DE68913294T2

DE68913294T2 - Luftverbesserungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE68913294T2
Application number: DE68913294T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Purzycki
Original assignee: Givaudan Roure International SA
Current assignee: Givaudan SA
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1989-03-08
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2009-03-09
Also published as: WO1989008462A1; JP2756328B2; AU619530B2; DE68913294D1; EP0386158B1; AU3195589A; CA1316454C; JPH02503522A; US4913350A; EP0386158A1

Description

Zur Abgabe von Duftstoffen in die umgebende Luft zwecks Verleihung eines wünschenswerten und angenehmen Duftes entwickelte Vorrichtungen sind auf dem Gebiet wohlbekannt. Derartige, allgemein als Luftverbesserer oder Raumdeodorants bekannte Vorrichtungen sind in einer Vielzahl von Formen im Handel erhältlich. Einige dieser Vorrichtungen sind ziemlich einfach, während andere, die mechanische Systeme beinhalten, komplizierter sind.
Idealerweise sollte die Vorrichtung so einfach wie möglich sein, wenig oder keine Wartung erfordern und in einer Weise arbeiten, die es gestattet, den Duftstoff mit einer gleichmäßigen und gesteuerten Rate in den vorgesehenen Bereich abzugeben, während seine Geruchsreinheit über die Lebensdauer der Vorrichtung erhalten bleibt. Unglücklicherweise leiden nahezu alle der verhältnismäßig einfachen, im Handel erhältlichen Vorrichtungen ohne Aerosolbildung unter derselben Einschränkung. Der Geruch verzerrt sich über die Lebensdauer der Vorrichtung infolge der Tatsache, daß die flüchtigeren Bestandteile zuerst abtransportiert werden, wobei die weniger flüchtigen Bestandteile zurückbleiben. Diese Veränderung der Zusammensetzung mit der Zeit führt schließlich zu einer Schwächung der Intensität des Duftes, da die weniger flüchtigen Bestandteile langsamer verdunsten. Es sind diese beiden Schwierigkeiten, d.h. die Schwächung der Intensität und die Verzerrung über die Lebensdauer des Duftstoffs, die viel von der Aufmerksamkeit derjenigen in Anspruch genommen haben, die danach trachten, bessere Luftverbesserervorrichtungen zu ersinnen.
Praktisch alle Vorrichtungen, die von einer Verdunstung von einer Oberfläche abhängen, leiden unter den oben erwähnten Mängeln. Bei den meisten dieser Vorrichtungen liefert ein Docht, ein Gel oder eine poröse Oberfläche einfach einen größeren Oberflächenbereich, aus dem der Duftstoff schneller verdunsten kann, jedoch erfolgt noch immer eine Fraktionierung, wie dies von der Oberfläche der Flüssigkeit selbst erfolgen würde, was einen anfänglichen Duftstoß zur Folge hat, gefolgt von einer Periode geringerer Intensität, sobald die flüchtigeren Bestandteile verdunstet sind. Infolge dieser Fraktionierung und vielleicht infolge eines Verstopfens des Dochts und/oder anderer Verdunstungsoberflächen wird der Duft verzerrt und seine Intensität schwächt sich wahrnehmbar ab.
Beim Bemühen zur Überwindung derartiger Schwierigkeiten sind verschiedene Verfahren ausprobiert worden, und einige haben zu einein beschränkten Erfolg geführt. Zum Beispiel sind oberflächenaktive Mittel verwendet worden, um das Freisetzen des Duftes zu steuern, jedoch verstopfen diese nichtflüchtigen Substanzen häufig Abgabevorrichtungen wie Dochte, und die Verwendung derartiger Stoffe hat nicht für den gewünschten Grad an Linearität der Verdunstung gesorgt. Ein anderes Verfahren, von dem berichtet wurde, daß es bei einer Minimierung der Verzerrung erfolgreich war, beinhaltete die Erzeugung eines Duftstoffs, der nur Bestandteile mit ähnlicher Flüchtigkeit verwendete, so daß sie sämtlich mit derselben Rate verdunsten würden. Auch über die Verwendung nichtflüchtiger Lösungsmittel, wie beispielsweise hochsiedender Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Paraffingehalt wurde berichtet, daß sie den anfänglichen Duftstoß verlangsamen, der durch die flüchtigeren Bestandteile verursacht wird. (vgl. U.S.P. 2,529,536 (1); 4,250,165 (2); 4,304,688 (3); 4,320,873 (4); 4, 323,193 (5); U.S.P. 4,286,754 (6); U.S.P. 4,609,245 (7)).
(1) offenbart eine Vorrichtung zum Verdampfen eines Fluids, die ein umkehrbares herkömmliches Dochtsystem verwendet.
(2) lehrt ein Verfahren zur Stabilisierung von Duftölen durch Beimengen einer Menge eines Alkylphenolethers von Polyethylenglykol.
(3) lehrt gleichmäßig duftfreisetzende flüssige Deodorant- Zusammensetzungen, die isoparaffinartige Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 150ºC bis 300ºC enthalten.
(4) lehrt die Verwendung gewisser nichtionischer oberflächenaktiver Stoffe mit einem bestimmten Grad an Ethoxylierung, um die Freigaberate von Parfums aus absorbierenden Trägermaterialien zu steuern.
(5) offenbart einen Langsam-Diffusions-Spender vom Docht-Typ für Parfumstoffe, der Dochte in Form von Bögen verwendet, um eine maximale Verdunstungsoberfläche bereitzustellen.
(6) spricht das Problem der Linearität an, wie die Zusammenfassung feststellt "durch Verwendung einer charakteristischen Dochtstruktur, die eine Matrix von dichtgepackten Feststoffpartikeln umfaßt, die durch ein Bindemittel miteinander verbunden sind, welches die Zwischenräume zwischen den Partikeln nur teilweise ausfüllt und dadurch ein gleichförmiges Netzwerk miteinander verbundener Poren freiläßt". Es wird nur eine Lösung angeboten, und zwar eine Lösung, die eine strikte Bindung an sehr spezifische Parameter erfordert, insbesondere bezüglich der Partikelgröße des verwendeten porösen Materials. Diese Parameter müssen für jede einzelne Flüssigkeit bestimmt werden.
(7) offenbart, wie die Zusammenfassung anführt, "ein neuartiges Gebinde zur Abgabe von Gerüchen, wie beispielsweise natürlich auftretenden Gerüchen, allgemein zu dem Zweck, entweder vor wilden Tieren den Menschengeruch in der Umgebung zu überdecken, oder zu dem Zweck, wilde Tiere anzulocken". Im Prinzip bestehen die Systeme aus einem Docht in einem Rohr.
Die gebräuchlichsten Vorrichtungen sind diejenigen, die wie oben angeführt auf eine Verdunstungsoberfläche und ein Zuführsystem für den Transport des Duftstoffs zu dieser Verdunstungsoberfläche angewiesen sind. Trotz der Tatsache, daß die meisten dieser Vorrichtungen unter der Einschränkung leiden, daß mit der Zeit eine Verzerrung und eine Schwächung des Duftes erfolgt, werden sie noch in weitem Umfang verwendet, weil sie einfach sind und über einen langen Zeitraum hinweg einen Duft liefern; einen Vorteil, den sie gegenüber Systemen mit Aerosolbildung aufweisen. Während Systeme mit Aerosolbildung die Reinheit des Duftes über ihre gesamte Nutzlebensdauer bewahren, sind sie nur brauchbar, während sie versprüht werden, und sie verlieren ihre Wirksamkeit in wenigen Minuten, falls sie nicht fortwährend versprüht werden. Jeder Sprühnebel des Aerosols emittiert jedoch dieselbe Zusammensetzung, so daß eine fortwährende Verwendung nicht zu einer Verzerrung oder einer abnehmenden Geruchsintensität führt. Es ist jedoch einfach unpraktisch, ein Aerosol als Dauerspender für Düfte zu verwenden.
Es sind mechanische Vorrichtungen entwickelt worden, um mit den oben erwähnten Einschränkungen, einschließlich den Schwierigkeiten einer nichtlinearen Abgabe und einer Verzerrung des Luftverbesserungsstoffs fertigzuwerden. Diese Systeme sind Vorrichtungen, die in regelmäßigen Zeitabständen eine zuvor bemessene Menge des Duftstoffs in die umgebende Luft einbringen. Derartige Vorrichtungen sind entweder netzstrom- oder batteriebetrieben.
