CN114302796A - 柔性薄膜流体分配衬垫构件 - Google Patents
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Abstract
一种用于制造分配装置的多层柔性薄膜流体分配衬垫构件，该多层柔性薄膜流体分配衬垫构件包括：(a)至少一个第一薄膜基底层；以及(b)至少一个第二薄膜基底层；其中第一薄膜基底层的至少一部分与第二薄膜基底层粘合，从而形成多层柔性薄膜构件；以及(c)具有至少一个入口和多个出口的至少一个导管，至少一个导管设置在第一基底层和第二基底层之间，用于形成路径使流体从所述导管的至少一个入口流过所述导管的至少多个出口；其中，多层柔性薄膜流体分配衬垫构件的第一基底层和第二基底层由具有柔性的材料构成；并且其中多层柔性薄膜流体分配衬垫构件的柔性特性为3.6e‑10Nm至2Nm；以及一种制造多层柔性薄膜构件的工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种柔性薄膜流体分配衬垫构件以及制造这种柔性薄膜构件的工艺。柔性薄膜流体分配衬垫构件可用于，例如，制作用于分配流体的柔性薄膜流体分配装置。
背景技术
聚合物泡沫，特别是聚氨酯泡沫是众所周知的。一般来说，制备聚氯酯泡沫需要在存在通常使用添加剂的情况下混合反应性化学成分(如多元醇和异氰酸酯)，添加剂如合适的催化剂、表面活性剂或细胞生长控制剂以及允许泡沫发泡的物理和/或化学发泡剂。
在生产硬质泡沫塑料的连续工艺中，特别是在生产用于制造泡沫板材结构的硬质泡沫时，如同目前在传统机器上所操作的，常规操作是，在片状基材例如沿横向(即在水平平面方向上)移动时，通过分配器或分配装置，在底部(或下部)片状基材(一个外层)和顶部(或上部)片状基材(另一个外层)之间扩散或倾倒液态的发泡成分的反应性混合物的薄层。
然后，随着反应性混合物与底部片状基材的横向移动，由于化学成分之间的反应和发泡剂的作用，允许泡沫开始自由上升，直到泡沫膨胀达到并接触到顶部片状基材；并且泡沫形成整体连接到顶部片状基材和底部片状基材的板材结构。然后允许板材结构中的泡沫固化；此后，将板材结构横锯成板材。泡沫复合板材结构通常包括，例如，聚氨酯树脂(PUR)泡沫芯或聚异氰脲酸酯树脂(PIR)泡沫芯。板材的泡沫芯和外层通常也称为夹层组件或夹层板材。如上所述，一般生产由金属外层(也称为“面层”)与泡沫芯构成的复合板材结构的常见工艺，包括例如双面层压(DBL)工艺。并且，根据板材上的面层类型，DBL可以区分为刚性面DBL(RFDBL)和柔性面DBL(FFDBL)。
如前所述，DBL工艺设备包括：(1)所需基材的下移动片；(2)所需基材的上层片；以及(3)分配器，用于将反应性发泡成型组合物(可以是乳剂)涂抹在设备的下移动片上。并且一般来说，DBL工艺包括以下步骤：(I)通过混合提供反应性发泡成型组合物：(a)多元醇混合物，含有多元醇、催化剂、添加剂和气体(即发泡剂和成核剂)，(b)异氰酸酯，将(a)与(b)混合获得反应性乳液，其中乳液中的反应性液体最终在上层(顶部)和下层(底部)片状基材之间反应形成最终的PUR泡沫或PIR泡沫；以及(II)通过分配器将上述获得的乳液分配到DBL工艺装备的下移动片上(也称为“铺放”步骤)。当乳液被分布在下层片状基材上时，气体(发泡剂和成核剂)通过气泡成核和膨胀，从而导致形成最终泡沫，最终泡沫填充了被限制在双面带内侧的两个片材之间的间隙。分配器工具、装置或设备是用来将PUR或PIR乳液混合物分配到整个下移动片宽度上，泡沫在下层和上层片材之间反应并聚合。在短时间内，泡沫固化形成完整的多层(例如，三层)发泡板材结构。然后，将形成的多层发泡结构切割成所需长度的块或区段(或“板材”)，以形成板材产品。
使用RFDBL工艺要求在工艺中使用的分配器或分配装置满足一系列严格的要求，包括，例如：(1)良好的顶面质量，其中分配器必须在板材宽度上提供均匀分布的发泡反应性混合物，从而得到良好关学质量的顶面片状基材；(2)良好工作的分配器，其具有较长的操作寿命，以在连续工艺中提供较少停顿。一般来说，分配器的正常操作寿命要求是半个生产班次，即大约(～)4小时(hr)。分配器的使用寿命主要由反应性混合物的结垢决定，结垢部分或完全阻碍分配器导管或通路内的流动；(3)良好的灵活性，其中分配器可以满足大范围的乳剂粘度和流速要求；以及(4)较低的分配器成本，由于分配器制品是额外的成本，并且鉴于这些设备是一次性的且目前的使用寿命约为4小时，因此需要保持这种低成本。
迄今为止，在传统的注射成型工艺中，已经使用硬质固体分配装置(也被称为“耙子(rake)”或“拨棍(poker)”)来分配发泡液，以制作泡沫产品。泡沫板材制造领域的发展通常只涉及分配装置的几何形状，而不涉及分配装置的制造技术。此外，现有技术并没有解决分配器寿命的问题。相反，现有技术的重点是在工艺的铺设步骤后实现良好的分布或减少泡沫表面的缺陷。因此，希望提供一种可用于制造适用于分配反应性流体组合物(如发泡流体反应性组合物)的分配装置的柔性薄膜构件。
发明内容
本发明涉及一种新型柔性薄膜流体分配衬垫构件，可用于制作适合分配反应性流体组合物，如聚氯酯发泡流体反应性组合物的柔性薄膜流体分配设备或装置。然后，柔性薄膜流体分配装置可用于制造硬质泡沫多层板材制品(结构或构件)的生产线和工艺。
