JP6422578B2 - 拡張梱包製品を形成するためにスリットシート材を拡張するための装置及び方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

［発明の分野］
本発明は、概して、プレスリットシート材を拡張することにより梱包材を製造するための方法及び装置に関する。
［背景］
ある場所から別の場所へ物品を出荷するとき、その物品は、通常、その物品周辺の空隙を埋めるため、及び出荷作業中に物品を緩衝するために保護梱包材とともに容器に入れられる。拡張スリットシート紙梱包材は、生分解性であり、再生可能資源からなる環境に配慮した梱包材であり、かつ、物品を包装する緩衝材及び梱包用の空隙充填材として有用である。本明細書で使用する拡張という用語は、三次元拡張、つまり体積の膨張を指す。材料は、幅で縮小する一方で長さ及び厚さで拡張し、体積ではおよそ２０倍増加する。スリットシート紙がスリット方向を横断する方向に引っ張られると、シートの厚さが増加する。このスリットシート紙梱包材の伸び及び厚さの増加を拡張と言う。

スリットシート紙梱包材は、通常、連続配列で紙に切り込まれたスリットを有する耐久性に優れた紙を含む。スリットシート紙梱包材の厚さは、スリット方向を横断する方向に引っ張られると、その元の厚みに対して一桁以上増加できる。このように厚さが増すことで、拡張材が物品のための保護緩衝包装材として機能することが可能となる。スリットシート紙梱包材及びその製造は、米国特許第５，６６７，８７１号及び米国特許第５，６８８，５７８号に詳細に記載されており、これらの開示は、参照によってそれらの全体が本明細書に援用される。

拡張スリットシート梱包材で形成された緩衝包装材は、拡張材の層の間に、セパレータシートとして作用する軽量なティッシュペーパを含んでもよい。ティッシュペーパは、拡張紙の開口が入れ子になったり、不必要に連結することを防止する。
［概要］
本発明は、詰まりによる故障時間が低減され、始動時の装填が改善された、拡張スリットシート梱包材を変換及び分配するための改良された装置を提供する。

より具体的には、スリットシートストック材を拡張ダンネージ製品に変換するための例示的な装置は、ハウジングと、ハウジング内で前記シート材の経路に亘って幅方向に延在する一対のローラと、前記経路の幅に亘って横方向に離間された複数の位置で前記一対のローラの上流側から前記一対のローラの下流側に延在する複数の案内ストリップとを含む。

案内ストリップは、ローラ間及びローラ周りでシート材を案内するが、ローラの下流で背圧がシート材に印加されても、シート材がローラに巻き付いたりもしくはローラを迂回することで詰まりが発生することを防止する。

本発明の実施形態は、以下の１つまたは複数の追加の特徴を含んでもよい。例えば、ローラは、経路の幅に亘って横方向に離間された複数の溝を有してもよく、前記案内ストリップは、それぞれの溝に受け入れられてもよい。

案内ストリップは、一対のローラのうちの一方または両方に亘って取り付けられてもよく、ローラ間でシート材を案内し、シート材がいずれかのローラを迂回することを防止してもよい。

複数の案内ストリップは、一対のローラのうちの少なくとも一方に亘って取り付けられてもよい。
案内ストリップは、厚さ寸法よりも大きい幅寸法を有してもよく、幅方向は、シート材の経路の幅と平行に配置されてもよい。

案内ストリップは、鋼から作られてもよい。
ローラは伸張ローラであってもよく、装置は、さらに、伸張ローラの上流の一対の駆動ローラと、駆動ローラと伸張ローラとの間を通過するシート材を引っ張るように駆動ローラの周辺速度が伸張ローラの周辺速度よりも小さくなるように駆動ローラと伸張ローラとに接続されたモータとを含んでもよい。

複数の案内ストリップが、経路の幅に亘って横方向に離間された複数の位置で一対の駆動ローラの上流側から一対の駆動ローラの下流側に延在してもよい。
駆動ローラの案内ストリップは、伸張ローラの案内ストリップと類似または同一に構成されてもよい。

一対の駆動ローラのうちの少なくとも一方は、経路の幅に亘って横方向に離間された複数の溝を有してもよく、駆動ローラのための案内ストリップは、複数の溝のそれぞれに受け入れられてもよい。

ローラは、各ローラの少なくとも１つに沿って把持材を有さない領域から間欠的に離間された把持材を有する領域を有してもよく、各案内ストリップは、把持材を有さない各領域を横切って延在してもよい。

駆動ローラのための案内ストリップは、一対の駆動ローラのうちの一方の最大外径の２倍を超えた分だけ一対の駆動ローラのうちの少なくとも一方を越えて下流に延在してもよい。

ハウジングは、さらに、ローラのうちの少なくとも１つへ（もしくは、ローラのうちの少なくとも１つから）のシート材のための入口（または、出口）経路を画定するシュラウド部材を含んでもよい。案内ストリップは、ハウジングまたは各シュラウド部材に取り付けられてもよい。

各案内ストリップは、進路の幅に亘って横方向に延在するように構成されたクロスバーによって一端で接続されてもよい。
案内ストリップ及びクロスバーは、単一の案内部材を形成してもよい。

クロスバーは、伸張ローラ及び駆動ローラのうちの一方または両方の上流側に配置されてもよく、各案内ストリップは、各伸張ローラまたは駆動ローラの下流側に向かって延在してもよい。

