KR20060054411A - 연속적인 일련의 충전된 주머니를 제조하는 방법 및 장치 - Google Patents

연속적인 일련의 충전된 주머니를 제조하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR20060054411A
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크레이그 이 햄머
존 에프 맥클린
개리 에프 슈카르
제프리 엔 잭슨
네일 제이 슈바르쯔바우어
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
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Abstract

연속적으로 이동하는 밀봉 가능한 소정 재료의 웹으로부터 충전된 밀봉 주머니를 형성하는 장치는, 상기 웹의 측부 가장자리를 따라 종방향 밀봉부를 형성하는 제1 밀봉 스테이션(16)과, 상기 웹에 복수개의 횡방향 밀봉부를 형성하는 제2 밀봉 스테이션(18)을 포함한다. 수평 밀봉 스테이션은 조오(42)를 각각 구비하는 한쌍의 컨베이어(34, 36)를 포함하며, 이들 조오는 횡방향 밀봉부를 형성하도록 밀봉 경로를 따라 정합한다. 연속적으로 이동하는 밀봉 가능한 소정 재료의 웹으로부터 충전된 밀봉 주머니를 형성하는 방법도 제공된다.

Description

연속적인 일련의 충전된 주머니를 제조하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MAKING A CONTINUOUS SERIES OF FILLED POUCHES}
본 발명은 일반적으로는 주머니를 형성, 충전 및 밀봉하는 것에 관한 것으로 보다 구체적으로는 연속적인 일련의 개개의 충전된 주머니를 형성하기 위해 소정 재료의 밀봉 가능한 웹을 받아들여 그 웹을 밀봉하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
주머니를 형성, 충전 및 밀봉하는 패키징 장비가 식품, 음료, 건강 제품, 세제를 비롯한 광범위의 제품을 생산하는 데에 사용되고 있고, 그러한 장치는 당업계에 공지되어 있다.
예를 들면, Bennett에 허여된 미국 특허 제5,870,887호에는 한쌍의 밀봉용 조오(jaw)를 서로 접촉시킴으로써 패키징 재료를 가로로 밀봉하는 형성-충전-밀봉용 패키징 기계가 개시되어 있다. 밀봉용 조오는 패키징 재료 전달 방향을 따라 그 패키징 재료를 따라가게 되는 동시에, 단일의 구동원에 의해 밀봉용 조오가 접촉 및 종속 운동을 취하게 하여 동일한 상태로 유지된다. 모터의 회전은 원형 캠 플레이트 및 아암으로 이루어진 캠 기구에 의해 패키징 재료의 전달 경로를 따른 직선 왕복 운동으로 전환되며, 전환된 왕복 운동은 블록에 전달된다.
그러나, 업계에서는 보다 신뢰성 있고 유지하기 보다 용이하며, 고속으로 작 동하는 개선된 포장 장비(pouching equipment)를 항상 추구하고 있다.
본 발명은 연속적으로 이동하는 긴 밀봉 가능한 재료의 웹으로부터 충전된 밀봉 주머니를 제조하는 방법 및 장치를 제공한다. 하나의 양태에서, 본 발명은, 제1 가장자리 및 제2 가장자리를 각각 구비하고 있는 대향하는 시트를 포함하는 연속적으로 이동하는 긴 밀봉 가능한 웹으로부터 주머니를 제조하는 방법으로서, 상기 웹을 적어도 하나의 측부 가장자리를 따라 종방향으로 밀봉하는 단계와, 상기 웹과 실질적으로 동일한 속도로 이동하는 적어도 협동하는 한쌍의 정합하는 조오(mating jaw)를 포함하며, 밀봉 경로를 사이에 형성하는 한쌍의 협동하는 컨베이어를 제공하는 단계와, 2개의 대향하는 시트를 계면을 따라 접합하기 위해, 밀봉 경로의 적어도 일부분을 따라 한쌍의 정합하는 조오 사이에 상기 웹이 맞물리게 함으로써 상기 웹에 복수개의 횡방향 밀봉부를 형성하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
하나의 실시예에서, 상기 컨베이어 중 적어도 하나는 가요성이 있고 비(非)원형 경로를 따라 이동한다. 각 컨베이어는 하나 이상의 조오를 포함한다. 특정 실시예에서, 적어도 두 쌍의 정합하는 조오가 동시에 밀봉 경로를 따라 웹과 맞물린다. 바람직한 실시예에서, 웹은 열 밀봉 가능 층을 포함하며, 그 열은 밀봉 경로의 적어도 일부분을 따라 웹에 가해진다.
하나의 실시예에서, 밀봉 경로는 평면형이며, 다른 실시예에서는 밀봉 경로가 아치형이다.