本发明的柔性薄膜流体分配衬垫构件在此也可互换地称为“柔性薄膜”、“柔性薄膜衬垫”、“柔性薄膜分配衬垫”、“柔性分配衬垫”、“柔性薄膜分配器衬垫”或“柔性薄膜分配器衬垫”；“柔性薄膜分配衬垫系统”、“柔性薄膜分配衬垫系统”；或简称为“衬垫”。下面，本发明的柔性薄膜流体分配衬垫构件将被称为“柔性薄膜流体分配衬垫”，并缩写为“FFDL”。
FFDL可以是一个由两层或更多层组成的分层物品。例如，在一个实施方案中，FFDL包括至少两个不同的柔性薄膜材料的至少两层或两面，这些材料通过各种方式粘合在一起，包括，例如，(1)热封工艺；(2)粘合剂，(3)粘接层，或(4)上述任何两种或多种粘合方法的组合。粘合过程形成了一个流体流动路径，其形式是一系列或一组导管(或通路)嵌入到FFDL中。FFDL的导管具有至少一个入口和多个出口，以使流体流过FFDL，从入口进入并通过出口流出。例如，通过使用上述任何一种粘合工艺，FFDL的导管可以由FFDL中没有粘合在一起形成导管的区域来定义；例如，FFDL中没有热封的区域，FFDL中缺少粘合剂/胶水的区域；或者FFDL中缺少粘合粘接层的区域。上述通过FFDL形成流体流动路径(导管或通路)的技术导致流体通过FFDL的导管时的膨胀。
在一个优选的实施方案中，本发明的FFDL是一种多层FFDL，例如包括(a)至少一个第一柔性薄膜基底层；以及(b)至少一个第二柔性薄膜基底层；其中，所述第一柔性薄膜基底层与所述第二柔性薄膜基底层粘合，从而形成多层FFDL；其中，所述多层FFDL的柔性特性为3.6E-10Nm至2Nm；并且具有至少一个入口和多个出口(例如，至少两个出口)的至少一个导管，这些至少一个导管设置在第一层和第二层之间，用于形成路径使流体从所述导管的至少一个入口流过所述导管的至少多个出口。
本发明的FFDL的一些优点包括，例如。(1)FFDL是由对聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯具有亲和力低的材料制成的，这种材料以前不能与已知的注射成型技术一起使用，(2)使用对聚氯酯亲和力低的材料有利地增加了分配器的使用寿命；(3)通过使用FFDL，可以制成此前不能通过注射成型生产的分配器几何形状；并且(4)由于局部压力增加引起的导管变形，FFDL的结垢减少。
附图说明
图1示出了本发明的FFDL以及FFDL中的一系列导管的主视图，这一系列导管用于使液体流体流过FFDL的导管。如图1所示，在液体流体流过导管之前，导管具有预定的几何形状。
图2是沿线2-2截取的图1的FFDL的剖视图。
图3是图1的FFDL的一部分的剖视图，示出了图1的FFDL的单个导管的尺寸，其中在流体通过导管之前使导管放气。
图4是沿线4-4截取的图1的FFDL的一部分的剖视图。
图5是沿线5-5截取的图1的FFDL的一部分的剖视图。
图6是沿线6-6截取的图1的FFDL的一部分的剖视图。
图7是图1的FFDL的剖视图，示出了在FFDL使用期间导管内流动的液体流体使图2的FFDL的导管膨胀。
图8是图7的FFDL的部分的剖视图，示出了图2的FFDL的单个导管的尺寸，其中在流体通过导管时使导管膨胀。
图9是示出了本发明FFDL的另一个实施方案的剖视图。
图10是示出了本发明FFDL的又另一个实施方案的剖视图。
图11是分配装置的主透视视图，示出了紧固在用于将FFDL保持在位的框架构件上的FFDL。
图12是图11的分配装置的透视分解图。
图13是沿线13-13截取的图12的分配装置的一部分的放大剖视图。
图14是分配装置的主视图，示出了在液体流体流过FFDL的导管之前、期间和之后，本发明的FFDL紧固在用于保持FFDL位置的框架构件上。
图15是图14的分配装置的俯视图。
图16是沿线16-16截取的图14的分配装置的一部分的剖视图。
图17是沿图16的线17-17截取的分配装置的一部分的剖视图。
图18是沿线18-18截取的图14的分配装置的一部分的剖视图。
图19是沿线19-19截取的图14的分配装置的一部分的剖视图。
图20是图19的分配装置的一部分的放大剖视图，示出了图19的分配装置的连接组件。
图21是连续工艺流程和生产线(例如，刚性面双带层压(RFDBL)工艺)的示意性侧视图，示出了用于制造多层硬质泡沫夹层板材构件或制品的若干件装备。
图22是使用图21的工艺和装备制备的硬质泡沫夹层板材构件的透视图。
图23是沿线23-23截取的图22的硬质泡沫夹层板材构件的剖视图。
具体实施方式
如本说明书通篇所用，除非上下文另有明确指示，否则下文给出的缩写具有以下含义：“＝”意为“相等”“＞”意为“大于”；“＜”意为“小于”；μm＝微米；nm＝纳米；g＝克；mg＝毫克；L＝升；mL＝毫升；ppm＝百万分之几；m＝米；mm＝毫米；°＝度；cm＝厘米；min＝分钟；m/min＝米/分；s＝秒；Nm＝牛顿米；hr＝小时；℃＝摄氏度；ms＝毫秒；％＝百分比；和wt％＝重量百分比。
在一个广泛的实施方案中，本发明包括一种用于制造柔性薄膜流体分配装置(也称为柔性薄膜流体分配器)的FFDL。接触流体分配器的FFDL的流体可以是任何流体，如任何可发泡(或发泡)的液体反应性混合物，包括PUR或PIR配方。例如，本发明的一个优选实施方案提供用于流体分配器的FFDL，流体分配器将接收发泡反应性混合物或乳剂；特别是，流体是反应以形成聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫的成分的反应性混合物，如异氰酸酯反应物和与异氰酸酯反应物反应的复合物(包括多元醇反应物和其他常用于制备PUR或PIR泡沫产品的添加剂或试剂)的混合物。
