CN101401173A - 手动混合成分的方法和混合膜容器 - Google Patents

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CN101401173A CNA2007800084518A CN200780008451A CN101401173A CN 101401173 A CN101401173 A CN 101401173A CN A2007800084518 A CNA2007800084518 A CN A2007800084518A CN 200780008451 A CN200780008451 A CN 200780008451A CN 101401173 A CN101401173 A CN 101401173A
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Abstract

一种在使用地点在借助密封隔板分段保存混合成分的混合膜容器中手动强烈混合难以混合的成分来取得产物的方法，该方法在于成分的混合是通过多次强烈摇晃公共室的内容物进行的，该公共室通过去掉密封隔板而形成，具有足够的暂时刚性(形状稳定性)和最大内部体积，其中除了成分之外，还充填有气体(空气)，气体的体积与混合成分的总体积之比为0.1至1.0比1.0。用来实施上述方法的混合膜容器包括经由密封隔板连接且包含原始成分的薄膜段。同时，容器的至少一个基本段或补充段包含上述比例的惰性或活性气体，这保证了公共室在摇晃其内容时具有最大内部体积和必需的暂时刚性(形状稳定性)。公共混合室的最大内部体积由下式确定：VBH≥∑VК+ΔVП＝(1.1～2.0)∑VК，其中：VBH－公共室的最大内部体积，∑VК－混合成分的总体积，ΔVП－由于去掉密封隔板和实现结构的形状稳定性而造成的容器内部体积的增加量。对于混合成分质量大于5kg的情况，最大内部体积由下式确定：VBH≥2∑VК。

Description

手动混合成分的方法和混合膜容器
技术领域
本发明涉及手动强烈混合难以混合的成分从而在其使用地点直接得到目的产物的方法，以及用来实现这一方法的分段式混合膜容器。
日用和化工类产品，诸如用于胶合剂、油灰、泡沫密封胶、隔热材料和泡沫包装材料等两组分和三组分混合物系统，用于热力管道接缝的防水隔热反应系统、小型建筑材料和饲料混合物、用于培育秧苗的人工土壤以及野外和运输条件下的给养和药品等，因其目的产物的寿命短或者保存期短，而属于适合以手动方法强烈混合难以混合的原始成分从而在使用地点直接得到目的产物的产品。在野外条件下，通过在混合膜容器的公共混合室中使其原始成分相结合(通过去掉其中包含原始成分的各个薄膜段之间的密封隔板可以实现其结合)，并在之后从外部以手动方式细致地、足够长时间地作用于混合室，使成分均匀(成分相互分布均匀或其间的化学反应均匀)混合，从而得到优质的目的产物。
在用于获取泡沫聚氨酯绝热防水材料和用于包装目的而得到实际推广的分段式混合膜容器中，原始成分“A”(多元醇成分)和“Б”(异氰酸酯成分)按要求的比例保存在各个密封段中。而各个密封段则是借助于在需要时可以去掉的密封隔板将上述混合膜容器(包型)的公共体积进行分隔而形成的。根据上述方法，通过消除各分段之间的密封性，形成了原始成分的公共混合室。操作人员(产品的使用者)用手掌反复、轮番地按压容器的对壁(相对容器及其密封隔板主轴的反方向)，使混合物以某一速度从混合室的一端流(挤压)到另一端从而达到均匀混合。我们将这种混合膜容器归于“流动混合器”类。其某些现代结构公布在俄罗斯联邦发明专利中。
