CN101448617B - 通过有选择地分配泡沫来制造现场发泡垫子的方法和设备 - Google Patents

Abstract

用于制造现场发泡垫子的方法和设备，在该垫子内，泡沫成形组合物以预定方式分配到两个塑料膜部分之间，以有选择地控制泡沫在该垫子内的分配。泡沫分配器在泡沫分配时能够横向移动。能够使用分配器装置来施加压力到膜部分的预定区域内，将该膜部分相互间压向对方，以便在该组合物处于未完全发泡的状态时，促使该组合物以预定方式重新分配到位。然后，能够密封该塑料膜以形成发泡泡沫垫子，该垫子能够放在运输纸箱内，在该纸箱内，该垫子发泡以填满空间，或者在模具内发泡，并模压成所需形状。

Description

通过有选择地分配泡沫来制造现场发泡垫子的方法和设备

技术领域

本发明涉及制造现场发泡垫子的方法和设备，该垫子具有包含在柔性囊内的泡沫成形组合物，该柔性囊由供应连续网状材料的聚合物膜形成，沿纵向和横向密封该聚合物膜以容纳泡沫成形组合物在内，并且切断该聚合物膜，将现场发泡垫子从剩下的网状材料中分离。

背景技术

现场发泡包装是非常实用的技术，该技术用于按要求保护被包装物体。在其最基本的形式下，现场发泡包装包括从分配器往保护物体的容器内注入泡沫成形组合物。典型地，用塑料包裹该物体，以避免物体与发泡(发泡)的泡沫直接接触。在泡沫发泡时，泡沫发泡进入物体与容器(例如，波纹板)之间的空间，因此形成用于该物体的定制的垫子。

普通的泡沫成形组合物由异氰酸盐与诸如多元醇的包含羟基的物质混合(即，混合包含多个羟基的组分)形成，典型地在水和催化剂存在的情况下混合。该异氰酸盐和多元醇前体反应形成聚亚安酯。同时，水与异氰酸盐组合物反应，产生二氧化碳。二氧化碳促使该聚亚安酯发泡为发泡多孔材料，即保护被包装物体的聚亚安酯泡沫。

其它类型的现场发泡包装，通过用柔性塑料膜制造囊，自动化设备将泡沫成形组合物在该囊成形时分配到该囊内，来生产现场发泡垫子。由于该组合物在囊内发泡成泡沫，因此将该囊密封，然后，典型地放入保护物体安全的容器内。该发泡泡沫在可用空间内再次发泡，但并不是在囊内。由于该囊由柔性塑料形成，它们形成单独的绕被包装物体的定制泡沫垫子。选用这样的包装设备的示例类型作为本发明的受让，并在例如美国专利No.4800708，4854109，5027583，5376219和6003288中示出的，上述每个文献的内容作为参考全部并入这里。

正如上述专利所指出的，由塑料囊构成的现场发泡垫子，其典型的成形方法是，在膜材料从供给库存进给时，将几层塑料膜材料沿纵向和横向热封在一起，形成通常为矩形的囊，泡沫则在该囊内。在一些情况下，塑料膜材料供给库存包括C折薄板，从而可折叠该囊的一侧，而不用热封。根据这种方法操作的现场发泡包装设备，具有快速的增益，在市场上得到广泛认可，并能很好地为目标服务。

然而，这种设备的操作的改进不断地在探索中。在这点上，传统的生产现场发泡垫子的一个难题在于，该垫子在从该设备卸下时，泡沫成形组合物并没有均匀地分配在该垫子内。该泡沫成形组合物趋向于在囊的底部发散，并在该前体化学品反应时立刻开始发泡。将该垫子从设备取下并放在一个平坦表面上，在该垫子放到运输容器之前，手动将该垫子内的泡沫成形组合物再分配成厚度基本一致的一层，这对于操作者来说是通常的惯例。

该项技术的问题在于，到操作者能够将垫子放到平坦表面的时候，该泡沫成形组合物已大体上经过一定程度的发泡。当已经成形的泡沫重新发散时，打乱了泡沫的孔结构。这能够导致垫子只在小于设计的很小的空间内发泡，因此，该泡沫的密度比设计的要高。此外，泡沫密度的一致性可能会受到损害，从而在该垫子内会产生大体上不一致的密度。结果，该垫子可能不会具有设计时的保护性能。

发明内容

本发明在于满足上述需求，并获得其它的优点。在本发明的一个实施例中，提供一种制造现场发泡垫子的方法，其中，垫子制造周期包括以下步骤：

提供一对纵向延伸的连续的聚合物膜部分，将该膜部分相对互平行相对设置；

在该膜部分之间安置泡沫分配器，该分配器将泡沫成形组合物分配在该膜部分之间，该泡沫成形组合物可操作地反应，以形成发泡聚合物泡沫材料，所述分配器可控制的处于“开启”状态或“关闭”状态，其中，在“开启”状态，泡沫成形组合物从该分配器分配，在“关闭”状态，停止该泡沫成形组合物的分配；以及

通过执行下面至少一个操作，将该泡沫成形组合物有选择地放在该膜部分之间：(1)在泡沫成形组合物分配时，沿该膜部分的横向移动分配器；和(2)将该膜部分在纵向上往前移动通过散布装置，该散布装置构造并布置为施加压力到该膜部分的预定区域上，将该膜部分相互压向对方，以便在该泡沫成形组合物处于未完全发泡状态时，促使泡沫成形组合物再分配。

散布装置能够以各种方式再分配泡沫成形组合物，以获得不同的效果。在一个实施例中，该散布装置将组合物再分配成厚度大体一致的一层。在另一实施例中，该散布装置将组合物再分配成以预定方式至少在纵向或横向上厚度不同的一层。

通过散布装置的泡沫成形组合物的再分配或分配即刻发生在该泡沫成形组合物被分配之后。因此，该组合物没有任何时间去经历任何基本程度的发泡，因此，该组合物的再分配没有打乱该泡沫最终形成的结构。该组合物能够根据需要的数量发泡，从而该垫子具有所需的保护性能。

