Система дозирования для смеси двух компонентов и статическая смесительная насадка для нее
Изобретение относится к системе дозирования для дозирования смеси первого компонента и второго компонента и к статической смесительной насадке для нее. Система дозирования для дозирования смеси из первого компонента и второго компонента содержит: дозирующий пистолет, содержащий впускной корпус с первым проходом для подачи первого компонента под давлением, и вторым проходом для подачи второго компонента под давлением, причем первый и второй проходы, соответственно, содержат закрываемый первый выпуск и закрываемый второй выпуск, которые могут быть управляемыми посредством рукоятки или спускового крючка дозирующего пистолета; статическую смесительную насадку, съемно соединяемую с выпусками корпуса и предусмотренную для смешивания и дозирования компонентов, причем статическая смесительная насадка содержит первую секцию, содержащую первую камеру и вторую камеру для проведения первого и второго компонента, соответственно, и вторую секцию, следующую за первой секцией в прямом направлении потока, содержащую смесительную камеру со статическими смесительными элементами, которые способствуют смешиванию первого и второго компонентов и проведению смеси к наконечнику насадки, служащему в качестве выпуска для смеси. По меньшей мере одна из первой и второй камер статической смесительной насадки содержит ряд статических элементов для предотвращения обратного потока, выполненных с возможностью предотвращения обратного потока соответствующего компонента внутри соответствующей камеры. Путь потока для соответствующего компонента образован рядами отверстий через статические элементы для предотвращения обратного потока. Технический результат изобретения - обеспечение системы дозирования для дозирования смеси первого компонента и второго компонента для снижения риска обратного потока смеси компонентов в выходы дозирующего пистолета без использования подвижных частей. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к системе дозирования для дозирования смеси первого компонента и второго компонента и к статической смесительной насадке для нее.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Двухкомпонентная система дозирования известна из Европейского патента 1407 823 A2, в котором раскрыто устройство дозирования, содержащее пистолет с первым и вторым выпусками, и насадку, состоящую из промежуточной детали и удлинителя. Промежуточная деталь снабжена первым и вторым каналом, при этом каналы в каждом случае продолжаются между первым и вторым выпусками пистолета и смесительной камерой. Промежуточная деталь разъемно соединена с удлинителем, снабженным полым пространством, которое может быть закрыто промежуточной деталью для образования смесительной камеры. Два компонента проходят по отдельным каналам в промежуточной детали, поэтому там не происходит смешивания, так что выходы камер не могут стать забитыми затвердевшей пеной.
[0003] Другие двухкомпонентные или многокомпонентные системы дозирования известны из патента США 4 676 437 A и US 60 21 961 A, которые раскрывают системы, содержащие дозирующий пистолет и сменную насадку. Из патента США 6021961 A известно о включении в насадку обратного клапана, образованного гибкой мембраной.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Первой целью настоящего изобретения является обеспечение системы дозирования для дозирования смеси первого компонента и второго компонента, или статической смесительной насадки для нее с альтернативной конструкцией для снижения риска обратного потока смеси компонентов в выходы дозирующего пистолета.
[0005] Второй целью настоящего изобретения является обеспечение системы дозирования или статической смесительной насадки для нее, в которой риск обратного потока снижается без использования подвижных частей.
[0006] Третьей целью настоящего изобретения является обеспечение системы дозирования или статической смесительной насадки для нее, которая имеет простую конструкцию.
[0007] Одна или несколько из вышеупомянутых целей могут быть достигнуты системой дозирования или статической смесительной насадкой для нее, как определено в независимых пунктах формулы изобретения.
[0008] Изобретение обеспечивает согласно первому аспекту систему дозирования для дозирования смеси первого компонента и второго компонента, при этом система дозирования содержит: (i) дозирующий пистолет, содержащий впускной корпус с первым проходом для подачи первого компонента под давлением, и вторым проходом для подачи второго компонента под давлением, причем первый и второй проходы, соответственно, содержат закрываемый первый выпуск и закрываемый второй выпуск, которые могут быть управляемыми посредством рукоятки или спускового крючка дозирующего пистолета; (ii) статическую смесительную насадку, съемно соединяемую с выпусками корпуса и предусмотренную для смешивания и дозирования компонентов, причем статическая смесительная насадка содержит первую секцию, содержащую первую камеру и вторую камеру для проведения первого и второго компонента, соответственно, и вторую секцию, вслед за первой секцией (в прямом направлении потока), содержащую смесительную камеру со статическими смесительными элементами, которые способствуют смешиванию первого и второго компонентов и проведению смеси к наконечнику насадки, служащему в качестве выпуска для смеси. Согласно изобретению, по меньшей мере одна из первой и второй камер статической смесительной насадки содержит ряд статических элементов для предотвращения обратного потока, выполненных с возможностью предотвращения обратного потока соответствующего компонента внутри соответствующей камеры.
[0009] Было обнаружено, что риск обратного потока смеси может быть эффективно предотвращен посредством размещения, по меньшей мере, в одной, предпочтительно, как в первой, так и во второй камерах, ряда статических элементов для предотвращения обратного потока. Использование статических элементов для этой цели имеет то преимущество, что использование подвижных частей может быть предотвращено, и что может быть достигнута простая конструкция статической смесительной насадки.
[0010] В вариантах осуществления согласно изобретению, ряд статических элементов для предотвращения обратного потока может быть образован множеством стенок, разделяющих соответствующую камеру по меньшей мере на два отделения. Было обнаружено, что за счет разделения камеры на отделения, которые, предпочтительно, имеют объем от 50 до 400 мм3, может быть эффективно предотвращен обратный поток в выпуски дозирующего пистолета, поскольку обратно текущая смесь должна течь обратно через несколько отделений, прежде чем она может достичь выпусков. Кроме того, разделение на отделения, в частности, с предпочтительным минимальным объемом, может гарантировать, что всегда будет по меньшей мере одно отделение, которое содержит 100% или почти 100% соответствующего одного компонента.
