KR100306970B1 - 백발포포장시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발포체를 이용한 포장 시스템이 그 측면 가장자리가 밀폐된 가요성 백으로 이루어지는 것을 개시하고 있다. 파괴성 시일은 백에서 별도의 내부 셀을 획정한다. 파괴성 시일은 이 파괴성 시일이 파괴될 때의 내부 셀을 획정한다. 셀은 제1 및 제2의 발포체의 전구체 조성물을 별도로 함유하고 있고, 백은 발포체의 전구체가 발포체를 형성함에 따라 백에서 가스를 배출시키기 위한 수단을 포함한다. 그 결과, 파괴성 시일이 파괴되면, 별도의 셀이 내부 셀을 형성하고 제1 및제2의 발포체의 전구체를 혼합하고 적당하게 반응시켜 얻어지는 발포체를 백의 얻어지는 내부 셀내에서 팽창시키고 유동시킨다.

Description

백 발포 포장 시스템

본 발명은 일반적으로 발포체가 들어있는 포장에 관한 것이다. 발포체를 이용한 포장은 공지되어 있으며 다년간 보호 포장방법으로 널리 사용되어 왔다. 기초가 되는 기술은 고형 중합체가 형성됨과 동시에 가스 부산물이 발생되는 두가지(통상 액체) 화학약품 사이의 반응에 의거한다. 특히, 이소시아네이트 화합물을 폴리올과 반응시킬 때, 반응으로 우레탄 중합체("폴리우레탄") 및 이산화탄소 둘다가 생성된다. 적당한 조건하에서 깨지기 쉬운 대상물을 포장하기 위한 보호물질로서 사용될 수 있는 팽창된 중합체 발포체를 형성하도록 경화됨에 따라 반응에 의해 발생된 이산화탄소는 중합체를 통해 기포화되고 분산된다. 액체 전구체를 액체로서 혼합한 다음에 아직 경화되지 않은 발포체를 팽창시키는 공정은 1 또는 2분이 걸리므로 포장 목적으로 제조하고 사용하는 것이 가능해진다.

제1세대의 발포체를 이용한 포장에서, 보호될 대상물을 용기(골이진 (corrugated) 박스)안에 넣고 플라스틱 시트와 같은 보호물질로 두르거나(wrapped)싼다(draped). 다음에, 폴리올 및 이소시아네이트가 별도의 공급기로부터 주입되고, 혼합된 다음에 총과 같은 분배기로부터 용기안으로 주입된다. 주입된 혼합물의양이 적당해지면, 얻어지는 발포체는 대상물을 둘러싸면서 용기 내부를 채워서 포장(custom package)을 제공할 것이다. 이러한 비교적 직접적인 주입 방법은 여전히많은 용도에서 유용하고 최신 주입 장치는, 예를들면 미국특허 제5,590,816호,"발포성 조성물용 핸드 헬드 분배기 및 분배 시스템(Hand Held Dispenser for Foamable Compositions and Dispensing System)"에 개시되어 있다.

다음 세대의 발포체를 이용한 포장에서, 플라스틱 백을 생산함과 동시에 이것을 중합체 전구체의 발포성 혼합물로 채우는 장치가 개발되었다. 백에는 이산화탄소를 배출시키기 위한 배출구가 있다. 포장 작업자는 한 개이상의 새로 제조한 백을 포장될 대상물이 들어 있는 용기안에 단순히 넣은 다음에 용기를 닫을 수 있다. 또한 용기 내부를 채울 때까지 백 발포체를 계속 생성하고 팽창시키면서 그 안의 포장되는 대상물 주위에 쿠션을 형성한다. 이러한 백 제조 시스템은 발포체를 바로 닫혀지는 백으로 주입하지만 작업자가 수동으로 발포체를 분배시킬 필요가 없는 이점을 제공한다. 이러한 발포성 화학약품에 익숙한 작업자에게 잘 알려진 바와같이, 이들은 처리가 매우 곤란한 것이며, 적당히 제어되지 않으면, 원하지 않는 발포체 잔류물이 제거될 때까지의 전체 포장 공정이 서서히 진행되거나 정지되는 문제를 일으킬 수 있다. 보다 중대한 상황으로, 발포체는 그 처리기계를 파손시켜추가로 더 지연을 일으킬 수 있다.

발포체를 이용한 장치의 예는 본 발명과 함께 양도된 많은 특허 및 계류중인출원에 기재되어 있다. 이들은 특히 미국특허 제4,800,708호; 제4,854,109호, 제4,938,007호; 제5,027,583호; 제5,139,151호 및 5,376,219호를 포함한다.

그러나, 여러 사용자의 포장 요구조건은 매우 상이할 수 있다. 따라서, 어느특정하게 주어진 발포체를 이용한 시스템은 잠재적인 사용자에 대해 적당하지 않거나 또는 경제적으로 실행가능하지 않을 수 있다. 예를들면, 큰 규모의 발포체 쿠션을 반복적으로 사용하는 사용자는 미국특허 제5,376,2l9호 또는 제4,800,708호에 기재된 것과 같은 보다 복잡한 장치중 한가지를 가장 적당하게 사용할 것이다. 보다 덜 자주 사용하는 사용자를 위해서는 보다 작고 간소한 장치가 적당할 수 있으며 상기한 바와같이 일부 사용자는 발포체를 분배하는 총과 같은 장치가 있는 주입시스템을 사용하는 가장 간단한 기술을 여전히 선호하고 있다.

