CN1642709A

CN1642709A - 用于现场发泡的分配器喷嘴

Info

Publication number: CN1642709A
Application number: CNA038058340A
Authority: CN
Inventors: H·J·拉迪
Original assignee: Sealed Air Corp
Current assignee: Sealed Air Corp
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2023-03-12
Also published as: JP2005519790A; AU2003218087A1; KR100904125B1; JP4250086B2; DE60305657D1; KR20040093130A; MXPA04008429A; CA2478703C; EP1483095B1; US20030173416A1; BRPI0308389B1; EP1483095A1; NZ534810A; CN100355547C; CA2478703A1; DE60305657T2; BRPI0308389A2; ATE327878T1; US6929193B2; WO2003078129A1

Abstract

一种用于现场发泡分配器的喷嘴，可发泡性组合物就通过该喷嘴进行分配，该喷嘴适合于安装在分配器的出料端。

Description

用于现场发泡的分配器喷嘴

发明背景

总的来说，本发明涉及用于生产符合要求的现场发泡包装衬垫的分配器，更具体地说，是涉及用于这类分配器的改进的喷嘴。

现场发泡包装是对被包装物品提供符合要求的保护的一项非常有用的技术。在其最基本的形式中，现场发泡包装包括：从分配器向包装容器中注入可发泡性组合物，将物品垫起来。物品通常是用塑料包起来，以免它与上升的(膨胀起来的)泡沫直接接触。随着泡沫的上升，它会膨胀起来，进入物品与其包装容器(例如，瓦檩板箱)之间所余留的空隙，这样，就形成了一种为物品定做的衬垫。

常用的可发泡性组合物是通过下述方法形成的：将异氰酸酯化合物与含羟基的物质，例如多元醇(即，包含多个羟基的化合物)混合，通常是在水和催化剂的存在下进行混合。异氰酸酯与多元醇的前体反应，生成聚氨酯。与此同时，水与异氰酸酯化合物反应生成二氧化碳。二氧化碳会使聚氨酯膨胀成一种发泡的微孔结构，即聚氨酯泡沫塑料，它能起到保护包装物品的作用。

在其它类型的现场发泡包装方法中，有一种自动装置可由软质的塑料薄膜生产软质的包装容器，例如，一种口袋形式的包装袋，并在该包装容器正在形成的时候，向包装容器中分配可发泡性组合物。当组合物在包装容器中膨胀成泡沫的时候，包装容器会被密封起来，并通常会落入盒子或纸板箱中，将物品垫起来。上升的泡沫还是会膨胀进入可利用的空隙，包装容器里面的情况也是如此。因为包装容器是由软质塑料制成的，它们会在被包装物品的周围形成单独的定做的泡沫衬垫。用这种方法自动化生产现场发泡衬垫的示范装置已受让给本发明的受让人，并通过附图，在例如，美国专利4,800708；4,854,109；5,376,219和6,003,288中进行了说明，上述每个专利的全部内容均列于此，供参考。

生产用于现场发泡包装的聚氨酯泡沫的可发泡性组合物的一个难点是这种泡沫塑料的前体和所形成的泡沫都具有一定的粘结性。因此，可发泡性组合物容易粘到物品上，然后在其上硬化，形成泡沫塑料。这种倾向性在分配器的出料端尤其会造成麻烦，在该分配器中要对泡沫塑料的前体进行混合，并从其中向外注射。大家都知道，在注射进入包装袋或其它包装容器之前，必须阻止多元醇和异氰酸酯泡沫塑料前体的互相混合。在大多数普通的分配器中，有两种泡沫塑料的前体进入分配器，在该分配器出料端的内料腔中混合，形成可发泡性组合物，然后，得到的可发泡性组合物，经安装在分配器出料端上的喷嘴离开分配器。由于分配器要反复一遍又一遍的操作，尤其是以自动或连续的方式进行操作的时候，可发泡性组合物容易存留和聚集在喷嘴上面，硬化成泡沫塑料，堵塞后面可发泡性塑料的顺利流出。当发生这种情况的时候，硬化的泡沫塑料或是完全堵塞喷嘴，或是使可发泡性组合物被无规则地转移，方向失控，即不是所要的方向，这时通常都需要清理那些方向错误的泡沫塑料，并需紧急停止分配器的操作。

