拡張梱包製品を形成するためにスリットシート材を拡張するための装置及び方法

発明の詳細な説明

[発明の分野] 本発明は、概して、プレスリットシート材を拡張することにより梱包材を製造するための方法及び装置に関する。 [背景] ある場所から別の場所へ物品を出荷するとき、その物品は、通常、その物品周辺の空隙を埋めるため、及び出荷作業中に物品を緩衝するために保護梱包材とともに容器に入れられる。拡張スリットシート紙梱包材は、生分解性であり、再生可能資源からなる環境に配慮した梱包材であり、かつ、物品を包装する緩衝材及び梱包用の空隙充填材として有用である。本明細書で使用する拡張という用語は、三次元拡張、つまり体積の膨張を指す。材料は、幅で縮小する一方で長さ及び厚さで拡張し、体積ではおよそ20倍増加する。スリットシート紙がスリット方向を横断する方向に引っ張られると、シートの厚さが増加する。このスリットシート紙梱包材の伸び及び厚さの増加を拡張と言う。

スリットシート紙梱包材は、通常、連続配列で紙に切り込まれたスリットを有する耐久性に優れた紙を含む。スリットシート紙梱包材の厚さは、スリット方向を横断する方向に引っ張られると、その元の厚みに対して一桁以上増加できる。このように厚さが増すことで、拡張材が物品のための保護緩衝包装材として機能することが可能となる。スリットシート紙梱包材及びその製造は、米国特許第5,667,871号及び米国特許第5,688,578号に詳細に記載されており、これらの開示は、参照によってそれらの全体が本明細書に援用される。

拡張スリットシート梱包材で形成された緩衝包装材は、拡張材の層の間に、セパレータシートとして作用する軽量なティッシュペーパを含んでもよい。ティッシュペーパは、拡張紙の開口が入れ子になったり、不必要に連結することを防止する。 [概要] 本発明は、詰まりによる故障時間が低減され、始動時の装填が改善された、拡張スリットシート梱包材を変換及び分配するための改良された装置を提供する。

より具体的には、スリットシートストック材を拡張ダンネージ製品に変換するための例示的な装置は、ハウジングと、ハウジング内で前記シート材の経路に亘って幅方向に延在する一対のローラと、前記経路の幅に亘って横方向に離間された複数の位置で前記一対のローラの上流側から前記一対のローラの下流側に延在する複数の案内ストリップとを含む。

案内ストリップは、ローラ間及びローラ周りでシート材を案内するが、ローラの下流で背圧がシート材に印加されても、シート材がローラに巻き付いたりもしくはローラを迂回することで詰まりが発生することを防止する。

本発明の実施形態は、以下の1つまたは複数の追加の特徴を含んでもよい。例えば、ローラは、経路の幅に亘って横方向に離間された複数の溝を有してもよく、前記案内ストリップは、それぞれの溝に受け入れられてもよい。

案内ストリップは、一対のローラのうちの一方または両方に亘って取り付けられてもよく、ローラ間でシート材を案内し、シート材がいずれかのローラを迂回することを防止してもよい。

複数の案内ストリップは、一対のローラのうちの少なくとも一方に亘って取り付けられてもよい。 案内ストリップは、厚さ寸法よりも大きい幅寸法を有してもよく、幅方向は、シート材の経路の幅と平行に配置されてもよい。

案内ストリップは、鋼から作られてもよい。 ローラは伸張ローラであってもよく、装置は、さらに、伸張ローラの上流の一対の駆動ローラと、駆動ローラと伸張ローラとの間を通過するシート材を引っ張るように駆動ローラの周辺速度が伸張ローラの周辺速度よりも小さくなるように駆動ローラと伸張ローラとに接続されたモータとを含んでもよい。

複数の案内ストリップが、経路の幅に亘って横方向に離間された複数の位置で一対の駆動ローラの上流側から一対の駆動ローラの下流側に延在してもよい。 駆動ローラの案内ストリップは、伸張ローラの案内ストリップと類似または同一に構成されてもよい。

一対の駆動ローラのうちの少なくとも一方は、経路の幅に亘って横方向に離間された複数の溝を有してもよく、駆動ローラのための案内ストリップは、複数の溝のそれぞれに受け入れられてもよい。

ローラは、各ローラの少なくとも1つに沿って把持材を有さない領域から間欠的に離間された把持材を有する領域を有してもよく、各案内ストリップは、把持材を有さない各領域を横切って延在してもよい。

駆動ローラのための案内ストリップは、一対の駆動ローラのうちの一方の最大外径の2倍を超えた分だけ一対の駆動ローラのうちの少なくとも一方を越えて下流に延在してもよい。

