APARATO PARA SUMINISTRAR UNA SUSTANCIA VOLATIL
Descripción de la Invención La invención se refiere a un aparato para suministrar sustancias volátiles, y más particularmente a un aparato de suministro a base de membranas para el suministro de sustancias volátiles de un liquido a un entorno ambiental a través de evaporación. Los dispositivos de suministro a base de membranas para el suministro en el entorno ambiental de líquidos volátiles tales como fragancias, bactericidas, fungicidas y desinfectantes son bien conocidos en la técnica. Un tipo muy común de dichos dispositivos de suministro consisten esencialmente de un depósito que contiene líquido volátil y una membrana que cubre el depósito y que está en contacto con el líquido volátil. Dichos dispositivos de suministro utilizan fenómenos de difusión para proporcionar la fuerza de suministro móvil. La fase líquida se evapora a través de la membrana hacia el entorno ambiental. Dicho dispositivo adicionalmente puede comprender medios de suministro auxiliares, tales como elementos de calentamiento y/o ventiladores . Mientras dichos dispositivos son indudablemente exitosos y han sido exitosos comercialmente , tienen ciertos inconvenientes prácticos. Uno es el fenómeno denominado Ref. 199917
"familiarización" es decir, con la emisión continua, las personas simplemente se acostumbran al olor y ya no lo detectan. La mayor parte de la fragancia por consiguiente se desperdicia a un cierto grado. Esto se puede resolver, pero los medios para hacerlo han sido generalmente tanto relativamente complejos como relativamente costosos. Por ejemplo, es posible proporcionar dispositivos programables con orificios de abertura automática y similar. Dicho costo y complejidad por lo general no se justifica. En la Solicitud de Patente Internacional
PCT/CH2006/000287, se describe un dispositivo simple que supera muchas de estas desventajas. Este dispositivo utiliza una membrana relativamente gruesa (de 0.1-5 mm de grosor, preferiblemente de 0.5-5 mm) , que se humecta con el liquido volátil y que después se evapora en la atmósfera cuando el liquido y la membrana se separan. Aunque esto trabaja bien, sufre del problema que, cuando el liquido en la membrana se ha evaporado completamente, ya no existe sustancialmente ninguna emisión de liquido, porque la membrana gruesa no permite fácilmente la emisión de liquido evaporado dentro del depósito, necesitando la recarga de la membrana. Se ha encontrado que es posible superar este problema y obtener tanto una emisión continua de liquido como una emisión incrementada cuando es requerido. La invención por consiguiente proporciona un método para proporcionar en la
atmósfera tanto un suministro continuo de liquido volátil como la posibilidad durante un tiempo de . un suministro mejorado, que comprende proporcionar el liquido en un depósito con una abertura, cuya abertura está cubierta por una membrana de un grosor de 0.05-0.4 mm para asi definir dentro del depósito un espacio de evaporación interna, el suministro continuo es provisto a través de la evaporación de liquido dentro del espacio de evaporación interna y pasa a través de la membrana, y el suministro mejorado es provisto a través de la evaporación del liquido absorbido en la membrana que se ha puesto en contacto con el liquido y después separado del mismo . La invención adicionalmente proporciona un aparato adaptado para proporcionar en la atmósfera tanto un suministro continuo de liquido volátil como la posibilidad durante un tiempo de un suministro mejorado, el aparato comprende un depósito con una abertura, cuya abertura está cubierta por una membrana con un grosor de 0.05-0.4 mm para asi definir dentro del depósito un espacio de evaporación interna, la membrana es capaz de absorber el liquido en contacto físico con la misma y emitirlo en la atmósfera. Siempre que el depósito tenga una abertura individual deseada, puede tener cualquier forma adecuada y fabricarse de cualquier material adecuado. Naturalmente debe ser resistente al líquido volátil contenido en el mismo, es
decir, no químicamente degradado, ablandado o hinchado por el mismo. El vidrio, las cerámicas, los metales y los plásticos seleccionados pueden utilizarse, cualquiera de dicha selección estando dentro de la experiencia en la técnica. Está adecuadamente diseñado para así definir un espacio de evaporación interna. En una configuración simple típica, el depósito tendrá la forma de un contenedor con la boca abierta, la boca se cierra por medio de la membrana y la cantidad de líquido siendo tal que se define un espacio adecuado. El experto en la técnica fácilmente será capaz de visualizar muchas variantes del depósito, tanto prácticas como decorativas . El aparato se configura de tal forma que la membrana cierra la abertura, en el modo de suministro continuo, no tiene contacto directo con el líquido en el depósito, pero, cuando se desea el modo de suministro mejorado, se puede poner en contacto con el mismo. El experto en la técnica puede fácilmente configurar el aparato para cumplir con estos requerimientos. En una variante simple, la abertura está localizada en o cerca de la parte superior del depósito, cuando el dispositivo está asentado en una superficie horizontal, y la membrana puede ponerse en contacto con el líquido simplemente invirtiéndolo . Naturalmente, la abertura también puede estar en un lado del recipiente. Al poner en contacto la membrana con el líquido también se puede lograr a
través de cualquier medio adecuado, por ejemplo, montando pivotalmente el depósito en un marco. La membrana puede ser cualquier membrana que cumpla con los siguientes requerimientos: - debe permitir que el liquido y el vapor pasen a través del espacio de evaporación interna hacia la atmósfera: debe tener tal constitución que, cuando se pone en contacto con el liquido, puede absorber suficiente liquido para la evaporación en la atmósfera durante un tiempo deseado. La segunda de estas condiciones dicta que la membrana debe ser de un grosor razonable, las membranas muy delgadas del tipo actualmente utilizadas en la técnica permitirán el paso del liquido, pero nos serán capaces de retener suficiente liquido para la evaporación durante un tiempo significativo. Sin embargo, no puede ser demasiado gruesa, o el liquido volatilizado dentro del depósito no pasará a través de la misma. El grosor de la membrana debe estar en el intervalo de aproximadamente 0.05-0.4 mm. También significa que la membrana debe tener una cierta permeabilidad. Esto se puede lograr a través del uso de una membrana que es inherentemente permeable, por ejemplo, algunas sustancias poliméricas que pueden hacerse en tal forma. Sin embargo, preferiblemente la permeabilidad se obtiene a través del uso en la membrana de rellenos porosos. Esto se describirá más completamente adelante.
