ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к конструкции пленочного контейнера-смесителя для производства пенопласта на месте применения, который состоит из нескольких герметичных пленочных камер, соединенных через хрупкую перегородку и содержащих реакционные компоненты для образования пенопласта при ручном смешении. При этом одна из камер имеет вторую хрупкую перегородку, которая при ее разрушении образует отверстие для выпуска получаемой в объединенных камерах подвижной пеномассы к месту ее непосредственного потребления. Такими местами потребления могут быть упаковочные емкости для хрупких изделий, строительные стыки, герметизируемые водопритоки в горных выработках, опалубка для изготовления различных форм и т.п.
Для упаковочных целей обычно используют эластичные или полужесткие пеноматериалы, получаемые их двухкомпонентной системы полиуретанов. Для строительных и аварийных целей используют жесткие пенополиуретаны и фенолформальдегидные пенопласты, также производимые из двухкомпонентных систем.
Известные методы получения заливочных пенопластов непосредственно на месте применения требуют смешения реакционных компонентов в высокоскоростных механических смесителях, что ограничивает область использования пеноматериалов. Известные методы получения пенопласта на месте применения через однокомпонентные системы усложняют и удорожают использование пеноматериалов, т.к. требуют дорогостоящей упаковки (баллончики), находящейся под давлением (вспенивание осуществляется легкокипящими жидкостями). Кроме того, известные однoкомпонентные системы не позволяют получать пенопласт закрытоячеистой структуры, с высокими герметизирующими и теплоизоляционными свойствами.
В последние годы, не случайно, появились патентные публикации и рыночные двухкомпонентные системы, которые способны образовывать подвижную пеномассу даже при простом ручном смешении реакционных компонентов. Это значительно упростило и удешевило процесс упаковки дорогостоящих изделий - приборов, аппаратуры, изделий из хрусталя и т.п. Однако, в силу отсутствия необходимого ассортимента двухкомпонентных систем пеноматериалов, способных образовывать квалифицированную пеномассу при ручном (без механических скоростных устройств) смешении компонентов в нормальных условиях, область использования этой передовой технологии ограничивается упаковкой, требования которой к производимой пеномассе достаточно низкие. Для расширения областей “ручной технологии заливки” требуется создание условий для применения в этой технологии уже существующих на рынке двухкомпонентных систем квалифицированных пеноматериалов типа пенополиуретанов и фенолформальдегидных пенопластов. Требуется разработка специального пленочного контейнера-смесителя, который бы позволил реализовать ручное смешение реакционных компонентов для существующих на рынке систем. Реализация этой задачи позволит получать пеноматериал самого широкого диапазона свойств непосредственно на местах потребления по доступной широкому потребителю технологии “ручной заливки”.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно несколько принципиальных конструкций пленочного контейнера-смесителя, который состоит из нескольких герметичных пленочных камер, соединенных между собой через хрупкую перегородку и содержащих реакционные компоненты для образования пеноматериала при их ручном смешении. При этом одна из камер имеет вторую хрупкую перегородку, которая, разрушаясь под действием давления образующейся пеномассы, выпускает ее за пределы объединенных камер (смесителя) в пленочный пакет (патенты США №5699902, 5996782, 5873221 и 5899325).
Общий недостаток этих конструкций пленочного контейнера-смесителя состоит в том, что он может работать только на низковязких, нетоксичных, экологически безопасных компонентах, к тому же активируемых дополнительным тепловым воздействием непосредственно перед смешением компонентов. Это ограничивает использование известных контейнеров-смесителей упаковочной областью, которая не предъявляет к получаемому пеноматериалу сколько-нибудь высоких требований, ограничиваясь задачей низкого объемного веса и некоторой упругостью. Другим серьезным недостатком известных конструкций пленочного контейнера-смесителя является наличие в них как минимум двух хрупких швов, которые необходимо разрушать изнутри строго последовательно. Случайное нарушение этого порядка чревато экологической опасностью и преждевременным выводом смесителя из рабочего состояния. Это предопределяет использование известных конструкций ручного смесителя только внутри защищаемого смеситель упаковочного пакета, для образования упаковочной подушки.
Некоторой развитостью конструкции обладает пленочный контейнер-смеситель по изобретению г-на Бертрама (патент США № 5899325). Согласно этому патенту пленочный смеситель, помещенный в упаковочный пленочный пакет, состоит из не менее 2-х герметичных пленочных камер, соединенных через хрупкую перегородку (позволяющую укладывать одну камеру на другую) и содержащих реакционные компоненты для образования пенопласта при их ручном смешении; при этом одна из камер имеет вторую хрупкую перегородку, образующую при ее разрушении (под воздействием давления получаемой пеномассы) отверстие для выпуска полученной пеномассы к месту потребления (в данном случае - в пленочный пакет).
