專利名稱：用于現(xiàn)場發(fā)泡的分配器噴嘴的制作方法
背景技術：
總的來說，本發(fā)明涉及用于生產符合要求的現(xiàn)場發(fā)泡包裝襯墊的分配器，更具體地說，是涉及用于這類分配器的改進的噴嘴。
現(xiàn)場發(fā)泡包裝是對被包裝物品提供符合要求的保護的一項非常有用的技術。在其最基本的形式中，現(xiàn)場發(fā)泡包裝包括從分配器向包裝容器中注入可發(fā)泡性組合物，將物品墊起來。物品通常是用塑料包起來，以免它與上升的(膨脹起來的)泡沫直接接觸。隨著泡沫的上升，它會膨脹起來，進入物品與其包裝容器(例如，瓦檁板箱)之間所余留的空隙，這樣，就形成了一種為物品定做的襯墊。
常用的可發(fā)泡性組合物是通過下述方法形成的將異氰酸酯化合物與含羥基的物質，例如多元醇(即，包含多個羥基的化合物)混合，通常是在水和催化劑的存在下進行混合。異氰酸酯與多元醇的前體反應，生成聚氨酯。與此同時，水與異氰酸酯化合物反應生成二氧化碳。二氧化碳會使聚氨酯膨脹成一種發(fā)泡的微孔結構，即聚氨酯泡沫塑料，它能起到保護包裝物品的作用。
在其它類型的現(xiàn)場發(fā)泡包裝方法中，有一種自動裝置可由軟質的塑料薄膜生產軟質的包裝容器，例如，一種口袋形式的包裝袋，并在該包裝容器正在形成的時候，向包裝容器中分配可發(fā)泡性組合物。當組合物在包裝容器中膨脹成泡沫的時候，包裝容器會被密封起來，并通常會落入盒子或紙板箱中，將物品墊起來。上升的泡沫還是會膨脹進入可利用的空隙，包裝容器里面的情況也是如此。因為包裝容器是由軟質塑料制成的，它們會在被包裝物品的周圍形成單獨的定做的泡沫襯墊。用這種方法自動化生產現(xiàn)場發(fā)泡襯墊的示范裝置已受讓給本發(fā)明的受讓人，并通過附圖，在例如，美國專利4,800708；4,854,109；5,376,219和6,003,288中進行了說明，上述每個專利的全部內容均列于此，供參考。
生產用于現(xiàn)場發(fā)泡包裝的聚氨酯泡沫的可發(fā)泡性組合物的一個難點是這種泡沫塑料的前體和所形成的泡沫都具有一定的粘結性。因此，可發(fā)泡性組合物容易粘到物品上，然后在其上硬化，形成泡沫塑料。這種傾向性在分配器的出料端尤其會造成麻煩，在該分配器中要對泡沫塑料的前體進行混合，并從其中向外注射。大家都知道，在注射進入包裝袋或其它包裝容器之前，必須阻止多元醇和異氰酸酯泡沫塑料前體的互相混合。在大多數(shù)普通的分配器中，有兩種泡沫塑料的前體進入分配器，在該分配器出料端的內料腔中混合，形成可發(fā)泡性組合物，然后，得到的可發(fā)泡性組合物，經安裝在分配器出料端上的噴嘴離開分配器。由于分配器要反復一遍又一遍的操作，尤其是以自動或連續(xù)的方式進行操作的時候，可發(fā)泡性組合物容易存留和聚集在噴嘴上面，硬化成泡沫塑料，堵塞后面可發(fā)泡性塑料的順利流出。當發(fā)生這種情況的時候，硬化的泡沫塑料或是完全堵塞噴嘴，或是使可發(fā)泡性組合物被無規(guī)則地轉移，方向失控，即不是所要的方向，這時通常都需要清理那些方向錯誤的泡沫塑料，并需緊急停止分配器的操作。
人們已開發(fā)出了許多不同的技術和裝置，可用于清除每個循環(huán)周期結束時的泡沫殘留物，通常是使用某種清洗溶劑，這種溶劑可以溶解可發(fā)泡性混合物，從而將其從分配器噴嘴和其它部件上除去。有一種技術使用了多孔的出料噴嘴，經該噴嘴，用泵將清洗溶劑和空氣的混合物打出去。當溶劑和空氣被混合和通過多孔噴嘴時，它們的攪拌會產生一種清洗作用，這就可以將泡沫塑料和可發(fā)泡性組合物從噴嘴上沖洗掉。參見，例如，美國專利4,898,327，該項專利的全部公開內容已列于此，供參考。
