DE69200099T2

DE69200099T2 - Behälter für Luftverbesserungsflüssigkeiten.

Info

Publication number: DE69200099T2
Application number: DE69200099T
Authority: DE
Inventors: William Lembeck
Original assignee: Reckitt and Colman Inc
Current assignee: Reckitt Benckiser LLC
Priority date: 1991-01-04
Filing date: 1992-01-02
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2012-01-03
Also published as: AU9007391A; EP0501601A1; EP0501601B1; IE64172B1; ZA9110194B; DK0501601T3; IE914561A1; CA2058747A1; AU638621B2; BR9200012A; DE69200099D1; NZ241195A; MX9200023A; ATE104155T1; ES2051144T3; US5121881A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Behälter für eine Flüssigkeit, und insbesondere auf einen Behälter für eine lufterfrischende Flüssigkeit, welche in die Umgebungsluft verdampft.
Bisher ist ein Lufterfrischungsflüssigkeitsbehälter vorgeschlagen werden, welcher einen Silikongummifilm an der äußeren Oberfläche eines Verdampferkissens verwendet, um Flüssigkeit in dem Behälter zu halten, und ein Ausschütten zu verhindern. Silikongummi ist ein durchlässiges Material, welches es dem Lufterfrischer ermöglicht, in Dampfform zu entweichen, jedoch nicht in seinem flüssigen Zustand. Der Nachteil dieses vorgeschlagenen Behälters ist derjenige, daß er nur in einer mit der Oberseite nach unten gekehrten Stellung arbeitet.
Ein herkömmlich erhältlicher Lufterfrischungsflüssigkeitsbehälter verwendet einen Docht, welcher aus einer Mehrzahl feiner Synthetikfasern zusammengesetzt ist, die entlang der Achse des Dochts verlaufen, wobei das obere Ende des Dochts in Kontakt mit der unteren Oberfläche eines Verdampferkissens ist, wo die Übertragung der Flüssigkeit von dem Docht zu dem Kissen erreicht wird.
Die WO-A-89/08462 (L. Givaudan & Cie Society Anonyme) offenbart eine Lufterfrischungseinrichtung mit zwei externen Kapillarelementen 3a, 3b. Die Kapillarelemente sind mit einer Mehrzahl von externen, V-förmigen Ausnehmungen 4 versehen, wobei der untere Abschnitt der Kapillaren in Kontakt mit einem flüssigen Duftmaterial ist, und die oberen zur Luft in dem Raum oder dem Bereich, in welchem die Abgabe des Duftstoffs beabsichtigt ist, offen liegen. Die Kapillarausnehmungen übertragen den Duftstoff von dem Reservoir in die Umgebung.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen neuen und verbesserten Behälter für eine Flüssigkeit vorzusehen, welcher einen oder mehrere Nachteile derartiger, bereits bekannter Behälter vermeidet.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung einen neuen und verbesserten Behälter für eine lufterfrischende Flüssigkeit vorzusehen, welcher keinen Faserdocht erfordert.
Erfindungsgemäß umfaßt ein Behälter für eine Flüssigkeit einen Bodenabschnitt, welcher eine Bodenwand und wenigstens eine Seitenwand umfaßt. Der Behälter umfaßt ferner eine flüssigkeitsdurchlässige obere Wand. Die Seitenwand umfaßt wenigstens eine Vertiefung, welche sich zu der oberen Wand erstreckt, wodurch Flüssigkeit in dem Behälter durch Kapillarwirkung zur oberen Wand emporsteigt, welche die Flüssigkeit zum Verdampfen absorbiert.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sowie anderer und weiterer Merkmale derselben, wird auf die nachfolgende Beschreibung verwiesen, welche in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet werden sollte, und ihr Umfang ist in den beiliegenden Ansprüchen angegeben.
Mit Bezug auf die Zeichnungen ist:
Fig. 1 ein Querschnitt in Höhenrichtung eines Behälterabschnitts für eine Flüssigkeit, welcher gemäß der Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 2 eine Draufsicht des Behälterabschnitts der Fig. 1;
Fig. 3 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäß aufgebauten Behälters;
Fig. 4 eine Schnittansicht in Höhenrichtung, welche einen mit der Oberseite nach unten gekehrten Behälterabschnitt wiedergibt;
Fig. 5 eine Schnittansicht in Höhenrichtung, eines Behälters mit einem oberen Abschnitt darauf;