그러나, 현재 시중에는 발포체를 이용한 포장을 사용하기를 원하지만 상기한발포체를 이용한 시스템을 이용하려는 의사도 설비도 가지고 있지 않은, 사용의 빈도가 크기 않은 사용자를 의한 어떠한 발포체를 이용한 포장은 없다. 따라서, 상기한 목적과 일치되기 위해 발포체의 전구체를 보관동안 별도로 유지하여 사용시에 포장 작업자가 단순히 한가지 백을 취하고 손으로 성분을 혼합하고(즉, 내측의 전구체를 혼합하는 동안 백의 외부를 조종함), 다음에 팽창하고 있는 백 및 발포체를포장에 넣을 수 있는 백을 제조하는 것이 바람직하다고 생각되었다.

그러나, 지금까지 실행중인 시도는 피츠(Fitts)의 미국특허 제3,419,134호 및 로스(Roth)의 미국특허 제4,232,788호로 가장 잘 나타난 이유로 통상 성공하지못하였다.

피츠의 '134에는 큰 백 내부의 별도의 작은 두 개의 백에 발포체의 전구체를넣는 셀 방식의 발포체를 형성하는 방법 및 발포성 포장의 여러 다양함이 개시되어있다. 피츠에 따르면, 백 사이에 파괴될 수 있는 경계선이 있어 작업자가 물리적으로 경계선을 파괴할 때, 화학물질이 혼합되어 발포체를 형성할 것이다. 로스의 '788 개시는 개념 관점으로부터 본질적으로 동일하다. 그러나 이들 각각은 몇몇 중대한 단점이 있고, 어떤 중대한 문제에 직면하여 본질적으로 시중에 나오지 않는다.

이 실패에는 몇가지 이유가 있다. 먼저, 발포체를 생성하기 위해서는 두가지발포체의 전구체를 성공적이고 완전하게 혼합해야만 한다. 성공적인 전체 발포성 전구체의 혼합물은 모든 발포체를 이용한 시스템에 대한 기본 요구조건이다. 다르게 언급하면, 발포체의 전구체가 성공적으로 혼합되지 않으면 어떤 발포체도 생성되지 않거나, 또는 생성된 발포체가 구조적으로 부적절해질 것이다.

따라서, 피츠의 개시는 백안의 백 구조에서 전구체의 적어도 한가지, 그리고때로는 둘다의 일부 잔류물이 항상 별도의 백의 내벽상에 미반응인 채로 남아 있는경향이 있는 것을 입증하고 있다. 이번에는, 이 잔류물의 존재가 몇가지 문제를 일으킨다. 먼저, 발포체의 전구체(특히 이소시아네이트)는 환경에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있으며, 그 자체가 규제의 대상이다. 사실, 이들은 환경적으로 훨씬 좋은폴리우레탄 발포체보다 바람직하지 않다. 따라서, 피츠형 백의 사용으로 포장을 운반하는 작업자, 결국 최종 사용자에게 위험한 일부 잔류 이소시아네이트를 함유하는 포장 쿠션을 항상 얻게 될 것이다. 추가로, 이소시아네이트 잔류물은 화학적으로 민감한 포장물을 화학적으로 손상시키는 경향이 있다.

두 번째로, 피츠 및 로스형 장치는 종종 모든 전구체가 서로 반응하는 것을허용하지 않기 때문에 발포체 수율이 전형적으로 감소되어 그 포장 유효성 및 가격효율이 저하된다.

세 번째로, 몇몇 피츠 및 로스형 장치에서 발포체는 제2의 백으로부터 나오도록 강제된다. 발포성 조성물에 익숙한 이들에게 잘 알려진 바와같이, 발포체는 포장 용기내에서 자유롭게 팽창되고 형성될 때 가장 잘 생성된다. 자유롭게 팽창될수 없는 발포체--피츠 또는 로스형 장치에서의 발포체는 자유롭게 팽창되지 않는다 --는 수율 및 효율이 저하되고(즉, 화학물질 파운드당 발포체의 입방 피트 감소),불충분한 셀 구조를 가지고(팽창이 달리 행해지거나 자유 팽창을 위해 상기 장치가설계되었을 때보다 발포가 덜 적당하게 수행됨), 수축하여 유사한 문제를 일으키는경향이 있다. 또한 발포체가 백안의 백을 파괴시키는 것은 발포체의 혼합 및 팽창타이밍을 일정하지 않게 한다. 이와 관련하여 본 기술분야의 통상의 기술을 가진 자에게 공지된 바와같이, 발포체가 팽창하는 타이밍은 발포체의 최종 구조-- 따라서, 성능--에 중요하다.

따라서, 피츠 및 로스형 장치는 미반응 잔류물을 갖거나 또는 발포체의 자유팽창을 제한하거나, 또는 둘다일 것이다.

