EP1421314B1 - Element d'eclairage chimiluminescent - Google Patents

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EP1421314B1
EP1421314B1 EP01914848A EP01914848A EP1421314B1 EP 1421314 B1 EP1421314 B1 EP 1421314B1 EP 01914848 A EP01914848 A EP 01914848A EP 01914848 A EP01914848 A EP 01914848A EP 1421314 B1 EP1421314 B1 EP 1421314B1
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EP
European Patent Office
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pouch
polymer
element according
sealed
periphery
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EP01914848A
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German (de)
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EP1421314A1 (fr
Inventor
Jacques Ladyjensky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omniglow Corp
Original Assignee
Omniglow Corp
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K2/00—Non-electric light sources using luminescence; Light sources using electrochemiluminescence
    • F21K2/06—Non-electric light sources using luminescence; Light sources using electrochemiluminescence using chemiluminescence

Definitions

  • EP 0 011 911 A shows a chemiluminescent lighting device according to the preamble of claim 1.
  • the devices proposed comprise two chambers respectively containing the first liquid, said oxalate solution and the second liquid, called activator solution. These rooms are separated by a wall that can be broken by the user or have a removable portion. This wall must also be an excellent barrier to gases because the oxalate solution is very sensitive to any contamination from the outside, or the activator.
  • the oxalate solution is enclosed in a breakable glass ampoule. Unfortunately it is not possible to manufacture continuously, starting from rolls of material, elements comprising glass ampoules. In addition, they are expensive.
  • the present invention relates to an element capable of such continuous production, so very economical, especially since the constituent materials are very cheap.
  • the element also has the advantage of being flat, that of being particularly light, and has other auxiliary advantages which will appear in the following discussion.
  • the invention provides a chemiluminescent lighting element comprising at least two chambers respectively filled with an oxalate solution and an activating solution.
  • the oxalate solution is in a sealed pouch of aluminum foil lined on the inside of a polymer, said pouch forming a first chamber.
  • This pouch is itself enclosed in a larger waterproof pouch of translucent polymeric film, forming a second chamber, which also contains the liquid activator.
  • the element according to the invention therefore consists essentially of an aluminum film pouch containing the oxalate solution, disposed inside a translucent plastic film pouch also containing the activating solution.
  • an absorbent felt and a steel ball, or other grain of hard material whose role is to disembowel the aluminum pouch at the time of use, under the effect of the manipulation of the user.
  • the inner pocket 1 consists of two aluminum films 2 and 3 sealed together along a rectangular periphery 4 in FIGS. 1 and 2 and circular in figs. 3 and 4. It contains the solution of liquid oxalate, the level of which is shown in 5.
  • the outer pouch 6 consists of two films 7 and 8 made of translucent flexible polymer, preferably polyolefin, eg polyethylene or polypropylene, sealed together according to a periphery 9, rectangular in FIGS. 1 and 2 and circular in figs. 3 and 4. It contains the activator liquid whose level is represented in 10.
  • the device optionally comprises a ball 11 of steel or a grain of hard material on which the user will support to perforate the aluminum pouch and thus cause mixing. It is also conceivable to dispense with this ball or grain and burst the pouch by pressure. In this case it is good to provide a weakened resistance zone, for example a weld line.
  • Each of the two aluminum films is lined, by coating, lamination or any other technique, with a layer of polymeric varnish on that of their surfaces which is intended to come face to face.
  • This layer of varnish preferably based on a modified polypropylene or not is intended to ensure the adhesion of the two films to one another during the sealing of their periphery by thermal action. This layer is not shown in the figure for reasons of clarity.
  • This polymeric layer besides the adhesion, also plays the role of ensuring good compatibility between the aluminum material and the oxalate solution, which is very delicate and sensitive to contamination, and is compatible only with very few materials.
  • This layer is very thin so as not to strengthen the mechanical strength of the aluminum film, intended to break.
  • the device also comprises, optionally, a felt 12 (succession of small crosses in the figures) of nonwoven material whose fibers are preferably made of the same polymer as the films of the outer pocket. It will be trapped during peripheral thermal sealing between the two films. When storing the element before use, this felt will have time to absorb all the activating liquid and distribute it evenly throughout the pouch. This will result in a nice uniformity of light, after the release of the oxalate liquid, because the two liquids are eager to diffuse into each other in a short time.
