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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen lose Verpackungsfüllmaterialien
oder „Verpackungseinsätze", wie diese Materialien
manchmal genannt werden. Herkömmlicherweise
wurden diese Materialien oft in Form von im Voraus erweiterten Verpackungs-„Bausteinen", wie beispielsweise „Erdnüssen" aus Kunststoff,
geliefert. Insbesondere betrifft die Erfindung (1) kompakte Bögen von
Bausteinvorprodukten, welche wirtschaftlicher versandt und gelagert
werden können,
und (2) Verpackungsbausteine, welche durch Falten oder Erweitern
der Bausteinvorstufen an dem Ort gebildet werden können, an
dem die Verpackungsbausteine verwendet werden.
- US 5,468,556 offenbart einen Verpackungsbaustein, welcher
eine Herzform oder andere Konfigurationen hat. Der Baustein weist
keine Teilstücke
auf.
- US 4,643,647 offenbart
wiederum einen herzförmigen
Verpackungsbaustein.
- US 5,439,730 offenbart
in seiner 16 einen Verpackungsbaustein,
der eine dreiseitige Konfiguration aufweist. Ferner lehrt das Dokument
einen Verpackungsbaustein, der nicht geschachtelt oder verzahnt
wird. Er verwendet kein Vorprodukt, sondern lädt Segmente in eine Formgebungsvorrichtung.
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II. HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Erfahrung zeigt, dass ein Verpackungsmaterial eine Anzahl von wichtigen
Attributen aufweisen muss, welche umfassen:
- 1.
Polsterungseigenschaften: Das Verpackungsmaterial muss eine Polsterung
für verpackte
Gegenstände
bereitstellen, um sie während
des Versands zu schützen.
Die Polsterung muss Stoßlasten,
die dem Verpackungsbehälter
(normalerweise eine „Schachtel") während des
Versands auferlegt werden, ableiten oder verteilen, damit diese Lasten
nicht direkt auf den verpackten Gegenstand angewendet werden. Es
ist auch wichtig, dass das Verpackungsmaterial über hohe Rückprallcharakteristiken (innerhalb
seines verwendbaren Bereichs) verfügt, damit es weiterhin eine Polsterung
bereitstellen kann, wenn wiederholt Lasten angewendet werden. Verschiedene
Gegenstände,
die zum Versand verpackt sind, können
verschiedene Steifigkeitsgrade erfordern, um sie angemessen zu schützen.
- 2. Blockierungs- und Verstärkungseigenschaften: Die
Fähigkeit
des Verpackungsmaterials, „zu
blockieren und zu verstärken" bezieht sich auf
sein Vermögen,
eine Bewegung des verpackten Gegenstands innerhalb des Behälters so
zu verhindern, dass die Verpackung den Gegenstand polstern kann.
Wenn zugelassen wird, dass ein verpackter Gegenstand sich ohne eine
Polsterung dazwischen gegen die Wand des Behälters bewegt, dann wird er
jeglicher Stoßlast
direkt ausgesetzt, die benachbart zu dieser Stelle auf die Außenseite
der Schachtel angewendet wird.
- 3. Benutzerfreundlichkeit: Das Verpackungsmaterial muss leicht
zu verwenden sein, um die Arbeit zu minimieren, die zum Verpacken
eines Gegenstands erforderlich ist. Insbesondere sollte das Verpackungsmaterial
leicht und schnell um den verpackten Gegenstand positioniert werden
können.
- 4. Lagerung von Verpackungsmaterialien: Die physische Form,
in der ein Verpackungsmaterial gelagert wird, ist ein wichtiges
Attribut. Verpackungsmaterialien gliedern sich im Allgemeinen in zwei
Kategorien:
a) „Im
Voraus erweiterte" Materialien – wie Kunststofferdnüsse oder
Blasenfolien – werden
dem Verpacker durch den Hersteller in Endform geliefert.
b) „Vor Ort
erweiterbare" Materialien
werden dem Verpacker in einem dichten, nicht erweiterten Zustand
geliefert. Die Verpackung wird im Betrieb des Verpackers zu seiner
Endform erweitert. Systeme des Standes der Technik verwendeten Aufblasen
oder Wattieren und Zerknüllen,
um eine erweiterte Verpackung aus flachen Materialien zu erzeugen.
Die Bildung von Schaumstoffverpackungen vor Ort kann ebenfalls in
diese Kategorie der vor Ort erweiterbaren Materialien aufgenommen
werden. Erweiterungsverhältnisse
reichen von etwa 10:1 für
eine wattierte Kraft-Papierpolsterung bis zu so viel wie 50:1 für Expansionsschäume. Vor
Ort erweiterbare Materialien haben einen großen Vorteil, da sie im Betrieb
des Verpackers keinen hoch bewerteten Lagerplatz belegen und viel
niedrigere Kosten für
den Versand an den Verpacker verursachen.
