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Vorrichtungen,
die aufgrund der gegenseitigen Vermischung zweier chemischer Flüssigkeiten Licht
emittieren können,
sind bekannt. Hierzu können insbesondere
die US-Patente 3 539 794, 3 576 987, 4 193 109, 4. 682 544, 4 751
616, 4 814 949 und 5 121 302 genannt werden.
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Das
Dokument
EP 0 011 911
A zeigt eine chemolumineszierende Beleuchtungsvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Ganz
allgemein weisen die vorgeschlagenen Vorrichtungen zwei Kammern
auf, die die erste Flüssigkeit,
nämlich
eine Oxalatlösung,
bzw. die zweite Flüssigkeit,
genannt Aktivatorlösung,
enthalten. Diese Kammern sind durch eine Zwischenwand voneinander
getrennt sind, die entweder vom Benutzer zerbrochen werden oder
einen lösbaren
Teil aufweisen kann. Diese Wand muss auch eine hervorragende Gasbarriere
bilden, da die Oxalatlösung
sehr empfindlich gegenüber
jeglicher Verschmutzung von außen
oder durch den Aktivator reagiert. Aus diesem Grund ist die Oxalatlösung in
der Praxis, abgesehen von einigen wirtschaftlich kostspieligen Ausnahmen, in
einer Ampulle aus brechbarem Glas eingeschlossen. Leider gibt es
dafür keine
Möglichkeit
einer kontinuierlichen Herstellung der die Glasampullen aufweisenden
Elemente ausgehend von Materialrollen. Außerdem sind sie teuer.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Element, das für eine solche
Bandfertigung geeignet und somit sehr wirtschaftlich ist, und das
umso mehr, als seine Bestandteile sehr kostengünstig sind. Das Element hat
außerdem
den Vorteil, dass es flach und besonders leicht ist, und weist auch
noch andere zusätzliche
Vorteile auf, die aus der nachstehenden Beschreibung hervorgehen.
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Mehr
im Einzelnen schlägt
die Erfindung ein chemolumineszierendes Beleuchtungselement mit mindestens
zwei Kammern vor, die mit einer Oxalatlösung bzw. einer Aktivatorlösung gefüllt sind.
Die Oxalatlösung
befindet sich in einer dichten Tasche aus einer dünnen Aluminiumfolie,
die an der Innenseite mit einem Polymer beschichtet ist, wobei die
Tasche eine erste Kammer bildet. Diese Tasche ist ihrerseits in
einer größeren dichten
Tasche aus einer lichtdurchlässigen
Polymerfolie eingeschlossen, welche eine zweite Kammer bildet, die
den flüssigen
Aktivator enthält.
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Das
erfindungsgemäße Element
besteht also im Wesentlichen aus einer Tasche aus Aluminiumfolie,
die die Oxalatlösung
enthält
und im Inneren einer Tasche aus lichtdurchlässiger Kunststofffolie angeordnet
ist, welche die Aktivatorlösung
enthält. Gegebenenfalls
auch einen absorbierenden Filz und eine Stahlkugel oder ein anderes
Korn aus hartem Material, deren Aufgabe darin besteht, die Aluminiumtasche
bei Gebrauch unter der Manipulationswirkung des Benutzers aufzuschlitzen.
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Die
Erfindung wird bei Betrachtung der rein beispielhaft angeschlossenen
Zeichnungen verständlicher.
In diesen Zeichnungen zeigt:
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1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung im
Grundriss;
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2 eine
Schnittansicht durch die Vorrichtung der 1;
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3 eine
weitere Ausführungsform
im Grundriss und
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4 eine
entsprechende Schnittansicht.
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Die
innere Tasche 1 besteht aus zwei Aluminiumfolien 2 und 3,
die in den 1 und 2 entlang
eines rechteckigen Umfangs 4 und in den 3 und 4 entlang
eines kreisförmigen
Umfangs zusammengesiegelt sind. Sie enthält die flüssige Oxalatlösung, deren
Niveau bei 5 angedeutet ist. Die äußere Tasche 6 besteht
aus zwei Folien 7 und 8 aus einem nachgiebigen,
lichtdurchlässigen
Polymer, vorzugsweise einem Polyolefin, z.B. Polyethylen oder Polypropylen,
die entlang eines rechteckigen Umfangs 9 in den 1 und 2 bzw.
eines kreisförmigen
Umfangs 9 in den 3 und 4 zusammengesiegelt
sind. Sie enthält
den flüssigen
Aktivator, dessen Niveau bei 10 angedeutet ist.