다른 단점으로는 발포체 제조에 사용된 화학물질은 일반적으로 대기조건에 매우 민감하고 대기조건에 만일 노출되거나 또는 저장된 플라스틱 백에서부터 배출되거나 또는 침투된다면, 그 유효성은 저하되거나 없어질 것이다.

최종 단점으로서, 피츠의 개시는 약 1965년으로부터 시작되며, 플라스틱 제조 및 밀봉 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자는 그러한 백내에서 요구에 맞추어파괴될 수 있는 시일이 피츠 개시 때에 있어서 상업적 베이스 또는, 그외의 어떠한베이스로도 일반적으로 이용될 수 없었다는 것을 인정할 것이다.

따라서, 최종 사용자가 적당한 시간동안 선반 보관으로 유지할 수 있고 사용할 때 쉽고 완전하게 내부적으로 파괴되어 전구체 잔류물을 제거하고 구조적으로 적당한 포장 쿠션을 형성하기 위해 발포체의 적당한 자유 팽창을 허용하는 발포체의 전구체의 완전 혼합을 얻을 수 있는 발포체를 이용한 백 시스템이 요구되고 있다.

발명의 목적 및 개용

따라서, 본 발명의 목적은 최종 사용자를 위한 선반 보관을 제공하고 이로부터 발포체 쿠션이 선반 보관가능한 백의 외부 조작에 의해 제조될 수 있고 발포체의 전구체 잔류물이 없고 구조적으로 적당한 발포체 쿠션을 형성하기 위해 발포체의 적당한 자유 팽창을 더 제공하는 백 발포 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 전형적으로 플라스틱 필름 재료로 된 두 개의 시트로 형성되고, 모든 그 측면 가장자리가 밀폐된 가요성 백을 포함하는 발포체를 이용한 포장 시스템으로 본 목적을 만족시킨다. 두 개의 시트사이의 파괴성 시일(frangible seal)은백에서 별도의 내부 셀을 획정한다. 파괴성 시일은 가장자리들 사이 또는 가장자리와 파괴성 시일 사이에서 연장되어 파괴성 시일이 파괴될 때 내부 셀을 형성한다.셸은 별도로 제1 및 제2 발포체의 전구체 조성물을 함유하고 백은 발포체의 전구체가 발포체를 형성함에 따라 백에서 가스를 배출시키기 위한 수단을 포함한다. 그 결과, 파괴성 시일을 파괴시키면, 별도의 셀이 하나의 내부 셀을 형성하고, 여기서제1 및 제2 발포체의 전구체를 혼합하고 적당히 반응시킬 수 있어 전구체 잔류물을제거하고 얻어지는 발포체가 백의 단일 내부 셀에서 자유롭게 팽창하고 유동한다.

다른 양태에서, 본 발명은 발포체의 전구체를 함유하는 백을 보완하고 백 및발포체의 전구체로부터 발포체 쿠션을 형성하는 혼합 장치를 포함한다.

제3의 양태에서 본 발명은 발포체의 전구체를 함유하는 백을 사용하여 대상물을 포장하는 방법을 포함한다.

본 발명의 상술과 다른 목적, 이점과 특징 및 이들을 이루는 방법은 바람직하고 예시적인 구체예를 나타내는 첨부 도면과 관련한 다음 본 발명의 상세한 설명을 고려할 때 보다 쉽게 명백해질 것이다.

본 발명은 발포체를 이용한 포장 시스템(foam-in-place packaging system)에 관한 것이고, 특히, 발포성 조성물을 갖는 백 쿠션 전구체의 제조, 구조 및 사용에관한 것이다.

도 1은 본 발명을 포함하는 포장대의 사시도이다;

도 2는 본 발명에 따른 한 개의 백의 사시도이다;

도 3은 도 2의 라인 3-3을 따라 취한 단면도이다;

도 4는 도 3의 라인 4-4를 따라 취한 단면도이다;

도 5는 본 발명에 따른 한 개의 백의 분해 사시도이다;

도 6은 백에서의 파괴성 시일을 파괴시키고 본 발명에 따른 발포체의 전구체를 혼합하기 위한 장치의 사시도이다;

도 7은 도 6의 라인 7-7을 따라 취한 평면도이다;

도 8은 도 1의 라인 8-8올 따라 취한 단면도이다;

도 9는 도 8의 라인 9-9를 따라 취한 단면도이다;

도 10은 본 발명에 따른 발포체를 이용한 백을 포함하는, 안에 보호될 대상물이 있는 포장 단면도이다.

도 1은 본 발명의 특징을 이용하는 포장대를 도시하고 있다. 도 1은 본 발명에 따라, 각각 크기가 다른 백(23, 24 및 25)을 갖는 3개의 공급 박스(20, 21 및 22)를 도시하고 있다. 도 1에 도시된 바와같이, 본 발명은 음료용 유리제품(26)과같은 깨지기 쉬운 대상물을 골이 진 박스(27)와 같은 용기안에서 포장할 때 특히 유용하다.

