CN101001648A - 具有定向纤维质射气发射器的挥发物分配器 - Google Patents

Abstract

提供了一种挥发物分配器，其包括包含一定数量的粘度不大于3.9厘泊的挥发性液体的容器。其各个组分的每一个具有不小于0.008mmHg的蒸气压。该分配器还包括与容器流体相连(直接地或者通过芯线)的、由延长的定向粘结纤维组成的射气发射器，该纤维不透过挥发性材料。

Description

具有定向纤维质射气发射器的挥发物分配器

发明领域

本发明总体涉及挥发物分配器。更特别地，其涉及具有粘结的纤维质射气发射器的液体挥发物分配器。

发明背景

用于分配挥发性物质例如香水或香料的常用体系包括含有挥发性材料的液体混合物的不渗透容器。该容器具有支承芯线的窄的开口。通过该开口将芯线插入容器直到芯线的一端与容器中的液体接触并且另一端伸展到容器的外面进入周围的大气。

在操作中，液体被芯线的纤维吸收并且通过微毛细管作用被向上吸引穿过芯线纤维。液体向上通过芯线、穿过容器中的芯线口并且润湿了容器外面的芯线部分。

由于周围的大气与容器内的蒸气相比具有更低的挥发性物质分压(即浓度)，因此液体从芯线中蒸发到容器外面。当其蒸发时，微毛细管作用造成另外的液体被芯线向上吸引而代替被蒸发的液体，由此使得蒸发过程继续。

然而，该容器和芯线配置并不一定使得液体挥发。包含一定数量的液体、具有大表面积的开口盘或塔盘将无疑使得液体物质蒸发并且在更快的速率下完成。

然而，在大多数应用中，目标不仅仅是使挥发性液体蒸发而是在延长的时间内以受控和线性的方式使液体蒸发。家用香水就是这种情形。大多数消费者将更喜欢购买挥发性香水分配器、将其放置在将被香化的区域，并且使该区域在通常为几天、几星期或者甚至几个月数量级的延长的时间内有香味。对于许多消费者而言，当挥发性香味分配器在前几小时或几天内提供了汹涌的香味，然后迅速消退到仅仅细微的初始香味时，其是刺激性的。

出于该原因，挥发物分配工业的一个长期的考虑和关键的设计目标是设计出在延长的时间内在更均匀(线性)分配的充足蒸发速率下产生更长持久的香味(在香味分配器的情形中)的挥发物分配器。

为了向上送过芯线，液体必须具有比芯线的表面能更低的表面张力以使得芯线纤维被润湿，以及低的粘度以使得通过微毛细管作用将液体传送通过构成芯线的纤维。

因此，用于挥发物分配器的挥发性液体通常是除了人们希望分配的一种或多种活性成分之外的几种其他液体组分的混合物。每一种另外的组分起到了特定的作用—提高挥发度、降低粘度，或是降低挥发性液体的表面张力。

这些另外的液体组分共同地起到了将所述一种或多种活性成分从容器内的液体表面上提升并且向上通过芯线的载体的作用。

使用这些混合物有显著的问题。问题的出现是因为这些混合物仅仅是混合物并且由于它们蒸发而因此不能保持理想地混合。这些载体会更早并且在比被分配的液体本身更快的速率下蒸发。尽管它们确实有助于将被分配的液体向上带至芯线，但载液会更早地蒸发。因此，它们将显著数量的被分配的液体留在芯线本身内并且将显著的沉淀留在芯线末端。

随着时间的过去，当载体优先从芯线中蒸发时，芯线本身逐渐充满了越来越高浓度的被分配的液体。这减少了载体和被分配的液体两者的输送并且最终造成沿芯线向上的液体输送一起停止。

因此，在典型的挥发物分配器的排空期限内，挥发物分配器的有效蒸发速率可能下降50％或更大的系数。总的来说，尽管这些载体可以有助于输送被分配的液体，但它们仍然不能提供所希望的线性分配。

因此，需要的是提供更线性蒸发响应的改进的挥发性物质分配器或挥发器。还需要的是减少或消除选择性蒸发作用的挥发物分配器。还需要的是在足够小而可用于房间内和周围的包装中提供有效的分配物质蒸发速率的挥发物分配器。

