JPH09502410A - 包装材ロール製造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 渦巻き状に形成される円筒形膨張紙材が間隙充填材として開示されている。伸張可能なシート材の未伸張状態の連続巻きロールから、膨張状態の紙材を自動的または手動で送り出すための送り出し装置が提供される。膨張装置により形成された緩衝材を、物品の周りに巻き付ける膨張紙材または間隙充填材として用いることができる。または、渦巻き状の円筒体に形成して間隙充填材として用いてもよい。手動ディスペンサ装置は、回転可能供給ロールを支持する支持部材を備えている。制限装置が、供給ロールの未伸張状態シート材の自由な送り出しを遅くしているため、シート材は供給ロールから引き出される時に張力を受けて、膨張する。自動装置は、膨張ロールを用いてスリット紙材を膨張させ、渦巻き状円筒体を切断して形成する装置と組み合わせて用いることも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 包装材ロール製造方法およびその装置 発明の背景 本発明は、スリット紙タイプの梱包材料を手動もしくは自動的に膨張させる方 法および装置に関し、より詳しくは膨張されたスリット紙を梱包用緩衝材の渦巻 き状円筒体に形成する装置に関するものである。 図面の簡単な説明 本発明の目的と利点は、添付の図面に関連した本明細書により明らかになる。 第１図は、本発明の渦巻き状円箇体の端面図である。 第２図は、渦巻き状円箇体を形成する膨張紙材の部分端面図である。 第３図は、間隙充填材料として使用するために膨張シート材を渦巻き状に巻い て円箇体に形成する他の装置の側面図である。 第４図は、本発明の膨張機械の平面図である。 第５図は、第４図の膨張機械の側面図である。 第６図は、第４図の膨張機械に配置されている二層紙材の側面図である。 第７図は、コンテナ内に収納されている供給ロールの略側面図である。 第８図は、第７図のコンテナの正面図である。 第９図は、供給ロール、制限ロールおよび引き裂き バーを示した他の実施例の送り出し装置の側面図である。 第１０図は、他の実施例の送り出し装置の側面図である。 第１１図は、制限ロールの引っ張り装置の部分図である。 第１２図は、他の実施例の送り出し装置の側面図である。 第１３図は、２ロール用送り出し装置の略図である。 第１４図Ａ−Ｆは、他の実施例による２ロール用送り出し装置の略図である。 第１５図は、ガイドホイールを用いた２ロール用送り出し装置の部分図である 。 第１６図は、フィラメントラップを用いた他の実施例の２ロール用送り出し装 置の略図である。 第１７図は、第１６図の他の実施例である。 第１８図は、切り込み装置の略図である。 第１９図は、第１８図の刃物の平面図である。 発明の詳細な説明 本発明は、膨張可能な材料、好ましくは、スリット状再生紙を包装材料として 膨張させる方法とその装置に関し、さらには、この膨張材料を梱包の際に間隙充 填材として使用することに関するものである。 一旦膨張した紙材には、半剛性の複数個のピーク部 またはランド部が形成される。これらのピーク部は、次の点においてバネに類似 している。すなわち、これらのピーク部に力を加えて次にその力を解放した場合 、弾性限界を越えない範囲では、各ピーク部が元の位置に復元する。紙繊維の抵 抗により生じる弾性力が、前記力の加速を遅らせる。ある力がある物品により加 えられた際の、半剛性ピーク部の動きによる仕事量は、膨張材料の弾性位置エネ ルギーである。降伏点とは、応力の増加がほとんど無い状態で、ひずみが大きく 増加した時の応力を越える点のことである。 幅が１／２インチから６インチ（１／２インチ刻み）の膨張紙材と長さが３イ ンチから２４インチの非巻き状の未膨張紙材を間隙充填材として用いた場合の試 験を行った。このような材料が端部で拘束されていない場合、あるいは物品の周 囲に巻き付けられていない場合には、ある程度の収縮が生じ、従って、最適な膨 張を得るのが困難であることが分かった。スリットパターンを変化させることが 可能で、六角形状のセルを形成するパターンにより最適な結果が得られる。同じ 紙材の場合、ダイアモンド形状セルのスリットパターンと比較して、耐負荷性は 、六角形状パターンにより飛躍的に高まる。円筒形状に紙材を巻くことにより、 膨張紙材にかかる張力を接着剤等を使用することなく維持できる。その理由は、 セル同士の“インターロック （相互噛み合い）”にあり、これにより、完成された円筒体の巻きが解けるのを 防いでいる。シート材料の幅は、膨張工程中に減少するため、円筒体の寸法とは 、完成された円筒体の最終寸法のことである。長さが１インチ未満の円筒体は、 セル同士の相互噛み合いが不十分なため、巻きが解ける傾向があり、円筒体の長 さが減少するにつれこの問題が著しくなる。 直径が１インチ未満の円筒体では、通常の適用において十分な緩衝効果が得ら れない。未膨張状態の平坦なシート材と、完成された円筒体との相互関係は次の 通りである。２×２のサイズの円筒体１個は、０．３７６平方フィートのシート 材に相当するため、１平方フィートのシート材により、約２３／４個の完成円筒 体が形成される。もっとも、円筒体の巻きをきつくする程、円筒体を形成するた めに必要なシート材の量が増加する。従って、シート材の平方フィートと、円筒 体の径および長さとの相互関係により、円筒体がいかにきつく巻かれているかを 測ることができる。円筒体がきつく巻かれている程、しっかりした緩衝効果を得 ることができるが、円筒体をきつく巻き過ぎると、円筒体から空気を追い出して 緩衝性を減少させることになる。このように、スリット紙材に働く巻き付け力と 、円筒体を形成するスリット紙材の品質は重要である。従って、円筒体は、特定 のシステム条件を充たすよう に特注で製造することができる。 膨張紙材の円筒体を手製の厚紙の芯に巻き付けて、約１×１インチから６×６ インチのサイズの円筒体の試験を行った。全てのサイズの円筒体が有効であった が、特に２×２サイズの円筒体が最も高い効果を示した。固体芯に巻かれた円筒 体の表面は剛性を有してはいたが、側面からの衝撃に対する緩衝性を欠いていた 。 手動巻取り機を用いて、芯の無い円筒体を形成した。無芯の円筒体は、剛性芯 を中央に有している円筒体よりも、側面と縁部に加えられた衝撃を吸収するのに 優れていた。しかし、一立方フィートの無芯円筒体を形成するのに多くの平方フ ィートのシート材料を必要とし、コストが高くついた。反面、無芯の円筒体は非 常に優れた緩衝特性を示した。 小さな手動巻取り機により、１立方フィートの円筒体に対して４０平方フィー トの未膨張シート材を用いて、複数の中空芯の円筒体を形成した。中空の芯を有 する円筒体は優れた耐衝撃性および耐振動性を示した。中心が中空で渦巻き状に 巻かれた膨張紙材は、きつく巻き付けられた無芯の膨張紙材の円筒体に比べて、 柔軟な緩衝性において優れていた。中空の芯を有する膨張紙材の円筒体は、原材 料をきつく巻いて芯を形成する場合の過剰な原材料の消費という欠点と、固体芯 を用いて膨張紙材の円筒体を形成した場合の耐側部衝撃 性不足およびコストの増加という欠点の相方をなくしたすぐれた円筒体である。 本発明の円筒体を形成するために、スリット紙材は膨張されて、最終用途にあ わせて、予め決定された径と長さを有する渦巻き状の円筒形に巻かれる。開示さ れているように、紙材が膨張される際、複数の隆起したセルが形成され、巻かれ る時に紙材が外側に向かって渦巻き状になるため、これらセルは隣接する層のセ ルと互いに噛み合うようになる。セルの噛み合いにより、円筒体は留めておく必 要性がなくなるため円筒体は直ぐに使用できる。