在另一实施例中，将泡沫成形组合物分配为多个泡沫成形组合物离散的点，它们至少沿纵向或横向相互间隔开。

本发明也提供用于制造现场发泡垫子的设备。根据本发明的一个实施例，该垫子包括：

膜供应和导引系统，该系统用于供应一对连续的聚合物膜部分以及将该膜部分相互见相对平行定位，所述膜部分沿纵向延伸；

设在该膜部分之间的分配器，该分配器可操作地在所述膜部分之间分配泡沫成形组合物，该泡沫成形组合物可操作地反应，以形成发泡聚合物泡沫材料；

膜驱动机构，该装置构造和设置为将所述膜部分沿纵向往前移动；以及

散布装置，该装置构造和设置为施加压力到该往前移动的膜部分的预定区域，将所述膜部分互相推往对方，以便在该泡沫成形组合物在未完全发泡状态时，促使该泡沫成形组合物再分配。

根据本发明一个实施例的散布装置包括第一和第二膜接合部件，在上述部件之间限定缝隙，往前移动的膜部分与在缝隙之间的泡沫成形组合物一起通过该缝隙。通过将该第一和第二膜接合部件相对移动，该缝隙的宽度时可调的。

在一个实施例中，该第一膜接合部件包括由驱动马达转动的驱动辊，该驱动辊绕平行于横向的轴线转动，该第二膜接合部件包括散布部件，该散布部件沿平行于驱动辊的轴线并与之间隔开的轴线延伸，该驱动辊接触所述膜部分之一，散布部件接触另一膜部分。该散布部件能够是自由转动的辊、驱动辊，不转动的杆或长条、或类似部件。通过驱动辊，该膜部分纵向前移，该驱动辊与一对横向间隔开的从动辊形成夹持部，所述膜部分相对的纵向边缘经过该夹持部，并通过该驱动辊摩擦接合和前移。

驱动辊和散布部件之间的缝隙的宽度能够设为需要生产的垫子特性的函数。例如，该宽度能设为分配的泡沫成形组合物的体积函数。在膜部分前移通过缝隙时，改变该缝隙的宽度也是可以的。例如，在该膜部分前移时，所述缝隙能做成逐渐变宽，以便引起该泡沫成形组合物的发泡。在另一实施例中，该缝隙可以是不同的，以促使泡沫成形组合物层的厚度的预定改变沿纵向进行。

在一个实施例中，散布部件安装在框架内，该框架可绕枢转轴线转动，该枢转轴线与该散布部件的轴线平行并间隔开，从而该框架绕枢转轴线的转动促使散布部件与驱动辊之间的缝隙宽度发生改变。根据本发明的一个方法，在垫子制造周期的初始，该框架首先定位，从而该散布部件位于与驱动辊紧紧相邻(例如，夹持接合)的第一位置，在分配器上游的膜部分与驱动辊之间分配该泡沫成形组合物。然后，转动该框架以移动散布部件到第二位置，该位置与驱动辊距离较远，以在它们之间设置缝隙，转动该驱动辊以将膜部分前移通过该缝隙。

根据本发明一个实施例，驱动辊将膜部分前移预定的长度通过该缝隙，然后停止以中断该膜部分，将该膜部分沿横向密封并切断。通过与该膜部分接触放置的加热部件，该密封和切断步骤能够同时执行。

在一个实施例中，挤压部件安装在框架内，绕枢转轴线转动该框架，以促使挤压部件将该膜部分压向加热部件，以便密封和切断该膜部分。

在垫子制造周期的初始，膜部分的横向封条能设在散布部件和驱动辊的下游，该散布部件能设在与驱动辊夹持接合之处，以便将该膜部分压向驱动辊。因此，当在膜部分之间分配泡沫成形组合物时，通过散布部件与驱动辊之间的夹持接合，该横向封条首先与泡沫成形组合物分开。因此，由泡沫成形组合物有力地分配导致的横向封条断裂的发生基本上减少或消除。

通过控制诸如泡沫分配的运动、分配运动的速度、膜部分的前移、膜前移速度、分配器“开启”和“关闭”的操作、散布部件用于控制泡沫厚度的操作等变量，本发明能够选择、控制泡沫在垫子内的布置。

附图说明

下面将参考附图，用本领域术语对本发明进行描述，附图未必按比例绘出，其中；

图1是设备的透视图，该设备用于制造根据本发明一个实施例的在囊中具有泡沫的垫子；

图2是通过该设备的概略横截面视图，该视图沿与聚合物膜的供应辊的轴垂直的平面；

图3是该设备的前正视图，示出了用于传送泡沫分配器的机构的细节；

图4是垫子概略视图，该图示出了一个可能的模式，该模式下，泡沫成形组合物根据本发明的一个实施例分配；

图5a是根据本发明的实施例，垫子在通过散布装置后的概略视图；

图5b是通过图5a的垫子的横截面视图；

图6是根据本发明另一实施例的部分设备的概略透视图，该设备具有可选择的膜供应和驱动系统；

图7是图6的设备的膜供应和驱动系统的顶视图；

图8是所述膜供应和驱动系统的侧视图；

图9是具有散布装置、横封和切断装置的所述膜驱动系统的概略侧视图，该图示出了在垫子制造周期的初期分配泡沫成形组合物；

图10是与图9类似的、时间上稍后的时刻的视图，该时刻内，操作所述膜驱动系统以驱动该膜，该散布装置已开动，在所述散布装置与该驱动辊之间设置预定的缝隙，在该膜部分之间再分配所述泡沫成形组合物；

