KR100900110B1 - 시간 표시기 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

시간 표시기는 제 1 저장소(13)와, 이동 매체(11), 및 작동 후에 자체의 변색을 발생시키는 상기 이동 매체(11)를 통해서 액체가 이동하도록 상기 제 1 저장소(13)로부터의 액체를 상기 이동 매체(11)와 접촉 상태가 되게 하는 작동 수단을 포함한다. 상기 작동 수단은 상기 제 1 저장소(13)와 상기 이동 매체(11) 사이에 연결된 제 2 저장소(16)를 포함하며, 그래서 작동 후에 상기 액체는 상기 제 1 저장소(13)로부터 상기 제 2 저장소(16)로 비교적 신속하게 이동하며, 그리고 나서는 시간의 경과에 따라 상기 이동 매체(11)의 길이 방향을 따라서 비교적 천천히 이동한다.

Description

시간 표시기 및 그 제조 방법 {TIME INDICATOR AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}

본 발명은 표시기(indicator)가 부착되어 있는 물품(item)의 제품 유효기간(lifetime)을 나타내는 표시기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은, 압력을 가함으로써 작동될 때 표시기가 부착되어 있는 물품의 경과 시간(elapsed time)을 측정하며 물품의 제품 유효기간에 관한 시각적인 표시를 디스플레이하는 표시기에 관한 것이다.

음식물과 약품의 유효기간을 모니터해야 하는 필요성은 잘 알려져 있으며, 특히 이러한 제품이 제조 후 또는 개봉 후에 급속히 상하게 되는 경우에는 더욱 그러하다. 우유를 기초로 한 제품들은 제조시로부터 급속히 상하게 되며, 많은 종류의 긴 수명을 갖는 제품들(예컨대, 캔 처리된 제품)도 개봉 후 며칠 내에 처리되어야 한다. 그래서, 전형적인 가정 환경에서는 냉장고 안에 있는 제품들의 신선도(freshness)를 모니터하는 수단이 필요하게 된다. 특히, 캔이 개봉되거나 음식물(foodstuff)이 조리되었지만 그 전체가 즉시 소비되지 않은 상황에서는, 그 잔여물이 종종 냉장고 내의 용기 내에 놓여지게 된다. 이러한 용기가 얼마나 오랫동안 냉장고 내에 있었는지를 소비자에게 나타내어 줄 수 있는 간단한 보조 수단이 없는 경우에, 이러한 잔여물이 상하게 되어 건강상 유해하게 될 위험성이 존재한다. 이와 달리, 이러한 패키지가 냉장고 내에 얼마나 오랫동안 있었는지를 알지 못하면, 지나치게 조심하는 소비자는 처리해야하는 시간이 되기도 전에 그 내용물을 처리하게 될 수 있다. 어느 경우이든지, 냉장고 내의 이러한 용기들을 위한 간단하면서, 저렴하고 신뢰성 있는 표시기 또는 태그가 필요함이 분명하다.

이러한 목적을 달성하기 위한 여러 가지 수단이 당해 업계에 잘 알려져 있다. 공동 계류중인 국제 특허 출원 WO 01-26993호에는, 캡의 최초 개봉에 의해서 유효기간 표시기의 작동이 유발되는 일체형 유효기간 표시기를 포함하는 캡에 대해서 기재되어 있다. 하지만, 이러한 방법은 소비자의 자택(consumer's premise) 내에 "남은 음식물"용 용기를 준비해 두고 있는 소비자에게는 도움을 주지 못한다. 유사하게, 미국 특허 제4,292,916호, 제5,053,339호, 제5,446,705호 및 제5,633,835호에는 상하기 쉬운 제품의 보관 수명을 모니터하기 위한 변색 장치(color changing device)가 기재되어 있다. 이들 장치는 반응층과의 사이에 화학 반응이 시작되도록 반응층과 물리적으로 접촉 상태가 됨으로써 개시되며, 이러한 동작은 최초 제조시에만 편리하게 행해질 수 있다. 이 방법은 전체 유통망(entire distribution)에 걸쳐서 식료품의 변질 상태를 모니터하는데는 적합하지만, 가정 환경 내에서 사용자에 의한 작동 및 사용에는 적합하지 않다. 다른 종래 기술에서는, 제조 및 포장 공정시에 이러한 장치를 적용하는 것과 관련된 문제점들을 다룬다. 미국 특허 제5,555,223호에는 패키지에 시간 측정 표시기를 부착하는 공정이 기재되어 있는데, 이 공정은 정확한 생산 시간에 맞춰 타이머의 시계를 설정하는 단계를 포함한다. 그래서, 상기 종래 기술의 장치들은, 본 발명에서 구상되는 바와 같이 사용 또는 보관 시에 최종 사용자에 의한 유효기간 표시기의 부착 및 작동 대신에, 포장 및 충전 공정의 생산 말기에 특수한 제조 단계를 필요로 한다. 유사하게, 시간-온도 표시기(TTI: time-temperature indicator)도 최종 사용자의 해결책을 제공하기보다는 전체 유통망(distribution chain)을 모니터하는 문제를 다룬다. 여러 가지 액체 이동(liquid migration) 기술이 당해 업계에 알려져 있지만, 이들 기술은 전형적으로, 종이로의 신속한 침투(wicking) 및 그 결과로서 수분 내지 수시간 범위의 시간 범위에 유효하거나, 또는 보다 천천한 이동을 제공하기 위해서 젤라틴(gelatine)이나 다른 젤(gel)과 같은 물질로부터의 이동 매체의 복잡한 제조를 요하며, 그래서 생산하는데 복잡하며 비용이 많이 든다.

