УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПАРЕНИЯ ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 2017 года по МПК A61L9/12 A61L9/04 B65D65/40 

ОБЪЕКТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится, в целом, к устройствам для испарения летучих веществ, в частности летучих веществ, имеющих сложный химический состав, например некоторых типов парфюмерных изделий и/или инсектицидов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к армированной мембранной структуре, в которой на полупроницаемую мембрану нанесен волокнистый слоистый материал или капиллярный слоистый материал.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Широко известны испарительные устройства для летучих веществ для распыления освежителей воздуха, пестицидов или подобных химических веществ.

На рынке широко известны контейнеры, содержащие летучие вещества, такие как инсектициды или ароматические вещества, которые закрыты полупроницаемой мембраной. Большинство этих продуктов включает монолитную мембрану из полиолефина. Из-за высокой селективности полиолефинов и сложного состава некоторых летучих веществ (парфюмерные композиции очень сложного состава) такие продукты обычно обладают очень низкой скоростью испарения, за исключением ограниченного числа парфюмерных композиций, имеющих достаточно простой состав ароматических веществ (низкого качества).

Для устранения указанных недостатков было предпринято несколько попыток. С одной стороны, применение микропористых пленок обеспечивает гораздо более низкую селективность прохождения ароматического вещества через мембрану и, следовательно, более высокую скорость испарения ароматических веществ более высокого качества. Однако перенос ароматических веществ через мембрану такого типа обусловлен капиллярностью, которая представляет собой процесс, обусловленный давлением, и при некоторых условиях может происходить утечка продукта. С другой стороны, перенос через монолитные мембраны обусловлен градиентом концентрации, поэтому, если ароматическое вещество с внешней стороны мембраны не испаряется, ароматическое вещество более не может проходить через мембрану и утечки ароматических веществ не происходит.

Было предложено несколько материалов, но большинство из них обладает эластомерными свойствами. Наличие этих свойств обеспечивает преимущество, заключающееся в более высокой проницаемости ароматических веществ через такие материалы. При этом проблемой при использовании таких мембран является то, что прохождение вещества через такую мембрану осуществляется частично за счет солюбилизации жидкости в материале мембраны, то есть определяется количеством жидкости, которое может содержаться в определенном объеме материала мембраны. Поэтому чем выше растворимость, тем выше проницаемость. Однако при этом наблюдается негативный эффект, заключающийся в том, что материал эластомерной мембраны набухает, а это приводит к образованию складок на поверхности и снижает механическую прочность материала.

Этот отрицательный эффект всецело связан с химической природой летучего вещества, поэтому для одних и тех же продуктов, но содержащих разные ароматические вещества, такой эффект будет наблюдаться в разной степени.

Кроме того, такой тип мембран как продукт обычно имеет верхний защитный слой из алюминия, который необходимо снять перед первым применением. В случае мембран из эластомерных материалов такие материалы обычно изначально обладают достаточно низкой механической прочностью по сравнению с полиолефинами, при этом механическая прочность может быть еще ниже из-за химической солюбилизации. Это может вызывать разрыв мембраны при снятии алюминиевого слоя.

Наконец, в случае монолитных мембран проницаемость, как правило, связана с площадью поверхности мембраны, которая находится в контакте с жидкостью. Это влечет за собой 2 последствия:

- Поскольку заполнение не удается провести полностью, то максимальная поверхность испарения никогда не используется.

- В течение срока эксплуатации устройства по мере уменьшения уровня жидкости с течением времени пропорционально снижается скорость испарения.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одна задача настоящего изобретения заключается в решении ранее описанных недостатков аналогов из уровня техники простым и экономичным образом.

В настоящем изобретении предложена многослойная структура мембраны, которая содержит термопластичный волокнистый слоистый материал, связанный с монолитной паропроницаемой мембраной. В настоящем изобретении термин «волокнистый слоистый материал» следует понимать как любой тип термопластичного материала, имеющего капиллярную или пористую структуру и прочность которого является подходящей для того, чтобы такой материал выполнял функцию субстрата для армирования мембраны.

Настоящее изобретение относится также к способу производства устройства, в котором многослойную мембрану приваривают к контейнеру так, что волокнистая структура термопластичного материала полностью разрушается в результате сварки, а в области сварки образуется монолитная пленка указанного материала.

Волокнистый слоистый материал наносят на внутреннюю сторону контейнера. Волокнистую структуру в области сварки разрушают для того, чтобы предотвратить протекание жидкости между контейнером и мембраной.

Контейнер с многослойной структурой по настоящему изобретению может быть использован совместно с любым типом устройства для испарения летучих веществ, например с испарительным устройством, включающим средство нагрева или в котором для увеличения испарения используют принудительный поток воздуха.

Независимо от типа материала, используемого для изготовления полупроницаемой мембраны, важно, чтобы волокнистый слоистый материал

- был изготовлен из термопластичного материала, оптимально - полностью из термопластичного материала

- имел температуру плавления ниже температуры плавления материала мембраны.

