Пленочный контейнер с капсулированными компонентами для изготовления подушки пеноматериала на месте применения

Пленочный контейнер с капсулированными компонентами для изготовления подушки пеноматериала на месте применения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к конструкции пленочного контейнера, который состоит из пленочного пакета и помещенных в него герметичных изолированных друг от друга пленочных камер с реакционными компонентами, дающих при ручном смешении внутри этого пленочного пакета вспенивающуюся подвижную массу. Последняя в процессе своего вспенивания заполняет свободное пространство пленочного пакета, образуя из него т.н. “упаковочную подушку”, внутренняя форма которой повторяет (в негативном виде) форму упаковываемого в нее изделия. Свойства “упаковочной подушки” зависят от типа используемой пленки для изготовления пленочного пакета и состава образуемого в этом пакете пеноматериала. Для упаковочных целей обычно используют двухкомпонентную систему эластичного или полужесткого пенополиуретана, в которой компонентом “А” служит полиэфирный со свободными гидроксильными группами компонент, содержащий необходимые добавки для получения пенопласта (катализаторы, поверхностно-активные вещества и прочие); в качестве компонента “Б” используют продукт, содержащий свободные изоцианатные группы (изоцианаты, полиизоцианаты, олигомеры). Технологическое требование к такой системе состоит здесь в ее способности к т.н. “ручному перемешиванию” без использования каких-либо механических скоростных смесителей. Другое требование - возможность получения из такой системы пеноматериала низкой объемной плотности, заданной прочности и упругости. Используют известные пленочные контейнеры для упаковочных целей на месте упаковки хрупких, бьющихся, точных и т.п. изделий, которые требуют особо мягких условий хранения и транспортировки, защищающих их от внешнего разрушающего (механического) воздействия.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно несколько принципиальных конструкций пленочного контейнера, который состоит из пленочного пакета и помещенных в него не менее 2-х герметичных пленочных камер, содержащих реакционные компоненты для получения пеноматериала путем их ручного смешения при нарушении герметичности камер (патенты США №№ 5699902, 5996782, 5873221 и 5899325).

Общий недостаток этих конструкций пленочного контейнера состоит в том, что реакционные компоненты помещены (закапсулированы) в принципиально одинаковые пленочные камеры, каждая из которых является геометрическим продолжением другой. Поэтому, в тех случаях, когда один из реакционных компонентов характеризуется повышенной токсичностью (для пенополиуретана таким компонентном является компонент “Б”), контейнер теряет свою экологическую надежность из-за возможного разрушения внешним воздействием (например, случайным прокалыванием камеры с компонентом “Б”). И как следствие - пленочный контейнер по указанным патентам США имеет ограниченную область использования - исключительно для упаковочных целей. Отрасли, характеризующиеся повышенной опасностью разрушения пленочного контейнера или непосредственно контактирующие с человеком, такие как строительство, медицина, туризм, аварийные бригады, шахты и т.п. не могут использовать пленочный контейнер известных конструкций ввиду его недостаточной экологической надежности.

Наиболее близким решением создания совершенного пленочного контейнера для реакционных компонентов пеноматериала является изобретение г-на Бертрама по патенту США № 5899325. Согласно этому патенту пленочный контейнер для изготовления на месте применения “упаковочной подушки” из пеноматериала состоит из пленочного пакета с вентиляционным отверстием (для выпуска газов, образующихся в процессе вспенивания реакционной массы) и помещенных в нем не менее 2-х герметичных пленочных камер, разделенных хрупкой перегородкой, в которые, в свою очередь, помещены реакционные компоненты для получения пеноматериала и заполнения им пленочного пакета через хрупкую перегородку в одной из камер, последняя разрушается под давлением образующегося пеноматериала. Смешение реакционных компонентов проводится вручную, без использования механических смесителей, путем разрушения хрупкой перегородки, которая расположена между пленочными камерами. Достоинство и отличительная особенность пленочного контейнера г-на Бертрама состоит в отделении пленочных камер не только с помощью хрупкой перегородки, но и механическим перегибом, сложением камер одна на другую по типу “сэндвич-конструкции”. Этот прием увеличивает в целом надежность герметизации камер относительно друг друга в моменты хранения и транспортировки контейнера, но не решает задачу повышения экологической безопасности пленочного контейнера. В контейнере г-на Бертрама сохраняется опасность механического повреждения пленочной камеры с экологически опасным компонентом и его утечка.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является создание конструкции пленочного контейнера, содержащего капсулированные реакционные компоненты для получения пеноматериала внутри контейнера, который бы сохранял достоинства конструкции г-на Бертрама, но обладал при этом повышенной экологической безопасностью. Последнее позволит использовать пленочный контейнер в самых различных областях техники, технологии и быта.