ハウジングは、さらに、ローラのうちの少なくとも1つへ(もしくは、ローラのうちの少なくとも1つから)のシート材のための入口(または、出口)経路を画定するシュラウド部材を含んでもよい。案内ストリップは、ハウジングまたは各シュラウド部材に取り付けられてもよい。

各案内ストリップは、進路の幅に亘って横方向に延在するように構成されたクロスバーによって一端で接続されてもよい。 案内ストリップ及びクロスバーは、単一の案内部材を形成してもよい。

クロスバーは、伸張ローラ及び駆動ローラのうちの一方または両方の上流側に配置されてもよく、各案内ストリップは、各伸張ローラまたは駆動ローラの下流側に向かって延在してもよい。

クロスバーは、ハウジングまたは各シュラウド部材に取付可能であってもよい。 各案内ストリップは、経路の幅に亘って横方向に延在するように構成された第2のクロスバーによって反対側端で接続されてもよい。

各案内ストリップと各クロスバーとが単一の案内部材を形成してもよい。複数の案内ストリップの間の複数の横方向の間隔は、伸張ローラまたは駆動ローラの各部を受けるための案内部材における複数の開口を画定してもよい。

案内部材は、一対のローラのうちの一方の上流側及び下流側の少なくとも一部と境界をなし、案内部材の上流側の少なくとも一部がシート材に直行した平面に沿って延在し、かつ、案内部材の下流側の少なくとも一部がシート材に直行した平面に沿って延在する。

案内部材は、一対の駆動ローラのうちの一方の上流側から一対の伸張ローラのうちの一方の下流側に延在する案内面を画定してもよい。 本発明の前述の及び他の特徴事項は、以下で詳述され、特に、特許請求の範囲及び本発明の1つ以上の例示的実施形態を詳細に説明する以下の説明、及び添付の図面にて指摘される。しかしながら、これら実施形態は、本発明の原理を採用可能な様々な態様のうちのいくつかにすぎない。本発明の他の目的、利点、及び特徴は、図面と併せて検討したときに、本発明の以下の詳細な記載から明確になるであろう。

本開示の利点は、明細書と図面とを参照すれば、より明らかになるであろう。

スリットシートストック材を本発明によって提供される拡張ダンネージ製品に変換するための例示的な装置の模式図である。

図1の装置の一部の拡大図である。

図2の線3−3に沿って見た断面図である。

スリットシートストック材を本発明によって提供される拡張ダンネージ製品に変換するための他の例示的な装置の下流側の端面図である。

図4の装置の模式的な側面図である。

例示的なガイド部材の斜視図である。

スリットシートストック材を拡張ダンネージ製品に変換するための他の例示的な装置であって、ガイド部材を含み、かつ、内部部品を示すためにハウジングの一部が除去された装置の斜視側面図である。

図6Bの装置の上流端の一部の拡大斜視図である。

図6Cの装置の上流端の一部の拡大斜視図であって、ガイド部材の取付を示す拡大斜視図である。

図6Bの装置の下流端の一部の拡大斜視図である。

図6Bの装置の一部の下流端部の斜視図である。

図6Bの装置の一部の上端部の斜視図である。

上側ローラ及び下側ローラのそれぞれに亘って延在する2つの他の例示的なガイド部材の斜視図である。

他のガイド部材の斜視図である。

スリットシートストック材を拡張ダンネージ製品に変換するための他の例示的な装置であって、ガイド部材を含み、かつ、内部部品を示すためにハウジングの一部が除去された装置の模式的側面図であり。

図9の例示的な装置の斜視側面図である。

図9の装置の下流端の一部の拡大斜視図である。

図11の装置の下流端の斜視端面図である。

図9の装置の下流端の端面図である。

図9の装置の上流端の一部の斜視端面図である。

図9の装置の上流端の端面図である。

異なるガイド部材の構成を用いる図9の装置であって、内部部品を示すためにハウジングの一部が除去された装置の模式的側面図である。

図16の装置の一部の拡大斜視端面図である。

ダンネージ製品のスリットシートストック材とセパレータシートとの組合せの拡張の模式的斜視図である。

拡張シートとセパレータシートとの組合せの重なり合う層の側面図である。

セパレータシートと組み合わされた、反対の斜面を有する2枚の拡張紙の側面図である。

ダンネージ製品に関連して使われる旗折を実施する拡張シートとセパレータとの組合せの正面図である。

図21の連続した旗折りの別の正面図である。

[詳細な説明] 本発明は、一巻きの非拡張スリットシート材から拡張スリットシート梱包材を製造するための改良された装置であって、詰まりが軽減されることにより稼動停止時間が減少し、また、保守が少なくなり、また、効率が向上し、また、スリットシート梱包材の供給部の装置への搭載性が向上した、装置を提供する。

