使预制狭缝的片材库存材料膨胀的垫料转换系统和方法

摘要

一种用于使未膨胀的狭缝片材库存材料(23)膨胀以形成膨胀的垫料产品(26)的垫料转换系统(20)。该垫料转换系统包括收敛斜槽(28)，该收敛斜槽使片材库存材料的横向延伸的边缘朝向彼此向内聚集，导致片材库存材料的随机起皱以形成改性层。该转换系统还包括进给轮(120)和夹紧辊(122)，该进给轮使改性层前进通过收敛斜槽，该夹紧辊与进给轮配合以使在进给轮和夹紧辊之间行进的改性层膨胀，以形成垫料产品。与未膨胀的狭缝片材库存材料相比，膨胀的垫料产品既在纵向进给方向上膨胀，又在厚度上膨胀，并且因此，与未膨胀的狭缝片材库存材料相比，膨胀的垫料产品是具有每单位长度增大的体积和减小的密度的三维产品。

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种用于将片材库存材料转换成垫料产品的垫料转换系统和方法，并且更具体地，涉及一种用于使预制狭缝的片材库存材料膨胀的垫料转换系统和方法。

背景技术

在将一个或多个物品从一个位置运输到另一个位置的过程中，包装者通常将一些类型的垫料材料与待运输的一个或多个物品放置在诸如硬纸板箱的运输容器中。垫料材料部分地或完全地填充容器中物品周围的空的空间或空隙容积。通过填充空隙容积，垫料防止或最小化可能在运输过程中导致损坏的物品的移动。垫料还可以执行阻挡、支撑或缓冲功能。一些通常使用的垫料材料是塑料泡沫颗粒、塑料气泡包装、气囊和转换的纸垫料材料。

已经使用各种类型的转换机将相对平面的、平坦的、基本上二维的片材库存材料转换成更厚的、相对较不致密的三维垫料产品，诸如转换的纸垫料产品。一些机器生产空隙填充垫料产品，主要用于填充包装容器中的空隙，以防止运输期间内容物移位。这些机器的设计的一个目的是非常快速地生产空隙填充垫料产品。

其它转换机生产具有缓冲特性的垫料产品，这些缓冲特性可能无法以其他方式从空隙填充垫料产品获得。这些缓冲特性能够使得垫料产品为容器中的一个或多个物品提供缓冲或固定容器中的一个或多个物品，并且保护该一个或多个物品免于损坏。这样的缓冲是有效的，因为机器使片材库存材料变形或以其它方式使片材库存材料成形，以赋予所得到的垫料产品充足的扩张，并赋予垫料产品足够的刚度和其它特性，以确保其保持其形状。

发明内容

虽然许多垫料转换机生产足够的垫料产品，但是现有的垫料转换机和垫料产品可能不是对于所有应用都是理想的。本发明提供一种垫料转换机，其紧凑、易于装载，并且使用比先前的转换机更少的片材库存材料来生产改进的空隙填充垫料产品。与通过现有的垫料转换机生产的垫料产品相比，所得的垫料产品具有较高的用于生产垫料产品的片材库存材料的每单位长度的体积比。

更具体地，本发明提供一种垫料转换机，其包括收敛斜槽，该收敛斜槽使片材库存材料的横向边缘朝向彼此向内聚集，使片材库存材料随机起皱。该转换机还包括进给轮和夹紧辊，该进给轮使片材库存材料前进通过收敛斜槽，该夹紧辊与进给轮配合以使在夹紧辊与进给轮之间行进的片材库存材料膨胀。与最初的未膨胀的片材库存材料相比，所得的膨胀的垫料产品是具有每单位长度增加的体积的三维垫料产品。

片材库存材料是狭缝片材材料(优选是预制狭缝的片材库存材料)，该狭缝片材库存材料具有多个狭缝的排，其中，这些排彼此间隔开。每排包括跨过该排间断地分散的多个狭缝。并且每排的狭缝相对于邻近排中的狭缝以交错的关系布置。狭缝片材库存材料的膨胀是指由狭缝的打开导致的狭缝片材库存材料的三维膨胀或体积膨胀。在膨胀期间，材料通常在长度和厚度上拉伸而在宽度上减小。狭缝片材库存材料厚度上的这种拉伸和增大被称为膨胀。

因此，一种示例性的垫料转换系统包括垫料转换机和片材库存材料的供应源。该片材库存材料的供应源包括这样的片材库存材料：其具有多个配置成在沿着进给方向施加的张力下膨胀的狭缝。位于供应源下游的收敛斜槽在进给方向上从相对较宽的上游端收敛至相对较窄的下游端，以使通过收敛斜槽的片材库存材料随机地起皱。位于收敛斜槽下游的进给轮被驱动以使片材库存材料在进给方向上前进。设置在进给轮和供应源之间的夹紧辊是可旋转的，并且进给轮和夹紧辊配合以在进给方向上向在二者之间行进的片材库存材料施加张力，以使片材库存材料膨胀。