クロスバーは、ハウジングまたは各シュラウド部材に取付可能であってもよい。
各案内ストリップは、経路の幅に亘って横方向に延在するように構成された第２のクロスバーによって反対側端で接続されてもよい。

各案内ストリップと各クロスバーとが単一の案内部材を形成してもよい。複数の案内ストリップの間の複数の横方向の間隔は、伸張ローラまたは駆動ローラの各部を受けるための案内部材における複数の開口を画定してもよい。

案内部材は、一対のローラのうちの一方の上流側及び下流側の少なくとも一部と境界をなし、案内部材の上流側の少なくとも一部がシート材に直行した平面に沿って延在し、かつ、案内部材の下流側の少なくとも一部がシート材に直行した平面に沿って延在する。

案内部材は、一対の駆動ローラのうちの一方の上流側から一対の伸張ローラのうちの一方の下流側に延在する案内面を画定してもよい。
本発明の前述の及び他の特徴事項は、以下で詳述され、特に、特許請求の範囲及び本発明の１つ以上の例示的実施形態を詳細に説明する以下の説明、及び添付の図面にて指摘される。しかしながら、これら実施形態は、本発明の原理を採用可能な様々な態様のうちのいくつかにすぎない。本発明の他の目的、利点、及び特徴は、図面と併せて検討したときに、本発明の以下の詳細な記載から明確になるであろう。

本開示の利点は、明細書と図面とを参照すれば、より明らかになるであろう。
スリットシートストック材を本発明によって提供される拡張ダンネージ製品に変換するための例示的な装置の模式図である。 図１の装置の一部の拡大図である。 図２の線３−３に沿って見た断面図である。 スリットシートストック材を本発明によって提供される拡張ダンネージ製品に変換するための他の例示的な装置の下流側の端面図である。 図４の装置の模式的な側面図である。 例示的なガイド部材の斜視図である。 スリットシートストック材を拡張ダンネージ製品に変換するための他の例示的な装置であって、ガイド部材を含み、かつ、内部部品を示すためにハウジングの一部が除去された装置の斜視側面図である。 図６Ｂの装置の上流端の一部の拡大斜視図である。 図６Ｃの装置の上流端の一部の拡大斜視図であって、ガイド部材の取付を示す拡大斜視図である。 図６Ｂの装置の下流端の一部の拡大斜視図である。 図６Ｂの装置の一部の下流端部の斜視図である。 図６Ｂの装置の一部の上端部の斜視図である。 上側ローラ及び下側ローラのそれぞれに亘って延在する２つの他の例示的なガイド部材の斜視図である。 他のガイド部材の斜視図である。 スリットシートストック材を拡張ダンネージ製品に変換するための他の例示的な装置であって、ガイド部材を含み、かつ、内部部品を示すためにハウジングの一部が除去された装置の模式的側面図であり。 図９の例示的な装置の斜視側面図である。 図９の装置の下流端の一部の拡大斜視図である。 図１１の装置の下流端の斜視端面図である。 図９の装置の下流端の端面図である。 図９の装置の上流端の一部の斜視端面図である。 図９の装置の上流端の端面図である。 異なるガイド部材の構成を用いる図９の装置であって、内部部品を示すためにハウジングの一部が除去された装置の模式的側面図である。 図１６の装置の一部の拡大斜視端面図である。 ダンネージ製品のスリットシートストック材とセパレータシートとの組合せの拡張の模式的斜視図である。 拡張シートとセパレータシートとの組合せの重なり合う層の側面図である。 セパレータシートと組み合わされた、反対の斜面を有する２枚の拡張紙の側面図である。 ダンネージ製品に関連して使われる旗折を実施する拡張シートとセパレータとの組合せの正面図である。 図２１の連続した旗折りの別の正面図である。

［詳細な説明］
本発明は、一巻きの非拡張スリットシート材から拡張スリットシート梱包材を製造するための改良された装置であって、詰まりが軽減されることにより稼動停止時間が減少し、また、保守が少なくなり、また、効率が向上し、また、スリットシート梱包材の供給部の装置への搭載性が向上した、装置を提供する。

次に詳細は各図面を参照すると、図１〜３は、例えばクラフト紙などの一般的な紙である非拡張スリットシート材１６のロール１４から拡張スリットシート梱包材１２を製造するための例示的な拡張機または拡張装置１０を模式的に図示する。装置１０は、一対の駆動ローラ２２と、駆動ローラ２２の下流に間隔をあけて配置された一対の拡張（または伸張）ローラ２４とを収容するハウジング２０を含む。拡張可能スリットシート材１６は、拡張可能材料供給部３０から延在し、駆動ローラ２２と拡張ローラ２４との間で下流方向に移動する。駆動ローラ２２及び拡張ローラ２４は、長さと厚さとが増加し、幅が減少した拡張フォーム１２となるように拡張可能材料１６を協働して引っ張る。スリットシート材が駆動ローラ２２から拡張ローラ２４へと下流方向２６に装置１０を移動するように、上流及び下流方向は、スリットシート材の経路に関連しており、上流方向は下流方向２６の反対である。

装置１０はまた、（例えば、非拡張シート材の図示されたロール１４などの）非拡張シート材１６の供給部３０、または駆動ローラ２２の上流のこのような供給部３０のための支持部を含んでもよい。さらに、装置１０は、セパレータシート３４として使用されるシート材の供給部３２、または拡張ローラ２４の上流のそのような供給部のための支持部を含んでもよい。例示的なシート材の供給部３０または３２は、軸が挿入された中空コアの周囲にロール状に巻かれたシート材を含む。軸は、シート材がロールから引き出されるとロールが回転できるように、別のスタンドまたはハウジング２０の一部に支持され得る。ハウジング２０は、単一の一体化構造であってもよいし、もしくは複数の別部品から形成されてもよいが、駆動ローラ２２と伸張ローラ２４との間でのシート材の経路を囲む。

