PL195480B1

PL195480B1 - Sposób rozpylania aerozolu

Info

Publication number: PL195480B1
Application number: PL99379823A
Authority: PL
Inventors: Rodney Thomas Fox; Neale Mark Harrison; John Farrell Hughes; Duncan Roger Harper; Lindsey Faye Whitmore
Original assignee: Reckitt Benckiser Uk Ltd; Univ Southampton
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2007-09-28
Also published as: MY129656A; DE69936202T2; ZA200007640B; PL345341A1; US6612510B1; AU757296B2; PL195207B1; JP2002519193A; EP1089825B1; CN1317996A; BR9911702A; ATE363340T1; EP1089825A1; GB9814370D0; ES2284258T3; DE69936202D1; AR019206A1; WO2000001493A1; CN1104962C; AU4520199A

Abstract

1. Sposób rozpylania aerozolu a zwlaszcza poprawiania rozpylania na powierzchnie kropelek cieczy z urzadzenia roz- pylajacego aerozol, znamienny tym, ze na kropelki cieczy nanosi sie unipolarny ladunek jedynie poprzez ladowanie warstwy podwójnej (dwuwarstwy) w trakcie rozpylania krope- lek cieczy z urzadzenia rozpylajacego poprzez wzajemne oddzialywanie zachodzace pomiedzy ciecza a urzadzeniem rozpylajacym i uzyskuje sie ladunek unipolarny na takim poziomie, ze kropelki posiadaja wspólczynnik ladunek do masy wynoszacy przynajmniej +/- 1 x 10 -4 C/kg, przy czym wspólczynnik ladunek do masy osiaga sie przez kropelki cieczy powstajace w wyniku zastosowania w urzadzeniu rozpylajacym aerozol przynajmniej jednego parametru takie- go jak dobierany material, z jakiego wykonano urzadzenie uruchamiajace, dobierana wielkosc i ksztalt otworu urzadze- nia uruchamiajacego, dobierana srednica rurki zanurzenio- wej, ustalona charakterystyka zaworu oraz sklad mieszanki zawartej w urzadzeniu rozpylajacym aerozol i dobiera sie te parametry tak by uzyskac oczekiwany wspólczynnik ladunek do masy kropelek, przez ladowanie podwójnej warstwy (dwuwarstwy) przekazujace unipolarny ladunek do kropelek podczas faktycznego rozpylania kropelek cieczy poprzez otwór urzadzenia rozpylajacego aerozol, przez co naladowa- ne kropelki cieczy wzajemnie sie odpychaja, zwiekszajac rozrzut kropelek wzgledem linii centralnej ciagnacej sie od glowicy urzadzenia rozpylajacego i pozwala sie na unikniecie koalescencji kropelek oraz zapewnia sie równomierne pokry- cie powierzchni, na której ma byc rozpylona ciecz. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób rozpylania aerozolu, który powstaje podczas procesu rozpylania mieszanki cieczy znajdującej się wewnątrz zbiornika, przez wymuszenie przepływu cieczy poprzez odpowiednią głowicę rozpylającą przymocowaną do zbiornika, z której ciecz wydostaje się w postaci aerozolu.

Przedmiotem wynalazku w szczególności jest wytwarzanie aerozoli z wykorzystaniem urządzeń użytku domowego rozpylających aerozole. Takie urządzenia mogą zawierać mieszanki cieczy zdolne do formowania aerozoli wykorzystywanych w szerokim zakresie zastosowań, włączając środki odkażające, farby, środki przeciwpotowe, dezodoranty oraz środki owadobójcze. Poniżej opisany zostanie przykład zastosowania obejmującego wykorzystanie środków odkażających, jednakże należy zrozumieć, iż prezentowany wynalazek może zostać wykorzystany w połączeniu z wieloma innymi zastosowaniami wykorzystującymi aerozole.

Rozproszenie mieszanki cieczy z urządzenia rozpylającego aerozol nie jest idealne, ponieważ rozpylane kropelki cieczy wydostające się z urządzenia rozpylającego są napędzane przez siłę pozwalającą na przelot kropelek cieczy mniej więcej w linii prostej, przy stosunkowo niewielkim kącie rozrzutu na odległość, być może rzędu 1 metra lub większą. Wynika to z ograniczeń konstrukcyjnych projektu głowicy rozpylającej włączając otwór wylotowy. Podczas lotu, kropelki cieczy będą, aż do chwili utraty pędu, starały się zachować ścieżkę prostoliniową niemniej możliwe jest wystąpienie przyciągania pomiędzy poszczególnymi kropelkami cieczy, co powoduje koalescencję jednej lub większej liczby kropelek, co prawdopodobnie zmniejsza rozrzut kropelek od centralnej linii rozpylania będącej linią wychodzącą z głowicy rozpylającej.

