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Die vorliegende Erfindung betrifft Verschlüsse mit Deckelspiegeln, von denen
zumindest ein Bereich ausgebildet ist, sich zu verbiegen, wenn der Verschluss auf einen
Behälter aufgebracht wird, und insbesondere einen Verschluss, in dem der flexible
Bereich des Deckelspiegels mit einem System ausgestattet ist, das irreversibel
Manipulation anzeigt und betätigt wird, wenn sich der flexible Bereich des
Deckelspiegels von einem abgedichteten Zustand in einen nicht abgedichteten Zustand
verbiegt.
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Unter den diversen Verschlüssen für die Nahrungs- und Getränkeindustrie ist ein
"Knopf"- oder "Pop Top"-Verschluss zu erwähnen, worin der Verschluss einen flexiblen
Abschnitt enthält, der eine vorgegebene gebogene Position einnimmt, um eine
abgedichtete Verpackung anzuzeigen, und eine andere Position einnimmt, wenn die
Packungsabdichtung aufgehoben ist. Diese "Knopf"- oder "Pop Top"-Verschlüsse
werden üblicherweise bei vakuumverpackten Nahrungsmittelprodukten wie z. B.
Babynahrung verwendet, um die Käufer zu warnen, wenn der Vakuumzustand, in dem
das Nahrungsmittel verpackt wurde, aufgehoben wurde.
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Obwohl Verschlüsse mit Manipulation anzeigenden "Knöpfen" in
Vakuumanwendungen vorherrschen, wurden in letzter Zeit auch Verschlüsse mit Knöpfen
entwickelt, die mechanisch betätigt werden, um sich aus einer vorgegebenen "unten"-
Position zu einer nach oben ragenden "oben"-Position zu bewegen, wenn der
Verschluss richtig auf einen Behälter aufgebracht wird. In dieser "oben"-Position sind
die Verschlüsse außerdem dadurch gekennzeichnet, dass Energie in den
Verschlussdeckelspiegeln gespeichert ist, welche die Knöpfe in ihre vorgegebene "unten"-Position
drängt. Die Entfernung dieser Verschlüsse von den damit verbundenen Behältern führt
dazu, dass sich die Knöpfe aufgrund der Freisetzung der in den Deckelspiegeln
gespeicherten Energie zu ihrer vorgegebenen "unten"-Position bewegen.
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Verschlüsse mit Deckelspiegeln, welche Manipulation anzeigende Knöpfe aufweisen,
werden sehr häufig in der Nahrungsmittelindustrie verwendet, insbesondere für
vakuumverpackte Produkte, da sie dem Käufer wirkungsvoll und rasch sehr wichtige
Informationen über den Behälter geben. Typischerweise befindet sich bei
Vakuumanwendungen, wenn der Behälter richtig dicht und ein Vakuum darin vorhanden ist, der
Knopf in einer "unten"-Position, während der Knopf, nachdem der Behälter geöffnet und
der Verschluss wieder aufgesetzt wurde oder aus einem anderen Grund kein Vakuum
mehr im Behälter vorhanden ist, sich in seiner "auf"-Position befindet. Wenn der
Verschluss das erste Mal geöffnet wird und das Vakuum verloren geht, kann man, bei
Vakuumanwendungen ein Pfeifgeräusch hören.
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Durch die umfangreiche kommerzielle Verwendung solcher Knopfverschlüsse wurden
sich die Käufer bewusst, dass die Originaldichtung aufgehoben und der Behälter nicht
mehr zu verwenden ist, wenn sich der verbiegbare Abschnitt des Knopfs oben befindet.
Wenn der Knopfverschluss in Verbindung mit einem Vakuumverpackungsbehälter
verwendet wird, wissen die Käufer mittlerweile, dass sie ein pfeifendes Luftgeräusch
oder ein "Ploppen" hören müssen, um festzustellen, ob der Behälter bereits zuvor
geöffnet wurde oder nicht.
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Das Ploppen des Deckels und - im Fall eines vakuumverpackten Produkts - das
Geräusch infolge des Vakuumverlusts sind Anzeigemittel, die Käufer davor warnen,
wenn eine Manipulation an der Verpackung stattgefunden hat. Diese Indikatoren sind
jedoch nicht 100%-ig sicher und können absichtlich "überlistet" werden. Es ist
beispielsweise bekannt, dass ein Knopfverschluss für ein vakuumverpacktes Produkt
sogar nach dem Öffnen der Packung in den "manipulationsfreien" Zustand
zurückgeführt werden kann. Dies kann dadurch erreicht werden, indem einfach der offene
Behälter erhitzt und der Verschluss - wenn der Behälter heiß ist - wieder aufgesetzt wird.
Diese Vorgangsweise schafft wieder eine Vakuumdichtung und stellt den Knopf zurück.
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Es wurden in Verbindung mit Knopfverschlusskappen getrennte
Manipulationsanzeigemittel verwendet, um das Ploppen des Knopfs zu verstärken. Beispielsweise werden in
Verbindung mit Schrumpfverpackungen oft Knopfverschlusskappen und andere
Schraubverschlüsse verwendet. Die Knopfverschlusskappe kann an ihrer Basis auch mit
einem Band versehen sein (mit dem übrigen Teil der Verschlusskappe durch eine
Schwächungslinie verbunden). Das Band wird am Drehen und Steigen entlang des
Schraubengewindes gehindert, wenn die Verschlusskappe abgeschraubt wird; beim
Öffnen des Verschlusses löst sich daher das Band vom übrigen Teil der
Verschlusskappe.
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Die Verpackungsindustrie erkannte auch die Vorteile des Vorsehens eines visuellen
Mittels, um zu bestimmen, ob die Integrität eines abgedichteten Behälters beeinträchtigt
wurde. US-Patent 3.736.899 (Manske) z. B. betrifft einen Druckänderungsindikator.
Diese Veröffentlichung offenbart eine knopfartige Verschlusskappe mit einem flexiblen
Deckelspiegel mit reflektierender Oberfläche und einem scheibenartigen Element, das
die gesamte oder den Großteil des flexiblen Deckelspiegels abdeckt, wenn der
Deckelspiegel nach innen gebogen wird, das aber einen Spalt um die Peripherie des
Deckelspiegels vorsieht, wenn er nach außen gebogen wird. Der Spalt zeigt eine
deutlich sichtbare, kontrastreiche Farbe, die entweder durch Farbe auf dem
Deckelspiegel selbst oder durch Farbe auf der Unterseite des scheibenartigen Elements
auf dem flexiblen Deckelspiegel sichtbar ist. Das Druckänderungssystem obiger
Patentschrift kann durch erneutes Erzeugen eines Vakuums in der Verpackung wieder
eingesetzt werden, weshalb es in einem solchen Fall nicht irreversibel ist.
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US-Patent 4.429.803 (Butterfield) betrifft ein unbefugten Eingriff anzeigendes Mittel für
medizinische Fläschchen mit Mehrfachdosis, die einen Gummidichtungsverschluss
besitzen. Das dort geoffenbarte unbefugten Eingriff anzeigende Mittel ist ein
blasenartiger Sack, der einen harmlosen Farbstoff enthält. Gemäß dieser
Veröffentlichung setzt der blasenartige Sack den Farbstoff frei und färbt somit den
übrigen Inhalt des Fläschchens, wenn seine Dichtung gebrochen ist.
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US-Patent 4.511.052 (Klein et al.) betrifft eine Manipulationsanzeigedichtung für einen
Behälter. Gemäß dieser Veröffentlichung ist eine zerbrechliche Hülle mit einem
Indikator am Band und Hals des Behälters mit einem Verschluss befestigt, sodass beim
Öffnen des Verschlusses die zerbrechliche Hülle den Indikator aufbricht und freilegt.
