JP2023539419A - 膨張材コンポーネントのその場での組合せによる膨張可能なウェブ - Google Patents

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Abstract

膨張壁を製造するための方法が提供される。本方法は、第1のプライにマトリックスを塗布し、マトリックスの表面に膨張要素を塗布することを含むことができる。第2のプライは、第1のプライの上に被せられ、その間にマトリックスおよび膨張要素を閉じ込める。塗布された膨張要素は、塗布されたマトリックスに取り込まれ、活性化されると膨張し、膨張した状態で固化するように構成される膨張材を提供する。

Description

本開示は、一般的に、配送物の包装に関連する。より具体的には、本開示は、包装された物品に緩衝を提供するために、包装に使用する膨張壁を製造するためのシステムおよび方法に関する。
従来の低密度保護包装は、標準的なかさばる低密度構成で製造されている。これらのかさばる低密度構成は、例えば、予め形成され膨張した流体室(例えば、バブルラップ)、予め膨張した発泡体、パッドの挿入等を含む場合がある。これらのかさばる低密度構成は、出荷時に包装のサポートを提供する。しかしながら、これらは包装で使用される前に、包装および出荷場所に出荷される必要がある。
膨張性接着剤を用いる保護ラップは、例えば、米国特許出願2019/0062028に開示されている。さらに、断熱性のある膨張可能な断熱材を有する容器が、例えば、米国特許10,183,458)に記載されている。
従来の保護包装は、既にかさばる低密度構成で製造されているため、そのように輸送する必要がある。これは、包装に使用されるまでであっても、包装材の総量が増加するので、包装および出荷場所への包装材の出荷コストが増加し、使用する必要があるまでこれらの場所で保管できる製品の量が減少する。
少なくともこれらの理由から、その後、後で膨張することができる低容量、高密度構成で包装材を製造するシステムおよび方法が必要とされている。
従来の、そしてより最近の保護包装は、既にかさばる低密度構成で製造されているため、そのように輸送する必要がある。これは、包装に使用されるまでであっても、包装材の総量が増加するので、包装および出荷場所への包装材の出荷コストが増加し、使用する必要があるまでこれらの場所で保管できる製品の量が減少する。
少なくともこれらの理由から、その後、後で膨張することができる低容量、高密度の構成で包装材を製造するシステムおよび方法が必要とされている。
本開示のさまざまな実施形態によれば、膨張壁(expansion wall)を製造する方法が提供される。本方法は、第1のプライ(first ply)にマトリックス(matrix)を塗布し、マトリックスの表面に膨張要素(expansion element)を塗布することを含むことができる。いくつかの実施形態では、膨張要素は、塗布されたマトリックスに塗布される。いくつかの実施形態では、第2のプライ(second ply)は、第1のプライの上に被せられ、その間にマトリックスおよび膨張要素を閉じ込める。いくつかの実施形態では、第2のプライは、膨張壁を形成するために被せられる。いくつかの実施形態では、塗布された膨張要素は、塗布されたマトリックスに取り込まれ、活性化されると膨張し、膨張した状態で固化するように構成される膨張材を提供する。膨張材を膨張すると、第1のプライと第2のプライとの間にパッドを提供する。いくつかの実施形態では、膨張要素は、膨張要素の活性化時にマトリックスおよび膨張材が膨張するように選択され、膨張材の固化を提供するために、マトリックスは、膨張要素が活性化時に固化するように選択される。
さまざまな実施形態において、第1のプライおよび第2のプライは、膨張要素をマトリックスに強制的に取り込むために、一緒に圧搾される。活性化されると、膨張要素は、マトリックスを膨張して第1のプライと第2のプライとの間の間隔を増加させることができる。
さまざまな実施形態において、膨張要素は、塗布時にマトリックスの表面に付着する微粒子を含む。いくつかの実施形態では、塗布時にマトリックスに付着しなかった微粒子は、第1のプライまたはその表面上に膨張要素を有するマトリックスを損傷することなく、微粒子を吸い上げるのに十分な強度である真空装置によって回収することができる。いくつかの実施形態では、回収された微粒子を追加のマトリックスの表面に再塗布して、その表面上に回収された微粒子を有する第1のプライの上の追加のマトリックスを提供し、プライを追加の接着剤および再塗布された微粒子について圧搾することができる。
さまざまな実施形態において、膨張要素の塗布は、第1のプライおよびマトリックスの概ねの方向にランダムに分散して膨張要素を吹き付ける塗布装置を含む。いくつかの実施形態では、第1のプライに塗布されるマトリックスの前に、膨張要素がマトリックスに塗布される。いくつかの実施形態では、膨張要素は複数の微小球を含み、微小球は活性化されると気体が微小球から放出される材料を含む。いくつかの実施形態では、マトリックスは流体である。いくつかの実施形態では、マトリックスは、デンプンベースの接着剤である。
さまざまな実施形態において、膨張要素の活性化は、膨張壁を形成する。いくつかの実施形態では、膨張要素の活性化は、放射線を照射することを含む。いくつかの実施形態では、膨張要素の活性化は、化学反応によって引き起こされる。
いくつかの実施形態では、第1および第2のプライは、紙を含む。いくつかの実施形態では、第1および第2のプライは、第1および第2のプライが折り線の反対側にあるように、シート材料の単一のウェブが折り線に沿って折り畳まれるときに形成される。いくつかの実施形態では、第1および第2のプライは、シート材料の単一のウェブの別々のシートから形成される。いくつかの実施形態では、第1および第2のプライは、第2のプライが第1のプライの上に被せられるときに揃う長手方向端部を含む。
さまざまな実施形態において、本方法は、膨張壁を密な供給構成に形成することを含む。いくつかの実施形態では、膨張壁を形成することは、塗布された膨張材を取り込むことを引き起こす。いくつかの実施形態では、膨張壁を形成することは、膨張壁の供給を提供するために、膨張壁をロール状に、またはファンフォールド状にすることを含む。
さまざまな実施形態において、本方法は、第1および第2のプライの一方または両方を横方向に横切って延在し、プライの一部を互いから分離することを容易にするように構成される脆化領域を形成することを含む。
さまざまな実施形態において、本方法は、膨張壁の第1の側を膨張壁の第2の側に対して配置するために、膨張壁を折り線に沿って折り畳み、第1の側と第2の側との間に包装されるべき物品を受け入れるように構成される内部キャビティを画定するように、膨張壁の第1の側を膨張壁の第2の側にシールすることを含む。いくつかの実施形態では、折り畳まれた膨張壁の膨張要素を活性化し、内部キャビティを含むパッド付き容器を形成する。
さまざまな実施形態において、マトリックスを塗布することは、マトリックスを吐出することを含み、膨張要素を塗布することは、マトリックスがその表面上に膨張要素を有して第1のプライに塗布されるように、吐出されたマトリックスが第1のプライに向かって移動しているときに、吐出されたマトリックスの表面に膨張要素を塗布するために膨張要素を吐出することを含む。いくつかの実施形態では、マトリックスは、第1のプライに向かう軌道においてマトリックスを排出することにより吐出され、膨張要素は、マトリックスが軌道に沿って移動しているときに、排出されたマトリックスに塗布される。
本開示のさまざまな実施形態によれば、膨張壁を製造するさらなる方法が提供される。本方法は、第1のプライにマトリックスを塗布し、塗布されたマトリックスの表面に膨張要素を塗布し、マトリックスおよび膨張要素を間に閉じ込めるように、第1のプライの上に第2のプライを被せることを含むことができる。マトリックスは、膨張後、膨張したマトリックスが固化して、第1のプライと第2のプライとの間にパッドを提供するように選択される。いくつかの実施形態では、膨張要素が移動するプライ上の塗布されたマトリックスに塗布されるように、装置を用いて、塗布されたマトリックスを有する第1のプライを移動させる。いくつかの実施形態では、塗布された膨張要素は、塗布されたマトリックスに取り込まれる。いくつかの実施形態では、膨張要素を活性化し、膨張壁ウェブを形成する。
本開示のさまざまな実施形態によれば、膨張壁ウェブを製造する装置が提供される。本装置は、第1のプライにマトリックスを塗布するマトリックス塗布器と、マトリックスの表面に膨張要素を塗布する膨張要素塗布器と、膨張要素の活性化によりマトリックスが膨張し、膨張した状態で固化するように、塗布された膨張要素をマトリックスに取り込むための取り込み装置と、を含む。いくつかの実施形態では、装置は、膨張要素を活性化し、マトリックスを膨張させ、膨張した状態で固化させるように、塗布された膨張要素をマトリックスに取り込むための取り込み装置を含む。いくつかの実施形態では、装置は、膨張要素を活性化し、膨張材の膨張を引き起こす膨張活性化装置を含む。
本開示のさまざまな実施形態によれば、膨張壁アセンブリが提供される。膨張壁アセンブリは、第1のプライと、第1のプライに塗布される膨張材と、を含む。膨張材は、マトリックスの内部に膨張要素が実質的に存在しないように、マトリックスおよびマトリックスの表面に塗布される膨張要素を含んでもよい。膨張要素は、膨張材を膨張し、膨張した状態で固化する。いくつかの実施形態では、第2のプライは、第1のプライの上に配置され、膨張部材をその間に閉じ込める。