本发明的目的是提供这种分配器。

发明概述

本发明基本上克服了射气发射器(emanator)堵塞的问题。通过减少堵塞，其还增强了其含有的挥发性液体的线性蒸发。

本发明基于本发明人在开发美国专利No.6,378,780期间的发现：非线性的蒸发主要归因于蒸发分配器中液体输送元件(主要是芯线和射气发射器)的堵塞，另外该堵塞归因于各个组分的粘度和蒸发压力宽的变化。

当各个组分的蒸气压至少为0.008mmHg时，本发明人发现各个组分的选择性蒸发显著减少。

具有细毛细管通道的射气发射器可用于使其中大多数组分具有不小于0.008mmHg的蒸气压和低粘度的挥发性液体蒸发。带有细的内部毛细管的射气发射器可被造成十分薄和宽、具有高的表面积：体积比例，而没有堵塞的通道和阻塞的射气发射器的风险。

本发明还克服了对大射气发射器的需要，因为没有堵塞和采用所披露的粘结纤维射气发射器的有效的液体输送到表面在典型的一次性挥发性容器的整个几星期寿命内提供了大的有效表面积。

根据本发明的第一方面，提供了一种挥发性液体分配器，其包括：含有待分配的挥发性液体的不渗透容器，与液体流体相连的芯线；和与芯线流体相连的射气发射器，其中该挥发性液体具有不超过约3.9厘泊的粘度并且进一步地其中该射气发射器由粘结的、定向的非多孔纤维组成。

纤维可以包括带有高密度聚乙烯涂层的聚酯纤维。纤维可以通过热熔粘结在一起。该挥发性液体可以具有不超过约2.5厘泊的粘度。

挥发性液体的活性成分可以是香水、杀虫剂、引诱剂、驱除剂、消毒剂、清洁剂、芳香治疗剂和药物。至少95wt％的构成挥发性液体的全部组分在20℃下可以具有不小于约0.008mmHg的蒸气压。挥发性液体的全部组分在20℃下可以具有不小于约0.008mmHg的蒸气压。该射气发射器可以在与纤维的纵向范围正交的第一方向上具有不超过3.5mm的厚度，和在与该第一方向和纵向范围正交的第二方向上不小于10mm的宽度。纤维可以是聚酯、聚丙烯、尼龙、低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。

根据本发明的第二方面，提供了一种挥发性液体分配器，其包括：包含待分配的挥发性液体的不渗透容器，和具有第一末端和第二末端的射气发射器，该第一末端与容器中的液体流体连接并且该第二末端布置于容器的外面；其中该挥发性液体具有不超过约3.9厘泊的粘度并且进一步地其中该射气发射器由粘结的、定向的非多孔纤维组成。

纤维可以是涂覆有高密度聚乙烯的聚酯纤维。纤维可以是聚酯纤维、高密度聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、尼龙纤维和低密度聚乙烯纤维。挥发性液体可以具有不超过约2.5厘泊的粘度。挥发性液体可以是香水、杀虫剂、引诱剂、驱除剂、消毒剂、清洁剂、芳香治疗剂和药物。95wt％的构成挥发性液体的各个组分在20℃下可以具有不小于约0.008mmHg的蒸气压。95wt％的构成挥发性液体的全部组分在20℃下可以具有不小于约0.008mmHg的蒸气压。该射气发射器可以在与纤维的纵向范围正交的第一方向上具有不超过3.5mm的厚度，和在与该第一方向和纵向范围正交的第二方向上不小于10mm的宽度。

根据本发明的第三方面，提供了一种分配挥发性液体的方法，其包括以下步骤：提供至少95wt％的组分各自在20℃下具有不小于0.008mmHg的蒸气压的挥发性液体；将挥发性液体涂覆在由粘结的、定向的非多孔纤维组成的射气发射器上；和将挥发性液体从射气发射器的表面上蒸发。

该粘结的、定向的非多孔纤维可以是聚酯纤维、高密度聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、尼龙纤维和低密度聚乙烯纤维。该液体分配的物质可以具有不超过约3.9厘泊的粘度。该粘结的、定向的非多孔纤维可以基本由热粘结在一起的涂覆的聚酯纤维组成。

