CN107206725A - 使狭缝片材材料膨胀以形成膨胀的包装产品的装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于将狭缝片材库存材料(16)转换成膨胀的垫料产品(12)的装置包括：壳体(20)，位于壳体内的跨过片材材料的路径与宽度同方向地延伸的成对的辊(22，24)，以及在跨过路径的宽度间隔的多个位置处从该对辊的上游侧向该对辊的下游侧延伸的多个导向条(90)。导向条将片材材料在辊之间以及在辊的附近导向。示例性的辊具有跨过路径的宽度间隔的多个凹槽，并且导向条容纳在相应的凹槽内。导向条可以通过横杆连接以形成导向构件。

Description

使狭缝片材材料膨胀以形成膨胀的包装产品的装置和方法

技术领域

本发明总体涉及用于通过使预制狭缝的片材材料膨胀来生产包装材料的方法和装置。

背景技术

当将物品从一个位置运输到另一个位置时，通常将保护性包装材料与物品一起放置在容器中以填充物品周围的空隙并且在运输过程期间缓冲物品。膨胀的狭缝片材纸包装材料是生态友好型包装材料，该生态友好型包装材料是可生物降解的并且由可再生资源组成，并且作为用于包裹物品的缓冲材料和作为用于包装的空隙填充材料是有用的。如本文所使用的，术语“膨胀”是指三维膨胀或者体积膨胀。材料在长度和厚度上膨胀而在宽度上减少，使得体积增加了大约二十倍。当在横向于狭缝的方向的方向上拉伸狭缝片材纸时，纸的厚度增加。该狭缝片材纸包装材料的拉伸和厚度上的增加被称为膨胀。

狭缝片材纸包装材料通常包括具有切入纸中的连续的狭缝排的耐用的纸。当在横向于狭缝的方向的方向上拉伸时，狭缝片材纸包装材料的厚度相对于其原始厚度可以增加一个数量级或多个数量级。该增加的厚度允许膨胀的材料用作用于物品的保护性缓冲包裹材料。在美国专利号5,667,871和美国专利号5,688,578中更详细地描述了狭缝片材纸包装材料及其制造，其公开内容通过整体引用并入本文。

由膨胀的狭缝片材包装材料形成的缓冲包裹材料可以包括用作膨胀的材料层之间的分隔片材的轻质薄纸。该薄纸防止膨胀的纸中的开口嵌套并变得不被期望地互锁。

发明内容

本发明提供了用于转换和分配膨胀的狭缝片材包装材料的改进的装置，其具有减少的来自卡塞的停工时间，并且在启动时改进了装载。

更具体的，用于将狭缝片材库存材料转换成膨胀的垫料产品的装置包括壳体，位于壳体内的跨过片材材料的路径与宽度同方向地延伸的成对的辊，以及在跨过路径的宽度横向间隔的多个位置处从该对辊的上游侧向该对辊的下游侧延伸的多个导向条。

导向条将片材材料在辊之间以及在辊的附近导向，但是即使在辊下游向片材材料施加背压，导向条也能防止片材材料围绕辊缠绕或者绕过辊并引起卡塞。

本发明的实施方式可以包括一个或多个以下附加的特征。例如，辊可以具有跨过路径的宽度横向间隔的多个凹槽，并且导向条可以容纳在相应的凹槽中。

导向条可以跨过成对的辊中的一个辊或两个辊而安装，以将片材材料在辊之间导向，并且防止片材材料绕过任一个辊。

多个导向条可以跨过成对的辊中的至少一个辊而安装。

导向条可以具有大于厚度尺寸的宽度尺寸，并且宽度方向可以布置成平行于片材材料的路径的宽度。

导向条可以由钢制成。

该辊可以是膨胀辊，并且装置还可以包括位于膨胀辊上游的成对的驱动辊，以及联接到驱动辊和膨胀辊的马达，使得驱动辊的圆周速度小于膨胀辊的圆周速度以拉伸在驱动辊和膨胀辊之间通过的片材材料。

