JP7237591B2 - 保護包装形成装置 - Google Patents

Description

関連出願との相互参照
本出願は、２０１６年３月３０日に出願された「ヒートシーラー」という発明の名称である米国仮特許出願第６２／３１５，５１８号に関する優先権を主張し、その開示は本明細書の一部を構成するものとしてここに組み込まれる。

本開示は、包装材料に関する。より詳細には、本開示は、包装材料として使用される膨張可能な緩衝材を製造するための装置および方法に関する。

種々の膨張した緩衝材はよく知られており、種々の包装用途に使用されている。例えば、膨張した緩衝材は、発泡ピーナッツ（ｆｏａｍ ｐｅａｎｕｔｓ）、揉紙（ｃｒｕｍｐｌｅｄ ｐａｐｅｒ）、および類似製品と同様またはそれに代わる方法により、空隙充填包装として使用されることが多い。また例えば、膨張した緩衝材は、成形または押出された包装構成要素の代わりに保護包装（ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｐａｃｋａｇｉｎｇ）として使用されることが多い。一般に、膨張した緩衝材は、シールにより互いに接合された２層のフィルムから形成される。シールは、中に空気を中に取り込みながら膨張すると同時に形成され、または、膨張前に膨張可能な空洞（ｃｈａｍｂｅｒ）を有するフィルムの構成を画定すると同時に形成される。膨張可能な空洞は、空気もしくは他の気体で膨張させることができ、または膨張させた後にシールして空気または気体の放出を防止または抑制することができる。

米国特許第８１２８７７０号明細書

空洞を膨張させてシーリングする処理では、フィルムは、様々な加熱装置によりシールされる。いくつかの装置は、様々な駆動部品とともに移動する加熱要素を有する。例えば、駆動ドラムまたはベルトは、ドラムまたはベルトとともに移動する加熱要素を有する。また、加熱装置はしばしば、加熱装置が温度変化に適応できるような調整機構を有しない。このように、温度が上昇するにつれて、加熱装置の形状が変化し、加熱装置が材料をシールする方法の変化を生じさせる。このように、このシステムにおける改良が望まれている。

いくつかの実施形態によると、保護包装形成装置は、ポリメリックウェブ（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｗｅｂ）からなる、重なり層（ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ ｐｌｉｅｓ）の間に流体を向ける流体導管を有する膨張アセンブリを有する。装置はまた、下流方向にフィルムを駆動する駆動機構を有する。装置はまた、フィルム層を一緒にシールする長手方向のシールを生成する層を加熱する薄いフィルム加熱器を有するシーリング機構を有する。駆動機構は、ウェブが下流方向で層の間に流体を閉じ込める加熱アセンブリを横切って移動するようにウェブを駆動する。

いくつかの実施形態によると、加熱アセンブリは、ウェブと薄いフィルム加熱器との間に配置される低摩擦層をさらに有する。ウェブは、加熱アセンブリに対して直接係合し、加熱アセンブリの低摩擦層を横切って移動する。薄いフィルム加熱器はまた、第１の層と第２の層との間に挟まれた加熱要素を有する。第１の層、第２の層および加熱要素は、互いに結合されている。結合材料は、ポリイミドである。

いくつかの実施形態によると、薄いフィルム加熱器は、駆動機構とポリメリックウェブとに対して動作の間は固定されている。駆動機構は、加熱アセンブリに対してウェブを圧縮する第１の圧縮要素を有する。第１の圧縮要素は、回転可能である。駆動機構は、ウェブが第１の圧縮要素と第２の圧縮要素との間で圧縮されるように第１の圧縮要素に対して配置される第２の圧縮要素をさらに有する。加熱アセンブリは、ウェブが第１の圧縮要素と第２の圧縮要素とにより加熱アセンブリに対して圧縮されるウェブとともに移動するときに、ウェブに接触する。第２の圧縮要素は、第１の部分と第２の部分とを有し、加熱アセンブリは、第１の部分と第２の部分との間で少なくとも部分的に受け取られる。第１の圧縮要素と第２の圧縮要素とは、ウェブが加熱アセンブリを横切って移動するように直接駆動される。

いくつかの実施形態によると、加熱アセンブリは、熱膨張の間に加熱要素で張力を保持するように構成される。加熱要素は、波形形状を有する。一実施例では、波形形状は、正弦波である。一実施例では、波形形状は、矩形波である。

いくつかの実施形態によると、保護包装形成装置は、ポリメリックウェブからなる第１の重なり層と第２の重なり層との間に流体を向ける流体導管を有する膨張アセンブリを有する。装置はまた、下流方向にフィルムを駆動する駆動機構を有する。装置はまた、駆動機構がウェブを駆動するときに、第１のフィルム層と第２のフィルム層を一緒にシールし、その間に流体を閉じ込める長手方向のシールを生成する層を加熱する加熱要素を有するシーリング機構を有する。加熱要素は、バネ引張機構が熱膨張の間に加熱要素で張力を維持し実質的に加熱要素を横切って張力を維持するように、加熱要素の長さに沿って加熱要素の膨張を吸収するバネ引張機構を有する。

いくつかの実施形態によると、加熱要素は、加熱要素の一方の側に配置された固定接点（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｃｏｎｔａｃｔ）と、加熱要素の反対の側に配置されたバネ式接点（ｓｐｒｉｎｇ ｌｏａｄｅｄ ｃｏｎｔａｃｔ）とを有する。一実施例では、バネ式接点は、加熱要素が加熱されて膨張すると板バネが緩みを取り除き加熱要素の張力を保つように、加熱要素ハウジング内に配置され、板バネの第１の端部は固定され、板バネの第２の端部は自由に浮動して曲げられ加熱要素内に所望の張力を生成する板バネである。他の実施例では、バネ式接点は、加熱要素が加熱されて膨張すると引張バネが緩みを取り除き加熱要素の張力を保つように、加熱要素ハウジング内に配置され、引張バネの第１の端部は固定され、引張バネの第２の端部は自由に浮動して曲げられ加熱要素内に所望の張力を生成する引張バネである。

一実施形態による非膨張状態の材料のウェブの平面図である。 第１の実施形態による膨張シーリング装置の透視図である。 第１の実施形態による膨張シーリング装置のカバー有りの正面図である。 第１の実施形態による膨張シーリング装置のカバーなしの正面図である。 第１の実施形態による膨張シーリング装置の側面図である。 第２の実施形態による膨張シーリング装置の透視図である。 第２の実施形態による膨張シーリング装置のカバー有りの正面図である。 第２の実施形態による膨張シーリング装置のカバーなしの正面図である。 種々の実施形態による膨張シーリングアセンブリのカバーなしの詳細な正面図である。 種々の実施形態による膨張シーリングアセンブリの正面透視図である。 図４Ｂに示される断面Ａ－Ａに沿った加熱アセンブリの断面図である。 一実施形態による加熱アセンブリの等軸測視図である。 一実施形態による加熱アセンブリの等軸測視図である。 一実施形態による加熱アセンブリの底面図である。 一実施形態による加熱アセンブリの分解立体図である。 一実施形態による加熱アセンブリの立体分解図である。 一実施形態による加熱アセンブリの下端の正面図である。 一実施形態による加熱アセンブリの底面図である。 一実施形態による加熱アセンブリの模式図である。 一実施形態による加熱要素の模式的な平面図である。 一実施形態による図１０Ａの加熱要素アセンブリの模式的な平面図である。 一実施形態による図１０Ｂの加熱要素アセンブリの模式的な側面図である。

本開示は、非膨張状態の材料を、包装および輸送用の緩衝材および保護材として使用される膨張緩衝材に変換する保護包装、システムおよび方法に関する。

図１に示されるように、膨張可能な緩衝材のために多層の可撓性構造物１００が提供される。可撓性構造物１００は、第１の長手方向の縁部１０２と第２の長手方向の縁部１０４とを有する第１のフィルム層１０５と、第１の長手方向の縁部１０６と第２の長手方向の縁部１０８とを有する第２のフィルム層１０７とを有する。第２の層１０７は、第１の層１０５と重なってほぼ同一の広がりを有するような位置に整列される。すなわち、少なくともそれぞれの第１の長手方向の縁部１０２、１０６は互いに整列し、および／または、第２の長手方向の縁部１０４、１０８は互いに整列する。いくつかの実施形態では、層は、重なり合う領域において非膨張領域が部分的に重なってもよい。