- 5. Wirtschaftliche Aspekte: Das Verpackungsmaterial muss mit
anderen Materialien, die denselben Grad von Schutz bereitstellen,
im Preis wettbewerbsfähig
sein. Arbeits- und Versandkosten (um das Material zum Verpacker
zu bringen) können
einen bedeutenden Prozentsatz der Gesamtkosten von Verpackungsprodukten
ausmachen. Im Voraus erweiterte Materialien bringen notwendigerweise
höhere
Versandkosten mit sich als vor Ort erweiterbare Materialien, deren
nutzbares Volumen beim Verpacker hervorgebracht wird.
- 6. Staubbildung: Das Verpackungsmaterial darf keinen Staub oder
andere Verunreinigungen erzeugen, die am verpackten Gegenstand haften bleiben
und ihn für
den Empfänger
unansehnlich machen. Dies ist ein besonderes Problem bei nicht komprimierten
Materialien, die aus einem Zellstoffschlamm geformt werden und raue
Oberflächen
und Kanten aufweisen, von welchen im Verlauf einer normalen Handhabung
und Verwendung kleine Teilchen abgetrennt werden.
- 7. Dichte: Das Packungsmaterial muss so leicht als möglich sein,
um die Versandkosten für
den verpackten Gegenstand zu minimieren. Im Allgemeinen basieren
diese Versandkosten auf dem Gewicht der Verpackung und ihrer Inhalte.
- 8. Umweltfreundlichkeit: Verpackungsmaterialien, die aus Kunststoffen
oder toxischen Zweikomponentenexpansionsschäumen hergestellt sind, haben gegenüber papierbasierten
Produkten einen Nachteil auf dem Markt, da sie nicht in derselben umweltfreundlichen
Weise wie papierbasierte Produkte schnell biologisch abbaubar sind.
Außerdem
bevorzugen Empfänger
von verpackten Gegenständen
im Allgemeinen eine papierbasierte Verpackung infolge des negativen
Umweltimages von kunststoffbasierten Materialien.
- 9. „Rieselfähigkeit" und damit verbundene
Nebenwirkungen: Rieselfähige
Verpackungsmaterialien, wie beispielsweise „Erdnüsse" aus Kunststoff, sind heutzutage weit
verbreitet, da sie Arbeitskosten, die mit der Verpackung verbunden
sind, erheblich senken. Hoch „rieselfähige" Verpackungsmaterialien
können
schnell in einen Versandbehälter
geleert und darin angeordnet werden. Sie benötigen auch kein Einhüllen, Einwickeln
oder andere arbeitsintensiven Vorgänge wie bei vielen anderen
Verpackungsmaterialien. Rieselfähige Verpackungsmaterialien
(d.h. Verpackungsmaterialien losen Formats) sind jedoch nicht mit
angemessenen Blockierungs- und Verstärkungscharakteristiken versehen.
Kunststofferdnüsse
zum Beispiel besitzen zwar gute Polsterungseigenschaften, haben
aber so schlechte Blockierungs- und Verstärkungscharakteristiken, dass
der verpackte Gegenstand sich im Behälter oder in der Schachtel
umher bewegt. Wenn der verpackte Gegenstand eine Wand des Behälters erreicht, wird
er durch das Verpackungsmaterial nicht mehr geschützt und
ist dafür
anfällig,
zu zerbrechen, wenn die Verpackung einen externen Schlag erhält. Definitionsgemäß rieseln „rieselfähige" Verpackungsmaterialien
beim Verpacken leicht in die Schachtel, aber ebenso rieseln sie
innerhalb der Schachtel nach dem Verpacken und lassen eine Bewegung
des verpackten Gegenstands zu. Die Ausnahme davon sind E-Cube® Verpackungsbausteine,
welche im US-Patent Nr. 5,900,119 beschrieben
werden. E-Cube® Verpackungsbausteine
waren das erste rieselfähige
Verpackungsmaterial, das gute Blockierungs- und Verstärkungseigenschaften
aufwies. Dies wurde mit einer Form- und Texturkombination erreicht,
welche ein Verzahnen der Bausteine erlaubt, nachdem sie um einen
verpackten Gegenstand angeordnet sind.
