KR20160053944A - 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹 - Google Patents

유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹 Download PDF

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KR20160053944A
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pouches
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edge
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릭 스티븐 웨흐르맨
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오토메이티드 패키징 시스템즈, 인코포레이티드
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Abstract

밀봉 공기가 충진된 파우치를 제조하기 위한 웹은 제 1 및 제 2 챔버를 형성하는 접힘 영역을 따라 제 1 및 제 2 연장층을 함께 밀봉하는 다수의 접힘 밀봉부를 포함한다. 접힘 밀봉부는 제 1 챔버가 제 2 챔버 상에서 접힐 때 접힘 영역을 따라 쿠션 영역을 형성한다. 공기가 충진된 파우치를 분리하기 위한 장치가 또한 개시된다. 장치는 제 1 속도에서 작동하는 제 1 벨트를 포함하는 제 1 스테이지 및 제 2 속도에서 작동하는 제 2 벨트를 포함하는 제 2 스테이지를 포함한다. 웹은 제 2 스테이지를 통과하기 전에 제 1 스테이지를 통과한다. 파우치는 제 1 벨트의 상대 속도가 소정의 임계치만큼 제 2 벨트의 속도보다 느릴 때 천공 라인에서 웹으로부터 분리된다.

Description

유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹{WEB FOR MAKING FLUID FILLED UNITS}
관련 출원
본 출원은 이중 버블 웹(DOUBLE BUBBLE WEB)이라는 표제로 2013년 9월 10일 출원된 미국 특허 가출원 제 61/876,140호 및 2014년 4월8일 출원된 미국 특허 가출원 제 61/976,546호의 이익을 주장한다. 가출원 제 61/876,140호와 제 61/876,546호는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
본 발명은 유체 충진된 유닛에 관한 것이다. 본 발명은 상호 연결된 파우치의 플라스틱 웹과 함께 그리고 상호 연결된 파우치를 유체 충진된 유닛으로 전환시키는 공정에서 특정 응용을 찾으며 특히 이를 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 또한 다른 응용으로도 적용할 수 있다.
플라스틱 시트로부터 밀봉 공기(sealed air)가 충진된 파우치를 제조하고 충진하기 위한 기계가 알려져 있다. 예비 성형된 웹에서 예비 성형된 파우치를 팽창시킴으로써 밀봉 공기가 충진된 파우치를 생산하는 기계가 또한 알려져 있다. 많은 응용을 위해, 예비 성형된 웹을 이용하는 기계가 바람직하다.
일반적으로, 예비 성형된 웹으로부터 형성된 밀봉 공기가 충진된 이웃하는 파우치의 측면의 전체 길이는 천공에 의해 연결된다. 선행 기술의 웹에서, 이들 천공은 계속해서 웹의 팽창 에지로 연장된다.
본 발명의 일 양태에서, 밀봉 공기가 충진된 파우치를 제조하기 위한 웹은 제 1 연장층 및 제 1 연장층 상에 중첩되는 제 2 연장층을 포함한다. 제 1 및 제 2 연장층은 팽창 에지 및 맞은편 에지에서 서로 연결된다. 다수의 횡단 밀봉부는 맞은편 에지로부터 팽창 에지의 소정 거리에 있는 밀봉 종료 지점까지 연장된다. 팽창 에지, 맞은편 에지, 및 횡단 에지는 다수의 팽창식 파우치를 형성한다. 다수의 접힘 밀봉부는 제 1 및 제 2 챔버를 형성하는 접힘 영역을 따라 제 1 및 제 2 연장층을 함께 밀봉한다. 접힘 밀봉부는 제 1 챔버가 제 2 챔버 상에서 접힐 때 접힘 영역을 따라 쿠션 영역을 형성한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 웹 내의 천공 라인에 의해 형성되는 파우치를 분리하기 위한 장치는 제 1 속도에서 작동하는 제 1 벨트를 포함하는 제 1 스테이지 및 제 2 속도에서 작동하는 제 2 벨트를 포함하는 제 2 스테이지를 포함한다. 웹은 제 2 스테이지를 통과하기 전에 제 1 스테이지를 통과한다. 파우치는 제 1 벨트의 상대 속도가 소정의 임계치만큼 제 2 벨트의 속도보다 느릴 때 천공 라인에서 웹으로부터 분리된다.
명세서에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부한 도면에서, 본 발명의 실시형태가 상기한 본 발명의 개괄적인 설명 및 이하의 상세한 설명과 함께 예시되며, 본 발명의 실시형태를 예시하는 역할을 할 것이다.
도 1은 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 개략도를 도시하고,
도 2는 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 개략도를 도시하고,
도 2A는 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 개략도를 도시하고,
도 3은 유체 충진된 유닛을 제조하기 위해 팽창되고 밀폐되는 파우치를 구비한 웹의 개략도를 도시하고,
도 4는 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 개략도를 도시하고,
도 5는 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 개략도를 도시하고,
도 6은 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 개략도를 도시하고,
도 7A은 웹 파우치를 유체 충진된 유닛으로 전환시키기 위한 공정과 기계의 평면도의 개략도를 도시하고,
도 7B는 웹 파우치를 유체 충진된 유닛으로 전환시키기 위한 공정과 기계의 평면도의 개략도를 도시하고,
도 8A는 웹 파우치를 유체 충진된 유닛으로 전환시키기 위한 공정과 기계의 정면도의 개략도를 도시하고,
도 8B 웹 파우치를 유체 충진된 유닛으로 전환시키기 위한 공정과 기계의 정면도의 개략도를 도시하고,
도 9는 웹 파우치를 유체 충진된 유닛으로 전환시키기 위한 공정의 개략도를 도시하고,
도 10은 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 개략도를 도시하고,
도 10A는 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 개략도를 도시하고,
도 11은 유체 충진된 유닛을 제조하기 위해 팽창되고 밀폐되는 파우치의 웹의 개략도를 도시하고,
도 12는 웹의 팽창 에지를 개방하기 위한 절단기의 평면도의 개략도를 도시하고,
도 13은 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 예시적인 실시형태를 도시하고,
도 13A는 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 예시적인 실시형태를 도시하고,
도 13B는 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 예시적인 실시형태를 도시하고,
도 13C는 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 예시적인 실시형태를 도시하고,
도 13D는 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 예시적인 실시형태를 도시하고,
도 13E는 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 예시적인 실시형태를 도시하고,
도 13F는 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 예시적인 실시형태를 도시하고,
도 13G는 유체 충진된 유닛을 제조하기 위한 웹의 예시적인 실시형태를 도시하고,
도 14는 내부 밀봉부의 지그재그 패턴의 개략도를 도시하고,
도 15 내지 도 17은 다양한 스테이지에서 접히는 팽창 파우치의 개략도를 도시하고,
도 18은 개별 파우치 또는 일련의 파우치로 웹을 분리하기 위한 장치의 개략도를 도시하고,
도 19, 도 20, 및 도 21은 개별 파우치 또는 일련의 파우치로 웹을 분리하기 위한 장치의 다양한 개략도를 도시하고,
도 22는 도 19, 도 20, 및 도 21에 도시된 장치의 특정 실시형태에 따른 공정의 흐름도이고,
도 23 내지 도 26은 도 22의 흐름도에 도시된 공정의 단계를 도시하고,
도 27은 도 19, 도 20, 및 도 21에 도시된 장치의 특정 실시형태에 따른 공정의 흐름도이고, 및
도 28 내지 도 31은 도 27의 흐름도에 도시된 공정의 단계를 도시한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 팽창식 파우치(12)의 웹(10)의 예시도가 도시되어 있다. 웹(10)은 플라스틱의 하부층(16) 상에 중첩되는 플라스틱의 연장된 상부층(14)을 포함한다. 층(14, 16)은 팽창 에지(18)와 맞은편 에지(20)라 하는 이격 에지를 따라 함께 연결된다. 도 1에 예시된 실시예에서, 각각의 에지(18, 20)는 에지(18, 20)를 따라 중첩층(14, 16)을 연결하는 접힘부(fold)또는 밀봉부(seal)이다. 맞은편 에지(20)에서의 연결부는 도 1에서 밀폐 밀봉부(hermetic seal)로 도시되어 있고, 팽창 에지(18)에서의 연결부는 접힘부로 도시되어 있다. 그러나, 도 1의 실시형태에서 접힘부와 밀봉부는 반전될 수 있고 또는 연결부 모두는 밀봉부일 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 팽창 에지(18)는 파열성(frangible) 연결부(21)를 포함하고 맞은편 에지(20)는 밀폐 밀봉부이다. 예시된 파열성 연결부(21)는 천공 라인이다. 천공의 크기는 도 2를 명확하게 하기 위해 과장되어 있다. 파열성 연결부(21)는 팽창 에지(18)를 접고 톱니 형성 바퀴(미도시) 상에서 팽창 에지를 당김으로써 형성될 수 있다. 도 2A는 팽창 에지(18)로부터 거리(D4)만큼 오프셋된 위치에서 파열성 연결부(21')가 어느 하나의 중첩층, 도시된 실시형태에서는 중첩층(14)에 존재하는, 팽창식 파우치(12)의 웹(10)을 도시하고 있다. 예시적인 실시형태에서, 거리(D4)는 대략 0.075 인치 내지 대략 0.2 인치이고, 예시적인 실시형태에서 대략 0.09375 인치 내지 대략 0.15625인치이다. 파열성 연결부는 이용될 수 있는 임의의 매우 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 파열성 연결부(21')는 팽창 에지를 접기 전에 톱니 형성 바퀴(미도시) 상에서 웹을 당김으로써 또는 톱니 형성 바퀴가 웹에 접촉하는 층 사이에 톱니 지지판(미도시)을 제공하여 오직 하나의 층만이 바퀴의 영향을 받도록 함으로써 형성될 수 있다.
