ES2299480T3 - Equipo revelador de presion. - Google Patents

Abstract

Equipo para detectar y proporcionar confirmación visual de un impacto sobre el mismo o de un diferencial de presión, que comprende un artículo que tiene una construcción de emparedado con una capa (3) reveladora de presión que comprende un cristal líquido u otro material termocrómico y una capa (5) de diferencial de temperatura, caracterizado porque la capa reveladora de presión y la capa de diferencial de temperatura están separadas por una capa de un material de alta conductividad térmica (4) que proporciona un escudo mecánico compresible entre la capa reveladora de impacto y la capa de diferencial de temperatura.

Description

Equipo revelador de presión.

Esta invención se refiere a un equipo revelador de presión y particularmente a un equipo deportivo capaz de detectar y proporcionar una indicación temporal de presión, tal como la que resultaría de un impacto sobre ese equipo.

Una causa común de desacuerdo entre jugadores de tenis, a menudo expresada vehementemente en el tenis profesional, es la relativa a si una pelota cayó dentro o fuera de los límites de la cancha o del área de servicio. Existen medios para detectar una pelota que aterrice fuera del área de servicio, pero éstos no son infalibles. Existen un gran número de faltas que no pueden detectarse, por ejemplo:

- una falta del pie durante el servicio

- una pelota que aterrice sobre la línea de servicio, incluida la línea de servicio central

- una pelota que aterrice en o fuera de juego.

Además, existen un gran número de otros deportes en los que puede surgir desacuerdo, por ejemplo si un futbolista (asociación, unión de rugby, liga de rugby o fútbol americano) ha puesto o no un pie en contacto cuando se juega el balón. En consecuencia, existe la necesidad de un medio de proporcionar una confirmación visual de si una pelota ha aterrizado o no sobre las líneas de demarcación de una cancha para deportes de raqueta o sobre el límite de un campo de deporte. Existen también otras aplicaciones en las que sería útil una indicación visual de presión, bien proveniente de un impacto repentino o bien de un contacto más suave de superficie con superficie.

El documento WO 94/28982 describe un dispositivo que comprende un emparedado de material que es capaz de adherirse a la cara de un palo de golf y que proporciona una indicación de la posición del impacto de la cara sobre una pelota. El emparedado comprende una capa de impacto exterior y una capa adhesiva interior, entre las cuales está dispuesta una capa de material termocrómico, tal como un material de cristal líquido.

En el documento US-A-5805245 se describe un dispositivo similar, pero éste tiene dos o más capas de material termocrómico que cambian de color dentro de intervalos de temperatura diferentes.

El documento DE-A-4100434 describe un material para marcar líneas o límites en campos deportivos o canchas. Se revela un impacto por medio de un material de cristal líquido empleando una gran diversidad de medios directos o indirectos, pero no se dan detalles referentes a cómo funcionan estos medios.

El documento US-A-5394824 describe un sensor termocrómico en el que una capa termocrómica de cristal líquido reveladora de impacto y que ha de ser calentada por la energía de un impacto o por fricción está dispuesta sobre un soporte que está controlado en temperaturas hasta justo por debajo de la temperatura de disparo del sensor termocrómico.

Según la presente invención, se crea un equipo para detectar y proporcionar confirmación visual de un impacto sobre el mismo o de un diferencial de presión, el cual comprende un artículo que tiene una construcción de emparedado con una capa reveladora de presión que comprende un cristal líquido u otro material termocrómico y una capa de diferencial de temperatura, separada por una capa de material de alta conductividad térmica, que proporciona un escudo mecánico compresible entre la capa reveladora de presión y la capa de diferencial de temperatura.

En una realización preferida de la invención se puede disponer una capa protectora por encima de la capa reveladora de presión y, preferiblemente, se dispone una capa de estabilización entre la capa protectora y la capa reveladora de presión.

En otra realización de la invención se proporciona una capa de soporte por debajo de la capa de diferencial de temperatura. La capa de soporte puede estar provista de una capa adhesiva o de puntos de anclaje mecánicos para colocarla sobre la superficie de juego.