W przypadku produktu odkażającego, celem użytkownika jest takie rozpylenie aerozolu odkażającego z urządzenia rozpylającego, aby kropelki cieczy zetknęły się z mikroorganizmami, typowo w postaci bakterii, wirusów lub zarodnikami grzybów. Mikroorganizmy mają tendencję do gromadzenia się na powierzchni lub w sąsiedztwie powierzchni, do których dostęp jest stosunkowo trudny na przykład, powierzchnie znajdujące się za stojakami, uchwytami i obrzeżami zlewów, prysznicami, toaletami lub misami służącymi do mycia. Konwencjonalne urządzenia do rozpylania aerozoli, były obsługiwane w taki sposób, iż rozpylana ciecz była kierowana ogólnie w stronę tych niedostępnych obszarów. Powodowało to sytuację, w której kropelki cieczy napotykając powierzchnie obiektów zatrzymywały się pomiędzy urządzeniem rozpylającym a niedostępnymi obszarami. Tak więc, kropelki cieczy uderzając o te obiekty nigdy nie docierały do żądanych obszarów docelowych. Ponadto dość trudno zapewnić rozpylenie na przykład, mieszanki odkażającej, które obejmowałoby wszystkie narożniki, szczeliny, wgłębienia, wydrążenia i inne obszary powierzchni, do których dostęp jest bardzo trudny. Konwencjonalnymi technikami jest więc trudno odkazić powierzchnie sal operacyjnych, oddziałów szpitalnych oraz inne pomieszczenia.

Opracowaliśmy ulepszony sposób rozpylania kompozycji cieczy, który pozwala kropelkom cieczy na pokrycie i dotarcie do powierzchni w bardziej efektywny sposób, a w szczególności, który pozwoli kropelkom cieczy na dotarcie do osłoniętych lub częściowo osłoniętych powierzchni.

Sposób rozpylania aerozolu a zwłaszcza poprawiania rozpylania na powierzchnię kropelek cieczy z urządzenia rozpylającego aerozol, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na kropelki cieczy nanosi się unipolarny ładunek jedynie poprzez ładowanie warstwy podwójnej (dwuwarstwy) w trakcie rozpylania kropelek cieczy z urządzenia rozpylającego poprzez wzajemne oddziaływanie zachodzące pomiędzy cieczą a urządzeniem rozpylającym i uzyskuje się ładunek unipolarny na takim poziomie, że kropelki posiadają współczynnik ładunek do masy wynoszący przynajmniej +/-1 x 10^-4 C/kg.

Współczynnik ładunek do masy osiąga się przez kropelki cieczy powstające w wyniku zastosowania w urządzeniu rozpylającym aerozol przynajmniej jednego parametru takiego jak dobierany materiał, z jakiego wykonano urządzenie uruchamiające, dobierana wielkość i kształt otworu urządzenia uruchamiającego, dobierana średnica rurki zanurzeniowej, ustalona charakterystyka zaworu oraz skład mieszanki zawartej w urządzeniu rozpylającym aerozol i dobiera się te parametry tak by uzyskać oczekiwany współczynnik ładunek do masy kropelek. Przez ładowanie podwójnej warstwy (dwuwarstwy) przekazujące unipolarny ładunek do kropelek podczas faktycznego rozpylania kropelek cieczy poprzez otwór urządzenia rozpylającego aerozol, przez co naładowane kropelki cieczy wzajemnie się odpychają, zwiększając rozrzut kropelek względem linii centralnej ciągnącej się od głowicy urządzenia rozpylającego i pozwala się na uniknięcie koalescencji kropelek oraz zapewnia się równomierne pokrycie powierzchni, na której ma być rozpylona ciecz.

PL 195 480 B1

W urządzeniu rozpylającym stosuje się emulsję.

Kropelki cieczy posiadają średnicę w zakresie od 5 do 100 mikrometrów.

W urządzeniu rozpylającym stosuje się według sposobu mieszankę o składzie obejmującym fazę oleistą, fazę wodną, środek powierzchniowo czynny oraz czynnik nośny.

Jako fazę oleistą stosuje się węglowodór C9-C12, w składzie mieszanki dobiera się węglowodór C9-C12 w ilości od 2 do 10% masy.

Jako środek powierzchniowo czynny stosuje się oleinian glicerylu lub oleinian poligliceryny. Środek powierzchniowo czynny dobiera się w składzie mieszanki w ilości od 0.1 do 1.0% masy.

Jako czynnik nośny stosuje się gaz płynny a czynnik nośny dobiera się w składzie mieszanki w ilości od 30 do 40% masy.

Według prezentowanego wynalazku wprowadzony zostaje sposób ulepszonego rozpylania kropelek cieczy z urządzenia rozpylającego na powierzchnię, który to sposób obejmuje przekazywanie unipolarnego ładunku elektrycznego do kropelek cieczy z wykorzystaniem podwójnej warstwy (dwuwarstwy) ładującej podczas rozpylania kropelek cieczy z urządzenia rozpylającego. Unipolarny ładunek ma taki poziom, że kropelki posiadają współczynnik ładunek do masy wynoszący przynajmniej +/-1 x 10^-4 C/kg, przez co naładowane cząsteczki cieczy wzajemnie się odpychają zwiększając rozrzut kropelek względem centralnej linii rozpylenia będącej linią wychodzącą z głowicy rozpylającej, unikając koalescencji kropelek, a więc zapewniając bardziej równomierne pokrycie powierzchni, na której ciecz jest rozpylana.

Wprowadzony zostaje sposób rozpylania kropelek cieczy z urządzenia rozpylającego na powierzchnię, która jest osłonięta przez obiekt umieszczony pomiędzy powierzchnią a urządzeniem rozpylającym tak, iż kropelki cieczy przelatujące w linii prostej od urządzenia rozpylającego do powierzchni uderzą w obiekt. Sposób obejmuje przenoszenie unipolarnego ładunku do kropelek cieczy przez podwójną warstwę ładującą podczas rozpylania kropelek cieczy z urządzenia rozpylającego, unipolarny ładunek ma taki poziom, iż wspomniane kropelki posiadają współczynnik ładunek do masy wynoszący przynajmniej +/- 1 x 10^-4 C/kg, co powoduje, iż niektóre z kropelek muszą przemieszczać się po ścieżkach, które omijają obiekt i uderzają w powierzchnię osłoniętą.