Cualquier material que cumpla con los requerimientos antes mencionados puede utilizarse en esta invención. Los materiales adecuados típicos se describen en detalle en la Patente de E. U. A. No. 3,351,495. La poliolefina descrita ahí es una poliolefina de ultra alto peso molecular, en particular, polietileno de ultra alto peso molecular. Tiene un peso promedio-peso molecular promedio de por lo menos 300,000 preferiblemente por lo menos 1,000,000 y en particular de aproximadamente 4 a 7xl06. El índice de fusión de carga estándar de la poliolefina es sustancialmente 0, es decir, es menos de 0.1, y más particularmente menor de 0.01. La viscosidad reducida de la poliolefina no es menor de 4.0, y en otras modalidades más de 10, y en particular más de 15. Aunque el polietileno es el material más utilizado, las mezclas de poliolefina también pueden utilizarse. En particular, también son adecuados el polipropileno, polibuteno, poliestireno, copolímeros de etileno/propileno, copolímeros de etileno/hexileno, copolímeros de etileno/buteno, copolímeros de propileno/buteno, copolímeros de etileno/propileno/buteno y copolímeros de etileno o propileno con un ácido monocarboxílico etilénicamente insaturado, es decir ácido acrílico, ácido metacrílico o mezclas de éstos. Un material de membrana particular es un material
polimérico, en particular un material polimérico de relleno, microporoso. En una modalidad particular, el material es poliolefina. Dichos materiales están comercialmente disponibles como separadores de batería. Uno de dichos materiales típicos consiste esencialmente en una mezcla homogénea de 8 a 100% en volumen de poliolefina que tiene un peso molecular (peso promedio) de por lo menos 300,000, un índice de fusión de carga estándar de sustancialmente 0 y una viscosidad reducida de menos de 4.0, de 1 a 92% en volumen de relleno y de 1 a 40% en volumen de plastificante . Las membranas mencionadas aquí anteriormente tienen una ventaja sustancial adicional cuando se utilizan en conexión con fragancias, por ejemplo, en purificadores de aire. Muchas membranas conocidas se hacen de materiales hidrofóbicos , tales como poliolefinas tal como polietileno, polipropileno y mezclas de éstos. Dichas membranas no permiten una buena difusión de los ingredientes más polares de una fragancia. Por ejemplo, las moléculas que llevan funciones de alcoholes son retenidas dentro del contenedor y pasan apropiadamente a través de la membrana. Esto es obviamente una restricción principal para los perfumes, como alcoholes tales como linaool, alcohol fenil etílico y dihidromircenol, y solventes polares, se utilizan ampliamente en dichas aplicaciones . Las membranas microporosas rellenas no exhiben este
fenómeno de selectividad, y estas son las membranas preferidas . Los rellenos y los plastificantes adecuados son conocidos en la técnica. En este contexto, se hace referencia de nuevo a la Patente de E. U. A. No. 3, 351, 495. Un relleno particular es un sílice finamente dividido (ácido salicílico) . El tamaño de partícula promedio (diámetro) del relleno está en la escala de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 20 .mu.m, el área de superficie del relleno estando en el intervalo de 30 a 950 m2/g, y particularmente por lo menos 100 m2/g. Otros rellenos que pueden utilizarse incluyen varios rellenos minerales, tales como arcillas zeolitas, y carbonatos, y carbón . Una membrana de poliolefina de alta densidad/de sílice finamente dividida es particularmente preferida. El material a ser utilizado de acuerdo con la invención puede comprender un plastificante, particularmente un aceite insoluble en agua, en particular aceite de proceso. Los intervalos particularmente deseables de cantidades para la mezcla homogénea son de 15 a 60, preferiblemente de 30 a 45, un porcentaje en volumen de poliolefina, y de 35 a 80, particularmente de 50 a 65, un relleno con un porcentaje de volumen, y de 1 a 10% en volumen de plastificante . Además de los constituyentes mencionados, el