本開示の前述の特徴やその他の特徴は、添付の図面と組み合わせて取られる、以下の説明および添付の請求項からより完全に明らかになる。これらの図面は、本開示に係るいくつかの例のみが図示され、したがって、その範囲を限定するものとはみなされないことを理解した上で、添付の図面の参照を通じて、本開示をさらに具体的かつ詳細に説明するが、その中で、以下のように説明する。
実施形態に係る膨張壁を製造する装置の側面図である。 実施形態に係る膨張壁を製造する装置の側面図である。 実施形態に係る膨張壁を製造する装置の側面図である。 実施形態に係る膨張壁を製造する装置の側面図である。 例えば、図1~図4の実施形態によって製造される膨張壁を用いた膨張された包装を製造する装置の側面図である。 例えば、図1~図4の実施形態によって製造される膨張壁を用いた膨張された包装を製造する装置の側面図である。 ストック材料を、例えば、図9Bに示すように構成された分離可能な包装容器の供給チェーンに変換するシステムの側面図である。 ストック材料を、例えば、図9Bに示すように構成された分離可能な包装容器の供給チェーンに変換するシステムの上面図である。 膨張壁を形成するために用いられるプライの一実施形態の上面斜視図である。 膨張壁の一例の上面図である。 一実施形態に係る、接続された包装包装のウェブを形成するために折り重ねられシールされた膨張壁、例えば、図9Aの膨張壁の縦断面図である。 膨張壁の別の実施形態の上面破断図である。 接続された包装容器のウェブを形成するために折り重ねられ接着された、図10Aのウェブの底面斜視図である。 図10Bのウェブの縦断面図である。 一実施形態に係る包装容器を形成するために使用される膨張壁の上面図である。 図11Aの膨張壁から形成される包装容器の縦断面図である。 例えば、図11Bに示すように構成される、分離可能な包装容器の完成したロール状供給ウェブの斜視図である。 例えば、図11Bに示すようにファンフォールド構成(fanfold configuration)で構成される、分離可能な包装容器の完成した供給ウェブの斜視図である。 例えば、図13の供給ウェブを使用する、一実施形態に係る膨張および袋詰め装置の斜視図である。 例えば、図13の供給ウェブを使用する、一実施形態に係る膨張および袋詰め装置の側面断面図である。 一実施形態に係る膨張および袋詰め装置の背面図である。 一実施形態に係る膨張および袋詰め装置の正面図である。
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を構成する添付の図面を参照する。図面において、同様の記号は、文脈が他に指示しない限り、典型的には、同様の構成要素を識別する。詳細な説明、図面、および請求項に記載された例示的な実施例は、限定することが意図されたものではない。他の例を利用することができ、本明細書に提示された主題の精神または範囲から逸脱することなく他の変更を行うことができる。本開示の態様は、本明細書で一般的に説明され、図に示されるように、多種多様な異なる構成で配置、置換、組み合わせ、分離、および設計され得ることが容易に理解され、その全てが本明細書で容易に理解される。
本開示は、包装材を製造するシステムおよび方法に関するものである。いくつかの実施形態では、包装材は、単一の壁を含むパッドおよびシートを含んでもよい。いくつかの実施形態では、包装材は、出荷中に1つまたは複数の物品を緩衝するように構成される包装ユニットを含む。包装ユニットは、例えば、パッドおよび包装容器を含むことができる。包装容器は、1つまたは複数の製品を格納するための内部キャビティを囲む複数の壁を含む。いくつかの実施形態では、包装容器は、メーラーなどの袋および封筒を含み、これらは、製造された後、後の時点で出荷される物品が充填され得る。この材料が使用され得る例は、米国出願第16/599,679号のバガー(bagger)にあり、その内容の全体は、本願に組み込まれる。
本開示のいくつかの実施形態は、膨張壁を含む。いくつかの膨張壁は、膨張されていない構成にあり、後の時点で膨張することができる、膨張可能な壁を含む。いくつかの膨張壁は、膨張された壁を含み、これらは既に膨張された構成にある。膨張壁は、膨張壁を膨張するように構成される1つまたは複数の膨張材を含んでもよい。いくつかの膨張材は、例えば、熱または化学反応、または他の適切な手段などの1つまたは複数の膨張条件の適用により膨張するように構成される膨張可能材料を含む。
[変換装置]
ここで、図1を参照すると、シート材料32、34を、膨張壁36の供給に膨張可能な膨張壁ウェブまたは膨張壁38の供給に変換するための装置30が示されている。膨張壁38は、第1のプライ32および第2のプライ34を含む。第1のプライ32は、ストック支持体40から、方向42に供給され、第2のプライ34は、ストック支持体44から、方向464に、第2のプライ34が第1のプライ32を覆うように供給される。膨張材48は、膨張材塗布器50によって第1のプライ32に塗布され、第2のプライ34を追加する前に、膨張壁アセンブリを生成する。膨張材48は、マトリックス塗布器56によって吐出され、または排出される液滴54として第1のプライ32上に塗布されるマトリックス52と、膨張要素堆積器60によって塗布される膨張要素58とを包む。膨張材塗布器50は、マトリックス塗布器56および膨張要素堆積器60を含む。なお、マトリックス52は、後述により詳細に説明するが、線または形状などの他のパターンで塗布され得る。いくつかの実施形態では、マトリックス52および膨張要素58は、予め混合されていない。
いくつかの実施形態では、マトリックス52および膨張要素58は、第1のプライ32が装置30を通って移動しているときに、第1のプライ32に塗布される。いくつかの実施形態では、マトリックス52および膨張要素58は、第1のプライ32が静止しているときに第1のプライ32に塗布される。
一実施形態では、膨張要素58は、図1に図示されているように、マトリックス52が第1のプライ32上に堆積された後、ランダムに焦点の定まらない方法で第1のプライ32およびマトリックス52の表面上に堆積される。この場合、膨張要素58は、マトリックス52の表面の少なくとも一部に付着し、マトリックス52の内部には膨張要素58が実質的にない状態になり、マトリックス52の表面に堆積しなかった膨張要素58は、その後、真空などの再捕捉装置62によって膨張要素堆積器60に回収または再捕捉して戻し、第1のプライ32およびマトリックス52に再付着させることができる。再捕捉装置62は、膨張要素58が既にその表面に貼り付いている第1のプライ32またはマトリックス52を損傷することなく、自由な膨張要素58を吸い上げるのに十分な強度で構成される。
図2および図3に示すような他の実施形態では、装置30は、エアナイフまたは送風機のような膨張要素ディレクタ64を含むことができる。膨張要素ディレクタ64は、例えば、図2の場合のように、膨張要素58の流れを、第1のプライ32に向かって、および第1のプライ32上に既に堆積されたマトリックス52上に向かって、分散させるために使用され得る。別の実施形態では、膨張要素ディレクタ64は、図3に示すように、膨張要素58の流れを、第1のプライ32に堆積される前の、マトリックス52の表面上に直接導くために使用することができ、このように、マトリックス52が第1のプライ32に向かう軌道で排出されて、膨張要素58がエアナイフの空気流と結合し、エアナイフの空気流が第1のプライ32に達する前にマトリックス52の軌道に向けられるようにする。さらなる実施形態では、膨張要素58は、膨張要素58が第1のプライ32とマトリックス52との間に配置されるように、マトリックス52が塗布される前に第1のプライ32に塗布される。
いくつかの実施形態では、膨張要素堆積器60および膨張要素ディレクタ64は、膨張要素58が堆積器60を出るときに向けられるように、組み合わされてもよい。他の実施形態では、膨張要素堆積器60および膨張要素ディレクタ64は、膨張要素58が堆積器を出た後、マトリックス52または第1のプライ32上に堆積される前に向けられるように、別個であってもよい。
いくつかの実施形態では、膨張材48が第1のプライ32に塗布された後、第2のプライ34が第1のプライ32上に被せられ、第1および第2のプライ32、34の間に閉じ込められたマトリックス52および膨張要素58を含む膨張可能壁66が形成される。膨張材48を構成するマトリックス52および膨張要素58は、取り込み、混合、または他の適切な方法によって、プライ32、34上またはプライ34の間でその場(インサイチュー、in-situ)で結合される。いくつかの実施形態では、膨張要素58は、取り込み装置(entrainment device)68によってマトリックス52に混合される。取り込み装置68は、図1~図3に示すように、膨張壁38のいずれかの側に圧力を加えるローラ70、72、74、76のセット、または図4に示すように、膨張壁38が方向80に引っ張られて壁に張力圧力を引き起こす単一のローラ78を含んでもよい。いくつかの実施形態では、膨張壁38が供給ロール構成84に巻き取られるときに取り込みが発生する。ローラ70、72、74、76、78、または供給ロール84によって膨張壁38に加えられる圧力は、第1および第2のプライ32、34を一緒に圧搾してマトリックス52を平らにして圧縮し、膨張要素58をマトリックス52の表面に押し込んで、高密度の膨張可能壁66を形成するようにさせる。他の実施形態では、膨張要素58をマトリックス52の表面から進入させる異なる取り込み装置を使用してもよい。他の取り込み装置68またはマトリックス52と膨張要素58とを組み合わせる方法は、例えば、振動、撹拌、または膨張要素58を加熱することを含んでもよい。いくつかの実施形態では、膨張要素58は、マトリックス52に取り込まれず、マトリックス52の表面上に留まる。いくつかの実施形態では、第2のプライ34は、膨張要素58のマトリックス52への取り込みの前に被せられない。
