专利名称：采用柔性泡沫混合腔生产泡沫垫的装置和方法
概括地说，本发明涉及用于制造通常在包装工艺中用做保护垫的泡沫填充型单个包袋的装置和方法。更具体来说，本发明涉及通过将两束反应性泡沫组份喷注入柔性薄层材料的对置面层之间并在其间相互混合、以在面层间生成发泡泡沫来制造这种保护垫的装置和方法。
在包装工业中，利用发泡泡沫构成被包装物品的保护层已有相当长的时间。这类工业中的传统做法包括在硬纸板箱中填充发泡泡沫，例如氨酯或聚氨酯泡沫；用塑料隔离层接触该泡沫以形成保护垫；然后将所要装运的物品放入箱中的垫子上。然后还可在该物品上覆盖另一层塑料并在封箱之前再次填充发泡泡沫。
工业中的另一种做法是利用泡沫垫，当泡沫垫一经制成后立即将该垫插入包装箱中。这是借助一种机器来实现的，该机器使两种泡沫组份在喷枪装置中相互反应，然后再将这样制成的泡沫喷注入两层对置的塑料薄层之间，再将边缘封合以制成泡沫保护垫。现有许多专利描述了这类方法和装置。颁布于1991年3月19日的美国专利第4,999,975号和颁布于1989年1月31日的美国专利第4,800,708号这两个此类专利描述了用于制造泡沫垫的装置，其中泡沫喷注器即喷枪位于两层对置塑料面层之间。两种不同的反应性泡沫组份，通常被称为泡沫前体，在泡沫喷枪中相互混合以便产生泡沫，然后在压力下将这些泡沫喷注入两层对置塑料面层之间以制成泡沫保护垫。
尽管这类装置和方法是可行的并且能够生产出对所包装物品提供充分保护的泡沫保护垫，但它们并没有免除某些固有缺点。例如，它们要靠泡沫喷枪中的混合腔即枪筒为泡沫组份提供一个区域来相互混合、以生成发泡缓冲泡沫。泡沫一经生成即在压力下经混合腔下游的喷嘴喷出。经过一段时间混合腔内一般会聚积有凝结的泡沫，因而必须定期清理，一般的时间间隔为每周一次。到时必须将装置拆开来清理，因此致使该装置有不利的停机时间。
其它装置依赖于复杂的泡沫喷枪结构，该结构利用两个排出口将两种反应性泡沫组份输送到位于喷枪喷注端之前的混合腔中。在这类装置中，混合腔会含有阀杆，该阀杆在混合腔内、外滑动以控制至少反应性泡沫组份之一的流动。这类装置也同样没有免除某些缺点，例如尽管阀杆有效地起到阀门作用以控制反应性泡沫组份流入混合腔中，但已知由反应性组份生成的泡沫会慢慢聚集在混合腔中以及阀杆本身上。此外，在使用阀杆的情况下，当泡沫组份之一聚积在阀杆上并且在阀杆向后和向前滑动时与另一泡沫组份相接触时，两种泡沫组份之间会发生交叠以形成反应后的凝结泡沫。于是必须清理阀杆，一般需要将阀杆上聚积的泡沫弄碎脱落。每次清理会损害阀杆的公差，最终会损耗这些装置中泡沫喷枪的总体功效。
为了防止在上述装置的混合腔以及喷嘴中聚积泡沫，其中使用了经泡沫喷注系统连续喷注溶剂的溶解系统，以使它们保持清洁状态。这些溶解系统增加了装置的复杂性和成本。
本发明的目标在于能克服这些缺点的用于生产泡沫垫的装置和方法。
在根据本发明的装置和方法中，泡沫垫制造装置与方法的特征在于一种完全不同的新型泡沫喷注组件，该组件所表现的与先有技术的显著变化在于本发明不使用任何带有混合腔的泡沫喷枪或组件，在那种组件中反应性泡沫组份首先在该混合腔中混合、然后喷注入一个用来包住发泡泡沫团的包袋中。
此外，本发明在泡沫垫制造工艺中代表一种“重大突破”，即利用塑料薄膜本身的对置面层构成柔性混合腔，该塑料薄膜是用来包住由该装置所制造的泡沫垫的。该柔性混合腔将混合区全部移出泡沫喷注组件，在其中时是必须定期拆开并清理的，而将混合区置于包袋中，这样避免了由清理和维护停工所耗费的时间。这种易位还免去了对溶解系统的需求，该系统是与泡沫喷注组件相联用以使其保持清洁状态的。
本发明中混合区的这种新颖的易位，即混合区移出泡沫喷枪而全部移入包住泡沫垫的包袋的对置面层中，导致该装置实现真正完美的泡沫喷注、并提高了可靠性和操作效率。
本发明的一个主要方面中，泡沫垫制造装置包含呈连续塑料幅状的薄膜供给源，其本身对折形成具有两层对置薄膜面层的部分柔性封套，该面层在由薄膜折叠而成的侧边处相互连接。该封套由薄膜驱动装置送进该装置并跨过泡沫喷注组件，使得封套的对置面层被抽拉经过泡沫喷注组件的相对一侧。泡沫喷注组件伸进薄膜驱动装置中，并分别将两种反应性泡沫组份喷注入薄膜面层间的空间中，以在其间生成发泡泡沫团。
在本发明的另一主要方面中，且如一个实施例所例示的那样，薄膜驱动装置含有驱动辊和从动辊，它们在压区即干涉弦处相互接触。在受薄膜驱动装置辊子的驱动啮合中，柔性封套的对置薄膜面层跨过泡沫喷注组件并穿过该压区，它们在该压区处相接触。辊子的压区在辊子附近对柔性混合腔提供支承，并且阻挡由反应中的泡沫组份所产生的返压。该压区和辊子共同使泡沫组份保持在柔性混合腔中，并且该辊子有助于泡沫组份在柔性混合腔中相互混合。与先有技术相比独特且显著的转变在于薄膜对置面层当它们穿过薄膜驱动装置时，起到柔性混合腔的腔壁作用，继而当它们经过薄膜驱动装置下游时则起到泡沫保护垫的外层包袋的作用。