本发明的许多其他的特征和优点将从以下的详细描述、附图和附属的权利要求书中容易地明显看出。

附图简述

图1是根据本发明的第一挥发物分配器的侧视图。

图2是图1的分配器的横截面侧视图。

图3是第二挥发物分配器的侧视图。

图4是图2的分配器的横截面侧视图。

图5是在与射气发射器的纵向范围垂直并且与形成射气发射器的各个纤维垂直的方向上图1-4的射气发射器的不连续横截面图，其中该横截面沿着图1中的剖面线5-5取下。

图6是图1-5的射气发射器的不连续透视图。

图7是Filtrona Prototype图表。释放速率绘制在以mg/hr为单位的Y轴上，时间绘制在以天为单位的X轴上。

图8是表面毛细作用图表。释放速率绘制在以mg/hr为单位的Y轴上，时间绘制在以天为单位的X轴上。

优选实施方案的详细描述

尽管本发明容易以几种不同形式的任一种产生，但附图示出了本发明的特别优选的形式。然而，应该理解的是这只是可以产生本发明的许多方式的其中一种。也不应该将所述实施方案的任何特定特征看作是本发明的一部分，除非在权利要求书中清楚地提及了该特征。在附图中，类似的参考数字是指贯穿这几个视图的类似部件。

图1和2示出了挥发物分配器100。其包括具有通常为圆柱形的主体104和窄的颈部106的容器102。容器102含有挥发性液体108。

芯线110具有布置于液体108中的下端112，和穿过颈部106伸展到容器102外面的上端114。上端114暴露到周围大气中。

射气发射器116与芯线110的末端114相邻并且流体连接。参照图5和6，射气发射器116由对容器102中的挥发性液体108为非多孔的并且直径为0.010-0.075mm；更优选0.015-0.050；最优选0.018-0.025mm的粘结的定向纤维118组成。纤维118优选是与高密度聚乙烯纤维122混合并且热粘结在一起的聚酯纤维120。作为选择，纤维120和122全部是带有高密度聚乙烯涂层的聚酯纤维。

在制造射气发射器的优选方法中，由带有聚乙烯涂层的共挤出聚酯纤维制得涂覆的聚酯纤维、将它们拉伸至小的直径、将它们聚集在一起并且将它们拉伸通过界定所希望的射气发射器尺寸的加热模头，然后将它们冷却。该方法制得了可被切割成任何所希望的长度“L”的、具有恒定厚度“T”和宽度“W”的连续射气发射器带。

在本例子中，射气发射器116为2.5mm厚×12mm宽×44mm长。在一个优选实施方案中，射气发射器的厚度优选为1mm-3.5mm(优选不超过3.5mm)，宽度优选为10-50mm(优选不小于10mm)，长度优选为30-70mm。

用于制造该射气发射器的加热模头具有尺寸为2.5mm×12mm的模口(通过其拉伸纤维118)。

将射气发射器纤维118彼此平行地粘结并且使射气发射器的长度延伸。该方法制得了同样使界定在邻近的熔融纤维组之间的射气发射器的长度延伸的小毛细孔道124(图6)。这些孔道124不仅布置于射气发射器116的表面上，而且分散贯穿射气发射器116的主体。

这些孔道124在它们的整个长度上没有密封，但具有沿着它们的长度布置的无规互接点126。这些互接点在邻近的孔道124之间提供了流体连接，使得流体从一个通到另一个。该连接使得这些孔道中携带的挥发性液体不仅仅纵向(即平行于纤维延伸的方向)而且横向地传送。

邻近的毛细孔道124之间的互接126使得挥发性液体不仅仅在纵向上从毛细管的一端吸到另一端，而且使得横向地跨越射气发射器116的宽度从一个邻近的毛细孔道流到另一个中。

这些互接的优点可以在图1中看出。借助于由互接点126提供的交叉—毛细流动，首先在芯线/射气发射器互接点128处与射气发射器接触的挥发性液体108不仅仅穿过平行于毛细管的射气发射器的长度，而且横向地穿过射气发射器，从射气发射器的一侧到达另一侧。该流动甚至到达了在射气发射器的边缘上直接与其中芯线送料到射气发射器的点128相对的点130。