다른 양태에 있어서, 본 발명의 방법은 상기 웹의 측부 가장자리의 종방향 밀봉부를 형성한 후에 주머니의 바닥을 형성하는 적어도 하나의 횡방향 밀봉부를 형성하고 나서, 부분적으로 형성된 주머니를 액체로 충전하는 단계를 더 포함한다. 특정 양태에서, 웹은 임펄스 가열(impulse heat)을 사용하여 밀봉되는 지지되지 않은 열가소성 웹(unsupported thermoplastic web)이며, 주머니는 모노머(monomer) 및 선택적으로는 개시제(initiator)를 포함하는 액상의 반응성 모노머 혼합물로 충전된다.
다른 양태에서, 웹은 지지된 웹(supported web)이다. 웹은 소정 재료의 하나의 접힌 시트 재료 또는 2개의 개별 시트이다.
바람직한 실시예에서, 웹은 거의 일정한 속도로 이동하고, 조오는 웹과 실질적으로 동일한 속도로 이동한다.
다른 양태에서, 본 발명은 제1 가장자리 및 제2 가장자리를 각각 구비하고 있는 대향하는 시트를 포함하는 연속적으로 이동하는 긴 밀봉 가능한 웹으로부터 주머니를 제조하는 방법으로서, 상기 웹을 적어도 하나의 측부 가장자리를 따라 종방향으로 밀봉하는 단계와, 밀봉 경로를 사이에 형성하며, 그 밀봉 경로를 따라 상기 웹과 동일한 속도로 이동하는 복수개의 협동하는 쌍의 정합하는 조오를 포함하는 제1 및 제2 조오 지지 부재를 제공하는 단계와, 상기 웹이 밀봉 경로를 따라 이동할 때에 한쌍의 정합하는 조오 사이의 웹에 열 및/또는 압력을 가하여, 시트를 접합함으로써 상기 웹에 복수개의 횡방향 밀봉부를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 조오 지지 부재 중 적어도 하나는 가요성의 비원형 컨베이어인 것인 방법을 제공한다. 다른 실시예에서, 다른 조오 지지 부재는 복수개의 지지하는 원통형 드럼이다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 제1 가장자리 및 제2 가장자리를 각각 구비하고 있는 대향하는 시트를 포함하는 연속적으로 이동하는 긴 밀봉 가능한 웹으로부터 주머니를 제조하는 장치로서, 상기 웹의 적어도 하나의 측부 가장자리를 따라 종방향 밀봉부를 형성하여 그 가장자리를 밀봉하도록 배치된 제1 밀봉 스테이션과, 상기 웹에 복수개의 횡방향 밀봉부를 형성하도록 배치된 제2 밀봉 스테이션을 포함하며, 이 제2 밀봉 스테이션은 밀봉 경로를 사이에 형성하는 대향하는 컨베이어를 포함하며, 이들 컨베이어는 밀봉 경로를 따라 웹 양측의 표면과 맞물리도록 배치된 적어도 협동하는 한쌍의 정합하는 조오를 포함하는 것인 장치가 제공된다.
하나의 양태에서, 컨베이어 및 이와 관련된 조오는 각 컨베이어 조립체가 다른 컨베이어 조립체 및 이동하는 웹 재료에 대해 상대적으로 고정 위치에 정지 상태 유지되어 있는 동안에, 동일한 무단(endless)의 비원형 경로를 따라 이동한다. 즉, 컨베이어는 정해진 무단의 이동 경로를 따라 이동하지만, 서로에 대해, 또는 웹, 또는 기계의 프레임에 대해 상대 이동, 왕복 이동 또는 병진 이동하지 않는다.
특정 양태에서, 상기 장치의 컨베이어 중 적어도 하나는 가요성이 있고 비원형의 이동 경로를 갖는다. 다른 특정 양태에서, 상기 장치의 각 컨베이어는 정합하는 쌍의 조오를 형성하기 하도록 다른 컨베이어 상의 조오와 협동하는 복수개의 조오를 포함한다. 또 다른 특정 실시예에서, 상기 장치는 주머니의 바닥을 형성하는 적어도 하나의 횡방향 밀봉부를 형성한 후, 주머니의 정상부를 형성하는 횡방향 밀봉부를 형성하기 전에 주머니 안으로 액체를 주입하도록 배치된 적어도 하나의 충전 튜브를 포함한다.
