SI25095A - Temperaturni indikator za indikacijo nihanja temperature artiklov nad predpisano mejo v hladni verigi - Google Patents

Abstract

Izum se nanaša na temperaturni indikator, ki beleži prekoračenje zgornje oz. predpisane temperature vzdrževanja artiklov v hladni verigi. Indikator je sestavljen iz 10 slojev, ki omogočajo, da je ustrezna količina indikatorskega materiala (3) nameščena na nosilno podlago (1), se lahko aktivira z izvlečenjem izvlečnega jezička (6), kar omogoča širjenje indikatorskega materiala (3) po absorpcijskem sloju (9) in posledično postane prekoračenje temperature vidno. Separacijski trak (4) preprečuje širjenjeindikatorskega materiala (3) pred aktivacijo, zaščitni sloj (8) pa omogoča primerno funkcionalnost. Posamezne plasti so zlepljene z lepilnimi plastmi (2, 5, 7). Indikator pokriva transparenta samolepilna folija (10), na katero se natisne navodilo in morebitna komercialna sporočila, razen na transparentnem delu (1Oa), kjer je viden absorpcijski sloj (9). Indikator s spremembo vsaj ene fizikalne lastnosti kot je sprememba agregatnega stanja indikatorskega materiala (3) nepovratno beleži vsako prekoračenjeomenjene temperature do maksimalnega kumulativnega časa, ki je odvisen od izbranih materialov za indikatorski material (3) in absorpcijski sloj (9). Indikator je v celoti izvedljiv s kombinacijo postopkov, ki se uporabljajo v grafični tehnologiji. To omogoča natančno izvedbo konusnega udora (1a) za indikatorski material (3) v nosilno podlago (1) in precizno doziranje tega materiala, kar zagotavlja popolno ponovljivost vseh izvodov indikatorja. Praviloma se uporablja gibke podlage, zato je temperaturniindikator tanek in fleksibilen in izpolnjuje vse zahteve pametne nalepke. Ob aktivaciji je temperaturni indikator lahko že na samem artiklu, zato je embalažo možno v celoti pripraviti ločeno od embaliranja izdelkov, indikator pa se aktivira šele, ko je embalirani izdelek že v hladni verigi.

Description

Temperaturni indikator za indikacijo nihanja temperature artiklov nad predpisano mejo v hladni verigi

Področje, v katero spada izum

Predloženi izum je s področja zaznavanja temperaturnih sprememb na osnovi kemijskih in fizikalnih sprememb snovi, njegova aplikacija pa spada v grafično tehnologijo in sicer v izvedbo t.i. pametnih nalepk, ki so sestavni del pametne embalaže.

Prikaz problema

Pametna embalaža, ki omogoča dinamično shranjevanje in prikaz različnih informacij o embaliranem izdelku, uvaja različne rešitve s področja tiskane elektronike. Te praviloma zahtevajo električno napajanje in branje zapisanih informacij preko posebnih pripomočkov, denimo tudi pametnih telefonov z ustrezno programsko opremo. Tovrstne možnosti so sicer prednost za nekatere podatke in zlasti za določene udeležence v procesu, vendar pa se obenem pojavi močno tveganje za spregled pomembnih informacij ob vsakih okoliščinah, brez dodatne opreme in za vse udeležence. Med take informacije zagotovo spada temperatura in zlasti temperaturna zgodovina artiklov, ki mora biti jasno vidna in razpoznavna vsem in v vseh okoliščinah. Taka indikacija bi morala biti izvedena s katero od metod priprave embalaže, najbolje z metodami grafične tehnologije.

Stanje tehnike

Problem zapisa temperature in temperaturne zgodovine artiklov nima znanih takih rešitev, ki bi ustrezale zahtevam pametne embalaže in bi jih lahko izvedli z uporabo postopkov sodobne grafične tehnologije.

Idejno je zelo blizu sterilizacijski indikator podjetja 3M. Gre za indikator 5. razreda, ki se uporablja za kontroliranje uspešnosti parne sterilizacije (3M™ Compfy™ (Thermalog™) Steam Chemical Integrator 2134MM). Za tak indikator je značilen linijski pomik, ki se doseže v zahtevanem času pri definirani temperaturi (na primer 10 min na 121 °C ali 2 min na 134 °C). Ta rešitev se bistveno razlikuje od predmeta izuma po aktivacijski temperaturi, ki omejuje pogoje za izdelavo indikatorja in zahteva uporabo drugačnih materialov. Zato sestav, ki ga uporablja 3 M Comply Thermalog, ni primeren za indikacijo temperatur, ki so pod sobno temperaturo. Omenjena izvedba tudi ne izpolnjuje zahtev za pametne nalepke.

Zanimiva rešitev je MonitorMark™ podjetja 3M (3AZ™ MonitorMark™ Time Temperature Indicators). Gre za indikator, ki se uporablja za monitoring temperature in časa skozi celotno oskrbovalno/dobavno verigo. Zanj je značilen linijski pomik, ki je dosežen v določenem času pri definirani temperaturi. Priporočena uporaba je znotraj zaščitnega pakiranja in ne neposredno na embaliranem izdelku. Indikator je omejen na pravokotno obliko. Ker je ta indikator razmeroma debel in ni fleksibilen, ga ni mogoče aplicirati na embalažo in ne izpolnjuje pogojev za pametno nalepko.