第１図の渦巻き状円筒体４０は 、概念的な端面図で、ランド部から隆起し、互いに噛み合ったセルの概念を表し ている。尚、理解し易くするために、列の間隔４４とスリットの間隔４２によっ て形成されるセルを矩形状に描いている。膨張時および未膨張時の紙材の詳細な 説明と図面は、１９９３年９月３０日に公開されたＰＣＴ出願（米国・９３／０ ２３６９）に開示されている。 第２図では、渦巻き状円筒体１０の一部におけるセル形成がより正確に描かれ ている。第２図の側面図では実際のセルは見えないが、セルを形成する材料が描 かれている。列間隔３８ａ、３８ｂおよびスリット間隔３６は捩れて、互いに噛 み合うピーク部と谷部を形成している。 セルフロックされた円筒体は、衝撃によって生成さたエネルギーを吸収するこ とにより、物品を最大限に保護する。この吸収作用は、セル間の相互作用を起こ させるような位置に層を配置することにより得ることができる。紙材を渦巻き状 にすることにより、紙材が裏返ったり捻れたりすることを防いでいる。このよう な裏返りや捻れは、セル間の相互作用に基づく緩衝効果を減少させる。渦巻き形 状は、最も経済的で形成しやすい形状であるばかりでなく、構造的に最も効果的 なものである。円筒状弾性体に加えられた力が、中心に向かって圧縮すると共に 、各内側層が初期位置に復元しようとする弾性力を生成する。また、セル間の相 互作用により、衝撃力は円筒体全体に分散される。これにより運搬物の縁部や角 部の保護が一層強化される。この点において、一般的に用いられている独立して 作用するスティロフォームピーナッツと、異なっている。スティロフォームピー ナッツを使用した場合、主に品物の角部に衝撃力が加わると、ピーナッツが分離 して品物が箱内で摺動してしまう。一方、円筒体のセルの相互噛み合いは、個々 の円筒体内の相互噛み合いだけでなく、複数個の円筒体を互いに噛み合わせ、こ れにより箱の中で物品が滑ることが防がれる。 渦巻き状円筒体１０は、使用目的によりサイズを変えることができる。好まし いサイズは、長さが約２イ ンチで直径が１．５〜２インチである。中空の芯を有する円筒体は全ての角度か らの衝撃に対する梱包保護に優れ、芯内で最も効果的に原材料の平方フィート数 を活用する。１００％一般廃再生クラフト紙の場合、３，０００平方フィートに つき７０ポンドの紙重量で所望の結果が得られ、３．２インチ×１６インチ（５ ２平方インチの未膨張状態スリット紙）の紙材から１個の中空芯の円筒体を形成 することができた。未膨張紙材の４０平方フィートに相当する１２０個の円筒体 で、１立方フィートの体積を充填することができた。これに対して、芯のないき つく巻かれた円筒体を用いた場合は同じ体積を充填するのに２１０個の円筒体が 必要であった。また、剛性厚紙製の芯を用いた円筒体では、１立方フィートの体 積を充填するのに１１０個必要であった。中空芯の円筒体を使用した方法では、 ７０ポンドの未膨張スリット紙材を１立方フィート用いて、３７．２立方フィー トの間隙を充填することができた。 第３図は、膨張シート材を渦巻き状にして間隙充填材として用いられる円筒体 を形成する装置の側面図である。第３図の実施例では、膨張シート材８００が、 上部移動ベルト８０２と下部移動ベルト８０４間に供給されている。上部移動ベ ルト８０２は、上部ベルト駆動ロール８０６により、矢印８０１に示されている ように、反時計回りに駆動される。下部ベルト駆動ロール８０８は、矢印８０３ に示されているように時計回りには下部移動ベルト８０４を駆動する。上部ベル ト８０３は、駆動ロール８０６と従動ロール８０５の間に張設されている。押さ えばね板８１０が、引っ張りばね８１４によってベルト８０２に対して付勢され ている。同様に、下部ベルト８０４が駆動ロール８０８と従動ロール８０９の間 に張設されている。引っ張りばね８１６により、押さえばね板８１２がベルト８ ０４に対して付勢されている。 下部ベルト８０４は上部ベルトと反対方向に回転して、形成されている円筒体 ８２０を矢印８１９の方向に駆動する。上部ベルト８０２は下部ベルト８０４の 速度の７倍の速さで回転され、膨張シート８００の先端部８２４を下方に引きず りカールさせる。シートが矢印８１９の方向に進行している間、カール効果が持 続し、このカールが円筒体８２０を部分的に形成する。前記カール作用または渦 巻き作用は、完全な円筒体８２２が作られ、図示されていない受け取り部に送り 出されるまで、継続される。 第４図および第５図は、スリット紙７５０の最適な膨張を迅速に行う膨張機械 ７００を示している。紙材が、図示されていない保管ロールから上部および下部 駆動ローラ７０６、７０８に供給されて、これらロー ラ７０６と７０８の間に載置される。この紙材保管ロールは、駆動ローラ７０６ 、７０８から１００度の弧に沿ったどのポイントに設置することも可能であり、 駆動ローラ７０６と７０８から直上のこのポイントを０°ポイントとして用いる 。上部駆動ローラ７０６と下部駆動ローラは両方とも、例えば塩化ポリビニール のような熱収縮可能な重合体により形成された収縮円筒状材料等の摩擦材料で被 覆されている。或いは、ゴムスプレーやペイントコーティングを用いても被覆し ても良い。さらに、ビニールテープで被覆されたローラやゴム製ローラを使用す ることも可能である。研磨コーティング材により紙材が幾分削られて、この紙材 上の研磨材の作用によって粉塵が形成される傾向がある。 ローラ摩擦被覆物により生じる摩擦量に理論的な上限はないが、紙材に対して 損傷を起こすようであってはならない。そのため、粗い材料を使用することは避 けるべきである。 駆動ローラと膨張ローラの間の張力は、スリット紙を開口もしくは膨張させる のに十分でなくてはならないが、紙材を引き裂くものであってはならない。代表 的例としては、３０ポンドの紙材に対して、直線インチ当たり２．５オンスの力 、または７０ポンドの紙材に対して、５オンスの力を付与することができる。膨 張力は、紙材を単に膨張させるだけではなく、紙の繊維をある程度切断して紙材 が未膨張状態に復元する傾向を弱めるのに十分なものでなくてはならない。先に 挙げた７０ポンドの紙材の場合には、１インチ（直線）を膨張させて毎分３００ インチの速度で紙材を送り出すのに０．１１馬力のモータが必要とされる。 ７０ポンドの未膨張紙製の２０×３６インチサイズのシートを用い、その一方 の端部をその全幅にわたって固定装置に固着し、垂直方向に垂下させ、力を加え て紙材を膨張させた。約５０オンスの力、すなわち、１インチ当たり２．５オン スの力を加えることによって、紙材の膨張が開始され、直線インチ当たり３オン スの力を加えることにより、紙材の全てのセルが開口した。直線インチ当たり５ オンスの力を加えると、全てのセルが完全に開口し、セル壁繊維の切断が起きた 。この切断により、膨張紙材がこの開口位置で解放されてからもセル壁が開口状 態に保たれる。７．５オンスの力は紙材を膨張させ、この力を連続して１０秒加 えた場合、紙材が引き裂かれた。直線１インチ当たり１０オンスの力はセルを開 口させて、紙材を直ちに引き裂いた。従って、約５オンスの力を用いることによ り、最適な結果が得られることが分かった。 モータ７２６により、モータギア７１６および駆動ギア７１４の回転を介して 下部駆動ローラ７０８が駆 動される。モータ７２６により引き起こされた回転は、モータシャフト７２４に 沿ってモータギア７１６に伝達され、そこで駆動ベルト７１８が駆動されて次に 駆動ギア７１４が回転される。モータギア７２０もまた、モータシャフト７２４ に接続されて、膨張ベルト７２２を駆動させ、膨張ベルト７２２は膨張ギア７１ ０を回転させる。