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Patent Searching and Data


Title:
TEMPERATURE MONITORING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/077590
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for monitoring temperatures, comprising an ultraphobic surface.

Inventors:
REIHS CARSTEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/000238
Publication Date:
October 03, 2002
Filing Date:
January 12, 2002
Export Citation:
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Assignee:
SUNYX SURFACE NANOTECHNOLOGIES (DE)
REIHS CARSTEN (DE)
International Classes:
G01K3/00; G01K11/00; (IPC1-7): G01K3/00; G01K11/00
Domestic Patent References:
WO2000010113A12000-02-24
Foreign References:
EP0156912A11985-10-09
Attorney, Agent or Firm:
Wolff, Felix (Kutzenberger & Wolff Theodor-Heuss-Ring 23 Köln, DE)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Vorrichtung zum Überwachen von Temperaturen, mit einem Behälter (1), der : eine ultraphobe Fläche (4) mit Erhebungen (5) und Vertiefungen (6), eine Flüssigkeit (2), die einen temperaturabhängigen Ausdehnungskoeffizienten aufweist und mit der die ultraphobe Fläche (4) unter Druck benetzbar ist und ein Gaspolster (3), das sich zwischen der ultraphoben Fläche (4) und der Flüssigkeit (2) befindet, aufweist.
2. Vorrichtung zum Überwachen von Temperaturen, mit einem Behälter (1), der : eine ultraphobe Fläche (4) mit Erhebungen (5) und Vertiefungen (6), eine Flüssigkeit (16), mit der die ultraphobe Fläche (4) unter Druck benetzbar ist, eine Flüssigkeit (15), die sich bei Temperaturveränderung ausdehnt und ein Gaspolster (3), das sich zwischen der ultraphoben Fläche (4) und der Flüssigkeit (16) befindet, aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (15) bei der zu überwachenden Temperatur verdunstet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Flüssigkeit (15) in mindestens einer Kapsel (11) befindet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Kapsel (11) zusätzlich eine Flüssigkeit (14) befindet, die die Kapselwandung (13) bei einer gewissen Temperatur durch seine Ausdehnung zerstört.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flüssigkeiten (14,15) nicht mischbar sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (14) Salzwasser ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Kapsel (11) zusätzlich ein Farbstoff, vorzugsweise Tinte, befindet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine, vorzugsweise transparente Membrane (8) aufweist, die den Behälter in ein erstes und ein zweites Volumen (9, 10) unterteilt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ultraphobe Fläche (4) auf der Membran (8) in dem ersten Volumen (9) gelagert ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Flüssigkeit (16) im ersten Volumen (9) und die Flüssigkeit (15) im zweiten Volumen (10) befindet.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kapsel (11) im zweiten Volumen (10) befinden.
13. Vorrichtung zum Überwachen von Temperaturen, mit einem Behälter (1), der : eine ultraphobe Fläche (4) mit Erhebungen (5) und Vertiefungen (6), eine Benetzungsflüssigkeit (16), die sich oberhalb der ultraphoben Fläche befindet, eine oberflächenaktiven Substanz (15), durch die die Oberflächenspannung der Benetzungsflüssigkeit herabsetzbar ist und die zunächst von dieser getrennt vorliegt oder eine oberflächenaktive Substanz, deren Konzentration in der Benetzungsflüssigkeit unter der kritischen Mizellkonzentration vorliegt und ein Gaspolster (3), das sich zwischen der ultraphoben Fläche (4) und der Benetzungsflüssigkeit (16) befindet, aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Flüssigkeit (15) in mindestens einer Kapsel (11) befindet.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Kapsel (11) zusätzlich eine Flüssigkeit (14) befindet, die die Kapselwandung (13) bei einer gewissen Temperatur durch seine Ausdehnung zerstört.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flüssigkeiten (14,15) nicht mischbar sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (14) Salzwasser ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die ultraphobe Fläche (4) eine Oberflächentopographie aufweist, bei der der Wert des Integrals einer Funktion S S (log f) =a (fl. f (1), die einen Zusammenhang zwischen den Ortsfrequenzen f der einzelnen Fourierkomponenten und deren Amplituden a ( darstellt, zwischen den Integrationsgrenzen log (f m) =3 und log (f2/m) =3, mindestens 0,5 beträgt und aus einem ultraphoben Material besteht oder mit einem ultraphoben Material beschichtet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die ultraphobe Fläche transparent ist.
20. Verfahren zur Überwachung von Temperaturen mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 120, dadurch gekennzeichnet, daß bei unteroder überschreiten einer bestimmten Temperatur, die Flüssigkeit (2,16) die ultraphobe Fläche (4) irreversibel benetzt, so daß die Spiegelwirkung der Grenzschicht (7) zwischen der Flüssigkeit (2,16) und dem Gaspolster (3) irreversibel verschwindet.
Description:
Temperaturüberwachung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen von Temperaturen mit einer ultraphoben Fläche.

