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Die
Erfindung im Bereich des Duftschmuckes bezieht sich auf das Speichermedium
von Geruchsstoffen. Das neuartige Produkt verbindet einen Designbereich,
das Schmuckdesign mit einer hierfür neuinterpretierten Technologie,
der Mikroverkapselung. Die bereits bestehende Technologie wird in
ein neues Anwendungsfeld gesetzt. Hier werden zu diesem Zweck die
Gerüche
mikroverkapselt, das heißt in
Membranen von der Umwelt abgeschlossen, welche sich reversibel öffnen lassen.
Die Öffnung
erfolgt durch Licht. Trifft also Licht einer bestimmten Wellenlänge (400
Nanometer) auf die verkapselten Geruchsstoffe, öffnen sich die Kügelchen
und wird das Licht entzogen, schließen sie sich wieder. Dafür werden
die Kapseln in Streifenform gebracht und in dafür entwickelte Objekte eingelegt.
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Bekannter Stand der Technik
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1. Duftschmuck
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Bekannter
Stand der Technik im Bereich des Duftschmucks ist die Speicherung
von flüssigen
Geruchsstoffen in Medien organischer Natur wie Holze, Vliese, Watten,
Kork, Salze, Stoffe. Hier verdunsten sie dann mit der Zeit. Diese
Speicherung geht auf jahrhundertealter Tradition zurück und findet
auch heute noch ihre Anwendung.
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Eine
andere Möglichkeit
ist, die flüssigen
Geruchsstoffe in Behältnissen
zu speichern und diese dann zu öffnen.
Die Duftstoffe wurden daraufhin unmittelbar auf die Haut aufgetragen,
da gerade beim Parfum eine Interaktion mit der Haut zur vollen Entfaltung
des Bouquets sehr wichtig ist.
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Von
Nachteil ist allerdings die ungleichmäßige Beduftung, verfliegt der
Duft doch zum Ende hin schnell und ist bei Beträufelung von sehr starker Intensität.
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2. Andere Duftausgabegeräte, die
nicht dem Körperschmücken dienen
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Herkömmliche
Duftausgabegeräte
sind in der Regel Verdunstungs- oder Zerstäubersysteme (Kalt- oder Warmverdunstung).
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Bei
Kalt-Verdunstersystemen wird die Verdunstung ohne Wärme über verschiedene
natürliche Materialien
geregelt. Dadurch gibt der Duftstoff ganz gleichmäßig seinen
Geruch ab und es findet kaum eine Verfälschung statt. Denn arbeitet
man mit Wärme,
so besteht immer das Problem, dass die Kopfnoten eines Duftes schneller
verdunsten. Zu den Kalt-Verdunstersystemen
gehören
Tropf-, Kapilar- und Rückhaltesysteme.
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Bei
einem Tropfsystem wird in einem bestimmten Zeitintervall eine bestimmte
Menge an Duftöl
auf einen Verdunster getropft. Der Verdunster lässt den Duftstoff dann gleichmäßig verdunsten. Diese
Technik ist besonders für
kleine Räume
geeignet. Die Duftintensität
kann leicht über
eine Veränderung
der Zeitintervalle geregelt werden. Kapilarsysteme nutzen die Saugwirkung
natürlicher
Materialien wie Ton aus. An der Oberfläche eines Tonverdunsters wird
immer gerade so viel Duftöl
in den Raum abgegeben, wie nachgesaugt wird. Der Duft wird oft durch einen
Ventilator im Raum verteilt. Dieses analoge Modell kommt mit der
Speicherung in natürlichen
Materialien wie Gelen, Salzen, Granulaten, Cellulosen, Ton, Aromavliese,
Holzen, Harzen oder Dochten direkt ohne Zwischengerät als Geruchsvermittler
aus.
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Spricht
man von Warmverdunstungssystemen werden meist Duftöle verdampft.