본 발명에 따르면, 시간 표시기는 제 1 저장소와, 이동 매체(migration medium), 및 작동 후에 자체의 변색(color change)을 발생시키는 상기 이동 매체를 통해서 액체가 이동하도록 상기 제 1 저장소로부터의 액체를 상기 이동 매체와 접촉 상태가 되게 하는 작동 수단(activating means)으로 구성되며, 상기 작동 수단은 상기 제 1 저장소와 상기 이동 매체 사이에 연결된 제 2 저장소를 포함하며, 그래서 작동 후에 상기 액체는 상기 제 1 저장소로부터 상기 제 2 저장소로 비교적 신속하게 이동하며, 그리고 나서 시간의 경과에 따라 상기 이동 매체의 길이 방향을 따라서 비교적 천천히 이동하는 것을 특징으로 한다.

상기 액체가 이동 매체의 길이 방향을 따라서 천천히 이동함에 따라, 경과 시간의 시각적인 표시가 변색의 누적 진행(cumulative progress)으로 주어진다. 시간 표시기는 마크(indicia)를 포함할 수 있으며, 그래서 경과 시간은 이동 매체를 따라 이루어지는 변색의 진행을 이 마크와 비교함으로써 측정된다

제 2 저장소의 존재는 제 1 저장소로부터 원위로(away) 액체의 신속한 분산을 가능케 한다. 이는 액체가 제 1 저장소로부터 외부로 배출될 때 상기 장치의 누설 위험을 감소시킬 수 있다. 게다가, 경과 시간의 측정이 이동 매체와 액체의 특성에만 의존할 뿐 제 1 저장소로부터의 액체의 초기 유동에 독립적이기 때문에, 경과 시간 측정의 정확도가 또한 향상될 수 있다.

상기 제 2 저장소는 시간 표시기의 몸체 내의 내부 공동(cavity) 또는 챔버(chamber), 작동 후에 팽창되는 팽창 가능한 포켓, 또는 작동 후에 액체를 흡수하는 흡수 매체(absorption medium)의 형태를 취할 수 있다. 상기 제 1 저장소와 제 2 저장소는 도관(conduit)에 의해서 연결될 수 있으며, 이 도관은 작동 후에 제 1 저장소로부터 제 2 저장소로의 액체의 신속한 침투를 허용하는 물질을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 저장소는 이동 매체의 대향 단부를 향하여 위치될 수 있거나, 또는 동일 단부를 향하여 위치될 수 있다.

상기 제 1 저장소는 제 2 저장소 내에 수용될 수 있는데, 예를 들면 제 1 저장소는 제 2 저장소를 형성하는 공동 내에 위치된 파열 가능한(rupturable) 액체 캡슐 형태일 수 있다. 시간 표시기를 작동시키면, 캡슐이 파열되어 액체를 공동 내부로 방출시키게 된다.

시간 표시기는 바람직하게는, 예를 들면 액체와 이동 매체의 성질을 적절히 선택함으로써, 이동 매체를 따라서 이루어지는 액체의 이동에 소정 시간이 걸리도록 구성된다. 이 시간은 30분 내지 6개월 사이, 특히 수일 내지 수주 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들면, 유제품에 사용하기 위한 시간 표시기의 경우, 이 시간은 2일 내지 5일 범위에 있을 수 있다. 이와 달리, 캔 처리되거나 병에 담겨진 조리용 소스에 사용하기 위한 시간 표시기의 경우, 이 시간은 1주 내지 2주의 범위에 있을 수 있다. 다른 예로서, 1개월의 시간이 필요할 수 있는 안연고(eye ointment) 또는 비부(鼻部)용 스프레이(nasal spray), 1개월 내지 3개월의 시간이 필요할 수 있는 필터, 예컨대 워터 필터(water filter), 및 3일 내지 7일의 시간 또는 24시간 내지 48시간이 각각 필요할 수 있는 냉동 육류 또는 유아용 음식물이 포함된다.

작동 수단은 압력에 의해 작동 될 수 있는데, 예를 들면, 제 1 저장소에 압력을 가함으로써 제 1 저장소로부터 제 2 저장소로 액체를 가압시킬 수 있다. 상기 작동 수단은, 제 1 저장소를 제 2 저장소로부터 격리시키며 그에 따라 제 1 저장소를 이동 매체로부터 격리시키는 압력-파열식 실(seal)을 포함할 수 있다.

상기 시간 표시기는 제 1 저장소용의 오목부(dished portion)가 형성될 수 있는 기초층(base layer)과, 이동 매체를 포함하는 이동층, 및 상기 기초층과 이동층의 사이에 개재되어 있는(sandwiched) 중간층을 포함할 수 있다. 각 층과 이동 매체는, 예를 들면 이하의 특성을 갖는 얇고 가요성이 있는 박판(sheet)형일 수 있다. 상기 중간층은 이동 매체의 일단부에서 이동층에 약하게 부착될 수 있으며, 그래서 작동 후에 상부층과 중간층 사이에 제 2 저장소가 형성된다. 상기 제 2 저장소는 이러한 방식으로 팽창 가능한 포켓일 수 있다.

시간 표시기는 이동 매체 또는 이동층에 장착된 적어도 부분적으로 투명한 층을 포함할 수 있다. 상기 적어도 부분적으로 투명한 층은 부분적으로 투명한 마스크 형태일 수 있다. 이 마스크는 하나 이상의 투명 창을 포함할 수 있으며, 이 투명 창을 통해서 변색을 볼 수 있다. 투명 창은 변색의 진행을 측정하는 마크로서 기능할 수 있다. 마크 중 하나는, 제 2 저장소와 연계하여, 본 장치가 작동되었다는 표시를 제공하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1의 투명 창은 제 2 저장소의 위에 정렬될 수 있다. 상기 투명 창은 이동 매체 또는 이동층 상에 직접 프린트함으로써 구획 형성될 수 있는데, 이는 시간 표시기의 제조를 단순화시켜 준다. 이동 매체 또는 이동층은 그 위에 프린트가 이루어질 수 있도록 적층될 수 있다.

