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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein neuartiges, leicht aufzubringendes Zeit-Temperatur-Indikator-Etikett,
das eine Dicke und Biegbarkeit aufweist, die mit den Eigenschaften
herkömmlicher
Etiketten vergleichbar sind. Die vorliegende Erfindung sieht eine
wirtschaftliche und praktische, selbstklebende Einrichtung zum Messen
der verstrichenen Zeit oberhalb einer vorbestimmten Temperatur vor.
Das erfindungsgemäße Etikett
ist ausreichend geschmeidig bzw. elastisch, um eine Befestigung
bzw. eine Anbringung durch ein selbstklebendes Material an einer Vielzahl
von Verpackungsformen und Konturen zu ermöglichen, wobei zum Beispiel
eine Verwendung als Bandetikett an einer Weinflasche oder als Etikett
an einer Lebensmittelverpackung möglich sind. Das Etikett umfasst
einen porösen
Streifen eines saugfähigen
Materials bzw. eines Dochtmaterials, das sich in einer Trägerfolie
bzw. einem Trägerfilm
befindet und an beiden Enden der Folie bzw. des Films angebracht
ist, wobei der Streifen des saugfähigen Materials um dessen äußere Begrenzung
innerhalb der Trägerfolie
vollständig
versiegelt ist. Das saugfähige Material
trägt eine
wärmeschmelzfähige Substanz, die
sich während
dem Zeitraum oberhalb des Schmelzbereichs der wärmeschmelzfähigen Substanz entlang des
genannten Dochts ausbreitet. Die Sichtbarkeit der Migration bzw.
der Ausbreitung der wärmeschmelzfähigen Substanz
wird durch einen Farbstoff oder durch eine einen Farbstoff bildende Kombination
gefördert.
Der Fortschritt der Migration ist durch einen transparenten Abschnitt,
d. h. durch ein Fenster, in einer opaken Oberfläche sichtbar, auf welche eine
herkömmliche
Etikettenbedruckung aufgetragen wird. Das Sichtfenster befindet
sich in einem unbedruckten Teilstück, so dass das Ausmaß der Migration
der wärmeschmelzfähigen Substanz bestimmt
werden kann.
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STAND DER
TECHNIK
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Die Qualität und die Sicherheit vieler
temperaturempfindlicher verderblicher Produkte kann durch eine unsachgemäße Temperaturregelung
während
der Verarbeitung, der Distribution und der Lagerung bzw. der Aufbewahrung
kompromittiert werden. Internationale Regierungsbehörden sind
zunehmend dahingehend aktiv, Verbraucher verderblicher Produkte
durch verabschiedete gesetzliche Bestimmungen bzw. Verordnungen
für Lebensmittel
und Arzneimittel zu schützen.
Eine Reihe dieser gesetzlichen Vorschriften behandelt die Überwachung
der Exposition temperaturempfindlicher Produkte während verschiedenen
Phasen der Produktlebensdauer, vom Zeitpunkt der Herstellung bis
zum letztendlichen Verbrauch der Waren. In den Vereinigten Staaten
von Amerika sind Vorschriften bzw. Verordnungen anhängig, die
eine Lagerung von frischem Fleisch und Geflügel unterhalb einer Temperatur
von 4,4°C
(40°F) und
von frischen Eiern von unterhalb von 7,2°C (45°F) voraussetzen. Die EU-Richtlinie
93/43 sieht Temperaturhöchstwerte
für die
Lagerung von Fisch, verarbeiteten Lebensmitteln, pasteurisierten
Milcherzeugnissen und gefrorenen Nahrungsmitteln vor.
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Als Reaktion auf die zunehmenden
Vorschriften und Verordnungen sowie den Anstieg des Verbraucherbewusstseins über die
möglichen
Folgen einer unzureichenden Temperaturregelung bzw. Temperaturüberwachung
haben einige Unternehmen der Nahrungsmittel verarbeitenden Industrie,
Transportunternehmen und Supermarktketten damit begonnen, den Ansatz
von HACCP (Hazard Analysis Critical Control Point) Systems für die Sicherheit
von Nahrungs- bzw. Lebensmitteln zu verwenden.
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Dieses Programm umfasst die Gefahrenanalyse,
die Feststellung kritischer Regelungspunkte, die Bestimmung kritischer
Grenzwerte bei diesen Punkten, Verfahren zur routinemäßigen Überwachung
dieser Grenzwerte während
kommerziellen Aktivitäten, Verfahren
für korrigierende
Maßnahmen,
Verfahren für
die ordnungsgemäße Aufzeichnung
und Verifizierung. Einer der kritischen Kontroll- bzw. Regelungspunkte
ist die Temperaturüberwachung
während
unterschiedlichen Zeiträumen über die
Lebensdauer eines Produkts. Derartige Überwachungsprogramme umfassen
das Messen von Temperaturen an Standorten der Verarbeitung und Lagerung
bzw. Aufbewahrung, in Lastkraftwagen, an Lade-/Entladeplattformen
und in Regalen in Einzelhandelsgeschäften. Registriervorrichtungen
und elektronische Datenprotokollierungsvorrichtungen können zur
Erzeugung von Datensätzen
verwendet werden, die eine Einhaltung der verlangten bzw. erforderlichen
Lagertemperaturbereiche anzeigen. Derartige Überwachungsverfahren leiden
jedoch unter dem Nachteil, dass sie nur den Bereich überwachen
können,
in dem sich die Sonde befindet. Selbst wenn mehrere Sonden verwendet
werden, wird dabei nur eine Momentaufnahme der wirklichen Temperaturverteilung
vorgesehen. Es ist allgemein bekannt, dass die Temperaturen in Lagerhäusern, Lastkraftwagen
und Kühleinheiten
in Einzelhandelsgeschäften
in großem
Umfang schwanken können,
selbst wenn die Artikel sich dicht aneinander angeordnet befinden.
Diese Differenzen können
auf eine schlechte Luftzirkulation, die unsachgemäße Stapelung
der Produkte in der Kühl- oder
Gefriereinheit oder eine Fehlfunktion der Kühlvorrichtungen zurückzuführen sein.
Das Vertrauen auf Temperaturschreiber oder Temperatursonden ist ebenfalls
nicht ausreichend, da die Temperaturüberwachungseinrichtungen das
Produkt nicht bis zum Endverbraucher begleiten, wo es zu einem zusätzlichen
Versagen bzw. Fehler kommen kann.
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Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Schreibvorrichtungen
können
unverzügliche
Temperaturmessungen mit einem Thermometer oder einem anderen geeigneten
Instrument vorgenommen werden, das die Temperatur anzeigt. Es ist
nicht praktisch, derartige Messungen routinemäßig als "Stichproben" an Ort und Stelle an einzelnen Packungen vorzunehmen,
und zwar aufgrund der mit derartigen Messungen verbundenen Zeit
und der möglichen Veränderung
des Produkts aufgrund der Messung, wobei zum Beispiel eine Packung
mit Hackfleisch mit einer Temperatursonde durchstoßen werden
kann. Direkte Temperaturindikatoren können ferner an Produkten angebracht
werden, wenn diese hergestellt werden. Diese Indikatoren eignen
sich zur Bestimmung, ob eine kritische Temperatur überschritten worden
ist, wobei sie jedoch nicht den Zeitraum anzeigen, übel den
ein Produkt einer Temperatur oberhalb eines bestimmten Werts ausgesetzt
ist. Dies ist wichtig, da ein Produkt zum Beispiel noch brauchbar sein
kann, wenn es mehreren Stunden etwa einer Temperatur von 30°C (86°F) ausgesetzt
ist, wobei das gleiche Produkt völlig
unbrauchbar wäre
und entsorgt werden müsste,
wenn es der gleichen Temperatur über
einen längeren
Zeitraum als sechs Stunden ausgesetzt wird.
