ES2235467T3 - Calentador conductivo para bolsa de embalar con espuma. - Google Patents
Calentador conductivo para bolsa de embalar con espuma.Info
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Abstract
Un calentador de bolsas conteniendo una composición convertible en espuma, y comprendiendo: un miembro conductor del calor (14) que tiene una serie de aletas separadas entre sí (18) que definen compartimentos (20) para recibir bolsas (22) y teniendo sustancialmente características de conducción térmica uniforme en sentido longitudinal del mismo; y un elemento calefactor (24) en relación de intercambio térmico con el miembro conductor del calor (14) a fin de calentar el miembro conductor del calor (14) para conducir calor a las bolsas (22).
Description
Calentador conductivo para bolsa de embalar con
espuma.
El presente invento hace referencia a un
calentador conductivo para artículos y, más particularmente, a un
calentador conductivo para bolsas de plástico flexible que contienen
productos químicos precursores aptos para producir espuma.
El embalaje con espuma en el lugar es una
conocida técnica para producir embalajes acolchados para artículos
delicados que deben ser enviados. El embalaje de espuma en el lugar
comprende la generación de acolchado de espuma basándose en la
necesidad mientras el artículo a proteger está siendo embalado. En
general, el embalado de espuma en el lugar emplea composiciones que
pueden convertirse en espuma las cuales se producen al juntar dos o
más productos químicos precursores que reaccionan y forman espuma al
ser mezclados entre sí. Los productos químicos se seleccionan
generalmente entre aquellos productos químicos que al ser mezclados
forman espumas poliméricas que endurecen una vez curadas. Por
ejemplo, un precursor que contiene poliol líquido y un precursor que
contiene isocianato líquido pueden mezclarse y reaccionar para
formar una espuma de poliuretano. La espuma resultante ocupa un
volumen que es muchas veces superior al volumen de los precursores
líquidos.
Una técnica para el embalaje de espuma en el
lugar consiste en colocar el artículo a embalar en un recipiente, y
luego colocar una o más bolsas de plástico flexibles que contienen
una composición que forma espuma dentro del recipiente. La
composición para formar espuma se expande haciendo que la bolsa
llene el espacio vacío existente entre las paredes del recipiente y
el artículo, y luego endurece. El resultado es un cojín de espuma
que se adapta exactamente a la forma del artículo y al recipiente, y
por tanto acolcha y protege el artículo. Esta técnica es conocida
generalmente como técnica de espumado en bolsa.
Ha sido desarrollado un número de dispositivos
automatizados para hacer rápidamente una cantidad relativamente
grande de bolsas para el embalaje de espumado en bolsa, y están
asignados al cesionario de la presente solicitud. Se describen y
reivindican dispositivos ejemplares en las patentes estadounidenses
números 4.674.268; 4.800.708; 4.854.109 y 5.376.219. Dado que dichos
dispositivos mezclan los precursores entre sí cuando son colocados
en las bolsas, las bolsas resultantes deben ser colocadas
inmediatamente en los recipientes junto con los artículos. Por
consiguiente, estos dispositivos están especialmente indicados para
utilizar en situaciones donde sea deseable y realizable hacer las
bolsas que contienen los precursores de espuma en el lugar donde
están siendo empaquetados los artículos.
Sin embargo, en ciertas aplicaciones, puede no
ser deseable utilizar dichos dispositivos automatizados para
realizar el empaquetado de espumado en bolsa directamente en el
lugar del embalado. Por consiguiente, el cesionario de la presente
solicitud ha desarrollado una bolsa para usar en el empaquetado de
espumado en bolsa en que los productos químicos precursores están
contenidos en una bolsa y mantenidos separados entre sí hasta que se
desee formar un acolchado de espuma a partir de la bolsa. En dicho
momento, puede manipularse la bolsa para provocar la rotura de una
frágil membrana que separa los dos precursores y mezclar los
precursores entre sí. Luego se coloca la bolsa dentro del recipiente
de embalaje junto al artículo a proteger. Los precursores reaccionan
para formar espuma, y la bolsa se expande para llenar el espacio
vacío y endurece para formar un cojín. Se describe una tal bolsa en
la pendiente y posteriormente publicada patente estadounidense núm.
