DE19960920A1 - Verfahren zur Kennzeichnung temperaturempfindlicher Substrate mit Temperaturüberschreitungen anzeigenden Indikatoren - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Kennzeichnung eines temperaturempfindlichen Substrats mit einem eine Temperaturüberschreitung anzeigenden Indikator, wobei auf der Oberfläche des Substrats und/oder auf der Oberfläche einer Verpackung des Substrats und/oder eines auf das Substrat oder auf die Verpackung aufzubringenden Trägers und/oder einer auf das Substrat, die Verpackung oder den Träger aufgebrachten Beschichtung, sichtbares Licht beugende Mikrostrukturen erzeugt werden, die beim Erwärmen über eine bestimmte Temperatur verfließen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kennzeichnung temperaturempfindlicher Substrate mit einem eine unzulässige Temperaturüberschreitung anzeigenden Indikator. Das erfindungsgemäße Verfahren kann Anwendung finden zur Kennzeichnung von Substraten, beispielsweise von Lebensmitteln oder Arzneimitteln, die aus Qualitätsgründen nur unterhalb einer bestimmten Maximaltemperatur gelagert und/oder transportiert werden dürfen.

In der Lebensmittelbranche sind verschiedene Verfahren bzw. verschiedene Indikatoren bekannt, mit deren Hilfe unzulässiges Auftauen oder Erwärmen von gefrosteten oder gekühlten Lebensmitteln, z. B. auf dem Transportweg oder während der Lagerung, angezeigt werden kann. Bei den Indikatoren kann es sich beispielsweise um Farbindikatoren handeln, die beim Überschreiten einer bestimmten Temperatur ihre Farbe wechseln. In der DE-A-198 03 208 wird ein reversibel eingefärbter Indikator beschrieben, der temperaturabhängig entfärbt werden kann. Die photochrome Indikatorreaktion beruht dabei auf dem reversiblem Transfer von Protonen, Halogenradikalionen oder einfachen chemischen Gruppen wie Methylgruppen. Desweiteren sind zur Temperaturkontrolle Indikatoren bekannt, die bei Überschreitung einer bestimmten Temperatur ihren Aggregatzustand verändern. In der EP-A-368 263 wird z. B. ein Indikator beschrieben, dessen Schmelztemperatur mit einer kritischen nicht zu überschreitenden Temperatur korreliert. Der Indikator geht beim Überschreiten der kritischen Temperatur vom festen in den flüssigen Zustand über.

Derartige Indikatoren befinden sich im allgemeinen in Form von Kristallen oder in Form von Lösungen in einem Behälter, z. B. einer Ampulle. Der Behälter kann direkt am entsprechenden Substrat oder der Verpackung des Substrates angebracht sein. Nachteilig dabei ist beispielsweise, daß der Behälter, z. B. während des Transportes zerstört oder beschädigt werden kann und eine weitere Temperaturüberwachung damit unmöglich wird. Ebenso können im Falle einer Zerstörung oder Beschädigung des Behälters Indikatoranteile - bei den Indikatoren handelt es sich üblicherweise um chemische Substanzen - mit den Lebensmitteln in Berührung kommen. Mitunter handelt es sich auch um reversible Indikatorreaktionen, so daß beispielsweise ein nur zeitweiliges Unterbrechen einer Kühlkette gar nicht bemerkt werden würde, da der Indikator nach Wiederherstellung der Kühltemperatur wieder in seinem ursprünglichen Zustand vorliegen würde.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Kennzeichnung von temperaturempfindlichen Substraten mit einem eine Temperaturüberschreitung anzeigenden Indikator bereitzustellen, welches eine irreversible Kennzeichnung ermöglicht, die auch während Transport, Lagerung und sonstiger Operationen nicht ohne weiteres beschädigt oder zerstört werden kann und welches als Indikator keine chemischen Substanzen als solche verwendet, die in einem separaten Behälter am Substrat oder der Verpackung des Substrates angebracht werden müssen und die bei Zerstörung oder Beschädigung des Behälters mit dem zu kennzeichnenden Substrat in Berührung kommen können. Desweiteren soll das erfindungsgemäße Verfahren eine im wesentlichen fälschungssichere Kennzeichnung der temperaturempfindlichen Substrate sowie eine eindeutige Identifizierung einer Temperaturüberschreitung gewährleisten.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch die Verwendung von in Oberflächen erzeugten sichtbares Licht beugenden Mikrostrukturen als Indikator für eine Temperaturüberschreitung.

Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Kennzeichnung eines temperaturempfindlichen Substrats mit einem eine Temperaturüberschreitung anzeigenden Indikator, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß an bzw. auf der Oberfläche des Substrats und/oder an bzw. auf der Oberfläche einer Verpackung des Substrats und/oder auf der Oberfläche eines auf das Substrat und/oder die Verpackung aufzubringenden Trägers und/oder auf der Oberfläche einer auf das Substrat, die Verpackung oder den Träger aufgebrachten Beschichtung, sichtbares Licht beugende Mikrostrukturen erzeugt werden, die beim Erwärmen über eine bestimmte Temperatur verfließen.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung von in Oberflächen erzeugten, bei bestimmter Temperatur verfließenden, sichtbares Licht beugenden Mikrostrukturen, als Indikatoren für Temperaturüberschreitungen.

Die sichtbares Licht beugenden Mikrostrukturen können mittels Prägen auf dem Substrat direkt, auf einer Verpackung des Substrates, auf einem am Substrat und/oder der Verpackung anzubringenden Träger und/oder auf einer Beschichtung erzeugt werden, welche direkt auf das Substrat, auf eine Verpackung des Substrates und/oder auf einen am Substrat und/oder der Verpackung anzubringenden Träger aufgebracht werden kann. Bevorzugt werden die sichtbares Licht beugenden Mikrostrukturen zur Kennzeichnung nur an einer Stelle aufgebracht, z. B. nur auf der Verpackung oder nur auf einer auf einen Träger aufgebrachten Beschichtung.

Die erfindungsgemäß erzeugten sichtbares Licht beugenden Mikrostrukturen ergeben für den Betrachter einen optischen Effekt. In Abhängigkeit von der erzeugten Mikrostruktur ergibt sich beispielsweise ein in allen Spektralfarben erscheinendes holographisches Bild. Im folgenden soll daher bei der Beschreibung des sich für den Betrachter ergebenden sichtbaren Effektes immer der Begriff Hologramm verwendet werden. Wird nun das Substrat einer ein definiertes Maximum überschreitenden Temperatur ausgesetzt, dann verschwindet das Hologramm irreversibel. Das Nichtvorhandensein des Hologrammes an einer definierten Kennzeichnungsstelle von Substrat und/oder Verpackung gibt somit einen Hinweis darauf, daß das Substrat einer unerwünscht hohen Temperaturbelastung ausgesetzt war. Das Verschwinden des Hologrammes ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß ab einer bestimmten Temperatur die auf Substrat, Verpackung, Träger oder Beschichtungsmittel erzeugten Mikrostrukturen infolge der Temperatureinwirkung verfließen, die Mikrostruktur quasi zerstört wird und daher keine Lichtbeugung mehr auftritt. Es kommt bei dieser Temperatur zu einem Erweichen des mit der Mikrostruktur versehenen Substrates. Die Temperatur bei der die Mikrostrukturen verfließen und bei der das Hologramm verschwindet soll daher im folgenden immer als Erweichungstemperatur bezeichnet werden. Die Erweichungstemperatur ist abhängig vom Material, in dem die Mikrostrukturen erzeugt werden und kann für jedes Material empirisch ermittelt werden. Das Material kann so ausgewählt werden, daß die Erweichungstemperatur in etwa der zulässigen Maximaltemperatur entspricht, der das temperaturempfindliche Substrat ausgesetzt sein darf. Die Erweichungstemperatur kann dabei der zulässigen Maximaltemperatur entsprechen oder knapp unterhalb oder oberhalb dieser liegen. Bei dem Material, in dem die Mikrostrukturen erzeugt werden, kann es sich wie vorstehend bereits beschrieben um das temperaturempfindliche Substrat selbst, die Verpackung des Substrates, einen am Substrat oder der Verpackung anzubringenden Träger oder eine zusätzlich aufzubringende Beschichtung handeln.