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Bis
heute erfüllte
kein Verpackungsmaterial, das im Handel verwendet wird, all diese
Charakteristiken. Zusammengefasst würde das ideale Verpackungsprodukt
- 1. rieselfähig
sein, um ein Verpacken schnell und wirtschaftlich zu machen;
- 2. gute Polsterungs-, sowie Blockierungs- und Verstärkungseigenschaften
aufweisen;
- 3. ein vor Ort erweiterbares Material sein, das einfache und
zuverlässige
maschinelle Einrichtungen verwendet;
- 4. aus Recyclingpapier hergestellt und recycelbar sein, um die
Umwelt zu schützen;
- 5. die Versandkosten sowohl für den Verpacker als auch den
Empfänger
eines verpackten Gegenstands minimieren; und
- 6. sauber sein, so dass weder Staub noch andere Verunreinigungen
während
der Verwendung erzeugt und auf den Gegenstand, der versandt wird, übertragen
werden.
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III. KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es
wurde ein neues Verpackungsmaterial erfunden, wie in erster Linie
in Anspruch 1, 8, 17, 26 und 32 beansprucht, das alle diese Charakteristiken aufweist.
Die Verpackung ist rieselfähig
und aus einem Material hergestellt, das allgemein als „Schrenzkarton" bekannt ist. Schrenzkarton
wird weltweit durch Papierfabriken erzeugt und besteht für gewöhnlich aus
100% Recyclinginhalt. Der Schrenzkarton wird durch Hinzufügen von
Faltlinien, Ausschnitten, Perforationen und/oder Perforationslinien
zum flachen Schrenzkarton zu einem vor Ort erweiterbaren Verpackungsmaterial
modifiziert. Bindemittel, z.B. ein Klebstoff, können ebenfalls im Voraus auf
geeignete Abschnitte des vor Ort erweiterbaren Materials aufgetragen
werden. Der modifizierte Schrenzkarton kann zum Versand an den Verpacker
gestapelt, gerollt oder zickzackgefaltet werden. Dies senkt die
Transportkosten und die Lagerraum/Kostenanforderungen für den Kunden
erheblich.
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Wenn
der Verpacker wünscht,
das vor Ort erweiterbare Material zu verwenden, entnimmt er die entsprechende
Menge von Bausteinvorprodukten aus dem Lager, faltet oder erweitert
die Vorprodukte zur Form des Verpackungsmaterials und sichert es
in dieser Form. Diese Schritte können
manuell oder maschinell durchgeführt
werden. Bei jedem Verfahren werden entsprechende Abschnitte des
vor Ort erweiterbaren Vorproduktmaterials von den anderen Zwischenprodukten
getrennt und zu einer Endform des Verpackungsmaterials ausgebildet.
Klebstoff auf zusammenpassenden Teilstücken jedes Bausteins wird aktiviert,
um das Material in seiner Endform zu halten. Der Zusammenbau kann
an oder in der Nähe
der eigentlichen Verpackungsstation erfolgen, wo das Verpackungsmaterial
um einen zu versendenden Gegenstand herum in seinem Versandbehälter angeordnet
wird. Die Bausteine könnten
dem Verpacker auch im Voraus erweitert und gebrauchsfertig geliefert
werden.
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Die
hierin beschriebene Erfindung betrifft ein verbessertes, vor Ort
erweiterbares Verpackungsmaterial in seinen Zwischen- (d.h. Vorprodukt-)
und End- (d.h. erweiterten) Formen, sowie die Verfahren zum Herstellen
sowohl der vor Ort erweiterbaren als auch der erweiterten Materialien.
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IV. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Darstellung eines bevorzugten Zwischenbogens, der Verpackungsbausteinvorprodukte
in einer Form enthält,
die zur Lieferung an einen Verpacker geeignet ist.
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2 ist
eine Darstellung der Merkmale eines Einzelbausteinvorprodukts auf
dem Zwischenbogen, der in 1 dargestellt
ist.
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3 ist
eine Darstellung des fertig gestellten Verpackungsmaterials, d.h.
wie durch den Verpacker aus dem Zwischenbogen erweitert, der in 1 dargestellt
ist. Der Baustein, der in 3 veranschaulicht
ist, weist einen Querschnitt in Form eines Dreiecks auf.
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4 stellt
die Konfiguration einer doppelten Reihe von Bausteinen aus dem Zwischenbogen
in 1 in dem Prozess dar, in dem er in mehrere Bausteine
von der Art umgebildet wird, die in 3 dargestellt
ist.