Das kann zum einen wie bei Duftlampen durch Kerzen oder aber auch
durch elektronische Hitzeverdunster erfolgen. Dabei werden die Öle auf Heizplatten
gepumpt, auf denen sie dann sehr schnell verdunsten. Die Temperatur
und die Pumpleistung werden hier elektronisch gesteuert, wodurch
eine bessere Kontrolle möglich ist.
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Neben
den Verdunstersystemen gibt es die Zerstäubersysteme, beispielsweise
die Klimaanlagen. Elektrische Duftzerstäuber geben Duftstoffe über ein
feines Zerstäubersystem
an die Luft ab. Vorteil dabei ist, dass die Duftabgabe recht konstant
ist, jedoch besteht eine schlechte Kontrolle über Konzentration des Duftes.
Ein weiteres Problem ist die Materialermüdung innerhalb der Klimaanlage.
Verwendet man ätherische Öle, kann
es sein, dass diese oxidieren und Ablagerungen hinterlassen. Das
fördert
die Ansiedlung von Bakterien, was in Klimaanlagen ein großes Problem
darstellt. Des Weiteren können ätherische Öle sehr
aggressiv auf Dichtungen wirken, die dann zersetzt würden.
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Klassische
Duftausbringungsgeräte
verfügen
also im Allgemeinen über
einen Speicher sowie einer Einheit zur Ausbringung des Duftes. Gespeichert
werden die flüssigen,
in Gel oder Granulat eingearbeiteten Duftstoffe herkömmlicherweise
in geruchsneutralen und lang lagerbaren Behältnissen aus Edelstahl, Glas,
Kunststoff oder im gelösten
gasförmigen
Zustand als Aerosole in Sprühflaschen.
Die Abgabe erfolgt über
genannte Systeme, durch Druckluft, Zerstäubung, Ionisierung durch Anlegen einer
Hochspannung oder über
die Piezo-Technik. Die
Abgabe der Düfte
kann manuell oder elektronisch gesteuert werden, wobei es unerheblich
ist, ob es sich um ein stationäres,
fest installiertes oder mobiles System handelt. Der Mechanismus
der Duftfreisetzung bei einer elektrischen Steuerung erfolgt über Zeitschaltuhren,
Lichtschranken oder einen Bewegungssensor. Letzterer ermöglicht wie
auch Intervallschaltungen mittels Pausen und Längen der Duftabgaben eine Steuerung
der Geruchsintensitäten.
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2.1 Einsatz von Duftstoffen
im Multimediabereich
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Werden
Gerüche
multimedial eingesetzt, so handelt es sich meist um die Beduftung
des Fernsehens, des Internet von Musik, Spielen, virtuellen Produktpräsentationen
oder ein Zusammenbringung von Duft und Klang.
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Als
ein Beispiel ist der sniffman, der Firma Ruetz scents zu nennen.
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Das
brieftaschengroße
Individualbeduftungssystem wird am Körper, um den Hals getragen. Zur
Ausbringung der auf dem Chip gespeicherten Düfte erfolgt eine mit einem
beliebigen Timecode synchronisierte oder manuell gesteuerte Duftabgabe. Anwendung
fand dieses bereits 2001 im Münchner Kino-Kurzfilm
,One Day Diet',
wo bildsynchron zu einzelnen Filmszenen sechzehn unterschiedliche
Düfte ausgeströmt wurden.
Die Körperwärme des
Trägers lässt den
Geruch zur Nase aufsteigen. Im Gerät befindet sich eine kleine
Kartusche mit einzelnen Duftkammern, welche mit flüssigen Duftstoffen
befüllt werden. Über eine
Funkschnittstell angesteuert können
bis zu 64 verschiedene Duftnuancen mikrodosiert freigesetzt werden.
Das Gerät
wiegt 127 Gramm, verfügt über wideraufladbare
Patronen für zwei
Vorstellungen und enthält
bis zu 64 verschiedene Gerüche.
Piezoelektrische Aktoren (wie bem Tintenstrahldrucker), das heißt eine
angelegte Spannung bewirkt eine Geometrieänderung des Piezoaktors, wodurch
sich die nun erfolgende Durchbiegung auf eine Druckkammer überträgt und das
verdrängtes
Volumen verlässt
in Form von Dufttropfen das Gerät.