いくつかの実施形態では、図1~図3に示すように、膨張可能壁66内の膨張要素58は、膨張装置82によって活性化されて膨張材48の膨張を引き起こし、これによりマトリックス52を発泡および膨張させて膨張壁38を生成する。膨張装置82は、熱的および/または機械的および/または化学的活性化を提供することができ、および/または膨張要素58を活性化するための他の適切な開始特性を提供することができる。例えば、膨張装置82は、熱、圧力、撹拌、化学反応、および/または他の適切な膨張活性化剤のうちの1つまたは複数を提供することができる。
他の実施形態では、図4に示すように、膨張可能壁66は膨張されず、密で膨張されていない高密度供給構成でまとめられ、包装材のウェブストックを形成する。いくつかの実施形態によれば、膨張していない高密度供給構成は、図4に例示的に図示されているような供給ロール構成に巻き取ることができる。ロール構成84は、コア付きロール構成またはコアレスロール構成とすることができる。別の好適な高密度供給構成は、膨張可能壁66を、ファンフォールド(例えば、アコーディオン)構成85のような(図7に例示的に図示されているような)、対向する折り目86を有するファンフォールドスタック構成、および/または他の適切な構成に折り畳むことによって得られる。別の好適な高密度供給構成は、一連の2つ以上の積み重ねられた膨張可能壁66である。
図5および図6に示されるように、膨張壁は、包装形成装置90によって包装88にさらに加工することができる。いくつかの実施形態では、包装は、図5に見られるように、膨張壁38から作られて、パッド付き容器またはパッド付きメーラー88のような膨張された包装体を生成することができる。いくつかの実施形態では、包装体は、図6に見られるように、膨張可能壁66から作ることができる。包装体が膨張可能壁66から作られる場合、包装体は高密度構成92になり、膨張装置82を使用して膨張させてパッド付きメーラー88などの膨張された包装体を形成する前に、効率的に保管または輸送することが可能である。
次に、図7Aおよび7Bを参照すると、ストック材料を包装容器の供給チェーンに変換するためのシステム100が示されている。膨張壁は、第1のプライ32および第2のプライ34を含む。第1のプライ32は方向42に、第2のプライ34は方向46に供給され、第1のプライ32は、第2のプライ34に接合される。膨張材48を吐出する膨張材塗布器50(上述のマトリックス塗布器56および膨張要素堆積器60を含んでもよい)を用いて、第1のプライ32に膨張材48を塗布し、シール材料塗布器104を用いて、第1のプライ32に1つまたは複数のシール材料102を塗布する。膨張材48およびシール材料102が塗布された後、第1のプライ32および第2のプライ34は接合される。接合は、第1のプライ32および第2のプライ34に圧力を加えるように構成された圧力印加器106を使用して圧力を加えることを含むことができる。
第1のプライ32および第2のプライ34が接合された後、1つまたは複数の外部シール材料が膨張壁38の外側に塗布され、1つまたは複数の外部シール108、110(図8Aにさらに詳細に示される)が形成される。1つまたは複数の長手方向シール108が、長手方向シール塗布器114を用いて、膨張壁38の外側長手方向端部112に塗布され、1つまたは複数の横方向シール110、116が、横方向シール塗布器118を用いて、1つまたは複数の縦方向シール108の間に塗布される。次に、膨張壁38は、方向120において、膨張壁38を折り畳む折り畳み装置122を通して供給される。
折り畳み装置122は、折り畳み機構124(例えば、折り畳みバー124)を含む。張力機構126(例えば、車輪)が膨張壁38に張力を与え、折りたたみバー124が膨張壁38を折り畳みバー124の形状に沿って折り畳むようにする。折り畳み機構124は、V字型の折り畳みバーまたは他の適切な折り畳み形状とすることができる。例えば、いくつかの代替的な実施形態では、折り畳み機構124は、複数の屈曲部を含む。
膨張壁38は、折り畳み端部128に沿って折り畳まれる。折り畳み装置122は、折り畳み機構124によって一旦折り畳まれた膨張壁38を平坦化するように構成される平坦化機構130を含む。平坦化機構130は、膨張壁38に圧力を加え、平坦化するように構成される平坦化バーである。次いで、膨張壁38は、シール装置を用いて、1つまたは複数の長手方向シール108に沿ってシールされる。平坦化機構機能130は、シール装置として機能することができる。他の実施形態では、システム100は、代替的に、別個のシール装置を組み込むことができる。シール装置は、熱、圧力、および/または1つまたは複数の長手方向シール108を活性化する他の適切な手段を適用するように構成される。
システム100は、切断装置132を含む。切断装置132は、膨張壁38に1つまたは複数の脆化領域134および開口部136を形成するように構成されている。1つまたは複数の脆化領域134は、膨張壁38を1つまたは複数の別個の包装要素(例えば、1つまたは複数の包装容器)に分離することを助けるように構成されている。開口部136は、1つまたは複数の包装容器140の各々の内部キャビティ138にアクセスすることを可能にするように構成されている。開口部136は、スリットとすることができる。他の実施形態では、開口部136は、切断装置132によって切り開かれることが完了せず、引き裂かれるように構成されている。1つまたは複数の脆化領域134および/または開口部136は、膨張壁38の圧密化の前または後に形成することができることに留意する。切断装置132は、上部圧縮ローラ142および下部圧縮ローラ144を含む。上部圧縮ローラ142は、膨張壁38を穿刺するように構成された一連の歯146を含み、折り畳まれた膨張壁38の長手方向端部に対して横方向に脆化領域134を形成する。下部圧縮ローラ146は、剛性表面、エラストマ、または他の適切な材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、切断装置は、膨張壁38の1つまたは複数の部分を切断する1つまたは複数のブレード、ヒートカッター、および/または他の適切な手段を含む。
膨張壁38は、長手方向端部の1つまたは複数において、長手方向に対して横方向に(例えば、概ね垂直に)延在する1つまたは複数の脆化領域134を含む。他の実施形態では、脆化領域134は、代替的に、膨張壁38の横方向に沿った他の場所に配置される。脆化領域134は、個々の封筒セクションの分離を容易にするように、所望の位置で材料を脆化させるためのミシン目、スコアリング、または他の適切な技術によって提供することができる。脆化領域134は、隣接する包装容器形成体140の各対の間に設けることができ、それによって、個々の包装容器形成体140を分離することができる。脆化領域134は、横方向シール110、116の周囲内に設けることができる。脆化領域134は、両方のプライ32、34を貫通することができ、あるいは代替的に、1つのプライを貫通することができる。膨張壁38は、隣接する包装容器形成体140の分離を助けるように構成された1つまたは複数のスリットを含むことができる。
膨張材48が包装容器形成体140から漏れるのを防止するために(特に、化学反応を用いて膨張材を膨張させる場合)、第1のプライ32の横シール148および第2のプライ34の横シール150は、脆化領域134の前後の領域を取り囲むように配置することができる。膨張壁38は、分離を助けるために、膨張壁38の長手方向端部に1つまたは複数のスリットを含むことができる。
システム100は、膨張壁38を、例えば、ロール構成84、ファンフォールドスタック構成85、および/または他の適切な構成のような未膨張の高密度構成に圧密化するように構成された圧密化装置152を含む。圧密化装置152は、膨張壁38の形状を、圧密化された未膨張の高密度構成に曲げ、巻き、および/または他の方法で変更するように構成される。他の実施形態では、圧密化装置は、膨張壁38が膨張した低密度構成に形成されるように、膨張装置82を含むこともできる。
膨張材48および/またはシール材料102は、第1のプライ32および/または第2のプライ34に塗布され得ることに留意する。
[シート材料]
上述したように、膨張壁38のシート材料のウェブは、第1のプライ32および第2のプライ34を含むことができる。第1のプライ32および第2のプライ34は、シート材料の別々のシートであってもよいし、2つに折り畳まれたシート材料の同じシートから生じてもよい。プライの1つまたは複数は、紙(例えば、段ボール、クラフト紙、繊維板、パルプ系紙、再生紙、新聞紙、ならびにワックス、プラスチック、耐水性材料、および/または耐汚性材料でコーティングされた紙などのコーティング紙)、プラスチック、セルロース、ホイル、ポリまたは合成材料、生分解性材料、および/または適当な厚み、重量、および寸法の他の適当な材料を含むことができる。プライは、リサイクル可能な材料(例えば、リサイクル可能な紙)を含むことができる。膨張材48は、第1のプライ32と第2のプライ34との間に配置することができる。被せられるとき、膨張材48は、未膨張の構成である。
図8を参照すると、膨張壁38は、第1のプライ32および第2のプライ34を含む。いくつかの実施形態では、第1のプライ32は、その上に形成または塗布された1つまたは複数のシール154、156を含み、これは、シール材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のシール154、156は、第1のプライ32の1つまたは複数の長手方向端部158に沿って接着された1つまたは複数の長手方向シール154を含む。1つまたは複数のシール154、156は、追加的にまたは代替的に、1つまたは複数の横方向シール156を含んでもよい。いくつかの実施形態では、1つまたは複数の横シール156は、第1のプライ32の長手方向端部158のうちの1つまたは複数まで延在している。他の実施形態では、横方向シール156は、第1のプライ32の一部を横切って延在している。