Die erfindungsgemäße Erzeugung sichtbares Licht beugender Mikrostrukturen erfolgt durch Prägen mit einem ein Relief aufweisenden Übertragungsmedium, beispielsweise mittels einer ein Relief aufweisenden Prägematrize. Bei der Prägematrize kann es sich um als Stempel verwendbare beispielsweise walzen-, würfel- oder quaderförmige Formteile handeln oder es handelt sich um Folien, die zweckmäßigerweise mit Hilfe eines eine unstrukturierte, glatte Oberfläche aufweisenden Stempels oder einer entsprechenden Walze zur Prägung benutzt werden können. Dabei kann die Folie selbst strukturiert sein oder eine eine entsprechende Struktur enthaltende Beschichtung aufweisen. Es können eine oder mehrere Prägematrizen eingesetzt werden. Im folgenden soll der Einfachheit halber immer von der Einzahl gesprochen werden.

Das Relief auf der Prägematrize ist so beschaffen, daß damit sichtbares Licht beugende Mikrostrukturen auf der zu kennzeichnenden Oberfläche erzeugt werden können. Das Relief weist daher beispielsweise im Bereich von 100 bis 20000 nm, bevorzugt von 800 bis 20000 nm voneinander beabstandete Amplitudenmaxima auf und die Prägematrize weist zumindest auf einer Fläche oder Teilfläche ein durch beispielsweise im Bereich von 100 bis 20000 nm, bevorzugt von 800 bis 20000 nm voneinander beabstandete Amplitudenmaxima charakterisiertes Relief auf.

Die Erzeugung des Reliefs kann beispielsweise durch mechanische Verfahren, wie Einritzen oder Prägen und/oder Standardverfahren der Mikrostrukturtechnik, beispielsweise gegebenenfalls mit Ätztechniken verbundene photolithographische Verfahren, Aufdampfen, Mikrodrucktechnik oder lasergestützte Techniken erfolgen. Das Relief kann beispielsweise Vertiefungen, Erhöhungen und/oder Löcher aufweisen. Bei dem auf mindestens einer Fläche oder Teilfläche der als Beispiel aufgeführten Prägematrize vorhandenen durch im Bereich von 100 bis 20000 nm, bevorzugt von 800 bis 20000 nm voneinander beabstandete Amplitudenmaxima charakterisierten Relief handelt es sich um ein solches mit einer Amplitudenhöhe im Bereich beispielsweise zwischen 100 und 10000, bevorzugt zwischen 100 und 5000 nm. Die Amplitudenmaxima als solche können in Form von Punkten, Linien oder ebenen, geneigten und/oder Vertiefungen aufweisenden Plateaus vorliegen. Im Falle von als Plateaus vorliegenden Amplitudenmaxima bezieht sich die Abstandsangabe von 100 bis 20000 nm, bevorzugt von 800 bis 20000 nm zwischen den Amplitudenmaxima auf den Abstand zwischen den äußeren Plateaukanten bzw. zwischen einer Plateaukante und benachbarten als Punkte oder Linien vorliegenden Amplitudenmaxima.

Das Relief kann unregelmäßige Strukturen aufweisen oder es handelt sich um regelmäßige Strukturen, wie optische Beugungsgitter, beispielsweise Kreuzgitter oder im einfachsten Fall um Strichgitter. Da aus Gründen der Fälschungssicherheit und eindeutigen Identifizierung einer Temperaturüberschreitung ein gut sichtbares Hologramm angestrebt wird, ist es vorteilhaft, wenn das Relief eher kompliziertere Strukturen aufweist. Bei den Strukturen kann es sich beispielsweise um solche in Form von abstrakten Mustern, Logos oder Schriftzügen handeln.

