三維支撐結構的制作方法

專利名稱：三維支撐結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一些結構產品。更準確地說，本發明涉及一些三維支撐結構。
背景技術：
當前在許多行業中存在作為產品的元件使用的各種夾層型結構。這些結構在強度、剛度、重量和耐用性方面具有許多缺陷。
例如，目前在包裝中使用的結構通常使用波面紙板，以形成例如瓦楞紙箱。波面紙板是粘結到帶槽紋的內部介質上的一個或多個襯片的夾層。襯里和槽紋構造的結合用來產生各種波面紙板。用來形成村里和介質的材料的重量可以調節，以得到所需的脆裂和堆積強度。然
而，波面紙板存在許多缺點。例如，波面紙板僅沿單軸(y軸)具有承重能力。另外，為了增加波紋結構的寬度、又保持結構穩定性，經常使用多壁波面紙板格式。通常，根據所需的寬度使用一壁、兩壁、或三壁格式的波面紙板。粘結到槽紋上的附接襯里的脫層也是問題。即槽紋包括柔性接觸點而導致在槽紋與襯里之間的粘合劑涂敷不均勻。同樣，不均勻涂敷和柔性接觸點可導致用于印刷墨的粗糙表面。
波面紙板也易于在制造過程中翹曲，這在行業中是個突出的問題。此外，波面紙板的機械作用和現有機械(比如波紋板軋機)的限制僅便于很窄范圍的紙板類型。波面紙板的另 一個缺點是其制作需要施加蒸汽，以便形成彎曲槽紋。蒸汽的使用涉及水的消耗以及在波紋板軋機系統內要求控制廢水。此外還要求干燥"汽蒸"的波面紙板。汽蒸介質紙的干燥在提供槽紋輪廓的成形輥內進行。這些輥有時被加熱到大約700F。，并且大體上將槽紋形狀壓制/熨平成介質。結果，在制作不是非常耐用的產品中招致額外的能量、時間及費用。此外還存在各種三維金屬和塑料及其它復合材料結構。例如，象機身、機翼、艙壁、樓板單元、施工面板、水箱、吊頂板、聯運集裝
箱及抗震墻之類的結構經常由波紋金屬或塑料夾層結構或hexacomb產品形成。不幸地是，這樣的結構具有與結構相關聯的較大重量或質量，并且通常涉及要求用于組裝的焊接或軟焊的多件芯材、或其它粘合劑。此外，目前的金屬和塑料結構經常沿x軸撓曲或彎曲，使其難以形成剛性結構。這些結構也易于產生鞍形彎曲。結果，這些結構經常成本高、包含許多元件、不具有足夠的剛性，而且往往笨重。
鑒于前面所述，在現有技術中需要一種將克服上述不足的三維支撐結構。

發明內容
提供一種改進的三維支撐結構，并且該三維支撐結構包括折疊成單元(cell)的重復圖形的單片材料。單元中的每一個由第一間隔開的端壁和第二間隔開的端壁和在端壁之間橫跨的第一傾斜的側壁和第二
傾斜的側壁形成。每個端壁包括兩層材料，而每個側壁包括單層材料。第一側壁和第二側壁在折疊邊緣處鄰接。單元對準，使得來自重復圖形的一個單元的第一端壁鄰接重復圖形的相鄰單元的第二端壁，以形成材料的四層壁。第一襯里可以附接到折疊材料的第一側上，而第二襯里可以附接到折疊材料的第二側上。
通過結合附圖參考如下詳細描述和從附屬權利要求書中能更完全地理解本發明的其它方面、特征及細節。


現在通過示例、參照附圖將描述本發明，在附圖中圖l是結合本發明結構的部分剖開的結構的透視圖。圖2是沿圖1中線2-2截取的圖1的結構的部分剖開的橫剖面透視圖。
圖3是沿圖2中線3-3截取的圖1的結構的部分剖開的橫剖面透視圖。
圖4是結合到圖1的結構中沿圖1的線4-4截取的結構的透視圖。圖5是結合到圖1的結構中沿圖1的線5-5截取的結構的透視圖。圖6是當折痕形成圖4中結構時展開材料片的平面圖。圖7是部分折疊形成圖4和5中結構的圖6的材料片的透視圖。圖8是圖6中材料片的部分在其部分折疊狀態下的透視圖。圖9是圖6中材料片的部分在其完全折疊狀態下以形成由圖4的虛線區域9-9所示的圖4中結構的部分的透視圖。
具體實施例方式