[0011] В вариантах осуществления согласно изобретению, множество стенок могут содержать два чередующихся набора стенок, которые выступают в камеру из двух противоположных боковых стенок камеры.
[0012] В вариантах осуществления согласно изобретению, стенки могут быть расположены в наклонном направлении в отношении направления прямого потока соответствующего компонента через соответствующую камеру. Наклонное направление может, например, составлять 45° в отношении основного прямого направления потока компонентов через насадку (то есть к продольному направлению насадки). Расположение стенок в наклонном направлении может иметь одно или несколько из следующих преимуществ: образование меньшего препятствия в направлении прямого потока по сравнению с направлением обратного потока, образование относительно большего числа отделений на длину насадки.
[0013] В вариантах осуществления согласно изобретению, путь потока для соответствующего компонента может быть образован рядом отверстий через статические элементы для предотвращения обратного потока, предпочтительно, расположенных в зигзагообразной конфигурации. Было обнаружено, что за счет обеспечения такого ряда отверстий, обратный поток в выпусках дозирующего пистолета может быть эффективно предотвращен, поскольку обратно текущая смесь должна течь обратно через множество отверстий, прежде чем она сможет достичь выпусков.
[0014] В вариантах осуществления согласно изобретению, статические смесительные элементы могут содержать дополнительный ряд стенок, образующих извилистый или спиралевидный путь потока через смесительную камеру.
[0015] В вариантах осуществления согласно изобретению, статическая смесительная насадка может представлять собой узел втулки и вставки, при этом вставка входит в полость втулки. Это имеет то преимущество, что изготовление насадки может быть упрощено. Например, втулка и вставка могут быть изготовлены из разных материалов, оптимизированных для их соответствующего назначения.
[0016] В вариантах осуществления согласно изобретению, статические смесительные элементы и статические элементы для предотвращения обратного потока могут быть предусмотрены на вставке. Это имеет то преимущество, что изготовление насадки может быть упрощено, например, потому что все структуры, которые должны быть предусмотрены внутри насадки, изготавливаются на вставке, что позволяет изготавливать обе части литьем под давлением.
[0017] В вариантах осуществления согласно изобретению, втулка может быть изготовлена из прозрачного материала, позволяющего визуально контролировать первую, вторую и смесительные камеры.
[0018] В вариантах осуществления согласно изобретению, длина первой и второй камер смесительной насадки может составлять минимальную длину 10 мм.
[0019] В вариантах осуществления согласно изобретению, наконечник насадки может быть съемным со статической смесительной насадки, и система может содержать множество сменных наконечников насадки.
[0020] Изобретение обеспечивает, согласно второму аспекту, который может быть объединен с другими аспектами и вариантами осуществления, описанными в данном документе, статическую смесительную насадку для смешивания первого компонента и второго компонента и дозирования смеси, при этом статическая смесительная насадка содержит: (i) впускную часть, съемно соединяемую с выпусками дозирующего пистолета, через которую указанные компоненты подаются во впускную часть; (ii) первую секцию, содержащую первую камеру и вторую камеру для проведения первого и второго компонентов, соответственно; и (iii) вторую секцию (вслед за первой секцией), содержащую смесительную камеру со статическими смесительными элементами, которые способствуют смешиванию первого и второго компонентов и проведению смеси к наконечнику насадки, служащему выпуском для смеси. По меньшей мере, одна из первой и второй камер статической смесительной насадки может содержать ряд статических элементов для предотвращения обратного потока, выполненных с возможностью препятствия обратному потоку соответствующего компонента внутри соответствующей камеры.
[0021] В вариантах осуществления изобретения, статическая смесительная насадка может содержать признаки, описанные в другом месте настоящего документа.
[0022] Изобретение обеспечивает, в третьем аспекте, способ образования полиуретановой пены, включающий этапы, при которых: (i) обеспечивают изоцианатный компонент, содержащий диизоцианат или полиизоцианат и, возможно, вспенивающий агент и/или дополнительные добавки; (ii) обеспечивают полиольный компонент, содержащий вспенивающий агент, катализатор, полиол и, возможно, дополнительные добавки; и (iii) смешивают указанный изоцианатный компонент и указанный полиольный компонент для образования полиуретановой пены в статической смесительной насадке согласно второму аспекту.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0023] Далее настоящее изобретение будет более подробно объяснено со ссылкой на прилагаемые чертежи.
[0024] Фиг.1 и 2 показывают виды в перспективе внешней втулки статической смесительной насадки согласно первому варианту осуществления изобретения.
[0025] Фиг.3 и 4 показывают виды в перспективе внутреннего компонента статической смесительной насадки согласно первому варианту осуществления изобретения.
[0026] Фиг.5 показывает вид сверху внутреннего компонента, содержащего первую и вторую камеры, и статическую смесительную камеру.
[0027] Фиг.6 показывает вид сбоку внутреннего компонента, содержащего первую и вторую камеры, и статическую смесительную камеру.
[0028] Фиг.7 и 8 показывают виды в перспективе статической смесительной насадки, показывающие внутренний компонент, вставленный во внешнюю втулку.
[0029] Фиг.9 показывает вид сечения статической смесительной насадки, показывающий внутренний компонент, вставленный во внешнюю втулку.
[0030] Фиг.10 показывает схематичное представление второго варианта осуществления статической смесительной насадки согласно изобретению.
[0031] Фиг.11 показывает схематичное представление третьего варианта осуществления статической смесительной насадки согласно изобретению.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0032] Настоящее изобретение будет описано в отношении конкретных вариантов осуществления и со ссылкой на определенные чертежи, однако изобретение не ограничено этим, но только формулой изобретения. Описанные чертежи являются только схематическими, а не ограничивающими. На чертежах, размеры некоторых элементов могут быть преувеличенными и не начерченными в масштабе для иллюстративных целей. Размеры и относительные размеры не обязательно соответствуют фактическому изменению для применения изобретения.
