Капсула для упаковки, аэрозольная упаковка, самоохлаждаемая упаковка (варианты), способ создания давления в аэрозольной упаковке и способ охлаждения жидкости

 

Использование: изобретение относится к системам для доставки продукта под давлением или охлаждения жидкости. Сущность изобретения: капсула содержит корпус, размещенный в нем пропеллент и сорбент. Корпус снабжен запирающим средством, выполненным с возможностью его открытия для выхода пропеллента из корпуса, а стенки корпуса выполнены пропеллентонепроницаемыми. Аэрозольная упаковка содержит указанную капсулу или оболочку, выполненную с возможностью поддержания повышенного давления внутри ее объема, средство для открывания оболочки, выполненное с возможностью установления равновесного давления между внутренним объемом оболочки и окружающей средой, и жидкость, размещенную во внутреннем объеме оболочки. Во внутренний объем оболочки введен сорбентный материал, насыщенный пропеллентом, который находится в равновесном давлении с повышенным давлением внутреннего объема оболочки и в тепловом контакте с сорбентным материалом для десорбции пропеллента из сорбентного материала при открывании оболочки и для охлаждения жидкости. Способ создания давления в аэрозольной упаковке включает введение в нее указанной капсулы. Способ охлаждения жидкости включает заполнение оболочки жидкостью и введение сорбентного материала, насыщенного пропеллентом. Жидкость вводят в тепловой контакт с сорбентом для выпуска пропеллента из сорбента, при этом энтальпия десорбции поглощает тепло из жидкости и уменьшается ее температура. 6 с.и 13 з.п. ф-лы, 1 табл., 10 ил.

Изобретение относится к системам для доставки продукта под давлением или охлаждения жидкости, в частности к аппаратам и методам для выделения сорбированных газов внутри жидкого окружающего пространства для упаковок под давлением или охлаждения. Контейнеры под давлением широко используются для доставки многочисленных потребительских и промышленных продуктов, включая крем для бритья, жидкость для волос, краски, инсектициды, чистящие вещества и т. д. Такие системы упаковок под давлением в основном относятся к аэрозольным и базируются на распыляемости материалов. Такие доставляющие системы обычно включают продукт, который должен быть распылен, может быть жидким, твердым (порошок) или газом; пропеллент; контейнер, имеющий распыляющую головку.

Распыляемый материал и пропеллент вводятся внутрь контейнера, где пропеллент создает давление для распыления продуктов через клапан. Клапан спроектирован с проходным отверстием или форсункой, которая может распылять продукт, как жидкий (спрэй), так и порошок, пену и т.д. в зависимости от материала и давления. Тем самым в качестве пропеллента обычно используется вещество, которое является газом в условиях окружающей среды, но является жидкостью при незначительно повышенном давлении внутри контейнера.

Использование сжиженных пропеллентных газов является желательным, поскольку в качестве жидкости он занимает относительно небольшой объем внутри контейнера под давлением, тем самым увеличивая рабочий объем, имеющийся для продукта. Более того, поскольку для пропеллента требуется минимальный объем, легко обеспечить его небольшое количество, чтобы поддерживать существенно постоянное давление внутри контейнера пока распыляется продукт.

Предпочтительнее пропелленты, которые являются газами при окружающих условиях, но которые могут быть просто сжижены при умеренных давлениях. Они включают углеводороды с низким молекулярным весом, такие как пропан, бутан, изобутан, а также фреоны, т.е. хлорофторуглероды.

Такие жидкие пропелленты однако имеют несколько недостатков.

Углеводородные пропелленты горючи и тем самым представляют риск в процессе производства и использования.

Фреоны являются деструктивными для окружающей среды (повреждают окружающую среду) и имеют вредное воздействие на озоновый слой в атмосфере. Таким образом использование фреонов ограничено и должно быть прекращено.

В качестве альтернативы жидким пропеллентам используются сжатые "безопасные" газовые пропелленты, такие как оксид азота, азот, диоксид углерода. Эти газы являются нетоксичными, дешевыми и оказывают минимальное воздействие на окружающую среду. К сожалению, не один из этих газов не конденсируется при умеренных давлениях, таким образом требуется, чтобы они поддерживались внутри контейнера под давлением, как сжатые газы. Степень сжатия газа однако ограничивается давлением внутри контейнера таким, что существует значительный разрыв между способностью поддерживать давление, обеспечиваемое относительно большим количеством сжатого газа, и способностью обеспечить адекватное количество продукта внутри контейнера.