本發明以一種三維支撐結構實施。如由公開內容和附圖將看到的那樣，本文表述的結構在結構上優于象集裝箱板、或波面紙板之類的現有產品和當前夾層型金屬和塑料結構。本文表述的結構也要求較少材料，并且消除了當前制造所需的大量加工能量。
在優選實施例中，本發明的三維支撐結構用在包裝材料和其它支撐材料的制造和組成中，這些材料包括但不限于機身、機翼、艙壁、樓板單元、施工面板、冰箱、吊頂板、聯運集裝箱及抗震墻。然而，將要理解，本文公開的結構具有可以應用其優點的其它用途。
本文公開的三維支撐結構10包括折疊形成耐用結構的介質或材料12。在優選實施例中，鑲嵌介質12包括柔性部件，包含但不限于紙、金屬、塑料、復合材料、或類似成分的材料。材料可以具有各不相同的等級和厚度，如當前市場上可買到的那樣，并且基于用戶的喜好。
圖l表示一種材料的視圖，即本發明的結構IO。結構10在其完全組裝狀態下包括折疊、鑲嵌介質12，并且可選擇地包括附接到其上的一個或多個襯里14。
如從圖l-5可看到的那樣，結構10包括在多個方向上折疊而在三個平面方位，即x、 y及z軸中形成豎直結構的折疊、鑲嵌介質12。優選地，設置和附接到折疊介質12上的是至少一個襯里14。優選地，襯里14附接到折疊介質12的第一側或表面16上。村里14也可以附接到折疊介質12的第二側或表面18上。優選地，多個襯里14附接到折疊介質12上。更優選地，介質12被夾在一對襯里14中間。在第二表面18上的襯里被設置在與位于第一表面16上的襯里14平行的平面中。另外的襯里14根據用戶的要求在不脫離本發明的總體范圍情況下也可以附接在折疊介質12的各個平面和結構上的各個位置。
襯里14由任何適當材料17制成，比如紙、金屬、塑料或復合材料的柔性膜，并且可以是對相關用途通常可得到的材料和形式。襯里14優選地是平面的，并且可以是任何尺寸。優選地，襯里14的尺寸與折疊介質12的寬度和長度(x和y軸)相對應，但襯里14的尺寸變化不脫離本發明的總體范圍。
如論述的那樣，介質12由折疊成單元20的重復圖形的單片材料19形成(見圖4和5)。單元20中的每一個由第一間隔開的端壁22和第二間隔開的端壁24和在端壁之間橫跨的第一傾斜的側壁26和第二傾斜的側壁28形成，并且包括這些端壁和側壁。端壁22、 24中的每一個包括兩層材料12，而側壁26、 28中的每一個包括單層材料12。第一側壁26和第二側壁28在折疊邊緣30處鄰接。單元20進一步對準，使得來自重復圖形的一個單元20的第一端壁22鄰接來自重復圖形的相鄰單元20的第二端壁24，以形成材料12的四層壁32。重復單元20中的每一個形成其中具有凹口或凹部46的相對第一表面16和第二表面18。因此，折疊介質12形成用于支撐村里14的一個或多個壁結構32或柵條(rail),并且優選地形成剛性支撐。柵條或四層壁32的頂部34以及頂部邊緣30將襯里14支撐在其上。
第一端壁22和第二端壁24中的每一個的材料12的每個兩層部分36在頂部折疊38處接合。兩個相鄰頂部折疊38包括柵條、或四層壁32的頂部，該頂部是襯里14可以附接到的第一表面16的部分和襯里14可以附接到的第二表面18的部分。此外，第一表面16(和/或第二表面18)作為用于支撐粘合劑的平臺，或者提供用于焊接或軟焊的表面，這樣將襯里14固定到表面上。因此，兩個相鄰兩層折疊36形成支撐柵條32的部分，支撐柵條32的頂部34沿著第一表面16和第二 表面18延伸。每個基本連續四層壁32由多個縱向設置的四層壁段40 形成(見圖4和9)。如表示的那樣，這些四層壁段40通過介質12的 折疊形成，從而導致單元20的重復圖形，每個單元20由兩層壁段42 部分地形成，并且每個相鄰對單元20的側壁26、 28形成四層壁段40。 圖形導致形成至少一個，但優選地多個來自單層介質12的折疊為四層 厚平行延伸的"雙"隆起部或柵條32。如在圖4和5中可看到的那樣， 多個基本連續的四層壁32彼此平行地延伸。