次に詳細は各図面を参照すると、図1〜3は、例えばクラフト紙などの一般的な紙である非拡張スリットシート材16のロール14から拡張スリットシート梱包材12を製造するための例示的な拡張機または拡張装置10を模式的に図示する。装置10は、一対の駆動ローラ22と、駆動ローラ22の下流に間隔をあけて配置された一対の拡張(または伸張)ローラ24とを収容するハウジング20を含む。拡張可能スリットシート材16は、拡張可能材料供給部30から延在し、駆動ローラ22と拡張ローラ24との間で下流方向に移動する。駆動ローラ22及び拡張ローラ24は、長さと厚さとが増加し、幅が減少した拡張フォーム12となるように拡張可能材料16を協働して引っ張る。スリットシート材が駆動ローラ22から拡張ローラ24へと下流方向26に装置10を移動するように、上流及び下流方向は、スリットシート材の経路に関連しており、上流方向は下流方向26の反対である。

装置10はまた、(例えば、非拡張シート材の図示されたロール14などの)非拡張シート材16の供給部30、または駆動ローラ22の上流のこのような供給部30のための支持部を含んでもよい。さらに、装置10は、セパレータシート34として使用されるシート材の供給部32、または拡張ローラ24の上流のそのような供給部のための支持部を含んでもよい。例示的なシート材の供給部30または32は、軸が挿入された中空コアの周囲にロール状に巻かれたシート材を含む。軸は、シート材がロールから引き出されるとロールが回転できるように、別のスタンドまたはハウジング20の一部に支持され得る。ハウジング20は、単一の一体化構造であってもよいし、もしくは複数の別部品から形成されてもよいが、駆動ローラ22と伸張ローラ24との間でのシート材の経路を囲む。

駆動ローラ22及び拡張ローラ24は、スリットシート材16が下流へ移動するときのスリットシート材16の略平坦な経路に亘って横方向、かつ経路に対して略平行に延在する(例えば、拡張ローラ軸40及び42などの)それぞれの軸を中心に回転する。駆動ローラ22は、比較的薄い非拡張スリットシート材16と係合するために近接して離間された上側駆動ローラ44と下側駆動ローラ46とを含む。拡張ローラ24は、駆動ローラ22から離間され、上側拡張ローラ50と下側拡張ローラ52とを含む。拡張ローラ50及び52は、一般的に、駆動ローラ44及び46よりもさらに互いから離間され、拡張シート材12の増厚を構成する開放セルを壊すことなく比較的より厚い拡張スリットシート材12と係合する。

伸張ローラ24が駆動ローラ22から離間していることで、拡張可能スリットシート材16が拡張するに応じて拡張可能スリットシート材16の真ん中にバインディングが生成される。これは、明らかに、厚さ及び長さの拡張と同時に発生するシートの幅方向の縮小に起因している。駆動ローラ22と伸張ローラ24との距離は、非拡張シート材16の幅に比例して変化し得る。これは、伸張ローラ50と52とを離間するもう1つの理由である。伸張ローラ50と52との間の比較的広い間隙により、破断することなく幅方向の収縮が可能となり得る。

モータ54は、下側駆動ローラ46及び下側拡張ローラ52を、各駆動ベルト60及び62と、異なるサイズのプーリーとを介して駆動して、駆動ローラ22と拡張ローラ24との間の所望の速度差をもたらす。拡張ローラ24は、駆動ローラ22の実効周回転速度よりも速い実効周回転速度を有する。その結果、駆動ローラ22が回転することにより、スリットシート材16をハウジング20内に引き込み、拡張ローラ24がより速く回転することにより、拡張可能材料が長さ及び厚さにおいて拡張する。

このように、下流側拡張ローラ24の速度を上流側駆動ローラ22の回転速度より速くすることにより、拡張可能スリットシート材16が拡張フォーム12へと引っ張られる。駆動ローラ22と伸張ローラ24との間の張力は、スリットシート材16を開くまたは拡張するのに十分でなければならないが、シート材を引き裂くほど十分であってはならない。下流側拡張ローラ24の回転速度に対して上流側駆動ローラ22の回転速度が遅いことで、スリットシート材が拡張する。したがって、拡張ローラ24は、拡張スリットシート材12を破断せず、拡張材料12の滑り及び縮小を最小限に抑えながら、拡張スリットシート材12に係合し、かつ拡張スリットシート材12を前進させることができなければならない。