전구체 혼합 수단(30)은 비교적 소형이며 테이블 윗면(31) 또는 가까운 선반 (32)위에서 박스(20, 21 및 22)에 쉽게 손이 닿을 수 있는 표면위에서 사용될 수 있다. 본문에서 보다 상세하게 기술되는 바와같이, 혼합수단(30)으로 발포체의 전구체를 혼합할 때, 백(23)안의 발포체의 전구체는 백(23)이 골이 진 용기(27)안으로 넣어질 때 발포체를 형성하도록 반응하며, 그 후에 골이 진 용기는 닫히고 백 (23)은 유리제품(26) 주위에 포장을 형성하도록 그 안의 발포체와 함께 팽창될 것이다.

백(이하 간단하고 일치되게 23으로 언급함)은 가요성 플라스틱 필름 재료(이는, 복합 필름재료를 포함할 수 있다)로 된 두개의 일치되는 시트로 형성되고, 각각의 실질적인 밀폐형 가장자리 시일(33-36)(도시된 구체예의 경우)에 의해 네 측면 모두가 밀폐된다. 또한 밀폐된 측면은 플라스틱 시트를 접거나(folding)(예, 밀봉된 세 가장자리 및 접힌 한 가장자리) 또는 튜브 재료를 사용하거나(예, 접힌 두가장자리 및 밀봉된 두 단부) 또는 다른 유사한 방법에 의해 형성될 수 있다.

두 개의 시트 사이에 있는 복수의 파괴성 시일(37 및 40)은 백(23)안에서 세개(또는 그 이상)의 별도의 내부 셀(41, 42 및 43)을 획정한다. 파괴성 시일(37 및 40)은 가장자리 시일들 사이(예, 파괴성 시일(37)) 또는 한 가장자리 시일과 다른파괴성 시일 사이(예, 파괴성 시일(40)) 또는 파괴성 시일들 사이(도시되지 않음)에서 연장되어, 파괴성 시일이 파괴되면 단일의 셀 백을 형성한다. 내부 셀(42)은제l 발포체의 전구체 조성물(44)을 함유하고 통상 인접해 있는 셀인 내부 셀(43)은제2 발포체의 전구체 조성물(45)을 함유한다. 또한 셀(42 및 43)중 하나 또는 둘다는 전구체 조성물에 대해 화학적으로 불활성인 가스를 함유하여 추가적인 내부부피를 제공할 수 있다. 증가된 부피는 파괴성 시일에 대한 보다 큰 침입각도(angle of attact)를 제공하여 이하에서 더 논의되는 방식으로 외압이 백(23)에 가해질 때 이들 시일(37, 40)을 파괴하는데 요구되는 힘을 감소시킨다.

백은 발포체 또는 발포체의 전구체가 배출되는 것을 방지하면서 발포체의 전구체가 발포체를 형성함에 따라 백에서 가스가 배출되게 하는 수단(도 5)을 더 포함한다.

그 결과, 파괴성 시일(37 및 40)이 완전히 파괴되면, 별도의 셀(41, 42 및 43)이 단일의 내부 셀을 형성하고, 이 내에서 제1 및 제2 발포체의 전구체(44 및 45)를 완전히 혼합하고 모두 반응시켜 전구체 잔류물을 제거하고 백(23)의 단일 내부 셀내에서 생성되는 발포체를 적당하게 팽창시키며 자유롭게 유동시킬 수 있다.

본 예시는 백(23)의 한쪽 단부에서의 전구체 셀(42 및 43)을 나타내지만, 셀과 파괴성 시일의 위치는 도시되어 있는 방향에 제한되지 않으며 시일이 그 외에 위치될 수 있는데, 단 시일은 완전히 파괴될 수 있고 단일 셀 백을 얻어 발포체를 완전히 반응시키고 자유롭게 팽창시킬 수 있어야 한다.

도 5는 백의 많은 추가 특징을 나타낸다. 먼저, 발포체의 전구체가 요구되는 시점에 앞서 서로 반응하는 것 또는 선반 보관중 백에서 배출되는 것 또는 주변환경과 반응하는 것을 방지하기 위해서, 제1 및 제2 발포체의 전구체(44 및 45)를 가진 셀(42 및 43)을 형성하는 플라스틱 시트 부분은 실질적으로 수증기에 대해서 불침투성이다. 바람직하게는, 플라스틱 시트 부분은 0.001O 또는 그 이하의(100℉, 100% 상대습도에서 100스퀘어인치당 24시간당 물의 그램) 수증기 전달률을 가진다. 가장 바람직하게는, 이것은 발포체의 전구체(44 및 45)의 경계를 이루는 이들 부분에서 도 5의 46으로 나타낸 금속박 코팅을 포함함으로써 달성된다. 수증기 전달률은 백(23)의 선반수명에 영향을 끼친다. 전달률이 높을수록 선반수명이 짧아지므로, 보다 긴 선반수명이 요구되거나 필요하다면 전달률이 낮은 재료를 포함시킬 수있다.