Fig. 6 ein Diagramm einer Kapillarröhre in einer Flüssigkeit, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern;
Fig. 7 ein Diagramm, welches die Krümmung eines Meniskus wiedergibt, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern;
Fig. 8 ein Diagramm, welches einen Meniskus in einer zylindrischen Pore wiedergibt, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern; und
Fig. 9 ein Diagramm, welches den Kopfdruck in Abhängigkeit des Kapillardrucks wiedergibt, um das Erklären der Erfindung zu erleichtern.
Wenn man sich nun den Zeichnungen genauer zuwendet, gibt Fig. 1 einen Behälter für eine Flüssigkeit, vorzugsweise eine lufterfrischende Flüssigkeit, wieder, welcher einen eine Bodenwand 11 und wenigstens eine Seitenwand 12 umfassenden Bodenabschnitt 10 umfaßt. Der Behälter umfaßt eine flüssigkeitsdurchlässige obere Wand, welche in Fig. 1 nicht gezeigt ist, welche jedoch als Verdampferkissen 13 in der Explosionsansicht der Fig. 3 erscheint. Das Verdampferkissen ist durch Rippen 13a der Seitenwand 12 getragen. Die Seitenwand 12 umfaßt wenigstens eine Vertiefung 14, welche aus den Fig. 1, 2 und 3 erkennbar ist, und welche sich zu der durch das Verdampferkissen 13 gebildeten oberen Wand erstreckt, wodurch Flüssigkeit in dem Behälter durch Kapillarwirkung zu der oberen Wand emporsteigt, welche die Flüssigkeit zum Verdampfen absorbiert. Somit ist der Bodenabschnitt 12 ein aufrechter Zylinder mit einem offenen oberen Ende. Die obere Wand 13 ist aus Papier, mit einer Baumwollemischung. Das Papier ist durch ein gasdurchlässiges, chemisch behandeltes Papier 14b abgedeckt, welches in Fig. 3 und 5 dargestellt ist, und welches auf den Vertiefungen 14a der Fig. 3 aufliegt. Ein oberer Abschnitt 15 mit Poren 15a zum Entweichen des Gases ist auf den Bodenabschnitt des Behälters geschnappt. Der obere Abschnitt 15 kann irgendeine gewünschte Form aufweisen, z.B. eine umgekehrte Schalenform mit Poren.
Wie in Fig. 4 dargestellt, wird der Behälter mit lufterfrischender Flüssigkeit vorzugsweise in einem mit der Oberseite nach unten gekehrten Zustand gefüllt, wobei ein Bodenpfropfen 16 der Fig. 3 entfernt ist, so daß eine geeignete Düse 17 zum Einfüllen der Flüssigkeit verwendet werden kann.
Eine kurze Erklärung des Kapillardrucks würde zum Verstehen des Konzepts des Offen-Kanal-Dochts hilfreich sein.
Der Kapillardruck ist durch die Druckdifferenz zwischen demjenigen direkt unterhalb der Oberfläche einer Flüssigkeit und demjenigen direkt oberhalb der Oberfläche der Flüssigkeit definiert, wie in Fig. 6 gezeigt. Er kann ausgedrückt werden als
Pc = (Pv - P&sub1;) (1)
wobei Pv der Dampfdruck und P&sub1; der Flüssigkeitsdruck ist.
Wenn ein Meniskus (gekrümmte Oberfläche) an dem Flüssigkeits- Dampfübergang gebildet ist, wie in Fig. 7 gezeigt, kann der Kapillardruck durch die durch Laplace und Young in den späten 1700-ern entwickelte Gleichung berechnet werden.
Pc = s(1/R&sub1; + 1/R&sub2;) (2)
in welcher R&sub1; und R&sub2; die Hauptkrümmungsradien des Meniskus und s der Oberflächenspannungskoeffizient der Flüssigkeit ist.
Um den Wert von (1/R&sub1; + 1/R&sub2;) für Dochtporen mit einfacher Geometrie zu finden, können die Werte dieses Ausdrucks oft theoretisch bestimmt werden.
Zum Beispiel ist R&sub1; bei einer zylindrischen Pore oder einem Rohr gleich R&sub2;, und der Wert von R kann durch die Gleichung
R = r/cos A (3)
bestimmt werden.
Aus Fig. 8 wird diese Beziehung relativ einfach klar. Hier ist r der Radius des zylindrischen Rohrs, und A ist der Benetzungswinkel.
Fig. 8 gibt den Meniskus in einer zylindrischen Pore wieder.
Das Einsetzen von R aus Gleichung (3) in die Gleichung (2) ergibt den Wert des Kapillardrucks für das zylindrische Rohr.
Pc = s/(cosA/r + cosA/r) = 2s cosA /r (4)
Man kann erkennen, daß in dieser Gleichung der maximale Kapillardruck auftritt, wenn der Kosinus des Benetzungswinkels 1 ist, d.h. A gleich 0 ist. Dies kann oft durch Hinzufügen bestimmter chemischer oberflächenaktiver Mittel erreicht werden.