图11是与图9和10类似的、时间上仍稍后的时刻的视图，该时刻内，开动该横封和切断装置以将垫子密封和切断；

图12是具有根据本发明另一实施例的枢转轴线泡沫分配器的设备的前正视图，该图示出了在第一位置的泡沫分配器；

图13是与图12类似的视图，该图示出了在第二位置的所述泡沫分配器；

图14示出了分配辊，该辊在其长度方向上具有变化的横截面形状；

图15是使用图14的分配辊形成的垫子的概略平面视图；

图16是通过图15的垫子的横截面视图；

图17示出了通过折叠图15的垫子形成的基本上为U形的结构；

图18是具有根据本发明另一实施例的驱动分配辊的设备的部分透视图；以及

图19是所述设备的放大比例的部分透视图，该图示出了用于驱动所述分配辊的驱动装置的细节。

具体实施方式

参考上述附图，现在将更详细地对本发明进行描述，在所述附图中，示出了本发明一些但并非全部的实施例。实际上，这些发明可以许多不同形式体现，并且并不能解释为对这里示出的实施例的限制；更准确地说，提供这些实施例，从而本发明将满足适当的合法需求。相同的附图标记始终表示同样的元件。

图1-3示出了用于制造根据本发明一个实施例的在囊内具有泡沫的垫子的设备20。该设备包括：一对分开平行的框架部件22、24，每个框架部件通常为板形；多个支撑杆26或者类似的连接在该框架部件22、24之间以形成通常为刚性框架的部件。在该框架的顶端，一对自由转动的惰轮辊28、30可转动地支撑在该框架部件22、24之间用于支撑两层膜材料的供应辊32。该供应辊包括一个铺在另一个之上的两个分开的聚合物膜层，然后该聚合物膜层绕在空心的管芯上以形成该两层膜材料的辊。如图2所示，该两层膜材料的一层34从该供应辊32开始展开，并往下继续前进通过惰轮辊28；如图所述的所述杆26中的两根引导着该层34，或者可选地，图2所示的上辊26能够省去。该两层膜材料的另一层36从该供应辊32开始展开，并通过所述辊32与其他惰轮辊30之间夹持部，然后往下继续前进，并由另一个辊26引导。在美国专利No.6178725和美国专利No.6472638中描述了用于制造在囊内具有泡沫的垫子的通常为相同类型的设备，该设备使用两层膜供应，上述文献公开的内容作为参考全部都并入这里。

所述设备包括驱动辊40，该驱动辊40可转动地安装在框架部件22、24之间，在框架底端的附近，并由安装在该框架部件24上的马达42驱动。该设备还包括一对横向间隔开地，自由转动的从动辊44、46，该从动辊安装在轴48上，该轴48在框架部件22、24之间延伸。该从动辊44、46与驱动辊40形成夹持部。该膜层34、36穿过从动辊与驱动辊之间夹持部，如图2所示。该驱动辊40包括外表面，该外表面弹性可压缩地并且有摩擦力地夹紧所述膜，从而该膜由驱动辊无滑动地驱动。例如，该驱动辊能够形成刚性圆筒形辊，由一套诸如硅泡沫的泡沫材料覆盖着，该材料具有70Shore A的硬度计硬度以及0.25英寸的厚度。如图所示，驱动辊44、46能够有环形脊，该环形脊在所述辊的长度方向上间隔开，用于在膜层的边缘内提供纵向脊，该纵向脊为膜的边缘提供刚度，也有助于确保所述膜从该辊笔直往外驱动，并且不会缠绕住该驱动辊40。

所述设备还包括安装在支架52上的泡沫分配器50，该支架52设置在两膜层34、36之间。该支架52可滑动地安装在导轨54上，该导轨54在框架部件22、24之间延伸。可转动进给螺杆56可转动地安装在该框架部件之间，并由可逆马达57驱动。该进给螺杆与支架52上的螺母(未示出)接合。因此，进给螺杆56在一个方向上的转动促使支架52和分配器50沿着导轨54在图3内往左移动，而该进给螺杆在相反方向上的转动将该支架和分配器在图3内往右移动。该螺杆56转动速度的改变导致分配器移动速度的改变。该泡沫分配器由进给软管58、60进给，该进给软管将前体化学物进给到该分配器，在该分配器内，所述前体化学物混合(既是在该分配器的混合腔内混合，也是在从该分配器分配后的外面混合)，以形成泡沫成形组合物。该组合物在聚合物膜材料的两膜层34、36之间，在驱动辊40和从动辊44、46之上(上游)的地方分配。

通过控制分配器50在横向上的移动(即定位和最佳的速度)，可以在任何不同的模式下分配泡沫成形组合物。通过在分配该组合物(和最佳地改变该膜移动的速度)的同时驱动膜层34、36，和/或通过在该分配器50来回移动时，和/或在该膜层移动时，一次或多次地片刻中断该组合物流，还会增加上述可能的模式。图4仅示出了该泡沫成形组合物62多个可能模式中的一个，该模式根据本发明是可能的。所示出的Z字形模式由该分配器来回移动形成，从而在该膜层34、36由驱动辊40驱动的同时，所述分配器三次改变方向。该模式是连续的，在该模式下，组合物形成不断的一条线。然而，由该组合物不连续的分开的区域形成的不连续的模式(未示出)，通过如上所述的片刻中断所述组合物流，也是可能的。例如，将泡沫如两条或多条横向延伸并纵向分开的线那样分配，如横向和纵向分开的点那样分配，等等。

图6-8示出了根据本发明的膜供应和驱动系统的可选实施例。该实施例使用了C-折膜的膜供应辊32’，即平整的膜沿中纵线折叠，从而该平整的膜的一个边缘与该膜的另一个边缘对齐，因此，形成两平行重叠的膜部分34’和36’。供应辊32’安装在轴33上，该轴相对的端部突出所述辊的端部之外，并与框架部件22’、24’内的槽35接合，以促使所述辊32’与驱动辊40相接合。槽35是倾斜的，从而重力促使该供应辊抵靠着该驱动辊。因此，该驱动辊的转动促使该供应辊转动，以便将C-折膜放出。该膜被向上导引，并覆盖着安装在框架部件22’、24’之间的自由转动的导辊37，该两层膜34’、36’通过分开部件39分开移动，为从该C-折膜的开口边缘突出在该两层之间的分配器提供空间。然后，如前一个实施例那样，该膜通过该驱动辊40与从动辊44、46之间夹紧的地方。