도시된 구체예에서, 파괴성 시일을 형성하기 위해 플라스틱 시트 부분은 열밀봉성 중합체 수지로 형성된 최내층을 더 포함하고 가열 시일의 강도는 수지에 가해지는 열 밀봉 온도의 함수가 된다. 본 발명에 따른 바람직한 수지는 이오노머, 즉 메타크릴산과 같은 산기를 가진 비닐 모노머와 에틸렌모노머의 공중합체이다.중합체 구조에 익숙한 당업자에게 잘 알려진 바와같이, 이오노머는 공유결합 뿐만아니라 이온결합으로 가교된다. 특히, 듀퐁사의 설린(SURLYN^TM) 수지(예, SURLYN™ AD8273)는 적당한 특성을 제공한다. 이들 이오노머의 독특한 특성은 비교적 광범위한 온도(예, 180℉-210℉) 및 원하는 각종 강도에서 파괴성 시일을 발생시킨다. 본문에서 논의되는 바와같이, 파괴성 시일을 형성하는데 요구되는 온도는 일반적으로 밀폐형 가장자리 시일을 발생시키는데 요구되는 온도보다 횔씬 낮아 한 개의 백에서 두 유형의 시일의 형성의 실현 가능성을 보다 높일 수 있다.

따라서, 본 발명의 한 구체예에서, 파괴성 시일을 제조하기 위한 가장 간단한 방법은 도 5에 도시된 설린 이오노머의 시트를 사용하고 다음에 원하는 온도로설린 층을 가열하기 위한 밀봉 다이 또는 유사 가열 장치를 사용하여 원하는 강도의 파괴성 시일을 형성하는 것이다.

그러나, 그러한 파괴성 시일을 제조하는 많은 다른 방법, 예를들면 열가소성재료의 존 패터닝 또는 적당한 접착제가 있고, 도시된 구체예의 설린 시트는 본 발명을 제한하지 않는 예시이다.

도 5는 플라스틱 시트 부분이 폴리에스테르층(50)을 포함하며, 이것이 전체플라스틱 필름 재료에 대한 강도 및 내마모성을 제공하고 설린 이오노머보다 충분히 높은 융점(예 390℉이상)을 가져 설린 층(47)이 폴리에스테르층(50)에 영향을 끼치지 않는 온도에서 가열 밀봉되는 것을 더 도시하고 있다.

구조는 고밀도의 폴리에틸렌(HDPE)(51)의 시트를 겹치게 함으로써 완성된다.폴리에틸렌은 양호한 성형성, 고 융점(예, 275℉), 많은 화학물질에 대한 우수한 저항성, 고 인장강도 및 플라스틱의 최외층에 대한 다른 원하는 특성을 제공한다.

각각의 층들, 특히 이오노머(47), 플리에스테르(50) 및 폴리에틸렌(51)은 단일 수지이외의 그러한 수지의 배합, 또는 다양한 목적을 위해 포함되는 유사한 재료의 다층으로 형성될 수 있다. 그러나, 그러한 다양함은 중합체 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 이해될 것이고 본 상세한 설명에서 다르게 논의되지 않을 것이다.

폴리에틸렌 및 폴리에스테르는 다양한 층에 대한 바람직한 중합체의 예이고본 발명 또는 특정 층은 이들 중합체에 제한되지 않으며 동일한 목적에 적당한 다른 중합체로 형성될 수 있고 과도한 실험없이 이들 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 선택될 수 있다.

따라서, 바람직한 구체예에서, 백은 열 밀봉성 중합체 수지로 형성된 최내층 (47), 이 열 밀봉성 층의 외면위의 금속박층(46), 이 금속박층의 외면위의 폴리에스테르층(50) 및 폴리에틸렌의 최외층(51)을 갖는다.

그 밖의 본문에서 논의되고 이들 기술분야에서 일반적으로 공지된 바와같이가장 통상적이고 유용한 유형의 발포체는 폴리우레탄으로부터 종종 형성되므로, 발포체의 전구체중 한가지는 통상 폴리이소시아네이트(종종 디이소시아네이트)이고 다른 발포체의 전구체는 프로필렌글리콜과 같은 히드록실 함유 조성물이다. 전형적으로 전구체는 물, 촉매 및 계면활성제와 같은 다른 재료를 함유하여 원하는 특성의 발포체를 얻는다. 특히, 그러한 발포체의 제조에 익숙한 당업자에게 잘 알려진바와같이, 발포체가 너무 느리게 형성되면 발생 가스로 형성된 셀이 닫힌 채로 있 을 것이고(개방이 아니라) 사용할 때에 붕괴되는 경향이 있어 얻어진 쿠션의 유용성을 저하시킨다.

또한, 발포체가 너무 급속하게 팽창하면 셀 구조는 매우 "조악"하게 되고 포장 목적을 위해 일반적으로 원하는 것보다 구조적으로 약해지는 경향이 있다. 따라서, 이들 기술분야에서 일반적으로 공지된 바와같이(과도한 실험없이 제조될 수 있음), 포함되는 계면활성제 및 물의 양을 조절하여 화학물질을 혼합하는 온도에서 적당한 발포성을 얻는다.