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Die Regierung der Vereinigten Staaten
von Amerika schreibt es gesetzlich vor, dass auf den Etiketten,
die an einzelnen Verpackungen von Produkten aus frischem Fleisch,
Geflügel
und Fisch angebracht werden, entsprechende Hinweise zur Handhabung
sowie Kochanleitungen aufgedruckt werden müssen, um Verbraucher auf die
möglichen
Gefahren derartiger Produkte hinzuweisen und Anleitungen in Bezug
auf die entsprechend geeigneten Temperaturen für Lagerbedingungen vorzusehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglicht
das Signalisieren eines Zustands einer Temperaturüberschreitung, wenn
das Indikatoretikett an einem verderblichen Produkt angebracht ist.
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Es gibt zahlreiche Offenbarungen
in Bezug auf Temperaturgrenzindikatoren, Temperaturgrenzindikatoren
mit abgelaufener Zeit, integrierte Zeit-Temperatur-Indikatoren und
Temperaturindikatoren mit doppelter Funktion. Im Fach bekannte Indikatoren finden
aufgrund der Kosten der Anzeigevorrichtungen und der Tatsache, dass
die Vorrichtungen keine direkte Indikation der in der Vorschrift
beschriebenen Temperaturexposition vorgesehen haben, bislang keine
Akzeptanz zur Verwendung bei der Durchsetzung von Verordnungen bzw.
Vorschriften. Es wurden Vorschriften bzw. Verordnungen verabschiedet, die
für bestimmte
Produkte eine Lagerung unterhalb bestimmter kritischer Temperaturen
voraussetzen. Frisches Geflügel
muss zum Beispiel unterhalb einer Temperatur von 40°F gelagert
werden.
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Die vollständige Historie gemäß der integrierten
Zeit-Temperatur-Indikatoren
gemäß dem Stand
der Technik wird durch die Beschreibungen in den folgenden U.S.
Patenten veranschaulicht: US-A-3.999.946, US-A-5.085.802, US-A-3.768.876, US-A-4.292.916,
US-A-4.212.152, US-A-3.344.670, US-A-3.966.414 und US-A-5.053.339. Diese
beschriebenen Indikatorvorrichtungen signalisieren allgemein den
Verfall durch eine Farbänderung;
wobei der Mechanismus für
eine derartige Farbänderung auf
Polymerisationsreaktionen, chemische Reaktionen oder Diffusionsreaktionen
beruht. Vollständig
integrierte Zeit-Temperatur-Vorrichtungen, die in dem Stand der
Technik beschrieben werden, akkumulieren Temperaturexpositionen
oberhalb und unterhalb einer eingestellten kritischen Temperatur,
wobei ein Signal einer übermäßigen Exposition
vorgesehen werden kann, obwohl das Produkt den kritischen Temperaturgrenzwert
nie überschritten
hat, wobei ein zeitlicher Grenzwert in Verbindung mit der Temperaturexposition
erreicht wird. Derartige Vorrichtungen signalisieren unter Umständen ferner
nicht einen Verfall bzw. den Zustand eines abgelaufenen Zeitraums, wenn
ein vorbestimmter Grenzwert überschritten worden
ist, da die Vorrichtungen ein Signal aus einer integrierten Exposition
erzeugen, das oberhalb der genannten vorbestimmten Temperatur allgemein nicht
besonders schnell anspricht.
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Auf dem Markt erhältlich sind irreversible, die Farbe
wechselnde Temperaturanzeigevorrichtungen, die unmittelbar nach
dem Überschreiben
einer vorbestimmten Temperatur verfallen bzw. ablaufen. Ein Beispiel
hierfür
sind etwa die selbstklebenden Temperaturetiketten, die unter anderem
von Omega Engineering, Inc., Stamford, CT, USA, vertrieben werden.
Diese Vorrichtung betreffen für
gewöhnlich Grenzwerttemperaturen
von über
38°C (100°F). Zur Anwendung
im gekühlten
und gefrorenen Temperaturbereich sind Indikatoren erhältlich,
die unterhalb der Signaltemperatur aktiviert und an einem Produkt platziert
werden können.
Kleine, selbstklebende Etiketten, die eine farbige, schmelzfähige Substahl
in Mikrokapseln enthalten, die hinter ein poröses Substrat gedruckt sind,
sind zur Verwendung bei gekühlten und
gefrorenen Temperaturen erhältlich.
Derartige Indikatoren werden unter der Bezeichnung ThawAlert Indikator
von Thermographics Measurements Limited, South Wirral, England,
vertrieben. Da sich derartige Indikatoretiketten unumkehrbar und
sofort bei einer Exposition einer vorbestimmten Temperatur ändern, ist
deren praktischer Wert erheblich eingeschränkt.
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Wenn ein derartiger Indikator zum
Beispiel an einer Packung Hackfleisch angebracht und in einem Supermarkt
ordnungsgemäß gelagert
wird, ändert
er seine Farbe wahrscheinlich noch bevor der Kunde das Geschäft verlässt oder
seine Wohnung erreicht oder wenn ein ungekühlter Artikel auf dem Fleisch
platziert wird. Diese sofortigen oder direkten Expositionen in Bezug
auf erhöhte
Temperaturen würden
die Sicherheit oder die Qualität
des Produkts allgemein nicht beeinträchtigen, auch wenn dies anders
durch den Indikator angezeigt wird. Ein Beispiel für eine Situation,
in der direkte Indikatoren nicht gut funktionieren, ist während den
Abtauzyklen, während denen
sich Gefrier- und Kühlschränke über einen kurzen
Zeitraum erwärmen.
Die Abtauzyklen dauern für
gewöhnlich
alle 12 Stunden jeweils 15 Minuten. Ein weiteres Beispiel, das demonstriert,
wie ungeeignet ein derartiger Indikator sein kann, ist wie folgt
gegeben: Angenommen wird ein ganzer Bereich eines Kühlregals
in einem Supermarkt mit Fleisch, Geflügel, Fisch und Milcherzeugnissen,
die jeweils mit angebrachten direkten Indikatorvorrichtungen versehen sind.
Es ist leicht erkennbar, dass eine Person mit niederen Beweggründen entlang
des Regals laufen könnte
und dabei einfach jedes Nahrungsmittelprodukt an dem Anzeigepunkt
einige Sekunden lang berührt,
so dass der Farbindikator ausgelöst
wird und der Inhalt des Regals fälschlicher
Weise so angezeigt wird, als wäre
die zulässige
Temperatur überschritten worden.
Direkte Temperaturindikatorvorrichtungen weisen einen erheblich
eingeschränkten
praktischen Nutzen auf.
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Eine weitere, dem Stand der Technik
entsprechende Temperaturanzeigevorrichtung wird in dem U.S. Patent.
US-A-3.954.011 an
Manske beschrieben, die ein poröses,
Fluid aufweisendes Polstern ein saugfähiges bzw. Dochtmaterial für das genannte
Fluid und eine Indikatoreinrichtung aufweist, wodurch der Verlauf
des Fluids entlang dem Dochtmaterial sichtbar angezeigt werden kann.
Derartige Vorrichtungen werden von der Minnesota Mining and Manufacturing
Company, St. Paul, Minnesota, USA, als Indikatorvorrichtungen mit
dem Warenzeichen MonitorMarkTM vertrieben.
Die Vorrichtung wert eine entfernbare, undurchlässige Schicht auf, um das Fluid
aufweisende Polster von dem Dochtmaterial zu trennen. Aktiviert
wird die Vorrichtung durch Entfernen der undurchlässigen Schicht,
wodurch es ermöglicht
wird, dass das Polster und der Docht in direkten Kontakt gelangen
können,
und wobei eine Fluidmigration oberhalb einer vorbestimmten Temperatur
ermöglicht
wird. Die Konstruktion der beschriebenen Vorrichtung ist nicht geschmeidig,
noch ist das Dochtmaterial in Bezug auf externe Verunreinigungen
versiegelt. Wenn die Anzeigevorrichtung von Manske somit einer Umgebung
mit hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt oder in Wasser platziert wird, ändert das Dochtmaterial
seine Eigenschaften und zeigt nicht die korrekten Anzeigen an. Gemäß dem U.S.
