DISPOSITIVO PARA DI FUN DIR SUSTANCIAS VOLATILES AL AI RE AMBI ENTAL QU E COMPRENDE U NA MECHA CON POROSI DAD
PREDETERMINADA
ANTECEDENTES DE LA I NVENCIÓN
1 . Campo de la I nvención La presente invención se refiere a un dispositivo para transportar líquidos, tal como repelente de insectos , fragancias, o insecticidas, de un depósito a una superficie expuesta al aire ambiental .
2. Descripción de la Técn ica Relacionada . Los dispositivos que liberan vapores dentro del aire ambiental se conocen bien en la técnica. Generalmente, el propósito de estos dispositivos es desodorizar o desinfectar el aire ambiental, o distribuir toxinas en el aire para matar o repeler insectos no deseados , tal como mosquitos. Para lograr el objetivo de distribuir vapores en el aire, se ha empleado un número de métodos. Por ejemplo, se han utilizado contenedores aerosol para expulsar vapores en el aire en la activación de un disparador, por el usuario. Sin embargo, otros métodos utilizan las propiedades de evaporación de los líquidos, u otros materiales vaporizables, para originar vapores con propiedades deseadas para distribuirse en el aire ambiental . U n tal método de evaporación utiliza una mecha para distribuir un líquido vaporizable de un depósito a una superficie expuesta al aire ambiental. A medida que el líquido alcanza la superficie expuesta, el líquido se vaporiza y se dispersa en el aire ambiental. La superficie expuesta puede ser, ya sea la superficie de la mecha, o la superficie de otro cuerpo en comunicación fluida con la mecha. Debido a que tales sistemas de distribución de base mecha requieren la exposición de una superficie al aire ambiental y un camino para que el líquido vaporizable alcance esa superficie expuesta, es necesario el diseño cuidadoso del dispositivo para evitar la fuga no deseada del líquido del dispositivo. Además, dado que estos líquidos típicamente se encuentran proyectados para dispersarse únicamente en su forma vaporizada, estos líquidos tienden a consistir de una concentración alta del ingrediente activo (es decir, fragancia o insecticida). Por consiguiente, incluso una pequeña cantidad de fuga puede ser molesta para el consumidor, y es un objetivo de los diseñadores de los sistemas de distribución de base mecha minimizar la posibilidad de que ocurrirá cualquier fuga del líquido de la botella. Por supuesto, es también un objetivo deseado de los productores de los sistemas de distribución de base mecha, crear un dispositivo que sea simple y eficaz en la operación, así como simple y de costo eficaz para producir. Cuando los sistemas de distribución de base mecha se vuelcan accidentalmente, ya sea durante el envasado, transportación, o uso por el consumidor, puede ocurrir el derrame o fuga del líquido.
Tal fuga puede ocurrir a través de la mecha por sí misma, o a través de cualquier otra abertura en el sistema de base mecha. Una fuente particular de fuga es a través de un orificio de ventilación en la botella. Los orificios de ventilación son comunes en los sistemas de distribución de base mecha debido a que éstos ayudan a mantener un flujo de liberación constante del líquido hacia el aire ambiental evitando la formación de un vacío en el espacio delantero de la botella. La mecha transporta el líquido a la superficie de la mecha a través de un principio llamado acción capilar. En particular, el material de la mecha contiene numerosos poros, y estos poros actúan como capilares, los cuales originan que el líquido sea extraído dentro de ellos. A medida que el líquido se retira del depósito y se transporta hacia arriba de la mecha porosa, se crea un vacío en el espacio delantero de la botella. La formación de un vacío en el espacio delantero de la botella disminuye la velocidad la que el líquido es transportado por la mecha del depósito a la superficie. Por supuesto, esta disminución en la velocidad de flujo de transportación a través de la mecha se traduce directamente a una disminución en la velocidad de liberación del líquido evaporado al aire ambiental. Con el propósito de combatir la formación del vacío en el espacio delantero, a menudo los sistemas de distribución de base mecha contienen un orificio de ventilación en la proximidad del espacio delantero de la botella. Estos orificios ventilados evitan la formación de un vacío en el espacio delantero de la botella y, por consiguiente, evitan la ocurrencia de una disminución en la velocidad de liberación del líquido al aire ambiental. Sin