이와 관련하여 본 발명은 발포체의 전구체가 가열되기 보다(전형적인 발포체의 전구체는 혼합하기 전에 135 내지 155℉ 사이로 가열됨) 주위온도에서 사용되는 시스템이기 때문에, 조성물중에서 계면활성제, 특히 실리콘 계면활성제의 양을 증가시켜 예상되는 최종 사용온도; 예, 60-100℉에서 적당한 발포성을 얻는 것이 유용하다는 것을 알았다. 또한, 포함되는 물의 양은 통상 경제적 목적을 위해 조절될 수 있다. 예를들면, 140℉에서 입방 피트당 약 0.3파운드의 밀도를 생성하는 발포체는 실온에서 입방 피트당 약 0.45파운드의 더 조밀한 (그래서 더욱 고가인) 발포체를 생성할 것이다. 그러나, 전구체 조직에 보다 많은 물을 첨가하는 것은 본 기술분야에서 일반적으로 충분히 이해되는 방식으로 저온에서 발포체 밀도를 통상 저하시킬 것이다.

또한 도 5는 배출수단이 액체 및 발포체를 차단하면서 가스를 통과시키는 백 (23)의 내부에서 53으로 전체적으로 지정된 일부 밀봉의 패턴에 의해 둘러싸인 작은 개구부(52)를 하나의 가장자리 시일에서 포함하고 있는 것을 도시하고 있다. 바 람직한 구체예에서 백(23)은 셀(42 및 43)로부터 맞은편에 있으며 가장 멀리 있는백의 각 코너에 개구부(52)를 갖는다.

제2 구체예에서, 백(23)은 제1 백안에 제2 백을 갖는 제1 및 제2 백으로 형성될 수 있다. 제1 백은 제1 플라스틱 필름 재료(바람직하게는 상기한 폴리에틸렌)로 된 두 개의 시트(51)로 형성되고, 네 가장자리 시일 각각에 의해 모든 네 측면이 밀봉--또는 상기 지적된 어떤 다른 방식으로 밀폐--될 수 있다. 나머지 층은 제 1 백내에서 제2 백을 형성하여 제2 백이 제2 플라스틱 필름 재료(바람직하게는 상기한 재료의 층들 간의 조합)로 된 두 개의 시트로 형성되고 모든 네 측면이 밀봉되어 있다. 도시된 구체예에서, 제2 백의 밀봉된 네 가장자리의 세 곳을 제1 백의밀봉된 네 가장자리의 세 곳과 맞추고 실질적으로 일치시킨다. 제2 백의 제4 밀봉된 가장자리는 파괴성 시일이고 제2 백에서의 제5시일은 두 발포체의 전구체를 함유하는 두 개의 셀로 제2 백을 분할한다.

그러나, 다른 구체예에서 제2 백의 하나 또는 두 개의 밀폐된 가장자리가 제 1 백 내의 제2 백의 요구되는 위치에 따라 제1 백의 가장자리와 일치되거나 어떤 가장자리와도 일치되지 않을 수 있다. 따라서, 제1 백의 가장자리와 일치되지 않는제2 백의 밀봉된 가장자리는 파괴성 시일로 형성되어 제2 백의 파괴성 시일이 파괴되면, 제1 및 제2 백이 단일 셀을 형성하게 된다.

두 구체예에서, 제2 백 또는 단일 백으로 형성된 셀중 어느 한가지는 전구체에 의해 형성될 발포체의 예상 부피 및 발포체의 전구체의 양을 기초로 하여 비례적으로 제1 백보다 작다.

따라서, 제2 구체예는 도 3과 관련하여 가장 잘 이해될 것이고, 여기서 제1백의 네 가장자리 시일은 도 2 및 도 3에서 33, 34 및 35로 나타나 있다. 제2 백의세 일치된 시일을 시일(34, 35 및 36)과 맞추고, 제2 백중 제4 밀봉 가장자리는 도 3에서 파괴성 시일(37)로 나타나 있고 제2 백에서의 제5 파괴성 시일은 도 3에서 파괴성 시일(40)로 나타나 있다.

제3 구체예에서, 백(23)은 파괴성 시일을 따라 서로 이어진 인접한 제1 및 제2 백으로 형성될 수 있다, 다른 파괴성 시일은 제2 백을 상기한 방식으로 발포체의 전구체를 유지하는 두 셀로 분할한다. 각각의 파괴성 시일이 파괴되면, 제l 및제2의 백은 단일의 내부 셀을 형성하고, 발포체의 전구체를 반응시키고 상기한 대로 팽창시킨다. 이 제3 구체예에서, 백(23)은 모든 다른 점에서, 예를들면 도 2 및도 3에 도시된 것과 동일한 형태를 취한다.

본 발명의 발포체를 이용한 포장 시스템은 파괴성 시일을 파괴하고 전구체를혼합하기 위한 수단을 더 포함한다. 혼합 및 파괴 수단은 도 1에서 30으로 지정되고 그 구조 및 동작은 도 6 내지 도 9에서 가장 잘 도시되어 있다.

도 6은 혼합수단(30)이 54로 지정된 전체적으로 원통형인 챔버 및 55로 나타낸 고정(clamping) 덮개를 포함하는 것을 도시하고 있다. 챔버(54)는 백(23)의 전구체를 함유하는 셀(42 및 43)을 수용하는 크기이다. 고정 덮개(55)는 먼저 파괴성시일(37 및 40) 및 셀(42 및 43)을 백(23)의 나머지 셀(41)의 대부분과 떨어져 있는 챔버에서 고정한다.