モータギア７１６とモータギア７２０の間にモータシャフト７ ２４に沿った間隙が設けられているため、膨張シャフト７１２が膨張ギア７１０ と上部膨張ローラ７０２と下部膨張ローラ７０４の間に設けられている。駆動ギ ア７１４には２０個の歯が設けられ、一方、膨張ギア７１０は１４個の歯が設け られている。このように歯の数を異ならせることにより、上部膨張ローラ７０２ と下部膨張ローラ７０４の回転速度を、上部駆動ローラ７０６と下部駆動ローラ ７０８の回転速度に対して変化させ、これによりモータシャフト７２４を単一の 速度で回転させている。この差は多くの公知の方法によって求めることができ、 このことは本発明の範囲を限定するものではない。上部および下部膨張ローラ７ ０２、７０４と上部および下部駆動ローラ７０６、７０８間の速度差は、スリッ ト紙７５０の膨張に関連するため重要である。スリット紙７５０は、膨張機械７ ００に入れられる時よりも速い速度で膨張機械から除去されて、それによってス リッ ト紙７５０が膨張される。膨張ローラ７０２、７０４と駆動ローラ７０６、７０ ８間の速度差は、最終用途と紙材の重量に基づく必要な膨張量を求めるために算 出しなければならない。第４図および第５図に示されているギアアッセンブリに おいて、膨張ギア７１０および駆動ギア７１４を変えて、速度差が増加させたり 、減少させたりすることができる。他の方法で速度差を変化させることも可能で 、このような方法は従来技術において公知である。 膨張ローラと駆動ローラの間隔を約６インチ開けることにより、紙材の中央を 拘束することができる。これは明らかに、紙材の厚さと長さにおいて収縮と膨張 が一致することによるものである。膨張ローラと駆動ローラ間の間隔を約１１． ２５インチ開けることにより、１９．５インチの巻き紙材について良い結果を得 ることができた。３インチ幅の紙材には、最小限４インチのローラ間の間隔が必 要である。駆動ローラと膨張ローラ間の間隔は、未膨張状態の紙材の幅に比例し て変化する。 膨張装置は、直接物を包む包装材として使用される膨張製品を製造するために 用いることも可能である。自動ロールディスペンサは、間隔条件を最小にして膨 張紙材の即座の使用が行える一方、必要時に機械を停止または制動させてユーザ が包装工程中に紙材を強く 引っ張ることができ、これにより包装用途が最大に広がる。包装作業後、引き裂 く前に、足踏みペダルを解放させ、最終的な引っ張りと引き裂きを行うために自 動膨張装置を制動させる。これにより、最も優れた梱包保護を行うために、最大 延伸工程が変わらないことになる。電子装置を用いて膨張紙材の量を測定するこ とができる。送り出し工程の終了時に制動することにより、ユーザは紙材のロー ルから所望の長さの紙を引き裂くことができる。或いは、カッティング用刃物を 用いて、送り出された量の紙材を残りのロールから切り取ることもできる。 上部膨張ローラ７０２および下部膨張ローラ７０４は、指と同じ作用をする材 料により被覆されている。被覆材は、開口されていないスリット紙７５０を引き 裂くことなく把持し、膨張ローラ７０２、７０４と駆動ローラ７０６、７０８間 の速度差を利用して、紙材を開口させる。軟質ゴムで被覆されたローラを用いる と、紙材の全幅にわたって均等な膨張を行うことができる。しかし、セルが破砕 して紙材が変形することもある。すなわち、一対の膨張ローラの接触点において 、膨張したセルがこれらローラによって破砕される場合がある。開口セルと軽発 泡を行うことにより、必要な膨張を得ることができる。しかし、低比重開口セル 発泡は、所望する最適な膨張材よりも寿命が短い。コピ ー機械に使用しているようなタイプの軟毛ブラシを用いた場合、膨張工程の開始 時に困難が生じた。より剛毛のブラシは紙材を解放する時に問題がある。最適な 結果は、長さ約１／８インチにカットされた中程度の硬さの毛のブラシによって 得られた。毛の材料としては、炭素鋼、ステンレス鋼、真鍮、青銅等の金属ワイ ヤが挙げられ、種々のサイズの毛が市販されている。 好ましい材料としては、商標名「ＶＥＬＣＲＯ」で販売されているようなフッ クファスナおよびループファスナに見られるタイプのナイロンフックファイバが 挙げられる。フックが端部に取り付けられたファイバで表面を覆われた一組のロ ーラを設けることによって、膨張紙材が捩れたりローラが性能低下することなく 、所望の膨張を得ることができた。比較的固い発泡材で被覆されたローラとは違 って、フックファイバは、膨張されたセルが膨張ローラ間を通過する時に破砕す るようなことはなかった。紙材が駆動ローラ間を通過する時の速度よりも速い移 動速度を紙材に与えるために、膨張ローラは紙材を把持し引っ張らなければなら ないという点において、膨張ローラの役目は重要である。この条件は、膨張され たセルを破砕せずに紙材がローラ間を通過するようにしなければならない条件と 相反している。 第４図および第５図に示された膨張装置の他の実施 例が第６図に示されている。多ロール膨張装置６００は、膨張装置７００と同じ 基本原理で作動される。膨張装置６００には紙材支持装置６３０が設けられ、こ の支持装置６３０には紙ロール６３４を受け入れる少なくとも一つの保持領域６ ３８が設けられている。ここで説明されている保持領域６３８は、紙材ロール６ ３４の芯を貫通するよう配されるバー６３６を受け入れる切り込み部である。図 示されているように、膨張装置６００は、保持領域６３８、６４０に二つの紙材 ロール６３２、６３４を保持しているが、さらにロールを保持することも可能で ある。紙材６４２はロール６３２から下部ローラ組６２０に供給され、紙材６４ ４はロール６３４から上部ローラ組６１０に供給される。上部ローラ組６１０と 下部ローラ組６２０は、それぞれ、第４図および第５図で説明したように構成さ れている。 手動膨張装置１１１０の一実施例が第７図に示されている。この装置では、ロ ール１１２０はコンテナ１１１８内に保持される。供給ロール１１２０の回転速 度よりも速い速度で、供給ロール１１２０から直接シート材１１１２を引き出す ことによって、シート材１１１２を膨張させている。供給ロール１１２０からシ ート材１１１２を供給する速度は、例えば回転軸１１１４上に摩擦ベアリングを 設けて供給ロール１１２０ の回転速度を直接限定することにより制御することができる。しかし、この方法 は、最適な方法ではない。つまり、張力を与えるために用いられる摩擦ベアリン グ等は、供給ロール１１２０のサイズが減少したり、新たに供給ロール１１２０ を追加した場合の変化に対応するため頻繁に取り替えなければならないという欠 点がある。 供給ロール１１２０およびその関連部品は、フレーム１１１６によって適切に 支持することができる。このフレーム１１１６は、一対のＸ型部材として形成す ることができる。フレーム１１１６の脚部の端部は、コンテナ１１１８の側壁部 と接触するように構成することもできるし、またはコンテナ１１１８の隅部に配 置することも可能である。コンテナ１１１８には、切断ライン１１１５が設けら れている。切断ライン１１１５は、所望の長さに紙材を切断するのを容易にする ために、鋸歯状の金属部を有しているのが好ましい。コンテナ１１１８として、 波型の厚紙製の箱または軽い木製品を用いることができる。第９図、第１２図、 第１３図に示されている実施例を、コンテナ１１１８内で採用することもできる 。 手動膨張装置１１１０に、シート材１１１２を膨張させるローラを設けること が好ましい。第９図の実施例では、シート材がガイドローラ１１２４と二次ロー ラ１１２６の間を通過することによって、膨張が行われる。歯止め（図示せず） がホイール１１３４の歯と係合し、反時計回り方向の回転を阻止する。また、他 の適切な回転方向制限機構を用いても良い。