et al. offenbart Verfahren zur Herstellung von geformten Schaumartikeln, die verwendet werden können, um die Schaumplattenrohlinge herzustellen, die verwendet werden, um die Schaumplatten der vorliegenden Offenbarung herzustellen.In some embodiments, known methods are used to prepare the foam blanks used in the methods disclosed herein. For example, US Pat. No. 10,518,444 to Pawloski et al. discloses processes for making compostable or bio-based foams useful for making foamed articles. In the disclosed method, foamed beads formed from a bio-based polyester and a blowing agent are molded to form a molded article. These methods can be used to make the foamboard blanks used to make the foamboards of the present disclosure. In another example, US Pat. No. 10,688,698 to Bhargava et al. discloses methods of making molded foam articles that can be used to make the foam sheet blanks used to make the foam sheets of the present disclosure.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Formen des Schaumplattenrohlings das Formen von Schaumpartikeln unter Verwendung von Standardformen ohne Nachbehandlung. Das Formen von Schaumstoffplattenrohlingen unter Verwendung von Standardformen umfasst die Verwendung einer Form mit der Form des Endprodukts, einschließlich eines Raums für das Filmscharnier, so dass der Schaumstoffplattenrohling über das Filmscharnier eine gleichmäßige Dichte und Zusammensetzung aufweist. In anderen Ausführungsformen umfasst das Formen des Schaumplattenrohlings das Nachkonditionieren der Schaumpartikel, um das Filmscharnier zu bilden. Das Formen des Schaumplattenrohlings mit Nachbehandlung umfasst die Verwendung einer Form mit einem Spalt oder Zwischenraum an der Stelle, an der das Filmscharnier erwünscht ist, und dann das Formen des Filmscharniers unter Verwendung eines sekundären, z.B. separaten Formprozesses. Wie hierin verwendet, bezieht sich „Nachkonditionieren“ auf die Anwendung von lokalisierter Wärme und/oder lokalisiertem Druck, um die Dichte, Festigkeit und Flexibilität der Polymerschaumpartikel zu ändern, z.B. in einem Bereich des Materials, das das Filmscharnier bildet.In some embodiments, forming the foam sheet blank involves forming foam particles using standard molds without post-processing. Forming foam sheet blanks using standard molds involves using a mold with the shape of the final product, including a space for the living hinge, so that the foam sheet blank has a uniform density and composition across the living hinge. In other embodiments, forming the blank foam panel includes post-conditioning the foam particles to form the living hinge. Forming the cured foam sheet blank involves using a mold with a gap or gap at the location where the living hinge is desired and then forming the living hinge using a secondary, e.g., separate, molding process. As used herein, "post-conditioning" refers to the application of localized heat and/or pressure to change the density, strength, and flexibility of the polymeric foam particles, eg, in an area of the material that forms the living hinge.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Nachkonditionierung die Verwendung eines Kernzugs. Wie hierin verwendet, bezieht sich ein „Kernzug“ auf ein bewegliches Element, das in einen Standardformhohlraum eingeführt und aus diesem herausgezogen wird, um den Druck und/oder die Temperatur an einer bestimmten Stelle innerhalb der Form zu ändern. Der Kernzug kann durch einen linearen Aktuator gesteuert werden, der den Abstand und die Kraft des Kernzugs steuert, wenn er in den Formhohlraum eintritt und das Material innerhalb der Form berührt. Der Kernzug kann eine Heizquelle wie eine elektrisch beheizte Platte oder einen Brausekopf zur Dampfverteilung umfassen. Der Kernzug kann eine Kühlquelle wie etwa einen Brausekopf zur Verteilung von Fluid wie etwa Kühlluft umfassen.In some embodiments, the post-conditioning includes the use of a core puller. As used herein, a “core pull” refers to a moveable element that is inserted into and withdrawn from a standard mold cavity to change the pressure and/or temperature at a specific location within the mold. The core pull can be controlled by a linear actuator that controls the distance and force of the core pull as it enters the mold cavity and contacts the material within the mold. The core train may include a heating source such as an electrically heated platen or a showerhead to disperse steam. The core train may include a source of cooling, such as a showerhead, for distributing fluid, such as cooling air.