Die das Relief aufweisende Fläche oder Teilfläche der Prägematrize kann verschieden große Flächeninhalte annehmen, beispielsweise ein oder mehrere Quadratzentimeter. Die Größe sollte zweckmäßigerweise der Größe des zu kennzeichnenden Substrates angepaßt sein und so gewählt werden, daß das erzeugte Hologramm gut sichtbar ist.

Es ist natürlich auch möglich, flächenmäßig kleinere Prägematrizen zu verwenden und zwei oder mehrere Prägungen nebeneinander oder übereinander auszuführen, um so eine entsprechend große Kennzeichnungsstelle zu erhalten. Ebenso ist es möglich zum Prägen mehrere unterschiedliche Prägematrizen zu verwenden.

Die Prägematrizen können prinzipiell aus beliebigen, für die erfindungsgemäße Anwendung geeigneten Materialien bestehen, beispielsweise aus Metall, Glas oder Kunststoff. Derartige Prägematrizen, z. B. in Form von Kunststofffolien sind auch im Handel erhältlich, beispielsweise von der Firma Kurz.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterliegt keiner prinzipiellen Beschränkung hinsichtlich der zu kennzeichnenden temperaturempfindlichen Substrate. Beispielsweise kann es sich bei den Substraten um bei erhöhter Temperatur leicht verderbliche Lebensmittel, gekühlte oder gefrostete Lebensmittel, um Medikamente oder beliebige andere Substrate handeln, die aus Qualitäts- oder Sicherheitsgründen nur einer definierten Maximaltemperatur ausgesetzt werden dürfen. Beispiele für letztgenannte Substrate sind Lacke oder Chemikalien, die nicht oberhalb einer bestimmten Temperaturgrenze gelagert oder transportiert werden dürfen.

Das Aufbringen der sichtbares Licht beugenden Mikrostrukturen erfolgt durch Eindrücken einer vorstehend bereits beschriebenen Prägematrize in die jeweilige zu kennzeichnende Oberfläche. Die sichtbares Licht beugenden Mikrostrukturen können dabei, wie ebenfalls vorstehend bereits erläutert, direkt auf dem Substrat, auf einer Verpackung des Substrates, auf einem an Substrat oder Verpackung anzubringenden Träger oder auf einer Beschichtung erzeugt werden, welche direkt auf das Substrat, auf eine Verpackung des Substrates oder auf einen am Substrat oder der Verpackung anzubringenden Träger aufgebracht werden kann.

Nach dem Prägen wird die Prägematrize wieder entfernt. Um das Ablösen der Prägematrize von der entsprechenden Oberfläche zu erleichtern, kann diese auf der das Relief aufweisenden Seite zweckmäßigerweise speziell ausgerüstet sein. Diese Ausrüstung kann beispielsweise darin bestehen, daß das Prägematrizenmaterial als solches beispielsweise aufgrund entsprechender Additivierung Antihafteigenschaften aufweist, oder die Prägematrizenoberfläche mit einer Antihaftbeschichtung versehen wird.

Bei Erzeugung der sichtbares Licht beugenden Mikrostrukturen direkt auf dem zu kennzeichnenden Substrat wird die Prägematrize direkt auf die Substratoberfläche gedrückt. So kann verfahren werden, wenn das zu kennzeichnende Substrat selbst so beschaffen ist, daß auf seiner Oberfläche die sichtbares Licht beugenden Mikrostrukturen mittels Prägen erzeugt werden können. Beispielsweise kann es sich hier bei dem Substrat um gefrostete oder andere Lebensmittel handeln.

Bei Erzeugung der sichtbares Licht beugenden Mikrostrukturen direkt auf der Verpackung des Substrates oder direkt auf einem an Substrat oder Verpackung anzubringenden Träger wird die Prägematrize auf die Verpackungsoberfläche oder die Trägeroberfläche gedrückt. Auch in diesen Fällen müssen das zu kennzeichnende Verpackungsmaterial und der Träger so beschaffen sein, daß auf der jeweiligen Oberfläche die sichtbares Licht beugenden Mikrostrukturen mittels Prägen erzeugt werden können. Bei dem Verpackungsmaterial kann es sich beispielsweise um Metallfolien, Kunststofffolien, um stärkerwandige Kunststoffverpackungen, Kunststoffgehäuse oder um beschichtete papier- oder pappeähnliche Verpackungen handeln. Geeignete Kunststoffmaterialien sind z. B. Polyethylen oder Polypropylen.

Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um solche aus Metall oder Kunststoff, z. B. Metall- oder Kunststofffolien oder Metall- oder Kunststoffplättchen oder -plaketten handeln oder es handelt sich um bereits beschichtete papier- oder pappeähnliche Träger.

Entscheidend ist, daß die Erweichungstemperatur von Substrat, Verpackung und Träger jeweils im zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geforderten Bereich liegt. Entsprechend der jeweiligen Erweichungstemperatur, die wiederum mit der nicht zu überschreitenden Maximaltemperatur korrelieren muß, wird daher u. a. ausgewählt, auf welches Objekt (Substrat, Verpackung oder Träger) die Mikrostrukturen aufgebracht werden.

Beim Aufbringen der Mikrostrukturen insbesondere auf die Verpackung oder einen Träger direkt kann es sich als vorteilhaft erweisen, Verpackung und Träger vor dem Prägen etwas zu erwärmen, um das Prägen zu erleichtern. Ob erwärmt werden muß und auf welche Temperatur gegebenenfalls erwärmt wird, ist beispielsweise abhängig vom Material und damit der Erweichungstemperatur und Prägbarkeit von Verpackungsmaterial und Trägermaterial und auch von der Härte der Prägematrize.

Bei Erzeugung der sichtbares Licht beugenden Mikrostrukturen auf einer Beschichtung wird die Prägematrize in die Überzugsschicht gedrückt. Insbesondere wird die Prägematrize in eine bereits ausgehärtete Überzugsschicht gedrückt. Es kann jedoch auch hier zweckmäßig sein, vor dem Prägen die ausgehärtete Überzugsschicht etwas zu erwärmen, um die Überzugsschicht etwas zu erweichen und so das Prägen zu erleichtern. Die Temperatur auf die erwärmt werden kann ist dabei unter anderem abhängig von der Erweichungstemperatur und auch von der Prägbarkeit des zu prägenden Beschichtungsmaterials. Das Prägen soll dabei unterhalb der vorstehend genannten Erweichungstemperatur erfolgen. Alternativ kann jedoch auch so vorgegangen werden, daß das Prägen bei oder kurz oberhalb der Erweichungstemperatur erfolgt und nur das Ablösen der Prägematrize von der Beschichtung bei einer Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur erfolgt. Es kann dann beispielsweise ein Abkühlschritt zum Fixieren der Mikrostrukturen im Kontakt mit der Prägematrize zwischengeschaltet werden.

Die zur Herstellung der ausgehärteten Überzugsschicht einsetzbaren Beschichtungsmittel unterliegen keiner prinzipiellen Beschränkung. Es kann sich um wäßrige, mit Lösemitteln verdünnte oder von Lösemitteln und Wasser freie flüssige oder pulverförmige Beschichtungsmittel handeln. Es können beispielsweise Lacke oder Klebstoffe sein.