ガイドローラ１１２４は、第１１図 に示されているように、摩擦ベアリングによって、自由に回転するのを阻止され ている。シート材１１１２は、第１０図に示されているように、二次ローラ１１ ２６によってガイドローラ１１２４に対して堅固に保持されている。シート材１ １１２をガイドローラ１１２４に対して保持することにより、二次ローラ１１２ ６は、ガイドローラ１１２４の引きずりを利用し、シート材１１１２の移動速度 を制御、あるいは制限している。供給ロール１１２０の回転速度を第７図に示し たように制御する場合、ガイドローラ１１２４は自在に回転することができる。 シート材１１１２を供給ロール１１２０から手動で引っ張ると、ガイドローラ １１２４および二次ローラ１１２６の間をシート材１１１２が通過しこの時に膨 張される。所望の長さの材料が引き出された後、残りのシート材１１１２から引 き裂かれる。この引き裂き動作は、膨張シートを引き裂きバー１１３２に対して 引っ張ることにより、非常に容易に行うことができる。引き裂きバー１１３２と して、第８図に示されている刻み目の入った部材１１１５等のねじ切りロッドま た は他の粗面を有する部材を用いることができる。膨張されたシート材は、引き裂 きバー１１３２の表面に係合して、シート材の引き裂きを調節する不規則な表面 を有している。 手動膨張装置１１１０は、テーブルまたは床に載置することもできるし、ある いは第９図に示されているように、頭上支持材から吊るして膨張紙材を下方向に 供給することも可能である。供給ロール１１２０の回転軸１１１４をガイドロー ラ１１２４と二次ローラ１１２６の軸と平行になるよう配置し、単一または複数 の供給ロール１１２０を、３００度の円弧内で最終紙移動方向からずらせること もできる。シート材１１１２は、多数のロールまたは多重層巻きロールによって 供給され、必要な張力抵抗に抗して紙材を引っ張るオペレータの力は限定されて いる。 第１０図の実施例では、手動膨張装置は、床またはテーブル設置用として形成 されている。シート材１１１２は供給ロール１１２０から離れて二次ローラ１１ ２６とガイドローラ１１２４の間に供給される。シート材１１１２は保持バー１ １４０にまで移動し、そこで供給され、十分な長さになるまで膨張される。ばね が取り付けられた保持バー１１４０、供給ロール１１２０の時計回り方向の動作 によって、紙材１１１２がガイドローラ１１２４と二次ローラ１１２６に向けて 引っ張られるのを防いでいる。 第１１図の機構によって、ガイドローラ１１２４に摩擦張力が付与されるのが 好ましい。摩擦プレート１１５２がガイドローラ１１２４に隣接して載置され且 つ壁部１１５６に取り付けられている。ガイドローラ１１２４はシャフト１１５ ０に取り付けられて、このシャフト１１５０は摩擦プレート１１５２と、手動膨 張装置１１１０のキャリア部の壁部１１５６を貫通している。少なくともシャフ ト１１５０の端部は、ちょうナット１１５８を受け入れるためにねじ切りされて いる。シャフト１１５０は壁部１１５６を貫通し、ばね１１５４を受け入れてい る。このばね１１５４は、シャフト１１５０上にちょうナット１１５８により固 定されているため、ばね１１５４を適切に保持するため、ばね１１５４の直径は 、ちょうナット１１５８の直径よりも短くなっていなければならない。ちょうナ ット１１５８を締め付けると、ばね１１５４に選択された量の圧力が付与され、 これによりローラ１１２４が摩擦パッド１１５２に抗して引っ張られる。圧力は 容易に調節されて所望の回転抵抗を維持することができる。紙材に付与される力 は相対制御される範囲内でなくてはならない。力が多くかかりすぎると、制御さ れた膨張を生じさせるのでなくむしろ、紙材を引き裂くことになる。反対に圧力 が小さすぎると、紙材は膨 張せずにほどけてしまう。好ましい膨張力は、約３オンス〜７．５オンスの範囲 で、紙材の幅の直線インチ当たり約５オンスが好ましい。 張力は、次のようにしても得ることができる。つまり、紙材がその間を通過す る一対のローラを押し付けて、これにより紙材の移動速度をガイドロールの回転 速度と一致させ、ロールの回転速度を制限する。また、張力は、一対のガイドロ ールの位置を紙材の移動に対して変化させることによって調整することができる 。ガイドロールの周囲紙材が一層多く接触するように少なくとも一つのガイドロ ールの位置が移動されるため、張力が増加する。紙材は、第９図に示された二つ のガイドロール１１２４および１１２６を引き離すように作用する。第１０図の 実施例では、第９図に示された位置と比べて、ガイドロールは紙材の移動方向を 大きく変化させて、これによって、紙材により強い張力を与えている。また、表 面引っ張り力を、重り付きのバンドやばねによって与えることも可能である。摩 擦装置として、摩擦クラッチ、空気、磁気または油圧テンション機構を用いても よい。磁気テンション機構は、磁気粒子テンションブレーキとして販売されてい る。テンション機構の正確な形状はさほど重要でなく、市販されているどのよう な機構を用いてもよい。 供給ロール１１２０と切断端部間にある膨張紙材の 部分は、一旦引っ張り力から解放されると巻戻る傾向がある。紙材先端部の引戻 しを、第１２図に示されたローラ１１６０あるいは第１０図のばねが装填された 前記保持バー１１４０によって、制限することが可能である。紙材が膨張されて いる間は、ばねによって把持フィンガーは紙材からよけておかれるが、紙が反対 方向に引っ張られる場合には、把持フィンガーがばねにより引き戻されて紙材と しっかりと係合する。この戻り阻止機構は、膨張紙材を把持するための表面で覆 われた紙材接触面を有している。この被覆物は、ユーザが紙材を供給ローラから 引き出した時に、戻り方向に移動する際の未開口のスリット紙を引き裂くことな く把持しなければならない。紙材を把持する部材は、紙材を一定方向だけに移動 させるために角度を付けておくことができる。これに対して、ばねが装填された 機構は、紙材膨張工程の間、退却させておくことができる。把持機構は、紙材の 移動経路に対して傾斜する位置に載置された複数のモノフィラメント重合体スト ランドから構成されている。傾斜させることにより、紙材を把持機構から一方向 に摺動させて、その結果、紙材が反対方向に移動する時、ストランドとセルが係 合することになる。 膨張紙材が戻り阻止機構を通過している間、セルが破砕されシート材１１１２ が変形してはならない。膨 張されたセルが一対の戻り阻止ローラ、ばね装填バーまたは単一の戻り阻止ロー ラと接触する点において、膨張セルが戻り機構によって破砕される場合がある。 開口セルと軽発泡により、必要な膨張を起こすことができる。 前述したように、ナイロンフックファイバが好ましい材料である。これは、膨 張セルが戻り阻止機構１１４０の下を通過する際に、膨張セルを破砕させるよう なことはない。フックのかかり部は、シート材が引き戻される場合にはシート材 のスリットと係合し、巻きが解かれる工程／膨張工程の間は、シート材を滑らせ るように先端部に設けられている。第１５図の改良例では、巻きをほどく時の動 きによって、バー１１４０が紙材から離れるように、バー１１４０がシートに向 かってばねにより付勢されている。反対に、紙材が巻き戻ろうとする動きにより 、バーが紙に向かって引っ張られる。このように、紙材が引き戻る時、フックは スリットに噛み入るが、紙材の巻きがほどかれる方向には紙材は自由に移動でき る。 第１２図には、ガイドロール１１６０と紙材１１１２の片側に配置された支え ロール１１６１によって巻き戻り阻止が行える機構が示されている。ガイドロー ル１１６０には、バー１１４０に設けられたものと同じタイプのフックフィラメ ントまたは毛等が設けられ ていて、紙材が破砕されるのを阻止している。