Индикаторное устройство
Изобретение относится к индикаторным устройствам, определяющим старение объектов из пластмассы, и в данном случае, определяющим старение защитной каски. Индикаторное устройство содержит первый несущий материал и первый пигмент, размещенный в первом несущем материале. Первый пигмент способен разрушаться под воздействием ультрафиолетового излучения. Первый несущий материал выполнен с изменяющейся толщиной так, что при воздействии ультрафиолетового излучения происходит видимое изменение пигмента, что приводит к изменяющемуся видимому изменению на первой поверхности первого несущего материала. В качестве второго объекта рассматривается защитная каска с упомянутым индикаторным устройством. Изобретение обеспечивает точное отражение степени старения материала объекта. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к индикаторному устройству для определения старения объектов из пластмассы, которые разрушаются под воздействием ультрафиолетового излучения, при этом индикаторное устройство неподвижно размешено на объекте или интегрировано в объект. Настоящее изобретение также относится к защитной каске с индикаторным устройством.
Уровень техники
Пластмасса является материалом, который используется в различных целях. В частности, она используется при изготовлении различных объектов для безопасности и личной защиты. Пластмасса имеет многие предпочтительные свойства, например она выдерживает удары и ей легко придавать различную форму при изготовлении.
К сожалению, пластмасса имеет также свои недостатки. Значительным недостатком является то, что она разрушается - стареет - под действием ультрафиолетового излучения. Например, присутствие ультрафиолетового излучения может приводить к образованию трещин в пластмассах различного типа. Предпринимались попытки противодействия этому старению посредством разработки материалов, однако для существующих в настоящее время материалов старение является фактором, который необходимо учитывать при изготовлении частей, которые являются жизненно важными для безопасности, например оборудования личной защиты. Некоторыми примерами таких изделий являются защитные каски, автомобильные детские сиденья и велосипедные сиденья для детей, которые все могут подвергаться воздействию ультрафиолетового излучения в большей или меньшей степени во время срока службы.
Разрушение при отсутствии ультрафиолетового излучения, например, когда изделия упакованы и хранятся, является минимальным. Наблюдаются также различия в старении в зависимости от использования изделия внутри или снаружи зданий и использования в северных или южных широтах. Другими словами, ультрафиолетовое излучение, воздействию которого подвергается изделие, является решающим фактором для скорости старения.
Таким образом, маркировка дат, которая используется в некоторых случаях в настоящее время, не отражает старения изделия адекватным образом. Для того чтобы быть уверенным, что изделие, которое постарело и механическая прочность которого недостаточна, не будет больше использоваться, маркировка даты должна включать значительный гарантийный срок. Предел для длительности использования изделия должен устанавливаться исходя из предположения максимального воздействия ультрафиолетового излучения и тем самым соответствующего старения. Это приводит во многих случаях к тому, что изделия, которые являются годными к использованию, поскольку они не подвергались воздействию ультрафиолетового излучения и поэтому совсем не постарели, становятся негодными для использования, когда истекает указанная в маркировке дата. Часто маркировку даты принимают во внимание, поскольку никто не желает подвергать опасности жизнь человека или сохранность имущества, из-за использования изделия, которое стало дефективным вследствие старения. Это приводит к значительным экономическим потерям для изготовителей, продавцов и конечных пользователей, которые имеют большие запасы таких изделий.
Другим проблематичным аспектом является то, что определенные страны имеют очень жесткие законодательные требования к максимально разрешенному периоду использования. Это может приводить к тому, что одно и то же изделие из-за законодательства может использоваться на одном рынке в течение короткого периода времени, в то время как на другом рынке его можно использовать в течение более длительного времени. Поскольку действительный срок службы изделия обычно превосходит более длительный период времени, особенно важно в действительности использовать полностью максимально разрешенный период времени с целью исключения лишних экономических потерь при одновременном выполнении местного законодательства.
Раскрытие изобретения
Таким образом, целью данного изобретения является создание индикаторного устройства, которое лучше отражает степень старения, чем маркировка даты, согласно предшествующему уровню техники.