Das Material kann als Aerosol mittels eines mechanischen Systems abgegeben werden, oder die Vorrichtung kann Gebläse verwenden, um eine zuvor bemessene Flüssigkeitsmenge abzugeben. Diese Vorrichtungen sind gewöhnlich kompliziert und eher für einen kommerziellen als für einen Hausgebrauch entwickelt.
Keine der Vorrichtungen aus dem Stand der Technik befriedigt vollständig den Bedarf für ein Luftverbesserungssystem, das einfach aufgebaut ist und trotzdem über einen langen Zeitraum hinweg ohne Veränderung der Abgaberate oder der Geruchsnatur des Duftes während der Lebensdauer der Vorrichtung einen Luftverbesserungsstoff an die umgebende Luft abgeben kann.
Wie oben ausgeführt, liegt im Kern der vorliegenden Erfindung die Entdeckung, daß die externe Kapillarstruktur bei Verwendung zur Abgabe eines Duftes in einer Luftverbesserungsvorrichtung diesen Duft gleichmäßig und linear in die Luft freisetzt, d.h. ohne Verzerrung der Geruchsnatur und ohne eine Veränderung der Abgaberate. Nichts im angeführten Stand des Technik zeigt an, daß ein derartiger Transport linear wäre und ohne Verzerrung erfolgen würde.
Die vorliegende Erfindung ist, wie oben ausgeführt, eine neuartige Luftverbesserungsvorrichtung, die es mit Hilfe eines externen Kapillarelements ermöglicht, einen flüssigen Duftstoffin linearer Weise in die Umgebungsluft eines Raums oder eines anderen vorgesehenen Bereichs abzugeben. Insbesondere umfaßt die Erfindung einen Behälter, einen Duftstoff und ein externes Kapillarelement, wobei das besagte externe Kapillarelement eine oder mehr externe Kapillarkavitäten aufweist, wobei der untere Teil der besagten Kapillare im Kontakt mit dem abzugebenden flüssigen Duftstoff, und der obere Teil der besagten Kapillare der Luft in dem Raum oder in dem Bereich ausgesetzt ist, in welchen der Duft abgegeben werden soll. Überraschenderweise und unerwarteterweise setzt diese Vorrichtung den Duft gleichförmig und linear in die Luft frei, d.h. ohne Verzerrung der Geruchsnatur, ohne eine Veränderung der Abgaberate und ohne daß sie unter vielen der Einschränkungen der Vorrichtungen aus dem Stand der Technik leidet, welche oben erörtert worden sind. Ein anderer Vorteil dieser Vorrichtung ist die Tatsache, daß ihre Lebensdauer nur von der Menge des Duftstoffs im Gefäß abhängt, und, vorausgesetzt, daß das Gefäß groß genug ist, kann die Vorrichtung 30 Tage oder länger ohne eine Schwächung des Duftes und ohne eine bemerkbare Verzerrung des Duftes arbeiten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 zeigt einen einfachen Behälter 1, bei dem die externen Kapillarelemente 3a und 3b aus der Oberseite herausragen.
Figur 2 ist eine Querschnittsansicht von Figur 1 entlang der Linie 2 und zeigt die externen KaPillarelemente 3a und 3b mit einem Ende im Kontakt mit dem flüssigen Duftstoff 2 und mit dem anderen Ende der umgebenden Luft ausgesetzt.
Die Figuren 3a und 3b zeigen Beispiele zweier externer Kapillaren, von denen eine, 3a, die Form eines zylindrischen Stabs aufweist, und von denen die andere, 3b, einen flachen oder rechteckigen kastenartigen Aufbau aufweist.
Figur 4a zeigt eine Stirnseitenansicht der Figur 3a, und Figur 4b zeigt eine Stirnseitenansicht der Figur 3b.
Figur 5 zeigt eine Querschnittsansicht eines externen Kapillarstabs aus extrudiertem Kunststoff der in den Beispielen verwendeten Art.
Figur 6 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Vorrichtung, die in den Beispielen verwendet wurde.
Die Figuren 7 und 8 sind Ausführungsformen von Luftverbesserungsvorrichtungen, welche die bevorzugten stabartigen externen Kapillaren 3 verwenden.
Figur 9 zeigt das GLC-Profil des Zitronen-Citrus-Parfums aus Beispiel 3a (SupelcoWax-10 0,25 mm im Durchmesser x 30 m Kapillarsäule aus geschmolzenem Siliziumdioxid, 50 bis 230ºC @ 4º/min). Die zur Überwachung ausgewählten Komponenten sind mit 1 bis 11 numeriert.
Figur 10 zeigt das GLC-Profil des Orangen-Citrus-Parfums aus Beispiel 3b. (SupelcoWax-10 0,25 mm im Durchmesser x 30 m Kapillarsäule aus geschmolzenem Siliziumdioxid, 50 bis 230ºC @ 4º/min). Die zur Überwachung ausgewählten Komponeneten sind mit 1 bis 8 numeriert.
Die graphische Darstellung 1 zeigt die Veränderung des Gewichtsverlustes verschiedener gebräuchlicher Duftstoffe über die Zeit, wenn externe Kapillarstäbe von 2 mm, von denen 1,0 Inch der umgebenden Luft ausgesetzt sind, als die externen Kapillaren, wie in Beispiel 1A beschrieben, verwendet werden.
Die graphische Darstellung 2 zeigt die Veränderung des Gewichtsverlustes von Limonen und Dimetol über die Zeit, bei Verwendung von externen Kapillarstäben von 1 mm bzw. 3,25 mm, von denen jeweils 1,0 Inch der umgebenden Luft ausgesetzt sind, wie in Beispiel 1B beschrieben.
Die graphische Darstellung 3 zeigt die Veränderung des Gewichtsverlustes von Limonen über die Zeit, wenn externe Kapillarstäbe von 2 mm verwendet werden, von denen entweder 0,5 Inch oder 1,0 Inch der umgebenden Luft ausgesetzt sind, wie in Beispiel 1C beschrieben.
Die graphische Darstellung 4 zeigt die Veränderung des Gewichtsverlustes einer 1:1-molaren Lösung von Limonen und Dimetol über die Zeit, und die Veränderung des Gewichtsverlustes einer 1:1:1-molaren Lösung von Limonen, Dimetol und Linalool über die Zeit, wenn externe Kapillarstäbe von 2 mm verwendet werden, von denen 1,0 Inch der Atmosphäre ausgesetzt sind, wie in den Beispielen 2A bzw. 2B beschrieben.
Die graphische Darstellung 5 zeigt die Veränderung des Gewichtsverlustes des Zitronen-Citrus-Parfums der Figur 8 über die Zeit, sowie die Veränderung des Gewichtsverlustes des Orangen-Citrus-Parfums der Figur 9 über die Zeit, wenn externe Kapillarstäbe von 2 mm verwendet werden, von denen 1,0 Inch der Atmosphäre ausgesetzt sind, wie in den Beispielen 3A bzw. 3B beschrieben.
Nunmehr bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile der Figuren beziehen, kann die Erfindung in ihrer einfachsten Form beschrieben werden als umfassend: ein externes Kapillarelement 3, von dem ein Teil im Kontakt mit einem in einem Behälter 1 irgendeiner Art gehaltenen flüssigen Duftstoff 2 ist, und von dem ein anderer Teil im Kontakt mit der Luft des Raumes ist, in welche der Duft abgegeben werden soll. In der Praxis der Erfindung steigt die Flüssigkeit 2 vom Behälter 1 aus das externe Kapillarelement 3 auf, bis es den der Luft ausgesetzten Teil erreicht hat, und wird von diesem Teil aus in die zu parfümierende Luft verdampft. Als externes Kapillarelement ist jegliche Vorrichtung mit einer externen Kapillarkavität 4 geeignet.
Eine externe Kapillare ist einfach eine Kapillare, die entlang der Seiten nicht vollständig eingeschlossen ist. Die Kapillare könnte einfach aus zwei Platten bestehen, die einander nahe genug sind, um es der Flüssigkeit zu gestatten, zwischen ihnen aufzusteigen, die jedoch an den Enden nicht befestigt sind. Alternativ dazu könnte eine externe Kapillare jegliche Vorrichtung mit jeglicher Form oder Ausbildung sein, die eine Oberfläche mit einer oder mehr nutartiger Kavitäten aufweist, mit Abmessungen wie unten ausgeführt, die es der Flüssigkeit gestatten, durch die Kapillarwirkung in der Kavität von der Oberfläche des Flüssigkeit 2 bis zu demjenigen Teil der Kapillare aufzusteigen, welcher der Luft ausgesetzt ist.
Der Zweck des Behälters ist einfach derjenige, ein Gefäß bereitzustellen, um den in der Luftverbesserungsvorrichtung verwendeten Duftstoff aufzunehmen. Die Formgebung des Behälters ist nicht entscheidend, jedoch sollte sie derart sein, daß die Flüssigkeit im Behälter in der Lage ist, mit dem externen Kapillarelement in Kontakt zu treten, und daß es ihr möglich ist, im externen Kapillarelement aufzusteigen, so daß sie der zu verbessernden Luft ausgesetzt ist, d.h. die Formgebung sollte derart sein, daß der Abstand vom Pegel der Flüssigkeit bis zu dem Teil der externen Kapillare, welcher der Luft ausgesetzt ist, diejenige Höhe nicht übersteigt, welche die Flüssigkeit in der Kapillare aufsteigen kann. Die besagten Formgebungen liegen völlig innerhalb des Umfangs des Könnens eines Designers, sobald der Designer die Kriterien, wie unten aufgeführt, kennt, welche die Formgebung erfüllen muß.