변색은 임의의 색으로부터 적색으로 되는 것일 수 있다. 액체의 이동은 이동 매체 내에 한 가지 이상의 변색, 예를 들면 두 가지 또는 복수의 변색을 유발할 수 있다. 예를 들어, 변색은 적색의 발현 이전에 노랑의 중간색(intermediate colour)을 가질 수 있다.

상기 액체는 유색일 수 있으며, 그래서 이동 매체에 있는 세공(細孔)으로의 액체의 이동에 의해서 이동 매체에는 시각적으로 관찰할 수 있는 변색이 발생된다. 이와 달리, 액체는 제 1 반응제를 포함할 수 있으며, 이동 매체는 상기 제 1 반응제와 반응하여 변색을 발생시킬 수 있는 제 2 반응제를 포함할 수 있다. 이동 매체에는 제 2 반응제가 침투되거나, 도핑되거나 또는 프린트될 수 있다.

상기 제 1 반응제와 제 2 반응제 사이의 반응 시스템은 : 킬레이트제(chelating agent)에 의한 금속 이온의 킬레이트화, pH 지시약을 갖는 산/염기의 반응, 산화 환원 지시약(redox indicator)을 갖는 전자 공여체/수용체(electron donor/acceptor)의 반응, 효소(enzyme)와 기질 사이의 효소 반응을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 상기 금속 이온은 아연 이온, 동 이온, 철 이온 및 칼슘 이온으로 이루어지는 그룹으로부터 선택될 수 있고; 킬레이트제는 1, 10-페난트롤린(phenanthroline), 징콘(zincon), 및 2, 2'-비키올린(biquioline)(커프론(cupron)) 및 PAR로 이루어지는 그룹으로부터 선택되며; 산/염기 반응제(acid/base reagent)는 염산, 구연산, 아스코르브산, 수산화나트륨 및 인산 수소 나트륨으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고; pH 지시약은 브로모티몰 블루(bromothymol blue), 메틸 레드(methyl red) 및 크레졸 레드(cresol red)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되며; 전자 공여체/수용체는 표백분(bleaching powder)과 바나듐 염(vanadium salt)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고; 산화 환원 지시약은 n-페닐앤트란실 산(phenylanthrancilic acid) 및 표백성 염료(bleachable dye)로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다.

상기 액체는 점성 액체일 수 있으며, 그래서 상기 액체의 점성도는 이동 매체를 통한 액체의 이동 속도를 제어한다. 이 액체는 기름 및 지용성 염료(oil-soluble dye)를 포함하거나, 혹은 물과, 수용성 염료 및 일부 경우에는 상기 액체의 점성도를 제어하기 위한 화학물질을 포함할 수 있다.

상기 이동의 메커니즘은 확산 또는 모세관 작용일 수 있다. 상기 이동 매체는 폴리올레핀 플라스틱과 같은 폴리머 미세공(micro-porous) 재료와, 종이를 포함하는 셀룰로오스를 기초로 한 재료(cellulose-base material)와, 솔-겔, 및 입자 충전 테플론(particle-filled Teflon)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 이동 매체는 실리카 충전제를 갖는 미세공 폴리머 재료로 이루어질 수 있다. 이동 매체는 솔-겔 용액에 침지된(dipped) 종이와 같은, 언급된 세공 재료의 조합으로 구성될 수 있다.

표시기에는 보관하고자 하는 물품 또는 패키지에 부착하기 위한 접착성 배면(backing)이 병합될 수 있다. 표시기는 이동 매체의 길이 방향을 따라서 이동 통로를 구획 형성하는 수단을 포함할 수 있다. 상기 구획 형성 수단은 실(seal) 형태일 수 있다. 이동 통로는 필요로 하는 액체의 양을 감소시켜 주며, 상기 표시기로부터 뜻하지 않게 액체가 삼출되는 것을 감소시킨다.

본 발명의 제 2 양태에 따르면, 시간 표시기의 제조 방법으로서, 액체 저장소용의 오목부가 형성된 기초층과, 입구를 갖는 중간층, 및 이동 매체를 포함하는 이동층을 제공하는 단계와; 입구가 오목부와 정렬된 상태로 기초층을 중간층에 접착하는 단계와; 입구를 통해서 오목부로 액체를 공급하여 액체 저장소를 형성하는 단계와; 이동층을 중간층에 부분적으로 접착하는 단계를 포함하며, 그래서 상기 시간 표시기가 작동될 때, 액체는 액체 저장소로부터 이동층과 중간층 사이에 형성된 챔버로 신속하게 이동하며 그리고 나서 시간의 경과에 따라 이동 매체의 길이 방향을 따라서 천천히 이동하는, 시간 표시기의 제조 방법이 제공된다.

중간층은 바람직하게는, 제조시에 제 1 저장소가 액체로 충전될 때 제 1 저장소로부터 공기가 배출될 수 있도록 하는 통기공(vent)을 포함한다. 그래서, 중간층은 충전을 용이하게 하는 층으로서 기능하는 것으로 간주될 수 있다.

본 방법은 이동층과 중간층 사이의 접착을 저지하도록 중간층의 표면의 일부 상에 프린트하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 표시기의 작동 후에 팽창 가능한 포켓 형태의 제 2 저장소가 형성될 수 있다. 이 포켓은 접착을 저지하는 표면의 일부 영역에서 이동층과 중간층 사이에 형성된다. 본 방법은 이동 매체의 길이 방향을 따라서 이동 통로를 구획 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 이동 통로를 구획 형성하는 이동층에 실을 형성함으로써 이루어질 수 있다.