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Nachkonditionierung die Verwendung eines verbesserten Kernzugs, der mit einem Füllinjektor ausgestattet ist. Der Füllinjektor kann das Einspritzen von Polymerschaumpartikeln an einer Konzentrationsstelle innerhalb des Formhohlraums ermöglichen.In some embodiments, the post-conditioning includes the use of an improved core puller equipped with an inflating injector. The fill injector may allow for the injection of polymeric foam particles at a concentration point within the mold cavity.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet der verbesserte Kernzug eine oder mehrere Führungsstangen, die mit Buchsen versehen und abgedichtet sind, so dass sie sich in den Formhohlraum hinein- und daraus zurückziehen können, ohne den Druck im Formhohlraum zu verändern und ohne zuzulassen, dass Dampf aus dem Formhohlraum entweicht.In some embodiments, the improved core puller includes one or more guide rods that are bushed and sealed so that they can retract into and retract from the mold cavity without changing the pressure in the mold cavity and without allowing vapor to escape from the mold cavity escapes.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Bilden des Schaumplattenrohlings das Formen von Polymerschaumpartikeln in einem Formhohlraum mit einem Spalt oder Zwischenraum an der Stelle, an der das Filmscharnier erwünscht ist. Ein Kernzug kann so ausgelegt sein, dass er die Polymerschaumpartikel in dem Spalt oder Zwischenraum betätigt und berührt, wodurch die Polymerschaumpartikel an einer bestimmten Stelle gepackt und verdichtet werden. Nach dem Verdichten der Polymerschaumpartikel unter Verwendung des Kernzugs kann Dampf auf den Formhohlraum aufgebracht werden, wodurch die Polymerschaumpartikel expandiert und geschmolzen werden. Während oder nach dem Dampfprozess kann der Kernzug erhitzt und/oder eingesetzt werden, um den Filmscharnierabschnitt zu konditionieren. In einigen Ausführungsformen wird der Kernzug gekühlt, um den Filmscharnierabschnitt vor dem Auswerfen aus der Form zu stabilisieren.In some embodiments, forming the foam sheet blank includes molding polymeric foam particles in a mold cavity with a gap or gap at the location where the living hinge is desired. A core pull can be designed to actuate and contact the polymeric foam particles in the gap or gap, thereby packing and compacting the polymeric foam particles at a specific location. After compacting the polymeric foam particles using the core puller, steam can be applied to the mold cavity, causing the polymeric foam particles to expand and melt. During or after the steaming process, the core pull can be heated and/or used to condition the living hinge section. In some embodiments, the core pull is cooled to stabilize the living hinge portion prior to ejection from the mold.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Zusammenbauen der Schaumstruktur aus den Schaumplatten. In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt des Zusammenbaus das Falten der Schaumplatten an dem Filmscharnier, wodurch eine Dichtung zwischen mindestens einem Paar benachbarter Kanten der Schaumplatten gebildet wird, um thermische Energie an den Kanten zurückzuhalten.In some embodiments, the method further includes assembling the foam structure from the foam slabs. In some embodiments, the assembling step includes folding the foam sheets at the living hinge, thereby forming a seal between at least a pair of adjacent edges of the foam sheets to contain thermal energy at the edges.
In einigen Ausführungsformen sind die Schaumplatten starr. In einigen Ausführungsformen enthalten die Schaumstoffplatten abgeschrägte Kanten an jeder der Platten. In bestimmten Ausführungsformen werden die Kanten der Schaumplatten geformt oder bearbeitet, um die gewünschte Kantengeometrie zu bilden.In some embodiments, the foam panels are rigid. In some embodiments, the foam panels include beveled edges on each of the panels. In certain embodiments, the edges of the foam sheets are shaped or machined to form the desired edge geometry.