多个导向条可以在跨过路径的宽度横向间隔的多个位置处从成对的驱动辊的上游侧向成对的驱动辊的下游侧延伸。

驱动辊的导向条可以配置成与膨胀辊的导向条类似或相同。

成对的驱动辊中的至少一个辊可以具有跨过路径的宽度横向间隔的多个凹槽，并且用于驱动辊的导向条容纳在相应的凹槽中。

辊可以具有带有夹紧材料的区域，带有夹紧材料的区域与沿着相应的辊中的至少一个辊的没有夹紧材料的区域相间断地间隔，并且导向条可以跨过相应的没有夹紧材料的区域延伸。

用于驱动辊的导向条可以向下游延伸超过所述成对的驱动辊中的至少一个驱动辊，并且超过大于所述成对的驱动辊中的一个的最大外径的二倍。

壳体还可以包括护罩构件，该护罩构件限定片材材料到(或从)至少一个辊的入口(或出口)路径。导向条可以附接至壳体或者相应的护罩构件。

相应的导向条可以在一端通过横杆连接，该横杆配置成跨过路径的宽度横向延伸。

导向条和横杆形成整体导向构件。

横杆可以位于膨胀辊和驱动辊中的一者或二者的上游侧，并且相应的导向条可以朝向相应的膨胀辊或驱动辊的下游侧延伸。

横杆可安装至壳体或相应的护罩构件。

相应的导向条可以在相对端通过第二横杆连接，该第二横杆配置成跨过路径的宽度横向延伸。

相应的导向条和相应的横杆可以形成整体导向构件。导向条之间的横向间隔限定了在导向构件中的用于容纳膨胀辊或驱动辊的相应部分的开口。

导向构件可以束缚成对的辊的一个辊的上游侧和下游侧的至少一部分，其中，导向构件的上游侧的至少一部分沿着横向于片材材料的平面而延伸，并且其中，导向构件的下游侧的至少一部分沿着横向于片材材料的平面而延伸。

导向构件还可以限定导向表面，该导向表面从成对的驱动辊中的一个的上游侧向成对的膨胀辊中的一个的下游侧延伸。

下面将充分地描述本发明的前述特征和其它特征，并在权利要求中具体指出，以下说明书和附图详细阐述了本发明的一个或多个说明性实施方式。然而，这些实施方式仅是可以采用本发明的原理的各种实施方式中的一些。当结合附图考虑时，本发明的其它目的、优点以及特征将从下面对本发明的详细描述中变得显而易见。

附图说明

当阅读本说明书和附图时，本即时公开的优点将变得更加明显，其中：

图1是通过本发明提供的用于将狭缝片材库存材料转换为膨胀的垫料产品的示例性装置的示意图；

图2是图1的装置的局部放大视图；

图3是沿着图2的线3-3看到的横截面视图；

图4是通过本发明提供的用于将狭缝片材库存材料转换为膨胀的垫料产品的另一示例性装置的下游侧的端视图；

图5是图4的装置的示意性侧视图；

图6A是示例性导向构件的透视图；

图6B是用于将狭缝片材库存材料转换为膨胀的垫料产品的包括导向构件的另一示例性装置的透视图，其中，壳体的一部分被去除以示出内部部件；

图6C是图6B的装置的上游端的一部分的放大透视图；

图6D是示出导向构件的附接的图6C中的装置的上游端的一部分的放大透视图；

图6E是图6B的装置的下游端的一部分的放大透视侧视图；

图6F是图6B的装置的一部分的透视下游端视图；

图6G是图6B的装置的一部分的透视顶端视图；

图7是跨过相应的上辊和下辊延伸的另两个示例性导向构件的透视图；

图8是另一个导向构件的透视图；

图9是用于将狭缝片材库存材料转换为膨胀的垫料产品的包括导向构件的另一示例性装置的示意性侧视图，其中，壳体的一部分被去除以示出内部部件；

图10是图9的示例性装置的透视侧视图；

图11是图9的装置的下游端的一部分的放大透视图；

图12是图11的装置的下游端的透视端视图；

图13是图9的装置的下游端的端视图；

图14是图9的装置的上游端的一部分的透视端视图；

图15是图9的装置的上游端的端视图；

图16是使用不同的导向构件配置的图9的装置的示意性侧视图，其中，壳体的一部分被去除以示出内部部件；

图17是图16的装置的一部分的放大透视端视图；

图18是在垫料产品中的狭缝片材库存材料的膨胀和分隔片材的组合物的透视示意图；

图19是重叠的多层膨胀片材-分隔片材的组合物的侧视图；

图20是具有与分隔片材组合的具有反向倾斜的两个膨胀的纸片材的侧视图；

图21是展示与垫料产品相关使用的旗形折叠的膨胀片材-分离器组合物的前视图；

图22是图21的连续的旗形折叠的另一前视图。

具体实施方式

本发明提供了用于从未膨胀的狭缝片材材料的卷制造膨胀的狭缝片材包装材料的改进的装置，其减少了卡塞，并且从而缩短了停机时间，减少了维护，提高了效率，并且改进了向装置装载供应狭缝片材包装材料。

现在详细参考附图，图1至图3示意性地示出了用于从未膨胀的狭缝片材材料16(通常是纸，例如牛皮纸)的卷14制造膨胀的狭缝片材包装材料12的示例性膨胀机器或装置10。装置10包括壳体20，壳体20内包含成对的驱动辊22和在驱动辊22的下游间隔开的成对的膨胀辊24。可膨胀的狭缝片材材料16从可膨胀的材料供应源30延伸，并且在下游方向上行进在驱动辊22和膨胀辊24之间，驱动辊22和膨胀辊24用于协同操作地使可膨胀的材料16被拉伸至这样的膨胀形式12：具有增加的长度和厚度以及减小的宽度。上游方向和下游方向参照狭缝片材材料在其移动通过装置10时的路径，在下游方向26上从驱动辊22至膨胀辊24移动，上游方向与下游方向26相反。

