Изобретение относится к области товаров народного потребления и может быть использовано, например, для изготовления устройства для нанесения веществ на поверхность материалов или испарения веществ в газовые объемы.
Известно устройство для нанесения веществ на поверхность материалов, содержащее средства накопления и последующего нанесения веществ на поверхность материалов (1).
Наиболее близким из известных является устройство для нанесения веществ на поверхность материалов, выполненное из сборных элементов, включающих оболочку, держатель и укрепленный на нем накопитель, заполненный наносимым веществом (4).
Известен способ изготовления устройства для нанесения веществ на поверхность материалов, включающий изготовление его узлов, накопителя с введением в него наносимых веществ и сборку их в устройство (2).
Наиболее близким из известных является способ изготовления устройства "Дивидик" для нанесения веществ на поверхность материалов, включающий изготовление узлов устройства: оболочки в виде основания и крышки, держателя в виде пластины и накопителя из формуемых в пластичном состоянии материалов, введение в накопитель наносимых веществ и сборку узлов устройство (4).
Известен материал устройства для нанесения веществ на поверхность материалов, содержащий пластические массы многокомпонентного состава (3).
Наиболее близким из известных является материал устройства "Дивидик" для нанесения веществ на поверхность материалов, включающий пластические массы для оболочки, держателя и накопителя, наносимое вещество (4).
Недостатком известных устройств являются относительно низкие их механическая прочность и эффективность нанесения с их помощью веществ на поверхность материалов, обусловленные недостатками способов их изготовления и используемых материалов, взаимосвязанными с недостатками устройств.
Цель изобретения улучшение потребительских свойств устройства "Дивидик" с достижением технического результата в отношении повышения механической прочности устройства при одновременном повышении эффективности нанесения с его помощью веществ на поверхность материалов.
Это достигается тем, что в устройстве "Дивидик" для нанесения веществ на поверхность материалов, выполненном из сборных элементов, включающих оболочку, держатель и укрепленный на нем накопитель, заполненный наносимым веществом, согласно изобретению, оболочка выполнена из n1 образующих ее частей, где n1 выбрано в пределах 1≅n1≅12, каждая из этих частей и другие элементы устройства изготовлены из n2 участков, где n2 выбрано в пределах 1≅n2≅100000, образованных поверхностями произвольной формы, аппроксимируемой простейшими поверхностями, отношение суммы минимального r1 и максимального r2 радиусов которых к максимальному r2 выбрано в пределах 1≅(r1+r2)/r2≅2, при этом поверхности n6 частей оболочки, где n6 выбрано из соотношения 1≅(n6+n1)/n1≅2, выполнены с выступами с максимальной высотой h1 и углублениями с максимальной глубиной h2, соотношение которых выбрано в пределах 0,001≅h1/h2≅1000, а соотношение суммы общей площади S2 оболочки и суммарной площади S1 выступов к общей площади S2 оболочки выбрано в пределах 1≅(S1+S2)/S2≅2, причем отношение суммы S2 и суммарной площади S3 углублений к сумме S2 выбрано в пределах 1≅(S3+S2)/S2≅2, соотношение суммы минимальной длины L1 и максимальной длины L2 периметров сечений оболочки, проходящих через ее геометрический центр, к максимальной длине L2 выбрано в пределах 1≅(L1+L2)/L2≅2, а соотношение объемов Vn1 частей оболочки и объема V1 оболочки выбрано в пределах 0,001≅Vn1/V1≅1, количество n3 частей оболочки, определенное из соотношения 1≅(n3+n4)/n1≅2, снабжено дополнительными держателями, количество n4 которых, определенных из соотношения 1≅(n3+n4)/n3≅2, а также n5 частей оболочки, определенных из соотношения 1≅(n5+n1)/n1≅2, снабжено дополнительными накопителями, заполненными наносимыми веществами, объемы Vj которых, где j индекс заполнения веществом одного из накопителей, выбранный в пределах 1≅j≅(n4+n5), определено из соотношения 1≅(Vj+Vn4)/Vn4≅2, где Vn4 объем накопителей соответствующих держателей, при этом соотношение суммы величин Vn4 и V1 к V1 выбрано в пределах 1≅(Vn4+V1)/V1≅2.
Накопители могут быть выполнены пористой структуры с суммарными объемами Vy, где y индекс пористости одного из накопителей, выбранный в пределах 1≅y≅(n4+n5), определенными из соотношения 1≅(Vy+Vn4)/Vn4≅2.