兩層壁段42中的每一個由具有沿兩層壁段42縱向延伸的折疊44 的材料12形成，如圖5所示。如從圖6和7與圖4和5的比較可看到 的那樣，當材料在兩層壁折疊44處折疊時，這些兩層壁段42被形成 并且進一步靠近另外的兩層壁段42設置，以形成本文所述的單元20 和四層壁^:40。
重復單元20的圖形形成具有多個柱或四層壁32和由多個單元形 成的凹口 46的結構10。即單片材料19形成以上所述的在每個相鄰對 的柱與凹口之間的材料的基本連續四層壁32。每個凹口部分地由間隔 開的四層壁段40形成。
除四層壁結構32之外，形成的單元20包括上升面或傾斜側壁28 和下降面或傾斜側壁26的重復圖形(見圖1-5)。每個相鄰上升面或 傾斜側壁28和下降面或傾斜側壁26的結合形成頂點或頂峰30和凹部 或凹口 46。準確地說，凹部或凹口 46由面26和28及一對相鄰四層 壁段40或兩層壁段42形成。同樣，頂峰30由面26、 28形成，并在 頂峰折疊88處。相鄰面26和28在隆起部或頂峰30、頂峰折疊88處 的頂部和在凹部46、凹部折疊90的底部或基部處相交。隆起部或頂 峰30和凹部46與四層壁結構32垂直。因此，折疊介質12的構造由 成角度沿著輪廓路徑的面26、 28的重復圖形組成。
為了形成圖1-5中所示的結構10，材料12必須從基本上平坦的 平面狀態折疊(見圖6)。本文中的鑲嵌介質12當它從其平面展開狀 態，如圖6中所示折疊成圖4和5中所示的形式時，在三個方向上變化。準確地說，介質12的高度增大(z軸)，而長度(x軸)和寬度(y 軸)都減小。
更詳細地，參照圖4，存在折疊的鑲嵌介質12的三個結構平面， 包括x軸、y軸及z軸。 一旦鑲嵌介質12折疊成其指定形式，豎直壁 32便在y軸延伸。這些壁是有效形成連續柵條的四層厚壁32。所述剛 性的四層結構32向三維支撐結構IO提供相當大的強度。準確地說， 所提供的豎直折疊44由于四層壁結構而不是柔性接觸點，因此強度很 高。優選地，造成由壁結構32的頂部形成的多排平行隆起部34。如 在圖4和5中可看到的那樣，柵條32的這些頂部34存在于折疊材料 的兩個主要表面16、 18的兩個上。同樣，介質12在其折疊狀態下也 包括在折疊介質12的兩個主要表面16、 18上的單元20。
折疊介質12提供用于粘合劑涂敷或用于焊接或軟焊的獨特平臺。 準確地說，各排四層結構32、 40提供優良的粘結表面。例如，將粘合 劑，比如通常用于當前市場上可買到的包裝結構的玉米淀粉和其它粘 合劑涂敷在四層壁結構32的頂部34與襯里14之間，并且將襯里14 在折疊的鑲嵌介質12上固定就位。同樣，四層壁結構32的頂部34 和襯里14可以通過通常用于將兩種材料，比如塑料或金屬連接在一起 的方式被焊接、軟焊、或用其它方法熔合在一起。即當鑲嵌模板被折 疊時，形成的多個平行隆起部34提供粘結或焊接或軟焊表面。當使用 粘合劑時，優選地將粘合劑涂敷到用來附接襯里14的折疊44的頂點 上。此外，材料的四層提供用于接受和保持粘合劑的平臺，從而增加 并優選地加倍用于粘合劑涂敷的表面，由此使脫層問題降至最低。相 同位置也能用于焊接或軟焊。另外，小凹處48形成在組成四層柵條結 構34的平行兩層柵條42之間，以收集額外的粘合劑。