5.899.325 titulada "Sistema de embalaje por espumado en bolsa y
método para producir el mismo"
Se observará que el volumen de espuma producido
en la bolsa está influido por un número de parámetros, incluyendo
las masas de los dos precursores, la relación de masas y la
temperatura de los precursores. Adicionalmente, la velocidad de la
reacción que forma la espuma depende de al temperatura de los
precursores, aumentado generalmente con el incremento de la
temperatura. Las masas de los precursores y su relación puede
controlarse exactamente al fabricar la bolsa. Sin embargo, la
temperatura de los precursores está influida por el entorno en que
se mantienen las bolsas antes de ser utilizadas. Se observará que,
sin algunos medios de control de la temperatura de las bolsas, se
producirán variaciones en la temperatura y el resultado será una
expansión inconsistente de la espuma de una aplicación a otra, con
la correspondiente inconsistencia en las características del
embalado.
La patente estadounidense núm. 5.183.994 describe
una bolsa de medicamentos calefactada para el transporte de
medicamentos urgentes y soluciones I.V. a una temperatura de trabajo
segura. Dicha caja de medicamentos tiene varios compartimentos en
contacto térmico con un calentador de manera que los medicamentos o
las soluciones I.V. colocadas en la caja pueden ser calentadas. Sin
embargo, existe únicamente una pequeña área de los recipientes para
los medicamentos y soluciones en relación conductiva a la caja y, de
hecho, dichos recipientes se encontrarán raramente, si llega el
caso, en contacto conductivo con las paredes calentadas de los
compartimentos.
El presente invento fue desarrollado para
resolver el problema de los cambios de temperatura en las bolsas de
embalaje con espumado en bolsa del tipo descrito en la pendiente y
posteriormente publicada patente estadounidense núm. 5.899.325,
antes mencionada. El invento comprende un calentador conductivo
configurado para recibir una serie de bolsas en su estado no
expandido antes de que los precursores entren en contacto uno con
otro. El calentador transfiere conductivamente calor a las bolsas
para elevar su temperatura por encima de la temperatura ambiente
normal y luego mantiene la temperatura sustancialmente constante a
una predeterminada temperatura elevada. Las bolsas se emplean una
vez han alcanzado la temperatura predeterminada, ayudando así a
asegurar una expansión consistente de la espuma de una bolsa a otra
y de la aplicación de un embalaje a otro.
Más particularmente, el calentador incluye un
miembro conductor del calor que posee una serie de compartimentos
separados dentro de los cuales se colocan las bolsas. Hay un
elemento calefactor dispuesto en relación de intercambio térmico con
el miembro conductor del calor y que puede hacerse funcionar para
calentar el miembro conductor del calor a fin de conducir calor a
las bolsas. Ventajosamente, el elemento calefactor aumenta la
temperatura del miembro conductor del calor a una predeterminada
temperatura elevada, y una unidad de control de la temperatura
controla el funcionamiento del elemento calefactor para mantener la
temperatura del miembro conductor del calor sustancialmente
constante a una temperatura predeterminada.
Preferiblemente, el calentador incluye asimismo
una caja que contiene el miembro conductor del calor y el elemento
calefactor. Ventajosamente, existe aislamiento térmico entre el
miembro conductor del calor y la caja. La caja incluye una abertura
que permite acceder a los compartimentos. En una forma de
realización preferida, la caja incluye una primera porción que
contiene el miembro conductor del calor y el elemento calefactor, y
una segunda porción adaptada para soportar el calentador. La primera
y la segunda porciones están conectadas de manera giratoria para
permitir la orientación de la primera porción a fin de que pueda
variarse selectivamente con respecto a la segunda porción, lo que
permite variar selectivamente la orientación de los compartimentos.
Existe un mecanismo de bloqueo para fijar la primera y la segunda
porciones en una respectiva orientación seleccionada.