챔버(54)에서 롤러(56 및 57)로 나타낸 수단은 파괴성 시일(37 및 40)을 파괴하고 셀(42 및 43)이 챔버(54)내에서 고정되어 있는 동안에 발포체의 전구체(44및 45)를 완전히 혼합한다. 도 8에 가장 잘 도시되어 있듯이 롤러(56 및 57)는 그각각의 축상에서 회전하는 한편 그 각각의 축은 원통형 챔버의 축에 대해서 궤도운동을 한다. 롤러(56 및 57)의 이 회전 및 궤도 운동은 발포체의 전구체를 완전히 혼합하고 조합하는 교반운동을 발생시킨다. 롤러는 어떠한 가열 또는 발포체 화학물질과의 직접적인 외부접촉과는 관계없이 적당한 전구체 비율과 일치하는 발포체를 발생시킨다.

도 8에서 더 도시되는 바와같이, 롤러(56 및 57)는 단부 플레이트(60 및 6l)에 장치되어 있다. 각 롤러는 나머지 축 부분보다 협소한 62 및 63으로 각각 나타낸 적어도 한 개의 축 부분을 포함하여, 백의 가장자리 시일 또는 플라스틱 필름을파괴하지는 않으면서 발포체의 전구체(44 및 45)가 롤러(56 및 57)에 의해 가해진압력하에서 먼저 혼합되는 공간을 형성한다. 이들 협소한 축 부분 또는 "홈"(62 및 63)은 모여진 화학물질에 대한 일정한 배출통로를 제공한다. 도 6은 롤러(56 및 57)를 따라 중앙에 협소한 부분(62 및 63)을 도시하고 있지만, 이들은 또한 백의 구조 및 파괴성 시일의 위치에 따라 상이한 위치에 놓일 수 있다.

또한 혼합수단(30)은 수평 바(64)(도 7)를 포함하고 이것은 원통형 챔버(54)의 축선과 공통인 축선에서 자유롭게 회전하며 일반적으로 백(23)을 혼합기(30)에적재하는 것을 용이하게 한다.

작동시에 혼합기(30)는 비교적 짧은 (3-5초) 혼합 사이클을 제공하고 이것은파괴성 시일을 파괴하는 단계, 전구체를 예비혼합하는 단계, 전구체를 보다 완전하게 혼합하는 단계 및 원위치로 복귀하는 단계를 포함한다. 보다 구체적으로, 혼합사이클을 개시할 때, 혼합 롤러(56 및 57)를 회전시켜 혼합실에 대하여 헤더 백을위치시킨다. 롤러를 계속 회전시켜 중앙의 파괴성 시일(40)에 대하여 두개의 셀(42및 43) 내부의 전구체(44 및 45)를 압축한다(도 9). 증가된 압력은 중앙의 파괴성시일을 파괴하고 그 후에 회전 롤러의 힘은 전구체를 전구체 함유 셀(42 및 43)과백(23)의 나머지 셀(41) 사이의 파괴성 시일(37)로 계속 향하게 하여 파괴성 시일 (37)을 개방시킨다. 지금까지의 바람직한 구체예에서 이 공정은 약 0.3초가 걸린다. 상기한 바와같이 셀중 한 개 또는 둘다에서 불활성 가스의 존재는 시일 파괴 및 전구체 혼합단계동안 추가의(요구된) 부피를 제공할 수 있다.

파괴성 시일(37 및 40)을 파괴시킨 후에 화학물질을 완전히 혼합하기 위해 롤러(56 및 57)를 비교적 고속(약 200-300rpm)으로 구동시켜 전구체를 혼합하고 배합한다. 가압 및 감압의 일정한 패턴으로 혼합 유효성이 증가되는 전구체의 난류유동을 일으킨다. 이 공정부분은 약 2초가 걸린다.

혼합 사이클을 완료한 후에 롤러(56 및 57)를 근접 스위치를 사용하여 원위치로 서서히 역회전시킨다. 이 원위치 공정은 30rpm에서 약 1회전한다.

모든 상세를 도시하지 않고 있지만, 바람직한 구체예에서 원통형 혼합실(54)의 내면은 바람직하게는 고무 패드를 포함하며, 이 고무 패드에 대하여 롤러가 셀 (42 및 43)을 압축하여 화학적 압출을 극대화시킨다. 고무 패드는 롤러(56 및 57)의 홈(62 및 63)과 상보적인 홈을 포함하여 혼합동안 화학물질을 위한 유동 채널을제공할 수 있다,

고정 덮개(55)는 혼합기(30)에서 셀 부분을 가진 백을 지지하여 화학적 혼합동안 적당한 위치에서 백(23)을 확실하게 유지한다. 또한 고정 덮개(55)는 파괴성시일 파괴 사이클동안 적당한 가압을 보장하는 방벽의 역할을 한다.

바람직한 구체예에서 롤러는 모터(65)(도 6)에 의해 구동되며, 저가의 직류(dc) 모터일 수 있다. 바람직한 토크 조건은 0rpm에서는 900온스-인치이고 300rpm 에서는 80온스-인치이다. 모터 출력은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 방식으로 기어 감속, 타이밍 벨트 및 풀리로 조정 또는 경감될 수 있다. 바람직한 구체예에서, 모터 액추에이터는 혼합기내에 완전히 밀폐되어 있으며, 고정 덮개(55)가 혼합 사이클 동안 열린다면 모터가 바로 해제되도록 되어 있다.