Należy zrozumieć, że obiekt, który przysłania powierzchnię, która ma zostać zroszona może być częścią tego samego przedmiotu, który to przedmiot posiada wspomnianą powierzchnię. Wynalazek można więc zastosować do obróbki trójwymiarowych przedmiotów, w których określone powierzchnie są zasłonięte i niewidoczne w danej linii widzenia.

Tak więc, przynajmniej część wierzchnich powierzchni przedmiotów może zostać zroszona kropelkami płynu z wykorzystaniem sposobu według wynalazku.

Sposób rozpylania aerozolu a zwłaszcza poprawiania rozpylania na powierzchnię kropelek cieczy z urządzenia rozpylającego aerozol, polega na tym, że przekazuje się unipolarny ładunek do kropelek cieczy jedynie poprzez ładowanie warstwy podwójnej podczas rozpylania kropelek cieczy z wykorzystaniem urządzenia rozpylającego, poprzez interakcję pomiędzy cieczą i urządzeniem rozpylającym i nie przekazuje się innego ładunku podawanego z wewnętrznego czy zewnętrznego urządzenia indukującego ładunek, przy czym uzyskuje się ładunek unipolarny na takim poziomie, że kropelki posiadają współczynnik ładunek do masy wynoszący przynajmniej +/- 1 x 10^-4 C/kg, a współczynnik ładunek do masy osiąga się przez kropelki cieczy powstałe w wyniku zastosowania urządzenia rozpylającego aerozol przez wprowadzenie do niego przynajmniej jednej spośród następujących cech: dobiera się materiał z jakiego wykonuje się urządzenie uruchamiające, dobiera się wielkości i kształt otworu urządzenia uruchamiającego, dobiera się średnicę zanurzonej rurki, ustala się charakterystyki zaworu oraz skład mieszanki umieszczonej w urządzeniu rozpylającym aerozol i wybiera się je tak, że osiąga się oczekiwany współczynnik ładunek do masy, przez ładowanie podwójnej warstwy przekazujące unipolarny ładunek do kropelek podczas właściwego rozpylania kropelek cieczy poprzez otwór urządzenia rozpylającego aerozol, przez co naładowane kropelki cieczy wzajemnie się odpychają, zwiększając rozrzut kropelek względem linii centralnej ciągnącej się od głowicy urządzenia rozpylającego i pozwala się na uniknięcie koalescencji kropelek i zapewnia się równomierne pokrycie powierzchni, na której ma być rozpylona ciecz.

Korzystnie unipolarny ładunek, który jest przekazany kropelkom cieczy jest generowany wyłącznie przez interakcję pomiędzy cieczą wewnątrz urządzenia rozpylającego, a samym urządzeniem rozpylającym, gdy ciecz jest rozpylana z jego wykorzystaniem. W szczególności, korzystny sposób, wjaki ładunek unipolarny jest przekazywany do kropelek cieczy nawet częściowo nie zależy od połączenia urządzenia rozpylającego z jakimkolwiek zewnętrznym źródłem urządzeniem indukującym

PL 195 480 B1 ładunek, takim jak zewnętrzne źródło stosunkowo wysokiego napięcia, lub jakimkolwiek wewnętrznym urządzeniem indukującym ładunek takim jak bateria. Wraz z wprowadzeniem takiego układu, urządzenie rozpylające staje się całkowicie niezależne, co sprawia, że można je zastosować zarówno w przemyśle, w instytucjach i w gospodarstwie domowym.

Korzystnie, urządzenie rozpylające jest wykorzystywanym w domu ciśnieniowym urządzeniem rozpylającym pozbawionym jakichkolwiek obwodów elektrycznych, które jest przystosowane do obsługi ręcznej. Typowo takie urządzenie posiada pojemność w zakresie od 10 ml do 2000 ml i może być uruchomione ręcznie, lub z wykorzystaniem automatycznego mechanizmu uruchamiającego. Szczególnie korzystnym urządzeniem do użytku domowego jest mieszcząca się w dłoni puszka aerozolu.

Korzystnie, współczynnik ładunek do masy wynoszący przynajmniej +/- 1 x 10^-4 C/kg, przeniesiony do kropelek cieczy jest wynikiem wykorzystaniem urządzenia rozpylającego, posiadającego przynajmniej jedną z cech, jakimi są materiał, z którego wykonano urządzenie uruchamiające, wielkość i kształt otworu wylotowego urządzenia uruchamiającego, średnica zanurzonej rurki, charakterystyki zaworu, oraz skład mieszanki umieszczonej w urządzeniu rozpylającym aerozol, zostały tak dobrane, aby osiągnąć oczekiwany współczynnik ładunek do masy przy zastosowaniu podwójnej warstwy ładującej przekazującej unipolarny ładunek do kropelek podczas rzeczywistego rozpylania kropelek cieczy z otworu wylotowego urządzenia rozpylającego aerozol.