Der Indikator kann eine chemische Substanz sein, die eine Farbveränderung erfährt,
wenn sie der Atmosphäre ausgesetzt ist, z. B. eine sauerstoff- oder
feuchtigkeitsempfindliche Substanz.
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US-Patent 4.526.752 (Perl man et al.) offenbart eine Manipulationsanzeigepackung mit
einem sauerstoffempfindlichen Leukofarbstoff. Gemäß dieser Veröffentlichung ist der
sauerstoffempfindliche Leukofarbstoff innerhalb der Packung in einer anaeroben
Umgebung abgedichtet. Die Packung kann eine lichtdurchlässige Verschlusskappe
aufweisen, durch welche der sauerstoffempfindliche Leukofarbstoff sichtbar ist, um die
Integrität der Verpackung anzuzeigen. Wenn Sauerstoff in die Packung eingelassen
wird, z. B. durch deren Öffnen, erfährt der Farbstoff eine Farbveränderung.
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US-Patent 4.813.712 (Scopes) betrifft das Bereitstellen einer sichtbaren Anzeige, die
darüber Aufschluss gibt, ob eine Knopfverschlusskappe in konkaver oder konvexer Form
vorliegt. Gemäß dieser Veröffentlichung kann der Zustand des Knopfs bestimmt werden,
indem ein Muster auf die Knopfoberfläche aufgebracht wird, das eine sichtbare Form
anzeigen kann, wenn die Oberfläche konkav ist, und eine andere sichtbare Form
anzeigen kann, wenn die Oberfläche konvex ist. Die unterschiedlichen sichtbaren
Formen können zwei unterschiedliche Farben umfassen. In dieser Hinsicht offenbart die
obige Patentschrift eine Knopfverschlusskappe mit einem geprägten Muster, das eine
Farbe in einer bestimmten Ausrichtung wie z. B. einer konkaven Ausrichtung anzeigt
und eine andere Farbe anzeigt, wenn sich die Ausrichtung auf konvex ändert. In einer
anderen Ausführungsform ist das Muster auf übereinandergelagerten Schichten
ausgebildet, die relativ zueinander verschoben werden, wenn die Oberfläche zwischen
ihrer konkaven und konvexen Form wechselt.
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Entweder die Schichten oder das Substrat für die Schichten enthalten ein Gittermuster,
das dem Verschluss in der konkaven und konvexen Form ein jeweils unterschiedliches
Aussehen verleiht. Wie in obiger Patentschrift (Scopes) ersichtlich, ist ein hohes Maß an
Präzision beim Ausbilden der Muster erforderlich, um sicherzustellen, dass die Farben
korrekt mit dem geprägten Muster übereinstimmen, sodass das erwünschte visuelle
Ergebnis erzielt wird. Außerdem scheinen die Oberflächenanzeigesysteme dieser
Patentanmeldung reversibel zu sein.
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US-4.877.143 (Travisano) betrifft einen Verschluss wie z. B. eine Knopfverschlusskappe,
in der der Knopf einen Indikator oder ein gedrucktes Wort wie "geöffnet" aufweist. Der
Indikator ist mit einer lichtdurchlässigen Schicht mit lichtdiffundierender Oberfläche
versehen, die durch eine Fresnellinse bereitgestellt wird. Wenn sich der Knopf in der
abgedichteten Position befindet, wird der Indikator von der
lichtdurchlässigen/lichtdiffundierenden Schicht weggezogen, wodurch der Indikator
verdunkelt wird, sodass er durch die lichtdurchlässige Schicht nicht mehr sichtbar ist.
Wenn der Behälter geöffnet wird und der Knopf vorschnellt, wird der Indikator mit der
lichtdurchlässigen Schicht in Kontakt gebracht und wird durch diese sichtbar. Ähnlich
wie die Scopes-Patentanmeldung scheint das unbefugten Eingriff anzeigende System
dieser Patentanmeldung ein reversibles System zu sein.
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WO92/00891 betrifft ein Farbveränderungssystem, das in einen Verbiegungsbereich
eines Deckelspiegels eines Verschlusses einzubauen ist. Das Farbveränderungssystem
enthält eine dunkle Hintergrundbeschichtung auf einem Verbiegungsabschnitt des
Deckelspiegels, an dem mittels Klebstoff eine spröde Schicht befestigt ist, die infolge der
Schnellbewegung des Verbiegungsabschnitts des Deckelspiegels bricht. Die spröde
Schicht ist vorzugsweise hell gefärbt (unter Verwendung eines fluoreszierenden
Farbstoffs). Die Kombination der Hintergrundfarbe und der fluoreszierenden Farbe der
spröden Schicht erzeugt eine erste Farbe im Originalverschluss; wenn sich der
Deckelspiegel verbiegt und die spröde Schicht bricht, sodass sie nicht nur Rissbildung aufweist,
sondern auseinandergerissen wird, um ihre eigene helle Farbe leuchtender zu zeigen,
verändert sich die Farbe des Farbveränderungssystems drastisch, um Manipulation
anzuzeigen.
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Trotz der bekannten Notwendigkeit, Manipulation anzeigende oder
manipulationssichere Knopfverschlüsse bereitzustellen und der damit einhergehenden Bemühungen
besteht nach wie vor die Nachfrage nach verbesserten Manipulationsanzeige-
Knopfverschlüssen.
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In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Behälter, umfassend
einen Behälterkörper und einen entfernbaren Verschluss, der dichtend auf dem
Behälterkörper angebracht ist, wobei der Verschluss einen flexiblen
Deckelspiegelabschnitt enthält, in dem ein Bereich ausgebildet ist, der einen dichtenden
Zustand anzeigt und sich von einer Dichtungsanzeigeposition zu einer Position
verbiegen kann, die Dichtungslosigkeit anzeigt, wenn innerhalb des Deckelspiegels
gespeicherte Energie freigesetzt wird, wobei der Bereich zur Anzeige des
Dichtungszustands ein irreversibles, unbefugten Eingriff anzeigendes
Farbveränderungssystem trägt, das eine wirkungsvoll dunkel gefärbte Basisschicht und
eine lichtdurchlässige hell gefärbte Indikatorschicht umfasst,
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dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter eine photochemisch abbaubare
Binde/Trennschicht enthält, die zwischen der Basisschicht und der Indikatorschicht
angeordnet ist, wobei die photochemisch abbaubare Binde/Trennschicht nach der
Aufbringung teilweise abgebaut wurde, um die Befestigung der Binde/Trennschicht an
der Basisschicht und der Indikatorschicht zu schwächen,
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wodurch, wenn sich der flexible Deckelspiegel in einer Dichtungsanzeigeposition
befindet, die abbaubare Binde/Trennschicht die Basisschicht und die Indikatorschicht in
wirkungsvollem engem Kontakt miteinander hält, sodass das Farbveränderungssystem,
wenn es durch die Indikatorschicht hindurch betrachtet wird, eine wirkungsvolle erste
Farbe aufweist, und wodurch, wenn sich der flexible Deckelspiegel in jene Position
verbiegt, die Dichtungslosigkeit anzeigt, die Binde/Trennschicht gebrochen wird, sodass
sich die Indikatorschicht von der Basisschicht trennt, und das Farbveränderungssystem,
wenn es durch die Indikatorschicht betrachtet wird, eine zweite Farbe aufweist, die sich
von der ersten Farbe unterscheidet.