拡張ローラ50及び52のうちの少なくとも一方は、その表面が把持材で形成されているか、もしくは把持材を有し、粗砕を最小限に抑え、もしくは粗砕を発生させること無く、拡張スリットシート材12に係合する。駆動ローラ22はまた、非開放スリットシート16を破断することなく把持し、非拡張スリットシート材16を供給部30から引き出し、拡張ローラ24と協働して伸張ローラ24と駆動ローラ22との速度差を利用して非開放スリットシート材16を引っ張って開放しなければならない。例示的な把持材は、一対のローラの少なくとも1つのローラの表面から延在するゴム、またはポリマー、または複数の毛を含み得る。例示的な毛は、面ファスナーで使用されるフックと同様である。それぞれの毛は、外端にフックを有し、フックの返し部が拡張ローラ24の回転中にシート材のスリットと係合するように配向されている。拡張ローラ50及び52は、スリット材12が拡張されたときに、各ローラ50及び52の毛の遠位端がスリット材12の開口内に延在するように、一定の距離で離間されてもよい。

駆動ローラ22はまた、例えばポリ塩化ビニルなどのような熱収縮性ポリマーからなる収縮チューブ状材などの摩擦材で覆われてもよい。あるいは、ラバースプレーやペイント塗料を使用できる。さらに、ビニルテープで被覆されたローラ及びゴムローラを使用できる。紙への損傷を回避しなければならないことを除いて、ローラの摩擦被覆によって発生する摩耗量に理論的上限は存在しない。研磨被覆は、紙上での研磨材の動きにより紙の傷や塵を生成しやすい。よって、研磨表面は、一般的に、避けられるべきである。

拡張ローラ24は、シート材が駆動ローラ22を通過するときのシート材の速度より速い移動速度を与えられるように、スリットシート材を把持し引っ張ることができなければならない。これは、拡張シート材12の開放セルが潰れずに、拡張シート12が拡張ローラ24の間を通過できるようにする必要性と矛盾する。

これらの矛盾する目標に対処する1つの方法は、ローラ50または52の長さに沿って(シート材の経路の幅に亘って、拡張ローラ50及び52それぞれの軸40及び42に略平行に)離間した位置にだけ把持材を有する伸張ローラ24を提供することである。把持材は、一般的に、対向する上側拡張ローラ50及び下側拡張ローラ52上の同じ位置に備えられ、拡張ローラ50と拡張ローラ52との間で拡張シート材12との係合を容易にする。しかし、各ローラ上のこれら領域は、代替的には、互いから部分的にオフセットされてもよい。

例示的実施形態で示すように、拡張ローラ50及び52に亘って把持材を有する領域70と把持材を有さない領域72とが存在するように拡張ローラが間欠パターンの把持材で覆われている場合、拡張シート材12の粗砕が低減または解消される。把持材は、ローラの長さに沿った(拡張ローラ50または52それぞれの軸40または42に平行な)間欠領域に塗布されてもよく、あるいは、把持材を有さない領域72は、各ローラ50または52の表面に形成された溝または凹部によって形成されてもよい。拡張ローラ24のこれら領域70及び72は僅かにオフセットすることで、ローラ50または52のうちの一方の把持材領域70の一部だけがローラ52または50のうちの他方の把持材領域70の一部だけとかみ合ってもよい。これにより、粗砕を最小限に抑えつつ、間欠構造の把持効果が最大限に高まる。本質的に、拡張シート材12は、把持材領域70が限定的にかみ合うことにより、間欠領域で把持される。

拡張シート材が干渉を受けずにハウジングから自由に抜け出ないようにしながら背圧が拡張シート材12に付与されると、拡張シート材12及びセパレータシート34のうちの一方または両方が、拡張ローラ24の下流側に抗して上流方向に押されたりもしくは重なったりし、シート材が上側伸張ローラ50及び下側伸張ローラ52のうちの一方または両方に巻き付き易くなる。この結果、詰まり状況が発生し、解消するには運転者または他の作業者の注意が必要となる。この稼働停止時間中には製造が止まる。詰まりは解消される必要があり、かつ、拡張シート材の一部は、ローラに巻き付くことで押しつぶされ、廃棄される必要があり得る。