Однако и изобретению г-на Бертрама присущи все перечисленные выше недостатки известных конструкций ручного пленочного смесителя, хотя оно и идет вперед в отношении надежности разделения камер с реакционными компонентами в моменты хранения и транспортировки контейнера.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения является создание конструкции пленочного контейнера-смесителя, свободного от указанных недостатков известных конструкций, обладающего повышенными возможностями для переработки (смешения) реакционных жидких компонентов вне зависимости от их вязкости, а также обладающего повышенной безопасностью в обращении с таким смесителем и соответственно - широкими областями использования.
Согласно изобретению пленочный контейнер-смеситель для получения пенопласта на месте применения состоит из не менее 2-х герметичных пленочных камер, которые соединены через хрупкую перегородку и содержат реакционные компоненты для образования пенопласта при их ручном (без использования скоростных механических смесителей) смешении. При этом одна из камер имеет вторую хрупкую перегородку, образующую при ее разрушении отверстие для выпуска получаемой в объединенных камерах пеномассы к месту потребления.
Согласно изобретению заявляемая конструкция пленочного контейнера-смесителя отличается от известных конструкций тем, что форма профилей камер, по крайней мере одной из них, в наполненном компонентами рабочем состоянии и наполняемость камер компонентами приближены к прямоугольному профилю, высоты которого выбраны из соотношения:
δ=(1/5÷1/30)·h при h=50-180 мм,
где δ - высота прямоугольного профиля камер в наполненном компонентом рабочем состоянии, мм;
h - ширина прямоугольного профиля камер в наполненном компонентом рабочем состоянии, мм,
а вторая хрупкая перегородка выполнена в виде разгерметизируемого извне устройства, предпочтительно в виде мембраны (в отличие от разрушаемой изнутри давлением вспенивающейся массы второй хрупкой перегородки известных контейнеров).
Поскольку благодаря найденной согласно изобретению принципиальной конструкции он получает практически неограниченные возможности применения в разных отраслях техники, является целесообразным снабдить заявляемую конструкцию дополнительными элементами:
а) отверстие, образуемое разгерметизируемым извне устройством, например мембраной, соединено с каналом (как частный вариант - выполнено в виде шланга, патрубка) для подачи пеномассы к месту применения;
б) камера, в которой расположено разгерметизируемое устройство, для облегчения выхода образуемой пеномассы имеет сужение по ширине прямоугольного профиля в направлении места расположения мембраны;
в) в месте расположения разгерметизируемого устройства имеет прикрепленное к этой камере устройство (например, кольцо с резьбой или конусом) для ее соединения со съемным патрубком (шлангом), образующим канал для подачи пеномассы к месту потребления;
г) для повышения экологической безопасности пленочного контейнера-смесителя камера с компонентом, обладающим экологической опасностью (камера “Б”), защищена от внешнего разрушающего воздействия камерой с компонентом, который экологически безопасен (камера “А”), и камера “Б” имеет размер в наполненном состоянии меньший, чем камера “А” на величину, достаточную для полной внешней защиты;
д) как наиболее надежный вариант экологической защиты камеры “Б”, она помещена во внутрь камеры “А” таким образом, что камера “Б” полностью омывается компонентом “А”, а размер камеры “А” равен или больше суммарного объема компонентов “А” и “Б”;
е) для промышленной реализации экологической защиты камеры “Б” предпочтительным вариантом является обертывание камеры “Б” камерой “А” и установлении длины камеры “Б” (по направлению сворачивания), выбранную из соотношения:
ж) или разделение камеры “А” на две одинаковые части, каждая из которых лежит на общей оси с камерой “Б” и соединена с камерой “Б” хрупкой перегородкой, которая имеет ширину, достаточную для сложения частей камеры “А” на камеру “Б”.
ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 показана принципиальная конструкция пленочного контейнера-смесителя, выполненная согласно изобретению. При этом плоские камеры “А” и “Б” одинаковые.
На фиг.2 приведена конструкция пленочного контейнера-смесителя, выполненная согласно одному из предпочтительных вариантов. При этом одна из камер (поз. 3) имеет сужение по ширине прямоугольного профиля в направлении места расположения мембраны (поз.4).