装置10还可以包括未膨胀的片材材料16的供应源30(诸如示出的未膨胀的片材材料的卷14)，或者位于驱动辊22上游的用于这种供应源30的支撑件。此外，装置10可以包括用作分隔片材34的片材材料的供应源32，或者位于膨胀辊24上游的用于这种供应源32的支撑件。片材材料的示例性供应源30或示例性供应源32包括围绕中空芯部卷绕成卷的片材材料，轴插入通过该中空芯部。该轴可以被支撑在单独的支架上或者壳体20的一部分上，这样当从卷抽出片材时允许该卷的旋转。壳体20可以是单个整体结构，或者可以由分开的部件形成，但是它包围了驱动辊22和膨胀辊24之间的片材材料的路径。

驱动辊22和膨胀辊24围绕相应的轴(诸如膨胀辊轴40和膨胀辊轴42)旋转，当狭缝片材材料16向下游行进时，这些相应的轴横向跨过狭缝片材材料16的大致平坦的路径并且大致平行于该狭缝片材材料16的大致平坦的路径而延伸。驱动辊22包括上驱动辊44和下驱动辊46，其紧密地间隔开以接合相对薄的未膨胀的狭缝片材材料16。膨胀辊24与驱动辊22间隔开，并且包括上膨胀辊50和下膨胀辊52。与驱动辊44和46相比，膨胀辊50和52通常彼此更远地间隔分开，以接合相对较厚的膨胀的狭缝片材材料12，而不压坏形成膨胀的片材材料12的增加的厚度的开孔(opened-up cell)。

当可膨胀的狭缝片材材料16膨胀时，膨胀辊24与驱动辊22的间隔在可膨胀的狭缝片材材料16的中间产生一些结合，这显然是由于片材的与宽度同方向的收缩与厚度和长度上的膨胀一致。驱动辊22和膨胀辊24之间的距离可以根据未膨胀的片材材料16的宽度而成比例地变化。这是将膨胀辊50和膨胀辊52间隔开的另一个原因。膨胀辊50和膨胀辊52之间的相对较宽的间隙可以在没有撕裂的情况下，允许与宽度同方向的收缩。

马达54通过相应的驱动带60和驱动带62以及不同尺寸的皮带轮来驱动下驱动辊46和下膨胀辊52，以实现驱动辊22和膨胀辊24之间所需的速度差。膨胀辊24的有效圆周旋转速度大于驱动辊22的有效圆周旋转速度。因此，驱动辊22的旋转将狭缝片材材料16抽入到壳体20中，并且膨胀辊24的更大旋转使可膨胀的材料在长度和厚度上膨胀。

因此，通过使下游的膨胀辊24的速度大于上游的驱动辊22的旋转速度，可膨胀的狭缝片材材料16被拉伸至膨胀形式12。驱动辊22和膨胀辊24之间的张力必须足以打开狭缝片材材料16或使狭缝片材材料16膨胀，但是不足以撕裂狭缝片材材料。相对于下游的膨胀辊24处的旋转速度而言的上游的驱动辊22的更慢的旋转速度导致狭缝片材材料膨胀。因此，膨胀辊24必须能够在不仅不撕裂膨胀的狭缝片材材料12，而且产生膨胀的材料12的最小的滑动和最小的压缩的情况下，接合膨胀的狭缝片材材料12并使膨胀的狭缝片材材料12前进。

膨胀辊50和膨胀辊52中的至少一者由在其表面上的夹紧(gripping)材料形成或者在其表面上具有夹紧材料，以便以最小的压坏或者没有压坏地接合膨胀的狭缝片材材料12。驱动辊22还必须夹紧未打开的狭缝片材16，在不扯破片材16的情况下，从供应源30拉出未膨胀的狭缝片材材料16，并且与膨胀辊24协同操作以通过利用膨胀辊24和驱动辊22之间的速度差来拉动狭缝片材材料16使其打开。示例性的夹紧材料可以包括从成对辊的至少一个辊的表面延伸的橡胶或聚合物或者多个刷毛(bristle)。示例性的刷毛类似于钩环(hook至and至loop)紧固件中使用的钩。每个刷毛在其外端上具有钩，在膨胀辊24的旋转期间，该钩的倒钩(barb)部分被定向成接合片材材料中的狭缝。膨胀辊50和膨胀辊52可以间隔开一定距离，使得狭缝材料12在膨胀时，辊50和辊52中的每一者的刷毛的远端延伸进入狭缝材料12的开口中。

驱动辊22也可以被摩擦材料覆盖，摩擦材料例如由诸如聚氯乙烯的热收缩聚合物制成的收缩管状材料。可替选地，可以使用橡胶喷洒或者涂覆的涂层。另外，可以使用乙烯基带覆盖的辊和橡胶辊。除了必须避免纸张损坏外，由辊摩擦覆盖所引起的摩擦量没有理论上限。由于研磨材料在纸张上的作用，研磨涂层往往会产生纸张的划痕和灰尘的形成。通常应该避免这样的研磨表面。