在介質12的兩個主要表面16、 18中的每一個上的單元20也增加 一定的優點。例如，當一個或多個襯里14被結合到一個或多個表面 16、 18上時，單元20被封閉，從而將空氣密封在每個單元內。結果， 這些單元20提供用于熱用途的優良隔熱性能，比如可以用在食品工業 或例如比薩盒中。圖6示出展開的鑲嵌介質12的平面圖，該展開的鑲嵌介質12當 折疊時形成圖1-5的結構。如示出的那樣，本文的介質12被折疊，而 不是被彎曲。為了適應這種情況，在要發生折疊之處，存在折痕或刻 痕。展開的鑲嵌介質12優選地含有包括鑲嵌介質12的"折疊線"的刻 痕或折痕的重復圖形。廣義地說，用于鑲嵌介質的輪廓路徑由材料片 19組成，該材料片19具有彼此平行延伸的多個第一折痕路徑59、 61 和彼此平行延伸并與第一折痕路徑59、 61相交的多個第二折痕路徑 60、 68。每個第一折痕路徑59、 61由多個第一路徑段63形成。每個 第二折痕路徑60、 68由第一人字形腿50和第二人字形腿52和從第一 人字形腿50和第二人字形腿52中的一個的自由端65延伸的直線或腿 56的重復圖形形成。人字形的兩個腿或線長度相等，并且通常成120。 的角。直線從任一個線端延伸。第三線可以是任何長度。每個第二折 痕路徑60在與相鄰第二折痕路徑68的相反方向上是可折疊的。當材 料片19被折疊時，這導致隆起部或頂峰30和凹部46的交替圖形的形 成。第一折痕路徑59、 61中的每一個是在相鄰第二折痕路徑60、 68 的隆起部30與凹部46之間延伸的直線，以在材料片19的第一表面 49上形成面80、 82、 84的圖形。材料片19沿第一折痕路徑59、 61 和第二折痕路徑60、 68可折疊，以形成三維支撐結構10。三維支撐 結構10在平面中延伸，如在圖5中用虛線部分地表示和其中由字母 A'-A"標識的那樣，其特征在于由在人字形50、 52之間的面80、 82形 成的垂直壁或端壁22、24和由在直線或第三腿56之間的面84形成的 傾斜壁26、 28的重復圖形。垂直壁22、 24垂直于平面A'-A〃延伸。 傾斜壁26、 28相對于平面A'-A"傾斜。
垂直壁22、 24包括具有材料片19的四層的壁32。襯里14可以 在四層壁32的頂部34處附接到三維支撐結構10上。
以上論述的平面結構的刻痕圖形下文更加詳細地說明。只是為了 論述的目的，將介質12的折疊線描述為"腿"，然而，任何表示方法為 了達到目的都是可接受的。
參照圖6-9，在優選實施例中，材料12包括形成第一人字形的第一腿50和第二腿52。第一腿50和第二腿52優選地具有相等長度。 第一角54存在于第一腿50與第二腿52之間。角54優選地包括120。 的角度。第三腿56從第二腿52延伸，并且如圖中所示具有比第一腿 和第二腿大的長度，但可以具有適應制造喜好的任何長度。第三腿56 從第二腿52以150。的第二角58延伸。第一腿50、第二腿52及第三 腿56的系列包括形成上述介質12的重復圖形的結構。
第一圖形60的第三腿56沿y軸連接到相鄰或第二圖形62的第一 腿50上，第二圖形62的第三腿56沿y軸連接到相鄰或第三圖形64 的第一腿50上，并以此類推。在第一圖形60的第三腿56與相鄰或第 二圖形62的第一腿50之間的第三角66包括與第二角58相對的150。 的角。
在x軸上將重復相鄰圖形連接到平行重復圖形68上的是多個另外 的腿。即第四腿70以60。的第四角72從第一腿50延伸，以在x軸上 將第一圖形60的第一腿50與相鄰平行圖形68的對應第一腿50相連 接。第五腿74在x軸上從第一圖形60上的第二角58的頂點延伸到相 鄰平行圖形68的第二角58的頂點。第六腿76在x軸上以90°的第五 角78從第一圖形60上的第三腿56延伸到相鄰平行圖形68的第三腿 56上的對應點。正如上述的情況一樣，這種組合形成重復圖形。
在x和y軸上腿的這些相鄰和平行重復圖形的組合及其對應角形 成鑲嵌介質12的構造。因此，如圖8所示，在x軸上第一圖形60的 第一腿50和第二平行圖形68的第一腿50由第四腿70和第五腿74 連接，從而限定第一面80。同樣，在x軸上第一圖形60的第二腿52 和第二平行圖形68的第二腿52由第五腿74和第六腿76連接，從而 限定第二面82。在x軸上對應平行圖形60、 68的第三腿56由相鄰圖 形62的第六腿76和第四腿70連接，從而限定第三面84。這三個面 80、 82、 84在y軸上(作為80、 82、 84連續地重復)和在x軸上(作 為相同面重復)都重復(見圖6)。