Patent US-A-3.954.011
hergestellte Proben der Vorrichtungen, die unter dem Warenzeichen
MonitorMark erworben wurden, waren 9,8 cm lang, 1,9 cm breit und 2,3
mm dick und wiesen als unterstützende
Einrichtung Pappe bzw. einen Karton auf, um die Vorrichtung vor
einem Verbiegen zu schützen.
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Das an Ou-Yang erteilte U.S. Patent US-A-5.120.137
stellt eine Verbesserung der Anzeigevorrichtung nach Manske dar.
Die Verbesserung betrifft die strukturelle Veränderung des Dochtmaterials
zu einem Material, das aus einem allgemein hydrophoben Material
hergestellt wird, wodurch die Indikatorvorrichtung allgemein unabhängig in
Bezug auf Änderungen
bei Luftfeuchtigkeit in der Umgebung wird. Den Vorrichtungen nach
Ou-Yang fehlt die Geschmeidigkeit und sie können aufgrund des Aktivierungsschrittes,
das heißt
der Entfernung einer eingefügten
undurchlässigen
Lage, um einen Kontakt zwischen dem Fluidpolster und dem porösen Docht zu
ermöglichen,
keine Versiegelung der äußeren Begrenzung
aufweisen.
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Das an Ohno erteilte U.S. Patent US-A-5.368.905
erfordert die Aktivierung durch eine Ruptur eines Vorsprungs, der
eine wärmeschmelzfähige Substanz
aufweist, die über
einem Dochtmaterial, das zwischen Kunststofflagen versiegelt ist,
eingekapselt ist. Der Indikator wird durch leichten Fingerdruck
aktiviert, um die Kapsel zu zerbrechen, welche die wärmeschmelzfähige Substanz
aufweist. Die Größe des einkapselnden
Vorsprungs entspricht in der Offenbarung etwa einem Durchmesser
von 8 mm und einer Höhe
von 5 mm. Die Tatsache, dass zum Zerbrechen des die wärmeschmelzfähige Substanz oberhalb
des Dochts aufweisenden Vorsprungs nur ein leichter Fingerdruck
erforderlich ist, wodurch die Vorrichtung aktiviert ist, zeigt,
dass es für
die Vorrichtung nicht beabsichtigt ist, dass diese geschmeidig ist.
Ein geschmeidiger Indikator mit dieser Konstruktion würde unbedingt
aktiviert werden, bevor er überhaupt
an dem zu überwachenden
Artikel angebracht wird. Die vorgesehenen Proben der gemäß dem U.S. Patent
US-A-5.368.905 hergestellten Vorrichtung waren 4,5 cm lang, 2,5
cm breit und 0,9 cm dick. Die unterstützende Kunststoffschicht besteht
aus einem steifen, nicht biegbaren Kunststoff.
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Das U.S. Patent US-A-3.479.877 beschreibt eine
Indikatorvorrichtung, die an einem Ende eines Dochtstreifens eine
wärmeschmelzfähige Tablette aufweist.
Diese Vorrichtung weist jedoch einen verhältnismäßig massiven Querschnitt auf.
Das saugfähige
bzw. Dochtmaterial wird nicht an eine andere Oberfläche laminiert,
sondern ist durch ein Abstandselement mit einer Dicke von 1/8 Zoll
getrennt angeordnet. Der Docht wird mit einer Länge von 2 3/4 Zoll und einer
Breite von 1/4 Zoll mit einem Falz an einem Ende beschrieben, und
wobei der Docht mit einer steifen Kappe versehen ist, welche die
wärmeschmelzfähige Tablette
schützt,
und mit einer Entlüftungsöffnung für einen
Druckausgleich, wodurch eine verhältnismäßig ungeschmeidige Konstruktion
vorgesehen wird.
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Das U.S. Patent US-A-4.038.873 beschreibt eine
vollständig
versiegelte Indikatorvorrichtung zum Anzeigen der verstrichenen
Zeit oberhalb einer kritischen Temperatur, wobei die Indikatorvorrichtung
ein zerbrechliches Paket aus wärmeschmelzfähigem Material
und einen auf ein Ende einer porösen
Hülle aufgetragenen
Farbstoff aufweist. In dieser Vorrichtung wird ein in eine poröse Hülle eingeführtes Paket zerbrochen,
das die wärmeschmelzfähige Substanz freisetzt,
wodurch die poröse
Hülle gesättigt wird.
Der Farbstoff diffundiert an der gesättigten porösen Hülle und wandert entlang der
Länge der
Hülle.
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Das U.S. Patent US-A-4.931.420 beschreibt ein
mehrlagiges Indikatorsystem für
einen Zeitraum oberhalb einer kritischen Temperatur, das das umfängliche
Auftragen eines Klebstoffsystems um die Farbe bildenden Tintenzusammensetzungen
umfasst. Ein wärmeschmelzfähiges Material
diffundiert durch die Lagen, so dass durch Temperaturexpositionen
eine Farbänderung
resultiert.
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Das U.S. Patent US-A-4.448.548 (Re. 34.515)
umfasst ein schmelzfähiges
Material in Tablettenform, das in einer Prägung abgeschieden wird, die
auf einem Aluminiumträger,
einem saugfähigen Papier
und einem transparenten Kunststoff vorhanden ist, der die Einheit
abgedeckt. Die Vorrichtung ist durchlässig. Die Tablette schmilzt
in Gegenwart von Dampf, wodurch ein Verlauf des geschmolzenen Materials
entlang dem Docht bewirkt wird. Der Artikel wird zur Überwachung
des Dampfsterilisationsverfahrens verwendet.
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Eine Indikatorvorrichtung mit der
Warenbezeichnung "ChillChecker", die ein Überschreiten
einer grenzwertigen Temperatur signalisiert, ist von Thermographics
Measurements Limited, South Wirral, England, erhältlich. Die Vorrichtung umfasst
eine kuppelförmige
Scheibe mit einem Durchmesser von 32 mm und einer Dicke von 11 mm.
Die Vorrichtung weist eine untere Schicht auf, die eine schmelzfähige Substanz
enthält,
die physisch von einer oberen Saugwirkungsschicht getrennt ist,
die in die Kuppelstruktur aus Kunststoff eingebettet ist. Die Vorrichtung
wird danach durch Drücken
auf die Kuppel aktiviert, wodurch deren zentraler Abschnitt dauerhaft zusammenfällt, so
dass ein Kontakt des zentralen Bereichs des Saugwirkungspapiers
mit dem wärmeschmelzfähigen Material
in der unteren Schicht ermöglicht
wird. Oberhalb einer vorbestimmten Temperatur fließt das gefärbte, wärmeschmelzfähige Material
konzentrisch aus dem zentralen Bereich in Richtung der äußeren Begrenzung.
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Das U.S. Patent US-A-4.538.926 beschreibt ein
dünnes,
geschmeidiges Temperaturfühlerelement,
das cholesterische Flüssigkristalle
aufweist, die zu jedem bestimmten Augenblick die Temperatur des
Behälters
anzeigen. Bei dem zugrundeliegenden Zweck handelt es sich darum
zu zeigen, wenn die entsprechend geeignete Nutzungstemperatur für die Flüssigkeit
in der Flasche erreicht worden ist. Bei der Vorrichtung handelt
es sich um keinen Zeit-Temperatur-Indikator, der die Länge des Zeitraums oberhalb eine
vorbestimmten Temperatur überwachen
kann.
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Die Telatemp Corporation aus Fullerton,
Kalifornien, USA, vertreibt Vorrichtungen, die einen Zeitraum oberhalb
einer bestimmten Temperatur messen, die zwischen mehreren Minuten
bis hin zu einer Stunde oberhalb einer Temperatur von 34°C oder 42°C signalisieren.
Die Vorrichtung von Telatemp umfasst ein kreisförmiges Speicherpolster, das
eine wärmeschmelzfähige Substanz
aufweist, die sich in Kontakt mit der Mitte eines porösen Docht-
bzw. Saugwirkungsmaterials befindet. Oberhalb einer Grenzwerttemperatur
penetriert das farbige, schmelzfähige
Material den porösen
Docht in der Mitte, wodurch eine schnelle Farberzeugung resultiert, gefolgt
von der konzentrischen Durchdringung der Farbe in Richtung der Begrenzung
des Dochtmaterials aufgrund der dauerhaften Exposition. Die Vorrichtung
kann an einer Vielzahl von Verpackungen angebracht werden, um einen
Alarmzustand zu signalisieren, der anzeigt, dass das Produkt unter
Umständen falsch
behandelt worden ist.
