ES2233963T3

ES2233963T3 - Producto de almohadillado de material compuesto y metodo y aparato para fabricar tal producto.

Info

Publication number: ES2233963T3
Application number: ES96905426T
Authority: ES
Inventors: David P. Goodrich
Original assignee: LIBEROPAX LLC
Current assignee: LIBEROPAX LLC
Priority date: 1995-02-08
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2016-02-08
Also published as: EP0807077A1; WO1996024540A1; ATE277835T1; EP0807077A4; US5688578A; DE69633497D1; AU731381B2; DE69633497T2; ZA96892B; AU4919196A; EP0807077B1; BR9607504A

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN SISTEMA COMPUESTO DE AMORTIGUACION PARA PROTEGER ARTICULOS, ENVASADOS EN EL INTERIOR DE UNA CAJA, DE LOS DAÑOS QUE PUDIESEN DARSE DURANTE UN TRANSPORTE EN LA CAJA. LA ESTRUCTURA COMPUESTA INCLUYE AL MENOS UNA LAMINA HENDIDA EXPANDIDA (304) COMBINADA CON UNA LAMINA DE SEPARACION (302) LA LAMINA EXPANDIDA TIENE UN DIBUJO HENDIDO QUE PRODUCE CELULAS ABIERTAS, PREFERENTEMENTE DE CONFIGURACION HEXAGONAL. LA LAMINA DE SEPARACION IMPIDE EL ENCAJAMIENTO DE LA LAMINA HENDIDA. SE PUEDE USAR UNA VARIEDAD DE COMBINACIONES DE LAMINAS DE SEPARACION Y LAMINAS DE EXPANSION, COMO PARES DE LAMINAS DE EXPANSION CON UNA LAMINA DE SEPARACION ENTRE EL PAR DE LAMINAS DE EXPANSION, O DOS PARES DE LAMINAS DE EXPANSION, CON O SIN UNA LAMINA DE SEPARACION ENTRE LOS PARES. LA LAMINA DE SEPARACION SIN HENDIDURA, O PERFILADA POR DESGARRO P HENDIDA PARA ACOMODAR LA EXPANSION.

Description

Producto de almohadillado de material compuesto y método y aparato para fabricar tal producto.

La presente invención se refiere en general a métodos y aparatos para producir un material compuesto para envasar, a partir de un papel ranurado expandido y una lámina de separación, y a los objetos producidos.

Son bien conocidas el rendimiento y las desventajas ecológicas de la espuma celular de estireno y/o cacahuetes de espuma de estireno como un material de relleno de espacio vacío. Se han usado los productos de almidón, aunque tienden a ser excesivamente polvorientos y frágiles, al tiempo que los productos fabricados de mazorca de maíz y otros vegetales, son propensos a atraer gusanos. Los productos de papel tienden a ser bajos en volumen y tienen de ese modo un coste elevado por metro cúbico de relleno de espacio vacío.

Se puede usar el papel expandido para envolver objetos y como relleno del espacio vacío para embalajes. Aunque el producto de papel expandido es más costoso que los materiales de relleno de espacio vacío comúnmente usados, sobre una base de volumen, su rendimiento como un material de almohadillado protector es sustancialmente mayor.

En el documento WO-A-9601731, publicado el 25 de enero de 1996, se describen un material para envasar y un método y maquina para realizarlo. El material para envasar tiene dos láminas de material expandido contiguas una a la otra, y aseguradas a una lámina de cubierta no expansible. En la máquina y método, son ranuradas dos bandas de material mediante rodillos ranuradores y expandidas por rodillos de extracción antes de ser alimentadas conjuntamente a un par de rodillos alisadores en los que junto con una banda no expansible se aseguran conjuntamente en sus bordes con una banda no expansible que cubre las dos bandas expandidas.

Más específicamente, el documento WO-A-9601731 describe un aparato adecuado para producir un material compuesto de almohadillado que comprende al menos un rollo de material flexible, al menos un rollo de material de papel de lámina ranurada expansible en su forma no expandida; un primer par de rodillos de guía; un primer par de rodillos de expansión; medios (es decir, el giro de los rodillos de guía) para suministrar material expansible a partir de dicho al menos un rollo de material expansible a dicho primer par de rodillos de guía, dicho material expansible que se extiende a partir de dicho al menos un rollo a dicho primer par de rodillos de guía y a partir de dicho primer par de rodillos de guía a dicho primer par de rodillos de expansión; teniendo al menos uno de dichos rodillos de expansión una velocidad rotacional mayor que la velocidad rotacional periférica de dicho primer par de rodillos de guía; con lo que el giro de dicho al menos un par de rodillos de guía extrae material ranurado a partir de dicho al menos un rodillo de material ranurado y giro de dicho al menos un par de rodillos de expansión a una mayor velocidad rotacional que la velocidad rotacional de dicho al menos un par de rodillos de guía expande dicho material ranurado en líneas de longitud y altura y medios de suministro de material compuesto para envasar a fin de suministrar dicho material expandido en yuxtaposición con al menos una de las superficies primera y segunda del material no
expandido.

Se describe también un método adecuado para fabricar un rollo de material compuesto de almohadillado que comprende las etapas de aplicar presión de expansión al menos a una lámina de material de papel de lámina expansible, ranurada para formar una lámina expandida en longitud, altura y ancho reducido; retirar una lámina de material flexible junto con dos láminas expansibles, y envolver dicho compuesto de dichas láminas de material expandido y lámina no expandida alrededor de sí mismo para formar un rollo.