In einigen Ausführungsformen haben die Kanäle, die das Filmscharnier in dem Schaumstoffplattenrohling definieren, in der offenen Konfiguration eine „V“-Querschnittsform. In anderen Ausführungsformen können die Kanäle eine andere Form aufweisen, wie beispielsweise eine geradlinige Form oder gekrümmte Oberflächen, wie hierin beschrieben.In some embodiments, the channels that define the living hinge in the foam sheet blank have a "V" cross-sectional shape in the open configuration. In other embodiments, the channels may have a different shape, such as a rectilinear shape or curved surfaces, as described herein.
Jedes geeignete Verfahren zum Bilden des einen oder der mehreren Kanäle kann verwendet werden. Beispielsweise kann der Kanal gleichzeitig mit dem Formen der Schaumplatten unter Verwendung eines Formhohlraums mit der Form eines Filmscharniers gebildet werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Kanal unmittelbar nach dem Formen der Schaumplatten unter Verwendung eines Kernzugs gebildet werden, der so konfiguriert ist, dass er lokalisierten Druck und/oder Wärme bereitstellt, um das Filmscharnier zusammenzudrücken und zu konditionieren. In einer anderen Ausführungsform kann das Bilden des einen oder der mehreren Kanäle durch mechanisches Fräsen durchgeführt werden. In einer anderen Ausführungsform wird das Bilden der Kanäle durch Drahtschneiden durchgeführt. In einer anderen Ausführungsform wird das Bilden der Kanäle durch Laserschneiden durchgeführt. In einer anderen Ausführungsform erfolgt das Ausbilden der Kanäle durch Wasserstrahlschneiden. In einer anderen Ausführungsform kann der Kanal geformt werden.Any suitable method of forming the one or more channels can be used. For example, the channel can be formed simultaneously with the molding of the foam sheets using a mold cavity having the shape of a living hinge. Alternatively, the channel can be formed immediately after molding the foam sheets using a core puller that configured to provide localized pressure and/or heat to compress and condition the living hinge. In another embodiment, forming the one or more channels can be performed by mechanical milling. In another embodiment, forming the channels is performed by wire cutting. In another embodiment, forming the channels is performed by laser cutting. In another embodiment, the channels are formed by water jet cutting. In another embodiment, the channel can be shaped.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Bilden des Filmscharniers das Zusammendrücken der Wülste in dem Kanal, damit sich das Scharnier biegen kann. In einigen Ausführungsformen wird das Kollabieren der Wülste durch ein erhitztes Ritzrad durchgeführt. In einer anderen Ausführungsform wird das Kollabieren der Wülste durch einen Kernzug durchgeführt, der in eine Form eingeführt wird, nachdem der Schaumstoffplattenrohling und die Kanäle gebildet wurden. In einer anderen Ausführungsform wird das Kollabieren der Wülste durch einen Kernzug durchgeführt, der mit Führungsstangen ausgestattet ist, die mit Buchsen versehen und abgedichtet sind, so dass sie sich in den Formhohlraum hinein erstrecken und daraus zurückziehen können, ohne den Formhohlraum zu öffnen. In einer anderen Ausführungsform wird das Kollabieren der Wülste durchgeführt, indem der Schaumstoffplattenrohling über ein Förderband bewegt wird, erhitzte Formköpfe über dem Rohling ausgerichtet werden und die erhitzten Formköpfe auf den Rohling abgesenkt werden, um die Polymerschaumpartikel zu kollabieren und die Kanäle zu bilden.In some embodiments, forming the living hinge includes compressing the beads in the channel to allow the hinge to flex. In some embodiments, bead collapse is performed by a heated scribe wheel. In another embodiment, the collapse of the beads is performed by a core puller that is inserted into a mold after the foam board blank and channels have been formed. In another embodiment, the collapse of the beads is performed by a core puller equipped with guide rods that are bushed and sealed so that they can extend into and retract from the mold cavity without opening the mold cavity. In another embodiment, bead collapse is accomplished by moving the foam sheet blank over a conveyor belt, aligning heated die heads over the blank, and lowering the heated die heads onto the blank to collapse the polymeric foam particles and form the channels.