駆動ローラ２２及び拡張ローラ２４は、スリットシート材１６が下流へ移動するときのスリットシート材１６の略平坦な経路に亘って横方向、かつ経路に対して略平行に延在する（例えば、拡張ローラ軸４０及び４２などの）それぞれの軸を中心に回転する。駆動ローラ２２は、比較的薄い非拡張スリットシート材１６と係合するために近接して離間された上側駆動ローラ４４と下側駆動ローラ４６とを含む。拡張ローラ２４は、駆動ローラ２２から離間され、上側拡張ローラ５０と下側拡張ローラ５２とを含む。拡張ローラ５０及び５２は、一般的に、駆動ローラ４４及び４６よりもさらに互いから離間され、拡張シート材１２の増厚を構成する開放セルを壊すことなく比較的より厚い拡張スリットシート材１２と係合する。

伸張ローラ２４が駆動ローラ２２から離間していることで、拡張可能スリットシート材１６が拡張するに応じて拡張可能スリットシート材１６の真ん中にバインディングが生成される。これは、明らかに、厚さ及び長さの拡張と同時に発生するシートの幅方向の縮小に起因している。駆動ローラ２２と伸張ローラ２４との距離は、非拡張シート材１６の幅に比例して変化し得る。これは、伸張ローラ５０と５２とを離間するもう１つの理由である。伸張ローラ５０と５２との間の比較的広い間隙により、破断することなく幅方向の収縮が可能となり得る。

モータ５４は、下側駆動ローラ４６及び下側拡張ローラ５２を、各駆動ベルト６０及び６２と、異なるサイズのプーリーとを介して駆動して、駆動ローラ２２と拡張ローラ２４との間の所望の速度差をもたらす。拡張ローラ２４は、駆動ローラ２２の実効周回転速度よりも速い実効周回転速度を有する。その結果、駆動ローラ２２が回転することにより、スリットシート材１６をハウジング２０内に引き込み、拡張ローラ２４がより速く回転することにより、拡張可能材料が長さ及び厚さにおいて拡張する。

このように、下流側拡張ローラ２４の速度を上流側駆動ローラ２２の回転速度より速くすることにより、拡張可能スリットシート材１６が拡張フォーム１２へと引っ張られる。駆動ローラ２２と伸張ローラ２４との間の張力は、スリットシート材１６を開くまたは拡張するのに十分でなければならないが、シート材を引き裂くほど十分であってはならない。下流側拡張ローラ２４の回転速度に対して上流側駆動ローラ２２の回転速度が遅いことで、スリットシート材が拡張する。したがって、拡張ローラ２４は、拡張スリットシート材１２を破断せず、拡張材料１２の滑り及び縮小を最小限に抑えながら、拡張スリットシート材１２に係合し、かつ拡張スリットシート材１２を前進させることができなければならない。

拡張ローラ５０及び５２のうちの少なくとも一方は、その表面が把持材で形成されているか、もしくは把持材を有し、粗砕を最小限に抑え、もしくは粗砕を発生させること無く、拡張スリットシート材１２に係合する。駆動ローラ２２はまた、非開放スリットシート１６を破断することなく把持し、非拡張スリットシート材１６を供給部３０から引き出し、拡張ローラ２４と協働して伸張ローラ２４と駆動ローラ２２との速度差を利用して非開放スリットシート材１６を引っ張って開放しなければならない。例示的な把持材は、一対のローラの少なくとも１つのローラの表面から延在するゴム、またはポリマー、または複数の毛を含み得る。例示的な毛は、面ファスナーで使用されるフックと同様である。それぞれの毛は、外端にフックを有し、フックの返し部が拡張ローラ２４の回転中にシート材のスリットと係合するように配向されている。拡張ローラ５０及び５２は、スリット材１２が拡張されたときに、各ローラ５０及び５２の毛の遠位端がスリット材１２の開口内に延在するように、一定の距離で離間されてもよい。

駆動ローラ２２はまた、例えばポリ塩化ビニルなどのような熱収縮性ポリマーからなる収縮チューブ状材などの摩擦材で覆われてもよい。あるいは、ラバースプレーやペイント塗料を使用できる。さらに、ビニルテープで被覆されたローラ及びゴムローラを使用できる。紙への損傷を回避しなければならないことを除いて、ローラの摩擦被覆によって発生する摩耗量に理論的上限は存在しない。研磨被覆は、紙上での研磨材の動きにより紙の傷や塵を生成しやすい。よって、研磨表面は、一般的に、避けられるべきである。

拡張ローラ２４は、シート材が駆動ローラ２２を通過するときのシート材の速度より速い移動速度を与えられるように、スリットシート材を把持し引っ張ることができなければならない。これは、拡張シート材１２の開放セルが潰れずに、拡張シート１２が拡張ローラ２４の間を通過できるようにする必要性と矛盾する。

これらの矛盾する目標に対処する１つの方法は、ローラ５０または５２の長さに沿って（シート材の経路の幅に亘って、拡張ローラ５０及び５２それぞれの軸４０及び４２に略平行に）離間した位置にだけ把持材を有する伸張ローラ２４を提供することである。把持材は、一般的に、対向する上側拡張ローラ５０及び下側拡張ローラ５２上の同じ位置に備えられ、拡張ローラ５０と拡張ローラ５２との間で拡張シート材１２との係合を容易にする。しかし、各ローラ上のこれら領域は、代替的には、互いから部分的にオフセットされてもよい。