Heutzutage werden immer mehr Produkte gefroren, um sie haltbar zu machen. Für die Haltbarkeit dieser Produkte ist es wichtig, daß sie bis zu ihrer Verwendung eine bestimmte Temperaturgrenze nie unter-bzw. überschreiten. Die Anwender bzw.

Kunden solcher Produkte möchten deshalb immer öfter einen Nachweis, daß das jeweilige Produkte die Temperaturgrenze nie erreicht oder überschritten hat.

Es gibt deshalb mehrere Geräte auf dem Markt, mit denen die Temperatur bestimmter Produkte überwacht werden kann. Diese Geräte basieren entweder auf elektrischen Vorrichtungen z. B. Thermoelementen oder auf Farbreaktionen und sind entweder großvolumig, nur bedingt lagerfähig undloder ungenau.

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der das Über-oder Unterschreiten einer bestimmten Temperatur überwacht werden kann und die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Überwachen von Temperaturen mit einem Behälter, der : -eine ultraphobe Fläche mit Erhebungen und Vertiefungen, eine Flüssigkeit, die sich bei Temperaturveränderung ausdehnt und mit der die ultraphobe Fläche unter Druck benetzbar ist und ein Gaspolster, das sich zwischen der ultraphoben Fläche und der Flüssigkeit befindet, aufweist, gelöst.

Es wurde überraschend gefunden, daß die spiegelnde Phasengrenzfläche zwischen dem Gaspolster in der ultraphoben Fläche und der Flüssigkeit bei Unter-bzw.

Überschreiten einer gewissen Temperatur irreversibel verschwindet, so daß sehr leicht festgestellt werden kann, ob diese Temperatur mindestens einmal unter-bzw. überschritten wurde.

Als Behälter eignet sich jeder Behälter, der die ultraphobe Fläche und die Flüssigkeit aufnehmen kann und der soweit druckbeständig ist, daß bei einer Ausdehnung der Flüssigkeit diese zunächst in die Vertiefungen der ultraphoben Fläche gedrückt wird und nicht den Behälter verformt. Der Behälter muß soweit transparent sein, daß zumindest Teile der spiegelnden Phasengrenzfläche zwischen dem Gaspolster und der ultraphoben Fläche sichtbar sind. Der Behälter kann auf jede dem Fachmann geläufige Weise an dem Produkt befestigt werden. Vorzugsweise wird der Behälter auf das zu überwachende Produkt geklebt.

Ultraphobe Flächen im Sinne der Erfindung sind hydrophob und/oder oleophob.

Ultraphobe Flächen im Sinne der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, daß der Kontaktwinkel eines Tropfens einer Flüssigkeit, der auf der Oberfläche liegt deutlich mehr als 90°, in guten Fällen nahe 180° beträgt und der Abrollwinkel 10° nicht überschreitet.

Solche hydro-und oder oleophoben Oberflächen sind z. B. in der WO 98/23549, WO 96/04123, WO 96/21523, WO 96/34697, WO 99/10323, WO 99/10324, WO 99/10112, WO 10113 und WO 10111 offenbart, die hiermit als Referenz eingeführt werden und somit als Teil der Offenbarung gelten.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die ultraphobe Oberfläche eine Oberflächentopographie auf, bei der die Ortsfrequenz f der einzelnen Fourierkomponenten und deren Amplituden a (f) ausgedrückt durch das Integral der Funktion S (log f) = a (f) f errechnet zwischen den Intrgrationsgrenzen log (fx m~ 3 und log (r m~') = 3, mindestens 0,5 beträgt und aus einem ultraphoben Material oder aus einem haltbar ultraphobierten Material besteht. Eine solche ultraphobe Oberfläche ist in der Patentanmeldung WO 99/10322 beschrieben, die hiermit als Referenz eingeführt wird und somit als Teil der Offenbarung gilt.