同时，进一步推广在使用地点得到产物的手动膜工艺受到了可以在混合膜容器中均匀混合的原始成分的数量和质量的限制，这些原始成分的均匀混合既可以通过“混合物流动”原理来实现，也可以通过“无序揉碎”原理来实现。在生产和应用实践中，后者也被称作“泡沫包”。
背景技术
目前一些结构原理上有所不同的分段式混合膜容器，不论是结构元件的不同，还是为了在使用地点得到目的产物而用手动方法混合原始成分的方法的不同，都已经在世界上一系列国家得到了应用。一些为人熟知的结构，其中包括我们以前申请的结构，其手动混合都是基于“混合物流动”原理来实现的(美国专利No 5699902，5899325，5996782，5873221，俄罗斯联邦专利No 22195283，本专利人的俄罗斯联邦专利№ 2245284，2245285，本专利人的俄罗斯联邦专利申请№ 2002125394和在2006年1月10日提出的№ 2006100246)。国产的用于供热管道接缝隔热防水的泡沫包乃是根据对混合容器的“无序反复揉碎”原理和对全程的目视观测(通过容器的透明薄膜壁)，实现了手动混合的目的。
芬兰生产的泡沫包(ABB，Alstom)的工作原理则是借助内置于此泡沫包中的手动机械搅拌器进行搅拌。发明专利№ 2002123571也实现了类似的手动搅拌。机械搅拌的缺点在于结构相对复杂且昂贵，从而限制了其在利润微薄行业中的应用。
“混合物流动”和“揉碎”法及与其相应的容器，不能对质量超过1.0kg的难以混合的成分进行良好的混合。“揉碎”法不能得到高质量的产物，而且长时间的手动搅拌经常超出混合成分的“寿命”。此外，这种方法也不适用于高粘度系统。
已知的方法还有在两分段密封膜容器中得到含有二氧化碳成分的医用水溶液(美国专利№.4929499)。该方法的步骤为：
a)在第一分段中装入水溶液，
б)在第二分段中装入医用物质的干粉，
B)在两个分段之间建立通道以使水溶液和干粉粉末混合
г)以摇动的方法或其他混合方法使水溶液和干粉粉末混合(显然，正如我们所预料，当所得到的治疗溶液多于100cm3时，须采用“揉碎”法或“挤压法”)。
如果把美国专利№.4929499的混合组分的方法看作是已知的手动强烈摇动混合成分的方法的话，其缺点在于其使用领域极为有限(因其很有限，所以在此专利中提出)，只能应用于易于混合的速溶成分，成分的一种是二氧化碳水溶液，另一种成分是医用物质的干粉。粘性的，液体的，难以混合的物质由于混合这些物质的公共室不具有强烈摇晃所需的形状稳定性(刚性)则不能按照美国专利的方法进行混合加工。即使是所述专利的作者使用摇晃法，那也只是针对了少量易于混合的成分—水和粉末，这些成分的混合室体积小，从而可以依靠双层室壁本身的不大的刚性具有一定的形状稳定性。在体积很大时，薄膜室失掉其本身的刚性，因此不能用于混合各种成分，尤其是互相难于混合的物质。当然，并非偶然，所述专利的作者在推荐混合水和粉末的摇晃法的同时，在混合室壁的形状稳定性(刚性)变得不够充分的情况下，又推荐使用其他不太强烈的混合方法。其明显的解决方案是为混合室室壁选择刚性更强的材料来提高其刚性。但是，这样就会使弹性薄膜容器丧失其所有优点：造价低廉易销，在倾倒容器时可避免粘性产物粘在室壁上而造成大的损失，运输体积小从而降低运输成本，废品利用、贮存和保管简化，尺寸和原始材料多种多样。
发明内容
本发明的目的是提供一种对不同稠度、不同相容性和不同质量的原始成分进行手动强烈混合从而在其使用地点得到一系列的目的产物的方法，以及为实现这一方法而设计的混合膜容器。