在本发明的又一主要方面中，且如本发明的一个实施例所例示的那样，薄膜驱动装置的辊子包含一对反向转动的刷子，其上设置有若干刷子单元例如毛发或纤维，它们在辊子与薄膜面层相接触的区域内沿辊子的长度方向延伸。当封套的对置薄膜面层从刷子之间穿过时，刷子与之相接触并对柔性混合腔的对置薄膜面层提供支承，同时它们有助于反应性泡沫组份的相互混合。除此以外，刷子可由抗静电材料制成，以降低薄膜静电并对薄膜全部长度起到拉紧作用。
在本发明的另一主要方面中，柔性混合腔可具有刚性支承，其采用一个或多个带有开口的刚性元件，对置薄膜面层从该开口中穿过。泡沫喷注组件伸进对置面层之间的该开口中，并将反应性泡沫组份注入对置薄膜面层之间的内部空间中。
在本发明的又一主要方面中，薄膜驱动装置采用差动驱动构造来使薄膜穿过该装置，其中薄膜驱动装置的运行速度高于薄膜，以便在薄膜穿过该装置过程中将薄膜可能产生的任何皱褶展平。
在优选实施例中，塑料薄膜的面层相互对折形成面对面接触，因此存在下述可能性对置的薄膜面层沿其毛边之一脱开对准，或者面层之一保持平展，而另一面层却起了皱褶或折皱。为了避免该问题，本发明包含一种新颖的薄膜张紧装置，用于在操作过程中对膜幅施加张力。该薄膜张紧装置将供膜辊与惰辊有效地互连起来，在薄膜从供膜辊释放到薄膜驱动装置的途中，薄膜是从该惰辊上经过的，从而使得无论供膜辊的直径如何，总是对膜幅施加预定大小的张力。
在该薄膜张紧装置中，供膜辊和惰辊中的每一个均有一端被安装成能相对于该装置的框架转动。这两个辊子的另一端含有气动作动元件以对供膜辊施加阻力。该阻力控制着薄膜从供膜辊释放的速度，并且按需要移动惰辊靠近或远离薄膜驱动装置，以增大或减小薄膜张力。
在本发明的另一方面中，惰辊和供膜辊由气动装置有效地互连起来，使得当移动惰辊靠近或远离薄膜驱动装置时，可对供膜辊制动元件选择性地施加或泄掉空气压力。
在本发明的又一主要方面中，提供了一种用于当泡沫垫包袋穿过装置时，在包袋前、后端形成横向封合的组件。该封合组件包括一个横跨薄膜传输路径伸展的辊子元件、一条横跨薄膜传输路径伸展的电阻丝、以及与该辊子元件和电阻丝对准的封合杆。膜幅被夹在辊子元件、电阻丝和封合杆之间，因而可选择性地作动封合杆，以使电阻丝与薄膜而不与辊子元件相接触，以将伸出该装置的包袋的顶部封合，然后将包袋从膜幅上裁切脱落，并将伸出该装置的后续包袋的底部封合。
在本发明的又另一主要方面中，提供了用于沿膜幅的一个或多个长度在其侧边处形成封合的装置。该封合装置包括两个夹紧薄膜边缘的元件。对夹紧元件之一而不对其间固定的薄膜供送热空气，于是在边缘处的对置薄膜面层之间形成封合。两个夹紧元件中的另一个装有若干散热元件，一般为散热片，使得该另一夹紧元件始终保持冷却，即其温度低于薄膜的熔化温度，为的是防止在侧边处对薄膜产生切边。热空气向该封合装置的流动会间歇地断开以形成排气孔，从而使泡沫反应中所产生的气体可从垫子包袋中逸出。
通过对下述详细说明进行研究，将清楚地理解本发明的这些以及其它目的、特征及优点，其中相同的附图标记指的是相同的零部件。
在这一详细说明中，将经常参照以下附图
图1为按照本发明原理所构制的泡沫垫制造装置的一个实施例的透视图；图2为图1所示装置沿2-2线所作的正面剖视图；图3为图1所示装置将罩盖除去后的透视图，示出了正在制做中的泡沫保护垫以及塑料薄膜的传输路径；图4为图2所示装置沿4-4线所作的剖视图；图5为图2所示装置沿5-5线所作的剖视图；图6为图1所示装置中所使用的泡沫喷注组件的立视图，为清楚起见，去除了前薄膜驱动辊；图7为图6所示泡沫喷注组件沿7-7线所作的端视图；图8为图1所示装置的泡沫喷注组件中所用喷嘴的剖视图；图9为穿过薄膜驱动装置所作的剖视图，图示出泡沫喷注组件、刷辊、膜幅的定向，并且还示出了该装置的柔性混合腔；图10为由图2所示装置制成的泡沫保护垫的平面图；图11为图1所示装置中所使用的薄膜张紧装置的局部示意图，该装置将以剖面示出的供膜辊和导膜辊有效地互连起来；图12为图1所示装置中所使用的边封组件的剖视平面图；图13为图4所示装置沿13-13线所作的剖视图，图示出本发明的薄膜横切封合组件；图14为图13所示横切组件的示意图，图示出在膜幅穿过装置时该组件处于静止状态；图15为与图14相似的视图，图示出该组件处于对膜幅进行裁切时的操作状态；图16为图1所示装置中所使用的刷辊的端部透视图；图17为本发明另一可选实施例中所使用的另一种薄膜驱动辊的透视图；图18为本发明第三实施例的剖面示意图；以及，图19为图2所示装置中泡沫喷注组件的喷嘴的示意图。