任何數量的重復面80、 82、 84可以用來形成包括三維支撐結構 IO的材料。優選地，三維支撐結構的尺寸由面的數量、面的尺寸、或產生面的腿、及將由折疊鑲嵌介質12產生的結構的所需尺寸限定。
如描述的那樣，鑲嵌介質12的刻痕、或腿用來幫助將介質12折 疊成圖1-5中所示的結構。當介質12被折疊時(見圖7),刻痕相配 合，以形成在介質12中的一系列頂峰30和凹部46，最終導致本文所 述的并在圖3和4中所示的單元20的重復圖形。為了本文描述的目的， 形成頂峰的折疊通常將被稱作"頂峰，，折疊88，而形成凹部的折疊通常 將被稱作"凹部，，折疊90。然而，這些表示方法只是為了本文描述的目 的而提供的，為了達到目的其它表示方法也可接受。
在每個重復圖形60或折痕路徑中，以后相鄰平行圖形68或折痕 路徑的刻痕線被定向，以在與以前圖形60相反的方向上折疊。這導致 隆起部或頂峰30和凹部46的交替圖形。如圖7所示，第四腿70、第 五腿74及第六腿76的刻痕線形成在相鄰圖形60、 68的隆起部30的 頂峰折疊88與凹部46的凹部折疊90之間延伸的直線，以在介質12 的第一表面49上形成面80、 82、 84的圖形。例如，第四腿70可以被> 刻痕，以形成凹部折疊90。第五腿74(如上所述，它限定第二面82) 被刻痕，以形成峰折疊88。第六腿76(如上所述，它限定第三面84)， 像第四腿70那樣，被刻痕，以形成凹部折疊90。結果，在面82、 84 之間形成頂峰或頂點。在沿x軸與第一圖形60相鄰的平行圖形68中， 這些刻痕線被定向，以在與以前所述的圖形中所示的那些相反的方向 上折疊。
類似地，順序平行圖形60和68的腿、和特別是在沿x軸的順序 圖形中的第 一腿50、第二腿52及第三腿56中的每一個被相反地刻痕， 使得在下一個圖形中的每個腿50、 52、 56在與在以前或以后平行圖形 中的相同腿相反的方向上折疊。換句話說，除圖形的外邊緣86或端部 之外，第一圖形60的第一腿50包括凹部折疊90，而第二圖形68的 第一腿50包括頂峰折疊88。第三圖形92的第一腿50形成凹部折疊 90。結果，形成頂峰，該頂峰的頂點是第二圖形68的第一腿50。平 行圖形的第一腿50、第二腿52及第三腿56沿y軸貫穿重復圖形60、 62、 64保持相同的折疊方位。只有沿x軸在平行圖形中的腿的折疊方位才交替。因此，沿y軸的第一腿50、第二腿52、及第三腿56的重 復相鄰圖形可以都包括頂峰折疊88，或者可替換地，可以都包括凹部 4斤疊90方位。
除各不相同的折疊方位外，當介質12被折疊時，第一角54變窄， 從而導致增大陡度的斜面或面80、 82。折疊可以繼續，直到第一角54 到達近似0° (角由所使用的材料的寬度限制)。在到達這個近似0°的 角時，在第一重復圖形60中的第一面80和第二面82的正面基本上彼 此相接觸(見圖9)。同時，在x軸上的第二平行圖形68的第一面80 和第二面82折疊成彼此面向離開。在x軸上緊接平行重復圖形的第一 面80和第二面82形成本文所述的四層壁結構32。即第一圖形60的 第一面80和第二圖形68的第一面80形成第一兩層壁段42，而第一 圖形60的第二面82和第二圖形68的第二面82形成第二兩層壁段42。 第一兩層壁段42由在第一腿50處的介質12的頂峰折疊88形成。第 二兩層壁段42由在第二腿52處的介質12的頂峰折疊88形成。第一 兩層壁段42和第二兩層壁段42的組合在使第一角54處于近似0°的 折疊狀態下形成四層壁段40。