Das Gaspolster kann aus jedem beliebigen Gas bestehen, das in dem gesamten relevanten Temperaturbereich gasförmig bleibt. Vorzugsweise ist das Gas Luft.

Als Benetzungsflüssigkeit, eignet sich jede Flüssigkeit, die von der ultraphoben Fläche bei Normaldruck abgestoßen wird, die die ultraphobe Fläche jedoch bei Überdruck irreversibel benetzt, wenn sie in die Vertiefungen der ultraphoben Fläche gedrückt wird, die in dem Bereich der zu überwachenden Temperatur weder fest noch gasförmig wird, die sich bei Temperaturveränderungen ausdehnt und die weitgehend transparent ist. Vorzugsweise weist die Flüssigkeit in dem Bereich der zu überwachenden Temperatur eine besonders starke Ausdehnung auf.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich genau festzustellen, ob eine bestimmte Temperatur einmal unter-oder überschritten worden ist. Die Vorrichtung ist kostengünstig herzustellen und einfach an dem zu überwachenden Produkt anzubringen. Die Vorrichtung ist für den Benutzer leicht handhabbar, weil ihm das Fehlen der spiegelnden Fläche unmittelbar anzeigt, daß die zu überwachende Temperatur mindestens einmal unter-bzw. überschritten worden ist. Durch die passende Auswahl der Flüssigkeit ist es möglich unterschiedliche Temperaturen zu überwachen.

Eine weitere Lösung der Aufgabe stellt eine Vorrichtung zum Überwachen von Temperaturen, mit einem Behälter dar, der : - eine ultraphobe Fläche mit Erhebungen und Vertiefungen, - eine Flüssigkeit, mit der die ultraphobe Fläche unter Druck benetzbar ist, - eine Flüssigkeit, die sich bei Temperaturveränderung ausdehnt und - ein Gaspolster, das sich zwischen der ultraphoben Fläche und der Flüssigkeit befindet, aufweist.

Es wurde überraschend gefunden, daß die spiegelnde Grenzfläche zwischen dem Gaspolster in der ultraphoben Fläche und der Flüssigkeit bei Unter-bzw.

Überschreiten einer gewissen Temperatur irreversibel verschwindet, so daß sehr leicht festgestellt werden kann, ob diese Temperatur mindestens einmal unter-bzw. überschritten wurde.

Bezüglich des Behälters, der ultraphoben Oberfläche und des Gaspolsters wird auf das oben gesagte verwiesen.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Flüssigkeit auf, die die ultraphobe Fläche irreversibel benetzt und eine Flüssigkeit die sich bei einer Temperaturveränderung ausdehnt.

Als Benetzungsflüssigkeit, eignet sich jede Flüssigkeit, die von der ultraphoben Fläche bei Normaldruck abgestoßen wird, die die ultraphobe Fläche jedoch bei Überdruck irreversibel benetzt, wenn sie in die Vertiefungen der ultraphoben Fläche gedrückt wird und dabei das dort befindliche Gaspolster verdrängt, die in dem Bereich der zu überwachenden Temperatur weder fest noch gasförmig wird und die weitgehend transparent ist. Vorzugsweise ist die Benetzungsflüssigkeit, Polyalkohole, Glykole, z. B. Ethylenglykol, Polypropylenglykol, Polymethylenglykol.

Ebenfalls bevorzugt ist die Benetzungsflüssigkeit Glycerin, wässrige Zuckerlösung, z. B. Saccharose, Fructose, Glucose.

Die Flüssigkeit, die sich bei einer Temperaturveränderung erfindungsgemäß ausdehnt, kann jede beliebige Flüssigkeit sein. Vorzugsweise ist sie mit der Benetzungsflüssigkeit nicht mischbar und vorteilhafterweise ist sie transparent.