На фиг.3 приведена конструкция пленочного контейнера-смесителя, выполненная согласно одному из предпочтительных вариантов реализации изобретения. При этом камера “Б” помещена вовнутрь камеры “А” и омывается компонентом “А”. В поз.“а” - камера “Б” прикреплена к камере “А”. В поз.“б” - камера “Б” имеет возможность свободного перемещения внутри камеры “А”.
На фиг.4 приведена конструкция заявленного пленочного контейнера-смесителя, которая предусматривает внешнюю защиту камеры “Б” (поз.1) с помощью ее обертывания камерой “А” (поз.“б”).
В поз. фиг.4“а” показаны камеры “А” и “Б” в рабочем положении. В поз. фиг.4“б” - положение камер “А” и “Б” в моменты хранения и транспортировки заявленного пленочного контейнера-смесителя.
На фиг.5 показаны некоторые из практичных схем экологической защиты контейнера “Б” с помощью контейнера “А”.
1 - камера “Б”
2 - хрупкая перегородка
3 - камера “А”
4 - разрушаемая извне мембрана
5 - кольцо (для соединения с патрубком)
6 - канал для выпуска пеномассы к месту потребления
СВЕДЕНИЯ ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ.
Заявленное изобретение - конструкция пленочного контейнера-смесителя может быть изготовлено в опытном масштабе без дополнительных исследований, поскольку на рынке имеются все необходимые исходные материалы, технология их применения и сырьевые жидкие компоненты для изготовления т.н. заливочных реакционных систем типа пенополуретанов и фенолформальдегидных пенопластов.
Основные требования к исходным материалам и реакционным компонентам для опытного использования изобретения в принципиальном отношении нижеследующие:
1. Материал для изготовления пленочного контейнера-смесителя и разрушаемой извне мембраны должен быть достаточно гибким и прочным с тем, чтобы обеспечить возможность ручного смешения реакционных компонентов в течение от нескольких секунд (для низковязких компонентов системы пенопласта с очень высоким стартом - началом вспенивания) до нескольких минут (для высоковязких компонентов системы пенопласта с низким стартом - началом вспенивания). Ручное смешение реакционных компонентов в пленочном контейнере-смесителе осуществляется путем разрушения хрупкой перегородки, разделяющей камеру “А” от камеры “Б” (разрушение производится ручным нажатием на одну из камер), и пульсирующей деформацией наполненных компонентами камер “А” и “Б”, которая призвана перегонять компоненты “А” и “Б” навстречу друг другу в достаточно тонком слое “б” (фиг.1).
Кроме того, материал пленочного контейнера-смесителя должен быть инертным (химически стойким) по отношению к веществам, входящим в реакционные компоненты “А” и “Б”, а также должен не пропускать пары этих веществ, быть для них паронепроницаемым в течение всего срока хранения пленочного контейнера-смесителя.
Кроме того, материал пленочного контейнера-смесителя, по меньшей мере одно из внешних покрытий должно обладать способностью свариваться и/или склеиваться для того, чтобы можно было образовать хрупкую перегородку между камерами “А” и “Б” и присоединить к одной из камер разрушаемую извне мембрану. Поэтому материалы пленочного контейнера-смесителя целесообразно выбирать из многослойных металлизированных пленок. Например:
- внешний слой - из полимерной полиэтиленовой или полиэтилентерфталатной пленки толщиной порядка 20-50 мкм,
- средний слой - металлическая (алюминиевая) фольга толщиной порядка 10-20 мкм,
- внутренний слой - из полимерной химстойкой пленки, например из полиэтилена или политетрафторэтилена.
2. Высоту (толщину) пленочного контейнера-смесителя (фиг.1, “б”) выбирают, исходя из указанного диапазона и вязкостных характеристик реакционных компонентов по общему правилу: чем выше вязкость и ниже совместимость, тем меньше высота “б”. Детальные размеры выбирают, исходя из требуемой емкости контейнера и времени старта реакционной системы.
3. Реакционные компоненты для образования пенопласта должны быть жидкими и обладать способностью образовывать реакционную систему при ручном смешении и далее - подвижную пеномассу. Последняя должна иметь достаточно приемлемый срок (до 5-10 мин) отверждения с тем, чтобы заполнить собой свободное пространство в месте потребления и отвердиться при нормальных условиях, не выделяя при этом токсичных веществ. Таким требованиям отвечают сегодня, например, двухкомпонентные системы заливочных пенополиуретанов (компонент “А” - полиэфир с необходимыми добавками, компонент “Б” - изоцианатсодержащий продукт) и заливочных фенолформальдегидных пенопластов (компонент “А” - фенольная смола, компонент “Б” - отвердитель).