Se ilustrará adicionalmente la presente invención con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La figura 1 representa una muestra del material de acuerdo con la invención y

La figura 2 representa, a mayor escala, una vista despiezada de otra realización de la invención.

Haciendo referencia a la figura 1, se verá que ésta comprende una pluralidad de capas que constituyen un emparedado de material. En la forma preferida están presentes una capa de revestimiento protector 1, una capa estabilización 2, una capa 3 en la que se visualiza un impacto por medio de un cambio de color, una capa compresible 4, una capa de calentamiento 5 y una capa de soporte 6.

El dispositivo se basa en la capa 3 reveladora de presión, la cual proporciona una indicación de la temperatura inmediata por medio de un cambio de color, siendo los colores variables de acuerdo con el intervalo de temperatura requerido.

El dispositivo integra la membrana de cristal líquido con un substrato que proporciona un diferencial de temperatura respecto del medio ambiente, apropiado para la aplicación específica en la que ha de utilizarse el equipo. Cuando el equipo de acuerdo con la invención es sometido a presión externa, tal como por un impacto mecánico, esa presión se manifiesta por medio de una marca avisadora de un color diferente. Ajustando el diferencial de temperatura entre la temperatura del equipo y la temperatura ambiente, se puede hacer que la indicación visual de la marca sobre la superficie siga siendo visible durante prolongados períodos de tiempo.

Después de un lapso de tiempo establecido, la membrana indicadora vuelve a su color original.

El revestimiento protector 1 es una capa impermeable al agua, por ejemplo formada con un material plástico adecuado, tal como poliuretano o poli(cloruro de vinilo), a fin de proporcionar estabilización frente a luz ultravioleta, protección térmica y alta resistencia mecánica. Por ejemplo, puede tener preferiblemente un espesor de 150 a 400 \mum. Si se desea, puede estar provista de una textura superficial que case con la de la línea de la superficie de juego.

Cuando se requiera el aspecto o textura de hierba, se puede suplementar la capa 1 con la aplicación de una capa de adhesivo rociado, seguido por el rociado de fibras de plástico, electrostáticamente cargadas, por ejemplo de 2 a 6 mm de longitud. Estas fibras serán de color o transparentes, según sea apropiado. Esta capa variará de acuerdo con la aplicación.

En una realización preferida una capa de estabilización transparente 2, preferiblemente de poli(cloruro de vinilo), está situada entre las capas 1 y 3. La finalidad de esta capa es proporcionar un substrato estable para la aplicación de la capa 3. Preferiblemente, la capa estará compuesta de una película de poli(cloruro de vinilo) de 100 a 150 \mum de espesor, transparente como el vidrio y estabilizada frente a luz ultravioleta (UV). El material plástico incorporará una cantidad suficiente de plastificante para asegurar ductilidad durante el funcionamiento, pero con alta elasticidad, permitiendo un rápido retorno al estado fundamental.

La capa 3 reveladora de presión comprende una capa de cristal líquido que puede rociarse o imprimirse con tamiz sobre la parte inferior de la capa 2. Preferiblemente, el espesor de la capa 3 es de un valor aproximado de 50 a 100 \mum.

Este es un producto comercial existente utilizado en su aplicación más sencilla como termómetro. Los cristales indicadores se suministran en una solución en suspensión, disueltos en un disolvente que se volatiliza después de la aplicación, dejando una distribución regular a través de cualquier superficie y permaneciendo al propio tiempo reactivo a cualquier diferencial de temperatura. El color y el intervalo del diferencial de temperatura pueden sintonizarse para aplicaciones apropiadas.

La fórmula química del medio indicador puede ajustarse también para que cambien el tiempo de respuesta y el tiempo de "relajación" del cambio de color. Este líquido es conocido por ser impreso con tamiz sobre camisetas de algodón para mostrar cambio de color inducido por cambios en la temperatura de la piel del usuario.