図１は、可撓性構造物１００の平面図を示し、可撓性構造物１００は、フィルム（ｆｉｌｍ）１００の第１の長手方向の縁部１１０と第２の長手方向の縁部１１２とを画定するために接合された第１および第２の層１０５、１０７を有する。第１および第２の層１０５、１０７は、可撓性構造物１００材料の単一のシート、縁部にスリット（ｓｌｉｔ）または開口部を有する可撓性構造物１００の平坦なチューブ、または可撓性構造物１００の２枚のシートから形成されてもよい。例えば、第１および第２の層１０５、１０７は、接合された第２の縁部１０４、１０８（例えば、「ｃ重フィルム（ｃ－ｆｏｌｄ ｆｉｌｍ）」）を画定するために折り畳まれた可撓性構造物１００の単一のシートを有してもよい。また、例えば、第１および第２の層１０５、１０７は、第１の長手方向の縁部１０２、１０６に沿って整列したスリットを有する可撓性構造物のチューブ（例えば、平坦なチューブ）を有してもよい。また、例えば、第１および第２の層１０５、１０７は、整列した第２の縁部１０４、１０８に沿って互いに接合、シール、または他の方法でくっつけられた２つの独立した可撓性構造物のシートを有してもよい。

可撓性構造物１００は、当業者に公知の種々のウェブ材料から任意に形成することができる。このようなウェブ材料は、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡｓ）、メタロセン、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、および高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などのポリエチレン樹脂、およびそれらを組合せたものを含んでもよいが、これに限られるものではない。他の材料および構成が使用されてもよい。開示された可撓性構造物１００は、中空チューブ（ｈｏｌｌｏｗ ｔｕｂｅ）、固形芯（ｓｏｌｉｄ ｃｏｒｅ）に巻かれたり、もしくは扇状に折り畳まれたボックス（ｆａｎ－ｆｏｌｄｅｄ ｂｏｘ）に折り畳まれたり、または保管および出荷のために他の所望の形態で巻かれたり、折り畳まれたりしてもよい。

図１に示されるように、可撓性構造物１００は、可撓性構造物１００の長手方向に沿って配置された一連の横方向のシール１１８を有してもよい。各横方向のシール１１８は、長手方向の縁部１１２から膨張経路（ｉｎｆｌａｔｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ）１１４と、図示された実施形態では第１の長手方向の縁部１１０とに向かって延びる。各横方向のシール１１８は、第２の長手方向の縁部１１２に近接する第１の端部１２２と、フィルム１１０の第１の長手方向の縁部１１０から横方向に距離ｄだけ離れた第２の端部１２４とを有する。空洞１２０は、長手方向のシール１１２と、一対の隣接する横方向のシール１１８とにより形成される境界内で画定される。

図１に示される実施形態では、各横方向のシール１１８は、略直線であり、第２の長手方向の縁部１１２に対して略垂直に延びる。しかし、横方向のシール１１８の配置は、異なる配置が可能であることも理解される。例えば、いくつかの実施形態では、横方向のシール１１８は波状パターンまたはジグザグパターンを有してもよい。

シールされた長手方向の縁部１１０、１１２と同様に横方向のシール１１８は、当業者に公知の種々の技術のいずれかから形成されてもよい。このような技術は、接着、摩擦、溶接、融着、熱シール、レーザーシール、および超音波溶接を含むが、これに限定されるものではない。

また、長手方向の膨張経路１１４になり得る閉鎖経路のような膨張領域が設けられてもよい。図１に示されるように、長手方向の膨張経路１１４は、横方向のシール１１８の第２の端部１２４と、フィルムの第１の長手方向の縁部１１０との間に配置される。好ましくは、長手方向の膨張経路１１４は、長手方向の側部１１０に沿って長手方向に延び、膨張開口部１１６は、長手方向の膨張経路１１４の少なくとも１つの端部に配置される。長手方向の膨張経路１１４は、横方向の幅Ｄを有する。好ましい実施形態では、横方向の幅Ｄは、長手方向の縁部１０１と第２の端部１２４との間の横方向の距離ｄと実質的に同じ幅である。しかし、他の構成では、他の適切な横方向の幅Ｄを使用できることが理解される。

第２の長手方向の縁部１１２と横方向のシール１１８とは、膨張可能な空洞１２０の境界を協働して画定する。図１に示されるように、各膨張可能な空洞１２０は、長手方向の膨張経路１１４に向かって開口する開口部１２５を介して長手方向の膨張経路１１４と流体連通しており、本明細書でさらに説明するように膨張可能な空洞１２０の膨張を可能にする。

一実施形態では、横方向のシール１１８は、膨張可能な空洞１２０に向かって延びる１つ以上のノッチ（ｎｏｔｃｈ）１２８を有する。図１に示されるように、対向するノッチ１２８は、隣接する一対の横方向のシール１１８に沿って長手方向に整列し、膨張可能な空洞１２０内の複数の空洞部分１３０を画定する。ノッチ１１８は、容易に曲げられまたは折り畳まれる可撓性構造物１００の可撓性を高める屈曲可能な線を形成する。このような可撓性により、フィルム１００は、規則的および不規則な形状の物体を包むことができる。空洞部分１３０は、隣接する空洞部分１３０と膨張経路１１４で流体連通している。ノッチは、いかなる形状または大きさでもよい。他の実施形態によると、横方向のシール１１８は、連続的であり、ノッチなどにより中断されない。

一連の弱い線１２６（ｌｉｎｅｓ ｏｆ ｗｅａｋｎｅｓｓｅｓ）は、フィルムの長手方向の範囲に沿って配置され、フィルム１００の第１および第２の層を横切って横方向に延びる。各横方向の弱い線１２６は、第２の長手方向の縁部１１２から第１の長手方向の縁部１１０に向かって延びる。可撓性構造物１００の各横方向の弱い線１２６は、一対の隣接する空洞１２０の間に配置される。好ましくは、図１に示されるように、各弱い線１２６は、２つの隣接する横方向のシール１１８の間に配置され、２つの隣接する空洞１２０との間に配置される。横方向の弱い線１２６は、隣接する膨張可能な緩衝材１２０の分離を容易にする。

横方向の弱い線１２６は、当業者に公知の種々の弱い線を有してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、横方向の弱い線１２６は、ミシン目の列を有し、ミシン目の列は、スリットとスリットを有しない領域（ｌａｎｄ）とを列の横方向の広がりに沿って交互に有する。スリットを有しない領域とスリットとは、列の横方向の範囲に沿って規則的または不規則な間隔で配置されてもよい。また、例えば、いくつかの実施形態では、横方向の弱い線１２６は、可撓性構造物に形成された分割線（ｓｃｏｒｅ ｌｉｎｅ）などを有してもよい。

また、横方向の弱い線１２６は、当業者に公知の種々の技術から形成されてもよい。このような技術は、切断（例えば、バー、ブレード、ブロック、ローラー、ホイールなどの切断要素または歯付き要素を使用する技術）、および／または、スコアリング（ｓｃｏｒｉｎｇ）（例えば、電磁的（例えば、レーザ）スコアリングおよび機械的スコアリングなどのように第１および第２の層の材料の強度または厚さを減少させる技術）を含んでもよいが、これに限られるものではない。

好ましくは、膨張可能な空洞１２０の横方向の幅１２９は、幅３インチから幅約４０インチであり、より好ましくは幅約６インチから幅約３０インチであり、最も好ましくは幅約１２インチである。弱い領域１２６の間の長手方向の長さ１２７は、少なくとも約２インチから約３０インチであり、より好ましくは少なくとも約５インチから約２０インチであり、最も好ましくは少なくとも約６インチから約１０インチでもよい。さらに、空洞１２０の各膨張した高さは、少なくとも約１インチから約３インチであり、最も好ましくは約６インチでもよい。他の適切な寸法を使用してもよいことが理解される。

ここで図２Ａ－３Ｃを参照すると、非膨張状態の材料の可撓性構造物１００を一連の膨張ピロー（ｐｉｌｌｏｗ）または緩衝材１２０に変換する膨張シーリング装置１０２が設けられている。図２Ａに示されるように、非膨張状態の可撓性構造物１００は、ロール軸１３６の上に設けられた材料１３４のロールでもよい。ロール軸１３６は、ウェブ材料１３４のロールの中心を収容する。トレイ、固定スピンドル、または複数のローラーのような、ロールを支持するための代替構造を使用してもよい。

可撓性構造物１００は、駆動機構により引っ張られる。いくつかの実施形態では、ガイドローラーなどの中間部材がロール１３４と駆動機構との間に配置されてもよい。例えば、オプションのガイドローラーは、ハウジング１４１から略垂直に延びてもよい。ガイドローラーは、材料のロール１３４から離れて材料が処理される材料経路「Ｂ」に沿って可撓性構造物１００をガイドするように配置されてもよい。一実施例では、ガイドローラーは、膨張ノズル１４０とロール１３４との間にたるみが生じないように、材料１３４の制御を補助することができるダンサーローラーでもよい。いくつかの実施形態では、ストック材料（ｓｔｏｃｋ ｍａｔｅｒｉａｌ）は、ガイドロールに係合することなく材料のストックロール１３４から下流に進行してもよく、代わりに、膨張シーリングアセンブリ１３２に直接進行してもよい。