また、1枚の新しい非拡張スリットシート材16を駆動ローラ22を介して搬送する際、非拡張スリットシート材16の先端が駆動ローラ22内で重なったりもしくは詰まったりする可能性がある。さらに、下流側拡張ローラ24に搬送されている非拡張スリットシート材16の先端は、ハウジング20の一部に引っかかることで拡張ローラ24を通過することを妨げられ、拡張ローラ24の下または上に延在する。よって、適切に拡張される前に詰まりが発生したりもしくはシート材が無駄になったりする。例えば、スリットシート材16を装置10から取り外そうとするとき、もしくは存在する詰まりを各ローラ22、24から取り除こうとするときなどでは、スリットシート材16の方向が逆であるため、駆動ローラ22または拡張ローラ24のいずれか一方で詰まりが発生するという問題が生じ得る。

伸張ローラ24がそれらの機能を発揮する性能を損なわずにこれらの問題を解決するために、本発明は、図2〜4に示されるように、シート材の経路の幅に亘って横に離間された位置にて(各拡張ローラ50または52の軸40または42に沿って)使用される複数の連続案内ストリップ90を提供する。例えば、これらの案内ストリップ90は、伸張ローラ50及び52の、例えば図示された凹部または溝部などの、拡張シート材12の搬送にあまり貢献しない把持材の無い領域72内で、伸張ローラ24の上流側から伸張ローラ24の下流側に延在してもよい。その結果、案内ストリップ90は、伸張ローラ24の作動を損なわない。好ましくは、複数の案内ストリップ90は、上側伸張ローラ50及び下側伸張ローラ52の各々に亘って取り付けられる。上側伸張ローラ50の周りの案内ストリップ90は、下側伸張ローラ52の周りの案内ストリップ90と位置合わせされてもよいし、オフセットされてもよい。

図5に示すように、複数の案内ストリップ92はまた、駆動ローラ22に設けられてもよい。駆動ローラ22の案内ストリップ92は、伸張ローラ24の案内ストリップ90と類似してまたは同一に構成されてもよい。例えば、案内ストリップ92は、経路の幅に亘って横方向に離間された複数の位置で(各駆動ローラ44または46の軸に沿って)一対の駆動ローラ22の上流側から一対の駆動ローラ22の下流側に延在してもよい。駆動ローラ22は、経路の幅に亘って横方向に離間された複数の溝を有してもよく、複数の案内ストリップ92は、複数の溝にそれぞれ受け入れられてもよい。駆動ローラ22は、駆動ローラ22に沿って把持材を有しない領域から間欠的に横方向に離間された把持材を有する領域を有してもよく、案内ストリップ92は、把持材を有さない領域のそれぞれに亘って延在してもよい。

案内ストリップ92は、シート材16を駆動ローラ22を越えて下流側に案内するための滑らかな連続する経路を提供してもよい。シート材16を伸張ローラ24に向かって下流側に更に案内するために、案内ストリップ92は、駆動ローラ22を越えて下流側に延在してもよい。例えば、案内ストリップ92は、例えば、駆動ローラ44または46の最大外径の2倍を超えて、駆動ローラ44または46を越えて下流側に延在してもよい。案内ストリップ92は、特に、装置10が垂直向きに配向される場合に、スリットシート材16を駆動ローラ22の下流側により適切に案内できるように、ハウジング20の長さの半分を超えて延在する案内面94と任意選択的に接続もしくは該案内面94を形成してもよい。案内面94は、案内ストリップ92と連続していてもよいし、あるいは、案内ストリップ92は、案内面94に動作可能に接続されてもよい。案内面94は、平らな連続した面であってもよいし、案内面94は、格子状であってもよいし、間隔や溝を有してもよいし、或いは、案内ストリップ92から方持ちされる案内面94の質量を減らすために、例えばプラスチックなどの異なる材料から形成されてもよい。

案内ストリップ90、92は、例えばアルミニウムや鋼などの金属から作られてもよいし、または、例えばナイロンや他のポリマーなどのプラスチックから作られてもよい。案内ストリップ90、92は屈曲可能であっても堅くてもよい。特に、案内ストリップ90、92は、スリットシート材16からの力が案内ストリップ90、92に対して印加されるときに案内ストリップ90、92の変形や変位を低減するのに十分な堅さであってもよい。案内ストリップ90、92の剛性を高めるため、案内ストリップ90、92は、シート材経路と直交方向に十分な厚さを有してもよい。案内ストリップ90、92のそれぞれの厚さは、駆動ローラ22または伸張ローラ24のそれぞれの溝の深さの厚さよりも小さいことが好ましいが、ローラ22、24が案内ストリップ90、92を越えて突出可能であり、かつ、シート材16を把持できるものとする。ローラ20または24を過ぎたところでのスリットシート材16の案内を向上するため、案内ストリップ90、92は、厚さ寸法よりも大きい横幅寸法を有してもよい。案内ストリップ90、92が、ワイヤ、平らなもしくは湾曲したストリップ、凸面や凹面を有する丸まったストリップ、角棒、チャネル式バー、または様々な他の形態として形成され得ることを理解すべきである。