Predlagana rešitev je drugačna tudi od Safe-T-Vue temperaturnega indikatorja, kjer gre le za indikacijo prekoračene temperature, ne pa tudi za beleženje časa izpostavitve na višji temperaturi od aktivacijske (http://williamlabs.com/products/safe-t-vue/). Tudi ti indikatorji ne izpolnjujejo zahtev za pametne nalepke.

Na področju patentne zaščite se pojavlja veliko število rešitev za indikacijo temperature. Pri pregledu se omejimo na patente, ki obravnavajo časovno-temperaturne efekte (TTI, time-temperature indicators) in zlasti na način, kako je izvedena njihova aktivacija. TTI indikacija je opisana s pomočjo (i) dvokomponentnih / dvodelnih sistemov, ali pa s (ii) posebnimi barierami.

(i) Dvokomponentne sisteme sestavljata dva elementa, ki se ob uporabi združita na artiklu praviloma drug vrh drugega tako, da se najprej aplicira spodnji del, nanj pa še zgornji. Pri tem se odstrani zaščitni sloj na vsakem od njiju. Združitev obeh elementov pomeni hkrati tudi aktivacijo indikatorja. Te rešitve izvedejo indikacijo preko povečanja transparentnosti ali pa s pomočjo spremembe barve. Primer povečanja transparentnosti se izvede preko enakega lomnega količnika mobilnega materiala in porozne plasti (W0 03/025530 Al Time-temperature integrating indicator), ali pa viskoelastične snovi in mikrostrukturirane plasti z dobro določeno morfologijo (WO 99/56098: Time-temperature integrating indicator device with barrier material). V izvedbah dvodelnih indikatorjev s spremembo barve gre bodisi za uporabo posrednega termokromizma, ko je v enem delu aktivatorska snov oz. razvijalec, v drugem pa toplotno občutljiv reaktant s kolorantom (WO 01/64430 Al: Activatable time-temperature indicator system) ali pa za temperaturno odvisno prehajanje barvila (skupaj z nosilno snovjo) iz plasti v enem delu indikatorja v drugega, ki sta ob združitvi v neposrednem stiku (EP 2728328A1: Time-temperature indicator and monitoring method for monitoring quality State of thrmally sensitive article). Kvantitativna detekcija barvne spremembe se izvede s pomočjo referenčnega indikatorja, ki ne vsebuje barvila. Pri podobni izvedbi dvokomponentnega temperaturnega indikatorja se uporablja tudi poljubno število plasti, ki uravnavajo proženje indikatorja in podaljšujejo čas detekcije (EP 0484578 Al: Multifunctional time-temperature indicator).

(ii) Rešitve z bari erami rešujejo problem dvokomponentnih rešitev z uporabo ovir, ki preprečijo začetek indikacije pred uporabo indikatorja na artiklu in omogočajo nadzorovan začetek beleženja temperaturnih sprememb, ko je ta že na njem. Najenostavnejši primer je odstranljiva plast, ki je neprepustna za kisik, in pokriva podlago, na kateri je termično občutljiv material, katerega barva se razvije pri določeni temperaturi ob prisotnosti kisika (EP 0231499 Al: Activatable time-temperature indicator). Drugi načini izvedbe imajo rezervoar za aktivno snov, kije od okolice ločen z bariero; ko se ta bariera uniči, se aktivna snov širi v okolico rezervoarja. Nadzorovano širjenje in detekcija pa se izvede preko povečane transparentnosti praznih mikrostrukturiranih delov drugega rezervoarja, kamor prehaja aktivna tekočina (US 2003/0214997 Al: Time or time-temperature indicating articles). Bariera se odpre s pritiskom, proces prehajanja v mikrostrukturirani del indikatorja pa je učinkovit, če se hkrati odpre tudi odprtina za izpust zraka iz praznih delov mikrostrukture. Drugi način detekcije uporablja spremembo barve. V taki izvedbi je v rezervoarju material, ki se utekočini pri določeni temperaturi, ki je z bariero ločen od adsorpcijske plasti, na kateri je indikatorsko barvilo. Ko se bariero razbije z ultrazvokom ali se jo termično razgradi, lahko aktivni material iz rezervoarja prehaja na adsorpcijsko plast, kjer pride do obarvanja. Dolžina poti aktivnega materiala je odvisna od temperature in časa potovanja (WO 91109287: Time-temperature indicator).

Opisane izvedbe indikatorjev imajo slabosti, ki so razložene spodaj in jih izum zelo elegantno reši.

Dvokomponentne izvedbe TTI pomenijo, da imamo dva ločena elementa, ki ju združimo na izdelku. Taka izvedba pomeni dodatno komplikacijo pri aplikaciji na embalažo. Ker združitev obeh komponent pomeni tudi začetek indikacije, to lahko oteži pripravo embalaže. Izdelke, ki morajo biti v temperaturno nadzorovani verigi, je treba embalirati takoj po aplikaciji dvokomponentnega indikatorja. V veliko primerih je to neugodno. Poleg tega pa dvokomponentne izvedbe v več primerih zahtevajo relativno debele indikatorje (EP 0484578A1).

