CN112739627B - 用于流体产品分配器的阀密封和计量阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于流体产品分配器的计量阀的阀密封，所述密封由自润滑的弹性体材料制成。

Description

用于流体产品分配器的阀密封和计量阀

本发明涉及阀垫片、计量阀和流体分配器。

该阀的优选应用领域为药学领域，但此种阀也可用于其他领域，例如化妆品或香水领域。

现有技术的计量阀包括限定了计量室的阀体，其中阀元件在静止位置和启动位置之间滑动。阀体和阀元件通常通过模制聚合物类型的塑料材料制成，例如聚缩醛(也称为聚甲醛(POM))或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。通常在计量阀中提供垫片，尤其是被称为颈部垫片的外垫片和被称为阀元件垫片和室垫片的两个内垫片。垫片通常由弹性体材料制成，例如丁腈橡胶、乙烯丙烯二烯单体(EPDM)或环烯烃共聚物弹性体(COC弹性体)。

使用这些垫片会带来一些问题。因此，在其制造过程中需要向弹性体条中添加滑石粉，以避免在储存期间粘附。此外，为了组装阀，需要使用硅酮来包裹垫片。此外，在使用时，阀元件和内垫片之间产生的摩擦会导致阀堵塞，这种现象称为“阻塞”。为了尝试克服或限制这些问题，提出了使用添加了润滑剂的弹性体材料，该润滑剂也被称为滑脱剂，通常基于硅酮、芥酸酰胺或油酰胺。这种添加剂迁移到材料表面，从而降低其摩擦系数，并由此降低其摩擦特性。然而，这种润滑并不总是容易控制的。在能够在弹性体基质中发挥润滑剂的作用之前，添加剂可能在材料制造过程中退化。也可能与弹性体基质中的其他成分发生相互作用。这尤其发生在无机填料存在时。无机填料可能吸收润滑剂，从而妨碍润滑剂迁移到材料表面。

WO00/56632文件和US6843392文件描述了现有技术中的装置。

本发明的目的是克服上述问题。

因此，本发明的目的在于提供具有改进的摩擦性能的阀垫片。

本发明的另一目的在于提供制造和组装简单且便宜的阀垫片、计量阀和流体分配器装置。

因此，本发明提供用于流体分配器的计量阀的阀垫片，所述垫片由自润滑的弹性体材料制成，所述弹性体材料包含诸如硅油的润滑剂，以加入到垫片的弹性体材料中的微胶囊和/或微球的形式封装所述润滑剂。

有利地，所述弹性体材料包括EPDM。

有利地，所述润滑剂包括硅油。

有利地，在制造所述垫片时将包含硅油的微胶囊和/或微球加入到所述弹性体材料中。

有利地，加入所述弹性体材料中的所述微胶囊和/或微球的量少于所述弹性体材料的5％重量比，有利地约为3％重量比。

本发明还提供了流体分配器的计量阀，所述计量阀包括限定计量室的阀体，其中阀元件在静止位置和启动位置之间滑动，所述阀包括颈部垫片和至少一内垫片，所述阀元件靠在所述至少一内垫片上滑动，所述计量阀包括如上所述的至少一垫片。

有利地，所述至少一内垫片如上所述地制造。

本发明还提供流体分配器，其包括含有待分配的流体的容器，所述分配器包括如上所述的计量阀。

有利地，所述分配器含有作为推进剂气体的氢氟烷(HFA)气体。

这些以及其他特征和优点在以非限制性示例的方式给出的以下详述中并参照附图更清楚地显示出来，其中：

图1是在有利实施方案中计量阀的剖面示意图；

图2是柱状图，其对比了含或不含硅酮的EPDM垫片，以及含有微胶囊或微球的本发明的EPDM垫片在100％变形时的模量；

图3是柱状图，其对比了含或不含硅酮的EPDM垫片，以及含有微胶囊或微球的本发明的EPDM垫片的邵氏A型(Shore A)硬度；以及

图4是柱状图，其对比了含或不含硅酮的EPDM垫片，以及含有微胶囊或微球的本发明的EPDM垫片相对于POM和PBT的摩擦系数。

在以下的描述中，术语“上”、“下”、“顶”和“底”是相对于图1所示的直立位置而言，并且术语“径向”是相对于图1所示的阀的纵轴而言。

图1所示的计量阀为保持型。然而，应当理解的是，这仅仅是示例，并且本发明适用于任何类型的计量阀。更一般而言，本发明也可应用于不使用推进剂气体以分配流体的泵的垫片。

图1所示的阀包括沿纵轴延伸的阀体10。在所述阀体10内，阀元件30在图1所示的位置静止位置和阀元件30被推入阀体10中的分配位置之间滑动。

该阀用于装配在容器1上，优选地通过紧固件元件5进行装配，该紧固件元件5可以是可卷曲的、可螺钉紧固的或可棘轮紧固的壳，并且颈部垫片6有利地插在紧固件元件和容器之间。可选地，环4可装配在阀体周围，特别是为了减少颠倒位置的死体积，并限制流体和颈部垫片之间的接触。环可以是任何形状，并不以图1中的示例为限。

阀元件30被布置在阀体10中的弹簧8推向其静止位置，该弹簧8首先与阀体10协作，其次与阀元件30协作，优选地与阀元件30的径向环320协作。计量室20限定在阀体10内，所述阀构件30在所述计量室内滑动，以便在阀启动时能够分配其内容物。