在所述设备的C-折实施例中，如图7所示，该设备包括密封的纵封装置，在泡沫成形组合物已分配在该两膜层之间后，该纵封装置用于将该两膜层34’、36’沿C-折膜的开口边缘密封。各种类型的纵封装置都可以使用，本发明在这方面并无限制。一种合适类型的纵封装置是诸如美国专利NO.6550229中所描述的密封引线，该文献的内容作为参考全部并入这里。该类型的密封装置包括密封引线64，该引线64部分缠绕着从动辊44，并位于形成在辊内(例如，在辊的上述环形脊的两个之间)的槽内，从而在所述膜层通过该辊与驱动辊40之间夹持部时，该密封引线与膜层接触。该密封引线包括电流通过该引线之后变热的电阻丝，以便将该密封引线接触的所述膜层的局部区域加热到它们的熔点，从而将膜层密封在一起。可选地，该密封装置可以是美国专利No.6472638中描述的，该文献的内容作为参考全部并入这里。

需意识到的是，在上述使用两层膜的供应辊32的设备的第一实施例中，在该膜的两个边缘中的每一个都需要这样的纵封装置。因此，上述密封装置能够与其他从动辊46相联系。

以下对于散布装置、横封和切断装置的描述可用于本发明上述两个实施例。图9-11概略示出了根据本发明一个实施例的该散布装置、横封和切断装置的结构和操作。所述设备包括散布部件70，该散布部件70可动地相对驱动辊40安装，并平行延伸到该驱动辊的转动轴。在所示出的实施例中，该散布部件70包括可转动安装在框架72内的自由转动的辊；然而，可选地，该散布部件能够是诸如杆或类似物的非可转部件，或者能够是由合适的驱动装置(未示出)可转动地驱动的从动辊。框架72本身是可转动地安装在所述设备内，从而该框架72绕从动辊44、46的轴48的轴线是可转动的。可逆马达74(图1)连接到框架72，以在一个方向或另一个方向上转动该框架。该框架72绕轴48的轴线的转动促使散布部件70往驱动辊40移动或离开该驱动辊40。编码器(未示出)能够与框架72相连接(例如，该编码器能够固定在马达74内)，以通过适当地控制基于编码器输出的马达74，检测和控制该框架的转动方向。

图9示出了框架72在这样的位置，即将散布部件70放置在与驱动辊40夹持接合之处。该框架72在一个方向上的转动有效地将散布部件从驱动辊移开，以便在上述二者间产生缝隙74，如图10所示。控制框架72的位置，以有效地将该缝隙74调整至任何距离，该距离取决于所生产的具体的垫子的需要。

由于框架72绕从动辊44、46的轴线转动，不管该框架72的转动位置如何，该从动辊44、46都保持与驱动辊40的夹持接合。根据本发明，框架72首先能够如图9所示的放置，散布部件70与驱动辊40夹持接合。操作泡沫分配器50，将泡沫成形组合物62分配在膜层34、36之间。转动框架72以将散布部件70从驱动辊40移开至预定的缝隙74，转动该驱动辊40以驱动所述膜通过如图10所示的设备。散布部件70施加压力到膜部分34上，将该膜部分34压向相对的膜部分36，以促使泡沫成形组合物62以需要的方式在两膜层之间在空间上再分配，因为该膜由驱动辊40驱动。组合物的再分配有利地发生在该组合物经过任何相当程度的发泡之前。

组合物再分配的上述方式由缝隙74的尺寸和散布部件70的结构控制，也由该散布部件是转动或者是固定的控制。例如，图5a和5b示出了由散布部件加工的垫子，该散布部件具有不变的圆环形横截面，其中在驱动该膜通过缝隙时，该缝隙74的尺寸是有变化的。更具体的说，再分配泡沫成形组合物，来包括厚度76相对小的区域，将缝隙74安排得小点便产生该厚度，所述区域两侧是较大厚度78的区域，将缝隙74安排得大点便产生该厚度。因此，在分配泡沫和膜部分前进的开端，将该缝隙74设置得大点，以产生厚区域78之一，然后，将该缝隙减小以产生薄区域76，最后再增大该缝隙，以产生第二个厚区域78。通过将散布装置设置为具有变化的形状，用于以变化的方式，在垫子的宽度和/或长度方向上再分配泡沫组合物，来产生不同厚度的区域也是可行的。通过以通常为C形的布置分配泡沫能够产生区域76、78如图5a所示的不对称的形状，通过在所述膜前进时，来回移动分配器并可能地改变该膜的速度，产生所述C形的布置。可选地，通过在泡沫分配和该膜前进时，将该分配器保持固定能够产生通常对称的形状。

一旦驱动膜层一段与生产垫子需要的长度相等的长度后，停止驱动辊40并如图11所示的转动框架72，以促使密封砧80与该框架向连接，以促使该膜层抵靠住横向的密封引线82，通过电流经过该引线将该引线加热。驱动辊40形成用于密封引线82的衬垫部件，从而该砧80能够稳定地推动膜层抵靠着密封引线。所述砧能够具有弹性可回复表面。例如，该砧的表面能够由一层诸如0.25英寸厚的硅泡沫的聚合物泡沫形成。加热的密封引线同时将膜层切断，也将该层密封在一起以形成整个垫子沿其顶部横向边缘的横向密封，并且也切断以形成用于生产的下一个垫子的底部横向密封83(图9)。

图12和13示出了根据本发明另一个实施例的设备，其中为了清楚起见省略了该设备的一些部件。所述设备与前面描述的实施例不同之处在于泡沫分配器150安装在横向机构160上，该横向机构160以枢转方式而不是线性平移来移动。更具体地说，该分配器安装在臂162的下端上，该臂162绕位于沿该臂长度的中间位置的轴线164枢转。该臂162的顶端连接到诸如气压缸的或液压缸的流体汽缸168的杆166上。因此，该杆的缩回(图12)使所述臂162在一个方向上枢转，而该杆的伸长(图13)使所述臂在另一个方向上枢转。在泡沫组合物从分配器150分配时，通过适当地控制该汽缸168，该泡沫组合物能够以如上所述的各种方式分配。