Začetek beleženja TTI lahko bolje nadzorujemo z barierami, ki omogočajo pričetek beleženja šele takrat, ko to želimo (ko je izdelek že embaliran v celotno embalažo). Izvedba barier v opisanih patentih pa lahko zahteva zapletene strukture (EP 0231499 Al) ali celo izpust odvečnega zraka (EP 0231499 Al). Problematična oz. manj praktična pa je lahko tudi aktivacija z ultrazvokom ali s povišano temperaturo (WO 91109287).

Rešitev problema

Temperaturni indikator po izumu, v nadaljevanju indikator, je v celoti izvedljiv s kombinacijo postopkov, ki se uporabljajo v grafični tehnologiji. Vsi postopki izdelave so izvedljivi v okviru grafične tehnologije z uporabo laminacije, izsekavanja in različnih tehnik tiska. Pomembna rešitev je tudi natančna izvedba rezervoarja za indikatorski material, ki omogoča precizno doziranje le-tega in tako zagotavlja ponovljivost vseh izvedenk indikatorja.

Indikator, rešuje problem časovno temperaturnih indikatorjev - TTI, torej nihanja temperature in beleženja časa, v katerem je bila prekoračena vnaprej določena aktivacijska temperatura, ki je nižja od sobne temperature. Ta indikacija posredno nudi uporabniku tudi informacijo o varnosti in kakovosti izdelka (na primer animalnega živila), na katerem uporabimo tak indikator. Indikator beleži nihanja temperature nad aktivacijsko temperaturo tudi v primeru, če se temperatura okolice/artikla zniža pod omenjeno temperaturo oz. v primeru, da se nihanja nad njo ponavljajo. V primeru takih nihanj dobimo indikacijo celotnega časa trajanja prekoračitve aktivacijske temperature, saj vsako nihanje nad omenjeno temperaturo poveča skupni efekt indikacije; efekt je možen do naj večjega časovnega intervala, ki ga imenujemo maksimalni kumulativni čas temperaturne indikacije. Indikacija je enoznačna, določena z jasno vidno spremembo barve, in je ni mogoče izbrisati ali kako drugače zlorabiti. Indikator po izumu je samozadosten indikator, ki ne potrebuje napajanja, zapisana informacija pa je berljiva v vseh okoliščinah, ki omogočajo vidno in/ali video zaznavo.

• · *

Izvedba indikatorja omogoča uporabo gibke podlage, izdelek pa je tanek in fleksibilen. Indikator se mora pred aktivacijo v vodoravnem položaju ohladiti na nekaj °C pod aktivacijsko temperaturo, po tem pa je lahko tudi v navpičnem položaju. Ob aktivaciji je indikator lahko že na samem artiklu, zato je embalažo možno v celoti pripraviti ločeno od embaliranja izdelkov, indikator pa se aktivira šele, ko je embalirani izdelek že v hladni verigi. Aktivacija se izvede z odstranitvijo izvlečnega jezička.

Opisano pomeni, da so izpolnjeni pogoji za pametno nalepko in njeno uporabo v pametni embalaži različnih oblik. Sestava indikatorja po izumu je primerna za izvedbo v okviru grafične tehnologije s prilagojeno uporabo postopkov, ki sodijo na področje pametnih nalepk (na primer vinjete) in zaščitnega tiska.

Opis slik

Slika 1: Sestava izvedbenega primera 1 indikatorja.

Slika 2: Sestava izvedbenega primera 2 indikatorja.

Slika 3: Prerez izvedbenih primerov 1 in 2 indikatorja.

Slika 4. Termične lastnosti indikatorskih materialov #1, #2 in #3.

Slika 5. Dolžina poti absorbiranih indikatorskih materialov #1, #2 in #3 po absorpcijskih slojih iz materiala A, B in C v odvisnosti od temperature indikatorja..

Slika 6. Dolžina poti indikatorskih materialov #1, #2 in #3 po absorpcijskih materialih A, B, C v odvisnosti od časa, merjeno pri sobni temperaturi.

Opis izuma

Predmet izuma je temperaturni indikator za nepovratno beleženje prekoračitve temperature, ki je nižja od sobne temperature, pri čemer se navedeni indikator v celoti izdela z grafičnimi postopki, ki sodijo na področje pametnih nalepk in zaščitnega tiska.

Temperaturni indikator je namenjen kontroli transporta in / ali skladiščenja izdelkov ali snovi, katerih fizikalne, kemijske in / ali biološke lastnosti so bistveno odvisne od temperature in časa prekoračenja naj višje dovoljene temperature, ki je nižja od sobne temperature. Omenjena temperatura je značilna temperatura indikatorja in jo imenujemo aktivacijska temperatura. To je tudi kontrolna temperatura za artikle oz. razmere, ki jih nadzorujemo s pomočjo temperaturnega indikatorja po izumu oz. predpisana temperatura vzdrževanja izdelka po zakonodaji ali predpisu proizvajalca.

Temperaturni indikatorje predstavljen na slikah 1 in 2 in ga sestavljajo: nosilna podlaga 1 s konusnim udorom la, prva lepilna plast 2, indikatorski material 3, separacijski trak 4, druga lepilna plast 5, izvlečni jeziček 6, tretja lepilna plast 7, zaščitni sloj 8, absorpcijski sloj 9 in samolepilna folija 10 s transparentnim delom lOa.