案内ストリップ90、92は、ハウジング20の一部と部分的にまたは全体的に一体に形成されてもよいし、あるいは、ハウジング20に取り付けられてもよい。ハウジング20は、駆動ローラ22及び伸張ローラ24のうちの一方または両方への(または、駆動ローラ22及び伸張ローラ24のうちの一方または両方からの)シート材16のための入り口(または、出口)経路の少なくとも一部を画定するシュラウド部材96を更に含んでもよい。案内ストリップ90、92は、溶接、リベット、ねじ、接着剤、または他のファスナーによって、ハウジング20またはシュラウド部材96に取り付けられてもよい。

案内ストリップ90、92は、シート材16のための滑らかな連続した経路を提供して、上側伸張ローラ50と下側伸張ローラ52との間の領域内にシート材16を案内し、また、上流側または下流側のいずれかでシート材が伸張ローラ50または52に巻き付くことを抑制する。その結果、新しく供給されたシート材の先端を駆動ローラ22を介して伸張ローラ24に確実に搬送することができ、保守や詰まり解消のための稼働停止時間が減り、伸張ローラ50及び52のうちの一方または両方に巻き付くことで粗砕され廃棄されるシート材も減る。これにより、装置10の効果が著しく向上する。

図6A〜6Gを参照すると、伸張装置のための複数の案内ストリップ100の他の例示的実施形態が示されている。複数の案内ストリップ100は、経路の幅に亘って横方向に離間された複数の箇所に配置され、横方向に延在するクロスバー102によって連結されることで、案内部材104を形成する。案内ストリップ100は、上述した案内ストリップ90、92と同様な方法で使用されてもよい。例えば、クロスバー102は、伸張ローラ24または駆動ローラ22のうちの一方の下流側に配置されてもよく、各案内ストリップ100は、各ローラ22、24の下流側から各ローラ22、24の上流の方に延在するように構成されてもよい。クロスバー102はまた、下流側に延在する案内ストリップ100を有する各ローラ22、24の上流側に配置され得る。案内ストリップ100及びクロスバー102は、部分的または全体的に一体に形成された単一の案内部材104を形成してもよい。案内部材104は、概ね櫛形状の構成を有してもよく、ハウジング20、各シュラウド部材96、または他の案内面105に容易に取付可能であってもよい。これにより、案内部材104が案内ストリップを備えない既存の装置10の問題である詰まり発生を低減する改装キットとして好適となり得る。

図7及び図8を参照すると、伸張装置のための複数の案内ストリップ106の他の例示的実施形態が示されている。上述した案内ストリップ100のように、複数の案内ストリップ106は、シート材経路の幅に亘って横方向に離間された複数の箇所に配置されてもよく、案内ストリップ106は、横方向に延在するクロスバー108によって両端で連結されることにより、案内部材110を形成してもよい。各案内ストリップ106及び各クロスバー108は、部分的または全体的に一体に形成された単一の案内部材110を形成してもよい。案内部材110は、板状の構成を有してもよいし、複数の案内ストリップ106の間の横方向の複数の間隔は、伸張ローラ24または駆動ローラ22の各部を受けるための、案内部材110における複数の開口を画定してもよい。このように、案内部材110は、各ローラ22、24の上流側及び下流側の少なくとも一部と境界をなしてもよい。クロスバー108は、案内をさらに向上し、詰まりを低減するために、シート材16の経路に直交し、経路から離間して延在する部分を更に含んでもよい。クロスバー108またはガイド部材110は、上述するように、あらゆる好適な方法で、ハウジング20または各シュラウド部材96に取り付けられてもよい。

図9〜17に示されるように、案内部材108は、様々な方法で各ローラ22、24に亘って構成されてもよい。例えば、上側伸張ローラ50のための案内部材108の例示的図示に示されるように、案内部材108は、角度を有し、略Vの字状の構成を有してもよい。下側伸張ローラ52のための案内部材108もまた、角度を有してもよい。下側伸張ローラ50及び上側伸張ローラ52のための各ガイド部材108は、シート材16がローラ24から出るときにシート材16の伸張に適合するように、各ローラ50、52の下流側でシート材16の経路から外方に離れて分岐してもよい。