いくつかの実施形態では、第2のプライ34は、シール材料を含む1つまたは複数のシール160、162を含む。1つまたは複数のシール160、162は、第1のプライ32のシール154、156を補完するように構成されてもよく、第2のプライ34の1つまたは複数の長手方向端部164に沿って接着された1つまたは複数の長手方向シール160を含む。第2のプライ34の1つまたは複数のシール160、162は、1つまたは複数の横シール162を含む。1つ以上の横シール162は、第2のプライ34の長手方向端部164のうちの1つまたは複数まで延在している。他の実施形態では、1つまたは複数の横シール162は、第2のプライ34の一部を横切って延在している。
[膨張材]
上述したように、膨張材48は、マトリックス52および膨張要素58を含み、膨張装置82によって膨張させることができる。膨張材48の膨張の前に、膨張材がまだ膨張可能な状態にあるとき(すなわち、膨張材48が膨張可能な材料であるとき)、マトリックス52は、粘性ゲルまたは液体などの流体であり得る。これにより、プライ32、34の上にすぐに塗布することができる。他の実施形態では、膨張材料は、固体として提供され、および/またはゲルもしくは流体相を経ることができる。例えば、固体マトリックスは、膨張要素がマトリックス52に取り込まれることを可能にする微粒子から形成されてもよい。膨張装置82は、熱的および/または機械的および/または化学的活性化のうちの1つまたは複数を提供することができ、および/または膨張要素58を活性化するための他の適切な開始特性を提供することができる。例えば、膨張装置82は、膨張要素58を活性化するために、熱、圧力、化学反応、および/または他の適切な膨張開始剤のうちの1つまたは複数を提供することができる。いくつかの実施形態では、膨張装置82は、膨張要素58を活性化するために熱を発生させる、マイクロ波または高周波放射などの放射を提供する。膨張要素58は、反応性成分、化学触媒、発泡剤、加熱剤(膨張材に熱を加えることができ、および/または膨張材の温度を上昇させる)および/または他の適切な膨張要素を含むことができる。いくつかの実施形態では、膨張要素58は、バリアによってマトリックス52から分離して維持され、この目的のために、例えば、微粒子球シェルなどの別の構造内に維持されることができる。膨張材48は、一旦膨張すると、第1のプライ32または第2のプライ34に対して配置された1つまたは複数の物品/製品/等に保護を提供するように構成される緩衝材を提供する。
いくつかの実施形態では、活性化されると、膨張要素58は、膨張材48を、約3倍~約200倍、約20倍~約150倍、または約50倍~約100倍の体積に膨張させることができる。いくつかの実施形態では、活性化されると、膨張要素は、膨張材48をその体積の約3倍、約5倍、約10倍、約25倍、約50倍、約100倍、約150倍、または約200倍まで膨張させることができる。
いくつかの実施形態では、マトリックス52は、エマルジョンベースのポリマーを含む1つ以上のポリマーを含むことができる。1つまたは複数のポリマーは、酢酸ビニルエチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、酢酸ビニルコポリマー、ポリビニルアルコールコポリマー、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニルコポリマー、エチレンコポリマー、ビニルアクリル、スチレンアクリル、アクリル、スチレンブチルゴム、ポリウレタン、ポリオレフィン、生分解性材料(例えばセルロースおよびデンプン)、および/または他の適切な膨張材のうち1つを含むことができる。
いくつかの実施形態では、マトリックス52は、ポリオレフィンベースの接着剤またはポリオレフィン分散液を含むことができる。ポリオレフィン分散液は、ポリエチレンおよび/またはポリプロピレン、熱可塑性ポリマー、少なくとも1つの極性ポリマーを含むポリマー安定化剤、水、および/または他の適切なポリオレフィン分散液を含むことができる。適切なポリオレフィン分散液は、例えば、Dow ChemicalからのHYPOD(登録商標)、または他の適切なポリオレフィン分散液を含むことができる。
いくつかの実施形態では、マトリックス52は、水性接着剤である。水性接着剤は、水性ポリマーを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、マトリックス52は、天然または合成の形態のデンプンをベースとしている。いくつかの実施形態では、デンプンは、粉砕されたマイクロデンプン粉の形態である。粉砕されたデンプン粒子の直径は、約12ミクロンから約20ミクロンの間である。いくつかの実施形態において、デンプンベースのマトリックスは、水もしくは他の溶媒、界面活性剤、極性結合剤、または他の充填剤のうちの1つまたは複数を含む。いくつかの実施形態では、例えば、マトリックス52は、最大50%の水を含む。いくつかの実施形態では、例えば、マトリックス52は、30~40%のデンプンからなる。
いくつかの実施形態は、膨張要素58をマトリックス52から分離するバリアを含む。好適なバリアの一種は、膨張要素として発泡剤、化学触媒、または化学反応性成分を含む微小球シェルである。他のタイプのバリアも代替的に使用することができる。
いくつかの実施形態では、膨張要素58は、例えば、十分な熱の印加時に膨張可能および/または破裂可能な複数の微小球からなる。微小球は、外殻および内核を含むことができる。適切な外殻は、例えば、ポリアクリロニトリルまたはPVCなどの熱可塑性ポリマー、およびガラス、ゴム、デンプン、セルロース、セラミック、または他の適切な材料のうちの1つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施形態では、複数の熱膨張性微小球は、微小球シェルを膨張または破裂させるために活性化され得る炭化水素、水、または他の適切な化学物質の1つまたは複数からなる固体、液体または気体のコアを含む。いくつかの実施形態では、微小球は、例えばセルロースのような生分解性材料を含むことができる。
微小球などの膨張要素58は、第1のプライ32上に塗布する前にマトリックス52と混合することができ、またはマトリックス52が第1のプライ32に塗布された後に、例えば、プライ32、34が一緒に押圧されるときに、マトリックス52に微小球を混合または取り込むことによって、マトリックス52上に設けることができる。
いくつかの実施形態では、微小球は、微小球が膨張し始める膨張温度(Texp)、および最高温度(Tmax)を有し、それによって、微小球がTmaxを超えて加熱されると、破裂することになる。微小球のTexpは特に限定されないが、一般に約60℃から約250℃までの間である。微小球のTmaxは、一般に、約80℃から約300℃までの間である。いくつかの実施形態では、Tmaxは300℃より高い。微小球は、微小球が破裂することが要求されるか否かに応じて、その最大膨張温度に基づいて選択される。Tmaxは、微小球の物理的性質、マトリックス52の物理的性質、ならびにマトリックス52および微小球が堆積されるプライの物理的性質を含むいくつかの性質に依存する。熱は、例えば、高周波放射などの適切な手段を介して発生させることができる。いくつかの実施形態では、高周波放射は、約10~45MHzの周波数で、または微小球の組成およびマトリックス52の材料に対して適切なように、膨張材48に印加される。他の実施形態では、他の周波数が使用されてもよい。選択される加熱パラメータは、使用される膨張材または材料48に依存する。適切な微小球は、当技術分野で知られている。
いくつかの実施形態では、膨張要素58は、気体または気体の混合物のような発泡剤を含む。好適な気体の例としては、空気、二酸化炭素、窒素、アルゴン、ヘリウム、メタン、エタン、プロパン、イソブタン、n-ブタン、ネオペンタン等が挙げられる。いくつかの実施形態では、気体または気体の混合物は、機械的手段によって膨張材48に加えられる。機械的手段の例としては、空気または他の気体を膨張材に打ち込み、その体積を増加させた、泡立てられ、または泡付けされた膨張材48を含むことを意味する。他の実施形態では、気体または気体の混合物を微小球に封入することも可能である。微小球が活性化されると、微小球は膨張し、破裂する可能性がある。微小球の膨張は、膨張材48の膨張を引き起こす。微小球の破裂は、その内容物を放出し、膨張材48の発泡および膨張をもたらす。いくつかの実施形態では、膨張壁38は、膨張材48の塗布または膨張によって生じる気体(例えば、水蒸気)を可能にするように構成される1つまたは複数の通気口またはベント開口部を含む。
いくつかの実施形態では、膨張要素58は、マトリックス52を膨張させるために化学反応を引き起こす1つまたは複数の反応性成分を含む。化学反応は、反応して泡を発生させる、2つの反応性成分の混合を含むことができる。いくつかの実施形態では、化学反応の速度を増加させるために触媒が使用される。いくつかの実施形態では、2つの反応性成分は、混合および膨張の前にバリアによって分離される。反応性成分を分離するバリアは、微小球シェルとすることができ、微小球コアは1つまたは複数の反応性成分からなり、微小球の破裂によりその内容物が1つまたは複数の他の反応性成分に放出されて泡生成反応が引き起こされる。壁、カプセル、または他のバリア形成容器のような他のバリアを使用することもできる。膨張を引き起こす反応性成分の例としては、液状のイソシアネートをポリウレタン樹脂と呼ばれる多成分の液体ブレンドと混合することが挙げられる。この場合、イソシアネートまたはポリウレタンのいずれかが、活性化によってバリアの除去または侵入がもたらされるように、これらを分離するバリアを有するマトリックス52または膨張要素58であってよく、成分の組み合わせが挙げられる。組み合わせると、これらの成分は二酸化炭素と水蒸気を放出し、ポリウレタンフォームを生成する。混合時に泡を形成する他の反応性成分を使用することもできる。