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Die
Vorrichtung enthält
gegebenenfalls eine Kugel 11 aus Stahl oder ein Korn aus
hartem Material, auf die bzw. das der Benutzer drückt, um
die Aluminiumtasche zu durchbohren und so die Vermischung zu bewirken.
Es ist auch möglich,
keine derartige Kugel bzw. kein derartiges Korn vorzusehen und die
Tasche durch Pressdruck platzen zu lassen. In diesem Fall ist es
gut, einen Bereich geringeren Widerstands vorzusehen, z.B. eine
Schweißstelle. Jede
der beiden Aluminiumfolien wird durch Überziehen, Beschichten oder
jede andere Technik auf jener Seite mit einer Schicht aus Polymerlack
beschichtet, die gegenüber
der anderen zu liegen kommt. Diese Lackschicht vorzugsweise auf
Basis eines gegebenenfalls modifizierten Polypropylens dient zur
Gewährleistung
der gegenseitigen Adhäsion
der beiden Folien bei der Verschweißung ihres Umfangs durch Wärmeeinwirkung.
Diese Schicht ist aus Gründen der
Klarheit in der Figur nicht dargestellt.
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Diese
Polymerschicht hat neben der Adhäsion
auch die Funktion, eine gute Verträglichkeit zwischen dem Aluminiummaterial
und der Oxalatlösung zu
gewährleisten,
die sehr heikel und empfindlich gegenüber Verschmutzung reagiert
und nur mit sehr wenigen Materialien kompatibel ist. Diese Schicht
ist sehr dünn,
so dass sie die mechanische Festigkeit der zu zerstörenden Aluminiumfolie
nicht verstärkt.
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Neben
dieser Schicht ist es auch möglich,
einen dünnen,
nachgiebigen Polypropylenfilm zwischen den beiden Aluminiumfolien
vorzusehen. Dieser wird bei der Versiegelung dazwischen eingeschlossen
und hilft, deren Festigkeit zu verstärken. Aus Gründen der
Klarheit ist er in den Figuren nicht dargestellt. Selbstverständlich befindet
sich die Oxalatlösung
zwischen diesem nachgiebigen Film und einer Aluminiumfolie und wird
letztere aufgeschlitzt.
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Die
Vorrichtung weist auch gegebenenfalls einen Filz 12 (aufeinanderfolgende
kleine Kreuze in den Figuren) aus einem Vliesstoff auf, dessen Fasern vorzugsweise
aus demselben Polymer bestehen wie die Folien der Außentasche.
Er wird bei der peripheren Heißversiegelung
der beiden Folien eingeschlossen. Bei der Lagerung des Elements
vor seiner Verwendung hat dieser Filz Zeit, die gesamte Aktivatorflüssigkeit
aufzusaugen und sie in der ganzen Tasche gleichmäßig zu verteilen. Dadurch ergibt
sich ein schönes,
gleichmäßiges Licht
nach Freisetzung der Oxalatflüssigkeit,
denn die beiden Flüssigkeiten
ziehen einander an und diffundieren in kurzer Zeit ineinander. Das
in 2 bei 10 angedeutete Niveau der Aktivatorflüssigkeit
ist jenes, das bei der Befüllung besteht,
in der Folge wird es vom Filz aufgenommen, wie oben ausgeführt.
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Sobald
die Tasche aus Aluminium von ihrem Inhalt geleert oder fast geleert
ist, bleibt sie an Ort und Stelle und übernimmt die Rolle eines Reflektors; die
gesamte Lichtemission befindet sich nämlich auf ein- und derselben
Seite der Aluminiumtasche, u.zw. auf der geöffneten Seite. Auf der anderen
Seite der Aluminiumtasche ist fast keine Flüssigkeit vorhanden. Diese starke
Richtstrahlung ist zweifelsohne ein Vorteil gegenüber dem
einschlägigen
Stand der Technik.