In Ausführungsformen, in denen die Kanäle in einer Formmaschine geformt werden, werden die Wülste kollabiert, indem die Wülste anschließend innerhalb der Form durch einen Kernzug konditioniert werden. Das Konditionieren unter Verwendung eines Kernzugs kann die Gesamtzykluszeit um weniger als etwa 3 Sekunden erhöhen, wie beispielsweise weniger als 1 Sekunde oder weniger als 10 % der Gesamtzykluszeit. In einigen Ausführungsformen erhöht das Konditionieren unter Verwendung eines Kernzugs die Gesamtzykluszeit nicht.In embodiments where the channels are formed in a molding machine, the beads are collapsed by subsequently conditioning the beads within the mold by a core pull. Conditioning using a core pull can increase the total cycle time by less than about 3 seconds, such as less than 1 second or less than 10% of the total cycle time. In some embodiments, conditioning using a core pull does not increase the overall cycle time.
In einigen Ausführungsformen umfassen die Schaumstoffplatten mechanische Verriegelungslaschen und entsprechende mechanische Verriegelungsschlitze an den Kanten jeder der Platten, um eine Kompressionssitz-Verriegelung mit angrenzenden Kanten der Platten zu erleichtern. In einigen Ausführungsformen können sich die mechanischen Verriegelungslaschen und -schlitze auf oder in Oberflächen der abgeschrägten Kanten von Platten befinden, wobei diese Oberflächen Grenzflächen sind, wenn sich ein Filmscharnier zwischen den Platten in der geschlossenen Konfiguration befindet.In some embodiments, the foam panels include mechanical interlocking tabs and corresponding mechanical interlocking slots on the edges of each of the panels to facilitate a compression fit interlock with adjacent edges of the panels. In some embodiments, the mechanical locking tabs and slots may be on or in beveled edge surfaces of panels, which surfaces are interfaces when a living hinge between the panels is in the closed configuration.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Schaumstruktur, z.B. die Schaumplatten, ein Verstärkungsmaterial, das an einer Oberfläche des Filmscharniers befestigt ist. In einigen Ausführungsformen ist das Verstärkungsmaterial Klebeband, Laminat, Gummierung, Filament oder eine mechanische Stütze. In einigen Ausführungsformen kann das Verstärkungsmaterial die Filmscharniere verstärken, ohne in die Oberfläche der Platten einzudringen, die durch das Filmscharnier verbunden sind. In anderen Ausführungsformen können sich diskrete Stücke aus Verstärkungsmaterial auf die Platten erstrecken, um als Scharnier zusätzlich zu oder als Alternative zu dem Filmscharnier zu wirken, oder wenn das Filmscharnier aus irgendeinem Grund versagt. In anderen Ausführungsformen kann das Verstärkungsmaterial die Länge der Schaumstruktur von der Kante einer Platte über die gesamte Länge einer mittleren Platte bis zur Kante einer dritten Platte, in dem Beispiel von drei in Reihe geschalteten Platten überspannen.In some embodiments, the foam structure, e.g., the foam panels, includes a reinforcing material attached to a surface of the living hinge. In some embodiments, the reinforcing material is tape, laminate, rubber, filament, or a mechanical support. In some embodiments, the reinforcing material can reinforce the living hinges without penetrating the surface of the panels connected by the living hinge. In other embodiments, discrete pieces of reinforcing material may extend onto the panels to act as a hinge in addition to or as an alternative to the living hinge, or if the living hinge fails for any reason. In other embodiments, the reinforcing material may span the length of the foam structure from the edge of one panel through the entire length of a middle panel to the edge of a third panel, in the example of three panels connected in series.