ロール１３４からほどけるときにウェブ材料１００が束になることを防止または抑制するために、ロール軸１３６には、ロール１３４から自由にほどけることを防止または抑制し、ロール１３４から安定して制御された速度で解けることを保証するためのブレーキが設けられている。しかし、本明細書で説明されるように、ブレーキ、ガイドローラー、またはウェブ供給機構の使用に加えてまたはその代替として、可撓性構造物１００をシーリング機構１０３の一部であるピンチ領域１７６に向かってガイドするために、他の構造が使用されてもよい。上述のとおり、可撓性構造物１００は、ガイドローラー１３８に沿って垂れ下がったり、跳ね上がったり、流れたり、ピンチ領域１７６との整列から外れたり、張ったり緩んだりと交互に変化したり、進行中の他の変動を受けやすくなるので、膨張シーリングアセンブリ１３２は、これらの変動を補償するために適切な調整機能を備えてもよい。例えば、ノズル１４０は少なくとも部分的に可撓性を有してもよく、これにより構造体がノズル１４０に向かっておよびその上に供給されるときに、可撓性構造物１００が近づく方向にノズル１４０を適応させることができ、可撓性構造物１００をノズル１４０に向かって、またはノズル１４０の上に供給されるときに生じる供給角度、方向、および他の変動を補償するか、または、それに適応するようにノズル１４０を動作させることができる。

膨張シール装置１０２は、膨張シーリングアセンブリ１３２を有する。好ましくは、膨張シーリングアセンブリ１３２は、可撓性構造物１００がロール１３４からほどけるにつれて、可撓性構造体１００を連続的に膨張させるように構成される。好ましくは、ロール１３４は、直列に配置された複数の鎖状の空洞１２０を有する。ウェブ材料１００から膨張ピローを製造し始めるために、可撓性構造物１００の膨張開口部１１６は、膨張ノズル１４０のような膨張アセンブリの周りに挿入され、材料経路「Ｅ」に沿って進行する。図２Ａ－３Ｃに示されるいくつかの実施形態では、好ましくは、可撓性構造物１００は、膨張ノズル１４０の上を進行し、空洞１２０は、膨張ノズル１４０と側部排出口（ｓｉｄｅ ｏｕｔｌｅｔｓ）１４６とに対して横方向に延びる。可撓性構造物１００が材料経路「Ｅ」に沿って長手方向に進行するときに、側部排出口１４６は、ノズル基部１４４に対して横方向の流体を空洞１２０に向けて、空洞１２０を膨張させる。そして、膨張した可撓性構造物１００は、シール領域１７４内のシーリングアセンブリ１０３によりシールされ、膨張ピローまたは膨張材がつながったものを形成する。

また、側部膨張領域１６８は、側部排出口１４６に隣接する経路「Ｅ」に沿った膨張シーリングアセンブリの一部として示されており、側部排出口１４６では、側部排出口１４６からの空気が空洞１２０を膨張させている。いくつかの実施形態では、膨張領域１６８は、膨張先端部１４２とピンチ領域１７６との間に配置された領域である。可撓性構造物１００は、ノズル先端部１４２で膨張ノズル１４０の周囲に挿入され、ノズル先端部１４２は膨張ノズル１４０の最先端部に配置される。膨張ノズル１４０は、ノズル排出口を通じて非膨張状態の可撓性構造物１００に圧縮空気のような流体を送り込み、材料を膨張ピローまたは緩衝材１２０に膨張させる。例えば、図６Ａと６Ｄとに示されるように、膨張ノズル１４０は、流体注入口（ｆｌｕｉｄ ｉｎｌｅｔ）１４３ａから注入される流体供給源（ｆｌｕｉｄ ｓｏｕｒｃｅ）と１つ以上のノズル排出口（例えば、側部排出口１４６）とを流体的に接続するノズル膨張経路１４３を有してもよい。他の構成では、流体は他の適切な加圧ガス、発泡体、または液体でもよいことが理解される。ノズルは、延長部分を有してもよい。延長部分は、ノズル基部１４４、可撓性部分１４２ａ、および先端部１４２のうちの１つ以上を有してもよい。延長部分は、可撓性構造体をピンチ領域１７６にガイドしてもよい。同時に、ノズルは、１つ以上の排出口を通じて可撓性構造体を膨張させてもよい。１つ以上の排出口は、膨張経路１４３からノズル基部１４４（例えば、排出口１４６）、可撓性部分１４２ａ、または先端部１４２のうちの１つ以上から外に出ていてもよい。膨張ノズル１４０は、角度θで装置の前面から離れるように延びてもよい。一実施例では、角度θは、１／２°と２°との間である。より詳細な実施例では、角度θは、１°と１と１／２°との間である。好ましくは、角度θは、１と１／４°である。

図４Ａ－Ｂに示されるように、側部排出口１４６は、ノズル基部１４４に沿って膨張先端部１４２から長手方向に向かって延びてもよい。いくつかの実施形態では、側部排出口１４６は、膨張可能な空洞１２０をシーリングするまで膨張させ続けるシーラーアセンブリに近接しまたは一部の構成では重なっている。これにより、シーリング前に膨張可能な空洞１２０に送り込む流体の量を最大にすることができ、デッド空洞（ｄｅａｄ ｃｈａｍｂｅｒｓ）、すなわち十分な量の空気を有しない空洞の量を最小にすることができる。しかし、他の実施形態では、スロット排出口１４６は、入口ピンチ領域１７６を通じて下流に延びてもよく、排出口１４６から出る流体の部分は可撓性構造物１００に向けられてもよい。本明細書で使用される上流および下流という用語は、可撓性構造物１００の移動方向に対して使用される。ウェブの始点は上流であり、可撓性構造物が膨張し、シールされ、冷却され、膨張シール装置から取り外されるときに下流に流れる。

側部排出口１４６の長さは、先端部１４２と入口ピンチ領域１７６との間の膨張ノズル１４０の長さの一部に延びる長さを有するスロットでもよい。一実施例では、スロットの長さは、入口ピンチ領域１７６の先端部１４２からの距離の半分未満でもよい。他の実施形態では、スロットの長さは、先端部１４２からピンチ領域１７６までの距離の半分より大きくてもよい。他の実施形態では、スロットの長さは、先端部１４２からピンチ領域１７６までの距離の約半分でもよい。例えば、側部排出口１４６は、膨張ノズル１４０の長さの少なくとも約３０％、いくつかの実施形態では、膨張ノズル１４０の長さの少なくとも約５０％の長さ、または膨張ノズル１４０の長さの約８０％膨張ノズル１４０の長さ１６９を有するが、他の関連性のある長さを使用してもよい。側部排出口１４６は、空洞１２０および空洞部分１３０を膨張させるために、各空洞１２０の開口部１２５を通じて膨張ノズル１４０に対して横方向にノズル基部１４４の側面から流体を排出する。

また、ノズル１４０を通る流体の流量は、典型的には約２から１５ｃｆｍであり、例示的な実施形態では、約３から５ｃｆｍである。例示的な実施形態では、約１４から２０ｃｆｍの送風機７００を有する。しかし、はるかに大きな風量を使用してもよく、例えば、より高い流量の流体が使用されるときは、１１００ｃｆｍの風量を有する送風機７００などが使用されてもよい。

ノズル１４０は、固定された長手方向軸Ｘを有する部分と移動可能な長手方向軸Ｙを有する部分とをさらに有してもよい。ノズル１４０は、ノズル１４０を移動経路「Ｅ」に対して調整可能にする可撓性部分１４２ａを有してもよい。可撓性構造物１００が近づき膨張開口部１１６が先端部１４２に係合すると、可撓性芯（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃｏｒｅ）１４７は、たわみ、膨張経路１１４がノズル１４０の上を容易に横に移動するような膨張開口部１１６の向きに適合してもよい。同様に、動作中に可撓性構造物１００が整列から外れて移動すると、可撓性芯１４７はたわみ、膨張経路１１４の向きに適合してもよい。膨張ノズルの先端部は、材料がチップの上に押し込まれるときに、先端部の膨張経路内の層を開き分離するために使用されてもよい。例えば、ウェブが伝統的な膨張ノズルの上に引っ張られると、伝統的な膨張ノズルの先端部が互いに分離させるよう層に力を加える。側部排出口１４６のような側面の排出口に加えて、またはそれがない場合には、長手方向の排出口を設けてもよく、側面の排出口は、長手方向の排出口の下流で、膨張ノズル１４０のノズル基部１４４のノズル壁の長手方向側に沿って配置されてもよい。

図２Ａ－４Ｂは、膨張シーリングアセンブリ１３２の側面図を示す。図に示されるように、流体供給源は、ハウジングプレート１８４、またはノズルおよびシーリングアセンブリのための他の構造支持体の後方に配置されてもよく、好ましくは、膨張ノズル１４０の後ろに配置されてもよい。図４Ａに示されるように、ハウジングプレート１８４は、シーリングおよび膨張アセンブリ開口部１８４ａを有する。流体供給源は、流体膨張ノズル導管１４３（ｆｌｕｉｄ ｉｎｆｌａｔｉｏｎ ｎｏｚｚｌｅ ｃｏｎｄｕｉｔ）に接続され、流体膨張ノズル導管１４３に供給される。可撓性構造物１００は、膨張ノズル１４０の上に供給される。膨張ノズル１４０は、ウェブを膨張シーリングアセンブリ１３２の方向に向ける。

