ITMI20002599A1 - Indicatori di umidita' cartacei con supporto colorato - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo:

"INDICATORI DI UMIDITÀ CARTACEI CON SUPPORTO COLORATO"

La presente invenzione riguarda indicatori di umidità cartacei impiegati per segnalare la capacità assorbente di un materiale disidratante o più in generale per evidenziare le condizioni di umidità presenti nell'ambiente in cui viene posto l'indicatore.

Sfondo dell'invenzione

Gli indicatori di umidità cartacei impiegati industrialmente sono fabbricati impregnando con sostanze sensibili all’umidità dei fogli di carta di varie dimensioni.

Questi indicatori sono utilizzati in molti settori per evidenziare le condizioni di umidità presenti all'interno degli imballaggi, per sottolineare eventuali penetrazioni di umidità all'interno di prodotti, manufatti, apparecchiature che necessitano di protezione durante il trasporto. I cartellini indicatori vengono anche impiegati con la finalità di segnalare l'attività disidratante del materiale; trovano inoltre impiego durante il confezionamento di prodotti a base di argilla disidratante, gel di silice bianco, allumina, e setacci molecolari e più in generale per tutti materiali disidratanti che non hanno evidenti differenze cromatiche tra la loro massima attività e l'esaurimento del potere disidratante.

I cartellini indicatori normalmente impiegati industrialmente, hanno una Più in generale gli alogenuri dei sali del rame in valenza (II), ottenuti attraverso l'impiego degli stessi sali puri oppure ottenuti attraverso la miscela di sali che contengono lo ione Cu++ con generico anione, e sali che contengono gli ioni cloruro, bromuro e ioduro con qualsiasi catione.

Alla miscela sopra descritta possono essere aggiunti sali che hanno anioni che formano con il rame in valenza due (II), sali colorati come i solfati, i nitrati, cromati, permanganati, e simili che hanno funzioni di sfondo colorato che permette una migliore determinazione cromatica dell'indicazione dell'umidità. Oppure, con la stessa funzione di creare uno sfondo colorato che aumenta il contrasto di colore durante la segnalazione del cambiamento di umidità, possono essere impiegati dei coloranti di natura organica o inorganica.

Miscelando i sali descritti si possono ottenere soluzioni che vengono impiegate per impregnare il materiale di supporto attraverso immersione.

Il materiale cartaceo impregnato con la miscela dell'invenzione ha la funzione di indicatore di umidità. Con un supporto cartaceo si ottiene un cartellino indicatore.

Ponendo ad esempio il cartellino all'interno di una camera climatica e variando l'umidità relativa, si può valutare attraverso il cambiamento di colorazione dell’area impregnata, il valore di umidità a cui è sensibile l'indicatore.

La stessa soluzione dei sali di rame, dei sinergizzanti di colorazione, e dei coloranti di sfondo, oggetto dell'invenzione, può essere impiegata per impregnare parti dei materiali utilizzati nel settore dei disidratanti, come i tessuti non tessuti, o qualsiasi materiale costituente i sacchetti contenenti i disidratanti con la finalità di indicare l'attività disidratante del sacchetto.

A seconda delle concentrazioni del principio attivo e del sinergizzante nella miscela utilizzata per l'impregnazione, si può ottenere un materiale più o meno sensibile all'umidità. I componenti dell'indicatore di umidità dell'invenzione sono pertanto:

un principio attivo costituito da un alogenuro di rame in particolare cloruro di rame, bromuro di rame, ioduro di rame e fluoruro di rame; eventualmente i sinergizzanti che aumentano la colorazione dello stato anidro e dello stato umido dei principi attivi e possono aumentare o diminuire la sensibilità del materiale impregnato all'umidità relativa a cui viene esposto;

i coloranti organici e inorganici che mediano con la loro colorazione le tonalità ottenute con il solo impiego dei sinergizzanti e dei principi attivi, migliorando il contrasto cromatico.

Esempi 'di prodotti sinergizzanti comprendono i sali dei metalli alcalini, alcalino-terrosi e degli elementi di transizione alcuni dei quali igroscopici o deliquescenti, in particolare cloruri, bromuri, fluoruri e ioduri di magnesio, sodio, litio, calcio, potassio, bario, ferro o ancora, nitrati, dicromati, solfati di potassio, litio, calcio, magnesio, sodio e ferro.

Esempi di anioni, introdotti sotto forma di sali, i quali, in presenza dello ione rameico, apportano una colorazione di fondo alla zona impregnata con la soluzione descritta e quindi mediano la colorazione impartita dal solo principio attivo sono bromuri, dicromati, nitrati, solfati.