Der Duftstoff kann jeder beliebige Duftstoff sein, der sich dazu eignet, den gewünschten Geruch zu vermitteln. Der Stoff kann in konzentrierter Form verwendet werden oder kann mit einem geeigneten Lösungsmittel verdünnt werden. Bevorzugt wird der Stoff in einer etwas konzentrierten Form verwendet, d.h. mit wenig oder keinem Lösungsmittel, da das Lösungsmittel keinen Geruch vermittelt und keinem nützlichen Zweck dienen würde, außer demjenigen, für ein Fließvermögen zu sorgen.
Das externe Kapillarelement ist vorzugsweise eine beliebige Vorrichtung mit einer Mehrzahl externer Kapillarkavitäten auf seiner Oberfläche. Die Form oder Ausbildung des externen Kapillarelements ist nicht entscheidend. Externe Kapillarkavitäten können in jede beliebige feste dreidimensionale Gestalt eingeschnitten werden, wie beispielsweise ein Prisma, ein Bogen, ein Block oder eine dekorative Gestalt, die als externes Kapillarelement dienen soll. Die Figuren 3 und 4 liefern einfache Erläuterungen möglicher externer Kapillarelemente, bei welchen "V"-förmige, in zylindrische und rechteckige Stäbe eingeschnittene externe Kapillarkavitäten dargestellt sind.
Die Figuren 3 und 4 dienen nur zur Erläuterung und es besteht kein Erfordernis dahingehend, daß die Kapillarkavitäten "V"- förmig sind, oder daß das externe Kapillarelement eine stabartige Form aufweist. Das externe Kapillarelement kann jede beliebige Form aufweisen, einschließlich derjenigen einer künstlerischen Gestalt. Jegliches externe Kapillarelement ist funktionsfähig, solange beliebige, in seine Oberfläche eingeschnittene externe Kapillarkavitäten die erforderlichen Abmessungen aufweisen, wobei die besagten erforderlichen Abmessungen unten erörtert werden.
Während die "V"-förmige externe Kapillarkavität aus Gründen bevorzugt wird, die unten angegeben werden, wäre eine externe Kapillarkavität mit jeder beliebigen Form geeignet, welche die unten angeführten Kriterien erfüllt. Die Ausführung dieser Erfindung hängt weder von der Form der Kapillarkavität noch davon ab, wie sie hergestellt wird, sondern eher von den Abmessungen der Kapillarkavität, wie unten aufgeführt.
Figur 5 liefert eine genaue Querschnittsansicht eines externen Kapillarelements, das durch Extrudieren eines extrudierbaren Kunststoffs durch eine Düse hergestellt worden ist. Der Durchmesser oder die Querschnittsabmessung der externen Kapillare wird durch die physikalischen Einschränkungen der Düse und die Extrusionsgeschwindigkeit gesteuert. Die Wahl derartiger Parameter liegt völlig innerhalb des Könnens der Fachleute auf dem Gebiet der Kunststoffextrusion. Externe Kapillarstäbe aus extrudiertem Kunststoff sind im Handel von Capillary Technology, Inc. Portsmouth, Rhode Island erhältlich und sind für eine Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet. Weil diese extrudierten externen Kapillarstäbe im Handel erhältlich sind, und weil das Extrusionsverfahren das preiswerteste Verfahren zur Herstellung derartiger externer Kapillarkavitäten ist, werden derartige extrudierbare externe Kapilllarstäbe bei der Herstellung der Vorrichtungen dieser Erfindung besonders bevorzugt, und es wird hier auf sie hingewiesen, um die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung zu veranschaulichen.
Der in Figur 5 veranschaulichte Stab umfaßt drei mittige Längsrohre, die von zwölf Vorsprüngen umgeben sind. Sechs der strahlenförmigen Vorsprünge umfassen weiter jeweils zwei zusätzliche Vorsprünge. Die Vorsprünge bilden ein "V", wobei die Spitze des "V" mit dem mittigen Kern verbunden ist. Die offene Seite des "V" liegt auf der äußeren Oberfläche und verläuft entlang der Länge des Stabs. Das "V" bildet eine Kavität, um ein Fluid mittels Kapillarwirkung aus einem Behälter den Kapillarstab hinauf zu leiten. Das offene Ende des "V" liefert eine Verdunstungsoberfläche, die es der Flüssigkeit gestattet, in die umgebende Luft zu verdunsten und als Luftverbesserer zu dienen.
Obwohl die Querschnittsansicht in Figur 5 eine Mehrzahl externer Kapillarkavitäten zeigt, ist zur Abgabe eines Duftstoffs aus dem Behälter in die zu parfümierende Atmosphäre nur eine wesentlich. Jedoch nimmt man bevorzugt so viele externe Kapillarkavitäten wie möglich pro Stab, um den Duftstoff wirkungsvoller vom Behälter zu der zu parfümierende Atmosphäre zu transportieren.
Wie oben erwähnt sind Kapillarelemente nicht auf die in Figur 1, 2, 3 und 4 aufgeführten vertikalen stabartigen Strukturen beschränkt, sondern können jede beliebige Form aufweisen. Die Figuren 7 und 8 veranschaulichen die Verwendung von extrudierten Kapillarelementen in einem dekorativeren Rahmen. Figur 7 zeigt sowohl die vertikalen Elemente als auch Elemente, die so gebogen worden sind, daß sie einen Bogen bilden, dessen beide Enden sich in die Flüssigkeit erstrecken. Figur 8 zeigt ein einzelnes biegsames externes Kapillarelement, das in Windungen gelegt worden ist, sehr ähnlich wie ein Seil in Windungen gelegt würde. Die Vorrichtung könnte so gestaltet sein, daß beide Enden des externen Kapillarelements in der Flüssigkeit plaziert wären und die Kapillarkavitäten würden von beiden Stirnenden her gefüllt. Die Oberfläche der in Windungen gelegten Kapillarvorrichtung wäre der umgebenden Luft ausgesetzt, wie in der Zeichnung veranschaulicht.
Während die Figuren 7 und 8 Erläuterungen unter Verwendung der besonders bevorzugten extrudierten externen Kapillarelemente liefern, sind andere Formen und Ausgestaltungen möglich, wie zuvor erwähnt. Jeder beliebige Feststoff mit den geforderten externen Kapillarkavitätsnuten, ob vertikal, zu einer Spirale gewunden oder zwirnartig gewickelt oder als Teil einer auf der Oberfläche des Kapillarelements eingeätzten dekorativen Formgebung existierend, wäre als externes Kapillarelement geeignet, vorausgesetzt die externe Kapillarkavität würde die unten aufgeführten Kriterien erfüllen.
Wie oben erwähnt, ist der entscheidende Faktor bei dieser Erfindung die Konfiguration der Kapillarkavität. Die Konfiguration der Kapillarkavität muß derart sein, daß sich der Duftstoff von der Oberfläche der Flüssigkeit im Behälter hoch genug bis zu einem Punkt bewegt, an dem er der umgebenden Luft ausgesetzt ist. Die Kapillarkavität sollte so gestaltet sein, daß die Flüssigkeit bis zu der gewünschten Höhe aufsteigt.
Die wohlfundierte Theorie der kapillaren Anziehung lehrt, daß die Höhe (h), die eine Flüssigkeit in einer Kapillare aufsteigt, von einer Anzahl von Faktoren abhängt und gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden kann:
h = p (cos α)/bdg
wobei:
h = Höhe, welche die Flüssigkeit in der Kapillare aufsteigt [cm]
p = Umfang des Querschnitts der Kapillarkavität [cm]
= Oberflächenspannungskoeffizient der Flüssigkeit [dyn/cm], [g/s²]
α = Berührungswinkel des Films mit der Kapillarwand
b = Querschnittsfläche der Kavität an der Basis [cm²]
d = Dichte der Flüssigkeit [g/cm²]
g = Erdbeschleunigung [cm/s²]
Die obige Formel setzt voraus, daß die Kapillarkavität regelmäßig ist, d.h. daß sich die Querschnittsfläche (b) mit Änderung von h nicht verändert. Diese Gleichung kann verwendet werden, um zu bestimmen, ob der Wert von h für eine bestimmte Kapillare ausreichend ist, um die Flüssigkeit vom Behälter bis zu der zu parfümierenden Atmosphäre zu transportieren.