[0033] Более того, термины «первый», «второй», «третий» и подобные в описании и в пунктах формулы изобретения используются для проведения отличий между подобными элементами, и отсутствует необходимость для описания в последовательном или хронологическом порядке. Термины являются взаимозаменяемыми при соответствующих обстоятельствах, и варианты осуществления изобретения могут работать в других последовательностях, чем описанные или проиллюстрированные здесь.
[0034] Кроме того, термины «верх», «низ», «над», «под» и подобные в описании и пунктах формулы изобретения используются в целях описания и не являются обязательными для описания относительных положений. Термины, используемые таким образом, являются взаимозаменяемыми согласно соответствующим обстоятельствам, и варианты осуществления изобретения, описанные в данном документе, могут работать в других ориентациях, чем описано или проиллюстрировано в данном документе.
[0035] Кроме того, различные варианты осуществления, хотя и называются «предпочтительными», должны рассматриваться как иллюстративные способы, которыми может быть реализовано изобретение, а не как ограничивающие объем изобретения.
[0036] Термин «содержащий», используемый в формуле изобретения, не должен интерпретироваться как ограниченный перечисленными ниже элементами или этапами; это не исключает другие элементы или этапы. Его следует интерпретировать как указывающий наличие изложенных признаков, систем, этапов или компонентов, как указано, но не исключает наличия или добавления одного или нескольких других признаков, систем, этапов или компонентов или их групп. Таким образом, объем выражения «устройство, содержащее A и B» не должен быть ограничен устройствами, состоящими только из компонентов A и B, скорее, в отношении настоящего изобретения единственными перечисленными компонентами устройства являются A и B, и, дополнительно, формула изобретения должна интерпретироваться как включающая эквиваленты этих компонентов.
[0037] Далее будет описан первый вариант осуществления статической смесительной насадки согласно изобретению со ссылкой к фигурам 1-9. Показанный вариант осуществления предназначен для использования с дозирующими пистолетами типа, известного из патента США 4 676 437 A и US 60 21 961 A, или аналогичными дозирующими пистолетами, которые сами по себе известны и поэтому не описываются здесь подробно. Варианты осуществления статических смесительных насадок в рамках настоящего изобретения также могут быть адаптированы для использования с другими известными дозирующими пистолетами, например, с дозирующими пистолетами, имеющими закрываемые выпускные отверстия, которые закрываются посредством иглы в каждом проходе, которая входит в узкий наконечник канала и закрывает выпускные отверстия каждого канала.
[0038] Фиг.1-9 показывают двухкомпонентную статическую смесительную насадку 100 в виде узла втулки 101 и вставки 102. Насадка 100 сконфигурирована так, что вставка 102 вставляется в полость 105, присутствующую внутри втулки 101, как показано на фиг.2. Втулка 101 выполнена с возможностью окружения каркаса 111 вставки 102 таким образом, что первый и второй компоненты не могут перемещаться по альтернативным путям, кроме тех, которые предусмотрены первой камерой 108, второй камерой 108' и смесительной камерой 109, обеспечивая отсутствие утечки. Втулка 101 закрывает вставку 102 посредством корпуса 104, который закрывает первую камеру 108, вторую камеру 108' и смесительную камеру 109 вставки вокруг продольной оси. Втулка 101, предпочтительно, состоит из прозрачного материала, позволяющего визуально контролировать первую камеру 108, вторую камеру 108’ и смесительную камеру 109.
[0039] Корпус 104 является прямоугольным с конической периферией на одном конце. Противоположный конец корпуса 104 имеет цилиндрическую часть 110, которая обеспечивает герметичное соединение при помещении вставки 102 во втулку 101. Цилиндрическая часть 110 содержит зажим 106, который является дополняющим к компоненту дозирующего пистолета (не показан), обеспечивая запирающий механизм, когда компонент дозирующего пистолета помещен внутри зажима. Дополняющий зажим 107 меньших размеров прикреплен к цилиндрической части 110 напротив зажима 106 и гарантирует, что втулка 101 не смещается (что может привести к преждевременному перемешиванию), когда статическая смесительная насадка 100 находится в работе.
[0040] Фиг.1 показывает корпус 104 втулки 101 прямоугольный в основании, но конический на периферии, при этом ширина корпуса уменьшается по направлению к наконечнику 103 насадки. Это уменьшение ширины позволяет использовать статическую смесительную насадку 100 для применения на небольших площадях. В альтернативных вариантах осуществления, втулка также может иметь другие формы, например, цилиндрическую или коническую.
[0041] Втулка 101 содержит наконечник 103 насадки, который действует как выпускное отверстие для смешанных первого и второго компонентов, как показано на фиг.1. Наконечник 103 насадки имеет коническую форму и содержит полый выпуск, который соединен со смесительной камерой 109 и позволяет дозировать смешанные компоненты. Диаметр наконечника 103 насадки и его выпускного отверстия уменьшаются по мере того, как он продолжается наружу из корпуса 104. Это уменьшение диаметра позволяет наносить смешанные компоненты на меньшие площади поверхности. Размер наконечника 103 насадки может быть выбран в зависимости от применения.
[0042] Фиг.3 и 4 показывают, что вставка 102 содержит каркас 111 для смешивания и дозирования первого и второго компонентов. Каркас 111 образует первую камеру 108 для первого компонента, вторую камеру 108' для второго компонента, которые изолируют первый и второй компоненты перед смешиванием в смесительной камере 109, которая находится после первой и второй камер на пути потока обоих компонентов через насадку. Каркас 111 образует ряд элементов 113, 113' для предотвращения обратного потока для каждой камеры 108, 108’. Ряд статических элементов для предотвращения обратного потока образован множеством стенок, разделяющих соответствующую камеру 108, 108' на множество отделений, с отверстиями в стенках, соединяющих отделения и обеспечивающих путь потока для соответствующего компонента. В показанном варианте осуществления, каждая камера имеет четыре отделения. Предпочтительно, чтобы в каждой камере было по меньшей мере два таких отделения. Посредством разделения камер на отделения, которые, предпочтительно, имеют объем от 50 до 400 мм3, можно эффективно предотвратить обратный поток к выпускным отверстиям дозирующего пистолета, поскольку обратная смесь должна течь обратно через несколько отделений, прежде чем она сможет достичь выпускных отверстий дозирующего пистолета. Кроме того, разделение на отделения, в частности, с предпочтительным минимальным объемом, может гарантировать, что всегда будет по меньшей мере одно отделение, которое содержит 100% или почти 100% соответствующего одного компонента. Камеры 108, 108' в сочетании с их соответствующими впускными патрубками 109, 109' могут иметь общий объем от 200 до 2000 мм3, предпочтительно, от 400 до 1000 мм3. Объем выбирается как компромисс между наличием по меньшей мере минимального количества не смешанного компонента в соответствующей камере и отсутствием потери слишком большого количества компонента в насадке.
