用于制造充气包装装置的方法和系统的制作方法

专利名称：用于制造充气包装装置的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造用作包装材料的充气包装装置的方法和 系统，尤其涉及一种使用包括增强膜或不包括增强膜的热塑性膜以 高效率和高可靠性来制造充气包装装置的方法和系统。
背景技术：
在例如产品船运这样的分配渠道中，使用包含有液体或气体例 如空气的流体容器(以下称为充气包装装置)进行的包装方法正越 来越受到欢迎。此充气包装装置具有能解决传统方法中所出现的问 题的优异特性。首先，因为充气包装装置仅由塑料膜的薄片制成， 不需要很大的仓库来存储它，除非该充气包装装置被充气。其次， 不需要为制造而使用模具，因为其结构简单。第三，该充气包装装 置不会产生对精密产品产生负面影响的碎片和尘土。而且，可使用 再循环材料来制造形成充气包装装置的膜。另外，该充气包装装置 可以低成本制造并以低成本运输。
图1示出了一种充气包装装置的结构示例，其在充以压縮空气
时具有最简单的形状。充气包装装置IO包括多个空气容器12和单 向阀14、导向通道11、以及气体输入口 15。空气从空气输入口 15 通过空气通道11和单向阀14供给到空气容器12。该充气包装装置 10包括在结合区域被结合在一起的两个热塑性膜。通常，热塑性 膜的结合区域是外边缘3和位于两个相邻空气容器之间的边界16。
每个空气容器12都具有单向阀14，其允许空气正向流入空气
容器中，并禁止空气反向流动。具有带相应单向阀的多个空气容器 的目的之一是增加可靠性，因为每个空气容器都彼此独立。也就是 说，即使一个空气容器由于某种原因发生了空气泄漏，该充气包装 装置仍可以用作振动吸收器，用于包装产品，因为其他空气容器还 是完好的。
图2是例如图l所示的充气包装装置在单向阀区域中的详细结 构示例的平面图。基本上，该充气包装装置10由两个热塑性膜(第 一、第二充气包装膜)17a-17b和单向阀热塑性膜18构成。这些热 塑性膜通过热封工艺结合在一起，以形成如图l所示的充气包装装 置片。这样，边缘13和边界16处的膜就被气密地结合在一起。于 是，虽然此处未示出，在折叠该充气包装装置片后，将对该充气包 装装置施加后热封处理，以产生充气包装装置的最终形状。
图3为用于连续制造该充气包装装置的制造设备的示例。制造 设备30包括膜进给机构31、膜输送辊32、阀热封装置33、上下 辊控制器34、用于进给细长热塑性膜的传感器39、右/左热封(结 合)装置35、用于该右/左热封操作的传送带37、以及上/下热封(结 合)装置36。
制造设备30设置上下辊控制器34的目的是提高单向阀的定位 性能。该上下辊控制器34垂直于(向上或向下)制造方向H使辊 34b移动，以精确调整单向阀的位置。而且，制造设备30设置传 送带37的目的是提高热封性能。
在图3所示的过程中，首先，膜进给机构31向制造过程的下 一阶段供给单向阀膜18和充气包装膜17a、 Hb。在制造设备中处 于不同位置的膜输送辊32在制造方向H上引导和传送膜。每次每 个膜前进的长度等于一个充气包装装置，在多个阶段执行热封步 骤，例如在制造过程中的三个阶段中。
由阀热封装置33来进行热封过程的第一阶段。这是通过将单 向阀膜18结合到第一、第二充气包装膜17a-17b中任一个上而形 成单向阀14的结构的过程。单向阀14的位置由具有光学传感器 34a的上下辊控制器34来精确调节。
通过使用右左热封装置35和传送带37来进行热封过程的第二 阶段，用于密封充气包装装置10的外边缘13和相邻的空气容器(气 室)之间'的边界16。这是热封过程的主要部分，因为被结合的区 域比其他热封过程中的要大。传送带37用于防止膜的已热封部分 伸展或断裂。传送带37具有两个辊37b，且安装有由高耐热膜例 如聚酯薄膜或特氟龙膜制成的带37a。
在热封过程中，来自热封装置35的热量穿过传送带37a的 Teflon膜被间接供给到热塑性膜17ab-18 (第一和第二充气包装膜 17a、 17b和单向阀膜18)。由于热量的存在，热塑性膜17ab-18在 热封过程之后马上会暂时粘在带37a的Teflon膜上。如果热塑性膜 17ab-18马上与Teflon膜分开的话，因为它还没充分固化，热塑性 膜17ab-18的已热封部分就会变形或者甚至损坏。
这样，在图3的制造设备中，不是马上将Teflon膜与热塑性膜 17ab-18分开，而是Teflon膜37a以与热塑性膜17ab-18的相同进 给速度移动，这是因为有传送带37存在。在这一时间内，具有高 温的热封部分被自然固化(冷却)，同时它们暂时粘着到带37a上 的Teflon膜上。这样，热塑性膜17ab-18可以在传送带37的末端 安全地与Teflon膜分开。
通过上下热封装置36来执行热封过程的第三阶段。这是制造 过程中的最后热封过程，以通过在热封小块43 (图8)处结合膜来 产生充气包装装置10。以长片形状产生的充气包装装置IO可以被 切成充气包装装置10的每一片。