根据本发明，在使用地点在借助密封隔板分段保存混合成分的混合膜容器中通过手动强烈混合成分来取得产物的方法在于多次强烈摇晃公共混合室的内容物，该公共混合室是通过去掉密封隔板而形成的，具有足够的暂时刚性(形状稳定性)和最大内部体积，其中除了基本成分之外，还填充有为实现给定的工艺所必需的惰性或活性(对成分和产物而言)气体，其体积与混合成分的总体积之比为0.1至1.0比1.0。
同时，对公共室充填惰性或活性气体是通过预先在混合容器的至少一个基本段中填充成分和指定的气体或用这种气体填充其辅助段，并在其后将公共室的边部卷起(见图1)直至赋予其最大内部体积和足够(对强烈摇晃混合室的内容而言)的暂时刚性(形状稳定性)来实现的；
和/或
对公共室充填惰性或活性气体直到它具有最大的内部体积和足够的暂时刚性是通过在准备令公共室进行成分混合时从外部经由单独的供气装置或经由从公共混合室抽取最终产物的装置供气来实现的。
所述的在混合膜容器中手动强烈混合不同性质和质量的成分的方法，可以借助更有力的强烈过程来实现，即在气体介质中在形状稳定的室中多次摇动混合物成分，这既可以替代相对缓慢的“混合物流动”，也可以替代无系统的“揉碎”，其中在暂时刚性的室中混合物从一个壁向其对面的壁的移动(以及此室相对混合物的移动)是以更高的速度实现的。由于吸收了相对高的动能(在成分混合物撞击对面的障碍壁时)，所述混合物破裂、溅射、分裂成在气体介质中可以相互渗透的细小碎片。上述过程可缩短混合时间，提高均匀化水平和目的产物的质量，同时又与原始成分的稠度、相容水平和粘滞性及其加工质量的关系较小。
在混合成分以所需的动能撞击对面室壁之前，填充公共室的气体体积的下限(占混合成分的体积的0.1)取决于形成的混合物所需的足够的移动空间体积和整个成分所占的空间体积。
上限(1.0)则是出于经济考虑(上限越高，制造混合膜容器所需的薄膜材料就越多)，同样也与各原始成分的粘滞性和兼容水平有关。粘性成分越多及其兼容性越差，用于其混合的公共室的自由体积就越大。
为了实现所述的手动强烈混合各种成分的方法，本发明还要求保护一种独创的混合膜容器结构。根据本发明，该混合膜容器在充填工作状态下的构成包括经由密封隔板连接并且包含在去掉密封隔板后形成的公共室中将成分混合而得到目的产物的(多个)薄膜段，以及用于抽取最终产物的装置，其特征在于至少一个段包含惰性或活性气体，该惰性或活性气体的体积与混合成分的体积之比为0.1至1.0比1.0，它可以使公共室具有最大的内部体积和在强烈摇晃公共室的内容物时所需的暂时刚性(形状稳定性)及暂时自由体积，
和/或
混合膜容器的本体的一部分形成用于从外部向公共室内提供惰性或活性气体的装置(见图2注6)；
和/或
混合膜容器包含用来从混合膜容器抽取产物的装置，该装置可临时用作从外部向公共室提供惰性或活性气体的装置。
为了提高成分的均匀混合程度，特别是针对成分的粘滞性相对不高，而相容性不良的情况，混合容器可以在公共室的几何中心区另外包含活化栅和/或固定在公共室壁上的瓣状活化剂。
本发明的实施方案之一是在结构中存在下述部件：
用于从外部向公共室提供惰性或活性气体的装置，该装置是按照自吸入原理，通过去掉混合容器本体的一部分，主要是角部，以自由通路(洞，孔)形式而形成的，
和/或
通过去掉额外的密封隔板而形成的，或在从混合容器中提取最终产物的装置中形成的。
公共混合室的最大内部体积由下式确定：
VBH≥∑VК+ΔVП＝(1.1～2.0)∑VК
其中：VBH—公共室的最大内部体积，