如以上所述的那樣，在介質12折疊期間，在x軸上在平行重復圖 形60、 68上的各面之間的角也變化。即當材料被折疊時，角在第一腿 50、第二腿52及第三腿56處的度數增大或減小。參照圖7，在x軸 上在第一腿50處由第一平行圖形60和第二平行圖形68的第一面80 限定的角94(以及在第二腿52處由第一平行圖形60和第二平行圖形 68的第二面82限定的角96)從180° (在介質完全展開的狀態下(圖 6))變到接近0。(在結構完全折疊的狀態下(圖4))。在折疊狀態下 的角94、 96僅由介質12的寬度限制。在第三腿56處由第一平行圖形 60和第二平行圖形68的第三面84限定的角98從180° (在完全展開 狀態下)變到近似60。的角。根據在凹部90和頂峰折疊88之間的交 替，這個角98同樣在方位上交替，從而導致一系列的頂峰30和凹部 46。這些頂峰30和凹部46^皮設置在平行四層壁結構32之間。
盡管上文表述了具體的尺寸和圖形，但對具體的用途的尺寸和角在不脫離本發明的整體范圍情況下可以調節。此外，本文已經給出具
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它位置，比如第三圖形或第四圖形或第五圖形等等。同樣，各種圖形 的方位在不脫離本發明的范圍情況下可以與上文的具體論述相反。
優選實施例的三維支撐結構包括介質12，該介質12借助折疊的 組合形成，而不是成形為槽紋，例如象波面紙板常見的情況那樣。此 外，優選實施例的介質12或材料包括具有一種構造的鑲嵌介質12, 該構造允許減小襯里14和介質12或材料的重量，同時達到相同的、 或比同等標稱產品更好的性能。此外，重量減小還由下述作法產生， 即，使用公開實施例的結構，減少制作結構，比如包裝或類似產品所 用材料的體積。例如，由于三維支撐結構的獨特構造，涉及金屬介質 12的應用可用來甚至以極端材料的厚度，比如在0.125-0.25英寸之間 的最小厚度形成高強度的剛性支撐結構，這大大地減小重量和降低材 料成本，并且具有超過當前現有產品的顯著優點。通過材料或介質12 的折疊形成的多平面結構的構造，如圖4和5所示，使折疊結構10 的高度并因此厚度能變化到比在當前產品中，比如波面紙板現有尺寸 大的尺寸，且沒有結構穩定性的損失。結構IO可用單片形成任何的高 度，例如高達1.5英寸，同時保持相同的結構穩定性。高度通過改變 刻痕線的尺寸而被改變。優選地，用于專門用途，比如貨架，高達1.5 英寸的厚度可由單片材料形成。在比較中，單壁格式的波面紙板的高 度不能超過l/4英寸，因為這種高度使結構變得不穩定。此外，波面 紙板的最大0.5英寸高度只能用三壁構造達到。
有利地，三維結構10的四層壁32防止使彎曲沿x軸撓曲。同樣， 這些四層壁允許沿y軸彎曲，而在金屬和塑料用途中沒有鞍形彎曲。
除以上所述的能力之外，由于多維折疊構造在各個柵條34處產生 顯著結構穩定性和牢固或剛性接觸的結果，三維支撐結構10包括超過 當前現有產品的顯著強度和增強的性能，并且允許對介質12使用重量 較輕的材料。例如，本文公開的結構10 (圖1 )當用于包裝時，由于 其剛性多平面結構，橫向和縱向地都以ECT(邊緣壓碎試驗)性能為特征。通過比較，波面紙板僅在一維中能完成。三維支撐結構10的雙 重ECT格式導致較牢固的容器紙板箱。
盡管三維支撐結構IO可以比當前現有產品牢固，但另外的強度可 增加到折疊結構上。準確地說，本文公開的結構IO通過三種不同方法 可在強度上有改變，即通過改變面80、 82、 84的長度、通過改變介質 的厚度和/或通過變更襯里14和介質12材料的重量。在比較中，象塑 料、金屬或波面紙板之類的產品的強度僅能通過改變襯里和介質的重 量來調節。此外，公開的單壁格式(即襯里-介質-襯里格式)的結構 10能勝過雙壁格式，比如波面紙板(即襯里-介質-襯里-介質-襯里格 式)。因此，優選實施例的結構使用比傳統雙壁波面紙板少的材料(或 板型結構中的紙)。這種減少也反映在產品重量損失方面和為儲存和運 輸都節省的空間方面。