通过上述制造过程和设备产生的充气包装装置10被折叠，以
形成与其内包装的产品相一致的形状。于是，对该充气包装装置
IO进行后热封处理，以产生最终形状的充气包装装置10。在向其 中装入产品之前或之后可通过压縮空气对充气包装装置10进行充气。
图4A-4D是用于解释在图3的传统制造方法中会涉及的问题 的图，其包括有传送带。通常，来自热封装置的热量通过高耐热膜 例如Teflon膜被间接供给到热塑性膜。在图3所示的制造方法中， 具有Teflon膜37a的传送带37提供给热封台，以便通过获得一段 冷却时间来防止热塑性膜被损坏。但是，图3的方法还存在着下面 参考图4A-4D所述的问题。
图4A示出了热封装置35压着热塑性膜17ab-18以将热塑性膜 彼此结合的状态。假定下热封装置35b是具有加热头的加热器， Tefkm膜(传送带)37a设在热塑性膜17ab-18和加热器35b之间。 当热封装置35如图4B所示被松开时，热塑性膜17ab-18被向前移 动。因为热塑性膜17ab-18在图4A所示的热封过程中被融化，热 塑性膜17ab-18会在区域ST粘到Teflon带37a上并一起行进。
在图4C中，热塑性膜17ab-18和Teflon带37a继续一起行进， 直到粘着区域ST到达传辊37b的末端。理想的是热塑性膜17ab-18 在此行进时间内被冷却。在传送辊37b的末端处，热塑性膜17ab-18 被向前拉动，而Teflon膜37a改变其方向并在相反方向上被拉动。 因此，热塑性膜17ab-18和Teflon带37a被迫如图4D所示彼此分 开。
在使热塑性膜17ab-18与Teflon膜彼此分开的上述过程中，有 较大的应力施加给热塑性膜的已热封部分。假定将热塑性膜与 Teflon膜分开所需的力与向前拉动热塑性膜所需的力的比率为2: 8，则总相对力"10"可能会施加给热塑性膜的热封部分，其对于 安全制造充气包装装置而言过大。为了提高生产效率，热塑性膜 17ab-18和Teflon膜37a必须移动得较快，这段时间不足以使热塑 性膜在传送辊37的末端处固化。因此，热塑性膜17ab-18的已热 封部分通常会损坏。
由于上述优点，充气包装装置正越来越受欢迎。越来越需要存 储和携带对于产品船运过程中会遇到的振动和冲击很敏感的精密 产品或物品。于是，就需要以高效率和低成本来制造充气包装装置。 还需要即使在使用为减少成本而不包括增强膜(例如尼龙)的热塑 性膜时也可以安全可靠地制造充气包装装置。

发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种用于以高效率和高可靠 性来制造用于包装产品的充气包装装置的方法和系统。
本发明的另一目的在于提供一种以高效率和高可靠性来制造 由使用或不使用增强(例如尼龙)膜的热塑性膜构成的充气包装装 置的方法和系统。
本发明的还一目的在于提供一种制造充气包装装置的系统，该 系统的尺寸小于传统制造系统，这是通过从系统中去除传送带并将 冷却器组合到每个热封台的加热器附近来实现的。
根据本发明的一个方面，所述充气包装装置制造方法包括以下 步骤将单向阀热塑性膜叠加在第一充气包装热塑性膜上；通过用 第一加热器对热塑性膜进行加热，将单向阀热塑性膜结合到第一充 气包装热塑性膜上以产生多个单向阀；将第二充气包装热塑性膜叠 加在第一充气包装热塑性膜上同时将单向阀热塑性膜夹在其间；通 过用第二加热器对热塑性膜进行加热，将第一充气包装热塑性膜与
第二充气包装热塑性膜结合，从而产生多个空气容器，每个空气容 器都具有一个单向阀。在该制造方法中，在使热塑性膜在进给方向 上向前移动之前且在每个结合步骤之后马上使设在热塑性膜和加 热器之间的耐热膜在与热塑性膜的进给方向相反的方向上移动。
结合两个热塑性膜的步骤包括在预定位置使两个热塑性膜停 止并将加热器通过耐热膜压在两个热塑性膜上的步骤。结合两个热 塑性膜的步骤包括在预定位置使两个热塑性膜停止、向下移动加热 器通过耐热膜靠着两个热塑性膜、以及在预定热封时间之后向上移 动加热器以释放两个热塑性膜的步骤。
结合两个热塑性膜的步骤包括在预定位置使两个热塑性膜停 止并向下移动加热器通过耐热膜压靠两个热塑性膜、以及在预定热 封时间之后向上移动加热器以释放两个热塑性膜的步骤，其中耐热 膜在加热器向上移动之后马上在相反方向上移动。
而热膜在相反方向上移动的程度足以在使热塑性膜在进给方 向上移动之前将耐热膜与热塑性膜分开。耐热膜在在相反方向移动 并与热塑性膜分开之后通过在进给方向移动而返回初始位置。
该制造方法还包括对在冷却步骤紧前面进行的结合步骤中加 热的热塑性膜冷却的步骤。冷却热塑性膜的步骤由设在每个加热器 附近的冷却器来实施，其中加热器和冷却器在同一时间同一方向上 被驱动。所述方法还包括将所结合的热塑性膜折叠成片形以及在预 定点结合所折叠的热塑性膜以形成与要用充气包装装置进行包装 的产品相一致的充气包装装置形状的步骤。