웹은 주머니의 형성 중에 멈추지 않기 때문에, 본 발명은 웹, 컨베이어 및 다른 구성 요소가 시동, 정지, 및 재시동을 반복하지 않는 연속적인 이동 프로세스를 제공한다. 게다가, 컨베이어는 동일한 정해진 경로를 따라 이동하지만, 서로에 대해 그리고 이동하는 웹 재료에 대해 상대적으로 고정되어 있다. 즉, 컨베이어 조립체는 기계의 프레임에 고정되어 있고, 어떠한 왕복 또는 병진 이동도 컨베이어에 제공되지 않는다. 결과적으로, 기계 상의 마모는 현저하게 감소하고, 그 장비의 신뢰성 및 수명이 향상된다. 또, 웹이 연속적으로 이동하기 때문에, 전체 생산 속도도 향상된다.
게다가, 조오가 컨베이어에 부착되어 이 컨베이어에 의해 구동되기 때문에, 이들은 실질적으로 일정한 속도로 이동하며, 이에 의해 속도 보상의 필요성을 제거한다. 본 발명의 다른 이점은 맞물리는 조오의 복수의 세트가 밀봉 경로를 따라 동시에 마련될 수 있고, 이에 의해 대향하는 웹을 결합하는 적절한 접합을 형성하기에 충분한 조오의 맞물림 시간을 허용하고, 이에 의해 작업 처리 속도의 증가를 가져온다. 본 발명은 프로세스 동안에 웹의 독립적인 인출 제어(draw control)를 제공하여, 웹 취급성이 우수하고 밀봉부에서 응력을 최소화한다.
게다가, 본 발명은 연속적 이동 프로세스이기 때문에, 각종 구성 요소를 제어 및 동기화하는 데에 매우 짧은 타이밍 조절의 필요성을 현저히 감소시킨다. 결과적으로, 프로세스의 이동 제어를 위한 공기 실린더에 대한 의존성이 제거된다. 본 발명은 또한 횡방향 밀봉부의 형성 중에 정합하는 조오의 증가된 맞물림 시간을 제공한다. 예를 들면, 주어진 컨베이어 경로의 길이에 대해, 그러한 기계는 컨베이어 경로의 길이의 25%보다 큰 밀봉 경로를 쉽게 달성할 수 있다. 적어도 이론적으로, 컨베이어 경로의 길이의 50%의 밀봉 경로의 길이에 이를 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이는 밀봉 프로세스에서 웹의 응력을 보다 양호하게 제어할 수 있다. 게다가, 조오는 개별적으로 제거할 수 있고, 이에 의해 수리 또는 정기 유지 보수의 일부분으로서 조오를 교체할 경우, 정지 시간으로 최소로 유지하도록 여분의 조오를 부근에 비치할 수 있다. 조오를 개별적으로 제거할 수 있게 하면, 상이한 크기의 주머니에 적용하기 위해 또는 횡방향 밀봉부의 기하학적 형상을 변경하기 위한 신속한 전환을 가능하게 한다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 더 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 주머니 형성 기계의 사시도이며,
도 2는 본 발명을 나타내는 개략적인 도면이고,
도 3a는 도 1의 기계에 의해 형성된 일련의 주머니의 평면도이며,
도 3b는 도 3a의 3b-3b 선을 따라 취한 단면도이고,
도 3c는 도 3a의 3c-3c 선을 따라 취한 단면도이며,
도 4는 도 1의 기계에 의해 형성된 그리드(grid)형 주머니의 평면도이고,
도 5는 부분적으로 형성된 주머니를 포함하는 부분적으로 밀봉된 웹의 사시도이며,
도 6은 수평 밀봉 스테이션의 사시도이고,
도 7은 본 발명의 대안적인 실시예를 나타내는 개략적인 도면이다.
이하, 동일 도면 부호가 여러 도면에 걸쳐 동일 또는 상응하는 부품에 대해 부여되어 있는 도면을 참조하면, 도 1 내지 도 6에는 연속적인 일련(6)의 또는 그리드(8)형의 개개의 밀봉된 주머니(6a 내지 6c)를 소정 재료의 웹(4)으로부터 제조하는 기계(2)가 도시되어 있다. 도 3a 내지 도 3c에 도시한 바와 같이, 일련(6)의 주머니는 정렬되어 개별적으로 연결된 주머니(6a 내지 6c)의 하나의 열로 이루어지며, 도 4에 도시한 바와 같이, 그리드(8)형 주머니는 주머니의 2개 이상의 평행한 열(10a 내지 10d)로 이루어진다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 기계(2)는 충전 튜브(12), 언와인드 텐션 아이솔레이션 풀 롤(unwind tension isolation pull roll)(14), 수직 밀봉 스테이션(16), 수평 밀봉 스테이션(18)을 포함한다. 그 기계는 특히 접착제를 형성하도록 중합화될 수 있는 액상의 모노머 혼합물로 충전된 주머니 같은 액체 충전 주머니를 제조하는 데에 특히 적합하다. 그러나, 그 기계는 또한 일반적인 용도의 패키징에 사용될 수 있고, 유체, 분말 및/또는 개별 물품을 비롯한 각종 재료를 수용하는 밀봉 주머니를 제조하는 데에 사용될 수도 있다. 그 예로는 포장용 에어캡(bubble wrap)을 제조하기 위해 공기 충전 주머니를 형성하는 것, 식품을 포장하는 것, 하드웨어, 합성 세제, 샴푸 등의 소비재 품목을 포장하는 것, 또는 의료 기기 혹은 전기적 부품을 포장하는 것이 있다.