도 1, 도 2, 및 도 2A를 참조하면, 다수의 종방향으로 이격된 횡단 밀봉부(22)가 상부 및 하부층(14, 16)을 접합한다. 일반적으로, 각각의 횡단 밀봉부(22)는 맞은편 에지(20)로부터 팽창 에지(18)의 짧은 거리까지 연장된다. 천공(24, 26) 라인의 이격된 쌍은 상부 및 하부층을 통해 연장되어, 각각 에지(18, 20)로부터 짧은 거리에서 종료한다. 갭 형성 영역(28)은 천공(24, 26) 라인의 각각의 관련된 쌍 사이에서 연장된다. 갭 형성 영역(28)은 파우치가 팽창될 때 갭(13)을 형성하기 위해 개방된다(도 3 참조).
갭 형성 영역(28)은 소정의 팽창력에 노출될 때 파열되거나 또는 분리되는 영역, 바람직하게는 형상이 선형이 영역을 의미한다. 팽창력의 크기는 천공(24, 26)의 이격된 라인을 파열하거나 분리시키는데 필요한 힘의 크기보다 작다. 갭 형성 영역(28)은 아래에서 논의되는 바와 같이 다수의 실시형태를 취할 수 있다. 천공(24, 26)의 이격된 라인을 파열하거나 분리시키는데 필요한 힘보다 작은 힘에서 파열하거나 분리되는, 천공(24, 26)의 이격된 라인 사이에 영역을 형성하는 임의의 방법이 사용되어 갭 형성 영역(28)을 형성할 수 있다.
도 3을 참조하면, 파우치(12)의 웹(도 1, 도 2, 및 도 2A)이 팽창되고 밀봉됨으로써 밀봉 공기가 충진된 파우치의 열(11)을 형성한다. 형성된 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')는 선행 기술의 밀봉 공기가 충진된 파우치의 배열보다 더욱 용이하게 서로 분리될 수 있도록 구성된다. 도 3의 예시적인 실시형태에서, 형성된 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')의 각각의 인접한 쌍은 천공(24, 26)의 이격된 라인의 쌍에 의해 서로 연결된다. 천공(24, 26)의 이격된 라인은 갭(13)만큼 이격된다. 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')의 하나의 열(11)은 도면상에서 "사다리" 구성으로 설명될 수 있다. 이 구성은 선행 기술의 더니지(dunnage) 유닛의 배열을 분리하는 것보다 더욱 용이하게 두 개의 인접한 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')를 분리할 수 있게 한다. 인접한 밀봉 공기가 충진된 파우치(12)의 쌍을 분리하기 위해, 작업자는 단순하게 손과 같은 물체를 갭(13)에 삽입하고 하나의 더니지 유닛(12')으로부터 다른 더니지 유닛(12')을 당긴다. 대안적으로, 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')를 분리하기 위해 기계 시스템이 사용될 수 있다. 기계는 인접한 밀봉 공기가 충진된 파우치(12') 사이에 물체를 삽입하고 힘을 인가하여 유닛을 분리하도록 구성될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 더니지 유닛으로 전환하기 전에, 파우치는 일반적으로 세 개의 면에서 밀폐되고, 하나의 면은 팽창을 위해 개방된다. 파우치가 팽창하면, 팽창 개구부가 밀폐되고, 더니지 유닛이 형성된다. 팽창 과정 동안, 파우치의 부피가 증가함에 따라, 파우치의 측면이 안으로 당겨지는 경향이 있다. 파우치의 측면이 안으로 당겨지는 것은 파우치의 측면이 구속되지 않는 한 파우치의 측면의 길이를 짧게 한다. 이러한 응용에서, 포어쇼트닝(foreshortening)이라는 용어는 파우치가 팽창할 때 파우치의 길이가 짧아지는 경향을 말한다. 선행 기술의 웹에서, 파우치의 측면은 구속되는데, 파우치의 전체 길이를 따라 연장되고 팽창하는 동안 그리고 팽창 이후에 그대로 유지되는 천공 라인에 의해 인접한 파우치의 측면이 연결되기 때문이다. 팽창 개구부와 같이 억제되지 않은 측면의 포어쇼트닝은 균일하지 않을 수 있다. 인접한 연결된 파우치의 측면을 억제하는 것은 바람직하지 않은 팽창 유도 응력을 유발할 수 있다. 인접한 파우치의 측면이 연결되고 억제되고 따라서 팽창을 제한하고 주름을 유발함으로써 억제되지 않은 팽창 개구부에서 층으로 발전할 수 있기 때문에 이러한 바람직하지 않은 응력이 유발될 수 있다. 주름은, 밀봉부를 포함할 수 있는 더니지 유닛을 완료하기 위해 밀봉되는, 팽창 개구부의 한 부분까지 확장될 수 있다. 밀봉부가 손상될 수 있는 한 가지 이유는 주름이 층(14, 16)의 부분들을 서로의 상부에서 접히게 할 수 있기 때문이다. 더니지 기계의 밀봉 스테이션은 일반적으로 두 개의 물질의 층을 밀봉하기 위해 적당한 양의 열을 인가하도록 설정된다. 주름의 영역에서 다수의 물질의 층의 밀봉은 나머지 밀봉 영역보다 약한 밀봉을 유발하고, 작은 누출을 유발하거나 또는 밀봉 공기가 충진된 파우치가 파열하도록 설계되는 부하보다 낮은 부하에서 파열되는 경향을 유발할 수 있다.
도 3에 도시된 실시형태에서, 갭 형성 영역(28)은 팽창하는 동안 인접한 파우치 사이에 갭(13)을 형성한다. 갭은 연결된 파우치 측면의 포어쇼트닝을 허용하고, 따라서 선행 기술의 웹에 비해, 팽창하는 동안 도입될 수 있는 바람직하지 않은 응력을 줄인다. 또한 갭(13)을 갖는 웹은 각각의 파우치의 더욱 완전한 팽창을 용이하게 한다. 팽창된 파우치를 밀봉 공기가 충진된 파우치로 전환하기 위해 팽창 개구부가 밀봉될 때 갭(13)은 팽창 개구부가 실질적으로 주름이 없도록 유지한다.
예시된 웹(10)은 폴리에틸렌과 같은 열 밀봉 가능한 플라스틱 필름으로 구성된다. 웹(10)은 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')의 열 또는 사다리(11)를 형성하기 위해 웹 내의 각각의 파우치(12)를 팽창시키기는 공정을 수용하도록 설계된다. 갭 형성 영역(28)은 밀봉 공기가 충진된 파우치(12') 사이에 갭(13)을 형성하고, 이는 열 또는 사다리(11) 내의 인접한 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')를 분리하기 위한 효율적이고 효과적인 공정을 용이하게 한다.