根据本发明的另一方面，提供一种用于制造充气包装装置的系 统。该制造系统包括用于将单向阀热塑性膜叠加在第一充气包装 热塑性膜上的机构；用于通过加热热塑性膜将单向阀热塑性膜结合
在第一充气包装热塑性膜上以产生多个单向阀的第一热封台；用于 将第二充气包装热塑性膜叠加在第一充气包装热塑性膜上同时将 单向阀热塑性膜夹在其间的机构；用于通过加热热塑性膜将第一充 气包装热塑性膜结合到第二充气包装热塑性膜上的第二热封台，从 而产生多个空气容器，每个空气容器都具有一个单向阀；以及耐热 膜驱动机构，其用于在使热塑性膜在进给方向上向前移动之前且在 每个结合步骤之后马上在与热塑性膜的进给方向相反的方向上驱 动设在热塑性膜和加热器之间的耐热膜。
根据本发明，本发明的所述方法和系统可以以高效率和高可靠 性来制造充气包装装置。因为制造方法和系统可以使在热封过程中 施加到热塑性膜上的应力最小，可以以高效率和高可靠性来制造由 使用或不使用增强膜的热塑性膜构成的充气包装装置。通过从系统 中去除传送带以及将冷却器组合到每个热封台的加热器附近而使 制造系统的尺寸得以减小。


图1是传统技术中的充气包装装置的基本结构示例的示意性 透视图。
图2是在单向阀区域中该充气包装装置中所用的热塑性膜详 细结构示例的平面图。
图3是用于制造传统技术的充气包装装置的结构和工艺示例 的示意图。
图4A-4C为传统技术的主热封台中的处理过程的示意图，用于 解释在使用传送带的膜进给方法中存在的问题。
图5A-5C为制造充气包装装置的热塑性膜的结构和材料示例的示意图。图5A为透视图，示出了第一第二充气包装膜和单向阀 膜，图5B为剖视图，示出了每个都包含尼龙膜的图5A所示热塑 性膜的结构，图5C为剖视图，示出了不包含尼龙膜的图5A所示 热塑性膜的结构。
图6A-6B为在本发明中用于进行制造充气包装装置的热封过 程的第一制造系统的结构示例的示意图，其中图6A为其平面图， 图6B为其正视图。
图7A-7C为在本发明中用于进行制造充气包装装置的后热封 过程的第二制造系统的结构示例的示意图，其中图7A为其平面图， 图7B为其正视图，图7C为其左视图。
图8为平面图，示出了在折叠和施加后热封过程以产生图10 的通常矩形充气包装装置之前充气包装装置的片状结构。
图9A和9B示出了已折叠的充气包装装置80的示意图，用于 通过图7A-7C所示的第二制造系统进行后热封过程，其中图9A为 其平面图，图9B为其侧视图。
图10为透视图，示出了与图8和图9A-9B相应的由本发明制 造方法和系统制造的充气包装装置的结构示例。
图ll为本发明制造系统的热封台中的结构示例的正视示意图。
图12A和12B为本发明制造系统的热封台的正视示意图，示 出了涉及高耐热膜的机构的操作。
图13A-13C为时间图，示出了在本发明的制造方法中，加热热 塑性膜、反向进给高耐热膜、以及正向进给高耐热膜的操作中的时 间关系。
图14A-14D示出了在本发明的制造方法和系统中加热热塑性
膜、反向进给高耐热膜、以及正向进给高耐热膜的过程图。
具体实施例方式
下面参考附图详细描述用于制造充气包装装置的本发明的制 造方法和系统。应该注意的是，虽然本发明为示例目的就制造使用 空气来充气的充气包装装置的情况进行了描述，但是也可使用其他 流体例如其他类型的气体和液体。该充气包装装置通常用在容器盒 中，以在产品的分配流程中包装产品。
充气包装装置在包装对于振动和晃动很敏感的产品且如个人
计算机、DVD驱动器等，以及具有高精密元件的产品如硬盘驱动 器时特别有用。这些产品的其他示例包括葡萄酒瓶、玻璃器具、陶 瓷器具、乐器、图画、古玩等。所述充气包装装置在由折叠和施加 后热封处理产生的空间范围内能可靠地包裹产品，从而在例如产品 被意外掉到地上或与其他物品相碰撞时吸收施加到产品上的振动 和冲击。
本发明的充气包装装置包括多个空气容器，每个空气容器具有 多个串联的气室。每个空气容器与其他空气容器气密封地隔开而同 一空气容器中的气室通过空气通道相连。空气容器中每个气室在充 气时具有香肠形状。
更具体地，两个或多个气室通过空气通道相连，以形成串联的 气室的组(空气容器)。每组串联的气室具有一个单向阀，通常位 于输入区域，以将空气供给到所有的串联气室中，同时防止气室中 的压縮空气反向流动。另外，两个或多个具有串联气室的这种组(空 气容器)彼此平行对齐，从而气室以矩阵排列。
这种充气包装装置基本上由两个热塑性膜(第一、第二充气包 装热塑性膜)17a-17b和一个单向阀热塑性膜18构成，如图2和图
5A所示。具有单向阀14的单向阀膜18被放置在第一、第二充气 包装膜17a和17b之间的预定位置处。这些热塑性膜通过图6A-7C 所示的制造系统被热封，以形成具有多个空气容器的充气包装装 置。
另外，如图5B所示，每个热塑性膜通常由三层膜形成，即上 层膜、下层膜、以及夹在上层膜和下层膜之间的增强膜(例如尼龙)。 例如，第一热塑性膜17a由上层热塑性膜71、增强(尼龙)膜72 和下层热塑性膜73彼此粘附而成。第二热塑性膜17b和单向阀膜 18中的每一个都通过相同方式制成。
