CN116635311A - 具有纤维素基可膨胀复合材料的保护性物品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括第一和第二壁的保护性物品。每个壁包括在其间封闭膨胀空间的叠层，以及设置在膨胀空间中的可膨胀复合材料。可膨胀复合材料包括可生物降解基质和多个纤维素基可膨胀微球。可膨胀微球被配置为在可膨胀微球活化时使可生物降解基质膨胀。本发明还涉及一种可膨胀幅材，其包括第一层、第二层和沉积在第一层和第二层之间的可膨胀复合材料。本发明还涉及一种用于制造可膨胀保护性物品的方法。

Description

具有纤维素基可膨胀复合材料的保护性物品

相关申请的交叉参考

本申请要求于2020年10月29日提交的第63/107,412号美国临时申请的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开一般涉及纤维素基可膨胀复合材料，其一旦膨胀，就提供隔热、隔音、缓冲或其组合。此外，本公开涉及用于生产纤维素基可膨胀复合材料的方法和设备以及使用纤维素基可膨胀合成材料的方法。

背景技术

传统的低密度保护性包装是以标准的笨重、低密度构型生产的。这些体积庞大、低密度的配置可以包括，例如，预成型和膨胀的流体室(例如，气泡膜)、预膨胀的泡沫、衬垫的***等。这些体积庞大的低密度构型在运输过程中提供包装支撑。然而，在将其用于包装之前，必须将其运至包装和装运地点。

由于传统保护性包装已经以体积大、密度低的配置生产，因此必须按这种方式运输。这甚至在包装材料用于包装之前就增加了包装材料的总体积，从而增加了将包装材料运送到包装和装运位置的运输成本，并减少了在需要使用之前可以存储在这些位置的产品的量。

至少出于这些原因，需要以低体积、高密度构型生产包装材料的***和方法，所述包装材料继而可以在以后进行膨胀。

发明内容

根据本公开的各种实施例，提供了一种保护性物品。该保护性物品包括第一壁和第二壁。每个壁包括在其间封闭膨胀空间的叠置的层，以及设置在膨胀空间中的可膨胀复合材料。所述层可以包括可生物降解的材料，并且保护性物品整体上可以由按重量至少75％的可生物降解材料制成。可膨胀复合材料包括可生物降解基质和多个纤维素基可膨胀微球，所述纤维素基可膨胀微球配置为当所述纤维素基可膨胀微球活化时使所述可生物降解基质膨胀。在一些实施例中，微球被夹带在可生物降解基质中。第一壁和第二壁彼此叠置，以在它们之间限定容器腔，该容器腔被配置和定尺寸为在其中容纳待运输的产品，并且各壁的膨胀空间围绕容器腔彼此叠置。第一壁和第二壁在容器腔的多个侧面上彼此连接。在一对膨胀空间中的可膨胀复合材料以足够的量设置和提供，以用于为容纳在容器腔中的产品提供缓冲。

根据各种实施例，各壁可以在容器腔的开口侧对彼此解封，该开口侧的尺寸可使产品通过其***容器腔。该保护性物品还可以包括在第一壁上的闭合件，该闭合件被配置用于将第一壁密封到第二壁以密封闭合的开口侧以将产品保持在腔中。

根据各种实施例，所述保护性物品还包括幅材，该幅材包括在横过幅材的一系列位置彼此连接的第一壁和第二壁，以限定多个连接的保护性包装单元，该保护性包装单元被配置为能彼此分离，每个包装单元包括一对膨胀空间，其包围至少一个容器腔彼此叠置。

根据各种实施例，可生物降解基质可包括可生物降解聚合物、可生物降解粘合剂或其组合。可生物降解聚合物可以包括天然淀粉、合成淀粉、纤维素、生物聚酯、蛋白质、多糖或其组合。可生物降解聚合物可选为纤维素。

根据各种实施例，可生物降解粘合剂包括淀粉基粘合剂、纤维素基粘合剂、生物聚酯基粘合剂、蛋白质基粘合剂、多糖基粘合剂或其组合。可生物降解粘合剂可选为纤维素基或淀粉基粘合剂。

根据各种实施例，纤维素基可膨胀微球可以包括发泡剂。在其他实施例中，微球可以包括反应组分、化学催化剂或其组合。纤维素基可膨胀微球可以包括发泡剂，发泡剂包括空气、二氧化碳、氮气、甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、新戊烷、如氩气和氦气的惰性气体，或其组合。所述纤维素基可膨胀微球可以包括外壳和内芯材料，所述外壳可以包括纤维素。所述纤维素基可膨胀微球可以包括烃、水或其组合。纤维素基可膨胀微球被配置为被热活化。活化可以使纤维素基可膨胀微球膨胀，从而使可生物降解基质膨胀。所述可生物降解基质被配置为在膨胀之后固化。

根据各种实施例，提供了一种保护性物品。该保护性物品包括限定膨胀区域的第一层和在膨胀区域中的可膨胀复合材料。可膨胀复合材料包括可生物降解基质和多个纤维素基可膨胀微球，所述纤维素基可膨胀微球被配置为在纤维素基可膨胀微球活化时使可生物降解基质膨胀。

根据各种实施例，第一壁可包括叠置在第一层上并连接到第一层的第二层，使得第一层和第二层之间限定了包围膨胀区域的第一膨胀空间。可膨胀复合材料被包含在第一膨胀空间中。所述保护性物品还可以包括第二壁。第二壁包括彼此叠置并连接的相对的基底层，以在它们之间限定第二膨胀空间；以及包含在第二膨胀空间中的额外量的可膨胀复合材料。第一壁和第二壁彼此叠置，以在它们之间限定容器腔，该容器腔被配置和定尺寸为在其中容纳待运输的产品，并且壁的膨胀空间围绕容器腔彼此叠置。第一壁和第二壁在容器腔的多个侧面上彼此连接。

根据各种实施例，提供一种可膨胀幅材。所述可膨胀幅材包括：第一层；第二层；以及在膨胀区域中的可膨胀复合材料。可膨胀复合材料包括可生物降解基质和多个纤维素基可膨胀微球，所述纤维素基可膨胀微球被配置为在纤维素基可膨胀微球活化时使可生物降解基质膨胀。所述第一层和所述第二层每个都可以由按重量至少75％的可生物降解材料制成。

根据各种实施例，提供了一种用于制造可膨胀保护性物品的方法。该方法包括将可膨胀复合材料施加到第一层的表面上的步骤。所述可膨胀复合材料包括可生物降解基质以及多个纤维素基可膨胀微球，所述多个纤维素基可膨胀微球经配置以使所述可生物降解基质在所述纤维素基可膨胀微球活化时膨胀。该方法还包括在第一层上施加第二层的步骤，使得可膨胀复合材料夹在第一层和第二层之间。

附图说明

根据以下说明书和所附权利要求，结合附图，本公开的上述和其他特征将变得更加明显。理解这些附图仅描绘了根据本公开的几个示例，因此不被认为是对其范围的限制，将通过使用附图以附加的具体性和细节来描述本公开，其中：

图1是根据本公开的一个实施例的处于扇形折叠构型的包装单元幅材的透视图；

图2和3是用于将原料转化为图1的可分离保护性包装单元的***的实施例的俯视图和侧视示意图；

图4和图5分别是图2和图3的***中用于制造保护性物品的一层幅材的顶部透视图；

图6是由图2和图3的***形成的保护性包装单元的幅材在将图5的幅材自身折叠之后的透视截面图；

图7是用于生产保护性物品的幅材的实施例的俯视剖视图；

图8是图7的幅材自身折叠的透视横截面图；

图9是图2和图3的***中图5-6的折叠幅材沿图3的截面X-X观察的截面图；

图10是图2和图3***中图5-6的折叠幅材沿图2的截面平面XI-XI查看的横截面图；

图11是根据本公开的另一个实施例的处于扇形折叠构型的包装单元幅材的透视图；

图12是使用图1的幅材的保护性包装单元幅材的供应卷筒的实施例的透视剖视图；

图13是具有闭合翼片的保护性包装单元的另一个实施例的透视图；

图14是包括根据本公开的一个实施例的膨胀装置的装袋机的透视剖视图；和

图15-16分别是根据本公开的另一个实施例的装袋机的前透视图和后透视图。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考了构成本文一部分的附图。在附图中，除非上下文另有规定，否则相似的符号通常标识相似的部件。在详细描述、附图和权利要求书中描述的说明性实例并不意味着限制。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他示例并且可以进行其他改变。将容易理解的是，本公开的各方面，如本文一般描述的和图中所示，可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都在本文中隐含地考虑。