W rezultacie zastosowania sposobu według prezentowanego wynalazku, powierzchnie, do których normalnie dostęp jest trudny mogą zostać zroszone z wykorzystaniem rozpylania, tak więc możliwa jest do przeprowadzenia większa liczba operacji. Przykładowo, mikroorganizmy takie jak bakterie umieszczone w obszarach, do których normalnie dostęp jest utrudniony mogą zostać łatwo wyeliminowane zgodnie ze sposobem według wynalazku. Sposób według prezentowanego wynalazku może być wykorzystany na przykład do zraszania osłoniętych powierzchni zlewu, prysznica, toalety, misy do mycia, nóg krzeseł, klamek, szafek lub lodówek, części ludzkiego ciała, lub części roślin z wykorzystaniem mieszanek cieczy takich jak mieszanki odkażające lub środki do zwalczania drobnoustrojów. Sposób według wynalazku może być także wykorzystywany do poprawienia ukierunkowania niektórych produktów tak, aby bardziej odpowiadały ich przeznaczeniu. Na przykład, pozwalają na bardziej efektywne rozpylanie lakierów do włosów, środków przeciw potowych, dezodorantów do ciała, wosków i środków do nadawania połysku, środków czyszczących, krochmalu i elementów zdobiących tkanin, produktów pielęgnacji obuwia i skóry, środków czyszczących szkło, farb, smarów, środków ochrony roślin, mieszanek antystatycznych, środków owadobójczych, herbicydów, środków grzybobójczych, bio-pestycydów, środków odkażających oraz różnego rodzaju innych środków wykorzystywanych w gospodarstwie domowym, instytucjach, produktów profesjonalnych lub przemysłowych, uzyskując obniżenie ilości wymaganego do zastosowania produktu oraz obniżenie ilości produktu, który nie dociera do celu.

Wynik zastosowania sposobu według wynalazku jest uzyskany dzięki wprowadzeniu unipolarnego ładunku przekazywanego kropelkom cieczy rozpylanego aerozolu. Wprowadzenie tego ładunku daje dwa efekty.

Po pierwsze - kropelki, ponieważ posiadają potencjał tego samego znaku, odpychają się wzajemnie. Tak więc nie występuje lub pojawia się w nieznacznym zakresie koalescencja kropelek.

Kropelki mają tendencję do znacznego rozprzestrzeniania się podczas ich lotu, a więc poruszają się po torach zakrzywionych. Ponadto, jeśli siły odpychające wynikające z wprowadzenia ładunku do kropelek są większe niż siły napięcia powierzchniowego kropelek, naładowane kropelki dzielą się na wiele mniejszych naładowanych kropelek (przekraczanie granicy Rayleigh'a). Ten proces trwa dopóki dwie przeciwdziałające siły nie zrównają się ze sobą lub też kropelka całkowicie nie wyparuje.

Po drugie - kropelki cieczy noszące ładunek unipolarny są przyciągane do uziemionych powierzchni przewodzących takich jak drewno, metal lub elementy ceramiczne poprzez interakcję z ich ładunkiem obrazowym (image). Jeśli powierzchnia nie przewodząca zawiera ładunek przeciwnego znaku do tego, jaki posiadają kropelki cieczy, wtedy również nastąpi takie przyciąganie. Te kropelki cieczy, które są przyciągane do powierzchni mogą pokryć powierzchnię w sposób znacznie bardziej równomierny, niż ma to miejsce w przypadku kropelek nie naładowanych, w czasie, w którym kropelki są przyciągane przez powierzchnię, równocześnie odpychają się wzajemnie.

Tak więc, te kropelki cieczy, które miną obiekt zasłaniający, a które nie kierują się w stronę powierzchni docelowej, są przyciągane przez powierzchnię docelową, a więc tor ich lotu odpowiada krzywej kończącej się na powierzchni.

PL 195 480 B1

Należy zauważyć, że obydwa efekty mogą być skumulowane tak, iż przynajmniej niektóre z kropelek cieczy podążą wystarczająco zakrzywionym torem zaczynającym się od urządzenia rozpylającego, mijając obiekt przesłaniający i zetkną się z powierzchnią docelową.

Mieszanka cieczy, która jest rozpylana w powietrzu z wykorzystaniem urządzenia rozpylającego jest korzystnie mieszanką wody i węglowodorów lub emulsją lub cieczą, która jest zamieniana w emulsje przez wstrząśnięcie urządzenia rozpylającego przed użyciem, lub podczas procesu rozpylania.

Wiadomo, iż wszystkie aerozole przenoszą netto ładunek ujemny lub dodatni będący rezultatem ładowania warstwy podwójnej (dwuwarstwy) lub podziałem kropelek cieczy, ładunek przekazany rozpylanym kropelkom cieczy pochodzący ze standardowych urządzeń jest ładunkiem rzędu wielkości +/- 1 x 10^-8 do 1 x 10^-5 C/kg.

Wynalazek opiera się na takim połączeniu różnego rodzaju cech projektu urządzenia rozpylającego aerozole, że zwiększeniu ulega naładowanie cieczy podczas jej rozpylania w urządzeniu rozpylającym aerozole.

Typowe urządzenie rozpylające aerozole, zawiera:

1. Zbiornik aerozolu zawierający mieszankę, która ma zostać rozpylona z wykorzystaniem urządzenia oraz płynny lub gazowy czynnik nośny.

2. Zanurzoną rurkę znajdującą się wewnątrz zbiornika, górny kraniec zanurzonej rurki jest połączony z zaworem,

3. Mechanizm uruchamiający jest umieszczony ponad zaworem, który można wcisnąć w celu uruchomienia zaworu, oraz

4. Wkładkę znajdującą się w urządzeniu uruchamiającym zawierającą otwór, z którego rozpylana jest mieszanka.

Korzystne urządzenie rozpylające aerozol wykorzystywane wraz z prezentowanym wynalazkiem jest opisane w WO97/12227.