Es un objeto de la invención reducir el coste en base al volumen de material para envasar papel expandido.

Esto se alcanza disponiendo dos capas de material de papel expandido separadas por una lámina de separación no sustancialmente expandida.

La invención también proporciona un aparato para producir un material compuesto para envasar que comprende al menos un rollo de material de lámina de separación, con una primera y una segunda superficie y al menos un rollo de material de lámina ranurado expansible en su forma no expandida. Se dispone un primer par de rodillos impulsores, teniendo los rodillos medios de agarre para acoplar el material expansible.

Se disponen medios de colocación para colocar el material expansible desde el rollo a un primer par de rodillos de accionamiento, y a partir de los rodillos de accionamiento a los rodillos de expansión. Los rodillos de expansión tienen una velocidad rotacional periférica efectiva mayor que la velocidad rotacional periférica efectiva de los rodillos de accionamiento. El giro de los rodillos de accionamiento extrae el material ranurado a partir del rollo y el giro más rápido de los rodillos de expansión expande el material ranurado en longitud y grosor. Se coloca un material compuesto para envasar que consiste en material expandido yuxtapuesto con una lámina de separación de tal modo que las capas contiguas de material expandido se separan por la lámina de separación si el material se pliega o enrolla sobre sí mismo.

Se puede disponer un segundo rollo de material de lámina ranurado expansible en su forma no expandida junto con un segundo par de rodillos de accionamiento y un segundo par de rodillos de expansión. El material expansible se extiende a partir del segundo rollo de papel al segundo par de rodillos de accionamiento, y a partir del segundo par de rodillos de accionamiento al segundo par de rodillos de expansión. El giro del segundo par de rodillos de accionamiento extrae material del segundo rollo y el giro del segundo par de rodillos de expansión expande las segundas láminas de material expansible. Las láminas de material expandido se separan por la lámina de separación.

Al menos una segunda lámina de separación se puede incluir para producir un compuesto que tiene al menos dos capas de material de lámina expandida separada por una lámina de separación y al menos una lámina de separación de capa externa. Dos capas externas de material de lámina no ranurado pueden estar unidas conjuntamente de forma longitudinal a lo largo de sus bordes para formar una unión de material compuesto para envasar que tiene al menos dos capas de material de lámina expandido separadas por una lámina de separación contenida dentro de dos capas externas.

La envoltura de almohadillado de papel comprende al menos una lámina de papel de material de lámina expandido ranurado y una capa de material de lámina sustancialmente no expandido. La envoltura de almohadillado de papel puede combinar además dos capas de láminas expandidas separadas por una lámina de separación.

El ancho de la lámina de separación puede ser sustancialmente menor que el ancho de la(s) lámina(s) expandi-
da(s). Las regiones de la lámina(s) expandida(s) que se extienden más allá de la lámina de separación se puede entonces poner en contacto con capas contiguas de material de lámina expandido (la cual en una configuración enrollada o plegada puede ser una porción diferente del mismo material) en un acoplamiento de anidamiento, aunque la lámina de separación evita el montaje en serie de las capas de láminas expandidas en la región separada por dicha lámina de separación. La envoltura de almohadillado se puede usar como una almohadilla de almohadillado con capas externas de material de lámina no expandida. Al menos un cierre hermético en cada borde puede formar una estructura integrada que tiene capas externas no ranuradas y al menos dos capas de material de lámina expandido separadas por una lámina no ranurada. La lámina no ranurada es preferiblemente un papel de peso más ligero que el material de lámina expandido.

Las ventajas de la presente descripción se harán más evidentes cuando se lea con la especificación y los dibujos, en los que:

la figura 1 es una vista lateral de un mecanismo de expansión de capas múltiples para producción de un producto de tres capas;

la figura 2 es una vista esquemática de un mecanismo de expansión de capas múltiples para producir un producto de siete capas;

la figura 3 es una vista esquemática de un mecanismo de expansión de capas múltiples para producto de almohadillas y envolturas;

la figura 4 es una vista en perspectiva de la envoltura protectora producida a partir del producto producido por el mecanismo de expansión de la figura 3;

la figura 5 es una vista en perspectiva de la envoltura completa de la figura 4;

la figura 6 es una vista lateral del papel expandido y de la combinación de papel de separación;

la figura 7 es una vista lateral de dos láminas de papel expandido que tienen planos inclinados opuestos en combinación con un papel de separación;

la figura 8 es una vista en perspectiva de una combinación de papel de separación y de papel ranurado;

la figura 9 es una vista en perspectiva de un objeto envuelto en la combinación de la figura 8; y

la figura 10 es una vista de frente de papel de separación y expandido enrollado dentro de un cilindro

Descripción detallada de la invención

El término expandir, según se usa aquí, se refiere a una expansión tridimensional, o una expansión de volumen según se describe en la PCT/US93/02369, documento WO 93/18911 publicado el 30 de septiembre de 1993.