Цель, составляющая основу данного изобретения, достигается, если упомянутое индикаторное устройство характеризуется тем, что оно содержит пигмент, который разрушается ультрафиолетовым излучением и разрушение которого отслеживает разрушение пластмассового материала, содержащегося в объекте, вызванное ультрафиолетовым излучением, или соответствует интервалу времени, который задан законодательством или другими нормами.
Что касается защитной каски, то цель данного изобретения достигается, если индикаторное устройство выполнено в соответствии, по меньшей мере, с пунктом 1 или 2 прилагаемой формулы изобретения.
Кроме того, обеспечиваются дополнительные преимущества, если индикаторное устройство имеет дополнительно одно или более отличительных признаков, указанных в п.п.3-6 прилагаемой формулы изобретения.
Краткое описание прилагаемых чертежей
Ниже приводится подробное описание данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1А - разрез одного варианта выполнения индикаторного устройства, согласно данному изобретению;
фиг.1В - вид, соответствующий фиг.1А, с изменением индикаторного устройства;
фиг.2А - второй вариант выполнения индикаторного устройства, согласно данному изобретению, в первоначальном состоянии, на виде сверху;
фиг.2В - вид, согласно фиг.2А, индикаторного устройства, согласно данному изобретению, в состаренном состоянии;
фиг.3 - защитная каска, на которой расположено индикаторное устройство, согласно данному изобретению, на виде сбоку;
фиг.4 - второй вариант выполнения индикаторного устройства, согласно данному изобретению, в изометрической проекции; и
фиг.5 - третий вариант выполнения индикаторного устройства, согласно данному изобретению, в изометрической проекции.
Осуществление изобретения
На фиг.1А, 1В, 2А и 2В показаны примеры выполнения индикаторных устройств, согласно изобретению. Общим признаком этих и других вариантов выполнения данного изобретения является то, что индикаторное устройство выполнено из несущего материала, обычно пластмассового материала, к которому подмешан пигмент с известной стойкостью к свету.
Несущим материалом наиболее предпочтительно является полиэтилен, поскольку этот материал является недорогим, экологически безвредным, пригодным для литья под давлением, обеспечивающим простую ультрафиолетовую стабилизацию, простое окрашивание с помощью пигмента, а также обеспечивает благоприятное окружение для пигмента во время срока службы индикаторного устройства. При ультрафиолетовой стабилизации должно быть обеспечено условие, чтобы пигмент не повреждался и он сохранял те свойства, которые предусмотрены.
Пигмент, содержащийся в несущем материале, таков, что он разрушается быстрее, чем его несущий материал. Скорость разрушения под действием света, в частности ультрафиолетового света, определяется стойкостью пигмента к свету. Стойкость к свету градуируется по шкале от 1 до 8, где меньшие цифры указывают, что пигмент разрушается быстрее под действием света, в то время как большие цифры указывают, что разрушение занимает более длительное время. Свойства многих пигментов хорошо известны и документированы. Например, можно реализовать сдвиг цвета из фиолетового в белый или красный до прозрачного под действием подходящего известного количества ультрафиолетового излучения.
Разрушение пигмента и тем самым цвета индикаторного устройства также зависит от толщины материала индикаторного устройства, поскольку пигмент, который лежит наиболее близко к поверхности индикаторного устройства, испытывает влияние первым и в наибольшей степени, в то время как пигмент, лежащий более глубоко, подвергается воздействию лишь тогда, когда разрушен пигмент на поверхности. Таким образом, цвет сначала исчезает в зонах с небольшой толщиной материала, в то время как зоны с большей толщиной материала сохраняют первоначальный цвет наиболее длительное время.
Для того чтобы индикаторное устройство, согласно данному изобретению, указывало степень старения под воздействием ультрафиолетового излучения на объект, разрушение пигмента должно происходить по существу с той же скоростью, с какой стареет материал объекта. Разрушение пигмента в индикаторном устройстве может также происходить несколько быстрее, однако не должно происходить медленнее, поскольку его назначением является подтверждение, что материал объекта является в порядке, если это показывает индикаторное устройство.