现参照附图，特别是参照附图1至7，图示出体现本发明原理的泡沫垫制造装置50的一个实施例，该装置安装在竖直的支架52上，该支架52包含从复式底座56向上竖起的垂直立柱54。立柱54支承着装置框架58，该框架58又在外护罩60内支承着装置50的各种功能元件。装置50适用于生产泡沫保护垫62，其中在一个呈封套或包袋68形的外层塑料薄膜66中包封有一团发泡泡沫64，例如氨酯或聚氨酯泡沫。
如图10中更详细所示，包封泡沫垫62的外层包袋68可以是矩形或方形。该包袋68所用的塑料薄膜66在其大约中心线69处对折形成一个部分封套，其中塑料薄膜66的两层对置面层70,71相互面对。在本发明的装置50进行生产时，包袋68的折线69沿包袋68的长度L产生于侧边之一72处，另一条长度方向的侧边73形成边封74，而当从塑料薄膜66裁切包袋时，其前、后边缘76,77(它们是沿包袋宽度W横向延伸的)被封合，该塑料薄膜66是从供膜辊78输送给装置50的，该供膜辊78旋转安装在罩盖60底下的框架58下部59上，并含有薄膜66的连续膜幅80。
薄膜66以连续膜幅80的形式输送给装置50并经过导膜辊82，该导膜辊82旋转安装在框架58中，并与薄膜驱动装置85相啮合，该薄膜驱动装置85与薄膜66驱动接合，并传送其穿过装置50。泡沫喷注组件86在靠近薄膜驱动装置85处安装在罩盖60中，使得其插在对置的薄膜面层70,71之间。装置50还含有用于将塑料薄膜66的敞口边缘73,76和77封合起来的装置，该装置包含边缘封合组件88和横切封合组件90，它们在薄膜66穿过装置50时分别封合薄膜66的敞口侧边73和横边76,77。
薄膜驱动装置现转换到图3至5，将对图示出的薄膜驱动装置的细部加以说明。可以看出薄膜驱动装置85含一对细长的圆形薄膜驱动元件92,93，它们在装置罩盖60的内壁61之间延伸。薄膜驱动元件92,93包含有驱动元件90和从动元件92，它们受电机96驱动。齿轮98,99安装在薄膜驱动元件92,93的相应轴104,105上并且相互啮合，使得当借助电机96对驱动元件进行驱动时，该齿轮致使驱动与从动元件92,93产生与之相同的旋转。
正如下面将要更详细解释的那样，薄膜驱动元件92,93优选的是采用柔性辊子，最为优选的是采用刷辊100。如图16所示，刷辊100可含有基座套筒102，其内装有相应的轴104,105，并可通过定位卡圈129将其固定就位。辊子具有若干呈纤维、毛发、鬃毛及类似物状的刷子单元106，它们从辊子径向向外伸出。该刷子单元106可采用合成的或天然的材料。这些刷子单元106是本发明与先有技术中泡沫垫制造装置的一个重要区别，即它们不仅起到辅助泡沫组份相互混合的作用，而且在膜幅80穿过薄膜驱动装置85时，还有助于确保膜幅80的对置薄膜面层70,71的对准与共面。刷辊100可采用抗静电材料作为其刷子单元的组成成分，以减小面层70,71发生任何静电吸附的可能性。
泡沫喷注装置在本发明的一个重要方面中，泡沫喷注组件86采用泡沫喷枪108的形式，该喷枪108基本上延伸过薄膜驱动装置85的全长且设置在其附近。泡沫喷枪108的作用是向膜幅80的对置面层70,71之间的内部空间75中供应两束反应性泡沫组份110,111，亦称作泡沫先体。与先有技术的泡沫垫制造装置的一个显著区别在于这里没有与泡沫喷枪108串联设置的混合腔。此外泡沫喷枪108包含两个单独的泡沫组份供给管112,114，它们彼此间隔开并由一个或多个间隔件116固定就位。
泡沫组份供给管112,114延伸过薄膜驱动装置85的长度，伸到靠近薄膜66折叠中线69处的一个点，然后朝着薄膜驱动装置85向下延伸。每条供给管的终端为泡沫喷嘴116和118。喷嘴116和118优选为可更换的，并且可包含如图8中所示的其终端为小孔123的中空通道。喷嘴的另一端可带有螺纹，如图中127所示，以提供互换可能性和快速更换可能性。
如图6和19中清楚可见，泡沫组份供给管之一112垂直延伸而另一条泡沫组份供给管114与之成一定角度延伸，从而沿喷嘴116,118纵轴L1,L2所做的虚线相互交叉，使得两束泡沫组份110,111在从喷嘴116,118喷出后相遇。泡沫喷枪108包括枪体109，其含有两个阀门126,128，它们控制着在压力下从泡沫组份加压供应源(未示出)流入喷枪108的泡沫组份的流动。枪体109还可包括串联的加热器115用来加热反应性泡沫组份流110,111，以防止发生任何会影响化学反应的冷喷射，其可能会导致比最优化混合与反应时的泡沫组份要少。
