HUT63486A - Chemiluminescent illuminating element - Google Patents

Description

A találmány tárgya kérnilumineszcens világítóelem. Találmányunk olyan világító egységre vonatkozik, amely egy specifikus, fényáteresztő, rugalmas anyagból készült csőből áll. A termék passzív állapotában legalább két rekeszből áll, amelyek mindegyike kémiai folyadékot tartalmaz, amelyek a termék aktív állapotában összekeveredve kémiai reakcióba lépnek, amelynek során fény keletkezik. A termék zárt végei a cső összeolvasztott falából állnak és lényegében laposak.

Ismeretesek olyan világítóelemek, amelyek két folyadék összekeveréséből keletkező kemilumineszcens emisszióra alapulnak. Az egyik ilyen rendszer, amely már széles körben kereskedelmi forgalomban is elterjedt, például a 3,576,987. sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalomból ismert. Ennél a terméknél egy folyadék oldat található egy fényáteresztő és enyhén flexibilis műanyagból készített üres csőben, és ebben az első oldatban lebeg egy üvegfiola vagy kapilláris, amely egy második folyadékoldatot tartalmaz. Amikor a felhasználó a csövet összehajtja, a belső üvegegység eltörik és a második oldat kiszabadul, ezáltal összekeveredik az első oldattal. Ennek a rendszernek van néhány hátránya. Egyrészt a terméket fröccsöntéssel állítják elő, amelynek eredményeként az egyik végén lezárt terméket kapnak. A másik végét azonban spinhegesztéssel zárják le, ami időigényes és drága. Másrészt a lezárt üvegfiola vagy lezárt üvegkapilláris jelenlétének káros hatása van az alkalmazott oldatokra, hosszú idő alatt ez változásokat okoz az oldatokban. Az üvegtörmelék jelenlétét, amely néha éles részeket tartalmaz, nem mindig kedvelik a felhasználók, akik tartanak attól - jogosan van sem -, hogy a külső burkolat véletlenül eltörik. Végül a hosszú kapilláris formájú üvegtartály esetében, amely pedig az esetek legnagyobb része, fennál az a veszély, hogy szállítás közben az idő előtt eltörik.

Ismeretesek továbbá olyan rendszerek - és néhány ezek közül kereskedelmi forgalomban is került -, amelyek két olyan rekesz jelenlétén alapulnak, amelyek időlegesen el vannak választva, és amelyek egyazon zárt tartályban vagy edényben vannak. Az elválasztás történhet úgy, hogy a tartályt időlegesen becsíptetik vagy összehajtják vagy egy átmeneti elválasztófallal, amelyet úgy távolítanak el, hogy azt összetörik, elszakítják vagy a becsípést eltávolítják. Ilyen típusú termékeket írnak le például a 3,290,017., 3,749,620., 3,539,794., 3,893,938., 3,808,414., 4,061,910. és aa 3,149,943. sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban, valamint a 87 11296. sz. francia szabadalmi leírásban. Az említett 3,749,620. sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban igen sok korábbi szabadalmat is felsorolnak, amelyek valamennyien leírják egy két, egymással összekeverendő komponenst tartalmazó tartály jelenlétét. Itt a teljesség kedvéért megjegyezzük, hogy a legtöbb esetben a folyadékok nem kemilumineszcens folyadékok és több esetben a felhasznált anyagok nem is feltétlenül folyadékok.

Ismeretes továbbá az 5,067,051. sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásból, amelyet 1990. június 22-én nyújtottak be, egy olyan termék, amely egy hajlékony, fényáteresztő műanyagból készült csőből áll, amely mindkét végén zárt, és amely a két vége között tartalmaz egy belső diafragmát vagy lemezt, amely a cső tartalmát legalább két rekeszre választja szét, és amely diafragmának vagy lemeznek lapot, koralakú formája van.