夹紧辊和进给轮可以配合地布置成这样：在位于夹紧辊和进给轮之间的片材库存材料的膨胀期间，选择性地维持位于夹紧辊和进给轮之间的片材库存材料的未撕取长度。

垫料转换系统还可以包括成对的夹紧辊和成对的进给轮，其中，成对的夹紧辊中的一个夹紧辊和成对的进给轮中的一个进给轮设置在片材库存材料的进给路径的两个相对的横向侧中的每一侧上。

进给轮和夹紧辊可以围绕平行的轴线旋转。

收敛斜槽可以配置成如下：使移动通过所述收敛斜槽的片材库存材料的相对的横向侧向内聚集，以使片材库存材料随机地起皱。

夹紧辊可朝向彼此移动以增大在夹紧辊和进给轮之间移动的片材库存材料上的张力。

夹紧辊和进给轮均可以设置在收敛斜槽的下游。

夹紧辊可以被驱动。

垫料转换系统还可以包括控制器，该控制器配置成以不同于夹紧辊的速度的速度驱动进给轮。

在片材库存材料的供应源中，多个狭缝中的每个狭缝可以在横向于进给方向的横向方向上延伸。

垫料转换系统还包括沿着进给路径的两个相对的横向侧中的每一侧面延伸的导向件，该进给路径沿着进给方向在进给轮和夹紧辊之间延伸，导向件邻近进给轮和夹紧辊延伸，以防止在导向件周围的片材库存材料粘合。

导向件可以各自包括穿过其自身的缺口，并且进给轮和夹紧辊延伸穿过该缺口，以接合片材库存材料。

垫料转换系统还可以包括导向辊，该导向辊位于进给轮和夹紧辊的下游，该导向辊和导向件配合以限制片材库存材料的厚度维度，其中，厚度维度大致正交于进给路径的纵向方向，并且大致正交于在导向件之间延伸的横向维度。

本发明还提供了一种使具有多个横向狭缝的片材库存材料膨胀的方法，该方法包括步骤(a)和(b)，其中步骤(a)为：通过使片材库存材料的相对的横向端部朝向彼此收敛而使片材库存材料横向地向内聚集，以形成随机起皱的片材库存材料；步骤(b)为：使随机起皱的片材库存材料纵向地膨胀和在厚度上膨胀，以形成膨胀的垫料产品。该膨胀步骤包括：使片材库存材料在纵向方向上前进通过成对的被驱动的进给轮以及设置于进给轮上游的成对的夹紧辊，进给轮和夹紧辊配合以在随机起皱的片材库存材料中产生张力，以使狭缝膨胀。

膨胀步骤还可以包括：以比夹紧辊的旋转速度更快的速度驱动成对的进给轮，以产生张力。

膨胀步骤还可以包括：使行进在进给轮与夹紧辊之间的片材库存材料膨胀，同时选择性地维持行进在进给轮与夹紧辊之间的正在膨胀的片材库存材料的未撕取长度。

使片材库存材料前进可以包括：使来自供应源的片材库存材料前进通过收敛斜槽，其中，在收敛斜槽发生横向地向内聚集步骤。

本发明还提供一种膨胀的垫料产品，该膨胀的垫料产品包括至少一层膨胀的狭缝片材库存材料，该膨胀的狭缝片材库存材料具有多个间隔开的膨胀的狭缝的排，每排包括跨过片材材料间断地分散的多个横向膨胀的狭缝。该至少一层在纵向方向上沿着离散的长度延伸，并且具有朝向彼此向内聚集的横向边缘。此外，在横向边缘之间横向延伸的片材库存材料随机地起皱。

每一排中的膨胀的狭缝可以跨过横向于纵向方向的随机起皱的横向方向周期性地分散。

狭缝可以在横向于切割通过片材库存材料的狭缝的方向的方向上膨胀。

膨胀的垫料产品可以具有大致等于膨胀的垫料产品的厚度的随机起皱的横向宽度。

下面将充分地描述本发明的前述特征和其它特征，并在权利要求中具体指出，以下说明书和附图详细阐述了本发明的某些说明性实施方式，然而，这些实施方式仅是可以采用本发明的原理的各种实施方式中的一些。