Die einzigen Begriffe in der obigen Gleichung, die sich auf die Amessungen der Kapillare an sich beziehen, sind p und b (der Umfang bzw. die Grundfläche). Die Beziehung zwischen der Höhe und diesen beiden Abmessungen der Kapillarkavität läßt sich klarer erkennen durch Vereinfachung der obigen Gleichung zu
h = k(p/b)
wobei
k = (cos α)/dg = ( /d) ([cos α/g)
Für eine bestimmte Flüssigkeit unter Standardbedingungen kann k als eine Konstante angesehen werden, weil: a) die Oberflächenspannung ( ) und die Dichte (d) von der Flüssigkeit abhängen; b) die Erdbeschleunigung (g) eine Konstante ist; und c) in den meisten Fällen angenommen werden kann, daß cos α gleich 1 ist.
Für eine bestimmte Flüssigkeit ist daher h unmittelbar proportional zu p und umgekehrt proportional zu b, d.h. h nimmt mit einer Zunahme von p und/oder einer Abnahme von b zu.
Während angenommen werden kann, daß das Verhältnis [cos α]/g für sämtliche Flüssigkeiten konstant ist, verändert sich der Begriff /d von Flüssigkeit zu Flüssigkeit. Die in Tabelle 5 von Beispiel 4 aufgeführten Ergebnisse zeigen jedoch, daß das Verhältnis /d für die meisten Duftstoffe in den Bereich von 35 ± 5 dyn cm²/g fällt. Um einen allgemeinen Ausdruck zu entwickeln, wurde angenommen, daß /d für sämtliche Duftstoffe 35 dyn cm²/g beträgt, und der Begriff k ist als Konstante behandelt worden, die gleich 0,036 cm² ist (für Zwecke dieser Erläuterung wird der Begriff p bei Anwendung auf eine externe Kapillare so verstanden, daß er die Länge der Grenzfläche, das heißt die Kontaktlänge zwischen der oberen Oberfläche der Flüssigkeit und der Wand der externen Kapillarkavität bedeutet).
Der benötigte Wert von h wird meistens von der Formgebung des gewünschten Behälters abhängen. Wie oben angeführt, sind die Größe, Abmessungen oder Form des Behälters 1 nicht entscheidend, außer um sicherzustellen, daß der Abstand zwischen der Flüssigkeitsoberfläche und jedem der umgebenden Luft ausgesetzten Teil der externen Kapillarkavität den Wert von h, wie oben definiert, nicht übersteigen sollte. Man betrachte zum Beispiel eine Kapillare, die unterteilt ist, wie in Figur 2 angezeigt, wobei hb die Grundfläche der Kapillarkavität ist, ho die Höhe der Kapillarkavität ist, welche mit der Oberfläche der Flüssigkeit zusammentrifft, ha die niedrigste Höhe auf der Kapillarkavität ist, wo sich die Kapillarkavität im Kontakt mit der umgebenden Luft befindet, und h das obere Ende der Kapillarkavität ist. Unter Verwendung dieser Punkte lasse man ht - ha den Teil der Kapillare verkörpern, der sich im Kontakt mit der umgebenden Luft befindet, lasse man ho - hb den Teil der Kapillare verkörpern, der sich im Kontakt mit der Flüssigkeit im Behälter befindet, lasse man ha - ho den Teil der Kapillare verkörpern, der weder der Flüssigkeit in der Kapillare noch der umgebenden Luft ausgesetzt ist, und lasse man ht - hb die gesamte Länge der Kapillare verkörpern. Unter Verwendung dieser Begriffe, mit h als der Höhe, welche die Flüssigkeit in der kapillaren Kavität aufsteigt, sollte der Behälter so gestaltet sein, daß h > ha - ho, um es der Flüssigkeit zu ermöglichen, mit der umgebenden Luft in Kontakt zu treten. Bevorzugt wird der Behälter so gestaltet, daß h > ht - hb, da über die Lebensdauer der Vorrichtung eine konstante Stoffmenge der Umgebungsluft ausgesetzt wird, während sich der Behälter leert, wodurch ein gleichmäßiges und konstantes Niveau an emittiertem Duft bereitgestellt wird.
Für einen bestimmten Behälter müssen daher die Abmessungen der Kapillarkavität derart sein, daß der Teil ha - ho kleiner ist als k(p/b). Bevorzugt ist der Teil ha - hb kleiner als k(p/b), so daß der Duft fortwährend in die Luft verströmt wird, bis der Flüssigkeitspegel den Boden der Kapillare erreicht hat. Besonders bevorzugt ist die Länge ht - hb kleiner als k(p/b), und hb befindet sich am Boden des Behälters, so daß über die nutzbare Lebensdauer der Luftverbesserungsvorrichtung eine konstante Duftmenge in die Luft verströmt wird, und fortwährend verströmt wird, bis der Behälter leer ist.
Wie oben angegeben, hängt das für eine bestimmte Vorrichtung gewünschte Verhältnis von p/b von der Formgebung und Größe des verwendeten Behälters und dem Maß der externen Kapillarkavität ab, das der Luft ausgesetzt werden soll. Unter der Annahme, daß k = 0,036 cm² ist, sind einige Beispiele geeigneter p/b- Verhältnisse wie folgt. Zum Beispiel führt ein p/b-Verhältnis von 100 zu einem h von etwa 3,5 cm. Ein p/b-Verhältnis von 200 entspricht einem h, das größer als 7 cm ist, während ein p/b- Verhältnis von 280 einem h von 10 cm entspricht. (Die in den Beispielen verwendeten Kapillaren waren etwa 15 cm lang. Dies würde ein p/b-Verhältnis von etwa 400 erforderlich machen, um zu gewährleisten, daß h größer als ht - hb ist.)
Während es für h oder p/b keine praktische Obergrenze gibt, entspricht ein Verhältnis von p/b = 1000 einem h > 35 cm, und es gibt keinen ersichtlichen Grund, eine Vorrichtung zu gestalten, die ein Verhältnis von p/b erfordert, welches 1000 übersteigt. Für die meisten Anwendungsfälle ist ein Verhältnis von p/b von etwa 550 mehr als ausreichend, was einem h von etwa 20 cm entspricht. Auf der Grundlage des oben Gesagten wird bevorzugt eine Vorrichtung gestaltet, bei welcher das p/b-Verhältnis zwischen 200 und 1000 liegt, wobei eine Vorrichtung besonders bevorzugt ist, die ein p/b-Verhältnis zwischen 250 bis 550 erfordert.
Wie oben angegeben, ist theoretisch lediglich eine einzige externe Kapillarkavität erforderlich, um Duft in die umgebende Luft abzugeben. In der Praxis wird jedoch wahrscheinlich eine Mehrzahl von Kapillarkavitäten benötigt, um den gewünschten Duftpegel zu liefern, der in den Raum verteilt werden soll. Die Anzahl an erforderlichen Kapillarkavitäten würde von einer Anzahl von Faktoren abhängen, wie beispielsweise der Größe der Verdunstungsoberfläche und der Stärke des Duftes.
Während die Form der Kapillarkavität nicht entscheidend ist, werden diejenigen Formen bevorzugt, die das Verhältnis von p/b vergrößern und eine maximale Verdunstungsoberfläche liefern. Beispiel 5 veranschaulicht, wie die Form einer Kapillare den Wert von h beeinflußt. Zum Beispiel hält eine quadratische Kapillare eine höhere Duftstoffsäule als eine zylindrische Kavität mit derselben Querschnittsfläche, jedoch keine so hohe Säule wie eine Kavität in Form eines Dreiecks. Besonders bevorzugt wird eine "V"-förmige externe Kapillarkavität, die eine Form aufweist, die sich einem gleichschenkligen Dreieck mit fehlender Basis annähert. (Die Seiten brauchen nicht gerade zu sein, sondern können unregelmäßig sein, wie in Figur 5 dargestellt. Jegliche Unregelmäßigkeit, die das Verhältnis von p/b vergrößert und die Menge des der Luft ausgesetzten Duftes nicht verringert, wäre vorteilhaft.) Ein gleichschenkliges Dreieck mit fehlender Basis und mit einem kleinen Winkel an der Spitze liefert diejenige Konfiguration, die im Hinblick auf ein Kapillarvermögen den maximalen Vorteil bietet, während sie ebenfalls eine maximale Verdunstungsoberfläche für die Flüssigkeit bietet.