∑VК—混合成分的总体积，
ΔVП—由于去掉密封隔板和实现结构的形状稳定性而造成的容器内部体积的增加量；
至少，段壁之一整体上或就其周边而言是形状稳定的，和/或分隔各段的密封隔板就其周边而言是形状稳定的(见图3注10)；
和/或
混合膜容器包含实现上述自动吸入原理的补充的形状稳定部件，
和/或
混合膜容器包含通过外部作用从而改变其内部体积的呈圆环形状和/或凸缘形状和/或缺口形状的抓手。
在纯粹经典手动晃动混合物成分受到操作人员的体力条件限制时，为了更有效地混合大质量的成分(大于5kg)，公共室的最大内部体积由下式确定：
VBH≥2∑Vk
这就使得可以通过在垂直方向轮流快速地强烈翻转(沿着容器的主轴)公共室的方法，利用重力来手动强烈晃动成分。其结果是手动晃动的混合过程大大地简化并可用于混合7—12kg的原始成分。
附图说明
图1为实现所述多次强烈摇晃公共室的内容物的方法，赋予所述混合膜容器以必需的暂时(在混合成分时)刚性，形状稳定性，在该公共室中在去掉各段之间的密封隔板之后装有原始成分“A”和“Б”，以及气体(主要是空气)的略图，其中
位置I为混合容器去掉各段之间的密封隔板(5)之后的原始位置(侧视图)；
位置II为在去掉密封隔板(5)之后通过借助外部手动作用力“P”来减小混合容器的内部体积，并与相应成分一起提高位于公共室中的气体压力及其暂时刚性(形状稳定性)从而对混合容器充气的第一阶段；
位置III为通过(外部手动)作用力P1将公共室的一端卷起并同时将组分从这一区域挤出的阶段。其结果是公共室的暂时形状稳定性进一步提高。可以从两个区域将公共室卷起，既可以从室的“A”端进行，也可以从室的“Б”端进行。
位置IV为容器在外部手动作用力P2在垂直方向上和水平方向上的作用下完全准备好(充气达到必需的形状稳定性)实现成分“A”和“Б”混合的阶段—强烈摇晃(摇动)公共室的内容物。
图2示出了本发明所涵盖的混合膜容器的一部分示意图(假设为侧视图，容器侧置)，其中示出的密封隔板(5)的长度等于与它对接的分段“A”和“Б”在接缝处的宽度。图中示出了方案I—V。
图3示出了去掉“A”和“Б”之间的密封隔板之后的混合容器的展开形式(未示出组分)略图(方案I和II)。同时，在“金字塔”式略图(I)中，密封隔板(12)的周边是形状稳定的；在“圆锥”式略图(II)中，此圆锥(或其周边)的底(10)(或其周边)是形状稳定的。当去掉“A”和“Б”之间的密封隔板(5)并开通气孔(11)使公共室(A+Б)与外部气体介质连通(主要是空气)，并在形状稳定部件(12或10)的整平公共室本体的应力的作用下，公共室将空气吸入到其内。
图4示出了带有外部机械夹具(隔板-14)的混合容器(平面图)的试验样品(尺寸为mm)的示意图。
1—混合容器
2—混合容器的上部薄膜壁，位于(图1中)水平面内。气垫(3)在此薄膜壁下。
3—气垫。为了技术目的—空气垫
4—成分“A”和“Б”，在其互相混合(达到物理和/或化学作用)时形成目的产物，例如，用来在混合容器内或外取得泡沫物质的反应系统(混合物)。
5—分隔“A”和“Б”的密封隔板(通过焊接、粘接或外部机械挤压而形成)的位置。
6—用于从混合容器中抽取目的产物的装置，此装置可以与从外部向此容器填充气体的装置合二为一。
7—用于抽取目的产物的装置的实施例，该装置为将容器本体具有相应的降低强度的可分离部分(切下)。
8—辅助密封隔板，用于分隔基本段“A”和包含气体(比如，空气)的辅助段“Г”。
9—辅助段“Г”，包含有为实现给定的获取目的产物的工艺所必需的惰性或活性气体。