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Es ist somit ersichtlich, dass eine
Anzeigevorrichtung erforderlich ist, die eine verstrichene Zeit oberhalb
einer bestimmten Temperatur anzeigt, wobei die Vorrichtung zuverlässig, wirtschaftlich
realisierbar und ausreichend geschmeidig ist, so dass sie an einer
Vielzahl verschiedener Verpackungsoberflächen angebracht werden kann,
darunter unter anderem Verpackungen für Fleisch, Geflügel, Fisch
und Eier oder Flaschen sowie Gefäße aus Glas
oder Kunststoff. Für
die meisten Anwendungen richt eine verstrichene Zeit zwischen einer
Stunde und mehreren Stunden aus, um anzuzeigen, dass die Temperatur überschritten
worden ist und um einen Alarmzustand zu signalisieren, wobei die
verstrichene Zeit gleichzeitig ausreichend lang ist, um eine verfrühte, versehentliche
oder vorsätzliche
Anzeige eines korrumpierten Zustands zu verhindern. Ähnliche
Vorrichtungen wurden gemäß dem Stand
der Technik beschrieben, wobei diese Vorrichtungen auf viele Gründe zurückzuführende Unzulänglichkeiten
aufweisen. Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung im Vergleich
zum Stand der Technik.
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Bestimmte weitere Produkte, die normalerweise
nicht gekühlt
werden, die aber auch nicht über einen
bestimmten Zeitraum oberhalb einer bestimmten kritischen Temperatur
gelagert werden dürfen, wie
zum Beispiel Wein, Champagner bzw. Sekt, Schokolade, reaktive chemische
Substanzen und bestimmte pharmazeutische Produkte, würden ebenfalls
von den erfindungsgemäßen Vorrichtungen
profitieren. Das U.S. Patent US-A-3.243.303 betrifft eine Temperaturüberwachungsvorrichtung,
die einen absorbierenden Körper
umfasst, der einen Anzeigebereich auf einer Oberfläche aufweist
sowie eine Fluidzusammensetzung zur Erzeugung einer visuellen Anzeige
an dem genannten Anzeigebereich, wobei die genannte Fluidzusammensetzung
eine wässrige Dispersion
aus Polyfinylacetat umfasst, wobei die genannte Fluidzusammensetzung
zur Absorption durch den genannten absorbierenden Körper an
einer Zone angeordnet ist, die von dem genannten Anzeigebereich
entfernt ist, wobei die genannte Fluidzusammensetzung bei einer
vorbestimmten Temperatur zu dem genannten Anzeigebereich verläuft und
dort eine visuelle Anzeige vorsieht.
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WO 91/09287 betrifft ein Markierungselement
zur Verwendung in Verbindung mit einem Produkt, das unterhalb eines
vorbestimmten Temperaturzustands gehalten wird. Das Markierungselement umfasst
ein, schmelzfähiges
Material, das oberhalb einer vordefinierten Temperatur fließt und das
Polycaprolactontriol, Polyethylenglykol, C1–4 Alkylether, Polyethylenglykol
oder Polyvinylalkohol umfasst, sowie ein Indikatorsystem, das beim
Schmelzen des genannten Materials bewirkt, dass eine physikalisch detektierbare Änderung
erzeugt wird. EP-A-0092034 betrifft einen Indikator zum Aufzeichnen
der Zeit/Temperatur, wobei der Indikator einen absorbierenden Körper umfasst,
ein Strömungsmedium
sowie zwei getrennte Abdeckungen bzw. Überzüge, welche den Körper und
das Medium einkapseln.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, ein Zeit-Temperatur-Indikatoretikett zur Signalisierung
der Exposition eines Produkts vorzusehen, wenn eine derartige Exposition
die zulässige
Expositionszeit oberhalb einer vorbestimmten Temperatur überschritten
hat. Das Etikett ist derart beschaffen, so dass die zeitliche Exposition
mit der Temperatur integriert ist und derart funktioniert, dass
die maximal zulässige
Temperatur nach einem im Verhältnis kürzeren Zeitraum
auftreten kann, wenn die Exposition bei einer im Verhältnis höheren Temperatur
gegeben ist, oder über
einen zulässigen
längeren
Zeitraum, wenn die Exposition bei einer niedrigeren Temperatur gegeben
ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die weitere Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zur Herstellung
eines Zeit-Temperatur-Indikatoretiketts
vorzusehen, das eine verhältnismäßig dünne oder
praktisch herkömmliche
Dicke und eine ausreichende Geschmeidigkeit aufweist, so dass es
an einer Vielzahl von Verpackungsformen und Konturen angebracht
werden kann. Das Etikett wird unter Verwendung eines porösen, Docht-
bzw. Saugwirkungsmaterials erzeugt, das kleiner ist als die äußeren Abmessungen
einer das Etikett unterstützenden
Folie, und wobei es an beiden Enden der unterstützenden bzw. tragenden Folie
angebracht ist; wobei das Saugwirkungsmaterial vollständig um
die äußere Begrenzung
versiegelt ist, wobei eine wärmeschmelzfähige Substanz
auf mindestens ein Ende des Saugwirkungsmaterials aufgetragen wird,
wobei die genannte Substanz während
dem Zeitraum, über
den das Etikett einer Temperatur oberhalb des Schmelzbereichs der
wärmeschmelzfähigen Substanz
ausgesetzt ist, entlang dem genannten Saugwirkungsmaterial wandern
kann. Ein Farbstoff oder eine Komponente einer farbstoffbildenden
Kombination unterstützt
die Sichtbarkeit der wärmeschmelzfähigen Substanz.
nach der Migration der Substanz entlang der Länge des Dochtbzw. Saugwirkungsmaterials. Das
die aufgetragene wärmeschmelzfähige Substanz
aufweisende Saugwirkungsmaterial ist in einer opaken Sichtoberfläche eingeschlossen
und versiegelt, wobei ein Teilstück
oder Teilstücke
transparent sind, um das Ausmaß der
Migration der wärmeschmelzfähigen Substanz
bestimmen zu können.
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In einem verwandten Ausführungsbeispiel der
Erfindung wird eine geringe Menge von Mikrokapseln, die eine wärmeschmelzfähige Subtanz
aufweisen, auf das Saugwirkungsmaterial des Etiketts zumindest an
einem Ende aufgetragen und ist vorzugsweise in einer geschützten Aussparung
enthalten; dise Konstruktion ermöglicht
eine unendliche Lagerbeständigkeit
für das
Zeit-Temperatur-Indikatoretikett
vor der Verwendung, wobei das Etikett erst aktiviert wird, nachdem
ausreichend Druck auf den Mikrakapselabschnitt des Etiketts ausgeübt worden
ist, und wodurch das Etikett in einem Zustand hergestellt wird,
der sich zum Messen der Umgebungsexposition eignet.
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Dise und verschiedene weitere Aufgaben und
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus den hierin vorgesehenen
Abbildungen der Zeichnungen und der Beschreibung deutlich.
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Vorgesehen ist gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ein geschmeidiger Zeit-Temperatur-Indikator
zum Signalisieren der Exposition eines Produkts über einen Zeitraum oberhalb
einer vorbestimmten Temperatur und nach einem Zeitraum, der mit
der genannten Temperatur integriert ist, wobei der Indikator in
Kombination folgendes umfasst:
- (a) eine Substratschicht,
die an ihrer Unterseite an einen Behälter geklebt werden kann;
- (b) ein Saugwirkungselement;
- (c) eine wärmeschmelzfähige Substanz,
die oberhalb einer vorbestimmten Temperatur schmilzt und fließt, die
auf die Oberfläche
aufgetragen wird und an mindestens eines der Enden des genannten
Saugwirkungselements anstößt, und
die, nachdem sie einer Temperatur oberhalb der genannten vorbestimmten
Temperatur ausgesetzt wurde, entlang der Länge des genannten Saugwirkungselements
fließt;
und
- (d) eine transparente Oberflächenschicht,
welche das genannte Saugwirkungselement und die wärmeschmelzfähige Substanz überlagert
und in Verbindung mit der genannten Substratschicht das genannte
Saugwirkungselement und die wärmeschmelzfähige Substanz
einkapselt, wobei die genannte Oberflächenschicht an einer Zwischenposition über dem
genannten Saugwirkungselement mit einem Sichtfenster versehen ist,
durch das der Flussfortschritt des genannten schmelzfähigen Materials
an dem Saugwirkungselement beobachtet werden kann; und dadurch gekennzeichnet,
dass
wobei (a) das Saugwirkungselement an dessen Unterseite
im Wesentlichen nur an den Extremitäten des Elements an der Oberfläche des
genannten Substrats haftet.
