Uprawniony z patentu: Wilkinson Sword Limited, Londyn (Wielka Brytania) Pojemnik cisnieniowy oraz sposób jego wytwarzania Przedmiotem wynalazku jest pojemnik cisnieniowy wyposazony w dysze wylotowa sterowana zaworem, oraz sposób wytwarzania takiego pojemnika. Pojemniki cisnieniowe znane dotychczas nie posiadaja zaworu regulujacego cisnienie, koncentratu, znajdujacego sie w zasobniku glównym oraz srodka miotajacego, znajduja¬ cego sie w zbiorniczku pomocniczym. W trakcie uzywania pojemnika cisnieniowego nastepuje stopniowy spadek cisnienia, w zwiazku z czym gestosc pian, szczególnie w pojemnikach aerosolowych, zwieksza sie, a gestosc srodka miotajacego maleje. W niektórych znanych dotychczas rozwiazaniach zastosowano skoagulowane substan¬ cje, które uzupelniaja ladunek srodków miotajacych i wyrównuja spadki cisnienia. W innych rozwiazaniach zastosowano roztwory plynne, które przenikaja do mas miotanych. W niektórych pojemnikach cisnieniowych znanych dotychczas przeciwdzialano spadkom cisnienia przez wbudowanie do zbiornika dodatkowych przegród. Jednakze zadne z tych rozwiazan nie zapewnialo utrzymania stalego cisnienia w trakcie uzywania pojemników cisnieniowych.Celem wynalazku jest skonstruowanie takiego pojemnika cisnieniowego, który nie posiadalby powyzej opisanych wad. Cel ten osiagnieto przez zastosowanie pojemnika cisnieniowego, który zawiera wewnatrz zbiornik wyposazony w dysze wylotowa otwierana przez zawór, przy czym w zbiorniku tym znajduje sie koncentrat oraz zasobnik zawierajacy material miotajacy, przy czym we wspomnianym zasobniku znajduje sie substancja organi¬ czna, z która material miotajacy tworzy roztwór. Cisnienie pary materialu miotajacego jest nad roztworem mniejsze niz nad czystym materialem miotajacym. Substancja organiczna tworzy w temperaturze pokojowej roztwór z iloscia materialu miotajacego odpowiadajaca przynajmniej 15% wagi tej substancji. Zasobnik uwalnia material miotajacy do wnetrza zbiornika wtedy, gdy dokonuje sie dozowania zawartosci pojemnika.W drugim przykladzie pojemnika wedlug wynalazku pojemnik ten zawiera zbiornik majacy wylot regulo¬ wany przez zawór, w którym to zbiorniku znajduje sie ciekla mieszanina materialu miotajacego i koncentratu i zasobnik zawierajacy material miotajacy, przy czym we wspomnianym zasobniku znajduje sie substanqa orga¬ niczna, która tworzy roztwór z materialem miotajacym w ilosci odpowiadajacej 15% wagi jej w temperaturze pokojowej, a cisnienie pary materialu miotajacego nad roztworem jest mniejsze niz cisnienie pary nad czystym materialem miotajacym. Zasobnik uwalnia gazowy material miotajacy do wnetrza zbiornika i podtrzymuje cisnienie konieczne do wypychania koncentratu w miare zuzywania cieklej mieszaniny.2 70295 Sposób wytwarzania pojemnika cisnieniowego z zaworem wedlug niniejszego wynalazku polega na wpro* wadzeniu do zbiornika pojemnika zasobnika wykonanego z substancji organicznej, przy czym wspomniana sub¬ stancja organiczna tworzy roztwór z materialem miotajacym, a cisnienie pary materialu miotajacego nad roz* tworem jest mniejsze niz cisnienie nad czystym materialem miotajacym. Wspomniana substancja organiczna uwalnia rozpuszczony material miotajacy, co prowadzi do wyrównania spadku cisnienia w wolnej czesci zbior¬ nika zachodzacego w trakcie dozowania zawartosci pojemnika. Pod okresleniem koncentrat rozumie sie calko¬ wita zawartosc zbiornika, która ulega wydzieleniu na zewnatrz i która nie zawiera materialu miotajacego. Przez zasobnik rozumie sie zespól lub substancje, która utrzymuje material miotajacy i która pozostaje w zbiorniku po calkowitym wydzieleniu z niego