例示的実施形態で示すように、拡張ローラ５０及び５２に亘って把持材を有する領域７０と把持材を有さない領域７２とが存在するように拡張ローラが間欠パターンの把持材で覆われている場合、拡張シート材１２の粗砕が低減または解消される。把持材は、ローラの長さに沿った（拡張ローラ５０または５２それぞれの軸４０または４２に平行な）間欠領域に塗布されてもよく、あるいは、把持材を有さない領域７２は、各ローラ５０または５２の表面に形成された溝または凹部によって形成されてもよい。拡張ローラ２４のこれら領域７０及び７２は僅かにオフセットすることで、ローラ５０または５２のうちの一方の把持材領域７０の一部だけがローラ５２または５０のうちの他方の把持材領域７０の一部だけとかみ合ってもよい。これにより、粗砕を最小限に抑えつつ、間欠構造の把持効果が最大限に高まる。本質的に、拡張シート材１２は、把持材領域７０が限定的にかみ合うことにより、間欠領域で把持される。

拡張シート材が干渉を受けずにハウジングから自由に抜け出ないようにしながら背圧が拡張シート材１２に付与されると、拡張シート材１２及びセパレータシート３４のうちの一方または両方が、拡張ローラ２４の下流側に抗して上流方向に押されたりもしくは重なったりし、シート材が上側伸張ローラ５０及び下側伸張ローラ５２のうちの一方または両方に巻き付き易くなる。この結果、詰まり状況が発生し、解消するには運転者または他の作業者の注意が必要となる。この稼働停止時間中には製造が止まる。詰まりは解消される必要があり、かつ、拡張シート材の一部は、ローラに巻き付くことで押しつぶされ、廃棄される必要があり得る。

また、１枚の新しい非拡張スリットシート材１６を駆動ローラ２２を介して搬送する際、非拡張スリットシート材１６の先端が駆動ローラ２２内で重なったりもしくは詰まったりする可能性がある。さらに、下流側拡張ローラ２４に搬送されている非拡張スリットシート材１６の先端は、ハウジング２０の一部に引っかかることで拡張ローラ２４を通過することを妨げられ、拡張ローラ２４の下または上に延在する。よって、適切に拡張される前に詰まりが発生したりもしくはシート材が無駄になったりする。例えば、スリットシート材１６を装置１０から取り外そうとするとき、もしくは存在する詰まりを各ローラ２２、２４から取り除こうとするときなどでは、スリットシート材１６の方向が逆であるため、駆動ローラ２２または拡張ローラ２４のいずれか一方で詰まりが発生するという問題が生じ得る。

伸張ローラ２４がそれらの機能を発揮する性能を損なわずにこれらの問題を解決するために、本発明は、図２〜４に示されるように、シート材の経路の幅に亘って横に離間された位置にて（各拡張ローラ５０または５２の軸４０または４２に沿って）使用される複数の連続案内ストリップ９０を提供する。例えば、これらの案内ストリップ９０は、伸張ローラ５０及び５２の、例えば図示された凹部または溝部などの、拡張シート材１２の搬送にあまり貢献しない把持材の無い領域７２内で、伸張ローラ２４の上流側から伸張ローラ２４の下流側に延在してもよい。その結果、案内ストリップ９０は、伸張ローラ２４の作動を損なわない。好ましくは、複数の案内ストリップ９０は、上側伸張ローラ５０及び下側伸張ローラ５２の各々に亘って取り付けられる。上側伸張ローラ５０の周りの案内ストリップ９０は、下側伸張ローラ５２の周りの案内ストリップ９０と位置合わせされてもよいし、オフセットされてもよい。

図５に示すように、複数の案内ストリップ９２はまた、駆動ローラ２２に設けられてもよい。駆動ローラ２２の案内ストリップ９２は、伸張ローラ２４の案内ストリップ９０と類似してまたは同一に構成されてもよい。例えば、案内ストリップ９２は、経路の幅に亘って横方向に離間された複数の位置で（各駆動ローラ４４または４６の軸に沿って）一対の駆動ローラ２２の上流側から一対の駆動ローラ２２の下流側に延在してもよい。駆動ローラ２２は、経路の幅に亘って横方向に離間された複数の溝を有してもよく、複数の案内ストリップ９２は、複数の溝にそれぞれ受け入れられてもよい。駆動ローラ２２は、駆動ローラ２２に沿って把持材を有しない領域から間欠的に横方向に離間された把持材を有する領域を有してもよく、案内ストリップ９２は、把持材を有さない領域のそれぞれに亘って延在してもよい。

案内ストリップ９２は、シート材１６を駆動ローラ２２を越えて下流側に案内するための滑らかな連続する経路を提供してもよい。シート材１６を伸張ローラ２４に向かって下流側に更に案内するために、案内ストリップ９２は、駆動ローラ２２を越えて下流側に延在してもよい。例えば、案内ストリップ９２は、例えば、駆動ローラ４４または４６の最大外径の２倍を超えて、駆動ローラ４４または４６を越えて下流側に延在してもよい。案内ストリップ９２は、特に、装置１０が垂直向きに配向される場合に、スリットシート材１６を駆動ローラ２２の下流側により適切に案内できるように、ハウジング２０の長さの半分を超えて延在する案内面９４と任意選択的に接続もしくは該案内面９４を形成してもよい。案内面９４は、案内ストリップ９２と連続していてもよいし、あるいは、案内ストリップ９２は、案内面９４に動作可能に接続されてもよい。案内面９４は、平らな連続した面であってもよいし、案内面９４は、格子状であってもよいし、間隔や溝を有してもよいし、或いは、案内ストリップ９２から方持ちされる案内面９４の質量を減らすために、例えばプラスチックなどの異なる材料から形成されてもよい。