Заявляемая конструкция пленочного контейнера-смесителя в принципиальном отношении состоит из не менее 2-х пленочных камер (фиг.1-5, поз.1 и 3), разделяющей эти камеры хрупкой перегородки (2) и разрушаемой извне (внешним надавливанием) мембраны (4). Мембрана служит для образования отверстия, которое обеспечивает выпуск подвижной (неотвержденной) пеномассы к месту потребления, например, через канал (6, фиг.2). В камеры (1 и 3) помещены (загерметизированы) реакционные компоненты “А” и “Б” для получения пенопласта при ручном смешении.
Приведение в действие и работа пленочного контейнера сводится к нижеследующему:
- после развертывания контейнера-смесителя из положения, которое он имеет в моменты хранения и транспортировки (фиг.4“б”, фиг. 5, “а” и “б”) в предпочтительном варианте, в рабочее положение (фиг.1 и фиг.2) он укладывается на горизонтальную плоскую поверхность. Затем, надавливая руками или валиком на одну из камер, разрушают хрупкую перегородку (2) и вручную, поочередно, передавливают, перегоняют компоненты навстречу друг другу до тех пор, пока не начнется вспенивание реакционной массы. В этот момент разрушают мембрану (4) - прокалыванием, надавливанием и т.п. и направляют поток образуемой пеномассы к месту ее потребления.
Изобретение относится к конструкции пленочного контейнера - смесителя для производства пенопласта на месте применения. Пленочный контейнер-смеситель состоит из не менее двух пленочных камер, соединенных через хрупкую перегородку и содержащих реакционные компоненты для образования пенопласта при их ручном смешении, при этом одна из камер имеет вторую хрупкую перегородку, образующую при ее разрушении отверстия для выпуска полученной в объединенных камерах пеномассы к месту потребления. Форма профиля камер и их наполняемость в рабочем положении, по меньшей мере одной из них, приближены к прямоугольному профилю, высоты которого выбраны из соотношения
δ=(1/5÷1/30)·h при h=50-180 мм,
где δ - высота прямоугольного профиля камер в наполненном компонентом рабочем состоянии, мм; h - ширина прямоугольного профиля камер в наполненном компонентом рабочем состоянии, мм, при этом вторая хрупкая перегородка выполнена в виде разгерметизируемого извне устройства, например мембраны. Пленочный контейнер-смеситель, выполненный согласно изобретению, позволяет смешивать реакционные компоненты вне зависимости от их вязкости, при этом он является более безопасным. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.
- форма профилей камер, как минимум одной из них, в наполненном компонентами рабочем состоянии и наполняемость камер компонентами приближены к прямоугольному профилю, высоты которого выбраны из соотношения
δ=(1/5÷1/30)·h при h=50-180 мм
где δ - высота прямоугольного профиля камер в наполненном компонентом рабочем состоянии, мм;
h - ширина прямоугольного профиля камер в наполненном компонентом рабочем состоянии, мм.
- вторая хрупкая перегородка выполнена в виде разгерметизируемого извне устройства.
- разгерметизируемое устройство выполнено в виде мембраны и отверстие, образуемое разрушаемой извне мембраной, соединено с каналом для подачи пеномассы к месту применения.
- камера, в которой расположена мембрана, имеет сужение по ширине прямоугольного профиля в направлении места расположения мембраны.
- камера в месте расположения мембраны имеет прикрепленное к ней устройство - кольцо с резьбой или конусом, для ее соединения со съемным патрубком, образующим канал для подачи пеномассы к месту потребления.
- камера с компонентом, обладающим экологической опасностью - камера "Б", защищена от внешнего разрушающего воздействия камерой с компонентом, который экологически безопасен - камера "А", и камера "Б" имеет размер в наполненном состоянии, меньший, чем размер камеры "А" на величину, достаточную для полной внешней защиты.
- камера "Б" помещена внутрь камеры "А" и омывается компонентом "А", а размер камеры "А" равен или больше суммарного объема компонентов "А" и "Б".
- камера "Б" обернута камерой "А" и имеет длину по направлению сворачивания, выбранную из соотношения:
- длина камеры "Б",
а ширина камеры - по направлению, перпендикулярному сворачиванию, равна или больше ширины камеры "Б".
- камера "А" разделена на две одинаковые части, каждая из которых лежит на общей оси с камерой "Б" и соединена с камерой "Б" хрупкой перегородкой, которая имеет ширину, достаточную для сложения частей камеры "А" на камеру "Б".
| US 5899325 А, 04.05.1999 | |||
| US 5699902 А, 23.12.1997 | |||
| US 3419134 А, 31.12.1968. |