Der entstandene Unterdruck beim Spannungsverlust veranlasst das
Auffüllen.
Das System wird durch Macromedia Director gesteuert, welches synchron
zum Film gestartet wird.
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3. Mikroverkapselung
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Eine
weitere Möglichkeit
der Geruchsspeicherung ist die der Mikroverkapselung, bei der die Düfte in Membranen
verschlossen werden und an gegebener Stelle wieder ausgelöst werden
können.
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Die
Technologie ist eine Möglichkeit,
nahezu jeden Stoff, also Flüssigkeiten,
Gase, Feststoffe oder Gele zu speichern. Durch diese Umhüllung sind
die eingeschlossenen Stoffe vor der Umwelt, wie vor chemische Reaktionen
wie die mit Sauerstoff, Licht oder Feuchtigkeit geschützt und über Jahre
hinweg stabil.
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Die
Kapseln sind in ihrer Größe, welche
von 0,3 mikrometer bis zu 5 mm reichen kann, wie auch in ihrer Funktion
variabel. Ihre wunderbare Depotwirkung, winzige Größe und hohe
Funktionierbarkeit sowie ihrer äußerst hohe
Reproduzierbarkeit fächert
die Einsatzbereiche breit. Sie reichen von der Kosmetik, Chemie,
Medizin, Lebensmittel, Textil, über
Gerüche (Parfumöle), Farben
(Selbstdurchschreibepapier), Medikamente mit eingebettete Wirkstoffen,
Bakterien oder Enzymen bis hin zu Diamanten zur Stärkung, Schmierölen, Waschmitteln,
Wärmespeichern
und speziellen Lack-Klebstoff Systemen, die selbstsichernden Schrauben
ermöglichen.
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Die
Kapselwand kann spröde
oder elastisch, glasklar oder gefärbt, schmelzbar oder unschmelzbar,
weich oder hart, dicht oder permeabel gemacht und in ihren Löslichkeitseigenschaften
den Erfordernissen angepasst werden.
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Die
Kapseln sind variabel und ansteuerbar in ihrer Freisetzung des verhüllten Stoffes.
Verkapselte Medikamente beispielsweise können dadurch, dass ihre Umhüllung porös ist oder
sich nur immer einige Kapseln in einer Menge öffnen, über Monate hinweg ihren Wirkstoff
in den Körper
des Patienten abgeben.
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Desweiteren
kann es sich um eine einmalige on-demand-Abgabe (nach Bedarf), bei
der die Hülle zerstört wird
oder aber auch um eine reversible Öffnung handeln. Die Kügelchen
können
beliebig funktionalisiert werden, indem ihnen mechanische, pharmazeutischen,
biochemischen, thermische, optische, magnetische oder elektrische
Eigenschaften und Sensibilitäten
zugewiesen werden. Werden anorganische Nanopartikel in die Membran
eingebaut, verhält
sich die Kugel dementsprechend. Die elektronische Tinte beispielsweise
ist magnetisch ansteuerbar, weil in jede ihrer Membranen ein elektrisches Teilchen
eingelagert worden ist. In einem anderen Fall, in dem Mikrozellen
Tumorzellen im Gehirn erreichen und erst dort ihren Wirkstoff freisetzen
sollen, werden geladene Metallteilchen unter die Moleküle gemischt,
aus denen sich die Wände
der Bläschen zusammensetzen.
Von außen
werden nun die Transportbehälter
mit einem Infrarotlaser bestrahlt, woraufhin die Metallionen die
Wärme des
Lichts aufnehmen und an ihre Umgebung weitergeben. Dabei werden sie
so heiß,
dass die Bindungen zwischen den Polymeren der Hülle brechen und die Kapseln
schließlich aufreißen. Für bestimmte
Zwecke ist es sogar möglich,
mehrere Kapselwände
mit unterschiedlichen Eigenschaften auf einem Stoff aufzubauen.