案内ストリップ９０、９２は、例えばアルミニウムや鋼などの金属から作られてもよいし、または、例えばナイロンや他のポリマーなどのプラスチックから作られてもよい。案内ストリップ９０、９２は屈曲可能であっても堅くてもよい。特に、案内ストリップ９０、９２は、スリットシート材１６からの力が案内ストリップ９０、９２に対して印加されるときに案内ストリップ９０、９２の変形や変位を低減するのに十分な堅さであってもよい。案内ストリップ９０、９２の剛性を高めるため、案内ストリップ９０、９２は、シート材経路と直交方向に十分な厚さを有してもよい。案内ストリップ９０、９２のそれぞれの厚さは、駆動ローラ２２または伸張ローラ２４のそれぞれの溝の深さの厚さよりも小さいことが好ましいが、ローラ２２、２４が案内ストリップ９０、９２を越えて突出可能であり、かつ、シート材１６を把持できるものとする。ローラ２０または２４を過ぎたところでのスリットシート材１６の案内を向上するため、案内ストリップ９０、９２は、厚さ寸法よりも大きい横幅寸法を有してもよい。案内ストリップ９０、９２が、ワイヤ、平らなもしくは湾曲したストリップ、凸面や凹面を有する丸まったストリップ、角棒、チャネル式バー、または様々な他の形態として形成され得ることを理解すべきである。

案内ストリップ９０、９２は、ハウジング２０の一部と部分的にまたは全体的に一体に形成されてもよいし、あるいは、ハウジング２０に取り付けられてもよい。ハウジング２０は、駆動ローラ２２及び伸張ローラ２４のうちの一方または両方への（または、駆動ローラ２２及び伸張ローラ２４のうちの一方または両方からの）シート材１６のための入り口（または、出口）経路の少なくとも一部を画定するシュラウド部材９６を更に含んでもよい。案内ストリップ９０、９２は、溶接、リベット、ねじ、接着剤、または他のファスナーによって、ハウジング２０またはシュラウド部材９６に取り付けられてもよい。

案内ストリップ９０、９２は、シート材１６のための滑らかな連続した経路を提供して、上側伸張ローラ５０と下側伸張ローラ５２との間の領域内にシート材１６を案内し、また、上流側または下流側のいずれかでシート材が伸張ローラ５０または５２に巻き付くことを抑制する。その結果、新しく供給されたシート材の先端を駆動ローラ２２を介して伸張ローラ２４に確実に搬送することができ、保守や詰まり解消のための稼働停止時間が減り、伸張ローラ５０及び５２のうちの一方または両方に巻き付くことで粗砕され廃棄されるシート材も減る。これにより、装置１０の効果が著しく向上する。

図６Ａ〜６Ｇを参照すると、伸張装置のための複数の案内ストリップ１００の他の例示的実施形態が示されている。複数の案内ストリップ１００は、経路の幅に亘って横方向に離間された複数の箇所に配置され、横方向に延在するクロスバー１０２によって連結されることで、案内部材１０４を形成する。案内ストリップ１００は、上述した案内ストリップ９０、９２と同様な方法で使用されてもよい。例えば、クロスバー１０２は、伸張ローラ２４または駆動ローラ２２のうちの一方の下流側に配置されてもよく、各案内ストリップ１００は、各ローラ２２、２４の下流側から各ローラ２２、２４の上流の方に延在するように構成されてもよい。クロスバー１０２はまた、下流側に延在する案内ストリップ１００を有する各ローラ２２、２４の上流側に配置され得る。案内ストリップ１００及びクロスバー１０２は、部分的または全体的に一体に形成された単一の案内部材１０４を形成してもよい。案内部材１０４は、概ね櫛形状の構成を有してもよく、ハウジング２０、各シュラウド部材９６、または他の案内面１０５に容易に取付可能であってもよい。これにより、案内部材１０４が案内ストリップを備えない既存の装置１０の問題である詰まり発生を低減する改装キットとして好適となり得る。

図７及び図８を参照すると、伸張装置のための複数の案内ストリップ１０６の他の例示的実施形態が示されている。上述した案内ストリップ１００のように、複数の案内ストリップ１０６は、シート材経路の幅に亘って横方向に離間された複数の箇所に配置されてもよく、案内ストリップ１０６は、横方向に延在するクロスバー１０８によって両端で連結されることにより、案内部材１１０を形成してもよい。各案内ストリップ１０６及び各クロスバー１０８は、部分的または全体的に一体に形成された単一の案内部材１１０を形成してもよい。案内部材１１０は、板状の構成を有してもよいし、複数の案内ストリップ１０６の間の横方向の複数の間隔は、伸張ローラ２４または駆動ローラ２２の各部を受けるための、案内部材１１０における複数の開口を画定してもよい。このように、案内部材１１０は、各ローラ２２、２４の上流側及び下流側の少なくとも一部と境界をなしてもよい。クロスバー１０８は、案内をさらに向上し、詰まりを低減するために、シート材１６の経路に直交し、経路から離間して延在する部分を更に含んでもよい。クロスバー１０８またはガイド部材１１０は、上述するように、あらゆる好適な方法で、ハウジング２０または各シュラウド部材９６に取り付けられてもよい。