膨胀辊24必须能够夹紧并拉动狭缝片材材料，以便给予大于片材材料通过驱动辊22时的速度的行进速度。这与允许膨胀的片材12通过膨胀辊24之间而不会压坏膨胀的片材材料12的开孔的需求相矛盾。

解决这些矛盾的目标的一种方法是提供这样的膨胀辊24，膨胀辊24仅在沿着辊50或辊52的长度(跨过片材材料的路径的宽度，大致平行于相应的膨胀辊50和膨胀辊52的轴线40和42)的间隔的位置处具有夹紧材料。通常在相对的上膨胀辊50和下膨胀辊52的相同位置处设置夹紧材料，以便于接合二者之间的膨胀的片材材料12，但是可替选地，在相应的辊上的这些区域可以部分地彼此偏移。

在如图所示的实施方式中示出的，膨胀辊覆盖有夹紧材料的间断图案，使得跨过膨胀辊50和膨胀辊52，存在有夹紧材料的区域70以及没有夹紧材料的区域72，这减少或消除了膨胀的片材材料12的压坏。夹紧材料可以应用至沿着辊的长度(平行于相应的膨胀辊50的轴线40或膨胀辊52的轴线42)的间断区域，或者没有夹紧材料的区域72可以由形成在相应的辊50或辊52的表面中的凹槽或凹处形成。膨胀辊24的这些区域70和区域72可以轻微偏移，使得一个辊50或52的夹紧材料区域70的仅一部分与另一个辊52或50的夹紧材料区域70的仅一部分配合，这用于最大化间断配置的夹紧效果，同时最小化压坏。基本上，通过夹紧材料区域70的有限配合，膨胀的片材材料12被夹紧在间断区域处。

当向膨胀的片材材料12施加背压，防止膨胀的片材材料在没有干涉的情况下自由地离开壳体时，膨胀的片材材料12和分隔片材34中的一者或两者抵靠膨胀辊24的下游侧而被在上游方向上推动或聚成一团，并且片材材料具有围绕上膨胀辊50和下膨胀辊52中的一者或两者缠绕的趋势，导致了需要操作者或其他工人关注解决的卡塞状况。在此停工期间，生产停止。卡塞必须被清除，一些膨胀的片材材料在围绕辊缠绕时可能已经被压坏并且可能必须被丢弃。

此外，当供给一片新的未膨胀的狭缝片材材料16通过驱动辊22时，未膨胀的狭缝片材材料16的前端可能变得在驱动辊22中聚成一团或卡塞在驱动辊22中。另外，可以通过将供给至下游的膨胀辊24的未膨胀的狭缝片材材料16的前端挂在壳体20的一部分上、并使其在膨胀辊24的下方或上方延伸而防止其通过膨胀辊24，这又导致了在它可以正确膨胀之前的片材材料的卡塞或者浪费。当狭缝片材材料16的方向反向时，例如当尝试将狭缝片材材料16从装置10移除时，或者当尝试从相应的辊22、辊24清除存在的卡塞时，驱动辊22或膨胀辊24中的卡塞问题也可能发生。

为了解决这些问题而不损害膨胀辊24执行其功能的能力，如在图2至图4中所示，本发明提供了多个连续的导向条90，这些导向条90被使用在跨过片材材料的路径的宽度(沿着相应的膨胀辊50的轴线40或膨胀辊52的轴线42)的横向间隔的位置处。例如，这些导向条90可以在膨胀辊50和膨胀辊52的没有夹紧材料的区域72(例如示出的凹处部或凹槽部，该没有夹紧材料的区域72通常不会显著地有助于膨胀的片材材料12的供给)内从膨胀辊24的上游侧向膨胀辊24的下游侧延伸。因此，导向条90不会损害膨胀辊24的操作。优选地，多个导向条90跨过上膨胀辊50和下膨胀辊52中的每一者而安装。围绕上膨胀辊50的导向条90可以与围绕下膨胀辊52的导向条90对齐，或者可以与围绕下膨胀辊52的导向条90偏移。

如图5所示，还可以设置多个导向条92以用于驱动辊22。驱动辊22的导向条92可以配置成与膨胀辊24的导向条90类似或相同。例如，导向条92可以在跨过路径的宽度(沿着相应的驱动辊44或驱动辊46的轴线)横向间隔的多个位置处从成对的驱动辊22的上游侧向成对的驱动辊22的下游侧延伸。驱动辊22可以具有跨过路径的宽度的横向间隔的多个凹槽，并且导向条92可以容纳在相应的凹槽内。驱动辊22可以具有带有夹紧材料的区域，该带有夹紧材料的区域沿着驱动辊22与没有夹紧材料的区域间断地横向间隔，并且导向条92可以跨过没有夹紧材料的相应的区域而延伸。