Ventajosamente, el miembro conductor del calor
tiene una porción posterior de la que sobresalen una serie de aletas
y a la cual van conectadas las aletas en una relación de conducción
térmica. Las aletas estas separadas para definir los compartimentos
para recibir las bolsas. Ventajosamente, el miembro conductor del
calor está formado íntegramente de una pieza de material
térmicamente conductor, siendo preferiblemente extrusionado de
aluminio.
Los objetos y ventajas adicionales del invento se
pondrán de manifiesto en la siguiente descripción de formas de
realización particulares del mismo, hecha en relación con los
dibujos adjuntos, en los cuales:
La figura 1 es una vista en perspectiva de un
calentador de acuerdo con una primera forma de realización del
presente invento, teniendo un miembro conductor del calor
generalmente en forma de C, y mostrando el calentador cargado con un
suministro de bolsas a calentar;
La figura 2 es una vista en sección transversal
tomada por la línea 2-2 de la figura 1;
La figura 3 es una vista en perspectiva de una de
las bolsas, mostrando a un usuario agarrando la bolsa en preparación
para utilizar la bolsa para formar un cojín;
La figura 4 es una vista en sección transversal
similar a la de la figura 2, mostrando una segunda forma de
realización del invento en que se emplea una configuración
alternativa en forma de L para el miembro conductor del calor;
La figura 5 es una vista en perspectiva de una
tercera forma de realización del invento la cual permite el ajuste
selectivo de la orientación del calentador; y
La figura 6 es una vista en alzado lateral del
calentador de la figura 5, mostrando el funcionamiento de un
mecanismo ilustrativo que permite el ajuste de la orientación del
calentador.
Con referencia a las figuras 1 y 2, un calentador
de acuerdo con una primera forma de realización del invento viene
indicada de manera general con el número de referencia 10. El
calentador 10 incluye una caja 12 y un miembro conductor del calor
14 que está contenido en la caja 12. El miembro conductor del calor
14 comprende una porción posterior 16 y una serie de aletas 18 que
sobresalen y están conectadas a la porción posterior 16 en una
relación de conducción térmica entre sí. Las aletas 18 son
generalmente paralelas una a otra y están separadas entre sí para
definir una serie de compartimentos 20 para recibir bolsas 22. La
caja 12 incluye una abertura 23 que proporciona acceso a los
compartimentos 20. La separación entre las aletas 18 se selecciona
para adecuar el espesor de la bolsa que se prevé insertar,
entendiéndose que las bolsas pueden estar hechas en una variedad de
tamaños que tienen varios espesores. Cada compartimento 20 está
definido por dos aletas adyacentes 18 y se extiende transversalmente
a lo largo del miembro conductor del calor 14. Ventajosamente, el
miembro conductor del calor 14 tiene una longitud suficiente para
que pueda colocarse más de una bolsa al lado de otra en un
compartimento dado 20 al mismo tiempo, tal como puede verse en la
figura 1. El miembro conductor del calor 14 representado en las
figuras 1 y 2 tiene nueve aletas 18 que definen ocho compartimentos
20, pero se observará que el número de aletas puede seleccionarse
para adecuarlo a cualquier requisito en particular.
El miembro conductor del calor 14 está hecho de
un material que posee buena conductividad térmica, preferiblemente
de aluminio o una aleación del mismo. Ventajosamente, el miembro
conductor del calor 14 está formado con las aletas 18 integradas a
la porción posterior 16, y preferiblemente está extrusionado de
manera que el miembro conductor del calor 14 es una construcción de
una pieza. La extrusión del miembro conductor del calor 14 permite
cortar el miembro conductor del calor 14 a cualquier dimensión
deseada a partir de una extrusión más larga, lo que permite producir
de una manera relativamente fácil varios tamaños de calentadores que
tengan diversas capacidades. Al hacer el miembro conductor del calor
14 de una construcción integral de una pieza también facilita una
buena conductividad térmica entre la porción posterior 16 y las
aletas 18, y a todo lo largo y ancho del miembro conductor del
calor, ayudando así a asegurar la uniformidad de temperatura a
través de todo el miembro conductor del calor 14.