另外，由折疊介質12形成的格柵平臺(在圖4和5中示出)提供 支撐用于箱的印制基片的基礎，比如襯里14。格柵平臺防止基片變得 松弛，如成波紋易于做到的那樣，因為存在多個接觸點。
使用本文所述的三維支撐結構可以形成裝置或包裝。準確地說， 可以形成具有多個壁的裝置或包裝或它們的元件，比如箱或隔板，其 中，多個結構IO被整體地連接，以形成單個包裝或裝置。本發明的多 個結構的整體連接可以通過粘結進行，比如用粘合劑或靠其它方法， 比如焊接或軟焊。同樣，結構10的單片可以折疊成所需形狀。
制造優選實施例的三維支撐結構10具有超過例如波面紙板的幾 個顯著優點。例如，結構不需要為了成形介質的蒸汽，因為介質被折 疊而不是被成形。同樣，結構不必為了形成和干燥而被加熱。結構不 包括粘結或焊接一起所需的多個元件。此外，涂敷象玉米淀粉和其它 粘合劑基底之類的粘合劑可在降低的溫度下完成。
因此，以上描述和附圖公開了 一種用較小重量的材料達到與標準 材料相同或較高性能的三維支撐結構。結構包括被折疊形成單元20 和平行四層柵條34的重復圖形的介質，襯里14用粘合劑連接、焊接 或軟焊到該平行四層柵條34上。盡管以上以 一定程度的特殊性已經描述了本發明的各個代表性實 施例，但本領域的技術人員對公開的實施例在不脫離說明書和權利要 求書中表述的發明主題的精神或范圍的情況下可進行許多改變。所有 方向性基準(例如上部、下部、向上、向下、左、右、向左、向右、
頂部、底部、上方、下方、豎直、水平、順時針、逆時針、x軸、y 軸和z軸)僅用于標識目的，以幫助讀者理解本發明的各實施例，而 不是形成限制，特別是關于本發明的位置、方位或使用，除非在權利 要求書中有明確的表述。接合基準(例如附接、耦合、連接)要廣義
對運動。因此，接合基準不一定表示兩個元件直接連接和處于彼此固 定的關系。
在某些情況下，元件參照具有特殊特征和/或與另一部分連接的 "端部"被辨別出。然而，本領域的技術人員將認識到，本發明不限于 直接超出它們與其它部分的連接點終止的元件。因此，術語"端部"應 該以包括與具體元件、鏈環、部件、部分、構件的末端相鄰、向后、 向前、或者另外靠近的方式廣義地解釋。在本文直接或間接表述的方 法中，各個步驟和操作以一種可能操作的順序描述，但本領域的技術 人員將認識到，步驟和操作在必定不脫離本發明的精神和范圍的情況 下可以重新排列、替換或去除。這意味著，以上描述中所包含的或在 附圖中示出的所有內容應僅解釋為說明性的，而不是限制性的。在不 脫離附屬權利要求書中所限定的本發明的精神的情況下，可以在細節 或結構上進行改變。
盡管參照優選實施例已經描述了本發明，但本領域的技術人員將 認識到，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下在形式和細節上可以 進行改變。
權利要求
1. 一種結構，其包括折疊成單元的重復圖形的單片材料，所述單元中的每一個由第一間隔開的端壁和第二間隔開的端壁和在第一和第二間隔開的端壁之間橫跨的第一傾斜的側壁和第二傾斜的側壁形成，第一和第二間隔開的端壁中的每一個具有兩層材料，而第一和第二傾斜的側壁中的每一個具有單層材料，第一和第二側壁在折疊的邊緣處被鄰接；單元被對準使得來自重復圖形的一個單元的第一端壁鄰接來自重復圖形的相鄰單元的第二端壁，以形成材料的四層壁。
2. 根據權利要求l所述的結構，其中，重復單元形成相對的第一 表面和第二表面，該相對的第一表面和第二表面在其內具有凹口，用 于重復單元中的每一個，襯里被附接到第一表面上。
3. 根據權利要求2所述的結構，其中，另外的村里被附接到第二 表面上。