图1示出了作为供应构型150中的一系列连接的、可分离的保护性包装单元110的保护性物品的幅材100的实施例。可以选择保护性物品以提供衬垫和/或绝缘。例如，在一个实施例中，提供保护性物品作为衬垫材料，以***到结构内，从而为该结构提供结构稳定性，使得该结构能够借助衬垫材料更好地承受机械力。在另一个实施例中，保护性物品被提供为将被***结构内的绝缘材料，以向该结构提供隔热和/或隔音中的至少一种，使得绝缘材料可以最小化通过该结构的热和/或声音的传递。

保护性物品可分为多个防护包装单元。如上所述，每个保护性包装单元可以被提供为衬垫材料的单个单元，以提供衬垫和/或绝缘。例如，在一个实施例中，保护性包装单元是***到结构内以向该结构提供结构稳定性的衬垫。在该实施例中，衬垫是为结构提供结构稳定性的衬垫壁。在另一个实施例中，保护性包装单元是具有保护性包装壁的包装容器，该保护性包装壁限定了容器，该容器具有被提供用于在其中接收物体(例如用于运输的产品)的腔。包装容器可以是袋、邮筒、盒子或其他包装容器，其被提供用于例如在运输过程中容纳物体。在其他实施例中，包装容器是具有绝缘壁的食品容器，所述绝缘壁限定了被提供来接收食物的食品容器腔，使得热的食物或饮料可以被放置在食品容器腔中，而不会过度增加食品容器的外表面的温度并且最小化与热容器相关的烫伤风险。

保护性物品可以作为幅材提供。幅材是一种大致平坦的材料结构，具有大的表面积，相对于该表面积具有薄的厚度。

例如，图1所示实施例中描述的包装单元110是包装容器幅材。包装单元110由保护性的包装壁部分118、120制成。壁部分118、120是折叠的幅材的宽壁的两个部分，使得每个壁部分118和120的纵向侧部124和横向侧部128密封在一起以在其中限定容器腔198。侧部124、128通过施加在壁118、120的对应于这些侧部124和128的至少一个内表面上的密封材料而密封在一起，如下所述。壁118、120、侧部124、128、边缘126和边缘130在它们之间限定了容器腔198。特别地，壁118、120限定了容器腔198的顶部和底部边界，而侧部124、128、边缘126和边缘130限定了容器腔198的周边。容器腔198与开口197连通，使得容器腔198可以接收通过开口197***的物体。

壁118沿边缘130切割，从而在壁118、120、壁118的边缘130和纵向侧部124、126之间限定开口197。开口197与容器腔198连通，并设置成允许物体***包装单元110内。以这种方式，物体可以在顶部装载构型中纵向***到包装单元110中。顶部装载构型是指可以将物体***面向相邻包装单元的开口中。在其他实施例中，开口沿着包装单元的邻近并平行于横向侧部的部分切割，使得物体在侧面装载构造中横向***包装单元内，其中开口背向相邻的包装单元。在另一些实施例中，开口沿着壁从包装单元的边缘或横向侧部切割一段距离。在该实施例中，另一个壁延伸超过开口一段距离，以允许另一个壁充当翼片，该翼片随后在开口被切入以容纳物体的壁上闭合(例如，翼片630，如图13所示)。在又一实施例中，开口是穿孔线、划线或其他合适的结构。

包装单元110沿着弱化区域116固定在相邻的包装单元110上。弱化区域116是穿孔或狭缝线、刻痕线或允许每个包装单元110沿着幅材100与相邻的包装单元110分离的其他合适的结构。

包装单元110从横向侧部124、126沿着边缘130切割，以沿着弱化区域116的每一侧形成横向狭缝122。这样的横向狭缝122有助于更容易地打开开口197并且更容易地将包装单元110彼此分离。在其他实施例中，包装单元没有横向狭缝，而是沿着包装单元的整个边缘具有弱化区域。

可以操纵幅材以形成供应构型，以便以后可以方便地从供应构型中提取幅材。例如，在一个实施例中，供应构型是卷筒构型的形式，其中幅材被卷起，并且随后可以从卷筒中拉出幅材。在另一个实施例中，供应构型是扇形折叠构型的形式，例如图1中所示的供应构型150，其中幅材以手风琴式折叠，以形成稍后将从堆叠中拉出的幅材堆叠。

保护性物品可以包括壁，该壁限定了用于接收可膨胀复合材料的膨胀空间。在一个实施例中，可膨胀复合材料被提供为可膨胀的，使得可膨胀复合材料可以被活化以在某些条件下(例如，热或压力)膨胀。在该实施例中，保护性物品是具有可膨胀形式的可膨胀保护性物品，该可膨胀形式可以在可膨胀复合材料被活化后膨胀。在另一个实施例中，可膨胀复合材料被膨胀，使得可膨胀复合材料已经从可膨胀复合材料被活化并且已经在壁内膨胀。在该实施例中，保护性物品是在可膨胀复合材料已经活化之后具有膨胀形式的膨胀保护性物品。在本实施例中，膨胀壁用作包装容器的一部分或用作衬垫的填充壁。在其他实施例中，保护性物品不具有可膨胀的复合材料，使得保护性物品是不可膨胀的。

例如，图1所示实施例的保护性物品10是一种可膨胀的保护性物品，其具有尚未膨胀的可膨胀复合材料。在该实施例中，壁118、120可以包括可膨胀的复合材料，该复合材料可以稍后被膨胀，使得壁118、120形成膨胀的壁。在包装单元110是容器的情况下，这种膨胀壁可以充当容器的填充壁，以帮助保护容纳在容器内的物体免受冲击。在其他实施例中，壁118、120中只有一个是可膨胀的，使得当可膨胀复合材料随后膨胀时，壁118和120中只有一个膨胀。可膨胀复合材料将在下文中进一步详细讨论。

在一个实施例中，供应构型可以是高密度构型，其中保护性物品的幅材的壁中的可膨胀复合材料是可膨胀的，但不是以膨胀构型提供的，因此允许在供应构型内幅材的更密集配置。在该实施例中，保护性物品的可膨胀幅材是可膨胀的、连接的和可分离的保护性物品单元的幅材。以这种方式，用户可以接收高密度构型，并在以后膨胀供应构型的幅材。在替代实施例中，供应构型是低密度构型，其中保护性物品的幅材的壁中的可膨胀复合材料膨胀，从而得到在供应构型内幅材的较低密度构型。在该实施例中，保护性物品的膨胀幅材是膨胀的、连接的和可分离的保护性物品单元的幅材。以这种方式，用户可以接收低密度构型，而不必稍后使供应构型的幅材膨胀。

例如，图1所示实施例中描述的供应构型150是高密度扇形折叠构型，其中保护性物品是可膨胀的，但尚未膨胀。包装单元110沿着弱化区域116折叠，使得包装单元110以可膨胀的供应构型150彼此堆叠。