Nosilna podlaga 1, izvlečni jeziček 6, zaščitni sloj 8 in samolepilna folija 10 s transparentnim delom lOa so izvedeni iz fleksibilne folije iz termoplastičnega polimera, na primer iz PET, Pl, PVC, PS, PC, PMMA, pri čemer je folija, ki se uporabi za samolepilno folijo 10 vsaj enostransko potisljiva. Debelina folije, iz katere je nosilna podlaga, omogoča izvedbo konusnega udora la in je prednostno 0.5 mm, debelina folije iz katere je izvlečni jeziček 6 je prednostno med 0.1 do 0.25 mm, debelina folije iz katere je zaščitni sloj 8 je prednostno med 0.1 do 0.25 mm, debelina folije iz katere je samolepilna folija 10 je prednostno med 0.1 do 0.3 mm. Izbrani materiali in njihova debelina omogočajo izdelavo temperaturnega indikatorja s kombinacijo metod, ki se uporabljajo za izdelavo pametnih nalepk in v zaščitnem tisku kot so: laminacija, izsekavanje, nanos lepilnih plasti s premazovanjem in različne tehnike tiska.

Konusni udor la je izveden v nosilno podlago 1 na njeni zgornji ploskvi ob robu. Konusni udor la se izvede z znanimi metodami mikropreoblikovanja površine folije, na primer z mikroffezanjem, ali pa z uporabo laminacijske plošče s konusnimi izboklinami zahtevane dimenzije. Tak način izdelave konusnega udora la, ki je rezervoar za indikatorski material 3, omogoča natančno in ponovljivo izdelavo rezervoarja, njegova oblika pa zagotavlja optimalno praznjenje ob preseženi aktivacijski temperaturi in s tem maksimalni izkoristek indikatorja. Priprava konusnega udora la s sodobno grafično tehnologijo zagotavlja izvedbo udora la s ponovljivimi dimenzijami, s čimer se zagotovi precizno doziranje indikatorskega materiala 3 na primer z brizgalnimi šobami neposredno na tiskovni liniji.

* · ·

Za lepilne plasti 2, 5 in 7 se uporabi transferno lepilo ali tekoče lepilo, ki se nanaša s tiskom, na primer sitotisk, flekso, offset in suši z ustrezno metodo, npr. termično, UV. Prva lepilna plast 2 se v ustrezni debelini nanosa nanese na površino celotne zgornje strani nosilne podlage 1 razen na mesto udora la in na površino, ki jo prekriva absorpijski sloj 9. Druga lepilna plast 5 se nanese samo na površino perforiranega dela separacijskega traku 4. S tem zagotovimo, da se ob aktivaciji indikatorja, to je ob izvlečenju izvlečnega jezička 6, izloči separacijski trak 4 le na mestu, ki ustreza položaju konusnega udora la z indikatorskim materialom 3. Tretja lepilna plast 7 se nanese na del zgornje površine izvlečnega jezička 6 in je enaka površini polimerne folije zaščitnega sloja 8.

Kot indikatorski material 3 se lahko uporabi zdravju prijazno organsko topilo oz. snov, ki spremeni agregatno stanje iz trdnega v tekoče v zahtevanem temperaturnem območju, in konvencionalno barvilo, oziroma obarvan material. Druga možnost je uporaba termokromnih kompozitov, sestavljenih iz barvila, razvijalca in ustreznega topila. Tališče uporabljenega indikatorskega materiala določa aktivacijsko temperaturo indikatorja, pri kateri indikatorski material začne potovati po absorpcijskem sloju 9. Aktivacijska temperatura indikatorskega materiala se določi s termično analizo. Indikatorski material 3 se nanese v celotni volumen konusnega udora la v tekočem stanju, na primer s šobami, ki so nameščene na tiskovni liniji.

Separacijski trak 4 preprečuje širjenje indikatorskega materiala 3 pred aktivacijo in je prednostno aluminijast trak, ki je perforiran do 1 mm navzven od roba mesta udora la. Trak je lahko tudi iz kakega drugega materiala, ki omogoča izvedbo perforacije in učinkovito trganje po njej ob izvlečenju. Debelina separacijskega traku je prednostno med 0,02 in 0,2 mm. Zamik perforacije od roba mesta udora omogoča izvedbo aktivacije indikatorja in preprečuje širjenje indikatorskega materiala v neželenih smereh.

Absorpcijski sloj 9 je izveden iz papirnega ali sintetičnega materiala, na primer kromatografskega papirja, ali filter papirja ustreznih gradacij, na primer Whatman 1,5, 589/3, 589/1, 674, 615.

Samolepilna folija 10 s transparentnim delom lOa je po obliki in površini enaka nosilni podlagi 1, pri čemer je površina transparentnega dela lOa po obliki in površini enaka absorpijskemu sloju 9. Na transparentnem delu lOa samolepilne folije 10 ni potiska, lahko pa je kjerkoli drugje.