La capa 4 es una membrana compresible que proporciona un escudo mecánico entre la capa 3 reveladora de presión y la capa de calentamiento 5 situada debajo. Comprende un material que tiene una alta conductividad térmica. La función es la de trasladar el diferencial de temperatura, proporcionado por debajo de la capa desde la capa de calentamiento, al resto de un impacto físico aplicado desde encima de la capa.

La naturaleza y el espesor del material de esta capa dependen de su aplicación prevista; por ejemplo, puede ser una película de poli(cloruro de vinilo) impregnada con carbono, por ejemplo de 300 \mum de espesor. Su elasticidad puede ser modificada por adición de un plastificante para afectar a su coeficiente de restitución a fin de regular las características de "rebote" y la tasa de refrescamiento de la impresión de impacto restante y/o transmitir calor de la capa de calentamiento 5 a la capa 3. La textura superficial puede comprender, por ejemplo, una miríada de ubicaciones de puntos creadas por abollonado del material con un dibujo o mediante la producción de un ligamento basto, por ejemplo de 30 a 50 mallas por cm, utilizando un filamento de poli(cloruro de vinilo). Otro método mediante el cual se puede formar esta capa es el de deposición de esferas sinterizadas directamente sobre la superficie de la capa 5 o sobre una delgada membrana que se aplica después a la capa 5. Las esferas sinterizadas adecuadas pueden tener, por ejemplo, un diámetro medio de aproximadamente 50 micrómetros, mientras que una membrana, si se utiliza, puede tener un espesor de alrededor de 10 micrómetros. La presión aplicada sobre la capa indicadora será transferida a la capa calentadora a través de un contacto puntual, creando un cambio de color debido a una transferencia localizada de calor a través de la
capa.

La capa 5 de diferencial de temperatura puede ser, por ejemplo, una cinta de calentamiento de baja temperatura comercialmente disponible con un espesor determinado según la aplicación prevista, por ejemplo 2 mm de espesor. Puede proporcionar una temperatura de 0 a 100ºC, dependiendo de las aplicaciones previstas. Como alternativa, puede ser un sistema de extracción de calor que emplee fluidos refrigerantes, un sistema químicamente reactivo, etc. Cualquiera que sea el sistema de calentamiento o enfriamiento que se emplee, se puede aplicar un diferencial de temperatura apropiado con respecto al medio ambiente a la membrana de cristal líquido para materializar un rango apropiado de sensibilidad al color. El impacto será registrado por un cambio de temperatura casi momentáneo, produciendo una indicación visible de contacto con el equipo, seguido por un tiempo de restitución controlado durante el cual se mantendrá visible una marca de contacto remanente. El diferencial de temperatura puede alimentarse activamente por medio de un transformador o baterías de bajo mantenimiento, o bien pasivamente por medio de contacto con aire natural, paneles solares, reacción química etc. Cintas calentadoras comerciales de bajo coste están ya disponibles para mantener la temperatura en, por ejemplo, recintos de equipos, conductos de fluido, etc. Un ejemplo de tal cinta es suministrado por Electrothermal Limited, Leigh-on Sea, Essex.

La capa de soporte 6 proporciona soporte y resistencia mecánicos, así como aislamiento respecto de la capa 5 emisora de calor. Puede tener un espesor de, por ejemplo, 500 \mum. Puede comprender material para servicio duro y de difícil desgaste (por ejemplo, lona, poli(cloruro de vinilo), poliuretano, u-poli(cloruro de vinilo)). Puede estar provista de adhesivo, Velcro^{(R)} o puntos de fijación mecánicos (por ejemplo, puntos de "ojos") para posicionarla sobre una superficie.

En la figura 2 el equipo comprende una capa protectora 11, una segunda capa protectora opcional 12, una capa de coloración 13, una capa transmisora de calor opcional 14, una capa 15 generadora de diferencial de temperatura y una capa protectora de base 16.

La capa protectora 11 puede estar formada por cualquier material plástico adecuado que ofrezca preferiblemente las cualidades requeridas de transparencia o translucencia (para poder observar el cambio de color), estabilidad frente a los efectos de radiación UV, productos químicos o efectos ambientales tales como la lluvia, y resistencia mecánica (para asegurar una durabilidad adecuada). Se sabe que diversos materiales polímeros, tales como poliuretano, poli(cloruro de vinilo), policarbonatos y polímeros de látex, proporcionan tales propiedades.