도 4에 도시된 실시예에서, 웹(10')에 형성된 갭 형성 영역(28)은 천공(24, 26)의 이격된 라인 사이에 쉽게 파괴되는 천공(29) 라인을 포함한다. 천공(29) 라인을 파열하거나 분리하는데 필요한 힘은 웹의 에지(18, 20)의 내부로 연장된 천공(24, 26)을 분리하는데 필요한 힘보다 작다. 천공(24, 26)의 각각의 쌍 및 천공(29)의 더욱 쉽게 파괴되는 관련된 라인은 횡단 밀봉부(22)를 두 개의 횡단부로 분할한다. 파우치(12)가 팽창됨에 따라, 천공(29) 라인은 파열하거나 분리하기 시작하여, 형성된 밀봉 공기가 충진된 파우치(12') 사이의 갭(13)의 발전으로 이어진다(도 3 참조). 파우치(12)가 완전히 팽창하면, 천공(29) 라인은 완전히 또는 거의 완전히 파열되지만, 에지에서의 천공(24, 26)은 그대로 유지된다. 이들 천공(24, 26)은 작업자 또는 자동화 공정이 천공(24, 26)을 분리할 때 파열되거나 분리된다.
도 5는 웹(10'')의 또 다른 실시형태를 도시하고 있다. 본 실시형태에서, 갭 형성 영역(28)은 두 개의 물질층(14, 16) 사이에 연장된 절단부(31)를 포함한다. 절단부(31)는 천공(24, 26)의 각각의 관련된 쌍 사이에서 연장된다. 도 5에 도시된 실시형태에서, 횡단 밀봉부(22')의 쌍(30)이 맞은편 에지(20)로부터 팽창 에지(18)의 짧은 거리까지 연장된다. 천공(24, 26)의 각각의 라인 쌍 및 대응하는 절단부(31)는 횡단 밀봉부의 관련된 쌍(30) 사이에 있다. 도 4에 도시된 밀봉부(22)가 도 5에 도시된 절단부(31)와 함께 사용될 수 있음은 명백할 것이다. 또한 도 4에 도시된 천공 라인이 도 5에 도시된 횡단 밀봉부(22')와 함께 사용될 수 있음은 명백할 것이다. 또한 임의의 갭 형성 영역(28)이 도 4 및 도 5에 도시된 어느 하나의 횡단 밀봉부 구성(22, 22')과 함께 사용될 수 있음은 명백할 것이다.
도 6은 웹(10''')의 또 다른 실시형태를 도시하고 있다. 본 실시형태에서, 갭 형성 영역(28)은 "틱(tick)"이라고도 하는, 플라스틱의 가벼운 연결부(36)에 의해 분리되는 적어도 두 개의 연장된 절단부(32)를 포함한다. 이들 연결부(36)는 파우치(12)의 횡단 에지(38, 40)를 결합하여 더니지 기계로 웹(10)을 설치하는 동안 필요한 취급과 같이 웹(10)의 취급을 용이하게 한다. 파우치(12)가 팽창될 때, 연결부(36)는 파열 또는 파괴되어 천공(24, 26)의 이격된 쌍 사이에 갭(13)을 형성한다. 이 갭(13)은 완전한 팽창을 허용하고, 일반적으로 포어쇼트닝에 의해 유발되는 밀봉 부분에서의 층의 응력 및 선행 기술에서 웹의 포어쇼트닝에 대한 제약을 줄인다. 층에서 감소된 응력은 주름이 팽창 개구부를 따라 밀봉되는 것을 방지한다.
구체적으로 논의되지 않는 갭 형성 영역을 형성하는 다른 방법이 본 출원의 범위에 있다. 웹(10) 내의 파우치(12)가 팽창될 때 인접한 파우치 사이에 갭을 분리하고 형성하는 임의의 영역이 본 개시에서 고려된다.
도 3은 팽창되고 밀봉됨으로써 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')가 형성된 이후의 웹(10, 10', 10'' 또는 10''')의 길이를 도시하고 있다. 팽창 밀봉부(42), 횡단 밀봉부(22) 및 맞은편 에지 밀봉부(44)는 상부 및 하부층을 밀폐한다. 그렇게 형성된 밀봉 공기가 충진된 파우치의 측면 에지(38, 40)는 분리되어 갭(13)을 형성한다. 인접한 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')의 각각의 쌍은 천공(24, 26)의 이격된 라인의 쌍에 의해 연결된다. 갭(13)은 천공(24, 26)의 이격된 라인의 쌍 사이에서 연장된다. 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')의 배열은 "사다리" 구성의 밀봉 공기가 충진된 파우치의 하나의 열이다. 천공(24, 26) 라인은 작업자 또는 자동화 시스템에 의해 쉽게 파괴될 수 있도록 구성된다. 인접한 유닛(12')의 쌍을 분리하기 위해, 작업자는 작업자의 손과 같은 물체를 갭(13) 사이로 삽입한다. 작업자는 이후 인접한 밀봉 공기가 충진된 파우치(12') 중 하나 또는 둘 모두를 잡고 인접한 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')를 화살표(43a, 43b)로 나타낸 바와 같이 서로 떨어지도록 당긴다. 천공(24, 26) 라인은 파열하거나 분리되고 두 개의 인접한 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')는 분리된다. 갭(13)의 존재는 또한 밀봉할 때 팽창 밀봉부(42)의 영역에서 응력을 줄이고, 이전의 팽창된 밀봉 공기가 충진된 파우치에 비해, 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')의 증가된 팽창 부피를 수용한다.
일 실시형태에서, 맞은편 에지(20)에서 연장된 천공(24) 라인이 생략된다. 본 실시형태에서, 갭 형성 영역(28)은 천공(26)의 팽창 에지 라인으로부터 맞은편 에지로 연장된다. 본 실시형태에서, 갭(13)은 천공(26)의 팽창 에지 라인으로부터 맞은편 에지로 연장된다.
팽창 에지(18)에서 층(14, 16)의 연결부는 웹(10)을 처리하여 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')를 형성하기 전에 층(14, 16) 사이에서 유지되는 임의의 연결부일 수 있다. 도 1 및 도 2A에 도시된 실시형태에서, 연결부는 접힘부이다. 도 2에 도시된 실시형태에서, 연결부는 천공(21) 라인이다. 이러한 웹을 제조하는 한 가지 방법은 플라스틱의 연속적인 층을 그 자체로 접어 팽창 에지(18)가 되는 접힘부를 형성하는 것이다. 맞은편 에지(20)는 밀폐될 수 있고, 팽창 에지(18) 및 맞은편 에지(20)로부터 안으로 연장되는 천공(24, 26)의 이격된 라인과 함께 횡단 밀폐 밀봉부(22)가 추가될 수 있다. 천공이 추가되지 않는 것을 제외하고 도 1에 도시된 웹이 동일한 방식으로 제조될 수 있다.
도 7A, 도 7B, 도 8A, 도 8B 및 도 9는 웹(10, 10', 10'' 또는 10''')을 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')로 전환하는 기계(50) 또는 공정을 개략적으로 도시하고 있다. 도 7A, 도 7B, 도 8A 및 도 8B를 참조하면, 웹(10, 10', 10'' 또는 10''')은 공급부(52)(도 8A 및 도 8B)로부터 한 쌍의 길다란, 횡방향으로 연장되는 가이드 롤러(54)로 전달된다. 가이드 롤러(54)는 웹(10)이 기계(50)를 통해 당겨질 때 웹을 유지한다. 위치 A에서, 웹 파우치는 팽창되지 않은 상태이다. 도 5에 도시된 실시형태에서, 절단부(31)에 의해 형성된 파우치 에지(38, 40)는 위치 A에서 서로 인접한다. 도 4 및 도 6에 도시된 실시형태에서, 파열성 연결부(29, 36)는 위치 A에서 그대로 유지되기에 충분한 강도이다.