上述技術的一項改進技術在噴嘴的表面上采用了圓錐截體的表面，以便提供更大的線性面積，清洗作用就在這種面積上發(fā)生。參見，例如，美國專利5,255,487和5,950,875，這些專利的全部公開內容已列于此，供參考。
也已經在上述專利中公開的一項進一步改進的技術，使用了一種壓力換能器或其它手段，來測量迫使空氣和溶劑通過多孔噴嘴所需的壓力?？諝夂腿軇┑幕旌衔锿ǔＶ荒軓膰娮焐铣ゴ蟛糠挚砂l(fā)泡性組合物，而不能除去全部，因此，殘留的泡沫塑料會逐漸在噴嘴上積聚。隨著殘留泡沫塑料聚集的增加，就需要用壓力來強迫空氣和溶劑通過多孔元件。當壓力達到預定的界限時，操作人員就會被警告，要對注射噴嘴進行維修，否則，就會引起分配系統(tǒng)的停止運行。
盡管上述技術已被證明使分配器具有較長的使用壽命方面是有效的，但仍存在需進一步改進之處。
具體地說，本發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，在分配器的清洗周期期間，溶劑會從多孔噴嘴中遷移出來，并從分配器出料端上的局部低點滴下(在使用中，分配器與分配器出料端基本上呈垂直方向，朝向下方，出料端上安裝有噴嘴)。從分配器中滴下的溶劑被混合的泡沫塑料前體的化學物質飽和，而當飽和溶劑從分配器的出料端滴下時，少量的混合泡沫塑料前體化學物質會殘留下來，并固化成固體。這種固體殘留物在每一個分配和清洗周期過后都會聚集和增長，很象石灰?guī)r中的鐘乳石。由于飽和溶劑遷離多孔噴嘴，泡沫殘留物就不會積聚在噴嘴上，因此，即使泡沫殘留物“鐘乳石”的數(shù)量增加了，但用來強制空氣和溶劑通過噴嘴的壓力并沒有提高。最終，泡沫殘留物的增長會達到一定規(guī)模，對泡沫分配系統(tǒng)的正確操作產生干擾，而不會對操作人員發(fā)出警告(因為壓力并沒有提高)。此外，由于殘留物的聚集遠離多孔噴嘴，所以在多孔噴嘴表面上空氣和溶劑混合物的清洗作用，在預防和減緩殘留物的增長方面是不起作用的。因此，其使用壽命比本來所預期的要短。
因此，有必要進一步延長現(xiàn)場發(fā)泡分配器的使用壽命和提高現(xiàn)場發(fā)泡系統(tǒng)的能力，以便能在泡沫殘留物在分配器噴嘴附近的積聚量足夠之前能通知操作人員，以便阻止下一個分配循環(huán)或使流動不理想的泡沫流改變方向。
發(fā)明簡述本發(fā)明提供了一種改進的分配器噴嘴，該噴嘴克服了當其安裝在現(xiàn)場發(fā)泡分配器出料端的時候，溶劑會從該噴嘴中遷出的問題。上述改進的噴嘴包括一個由多孔材料制成的、對氣體和液體是多孔性的噴嘴體，所述噴嘴體對通過分配器的可發(fā)泡性組合物而言，基本上不能滲透的；該噴嘴體中有一個孔，它提供了一個通道，可發(fā)泡性組合物可以通過該通道流動，同時，閥桿的端部也是穿過該通道來控制可發(fā)泡性組合物通過分配器的流量；和該噴嘴體至少有一個面是呈圓錐截體表面，向內朝向該噴嘴體，以便當清洗溶劑和空氣的混合物通過該噴嘴體時，空氣和溶劑的泡沫混合物會離開該圓錐截體表面，產生清洗作用，便于除去至少一部分可發(fā)泡性組合物或其衍生物，這些物質可能是與圓形表面或閥桿的端部粘在一起的，圓錐截體表面有一個大直徑和一個小直徑，該噴嘴還包括一個與大直徑相一致或接近大直徑的最外面的邊緣。
其中，該噴嘴適合安放在分配器的出料端，以便噴嘴的最外邊緣能延伸到出料端的外面。
本發(fā)明的其它方面涉及現(xiàn)場發(fā)泡的分配器，該分配器包括一個帶有出料端的外殼，設置在外殼內并可在其中移動的閥桿，以便控制可發(fā)泡性組合物通過分配器的流量，和裝在外殼出料端上的噴嘴，同時還包括一個由多孔材料制成的噴嘴體，其多孔性是對氣體和液體而言的，但對通過分配器的可發(fā)泡性組合物而言，基本上是不能滲透的。