본 방법은 적어도 부분적으로 투명한 층을 이동층에 접착하는 단계를 포함할 수 있고, 투명한 층상에 마크를 구획 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 그래서 이동 매체를 따라서 이루어지는 변색의 진행을 상기 마크와 비교함으로써 경과 시간이 측정된다. 이와 달리, 본 방법은 이동층 상에 마크를 프린트하는 단계를 포함할 수 있으며, 그래서 이동 매체를 따라서 이루어지는 변색의 진행을 상기 마크와 비교함으로써 경과 시간이 측정된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유효기간 표시기 장치로서, 적색 염료가 용해된 액체를 포함하는 액체 저장소와, 주로 실리카 충전제를 갖는 폴리올레핀 플라스틱으로 구성된 미세공 매체와, 상기 액체를 상기 매체와 접촉 상태가 되게 할 때 상기 액체는 상기 매체를 통해서 천천히 확산되어 적색으로의 변색을 유발하도록 상기 미세공 매체의 위에 배치되는 부분적으로 투명한 마스크를 포함하며, 상기 변색의 선단부는 상기 미세공 매체를 따라서 천천히 진행하며, 상기 선두부의 진행을 시간 표시기가 부착되어 있는 물품의 유효기간에 관련시키는 마크를 포함하는 마스크를 통해서 관찰되는, 유효기간 표시기 장치가 제공된다.

이제, 본 발명이 보다 온전하게 이해될 수 있도록 이하의 예시적인 도면을 참조하여 소정의 실시예와 연계된 본 발명이 설명될 것이다.

도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시기의 구성요소들의 분해 평면도.

도 1b와 1c는 도 1a의 표시기의 작동 전 및 작동 후의 분해 횡단면도.

도 2a와 2b는 도 1의 표시기에 사용될 수 있는 중간층을 상세하게 나타내는 도면.

도 3은 다른 양태의 표시기를 나타내는 도면.

도 4a와 4f는 시간의 경과에 따라 천천한 액체-이동 과정의 진행을 보여주는 표시기를 나타내는 도면.

도 5a와 5b는 다른 양태의 표시기의 작동 전 및 작동 후의 분해 횡단면도.

도 6은 도 5a와 5b의 표시기에서의 시간의 경과에 따른 천천한 액체-이동 과정을 나타내는 도면.

이하의 도면에서는 유사한 부분을 지칭하는데 유사한 번호가 사용된다. 본 발명에 따른 예시적인 시간 표시기(본 장치라고도 함)가 도 1a와 1b에 도시되어 있다. 본 장치는 제 1 액체 저장소(13)를 포함하는 기초층(10)과, 이동 매체로 구성되는 중간층(11)과, 2개의 창(17, 18)을 제공하는 부분적으로 투명한 상부층(12)을 포함하며, 상기 2개의 창을 통해서 이동 매체를 통한 액체의 진행이 보여질 수 있다.

상기 기초층(10)은 전체로서 표시기의 하부 실(lower seal)을 구성한다. 기초층(10)은, 액체-이동 메커니즘을 구동하는 기능을 하는 제 1 액체 저장소(13)를 포함하며 버튼을 형성하는 오목부(19)를 포함한다. 상기 오목부(19)는 열성형될 수 있다. 상기 기초층(10)의 하부면은 모니터되는 물품에 표시기를 부착하는 기능을 하는 접착성 표면일 수 있다. 기초층(10)의 상부 표면은 두 구역: 취약 실(weak seal)(14)을 따르는 구역 및 액체 도관(15)을 따르는 구역을 제외하고, 중간층(11)에 강력한 접착제에 의해서 부착된다. 액체 도관(15)은 실(14)에 연결된 제 1 단부와, 이동 매체에 연결되는 중간층(11)에 있는 개구부 또는 공동(16) 형태의 제 2 저장소로 이어진 제 2 단부를 갖는다.

조립되고 나면, 본 장치는 오목부(19)를 압착함으로써 작동이 되며, 그에 따라 저장소 내의 액체에 가해지는 압력이 증가되어 취약 실(14)을 파열시킨다. 액체는 액체 도관(15)을 따라 신속하게 유동하여, 중간층(11)에 있는 공동(16)으로 유입된다. 상기 중간층(11)은, 이동 매체로서 기능하는 세공 또는 미세공 매체를 캡슐화한 적층 패키지(laminated package)로 이루어진다. 공동(16)에 유입된 후에, 액체는 상기 매체를 따라서 천천한 이동을 시작한다.

상부층(12)은, 상기 천천한 이동 과정의 진행을 보여주며 그래서 그래픽 마스크로서 기능하는 투명 창(17, 18)(마크)을 포함한다. 제1의 창(18)은 중간층(11)에 있는 공동(16)의 위에 위치되며, 제2의 창은 의도하는 종료점(end-point)의 위에 위치된다. 본 장치가 작동될 때, 액체는 공동(16) 안으로 유입되며, 장치가 작동되었음을 보여주는 제1의 창(18)을 통해서 변색이 보이게 된다. 제2의 창(17)에서 보여지는 변색은 의도하는 종료점(모니터되는 물품의 유효기간에 상응함)에 도달되었음을 나타낸다.

이제 도 2a와 2b를 참조하면, 본 장치의 중간층의 예시적인 두 실시예가 나타내어져 있으며, 중간층은 천천한 액체-이동이 이루어지는 구성요소이다. 도 2a에서, 중간층(20)은 이동 매체의 절취부(cut-out section)에 의해 구획 형성된 제 2 저장소 또는 공동(22)에 도달하는 액체의 천천한-이동 매체로서 기능하는 세공 또는 미세공 재료의 적층 스트립(26)으로 이루어진다. 상기 액체의 이동은 상기 중간층의 가장자리를 따라서 부착된 열 압착 실(24)에 의해서 중간층의 가장자리 너머로 확장되는 것이 방지되며, 상기 실링 작업은 본질적으로 미세공 재료의 세공을 폐쇄하게 된다.