Prerez indikatorja je prikazan na sliki 3. Oblika indikatorja je lahko poljubna, vendar mora biti vsaj ena od dimenzij indikatorja najmanj enaka dolžini absorpcijske poti na absorpcijskem sloju 9, ki je vsakokrat določena glede na izbrani indikatorski material 3 in izbrani absorpcijski sloj 9. Primeri oblike so na primer krog, elipsa, poljubni večkotnik ali katerakoli prosta oblika. V tem primeru so zunanji robovi nosilne podlage 1, lepilne plasti 2 in samolepilne folije 10 enaki želeni obliki indikatorja, zunanji robovi separacijskega traku 4, lepilne plasti 7 in polimerne folije 8 pa se ustrezno prilagodijo robovom izbrane oblike.

Oblika in dimenzije absorpcijskega sloja 9 in transparentnega dela lOa so odvisne od dolžine absorpcijske poti, kije vsakokrat določena glede na izbrani indikatorski material 3. Dolžina mora biti tako najmanj enaka dolžini absorpcijske poti, ki se jo določi glede na izbrani indikatorski material 3 in izbrani absorpcijski sloj 9.

Pred uporabo oz. aktivacijo indikatorja je le-tega potrebno ohladiti za vsaj nekaj °C pod predpisano temperaturo in sicer za vsaj 1 uro v vodoravnem položaju tako, daje nosilna podlaga 1 na spodnji strani. Pri takih pogojih indikatorski material 3 spremeni agregatno stanje v trdno in se le zanemarljivo malo oprime separacijskega traku 4. Spodnja stran indikatorja mora biti pri ohlajanju spodaj, sicer se indikatorski material 3 prime na separacijski trak 4, in pri izvlečenju izvlečnega jezička 6, le-ta izvleče tudi nekaj indikatorskega materiala 3, kar vpliva na kvantitativni efekt indikacije - lahko se opazno zmanjša čas, v katerem je indikator aktiven. Tako ohlajeni indikator se pritrdi na artikel v hladni verigi, na primer na embalažo, in se ga aktivira tako, da se izvleče izvlečni jeziček 6 za aktivacijo; s tem se odstrani perforirani del separacijskega traku 4 in zaščitni sloj 8 skupno z lepilnimi plastmi 5 in 7. Po izvlečenju se z roko pogladi indikator na mestu izvlečenih slojev, da se samolepilna folija 10 pritrdi na separacijski trak 4 tudi na izvlečenih mestih. To zagotavlja, da med utekočinjanjem indikatorskega materiala 3 ne pride do izgub le-tega, kar omogoča kvantitativno pravilno delovanje indikatorja.

Barvno spremembo povzroči dvig oz. padec temperature v okolici indikatorja, ki povzroči spremembo fizikalnih lastnosti indikatorskega materiala 3, prednostno se spremeni agregatno stanje indikatorskega materiala 3 iz trdnega v tekoče, in njegovo potovanje po absorpcijskem sloju 9. Hitrost potovanja in dolžino poti indikatorskega materiala 3 po absorpcijskem sloju 9 je možno variirati z vrsto indikatorskega materiala 3 oz. z njegovimi reološkimi lastnostmi in z lastnostmi absorpcijskega sloja 9 kot so hidrofilnost / hidrofobnost, poroznost oz. velikost in porazdelitev por, hrapavost in gramatura.

Glede na izbrani indikatorski material 3 se pripravi indikatorje z različno aktivacijsko temperaturo, ki je nižja od temperature pri pripravi indikatorja, in z različnim barvnim odzivom, tudi takim, ki ga je možno detektirati preko nadzornih kamer, te pa lahko delujejo tudi izven področja vidne svetlobe. Indikator omogoča implementacijo različnih grafičnih dizajnov, kar zajema tudi posredovanje funkcionalnih (navodila, pojasnila) in komercialnih informacij.

Pred izdelavo indikatorja na produkcijski liniji je potrebno izbrati oziroma pripraviti indikatorski material 3 glede na želeno aktivacijsko temperaturo in glede na končno uporabo, zlasti morebitno ne-toleranco na toksičnost in posebne optične zahteve za detekcijo barvne spremembe. Izbrani absorpcijski sloj 9 mora biti kompatibilen z indikatorskim materialom 3, ter zagotavljati ustrezno vpijanje, stabilnost in funkcionalnost le-tega.

Za vsako funkcionalno zahtevo indikatorja je potrebno opraviti osnovna testiranja termičnih lastnosti indikatorskega materiala 3 in dolžino absorpcijske poti indikatroskega materiala 3 po absorpcijskem sloju 9 v odvisnosti od temperature in časa. Slike 4, 5 in 6 prikazujejo rezultate testiranj lastnosti različnih temperaturnih indikatorjev, narejenih s tremi indikatorskimi materiali 3, in sicer kompoziti #1, #2, #3 in tremi različnimi absorpcijskimi sloji iz materialov A, B, C.

Na sliki 4 so prikazane termične lastnosti indikatorskih materialov #1, #2 in #3. Materiala #1 in #2 imata praktično enako aktivacijsko temperaturo, vendar različno temperaturo strjevanja. Material #3 ima nekoliko višjo aktivacijsko temperaturo in temperaturo strjevanja od ostalih dveh materialov, za aktivacijo pa potrebuje nekoliko manjši toplotni tok (energijo) od ostalih dveh.