参考图2和图3所示的实施例，***200被配置为将原料加工成保护性物品的幅材，在本实施例中，该幅材被提供为一系列连接的、可分离的保护性物品单元110的供应构型150。***200从基底供应源中拉出基底，在本实施例中，基底供应源是作为幅材提供的各个基底106、108的基底卷筒102、104。每个基底106、108作为幅材在下游方向210上被从供应源拉出。在其他实施例中，可以使用其他供应构型，并且分离的幅材可以组合成更少的幅材并且彼此折叠以提供下文所述的层。替代地，其他实施例使用额外的幅材来提供下面描述的层。

本实施例中的基底由纸制成。这些纸基底对空气或水是可渗透的，以允许在可膨胀复合材料膨胀以通过纸基底排出时从可膨胀复合材料排出蒸汽。在其他实施例中，基底具有沿着基底中的至少一个的表面限定的通风口，以将蒸汽从可膨胀复合材料中排出。纸基底可以是纸板、牛皮纸、纤维板、纸浆基纸张、可回收材料(例如，可回收纸张或塑料)、纸张、新闻纸。在其他实施例中，纸基底包括沿着基底的涂层，使得纸基底不透气或不透水，但允许纸基底是可热密封的。例如，涂层可以是蜡、塑料、防水材料和/或防污材料。在这样的实施例中，纸基底的厚度可以在20微米和90微米之间，优选地大约30微米。此外，纸基底可以是20-90磅/令(或每500张基底20-90磅)。在其他实施例中，基底可以由聚合物(例如，聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯、聚酯或其他合适的聚合物)、箔、聚或合成材料和/或具有合适厚度、重量和尺寸的其他合适材料制成。基底也可以由可生物降解的材料制成(例如，纸、天然淀粉、合成淀粉、纤维素、生物聚酯、蛋白质、多糖或其他合适的可生物降解材料)。如本文所用，术语“可生物降解”是指在暴露于光、空气、水或其任何组合中或在细菌、真菌和藻类等自然存在的微生物的作用下分解的物质。在一些实施例中，纸基底主要由可生物降解的材料制成。例如，在这样的实施例中，纸基底由按重量至少75％、85％或95％或基本上完全由可生物降解的材料制成。在一些实施例中，用于将基底转化为包装单元的原料主要由可生物降解的材料制成。在另一个实施例中，保护性物品整体上主要由可生物降解的材料制成。例如，在这样的实施例中，保护性物品由按重量至少75％、85％或95％或基本上完全由可生物降解的材料制成。优选地，该保护性物品是可回收的。例如，在这样的实施例中，保护性物品可回收按重量至少80％、85％、90％、95％，或基本上全部的保护性物品。

***200处理基底幅材106、108，以提供基底幅材106和108作为层140。当基底140被拉向下游时，可膨胀复合材料施加器212将可膨胀复合材料220施加到基底140。可膨胀复合材料220可以被配置为随着某些膨胀条件的应用而膨胀，例如，加热、压力或化学反应，或其他合适的手段。

可膨胀复合材料220通常以包括规则形状(例如，圆形、椭圆形、正方形、矩形、三角形、多边形、直线等)、不规则形状(如任意或随机形状)或用于沿着基底提供可膨胀复合材料所需的其他方式而施加。例如，可膨胀复合材料220可以以允许可膨胀复合材料在随后的步骤中施加压力时形成连续层的图案来施加。在一个实施例中，可膨胀复合材料覆盖了沿层的大部分或全部膨胀区域，并随后在基底之间限定了膨胀空间(例如膨胀空间117，如图6所示)。例如，可膨胀复合材料被施加在层的整个表面上。在其他实施例中，可膨胀复合材料220作为沿着层的大部分或全部的连续层施加到层。在另一个实施例中，可膨胀复合材料220被施加在层的一部分上，使得可膨胀复合材料沿着层在距层边缘一定距离处施加。在一些合适的实施例中，施加可膨胀复合材料220，使得沿着层的膨胀区域的一些区域具有较少的或没有可膨胀复合材料220，以便于在该过程的稍后步骤中沿着自然铰链区域更容易地折叠。例如，相对于层的其他部分，层的线性部分包括可膨胀性较小的复合材料220，或者可膨胀复合材料220可以沿着该部分不存在，从而形成一个自然区域，当可膨胀复合材料220膨胀时，该区域允许在随后的步骤中更容易地折叠(例如，区域492，如图7所示)。可替换地或附加地，在施加可膨胀复合材料220之后，以及在可膨胀复合材料220膨胀之前或之后，沿着某些线性区域施加压力，以沿着这些区域形成铰链。在又一替代方案中，可膨胀复合材料220被施加为具有均匀或变化的厚度或宽度。

可膨胀复合材料220可以包括基质。基质可以是流体基质，例如凝胶或液体，从而允许立即施加在第一层140上。可替换地或附加地，基质可以是可以通过凝胶或流体相的固体基质。基质可以是包括凝胶或液体以及固体的混合基质，使得固体颗粒被夹带在凝胶或流体中。

基质可由聚合物制成，包括乳液基聚合物。聚合物可以是热塑性的。聚合物可以是乙酸乙烯酯-乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙酸聚乙烯酯共聚物、聚乙烯醇共聚物、糊精稳定的聚乙酸乙烯乙酯、乙酸乙烯酯共聚物、乙烯共聚物、乙烯基丙烯酸、苯乙烯-丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯丁基橡胶、聚氨酯、聚烯烃、可生物降解材料(例如纤维素和淀粉)，和/或其他合适的可膨胀复合材料中的至少一者。

在一些实施例中，基质包括聚氨酯，并且基于基质的总重量，基质含有超过50％、75％、90％或95％的聚氨酯。

基质可替代地包括聚烯烃分散体。优选地，基于基质的总重量，基质含有超过50％、75％、90％或95％的聚烯烃。聚烯烃分散体可以是聚乙烯和/或聚丙烯、乙烯基热塑性聚合物、丙烯基热塑性聚合物、聚乙烯膜或泡沫、包括至少一种极性聚合物的聚合物稳定剂、水和/或其他合适的聚烯烃分散体。乙烯基热塑性聚合物可以包括高密度聚乙烯(HDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)或其组合。本文使用的术语“乙烯基聚合物”是指包含大多数聚合的乙烯单体(基于聚合物的总重量)的聚合物，并且任选地可以包含至少一种聚合的共聚单体。在一些实施例中，基于聚合物的总重量，乙烯基聚合物含有超过50％、75％、90％或95％的乙烯部分。丙烯基热塑性聚合物是任选取向的聚丙烯(OPP)。本文使用的术语“丙烯基聚合物”是指以聚合形式包含大部分丙烯单体(基于聚合物的总重量)的聚合物，并且任选地可以包含至少一种聚合的共聚单体。在一些实施例中，基于聚合物的总重量，丙烯基聚合物含有超过50％、75％、90％或95％的丙烯部分。合适的聚烯烃分散体可以是，例如来自Dow Chemical的HYPOD^TM，或其他合适的聚烯烃分散体。

基质可替代地包括基于聚烯烃的粘合剂。粘合剂是可以粘附在相对表面上的材料，而不依赖于具有相同或互补材料的相对表面来在表面之间形成密封。粘合剂可以是液体粘合剂，通常需要水来在表面之间形成密封。或者，粘合剂可以是干粘合剂，其通常不需要用水、溶剂或热活化来在表面之间形成密封。此外，粘合剂可以是压敏粘合剂，它可以在施加轻微的初始外部压力后将表面密封在一起。这些粘合剂的例子包括水基、丙烯酸、压敏粘合剂，类似于应用于包装带的粘合剂，这种材料仅通过表面接触通常在轻微的初始外部压力下将两个表面固定在一起。实例可包括干粘合剂，其通常不需要用水、溶剂或热活化，并牢固地粘附到许多不同的表面。可以选择在室温下具有侵蚀性和/或永久粘性的压敏粘合剂。压敏粘合剂的应用和使用可以自动化。在组装中使用时，与使用典型的液体粘合剂相比，可以使用不需要设置或长固化时间的压敏粘合剂来节省时间。压敏粘合剂优选地能立即粘合，使制造过程能够不间断地继续进行，这可以显著节省时间和劳动力。水基、丙烯酸系压敏粘合剂的实例包括已知为RHOPLEX N-1031乳液、RHOPLEX-N-580乳液、RHOPLEX-N-619乳液或其它合适类型的压敏粘合剂的那些粘合剂。其他乳液聚合物或丙烯酸聚合物共混粘合剂也是已知的，并且可以使用其他合适类型的粘合剂和/或接触粘合剂。