根据本发明的任一个实施例的设备能够包括用于检测该设备内的条件的各种传感器，目的在于控制该设备的操作。例如，可能需要制造预定长度的垫子。为了控制该设备以制造需要的垫子长度，膜供应能够具有不透明的条纹B，以已知固定的间隔沿该膜作印记，如图7所示。光电传感器(未示出)能够设在机器壳体内，目的在于检测该条纹。该传感器能够从未作印记的膜区分出该条纹来。电子控制组件(未示出)能够基于来自该传感器的信息对条纹计数，并测量已经前进的膜的长度。这样，控制器能够精确地将膜进给，以便制造出需要长度的垫子。也能够认识到，当膜供应完成时，因此能够停止该机器，使该机器不能尝试制造没有膜的垫子。

可选地，驱动辊40的转动能够由编码器或类似的检测出来，该编码器的输出能够用于精确地测定驱动通过该设备的膜有多长。该编码器能够固定在马达42内，或者与该马达分开。这使得条纹B从膜的供应中消除掉。

在启动所述设备后，控制器为分配器的溶剂系统进行清洗周期，并仅需其他自检。该溶剂系统在美国专利No.6811059，名为“自身清洗流体分配器”的文献中有所描述，该文献公开的内容作为参考全部并入这里。在所述设备制造第一个垫子之前，该设备运行仅有膜而没有化学品的周期。这是为了确保底部横封条83的存在(图9)。无论膜辊何时改变，或在任何出错情况之后，所述设备有利地在它每一次启动时生产空垫子。然后，操作者通过连接到控制器的键盘上的按键选择垫子的长度和厚度。垫子的长度可以从几英寸到几英尺，但多数垫子将在1-5英尺范围内。在泡沫发泡后，垫子厚度从大约0.5英寸到2英寸以上不等。

在周期之初，散布部件70能位于图9所示的起始位置。分配器50、150往预定的起始位置移动，并开始分配。驱动辊40开始驱动膜，该散布部件70与驱动辊之间的缝隙74打开到如图10所示的需要的值。该驱动辊将所述膜往前推进用于选择长度的正确的量。在驱动和分配过程中，该分配器能够沿横向来回移动(例如以来回移动的模式)，在该散布装置与驱动辊的交汇处将一滴泡沫喷洒在膜层内。此外，如果需要，在所述膜前进的过程中，该散布部件70能够移动来改变缝隙74的尺寸。化学品分配的量由控制器基于所选垫子的长度和厚度来决定。在所述膜前进时，能够操作纵封装置来将膜层沿纵向边缘密封在一起。该密封装置能够沿着边缘在一个或多个位置上短暂停顿，以产生一个或多个所述膜没有熔合的空间，因此在泡沫发泡时使空气从袋中排出。在驱动周期的末期，将框架72转动到横封和切断位置，垫子被密封和切断，如图11所示。然后，转动该框架72到中间位置，操作者将发泡的垫子从该设备取下。在周期的最后，该分配器返回预定的位置，进行溶剂系统以清洁该分配器。

所述设备能够包括用于确定分配器喷嘴是否干净以及是否需要维修的传感器。典型地，当该分配器的喷嘴是干净的时候，泡沫合成将形成在该喷嘴端部，并从该喷嘴往下突出。所述设备能够包括诸如激光传感器的传感器，该传感器这样放置，以沿着将要清洁的路径发射光束，只要该喷嘴没有任何有意义的泡沫合成便进行清洁，但是在该喷嘴处泡沫合成到一定程度将会堵塞该喷嘴。该传感器能直接往安装在所述设备内的反射器发射，该传感器和反射器能放置在预定位置，诸如到分配器运行范围一侧的所有路径上，该预定位置在所述膜通过设备的路径之外。因此，当该分配器放置在预定位置上时，若该喷嘴不干净，激光束将由该反射器反射回检测器，该检测器指示出该喷嘴的正常条件。然而，如果泡沫已经合成得足够远以阻挡该光束，该检测器不能接收该光束，因此，检测器指示该喷嘴需要维修。能够使用其他类型的传感器以代替该激光传感器和反射器的设置。

根据本发明，泡沫在所述膜层之间分配和/或分配后的片刻内，控制该泡沫成形组合物的分配器。在化学品处于液态时，并且在任何相当大数量的发泡之前，将完成泡沫放置的所有操作。在前的在囊内具有泡沫的装置将化学品分配在所述囊的中心和底部。操作者将经常该囊放在桌子上，并手动喷洒化学品，已将该化学品分配到整个囊，从而该囊能够安装在诸如在被包装物体与包装盒的壁之间的有限空间内。这不仅要花费时间，而且对于垫子的最终条件也是有害的，因为直到该泡沫基本上发泡才会被喷洒。挤压发泡的泡沫以消除气泡以及促使该泡沫更密实，这改变了设计在泡沫垫子内的密度和保护特性。由于本发明的垫子从所述设备形成后马上准备使用，因此，该垫子的发泡很小，也更柔软，能够更一致地包裹住包装物体，将该物体更安全地固定住，并提供更多的保护。由于用于泡沫成形组合物的分配在发泡之前就完成了，该泡沫的增加、密度都与设计的一致。

根据本发明形成的平整的垫子能够用于多层包装，在包装多层小物品时该垫子尤其实用。将垫子放平，将该物品排放在该垫子上。下一个垫子放在该物品上面，另一层物品再放在垫子上，然后再放垫子等。这样，多层物品像三明治那样放在垫子之间，该垫子顺应所述物品的形状以将它们固定住。