Согласно изобретению, пленочный контейнер, который состоит из пленочного пакета с вентиляционными отверстиями и помещенных в него не менее 2-х герметичных пленочных камер, разделенных хрупкой перегородкой и механически - в моменты хранения и транспортировки, и содержащих реакционные компоненты для изготовления пеноматериала и заполнения им через хрупкую перегородку в одной из камер пленочного пакета путем ручного смешения компонентов при разрушении камер, отличается от известных конструкций тем, что:

- камера с компонентом, обладающим экологической опасностью (камера “Б”), имеет размер меньший, чем размер камеры со вторым компонентом (камера “А”), в наполненном состоянии на величину, достаточную для ее полной внешней защиты, и защищена камерой “А” в моменты хранения и транспортировки контейнера.

Наиболее надежным вариантом внешней защиты камеры “Б” с помощью камеры “А” является конструкция контейнера, когда камера “Б” полностью находится внутри камеры “А” и омывается компонентом экологически безопасным, а размер камеры “А” равен или больше суммарного объема компонентов “А” + “Б”.

Другим вариантом внешней защиты камеры “Б” с помощью камеры “А” является конструкция контейнера, когда камера “Б” обернута камерой “А” и имеет длину (по направлению сворачивания), выбранную из соотношения

где lА - длина камеры “А”,

lБ - длина камеры “Б”,

а ширина камеры (по направлению ⊥ сворачиванию) равна или больше ширины камеры “Б”.

Некоторые принципиальные варианты защиты и сворачивания камер “А” и “Б” с соблюдением указанных выше условий даны ниже на фиг.1, 2 и 3. При этом, указанные схемы защиты и сворачивания не ограничивают другие варианты защиты камеры “Б” с помощью камеры “А” и выбираются исходя из конкретных областей использования контейнера и характеристик реакционной системы для получения пеноматериала внутри пленочного пакета.

Одним из существенных достоинств заявляемой конструкции пленочного контейнера, обеспеченных его надежной экологической безопасностью, является выполнение пленочного пакета различной формы, которая дает возможность и обеспечивает изготавливаемой “упаковочной подушке” форму готового функционального изделия. Последнее особенно интересно для медицины (ортопедические изделия) и туризма (стол, стул, матрац и т.п.).

Заявляемая конструкция пленочного пакета обладает экологической безопасностью благодаря нижеследующим факторам, действующим в момент случайного нарушения целостности камеры “Б”, содержащей экологически опасный компонент:

1. Камера “Б” не может быть разрушена без разрушения целостности камеры “А”, поскольку последняя, согласно изобретению, защищает “своим телом” камеру “Б” от внешнего разрушающего воздействия и выхода компонента “Б” за пределы контейнера, минуя нейтрализующее действие компонента камеры “А”.

2. При случайном повреждении (проколе) камер “А” и “Б” из поврежденных участков камер начнут вытекать компоненты и при соприкосновении между собой образовывать реакционную систему и далее - вспенивающуюся затвердевающую массу. При этом, вытекающий из камеры “Б” компонент будет не только нейтрализован компонентом “А”, но образующийся пеноматериал “залечит” экологически опасную камеру “Б”, устраняя экологический ущерб от случайного прокола камер.

ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг1 приведена принципиальная схема защиты камеры “Б”, содержащей экологически опасный компонент, с помощью камеры “А”. Позиция фиг.1, а - камера “Б” помещена во внутрь камеры “А” и омывается компонентом “А”. При этом, чтобы камера “Б” не имела неограниченной возможности свободного перемещения внутри камеры “А”, она прикреплена к камере “А”, например, точечной сваркой.

Позиция фиг.1, б - камера “Б” помещена во внутрь камеры “А” и омывается компонентом “А”. При этом камера “Б” имеет возможность свободного перемещения внутри камеры “А”.