Для увеличения количества газового пропеллента, который может быть запасен внутри единичного объема при данном давлении, предлагается обратимо сорбировать такие газовые пропелленты внутри жидкого или пористого твердого сорбента. Такой сорбированный газ выделяется из сорбента, чтобы поддерживать равновесие по давлению, пока продукт распыляется из контейнера. Таким образом, такие сорбентные системы уменьшают внутренний объем, требуемый для хранения пропеллентового газа внутри контейнера под давлением.

Хотя обеспечивается значительное улучшение по отношению к безопасности продукта и уменьшение воздействия на окружающую среду, использование сорбентных систем для поддержания газообразных пропеллентов в аэрозольных упаковках под давлением имеет несколько недостатков, в частности по отношению к процессу производства. По крайней мере наиболее освоенные процессы производства требуют, чтобы газообразный пропеллент вводился в аэрозольный контейнер на линии заполнения, имеющей высокое давление. Такое заполнение при высоком давлении требует больших капитальных затрат и представляет определенных риск промышленного инцидента. Более того некоторые сорбентные материалы могут быть несовместимы с отдельными доставляемыми продуктами, таким образом ограничивая использования многих сорбентов в конкретных применениях.

Из этих соображений было бы желательно иметь улучшенные системы, основанные на сорбировании пропеллентного газа для использования в аэрозольных упаковках под давлением и где-либо. Было бы в частности желательно создать систему, основанную на сорбции пропеллентного газа, которая могла бы действовать при окружающих условиях как для аэрозольных упаковок под давлением, так и для других целей, например таких, как охлаждение жидкостей. Такие системы будут предпочтительны в форме капсул, которые могут быть транспортируемы, манипулируемы и размещены внутри аэрозольных упаковок под давлением при окружающих условиях или внутри самоохлаждаемых упаковок.

В соответствии с вышеизложенным использование различных сорбентных систем для выделения пропеллентных газов внутри аэрозольных распыляющих устройств известно и описано в ряде источников (например, патенты США N 3964649; N 5032619; N 5256400; опубл. европейская патентная з -ка N 385773 и N 502678, публикация РСТ/WU92/14091 и 93/00277; опубл. з-ка Нидерландов NL7501277). Коммерческие системы для сорбирования пропеллентных газов, таких как C₂, ацетон, известны из BOC Group, Гилфорд, Великобритания под торговой маркой Polygas. Известна система, описанная в статье "Новый зеленый аэрозоль" ВОС, обеспечивающая безопасность для окружающей среды пропеллентная система" Paskaging, февраль 1992 года, стр. 20 и фрутин "Полигаз альтернативный пропеллент" журнал Paskaging (упаковки), апрель 1992 года, стр. 23. Патент США N 3815793 раскрывает клапанный контейнер, содержащий жидкость под давлением для использования внутри упаковок под давлением. Системы генерации газа для распылителей под давлением описаны в патентах США N 4491250, 4909420, 5054651. Самоохлаждаемые банки и другие упаковки описаны в патентах США N 4319464, 4679407, 4784678, 4802343, 4993237.

Наиболее близким техническим решением представленных далее предложений, касающихся аэрозольных упаковок, является техническое решение, содержащее капсулу, аэрозольную упаковку с капсулой. Патент США N 3964649, кл.B 65 D 83/14, опубл.22.06.76 г.

Оболочка в этой капсуле выполнена гидрофобной, т.е. свободно пропускает пропеллент и не пропускает к сорбенту продукт (распыляемую жидкость) как вне продукта, так и при введении сорбента в продукт.

Наиболее близким техническим решением к изобретению, является техническое решение, содержащее оболочку, внутри которой размещена жидкость, средство для открывания оболочки, выполненные с возможностью установления равновесного давления между внутренним оболочки и окружающей средой (патент США N 4993237, кл.Р 25 Д 3.10.19.02.91).

При открывании оболочки за счет установления равновесного давления происходит самоохлаждение жидкости.

Задача, решаемая изобретением, повышение качества упаковок при осуществлении выделения пропеллента из сорбента и при их хранении.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения обеспечение высокого качества хранения и транспортирования сорбента, насыщенного пропеллентом, и обеспечение возможности выделения из сорбента пропеллента только при введении сорбента в продукт (распыляемую или охлаждаемую жидкость).

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известной капсуле для упаковки, содержащей корпус, размещенный в нем пропеллент и сорбент, насыщенный пропеллентом, корпус снабжен запирающим средством, выполненным с возможностью его вскрытия для выхода пропеллента из корпуса, а стенки корпуса выполнены пропеллентонепроницаемыми.