I coloranti impiegati in miscela con le sostanze sopra descritte comprendono coloranti organici sintetici, coloranti di origine naturale, coloranti minerali, coloranti vegetali e pigmenti o loro miscele.

I colori più adatti alla applicazione sono il rosso, in grado di fornire sfumature più o meno intense rosa, la scala cromatica del blu, ed in particolare l'azzurro, la scala cromatica del verde, del viola o le scale cromatiche derivanti dalla miscela dei tre colori fondamentali.

I cartellini indicatori dell'invenzione sono ottenuti imbevendo o spruzzando un supporto cartaceo con soluzioni idroalcoliche o acquose contenenti lo ione rame, i sali sinergizzanti e i coloranti oggetto della presente invenzione.

Successivamente la carta viene asciugata con un getto d'aria calda oppure con riscaldamento in un forno normale intorno ai 60°C per il tempo necessario.

Sono state utilizzate e sperimentate soluzioni a diverse concentrazioni dei principi attivi alogenuri di rame da soli o in unione agli altri sali sinergizzanti, in miscela con diversi tipi di coloranti al fine di gestire il viraggio di colore in funzione dell'umidità alla quale deve essere sensibile il cartellino.

Generalmente è possibile produrre cartellini indicatori di umidità partendo da miscele contenenti meno di 10 grammi litro dei principi attivi e uno stesso quantitativo in peso del sinergizzante, fino ad utilizzare soluzioni contenenti 5 volte la quantità di principio attivo e 7 volte di sinergizzante contenente ioni alogenuri.

II quantitativo di colorante introdotto è funzione del colore di sfondo desiderato; è possibile riprodurre con l'ausilio del colorante la colorazione rosa tipica degli indicatori al cobalto esposti in ambiente umido.

Per solubilizzare i componenti si può impiegare acqua o una sua miscela con alcool etilico; alternativamente, si possono impiegare anche altri solventi che permettano la solubilizzazione dei sali e dei coloranti impiegati.

Le soluzioni descritte possono essere sperimentate su molti tipi diversi di supporti cartacei, oppure impiegate sui tessuti naturali, tessuti non tessuti a base sintetica, ed in generale su quei tessuti utilizzati nel campo dell'insacchettamento dei disidratanti con applicazione di una goccia indicatrice di umidità.

Utilizzando come principio attivo il bromuro di rame con sali sinergizzanti contenenti bromuri come ad esempio il bromuro di s odio, senza l'aggiunta di coloranti, si possono ottenere dopo immersione, cartellini indicatori che, se collocati in un ambiente inferiore ad un valore prefissato di umidità, prendono colorazione bruno/nera mentre posizionati in un ambiente con valore di umidità superiore al valore prefissato, cambiano colorazione verso l'incolore o all'azzurro tenue. L'impiego dei coloranti consente una più netta variazione di colore.

I seguenti esempi illustrano l'invenzione in maggior dettaglio.

Esempio 1

A) Si sciolgono 1,5 grammi di cloruro di rame biidrato, 3,0 grammi di cloruro di magnesio esaidrato, in 100 cc. di miscela idroalcolica (70% di acqua e 30% di alcol) non si introduce nessun colorante.

B) 1,5 g CLORURO DI RAME (biidrato) 3,0 grammi di CLORURO DI MAGNESIO (esaidrato) 100 cc. di soluzione idro/alcolica colorante. Il colorante può essere scelto:

• azzurro tale da dare colorazione sullo sfondo Riferimento pantone 3 17 U • oppure rosso tale da dare colorazione sullo sfondo Riferimento pantone • oppure colorante verde tale da dare colorazione sullo sfondo Riferimento pantone 33 1U oppure 365U.

C) 1,5 g CLORURO DI RAME 3,0 grammi di CLORURO DI SODIO 100 cc. di soluzione idro/alcolica colorante a scelta.

D) 1,5 g CLORURO DI RAME 3,0 grammi di CLORURO DI POTASSIO 100 cc. di soluzione idro/alcolica colorante a scelta.

In particolare se lo sfondo scelto è azzurro, si otterrà un indicatore giallo/verde a secco che diventa azzurro a umido.

Se invece lo sfondo scelto è rosa, si otterrà un indicatore giallo/arancio a secco che diventa rosa a umido.

Infine se lo sfondo scelto è verde chiaro, si otterrà un indicatore giallo/verde a secco che diventa verde chiaro ad umido.

L'impiego di questi sali sinergizzanti contenenti lo ione cloruro aumenta il contrasto cromatico del cartellino ottenuto per impregnazione e a seconda dei quantitativi impiegati e del diverso sale utilizzato, si possono ottenere sensibilità differenti all'umidità.