На фиг.2 приведена принципиальная схема защиты камеры “Б” с помощью камеры “А” путем ее сворачивания вокруг камеры “Б”. Позиция фиг.2, а - показано расположение камер в рабочем состоянии перед началом разрушения хрупкой перегородки между камерами для смешивания компонентов.

Позиция фиг.2, б - показано расположение камер “А” и “Б” в моменты хранения и транспортировки заявляемого контейнера, когда камера “Б” защищена обернутой вокруг нее камерой “А” при lА≈2lБ.

На фиг.3 приведена принципиальная схема защиты камеры “Б” с помощью камеры “А” путем ее сворачивания вокруг камеры “Б” при lА≈1,1lБ (позиция “а”) или путем помещения камеры “Б” во внутрь камеры “А” без смывания камеры “Б” компонентом “А” (позиция “б”).

На фиг.4 приведена конструкция заявляемого пленочного контейнера в момент подготовки его к работе (в развернутом состоянии) перед стадией принудительного разрушения хрупкой перегородки (3) для последующего ручного смешивания реакционных компонентов “А” и “Б”.

На фиг.5 приведена конструкция заявляемого пленочного контейнера в момент его сворачивания для защиты камеры “Б” с помощью камеры “А” при хранении и транспортировке контейнера к месту хранения.

1 - камера “Б” (заштрихована, содержит экологически опасный компонент “Б”).

2 - камера “А”, содержащая экологически безопасный компонент “А”.

3 - хрупкая перегородка, отделяющая камеру “Б” от камеры “А”, которая разрушается в начале смешивания компонентов.

4 - пленочный пакет.

5 - вентиляционные отверстия.

6 - хрупкая перегородка.

7 - контейнер в сложенном (частично) состоянии

8 - камеры “А” и “Б” в сложенном состоянии.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявленное изобретение - конструкция пленочного контейнера - может быть осуществлено без каких-либо дополнительных исследований в опытном масштабе, поскольку на рынке имеются все необходимые исходные материалы, технология их применения и сырьевые компоненты, в частности для изготовления упаковочного пенополиуретана на месте применения.

Основные требования к исходным материалам и сырьевым компонентам для опытного использования изобретения в принципиальном отношении нижеследующие:

1. Материал для изготовления пленочного пакета должен быть достаточно гибким и прочным с тем, чтобы принимать различные формы, подчас очень развитые, тонкие, упаковываемых изделий, а также должен иметь способность свариваться и/или склеиваться. Таким материалом могут служить полиэтиленовые, поливинилхлоридные, полиэтилтерефталатные, полиамидные, как самостоятельные, так и дублированные пленки и ткани. Материал пленочного пакета не должен пропускать через себя вспенивающуюся реакционную массу.

2. Материал для изготовления пленочных камер для реакционных компонентов также должен быть достаточно гибким и прочным с тем, чтобы обеспечивать возможность ручного смешения этих компонентов в течение от нескольких секунд до нескольких минут. Такое смешение осуществляется частичной (без разрушения) пульсирующей деформацией наполненных компонентами камер при полном разрушении хрупкой перегородки, соединяющей/разъединяющей полости камер “А” и “Б”. Кроме того, материал пленочных камер должен быть инертным по отношению к реакционным компонентам, но и должен не пропускать их пары, быть для них паронепроницаемым в течение срока хранения контейнера. Кроме того, материал пленочных камер, по меньшей мере одно из внешних покрытий его, должен обладать способностью свариваться и/или склеиваться по этому покрытию. Поэтому, материалы для этих камер целесообразно выбирать из многослойных металлизированных пленок. Таким материалом может быть, например, пленка состава:

- внешний слой - полимерная полиэтиленовая или полиэтилентерфталатная пленка (толщиной порядка 20-50 мкм),

- средний слой - металлическая (алюминиевая) фольга (10-20 мкм),

- внутренний слой - полимерная химстойкая пленка, например, полиэтиленовая или политетрафторэтиленовая (20-120 мкм).

3. Реакционные компоненты для образования пеноматериала внутри полимерного пакета должны обладать способностью давать реакционную систему при ручном смешивании, которая, в свою очередь, должна генерировать подвижную массу, способную заполнять пленочный пакет и отверждаться при нормальных условиях, не выделяя при вспенивании и отверждении токсичных веществ. Таким требованиям отвечают, например, 2-х компонентные системы пенополиуретанов, в которых компонентом “А” служит гидроксилсодержащий олигомер (полиэфир) с целевыми добавками, а компонентом “Б” - изоцианатсодержщай продукт (полиизоцианат). При смешивании эти компоненты образовывают легкий пенополиуретан заливочного типа.