人们已开发出了许多不同的技术和装置，可用于清除每个循环周期结束时的泡沫残留物，通常是使用某种清洗溶剂，这种溶剂可以溶解可发泡性混合物，从而将其从分配器喷嘴和其它部件上除去。有一种技术使用了多孔的出料喷嘴，经该喷嘴，用泵将清洗溶剂和空气的混合物打出去。当溶剂和空气被混合和通过多孔喷嘴时，它们的搅拌会产生一种清洗作用，这就可以将泡沫塑料和可发泡性组合物从喷嘴上冲洗掉。参见，例如，美国专利4,898,327，该项专利的全部公开内容已列于此，供参考。

上述技术的一项改进技术在喷嘴的表面上采用了圆锥截体的表面，以便提供更大的线性面积，清洗作用就在这种面积上发生。参见，例如，美国专利5,255,487和5,950,875，这些专利的全部公开内容已列于此，供参考。

也已经在上述专利中公开的一项进一步改进的技术，使用了一种压力换能器或其它手段，来测量迫使空气和溶剂通过多孔喷嘴所需的压力。空气和溶剂的混合物通常只能从喷嘴上除去大部分可发泡性组合物，而不能除去全部，因此，残留的泡沫塑料会逐渐在喷嘴上积聚。随着残留泡沫塑料聚集的增加，就需要用压力来强迫空气和溶剂通过多孔元件。当压力达到预定的界限时，操作人员就会被警告，要对注射喷嘴进行维修，否则，就会引起分配系统的停止运行。

尽管上述技术已被证明使分配器具有较长的使用寿命方面是有效的，但仍存在需进一步改进之处。

具体地说，本发明人已经发现，在分配器的清洗周期期间，溶剂会从多孔喷嘴中迁移出来，并从分配器出料端上的局部低点滴下(在使用中，分配器与分配器出料端基本上呈垂直方向，朝向下方，出料端上安装有喷嘴)。从分配器中滴下的溶剂被混合的泡沫塑料前体的化学物质饱和，而当饱和溶剂从分配器的出料端滴下时，少量的混合泡沫塑料前体化学物质会残留下来，并固化成固体。这种固体残留物在每一个分配和清洗周期过后都会聚集和增长，很象石灰岩中的钟乳石。由于饱和溶剂迁离多孔喷嘴，泡沫残留物就不会积聚在喷嘴上，因此，即使泡沫残留物“钟乳石”的数量增加了，但用来强制空气和溶剂通过喷嘴的压力并没有提高。最终，泡沫残留物的增长会达到一定规模，对泡沫分配系统的正确操作产生干扰，而不会对操作人员发出警告(因为压力并没有提高)。此外，由于残留物的聚集远离多孔喷嘴，所以在多孔喷嘴表面上空气和溶剂混合物的清洗作用，在预防和减缓残留物的增长方面是不起作用的。因此，其使用寿命比本来所预期的要短。

因此，有必要进一步延长现场发泡分配器的使用寿命和提高现场发泡系统的能力，以便能在泡沫残留物在分配器喷嘴附近的积聚量足够之前能通知操作人员，以便阻止下一个分配循环或使流动不理想的泡沫流改变方向。

发明简述

本发明提供了一种改进的分配器喷嘴，该喷嘴克服了当其安装在现场发泡分配器出料端的时候，溶剂会从该喷嘴中迁出的问题。上述改进的喷嘴包括：

一个由多孔材料制成的、对气体和液体是多孔性的喷嘴体，所述喷嘴体对通过分配器的可发泡性组合物而言，基本上不能渗透的；

该喷嘴体中有一个孔，它提供了一个通道，可发泡性组合物可以通过该通道流动，同时，阀杆的端部也是穿过该通道来控制可发泡性组合物通过分配器的流量；和

该喷嘴体至少有一个面是呈圆锥截体表面，向内朝向该喷嘴体，以便当清洗溶剂和空气的混合物通过该喷嘴体时，空气和溶剂的泡沫混合物会离开该圆锥截体表面，产生清洗作用，便于除去至少一部分可发泡性组合物或其衍生物，这些物质可能是与圆形表面或阀杆的端部粘在一起的，圆锥截体表面有一个大直径和一个小直径，该喷嘴还包括一个与大直径相一致或接近大直径的最外面的边缘。