웹(4)은 바람직하게는 열 밀봉 가능 필름으로 된 2개의 개별 시트(20, 22)를 포함한다. 대안적으로, 웹(4)은 하나의 접힌 시트의 필름을 포함할 수 있다. 밀봉될 수 있고 특정 용례에 대해 원하는 특성을 나타내는 한은 특정 필름이 본 발명에 중요한 것은 아니다. 적절한 필름으로는 폴리에틸렌; 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌 메틸 아크릴레이트(EMA), 에틸렌 아크릴산(EAA), EAA 이오노머를 비롯한 폴리올레핀과 그 유도체 등의 에틸렌 공중합체; 폴리프로피렌; 그리고 아크릴, 폴리페닐렌 에테르, 폴리페닐렌 술파이드, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS), 폴리우레탄 및 당업계에 알려진 기타 재료 등의 기타 열가소성 재료가 있다. 열가소성 재료의 혼합물이 사용될 수도 있다. 바람직한 필름은 폴리에틸렌 및 EVA이다. 그 필름은 선택적으로는 섬유, 난연재, 개구제(antiblock agent), 열전도성 입자, 전기전도성 입자, 정전기 방지제, 충전재, 항산화제, 안정제, 가소제, 염료, 방향제, 활제(slip agent), 마이크로웨이브 서셉터(microwave susceptor), 및/또는 가요성, 취급성, 가시성(visibility) 또는 기타 필름의 유용한 특성을 향상시키기 위한 기타 물질 등을 첨가제로서 함유할 수 있다.
웹은 지지된(supported) 것이거나 지지되지 않은(unsupported) 것일 수 있다. 지지된 웹은 열가소성 필름 등의 밀봉층을 포함하며, 밀봉 온도에서 안정되게 유지되는, 처리 또는 미처리 종이, 섬유, 부직 재료, 폴리에스테르, 알루미늄 호일 등의 금속의 층과 같은 지지층을 더 포함하는 다층 구조를 갖는다. 지지층은 다공성이거 비(非)다공성일 수 있다. 지지된 필름은 향상된 내구성을 제공하고, 산소 침투 및 액체 확산에 대한 장벽 특성으로 인해 액체 충전 용례에 사용하는 것이 바 람직하다. 지지되지 않은 웹은 전술한 바와 같은 열 밀봉 가능한 열가소성 중합체의 하나 이상의 층을 포함한다.
웹의 열 밀봉은 접합 사이클 동안 고온으로 유지되는 고온 금속 바아를 사용하는 저항 가열 밀봉을 사용하거나, 접합 사이클 동안 고온과 저온 사이에서 순환하는 전기 저항성 와이어 또는 밴드를 사용한 임펄스 가열 밀봉(impulse heat sealing)을 사용하여 이루어질 수 있다. 임펄스 가열 밀봉에 있어서, 와이어는 2개의 웹의 층 사이에 계면을 따라 접합을 형성하도록 충분히 긴 시간의 기간 동안 충분히 높은 온도로 가열된다. 이 와이어는 이어서 접합된 열가소성 재료가 냉각하여 2개의 웹을 결합하는 안정한 밀봉부를 형성할 수 있도록 조오가 맞물려 유지되어 있는 동안에 냉각될 수 있다. 저항 가열 밀봉을 지지되지 않은 필름에 사용할 경우, 그 필름은 횡방향 밀봉부를 형성하는 동안에 녹게 될 것이며, 그 웹은 밀봉부가 의도된 지점에서 예기치 않게 절단될 것이다. 따라서, 임펄스 가열 밀봉이 웹이 절단되는 것을 방지하기 위해 지지되지 않은 웹을 밀봉하는 데에 통상적으로 사용된다. 접착제의 사용, 초음파 용접, 고온 공기 충돌(hot air impingement), 크림핑과 같은 기계적 부착 수단, 및 이들의 조합을 비롯한 기타 밀봉 수단이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 특정 용례에 있어서, 상기 기계는 접착제의 제조에 사용되고 있다. 기계(2)는 반응성 모노머 혼합물로 충전된 연속적인 일련(6)의 또는 그리드(8)형의 주머니를 생성한다. 이 주머니는 지지되지 않은 웹으로부터 임펄스 가열을 사용하여 밀봉되어 형성된다. 지지되지 않은 웹을 사용하는 하나의 이점은 특 정 접착제의 제조 시에 바람직할 수 있는 하류측의 처리 단계에서 주머니의 내용물과 웹 자체가 혼합될 수 있다는 점이다.