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Die Erfindung bietet ein irreversibles unbefugten Eingriff anzeigendes System zur
Verwendung in Kombination mit Verschlüssen mit verbiegbaren
Deckelspiegelbereichen wie z. B. Knopfverschlüssen. Das irreversible unbefugten Eingriff anzeigende
System der Erfindung umfasst ein System, das eine irreversible Farbveränderung erfährt,
wenn sich der Deckelspiegelbereich verbiegt, z. B. beim Vorschnellen des Knopfs einer
Knopfverschlusskappe. Das Farbveränderungssystem umfasst die Überlagerung
unterschiedlich gefärbter Beschichtungen wie z. B. einer Indikatorschicht mit einer
ersten Farbe und einer Hintergrundschicht mit einer zweiten Farbe. Vorzugsweise ist die
Indikatorschicht eine lichtdurchlässige Schicht, die ein hell gefärbtes Färbemittel enthält,
und die Basisschicht enthält ein dunkel gefärbtes Färbemittel oder deckt es ab. Die
Indikator- und die Basisschicht werden auf der Verschlussoberfläche in engen Kontakt
miteinander gebracht (entweder direkt oder indirekt durch Zwischenschichten). Wenn
die zwei Schichten miteinander in engem Kontakt stehen, wird eine erste Farbe
wahrgenommen, die sich von der einzelnen Farbe der Indikatorschicht unterscheidet.
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Ohne sich in dieser Hinsicht auf eine bestimmte Theorie zu beschränken, geht man
davon aus, dass wenn die Indikator- und die Hintergrundschicht in engem Kontakt
zueinander stehen, die wahrgenommene Farbe großteils von Licht stammt, das sowohl
durch die Indikator- als auch die Basisschicht gelangt und durch diese Beschichtungen
reflektiert wird. Gemäß allgemeinen physikalischen Prinzipien ist die wahrgenommene
Farbe eine Kombination der Farben der Indikator- und der Hintergrund- oder
Basisschicht, die eine Funktion des dekadischen Extinktionsvermögens des durch jede
Schicht gelangenden Lichts ist, das wiederum von der Farbe der Färbemittel, deren
Konzentration und der Dicke der Schichten abhängt.
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Wenn sich in den Ausführungsformen der Erfindung der flexible Abschnitt des
Deckelspiegels des Verschlusses mit dem Farbanzeigesystem der Erfindung bei Öffnen
des Behälters verbiegt, löst dieses Verbiegen eine Farbveränderung aus, indem bewirkt
wird, dass sich die Indikatorschicht von der Basisschicht löst. Wenn sich die
Indikatorschicht von der Basisschicht löst, bildet sich eine Reflexionsgrenze oder
Reflexionsgrenzfläche, wodurch ein größerer Teil des Lichts an der unteren Fläche der
Indikatorschicht reflektiert wird und nicht hindurchstrahlt. Demzufolge ist die
wahrgenommene Farbe hauptsächlich die Farbe der Indikatorschicht und nicht eine
zusammengesetzte Farbe der Indikator- und der Basisschicht.
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In Ausführungsformen der Erfindung wird die Farbe des Systems durch Haftung - oder
mangelnde Haftung - zwischen der Indikator- und der Knopfschicht bestimmt. In der
Praxis, z. B. bei der Verwendung für Nahrungsmittelprodukte, stehen die Indikator- und
Basisschicht in engem Kontakt zueinander, wenn der abgedichtete Behälter die
Nahrungsmittelverpackungsmaschine verlässt. Aus praktischen Gründen sollte die
Haftung zwischen der Indikator- und der Basisschicht ausreichend sein, um
unbeabsichtigtem, jedoch manipulationsfreiem Kontakt standzuhalten, z. B. während des
Transports und der Lagerung des Produkts ohne unbeabsichtigte Trennung der
Schichten. Die Haftung zwischen der Indikator- und der Knopfschicht muss hingegen
schwach genug sein, damit die Schnellbewegung des Knopfverschlusses das
Manipulationsanzeigesystem aktivieren kann, indem ein ausreichender Verlust des
Haftvermögens zwischen der Indikator- und der Basisschicht bewirkt wird.
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In Ausführungsformen des irreversiblen Aspekts der Erfindung müssen die Schichten
solcherart ausgewählt sein, dass der anfängliche enge Kontakt zwischen der Indikator-
und der Basisschicht nicht wiederhergestellt werden kann, sobald er gelöst ist. Eine
Indikatorschicht, die wieder an der Basischicht angeklebt werden kann, indem der
Knopf wieder hinuntergezogen oder Wärmemassage oder ein anderes Verfahren
durchgeführt wird, könnte das Manipulationsanzeigemerkmal der Erfindung zunichte
machen.
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Demzufolge besteht die Indikatorschicht der Erfindung vorzugsweise aus einem Harz,
das irreversibel gehärtet werden kann. Harze, z. B. wärmehärtende Harze, die durch
chemische Reaktion, Wärme oder Strahlung irreversibel gehärtet werden können, sind
vorzuziehen. Sobald diese Art von Indikatorschicht vollständig gehärtet ist und der enge
Kontakt zwischen ihr und der Basisschicht gelöst wird, kann er nicht wiederhergestellt
werden. Die Indikatorschicht enthält vorzugsweise ein UV-Harz, einen Photoinitiator,
ein Färbemittel wie z. B. einen fluoreszierenden Farbstoff, Fließmittel, Füllstoffe oder
andere günstige Additive. Die Indikatorschicht wird vorzugsweise als viskoses flüssiges
Gemisch hergestellt, das über die Basisschicht auf dem Knopfbereich des Verschlusses
verteilt wird. Vorzugsweise besitzt die Indikatorschicht eine Dicke von zwischen 0,127
und 0,508 mm (5 bis 20 mils). Die Indikatorschicht kann dann durch Hindurchschicken
durch einen UV-Ofen gehärtet werden, um das viskose flüssige Gemisch zu einer festen
Indikatorschicht zu härten. Beispiele für Materialien, die sich für die Indikatorschicht
eignen, sind UV-härtbare Acrylate wie z. B. acrylierte Epoxys, acrylierte Urethane,
acrylierte Monomere wie etwa TMPTA oder TMPTMA und kationisch gehärtete Epoxys.
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Wenn in Ausführungformen der Erfindung das unbefugten Eingriff anzeigende System
aktiviert ist, löst sich die Indikatorschicht von der Basisschicht. Daher enthält das
unbefugten Eingriff anzeigende System vorzugsweise auch eine flexible
lichtdurchlässige Schicht, welche die Indikatorschicht an den Verschluss ansiegelt und
verhindert, dass die delaminierte Indikatorschicht vom Verschluss in den Behälter fällt.
Das Decküberzugsmaterial ist solcherart ausgewählt, dass es die Schnellbewegung des
Knopfs nicht einschränkt oder die Haftungs- oder Trenneigenschaften der
Indikatorschicht oder das äußere Erscheinungsbild des Systems nicht beeinträchtigt.
Beispiele für Materialien, die sich für die Decküberzugsschicht eignen, sind
durchsichtige acrylierte Urethane mit geringer Vernetzungsdichte, zweiteilige Epoxy-
und Urethansysteme und UV-härtbare kationische Systeme. Außerdem eignen sich
durchsichtige Bänder wie z. B. Polypropylen- und Polyesterfilme, die mit dem
Verschluss verbunden werden können, z. B. mit Klebstoffen oder durch Heißversiegeln,
als Decküberzugsschicht.
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In einer Ausführungsform der Erfindung liegt eine lichtdurchlässige Binde/Trennschicht
zwischen der Basis- und der Indikatorschicht. In dieser Ausführungsform dient die
Binde/Trennschicht als Mittel zum Verbinden der Indikatorschicht mit der Basisschicht
am Knopfverschluss vor der Verletzung der Integrität des geschlossenen Behälters.