embargo, como se observa arriba, los orificios de ventilación son una fuente de fuga del líquido del depósito durante la transportación y/o manejo de la botella por el consumidor. Un ejemplo de un dispositivo de liberación controlada, de base mecha se describe en la Patente de EE. UU.. No. 4,915,301 . Esta patente describe una botella para distribuir un líquido en fase de vapor. Más específicamente, la botella contiene un líquido y ese líquido es absorbido por una mecha y es transportado a un cuerpo poroso. Luego, el líquido se esparce a través del cuerpo poroso y alcanza una membrana microporosa la cual permite que el líquido sea descargado como un vapor en la atmósfera. La membrana sirve para permitir la emisión de vapores del líquido, mientras que evita el paso del líquido por sí mismo. Aunque la membrana ayuda a evitar el derrame del líquido a través de la mecha, este sistema requiere un orificio de ventilación en el espacio delantero de la botella, a través del cual se puede derramar o fugar el líquido. Este sistema también requiere la manufacturación y colocación de tres elementos (es decir, la mecha, el cuerpo poroso, y la membrana) con el propósito de transportar el líq uido del depósito al aire ambiental. La Patente de EE. UU. No. 4,41 9,326 describe un dispositivo de distribución de vapor en el cual al menos una mecha porosa se extiende para transferir un agente de evaporación de un contenedor a un elemento plástico poroso que se encuentra expuesto al ambiente. Sin embargo, esta patente describe que la presión de vapor en el espacio delantero del contenedor se debe mantener al menos en el nivel de la presión del ambiente. Con el propósito de lograr esto, la patente sugiere que un elemento de mecha se puede utilizar para actuar como un orificio de ventilación para liberar la formación de la presión en el espacio delantero del contenedor. La Patente de EE.UU No. 5,437,410 describe un distribuidor de sustancia aromática pasivo que no requiere un orificio de ventilación. Sin embargo, el diseño del distribuidor se invierte y, por consiguiente, utiliza la influencia de la gravedad para transportar la sustancia aromática a través del distribuidor. Otro dispositivo invertido se describe en la Patente de EE.UU No. 6, 109,539. Esta patente describe un dispositivo que comprende un alojamiento, una sustancia volátil, un tapón poroso, y una región interior. El alojamiento se encuentra construido de un material que es sustancialmente permeable al aire ambiental, pero sustancialmente impermeable a la sustancia volátil contenida dentro del alojamiento. Otras patentes han descrito el uso de obturadores que permiten el paso del aire, creando así un orificio de ventilación eficaz. Por ejemplo, la Patente de EE.UU No. 4,413,779 se refiere a un dispositivo distribuidor de vapor en el cual al menos una mecha porosa rígida se extiende para transferir un líquido del contenedor a un elemento plástico poroso de la superficie de la cual ocurrirá la dispersión del agente a través de evaporación. El control de la presión en el espacio delantero del contenedor se logra permitiendo que pase suficiente aire a través de un obturador que se encuentra colocado entre el depósito y el elemento plástico. La Patente de EE. UU No. 4,413,779 también describe que un líquido volátil que produce una presión de vapor dentro del contenedor igual a o excedente de la presión ambiente se puede utilizar para contrarrestar los efectos de la formación de un vacío en el espacio delantero. Otro intento para evitar la fuga del líquido en un sistema de distribución de base mecha se describe en la Patente de EE. UU No. 3,550,853. Esta patente se refiere a una unidad distribuidora con una barrera o tapón de espuma plástica elástica porosa a través del cual debe pasar un vapor saturado a medida que éste es emitido al aire ambiental. La densidad del material de espuma plástica se elige de manera que ésta permita el paso del vapor de una cámara de almacenamiento, pero obstruye el paso del líquido. Esto ayuda a evitar la fuga cuando el dispositivo se vuelca. Sin embargo, este diseño exige tanto una mecha como de un material de espuma plástica con el propósito de dispersar el material vaporizable del líquido al aire ambiental. Ninguna de estas patentes, sin embargo, enseña el uso de una mecha de porosidad muy pequeña en un sistema de distribución de base mecha para resolver los problemas de fuga del líquido a través de la superficie expuesta o a través