[0043] В показанных вариантах осуществления, множество стенок расположены в наклонном направлении в отношении направления прямого потока соответствующего компонента через соответствующую камеру. В показанном варианте осуществления, наклонное направление составляет 45° в отношении основного, прямого направления потока компонентов через насадку (т.е. продольного направления насадки), так что они образуют меньшее препятствие в направлении прямого потока по отношению к направлению обратного потока. Также, расположение стенок в этом направлении имеет то преимущество, что образуется относительно большее количество отделений на длину насадки, так как последующие отделения расположены частично рядом друг с другом. Однако в альтернативных вариантах осуществления, стенки также могут быть расположены в других направлениях или под другими углами относительно пути прямого потока. Также, стенки могут быть изогнутыми, чтобы направлять поток компонентов через соответствующие камеры.
[0044] В показанном варианте осуществления, путь потока для соответствующего компонента образован рядами отверстий 120, 120' и 120'', 120''' через стенки, которые расположены зигзагообразно, что способствует предотвращению или затруднению обратного потока.
[0045] На впускной стороне, вставка 102 дополнительно содержит платформу 115, которая способствует воздухонепроницаемому соединению, когда вставка помещена в полость 105 втулки 101, дополняющую цилиндрическую часть 110. Платформа 115 содержит первое 116 и второе 116' отверстия, которые действуют как выпуски для первого и второго компонента в соответствующие первую камеру 108 и вторую камеру 108’. Противоположная сторона платформы 115 прикреплена к цилиндрическому компоненту 118, который выполнен с возможностью поддержания соединение дозирующего пистолета (не показан) со вставкой 102. Цилиндрический компонент 118 содержит зажим 117, который обеспечивает крепежный механизм для прикрепления статической насадки 100 к дозирующему пистолету (не показан). Цилиндрический компонент 118 дополнительно содержит первый ниппель 119 и второй ниппель 119’ с манжетными уплотнениями, используемыми для прикрепления вставки 102 к дозирующему пистолету (не показан) через механизм защелкивания. На цилиндрическом компоненте 118 предусмотрен выступ 112 для обеспечения правильной ориентации вставки во втулке 101.
[0046] Фиг.4 показывает первый 119 и второй 119’ ниппели, содержащие первое 121 и второе 121’ устройство подачи, которые действуют как впуски для первого и второго компонентов из дозирующего пистолета (не показан) в статической смесительной насадке 100. Первое 121 и второе 121’ устройство подачи обеспечивает путь для компонентов, который ведет к первому 116 и второму 116’ отверстиям, позволяя первому и второму компоненту входить в их соответствующие камеры. Устройства 121, 121’ подачи имеют небольшое впускное отверстие, размер которого выбирается для управления скоростью подачи компонентов в соответствующие первую камеру 108 и вторую камеру 108’.
[0047] Фиг.4 показывает первую камеру 108 и вторую камеру 108’, разделенные центральной стенкой 122, которая изолирует первый и второй компоненты, когда они проходят через статическую смесительную камеру 109. Первая камера 108 и вторая камера 108’ содержит ряд статических элементов 113 для предотвращения обратного потока, которые наклонены по диагонали в направлении прямого потока компонента и препятствуют обратному потоку компонентов в корпус дозирующего пистолета (не показан). Статические элементы 113 для предотвращения обратного потока выступают в камеру как из центральной стенки 13, так и из внешних стенок камеры, что приводит к зигзагообразной конфигурации. Ряд отверстий 120, 120', 120'' и 120''' в статических элементах 113 для предотвращения обратного потока позволяет перемещать первый и второй компоненты через камеры, следуя зигзагообразному движению. Зигзагообразное движение обеспечивает увеличенную длину пути для первого и второго компонентов и снижает возможность засорения смешанными компонентами дозирующего пистолета (не показан). Отверстия 120, 120', 120'' и 120''', а также первое 116 и второе 116' отверстия являются большими, чем впускные отверстия ниппелей, так что скорость подачи определяется небольшими впускными отверстиями 121, 121'.
[0048] Фиг.4 показывает, в смесительной камере 109, ряд статических смесительных элементов 123, которые способствуют смешиванию компонентов. Смесительные элементы 123 представляют собой диагональные артефакты, которые выступают из двух противоположных концов статической смесительной камеры 109. Смесительные элементы 123 расположены в наклонном направлении в отношении прямого потока компонентов через смесительную камеру и образуют спиральный путь потока для смеси компонентов через насадку, чтобы способствовать смешиванию. Объем смесительной камеры, предпочтительно, выбирается как можно меньшим, чтобы избежать потерь компонентов, при этом он является достаточно большим и/или имеет достаточное количество смесительных элементов для достижения желаемой степени смешивания компонентов. Различные варианты осуществления статических смесительных камер и/или статических смесительных элементов известны в данной области техники и поэтому не будут здесь подробно рассматриваться.