종방향으로 연장된 가이드 핀(56)이 스테이션 B에서 웹 내에 배치된다. 가이드 핀(56)은 상부 및 하부층(14, 16), 팽창 에지(18), 및 횡단 밀봉부(22)의 단부에 의해 경계를 이루는 포켓 내에 배치된다. 가이드 핀(56)은 웹이 기계를 통해 당겨질 때 이를 정렬한다. 절단기(58)(도 7A 및 도8A), 또는 무딘 표면(58')(도 7B 및 도 8B)과 같은 분리기가 가이드 핀(56) 상에 존재한다. 도 7A 및 도 8A에 도시된 실시형태에서, 절단기(58)는 가이드 핀(56)에서 연장된다. 절단기(58)는 도 1에 도시된 팽창 에지(18)를 절단하기 위해 사용되지만, 도 2에 도시된 천공된 팽창 에지(18)를 절단하기 위해서도 사용될 수 있다. 절단기(58)는 웹이 기계(50)를 통과할 때 팽창 에지(18)를 길게 절단하여 파우치 내에 팽창 개구부(59)(도 9 참조)를 제공하거나, 그렇지 않으면 파우치에 천공을 남기지 않는다. 이의 변형은 절단기(58)가 팽창 에지(18) 부근에서 어느 하나의 층(14, 16) 또는 이들 둘을 절단하게 하는 것일 수 있다. 도 7B 및 도 8B에 도시된 실시형태에서, 가이드 핀(56)은 무딘 표면(58')의 형태의 분리기를 형성하고 절단기는 생략된다. 무딘 표면(58')은 도 2에 도시된 천공된 팽창 에지를 파괴하는데 사용된다. 무딘 표면(58')은 웹이 기계를 통과할 때 팽창 에지(18)를 파괴하고 개방하여 파우치 내에 팽창 개구부를 제공한다.
스테이션 B에서 절단기(58) 또는 무딘 표면(58') 이후에 송풍기(60)가 배치된다. 송풍기(60)는 웹이 송풍기를 통과할 때 웹 파우치를 팽창시킨다. 도 9를 참조하면, 웹 파우치는 스테이션 B에서 개방되고 팽창된다. 밀봉 에지(38, 40)는 웹 파우치가 팽창될 때 화살표(61)로 나타낸 바와 같이 펼쳐진다(도 7A, 도 7B 및 도 9). 도 4 및 도 6에 도시된 실시형태에서, 파열성 연결부(29, 36)는 웹이 충진 스테이션 B로 공급될 때 연속적인 파우치를 실질적으로 정렬되게 유지한다. 파열성 연결부는, 충진 스테이션 B에서 파우치가 팽창될 때, 팽창을 위해 개방되고 충진 스테이션 B에서 팽창되는 파우치와 인접한 연속적인(또는 바로 앞의) 파우치 사이의 연결부가 파열할 정도로 충분히 약하다. 에지(38, 40)의 펼침은 사다리 구성에서 팽창된 밀봉 공기가 충진된 파우치의 열을 형성하고 파우치에 충진되는 에어의 부피를 증가시킨다. 펼침은 또한 밀봉되는 팽창 측면 에지(18)에 인접한 웹에 인가되는 응력을 줄인다.
팽창 밀봉부(42)는 각각의 더니지 유닛을 완성하는 밀봉 어셈블리(62)에 의해 스테이션 C에서 형성된다. 예시적인 실시형태에서, 파우치의 팽창된 부피는, 팽창 개구부(59)의 실질적인 전체 길이가 밀봉될 때까지, 계속해서 파우치에 공기를 주입함으로써 유지된다. 도 8A, 도 8B 및 도 9의 실시예에서, 송풍기(60)는, 파우치의 팽창된 부피를 유지하기 위해 밀봉 어셈블리(62)가 상부 및 하부층(14, 16)을 압박하는 폐쇄 위치로부터 짧은 거리(D1)인 위치까지, 밀봉되는 파우치에 공기를 주입한다. 이 거리(D1)는, 팽창된 파우치의 긴 횡단 밀봉부가 폐쇄 위치에 도달하기 전에, 팽창된 파우치에서 빠져나가는 공기의 부피를 최소화하기 위해 최소화된다. 예를 들어, 거리(D1)는 팽창 개구부 유닛에 공기를 주입하기 위해 대략 0.250 인치 이하일 수 있고, 긴 횡단 밀봉부는 폐쇄 위치의 0.250 인치 이내이다.
도 8A 및 도 8B에 도시된 실시예에서, 밀봉 어셈블리(62)는 한 쌍의 가열 밀봉 요소(64), 한 쌍의 냉각 요소(66), 한 쌍의 구동 롤러(68), 및 한 쌍의 구동 벨트(70)를 포함한다. 대안적인 실시형태에서, 한 쌍의 냉각 요소는 생략된다. 각각의 벨트(70)는 이의 각각의 가열 밀봉 요소(64), 냉각 요소(66)(포함되는 경우), 및 구동 롤러(68) 주위에 배치된다. 각각의 벨트(70)는 이의 각각의 구동 롤러(68)에 의해 구동된다. 벨트(70)는 벨트(70)가 가열 밀봉 요소(64)와 냉각 요소(66)를 통해 웹(10)을 당길 수 있도록 서로 근접하거나 서로에 대해 맞물린다. 밀봉부(42)는 웹(10)이 가열 밀봉 요소(64)를 통과하고 나서 냉각 요소와 같은 히트 싱크를 통과할 때 형성된다. 하나의 적절한 가열 요소(64)는 절연 블록(82)에 의해 수용되는 열선(80)을 포함한다. 열선(80)의 저항은 전압이 인가될 때 열선(80)이 가열되게 한다. 냉각 요소(66)는 웹(10)이 냉각 요소 사이에서 당겨질 때 밀봉부(42)를 냉각한다. 하나의 적절한 냉각 요소는 밀봉부(42)에서 열을 흡수하는 알루미늄(또는 그 밖의 히트 싱크 재료) 블록이다. 도 9를 참조하면, 에지(38, 40)의 펼침은 밀봉부(42) 또는 그 근처에서 웹에 가해지는 응력을 크게 줄인다.
도 10 내지 도 12는 웹(10)의 또 다른 실시형태를 도시하고 있다. 본 실시형태에서, 도 1 내지 도 7B 및 도 9에 도시된 바와 같이, 팽창 에지에서 연장된 천공(26)의 이격된 라인은 천공(90)의 변형된 라인으로 대체된다. 도 10에서 가장 잘 볼 수 있는 같이, 천공(90) 라인의 출발점(89)은 팽창 에지(18)로부터의 거리(D2)에서 시작하여 팽창 에지(18)에서 멀리 그리고 대체로 직각으로 연장된다. 도 10A에서 볼 수 있는 같이, 파열성 연결부(21')(도 2A에도 도시됨)가 팽창 에지(18)로부터 거리(D4)만큼 오프셋된 실시형태에서, 거리(D2)는 거리(D4)보다 크다. 따라서, 도 10 내지 도 12에 도시된 실시예에서, 천공(90) 라인은 갭 형성 영역(28)까지 연장되고, 천공(24)의 맞은편 에지 라인은 맞은편 에지까지 연장된다. 또 다른 실시형태에서, 갭 형성 영역(28)은 포함되지 않고, 천공(90) 라인이 맞은편 에지까지 계속해서 또는 거의 계속해서 연장된다.
거리(D2)는 예시적인 실시형태에서 절단기(도 12)가 천공 라인에 맞물리는 것을 방지할 수 있도록 선택된다. 거리(D2)는 구현되는 특정 절단기에 따라 변경될 수 있지만, 일 실시형태에서, 거리(D2)는 대략 0.25 인치 내지 대략 0.375 인치의 길이이다. 도 11은 팽창된 밀봉 공기가 충진된 파우치를 도시하고 있다. 팽창 에지(18)까지 연장되는 천공의 배제가 예시적인 실시형태에서 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')의 열(11)에서 인접한 밀봉 공기가 충진된 파우치를 분리하는 것을 실질적으로 어렵게 하지는 않는다. 밀봉 공기가 충진된 파우치(12')는 손과 같은 물체를 갭(13)에 삽입하고 하나의 더니지 유닛(12')으로부터 인접한 더니지 유닛(12')을 당김으로써 여전히 분리될 수 있다. 밀봉 공기가 충진된 파우치가 잡아 당겨질 때, 출발점(89)과 팽창 에지 사이의 얇은 물질의 웹은 쉽게 파괴된다.