Vorzugsweise dehnt sich die Flüssigkeit bei und/oder oberhalb der zu überwachenden Temperatur stark aus. Ganz besonders bevorzugt wird die Flüssigkeit bei oder unmittelbar oberhalb der zu überwachenden Temperatur gasförmig, so daß ein besonders signifikanter Druckanstieg auftritt, der die Benetzungsflüssigkeit in die Vertiefungen der ultraphoben Fläche drückt und dabei das dort befindliche Gas verdrängt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Flüssigkeit, die sich bei einer Temperaturveränderung ausdehnt in mindestens einer Kapsel eingeschlossen.

Besonders bevorzugt befindet sich in dieser Kapsel eine weitere Flüssigkeit, die die Kapselwandung bei einer gewissen Aktivierungstemperatur TA zerstört.

Vorzugsweise ist diese Flüssigkeit bei der Überwachung von Temperaturen < 0° C Wasser, ganz besonders bevorzugt Salzwasser. Durch den Salzgehalt des Salzwasser kann genau die Temperatur eingestellt werden, bei der das Salzwasser gefriert und sich damit ausdehnt und die Kapsel zerstört. Vorzugsweise wird bei der Überwachung einer Temperatur, die nicht überschritten werden darf, die Aktivierungstemperatur so gewählt, daß sie unterhalb der zu überwachenden Temperatur liegt. Ebenfalls bevorzugt wird bei der Überwachung einer Temperatur, die nicht unterschritten werden darf, die Aktivierungstemperatur so gewählt, daß sie oberhalb der zu überwachenden Temperatur liegt.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Flüssigkeiten in der Kapsel nicht miteinander mischbar.

Vorteilhafterweise befindet sich in der Kapsel zusätzlich ein Farbstoff, der aus der Kapsel freigesetzt wird, sobald diese zerstört wird. Vorzugsweise ist dieser Farbstoff Tinte.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine vorzugsweise transparente Membran auf, die den Behälter in zwei Volumina unterteilt. Auf dieser Membran ist vorteilhafterweise die ultraphobe Fläche gelagert, die vorzugsweise ebenfalls transparent ist.

In dem ersten Volumen, das auch die ultraphobe Fläche aufweist, befindet sich die Benetzungsflüssigkeit. In dem zweiten Volumen befindet sich zumindest die Flüssigkeit, die sich bei einer Temperaturveränderung ausdehnt.

Vorteilhafterweise befindet sich in dem zweiten Volumen mindestens eine der oben beschriebenen Kapseln, die in einer Flüssigkeit gelagert ist, die identisch mit der Benetzungsflüssigkeit sein kann, aber nicht muß.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß die mindestens einmalige Unter-oder Überschreitung einer gewissen Temperatur eindeutig angezeigt wird und für den Benutzen einfach ablesbar ist. Die Vorrichtung ist einfach und kostengünstig herzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann diese bei Raumtemperatur gelagert werden und wird erst dann aktiviert, wenn das zu überwachende Produkt eine gewisse Temperatur unter-oder überschritten hat. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach an dem zu überwachenden Produkt anzubringen.

Eine weitere Lösung der Aufgabe stellt eine Vorrichtung zum Überwachen von Temperaturen, mit einem Behälter dar, der : eine ultraphobe Fläche mit Erhebungen und Vertiefungen, eine Benetzungsflüssigkeit, die sich oberhalb der ultraphoben Fläche befindet, eine oberflächenaktive Substanz, durch die die Oberflächenspannung der Benetzungsflüssigkeit herabsetzbar ist und die zunächst von dieser getrennt vorliegt oder eine oberflächenaktive Substanz, deren Konzentration in der Benetzungsflüssigkeit unter der kritischen Mizellkonzentration vorliegt und ein Gaspolster, das sich zwischen der ultraphoben Fläche und der Benetzungsflüssigkeit befindet, aufweist.

Es wurde überraschend gefunden, daß die spiegelnde Grenzfläche zwischen dem Gaspolster in der ultraphoben Fläche und der Flüssigkeit bei Unter-bzw.

Überschreiten einer gewissen Temperatur irreversibel verschwindet, so daß sehr leicht festgestellt werden kann, ob diese Temperatur mindestens einmal unter-bzw. überschritten wurde.