도 2b에 나타낸 다른 형태의 실시예에서, 중간층(20)은 이동 매체에 절취 형성된 공동(22)에 도달하는 액체의 천천한-이동 매체로서 기능하는 미세공 재료의 캡슐화된 스트립(26)을 포함한다. 상기 액체의 이동은 주변 테두리(28)에서 적층과 적층간 접착에 의해서 스트립(26) 너머로 확장되는 것이 방지된다.

이제 도 3을 참조하면, 액체 방출 메커니즘의 다른 형태의 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에 따르면, 액체를 포함하는 파열 가능한 캡슐(30) 형태의 제 1 저장소는 공동(32) 형태의 제 2 저장소 내에 배치된다. 상기 공동(32)의 위와 아래에 가해지는 압력은 액체를 공동으로 방출시키며 또 그에 따른 액체의 이동을 시작하게 한다. 본 실시예에서, 본 장치의 하부층은 하부 실을 제공하는 기능만을 하며, 그래서 도 1의 열성형된 저장소 및 도관은 필요없게 된다.

이제 도 4a 내지 4f를 참조하면, 이동 매체에서의 액체 이동 선단부의 시간 경과에 따른 진행이 도 4a 내지 4c에 도시되어 있다. 본 장치의 상기 부분적으로 투명한 상부층을 통해서 보여지는 변색이 도 4d 내지 4f에 도시되어 있다. 초기에는, 각각 도 4a와 4d에 나타낸 바와 같이, 액체는 공동 내에 포함되어 있으며 제1의 창 또는 시작창(48)에서만 변색을 볼 수 있다. 이는 본 장치가 작동되었음을 나타낸다.

시간이 진행됨에 따라, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 액체는 공동으로부터 외 부로 이동하기 시작하며 공동(42) 주변의 가장자리를 변색시키기 시작한다. 도 4e에 나타낸 바와 같이, 제2의 창 또는 종료창에서는 변색을 볼 수 없다. 시간의 경과에 따라, 이동 매체(44)를 따라서 이동함으로써 변색 영역은 점진적으로 누적식으로 본 표시기를 따라서 길이 방향으로 확장된다. 마지막으로, 도 4c에 나타낸 바와 같이, 이동 매체 전체 또는 이동 매체의 거의 전체가 변색되었으며, 도 4f에 도시된 바와 같이, 제2의 창에서 제품이 만료되었음을 나타내는 변색을 볼 수 있다.

당해 업자에게 분명하다시피, 만료/유효기간 종료점을 나타내기 위한 다양한 종류의 그래픽 디자인이 이용될 수 있으며, 다양한 직선, 곡선, 타원, 직사각형 또는 점들을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. 유사하게, 액체 이동의 선단부의 진행을 나타내는 마크 또한 이용될 수 있으며, 다양한 화살표, 곡선, 직선 및 다양한 크기의 점들을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다.

또, 각 실시예는 시간 표시기의 상태를 나타내기 위한 여러 가지 추가적인 마크를 포함하도록 될 수 있다. 이러한 마크(도시되지 않음)는 상기 종료점으로의 점진적인 진행을 나타내는 그래픽 기호를 포함할 수 있다. 창을 통해서 보여지는 시작 색은 상부층의 배경 색과 동일할 수 있으며, 그래서 어떠한 변색도 분명하게 드러난다. 최종 색은 적색일 수 있으며; 적색으로의 전이는 모니터되고 있는 물품이 처리되어야 함을 나타내는 사인으로서 쉬이 이해될 수 있다.

도 5a와 5b는 기초층(50)과, 이동 매체를 포함하는 상부 이동층(56), 및 상부 이동층(56)과 기초층(50) 사이에 개재된 중간층(60)으로 이루어진 다른 형태의 표시기를 나타낸다. 상부 이동층(56)은 적층된다, 즉 양측면이 박층(51)으로 덮여진다. 상부 이동층(56)의 상부 표면에는 시작점과 종료점을 나타내는 마크가 프린트되며, 그래서 프린트하기 위한 개별적인 부분적으로 투명한 상부층이 필요없게 된다. 또, 상부 이동층(56)의 프린트 작업은 이전의 실시예에서와 같이 투명 창을 구획 형성할 수 있다.

기초층(50)은 바람직하게는 PVC로 만들어지며, 제 1 액체 저장소(54)를 포함하는 오목부(52)가 형성된다. 중간층에는, 액체 저장소(54)를 상부 이동층(56)에 있는 작은 공동(66)에 연결하는 입구(64)와 통기공(65)이 구비된다. 중간층(60)은, 상부 이동층(56)의 하부 표면의 일부를 덮는 프린트 영역(67)을 제외하고, 중간층(60)의 상부 표면에 부착된 열 접착제(thermal adhesive)에 의해서 상부 이동층(56)에 봉합된다. 프린트 영역(67)에는 예를 들면, 페인트와 같은 재료가 프린트되는데, 이는 Lmarr(미국, 캘리포니아주, 글렌 앨런 소재)사의 W60 및 W60 사전 부착 지방족 폴리에스테르 수계 우레탄 접착제일 수 있는 열 접착제와 함께 취약 접착 접합부를 형성한다.

본 장치는 저장소(54)로부터 입구(64)를 통해서 공동(66)으로 액체를 방출시키는 오목부(52)를 누름으로써 작동된다. 공동(66)은 프린트 영역(67) 위에서 확장 또는 팽창되어 도 5b에 나타낸 바와 같은 내부 포켓(68) 형태의 제 2 저장소를 형성한다. 내부 포켓(68)이 형성되고 나면, 버튼 또는 오목부(52)는 눌려진 상태로 남아있는다. 그리고 나서 액체는 위에서 설명한 바와 같이 시간의 경과에 따라 이동 매체를 통해서 확산되기 시작한다.