参照图1至图8，示出了本发明的多层FFDL，一般用附图标记10表示。多层FFDL 10包括例如：总体上由附图标记10A表示的第一柔性多层膜基材，第一柔性多层薄膜基材与总体上由附图标记10B表示的第二柔性多层膜基材粘合。膜基材10A和10B分别通过每个基材的可粘合内层12A和12B相互粘合，使外部朝向层11A和11B的每个表面13A和13B分别向外朝向空气。FFDL 10包括至少一个导管(通路或流动路径)14，这些导管具有至少一个入口15和至少两个或多个出口16，至少一个导管14设置在第一基材10A和第二基材10B之间，用于形成路径使流体从导管14的至少一个入口15流过导管14的至少两个或多个出口16。如图1中方向箭头A所示，FFDL在入口15处接收流体进料；如图1中方向箭头B所示，流体通过两个或多个出口16离开FFDL。
参照图2至图8，示出了第一基材10A，包括例如至少一个第一柔性薄膜外层11A；以及至少一个第二柔性薄膜内层12A；其中第一柔性薄膜外层11A与第二柔性薄膜内层12A粘合在一起形成第一柔性多层薄膜基材10A。柔性多层薄膜构件10还包括第二柔性多层膜基材10B(包括至少一个第一柔性薄膜外层11B)；以及至少一个第二柔性薄膜内层12B；其中，第一柔性薄膜外层11B与第二柔性薄膜内层12B粘合在一起形成第二柔性多层膜基材10B。
本发明的FFDL的每个膜基材10A和10B的结构可以包括一层或多层。用于制造膜基材10A和膜基材10B的层的材料包括例如：聚乙烯(即PE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(即PET)、定向聚对苯二甲酸乙二醇酯(即OPET)、金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯(即mPET)、聚丙烯(即PP)、定向聚丙烯(即OPP)、双轴定向聚丙烯(即BOPP)、定向聚酰胺(即OPA)/尼龙、硅酮及其混合物；和/或包括任何或所有上述薄膜层的共挤出薄膜结构(即COEX)。在优选的实施方案中，每个膜基材10A和10B可以由例如两层组成，如两层薄膜结构，包括例如(a)第一PET层和(b)第二PE层。
本发明使以下成为可能：(1)使用与聚氨酯亲和力低的材料，这种材料以前不能与已知的注射成型技术一起使用；(2)使用与聚氯酯材料亲和力低以有利地增加FFDL的寿命的材料；(3)使用包括FFDL以及以前不能通过注射成型生产的分配器几何形状的的流体分配装置；以及(4)通过响应于增加的局部压力使导管变形来减少FFDL的结垢。
FFDL的独特结构允许使用层压薄膜和共挤出薄膜。因此，多层FFDL的每一层都可以根据特定的需要进行定制，如特定的硬度和/或与聚氯酯特定的(一般较低的)化学亲和力。包括一层或多层的FFDL可以有适用于FFDL最终用途的总厚度。例如，在一个通用实施方案中，FFDL的每一层可以有20μm至2mm的厚度；在另一个实施方案中，有50μm至1mm的厚度；并且在又另一个实施方案中，有60μm至500μm的厚度。
如前所述，在图1至图8中示出了本发明的多层FFDL 10的一个实施方案，该实施方案具有两个基材10A和10B，每个基材具有两层结构，例如，膜基材10A包括外部层11A和内部层12A；并且膜基材10B包括外部层11B和内部层12B。外部层11A和外部层11B为FFDL 10提供结构硬度和完整性，而与流体的流动接触的内部层12A和内部层12B在流体与内部层接触时，呈现出与流体的低化学亲和力。流体可以包括例如聚氯酯基反应性混合物流体。具有与流体(如聚氯酯基反应性混合物)低化学亲和力的内层的优点包括，例如(1)减少流过FFDL导管的流体的结垢；以及(2)延长FFDL的工作寿命。
FFDL的直径根据FFDL的应用可能会有所不同。例如，FFDL的宽度w包括，例如，在一个实施方案中200mm至2,000mm的宽度，在另一个实施方案中800mm至1,350mm的宽度；以及在又另一个实施方案中900mm至1,150mm宽度；当使用FFDL来制造流体分配装置时，例如，在用于制造板材构件的连续工艺(例如RFDBL工艺)(见图21)中。一般来说，FFDL的宽度需要有足够的尺寸来覆盖RFDBL工艺制造的板材的宽度。在其他实施方案中，在RFDBL工艺中可以使用一个以上的具有特定宽度的FFDL，以提供足够覆盖板材的宽度。
在图3中，示出了FFDL的多个导管14中代表每一个的单个导管14。导管14的形成是通过在FFDL 10的预定间隔部分通过内层12A和内层12B将基材10A部分与基材10B部分粘合(例如，通过热封工艺)。作为粘合工艺的结果，形成的导管14分别具有内层12A和内层12B的未粘合的表面部分13C和表面部分13D；并在粘合线13E处具有粘合部分。形成的导管14嵌入在基材10A和基材10B之间。如图3至图6所示，当FFDL 10处于未使用状态时，导管14处于放气状态，即处于相对平坦(或椭圆形)状态；并且导管14具有一定的特征直径(如图3中箭头X所示)。当FFDL10处于使用状态并且流体流过导管14时，流动导管14自动膨胀(如图7和8所示)，并允许流体通过由FFDL 10的导管14的13C和非密封区域13D形成的导管14。流动导管14(如图8中的箭头Y所示)的直径d是导管14在流体流过导管使导管膨胀时的直径。最终，如图1中的方向箭头B所示，流过导管14的流体通过导管14的出口16离开FFDL。