根据本发明制造的垫子能够用于在盒子或其他容器内排成排。物品能够放置在容易内，然后由垫子包裹住，以将该物品保持固定并保护该物品。如果在容器内放置多个物品，该垫子能够迂回地穿过物体以将它们保持固定。

前面的实施例唯一适用于平整的垫子，用前面的机器制造的在囊内具有泡沫的垫子几乎是无法完成的，因为从那样的机器出来的垫子不是平整的，而是如上所述，所有的泡沫都填充在该囊底部。然而，本发明在传统的在囊内具有泡沫的应用上也有明显的优点。一个这样的应用是用于运输的盒子内易碎物品的包装。通常，发泡泡沫的囊放在该盒子底部。要包装的物品放在该发泡的垫子上。然后，将另一发泡泡沫的囊放在盒子内，在该物品上面，当泡沫发泡结束并塑化后将该盒子密封。使用其他的在囊内具有泡沫的垫子，在该垫子放在盒子之内是，所有发泡泡沫在该囊的底部。包装工人通常将手动喷洒泡沫，以获得较好的覆盖和填充效果。在喷洒时化学品基本上已经发泡。喷洒的操作，部分地发泡泡沫，促使气体从泡沫中排出，所以当泡沫发泡完成时，该泡沫没有最大限度地发泡。因此，该泡沫比设计的要密实，其保护质量也得到改善。但是也由于该泡沫较密实，因此需要更到的化学品来填充空间。这增加了成本，降低了包装质量，由于垫子较重，也增加了运输成本。

使用本发明的垫子，在化学品相当大地膨起来之前，便完成了该化学品所有的再分配，所以密度是适当的，需要的化学品也比较少。这节省了成本，并能生产出更好质量的垫子。另一个优点是，由于该泡沫的喷洒更均匀地越过和围绕着包装物体，该泡沫更容易也更一致地填充纸箱内的空间。由于已经填充了所有空间，本发明的泡沫并不需要在整个囊内移动。当泡沫发泡时，这减少了盒子内部的压力，因为该泡沫发泡时，并不需要促使其本身去围绕物体。囊的排气和所述膜内起皱引起的复杂化，因此问题减少了，实际上消除了由不良的排气导致的泡沫收缩。

另一方面，本发明较现有的在囊内具有泡沫的产品在预成形垫子的模制具有优点。该模具由盒子及其内部的空腔以及盖子组成。该内腔是所需垫子的形状。该内腔通常具有一系列穿过该内腔的孔，所述孔与模具的后侧内的气室相连，该气室与真空源相连。一袋发泡泡沫放在模具内，施加真空以辅助将该袋发泡泡沫吸附到该内腔的深度和长度内。如上所述，在传统的在囊内具有泡沫的产品内，所有的泡沫在囊的一端，这意味着该泡沫在模具的一端。该模具的盖子是闭合的，发泡的泡沫在气发泡和填充过程中，必须移动到该模具的远端。由于泡沫发泡，将其推到该模具相对端，因此产生了内压，该内压在模具盖子上施加较大的力。这些力随模具尺寸和形状的不同而改变，但中间大小的模具盖子更容易承受大于50磅的力。在整个泡沫发泡和多数泡沫发泡的时间里，都保持该真空以帮助发泡的泡沫填充该内腔最深的部分。如上所述，在将该泡沫放在模具内之前，泡沫可以手动喷洒，但这又将泡沫密实化，并减少了产量。

在本发明下，泡沫在有效发泡之前将该泡沫喷洒，并且不仅能够适应模具的长度和宽度，还能适应该内腔的深度。例如，能够改变泡沫的厚度，从而如果，例如，垫子的端部较中间厚，通过合适的设计和对散布装置的控制，在发泡之前的化学品在端部能够较中间厚。当囊放在模具内时，该化学品已经覆盖内腔的长度和宽度，所以泡沫基本上所有的发泡出现在该内腔深度的一个方向上。所述内压，以及因此产生的盖子上的力，将减小很多。50磅加上上述的例子的情况可能与本发明的15磅的情况类似。此外，仅很短的时间内，可能是1秒，需要该真空，因为仅需要真空来帮助将囊整个沉积在内腔内。通过该方法生产的垫子具有更一致的密度和填充，因此，较前述方法生产的垫子具有更好的质量。

此外，在前面的在囊内具有泡沫的系统下，泡沫成形组合物在较大的压力下分配，该压力直接施加到囊的下封条上。任何针孔的泄漏或者封条的其它薄弱之处，将导致发泡的化学品泄露到该膜的外面，这样操作者、机器和垫子包装的物体都能接触到该化学品。然而，根据本发明，通过散布部件70于驱动辊40之间夹持接合之处能够保护底部封条，该处将底部封条83与泡沫组合物隔离，如图9所示。此外，该泡沫组合物的重新分配使得泡沫发泡不是只在囊内一个点进行，因此，减小了泡沫发泡时在纵向和横向封条上的力。

再参见图1，根据本发明的一个实施例，驱动辊40，从动辊44、46在轴48上，散布部件70，框架72，砧80以及横封和切断引线82(在图1中未示出)，及马达42和74，包括独立的模块，该模块作为一单元能够从设备移去，并以另一个相同的模块和不同结构的模块代替。该模块包括相对的框架部件22a、24a，该框架部件具有连接在它们之间的支撑杆26。通过与模块的翼形螺钉84接合，该模块安装在所述设备内，所述螺钉与该设备的框架部件的螺纹孔相配。该模块性的设计意味着在短时间内，模块能够用一个使用不同宽度的膜的模块，或者具有不同形状散布部件的模块代替。例如，该散布部件能够在其内部具有将泡沫定形的槽。能够使用大的旋转散布部件，该散布部件在其内部具有凹处或其它形状，以产生薄膜包装、华夫形或许多其它形状的泡沫样式。多种犁类型的装置能够替代旋转散布部件，用于定形泡沫。