웹(10)이 형성될 때, 플라스틱 상부 및 하부층(14, 16)을 통해 천공을 형성하는 과정은 상부 및 하부층(14, 16)이 천공 라인에서 서로 들러붙거나 접합되게 할 수 있다. 천공 라인이 팽창 에지까지 계속해서 연장되고 절단기(58)가 팽창 에지의 일측을 절단할 때, 절단기는 각각의 천공 라인과 맞물릴 수 있다. 절단기에 의한 천공 라인의 맞물림은, 절단기가 천공 라인을 통과하고 다시 웹 절단을 시작할 때까지, 절단기의 에지 주위에서 웹이 결합되거나, 주름이 잡히거나, 뭉치거나, 또는 모이게 할 수 있다. 도 10 내지 도 12에 도시된 실시형태에서, 절단기에 의한 천공(90) 라인의 맞물림은 팽창 에지(18)로부터 거리(D2)만큼 떨어져서 천공(90) 라인을 시작함으로써 제거된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 팽창 에지(20)를 개방하는데 사용되는 절단기(58)의 선단은 에지가 개방될 때 팽창 에지(20)를 지난 거리(D3)에 위치한다. 천공(90) 라인이 팽창 에지(20)로부터 떨어진 거리(D2)는 절단기(58)의 선단이 팽창 에지(20)를 지나 위치하는 거리(D3)보다 크도록 구성된다. 그 결과, 절단기(58)는 천공 라인과 맞물리지 않을 것이다. 마찬가지로, 도 10A에 도시된 파열성 연결부(21')의 경우, 오프셋된 파열성 연결부(21')를 개방하는 절단기(58) 또는 무딘 표면(58')은 천공(90) 라인과 맞물리지 않을 것이다. 이는 절단기 또는 무딘 표면이 천공 라인과 맞물릴 수 있고 절단기(58)가 팽창 에지를 개방할 때 절단기(58) 또는 무딘 표면(58') 주위에서 웹이 뭉치거나, 또는 모이게 할 수 있는 가능성을 제거한다.
도 13 및 도 13A 내지 도 13G를 참조하여, 팽창식 밀봉 공기가 충진된 파우치(112)의 웹(110)이 도시된 본 발명의 다른 실시형태를 설명된다. 이전의 실시형태에서와 같이, 웹(110)은 플라스틱의 하부층(116) 상에 중첩되는 플라스틱의 연장된 상부층(114)을 포함한다. 층(114, 116)은 팽창 에지(118)와 맞은편 에지(120)라 하는 이격 에지를 따라 함께 연결된다. 횡단 밀봉부(122)는 상부 및 하부층(114, 116)을 접합한다.
도 13, 도 13B, 도 13D, 도 13E, 도 13F에 도시된 실시예에서, 하나 이상의 내부 밀봉부(124)가 각각의 파우치(112) 내에서 두 개의 챔버(126a, 126b)를 형성한다. 도 13에 도시된 예시적인 실시형태에서, 네 개의 내부 밀봉부(124a, 124b, 124c, 124d)(일괄하여 124)는 원형이고, 아래에서 더욱 상세하게 설명되는 지그재그 패턴을 형성한다. 그러나, 다양한 수의 다른 형상의 내부 밀봉부(124) 및/또는 다른 패턴의 내부 밀봉부(124)를 포함하는 다른 실시형태도 고려된다(도 13B, 도 13D, 도 13E, 및 도 13F 참조).
내부 밀봉부(124)에 의해 형성되는 패턴에 관계 없이, 내부 밀봉부(124a, 124b, 124c, 124d) 주위와 그 사이에 밀봉되지 않은 부분(130)이 형성되는 것을 이해해야 한다. 또한, 밀봉되지 않은 부분(130)은 횡단 밀봉부(122a)와 내부 밀봉부(124a) 사이에 그리고 횡단 밀봉부(122b)와 내부 밀봉부(124d) 사이에도 존재한다.
도 13A, 도 13C, 및 도 13G에 도시된 실시예에서, 하나 이상의 내부 측면 연결 밀봉부(125)가 각각의 파우치(112) 내에서 두 개의 챔버(126a, 126b)를 형성한다. 측면 연결 밀봉부(125) 각각은 층(114, 116)을 함께 밀봉하고 밀봉부(122)에 연결된다. 다양한 수의 다른 형상의 측면 연결 밀봉부(125) 및/또는 다른 패턴의 내부 밀봉부(124)를 포함하는 다른 실시형태도 고려된다.
본 출원에 개시되는 웹(110)의 치수는 임의의 포장재 응용을 수용하도록 선택될 수 있다. 비제한적인 일 실시예에서, 도 13에 도시된 웹은 도시된 바와 같은 그리고 다음에서 설명되는 바와 같은 치수를 가질 수 있다. 팽창 에지(118)는 맞은편 에지(120)의 하부로부터 대략 16.00 인치일 수 있다. 또한, 횡단 밀봉부(122a)는 횡단 밀봉부(122b)로부터 대략 7.53 인치일 수 있다. 내부 밀봉부(124b, 124d)의 각각의 중심은 횡단 밀봉부(122a, 122b)와 평행한 각각의 축을 따라 팽창 에지(118)로부터 대략 7.80 인치이고, 내부 밀봉부(124a, 124c)의 각각의 중심은 횡단 밀봉부(122a, 122b)와 평행한 각각의 축을 따라 맞은편 에지(120)로부터 대략 7.80 인치인 것이 고려된다. 또한, 내부 밀봉부(124a)의 중심은 횡단 밀봉부(122a, 122b)와 수직인 제 1 축을 따라 횡단 밀봉부(122a)로부터 대략 0.94 인치 그리고 내부 밀봉부(124b)의 중심으로부터 대략 1.88 인치이고, 내부 밀봉부(124b)의 중심은 횡단 밀봉부(122a, 122b)와 수직인 제 2 축을 따라 횡단 밀봉부(122c)의 중심으로부터 대략 1.88 인치이고, 내부 밀봉부(124c)의 중심은 횡단 밀봉부(122a, 122b)와 수직인 제 1 축을 따라 횡단 밀봉부(122d)의 중심으로부터 대략 1.88 인치이고, 및 내부 밀봉부(124d)의 중심은 횡단 밀봉부(122a, 122b)와 수직인 제 2 축을 따라 횡단 밀봉부(122b)로부터 대략 0.94 인치이다.
내부 밀봉부(124) 주위의 밀봉되지 않은 부분(130)은, 파우치(112)가 유체로 충진되고 상기한 바와 같이 밀봉된 이후에도, 챔버(126a, 126b) 사이에 유체 연통을 제공한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 내부 밀봉부(124a, 124b, 124c, 124d)의 지그재그 패턴은 챔버(126a, 126b)로부터 돌출되는 각각의 연장부(130a, 130b, 130c, 130d)(예를 들어, "핑거")를 형성한다. 예를 들어, 내부 밀봉부(124a)는 챔버(126a) 내부로 돌출되는 연장부(130a)를 형성하고, 내부 밀봉부(124b)는 챔버(126b) 내부로 돌출되는 연장부(130b)를 형성하고, 내부 밀봉부(124c)는 챔버(126a) 내부로 돌출되는 연장부(130c)를 형성하며, 내부 밀봉부(124d)는 챔버(126b) 내부로 돌출되는 연장부(130d)를 형성한다. 파우치(112)가 챔버(126a, 126b) 사이의 내부 밀봉부(124)의 패턴에 의해 형성되는 접힘 영역(132)을 따라 접힐 때, 연장부(130)는 서로 중첩되어 접힘 영역(132)을 따라 쿠션 영역(134)을 형성한다. 더욱 상세하게, 연장부(130a)는 연장부(130b)와 중첩되고, 연장부(130b)는 연장부(130a 및 130c)와 중첩되고, 연장부(130c)는 130b 및 130d)와 중첩되며, 연장부(130d)는 연장부(130c)와 중첩된다.
도 15는 접힘 영역(132)을 따라 부분적으로 접힌, 도 13의 파우치(112)를 도시하고 있다. 도 16은 접힘 영역(132)을 따라 도 15에 비해 더욱 완전히 접힌 파우치(112)를 도시하고 있다. 도 17은 접힘 영역(132)을 따라 도 16에 비해 더욱 완전히 접힌 파우치(112)를 도시하고 있다. 도 15 내지 도 17을 참조하면, 중첩 연장부(130a, 130b, 130c, 130d)는 협력하여 쿠션 영역(134)을 형성한다.
도 17에 도시된 바와 같이, 파우치(112)는 용기(138)(예를 들어, 박스)의 모서리(136) 주위에서 접힐 수 있다. 중첩 연장부(130a, 130b, 130c, 130d)에 의해 형성된 쿠션 영역(134)은 외부 충격에 의해 유발될 수 있는 잠재적인 손상으로부터 용기(138)의 모서리(136)를 보호하는 역할을 한다. 더욱 상세하게, 중첩 연장부(130a, 130b, 130c, 130d)는 용기(138)의 모서리(136)가 접힘 영역(132)에 도달하는 것을 방지하는 역할을 한다. 그 결과, 모서리(136)는 연장부(130a, 130b, 130c, 130d)에 의해 완충된다.