优选地，计量室以常规方式限定在两个环形垫片之间，即阀元件垫片21和室垫片22。

图1示出了处于直立存储位置的阀，即计量室20布置在容器1上方的位置。

阀元件30包括出口孔301，当阀元件30处于其分配位置时，出口孔301与布置在计量室20中的入口孔302相连。阀元件30可由两部分制成，即上部31(也称为阀元件顶)和下部32(也称为阀元件底)。在本实施方案中，在上部31内组装下部32。在阀元件30中提供了内部通道33，这能够将计量室20与容器1相连，以便当阀元件30在弹簧8的作用下返回其静止位置时，在每次启动阀后填充所述计量室20。当装置仍处于其倒置的工作位置时，用布置在容器下方的阀进行填充。

通常，计量阀包含众所周知的推进剂气体，尤其是HFA类型的推进剂气体。

在本发明中，阀的至少一垫片，尤其是至少一内垫片21、22，由自润滑的弹性体材料制成，以加入到垫片的弹性体材料中的微胶囊和/或微球的形式封装诸如硅油的润滑剂。这种微囊化能够在制造过程的清楚限定的步骤中和/或在产品使用时控制和/或触发润滑作用。

微囊化能够在聚合物膜中俘获液体或固体，以保护外部环境或控制其释放到选定的环境中。根据使用的制备技术和最终需求，可以获得两种类型的产品：

-微胶囊，其可比作俘获液体活性物质(或多或少为粘性的)的容器；以及

-微球，其为大分子基质，类似于装满活性物质的小袋(如海绵)。

活性要素可以通过多种方式释放。对于微胶囊而言，在诸如热或压力的应力的作用下，释放可能是突然的。微球使被包裹的物质逐渐释放。可选地，可以通过同时添加微胶囊和微球来结合这两种效果。

微胶囊和/或微球的尺寸可在5微米至100微米之间的范围内变化。

在下述实施例中，以3％重量比将硅油微胶囊或微球添加到形成阀垫片的EPDM材料中。添加方式与通常添加其他成分(无机填料、抗氧化剂、硫化剂等)到EPDM材料中的方式相同。

有利地，小于5％重量比的量。

将获得的材料性能与两个对照进行比较：

-标准EPDM；

-标准EPDM+3％添加的硅油。

图2示出了100％变形时的模量，图3示出了邵氏A型硬度。应该注意的是，在本实施例的EPDM中添加微胶囊和微球不会对弹性体的机械性能产生负面影响。

图4示出了相同材料的摩擦系数，首先是相对于POM，其次是相对于PBT。

测试包括将EPDM与塑料材料(POM和PBT)摩擦，以确定其摩擦系数。

摩擦系数是牵引力(使装置移动的响应力)与施加力(法向力)的比值。

存在两种摩擦系数：动摩擦系数和静摩擦系数。

-静摩擦系数是在试验开始时测得的系数。这是在基底上移动样品并使其开始运动所需的力。也被称为术语“附着系数”；

-动系数是保持匀速运动所需的系数。

在目前的比较中，采用了系统稳定且速度恒定时动系数的值。

仅仅在配方中加入硅酮并不能改善摩擦性能。这证实了在这种情况下，硅酮被弹性体基质吸收的假设。

然而，在具有微胶囊或微球的本发明的所有配置中都观察到了摩擦系数的减小。

获得的结果表明，添加微胶囊或微球能够显著降低摩擦系数。

对比测试使用的是EPDM制成的垫片，但对于用于制造阀垫片的其他弹性体材料也会得到相同的结果。

封装润滑剂能够限制所述润滑剂以避免其在制造材料的过程中被吸收或退化。此外，当微胶囊由于摩擦或压力而在机械应力作用下破裂时，封装润滑剂能够让润滑剂在材料表面可用。

由此，本发明能够减少阀中的摩擦问题，从而消除或至少限制阻塞的风险。此外，不再需要向弹性体条中添加滑石粉以避免在储存期间粘附，从而能够降低垫片和阀的制造成本。由于减少或消除了包裹垫片时硅酮的使用，阀的组装也得到了简化。

上文参照有利的实施方案描述了本发明，但是本领域技术人员自然地可以对其进行任何修改，而不超出如所附权利要求所定义的本发明的范围。

Claims (11)

1.用于流体分配器的计量阀的阀垫片，所述垫片的特征在于其由自润滑的弹性体材料制成，所述弹性体材料包含润滑剂，以加入到所述垫片的所述弹性体材料中的微球的形式封装所述润滑剂。

2.如权利要求1所述的垫片，其中所述弹性体材料包括EPDM。

3.如权利要求1所述的垫片，其中所述润滑剂包括硅油。

4.如权利要求2所述的垫片，其中所述润滑剂包括硅油。

5.如前述任一权利要求所述的垫片，其中在制造所述垫片时将包含硅油的微球加入到所述弹性体材料中。

6.如权利要求5所述的垫片，其中加入所述弹性体材料中的所述微球的量少于所述弹性体材料的5％重量比。

7.如权利要求5所述的垫片，其中加入所述弹性体材料中的所述微球的量少于所述弹性体材料的3％重量比。

8.流体分配器的计量阀，所述计量阀包括限定计量室(20)的阀体(10)，其中阀元件(30)在静止位置和启动位置之间滑动，所述阀包括颈部垫片(6)和至少一内垫片(21，22)，所述阀元件靠在所述至少一内垫片(21，22)上滑动，所述计量阀的特征在于包括前述任一权利要求所述的至少一垫片。

9.如权利要求8所述的阀，其中所述至少一内垫片(21，22)由根据权利要求1至7中任一权利要求所述的垫片制造。

10.流体分配器，其包括含有待分配流体的容器(1)，所述分配器的特征在于其包括权利要求8或9所述的计量阀。

11.如权利要求10所述的分配器，包含作为推进剂气体的HFA气体。

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