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Der
mikroverkapselte Kern ist unabhängig vom
Schalenmaterial, doch darf er nicht dessen Stabilität beinträchtigen.
Die Membran ist eine nanostrukturierte, feste Hülle bestehend aus Metalloxiden, Keramiken,
aus organischen Verbindungen wie Alkoholen, Fetten, Wachsen und
aber hauptsächlich
natürlichen
und synthetischen Polymeren wie Polystyrol, Epoxide oder Gelantine.
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Hergestellt
werden die Kapseln in einem Schritt im Doppeldüsenverfahren. Die später feste Hülle ist
erst eine Lösung,
eine Schmelze oder Sol, wird dann gehärtet und getrocknet. Dabei
sind die Wände
der Mikrokapseln aus Schichten mit abwechselnd positiv und negativ
geladenen Polymermolekülen
aufgebaut, so dass Moleküle
mit verschiedensten Eigenschaften zur Kapselherstellung verwendet
werden können.
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Die
resultierenden Kapselwände
bestehen üblicherweise
aus vier bis 20 solcher Schichten und haben eine Wandstärke von
8–50 nm.
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Bisher
fanden verkapselte Geruchsstoffe nur Anwendung in Sprayform. So
ist es vor allem in der Autoindustrie eine gängige Methode, neue Kunstledersitze
oder auch Echtledersitze, die aufgrund chemischer Reinigungsprozesse
des Leders keinen Geruch mehr besitzen, mit diesem Duft zu versehen. Dieser
Geruch, einmalig aufgetragen, wird bis zu drei Jahre lang unter
mechanischem Druck, dem Draufsetzen, freigegeben.
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Neuer, persönlicher
Ansatz zur Verbesserung bestehender Probleme nach Punkt 1.–3.
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Meine
Zielstellung war nun, durch ein schmückendes Produkt bestehende
Probleme zu vermeiden und Lösungsvorschläge anzubieten.
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Größtes Problem
bei der Duftausbringung ist die ungleichmäßige Beduftung, ein permanentes,
intensitätsgleiches
Beduften ist schwierig. Zudem werden die Gerüche durch Wärme verfälscht und sie verkleben oft
in den Geräten.
Auf individuelle Kundenwünsche
kann bezüglich
Geruch und Erscheinungsbild (Farbigkeit, Material, Größe usw.)
schwer eingegangen werden.
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Darüber hinaus
wollte ich auf Elektronik verzichten, um die Sinnlichkeit des Schmuckes
zu wahren und nicht ein weiteres batteriebetriebenes am Körper getragenes
Objekt zu entwickeln.
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Für meine
Nutzung ist die Verwendung von Mikrokapseln besonders auch unter
gestalterischen Aspekten reizvoll, da die Membranen in jeder beliebigen
Farbigkeit, Transparenz, Mattheit und Glanz angelegt werden können. Zudem
sind sie, basierend auf der Kugel als Grundform, additiv in jede
beliebige Form zu bringen. Schlussendlich ist es eine hervorragende
Depotwirkung, welche sich aufgrund ihrer großen Flüchtigkeit insbesondere für Gerüche anbietet.
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Lösungsansatz: Öffnung der
Kapseln durch Licht
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Beziehend
auf Professoren des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung
in Golm (email-Kontakt zu Prof. Dr. Böker, Dr. Andreas Fery) können Mikrokapseln
derart aufgebaut werden, dass sich bei Lichteinstrahlung einer bestimmten
Wellenlänge
(400 Nanometer) eine Strukturänderung
der Polymermembran vollzieht. Die Polymerlagen der Polyelektrolyt-Multischichtkapseln
destabilisieren sich, weil die Bindungen zwischen negativ und positiv
geladenen Polymeren aufbrechen. Hier ist sogar, wie auch durch Einwirkung von
Wärme,
ein reversibles Schalten der Membran möglich. Das heißt, sie öffnet sich
bei Einstrahlung des Lichts und bei dessen Wegnahme, also einer
anderen Wellenlänge,
schließt
sie sich wieder. Bei der Aktivierungsenergie handelt es sich um
Licht im Wellenlängenbereich
des oberen sichtbaren Energiebereich von 400 Nanometer und kleiner, also
bei Licht im Spektrum des blauen bis ultravioletten Spektralbereiches.