In einigen Ausführungsformen ist die Vielzahl von Schaumplatten, die durch Filmscharniere verbunden sind, als ein 3-Platten-System vorgesehen, das so konfiguriert ist, dass es eine C-förmige Anordnung bildet. In einigen Ausführungsformen umfasst der Zusammenbau das Falten von jeweils zwei der 3-Platten-Systeme zu einer C-förmigen Anordnung und das Befestigen der zwei C-förmigen Anordnungen aneinander, um die Schaumstruktur zu bilden.In some embodiments, the plurality of foam panels connected by living hinges are provided as a 3 panel system configured to form a C-shaped array. In some embodiments, assembly includes folding any two of the 3-panel systems into a C-shaped configuration and attaching the two C-shaped configurations together to form the foam structure.
In einigen Ausführungsformen wird die Vielzahl von Schaumstoffplatten in einem 5-Platten-System bereitgestellt, und das Zusammenbauen umfasst das Falten des 5-Platten-Systems und das Befestigen von Kanten der Platten, um eine 5-Platten-Schachtel zu bilden. In einigen Ausführungsformen umfasst das Zusammenbauen der Schaumstruktur das Positionieren eines Schaumplattendeckels auf einer offenen Seite der Schachtel mit 5 Platten, um die Schaumstruktur zu bilden.In some embodiments, the plurality of foam panels are provided in a 5 panel system, and assembling comprises folding the 5 panel system and attaching edges of the panels to form a 5 panel box. In some embodiments, assembling the foam structure includes positioning a foam panel lid on an open side of the 5 panel box to form the foam structure.
In einigen Ausführungsformen wird die Vielzahl von Schaumplatten in einem 6-Platten-System bereitgestellt, und das Zusammenbauen umfasst das Falten des 6-Platten-Systems und das Befestigen von Kanten der Platten, um die Schaumstruktur zu bilden.In some embodiments, the plurality of foam panels are provided in a 6 panel system, and assembling includes folding the 6 panel system and attaching edges of the panels to form the foam structure.
In einigen Ausführungsformen wird die Vielzahl von Schaumplatten in einem 2-Platten-System bereitgestellt und das Zusammenbauen umfasst das Falten des 2-Platten-Systems und das Befestigen von Kanten der Platten, um einen Kantenschutz zu bilden.In some embodiments, the plurality of foam panels are provided in a 2-panel system, and assembling includes folding the 2-panel system and attaching edges of the panels to form an edge protector.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Schaumstoffplatten Strukturelemente auf einer oder mehreren der Platten, die konfiguriert sind, um eine oder mehrere Innenwände zu befestigen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Zusammenbauen das Installieren einer oder mehrerer Innenwände zum Trennen der Schaumstruktur in zwei oder mehr getrennte Kammern.In some embodiments, the plurality of foam panels includes structural members on one or more of the panels configured to attach one or more interior walls. In some embodiments, assembling includes installing one or more interior walls to separate the foam structure into two or more separate chambers.
In einigen Ausführungsformen umfassen eine oder mehrere der mehreren Schaumplatten eine oder mehrere Bruchstellen, um das Brechen einer oder mehrerer der Schaumplatten in Fragmente zum Entsorgen und Kompostieren zu erleichtern. Beispielsweise können die Bruchstellen durch Ritzen, Einkerben, Perforieren oder andere geeignete Verfahren gebildet werden.In some embodiments, one or more of the multiple foam sheets includes one or more fracture points to facilitate breaking one or more of the foam sheets into fragments for disposal and composting. For example, the fracture sites can be formed by scribing, scoring, perforating, or other suitable methods.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Zusammenbauen das Umgeben der Schaumstoffplatten mit einer äußeren Schachtel. Beispielsweise können die Vielzahl von Schaumplatten von einer äußeren Schachtel aus Wellpappe umgeben sein. Insbesondere ist eine äußere Schachtel nützlich, wenn die Schaumstruktur aus weniger Schaumplatten zusammengesetzt ist, als zur Bildung eines eigenständigen Behälters erforderlich ist. Beispielsweise kann eine aus drei Platten gebildete Schaumstruktur unzureichend sein, um als eigenständiger Behälter verwendet zu werden, so dass eine Außenschachtel die Schaumstruktur umgeben würde. In einigen Ausführungsformen kann die äußere Schachtel eine weitere strukturelle Unterstützung für die Schaumstruktur bereitstellen.In some embodiments, assembling includes surrounding the foam panels with an outer box. For example, the plurality of foam sheets may be surrounded by a corrugated paperboard outer box. In particular, an outer box is useful when the foam structure is composed of fewer sheets of foam than are required to form a self-contained container. For example, a foam structure formed from three panels may be insufficient to be used as a stand-alone container, so an outer box would enclose the foam structure. In some embodiments, the outer box can provide further structural support for the foam structure.
