JP4250086B2 - フォームインプレイスディスペンサ用先端部 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、フォームインプレイス包装クッションをオンデマンドで作成するために使用されるディスペンサ、より具体的には、このようなディスペンサのための改良型の先端部に関する。

フォームインプレイス包装は、包装された物品をオンデマンドで保護するためのかなり有用な技術である。その最も基本的な形態では、フォームインプレイス包装は、発泡可能な組成物を、ディスペンサから緩衝される物品を保持している容器内へ射出することを含む。通常、物品は、上昇する（膨張する）フォームと直接接触しないようにするためにプラスチックで包まれる。フォームが上昇すると、フォームは物品とその容器（たとえばダンボール箱）の間の残りの空間内へ膨張し、このようにして物品のためのあつらえたクッションを形成する。

一般的な発泡可能な組成物は、通常水および触媒の存在下で、イソシアネート化合物をポリオールなどのヒドロキシル含有材料（すなわち、複数のヒドロキシル基を含む化合物）と混合することによって形成される。イソシアネートとポリオール前駆体が反応して、ポリウレタンを形成する。それと同時に、水がイソシアネート化合物と反応して、二酸化炭素を生成する。二酸化炭素は、ポリウレタンを膨張させて、発泡したセルラー構造、すなわちポリウレタンフォームにする。これは、包装された物品を保護する働きをする。

別のタイプのフォームインプレイス包装では、自動化されたデバイスが、可撓性のプラスチックフィルムからたとえば袋の形態の可撓性の容器を作成し、容器が形成されているときに、容器内に発泡可能な組成物を分配する。組成物が、容器内でフォームに膨張すると、容器が密閉され、通常緩衝される物品を保持している箱またはカートン内に落とされる。上昇するフォームが、使用可能な空間内で再び膨張するが、容器の内部でそれを行う。容器が可撓性のプラスチックで形成されているため、包装された物体の周囲に個々のあつらえたフォームクッションを形成する。このようにしてフォームインプレイスクッションを自動的に作成するための例示的なデバイスが、本発明の譲受人に譲渡されており、たとえば、そのそれぞれの内容全体を参照によって本明細書に組み込む、米国特許第４，８００，７０８号、第４，８５４，１０９号、第５，３７６，２１９号、および第６，００３，２８８号に示されている。

フォームインプレイス包装用のポリウレタンフォームを作製するために使用される発泡可能な組成物での困難は、フォーム前駆体および結果として生じるフォームが、いくらか粘着性を有する傾向があることである。結果として、発泡可能な組成物は、物体に貼着し、その上でフォームに硬化する傾向がある。この傾向は、フォーム前駆体がその中で混合され、そこから排出されるディスペンサの排出端部で特に問題である。知られているように、ポリオールとイソシアネートのフォーム前駆体は、袋またはその他の容器内への射出のすぐ前まで、互いに混合するのを見合わせなければならない。最も一般的なタイプのディスペンサでは、２つのフォーム前駆体がディスペンサに入り、発泡可能な組成物を形成するためにディスペンサの排出端部内の内部チャンバ内で互いに混合し、次に、結果として生じた発泡可能な組成物が、ディスペンサの排出端部に装着された先端部（すなわちノズル）を介してディスペンサから出る。ディスペンサが、特に自動化された連続的な方式で何回も繰り返し動作すると、発泡可能な組成物が残留して、ディスペンサ上に蓄積し、フォームに硬化し、さらなる発泡可能な組成物の適切な排出を阻止する傾向がある。これが起こると、硬化したフォームが、先端部を完全に塞ぐか、発泡可能な組成物を、制御されない方向、すなわち意図されない方向に、ばらばらに転向させ、一般に、見当違いのフォームの清掃およびディスペンサの早期の遮断を必要とする。

いくつかの異なる技術およびデバイスが、各分配サイクルの終わりでフォーム残留物の除去を可能にするために開発されており、発泡可能な混合物を溶解し、それによってディスペンサの先端およびその他の部分から除去する洗浄溶媒の使用を一般に採用している。１つのこのような技術は、それを通って洗浄溶媒と空気の混合物が汲み出される、多孔性排出先端部を使用している。混合されて多孔性先端部を通過するときの溶媒と空気の攪拌は、フォームおよび発泡可能な組成物を先端部から洗浄する働きをする洗浄作用を生成する。その開示の全体を参照によって本明細書に組み込む、米国特許第４，８９８，３２７号を参照されたい。