Wenn der Behälter geöffnet wird, wird der flexible Deckelspiegel betätigt und gibt
genug Energie ab, um zu bewirken, dass sich die Indikatorschicht irreversibel entweder
alleine oder gemeinsam mit der Binde/Trennschicht von der Basisschicht trennt. In
dieser Ausführungsform kann die Indikatorschicht wie zuvor als wärmehärtendes Harz
aufgebracht werden oder aus einem vorgeformten, gefärbten, lichtdurchlässigen
Material wie z. B. einer lichtdurchlässigen Kunststoffscheibe bestehen. Vorzugsweise ist
die Binde/Trennschicht ein photochemisch abbaubarer Klebstoff. Dieser kann dazu
verwendet werden, die Indikatorschicht im Werk des Verschlussherstellers ausreichend
an der Basisschicht zu befestigen. Der Verschluss kann dann an einem Behälter
angebracht und der flexible Deckelspiegelabschnitt solcherart eingestellt werden, dass
während der Verpackung ein Vakuum daran angelegt wird. Der Verschluss kann dann
einem geeigneten Ausmaß an UV-Bestrahlung ausgesetzt werden, um den
photochemisch abbaubaren Binde/Trennklebstoff abzubauen und zu schwächen. Nach
Öffnen der Verpackung wird der Vakuumdeckelspiegel betätigt, der genug Energie
zuführt, um den geschwächten Klebstoff zu brechen und es dadurch der
Indikatorschicht zu ermöglichen, sich irreversibel von der Basisschicht zu trennen und
eine Farbveränderung durchzuführen.
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Es ist demnach ein allgemeines Ziel der Erfindung, einen verbesserten Manipulation
anzeigenden Verschluss bereitzustellen.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen verbesserten, Manipulation anzeigenden
Knopfverschluss bereitzustellen.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein verbessertes Manipulationsanzeigesystem in
Form eines Farbveränderungssystems bereitzustellen.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein irreversibles Manipulation anzeigendes
Farbveränderungssystem für einen Verschluss bereitzustellen, der einen flexiblen
Abschnitt enthält, der eine vorgegebene Position einnimmt, um eine abgedichtete
Packung anzuzeigen, und eine andere Position einnimmt, wenn die Packungsdichtung
gebrochen ist, worin an der abgedichteten Position der flexible Abschnitt eine erste
Farbe und im Bruchzustand eine zweite Farbe besitzt.
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Diese und andere Ziele der Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften
Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Abbildungen.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
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Fig. 1 ist eine Draufsicht eines herkömmlichen, unbefugten Eingriff anzeigenden
Verschlusses des Stands der Technik mit einem herkömmlichen Sicherheitsknopf.
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Fig. 2 ist eine vertikale Querschnittsansicht allgemein entlang der Linie 2-2 von Fig. 1
und zeigt den Querschnitt des Verschlusses, wobei sich der Knopf in seinem konvexen
"oben"-Zustand befindet.
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Fig. 3 ist eine vergrößerte, fragmentarische, vertikale Schnittansicht des mittleren
Knopfabschnitts, aus der weitere Details einer Ausführungsform des
Manipulationsanzeigesystems auf dem Knopf ersichtlich sind, umfassend eine dunkel gefärbte
Substratschicht unter einer Binde/Trennschicht unter einer Indikatorschicht unter einer
durchsichtigen Deckschicht.
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Fig. 4 ist eine schematische Schnittansicht, aus der die Art ersichtlich ist, in der das
Manipulationsanzeigesystem der Erfindung von Fig. 3 nach dem Befestigen des
Verschlusses am Behälter aktiviert und der Knopf durch ein Vakuum im Behälter
verformt werden kann.
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Fig. 5 ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht durch den Knopf von Fig. 4,
nachdem der Verschluss vom zugehörigen Behälter entfernt wurde, sich der Knopf in
seine "oben"-Position verbogen hat und die Binde/Trennschicht versagte, wodurch sich
die Indikatorschicht von der Substratschicht trennte.
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Bezug nehmend auf die Details der Abbildungen sei zunächst auf Fig. 1 und 2
verwiesen, die einen typischen metallischen Knopfverschluss darstellen. Der Verschluss
ist allgemein durch das Bezugszeichen 10 identifiziert und enthält einen Deckelspiegel
12, der einen nach oben und außen geneigten peripheren Abschnitt 14 besitzt, der den
sich nach unten öffnenden Kanal 16 definiert. Der Deckelspiegel 12 endet in einem
allgemein zylindrischen Saum 18, der seinerseits in einer nach innen gerichteten
Bördelung 20 endet.
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Damit der Verschluss 10 an einem nicht dargestellten Behälter mit einem Halsende mit
Außengewinde befestigt werden kann, sind der Saum 18 und der Kanal 16 mit einer
geeigneten dichtenden Verbindung 22 ausgekleidet. Wenn der Verschluss 10 auf einen
Halsabschluss eines Behälters hinuntergedrückt wird, wird eine Dichtung zwischen dem
Verschluss 10 und dem Behälter zwischen jenem Abschnitt der dichtenden Verbindung
22 gebildet, der unter dem Deckelspiegel 12 liegt, während zwischen den Gewinden
des Behälters durch jenen Abschnitt der dichtenden Verbindung 22, der den Saum 18
auskleidet, eine gegenseitige Verriegelung entsteht.
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Der Verschluss 10 ist solcherart ausgebildet, dass der Deckelspiegel 12 mit einem mittig
angeordneten Knopf versehen ist, der allgemein durch Bezugszeichen 24 identifiziert
ist. Der Knopf 24 enthält einen mittleren Ausbuchtungsabschnitt 26, der von einem
nach oben geneigten ringförmigen Abschnitt 28 umgeben ist, der seinerseits von einem
ringförmigen, im allgemeinen flachen Abschnitt 30 umgeben ist. Vorzugsweise wird der
Knopf 24 nach seiner ersten Bildung in einen Zustand von Restdruckspannung
mechanisch umgeformt, z. B. durch mechanisches Umformen in der Art von US-
5.016.769.
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Bezug nehmend insbesondere auf Fig. 4 erkennt man, dass beim Anbringen eines
Verschlusses 10 an einem Behälter und Erzeugen eines Vakuums in diesem Behälter der
Knopf 24 nach unten gezogen wird. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung weist der Knopf 24, indem er mechanisch umgeformt wird, wenn der
Verschluss 10 geformt wird, bestimmte gespeicherte Spannungen auf, die sein Halten in
der normalerweise konvexen "oben"-Position der Fig. 2, 3 und 5 erleichtern. Wenn
der Knopf 24 in den Behälter hinuntergezogen wird (siehe Fig. 4), nehmen diese
Druckspannungen zu, und der Knopf 24 weist die deutliche Tendenz auf, von seiner
konkaven "unten"-Position von Fig. 4 zurück in seine ursprüngliche konvexe "oben"-
Position zu schnellen. Wenn demnach der Verschluss 10 vom Behälter entfernt und das
gegen die Unterseite des Deckelspiegels 12 angelegte Vakuum aufgehoben wird,
schnappt, schnellt oder ploppt der Knopf 24 hinauf in seine ursprüngliche Position.
Dieses Schnellen des Knopfes 24 betätigt das unbefugten Eingriff anzeigende
Farbveränderungssystem der Erfindung.
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Die Erfindung betrifft insbesondere ein verbessertes Knopf-Farbveränderungssystem, das
- wie aus Fig. 3 ersichtlich - im allgemeinen durch Bezugszeichen 50 identifiziert ist und
am Knopf 24 angebracht ist. Das Knopf-Farbveränderungssystem 50 ist insbesondere
ausgebildet, spezifisch anzuzeigen, dass der Verschluss 10 vom Behälter entfernt wurde,
selbst wenn der Verschluss 10 in der abgedichteten geschlossenen Position wieder auf
den Behälter gesetzt wird, und bildet somit das Manipulationsanzeigemittel für den
Verschluss 10.