导向条92可以提供用于将片材材料16向下游导向经过驱动辊22的平滑的连续的路径。为了进一步将片材材料16向下游导向至膨胀辊24，导向条92可以向下游延伸超过驱动辊22。例如，导向条92可以向下游延伸超过驱动辊44或驱动辊46，例如，超过大于驱动辊44或驱动辊46的最大外径的二倍。可选地，导向条92可以与导向表面94连接或者形成导向表面94，该导向表面94延伸大于壳体20的一半长度，以便能够改进位于驱动辊22的下游的狭缝片材材料16的导向，特别是如果装置10定位在竖直位置的情况。导向表面94可以与导向条92相连续，或者导向条92可以可操作地连接至导向表面94。导向表面94可以是平坦的连续的表面，或者导向表面94可以是格栅的(grated)、具有间隔或凹槽的，或者导向表面94可以由诸如塑料的不同的材料形成，以减小从导向条92悬出的导向表面94的质量。

导向条90、导向条92可以由诸如铝或钢的金属制成，或者可以由诸如尼龙或其它聚合物的塑料制成。导向条90、导向条92可以是柔性的或刚性的。特别地，导向条90、导向条92可以刚性到足以当来自狭缝片材材料16的作用力施加在导向条90、导向条92上时，减少导向条90、导向条92的变形或位移。为了增强导向条90、导向条92的刚度，导向条90、导向条92可以在横向于片材材料路径的方向上是足够厚的。然而，为了使辊22、辊24能够突出超过导向条90、导向条92并且夹紧片材材料16，相应的导向条90、导向条92的厚度优选小于深入在相应的驱动辊22或膨胀辊24中的凹槽的厚度。为了增强狭缝片材材料16经过辊20或辊24的导向，导向条90、导向条92可以具有大于厚度尺寸的横向宽度尺寸。应当理解，导向条90、导向条92可以形成为线、平坦的或弯曲的条、具有凸形或凹形表面的倒圆条、方形杆、槽形杆或各种其它结构。

导向条90、导向条92可以部分地或完全地与壳体20的部分一体形成，或者可以附接至壳体20。壳体20还可以包括护罩构件96，该护罩构件96限定片材材料16到(或从)驱动辊22和膨胀辊24中的一者或两者的入口(或出口)路径的至少一部分。导向条90、导向条92可以用焊接部、铆钉、螺钉、粘合剂或者另外的紧固件附接至壳体20或护罩构件96。

导向条90、导向条92为片材材料16提供平滑的连续的路径并且将片材材料16导向至上膨胀辊50和下膨胀辊52之间的区域中，并且还防止片材材料在上游侧或下游侧围绕膨胀辊50或膨胀辊52而缠绕。因此，可以有把握地将片材材料的新的供应源的前端通过驱动辊22而供给至膨胀辊24，减少了经历维护或清除卡塞的停机时间，并且减少了从膨胀的片材材料由于围绕膨胀辊50和膨胀辊52中的一者或两者缠绕而压坏进而浪费的片材材料。这显著地提高了装置10的效率。

转到图6A至图6G，示出了用于膨胀装置的多个导向条100的另一示例性实施方式。导向条100定位于跨过路径的宽度横向间隔的多个位置处，并且通过横向延伸的横杆102连接，以形成导向构件104。可以以与上述的导向条90、导向条92类似的方式来采用导向条100。例如，横杆102可以位于膨胀辊24或驱动辊22中的一者的下游侧，并且相应的导向条100可以配置成从相应的辊22、辊24的下游侧朝向相应的辊22、辊24的上游侧延伸。横杆102也可以位于相应的辊22、辊24的上游侧，导向条100向下游延伸。导向条100和横杆102可以形成部分地或完全地一体形成的且整体的导向构件104。导向构件104可以具有大致梳形的配置并且可以容易地安装至壳体20、相应的护罩构件96或者其它导向表面105。这可以使导向构件104适合作为改装套件，以减少未采用导向条的现有的装置10的卡塞问题。

转到图7和图8，示出了用于膨胀装置的多个导向条106的另一个示例性实施方式。与上述导向条100一样，导向条106可以定位于跨过片材材料路径的宽度横向间隔的多个位置处，并且导向条106可以在相对两端通过横向延伸的横杆108连接，以形成导向构件110。相应的导向条106和相应的横杆108可以形成部分地或完全地一体形成的且整体的导向构件110。导向构件110可以具有板状配置，并且导向条106之间的横向间隔可以限定导向构件110中的用于容纳膨胀辊24或驱动辊22的相应部分的开口。以这种方式，导向构件110可以束缚相应的辊22、辊24的上游侧和下游侧的至少一部分。横杆108还可以包括横向于且远离片材材料16的路径延伸的部分，以进一步改进导向并减少卡塞。如上所述，横杆108或导向构件110可以任何合适的方式附接至壳体20或者相应的护罩构件96。