Свойства цветного пигмента и толщина материала индикаторного устройства предпочтительно согласованы с разрушением, которое происходит в материале объекта, на который нанесено индикаторное устройство. Однако само индикаторное устройство не обязательно изготавливать из того же материала, что и объект; жизненно важным является то, что поведение цветного пигмента, т.е. разрушение под действием ультрафиолетового излучения, соответствует разрушению, например образованию трещин, которое происходит в материале, из которого изготовлен сам объект. Для того чтобы разрушение пигмента в индикаторном устройстве соответствовало разрушению материала объекта, можно изменять в принципе следующие факторы: выбор пигмента с учетом его свойств относительно света, погодных условий и температуры; концентрация пигмента, а также толщина соответствующего объекта.
Другой возможностью согласования является выбор цветного пигмента и толщины материала так, что разрушение цветного пигмента соответствует максимально разрешенному ультрафиолетовому облучению на данном рынке. В этом случае отправной точкой должно быть вычисленное общее ультрафиолетовое излучение во время разрешенного времени воздействия. Таким образом, можно получить индикаторное устройство, которое показывает, когда достигнуто активное использование (т.е. облучение ультрафиолетовым излучением) во время заданного периода времени. Один и тот же объект может быть снабжен различными индикаторными устройствами для согласования с законодательством или другими нормами, применимыми к различным рынкам. Когда объект некоторое время не используется, то его старение прерывается, а также прерывается разрушение цветного пигмента в индикаторном устройстве, при условии, что оно было защищено от ультрафиолетового излучения, т.е. хранилось в помещении.
На фиг.1А показан разрез индикаторного устройства 1 с изменяемой толщиной материала. Толщина материала постепенно изменяется от более тонких частей 2, через части 3 средней толщины к части 4 максимальной толщины. На фиг.1В показан разрез варианта выполнения индикаторного устройства 1, в котором толщина материала изменяется не ступенчато между краевыми частями 2 и центральной частью 4 максимальной толщины. По мере разрушения пигмента в индикаторном устройстве, согласно фиг.1А и 1В, его окраска постепенно исчезает, причем наиболее быстро в более тонких частях 2 на краях и в последнюю очередь в самой толстой части 4. Постепенное исчезновение цвета может быть указанием для пользователя относительно того, какой срок службы остается у объекта, на котором закреплено индикаторное устройство 1.
На фиг.2А показан вариант выполнения индикаторного устройства, особые свойства которого можно комбинировать с указанными выше свойствами индикаторного устройства 1, показанного на фиг.1. Индикаторное устройство 5 на фиг.2А имеет вид небольшого знака, который изготовлен из пигментированного несущего материала. Пигмент представлен на фиг.2А рядом точек. На фиг.2А индикаторное устройство 5 показано в первоначальном состоянии, т.е. когда оно и объект, на котором оно закреплено, являются новыми и по существу не подвергались воздействию ультрафиолетового излучения. Индикаторное устройство 5 снабжено маркировкой 6, которая имеет на фигуре форму буквы С. На фиг.2А маркировка 6 скрыта пигментом, находящимся в индикаторном устройстве 5. Маркировка не видна для глаза, если ее цвет соответствует цвету неразрушенного пигмента. Маркировка может быть отлита в индикаторном устройстве 5, а может быть нанесена также позже, например напечатана или приклеена на нижнюю сторону индикаторного устройства.
На фиг.2В показано индикаторное устройство 5, согласно фиг.2А, после того, как индикаторное устройство 5 подвергалось воздействию ультрафиолетового излучения в течение длительного периода времени. В этом случае пигмент разрушен, так что маркировка 6 стала видимой для глаза. При изготовлении такого индикаторного устройства 5 маркировка должна быть более стойкой к свету, чем пигмент, находящийся в индикаторном устройстве, так чтобы цвет маркировки 6 не разрушался под воздействием ультрафиолетового излучения так же быстро, как пигмент. Когда маркировка 6 становится читаемой, то это является сигналом для пользователя, что объект, на котором закреплено индикаторное устройство 5, отслужил свой срок и должен быть заменен.