Al tiempo que cualquier configuración ranurada para expandir el papel puede producir un material para envasar efectivo, cuando se usa en combinación con una lámina no expandida, se prefiere el uso de una configuración que produce celdas hexagonales debido a la gran rigidez de las celdas hexagonales. Las celdas hexagonales se autosoportan rígidamente según se comparan con las celdas ovaladas las cuales se cierran fácilmente bajo carga.

El posicionamiento de una lámina no expandida de material entre cada capa de láminas hexagonales expandidas da como resultado un grosor final el cual es igual al grosor total de la suma de los grosores de cada lámina individual expandida y no expandida. Se debería usar para retener la biodegradabilidad del material, papel o plástico biodegradable, aunque puede ser substituido por cualquier material flexible. Económicamente es ventajoso usar papel tisú o papel kraft ligero en peso como una lámina de separación, manteniendo el peso del papel al mínimo requerido para el relleno deseado. El relleno resultante es diferente a partir del relleno sumamente elástico el cual se produce por la interacción de láminas montadas en serie. El relleno endurecido, gran altura, sumamente elástico, es muy adecuado para aplicaciones de relleno de espacios vacíos debido al menos en parte al producto muy grueso que tiene relleno esponjoso el cual se produce cuando las capas de láminas expandidas se interestratifican con una lámina no expandida.

La elasticidad y rigidez de la estructura de la lámina de separación de capas múltiples da como resultado que sea excepcionalmente adecuada para usar con papel de peso más ligero que su contraparte de capa única, incrementando de ese modo el volumen producido por gramo y reduciendo el precio por metro cúbico. Se requiere una cantidad mayor de energía para colapsar la estructura de capas múltiples que la que se requiere para colapsar su homóloga de capa única.

La lámina de separación no se monta en serie con partes planas y/o lados de la lámina expandida, aunque preferiblemente, distribuye impacto desde las láminas expandidas a partir de los lados y/o partes planas a al menos regiones dimensionadas de celdas de la próxima capa o lámina expandida. La lámina de separación hace que cada parte plana y lado opere independientemente, en lugar de grupos montados en serie. El cambio en efecto no es una pérdida de capacidad de absorción de impacto, aunque un cambio en el tipo de absorción de impacto al que se somete el material de almohadillado.

La lámina de separación puede ser una simple lámina de papel libremente alimentada junto con una o más láminas ranuradas expandidas. Al enrollar junto con el movimiento de envolver, la lámina de separación puede adaptarse y mantener la velocidad con la cual se está alimentando la lámina expandida. La lámina de separación puede ser acoplada a una lámina expandida única, o colocada entre las láminas expandidas. Cuando se acercan las láminas expandidas durante la operación de envoltura, la lámina expandida es alargada más allá de la expansión inicial producida por un mecanismo de expansión accionado, que requiere que la lámina de separación se adapte a una velocidad de alimentación mayor que la de los rodillos de expansión. Cuando la lámina de separación está entre las láminas expandidas, se prefiere simultáneamente alimentar el compuesto a través de un par único de rollos de expansión. Puesto que la velocidad de alimentación de la lámina de separación está limitada a la de la expansión adicional requerida para envolver una acción de enclavamiento. Para adaptarse a esto, la lámina de separación puede tener una línea de rotura formada por una línea de perforaciones, tal como orificios exactamente espaciados, pequeños, grandes orificios o ranuras alargadas, transversales a la dirección de la máquina del papel.

Alternativamente, la lámina de separación puede estar provista de una región estrecha de configuraciones ranuradas transversales a la dirección de la máquina del papel. La región de expansión se diseña para proporcionar el mismo grado de expansión de región a región, según se obtiene de la extracción de la lámina expandida tensada durante la operación de envoltura. La expansión adicional usada para accionar por resorte la lámina expandida, es menor que el 25% de la longitud de la región, y generalmente está en el orden de cinco a diez por ciento. La configuración ranurada para producir este criterio puede variar dependiendo de las preferencias de fabricación. Los ranurados pueden ser más largos que los usados para expansión del relleno a lo largo de la longitud de la lámina en lugar de distribuidos uniformemente a lo largo de la lámina. Si las celdas resultantes son el doble más grande que las de la capa de relleno expandido, se debería usar tantas celdas como la mitad, siendo el factor crítico el logro de igual expansión para la capa ranurada y la capa funcionalmente "no ranurada". La región de expansión de la lámina de separación puede ser convenientemente espaciada a intervalos de 30,5 a 61 cm para proporcionar alrededor de 2,5 a 10 cm de expansión. La expansión de aproximadamente 2,5 cm por 30 cm generalmente proporciona suficiente extensión para permitir la extracción requerida de la lámina de expansión a la condición tensada. Obviamente, proporcionar más expansión que la necesaria no es perjudicial, aunque proporcionar insuficiente expansión no es deseable y puede interferir con la característica del enclavamiento. Cuando se usa el compuesto para producir una almohadilla o envoltura, la lámina ranurada expandida no se extrae tensando y es innecesaria una expansión o zona de rotura.

La relación de configuración ranurada en la lámina de separación no puede ser equivalente a la configuración ranurada según se describe para el papel ranurado, puesto que esto daría como resultado el montaje en serie. Si se usa la configuración ranurada, el tamaño ranurado y las relaciones deben ser diferentes de las usadas en el papel expandido. Es preferible que cualquier configuración ranurada que se use no forme los hexágonos elásticos, proporcionando de ese modo el soporte más firme provisto por el papel no ranurado.