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Vorgesehen ist gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
eines geschmeidigen Zeit-Temperatur-Indikatoretiketts zum Signalisieren
der Exposition eines Produkts über
einen Zeitraum oberhalb einer vorbestimmten Temperatur und nach
einem Zeitraum, der mit der genannten Temperatur integriert ist, wobei
das Verfahren folgendes umfasst:
- (a) Vorsehen
einer Oberflächenschicht
mit einem sichtbaren Abschnitt darauf zur Beobachtung einer Expositionsbedingung;
- (b) aufbringen einer wärmeschmelzfähigen Substanz,
die oberhalb einer vorbestimmten Temperatur schmilzt und fließt, auf
die Oberfläche
eines Saugwirkungselements, wobei die genannte wärmeschmelzfähige Substanz auf dem Saugwirkungselement
fließt,
nachdem sie einer Temperatur oberhalb der genannten vorbestimmten
Temperatur ausgesetzt gewesen ist;
- (c) Überlagern
einer unteren Substratschicht auf das genannte Saugwirkungselement
und die wärmeschmelzfähige Substanz;
- (d) verbindende Versiegelung der Oberflächenschicht an ihrer äußeren Peripherie
mit der äußeren Peripherie
der Substratschicht; und
- (e) Kleben des Saugwirkungselements an dessen Extremitäten an die
Oberflächenschicht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Draufsicht einer Zeit-Temperatur-Indikatorvorrichtung,
die eine herkömmliche
Bedruckung auf der Oberfläche
veranschaulicht;
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2 eine
Draufsicht der Anzeigevorrichtung aus 1;
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3 eine
Querschnittsansicht durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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4 eine
Querschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung;
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5 eine
runde Konfiguration der vorliegenden Erfindung;
die 6 und 7 veranschaulichen die Positionierung des
erfindungsgemäßen Indikators
an Behältern.
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In der Abbildung aus 1 ist ein Sichtfenster an einer intermediären Position
entlang der Länge der
Vorrichtung ausgebildet, durch das das wärmeschmelzfähige Material, das sich entlang
eines Saugwirkungsstreifens ausgebreitet hat, der sich in dem Etikett
befindet, beobachtet werden kann.
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In der Abbildung aus 2 wurde die Oberflächenfolie oder schicht entfernt,
wobei das Substrat dargestellt ist, ein longitudinaler Streifen
eines Saugwirkungsmaterials, der das Substrat überlagert und sich vollständig in
einem inneren Musterteilstück
der Extremitäten
des Substrats befindet, wobei die Oberflächenschicht des Etiketts an
dem Teilstück
außerhalb
des inneren Musters versiegelt ist. Der Streifen aus Saugwirkungsmaterial
ist an dessen Endextremitäten
angebracht und weist an mindestens einem Ende ein wärmeschmelzfähiges Material
auf.
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Die Abbildung aus 3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht der
Erfindung, wobei die verschiedenen übereinander angeordneten Elemente
dargestellt sind, welche die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst, die
in den Abbildungen der 1 und 2 dargestellt ist.
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Die Abbildung aus 4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
wobei ein Saugwirkungselement an dem unteren Substrat angebracht
ist.
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Die Abbildung aus 5 zeigt eine alternative Konfiguration,
die eine runde Vorrichtung umfasst, wobei das Saugwirkungsmaterial
an der Peripherie angebracht ist, und wobei das wärmeschmelzfähige Material
radial aus der Mitte fließt.
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Die Abbildung aus 6 veranschaulicht den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in Form eines Etiketts, das an der Kontur einer Weinflasche angebracht
ist und dieser Kontur entspricht.
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Die Abbildung aus 7 veranschaulicht den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in Form eines Etiketts, das an der Kontur eines herkömmlich verpackten
Geflügelartikels,
das für
gewöhnlich
von einem Verbraucher in einem Lebensmittelmarkt erworben wird,
angebracht ist und dieser Kontur entspricht.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die allgemeine Konstruktion der Anzeigevorrichtung
umfasst eine obere Lage oder Folie bzw. einen Film, die bzw. der
vorzugsweise einen bedruckbaren Kunststoff umfasst, unter dem sich
ein longitudinales, poröses
Saugwirkungselement befindet, das an der Unterseite der Lage, vorzugsweise
an deren Enden angebracht ist; ein wärmeschmelzfähiges Material, das an einer
Extremität
des porösen
Elements aufgetragen ist; einen in dem genannten wärmeschmelzfähigen Material
löslichen
Farbstoff; eine untere Lage, die an der oberen Lage um das Saugwirkungselement
haftet; wobei das wärmeschmelzfähige Material
und der Farbstoff eine Begrenzungsversieqelunq um das Saugwirkungselement,
die Kombination aus schmelzfähigem
Material und Farbstoff bilden; und mit einer klebenden Schicht auf
der Unterseite der unteren Lage, um eine Befestigung der Vorrichtung
an einem Produkt zu ermöglichen.
Eine entfernbare (abziehbare) Schicht wird über der Klebstoffschicht aufgetragen,
wobei sie entfernt wird, wenn das Etikett durch die Klebstoffschicht
an einem Produktbehältnis
aufgetragen wird. In besonderem Bezug auf die Zeichnungen zeigt
die Abbildung aus 1 ein
herkömmlich
aussehendes Etikett 11, wobei die Oberflächenschicht
des Etiketts in der Lage ist, aufgedruckte Kontrastinformationen 13 aufzutragen.
Die Oberflächenschicht 12 wird
vorzugsweise aus einer opaken Oberflächenschicht oder folie gebildet
und ist mit einem Sichtfenster 15 an einer intermediären Position
entlang der Länge
eines Docht- bzw. Saugwirkungsmaterials 17 vorgesehen,
siehe 2 und 3, auf das ein wärmeschmelzfähiges Material 18 aufgetragen
wird. Wie dies in der Querschnittsansicht aus der Abbildung aus 3 im Detail dargestellt
ist, kann als eine Etiketten-Oberflächenschicht 12 eine
obere Lagenabdeckschicht eingesetzt werden, vorzugsweise aus einem
transparenten, elastischen, bedruckbaren Kunststoff, wobei diese
Schicht aus einer Vielzahl verschiedener Kunststoffe hergestellt
werden kann, einschließlich und
ohne einzuschränken
Polyethylen, Polypropylen, Polykarbonate, Polyester, Polyamide,
Polyurethane, Polyvinylchloride, Zellulose, Cellophane. Die Schicht 12 kann
auf einer oder beiden Oberflächen
behandelt oder unbehandelt sein, um die Bedruckbarkeit zu fördern, oder
sie kann aus einem Material gebildet werden, das mit der unteren
Schicht 20 wärmeversiegelt wird.