在这种结构的热塑性膜中，增强膜通常由尼龙制成，用于增加 热塑性膜的物理强度。但是热塑性膜的成本会增加，因为它使用了 增强(尼龙)膜且三层膜要彼此粘附。因此，理想的是，每层热塑 性膜如图5C所示不使用增强膜来构造。图5C的示例由单层热塑 性膜来构造，即，第一充气包装膜81、单向阀膜82、以及第二充 气包装膜82。
图5C中的不使用尼龙膜的热塑性膜大大减少了其成本，虽然 其机构强度也会减少。如参考图3和图4A-4D所示的那样，传统 制造设备会对热塑性膜产生较大应力。即，在加热器和热塑性膜之 间使用传送带的热封台中，当热塑性膜与传送带分开时，较大的拉 力施加到热塑性膜的己热封部分上。
本发明的制造系统被设计成使用单层热塑性膜或包括尼龙膜 的传统热塑性膜来制造充气包装装置。本发明制造系统的一个示例 如图6A-6B和图7A-7C所示。图6A-6B为示出了用于进行热封过 程的第一制造系统的示例的示意图。图7A-7C为示出了在由图 6A-6B的第一制造系统进行的热封过程之后进行折叠过程和后热 封过程的第二制造系统的示例的示意图。本发明的主要特征在于由
第一制造系统来进行热封过程。
图6A是第一制造系统的示意平面图，图5B是第一制造系统 的示意正视图。第一制造系统用于通过热封热塑性膜而将充气包装 装置制造成图8的片状形状。图7A-7C的第二制造系统用于将由第 一制造系统制造的片状充气包装装置进行折叠。第二制造系统还对 充气包装装置的预定位置进行热封，以产生三维形状的充气包装装 置，例如如图10所示(在充气时)。
图6A和6B的第一制造系统基本上由膜供给部分90、第一热 封台95、第二热封台96、第三热封台97、进给速度调节器98、膜 进给器101a-101d、以及膜辊99构造成。膜供给部分90包括膜辊 91-93，用于向热封台95-97供给第一、第二热塑性膜81、 83和单 向阔膜82。虽然没有示出，第一、第二制造系统包括不同的传感 器，以检测和调节热塑性膜的位置。热塑性膜81-83在热封台重复 地停止，并前进到下一热封台。
膜供给部分90包括进给速度调节器94，用于调节膜辊91-93 和热封台95-97的进给速度。膜辊99用于滚巻已热封的热塑性膜， 供第二制造系统处理。进给速度调节器98用于调节膜辊99和热封 台95-97的进给速度。膜进给器101a-101d用于在进给方向上向前 传送热塑性膜81-83。膜进给器101a还用于叠加第一热塑性膜81 和单向阀热塑性膜82。膜进给器101b还用于叠加第一热塑性膜81 和第二热塑性膜83，同时将单向阀热塑性膜82夹在其间。
因为辊91-93以同样的速度连续旋转，用于输出热塑性膜 81-83，但是热塑性膜81-83要在热封台95-96处重复地停止，膜进 给速度调节器94调节其间的膜进给速度。类似地，因为辊99以相 同速度连续旋转，但是热塑性膜81-83要在热封台95-96处重复停 止，膜进给速度调节器98调节其间的膜进给速度。
第一热封台95用于通过使膜加热来结合第一 (充气包装)热 塑性膜81和单向阀热塑性膜82。这是通过将单向阀膜82叠加在 第一充气包装热塑性膜81上，并通过第一热封台95中的加热器加 热热塑性膜而使单向阀热塑性膜82结合到第一充气包装热塑性膜 81上来完成的。结果，产生用于充气包装装置的每个空气容器的 多个单向阀。
第二热封台96用于通过使膜加热在预定结合区域例如图8中 的边缘46和边界47处结合第一 (充气包装)热塑性膜81和第二 (充气包装)热塑性膜83。这是通过将第二充气包装热塑性膜83 叠加在第一充气包装热塑性膜81上同时使单向阀膜82夹在其间， 并通过第二热封台96中的加热器加热热塑性膜而使第一充气包装 热塑性膜和第二充气包装热塑性膜相结合来实现的。因此产生多个 空气容器，其中单向阀提供给每个空气容器。
第三热封台97用于在预定的结合区域如图8所示的热封小块 43a-43e处通过加热膜而使第一充气包装热塑性膜Sl和第二充气包 装热塑性膜83结合。在第二热封台96被设计成也执行热封步骤以 产生热封小块的情况下，第三热封台97就不需要了。如后面将要 详细描述的，设在热塑性膜和加热器之间的耐热膜在进给方向上向 前移动热塑性膜之前并在每个结合步骤之后马上在与热塑性膜进 给方向相反的方向上移动。
在由图6A-6B所示的第一制造系统进行的热封过程之后，图8 所示的片状充气包装装置80连续产生并滚巻在膜辊99上。充气包 装装置片由图7A-7C所示的第二制造系统来处理。第二制造系统用 于折叠该充气包装装置，并对折叠的充气包装装置进行后热封处 理，以产生容器或包覆区域，以罩住要保护的产品。
因为本发明的主特征主要在于由第一制造系统进行的热封过
程，所以第二制造系统在下面只是进行简要描述。由第一制造系统
产生的充气包装装置80滚巻在膜辊99上并进一步由第二制造系统 进行处理。第二制造系统由膜折叠部分103、进给速度调节器104、 热封台105-107、膜进给器109、以及膜切割器108构成。