いくつかの実施形態では、膨張材48が膨張すると固化するが、実施形態における他のものは、膨張材48がゲルを形成するか、または物品の構造に応じて別の物理相を有している。膨張した膨張材48は、保護パッドおよび/または断熱材(例えば、熱および/または騒音断熱材)の領域を形成するように構成される。膨張材48の固化方法は、その物理的特性に基づいて選択され、熱硬化、乾燥(空気乾燥など)、硬化などの方法、または、材料を流体から固体に移行するための公知の方法などの他の適切なプロセスによって達成され得る。例えば、熱硬化性プラスチックは、硬化によって不可逆的に固化することができるが、熱可塑性プラスチックの固化は可逆的であることができる。
いくつかの実施形態では、膨張材48は、パターンで塗布される。膨張材48のパターン、分布、および/または濃度は、所望のパターンおよび/または絶縁特性を達成するように選択される。本実施形態では、膨張材48は、液滴54のパターンで塗布される。液滴54は、ドット、正方形、円、大きなおよび/または小さな形状、または多角形とすることができる。他の適切なパターンは、例えば、線、円弧、円、楕円、正方形、長方形、多角形、またはそれらの組み合わせを代替的に採用することができる。膨張材48は、膨張壁38の1つまたは複数のプライ32、34の表面の一部にわたって塗布される。あるいは、膨張材48は、プライ32、34のうちの1つまたは複数の表面の全てにわたって塗布され得る。本実施形態では、膨張材は、比較的均一な厚さで塗布される。他の厚さ、例えば、可変的な厚さを代替的に採用することができる。いくつかの実施形態では、膨張壁38の線は、膨張材48が膨張した他の領域よりも容易に曲がる自然ヒンジ線または領域を形成するために、膨張材48がないままにすることができる。いくつかの実施形態では、膨張中または膨張後に膨張材48に圧力が加えられ、他の領域よりも容易に曲げられるヒンジ線または領域が形成される。
[包装材]
本明細書に記載の包装材は、膨張壁38のウェブ、および個々の包装ユニット93を画定する横シール110、116を有する単一または複数の膨張壁を含むシートを含んでもよい。包装単位は、単一の膨張壁38を有するパッド、または複数の膨張壁38を有する包装容器88、92を含むことができる。包装容器88、92は、袋またはメーラーを含むことができ、これらは高密度の未膨張構成92、またはパッド付きメーラーなどの低密度の膨張構成88であってもよい。パッドまたは包装容器は、高密度の未膨張構成でユーザに出荷され、後でユーザによって膨張されることができ、またはパッドもしくは包装容器は、低密度の膨張構成でユーザに出荷することができる。
いくつかの実施形態では、膨張壁38が第1および/または第2のプライ32、34上に膨張材48で形成された後、1つまたは複数の外部シール材料を膨張壁38の外側に塗布して、(図9Aに示されるように)1つまたは複数の外部シール108、110、116を形成してもよい。膨張壁38の外側の長手方向端部112に1つまたは複数の長手方向シール108が塗布され、1つまたは複数の長手方向シール108の間に1つまたは複数の横方向シール110が塗布される。次いで、膨張壁38は、方向120(図7Aに示すように)に、膨張壁38を折り畳む折り畳み装置を通して、供給される。本実施形態では、膨張壁38は、折り畳み端部166に沿って折り畳まれる。他の実施形態では、膨張壁38は、代替的に複数の折り畳み端部166を有する。
膨張壁38は、1つまたは複数の外側長手方向シール108と、1つまたは複数の横方向シール110、116とを含んでもよい。横方向シール110は、1つまたは複数の包装容器88、92の底部シールを形成する。本実施形態では、横方向シール116は、製品が包装容器88、92の内部キャビティに挿入された後に、包装容器88、92の開口部をシールするように構成される。本実施形態によれば、横方向シール110、116は、異なるシールタイプである。本実施形態では、横方向シール110、116の1つまたは複数は、1つまたは複数の縦方向シール108と異なるシールタイプのものである。他の実施形態では、横方向シール110、116のうちの1つまたは複数は、代替的に、1つまたは複数の縦方向シール108と同様のシールタイプのものである。いくつかの実施形態によれば、1つまたは複数の縦方向シール108は、いくつかの実施形態において、1つまたは複数の横方向シール110、116を使用してシールを形成するために必要な温度とは異なる温度でシールを形成することができる。これにより、ある温度で活性化されるシールが、他の温度で活性化される1つまたは複数のシールの活性化時間とは異なる時間で活性化されることが可能になる。いくつかの実施形態において、シール108、110、116の各々は、熱活性化シールとすることができる。
包装容器88、92は、第1および第2の領域を含む表面を有する1つまたは複数のウェブまたは膨張壁38層を含んでもよく、対応する第1の領域(例えば、図9Aにおいて、シール108、110が配置される領域に対応する)が互いに重ねられ、対応する第2の領域(例えば、図9Aにおいて、シール116が配置される領域に対応する)が互いに重ねられると、重ねられた第1および第2の領域は、少なくとも1つの膨張壁38層の間に画定されたキャビティ138を協働的に囲む。膨張壁38は、第1の領域に配置された第1のシール材料を含み、第1のシール材料への第1の条件の適用時に、少なくとも1つの膨張壁38層の対応する第1の領域を一緒にシールするように構成されていてもよい。膨張壁38は、第2の領域に配置され、第2のシール材料への第2の条件の適用時に、少なくとも1つの膨張壁38層の対応する第2の領域を一緒にシールするように構成される第2のシール材料を含んでもよい。第2のシール材料は、第2のシール材料に適用される第1の条件が、第2のシール材料をシールさせるのに不十分であるように構成される。いくつかの実施形態では、第1および第2のシール材料は、異なる材料である。対応する第1の領域は、第1のシール材料によって互いにシールされ、第2のシール材料は、シールされていない状態であり、内部キャビティ138への開口部を形成し、開口部は、内部キャビティの中に物体を受け入れるように構成される。いくつかの実施形態では、第2のシール材料は、開口部を密閉するように構成される。いくつかの実施形態では、対応する第1の領域は互いにシールされ、対応する第2の領域は互いについてシールされる。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの膨張壁38層は、長い膨張壁38層と短い膨張壁38層とを含み、長い膨張壁38層の第2の領域は、内部キャビティ138に面する方向で長い膨張壁38層上に位置し、短い膨張壁38層の第2の領域は、内部キャビティ138から外側を向く方向で短い膨張壁38層上に位置する。
いくつかの実施形態では、1つまたは複数の縦シール108および1つまたは複数の横シール110、116は、熱を加えることなくシールを確立するように構成されるシール材料を含む。例えば、1つまたは複数の縦シール108および1つまたは複数の横シール110、116は、圧力活性化接着剤、コールドグルー(例えば、コラーゲン系接着剤、ポリ酢酸ビニル系接着剤、または他の適切な接着剤)、および/または他の適切なシール材料を含んでいる。これにより、1つまたは複数の縦シール108および/または1つまたは複数の横シール110、116のいずれかを活性化している間、膨張材48が活性化および膨張することを防止する。
本実施形態では、1つ以上の横シール110、116は、膨張壁38の長手方向に離間した位置に設けられ、膨張壁38の長手方向端部112の間で膨張壁38を横断して実質的に完全に延在する。他の実施形態では、横シール110、116のうちの1つまたは複数は、交互に膨張壁38の横方向の長さの一部にわたって延在する。横シール110、116は、距離170だけ離間した間隙168によって分離されている。いくつかの実施形態によれば、間隙168は、膨張材48の膨張および固化プロセスを介して生成される1つまたは複数のガスを排出するために、通気口として機能するように構成される。
図9Bに示すように、本開示のさまざまな実施形態に係る、折り畳まれた膨張壁38の断面が例示的に図示されている。膨張壁38は、膨張材48が収容される第1および第2のプライ32、34の間に空間または壁キャビティ172を含み、膨張材48が膨張したときに第1および第2のプライの間の空間が増加するようにされている。膨張壁38は、折り畳み端部166で折り畳まれ、内部キャビティ138を有する袋形成体を形成する。折り畳まれた膨張壁38の一方の側は折り重ねられ、他方の側は長手方向シール108を介してシールされ、シーム(seam)が形成される。長手方向シール108は、熱活性化シール(例えば、熱活性化接着剤または他の適切な熱活性化シール)、1つまたは複数のストリップシール、例えば、圧力活性化接着剤または他の適切な種類の圧力活性化シール等の1つまたは複数の圧力活性化シールを含む。シール材料は、周囲に塗布されてもよい。いくつかの実施形態では、シール材料は、ほぼ均一な幅を有する。いくつかの実施形態では、シール材料は、幅を変化させて塗布される。膨張壁38は、1つの折り畳み端部166を有することができ、あるいは、複数の折り畳み端部166を有することができる。