在一个实施方案中，如图11至图20所示的分配器40，FFDL可用于流体分配装置；继而，分配器40可用于图21所示的生产线90，用于生产图22和23所示的泡沫板材构件140。在优选的实施方案中，可以通过分配器40分配反应性流体121(例如，发泡的反应性混合物)，其中流体从分配器40的出口56离开并沉积到下部移动金属层压片上，例如，图21所示的片126。移动片126在其表面125上接收发泡流体121；并且允许发泡流体121膨胀，直到泡沫接触到上部移动金属层压片122。
在使用本发明的FFDL 10构建分配系统时，可以根据所需的应用来构建并设计导管14的流动路径。例如，由热封模具的凹模底片限定流体在FFDL中的流动路径。这种FFDL生产技术允许容易且廉价地限定复杂且有效的流动路径，否则，无法利用标准的构造方法和设备，如刚性注射成型的分配器或多支管分配器。FFDL的生产工艺也允许轻松改变流动路径的几何形状，以适应不同的乳剂粘度和/或不同的流速。尽管如图1所示，导管14有一个入口15，但根据特定生产线的要求，流体流过导管14的的流动路径也可以修改为具有一个以上的入口或多个入口(未示出)。
FFDL 10的柔性属性和流动导管14的系统通过减少结垢，延长了整合FFDL10的分配器的工作寿命。实际上，当导管发生阻塞时，局部压力增加将使FFDL的柔性壁变形，从而确保聚氯酯或聚异氰脲酸酯混合物的流动。这种现象与聚氨酯-表面的低化学亲和力结合，也可以导致排出形成的阻塞物。上述现象使流体分配器的工作寿命得到了相应的延长。
再次参照图1至图8，制造含有导管14的FFDL 10的一个工艺包括，例如，热封工艺。一系列或一组导管14为待分配的流体创造流动路径。流动路径是由密封压模的凹模底片限定，该密封压模使FFDL的一些部分热封(见热封线13E)，并使FFDL的其他部分不热封，从而形成导管14(即通过非热封区域13C和13D形成导管14)。在一个实施方案中，FFDL包括例如，至少两个区域，(i)固体区域，其中流体不能流过(例如，在粘合线13E处的基材10A和基材10B的整体粘合的表面部分(如图3和8所示)；和(ii)限定流体流过FFDL的流动路径的区段(例如，未粘合的基材10A和基材10B，从而产生分别具有未粘合的表面部分13C和13D的层12A和层12B的导管14(如图3和8所示)。例如，流体的流动路径可以是以一组或一系列可膨胀导管14的形式，以便流体(如乳剂)在其中流动。
在优选的实施方案中，用于生产上述FFDL 10的基材10A和基材10B由可热封的材料制成，以提供热封区段和柔性区段，柔性区段用于形成FFDL 10的通路或导管14，该通路或导管用于分配流过导管14的流体。
在一个实施方案中，例如，需要密封工艺(温度和压力)使得工艺条件提供密封完整性和密封强度，使FFDL能够承受流体流动引起的压力。此外，密封工艺(如压力和温度)需要使靠近密封区的材料层的结构性能不发生恶化。
在一个优选的实施方案中，导管或通道14可以通过以下方式进行热焊接：将聚合物片(即基材10A和10B)压在一起，使基材的内层(如内层12A和12B)相互接触；并对压层施加加热足够时间，以使两个内层焊接到压层的特定区段。并且通过这种方式，形成了所需的导管或通道14，使流体在其中流动。层通常可以是由例如LLDPE作为内层12A和内层12B与作为外层11A和11B的另一薄膜(例如PET)层压而成。上面的FFDL构造会有一定的刚性；然而，在另一个实施方案中，如果需要的话，只使用LLDPE薄膜作为基材10A和基材10B能够为FFDL提供更强的柔性。
用上述材料形成FFDL可以通过本领域的已知技术进行，例如，描述的制作“PacXpertTM”袋的常规工艺：美国专利号7,147,597B2；8,231,029；和8,348,509；以及美国专利申请公开号2017/0247156；2015/0314928；和2015/0314919。在这个工艺中，两层层压板放在一起，并使用专门设计的钻具或机器按照上述专利文献中描述的方式进行粘合。
使用例如150μm的层压板制作FFDL的工艺包括以下条件：密封压力为3巴至5巴；层压板的加热模座温度范围为140℃至170℃。在另一个实施方案中，对于LLDPE(5056、5400或Elite)的单层，温度约为130℃；应用时间范围在500ms至1,000ms(1s)之间。
LLDPE层的一些实施方案包括，例如，DOWLEX LLDPE 5056、DOWLEX LLDPE 5400或DOW ELITE(全部可购自陶氏化学公司)。这种用作内层的LLDPE对PU天然不亲和(用作外层的PET层对PU亲和)。这种理想的特性是有优势的，因为内部LLDPE层对PU不亲和的特性减少了结垢，这是设计的既定优势。同样的LLDPE层容易通过如上所述施加热和压力来进行热粘合。
可以为FFDL设想不同的薄膜结构，包括只有PE层；PE和PET层；PE、PET和OPA层。一般来说，密封条的温度在100℃和200℃之间，密封条的压力在0.1巴和9巴之间，并且停留时间在0.15s和2s之间，这就是FFDL生产工艺的特点。
FFDL 10可以使用替代的实施方案，例如，在一个实施方案中并参照图9，示出了FFDL(总体上由附图标记20表示)包括粘合层23，分别设置在FFDL 20的基材20A和基材20B的薄膜内层22A和薄膜内层22B之间。粘合层23可以用于提供粘合区段和柔性区段，以形成具有FFDL 20的入口(未示出，但类似于例如图1的入口15)和出口(未示出，但类似于例如图1的出口16)的通路/导管24。