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Färbemittel für die Indikatorschicht 54 sind z. B. lichtdurchlässige fluoreszierende
Farbstoffe wie etwa das im Handel erhältliche Pylakrome Oil-Gelb, Pylakrome-Rosa,
Pylam-Weiß, Keyfluor-Blau, Day Glo-Ringelblumenorange und Mobay-Gelb,
lichtdurchlässige nichtfluoreszierende Farbstoffe wie etwa das im Handel erhältliche Macrolex-
Gelb, Macrolex-Rot, Macrolex-Blau und Macrolex-Orange sowie lichtundurchlässige
nichtfluoreszierende Farbstoffe wie etwa grüne, rote, blaue, orange und gelbe
Farbstoffe. Die Farbe der Indikatorschicht 54 und die wirkungsvolle Farbe der
Basisschicht 52 sind solcherart ausgewählt, dass das Farbveränderungssystem 50, wenn die
Indikatorschicht 54 und die Basisschicht 52 in engem Kontakt stehen, eine erste Farbe
besitzt und eine zweite Farbe besitzt, wenn sich die Indikatorschicht 54 von der
Basisschicht 52 trennt. Vorzugsweise werden die Farben nach der wirkungsvollen Farbe
der Basisschicht 52 wie z. B. schwarz und der Indikatorschicht 54 wie z. B. orange/gelb
ausgewählt, sodass das Farbveränderungssystem, wenn die Basisschicht 52 und die
Indikatorschicht 54 in engem Kontakt zueinander stehen, grünlich erscheint (signalisiert
"START", Sicherheit oder "Keine Manipulation") und orange oder gelb erscheint, wenn
sich die Indikatorschicht 54 von der Basisschicht 52 trennt (signalisiert "VORSICHT",
Sicherheitsmangel oder "Manipulation").
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Man stellte fest, dass die Verwendung von Harzen wie z. B. acrylierten Epoxys,
acrylierten Urethanen und kationisch gehärteten Epoxys, die zu mehrstufigem Härten
fähig sind, wenn sie dazu dienen, die Indikatorschicht 54 zu bilden, ein
Manipulationsanzeigesystem für einen Verschluss 10 bereitstellen, das im Werk des
Verschlussherstellers gefertigt werden und am Verpackungsstandort vollständig "aktiviert" werden
kann. Wie dies schematisch in Fig. 3 dargestellt ist, ist die Indikatorschicht 54 teilweise
gehärtet, z. B. durch UV-Bestrahlung mittels einer geeigneten UV-Quelle 58.
Vorzugsweise wird das Teilhärten der Indikatorschicht 54 ausreichend durchgeführt, um
einen relativ unklebrigen, jedoch flexiblen Feststoff zu bilden. Man beachte allerdings,
dass die Indikatorschicht 54 auch in einen weniger fertigen Zustand vorgehärtet werden
kann, z. B. in einen klebrigen und sogar noch nassen Zustand.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird eine flexible lichtdurchlässige Schicht 62 auf die
Indikatorschicht 54 aufgebracht, um die Indikatorschicht 54 am Verschluss 10
anzusiegeln, das Farbveränderungssystem 50 während des Transports und der Lagerung
zu schützen und das Abfallen der Indikatorschicht 54 vom Verschluss 10 zu verhindern,
wenn sich die Indikatorschicht 54 von der Basisschicht 52 löst. Die lichtdurchlässige
Schicht 62 ist solcherart formuliert, dass sie die schnellende Bewegung des Knopfes 24
nicht einschränkt oder die Trennung der Indikatorschicht 54 von der Basisschicht 52
beim Schnellen des Knopfes 24 oder das optische Erscheinungsbild des
Farbveränderungssystems 50 nicht beeinträchtigt.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich, umfasst das Farbveränderungssystem 50 in dieser
Ausführungsform der Erfindung eine lichtdurchlässige Binde/Trennschicht 56 zwischen
einer Basisschicht 52 und einer Indikatorschicht 54. Die Basisschicht 52 enthält
entweder ein Färbemittel oder ist lichtdurchlässig und liegt über einer gefärbten
Hintergrundschicht 53 auf dem Knopf 24, wobei die Basisschicht 52 formuliert ist, an
der Oberfläche des Knopfs 24 anzuhaften und sich ohne Trennung vom Knopf 24 mit
diesem zu bewegen. Die Indikatorschicht 54 ist lichtdurchlässig und besitzt entweder
ein färbiges Erscheinungsbild oder ist formuliert, das Färbemittel zu enthalten. Gemäß
den Prinzipien der Erfindung unterscheidet sich die Farbe der Indikatorschicht 54 von
der wirkungsvollen Farbe der Basischicht 52.
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Die Binde/Trennschicht 56 ist zwischen der Indikatorschicht 54 und der Basisschicht 52
angeordnet, um die Indikatorschicht 54 in wirkungsvollem engem Kontakt mit der
Basisschicht 52 zu verbinden, bevor die Integrität eines Behälters verletzt wird, der mit
einem Verschluss abgedichtet ist, der das Farbveränderungssystem 50 enthält. Gemäß
den Zielen der Erfindung ist die Binde/Trennschicht 56 lichtdurchlässig, sodass die
wahrgenommene Farbe des Farbveränderungssystems 50, wenn die Indikatorschicht 54
und die Basisschicht 52 in wirkungsvollem engem Kontakt zueinander stehen, eine
Funktion der kombinierten Farben der Schichten ist, die das Farbveränderungssystem 50
umfasst.
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Man beachte, dass die Indikatorschicht aus Harzen wie z. B. acrylierten Epoxys,
acrylierten Urethanen und kationisch gehärteten Epoxys bestehen kann, die sich für das
mehrstufige Härten eignen, oder aus einem vorgeformten lichtdurchlässigen Material
wie z. B. einer färbigen lichtdurchlässigen Kunststoffscheibe oder einem gefärbten
lichtdurchlässigen Kunststofffilm gebildet sein kann.
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Wie aus der Ausführungsform der Erfindung von Fig. 3 ersichtlich, kann die
Indikatorschicht 54 am Knopf 24 über der Binde/Trennschicht 56 befestigt werden, während sich
der Knopf 24 in seiner konkaven "oben"-Konfiguration befindet. Das Anbringen der
Indikatorschicht 54, während sich der Knopf 24 in seiner "oben"-Position befindet,
ermöglicht es dem Farbveränderungssystem 50, im Werk des Verschlussherstellers am
Verschluss befestigt zu werden.
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Gemäß den Prinzipien der Erfindung ist die Binde/Trennschicht 56 in geeigneter Weise
formuliert und am Verschluss angebracht, sodass die Indikatorschicht 54 und die
Basisschicht 52 in wirkungsvollem engem Kontakt zueinander stehen, wenn der Knopf
24 seine konkave, durch Vakuum gezogene untere Position einnimmt (siehe Fig. 4), und
sich die Indikatorschicht 54 irreversibel von der Basisschicht 52 trennt, wenn der Knopf
24 wieder in seine ursprüngliche "oben"-Position von Fig. 5 zurückschnellt. Geeignete
Materialien für die Binde/Trennschicht 56 sind photochemisch abbaubare Klebstoffe wie
etwa relativ hochmolekulare Polymere, die durch UV-Bestrahlung abgebaut werden
können, um ihre klebenden Eigenschaften zu verringern oder abzuschwächen. Vor dem
Abbau kann der photochemisch abbaubare Klebstoff dazu verwendet werden, die
Indikatorschicht 54 während des Anbringens des Farbveränderungssystems 50 am
Knopf 24 und Aktivieren des Knopfes 24 z. B. durch Anlegen eines Vakuums daran
während des Verpackens ausreichend mit der Basisschicht 52 zu verbinden. Man
beachte, dass es bei Verwendung einer UV-härtbaren Zusammensetzung für die
Indikatorschicht 54 und eines photochemisch abbaubaren Klebstoffs für die
Binde/Trennschicht 56 wünschenswert sein kann, Photoaktivatoren für die
Indikatorschicht 54 (z. B. einen oder mehrere Photoinitiatoren, die das Härten der
Zusammensetzung einleiten) und für die Binde/Trennschicht 56 (z. B. einen
Photoabsorber, der den Abbau der Zusammensetzung einleitet), die durch unterschiedliche
Wellenlängen oder Mechanismen aktiviert werden; zu verwenden. Die Verwendung
unterschiedlicher Photoaktivatoren für die Indikatorschicht 54 und die
Binde/Trennschicht 56 kann besonders wünschenswert sein, um den vorzeitigen Abbau
der Binde/Trennschicht 56 zu verhindern, wenn die Indikatorschicht 54 einer UV-
Quelle ausgesetzt wird, um die Indikatorschicht 54 vollständig zu härten.