Eine ähnliche Formel kann für eine Pore, die aus einer einen offenen Kanal bildenden rechtwinkligen Vertiefung gebildet ist, abgeleitet werden. Auf der offenen Seite der Vertiefung gibt es keinen Meniskus; daher ist der Krümmungsradius unendlich. Der andere Krümmungsradius ist gleich der Hälfte der Breite der Vertiefung dividiert durch cosA (solange die Tiefe der Vertiefung wenigstens die Hälfte der Vertiefungsbreite ist). Die Gleichung für den Kapillardruck ist:
Pc = s(cosA/r + cosA/∞) = s(2 cosA/w + 0)
Pc = 2scosA /w (5)
wobei w die Vertiefungsbreite ist.
Diese rechtwinklige Offenkanal-Dochtpore ist insbesondere daher wertvoll, da sie direkt in dem Kunststoffbehälter geformt werden kann, welcher den flüssigen Lufterfrischer enthält.
Wie in Fig. 9 gezeigt, muß, um Flüssigkeit von dem niedersten Pegel der Flüssigkeit (A) zu dem Verdampferkissen zu pumpen, der Kapillardruck Pc größer sein als der Flüssigkeitskopfdruck Ph.
Fig. 9 gibt den Kopfdruck in Abhängigkeit des Kapillardrucks wieder.
Der Kopfdruck ist durch die Gewichtsdichte der Flüssigkeit mal der Gravitationskonstante der Höhe definiert:
Ph = D x g x h (6)
wobei Ph = Kopfdruck in 10&supmin;&sup5; N/cm² (dynes/cm²)
D = Gewichtsdichte in g/cm³
g = Gravitationsbeschleunigung in cm/sec²
h = Höhe in cm
Aus Gleichung (5) gilt Pc = 2scosA /w. Daher muß, um Flüssigkeit von ihrem niedersten Pegel in dem Behälter zur unteren Oberfläche des Verdampferkissens pumpen zu können, der Kapillardruck größer sein, als der Kopfdruck, oder mathematisch ausgedrückt
Pc > Ph, (7)
und wenn man (5) und (6) in Gleichung (7) einsetzt gilt
2scosA /w > Dgh (8)
Um die Breite der Vertiefung zu finden, welche erforderlich ist, um Flüssigkeit an den Seitenwänden eines Behälters nach oben zu pumpen, könnte man die Gleichung (8) mit umgeformten Ausdrücken verwenden:
w < 2scosA /Dgh (9)
Wenn man sich alle Ausdrücke auf der rechten Seite der Gleichung ansieht, stehen dort vier Variablen, welche bekannt sein müssen, bevor ein Wert w für die Vertiefungsbreite erhalten werden kann.
Verschiedene Experimente sind durchgeführt worden, um die Näherungswerte dieser Variablen zu bestimmen. Innerhalb ziemlich weiter Grenzen könnte angenommen werden, daß diese Werte sind:
scosA = 25*10&supmin;&sup5; N/cm (25 dynes/cm)
D = 0,9 g/cm³
g = 980 cm/sec²
h = 2 cm Behälterhöhe
Wenn man diese Werte in Gleichung (9) einsetzt, ergibt sich ein Maximalwert für die Breite der Vertiefung:
w < 2(25)/(0,9) (980) (2)
w < 0,028 cm
Aus der vorangegangen theoretischen Diskussion und den Ergebnissen vieler Experimente ist bestimmt worden, daß es möglich ist, eine Flüssigkeit aus einem Behälter herauszupumpen, indem einfach eine in die Wand des Behälters geformte Vertiefung verwendet wird.
Ferner haben Experimente gezeigt, daß die Tiefe der Vertiefung nicht tiefer zu sein braucht, als die Breite der Vertiefung, um einen ausreichenden Fluß vorzusehen, um die Unterseite des Verdampferkissens feucht zu halten und einen kontinuierlichen Fluß aufrechtzuerhalten. Theoretisch ist nur eine Vertiefung erforderlich, um die nötige Menge des Lufterfrischers für eine geeignete Abgabe vorzusehen. Es wird jedoch angenommen, daß eine Reihe von Vertiefungen, z.B. acht, immer eine dauerhafte Abgabe des Lufterfrischers in die Umgebung vorsehen würde.
Es ist herausgefunden worden, daß der Kosinus des Benetzungswinkels A für jedes Material, welches Wasser oder Alkohol als seine Basis verwendet, fast immer im Bereich von 0,8 bis 1 liegt. Dementsprechend kann ein weiter Bereich von Materialien für die lufterfrischende Flüssigkeit verwendet werden.
Obgleich die momentan als bevorzugt betrachteten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann offensichtlich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen darin durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Behälter für eine Flüssigkeit, umfassend:

einen Bodenabschnitt (10), umfassend eine Bodenwand (11) und wenigstens eine Seitenwand (12),

eine flüssigkeitsdurchlässige obere Wand (13),

wobei die Seitenwand wenigstens eine offene Vertiefung (14) umfaßt, welche sich zu der oberen Wand erstreckt, wodurch Flüssigkeit in dem Behälter durch Kapillarwirkung zu der oberen Wand emporsteigt, welche die Flüssigkeit zum Verdampfen absorbiert.

2. Behälter nach Anspruch 1, in welchem die Flüssigkeit eine lufterfrischende Flüssigkeit ist.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, in welchem der Bodenabschnitt ein aufrechter Zylinder mit einem offenen oberen Ende ist.

4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in welchem die obere Wand aus Papier mit einer Baumwollemischung ist.

5. Behälter nach Anspruch 4, in welchem das Papier durch ein gasdurchlässiges, chemisch behandeltes Papier (14b) abgedeckt ist, welches an dem Behälter anhaftet.

6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in welchem die Seitenwand eine Mehrzahl offener, sich zu der oberen Wand erstreckender Vertiefungen umfaßt.

7. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in welchem die Seitenwand eine Mehrzahl von sich zur oberen Wand erstreckenden und diese tragende Rippen umfaßt.