El peso del material de lámina expandido puede ser seleccionado en base al rendimiento requerida, generalmente en el intervalo de 18 a 22 kg. El peso de la lámina de separación no necesita ser mayor que 13 ó 18 kg en el papel kraft, puesto que su función es estrictamente como un separador.

La expansión es preferiblemente realizada en un mecanismo de expansión modificado del tipo descrito en la solicitud de patente en tramitación junto con la presente, Serie Número PCT/US94/10209, documento WO-95/07225, publicada el 16 de marzo de 1995, usada para producir bandas únicas o duales de material de lámina expandido. Este mecanismo de expansión básico se rediseña en este documento para permitir la producción de la combinación de capas múltiples. El procedimiento de expansión, así como el hardware, se describe en detalle en la solicitud PCT precedente.

Dos capas de material de lámina expansible separadas por una lámina de separación no ranurada de peso ligero, se puede procesar con un único par de rodillos. Desplazando los enrollados de lazo de tejido y gancho de los dos rodillos, se evita previamente el aplastado del material expandido, incluso cuando las láminas expansibles múltiples se separan por una lámina de separación. El grosor del material que pasa entre los rodillos de expansión es alrededor del 50% mayor que cuando dos pares de láminas ranuradas no separadas son simultáneamente procesadas. Los filamentos del gancho deben ser posicionados suficientemente cerca uno al otro para aplicar suficiente presión a las bandas dobles para agarrar el material conductor no expandido y transformarlo en material expandido.

El mecanismo de expansión está preferiblemente provisto de la capacidad para automáticamente reajustar el grosor de una o más capas de material de lámina expandido. Esto proporciona la capacidad para tener una posición más cerca en el arranque para producir sustancial agarre del papel no expandido y una posición aparte adicional después de un período de arranque momentáneo. Los rodillos están preferiblemente dispuestos con altas y bajas regulaciones para óptimo funcionamiento. El desplazamiento puede ser ajustado según se requiere, para ajustar a espaciamiento de fila ranurado diferente y puede ser ajustado hacia abajo para compensar el montaje en serie o hacia arriba para compensar el uso de una lámina de separación.

Cuando las capas múltiples o bandas de material de lámina expandido que tienen espaciamiento de fila ranurado de 20,3 centímetros, se alimentan a través de un par único de rodillos de expansión, el espaciamiento entre el rodillo de expansión se incrementa aproximadamente 4,8 centímetros por lámina expandida. Los rodillos de expansión son preferiblemente motorizados para el movimiento paralelo, para regular el espaciamiento entre los rodillos. Cuando las láminas expandidas no están separadas, el espaciamiento del par de rodillos de expansión paralelos será menor que cuando las láminas expandidas tienen un mecanismo de separación entre ellas para evitar el montaje en serie. Por tanto, cuando dos láminas de papel expandido y dos láminas externas de papel kraft son alimentadas a través de los rodillos de expansión, el espaciamiento de rodillo es menor que cuando una lámina de separación se usa entre el par de láminas expandidas.

En la figura 1 el mecanismo de expansión 10 de triple capa posiciona los rollos 12 y 14 ranurados por encima y por debajo del rollo 16 separador. Los rollos 12 y 14 ranurados son cada uno expandidos a través de pares duales de rodillos de expansión. Puesto que los rodillos de expansión usados son idénticos, sólo se describirá un conjunto. El papel 20 de separación se alimenta a partir del rollo 16 de separación localizado entre los rollos 12 y 14 ranurados. El rollo 16 de separación está flotando libremente sobre el soporte 28 de rodillo permitiendo que el papel 20 de separación se desenrolle libremente según se somete a tracción. Para evitar que se continúe desenrollando el papel 20 de separación debido al momento, se puede usar cualquier método de restricción, tal como un ajuste por fricción se acopla entre el soporte 28 de rodillo y el núcleo del rodillo 16 de separación.

La figura 2 ilustra un ejemplo de un mecanismo 50 de expansión alternativo con múltiples zonas de colocación que comprenden rollos 52 y 56 de papel ranurado y rollo 54 de separación. Los rollos se colocan para permitir que el rollo 54 de separación se coloque entre los rollos 52 y 56 de papel ranurado. El papel 72 de separación se retira del rollo 54 y se mantiene en posición para colocar por la barra 58 de posicionamiento. Una o más barras de posicionamiento pueden estar dispuestas para colocar el papel en la posición requerida para la entrada uniforme dentro de los rodillos 60 y 62 de guía. El papel 68 y 70 ranurado pasa a través de los rodillos 60 y 62 de guía y los rollos 64 y 66 de expansión, que se expanden según se describe en la solicitud PCT anteriormente mencionada. El papel 72 de separación también pasa a través de los rodillos 60 y 62 de guía y rodillos 64 y 66 de expansión, sometiendo el papel 72 de separación a la misma tracción física que el papel 68 y 70 ranurado. Para evitar que el papel 72 de separación se rompa durante la etapa de expansión, el papel 72 de separación está provisto de ranuras. La segunda área de colocación es el rollo 74 de separación central el cual separa las zonas primera y tercera de colocación. La lámina 76 de separación central evita que el papel 70 expandido se monte en serie con el papel 78 expandido. La tercera área de colocación es la misma que la primera área de colocación, aunque puede diferir el posicionamiento de los rollos. Esta configuración proporciona relleno en una forma rígida más voluminosa, y es preferible para envolver objetos más grandes. Se debería observar que cualquier número de zonas de colocación se puede combinar de la misma manera que se describe en esta
figura.