도 13에 도시된 파우치(112)를 참조로 내부 밀봉부가 설명되었지만, 본원에 개시된 내부 밀봉부는 상기한 도 1 내지 도 12 및 도 13A 내지 도 13G에 개시된 파우치 설계를 포함하여 임의의 설계의 파우치와 함께 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 13을 다시 참조하면, 도 1에 도시된 맞은편 에지(20)와 같은 직선 보다는, 파우치의 맞은편 에지(120)는 곡선이다. 상기한 바와 같이, 포어쇼트닝이라는 용어는 파우치가 팽창될 때 파우치 측면의 길이가 짧아지는 경향을 말한다. 파우치 측면은 짧아짐에 따라 곡선이 될 수 있다. 도 1에서, 중심축을 따라 지점(P)으로부터 모서리(144)까지의 반경(r1)(예를 들어, 맞은편 에지(20)와 횡단 에지(22) 사이의 교차점)은 지점(P)으로부터 맞은편 에지(20)의 내부 중심까지의 반경(r2)보다 길다. "내부 중심"은 파우치(12) 내부의 지점을 말한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 파우치(112)가 팽창할 때 상대적으로 직선인 횡단 밀봉부(122a, 122b)를 달성하기 위해, 일 실시형태에서, 파우치(112)의 맞은편 에지(120)가 만곡됨으로써, 파우치(112)가 팽창할 때, 횡단 밀봉부(122a, 122b)에서의 곡선의 양을 줄이는 것을 고려할 수 있다. 예를 들어, 맞은편 에지(120)는 팽창 에지(118)로부터 멀리 만곡된다. 도 13에서, 도 1과 유사하게, 중심축(140)을 따라 지점(P)으로부터 모서리(142)까지의 반경(r3)은 지점(P)으로부터 만곡된 맞은편 에지(120)의 내부 중심까지의 반경(r4)보다 길다. "내부 중심"은 파우치(12) 내부의 지점을 말한다. 그러나, 도 1과 도 13을 참조하면, 도 13에 도시된 상대적으로 직선인 횡단 밀봉부(122a, 122b)를 달성하기 위해, ｜r2-r1｜ > ｜r3-r4｜이다. 일 실시형태에서, ｜r3-r4｜는 소정의 임계치보다 작다.
도 18을 참조하면, 웹(10)을 각각의 파우치(12) 또는 일련의 파우치(12)로 분리하기 위한 장치(150)가 도시되어 있다. 도 1을 참조로 설명한 바와 같이, 웹(10)은 상부 및 하부층(14, 16)을 통해 연장되는 천공(24, 26) 라인의 이격된 쌍 및 천공(24, 26) 라인의 각각의 관련된 쌍 사이에서 연장되는 갭 형성 영역(28)을 포함한다. 갭 형성 영역(28)은 파우치가 팽창할 때 개방되어 갭(13)을 형성한다(도 3 참조). 도 1과 도 18을 참조하면, 밀봉 어셈블리(62)는 한 쌍의 가열 밀봉 요소(64), 한 쌍의 냉각 요소(66), 한 쌍의 구동 롤러(68), 및 한 쌍의 구동 벨트(70)를 포함한다. 밀봉 어셈블리(62)를 통과한 이후, 파우치(12)의 상부 및 하부층(14, 16)은 지점(146)에서 빠져나간다. 이 지점에서, 웹(10)은 파우치(12) 사이에 천공(24, 26) 라인 및 갭 형성 영역(28)을 포함한다.
밀봉 어셈블리(62)를 빠져나가고 나면, 웹(10)은 분리 어셈블리(150)로 진입한다. 일 실시형태에서, 분리 어셈블리(150)는 제 1 스테이지(152) 및 제 2 스테이지(154)를 포함한다. 제 1 스테이지(152)는 롤러(156)와 벨트(160)를 포함하고, 제 2 스테이지(154)는 롤러(162)와 벨트(164)를 포함한다. 롤러(156, 162)는 각각 제 1 및 제 2 스테이지에서 벨트(160, 164)를 이동시키기 위해 회전한다.
웹(10)이 밀봉 어셈블리(62)를 빠져나가고 나면, 웹(10)은 지점(166)에서 분리 어셈블리(150)의 제 1 스테이지(152)로 진입한다. 롤러(156)와 벨트(160)는 웹(10)이 지점(170)에서 제 1 스테이지를 빠져나갈 때까지 분리 어셈블리(150)의 제 1 스테이지(152)를 통해 웹(10)을 이동시킨다. 이후 웹(10)은 지점(172)에서 분리 어셈블리(150)의 제 2 스테이지(154)로 진입한다. 롤러(162)와 벨트(164)는 웹(10)이 지점(174)에서 제 2 스테이지를 빠져나갈 때까지 분리 어셈블리(150)의 제 2 스테이지(154)를 통해 웹(10)을 이동시킨다.
사용하는 동안, 롤러(68) 및 벨트(70)를 제 1 스테이지(152)의 롤러(156) 및 벨트(160)와 실질적으로 동일한 속도로 유지시키고 또한 제 2 스테이지(154)의 롤러(162) 및 벨트(164)와 실질적으로 동일한 속도로 유지시키기 위해 제어기(176)가 사용된다. 제 1 및 제 2 스테이지(152, 154)가 밀봉 어셈블리(62)의 롤러(68) 및 벨트(70)와 동일한 속도로 작동하기 때문에, 웹(10)으로부터 파우치(12) 또는 일련의 파우치(12)를 분리하기 위해 웹(10)이 천공(24, 26) 라인을 따라 분리되지 않는다.
웹(10)으로부터 각각의 파우치(12) 또는 일련의 파우치(12)를 분리하는 것이 바람직한 경우, 제어기(176)는 분리 어셈블리(150)의 적어도 하나의 제 1 및 제 2 스테이지(152, 154)의 속도를 변경한다. 예를 들어, 제어기(176)는 제 1 스테이지(152)의 롤러(156)가 소정의 임계치만큼 제 2 스테이지(154)의 롤러(162)보다 상대적으로 느리게 회전하도록 할 수 있다. 더욱 상세하게, 제 1 스테이지(152)의 롤러(156)는 소정의 임계치만큼 제 2 스테이지(154)의 롤러(162)보다 단순히 느리게 회전할 수 있고, 또는 제 2 스테이지(154)의 롤러(162)는 심지어 정지할 수도 있다. 따라서, 벨트(160)는 벨트(164)보다 상대적으로 느리게 이동한다. 웹(10)이 제 1 및 제 2 스테이지(152, 154) 모두에서 존재하기 때문에, 상대적으로 느리게 이동하는 벨트(160)는 제 1 및 제 2 스테이지(152, 154) 사이에서 천공(24, 26) 라인에 응력을 유발하며, 이는 웹(10)이 천공(24, 26) 라인에서 분리(예를 들어, 파열)되게 한다. 웹(10)이 분리되고 나면, 제어기(176)는 제 1 및 제 2 스테이지(152, 154)가 롤러(68) 및 벨트(70)와 실질적으로 동일한 속도로 복귀하도록 한다.
제어기(176)는 제 1 스테이지(152)의 롤러(156)와 벨트(160) 및 제 2 스테이지(154)의 롤러(162)와 벨트(164)의 속도를 선택적으로 제어하여 웹(10)을 개별 파우치(12) 또는 일련의 파우치(12)로 분리하도록 작동되거나 프로그래밍될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
분리 어셈블리(150)가 제 1 및 제 2 스테이지(152, 154)를 포함하는 것으로 도시되었지만, 분리 어셈블리(150)는 하나의 스테이지만을 포함할 수 있고, 또는 대안적으로 세 개 이상의 스테이지를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 19는 웹(10)을 개별 파우치(12) 또는 일련의 파우치(12)로 분리하기 위한 분리 어셈블리(200)의 또 다른 측면도를 도시하고 있다. 도 20은 분리 어셈블리(200)의 정면도이다. 웹(예를 들어, 필로우 체인(pillow chain))은 분리 어셈블리(200)의 인피드(infeed, 210)(도 19에 도시됨)에 공급된다. 도 1, 도 19 및 도 20을 참조하면, 제 1 벨트부(212)(예를 들어, 도 18에서 제 1 스테이지(152)에 해당함) 및 제 2 벨트부(214)(예를 들어, 도 18에서 제 2 스테이지(154)에 해당함)가 비교적 일정한 속도로 이동하는 동안, 필로우 체인은 비교적 일정한 속도로 분리 어셈블리(200)를 통해 전진한다. 웹(10)으로부터 각각의 파우치(12) 또는 일련의 파우치(12)를 분리하는 것이 바람직한 경우, 제 1 벨트 어셈블리(212)는 제 2 벨트 어셈블리(214)에 비해 느린 속도로 작동되거나 또는 심지어 정지한다. 상기한 바와 같이, 제 1 및 제 2 벨트 어셈블리(212, 214)의 속도를 제어하기 위해 제어기가 사용될 수 있다. 제 1 벨트 어셈블리(212)의 상대적으로 느린 속도는 제 1 및 제 2 벨트 어셈블리(212, 214) 사이에서 천공(24, 26) 라인에 응력을 유발하며, 이는 웹(10)이 천공(24, 26) 라인에서 분리(예를 들어, 파열)되게 한다. 웹(10)이 분리되고 나면, 제어기는 제 1 및 제 2 벨트 어셈블리(212, 214)가 실질적으로 동일한 속도로 복귀하도록 한다.