附图说明

图1是根据本发明提供的示例性的垫料转换系统的示意图。

图2是根据本发明提供的示例性的垫料转换系统的透视图。

图3是图2的示例性的垫料转换系统的另一透视图。

图4是图3中示出的示例性的垫料转换系统的俯视图。

图5是由图2中示出的示例性的垫料转换系统制作的示例性的垫料产品的透视图。

具体实施方式

本发明提供一种改进的垫料转换机，其紧凑、易于装载，并且使用比先前的转换机更少的片材库存材料生产改进的空隙填充垫料产品。总的来说，本发明提供一种用于将大致平面的、二维的片材库存供应转换成相对增大的体积、较低的密度、三维的垫料产品的垫料转换系统和方法。特别地，与最初未膨胀的片材库存材料相比，该转换系统能够制造并且该方法提供用于制造具有三维形状和每单位长度增大的体积的转换的垫料产品。垫料产品由至少一层狭缝片材库存材料形成，该狭缝片材库存材料具有跨过片材材料的宽度横向延伸的间断地成排设置的预切割的狭缝。

现在参考附图，并且最初参考图1，图1示意性示出了示例性的垫料转换系统20，并且垫料转换系统20包括库存供应组件22(在本文中也称为供应组件22)和转换机24，库存供应组件22具有狭缝片材库存材料23(在本文中也称为片材材料23)的供应源。转换机24(在本文中也被称为机器24)将片材库存材料23转换成离散的垫料产品26。

通常，转换机24包括收敛斜槽28，以接收片材库存材料23的初始层30并使片材库存材料23的初始层30随机起皱，以形成起皱的改性层32。转换机24还包括膨胀组件34，以使随机起皱的改性层32前进和膨胀，从而使改性层32的片材库存材料23的狭缝膨胀，并且形成膨胀的垫料条36。

另外，应该领会的是，初始层30、改性层32以及膨胀的垫料条36各自是前进通过转换机24的片材库存材料23的部分。如所解释的，初始层30、改性层32以及膨胀的垫料条36互相连接在整条长度上，直至离散的垫料产品26从其分离。因此，初始层30通常转变为改性层32，然后改性层32通常转变为膨胀的垫料条36，膨胀的垫料条36依次分离成离散的垫料产品26。

为了协助进行这种转变，转换机24还包括输出斜槽40，该输出斜槽40限定了将膨胀的垫料条36导向离开机器24的路径。机器24还可以包括可选的切割组件44，以从膨胀的垫料条36切割离散的不同的垫料产品26。虽然为了说明的目的示意性地示出了单独的部件，但是在其它实施方式中，收敛斜槽28、膨胀组件34、输出斜槽40以及切割组件44中的任一者可以与另一者是一体的。例如，在图2-图4中，膨胀组件34示出为与输出斜槽40是一体的。

现在转到图2至图4，图2至图4更详细地描述了示例性的转换系统20。如图所示，库存供应组件22与转换机24分离，但是在其它情况下库存供应组件22可以与该机器24是一体的。片材材料23从库存供应组件22向转换机24前进。

在转换机24的上游端46处，库存供应组件22位于转换机24的上游，并且因此，转换机24位于库存供应组件22的下游。如本文所使用的，下游方向是初始层30及其改性形式(改性层32和垫料条36)通过垫料转换系统20的前进方向。在下游方向上，从库存供应组件22抽出片材库存材料23通过转换机24的上游端46(图1)，然后转换成相对增大体积的垫料产品26(图1)。因此，上游方向是与片材库存材料23的前进方向相反的方向，从转换机24的下游端48(图1)返回朝向库存供应组件22。

本发明提供的库存供应组件22包括一个或多个片材库存材料23的供应源。如图所示，片材库存材料23被支撑在供应组件22的支架50上。支架50还支撑转换机24，但是在其它实施方式中，可以使用分开的支架。在一些实施方式中，片材库存材料23可以被单独支撑在推车上，或者简单地支撑在转换机24和其相应的支撑件附近。

支架50可以是任何合适的支撑件，并且可以包括套叠的直立构件，以能够相对于地面升高和降低转换机24。脚轮(未示出)可以联接至支架50的下部，以使转换系统20能够移动。在其它实施方式中，支架50可以包括底座，支架的直立构件从该底座延伸，以自支撑的配置支撑转换机24。甚至在其它实施方式中，支架50可以包括用于更固定的附接(诸如附接至台面(table top))的附接机构。还应该理解的是，在转换机24与供应组件22被分开地支撑的情况下，可以如参考支架50的任一实施方式中提到的那样配置转换机24的相应的支撑件。