在另一个实施方案中，参照图10，示出了FFDL(一般用附图标记30表示)，包括设置在FFDL 30的膜基材或层30A和30B之间的粘接层33。粘接层33可以用于提供粘合区段和柔性区段，以形成具有FFDL 30的入口(未示出，但类似于例如图1的入口15)和出口(未示出，但类似于例如图1的出口16)的通路/导管34。
并且，在又另一个实施方案中，包括粘合层和粘接层(未示出)的组合的FFDL可以用来提供粘合区段和柔性区段，以形成类似于图1所示FFDL 10的导管14的通路/管道。
一般来说，本发明的FFDL具有几个优势特性，包括例如，FFDL：(1)由柔性多层薄膜结构制成；(2)由耐用(或坚固)的材料构成；(3)对聚氨酯组合物流体的亲和力低；(4)由可热封的材料制成；(5)具有直径能够覆盖板材宽度；(6)具有流动路径，该流动路径包括分配器的分配管和移动金属片之间的间隙，在移动金属片上有来自分配管的流体流过；(7)具有可以包括一层或多层的薄膜结构；以及(8)具有可以层压或共挤出的薄膜结构。
例如，在一个实施方案中，FFDL的柔性D为3.5e-10Nm至4Nm，在另一个实施方案中柔性为4.5e-9至2Nm，在又另一个实施方案中为5e-5Nm至1Nm。例如，FFDL的柔性特性可通过以下公式测量：
其中t是厚度，E是杨氏模量，v是泊松比。
例如，多层FFDL是由薄膜层制成，根据ASTM D1708-13方法测量，这些薄膜层在接触流体和工艺流体的压力下具有功能性的强度。在一个实施方案中，FFDL的强度(即断裂应变)ε断裂为0.11至4，在另一个实施方案中强度为0.18至8，在又另一个实施方案中强度为0.1至10。
例如，FFDL可以由可热封的材料制成；在一个实施方案中，FFDL可以在140℃至160℃的温度下热封，在另一个实施方案中为100℃至150℃，并且在又另一个实施方案中为110℃至170℃。
例如，FFDL的直径使流体的分布覆盖了板材制品的整个宽度，或者使用多个FFDL以覆盖板材的整个宽度。通常，在一个实施方案中，板材宽度可以从0.1m至2m，在另一个实施方案中宽度从0.4m至1.8m，而在又另一个实施方案中宽度从0.9m至1.46m。
例如，FFDL具有流动路径，该流动路径包括分配器的分配管和移动金属片之间的间隙，在移动金属片上有来自分配管的流体流过。一般而言，在一个实施方案中，间隙可以是50mm至300mm，在另一个实施方案中宽度从15mm至400mm，而在又另一个实施方案中宽度从100mm至200mm。
例如，FFDL具有能够包含一层或多层的薄膜结构。一般而言，在一个实施方案中FFDL的层数为1至16，在另一个实施方案中FFDL的层数为1至14，在又另一个实施方案中FFDL的层数为1至4，以及在还另一个实施方案中FFDL的层数为1至3。
例如，FFDL具有薄膜结构，可以用许多不同类型的工艺来制造；因此为工艺操作人员提供适合特定工艺装备和工艺条件的不同选择。例如，包括FFDL的层可以被层压、共挤出或经历上述工艺的组合。
本发明的目的之一是提供一种新型的FFDL和整合FFDL的分配器设计，使分配器的设计在技术上优于已知的现有技术分配器的功能。本发明的分配器的优越工业设计能够为使用RFDBL连续工艺的PIR/PUR板材生产商便捷地分配乳剂。
参照图11至图20，示出了流体分配装置(或分配器)的一个实施方案，总体上由附图标记40表示。在一个通用实施方案中，流体分配器40包括：(a)上述的FFDL，总体上由附图标记50表示；(b)刚性框架(总体上由附图标记60表示)，用于将FFDL固定；以及(c)连接工具(总体上由附图标记70表示)，用于将FFDL和分配装置40连接到流体生产线的出口管。连接工具或连接器70，在一个优选的实施方案中是密封封结，用于连接FFDL和流体制造生产线的出口工具。FFDL和刚性框架通过密封连接器(部件70)工具连接到生产系统(未示出)，用于将流体从生产系统送入分配器40。生产系统可以包括，例如，用于生产PUR和PIR泡沫板材的DBL生产工艺。而且，在优选的实施方案中，用于制造板材的DBL工艺可以包括RF-DBL和FF-DBL。用于形成流体分配器40的FFDL 50如上所述，参照FFDL 10。
各种刚性材料(如塑料、金属、复合材料、木材等、以及它们的组合)都可以用来生产框架60；而且可以对固定FFDL 50的刚性框架构件60进行各种设计。在优选的实施方案中，FFDL 50是可拆卸地连接到框架构件60上。例如，如图11至图20所示，FFDL通过以下方式保持在位：在框架的一侧使用框架60的顶部部分61上的固定钩件64A和固定钩件65A；并且将固定钩件64B和65B固定在框架60的顶部部分61的另一侧。通过以下“悬挂”动作将FFDL50固定在框架60中：分别使用FFDL 50一侧的翻板部分57A和翻板部分58A中的窗口切口或开口57C和58C；以及分别使用FFDL 50一侧的翻板部分57B和翻板部分58B的窗口切口或开口57D和58D(参见图14、15和18)。翻板57A、翻板57B、翻板58A和翻板58B是基材50A和基材50B的另一部分，这些基材没有密封；并且这些基材与分别FFDL 50的主体的基材50A和基材50B分开，但每一部分都与主体的基材50A和基材50B一体化。通过使FFDL 50的开口57C、开口57D、开口58C和开口58D分别从钩64A、钩64B、钩65A和钩65B上分离，可以从框架构件60拆下FFDL 50。一旦FFDL 50的工作寿命结束或导管54因任何原因而阻塞，可以用新的FFDL 50替换。除了上述并入分配器顶部的钩/开口以固定FFDL的顶部外，导杆还可以并入到FFDL的侧边以在分配器框架中固定FFDL的侧面。