図16及び図17にて上側駆動ローラ44のための案内部材108の例示的図示に示されるように、案内部材108はまた、Uの字状またはCの字状に構成されてもよい。下側駆動ローラ46のための案内部材108の例示的図示に示されるように、案内部材108はまた、ローラに亘って比較的平らな板として構成されてもよい。下側及び上側駆動ローラ44、46のための各案内部材108は、駆動ローラ22の間の非拡張シート材16の先端を案内するために、平行であってもよく、比較的狭い間隔を画定してもよい。

案内部材108はまた、例えば下側駆動ローラ46などの一対の駆動ローラ22のうちの一方の上流側から、例えば下側伸張ローラ52などの一対の伸張ローラ24のうちの一方の下流側に延在する案内面112を画定してもよい。案内面112は、平らな連続面であってもよいし、案内面94は、格子状であってもよいし、溝部や凹部を有してもよいし、シート材16を案内するのに適した様々な他の構成を有してもよい。案内面112は、一端または両端で各案内部材108に動作可能に接続されてもよく、もしくは、案内部材108は、案内面112と一体で単一の構造を形成してもよい。

図1〜17にて例示的に図示される案内ストリップ90、92、100、及び106と案内部材104、110とのいずれの実施形態も、適用可能な場合は、互いに代替されてもよく、または互いに組み合わせて使用されてもよい。

図1に示されるように、伸張装置10は、伸張ローラ24を介して拡張シート12と共に非スリットセパレータシート34を搬送するか、あるいは、非スリットセパレータシートを別で搬送し、伸張ローラ24の下流側で拡張シートと非スリットセパレータシート34とを結合するか、のいずれかによって、コンポジット拡張梱包製品を製造するために使用され得る。ローラ22及び24を制動すると、所望の長さの拡張シート材12を残りの非拡張シート材から切断するのが容易になる。あるいは、切断刃が伸張ローラの下流側に設けられて、搬送された量の拡張シート材を残りから切断してもよい。

図18は、非拡張形態のスリット/開口の配列を有する拡張可能な材料16の例示的な層を図示しており、シート材がスリットの方向を横断する方向に引っ張られると、スリットによりセルが開かれ、拡張梱包材12が形成される。図18はまた、駆動ローラ22及び伸張ローラ24の間でスリットシート材16がどのように拡張されるのかを図示する。図18の拡張工程において、非拡張スリットシート材16だけが駆動ローラ22を介してロール14(図1)から搬送される。セパレータシート34は、別のロール(図1)から取り込まれ、伸張ローラ24だけを介して搬送される。この方法により、セパレータシート34がスリットシート材16を拡張する引張力にさらされることを回避できる。したがって、セパレータシート34にいかなる種類のスリットパターンをも設ける必要が無くなる。

拡張形態に引っ張られ得る例示的なスリットシート材16は、シート材の幅に亘る間欠的な位置で幅方向に延在するスリットを有する型抜きクラフト紙である。例示的なセパレータシート材34は、例えばティッシュペーパなどの軽量な紙である。異なる種類の紙及び不織の繊維質シート材を、拡張シート材12及びセパレータシート材34を形成するのに使用してもよい。

拡張シート材12の重なった層は入れ子になり易いので、入れ子になった複数の層の厚さは、同数の入れ子になっていない層の厚さを計測したものの合計よりも小さい。拡張シート材12の層を互いに離して隣接するセルの入れ子が発生しないようにすることで、拡張シート12の緩衝性を更に向上させることが可能であり、その緩衝性は、特定の用途については飛躍的である。

セパレータシートは、協働するもしくはぴったり合うスリットパターンを有していない点で拡張シートとは異なる。セパレータシートは、拡張シートのランド及び/または脚と入れ子になっていないシートととして定義されるが、むしろ、拡張シートから拡張シートの脚及び/またはランドからの衝撃を隣りの層の拡張シートの少なくともセルサイズの領域に分散する。セパレータシートにより、入れ子になったグループ内ではなく、むしろ、各脚及びランドが独立して作用するようになる。入れ子になった拡張シート層と分離した拡張シート層との混合された組合せは、特定の用途にカスタマイズされた特性を提供するのに使用され得る。

このように説明された装置10は、包装材として直接使用されるための拡張梱包製品を製造するために使用され得る。装置10は、非拡張スリットシート材16の供給部30とセパレータシート材34の供給部32とから最大パッケージを生み出す一方で、コンパクトで最低限のスペースを必要とする。

拡張スリットシート緩衝包装材は、輸送中の品物を保護するために使用されるプラスチック気泡梱包または他の梱包の代替となり得る。図示された緩衝包装材は、開口の配列を有する拡張シート材12の縦長の層と、対面した関係で拡張シート材12の層に隣接する間紙またはセパレータシート34の縦長の層とを含む。拡張シート材12及びセパレータシート材34の両方は、生分解性であり、リサイクル可能であり、かつ堆肥化可能であり得る。セパレータシート34は、通常、拡張シート材12とセパレータシート34との連結を防止するために拡張スリットを実質的に有していない。