Die flüssigen Beschichtungsmittel können auf physikalisch trocknenden und/oder chemisch vernetzenden Bindemittelsystemen basieren. Letztere können durch Additions- und/oder Kondensationsreaktionen und/oder durch radikalische oder kationische Polymerisation aushärtbare Bindemittelsysteme enthalten. Bei den Additions- und/oder Kondensationsreaktionen im vorstehend genannten Sinne handelt es sich um übliche, dem Fachmann bekannte chemische Vernetzungsreaktionen wie beispielsweise die ringöffnende Addition einer Epoxidgruppe an eine Carboxylgruppe unter Bildung einer Ester- und einer Hydroxylgruppe, die Addition einer Hydroxylgruppe an eine Isocyanatgruppe unter Bildung einer Urethangruppe, die Reaktion einer Hydroxylgruppe mit einer blockierten Isocyanatgruppe unter Ausbildung einer Urethangruppe und Abspaltung des Blockierungsmittels, die Reaktion einer Hydroxylgruppe mit einer N-Methylolgruppe unter Wasserabspaltung, die Reaktion einer Hydroxylgruppe mit einer N-Methylolethergruppe unter Abspaltung des Veretherungsalkohols, die Umesterungsreaktion einer Hydroxylgruppe mit einer Estergruppe unter Abspaltung des Veresterungsalkohols, die Umurethanisierungsreaktion einer Hydroxylgruppe mit einer Carbamatgruppe unter Alkoholabspaltung, die Reaktion einer Carbamatgruppe mit einer N- Methylolethergruppe unter Abspaltung des Veretherungsalkohols.

Die durch radikalische Polymerisation aushärtbaren Bindemittelsysteme enthalten übliche Prepolymere, wie Poly- oder Oligomere, die radikalisch polymerisierbare olefinische Doppelbindungen, insbesondere in Form von (Meth)acryloylgruppen im Molekül aufweisen. Die Prepolymeren können in Kombination mit üblichen Reaktivverdünnern, d. h. reaktiven flüssigen Monomeren, vorliegen.

Bei den pulverförmigen Beschichtungsmitteln handelt es sich beispielsweise um übliche Pulverlacke. Die Bindemittelbasis der Pulverlacke unterliegt keinen prinzipiellen Beschränkungen. Es handelt sich um übliche, dem Fachmann bekannte thermisch aushärtbare selbst- oder fremdvernetzende Bindemittelsysteme. Beispiele für einsetzbare Bindemittel sind Polyesterharze, (Meth)acrylcopolymere, Epoxid-, Phenolharze, Polyurethanharze, Siloxanharze. Die Bindemittel bzw. eine Bindemittel/Härter-Kombination tragen komplementär reaktive funktionelle Gruppen, die die thermische Vernetzung des Pulverlackes ermöglichen.

In den flüssigen und pulverförmigen Beschichtungsmitteln können jeweils beliebige Bindemittelsysteme miteinander kombiniert werden, sofern sie sich in ihren Vernetzungsreaktionen nicht gegenseitig stören. Die Auswahl der Bindemittelsysteme und die Formulierung der daraus formulierten Beschichtungsmittel erfolgt entsprechend ihrer Erweichungstemperatur und der maximal zulässigen Temperatur für das temperaturempfindliche Substrat. Die Erweichungstemperatur der Beschichtung kann beispielsweise durch die Wahl eines geeigneten Vernetzers oder durch das Mischungsverhältnis der eingesetzten Bindemittel eingestellt werden.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten aushärtbaren Beschichtungsmittel können pigmentiert, gefärbt transparent oder farblos transparent sein. Sie können übliche Lackadditive enthalten.

Die aushärtbaren Beschichtungsmittel können durch übliche Methoden, beispielsweise durch Streichen, Rakeln oder Spritzapplikation auf die zu kennzeichnende Oberfläche von Substrat, Verpackung oder Träger aufgebracht werden. Die Applikation kann beispielsweise in einer Trockenschichtdicke von 5 bis 250 µm erfolgen. Als Untergründe sind dunkle Untergründe bevorzugt, da hier das Hologramm besonders gut sichtbar ist und eine gute Sichtbarkeit auch bei schlechten Lichtverhältnisen gewährleistet ist.

Bei den Untergründen kann es sich dabei z. B. um eine dunkle, z. B. schwarze Verpackungsfolie, einen dunklen, z. B. schwarzen Träger oder um eine dunkle, z. B. schwarze Beschichtung handeln. In diesen Fällen wird dann als Beschichtungsmittel, in dem die Mikrostrukturen erzeugt werden sollen, bevorzugt ein transparentes Beschichtungsmittel auf den dunklen Untergrund aufgebracht.