Die Oberflächenschicht
oder der Oberflächenfilm
bzw. die Oberflächenfolie 12 kann
aus einer Reihe verschiedener Kunststoffe gemeinsam stranggepresst
werden. An der Unterseite der Oberflächenschicht 12 angebracht
ist ein Saugwirkungselement 17, das vorzugsweise eine longitudinale
Abmessung aufweist und das vorzugsweise an der Oberflächenschicht 12 an
den Extremitäten
des Saugwirkungselements 17 angebracht ist. Das poröse Saugwirkungselement 17 muss
so ausgewählt
werden, dass es die reproduzierbare Durchdringung des wärmeschmelzfähigen, organischen
Materials 18 entlang dem Element 17 innerhalb
des Zeitraums ermöglicht, der
durch die Bedingungen der Umgebungsexposition bestimmt wird. Der
Docht 17 kann gewebte, ungewebte, natürliche oder synthetische Faserstoffe
umfassen. Ebenfalls verwendet werden können Löschpapier, Filterpapier, pulverisiertes
Filterpapier, feines Silikagel, poröse Folien, die Polytetrafluorethylenharz
und Silikagel enthalten, oder ungewebte, gesponnene, verbundene
Materialien, wie sie in dem hierin durch Verweis enthaltenen U.S.
Patent US-A-5.120.137 beschrieben werden. Das Dochtmaterial bzw.
das Saugwirkungsmaterial 17 kann mit entsprechenden Leimmaterialien überzogen
werden, um die Rate der Durchdringung des organischen Fluidmaterials
zu verändern.
Das wärmeschmelzfähige, organische
Material 18 wird auf mindestens ein ende des Saugwirkungselements 17 abgeschieden.
Der Hauptbestandteil des wärmeschmelzfähigen, organischen
Materials 18 der Vorrichtung kann einzeln oder in Kombination
aus im Fach allgemein bekannten Materialien ausgewählt werden,
um die kritische Schmelztemperatur für den ordnungsgemäßen Betrieb
der Vorrichtung vorzusehen. Verwendet werden können wärmeschmelzfähige Alkohole, Ester, Ketone,
Säuren,
Aldehyde, Glykole, Epoxide, Ether, aliphatische Kohlenwasserstoffe
und aromatische Kohlenwasserstoffe. Das hierin durch Verweis enthaltene U.S.
Patent US-A5.368.905 sieht eine Teilliste nützlicher Materialien dieser
Art vor, die eingesetzt werden können.
Besonders nützliche
Materialien für
diesen Zweck sind die normalen Paraffine mit zehn bis fünfundzwanzig
Kohlenstoffatomen, einschließlich,
jedoch nicht beschränkt
auf n-Tridecan, n-Tetradecan, n-Pentadecan, n-Hexadecan, n-Heptadecan,
n-Octadecan und Mischungen dieser. In das wärmeschmelzfähige Material 18 können beliebige
erforderliche Zusammensetzungen eingemischt oder vermengt werden,
die zur Veränderung
der Viskosität
erforderlich sind, um die Strömungsrate
des Materials 18 oberhalb der vorbestimmten Temperatur
zu regeln, oder Materialien, welche die Fähigkeit zur Abscheidung von
Material 18 auf das Saugwirkungselement 17 zu
verbessern. Ein Farbstoff oder eine Kombination aus Farbstoffen,
die in dem wärmeschmelzfähigen, organischen
Material ausreichend löslich
ist, kann in dem organischen Material vorgesehen werden, um als
visuelle Anzeige des Ausmaßes
der Durchdringung des mobilen Materials zu fungieren. Geeignete
Farbstoffe sind im Fach allgemein bekannt. Eine Teilliste der Farbstoffe
wird in dem U.S. Patent US-A-5.368.905
vorgesehen und ist hierin durch Verweis enthalten. Ebenfalls verwendet
werden kann ein Farbstoffvorläufer/Farbstoffaktivierungssystem.
Zum Beispiel kann ein Farbstoffvorläufer vor oder an dem Sichtfenster
entlang dem Docht aufgedruckt werden, und der Farbstoffaktivator
kann in dem wärmeschmelzfähigen Material
vorgesehen werden. Nach dem Kontakt zwischen dem Farbstoffvorläufer und
dem Farbstoffaktivator durch die Migration der wärmeschmelzfähigen Substanz wird eine Farbe
entwickelt. Wenn die Aktivierung der Vorrichtung erforderlich ist,
können
wärmeschmelzfähige, organische
Materialien oder gefärbte,
wärmeschmelzfähige, organische
Materialien mikroverkapselt und an mindestens einem Ende des Dochts
der Indikatorvorrichtung abgeschieden werden. Die Kapseln können manuell
oder vorzugsweise durch entsprechende automatisierte mechanische
Einrichtungen zerbrochen werden, um die Vorrichtung zu aktivieren
und die Überwachungsfunktion
einzuleiten. Die untere Schicht 20 dient als Basislage
und kann die gleichen Kunststoffe wie die obere Schicht 12 umfassen
oder aus Aluminiumfolie oder Papieren oder laminierten Strukturen
der vorstehend erwähnten
Art bestehen, sofern die Schicht 20 als die entsprechende
nicht-intexaktive Schicht fungiert. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Schicht 20 opak, um einen Überzug vorzusehen, der die
inneren Komponenten der Vorrichtung verdeckt. Die Schicht 20 ist in
einer geeigneten Anordnung an der oberen Schicht 12 versiegelt,
wobei die Anordnung das Saugwirkungselement 17 und das
wärmeschmelzfähige Material 18 umgibt.
Die äußere Peripherie
der Versiegelungsanordnung berührt
das Saugwirkungsmaterial 17 und das wärmeschmelzfähige Material 18 nicht, das
heißt,
sie befindet sich außerhalb,
und bildet somit einen Beutel, der die funktionalen Elemente der Vorrichtung 12 vollständig versiegelt,
ohne die funktionalen Elemente der Vorrichtung zu berühren, das heißt, ohne
mit diesen einen Kontakt herzustellen. Die Versiegelung der Anordnung
bzw. des Musters 22 kann mit Selbstklebstoffsystemen auf
Lösemittelbasis
oder auf Wasserbasis, UV- oder hochenergetisch gehärteten,
strahlungsempfindlichen Laminierungs- oder Kontaktklebstoffen, durch
heißsiegelfähige oder
Hot-Melt-Klebstoffe gebildet werden. Es ist wichtig, den Kontakt
des Saugwirkungselements und des gefärbten, organischen Materials
und der peripheren Versiegelung zu verhindern, um etwaige nachteilige
Auswirkungen auszuschließen,
welche die Versiegelungseinrichtung auf die ordnungsgemäße Ausbreitung
des wärmeschmelzfähigen, organischen
Materials 18 entlang des Dochts 17 hat. Die äußere Oberfläche der
Basisschicht 20 ist mit einer selbstklebenden Schicht 24 überzogen,
um die Anbringung an einem Produktbehälter (nicht abgebildet) zu
ermöglichen.
Die Schicht 24 kann Farbstoffe oder Pigmente aufweisen,
um eine opake hintere Oberfläche
zu bilden oder um deren Opazität
zu ergänzen. Bei
der äußersten
Schicht 25 handelt es sich um eine Abziehschicht, die über der
Klebstoffschicht 24 platziert wird, wobei die Abziehschicht
vor der Anbringung der Vorrichtung an dem zu überwachenden Produkt entfernt
wird. Aufgrund der Klebstoffhärtung durch
UV-Strahlung der peripheren Versiegelung kann es erforderlich sein,
dass die Basisschicht 20 farblos ist. Wenn dies erforderlich
ist, kann eine zusätzliche
Schicht eines opaken Materials, nicht abgebildet, eingesetzt werden,
um die funktionalen Komponenten von hinten zu verdecken. Diese Schicht kann
aus Substraten gemäß der vorstehenden
Beschreibung hergestellt werden und deren Aufgabe es ist, die inneren
Komponenten zu maskieren. Somit können Substrate Papiere, Folien
oder dergleichen aufweisen, um einen opaken Träger vorzusehen. Die Draufsicht
aus der Abbildung aus 2 zeigt
eine Indikatorvorrichtung mit einer transparenten oberen Oberfläche, während die
Abbildung aus 1 eine fertige
Vorrichtung veranschaulicht, die eine opak bedruckte Oberfläche aufweist,
die eine Legende für
die korrekte Interpretation der Vorrichtung aufweist. Die opake
Oberflächenschicht
weist ein Fenster 15 auf, das in der Abbildung aus 2 auch durch eine gestrichelte
Linie dargestellt ist, das nicht bedruckt ist oder anderweitig transparent
belassen wird, wobei es sich dabei um eine Sichtöffnung zur Beurteilung des Fortschreitens
des mobilen wärmeschmelzfähigen Materials 18 entlang
dem Docht 17 über
den Zeitraum oberhalb einer vorbestimmten Temperatur handelt. Hiermit
wird festgestellt, dass mehrere Fenster verwendet werden können, um
inkrementale Zeiten oberhalb einer kritischen Temperatur zu bestimmen.