如图所示，所描述的支架50可以包括用于支撑转换机24以及用于使转换机24能够相对支架50移动的安装部52。安装部52被配置成(诸如具有围绕轴可枢转的基部53)使得转换机24能够相对供应组件22和地面倾斜。倾斜元件(未示出，诸如电动缸)可以包括在所描述的实施方式中，用于精确地调整安装部52上的转换机24相对于地面倾斜的角度。在其它实施方式中，安装部52可以经由任何其它合适的机构移动，诸如经由与附接至安装部52的基部53的手柄54的手动交互而移动。

库存供应组件22还包括一个或多个恒定的入口导向件60，诸如入口导向辊。所描述的恒定的入口导向件60诸如经由合适的紧固件联接至安装部52的基部53，但是该导向件60可以可替选地被适当地定位和/或联接。导向件60从库存供应组件22将片材材料23的初始层30导向至转换机24，诸如导向至收敛斜槽28内。示例性的恒定的入口辊已经在美国专利号7,041,043(已转让给俄亥俄州康科德乡的Ranpak公司)中示出。

恒定的入口导向件60被布置成用于在片材材料23上提供均匀的张力，由此使得片材材料23能够从库存供应组件22有效地传递至转换机24。当片材材料23的初始层30进入收敛斜槽28时，恒定的入口导向件60还可以允许片材材料23的初始层30的恒定的进入角，这在片材材料23的改性层32中提供了相对一致的随机起皱质量。

所描述的片材库存材料23是支撑在支架50上的辊62中供应的狭缝片材库存材料。一个或多个辊62可被支撑。示例性的狭缝片材库存材料23是单层的牛皮纸。合适的牛皮纸可以具有各种基重，例如二十磅或四十磅。在一些实施方式中，狭缝片材材料23可以是层压的或者可以是任何其它合适的材料，诸如另外的纸、塑料片材或者其任何组合。在一些实施方式中，狭缝片材材料23可以被提供为扇形折叠的堆叠件(fan-folded stack)，该扇形折叠的堆叠件具有可交替地折叠为大致矩形页面的材料。

示例性的狭缝片材材料23被配置成在一个或多个维度上膨胀，在本文中也被称为体积膨胀或体积性膨胀。当狭缝片材材料23在横向于狭缝的方向的方向上被拉伸时，纸的纵向长度和它的厚度增大。厚度维度在法向方向上延伸，并且被定义为大致正交于纸的纵向长度，并且还大致正交于在纸的横向边缘73(图1)之间延伸的横向范围。

当以这种方式拉伸时，狭缝片材材料23的厚度相对于其初始厚度可以增加一个或多个数量级。除了另外解释的纸的随机起皱以外，这种纵向的拉伸和厚度上的增大也导致了体积上膨胀的垫料产品26。增大的体积允许膨胀的垫料产品26用作用于包装容器中的物品的穿孔型保护性空隙填充物。

特别地，示例性的狭缝片材材料23包括耐用的牛皮纸，其具有模切成纸的连续的狭缝排，以在纵向进给方向以及厚度上膨胀。作为膨胀的结果，纸会在横向方向上减小，但是与供应组件22中提供的未膨胀的狭缝片材材料相比，所得体积可能高达未膨胀的狭缝片材材料的体积的二十倍。在美国专利号5,667,871和美国专利号5,688,578中更详细地描述了示例性的狭缝片材材料以及其制造，其公开内容通过引用整体并入本文。

再次简略地参考图1，示例性的狭缝片材材料23包括配置成沿着进给方向膨胀的狭缝70。因此，狭缝70被切割穿过片材材料23，并在跨过位于横向边缘73之间的纸的横向方向72上延伸。横向方向72横向于材料23的纵向进给方向74。当然，其它实施方式可以包括沿着其它合适的角度延伸的狭缝或者沿着相对于进给方向多于一个角度延伸的狭缝。

优选地，狭缝70的排76彼此大致平行，并且通常周期性地、优选相等地彼此间隔，但是在其它实施方式中排76可以以其它方式适当地布置。狭缝70跨过排76而间断地分散，每一排的狭缝70通常相对于直接相邻的排76的狭缝70交错排列，但是在其它实施方式中狭缝70可以以其它方式适当地布置。跨过狭缝70的每一排76，组合的狭缝70可以具有比设置在狭缝端点80之间的非狭缝部78的长度更大的长度，这提供了狭缝片材材料23的最大膨胀量。

回到图2至图4，从供应组件22接收的示例性狭缝片材材料23首先供给至收敛斜槽28中。收敛斜槽28(在本文中也称为斜槽28)设置在供应组件22的下游，并且至少部分相对于供应组件22(诸如经由安装部52)被支撑。安装部52和斜槽28彼此联接，优选地经由紧固件、或者经由任何其它合适的方法(诸如焊接、粘合剂等)彼此联接。