或者，基质可以是水基粘合剂。所述水基粘合剂可以包括水基聚合物。在又一个替代方案中，基质可以基于天然或合成形式的淀粉。淀粉可以是磨碎的微淀粉粉末的形式。磨碎的淀粉颗粒的直径可以在约12微米至约20微米之间。淀粉基基质可以包括水或其他溶剂、表面活性剂、极性粘合剂或其他填料中的至少一种。例如，淀粉基基质可以包含高达50％的水。在一些实施例中，基质包含25％-80％或30％-40％的淀粉。这种淀粉基基质可以是可生物降解的。在其他合适的实施例中，可生物降解基质包括淀粉基粘合剂。

在另一个替代实施例中，可膨胀复合材料可由由屏障分隔的多种材料制成，当其相互混合或接触时，会使可膨胀复合材料膨胀成膨胀构型。例如，屏障可以是微球壳，例如在美国临时申请第62/706,110号中公开的那些。这种微球例如在施加足够的热量时可以是可膨胀的和/或可破裂的。微球可以具有外壳和内芯。合适的外壳可以由例如热塑性聚合物制成，包括但不限于聚丙烯腈或PVC，以及玻璃、橡胶、淀粉、纤维素、陶瓷或其他合适的材料。在其他合适的实施例中，所述多个热膨胀微球包括由碳氢化合物、水或其他合适的化学物质制成的固体、液体或气体芯，所述化学物质可以被活化以使微球壳膨胀或破裂。在其他合适的实施例中，微球可以由可生物降解的材料制成，例如纤维素。纤维素基微球具有可以由纤维素制成的外壳。本文使用的术语“纤维素基微球”是指基于微球总重量包含大部分纤维素的微球。在一些实施例中，纤维素基微球含有基于微球总重量的超过50％、75％、90％或95％的纤维素。在一些实施例中，可膨胀复合材料本身是纤维素基可膨胀复合材料。本文使用的术语“纤维素基可膨胀复合材料”是指可膨胀复合材料，其包含基于可膨胀复合材料总重量的大部分纤维素。纤维素基可膨胀复合材料优选包含基于可膨胀复合材料总重量的大于50％、75％、90％或95％的纤维素。

微球可以在施加到幅材上之前与基质混合，或者例如当层被压在一起时，通过在施加到幅材上之后将微球混合或迫使微球进入基质中，在基质施加到幅材上之后提供在基质上。

微球具有膨胀温度(T_exp)和最高温度(T_max)，在膨胀温度下微球开始膨胀，如果微球被加热到T_max以上，它们将破裂。微球的T_exp没有特别限制，但通常在约60℃至高达约250℃之间。微球的T_max通常在约80℃至高达约300℃之间。在其他合适的实施例中，T_max高于300℃。微球是根据其最大膨胀温度来选择的，这取决于微球是否需要破裂。T_max取决于几种性质，包括微球的物理性质、基质的物理性质以及沉积基质和微球的层的物理性质。热量可以通过合适的方式产生，例如射频辐射或其他合适的方式，如下面参考膨胀装置进一步描述的。在其他合适的实施例中，射频辐射以大约10-45MHz或者对于微球成分和基质材料适当的频率施加到可膨胀复合材料220上。在其他实施例中，可以使用其他频率。所选择的加热参数取决于所使用的一种或多种可膨胀复合材料220。在这样的技术中，可膨胀复合材料可以被分配到容器中，例如袋，在那里可膨胀复合材料被活化，并膨胀以填充袋的空隙。如果容器中存在产品，可膨胀复合材料在活化时会膨胀，并自身形成在产品周围。

***200可包括膨胀装置，以使可膨胀复合材料220膨胀。在可膨胀复合材料包括乳液聚烯烃分散体的实施例中，微球在可膨胀微球活化时使乳液聚烯烃分散体膨胀。在一些实施例中，微球被夹带在乳液聚烯烃分散体中。膨胀装置可以包括加热元件、加热线圈、热空气施加器、射频辐射发生器、紫外线施加器、化学反应施加器、压力机构或用于膨胀可膨胀复合材料220的其他合适装置。可膨胀复合材料可以包括发泡剂。在这样的实施例中，包括发泡剂的可膨胀微球一旦被活化，其自身膨胀并导致乳液聚烯烃分散体膨胀。在其他实施例中，可膨胀复合材料可以包括反应组分、化学催化剂和加热剂(其可以向可膨胀复合材料施加热量和/或使可膨胀复合材料的温度升高)和/或其他合适的膨胀装置。以这种方式，膨胀装置可以活化可膨胀复合材料220，以通过热处理、机械处理、化学处理或其他合适的活化可膨胀复合材料220以进行膨胀的手段中的至少一种而膨胀。例如，膨胀装置可以提供热量、压力或化学反应中的至少一种。

发泡剂的实例包括空气、二氧化碳、氮气、氩气、氦气、甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、新戊烷等。在一些实施例中，发泡剂通常可以是惰性气体或任何合适的材料。所述可膨胀复合材料可以包括发泡剂。在其他实施例中，可膨胀复合材料可以包括反应组分、化学催化剂和加热剂(其可以向可膨胀复合材料施加热量和/或使可膨胀复合材料的温度升高)和/或其他合适的膨胀装置。在一些实施例中，通过机械手段将气体或气体混合物添加到可膨胀复合材料中。机械手段的实例包括搅拌或发泡可膨胀复合材料，以将空气或其他气体打到可膨胀复合材料中并增加其体积。在其他实施例中，气体或气体混合物也可以封装在微球中。当微球被活化时，它们会膨胀。微球的膨胀导致可膨胀复合材料的膨胀。

化学反应可以包括两种反应组分的混合，这两种组分反应生成泡沫。在一些实施例中，使用催化剂来提高化学反应的速率。在一些实施例中，所述两种反应组分在混合和膨胀之前通过屏障分离。分离反应组分的屏障可以是微球的外壳，其中微球的核心包括一种或多种反应组分，并且微球的破裂将其内容物释放到一种或几种其他反应组分中，引起产生泡沫的反应。也可以使用其他屏障，例如壁、胶囊或其他形成屏障的容器。引起膨胀的反应组分的例子包括将液体形式的异氰酸酯与称为聚氨酯树脂的多组分液体混合物混合。当这些成分结合在一起时，会释放二氧化碳和水蒸气，生成聚氨酯泡沫。可以使用在混合时形成泡沫的其他反应组分。

密封材料施加器214将密封材料216施加到层140和/或层160的暴露表面。密封材料施加器214可以使用胶带(例如双面胶带)或其他合适的施加密封材料的方法来施加密封材料216。在一些实施例中，密封材料包括聚乙烯。

密封材料216被配置为提供足够强的密封，使得当层140、160连接在一起时，层140和160的密封部分能够承受可膨胀复合材料220的膨胀，而膨胀材料不会沿着这些密封部分逸出。密封材料216可以是条带密封、涂层的构造，或者用于将层140、160密封在一起的其他合适构造。密封材料216可以作为连续层或作为不连续条带密封的图案来施加。