material a ser utilizado de acuerdo con la invención puede comprender aditivos reconocidos en la técnica, tales como antioxidantes (usualmente de 0.1 a 1%), lubricantes (usualmente de 0.1 a 1%), antiestáticos, pigmentos, colorantes, carbono negro conductor, estabilizantes, estabilizantes ligeros y similares. En una modalidad más de la invención, el aparato de acuerdo con la invención comprende un indicador de final de vida. Dicha modalidad es muy útil, ya que puede informar cuando el dispositivo necesita ser reemplazado, o cuando una carga de líquido en la membrana se consumió. En esta invención, esto se logra a través del cambio en color de la membrana, es decir, una membrana con líquido es de un color diferente de una membrana seca. Esto puede lograrse a través de cualquier medio conveniente. Por ejemplo, puede lograrse a través de la incorporación en la membrana de un material que interactúa con el líquido para producir un cambio de color. El material de interacción puede naturalmente seleccionarse de tal forma que el color que cambia es reversible. En una modalidad de la invención, la habilidad de cambiar el color depende de la presencia o ausencia de un fluido que es una propiedad inherente de la membrana, por lo que no necesita modificarse para lograr esto. Esto es una propiedad de las membranas de poliolefina preferidas/de tipo separador de batería de sílice descritas aquí anteriormente, y
otra razón para su utilidad particular es la operación de esta invención. De esta forma, la invención además proporciona un aparato como se describió aqui anteriormente, en el cual la necesidad de reabastecer la membrana se indica por un cambio en el color de la membrana. En operación, el aparato soportará que la membrana no esté en contacto con el liquido. Esto asegurará un suministro constante de liquido a la atmósfera. Cuando se requiere una emisión mejorada, el liquido se pone en contacto con la membrana durante un tiempo suficiente para cargarla con el liquido, y después las dos se separan. Esto se puede hacer, por ejemplo, simplemente invirtiendo el aparato y después volteándolo otra vez. Por ejemplo, la membrana puede localizarse cerca de la parte superior plana del aparato, de tal forma que el aparato puede colocarse invertido. Alternativamente, el aparato puede montarse en una base o pivotes . La invención además se describe con referencia a las figuras anexas, que describen una modalidad preferida. Esta representa un purificador de aire que contiene una fragancia. La Figura 1 es una sección transversal vertical esquemática a través de una modalidad preferida. La Figura 2 es una gráfica, que muestra las características de liberación de líquido de la modalidad durante un periodo de tiempo.
El aparato, generalmente indicado con 1 consiste de un depósito 2 que tiene la forma de un recipiente con una abertura 3 en un extremo. El depósito contiene un liquido volátil 4, en este caso, una fragancia. El extremo abierto del depósito está cerrado con una membrana 5. La membrana es una membrana de polietileno/silice de 0.05-0.4 mm de grosor (más bien la membrana actual utilizada es la membrana DS2 del sistema de sudor en seco ex Daramic, Inc) . La membrana 5 tiene una parte superior plana, que permite que el aparato se invierta y que se asiente establemente en una superficie horizontal. Entre la membrana 5 y el liquido 4 está el espacio de evaporación interna 6. Para la emisión continua de liquido, el aparato se asienta como se muestra en la Figura 1, con la membrana sin contacto con la fragancia. La fragancia se evapora en el espacio de evaporación interna 6, se filtra a través de la membrana 5 y de esta forma en la atmósfera. Cuando la presencia de una fragancia mejorada es deseada en la atmósfera, el aparato se invierte durante un tiempo suficiente para que absorba suficiente liquido, típicamente durante solo un segundo. La membrana cambia de color de un blanco opaco al color de líquido y se convierte en ligeramente translúcida. El aparato se asienta en la forma correcta y el líquido volátil comienza a emanar de la membrana. El final de la vida de la carga particular puede
observarse observando el color de la membrana. Cuando regresa a su color original, puede invertirse de nuevo para recargarse . La Figura 2 muestra gráficamente los resultados de las mediciones tomadas durante un periodo de tiempo de una semana. Los números de fuerza descritos en la ordenada son las evaluaciones de la fuerza de la fragancia tomadas a intervalos a través de un panel experimentado, como se utiliza en la industria de las fragancias. Las resistencias son 5 = muy fuere, 4 = fuerte, 3 = promedio, 2 = débil, 1 = muy débil, 0 = inodora. En las marcas de 1 día y 4 días, el dispositivo de invierte para cargar la membrana, y la cantidad de fragancia se eleva apreciablemente . Durante un periodo de tiempo de aproximadamente 1 dia, declina de regreso al nivel promedio. El experto en la técnica percibirá muchas posibles variaciones de esta invención, que caen dentro del alcance de la invención. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.