koncentratu.Przedmiot wynalazku jest przykladowo przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok przekroju pojemnika aerozolowego wedlug niniejszego wynalazku, fig. 2- widok przekroju drugiego przykladu pojemnika aerosolowego wedlug niniejszego wynalazku, fig. 3- wykres uwidaczniajacy korzysci plynace ze stosowania niniejszego wynalazku. Zwykle stosowane aerosolowe pojemniki piany, takie jak przedstawiony na fig. 1, skladaja sie z puszki 1 odpornej na dzialanie podwyzszonego cisnienia, wyposazonej w rurke ssaca 2, która przebiega w dól do dna puszki od zaworu 3 regulujacego wyplyw do dyszy 4 i regulowanego z kolei przez przycisk 5 uruchamiany palcem. Wewnatrz puszki znajduje sie ciekla mieszanina 6 zlozona z materialu miotaja¬ cego i z koncentratu, przy czym koncentrat w przypadku piany do golenia jest silnym roztworem mydel. W tym przypadku material miotajacy ma podwójne dzialanie. Po pierwsze, wytwarza on cisnienie wyrzucajace koncen¬ trat, a po drugie dzieki temu, ze jest rozpuszczony w koncentracie, paruje i wytwarza pecherzyki piany. W no¬ wym pojemniku okolo 8% materialu miotajacego wystepuje w postaci gazowej w wolnej przestrzeni w zbiorniku, ponad mieszanina ciekla, a pozostale 92% jest rozpuszczone w koncentracie. W trakcie oprózniania pojemnika material miotajacy wyparowuje z koncentratu i wypelnia powiekszajaca sie wolna przestrzen. Wskutek tego zmniejsza sie procentowa zawartosc materialu miotajacego, w pozostalym koncentracie i rozszerzanie sie piany dozowanej pózniej jest mniejsze. Poczatkowo efekt ten jest zaniedbywany, lecz w miare oprózniania pojemnika ciekly material miotajacy utracony do wolnej przestrzeni musi pochodzic z ciagle zmniejszajacej sie objetosci koncentratu. Gestosc piany wzrasta szybciej w poblizu calkowitego opróznienia pojemnika, wskutek czego nabiera on konsystencji lejacej.Wedlug niniejszego wynalazku pojemnik jest wyposazony w zasobnik zawierajacy material miotajacy, z którego material miotajacy jest zwalniany w trakcie wzrastania objetosci wolnej przestrzeni w zbiorniku.Wybór wlasciwego materialu na zasobnik jest zwiazany z faktem, ze zasobnik musi tworzyc roztwór ze znacz¬ nymi ilosciami materialu miotajacego oraz, ze musi on umozliwiac uwalnianie znacznego ulamka rozpuszczonego materialu miotajacego do wolnej przestrzeni.Powód zastosowania zasobnika tworzacego roztwór z materialem miotajacym jest nastepujacy. Zalózmy, ze zasobnik ma postac otwartego naczynia zawierajacego ciekly material miotajacy, umieszczonego nad pozio¬ mem koncentratu i materialu miotajacego w zbiorniku. Jak dobrze wiadomo, gdy lotna substancja jest rozpusz¬ czona w cieczy, jak na przyklad material miotajacy w koncentracie piany do golenia, wówczas cisnienie pary lotnej cieczy zostaje na ogól obnizone. W ten sposób cisnienie pary nad koncentratem jest nizsze niz cisnienie pary nad zasobnikiem lotnej cieczy, wskutek czego material miotajacy przedestylowuje z zasobnika do koncen¬ tratu parujac do wolnej przestrzeni i nastepnie rozpuszczajac sie w koncentracie. To samo zachodzi w przypadku zastosowania zasobnika w postaci kawalka substancji gabczastej, w której porach znajduje sie material miotajacy.Destylacja taka zachodzi powoli, lecz po pewnym czasie nastepuje calkowite zniweczenie celowosci zastosowania zasobnika materialu miotajacego i niekorzystnie wplywa na wlasciwosci dozowanego materialu. Natomiast gdy material miotajacy jest rozpuszczony w substancji, z której jest zrobiony zasobnik, cisnienie pary materialu miotajacego nad zasobnikiem zostaje obnizone i ustala sie stan równowagi pomiedzy cisnieniem pary nad zasob¬ nikiem a