На фиг.3 показано индикаторное устройство 1,5, размещенное на объекте, более точно на каске 7, старение которой должно быть считываемым на индикаторном устройстве 1,5. Естественно, что индикаторное устройство 1,5 можно также размещать на объектах другого типа.
Индикаторное устройство 1,5 должно быть хорошо открытым для ультрафиолетового излучения, предпочтительно в той же степени, что и те части каски 7, которые подвергаются максимальному воздействию. За счет этого обеспечивается условие, что материал каски 7 не разрушается больше, чем пигмент в индикаторном устройстве 1,5.
Индикаторное устройство 1,5 прикреплено к каске 7 с помощью любого фиксирующего устройства 8. Такое фиксирующее устройство 8 может быть реализовано с помощью заклепок, осаждения материала, литья, клея или с помощью другого подходящего способа. Одним условием для применяемого способа является то, что он отвечает другими требованием безопасности, установленным администрацией или другими организациями, относительно каски 7. Индикаторное устройство 1,5 должно быть трудноудалимым, по меньшей мере, должно быть невозможно заменить индикаторное устройство 1,5 или подделать его без того, чтобы это не было заметно. За счет таких мер исключается возможность снабжения состарившейся защитной каски 7 новым индикаторным устройством 1,5, которое не отражает действительного состояния материала каски.
Один способ модификации индикаторного устройства 1,5, согласно изобретению, состоит в использовании пигмента в виде гомогенной смеси двух или нескольких пигментов с разной стойкостью к свету. В результате индикаторное устройство будет иметь различные цвета в зависимости от УФ-облучения. Например, можно смешивать красный и желтый пигмент, при этом желтый пигмент является более устойчивым к свету, чем красный пигмент. В первоначальном состоянии индикаторное устройство будет казаться красным, однако по мере исчезновения красного пигмента индикаторное устройство изменяет цвет на желтый. Затем пигмент желтого цвета также будет исчезать, и индикаторное устройство изменяет цвет на белый. Это предупреждает пользователя о том, что срок службы индикаторного устройства 1,5 и объекта 7, к которому оно прикреплено, заканчивается. В результате можно заранее заказать новые объекты, что является преимуществом для плановой закупки и хранения запасов. Гомогенную смесь различно окрашенных пигментов можно предпочтительно комбинировать с индикаторным устройством 1,5, толщина которого изменяется, согласно фиг.1, и/или которое снабжено маркировкой, согласно фиг.2А и 2В. Таким образом, можно получать желаемые визуальные эффекты с очень большой степенью изменения.
Еще один способ модификации, согласно данному изобретению, состоит в том, что различные пигменты располагают в различных секторах или слоях индикаторного устройства 1,5. Например, сектора могут быть расположены смежно друг с другом, и когда они имеют одинаковый цвет, то это является сигналом необходимости замены объекта. Другой способ заключается в расположении различных пигментов в слоях друг над другом, так что сначала исчезает пигмент первого слоя, после чего начинает разрушаться пигмент второго слоя. В этом случае образуется дополнительный способ изменения различных цветовых эффектов индикаторного устройства 1,5. Однако вариант с несколькими слоями или секторами с разными пигментами предполагает двухкомпонентное или многокомпонентное литье под давлением. Эти изменения можно также комбинировать с изменениями индикаторных устройств 1,5, в которых изменяется толщина, имеется маркировка 6 или имеется несколько различных пигментов в гомогенной смеси.
Два конкретных примера выполнения индикаторного устройства 9 и 10 показаны на фиг.4 и 5.