Die Rate, mit welcher der Duft verteilt wird, ist unmittelbar proportional zu dem Maß der externen Kapillaroberfläche, die der umgebenden Luft ausgesetzt ist, d.h. der Größe und Anzahl der verwendeten Kapillaren, und der Länge jeder Kapillare, die den besagten Duftstoff enthält, und sich im Kontakt mit der umgebenden Luft befindet. Es liegt daher völlig innerhalb der Fähigkeit des Durchschnittsfachmanns, der die durchschnittliche Verteilungsrate pro Längeneinheit der externen Kapillare für einen bestimmten Duftstoff kennt, imstande zu sein, eine Vorrichtung zu gestalten, so daß die richtige Stoffmenge pro Zeiteinheit abgegeben wird. Es liegt auch völlig innerhalb des Könnens des gewöhnlichen Handwerkers die Luftmenge, welcher die externe Kapillare ausgesetzt ist, mit Hilfe von Kappenvorrichtungen zu steuern, die über Dreh- oder Hebevorrichtungen geöffnet werden können, um nur eine begrenzte Menge des Abgabesystems der Luft auszusetzen, oder es nur einer begrenzten Luftmenge zu gestatten, am Abgabesystem vorbeizuströmen. Es sollte auch klar sein, daß das Abgabesystem der Vorrichtung durch Gebläse verstärkt werden kann, um den Duft besser zu verteilen.
Im Kern dieser Erfindung liegt das überraschende und unerwartete Vermögen der externen Kapillare, den Duft mit einer gleichmäßigen Rate und ohne Verzerrung in die umgebende Luft abzugeben. Dieses signifikante Fehlen einer Fraktionierung ist dem Vermögen des externen Kapillarelements zuzuschreiben, flüchtige Stoffe linear zu transportieren. Es gibt keine offensichtliche Erklärung dafür, warum dies erfolgt, wenn in den meisten aller anderen Systeme eine Fraktionierung und eine Verlangsamung der Zufuhr erfolgt. Die konstante Zusammensetzung stellt sicher, daß der abgegebene Duft während der gesamten Abgabedauer unverändert ist und daher nicht verzerrt wird.
Sämtliche herkömmlichen Duftstoffe, d.h. flüchtige wohlriechende Substanzen, einschließlich ätherischer Öle, aromatischer Chemikalien und dergleichen sind für eine Verwendung bei dem Fertigsystem anwendbar. Eine breite Vielzahl derartiger Stoffe ist dem Fachmann auf dem Gebiet des Parfümeriewesens bekannt. Sie können einen oder mehr natürliche Stoffe oder synthtische aromatische Chemikalien oder eine Mischung beider umfassen.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung im weitesten Zusammenhang eine Vorrichtung zum Verdampfen eines Multikomponentengemisches in flüssiger Form in die umgebende Luft, umfassend
(a) ein Gefäß, das einen Vorrat dieser Flüssigkeit, isoliert von der umgebenden Luft, enthält,
(b) die besagte zu verdampfende Flüssigkeit,
(c) ein nicht poröses, nicht absorbierendes externes Kapillarelement, das sich vom Inneren des Gefäßes durch die Gefäßwand zur Außenseite des besagten Gefäßes erstreckt und mindestens eine externe Kapillarkavität aufweist, wobei die besagte externe Kapillarkavität aufweist
i) einen Teil im Kontakt mit der besagten Flüssigkeit in dem Gefäß, und
ii) einen Teil im Kontakt mit der besagten umgebenden Luft, dergestalt, daß der Teil, der mit der Flüssigkeit im Gefäß im Kontakt ist, und der Teil, der mit der umgebenden Luft im Kontakt ist, durch dieselbe externe Kapillarkavität miteinander verbunden sind, und
wobei die Länge desjenigen Teils der besagten externen Kapillare, der zwischen dem Teil liegt, welcher im Kontakt mit der besagten Flüssigkeit im Gefäß ist, sowie dem Teil, der im Kontakt mit der besagten umgebenden Luft ist, in welche die besagte Flüssigkeit abgegeben werden soll, kleiner ist, als die Höhe, welche die besagte Flüssigkeit in der besagten Kapillarkavität aufsteigt, und bei welcher der Teil ha - ho, der jeglichem Teil der Kapillarkavität entspricht, welcher weder der umgebenden Luft noch der Flüssigkeit ausgesetzt ist, weniger als 0,036(p/b) cm beträgt,
wobei p der Querschnittsumfang der Kapillarkavität [cm] und
d die Querschnittsfläche der Kavität an der Basis [cm²] ist.
Die folgenden Beispiele sind hier vorgesehen, um die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung zu veranschaulichen, und um die einzigartige Fähigkeit der beanspruchten Vorrichtung zu veranschaulichen, einen Duft ohne Verzerrung in die umgebende Luft abzugeben, und ohne daß die Verdunstung des Duftes mit der Zeit nachläßt.
In den Beispielen 1 bis 3 wurde der Verlust der flüchtigen Substanz aus einem umschlossenen Gefäß über einen Zeitraum hinweg überwacht. Das verwendete Gefäß war eine durchsichtige Glasflasche mit einem Fassungsvermögen von einer Unze, an der eine ein Glasrohr enthaltende Kappe angebracht war, wie in Figur 6 dargestellt. (Der Zweck des Glasrohrs ist es, eine Haltevorrichtung für die externen Kapillarstäbe zu bilden.) Die in diesen Beispielen verwendeten externen Kapillarstäbe waren externe Kapillarstäbe aus extrudiertem Kunststoff mit einer Querschnittsansicht ähnlich derjenigen, die in Figur 5 dargestellt ist. Die verwendeten Stäbe besaßen Querschnittsdurchmesser von 1 mm, 2 mm oder 3,25 mm.
Die Transportrate der flüchtigen Flüssigkeit aus dem Gefäß in die umgebende Luft wurde durch Überwachung des Gewichtsverlustes der Flüssigkeit im Gefäß über einen gegebenen Zeitraum gemessen. Zum Beispiel wird Limonen, ein in der Duftstoffindustrie verwendetes flüchtiges Terpenoid aus dem in Figur 6 dargestellten umschlossenen Gefäß über einen Zeitraum von vier Wochen linear in die umgebende Luft überführt. (Vgl. Beispiel 1 und die graphischen Darstellungen 1, 2 und 3). Die Transportrate von Limonen bleibt selbst dann linear, wenn die Rate durch Veränderung der Fläche der externen Kapillarstäbe, die der umgebenden Luft ausgesetzt ist, verändert wird, d.h. ein Freilegen eines Inchs der Stäbe hat einen linearen Transport des Stoffs zur Folge, der etwa doppelt so schnell abläuft, als wenn nur ein halber Inch der Stäbe freigelegt wird. (Vgl. Beispiel 1C.)
Das Fehlen einer mit anderen Flüssigkeitsabgabesystemen erfahrenen Fraktionierung und Verzerrung bei Verwendung von Multikomponenten-Duftstoff-Gemischen ist ebenfalls veranschaulicht. Durch Überwachung der Zusammensetzung des Flüssigkeitssystems mittels Gas-Flüssigkeits-Chromatographie (GLC) wurde zum Beispiel bestätigt, daß sich die Zusammensetzung einfacher binärer, ternärer und komplexer Duftstoffe über eine vierwöchige Versuchsdauer hinweg nicht veränderte. (Vgl. Beispiele 2 und 3). Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen Dochtsystemen, die ein schnelles Freisetzen der niedrigsiedenden Komponenten zeigen, gefolgt von einem langsamen Freisetzen der mittel- und hochsiedenden Komponenten.
Die Beispiele 4 und 5 sind hier vorgesehen, um zu veranschaulichen, wie eine Veränderung gewisser Parameter bei der Formgebung der Kapillarkavität des externen Kapillarelements die Höhe beeinflußt, bis zu welcher der Duftstoff in der Kapillare aufsteigt. Beispiel 5 veranschaulicht, daß die bevorzugte Form einer Kapillarkavität die V-Form eines gleichschenkligen Dreiecks ist. Das Beispiel veranschaulicht weiter, daß ein gleichschenkliges Dreieck mit fehlender Basis und mit einem kleinen Winkel an der Spitze im Hinblick auf das Kapillarvermögen den größten Vorteil bietet. Die in dem Beispiel bereitgestellten Daten können dazu beitragen, eine geeignete Länge für das externe Kapillarelement der Luftverbesserungsvorrichtung festzulegen.
Beispiel 4 liefert die Daten, die zeigen, daß die Oberflächenspannung und die Dichte gebräuchlicher Duftstoffe in einen relativ engen Bereich fallen. Diese Eigenschaften eines Duftstoffs sind zwei Faktoren bei der Bestimmung der Höhe, bis zu welcher dieser Stoff in einer bestimmten Kapillarkavität aufsteigen wird. Die Tatsache, daß sie in einen engen Bereich fallen, gestattet es, bei der Bestimmung der Höhe, bis zu welcher ein beliebiger flüchtiger Duftstoff bei einer bestimmten Formgebung der Kapillarkavität aufsteigen wird, einen Standardwert für diese Eigenschaften anzunehmen.
Die folgenden Beispiele werden die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung weiter veranschaulichen.