  • the activator liquid level, shown at 10 in FIG. 2 is the one we have at the moment of filling, afterwards it is absorbed in the felt as mentioned above.
  • the aluminum pouch remains in place and plays the role of reflector; indeed, all the light emission is on the same side of the aluminum pouch namely the one that was disemboweled. There is almost no liquid from the other side of the aluminum pouch. This intense directional emission is undeniably an advantage over the prior art in the field.
  • peripheral sealing may affect any other form and in particular, for advertising purposes, represent the shape of a brand logo.
  • the machine can be of vertical type, as the figs suggest. 1 and 2, or horizontal type, as suggested in figs. 3 and 4. Stamping is easier in a horizontal machine, and can be limited to the bottom film.
  • the aluminum films have been coated or laminated with the polymeric varnish referred to above, during a preliminary operation, also carried out continuously by known means.
  • a second machine also of the "fill and seal” type, receives sequentially and synchronously with the previous one, the aluminum bags already filled and sealed, and seals together the two flexible plastic films and the felt, if provided. all three running continuously from their storage rollers. Before sealing a dose of activator liquid is introduced, as well as the ball.
  • Finished pockets come out at the bottom of the machine in a chain or sausage, and can be delivered as is to the user if he is interested in lines of light, novelty likely to meet the desires of the forces of the order or army for example.
  • said film was coated on its full width, ie 600 mm, with a polypropylene dispersion and treated in a tunnel oven.
  • the residual thickness deposited after curing is 6 micrometers.
  • the oxalate solution consists of a dibutyl phthalate solvent in which, per liter, are dissolved 120 g of oxalate CPO and 1.5 g of DPEA dye. These components are well known in the art in the field of chemiluminescent elements.
  • the ball is a rolling ball, third choice, with a diameter of 4.5 mm.
  • the outer cover films are polypropylene-polyethylene without slip agent in the formulation, 0.25 m rolls 40 mm wide, length 300 m. They are presented in ribbon width 45 mm, thickness 0.25 mm, in rolls of 300 meters.
  • the doses of oxalate and activator are 1.7 and 0.7 ml, respectively.
  • the seals are made using jaws or anvils in the shape of a rounded corner rectangle, with an effective sealing width of 2 mm.
  • the heat energy of the seals is provided either by electrical resistors or via an ultrasound generator.
  • the felt is a non-woven "spunbond" of polypropylene and polyethylene fibers, of 120 g per square meter.
  • the finished pieces separated by an automatic timed knife, measure 45 x 70 mm and weigh 4 g.
  • the procedure is as in Example 1 but using a machine of the horizontal type.
  • the stamping of the lower aluminum film is operated by lowering a punch before any sealing; then the removal of the liquid is carried out using a removable needle, then sealing between the two aluminum films is operated at once on the entire periphery.
  • the aluminum strips feeding the machine have a width of 41 mm and those of flexible plastic a width of 65 mm.
  • the amounts of oxalate solution and activating solution are 2.2 and 1 ml, respectively.
  • the finished parts have a diameter of 59 mm and weigh 5 g.

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Description

  • Les dispositifs capables d'émettre de la lumière par le fait du mélange de deux liquides chimiques entre eux sont bien connus. On peut citer notamment les brevets des Etats-Unis 3539794, 3576987, 4193109, 4682544, 4751616, 4814949 et 5121302.
  • Le document EP 0 011 911 A montre un dispositif d'éclairage chimiluminescent selon le préambule de la revendication 1.
  • D'une manière générale les dispositifs proposés comportent deux chambres contenant respectivement le premier liquide, dit solution oxalate et le second liquide, appelé solution activatrice. Ces chambres étant séparées par une paroi qui peut soit être brisée par l'utilisateur soit comporter une partie amovible. Cette paroi doit aussi constituer une excellente barrière aux gaz car la solution oxalate est très sensible à toute contamination venant de l'extérieur, ou de l'activateur. De ce fait, en pratique, à part quelques exceptions économiquement coûteuses, la solution oxalate est enfermée dans une ampoule de verre brisable. Malheureusement il n'est pas possible de fabriquer en continu, au départ de rouleaux de matière, des éléments comportant des ampoules en verre. En outre, elles sont chères.