Возможны варианты выполнения капсулы, в которых целесообразно, чтобы запирающее средство было размещено в стенке корпуса и было выполнено из материала, способного к растворению жидкостью; корпус имел бы по меньшей мере одно отверстие, а запирающее средство представляло собой пробку, расположенную в отверстии и выполненную из материала, способного к растворению жидкостью; корпус был снабжен пористым элементом, размещенным между отверстием и сорбентом для сохранения последнего при выходе пропеллента; запирающее средство представляло собой оболочку из пропеллентонепроницаемого материала, расположенную по меньшей мере в части стенки корпуса и закрытую дополнительной оболочкой, выполненной из материала, способного к растворению жидкостью; запирающее средство было выполнено открываемым механически; запирающее средство было выполнено открываемым теплом; запирающее средство было выполнено из материала группы карбогидратов и/или желатина, способных к растворению водной и/или органической жидкостью; пропеллент был выбран из группы, включающей диоксид углерода или оксид азота или аммиак или диоксид серы или углеводороды с низким молекулярным весом или хлорированные фторуглероды; сорбент был образован из материала группы активированного угля или природного цеолита или синтетического цеолита или силикатов или материалов молекулярных сит;
капсула была снабжена мешком, выполненным расширяемым, а корпус капсулы размещен в мешке для выхода пропеллента в мешок.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известной аэрозольной упаковке, содержащей оболочку, распыляющую головку на ней, распыляемую жидкость, пропеллент, сорбент, насыщенный пропеллентом, при этом сорбент помещен внутрь капсулы, согласно изобретению капсула выполнена в соответствии с перечисленными выше вариантами.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известной самоохлаждаемой упаковке, содержащей оболочку, внутри которой размещена жидкость, средство для открывания оболочки, выполненные с возможностью установления равновесного давления между внутренним объемом оболочки и окружающей средой, согласно изобретению внутрь оболочки введена капсула, которая выполнена в соответствии с перечисленными выше вариантами.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известной самоохлаждаемой упаковке, содержащей оболочку, выполненную с возможностью поддержания повышенного давления внутри ее объема, средство для открывания оболочки, выполненное с возможностью установления равновесного давления между внутренним объемом оболочки и окружающей средой, и жидкость, размещенную во внутреннем объеме оболочки, согласно изобретению во внутренний объем оболочки введен сорбентный материал, насыщенный пропеллентом, который находится в равновесном давлении с повышенным давлением внутреннего объема оболочки и в тепловом контакте с сорбентным материалом для десорбции пропеллента из сорбентного материала при открывании оболочки и для охлаждения жидкости.

Для решения поставленной задачи с достижением технического результата в известном способе создания давления в аэрозольной упаковке, включающем введение капсулы и распыляемого продукта в аэрозольную упаковку, при этом капсула содержит пропеллент, сорбированный в сорбенте, а давление в оговоренной упаковке увеличивается по мере выхода пропеллента из капсулы, стенки корпуса капсулы выполняют пропеллентонепроницаемыми, а корпус капсулы снабжают запирающим средством, которое вскрывают для выхода пропеллента из корпуса капсулы.

Возможны варианты осуществления способа, в которых капсулу выполняют в соответствии с вышеперечисленными вариантами.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном способе охлаждения жидкости, включающем заполнение оболочки жидкостью, согласно изобретению в оболочку вводят сорбентный материал, насыщенный пропеллентом, а жидкость вводят в тепловой контакт с сорбентом для выпуска пропеллента из сорбента, при этом энтальпия десорбции поглощает тепло из жидкости и уменьшается ее температура.

Возможен вариант осуществления этого способа, в котором сорбент, насыщенный пропеллентом, размещают в капсуле, корпус которой снабжают запирающим средством, которое выполняют с возможностью вскрытия корпуса для выхода пропеллента из сорбента и корпуса капсулы, а стенки корпуса формируют пропеллентонепроницаемыми.

Для данного способа капсула также может быть выполнена по любому из вышеперечисленных вариантов.

Запирающее средство в изобретении служит для выделения пропеллента из сорбента в ответ на изменения каких-либо факторов во внешнем окружающем пространстве. Такими изменяющимися факторами может быть временная выдержка в жидкости, изменение температуры или давления, механический удар и т.п.

Предпочтительно выделение газообразного пропеллента при погружении капсулы, создающей давление, в жидкость, которая должна быть распылена из аэрозольной упаковки, или в жидкость, которая должна быть охлаждена.