Risultati analoghi possono essere ottenuti sostituendo il cloruro di magnesio o cloruro di potassio o cloruro di sodio con gli altri sali sinergizzanti contenenti lo ione cloruro come ad esempio il cloruro di litio o qualsiasi cloruro metallico.

L'impiego di un colorante consente di ottenere un aumento del contrasto e una sensibilità dell'indicatore a umidità relative diverse.

La sensibilità all'umidità del cartellino si manifesta con il cambio di colore dal giallo del secco al colore dello sfondo presente sulla carta.

Il cartellino esposto a certe umidità risulterà ancora di colorazione gialla mentre superato un certo valore di umidità prenderà il colore dello sfondo introdotto con il colorante. Risulta evidente che quel cartellino sarà tarato per indicare l'umidità che gli consente di passare dal suo colore del secco al suo colore dell'umido.

Esempio 2

In presenza dello stesso principio attivo cloruro di rame e dello stesso sfondo colorato ad esempio rosso, procediamo ora a verificare l'influenza dell'impiego di altri sali sinergizzanti costituiti da alogenuri.

Sono_state preparate diverse soluzioni (Acqua/alcool) del principio attivo in unione ad altri sali sinergizzanti della famiglia degli alogenuri, al fine di verificare le differenti colorazioni dei cartellini indicatori prodotti attraverso impregnazione degli stessi con le soluzioni.

A) 1,2 g CLORURO DI RAME (biidrato) 3,6 g di CLORURO DI MAGNESIO (esaidrato) 100 mi di soluzione acqua/alcool colorante rosso.

B) 1,2 g CLORURO DI RAME 5 g di BROMURO DI POTASSIO 100 mi di soluzione colorante rosso.

C) 1,2 g CLORURO DI RAME 5 g di BROMURO DI SODIO 100 mi di soluzione colorante rosso.

D) 1,2 g CLORURO DI RAME 100 mi di soluzione.

Dopo aver operato come descritto precedentemente si sono confrontati gli effetti ottenuti sui supporti cartacei a seguito di impregnazione. Le carte indicatrici ottenute per immersione delle soluzioni A, B, C, D, dopo essere state asciugate con un getto di aria calda o con l'impiego di un forno a 60/70°C, prendono colorazione bruno più intenso di quelle derivanti dairimmersione nella soluzione D che non contiene sinergizzante. Si possono inoltre verificare le diverse sensibilità all'umidità atmosferica e le differenti tonalità di colore impartite dalla presenza di sinergizzanti contenenti lo ione cloruro (A) o contenenti lo ione bromuro (B, C).

In particolare sali contenenti lo ione bromuro formando in soluzione il Bromuro di rame, possono essere impiegati per ottenere tonalità di colore marroni, mentre sali contenenti Io ione cloruro aumentano la colorazione Gialla fino ad ottenere il bruno.

Variando il quantitativo, oppure variando le proporzioni tra il principio attivo il sinergizzante e il colorante, si possono gestire i viraggi di colore in modo da aumentare la sensibilità dell'indicatore e si possono ottenere differenti colori dell'indicatore in ambiente secco e in ambiente umido.

Esempio 3

Un cartellino indicatore è stato immerso in una soluzione di 2 g di solfato di rame pentaidrato 3 g di bromuro di potassio in 100 mi di miscela acquosa.

Le colorazioni dei cartellini esposti in ambiente secco è bruno/nero.

Diluendo la soluzione descritta si ottengono tutte le sfumature del bruno/nero e differenti sensibilità all'umidità.

Analogamente si può impiegare come sale sinergizzante il Bromuro di sodio, o qualsiasi altro sale contenente lo ione bromuro.

Stessi risultati si ottengono partendo direttamente dal bromuro di rame. Partendo da quest'ultimo in presenza di sali sinergizzanti a base di ione bromuro si ottengono rafforzamenti della colorazione bruno/nero fino ad ottenere il nero.

Partendo sempre dal bromuro di rame in aggiunta di sali sinergizzanti a base di ione cloruro si ottengono per impregnazione cartellini indicatori di umidità che possono avere colorazione marrone fino a ottenere il giallo/marrone tipico degli indicatori ottenuti impiegando soluzioni contenenti i cloruri.

L'aggiunta di coloranti alle soluzioni impiegate migliora la sensibilità cromatica all'umidità.

Esempi:

A) 1,7 grammi di bromuro di rame 100 cc di acqua

B) 1,7 grammi di bromuro di rame 1 grammo di bromuro di potassio 100 cc di acqua.