Możliwym jest przekazanie większych ładunków do kropelek cieczy przez taki wybór cech urządzenia rozpylającego włączając materiał, kształt i wymiary urządzenia uruchamiającego, wkładki uruchamiającej, zaworu oraz zanurzonej rurki, jak również wybór cech cieczy, która ma zostać rozpylona, aby wytwarzany był wymagany poziom ładunku w czasie gdy ciecz jest rozpylana w postaci kropelek.

Szereg cech systemu rozpylania aerozolu zwiększa ładowanie poprzez podwójną warstwę oraz wymianę ładunków pomiędzy cieczą, a powierzchniami systemu rozpylania aerozolu. Taki wzrost wiąże się z czynnikami, które mogą zwiększyć turbulencje przepływu poprzez system, wzrost częstotliwości i prędkości styku pomiędzy cieczą, a wewnętrznymi powierzchniami zbiornika i zaworu oraz układu uruchamiającego.

Przykładowo, pewne cechy układu uruchamiającego mogą być zoptymalizowane tak, aby zwiększyć poziomy ładunków w rozpylanej cieczy pochodzącej ze zbiornika. Mniejszy otwór we wkładce urządzenia uruchamiającego, wielkości 0.45 mm lub mniejszy, zwiększa poziom ładunku w cieczy rozpylanej poprzez układ uruchamiający. Wybór materiału, z którego wykonano układ uruchamiający może także zwiększyć poziom naładowania cieczy rozpylanej z urządzenia, materiały takie jest nylon, poliester, acetal, PVC oraz polipropylen mają tendencję do zwiększania poziomu ładunku. Geometria otworu we wkładce może być zoptymalizowana pod kątem wzrostu poziomu ładunku w cieczy, gdy ta jest rozpylana poprzez układ uruchamiający. Wkładki, które promują mechaniczne rozbicie cieczy umożliwiają lepsze jej naładowanie.

Wkładka układu uruchamiającego urządzenia rozpylającego może być wykonana z materiału przewodzącego, izolacyjnego, półprzewodzącego lub materiału statycznie rozpraszającego.

Cechy zanurzonej rurki mogą być zoptymalizowane w celu zwiększenia poziomu ładunku w cieczy rozpylanej pochodzącej ze zbiornika. Wąska zanurzona rurka przykładowo o wewnętrznej średnicy 1.27 mm, zwiększa poziom ładunku w cieczy, ponadto zmieniony może być także materiał z którego wykonana jest rurka na taki, który powoduje wzrost ładunku.

Cechy zaworu mogą być tak wybrane, aby zwiększyć współczynnik ładunek do masy cieczy rozpylanej z pojemnika. Niewielki otwór w tylnej części obudowy o średnicy 0.65 mm, zwiększa współczynnik ładunek do masy podczas rozpylania. Zmniejszona liczba otworów w części rdzeniowej, na przykład 2 x 0.50 mm, także zwiększa naładowanie produktu podczas jego rozpylania. Obecność zaworu fazy gazowej pomaga maksymalizować poziom ładunku, większy otwór zaworu fazy gazowej wynoszący na przykład, 0.50 mm do 1.00 mm zasadniczo pozwala na osiągnięcie wyższych poziomów naładowania.

PL 195 480 B1

Zmiany w składzie produktu mogą także zmienić poziomy ładunków. Skład będący mieszanką węglowodorów i wody, lub emulsją nie mieszających się węglowodorów i wody, pozwoli na osiągnięcie większego współczynnika ładunku do masy podczas rozpylania z wykorzystaniem urządzenia do rozpylania aerozolu, niż skład substancji, który obejmowałby tylko węglowodory lub samą wodę.

Korzystny skład rozpylanego aerozolu wykorzystywany wraz z prezentowanym wynalazkiem zawiera fazę olejową, fazę wodną, środek powierzchniowo czynny, oraz czynnik nośny.

Korzystnie faza olejowa zawiera węglowodór C9-C12, który jest obecny w prezentowanej mieszance w ilości 2 do 10% masy.

Korzystnie środkiem powierzchniowo czynnym jest oleinian glicerylu lub oleinian poligliceryny, korzystnie obecny w mieszance w ilości od 0.1 do 1.0% masy.

Korzystnie czynnikiem nośnym jest gaz płynny (LPG), którym korzystnie jest butan, opcjonalnie w mieszance z propanem. Czynnik nośny może być obecny w ilości od 10 do 90% masy w zależności od tego czy mieszanka ma być rozpylana w postaci mieszanki mokrej czy suchej. Dla mieszanki mokrej, czynnik nośny jest obecny w ilości od 20 do 50% masy, korzystniej w ilości 30% do 40% masy.

Kropelki cieczy rozpylane z urządzenia rozpylającego aerozol zasadniczo mają średnicę w zakresie 5 do 100 mikrometrów, przy czym najczęściej mają średnicę 40 mikrometrów. Ciecz, która jest rozpylana z wykorzystaniem urządzenia do rozpylania aerozolu może zawierać określoną ilość materiału cząsteczkowego na przykład, krzemionki dymnej, lub określoną ilość lotnego materiału stałego takiego jak mentol lub naftalen.

Zbiornik urządzenia rozpylającego aerozol ma postać aluminiowej lub lakierowanej lub nie lakierowanej puszki lub tym podobnego zbiornika. Wkładka urządzenia uruchamiającego może być utworzona na przykład z żywicy acetalowej. Otwory poprzeczne w części rdzeniowej zaworu mogą typowo mieć postać otworów o średnicy 0.51 mm.