В этих случаях запирающее средство должно быть выполнено таким образом, чтобы предотвращать выход пропеллента из сорбента для помещения капсулы в жидкость, для чего стенки капсулы выполняют пропеллентонепроницаемыми, а запирающее средство размещают в стенке корпуса и выполняют из материала, способного к растворению распыляемой или охлаждаемой жидкостью. После погружения в жидкость материал запирающего средства растворяется, позволяя пропелленту десорбироваться и выходить, повышая давление в объеме с распыляемой или охлаждаемой жидкостью.

Если в стенке корпуса капсулы выполнено отверстие, то запирающее средство может представлять собой пробку, которая растворяется при введении в жидкость. В этом случае между сорбентом и отверстием может быть расположен пористый элемент в виде экрана, сетки, ткани и т.п. препятствующий выходу сорбента из отверстия. В случаях, в которых желательно изолировать сорбентный материал от жидкости, пористый элемент может быть выполнен из полупроницаемой мембраны, которая позволяет проходить газам, например пропелленту, но препятствует прохождению жидкости. Такие мембраны, например, могут быть пористыми политетрафторэтиленовыми тканями.

Капсулы, создающие давление, также могут быть использованы для охлаждения жидкости путем введения капсулы в жидкость, находящуюся при физических условиях окружающей среды. Капсула для охлаждения жидкости выделяет сорбированный пропеллентный газ с достаточно высокой скоростью, вызывающей достаточную энтальпию десорбции, чтобы вызвать желаемое охлаждение жидкости.

Изобретение обеспечивает также возможность создания самоохлаждаемых упаковок, содержащих пропеллентный газ в сорбенте внутри упаковки. Упаковка должна включать средства для механического ее открывания, такие как вытяжные кольца на баночных упаковках. При открывании такой упаковки в нормальных условиях окружающей среды пропеллентный газ будет десорбирован достаточно быстро, чтобы вызвать желаемое охлаждение.

Таким образом, изобретение приемлемо для охлаждения жидкости под давлением, например в баночной упаковке, или для охлаждения жидкости, содержащейся в условиях окружающей среды, путем введения в жидкость капсулы.

Создание давления обеспечивается пропеллентными газами, обратимо сорбированными внутри сорбентной матрицы, при этом относительно большие количества пропеллентного газа могут храниться и использоваться в условиях различной по физическим факторам окружающей среды за счет введения в капсулу запирающего средства.

Пропеллентный газ может быть растворен в растворителе, и пропеллент и растворенный газ абсорбируются, адсорбируются или другим путем вводятся в сорбентную матрицу, которая, как правило, является пористым твердым материалом, который увеличивает количество сорбированного газа, запасенного при данном давлении.

Изобретение может быть использовано для распыления практически любого продукта. Желательно, чтобы распыляемый продукт (жидкость, суспензия и т.п.) был совместим с пропеллентным газом и сорбентной матрицей, размещенной в капсуле. Распыляемые продукты обычно являются жидкостями или растворимыми веществами в жидком носителе и будут, таким образом, распыляемы из аэрозольной упаковки в виде жидкого распыла, эмульсии, пены и т.п. В некоторых случаях желательно выделять сухие порошковые материалы из аэрозольных упаковок, хотя такие сухие порошки не могут быть совместимы с капсулами, которые требуют жидкой основы для выделения пропеллентного газа из них.

В общем случае распыляемые продукты могут быть косметическими средствами, лаками и жидкостями для волос, кремами для бритья, чистящими материалами, фармацевтическими веществами, такими как ингаляторы, смазки, красками, инсектицидами, полирующими материалами и т.п. Часто пропеллент распыляется вместе с продуктом и в некоторых случаях можно обеспечить желаемую консистенцию продукта при выходе из аэрозольной упаковки. Например, в случае получения крема для бритья или в других пенистых продуктах пропеллент может быть необходим для образования пены. В других случаях пропеллентный газ может образовывать первичный компонент распыляемого продукта, используемый как газ, заполняющий обрабатываемые предметы, такие как шины, покрышки для автомобилей, или поставлять в необходимых случаях кислород или различные окислители для дыхания или для проведения химической реакции, например, для осуществления горения.

Самые разнообразные пропелленты могут быть использованы в капсулах по изобретению, предпочтительными являются в общем случае для использования в быту нетоксичные, негорючие, безопасные для окружающей среды газы, такие как диоксид углерода, оксид азота и др.

В изобретении также могут быть использованы другие обычные пропелленты, включая аммиак, диоксид серы, низкомолекулярные углеводороды, например пропан, бутан, изобутан, фреоны и т.п. В большинстве случаев будут приемлемы производимые в промышленных или коммерческих масштабах газы, содержащие малое количество примесей. В случае использования фармацевтических или других биологических материалов может возникнуть необходимость обеспечения более высокого уровня чистоты пропеллентых газов.