В части способа техническая задача достигается тем, что в способе изготовления устройства "Дивидик" для нанесения веществ на поверхность материалов, включающем изготовление узлов устройства: оболочки в виде основания и крышки, держателя в виде пластины и накопителя из формуемых в пластичном состоянии материалов, введение в накопитель наносимых веществ и сборку узлов в устройство, согласно изобретению, в исходный объем V2 материала для формования узлов добавляют объем V3 красителей в пределах 1≅(V3+V2)/V2≅5, а перед формованием полученную смесь гомогенизируют до достижения максимума V4 суммарного объема неоднородностей по плотности и другим физико-механическими характеристикам во всем объеме V5 подготовленной к формованию массы в пределах 1≅(V4+V5)/V5≅1,1 и соотношения минимальных T1 и максимальных T2 значения температур по всему объему V5 в пределах 1,7≅(T1+T2)/T2≅2, увеличивают значение T2 до достижения массой предела текучести, при которой достигают соотношения заполняемого пластичной массой объема V6 и определяющего объем изготовленного узла объема V7 в пределах 0,95≅V6/V7≅1, при этом формируют геометрическую структуру отдельных узлов устройства, поддерживая давление формования в пределах 0,4-3000 кг/см2 и достигая соотношения минимального значения L3 и максимального значения L4 расстояний между максимально удаленными точками в изготовленных устройства в пределах 0,95≅L3/L4<1, а в области фиксирующего соединения узлов устройства относительно друг друга обеспечивают соотношение между отклонением L5 от допустимого значения L6 установленных размеров и значением L6 в пределах 1≅(L5+L6)/L6≅1,1.
Кроме того, оболочку и держатель изготавливают литьем или вакуумным формованием из пластических масс.
При этом накопитель изготавливают из поролона, преимущественно, объемной вырезкой его из заготовки до достижения его объема V8, по отношению к установленному объему V9 в пределах 0,7≅V8/V9≅1,2.
Накопитель могут прикреплять к держателю путем нанесения равномерного слоя клея и обеспечения постоянного давления P1 на скрепляемые узлы с предельным отклонением давления по всей поверхности до значения P2 в пределах 0,7≅P2/P1≅1,3.
В качестве наносимого вещества могут использовать силиконовую жидкость на основе полиметилсилоксана и отдушки, которой наполняют накопитель методом впрыска объема V10 наносимого вещества под давлением до достижения соотношения 1≅(V10+V8)/V8≅1,9, после чего выполняют завершающие операции по изготовлению устройства.
В части материала технический результат достигается тем, что в материале для нанесения веществ на поверхность устройства "Дивидик", включающем пластические массы для оболочки, держателя и накопителя и наносимое вещество, согласно изобретению оболочка и держатель выполнены из полиэтилена с пределом прочности при растяжении 150-280 кг/см2, относительным удлинением при разрыве 150-160% и коэффициентом объемного расширениz 0,0001-0,0005 1/град в диапазоне температур 0-50oC, накопитель выполнен из поролона на основе полиэфира с плотностью 3-50 кг/м3 и жесткостью 1-50 кПа, остаточной деформацией (72 ч при 20oC и 50% сжатии) 0,1-30% относительным удлинением при разрыве 105-300% с весовым содержанием c1 экологически неблагоприятных веществ по отношению к весовому содержанию c2 наносимого вещества в пределах 1≅(c1+c2)/c2≅1,9, и суммарным объемом V11 пор по отношению к объему V12 накопителя в пределах 1,01≅(V11+V12)/V12≅1,9, а скрепляющий накопитель с держателем слой выполнен из состава, обеспечивающего соотношение минимальной a1 и максимальной a2 величины адгезии их удержания в пределах 1,2≅(a1+a2)/a2≅2, а наносимое вещество выполнено из состава, максимальная величина c3 массы которого, продиффундировавшая в оболочку и держатель в течение 18 месяцев, по отношению к их массе c4 не должна превышать значения c3/c4=0,001.
Кроме того, наносимое вещество представляет собой силиконовую жидкость на основе полиметилсилоксана с весовым содержанием в ней отдушки 0,1-15% при водостойкости нанесенной в количестве 0,1-0,8 мг/см2 на поверхность кожаных изделий пленки 80-100 баллов, ее блеске в 20-40 единиц шкалы блескомера ФБ-2 и пыленакоплении на ней 2-6 мг/см2.