図９〜１７に示されるように、案内部材１０８は、様々な方法で各ローラ２２、２４に亘って構成されてもよい。例えば、上側伸張ローラ５０のための案内部材１０８の例示的図示に示されるように、案内部材１０８は、角度を有し、略Ｖの字状の構成を有してもよい。下側伸張ローラ５２のための案内部材１０８もまた、角度を有してもよい。下側伸張ローラ５０及び上側伸張ローラ５２のための各ガイド部材１０８は、シート材１６がローラ２４から出るときにシート材１６の伸張に適合するように、各ローラ５０、５２の下流側でシート材１６の経路から外方に離れて分岐してもよい。

図１６及び図１７にて上側駆動ローラ４４のための案内部材１０８の例示的図示に示されるように、案内部材１０８はまた、Ｕの字状またはＣの字状に構成されてもよい。下側駆動ローラ４６のための案内部材１０８の例示的図示に示されるように、案内部材１０８はまた、ローラに亘って比較的平らな板として構成されてもよい。下側及び上側駆動ローラ４４、４６のための各案内部材１０８は、駆動ローラ２２の間の非拡張シート材１６の先端を案内するために、平行であってもよく、比較的狭い間隔を画定してもよい。

案内部材１０８はまた、例えば下側駆動ローラ４６などの一対の駆動ローラ２２のうちの一方の上流側から、例えば下側伸張ローラ５２などの一対の伸張ローラ２４のうちの一方の下流側に延在する案内面１１２を画定してもよい。案内面１１２は、平らな連続面であってもよいし、案内面９４は、格子状であってもよいし、溝部や凹部を有してもよいし、シート材１６を案内するのに適した様々な他の構成を有してもよい。案内面１１２は、一端または両端で各案内部材１０８に動作可能に接続されてもよく、もしくは、案内部材１０８は、案内面１１２と一体で単一の構造を形成してもよい。

図１〜１７にて例示的に図示される案内ストリップ９０、９２、１００、及び１０６と案内部材１０４、１１０とのいずれの実施形態も、適用可能な場合は、互いに代替されてもよく、または互いに組み合わせて使用されてもよい。

図１に示されるように、伸張装置１０は、伸張ローラ２４を介して拡張シート１２と共に非スリットセパレータシート３４を搬送するか、あるいは、非スリットセパレータシートを別で搬送し、伸張ローラ２４の下流側で拡張シートと非スリットセパレータシート３４とを結合するか、のいずれかによって、コンポジット拡張梱包製品を製造するために使用され得る。ローラ２２及び２４を制動すると、所望の長さの拡張シート材１２を残りの非拡張シート材から切断するのが容易になる。あるいは、切断刃が伸張ローラの下流側に設けられて、搬送された量の拡張シート材を残りから切断してもよい。

図１８は、非拡張形態のスリット／開口の配列を有する拡張可能な材料１６の例示的な層を図示しており、シート材がスリットの方向を横断する方向に引っ張られると、スリットによりセルが開かれ、拡張梱包材１２が形成される。図１８はまた、駆動ローラ２２及び伸張ローラ２４の間でスリットシート材１６がどのように拡張されるのかを図示する。図１８の拡張工程において、非拡張スリットシート材１６だけが駆動ローラ２２を介してロール１４（図１）から搬送される。セパレータシート３４は、別のロール（図１）から取り込まれ、伸張ローラ２４だけを介して搬送される。この方法により、セパレータシート３４がスリットシート材１６を拡張する引張力にさらされることを回避できる。したがって、セパレータシート３４にいかなる種類のスリットパターンをも設ける必要が無くなる。

拡張形態に引っ張られ得る例示的なスリットシート材１６は、シート材の幅に亘る間欠的な位置で幅方向に延在するスリットを有する型抜きクラフト紙である。例示的なセパレータシート材３４は、例えばティッシュペーパなどの軽量な紙である。異なる種類の紙及び不織の繊維質シート材を、拡張シート材１２及びセパレータシート材３４を形成するのに使用してもよい。

拡張シート材１２の重なった層は入れ子になり易いので、入れ子になった複数の層の厚さは、同数の入れ子になっていない層の厚さを計測したものの合計よりも小さい。拡張シート材１２の層を互いに離して隣接するセルの入れ子が発生しないようにすることで、拡張シート１２の緩衝性を更に向上させることが可能であり、その緩衝性は、特定の用途については飛躍的である。

セパレータシートは、協働するもしくはぴったり合うスリットパターンを有していない点で拡張シートとは異なる。セパレータシートは、拡張シートのランド及び／または脚と入れ子になっていないシートととして定義されるが、むしろ、拡張シートから拡張シートの脚及び／またはランドからの衝撃を隣りの層の拡張シートの少なくともセルサイズの領域に分散する。セパレータシートにより、入れ子になったグループ内ではなく、むしろ、各脚及びランドが独立して作用するようになる。入れ子になった拡張シート層と分離した拡張シート層との混合された組合せは、特定の用途にカスタマイズされた特性を提供するのに使用され得る。

このように説明された装置１０は、包装材として直接使用されるための拡張梱包製品を製造するために使用され得る。装置１０は、非拡張スリットシート材１６の供給部３０とセパレータシート材３４の供給部３２とから最大パッケージを生み出す一方で、コンパクトで最低限のスペースを必要とする。