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V. AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
UND DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
vorliegende Erfindung umfasst unter anderem einen Verpackungsbaustein,
der aus einem flachen Zwischenbogen gebildet wird, der zwei oder mehr
Bausteinvorprodukte enthält,
wobei der Baustein aufweist: Seiten, die so ausgestaltet sind, dass der
Verpackungsbaustein einen Querschnitt aufweist, der aus der Gruppe
bestehend aus einem Dreieck, einem Kreis und einem Vieleck ausgewählt ist, und
Sicherungsmittel zum Sichern der Seiten des Bausteins in seiner
Endform.
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Die
Erfindung umfasst auch einen Zwischenbogen von zwei oder mehr Verpackungsbausteinvorprodukten,
die zu erweiterten Verpackungsbausteinen ausgebildet werden können, wobei
jedes Bausteinvorprodukt mit wenigstens einem benachbarten Bausteinvorprodukt
trennbar verbunden ist und umfasst: ein oder mehr Teilstücke, welche
jeweils an wenigstens einem anderen Teilstück faltbar befestigt sind und
nach dem Falten die Seiten des erweiterten Verpackungsbausteins
bilden; und Sicherungsmittel, die aus der Gruppe bestehend aus Bindemitteln
oder Verbindungsmerkmalen ausgewählt
sind, zum Sichern der Seiten des erweiterten Verpackungsbausteins
in seiner erweiterten Form. Außerdem
umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Bildung eines Zwischenbogens
aus zwei oder mehr Verpackungsbausteinvorprodukten, weiches umfasst:
Bilden von Trennlinien, um jeden Baustein mit den benachbarten Bausteinen
auf dem Zwischenbogen trennbar zu verbinden; Bilden von wenigstens
drei Teilstücken auf
jedem Baustein durch Erzeugen von Faltlinien zwischen den Teilstücken und
Hinzufügen
eines oder mehrerer Sicherungsmittel, die aus der Gruppe bestehend
aus Bindemitteln und Verbindungsmerkmalen ausgewählt sind, zum Sichern der Seiten
in ihrer Endform, wenn erweitert.
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Schließlich umfasst
die Erfindung ein Verfahren zur Bildung eines vor Ort erweiterbaren
Verpackungsbausteins aus einem Zwischenbogen, der zwei oder mehr
Bausteinvorprodukte enthalt, umfassend: Falten des Vorprodukts in
wenigstens drei Teilstücke,
um die Seiten des erweiterten Verpackungsbausteins zu bilden; Befestigen
der Seiten des erweiterten Verpackungsbausteins; und Trennen des
erweiterten Bausteins vom benachbarten Baustein oder den benachbarten
Bausteinen.
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Die
Erfindung ist durch Bezugnahme auf 1 und 2,
welche ein vor Ort erweiterbares Zwischenmaterial veranschaulichen,
das aus Schrenzkarton hergestellt ist, und 3, welche
den Verpackungsbaustein in seiner erweiterten Form veranschaulicht,
der aus dem Zwischenmaterial hergestellt ist, am besten zu verstehen.
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Wie
bereits erwähnt,
wird „Schrenzkarton" durch eine Anzahl
von Papierherstellern, zum Beispiel der Republic Paperboard Company,
Hutchinson, Kansas, hergestellt. Schrenzkarton ist ein dünnes Material
mit glatter Oberfläche,
das aus Recyclingpapier hergestellt und normalerweise in Form einer
Endlosrolle bereitgestellt wird. Schrenzkarton schließt einen
niedrigen Grad von steifem Papier oder Pappkarton ein und wird häufig als
Trägermaterial
für Papierpolsterungen,
eine Versteifung für
den Versand oder die Rahmung von Fotografien und für andere ähnliche
Anwendungen verwendet. Nach bestem Wissen der Anmelder wurde „Schrenzkarton" jedoch vorher nicht
dafür eingesetzt,
Verpackungsbausteine zu bilden, und sein Name sollte nicht dahingehend
ausgelegt werden, eine frühere
Verbindung dieses Materials mit dieser Verwendung zu suggerieren.
Die Anmelder haben nunmehr festgestellt, dass Schrenzkarton aufgrund
seiner niedrigen Kosten, Festigkeit und Steifheit ein gutes Ausgangsmaterial
ist, um Verpackungsbausteine zu erzeugen. Spezifische Materialien,
die bis heute eingesetzt wurden, umfassen den „24-Punkte-Kernstandard", den „gelbbraunen, biegsamen 20-Punkte-Papierstoff" und den „braunen,
biegsamen 18-Punkte-Schrenzkarton" von Republic Paperboard. Andere Dicken und
Arten von Schrenzkarton und anderen Materialien, welche diese Anforderungen
erfüllen,
können verwendet
werden, wie beispielsweise Kraft-Papier. Synthetische oder Kunststoffmaterialien
können ebenfalls
verwendet werden, insbesondere wenn eine wasserfeste, feuerfeste
oder chemisch beständige
Verpackung benötigt
wird.