  • La présente invention concerne un élément susceptible d'une telle production en continu, donc très économique, et ce d'autant plus que les matériaux constitutifs en sont très bon marché. L'élément présente en outre l'avantage d'être plat, celui d'être particulièrement léger, et présente d'autres avantages auxiliaires qui vont apparaître dans l'exposé ci-dessous.
  • Plus particulièrement, l'invention propose un élément d'éclairage chimiluminescent comportant au moins deux chambres remplies respectivement d'une solution d'oxalate et d'une solution activatrice. La solution oxalate se trouve dans une pochette étanche en film mince d'aluminium doublé, côté intérieur, d'un polymère, ladite pochette, formant une première chambre. Cette pochette est elle-même enfermée dans une pochette étanche plus grande en film polymérique translucide, formant une deuxième chambre, qui contient également l'activateur liquide.
  • L'élément selon l'invention est donc essentiellement constitué d'une pochette en film d'aluminium contenant la solution oxalate, disposée à l'intérieur d'une pochette en film plastique translucide contenant aussi la solution activatrice. Optionnellement, un feutre absorbant et une bille d'acier, ou autre grain de matière dure, dont le rôle est d'éventrer la pochette en aluminium au moment de l'utilisation, sous l'effet de la manipulation de l'utilisateur.
  • L'invention sera mieux comprise à l'examen des dessins joints en annexe à titre d'exemple uniquement.
  • Dans ces dessins :
    • la fig. 1 représente une vue en plan d'un dispositif selon l'invention
    • la fig. 2 est une vue en coupe du dispositif de la fig. 1
    • la fig. 3 est une vue en plan d'une autre exécution et
    • la fig. 4 en est une vue en coupe correspondante.
  • La pochette intérieure 1 est constituée des deux films d'aluminium 2 et 3 scellés ensemble selon une périphérie 4 rectangulaire dans les figs. 1 et 2 et circulaire dans les figs. 3 et 4. Elle contient la solution d'oxalate liquide dont le niveau est figuré en 5. La pochette extérieure 6 est constituée de deux films 7 et 8 en polymère souple translucide, de préférence polyoléfine, p.e. polyéthylène ou polypropylène, scellés ensemble selon une périphérie 9, rectangulaire dans les figs. 1 et 2 et circulaire dans les figs. 3 et 4. Elle contient le liquide activateur dont le niveau est représenté en 10.
  • Le dispositif comporte optionnellement une bille 11 en acier ou un grain de matière dure sur lequel l'utilisateur appuiera pour perforer la pochette en aluminium et ainsi provoquer le mélange. On peut aussi concevoir de se passer de cette bille ou grain et faire éclater la pochette par pression. Dans ce cas il est bon de prévoir une zone de résistance affaiblie, par exemple une ligne de soudure. Chacun des deux films aluminium est doublé, par enduction, lamination ou toute autre technique, d'une couche de vernis polymérique sur celle de leurs surfaces qui est destinée à venir face à l'autre. Cette couche de vernis préférence basée sur un polypropylène modifié ou non est destinée à assurer l'adhésion des deux films l'un à l'autre en cours du scellage de leur périphérie par action thermique. Cette couche n'est pas représentée sur la figure pour raisons de clarté.
  • Cette couche polymérique, outre l'adhésion, joue aussi le rôle d'assurer une bonne compatibilité entre la matière aluminium et la solution oxalate, qui est fort délicate et sensible aux contaminations, et n'est compatible qu'avec très peu de matériaux. Cette couche est très mince de manière à ne pas renforcer la résistance mécanique du film d'aluminium, destiné à se briser.
  • Outre cette couche, il est possible de prévoir aussi la présence d'un mince film souple en polypropylène entre les deux films d'aluminium. Il sera emprisonné entre eux lors du scellage et contribuera à renforcer la solidité de celui-ci. Il n'est pas, par clarté, représenté sur les figures. Il va de soi que la solution oxalate se trouvera entre ce film souple et un film aluminium et que c'est ce dernier qui sera éventré.