Korábbi 07/759350. sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi bejelentésünkben ismertetett eszközök kereskedelmi sikereket értek el, azonban nem mentesek bizonyos hiányosságoktól, annak következtében, hogy a végeken található lezárások, amelyek úgy készülnek, hogy a csövet hő hatására préseljük, a termék gyenge pontjait képezik. Ez abból következik, hogy a kémiai reakciót, amely a vegyi anyagok összekeverésekor lejátszódik, megnöveli a belső nyomást a csőben. Ez a nyomás elérheti a csőben az 50 psi-t is, de a legtöbb esetben legalább 10 psi nagyságú. A csőalakú eszköz alakja miatt a nyomásnövekedés okozta stressz a lezárt végeken koncentrálódik és az eszköz felszakadását is okozhatja, aminek következtében a vegyi anyagok kifolynak.

Az 1. ábrán perspektivikusan bemutatjuk a találmány szerinti világítóelemet. Itt látható, hogy az 1 elemet a 4 lemez a 2 rekeszre és a 3 rekeszre osztja. Az elem végei az 5 lezárást tartalmazzák, amely az elem oldalfalai összeolvasztásából jönnek létre, és amelyek egy lényegében lapos síkban fekvő felületet tartalmaznak. A 2. ábra ugyancsak perspektivikus ábrázolás, ezen az előzőeken kívül egy 6 toldalékot is láthatunk.

Azt tapasztaltuk, hogy a fentiekben ismertetett nehézségek leküzdhetők, ha az eszköz mindkét végén az lezárások a csőfal olvasztásából jönnek létre és teljes egészében egy lényegében lapos síkot alkotnak. Ezen kívül azt tapasztaltuk, hogy a csőnek az ASTM D-790-es vizsgálati eljárása szerint meghatározza kevesebb mint mintegy 700, előnyösen kisebb mint • ·

- 5 mintegy 655 mPa legyen a rugalmatlansági modulusza és a húzószilárdsága pedig az ASTM D-638-as vizsgálati eljárása szerinti a IV típussal mérve legalább mintegy 15, előnyösen legalább mintegy 18 mPa-nak kell lennie.

A lemeznek a keresztmetszete megközelítőleg téglalap alakú, vagyis egy megfelelően éles szélső éllen rendelkezik. A lemez élét vagy szélét a cső hossztengelyére merőlegesen helyezzük el és ez szoros érintkezésben van a csőfal belső oldalával, ezáltal hoz létre rekeszeket, amelyeket megtöltünk a folyadékoldattal, abból a célból, hogy összekeverés után kemilumineszcens emisszió keletkezzék.

A lemez merev vagy legalábbis minden esetben lényegesen merevebb, mint a csőt alkotó anyag. A keveredéshez elegendő egy egyszerű mozdulatot elvégezni a csövön kívülről, anélkül, hogy azt megsértenénk, mégpedig a lemezt kell megdönteni, oly módon, hogy a síkja lényegében a cső hossztengelyével párhuzamos legyen. Ezt a mozdulatot elvégezhetjük például úgy, hogy az ujjainkat használjuk ez elválasztólemezre torziós nyomatékot gyakorolva.

Ahhoz, hogy a billentő mozgás lehetővé váljék, a lemeznek nem szabad túl vastagnak lennie. Azt tapasztaltuk, hogy egy mintegy 1-4 mm-es vastagság a legmegfelelőbb olyan cső esetén, amelynek belső átmérője mintegy 7 és 18 mm közötti, vagyis a lemez vastagsága nem lehet nagyobb, mint a cső belső átmérőjének kb. a fele. Ami a lemez anyagát illeti, az előnyösen poliolefinbői készül, vagyis olyan műanyagból, amelynek jó az ellenállóképessége kemilumineszcens oldatokkal szemben. A polietilén különösen előnyös, mivel viaszos felülete elősegíti

I

- 6 az érintkezést a lemez és a csőfal belseje között. Maga a lemez készülhet egy merev anyagból, például nagy sűrűségű polietilénből vagy polipropilénből.