折り畳まれて平らにされると、長手方向のシール108は配置される。いくつかの実施形態では、シール108は、図9Aに示すように、膨張壁38の長手方向端部112に配置される。他の実施形態では、シール108は、図10A~図10Cに示されるように、複数の折り畳み端部166の間の位置に配置され、折り畳まれていないウェブ長手方向端部112にシーム174を形成している。膨張壁38は、長手方向端部112に対して横方向(例えば、概ね垂直方向)に延在する1つまたは複数の脆化領域134を含む。シーム174は、別の長手方向端部112と重なる長手方向端部112を含み、シール材料が、一方の長手方向端部の上部領域および/または他方の長手方向端部の下部領域に塗布され、シール174が形成されることを可能にする。いくつかの実施形態では、シール174は、フィンシール(fin seal)または他の適切なシール構成とすることができる。
本実施形態では、1つまたは複数の横シール110は、膨張壁38の長手方向に離間した位置に設けられ、膨張壁38の長手方向端部112の間で膨張壁38を横方向に実質的に完全に延在している。他の実施形態では、横シール110の1つまたは複数は、膨張壁38の横方向の長さの一部にわたって延在している。
図10A~図10Cに示すように、膨張壁38は、ヒンジ領域178を含む第1および第2の重ねられたプライを含み、ヒンジ領域178は、ヒンジ領域178を通って延在する折り目またはヒンジ線180で重ねられたプライを互いに折り畳むために配置され、重ねられたプライ32、34をヒンジ線180の反対側にある複数の壁部184に分割している。これにより、壁部がヒンジ線180を中心に折り畳まれた構成になり、その間に内部キャビティ138を画定し、内部キャビティ138は物品を受け取って収容するように構成されている。膨張材48は、主パッド領域182における第1のプライと第2のプライとの間に配置され、プライ間のヒンジ領域は、折り畳み構成において、ヒンジ領域が主パッド領域よりも薄くなるように、主パッド領域182よりも膨張材の量が少なくなっている。ウェブは、第1および第2の壁部が包装ユニットを画定するように、折り畳まれた構成において壁部を貼り付けるように配置されたシール材料をさらに含む。いくつかの実施形態では、ウェブは、長手方向シール材料をさらに含む。いくつかの実施形態では、長手方向端部の一方または両方がシールされる。
いくつかの実施形態では、ヒンジ領域178は、膨張可能材料から実質的に自由であり、壁部184上の主パッド領域182の部分間に間隙を提供する。いくつかの実施形態では、ヒンジ領域178は、主パッド領域182の30%未満の量の膨張可能材料を含む。いくつかの実施形態では、ヒンジ領域178は、主パッド領域182の25%未満の量の膨張可能材料を含む。いくつかの実施形態では、ヒンジ領域178は、主パッド領域182の10%未満の量の膨張可能材料を含む。いくつかの実施形態では、ヒンジ領域178は、膨張材を有さない。いくつかの実施形態では、ヒンジ領域178は、幅を有する長手方向のストリップである。しかしながら、ヒンジ領域178は、1つまたは複数の他の適切な形状を有していてもよい。
いくつかの実施形態では、第1および第2の重ねられたプライは、3つの壁部184を含み、ヒンジ領域178は、第1の壁部188と第2の壁部190との間に配置された第1のヒンジ領域178と、第2の壁部190と第3の壁部194との間に配置された第2のヒンジ領域192とを含み、第1の壁部188および第3の壁部194が、それぞれ、第2壁部190と折り重なる第1および第2ヒンジ領域186、192においてヒンジ180を中心に折り畳まれ、第2壁部190は、包装容器の第1の壁を形成し、第1および第3壁部188、194は、第1の壁と折り重なり、壁の間の内部キャビティ138を画定する包装容器の第2の壁部を形成する。シール材料は、第1の壁を第3の壁にシールするように配置される。いくつかの実施形態では、第1および第3の壁部は、折り畳まれた構成において、長手方向端部が第2の壁部の上に配置され、シール材料によって一緒にシールされるような長手方向端部を有する。いくつかの実施形態では、第2壁部は、ヒンジ線間の横幅を有し、第1および第3壁部は、累積的に、第2壁部の横幅と少なくとも同じ幅である累積横幅を有する。
いくつかの実施形態では、第1および第3の壁部188、194はそれぞれ、1つの壁を形成する。いくつかの実施形態では、第1および第3の壁部188、194はそれぞれ長手方向端部を含み、シール材料は、第1および第3の壁部の長手方向端部に沿って壁部を貼り付けるように配置される。
図11Aおよび図11Bに示すように、複数の長手方向シール108は、複数の膨張壁38を一緒にシールするように構成される。本実施形態によれば、包装容器93は、単数の膨張壁38を折り重ねるのではなく、複数の膨張壁38を一緒にシールすることによって形成されている。
[供給構成]
包装材の膨張壁38が形成されると、膨張壁38は構成に連結され、包装材のウェブストックが形成される。いくつかの実施形態によれば、供給構成は、図4Aおよび図15Aに例示的に図示されているような供給ロール構成84に巻き取ることができる。ロール構成84は、コア付きロール構成またはコアレスロール構成とすることができる。別の好適な供給構成は、膨張壁38を、ファンフォールド(例えば、アコーディオン)構成85のような(図7Aに例示的に図示されているような)、対向する折り目86を有するファンフォールドスタック構成、および/または他の適切な構成に折り畳むことによって得られる。別の好適な供給構成は、一連の2つ以上の積み重ねられた包装ユニットである。図13に示すように、圧密化前に、膨張壁38は、一連の予め形成された包装容器93に折り畳まれる。膨張壁38は、(図4Aに示すように)高密度供給構成84とすることができ、膨張壁38によって形成された膨張可能な壁は、未膨張構成で圧密化される。他の実施形態では、膨張壁38は、(図4Aに示されるように)低密度供給構成84とすることができ、膨張壁38によって形成された膨張壁は、膨張構成で圧密化されている。他の実施形態によれば、膨張壁38は、(図13に示すように)包装容器構成196とすることができ、1つまたは複数の膨張壁38が一連の予め形成された包装容器92に構成され、圧密化される。
いくつかの実施形態では、供給構成は、長手方向端部112に対して横方向(例えば、概ね垂直)に延在する1つまたは複数の脆化領域134を有する膨張壁38のロール84またはファンフォールドスタック85とすることもできる。脆化領域は、膨張壁38のパネルを引き裂いて、例えば、容器の内側の包装として使用することを可能にする。
[さらなる処理装置]
いくつかの実施形態では、膨張壁38が圧密化されると、それは図14Aおよび図14Bに示されるような保護包装機を通して供給される。
一連の袋を形成する1つまたは複数のステップは、図14Aおよび図14Bに示す袋詰め機/バガー装置200、図15A~図15Bに示す袋詰め機/バガー装置300などの保護包装機を用いて行われる。
図14Aおよび図14Bに示すように、袋詰め機200は、予め形成された袋形成体の膨張壁38を含むように、予め折り畳まれ、および/またはシールされた膨張壁38を供給される。図15A~図15Bのような他の実施形態では、袋詰め機300は、折り畳まれていない、またはシールされていない膨張壁38を受け取り、膨張壁38を1つまたは複数の包装容器形成体92に形成するように構成されている。
膨張壁38が膨張材48を含む場合、袋詰め機は、熱または他の適切な手段の適用を通じて、シールをセットする前、間、またはその後に膨張材を膨張させてもよい。
図14A~14Bに示す実施形態によれば、袋詰め機200は、予め形成された包装容器形成体92の膨張壁38を受け取るように構成され、各袋形成体92の内部キャビティ138にアクセスするために各袋形成体の開口部136を開けるように構成されてもよい。
図14Aの実施形態では、袋詰め機200は、袋開口部136を引き開いて、1つまたは複数の製品/物品/等を内部キャビティ138に挿入できるように構成される複数のフィンガー202および/または伸縮突起204を含む。
膨張壁38は、膨張していない高密度構成で、袋詰め機200に供給される。袋詰め機200の供給側における膨張壁38は、ファンフォールド供給構成85および/または、例えば、ロール構成84のような他の適切な構成であってよい。袋詰め機200は、袋詰め機200を通って供給から下流にウェブを移動させるための1つまたは複数の機構および/または装置を含むバッグハンドラを含む。バッグハンドラは、膨張壁38を袋詰め装置200に沿って移動させるように構成されるバッグムーバを含んでもよい。
袋詰め機200は、膨張装置206を含む。膨張壁38が膨張材48を含む場合、膨張装置206は、加熱要素、加熱コイル、熱風アプリケータ、高周波放射発生器、紫外線アプリケータ、化学反応アプリケータ、圧力機構、または膨張材を膨張させるための他の適切な装置を含むことができる。図14Aおよび図14Bに示されるようないくつかの実施形態では、膨張機構206は、内部キャビティ138に製品を挿入する前に膨張可能要素を膨張させるように位置して構成される。他の実施形態では、膨張機構206は、内部キャビティ138に製品を挿入するのに続いて膨張可能要素を膨張するように位置して構成される。さらに他の実施形態では、膨張機構206は、内部キャビティ138への製品の挿入中に膨張可能要素を膨張するように位置して構成される。
図14Aに示すように、膨張装置206は、膨張壁38を袋詰め機構208に送り出すために袋詰め機構208の上流に位置する。袋詰め機構208は、袋形成体をシールし、(分離器として作用して)後続の袋形成体から分離し、個々の袋を形成するように構成される。