도 20에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 벨트 어셈블리(212, 214)는 각각 제 1 및 제 2 구동부(216, 222)에 의해 구동된다. 상기한 제어기는 각각 제 1 및 제 2 구동부(216, 222)를 통해 제 1 및 제 2 벨트 어셈블리(212, 214)의 속도를 제어할 수 있다. 제어기는 제 1 벨트 어셈블리(212) 뒤에 위치한 제 1 센서(222) 및 제 2 벨트 어셈블리(214) 뒤에 위치한 제 2 센서(224)로부터 입력을 수신한다. 제 1 센서(222)는 각각의 파우치(12)의 갭 형성 영역(28)의 모서리를 검출하고 모서리가 검출되면 제어기에 신호를 전송할 수 있는 광학 센서이다. 제어기는 제 1 센서(222)의 시야 내에서 통과하는 각각의 파우치(12)의 첫 번째 모서리에 대한 카운터를 증가시킴으로써, 제 1 센서(222)를 지나가는 파우치(12)의 수를 계산한다. 제어기는 또한 제 1 센서(222)로부터의 신호의 타이밍 및 제 1 벨트 어셈블리(212)의 속도를 사용하여 각각의 파우치(12)의 폭(39)을 계산할 수 있다. 제 2 센서(224)는, 분리 어셈블리(200)가 수동 파열 모드에 있는 경우, 운전자에 의해 웹(10)으로부터 파우치의 체인이 수동으로 분리될 때 파우치(12)의 웹(10)에서의 동작을 검출하는 모션 센서이다.
도 21은 도 19 및 도 20에 도시된 분리 어셈블리(200)의 저면도를 도시하고 있다. 파우치(12)의 웹(10)은 분리 어셈블리(200)를 통과하고 있는 것으로 도시되어 있다. 다양한 형태의 파우치(12)의 다양한 두께를 수용하기 위해, 조정 벨트 어셈블리(232)는 지지체(236) 상에서 이동하여 조정 벨트 어셈블리(232)와 고정 벨트 어셈블리(234) 간의 갭(230)을 조정할 수 있다. 갭(230)은 조정 및 고정 벨트 어셈블리(232, 245) 내의 벨트가 웹(10) 내의 각각의 파우치(12)와 충분히 접촉하도록 하여 웹(10)을 손상 없이 분리 어셈블리(200)를 통해 이동시키도록 조정된다. 각각의 조정 및 고정 벨트 어셈블리(232, 234)는 제1 및 제 2 벨트 어셈블리(212, 214)의 절반 및 도 19 및 도 20에 도시된 제 1 및 제 2 구동부(216, 222) 중 어느 하나를 포함한다.
분리 어셈블리(200)는 운전자에 의해 디스펜서 및 수동 파열의 두 가지 모드 중에서 하나의 모드에서 작동하도록 설정될 수 있다. 디스펜서 모드가 선택되는 경우, 제어기는 도 22의 흐름도를 따른다. 디스펜서 모드의 단계는 도 23 내지 도 26에 도시되어 있다. 단계 A 및 B는 도 23에 도시되어 있다. 단계A에서, 운전자는 파우치(12)의 웹(10)을 인피드(210, 도 19에 도시됨)를 통해 제 1 벨트 어셈블리(212)로 로딩한다. 단계 B에서, 운전자는 연결된 체인으로서 제공되는 파우치(12)의 원하는 수를 선택한다. 단계 C는 도 24에 도시되어 있다. 단계C에서, 분리 어셈블리(200)는 제 1 벨트 어셈블리(212)를 통해 웹(10)을 제 2 벨트 어셈블리(214)로 공급한다. 웹(10)이 제 1 벨트 어셈블리(212)로 공급될 때, 제 1 센서(222)는 웹(10) 내의 파우치(12)를 카운팅하고 제어기는 이 정보를 사용하여 파우치(12)의 폭(39)을 측정한다. 단계 D는 도 25에 도시되어 있다. 원하는 수의 파우치(12)를 카운팅하고 나면, 단계 D에서, 제어기는 원하는 체인(240)의 마지막 파우치(12)가 제 2 벨트 어셈블리(214)의 내부에 위치하도록 하고, 분리 위치(242)가 제 1 및 제 2 벨트 어셈블리(212, 214) 사이에 있도록 제 1 및 제 2 벨트 어셈블리(212, 214)를 정지시킨다. 제어기는 제 1 및 제 2 벨트 어셈블리(212, 214)에 대해 알려진 정지 시간과 함께, 단계 C에서 계산된 폭(39) 정보를 사용하여 단계 D에서 웹(10)을 정확하게 위치시킨다. 단계 E는 도 26에 도시되어 있다. 다음, 단계 E에서, 제어기는 제 1 벨트 어셈블리(212)가 정지된 상태로 있는 동안 제 2 벨트 어셈블리(214)를 전진하도록 지시함으로써, 분리 위치(242)에서 웹(10)으로부터 원하는 체인(240)을 분리하고 분리 어셈블리(200)로부터 이를 제공할 수 있다. 원하는 체인(240)이 제공되고 나면, 제어기는 단계 B로 복귀해서 운전자로부터 다음 선택 명령을 기다린다.
수동 파열 모드가 선택되는 경우, 제어기는 도 27의 흐름도를 따른다. 수동 파열 모드의 단계는 도 28 내지 도 31에 도시되어 있다. 단계 A' 및 B'는 도 28에 도시되어 있다. 단계A'에서, 운전자는 파우치(12)의 웹(10)을 인피드(210, 도 19에 도시됨)를 통해 제 1 벨트 어셈블리(212)로 로딩한다. 단계 B'에서, 운전자는 연결된 체인으로서 수동으로 파열되는 파우치(12)의 원하는 수를 선택한다. 단계 C'는 도 29에 도시되어 있다. 단계C'에서, 분리 어셈블리(200)는 제 1 벨트 어셈블리(212)를 통해 웹(10)을 제 2 벨트 어셈블리(214)로 공급한다. 웹(10)이 제 1 벨트 어셈블리(212)로 공급될 때, 제 1 센서(222)는 웹(10) 내의 파우치(12)를 카운팅하고 제어기는 이 정보를 사용하여 파우치(12)의 폭(39)을 측정한다. 단계 D'는 도 30에 도시되어 있다. 원하는 수의 파우치(12)를 카운팅하고 나면, 단계 D'에서, 제어기는 원하는 체인(240)의 마지막 파우치(12) 및 분리 위치(242)가 제 2 벨트 어셈블리(214)의 아래에 그리고 분리 어셈블리(200)의 외부에 위치하도록 제 1 및 제 2 벨트 어셈블리(212, 214)를 정지시킨다. 제어기는 제 1 및 제 2 벨트 어셈블리(212, 214)에 대해 알려진 정지 시간과 함께, 단계 C'에서 계산된 폭(39) 정보를 사용하여 단계 D'에서 웹(10)을 정확하게 위치시킨다. 단계 E'는 도 31에 도시되어 있다. 다음, 단계 E'에서, 운전자는 그의 손 또는 어떠한 다른 도구를 사용하여 분리 위치(242)에서 웹(10)으로부터 원하는 체인(240)을 수동으로 분리한다. 운전자가 원하는 체인(240)을 제거할 때, 제 2 센서(224)는 제 2 벨트 어셈블리(214) 내에 있는 웹(10) 내의 동작을 검출하고 제어기에 신호를 전송한다. 제 2 센서(224)로부터 이 신호를 수신하면, 제어기는 단계 C'로 복귀해서, 분리 어셈블리(200) 아래에 위치한 파우치의 또 다른 원하는 체인(240)이 운전자에 의해 제거될 준비가 될 때까지 웹을 공급한다.