A lemez átmérőjét előnyösen úgy választjuk meg, hogy az valamivel nagyobb legyen, mint a cső belső átmérője, oly módon, hogy a széle vagy éle nyomást gyakoroljon a csőfalra. A csőfal pedig ugyancsak nyomást gyakoroljon saját rugalmassága miatt, és így biztonságosabb az elzárás.

Előnyös lehet a lemez szélének vagy élének megzsírozása az elhelyezése előtt. A zsírozás megkönnyíti az elhelyezést és jobb tömítést tesz lehetővé. Az erre a célra felhasznált zsírnak természetesen kompatibilisnek kell lennie a folyadékok kémiai szerkezetével. Használhatunk például megfelelő viszkozitású szilikonzsírt.

A lemez tömítő tulajdonságainak további javítására különösen ha azt akarjuk, hogy a termék felhasználása előtt hosszú ideig jól tárolható legyen -, a cső körül egy külső gyűrűtokot helyezünk el, amelyet például merev műanyagból vagy fémből készítünk. Ezt a gyűrűt vagy tokot a csőhöz képest koncentrikusan helyezzük el a cső köré a belső lemeznél, vagyis oly módon, hogy a lemezt körbefogja. Ezt egy hengerből áll, amelynek hosszúsága mintegy 2-15 mm, falvastagsága mintegy 0,5-5 mm. A gyűrű vagy tok belső átmérője valamivel kisebb, mint a cső külső átmérője a lemezre merőlegesen mérve.

A gyűrűt vagy tokot előnyösen merev kemény anyagból készítjük. Előállíthatjuk például egy polikarbonát fröccsöntésével.

Amikor gyűrűt vagy tokot használunk, a lemez átmérüje lehet ugyanakkora, mint a cső belső átmérője, vagy lehet egy kicsit kisebb, mint a cső átmérője.

Úgy is elkészíthetjük a szerkezetet, hogy a lemez átmérőt nagyra készítjük, de ebben az esetben a gyűrű vagy tok belső átmérőjének valamivel kisebbnek kell lennie, mint a lemez helyén a megduzzadt cső külső átmérője.

A fentiekben ismertetett kis eltérés az átmérőkben elegendő ahhoz, hogy a bilincses merevítés elve szerint nagy centripetális vagy afferens nyomást hozzon létre, amely biztosítja a tömítő tulajdonságokat. Ezt a nyomást a csőfal anyagának rugalmassága elnyeli és bizonyos mértékig magának a lemez anyagának a rugalmassága is, mivel ez utóbbi egy centripetális vagy afferens erőnek van kitéve saját síkjában.

A termék aktiválásához elegendő, ha a gyűrűt vagy tokot a csőtengely irányába eltoljuk, mindaddig, amíg elég nagy terület szabaddá válik a lemez két oldalán ahhoz, hogy elvégezzük a billentőmozgást, amelyet kézzel hajtunk végre a fentiekben ismertetett módon.

Ha lemez átmérője valamivel kisebb, mint a cső átmérője, akkor a két rekesz közti kapcsolat automatikusan jön létre, amikor a szorítógyűrűt vagy tokot elég messze toljuk el a cső tengelye mentén.

A gyűrű vagy tok jelenléte hozzájárul ahhoz is, hogy megakadályozza a lemez végső felhasználása előtti véletlenszerű megbillenését, különösen a szállítás és tárolás alatt.

A gyűrű vagy tok elcsúsztatását a felhasználás vagy az összeszerelés után megkönnyíti a polietilén, amely a cső elkészítéséhez a legelőnyösebb anyag, viaszszerű tulajdonsága. A

gyűrű elcsúszása a csőre gyakorolt nyomás következtében szintén okozhatja a lemez megbillenését az eszköz aktiválása érdekében .