图14示出了沿其长度方向具有变化的横截面形状的分配辊170。更具体地说，该辊包括第一端部172，中部174，和第二端部176，上述部分都是圆环形，并具有第一相对小的直径。该辊还包括两个较大直径部分178，其中一个设在第一端部172与中部174之间，另一个设在中部174与第二端部176之间。该较大直径的部分178为圆环形，并具有大于所述部分172、174、176的第一直径的第二直径。

当包含大量泡沫成形组合物的垫子前进通过分配辊170与驱动辊40之间的缝隙74时(图10)，将该垫子180(图15和16)形成具有相对厚度较大的三个部分182、184、186，如该分配辊170的各自较小直径部分172、174、176所形成的那样，以及较小厚度的两个部分188，如该分配辊的较大直径部分178所形成的那样。该厚度较小的部分可选地与该较大厚度部分设置在一起。该较小厚度部分188能够作为铰链或折线，以使垫子折叠成基本为U形结构，如图17所示。

如上所述，散布部件70能够是取代自由转动的辊的从动辊。例如，如在图18和19示出的本发明的另一实施例中所描述的，该分配辊70能够与安装在轴48上的从动辊44、46机械连接，从而连同该从动辊一起驱动该散布部件，所述机械连接能够这样设计，从而该散布部件周速与该从动辊44、46的周速有预定关系(例如，与该从动辊的相同)。如图19所示，驱动部件190(例如，带或O-环)或类似部件能够绕每个从动辊44、46的中心部分192以及绕该分配辊70的突出端部194作环形运动，从而该从动辊44、46的转动促使分配辊也转动。所述辊44、46的中心部分192的相关的直径，以及驱动部件190接合的散布部件70的端部194都能够选择，从而设置恰当的驱动率，以便设置与从动辊的周速有预定关系的分配辊的周速(例如，相等或稍稍快于从动辊的周速)。出于各种原因，从动分配辊可以自由转动是比较有利的，该原因包括了膜在该分配辊前聚成一团的趋势较小。

如图19所示，从动辊44(与已经示出的辊46相同)能够包括在其端部的槽，中心部分192、驱动部件190和分配辊端部194位于在该槽内。此外，如图所示，用于从动辊的轴48延伸通过在支撑支架196内的孔，该支架安装在所述设备的固定结构上。该支撑支架与具有槽的从动辊的端部紧紧相邻。

根据前面对本发明一些示例性实施例的描述，显而易见的是，本发明能够在聚合物膜内控制泡沫的布置来生产发泡泡沫垫子。这样控制的布置通过控制泡沫分配器50、150的位置、移动速度和操作，控制散布部件70的位置，以及控制所述膜的驱动40、44、46来获得。关于泡沫分配器，该分配器的位置能够如前所述的控制，但是另外地和可选地，在所述膜前进和/或该分配器移动时，能够控制该分配器进行分配或否。例如，在该分配器开始分配泡沫和关闭以停止分配泡沫时，该分配器能够移动和/或所述膜能够前进，因此，产生离散的空间上相隔开的泡沫区。当该分配器在其“开启”状态分配泡沫时，分配器移动的速度也能够改变。对于膜驱动，在该分配器处于“开启”时，能够改变膜前进的速度，以便帮助控制泡沫成形组合物的分配。因此，通过控制可重基本的影响泡沫布置的可变因素，本发明基本上能够实现多功能性。

但是，由于本发明能够实施的多功能性的一个例子，能够生产这样的垫子，该垫子具有分配在加长的通常为C形结构内的泡沫，该C形结构使得在具有C形模具内腔的模具内模压该垫子更容易进行，在该内腔，C形的两个“腿”和该C形垂直部的连接部分相对较厚，而垂直部的中部较薄，所述连接部分在两个腿之间延伸。在这样的情况下，要求该泡沫在垫子内的分配先于模压进行，从而在形成厚部分的地方有更多的泡沫组合物，在形成薄部分的地方有较少的泡沫组合物。因此，能够使用以下程序来生产需要的垫子：

1)首先，关闭该散布部件70(如图9所示)，该分配器50、150定位在朝向所述膜的一个纵向边缘的地方，在该分配器“关闭”时，将该膜驱动预定的距离(例如，2英寸)。这在该垫子的底部提供了额外的膜，以产生用于泡沫发泡的足够的空间。

2)将该分配器“开启”，该分配器往所述膜的相对纵向边缘移动预定的距离(例如，4英寸)，然后将其停止。在该分配器的移动过程中，并不驱动该膜。这制造了C形的下腿。

3)该分配器保持“开启”，以最大速度的80％驱动该膜预定的距离(例如，6英寸)。降低的速度使得更多的泡沫放置在该垫子内的该位置上。该散布部件移动到这样的位置，这样该分配器将泡沫分配到一宽度，该宽度约等于将生产的模压垫子的宽度。

4)通过C形垂直的中部，该模压部分具有更薄的横截面。将该分配器保持“开启”，将膜驱动速度提高到90％，从而相对少的泡沫分配在该中部。该散布部件与驱动辊之间的缝隙打开得宽点，以便少的喷洒该泡沫，因为该模压部分较薄，以及该垂直的中部也较薄。这在膜移动至预定距离(例如，18英寸)时发生。

5)将膜驱动速度降低到80％，将该分配辊足够紧的关闭，以喷洒泡沫，用于上面较厚部分的模压部件的宽度，与上面步骤3)的类似。

6)然后，停止膜驱动，该分配器(仍保持“开启”)往该膜的第一纵向边缘移动预定的距离(例如，4英寸)，与上面的步骤2类似，关闭该分配器。这产生了C形的上腿。

7)将该散布部件完全打开，驱动该膜预定的距离(例如，几英寸)，然后将其切断。将该垫子放在模具内。

上述实施例仅是事实上无限的多种方法中的一个，根据本发明能够使用上述方法来制造许多不同结果的垫子。在移动分配器和/或膜的同时，有能力将该分配器开启或关闭(上述实施例并没有使用该能力)，这样尽管再复杂的形状都能够生产。本发明对整个泡沫布置的控制程度，不仅能够准确地控制垫子形状和其性能，并且也能够实现其它优点。例如，通过以这样的方式控制泡沫的布置，即尽管在完全发泡时，该泡沫依然保持在膜部分之间，而没有溢出，这样能够消除或减少对于密封膜部分的需要。因此，纵封条和/或横封条可能能够省略，因此简化了所述设备和方法。