del orificio de ventilación. El uso de una mecha de porosidad muy pequeña permite una velocidad de liberación constante que no se afecta por la formación de un vacío en el espacio delantero del contenedor. Además, el uso de una mecha de porosidad muy pequeña minimiza la oportunidad de derrame del líquido vaporizable eliminando la necesidad de un orificio de ventilación, y al mismo tiempo minimiza la oportunidad de derramamiento del líquido vaporizable en la superficie expuesta de la mecha. Finalmente, debido a que una mecha de porosidad pequeña sirve tanto para eliminar el derramamiento de la mecha como de un orifico de ventilación, un sistema de distribución de base mecha que utiliza una tal mecha puede ser tanto simple en el diseño como eficaz en costo para producir.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la presente invención proporciona un dispositivo que comprende: (a) un contenedor para guardar un líquido, en donde el contenedor no se encuentra ventilado y tiene una abertura en una superficie superior, y (b) una mecha porosa, que tiene un tamaño de poro promedio predeterminado de menos de aproximadamente cuatro micrones. La mecha porosa se extiende a través de la abertura en el contenedor y una región inferior de la mecha porosa estará en contacto con el líquido a ser guardado por el contenedor y una región superior de la mecha porosa se expone al aire ambiental. La abertura en el contenedor también se sella sustancialmente por medio de la inserción de la mecha porosa. En otro aspecto, la presente invención proporciona un dispositivo que comprende: (a) un contenedor para guardar un líquido, en donde el contenedor no se encuentra ventilado y tiene una abertura en una superficie superior, y (b) una mecha porosa, que tiene un tamaño de poro promedio predeterminado de menos de aproximadamente un micrón. La mecha porosa se extiende a través de la abertura en el contenedor y una región inferior de la mecha porosa estará en contacto con el líquido a ser guardado por el contenedor y una región superior de la mecha porosa se expone al aire ambiental. La abertura en el contenedor también se sella sustancialmente por medio de la inserción de la mecha porosa. En todavía otro aspecto, la presente invención proporciona un dispositivo que comprende: (a) un líquido, (b) un contenedor para guardar el líquido, en donde el contenedor no se encuentra ventilado y tiene una abertura en una superficie superior, y (c) una mecha porosa, que tiene un tamaño de poro promedio predeterminado de menos de aproximadamente cuatro micrones. La mecha porosa se extiende a través de la abertura en el contenedor y una parte inferior de la mecha porosa se encuentra en contacto con el líquido y una parte superior de la mecha porosa se expone al aire ambiental. La abertura en el contenedor también se sella sustancialmente por medio de la inserción de la mecha porosa. En un aspecto adicional, la presente invención proporciona un dispositivo que comprende: (a) un líquido, (b) un contenedor para guardar el líquido, en donde el contenedor no se encuentra ventilado y tiene una abertura en una superficie superior, y (c) una mecha porosa, que tiene un tamaño de poro promedio predeterminado de menos de aproximadamente un micrón. La mecha porosa se extiende a través de la abertura en el contenedor y una parte inferior de la mecha porosa se encuentra en contacto con el l íquido y una parte superior de la mecha porosa se expone al aire ambiental . La abertura en el contenedor también se sella sustancialmente por medio de la inserción de la mecha porosa. Se puede tener un mejor entendimiento de estas y otras características y ventajas de la invención con referencia a los dibujos y a 'la descripción acompañante, en la cual se encuentran ilustradas y descritas las modalidades preferidas de la invención .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Fig ura 1 , muestra una vista despiezada de un sistema de distribución de base mecha de acuerdo a una primera modalidad preferida de la presente invención. La Fig ura 2, muestra una vista lateral de una mecha de acuerdo a otra modalidad preferida de la presente invención. La Fig ura 3, muestra una vista de un sistema de distribución de base mecha de acuerdo a la presente invención q ue se utiliza j unto con un calentador con enchufe eléctrico opcional. En todas las figuras, se han utilizado números de referencia correspondientes o similares para las partes correspondientes o similares.
