专利名称：将空气输送到泡沫中的设备以及测量颗粒熔接质量的方法
技术领域：
本发明总体上涉及模制泡沫的领域。
背景技术：
模制泡沫是用于装运易碎物品的包装材料的最常见的形式之一。模制泡沫的一些例子是可发聚苯乙烯(EPS)、可发聚丙烯(EPP)以及可发聚乙烯(EPE)。
模制泡沫最初是作为颗粒形式的树脂供应到模塑设备的。颗粒与发泡剂一起被装载到模具中。发泡剂比如是戊烷或者二氧化碳，可以在处理时使颗粒膨胀。使用蒸汽压来使颗粒膨胀为由模具所确定的形状，然后在膨胀之后压迫颗粒熔接在一起。熔接的颗粒然后冷却，形成模制的闭腔泡沫部件。
泡沫的减震特性系基于泡沫的形状、颗粒尺寸、颗粒处理条件以及颗粒熔接的质量。这些特性的变化可能导致泡沫难以满足可接受的质量标准，因为，在可接受的质量标准之外的泡沫可能不能例如当用泡沫环绕产品时充分地保护产品不受损伤。
颗粒熔接的质量强烈地影响泡沫的强度特性。熔接的程度或者说在模制工艺期间颗粒在多大的程度上被结合在一起决定了颗粒熔接的质量。
当前，最通用的确定颗粒熔接质量的方法是目视检查。为了检查模制泡沫件的核心或者中间，检查员必须将模制泡沫件破坏或者切开，以目视检查颗粒熔接质量。结果，就使得泡沫不可使用了。当前，还没有已知的解决方案来可靠地、重复地测试泡沫中熔接颗粒的质量而不破坏泡沫。
因此，如果有一种用于测试模制泡沫中的颗粒熔接质量的可靠的、可重复的和非破坏性的方法，则是很有好处的。
发明内容
本发明的各个方面提供了一种将空气送入泡沫中的设备，使得可以监视泡沫内的空气流，从而确定泡沫的一种或者多种特性。该设备包括管嘴和具有基本平坦的表面的部件。该管嘴包括尺度被确定为容易插入泡沫中的管。该管具有壁和形成在该壁中的孔。孔的尺度被确定为允许空气流过孔进入泡沫，所述孔部分地围绕管的圆周延伸。该部件安装到该管嘴上，还连接到空气流量计。
在所附权利要求中给出了据认为是本发明的特征的新颖特征。但是，本发明本身以及其优选使用方式，以及其它的目的和优点，可以参照下面结合附图对说明性实施例的具体描述得到最好的理解。附图中图1图示了根据本发明的一个说明性实施例，用于测量泡沫中的空气流的设备；图2图示了根据本发明的一个说明性实施例，用于将空气送入泡沫中的设备；图3描绘了可以实现本发明的一个说明性实施例的测试情形。
具体实施例方式
图1图示了根据本发明的一个说明性的实施例，用于测量泡沫中的气流的设备。设备100包括气流计110、管嘴130以及具有基本平坦的表面的部件120。管嘴130和部件120在操作上连接到气流计110，部件120在操作上连接到管嘴130。术语“在操作上连接到”的意思是在操作上相互连接的部件被连接起来，并且操作或者工作条件相互有关。如果部件相互直接或者间接连接，则说它们是连接的。如果每一个部件直接接触另一个部件，就说它们是直接连接的。如果第一和第二部件不直接连接，但是有其它的部件与第一和第二部件连接，则第一和第二部件是间接连接的。在这里的情况下，管嘴130直接在操作上连接到部件120。部件120直接在操作上连接到气流计110。因此，管嘴130间接在操作上连接到气流计110。
为了检测泡沫150的颗粒熔接质量，将管嘴的顶端插入泡沫150。管嘴130向泡沫中一直插入到部件120的侧面抵住泡沫150的外表面为止。部件120被配置为与泡沫150的外表面形成基本上气密的密封。这样，部件120接近管嘴130插入点。
空气源140将空气提供给设备100，并流过气流计110、部件120、管嘴130而进入泡沫150。气流计110确定流过设备100进入泡沫150的空气的流速(流量)。流进泡沫150的空气流速可以用来对泡沫150的颗粒熔接质量提供一个量度，从而能够用来指示泡沫150的强度特性。
图2是根据本发明的一个说明性的实施例，用于将空气送入泡沫的设备。设备200包括管嘴210和具有基本平坦的表面的部件220。管嘴210包括管230和孔240、242、244、246和248。管230包括刚性材料，比如不锈钢、铝、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(ABS)，或者其它任何金属合金或者树脂基材料。管230的尺寸确定为能够容易地插入泡沫中。换句话说，管230足够细和长，以插入泡沫中而不会对泡沫造成不可接受的损伤。管230的尺度会随实现方式而变。例如，管的长度会随检测的泡沫的厚度而变，因为长度应当大约为泡沫厚度的一半。在本实施例中，管230的直径在0.25mm到5mm之间，长度在1cm到20cm之间。