Dunkle Untergründe sind ebenso bei Erzeugung der sichtbares Licht beugenden Mikrostrukturen direkt auf dem Substrat, der Verpackung des Substrates oder einem an Substrat oder Verpackung anzubringenden Träger vorteilhaft. In den beiden letztgenannten Fällen kann es sich beispielsweise um eine dunkle Kunststofffolie handeln.

Die Härtung der aufgebrachten Beschichtung kann, in Abhängigkeit vom eingesetzten Bindemittelsystem und vom Substrat, auf das die Beschichtung appliziert wurde, bei Temperaturen von beispielsweise 20 bis 180°C, bevorzugt von 40 bis 160°C erfolgen. Die Härtung kann auch, wenn das Beschichtungsmittel entsprechend formuliert ist, mittels energiereicher Strahlung, z. B. UV-Strahlung erfolgen. Ebenso kann die thermische Härtung mittels IR- oder NIR-Strahlung durchgeführt oder unterstützt werden. Bei pulverförmigen Beschichtungsmitteln erfolgt zunächst das Aufschmelzen durch Erwärmen auf Temperaturen oberhalb der Glasübergangstemperatur bzw. des Schmelzpunktes der Pulverbeschichtungsformulierung und und anschließend die Aushärtung bei Temperaturen von beispielsweise 140 bis 200°C.

Nach dem Aushärten der Beschichtungsmittels erfolgt dann wie vorstehend bereits beschrieben das Prägen.

Um ein eindeutiges Erkennen einer unzulässigen Temperaturüberschreitung durch ein Verschwinden des Hologrammes zu gewährleisten, wird die erzeugte Mikrostruktur nicht durch Maßnahmen fixiert, die ein späteres Verfließen derselben bei höheren Temperaturen ganz oder teilweise verhindern würden, z. B. sollte die Mikrostruktur nicht zusätzlich bedampft werden, beispielsweise mit Metallen. Ebenso sollte vermieden werden, eine zusätzliche transparente Beschichtung als Schutzschicht auf die erzeugte Mikrostruktur zu applizieren. Es ist jedoch möglich, eine Schutzschicht z. B. in Form einer transparenten Folie über der Mikrostruktur aufzubringen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die sichtbares Licht beugenden Mikrostrukturen auf einem Träger direkt oder einer Beschichtung zu erzeugen, die auf einem am Substrat insbesondere aber an der Verpackung eines Substrates anzubringenden Träger aufgebracht wird. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um einen Kunststoffträger, z. B. um eine Kunststofffolie oder eine Kunststoffplakette, eine Metallfolie oder um einen papier- oder pappeähnlichen Träger handeln. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in dieser Form einfach und rationell anwendbar, da beispielsweise fertig beschichtete und mit Mikrostrukturen versehene Träger, z. B. in Form von Etiketten vorgefertigt und in einem kontinuierlichen Produktions-, Verpackungs- und/oder Kühlprozeß maschinell an Substrat und/oder Verpackung angebracht werden können.

Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren gut anwendbar bei der Kernzeichnung von gekühlten, gefrosteten oder sonstigen Lebensmitteln.

Die Erfindung soll an den folgenden Beispielen näher erläutert werden.

Beispiele

Es wurden beschichtete und mit jeweils gut sichtbaren Hologrammen versehene Träger hergestellt, die erfindungsgemäß zur Kennzeichnung temperaturempfindlicher Substrate eingesetzt werden können, indem sie an einem temperaturempfindlichen Substrat direkt oder an der Verpackung eines solchen Substrates angebracht werden.

Als Träger wurde ein mit einem schwarz pigmentierten Lack vorbeschichtetes kleinformatiges Stahlblech verwendet.

Als Beschichtungsmittel wurde eine Zubereitung auf Basis eines OH/NCO- vernetzenden Bindemittelsystems eingesetzt. Als OH-Komponente wurden ein hydroxyfunktioneller Polyester (PO: OHZ 207 mg KOH/g, Molmasse 3700), ein hydroxyfunktioneller Oligoester (OL: OHZ 185 mg KOH/g, Molmasse 626) sowie Mischungen der beiden Komponenten mit variierenden Mischungsverhältnissen eingesetzt. Als NCO-Komponente wurde ein handelsübliches Polyisocyanat (Desmodur® N 3390) eingesetzt.