El mecanismo de expansión 100 de la figura 3 tiene los sistemas de colocación dispuestos para proporcionar la capacidad de producir envolturas. Los rollos 102 y 106 son de papel kraft no ranurados, al menos uno de los cuales tiene un peso suficiente para proporcionar protección de envoltura exterior. El papel 104 y 108 exterior se coloca a través de los rodillos 110 y 112 de guía duales los cuales se utilizan para mantener la alineación del papel 104 y 108. Los rollos 114 y 116 de papel expandido están posicionados para colocar el papel expandido contiguo al papel 104 y 108 exterior. El papel 118 y 120 ranurado se expande a través del uso de rodillos 122 y 124 de guías duales y los rodillos 126 y 128 de expansión. Una lámina 132 de separación central, desviada de un rodillo 130 de separación central se usa para evitar que el papel 118 y 120 sean expandidos a partir del montaje en serie. La lámina 132 de separación central puede estar provista de uno o más rodillos 134 de posicionamiento para mantener el posicionamiento de la lámina 132 de separación central. La combinación 152 de capas múltiples se puede usar para envolver una almohadilla de almohadillado o envoltura.

La combinación producida por el mecanismo de expansión 100 es ideal para usar como una envoltura protectora. La combinación 152 se corta a una longitud predeterminada, aproximadamente dos y ¼ la longitud de la envoltura 150 de tamaño deseada según se ilustra en las figuras 4 y 5. En la figura 4 la combinación 152 de capas múltiples se ha plegado sobre sí misma, dejando el faldón 154 de cierre como una capa única de la combinación 152 de capa múltiple. La envoltura 150 se cierra herméticamente a lo largo de los bordes 158 y 160 periféricos por medios conocidos en la técnica. Alternativamente, la almohadilla de corte de la combinación 152 puede ser plegada para producir una envoltura que no incorpora el faldón 154 de cierre y se cierra herméticamente a través de engrapado. La ventaja de usar el papel kraft de peso exterior para el papel 104 y 108 exterior radica en la capacidad de plegar la combinación 154 para exponer cualquier papel 104 exterior o papel 108 exterior. Alternativamente, el papel 104 ó 108 pueden ser remplazados por un papel de peso ligero, sin embargo la dirección del plegado debe corresponder en consecuencia.

La almohadilla de almohadillado puede consistir en la producción de dos o más pares de rodillos combinados para formar una estructura combinada. La estructura final puede consistir en cuatro capas de material de lámina expandida separada por láminas de separación de peso ligero y cubiertas en la parte superior e inferior, por capas externas de papel kraft no ranurado, proporcionando una rigurosa altura como resultado de la separación de las láminas de papel expandido. Las dos capas internas de material de lámina expandida no pueden ser separadas para proporcionar mayor elasticidad, o separadas por una lámina de separación para proporcionar mayor rigidez. Las demandas estructurales de las láminas de separación son tan mínimas que se pueden usar los pesos de papel normalmente inadecuados para producir un material de almohadillado.

La combinación de capas múltiples descrita anteriormente puede ser plegada en el doblez del faldón estándar según se conoce en la técnica. El doblez del triángulo vuelto sobre sí mismo, diagonalmente, se repite hasta que se produce el grosor deseado de material. La configuración de celda gira cuarenta y cinco grados entre las capas, produciendo de este modo un reducido montaje en serie en la combinación de capas múltiples en las que el papel expandido se pone en contacto con sí mismo. Sin embargo, incluso con giros de noventa grados de la configuración de celda, ocurre el montaje en serie.

La figura 6 ilustra, a partir de una vista lateral, cómo las láminas 250 y 252 de separación evitan que las láminas 254 y 256 expandidas formen montajes en serie. Los picos del papel 256 y 254 expandidos descansan sobre la lámina 250 y 252 de separación ocasionando de ese modo impacto que va a ser transmitido a través de las láminas 250 y 252 de separación según se describe anteriormente.

Se puede también obtener la disminución del montaje en serie invirtiendo la inclinación de las partes planas de las celdas según se muestra en la figura 7. La lámina 270 de separación se usa en esta figura en combinación con las láminas 274 y 272 expandidas, sin embargo la inversión de la inclinación se puede usar sin la lámina 270 de separación, si las inclinaciones son aproximadamente de 60 grados, invirtiendo la dirección de las inclinaciones de cada capa de láminas 272 y 274 expandidas, se reduce el montaje en serie. Diez láminas de papel expandido que tienen un grosor expandido individual de alrededor de 4 mm tendrán un grosor montados en serie, combinado de aproximadamente 63,5 mm. El montaje en serie puede también sustancialmente ser invalidado envolviendo el papel expandido en el doblez del faldón.