如图9至图17所示，导向构件108可以以各种方式跨过相应的辊22、辊24来配置。例如，如在用于上膨胀辊50的导向构件108的示例性图示中所示，导向构件108可以是成角度的并且具有大致V形配置。用于下膨胀辊52的导向构件108也可以是成角度的。用于上膨胀辊50和下膨胀辊52的相应的导向构件108可以在相应的辊50、辊52的下游侧上远离片材材料16的路径而向外偏离，以在片材材料16离开辊24时，适应片材材料16的膨胀。

如在图16和图17中的用于上驱动辊44的导向构件108的示例性图示所示，导向构件108也可以配置成U形的或者C形的。如在用于下驱动辊46的导向构件108的示例性图示中所示，导向构件108还可以配置为跨过辊的相对平坦的板。用于下驱动辊46和上驱动辊44的相应的导向构件108可以是平行的，并且限定了相对窄的空间，以在驱动辊22之间导向未膨胀的片材材料16的前缘(leading edge)。

导向构件108还可以限定导向表面112，该导向表面112从成对的驱动辊22中的一个(诸如下驱动辊46)的上游侧向成对的膨胀辊24中的一个(诸如下膨胀辊52)的下游侧延伸。导向表面112可以是平坦的连续的表面，或者导向表面94可以是格栅的、有凹槽的、有凹处的、或者可以具有适于导向片材材料16的不同的其它配置。导向表面112可以在一端或两端可操作地连接至相应的导向构件108，或者导向构件108可以与导向表面112形成一体的整体的结构。

在图1至图17中示例性示出的导向条90、导向条92、导向条100、导向条106以及导向构件104和导向构件110的任一者的实施方式都可以在适用的情况下彼此替代或者彼此结合使用。

膨胀装置10可以用于通过将非狭缝的分隔片材34与膨胀的片材12供给通过膨胀辊24(如图1所示)来生产复合膨胀包装产品，或者通过单独地供给非狭缝的分隔片材以及将其与膨胀辊24的下游的膨胀的片材组合来生产复合膨胀包装产品。将辊22和辊24制动有助于从剩余的未膨胀的片材材料撕取所需长度的膨胀片材材料12。可替选地，可在膨胀辊的下游设置切割刀片，以从剩余物切断膨胀的片材材料的已传送量。

图18示出了具有未膨胀形式的阵列的狭缝/孔眼的可膨胀的材料16的示例性层，其中当片材材料在横向于狭缝的方向的方向上拉伸时，该狭缝允许孔(cell)打开，以形成膨胀的包装材料12。图18还示出了狭缝片材材料16在驱动辊22和膨胀辊24之间是如何膨胀的。在图18的膨胀过程中，仅未膨胀的狭缝片材材料16脱离卷14(图1)而被供给通过驱动辊22。分隔片材34从另一个卷(图1)引入并且仅被供给通过膨胀辊24。该方法消除了分隔片材34受到使狭缝片材材料16膨胀的拉力。因此，消除了分隔片材34中的任何类型的狭缝图案的需要。

可被拉伸至膨胀形式的示例性狭缝片材材料16是模切的牛皮纸，该模切的牛皮纸具有在跨过片材材料的宽度的间断位置处与宽度同方向地延伸的狭缝。示例性的分隔片材材料34是诸如薄纸的轻质纸。不同类型的纸和非织造纤维片材材料可以用于形成膨胀的片材材料12和分隔片材材料34。

由于多层重叠的膨胀的片材材料12倾向于嵌套，因而嵌套的多个层的厚度小于测量相同数量的未嵌套的层的厚度的总和。通过将膨胀的片材材料层12彼此分离并因此排除相邻孔的嵌套，膨胀的片材12的缓冲特性可以进一步改善并且对于某些应用而言是显著的。

分隔片材通过不具有配合的或匹配的狭缝图案而不同于膨胀的片材。分隔片材被定义为这样的片材，其不与膨胀的片材的基部(land)和/或支腿部嵌套，而是将来自膨胀的片材的冲击从膨胀的片材的支腿部和/或基部散布至下一层膨胀的片材的至少孔大小的区域。分隔片材使得每个支腿部和每个基部独立地操作，而不是以嵌套的组操作。可以使用嵌套的膨胀片材层和分隔的膨胀片材层的混合组合来提供根据特定的应用定制的性能。

因此，所描述的装置10可以用于生产直接用作包裹材料的膨胀包装产品。装置10是紧凑的，最小化空间要求，同时从未膨胀的狭缝片材材料16和分隔片材材料34的供应源30和供应源32产生最大量的包装。

膨胀的狭缝片材缓冲包裹材料可以是用于在运输期间保护物品的塑料气泡包装或其它包装的替代品。示出的缓冲包裹材料包括细长层的具有开口阵列的膨胀的狭缝材料12，以及细长层的插页片材材料或者分隔片材材料34(其以面对面的关系邻近膨胀的片材材料12层)。膨胀的片材材料12和分隔片材材料34都可以是可生物降解的、可回收的和可堆肥的。通常，分隔片材34基本上没有膨胀狭缝，以防止膨胀的片材材料12与分隔片材34互锁。