種々の実施例が本明細書に記載され、図２Ａ－４Ｄに示されているが、これらの実施例は限定的ではなく、ノズル１４０および膨張アセンブリは、当業者が本明細書の開示に基づいて適用できるように、本明細書の開示から利益を得ることができる任意の既知の実施形態または開発された実施形態にしたがって構成することができることが理解されるべきである。

可撓性構造物１００は、駆動機構１６０により膨張シーリングアセンブリ１３２を通って前進または駆動される。駆動機構１６０は、可撓性構造物がシステムを通じて動くように動作可能な１つ以上の装置を有する。例えば、駆動機構は、可撓性材料１００を材料経路「Ｅ」に沿って下流方向に駆動するように動作可能な１つ以上のモーター駆動ローラーを有する。１つ以上のローラーまたはドラムが駆動モーターに接続され、１つ以上のローラーがシステムを駆動する。いくつかの実施形態によると、駆動機構１６０は、ベルトが可撓性構造物に接触することなく可撓性構造物１００を駆動する。一実施例では、システム全体はベルトレスである。他の実施例では、システムは、可撓性構造体１００と接触しない駆動要素の上にベルトを有する。他の実施例では、その他の実施形態はさておき、システムはいくつかの駆動要素の上にベルトを有する。他の実施例では、システムは、ローラーにより織り込まれたベルトを有し、材料がベルトによりシステムを介して駆動されるようにすることができる。例えば、米国特許第８，１２８，７７０号は、緩衝材の膨張およびシーリングを制御するためにベルトおよびローラーを使用するシステムを開示し、本明細書で提供される開示は、このようなシステムとともに利用することができる。

駆動機構のこれらの各システムでは、シーリングアセンブリ１３２はまた、可撓性構造物１００の異なる層を互いにシールするように動作可能な加熱アセンブリ４００を有する。本明細書で論じられる種々の実施例はローラーに向けられているが、本開示に基づいて、ベルト駆動システムなどの他のタイプの駆動システムとともに加熱アセンブリ４００の種々の実施形態を使用することができることを当業者は理解するであろう。

いくつかの実施形態では、シーリングアセンブリ１３２は、駆動機構１６０を有する。駆動機構１６０は、少なくとも１つの圧縮要素１６２を有する。少なくとも１つの圧縮要素１６２は、曲げ軸１６２ｂの周りに沿ってウェブを曲げるように動作可能な曲面１６２ａを有してもよい。駆動機構１６０は、圧縮要素１６２に隣接して配置された他の圧縮要素１６１を有する。２つの圧縮要素１６１、１６２が一緒にピンチ領域１７６で可撓性材料１００を受けるように動作するよう、圧縮要素１６２に対して圧縮要素１６１の位置が決められる。ピンチ領域１７６は、圧縮要素１６１と圧縮要素１６２とが可撓性構造物１００に対して、その間に可撓性構造物１００を挟むように配置される領域により画定される。

いくつかの実施形態によると、駆動システムは、第１のピンチ１６０の下流に配置される冷却経路を形成する。一実施例では、冷却経路は、曲面１６２ａにより画定される。圧縮要素１６２に沿った曲面１６２ａの周辺領域は、可撓性材料と直接係合する接触領域を形成する。以下により詳細に説明するように、いくつかの実施形態では、周辺領域は円筒形であり、したがって周辺領域は円筒の外周領域である。他の実施形態では、周辺領域は、圧縮要素１６２を画定する形状の表面の外側領域である。いくつかの実施形態によると、圧縮要素１６２は、可撓性材料１００の上に新たに形成された長手方向のシール１１２を可能にするピンチ領域１７６とピンチ領域１７８との間の経路を形成する。長手方向のシール１１２は、シーリングアセンブリ１３２の一部である加熱アセンブリ４００により形成される。ピンチ領域１７８は、ウェブを圧縮要素１６２の曲面１６２ａに対して十分に隙間なく保持し、長手方向のシール１１２が冷却するにつれて流体を空洞１２０内に保持する。長手方向のシール１１２を冷却領域で保持することにより、長手方向のシール１１２での膨張した空洞内の空気圧により引き起こされる伸張および変形を制限する。曲面１６２ａに沿った冷却領域に対するピンチ領域１７６および１７８により生じる保持圧力がないと、膨張した空洞内の空気圧のために長手方向のシール１１２の有効性が低下する。いくつかの実施形態によると、冷却領域は、シールするときに設定する長手方向のシール１１２が十分に冷却される程度に十分に長いので、膨張した空洞１２０内の空気圧は、長手方向のシール１１２’がその中に空気圧を保持する能力を超えて、長手方向のシール１１２を伸張または変形させない。冷却領域が十分に長くないときは、長手方向のシールは適切に設定されない。ピンチ領域１７６とピンチ領域１７８との間の角度が大きすぎると、膨張した材料はそれ自身の上に折り返される。したがって、湾曲面１６２ａの周囲の圧縮要素１６３と圧縮要素１６１との互いに対する位置は、可撓性材料がそれ自体と干渉することのない最も適切なシールを生成する位置でなければならず、それにより空気を適切に保持する長手方向のシール１１２を有する優れたものを提供することとなる。

いくつかの実施形態によると、ピンチ領域１７８は、軸１６２ａの周りで測定されたときに、ピンチ領域１７６から１５°よりも大きい角度で配置される。このような実施形態では、圧縮要素１６１および１６３の曲率は、圧縮要素１６２の湾曲領域１６２ａの半径よりも小さい。いくつかの実施形態では、ピンチ領域１７８は、軸１６２ａの周りで測定されたときに、ピンチ領域１７６から６０°よりも大きい角度で配置される。このような実施形態では、圧縮要素１６１および１６３の曲率半径は、圧縮要素１６２の湾曲領域１６２ａとほぼ同じ半径にすることができる。この実施形態の他の実施例では、圧縮要素１６１および１６３の曲率半径は、圧縮要素１６２の湾曲領域１６２ａの半径よりも大きくすることができる。いくつかの実施形態では、ピンチ領域１７８は、軸１６２ａの周りで測定されたときに、ピンチ領域１７６から３０°から１８０°の間で配置される。このような実施形態では、湾曲表面１６２ａは、ピンチ領域１７６および１７８の間に半径を有する円筒形である。

上述の各実施形態および実施例において、ピンチ領域１７６および１７８は、圧縮要素１６１、１６２および１６３の互いに対する位置により画定することが理解される。このように、圧縮要素１６１と圧縮要素１６３との間の位置は、これらの位置が上述のピンチの位置にかかる相対位置を生成するように、その間の角度により同様に画定されてもよい。

いくつかの実施形態によると、圧縮要素１６１および１６３の一方または両方とも曲面を有する。一実施例によると、３つの圧縮要素１６１、１６２、および１６３は全て円筒形である。より特定の実施例では、圧縮要素１６１、１６２、および１６３のうちの１つ以上がローラーである。これらのローラーは、可撓性材料１００を挟むニップローラーでもよい。このように、いくつかの実施例では、圧縮要素１６１もまた、軸１６２ｂの周りの回転軸を有するローラーである圧縮要素１６２とともに、第１のピンチ領域１７６を形成するローラーであってもよい。同様に、同じ実施例では、圧縮要素１６３もまた、軸１６２ｂを中心とする回転軸を有するローラーである圧縮要素１６２とともに、第２のピンチ領域１７８を形成するローラーであってもよい。この実施例では、ニップローラー１６１および１６２は、可撓性材料１００をピンチ領域１７６に挟み、可撓性材料１００とニップローラー１６２の外側周辺１６２ａとの間の直接的な接触を維持しながら、ニップローラー１６３および１６２の間のピンチ領域１７８に当該材料を押し込む。

いくつかの実施形態によると、各圧縮要素は、他の圧縮要素に対して様々に調整可能でもよい。このように、圧縮要素１６１は、圧縮要素１６２または１６３の少なくとも１つに対して調整可能でもよい。圧縮要素１６２は、圧縮要素１６１または１６３の少なくとも１つに対して調整可能でもよい。圧縮要素１６３は、圧縮要素１６１または１６２の少なくとも１つに対して調整可能でもよい。好ましい実施形態では、圧縮要素１６２は静止しており、１つまたは複数の圧縮要素１６１と１６３とが圧縮要素１６２に対して調整可能である。例えば、圧縮要素１６１は、圧縮要素１６２に対して調整可能である。他の実施例では、圧縮要素１６３は、圧縮要素１６２に対して調整可能である。第３の実施例では、圧縮要素１６１と１６３との両方は、圧縮要素１６２に対して調整可能である。種々の圧縮要素がその間に可撓性材料１００を挟むために、種々の圧縮要素は互いに関連して調整され、開いている状態では圧縮要素の各々の間に隙間を形成し、閉じている状態では隙間を除去しまたは十分に小さな隙間を形成する。