  • Le dispositif comporte aussi, optionnellement, un feutre 12 (succession de petites croix sur les figures) en matière non tissée dont les fibres sont, de préférence, constituées du même polymère que les films de la pochette extérieure. Il sera emprisonné lors du scellage thermique périphérique entre les deux films. Lors du stockage de l'élément avant son utilisation, ce feutre aura le temps d'absorber tout le liquide activateur et de le répartir uniformément dans toute la pochette. Il en résultera une belle uniformité de lumière, après la libération du liquide oxalate, car les deux liquides sont avides de diffuser l'un dans l'autre dans un court délai. Le niveau de liquide activateur, figuré en 10 dans la fig. 2 est celui qu'on a au moment du remplissage, par la suite il se voit absorbé dans le feutre comme dit ci-dessus.
  • Une fois vidée, ou à peu près vidée, de son contenu, la pochette en aluminium reste en place et joue le rôle de réflecteur; en effet, toute l'émission lumineuse se trouve du même côté de la pochette aluminium à savoir celui qu'on a éventré. Il n'y a presque pas de liquide de l'autre côté de la pochette aluminium. Cette émission directionnelle intense est incontestablement un avantage par rapport à l'art antérieur en la matière.
  • Il est fréquent que la pochette intérieure ne soit pas entièrement vidée par l'utilisateur au moment de l'allumage. On s'est aperçu qu'il y avait des replis ou d'autres causes qui faisaient qu'il en restait un peu. Il est alors avantageux, lorsque la lumière faiblit au fil des heures, par suite de l'inévitable consommation d'énergie chimique du système, de malaxer quelque peu l'élément pour en extraire les restes du contenu en oxalate hors de la pochette intérieure. On assiste alors à une sorte de regénération de l'émission lumineuse et ce, à un moment décidé par l'utilisateur. Ceci constitue un avantage appréciable par rapport à l'art antérieur. Il a été souvent demandé, mais en vain, par le marché jusqu'ici.
  • Dans les figs. 1 et 2 l'élément est représenté sous forme rectangulaire et dans les figs. 3 et 4 sous forme circulaire, mais il va de soi que le scellage périphérique peut affecter toute autre forme et en particulier, à des fins publicitaires, représenter la forme d'un logo de marque.
  • Pour la réalisation industrielle, il est prévu, avec utilisation de machine d'emballage du type "fill-and-seal" verticales, de dérouler depuis leurs rouleaux respectifs, les deux films minces d'aluminium ainsi le cas échéant, que le rouleau optionnel de film souple polymérique, afin de présenter ces films d'aluminium face à face selon leur face enduite polymérique, et de sceller de manière continue et temporisée les pochettes à la suite l'une de l'autre.
  • Lorsque les films d'aluminium se trouvent en face l'un de l'autre l'un des deux ou tous les deux se voit embouti légèrement par un petit poincon activé mécaniquement, ceci de manière à créer du volume pour le liquide à recevoir. On y fait l'injection de liquide oxalate, suivie du scellage de la pochette. Les pochettes scellées sont séparés au moyen d'un couteau automatisé, et tombent individuellement dans la deuxième machine décrite ci-dessous.
  • La machine peut être de type vertical, comme le suggèrent les figs. 1 et 2, ou de type horizontal, comme le suggèrent les figs. 3 et 4. L'emboutissage est plus facile en machine horizontale, et peut se limiter au film inférieur.
  • Les films aluminium ont été enduits ou laminés avec le vernis polymérique dont question ci-avant, au cours d'une opération préalable, elle aussi effectuée en continu par des moyens connus.
  • Une seconde machine, elle aussi du type "fill and seal", reçoit de manière séquencée et synchrone avec la précédente, les pochettes aluminium déjà remplies et scellées, et scelle ensemble les deux films en plastique souple et le feutre, s'il est prévu, tous trois se déroulant en continu depuis leurs rouleaux de stockage. Avant le scellage une dose de liquide activateur est introduite, ainsi que la bille.