Na sliki 5 so prikazane dolžine poti absorbiranih indikatorskih materialov #1, #2 in #3 po absorpcijskih slojih iz materiala A, B in C v odvisnosti od temperature indikatorja. Izvedbeni primeri veljajo za detekcijo odziva indikatorja, ki je bil aktiviran pri 5 °C, po tem pa je bil prenesen na sobno temperaturo, zato izpostavljen segrevanju do sobne temperature. Primer kaže soodvisnost odziva indikatorja od indikatorskega in absorpcijskega materiala.

Na sliki 6 so prikazane dolžine poti indikatorskih materialov #1, #2 in #3 po absorpcijskih materialih A, B, C v odvisnosti od časa, merjeno pri sobni temperaturi. Izvedbeni primeri veljajo za odziv indikatoija, ki ga vzamemo iz hladnega prostora (v tem primeru < 0 °C) in izpostavimo sobni temperaturi.

Sloji, ki sestavljajo temperaturni indikator, omogočajo, da je ustrezna količina indikatorskega materiala nameščena na podlagi in se lahko aktivira z določenim postopkom, pri čemer se indikatorski material nepovratno razširi po absorpcijskem sloju in povzroči jasno vidno spremembo na površini indikatorja. Indikator pokriva zaščitna folija, na katero se natisne navodilo in morebitna komercialna sporočila, razen na transparentnem mestu, kjer je absorpcijski sloj. Noben sloj indikatorja ne sme vplivati na kemijske in fizikalne lastnosti indikatorskega materiala. Vsi sloji, iz katerih sestoji indikator, morajo biti odporni na pogoje, katerim je lahko izpostavljen indikator: nizka temperatura, povečana vlažnost, svetloba.

Sestava in izbrani materiali indikatorja omogočajo serijsko izdelavo v tehnologiji tiska pri temperaturi, ki je lastna produkcijski liniji. To pomeni, da termična kontrola produkcijske linije indikatorja ni potrebna. Indikator se tako lahko izdela kjerkoli z ustrezno grafično tehnologijo in se ga namesti na ustrezno mesto na embalaži. V celoti izdelano embalažo se v poljubnih temperaturnih razmerah dostavi na mesto embaliranja. Pred embaliranjem se embalažo z nameščenim indikatorjem ohladi v horizontalnem stanju tako, da je nosilna podlaga 1 indikatorja spodaj. Ko je indikator ohlajen, se embalažo sestavi, na primer v škatlo, in napolni z izdelkom. Aktivacija indikatorja se izvede, ko embalirani izdelek zapusti mesto embaliranja v hladni verigi. Ob aktivaciji je ohlajeni indikator lahko v poljubni legi na embalaži. Opisani način uporabe temperaturnega indikatorja omogoča, da

je priprava embalaže popolnoma neodvisna od embaliranja izdelkov, zato se lahko v celoti pripravi kjerkoli.

Indikator omogoča beleženje časa, v katerem je bila temperatura artikla, na katerem apliciramo indikator, višja od njegove aktivacijske temperature, ki je pod sobno temperaturo. Indikacija prekoračenja omenjene temperature je enoznačna, enostavna in nepovratna ter je ni mogoče izbrisati. Indikator omogoča tudi aditivno beleženje prekoračitev dovoljene temperature v razumno dolgem maksimalnem kumulativnem času. V primeru, ko za indikatorski material uporabimo termokromni kompozit, ima indikator dodatno lastnost, saj z barvno spremembo kaže ali je trenutna temperatura nad ali pod aktivacijsko tudi takrat, ko je bil že prekoračen maksimalni kumulativni čas beleženja povišane temperature.

Preciznost samega temperaturnega indikatorja za hladno verigo je ± 3 ° C. Pri indikaciji dejanske temperature artiklov v hladni verigi je potrebno upoštevati tudi temperaturno prevodnost materialov, ki sestavljajo embalažo. Poleg tega je potrebno upoštevati tudi regulativne predpise vzdrževanja izdelkov oz. dovoljenega prekoračenja temperature oz. odstopanja temperature za določen čas.

Predlagani izum rešuje problem z značilnimi prednostmi pred patenti na tem področju po:

a) izvedba - omogoča uporabo gibke podlage, izdelek pa je tanek in fleksibilen.

b) priprava je prilagojena grafični tehnologiji in je možna s kombinacijo postopkov laminacije, izsekavanja in tiska,

c) natančna izvedba rezervoarja za indikatorski material zagotavlja precizno doziranje tega materiala, kar omogoča izdelavo indikatorjev z maksimalno možno ponovljivostjo delovanja,

d) temperaturni indikator se mora pred aktivacijo v vodoravnem položaju ohladiti na nekaj °C pod aktivacijsko temperaturo, po tem pa je lahko v poljubnem položaju, tudi navpičnem.

e) ob aktivaciji je temperaturni indikator lahko že na samem artiklu oz. embalaži, aktivacija pa se izvede z izvlečenjem izvlečnega jezička. To pomeni, da je embalažo možno v celoti izdelati popolnoma ločeno od embaliranja izdelkov,

indikator pa aktivirati šele, ko je embalirani izdelek že v temperaturno nadzorovanem okolju,

f) ciljna aktivacijska temperatura je nižja od temperature, pri kateri poteka produkcija indikatorja na proizvodni liniji. Najbolj sorodni obstoječi patenti kažejo segrevanje artiklov nad sobno temperaturo (oz. temperaturo priprave indikatorja), njihova izvedba pa je bistveno dražja od naše in ne izpolnjuje osnovnih zahtev za pametne nalepke,

g) temperaturni indikator omogoča indikacijo kumulativnega časa prekoračitve tudi po prvi prekoračitvi aktivacijske temperature in ohladitvi pod njo,

h) Možna je uporaba reciklabilnih in zdravju neškodljivih materialov.

