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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft – insbesondere
beheizte – Vorrichtungen,
mit denen flüchtige Stoffe
aus einem Substrat wie einem Docht, einer Matte oder einem Stopfen
freisetzbar sind. Insbesondere betrifft die Erfindung Verfahrensweisen,
mit denen sich die Neigung solcher Substrate abschwächen lässt, bei
einem derartigen Freisetzen zu verstopfen.
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Es
sind verschiedene Vorrichtungen zum Freisetzen flüchtiger
Stoffe bekannt. Bei den freisetzbaren Stoffen kann es sich um Luft-Geruchsstoffe oder
Deodorantien (bspw. Duftstoffe oder Überdeckungsmittel), Stoffe
zur Schädlingsbekämpfung (Insektizide,
Insekten abweisende oder deren Wachstum beeinflussende Mittel),
Antiallergene, Desinfektionsmittel od. dergl. handeln.
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Bei
einigen dieser Vorrichtungen ist ein (typischerweise im wesentlichen
zylindrischer) Docht vorgesehen, der den flüchtigen Stoff aus einem Vorratsbehälter in
einen Freisetzbereich zieht. Ein äußeres bzw. oberes Ende des
Dochts wird erwärmt.
Vergl. bspw. die US-PS 4 663 315. Die Offenbarung dieser Patentschrift
sowie aller anderen hier genannten Druckschriften gilt als Teil
der vorliegenden Anmeldung, als seien sie in dieser vollständig enthalten.
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In
anderen solchen Vorrichtungen ist eine poröse Matte mit einem flüchtigen
Stoff getränkt. Zum
Freisetzen des flüchtigen
Stoffs werden die getränkten
Matten auf Heizplatten gelegt. Beispiele dieser Mattenart sind in
der US-PS 6 309 986 angegeben. Ein Beispiel einer elektrischen Heizung,
die geeignet ist, solche Matten zum Freisetzen eines flüchtigen
Stoffes zu veranlassen, ist in der US-PS 6 031 967 offenbart.
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In
noch anderen derartigen Vorrichtungen ist eine mit einem flüchtigen
Stoff getränkte
poröse
Matte so angeordnet, dass heiße
Gase aus einem Brenner (bspw. einer Kerze) an der Matte vorbei streichen und
dadurch den flüchtigen
Stoff freisetzen. Vergl. hierzu bspw. die WO 00/78135.
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In
einer anderen Art von Freisetzvorrichtungen wird ein Luftstrom auf
oder durch ein Substrat gerichtet, um den Stoff freizusetzen, mit
dem das Substrat getränkt
ist. Ein Beispiel hierfür
ergibt sich aus der US-PS 5 547 616.
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Die
Anmeldung U.S. Ser. No. 10/354 876 der Anmelderin vom 30. Januar
2003 (veröffentlicht
als US 2004/0151 747 A1, entsprechend der WO 2004/068 945 A1) betrifft
verschiedene Verbesserungen hinsichtlich des Dochts, der Matte oder
des Stopfens, die zum Freisetzen flüchtiger Stoffe dienen. Diese
Anmeldung lehrt, eine regelmäßige Anordnung von
Körnchen
oder Teilchen (bspw. Sand) mit einem Bindemittel (wie bspw. einem
wärmehärtenden
Polymerisat) zu beschichten, um im Docht ein Netz von Poren auszubilden,
wobei der Docht mit verschiedensten flüchtigen Stoffen getränkt wird.
Diese Vorrichtung stellte zwar für
viele flüchtige
Stoffe eine Verbesserung dar, war aber für andere interessierenden Stoffe
(bspw. solche mit Pyrethrum, einem erwünschten Insektizid) nicht optimal.
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In
dieser Hinsicht neigen viele Ausgabevorrichtungen, bei denen Wirkstoffe
aus Dochten, Matten oder Stopfen mittels Wärme freigesetzt werden, bei
bestimmten flüchtigen
Stoffen zum Zusetzen, und zwar in Folge eines Zersetzens des flüchtigen
Stoffes beim Erwärmen
oder in Folge von ihn einbeziehenden Reaktionen oder Bindungen,
die sich beim Erwärmen
bilden. Bei einem solchen Zusetzen wird die Freisetzrate des flüchtigen
Stoffs ungleichmäßig und kann
in einigen Fällen
auch verfrüht
auf Null sinken, so dass der im Substrat enthaltene Wirkstoffrest
vergeudet wird. Wird dann zu einem gewissen Ausmaß noch freigesetzt,
dann so wenig, dass die Vorrichtung nicht mehr bestimmungsgemäß wirkt.
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Bspw.
Pyrethrum-Insektizide neigen bei Erwärmung zur Bildung nicht flüchtiger
Wachse oder Polymere, die Dochte, Matten und Stopfen zusetzen. Ähnliche
Probleme treten mit Terpene enthaltenden Stoffen auf.
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Ein
Lösungsvorschlag
hierzu war, in die Tränkflüssigkeit
Antioxidantien aufzunehmen. Vergl. die dem Oberbegriff des Anspruchs
1 zu Grunde liegende US-PS
4 968 487. Dadurch können
aber die Gestehungskosten für
den Ansatz steigen; die Maßnahme
wirkt auch nur, wenn für
das Zusetzen im wesentlichen eine Oxidation ursächlich ist. Trotz der Aufnahme
von Antioxidantien kann in bestimmten Flüssigansätzen eine Vernetzung der Isopren-Einheiten
auftreten, in Folge der der Docht, die Matte oder der Stopfen sich
schließlich
dennoch zusetzt. Dies ist besonders problematisch für Dochte,
die einen insektiziden Langzeitschutz herstellen sollen.