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Es
geschieht häufig,
dass die Innentasche vom Benutzer beim Zünden nicht ganz geleert wird. So
hat man bemerkt, dass es Falten oder andere Ursachen gibt, die bewirken,
dass etwas zurückbleibt. Dabei
ist es, wenn das Licht nach mehreren Stunden infolge des unvermeidlichen
Verbrauchs von chemischer Energie durch das System schwächer wird, vorteilhaft,
das Element ein wenig zu kneten, um den Rest des enthaltenen Oxalats
aus der inneren Tasche heraus zu pressen. Man unterstützt dabei
eine Art Regeneration der Lichtemission, u.zw. zu einem vom Benutzer
festgelegten Zeitpunkt. Dies stellt einen merklichen Vorteil gegenüber dem
Stand der Technik dar. Er wurde zwar vom Markt häufig nachgefragt, doch bisher
vergeblich.
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In
den 1 und 2 ist das Element in rechteckiger
Form und in den 3 und 4 in kreisrunder
Form dargestellt, es ist aber selbstverständlich auch möglich, dass
die Umfangsversiegelung jede andere Form annehmen und insbesondere die
Form eines Markenlogos für
Werbezwecke aufweisen kann.
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Für die industrielle
Durchführung
ist vorgesehen, dass unter Verwendung einer vertikalen Verpackungsmaschine
vom Typ „Fill-and-Seal" die beiden dünnen Aluminiumfolien
von ihren jeweiligen Rollen abgewickelt werden sowie gegebenenfalls
einer eventuell vorhandenen Rollen von nachgiebigem Polymerfilm,
um diese Aluminiumfolien mit ihren beschichteten Polymerseiten zueinander
gerichtet zu präsentieren
und die Taschen kontinuierlich und verzögert eine nach der andern zu
versiegeln.
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Wenn
die Aluminiumfolien einander gegenüberliegen, wird einer der beiden
oder werden beide von einem mechanisch betätigten, kleinen Stempel ein
wenig tiefgezogen, so dass ein Volumen für die aufzunehmende Flüssigkeit
geschaffen wird. Dort hinein erfolgt dann die Einspritzung der Oxalatflüssigkeit,
gefolgt von der Versiegelung der Tasche. Die versiegelten Taschen
werden mit Hilfe eines Automatikmessers getrennt und fallen einzeln
in die nachstehend beschriebene, zweite Maschine.
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Die
Maschine kann vom vertikalen Typ sein, wie in den 1 und 2 angedeutet,
oder vom horizontalen Typ, wie in den 3 und 4 angedeutet.
Der Tiefziehvorgang ist einfacher mit einer horizontalen Maschine
und kann auf den Innenfilm beschränkt sein.
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Die
Aluminiumfolien wurden während
eines Vorbehandlungsschritts, der ebenfalls kontinuierlich mit bekannten
Einrichtungen durchgeführt
wird, mit dem zuvor angesprochenen Polymerlack beschichtet oder überzogen.
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Eine
zweite Maschine, ebenfalls vom Typ „Fill and Seal", empfängt die
bereits gefüllten
und versiegelten Aluminiumtaschen sequenziell und synchron mit ersterer
und versiegelt die beiden Folien aus nachgiebigem Kunststoff und
den Filz, sofern vorhanden, wobei alle drei kontinuierlich von ihren Vorratsrollen
abgewickelt werden. Vor dem Versiegeln werden eine Dosis Aktivatorflüssigkeit
sowie die Kugel eingebracht.
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Es
ist wichtig anzumerken, dass in dieser zweiten Maschine, die die äußeren Taschen
herstellt (und dies umgekehrt zu dem, was sich in der ersten Maschine
mit den Aluminiumfolien abspielt), die beiden Folien aus nachgiebigem
Kunststoff, die für
den Arbeitsgang abgewickelt werden, flach bleiben, d.h. bis zur
endgültigen
Versiegelung weder „tiefgezogen" noch „geformt" werden. Sie nehmen
eine leicht aufgeblähte
Struktur an, weil sie zum Zeitpunkt der Versiegelung die Aluminiumtasche
dazwischen festspannen. Diese Aufblähung ist eine rein elastische Verformung
durch Unterspannungsetzen aufgrund der natürlichen Elastizität der Folien
und reversibel. Sie führt
dazu, dass die Wände
der äußeren Tasche auf
die innere Tasche und ihren Inhalt einen gleichmäßigen elastischen Druck ausüben, dessen
Wirkung im Moment des Aufschlitzens durch den Benutzer sehr günstig ist.
Die Oxalatflüssigkeit
wird nämlich
dabei mit Kraft hinausgedrückt,
wodurch die gewünschte
Vermischung begünstigt
wird.