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1 veranschaulicht
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung, in welcher ein endloser Schrenzkartonbogen 1 zu
einem Endlosbogen 2 von vor Ort erweiterbaren Bausteinzwischen-
oder -vorprodukten verarbeitet wird. Wie in 1 dargestellt, umfasst
der Bogen 2 zwei Reihen solcher Bausteine – wobei
eine Reihe die Bausteine 5A, 6A und 7A umfasst,
welche an eine benachbarte Reihe von Bausteinen 5B, 6B und 7B grenzen.
In Abhängigkeit
von der Breite des Schrenzkartons 1 kann eine einzige Reihe
solcher Bausteine oder jede Anzahl von benachbarten Reihen von Bausteinen
auf dem Bogen 2 nebeneinander ausgebildet sein. Ungeachtet
der Anzahl von Reihen bleiben die Bausteinvorprodukte, die auf dem
Schrenzkartonbogen ausgebildet sind, vorzugsweise aneinander befestigt,
bis sie durch den Verpacker erweitert und getrennt werden.
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Normalerweise
wird der Schrenzkartonbogen 1 von der Fabrik in gerollter
oder zickzackgefalteter Form geliefert. Der Bogen wird entrollt
und endlos verarbeitet durch einen Zwischenprodukt-„Konverter", welcher Stationen
hat, um nach Bedarf Perforationen oder Linien von geringer Festigkeit
zum Falten oder Trennen zu machen und Löcher oder andere Öffnungen
in den Bausteinvorstufen zu machen. Außerdem kann der Konverter an
geeigneten Stellen Bindemittel, wie beispielsweise Klebstoff, oder
Verbindungsmerkmale hinzufügen.
Die Abfolge, in welcher diese Schritte ausgeführt werden, kann in Abhängigkeit
von der Konstruktion der Bausteinvorprodukte und ihrer Anordnung
auf dem Bogen 2 geändert
werden. Es wird erwartet, dass Maschinen, die normalerweise bei
den Herstellern von Formularen oder Briefumschlägen eingesetzt werden, sowie
Maschinen, die zur Herstellung von Getränkekartons verwendet werden,
bei der Produktion des Zwischenbogens 2, wie hierin beschrieben,
verwendet werden können.
Alle oder ein Teil der Schritte, die durch den Konverter ausgeführt werden,
können
im Betrieb, in dem der Baustein hergestellt wird, und/oder im Betrieb
eines Zwischenproduktherstellers ausgeführt werden. Sie können auch
im Betrieb des Endverpackers ausgeführt werden, wenn das Volumen
von Bausteinen, die durch den Verpacker eingesetzt werden, die Kapitalausgaben
rechtfertigt. In der bevorzugten Ausführungsform, die hierin beschrieben wird,
werden alle strukturellen Merkmale des Zwischenprodukts vorgeformt,
und das Zwischenprodukt wird fertig zur endgültigen Erweiterung und Trennung in
einzelne Verpackungsbausteine an den Verpacker geliefert.
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In
der bevorzugten Ausführungsform,
die in 2 dargestellt ist, umfasst der Baustein 5A die Teilstücke 12, 13 und 14,
welche durch eingekerbte Faltlinien 20 und 30 begrenzt
sind. Die Faltlinie 20 zum Beispiel ist durch den Konverter
mit einer ausreichenden Durchdringung des Schrenzkartons ausgeführt, um
während
der Erweiterung durch die Erweiterungsmaschine eine Faltung und
eine teilweise Trennung der Teilstücke 12 und 13 außer an den
gemeinsamen Schultern 21, an welchen die beiden benachbarten
Teilstücke
gefaltet werden, aber befestigt bleiben, zu ermöglichen. (Siehe 3.) Ähnlich ermöglicht die
Faltlinie 30 eine etwaige teilweise Trennung der Teilstücke 13 und 14 außer an den
Schultern 31. (Siehe 3.) Außerdem ist
eine Faltlinie 10 auf einem Abschnitt des Teilstücks 12 ausgebildet, um
eine Lasche 11 zwischen der Kante 15 und dem Teilstück 12 zu
bilden. Bindemittel 17 können auf die Lasche 11 und
oder den dazu passenden Bindebereich 19 zum Sichern des
erweiterten Bausteins in seiner Endform, wie in Figur dargestellt,
aufgetragen werden.