狭缝片材材料16一旦膨胀，狭缝片材材料16就产生如图19和图20所示的半刚性的顶峰部或基部。这些顶峰部由于以下原因而类似于弹簧：一旦施加作用力和移除了作用力，它们就返回至其初始位置，不超过所提供的弹性极限。通过将纸张卷绕成圆柱形的形式或者以其它形式将膨胀的狭缝片材材料12的层重叠，可以在不使用粘合剂等的情况下保持膨胀的片材材料12上的张力，由于重叠的层的孔“互锁”，从而保持相邻层的相对位置。

图19从侧视图示出了分隔片材是如何防止膨胀的片材嵌套的。如本文进一步详细描述的，膨胀的纸张的顶峰部搁在分隔片材上，从而使得冲击通过分隔片材传递。如图20所示，减少的嵌套也可以通过使孔的基部的倾斜反向来获得。嵌套还可以通过以图21和图22中所述的旗形折叠缠绕膨胀的纸张而取消。

图21和图22中使用上述公开的多层组合物示出了旗形折叠。多层组合物的长条以类似于旗子的习惯性折叠的方式被折叠。角部对角地折叠在其自身上，以产生三角形区域，然后将三角形区域折回。将片材对角地在其自身上反复折回，以形成三角形区域，并且重复该过程直到产生所需的材料厚度。孔图案在层之间旋转45度，从而在膨胀的纸张与其自身接触的多层组合物中产生减少的嵌套。然而，即使孔图案旋转90度，嵌套还是发生。如果需要更硬的旗形折叠，则使用在至少一侧使用分隔纸张的多层组合产品。这可以通过使用由膨胀机产生的多层组合物来获得。

多层结构具有作为低成本空隙填充材料的特殊用途。多层组合物的使用允许在膨胀的片材12和未膨胀的分隔片材34上的纸张重量减轻。使用非狭缝的薄纸和膨胀的狭缝牛皮纸的多层组合物产生了空隙填充包装材料，该空隙填充包装材料具有与苯乙烯和/或泡沫聚苯乙烯颗粒(peanuts)大致相当的成本，同时提供更好的性能。此外，相比于生态不友好型的泡沫聚苯乙烯颗粒，消费后可回收的包裹材料的生态优势应该是显而易见的。

总之，用于将狭缝片材库存材料16转换成膨胀的垫料产品的装置10包括壳体20，位于壳体20内的成对的辊22、成对的辊24，以及多个导向条90、导向条92、导向条100、导向条106，该成对的辊22、成对的辊24跨过片材材料16的路径与宽度同方向地延伸，多个导向条90、导向条92、导向条100、导向条106在跨过路径的宽度间隔开的多个位置处从成对的辊22、成对的辊24的上游侧向成对的辊22、成对的辊24的下游侧延伸。导向条90、导向条92、导向条100、导向条106在辊22之间、辊24之间以及在辊22、辊24的附近导向片材材料16，但是即使在辊22、辊24下游向片材材料16施加背压，导向条90、导向条92、导向条100和导向条106也能防止片材材料16围绕辊22、辊24缠绕或者绕过辊22、辊24并引起卡塞。示例性的辊22、辊24具有跨过路径的宽度间隔开的多个凹槽，并且导向条90、导向条92、导向条100、导向条106被容纳在相应的凹槽内。相应的导向条100、导向条106可以通过一个或多个横杆102、横杆108连接，以形成导向构件104、导向构件110，导向构件104、导向构件110能够提高导向条100、导向条106的刚度、组装性和导向性，并且可以进一步减少卡塞的发生。

尽管本发明已经示出并且描述关于某些优选的实施方式，但明显的是，本领域的技术人员在阅读并且理解该说明书和附图的基础上，可以进行等效的替代和修改。特别是针对于各种由上述部件执行的各种功能，用于描述这样的部件的术语(包括对“机构”的引用)旨在对应于(除非特别地说明)执行所描述的部件的指定功能的任何部件(即功能上相当)，尽管在结构上不等同于本文中所示出的本发明的示例性实施方式中执行该功能的所公开的结构。此外，尽管本发明的特定的特征已经针对多个实施方式中的仅一个进行了描述，但是这样的特征可以与其它实施方式的一个或多个其它特征进行组合，如出于给定或特定应用所需要或有利的。

Claims (20)

1.一种用于将狭缝片材库存材料转化为膨胀的垫料产品的装置，所述装置包括：

壳体；

成对的膨胀辊，所述成对的膨胀辊位于所述壳体内且跨过所述片材材料的路径与宽度同方向地延伸；以及

多个导向条，所述多个导向条在跨过所述路径的宽度横向间隔的多个位置处从所述成对的膨胀辊的上游侧向所述成对的膨胀辊的下游侧延伸。

2.根据权利要求1或任一其它权利要求所述的装置，其中，所述成对的膨胀辊中的一个膨胀辊具有跨过所述路径的所述宽度横向间隔的多个凹槽，并且所述导向条被容纳在相应的凹槽中。