因此，该内部毛细管独特地适用于将挥发性液体108送过射气发射器的长度并且将表面润湿。这些毛细管是直的、内部的，仍然具有到达邻近毛细管并且因此到达射气发射器116的表面的泄漏路径，这确保了即使相对薄的射气发射器例如射气发射器116的整个表面也被彻底润湿。

为了进一步加强射气发射器116的润湿和运输，优选将该射气发射器排列成使得最大尺寸的射气发射器(其长度)水平走向并且在纤维之间产生的毛细管同样水平走向。这促使液体均匀地输送贯穿射气发射器。因此，在图1的实施方案中，毛细管和纤维水平延伸。

所示的射气发射器116是扁平的片。然而可以采用其他的构型，一个射气发射器可以具有不同的形式，例如管状(优选圆形)；十字形；敞开的正方形和矩形通道等。

Filtrona Richmond，Inc(1625-A Ashton Park Dr.，ColonialHeights，VA23834)生产了特别适合于用作射气发射器116的材料。Filtrona将该材料称为“Filtrona Transorb Wick”。优选的TransorbWick被标识为型号“R-21583”。

挥发性液体108含于为芯线110和射气发射器116提供支承结构的容器102中。容器102优选是不透过挥发性液体108的玻璃或塑料容器。

挥发性液体108包含香料或香水作为活性成分。除了香料或香水之外或者代替香料或香水的是，挥发性液体108可以包含杀虫剂、引诱剂、驱除剂、消毒剂、清洁剂、芳香治疗剂、药物或在大气中将要进行蒸发的其他液体作为活性成分。

挥发性液体108可以由单个活性组分或成分制成，或者其可以是几百种组分或成分的混合物。这些组分可以包括一种或多种活性组分和一种或多种载体组分。该载体组分包括增强一种或多种活性组分蒸发的，或增强那些组分传送通过芯线110和射气发射器116的组分。

无论是单个活性组分还是组分的混合物，都希望的是至少95wt％的构成挥发性液体108的组成组分液体具有不小于0.008mmHg的单个蒸气压。更优选地，至少98wt％的组成组分具有不小于0.008mmHg的单个蒸气压。甚至更优选地，至少99wt％的组成组分具有不小于0.008mmHg的单个蒸气压。最优选地，全部组成组分具有不小于0.008mmHg的单个蒸气压。

挥发性液体108优选具有不超过3.9厘泊，更优选不超过2.5厘泊的粘度。

图3和4阐述了一个其中射气发射器与容器中的液体直接接触的作为选择的分配器。在该实施方案中，挥发物分配器132包括具有通常为圆柱形的主体104和窄的颈部106的容器102。容器102含有挥发性液体108。

射气发射器116具有下端134，该下端延伸通过液体108的池140的自由表面136。射气发射器116具有上端140，该上端穿过颈部106延伸通过容器102的充满蒸气的区域142并且延伸到外面进入周围大气。

构成射气发射器116的粘结纤维在图3和4中垂直定向，正如由射气发射器116上的双箭头表示的那样。因此，射气发射器116的每根纤维的一端浸入挥发性液体108并且纤维的另一端被放置在露天的容器的外面。类似地，由纤维界定的射气发射器116的每一毛细孔道124也一端浸入液体108并且具有被放置在周围大气中的相对的末端。

图7阐述了在图1和2的实施方案上进行的试验。图7示出了三个相同结构的挥发物分配器100的蒸发曲线。挥发性液体是在美国专利No.6,378,780中确定的香水。使用具有本文中确定的特定粘度和蒸气压的组分制得的类似香水可以从任何国际香水公司定购并且被这些公司配制。

在图7中，采用射气发射器116的分配器100以21mg/小时的释放速率启动，在两周内降至相对恒定的为15-10mg/小时的速率。

将该速率与图8中示出的类似分配器的释放速率作比较。图8的射气发射器具有3平方英寸的表面积。其比图7的射气发射器大了约50％。其具有模制的表面毛细管，例如美国专利No.4,913,340中阐述的那些。使用相同的挥发性材料和容器，采用模制的表面毛细管射气发射器进行两个蒸发试验运行。结果在下面示于图8中。