Izum pojasnjujejo, vendar ne omejujejo izvedbeni primeri.

Izvedbeni primeri

Izvedbeni primer 1 je prikazan na sliki 1 in sliki 3.

Indikator sestoji iz desetih slojev kot sledi:

Nosilna podlaga 1 s konusnim udorom la je izvedena iz polikarbonatne folije debeline 0,5 mm in dimenzij dolžine 7 cm, širine 2 cm. Konusni udor la je izveden z mikrofrezalom, pri čemer je premer udora lem in je globina udora 0,3 mm. Konusni udor la je izveden na zgornji ploskvi nosilne podlage 1, in sicer 0,5 cm od njenega levega roba, 0,5 cm od njenega spodnjega roba in 0,5 cm od njenega zgornjega roba.

Lepilna plast 2 je sloj tekočega lepila, ki je nanešen v debelini 0,03 mm na površino celotne zgornje strani nosilne podlage 1 razen na mesto udora la in na površino, ki jo prekriva absorpijski sloj 9, s flekso-tiskom in oksidativno posušen.

Indikatorski material 3 je termokromni kompozit z levko barvilom crystal violet lactone (CVL), ki je nanešen v celotni volumen konusnega udora lav tekočem stanju s šobami, ki so nameščene na tiskovni liniji.

Separacijski trak 4 je aluminijast trak dolžine 2 cm, širine 2cm, debeline 0,023 mm, ki je perforiran 1 mm navzven od roba mesta udora la in je nanešen na levo stran nosilne podlage 1.

» ·

Lepilna plast 5 je sloj tekočega lepila, ki je nanešen v debelini 0,03 mm na zgornjo površino separcijskega traku 4 samo na površino mesta konusnega udora la, s fleksotiskom in oksidativno posušen.

Izvlečni jeziček 6 je izveden iz PET folije debeline 0,15 mm in dimenzij širine 1 cm, dolžine 4 cm. Desna stran jezička 6 je pozicionirana tako, da v celoti prekrije površino lepilne plasti 5, in sicer 1,5 cm od levega roba nosilne podlage 1, 0,5 cm od njenega spodnjega roba in 0,5 cm od njenega zgornjega roba.

Lepilna plast 7 je sloj tekočega lepila, ki je nanešen v debelini 0,03 mm in dimenzij širine 1 cm, dolžine 1,5 cm na zgornjo površino izvlečnega jezička 6 na njegovo desno stran s flekso-tiskom in oksidativno posušen.

Zaščitni sloj 8 je izveden iz PET folije debeline 0,1 mm dimenzij širine 2 cm in dolžine 1,5 cm. Nanešen je na začetek leve strani nosilne podlage 1 tako, da v celoti pokrije površino lepilne plasti 7.

Absorpcijski sloj 9 je izveden iz filter papirja Whatman z gradacijo 674 in dimenzij širine 0,5 cm in dolžine 5 cm. Nanešen je 1 cm od levega roba nosilne podlage 1, 7,5 mm od njenega zgornjega roba in 7,5 mm od njenega spodnjega roba.

Samolepilna folija 10 s transparentnim delom lOa je izvedena iz transparentne polikarbonatne folije debeline 0,15 mm in je enostransko potiskljiva. Dimenzije samolepilne folije 10 so enake dimenzijam nosilne podlage 1.

Transparentni del lOa samolepilne folije 10 se nahaja 2 cm od levega roba nosilne podlage 1, 8 mm od spodnjega roba nosilne podlagel, 8 mm od zgornjega roba nosilne podlagel, v dolžini 4 cm.

Na transparentnem delu folije ni potiska, lahko pa je kjerkoli drugje.

Izvedbeni primer 2 je prikazan na sliki 2 in sliki 3.

Indikator sestoji iz enakih slojev na enak način kot v izvedbenem primeru 1. Spremenjena je oblika absorpcijskega sloja 9 in transparentnega dela lOa samolepilne folije 10 in material iz katerega je izveden absorpcijski sloj 9.

Absorpcijski sloj 9 je izveden iz filter papirja Whatman z gradacijo 1 in ima obliko enakostraničnega trikotnika z osnovnico 1 cm in višino 5 cm. Oblika transparentnega dela lOa samolepilne folije 10 je prirejena obliki absorpcijskega traku 9.