Urządzenie rozpylające do stosowania w sposobie według wynalazku zostało przedstawione na rysunku, na którym:

fig. 1jest schematycznym przekrojem poprzecznym przez urządzenie rozpylające aerozol, fig. 2 jest schematycznym przekrojem poprzecznym poprzez zespół zaworu urządzenia z fig. 1, fig. 3 jest przekrojem poprzecznym poprzez wkładkę układu uruchamiającego urządzenia przedstawionego na fig. 2, fig. 4 przedstawia konfigurację rdzenia głowicy rozpylającej przedstawionej na fig. 3 patrząc w kierunku A, fig. 5 przedstawia konfigurację komory wirowej głowicy rozpylającej przedstawionej na fig. 3 patrząc w kierunku B, oraz fig. 6 ilustruje badanie składu mieszanki i wyniki pokazujące efektywność prezentowanego wynalazku.

Odnośnie fig. 1i 2 przedstawione jest urządzenie rozpylające aerozol według wynalazku. Urządzenie zawiera komorę 1 wykonaną z aluminiowej lub lakierowanej lub nie lakierowanej blachy lub tym podobny konwencjonalny sposób, definiującej zbiornik 2 na ciecz 3 posiadającą taką przewodność, iż kropelki cieczy mogą przenosić odpowiedni ładunek elektrostatyczny. Wewnątrz komory znajduje się także pod ciśnieniem gaz, który jest zdolny do wypchnięcia cieczy 3 ze zbiornika 1 poprzez system przewodów obejmujący zanurzoną rurkę 4, oraz zawór i zespół uruchamiający 5. Zanurzona rurka 4 posiada jeden ze swoich krańców 6, który kończy się w pobliżu dna zbiornika 1 oraz drugi kraniec 7, który jest połączony z tylną częścią 8 zespołu zaworu. Tylna część 8 jest zabezpieczona przy pomocy zespołu mocującego 9 umieszczonego w otworze w górnej części zbiornika, ponadto zawiera dolną część 10 definiującą tylną część otworu 11, do której to przymocowany jest tylny kraniec 7 zanurzonej rurki 4. Tylna część zawiera przewód 12 o stosunkowo niewielkiej średnicy w części dolnej 11, oraz relatywnie większej średnicy w części górnej 13. Zespół zaworu zawiera także rurę rdzeniową 14 zamontowaną wewnątrz przewodu 12 części tylnej umieszczoną tak, iż może się osiowo przemieszczać wewnątrz przewodu 12 pod wpływem oddziaływania sprężyny 15. Rdzeń 14 zaworu zawiera wewnętrzny przewód 16 obejmujący jeden lub większą liczbę poprzecznych otworów (otworów rdzeniowych) 17 (patrz fig. 2). Zespół zaworu zawiera urządzenie uruchamiające 18 posiadające centralny przewód 19, który mieści rdzeń 14 zaworu tak, iż przewód 16 rury rdzeniowej 14 znajduje się w połączeniu z przewodem 19 urządzenia uruchamiającego. Kanał 20 wewnątrz urządzenia uruchamiającego ciągnie się prostopadle do przewodu 19, łącząc przewód 19 z wgłębieniem zawieraPL 195 480 B1 jącym słupek 21, na którym zamontowana jest głowica rozpylająca w postaci wkładki 22 zawierającej rdzeń 23, która znajduje się w połączeniu z kanałem 20.

Pomiędzy zewnętrzną powierzchnią rdzenia 14 zaworu wprowadzony zostaje pierścień 24 z materiału elastomerowego zamykający poprzeczny otwór 17 w rdzeniu zaworu 14. Konstrukcja zespołu zaworu jest taka, że gdy urządzenie uruchamiające 18 jest ręcznie wciśnięte, powoduje iż rdzeń 14 zaworu przesuwa się w dół przeciw oddziaływaniu sprężyny 15, tak jak to pokazano na fig. 2 tak, iż pierścień uszczelniający nie zamyka już poprzecznego otworu 17. W tej pozycji utworzona zostaje ścieżka łącząca zbiornik 2 z przewodem 23 głowicy rozpylającej, tak więc ciecz może zostać wypchnięta pod ciśnieniem gazu ze zbiornika, w kierunku głowicy rozpylającej poprzez układ kanałów obejmujący zanurzoną rurkę 4, tylny przewód 12, przewód 16 rdzenia zaworu, przewód urządzenia uruchamiającego 19, oraz kanał 20.

Otwór 27 (nie przedstawiony na fig. 1) jest umieszczony w ścianie części tylnej 8 i stanowi zawór stanu gazowego, który pod ciśnieniem gazu zawartego w zbiorniku 2 może działać bezpośrednio na ciecz przepływającą poprzez zespół zaworu. Zwiększa to turbulencje przepływającej cieczy. Odkryto, iż zwiększony ładunek można uzyskać, jeśli średnica otworu 27 wynosi przynajmniej 0.76 mm.

Korzystnie poprzeczny otwór 17 łączący przewód rdzenia zaworu 16 z przewodem 12 tylnej części ma postać dwóch otworów, z których każdy posiada średnicę nie mniejszą niż 0.51 mm wzmacniając wytwarzanie ładunków elektrostatycznych. Ponadto średnica zanurzonej rurki 4 jest korzystnie tak mała jak to możliwe na przykład, 1.2 mm, pozwala to na zwiększenie ładunku przekazanego do cieczy. Ponadto wytwarzanie ładunku jest wzmocnione, jeśli średnica otworu 11 w części tylnej jest tak mała jak to tylko możliwe na przykład, nie więcej niż około 0.64 mm.