In einigen Ausführungsformen wird der Schaumstoffplattenrohling aus mehreren biologisch abbaubaren Schaumstoffpartikeln geformt. Biologisch abbaubare Schaumpartikel umfassen Homopolymere, Pfropfpolymere oder Copolymere von Polymilchsäure, Polyhydroxybutyrat oder Polyhydroxyalkanoat. Ein Schaumplattenrohling und eine Schaumstruktur, die aus biologisch abbaubaren Schaumpartikeln gebildet sind, werden durch Industriekompost innerhalb eines Zeitraums von etwa 7 Tagen bis etwa 41 Tagen, wie etwa innerhalb von etwa 7 bis etwa 21 Tagen, abgebaut.In some embodiments, the foam panel blank is formed from a plurality of biodegradable foam particles. Biodegradable foam particles include homopolymers, graft polymers, or copolymers of polylactic acid, polyhydroxybutyrate, or polyhydroxyalkanoate. A foam panel blank and foam structure formed from biodegradable foam particles are degraded by industrial compost within a period of from about 7 days to about 41 days, such as from about 7 to about 21 days.
In anderen Ausführungsformen ist der Schaumstoffplattenrohling aus einer Vielzahl von Schaumstoffpartikeln geformt, die nicht biologisch abbaubar sind, wie z.B. Partikel, die Polystyrol, Polyethylenterephthalat, thermoplastisches Polyurethan, Polyvinylchlorid, Stärke, Poly(ethylenvinylacetat), Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylsäure oder Mischungen davon.In other embodiments, the foam sheet blank is formed from a plurality of foam particles that are not biodegradable, such as particles containing polystyrene, polyethylene terephthalate, thermoplastic polyurethane, polyvinyl chloride, starch, poly(ethylene vinyl acetate), polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, or mixtures thereof.
Beispiel 1: Zyklus- und Festigkeitstests von Filmscharnieren mit und ohne NachkonditionierungExample 1: Cycle and strength tests of film hinges with and without post-conditioning
Durch Scharniere verbundene Polymerschaumplatten wurden Belastungstests unterzogen, um die Langlebigkeit des Scharniers zu bestimmen. Jeder getestete Plattensatz hatte eine Dicke von 1,5 Zoll (38,1 mm) und ein Filmscharnier, das in einem Winkel von 45° ausgebildet war. Die Platten hatten Dicken und Breiten für Filmscharniere, wie unten beschrieben. Jede Platte wurde aus Polymilchsäure gebildet, wie im
Der zweite Test war ein offener Festigkeitstest. Es wurde festgestellt, dass die Filmscharniere der vorliegenden Offenbarung nach der Nachkonditionierung Hunderten von Zyklen standhalten konnten. Um die Stärke der konditionierten Filmscharniere schneller zu untersuchen, wurde das Filmscharnier über 180° geöffnet, d.h. das Filmscharnier wurde in die entgegengesetzte Richtung von der geschlossenen Position gebogen. Es wurde festgestellt, dass der Winkel, bei dem das Versagen auftritt, mit der Anzahl der Zyklen korreliert, die das Filmscharnier vor dem Versagen aushalten konnte.The second test was an open strength test. It was found that the living hinges of the present disclosure could withstand hundreds of cycles after post conditioning. To more quickly examine the strength of the conditioned living hinges, the living hinge was opened through 180°, i.e. the living hinge was flexed in the opposite direction from the closed position. The angle at which failure occurs was found to correlate with the number of cycles the living hinge was able to endure before failure.