いくつかの実施形態によると、１つ以上の圧縮要素１６１、１６２、および１６３は、種々の圧縮要素１６１、１６２、および１６３の間で上述した調整を可能にする調整機構を有してもよい。互いに関連する様々な圧縮要素１６１、１６２、および１６３の調整は、手動、機械的、またはその２つの組み合わせにより達成されてもよい。この調整は、直線的、曲線的、または様々な圧縮要素間の制御された移動を可能にする任意の経路の組み合わせを有してもよい。

図４Ａ－Ｂに示されるようにいくつかの実施例によると、圧縮要素１６２も、調整機構１６４のような調整機構の上に配置される。調整機構１６４は、圧縮要素１６２を、圧縮要素１６２のような他の圧縮要素に近づけたり遠ざけたりするように動かすことができる装置である。この調整により可撓性材料１００が隙間に嵌め込まれ圧縮要素１６２および１６１の間に挟まれるため、上述の隙間が生成されまたは減少する。種々の実施例では、調整機構１６４はレバー５３０を有する。レバー５３０は、単一の一体構造、または図４Ａ－Ｃに示されるように複数の連結構造で作られてもよい。レバー５３０は、軸５３２を中心に旋回可能である。例えば、レバー５３０は、スタッド５３６に取り付けられた第１の端部に穴を有し、スタッド５３６およびレバーの穴は、軸５３２において共通の軸を有する。圧縮要素１６２は、軸５３２から第１の距離に配置された第２の軸１６２ｂと共通の軸に取り付けられている。様々な実施形態において、圧縮要素１６２は、レバー５３０（セクション５３０ａまたは５３０ｂのいずれか）に直接取り付けられず、代わりにクリアランス５４２でレバー５３０に対して配置される。一実施例では、留め具（ｆａｓｔｅｎｅｒ）５４４は、レバー５３０に駆動モーター３３２（またはギアボックス、取り付けブラケットなど）を取り付け、圧縮要素１６２は、駆動軸１６２ｂに沿って駆動モーター３３２に取り付けられる。いくつかの実施形態によると、軸５３２の周りでレバー５３０が回転することにより、圧縮要素１６２をピンチ領域１７８で圧縮要素１６３にほぼ接線方向に、ピンチ領域１７６で圧縮要素１６１に略半径方向に移動するように、軸５３２が配置される。

いくつかの実施形態によると、圧縮要素１６３は、圧縮要素１６２に向かって付勢される（ｂｉａｓｅｄ）。例えば、付勢機構５２０は、圧縮要素１６３が圧縮要素１６２に向かって付勢されるように、調整機構１６５を圧縮要素１６２に向かって付勢する。一実施例では、付勢機構５２０は、スタッド５１６の周りに配置されたねじりバネ（ｔｏｒｓｉｏｎ ｓｐｒｉｎｇ）であり、ねじりバネの第１の端部は、ハウジング（例えば、ハウジングプレート１８４）から延びるスタッド５１８に接続し、ねじりバネ５２０の第２の端部は、レバー５１０に接続する。ねじりバネ５２０は、ねじりバネ５２０がスタッド５１６の反対側のレバーの端部を圧縮要素１６２の方に押すように配置される。圧縮要素１６３がスタッド５１６と反対側のレバーの端部に配置された状態で、圧縮要素１６３はスタッド５１６で軸５１２を中心に旋回し、圧縮要素１６２に押し付けられる。バネにより加えられる力は、圧縮要素１６３と圧縮要素１６２との間のバネの力のもとで可撓性材料を圧縮するように働く。この実施例および図４Ａ－Ｃに示されるように、コイルバネ、引張りバネ、可撓性レバー、釣り合いおもり（ｃｏｕｎｔｅｒｗｅｉｇｈｔｓ）、または当該技術分野で知られているかまたは開発された任意の装置を有する他の付勢機構も使用できると理解される。

図４Ａ－Ｂに示されるようにいくつかの実施例によると、圧縮要素１６２は、調整機構１６４と同様の又は他の調整機構の上に配置される。調整機構１６４は、圧縮要素１６２を、圧縮要素１６２のような他の圧縮要素に近づけたり遠ざけたりするように動かすことができる装置である。この調整により可撓性材料１００が隙間に嵌め込まれ圧縮要素１６２および１６１の間に挟まれるため、上述の隙間が生成されまたは減少する。種々の実施例では、調整機構１６４はレバー５３０を有する。レバー５３０は、単一の一体構造、または図４Ａ－Ｂに示されるように複数の連結構造で作られてもよい。レバー５３０は、軸５３２を中心に旋回可能である。例えば、レバー５３０は、スタッド５３６に取り付けられた第１の端部に穴を有し、スタッド５３６およびレバーの穴は、軸５３２において共通の軸を有する。圧縮要素１６２は、軸５３２から第１の距離に配置された第２の軸１６２ｂと共通の軸に取り付けられている。様々な実施形態において、圧縮要素１６２は、レバー５３０（セクション５３０ａまたは５３０ｂのいずれか）に直接取り付けられず、代わりにレバー５３０に対してクリアランス５４２に配置される。一実施例では、留め具（ｆａｓｔｅｎｅｒ）５４４は、レバー５３０に駆動モーター３３２（またはギアボックス、取り付けブラケットなど）を取り付け、圧縮要素１６２は、駆動軸１６２ｂに沿って駆動モーター３３２に取り付けられる。いくつかの実施形態によると、軸５３２の周りでレバー５３０が回転することにより、圧縮要素１６２をピンチ領域１７８で圧縮要素１６３にほぼ接線方向に、ピンチ領域１７６で圧縮要素１６１に略半径方向に移動するように、軸５３２が配置される。

いくつかの実施形態によると、圧縮要素１６２は、圧縮要素１６１に向かって付勢される。例えば、付勢機構５４０は、圧縮要素１６２が圧縮要素１６１に向かって付勢されるように、調整機構１６４を圧縮要素１６１に向けて付勢する。一実施例では、付勢機構５４０は、スタッド５３９とスタッド５３８との間に配置された１つ以上の引張りバネを有する。スタッド５３８は、ハウジング（例えば、ハウジングプレート１８４）から延びて取り付けられ、スタッド５３９は、レバー５３０から延びて取り付けられる。このようにして、引張りバネは、スタッド５３８をスタッド５３９に向かって付勢する。引張バネ５４０は、引張バネ５４０がスタッド５３６の反対側でレバーの端部を圧縮要素１６１に向かって押し込むように配置される。スタッド５３６と反対側のレバー５３０の端部に配置された圧縮要素１６２とともに、圧縮要素１６２は、スタッド５３６で軸５３２を中心に旋回し、圧縮要素１６１および／または加熱アセンブリ４００に押し付けられる。付勢部材５４０により及ぼされる力により、圧縮要素１６２と圧縮要素１６１とは、付勢部材５４０の力のもとで可撓性材料１００を圧縮する。この実施例と図４Ａ－Ｂに示されるように、コイルバネ、ねじりバネ、可撓性レバー、釣り合いおもり、または機械システムを付勢するのに適した当該技術分野で知られているかまたは開発された任意の装置を有する他の付勢機構も使用できると理解される。

いくつかの実施形態では、１つ以上の圧縮要素は、上述したニップローラーでもよい。各ニップローラーは、モーターにより直接駆動されてもよい。一実施例では、ニップローラー１６２は、モーター３３２により直接駆動される。一実施例では、ニップローラー１６１は、モーター３３０により直接駆動される。一実施例では、両方のニップローラー１６１および１６２は、各モーター３３０および３３２により直接駆動される。いくつか実施形態では、ニップローラーは、ニップローラー１６と組み合わせて、ニップローラー１６２と組み合わせて、または両方のニップローラー１６１および１６２を組み合わせて、単独で駆動されてもよい。他の実施形態では、１つのモーターが、タイミングベルトのようなトランスミッションを介して１つ以上のニップローラーを駆動してもよい。

いくつかの実施形態では、膨張シーリング装置１０２は、膨張シーリングアセンブリ１３２の上に１つ以上のカバー（例えば、１８１および１８２）を有してもよい。カバー（例えば、１８１および１８２）は、ウェブが第２のピンチ領域１７８を出た後にウェブを方向転換するように操作可能でもよい。例えば、カバーは、ピンチ領域１７８を出るときに可撓性材料１００と接触し、可撓性材料１００を圧縮要素１６２および１６３から分離して、可撓性材料１００を任意の所望の方向に向け直すたわみ面１８３を有する。カバーは、ローラーよりも硬い材料であってもよく、可撓性材料１００との係合または付着の傾向が比較的小さいように十分に滑らかで連続的なものでもよい。