Odnośnie fig. 3, przedstawiono w powiększeniu, przekrój poprzeczny przez wkładkę urządzenia uruchamiającego urządzenia przedstawionego na fig. 1i 2. Dla uproszczenia, na tej figurze przewód 23 jest przedstawiony jako pojedynczy przewód cylindryczny. Jednakże przewód 23 korzystnie posiada konfigurację na przykład taką jak pokazana na fig. 4. Otwory przewodu 23 oznaczone są numerem referencyjnym 31 i części określające otwór przewodu są oznaczone numerem referencyjnym 30. Całkowita obwodowa długość części definiujących otwory przy wylocie przewodu jest oznaczona literą L (w milimetrach), a literą a oznaczono całkowitą powierzchnię otworu przy wylocie przewodu (w milimetrach kwadratowych), wartości dla L i a są zaznaczone na fig. 4. L/a przekracza 8, ten współczynnik okazał się szczególnie korzystny z punktu widzenia wytwarzania ładunków statycznych, ponieważ oznacza on zwiększoną powierzchnię styku pomiędzy wkładką urządzenia uruchamiającego oraz przepływającą przez nią cieczą.

Możliwe jest dostosowanie wielu różnych konfiguracji w celu wytworzenia wysokiego współczynnika L/a bez zmniejszania pola powierzchni przekroju a, do wartości, która pozwoliłaby na przepływ cieczy z niewielką prędkością. Tak więc na przykład, możliwe jest zastosowanie takich konfiguracji wkładki urządzenia uruchamiającego w których: (i) wylot przewodu zawiera wiele otworów segmentowych (zawierających lub pozbawionych otwór centralny), (ii) wylot przewodu zawiera wiele otworów sektorowych, (iii) otwór tworzy łącznie kształt kanału w postaci kraty lub rusztu, (iv) wylot jest zasadniczo w postaci krzyżowej, (v) otwory łącznie definiują wylot w postaci koncentrycznych pierścieni, oraz kombinacje tym konfiguracji. Szczególnie korzystne są konfiguracje wkładek urządzenia, w których część przypominająca wypust wystaje zakłócając przepływ cieczy, który może wywoływać drgania elementu. Właśnie możliwość wytworzenia drgań może powodować, iż przepływ będzie turbulentny, wzmacniając rozdzielenie ładunków elektrostatycznych podwójnej warstwy, co pozwala na przeniesienie większej liczby ładunków elektrycznych do cieczy.

Odnośnie fig. 5, przedstawiono widok z góry jednej z możliwych konfiguracji komory wirowej 35 wkładki urządzenia uruchamiającego 22. Komora wirowa zawiera cztery poprzeczne kanały 36 równo oddalone i styczne z obszarem centralnym 37 otaczające przewód 23. Podczas pracy ciecz przemieszczana ze zbiornika 2 przez gaz pod ciśnieniem przesuwa się wzdłuż kanału 20 i wpada do kanałów 36 w kierunku normalnym do osi podłużnej kanałów. Układ kanałów jest taki, iż ciecz ma tendencję do podążania w ruchu obwodowym przed wejściem do obszaru centralnego 37, awięc przewodu 23. W rezultacie, ciecz jest poddawana zasadniczym turbulencjom, które zwiększają ładunek elektrostatyczny w cieczy.

Poniższy przykład ilustruje zdolność kropelek cieczy wyrzuconych z urządzenia rozpylającego aerozol do owijania się wokół przedmiotu zasłaniającego w celu osiągnięcia powierzchni umieszczonej za tym obiektem.

PL 195 480 B1

P r zyk ł a d 1

W tym przykładzie, wykorzystano urządzenie rozpylające aerozol Dettox Antibacterial Room Spray (Reckitt and Colman Products Limited). Urządzenie zostało zbadane w postaci niezmodyfikowanej oraz przy zastosowaniu przenoszenia ładunku elektrostatycznego do rozpylanego aerozolu poprzez przyłożenie wysokiego napięcia do zbiornika aerozolu podczas jego pracy. Odnośnie do fig. 6, fig. 6A prezentuje układ wykorzystujący niezmodyfikowane urządzenie rozpylające aerozol, podczas gdy fig. 6B przedstawia zastosowanie urządzenia rozpylającego aerozol zmodyfikowanego przez przyłożenie wysokiego napięcia do zbiornika aerozolu.