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Wie
in 1 dargestellt, fügt der Konverter eine Perforationslinie 8X zwischen
den Bausteinen (A, B) und 6 (A, B) hinzu, um zu ermöglichen,
dass sie nach Bedarf vor, während
oder nach dem Erweiterungsschritt vollständig voneinander getrennt werden.
Die Trennung zwischen den Bausteinen 5B und 6B wird
zum Beispiel durch Auseinanderbrechen der Schultern 22 bewerkstelligt.
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Ein ähnliche
Linie 8W kann zur Vorderseite der Bausteine 5A und 5B hinzugefügt werden,
welche, wie dargestellt, die vorderen Bausteine auf dem Bogen 2 sind. Ähnlich ist
eine Perforationslinie 8Y zwischen den Bausteinen 6 (A,
B) und 7 (A, B) ausgebildet. Wiederum kann die Trennung
zwischen den Bausteinen 6B und 7B durch Auseinanderbrechen der
Schulter 22 bewerkstelligt werden. Wie in der Zeichnung
veranschaulicht, weisen die Linien 8W, 8X, 8Y und 8Z eine
Zickzackkonfiguration auf, so dass die Kanten, die auf den getrennten
und erweiterten Bausteinen ausgebildet sind, eingekerbt oder gezackt
sind, um dadurch geeignete unregelmäßige Oberflächen zum Verzahnen mit anderen
voll erweiterten Bausteinen bereitzustellen, wenn als Verpackung
verwendet. Die Linien 8W, 8X, 8Y und 8Z könnten in
anderen Konfigurationen ausgebildet sein, die dasselbe Ergebnis
erzielen würden.
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Ähnlich bildet
der Zwischenproduktkonverter eine Linie von geringer Festigkeit 16 zwischen
den Bausteinen in Reihe A (d.h. den Bausteinen 5A, 6A und 7A)
und den Bausteinen in Reihe B (d.h. den Bausteinen 5B, 6B und 7B).
Die Bausteine in jeder Reihe können
vom benachbarten Baustein in der anderen durch Auseinanderbrechen
der Linie von geringer Festigkeit 16 getrennt werden. Wiederum weist
die Linie 16 eine Zickzackkonfiguration auf, so dass diese
Kante jedes Bausteins nach der Trennung eingekerbt oder gezackt
ist, um die Verzahnung der erweiterten Bausteine zu fördern.
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Der
Zwischenproduktkonverter fügt
auch Öffnungen,
wie beispielsweise die Löcher 40,
an verschiedenen Stellen auf jedem Bausteinvorprodukt hinzu. Für gewöhnlich ist
es wünschenswert,
vor dem Versand des Zwischenprodukts an den Verpacker sowohl die Öffnung auszuschneiden
als auch den Mittelabschnitt der Öffnung zu entfernen. Dies verringert
das Versandgewicht des Zwischenprodukts 2. Alternativerweise
können
die Löcher 40 durch
den Konverter gemacht und der Mittelabschnitt während der Erweiterung vor Ort
entfernt oder nur eingeschlagen werden. Die Öffnungen oder Löcher 40,
die in den Zeichnungen darstellt sind, sind kreisförmig, aber
sie können
jede Form, z.B. eine dreieckige, quadratische oder sternförmige Konfiguration,
aufweisen. Es kann mehrere Löcher
in jedem Teilstück
geben, um das Gewicht zu verringern und eine Verzahnung der Bausteine
zu vermehren. Wie später
beschrieben, verzahnen sich die Löcher mit eingekerbten oder
gezackten Abschnitten auf benachbarten Bausteinen, nachdem die Bausteine
um einen zu versendenden verpackten Gegenstand angeordnet sind,
um dadurch verbesserte Blockierungs-, Verstärkungs- und Polsterungscharakteristiken
während
des Versands bereitzustellen.
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Das
Bindemittel 17 kann ein Polymer oder jeder andere geeignete
Klebstoff sein, wie beispielsweise wärmehärtbare, mikrowellenaktivierte,
ultraschallaktivierte, benetzbare oder druckaktivierte Arten, die
in Abhängigkeit
von den Lagerungs- und
Anwendungsbedingungen geeignet sind. Der Klebstoff kann direkt auf
das Zwischenprodukt 2 aufgetragen oder in Form eines Übertragungsbandes
geliefert werden. Der Klebstoff sollte so ausgewählt und/oder angeordnet werden,
dass benachbarte Segmente des Zwischenprodukts 2 sich nicht
aneinander binden und ein „Vermauern" verursachen, nachdem
der Bogen 2 zum Versand an den Verpackern gerollt oder zickzackgefaltet
ist. Technologien dafür
sind zum Beispiel den Fachleuten auf dem Gebiet der Herstellung
von Briefumschlägen
und Formularen mit Klebstoffen, die an verschiedenen Abschnitten
aufgetragen werden, allgemein bekannt. Zurzeit wird erwartet, dass „Heißschmelz"-, d.h. wärmehärtbare Klebstoffe
vorzuziehen sind, da sie verhältnismäßig leicht zu
aktivieren sind, wenn gewünscht,
zu keinem Vermauern des Zwischenprodukts führen, wenn unter normalen Anwendungsbedingungen
eingerollt oder übereinander
gefaltet, und eine sichere Bindung nach dem Aushärten bilden, um die Struktur
des erweiterten Verpackungsbausteins aufrechtzuerhalten.