Пропеллент может быть растворим в жидком растворителе или в смеси растворителей, чтобы повысить адсорбционную способность сорбентной матрицы. Приемлемые растворители должны обладать способностью растворять пропеллент и быть совместимыми с пористым твердофазным сорбентом. Например, ацетон в различных низкомолекулярных спиртах может быть использован как растворитель для диоксида углерода в качестве пропеллента. Низкомолекулярные спирты также приемлемы для пропиллентов с оксидом азота. В некоторых случаях возможно использовать также жидкие растворители, как сорбентный материал без пористой матрицы. В таких случаях необходимо использовать капсулу, которая может выделять пропеллент при сохранении жидкого растворителя. Например, в качестве стенки капсулы, окружающей сорбент, могут быть использованы селективные мембраны, которые пропускают газы, но блокируют проход жидкостей, например политетрафторэтилен, политетрафторэтиленовые материалы. Приемлемыми политетрафторэтиленовыми материалами являются ткани, продаваемые под торговой маркой Core Техкомпании WL Core Accoclates, Ins.

Сорбентная матрица обычно содержит пористый, образованный в виде гранул материал, такой как активированный уголь, природный цеолит, синтетический цеолит, т. е. поперечно-связанные полимерные ионные газообменные гранулы, такие как описанные в патентах США N 4458990, 4224415, 4221871: оксиды кремния, метилированные кремниевые материалы, пропитанные кремниевые материалы, плавленые аморфные кремниевые материалы, оксиды алюминия, порошковые оксиды алюминия, материалы молекулярных сит и т.п. В частности, сорбентные материалы, которые могут быть использованы в капсулах по изобретению, описаны в патентах США N 5032619, 3964649.

Пропеллент может находится внутри сорбента при повышенном давлении в типичном диапазоне от 2 до 10 атмосфер. Количество сорбированного пропеллента может широко варьироваться в зависимости от пористости сорбентной матрицы и давления. Объем пропеллентного газа при стандартных температурах и давлении, запасенный в 1 г сорбентной матрицы, находится обычно в интервале между 0,05 л и 0,5 л, а в среднем между 0,1 л и 0,3 л. Более высокие величины объемов являются предпочтительными, так как можно изготавливать меньшие по габаритным размерам капсулы, чтобы поддерживать необходимое внутреннее давление в аэрозольных упаковках. Понятно, что при номинальном остаточном давлении в упаковке, например 2 атм. из капсулы в полое пространство упаковки будет выделяться меньший объем, чем общий объем пропеллента, запасенный в сорбенте.

Совместимые пропеллент-сорбентные системы, которые могут быть использованы по изобретению, представлены в таблице.

Пропеллент вводится в сорбентную матрицу при повышенном давлении и выдерживается на время, достаточное для создания внутри сорбента газового давления, равновесного с наружным повышенным давлением. Как правило, время выдержки составляет около часа и более. После зарядки сорбента пропеллентом капсула с сорбентным материалом герметизируется так, чтобы система пропеллент-сорбент находилась при повышенном давлении, когда капсула находится в условиях окружающей среды. Капсула же сконструирована так, чтобы пропеллент мог выделяться в аэрозольную или самоохлаждаемую упаковку после введения в них капсулы.

На фиг.1 изображена капсула с отверстием, закрытым пробкой, которая удаляется растворением в жидкости или нагревом; на фиг.2 капсула с хрупкой стенкой, которая может быть разрушена после введения капсулы в аэрозольную или самоохлаждаемую упаковку; на фиг.3 то же, что на фиг.2, с хрупким носиком, расположенным на одном из концов капсулы; на фиг.4 помещенная в расширяемый мешок капсула, в которой запирающее средство барьер прокалывается иглой; на фиг. 5 капсула, в которой запирающее средство представляет собой оболочку из пропеллентонепроницаемого материала, которая закрыта дополнительной оболочкой, растворимой в распыляемой жидкости; на фиг.6 деталь стенки капсулы на фиг. 5; на фиг.7 аэрозольная упаковка с капсулой, изображенной на фиг.5; на фиг. 8 самоохлаждаемая упаковка с капсулой, изображенной на фиг.1; на фиг.9 капсула для создания давления, используемая в эксперименте; на фиг.10 график, иллюстрирующий внутреннее давление в аэрозольной упаковке с капсулой, выполненной по фиг.9, как функцию заполняемого жидкостью объема.