[0049] Фиг.10 схематично показывает второй вариант осуществления статической смесительной насадки 202, также содержащей вставку с каркасом 212, вставленным во втулку для смешивания и дозирования первого и второго компонентов. Первый и второй компоненты поступают в каркас 212 посредством первого 215 и второго 215’ ниппеля, которые действуют как впуски для компонентов из дозирующего пистолета (не показан). Каркас 212 также содержит первую 208, вторую 208' и статическую смесительную камеру 209. Первая 208 и вторая 208' камеры изолированы друг от друга центральной стенкой 214 и содержат ряд статических элементов 213 для предотвращения обратного потока. Статические элементы 213 для предотвращения обратного потока выступают в камеру как из центральной стенки 214, так и из внешних стенок камеры, наклонными диагонально в направлении потока компонента. Статические элементы 213 для предотвращения обратного потока используются для предотвращения попадания обратного потока смеси первого и второго компонентов в дозирующий пистолет (не показан). Первый и второй компоненты следуют своими соответствующими первым 211 и вторым 211' путями потока к статической смесительной камере 209. Первый 211 и второй 211' пути потока следуют зигзагообразной форме, обеспечиваемой свободными пространствами между статическими элементами 213 для предотвращения обратного потока. Первая камера 208 и первый ниппель 215 могут иметь общий объем от 200 до 2000 мм3. Поскольку первая 208 и вторая 208' камеры и их соответствующие первый 215 и второй 215' ниппели имеют равные размеры, вторая камера 208' и второй ниппель 215' также могут иметь общий объем от 200 до 2000 мм3. В предпочтительном варианте осуществления, общий объем камеры и соответствующего ей ниппеля составляет от 400 до 1000 мм3. Ряд статических элементов для предотвращения обратного потока образован множеством стенок, образующих множество плоскостей, разделяющих соответствующую камеру 208, 208' на множество отделений. Отделения могут иметь объем от 50 до 400 мм3. Первые отделения 210 и 210' в их соответствующих первой 208 и второй 208' камерах имеют большие размеры и, следовательно, имеют больший объем, чем последующие отделения. Каркас 212 имеет по меньшей мере два отделения, а в предпочтительном варианте осуществления имеет по меньшей мере четыре отделения.
[0050] Фиг.11 схематично показывает второй вариант осуществления статической смесительной насадки 302, аналогично содержащей каркас 311 для смешивания и дозирования первого и второго компонента. Насадка 302 имеет коническую конфигурацию, при этом ширина насадки уменьшается в размере по направлению к наконечнику 303 насадки, что позволяет использовать статическую смесительную насадку с большей готовностью для применений с небольшой площадью.
Первый и второй компоненты поступают в каркас 311 посредством первого 316 и второго 316' ниппеля, которые действуют как впуски для компонентов из дозирующего пистолета (не показан). Каркас 311 также содержит первую 308, вторую 308’ и статическую смесительную камеру 309. Первая 308 и вторая 308' камеры изолированы друг от друга центральной стенкой 314 и содержат ряд статических элементов 313 для предотвращения обратного потока. Статические элементы 313 для предотвращения обратного потока выступают в камеру как из центральной стенки 314, так и из внешних стенок камеры под углами, перпендикулярными к их началу. Статические элементы 313 для предотвращения обратного потока используются для препятствия обратному потоку смеси первого и второго компонентов от поступления в дозирующий пистолет (не показан). Первый и второй компоненты следуют своими соответствующими первым 312 и вторым 312’ путями потока к статической смесительной камере 309. Первый 312 и второй 312' пути потока следуют зигзагообразной форме, обеспечиваемой свободными пространствами между статическими элементами 313 предотвращения обратного потока. Первая камера 308 и первый ниппель 316 могут иметь общий объем от 200 до 2000 мм3. Поскольку первая 308 и вторая 308’ камеры и их соответствующие первый 316 и второй 316’ ниппели имеют равные размеры, вторая камера 308’ и второй ниппель 316’ также могут иметь общий объем от 200 до 2000 мм3. В предпочтительном варианте осуществления, общий объем камеры и соответствующего ей ниппеля составляет от 400 до 1000 мм3. Ряд статических элементов предотвращения обратного потока образован множеством стенок, образующих множество плоскостей, разделяющих соответствующую камеру 308, 308' на множество отделений. Отделения могут иметь объем от 50 до 400 мм3. Каркас 311 имеет по меньшей мере два отделения, а в предпочтительном варианте осуществления имеет по меньшей мере четыре отделения.
[0051] Далее будут описаны возможные компоненты, с которыми статическая смесительная насадка согласно фиг.1-9 или другие варианты осуществления согласно изобретению могут быть использованы.
[0052] Ссылка делается на вещества, компоненты или ингредиенты из всех существующих в данное время только перед первым контактом, образованные в естественных условиях, купажированные или смешанные с одним или несколькими другими веществами, компонентами или ингредиентами в соответствии с настоящим раскрытием. Вещество, компонент или ингредиент, идентифицированные как композиция, продукт реакции, полученная смесь и т.п., могут приобретать идентичность, свойство или характер в результате химической реакции или превращения в процессе контактирования, образования в естественных условиях, купажирования или операции смешивания, если она проводится в соответствии с настоящим раскрытием с применением здравого смысла и обычных навыков среднего химика. Превращение химических реагентов или исходных материалов в химические продукты или конечные материалы является непрерывно развивающимся процессом, независимо от скорости, с которой он происходит. Соответственно, по мере того, как такой процесс преобразования продолжается, может присутствовать смесь исходных и конечных материалов, а также промежуточных веществ. Если здесь не указано иное, определения (относительных) количеств компонентов относятся к композиции как таковой.
[0053] В предпочтительных вариантах осуществления, система дозирования в соответствии с настоящим изобретением предусмотрена для дозирования пены полиуретана или полиизоцианурата. При дозировании, жидкое содержимое может выходить в виде вспененной пены, которая реагирует и отверждается с образованием полиуретана или полиизоциануратного полимера.
[0054] Производство распыляемой пены традиционно работает с двумя компонентами, которые представляют собой смешанный изоцианатный компонент (также называемый компонентом «А») и полиольный компонент (также называемый компонентом «В»). Обозначения «A» и «B» могут быть поменяны местами в некоторых областях. Однако изобретение не ограничивается системами дозирования для двух компонентов и, в целом, может применяться к системам для смешивания и дозирования множества компонентов.