其中，该喷嘴适合安放在分配器的出料端，以便喷嘴的最外边缘能延伸到出料端的外面。

本发明的其它方面涉及现场发泡的分配器，该分配器包括一个带有出料端的外壳，设置在外壳内并可在其中移动的阀杆，以便控制可发泡性组合物通过分配器的流量，和装在外壳出料端上的喷嘴，同时还包括：

一个由多孔材料制成的喷嘴体，其多孔性是对气体和液体而言的，但对通过分配器的可发泡性组合物而言，基本上是不能渗透的。

该喷嘴体中有一个孔，提供一个通道，可发泡性组合物可以通过该通道流动，同时，阀杆的端部也穿过该通道，和

该喷嘴体至少有一个面是呈圆锥截体表面，向内朝向该喷嘴体，以便当清洗溶剂和空气的混合物通过该喷嘴体时，空气和溶剂的泡沫混合物会离开该圆锥截体表面，产生清洗作用，便于除去至少一部分可发泡性组合物或其衍生物，这些物质可能是与圆形表面或阀杆的端部粘在一起的，圆锥截体表面有一个大直径和一个小直径，该喷嘴还包括一个与大直径相一致或接近大直径的最外面的边缘；

其中，喷嘴最外面的边缘是延伸到外壳出料端的外面。

由于采用了圆锥截体的形状，以及外缘延伸到分配器出料端的外面，所以溶剂和泡沫残留物所形成的积聚被局限在喷嘴的多孔表面上。这就提高了空气/溶剂混合物在脱除分配器表面的泡沫前体和泡沫残留物时的效率，因而极大地延长了分配器的使用寿命。将饱和溶剂局限在喷嘴的表面上也能使强制空气/溶剂混合物通过喷嘴所须压力所进行的监控成为喷嘴何时需要检修或更换的比较有效的一个指标，从而可避免意外的堵塞和随之而进行的费时的清理工作。

附图简述

图1是本发明分配器的正视图；

图2是图1所示分配器沿A-A线的剖面图；和

图3是图2所示分配器的喷嘴和出料端放大的剖面图。

发明详述

图1和图2示出了本发明的分配器10。

分配器10包括带有出料端14的外壳12、带有外壳的阀杆16和安装在出料端14上的喷嘴18。该分配器还包括穿过外壳12和芯部分20的一对孔17和19(参见图1)。芯部分靠在喷嘴18上。如双箭头所示，阀杆16可以在外壳内作轴向移动，以便控制可发泡性组合物通过分配器的流量。具体地说，当阀杆作平移或往复移动通过外壳时，阀杆的端部22穿过芯部分20中的孔24并通过喷嘴18中相应的孔26，如上述参考文献(并已列于此)美国专利5,255,847中所述，当阀杆16从所标示的位置中缩回来时，泡沫的前体(通常为多元醇和异氰酸酯，这两种原料都是带压的)可以分别经孔17和19进入孔24。也就是说，当阀杆16，特别是其端部22，缩回到“开放”位置时(即如图2所示，从右向左移动)，孔24形成一个通道，泡沫前体就在这个通道中混合成可发泡性组合物，孔26可以让可发泡性组合物从分配器中流出。

分配器10还可以包括弹簧28，它能将垫片30压在刮板32上，以保持孔24和26中中的液体密封，当阀杆16通过外壳12作往复移动时，也可从阀杆16上刮下泡沫残留物。由垫片30构成的储液槽34可以填装清洗溶剂，以便进一步将与阀杆粘在一起的泡沫残留物除去。分配器的其它零件还可包括阀杆16上的一对止动环36，以限定它的活动范围、一对O型圈38，用来密封出料端14对面端部40上的分配器、和安装螺栓或螺纹轴42，用来将分配器安装在现场发泡包装机中适合配件上(如上所述)。