Claims (13)

1. Patentni zahtevki

   1. Temperaturni indikator za indikacijo nihanja temperature artiklov nad predpisano mejo v hladni verigi, pri čemer je temperaturni indikator v celoti izvedljiv s kombinacijo postopkov, ki se uporabljajo v grafični tehnologiji, označen s tem, da vključuje nosilno podlago (1) s konusnim udorom (la) v katerem se nahaja indikatorski material (3), kije pod aktivacijsko temperaturo v trdnem stanju in pri aktivacijski temperaturi spremeni agregatno stanje, izvlečni jeziček (6) za aktivacijo temperaturnega indikatorja, absorpcijski sloj (9) po katerem potuje indikatorski material (3) in samolepilno folijo (10) s transparentnim delom (lOa) za optično sledenje prekoračitve aktivacijske temperature, pri čemer izvlečni jeziček (6) s separacijskim trakom (4), zaščitnim slojem (8) in lepilnima plastema (5, 7) preprečuje stik med indikatorskim materialom (3) in absorpcijskim slojem (9) pred aktivacijo indikatorja in so nosilna podlaga (1), izvlečni jeziček (6), zaščitni sloj (8) in samolepilna folija (10) s transparentnim delom (lOa) izvedeni iz fleksibilne folije.
2. 2. Temperaturni indikator po zahtevku 1, označen s tem, daje debelina fleksibilne folije nosilne podlage (1) prednostno 0,5 mm.
3. 3. Temperaturni indikator po zahtevkih 1 in 2, označen s tem, daje indikatorski material (3) obarvan material ali pa termokromni kompozit, ki pri aktivacijski temperaturi spremeni agregatno stanje, pri čemer se indikatorski material (3) vsakokrat določi glede na želeno aktivacijsko temperaturo in glede na končno uporabo.
4. 4. Temperaturni indikator po zahtevku 3, označen s tem, da je sprememba agregatnega stanja indikatorskega materiala (3) iz trdnega v tekoče, pri čemer tališče indikatorskega materiala (3) določa aktivacijsko temperaturo indikatorja, pri kateri indikatorski material začne potovati po absorpcijskem sloju (9).
5. 5. Temperaturni indikator po predhodnih zahtevkih, označen s tem, daje separacijski trak (4) izveden iz aluminijastega traku, ki je perforiran do 1 mm navzven od roba mesta konusnega udora (la).
6. 6. Temperaturni indikator po predhodnih zahtevkih, označen s tem, daje absorpcijski sloj (9) izveden iz papirnega ali sintetičnega materiala in kompatibilen z indikatorskim materialom (3) in so dimenzije absorpcijskega sloja (9) definirane z dolžino absorpcijske poti, ki je vsakokrat določena glede na izbrani indikatorski material (3) in izbrani absorpcijski sloj (9), pri čemer je dolžina absorpcijskega sloja (9) najmanj enaka dolžini absorpcijske poti.
7. 7. Temperaturni indikator po predhodnih zahtevkih, označen s tem, da vključuje lepilno plast (2) za stik nosilne podlage (1), separacijskega traku (4) in samolepilne folije (10) in je samolepilna folija (10) s transparentnim delom (lOa) po obliki in površini enaka nosilni podlagi (1), pri čemer je površina transparentnega dela (lOa) po obliki in površini enaka absorpijskemu sloju (9).
8. 8. Temperaturni indikator po predhodnih zahtevkih, označen s tem, da je konusni udor (la) v nosilno podlago (1) izveden s ponovljivimi dimenzijami z mikroobdelovalnimi postopki ali z laminacijskimi ploščami in se indikatorski material (3) dozira v konusni udor (la) z brizgalnimi šobami neposredno na tiskovni liniji.
9. 9. Temperaturni indikator po predhodnih zahtevkih, označen s tem, da se ga aktivira z izvlečenjem izvlečnega jezička (6), s čimer se odstrani perforirani del separacijskega traku (4) in zaščitni sloj (8) skupaj z lepilnima plastema (5) in (7).
10. 10. Temperaturni indikator po predhodnih zahtevkih, označen s tem, da so sloji, ki sestavljajo indikator razen indikatorskega materiala (3) odporni na pogoje, katerim je indikator izpostavljen in da noben sloj ne vpliva na kemijske in fizikalne lastnosti indikatorskega materiala (3) in absorpcijskega sloja (9).
11. 11. Temperaturni indikator po predhodnih zahtevkih, označen s tem, da je oblika indikatorja poljubna, pri čemer so zunanji robovi nosilne podlage (1), lepilne plasti (2) in samolepilne folije (10) enaki izbrani obliki indikatorja, zunanji robovi separacijskega traku (4), lepilne plasti (7) in zaščitnega sloja (8) pa so prilagojeni robovom izbrane oblike in je vsaj ena od dimenzij indikatorja najmanj enaka dolžini absorpcijske poti, kije vsakokrat določena glede na izbrani indikatorski material (3) in s tem dolžini absorpcijskega sloja (9).
12. 12. Postopek izdelave temperaturnega indikatorja po zahtevkih od 1 do 11, označen s tem, da se ga izdela s postopki za izdelavo pametnih nalepk in v zaščitnem tisku pri temperaturi, ki je lastna produkcijski liniji za izdelavo, in se pred uporabo indikator vsaj za 1 uro ohladi za vsaj nekaj °C pod aktivacijsko temperaturo in sicer v vodoravnem položaju tako, daje nosilna podlaga (1) na spodnji strani.
13. 13. Uporaba temperaturnega indikatorja po zahtevkih od 1 do 11, označena s tem, da se indikator aplicira na poljubno površino pri temperaturi nad aktivacijsko temperaturo, po ohladitvi indikatorja pod aktivacijsko temperaturo v horizontalnem stanju po zahtevku 12 pa je indikator lahko v poljubni legi in se ga aktivira z izvlečenjem izvlečnega jezička (6).