泡沫喷枪108还包括通向真空传感块122的真空管120。真空管120与负气压源(未示出)相连，并借助两个真空排气口124,125对两层对置的薄膜面层70,71抽吸形成轻度恒定真空。该真空抽吸薄膜面层70,71经过泡沫喷枪108、使其与真空排气口124,125相接触，从而形成用于检测在紧靠泡沫喷枪嘴116,118处膜幅80是否存在的装置。当维持负气压例如当塑料膜幅经过喷枪108及其真空排气口124,125时，会向可编程逻辑控制器(PLC)发出信号，该控制器又向泡沫喷枪108发出信号来启动喷枪的泡沫喷注阀门126,128，以使喷枪保持“点火”状态，此时喷枪将两束反应性泡沫组份110,111喷注入对置面层70,71之间的内部空间75中。当任一个真空排气口124,125出现正气压时，例如当供膜辊78耗尽亦或当包袋薄膜66破损时将会发生的那样，会向PLC发出信号以关闭喷枪阀门126,128。当喷枪108倾斜偏离其位于装置50上方的操作位置时也会发生这种情况。因此该系统能阻止泡沫组份喷入辊子92,93之间的压区130中，除非整个薄膜66已经构成一个混合腔132才行。
泡沫喷注组件86还包括呈间隔件119形式的薄膜接合元件，其位于泡沫组份供给管之一112的外侧边缘上。该间隔件119最好包括一个外辐条121，其与塑料薄膜66的折线或中心线69相接合。该间隔件119有助于使薄膜的自由边缘73相互对准、并且使喷枪嘴116,118以及泡沫喷注点离开薄膜66的边缘69。
泡沫混合腔如上所述，本发明不是依赖位于泡沫喷枪108中的串联式混合腔，而是喷枪108的喷嘴116,118伸进薄膜驱动装置85中，更具体来讲是伸进驱动元件92,93之间所产生的压区130中。如图6和9中所示，其中薄膜驱动元件92,93为刷辊100，喷嘴116,118大致位于辊子92,93的中心线C处。当喷嘴116,118位于辊子92,93之间时，业已发现反应性泡沫组份能够有效地相互混合与反应、以生成发泡泡沫(图9)。这两种泡沫组份的混合发生在本文所称的“柔性”混合腔132中，该混合腔的一部分由对置薄膜面层70,71尤其是其内表面限定而成。辊子92,93对混合的辅助作用在于它们对构成混合腔132腔壁的薄膜面层70,71施加压力。因此辊子92,93不仅便于泡沫组份的混合，而且在泡沫组份110,111初始反应阶段当泡沫团64发泡时，对薄膜面层70,71起到支承作用。
据信混合首先发生在压区的中心线C处，即两辊92,93相遇并相互挤压的干涉弦130处，以及该处以下。两辊92,93施加在薄膜面层70,71上的压力在压区130处为最大，尤其是在其中心线C处。当膜幅80穿过辊子92,93时，该压力有利地在膜幅80上形成低压封合，而且还有助于混合，因为它防止在反应与发泡期间所生成泡沫的返压将发泡泡沫向辊子以上驱动。这种压力封合的结果是在每分钟20磅的范围内，能够以高于迄今可能的传送压力来传送泡沫。
因此可以理解，柔性辊子92,93与对置薄膜面层70,71相结合，特有地构成一个柔性混合腔132，其中薄膜面层70,71在薄膜驱动元件85的高度构成混合腔的腔壁，在薄膜驱动装置的下游高度构成泡沫保护垫62的外壁。柔性辊子92,93支承着混合腔的腔壁，亦即对置面层70,71，并且有助于泡沫组份流110,111的相互混合。有利的是当采用刷辊100作为柔性辊子92,93时，发现刷子单元106具有额外的优点，即它们对薄膜面层70,71起到展平作用，并且与膜幅80形成可靠接合。如图17所示，柔性辊子92,93也可使用柔软、可变形的外罩134，该外罩134由适当材料例如开孔聚氨酯或发泡氯丁橡胶制成，两辊92,93的外自然曲率在辊子的压区即干涉弦130处相遇并相互挤压。如果辊子92,93使用这种柔性外罩，则必须在辊子端部装设驱动表面例如夹送辊，以保证薄膜的前进。
可以进一步理解，尽管本文已对柔性混合腔134的两种支承做了详细说明，但由于柔性混合腔134主要由对置薄膜面层70,71限定而成，因此除薄膜驱动装置的辊子以外，也可用其它装置来支承薄膜66。图18中示意性描绘了这种可选实施例，下面将更详细地加以解释，其中薄膜66′从两个呈块状200,201的刚性支承之间通过，它们构成一个通道，泡沫组份流110,111从泡沫喷枪108′注入该通道中。
薄膜张紧装置本发明还提供一种薄膜张紧装置，以便在前进过程中使膜幅始终保持适当的张力。该张紧装置将固定膜幅80的供膜辊78和导膜辊82有效地互连起来。这种有效互连首先是通过气动偶联器140起作用的，该偶联器140包含空气管141，它将供膜辊78与位于装置框架58顶部的导膜辊82连接起来。如图2和11所示，供膜辊78在装置框架58的底部59处固定就位。供膜辊78被安装成其一端142能在框架58中旋转，而其另一端144与可被恰当称作空气制动组件的146啮合，该制动组件146能够对供膜辊78选择性施加制动力，即轴向阻力FT。该空气制动组件146包含轴147，该轴147具有锥形中央轮毂部分148和与之相对的活塞平面150。轴147固定在圆柱状外壳149中并且可在其中随所施加的流体压力例如空气压力而移动。该流体压力致使组件146在外壳149中纵向移动。当通过气孔152向外壳149提供空气压力时，锥形轮毂148被压靠在供膜辊78之辊芯79的端面上，从而对供膜辊78施加阻力。