웹(4)은 상류측 웹의 장력을 격리시키고, 이에 의해 기계 내의 장력이 제어될 수 있게 하는 고무 코팅된 2개의 언와인드 텐션 아이솔레이션 풀 롤(14)에서 기계(2)로 들어간다. 롤(14)은 수평 밀봉 스테이션(18)에 대해 인출 모드로 작동하여[즉, 롤(14)은 컨베이어(34, 36)에 대해 일정한 속도비로 작동함), 풀림 장력(unwind tension)을 격리시키고, 웹의 취급성을 개선하며, 밀봉 경로(38)로 들어갈 때의 웹에 대한 상대적 웹 길이를 설정한다.
이어서, 웹(40)은 수직 밀봉 스테이션(16)으로 들어간다. 수직 밀봉 스테이션(16)은 웹(4)의 각 가장자리를 따라 수직(즉, 종방향) 밀봉부(26)(도 3 및 도 4 참조)를 형성하여 주머니의 측부(28)를 형성하는 3쌍의 밀봉 롤(24a 내지 24c)(도 2 참조)을 포함한다. 각 쌍의 롤(24a 내지 24c)은 환형의 융기된 리브를 갖는 온도 제어식 강철제 구동 롤(24a' 내지 24c')과, 정합하는 환형의 융기된 리브를 갖는 고무 코팅 아이들러 롤(24a" 내지 24c")을 포함한다. 리브는 수직 밀봉 스테이션(16)에서 3쌍의 밀봉 롤(24a 내지 24c) 사이에 충전 튜브(12)를 위한 공간이 마련될 수 있게 한다. 각 구동 롤(24a' 내지 24c')은 수평 밀봉 스테이션(18)에 대해 인출 모드로 독립적으로 작동하며, 이에 의해 밀봉부의 기하학적 형상, 웹의 궤도(tracking), 및 웹의 장력을 비롯한 웹의 취급성을 개선한다.
반복 이동형 워킹 비임(iterative motion walking beam), 저항 가열식 구동형 금속 밴드, 접착제, 초음파 용접, 고온 공기 충돌, 크림핑과 같은 기계적 부착 수단 및 이들의 조합 등의 기타 공지의 방법이 수직 밀봉부를 형성하기 위해 사용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
별도의 액체 충전 튜브(12)가 일련(10a 내지 10d)의 주머니 각각을 위해 마련되어, 저장조(30)에서부터 부분 밀봉 주머니(31)로 액체를 전달한다(도 5 참조). 부분 밀봉 주머니(31)는 주머니의 측부(28)를 형성하는 종방향 가장자리 밀봉부(36)와, 충전되고 완전히 밀봉된 주머니의 정상부와 그 다음에 연속하는 부분 밀봉 주머니(31)의 바닥부를 형성하는 횡방향 밀봉부(32)를 포함한다. 각 충전 튜브(12)는 각각의 부분 밀봉 주머니(31) 안으로의 액체의 흐름의 일관성 및 그 흐름의 제어를 보장하는 유량계 및 제어 밸브가 마련되어 있다. 액체는 언와인드 풀 롤(14) 후에, 그리고 수직 밀봉 스테이션(16) 후에 부분 밀봉 주머니(31)로 공급된다.
본 발명의 특징적 구성에 따르면, 기계(2)는 각 주머니(6a 내지 6c)의 단부를 형성하는 횡방향 밀봉부(32)가 웹(4)에 형성되는 밀봉 경로(38)를 포함하는 수평 밀봉 스테이션(38)을 포함한다. 횡방향 밀봉부(32)는 예를 들면, 수평형, 사선형, 아치형, 예리한 형상(pointed geometry), 톱니 형상, 또는 기타 기하학적 형상을 가질 수 있다. 인접하는 주머니 사이에 그러한 횡방향 밀봉부(32) 2개를 형성하여, 그러한 주머니들이 2개의 횡방향 밀봉부 사이의 웹을 천공 또는 노치 형성에 의해 횡방향으로 절단함으로써, 개개의 충전된 주머니 또는 백으로 쉽게 분리될 수 있도록 하는 것이 바람직할 수 있다는 것일 이해할 것이다. 수평 밀봉 스테이션(18)은 제1 및 제2의 대향하는 비원형의 가요성 컨베이어 조립체(34, 36)를 포함하 며, 이들 컨베이어 조립체는 이들 컨베이어(34, 36) 사이에 평면형 밀봉 경로(38)를 형성한다. 각 컨베이어 조립체(34, 36)는 폐쇄 경로를 따라 밀봉용 조오(42)를 반복적으로 전달 또는 운반하기 위해 연속적인 밴드 또는 체인(55a, 55b)을 포함한다.