3.根据权利要求2或任一其它权利要求所述的装置，其中，所述成对的膨胀辊中的另一个膨胀辊具有跨过所述路径的所述宽度横向间隔的多个凹槽，并且所述导向条被容纳在相应的凹槽中。

4.根据权利要求1或任一其它权利要求所述的装置，其中，所述导向条跨过所述成对的膨胀辊中的一个膨胀辊而安装，并且所述导向条跨过所述成对膨胀辊中的另一个膨胀辊而安装。

5.根据权利要求4或任一其它权利要求所述的装置，其中，围绕所述成对的膨胀辊中的一个膨胀辊的至少一个导向条与围绕所述成对的膨胀辊中的另一个膨胀辊的导向条中的一个导向条对齐。

6.根据权利要求4或任一其它权利要求所述的装置，其中，围绕所述成对的膨胀辊中的一个膨胀辊的至少一个导向条不与围绕所述成对的膨胀辊中的另一个膨胀辊的导向条中的一个导向条对齐。

7.根据权利要求1或任一其它权利要求所述的装置，还包括位于所述膨胀辊上游的成对的驱动辊、以及联接到所述驱动辊和所述膨胀辊的马达，使得所述驱动辊的圆周速度小于所述膨胀辊的圆周速度以拉伸在所述驱动辊和所述膨胀辊之间通过的片材材料；

其中，多个导向条在跨过所述路径的所述宽度横向间隔的多个位置处从所述成对的驱动辊的上游侧向所述成对的驱动辊的下游侧延伸。

8.根据权利要求7或任一其它权利要求所述的装置，其中，所述成对的驱动辊中的至少一个驱动辊具有跨过所述路径的所述宽度横向间隔的多个凹槽，并且用于所述驱动辊的所述导向条被容纳在相应的凹槽中。

9.根据权利要求1或任一其它权利要求所述的装置，其中，所述成对的膨胀辊和所述成对的驱动辊中的至少一者具有带有夹紧材料的区域，所述带有夹紧材料的区域与沿着相应的膨胀辊和驱动辊中的至少一者的没有夹紧材料的区域相间断地间隔，并且所述导向条跨过相应的没有夹紧材料的区域延伸。

10.根据权利要求7或任一其它权利要求所述的装置，其中，用于所述驱动辊的所述导向条向下游延伸超过所述成对的驱动辊中的至少一个驱动辊，并且超过大于所述成对的驱动辊中的所述一个驱动辊的最大外径的二倍。

11.根据权利要求1或任一其它权利要求所述的装置，其中，所述导向条附接至所述壳体。

12.根据权利要求1或任一其它权利要求所述的装置，其中，相应的导向条在一端通过横杆连接，所述横杆配置成跨过所述路径的所述宽度横向延伸。

13.根据权利要求12或任一其它权利要求所述的装置，其中，所述相应的导向条和所述横杆形成整体导向构件。

14.根据权利要求12或任一其它权利要求所述的装置，其中，所述横杆位于所述成对的膨胀辊和所述成对的驱动辊中的至少一者的上游侧，并且

其中，所述相应的导向条朝向所述成对的膨胀辊和所述成对的驱动辊中的至少一者的下游侧延伸。

15.根据权利要求12或任一其它权利要求所述的装置，其中，所述横杆能够安装至所述壳体。

16.根据权利要求12或任一其它权利要求所述的装置，其中，所述相应的导向条在相对端通过第二横杆连接，所述第二横杆配置成跨过所述路径的所述宽度横向延伸。

17.根据权利要求16或任一其它权利要求所述的装置，其中，所述相应的导向条和所述相应的横杆形成整体导向构件；

其中，所述导向条之间的横向间隔限定了所述导向构件中的用于容纳所述膨胀辊或所述驱动辊的相应部分的开口。

18.根据权利要求17或任一其它权利要求所述的装置，其中，所述导向构件束缚所述成对的膨胀辊的上部辊和所述成对的驱动辊的上部辊中的至少一者的所述上游侧和所述下游侧的至少一部分；

其中，所述导向构件的所述上游侧的至少一部分沿着横向于所述片材材料的平面而延伸；并且

其中，所述导向构件的所述下游侧的至少一部分沿着横向于所述片材材料的平面而延伸。

19.根据权利要求17或任一其它权利要求所述的装置，其中，所述导向构件限定导向表面，所述导向表面从所述成对的驱动辊中的一个驱动辊的上游侧向所述成对的膨胀辊中的一个膨胀辊的下游侧延伸。

20.根据权利要求1或任一其它权利要求所述的装置，其中，所述导向条由钢制成，并且具有大于厚度尺寸的宽度尺寸，并且宽度方向平行于所述片材材料的所述路径的所述宽度。