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Das
bedeutet, die mikroverkapselten Gerüche im Produkt können so
angelegt werden, dass sie im nicht duftenden Zustand vor Licht geschützt werden
und bei gewünschtem
Duften lässt
man sie in Kontakt und Wechselwirkung mit natürlichem Licht, also dem Sonnen-
und Tageslicht, oder aber auch künstlichen
Lichtquellen treten. Auch intensitätsarmes Licht reicht als Aktivierungsenergie
noch aus, um die Kapselstruktur kollabieren zu lassen und den Inhalt
freizusetzen.
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Mit
der Erfindung wird erreicht, dass Gerüche den Träger individuell durch seinen
Tag begleiten und entsprechende, von ihm gewünschte Wirkungen erzielen.
Dabei erfolgt das Beduften in immer exakt gleichen Dosierungen,
ohne dass Schwankungen in der Intensität erfolgen. Das Produkt kann
auf Elektronik verzichten und vermeidet bewusst eine Reizüberflutung
und Belästigung
Dritter.
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Ausführungsbeispiel
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Hierzu
wurde eine Serie entwickelt, bestehend aus Ring (1),
Ohrring (2) und den Broschen (3), welche
mehrere Gerüche
aufnehmen und diese kontrolliert abgeben können. Das System sollte ein
Zusammenspiel von mehreren Düften
unterschiedlicher Funktion gewährleisten.
So möchte es
eine längerandauernde
Umschmeichelung durch Parfum oder aber auch ein punktuelles, einmaliges Beduften
ermöglichen.
Letztere Variante kann beispielsweise in Stresssituationen ein kurzes
Einatmen vom Maiglöckchenduft
bedeuten. Ein Konglomerat aus verschiedenen Schmuckelementen vereinigt dies.
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Die
jeweiligen Lieblingsgerüche
können dann
mikroverkapselt bestellt werden. Die Firma Bayer ist beispielsweise
ein solcher Hersteller, der mit der Verarbeitung meiner Düfte beauftragt
werden könnte.
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Dazu
habe ich ein Duftstreifensystem der mikroverkapselten Duftstoffe
entwickelt, welche dem Kunden eine bestmögliche, intuitive und einfache Handhabung
und Dosierbarkeit ermöglicht.
Die Streifen werden dann in die jeweiligen Schmuckstücke eingeführt. (4)
Es sind dünne,
ein Millimeter hohe Streifen, welche individuell je nach Duft und
Objekt gefertigt werden. Das Grundmaß ist ein mal zwei Zentimeter,
ein Standardstreifen für
ein Durchschnittsringmaß.
(5)
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Dieser
ist fest, dabei aber aufgrund seiner Höhe von einem Millimeter flexibel
biegbar und beinhaltet jeweils einen Duft. Begrenzt und auf diese
Weise gehandhabt, können
die Kügelchen
(grün)
von unten durch eine Trägerfolie
(5, 1) und von oben durch eine Lichtschutzfolie
(5, 2), die dann vor Ort im Objekt und
bei Bedarf entfernt wird. Die Kapseln haben einen Durchmesser von
0,2 mm, weshalb sie in vier Schichten übereinander liegen (5, 3). Insgesamt
befinden sich 200 Mikrokapseln auf einem Streifen.
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Durch
Untersuchungen und Vergleiche anderer duftender Kapseln, kann ich
davon ausgehen, dass ein solches Duftsegment um die acht Stunden riecht.
Setzt der Streifen nun keinen Geruch mehr frei, kann er nach belieben
ausgewechselt werden.
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Dem
Kunden wird ein ganzes Band eines Geruches geliefert, denkbar in
der Länge
von einem Meter und unterteilt in dementsprechend 50 Segmente (6, 1).