气动偶联器140还对上导膜辊轴84的接合端83提供正气压，以使塑料薄膜66的边缘73在其边封区域74内保持适当的张力。该轴端83固定在张紧阀体151中并且由负载弹簧152对其施加负载，该弹簧152对导膜辊82的接合端83施加弹簧力FS。在张紧阀体151中，该负载弹簧152保持封合元件154靠压在与之对准的气孔156上。穿过气动偶联器140的气压对导膜辊轴的接合端83施加维持静止状态的气压作用力FA，该力约等于负载弹簧152施加给轴端83的弹簧作用力。在这种状态下，对供膜辊78维持有轴向压力，这是由于作用在空气制动组件146的活塞面150上的空气压力造成的，其增大了供膜辊向连续膜幅80所输出的阻尼。
当膜幅80中的薄膜张力过高时，例如薄膜不能从供膜辊78上松开时，该张力即对上导膜辊82施加向下的作用力Ff。该向下的力致使导膜辊82在其可移动端83顶着负载弹簧152轻微向下移动。由于负载弹簧152受压缩，设置在轴接合端83的封合元件154切断了与气孔156之间的密封啮合，从而以大于向张紧系统提供气压的速率从偶联器140泄放气压，因此降低了供膜辊空气制动组件146中的气压。然后空气从其外壳149排出，并使锥形轮毂148对供膜辊78所施加的轴向力放松，于是降低了薄膜66上的张力。该张紧装置有利于使薄膜面层70,71的敞口边缘对准，在该边缘处形成泡沫垫包袋62的边封。
薄膜横切封合装置现转换到图13至15，图中示出了装置50所用的横切封合组件90的细部。该组件90以预先选定的横向方式在连续泡沫垫包袋68的各间隔之间裁切薄膜封套，该间隔是对应于泡沫垫包袋的任意预定长度的。如图4和5中所示，横切封合组件90设置在装置罩盖60内低于薄膜驱动装置85的高度上。组件90含有电热丝160，其在罩盖60的侧壁与框架58之间沿长度方向延伸。电热丝160在两个弹簧162施加在电热丝160两端的张力下固定，该弹簧162通过保持架164与电热丝接合。电热丝160对准辊子166定位，该辊子166上设有特氟隆(聚四氟乙烯)的外轴套167，并且电热丝160与轴套167的表面之间隔开一段预定距离“D”。横切杆168对准电热丝160和辊子167固定，并且最好与它们处于同一高度。该杆168固定在两个气缸169上、且被预制成弓形，使得杆168的端部170从杆168的中心171开始略向后弯曲。该弓形的偏移量以“B”图示出，当薄膜穿过组件90时，该偏移使得能够对塑料薄膜66施加均等的力，从而形成可靠的横切封合，并对杆168与电热丝160和辊子166之间的夹层塑料薄膜66施加均等的力，如图15所示。采用约为0.375英寸的弓形能够获得优选结果。这样形成的封合构成由装置50所制成的泡沫垫的后部边缘77，同时还形成下一个泡沫垫62的前部边缘76。
薄膜边封装置图12以剖面示出了薄膜边封组件88的细部，该组件用于沿着与薄膜中心线69相对的薄膜66侧面边缘73形成边封74。该组件88包含内装有电加热单元176的加热管175。热空气被吹送入加热管175的空心178中、并且借助小的定位针180导向薄膜66。热空气被导向薄膜66并导向后封合杆182，该杆最好由导热材料例如铝制成。相应的与之配对的前封合杆184设置在薄膜66自由边73处，与后封合杆182对准。重要的是前封合杆184也由导热材料例如铝制成，并且其上成形有若干散热片186，以形成边封组件88的散热器。
热空气经由加热管175来输送，且由电磁控制阀187控制该热空气的流动。该空气以大约700华氏度的恒温传送。然而，前封合杆184的散热片186使之保持“冷却”状态，也就是说，低于薄膜的熔化温度。这样能有效地防止塑料薄膜66粘在边封组件的元件上，并且还防止热空气对薄膜边缘73造成薄膜切边。
这两个边封杆182,184进一步共同在薄膜边缘73上施加平面压力，这样增强了新形成的边封74。薄膜边封组件88还用来形成泡沫垫包袋68中的排气口190，以使泡沫反应过程中所生成的气体能够逸出。这是通过间歇地切换控制气流的电磁阀187来实现的。当气流被关闭时，边缘73就不会形成边封74。这样就能沿包袋68的边缘73在任意位置形成排气口190。如图1所示将排气口设置在边缘73的中央能够得到优选的结果。