ガイドロール１１６０の動きを一 方向の回転に限定する適当な手段を用いることによって、逆回転を防いでいる。 第９図に示されているようなホイール１１３４等のチラェット機構を使用すると 便利である。支えロール１１６２は、紙材１１１２をガイドロール１１６０に押 し付けて紙材１１１２を保持している。このロール１１６２は、自在に回転でき るかあるいは逆回転手段を設けることも可能である。 他の実施例では、多層紙材を用いて、膨張させるための紙材の送り出し量を増 加させることができる。この装置が異なっている点は、装置にスリット紙を供給 するために複数の供給ロールを使用していることである。あるいは、シート材１ １１２を、多層のスリット膨張シート材として形成して、単一のロール上に取り 付けることも可能である。このように、単一ロールで多層紙を供給する構成また は複数の供給ロールを用いることにより、多層の紙材を同時に供給できる条件が 達成される。各方法にはそれぞれの利点がある。多数のロールを使用した場合は 、多層紙の場合と違って、単層紙の使用を選択することができる。しかし、多数 ローラの使用は、多重層／単一ロール装置と比べてより多くの設置スペースが必 要となる。第１３図に示されているように、第一ロール１１７０を第二ロール１ １７２の上に配置することができる。紙材は同時に二つのガイドロール１１２４ 、１１２６間に供給される。これらガイドロールは、上述したようにテンション 機構として作用する。排出物１１７８は、二層の膨張シート材である。 充填材を物品に巻き付ける場合、シートの層は隣接するシートのランド部より 、互いに噛み合うために、この充填材は複数層の互いに噛み合った膨張シートの 形状を呈している。このようにして膨張シートの収縮は阻止されるか、あるいは 少なくとも制限される。 スリットの長さと、スリット間のランド間隔の割合は、膨張工程中に形成され る多角形の寸法に影響する。スリット長の間隔長に対する割合が大きい程、シー トの面とランド部の面の間に形成することのできる最大角度が大きくなる。形成 された多角形の開口部の形状とサイズの均一性と、平坦なシートに対して傾斜す るランド部の角度とが大きくなる程、ランド部の噛み合い度が大きくなる。ラン ド部の互いの噛み合い、すなわち、シート層のはまり込みは、シートの有効厚み を減少させる。しかし、正味効果は、シートの有効厚みが劇的に増加したことに ある。例えばスリットが１／２インチ、スリット間隔が３／１６インチ、列間隔 が１／８インチのスリットパターンを有する０．０８インチの厚さの紙材は、１ ／４インチ×３／１６インチ のランド部を形成する。このランド部は、厚さ約１／４インチ未満に膨張し、重 ね合わされた時には二つの層が約０．３７５インチの有効厚みになる。この時の 正味効果は、紙材の未膨張時の厚さのおおよそ少なくとも２０倍の有益な膨張厚 さである。 隣接する層の過度なはまり込みは、例えば次のような時に生じる。隣接する層 が完全に均一に膨張して、合体して混じり合って第二の層となり、二つのシート の組合わせ厚みは第二のシートの膨張時の厚みではなくて、未膨張時の厚みであ る。言い換えれば、限定されたはまり込みではなくて合体が生じた場合には、シ ートの連続する層が合わさった時の蓄積効果は、それぞれの連続シートの未膨張 時の厚みが合わされた時の増加である。所望の正味効果とは、相互噛み合いが得 られる程度、すなわち、層の相対的運動を阻止できる程度に、一つの層のランド 部が隣接する層のセル内に落ち込んだ場合のはまり込みによって得られるもので ある。全体的な目的は、隣接する層間の滑りを阻止し、層状材料の蓄積厚みを最 大にすることである。このように、隣接する層は噛み合わなければならない反面 、膨張多層製品の厚みを最大にするためには噛み合ってはならない。 相互噛み合いと厚みの最大化の間の均衡は、隣接する層同士をオフセットする か、またはスリットパター ンをオフセットさせて隣接する層に対する層のオフセット方向を逆にすることに より得ることができる。このスリットパターンのオフセットは、隣接する層（パ イル）同士がオフセットされた多重層のシートを単一ロールで供給する場合に行 うことができる。また、上述したような単層の二つの紙材から形成される多層形 状シートに対しても行うことができる。 複数のスリットから成る複数の平行なスリット列は、長手方向軸（シートの対 向する縁）に対して、約８９５度から８７度の範囲の角度を形成する。このよう に構成することにより上記のオフセットを行うことができる。隣接するスリット 列を交互にした場合、隣接する層の平行なスリット列間の正味オフセットは、約 １度から約６度の範囲の角度を形成する。すなわち、隣接するパイルのスリット のライン同士が約１度から６度の範囲の角度で交差するということである。第１ ３図に示されているように、二つの供給ロール１１７０、１１７２を設けること ができる。一方のロールを反時計回りに解き、他方を時計回りに解くことにより 、上述したような隣接ロール間のスリットラインの交差が生じ、相互噛み合いと 膨張厚さの最大化との所望通りの兼ね合いを得ることができる。 ガイドロールを使用して送り出し装置の張力を調節している例が第１４図Ａ〜 第１４図Ｆに示されている。 第１４図Ａでは、ガイドロール１１８２と１１８４の間を通過するシート１１８ ０には張力はかけられていない。第１４図Ｂに示されてような二つのガイドロー ルの相対的な回転により、中程度の張力が生じる。張力は第１４図Ｃ、第１４図 Ｄに示されている相対的なロールの回転位置では、増加している。第１４図Ｅ、 第１４図Ｆにおいては紙材の経路がより曲がりくねっているため、さらに張力は 増加する。 膨張駆動ローラを調整してローラ間隔を変化させることができる。これにより 、ローラ間にある紙材の圧縮と、膨張紙材のセルの破砕の最小限化とのバランス が得られる。工程が開始されて紙材が膨張されると、Velcroフックが膨張された セルを把持し引っ張るため、圧縮力を付加する必要性が殆どない。膨張する前、 すなわち始動時に、紙材にかかる圧力は最大になっていなければならない。これ は、膨張された紙材の傾斜面がまだ形成されていないためである。紙材の厚さを 変化させて傾斜面を形成する様々な機構が市販されている。 第１５図の実施例では、二重膨張ローラ１５０２および１５０４が示されてい る。二重膨張ローラ１５０２、１５０４には、それぞれ一対の剛性把持ホイール １５０６、１５１０および１５０８、１５１２が設けられている。剛性ホイール １５０６、１５１０、１５ ０８、１５１２は、膨張ローラ１５０２、１５０４よりも幾分大きい直径を有し 、紙材を把持して引っ張る働きをする。紙材を厚さ１／４インチになるように膨 張させる場合、ローラ１５０２、１５０４の直径とホイール１５０６、１５１０ 、１５０８、１５１２の直径との差は、膨張紙材の破砕を裂けるために、１／４ インチよりも大きくなければならない。小さな径の剛性ホイール１５０６、１５ １０、１５０８、１５１２を使用して紙材の送り出しを行うと、接触し、そのた め破砕する膨張材の量を少なくすることができる。ホイール１５０６、１５１０ 、１５０８、１５１２の材料としては、ゴム、または膨張ロール材料として開示 された材料のどれを用いてもよい。ホイール１５０６、１５１０、１５０８、１ ５１２の幅は、破砕する膨張紙材の量を少なくすることができる程度小さい。ホ イール１５０６、１５１０、１５０８、１５１２は、紙材の長さに沿って、破砕 したセルのために細長い経路または領域を確保している。これらホイールは約１ ／２インチの幅を有しているのが好ましい。ホイールの幅が広い程、より大きな 把持力を発揮するが、より多くの膨張セルを破砕させる。