도 6a 내지 6c는 액체의 이동을 이동 매체를 통해서 좁은 경로로 인도하는 메커니즘을 갖는 도 5a와 5b의 장치를 나타낸다. 이 좁은 경로를 구획 형성하는 실(70)을 형성하는데 열과 압력이 이용된다. 도 6a는 작동 전의 장치를 나타내며, 그래서 공동(66) 내에는 액체가 존재하지 않는다. 작동 직후에 공동(66)은 액체로 충전되며, 액체는 도 6b에 나타낸 바와 같이 이동 매체로 확산되기 시작한다. 시간의 경과에 따라, 액체는 도 6c에 나타낸 바와 같이 실(70)에 의해 구획 형성된 좁은 경로를 따라서 이동 매체를 따라 계속 진행한다.

도 5a와 5b의 실시예는 다음과 같이 제조될 수 있다:

1) 플라스틱 PVC 층을 150℃ 내지 160℃로 열성형하여, 오목부(52)를 갖는 기초층(50)을 형성한다;

2) 입구(64)와 통기공(65)을 갖는 제 2 플라스틱 층을 기초층(50)에 부착하여, 입구가 오목부와 정렬된 상태로 중간층(60)을 형성한다;

3) 입구를 통하여 오목부로 액체를 공급하여 제 1 저장소를 형성한다. 액체가 저장소에 충전됨에 따라, 오목부로부터 통기공(65)을 통해서 공기가 배출된다. 중간층(60)은 충전-촉진기 층으로 간주될 수 있으며, 신속한 제조 속도가 달성될 수 있게 한다;

4) 중간층(60)의 자유 표면에 접착제가 부착된다;

5) 이동 매체를 포함하는 상부 이동층(56)에는 그 표면에 예를 들면, 페인트와 같은 재료가 프린트되며, 이는 중간층 상의 접착제와 함께 취약 접합부를 형성한다;

6) 중간층(60)과 상부 이동층(56)이 대략 90℃에서 서로 접착된다;

7) 선택적으로, 상부 표면에 (150-200℃ 범위의) 열과 압력이 가해져서 이동 층을 용융시킴으로써, 좁은 이동 통로를 구획 형성하는 실 또는 부분적인 실을 형성한다.

8) 선택적으로, 상부 이동층(56)에는 이동 시작점 및 종료점을 볼 수 있게 투명 창을 구획 형성할 수 있도록 마크가 프린트될 수 있다. 이와 달리, 이러한 마크를 갖는 추가적인 부분적으로 투명한 층이 이동층에 접착될 수 있다.

각각의 실시예에서, 이동 매체는, 예를 들면 등록상표 테슬린(Teslin

)(미국, 펜실베니아주 소재의, PPG Industries, Inc.)과 같은 (주로 실리카 충전제를 갖는) 폴리올레핀 플라스틱, 또는 아티신(Artisyn ^TM )(미국, 켄터키주, 오웬스보로, Daramic Inc.)과 같은 실리카 충전제를 갖는 폴리에틸렌과 같은 미세공 폴리머와 같은 세공 재료일 수 있다. 사용되는 액체는, 예를 들면 오일 레드(Oil Red) EGN(미국, Aldrich Chemical Company, Inc.)과 같은 지용성 적색 염료를 포함하는 옥수수 기름과 같은 식용 기름과 같이, 적절한 착색(예를 들면, 적색)을 갖는 임의의 점성 액체일 수 있다. 본 예에서, 액체 이동 속도는 액체의 점성도와 이동 매체의 두께 및 밀도에 의해서 결정된다.

유익하게는, 식용 염료를 갖는 식용 기름의 선택은 본 장치가 터지는 경우에도 무독성 상태로 유지되는 것을 보장한다. 상기 기름/염료 조합의 다른 이점은, 이러한 액체가 이동 매체를 따라서 이동할 때, 기름의 기본적인 노랑색이 적색의 출현보다 먼저 나타나므로 2단계의 변색 선단부가 발생된다는 것이다. 그래서, 단계적인 변색이 일어나는데, 먼저는 중간색인 노랑색으로, 그리고 나서는 적색으로 의 변색이 일어난다. 유익하게는, 상기 변색 순서는 적색으로 되기 전에 먼저 노랑색으로 바뀌는 교통 신호등에 소비자들은 친숙해있기 때문에, 소비자에게는 직관적이 된다. 마찬가지로, 적색은 위험과 관련이 있으며, 그래서 상기 조합은 본 발명의 장치에 대해서 최적의 변색 순서를 제공한다.

다른 형태의 액체/염료의 조합은 물에 용해된 수용성 염료(예를 들면, 식용 적색 염료)를, 산출되는 액체의 점성도 및 그에 따른 액체의 이동 속도를 제어하기 위한, 폴리에틸렌 글리콜(PEG)과 같은 첨가제와 함께 사용한다. 추가적으로, 최종 색(예컨대, 적색)이 발현되기 바로 전에 하나의 색(예컨대, 노랑색)이 나타나도록, 염료와 다양한 체류 시간과의 조합이 이용될 수 있다.

이와 달리, 이동 매체는 도핑된 미세공 솔-겔(micro-porous doped sol-gel)일 수 있으며, 액체는 염화 아연과 같은 아연 염 용액일 수 있으며, 변색 반응 시스템은 킬레이트화 반응일 수 있다. 도핑된 솔-겔 매체를 통해서 아연 용액이 천천히 이동함에 따라, 아연 용액은 도핑 첨가물과 반응을 하며; 이 경우에, 킬레이트제는 4-(2-피리딜라조) 레조르시놀 모노소듐 염(이하 PAR이라 함)이며, 그래서 노랑색으로부터 적색으로의 변색을 유발한다.

