CH415107A - Dispositif indicateur visuel et procédé pour sa fabrication - Google Patents
Dispositif indicateur visuel et procédé pour sa fabricationInfo
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Description
Dispositif indicateur visuel et procédé pour sa fabrication La présente invention se rapporte aux dispositifs influencés par certaines conditions, qui sont capables d'indiquer le degré d'exposition, à certaines températures. Elle concerne notamment un dispositif indiquant visuellement l'historique temps-température intégrée d'un article, par exemple d'un aliment congelé, dispositif basé sur le principe de la pile galvanique. Le dispositif contient un organe poreux imprégné d'une solution électrolytique fonctionnant comme partie d'un circuit électrique. Cet organe poreux contient en outre une substance indicatrice, sensible par exemple à un changement de pH. En fonctionnement, l'électrolyte est à l'état congelé, à une température préalablement déterminée, et la vitesse de la formation d'ions par l'action galvanique correspond à la température du système. En effet, à l'état congelé, la formation d'ions aux électrodes est relativement lente, bien que dépendant de la température, alors qu'elle est relativement rapide aux températures supérieures, à l'état liquide. Les ions prenant naissance aux électrodes, par exemple lorsque les électrodes sont en cuivre et en étain, consistent en ions hydroxyles à l'électrode de cuivre et en ions d'étain à l'électrode d'étain. Les. ions hydroxyles avancent dans l'organe poreux à un degré proportionnel au temps et à la température. La substance indicatrice change de couleur et la mesure dans laquelle la couleur s'est déplacée le long de l'organe poreux fournit une indication intégrée de la température et du temps considérés. Il s'est avéré que dans un tel dispositif, lorsque le front de l'indicateur commence à avancer, le bord avant du front a tendance à prendre un aspect plus ou moins diffus ou indéfini, cette zone indéfinie ayant une largeur de l'ordre de 0,5 mm. Ceci a pour inconvénient de ne pas permettre une mesure précise de la distance parcourue par la limite colorée. Comme mentionné, la distance d'avancement du front est l'indication intégrée du temps et de la température considérés. I1 est évident qu'une mesure plus précise de cette distance améliorerait l'exactitude et l'utilité du dispositif. L'indicateur visuel faisant l'objet de l'invention comprend un support contenant une composition électrolytique changeant de couleur par contact avec un front d'ions avançant dans le support. n est caractérisé en ce qu'un autre milieu est distribué dans le support, ledit milieu consistant en un composé insoluble ou consistant en une matière apte à former un tel composé sur le front des ions, afin de définir plus nettement la ligne de démarcation des couleurs qui avance. Les composés insolubles qui définissent nettement la ligne de démarcation peuvent être introduits de deux manières: (a) réaction d'ions en migration avec un composé soluble in situ conduisant à la précipitation d'un produit de réaction insoluble contenant un radical métallique; ou (b) imprégnation du support par un composé initalement insoluble contenant un radical métallique. Dans ce dernier cas, ces composés conservent leur forme originale du fait qu'ils ne réagissent pas chimiquement, comme tels, avec les ions en migration. Le dessin annexé représente, schématiquement, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif objet de l'invention. La fig. 1 est un schéma du dispositif et la fig. 2 est un graphique du pH se rapportant au dispositif de la fig. 1. Le dispositif 10 représenté à la fig. 1 a la même structure que celui décrit dans notre demande de brevet antérieure. I1 comprend un support poreux 11, tel qu'un papier filtre, contenant une solution électrolytique. Une paire d'organes. métalliques dissemblables 12 et 13, par exemple de cuivre et d'étain respective ment, est fixée près des extrémités opposées du support 11. Un conducteur externe, tel qu'un fil métallique 14, est disposé de manière à fermer le circuit galvanique traversant le support poreux 11. La direction du mouvement de la ligne de démarcation est indiquée par la fléche 15. La phase basique, résultant des ions hydroxyles en migration, est indiquée en 16. La phase acide est indiquée en 17. Un exemple d'électrolyte utilisable dans ce dispositif est une solution composée de nitrate de potassium (12,3 g/100 ml d'eau), de chlorure de potassium (0,61 gI100 mi d'eau), de chlorure d'aluminium (0,24 g/100 ml d'eau) et d'indicateur Jaune Brillant (solution à 0,05 /o). Comme le montre la fig. 2, au fur et à mesure que le front basique pénètre dans la région acide du milieu poreux, le pH passe tout d'abord d'un domaine relativement acide à un domaine relativement neutre. Dans ce domaine de pH neutre, de l'hydroxyde d'aluminium précipite. En arrière de la ligne de démarcation se trouve la phase basique (contenant un précipité d'hydroxyde) alors qu'en avant se trouve la phase acide (contenant les ions aluminium non précipités). La vitesse de diffusion des ions hydroxyles dans le milieu poreux est ralentie en raison de la vitesse de diffusion des ions moins grande dans le précipité. Cette moindre vitesse de diffusion permet aux ions hydroxyles de s'accumuler dans la phase solide et de faire monter le pH au niveau nécessaire au virage de l'indicateur. I1 en résulte la formation d'un front de couleur nettement défini sur la ligne de démarcation en mouvement, grâce à la précipitation de l'hydroxyde d'aluminium. Le front basique progresse de cette manière le long du support poreux. La vitesse de diffusion des ions hydroxyles dépend en outre dans une certaine mesure de la sortie des ions hydroxyles de l'électrolyte par réaction avec les ions métalliques et formation du précipité. Cette modification de la vitesse de diffusion peut être utilisée pour adapter le dispositif à des situations tempstempérature variées qui demandent des vitesses d'avance différentes de la ligne de démarcation des couleurs. I1 s'est avéré expérimentalement que les composés métalliques solubles qui précipitent sous forme d'hydroxyde ou d'oxyde hydraté à un pH légèrement inférieur à