前記の技術の改良は、清浄化作用が行われる、より大きな直線状の領域を提供するために、先端部の面上の円錐台状の表面を採用している。その開示の全体を参照によって本明細書に組み込む、米国特許第５，２５５，８４７号および第５，９５０，８７５号を参照されたい。

前述の特許に開示されているさらなる改良は、空気および触媒に多孔性先端部を通過させるために必要な圧力を測定するための圧力変換器またはその他の手段の使用である。空気／溶媒混合物は一般に、発泡可能な化合物の大部分を先端部から除去するが、すべてではなく、フォーム残留物が先端部に徐々に堆積する。フォーム残留物の堆積が増加すると、多孔性要素を通って空気および溶媒を押し出すために必要な圧力も増加する。圧力が所定の限界に到達したとき、操作者は、射出ノズルを点検するように警報を与えられ、場合によっては、ディスペンサシステムが遮断される。

上述の技術は、長い寿命を有するディスペンサを提供することにおいて効果的であることが判明しているが、さらなる改良の必要性が残っている。特に、発明者は、ディスペンサの洗浄サイクル中、溶媒が多孔性先端部から移動し、ディスペンサの排出端部上の局所的に低い点から滴下することを発見した（使用中、ディスペンサは通常、先端部が位置するディスペンサの排出端部が下側を指す、ほぼ鉛直方向にあると仮定する）。ディスペンサから滴下する溶媒は、混合されたフォーム前駆体化学物質で飽和され、飽和された溶媒がディスペンサの排出端部から滴下するとき、少量の混合されたフォーム前駆体化学物質が、残留物として残され、硬化して固体になる。各分配および洗浄サイクルで、固体状の残留物が、鍾乳洞の鍾乳石に酷似して、堆積して成長する。飽和した溶媒が、多孔性先端部から遠ざかるように移動するため、フォーム残留物は先端部上には堆積せず、したがって、空気および溶媒にそれを通らせるために必要な圧力は、フォーム残留「鍾乳石」のサイズが増加したときでさえも増加しない。最終的には、フォーム残留物は、フォーム分配システムの適切な動作を妨害するサイズにまで成長するが、操作者に警告を与えることはない（圧力増加がないため）。さらに、残留物が多孔性先端部から離れて堆積するため、多孔性先端部の表面上の空気／溶媒混合物の洗浄作用が、残留物の成長を防止および遅延させる効果がなくなり、それによって、普通の場合に望まれるよりも短い耐用年数の結果となる。

したがって、フォームインプレイスディスペンサの耐用年数をさらに延長すること、およびフォーム残留物がディスペンサ先端部の近くに堆積して、次の分配サイクルを阻止する、または望ましくない形態でフォームの流れを転向させる前に、操作者に通知するためのフォームインプレイスシステムの能力を改善することの必要性が存在する。

本発明は、フォームインプレイスディスペンサの排出端部に配置されたとき、先端部からの溶媒の移動の問題点を克服する改良型のディスペンサ先端部を提供する。

改良型の先端部は、
気体および液体に対して多孔性であるが、ディスペンサを通って流れる発泡可能な組成物に対して実質上非透過性である材料で形成された本体と、
発泡可能な組成物がそれを通って流れることができ、またディスペンサを通る発泡可能な組成物の流れを制御するために弁棒の端部部分がそれを通過することができるチャネルを提供する前記本体内の孔とを備え、
前記本体の少なくとも１つの面が前記本体のほうへ内側に向けられた円錐台状の表面を形成し、洗浄溶媒と空気の混合物が前記本体を通って方向付けられたとき、空気および溶媒の泡立ち混合物が、前記円形の面または弁棒の端部部分に粘着する発泡可能な組成物またはその派生物の少なくとも一部の除去を容易にするために洗浄作用を与えるように前記円錐台状の表面から排出され、前記円錐台状の表面が大径および小径を有し、前記先端部が、前記大径と一致するまたは隣接する最外周縁部を備える。