La fig. 8 ilustra la relación entre la lámina 302 de separación y la lámina 304 expandida para usar en la envoltura de botellas y similares. La lámina 302 de separación preferiblemente tiene un ancho menor que el de la lámina 304 expandida para permitir que las celdas se interrelacionen cuando se envuelven alrededor de un objeto que se muestra en la figura 9. La envoltura se extiende más allá de ambos extremos del objeto que se está envolviendo y se encuentra totalmente estirada, o rebajada, permaneciendo de ese modo debido a la acción de enclavamiento. En este formato, una capa única de material de lámina expandida puede ser intercalada con una capa única de material de lámina no ranurada, con las regiones extremas externas de la lámina ranurada que proporcionan el efecto de enclavamiento deseado. Puede ser necesario usar cola o cinta adhesiva en algunos casos para imposibilitar desenvolver el material de almohadillado, puesto que la lámina de separación imposibilita el enclavamiento a lo largo del "cuerpo" del objeto. Cuando el objeto es más ancho que el papel, la envoltura comienza con el objeto hacia dentro de un borde del papel y el compuesto se envuelve con una acción espiral que progresa hacia el otro lado, hasta que el compuesto sobresale ambos lados del objeto. El producto final es similar al logrado con lo que el objeto es más estrecho que el compuesto. Permitiendo el enclavamiento de las celdas, se elimina el uso de cinta adhesiva u otros medios para asegurar la envoltura alrededor del objeto. La figura 8 también ilustra cómo el papel se expande entre los rodillos 308 de guía y los rodillos 306 de expansión. En el procedimiento de expansión de la figura 8, sólo el papel 304 ranurado, es expulsado del rollo (no mostrado) a través de los rodillos 308 de guía. El papel 302 de separación es introducido desde otro rollo (no mostrado) y alimentado sólo a través de los rodillos 306 de expansión. Este método elimina que la lámina 302 de separación sea expuesta a la fuerza de tracción la cual expande el papel 304 ranurado y la necesidad de cualquier tipo de configuración ranurada en el papel 302 de separación. Adicionalmente, un mecanismo de expansión puede contener una segunda lámina de papel ranurado (no mostrado) que puede ser alimentado a través de su propio conjunto de rodillos de guía a los rodillos 306 de expansión, produciendo de este modo una combinación de capa múltiple que tiene una lámina 302 de separación intercalada entre dos láminas 304 expandidas. En el caso que se usen dos láminas expandidas, la lámina 302 de separación pueden tener el mismo ancho que la lámina 304 expandida. Se pueden usar otras combinaciones de láminas de separación y láminas expandidas, según se describe anteriormente, con cada lámina expandida que tiene su propio conjunto de rodillos de guía.

Para formar un cilindro a partir de la combinación de capa múltiple, según se ilustra en la figura 10, el papel ranurado se expande en combinación con un papel de separación, según se describe hasta ahora, y enrollado en una espiral cilíndrica. Las celdas elevadas del papel expandido se enclavan con las celdas en capas contiguas de papel ranurado según se dirigen hacia fuera las espirales de papel. El uso de una lámina 1244 de separación evita que las celdas se entrelacen una a la otra, limitando de ese modo el bloqueo a láminas expandidas contiguas y que requieren cinta adhesiva para mantener el cilindro 1200 en una posición cerrada. El cilindro 1200 en espiral de la figura 10 es una ilustración de una vista de frente que muestra el papel 1242 expandido en combinación con la lámina 1244 de separación. Combinando la lámina 1244 de separación con la lámina 1242 expandida, el cilindro 1200 tiene sustancialmente mayor volumen que los cilindros fabricados de sólo una lámina única de papel expandido. Mientras más apretado se envuelve el cilindro, mayor será la cantidad de material de lámina requerido para formar un cilindro. Aunque mientras más apretado esté el cilindro, más firme el efecto de almohadillado que se logra, envolviendo el cilindro demasiado firmemente tendrá el efecto de retirar aire de los cilindros y disminuir sus cualidades de almohadillado. Por lo tanto, son críticas las fuerzas de plegado sobre el material de papel ranurado y la cantidad de material de papel ranurado usada para producir un cilindro. Los cilindros se pueden hacer a medida para satisfacer los requisitos de sistemas específicos.

Mientras se prefieren las celdas hexagonales para las láminas de expansión, las celdas ovales son preferidas para la lámina de separación. Las celdas hexagonales facilitan el montaje en serie, incluso cuando las celdas de capas contiguas son de tamaño sustancialmente desigual, o la configuración inclinada gira 45 ó 90 grados. Las celdas ovales se aplanarán fácilmente, colapsando en lugar montar en serie. Sería evidente, que el nuevo uso de capas no similares, proporcione una amplia gama de características de almohadillado potenciales para la estructura del compuesta. Se puede variar el grado de grosor, o altura así como la rigidez, y la relación entre la flexión y carga. La respuesta a un elevado impacto, según se mide por el equipo de prueba de fuerza G, puede ser a la medida a través de la selección de la combinación de configuraciones ranuradas, ausencia total de ranuras para las láminas de separación y pesos de las láminas de expansión y láminas de separación.

Las variables son como sigue:

1: Peso de papel para lámina de expansión

2: Peso de papel para lámina de separación

3: Configuración ranurada para lámina de expansión

A-: Ausencia de configuración ranurada

B-: Perforado para proporcionar secciones separadas

C-: Ranurado para proporcionar expansión igual a la lámina de expansión

a-: Ranurados periódicos para proporcionar expansión

b-: Ranurados uniformes, aunque de diferente configuración desde la lámina de expansión para imposibilitar el montaje en serie.