同时，管230是用能够在插入时保持固定形状的材料制成的。管230可以具有尖状顶端。另外，管230的横截面可以是任意数量的形状，包括但不限于直圆柱体、直椭圆柱体或者三棱柱体。另外，在远离或者靠近管所连接的气流计的方向，管230可以具有相同的直径或者逐渐增大或者减小的直径。在图示的实施例中，管230是直圆柱体，在管230的整个长度上都具有相同的直径。
管230可以具有一个或者多个孔。在本说明性的实施例中，管230具有壁，在壁的一侧有孔240、244和248，在壁的另一侧有孔242和246。在图示的说明性的实施例中，孔240、242、244、246和248不是相互对齐的。另外，在这些说明性的实施例中，每一个孔240、242、244、246和248只是在管230的圆周上部分延伸。另外，孔240、242、244、246和248沿着管230的长度分布，以确保空气在整个泡沫中充分分布。孔240、242、244、246和248可以具有下述形状圆形，矩形，平行四边形或者其它任何形状。在说明性的实施例中，孔240、242、244、246和248是平行四边形的，沿着管230的长度均匀分布。
部件220在操作上连接到管嘴210和气流计，比如图1所示的气流计110。部件220具有基本平坦的表面或者具有二维特征的表面。部件220可以是任意数量的形状，包括但不限于直圆柱体、直椭圆柱体或者三棱柱体。
部件220被配置为与泡沫件的靠近管嘴200的插入点的外表面形成基本上气密的密封。气密密封防止空气流出泡沫外，从而提高了泡沫内的气流读数的精确性。在说明性的实施例中，部件220的直径大约为1英寸，部件220用柔顺性(可塑性)材料制成。柔顺性材料是指在该材料的正常用途下易挠的、或者能够被塑形的或者被轻微压缩的材料。柔顺性材料当不受压或者不被弯曲时可以回到其初始形状。在这里的情况下，柔顺性材料可以是软橡胶、软塑料或者其它一些能够与大致具有被检测的泡沫的硬度的材料形成气密密封的材料。但是，部件220也可以是用刚性材料制造的，或者是刚性材料和柔顺性材料的组合。刚性材料可以是金属合金、塑性树脂或者它们的组合。
图3描绘了可以实现本发明的说明性实施例的测试情形。在使用时，管嘴310，包括管330和孔340、342、344、346和348，被插入泡沫350。部件320抵住泡沫350的外表面，被配置为与泡沫350的外表面形成基本上气密的密封。基本上气密的密封防止空气流出泡沫外，从而提高了泡沫350内气流读数的精确性。
孔340、342、344、346和348允许空气在泡沫350中充分分布。在泡沫350内的某个颗粒阻碍孔340、342、344、346和348之一的空气通道时，孔340、342、344、346和348允许有更好的气流360读数。换句话说，如果某个孔被堵塞，则气流计会读出较低的空气流速。例如，如果管嘴330只有一个孔，而且该孔被颗粒堵塞，则气流计会记录下比泡沫350中实际存在的空气流速低的空气流速360。多孔减少了管嘴的所有气流都被一个个颗粒堵塞的机会。
在使用中，测量泡沫350的颗粒熔接质量的方法包括将管嘴310插入泡沫350中的插入点的步骤。在该点，部件320与泡沫350的外表面形成基本上气密的密封。空气来自空气源并被分配到所有的孔340、342、344、346和348。气流360围绕熔接颗粒运动，从而获得气流测量值。颗粒熔接质量确定了在模制过程中颗粒熔接或者结合得有多好，颗粒熔接质量是基于气流读数计算的。
本发明的各个方面提供了一种用于通过将空气送入泡沫而确定泡沫的一种或者多种特性的设备。监测泡沫内的气流。使用泡沫内的气流确定泡沫的密度和强度特性。
该设备包括管嘴和具有基本平坦的表面的部件。管嘴和该部件在操作上连接在一起。该部件也直接连接到气流计。管嘴包括尺度确定为能够容易地插入泡沫的管。该管具有壁和形成在壁中的一个或者多个孔。所述孔的尺度被确定为允许空气流过孔而进入泡沫。在一种说明性的实施例中，所述孔在管的圆周上部分延伸。所述部件用柔顺性材料制成，以便该部件与泡沫的外表面形成基本上气密的密封。以这里所陈述的方式，本发明的各个方面提供了一种将空气送入泡沫中的设备，用于测量泡沫中的气流的设备，以及测量泡沫的颗粒熔接质量的方法。
本发明的各个方面允许实现一种用于确定泡沫的熔接质量的可靠的、可重复的和非破坏性的方法。该方法不要求检查员破坏泡沫或者切开泡沫来目视检查颗粒熔接质量。目视检查具有主观性，不产生定量的、客观的测量结果。因此，与定量测量相比，目视检查得到的质量结果可能有更大的变化。本发明的各个方面给出了一种客观的测量，可以进行重复的监测以验证颗粒熔接质量结果。另外，由于在监测过程中泡沫不被破坏，在同一检测样本内，同一泡沫可在不同位置重复检测，从而进一步提高检测结果的可靠性。另外，本发明的各个方面允许泡沫如希望的那样用于保护易碎物品，而不会象在目视检查中那样变得不可用。