На фиг. 1 дан вариант верхней части оболочки, именуемой, например, крышкой; на фиг. 2 фрагмент поперечного сечения крышки; на фиг.3 вариант нижней части оболочки, именуемой, например, основанием; на фиг.4 вариант конструктивного выполнения держателя с накопителем.
В предлагаемом устройстве, оболочка выполнена из n1 образующих ее частей, где n1 выбрано в пределах 1≅n1≅12. Одним из рациональных вариантов выполнения устройства является изготовление оболочки из двух частей, например, крышки 1 и основания 2 (фиг.1-3). Каждая из этих частей и другие элементы устройства изготовлены из n2 участков, где n2 выбрано в пределах 1≅n2≅100000, образованных поверхностями 3 произвольной формы, аппроксимируемой простейшими поверхностями. В качестве простейших поверхностей могут быть использованы фрагменты плоскостей, цилиндрических, сферических, конических, эллипсоидальных и других поверхностей, минимальный r1 и максимальный r2 радиусы которых выбраны из соотношения 1≅(r1+r2)/r2≅2. Соотношение между суммой минимальной длины L1 и максимальной длины L2 периметров сечений оболочки, проходящих через ее геометрический центр, к максимальной длине L2 выбрано в пределах 1≅(L1+L2)/L2≅2, а соотношение объема Vn1 частей оболочки и объема V1 оболочки выбрано в пределах 0,001≅Vn1/V1≅1. Эти конструктивные признаки характеризуют геометрическую конфигурацию устройства, охватывающую варианты его выполнения, обеспечивающие достижение указанного технического результата.
Количество n3 частей оболочки, определенное из соотношения 1≅(n3+n1)/n1≅2 частей оболочки, снабжено дополнительными держателями 4, например, в виде пластин, на количестве n4 которых, определенном из соотношения 1≅(n3+n4)/n3≅2, а также на n5 частях оболочки, определенных из соотношения 1≅(n5+n1)/n1≅2, установлены дополнительные накопители 5 веществ, например, в виде кусков поролона, заполненные веществами, объемы Vj которых при j (индекс заполнения веществом одного из накопителей) в пределах 1≅j≅(n4+n5) выбраны по отношению к объемам Vn4 накопителей из соотношения 1≅(Vj+Vn4)/Vn4≅2. При этом накопители выполнены преимущественно пористой структуры с суммарными объемами Vy пор, при y (индекс пористости одного из накопителей) в пределах 1≅y≅(n4+n5), выбранными из соотношения 1≅(Vy+n4)/Vn4≅2, а величины объемов Vn4 выбраны по отношению к объему оболочки V1 в пределах 1≅(Vn4+V1)/V1≅2.
На поверхности количества n6 частей оболочки, определенного из соотношения 1≅(n6+n1)/n1≅2, изготовлены выступы 6 с максимальной высотой h1 и углубления 7 или пазы с максимальной глубиной h2, соотношение которых выбрано в пределах 0,001≅h1/h2≅1000. Выступы и углубления использованы, в частности, для скрепления частей и деталей устройства, декоративных, информационных и опознавательных изображений, в качестве ребер жесткости, для избежания выскальзывания устройства из рук и др. Сумма общей площади оболочки S2 и суммарной площади S1, занимаемой выступами на поверхности оболочки, выбрана по отношению к ее общей площади S2 в пределах 1≅(S1+S2)/S2≅2, сумма S2 и суммарная площадь S3, занимаемая углублениями на поверхности оболочки, по отношению к S2 выбрана в пределах 1≅(S3+S2)/S2≅2.