本発明の別の態様は、排出端部を有するハウジングと、前記ハウジング内に配置され、ディスペンサを通る発泡可能な組成物の流れを制御するためにその中で可動である弁棒と、前記ハウジングの排出端部に装着される先端部分とを備え、この先端部分が、
気体および液体に対して多孔性であるが、ディスペンサを通って流れる発泡可能な組成物に対して実質上非透過性である材料で形成された本体と、
発泡可能な組成物がそれを通って流れることができ、またディスペンサを通る発泡可能な組成物の流れを制御するために弁棒の端部部分がそれを通過することができるチャネルを提供する前記本体内の孔とを備え、
前記本体の少なくとも１つの面が前記本体のほうへ内側に向けられた円錐台状の表面を形成し、清浄溶媒と空気の混合物が前記本体を通って方向付けられたとき、空気および溶媒の泡立ち混合物が、前記円形の面または弁棒の端部部分に粘着する発泡可能な組成物またはその派生物の少なくとも一部の除去を容易にするために洗浄作用を与えるように前記円錐台状の表面から排出され、前記円錐台状の表面が大径および小径を有し、前記先端部が、前記大径と一致するまたは隣接する最外周縁部を備える先端部とを備える、フォームインプレイスディスペンサに関する。

ディスペンサの排出端部を越えて延びる外側周縁部を有する円錐台形状を採用することによって、溶媒および結果として生じるフォーム残留物の堆積が、先端部の多孔性表面に限定される。このことは、先端部の表面からフォーム前駆体およびフォーム残留物を除去することでの空気／溶媒混合物の効果を増加させ、それによって先端部の耐用年数を大いに延長する。飽和した溶媒を先端部の表面に限定することはまた、空気／溶媒混合物に先端部を通過させるために必要な圧力の監視を、いつ先端部を点検または交換する必要があるかのより効果的な指標にすることを可能にし、それによって、予期せぬ遮断および付加的な時間を消費する洗浄作業を回避する。

図１および２は、本発明によるディスペンサ１０を示している。ディスペンサ１０は、排出端部１４を有するハウジング１２と、ハウジング内に配置された弁棒１６と、排出端部１４に装着された先端部１８とを備える。ディスペンサはまた、ハウジング１２を通る、および芯部分２０を通る１対の開口部１７および１９を備える（図１参照）。芯部分は先端部１８を支持している。弁棒１６は、ディスペンサを通る発泡可能な組成物を制御するために、両矢印で示すようにハウジング内で軸方向に可動である。特に、弁棒の端部部分２２は、弁棒がハウジングを通って並進運動可能かつ往復運動可能に、芯部分２０の孔２４および先端部１８内の対応する孔２６を通過する。上記で参照した（および組み込まれた）米国特許第５、２５５，８４７号に記載のように、弁棒１６が、図示した位置から引き出されるとき、フォーム前駆体（通常ポリオールおよびイソシアネートであり、その両方が圧力下にある）が、開口部１７および１９を通って別々に孔２４内に入ることを許される。すなわち、弁棒１６、特にその端部部分２２が、「開放」位置に引き出される（すなわち、図２に示す図で右から左へ移動する）とき、孔２４が、その中でフォーム前駆体が発泡可能な組成物を形成するために混合するチャネルを形成し、孔２６がフォーム前駆体がディスペンサから流出することを可能にする。

ディスペンサ１０はまた、水密のシールを孔２４および２６内に維持するため、また弁棒１６がハウジング１２を通って往復運動するときに弁棒からフォーム残留物を掻き取るために、スペーサ３０をスクレーパ３２に押圧するばね２８を備える。弁棒に付着しているフォーム残留物をさらに除去するために、スペーサ３０によって作成されるような貯蔵部３４が、洗浄溶媒で満たされてもよい。ディスペンサのさらなる構成部品は、弁棒１６上のその運動範囲を画定するための１対のストップリング３６と、排出端部１４の反対側の端部４０でディスペンサを密封するためのＯリング３８と、フォームインプレイス包装機（上記で説明したものなど）内に適切に嵌合させてディスペンサを装着するための取付支柱またはねじ付きシャフト４２を含んでもよい。