Als Behälter eignet sich jeder Behälter, der die ultraphobe Fläche und die Flüssigkeit aufnehmen kann. Der Behälter muß soweit transparent sein, daß zumindest Teile der spiegelnden Phasengrenzfläche zwischen dem Gaspolster und der ultraphoben Fläche sichtbar sind. Der Behälter kann auf jede dem Fachmann geläufige Weise an dem Produkt befestigt werden. Vorzugsweise wird der Behälter auf das zu überwachende Produkt geklebt.

Bezüglich der ultraphoben Oberfläche und des Gaspolsters wird auf das oben gesagte verwiesen.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Benetzungsflüssigkeit und eine oberflächenaktive Substanz auf, durch die die Oberflächenspannung der Benetzungsflüssigkeit herabsetzbar ist.

Ebenfalls erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Benetzungsflüssigkeit und eine oberflächenaktive Substanz auf, deren Konzentration in der Benetzungsflüssigkeit unterhalb der kritischen Mizellkonzentration (cmc) liegt. Bei Überschreiten der cmc durch Temperaturänderung spricht der Sensor an.

Als Benetzungsflüssigkeit, eignet sich jede Flüssigkeit, die von der ultraphoben Fläche abgestoßen wird, die die ultraphobe Fläche jedoch irreversibel benetzt, wenn ihre Oberflächenspannung herabgesetzt wird und dabei das dort befindliche Gaspolster verdrängt, die in dem Bereich der zu überwachenden Temperatur weder fest noch gasförmig wird und die weitgehend transparent ist. Vorzugsweise ist die Benetzungsflüssigkeit, Wasser, Polyalkohole, Glykole, z. B. Ethylenglykol, Polypropylenglykol, Polymethylenglykol. Ebenfalls bevorzugt ist die Benetzungsflüssigkeit Glycerin, wässrige Zuckerlösung, z. B. Saccharose, Fructose, Glucose.

Die oberflächenaktive Substanz, mit der die Oberflächenspannung der Benetzungsflüssigkeit herabgesetzt wird, sind vorzugsweise : 1. lonische Tenside - Natriumalkylsulfate z. B. Natriumoctylsulfat, Natriumdecylsulfat, Natriumdodecylsulfat (SDS) - Natriumalkylcarboxylate z. B. Natriumdedecanoate - Natrium 1,4-dialkyl-3-sulfonate-succinate - Alkyltrimethylammoniumbromide z. B. Hexadecyltrimethylammoniumbromid (CTAB) - Dialkyldimethylammoniumbromide z. B. Didecyldimethylammoniumbromid (DDAB) - Dialkyldimethylammoniumacetate z. B. Dihexadecyldimethylammoniumbromid (DHDAA) 2. Zwitterionische Tenside - Dialkylphosphatidylcholine z. B. Dipalmitoyl-lecithin (DPPC), dimyristoyl-lecithin (DMPC) Alkyldimethylpropansultaine 3. Nichtionische Tenside -Alkylethylenglycole<BR> Alkyldimethylaminoxide z. B. Dodecyldimethylaminoxid Alkylglycosidez. B. O-d-decylglucosid Erfindungsgemäß liegt die Benetzungsflüssigkeit und die oberflächenaktive Substanz zunächst getrennt von der Benetzungsflüssigkeit vor. Bei Erreichen Unter-oder Überschreiten der zu überwachenden Temperatur wird die Trennung zerstört und die Benetzungsflüssigkeit und die oberflächenaktive Substanz mischen sich, so daß die Oberflächenspannung der Benetzungsflüssigkeit herabgesetzt wird und die ultraphobe Oberfläche benetzt.

Ebenfalls erfindungsgemäß sind Benetzungsflüssigkeit und eine oberflächenaktive Substanz gemischt, wobei die Konzentration der oberflächenaktiven Substanz in der Benetzungsflüssigkeit unterhalb der kritischen Mizellkonzentration (cmc) liegt. Bei Überschreiten der cmc wird ultraphobe Oberfläche benetzt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Substanz, durch die die Oberflächenspannung der Benetzungsflüssigkeit herabgesetzt wird in mindestens einer Kapsel eingeschlossen. Diese Kapsel wird bei unter-oder überschreiten der zu überwachenden Temperatur zerstört, so daß sich die Trennung zwischen der Benetzungsflüssigkeit und der oberflächenaktiven Substanz aufgehoben wird.