En general, esta capa puede tener un espesor de 150-400 micrómetros y puede ser una capa continuamente extruida o depositada o bien tener una construcción tejida o tricotada que proporcione una superficie que puede ser lisa o estar texturizada, simulando césped o hierba corta, siendo compatible el acabado superficial con la superficie de juego del deporte aplicable, en tanto que el coeficiente de rozamiento depende de la aplicación particular.

La segunda capa protectora opcional 12 es una capa transparente dispuesta entre la capa 11 y la capa de coloración 13. Deberá ser transparente como el vidrio y estar estabilizada frente a luz UV, eligiéndose generalmente los materiales empleados entre los mismos materiales que la capa 11, si bien la capa 12 tendrá un espesor menor, por ejemplo de 100-150 micrómetros.

En general, las capas 11 y 12 pueden fijarse a las capas adyacentes por medio de fijación térmica, de radiofrecuencia, de cola o bien mecánica, según se desee.

La capa de coloración 3 puede comprender una capa cristalina líquida aplicada o adherida a la base de la capa 11 o de la capa 12, si se emplea ésta, o a la parte superior de la capa 15 generadora del diferencial de temperatura o a la capa transmisora de calor 14, si se emplea ésta. Puede ser aplicada por rociado o impresión con tamiz o bien el material puede ser encapsulado por separado. Se puede emplear cualquier material de cristal líquido adecuado, tal como cristal líquido colestérico o nemático. Si se desea, se pueden emplear otros materiales fotocrómicos. El color del material dependerá de la aplicación prevista. La capa tendrá generalmente un espesor de 50-100 micrómetros para proporcionar un color sólido visible, pero no ha de ser opaca. Si se dispersa el material colorante en una matriz, el material de la matriz deberá ser dúctil, de alta elasticidad y restitución, y mecánicamente estable, por ejemplo frente a deformación progresiva o agrietamiento.

La capa puede fijarse a las capas adyacentes por un medio del mismo tipo que se ha descrito anteriormente para las capas 11 y 12.

La capa transmisora de calor opcional 14 puede emplearse en función de la aplicación prevista del equipo. Será generalmente de alrededor de 50 micrómetros de espesor, de material rígido o semirrígido, por ejemplo un material plástico, caucho o un metal extruido, y puede ser una capa continua o una capa de espesor variable, con contacto puntual o lineal con capas adyacentes, por ejemplo con partículas conformadas tales como pirámides 14a, semiesferas o esferas sinterizadas 14b, a fin de enfatizar la diferencia de temperatura entre una temperatura óptima (en función del cambio de color) y la temperatura de la capa situada debajo. Los artículos conformados pueden estar abollonados en la capa (como en 14a) o una capa granular (como en 14b) o bien pueden formarse produciendo un ligamento basto de un filamento de poli(cloruro de vinilo) semirrígido extruido. Como alternativa, se pueden depositar esferas sinterizadas, por ejemplo de un diámetro medio de aproximadamente 50 micrómetros, sobre una superficie relativamente delgada, por ejemplo de alrededor de 10 micrómetros de espesor, o bien éstas pueden depositarse directamente sobre la capa 15.

La capa 15 generadora del diferencial de temperatura proporciona al dispositivo energía térmica proveniente de una capa interna discreta o bien se puede conducir calor al equipo, por ejemplo por efecto del calor corporal, dependiendo de dónde esté colocado el equipo. En una realización alternativa se proporcionan una serie de zonas de calentamiento y enfriamiento en forma de pequeños tubos a través de los cuales pueden hacerse circular fluidos relativamente más fríos y más calientes. Esto puede utilizarse para proporcionar un patrón de coloración predeterminado en la capa 13.