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Die
fertigen Taschen verlassen die Maschine am unteren Ende in einer
Kette oder Wurst und können
als solche an den Benutzer geliefert werden, wenn dieser an Lichtlinien
interessiert ist, einer Neuigkeit, die beispielsweise den Wünschen von
Ordnungskräften
oder der Armee nachkommen kann.
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Selbstverständlich können die
Taschen mit Hilfe eines Automatikmessers aber auch voneinander getrennt
werden, oder es können
für eine
spätere Trennung
durch den Benutzer Schwachstellen dazwischen eingearbeitet werden.
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Ausführungsbeispiele
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Beispiel 1
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Dieses
Beispiel wird unter Einsatz einer modifizierten vertikalen „Fill-and-Seal"- Maschine durchgeführt. Dabei
werden eine Aluminiumfolie der Marke Reynolds als 35 mm breites
Band und Rollen von 300 m verwendet. Die Dicke beträgt 28 μm auf der
zu öffnenden
Seite und 38 μm
auf der anderen Seite.
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Vor
dem Schneiden in Rollen von 35 mm wurde der Film über seine
volle Breite, nämlich
600 mm, mit einer Polypropylendispersion überzogen und im Tunnelofen
behandelt. Die nach dem Backen verbliebene Niederschlagsdicke beträgt 6 μm.
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Sobald
die beiden Aluminiumfolien einander gegenüberliegen, erfolgt ihre gegenseitige
Versiegelung entlang eines rechteckigen Umfangs von 33 × 65 mm
mit Ausnahme der Oberseite, über
die ein Tiefziehdorn zusammen mit einer Injektionsnadel für die Oxalatlösung mechanisch
eindringt, dann werden diese beiden Elemente zurückgezogen und die Versiegelung
ist vollzogen.
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Die
Oxalatlösung
besteht aus einem Dibutylphthalatlösungsmittel, in dem pro Liter
120 g CPO-Oxalat und 1,5 g DPEA-Farbstoff gelöst sind. Diese Bestandteile
sind aus dem Stand der Technik auf dem Gebiet von chemolumineszierenden
Elementen gut bekannt.
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Die
Kugel ist eine Lagerkugel dritter Wahl mit einem Durchmesser von
4,5 mm.
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Die
Folien der äußeren Tasche
sind aus einem Polypropylen-Polyethylen-Copolymer
ohne Gleitmittel in der Formulierung, zu 0,25 m auf Rollen von 40
mm Breite und 300 m Länge.
Sie liegen als Band mit einer Breite von 45 mm, einer Dicke von 0,25
mm auf Rollen von 300 m vor.
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Die
Oxalatdosis und die Aktivatordosis betragen 1,7 bzw. 0,7 ml.
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Die
Versiegelungen erfolgen mit Hilfe von Zangenbacken oder Ambossen,
die die Form von Rechtecken mit abgerundeten Ecken bei einer effektiven
Versiegelungsbreite von 2 mm haben. Die Wärmeenergie für die Versiegelung
wird entweder über elektrische
Widerstände
oder über
einen Ultraschallgenerator geliefert. Der Filz ist ein spunbonded
Vlies aus Polypropylen- und Polyethylenfasern mit 120 g pro m2.
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Die
fertigen Stücke,
getrennt mit Hilfe eines zeitlich gesteuerten Automatikmessers,
messen 45 × 70
mm und wiegen 4 g.
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Beispiel 2
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Es
wird wie in Beispiel 1 vorgegangen, aber unter Verwendung einer
horizontalen Maschine. Der Tiefziehvorgang an der unteren Aluminiumfolie
erfolgt durch Absenken eines Stempels vor jedem Versiegeln; danach
findet die Abgabe der Flüssigkeit
mit Hilfe einer entfernbaren Nadel statt, dann folgt die Versiegelung
der beiden Aluminiumfolien auf einmal über den gesamten Umfang.
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In
diesem Fall weisen die Aluminiumbänder, mit denen die Maschine
gespeist wird, eine Breite von 41 mm und jene aus nachgiebigem Kunststoff eine
Breite von 65 mm auf. Die Menge der Oxalatlösung und der Aktivatorlösung beträgt 2,2 ml
bzw. 1 ml. Die fertigen Stücke
haben einen Durchmesser von 59 mm und wiegen 5 g.