A hosszú csövet, amelybe a lemezt beépítjük, olyan anyagból kell előállítani, amely a húzószilárdság és a merevségi modulusz szempontjából megfelel a korábban ismertetett feltételeknek. Az alkalmas anyagok közül megemlítjük a poliolefineket, például a lineáris polietilént, a poliolefin-kopolimereket, például az etilén és propilén random kopolimereit, vagy a többrétegű poliolefin rétegekből készített összetett anyagokat. Poliolefin polimerek és kopolimerek elegyét ugyancsak használhatjuk önmagukban vagy összetett műanyag formájában. Ha a fenti tulajdonságokkal rendelkezik a kiindulási anyag, akkor ez lehetővé teszi, hogy a csőfal végén a megolvasztott végek ellenálljanak annak a nyomásnak, amely akkor keletkezik, amikor az eszközt aktiváljuk a benne lévő kémiai komponenesek összekeverésével. A végeken a forrasztásoknak a szélessége legalább a csőfal vastagságának a másfélszerese, előnyösen legalább a csőfal vastagságának háromszorosa legyen, és a vastagságának pedig legalább meg kell egyeznie a csőfal vastagságával. A megfelelő lineáris polietilének közül megemlítjük a DuPont de Nemours cég SCLAIR 8405 elnevezésű, kereskedelmi forgalomban kapható termékét. Az összetett műanyagokat az irodalomból ismert módon, például koextrúzióval állítjuk elő. A random kopolimerek közül megemlítjük a Rexene PP9403E nevű terméket, és a megfelelő többrétegű összetett műanyagok közül jól alkalmazható például az olyan műanyag, amely belső rétegként Quantum Chemical Corp Petrothene LLPE GB501-01-t, Össze• ·

- 9 kötő rétegként az etilén alapú DuPont Bynez^R CXA 3101-t és külső rétegként egy Rexén etilén/propilén kopolimert a 235 SA jelűt tartalmazza.

Ezeket az összetett kompozit műanyagokat ismert módon, például koextrúzióval állítjuk elő.

A találmány szerinti kemény kemilumineszcens termékhez nem feltétlenül szükséges, hogy a fentiekben ismertetett cső teljes hosszában azonos keresztmetszetű legyen. Mindössze a lemez környékén szükséges, hogy a keresztmetszet köralakú legyen. A többi helyeken és esetleg a lemez helyének mindkét oldalán is a cső alakja bármilyen lehet, úgy, hogy kapacitása helyenként megnövekedhet. A termék egészének fizikai megjelenése tehát lényegesen változtatható. A jól ismert extrudálással folyamatosan és gazdaságosan állíthatók elő ilyen poliolefinbői készült üreges testek.

Találmányunkat a következőkben egy példával illusztráljuk.

Veszünk egy átlátszó vagy áttetsző, vagyis fényáteresztő és rugalmas, lineáris polietilénből extrudált csővet, amelynek merevségi modulusza 655 mPa és húzószilárdsága 18 mPa, külső átmérője 12,8 mm, falvastagsága 0,6 mm. A csövet a kívánt 10 cm-es hosszúságra levágjuk és függőlegesen elhelyezzük.

Az alsó végén keresztül bevezetünk egy alumínium köralakú rudat, amelynek átmérője 11,6 mm. Az alsó végtől 40 mm távolságig vezetjük fel ezt a rudat. A felső végén keresztül a csőbe beleejtünk egy nagysűrűségű polietilénből készült lemezt, amelynek átmérője 12,8 mm, vastagsága 1,5 mm. A lemez lecsúszását kézzel segítjük elő végig a cső mentén. A lemez ezután az alumínium rúdra fekszik rá, ezt azután a cső tengelyére merőlegesen beékeljük, oly módon, hogy egy második az előzőhöz hasonló alumíniumrudat vezetünk be a cső felső végén keresztül.