本发明的装置也可采取图18所示的另一可选实施例50′的形式，其中塑料薄膜66′以两层独立幅面亦即薄膜面层70′,71′送进装置50′，它们在其对置边缘处由适当的装置封合在一起。可用传统型驱动辊子92′,93′来输送面层70′,71′，越过泡沫喷注组件86′并进入通道或开口200′中，该开口部分地由呈支承块202′,203′状的两个刚性支承件构成，这些支承块对薄膜面层70′,71′提供支承。泡沫组份(为清楚起见只图示了这种流束110′和喷嘴116′之一)在压力下被喷注入构成混合腔134′的两层薄膜面层70′,71′之间的内部空间75′中，该混合腔由支承件202′,203′支承。在腔134′中泡沫发生混合与反应以制成泡沫垫。可用适当的横切封合组件90′在垫子包袋上形成所需的横切封合。为了阻挡反应过程中所引起的返压，支承件202′,203′可具有对置的凸边205′。
因此，可以理解本发明有利地提供了一种泡沫就位装置，它不需要单独的、需要拆开进行清理的串联式混合区。本发明中喷嘴的布局与结构能够将泡沫喷注部分从喷枪组件中移出、并将其定位在包封泡沫垫的包袋中。这种结构布局提高了装置的可靠性并导致实现真正完美的泡沫喷注。
尽管已图示与描述了本发明的优选实施例，但对于那些本领域技术人员而言，显然可对本发明进行变更和改型而不偏离本发明的精神实质，本发明的范围由所附权利要求限定。
权利要求
1．一种用于连续制造泡沫垫的装置，该垫尤其适用于产品的包装，其中每个泡沫垫包含两层对置的柔性面层，并沿所述面层的周长连接起来形成一个包袋，对置的柔性面层之间形成一个填充有缓冲泡沫的内部空间，该装置包含下述组成部分柔性薄膜供给源，该薄膜供给源包含一卷连续的膜幅，形成面对面接触的两层对置薄膜面层，连续膜幅沿其一侧具有沿长度方向延伸的第一边缘；泡沫喷注组件，插在所述膜幅的传输路径中；沿所述传输路径使所述膜幅穿过所述装置的驱动装置；以及，柔性混合腔，从所述泡沫喷注组件喷出的泡沫组份在该腔中相互混合生成发泡泡沫，该柔性混合腔设置在所述膜幅传输路径中靠近所述泡沫喷注组件处，所述柔性混合腔部分地由所述对置薄膜面层构成，所述对置薄膜面层在所述装置中构成所述柔性泡沫混合腔的腔壁，而当所述对置薄膜面层位于所述装置外部时则构成所述泡沫垫包袋的外壁。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于所述膜幅驱动装置至少部分地支承所述柔性混合腔，并且所述膜幅驱动装置包含驱动辊和从动辊，分别设置在所述对置薄膜面层的相对一侧。
3．如权利要求2所述的装置，其特征在于所述驱动辊与从动辊具有柔性并且沿压区相互接触。
4．如权利要求3所述的装置，其特征在于至少所述驱动辊与从动辊之一为刷辊，沿着所述该辊的预定长度带有若干径向向外伸出的刷子纤维。
5．如权利要求1所述的装置，其特征在于所述泡沫喷注组件包含两个伸入所述膜幅的对置面层之间的喷嘴，所述泡沫喷注组件还含有第一与第二装置，用于选择性地分别向所述两个喷嘴供给第一与第二泡沫组份。
6．如权利要求5所述的装置，其特征在于每个所述喷嘴具有泡沫喷孔，该孔在所述驱动辊与从动辊中心线处位于所述驱动辊与从动辊之间。
7．如权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包含有用于将所述对置薄膜面层的敞口边缘封合起来的装置，该边缘与所述膜幅第一边缘相对设置。
8．如权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包含有当所述膜幅穿过所述装置时，用于对其施加预定大小的张力的装置。
9．如权利要求1所述的装置，其特征在于所述泡沫喷注组件包含第一与第二反应性组份供给源，当该组份相互混合时发生反应以生成所述泡沫；并且所述泡沫喷注组件还含有第一与第二泡沫喷嘴，与所述第一与第二反应性组份供给源分别相连。
10．如权利要求5所述的装置，其特征在于所述膜幅驱动装置包含两个反向旋转的刷子，与所述膜幅对置面层的外表面相接触，所述旋转对所述第一与第二反应性组份在所述柔性混合腔中的混合起到辅助作用。
11．如权利要求5所述的装置，其特征在于所述泡沫喷注组件的喷嘴具有泡沫喷孔，其位于所述膜幅驱动装置中心线的下游。
12．如权利要求1所述的装置，还包含有用于支承所述柔性混合腔壁的装置，柔性混合腔支承装置包含两个面对的支承元件，分别设置在所述对置薄膜面层的相对一侧。
13．如权利要求10所述的装置，其特征在于所述刷子包含一对儿对置的辊子，沿所述每个辊子的预定长度伸出若干单独的刷子单元。
14．如权利要求10所述的装置，其特征在于所述第一与第二泡沫喷嘴设置在所述两个刷子之间。
15．如权利要求13所述的装置，其特征在于所述第一与第二泡沫喷嘴设置在所述两个刷子之间，所述泡沫喷嘴含有两个相应的泡沫喷孔，该孔开设在所述刷辊公共中心线附近。
16．如权利要求1所述的装置，其特征在于所述泡沫喷注组件的两个喷嘴相互对准，使得沿所述两喷嘴纵轴分别所做的两条虚线相互交叉。