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Auf
dem Gebiet der Fertigung von Chromatographiekolonnen ist bekannt,
die Innenfläche
von Poren mit einem Polymerisat zu beschichten; vergl. "Models for polybutadiene
pore wall coatings in porous zirconia" von Reeder u.a. in Journal of Chromatography
A, 1997, S. 71–79.
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Daher
besteht Bedarf an einem verbesserten Substrat, das in solchen Freisetzvorrichtungen
bei verringter Zusetzneigung anwendbar ist.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Nach
einem Aspekt stellt die Erfindung, wie im Anspruch 1 definiert,
ein Substrat bereit, das mit einem freizusetzenden flüchtigen
Stoff getränkt
ist. Das Substrat ist aus einem Medium mit Poren und Kanälen gebildet,
deren Innenwandflächen
mit einem Polymer-Material beschichtet sind. In den Poren ist ein
flüchtiger
Stoff angeordnet, der flüchtiger
als das Polymer-Material gewählt
ist.
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Das
Polymer-Material hindert den flüchtigen Stoff
am Zusetzen des Substrats, wenn dieses erwärmt wird.
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In
bevorzugten Formen ist das Polymer-Material ein Polysiloxan, insbesondere
Polyalkylsiloxan and Polyalkylarylsiloxan mit weniger als 10 C-Atomen
in der Alkylgruppe. In den meistbevorzugten Formen ist das Polysiloxan
aus der aus Polydimethylsiloxan, Polymethylphenylsiloxan und Polymethyloctylsiloxan
bestehenden Gruppe gewählt,
wobei in jedem Fall das Polysiloxan ein Molekulargewicht von 750
Dalton oder höher
aufweist.
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Alternativ
lassen sich andere Polymere verwenden – bspw. Phenolformaldehyd,
Polyurethan und Fluorkohlenstoff-Polymere wie Polytetrafluorethylen
und Polydifluorethylen. Auf jeden Fall liegt das Polymer-Material
zu zwischen etwa 0,2 % und etwa 4 % (bspw. etwa 1 %) des Substratgewichts
vor.
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In
den meistbevorzugten Formen lässt
das Substrat sich auf 200 °C
erwärmen,
um mindestens 90 % oder 95 % des flüchtigen Stoffs freizusetzen, und
ist das Substrat aus der aus Dochten, Matten und Stopfen und das
Medium aus der aus Keramik, Sand, Sägemehl, Cellulose-Materialien
und Metallen bestehenden Gruppe gewählt. Wünschenswert ist, das Substrat
so auszulegen, dass bei 24-stündiger Erwärmung auf
200 °C das
Polymer-Material sich nicht zersetzt hat.
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Der
flüchtige
Stoff ist aus einer breiten Vielfalt von Ansätzen wählbar. Vergl. die US-PS 6 309 986,
die zahlreiche Insektenbekämpfungsmittel,
Deodorantien, Duftstoffe und Desinfektionsmittel nennt, die als
für beheizte
Ausgabevorrichtungen geeignet bekannt sind. Typischerweise liegen
mindestens ein Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt
(als Träger),
ein oder mehr Wirkstoffe (bspw. ein Insektizid) sowie ggf. ein Antioxidans
und ein Duftstoff vor. Die Rezeptur ist auf die Anwendung zugeschnitten
und kann eine Vielzahl verschiedener Bestandsmittel aufweisen, wie
sie für
die Anwendung üblich
sind. Bevorzugt wird die Erfindung mit insektiziden Ansätzen verwendet,
die eine Kombination von Pyrethrum und einem synthetischen Insektizid
sowie einem Duftstoff (Orangenöl),
Isoparaffin-Lösungsmitel
und einem Antioxidans (BHT) enthalten.
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Ohne
sich auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, wird dafür gehalten,
dass das Polymer-Material die Innenwandfläche des Substrats für den flüchtigen
Stoff, den das Substrat transportieren und freisetzen soll, von
einer solchen mit verhältnismäßig großem zu einer
mit verhältnismäßig kleinem Kontaktwinkel
umwandelt. Ein Docht ist eine Serie von Kapillarsegmenten mit kurzer
Schnittlänge.
Ein kleinerer Kontaktwinkel bewirkt eine bessere Benetzung sowie
eine höhere
Kapillarität
(höhere
Oberflächenenergie).
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Zahlreiche
flüchtige
Stoffe wie bspw. Pyrethrum neigen zur Polymerisation freier Radikaler.
In einem unbeschichteten Docht mit verhältnismäßig großem Kontaktwinkel füllt der
flüchtige
Stoff die Pore vollständig
aus (vergl. 12A). Bei der anfänglichen
Polymerisation erfolgt diese über
der Öffnung der
Pore, so dass der Docht zusetzt. Bei einem mit dem erfindungsgemäßen Polymer-Material
beschichteten Docht liegt der flüchtige
Stoff flach auf den Porenoberflächen
auf, so dass eine Polymerisation sich entlang der Porenoberfläche fortsetzt,
nicht über
die Porenöffnung
(vergl. 12B). Folglich wird eine auftretende
Polymerisation den Docht weniger wahrscheinlich zusetzen. Weiterhin
maskiert die Polymerisatbeschichtung die aktiven Polymerisationsstellen
in einem Mineralsubstrat und kann daher verhindern, dass eine Polymerisation überhaupt
erst auftritt.