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Fig. 4 zeigt den Verschluss 10, der das Farbveränderungssystem 50 trägt, nachdem der
Verschluss 10 an einem Behälter angebracht und der Knopf 24 durch ein Vakuum im
Behälter in seine konkave Position hinunterzogen wurde. Wie dies schematisch aus
Fig. 4 ersichtlich ist, kann die photochemisch abbaubare Binde/Trennschicht 56
abgebaut werden, um ihr Haftvermögen abzuschwächen, z. B. durch UV-Bestrahlung
mittels einer geeigneten UV-Quelle 58. Es stellte sich z. B. heraus, dass ein
photochemisch abbaubares Polystyrolharz wie z. B. das im Handel erhältliche Ecolyte PS-2005
Harz von Novacor aus Leominster, Massachusetts, USA bestimmte Klebeeigenschaften
bei seinem Anfangsmolekulargewicht von 111.000 Mn aufweist und dass es nach
Bestrahlung mit 12-13 Joule/cm² UV-Energie zu einem Molekulargewicht von 86.000
Mn abgebaut wird und seine Klebeeigenschaften damit einhergehend verringert werden.
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Wenn - wie aus Fig. 5 ersichtlich - der das Farbveränderungssystem 50 umfassende
Verschluss 10 von einem Behälter entfernt wird und das gegen die Unterseite des
Deckelspiegels 12 angelegte Vakuum aufgehoben wird, schnappt, schnellt oder ploppt
der Knopf nach oben in seine ursprüngliche Position. Diese Verbiegung des Knopfes 24
reicht aus, um das Haftvermögen der geschwächten Binde/Trennschicht 56 zu
beeinträchtigen, wodurch sich die Indikatorschicht 54 von der Basisschicht 52 lösen
kann. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, führt das Haftversagen der Binde/Trennschicht 56 zur
Schaffung einer reflektierenden Grenzfläche oder Reflexionxschranke 60 zwischen der
Indikatorschicht 54 und der Basisschicht 52, die dafür sorgt, dass das
Farbveränderungssystem 50 eine Farbveränderung erfährt.
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Wie aus Fig. 3-5 ersichtlich, kann das Farbveränderungssystem 50 eine flexible
lichtdurchlässige Schicht 62 enthalten, die über die Indikatorschicht 54 aufgetragen ist,
um diese am Verschluss 10 anzusiegeln, das Farbveränderungssystem 50 während des
Transports und der Lagerung zu schützen und die Indikatorschicht 54 davor zu
bewahren, vom Verschluss 10 abzufallen, wenn die Binde/Trennschicht versagt und
sich die Indikatorschicht 54 von der Basisschicht 52 löst. Beispiele geeigneter
Materialien zur Formulierung der lichtdurchlässigen Schicht 62 sind klare acrylierte
Urethane geringer Vernetzungsdichte, zweiteilige Epoxys und Urethane sowie UV-
härtbare kationische Systeme. Zusätzliche Materialien, die für die lichtdurchlässige
Schicht 62 verwendet werden können, sind ein lichtdurchlässiges Band wie z. B. klare
Polypropylen- oder Polyesterfilme, die mit dem Verschluss 10 verbunden werden
können, z. B. durch klebendes Fixieren oder Heißversiegeln des Films am Verschluss 10.
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Vorzugsweise ist ein Material, das die Grenzflächenspannung oder Bindung zwischen
der Indikatorschicht 54 und der lichtdurchlässigen Schicht 62 verringert, zwischen
diesen Schichten vorhanden, um zu verhindern, dass die lichtdurchlässige Schicht 62
die Trennung der Indikatorschicht 54 von der Basisschicht 52 beeinträchtigt. Solche
Materialien sind z. B. oberflächenaktive Mittel wie Seifen oder Seifelösungen und andere
Tenside, Wachse und andere Schmierstoffe wie etwa Amide und Stearate u. dgl., die vor
dem Aufbringen der lichtdurchlässigen Schicht 62 auf die Indikatorschicht 54
aufgetragen werden können. Man beachte, dass härtbare Zusammensetzungen für das
Farbveränderungssystem 50 wie z. B. die UV-härtbare Indikatorschicht 54 und die UV-
härtbare lichtdurchlässige Schicht 62 unterschiedliche Härter und unterschiedliche
Mengen an Härtern enthalten können, um die Art und das Ausmaß des Härtens zu
steuern. Beispielsweise kann eine UV-härtbare Indikatorschicht 54 unterschiedliche
Photoinitiatoren enthalten, die durch unterschiedliche UV-Wellenlängen aktiviert
werden können, um das mehrstufige Härten der Indikatorschicht 54 zu erleichtern.
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Wenn eine UV-härtbare lichtdurchlässige Schicht 62 in Verbindung mit einer UV-
härtbaren Indikatorschicht 54 verwendet wird, kann es günstig sein, unterschiedliche
Photoinitiatoren in der Indikatorschicht 54 und der lichtdurchlässigen Schicht 62 zu
verwenden, sodass jede der Schichten unabhängig voneinander gehärtet werden kann
und die Härtung der lichtdurchlässigen Schicht 62 nicht zu einem ungünstigen
Zeitpunkt erfolgt oder die Härtung der Indikatorschicht 54 beeinträchtigt. Man beachte,
dass erforderlichenfalls unterschiedliche UV-Quellen und/oder unterschiedliche UV-
Lampen zur Aktivierung der Photoinitiatoren verwendet werden können.
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Beispiele 1-5 veranschaulichen repräsentative Formulierungen für die Indikatorschicht
54, die für das zweistufige Härten in Frage kommen. Man ist derzeit der Auffassung,
dass diese Formulierungen und lichtdurchlässige Schicht auf den Knopfbereich 24 eines
Verschlusses 10 im Werk des Verschlussherstellers aufgebracht werden können.