BEISPIEL 1

Dieses Beispiel veranschaulicht, daß externe Kapillaren einen Duftstoff über einen gegebenen Zeitraum linear zur umgebenden Luft transportieren, ungeachtet der Größe des externen Kapillarstabs, der Länge des Stabs, die der umgebenden Luft ausgesetzt ist, oder des transportierten Duftstoffs. Das Beispiel veranschaulicht auch, daß die Rate, mit welcher der Transport erfolgt, von der Fläche der externen Kapillare abhängt, die der umgebenden Luft ausgesetzt ist.
1A: Dieses Beispiel (vgl. graphische Darstellung 1) zeigt, daß die Transportrate von gebräuchlich verwendeten Duftstoffen zur umgebenden Luft linear ist. In diesem Beispiel wurden jeweils 15 g Limonen, Dimetol (Givaudan 2,6-Dimethylheptan-2- ol), Linalool, Benzylacetat, Phenylethylalkohol, Linalylacetat, Menthon und Blattacetat in Flaschen gewogen, die vierzehn externe Kapillarstäbe von 2 mm x 6 Inch (1 Inch = 2,54 cm) enthielten, wobei 1 Inch der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt war. Der Gewichtsverlust jeder Flasche wurde über einen Zeitraum von vier Wochen (28 Tage) überwacht, und die Ergebnisse in der graphischen Darstellung 1 aufgetragen. Die Transportrate jedes Duftstoffs war im wesentlichen linear.
1B: Dieses Beispiel (vgl. graphische Dargstellung 2) veranschaulicht, daß die Transportrate eines Duftstoffs ungeachtet der Größe des Kapillarstabs linear ist. In diesem Beispiel wurde Limonen (15g) in eine Flasche gewogen, die dreißig externe Kapillarstäbe von 1 mm x 6 Inch enthielt, und Dimetol (15 g) wurde in eine Flasche gewogen, die vier Kapillarstäbe von 3,25 mm x 4,25 Inch enthielt. In beiden Fällen war 1 Inch des externen Kapillarstabs der Atmosphäre ausgesetzt. Beide Flaschen wurden über einen Zeitraum von vier Wochen (28 Tage) überwacht, wie in Beispiel 1A beschrieben. Die Ergebnisse sind in der graphischen Darstellung 2 aufgetragen, die zeigt, daß sowohl die externen Kapillarstäbe von 1 mm als auch die von 3,25 mm gebräuchliche Duftstoffe in linearer Weise tranportieren.
1C: Dieses Beispiel (vgl. graphische Darstellung 3) veranschaulicht, wie die Transportrate durch Veränderung der Länge der frei liegenden externen Kapillare gesteuert werden kann.
Limonen (15 g) wurde in jeweils zwei Flaschen gewogen. Flasche Nummer 1 enthielt vierzehn externe Kapillarstäbe von 2 mm x 5,5 Inch, von denen 0,5 Inch der Atmosphäre ausgesetzt war. Flasche Nummer 2 enthielt vierzehn externe Kapillarstäbe von 2 mm x 6,0 Inch, von denen 1,0 Inch der Atmosphäre ausgesetzt war. Der Gewichtsverlust des Limonens aus jeder Flasche wurde über einen Zeitraum von vier Wochen (28 Tage) überwacht.
Die Ergebnisse sind in der graphischen Darstellung 3 aufgetragen, die zeigt, daß der Transport von Limonen ungeachtet der Länge der Kapillare, welche der umgebenden Luft ausgesetzt war, über den vierwöchigen Versuchszeitraum linear verlief. Das Beispiel zeigt auch, daß die Transportrate durch das Maß des Oberflächenbereichs gesteuert werden kann, welcher der umgebenden Luft ausgesetzt ist, insofern als eine Verdunstung aus der Flasche mit 1 Inch freiliegender Kapillare mit einer höheren Rate erfolgte, als aus der Flasche, bei der 0,5 Inch freilagen.

BEISPIEL 2

Dieses Beispiel veranschaulicht, daß die Transportrate einfacher binärer und ternärer Zusammensetzungen über einen gegebenen Zeitraum hinweg linear ist, und daß die Zusammensetzung der im Gefäß zurückbleibenden Flüssigkeit mit der Zeit unverändert ist.

2A: Binäre Zusammensetzung

Eine 1:1-molare Lösung (15 g) von Limonen und Dimetol wurde in Flaschen eingebracht, die vierzehn externe Kapillarstäbe von 2 mm enthielten, von denen 1 Inch der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt war. Über einen Zeitraum von 28 Tagen wurde der Gewichtsverlust überwacht und die Zusammensetzung mittels Gas-Flüssigkeits-Chromatographie (GLC) analysiert. Die GLC-Analyse zeigte, daß das Gemisch während des Versuchszeitraums bei einem konstanten 53/47-Verhältnis von Limonen zu Dimetol verblieb.
Das Ergebnis der Überwachung des Gewichtsverlusts für das 1:1- Gemisch ist in der graphischen Darstellung 4 aufgetragen. Die graphische Darstellung 4 zeigt, daß der Transport einer 1:1- molaren Lösung über Verdunstung bei Verwendung externer Kapillarstäbe linear verläuft. Die Zusammensetzung der Flüssigkeit in dem Gefäß veränderte sich mit der Zeit nicht und war mit der anfänglichen Zusammensetzung identisch. Diese einfache binäre Lösung zeigt, daß externe Kapillarstäbe Mischungen flüchtiger Stoffe ohne Verzerrung linear transportieren.

2B: Ternäre Zusammensetzung

Eine 1:1:1-molare Lösung (15 g) von Limonen, Dimetol und Linalool wurde in Flaschen eingebracht, die vierzehn externe Kapillarstäbe von 2 mm enthielten, von denen 1 Inch der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt war. Über einen Zeitraum von 28 Tagen wurde der Gewichtsverlust überwacht und die Zusammensetzung mittels Gas-Flüssigkeits-Chromatographie (GLC) analysiert. Die GLC-Analyse zeigte, daß das Gemisch während des Versuchszeitraums bei einem konstanten Verhältnis von 34/30/34 von Limonen zu Dimetol zu Linalool verblieb.
Das Ergebnis der Überwachung des Gewichtsverlusts für das 1:1:1-Gemisch ist ebenfalls in der graphischen Darstellung 4 aufgetragen. Die graphische Darstellung 4 zeigt, daß der Transport einer 1:1:1-molaren Lösung über Verdunstung bei Verwendung externer Kapillarstäbe linear verläuft. Die Zusammensetzung der Flüssigkeit im Gefäß veränderte sich mit der Zeit nicht und war mit der anfänglichen Zusammensetzung identisch. Diese einfache Dreikomponentenlösung zeigt, daß externe Kapillarstäbe flüchtige Stoffe ohne Verzerrung linear transportieren.

BEISPIEL 3

Dieses Beispiel veranschaulicht, daß sich komplexe Multikomponentenduftstoffe der üblicherweise in Luftverbesserungsvorrichtungen verwendeten Art in derselben Weise verhalten, wie die einfachen binären und ternären Zusammensetzungen. Ein "Zitronen-Citrus"-Parfum wurde so formuliert, daß es einen größeren Anteil weniger flüchtiger Bestandteile enthielt (vgl. Figur 9 und Tabelle 2), während im Gegensatz dazu ein "Orangen-Citrus"-Parfum formuliert wurde, das wenig weniger flüchtige Bestandteile enthielt (vgl. Figur 10 und Tabelle 4). (Der Peak 1 in beiden Parfums ist Limonen.) Man sieht, daß die Transportrate im wesentlichen linear ist, und daß die Zusammensetzung über den Versuchszeitraum hinweg im wesentlichen unverzerrt bleibt.

3A: Zitronen-Citrus-Parfum

Das Zitronen-Citrus-Parfum (15 g) wurde in eine Flasche eingebracht, die vierzehn externe Kapillarstäbe von 2 mm x 6 Inch enthielt. 1 Inch der externen Kapillarstäbe war der Atmosphäre ausgesetzt. Der Gewichtsverlust wurde über einen Zeitraum von vier Wochen (28 Tage) überwacht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben und in der graphischen Darstellung 5 aufgetragen. Tabelle 1 Tage Verlorene Gramm Prozentualer Verlust
Die Zusammensetzung des Zitronen-Citrus-Parfums wurde mittels Gas-Flüssigkeits-Chromatographie (GLC) überwacht. Das Chromatogramm von frischem Zitronen-Citrus ist in Figur 9 dargestellt. Für eine Überwachung über den vierwöchigen Versuchszeitraum hinweg ausgewählte Bestandteile des Parfumöls sind als Peaks 1 bis 11 bezeichnet (vgl. Figur 9). Die Ergebnisse der Überwachung sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2 Untersuchung der Zusammensetzung der Komponenten von Zitronen- Citrus-Parfum Zeit (Tage) Peak Nr. (Prozent) Frisch
Die graphische Darstellung 5 zeigt, daß der Transport von Zitronen-Citrus-Parfum durch externe Kapillarstäbe in die umgebende Atmosphäre linear verläuft.
Tabelle 2 zeigt, daß die Zusammensetzung des flüsssigen Parfums im Gefäß konsistent bleibt und der anfänglichen Zusammensetzung im wesentlichen ähnlich ist.