Die einzelnen Segmente können durch
eine Perforation voneinander abgebrochen werden. Insgesamt würde dieser
Streifen dann 400 Stunden riechen, also etwas über 16 Tage. Optional können natürlich auch
andere Längen
bestellt werden.
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Ein „leerer
Duftzustand" eines
Plättchens kann
auf verschiedene Weise festgestellt werden (6, 2).
Zum einen weiß der
Träger
nach acht Stunden der aktiven Benutzung, dass es sich ausgeduftet
hat und zum anderen wird er es riechen bzw. nicht mehr riechen.
Ein weiteres, für
die Gestaltung sehr wichtiges Merkmal und Vorteil der Mikroverkapselung
ist, dass der Duft eingefärbt
und die Membran transparent gehalten werden kann. Sind die Hüllen geöffnet, der
Duft ist entwichen, wird sich auch die Farbintensität der Duftplättchen verringern.
So kann der Füllzustand
auch optisch abgelesen werden.
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Funktionsweise, Aufbau
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Die
Duftstreifen werden in die einzelnen dafür gefertigten Elemente eingeführt.
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Wie
auch der Ohrring besteht auch der Ring ohne Duft aus grundsätzlich zwei
Einheiten, einem Innenring (7, 1; 8, 1; 9, 1)
und einem Außenteil
(7, 2; 8, 2; 9, 2).
Dabei habe ich bewusst beide Teile in ihrem Material voneinander getrennt,
um die unterschiedliche Funktion optisch hervorzuheben. So lässt sich
das Außenteil,
was eine Spangenfunktion und Führung
für das
Innere darstellt, um jenes rotieren. 7 zeigt
beispielsweise eine Silber-Kunststoff-Kombination als Fingerring und 8 eine
Silber-Messing-Kombination
als Fingerring, welche beide nach gleichem Prinzip funktionieren.
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Das
Innere ist in drei Teile untergliedert (9, 1),
wobei zwei als Träger
für die
Duftstreifen fungieren und der dritte Teil als Verblendung dient, falls
sich der Schmuck im nicht duftenden Zustand befinden soll. Die Duftstreifen
(9, 3) sind in der Zeichnung grün dargestellt.
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Vorteil
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Die
Innovation ist, eine neue Art des Duftschmuckes entwickelt zu haben,
welcher mit wechselbaren, wieder schließenden Duftstreifen arbeitet. Diese
können
sich im aktiven oder inaktiven Zustand befinden. Aktiv, also riechend
sind sie, wenn Licht auf den Duftstreifen auftritt und inaktiv ist
er, wenn ein Streifen aus dem Licht heraus ins Dunkle gedreht wird.
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Vorteil
der mikroverkapselten, auf Licht reagierenden Duftstreifen ist,
dass die Gerüche
nicht verkleben können,
da sie bei Nichtgebrauch ins innere Dunkle des Schmuckstückes rotiert
werden. Hier schließen
sie sich wieder. Zudem verfälscht
sie keine Wärme.
Es liegt eine konstante gleichmäßige Beduftung
vor, die einer olfaktorischen Reizüberflutung entgegenbeugt.
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Auch
wenn ein Duftstreifen noch nicht aufgebraucht ist, kann er verschlossen
werden und an anderer Stelle wieder geöffnet werden.
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Darüber hinaus
ist die Einfärbung
des Geruches ein Indikator für
den Füllzustand.
Gleichzeitig ist er gestalterisches Element und wirkt mit dem Material des
Außen-
und Innenteils wie ein Farbstein zusammen.
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Durch
die Rotationsfunktion, können
Gerüche
gewechselt werden, ohne den Ring vom Finger nehmen zu müssen. Die
Bedienung wurde so einfach und intuitiv wie möglich gehalten.
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Ein
weiterer Schwerpunkt bei der Entwicklung des Systems war es, funktionalen
Schmuck zu gestalten, der neben der haptischen und visuellen Ebene
auch um eine olfaktorische erweitert wurde.