如图2所示，当阀杆16返回到它的“关闭”位置时，它便会堵住与孔24相交处的孔17和19，从而防止泡沫前体进入孔24。这样，阀杆也就阻断了可发泡性组合物从喷嘴18中的孔26中流出。但是，仍有少量泡沫残留物遗留在喷嘴上，通常是在靠近孔26的喷嘴表面48上和在阀杆的端部22上，特别是阀杆的端面50上。如上所述，包含可发泡性组合物和所形成泡沫的这种残留物必须不断地除去，以保持分配器的可操作性。现在将叙述用于此目的的改进设施。

从图3中可能可以很清楚地看出，喷嘴18包括一个通常由多孔材料制成的圆柱体，其多孔性是对气体和液体而言的，但对通过分配器的可发泡性组合物而言，是基本上不能渗透的。可以用于制造喷嘴18的适用材料的例子包括烧结金属和多孔塑料，如多孔聚乙烯。

外壳12包括入口44，压缩空气和溶剂混合物可以通过该入口引入到多孔喷嘴18，如箭头所示。采用一个环形室46即可更容易实现上述目的，室46与外壳12是同心的并延伸到喷嘴18的周围。压缩空气会强制从环形室46出来的空气/溶剂混合物通过多孔喷嘴18，在此，混合物在喷嘴的表面48处离开喷嘴。当溶剂和空气混合并通过多孔喷嘴时的搅拌作用会产生一种泡沫清洗作用，这有利于冲洗和除去喷嘴18的表面48上和阀杆16的端面50上的泡沫残留物。正如在上述参考文献美国专利5,255,847中所作的比较详细的叙述，由空气/溶剂混合物所产生的清洗作用的效率，由于喷嘴18的表面48呈圆锥截体并如图所示向内朝向喷嘴体而得到提高。

表面48的圆锥截体表面有一个大直径52和一个小直径54。喷嘴48还包括一个最外面的边缘56，它与表面48的大直径52相等或相接近。如图所示，最外面的边缘56基本上与大直径52相等。在另一些实施方案中，边缘56与大直径之间可能有一定间距，但是也接近，即，在空间上，与小直径54相比更接近于大直径52。

有意义的是，喷嘴18的最外缘56延伸到外壳12的出料端14的外面，即超出靠近喷嘴的外壳出料端的表面，如图所示，其超出的距离为“D”。人们发现，这种特点与喷嘴18的多孔结构和表面48的圆锥截体形状相结合能有效地将喷嘴中冲洗出来的饱和溶剂/泡沫残留混合物局限在喷嘴的表面48上，而不让饱和溶剂迁移入外壳出料端14的邻近表面。因此，喷嘴的使用寿命和分配器的使用寿命可以得到极大的延长，因为在清洗周期中，可以将饱和溶剂从喷嘴的表面更彻底地冲洗出去。此外，当使用诸如上述参考文献美国专利4,898,327和5,255,847中所公开的泵送系统来通过入口44和环形室46向喷嘴18提供压缩空气和溶剂混合物时，需要用来强制空气/溶剂混合物通过多孔喷嘴的压力可以更有效地被监控，以便能提供一个在喷嘴表面上是否有任何泡沫残留物聚集的指示。当这种压力达到预定的水平时，现场发泡包装的操作人员便会得到警告，需对分配器进行检修，这样便可避意外的停车以及随之而来的清洗工作。

距离“D”的优选范围为大约0.01-大约0.1英寸，更优选为约0.015-约0.06英寸。例如，距离“D”可以为0.035英寸。

如果愿意的话，可以采用上述参考文献美国专利5,950,875中所公开的可拆卸式喷嘴。这种可拆卸式喷嘴可以安装在喷嘴的出料端，例如，通过螺纹接头安装，以便能卸下来清洗或在必要时进行更换，而没有必要拆卸或更换整个分配器。