  • Il est important de noter que dans cette seconde machine, qui fabrique les pochettes extérieures (et ceci, à l'inverse de ce qui se passe dans la première machine avec les films aluminium), les deux films de plastique souple, déroulés en vue de l'opération, restent plans, c'est à dire ni "emboutis", ni "formés" jusqu'au moment du scellage final. Ils adoptent une structure légèrement gonflée parce que au moment du scellage ils enserrent entre eux la pochette aluminium. Ce gonflement est une déformation purement élastique avec mise sous tension, due à l'élasticité naturelle des films, et par nature réversible. Il en résulte que les parois de la pochette extérieure exercent sur la pochette intérieure et son contenu, une pression élastique uniforme dont l'action est très favorable au moment de l'éventrement par l'utilisateur. Le liquide oxalate se voit alors éjecté avec force, ce qui favorise le mélange désiré.
  • Les pochettes finies sortent alors au bas de la machine selon une chaîne ou saucisse, et peuvent être livrées telles quelles à l'utilisateur si celui-ci est intéressé par des lignes de lumière, nouveauté de nature à rencontrer les désirs des forces de l'ordre ou de l'armée par exemple.
  • Mais bien entendu on peut aussi séparer les pochettes les unes des autres par le jeu d'un couteau automatisé, ou créer des lignes de faiblesse entre elles pour la séparation ultérieure par l'utilisateur.
    • Exemples de réalisation Exemple 1
  • On fait appel dans cet exemple à une machine verticale, du type "fill and seal", modifiée. On utilise un film d'aluminium de marque Reynolds, en ruban de 35 mm de large et rouleaux de 300 m. L'épaisseur est de 28 micromètres pour la face destinée à être éventrée et 38 micromètres pour l'autre.
  • Avant sa découpe en rouleaux de 35 mm, ledit film a été enduit sur sa pleine largeur, soit 600 mm, d'une dispersion de polypropylène et traité en four-tunnel. L'épaisseur résiduelle déposée après cure est de 6 micromètres.
  • Lorsque les deux films aluminium sont face à face leur scellage mutuel est opéré selon une périphérie rectangulaire de 33 x 65 mm à l'exception du côté supérieur, par lequel un doigt d'emboutissage pénètre mécaniquement, accompagné d'une aiguille d'injection de la solution oxalate puis ces deux éléments se retirent et le scellage est achevé.
  • La solution oxalate est constituée d'un solvant dibutylphtalate dans lequel, par litre, sont dissouts 120 g de CPO oxalate et 1,5 g de colorant DPEA. Ces composants sont bien connus de l'art antérieur en matière d'éléments chimiluminescents.
  • La bille est une bille de roulement, de troisième choix, d'un diamètre de 4,5 mm.
  • Les films de la pochette extérieure sont en copolymère polypropylène -polyéthylène sans agent glissant dans la formulation, de 0,25 m en rouleaux de largeur 40 mm, longueur 300 m. Ils se présentent en ruban de largeur 45 mm, épaisseur 0,25 mm, en rouleaux de 300 mètres.
  • Les doses d'oxalate et d'activateur sont respectivement 1,7 et 0,7 ml.
  • Les scellages sont réalisés à l'aide de mâchoires ou enclumes ayant la forme de rectangle à coin arrondis, avec une largeur de scellage effective de 2 mm. L'énergie thermique des scellages est apportée soit par des résistances électriques, soit via un générateur d'ultrasons.
  • Le feutre est un non tissé "spunbond" en fibres de polypropylène et polyéthylène, de 120 g par mètre carré.
  • Les pièces finies, séparées par un couteau automatique temporisé, mesurent 45 x 70 mm et pèsent 4 g.
    • Exemple 2
  • On procède comme dans l'exemple 1 mais en employant une machine de type horizontal. L'emboutissage du film aluminium inférieur est opéré par descente d'un poinçon avant tout scellage; ensuite la dépose du liquide est réalisée à l'aide d'une aiguille amovible, puis le scellage entre les deux films d'aluminium est opéré d'un coup sur toute la périphérie.
  • Dans ce cas, les rubans d'aluminium alimentant la machine présentent une largeur de 41 mm et ceux en plastique souple une largeur de 65 mm. Les quantités de solution d'oxalate et de solution activatrice sont respectivement 2,2 et 1 ml. Les pièces finies ont un diamètre de 59 mm et pèsent 5 g.

