CN111276035B - 一种温度指示标签 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种温度指示标签，所述温度指示标签包括依次设置的第一基材层、染料层、扩散层、显色物质层和第二基材层，所述染料层包括第一分散介质及分散于所述第一分散介质中的染料，所述显色物质层包括第二分散介质及分散于所述第二分散介质中的有机材料，所述有机材料光照生成路易斯酸，所述扩散层在指示温度以上使所述路易斯酸与所述染料接触发生变色。本发明的温度指示标签，可通过光照射启动，便于运输和存放，同时具有体积小、结构简单、成本低廉、方便量产、颜色变化对比明显的优点。
Description
技术领域
本发明涉及温度监测及应用技术领域，特别涉及一种温度指示标签。
背景技术
目前，食品生鲜等快消品、血液制品、疫苗等冷链产品在运输和储存过程中需要保持一定的温度范围，这些制品不仅在制备过程中需要低温环境，产品在出厂后要经过一系列的冷链运输环节才能达到消费者手中，每一个环节都是一个潜在的风险点，冷链环节中的任一环节温度超标都可能导致较为严重的后果。同时运输或是储存中若出现问题，责任方认定也较难。
现有技术中，如申请号为CN200420078916.0 的中国专利提到使用简易温度计的毛细管作用原理，制成一种当环境温度超过设定温度的可变色的装置，该装置体积相对较大而冷链产品体积相对较小，同时该装置关键部件易碎不易使用。另外英国Timestrip公司在中国申请的申请号为CN02814632.8的专利中提出了一种变色标签装置，将装有溶剂的囊压破后溶液逐渐渗透至观测区，一经使用则会在短者几分钟，迟者数小时的时间内失效，其只能计量冷链运输时间，而不能计量冷链环境是否超过设定的危险温度，同时该产品存在结构复杂、成本高、体积较大的问题，限制了其推广应用。目前WHO官方在疫苗温度监控领域推荐使用的疫苗热标签VVM(Vaccine Vial Monitor)则存在低温生产、低温运输带来的成本问题及失效颜色对比不明显的问题。苏州华实在中国申请的公告号为CN103903509B的专利中采用两个叠层分别储运，而在使用时组合在一起的方式，这个使用方式对客户来说增加了设备的投入及使用时贴合精度的要求，也限制了其推广应用。
因此，有必要提出一种启动便捷、体积小、结构简单、成本低廉、方便量产、颜色变化对比明显的计时温度指示标签。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的以上技术问题，提出一种启动便捷、体积小、结构简单、成本低廉、方便量产、颜色变化对比明显的温度指示标签。
本发明采用以下技术方案：
一种温度指示标签，所述温度指示标签包括依次设置的第一基材层、染料层、扩散层、显色物质层和第二基材层，所述染料层包括第一分散介质及分散于所述第一分散介质中的染料，所述显色物质层包括第二分散介质及分散于所述第二分散介质中的有机材料，所述有机材料光照生成路易斯酸，所述扩散层在指示温度以上使所述路易斯酸与所述染料接触发生变色。
优选地，所述指示温度的范围在-65℃—80℃。
优选地，所述有机材料选自二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮及三芳基硅氧醚中的一种或多种。
优选地，所述路易斯酸为阳离子。
优选地，所述光照采用波长范围在100 -480纳米的紫外与蓝光。
优选地，所述扩散层的材料为丙烯酸类聚合物、有机硅类聚合物或烯烃类聚合物。
优选地，所述扩散层厚度范围为1-500微米。
优选地，所述第一分散介质和所述第二分散介质选自丙烯酸类胶、聚氨酯类胶、有机硅类胶、环氧胶中的一种或多种。
优选地，所述染料选自溴百里酚蓝、溴甲酚绿、甲基黄、甲基橙、溴甲酚绿、酚酞、绿色素- 5、红色素- 16、黑色素-1、结晶紫内酯、苄酰基无色亚甲基兰中的一种或多种。