C) 1,7 grammi di bromuro di rame 1 grammo di bromuro di sodio 100'cc di acqua

D) 1,7 grammi di bromuro di rame 1 grammo di bromuro di sodio 100 cc di acqua colorante a scelta. Il colorante può essere scelto: • azzurro tale da dare colorazione sullo sfondo Riferimento pantone 317U

• oppure rosso tale da dare colorazione sullo sfondo Riferimento pantone 196U

• oppure colorante verde tale da dare colorazione sullo sfondo Riferimento pantone 33 1U oppure 365U.

E) 1,7 grammi di bromuro di rame 1 grammo di cloruro di magnesio esaidrato 100 cc di acqua colorante a scelta.

Si possono notare le differenze di colorazione del cartellino indicatore impregnato con le soluzioni costituite dal solo principio attivo bromuro di rame (A), rispetto ai cartellini ottenuti con l'impregnazione delle soluzioni B, C, D, E.

Impiegando le soluzioni B e C si ottengono cartellini indicatori che esposti in ambiente secco risultano rafforzati nel colore bruno rispetto a quelli ottenuti impiegando la soluzione A.

Impiegando la soluzione D si osservano i miglioramenti apportati dal colorante introdotto.

Impiegando la soluzione E si osservano le differenze apportate dal colorante introdotto e dal sinergizzante a base di ione cloruro, con le relative modificazioni di tonalità dell'indicatore.

parte della loro area impregnata con una soluzione di cloruro di cobalto. Questa zona cambia di colore dal blu al rosa a seconda dell’umidità presente nell’ambiente in cui viene posto il cartellino; il viraggio del colore è reversibile consentendo l'impiego dello stesso cartellino per più di una volta.

La concentrazione della soluzione di cloruro di cobalto usata per colorare i cartellini indicatori determina la sensibilità ai diversi tenori di umidità.

Nel XXV adeguamento della Direttiva Europea 67 / 548, il cloruro di cobalto finora utilizzato come indicatore di umidità nel settore dei materiali disidratanti sui tessuti non tessuti, all'intemo del gel di silice blu, sui cartellini cartacei, è stato rietichettato e riclassificato.

Le conseguenze di questa regolamentazione comportano una serie di attenzioni per quello che riguarda la manipolazione e l’utilizzo dei prodotti contenenti il sàie inorganico del cobalto.

Poiché, nei cartellini indicatori, la colorazione è data dal cloruro di cobalto ad una certa concentrazione, si pone il problema di individuare uno o più componenti capaci di sostituire tale sale nella sua funzione di sostanza capace di cambiare colore a seconda del grado di umidità.

Il cambiamento di colore deve essere idealmente netto e ben distinguibile anche per bassi tenori di umidità relativa.

Descrizione dell’invenzione

La presente invenzione fornisce indicatori di umidità comprendente un supporto impregnato con sali di rame.

Questi sali possono essere il cloruro di rame, il bromuro di rame o lo ioduro di rame o fluoruro di rame.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Indicatore di umidità comprendente un supporto colorato o impregnato con alogenuro di rame o altro sale in grado di rilasciare ioni Cu* e ioni alogenuro e uno o più coloranti.
2. 2. Indicatore di umidità secondo la rivendicazione 1 contenente inoltre sali sinergizzanti.
3. 3. Indicatore di umidità secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l'alogenuro di rame è scelto fra cloruro, bromuro, ioduro o fluoruro di rame.
4. 4. Indicatore di umidità secondo la rivendicazione 3, in cui l'alogenuro di rame è bromuro di rame o cloruro di rame.
5. 5. Indicatore di umidità secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detto supporto è un materiale solido.
6. 6. Indicatore di umidità secondo la rivendicazione 1, in cui detto supporto è carta, oppure e un tessuto naturale o un tessuto non tessuto.
7. 7. Indicatore di umidità secondo una delle rivendicazioni da 2 a 6, in cui i sali sinergizzanti sono scelti tra cloruri, bromuri, fluoruri, ioduri, nitrati, dicromati, solfati di magnesio, sodio, litio, calcio, potassio, bario e ferro.
8. 8. Indicatore di umidità secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui i coloranti sono scelti tra coloranti organici sintetici, di origine naturale, vegetale, minerale, e pigmenti colorati, o miscele tra questi, con preferenze di colori quali i rossi, i verdi, gli azzurri o miscele dei tre colori fondamentali rosso, giallo e blu.
9. 9. Indicatore di umidità secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui i coloranti sono miscelati in soluzione con il principio attivo ed i sinergizzanti, oppure il colorante viene posto come sfondo direttamente sulla carta, generando una colorazione rosa, azzurra o verde chiaro. *