La fuente de energía para la capa 15 puede ser cualquier medio conveniente que produzca un diferencial de temperatura respecto de la temperatura ambiente por conducción, convección o radiación. La energía puede ser energía almacenada o generada, por ejemplo proveniente de la red, una batería, gas natural licuado, gas de petróleo licuado o butano; energía pasiva, por ejemplo proveniente de radiación infrarroja, calentamiento solar activo, calor corporal (por ejemplo en materiales protésicos), reacción química exotérmica o endotérmica o mediante enfriamiento por evaporación o convección.

La capa de protección de base 16 actúa para separar el equipo respecto del suelo. Su resistencia mecánica dependerá de la aplicación. Puede emplearse para proteger los bordes del equipo. El coeficiente de la superficie inferior dependerá de la aplicación prevista y esta superficie puede ser, por ejemplo, Velcro^{(R)}, pinzas, clavos, látex o un adhesivo. El medio de anclaje dependerá de la superficie a la cual se aplique el equipo. Dependiendo de la superficie, los métodos adecuados pueden consistir en un adhesivo, estacas a través de ojetes, pesos, o bien el equipo puede coserse a un substrato desmontable para su transporte. El material de la capa puede elegirse para su uso previsto y puede ser, por ejemplo, madera, un material plástico o un metal.

Si se desea, la capa de base y la capa protectora superior pueden unirse a lo largo de sus bordes para encapsular las capas entre ellas.

Un método de fabricación de una cinta o esterilla según la invención podría ser el siguiente:

I. Se coloca la capa 1 con su cara hacia abajo.

II. Se coloca la capa 2 encima de la capa 1.

III. Se imprime o rocía un tamiz 3 de capa de reacción avisadora sobre la capa 2.

IV. Se tiende la capa 4 sobre la capa 3, una vez sea ésta sea estable.

V. Se sueldan los bordes de estas cuatro capas, por ejemplo mediante soldadura por radiofrecuencia.

VI. Se coloca la capa de calentamiento o refrigeración 5 encima de las capas consolidadas.

VII. Se tiende encima la capa de membrana de soporte final 6, con una soldadura final a lo largo de los bordes, sin afectar a la esterilla calentadora.

VIII. Se pueden agregar fijaciones mecánicas, Velcro^{(R)} o adhesivo de doble cara, según la aplicación.

No sólo se puede emplear un material multicapa según la presente invención para marcar los límites de una superficie de juego o para dividir la superficie de juego en áreas diferentes, sino que este material se puede emplear también como una ayuda de entrenamiento en el golf. En tal caso, sería previsto en forma de una esterilla o al menos en forma de un área más ancha que la configuración extensa, pero estrecha de las líneas de límite de una cancha para realizar deportes de raqueta o jugar al fútbol.

Para la aplicación como esterilla de entrenamiento de golf, el material de base tendría que ser lo bastante denso como para impedir un movimiento cuando la esterilla reciba un impacto de alta velocidad de la cabeza de un palo de golf. Esto puede mejorarse mediante la habilitación de fijaciones mecánicas en la base o suelo, alfombra, etc. La base proporciona también protección mecánica para el conducto eléctrico que lleva a la esterilla calentadora dispuesta en la capa 5.

Cuando se golpea una pelota de golf, es importante que, en el momento del impacto, la parte inferior de la cara del palo sea perpendicular a la carrera prevista de la pelota y que permanezca así inmediatamente antes y después del impacto. Muchos jugadores encuentran extremadamente difícil asegurar que el momento del impacto de la cabeza del palo de golf con la pelota ocurra durante la porción apropiada de la volea (swing). Esto es particularmente difícil cuando se practica el deporte dentro de un espacio confinado tal como una red.

Por tanto, una tira de un material de acuerdo con la invención puede constituir una ayuda para la práctica o el entrenamiento en el golf. Proporcionará una indicación inmediata de la trayectoria de la cabeza del palo de golf inmediatamente antes y después del impacto. La dirección de la trayectoria mostrará enseguida si la volea del jugador es defectuosa. Tanto una volea de dentro a fuera (con el movimiento de la cabeza del palo alejándose de la pista prevista de la pelota en el momento del impacto) como una volea de fuera a dentro conducirán a disparos mal dirigidos. Por tanto, el uso del material permitirá que un jugador corrija muy fácilmente defectos en su volea.