cisnieniem pary nad mieszanina koncentratu i materialu miotajacego.Pomimo, iz wiele róznych substancji organicznych wiaze i uwalnia material miotajacy i moznaby je zasto¬ sowac do budowy zasobnika, lecz ekonomika handlowa wymaga, by zasobnik tworzyl roztwór zitoseia ma¬ terialu miotajacego odpowiadajaca przynajmniej 15% wagi swej wtedy, gdy styka sie z materialem miotajacym w postaci cieczy lub pary nasyconej w temperaturze pokojowej. Taka substancja organiczna bedzie zazwyczaj równiez zwalniala znaczny ulamek rozpuszczonego materialu miotajacego wtedy, gdy cisnienie pary materialu miotajacego w pojemniku cisnieniowym spada do 60% swej wielkosci poczatkowej. Tak znaczny ulamek oznacza wage materialu miotajacego odpowiadajaca 5% wagi substancji organicznej. Ilosc materialu miotajacego, rozpusz¬ czonego przy cisnieniu pary nasyconej stanowi uzyteczna wskazówke odnosnie ilosci uwolnionej w trakcie zmniejszania sie cisnienia. Pewne naturalne lub sycjetyczne kauczuki z latwoscia spelniaja powyzsze kryteria.W tablicy I przedstawiono charakterystyki pewnych kauczuków i elastycznych polimerów.70295 TablicaI Waga materialu miotajacego rozpuszczonego w 100 g kauczuku w temperaturze pokojowej przy cisnieniu pary nasyconej Próbki kauczuku* Butan 40 11 Materialy miotajace 12 114 40/60/12/114 Próbka A Próbka B Próbka C Próbka D Próbka E Próbka F Próbka G 170 61 92 155 90 Uplynnia sie 61 380 370 600 Rozpada sie Uplynnia sie Uplynnia sie 450 68 82 84 148 80 Nie 350 21 36 37 23 14 mierzono 350 36 51 49 50 51 Wspomnianymi powyzej materialami miotajacymi sa: , Butan 40 - znana mieszanina weglowodorów zlozona glównie z butanu i izobutanu; Material 11 •- trójchlorofluoro metan; Material 1.2 - dwuchloro dwufluoro metan; Material 114 - sym-dwuchloro czterofluoro etan.Wymienionymi powyzej próbkami kauczuku sa: Próbka A jest przezroczystym kauczukiem cilikonowym powszechnie stosowanym w wyposazeniu laboratoryj¬ nym i chirurgicznym.Próbka B jest lekko zwulkanizowana mieszanina zawierajaca 75% naturalnego kauczuku o wysokiej czystosci.Próbka C jest kauczukiem weglowodorowym o lekkich wiazaniach poprzecznych, przygotowanym z wstepnie zwulkanizowanego lateksu z kauczuku naturalnego.Próbka D jest arkuszem kauczukowym wykonanym z niezwulkanizowanego lateksu z kauczuku naturalnego.Próbka E jest kauczukiem termoutwardzalnym wykonanym w drodze blokowej kopolimeryzacji izoprenu i sty¬ renu.Próbka F jest poliizobutylenem o srednim ciezarze czasteczkowym wyznaczonym z pomiarów lepkosci jako 1 300 000.Próbka G jest kauczukiem termoutwardzalnym wykonanym w drodze blokowej kopolimeryzacji butadienu i styrenu.W przypadkach, gdy zasobnik jest wykonany z kauczuku lub podobnego materialu, jest on zasadniczo jednorodny, a charakter wiekszosci materialów dogodnych do budowy takich zasobników umozliwia zachowy¬ wanie przez nie ksztaltu poczatkowego po specznieniu pod wplywem rozpuszczania materialu miotajacego. Jesli to jest konieczne, material usztywnia sie za pomoca wypelniaczy, które moga byc zarówno nieczynne, jak i mniej sie odksztalcajacym materialem czynnym. Jesli jednakze roztwór materialu miotajacego i substancji zasobnika jest plynny, wówczas mozna go utrzymac wewnatrz kapsulki, której scianki sa latwo przepuszczalne dla materialu miotajacego i nieprzepuszczalne dla substancji zasobnika. Przykladem takiego zasobnika jest kap¬ sulka polietylenowa zawierajaca mikrokrystaliczna zywice weglowodorowa, przy czym scianki kapsulki moga sie rozciagac w trakcie tworzenia cieklego roztworu materialu miotajacego. Nalezy pamietac, ze dzialanie zasobnika w pojemniku zawierajacym mieszanine koncentratu