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Nach
einem anderen Aspekt lehrt die Erfindung ein Verfahren zum Ausbilden
eines Substrats der oben genannten Art. Man stellt das poröse Medium
bereit, löst
das Polymer-Material in einem flüchtigen
Lösungsmittel,
um eine Lösung
herzustellen, und lässt
sie dochtartig in die Poren und Kanäle eindringen (oder sie sonstwie
tränken).
Dann lässt
man das Substrat das flüchtige
Lösungsmittel
mindestens teilweise und vorzugsweise vollständig austreiben, was man vorzugsweise
durch Erwärmen
des Substrats, Unterdruck, Überleiten
eines Gases über
seine Oberfläche
oder eine Kombination dieser Maßnahmen
erleichtert.
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Bevorzugte
Lösungsmittel
zu diesem Zweck werden aus der aus Chloroform, Tetrahydrofuran,
Dioxan, Methylenchlorid, Aceton, superkritischem Kohlendioxid und
Dimethylsulfoxid bestehenden Gruppe gewählt. Die meisterwünschte Eigenschaft
ist dabei die Fähigkeit,
das Polymer-Material aufzulösen,
damit es in einen Docht eindringen, aber danach problemlos aus dem
Substrat entfernt werden kann.
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Alternativ
lassen sich zum Ausbilden eines erfindungsgemäßen Substrats Harzperlen aus
einem geeigneten Polymer-Material mit einem Material zur Bildung
des porösen
Mediums mischen; die Mischung wird herkömmlichen, dem Fachmann vertrauten
Verfahren zur Ausbildung eines porösen Mediums unterzogen. Das
so gebildete Substrat hat dann Poren und Kanäle, deren Innenwandflächen mit dem
Polymer-Material beschichtet sind.
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Es
sollte aus der obigen und der folgenden Diskussion klar sein, dass
die vorliegende Erfindung eine Methode bietet, die Poren eines Dochts,
einer Matte oder eines Stopfens aus Keramik mit einem Stoff zu beschichten,
die die Fähigkeit
des Substrats unterstützt,
ein Zusetzen zu vermeiden. Besonders bevorzugt sind Polysiloxane.
Sie sind wärmebeständig, so
dass sie ihrerseits kein Zusetzproblem aufwerfen, und sondern keine
unerwünschten
Gerüche ab.
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Die
Erfindung ist besonders vorteilhaft dahingehend, dass sie ein Vergeuden
von Wirkstoffen verringert, indem sie dem Substrat erlaubt, praktisch
den gesamten Wirkstoffinhalt freizusetzen. Weiterhin stellt sie
Substrate bereit, die Wirkstoffe gleichmäßiger und leichter kontrolliert
freisetzen.
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Diese
und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die bestimmte
bevorzugte Ausführungsformen
betreffen. Der volle Umfang der Erfindung ergibt sich jedoch aus
den Ansprüchen
und ist nicht als auf nur die bevorzugten Ausführungsformen beschränkt aufzufassen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A zeigt
als Perspektive eine bekannte Vorrichtung zum Freisetzen flüchtiger
Stoffe;
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1B ist
ein Vertikalschnitt durch die Vorrichtung der 1A;
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2 ist
ein Vertikalschnitt durch einen Teil der Vorrichtung der 1B,
aber bereit zum Einsetzen eines erfindungsgemäßen Dochts;
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3 entspricht
der 2, zeigt aber den Docht vollständig eingesetzt;
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4A entspricht
der 1A, zeigt aber einen leicht geänderten Austrittsbereich;
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4B entspricht
der 1B, zeigt aber die Ausführungsform nach 4A;
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5 entspricht
der 2, zeigt aber eine Vorrichtung der in der 4A gezeigten
Art mit einem erfindungsgemäß modifizierten
Docht;
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6 entspricht
der 3, zeigt aber eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dochts;
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7 zeigt
als Perspektive von oben eine bekannte Heizeinrichtung zum Freisetzen
flüchtiger Stoffe
aus einer porösen
Matte mit einer erfindungsgemäßen solchen
Matte;
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8 zeigt
die Matte der 7 als vergrößerte Perspektive von oben;
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9 zeigt
eine zweite erfindungsgemäße poröse Matte
in einer Perspektive von oben;
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10 zeigt
als teilweise weggebrochene Frontal-/Seitenperspektive eine anderen
bekannten Heizeinrichtung im Einsatz mit einer anderen erfindungsgemäßen porösen Matte;
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11 entspricht
der 10, zeigt aber deren Heizeinrichtung mit einem
erfindungsgemäßen porösen Stopfen;
und
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12A, 12B zeigen
den Effekt einer Polymerbeschichtung auf die Verteilung eines flüchtigen
Stoffes in den Poren und Kanälen
eines erfindungsgemäßen Substrats.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Die 1A, 1B zeigen
zunächst
eine bekannte Ausgabe- bzw. Freisetzvorrichtung 20, in der
eine Wärmequelle
den Dochteffekt und das Freisetzen eines flüchtigen Stoffs aus einem Docht
fördert,
der in eine in einem Vorratsbehälter
enthaltene flüchtige
Flüssigkeit
taucht. Die Vorrichtung 20 hat einen Hauptteil 21 mit
einem Dunstauslass 24 mittig in der Oberseite des Hauptteils 21.