他の実施形態では、膨張装置206は、袋製造工程中の他の時点で膨張壁38の壁を膨張させるために、袋詰め機構208で、または袋詰め機構208の下流に配置される。図14Bに示されるようないくつかの実施形態では、印刷アセンブリ210が、1つまたは複数の画像および/または1つまたは複数のデータ/情報の一部を膨張壁38に印刷するために使用されてもよい。
図14Bに示すように、膨張機構206は、1つまたは複数の製品の挿入のために、袋開口部136を開く前に膨張要素を膨張させるように構成されている。他の実施形態では、膨張機構206は、1つまたは複数の製品の挿入のために、袋開口部136を開くのと同時に、または開いた後に膨張要素を膨張させるように構成されている。
膨張壁38は、1つまたは複数の脆化領域134および1つまたは複数の開口部136を含み、シール工程の前に適用される。他の実施形態では、1つまたは複数の脆化領域134および/または1つまたは複数の開口部136は、シール工程の間または後に適用される。脆化領域134は、1つの包装容器を後続の包装容器から分離するために破断するように構成されている。開口部136は、包装容器形成体92の内部キャビティ138へのアクセスを可能にするように構成および配置され、機械的なフィンガー202および/または吸引カップ212によって開かれ得る。加圧された空気は、包装容器形成体92の開口部136を開くことを補助するために使用することができる。
フィンガー202は、包装容器開口部136の一部を挟持するように構成され、開口部136で包装容器を開放し、包装容器を所定の位置に保持するためのさらなる固定手段を提供する。袋詰め機200は、包装容器を開くのを助けるために開口部136に空気圧を加えるように構成される空気送風機214を含むことができる。開口部136は、パウチシールを含むことができる。パウチシールは、製品が挿入されると開口部136を閉じて密封するための接着剤を含むことができる。ヒートシールなどの開口部136を密閉する他の形態が、追加的または代替的に、実施され得る。開口部136が閉鎖密封されると、脆化領域134は、例えば、次の包装容器の反転、切断、溶融、または他の適当な手段によって破断することができる。
膨張壁38内の各包装容器92は、各包装容器92に加えられる引っ張り力を用いて、一連の包装容器92内の各包装容器92間に位置する脆化領域134を引き裂き、または一連の包装容器92内の2つの包装容器92を繋ぐ継目に沿って裂傷を形成するように構成される1つまた複数の切断刃を用いて分離することが可能である。いくつかの実施形態では、一連の包装容器92における各包装容器92は、一連の包装容器92における2つの包装容器92を接続するシームの一部を溶かすように構成される集束熱を使用して分離される。
ここで、図15Aおよび図15Bを参照すると、袋詰め機300は、膨張壁38を、1つまたは複数の完成した包装容器に変換し、およびシールするように構成されている。膨張壁38は、バッグハンドラを介して、膨張していない高密度構成で、袋詰め機300に供給される。膨張壁38は、ロール構成84にすることができる。バッグハンドラは、膨張壁38を袋詰め装置300に沿って移動させるために構成されたバッグムーバを含むことができる。他の実施形態では、膨張壁38は、例えば、ファンフォールド構成85のような1つまたは複数の他の膨張していない高密度構成であってもよい。
袋詰め機300に供給されると、膨張壁38は、膨張壁38の膨張可能要素を膨張するように構成される膨張装置206を通過する。いくつかの実施形態によれば、膨張壁38は、1つまたは複数のヒンジ線166、178を含み、これらのヒンジ線166、178は、膨張されていない、または膨張材をほとんど含まない、もしくは膨張材を含まない膨張壁38のセクション304を含み、膨張壁38の折り畳みを容易にする自然なヒンジを形成している。いくつかの実施形態では、膨張壁38の線は、膨張材48を含まないままにして、自然のヒンジ線または膨張材48が膨張している他の領域よりも容易に曲げられる領域を形成することが可能である。いくつかの実施形態では、膨張中または膨張後に膨張材48に圧力が加えられ、他の領域よりも容易に曲げられるヒンジ線または領域55をセクション304において形成する。
膨張した膨張壁38は、膨張壁38の長手方向端部が互いに接触するように膨張壁38を折り畳むように構成される折り畳み装置/バッグフォルダ306を通して供給されるように進む。折り畳み装置306は、膨張壁38をC折り形成に折り畳むように構成される1つまたは複数の折り畳みバー308を含んでもよい。折り畳み装置306は、ヒンジ領域178に沿って、または1つまたは複数の他のセクションで膨張壁38を折り畳むことができる。折り畳み装置306は、折り畳まれた膨張壁38が内部キャビティ312を形成するように膨張壁38を揃えるように構成されるクロスバー310をさらに含んでもよい。折り畳まれると、一連の保持機構(例えば、フィンガー314)が膨張壁38を開いた状態に保持し、1つまたは複数の製品を内部キャビティ312に入れることができるようにする。図15Bでは、ウェブは垂直に配置され、一方、製品は水平に内部キャビティ312に配置され、開口部は膨張壁の長手方向に対して横方向である。他の実施形態では、膨張壁は、水平に、または別の適切な角度で(例えば、内部キャビティ312への開口部が上向きになるように)配置され得る。
製品が内部キャビティ312に入れられると、膨張壁38は、膨張壁38の長手方向シールおよび横方向シールをシールするように構成されるシール機構316に供給される。シール機構316は、熱、圧力、および/またはシールを設定する他の適切な手段を適用するように構成され得る。いくつかの実施形態では、シール機構316は、シールのために袋詰め機300を通してウェブを引っ張るように構成されている。シールされると、膨張壁38は、形成され、かつシールされた袋302に変換される。いくつかの実施形態によれば、袋詰め機300は、膨張壁38から包装容器92を分離するように構成される分離機構318を含む。いくつかの実施形態では、分離機構318は、完成した袋320を引っ張り、脆化領域134に沿って後続の袋から完成した袋320を引き裂くように構成される。いくつかの実施形態では、分離機構318は、ブレードまたは熱を介した切断を介して袋320を分離するように構成されている。いくつかの実施形態では、分離機構318は、他の適切な分離手段を組み込んでいてもよい。いくつかの実施形態によれば、分離機構318は、シール機構316が後続の袋をシールできるように、袋302を所定の位置に保持するように構成されている。
いくつかの実施形態では、袋詰め機は、既に膨張した膨張壁38供給材料を加工してもよく、または包装製品の製造前、製造中、もしくは製造後に材料を膨張させる膨張装置を含んでもよい。いくつかの実施形態では、袋詰め機は、ストック膨張壁38供給材料ではなく、個々のメーラーまたは袋を処理するように構成されてもよい。
本開示は、さまざまな態様の例示として意図される本願に記載された特定の実施例の観点から限定されるものではない。当業者には明らかなように、その精神および範囲から逸脱することなく、多くの変形例および実施例を行うことができる。本明細書に列挙したものに加えて、本開示の範囲内の機能的に等価な方法および装置は、前述の説明から当業者には明らかである。そのような変形例および実施例は、添付の特許請求の範囲の範囲に入ることを意図している。本開示は、添付の請求項の条件によってのみ、そのような請求項が権利を有する完全な均等物の範囲とともに、制限されることになる。また、本明細書で使用される用語は、特定の実施例を説明するためだけのものであり、限定することを意図していないことが理解される。
本明細書における実質的に任意の複数および/または単数の用語の使用に関して、当業者は、文脈および/または用途に適切であるように、複数から単数および/または単数から複数に変換することが可能である。さまざまな単数/複数の並べ換えは、明瞭化のために本明細書に明示的に記載されることがある。
[CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION]
本願は、「METHOD OF MAKING AN EXPANDABLE WEB」と題する2020年7月31日に出願された米国仮特許出願第62/706,110号に対する優先権を主張するものである。膨張可能なウェブを有する保護包装を製造する好適なシステムおよび方法は、「PACKAGING WITH SEALING MATERIALS HAVING DIFFERENT SEALING CONDITIONS」と題する2021年7月1日に出願された米国特許出願第17/365,548号、「BAGGER WITH PADDING EXPANSION」と題する2021年7月1日に出願された米国特許出願第17/365,892号に開示され、および「USER-EXPANDABLE PACKAGE」と題する2021年7月1日に出願された米国特許出願第17/365,854号に開示され、その内容の全ては、参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、図1~図3に示すように、膨張可能壁66内の膨張要素58は、膨張装置82によって活性化されて膨張材48の膨張を引き起こし、これによりマトリックス52を発泡および膨張させて膨張壁36を生成する。膨張装置82は、熱的および/または機械的および/または化学的活性化を提供することができ、および/または膨張要素58を活性化するための他の適切な開始特性を提供することができる。例えば、膨張装置82は、熱、圧力、撹拌、化学反応、および/または他の適切な膨張活性化剤のうちの1つまたは複数を提供することができる。