破砕した材料の量は、 ホイールの幅×ホイールの数と等しい。ホイールの数は厳密には重要ではないが 、使用するホイールの数が少なすぎると、シート材を不均等に引っ張ることにな る。 少なくとも二つのホイールが必要で、３個のホイールを引っ張りローラに沿って 均等間隔に配置させると、より一定して均等に紙材を引っ張ることができた。ホ イールは対にして対向して配置されるが、その幅が狭すぎると、対向ホイールが 整列しないことがあり、把持力を発揮できなくなる。ホイールの最小幅は、紙材 を好適に把持しかつ整列する能力によって調整されている。また、ホイールの最 大幅は、膨張材の破砕を最小にする必要性によって限定されている。例えば、２ ０インチ幅の紙材の場合、４．５インチのホイールを使用すると１０％の紙材が 破砕する。ローラの数を掛けて得られたローラの合計幅は、膨張紙材の幅の２０ ％未満でなくてはならない。膨張材の幅の１０％未満であるのが望ましく、最も 望ましい合計幅は膨張紙材の幅の５％未満である。 イプのフックフィラメント材１６０６、１６０８と１６１０、１６１２が、引っ 張りローラ１６０２と１６０４にそれぞれ螺旋状に巻き付けられている。これら は二つの可能なパターンを示したものである。一旦膨張が起こると、フックフィ ラメント１６０６、１６０８は、大きな引っ張り力を発揮するので、ロール全体 を被覆する必要はない。実際、部分的に被覆するほうが有利である。フックフィ ラメント材１６０６、１６ ０８を各引っ張りロールに螺旋状に巻き付けた場合、フィラメント材は膨張材と 連続的に接触するが、膨張紙材は限定された領域でのみ対向するフック材の間で 断続的に圧縮される。このようにして、膨張サイクルの始動時には紙材が圧縮さ れるが、一旦膨張が起きると、紙材は材料が配されていない表面上で主に引っ張 られる。このようにして膨張紙材の破砕が最小限に抑制される。 第１６図の実施例では、第一ローラ１６０２上に巻かれたフックフィラメント 材１６０６の螺旋の方向は、第二ローラ１６０４上のフィラメント材１６０８の 螺旋方向と逆である。このように、第一引っ張りローラ１６０２のフックフィラ メント材は、第二引っ張りローラ１６０４の対応する部材と常に対向するように 構成されている。より好ましい例では、第１７図に示されているように、フィラ メント材１６１０、１６１２は、同じ方向に螺旋状に巻かれている。このように すると、二つの螺旋物１６１０、１６１２は定期的に対向位置と接触位置にくる 。このようにして、紙材は、膨張工程を開始するのに必要なだけ対向する螺旋物 間で圧縮されることになる。一旦膨張が起きると、螺旋物１６１０と１６１２と 膨張紙材の接触は主に対向物のない側で行われ、これにより膨張セルの破砕によ る問題を最小限にする一方、膨張サイクルの始動に必要 な定期的で高い圧縮力を提供する。 引っ張りローラの各端部に１個または１対のソレノイドを設けてもよい。ソレ ノイドにはタイマが設けられていて、膨張が行われると上部ローラが僅かに持ち 上げられる。その結果、膨張を開始するための最大始動圧縮力が得られるが、膨 張が行われた後には膨張セルの破砕を避けるために最小の圧縮力となる。これは 、フックと膨張材の傾斜面間の相互作用により行われる。フックが紙材を把持す るので、対向するローラによって紙材をフックに押し付ける必要はない。フック と膨張材間の軽い接触は、膨張紙材シートを引っ張り、膨張作業を維持するのに 十分なものである。ローラの回転が停止すると、ソレノイドは上部ローラを解放 して下部ローラと接触させる。 回転ダイによる膨張材の切断は、０．００１インチの公差を有する硬化鋼ダイ によって行われるのが好ましい。アンビルは丸形の非常に固いシリンダである。 複数のスリットを切断すると回転ダイ切断機に振動が生じ、装置、特にダイの寿 命を短くすることが分かっている。この振動の問題は、ダイの軸から刃物を約１ ．５度オフセットすることにより解消できる。この振動は、刃物の列が１／８イ ンチの間隔で配置されていることに起因している。厚さが０．００７または０． ００８のインチのシート上で切断操作を行っても、正味 効果は、切り取り動作とその結果生じる振動である。刃物をスキューさせること により、連続切断が行われる。これは、複数の刃物が紙材内に同時に入り同時に 引き出されるからである。スキュー範囲は、一方では、スリットをウェブの縁部 に対してほぼ直角である必要性により限定されなければならない。その結果、膨 張工程の間、膨張は制御されて進行する。すなわち、紙材は一方向に斜行（スキ ュー）することなく膨張される。他方において、刃物のスキューは、連続切断を 行いダイの振動を防止するのに十分なものでなくてはならない。したがって、第 １９図に示されているように、刃物のスキュー角度は少なくとも約０．５〜５度 未満でなければならない。最適角度は、１．０〜１．７５度の範囲である。二つ のローラから膨張装置に、ロールの角度オフセットを逆にして紙材を供給する時 、スリットから形成されているセルのラインもある角度でオフセットされる。こ の角度は、平行というよりも、刃物のスキューによるオフセット角度の二倍であ る。このように構成することにより、はまり込み効果を最適化し、緩衝効果を最 大にすることができる。 伸長可能なシート材料として、単層の柔軟紙材や同じロール上に巻かれた多層 の紙材を用いることができる。単層シート材のロールを多数用いて、これらシー ト材をガイドロール経路において結合させることによ り、多数の重なりの紙材を本来の場所に形成することが好ましい。この場合、例 えは、単層シート材のロールを２個使用した場合の利点は、対象物を包装するの に必要な材料が少量で済む場合、一つの単層シートのロールを装置内で使用する ことが可能である。一方、多量の間隙充填材が必要な場合には、二つのロールを 同時に解いて二層間隙充填材を製造することが可能である。 二つの単層紙ロールを用いる（好ましい例）が、一つの多層シートのロールを 用いて形成した複数層のシート材を使用する場合、複数のスリットから成る複数 の平行スリット列は、長手軸（シートの対向縁）に対して８９．５度〜８７度の 角度を形成するのが好ましい。この結果、互いに隣接し合う層の平行スリット列 は、互いに対して、約１度〜６度の角度を形成する。すなわち、隣接して重なり 合ったシートのスリットラインは、約１度〜６度の角度の範囲で互いに交差して いる。 このように、刃物のスキューは、切断操作を改善するばかりでなく、緩衝効果 を最適化している。 回転ダイ切断装置は、第１８図に示されているように、給紙ロール８１００と 、参照番号８１０２が付されているウェブテンションガイドを有している。ウェ ブガイドは、横方向の紙材の動きを制御して高速ダイ 切断を行い易くしている。ローラ８１０１は、ダイ切断が行われる前に、巻かれ た紙材のカールを真っ直ぐにする。紙材８１０４は挟みローラ８１０６の間に挟 まれて、参照番号８１０８で示されるダイ切断位置に供給される。第１９図に示 された刃物８１１１を有する回転ダイ８１１０は、硬いアンビル８１１２と共に 所望のスリットパターンを形成する。回転ダイは、図示されていない従来の動力 源により駆動され、ベルトまたは歯車を介して駆動されても良い。その後、スリ ット紙材は巻き取りローラ８１１４上に巻き付けられる。挟みローラを回転ダイ 切断機と巻き取りローラ８１１４間に設けてもよい。 ウェブに加わる張力は、幅１インチに付き４．５オンス未満でなければならな い。２０インチ未満の幅の紙ウェブを使用した場合、巻き取り張力を必要限度内 に維持するのが特に困難である。この問題は、１９９３年９月１０日出願の同時 係属出願１１９，４７２において論じられている。