Ein Heizring 25 mit einer vertikal durchgehenden Öffnung ist
im Hauptteil 21 unter dem Dunstauslass 24 angeordnet.
Der Heizring 25 wird von einer Stütze 26 getragen. Unter
dem Heizring 25 befindet sich eine Flaschenfassung 27 mit
einer vertikal durchgehenden Öffnung.
Die Fassung 27 trägt
auf der Innenfläche
ein Gewinde 30, in das ein Gewinde 29 auf der
Mündung 28a einer
Flasche 28 mit flüchtiger
Flüssigkeit
einschraubbar ist.
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Die
Flasche 28 ist mit einem Docht 31 versehen, der
konzentrisch in den Heizring 25 einführbar ist, wenn die Flasche 28 mit
der Mündung 28a in
die Fassung 27 eingeschraubt wird. Der Docht 31 taucht in
die in der Flasche 28 enthaltene Flüssigkeit 34 und führt sie
in Folge des Kapillareffekts aufwärts. Der Docht 31 ist
typischerweise aus gebrannter poröser Keramik oder gesintertem
Kunststoff ausgebildet.
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Auf
der Rückseite
des Hauptteils 21 sind elektrische Steckkontakte 32 befestigt
und auf herkömmliche
Weise mit dem Heizring 25 verbunden. Der Heizring 25 wird
erregt, indem man die Steckkontakte in eine elektrische Steckdose
einführt
und den Schalter 35 betätigt,
so dass der Heizring 25 Wärme erzeugt, die den Oberteil
des Dochts 31 erwärmt.
Gewöhnlich
fördert
die Wärme
den Aufwärtstransport der
Flüssigkeit 34 im
Docht 31. Die flüssige
Chemikalie 34 im Docht 31 wird von der Wärme aus
dem Heizring 25 verdampft. Zu einer ausführlicheren
Beschreibung einer derartigen Vorrichtung vergl. die US-PS 5 290
546.
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Es
ist einzusehen, dass ein erfindungsgemäßer Docht die gleiche Gestalt
haben könnte
wie der Docht 31; in diesem Fall könnte der geänderte Docht in der Vorrichtung
nach 1B Einsatz finden, wie dargestellt. Wie in den 2 und 3 gezeigt,
lässt sich
eine solche Vorrichtung mit einem geänderten Docht/Stopfen 70 zusammen
einsetzen. Der Stopfen der 2 kann aus
einem Standard-Dochtkeramiksubstrat
(bspw. Rauschert oder CeramTec), d.h. einer Aluminiumoxidkeramik
hergestellt sein. Ein solcher Docht lässt sich dann erfindungsgemäß mit einem
Polysiloxan beschichten. Das resultierende Substrat kann dann dazu
dienen, eine Lösung
aus natürlichem
Pyrethrum in einem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel zu transportieren.
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Der
Stopfen 70 hat einen kegelstumpfförmigen Kopf 72 und
einen zylindrischen Hauptteil 74, der sich vom Kopf 72 aus
abwärts
erstreckt. Der Hauptteil 74 des Stopfens 70 ist
klein genug, um von oben in das Loch 24 der Freisetzvorrichtung 20 eingeführt zu werden,
während
der Kopf 72 zu breit ausgeführt ist, um durch das Loch 24 hindurchzupassen.
Der Hauptteil 74 des Stopfens 70 ist auch klein
genug ausgeführt,
um in den Heizring 25 konzentrisch mit diesem eingesetzt
zu werden, wie in 3 gezeigt. Der Kopf 72 am
oberen Ende des Stopfens 70 erleichtert die Handhabung.
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Der
poröse
Stopfen 70 wird in die Freisetzvorrichtung 20 eingebracht,
indem man ihn in der Richtung A der 2 (hier
also abwärts)
führt.
Man erregt den Heizring 25 durch Einführen der Kontaktstecker 32 in
eine Steckdose und Betätigen
des Schalters 35, so dass der Heizring 25 Wärme erzeugt,
um den Hauptteil 74 des Stopfens 70 zu erwärmen. Der
flüchtige
Stoff 22 im Stopfen 70 wird von der Wärme aus
dem Heizring 25 erwärmt
und an die Umluft freigesetzt.
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Die 4A, 4B zeigen
eine andere bekannte beheizte Vorrichtung 20a zum Freisetzen flüchtiger
Stoffe. Diese Vorrichtung entspricht der der 1A, enthält aber
in der Mitte der Oberseite des Hauptteils 21 einen anderen
Dunstaus lass 24a. Der Dunstauslass 24a weist einwärts ragende
Finger 24b auf, die eine allgemein rechteckige Öffnung 24c umschließen.
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Abgesehen
von den anderen Dochten und dem geringfügigen Unterschied hinsichtlich
der Öffnung 24a–c entsprechen
die 5, 6 den 2, 3.
Hier ist ein erfindungsgemäßer poröser Stopfen
oder Zapfen 80 mit einem flüchtigen Stoff getränkt. Der
poröse
Stopfen 80 hat einen scheibenförmigen Kopf 82 und
einen Hauptteil 84, der vom Kopf 82 aus abwärts verläuft. Der
Hauptteil 84 des Stopfens 80 ist in der 5 in
einer Seitenansicht gezeigt. Wie ersichtlich, ist der Umriss des
Hauptteils 84 des Stopfens 80 in der Seitenansicht
im wesentlichen rechteckig.