본 발명은 종래의 발포체를 이용한 포장의 모든 이점을 제공하고 백은 다양한 크기 및 발포체 밀도를 구비할 수 있다. 본 발명은 사용하기가 간편하고 최소의사용자 훈련이 필요하고 그 비용은 일반적으로 원하는 백의 수 및 혼합기의 가격으로 제한된다. 본 발명은 소형이며, 최소한의 작업 및 보관공간을 필요로 하고, 적당한 혼합기는 10인치× 20인치× 6인치의 크기를 가질 수 있다.

본 발명의 백은 실제로 화학적 노출이 없도록 하며 화학 드럼, 펌프, 정화용매 및 정화 장치를 필요없게 한다. 마찬가지로, 서비스 및 유지 조건은 최소이고 시스템은 완전히 휴대가 가능하다.

도면 및 명세서에서 본 발명의 전형적인 바람직한 구체예가 개시되었고 특정용어가 사용되었지만, 이것은 단지 일반적이고 기술적인 의미로 사용되고 다음 청구범위에 나타낸 본 발명의 범위를 제한하는 목적으로는 사용되지 않았다.

Claims (14)

1. 측면 가장자리(33-36)가 밀폐된 가요성 백(23); 서로 분리되고 백(23)의 나 머지로부터 분리된 별도의 내부 셀(42, 43)을 획정하는 제1 파괴성 시일(37, 40),상기 내부 셀 중의 하나(42)의 내부에 있는 제1 발포체의 전구체 조성물(44) 및 상기 내부 셀중의 다른 하나(43)의 내부에 있는 제2 발포체의 전구체 조성물(45)로 이루어지는 발포체를 이용한 포장 시스템에 있어서, 적어도 상기 내부 셀(42, 43)은 상기 파괴성 시일(37)이 파괴되어 상기 발포체의 전구체 조성물(44, 45)이 혼합될 때까지 비교적 안정하고 미반응된 상태로 상기 발포체의 전구체 조성물(44, 45)을 유지할 수 있는 보호물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 발포체를 이용한 포장시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밀폐된 가장자리중 적어도 한 개는 접힌 가장자리 또는 밀봉된 가장자리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발포체를 이용한 포장 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 백내에서 세 개의 별도의 내부 셀을 획정하는 복수의 상기 파괴성 시일을 포함하는 것을 특징으로 하는 발포체를 이용한 포장 시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 파괴성 시일중 적어도 한 개는 상기 밀폐된 가장자리 중의 두 개의 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 발포체를 이용한 포장 시스템.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 파괴성 시일중 적어도 한 개는 상기 밀폐된 가장자리 중의 하나와 다른 파괴성 시일 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 발포체를이용한 포장 시스템.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 파괴성 시일중 적어도 한 개는 상기 파괴성 시일 중의 두 개의 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 발포체를 이용한 포장 시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 셀중 적어도 한 개는 상기 전구체 조성물에 대해 화학적으로 불활성인 가스를 함유하여, 외압이 상기 백에 가해질 때 상기 파괴성 시일을 파괴하기 위한 추가의 내부부피를 제공하는 것을 특징으로 하는 발포체를 이용한 포장 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 보호물질은 금속으로 코딩된 플라스틱 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발포체를 이용한 포장 시스템.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 보호물질은 금속박을 포함하는 것을 특징으로 하는발포체를 이용한 포장 시스템.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 백은 가요성 플라스틱 필름 재료로 된 두 개의 시트로 형성되는 것을 특징으로 하는 발포체를 이용한 포장 시스템.
11. 제 1 항에 있어서, 발포체의 전구체가 발포체를 형성함에 따라 상기 백으로부터 가스를 배출시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발포체를 이용한 포장 시스템.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 플라스틱 필름 재료는

    열 밀봉성 중합체 수지로 형성된 최내층으로서, 가열 시일의 강도가 수지에가해지는 열 밀봉 온도의 함수인 최내층;

    상기 열 밀봉성 층의 외면위의 금속층; 및

    상기 열 밀봉성 수지의 열 밀봉 온도보다 높은 융점을 갖는, 상기 금속층의외면위의 폴리에스테르층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발포체를 이용한 포장 시스템.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 발포체의 전구체는 폴리이소시아네이트를 포함하고 상기 제2 발포체의 전구체는 히드록실 함유 조성물을 포함하는 것을 특징으로하는 발포체를 이용한 포장 시스템.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 셀(42, 43)은 상기 보호물질로 형성되며 측면가장자리가 밀폐된 제2 가요성 백으로 형성되고, 상기 제1 백의 가장자리와 일치되지 않는 측면 가장자리가 파괴가능하게 함께 밀봉되고 상기 제2 백을 상기 내부 셀 (42, 43)로 분할하는 적어도 한 개의 파괴성 시일(40)을 갖는 것을 특징으로 하는발포체를 이용한 포장 시스템.