巻き取り張力の制御は、可変 テンションセンサ制御装置８１２０を用いることによって行うことができる。可 変テンションセンサ制御装置は、巻き取りロール８１１４上に巻き取られた紙材 の量を検知する。回転ダイ８１１０を通る紙ウェブの速度は基本的に一定である のが好ましい。巻き取りローラ８１１４上の紙材の量は巻き取られたウェブの径 と共に増加するため、ウェブの線状速度は増加する。一定の張力を持続するため に、巻き取りローラ８１１４の回転速度を減少させなければならない。 高感度のプラズマ磁気クラッチまたは油圧クラッチを用いて、巻き取り張力を 紙ウェブの幅に対して必要限度内に維持することができる。巻き取り張力が適切 限度を越えると、セルが開口して、紙材は開口セルの状態で巻かれることになる 。巻き取り張力が低すぎる場合は、紙ウェブは、遅い速度で回転するので不経済 である。しかも、低い張力では、紙ロールはぴったりと巻かれない。紙ロールは きつく巻かれることにより、ロールの直径に対して、紙材が最適な量となる。開 口セル状態の紙ロールは一方の極端な例であり、きつく巻かれたロールは他方の 極端な例である。緩く巻かれた未膨張ロールはきつく巻かれた膨張ロールよりも 好ましい。装置のコストを妥当な期間で償却するために、最大可能速度の紙材処 理量を維持しなければならない。張力が必要以上に低いと、巻き取り機構は製造 作業の障害となる。 １９５７年、６月２６日発光の英国特許No.７７７，５７６および米国特許No. １，７３９，３８１と米国特許No.２，１４９，８３２に開示されているような 巻き取りタレット機構を用いて連続作業を行うことができる。この装置は、巻き 取りロールに、所望のフィート 数、好ましくは１ロールに付き約３０ポンド、の紙材が巻かれた時に停止する必 要がない。 本発明の充填材シートは、充填される包装材の空間に応じて所望の適切な大き さに形成することができることは勿論のことである。本発明の充填シート部材を サイズおよび厚さの一例を挙げて説明したが、このような例は本発明の範囲を限 定するものではない。また、スリットパターンおよび紙材の特性が相互作用して 六角形のセルを形成している場合、シート材を膨張させずに再度ロール形状に巻 き取れるように、スリット紙材は膨張に対して十分な抵抗を有している。このこ とは、スリットパターンと材料特性の組み合わせが六角形パターンを形成できな かった場合には、当てはまらない。セルの脚部が六角形を形成するのに十分な硬 さを有していない場合は、セルもまた過剰に開口され易くなる。従来の巻取り回 転動作はスリットシートを膨張させる可能性があるため、上記の場合には、シー トが運搬中に膨張することがないように、シートのスリットパターンを平プレス 上で切断しておかなければならない。 特定の操作条件および操作環境に応じて本発明の改良および変更が行えること は当業者にとって明らかである。従って、本発明は、開示目的のために選択され た上記例に限定されることなくすべての変更や修正を 許容し、このような変更や修正は、本発明の精神と範囲から逸脱するものではな い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ)，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 グドリッチ，デイビド，ピー 米国、コネティカット 06470、ニュータ ウン、オクス ヒル ロード、14 (72)発明者 ハーウイッツ，ミカエル，シー 米国、ニューヨーク 10590、サウス セ イレム、トイン レイクス ロード、51 (72)発明者 ジェスター，ロジャー，イー 米国、コネティカット 06470、ニュータ ウン、ディングルブルック レイン、20 (72)発明者 デヴァイン，ジェイムス，ピー 米国、コネティカット 06751、ベスレヘ ム、ノンネワウング ロード、295

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．包装用または梱包用の間隙充填材として用いられる膨張緩衝材は、不可欠 的に柔軟なシート材を渦巻き状に形成した円筒体から構成され、 前記柔軟性シート材は、未膨張時の形状では、間隔をおいて平行であり且つ前 記シート材の一端から対向端にわたって延び各々が複数個のスリットからなる複 数のスリット列を備え、前記各スリット列は、連続スリット間に間隔スペースが 設けられており、 前記各スリット列のスリットは、隣接して平行するスリット列の連続スリット 間の間隔スペースに隣接して設けられ、 前記シート材を前記各スリット列の平行線に対して法線方向に引き伸ばして膨 張させることにより、前記スリットは、形状とサイズがほぼ同じである一連の開 口セルを形成し、 前記開口セルは、ランド部から形成され、隣接する層の前記ランド部は、はま り込み合って相互に噛み合い、前記シート材は、未膨張時のシート厚さの少なく とも約１０倍程度の膨張厚さを有し、 前記シート材は、略膨張時形状では、充分な耐負荷性と弾性位置エネルギーを 有し、運送中の物品を緩衝により衝撃損傷から保護することを特徴とする膨張緩 衝材。 ２．前記円筒体は、約０．５インチから約２インチの直径を有していることを 特徴とする請求の範囲１に記載の膨張緩衝材。 ３．前記円筒体は、約１．５インチから約６インチの長手方向寸法を有してい ることを特徴とする請求の範囲１に記載の膨張緩衝材。 ４．物品をコンテナ内に配置するステップと、前記コンテナ内の間隙空間を伸 張材により形成されている複数の円筒体により充填するステップとを備える運送 物品の防護方法において、 前記伸張材は、渦巻き形状に巻かれた柔軟性不織繊維状材からなる少なくとも １枚のシート材から形成されており、 前記少なくとも１枚のシート材は、間隔をおいて平行に配置され且つ前記シー ト材の一端から対向端にわたって延び各々が複数個のスリットからなる複数のス リット列を備え、前記各スリット列は、連続スリット間に間隔スペースが設けら れており、 前記各スリット列のスリットは、隣接して平行するスリット列の連続スリット 間の間隔スペースに隣接して設けられており、 前記シート材を前記各スリット列に平行なシートの対向する端部を引き伸ばし て長さと厚さにおいて膨張させることにより、前記スリットは形状とサイズがほ ぼ同じである一連の開口部を形成し、前記シート材は、膨張前のシート厚さの少 なくとも約１０倍程度の厚さに膨張され、 これにより、運送中の物品を緩衝により衝撃損傷から保護するのに充分な耐負 荷性と弾性位置エネルギーを有した略膨張されたシートを形成し、 前記伸張材を、渦巻き状に形成することにより円筒形状に形成し、 これにより隣接する層が互いにはまり込み、噛み合う膨張された渦巻き状材の 円筒体を形成することを特徴とする搬送物品防護方法。 ５．前記伸張材を、約１インチから約６インチの長手方向寸法と約０．５イン チから約２インチの直径を有している円筒体に形成する工程をさらに含んでいる ことを特徴とする請求の範囲４に記載の方法。 ６．前記繊維状材料が紙であることを特徴とする請求の範囲４に記載の方法。 ７．