10—形状稳定的(整体或沿着周边)圆锥形混合容器壁。
11—形成气孔的位置，通过该气孔公共室(A+Б)与外部介质(空气)连通，并将空气吸入其内。
12—密封隔板的形状稳定的周边，用于分隔基本段“A”和“Б”。
13—将公共室(A+Б)与气孔出口(11)隔开的辅助密封隔板。
14—机械夹具(隔板)。
具体实施方式
所述的在薄膜分段混合容器中取得目的产物的手动强烈混合成分的方法及其结构，已由申请人在制备技术化学产物的试验范围和工业试验范围中得以实现，鉴于俄国市场现有的必需的原始薄膜材料和化学成分，并且因为作者下面引述的在专利申请准备阶段取得的实验数据容许在实践中以各种不同的实施方式将其实现。此外，本专利人先前的俄罗斯联邦专利(上面提到过)详细地描述了制作混合膜容器的薄膜材料的选择工艺。现今这一工艺对于专家而言是公知的。
对于专家而言，形状稳定的室壁、密封隔板的周边或辅助的形状稳定(刚性)的结构部件的制作工艺(权利要求5)也毫不复杂，因为提高薄膜材料的形状稳定性可以采用各种不同的方法来实现：从薄膜厚度的选择到制作形状稳定的室壁的聚合物的化学封接，从将形成上述部件的数层薄膜经加热焊接在一起到其层压加工。最简单的方法是，沿着混合容器的室壁周边，在制作容器时形成连接缝的位置处，对数层聚合物(聚乙烯)薄膜加热，并将其焊接在一起。
作为实现本发明的具体实施例子，可以举出试验性混合膜容器(安装泡沫包“IIM”)和在其中(在手动强烈混合时)混合反应聚氨酯系统“Изолан-352”的方法。该系统被指定为在其安装现场(在野外条件下)直接用作直径为57/125mm的热力管道接缝部的绝热物。
图4概略地给出了混合膜容器的试验性样品，它由三层薄膜材料(聚乙烯-铝箔-聚酯合成纤维)通过热力熔接法制成。段“A”和“Б”是借助机械夹具(夹子套夹子)-14形成的。图4还给出了容器在填充成分和空气的状态下的尺寸(其厚度为50mm)。
通过容器的提取装置(6)，容器内填充了成分“Б”(220g或180.6cm3)和“A”(130g或122.6cm3)及空气。检查用样品(用于混合方法的比较)中不填充空气。
根据对各段填充了上述数量的成分“A”和“Б”及体积为303.0cm3的空气的结果，其空气体积的最大值与混合成分总体积(180.6+122.6)＝303.2cm3的比值为1.0。
通过取下机械夹具并在其后按照图1所示将容器从“Б”段一端卷起直至赋予容器必需的暂时刚性(形状稳定性)，并达到类似“膨脹的球”的状态，可以得到反应聚氨酯系统。在个别试验中为了提高形状稳定性，通常对容器采用辅助升温从而使其温度达到30°～40℃。然后，在20～30秒期间内多次摇晃容器内容物而使成分“A”和“Б”互相混合，并在混合物中混入部分空气。之后，切掉装置(6)的一部分，并将从容器(在自重的作用下)中流出的形成的反应系统(起始时间—55秒，凝胶时间—179秒)液流引向管道的被隔离开的接缝槽。由此便得到了气孔均匀的比重为60-70kg/m3的刚性泡沫聚氨酯，与此对比，在类似的容器(无空气)中使用“挤压”和“无系统揉碎”法混合上述成分时得到的是气孔不均匀的比重为20-80kg/m3的泡沫聚氨酯。
本申请人曾经组织了30种类型尺寸的混合膜容器的工业试验生产，用于在使用地点(在野外条件下管道接缝的绝热)取得配方为“Изолан-352”的以多元醇成分“A”和异氰酸酯成分“Б”为基本成分的注入刚性泡沫聚氨酯。系统发泡可以以化学方式，借助水(多元醇组分所含)和异氰酸酯成分“Б”相互作用释放出的气体而实现。