Claims (12)

  1. Elément d'éclairage chimiluminescent comportant au moins deux chambres remplies respectivement d'une solution d'oxalate (5) et d'une solution activatrice (10), la solution oxalate (5) se trouve dans une pochette étanche (1) en film mince d'aluminium (2, 3) doublé, côté intérieur, d'un polymère, ladite pochette (1), formant une première chambre, caractérisé en ce que la première chambre est elle-même enfermée dans une pochette étanche plus grande (6) en film polymérique (7, 8) translucide, formant une deuxième chambre, qui contient également l'activateur liquide (10).
  2. Elément selon la revendication 1 dans lequel le polymère du film d'aluminium (2, 3) est une polyoléfine.
  3. Elément selon les revendications 1 ou 2 dans lequel la pochette extérieure (6) est constituée de deux films polymériques (7, 8) scellés ensemble sur leur périphérie (9).
  4. Elément selon la revendication 3 dans lequel l'un des films polymériques (7, 8) est doublé, côté interne, d'un feutre ou tissu (12) en matière absorbante compatible avec les solutions d'oxalate et activatrice.
  5. Elément selon la revendication 3 dans lequel les films (7, 8) sont sous tension élastique.
  6. Elément selon les revendications 1, 2 ou 3 dans lequel la pochette extérieure (6) contient également un ou plusieurs petits grains de matière dure (11).
  7. Elément selon la revendication 6 dans lequel le grain de matière dure (11) est une bille d'acier.
  8. Elément selon la revendication 6 dans lequel le ou les grains sont des granulés de polyoléfine.
  9. Elément selon n'importe laquelle des revendications précédentes dans lequel la pochette intérieure (1) est constituée de films d'aluminium (2, 3) doublés de polymère scellés ensemble et dans lequel le scellage présente des zones de moindre résistance à l'éclatement.
  10. Procédé de fabrication d'un élément d'éclairage chimiluminescent selon n'importe laquelle des revendications 1 à 9 dans lequel
    - des pochettes en film mince d'aluminium doublé de polymère sont formées de manière continue et successive, par le déroulement de deux rouleaux de ruban aluminium qui sont amenés l'un contre l'autre, face polymère en contact et scellé au moins sur leurs périphéries, avec injection de solution oxalate à l'intérieur de la périphérie délimitée par le scellage,
    - lesdites pochettes ainsi scellées et remplies sont séparées par un couteau automatisé et envoyées une à une de manière successive et temporisée, dans une seconde machine qui les incorpore dans une pochette en plastique translucide
    - cette seconde machine opérant la mise face à face de deux rubans en film polymère souple translucide, déroulés depuis des rouleaux de stockage, et scellés selon une périphérie avec insertion de la pochette en aluminium et de la solution activatrice à l'intérieur de la périphérie, le tout s'opérant de façon continue et temporisée
    - les pochettes finales étant alors soit séparées au couteau automatisé, en une série de pochettes individuelles, soit fournie à l'utilisateur selon une chaîne telle qu'issue de la machine.
  11. Procédé de fabrication selon la revendication 10 dans lequel un des deux rubans en film polymère souple translucide est doublé sur la face dirigée vers l'autre ruban en polymère, d'un ruban de feutre de fibres absorbantes et est scellé en continu avec le ruban en polymère souple, non doublé , qui lui fait face.
  12. Procédé de fabrication selon une des revendications 11 ou 10 caractérisé en ce que, au moment de l'insertion de la pochette en aluminium et de la solution activatrice, sont également insérés, entre les deux pochettes, un ou plusieurs grains de matière dure.
EP01914848A 2000-03-10 2001-03-08 Element d'eclairage chimiluminescent Expired - Lifetime EP1421314B1 (fr)

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EP1421314A1 EP1421314A1 (fr) 2004-05-26
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EP01914848A Expired - Lifetime EP1421314B1 (fr) 2000-03-10 2001-03-08 Element d'eclairage chimiluminescent

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US (1) US20030223219A1 (fr)
EP (1) EP1421314B1 (fr)
JP (1) JP4663950B2 (fr)
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