Beispiel 1
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10 Gewichtsteile eines UV-härtbaren Diacrylatbisphenol A-Epoxy wie z. B. Ebercryl
3700 von Radcure wird auf etwa 50ºC erhitzt. Ein Photoinitiator (0,4 Gewichtsteile) wie
z. B. Irgacure 184 von Ciba Geigy, Kieselsäurerauch (0,5 Gewichtsteile), der als
Suspensionsmittel und Lichtundurchlässigmacher dient, und ein oranger
fluoreszierender Farbstoff (0,005 Gewichtsteile) wie z. B. Marigold Orange von Day Glo
werden zugegeben. Die Zusammensetzung wird ausreichend vermischt, um ein
homogenes Gemisch aller Komponenten zu erhalten. Ein Cowels-Mischer kann dazu
verwendet werden, die Mischgeschwindigkeit und -wirksamkeit zu erhöhen. 50 bis 100
mg des Materials werden auf die Mitte eines "oben"-Knopfs eines nicht abgedichteten
Verschlusses mit einem Durchmesser von etwa 50,8 mm (2 Zoll) aufgebracht. Der
Knopfabschnitt des Verschlusses hätte bereits einen schwarz gefärbten Hintergrund,
eine Basisschicht und eine Binde/Trennschicht, die auf den Knopfabschnitt des
Verschlusses aufgebracht sind. Das Material wird dann zu einer geeigneten Form und
Größe wie z. B. eine Scheibenform mit einem Durchmesser von etwa 19,05 mm (3/4
Zoll) ausgebreitet. Das Material kann in unterschiedlicher Weise ausgebreitet werden,
um das erwünschte Ergebnis zu erzielen. Eine Möglichkeit des Ausbreitens sieht vor, die
Verschlusskappe auf einem sich drehenden Spannfutter zu positionieren und eine
Spachtel mit flachem Ende zu verwenden, um das Material auf die Verschlusskappe
aufzutragen und auf ihr zu verteilen. Eine weitere Möglichkeit des Ausbreitens ist die
Verwendung einer Vorrichtung, die ein motorisiertes sich drehendes Spannfutter
umfasst, in dem die Verschlusskappe befestigt ist, wobei ein Abstreichmesser an einem
Ende eines Nadelarms und eines Profilstahls angebracht ist. Eine Verschlusskappe kann
im Spannfutter befestigt und das auszubreitende Material auf die Mitte des
Knopfbereichs aufgebracht werden. Der Motor der Vorrichtung wird eingeschaltet und
das Abstreichmesser mit dem Material in Kontakt gebracht. Das Nadelende des
Nadelarms wird über den Profilstahl geführt, der die Bewegungen des Abstreichmessers über
die Verschlusskappe bestimmt. Nach dem Aufbringen des Materials auf den
Knopfbereich der Verschlusskappe kann es zu einem nichtklebrigen, jedoch flexiblen Feststoff
teilgehärtet werden, indem es einer Lichtdosis von UV-Bestrahlung ausgesetzt wird,
worauf eine Deckschicht aufgebracht werden kann. Nachdem die Verschlusskappe am
Behälter befestigt und der Knopf hinuntergezogen wurde, kann die Indikatorschicht
nach UV-Bestrahlung in höheren Dosen vollständig zu einem sehr steifen vernetzten
Polymer gehärtet werden. Wenn die UV-gehärtete Indikatorschicht mit der Basisschicht
mit schwarzem Hintergrund in engem Kontakt steht, erscheint das
Farbveränderungssystem - durch die Indikatorschicht betrachtet - dunkelgrün. Wenn der Knopf
nach oben schnellt und das Manipulationsanzeige-Beschichtungssystem aktiviert wird,
erscheint das Farbveränderungssystem - durch die Indikatorschicht betrachtet - infolge
der Ablösung der Indikatorschicht von der Basisschicht orangefarben.
Beispiel 2
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Ebecryl 3700 (7,0 Gewichtsteile) wird auf etwa 50ºC erhitzt. Ein
Lichtundurchlässigmacher wie z. B. Zinkoxid (2,0 Gewichtsteile) und Färbemittel wie z. B. ein
fluoreszierender Marigold Orange-Farbstoff (0,3 Gewichtsteile) und ein fluoreszierender
Mobay Gelb-Farbstoff (0,3 Gewichtsteile) werden dann zugegeben. Die Formulierung
wird mit ausreichender Scherwirkung vermischt, um ein homogenes Gemisch aller
Komponenten zu bilden. Dieses Gemisch wird gebildet, um die Farbstoffe und Füller
wirkungsvoll und in korrekten Mengen in der Indikatorformulierung zu dispergieren.
Die Hauptindikatorschicht kann dann durch Erhitzen von Ebecryl 3700 (100
Gewichtsteile) auf etwa 50ºC und anschließendes Zugeben des obigen Vorgemisches (0,1
Gewichtsteil), von Quarzrauch (0,5 Gewichtsteil) und von 0,1 Gewichtsteil eines
Photoinitiators mit langer Wellenlänge wie z. B. Lucerin TPO von BASF formuliert werden.
Das resultierende Material kann auf einen Knopfverschluss mit schwarz gefärbtem
Hintergrund aufgetragen und eine Basisschicht gemäß den in obigem Beispiel 1
beschriebenen Verfahren gehärtet werden. Wenn die UV-gehärtete Indikatorschicht mit
der Basisschicht mit schwarzem Hintergrund in engem Kontakt steht, erscheint das
Farbveränderungssystem - durch die Indikatorschicht betrachtet - dunkelgrün. Nach
Aktivierung des Farbveränderungssystems erscheint es - durch die Indikatorschicht
betrachtet - infolge der Ablösung der Indikatorschicht von der Basisschicht -
orange/gelb.
Beispiel 3
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100 Gewichtsteile eines Epoxynovolaks auf Phenylbasis wie z. B. Tactix 785 von Dow
Co. wird bis zum Schmelzzustand erhitzt. 1 Gewichtsteil eines kationischen
Photoinitiators wie z. B. FX-512 von 3M wird dann zugegeben, und dann werden die
Komponenten vermischt. Das Material wird dann abgekühlt und in Granularform
zerkleinert. 50 bis 100 mg des Materials werden auf den Mittelpunkt des "oben"-Knopfs
einer nicht abgedichteten Verschlusskappe aufgebracht. Der Knopf hätte eine
Basisschicht mit schwarzem Hintergrund. Die Verschlusskappe wird dann auf einer
Heizplatte oder mit einer IR-Lampe erhitzt, bis das Material in den Schmelzzustand
übergeht. Das geschmolzene Material wird dann mit einem Rührstab oder einer
Spachtel bis zu einem Durchmesser von etwa 19,05 mm (3/4 Zoll) ausgebreitet. Nach
dem Abkühlen erstarrt das Material. Da das Material in seinem ungehärteten Zustand
fest ist, ist es nicht notwendig, das Vorhärtungsverfahren der obigen Beispiele 1 und 2
durchzuführen. Obwohl typischerweise thermoplastische Harze des
Phenolformaldehyd-Typs mit Vernetzern wie Aminen und Anhydriden und Hitze gehärtet
werden, kann diese Formulierung für die vorliegende Anwendung durch Bestrahlung
mit UV-Energie gehärtet werden. Wenn dieses Material UV-gehärtet wird, verfärbt es
sich rot. Nachdem der Verschluss, der das Farbveränderungssystem der Erfindung mit
der Formulierung von Beispiel 3 enthält, am Behälter angebracht und ein Vakuum
angelegt wurde, kann die Indikatorschicht durch UV-Bestrahlung gehärtet werden.
Wenn die UV-gehärtete Indikatorschicht mit der schwarz gefärbten Basisschicht in
engem Kontakt steht, erscheint das Farbveränderungssystem - durch die Indikatorschicht
betrachtet - dunkelgrün. Nach dem Hochschnellen des Knopfs und Aktivierung des
Manipulationsanzeige-Beschichtungssystems erscheint das Farbveränderungssystem -
durch die Indikatorschicht betrachtet - infolge der Ablösung der Indikatorschicht von der
Basisschicht rot.