4: Relación del número de láminas de expansión con respecto a láminas de separación.

5: Número de láminas de expansión montadas en serie con una lámina de expansión contigua.

El sistema proporciona de este modo la fabricación a medida comparable a la que se obtiene con plásticos de espuma celular. Las características de compresión de la estructura de capas múltiples difieren de las de capas múltiples de envoltura expandida de una única capa.

Las estructuras pueden tener las siguientes formas:

A-: una capa única de material de lámina ranurada con una capa única de una lámina de separación;

B-: la lámina de separación es más estrecha que el ancho rebajado de la lámina ranurada expandida;

C-: la lámina de separación tiene líneas de rotura espaciadas entre sí.

D-: la lámina de separación se alimenta manualmente, sin restricciones.

E-: la lámina de separación tiene ranuras de expansión siendo capaz de permitir la expansión igual que la de la lámina expandida;

F-: la lámina de separación es ranurada, aunque con un ranurado más largo que los ranurados de lámina ranurada expandida y mayor espacio entre las filas de ranurados, para proporcionar menos celdas, aunque celdas de mayor tamaño que las de la lámina expandida;

G-: la lámina de capa única de material flexible, delgado tal como tisú, con material expandido para mantener todas las capas de material expandido a partir del montaje en serie.

H-: pares de láminas expandidas separadas por la lámina de separación;

I-: la lámina de separación entre la lámina expandida y las láminas no ranuradas externas;

J-: la lámina de separación entre la lámina expandida y las no ranuradas externas plegadas y cerradas herméticamente e forma de envoltura

K-: una pluralidad de pares de láminas expandidas separadas por una lámina de separación, en la que cada conjunto de pares se separa por una lámina de separación:

L-: la lámina expandida de capa única y la lámina de separación de capa única enrolladas en forma de cilindro, según un relleno del espacio vacío, ambos extremos encolados y/o la lámina de separación más estrecha que la lámina expandida;

M-: Un par de láminas expandidas separadas por la lámina de separación y enrolladas en forma de cilindro para usar como relleno del espacio vacío; o

N-: la lámina expandida preferiblemente con celdas hexagonales para óptima rigidez.

Claims

1. Un material compuesto de almohadillado que comprende una combinación de al menos una lámina de material (18, 22, 68, 70, 78, 1242) de lámina de papel expandido ranurado y una capa de material (20, 72, 76, 1244) de lámina sustancialmente no expandida, yuxtapuestas de forma que las capas contiguas de material de lámina expandido están separadas por una lámina de separación definida por dicho material de lámina sustancialmente no expandido.

2. Un material de almohadillado según la reivindicación 1, que comprende la combinación de dos capas (68, 70) de material de lámina de papel expandido separadas por dicha lámina (72) de separación.

3. Un material de almohadillado según la reivindicación 1, en el que el ancho de dicha lámina (302) de separación es sustancialmente menor que el ancho de dicho material de lámina de papel expandido cuando dicho material de papel expandido está totalmente expandido, con lo que dicho material de lámina de papel expandido se extiende más allá de dicha lámina de separación.

4. Un material de almohadillado según la reivindicación 3, envuelto alrededor de un objeto de forma que dicho material (304) de lámina de papel expandido se enclava en una región en la que no está separado por dicha lámina (302) de separación para garantizar el enrollado alrededor del objeto.

5. Un material de almohadillado según la reivindicación 1, que comprende además la combinación de dos capas (68, 70) de material de lámina de papel expandido separadas por dicha lámina (72) de separación, siendo el ancho de dicha lámina de separación sustancialmente menor que el ancho de dichas dos capas de material de lámina de papel expandido cuando está totalmente expandido, con lo que las regiones de dicho material de lámina de papel expandido que se extienden más allá de dicha lámina de separación, están en contacto con capas contiguas de material de lámina expandida en un acoplamiento de anidamiento y dicha lámina de separación evita el anidamiento de dichas dos capas de material de lámina de papel expandido en la región separada por dicha lámina de separación.

6. Un material de almohadillado según la reivindicación 5, envuelto alrededor de un objeto de forma que las regiones del material (304) de lámina de papel expandido que se extienden más allá de dicha lámina (302) de separación se enclavan para garantizar la envoltura alrededor del objeto.

7. Un material de almohadillado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicho material de almohadillado es un cojín de almohadillado que tiene capas (104, 108) externas de material de lámina no expandido y al menos un cierre hermético en cada borde de dicha combinación, para formar una estructura integrada que tiene capas externas no ranuradas y, entre las capas externas, al menos dos capas de material (118, 120) de lámina expandida separadas por una lámina no ranuradas que tiene un papel de peso más ligero que dicho material de lámina expandido.

8. El método para fabricar un rollo (1200) de un material compuesto de almohadillado según la reivindicación 1, que comprende las etapas de:

: aplicar presión de expansión al menos a un material (304) de papel de lámina expansible ranurado para formar una lámina de material expandido, el cual se expande en longitud y altura y se reduce en anchura,

: tirar de una lámina de separación de material (302) flexible justo con dicha lámina expansible;

: envolver dicho material compuesto de dicha al menos una lámina de material expandido y dicha lámina de separación alrededor de sí mismo para formar un rollo (1200) con lo que todas las capas contiguas de material (1242) expandidas tienen una lámina (1244) de separación entre ellas.