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Die Abbildung aus 4 zeigt die Anbringung des porösen Elements
an einem unteren Substrat anstatt an der oberen Schicht. Ein wichtiges Merkmal
der Anbringung des porösen
Saugwirkungsmaterials nur an den Extremitäten des Saugwirkungsmaterials
dient zur Minimierung der Exposition der wärmeschmelzfähigen Substanz an dem Saugwirkungs-
bzw. Dochtmaterial unter Berücksichtigung
der verwendete Klebstoffen, und wodurch somit potenzielle Interaktionen
so gering wie möglich gehalten
werden können,
die eine unregelmäßige Migrationsleistung
des wärmeschmelzfähigen Materials aus
dem Klebstoff bewirken können.
Vorzugsweise werden erhältliche
Klebstoffe verwendet, die nicht interaktiv sind und die in geringen
Mengen abgeschieden werden können,
so dass sie die Funktion der Vorrichtung nicht langfristig nachteilig
oder störend beeinträchtigen.
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Das in der Abbildung aus 5 veranschaulichte alternative
Ausführungsbeispiel
umfasst eine kreisförmige
Konfiguration 50, wobei die wärmeschmelzfähige Substanz 51 zentral
positioniert ist und nach einer Aktivierung radial in Richtung der äußeren Peripherie
wandert, und wobei dies visuell auf verschiedenen Expositionsstufen
in den Fenstern 51 bis 54 beobachtet werden kann.
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In Bezug auf die Abbildungen der 6 und 7 ist es diesbezüglich in der Praxis erforderlich,
dass die Indikatorvorrichtung mit der Kontur des Behälters übereinstimmt.
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Die folgenden Beispiele veranschaulichen die
erfindungsgemäße Vorrichtung.
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BEISPIEL 1
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Eine Druckmaschine Gallus R250 (Gallus Inc.,
Newtown, USA) wurde zur Präparation
einer Zeit-Temperatur-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet. Ahlstrom-Filterpapier der Güteklasse #950 als Saugwirkungselement
wurde im Siebdruck bedruckt, um die Bereiche 19 (siehe 3 der Zeichnungen) mit einem
UV-gehärteten
Laminierklebstoff RC 2008 von Electromek Co., Carlstadt, NJ, USA,
zu berühren.
Das bedruckte Papier wurde mit einer 0,05 mm (0,002 Zoll) transparenten
Polyesterfolie 12 laminiert. Die Folie wurde auf der oberen Oberfläche im Siebdruck
mit einer grünen
Tinte bedruckt, mit einer Öffnung
von 3,18 mm (1/8 Zoll) in dem Druck, welche das Sichtfenster 15 bildet.
Danach wurde eine Legende mit Anweisungen für die Nutzung der Vorrichtung
gedruckt. Das an der oberen Folienschicht angebrachte Filterpapier
wurde um die beiden Befestigungspunkte 19 an die Folie
der oberen Schicht zur Bildung des Saugwirkungselements 17 abgestanzt.
Das Saugwirkungselement 17 wurde in diesem Beispiel in
einer praktischen Hantelform erzeugt und die Verschnittmatrix entfernt.
An Stelle der Hantelform können
auch verschiedene andere Formen verwendet werden, wie etwa ovale,
runde oder spiralenähnliche
Formen. Die Abstanzung in Form einer Hantel ist nicht die einzige
verwendbare Form. Muster des Saugwirkungsmaterials in verschiedenen runden,
asymmetrischen oder eingeschränkten
Formen zur Führung
des Stroms wandernder Materialien können ebenfalls abgestanzt werden
abhängig von
der erforderlichen Saugwirkungszeit und der Position des Sichtfensters.
Eine wärmeschmelzfähige Zusammensetzung
aus 95% n-Octadecan (mit einem Schmelzpunkt von 27,6°C bzw. 81,7°F), 2% eines
Lösungsmittel-Farbstoffs
rot "O" und 3% Elvax 4310 (E.
I. Dupont, Wilmington, Delaware, USA) wurde verwendet. Der Farbstoff
und das Druckhilfsmittel wurden so ausgewählt, dass sie weder den Schmelzpunkt
spürbar
senken oder die Viskosität
des puren Octadecans merklich erhöhen. Die Auswahl der richtigen
Farbstoff- und Druckhilfsmittel-Zusammensetzungen wird durch herkömmliche
Techniken bestimmt, einschließlich
einer differentiellen thermischen Analyse und Viskositätsmessungen.
Die Mischung wurde auf ungefähr
30°C (86°F) erwärmt und an
einem Ende des Saugwirkungselements 17 in einem Muster
im Siebdruck aufgetragen, so dass die wärmeschmelzfähige, organische Schicht 18 gebildet
wird. Ungefähr
2 mg der Schicht 18 wurden abgeschieden. Der UVgehärtete Verbundklebstoff
wurde in einem peripheren Muster 22 im Siebdruck aufgetragen,
so dass er das Saugwirkungselement und die organische Schicht umgibt,
jedoch nicht berührt.
Eine transparente 0,001 Zoll Polyesterfolie wurde an die Struktur
laminiert, um einen Beutel um das Saugwirkungselement, die gefärbten wärmeschmelzfähigen Komponenten
zu bilden. Ein auf beiden Oberflächen mit
selbstklebenden Acrylklebstoff überzogenes
weißes
Polyestersubstrat mit einer Abziehschicht wurde auf die transparente
Polyesterfolie laminiert. Die Struktur wurde um die äußere Begrenzung
durch alle Klebstoffund Substratschichten auf die Abziehschicht abgestanzt,
um die fertige, geschmeidige, selbstklebende Indikatorvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung
zu bilden. Die Temperatur der fertigen Vorrichtungen wurde schnell
durch die Platzierung in einem Kühlschrank
gesenkt.
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Die gemäß den vorstehenden Ausführungen hergestellten
Vorrichtungen wurden in einer temperaturgeregelten Umgebung bei
25 +/– 0,2 °C (77°F) unterhalb
des Schmelzpunktes des wärmeschmelzfähigen Materials
drei Monate lang gelagert und zeigten danach keine Anzeichen von
Farbe in dem Sichtfenster. Weitere Vorrichtungen wurden an Weinflaschen mit
einer Füllmenge
von 750 ml angebracht und in einer Hotpack Biological Chamber (Modell
352602) bei 26,7 +/– 0,3 °C (80°F) unterhalb
des Schmelzpunktes der wärmeschmelzfähigen Substanz
zwei Wochen lang gelagert und zeigten danach keine Anzeichen von
Farbe in dem Sichtfenster. Die Temperatur in der Kammer wurde auf
29,5°C (85°F) oberhalb
des Schmelzpunktes des wärmeschmelzfähigen Materials
erhöht.
Die erste Anzeige von Farbe erschien nach einem Lagerzeitraum von
sechs Stunden in dem Fenster. Ein ähnlicher Test wurde ausgeführt, bei
dem die letztendliche Temperatur der Kammer auf 37°C (98°F) erhöht wurde.
Die Vorrichtungen verfielen unter diesen Bedingungen nach drei Stunden.
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Die Vorrichtung war 54 mm lang, 29
mm breit und lediglich 0,4 mm (0,015 Zoll) dick. Eine derartige Vorrichtung
weist eine Dicke auf, die der Dicke herkömmlicher Etiketten entspricht,
die bei traditionellen Etikettierungsvorgängen zum Einsatz kommen, und wobei
eine derartige Vorrichtung keine Komponenten aufweist, die durch
normale Handhabung und die Auftragevorrichtung wesentlich beeinträchtigt werden,
ausgenommen der entsprechenden Temperaturregelung. Auf diese Weise
hergestellte Indikatoren müssen
vor dem Gebrauch ordnungsgemäß unterhalb
der kritischen Temperatur gelagert werden. Ein zusätzliches
kleines Sichtfenster kann nahe dem Ursprung der Migration vor der
wärmeschmelzfähigen Substanz
angeordnet sein, um sicherzustellen, dass die Vorrichtung vor dem
Gebrauch der kritischen Temperatur auch nicht über einen kurzen Zeitraum ausgesetzt
gewesen ist.