Структура согласно настоящему изобретению обеспечивает несколько преимуществ:

- с одной стороны, мембрана механически армирована волокнистым слоистым материалом, что предотвращает образование складок и увеличивает силу, которую может выдерживать мембрана, и, следовательно, снижается возможность разрыва при снятии верхнего защитного материала;

- далее, поскольку слоистый материал является волокнистым, он обладает капиллярными свойствами, поэтому волокнистый слоистый материал обеспечивает распределение жидкости по всей внутренней поверхности мембраны. В результате в любое время обеспечивается использование испарительной поверхности мембраны на 100%;

- поскольку волокнистый слоистый пластик является пористым, он не ограничивает перенос жидкости через мембрану.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для полноты настоящего описания и для обеспечения лучшего понимания особенностей предложенного изобретения, в соответствии с предпочтительным примером его практического варианта реализации, представлен набор чертежей, с помощью которых в качестве иллюстрации, а не ограничения показано следующее:

Фиг. 1. – на фиг. 1а приведен вид в перспективе схематического изображения многослойной мембраны согласно настоящему изобретению, образованной термопластичным волокнистым слоистым материалом, связанным с монолитной паропроницаемой мембраной, а фиг. 1b представляет собой такое же изображение, что и фиг. 1а - здесь показана удаляемая защитная пленка поверх мембраны, и данное изображение приведено над контейнером до процесса сваривания.

Фиг. 2 – фиг. 2а представляет собой схематическую вертикальную проекцию мембранной структуры, помещенной над контейнером перед процессом сваривания, а фиг. 2b представляет собой такое же изображение, что и фиг. 2а, после приваривания мембранной структуры к контейнеру.

Фиг. 3 - схематически показан результат производственного процесса согласно настоящему изобретению, причем на фиг. 3а приведена горизонтальная проекция сварочного выступа инструмента для запечатывания, используемого для приваривания многослойной мембраны к контейнеру; на фиг. 3b приведена горизонтальная проекция многослойной мембраны перед сваркой; а на фиг. 3с показана горизонтальная проекция многослойной мембраны после сварки, при этом показано, что область мембраны, к которой был приложен сварочный выступ, имеет другой внешний вид, поскольку волокнистый материал разрушается в результате его плавления.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для испарения летучих веществ согласно настоящему изобретению в предпочтительном варианте реализации включает контейнер (6), содержащий жидкое летучее вещество (8), имеет отверстие (10), и по меньшей мере часть указанного контейнера по периферии вокруг указанного отверстия выполнена из термоформованного материала.

Указанное устройство дополнительно содержит паропроницаемую мембрану (1) и термопластичный волокнистый слоистый материал (2), связанные вместе так, что контейнер закрыт указанной паропроницаемой мембраной (1) и волокнистым слоистым материалом (2) таким образом, что волокнистый слоистый материал (2) приварен к термоформованной части контейнера.

На внутренней поверхности контейнера и на периметрической кромке (11) контейнера вокруг отверстия (10) обеспечена пленка герметизирующего материала (7), совместимого с волокнистым слоистым материалом.

Во время указанного производственного процесса многослойная структура, образованная мембраной (1), слоистым материалом (2) и барьером (3), помещается на периметрическую кромку (11), закрывая контейнер, как показано на фиг. 2b, так что слоистый материал (2) расположен таким образом, что направлен внутрь контейнера. В процессе сварки по периферии мембранной структуры воздействуют нагреванием и давлением с помощью сварочного выступа (4) инструмента для запечатывания, пока часть термопластичного слоистого пластика по периметру не сплавится с контейнером с образованием уплотнительного кольца (9), которое предотвращает утечку жидкости наружу.

Как показано на фиг. 3c, область волокнистого слоистого материала, которая была разрушена при процессе сварки, изменяет свой внешний вид, и этот эффект используется в настоящем изобретении для определения качества процесса сварки.

На фиг. 2 изображен контейнер в нерабочем положении (горизонтально). Однако при использовании устройства его следует установить в другое положение (например, вертикально), чтобы жидкое летучее вещество (8) находилось в контакте с волокнистым слоистым материалом (2) и могло испаряться через мембрану.

Предпочтительно, мембрана представляет собой монолитную мембрану со свойствами эластомера, например, эластомерный сложный полиэфир, блок-сополимер полиамида и простого эфира или полиуретан, или полиолефиновый эластомер.

Волокнистое вещество может представлять собой полотно из термопластичного материала (пластика, который можно расплавить).

Предпочтительно, оно представляет собой нетканый материал, или нетканый полиолефин, или нетканый ПП или ПЭ, или нетканый смешанный ПП/ПЭ материал, причем волокно имеет сердцевину из ПП и оболочку из ПЭ. Альтернативно, слоистый пластик может состоять из слоистого материала с открытопористой структурой.

Образование слоистой структуры между мембраной и волокнистым материалом может быть выполнено без какого-либо адгезива, путем термического/механического связывания этих двух слоев, но предпочтительно склеивание выполняют путем применения адгезива.

Предпочтительно, адгезив наносят дискретно (не сплошным слоем) в виде точек или линий с целью предотвращения снижения скорости проникновения за счет адгезива (действует как барьер). Адгезив также можно наносить в виде тонкого сплошного слоя адгезива из материала, проницаемого для указанного летучего вещества.