[0055] Таким образом, предусмотрена система дозирования для дозирования смеси (по меньшей мере) первого компонента и второго компонента, в которой первый компонент может содержать диизоцианат или полиизоцианат и, возможно, вспенивающий агент и/или другие добавки, а второй компонент может содержать вспенивающий агент, катализатор, полиол и, возможно, другие добавки.
Полиольный компонент может включать один полиол или несколько полиолов, которые часто используются и продаются в виде предварительной смеси полиола. Один или несколько полиолов, присутствующих в полиольном компоненте, могут быть любым полиолом, известным в данной области техники для получения полиуретановой пены. Используемый здесь термин «полиол» относится к молекуле, которая имеет в среднем более 1,0 гидроксильной группы на молекулу. Используемый здесь термин «предварительная смесь полиола» относится к общей смеси полиолов, присутствующих в полиольном компоненте, независимо от их происхождения (например, добавленных отдельно к полиольному компоненту или добавленных в виде предварительно смешанной смеси полиолов, которая могла быть продана как таковая).
[0057] Подходящие полиолы включают один или несколько полиолов, содержащих сахарозу; фенол, фенол формальдегид, содержащий полиол; глюкозу содержащий полиол; сорбитол содержащий полиол; метилглюкозид содержащий полиол; ароматический полиэфирный полиол; алифатический полиэфирный полиол; ароматический простой полиэфирный полиол; алифатический простой полиэфирный полиол; полиол манниха; аминополиол; полибутадиеновый полиол; поликапролактоновый полиол; поликарбонатный полиол; полиолефиновый полиол с концевыми гидроксильными группами; графт полиол; глицерин; этиленгликоль; диэтиленгликоль; пропиленгликоль содержащий полиол; графт сополимеры простых полиэфирных полиолов с виниловым полимером; сополимер простого полиэфирного полиола с полимочевиной; один или несколько из (a), конденсированный с одним или несколькими из (b): (а) глицерин, этиленгликоль, диэтиленгликоль, триметилолпропан, пентаэритрит, соевое масло, лецитин, талловое масло, пальмовое масло, касторовое масло; (b) оксид этилена, оксид пропилена, смесь оксида этилена и оксида пропилена; или их комбинации; алифатические полиэфирные полиолы, ароматические сложные полиэфирные полиолы и их комбинации.
[0058] Полиолы обычно имеют диапазон молекулярной массы от 200 до 6000 г/моль, более предпочтительно, от 250 до 2000 г/моль и, наиболее предпочтительно, от 250 до 1000 г/моль.
[0059] Полиол или, по меньшей мере, один полиол предварительной смеси полиола, предпочтительно, имеет гидроксильное число (число ОН) в диапазоне от 28 до 800 мг/КОН г. Гидроксильное число указывает количество доступных реакционноспособных гидроксильных групп и выражается как количество миллиграммов гидроксида калия, эквивалентного содержанию гидроксила в одном грамме образца полиола.
[0060] Полиол или по меньшей мере один полиол предварительной смеси полиолов, предпочтительно, имеет среднечисловую гидроксильную функциональность (Fn) 9 или менее, более предпочтительно, 8 или менее. Среднечисловая гидроксильная функциональность относится к среднему количеству гидроксильных групп, которые присутствуют в молекуле полиола, и может быть рассчитана как отношение общего количества молей ОН в полиоле или предварительной смеси полиола к общему количеству молей полиола.
[0061] В вариантах осуществления, полиол или предварительная смесь полиола присутствует в полиольном компоненте в количестве от 20 мас.% до 95 мас.%, предпочтительно, от 30 мас.% до 60 мас.%, и более предпочтительно, от 40 мас.% до 50 мас.% от общей массы полиольного компонента.
Вспенивающий агент, используемый в полиольном компоненте и/или изоцианатном компоненте, может быть любым вспенивающим агентом, подходящим для использования при образовании полиуретановой пены, таким как хлорфторуглерод (CFC), гидрохлорфторуглерод (HCFC), гидрофторуглерод (HFC), гидрогалоолефин (HFO). В вариантах осуществления, вспенивающий агент имеет низкий или нулевой потенциал глобального потепления (GWP) и потенциал разрушения озона (ODP). Если соединение упоминается без какого-либо стереохимического обозначения (например, (цис), (транс), (E), (Z)), включается любой стереоизомер соединения.
[0063] В вариантах осуществления, полиольный компонент и/или изоцианатный компонент включает газообразный гидрогалоолефин, предпочтительно, газообразный гидрогалоолефин, выбранный из 1,3,3,3-тетрафторпропена (HFO 1234ze); 2,3,3,3-тетрафторпроп-1-ена (HFO 1234yf); 1,1,3,3-тетрафторпропена; 1,2,3,3,3-пентафторпропена (HFO 1225ye); 3,3,3-трифторпропена; 1,1,1,3,3-пентафторпропена (HFO 1225zc); 1,1,2,3,3-пентафторпропена (HFO 1225yc); (Z) - 1,1,1,2,3-пентафторпропена (HFO 1225yez); или их комбинации.
[0064] В вариантах осуществления, полиольный компонент и/или изоцианатный компонент включает жидкий гидрогалоолефиновый вспенивающий агент, предпочтительно, жидкий гидрогалоолефиновый вспенивающий агент, выбранный из 1,1,1,4,4,4-гексафтор-2-бутена (HFO- 1336mzz), 1-хлор-3,3,3, -трифторпропена (HFO-1233zd) и их комбинации, предпочтительно, HFO-1336mzz (Z), HFO-1233zd (E) и их комбинации. Следует отметить, что аббревиатура «HFO», обычно используемая в данной области техники для обозначения жидких гидрогалогеноолефиновых вспенивающих агентов (таких как HFO-1233zd), иногда заменяемых термином «HCFO».