Капсула 1 для упаковки (фиг.1) содержит корпус 2 и размещенный в нем пропеллент и сорбент, насыщенный пропеллентом. Корпус 2 снабжен запирающим средством, выполненным с возможностью его открытия для выхода пропеллента из корпуса 2, а стенки корпуса 2 выполнены пропеллентонепроницаемыми.

На фиг. 1 показан первый пример выполнения капсулы 1, в котором стенка корпуса 2 образована твердым материалом, таким как металл, пластик, стекло, керамика и т.п. который непроницаем для жидкостей и газов. В стенке корпуса 2 выполнено по меньшей мере одно отверстие 3 (на фиг.1 показано два отверстия 3), закрытое пробкой 4. Пробка 4 может быть образована материалом, способным к растворению или разрушению другим путем (механическим ударом или нагревом или др. ), когда капсула 1 вводится в жидкость. Предпочтительно пробку 4 создавать из растворимого в жидкости материала, такого как твердый желатин или углеводород (сахар), который будет растворен при введении капсулы 1 в водный или органический, например спиртовой раствор. Пробка 4 также может быть выполнена из любого материала, закрывающего отверстие, например из клея, который растворяют или разрушают, когда капсулу 1 вводят в жидкость или подвергают тепловому воздействию и т.п.

В капсуле 1 расположена сорбентная матрица 5 (фиг.1) из сорбента, насыщенного желаемым пропеллентом (газом), как это было описано выше. За счет использования экрана 6 из волокнистого материала при выходе пропеллента через отверстие 3 предотвращается выход через отверстие 3 сорбента.

Внутренний объем капсулы 1 может широко варьироваться в зависимости от количества сжатого пропеллента. В основном капсула 1 будет иметь внутренний объем от 20 до 150 мл сорбентной матрицы 5, преимущественно 50 100 мл.

На фиг.2 показана капсула 7 цилиндрическая. Стенка 8 капсулы 7 выполнена из твердого, хрупкого материала. При введении капсулы 7 в распыляемую или охлаждаемую жидкость стенка 8 капсулы 7 может быть разрушена от воздействия механического удара. Стенка 8 может быть выполнена с утонченной или надрезанной областью 9, окружающей капсулы 7, которая позволяет капсуле 7 разделиться на две части при ее разрушении и в то же время сохранить сорбентную матрицу 10 позади экранов из волокнистого материала или фильтров 11. Иногда желательно выполнять стенку 8 из достаточно хрупкого материала, такого как стекло или керамика.

На фиг. 3 капсула 12 выполнена со стенкой 13 также достаточно хрупкой. Капсула 12 имеет наконечник 14, который выполнен с меньшим диаметром, чем основной цилиндрический диаметр капсулы 12. Наконечник 14 представляет собой запирающее средство 15, которое открывается когда наконечник 14 взламывается и отделяется от основной части капсулы 12. Сорбентная матрица 16 удерживается внутри капсулы 12 благодаря фильтру 17. И в этой конструкции вскрытие капсулы 12 вызывается механическим ударом за счет встряхивания герметизированной упаковки.

На фиг.4 показана капсула 18, стенка 19 которой также выполнена пропеллентонепроницаемой. С одного из концов капсулы 18 выполнен барьер 20. Проникающая внутрь игла 21 установлена на этом же конце и прокалывает барьер 20 при нажатии на нее. При прокалывании барьера 20 пропеллент выделяется из сорбента 22, находящегося позади фильтра 23. В варианте выполнения капсула 18 может быть расположена в расширяемом мешке 24. Использование расширяемого мешка 24 необходимо в том случае, когда желательно изолировать смешение выделяемого пропеллента с распыляемым из упаковки продуктом. Такие расширяемые мешки 24 или элементы в виде перемещающихся поршней могут быть использованы в любых описываемых конструкциях капсул по изобретению, когда не требуется контакта между капсулой и жидкостью, чтобы высвободить пропеллент.

На фиг. 5 и 6 показан еще один вариант выполнения капсулы 25 по изобретению. Запирающее средство в этой конструкции представляет собой оболочку 26 из пропеллентопроницаемого материала, расположенную по меньшей мере в части стенки корпуса (на фиг.5 оболочка 26 представляет собой капсулу 25) и закрытую дополнительной оболочкой 27, выполненной из материала, способного к растворению жидкостью. Дополнительная оболочка 27 растворяется в жидкости или удаляется нагреванием при определенных условиях. Такая капсула 25 имеет то преимущество, что она легко может быть получена из длинных труб с покрытием или труб из пропитанной ткани. Труба может быть наполнена желаемым количеством сорбента 28 определенной длины, затем отсечена, и концы полученного отрезка могут быть уплотнены с образованием капсулы 25. Производственный процесс заполнения пропеллентом сорбента может быть осуществлен при повышенном давлении или уменьшенной температуре для того, чтобы достичь желаемого количества пропеллента внутри сорбента 28 при насыщении им последнего. После герметизации капсулы 25 дополнительной оболочкой 27 капсула 25 может храниться в обычных условиях без существенной потери пропеллента (газа).