Предпочтительно, контейнер изготавливают из термоформованного материала, при этом верхний слой указанного материала выполнен из материала, совместимого с волокнистым слоистым материалом. Оптимально он выполнен из того же материала, то есть если волокнистый слоистый материал представляет собой нетканый материал из ПЭ или смешанного ПП/ПЭ материала (как описано выше), верхний слой контейнера также изготавливают из ПЭ.

Устройство также может включать алюминиевую фольгу (3), имеющую слой пластика со стороны мембраны, которая частично совместима с материалом мембраны, то есть которая может связываться с мембраной, но временно. Алюминиевая фольга (3) препятствует испарению летучего вещества до первого применения.

Пример 1

- Мембрана представляет собой сложный полиэфирный эластомер толщиной 70 микрон.

- Адгезив представляет собой адгезив на основе полиуретана без растворителей, нанесенный в виде пересекающихся линий.

- Нетканый материал представляет собой нетканый ПЭ спанбонд 50 г/м².

- Термоформованный контейнер изготовлен из ПЭТ/ПВС/ПЭ.

Пример 2

- Мембрана представляет собой сложный полиэфирный эластомер толщиной 70 микрон.

- Адгезив представляет собой адгезив на основе полиуретана без растворителей, нанесенный в виде тонкого сплошного слоя.

- Нетканый материал представляет собой нетканый ПЭ спанбонд 50 г/м².

- Термоформованный контейнер изготовлен из ПЭТ/ПВС/ПЭ.

Изобретение относится к устройствам для испарения летучих веществ. Устройство для испарения летучих веществ содержит контейнер с жидким летучим веществом, имеющий отверстие (10), а также паропроницаемую мембрану (1) и слоистый материал (2), соединенные вместе. Указанный слоистый материал (2) выполнен из термопластичного материала, имеющего капиллярную или пористую структуру и прочность которого является подходящей для того, чтобы такой материал выполнял функцию субстрата для армирования мембраны (1). Часть контейнера по периферии вокруг указанного отверстия (10) выполнена из термоформованного пластичного материала. Отверстие контейнера закрыто указанной паропроницаемой мембраной (1) и слоистым материалом (2), при этом слоистый материал (2) приварен к термоформованной части контейнера. При этом на внутренней поверхности контейнера и на периметрической кромке (11) контейнера вокруг отверстия (10) обеспечена пленка герметизирующего материала (7), совместимого со слоистым материалом. Изобретение предотвращает утечку жидкости из контейнера наружу при нахождении устройства в рабочем вертикальном положении. 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 пр.

1. Устройство для испарения летучих веществ, содержащее:

контейнер с жидким летучим веществом, имеющий отверстие (10), при этом часть контейнера по периферии вокруг указанного отверстия выполнена из термоформованного пластичного материала; паропроницаемую мембрану (1) и слоистый материал (2), соединенные вместе, причем указанный слоистый материал (2) выполнен из термопластичного материала, имеющего капиллярную или пористую структуру, прочность которого является подходящей для того, чтобы такой материал выполнял функцию субстрата для армирования мембраны (1),

причем отверстие контейнера закрыто указанной паропроницаемой мембраной (1) и слоистым материалом (2) и при этом слоистый материал (2) приварен к термоформованной части контейнера;

причем на внутренней поверхности контейнера и на периметрической кромке (11) контейнера вокруг отверстия (10) обеспечена пленка герметизирующего материала (7), совместимого со слоистым материалом.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что слоистый материал (2) выбран таким образом, чтобы он имел температуру плавления ниже температуры плавления паропроницаемой мембраны.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что паропроницаемая мембрана (1) представляет собой монолитную мембрану из эластомера.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что материал монолитной мембраны выбран из группы, включающей: эластомерный сложный полиэфир, блок-сополимер полиамида и простого эфира, полиуретан и полиолефиновый эластомер.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что слоистый материал (2) выбран из группы, включающей: нетканый материал, нетканый полиолефин, нетканый ПП или ПЭ.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что слоистый материал (2) включает нетканый материал, выполненный из волокон с сердцевиной из ПП и оболочкой из ПЭ.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что мембрана (1) и слоистый материал (2) соединены вместе с образованием слоистой структуры путем термического и механического связывания указанных двух элементов.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что мембрана (1) и слоистый материал (2) соединены вместе с образованием слоистой структуры путем дискретного нанесения между ними адгезива.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что мембрана (1) и слоистый материал (2) соединены вместе с образованием слоистой структуры путем нанесения между ними сплошного слоя адгезионного материала, который является проницаемым для испаряемых веществ.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что слоистый материал (2) представляет собой нетканый спанбонд из ПЭ, имеющий плотность в диапазоне от 50 до 150 г/м².

11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контейнер представляет собой термоформованный контейнер из ПЭТ/ПВС/ПЭ.

12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на внешней поверхности мембраны обеспечена удаляемая защитная пленка, препятствующая испарению при транспортировке и хранении.