l'intervalle de pH de l'indicateur employé donnent des résultats satisfaisants. Les composés contenant les cations métalliques suivants se sont montrés les plus avantageux: aluminium magnésium barîum manganèse bismuth mercure cadmium molybdène calcium nickel chrome strontium cobalt étain cuivre titane fer vanadium plomb zinc De bons résultats sont obtenus en choisissant un composé dans le groupe comprenant le chlorure d'aluminium, le chlorure ferrique, le nitrate de bismuth, le bromure mercurique et le chlorure stanneux. Pour pouvoir rendre la ligne de démarcation des couleurs la plus nette possible, le composé insoluble contenant le radical métalique doit être présent avant le virage de l'indicateur. Dans le cas d'une matière insoluble imprégnant la totalité de l'organe poreux, cette considération est sans importance du fait que le composé est présent en tout temps sous forme insoluble. Par contre, dans le cas de la précipitation du composé insoluble in situ, il est désirable que l'mter- valle de pH de l'indicateur se trouve au-dessus du pH auquel le composé métallique précipite, afin que le précipité se forme avant le virage. Le composé insoluble est ainsi présent au moment du virage pour exercer l'effet de définition nette de la ligne de démarcation des couleurs. Un indicateur, par exemple le Jaune Brillant (pH de virage 6,6-8), a été employé expérimentalement en combinaison avec un sel, par exemple le chlorure de magnésium, dont l'hydroxyde précipite à un pH supérieur à l'intervalle de pH de l'indicateur. La ligne de démarcation des couleurs résultante s'est montrée floue. Par contre, le chlorure de magnésium employé en combinaison avec l'indicateur acide 5Xp-nitrophé- nylazo)-salicylique (pH de virage 10-12), précipité avant le virage et produit une ligne de démarcation des couleurs nettement définie. Pratiquement, toute combinaison d'indicateur et de sel métallique peut être utilisée à condition que l'hydroxyde précipite à un pH légèrement inférieur à l'intervalle de pH de l'indicateur. On peut cependant encore observer une certaine amélioration lorsque le pH auquel le précipité se forme et le pH de virage de l'indicateur coïncident, ou même lorsque la précipitation se produit à un pH légèrement supérieur au pH de virage de l'indicateur. Comme on le voit dans la fig. 2, le domaine dans lequel les deux réactions ont lieu est un domaine de transition relativement brusque du pH. Ainsi, le précipité est présent dans ces deux cas comme agent rendant plus nette la ligne de démarcation, presque simultanément aux ions en migration. La seconde technique de placement d'un composé métallique insoluble dans le support poreux du dispositif consiste à imprégner le support avec le composé insoluble préalablement à la mise en service du dispositif. Des sels métalliques insolubles tels que le chlorure d'argent, le sulfate de barium et l'oxalate de calcium se sont montrés efficaces pour assurer une définition nette de la ligne de démarcation des couleurs. Cette imprégnation peut se faire de diverses façons. Dans le cas du chlorure d'argent, on peut immerger le support dans une solution de nitrate d'argent, puis dans une solution d'un chlorure, qui précipite du chlorure d'argent dans le support. Le mode d'action de ces composés métalliques initialement insolubles paraît être le même que celui du précipité décrit plus haut. La présente invention n'est pas limité à un dispositif dans lequel l'indication de couleur dépend d'un changement de pH. Par exemple, le principe peut être appliqué dans un dispositif dont l'une des électrodes est en fer et dont les ions en migration sont des ions de fer, et dont l'électrolyte contient des ions thiocyanate. La réaction des ions fer avec les ions thiocyanate forme des ions complexes produisant le changement de couleur et la ligne de démarcation avançante. Dans ce cas, la présence d'un composé métallique insoluble dans le milieu poreux produit également un front nettement défini.
Claims (1)
- REVENDICATION I Dispositif indicateur visuel comprenant un support contenant une composition électrolytique qui change de couleur par contact avec un front d'ions avançant dans le support, caractérisé en ce qu'un autre milieu est distribué dans le support, ledit milieu consistant en un composé insoluble contenant un radical métallique ou consistant en une matière apte à former un tel composé sur le front des ions.SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que le support est une matière poreuse et en ce que deux électrodes métalliques dissemblables sont en contact avec ledit support à distance l'une de l'autre, lesdites électrodes étant connectées à l'extérieur de la matière poreuse par un conducteur électrique afin de fermer un circuit galvanique.2. Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que le composé insoluble est le chlorure d'argent, l'oxalate de calcium ou le sulfate de barium.3. Dispositif selon la revendication I ou la sousrevendication 1, caractérisé en ce que ladite matière est un composé soluble ayant un cation métallique qui réagit avec les ions en migration en formant un produit de réaction insoluble.4. Dispositif selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce que, sur la ligne de démarcation avançante, la réaction se produit juste avant le changemment de couleur.5. Dispositif selon la revendication I ou toute sous-revendication précédente, caractérisé en ce que les ions en migration sont des ions hydroxyles.6. Dispositif selon les sous-revendications 3 et 5 ou 4 et 5, caractérisé en ce que le composé soluble est le chlorure d'aluminium, le chlorure ferrique, le nitrate de bismuth, le bromure mercurique ou le chlorure stanneux.7. Dispositif selon les sous-revendications 3 et 5 ou la sous-revendication 6, caractérisé en ce que le changement de couleur est provoqué par un indicateur sensible au pH, et en ce que le produit de réaction insoluble se forme à un pH compris dans le domaine de pH de virage de l'indicateur, ou légèrement en dessous.REVENDICATION II Procédé de fabrication du dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que l'on précipite le composé insoluble dans les pores ou les passages du support.
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