컨베이어(34, 36)는 적어도 밀봉 경로(38)를 따라, 바람직하게는 컨베이어의 전체 경로를 따라 웹(4)과 실질적으로 동일한 속도로 협동하는 쌍의 정합하는 조오(42)들을 구비한다. 컨베이어의 상대 속도는 웹에서의 응력을 최소화하도록 근사하게 일치시키는 것이 바람직하다. 그러나, 웹 재료에 따라, 일정한 속도로부터 약간의 편차가 허용될 수 있다. 예를 들면, 속도 편차는 밀봉부의 일체성에 악영향을 미치지 않는 한 허용될 수 있다.
도시된 실시예에서, 컨베이어의 경로는 기어(51a, 51b)와 측면 플레이트(57a, 57b)에 의해 정해진다. 각 컨베이어(34, 36)는 밀봉 경로(38)를 따라 웹(4)의 양측 표면과 맞물리는 정합하는 쌍(44)을 형성하도록 협동하는 복수개의 밀봉용 조오(42)를 구비한다. 컨베이어(34, 36) 및 관련된 조오(42)는 각 컨베이어 조립체가 다른 컨베이어 조립체에 대해 그리고 이동하는 웹 재료에 대해 상대적으로 고정 위치에서 정지 상태로 유지되어 있는 동안에, 동일한 무단의 비원형 경로를 따라 이동한다. 즉, 기계의 작동 중에, 컨베이어(34, 36)는 정해진 무단의 이동 경로를 따라 이동하지만, 왕복 이동, 병진 이동, 또는 서로에 대해 혹은 웹 또는 기계의 프레임에 대해 상대 이동하는 것은 아니다.
밀봉 경로(38)는 한쌍의 협동하는 조오(44) 사이의 최초 맞물림 지점(46)에 서 한쌍의 협동하는 조오 사이의 분리 지점(48)까지 연장하는 컨베이어(34, 36) 사이의 연속적인 경계이다. 밀봉 경로 내에서, 협동하는 조오(44)는 맞물려, 웹(4)의 대향하는 주표면과 정합 관계로 유지된다. 다른 방식으로 말하면, 밀봉 경로(38)는 정합하는 쌍의 조오가 이동해 따라가는 경로이다. 밀봉 경로(38)를 따라, 정합하는 쌍의 조오가 맞물려, 맞물린 상태로 소정 거리 이동한다. 이는 밀봉부 형성에 2개의 원형 롤러를 사용하는 기계에서와 같이 조오가 단지 접촉만하고, 접촉 상태에 있는 동안에 소정 경로를 따라 이동하지는 않는 기계와는 대조되는 것이다. 가열된 공기가 정렬되고 대향하는 웹의 표면으로 안내되는 고온 공기 충돌 방식과 같은 특정 웹 접합 방법에 있어서, 작동상의 맞물림이 조오와 웹의 실제의 물리적인 접촉을 요구하지 않는다는 것을 이해할 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 컨베이어(36)는 동력 전달 시스템(53)에 의해 구동되는 구동 기어(51a, 51b)를 포함한다. 기어(51a, 51b)는 한쌍의 체인(55a, 55b)에 각각 연결되어 그 체인을 구동시키며, 이들 체인이 컨베이어(36)의 측면 프로파일을 형성한다. 체인(55a, 55b) 사이에 장착되어 횡방향으로 연장하는 복수개의 조오(42)가 있다. 밀봉 경로(38) 내에서, 체인(55a, 55b)은 수직 측면 플레이트(57a, 57b)를 따라가면서 이에 지지되어, 체인(55a, 55b) 및 관련된 조오가 무단의 정해진 경로를 따라 이동할 수 있게 된다.