Besonders bevorzugt befindet sich in dieser Kapsel eine weitere Flüssigkeit, die die Kapselwandung bei Erreichen, Unter-oder Überschreiten der zu überwachenden Temperatur zerstört. Vorzugsweise ist diese Flüssigkeit bei der Überwachung von Temperaturen < 0° C Wasser, ganz besonders bevorzugt Salzwasser. Durch den Salzgehalt des Salzwasser kann genau die Temperatur eingestellt werden, bei der das Salzwasser gefriert und sich damit ausdehnt und die Kapsel zerstört.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Flüssigkeiten in der Kapsel nicht miteinander mischbar.

Vorteilhafterweise befindet sich in der Kapsel zusätzlich ein Farbstoff, der aus der Kapsel freigesetzt wird, sobald diese zerstört wird. Vorzugsweise ist dieser Farbstoff Tinte.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß die mindestens einmalige Unter-oder Überschreitung einer gewissen Temperatur eindeutig angezeigt wird und für den Benutzen einfach ablesbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach an dem zu überwachenden Produkt anzubringen.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Überwachung von Temperaturen mit einer der erfindungsgemäßen Vorrichtungen, bei dem bei unter-oder überschreiten einer bestimmten Temperatur, eine Flüssigkeit die ultraphoben Fläche irreversibel benetzt, so daß die Spiegelwirkung der Grenzschicht zwischen Flüssigkeit und Gaspolster irreversibel verschwindet.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß eine mindestens einmalige Unter-oder Überschreitung einer gewissen Temperatur eindeutig angezeigt wird und für den Benutzer einfach ablesbar ist. Das Verfahren ist einfach und kostengünstig durchzuführen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1-3 erläutert. Diese Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.

Figur 1 zeigt den Querschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die zu überwachende Temperatur nicht erreicht wurde.

Figur 2 zeigt den Querschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die zu überwachende Temperatur erreicht wurde.

Figur 3 zeigt den Querschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Kapseln und Membran.

Figur 4 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Vorrichtung mit Kapseln und Membran (Querschnittsdarstellung).

Figur 5 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Figur 4 in der Draufsicht.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor erreichen der zu überwachenden Temperatur. Die Vorrichtung ist an dem zu überwachenden Produkt angeklebt. Die Vorrichtung weist einen Behälter 1 auf, in dem sich eine ultraphobe Fläche 4 befindet, die mit Erhebungen 5 versehen ist.

Zwischen den Erhebungen 5 befinden sich Vertiefungen 6, die mit Luft 3 gefüllt sind und demnach ein Gaspolster 3 darstellen. Oberhalb des Gaspolsters 3 liegt eine Schicht einer hydrophilen Flüssigkeit 2, mit der die ultraphobe Fläche 4 benetzbar ist und die mit dem Gaspolster 3 eine Phasengrenzfläche 7 bildet. Die Phasengrenzfläche 7 wirkt von oben betrachtet (durch den Pfeil dargestellt) wie ein Spiegel. Solange der Spiegel für den Anwender des Produktes sichtbar ist, weiß er, daß das Produkt die zu überwachende Temperatur nie erreicht oder überschritten hat.

In Figur 2 ist der Zustand dargestellt, nachdem das jeweilige Produkt die zu überwachende Temperatur mindestens einmal nach Aufbringen der erfindungsgemäßen Vorrichtung überschritten hat. Durch die Temperaturerhöhung hat sich die Flüssigkeit 2 ausgedehnt und sich irreversibel zwischen die Erhebungen 5 in die Vertiefungen 6 gedrückt und dabei das Gaspolster 3 verdrängt, so daß die Phasengrenzschicht 7 zwischen Gaspolster 3 und Flüssigkeit 2 verschwindet. Der Anwender sieht die spiegelnde Fläche nicht mehr und weiß, daß die zu überwachende Temperatur zumindest einmal überschritten wurde.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Überwachung von Temperaturen < 0 °C.

Der Behälter 1 ist durch eine Membran 8 in ein erstes und ein zweites Volumen 9,10 unterteilt. Die Membran 8 ist transparent. Auf der Membran 8 ist die ultraphobe Fläche 4 angeordnet. Die Erhebungen 5 sind schematisch dargestellt. In dem ersten Volumen 9 befindet sich transparentes Polyvinylalkohol 16, mit dem die ultraphobe Fläche 4 benetzbar ist. Im Ausgangszustand, z. B. bei Raumtemperatur, befindet sich zwischen dem Polyvinylalkohol und der ultraphoben Fläche ein Gaspolster, so daß die Phasengrenzfläche zwischen Gaspolster und Polyvinylalkohol als Spiegel wirkt.