Аэрозольная упаковка 29, показанная на фиг.7, имеет оболочку 30, распыляющую головку 31 с клапаном 32 на оболочке. Клапан 32 может быть связан с клапанным штоком 33, который в свою очередь связан с трубкой 34, погруженной в распыляемую жидкость 35. Капсула 25 может быть выполнена в соответствии с любыми ранее приведенным вариантом (на фиг.7 показана схематично капсула 25 на фиг.6).

Капсула 25, создающая давление, может быть введена в оболочку 30 через верхнее раскрытие перед, после или одновременно с введением распыляемой жидкости 35. Оболочка 30 может быть затем загерметизирована совместно с распыляемой головкой 31 и через некоторое время дополнительная оболочка 27 (фиг.5, 6) будет растворена распыляемой жидкостью, позволяя пропелленту выйти из капсулы 25. Когда распыляемая жидкость по мере ее расхода выделяется через клапан 32, объем верхней полости 36 увеличивается, однако дополнительный пропеллент выделяется из капсулы 25, поддерживая относительно постоянное давление внутри верхней полости 36.

На фиг.8 показана самоохлаждаемая упаковка 37, в которую для примера помещена капсула 1, изображенная на фиг.1. Самоохлаждаемая упаковка 37 может быть обычной баночной упаковкой с алюминиевой оболочкой 38 и со средством 39 для открывания оболочки 38, расположенным в ее верхней части. Капсула 1 может быть введена до, после или одновременной с жидкостью, заполняющей самоохлаждаемую упаковку. Так как пустое пространство 40 выбирают минимальным, давление будет быстро достигать равновесия с внутренним давлением капсулы 1. Когда средство 39 вскрывают, давление будет быстро уменьшаться до давления окружающей среды, поэтому пропеллент из капсулы 1 будет быстро десорбироваться, требуя энтальпии для десорбции. Необходимое тепло для энтальпии поглощается из жидкости, содержащейся в самоохлаждаемой упаковке 37, вызывая, таким образом, ее охлаждение.

В дополнение к самоохлаждаемым упаковкам, в которых охлаждение вызывается открытием упаковки, капсулы по изобретению будут полезными для охлаждения любой жидкости, находящейся в открытом контейнере. Капсулы в этом случае просто вводятся в жидкость, инициируя выход пропеллента из капсулы. При десорбции газа энтальпия десорбции будет вызывать охлаждение.

Следует отметить, что когда капсулы выполнены для использования при охлаждении жидкостей, термин "пропеллент" является не точным. Пропеллентные газы не вызывают вытеснение чего-либо при таким использовании. Приемлемые газы для охлаждения, однако, будут идентичны тем, которые используются как пропелленты. Поэтому для однородности описания термин "пропеллент" и "пропеллентный газ" использован в связи с применением в охлаждении согласно изобретению.

Следующий пример раскрывает способ осуществления изобретения путем его иллюстрации, но не ограничивается ею.

Капсулы 41, показанные на фиг.9, подготавливают следующим образом. Каждая капсула 41 имеет капсульную стенку 42 с заправочным клапаном 43 на одном конце и отверстием 44 на другом. Одна капсула 41 заполняется активированным углем, а другая природным цеолитом. Обе капсулы заряжаются диоксидом углерода при давлении 6,5 атмосфер приблизительно за полтора часа. Перед зарядкой капсулы вакуумируют до 0,7 атм. Капсулы снабжают запирающим средством, использующим пористую пробку 45 и каплю жидкого сахара 46. Сахар 46 после затвердевания уплотняет отверстие 44 и перегораживает выход пропеллента из сорбентной матрицы.

В обычной аэрозольной упаковке с внутренним объемом 300 мл и объемами жидкости и свободной полости 220 мл и 10 мл соответственно капсула 41 занимала объем 70 мл. Сахар 46 растворялся примерно за 30 мин, позволяя выходить пропеллетному газу для создания давления. Обе капсулы были способны достичь равновесного давления около 4 атм. Аэрозольные упаковки были затем заряжены последовательным открытием клапана 32, распыляющим жидкость. Капсулы 41 были способны поддерживать практически постоянное давление при распылении продукта.