好ましい実施形態によると、加熱アセンブリ４００は固定されている。可撓性材料１００および駆動機構が加熱アセンブリおよび加熱要素に対して移動する間に、いくつかの固定されている加熱アセンブリおよび加熱要素の例は、図２Ｃ、３Ｃ、４Ａ、４Ｂおよび５、６、７Ａ－Ｃ、８Ａ－Ｃ、９、１０Ａ－Ｃに記載されている。可撓性材料１００が加熱アセンブリ４００を横切って移動する間に加熱アセンブリ４００が固定されたままになるように加熱アセンブリ４００を配置することにより、シール全体は加熱アセンブリの同じセクションにより形成され、これにより加熱アセンブリの温度、位置、および全体的な条件の安定化を可能とし、安定したシールが提供される。加熱アセンブリ４００の配置を固定することはまた、特定の加熱要素および／または加熱要素引張機構（ｈｅａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ ｔｅｎｓｉｏｎｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）の簡易な構成を可能とし、シールが安定して適用されることをさらに改善する。

一実施例では、加熱アセンブリ４００は、ハウジングプレート１８４に取り付けられる。加熱アセンブリ４００は、圧縮要素１６２または１６３などの１つ以上の駆動部材に隣接して配置される。より詳細な実施例では、加熱アセンブリは、図２Ｄおよび５に示すように側面から見たときに、部分１６１ａおよび１６１ｂなどの圧縮要素１６１の分離部分の間に配置される。例えば、ヒーターは、溝付きローラー１６１の上の溝に取り付けられる。加熱アセンブリ４００とローラー部分１６１ａおよび１６１ｂの間に隙間を設けることができる。例えば、加熱要素の両側に約１／１６インチのクリアランスギャップの隙間を設けることができる。ローラーの分離部分が加熱アセンブリ４００の上で引きずられる可能性を制限するために、隙間が維持されることが好ましい。ヒーター４００の両側のピンチ領域に圧力があるので、ローラーは、ローラー部分１６１ａおよび１６１ｂの間の溝にローラーを装着することにより、ヒーター４００を通過して材料を均一に引き寄せることができる。これらローラー部１６１ａおよび１６１ｂは、モーターなどの動力源（ｍｏｔｉｖａｔｉｏｎａｌ ｓｏｕｒｃｅ）により駆動される。種々の実施例では、シール導線４１２は、ローラー部分１６１ａおよび１６１ｂの外面から約１／２インチ未満に向けられている。好ましい実施形態では、シール導線４１２は、ローラー部分１６１ａおよび１６１ｂの外面から約０．４４インチ未満に向けられている。膨張ピローの一部はローラーを通過するときに平坦化されるので、ピローの充填量は、ローラーの後にその領域が広がると減少する。加熱要素４１２とローラー部分１６１ａおよび１６１ｂの外面との間の距離を最小にすることは、最大ピロー体積（ｍａｘｉｍｕｍ ｐｉｌｌｏｗ ｖｏｌｕｍｅ）を増加させる。

いくつかの実施形態では、加熱アセンブリ４００は、ノズル１４０と、各横方向のシールを横切ってシールするよう膨張する空洞１２０との間に横断して配置される。いくつかの実施形態は中央膨張経路を有してもよく、この場合、第２のシーリングアセンブリと膨張排出口とは、ノズルの反対側に設けられてもよい。他に知られているウェブの配置ならびに膨張ノズルおよびシーリングアセンブリの側面の配置もまた、使用されてもよい。

膨張後、可撓性構造物１００は、材料経路「Ｅ」に沿ってピンチ領域１７６に向かって進行し、ピンチ領域１７６はシーリングアセンブリ１０３に入る。一実施例では、ピンチ領域１７６は、隣接する圧縮要素１６１および１６２の間に配置される。ピンチ領域１７６は、流体が空洞１２０から漏れるのを防止し、加熱アセンブリ４００によるシールを容易にするために、第１および第２の層１０５、１０７が一緒に押圧されるかまたは挟まれる領域である。図５に示すように、ピンチ領域１７６は、圧縮要素１６２と加熱アセンブリ４００との間のピンチ領域を有してもよい。圧縮要素１６２と加熱アセンブリ４００との間のこのピンチ領域に生じる圧力は、シールを形成するのを助ける。上述したように、加熱アセンブリ４００は固定されていてもよい。このように、そのような実施形態では、圧縮要素１６２と加熱アセンブリ４００との間のピンチ領域１７６は、例えば圧縮要素１６２のような移動要素と、例えば加熱アセンブリのような実質的に固定された要素とを有する。いくつかの実施形態によると、駆動機構１６０のローラー１６１および１６２は、システムを介して可撓性材料１００を駆動するために互いに圧縮され、ローラー１６１および１６２は、可撓性材料１００を駆動機構１６０に通すために開くことができる。同様に、図５に示すように、駆動機構１６０の開いた状態により、可撓性材料１００が加熱シールアセンブリ４００と対向ローラー１６２との間を通ることも可能となる。

加熱アセンブリ４００は、ピンチ領域１７６を加熱するために、ピンチの位置に隣接して配置された加熱要素アセンブリ４１０を有する。本明細書で開示されるいくつかの実施形態では、ピンチ領域１７６に隣接する圧縮要素は回転することができるが、加熱要素アセンブリ４１０は、固定された加熱要素である。上述したように、ピンチ領域１７６は、圧縮要素１６１および１６２が互いにまたは可撓性材料１００と接触する領域であり、同様に、圧縮要素１６２および加熱要素アセンブリ４１０は、互いにまたは可撓性材料１００と接触する領域である。他の実施形態では、加熱要素アセンブリ４１０は、圧縮要素１６２に直接接触しない。代わりに、圧縮要素１６１および１６２は、層１０５、１０７を隙間なく挟んだり押圧したりするために十分な張力を有し、加熱アセンブリ４００の反対側に対向する圧力を必ずしも有することなく層１０５、１０７を加熱アセンブリ４００に押し付ける。

加熱要素アセンブリ４１０は、１つ以上の加熱要素４１２を有する。加熱要素は、隣接する層を一緒にシールするのに適した任意の材料または設計であってもよい。いくつかの実施形態では、加熱要素４１２は、抵抗性導線または箔でもよい。導線（ｗｉｒｅ）または箔（ｆｏｉｌ）は、ニクロム、鉄－クロム－アルミニウム、銅ニッケル、または可撓性材料の層をシールするために使用される条件下で加熱要素を形成および操作するのに適した他の金属で形成することができ、２つの層１０５、１０７を接続、結合、または一体化することができる。他の実施形態では、加熱要素４１２は、薄膜加熱素子とすることができる。薄膜加熱素子４１２は、加熱要素４１２が層を一緒にシールするのに十分な熱を得ることができる条件下で、チタン酸バリウムおよびチタン酸鉛複合材または加熱要素を形成および操作するのに適した他の材料で形成することができる。

いくつかの実施形態によると、低摩擦層４１４は、固定された加熱要素４１２と移動ローラー１６２または可撓性材料１００との間に配置される。低摩擦層４１４は、ローラー１６２と加熱要素４１２との間の摩耗を減少させるのに適している。導線加熱要素４１２を有する実施形態では、低摩擦層４１４は、導線への磨耗を減少させ、またシール中に可撓性材料１００内で導線が切断される傾向を制限することができる。薄膜加熱素子４１２を有する実施形態では、低摩擦層４１４は、加熱素子４１２および加熱素子４１２自体を支持する基板への摩耗を減少させる。薄膜加熱素子４１２は、導線加熱素子よりも構造的に薄くなる傾向があるので、浮動する（ｆｌｏｗ）摩擦層４１４はまた、摩耗による薄膜加熱素子４１２の劣化を制限する。低摩擦層４１４はまた、可撓性材料１００が加熱要素４１２を横切って滑らかに移行することを可能にし、シールを改善する。一実施例では、低摩擦層は、加熱要素４１２の露出部分を横切って取り付けられたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の薄いストリップである。さらに、摩耗要素としてＰＴＦＥを使用することにより、高価な加熱要素を交換することなく、当該層を交換することができる。ＰＴＦＥは、加熱要素および周囲の構成要素にテープとして取り付けることができる。ＰＴＦＥの非接着層も、加熱要素に対して機械的に配置することができる。機械的に取り付けること（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｆｉｘｔｕｒｉｎｇ）により、接着剤を気にすることなく部品の交換が可能となる。例えば、ＰＴＦＥを適所に保持するためのネジ取り付け具またはクリップまたは他の機械的ハードウェア、またはハウジングを成形して当該層を収容することができる。他の実施例では、シリコーンなどの加熱要素４１２で生成された熱を受け入れることができる他の低摩擦材料が適用される。

図７Ａ－７Ｃまたは図９に示される一実施形態によると、加熱要素４１２はニクロム線である。加熱要素アセンブリ４１０は、裏当てブロック（ｂａｃｋｅｒ ｂｌｏｃｋ）４１８にわたって延びたニクロム線４１２を有する。ニクロム線４１２の各側は、接点４１５および４１６に取り付けられている。リード線４３２および４３０は、加熱要素４１２に電流を供給して発熱させることができるように、接点４１５および４１６に接続されている。熱出力は、導線の幅を制御することによる影響を受ける。例えば、導線の幅を狭くすると、同じ電気入力に比べて熱出力が増加する。しかし、これは可撓性材料上に形成されたシールを狭めるという欠点を有する。いくつかの実施例では、シールの幅は、加熱要素のための複数のトレースを設けることにより制御される。