分配器10最好是适用于分配至少包含一种选自多元醇、异氰酸酯组份的可发泡性组合物和可用于现场发泡包装的多元醇和异氰酸酯的混合物。当这样使用时，所采用的溶剂最好至少要能部分溶解多元醇和异氰酸酯泡沫前体，同时，其混合物要能产生可发泡性组合物和聚氨酯泡沫反应产物。适用于该目的的清洗溶剂可以选自多元醇、醚及其混合物，例如三丙二醇和甲基醚的混合物。

上面已经示出了本发明的优选实施方案，其目的是为了举例说明和叙述。而不是对本发明进行极其详尽的说明或将本发明限制到精确的公开形式，根据上面的叙述进行改进和变化是有可能的，或者也可以根据本发明的实践进行改进和变化。

Claims

1.一种用于现场发泡分配器的喷嘴，可发泡性组合物就通过该喷嘴进行分配，该喷嘴适合于安装在分配器的出料端并包括：

一个由多孔材料制成的、对气体和液体是多孔性的喷嘴体，所述喷嘴对通过分配器的可发泡性组合物基本上不渗透。

该喷嘴体中有一个孔，该孔提供一个通道，可发泡性组合物可以流经该通道，同时，阀杆的端部也穿过该通道，对通过分配器的可发泡性组合物的流量进行控制；和

该喷嘴体至少有一个面是呈圆锥截体表面，向内朝向该喷嘴体，以便当清洗溶剂和空气的混合物通过该喷嘴体时，空气和溶剂的泡沫混合物会离开该圆锥截体表面，产生清洗作用，便于除去至少一部分可发泡性组合物或其衍生物，这些物质可能是与圆形表面或阀杆的端部粘在一起的，圆锥截体表面有一个大直径和一个小直径，该喷嘴还包括一个与大直径相一致或接近的最外面的边缘；

其中，所述喷嘴适合于安装在分配器的出料端，以便喷嘴的最外缘能延伸到出料端的外面。

2.权利要求1的喷嘴，其中，所述最外缘延伸到分配器出料端外面的距离约为0.01-约0.1英寸。

3.权利要求2的喷嘴，其中，所述最外缘延伸到分配器出料端外面的距离约为0.015-约0.06英寸。

4.权利要求1的喷嘴，其中，所述喷嘴包括选自烧结金属和多孔塑料之中的至少一种材料。

5.权利要求1的喷嘴，其中，所述喷嘴适合于可拆卸地安装在分配器的出料端。

6.一种现场发泡分配器，可发泡性组合物就通过该分配器进行分配，该分配器包括：

一个带有出料端的外壳；

安装在外壳中并能在其中活动的阀杆，用来控制通过分配器的可发泡性组合物的流量；和

安装在外壳出料端上的喷嘴，并包括：

一个由多孔材料制成的、对气体和液体是多孔性的喷嘴体，所述喷嘴体对通过分配器的可发泡性组合物基本上是不能渗透的，

该喷嘴体中有一个孔，该孔提供一个通道，可发泡性组合物可以流经该通道，同时，阀杆的端部也穿过该通道，和

其中，喷嘴的最外缘延伸到外壳的出料端外面。

7.权利要求6的分配器，其中所述最外缘延伸到外壳出料端外面的距离约为0.01-约0.1英寸。

8.权利要求7的分配器，其中所述最外缘延伸到外壳出料端外面的距离约为0.015-约0.06英寸。

9.权利要求6的分配器，其中所述喷嘴包括选自烧结金属和多孔塑料之中的至少一种材料。

10.权利要求6的分配器，其中所述喷嘴被可移动地安装在分配器的出料端。

11.权利要求6的分配器，其中所述分配器适合用于分配可发泡性组合物，该组合物包含选自多元醇、异氰酸酯及其混合物之中的至少一种。

12.权利要求6的分配器，其中所述喷嘴对选自乙二醇、醚及其混合物的清洗溶剂而言是多孔性的。