컨베이어(36) 상의 각 조오(42)는, 웹과 밀봉부를 함께 가열하여 횡방향 밀봉부(32)를 형성하는 NICHROME 임펄스 밀봉 요소 또는 와이어(59)와 같은 전기 저항성 가열 요소를 포함한다. 밀봉용 와이어(59)는 밀봉 경로(38)를 따라 가열 및 냉각이 순환한다. 임펄스 가열 방식에 있어서, 와이어(59)는 2개의 웹 층 사이에 접합을 형성하기에 충분히 긴 시간의 기간 동안 충분히 높은 온도로 가열된다. 이어서, 와이어(59)는 조오(42)가 맞물린 상태로 유지되는 동안에 냉각되어, 접합된 열가소성 수지를 냉각시켜, 2개의 웹 사이에 안정한 횡방향 밀봉부(32)를 형성할 수 있게 한다. 임펄스 밀봉용 와이어(59)는 외부의 정지형 임펄스 제어기(도시 생략)에 의해 전력이 공급된다. 전류는 통상의 슬립 링(slip ring) 조립체로 이루어진 로터리 유니온(rotary union)(61)을 통해 각 임펄스 밀봉용 와이어(59)로 보내진다. 슬립 링 조립체(61)의 회전 부분은 기어(51a)를 구동하는 것과 동일한 동력 전달 시스템(53)에 의해 구동된다. 제2 컨베이어(36)는 임펄스 밀봉용 와이어(59)의 가열된 부분과 정합하여 이 부분과 겹쳐지는 스프링 부하식 고무 코팅 조오를 구비한다는 점을 제외하면 제1 컨베이어(36)와 유사하다.
각 컨베이어(34, 36)에서의 조오(42)의 개수는 필요에 따라 달리할 수 있고, 각 컨베이어(34, 36)에서의 조오(42)의 개수는 동일하거나 상이할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 게다가, 치형을 구비하는 V 벨트가 체인(55a, 55b)을 대신할 수도 있다.
도 7에는 기능적으로 유사한 구성에 대해 100만큼 증가된 유사한 도면 부호가 부여되어 있으며, 충전 튜브(112), 언와인드 텐션 아이솔레이션 풀 롤(114), 수직 밀봉 스테이션(116) 및 수평 밀봉 스테이션(118)을 포함하는 본 발명의 대안적인 실시예가 도시되어 있다. 본 발명은, 수평 밀봉 스테이션(118)에서, 도 2의 제1 컨베이어(34)가 복수개의 조오(142)를 갖는 원형 드럼으로 대체되어 있고, 제2 컨베이어(136)의 경로는 드럼(152)의 표면에 대응하도록 되어있다는 점을 제외하면 도 2를 참조로 기술한 발명과 유사하다. 결과적으로, 밀봉 경로(138)는 평면형보다는 아치형이다.
당업자들에게는 다양한 변형 및 수정이 전술한 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것은 명백하다. 따라서, 본 발명의 범위는 본 명세서에서 기술한 구조에 의해 한정되는 것이 아니라, 청구 범위에 기재된 구조 및 그 구조에 대한 등가물에 의해서만 한정되는 것이다.

Claims (26)

  1. 제1 가장자리 및 제2 가장자리를 각각 구비하고 있는 대향하는 시트를 포함하는 연속적으로 이동하는 긴 밀봉 가능한 웹으로부터 주머니를 제조하는 방법으로서,
    (a) 상기 웹을 적어도 하나의 측부 가장자리를 따라 종방향으로 밀봉하는 단계와,
    (b) 밀봉 경로를 사이에 형성하는 제1 및 제2 조오 지지 부재를 제공하는 단계로서, 상기 제1 및 제2 조오 지지 부재는 상기 밀봉 경로를 따라 상기 웹과 실질적으로 동일한 속도로 이동하는 복수개의 협동하는 쌍들의 정합하는 조오를 구비하며, 적어도 하나의 조오 지지 부재는 가요성의 비원형 컨베이어를 포함하는 것인 제1 및 제2 조오 지지 부재를 제공하는 단계와,
    (c) 상기 웹이 상기 밀봉 경로를 따라 이동할 때에, 한쌍의 정합하는 조오 사이에 상기 웹을 클램핑하고, 그 웹을 가열하여 시트를 접합함으로써 상기 웹에 복수개의 횡방향 밀봉부를 형성하는 단계
    를 포함하는 주머니 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 컨베이어 중 적어도 하나는 가요성이 있고 비(非)원형의 이동 경로를 갖는 것인 주머니 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 각 컨베이어는 복수개의 조오를 포함하는 것인 주머니 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 적어도 두 쌍의 정합하는 조오가 동시에 밀봉 경로를 따라 웹과 맞물리는 것인 주머니 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 웹은 열 밀봉 가능 층을 포함하며, 그 열은 밀봉 경로의 적어도 일부분을 따라 웹에 가해지는 것인 주머니 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 밀봉 경로는 평면형인 것인 주머니 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 밀봉 경로는 아치형인 것인 주머니 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 종방향 밀봉부를 형성한 후 및 상기 주머니의 바닥을 형성하는 적어도 하나의 횡방향 밀봉부의 형성한 후, 부분적으로 형성된 주머니를 액체로 충전하는 단계를 더 포함하는 주머니 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 주머니는 액체로 충전되는 것인 주머니 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 액체는 모노머(monomer)와 개시제(initiator)를 포함 하는 반응성 모노머 혼합물인 것인 주머니 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 웹은 지지되지 않은 열가소성 웹(unsupported thermoplastic web)인 것인 주머니 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 웹을 임펄스 가열(impulse heating)을 사용하여 밀봉하는 것인 주머니 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 웹은 지지된 웹(supported)인 것인 주머니 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 웹은 소정 재료의 2개의 개별 시트를 포함하는 것인 주머니 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 웹은 소정 재료의 단일의 접힌 시트를 포함하는 것인 주머니 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 웹은 거의 일정한 속도로 이동하는 것인 주머니 제조 방법.