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Die 6 zeigt
den Hauptteil 84 des Stopfens 80 in einer Vorderansicht.
Wie ersichtlich, hat der Hauptteil 84 des Stopfens 80 in
der Vorderansicht einen unteren Abschnitt 84a mit einem
im wesentlichen rechtwinkligen Umriss, einen mittleren Abschnitt 84b mit
einem im wesentlichen V-förmigen Umriss
sowie einen oberen Abschnitt 83, der vom mittleren Abschnitt 84b zum
Kopf 82 verläuft.
Bei der in der 5 gezeigten Ausrichtung ist
der Hauptteil 84 des Stopfens 80 schmal genug,
um sich von oben in die rechteckige Öffnung 24c der Vorrichtung 20a einführen zu
lassen, während
der Kopf 82 zu breit ist, um durch die Öffnung 24c zu passen.
Der Hauptteil 84 des Stopfens 80 ist auch klein
genug ausgeführt, um
konzentrisch mit dem Heizring 25 in diesen einführbar zu
sein, wie in 6 gezeigt.
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Der
poröse
Stopfen 80 wird in die Vorrichtung 20a eingesetzt,
indem man ihn in der Richtung B bewegt, wie in 5 gezeigt
(in der gezeigten Ausrichtung abwärts), und ihn dann 90° in die in
der 6 gezeigte Stellung dreht. In dieser Stellung
des Stopfens 80 greifen die einwärts vorstehenden Finger 24b des
Dunstauslasses 24a in Nuten 83a, 83b zwischen
dem mittleren Abschnitt 84b und dem Kopf 82 des
Stopfens 80 ein. Auf diese Weise wird der Stopfen 80 in
der Vorrichtung 20a gesichert, bis er 90° gedreht
und aus der Vorrichtung 20a herausgehoben wird. Der rechtwinklig
konturierte Schaftabschnitt in der dar gestellten Gestalt passt also
nur dann in die rechteckige Öffnung
oben in der Heizeinrichtung, wenn er in die richtige Lage gedreht
ist.
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Sobald
er sich in der Sollage befindet, lässt der Stopfen sich drehen,
was sein Abziehen verhindert, bis er wieder in die Ausgangslage
gedreht worden ist. Nach dem Einführen des Stopfens 80 wird der
Heizring 25 erregt, indem man die Steckkontakte 32 in
eine Steckdose einführt
und den Schalter 35 betätigt,
so dass der Heizring 25 Wärme erzeugt, um den Hauptteil 84 des
Stopfens 80 zu erwärmen.
Der flüchtige
Stoff im Stopfen 80 wird dann von der Wärme aus dem Heizring 25 verdampft
und tritt in die Umluft ein.
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Die 7 zeigt
nun eine bekannte Vorrichtung zum Freisetzen eines flüchtigen
Stoffs, bei der eine massive poröse
Matte, die einen flüchtigen
Stoff enthält,
erwärmt
wird, um letzteren freizusetzen. Die 7 zeigt
eine elektrische Heizeinrichtung allgemein bei 40. Die
Heizeinrichtung ist das bereits beschriebene Modell FUYI VAPE, wobei
jedoch die zuvor verwendete durch eine erfindungsgemäße Matte 50 ersetzt
ist. Die Heizeinrichtung 40 ist eine elektrische Widerstandsheizung
mit einer flachen, aufwärts offenen
Heizplatte 42, auf die eine erfindungsgemäße Matte 50 aufgelegt
ist.
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Ein
elektrischer Stecker 46 speist die Heizplatte 42 über eine
Netzschnur 47 mit Strom. Die Heizplatte 42 wird
erregt, indem man den Stecker 46 in eine Steckdose einführt, wodurch
die Heizplatte 42 Wärme
erzeugt, um die Matte 50 zu erwärmen. Die Wärme aus der Heizplatte 42 lässt den
flüchtigen Stoff
verdunsten. Die Heizplatte kann aus Keramik oder Metall sein.
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Die 8 zeigt
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Matte 50.
Sie ist aus einem Substrat (bspw. aus Keramik oder verglastem Sand)
gebildet, das wie ein Docht mit einem Polysiloxan und einem Lösungsmittel
getränkt
und danach das Lösungsmittel
ausgetrieben wurde. In das Substrat wurde dochtartig ein flüchtiger
Wirkstoff wie Pyrethrum oder Pyrethroid eingezogen.
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Die
Matte 50 hat einen Hauptteil 52 und einen Griff 54,
der vom Hauptteil 52 auswärts absteht. Die Matte 50 wird
in die Heizeinrichtung 40 eingebracht, indem man die erstere
in der Richtung C der 7 (in der gezeigten Ausrichtung
seitlich) bewegt; sie liegt dann auf der Heizplatte 42 auf.
Sodann wird die Heizeinrichtung 40 erregt, indem man den
Stecker 46 in eine Steckdose einführt; die Heizplatte 42 gibt
nun an den Hauptteil 52 der Matte 50 Wärme ab. Der
flüchtige
Stoff in der Matte 50 wird von der Wärme aus der Heizplatte 42 verdunstet
und an der Oberfläche 56 der
Matte 50 an die Umluft freigesetzt.
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Die 9 zeigt
eine andere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Matte 60.