일 실시예에서, 도핑된 솔-겔의 지지 재료는, 2.5㎝의 스트립으로 1㎝로 절단되며 PAR-도핑된 솔-겔로 침지 코팅되는 표준 레이저 품질의 종이(80g/㎡)일 수 있다. 도핑된 솔-겔 액은 먼저, 테트라에톡시실란(TEOS: tetraethoxysilane) 용액 5㎖를, 10㎖의 에탄올과, 1.6㎖의 3중 증류수와, 4방울의 농축(33%) 염산(HCl) 및 0.1g의 PAR로 이루어진 교반 용액에 첨가함으로써 제조될 수 있다. 추가로 5분 동안 교반한 후에, CTAB(헥사디실트리메틸-암모늄 브로마이드)와 같은 계면활성제를 0.3g 첨가하여, 용액이 균질하게 될 때까지 교반이 이루어진다. 이 용액은 2시간 동안 더 교반된다. 종이는 침지 기계로 종이 스트립을 하나씩 파지하고; 교반되지 않은 용액 안으로 하강시키고 그리고 나서 0.08㎝/sec의 속도로 회수함으로써 솔-겔 용액에 침지될 수 있다. 그 다음에, 적어도 24시간 동안 오븐 내에서 50℃로 건조되도록 놓여져서 경화가 완성된다.

본 예에서, 액체의 이동 속도는 솔-겔의 제조시의 pH에 의해서 결정되며, 이는 최종 세공의 크기를 제어한다. 이러한 반응 시스템의 선택은, 본 장치가 터지게 되는 경우에도 위험한 화학재료가 전혀 배출되지 않기 때문에 특히 유익하다. 아연 용액은 무독성이며(최대 5㎎/ℓ수준까지는 음용수의 허용 가능한 성분이다), PAR은 솔-겔 매트릭스 내에 도핑 첨가물로서 갇힌 상태로 유지되며, 그래서 삼출될 수 없다.

당해 업자에게 자명하다시피, 다수의 다른 형태의 이동 매체 및 다수의 다른 형태의 반응 메커니즘도 가능하다. 다수의 미세공 매체는 천천한 이동 효과를 구현할 수 있게 해주며; 실례로서, (미국 미네소타주 세인트 폴 소재의, 미네소타 마이닝 앤 매뉴팩쳐링 컴퍼니(Minnesota Mining and Manufacturing Company)로부터 구매 가능한) Empore^??이라는 입자-충전 테플론이 있다. 이동 매체로서 적합한 다른 재료로는 종이와 같은 셀룰로오스를 기초로 한 재료들이 있으며, 이들 재료에서는 모세관 작용과 확산 현상 모두가 이동 효과에 기여할 수 있다.

위에 설명된 실시예와 유사한 변색을 발생시킬 수 있는 다수의 다른 형태의 화학적 시스템이 아래에 나열되어 있다:

1. 다른 킬레이트화 반응을 구현하기 위해서, 1, 10-페난트롤린, 징콘, 및 2,2'-비키올린(커프론)과 같은 다른 킬레이트제가 세공 매체에 병합되거나 도핑될 수 있으며, 세공 매체로 이동할 수 있는 다른 액체 반응제에는 동 이온, 철 이온 및 칼슘 이온과 같은 금속 이온 용액이 포함될 수 있다.

2. 산/염기 반응 시스템을 구현하기 위해서, 브로모티몰 블루, 메틸 레드 및 크레졸 레드를 포함하는 적절한 pH 지시약이 이동 매체에 병합되거나 도핑될 수 있으며; 이동 매체로 이동할 수 있는 적절한 산/염기 액체 반응제에는 염산, 구연산 및 아스코르브산과 같은 산과, 수산화나트륨 및 인산 수소 나트륨과 같은 염기가 포함될 수 있다.

3. 산화 환원 반응을 구현하기 위해서, n-페닐앤트란실 산 또는 표백성 염료와 같은 산화 환원 지시약이 이동 매체에 병합되거나 도핑될 수 있으며, 이동 매체로 이동할 수 있는 다른 액체 반응제에는 표백분 또는 바나듐 염 용액이 포함될 수 있다.

4. 효소 반응을 구현하기 위해서, 리파아제(lipase)와 같은 효소가 pH 지시약과 함께 이동 매체에 병합되거나 도핑될 수 있으며, 트리카프로인(tricaproin)과 같은 액상 기질이 이동 매체로 이동할 수 있다. 일 실시예에서, 리파아제와 트리카프로인의 효소 반응의 반응 생성물은 카프로산(caproic acid)이며; 이 카프로산은 pH 지시약의 색 변화를 유발한다.

상기 화학적 변색 시스템은, 화학 반응제 중 하나는 이동 액체에 존재하도록 하고 다른 하나는 이동 매체에 존재하도록 함으로써 본 발명의 배경 내에서 구현될 수 있다. 당해 업계에 알려져 있는, 이동 매체 내에 화학 재료를 배치시키는 수단에는: 상기 매체로의 또는 매체 상으로의 화학재료의 (상기 솔-겔에 대한 설명과 같은)도핑, 침지 및 프린팅이 포함된다.

위에 기재한 바와 같이, 각 실시예의 작동은 상기 표시기의 일부에 간단히 압력을 가함으로써 이루어지며, 본 발명은 사용하기에 수월하다는 이점을 가지며, 고장 없는 동작이 이루어질 수 있다. 또, 프린트 가능한 박판형의 액체 이동 매체 상에 표시기를 구성하는 것을 기초로 함으로써, 프린팅, 침지, 스탬핑 및 적층과 같은 간단한 기술을 이용하여 제작이 이루어질 수 있다. 그래서 시간 표시기는 간단하면서 저비용으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 구매 가능한 매체가 본 발명에 따른 표시기를 제공할 수 있도록 변경될 수 있다. 시간 표시기는 냉장고 또는 냉동고에 보관된 용기 또는 다른 물품에 부착하는 데에도 또한 적합할 수 있으며, 부동성의 액체, 예를 들면 다양한 농도의 프로필렌 글리콜과 물의 혼합물 또는 영하의 조건에서 동작하도록 된 합성 기름을 사용할 수 있다.