可选择在特定条件下活化密封材料以形成密封，例如在施加热量或压力时。密封材料可以由冷胶制成。密封材料可以由提供密封表面的粘合元件制成。粘合元件可以是如上所述的提供粘合表面的粘合剂。可替换地，粘合元件可以是提供粘性表面的粘性物质。粘性物质可以通过使第一表面上的一个粘性物质沿着相对表面与相同或互补的粘性物质接触来将一个表面密封到相对表面。虽然粘性物质通常不会充分粘附到其他物质上，从而粘附到这些其他物质上；或者，在其他合适的情况下，与它们彼此粘附形成的结合相比，粘性非常弱，但某些粘性物质(例如，乳胶粘性物质)可以与水混合，以粘附到非粘性表面上，使得粘性物质在干燥时可以保持粘附到非黏性表面上。

参考图4，层140包括沿着纵向区域144、沿着纵向边缘142、横向区域146施加的密封材料216。在其他实施例中，密封材料216可以沿着与纵向边缘142相邻但远离纵向边缘142的纵向区域144施加。在图4所示的实施例中，密封材料216沿着彼此纵向间隔开的横向区域146以及纵向区域144之间施加。在其他实施例中，密封材料216沿着平行于纵向区域144的层140施加。在另一实施例中，密封材料216仅沿着纵向区域144施加。在该实施例中，层160不含密封材料。层160限定了被配置为与层140的包括密封材料216的部分相对应的区域，使得当层140、160随后被接合在一起时，层140中具有密封材料216的区域144、146与层160中没有密封材料的相应区域接合。特别地，层160限定了纵向区域164和边缘162，其被构造为对应于纵向区域144和边缘142，以及横向区域166，其被配置为当层140、160接合在一起时对应于横向区域146。在优选实施例中，层140、160是可生物降解的材料，并且保护性物品作为一个整体是可生物降解的。可生物降解的保护性物品包括例如可生物降解层、包括可生物降解基质的可生物降解复合材料和多个基于纤维素的可膨胀微球。可生物降解层可以包括塑料基质，例如聚烯烃，例如聚乙烯膜或泡沫。

在其他实施例中，第二层160还包括沿着区域164、166的密封材料，以在层140、160之间提供更强的密封。在该实施例中，沿着纵向区域164施加纵向密封材料，并且沿着横向区域166施加横向密封材料，使得当层140、160接合在一起时，沿着区域164、166的密封材料与沿着区域144、146的密封材料相对应。例如，一个或多个纵向密封件和一个或更多个横向密封件可以包括压力活化的粘合剂、冷胶(例如，基于胶原的胶、基于聚乙酸乙烯酯的胶或其他合适的胶)和/或其他适合的密封材料。

可膨胀复合材料220沿着层140上的膨胀区域148施加。膨胀区域148由纵向区域144和横向区域146界定，以限定膨胀区域148周围的周边。层160限定膨胀区域168，膨胀区域168被配置为当层140、160接合在一起时对应于膨胀区域148。膨胀区域168由纵向区域164和横向区域166界定，以限定膨胀区域168周围的周边。当层140、160随后连接在一起时，膨胀区域148、168可以在它们之间限定膨胀空间(例如，膨胀空间117，如图6所示)，以在它们之间容纳可膨胀复合材料220。

在其他实施例中，层仅包括沿其中一个区域的密封材料，使得膨胀区域仅沿纵向或横向周边之一结合，以使可膨胀复合材料220在其中膨胀。在另一个实施例中，沿着层没有密封材料，使得可膨胀复合材料220不被密封材料束缚。在其他实施例中，可膨胀复合材料仅应用在膨胀区域的一部分上。

在其他实施例中，没有密封材料施加器，因为层可以配置为在没有密封材料的情况下彼此结合。例如，在一个实施例中，可膨胀复合材料220被用作粘合剂，该粘合剂可以将层连接在一起。在该实施例中，可膨胀复合材料220沿着层施加，使得压力可以施加到层以在层之间均匀地散布可膨胀复合材料220。例如，可膨胀复合材料220被压在层之间，以在层的边缘附近膨胀。在另一个实施例中，层包括沿着层的涂层，该涂层可以将层热密封在一起。在另一个实施例中，辊包括粘合剂，该粘合剂可以在加热时被活化。

再次参考图3-4，***200包括压力施加器222，此处图示为辊，但也可以使用其他合适的机构。在施加可膨胀复合材料220和密封材料216之后，压力施加器222在层140、160的密封材料216被施加在层之间的区域处(例如，沿着区域144、146、164、166)向层140和160施加压力，以将层140与160连接在一起，使得层140、160的幅材累积地形成保护性包装壁170。连接的层140、160在它们之间限定膨胀空间，以容纳可膨胀复合材料220(例如膨胀空间117，如图6所示)。在一些实施例中，将层压在一起可以使可膨胀复合材料220膨胀以形成连续层。

***200包括密封施加器224、226，每个密封施加器施加不同的密封材料。例如，密封施加器224可以施加密封材料274、276，并且密封施加器可以将不同的密封材料278施加到壁170的外表面。在其他实施例中，密封施加器施加密封材料的任何组合。在进一步的实施例中，每个密封施加器施加相同的密封材料。在又一个实施例中，可以只有一个密封施加器。密封施加器224、226类似于密封施加器214，并且密封材料274、276、278可以是与密封材料216所述的密封材料类似的密封材料，或者可以使用其他合适的密封材料。

图5示出了在密封施加器224、226已经将密封材料274、276、278施加到壁170的外表面之后的壁170的实施例。密封材料274可以沿着纵向区域180施加。在该实施例中，密封材料274沿着与纵向边缘172相邻的纵向区域180施加，然而，在其他实施例中密封材料274沿距离纵向边缘一定距离的纵向区域施加。密封材料276、278分别沿着横向区域182、184施加，横向区域182和184彼此纵向间隔开并且在纵向区域180之间。然而，在其他实施例中，密封材料276、278中的任一个被平行于密封材料施加。在进一步的实施例中，密封材料仅沿着壁的纵向区域施加。密封材料276、278由具有距离188的间隙186分隔开。间隙186可以被配置为提供一个空间，在该空间中可以切入开口或弱化区域。

当密封材料274、276、278是具有不同条件(例如，温度或压力)的不同条件密封材料时，某些密封材料被选择为在一种条件下活化，而其他密封材料被选为在不同的其他条件下活化。例如，在一个实施例中，密封材料274、276可以被选择为在不同于活化密封件278所需的温度或压力的温度或压力下被活化以形成密封件。以这种方式，密封材料274、276可以沿着区域180、182形成密封，而密封材料278不沿着区域184形成密封。然而，在其他实施例中，密封材料被选择为具有用于产生密封的类似条件。在其他实施例中，密封材料可以被选择为具有每个密封材料的条件的其他组合。

密封材料274、276、278可以沿着折叠壁190施加，具有相同或不同的宽度或长度，以控制在随后的步骤中由折叠幅材170形成的容器腔的尺寸和形状。例如，纵向密封材料可以被施加为具有与横向密封材料相邻的较厚宽度，同时在横向密封材料之间平滑地过渡到较薄宽度。在这样的配置中，膨胀空间可以被限定为具有与纵向密封材料相邻的弯曲侧。

如图2-3所示，***200包括一个折叠设备228，在将密封材料174、276、278应用于壁170的外表面后，该折叠设备将壁170折叠在其自身上，以形成折叠壁190，该折叠壁190包括重叠的保护壁，该保护壁包围其间的容器腔(例如，容器腔398，如图6所示)。在该实施例中，折叠设备228围绕折叠机构234折叠壁170，并且在折叠过程中利用张力机构230将张力施加到壁170。例如，在一个实施例中，折叠机构234是折叠杆，而张紧机构230是轮。在该实施例中，轮将壁170拉到围绕折叠杆的张力中以折叠壁170，使得纵向区域174彼此对应。折叠机构234可以具有用于折叠壁170的合适形状，例如V形。折叠设备228另外包括平坦化机构190，该平坦化机构被构造成使折叠壁190平坦化。平坦化机构190可以是平坦化杆，该平坦化杆构造成向折叠壁190施加压力并使折叠壁190平坦化。可以使用本领域中已知的其他合适的折叠机构。