При реализации способа узлы оболочки и держателя, например, в виде основания, крышки и пластины могут быть изготовлены формованием, преимущественно в виде литья или вакуумной формовки из пластических масс, в исходный объем V2 которых добавляют объем V3 красителей в пределах 1≅(V3+V2)/V2≅5. Среди приемлемых цветов для устройства следует отметить, в частности, белый, желто-оранжевый, зеленый, розовый, синий и др. Перед формованием исходные пластические массы гомогенизируют, например, перемешиванием и размельчением до достижения максимума V4 суммарного объема неоднородностей по плотности и другим физико-механическим характеристикам во всем объеме V5 подготовленной к формованию пластмассы в пределах 1≅(V4+V5)/V5≅1,1 и соотношения минимальных T1 и максимальных T2 значений температур по всему объему V5 в пределах 1,7≅(T1+T2)/T2≅2. Для увеличения производительности формования и повышения точности изготавливаемых узлов значение температуры T2 увеличивают до достижения предела текучести (вязкости), при которой достигают соотношения заполняемого пластмассой объема V6 и объема V7, определяющего объем изготовленного узла, в пределах 0,95≅V6/V7≅1. При этом формируют геометрическую структуру отдельных узлов устройства, поддерживая удельное давление P формования в пределах 0,4-300 кu/см2 и достигая соотношения (точность изготовления) минимального значения L3 и максимального значения L4 расстояний между максимально удаленными точками в изготовленных устройствах в пределах 0,96≅L3/L4≅1. В области фиксирующего соединения узлов устройства относительно друг друга достигают при этом соотношения между отклонением L5 от допустимого значения L6 установленных размеров и значением L6 в пределах 1≅)L5+L6)/L6≅1,1. Возможность повышенной точности изготовления с высокой степенью герметичности оболочки уменьшает степень испарения и связанных с этим непроизводительных потерь наносимого вещества.
Накопитель изготавливают из хорошо поглощающего наносимые вещества материала, например, поролона, преимущественно пространственной (объемной) вырезкой его из заготовки до достижения его объема V8 по отношения к установленному объему V9 в пределах 0,7≅V8/V9≅1,2 и прикрепляют его к держателю, например, путем нанесения равномерного слоя клея и обеспечения постоянного давления p1 на скрепляемые узлы с предельным отклонением давления по всей их поверхности до значения p2 в пределах 0,7≅p2/p1≅1,3. Затем наполняют накопитель наносимым веществом, преимущественно, силиконовой жидкостью на основе полиметилсилоксана и отдушки, например, методом впрыска объема V10 наносимого вещества под давлением до достижения соотношения 1≅(V10+V8)/V8≅1,9, после чего выполняют завершающие операции изготовления устройства.
Существенные особенности материала устройства, заключаются в том, что пластическая масса оболочки и держателя выбрана, преимущественно, в виде полиэтилена низкого давления с величинами его степени кристалличности K в пределах 70-90% температуры размягчения Tp 110-130oC, предела прочности при растяжении Pp160-280 кг/см2, относительного удлинения L7 при разрыве 150-600% и коэффициента объемного расширения 0,0001-0,0005 1/град в диапазоне температур 0-50oC. Это означает, что в качестве пластической массы может быть выбран, например, любой полиэтилен низкого давления с параметрами внутри указанных пределов, который должен обеспечивать необходимые точность, прочность и жесткость изготавливаемых узлов, в частности, для создания надежного разборного замкового соединения основания с крышкой, а также удержания пластины с накопителем в крышке. При этом заявленные пределы охватывают и конструктивно-механические параметры узлов, обеспечивающие возможность их удовлетворительного скрепления даже без дополнительного замкового узла на частях оболочки.
Состав слоя, скрепляющего накопитель и держатель, выбран для обеспечения соотношения минимальных a1 и максимальных a2 величин адгезии их соединения друг с другом в пределах 1,2≅(a1+a2)/a2≅2. Им может быть любой клей для скрепления узлов из полиэтилена. Пластическая масса накопителя выбрана, преимущественно, в виде поролона на основе полиэфира с величинами его: плотности d в диапазоне 3-50 кг/м3, жесткости g в диапазоне 1-50 кПа, остаточной деформации W (72 ч при 20oC и 50% сжатии) в пределах 0,1-30% относительного удлинения L8 при разрыве 105-300% весового содержания c1 экологически неблагоприятных веществ по отношению к весовому содержанию c2 наносимого вещества в пределах 1≅(c1+c2)/c2≅1,05 и суммарным объемом V11 пор по отношения к объему V12 накопителя в пределах 1,01≅(V11+V12)/V12≅1,9. Например, в данном случае может быть использован поролон, изготовленный по ТУ 6-05-2029-86 и ТУ 2254-022-10493601-94.