Hay un elemento calefactor 24 fijado al miembro
conductor del calor 14, en una relación de intercambio térmico entre
ambos. Preferiblemente, el elemento calefactor 24 está fijado a la
porción trasera 16 del miembro conductor del calor 14.
Preferiblemente, el miembro calefactor 24 es un elemento calefactor
eléctrico, tipo resistencia, y más preferiblemente es un elemento
calefactor grabado al aguafuerte, tipo lámina flexible, que se une
con adhesivo a la porción posterior 16.
Se aplica aislamiento térmico 26 a las
superficies posteriores del miembro conductor del calor 14 y
cubriendo el elemento calefactor 24 a fin de reducir la
conductividad térmica desde el miembro conductor del calor 14 a la
caja 12, y para reducir las pérdidas de calor debidas a la radiación
y a la libre convección en el costado posterior del miembro
conductor del calor 14. Adicional o alternativamente, la propia caja
12, o parte de la misma, puede ser de un material térmicamente
aislante tal como espuma de plástico o similar.
La caja 12 incluye un par de tapas extremas 13
que preferiblemente están construidas de plástico, y más
preferiblemente de un plástico térmicamente resistente y
térmicamente aislante, tal como espuma de plástico, tal como se ha
indicado antes. Las tapas extremas 13 cubren los extremos opuestos
del miembro conductor del calor 14 y también sirven para soportar el
calentador cuando está colocado sobre una superficie horizontal. La
caja 12 también incluye un cerco 15 que encierra parcialmente el
miembro conductor del calor 14 y cubre las superficies posteriores
del mismo. El cerco 15 está hecho preferiblemente de chapa metálica,
aun cuando pueden usarse otros materiales, tales como plásticos. Se
observará que la caja 12 puede estar construida alternativamente de
una pieza o de una serie de piezas, y tener diversas
configuraciones.
Hay una unidad de control de temperatura 28
conectada al elemento calefactor 24 para controlar el funcionamiento
del mismo a fin de mantener la temperatura del miembro conductor del
calor 14 sustancialmente constante a un valor seleccionado. La
unidad de control de temperatura 28 es preferiblemente una unidad de
control electrónica que emplea un sensor de temperatura 30 y se
programa para el funcionamiento del elemento calefactor 24 a fin de
mantener la temperatura medida por el sensor de temperatura 30
dentro de una tolerancia predeterminada de la temperatura deseada.
El sensor de temperatura 30 es preferiblemente colocado en una
relación térmica de acoplamiento próximo con el miembro conductor
del calor 14 de manera que la temperatura media refleja exactamente
la temperatura actual del miembro conductor del calor 14.
Se suministra energía eléctrica al calentador 10
por medio de un cable de corriente 31. Hay un interruptor 32 y una
luz indicadora 34 en la caja 12 para suministrar o interrumpir la
energía eléctrica al elemento calefactor 24 y para indicar cuando el
elemento calefactor 24 recibe corriente, respectivamente.
La figura 4 muestra otra forma de realización
preferida del invento en que la porción posterior 46 del miembro
conductor del calor 44 tiene generalmente forma de L en el plano
vertical (es decir, el plano perpendicular al sentido transversal o
longitud del miembro conducto del calor 44). Pueden usarse otras
varias configuraciones para el miembro conductor del calor.
Las figuras 5 y 6 muestran todavía otra forma de
realización preferida del invento, en que la caja 52 está formada
por dos piezas que están conectadas de manera giratoria entre sí a
fin de poder variar selectivamente la orientación de las aletas de
acuerdo con los deseos del usuario. Una primera porción de la caja
53 contiene el miembro conductor del calor 54 y el elemento
calefactor, así como los componentes eléctricos asociados (no
representados en las figuras 5 y 6), y una segunda porción de la
caja 57 comprende un apoyo o soporte que está adaptado para soportar
la primera porción de la caja. La primera porción 53 está conectada
de manera giratoria a la segunda porción 57 a través de una bisagra
transversal 59. Un mecanismo de bloqueo 61 fija las dos posiciones,
una respecto a la otra, en una orientación seleccionada.