收敛斜槽28被配置(诸如成形)成使穿过斜槽28行进的相对平坦的、未起皱的且未延伸的初始层30随机起皱。斜槽28限定了穿过其中的路径，这引起了沿着该路径行进的初始层30的相对的横向延伸的边缘(在本文中也成为横向边缘)向内聚集。在初始层30在进给方向上前进时，该向内聚集使横向边缘朝向彼此收敛，由此使初始层30随机起皱。以这种方式，初始层30在从收敛斜槽28出来时，转变成了随机起皱的改性层32。

为了限定路径，斜槽壁从位于上游端92处的相对较大的入口90向位于下游端96处的相对较小的出口94收敛。因此，斜槽28的壁在下游方向上向内收敛。如图所示，侧壁100和侧壁102在下游方向上向内收敛，由此与斜槽28的上游端92处的宽度尺寸相比，斜槽28在其下游端96处具有更窄的宽度尺寸。恒定的入口导向件60与斜槽28的上游端92间隔开，并且布置成将片材材料23导向至收敛斜槽28，使得片材材料23的宽度维度近似平行于斜槽28的宽度维度。

收敛斜槽28还包括连接侧壁100和侧壁102的上部和下部。例如，斜槽28包括与下部106相对的上部104。上部104沿着上游端92和下游端96之间的距离在下游方向上朝向下部106向内收敛。

在上部104和下部106之间的沿着进给方向设置的进给路径的高度、以及在相应的侧壁100和侧壁102之间的进给路径的宽度，随着斜槽28的上游端92到下游端96的纵向距离而减小。因此，与出口94的横截面面积相比，斜槽28的入口90具有更大的横截面面积。

与相应的转化成改性层32的未起皱的初始层30相比，离开斜槽28的所得的随机起皱的改性层32具有减小的宽度和增加的厚度，并且占据更大的体积。虽然由于随机起皱效应可能发生狭缝的一些小的膨胀，但是大部分狭缝的膨胀发生在经由斜槽28实现的随机起皱的下游。

如图3和图4所最佳示出的，膨胀组件34与收敛斜槽28邻近并且在供应组件22的下游以及收敛斜槽28的下游而定位。膨胀组件34配置成使片材材料23前进通过转换机24以及使片材材料23(诸如从收敛斜槽28接收到的改性层32)膨胀。

膨胀组件34包括用于使片材材料23在进给方向上前进的进给轮120。膨胀组件34还包括的是夹紧辊122，该夹紧辊122与进给轮120配合以向在其间行进的片材材料23施加张力，以使片材材料23膨胀。当改性层32在进给轮120和夹紧辊122之间通过时，施加在改性层32上的张力导致狭缝的膨胀和改性层32的相应的体积膨胀，以形成膨胀条36。

膨胀组件34至少部分地经由安装部52支撑，并且经由安装部52联接至斜槽28。安装部52和膨胀组件34彼此联接，优选经由紧固件或者任何其它合适的方法(诸如焊接、粘合剂等)彼此联接。在其它实施方式中，膨胀组件34可以与斜槽28是一体的，和/或膨胀组件34的部分可以设置在斜槽28的上游或斜槽28内部，但是仍然位于供应组件22的下游。例如，在一种情况中，夹紧辊122可以设置在收敛斜槽28的一部分内，以接收随机起皱的片材材料。

进给轮120和夹紧辊122包括径向向外延伸的抓握部123(诸如齿部)，用于接合改性层32。轮120和辊122可以由任何合适的材料(诸如橡胶)制成，并且可以为任何合适的尺寸。例如，所描述的辊122和轮120分别彼此大小接近，并且通常彼此相同。

在一些实施方式中，轮120或辊122可以具有较大的抓握部123。在一个示例中，辊122可以具有较大的抓握部123，以便能够将更大的压力施加至改性层32，而轮120的较小抓握部123的尺寸可以被设计尺寸为使在其间的改性层32快速前进，从而增加改性层32的膨胀。

进给轮120和夹紧辊122被配合地布置成，在位于进给轮120和夹紧辊122之间的改性层32的膨胀期间，选择性地维持位于二者之间的片材材料23的改性层32的未撕取长度(也称为单元长度)。例如，示出的膨胀组件34具有位于供应组件22下游、并且优选位于收敛斜槽28的下游的一对进给轮120和一对夹紧辊122。进给轮120设置在比夹紧辊122更下游的位置处，以利于片材材料23的膨胀。在其它实施方式中，可以使用任何合适数量的进给轮120和/或夹紧辊122。