优选地，所述第一基材层和所述第二基材层选自PET、PEN、PC、PP、PMMA、PBT、PVC、PI、纤维素等聚合物材料中的一种或多种。
优选地，还包括位于所述第二基材层外侧的遮挡层，所述遮挡层上具有观测窗口区。
优选地，所述遮挡层上具有电子识别标签、二维码、条形码或其他电子识别图案中的一种或多种。
本发明的温度指示标签，可通过光照射启动，便于运输和存放，同时具有体积小、结构简单、成本低廉、方便量产、颜色变化对比明显的优点。
附图说明
通过参照本发明的实施方案的图示说明可以更好地理解本发明，在附图中：
图1是本发明第一实施例的温度指示标签的剖面结构示意图；
图2是本发明第一实施例的温度指示标签开始显色时的温度-时间曲线；
图3是本发明第一实施例的温度指示标签到达显色终点时的温度-时间曲线；
图4是本发明第二实施例的温度指示标签的剖面结构示意图；
图5是本发明温度指示标签的几种整体结构示意图。
在以下的描述中，为了达到解释说明的目的以对本发明有一个全面的认识，阐述了大量的具体细节，然而，很明显的，对本领域技术人员而言，无需这些具体细节也可以实现本发明。本发明所列举的说明性的示例实施方案仅为了说明，并不对本发明造成限制。因此，本发明的保护范围并不受具体实施方案所限，仅以所附的权利要求书的范围为准。
下面结合附图对本发明具体实施方式的温度指示标签做详细说明。
第一实施例：
图1是本发明第一实施例的温度指示标签的剖面结构示意图，如图1所示，本实施例的温度指示标签包括依次设置的第一基材层10、染料层20、扩散层30、显色物质层40和第二基材层50，染料层20包括第一分散介质及分散于第一分散介质中的染料，显色物质层40包括第二分散介质及分散于第二分散介质中的有机材料，有机材料光照生成路易斯酸，扩散层30在指示温度以上使路易斯酸与染料接触发生变色。
本实施例中，染料层20与显色物质层40之间具有扩散层30，显色物质层40中的有机材料选自二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮及三芳基硅氧醚中的一种或多种，此类物质受到光照激发，分子内发生分解反应，可生产路易斯酸，本实施例中，路易斯酸为阳离子。例如有机材料选自二芳基碘鎓盐，当光照采用波长范围在100-480纳米的紫外光（UV光）或蓝光对其进行照射时，二芳基碘鎓盐发生敏化光解反应，产生路易斯酸，路易斯酸随着时间推移通过热运动到达扩散层30。本实施例中扩散层30的材料选用的是有一定玻璃化转变温度（Tg值）的聚合物，因此当温度指示标签光照启动后，当其所处温度低于扩散层30的玻璃化转变温度（即温度指示标签的指示温度）时，扩散层30中的聚合物处于较硬的玻璃态，在显色物质层40中生成的路易斯酸无法穿过扩散层30。反之，当温度指示标签所处温度高于扩散层30的玻璃化转变温度时，扩散层30中的聚合物转变为高弹态，扩散层变软，路易斯酸可穿过扩散层30到达染料层20，与染料层20中的染料发生反应，使染料无色体发生反应生成有色高分子膜，从而产生颜色变化，此有色高分子膜性质稳定不可逆，因此使得标签变色后一直保持变色后的颜色。染料选自溴百里酚蓝、溴甲酚绿、甲基黄、甲基橙、溴甲酚绿、酚酞、绿色素- 5、红色素-16、黑色素-1、结晶紫内酯、苄酰基无色亚甲基兰中的一种或多种。
本实施例中，扩散层30的材料为丙烯酸类聚合物、有机硅类聚合物或烯烃类聚合物，扩散层30的厚度范围为1-500微米。例如，丙烯酸类型的选自苏州康佑鑫电子科技丙烯酸压敏胶PSA102（玻璃化转变温度为-35℃）或选自三菱丽阳的热塑丙烯酸树脂BR-113（玻璃化转变温度为75℃），有机硅类型的选自苏州贝特利有机硅BQ-1054（玻璃化转变温度为-45℃），橡胶类型的选自日本可乐丽液体橡胶LIR-30（玻璃化转变温度为-63℃）。