Die Beschichtungsmittel wurden wie folgt hergestellt:
143 g einer Bindemittelmischung (70%ig in Butylacetat, Mischungsverhältnis entsprechend nachfolgender Tabelle Mischungen PO/OL 1-4), 0,5 g eines handelsüblichen Verlaufsmittels und 1,5 g eines handelsüblichen Netzmittels wurden miteinander gemischt, homogenisiert und kurz vor der Applikation mit dem Polyisocyanat in einem Äquivalentverhältnis OH : NCO von 1 : 1 intensiv vermischt.

Die Beschichtungsmittel wurden mittels einer Rahmenrakel in einer resultierenden Trockenschichtdicke von etwa 50 µm auf den Träger appliziert. Die Härtung erfolgte 20 Minuten bei 140°C. Für die Prägungen wurden die ausgehärteten Filme auf die jeweils in der folgenden Tabelle angegebene Temperatur erwärmt. Als Prägematrize wurde eine mit einem Reliefhologramm versehene Polyesterfolie verwendet (Folie der Firma Kurz: Holo Millenium AL-LAM 12 mit dem Schriftzug 2000). Die Prägematrize wurde mit Hilfe einer Walze auf die erwärmte Lackoberfläche aufkaschiert. Der entstandene Verbund wurde dann bei -20° abgekühlt und die Polyesterfolie anschließend entfernt.

Die jeweilige Lackoberfläche zeigte danach das holografische Negativmuster der Prägematrize, welches als alle Spektralfarben aufweisendes regenbogenfarbiges Hologramm sichtbar war. Die Hologramme zeigten einen stark vom Lichteinfalls- und Beobachtungswinkel abhängigen Effekt. Bei Erwärmung der beschichteten Träger auf die in der folgenden Tabelle aufgeführte jeweilige Erweichungstemperatur verschwand das vorher gut sichtbare Hologramm vollständig und irreversibel.

Ein entsprechend den Beispielen hergestellter mit einem Hologramm versehener beschichteter Träger kann somit zur Kennzeichnung temperaturempfindlicher Substrate verwendet werden, die Temperaturen von über 70°C, über 35°C und größer/gleich 0°C nicht ausgesetzt werden dürfen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Kennzeichnung eines temperaturempfindlichen Substrats mit einem eine Temperaturüberschreitung anzeigenden Indikator, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oberfläche des Substrats und/oder in der Oberfläche einer Verpackung des Substrats und/oder eines auf das Substrat oder auf die Verpackung aufzubringenden Trägers und/oder einer auf das Substrat, die Verpackung oder den Träger aufgebrachten Beschichtung, sichtbares Licht beugende Mikrostrukturen erzeugt werden, die beim Erwärmen über eine bestimmte Temperatur verfließen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostrukturen unterhalb der Temperatur, deren Überschreitung angezeigt werden soll, erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostrukturen nach Erwärmung des Substrats, der Verpackung, des Trägers und/oder der Beschichtung erzeugt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Verpackung, Träger oder Beschichtung so gewählt werden, daß eine Korrelation zwischen deren Erweichungstemperatur und der Temperatur, die nicht überschritten werden soll, besteht.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostrukturen durch Prägen aufgebracht werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostrukturen Amplitudenmaxima im Abstand von 100 bis 2000 nm aufweisen.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Verpackungs- oder Trägermaterial Metallfolien oder Kunststoffmaterialien eingesetzt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschichtungsmittel flüssige oder pulverförmige Lacke verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrate gekühlte Lebensmittel, Arzneimittel, Chemikalien oder Lacke gekennzeichnet werden.

10. Verwendung von in Oberflächen erzeugten, bei bestimmter Temperatur verfließenden, sichtbares Licht beugenden Mikrostrukturen als Indikatoren für Temperaturüberschreitungen.