DESCRI PCIÓN DETALLADA DE LA I NVENCIÓN La presente invención se refiere a un sistema de distribución de base mecha para transportar un líquido de un depósito a una superficie que se expone al aire ambiental. En su forma más simple, el sistema de la invención comprende un contenedor para guardar un líq uido, y una mecha para transportar el líquido del contenedor a una superficie superior de la mecha. El contenedor se puede formar en una variedad de formas. En la Figura 1 , por ejemplo, el contenedor es una botella 1 de forma convencional. Se añade un líquido vaporizable a la botella 1 . (El nivel del líq uido no se muestra en la botella 1 ). U na mecha 3 se debe configurar de manera q ue ésta encaje perfectamente dentro de un cuello 5 de la botella 1 . Es preferible utilizar un cierre de cuello 2, tal como aq uel q ue se muestra en la Fig ura 1 , para mantener la mecha 3 en su lugar y para evitar la fuga alrededor del cuello 5 de la botella 1 . El ajuste entre el cierre del cuello 2 y la botella 1 debe ser lo suficientemente apretado para evitar la fuga del líq uido de la botella 1 . Del mismo modo, el ajuste entre el cierre del cuello 2 y la mecha 3 debe ser los suficientemente apretado para evitar la fuga del líquido de la botella 1 . Además, el cuello 5 de la botella 1 puede estar configurado de manera q ue una tapa 4 se puede sujetar de manera segura sobre la mecha 3 y el cierre de cuello 2. Por ejemplo, el cuello exterior 5 de la botella 1 puede estar roscado de manera que una tapa 4 se pueda enroscar sobre la parte superior de la botella 1 - l i cuando el d ispositivo no se encuentra en uso. La botella 1 y el cierre de cuello 2 se pueden elaborar de cualquier material conveniente q ue sea a prueba de fuga. Por supuesto, el tamaño de la abertura en la botella 1 y el tamaño del cierre del cuello 2 son dependientes en base uno de otro y en base al tamaño de la mecha 3 que es para utilizarse con el dispositivo. Según se describe anteriormente, cuando el líq uido se retira de la botella 1 y se transporta hacia arriba de la mecha porosa 3, se crea un vacío en el espacio delantero de la botella 1 . La formación de un vacío en el espacio delantero de la botella 1 disminuye la velocidad en q ue el líquido es transportado por la mecha de la botella 1 a la superficie. Por supuesto, esta disminución en la velocidad de transportación a través de la mecha se trad uce directamente a una disminución en la velocidad de liberación del líquido al aire ambiental. Con el propósito de combatir la formación del vacío en el espacio delantero de la botella 1 , muchos sistemas de distribución de base mecha contienen un orificio de ventilación en la proximidad del espacio delantero de la botella 1 . Estos orificios de ventilación evitan la formación de un vacío en el espacio delantero de la botella 1 , y por consiguiente, evitan la ocurrencia de una caída en la velocidad de liberación del líquido al aire ambiental. Si la botella 1 se vuelca, ya sea durante la transportación , o después, durante la manipulación de la botella por el consumidor, es posible q ue el l íquido concentrado en la botella 1 se fugue fuera del orificio de ventilación. Por consiguiente, es preferible diseñar un dispositivo q ue no requiera un orificio de ventilación . Hemos encontrado que si el tamaño del poro de la mecha 3 se encuentra debajo de un tamaño crítico, el orificio de ventilación se puede eliminar sin sacrificar la velocidad de liberación del líq uido vaporizable en el aire ambiental . Debido a q ue la fuerza capilar incrementa cuando el tamaño de poro de la mecha 3 disminuye, una mecha 3 con una porosidad muy pequeña tiene una fuerza capilar muy fuerte. Esta fuerza capilar fuerte permite a la mecha 3 continuar siendo capaz de transportar el líq uido de la botella 1 a la superficie de la mecha 3 incluso aunque se