[0065] В вариантах осуществления, вспенивающий агент присутствует в полиольном компоненте и/или изоцианатном компоненте в количестве 5-50 мас.%, предпочтительно, 10-30 мас.%, предпочтительно 15-25 мас.% от полной массы этого компонента. В вариантах осуществления, вспенивающий агент присутствует в полиольном компоненте и/или изоцианатном компоненте в количестве более чем 1 мас.%, предпочтительно, более чем 5 мас.%, предпочтительно, более чем 10 мас.%, предпочтительно, более чем 15 мас.% от полной массы этого компонента. В вариантах осуществления, вспенивающий агент присутствует в полиольном компоненте и/или изоцианатном компоненте в количестве менее чем 70 мас.%, предпочтительно, менее чем 50 мас.%, предпочтительно, менее чем 40 мас.%, предпочтительно, менее чем 30 мас.% от полной массы этого компонента.
[0066] Катализатор может включать любой аминный катализатор, металлический катализатор или их комбинацию, подходящую для катализирования образования полиуретановой пены. Аминные катализаторы могут включать первичные аминные, вторичные аминные или третичные аминные катализаторы. Металлические катализаторы могут включать одно или несколько соединений, содержащих металл, выбранный из группы, состоящей из цинка, лития, натрия, магния, бария, калия, кальция, висмута, кадмия, алюминия, циркония, олова или гафния, титана, лантана, ванадия, ниобия, тантала, теллура, молибдена, вольфрама и цезия, таких как металлоорганические соединения. В вариантах осуществления, общее количество катализатора, присутствующего в полиольном компоненте, находится в диапазоне 0,1-15 мас.%, предпочтительно, 0,5-10 мас.%, более предпочтительно, 1-7 мас.% от полной массы полиольного компонента.
[0067] Полиольный компонент может включать другие материалы, такие как, но, не ограничиваясь ими, вода, антипирены, красители, наполнители, поверхностно-активные вещества, дополнительные катализаторы, дополнительные вспенивающие агенты, пропелленты, эмульгаторы, растворители и/или пластификаторы.
[0068] В вариантах осуществления, описанная здесь система дозирования предназначена для дополнительного дозирования третьего компонента. Примером подходящего третьего компонента является компонент удлинителя цепи. С этой целью, насадка может содержать третью камеру, через которую третий компонент входит в насадку, которая также может содержать элементы предотвращения обратного потока, как раскрыто в данном документе.
[0069] Полиольный компонент может включать диизоцианат, полиизоцианат или их комбинации. Используемый здесь термин «полиизоцианат» представляет собой любое соединение с 2 или более изоцианатными группами. В синтезе полиуретановой пены может быть использован любой органический полиизоцианат, включая алифатические и ароматические полиизоцианаты. Подходящие органические полиизоцианаты включают алифатические, циклоалифатические, аралифатические, ароматические и гетероциклические изоцианаты, которые хорошо известны в области химии полиуретанов. В вариантах осуществления в соответствии с изобретением, изоцианат, содержащийся в изоцианатном компоненте, представляет собой органический полиизоцианат, например соединение, выбранное из группы, образованной ароматическими диизоцианатами (такими как 2,4-толуолдиизоцианат, 2,6-толуолдиизоцианат, смеси 2,4- и 2,6-толуолдиизоцианата, неочищенного толуолдиизоцианата, метилендифенилдиизоцианата, неочищенного метилендифенилдиизоцианата и т.п.; ароматическими триизоцианатами (такими как 4,4', 4"-трифенилметантриизоцианат, 2,4,6-толуолтриизоцианаты); ароматическими тетраизоцианатами (такими как 4,4'-диметилдифенилметан-2,2', 5, 5'- тетраизоцианат); арилалкил полиизоцианатами (таким как ксилилен диизоцианат); алифатическими полиизоцианатами (такими как гексаметилен-1,6-диизоцианат, метиловый эфир лизин диизоцианата); полиметилен полифенилизоцианатами; гидрогенизированными метилен дифенилизоцианатами; m-фенилен диизоцианат; нафталин-1,5,-диизоцианат; 1-метоксифенилен-2,4-диизоцианат; 4,4'-бифенилен диизоцианат; 3,3'-диметокси-4,4'-бифенил диизоцианат; 3,3'-диметил-4,4'-бифенил диизоцианат; 3,3'-диметилдифенилметан-4,4'-диизоцианат; алкилен диизоцианаты (такие как триметилен диизоцианат, тетраметилен диизоцианат и гексаметилен диизоцианат, изофорен диизоцианат, 4,4'-метиленбис (циклогексила изоцианат)); ароматические полиизоцианаты (такие как полиизоцианат m, и p-фенилен дизоцианат, полиметилен полифенил изоцианат, 2,4 - и 2,6-толуолдиизоцианат, дианизидин диизоцианат, битоилен изоцианат, нафтилен-1,4-диизоцианат, бис (4-изоцианатофенил), метен, бис (2-метил-4-изоцианатофенил) метан; и их комбинации.
[0070] В вариантах осуществления согласно настоящему раскрытию, предусмотрен способ образования полиуретановой пены, включающий этапы, при которых: (i) обеспечивают изоцианатный компонент, содержащий диизоцианат или полиизоцианат и, возможно, вспенивающий агент и/или дополнительные добавки; (ii) обеспечивают полиольный компонент, содержащий вспенивающий агент, катализатор, полиол и, возможно, дополнительные добавки; и (iii) смешивают указанный изоцианатный компонент и указанный полиольный компонент для образования полиуретановой пены в статической смесительной насадке, как описано в данном документе в другом месте.
[0071] В вариантах осуществления, этап (iii) смешивания включает смешивание изоцианатного компонента и полиольного компонента в объемном соотношении от 2:1 до 1:2, предпочтительно от 1,5:1 до 1:1,5, предпочтительно 1,2:1,2, предпочтительно примерно 1:1, предпочтительно 1:1.
[0072] В вариантах осуществления способ, представленный в настоящем документе, включает обеспечение изоцианатного компонента и/или полиольного компонента под давлением, по меньшей мере, 5 бар, предпочтительно, по меньшей мере 7 бар, предпочтительно, по меньшей мере, 15 бар.