例如，在图12、图13和图16中，示出了在FFDL 50的水平面上两个相互平行的细长导杆59；并且导杆59在FFDL 50的水平面上的每个纵向边缘处嵌入FFDL 50。在优选的实施方案中，在形成基材50A和基材50B的粘合线的热封工艺之前，导杆59插入到FFDL 50的基材50A和基材50B之间。导杆59用于分别通过区段62和区段63中的缝隙66和缝隙67将FFDL 50的边缘插入到框架60的U形通道区段62和区段63中。在本实施方案中，FFDL 50在杆59的引导下，通过框架60的区段62和区段63的缝隙66和缝隙67至多滑到框架构件60的顶部部分61，其中衬垫50通过框架顶部部分61一侧的FFDL 50的翻板57A和翻板58A的开口57C和开口58C分别挂在钩64A和钩65A上；并且通过框架构件60的框架顶部区段61的另一侧的FFDL 50上的翻板57B和翻板58B的开口57D和58D分别挂在钩64B和钩65B上。
虽然没有显示，但本领域的技术人员可以很容易地构建其他固定FFDL的实施方案。例如，在热封工艺之前，可以将两薄膜插入刚性框架内，然后可以将两薄膜和框架全部热封在一起，从而使两层薄膜在框架内保持在位。在另一个实施方案中，刚性框架可以由两个可拆卸的半体组成。将FFDL插入两个框架半体之间，然后将两个框架半体重新连接在一起(例如，夹住、绑上、扣上(snapping)等)，以将FFDL夹紧在两个框架半体之间。在又另一个实施方案中，刚性框架可以包括全部围绕框架内部外围整合的侧夹构件，以将FFDL保持在位。在还另一个实施方案中，刚性框架可以包括两个侧门/板材，这两个侧门/板材在插入FFDL时打开，在生产时关闭。门可以是透明的，以便于观察导管中的配方流动。两个门在与FFDL接触的表面上可以有一层柔性泡沫，以固定FFDL。
框60的框架宽度w(如图11中的尺寸箭头W所示)需要使得在流动导管54使用过程中，能够膨胀，而且FFDL也被拉紧并保持在位。因此，刚性框架的宽度w需要满足以下公式(II)：
其中N是FFDL出口导管的数量，d(如图8中的箭头Y所示)是流动导管14的直径，以及l(如图7中的箭头L所示)是流动导管出口之间的距离(常见图3、图7和图8示出的FFDL和导管在使用前和使用中的几何形状)。
FFDL和RFDBL输出管之间的连接工具(优选密封连接器)70可以用不同的解决方案来实现，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。例如，在一个实施方案中，如图12、图19和图20所示，配合构件71包括配合凸缘区段71A、顶部管状区段71B、环形脊区段71C和底部管状区段71D，所有这些全部互相一体化从而形成配合构件71。底部管状区段71D使用热封工艺被热封到FFDL 50的基材50A和基材50B上。配合件71可以使用牢固组件在框架60的顶部区段61上保持在位，该牢固组件包括：例如顶部凸缘构件72，该顶部凸缘构件具有与底部管状区段72B一体化的顶部凸缘区段72A；设置在框架60的顶部区段61的表面上的顶部凸缘区段72A；通过框架60的顶部区段61的孔口65插入的管状区段72B。管状区段72B有阳螺纹72C。牢固组件进一步包括底部环形构件73，该构件设置在框架60的顶部区段61的表面下；并且具有阴螺纹73A，用于接收区段72B的阳螺纹72C，从凸缘构件72可按螺纹移除阳螺纹72C。一旦螺纹连接牢固，顶部凸缘构件72和底部环形构件73将FFDL 50固定在框架构件60的顶部区段61上。
密封连接件器70还包括螺母构件74，该螺母构件具有用于接收配合件71的凸缘区段71A的内部圆形环槽74A；螺母74可旋转地安装在配合件71的凸缘区段71A。螺母件74还包括具有阴螺纹74C的孔口74B，该孔口用于接收具有阳螺纹的流体生产管件81，阳螺纹用于将管件81可拆卸地连接到螺母件74的阴螺纹74C上。然后，带有配合件71的螺母构件74可以与管道构件81进行螺纹连接(即螺纹连接)。连接器70基本上是由至少两部分组成。连接器70的第一部分包括带有牢固组件72和牢固组件73的配合件71，用于将FFDL 50固定在框架60上，并形成漏斗，以将流体送入FFDL 50。并且，连接器70的第二部分包括螺母74，用于连接先前已经拧到流体进给和生产线150的出口管道构件81的第一部件(如图19所示)。
一般而言，制造本发明的分配器系统工艺，即分配装置40的工艺包括以下步骤：(A)提供柔性的、可热封的FFDL；(B)将FFDL置于热封工艺中，其中待分配的流体的流动路径由密封压模的凹模底片限定；(C)提供用于将FFDL固定在位的刚性框架；以及(D)将FFDL和刚性框架组合在一起以形成分配器。
通过本发明的上述工艺制造的分配器所表现出的一些优势特性和/或优点包括，例如：(1)易于生产，从而允许创建复杂的流道几何形状，否则不可行；(2)提供覆盖不同的流速和配方的柔性；(3)不同层材料的专业化，旨在实现不同的性能，即外部层用于结构强度和完整性，而内部层是与PU/PIR液体混合物具有低化学亲和力；以及(4)作为材料层专业化的结果，可以减少结垢，从而延长分配器的工作寿命。