Ventajosamente, la interconexión giratoria de las dos porciones de
caja permite la variación selectiva del ángulo de las aletas 18 con
respecto a la horizontal aproximadamente de 40 a 60º. En la forma de
realización representada en las figuras 5 y 6, la segunda porción 57
se ha mostrado como un apoyo de chapa metálica que está abisagrado
por su centro de manera que la parte superior 57a puede hacerse
girar con respecto a la parte inferior 57b. La parte inferior 57b
está adaptada para apoyarse sobre una superficie de soporte, y la
parte superior 57a está adaptada para acoplarse a la primera porción
de la caja 53. El mecanismo de bloqueo 61 comprende el extremo
superior de la parte superior 57a en combinación con una serie de
muescas separadas verticalmente 58 en la primera porción 53,
acoplándose el extremo superior de la parte superior 57a con las
muescas seleccionadas 58 a fin de fijar la primera porción 53 en una
orientación elegida con respecto a la segunda porción 57. No
obstante, se observará que pueden utilizarse varios tipos de
dispositivos de conexión giratoria y mecanismos de bloqueo para
conseguir los propósitos del invento.
Allí donde el calentador deba utilizarse para
calentar bolsas siempre a la misma temperatura, la unidad de control
de temperatura 28 puede estar previamente programada con una
temperatura de fraguado fija. Por ejemplo, para bolsas que contengan
poliol y precursores conteniendo isocianato, es ventajoso calentar
las bolsas a una temperatura de aproximadamente 120 a 145ºF
(61,5ºC), aun cuando la temperatura depende de la formulación en
particular de la composición para formar espuma, y por tanto, la
unidad de control 28 puede preajustarse con una temperatura de
fraguado conveniente para el funcionamiento del elemento calefactor
24 para calentar las bolsas a una temperatura elegida entre 120 y
145ºF, (61,5ºC) aproximadamente. Alternativamente, el calentador
puede estar provisto con un control para seleccionar la temperatura
a fin de que el usuario pueda variar selectivamente la temperatura
de ajuste.
En el empleo, pueden cargarse bolsas dentro del
calentador cuando dicho calentador se encuentra bien en estado
"frío" (es decir, aproximadamente a la temperatura ambiente) o
en un estado "recalentado" (es decir, por encima de la
temperatura ambiente, tal como sucede cuando el calentador ha sido
previamente empleado para calentar un lote de bolsas anterior).
Cuando el calentador está siendo utilizado de manera continua para
calentar múltiples lotes de bolsas, puede dejarse el calentador
continuamente encendido e insertar bolsas frías según sea necesario
para mantener un suministro apropiado de bolsas calientes en todo
momento, dentro de los límites impuestos por la capacidad del
calentador. El número de bolsas que se desea calentar se colocan
dentro de los compartimentos 20 ente las aletas 18 en una
disposición lado a lado. Se pone el calentador en marcha (o se deja
encendido, según el caso), y se dejan las bolsas en el calentador
durante un tiempo suficiente para asegurar que hayan alcanzado la
temperatura deseada, tal como unos 130ºF (54,5ºC), o por lo menos
hasta que alcancen una temperatura utilizable, tal como de 120ºF
(49ºC). Cuando hay que utilizar una bolsa que ha alcanzado una
temperatura utilizable o deseable, el usuario saca la bolsa del
calentador y agarra la bolsa tal como se indica en la figura 3.
Luego, el usuario saca la etiqueta flexible 62 que entre otras cosas
sirve para evitar que la bolsa se abra, y se despliega la bolsa
dándole una configuración plana. Entonces se manipula la bolsa para
producir el mezclado de los dos productos químicos precursores
contenidos dentro de la bolsa a fin de iniciar una reacción de
formación de espuma dentro de la bolsa. Una bolsa adecuada y su
empleo han sido ampliamente descritos en la pendiente y
posteriormente publicada patente estadounidense núm. 5.899.325 que
se ha citado antes.