膜折叠部分103将膜辊99上的充气包装装置80折叠成例如图 9A和9B所示的预定形状。膜折叠部分103通过进给速度调节器 104将折叠后的充气包装装置80传送到热封台105-107。进给速度 调节器104调节膜折叠部分103和热封台105-107之间的进给速度 差。膜切割器108将充气包装装置的连续膜切割成单个的充气包装 装置80。热封台105-107用于在折叠后将充气包装装置的预定部分 例如图9A所示的侧边缘46结合，以产生充气包装装置80的容器 (包裹)形状。膜迸给器109用于向前移动热封过的充气包装装置 80。
图8为由图6A-6B所示的第一制造系统产生的充气包装装置 80的片状结构的示例的平面图。在折叠和施加后热封处理之前， 充气包装装置80是平片状形状。应该注意的是，虽然图8中仅示 出了一个充气包装装置80，但大量的充气包装装置80在第一制造 系统的热封处理结束时整体滚巻膜辊99上。
图8的例子是用于产生大体方形的图IO所示的充气包装装置 的一片充气包装装置。如下面将要详细描述的，图IO所示的该充 气包装装置具有用于装载产品的狭槽，其由图8所示的充气包装装 置80的上端和下端即两个纵向边缘来形成。这种装载狭槽可以通 过在后热封过程中不热封上端和下端而建立在图10中的充气包装 装置80的上(或下)表面上。
如图8所示，充气包装装置80具有许多组空气容器，每个空 气容器具有单向阀44和串联的气室42a-42f。 一个空气输入口 41
与所有单向阀44共同相连，从而空气通过该单向阀44供给到每组 气室42a-42f中。在串联的两个气室42a-42f之间，形成热封小块 43，热塑性膜要在此处结合在一起。这样，在充气时，每个气室 42a-42f产生香肠状形状，如图10所示，这便于弯曲充气包装装置 80。
如上所述，充气包装装置80包括第一、第二热塑性膜和热塑
性单向阀膜。每个热塑性膜包括三层材料聚乙烯、尼龙、聚乙烯， 它们用适当的粘结剂结合在一起。可选地，每个热塑性膜都由单层 塑料膜构成，例如聚乙烯膜，不使用增强膜例如尼龙膜。在单向阀
膜82被结合到第一热塑性膜81上之后，第一和第二热塑性膜81、 83在外边缘46和两组气室之间的每个边界47处热封在一起。如 上所述，第一、第二热塑性膜81、 83还在位置(热封小块)43a-43e 处热封在一起。
这样，热封小块43a-43e在其位置处闭合第一、第二热塑性膜， 但仍允许空气在每个热封小块43的两侧处如箭头所示朝接下来的 气室穿过。因为热封小块43处的部分被闭合，如上所述，每个气 室42充气时的形状类似香肠状。换言之，充气包装装置80可以容 易地在热封小块43处弯曲或折叠，以产生与要保护的产品相适配 的形状。
图9A和9B为折叠用于后热封处理以从图8所示的片状形成 图10所示充气包装装置的示意图。图9A为由第二制造系统折叠时 的充气包装装置80的平面图，图9B为图9A所示充气包装装置80 的侧视图。由第二制造系统对给折叠后的充气包装装置进行后热封 处理，以在充气时产生三维产品结构，其具有用于装载待保护产品 的容器部分，如图IO所示。
图8中的充气包装装置80的平片被如图9A和9B所示折叠，
并受到后热封处理以形成图io的充气包装装置。在此例子中，片 状充气包装装置80对半折叠且边缘46通过图7A-7C的第二制造系 统的热封台在每侧被结合在一起。图8的上端(边缘46)和下端 (边缘46)在后热封过程中不结合在一起。因此，产生开口48(图 9B和10)，其用作装载狭槽，用于引入产品。
图IO是相应于图8和图9A-9B的本发明中的充气包装装置80 的结构透视图。图10的充气包装装置80通过用图7A-7C所示的第 二制造系统在图9A-9B所示的折叠和后热封过程之后供应空气来 形成。充气包装装置80具有内部空间，用于在其内包装产品，还 具有开口 48，其为狭槽，用于通过狭槽装载产品。如上所述，开 口 48通过不热封图8中的上端和下端而形成。在图IO所示的例子 中，开口 48建立在充气包装装置80的上(或下)表面上。
图11是在本发明的制造系统中热封台的结构示例的示意正视 图。因为热封台95-97基本上具有相同的结构，这里仅参考图11 描述热封台95。热封台95用于结合热塑性膜81(第一充气包装膜) 和单向阀膜82。热封台95形成在第一制造系统的框架118上，且 包括加热器U2、冷却器U4、基座U6、 Teflon带驱动机构113、 弹簧121、 122、 125、 126、以及支撑件117。
加热器112具有加热头119，其由与待制造的特定充气包装装 置的图案相一致的形状构成，用于在加热器112被向下压在基座 116上时在预定位置处结合热塑性膜81、 82。冷却器114紧邻加热 器U2形成，以冷却在前一热封步骤中由加热器112加热的热塑性 膜81、 82。尽管没有示出，冷却器114具有空腔，其具有冷却水或 其他冷却流体，以保持低温，以有效地冷却热塑性膜81-83。 Teflon 带驱动机构113用于驱动插在加热器112 (加热头119)和热塑性 膜81-83之间驱动Teflon带(膜)115或其他高耐热膜例如Mylar 膜。如果加热头U9直接接触热塑性膜，膜的已与加热头119接触 的部分将融化和毁坏。因此，插入Teflon带115，以保护热塑性膜 81-83。