然后，密封设备密封壁170，使得密封材料174、276沿着区域180、182形成密封。密封设备被配置为施加条件以活化密封材料174、276(例如，加热、压力和/或活化密封材料174、276的其他合适的手段)。在其他合适的实施例中，平坦化机构190起到密封设备的作用。在其他实施例中，***200沿着工艺的不同部分并入单独的密封设备。

参考图5，壁170限定区域192，折叠设备228沿着该区域折叠壁170。壁170包括壁部分118、120，使得当壁170折叠时，壁部分118与壁部分120相遇。特别地，壁部分118的密封区域180、182、184与壁部分120的密封区域180、182、184相遇。参考图6中所示的实施例，折叠壁190通常基本上是平的，然而，出于说明的目的，将折叠壁190描述为具有基本上打开的容器腔398。如下面进一步描述的，密封区域180、182、184的这种相遇允许密封材料174、276在稍后阶段被密封在一起，以形成保护性包装单元的边界，同时壁部分118、120的密封区域184在该过程中的这一点被解封。这样的未密封区域随后可以用作包装单元(例如，包装单元110)的开口，以在具有密封材料278的密封区域184用作在密封材料278沿着密封区域184形成密封之后封闭包装单元的封闭件之前接收物体。例如，密封区域184可以是在密封材料278的顶部上没有另一层的翼片的一部分。在该示例中，密封材料278是被水活化的粘合剂，使得使用者可以舔舐翼片以活化粘合剂。在又一实施例中，密封区域184没有密封材料，使得使用者随后沿着密封区域184施加粘合剂。尽管图6中所示的实施例描绘了每个壁部分118、120的纵向边缘172相遇，但在其他实施例中，每个壁部分的纵向边缘不相遇，并且一个壁部分的一个边缘延伸超过另一壁部分的边缘。

参考图6，折叠壁190在壁部分118、120之间限定容器腔398，在壁170沿着区域192折叠后，该容器腔可以存储一个或多个物体。容器腔398在一侧上进一步由彼此相遇的壁部分118、120的区域180形成的密封件界定，并且在另一侧上由围绕区域192折叠的层160界定。如下面将进一步描述的，随着保护性包装单元110沿着幅材100被限定，容器腔398将进一步由其他密封区域界定。可膨胀复合材料220可以在稍后阶段膨胀以膨胀折叠壁170(作为单独的包装单元110或在形成这样的包装单元110之前)，使得壁部分118、120膨胀以提供对容纳在腔398内的物体的保护，使其免受冲击(例如，在物体的运输过程中)。

在其他实施例中，该***不包括折叠设备，因此未折叠的壁可以在不折叠的情况下被馈送到该过程的后期。例如，在这样的实施例中，将另一个壁叠置在初始壁上，使得每个壁的密封区域可以彼此对应，并且在它们之间限定容器腔。这种配置的一个例子可以在图11中看到，其中保护性物品30的幅材300包括两个壁318、320，这两个壁彼此叠置并限定容器腔398。

尽管图4描绘了具有单个区域192的壁170，壁170可以围绕该单个区域192折叠，但壁的其他实施例可以包括多个折叠区域。例如，图7的实施例具有壁470，壁470具有线性区域55，线性区域55具有减少量的可膨胀复合材料220或不含可膨胀复合材料220。由于可膨胀复合材料的减少或不存在，这些区域具有比衬垫部分494、496更低的厚度和更小的内部结构，从而提供自然的铰接线499，以便于将壁470的相邻部分494和496折叠在彼此之上。特别地，参考图8-9，衬垫部分494沿着线498折叠在衬垫部分496上，使得每个衬垫部分494的密封区域480(具有施加在密封区域480上的密封材料474)在衬垫部分496上彼此相遇以形成折叠壁490。在该实施例中，每个衬垫部分494、496的密封区域480相遇，然后被折叠在衬垫部分494上并变平，使得密封区域480接合以在衬垫部分496的中心部分上沿着幅材490的长度形成折叠脊。然而，在其他实施例中，一个衬垫部分的密封区域位于衬垫部分的外表面上(例如，沿着该衬垫部分的边缘)，使得将一个衬垫部分的内表面上的密封区域与另一衬垫部分的外表面接合可以将衬垫部分接合在一起以形成容器腔，而不会沿幅材的长度形成中央折叠脊。然后，密封材料174可以形成密封以结合或以其他方式固定密封区域480，使得填充部分494、496在它们之间形成容器腔498。容器腔498进一步限定在线499之间，并且在密封区域482、484通过形成密封的密封材料276、278彼此结合或以其他方式固定时，容器腔498可以在稍后阶段被进一步限定。

***200还被配置为沿着折叠壁190和进入折叠壁190的容器腔398的开口(例如开口117，如图1所示)形成弱化区域116。在该实施例中，弱化区域116沿着折叠壁190在横向于纵向边缘172的方向的方向上延伸，以限定单个保护性包装单元的长度，并有助于包装单元110彼此分离，例如通过将一个单元110从下一个单元撕开。

弱化区域116和开口可以设置为穿孔或狭缝线、划线或其他合适的结构，***200可以包括穿孔、划线和/或切割的切割设备240，或用于制造弱化区域的其他合适的装置。弱化区域和开口可以在所述工艺的其他部分之前、期间或之后施加。切割设备240也可用于去除其中一层的纵向长度，以制成从包装单元的一个壁延伸的翼片(例如，如图13所示的翼片630)。

参考图2、图3、图9和图10，***200的切割设备240包括保持刀片244的刀片保持器250和砧座，例如辊242，砧座可以开槽以接收刀片244，或者由弹性体或其他背衬材料制成，该弹性体或其他背衬材料可以被刀片穿透或被刀片推压以进行所需的切割和/或刻痕。其他切割设备可以包括固定或旋转刀片、热切割器和/或用于切割折叠壁190的已知机构。在所示的实施例中，刀片244包括一系列间隔开的齿246，齿246构造成完全刺穿折叠壁190的所有壁部分118、120。刀片244完全穿过壁部分120，以沿着壁部分118横向于折叠壁190的纵向边缘形成开口197。然而，由于刀片244的齿246包括每个齿之间的间隙248，因此刀片244并不完全穿过壁部分120。齿246和间隙248形成穿孔线，作为沿着壁部分120横向于折叠壁190的纵向边缘的弱化区域116。这样，折叠的幅材190被切割以形成连接的可分离包装单元110的切割幅材100。

尽管图10中的实施例描述了切割设备240通过间隙186切割开口117和弱化区域116，但在其他实施例中，切割设备通过折叠幅材的不同部分切割开口和弱化区域，例如沿着具有密封材料的折叠幅材的一部分(例如沿着具有密封材料278的折叠的幅材190)，因为这种密封材料尚未被活化并且可以形成包装单元的顶侧。在其他实施例中，刀片可以切割穿过整个折叠壁，以将折叠壁分离成包装单元。在另一个替代方案中，刀片的齿可以被配置为切割穿过整个折叠壁的穿孔线，以沿着壁的两个部分产生弱化区域。在又一实施例中，切割设备可以包括一个刀片以沿着折叠壁的一部分形成开口，以及另一个刀片，以在过程中的不同时间或位置沿着折叠壁另一部分形成弱化区域。

***200包括合并设备252，该合并设备252被配置为将切割的幅材100合并成供应构型150，例如本实施例中的扇形折叠构型(或图1中的扇形折叠构型150)。在***将每个单元与下一个单元分离的实施例中，合并设备可以组织和堆叠分离的保护性包装单元，并可选地将它们放置在容器中，例如盒子或包装中。在其他实施例中，切割幅材100内的可膨胀复合材料220可以在被合并成供应构型之前被膨胀，使得供应构型包括膨胀的保护性包装单元。在其他实施例中，合并设备252包括膨胀装置。