下表中列出了以五种混合膜容器为例的上述工业试样生产的基本数据：
表
Figure A200780008451D00111
续表
Figure A200780008451D00112
容器填充次序：注入成分A，向装有成分A的混合室填充空气；注入成分Б，向装有成分Б的混合室填充空气。

Claims (6)

1、一种手动混合成分的方法，该方法在使用地点在借助密封隔板分段保存混合成分的混合膜容器中，通过多次手动作用于去掉密封隔板而形成的公共混合室来取得产物，其特征在于成分的混合是通过多次强烈摇晃公共混合室的内容物进行的，该公共混合室具有暂时刚性(形状稳定性)和最大内部体积，并且其中除了基本成分之外，还充填有惰性或活性气体，该惰性或活性气体的体积与混合成分的体积之比为0.1至1.0比1.0。
2、如权利要求1所述的手动混合成分的方法，其特征在于对公共室充填惰性或活性气体是通过预先在混合容器的至少一个基本段中填充成分和指定的气体或用这种气体填充其辅助段，并在其后将公共室的边部(端部)卷起直至赋予其最大内部体积和足够的暂时刚性(形状稳定性)来实现的；
和/或
对公共室充填惰性或活性气体直到它具有最大的内部体积和足够的暂时刚性是通过在准备令公共室进行组分混合时从外部经由单独的供气装置或经由从公共混合室抽取最终产物的装置供气来实现的。
3、一种混合膜容器，用如权利要求1和2所述的方法从多组分系统取得产物，其构成包括经由密封隔板连接并且包含在去掉密封隔板后形成的公共室中将成分混合而得到目的产物的薄膜段，以及用于抽取最终产物的装置，其特征在于至少一个段包含惰性或活性气体，该惰性或活性气体的体积与混合成分的体积之比为0.1至1.0比1.0，它可以使公共室具有最大的内部体积和在强烈摇晃公共室的内容物时所需的暂时刚性(形状稳定性)及暂时自由体积；
和/或
混合膜容器的本体的一部分形成用于从外部向公共室内提供惰性或活性气体的装置；
和/或
混合膜容器包含用来从混合膜容器抽取产物的装置，该装置可临时用作从外部向公共室提供惰性或活性气体的装置。
4、如权利要求3所述的混合膜容器，其特征在于混合容器包含位于公共室几何中心区的活化栅和/或固定在公共室壁上的瓣状活化剂。
5、如权利要求3所述的混合膜容器，其特征在于用于从外部向公共室提供惰性或活性气体的装置是按照自吸入原理，通过去掉混合容器本体的一部分，主要是角部，以自由通路(洞，孔)形式而形成的；
和/或
通过去掉额外的密封隔板而形成的，或在从混合容器中提取最终产物的装置中形成的。公共混合室的最大内部体积由下式确定：
VBH≥∑VΚ+ΔVΠ＝(1.1～2.0)∑VK
其中：VBH—公共室的最大内部体积，
∑VK—混合组分的总体积，
ΔVΠ—由于去掉密封隔板和实现结构的形状稳定性而造成的容器内部体积的增加量；
至少，段壁之一整体上或就其周边而言是形状稳定的，和/或分隔各段的密封隔板就其周边而言是形状稳定的；
和/或
混合膜容器包含实现上述自动吸入原理的附加形状稳定部件；
和/或
混合膜容器包含通过外部作用从而改变其内部体积的呈圆环形状和/或凸缘形状和/或缺口形状的抓手。
6、如权利要求3所述的混合膜容器，其特征在于公共混合室的最大内部体积由下式确定：
VBH≥2∑VK
CNA2007800084518A 2006-03-10 2007-03-07 手动混合成分的方法和混合膜容器 Pending CN101401173A (zh)

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