Индикаторное устройство, показанное на фиг.4, имеет наружную конфигурацию по существу в виде круглого диска или пластины. Вокруг центральной зоны 15 расположено несколько секторов 11, 12, 13, 14 различной толщины, на этой фигуре 4 сектора. Пигмент сначала разрушается в самом тонком секторе и в последнюю очередь в центральной зоне 15, которая имеет наибольшую толщину. Таким образом, различные сектора 11-15 индикаторного устройства 9 будут принимать разный цвет, и пользователь будет получать информацию о том, какая часть срока службы или период использования истек. Эта информация дополнительно усиливается, если в индикаторное устройство 9 встроена маркировка 6, показанная на фиг.2А и 2В, или напечатана на ее задней стороне, так что она становится видимой при разрушении пигмента. Например, маркировка может указывать остающийся срок службы, в течение которого объект можно активно использовать до его замены, при условии того же воздействия ультрафиолетового излучения.
Вариант 10 индикаторного устройства, показанный на фиг.5, имеет наряду с центральной зоной 15 окружающую ее зону 16, толщина которой непрерывно увеличивается в направлении часовой стрелки до завершения полного круга, а затем имеет нарушение непрерывности в виде ступеньки 17. Изменение цвета при разрушении пигмента будет происходить в направлении увеличения толщины зоны 16. Так же, как указывалось выше, можно встраивать или печатать маркировку 6 на индикаторном устройстве 10 для снабжения пользователя индикацией времени, когда необходимо заменять объект.
Хотя на фиг.3 индикаторное устройство 1,5 показано прикрепленным к защитной каске 7, можно, естественно, располагать индикаторное устройство 1, 5, 9, 10 на других объектах, где важно осуществлять наблюдение за старением материала. Это относится, в частности, к объектам, где аспект безопасности является решающим, например для задних детских велосипедных сидений и детских безопасных сидений в автомобиле, как указывалось выше.
Данное изобретение может быть дополнительно модифицировано, не выходя за рамки прилагаемой формулы изобретения.
1. Индикаторное устройство (1, 5, 9, 10), характеризующееся тем, что содержит первый несущий материал, первый пигмент, размещенный в первом несущем материале, причем первый пигмент способен разрушаться под воздействием ультрафиолетового излучения, при этом первый несущий материал выполнен с изменяющейся толщиной (2, 3, 4, 11, 12, 13, 14, 15, 16) так, что при воздействии ультрафиолетового излучения происходит видимое изменение пигмента, что приводит к изменяющемуся видимому изменению на первой поверхности первого несущего материала.
2. Индикаторное устройство по п.1, характеризующееся тем, что видимое изменение представляет собой изменение цвета.
3. Индикаторное устройство по п.1, характеризующееся тем, что толщина (2, 3, 4, 11, 12, 13, 14, 15, 16) его материала изменяется по его поверхности для обеспечения поэтапного разрушения пигмента.
4. Индикаторное устройство по любому из пп.1-3, характеризующееся тем, что индикаторное устройство (1, 5, 9, 10) содержит маркировку (6), которая скрыта пигментом и которая становится видимой при его разрушении.
5. Индикаторное устройство по любому из пп.1-3, характеризующееся тем, что пигмент представляет собой смесь из нескольких компонентов с различными характеристиками разрушения для обеспечения многоступенчатой цветовой индикации.
6. Индикаторное устройство по п.4, характеризующееся тем, что пигмент представляет собой смесь из нескольких компонентов с различными характеристиками разрушения для обеспечения многоступенчатой цветовой индикации.
7. Индикаторное устройство по любому из пп.1-3 и 6, характеризующееся тем, что устройство содержит множество слоев, в которых пигменты или смеси компонентов являются различными для обеспечения поэтапного разрушения пигментов.
8. Индикаторное устройство по п.4, характеризующееся тем, что устройство содержит множество слоев, в которых пигменты или смеси компонентов являются различными для обеспечения поэтапного разрушения пигментов.
9. Индикаторное устройство по п.5, характеризующееся тем, что устройство содержит множество слоев, в которых пигменты или смеси компонентов являются различными для обеспечения поэтапного разрушения пигментов.
10. Защитная каска (7) с индикаторным устройством (1, 5, 9, 10), характеризующаяся тем, что индикаторное устройство (1, 5, 9, 10) выполнено по любому из пп.1-9.