3B: Orangen-Citrus-Parfum

Ein Orangen-Citrus-Parfum (15 g) wurde in eine Flasche eingebracht, die vierzehn externe Kapillarstäbe von 2 mm enthielt. 1 Inch der externen Kapillarstäbe war der Atmosphäre ausgesetzt. Der Gewichtsverlust wurde über einen Zeitraum von vier Wochen (28 Tage) überwacht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben und in der graphischen Darstellung 5 aufgetragen. Tabelle 3 Tage Verlorene Gramm Prozentualer Verlust
Die Zusammensetzung des Orangen-Citrus-Parfums wurde mittels Gas-Flüssigkeits-Chromatographie (GLC) überwacht. Das Chromatogramm von frischem Orangen-Citrus ist in Figur 10 dargestellt. Für eine Überwachung über den vierwöchigen Versuchszeitraum ausgewählte Komponenten des Parfumöls sind als Peaks 1 bis 8 bezeichnet (vgl. Figur 10). Die Ergebnisse der Überwachung sind in Tabelle 4 angegeben. Tabelle 4 Untersuchung der Zusammensetzung der Komponenten von Orangen- Citrus-Parfum Zeit (Tage) Peak Nr. (Prozent) Frisch
Die graphische Darstellung 5 zeigt, daß der Transport von Orangen-Citrus-Parfum durch externe Kapillarstäbe in die umgebende Atmosphäre im wesentlichen linear verläuft. Tabelle 4 zeigt, daß die Zusammensetzung des flüssigen Parfums im Gefäß konsistent bleibt und der anfänglichen Zusammensetzung im wesentlichen ähnlich ist.

BEISPIEL 4

Die Dichten (d) und Oberflächenspannungen ( ) einer Anzahl von Stoffen, die gewöhnlich verwendet werden, um Duftstoff- Zusammensetzungen herzustellen, wurden gemessen und sind in Tabelle 5 aufgezeichnet. Die Dichtebestimmungen wurden unter Verwendung eines Mettler/Parr Dichtemeßgerätes Modell DMA 45 durchgeführt. Die Messungen der Oberflächenspannungen wurden unter Verwendung eines Tenssiometers Modell 70530 von Cenco-Du Nouy durchgeführt. Die in Tabelle 5 wiedergegebenen Oberflächenspannungs-Neßwerte sind der Durchschnitt aus drei Messungen. Ebenfalls in Tabelle 5 angegeben ist das Verhältnis der Oberflächenspannung zur Dichte, d.h. /d.
Die Liste in Tabelle 5 soll keine definitive Liste von Dichte- und Oberflächenspannungs-Werten sein, sondern eher als Grundlage dienen, um zu zeigen, daß die Werte für die Oberflächenspannung und die Dichte derjenigen Stoffe, die gewöhnlich in Duftnoten verwendet werden, in den relativ engen Bereich von /d 35 ± 5 dyn cm²/g fallen. Die Daten in Tabelle 5 liefern eine Rechtfertigung für die Annahme, daß die meisten Duftstoffe ein /d-Verhältnis von etwa 35 dyn cm²/g aufweisen, und daß eine derartige Zahl als Standardwert für /d bei der Bestimmung der Höhe verwendet werden kann, die ein Duftstoff in einer bestimmten Kapillare aufsteigen wird. (Vgl. Beispiel 5, wo diese Annahme angewandt wird.)
In Tabelle 5 sind auch das Zitronen-Citrus-Parfum und das Orangen-Citrus-Parfum aus Beispiel 3 enthalten, die beide einen Wert von /d zwischen 34 und 35 dyn cm²/g aufweisen. Tabelle 5 Chemische Bezeichnung AMYLACETAT ETHANOL ALLYLCAPROAT ISOBORNYLACETAT TETRAHYDROLINALOOL OKTAN-3-OL MENTHANYLACETAT LINALYLACETAT DIMETOL CEDRYLACETAT DIMETHYLOKTENON BLATTACETAT TERPINYLACETAT LINALOOL ALDEHYD C-14 REIN (UNDEKALAKTON) BLATTALKOHOL GERANYLACETAT DIETHYLPHTALAT MENTHON AMYLSALICYLAT METHYLOKTINCARBONAT METHYLHEPTENON METHYLSALICYLAT ALKOHOL C-8 (n-OKTANOL) ALLYLCYCLOHEXYLPROPIONAT CITRONELLAL CITRONELLOL EUGENOL GERANIOL LIMONEN ALDEHYD C-8 (n-OKTANAL) ALDEHYD C-16 REIN (ETHYLNETHYLPHENYLGLYCIDAT) ALDEHYD C-10 (n-DEKANAL) CITRONELLYLACETAT ALPHA-TERPINEOL METHYLBENZOAT PHENYLETHYLACETAT PARACYMOL LILIAL [α-METHYL-β-(p-TERT. BUTYLPHENYL)PROPIONALDEHYD] ESTRAGOL METHYLIONON CYCLAMENALDEHYD BENZYLACETAT DIPHENYLOXID DINETHYLBENZYLCARBINOL HYDROXICITRONELLAL ETHYLENBRASSYLAT BENZYLBENZOAT CITRAL BENZYLSALICYLAT AMYLCINNAMAL ANETHOL HYDROTROPES ALDEHYD METHYLANTHRANILAT BENZALDEHYD BENZYLALXOHOL PHENYLETHYLALKOHOL ANISALDEHYD CINNAMAL WASSER ZITRONEN-CITRUS-PARFUM ORANGEN-CITRUS-PARFUM