当加热器112通过驱动机构例如电机(未示出)上下移动时， 弹簧121和122帮助加热器112的这种上下移动。同样，当冷却器 114通过驱动机构例如电机(未示出)上下移动时，弹簧125和126 帮助冷却器114的这种上下移动。另外，虽然这一例子示出的是加 热器112上下移动的情况，但是也可以设计成使基座H6上下移动。 另外，虽然此例子示出的是加热器112定位在热塑性膜81、 82上 方的情况，但也可以是与此关系相反。因此，加热器112可以定位 在热塑性膜81、 82下面，并向上压热塑性膜，用于热封。
在图11中，当热塑性膜81、 82达到加热器112和冷却器114 下面的预定位置时，加热器112和冷却器114向下移动并将热塑性 膜81、 82压在基座116上。在预定时间后，加热器112和冷却器 114向上移动，热塑性膜81、 82向前移动。通常，热塑性膜81、 82向前移动一段等于一个充气包装装置80长度的长度，并停止， 用于下一充气包装装置80的热封处理。
图12A和12B为加热器U2(和冷却器U4)、 Teflon带驱动机 构113、以及热塑性膜81、 81的移动之间的操作关系的示意图。在 此例子中，加热器112和冷却器114在同一时间同一方向被驱动， 但不同的移动也是可以的。图12A示出了加热器U2和冷却器114 将热塑性膜81、 82压在基座116上的状态，图12B示出了加热器 U2和冷却器114被释放的状态，从而在Teflon带(膜)115被稍 向后移动之后使热塑性膜8K 82向前移动。
Teflon带驱动机构113在图12A和12B中详细示出。该Teflon 带驱动机构113是一对用于在热塑性膜81、 82被加热后马上在向
后方向上驱动Teflon带115并返回原始位置的机构。每个Teflon 带驱动机构U3由带辊132、臂133、气缸杆135、以及气缸131 组成。
气缸131响应于控制信号伸展或收縮气缸杆135，其使臂133 和带辊132枢转。带辊132以预定的拉伸从加热器112和冷却器114 的左右侧支撑着Teflon带115。 Teflon带115插在加热器112 (冷 却器114)和热塑性膜81、 82之间，以防止加热头119在热封过程 中直接接触热塑性膜81、 82的表面。因此，当气缸131被控制信 号驱动时，Teflon带115根据带辊132的旋转方向前后移动。
在加热器112和冷却器114向下移动以压着热塑性膜81、 82 之前，Teflon带驱动机构113返回到图12A中的正常位置。然后加 热器112和冷却器U4压热塑性膜81、 82，从而被加热器112加热 的热塑性膜81、 82在由加热头119限定的位置处结合在一起(图 11)。同时，冷却器114将在前一热封步骤中被加热器112加热的 热塑性膜81、 82的温度降下来。
在预定的热封时间后，加热器112和冷却器114向上移动，以 如图12B所示释放热塑性膜81、 82。此时，因为热塑性膜81、 82 已经加热，它们粘在Teflon带115上。在加热器112和冷却器114 向上移动之后马上或在此向上移动的同时，Teflon带驱动机构113 驱动Teflon带115，以使其向后移动较小程度。这是通过操作气缸 131在箭头所示方向上旋转带辊132来实现的。
因此，Teflon带115从加热的热塑性膜81、 82上分开。在此 Teflon膜115的向后移动过程之后马上将热塑性膜81、 82向前移 动一段等于一个充气包装装置的长度。因为Teflon带驱动机构的操 作，Teflon带115和热塑性膜被相对容易地分开而不会产生热塑性 膜的损坏。然后Teflon带驱动机构113在向前的方向上驱动Teflon
带115，以返回到正常位置，用于如图12A所示的下一热封步骤。
图13A-13C为参考图12A和12B所描述的加热器112 (冷却 器114)、 Teflon带驱动机构113、以及热塑性膜之间的移动的时间 关系图。时间图中的高水平线表示相应的部件在移动而较低的水平 线表示相应的部件处于静止。图13A示出了加热器112的操作时间， 图13B示出了 Teflon带驱动机构113的操作时间，图13C示出了 热塑性膜81、 82的操作时间。
在热塑性膜81、 82在预定位置处停止之后，加热器112在时 间Ta处向下移动，并加热热塑性膜81、 82,如图13A所示。在预 定的热封时段，即热塑性膜8K 82被结合在一起之后，加热器112 在时间Tb处向上移动。如上所述，在热封步骤之后，热塑性膜81、 82还稍粘在Teflon带115上。同时，或者在时间Tb之后马上Teflon 带驱动机构113使Teflon带115在矩距离内如图13B所示向后移动， 而热塑性膜81、 82静止。