Otros usos potenciales de cintas o esterillas según la invención pueden ser la delineación de áreas fuera de límites junto a las líneas de banda en fútbol americano o en baloncesto o bien la indicación del punto exacto de impacto en el pateado (putting) de disparo.

Posibles usos no deportivos de materiales de acuerdo con la invención incluyen:

- Uso en forma de cinta o láminas como ayuda en la adaptación de miembros protésicos colocando el material entre el muñón de un miembro y la prótesis que ha de fijarse.

- Uso en forma de cinta o esterillas (con un respaldo adhesivo) en líneas de producción para indicar qué superficies son obligatorias cuando se requiere una circulación libre.

- Uso en forma de hoja aplicada como un recubrimiento superficial a modelos (por ejemplo, cascos de barcos, modelos de aviación o de motores) para ensayo en un túnel de viento o en un depósito de agua. Las regiones del modelo en las que es máxima la presión pueden visualizarse por medio de la diferencia de color.

- Uso para identificar fuentes de retardo derivadas de obstrucciones en líneas de producción, en las que los artículos de la línea de producción entran en contacto uno con otro o con límites de la línea.

El dispositivo total es capaz de resistir un amplio intervalo de temperatura, tal como los que resultan de la radiación solar o el tratamiento en autoclave. Es una tarea sencilla reparar todas las capas o las capas intermedias. Esta eléctricamente aislado y es impermeable al agua, y presenta resistencia al impacto y resistencia a la perforación. Es químicamente estable y duradero. La mayoría o todos los componentes ya existen y pueden obtenerse de diversos proveedores.

Las diversas aplicaciones del equipo incluyen:

Detección de cuellos de botella en la ingeniería de producción; detección de rocío en campos deportivos; detección de impacto en campos de cricket artificiales; detección del impacto en áreas fuera de límites para diversos juegos de raqueta; contactos de superficie con superficie; diversos usos científicos como mediciones anemométricas, medición de contornos de velocidad en túneles de viento y en ensayos hidrodinámicos de barcos o coches; o para publicidad (publicidad multimensaje debido a mensajes incrustados en diferentes capas sensibles a la temperatura).

Claims (11)

1. Equipo para detectar y proporcionar confirmación visual de un impacto sobre el mismo o de un diferencial de presión, que comprende un artículo que tiene una construcción de emparedado con una capa (3) reveladora de presión que comprende un cristal líquido u otro material termocrómico y una capa (5) de diferencial de temperatura, caracterizado porque la capa reveladora de presión y la capa de diferencial de temperatura están separadas por una capa de un material de alta conductividad térmica (4) que proporciona un escudo mecánico compresible entre la capa reveladora de impacto y la capa de diferencial de temperatura.

2. Equipo según la reivindicación 1, en el que la capa (5) de diferencial de temperatura es una capa emisora de calor.

3. Equipo según la reivindicación 1, en el que la capa (5) de diferencial de temperatura es una capa absorbedora de calor.

4. Equipo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende una capa protectora (1) dispuesta por encima de la capa (3) reveladora de
presión.

5. Equipo según la reivindicación 4, que comprende una capa de estabilización (2) dispuesta entre la capa protectora (1) y la capa (3) reveladora de presión.

6. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende una capa de soporte (6) dispuesta por debajo de la capa (5) de diferencial de temperatura.

7. Equipo según la reivindicación 6, que comprende una capa adhesiva dispuesta por debajo de la capa de soporte (6).

8. Equipo según la reivindicación 6, en el que la capa de soporte (6) está provista de puntos de anclaje.

9. Equipo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en forma de una tira o cinta.

10. Equipo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en forma de una esterilla o una hoja.

11. Equipo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende una capa de protección de base (16) y una capa protectora superior (11), estando unidos los bordes de la capa de protección de base y la capa protectora superior para encapsular las capas intermedias.