BEISPIEL 5

Der Zweck dieses Beispiels ist es, zu zeigen, wie Veränderungen der Konfiguration einer Kapillarkavität die Höhe (h) beeinflussen, die eine Flüssigkeit in einer Kapillarkavität über die Oberfläche dieser Flüssigkeit in einem Gefäß aufsteigt.
Wie zuvor dargestellt, kann der Wert von h wie folgt bestimmt werden:
h = p (cos α/bdg = (p/b)( /d)([cos α]/g) = k(p/b)
wobei:
h = Höhe, welche die Flüssigkeit in der Kapillare aufsteigt
p = Querschnittsumfang der Kapillarkavität
= Oberflächenspannungskoeffizient der Flüssigkeit
α = Berührungswinkel des Films mit der Kapillarwand
b = Querschnittsfläche der Kavität an der Basis
d = Dichte der Flüssigkeit
g = Erdbeschleunigung
k = ( /d)([cos α]/g)
Bei Anwendung der obigen Formel zur Berechnung von h ist angenommen worden, daß cos α = 1, daß die Kapillarkavität regelmäßig ist, d.h. daß sich die Querschnittsfläche b mit Änderung von h nicht verändert, und daß die Erdbeschleunigung g = 980,665 cm/sec² beträgt. Es ist auch hilfreich anzumerken, daß die Gleichung in drei Verhältnisse aufgebrochen werden kann - von denen eines, d.h. p/b, eine Funktion der Kapillare ist; von denen eines, d.h. /d, eine Funktion der Flüssigkeit in der Kapillare ist; und von denen eines, d.h. (cosα)/g eine Konstante ist.
Auf der Grundlage der Messungen in Beispiel 4 und der oben angebenen Werte für g und cos α wird /d so angesehen, als ob es den Wert 35 dyn cm²/g aufweist, und k, welches gleich ( /d) ([cos α]/g) ist, besitzt den Wert von 0,036 cm². Da die einzigen Parameter, die durch die Formgebung der Kapillare beeinflußt werden, p und b sind, ermöglicht es einem die Gleichung h = 0,036 cm² (p/b) die Auswirkungen zu bestimmen, die Veränderungen der die Kapillarkavität definierenden Parameter auf die Höhe haben. Die Gleichung kann auch verwendet werden, um zu zeigen, daß die in einer geschlossenen Kapillare erreichte Höhe nicht sehr viel größer sein sollte, als die in einer offenen oder äußeren Kapillare erreichte Höhe, falls die Parameter der letzteren in geeigneter Weise gewählt werden.
Um zu veranschaulichen, wie die Gleichung h = 0,036 cm² (p/b) verwendet werden kann, um die Höhe zu berechnen, bis zu welcher ein Duftstoff in einer geschlossenen Kapillare und/oder einer offenen oder externen Kapillarkavität aufsteigen wird, wird angenommen, daß jede der Kapillarkavitäten "V"-Form besitzt, wobei die Seiten des "V" jeweils 0,05 cm betragen, und der Spitzenwinkel des "V" 15 Grad beträgt. Falls man annimmt, daß eine dem Spitzenwinkel gegenüberliegende Seite hinzugefügt worden ist, um eine geschlossene Kapillare in Form eines gleichschenkligen Dreiecks zu erzeugen, kann die Höhe h, bis zu der ein Duftstoff in einer derartigen Kapillare aufsteigen würde, wie folgt berechnet werden:
(a) Falls die gleichen Seiten des gleichschenkligen Dreiecks die Länge A aufweisen, der Winkel zwischen diesen beiden Seiten a ist, und die dem besagten Winkel gegenüberliegende Seite die Länge B aufweist, dann ist mit A = 0,05 cm und a = 15 Grad
B = [2A² (1 - cos a)] = 0.013 cm
p = 2A + B = 2A + [2A (1 - cos a)] = 0.113 cm
b = 1/2 A² sin a = 0.000324 cm²
(b) Für eine geschlossene Kapillare ist
h = 0,036 cm² (p/b) = (0,036) (0,113) / 0,000324 = 12,5 cm
(c) Für eine offene Kapillare, das heißt die Länge der Seite B wird zu Null angenommen und p = 2A + B = (2) (0,05) + 0 = 0,100 cm, ist
h = 0,036 cm (p/b) = (0,036) (0,100) / 0,000324 = 11,1 cm
Wie gerade veranschaulicht, hat eine Entfernung der Seite B zur Umwandlung einer geschlossenen Kapillare in eine externe Kapillare keine größere Auswirkung auf eine Kapillare mit den oben angeführten Abmessungen.
Ähnliche Berechnungen wurden vorgenommen, um die Daten in den Tabellen 6, 7 und 8 zu erhalten, um die Auswirkung zu veranschaulichen, die eine Änderung verschiedener Parameter auf die Höhe hat. In Tabelle 6 wird die Größe des Spitzenwinkels verändert. (Dies hat drastische Auswirkungen auf die Höhe, wobei die kleineren Winkel größere Höhen erzeugen.) In Tabelle 7 wird die Länge der Seite A verändert, während der Winkel kostant bei 15 Grad gehalten wird. (Wiederum scheint es so, als hätte die Länge der Seite A eine signifikante Auswirkung auf die Höhe, obwohl man sich bei einer V-förmigen Kapillare vorstellen kann, daß nur ein Teil des "V" nahe der Spitze wirksam dazu verwendet werden könnte, als Kapillare zu dienen, und die Höhe, bis zu welcher die Flüssigkeit ansteigt, kann höher sein als der berechnete Wert.) Tabelle 8 veranschaulicht, wie die Form der Kapillare die Höhe beeinflussen kann. Tabelle 6 Höhea Winkel a Länge Fläche cm² Umfang cm Geschlossene Kapillare Offene Kapillare a Die geschlossene Kapillare setzt voraus, daß die Seite B intakt ist, während die offene Kapillare voraussetzt, daß die Seite B entfernt ist. Tabelle 7 Höhea Winkel a Länge A Fläche cm² Umfang cm Geschlossene Kapillare Offene Kapillare a Die geschlossene Kapillare setzt voraus, daß die Seite B intakt ist, während die offene Kapillare voraussetzt, daß die Seite B entfernt ist. Tabelle 8 Fläche (cm²) Kreis Dreieck (Gleichseitig) Quadrat Dreieck a (Gleichschenklig) a Für das gleichschenklige Dreieck waren die Parameter dieselben wie in Tabelle 6, d.h. die Länge A wurde konstant bei 0,05 cm gehalten, und der Winkel wurde verändert.
Tabelle 8 bestätigt die Tatsache, daß die V-förmige externe Kapillare die bevorzugte Form für eine externe Kapillare ist. Die Tabellen 6 und 7 veranschaulichen, daß die Höhe umso größer wird, je kleiner die Abmessungen der Kapillare sind, d.h. je kleiner der Spitzenwinkel a und je kleiner die Seite A ist.
Die in den Tabellen dargestellten Werte setzen vollkommene Formen (Dreiecke, V-Formen usw.) voraus, während eine tatsächliche Kapillare, wie in Figur 5 dargestellt, unregelmäßige Seiten aufweist. Die unregelmäßigen Seiten von Figur 5 liefern ein größeres p und ein kleineres b, als dies für eine vollkommene V-Form berechnet würde, wodurch somit das zu erwartende h größer sein sollte, als das in den Beispielen berechnete.

Claims

1. Vorrichtung zum Verdampfen eines Multikomponentengemisches in flüssiger Form in die umgebende Luft, enthaltend

a) ein Gefäss, das einen Vorrat dieser Flüssigkeit, isoliert von der umgebenden Luft, enthält,

b) die besagte zu verdampfende Flüssigkeit,

c) ein nicht poröses, nicht absorbierendes externes Kapillarelement, das sich vom Innern des Gefässes durch die Gefässwand zur Aussenwand erstreckt, und das mindestens eine externe kapillare Kavität hat, welche Kavität aufweist

i) einen Teil im Kontakt mit besagter Flüssigkeit im Gefäss, und

ii) einen Teil im Kontakt mit besagter umgebenden Luft, dergestalt, dass der Teil, der mit der Flüssigkeit im Gefäss in Kontakt ist, und der Teil, der mit der umgebenden Luft in Kontakt ist, mit ein und derselben externen kapillaren Kavität verbunden sind, und,

worin die Länge des Teils der besagten externen Kapillare, der zwischen dem Teil, der in Kontakt mit besagter Flüssigkeit im Gefäss und dem Teil, der in Kontakt mit der umgebenden Luft, in die die Flüssigkeit verdampft wird, kleiner ist als die Höhe, die die Flüssigkeit in der Kapillaröffnung steigt, und worin die Länge ha - ho, die dem Teil der Kapillaröffnung, der weder der umgebenden Luft noch der Flüssigkeit exponiert ist, entspricht, weniger als 0,036 (p/b) cm, beträgt

wobei p der Umfang des Querschnitts der Kapillarkavität [cm] und

b die Querschnittfiäche der Kavität an der Basis [cm²] beträgt.

2. Vorrichtung zum Verdampfen der Flüssigkeit gemäss Anspruch 1, worin die zu verdampfende Flüssigkeit ein Multikomponentenriechstoff ist, und die Vorrichtung zum Verdampfen ein Luftverbesserer ist.

3. Die Vorrichtung zum Verdampfen einer Flüssigkeit gemäss Anspruch 2, worin die externe Kapillarkavität aufweist:

a) eine Länge ht - hb, worin ht das obere Ende der Kapillarkavität, das der umgebenden Luft ausgesetzt ist, und hb die Basis der Kapillarkavität darstellt, und die der Flüssigkeit im Geftiss ausgesetzt ist;

b) eine Länge ho - hb, die der Flüssigkeit im Behälter ausgesetzt ist, worin ho der oberste Punkt der Kapillarkavität, der der Flüssigkeit im Behälter ausgesetzt ist, darstellt;

c) ein Teil ht - ha, der der umgebenden Luft ausgesetzt ist, worin ha das unterste Ende der Kapillarkavität ist, das der Umgebungsluft ausgesetzt ist;

d) eine uniforme Querschnittsfläche b; und

e) eine Kontaktlänge zwischen der oberen Oberfläche der Flüssigkeit und der Wand der Kapillarkavität, die p sein soll.

4. Die Vorrichtung zum Verdampfen gemäss Anspruch 3, worin die externe Kapillarkavität im wesentlichen drei Seiten aufweist, worin eine Seite teilweise der umgebenden Luft ausgesetzt ist.

5. Die Vorrichtung zum Verdampfen der Flüssigkeit gemäss Anspruch 4, worin die externe Kapillarkavität mehr als 50% dieser Seite der umgebenden Luft ausgesetzt hat.

6. Die Vorrichtung zum Verdampfen gemäss Anspruch 5, worin die externe Kapillarkavität im wesentlichen ein gleichschenkiiges Dreieck darstellt, worin die der Spitze gegenüberliegende Seite zur umgebenden Luft offen ist.

7. Die Vorrichtung zum Verdampfen der Flüssigkeit gemäss Anspruch 6, worin der Winkel zwischen den zwei ungeöffheten Seiten weniger als 30 Grad beträgt.

8. Die Vorrichtung zum Verdampfen der Flüssigkeit gemäss Anspruch 7, worin der Winkel zwischen den zwei ungeöffneten Seiten weniger als 15 Grad beträgt.

9. Die Vorrichtung zum Verdampfen der Flüssigkeit gemäss Anspruch 7 oder 8, worin ha - hb weniger als 0,036 (p/b) cm beträgt.

10. Die Vorrichtung gemäss Anspruch 7 oder 8, worin ht - hb weniger als 0,036 (p/b) cm beträgt.

11. Die Vorrichtung zum Verdampfen gemäss Anspruch 10, worin p/b grösser als 200 cm&supmin;¹ ist.

12. Die Vorrichtung zum Verdampfen gemäss Anspruch 10, worin p/b zwischen 250 und 550 pro cm&supmin;¹ liegt.