图11示出了作为扇形折叠构型350的供应构造的一个示例。在该示例中，扇形折叠构型350包括高密度构造的可膨胀的、连接的、可分离的包装单元310的幅材300。包装单元310由沿着包装单元310的纵向侧部324、326和横向侧部328彼此叠置的保护性包装壁318、120制成。侧部324、326、328是包装单元310的一部分，其中壁318、320与施加在壁318、320的至少一个内表面上的密封材料密封在一起，该内表面对应于这些侧部324、326、328，如下面进一步描述的。壁318沿着边缘330切割，使得开口397限定在壁318、320、壁318的边缘330和纵向侧部324、326之间。提供开口397以允许将物体***在顶部装载构型中的包装单元310内。包装单元310沿着弱化区域316固定到相邻的包装单元310。包装单元310沿着边缘330从横向侧部324、326切割，以沿着弱化区域1316的每一侧形成横向狭缝322。这样的横向狭缝322有助于更容易地打开开口397并且更容易地将包装单元310彼此分离。在其他实施例中，幅材不具有横向狭缝，而是沿着每个包装单元的整个边缘具有弱化区域。

图12示出了作为卷筒构型550的供应构型的一个示例。在该示例中，卷筒构型550包括高密度构型的一卷幅材100。然而，其他实施例包括以低密度构型卷起的幅材，其中幅材被膨胀。卷筒构型550可以是带芯卷筒构型或无芯卷筒构型。

图13示出了包装容器形式的示例性保护性包装单元610，该包装容器例如是邮箱，其被配置为接收用于运输的物体。与包装单元110相反，包装单元610的壁不是彼此折叠以限定容器腔。相反，保护性包装单元610由壁618、620形成，所述壁沿着区域624、626、628的内表面彼此密封以限定用于存储物体的容器腔698。例如，壁618、620的区域624、626、628彼此密封，使得壁618和620的边缘彼此重合以限定包装单元610的周边。然而，在其他实施例中，一个壁的边缘可以延伸超过另一个壁的边缘。

壁618的边缘640、沿壁618相对的区域628和壁620在彼此之间限定了开口697，使得物体可以从顶部装载到容器腔698中。壁620包括延伸经过边缘640的翼片630。在本实施例中，翼片630包括粘性表面634和由对粘性表面634的粘性不强的材料制成的释放层632。在其他实施例中，翼片在翼片和相对的较短壁上具有衔接表面，以密封关闭的翼片，而不是粘性表面。在使用中，在物体通过开口697***到容器腔698中之后，在剥离层632并且将翼片630折叠在开口697上之后，可以将粘合表面634密封到壁620的外部。在翼片630被密封到壁618之后，保护性包装单元610被封闭在容纳在容器腔698中的物体上，从而防止物体逃逸。

参考图14，装袋机700被配置为接收串联连接的包装单元的幅材，例如图11的幅材300，其中可膨胀复合材料处于其仍可膨胀的状态。装袋机700从连接的保护性包装单元310的扇形堆叠构型350供给幅材300。装袋机700构造成接收幅材300，在下游方向上移动幅材300、膨胀幅材300以形成膨胀幅材380、沿着开口387打开每个膨胀包装单元381以接近容器腔388，以及将物体***容器腔388内。

装袋机700包括膨胀装置706，该膨胀装置被配置为使容纳在幅材300的壁318、320内的可膨胀复合材料220膨胀以形成膨胀幅材380。尽管图14显示膨胀装置706位于扇形堆叠构型350的紧接下游，但在其他实施例中，将膨胀装置放置在过程中的不同点(例如，在打开膨胀包装单元之后，在将物体***膨胀包装单元期间，或在将物体插进膨胀包装单元后)。在其他实施例中，装袋机不包括膨胀装置，其中来自供应构型的幅材已经膨胀。在又一个实施例中，装袋机不包括膨胀装置，并且幅材在不膨胀的情况下被馈送通过装袋机。

为了帮助开口387，装袋机700可以包括打开辅助装置。如图14所示，打开辅助装置包括用于夹住膨胀包装单元381的一部分的多个指状物702、用于拉动膨胀包装单元381的一部分的伸缩突出部704、用于抽吸膨胀包装单元381的一部分的吸盘712以及用于向开口387施加空气压力的鼓风机714。尽管图10所示的实施例描述了装袋机700，包括所有的指状物702、伸缩突起704、吸盘712和鼓风机714作为各打开辅助装置，但其他实施例可以具有各打开辅助装置的任何组合或仅一个打开辅助装置。

一旦开口387被打开，物体就可以被从顶部装载到容器腔398中。然后，填充的包装单元可以由密封设备716密封，如上所述，该密封设备活化密封材料274、276、278以封闭物体周围的填充包装单元。密封设备716还可以通过切割、熔化、拉动、撕裂或沿着弱化区域386分离包装单元的其他适当方式，将填充的包装单元与相邻的膨胀的包装单元380分离。然而，在其他实施例中，装袋机700包括分离设备，以将填充的包装单元与相邻的包装单元分离。

图15-16示出了另一示例性装袋机800，该装袋机被供给供应构型950的可膨胀壁的幅材900。装袋机800构造成接收幅材900，在下游方向上移动幅材900、使折叠的幅材900膨胀以形成膨胀幅材980、折叠膨胀幅材980以限定内部容器腔986以及将物体***内部腔986内。

装袋机800包括膨胀装置806，该膨胀装置被配置为使容纳在幅材900的壁内的可膨胀复合材料220膨胀以形成膨胀幅材980。尽管图15显示膨胀装置806直接位于供应构型950的下游，但在其他实施例中，膨胀装置806可以放置在过程中的不同点(例如，在折叠之后，在将物体***容器腔内期间，或在将物体***容器腔内之后)。

如图所示，膨胀幅材980包括区域992，该区域992被配置为便于膨胀幅材980沿这些部分折叠。区域992可以是膨胀幅材980的一部分，其中存在较少或不存在可膨胀复合材料220，从而产生自然铰链以便于折叠膨胀幅材980，类似于图7所示的区域492。在另一个实施例中，装袋机包括在幅材膨胀期间或之后向幅材施加压力以形成具有更压缩的膨胀材料区域的膨胀幅材区域的设备，以便于折叠膨胀幅材。在其他实施例中，提供了一个自然铰链，例如，具有均匀量的可膨胀复合材料，该复合材料横向延伸穿过膨胀空间，并且该装置仅围绕其中心或其他所需位置折叠壁幅，以将壁部分(例如，如图7所示的衬垫部分494、496)放置在彼此之上，从而限定容器腔。

装袋机800包括一个折叠设备806，该折叠设备被配置为折叠膨胀的幅材980。折叠设备806可以包括杆808、810或其他合适的机构，其折叠膨胀幅材980以在膨胀幅材980内限定内部容器腔986。折叠设备806对幅材980进行C形折叠，但也可以采用其他已知类型的折叠。装袋机800包括保持打开构件，例如指状物814或其他合适的装置，该保持打开构件将容器腔保持在折叠的膨胀幅材的相对壁内打开，从而提供横向面向的容器内腔312，用于从侧面装载物体。

装袋机100包括密封设备816，用于活化密封材料274、278以密封膨胀包装单元981。密封设备116被配置为施加热量、压力和/或其他合适的设置密封材料274、278的装置，以形成完整的袋。例如，在密封材料是条带密封的情况下，密封设备施加热量以活化密封材料。

密封设备816包括横向密封设备820和纵向密封设备818。横向密封设备820被配置为在膨胀包装单元981被折叠之后活化密封材料278，以密封一个膨胀包装单元981的底侧(限定容器腔986的底部边界)和相邻的膨胀包装单元981的顶侧。纵向密封设备818构造成活化密封材料274以密封膨胀包装单元981的侧边界并限定容器腔986的侧边界。以这种方式，在物体被***容器腔986内之后，纵向密封设备818密封封闭的完成的袋999。