Die Matte 60 hat ein erfindungsgemäßes Substrat, einen Hauptteil 62 und
einen von diesem auswärts
abstehenden Griff 62. Die Matte 60 unterscheidet
sich von der Matte 50 dahingehend, dass erstere einen ersten Bereich 68,
der mit einem ersten flüchtigen
Stoff getränkt
ist, und einen zweiten Bereich 69 hat, der mit einem zweiten
flüchtigen
Stoff getränkt
ist.
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Die 10 zeigt
eine bekannte Vorrichtung zum Freisetzen eines flüchtigen
Stoffs, bei der eine erfindungsgemäße poröse Matte Einsatz findet. Die Matte
ist mit einem flüchtigen
Stoff getränkt
und wird erwärmt,
um ihn freizusetzen. Die Vorrichtung 110 hat einen Fuß 112,
der einen abnehmbaren Kamin 114 trägt, der am Fuß 112 mit
Sperrnasen auf der unteren Kante des Kamins festgelegt wird, die
in im Fuß 112 ausgebildete
Sperrnuten 115 eingreifen. Der Kamin 114 kann
aus einem wärmefesten
klaren oder durchscheinenden Kunststoff hergestellt sein. Der Fuß 112 trägt einen
Kerzenbecher 116, der mittig in ihn eingesetzt ist. Der
Kerzenbecher 116 enthält
eine Wachskerze. Der Fuß 112 hat
einen Boden 128 mit einer mittigen Ventilationsöffnung 129.
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Am
oberen Ende des Kamins 114 liegt eine Deckfläche 138.
Die Deckfläche 138 enthält Lüftungsöffnungen 140 und
einen Einführschlitz 142,
die eine Strömungsverbindung
zwischen dem Inneren des Kamins 114 und der Außenluft über ihm
herstellen. Heiße
Gase, die von der brennenden Kerze 118 her aufsteigen,
können
den Kamin 114 durch die Lüftungsöffnungen 140 hindurch verlassen.
Der Einführschlitz 142 ist
zur Aufnahme einer erfindungsgemäßen Matte 144 bemessen
Die Matte 144 enthält
einen den flüchtigen
Stoff aufnehmenden Bereich 146 mit seitlich abstehenden
Ohren 148. Der Bereich 146 der Matte 144 ist
klein genug ausgeführt,
um von oben in den Schlitz 142 einführbar zu sein, während die
Ohren 148 zu breit sind, um durch den Schlitz 142 zu
passen.
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Mit
dieser Anordnung lässt
sich der Abschnitt 146, der den flüchtigen Stoff trägt, im Kamin 114 aufhängen, wobei
die Matte 144 von den Ohren 148 gehalten wird.
Ein Prallstreifen 150 aus einem wärmefesten Werkstoff wie bspw.
einem Metall ist an der Unterseite der Deckfläche 138 befestigt.
Der Prallstreifen 150 schützt die abwärts weisende Kante des Abschnitts 146 vor
dem direkten Auftreffen der von der Kerze her aufsteigenden heißesten Gase.
In der Vorrichtung 110 der 10 erfolgt
die Erwärmung dadurch,
dass der den flüchtigen
Stoff führende
Abschnitt 146 den Gasen aus der Kerze direkt ausgesetzt
ist. Mit der Erwärmung
des Abschnitts 146 durch das Gas wird flüchtiger
Stoff freigesetzt und mit den ausströmenden heißen Gasen gemeinsam aus der
Vorrichtung 110 hinaus getragen.
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Die 11 zeigt
eine bekannte Vorrichtung 110a zum Freisetzen flüchtiger
Stoffe, bei der eine andere erfindungsgemäße massive poröse Anordnung
Einsatz findet. Diese Anordnung ist mit einem flüchtigen Stoff getränkt und
wird erwärmt,
um diesen freizusetzen. Die Vorrichtung 110a der 11 hat
die gleichen Besonderheiten wie die Vorrichtung 110 der 10,
wobei jedoch die Matte 144 der Vorrichtung 110 der 10 in
der Vorrichtung 110a der 11 durch
einen porösen
Stopfen 144a ersetzt ist. Der poröse Stopfen 144a wird
dabei in ein Kreisloch 188 in der Deckfläche 138a der
Vorrichtung 110a eingesetzt.
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Der
poröse
Stopfen 144a hat einen scheibenförmigen Kopf 144b und
einen zylindrischen Hauptteil 144c, der vom Kopf 144b abwärts verläuft. Der
Hauptteil 144c des Stopfens 144a ist klein genug ausgeführt, um
von oben in das Loch 188 einführbar zu sein, während der
Kopf 144b zu breit ist, um durch das Loch 188 zu
passen. In dieser Anordnung lässt der
poröse
Stopfen 144a sich in den Kamin 114 hängen, wobei
der Hauptteil 144c am Kopf 144b hängt. In
der Vorrichtung 110a der 11 erfolgt
die Erwärmung
dadurch, dass der poröse
Stopfen 144a etwaigen Gasen aus der Kerze direkt ausgesetzt
wird. Mit der Erwärmung
des Stopfens 144a durch die Gase wird flüchtiger
Stoff freigesetzt und mit dem austretenden heißen Gasen gemeinsam aus der
Vorrichtung 110 hinaus geführt. Der flüchtige Stoff lässt sich in
den unteren Teil des Stopfens 144a einbringen, so dass
ein Benutzer einen Kontakt mit dem flüchtigen Stoff vermeiden kann,
indem er nur den Kopf 144b (den obersten Teil des Stopfens 144a)
erfasst.