17．如权利要求16所述的装置，其特征在于所述泡沫喷注组件的两个喷嘴以大约45度的夹角对准。
18．如权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包含有用于将所述对置薄膜面层的所述公共侧边封合起来的装置。
19．如权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包含有用于将所述对置薄膜面层的所述边缘封合起来的装置，该边缘位于与所述膜幅第一边缘相对端。
20．如权利要求18所述的装置，其特征在于所述边封装置含有一对对置的边封元件，它们被居于其间的封合通道隔开，所述薄膜面层受所述薄膜驱动装置的驱动穿过该通道，所述这对边封元件之一具有与所述对置薄膜面层接触的加热表面，而所述这对边封元件中的另一个具有用来冷却所述对置薄膜面层的装置。
21．如权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包含有用于裁切所述膜幅并形成横向封合的装置，用以形成连续泡沫垫的前部边缘和后部边缘。
22．如权利要求1所述的装置，其特征在于所述膜幅本身对折形成一条折线，该折线沿所述膜幅第一边缘将所述对置薄膜面层连接起来。
23．如权利要求22所述的装置，其特征在于所述泡沫喷注组件设置在所述膜幅折线附近。
24．如权利要求8所述的装置，其特征在于所述薄膜张紧装置含有第一偏压元件，对所述薄膜供给源选择性施加第一阻力；第二偏压元件，对导膜元件选择性施加第二阻力，该导膜元件插在所述在所述薄膜供给源与所述膜幅驱动装置之间的所述薄膜传输路径中。
25．如权利要求24所述的装置，其特征在于所述第一与第二偏压元件有效地互连，从而分别对所述供膜辊和所述导膜元件同时施加所述第一与第二阻力。
26．一种用于为包装用途而制造泡沫垫的装置，其中每个泡沫垫包含填充有发泡缓冲泡沫的外层封套，该装置包含一卷连续的封套制造材料，该材料本身对折形成两层对置的封套面层，每层封套面层具有彼此相连且相互面对的内表面，以及在所述封套面层上位于所述内表面相反一侧的外表面；制垫工位，其中所述封套内部分地填充有发泡缓冲泡沫；用于将封套制造材料的连续膜幅送进到所述制垫工位的装置，其包括一对反向旋转的刷子，刷子彼此间隔开，其间形成压区，该压区提供了穿过所述膜幅送进装置的通道，所述连续膜幅容纳在该通道中，所述刷子对所述连续膜幅在其所述对置面层的所述外表面上施加驱动力；缓冲泡沫喷注装置，设置在所述膜幅送进装置附近，包含第一和第二泡沫喷嘴，该喷嘴在所述压区处插在所述刷子之间；第一与第二反应性泡沫组份供给源，当它们相互发生反应时生成发泡缓冲泡沫；将所述第一与第二反应性泡沫组份供给源分别与所述第一与第二泡沫喷嘴互连起来的装置，使得所述第一与第二反应性泡沫组份可喷入所述刷子之间的所述封套中，所述连续膜幅的所述内表面共同构成柔性混合腔，该腔部分地由所述膜幅送进装置支承，其中所述第一与第二反应性泡沫组份在从所述第一与第二泡沫喷嘴喷出后相互混合，并且所述装置还包含用于在所述连续膜幅的送进中形成第一、第二以及侧边封合的装置，用以形成所述泡沫垫封套。
27．如权利要求26所定义的泡沫垫制造装置，其特征在于所述对置封套面层首先在所述压区处形成所述柔性混合腔的内壁，随后在所述压区下游形成所述泡沫垫的外壁。
28．如权利要求26所定义的泡沫垫制造装置，其特征在于所述第一与第二泡沫喷嘴插在所述对置封套面层之间，且所述泡沫喷嘴含有泡沫喷孔，其大致位于所述压区的中心线处。
29．如权利要求27所定义的泡沫垫制造装置，其特征在于所述第一与第二泡沫喷嘴相互对准，使得沿其纵轴分别所做的两条虚线相互交叉。
30．如权利要求29所定义的泡沫垫制造装置，其特征在于所述第一与第二条虚线的交叉不发生在所述压区的上游。
31．如权利要求26所定义的泡沫垫制造装置，其特征在于所述刷子包括刷辊，所述刷辊之一为从动辊，而其它所述刷辊为惰辊。
32．如权利要求26所定义的泡沫垫制造装置，其特征在于所述泡沫喷嘴插在所述刷子之间，且靠近所述连续膜幅的对折边缘。
33．如权利要求26所定义的泡沫垫制造装置，其特征在于，它还包含插在所述膜幅供给源和所述膜幅送进装置之间的导膜辊，导膜辊含有与所述膜幅有效连接的装置，用于调节所述连续膜幅中的张力。
34．一种用于制造泡沫垫的装置，其中该泡沫垫含有固定在外层塑料薄膜包袋中的一团发泡泡沫，该装置包含包袋薄膜供给源，该包袋薄膜供给源包括两幅连续的包袋薄膜，其构成两层对置的包袋面层；用于沿所述装置的包袋薄膜送进路径驱动所述对置包袋面层的装置；泡沫喷注组件，设置在所述包袋薄膜送进路径中，所述包袋薄膜驱动装置在所述泡沫喷注组件的相反侧驱动所述对置的包袋薄膜面层；支承件，设置在所述包袋薄膜对置面层的外部，在所述泡沫喷注组件附近构成与所述包袋薄膜送进路径对准的通道；所述对置的包袋薄膜面层在所述泡沫喷注组件处及其紧邻的下游处构成柔性混合腔，当所述对置的包袋薄膜面层在所述装置内部时，所述对置的包袋薄膜面层构成所述柔性混合腔的腔壁，而当在所述装置外部时，则构成所述泡沫垫的外壁。