因此，Teflon带115与热塑性膜81、 82分开。Teflon带115 的向后移动在一段短的时间内在时间Td处结束(图13B)，因为仅 一矩段距离就足够了。如图13C所示，在时间Tc处，热塑性膜81、 82向前移动一段由一个充气包装装置的尺寸决定的长度，用于下 一热封步骤。热塑性膜的向前移动在图13C所示的时间Te处结束。 上述操作过程将由图6A和6B所示的第一制造系统来重复。
图14A-14D为另一示出了加热器U2(冷却器114)、 Teflon带 驱动机构113、热塑性膜81、 82的操作的示意图。在图14A的步 骤中，热塑性膜81、 82停止于基座116上的预定位置处，Tefkm带 驱动机构U3返回到正常位置。然后加热器112和冷却器114向下 移动以压在热塑性膜81、 82上。因此，热塑性膜的与加热头119 接触的部分(图11)被结合，从而将单向阀膜82与第一充气包装
膜81相连。同时，冷却器114将在前一热封步骤中由加热器112 加热的热塑性膜8K 82冷却下来。
在图14B中，在预定的热封时间后，加热器112和冷却器114 向上移动，以释放热塑性膜81、 82。同时，或在加热器112和冷却 器114的向上移动之后马上Teflon带驱动机构113驱动Teflon带 (膜115)，以使其在由气缸131操作而旋转带辊132的作用下在箭 头所示的向后方向上移动。因此，Teflon带115与加热的热塑性膜 81、 82分开。因为热塑性膜8K 82在此时处于静止，将Teflon带 115与热塑性膜81、 82分开所需的力相对较小。这是因为热塑性膜 81、 82较弱地粘在Teflon带115上，且力仅需用于使热塑性膜与 Teflon带115分开。
在图14B所示的Teflon带(膜)115的此向后移动之后马上 热塑性膜81、 82被向前移动一段等于一个充气包装装置的长度， 如图14C所示。在图14B所示的短距离的向后移动之后，Teflon 带U5又向前移动以返回到正常位置。在图14C中向前移动热塑性 膜81、82所需的力远比在图14B中使Teflon带115与热塑性膜81、 82分开所需的力要大，例如比率为8: 2。换言之，施加到热塑性 膜81、 82上用于使Teflon带115分开的应力很小，即相对的力为 "2"。这是本发明与参考图4A-4D所述的传统技术中的较大应力 相比的一个重要特征。
在图14D中，热塑性膜81、 82停止，用于下一热封步骤。通 常，在图14A的步骤中由加热器112加热的热塑性膜81、 82现在 定位在冷却器114下面以被冷却下来。加热器112加热用于下一充 气包装装置的热塑性膜。图14A-14C的过程将重复，以连续制造充 气包装装置。Teflon 115的同一表面在制造过程中被重复使用，但 是，当Teflon带115由于重复使用而破了或污染了时，辊132旋
转以使用Teflon带115的新表面。
如上所述，根据本发明，该制造方法和系统可以以高效率和高 可靠性来制造充气包装装置。因为该制造方法和系统可以使热封过 程中加到热塑性膜上的应力最小化，可以高效率和高可靠性来制造 由具有或不具有增强膜的热塑性膜制成的充气包装装置。通过从系 统中去除传送带并在每一热封台处组合与加热器相邻的冷却器而 使该制造系统的尺寸减小。
虽然本发明是参考优选实施例而进行的描述，但本领域技术人 员应该意识到可以在不偏离本发明的精神和范围下作各种修改和 变化。这些修改和变化都被认为落入所附权利要求及其等同物所限 定的范围内。
权利要求
1.一种制造充气包装装置的方法，包括以下步骤将单向阀热塑性膜叠加在第一充气包装热塑性膜上；通过用第一加热器对所述热塑性膜进行加热，使单向阀热塑性膜与第一充气包装热塑性膜结合，以产生多个单向阀；将第二充气包装热塑性膜叠加在第一充气包装热塑性膜上同时使单向阀热塑性膜夹在其间；以及通过用第二加热器对所述热塑性膜进行加热，将第一充气包装热塑性膜与第二充气包装热塑性膜结合，以产生多个空气容器，每个空气容器都具有一个单向阀；其中，在使热塑性膜在进给方向上向前移动之前且在每个结合步骤之后马上使设在热塑性膜和加热器之间的耐热膜在与热塑性膜的进给方向相反的方向上移动。
2. 根据权利要求1所述的制造充气包装装置的方法，其特征 在于，使两个热塑性膜结合的所述步骤包括在预定位置处使所述 两个热塑性膜停止并使加热器通过耐热膜压在两个热塑性膜上的 步骤。
3. 根据权利要求1所述的制造充气包装装置的方法，其特征 在于，使两个热塑性膜结合的所述步骤包括在预定位置处使所述 两个热塑性膜停止、使加热器向下移动通过耐热膜抵靠两个热塑 性膜、以及在预定热封时间后向上移动加热器以释放所述两个热 塑性膜的步骤。
4. 根据权利要求1所述的制造充气包装装置的方法，其特征 在于，使两个热塑性膜结合的所述步骤包括在预定位置处使所述 两个热塑性膜停止、使加热器向下移动通过耐热膜抵靠两个热塑 性膜、以及在预定热封时间后向上移动加热器以释放所述两个热 塑性膜的步骤，其中，所述耐热膜在加热器被向上移动后马上在 相反方向上移动。