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In
Heizeinrichtungen der genannten Art entsteht auf der Substratoberfläche typischerweise
Temperaturen zwischen 100 °C
und 180 °C,
obgleich unmittelbar über
der Kerzenflamme oder in billigen Heizeinrichtungen auch höhere Temperaturen
auftreten können,
wo sich lokalisierte Aufheizungen bilden. Vorzugsweise wählt man
daher ein Polymer-Material, das auch bei einer Temperatur von 200 °C für 24 h oder
länger
stabil bleibt.
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Das
polymere Beschichtungsmaterial kann ein Homo- oder ein Copolymerisat
sein. Beispiele von erfindungsgemäß einsetzbaren Polymer-Materialien
sind u.a. Polysiloxane, Phenolharze (bspw. Phenolformaldehyd), Polyurethane
und Fluorkohlenstoff-Polymerisate (bspw. Polytetrafluorethylen und Polydifluorethylen).
Beispiele von einsetzbaren Polysiloxanen sind u.a. Polyalkylsiloxane
(bspw. Polydialkylsiloxane wie Polydimethylsiloxan und Polymethyloctylsiloxan)
und Polyalkylarylsiloxane (bspw. Polymethylphenylsiloxan). Vorzugsweise
beträgt
die Menge der Polymer-Materialien, die man zum Beschichten des porösen Mediums
einsetzt, etwa 0,2 % bis etwa 4 % und meistbevorzugt etwa 1 % des
Gewichts des porösen
Mediums.
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Das
poröse
Medium liegt als Docht, Matte, Stopfen oder in jeder anderen, zum
Freisetzen geeigneten Form vor, wobei das Medium Keramik, verglaster
Sand, Cellulose, Sägemehl
oder Metall ist. Meistbevorzugt sind Keramiken, insbesondere poröse Keramiken
mit etwa 15 μm
bis etwa 30 μm
Porengröße.
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Beispiele
für die
mit einem erfindungsgemäßen Substrat
freisetzbaren flüchtigen
Stoffe sind u.a. Pyrethrum, Pyrethroid-Insektizide, Carbamat- und Organophosphat-Insektizide,
Duftstoffe wie natürliche
und künstliche
Parfums (bspw. Kohlenwasserstoffe, Terpene wie d-Limonen und Citronellal,
Alcohole, Phenole, Aldehyde, Ketone, Lactone, Oxide und Ester),
Deodorantien, Germizide und Abschreckungsmittel. Vergl. generell
die US-PSn 5 038 394, 4 968 487 und 4 663 315.
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Zur
Herstellung eines erfindungsgemäßen Substrats
kann man ein herkömmliches
poröses
Keramikmedium ausbilden oder beschaffen. Dann löst man ein geeignetes Polymer-Material
zum Beschichten der Innenflächen
des herkömmlichen
Substrats in einem Lösungsmittel.
Bspw. lassen sich 14 % OV-17 (Ohio Valley Specialty Chemical, Marietta,
OH [US] – Polymethylphenylsiloxan)
in 86 % Chloroform lösen; alternativ
kann das Polysiloxan zu zwischen 1 % und 15 % der Mischung vorliegen.
Man bringt den Docht oder ein anderes Substrat in das Lösungsmittel/Polymerisat-Bad
ein und lässt
die Mischung für
mehrere Minuten bis mehrere Stunden in die Poren und Kanäle des Substrats
einziehen. Bspw. hat sich herausgestellt, dass etwa 1 g des Lösungsmittel-/Polymerisat-Materials die Luft
aus einem 4g-Keramikdocht in etwa 4 min verdrängte. In anderen Versuchen
haben wir Polydimethylsiloxan (OV-101, Ohio Valley Specialty Chemical,
Marietta, OH [US]) eingesetzt.
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Der
Docht lässt
sich dann in einem gelüfteten Ofen
etwa 1 Stunde bei 50 °C
trocknen; alternativ trocknet man bei Raumtemperatur über Nacht.
Dadurch wird das Chloroform ausgetrieben, während das Polymer-Material
auf den Innenflächen
der Poren und Kanäle
im Substrat verbleibt.
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Der
Docht kann in der in 1B gezeigten Gestalt vorliegen
und mit der Heizeinrichtung nach 1B zusammen
eingesetzt werden. Der flüchtige Stoff
kann bspw. aus 2,5 % Kenia-Pyrethrum (50%iger Extrakt), etwa 93
% Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
(bspw. einer Mischung von Isopar M und V; Fa. Exxon Mobil Industrial
Chemicals), etwa 1 % eines natürlichen
Duftstoffs (bspw. Orangeöl),
ggf. etwa 1 % eines oder mehrerer synthetischen Insektizide (bspw.
Prallethrin) und ggf. etwa 2 % eines Antioxidans wie 2,6-Ditertiärbutylphenol
bestehen. Erwünschtenfalls
lassen sich natürlich
für den
flüchtigen
Stoff zahlreiche andere Rezepturen ansetzen.
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Ein
bevorzugtes Gewicht des Keramikmediums für einen solchen Docht ist etwa
4 g. Mit Chloroform in den Hohlräumen
des Keramikmediums betrug das typische Gewicht 5 g.
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Ein
alternatives Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Substrats
ist, ein Polymer- mit einem Material zum Ausbilden des porösen Mediums
zu mischen und dann die Mischung einer Behandlung zum Ausbilden
des porösen
Mediums zu unterziehen. Bspw. lässt
sich Aluminiumoxid – ein manchmal
zum Herstellen keramischer Dochte verwendeter Stoff – mit Polysiloxan-Perlen
eines bestimmten Durchmesser mischen, um eine Soll-Porengröße darzustellen.