35．一种用于制造泡沫保护垫的装置，其中该泡沫垫含有固定在外层塑料薄膜包袋中的一团发泡泡沫，该装置包含呈连续膜幅状的包袋薄膜供给源，沿所述膜幅长度方向形成面对面接触的两层对置薄膜面层；用于沿所述装置的送进路径驱动所述膜幅的装置；泡沫喷注组件，设置在所述送进路径中并插入所述对置薄膜面层之间，所述薄膜驱动装置在所述泡沫喷注组件的相反侧驱动所述对置薄膜面层；该装置含有至少两个相互面对的支承件，设在所述薄膜对置面层外部，所述支承件在所述泡沫喷注组件附近并对准所述送进路径构成薄膜通道，所述对置薄膜面层环绕所述泡沫喷注组件并在所述支承件内构成柔性混合腔；当所述对置薄膜面层在所述装置内部时，所述对置薄膜面层构成所述柔性混合腔的腔壁，而当在所述装置外部时，则构成所述泡沫垫的外壁。
36．如权利要求20所述装置，其特征在于所述加热表面是由通过热空气的连续流动来加热的，并且所述装置含有用于间歇地切断热空气流动的装置，从而在所述边封中形成非封合部分，起到允许泡沫反应气体逸出的排气孔作用。
37．如权利要求26所定义的泡沫垫制造装置，其特征在于沿所述膜幅传送方向的横向，在所述膜幅中形成所述第一与第二封合。
38．如权利要求26所定义的泡沫垫制造装置，其特征在于沿所述膜幅的纵向边缘形成所述侧封。
39．如权利要求26所定义的泡沫垫制造装置，其特征在于用于形成所述侧封的所述装置包含一对夹紧元件，其延伸覆盖住所述膜幅的侧边，该夹紧元件之一具有用于加热所述膜幅侧边的装置，而所述另一夹紧元件具有用于冷却所述膜幅边缘的装置。
40．一种用于制造泡沫保护垫的方法，其中泡沫垫含有包封在外层塑料薄膜中的一团发泡泡沫，该方法包括以下步骤提供呈连续膜幅状的薄膜供给源；提供与两个反应性泡沫组份源相连的泡沫组份喷注组件，当泡沫组份相互混合时，能反应生成发泡泡沫；以下述方式送进所述膜幅经过泡沫喷注组件，即两对置面层沿所述膜幅的长度形成面对面接触，且所述泡沫喷注组件插入所述膜幅的对置薄膜面层之间的内部空间中；从所述泡沫喷注组件将所述两种泡沫组份喷注入所述膜幅对置薄膜面层的内部空间中；在所述膜幅对置薄膜面层的相反侧且在所述泡沫喷注组件附近，提供用于支承所述膜幅对置薄膜面层的装置，从而所述两种泡沫组份的混合完全发生在所述膜幅对置薄膜面层的内部空间中、以及所述泡沫组份喷注组件的下游。
41．如权利要求40所述的方法，其特征在于所述对置薄膜面层支承装置包括一对旋转的刷子。
42．如权利要求40所述的方法，其特征在于所述对置薄膜面层支承装置包括一对旋转的柔性辊子。
43．如权利要求42所述的方法，其特征在于所述柔性辊子包括一对刷辊。
44．如权利要求40所述的方法，其特征在于所述对置薄膜面层支承装置包括一对刚性支承件。
45．如权利要求40所述的方法，其特征在于，它还包括以下步骤从所述泡沫组份喷注组件将所述两种泡沫组份在靠近所述膜幅的对折边缘处喷注入所述对置薄膜面层的内部空间中；沿着所述膜幅传输方向的横向对膜幅进行裁切与封合，以在所述膜幅中形成连续泡沫垫的前、后封边。
46．如权利要求40所述的方法，其特征在于所述膜幅的两对置薄膜面层沿所述膜幅的第一公共纵向边缘相互连接，并且所述方法还包含以下步骤通过对所述膜幅对置薄膜面层在所述第二边缘附近进行加热，沿所述膜幅的第二纵向边缘将所述膜幅的两层对置薄膜面层封合起来，该第二边缘是与所述膜幅第一边缘隔开的。
47．如权利要求46所述的方法，其特征在于，它还包括以下步骤间歇地切断所述加热，以在所述第二边缘形成非封合部分，其起到允许泡沫反应气体从所述膜幅对置薄膜面层的内部空间中逸出的排气孔作用。
全文摘要
一种泡沫保护垫制造装置(50),将反应性泡沫组分(110,111)喷注入两层塑料薄膜面层(70,71)之间的内部空间中,以制成泡沫保护垫(62)。该装置包含塑料薄膜供给源(78)和薄膜驱动组件(85),例如两个柔性辊子(92,93)。泡沫组分喷注组件(86)插入薄膜面层之间并将反应性泡沫组分(110,111)喷注入内部空间中,它们在该空间中相互混合生成一团发泡泡沫(64)。塑料薄膜在两个柔性辊子之间的区域形成柔性混合腔(134),反应性泡沫组分在从泡沫喷注组件喷出后在该腔中相互混合。
文档编号B29C44/18GK1226214SQ97196799
公开日1999年8月18日 申请日期1997年6月18日 优先权日1996年6月21日
发明者查尔斯·R·斯佩里 申请人:柔性产品公司