図８Ａ－８Ｃに示される一実施形態によると、加熱要素４１２は薄膜ヒーターである。このような実施形態では、加熱要素アセンブリ４１０は、２つの接点４１２ｂを接続する薄膜ヒートトレース４１２ａを有する（図８Ｃおよび図１０Ａに示されるように）加熱要素４１２を含む。図１０Ｂに示されるように、加熱要素４１２は、基板４１７により懸架されている。２つの接点４１２ｂは、加熱要素４１０をリード４２２および４２０に接続する接点４２２ａおよび４２０ａに接続することができる。基板４１７は、脆弱な薄膜ヒートトレース４１２ａを保持するのに適している。例えば、加熱要素アセンブリ４１０は、ヒートトレース４１２ａを支持するポリイミド基板４１７を有する。図１０Ｃに示されるように、加熱要素４１２は、基板４１７の２つの層の間に挟まれている。加熱要素４１０は、ポリイミド層の上に蒸着することにより形成することができる。一実施例では、ポリイミド層は、約１ミルと約３ミルとの間の厚さである。好ましい実施例では、ポリイミド層は、それぞれ約２ミルの厚さである。ポリイミド層は、ヒートトレース４１２を挟み、一実施例では、約１ミルと約３ミルとの間の厚さである。好ましい実施例では、ヒートトレース４１２は、約２ミルの厚さである。ポリイミド層は、ヒートトレースをカプセル化し、分離特性を提供する。ポリイミドを結合させるプロセスは、加熱要素４１２が形成することができる温度を扱い、接着剤の必要性を排除する。接着剤は、典型的には、より低い温度で機能し加熱要素により一般的に回避される。さらに、ポリイミドをそれ自体に直接結合することにより、１つの変動要素がアセンブリから排除される。

他の実施形態では、加熱要素４１０回路は、フルオリネイテッドエチレンプロピレン（ＦＥＰ）からなる層からヒートトレース４１２の上に形成することができる。この構造では、高い熱と高い圧力は、接着剤の使用を必要としない。また、ＦＥＰの外層は、摩擦を減らし、他の構成要素と粘着するようにテクスチャー加工することができる。他の実施形態では、薄膜回路４１０は、続いて、さらなる保護を提供し、絶縁を提供し、結合剤として作用するシリコーンなどの他の材料で覆われてもよく、回路のオーバーモールドなどの追加の製造オプションを提供する。

加熱要素４１０は、裏当てブロック４１８を横切って引っ張られて保持される。加熱要素４１２の上の２つの各接点４１２ｂは、加熱アセンブリの接点４１５および４１６に接続され、加熱アセンブリ接点の４１５および４１６は、リード線４３０および４３２に接続される。本明細書で説明する加熱アセンブリのいくつかの実施形態では、接点４１５および４１６ならびに裏当てブロックは、ハウジング４２０の内側に配置されてもよい。一実施例では、ハウジング４２０は、構成要素をその間に挟む２つの等分（ｈａｌｖｅ）４２０ａおよび４２０ｂを含む。２つの等分されたハウジングは、一方のハウジングを貫通し他方のハウジングの開口部に係合するねじ４５０により接続されてもよい。低摩擦層４１４はまた、ハウジング内に閉じ込められても、または他の実施形態では、ハウジングの外部に適用されてもよい。他の実施例では、ハウジングは、構成要素を覆ってオーバーモールドされていてもよく、または、種々の構成要素の相互に対して所定の位置に固定するのに適した他の構成を有してもよい。一実施例では、ハウジングは、ハウジングが固定されているときにローラー部１６１が「Ｕ」字形ハウジングの中央で回転できるように、２つのローラー部１６１ａおよび１６１ｂを分離する溝に嵌合する適切なサイズの細長い「Ｕ」形状を有する（図６参照）。ハウジングはまた、ハウジング４２０をローラー１６１の溝と整列させるのに適切なスタンドオフ４４０および４４２を有してもよい。一実施例では、スタンドオフは、プレート１８４に取り付けられ、ハウジングからローラー１６１の溝とハウジングを整列させるために、適切な距離だけプレート４２０から離して配置される。スタンドオフ４４０および４４２はまた、それぞれ、リード線４３０および４３２を収容してもよい。本明細書では実施例として説明しているが、加熱アセンブリ４００は溝付きローラーと整列しているが、ローラーまたはドラムの端部との整列、またはベルト駆動機構との整列、または可撓性材料が固定された加熱アセンブリを通過して搬送されることを可能にする任意の構造的関係など、他の実施形態もまた含まれることが理解される。他の実施形態では、可撓性材料は固定されていてもよく、加熱アセンブリは固定された可撓性材料を横切って駆動されてもよい。

いくつかの実施形態では、加熱シーラーアセンブリ４００は、加熱要素４１０のための引張機構を含む。張力付与機構は、裏当てブロック４１８を横切って加熱要素４１０に張力を保持するように構成されたシステムである。加熱要素が加熱され冷却されると、加熱要素の長さおよび／または構造が変化する。これらの変化は、加熱要素４１０と周囲の構成要素または可撓性材料１００との間の関係を変えることがあり得る。導線（ｗｉｒｅ）用途では、弱いシールを形成し、導線加熱要素が可撓性材料１００を切断し得るには、導線加熱要素の長さの変化は十分に大きい。加熱要素の温度が上昇すると、加熱要素の追加の長さは張力機構により「吸収」され、これにより加熱要素が裏当てブロックと同一平面上に留まり、定位置に留まることが可能となる。加熱要素が裏当てブロックと同一平面上ではないときは、シールする際にフィルムを切断する可能性がある。一定の圧力により、安定したシールが提供される。いくつかの実施形態では、図７Ｃおよび図９に示すように、接点４１５および４１６の１つ以上は弾性を有してもよく、その結果、加熱要素を裏当てブロック４１８にわたって引き伸ばす力が提供される。一実施例では、図７Ｃに示すように、接点４１５は板バネであり、加熱要素４１２を引っ張って配置する。板バネ４１５は、ハウジング４２０上の点４１５ａにより吊り下げられ、板バネのアームが加熱素子４１０に向かって曲がり、バネの力を反対方向にすることが可能になる。バネ引張機構は、熱膨張中に加熱要素に張力をかける。バネ引張機構はまた、本明細書で論じられる２次引張機構として使用されてもよい。

他の実施例では、図８Ｃおよび１０Ａに示すように、引張機構は、発熱要素アセンブリ４１０内に組み込まれてもよい。例えば、薄膜ヒーター４１０は、図１０Ａに示すように、接点４１２ｂ間に波形４１２ａを形成する。薄膜ヒーター４１０の波形は、膨張および収縮のために収容される。代替的な幅のシールパターンを生成するために、種々の幅のパターンが使用されている。ヒートトレースまたは物理的パターンの厚さは、種々のワット密度を提供するように変更されてもよい。一実施例では、波形は、正弦波パターンである。正弦波パターンは、シールのために設けられた短い空間で改善された熱（ワット密度）を可能にする。正弦波パターンは、熱による膨張も最小にする。他の実施例では、波形４１２ａは矩形波である。矩形波パターンは、熱膨張中に加熱要素の膨張および収縮を吸収する。この吸収により、加熱要素の張力を過度に低下させることなく、波自体の形状が膨張に適応できるので、構成要素に対する追加的なバネの張力の必要性が低減または排除される。薄膜要素は、トレース組成（ｔｒａｃｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を変化させることにより、幅および長さを変化させることができる。波形を使用すると、波形の振幅の高さを変更することにより、シールの幅を変更することができる。したがって、トレースの数を増やすことなくシールの幅を制御しながら、ワット密度を容易に制御することができる。薄膜加熱要素により生成されたシールは、膨張した緩衝材の漏出に対してより大きな保護手段を提供することができる所望の幅とすることができる。薄膜要素はまた、加熱要素で可撓性材料１００を切断する可能性をより滑らかに減少させるかまたは排除する。薄膜要素の滑らかな表面はまた、様々のテープまたは被覆材をヒーターの表面に塗布することを可能にする。これらのカバーは熱伝達を改善し、摩擦を低減し、または改善されたシール特性を提供することができる。いくつかの実施形態では、薄膜ヒーターは、本明細書で論じられたものなどの２次引張機構（すなわち、バネ引っ張り機構）とともに使用することもできる。