Внутреннее давление в аэрозольной упаковке, как функция заполняемого объема, т. е. процента остающегося жидкого продукта, иллюстрируется фиг.10. На фиг. 10 представлен ряд последовательных характерных испытаний, не относящихся к однократному испытанию
Наиболее успешно изобретение может быть использовано при изготовлении аэрозольных и самоохлаждаемых упаковок.

Формула изобретения

1. Капсула для упаковки, содержащая корпус, размещенный в нем пропеллент и сорбент, насыщенный пропеллентом, отличающаяся тем, что корпус снабжен запирающим средством, выполненным с возможностью его открытия для выхода пропеллента из корпуса, а стенки корпуса выполнены пропеллентонепроницаемыми.

2. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что запирающее средство размещено в стенке корпуса и выполнено из материала, способного к растворению жидкостью.

3. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что корпус имеет по меньшей мере одно отверстие, а запирающее средство представляет собой пробку, расположенную в упомянутом отверстии и выполненную из материала, способного к растворению жидкостью.

4. Капсула по п.3, отличающаяся тем, что корпус снабжен пористым элементом, размещенным между отверстием и сорбентом для сохранения последнего при выходе пропеллента.

5. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что запирающее средство представляет собой оболочку из пропеллентопроницаемого материала, расположенную по меньшей мере в части стенки корпуса и закрытую дополнительной оболочкой, выполненной из материала, способного к растворению жидкостью.

6. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что запирающее средство выполнено открываемым механически.

7. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что запирающее средство выполнено открываемым теплом.

8. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что запирающее средство выполнено из материала группы карбогидратов и/или желатина, способных к растворению водной и/или органической жидкостью.

9. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что пропеллент выбран из группы, включающей диоксид углерода, или оксид азота, или аммиак, или диоксид серы, или углеводороды с низким молекулярным весом, или хлорированные фторуглероды.

10. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что сорбент образован из материала группы активированного угля, или природного цеолита, или синтетического цеолита, или силикатов, или материалов молекулярных сит.

11. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что капсула снабжена мешком, выполненным расширяемым, а корпус капсулы размещен в мешке для выхода пропеллента в мешок.

12. Аэрозольная упаковка, содержащая оболочку, распыляющую головку на оболочке и распыляемую жидкость, пропеллент, сорбент, насыщенный пропеллентом, при этом сорбент помещен внутрь капсулы, отличающаяся тем, что капсула выполнена по любому из пп.1 11.

13. Самоохлаждаемая упаковка, содержащая оболочку, внутри которой размещена жидкость, средство для открывания оболочки, выполненные с возможностью установления равновесного давления между внутренним объемом оболочки и окружающей средой, отличающаяся тем, что внутрь оболочки введена капсула, которая выполнена по любому из пп.1 11.

14. Самоохлаждаемая упаковка, содержащая оболочку, выполненную с возможностью поддержания повышенного давления внутри ее объема, средство для открывания оболочки, выполненное с возможностью установления равновесного давления между внутренним объемом оболочки и окружающей средой, и жидкость, размещенную во внутреннем объеме оболочки, отличающаяся тем, что на внутренний объем оболочки введен сорбентный материал, насыщенный пропеллентом, который находится в равновесном давлении с повышенным давлением внутреннего объема оболочки и в тепловом контакте с сорбентным материалом для десорбции пропеллента из сорбентного материала при открывании оболочки и для охлаждения жидкости.

15. Способ создания давления в аэрозольной упаковке, включающий введение капсулы и распыляемого продукта в аэрозольную упаковку, при этом капсула содержит пропеллент, сорбированный в сорбенте, а давление в оговоренной упаковке увеличивается по мере выхода пропеллента из капсулы, отличающийся тем, что стенки корпуса капсулы выполняют пропеллентонепроницаемыми, а корпус капсулы снабжен запирающим средством, которое вскрывают для выхода пропеллента из корпуса капсулы.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что капсулу с запирающим средством выполняют по любому из пп.2 11.

17. Способ охлаждения жидкости, включающий заполнение оболочки жидкостью, отличающийся тем, что в оболочку вводят сорбентный материал, насыщенный пропеллентом, а жидкость вводят в тепловой контакт с сорбентом для выпуска пропеллента из сорбента, при этом энтальпия десорбции поглощает тепло из жидкости и уменьшается ее температура.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что сорбент, насыщенный пропеллентом, размещают в капсуле, корпус которой снабжен запирающим средством, которое выполняют с возможностью вскрытия корпуса для выхода пропеллента из сорбента и корпуса капсулы, а стенки корпуса капсулы формируют пропеллентонепроницаемыми.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что капсулу с запирающим средством выполняют по любому из пп.2 11.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10