ha formado un vacío en el espacio delantero de la botella 1 . En otras palabras, una mecha 3 con un tamaño de poro muy pequeño es capaz de sobrepasar el efecto del vacío q ue se encuentra presente en el espacio delantero de la botella 1 . El tamaño crítico de la mecha 3 se determina por medio de la tensión de su perficie del líquido, la compatibilidad de la mecha 3 y el líq uido (es decir, el ángulo de contacto), y la extensión a la cual un vacío se genera con el espacio delantero de la botella 1 . En particular, se ha encontrado q ue si la mecha 3 se prod uce con un tamaño de poro promedio, es decir, debajo de aproximadamente cuatro micrones, los efectos de un vacío en el espacio delantero de la botella 1 se pueden disminuir enormemente. Específicamente, hemos encontrado q ue es más preferible q ue el tamaño de poro promedio de la mecha 3 se encuentre debajo de aproximadamente un micrón.
Cuando la mecha 3 tiene un tamaño de poro promedio de meno de cuatro micrones, y preferentemente debajo de un micrón, hemos encontrado q ue la mecha 3, todavía es capaz de funcionar eficazmente para transportar el líquido de la botella 1 a la superficie de la mecha 3. Cuando se utiliza un dispositivo de esta invención, no es necesario proporcionar un orificio de ventilación en la parte superior de la botella 1 , o en el cierre de cuello 2, debido a que los efectos del vacío se disminuyen sustancialmente. Eliminando el orificio de ventilación, el problema de derramamiento o fuga que ocurre como un resultado de la existencia del orificio de ventilación, también se elimina. El tamaño de poro promedio de la mecha 3 se puede determinar por medio de cualquier evaluación estándar para determinar la d istribución del tamaño de poro y porosidad . Por ejemplo, la porosimetría de mercurio es un método q ue proporciona información acerca de la distribución de tamaño de poro y porosidad para las mechas rígidas. Éste se basa en la medición de los incrementos d iferenciales en la cantidad de mercurio introducido dentro de la mecha 3, como una función de la presión aplicada creciente. Hemos encontrado que otra ventaja en la utilización de una mecha 3 con una porosidad promedio de debajo de aproximadamente cuatro micrones, y preferentemente debajo de aproximadamente un micrón, es que la porosidad inferior disminuye la posibilidad de que el líquido se derrame o fugue a través de la mecha 3 por sí mismo. Dado que la superficie superior de la mecha 3 se expone al aire ambiental, si la botella 1 se vuelca, es posible que el líquido se fugue hacia fuera a través de una mecha de tamaños de poro convencionales. Utilizando una mecha de porosidad más pequeña 3 de esta invención, sin embargo, disminuye la habilidad del líquido para viajar a través de la mecha 3 cuando la botella 1 se vuelca. La mecha 3 se puede elaborar de una variedad de materiales. Es preferible que la mecha 3 sea suficientemente rígida para proporcionar área de contacto mínima con la superficie con la que la mecha 3 entra en contacto. Las mecha poliméricas, por ejemplo, se han encontrado para ser eficaces para estos propósitos. En particular, las mechas compuestas de polietileno de alta densidad de peso molecular ultra alto (HDPE) se han encontrado que son convenientes. Tales mechas generalmente se comprenden de mezclas de HDPE en forma de partícula, y las mezclas se encuentran desarrolladas para satisfacer las características del poro objetivo de la mecha 3. Preferentemente, el parámetro de solubilidad del polímero utilizado en la mecha 3 es significativamente diferente de aquel de cualquiera de los componentes contenidos en el líquido. Esto evita inflamiento de la mecha 3 (u otros cambios) que puedan conducir a un cambio en el tamaño del poro y porosidad de la mecha 3, lo cual consecuentemente afectaría el flujo de liberación del líquido vaporizable