9. Un método para fabricar un rollo (1200) de un material compuesto de almohadillado según la reivindicación 8, en el que dicha lámina (302) de separación es de menor ancho que la lámina expandida, y la lámina de separación permanece entre las capas contiguas de material expandido y sólo los bordes de capas contiguas de material expandido forman un acoplamiento de anidamiento y enclavamiento.

10. Un aparato para producir un material compuesto de almohadillado según la reivindicación 1, que comprende:

: un medio para sujetar al menos un rollo de material de lámina de separación flexible;

: un medio para sujetar rollos primero (114) y segundo (116) de material ranurado de papel expansible en forma no expandida:

: un primer par de rodillos (122) de guía;

: medios de agarre sobre dicho primer par de rodillos (122) de guía para acoplarse a dicho material expansible procedente de dicho primer rollo (114);

: un primer par de rodillos (126) de expansión;

: estando dicho material expansible adaptado para extenderse a partir de dicho primer rollo de material (114) ranurado de papel expansible a dicho primer par de rodillos de guía, y a partir de dicho primer par de rodillos de guía a dicho primer par de rodillos (126) de expansión;

: teniendo al menos uno de dichos rodillos de expansión en el primer par de rodillos (126) de expansión medios de agarre de material ranurado sobre su superficie, teniendo dichos medios de agarre de material ranurado una velocidad rotacional periférica efectiva mayor que la velocidad rotacional periférica efectiva de dicho primer par de rodillos (122) de guía, con lo que el giro de dicho primer par de rodillos de guía tira del material ranurado procedente de dicho primer rodillo de material ranurado y el giro de dicho primer par de rodillos de expansión a una mayor velocidad rotacional que la velocidad rotacional de dicho primer par de rodillos de guía expande dicho material ranurado en longitud y altura;

: un segundo par de rodillos (124) de guía;

: un medio de agarre sobre dicho segundo par de rodillos (124) de guía para acoplarse a dicho material expansible procedente de dicho segundo rollo (116);

: un segundo par de rodillos (128) de expansión;

: extendiéndose dicho material expansible a partir de dicho segundo rodillo de material (116) ranurado de papel expansible a dicho segundo par de rodillos de guía, y desde dicho segundo par de rodillos de guía hasta dicho segundo par de rodillos (128) de expansión;

: teniendo al menos uno de dichos rodillos de expansión en el segundo par de rodillos (128) de expansión medios de agarre de material ranurado sobre su superficie, teniendo dichos medios de agarre de material ranurado una velocidad rotacional periférica efectiva mayor que la velocidad rotacional periférica efectiva de dicho segundo par de rodillos (124) de guía, con lo que el giro de dicho segundo par de rodillos de guía tira de material ranurado procedente de dicho segundo rollo de material ranurado y el giro de dicho segundo par de rodillos de expansión a una velocidad rotacional mayor que la velocidad rotacional de dicho segundo par de rodillos de guía expande dicho material ranurado en longitud y altura;

: y medios de suministro de material de envasado para suministrar dicho primer material (118) expandido en yuxtaposición con al menos la primera superficie del material (132) de separación y el segundo material (120) expandido en yuxtaposición con la segundo superficie de dicho material de separación no expandido.

11. El aparato de la reivindicación 10, que comprende además medios para suministrar al menos un segundo material (104, 108) de lámina no expandida a la cara de al menos uno del primer (118) y segundo (120) material de lámina expandido alejada de la lámina (132) de separación para formar un material compuesto que tiene al menos dos capas de material (118, 120) de lámina expandido separadas por una lámina (132) de separación y al menos una capa externa de material (104, 108) de lámina no expandido.

12. El aparato de la reivindicación 10, que comprende además medios para suministrar dos capas externas de material (104, 108) de lámina no ranurada y medios de unión para unir conjuntamente dichas capas externas de material de lámina no ranurada longitudinalmente en sus lados, formando de ese modo un material compuesto de envasado unido que tiene al menos dos capas de material (118, 20) de lámina expandida separadas por una lámina (132) de separación.

13. Un método para envolver un objeto que comprende:

(a): proporcionar un material compuesto de almohadillado según la reivindicación 3;

(b): envolver dicho material compuesto de almohadillado alrededor del objeto, de forma que las regiones de material de lámina de papel expandido se enclaven ranurado que se extiende más allá del ancho de la capa de material de lámina de separación sustancialmente no expandido, para garantizar la envoltura alrededor del objeto.

14. Un método según la reivindicación 13, en el que el material compuesto de almohadillado es una capa única de material de lámina de papel expandido y una lámina única de material de lámina de separación.

15. Un método según la reivindicación 14, en el que el material de lámina de separación está contigua al objeto.

16. Un método según la reivindicación 14 o reivindicación 15, en el que la capa externa de dicho material de envoltura es material de lámina de papel expandido.

17. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en el que la envoltura alrededor del objeto se realiza en forma de espiral.

18. Un método según la reivindicación 17, en el que el objeto tiene una dimensión mayor que el ancho del ranurado, y el material de papel expandido y la envoltura en espiral continúan progresivamente hasta que dicho material de almohadillado sobresale del objeto más allá de cada extremo de dicha dimensión.

19. Un material de almohadillado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la lámina (20, 72, 76, 1244) de separación es papel tisú.