本明細書で論じられる種々の実施形態および実施例は、固定された加熱アセンブリ４００に向けられているが、本明細書で論じられる種々の実施形態および実施例の様々な特徴または要素は、いくつかの移動加熱アセンブリにも適用可能である。一実施例では、加熱アセンブリは、ローラーとともに移動可能なローラーの一部とすることができる。したがって、加熱要素アセンブリ構造のいくつかは、ローラーとともに移動することができる。他の実施例では、加熱要素引張機構のいくつかは、移動する加熱アセンブリに適用してもよい。他の実施形態では、加熱要素アセンブリ４１０は、駆動要素とともに移動してもよく、移動駆動要素に対して静止してもよく、圧縮要素の移動に対して移動してもよく、可撓性構造１００に対して移動してもよく、ハウジング１４１に対して固定されていてもよい。当業者は、本明細書の開示に基づいて、これらの特徴および要素を、種々の他のシステムに適用することができ、このようなシステムのうちのいくつかだけが本明細書に開示されている。

シールされた後、第１および第２の層１０５、１０７は冷却され、シールされた第１および第２の層１０５、１０７を冷却要素の周りに回転させることによりシールを硬化させる。冷却要素は、熱浴に作用してもよく、または熱が空気中に消散するのに十分な冷却時間を提供してもよい。いくつかの実施形態によると、冷却要素は、圧縮要素１６１、１６２のうちの１つ以上である。

好ましくは、可撓性構造物１００は、第１および第２の層１０５、１０７を一緒にシールすることにより可撓性旺造物に沿って連続的な長手方向のシール１７０を形成するために、シーリングアセンブリ１０３を通り材料経路「Ｅ」に沿って連続的に進行し、領域１７６で加熱アセンブリ４００を通過する。可撓性構造物１００は、ピンチ領域１７６を出て、要素１６２との接触を維持する。図２Ａ－Ｄおよび３Ａ－Ｃに示されるように、可撓性構造体１００は、圧縮要素１６２の表面に沿って、第１のピンチ領域１７６の下流に配置された領域である第２のピンチ領域１７８まで連続している。シーリング領域１７４は、可撓性構造物１００が加熱アセンブリ４００によりシールされている第１ピンチ領域１７６に近接する領域である。長手方向のシール１７０は、図１の仮想線として示されている。好ましくは、長手方向のシール１７０は、第１の長手方向縁部１０２、１０６から横方向に離れて配置され、最も好ましくは、長手方向のシール１７０は、各空洞１２０の開口部１２５に沿って配置される。

好ましい実施形態では、加熱アセンブリ４００および１つ以上の圧縮要素１６１、１６２は、第１のピンチ領域１７６で第１および第２の層１０５、１０７を加熱アセンブリ４００に対して協働して押圧または挟んで２つの層をシールする。シーリングアセンブリ１０３は、加熱要素４００に対して圧縮要素１６２からの圧力を利用して、加熱要素４００と加熱要素４００との間の層１０５、１０７を隙間なく押圧しまたは挟む。圧縮要素１６１、１６２の可撓性のある弾性材料は、圧縮要素１６１、１６２の位置により圧力を良好に制御することが可能となる。いくつかの実施形態では、圧縮要素の外表面はエラストマー材料でもよい。例えば、圧縮要素の外表面は、約１／４インチの厚さを有する高温ショアＡ４５デュロメーターシリコーンゴム（ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｈｏｒｅ Ａ４５ ｄｕｒｏｍｅｔｅｒ ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）とすることができる。他の材料または厚さを使用してもよい。例えば、１つ以上の圧縮要素は、ポリテトラフルオロエチレンまたは同様のポリマーまたは低摩擦材料などの低摩擦外面を有してもよい。

いくつかの実施形態によると、膨張シーリングアセンブリ１３２は、可撓性構造物１００を切断するための切断アセンブリ３００をさらに有してもよい。好ましくは、切断部材は、可撓性構造物１００が材料経路「Ｅ」に沿って縁部を通過して移動するときに可撓性構造物１００を切断するのに十分なものである。より詳細には、切断アセンブリ３００は、空洞の第１の長手方向の縁部１０１と開口部１２５との間で第１および第２の層１０５、１０７を切断することができる。いくつかの構成では、切断アセンブリ３００は、可撓性構造物１００を切断して、可撓性構造物１００の膨張経路１１４を開き、第１および第２の層１０５、１０７を膨張ノズル１４０から取り外すことができる。いくつかの実施形態では、可撓性構造物の膨張経路１１４は、構造体の中心または他の位置でもよい。そのような実施形態では、切断アセンブリ３００は、膨張シーリングアセンブリ、特にノズル１４０から膨張経路１１４を除去するようにさらに適合させることができる。

本願明細書において具体的に特定された任意のおよび全ての参考文献は、その全体を参照することにより明示的に本明細書を構成する。本明細書で使用される「約」という用語は、一般に、対応する数およびある範囲の数の両方を指すと理解すべきである。さらに、本明細書におけるすべての数値範囲は、範囲内の各整数全体を含むと理解すべきである。

本明細書のいくつかの実施形態を説明したが、当業者であれば、様々な変更、代替構成、および均等物を使用できることを理解できる。いくつかの例および実施形態は、別々に使用されてもよく、またはそれらを混合し組み合わせて、代替案の反復（ｉｔｅｒａｔｉｏｎ）を形成してもよい。また、多くの周知のプロセスおよび要素は、本開示の焦点を不必要に不明瞭にすることを避けるために記載されていない。したがって、上記の説明は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。当業者であれば、本開示の実施形態は、限定ではなく例として教示することが理解される。したがって、上記の説明に含まれるか、または添付の図面に示される事項は、例示的なものであり、限定的な意味ではないと解釈されるべきである。以下の特許請求の範囲は、本明細書に記載された全ての一般的かつ具体的な特徴を含むとともに、文言上、本発明の方法およびシステムの範囲に含まれる全ての記述を含むものといえる。

Claims (15)

1. ポリメリックウェブからなる第１の重なり層と第２の重なり層との間に流体を向ける流体導管を有する膨張アセンブリと、
   下流方向に前記ウェブを駆動する駆動機構と、
   基板、及び前記基板上に形成され、振幅を有する波形形状を有するヒートトレースを含む加熱要素を有する薄いフィルム加熱器を有するシーリング機構と、
   を有し、
   前記薄いフィルム加熱器の加熱要素は、前記第１の重なり層と前記第２の重なり層を加熱することにより、前記ウェブが前記下流方向で前記シーリング機構を横切って移動するように前記駆動機構が前記ウェブを駆動するときに、前記ウェブである前記第１の重なり層と前記第２の重なり層とを一緒にシールし、その間に前記流体を閉じ込める長手方向のシールを生成し、
   前記波形形状の振幅は、前記長手方向のシールの幅を決定する、保護包装形成装置。
2. 前記シーリング機構は、前記ウェブと前記薄いフィルム加熱器との間に配置される低摩擦層をさらに有する、
   請求項１に記載の保護包装形成装置。
3. 前記ウェブは、前記シーリング機構に対して直接係合し、前記シーリング機構の前記低摩擦層を横切って移動する、
   請求項２に記載の保護包装形成装置。
4. 前記薄いフィルム加熱器は、
   第１の層と第２の層と、
   前記第１の層と前記第２の層との間に挟まれた加熱要素と、
   を有し、
   前記第１の層、前記第２の層および前記加熱要素が互いに結合されている、
   請求項１に記載の保護包装形成装置。
5. 前記第１の層及び前記第２の層はポリイミドである、
   請求項４に記載の保護包装形成装置。
6. 前記薄いフィルム加熱器は、前記駆動機構と前記ポリメリックウェブとに対して動作の間は固定されている、
   請求項１に記載の保護包装形成装置。
7. 前記駆動機構は、前記シーリング機構に対して前記ウェブを圧縮する第１の圧縮要素を有する、
   請求項１に記載の保護包装形成装置。
8. 前記第１の圧縮要素は回転可能である、
   請求項７に記載の保護包装形成装置。
9. 前記駆動機構は、前記第１の圧縮要素に対して配置される第２の圧縮要素をさらに有し、前記ウェブが前記第１の圧縮要素と前記第２の圧縮要素との間で圧縮される、
   請求項８に記載の保護包装形成装置。
10. 前記シーリング機構は、前記ウェブが前記第１の圧縮要素と前記第２の圧縮要素とにより前記シーリング機構に対して圧縮される前記ウェブとともに移動するときに、前記ウェブに接触する、
    請求項９に記載の保護包装形成装置。
11. 前記第２の圧縮要素は、第１の部分と第２の部分とを有し、
    前記シーリング機構は、前記第１の部分と前記第２の部分との間に少なくとも部分的に収容される、
    請求項９に記載の保護包装形成装置。
12. 前記第１の圧縮要素と前記第２の圧縮要素とは、前記ウェブが前記シーリング機構を横切って移動するように直接駆動される、
    請求項９に記載の保護包装形成装置。
13. 前記シーリング機構は、熱膨張の間に前記加熱要素の張力を保持するように構成される、
    請求項４に記載の保護包装形成装置。
14. 前記波形形状は正弦波または矩形波である、
    請求項１に記載の保護包装形成装置。
15. 前記ヒートトレースは、前記基板上に蒸着により形成される、請求項１に記載の保護包装形成装置。

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