未膨張状態の柔軟性材料の供給源と、 第一駆動ロール対と、 第二膨張ロール対と、 から構成される梱包用緩衝材を形成する装置において、 前記柔軟性材料は、間隔をおいて平行に配置され且つ前記シート材の一端から 対向端にわたって延び各々が複数個のスリットからなる複数のスリット列を備え ており、前記各スリット列は、連続スリット間に間隔スペースが設けられており 、 前記各スリット列のスリットは、隣接して平行するスリット列の連続スリット 間の間隔スペースに隣接して設けられており、 前記柔軟性材料は、前記供給源から前記駆動ロール対に延びて、前記駆動ロー ル対と前記膨張ロール対の間を通過し、 前記膨張ロール対の少なくとも一つは、その表面にスリット材把持手段を備え 、これにより、前記駆動ロールの回転により材料を供給源から引き出し、前記駆 動ロールの回転速度よりも速い回転速度で前記膨張ロールが回転することにより 前記材料を膨張させ、前記膨張ロール上の前記把持手段は前記膨張材を破砕する ことなく係合し、 前記シート材は、前記駆動ロールと前記膨張ロール間の各シート材の、前記ス リット列に平行な対向する端部を伸張させることによって膨張されて、これによ り前記スリットは、形状とサイズがほぼ同じである一連の開口部を形成し、 前記シート材は、略膨張形状において、運送中の物品を緩衝により緩衝損傷か ら保護するのに充分な耐負荷性と弾性位置エネルギーを有していることを特徴と する梱包用緩衝材を形成する装置。 ８．渦巻き状巻取り手段をさらに含み、前記渦巻き状巻取り手段は、前記膨張 材を受け入れ、渦巻き状に巻いて、前記柔軟性シート材の渦巻き状材から円筒形 緩衝材を形成するように設けられていることを特徴とする請求の範囲７に記載の 装置。 ９．前記スリット材把持手段は、少なくとも一つの膨張ロールの表面に均一に 配分された中程度の剛性を有する複数の毛であることを特徴とする請求の範囲７ に記載の装置。 １０．前記スリット材把持手段は、少なくとも一つの膨張ロールの表面に均一 に配分された中程度の剛性を有する複数の毛であって、前記毛は外側端部にフッ ク手段を備え、前記フックのかかり部は、前記膨張ロールが回転している間、前 記材料のスリットと係合するような向きに、設けられていることを特徴とする請 求の範囲７に記載の装置。 １１．前記スリット材把持手段は、少なくとも一つの膨張ロールの表面に均一 に配分された中程度の剛性を有する複数の毛であって、前記毛は外側端部にフッ ク手段を備えて、前記フックのかかり部は先端部に配置されているため、前記膨 張ロールが回転している間前記かかり部が前記スリット材のスリットと係合する ことを特徴とする請求の範囲７に記載の装置。 １２．前記膨張ロールが、直線インチあたり約３オ ンス〜約７オンスの範囲の膨張力を前記スリット材に付加することを特徴とする 請求の範囲７に記載の装置。 １３．前記スリット材把持手段は、第一膨張ロールの表面に渦巻き状に均一に 配分された中程度の剛性を有する複数の毛と、第二膨張ロールの表面に渦巻き状 に均一に配分された中程度の剛性を有する複数の毛であって、 前記スリット材が膨張する際に、前記スリット材の開口部に各ロールの前記毛 が係合するように、第一膨張ロールと第二膨張ロールが距離をおいて配置されて いることを特徴とする請求の範囲７に記載の装置。 １４．回転サイクルの一時期の間、前記第一膨張ロールの前記毛が前記第二膨 張ロールの前記毛と対向して前記未膨張状態の紙材を把持し、回転サイクルの残 りの時期の間、前記第一および第二膨張ロールの毛は対向せずに膨張されたスリ ットシート材を破砕することなく係合することを特徴とする請求の範囲７に記載 の装置。 １５．前記膨張ロールの少なくとも一方がその表面にスリット材把持手段を有 し、前記スリット材把持手段は第一膨張ロール上に取り付けられた複数の狭い把 持ホイールであり、前記把持ホイールは、前記シート材と係合して、前記シート 材を第二膨張ロールに押し付けて把持していることを特徴とする請求の範囲７に 記載の装置。 １６．前記第一および第二ローラの間の間隔は、前記膨張シート材の膨張厚と 少なくとも略等しいことを特徴とする請求の範囲１５に記載の装置。 １７．さらに前記第二ローラ上に複数の把持ホイールを有し、前記第一ローラ の前記把持ホイールが前記第二ローラ上の前記把持ホイールと係合するように配 置されていることを特徴とする請求の範囲１６に記載の装置。 １８．各ローラには少なくとも３個の把持ホイールが設けられていて、前記第 一ローラ上の前記把持ホイールの合計幅は、前記膨張シート材の幅の約２０％以 下であることを特徴とする請求の範囲１７に記載の装置。 １９．梱包体内の空間に充填することにより運送中の物品を保護する膨張緩衝 材を形成するのに使用される伸張可能なシート材の連続した非伸張状態の巻ロー ルから、膨張状態の紙材を送り出す膨張紙材送り出し装置において、 未伸張状態の伸張可能なシート材の巻ロールを含む供給ロールと、 前記供給ロールを回転可能に支持する支持部材と、 前記巻ロールの未伸張状態のシート材が自由に送り出されるのを制御する制御 手段と、 前記供給ロールと間隔をおいて配置され、且つ伸張紙材と係合して前記伸張紙 材の一部を未伸張状態のシート材の巻ロールから切断するように配置されている 引き裂き手段とから構成されて、 前記伸張可能シート材が、少なくとも一つの柔軟紙材の連続シートから成り、 前記少なくとも一つのシートが、各々複数のスリットから成る複数の平行なス リット列が前記シート材の幅にわたって前記シート材の一端から対向端まで延び るパターンを有した、間隔をおいて配置されている複数のスリットを有し、 前記スリット列はそれぞれ連続スリット間に間隔スペースを有しており、 前記各スリット列のスリットは、隣接して平行するスリット列の連続スリット 間の間隔スペースに隣接して配置され、 前記柔軟性不織繊維状シート材と前記スリットパターンの組み合わせは、 膨張時に、前記平行なスリット列と交差する方向に一連の開口部を形成し、前 記開口部の領域はランド部と脚部によって限定されており、前記開口部は形状と サイズがほぼ同じあり、繰り返しパターンに形成され、前記ランド部は、未膨張 時の位置から少なくとも約４５度から約９０度未満の角度まで回転可能であるこ と を特徴とする膨張紙材送り出し装置。 ２０．前記表面突起は、末端部にフック状突起を有するフィラメント状素子で あって、前記末端部は前記膨張紙材のセルに係合するよう延在していることを特 徴とする請求の範囲９に記載の膨張紙送り出し装置。 ２１．引っ張り手段をさらに有し、これにより、前記シート材を動きに逆らっ て引っ張ることにより前記未膨張状態の紙材の移動に対する抵抗を与え、その結 果、前記ガイドロールから紙材を引き離して前記紙材を膨張させることを特徴と する請求の範囲１９に記載の膨張紙送り出し装置。 ２２．前記引っ張り手段は、初期において、張力のない紙材の限定的な移動を 行い、前記初期期間が過ぎると、張力を加えた紙材の移動を行うクラッチ機構で あることを特徴とする請求の範囲１９に記載の膨張紙送り出し装置。 ２３．前記引っ張り手段が未膨張状態の紙材の引き出しに対して抵抗を加え、 そのため紙材を引き込むためには、直線インチ当たり約３オンス〜約７オンスの 紙材引込み力が必要となり、この力により前記紙材は、巻きが解かれるに伴い膨 張されることを特徴とする請求の範囲１９に記載の膨張紙送り出し装置。 ２４．不可欠的に柔軟性なシート材から成り、 前記柔軟性シート材は、未膨張時の形状としては、 間隔をおいて平行に配置され且つ前記シート材の一端から対向端にわたって延び 各々が複数個のスリットからなる複数のスリット列を備え、前記各スリット列は 、連続スリット間に間隔スペースが設けられており、 前記各スリット列のスリットは、隣接して平行するスリット列の連続スリット 間の間隔スペースに隣接して設けられ、 前記シート材を前記スリット列の平行線に対して法線方向に引き伸ばして膨張 させることにより、前記スリットは形状とサイズがほぼ同じである一連の開口部 を形成し、 各スリット列が前記シート材の長手縁部に対して約０．５度〜３度の範囲の角 度を形成し、 前記シート材は、略膨張形状において、充分な耐負荷性と弾性位置エネルギー を有し、運送中の物品を緩衝により衝撃損傷から保護することを特徴とする包装 用または梱包用膨張緩衝材。