拡張スリットシート緩衝包装材は、輸送中の品物を保護するために使用されるプラスチック気泡梱包または他の梱包の代替となり得る。図示された緩衝包装材は、開口の配列を有する拡張シート材１２の縦長の層と、対面した関係で拡張シート材１２の層に隣接する間紙またはセパレータシート３４の縦長の層とを含む。拡張シート材１２及びセパレータシート材３４の両方は、生分解性であり、リサイクル可能であり、かつ堆肥化可能であり得る。セパレータシート３４は、通常、拡張シート材１２とセパレータシート３４との連結を防止するために拡張スリットを実質的に有していない。

スリットシート材１６は、一旦拡張されると、図１９及び図２０に示されるように、半剛体のピークまたはランドを生じる。これらピークは、弾性限界を超えない限り、力が一旦印加されて除去されると元の位置に復帰するという点で、バネと同様である。円筒形状に紙を巻いたり、もしくは拡張スリットシート材１２の層を重ねたりすることで、接着剤などを使用せずに拡張シート材１２の張力を維持できる。その理由は、重なり合った層のセルが「連結」し、ひいては、隣接する層の相対的位置を維持するからである。

図１９は、セパレータシートがどのように拡張シートの入れ子を防止するのかを側面図で図示する。拡張紙のピークはセパレータシート上にあるため、本明細書にてさらに詳細に説明するように、衝撃がセパレータシートを介して伝達される。また、図２０に示されるように、セルのランドの傾きを反転することで入れ子を低減できる。図２１及び図２２に記載されているように、拡張紙を旗状に折り曲げて包装することで、入れ子も実質的に無くすことができる。

上記に開示された複数の層の組合せを利用する旗折りが図２１及び図２２に図示される。長いストリップ状の複数の層の組合せを旗の通例的な折り方と同様に折る。角を対角線上に折り返して三角形領域を作り、三角形領域をその後折り返す。シートを繰り返し対角線上に折り返して、三角形領域を作り、所望の厚さの材料ができるまでその工程を繰り返す。セルパターンが層の間で４５度で回転されることで、拡張紙がそれ自体と接触する複数の層の組合せでの入れ子が低減される。しかしながら、セルパターンを９０度回転させると、入れ子が発生する。より堅い旗折りが望ましい場合は、少なくとも１つの側にセパレータシートを用いる複数の層の組合せの製品が使われる。これは、エキスパンダを用いて生産された複数の層の組合せを使うことで得られ得る。

複数層構造は、低コストの空隙埋め材料として特に有効性を有する。複数の層の組合せを使用することで、拡張１２及び非拡張セパレータシート３４の両方の紙の重量を低減できる。非スリットティッシュペーパと拡張スリットクラフト紙とを用いる複数の層の組合せは、空隙埋め梱包材を実現し、この梱包材は、コスト面ではスチレン及び／または発泡スチレンピーナッツとほぼ同等である一方で、より優れた性能をもたらす。さらに、環境に優しくない発砲スチロールピーナッツよりも、使用後リサイクル可能な包装材であるという環境上の利点は明らかなはずである。

要約すると、スリットシートストック材１６を拡張ダンネージ製品に変換するための装置１０は、ハウジング２０と、シート材１６の経路と交差する幅方向に延在する、ハウジング２０内の一対のローラ２２、２４と、経路の幅に亘って離間された複数の位置で一対のローラ２２、２４の上流側から一対のローラ２２、２４の下流側に延在する複数の案内ストリップ９０、９２、１００、１０６とを含む。案内ストリップ９０、９２、１００、１０６は、ローラ２２、２４の間及び周りでシート材料１６を案内するが、背圧がローラ２２、２４の下流側でシート材１６に印加されても、シート材１６がローラ２２、２４に巻き付いたり、ローラ２２、２４を迂回して、詰まりが発生するのを防止する。例示的なローラ２２、２４は、経路の幅に亘って離間された複数の溝を有し、案内ストリップ９０、９２、１００、１０６は、各溝に受け入れられる。各案内ストリップ１００、１０６は、１つ以上のクロスバー１０２、１０８によって連結されて、案内部材１０４、１１０を形成してもよい。これにより、案内ストリップ１００、１０６の剛性、取り付け、及び案内性が高められる可能性があり、詰まりの発生がさらに低減され得る。

本発明は、特定の好ましい実施形態に関して示され、説明されたが、本明細書及び添付の図面を読んで理解した際に、均等な変更及び修正を他の当業者が思いつくであろうことは明らかである。具体的には、上述の構成部品によって行われる様々な機能、及び、それらの構成部品を説明するために使用された用語（「手段」への言及も含む）は、別段に指示されていない限り、本明細書内で説明された本発明の例示的実施形態の機能を実行する開示された構造に構造的に均等でなくとも、上述した構成部品の特有の機能を実行する（つまり、機能的に均等である）あらゆる構成部品にも対応することが意図されている。さらに、本発明の特定の特徴がいくつかの実施形態のうちの１つのみに関して開示されているといえるが、そのような特徴は、任意の、または特定の用途に所望且つ有利であり得るため、他の実施形態の１つまたは複数の他の特徴と組み合わされ得る。

Claims (14)