Der dritte Test war ein geschlossener Festigkeitstest. In diesem Test wurde das Filmscharnier in die geschlossene Position gefaltet, d.h. 90°, und dann wurde eine Kraft aufgebracht, als ob das Filmscharnier weiter als 90° geschlossen werden sollte, bis das Scharnier versagte. Die Bruchkraft wurde aufgezeichnet und verglichen. Die Ergebnisse der Zyklus-, Offenfestigkeits- und Schließfestigkeitstests sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt, überstand ein unter Verwendung eines Standardformverfahrens hergestelltes Filmscharnier mit einer Dicke von 0,16 Zoll (4,06 mm) mehr Zyklen als ein unter Verwendung eines Standardformverfahrens hergestelltes Filmscharnier mit einer Dicke von 0,0625 Zoll (1,59 mm). Die Verwendung der hierin beschriebenen Nachkonditionierung verbesserte jedoch signifikant sowohl die Anzahl der Zyklen als auch die Festigkeit des Filmscharniers, während die dünneren 0,0625 Zoll (1,59 mm) beibehalten wurden.As shown in Table 1, a 0.16 inch (4.06 mm) thick living hinge made using a standard molding process survived more cycles than a 0.0625 inch (1.59 mm). However, using the post-conditioning described herein significantly improved both the cycle count and the strength of the living hinge while maintaining the thinner 0.0625 inch (1.59 mm).
Beispiel 2: Exemplarische Dimensionen des FilmscharniersExample 2: Exemplary dimensions of the film hinge
Zwei durch ein Filmscharnier verbundene Schaumplatten wurden wie hierin beschrieben hergestellt und konditioniert. Es wurde eine pneumatische Ving 31 Zoll x 39 Zoll Flachheizpressmaschine mit einer Station mit einer beheizten Rammstange verwendet. Die beheizte Rammstange hatte einen Querschnitt von 0,375 Zoll (9,52 mm) mit abgeschrägten Kanten bei 45°. Die flache Pressfläche der Rammstange hatte eine Breite von 0,0625 Zoll (1,59 mm). Der Rammbalken wurde auf 300 °C erhitzt und 5 Sekunden lang mit einem Druck von 0,5 MPa gegen die Schaumstoffplatten gepresst. Die Abmessungen des resultierenden Filmscharniers sind in
Während die Offenbarung unter Bezugnahme auf eine Reihe von Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, dass die Offenbarung nicht auf solche offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Offenbarung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Variationen, Änderungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen aufzunehmen, die hierin nicht beschrieben sind, die aber dem Geist und Umfang der Offenbarung entsprechen. Hierin verwendete bedingte Ausdrücke wie „können“ oder „könnten“, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben oder im Kontext wie verwendet anderweitig verstanden, sollen im Allgemeinen vermitteln, dass bestimmte Ausführungsformen andere umfassen Ausführungsformen enthalten bestimmte Merkmale, Elemente oder funktionale Fähigkeiten nicht. Obwohl verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung beschrieben wurden, versteht es sich außerdem, dass Aspekte der Offenbarung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen umfassen können. Dementsprechend ist die Offenbarung nicht als durch die vorstehende Beschreibung beschränkt anzusehen, sondern nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt.While the disclosure has been described with reference to a number of embodiments, those skilled in the art will appreciate that the disclosure is not limited to such disclosed embodiments. Rather, the disclosure may be modified to incorporate any number of variations, changes, substitutions, or equivalent arrangements not described herein but which are within the spirit and scope of the disclosure. Conditional expressions such as “may” or “could” used herein, unless expressly stated otherwise or otherwise understood in the context as used, are generally intended to convey that certain embodiments include other embodiments that do not include certain features, elements, or functional capabilities. Additionally, while various embodiments of the disclosure have been described, it should be understood that aspects of the disclosure may include only some of the described embodiments. Accordingly, the disclosure is not to be considered limited by the foregoing description, but only by the scope of the appended claims.
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