[0073] В вариантах осуществления, этап (iii) смешивания включает смешивание изоцианатного компонента и полиольного компонента таким образом, чтобы стехиометрическое соотношение NCO/OH находилось в диапазоне от 0,9 до 5,0, предпочтительно, от 1,0 до 3,0, более предпочтительно, от 1,1 до 2,5.
[0074] В вариантах осуществления, предусмотрен способ образования полиуретановой пены, как описано в данном документе, который дополнительно включает этап распыления смеси изоцианатного компонента и полиольного компонента, полученной на этапе (iii).
[0075] При дозировании, первый и второй компоненты покидают дозирующий пистолет (не показан) и входят в первое 121 и второе 121’ подающие впускные отверстия вставки 102. Первый и второй компоненты проходят через цилиндрический компонент 118 к соответствующим первому 116 и второму 116’ отверстиям. Первое 116 и второе 116' отверстия действуют как выходы для первого и второго компонентов в соответствующие первую 108 и вторую 108' камеры. Центральная стенка 122 гарантирует, что первый и второй компоненты остаются разделенными, когда они зигзагообразно проходят через отверстия 120, 120', 120'', 120''' в ряду статических элементов 113 предотвращения обратного потока.
[0076] Первый и второй компоненты выходят из конечных отверстий 120'' и 120''' в периферийных элементах 113 предотвращения обратного потока и входят в смесительную камеру 109. Первый и второй компоненты смешиваются, чему способствует их перемещение через ряд статических смесительных элементов 123. Смесь первого и второго компонентов выходит из каркаса 111 и попадает в наконечник 103 насадки. После попадания в наконечник 103 насадки, смесь компонентов дозируется.
1. Система дозирования для дозирования смеси из первого компонента и второго компонента, при этом система дозирования содержит:
- дозирующий пистолет, содержащий впускной корпус с первым проходом для подачи первого компонента под давлением и вторым проходом для подачи второго компонента под давлением, причем первый и второй проходы, соответственно, содержат закрываемый первый выпуск и закрываемый второй выпуск;
- статическую смесительную насадку, съемно соединяемую с выпусками корпуса и предусмотренную для смешивания и дозирования компонентов, причем статическая смесительная насадка содержит первую секцию, содержащую первую камеру и вторую камеру для проведения первого и второго компонентов, соответственно, и вторую секцию, вслед за первой секцией, содержащую смесительную камеру со статическими смесительными элементами, которые способствуют смешиванию первого и второго компонентов и проведению смеси к наконечнику насадки, служащему выпуском для смеси;
при этом по меньшей мере одна из первой и второй камер статической смесительной насадки содержит ряд статических элементов для предотвращения обратного потока, выполненных с возможностью препятствия обратного потока соответствующего компонента внутри соответствующей камеры,
отличающаяся тем, что путь потока для соответствующего компонента образован рядами отверстий через статические элементы для предотвращения обратного потока.
2. Система дозирования по п.1, в которой ряд статических элементов для предотвращения обратного потока образован множеством стенок, разделяющих соответствующую камеру по меньшей мере на два отделения.
3. Система дозирования по п.2, в которой отделения имеют объем от 50 до 400 мм3.
4. Система дозирования по п.3, в которой множество стенок содержит два чередующихся набора стенок, которые выступают в камеру из двух противоположных боковых стенок камеры.
5. Система дозирования по любому из пп.2-4, в которой стенки расположены в наклонном направлении относительно направления прямого потока соответствующего компонента через соответствующую камеру.
6. Система дозирования по п.1, в которой отверстия расположены в зигзагообразной конфигурации.
7. Система дозирования по любому из предшествующих пунктов, в которой статические смесительные элементы содержат дополнительный ряд стенок, образующих извилистый или спиралевидный путь потока через смесительную камеру.
8. Система дозирования по любому из предшествующих пунктов, в которой статическая смесительная насадка представляет собой узел втулки и вставки, при этом вставка входит в полость втулки.
9. Система дозирования по п.8, в которой статические смесительные элементы и статические элементы для предотвращения обратного потока предусмотрены на вставке.
10. Система дозирования по п.7 или 8, в которой втулка изготовлена из прозрачного материала, позволяющего визуально контролировать первую, вторую и смесительные камеры.
11. Система дозирования по любому из предшествующих пунктов, в которой длины первой и второй камер смесительной насадки составляют минимальную длину 10 мм.
12. Статическая смесительная насадка для смешивания первого компонента и второго компонента и дозирования смеси, при этом статическая смесительная насадка содержит:
- впускную часть, съемно соединяемую с выпусками дозирующего пистолета, посредством которого указанные компоненты подаются во впускную часть;
- первую секцию, содержащую первую камеру и вторую камеру для проведения первого и второго компонента, соответственно; и
- вторую секцию вслед за первой секцией, содержащую смесительную камеру со статическими смесительными элементами, которые способствуют смешиванию первого и второго компонентов и проведению смеси к наконечнику насадки, служащему в качестве выпуска для смеси;
при этом по меньшей мере одна из первой и второй камер статической смесительной насадки содержит ряд статических элементов для предотвращения обратного потока, выполненных с возможностью препятствия обратного потока соответствующего компонента внутри соответствующей камеры,
отличающаяся тем, что путь потока для соответствующего компонента образован рядами отверстий через статические элементы для предотвращения обратного потока.
13. Статическая смесительная насадка по п.12, содержащая любую из характеристик, которые определены в любом из пп.2-11.
14. Способ образования полиуретановой пены, включающий этапы, при которых: (i) обеспечивают изоцианатный компонент, содержащий диизоцианат или полиизоцианат и, возможно, вспенивающий агент и/или дополнительные добавки; (ii) обеспечивают полиольный компонент, содержащий вспенивающий агент, катализатор, полиол и, возможно, дополнительные добавки; и (iii) смешивают указанный изоцианатный компонент и указанный полиольный компонент для образования полиуретановой пены, при этом этап смешивания выполняют в статической смесительной насадке согласно любому из пп.12-13.