Наносимое вещество выбрано, преимущественно, в виде силиконовой жидкости на основе полиметилсилоксана с весовым содержанием z в ней отдушки в пределах 0,1-15% и при водостойкости b нанесенной в количестве 0,1-0,8 мг/см2 на поверхность кожаных изделий пленки в пределах 80-100 баллов, ее блеске f в пределах 20-40 единиц шкалы блескомера ФБ-2 и пыленакопления g на ней в пределах 2-6 мг/см2. При этом максимальная величина c3 массы наносимого вещества, продиффунировавшего в оболочку и держатель в течение 18 мес, по отношению к их массе c4 не должна превышать значения c3/c4=0,001. Это означает, в частности, что применяемые в устройстве материалы не должны практически взаимодействовать между собой.
Совокупность существенных признаков заявленных объектов, как следует из вышеизложенного, охватывает также и варианты выполнения устройства со сменными держателями и накопителями, как с одним типом наносимого вещества, так и с несколькими. При этом сменные держатели и накопители могут быть специализированными, например, по типу наносимого вещества. Часть объема пространства между оболочкой и держателями с накопителями может быть использована для размещения дополнительных объемов наносимых веществ (например, в контейнерах типа тубов или других типов), которые могут быть вязкими и/или твердыми, и/или жидкими. Часть держателей и/или накопителей устройства может быть выполнена в виде мембран, пропускающих к другим накопителям дополнительное количество наносимого вещества для увеличения срока эксплуатации устройства.
Работа предложенного устройства в соответствии с вышеизложенным и способ его применения заключается, таким образом, в накоплении в устройстве наносимых веществ, надежном их хранении в нем и последующем использовании, в основном, путем скольжения накопителя по поверхности, на которой при этом оставляют слой наносимого вещества.
При сопоставлении известного и вышеприведенных в таблице примеров оказалось целесообразным использовать в качестве параметра, характеризующего достигаемый технический результат, например, параметр D1, определяющий соотношение пределов прочности, и параметр D2, определяющий соотношение эффективностей нанесения веществ на поверхность материалов при использовании предложенного технического решения и известного при адекватных условиях. Как следует из таблицы, в оптимальном варианте (пример 3 таблицы) достигалось наиболее высокое значение указанного выше результата: D1=1,5; D2=1,8. Нижние (пример 1) и верхние (пример 2) значения заявленных пределов были получены на основе статистической обработки результатов экспериментальных исследований, анализа и обобщения их и известных из опубликованных источников данных, исходя из условия приближения параметров D1 и D2 к 1. При этом при выходе за нижние (пример 4) и верхние (пример 5) значения заявленных пределов, как следует из таблицы, вышеуказанный технический результат не достигается (D1, D2 < 1). Пример 6 таблицы отражает произвольный вариант осуществления заявленных объектов при нахождении параметров, характеризующих их существенные признаки, внутри пределов, отраженных в формуле изобретения (D1 1,3; D2 1,5).
Кроме указанного выше технического результата практическое осуществление заявленных объектов позволяет существенно расширить возможности использования заявленного технического решения применительно, например, к различным типам поверхностей и наносимых на них материалов, повысить безопасность использования и существенно усилить потребительский эффект от использования устройства "Дивидик". Заявленное устройство экономично в изготовлении, обладает высокими экологическими, эргономическими и другими высококачественными потребительскими свойствами. В связи с предусмотренной легкосъемностью держателей с накопителями они легко утилизируются, а пустая оболочка может быть использована для других целей, например, как контейнер для хранения.
Использование: изобретение относится к области потребления и может быть использовано, например, для изготовления устройства для нанесения веществ на поверхность материалов или испарения веществ в газовые объемы. Сущность изобретения: в части устройства "Дивидик" отражены признаки, которые характеризуют геометрическую конфигурацию устройства, охватывающую варианты его выполнения, обеспечивающие улучшение потребительских свойств, повышение механической прочности при одновременном повышении эффективности нанесения с его помощью веществ на поверхность материалов. Дан способ изготовления устройства "Дивидик", состоящего из оболочки, держателя и накопителя, представляющий совокупность технологических операций от момента введения красителей в пластическую массу до обеспечения допустимых отклонений размеров изготовленных деталей устройства, обеспечивающих заданные эксплуатационные характеристики. Отражены материалы, из которых, предпочтительно, могут быть изготовлены детали устройства для того, чтобы максимальная величина С3 массы наносимого вещества, продиффундировавшая в оболочку и держатель в течение 18 месяцев, по отношению к их массе С4, не могла превышать значения С3/С4 = 0,001. 3 с и 6 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