In dem zweiten Volumen 10 sind Kapseln 11 und eine Trägerflüssigkeit 12 angeordnet. Die Trägerflüssigkeit 12 kann mit der Flüssigkeit in dem ersten Volumen 9 identisch sein. Das Volumen jeder Kapsel 11 ist durch eine Kapselwandung 13 begrenzt. Innerhalb der Kapselwandung befindet sich Salzwasser 14 und eine mit Salzwasser nicht mischbare Flüssigkeit 15. Das Salzwasser 14 ist mit Tinte gefärbt.

Die eigentliche Temperaturüberwachung ist in Figur 4 dargestellt, wobei die Abbildungen von oben nach unten beschrieben werden. Die Vorrichtung dient zum Überwachen von Temperaturen < 0 °C. In dem vorliegenden Beispiel soll überwacht werden, daß ein gewisses Produkt nach dem frieren-18 °C nie überschritten hat.

Beim Anbringen der erfindungsgemäßen Vorrichtung an dem Produkte, befindet sich zwischen dem Polyvinylalkohol 16 und der ultraphoben Fläche 4 ein Gaspolster, so daß die Phasengrenzfläche als Spiegel wirkt. Die Kapseln sind intakt.

Sobald das Produkt auf eine Temperatur von <-19 °C, der Aktivierungstemperatur, herunter gekühlt worden ist (mittlere Abbildung Figur 4), gefriert das Salzwasser 14 in der Kapsel 11 und zerstört deren Wandung 13, durch die Ausdehnung des Salzwassers bei der Eisbildung. Beim Kontakt der Trägerlösung 12 mit dem Eis, wird dieses wieder aufgelöst und die Tinte und die Flüssigkeit 15, die mit der Trägerflüssigkeit nicht mischbar ist, verteilen sich in dem zweiten Volumen 10. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit aktiviert.

Sobald eine Temperatur von >-18 °C erreicht wird (unterste Abbildung Figur 4), verdampft die Flüssigkeit 15 und durch den Dampfdruck steigt der Druck in dem Volumen 10. Der Druck pflanzt sich über die dehnbare Membran 8 auf das Volumen 9 fort und drückt dort die Flüssigkeit 16 in die Vertiefungen 6 der ultraphoben Fläche 4, so daß die spiegelnde Wirkung der Phasengrenzfläche 7 zwischen Flüssigkeit 16 und dem Gaspolster 3 verschwindet.

Der Fachmann erkennt, daß durch die Konzentration des Salzes in dem Wasser und durch die geeignete Auswahl der Flüssigkeit 15 mit einem ganz bestimmten Siedepunkt die Aktivierungstemperatur bzw. die zu überwachende Temperatur genau festgelegt werden können.

In Figur 5 sind die drei Zustände, die es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den Figuren 3 und 4 geben kann, in Draufsicht dargestellt.

Die oberste Darstellung zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung vor dessen Aktivierung. Der Benutzer sieht die spiegelnde Phasengrenzfläche 7 und den Boden 17 des Behälters 1. In der darunter liegenden Abbildung ist der aktivierte Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Tinte ist ausgeströmt und hat die vormals durchsichtige Trägerflüssigkeit 12 gefärbt, was durch die Farbänderung des äußeren Ringes zu erkennen ist. Die spiegelnde Fläche ist unverändert geblieben.

In der untersten Darstellung der Figur 5 ist der Zustand nach einmaligem Überschreiten der zu überwachenden Temperatur dargestellt. Die Phasengrenzfläche zwischen Luftpolster und Benetzungsflüssigkeit ist zerstört worden. Der Benutzer sieht durch die Membran und die ultraphobe Fläche hindurch in das Volumen 10, das insgesamt durch die Tinte verfärbt ist und erkennt, daß die zu überwachende Temperatur mindestens einmal überschritten wurde.

Die in den Figuren 3-5 dargestellte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung vor deren Einsatz bei Raumtemperatur gelagert werden kann.