Roztwór zawierający bakterie Serratia marcescens został rozpylony z wykorzystaniem pompowania na arkuszu przeźroczystego tworzywa sztucznego (pozycja 101 z fig. 6C i 6D) pozostawiając na tym arkuszu warstwę biologiczną. Arkusz został pozostawiony do wyschnięcia na kilka minut. Został następnie owinięty wokół uziemionego cylindra 103, który posiadał 5.5 cm średnicy. Dwa krańce arkusza zostały zamocowane w tylnej części cylindra z wykorzystaniem obustronnej taśmy klejącej tak, iż arkusz tworzył ciągłą powierzchnię wokół docelowego cylindra. Zbiornik z aerozolem 105 Dettox Antibacterial Room Spray był umieszczony w wykonanym z tworzywa sztucznego łożu uruchamiającym (nie przedstawione), umieszczony 60 cm od przedniej powierzchni cylindra docelowego 103 tak, iż cylinder docelowy znajduje się w środku smugi aerozolu powstającej przy uruchomieniu zbiornika aerozolu 105. Wykonano dwa drugie rozpylania produktu Dettox'u, dostarczając około 2.0 gram produktu. Następnie błona z tworzywa sztucznego została usunięta z cylindra docelowego, i umieszczona stroną pokrytą warstwą biologiczną do dołu na agarze tej samej wielkości tak, iż pomiędzy arkuszem tworzywa sztucznego, a agarem nie występują pęcherzyki powietrza. W ten sposób przenoszone są bakterie, a agar zostaje następnie umieszczony na noc w inkubatorze, co pozwala na wzrost kolonii bakterii. Ta procedura zostaje powtórzona dla Dettox Antibacterial Room Spray zawierającego wysoki ładunek elektrostatyczny wnoszący -1 x 10^-4 C/kg. Osiągnięty przez połączenie zbiornika ze źródłem wysokiego napięcia i przyłożenie do zbiornika aerozolu napięcia -10KV podczas rozpylania aerozolu.

Po 24 godzinach wzrost kolonii bakteryjnych na pożywce zostaje poddany ocenie, a kolonie bakteryjne zostają sfotografowane. Otrzymane fotografie są przedstawione na fig. 6C (uzyskana z układu 6A) oraz 6D (uzyskana z układu przedstawionego na fig. 6B). Kolonie bakteryjne przedstawione są jako ciemne obszary lub ciemne plamy na fig. 1C i fig. 1D. Środek każdego prostokąta był obszarem znajdującym się na powierzchni przedniej cylindra docelowego i został bezpośrednio i dokładnie pokryty rozpylonym aerozolem. Obszary na krawędziach prostokąta były umieszczone na powierzchni tylnej cylindra docelowego, a więc nie mogły zetknąć się z kropelkami cieczy poruszającymi się po liniach prostych, ciągnących się ze zbiornika aerozolu (105) do cylindra docelowego (103). Figura 6C pokazuje, że kropelki cieczy pochodzące z niezmodyfikowanego urządzenia rozpylającego aerozol stykają się tylko, a więc zabijają, bakterie z przodu cylindra docelowego, który znajdował się bezpośrednio na ścieżce rozpylanego aerozolu. Przeciwnie, kropelki cieczy pochodzące ze zmodyfikowanego urządzenia rozpylającego aerozol, które zostały naładowane elektrostatycznie, docierają do tylnej części cylindra i tylko nieliczne bakterie przeżywają w tym obszarze, to jest rozpylany aerozol osiąga te części cylindra docelowego, które nie znajdowały się bezpośrednio na ścieżce rozpylanego aerozolu.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób rozpylania aerozolu a zwłaszcza poprawiania rozpylania na powierzchnię kropelek cieczy z urządzenia rozpylającego aerozol, znamienny tym, że na kropelki cieczy nanosi się unipolarny ładunek jedynie poprzez ładowanie warstwy podwójnej (dwuwarstwy) w trakcie rozpylania kropelek cieczy z urządzenia rozpylającego poprzez wzajemne oddziaływanie zachodzące pomiędzy cieczą a urządzeniem rozpylającym i uzyskuje się ładunek unipolarny na takim poziomie, że kropelki posiadają współczynnik ładunek do masy wynoszący przynajmniej +/- 1 x 10^-4 C/kg, przy czym współczynnik ładunek do masy osiąga się przez kropelki cieczy powstające w wyniku zastosowania w urządzeniu rozpylającym aerozol przynajmniej jednego parametru takiego jak dobierany materiał, z jakiego wykonano urządzenie uruchamiające, dobierana wielkość i kształt otworu urządzenia uruchamiającego, dobierana średnica rurki zanurzeniowej, ustalona charakterystyka zaworu oraz skład mieszanki zawartej w urządzeniu rozpylającym aerozol i dobiera się te parametry tak by uzyskać oczekiwany współczynnik ładunek do masy kropelek, przez ładowanie podwójnej warstwy (dwuwarstwy) przekazuPL 195 480 B1 jące unipolarny ładunek do kropelek podczas faktycznego rozpylania kropelek cieczy poprzez otwór urządzenia rozpylającego aerozol, przez co naładowane kropelki cieczy wzajemnie się odpychają, zwiększając rozrzut kropelek względem linii centralnej ciągnącej się od głowicy urządzenia rozpylającego i pozwala się na uniknięcie koalescencji kropelek oraz zapewnia się równomierne pokrycie powierzchni, na której ma być rozpylona ciecz.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w urządzeniu rozpylającym stosuje się emulsję.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kropelki cieczy posiadające średnicę w zakresie od 5 do 100 mikrometrów.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w urządzeniu rozpylającym stosuje się mieszankę o składzie obejmującym fazę oleistą, fazę wodną, środek powierzchniowo czynny oraz czynnik nośny.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako fazę oleistą stosuje się węglowodór C9-C12.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że w składzie mieszanki dobiera się węglowodór C9-C12 w ilości od 2 do 10% masy.
7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako środek powierzchniowo czynny stosuje się oleinian glicerylu lub oleinian poligliceryny.
8. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że środek powierzchniowo czynny dobiera się w składzie mieszanki w ilości od 0.1 do 1.0% masy.
9. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako czynnik nośny stosuje się gaz płynny.
10. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że czynnik nośny dobiera się w składzie mieszanki w ilości od 30 do 40% masy.