弁棒１６が図２に示すようなその「閉鎖」位置に戻るとき、孔２４との交点で開口部１７および１９を遮蔽することによって、フォーム前駆体が孔２４に入るのを防止する。このようにして、弁棒はまた、先端部１８内の孔２６から出る発泡可能な組成物の流れを遮断する。しかし、少量のフォーム残留物が先端部上、一般に孔２６の近くの先端部の表面４８上および弁棒の端部部分２２、特にその端部面５０上に残留する。上記で説明したように、ディスペンサの動作可能性を維持するために、発泡可能な組成物および結果として生じたフォームを含むこのような残留物が連続的に除去されなければならない。それを行うための改良された手段をここで説明する。

図３でおそらく最も明確に示されているように、先端部１８は、気体および液体に対して多孔性であるが、ディスペンサを通って流れる発泡可能な組成物に対して実質上非透過性である材料で形成されたほぼ円筒形の本体を備える。先端部１８が製造される適切な材料の例には、焼結金属および多孔性ポリエチレンなどの多孔性プラスチックが含まれる。

ハウジング１２は、矢印によって示したように、その中で圧縮空気と溶媒の混合物が多孔性先端部１８へ導入されることができる取入口４４を備える。これは、ハウジング１２と同心状であり、先端部１８の周囲に延びる環状チャンバ４６を採用することによって容易にされる。圧縮空気は、空気／溶媒混合物に、環状チャンバ４６から多孔性先端部１８を通過させ、先端部の面４８で先端部から出る。溶媒および空気が混合され孔開きの先端部を通過するときのこれらの攪拌は、先端部１８の面４８から、および弁棒１６の端面５０からのフォーム残留物の洗浄および除去を容易にする泡立ち洗浄作用を生じさせる。上記で参照した米国特許第５，２５５，８４７号でより完全に説明されているように、空気／溶媒混合物によって作成される洗浄作用の効果は、先端部１８の面４８を、図示のような先端部の本体のほうへ内側に向けられた円錐台状の表面として設けることによって増大される。

面４８の円錐台状の表面は、大径５２および小径５４を有する。先端部１８は、面４８の大径５２と一致する、または隣接する最外周縁部５６をさらに備える。図示のように、最外周縁部５６は、大径５２と実質的に一致する。他の実施形態では、周縁部５６は、大径５２から離隔しているがそれと隣接していても、すなわち、小径５４よりも大径５２に空間的に近くてもよい。

注目すべきことに、先端部１８の最外周縁部５６が、図３に示すような距離「ｄ」だけ、ハウジング１２の排出端部１４を越えて、すなわち、先端部に隣接しているハウジングの排出端部のいかなる表面も越えて延びている。この特徴は、先端部１８の多孔性構造および面４８の円錐台状の形状とともに、飽和した溶媒がハウジングの排出端部１４の隣接する表面へ移動することを可能にするのではなく、先端部から洗い落とされる溶媒／フォーム残留物混合物を先端部の面４８に効果的に閉じ込めることが見出された。結果として、飽和した溶媒が、洗浄サイクル中、先端部の面からより完全に洗い落とされることができるため、先端部、したがってディスペンサの耐用年数が大いに延長される。さらに、取入口４４および環状チャンバ４６を介して先端部１８へ圧縮空気と溶媒の混合物を供給するために、上記で参照した米国特許第４，８９８，３２７号および第５，２５５，８４７号で開示されたようなポンピングシステムを採用するとき、空気／溶媒混合物に多孔性先端部を通過させるために必要な圧力が、先端部の面上でのフォーム残留物の堆積の標示を提供するために、より効率的に監視される。このような圧力が所定のレベルに到達したとき、フォームインプレイス包装の操作者は、ディスペンサを保守するための警報を与えられ、このようにして、付随する洗浄による予期せぬ遮断が回避される。

距離「ｄ」は、好ましくは約０．０１インチ（約０．２５ｍｍ）から約０．１インチ（約２．５ｍｍ）、より好ましくは約０．０１５インチ（約０．３８ｍｍ）から約０．０６インチ（約１．５ｍｍ）の範囲である。一例として、距離「ｄ」は、０．０３５インチ（約０．８９ｍｍ）であってもよい。