目前，在典型工艺中，分配器的寿命约为4小时(hr)。这个时间段涉及的事实是：流过分流器或分配器的反应流动混合物在与分配器的FFDL的导管壁接触时速度为零。这意味着一层薄流体停滞在导管壁上，因此，流体有时间作出反应并在导管壁上形成一层反应材料的薄膜。导管壁上的反应减少了可供流体通过导管的内径截面面积，直到导管完全堵塞。这种现象不能完全消除，但使用对PUR/PIR液体混合物亲和力低的材料，可以使反应材料的薄膜在导管壁上保持更长的时间，同时分配器的柔性可以允许自动释放这些反应的泡沫，因为一旦截面面积减少，流体产生的压力就会较高。这也允许在不考虑结垢问题的情况下设计分配器的几何形状，而目前例如不鼓励速度低于2.5m/s，以减少结垢的风险(参见专利US 2017/00285619第3页第0036段)，这对分配器的几何形状有直接影响。
在一个通用实施方案中，本发明的FFDL的有效工作寿命和包括FFDL的分配器寿命(在一个实施方案中)＞4hr；在另一个实施方案中>8小时；以及>16小时。在其他实施方案中，本发明的FFDL可以持续多达24小时或更长时间。
一旦如上所述组装分配装置40，分配器40就可以用于生产板材制品140的工艺，如图21所示。参照图21，示出了图22和图23中所示的制造板材构件的连续工艺的示意性流程工艺。在图21中，示出了工艺(总体上由附图标记90表示)，包括给量和混合区段(总体上由附图标记110表示)、发泡区段(总体上由附图标记120表示)以及切割和堆放区段(总体上由附图标记130表示)。
再参照图21，用于制造板材构件140的连续工艺90可以包括，例如，RFDBL工艺。从FFDL离开的流体流动路径包括具有FFDL的分配器40的分配管和RFDBL工艺90的下部移动金属片126之间的间隙。FFDL/分配器40和移动金属片126之间的角度在垂直安装，即α＝90°，与水平面安装，即α＝0°之间。因此，在一个实施方案中，FFDL/分配器的高度h为15mm至400mm，在另一个实施方案中高度h为50mm至300mm；在另一个实施方案中高度h为100mm至200mm。
在一个通用实施方案中，制造板材制品的工艺包括，例如，以下步骤：(a)通过密封连接器将上述分配器连接到生产线上；(b)使发泡流体流过分配器；(c)将发泡流体从分配器分配到底部或下部片状基材的移动底带上；(d)当发泡流体在移动底带上通常沿水平方向移动时，允许发泡流体作出反应，以在顶部片状基材(顶层)和底部片状基材(底层)之间形成泡沫；(e)允许被限制在双带内的泡沫接触顶层和底层，并填充顶层和底层之间的空隙，从而使泡沫与顶层和底层整体连接，形成包括置于顶层和底层之间的泡沫材料的板材结构；并且(f)将步骤(e)中形成的发泡板材切割成预定离散的板材区段。
可采用连续工艺或非连续工艺生产聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯泡沫板材。例如，用于板材非连续生产的非连续工艺通常使用确定形状和尺寸的模具进行。模具的直径通常长在3m至12m之间，宽度在1m至2m之间，并且厚度在5cm至20cm之间。在不连续的工艺中，反应性混合物通常通过注射孔注入模具；然后，在注射后立即关闭(1个或多个)注射孔。在一些不连续的工艺中，模具向外敞开，并使用浇注耙使反应的混合物分布在模具内；然后，关闭模具。之后，反应性混合物反应形成泡沫，并随着泡沫的产生，发泡物质充满了模具，而通过根据模具的几何形状专门设置的通气孔释放空气。
连续工艺的灵活性不如上述非连续工艺；但连续工艺每平方米板材的成本比非连续工艺低得多。在一个实施方案中，连续工艺由以下构成：多成分给量单元；高压混合头；铺设区段，其中反应混合物均匀地分布在带的整个宽度上；以及加热的移动输送机，用于运输和固化泡沫。然后，板材切割部将所产生的固化泡沫产品切割成预定长度的区段，其中切割得到所需长度的板材。此后，在板材包装之前，堆放和储存板材以最终完成固化。在生产线开始时是刚面DBL的情况下，还包括以下步骤/环节：对金属片材进行仿形、预热和预处理(如电晕处理和沉积促进粘附层)。在一个实施方案中，RFDBL连续工艺中使用的典型生产线速度为4m/min至15m/min；并且FFDBL连续工艺中使用的典型生产线速度为4m/min至最高60m/min；用于加工PUR和PIR泡沫的温度是不同的并且会有差异。一般而言，例如，金属片材的温度可以在20℃和80℃之间变化，而组件的温度在20℃和40℃之间。在一个实施方案中，混合头的工作压力为110巴至170巴；在另一个实施方案中的工作压力为120巴至170巴；以及在又另一个实施方案中的工作压力为130巴至170巴。
在一个通用实施方案中，板材制品可以包括一层或多层。在优选的实施方案中，例如，板材制品是三层结构，包括(1)顶部片状基材(顶层)；(2)底部片状基材(底层)；以及(3)设置在顶层和底层之间并与顶层和底层整体连接形成板材结构的泡沫(中间层)。参照图21至图23，示出了板材制品或构件(一般用数字140表示)，包括例如顶面层141、底面层142、和泡沫中间层143。
由本发明的上述工艺制成的板材构件所表现出的一些有利特性可以包括例如，板材构件具有：(1)更均匀的板材特性，以及(2)降低的板材密度。此外，使用上述制造工艺来制造板材构件，允许制造商可以设计出传统注模装备和工艺无法实现的分配装置(或分配器)的几何形状；因此，这对通过分配装置的流体的分布会产生有利影响；因此对所产生的板材构件的均匀性特性也会产生有利影响。此外，拥有更好的发泡流体分布，也为制造商提供了更好的方式来管理泡沫紧密堆积的能力，并减少板材应用密度，这反过来又对最终的板材成本产生有利影响。泡沫紧密堆积描述为PUR/PIR泡沫的数量超过了填充板材厚度所需的最小泡沫量。