在该对夹紧辊122与该对进给轮120之间移动的起皱的改性层32的进给路径的相对的横向侧的每一者上设置有该对夹紧辊122中的一个夹紧辊122和该对进给轮120中的一个进给轮120，该进给路径沿着进给方向设置。优选地，进给轮120和夹紧辊122围绕平行的轴线旋转，以促进改性层32的线性前进，并且使得在进给轮120和夹紧辊122之间延伸的改性层32能够发生最大量的膨胀。如图所示，进给轮120被支撑在进给轴124上，夹紧辊122被支撑在辊轴126上，进给轴124和辊轴126设置在相应的平行轴线上。

至少进给轴124和因此的进给轮120优选由马达(诸如电动马达)驱动。进给轮120的驱动以及进给轮120与在其间行进的改性层32的接合使得片材库存材料23(包括初始层30和改性层32)在进给方向上前进。因此，初始层30从供应组件22抽出，朝向转换机24的下游端48通过收敛斜槽20以及通过膨胀组件34。同时，夹紧辊122被配置成向通过进给轮120前进的改性层32施加张力，以使得在进给轮120和夹紧辊122之间延伸的改性层32膨胀。

为了引起这种张力，辊轴126也可以被驱动，并且从而夹紧辊122也可以是被驱动的构件。夹紧辊122以不同于进给轮120的速度被驱动，并且通常以低于进给轮120的速度被驱动。以这种方式，位于夹紧辊122下游的片材材料23以大于在相对的夹紧辊122之间通过的片材材料23的速度前进。这导致位于夹紧辊122的下游的改性层32的拉伸和狭缝的膨胀。反过来，改性层32在横向宽度上减小，而在厚度上以及纵向方向上的长度上增加，以形成膨胀的垫料条36。

提供控制器132，用于以比进给轮120的速度更慢的速度单独地驱动夹紧辊122。控制器132可以联接至支架50，或者联接至转换系统20的任何其它合适的位置，并且可通信地联接至进给马达136以及辊马达138。进给马达136(诸如电动马达)联接至进给轴124以驱动进给轮120。同样地，辊马达138(诸如电动马达)联结至辊轴126以驱动夹紧辊122。

控制器132可以包括具有预定速度的程序，马达136和马达138以该预定速度运行，或者可以通过用户经由控制器132的手动输入选择性地控制该速度。通过允许选择性的速度，可以减慢或加速通过转换机24的进给速率。此外，通过进一步分别增大或减小进给轮速度和夹紧辊速度之间的速度差，可以通过改性层32上的相应增大或减小的张力来增大或减小片材材料23的体积膨胀程度。在一些情况下，可以通过单独的控制器控制进给马达136和辊马达138。

在一些实施方式中，夹紧辊122可以能够朝向彼此移动，以增大在夹紧辊122之间移动的片材材料23上的张力。因此，辊轴126可以能够朝向彼此线性地移动，优选同时保持它们彼此之间的平行关系。例如，在替选的实施方式中，在夹紧辊122不被驱动的情况下，辊轴126的移动可以用于增大片材材料23中的张力，这导致片材材料23的膨胀。在一些实施方式中，在夹紧辊122不被驱动的情况下，辊轴126可以经由施加至辊轴126的增大的摩擦而被可旋转地限制。可以经由衬套或者其它合适的部件来施加增大的摩擦。在这种情况下，辊轴126上增大的摩擦能够使改性层32膨胀。

进给轮120和夹紧辊122设置在膨胀壳体146中，该膨胀壳体146还至少部分地接合斜槽28的下游端96，以限定随机起皱的改性层32通过膨胀组件34的路径。基部148诸如经由合适的紧固件接合安装部52并支撑轴124和轴126。膨胀壳体146的盖部150(图2)可拆卸地联接至基部148，以允许接近进给轮120和接近夹紧辊122(例如用于维护操作)。在其它实施方式中，可以省略盖部150。膨胀壳体146至少部分地周向限制起皱的改性层32，以引导改性层32通过进给轮120和夹紧辊122，使狭缝发生最大程度上的膨胀，并且防止改性层32的粘合或者在其附近的膨胀的垫料条36的粘合。

膨胀组件34还包括导向件(诸如导向板160)，该导向件与壳体146配合以引导改性层32通过进给轮120和夹紧辊122，以使狭缝最大程度地膨胀，并防止在其附近的改性层粘合。在所示的膨胀组件34中示出了一对导向板160，其中，在片材材料23通过膨胀组件34的进给路径的相对的横向侧中的每一者上设置有一个导向板160。以这种方式，导向板160邻近于进给轮120和夹紧辊122设置，以防止在其附近的片材材料23的粘合。