該噴嘴體中有一個孔，提供一個通道，可發(fā)泡性組合物可以通過該通道流動，同時，閥桿的端部也穿過該通道，和該噴嘴體至少有一個面是呈圓錐截體表面，向內朝向該噴嘴體，以便當清洗溶劑和空氣的混合物通過該噴嘴體時，空氣和溶劑的泡沫混合物會離開該圓錐截體表面，產生清洗作用，便于除去至少一部分可發(fā)泡性組合物或其衍生物，這些物質可能是與圓形表面或閥桿的端部粘在一起的，圓錐截體表面有一個大直徑和一個小直徑，該噴嘴還包括一個與大直徑相一致或接近大直徑的最外面的邊緣；其中，噴嘴最外面的邊緣是延伸到外殼出料端的外面。
由于采用了圓錐截體的形狀，以及外緣延伸到分配器出料端的外面，所以溶劑和泡沫殘留物所形成的積聚被局限在噴嘴的多孔表面上。這就提高了空氣/溶劑混合物在脫除分配器表面的泡沫前體和泡沫殘留物時的效率，因而極大地延長了分配器的使用壽命。將飽和溶劑局限在噴嘴的表面上也能使強制空氣/溶劑混合物通過噴嘴所須壓力所進行的監(jiān)控成為噴嘴何時需要檢修或更換的比較有效的一個指標，從而可避免意外的堵塞和隨之而進行的費時的清理工作。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明分配器的正視圖；圖2是圖1所示分配器沿A-A線的剖面圖；和圖3是圖2所示分配器的噴嘴和出料端放大的剖面圖。
發(fā)明詳述圖1和圖2示出了本發(fā)明的分配器10。
分配器10包括帶有出料端14的外殼12、帶有外殼的閥桿16和安裝在出料端14上的噴嘴18。該分配器還包括穿過外殼12和芯部分20的一對孔17和19(參見圖1)。芯部分靠在噴嘴18上。如雙箭頭所示，閥桿16可以在外殼內作軸向移動，以便控制可發(fā)泡性組合物通過分配器的流量。具體地說，當閥桿作平移或往復移動通過外殼時，閥桿的端部22穿過芯部分20中的孔24并通過噴嘴18中相應的孔26，如上述參考文獻(并已列于此)美國專利5,255,847中所述，當閥桿16從所標示的位置中縮回來時，泡沫的前體(通常為多元醇和異氰酸酯，這兩種原料都是帶壓的)可以分別經孔17和19進入孔24。也就是說，當閥桿16，特別是其端部22，縮回到“開放”位置時(即如圖2所示，從右向左移動)，孔24形成一個通道，泡沫前體就在這個通道中混合成可發(fā)泡性組合物，孔26可以讓可發(fā)泡性組合物從分配器中流出。
分配器10還可以包括彈簧28，它能將墊片30壓在刮板32上，以保持孔24和26中中的液體密封，當閥桿16通過外殼12作往復移動時，也可從閥桿16上刮下泡沫殘留物。由墊片30構成的儲液槽34可以填裝清洗溶劑，以便進一步將與閥桿粘在一起的泡沫殘留物除去。分配器的其它零件還可包括閥桿16上的一對止動環(huán)36，以限定它的活動范圍、一對O型圈38，用來密封出料端14對面端部40上的分配器、和安裝螺栓或螺紋軸42，用來將分配器安裝在現(xiàn)場發(fā)泡包裝機中適合配件上(如上所述)。
如圖2所示，當閥桿16返回到它的“關閉”位置時，它便會堵住與孔24相交處的孔17和19，從而防止泡沫前體進入孔24。這樣，閥桿也就阻斷了可發(fā)泡性組合物從噴嘴18中的孔26中流出。但是，仍有少量泡沫殘留物遺留在噴嘴上，通常是在靠近孔26的噴嘴表面48上和在閥桿的端部22上，特別是閥桿的端面50上。如上所述，包含可發(fā)泡性組合物和所形成泡沫的這種殘留物必須不斷地除去，以保持分配器的可操作性。現(xiàn)在將敘述用于此目的的改進設施。