Заявляемая конструкция пленочного пакета в принципиальном отношении состоит из пленочного пакета (4, фиг.4), в котором имеются вентиляционные отверстия (5), предназначенные для выхода образующихся при получении пеноматериала внутри пленочного контейнера (4) газов. В пленочный пакет помещены, как минимум, две пленочные камеры (1 и 2), разделенные хрупкой перегородкой (3) и наполненные реакционными компонентами (А и Б) для получения вспенивающейся подвижной массы при их ручном смешивании, когда хрупкая перегородка (3) разрушается внешним воздействием. Камера “А” или камера “Б” также имеют хрупкую перегородку (6), отделяющую ее от свободного пространства пленочного пакета (4).

Приведение в действие и работа с пленочным контейнером в принципиальном отношении сводится к нижеследующему:

- после развертывания пленочного контейнера из положения (фиг.5), присущего ему при хранении и транспортировке, в положение (фиг.4) рабочее, развернутый контейнер укладывается на горизонтальную плоскую поверхность так, чтобы одна из его больших сторон (9) легла на эту поверхность. Затем, надавливая руками или валиком на контейнер “Б”, разрушают хрупкую перегородку (3) и вручную, поочередно, передавливают, перегоняют компонент “Б” навстречу с компонентом “А” и, наоборот, до тех пор, пока не начнется вспенивание (наполнение камер) реакционной системы. Перемешивание прекращают и контейнер укладывают, например, на дно упаковочного ящика (когда контейнер предназначен для упаковочных целей). Затем наблюдают, как вспенивающаяся в камерах реакционная масса своим давлением разрушает хрупкую перегородку (6) и начинает заполнять пленочный пакет (4). Дождавшись требуемой степени наполнения пакета, на него укладывают упаковываемую (бьющуюся, хрупкую и т.п.) деталь и сверху на эту деталь накладывают второй пленочный контейнер, который по вспенивающейся массе находится примерно в таком же состоянии, как и первый, нижний контейнер. Процесс заканчивается и деталь находится в полном упакованном состоянии, когда в обоих контейнерах (в верхнем и нижнем) при закрытой крышке упаковочного ящика прекратится вспенивание и отверждение образовавшегося материала.

При использовании заявляемой конструкции пленочного контейнера в других отраслях применения описанные стадии процесса сохраняются, но число используемых контейнеров, технологические приемы и завершение процесса зависят от конкретных условий применения контейнера.

1. Пленочный контейнер, состоящий из пленочного пакета с вентиляционными отверстиями и помещенных в этот пакет не менее 2-х пленочных камер, разделенных хрупкой перегородкой и имеющих возможность некоторого перемещения относительно друг друга, и содержащих реакционные компоненты для получения пеноматериала и заполнения им пленочного пакета через хрупкую перегородку в одной из камер путем ручного смешения этих компонентов при разрушении герметичности камер, отличающийся тем, что камера с компонентом, обладающим экологической опасностью (камера "Б") защищена от внешнего разрушающего воздействия камерой с компонентом, который экологически безопасен (камера "А"), и камера "Б" имеет размер, меньший, чем размер камеры "А" в наполненном состоянии на величину, достаточную для полной внешней защиты.

2. Пленочный контейнер по п.1, отличающийся тем, что камера "Б" помещена внутрь камеры "А" и омывается компонентом "А", а размер камеры "А" равен или больше суммарного объема компонентов "А" + "Б".

3. Пленочный контейнер по п.1, отличающийся тем, что камера "Б" обернута камерой "А" и имеет длину (по направлению сворачивания), выбранную из соотношения

где lА - длина камеры sec;Аsec;,

lБ - длина камеры sec;Бsec;,

а ширина камеры (по направлению, перпендикулярному сворачиванию) равна или больше ширины камеры "Б".

4. Пленочный контейнер по пп.1-3, отличающийся тем, что пленочный пакет в рабочем состоянии, наполненный вспененным пеноматериалом, имеет форму готового функционального изделия для применения в туризме и медицине.