Dann extrudiert man eine Aufschlämmung
von Aluminiumoxid und dem Polysiloxan zu einem "grünen" Docht, den man "brennt", wobei das Aluminiumoxid
chemisch gebunden und das Polysiloxan größtenteils ausgetrieben wird – mit Ausnahme
des Polysiloxan, das zurückbleibt,
um die Poren und Kanäle
im Docht zu beschichten.
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Polymerbeschichtete
Dochte, die durch Tränken
mit einer ein Polymer-Material enthaltenden Lösung hergestellt wurden, wurden
mit Keramikdochten ähnlichen
Aufbaus, aber ohne Polymerbeschichtung verglichen. Das Dochtverhalten
wurde mit einer Lösung
aus hochsiedendem Isoparaffin (Isopar-V) mit 1 % eines 50%igen Pyrethrum-Konzentrats
(Pyrethrum – Board
of Kenya) bewertet. Als Kontrolle wurde jede Dochtart auch nur mit
Isopar-V eingesetzt.
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Das
Verhalten der Dochte wurde durch Nachbilden eines typischen verbrauchermäßigen Einsatzes
derselben zur Insektenbekämpfung
bewertet. Docht und die Nachfüllflasche
wurden in elektrische wandmontierte Verdunster (Baygon EV-7; Raid
Mazda-II, All-out) eingesetzt und aus einem Sonder-Stromkreis mit
230 ± 0,2
V WS gespeist. Der Raum, indem die Testgeräte angeordnet waren, wurde
zugfrei auf 80 °F
[27 °C]
gehalten. Jedes Testgerät wurde
zyklisch 8 Stunden ein- und 4 Stunden ausgeschaltet, um einen – wenngleich
beschleunigten – täglichen
8-Stunden-Zyklus der Insektenbekämpfung nachzubilden.
Das Gewicht der freigesetzten Flüssigkeit
wurde durch Bestimmen der Masse jeder Nachfüllflasche mit einer Präzisions-Analysewaage (Mettler)
nach jedem 8-Stunden-Zyklus
erfasst.
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Mit
Isopar-V zur Kontrolle gaben die unbehandelten Keramikdochte stetig
45 ± 3
mg/h bzw. 49 ± 4
mg/h ab. Ein unbehandelter Docht mit einer 0,5%-Pyrethrum-Lösung fiel
von einem Maximum von 47 mg/h mit der Zeit fast auf Null ab. Ein
mit OV-101 beschichteter Docht mit einer 0,5%-Pyrethrum-Lösung behielt über 350
Stunden eine Abgaberate von 47 ± 11 mg/h bei, auch nachdem
der unbeschichtete Docht innerhalb von 100 Stunden bis 180 Stunden
auf Null gesunken war.
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Ähnliche
Tests wurde mit Dochten aus verglastem Sand ausgeführt. Diese
Dochte wurden von Pyrethrum schnell zugesetzt, so dass die Freisetzrate
dieser Lösungen
erheblich abnahm. Durch Beschichten der Dochte mit OV-17 oder OV-101
wurden das Zusetzen und die Abnahme der Freisetzrate dauerhaft verhindert,
auch lange nachdem die Kontrollproben eine stark verringerte Leistung
gezeigt hatten.
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Die
vorliegende Erfindung stellt also Methoden bereit, mit denen sich
Substrate wirksam behandeln lassen, um das Zusetzen durch eine Vielzahl von
flüchtigen
Stoffen beim Erwärmen
zu verhindern. Die Substrate lassen sich kostengünstig und auf einfache Weise
herstellen. Sie stellen weiterhin eine zuverlässige und vorhersehbare Quelle
der Freisetzung von flüchtigen
Stoffen dar.
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Während vorgehend
eine Anzahl bevorzugter Ausführungsformen
beschrieben ist, sollte klar sein, dass auch andere im Rahmen der
Erfindung liegen. Bspw. können
die Substrate in anderer Gestalt vorliegen.
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Weiterhin
kann das Tränken
der Substrate mit dem Polymer-Material und/oder dem flüchtigen Stoff
durch Besprühen,
Tauchen oder andere Vorgehensweisen (im Gegensatz zum Vollsaugenlassen) erfolgen.
Während
weiterhin mehrere Arten von Freisetzvorrichtungen offenbart ist,
sind weder die Heizvorrichtung noch das Gebläse in der Art des Aufbaus kritisch.
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Hinsichtlich
des Gesamtumfangs der Erfindung wird daher auf die folgenden Ansprüche verwiesen.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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Die
vorliegende Erfindung stellt verbesserte Dochte, Matten, Stopfen
od. dergl. zum Freisetzen flüchtiger
Stoffe – insbesondere
von Pyrethrum-Insektiziden mittels elektrischer Heizeinrichtungen – bereit.
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LEGENDE zu den
FIGURENBESCHRIFTUNGEN
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1A, 1B, 4A, 4B
- Prior
art
- Stand
der Technik
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12A
- Volatile
material
- Flüchtiger
Stoff
- Uncoated
internal ...
- Unbeschichtete
Innenwandfläche
- Pore
- Pore
-
12B
- Volatile
material
- Flüchtiger
Stoff
- Polymer
coating
- Polymerisatbeschichtung
- Pore
- Pore