必要に応じて、上記で参照した米国特許第５，９５０，８７５号で開示されたような取外し可能な先端部が採用されてもよい。このような取外し可能な先端部は、ディスペンサ全体を分解または交換する必要なしで、取外しおよび清浄または必要に応じて交換をすることができるように、たとえばねじ接続部を介してディスペンサの排出端部に取外し可能に装着されている。

ディスペンサ１０は、好ましくは、フォームインバッグ包装用のポリオール、イソシアネート、およびポリオールとイソシアネートの混合物から選択された少なくとも１つの構成材を備える発泡可能な組成物を分配するように構成されている。このように使用されるとき、採用される溶媒は、ポリオールおよびイソシアネートフォーム前駆体、ならびにそれらの混合によって作成された発泡可能な組成物およびポリウレタンフォーム反応生成物を少なくとも部分的に溶解することが好ましくは可能である。この目的のために適切な洗浄溶媒は、グリコール、エーテル、およびグリコールとエーテルの混合物、たとえばトリプロピレングリコールとメチルエーテルの混合物から選択されてもよい。

本発明の好ましい実施形態についての上記の説明は、例示および説明の目的で示されている。これは、排他的なものではなく、ここに開示した厳密な形態に本発明を制限するものではなく、本発明の実施形態から得られる修正形態および変形形態が、上記の教示に照らして可能であり、本発明の実施から得ることができよう。

本発明によるディスペンサの前立面図である。 線Ａ−Ａに沿った、図１に示すディスペンサの断面図である。 図２に示すディスペンサの先端部および排出端部の拡大断面図である。

Claims (7)

1. 発泡可能な組成物がそれを通って分配される、フォームインプレイスディスペンサであって、前記ディスペンサが、
   排出端部を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に配置され、ディスペンサを通る発泡可能な組成物の流れを制御するためにその中で可動である弁棒と、
   前記ハウジングの排出端部に装着される先端部とを備え、前記先端部が、
   気体および液体に対して多孔性であるが、ディスペンサを通って流れる発泡可能な組成物に対して実質上非透過性である材料で形成された本体と、
   発泡可能な組成物がそれを通って流れることができ、またディスペンサを通る発泡可能な組成物の流れを制御するために弁棒の端部部分がそれを通過することができるチャネルを提供する前記本体内の孔とを備え、
   前記本体の少なくとも１つの面が前記本体のほうへ内側に向けられた円錐台状の表面を形成し、洗浄溶媒と空気の混合物が前記本体を通って方向付けられたとき、空気および溶媒の泡立ち混合物が、前記円形の面または弁棒の端部部分に粘着する発泡可能な組成物またはその派生物の少なくとも一部の除去を容易にするために洗浄作用を与えるように前記円錐台状の表面から排出され、前記円錐台状の表面が大径および小径を有し、前記先端部が、前記大径と一致するまたは隣接する最外周縁部を備え、
   前記先端部の最外周縁部が、前記溶媒、発泡可能な組成物、およびその派生物を前記先端部の前記多孔性の円錐台状の表面に実質的に閉じ込めるように前記ハウジングの排出端部を越えて延びている、ディスペンサ。
2. 前記最外周縁部が、０．２５ｍｍから２．５ｍｍの範囲の距離だけハウジングの排出端部を越えて延びている請求項１に記載のディスペンサ。
3. 前記最外周縁部が、０．３８ｍｍから１．５ｍｍの範囲の距離だけハウジングの排出端部を越えて延びている請求項２に記載のディスペンサ。
4. 前記先端部が、焼結金属および多孔性プラスチックから選択された少なくとも１つの材料からなる請求項１に記載のディスペンサ。
5. 前記先端部が、ディスペンサの排出端部に取外し可能に配置されるように構成されている請求項１に記載のディスペンサ。
6. ディスペンサが、ポリオール、イソシアネート、およびポリオールとイソシアネートの混合物から選択された少なくとも１つの構成材からなる発泡可能な組成物を分配するように構成されている請求項１に記載のディスペンサ。
7. 前記先端部が、グリコール、エーテル、およびグリコールとエーテルの混合物、から選択された洗浄溶媒に対して多孔性である請求項１に記載のディスペンサ。

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