在其他实施例中，装袋机不包括膨胀装置，其中来自供应构型的幅材已经膨胀。在又一个实施例中，装袋机不包括膨胀装置，并且幅材在不膨胀的情况下被馈送通过装袋机。

装袋机800包括分离机构818，该分离机构被配置为有助于将完成的袋与膨胀的幅材980分离，类似于上文针对装袋机700所讨论的分离装置。在一个实施例中，密封设备可以通过完成的袋的顶部边界熔化，并且分离机构可以将完成的袋从相邻的包装单元拉开。

尽管装袋机700、800被描述为从特定的未膨胀的高密度构型(例如，折叠堆叠构型150或卷筒构型550)进料，但可以理解，机器700、800中的任何一个都可以从任何一种类型的合并构型进料。在其他实施例中，幅材可以完全通过装袋机700、800供给而不膨胀。

本公开不限于本申请中描述的特定示例，这些示例旨在说明各个方面。在不偏离其精神和范围的情况下，可以进行许多修改和实施例，这对本领域技术人员来说是明显的。除了本文列举的方法和装置之外，本公开范围内的功能等同方法和设备对本领域技术人员来说将从前述描述中明显。这样的修改和示例旨在落入所附权利要求的范围内。本公开仅受所附权利要求的条款以及这些权利要求所享有的等同物的全部范围的限制。还应理解，本文中使用的术语仅用于描述特定示例，而不旨在进行限制。

关于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以根据上下文和/或应用将复数理解为单数和/或将单数理解为复数。为了清楚起见，本文可以明确地阐述各种单数/复数排列。

虽然本文公开了各个方面和示例，但其他方面和示例对本领域技术人员来说是明显的。本文公开的各个方面和实例是为了说明的目的，并不旨在限制，真正的范围和精神由以下权利要求指示。

Claims (25)

1.一种保护性物品，包括：

第一壁和第二壁，每个壁都包括：

叠置的层，在所述层之间包围膨胀空间，以及

设置在所述膨胀空间中的可膨胀复合材料，所述可膨胀复合材料包括：

可生物降解基质，以及

多个纤维素基可膨胀微球，所述可膨胀微球被配置为在所述纤维素基可膨胀微球活化时使所述可生物降解基质膨胀，其中，所述第一壁和所述第二壁彼此叠置，以在其之间限定容器腔，所述容器腔被构造成并且尺寸被确定为在其中容纳待运输的产品，并且所述壁的所述膨胀空间围绕所述容器腔相互叠置，所述第一壁和第二壁在所述容器腔的多个侧面上彼此连接，并且

其中，在一对膨胀空间中的可膨胀复合材料以足够的量设置和提供，以用于为容纳在所述容器腔中的产品提供缓冲。

2.根据权利要求1所述的保护性物品，其中：

所述壁在所述容器腔的开口侧处彼此解封，所述开口侧的尺寸被设定为允许所述产品通过所述开口***所述容器腔内；和

所述保护性物品还包括在所述第一壁上的闭合件，所述闭合件构造成用于将所述第一壁密封到所述第二壁以密封闭合的所述开口侧以将所述产品保持在所述腔中。

3.根据权利要求2所述的保护性物品，还包括幅材，所述幅材包括第一壁和第二壁，所述第一壁和所述第二壁在横向穿过所述幅材的一系列位置中彼此连接，以限定多个连接的保护性包装单元，所述保护性包装单元被配置为彼此分离，每个包装单元包括围绕至少一个容器腔彼此叠置的一对膨胀空间。

4.根据权利要求1所述的保护性物品，其中所述可生物降解基质包括可生物降解聚合物、可生物降解粘合剂或其组合。

5.根据权利要求4所述的保护性物品，其中所述可生物降解聚合物包括天然淀粉、合成淀粉、纤维素、生物聚酯、蛋白质、多糖或其组合。

6.根据权利要求5所述的保护性物品，其中所述可生物降解聚合物包括纤维素。

7.根据权利要求4所述的保护性物品，其中所述可生物降解粘合剂包括淀粉基粘合剂、纤维素基粘合剂、生物聚酯基粘合剂、蛋白质基粘合剂、多糖基粘合剂或其组合。

8.根据权利要求7所述的保护性物品，其中所述可生物降解粘合剂是纤维素基粘合剂。

9.根据权利要求7所述的保护性物品，其中所述可生物降解粘合剂是淀粉基粘合剂。

10.根据权利要求1所述的保护性物品，其中所述纤维素基可膨胀微球包含发泡剂。

11.根据权利要求1所述的保护性物品，其中所述纤维素基可膨胀微球包含反应组分、化学催化剂或其组合。

12.根据权利要求10所述的保护性物品，其中所述纤维素基可膨胀微球包含发泡剂，所述发泡剂包含空气、二氧化碳、氮气、甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、新戊烷、如氩气和氦气的惰性气体或其组合。

13.根据权利要求1所述的保护性物品，其中所述纤维素基可膨胀微球包括外壳和内芯材料，所述外壳包括纤维素。

14.根据权利要求1所述的保护性物品，其中所述纤维素基可膨胀微球包含烃、水或其组合。

15.根据权利要求1所述的保护性物品，其中所述纤维素基可膨胀微球被配置为被热活化。

16.根据权利要求1所述的保护性物品，其中所述活化使所述纤维素基可膨胀微球膨胀，从而使所述可生物降解基质膨胀。

17.根据权利要求1所述的保护性物品，其中所述可生物降解基质配置为在膨胀后固化。

18.根据权利要求1所述的保护性物品，其中所述层包括可生物降解材料，并且所述保护性物品整体上由按重量至少75％的可生物降解材料制成。

19.根据权利要求1所述的保护性物品，其中所述微球被夹带在所述可生物降解基质中。

20.一种保护性物品，其包括第一壁，所述第一壁包括：

限定膨胀区域的第一层，以及

在所述膨胀区域中的可膨胀复合材料，所述可膨胀复合材料包括：

可生物降解基质，和

多个纤维素基可膨胀微球，所述可膨胀微球被配置为在所述纤维素基可膨胀微球活化时使所述可生物降解基质膨胀。

21.根据权利要求20所述的保护性物品，其中，所述第一壁包括叠置在所述第一层上并连接到所述第一层的第二层，使得所述第一层和第二层在它们之间限定包围所述膨胀区域的第一膨胀空间，其中所述可膨胀复合材料被容纳在所述第一膨胀空间中。

22.根据权利要求21所述的保护性物品，还包括第二壁，所述第二壁包括：

相对的基底层，其彼此叠置并连接，以在其之间限定第二膨胀空间；和

容纳在所述第二膨胀空间中的额外量的所述可膨胀复合材料；

其中，所述第一壁和所述第二壁彼此叠置，以在它们之间限定容器腔，所述容器腔被构造成并且尺寸被确定为在其中容纳待运输的产品，并且所述壁的所述膨胀空间围绕所述容器腔相互叠置，所述第一壁和第二壁在所述容器腔的多个侧面上彼此连接。

23.一种可膨胀幅材，包括：

第一层；

第二层；和

在膨胀区域中的可膨胀复合材料，所述可膨胀复合材料包括：

可生物降解基质；和

多个纤维素基可膨胀微球，所述纤维素基可膨胀微球配置为使所述可生物降解基质在所述纤维素基可膨胀微球活化时膨胀。

24.根据权利要求23所述的可膨胀幅材，其中所述第一层和所述第二层每个都由按重量至少75％的可生物降解材料制成。

25.一种用于制造可膨胀保护性物品的方法，包括：

将可膨胀复合材料施加到第一层的表面上，所述可膨胀复合材料包括：

可生物降解基质，以及

多个纤维素基可膨胀微球，其被配置为在所述纤维素基可膨胀微球活化时使所述可生物降解基质膨胀；

在所述第一层上施加第二层，使得所述可膨胀复合材料被夹在所述第一层和所述第二层之间。