i materialu miotajacego polega na rozpuszczeniu znacznej ilosci dodanego w nadmiarze materialu miotajacego do napelnionego pojemnika oraz uwalnianie zasadniczego ulamka rozpuszczonego nadmiaru wtedy, gdy cisnienie w zbiorniku spada wskutek wydzielenia na zewnatrz czesci jego zawartosci: Ponizsze przyklady wykazuja, ze przy odpowiednim doborze zasobnika i nadmiarowej ilosci materialu miotajacego charakterystyka pojemnika zostaje poprawiona bez wywierania wplywu na wlasciwosci dozowanej substancji.Przyklad I. Piane do golenia przygotowano w nastepujacy sposób. W zbiorniku o cynowanych scian¬ kach i pojemnosci 220 ml umieszczono 150g koncentratu o nastepujacym skladzie wagowym: 4,5% kwasu stearynowego; 4,0% kwasu laurynowego; 3,5% trójmetanoloaminy; 2,5% cieczy PCL (olej zmiekczajacy produkcji Dragoco); 0,4% siarczanu eteru sodowego kwasu laurynowego; oraz wody do 100%. Puszke przedmuchano i po umieszczeniu zaworu wprowadzono przez zawór 14 g materialu miotajacego 12/114'(p stosunku wagowym 40:60).4 70295 Drugi pojemnik zaladowano dokladnie w taki sam sposób za wyjatkiem tego, ze wewnatrz punzki przy¬ twierdzono do zaworu zasobnik z kauczuku silikonowego o wadze 7,6 g, a waga materialu miotajacego wynosila 21,0gramów. Oba pojemniki przechowywano wciagu trzech tygodni w temperaturze pokojowej, a nastepnie dozowano ich zawartosc w sposób symulujacy uzywanie w zwyklych warunkach. Pojemnik wyposazony w za¬ sobnik umozliwil wytworzenie 1,78 litra piany o gestosci w zakresie od 80 do 100 gramów na litr, podczas gdy pojemnik bez zasobnika umozliwil wytworzenie jedynie 1,24 litra piany w tym zakresie gestosci.Na fig. 3 przedstawiono wykres gestosci piany (os Y) w gramach na litr wykreslona w funkcji ilosci wydzie¬ lonej piany (os X) w gramach. Z wykresu tego wynika, ze pojemnik ze zbiornikiem (krzywa B) umozliwial utrzymanie gestosci piany na znacznie bardziej stalym poziomie, niz równowazny pojemnik bez takiego zbior¬ nika (krzywa A), zwlaszcza pod koniec wydzielania zawartosci pojemnika.Przyklad II. Powyzszy przyklad powtórzono z ta róznica ze pojemnik bez zasobnika napelniono 6,0 gramami materialu miotajacego butanem 40, a zasobnik stanowil arkusz kauczuku termoutwardzonego (CARRIFLEX 1101 produkcji Shell Chemicals) o wadze 10,0 gramów. Pojemnik ze zbiornikiem napelniono 8,0 gramami materialu miotajacego butanem 40. Pojemnik bez zasobnika wytwarzal piane o gestosci 70—134 gramów na litr, podczas gdy pojemnik z zasobnikiem wytwarzal piane o gestosci 78—104 gramów na litr.Przyklad III. Przyklad ten opisuje zastosowanie zasobnika do pojemników na produkty suche. Zasob¬ nik zawierajacy 12 gramów mieszaniny materialów miotajacych, zlozonej z 40% materialu 12 i 60% materialu 114 rozpuszczonych w kawalku kauczuku silikonowego o wadze 6 gramów, przytwierdzono do zespolu zaworu i rurki ssacej siegajacej do dna puszki o pojemnosci 80 ml, zawierajacej 12 gramów drobno mielonego talku.Podobna puszke zawierajaca 12 gramów drobnego talku nie wyposazono w zasobnik, lecz wstrzyknieto do jej wnetrza 12 gramów tego samego materialu miotajacego przez zawór, umieszczony we wlasciwym polozeniu.W trzydziesci minut po zaladowaniu cisnienie w puszce z zasobnikiem wynosilo 2,2 atmosfery, a w puszce bez zasobnika wynosilo 2,7 atmosfery. Obie puszki uruchomiono w zwykly sposób i wydzielono z nich po 7 gramów zawartosci. Obie puszki nastepnie uruchomiono w polozeniu odwróconym na przeciag 10 sekund, po którym to czasie zadna z nich nie mogla wydzielac proszku z uzyteczna wydajnoscia, poniewaz cisnienie w puszkach spadlo niemal do cisnienia otoczenia. Po 20 minutach pozostawienia puszek