スリットシート材16は、一旦拡張されると、図19及び図20に示されるように、半剛体のピークまたはランドを生じる。これらピークは、弾性限界を超えない限り、力が一旦印加されて除去されると元の位置に復帰するという点で、バネと同様である。円筒形状に紙を巻いたり、もしくは拡張スリットシート材12の層を重ねたりすることで、接着剤などを使用せずに拡張シート材12の張力を維持できる。その理由は、重なり合った層のセルが「連結」し、ひいては、隣接する層の相対的位置を維持するからである。

図19は、セパレータシートがどのように拡張シートの入れ子を防止するのかを側面図で図示する。拡張紙のピークはセパレータシート上にあるため、本明細書にてさらに詳細に説明するように、衝撃がセパレータシートを介して伝達される。また、図20に示されるように、セルのランドの傾きを反転することで入れ子を低減できる。図21及び図22に記載されているように、拡張紙を旗状に折り曲げて包装することで、入れ子も実質的に無くすことができる。

上記に開示された複数の層の組合せを利用する旗折りが図21及び図22に図示される。長いストリップ状の複数の層の組合せを旗の通例的な折り方と同様に折る。角を対角線上に折り返して三角形領域を作り、三角形領域をその後折り返す。シートを繰り返し対角線上に折り返して、三角形領域を作り、所望の厚さの材料ができるまでその工程を繰り返す。セルパターンが層の間で45度で回転されることで、拡張紙がそれ自体と接触する複数の層の組合せでの入れ子が低減される。しかしながら、セルパターンを90度回転させると、入れ子が発生する。より堅い旗折りが望ましい場合は、少なくとも1つの側にセパレータシートを用いる複数の層の組合せの製品が使われる。これは、エキスパンダを用いて生産された複数の層の組合せを使うことで得られ得る。

複数層構造は、低コストの空隙埋め材料として特に有効性を有する。複数の層の組合せを使用することで、拡張12及び非拡張セパレータシート34の両方の紙の重量を低減できる。非スリットティッシュペーパと拡張スリットクラフト紙とを用いる複数の層の組合せは、空隙埋め梱包材を実現し、この梱包材は、コスト面ではスチレン及び/または発泡スチレンピーナッツとほぼ同等である一方で、より優れた性能をもたらす。さらに、環境に優しくない発砲スチロールピーナッツよりも、使用後リサイクル可能な包装材であるという環境上の利点は明らかなはずである。

要約すると、スリットシートストック材16を拡張ダンネージ製品に変換するための装置10は、ハウジング20と、シート材16の経路と交差する幅方向に延在する、ハウジング20内の一対のローラ22、24と、経路の幅に亘って離間された複数の位置で一対のローラ22、24の上流側から一対のローラ22、24の下流側に延在する複数の案内ストリップ90、92、100、106とを含む。案内ストリップ90、92、100、106は、ローラ22、24の間及び周りでシート材料16を案内するが、背圧がローラ22、24の下流側でシート材16に印加されても、シート材16がローラ22、24に巻き付いたり、ローラ22、24を迂回して、詰まりが発生するのを防止する。例示的なローラ22、24は、経路の幅に亘って離間された複数の溝を有し、案内ストリップ90、92、100、106は、各溝に受け入れられる。各案内ストリップ100、106は、1つ以上のクロスバー102、108によって連結されて、案内部材104、110を形成してもよい。これにより、案内ストリップ100、106の剛性、取り付け、及び案内性が高められる可能性があり、詰まりの発生がさらに低減され得る。

本発明は、特定の好ましい実施形態に関して示され、説明されたが、本明細書及び添付の図面を読んで理解した際に、均等な変更及び修正を他の当業者が思いつくであろうことは明らかである。具体的には、上述の構成部品によって行われる様々な機能、及び、それらの構成部品を説明するために使用された用語(「手段」への言及も含む)は、別段に指示されていない限り、本明細書内で説明された本発明の例示的実施形態の機能を実行する開示された構造に構造的に均等でなくとも、上述した構成部品の特有の機能を実行する(つまり、機能的に均等である)あらゆる構成部品にも対応することが意図されている。さらに、本発明の特定の特徴がいくつかの実施形態のうちの1つのみに関して開示されているといえるが、そのような特徴は、任意の、または特定の用途に所望且つ有利であり得るため、他の実施形態の1つまたは複数の他の特徴と組み合わされ得る。