이는, 예를 들면 6개월과 같이 장시간에 특히 유용할 수 있다.

그래서, 본 발명에 따라, 소비자를 위한 간단하면서 저비용의 시간 표시기가 기재되어 있음을 알 수 있다. 본 발명은 현재 가장 실용적이며 선호되는 실시예라고 여겨지는 형태로 본 명세서에 나타내었지만, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 당해 업자에게는 자명할 것이며, 본 발명의 범위는 모든 동등 구조 및 장치를 포함할 수 있도록 첨부된 청구항의 광위의 해석에 따른다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 표시기가 부착되어 있는 물품의 제품 유효기간을 나타내는 표시기, 보다 구체적으로는, 압력을 가함으로써 작동될 때 표시기가 부착되어 있는 물품의 경과 시간을 측정하며 물품의 제품 유효기간에 관한 시각적인 표시를 디스플레이하는 표시기에 이용될 수 있다.

Claims (33)

1. 제 1 저장소와, 이동 매체, 및 상기 제 1 저장소로부터의 액체를 상기 이동 매체와 접촉 상태가 되게 하는 작동 수단을 포함하고, 상기 작동 수단은 상기 제 1 저장소와 상기 이동 매체 사이에 연결된 제 2 저장소를 포함하여, 작동 후, 시간의 경과는 상기 이동 매체를 통한 액체의 이동 정도에 의해서 표시되는 시간 표시기에 있어서,

   상기 제 2 저장소는, 작동 후에 팽창되는 팽창 가능한 포켓 형태인 것을 특징으로 하는 시간 표시기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 작동 수단은 상기 제 1 저장소와 상기 제 2 저장소 사이에 압력에 의해 파열 가능한 실을 포함하는 시간 표시기.
6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,

   상기 제 1 저장소용의 오목부가 형성된 기초층과, 상기 이동 매체를 포함하는 이동층, 및 상기 기초층과 상기 이동층 사이에 개재된 중간층을 포함하고, 상기 이동 매체의 일단부에서, 상기 중간층과 이동층이 상기 시간 표시기의 작동시에 상기 제 2 저장소를 형성하기 위하여 분리될 수 있도록 상기 중간층이 상기 이동층에 부착되는 시간 표시기.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,

    상기 액체는, 지용성 염료와 혼합된 기름과, 수용성 염료와 혼합된 물 및 상기 액체의 점성도를 제어하기 위한 화학재료로 이루어지는 그룹으로 부터 선택됨으로써, 상기 액체의 점성도는 상기 이동 매체를 통한 액체의 이동 속도를 제어하는 시간 표시기.
15. 삭제
16. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,

    상기 이동 매체는, 폴리머 미세공 재료와, 셀룰로오스를 기초로 한 재료와, 솔-겔, 및 입자 충전 테플론으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 시간 표시기.
17. 삭제
18. 삭제
19. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,

    상기 액체는 제 1 반응제를 포함하며, 상기 이동 매체는 상기 제 1 반응제와 반응하여 변색을 발생시키는 제 2 반응제를 포함하는 시간 표시기.
20. 제 19항에 있어서,

    상기 제 1 반응제와 상기 제 2 반응제 사이의 반응 시스템은: 킬레이트제에 의한 금속 이온의 킬레이트화, pH 지시약을 갖는 산/염기의 반응, 산화 환원 지시약을 갖는 전자 공여체/수용체의 반응, 효소와 기질 사이의 효소 반응을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 시간 표시기.
21. 제 20항에 있어서,

    금속 이온은 아연 이온, 동 이온, 철 이온 및 칼슘 이온으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되며; 킬레이트제는 1, 10-페난트롤린, 징콘, 및 2, 2'-비키올린(커프론) 및 PAR로 이루어지는 그룹으로부터 선택되며; 산/염기 반응제는 염산, 구연산, 아스코르브산, 수산화 나트륨 및 인산 수소 나트륨으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고; pH 지시약은 브로모티몰 블루, 메틸 레드 및 크레졸 레드로 이루어지는 그룹으로부터 선택되며; 전자 공여체/수용체는 표백분과 바나듐 염으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고; 산화 환원 지시약은 n-페닐앤트란실 산 및 표백성 염료로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 시간 표시기.
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,

    상기 이동 매체의 길이 방향을 따라서 이동 통로를 구획 형성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 표시기.
27. 시간 표시기의 제조 방법으로서,

    액체 저장소용의 오목부가 형성된 기초층과, 입구를 갖는 중간층 및 이동 매체를 포함하는 이동층을 제공하는 단계와;

    상기 입구가 상기 오목부와 정렬된 상태로 상기 기초층을 상기 중간층에 접착하는 단계와;

    상기 입구를 통해서 상기 오목부로 액체를 공급하여 제 1 저장소를 형성하는 단계와;

    상기 이동층을 상기 중간층에 접착하는 단계를 포함하고,

    팽창가능한 포켓 형태의 제 2 저장소가 상기 이동층과 중간층 사이에 형성됨으로써, 상기 시간의 경과는 상기 이동 매체를 통한 액체의 이동 정도에 의하여 표시되는 시간 표시기의 제조 방법.
28. 제 27항에 있어서,

    상기 이동층과 상기 중간층 사이의 접착을 저지하도록 상기 중간층의 표면의 일부 상에 프린트함으로써, 상기 팽창가능한 포켓이 프린트된 부분상에 형성되는 단계를 포함하는 시간 표시기의 제조 방법.
29. 제 27항 또는 제 28항에 있어서,

    상기 이동 매체의 길이 방향을 따라서 이동 통로를 구획 형성하는 이동층에서 시일을 형성하는 단계를 포함하는 시간 표시기의 제조 방법.
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