図5および図6に示されるように、膨張壁は、包装形成装置90によって包装88にさらに加工することができる。いくつかの実施形態では、包装は、図5に見られるように、膨張壁36から作られて、パッド付き容器またはパッド付きメーラー88のような膨張された包装体を生成することができる。いくつかの実施形態では、包装体は、図6に見られるように、膨張可能壁66から作ることができる。包装体が膨張可能壁66から作られる場合、包装体は高密度構成92になり、膨張装置82を使用して膨張させてパッド付きメーラー88などの膨張された包装体を形成する前に、効率的に保管または輸送することが可能である。
第1のプライ32および第2のプライ34が接合された後、1つまたは複数の外部シール材料が膨張壁38の外側に塗布され、1つまたは複数の外部シール108、110(図Aにさらに詳細に示される)が形成される。1つまたは複数の長手方向シール108が、長手方向シール塗布器114を用いて、膨張壁38の外側長手方向端部112に塗布され、1つまたは複数の横方向シール110、116が、横方向シール塗布器118を用いて、1つまたは複数の縦方向シール108の間に塗布される。次に、膨張壁38は、方向120において、膨張壁38を折り畳む折り畳み装置122を通して供給される。

Claims (36)

  1. 第1のプライにマトリックスを塗布し、
    前記マトリックスの表面に膨張要素を塗布し、
    前記マトリックスおよび前記膨張要素を閉じ込めるために、前記第1のプライの上に第2のプライを被せ、
    活性化されると膨張し、膨張した状態で固化するように構成される膨張材を提供するために、塗布された前記膨張要素を、塗布された前記マトリックスに取り込む、ことを含む、膨張壁を製造する方法。
  2. 前記膨張した状態の前記膨張材は、前記第1のプライと前記第2のプライとの間にパッドを提供するように構成される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記膨張要素は、前記膨張材の前記膨張を提供するために、前記活性化時に前記マトリックスを膨張するように選択され、前記マトリックスは、前記膨張材の前記固化を提供するために、前記活性化時に固化するように選択される、請求項1に記載の方法。
  4. 前記膨張要素を前記マトリックスに取り込むことは、前記第1および第2のプライを一緒に圧搾して前記膨張要素を前記マトリックスに押し込むことを含み、活性化されると、前記膨張要素が前記マトリックスを膨張し、それによって前記第1のプライと前記第2のプライとの間の間隔を増加させる、請求項1に記載の方法。
  5. 前記膨張要素は、前記マトリックスの表面への塗布時に前記マトリックスの前記表面に付着する微粒子を含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記マトリックスの前記表面への前記微粒子の塗布の間に、前記マトリックスに付着しなかった前記微粒子を回収し、
    その表面上に回収された前記微粒子を有する第1のプライの上の追加のマトリックスを提供するために、回収された前記微粒子を追加のマトリックスの前記表面に再塗布する、ことをさらに含み、
    前記プライは、前記追加の接着剤および再塗布された微粒子について圧搾される、請求項5に記載の方法。
  7. 前記微粒子の回収は、前記第1のプライまたはその表面上に膨張要素を有する前記マトリックスを損傷することなく、微粒子を吸い上げるのに十分な強度である真空装置を含む、請求項6に記載の方法。
  8. 前記膨張要素の塗布は、前記第1のプライおよび前記マトリックスの前記概ねの方向にランダムに分散して前記膨張要素を吹き付ける塗布装置を含む、請求項1に記載の方法。
  9. 前記膨張要素は、前記マトリックスが前記第1のプライに塗布される前に、前記マトリックスに塗布される、請求項1に記載の方法。
  10. 前記膨張要素は、活性化されると気体が微小球から放出される材料を含む複数の微小球を含む、請求項1に記載の方法。
  11. 前記マトリックスが流体である、請求項1に記載の方法。
  12. 膨張した壁を形成するために、前記膨張要素を活性化する、ことをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  13. 前記膨張要素の活性化は、放射線を照射することを含む、請求項12に記載の方法。
  14. 前記膨張要素の活性化は、化学反応によって引き起こされる、請求項12に記載の方法。
  15. 前記第1および前記第2のプライは、紙を含む、請求項1に記載の方法。
  16. 折り線の反対側に前記第1および第2のプライを画定するために、シート材の単一のウェブを前記折り線に沿って折り畳む、ことをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  17. 前記第1および第2のプライは、シート材料の単一のウェブの別々のシートから形成される、請求項1に記載の方法。
  18. 前記マトリックスが、デンプンベースの接着剤である、請求項1に記載の方法。
  19. 前記第1および第2のプライは、前記第2のプライが前記第1のプライの上に被せられるときに揃う長手方向端部を含む、請求項1に記載の方法。
  20. 前記第2のプライが膨張壁を形成するために被せられ、前記方法は、前記膨張壁を密な供給構成に形成すること、をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  21. 前記膨張壁の形成は、塗布された前記膨張材の取り込むことを引き起こす、請求項20に記載の方法。
  22. 前記膨張壁の形成は、前記膨張壁の供給を提供するために、前記膨張壁をロール状に、またはファンフォールド状にすることを含む、請求項21に記載の方法。
  23. 前記第1および第2のプライの一方または両方を横方向に横切って延在し、前記プライの一部を互いに分離することを容易にするように構成される脆化領域を形成する、ことをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  24. 前記第2のプライが膨張壁を形成するために被せられ、前記方法は、
    前記膨張壁の第1の側を前記膨張壁の第2の側に対して配置するために、前記膨張壁を折り線に沿って折り畳み、
    前記第1の側と前記第2の側との間に包装されるべき物品を受け入れるように構成される内部キャビティを画定するように、前記膨張壁の前記第1の側を前記膨張壁の前記第2の側にシールする、ことをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  25. 前記膨張要素を活性化し、前記内部キャビティを含むパッド付き容器を形成する、ことをさらに含む、請求項24に記載の方法。
  26. 前記膨張要素は、塗布されたマトリックスの前記表面に塗布される、請求項1に記載の方法。
  27. 前記マトリックスを塗布することは、前記マトリックスを吐出することを含み、
    前記膨張要素を塗布することは、前記マトリックスがその表面上に前記膨張要素を有して前記第1のプライに塗布されるように、吐出された前記マトリックスが前記第1のプライに向かって移動しているときに、吐出された前記マトリックスの前記表面に前記膨張要素を塗布するために前記膨張要素を吐出することを含む、請求項1に記載の方法。
  28. 前記マトリックスは、前記第1のプライに向かう軌道において前記マトリックスを排出することにより吐出され、
    前記膨張要素は、前記マトリックスが前記軌道に沿って移動しているときに、排出された前記マトリックスに塗布される、請求項27に記載の方法。
  29. 第1のプライにマトリックスを塗布し、
    塗布された前記マトリックスの表面に膨張要素を塗布し、
    前記マトリックスおよび前記膨張要素を間に閉じ込めるように、前記第1のプライの上に第2のプライを被せる、ことを含み、
    前記マトリックスは、膨張後、膨張した前記マトリックスが固化して、前記第1のプライと前記第2のプライとの間にパッドを提供するように選択される、膨張壁ウェブの製造方法。
  30. 前記膨張要素が移動する前記プライの上に塗布された前記マトリックスに塗布されるように、装置を用いて、塗布された前記マトリックスを有する前記第1のプライを移動させる、ことをさらに含む、請求項29に記載の方法。
  31. 塗布された前記マトリックスに塗布された前記膨張要素を取り込む、ことをさらに含む、請求項29に記載の方法。
  32. 前記膨張要素を活性化し、膨張壁ウェブを形成する、ことをさらに含む、請求項29に記載の方法。
  33. 膨張壁ウェブを製造する装置であって、前記装置は、
    第1のプライにマトリックスを塗布するマトリックス塗布器と、
    前記マトリックスの前記表面に膨張要素を塗布する膨張要素塗布器と、
    前記膨張要素の活性化により前記マトリックスが膨張し、膨張した状態で固化するように、塗布された前記膨張要素を前記マトリックスに取り込むための取り込み装置と、を含む、装置。
  34. 前記膨張要素を活性化し、前記膨張材の膨張を引き起こす膨張活性化装置、をさらに含む、請求項33に記載の装置。
  35. 第1のプライと、
    前記第1のプライに塗布される膨張材と、を含み、
    前記膨張材は、マトリックスおよび前記マトリックスの前記表面に塗布される膨張要素を含み、前記マトリックスの前記内部に膨張要素が実質的に存在せず、前記膨張要素が前記膨張材を膨張し、膨張した状態で固化する、膨張壁アセンブリ。
  36. 前記膨張部材を間に閉じ込めるように、前記第1のプライの上に第2のプライ、をさらに含む、請求項35に記載の膨張壁。
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