  17. 청구항 제1항에 따른 방법에 의해 제조된 주머니.
  18. 제1항에 있어서, 상기 조오 지지 부재 중 하나는 복수개의 조오를 구비하는 드럼을 포함하는 것은 주머니 제조 방법.
  19. 제1 가장자리 및 제2 가장자리를 각각 구비하고 있는 대향하는 시트를 포함하는 연속적으로 이동하는 긴 밀봉 가능한 웹으로부터 주머니를 제조하는 방법으로서,
    (a) 상기 웹을 적어도 하나의 측부 가장자리를 따라 종방향으로 밀봉하는 단계와,
    (b) 상기 웹과 실질적으로 동일한 속도로 이동하는 적어도 협동하는 한쌍의 정합하는 조오를 포함하며, 밀봉 경로를 사이에 형성하는 한쌍의 협동하는 컨베이어를 제공하는 단계와,
    (c) 2개의 대향하는 시트를 계면을 따라 접합하기 위해, 상기 밀봉 경로의 적어도 일부분을 따라 한쌍의 정합하는 조오 사이에 상기 웹이 맞물리게 함으로써 상기 웹에 복수개의 횡방향 밀봉부를 형성하는 단계
    를 포함하는 주머니 제조 방법.
  20. 제1 가장자리 및 제2 가장자리를 각각 구비하고 있는 대향하는 시트를 포함하는 연속적으로 이동하는 긴 밀봉 가능한 웹으로부터 주머니를 제조하는 장치로서,
    (a) 상기 웹의 적어도 하나의 측부 가장자리를 따라 종방향 밀봉부를 형성하여 그 가장자리를 밀봉하도록 배치된 제1 밀봉 스테이션과,
    (b) 상기 웹에 복수개의 횡방향 밀봉부를 형성하도록 배치된 제2 밀봉 스테이션
    을 포함하며, 상기 제2 밀봉 스테이션은 밀봉 경로를 사이에 형성하는 대향하는 컨베이어를 포함하며, 이들 컨베이어는 밀봉 경로를 따라 웹 양측의 표면과 맞물리도록 배치된 적어도 협동하는 한쌍의 정합하는 조오를 포함하는 것인 주머니 제조 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 컨베이어 중 적어도 하나는 가요성을 가지며, 비원형의 이동 경로를 갖는 것인 주머니 제조 장치.
  22. 제20항에 있어서, 각 컨베이어는 정합하는 쌍의 조오를 형성하도록 다른 컨베이어 상의 조오와 협동하는 복수개의 조오를 포함하는 것인 주머니 제조 장치.
  23. 제20항에 있어서, 상기 조오는 밀봉 수단을 포함하는 것인 주머니 제조 장치.
  24. 제20항에 있어서, 상기 컨베이어는 서로에 대해 및 이동하는 웹에 대해 상대적으로 고정 위치에 유지되는 것인 주머니 제조 장치.
  25. 제20항에 있어서, 주머니의 바닥을 형성하는 적어도 하나의 횡방향 밀봉부를 형성한 후, 주머니의 정상부를 형성하는 횡방향 밀봉부를 형성하기 전에 주머니 안으로 액체를 주입하도록 배치된 충전 튜브를 더 포함하는 주머니 제조 장치.
  26. 웹에 횡방향 밀봉부를 생성하는 장치로서, 밀봉 경로를 사이에 형성하는 한쌍의 대향하는 컨베이어를 포함하며, 이들 컨베이어는 밀봉 경로를 따라 웹 양측의 표면과 맞물리도록 배치된 적어도 협동하는 한쌍의 정합하는 조오를 포함하는 것인 밀봉부 생성 장치.
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