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Obwohl
das Bindemittel in 1 so dargestellt ist, dass es
auf dem gesamten Abschnitt der Lasche 11 und auf dem dazu
passenden Bereich 19 angeordnet ist, könnte der Klebstoff nur auf
einem Abschnitt dieser Bereiche entweder in einer durchgehenden
Linie oder in Punkten angeordnet werden, damit die zuvor erwähnten Ziele
bei Kostenminimierung erreicht werden.
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Wenn
ein Kunststoff- oder synthetisches Material anstelle des Schrenzkartons
verwendet wird, braucht kein Klebstoff eingesetzt zu werden. Stattdessen
kann die Bindung der voll erweiterten Bausteine durch Anwenden von
Druck und/oder Wärme, Ultraschallenergie,
Lösemittel
oder Mikrowellenenergie während
des Zusammenbaus der Bausteine bewerkstelligt werden.
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Als
eine Alternative zu Bindemitteln kann der Konverter Merkmale zur
Lasche 11 und dem Bereich 19 hinzufügen, um
Verbindungsmerkmale zu bilden, die den voll erweiterten Baustein
mechanisch in Form halten. Diese Verbindungsmerkmale können Schwalbenschwanzschlitze
und -nuten, Feder- und Nuteinschnitte, Hakeneinschnitte und Kombinationen
davon umfassen. Diese Merkmale „schnappen" zusammen, um die Teilstücke der
Bausteine zu sichern und dadurch die Bausteine in ihrer erweiterten
Form zu halten. Alternativerweise können Befestigungsverfahren,
wie beispielsweise Falzen, Heften usw., nach der Erweiterung des
Vorprodukts verwendet werden, um den Baustein in seiner Endform
zu halten.
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Wie
hierin verwendet, bezieht sich „Sicherungsmittel" insgesamt auf Bindemittel,
Verbindungsmerkmale und Befestigungsverfahren.
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Nach
der Herstellung durch den Konverter kann der Zwischenbogen 2 aus
den Bausteinen 5 (A, B), 6 (A, B) und 7 (A,
B) usw. gerollt, gestapelt oder zickzackgefaltet und zum Verpacker
transportiert werden, wo er in diesem Format gelagert wird, bis
er bereit ist, um verwendet zu werden.
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Wenn
der Verpacker Verpackungsmaterial benötigt, rollt oder faltet er
den Bogen 2 auf und erweitert die Vorprodukte entweder
manuell zu fertigen Bausteinen oder fädelt den Bogen in die Erweiterungsmaschine
ein, um einzelne Verpackungsbausteine 50 zu bilden, wie
in 3 veranschaulicht. Dies kann auf verschiedene
Weise bewerkstelligt werden. In einem bevorzugten Verfahren faltet
die Maschine entlang den Linien 10, 20 und 30,
um die Lasche 11 zu bilden und die Seiten 12, 13 und 14 zu einer
dreieckigen Form auszubilden. Das Falten der Linien 20 und 30 bildet
Dorne oder Vorsprünge 41, welche
auch zum Eingriff und Verzahnen der Bausteine verwendbar sind, wenn
beim Verpacken verwendet. Die Dorne 41 werden durch teilweises
Ausschneiden des Materials auf Biegekanten 20 und 30 des
dreieckförmigen
Bausteins gebildet, damit er sich nicht biegt, sondern vom Teilstück vorsteht, wenn
der Baustein durch Falten erweitert wird. Wärme wird zugeführt, um
den Heißschmelzklebstoff 17 auf
der Lasche 11 und/oder auf die Bindefläche 19, wie in 1 dargestellt,
zu aktivieren. Die Lasche 11 wird dann gegen den Kantenabschnitt 16 des
Teilstücks 14 gedrückt und
während
des Abkühlens
eingespannt, um die Klebstoffbindung auszuhärten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erfolgt der Zusammenbau von Baustein 5A gleichzeitig
mit dem Zusammenbau von Baustein 5B, wenn sie aneinander
befestigt bleiben. 4 stellt diese Bausteine 5A und 5B voll
ausgebildet (d.h. erweitert) und gebunden dar. Ein „Brech"-Rad wird dann verwendet,
um die Bausteine 5 (A, B) von den Bausteinen 6 (A,
B) entlang der Linie 8X, die in 1 dargestellt
ist, abzubrechen. Die Bausteine 5A und 5B bleiben
jedoch entlang der Trennlinie 16 aneinander befestigt.