en el aire ambiental . La mecha 3 también se puede elaborar en una variedad de configuraciones. La Figura 1 , por ejemplo, muestra una mecha cilindrica 3 con una región inferior más estrecha. Este cambio en la forma de la mecha 3 no se requiere. En lugar de ello, esta variación en la forma puede ser útil en q ue ésta tanto incrementa la cantidad del área de superficie de la mecha 3 que se expone al aire ambiental como ayuda a la formación de un sello más ajustado en el área del cuello 5 de la botella 1 , ayudando así a evitar el derramamiento o fuga del líquido de la botella 1 . Los beneficios arriba descritos de la utilización de una mecha 3 con un tamaño de poro promedio de debajo de aproximadamente cuatro micrones, y preferentemente debajo de aproximadamente un micrón , se pueden obtener con las mechas de muchas configuraciones diferentes. Como se muestra en la Figura 2, también es posible proporcionar una mecha 3 con una capa externa q ue se constituye de un material con tamaños de poro más grandes. En la Figura 2, la sección externa de poro más grandes 3b rodea completamente la parte expuesta de la mecha 3a. La sección de tamaño de poro peq ueño 3a se extiende dentro de la botella 1 y se encuentra en contacto con el líq uido. De esta forma, los poros más peq ueños de la parte interna 3a de la mecha 3, permiten al sistema de d istribución ser construido sin un orificio de ventilación, mientras q ue los poros más grandes de la parte externa 3b proporcionan una velocidad de liberación máxima del líquido vaporizable fuera de la superficie de la mecha 3 q ue se expone al aire ambiental . Sin embargo, se debe observar q ue la sección de poro más grande 3b no necesita rodear completamente la región superior de la sección de poro pequeño 3a como se muestra en la Figura 2, con el propósito de proporcionar los beneficios de esta invención. También , nosotros contemplamos q ue nuestro sistema de distribución de base mecha se puede combinar con un calentador eléctrico para facilitar la liberación del material vaporizable en el aire ambiental . La Figura 3 muestra un ejemplo del tipo de calentador eléctrico 7 q ue se puede utilizar para este propósito. La Patente de EE. UU No. 5,647, 053 describe un tal calentador de enchufe eléctrico, y se incorpora en la presente como referencia. También se contemplan otros medios para facilitar el uso del sistema de distribución de base mecha de la presente invención. Por ejemplo, la invención también se puede combinar con un ventilador accionado por batería. Aunq ue no se requiere, es preferible q ue el sistema de distribución de base mecha de esta invención sea combinado con ventilador o calentador de enchufe eléctrico de una forma removible. Por ejemplo, el sistema de distribución de base mecha de la invención se puede construir de manera que la botella 1 se pueda combinar con un calentador de enchufe eléctrico 7, por ejemplo, de una manera de ajuste instantáneo, como se muestra en la Figura 3. Mientras q ue se han ilustrado y descrito modalidades particulares de la presente invención , será evidente para aquellos expertos en la materia que se pueden elaborar varios cambios y modificaciones, sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. Además, se pretende que las reivindicaciones cubrirán todas tales modificaciones que se encuentran dentro del alcance de la invención.
APLICABILIDAD INDUSTRIAL La presente invención proporciona un dispositivo útil como un medio para transportar un líquido de un depósito a una superficie que se expone al aire ambiental. Nosotros contemplamos que este dispositivo preferentemente se puede utilizar, por ejemplo, para distribuir fragancias, insecticidas, y cualquiera de los otros materiales vaporizable en el aire ambiental, para refrescar o desodorizar el aire, o para exterminar los insectos en el aire.