Ekkor elhelyezhetünk még egy polikarbonátból készült gyűrűt, amelynek hosszúsága 18 mm, falvastagsága 3 mm és belső átmérője 13,3 mm. Ennek a gyűrűnek a közepét a csőben lévő lemez helyzetéhez igazítjuk. A rudakat ezután elvávolítjuk és a két rekeszt részlegesen vagy teljesen megtöltjük a megfelelő folyadékokkal, amelyek a kemilumineszcenciát létrehozzák akkor, amikor a lemez manuális megdöntése révén érintkezésbe kerülnek. A végeket ezután hővel és nyomássan leforrasztjuk, oly módon, hogy egy lényegében sík felületet hozzunk létre, amelynek szélessége 4,7 mm és vastagsága 1,2 mm.

Úgy is eljárhatunk, hogy két diafragmát vagy lemezt helyezünk el egymással érintkeztetve, úgy, hogy az érintkező felületeket adott esetben a billenésük elősegítése érdekében bezsírozzuk.

Az ismertetett kemilumineszcens termék számos olyan változata is találmányunk körébe tartozik, amelyeket ugyan nem ismertettünk, de amelyek elkészítése nem esik kívül a találmány oltalmi körén.

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims (9)

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1) közelítőleg kör alakú, amelynek keresztmetszet profilja közelítőleg téglalap alakú,

1. Kérnilumineszcens elem, amely egy flexibilis, fényáteresztő és kémiailag stabil anyagból készült csőből áll, amely két végén le van zárva, és amely legalább két rekeszt tartalmaz, amelyek olyan folyadékokkal vannak megtöltve, amelyek összekeveréskor kemilumineszcens fényt bocsátanak ki, a cső a két vége között legalább egy belső diafragmát vagy lemezt tartalmaz, amely a csövet két rekeszre osztja, a diafragma vagy lemez jellemzői a következők:

2. Az 1. igénypont szerinti elem, azzal jellemezve, hogy a diafragma vagy lemez átmérője kicsit nagyobb, mint a cső belső átmérője.

2) a cső tengelyére fordított irányban van elhelyezve, és

3. Az 1. igénypont szerinti elem, azzal jellemezve, hogy a cső köré a diafragma vagy lemez helyéhez igazítva, ahhoz koncentrikusan egy külső, merev gyűrű van helyezve, amelynek belső átmérője kissé kisebb, mint a cső külső átmérője, és amelyet a cső tengelye irányába történő elcsúsztatással lehet kioldani.

3) széle folyamatosan érintkezik a csőfal belsejében;

a cső rugalmasságát, belső és külső átmérőjét, valamint a lemez vagy diafragma átmérőjét és vastagságát úgy választjuk meg, hogy a diafragma vagy lemez a cső külső falára gyakorolt egyszerű nyomással, kézi módon vagy bármely ekvivalens módon, amely a diafragmára vagy lemezre torziós nyomatékot fejt ki, elbillenthető legyen, azzal jellemezve, hogy a lezárás a két végen a cső oldalfalainak megolvasztása, amely egy lényegében lapon síkban elhelyezkedő felületből áll, és a cső merevségi modulusza kisebb mint mintegy 700 mPa, húzószilárdsága nagyobb mint mintegy 15 mPa.

4. A 3. igénypont szerinti elem, azzal jellemezve, hogy a diafragma vagy lemez átmérője megegyezik a cső belső átmérőjével .

5. Az 1. igénypont szerinti elem, azzal jellemezve, hogy a cső és a diafragma vagy lemez poliolefinbői készül.

6. A 3. igénypont szerinti elem, azzal jellemezve, hogy a gyűrű merev műanyagból vagy fémből készül.

7. Az 1. igénypont szerinti elem, azzal jellemezve, hogy a cső belső átmérője mintegy 8-18 mm, és a diafragma vagy lemez vastagsága mintegy 1-4 mm.

8. Az 1. igénypont szerinti elem, azzal jellemezve, hogy a cső és/vagy a diafragma vagy lemez olefin kopolimerből készül.

9. Az 1. igénypont szerinti elem, azzal jellemezve, hogy a cső és/vagy a diafragma vagy lemez olefin polimer rétegekből álló összetett műanyagból készült.