從圖3中可能可以很清楚地看出，噴嘴18包括一個通常由多孔材料制成的圓柱體，其多孔性是對氣體和液體而言的，但對通過分配器的可發(fā)泡性組合物而言，是基本上不能滲透的?？梢杂糜谥圃靽娮?8的適用材料的例子包括燒結金屬和多孔塑料，如多孔聚乙烯。
外殼12包括入口44，壓縮空氣和溶劑混合物可以通過該入口引入到多孔噴嘴18，如箭頭所示。采用一個環(huán)形室46即可更容易實現(xiàn)上述目的，室46與外殼12是同心的并延伸到噴嘴18的周圍。壓縮空氣會強制從環(huán)形室46出來的空氣/溶劑混合物通過多孔噴嘴18，在此，混合物在噴嘴的表面48處離開噴嘴。當溶劑和空氣混合并通過多孔噴嘴時的攪拌作用會產生一種泡沫清洗作用，這有利于沖洗和除去噴嘴18的表面48上和閥桿16的端面50上的泡沫殘留物。正如在上述參考文獻美國專利5,255,847中所作的比較詳細的敘述，由空氣/溶劑混合物所產生的清洗作用的效率，由于噴嘴18的表面48呈圓錐截體并如圖所示向內朝向噴嘴體而得到提高。
表面48的圓錐截體表面有一個大直徑52和一個小直徑54。噴嘴48還包括一個最外面的邊緣56，它與表面48的大直徑52相等或相接近。如圖所示，最外面的邊緣56基本上與大直徑52相等。在另一些實施方案中，邊緣56與大直徑之間可能有一定間距，但是也接近，即，在空間上，與小直徑54相比更接近于大直徑52。
有意義的是，噴嘴18的最外緣56延伸到外殼12的出料端14的外面，即超出靠近噴嘴的外殼出料端的表面，如圖所示，其超出的距離為“D”。人們發(fā)現(xiàn)，這種特點與噴嘴18的多孔結構和表面48的圓錐截體形狀相結合能有效地將噴嘴中沖洗出來的飽和溶劑/泡沫殘留混合物局限在噴嘴的表面48上，而不讓飽和溶劑遷移入外殼出料端14的鄰近表面。因此，噴嘴的使用壽命和分配器的使用壽命可以得到極大的延長，因為在清洗周期中，可以將飽和溶劑從噴嘴的表面更徹底地沖洗出去。此外，當使用諸如上述參考文獻美國專利4,898,327和5,255,847中所公開的泵送系統(tǒng)來通過入口44和環(huán)形室46向噴嘴18提供壓縮空氣和溶劑混合物時，需要用來強制空氣/溶劑混合物通過多孔噴嘴的壓力可以更有效地被監(jiān)控，以便能提供一個在噴嘴表面上是否有任何泡沫殘留物聚集的指示。當這種壓力達到預定的水平時，現(xiàn)場發(fā)泡包裝的操作人員便會得到警告，需對分配器進行檢修，這樣便可避意外的停車以及隨之而來的清洗工作。
距離“D”的優(yōu)選范圍為大約0.01-大約0.1英寸，更優(yōu)選為約0.015-約0.06英寸。例如，距離“D”可以為0.035英寸。
如果愿意的話，可以采用上述參考文獻美國專利5,950,875中所公開的可拆卸式噴嘴。這種可拆卸式噴嘴可以安裝在噴嘴的出料端，例如，通過螺紋接頭安裝，以便能卸下來清洗或在必要時進行更換，而沒有必要拆卸或更換整個分配器。
分配器10最好是適用于分配至少包含一種選自多元醇、異氰酸酯組份的可發(fā)泡性組合物和可用于現(xiàn)場發(fā)泡包裝的多元醇和異氰酸酯的混合物。當這樣使用時，所采用的溶劑最好至少要能部分溶解多元醇和異氰酸酯泡沫前體，同時，其混合物要能產生可發(fā)泡性組合物和聚氨酯泡沫反應產物。適用于該目的的清洗溶劑可以選自多元醇、醚及其混合物，例如三丙二醇和甲基醚的混合物。
上面已經示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，其目的是為了舉例說明和敘述。而不是對本發(fā)明進行極其詳盡的說明或將本發(fā)明限制到精確的公開形式，根據上面的敘述進行改進和變化是有可能的，或者也可以根據本發(fā)明的實踐進行改進和變化。