所示的导向板160从膨胀组件34的上游端(夹紧辊122的上游)大体上连续地延伸至膨胀组件的下游端(进给轮120的下游)。更具体地，导向板160各自包括延伸通过导向板160的缺口162，其中，进给轮120和夹紧辊122延伸通过缺口162，以接合片材材料。导向板160的高度沿着轴124和轴126延伸，并且优选地，导向板160的高度大于抽出通过膨胀组件34的起皱层的厚度或高度。因此，导向板160在从基部148至邻近的轴124和轴126的最高点的高度上延伸。这种构造防止起皱层包裹在导向板160上，并且防止起皱层与轴124和轴126或者进给轮120或者夹紧辊122粘合，并且有助于将片材材料的前端输送通过膨胀组件34，以及维持通过膨胀组件34的改性层32的大致一致的膨胀。

每个导向板160的上游端164诸如通过联接至基部148或者联接至收敛斜槽28的下游端96而被限制移动。每个导向板160的下游端166沿着通过膨胀组件34的进给路径延伸，并且也可以诸如经由连接至基部148而被限制移动。如图所示，与位于上游端164和下游端166之间的导向板的中间位置处的横向距离相比，在下游端166处，导向板160之间的横向距离可以更大，从而有助于纸的横向膨胀。

在其它实施方式中，下游端166可以是不受限制的，并且可以允许移动，诸如相对于进给轮120和夹紧辊122浮动，以允许改变在相对的导向板160之间通过的改性层32的宽度。这样的构造可以有助于防止膨胀组件34中的膨胀层粘合或堵塞。

导向板160可以由适度柔性的材料(诸如塑料、诸如适度柔性的缩醛缩聚物)制成。另外，虽然导向板160被示出为大致矩形的，但是在其它实施方式中，导向板160的形状可以采取其它合适的形式。

导向板160将片材材料23从膨胀组件34的上游端导向至膨胀组件34的下游端，该膨胀组件34邻近于输出斜槽40设置。输出斜槽40将离开膨胀组件34的片材材料23朝向用户或者朝向等待空隙填充材料的容器导向。输出斜槽40被示出为与膨胀组件34是一体的，并且被示出为在纵向长度上相对短。但是在其它实施方式中，输出斜槽40可以为任何合适的长度，可以与膨胀组件34不是一体的，和/或可以被省略。

导向辊170(图2)也可以包括在膨胀组件34中，或者在其它实施方式中与组件34分离。在示出的实施方式中，所示的导向辊170位于收敛斜槽28的下游、进给轮120的下游以及夹紧辊122的下游，但是导向辊170也可以放置在其它合适的位置。导向辊170沿着各自的轴自由地旋转，以便垫料条36从膨胀组件34前进，并且从而从转换机24前进。如图所示，导向辊170可旋转地联接至转换机24的其它部分(诸如膨胀组件34的基部148)。

导向辊170与导向件160配合，以限制在其间通过的垫料条36的厚度维度。厚度维度通常正交于进给路径的纵向方向，并且通常正交于在导向件160之间延伸的横向维度。因此，经由导向辊170和导向件160的配合，膨胀的垫料条36的密度和体积通常在其从转换机的输出处被限制。导向件160横向限制横向维度，导向辊170限制起皱且膨胀的垫料产品36的厚度维度、在纸的横向边缘73(图1)之间延伸的横向维度。

与接纳到膨胀组件34中的改性层32相比，从膨胀组件34输出的所得的膨胀的垫料条36具有增加的厚度和长度，并且因此具有减小的宽度。垫料条36由于切割通过片材材料32的狭缝的拉伸或打开、由于施加至位于进给轮120和夹紧辊122之间的改性层32的张力而膨胀。垫料条36具有类似于改性层32的随机起皱的形式，这在某种程度上是由于被进给轮20、夹紧辊122、导向板160以及膨胀组件主体146的组合所限制。因此，所得的垫料条36既体积膨胀又随机起皱，并且以连续的长度被提供直至分离离散部，以形成离散的垫料产品26。

离散的垫料产品26可以经由夹紧辊122和进给轮120的配合被分离成任何期望的长度。因此，转换机24可以配置成自动从垫料条34分离期望长度的垫料产品26。片材材料23中的开孔可以不必由于由膨胀的狭缝导致的垫料条34的开孔性质而实现分离。

可以通过提供下游进给轮速度和上游夹紧辊速度之间的增大的速度差来完成这种分离。因此，可以减小夹紧辊122的旋转速度或者完全停止夹紧辊的旋转，和/或可以维持或增大进给轮120的旋转速度。速度差的改变可以是瞬时的，这提供了正好足够的时间来撕取设置在夹紧辊122和进给轮120之间的片材材料23的一段长度，以将垫料条34的离散的下游长度分离成垫料产品26。随后，夹紧辊122和进给轮120的相对旋转速度可以返回至预分离速度，以使在其间延伸的改性层32继续膨胀。