1. スリットシートストック材を拡張ダンネージ製品に変換するための装置であって、
   前記装置は、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内で前記シート材の経路と交差する幅方向に延在する一対の伸張ローラと、
   前記経路の幅に亘って横方向に離間された複数の位置で前記一対の伸張ローラの上流側から前記一対の伸張ローラの下流側に延在する複数の案内ストリップと
   を備え、
   前記複数の案内ストリップは、前記一対の伸張ローラから前記上流側の方向及び前記下流側の方向に沿って前記経路から離間するように曲げられている、
   装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、
   前記一対の伸張ローラのうちの一方は、前記経路の前記幅に亘って横方向に離間された複数の溝を有し、
   前記複数の案内ストリップは、それぞれの溝に受け入れられている、装置。
3. 請求項１または２に記載の装置であって、
   前記一対の伸張ローラのうちの他方は、前記経路の前記幅に亘って横方向に離間された複数の溝を有し、
   前記複数の案内ストリップは、それぞれの溝に受け入れられている、装置。
4. 請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の装置であって、
   前記複数の案内ストリップは、前記一対の伸張ローラのうちの一方を横切って取り付けられ、
   前記複数の案内ストリップは、前記一対の伸張ローラのうちの他方を横切って取り付けられ、
   前記複数の案内ストリップは、前記ハウジングに取り付けられ、及び／または、
   前記複数の案内ストリップは、鋼で作製され、厚さ寸法より大きい幅寸法を有し、前記幅方向は、前記シート材の前記経路の前記幅と平行である、装置。
5. 請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の装置であって、
   前記一対の伸張ローラのうちの一方の周りの少なくとも１つの案内ストリップは、前記一対の伸張ローラのうちの他方の周りの前記複数の案内ストリップのうちの１つと位置合わせされている、及び／または、
   前記一対の伸張ローラのうちの一方の周りの少なくとも１つの案内ストリップは、前記一対の伸張ローラのうちの他方の周りの前記複数の案内ストリップのうちの１つと位置合わせされていない、装置。
6. 請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の装置であって、さらに、
   前記伸張ローラの上流の一対の駆動ローラと、
   前記駆動ローラと前記伸張ローラとの間を通過するシート材を引っ張るために、前記駆動ローラの周辺速度が前記伸張ローラの周辺速度よりも小さくなるように前記駆動ローラと前記伸張ローラとに接続されたモータと
   を備え、
   複数の案内ストリップが、前記経路の前記幅に亘って横方向に離間された複数の位置で前記一対の駆動ローラの上流側から前記一対の駆動ローラの下流側に延在している、装置。
7. 請求項６に記載の装置であって、
   前記一対の駆動ローラのうちの少なくとも一方は、前記経路の前記幅に亘って横方向に離間された複数の溝を有し、
   前記駆動ローラのための前記複数の案内ストリップは、それぞれの溝に受け入れられている、装置。
8. 請求項６または７に記載の装置であって、
   前記一対の伸張ローラと前記一対の駆動ローラとのうちの少なくとも一方は、前記伸張ローラ及び前記駆動ローラのそれぞれの少なくとも１つに沿って、把持材を有さない複数の領域と間欠的に離間された把持材を有する複数の領域を有し、
   前記複数の案内ストリップは、前記把持材を有さない複数の領域のそれぞれを横切って延在している、装置。
9. 請求項６〜８のうちのいずれか１項に記載の装置であって、
   前記駆動ローラのための前記複数の案内ストリップは、前記一対の駆動ローラのうちの一方の最大外径の２倍を超えた分だけ前記一対の駆動ローラのうちの少なくとも一方を越えて下流に延在している、装置。
10. スリットシートストック材を拡張ダンネージ製品に変換するための装置であって、
    前記装置は、
    ハウジングと、
    前記ハウジング内で前記シート材の経路と交差する幅方向に延在する一対の伸張ローラと、
    前記経路の幅に亘って横方向に離間された複数の位置で前記一対の伸張ローラの上流側から前記一対の伸張ローラの下流側に延在する複数の案内ストリップと
    を備え、
    前記各案内ストリップは、前記経路の前記幅に亘って横方向に延在するように構成されたクロスバーによって一端で接続されており、
    前記各案内ストリップ及び前記クロスバーは、単一の案内部材を形成しており、
    前記案内部材は、前記一対の伸張ローラから前記上流側の方向及び前記下流側の方向に沿って前記経路から離間するように曲げられている、
    装置。
11. 請求項１０に記載の装置であって、
    （ｉ）前記クロスバーは、前記一対の伸張ローラの上流側に位置し、前記各案内ストリップは、前記一対の伸張ローラの下流側に向かって延在していること、及び
    （ｉｉ）前記クロスバーは、前記ハウジングに取付可能であること、
    のうちの１つの特徴をさらに備える、装置。
12. 請求項１０または１１に記載の装置であって、
    前記各案内ストリップは、前記経路の前記幅に亘って横方向に延在するように構成された第２のクロスバーによって反対側端で接続されている、装置。
13. 請求項１０〜１２のうちのいずれか１項に記載の装置であって、
    前記複数の案内ストリップの間の横間隔は、前記伸張ローラの各部を受け入れるための複数の開口を前記案内部材に画定している、装置。
14. 請求項１３に記載の装置であって、
    前記案内部材は、前記一対の伸張ローラのうちの上側伸張ローラの上流側と下流側との少なくとも一部と境界をなし、
    前記案内部材の上流側の少なくとも一部は、前記シート材を横切る平面に沿って延在し、
    前記案内部材の下流側の少なくとも一部は、前記シート材を横切る平面に沿って延在している、装置。

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