Ein anderes drehendes Längsschneid- oder
Brechrad wird dann zur endgültigen
Trennung der Bausteine 5A und 5B voneinander verwendet. Der
voll erweiterte und gebundene Baustein 50, der in 3 dargestellt
ist, kann als Verpackungsmaterial verwendet werden.
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Die
Polsterungsleistung dieser vor Ort erweiterbaren Verpackung ist
zum Teil ihrer Form und den Eigenschaften des Materials, aus dem
sie hergestellt ist, zuzuschreiben. Die Leistung des fertig gestellten Verpackungsprodukts 50 wird durch
den Eingriff der Löcher 40,
gezackten Kanten 8W, 8X und 16 und Dorne 41 verbessert,
die miteinander interagieren, um ein Verrutschen der Bausteine in
Bezug aufeinander zu hemmen und zu verhindern. Diese Verzahnung
der Bausteine verhindert auch eine Bewegung des verpackten Gegenstands
innerhalb des Behälters.
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Die
Blockierungs- und Verstärkungsleistung dieser
vor Ort erweiterbaren Verpackung kann zum Teil der Verzahnung von Öffnungen
und gezackten oder eingekerbten Kanten zugeschrieben werden. Wenn
die einzelnen Bausteine glatte Kanten hätten, würden sie leicht aufeinander
gleiten und sich nicht aneinander und um einen verpackten Gegenstand festklemmen.
Die Oberfläche
eines im Handel erhältlichen
Schrenzkartons ist verhältnismäßig glatt
und erzeugt keine ausreichende Reibung zwischen Bausteinen. Ein
einfaches Aufrauen der Oberfläche
würde zu
freigelegten Papierfasern führen,
die Staub hervorrufen würden.
Stattdessen weist das vor Ort erweiterbare Verpackungsmaterial Verzahnungsmerkmale
(Dorne, Löcher
und gezackte Kanten) auf, die in die Oberfläche jedes Bausteins gearbeitet
sind. Zum Beispiel verzahnen sich die Dorne 41 mit den Zacken,
Löchern
und Kanten von benachbarten Bausteinen. Der Abstand und die Häufigkeit
dieser Merkmale können
so bemessen sein, dass sowohl die Wahrscheinlichkeit von sich verzahnenden
benachbarten Bausteinen als auch die Haltbarkeit dieser Verzahnungsbeziehung
maximiert werden. Die Kombination dieser Merkmale erzeugt einen
Baustein, der ausgezeichnete Blockierungs- und Verstärkungscharakteristiken
aufweist.
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Wenn
aus einem 6,1 mm (0,24 Inch) dicken Schrenzkarton hergestellt, wiegt
das vor Ort erweiterbare Verpackungsmaterial, wie in 3 veranschaulicht,
durchschnittlich 0,518 kg/m3 (1,8 Pfund
je Kubikfuß).
Dies ist leichter als viele Wettbewerbsprodukte und gilt als marktfähig. Vor
Ort erweiterbares Hochleistungsverpackungsmaterial kann auch durch Verwenden
eines stärkeren
(d.h. dickeren) Schrenzkartons zum Versand von verpackten Gegenständen höherer Dichte
erzeugt werden.
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Als
ein rieselfähiges
Material nehmen die Bausteine im Versandbehälter willkürliche Ausrichtungen ein. Demgemäß ist es
für die
Polsterungseigenschaften dieses Verpackungsmaterials wünschenswert,
dass es in allen Achsen so gleich als möglich ist. Ein dreieckiger
Querschnitt wird aufgrund der ihm innewohnenden strukturellen Starre
bevorzugt, welche die Druckfestigkeit des dreieckigen Querschnitts
ermöglicht,
d.h. ermöglicht,
dass die Polsterung so dicht als möglich an der Säulenfestigkeit
des Schrenzkartons in einer senkrechten Achse zum Querschnitt ist.
Andere Konfigurationen für
die Bausteine können
eingesetzt werden, z.B. kreisförmige
und vieleckige Querschnitte, aber diese Bausteine sind nicht so
stark wie dreieckige Querschnitte.