转换机24可以附加地或可替选地包括可选的切割组件44(图1)，该可选的切割组件44用于从膨胀的垫料条36分离离散的长度。切割组件44可以包括一个或多个切割构件，该一个或多个切割构件可以经由与控制器132或另一个控制器通信联接而被手动或自动地致动。俄亥俄州康科德乡的Ranpak公司的美国专利号4,699,609中描述了示例性的切割组件。在一些情况下(诸如当离散长度的片材材料被供应至转换机24时)，可以完全省略切割组件44。

另一个分离的替选方案是应用已经分离成离散长度的片材库存材料23，但是可能需要将每个连续的长度额外加载到转换机24中。又一个替选方案是：从垫料条34手动撕取离散的垫料产品26。

现在转到图5，本发明还提供了一种独特的示例性垫料产品26，其包括至少一层随机起皱的膨胀的狭缝片材库存材料23。垫料产品26具有多个间隔的膨胀的狭缝70的排76，其中，排76各自包括跨过垫料产品26的起皱的横向宽度而间断地地分散的多个横向膨胀的狭缝70。该层沿着离散的长度在纵向方向上延伸，并且具有以随机起皱的方式朝向彼此向内聚集的横向边缘73。每一排76中的膨胀的狭缝70跨过随机起皱的横向方向而间断地分散，该随机起皱的横向方向横向于纵向方向。排76周期性地间隔开。狭缝70通常在横向于穿过该层切割的狭缝70的方向的方向上膨胀。

与初始狭缝以及形成垫料产品26的未膨胀的片材材料相比，垫料产品26既在纵向方向上增大也在厚度上增大，但是其在宽度上减小。垫料产品26具有随机起皱的横向宽度，该随机起皱的横向宽度通常等于膨胀的垫料产品26的厚度。虽然在其它实施方式中，膨胀组件34和/或收敛斜槽28可以被配置成形成具有其它相关尺寸的垫料产品26。

通常如上所述，转换过程包括使片材库存材料23(诸如初始层30)横向地向内聚集，以朝向彼此收敛，并且在该过程中，使片材材料23随机地起皱以形成改性层32。该过程还包括使随机起皱的改性层32纵向地膨胀且在厚度上膨胀，以形成膨胀的垫料条35和/或膨胀的垫料产品26。膨胀步骤包括：使改性层32在纵向方向上前进通过成对的驱动的进给轮120和设置在进给轮120上游的成对的夹紧辊122。进给轮120和夹紧辊122配合以在随机起皱的改性层32中产生张力，以使狭缝膨胀。

膨胀步骤还包括：以比夹紧辊122的旋转速度更快的速度驱动该成对的进给轮120，以产生张力。膨胀步骤包括：使行进在进给轮120与夹紧辊122之间的改性层32膨胀，同时选择性地维持行进在其间的正在膨胀的改性层32的未撕取长度。前进步骤可以包括：抽出来自供应源22的片材库存材料23或使来自供应源22的片材库存材料23前进通过收敛斜槽28，其中，横向地向内聚集步骤发生在该收敛斜槽28。

总之，本发明提供一种用于使未膨胀的狭缝片材库存材料23膨胀以形成膨胀的垫料产品26的垫料转换系统20。垫料转换系统20包括收敛斜槽28，该收敛斜槽28使片材库存材料23的横向延伸的边缘朝向彼此向内聚集，导致了片材库存材料23的随机起皱以形成改性层32。转换系统20还包括进给轮和夹紧辊122，该进给轮使改性层32前进通过收敛斜槽28，该夹紧辊与进给轮120配合以使在进给轮120和夹紧辊122之间行进的改性层32膨胀，以形成垫料产品26。与未膨胀的狭缝片材库存材料23相比，膨胀的垫料产品26既在纵向进给方向上膨胀，又在厚度上膨胀，并且因此，与未膨胀的狭缝片材库存材料23相比，膨胀的垫料产品26是具有每单位长度增大的体积和减小的密度的三维产品。

尽管关于某些示出的一个或多个实施方式已经示出并且描述了本发明，但本领域的技术人员在阅读并且理解该说明书和附图的基础上，可以进行等效的替代和修改。特别是针对于各种由上述整体(部件、组件、装置、组分等)执行的各种功能，用于描述这样的整体的术语(包括对“机构”的引用)旨在对应于(除非特别地说明)执行指定功能的任何整体(即功能上相当)，但在结构上不等同于本文中所示出的本发明的一个或多个示例性实施方式中执行该功能的所公开的结构。