몇몇 예시적인 실시형태가 본 출원에 개시된다. 팽창식 웹, 팽창식 웹을 밀봉하기 위한 기계, 및 충진되고 밀봉된 팽창된 파우치를 분리하기 위한 기계는 본 출원에 개시된 특징의 임의의 조합 또는 하위 조합을 포함할 수 있다.
본 발명이 이의 실시형태의 설명에 의해 기술되었지만, 그리고 실시형태가 매우 상세히 기술되었지만, 출원인의 의도는 첨부한 청구 범위를 이러한 상세한 설명으로 제한하거나 어떠한 방식으로든 제한하지 않는다. 추가의 장점 및 변경은 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 이의 보다 광범위한 양태에서, 특정 세부 사항, 대표적인 장치 및 도시되고 개시된 예시적인 실시예로 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 출원이의 일반적인 발명의 개념의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 이러한 세부 사항으로부터 변경이 이루어질 수 있다.

Claims (18)

  1. 밀봉 공기(sealed air)가 충진된 파우치를 제조하기 위한 웹(web)에 있어서, 상기 웹은,
    제 1 연장층;
    상기 제 1 연장층 상에 중첩되는 제 2 연장층, 상기 제 1 및 제 2 연장층은 팽창 에지 및 맞은편 에지에서 서로 연결되고;
    상기 맞은편 에지로부터 상기 팽창 에지의 소정 거리에 있는 밀봉 종료 지점까지 연장되는 다수의 횡단 밀봉부, 상기 팽창 에지, 상기 맞은편 에지, 및 상기 횡단 에지는 다수의 팽창식 파우치를 형성하고; 및
    제 1 및 제 2 챔버를 형성하는 접힘 영역을 따라 상기 제 1 및 제 2 연장층을 함께 밀봉하는 다수의 접힘 밀봉부(fold seal)를 포함하고, 상기 접힘 밀봉부는 제 1 챔버가 제 2 챔버 상에서 접힐 때 접힘 영역을 따라 쿠션 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는, 밀봉 공기가 충진된 파우치를 제조하기 위한 웹.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 접힘 밀봉부 주위에서, 상기 제 1 및 제 2 챔버 사이에 유체 연통을 제공하는 다수의 밀봉되지 않은 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 밀봉 공기가 충진된 파우치를 제조하기 위한 웹.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 접힘 밀봉부는 지그재그 패턴으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 공기가 충진된 파우치를 제조하기 위한 웹.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 접힘 밀봉부의 지그재그 패턴은 각각의 챔버 내부로 돌출되는 연장부를 형성하는 것을 특징으로 하는, 밀봉 공기가 충진된 파우치를 제조하기 위한 웹.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연장부는 제 1 챔버가 제 2 챔버 상에서 접힐 때 중첩되어 쿠션 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는, 밀봉 공기가 충진된 파우치를 제조하기 위한 웹.
  6. 밀봉 공기가 충진된 파우치를 제조하기 위한 웹에 있어서, 상기 웹은,
    제 1 연장층;
    상기 제 1 연장층 상에 중첩되는 제 2 연장층, 상기 제 1 및 제 2 연장층은 팽창 에지 및 맞은편 에지에서 서로 연결되고; 및
    상기 맞은편 에지로부터 상기 팽창 에지의 소정 거리에 있는 밀봉 종료 지점까지 연장되는 다수의 횡단 밀봉부, 상기 팽창 에지, 상기 맞은편 에지, 및 상기 횡단 에지는 다수의 팽창식 파우치를 형성하고,
    상기 맞은편 에지는 팽창 에지로부터 멀리 만곡되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 공기가 충진된 파우치를 제조하기 위한 웹.
  7. 제 6 항에 있어서,
    중심축을 따라 소정 지점으로부터 상기 만곡된 맞은편 에지의 내부 중심까지의 반경 및 상기 지점으로부터 상기 만곡된 맞은편 에지와 횡단 에지 사이의 교차점 간의 차이의 절대값은 소정의 임계치보다 작은 것을 특징으로 하는, 밀봉 공기가 충진된 파우치를 제조하기 위한 웹.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 횡단 밀봉부는 팽창식 파우치가 팽창될 때 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는, 밀봉 공기가 충진된 파우치를 제조하기 위한 웹.
  9. 웹 내의 천공 라인에 의해 형성되는 파우치를 분리하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는,
    제 1 속도에서 작동하는 제 1 벨트를 포함하는 제 1 스테이지;
    제 2 속도에서 작동하는 제 2 벨트를 포함하는 제 2 스테이지, 상기 웹은 제 2 스테이지를 통과하기 전에 제 1 스테이지를 통과하고, 제 1 벨트의 상대 속도가 제 2 벨트의 속도보다 느릴 때 천공 라인에서 상기 웹으로부터 파우치가 분리되는 것을 특징으로 하는, 웹 내의 천공 라인에 의해 형성되는 파우치를 분리하기 위한 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 벨트는 웹으로부터 파우치를 분리하기 위해 상기 제 2 벨트가 계속해서 이동하는 동안 정지되는 것을 특징으로 하는, 웹 내의 천공 라인에 의해 형성되는 파우치를 분리하기 위한 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 파우치는 제 1 및 제 2 벨트가 실질적으로 동일한 속도로 이동할 때 웹으로부터 분리되지 않는 것을 특징으로 하는, 웹 내의 천공 라인에 의해 형성되는 파우치를 분리하기 위한 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1및 제 2 벨트의 속도를 선택적으로 제어하기 위한 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는 파우치를 분리하기 위해 제 1 벨트의 속도를 제 2 벨트의 속도에 대해 소정의 임계치만큼 선택적으로 줄이는 것을 특징으로 하는, 웹 내의 천공 라인에 의해 형성되는 파우치를 분리하기 위한 장치.
  13. 팽창된 파우치의 스트링 내에서 천공 라인에 의해 연결된 파우치를 분리하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
    팽창된 파우치의 수를 선택하는 단계;
    팽창된 파우치의 스트링의 단부에서부터 상기 파우치의 수에 도달할 때까지, 팽창된 파우치를 카운팅하는 단계;
    상기 선택된 수의 팽창된 파우치를 갖는 일련의 팽창된 파우치를 분리 위치로 이동시키는 단계;
    상기 일련의 팽창된 파우치를 전진시키는 동안, 팽창된 파우치의 스트링의 나머지를 고정 위치에서 유지함으로써, 상기 분리 지점에서 상기 스트링의 나머지로부터 일련의 팽창된 파우치를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    새로운 수를 기다리는 단계;
    상기 새로운 수만큼 카운팅하고, 이동시키고, 유지하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 팽창된 파우치의 스트링의 단부에서부터 파우치를 카운팅하기 위해 광학 센서와 제어기가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 팽창된 파우치의 스트링을 고정 위치에서 유지하기 위해 제 1 스테이지의 벨트가 사용되고, 상기 일련의 파우치를 전진시키기 위해 제 2 스테이지의 벨트가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 팽창된 파우치의 스트링 내에서 천공 라인에 의해 연결된 파우치를 제공하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
    팽창된 파우치의 수를 선택하는 단계;
    팽창된 파우치의 스트링의 단부에서부터 상기 파우치의 수에 도달할 때까지, 팽창된 파우치를 카운팅하는 단계;
    상기 선택된 수의 팽창된 파우치를 갖는 일련의 팽창된 파우치를 분리 위치로 이동시키는 단계;
    상기 분리 위치에서 상기 팽창된 파우치의 스트링의 나머지를 고정 위치에서 유지하는 단계;
    상기 분리 위치에서 상기 팽창된 파우치의 스트링의 나머지로부터 일련의 팽창된 파우치를 수동으로 분리하는 단계;
    상기 팽창된 파우치의 스트링의 나머지로부터 일련의 파우치가 분리되는 것을 검출하는 단계;
    상기 카운팅하고, 이동시키고, 유지하는 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 팽창된 파우치의 스트링의 단부에서부터 파우치를 카운팅하기 위해 광학 센서와 제어기가 사용되고,
    상기 팽창된 파우치의 스트링의 나머지로부터 일련의 파우치가 분리되는 것을 검출하기 위해 모션 센서와 제어기가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
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