權利要求
1.一種用于現(xiàn)場發(fā)泡分配器的噴嘴，可發(fā)泡性組合物就通過該噴嘴進行分配，該噴嘴適合于安裝在分配器的出料端并包括一個由多孔材料制成的、對氣體和液體是多孔性的噴嘴體，所述噴嘴對通過分配器的可發(fā)泡性組合物基本上不滲透。該噴嘴體中有一個孔，該孔提供一個通道，可發(fā)泡性組合物可以流經該通道，同時，閥桿的端部也穿過該通道，對通過分配器的可發(fā)泡性組合物的流量進行控制；和該噴嘴體至少有一個面是呈圓錐截體表面，向內朝向該噴嘴體，以便當清洗溶劑和空氣的混合物通過該噴嘴體時，空氣和溶劑的泡沫混合物會離開該圓錐截體表面，產生清洗作用，便于除去至少一部分可發(fā)泡性組合物或其衍生物，這些物質可能是與圓形表面或閥桿的端部粘在一起的，圓錐截體表面有一個大直徑和一個小直徑，該噴嘴還包括一個與大直徑相一致或接近的最外面的邊緣；其中，所述噴嘴適合于安裝在分配器的出料端，以便噴嘴的最外緣能延伸到出料端的外面。
2.權利要求1的噴嘴，其中，所述最外緣延伸到分配器出料端外面的距離約為0.01-約0.1英寸。
3.權利要求2的噴嘴，其中，所述最外緣延伸到分配器出料端外面的距離約為0.015-約0.06英寸。
4.權利要求1的噴嘴，其中，所述噴嘴包括選自燒結金屬和多孔塑料之中的至少一種材料。
5.權利要求1的噴嘴，其中，所述噴嘴適合于可拆卸地安裝在分配器的出料端。
6.一種現(xiàn)場發(fā)泡分配器，可發(fā)泡性組合物就通過該分配器進行分配，該分配器包括一個帶有出料端的外殼；安裝在外殼中并能在其中活動的閥桿，用來控制通過分配器的可發(fā)泡性組合物的流量；和安裝在外殼出料端上的噴嘴，并包括一個由多孔材料制成的、對氣體和液體是多孔性的噴嘴體，所述噴嘴體對通過分配器的可發(fā)泡性組合物基本上是不能滲透的，該噴嘴體中有一個孔，該孔提供一個通道，可發(fā)泡性組合物可以流經該通道，同時，閥桿的端部也穿過該通道，和該噴嘴體至少有一個面是呈圓錐截體表面，向內朝向該噴嘴體，以便當清洗溶劑和空氣的混合物通過該噴嘴體時，空氣和溶劑的泡沫混合物會離開該圓錐截體表面，產生清洗作用，便于除去至少一部分可發(fā)泡性組合物或其衍生物，這些物質可能是與圓形表面或閥桿的端部粘在一起的，圓錐截體表面有一個大直徑和一個小直徑，該噴嘴還包括一個與大直徑相一致或接近的最外面的邊緣；其中，噴嘴的最外緣延伸到外殼的出料端外面。
7.權利要求6的分配器，其中所述最外緣延伸到外殼出料端外面的距離約為0.01-約0.1英寸。
8.權利要求7的分配器，其中所述最外緣延伸到外殼出料端外面的距離約為0.015-約0.06英寸。
9.權利要求6的分配器，其中所述噴嘴包括選自燒結金屬和多孔塑料之中的至少一種材料。
10.權利要求6的分配器，其中所述噴嘴被可移動地安裝在分配器的出料端。
11.權利要求6的分配器，其中所述分配器適合用于分配可發(fā)泡性組合物，該組合物包含選自多元醇、異氰酸酯及其混合物之中的至少一種。
12.權利要求6的分配器，其中所述噴嘴對選自乙二醇、醚及其混合物的清洗溶劑而言是多孔性的。
全文摘要
一種用于現(xiàn)場發(fā)泡分配器的噴嘴，可發(fā)泡性組合物就通過該噴嘴進行分配，該噴嘴適合于安裝在分配器的出料端。
文檔編號B29C39/22GK1642709SQ03805834
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月12日 優(yōu)先權日2002年3月13日
發(fā)明者H·J·拉迪 申請人:密封空氣公司