Mientras el invento ha sido explicado haciendo
referencia a formas de realización particulares del mismo, y
mientras dichas formas de realización han sido descritas con un
detalle considerable, el invento no queda limitado a los detalles
particulares de estas formas de realización. A los entendidos en la
materia se les ocurrirán fácilmente modificaciones que se hallan
dentro del ámbito del invento. Por consiguiente, el ámbito del
invento, incluyendo tales modificaciones, debe ser determinado con
referencia a las reivindicaciones adjuntas.
Claims (15)
1. Un calentador de bolsas conteniendo una
composición convertible en espuma, y comprendiendo:
un miembro conductor del calor (14) que tiene una
serie de aletas separadas entre sí (18) que definen compartimentos
(20) para recibir bolsas (22) y teniendo sustancialmente
características de conducción térmica uniforme en sentido
longitudinal del mismo; y
un elemento calefactor (24) en relación de
intercambio térmico con el miembro conductor del calor (14) a fin de
calentar el miembro conductor del calor (14) para conducir calor a
las bolsas (22).
2. El calentador de acuerdo con la reivindicación
1, comprendiendo además una caja (12) que encierra parcialmente el
miembro conductor del calor (14) y permite el acceso a los
compartimentos (20) para insertar bolsas (22) en su interior y
sacar bolsas (22) de los compartimentos (20).
3. El calentador de acuerdo con la reivindicación
2, en que la caja (12) incluye una primera porción que contiene el
elemento conductor del calor (14) y una segunda porción que está
adaptada para soportar el calentador, estando la primera y segunda
porciones de la caja (12) interconectadas de manera giratoria para
permitir variar la orientación de la primera porción con respecto a
la segunda porción de la caja (12).
4. El calentador de acuerdo con la reivindicación
2, en que la caja (12) incluye un par de tapas extremas (13) que
cubren los extremos opuestos del miembro conductor del calor
(14).
5. El calentador de acuerdo con la reivindicación
4, en que las tapas extremas (13) están hechas de un material
aislante térmicamente.
6. El calentador de acuerdo con la reivindicación
1, en que el miembro conductor del calor (14) incluye una porción
posterior (16) de la cual sobresalen las aletas (18), siendo la
porción posterior y las aletas formadas íntegramente de una
pieza.
7. El calentador de acuerdo con la reivindicación
6, en que el miembro conductor del calor (14) es una extrusión.
8. El calentador de acuerdo con la reivindicación
6, en que las aletas (18) sobresalen de un primer costado de la
porción posterior (16), y además comprenden aislamiento térmico (26)
que cubre un segundo costado de la porción posterior (16) en
oposición al primer costado de la misma.
9. El calentador de acuerdo con la reivindicación
6, en que la porción posterior (16) tiene una sección transversal
generalmente en forma de C perpendicular al sentido longitudinal del
miembro conductor del calor (14).
10. El calentador de acuerdo con la
reivindicación 6, en que la parte posterior (16) tiene una sección
transversal generalmente en forma de L perpendicular al sentido
longitudinal del miembro conductor del calor (14).
11. El calentador de acuerdo con la
reivindicación 6, en que la porción posterior (16) es
sustancialmente plana.
12. El calentador de acuerdo con la
reivindicación 1, en que el elemento calefactor (24) comprende un
elemento calefactor eléctrico (24) tipo resistencia.
13. El calentador de acuerdo con la
reivindicación 12, en que el elemento calefactor (24) comprende un
elemento calefactor flexible tipo lámina grabada al aguafuerte
(24).
14. El calentador de acuerdo con la
reivindicación 1, comprendiendo además una unidad de control de
temperatura (28) conectada con el elemento calefactor (24) para
controlar la temperatura del miembro conductor del calor (14).
15. El calentador de acuerdo con la
reivindicación 1, en que el miembro conductor del calor (14) tiene
una sección transversal perpendicular al sentido longitudinal del
miembro conductor del calor (14) que sustancialmente no es variable
a todo lo largo del miembro conductor del calor (14).
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