4. 根據權利要求2所述的結構，其中，用于第一端壁和第二端壁 中的每一個的兩個材料層在頂部折疊處接合，在四層壁中的兩個相鄰 頂部折疊形成第一表面的部分，并作為用于支撐將襯里固定到第一表 面上的粘合劑的平臺。
5. 根據權利要求4所述的結構，其中，兩個相鄰頂部折疊形成沿 第一表面延伸的支撐柵條的部分。
6. 根據權利要求2所述的結構，其中，襯里是平面的。
7. —種結構，其包括權利要求l所述的多個結構。
8. —種三維支撐結構，其包括折疊成重復單元的圖形并且設有由 多個單元形成的多個凹口和柱的單片材料，單片材料形成在每個相鄰 對的柱與凹口之間的材料的基本上連續的四層壁。
9. 根據權利要求8所述的結構，其中，基本上連續的四層壁彼此 平行地延伸。
10. 根據權利要求9所述的結構，其中，每個基本上連續的四層 壁由多個縱向設置的四層壁段形成。
11. 根據權利要求9所述的結構，其中，每個凹口由間隔開的四 層壁段部分地形成。
12. 根據權利要求9所述的結構，其中，每個四層壁段由一對兩 層壁段形成，兩層壁段中的每一個由在沿兩層壁段縱向延伸的折疊處 接合的兩層材料形成。
13. 根據權利要求8所述的結構，其中，所述材料是紙。
14. 根據權利要求8所述的結構，其中，重復單元的圖形形成彼 此平行延伸的相對第一平表面和第二平表面。
15. 根據權利要求13所述的結構，其還包括被附接到第一表面上 的村里。
16. 根據權利要求14所述的結構，其還包括被附接到第二表面上 的另外的襯里。
17. 根據權利要求13所述的結構，其中，基本上連續的四層壁在 第一表面與第二表面之間延伸。
18. 根據權利要求16所述的結構，其中，基本上連續的四層壁垂 直于第一表面和第二表面而延伸。
19. 一種結構，其包括具有頂部表面的材料片，該材料片具有彼 此平行延伸的多個第 一折痕路徑和彼此平行延伸并與第一折痕路徑相 交的多個第二折痕路徑，每個第 一折痕路徑由多個第 一路徑段形成， 并且每個第二折痕路徑由包括第一人字形腿和第二人字形腿的重復圖 形和從第一人字形腿和第二人字形腿中的一個的一自由端延伸的一直 線形成，每個第二折痕路徑在與相鄰第二折痕路徑相反的方向上可折 疊，使得當材料片正在被折疊時第二折痕路徑形成隆起部和凹部的交 替圖形；第 一折痕路徑中的每一個是在相鄰第二折痕路徑的隆起部與 凹部之間延伸的直線，以形成在材料片的第一表面上的面的圖形；材 料片沿第一和第二折痕路徑可折疊，以形成在平面中延伸的三維支撐 結構，其特征在于， 一種由人字形腿之間的面形成的垂直壁和由直線 之間的面形成的傾斜壁的重復圖形，所述垂直壁垂直于平面而延伸， 而所述傾斜壁相對于平面傾斜。
20. 根據權利要求19所述的結構，其中，當將材料片被折疊成支 撐結構時，由面形成的垂直壁中的每一個包括具有四層材料片的壁。
21. 根據權利要求20所述的結構，其還包括附接到三維支撐結構 上的襯里。
全文摘要
提供一種三維支撐結構(10)，并且該三維支撐結構(10)包括折疊成單元(20)的重復圖形的單片材料(12)。單元中的每一個由第一間隔開的端壁(22)和第二間隔開的端壁(24)和在端壁之間橫跨的第一傾斜的側壁(26)和第二傾斜的側壁(28)形成。每個端壁包括兩層材料，而每個側壁包括單層材料。第一側壁和第二側壁在折疊邊緣(30)處鄰接。單元對準，使得來自重復圖形的一個單元的第一端壁鄰接重復圖形的相鄰單元的第二端壁，以形成材料的四層壁(32)。第一襯里(14)可以附接到折疊材料的第一側(16)上，而第二襯里可以附接到折疊材料的第二側(18)上。
文檔編號E04C2/32GK101506445SQ200780031108
公開日2009年8月12日 申請日期2007年7月19日 優先權日2006年7月24日
發明者G·W·蓋爾 申請人:棋盤格集團有限責任公司