5. 根据权利要求1所述的制造充气包装装置的方法，其特征 在于，在使所述热塑性膜在进给方向上移动之前所述耐热膜在相 反方向上移动的程度足以使所述耐热膜与热塑性膜分开。
6. 根据权利要求1所述的制造充气包装装置的方法，其特征 在于，所述耐热膜在在相反方向上移动并与热塑性膜分开之后通 过在进给方向上移动而返回到原始位置。
7. 根据权利要求1所述的制造充气包装装置的方法，其特征 在于，还包括对在冷却步骤紧之前进行的结合步骤中所加热的热 塑性膜进行冷却的步骤。
8. 根据权利要求7所述的制造充气包装装置的方法，其特征 在于，冷却热塑性膜的所述步骤由与每个加热器相邻而设的冷却 器来进行，其中加热器和冷却器在相对于彼此的同一时间在同一 方向被驱动。
9. 根据权利要求I所述的制造充气包装装置的方法，其特征 在于，还包括对所结合的片状热塑性膜进行折叠并将折叠的热塑 性膜在预定点进行结合以形成与要由充气包装装置包装的产品相 一致的充气包装装置形状。
10. —种制造充气包装装置的系统，包括用于将单向阀热塑性膜叠加在第一充气包装热塑性膜上的机构；第一热封台，其用于通过对所述热塑性膜进行加热，使单向阀热塑性膜与第一充气包装热塑性膜结合，以产生多个单向阀；用于将第二充气包装热塑性膜叠加在第一充气包装热塑性膜 上同时使单向阀热塑性膜夹在其间的机构；以及第二热封台，其用于通过对所述热塑性膜进行加热，将第一 充气包装热塑性膜与第二充气包装热塑性膜结合，以产生多个空 气容器，每个空气容器都具有一个单向阀；耐热膜驱动机构，其用于在使热塑性膜在进给方向上向前移 动之前且在每个结合步骤之后马上在与热塑性膜的进给方向相反 的方向上驱动设在热塑性膜和加热器之间的耐热膜。
11. 根据权利要求IO所述的用于制造充气包装装置的系统， 其特征在于，所述热封台在两个热塑性膜停止在预定位置时通过 使加热器通过耐热膜压靠两个热塑性膜而执行所述结合步骤。
12. 根据权利要求IO所述的用于制造充气包装装置的系统， 其特征在于，所述热封台在两个热塑性膜停止在预定位置时通过 使加热器向下移动通过耐热膜压靠两个热塑性膜、以及在预定热 封时间后向上移动加热器以释放所述两个热塑性膜而执行所述结 合步骤。
13. 根据权利要求IO所述的用于制造充气包装装置的系统， 其特征在于，所述热封台在两个热塑性膜停止在预定位置时通过使加热器向下移动通过耐热膜压靠两个热塑性膜、以及在预定热 封时间后向上移动加热器以释放所述两个热塑性膜而执行所述结 合步骤，其中所述耐热膜在加热器被向上移动之后马上在相反的 方向上移动。
14. 根据权利要求IO所述的用于制造充气包装装置的系统， 其特征在于，在使所述热塑性膜在进给方向上移动之前所述耐热 膜驱动机构使所述耐热膜在相反方向上移动的程度足以使所述耐 热膜与热塑性膜分开。
15. 根据权利要求14所述的用于制造充气包装装置的系统， 其特征在于，所述耐热膜驱动机构驱动所述耐热膜，以在在相反 方向上移动并与热塑性膜分开之后通过在进给方向上移动而返回 到原始位置。
16. 根据权利要求14所述的用于制造充气包装装置的系统， 其特征在于，还包括对在冷却步骤紧之前进行的结合步骤中所加 热的热塑性膜进行冷却的冷却器。
17. 根据权利要求16所述的用于制造充气包装装置的系统， 其特征在于，用于冷邻热塑性膜的所述冷却器与每个加热器相邻 而设，其中加热器和冷却器在相对于彼此的同一时间在同一方向 被驱动。
18. 根据权利要求IO所述的用于制造充气包装装置的系统， 其特征在于，所述耐热膜驱动机构驱动所述耐热膜，以在在相反 方向上移动并与热塑性膜分开之后通过在进给方向上移动而返回 到原始位置。
19. 根据权利要求IO所述的用于制造充气包装装置的系统，其特征在于，所述耐热膜驱动机构包括一对辊，耐热膜在该对辊之间延伸；以及气缸，用于旋转辊，以在所述相反方向上移动所述耐热膜， 或返回到原始位置。
20. 根据权利要求IO所述的用于制造充气包装装置的系统， 其特征在于，还包括对所结合的片状热塑性膜进行折叠并将折叠 的热塑性膜在预定点进行结合以形成与要由充气包装装置包装的 产品相一致的充气包装装置形状的机构。
全文摘要
一种高效率和高可靠性地制造充气包装装置的方法和系统，所述制造方法包括以下步骤将单向阀热塑性膜叠加在第一充气包装热塑性膜上；通过使所述热塑性膜加热，使这两个热塑性膜结合，以产生多个单向阀；将第二充气包装热塑性膜叠加在第一充气包装热塑性膜上；以及通过用第二加热器使所述热塑性膜加热，将所述热塑性膜结合，从而产生多个空气容器，每个空气容器具有一个单向阀；在使热塑性膜在进给方向上向前移动之前且在每个结合步骤之后马上使设在热塑性膜和加热器之间的耐热膜在与热塑性膜的进给方向相反的方向上移动。
文档编号B32B37/06GK101111377SQ200580037580
公开日2008年1月23日 申请日期2005年10月28日 优先权日2004年11月2日
发明者下胁建, 良房克敏, 高松博 申请人:艾尔派克公司