Beispiel 4
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Ein Vorgemisch aus Photoinitiator und Färbemittel wird aus dem Photoinitiator Darocur
4265 (1,96 Gewichtsteile) von EM Industries, dem fluoreszierenden gelben Farbstoff
Mobay Yellow 10 GN (1,3 Gewichtsteile) von Mobay und dem rosafarbenen
fluoreszierenden Farbstoff Pylachrome Pink (0,043 Gewichtsteile) von Pylam Corp.
gebildet. Die Hauptindikatorschicht wird durch Zugeben von UV-härtbarem
hexafunktionalem Urethanacrylat - Ebecryl 220 (141 Gewichtsteile) - zu einem
Glasgefäß von 113,4 g (4 Unzen) hergestellt. Dann werden ein oberflächenaktives
Mittel aus fluoraliphatischem Ester (0,214 Gewichtsteile), das dazu dient, der
Verschlusskappe die guten Benetzungseigenschaften des ungehärteten Systems zu
verleihen, z. B. FC430 von 3M, weißes Pigment wie z. B. Titandioxid (0,214
Gewichtsteile) zur Verleihung von Opazität, das obige Vorgemisch (1.430
Gewichtsteile) und etwa 2,4 Gewichtsteile Kieselsäurerauch wie z. B. Cab-O-Sil von
Cabot Corporation zugegeben. Das Gemisch wird vorsichtig mit einer Spachtel gerührt,
um den Kieselsäurerauch einzuschließen. Eine zusätzliche Menge von 2,4
Gewichtsteilen Kieselsäurerauch wird zugegeben und das Gemisch kräftig mit einem Cowels-
Schaufelmischer gerührt oder in anderer zweckmäßiger Weise wie z. B. durch eine
Dreiwalzenmühle vermischt. Das resultierende Material kann auf einen Knopfverschluss
mit einer Basisschicht mit schwarzem Hintergrund gemäß den Verfahren von Beispiel 1
aufgebracht werden. Die Indikatorschicht kann dann durch UV-Bestrahlung vorgehärtet
werden. Beispielsweise kann zum Härten der Indikatorschicht eine Suncure Photocure
2785 Lab UV-Härtungseinheit verwendet werden, umfassend zwei 304,8 mm (12 Zoll)
(7,87 Watt/mm [200 Watt/Zoll]) Mitteldruck-Quecksilberdampflampen. Die
Indikatorschicht kann durch Bestrahlung mit etwa 0,029 Joule/cm² - gemessen im
Wellenlängenbereich zwischen 320 und 390 nm - vorgehärtet werden (1x 150 Fuß/min bei voller
Leistung der Suncure-Einheit). Beispielsweise kann eine acrylierte Urethan-Deckschicht
unter Verwendung eines aliphatischen Urethandiacrylats wie z. B. Photomer 6060 von
Henkel hergestellt werden. Das acrylierte Urethan wird in ein 113,4 g (4 Unzen)
Glasgefäß eingebracht und auf einer Heizplatte etwa 7 Minuten lang bei etwa 200ºC
erhitzt; zu diesem Zeitpunkt sollte es flüssig genug sein, um mit einem Glasrührstab
gerührt zu werden. Etwa 10 Gewichtsteile Isobornylacrylat und etwa 2,5 Teile N-
Vinylpyrrolidon können hintereinander zugegeben werden, um die Viskosität zu
senken, die Dehnung zu verbessern, die Härte zu steigern und die Härtgeschwindigkeit
der Formulierung zu beschleunigen. Etwa 1 Gewichtsteil eines Photoinitiators wie z. B.
Irgacure 184 wird zugegeben, und die Komponenten werden gut vermischt. Zusätzliche
Additive wie z. B. Tenside können zugegeben werden, um dem Decküberzug andere
Eigenschaften wie z. B. Benetzungs- und Abriebfestigkeit zu verleihen. Beispielsweise
können etwa 0,2 Gewichtsteile Tenside in der obigen Decküberzugformulierung
vorhanden sein, um dem Decküberzug Benetzungs- und Abriebfestigkeit zu verleihen.
Der Decküberzug kann am Verschluss z. B. in ähnlicher Weise wie die Indikatorschicht
oder in beliebiger anderer Weise angebracht werden, um das erwünschte Ergebnis zu
erzielen. Der Decküberzug kann dann durch Bestrahlung mit etwa 0,026 Joule/cm² -
gemessen im Wellenlängenbereich zwischen etwa 320 und 390 nm (1 · 100 Fuß/min
bei niedriger Leistung der Suncure-Einheit) - gehärtet werden. Nachdem der Verschluss
am Behälter angebracht und der Knopf hinuntergezogen wurde, kann die
Indikatorschicht durch weitere Bestrahlung mit etwa 0,518 Joule/cm² - gemessen im
Wellenlängenbereich zwischen etwa 320 und 390 nm (5 · 50 Fuß/min bei voller
Leistung der Suncure-Einheit) - vollständig zu einem sehr steifen vernetzten Polymer
gehärtet werden. Wenn die UV-gehärtete Indikatorschicht mit der Basisschicht mit
schwarzem Hintergrund in engem Kontakt steht, erscheint das Farbveränderungssystem
- durch die Indikatorschicht betrachtet - grün. Nach Aktivierung des
Farbveränderungssystems, erscheint es - durch die Indikatorschicht betrachtet - infolge der Ablösung der
Indikatorschicht von der Basisschicht orangefarben.
Beispiel 5
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25 Gewichtsteile eines aromatischen Diacrylaturethans, PES 198 von Polymer Systems,
wird auf 50ºC erhitzt. 25 Gewichtsteile eines Bisphenol A Epoxydiacrylats wie z. B.
Henkel 3016 wird dem erhitzten aromatischen Diacrylaturethan zugegeben, und 50
Gewichtsteile eines hexafunktionalen aromatischen Urethanacrylats zur Steigerung der
Vernetzungsdichte wie z. B. Henkel 6022 werden ebenfalls zugegeben. 2 Gewichtsteile
eines Photoinitiators wie z. B. Darocur 1173 von EM Industries und 2,5 Gewichtsteile
Calciumcarbonat zur Verleihung von Opazität werden zugegeben. Eine günstige Menge
eines Färbemittels, vorzugsweise eines hellgefärbten fluoreszierenden Farbstoffs, kann
auch zugegeben werden. Die Formulierung kann auf einen
Basisschicht-Knopfverschluss mit dunklem Hintergrund aufgetragen und gemäß der Vorgangsweise von
Beispiel 4 gehärtet werden. Wenn die UV-Indikatorschicht mit der Basisschicht mit
schwarzem Hintergrund in engem Kontakt steht, weist das Farbveränderungssystem -
durch die Indikatorschicht betrachtet - eine erste Farbe auf. Nach Aktivierung des
Farbveränderungssystems weist es - durch die Indikatorschicht betrachtet - infolge der
Ablösung der Indikator- von der Basisschicht eine zweite Farbe auf, die sich von der
ersten Farbe unterscheidet.
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Man beachte, dass zwar die in Beispielen 1-5 dargelegten Formulierungen im
Zusammenhang mit zweistufigen Härtungssystemen beschrieben wurden, dass aber
solche Formulierungen auch für ein einstufiges Härtungssystem in Frage kommen, z. B.
durch Aufbringen auf eine Basisschicht 34 auf einem Knopfverschluss 10, der bereits an
einem Behälter befestigt und durch ein Vakuum in diesem hinuntergezogen wurde. In
einer solchen einstufigen Anwendung würde die Indikatorschicht 36 einem
ausreichenden Härtungsverfahren ausgesetzt, z. B. chemischem Härten, thermischem
Härten oder Bestrahlen wie etwa UV-Bestrahlungshärten, um das erwünschte Ausmaß
an Härtung des Harzes der Indikatorschicht 36 durchzuführen. Beispiele 6 und 7 zeigen
weitere repräsentative Formulierungen für die Indikatorschicht 36, die für das einstufige
Härten in Frage kommen. Man geht derzeit davon aus, dass diese Formulierungen an
der Verpackungsstation am Knopfbereich 24 des Verschlusses 10 angebracht werden
können, nachdem der Verschluss 10 am Behälter befestigt, der Behälter abgedichtet und
der Knopf 24 in seine "unten"-Position gezogen wurde. Der Knopf 24 hätte einen
dunklen Hintergrund und würde eine Basisschicht 34 wie z. B. aus Epoxyesterlack
umfassen.
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Obwohl nur eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung hierin veranschaulicht und
beschrieben ist, können kleinere Variationen im Farbveränderungssystem der Erfindung
vorgenommen werden, ohne vom Geist und Schutzumfang der in den beigelegten
Ansprüchen dargelegten Erfindung abzuweichen.