许多变形和本发明这里所描述的其他实施例，将告诉本领域技术人员，这些发明具有启示的优点，这是在前面的描述中以及附图中提出的。因此，应该了解，本发明没有限制于所公开的具体实施例，变形和其它实施例将包括在从属权利要求的范围内。尽管这里使用了具体的术语，但仅使用术语的一般性描述含义，并不是用于限制的目的。

Claims (10)

1.一种制造现场发泡垫子的方法，该方法包括以下步骤：

提供纵向延伸的一对连续聚合物膜部分，将该膜部分相互平行相对设置；

在该膜部分之间安置泡沫分配器，该分配器将泡沫成形组合物分配在所述膜部分之间，该泡沫成形组合物可操作地反应，以形成发泡聚合物泡沫材料，所述分配器可控制的处于“开启”状态或“关闭”状态，其中，在“开启”状态，泡沫成形组合物从该分配器分配，在“关闭”状态，停止该泡沫成形组合物的分配；以及

将该泡沫成形组合物有选择地放在该膜部分之间，通过将该膜部分在纵向上前移通过散布装置，散布装置构造并布置成施加压力到前移的膜部分的预定区域上，将该膜部分相互压向对方，以便在该泡沫成形组合物处于未完全发泡状态时，促使泡沫成形组合物再分配；

其中所述散布装置在第一和第二膜接合部件之间限定缝隙，前移的所述膜部分与该缝隙之间的泡沫成形组合物一起经过该缝隙，通过将该第一和第二膜接合部件相对移动，设定该缝隙的宽度；

其中第一膜接合部件包括由绕平行于横向的轴线转动的驱动马达转动的驱动辊，并且第二膜接合部件包括沿平行于驱动辊的轴线并与之间隔开的轴线延伸的散布部件，该驱动辊接触所述的一个膜部分，散布部件接触另一个膜部分；

其中散布部件安装在框架内，该框架可绕与该散布部件的轴线平行并间隔开的枢转轴线转动，从而该框架绕枢转轴线的转动可以促使散布部件与驱动辊之间的缝隙宽度发生改变。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述散布装置将该泡沫成形组合物重新分配成以预定方式沿纵向和横向的至少一个改变厚度的层。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过驱动辊的作用，该膜部分纵向前移，该驱动辊与一对横向间隔开的从动辊形成夹持部，所述膜部分相对的纵向边缘经过该夹持部，并通过该驱动辊摩擦接合和前移。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在垫子制造周期的初始，该框架首先定位，从而该散布部件位于与驱动辊紧紧相邻的第一位置，在分配器上游的膜部分与驱动辊之间分配该泡沫成形组合物，转动该框架以移动散布部件 到第二位置，该第二位置与驱动辊距离较远，从而在它们之间设置缝隙，转动该驱动辊以将膜部分前移通过该缝隙。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在垫子制造周期的初始，膜部分的横向封条能设在散布部件和驱动辊的下游，该散布部件能设在与驱动辊夹持接合之处的第一位置，以便将该膜部分压向驱动辊，因此，当在膜部分之间分配泡沫成形组合物时，通过散布部件与驱动辊之间的夹持接合，该横向封条首先与泡沫成形组合物分开。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，泡沫成形组合物作为多个离散容积的泡沫成形组合物进行分配，它们至少沿纵向或横向相互间隔开。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当分配器在横向移动时，该分配器在“开启”状态下操作。

8.一种制造现场发泡垫子的装置，该装置包括：

膜供应和导引系统，该系统用于供应一对连续的沿纵向延伸的聚合物膜部分以及将该膜部分相互间相对平行定位；

设在该膜部分之间的分配器，该分配器可操作地在所述膜部分之间分配泡沫成形组合物，该泡沫成形组合物可操作地反应，以形成发泡聚合物泡沫材料；

膜驱动机构，该机构构造和设置为将所述膜部分沿纵向往前移动；以及

散布装置，该装置构造和设置为施加压力到该往前移动的膜部分的预定区域，将所述膜部分互相推往对方，以便在该泡沫成形组合物在未完全发泡状态时，促使该泡沫成形组合物再分配，其中散布装置在第一和第二膜接合部件之间限定缝隙，往前移动的膜部分与在缝隙之间的泡沫成形组合物一起通过该缝隙，通过将该第一和第二膜接合部件相对移动，设定该缝隙的宽度；

其中该第一膜接合部件包括由绕平行于横向的轴线转动的驱动马达转动的驱动辊，该第二膜接合部件包括沿平行于驱动辊的轴线并与之间隔开的轴线延伸的散布部件，该驱动辊接触一个所述膜部分，散布部件接触另一膜部分；

其中膜驱动机构包括该驱动辊和一对横向间隔开的从动辊，该驱动辊与从动辊形成夹持部，所述膜部分相对的纵向边缘经过该夹持部，并通过该驱动辊摩擦接合和前移，并且散布部件安装在框架内，该框架可绕枢转轴线转动，该枢转轴线与该散布部件的轴线平行并间隔开，该框架绕枢转轴线的转动促使散布部件与驱动辊之间的缝隙宽度发生改变。 

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括跟框架连接在一起的致动器，在垫子制造周期的初始，该致动器能使框架从最先的位置开始旋转，其中，散布部件位于与驱动辊紧紧相邻的第一位置，并且在一个分配位置的散布部件被移动到第二位置，该位置与驱动辊距离较远，以在它们之间设置缝隙。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括分配器横向机构，当泡沫成形组合物在被分配器分配的时，该分配器横向机构可控制分配器在相对于膜部分横向的方向上移动。 

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