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Dieses Beispiel veranschaulicht,
dass erfindungsgemäße Indikatorvorrichtungen
derart funktionsfähig
sind, wie dies für
die Ergebnisse des Messens der Integration der Zeit oberhalb der
vorbestimmten Temperatur gewünscht
wird. Dieses Beispiel zeigt ferner, dass diese Vorrichtungen auf
im Handel erhältlichen
Druckausrüstungen
hergestellt werden können,
die Vorrichtungen in großen
Mengen mit herkömmlichen
Materialien herstellen können.
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BEISPIEL 2
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Vorbereitet wurde eine Vorrichtung
unter Verwendung der oberen Schicht 12 mit dem abgestanzten
Saugwirkungselement 17 aus Beispiel 1. Die Begrenzungsversiegelung 22 wurde
manuell im Siebdruck auf 12 mit einem UV-gehärteten Selbstkleber
IRR88 von UCB Chemicals, Smyrna, Kalifornien, USA, vorgesehen. Bei
der wärmeschmelzfähigen, organischen
Substanz handelte es sich um eine Mischung aus n-Tetradecan (mit
einem Schmelzpunkt von 5,8°C
bzw. 42,4°F)
mit 2 Lösungsmittel-Farbstoff rot "0". 3 μL
dieser Mischung wurden volumetrisch auf ein Ende des Saugwirkungselements 17 abgeschieden
und unverzüglich
mit einer Trägerschicht aus
weißem
Polyester mit einer selbstklebenden Schicht und einer Abziehschicht
versiegelt. Die montierte Vorrichtung wurde unverzüglich für mehrere Stunden
in einer Gefriervorrichtung (–18°C, 0°F) platziert.
Die Vorrichtung wurde auf eine im Handel erhältliche Schaumgefrierpackung
gegeben, die von FCC Packaging, Inc., Medfield, MA, USA, vertrieben wird.
Die Packung wurde vorher bei 2,9°C
(37,2°F) gelagert.
Die Packung wurde zur Simulation eines gekühlten Nahrungsmittelerzeugnisses
verwendet. Das simulierte Nahrungsmittelprodukt mit daran angebrachter
Indikatorvorrichtung wurde bei 2,9 +/– 0,2°C (37°F) unterhalb des Schmelzpunktes
von 18 über
18 Stunden gelagert, ohne Anzeichen für eine Farbprogression. Die
Temperatur wurde auf 7,5°C (46°F) oberhalb
des Schmelzpunktes von 18 erhöht, wobei nach
ungefähr
sieben Stunden eine rote Farbe in dem Fenster 15 sichtbar
wurde.
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BEISPIEL 3
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Vorbereitet wurde eine Vorrichtung
unter Verwendung der oberen Schicht 12 mit dem Saugwirkungselement 17 aus
Beispiel 1. Die Versiegelung 22 der äußeren Begrenzung
wurde mit einem Selbstkleber auf Wasserbasis WPS 4211 von Elektromek
manuell im Siebdruck auf 12 aufgetragen. Mikrokapseln mit
einer Mischung aus 6 Teilen n-Tetradecan und 2 Teilen
n-Tridecan mit 2,5% blauem Farbstoff #36 wurden von Lipo Technologies,
Inc., Dayton, OH, USA, hergestellt. Die Kapseln setzten sich aus
85% Kernmaterial (Alkane und Farbstoff) und 15% Wandmaterial aus
Gelatine zusammen. Die Kapseln wiesen eine mittlere Größe von 75 μ auf und
wurden bei einer Konzentration von 30% in einer 15%igen Lösung aus
Nitrozellulose in Butyl-Cellosolve geschlämmt. Die Suspension der Kapseln
wurde manuell im Siebdruck an dem Ende des Saugwirkungselements 17 aufgetragen
und in einem Ofen getrocknet, so dass eine aktivierbare Schicht 18 der
wärmeschmelzfähigen Substanz
gebildet wurde. Die Begrenzungsversiegelung 22 wurde wie
in Beispiel 2 hergestellt, unter Verwendung der gleichen
Klebstoffe und der Trägerschicht 20.
Die derartige Konstruktion wurde bei Zimmertemperatur eine Woche
lang gelagert, ohne dass in dem Sichtfenster 15 Farbe zu
sehen war. Dies zeigt, dass das wärmeschmelzfähige Material in den Mikrokapseln
eingeschlossen ist. Die Kapseln wurden bei Zimmertemperatur mit
dem abgerundeten, stumpfen Ende eines Stifts zerbrochen und bei Zimmertemperatur
belassen. Die Farbe war nach etwa 18 Stunden in dem Sichtfenster
sichtbar. Die Vorrichtung war 0,4 mm dick.
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BEISPIEL 4
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Es ist bekannt, dass die Menge des
auf ein Saugwirkungselement abgeschiedenen wärmeschmelzfähigen Materials die Rate der
Progression der Farbe entlang des Saugwirkungselements bestimmt
wird. Zur Steigerung der Menge der auf einer Vorrichtung abgeschiedenen
Mikrokapselmenge zur Beschleunigung der Farbdarstellung wurde ein
Aluminiumfolien-Basissubstrat (0,001 Zoll) geprägt, um ein kleines Loch mit
einem Durchmesser von 0,26 Zoll und einer Tiefe von 0,020 zu bilden.
Eine Schutzschicht wurde aus einem 8-Punkt-Etikettenmaterial mit
einem Loch mit einem Durchmesser von 0,4 Zoll gebildet, das durch
das Material gestanzt worden ist, so dass das Schutzloch gebildet
und an der unteren Substratschicht angebracht wird. Eine selbstklebende
Lage mit Abziehschicht wurde auf die hintere Oberfläche aufgetragen.
Mikrokapseln mit n-Tridecan (mit einem Schmelzpunkt von –5,4°C bzw. 22,3°F) und 1,6%
blauem Farbstoff #36 wurden von Lipo Technologies, Inc., Dayton,
OH, USA, hergestellt. Die Zusammensetzung der Kapseln bestand aus
88% Kernmaterial (Tridecan und Farbstoff) und 12% aus Gelatine hergestelltem
Wandmaterial. Die mittlere Größe der Kapseln
betrug 83 μ und
sie wurden bei einer Konzentration von 15% in 2%igem wäßrigem Klucel
geschlämmt.
50 μL dieser
Suspension wurden volumetrisch in dem Loch abgeschieden und getrocknet,
so dass sie eine Schicht aus mikroverkapseltem, wärmeschmelzfähigem Material
bildeten. Das Saugwirkungselement und die obere Schicht aus 1 wurden an die untere Schicht
versiegelt, welche die geschützten
Mikrokapseln mit einem UVgehärteten
Selbstkleber aufwiesen, so dass die fertige Vorrichtung gebildet
wurde. Die Indikatorvorrichtung war 0,9 mm dick. Die Vorrichtung
zeigte über
eine Woche lang keine Anzeichen von Farbe. Die Abziehschicht wurde
von der Rückseite
entfernt und die Vorrichtung wurde durch Druckausübung im Bereich
der Mikrokapseln aktiviert. Die Indikatorvorrichtung wurde 18 Stunden
lang unterhalb des Schmelzpunkts der wärmeschmelzfähigen Substanz in einer Gefriervorrichtung
platziert, ohne dass in dem Sichtfenster Anzeichen von Farbe sichtbar
waren. Der Indikator wurde auf eine Temperatur von 1,6°C (35°F) oberhalb
des Schmelzpunktes des Materials gebracht. Nach drei Stunden konnte
Farbe in dem Sichtfenster beobachtet werden.