PUR和PIR绝缘泡沫的主要应用之一是在商业建筑中，其中在一些地区可以使用钢制夹层板材，并且其中在其他地区也可以使用柔面板材。板材的制造工艺提供了夹层板材，这表现出隔热和机械强度的结合，从而提高了建筑效率。阻燃性能也是夹层板材的重要特性。本发明的夹层板材在工业和住宅应用中都很有用，例如，可以用作墙和屋顶板材、用于冷库保温、用于任何类型和应用的门、用于滑动百叶窗的窗户，等等。
Claims (15)
1.一种用于制造流体分配装置的多层柔性薄膜流体分配衬垫构件，包括：
(a)至少一个第一柔性薄膜基底层；以及
(b)至少一个第二柔性薄膜基底层；
其中，所述第一柔性薄膜基底层与所述第二柔性薄膜基底层粘合，从而形成多层柔性薄膜构件；其中，所述多层柔性薄膜构件的柔性特性为3.6e-10Nm至2Nm：以及
(c)具有至少一个入口和多个出口的至少一个导管，所述至少一个导管设置在第一层和第二层之间，用于形成路径使流体从所述导管的至少一个入口流过所述导管的至少多个出口。
2.根据权利要求1所述的多层柔性薄膜构件，其中所述第一薄膜基底层和所述第二薄膜基底层由可热封的材料构造，使得所述第一薄膜基底层可通过热封工艺与第二薄膜基底层粘合，以形成所述多层柔性薄膜流体分配衬垫构件。
3.根据权利要求1所述的多层柔性薄膜流体分配衬垫构件，其中所述第一薄膜基底层包括至少两个薄膜层，包括(i)第一外膜层和(ii)第二内膜层；并且其中所述第二薄膜基底层包括至少两个薄膜层，包括(iii)第一外膜层和(iv)第二内膜层；并且其中所述第一薄膜基底(a)的第二内膜层(ii)热封到所述第二薄膜基底(b)的第二内膜层(iv)。
4.根据权利要求1所述的多层柔性薄膜流体分配衬垫构件，进一步包括(d)至少一个中间粘接层；其中，所述中间粘接层设置并粘合(夹在)在所述第一基底层和所述第二基底层之间，使得所述第一薄膜基底层可通过所述中间粘接层粘合到所述第二薄膜基底层，以形成多层柔性薄膜流体分配衬垫构件。
5.根据权利要求4所述的多层柔性薄膜流体分配衬垫构件，其中，所述中间粘接层由聚乙烯制成。
6.根据权利要求4所述的多层柔性薄膜流体分配衬垫构件，其中，所述中间粘接层通过热封工艺粘合到所述第一基底层和所述第二基底层。
7.根据权利要求1所述的多层柔性薄膜流体分配衬垫构件，进一步包括(d)至少一个中间粘合层；其中，所述中间粘合层设置并粘合(夹在)在所述第一基底层和所述第二基底层之间，使得所述第一薄膜基底层通过中间粘合层可粘合到所述第二薄膜基底层，以形成所述多层柔性薄膜构件。
8.根据权利要求1所述的多层柔性薄膜流体分配衬垫构件，进一步包括(d)至少一个中间基底层；其中所述中间基底层包括粘接层和粘合层的组合；并且其中粘接层通过利用所述粘合层将所述粘接层粘附到所述第一基底层和所述第二基底层上而粘合到所述第一基底层和所述第二基底层上。
9.根据权利要求1所述的多层柔性薄膜流体分配衬垫构件，其中所述多层柔性薄膜流体分配衬垫构件在温度为10℃至50℃并且压力为101325至1621200的条件下稳定并可操作，而不会使所述多层柔性薄膜流体分配衬垫构件退化。
10.根据权利要求1所述的多层柔性薄膜流体分配衬垫构件，其中所述第一薄膜基底层和所述第二薄膜基底层中的每一层分别选自由以下组成的组：金属；塑料；含玻璃纤维的材料；含矿物纤维的材料；含纤维素的材料；聚合物；或其组合。
11.根据权利要求1所述的多层柔性薄膜流体分配衬垫构件，其中所述第一薄膜基底层和所述第二薄膜基底层中的每一层分别选自以下聚合物材料组成的组：聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、定向聚对苯二甲酸乙二醇酯、金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、定向聚丙烯、双轴定向聚丙烯、定向聚酰胺/尼龙、硅酮以及包括一个或多个上述薄膜基底层的共挤出薄膜结构。
12.根据权利要求11所述的多层柔性薄膜流体分配衬垫构件，其中所述第一薄膜基底层和所述第二薄膜基底层中的每一层分别是两层薄膜结构，包括(A)第一聚对苯二甲酸乙二醇酯外层，和(B)第二聚乙烯内层。
13.根据权利要求12所述的多层柔性薄膜流体分配衬垫构件，其中所述内层由对与所述内层接触的流体具有低亲和力的材料制成。
14.根据权利要求13所述的多层柔性薄膜流体分配衬垫构件，其中所述内层由对聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯基流体具有低亲和力的材料制成。
15.一种制造多层柔性薄膜流体分配衬垫构件的工艺，包括以下步骤：
(I)提供(a)至少一个第一薄膜基底层；以及(b)至少一个第二薄膜基底层；其中，所述第一基底和所述第二基底是由用于与聚氨酯组合流体一起使用并与之接触的材料构成；
(II)使所述第一薄膜基底层的至少一部分表面与所述第二薄膜基底层的至少部分表面接触；并且
(III)在100℃至170℃的温度下加热与所述第二薄膜基底层接触的所述第一薄膜基底层的至少一部分，以将所述第一薄膜基底层的至少部分粘合到所述第二薄膜基底层上，从而形成具有至少一个入口和至少一个出口的至少一个导管，所述至少一个导管设置在所述第一基底层和所述第二基底层之间，用于形成路径使流体从所述导管的至少一个入口流到所述导管的至少一个出口。
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