上面出于例示和描述的目的给出了本发明的说明，但这些说明不是穷尽性的，也不是要把本发明局限于所公开的形式。对于本领域普通技术人员来说，许多修改和变化都是显然的。实施例的选择和描述是为了最好地解释本发明的原理和其实际应用，以使得本领域的其它普通技术人员对于具有适合于所想到的特定用途的各种改动的各种实施例，能够理解本发明。
权利要求
1.一种向泡沫中输送空气的设备，包括管嘴，包括尺度被设计为能够插入泡沫中的管，所述管具有壁；和形成在该管的壁中的孔，其中，所述孔的尺度被设计为允许空气流过孔而进入泡沫，其中，所述孔在管的圆周上部分地延伸；以及具有基本平坦的表面、在操作上连接到所述管嘴的部件，该部件连接到气流计。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述管嘴还包括沿着管嘴的长度方向均匀分布的多个孔。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述管嘴还包括具有平行四边形形状的孔。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述管嘴具有尖状顶端。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述管嘴包括刚性材料。
6.如权利要求1所述的设备，其中，所述部件包括柔顺性材料和刚性材料之一。
7.如权利要求1所述的设备，其中，所述部件被配置为与泡沫的靠近管嘴的插入点的外表面形成基本上气密的密封。
8.如权利要求1所述的设备，还包括在操作上连接到所述管嘴的空气源。
9.一种用于测量泡沫中的气流的设备，包括气流计；管嘴，在操作上连接到气流计，其中该管嘴包括尺度被设计为能够插入泡沫中的管，所述管具有壁；和形成在该管的壁中的孔，其中，所述孔的尺度被设计为允许空气流过孔而进入泡沫，其中，所述孔在管的圆周上部分地延伸；以及具有基本平坦的表面、在操作上连接到管嘴和气流计的部件。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述管嘴还包括沿着管嘴的长度方向均匀分布的多个孔。
11.如权利要求9所述的设备，其中，所述管嘴还包括具有平行四边形形状的孔。
12.如权利要求9所述的设备，其中，所述管嘴具有尖状顶端。
13.如权利要求9所述的设备，其中，所述管嘴包括刚性材料。
14.如权利要求9所述的设备，其中，所述部件被配置为与泡沫的靠近管嘴的插入点的外表面形成基本上气密的密封。
15.如权利要求9所述的设备，其中，所述部件包括柔顺性材料和刚性材料之一。
16.如权利要求9所述的设备，还包括在操作上连接到管嘴的空气源。
17.一种测量泡沫的颗粒熔接质量的方法，包括下述步骤将管嘴插入泡沫中的插入点，其中该管嘴包括尺度被设计为能够插入泡沫中的管，所述管具有壁；和形成在该管的壁中的孔，其中，所述孔的尺度被设计为允许空气流过孔而进入泡沫，其中，所述孔在管的圆周上部分地延伸；与泡沫的靠近管嘴的插入点的外表面形成基本上气密的密封；从空气源接收空气；通过所述孔分配空气，从而使空气流过熔接颗粒的周围；测量熔接颗粒周围的气流，以获得气流测量值；以及基于气流测量值确定熔接颗粒的颗粒熔接质量。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述管嘴还包括沿着管嘴的长度方向均匀分布的多个孔。
19.如权利要求17所述的方法，其中，所述管嘴还包括具有平行四边形形状的孔。
20.如权利要求17所述的设备，其中，所述管嘴具有尖状顶端。
全文摘要
本申请涉及将空气输送到泡沫中的设备以及测量颗粒熔接质量的方法。本发明的各个方面提供了用于将空气输送到泡沫中的设备，使得能够监测泡沫中的气流，从而确定泡沫的一种或者多种特性。该设备包括管嘴和具有基本平坦的表面的部件。该管嘴包括尺度被设计为容易插入泡沫中的管。该管具有壁，壁上形成有孔。孔的尺度被确定为允许空气流过孔而进入泡沫。孔在管的圆周上部分地延伸。所述部件安装到所述管嘴上，还连接到气流计。
文档编号G01N3/10GK1967199SQ20061013890
公开日2007年5月23日 申请日期2006年9月21日 优先权日2005年11月18日
发明者伊凡·N.·里沃曼, 马克·E.·玛里施, 克里斯托弗·J.·萨托拉, 埃里克·A.·斯特格纳, 罗伯特·W.·斯特格纳 申请人:国际商业机器公司