注意到：尽管图8的射气发射器具有大50％的表面积，但图8装置的最大释放速率比使用射气发射器116的图7装置(图1装置)的释放速率小一半。

从前述内容将看出可以在不偏离本发明的新概念的真实精神和范围的条件下进行许多改进和变型。将理解的是本披露内容旨在作为本发明的例证，并且不旨在将本发明限于其特定实施方案。本披露内容意在用附属的权利要求书覆盖落入权利要求书的范围内的所有这些改进。

工业实用性

挥发性液体分配器包含具有低粘度、由各自具有高挥发度的液体组分制成的挥发性液体。这些特征使得该分配器与具有小毛细管的粘结纤维芯线一起使用而没有堵塞。因此，该分配器提供了更线性的蒸发特性。

Claims (21)

1.一种挥发性液体分配器，包括：

包含待分配的挥发性液体的不渗透容器；

与液体流体相连的芯线；和

与芯线流体相连的射气发射器，

其中该挥发性液体具有不超过约3.9厘泊的粘度并且进一步地其中该射气发射器由粘结的、定向的非多孔纤维组成。

2.权利要求1的分配器，其中纤维包括带有高密度聚乙烯涂层的聚酯纤维。

3.权利要求2的分配器，其中纤维通过热熔粘结在一起。

4.权利要求3的分配器，其中挥发性液体具有不超过约2.5厘泊的粘度。

5.权利要求4的分配器，其中挥发性液体的活性成分是香水、杀虫剂、引诱剂、驱除剂、消毒剂、清洁剂、芳香治疗剂或药物。

6.权利要求4的分配器，其中至少95wt％的构成挥发性液体的全部组分在20℃下具有不小于约0.008mmHg的蒸气压。

7.权利要求1的分配器，其中挥发性液体的全部组分在20℃下具有不小于约0.008mmHg的蒸气压。

8.权利要求6的分配器，其中射气发射器在与纤维的纵向范围正交的第一方向上具有厚度，其中该厚度不超过3.5mm，并且在与该第一方向和纵向范围正交的第二方向上具有宽度，其中该宽度不小于10mm。

9.权利要求8的分配器，其中纤维选自聚酯、聚丙烯、尼龙、低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。

10.一种挥发性液体分配器，其包括：

包含待分配的挥发性液体的不渗透容器；和

具有第一末端和第二末端的射气发射器，该第一末端与容器中的液体流体连接并且该第二末端布置于容器的外面，

其中该挥发性液体具有不超过约3.9厘泊的粘度并且进一步地其中该射气发射器由粘结的、定向的非多孔纤维组成。

11.权利要求10的分配器，其中纤维是涂覆有高密度聚乙烯的聚酯纤维。

12.权利要求10的分配器，其中纤维由聚酯、高密度聚乙烯、聚丙烯、尼龙或低密度聚乙烯制成。

13.权利要求12的分配器，其中挥发性液体具有不超过约2.5厘泊的粘度。

14.权利要求13的分配器，其中挥发性液体选自香水、杀虫剂、引诱剂、驱除剂、消毒剂、清洁剂、芳香治疗剂或药物。

15.权利要求13的分配器，其中95wt％的构成挥发性液体的各个组分在20℃下具有不小于约0.008mmHg的蒸气压。

16.权利要求10的分配器，其中95wt％的构成挥发性液体的全部组分在20℃下具有不小于约0.008mmHg的蒸气压。

17.权利要求16的分配器，其中射气发射器具有不超过3.5mm的厚度和不小于10mm的宽度。

18.一种分配挥发性液体的方法，其包括以下步骤：

提供至少95wt％的组分各自在20℃下具有不小于0.008mmHg的蒸气压的挥发性液体；

将挥发性液体涂覆在包含粘结的、定向的非多孔纤维的射气发射器上；和

将挥发性液体从射气发射器的表面上蒸发。

19.权利要求18的方法，其中该粘结的、定向的非多孔纤维选自聚酯纤维、高密度聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、尼龙纤维和低密度聚乙烯纤维。

20.权利要求19的方法，其中挥发性液体具有不超过约3.9厘泊的粘度。

21.权利要求20的方法，其中纤维具有0.018-0.025mm的直径。

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