w spokoju cisnienie w pierwszej puszce (wynosilo) wzroslo do 1,5 atmosfery, a w drugiej do 1,2 atmosfery. Obie puszki uruchomiono znów na przeciag 10 sekund w polozeniu odwróconym. Po 20 minutach cisnienie wynosilo odpowiednio 1,4 atmosfery i 0,3 atmo¬ sfery. Puszka nie zawierajaca zasobnika nie mogla wydzielic istotnych ilosci talku, podczas gdy puszka z zasob¬ nikiem wydzielila niemal cala pozostala zawartosc talku.Ksztalt zasobnika zalezy od substancji, z której jest on wykonany. W tych przypadkach, gdy substancja, z której jest wykonany zasobnik nie plynie w obecnosci rozpuszczonego materialu miotajacego, zasobnik moze miec ksztalt wskazany na fig. 1, jako pojedynczy element 7 lub jako szereg odrebnych mniejszych elementów 8 lub tez, jako pokrycie wewnetrznych scianek pojemnika. Glównym warunkiem jest, by mniejszy zbiornik nie przeszkadzal w pracy rurki ssacej lub zaworu. Jesli zasobnik jest wykonany w postaci pojedynczego kawalka substancji, mozna mu nadac ksztalt pierscienia w odpowiednio dobranych rozmiarach tak, ze po napecznieniu pod wplywem rozpuszczonego materialu miotajacego zaciska sie on we wnetrzu pojemnika. Równiez mozna mu nadac taki ksztalt, by byl dopasowany do rurki ssacej. W wielu przypadkach zasobnik powinien miec znaczne pole powierzchni w celu przyspieszenia rozpuszczania oraz nastepujacego pózniej wydzielania materialu miotaja¬ cego. Jesli jednak koncentrat ma znaczna lepkosc, nalezy unikac bardzo duzego pola powierzchni zasobnika, poniewaz beda wówczas tracone znaczne ilosci koncentratu przylegajacego do zasobnika.Na fig. 2 przedstawiono zbiornik, w którym zasobnik stanowi ciekly roztwór materialu miotajacego i sub¬ stancji organicznej, przy czym substancja organiczna jest zawarta w kapsulce 10 wykonanej, na przyklad z poli¬ etylenu. Kapsulka ta moze miec swobode ruchu wewnatrz puszki, lecz najkorzystniej, gdy jest ona przytwier¬ dzona, na przyklad do rurki ssacej, jak pokazano na fig. 2. Zasobnik mozna napelniac materialem miotajacym zarówno przed, jak i po umieszczeniu w zbiorniku pojemnika. Najprostszy sposób wytwarzania pojemników, w których koncentrat i material miotajacy sa ze soba zmieszane polega na wprowadzeniu do zbiornika koncen¬ tratu i nadmiaru materialu miotajacego, przy czym nastepnie nadmiar materialu miotajacego rozpusci sie w za¬ sobniku po napelnieniu zbiornika. Z drugiej strony jednakze mozna napelniac zasobnik materialem miotajacym poza zbiornikiem, a nastepnie wprowadzac go do zbiornika przed lub po koncentracie. Jest to szczególnie korzystne w przypadku, gdy koncentrat jest pudrem, który nie powinien sie stykac z materialem miotajacym.Poniewaz zasobnik zwalnia material miotajacy wolnej przestrzeni stopniowo i zazwyczaj z szybkoscia znacznie nizsza niz szybkosc wyplywu przez zawór, zasobnik zabezpiecza pojemnik przed blednym uzyciem, polegajacym na otwarciu zaworu wtedy, gdy pojemnik jest odwrócony. Pomimo, iz nastapi wówczas gwaltowny spadek5 70295 cisnienia, cisnienie to zostanie w znacznym stopniu przywrócone po zamknieciu zaworu dzieki powolnemu parowaniu materialu miotajacego z zasobnika.Dalszym przykladem pojemnika wedlug wynalazku jest pojemnik, którego zasobnik stanowi pewien z ele¬ mentów konstrukcyjnych pojemnika, znajdujacych sie we wnetrzu zbiornika, jak na przyklad rurka ssaca lub rura zbiornika. Elementy te mozna, przynajmniej czesciowo, wykonac z jednej z substancji organicznych zaleca¬ nych powyzej jako dogodne do wykonania zasobnika. Wedlug wynalazku mozna wiec równiez stosowac element pojemnika cisnieniowego wykonane przynajmniej czesciowo ze wspomnianej substancji organicznej. PL PL