本实施例中，未经过光照射的温度指示标签处于变色温度以上温度环境下也不会发生变色，本发明的温度指示标签通过光照射使温度指示标签启动，相当于设置光启动开关，当需要开启温度指示标签时，仅需要通过光照射即可实现温度指示标签的启动，便于运输和存放，可靠性强。同时通过选取不同玻璃化转变温度的聚合物作为扩散层，例如选取的扩散层的玻璃化转变温度范围为零下65℃至80℃（即-65℃—80℃），则相应形成的温度指示标签的指示温度的范围在零下65℃至80℃（即-65℃—80℃），本实施例中可以通过选取不同玻璃化转变温度的扩散层材料实现温度指示标签的不同温度指示要求。本实施例中，路易斯酸与染料发生反应的速度与环境温度和时间有直接关系，另外其穿过扩散层30也需要一定的时间，根据测定的具体关系参数，实现指示温度的同时还可以根据颜色的变化对比从而实现计时的功能。同时，本实施例中，还可以通过调整扩散层30的厚度，来同步实现不同时间要求的温度指示标签的要求，不再赘述。
本实施例中，第一分散介质和第二分散介质用于分散染料和有机材料，其材料可选自丙烯酸类胶、聚氨酯类胶、有机硅类胶、环氧胶中的一种或多种。例如，第一分散介质和第二分散介质选自苏州康佑鑫电子科技公司的丙烯酸压敏胶PSA188。
本实施例中，第一基材层10和第二基材层50选自PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）、PC（聚碳酸酯）、PP（聚丙烯）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）、PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）、PVC（聚氯乙烯）、PI（聚酰亚胺）、纤维素等聚合物材料中的一种或多种，优选地，第一基材层10和第二基材层50至少其一为透明基材，或者均采用透明基材，使得温度指示标签变色后能够透过透明基材被观察到颜色变化。
本实施例中，例如，染料层20的形成过程包括：配置含0.1-33wt%的红色素-16作为染料、10-35wt%的第一分散介质（选自苏州康佑鑫电子科技公司的丙烯酸压敏胶PSA188）、32-89.9wt%的乙酸乙酯作为溶剂，均匀混合后采用成膜工艺形成在第一基材层10上，加热蒸发溶剂（乙酸乙酯）后成膜，即可在第一基材层10上形成染料层20。显色物质层40的形成过程包括：配置含0.1-25wt%的二芳基碘鎓盐、10-35wt%的第二分散介质（选自苏州康佑鑫电子科技公司的丙烯酸压敏胶PSA188）、40-89.9wt%的乙酸乙酯作为溶剂，均匀混合后采用成膜工艺形成在第二基材层50上，加热蒸发溶剂（乙酸乙酯）后成膜，即可在第二基材层50上形成显色物质层40。
本实施例中，例如，扩散层30采用苏州康佑鑫电子科技有限公司丙烯酸压敏胶PSA102，扩散层30的厚度为50微米，染料为红色素-16，有机材料为二芳基碘鎓盐，第一分散介质和第二分散介质均为苏州康佑鑫电子科技公司的丙烯酸压敏胶PSA188，测试结果如图2和图3所示，图2是本发明第一实施例的温度指示标签开始显色时的温度-时间曲线，图3是本发明第一实施例的温度指示标签到达显色终点时（颜色变化停止时）的温度-时间曲线，结合图2和图3可以看出，本实施例的温度指示标签可以实现不同温度环境下的精准计时，随着时间推移和温度升高，温度指示标签的颜色会逐渐变色并不断加深，变色过程不可逆，通过与标准颜色的比对，可以指示所处环境温度高于指示温度的时间，本实施例的温度指示标签可以应用于疫苗、冷链运输等对物品所处环境温度要求严格的应用领域。
本实施例的温度指示标签，可通过光照射启动，便于运输和存放，同时具有体积小、结构简单、成本低廉、方便量产、颜色变化对比明显的优点。
第二实施例：
本实施例与第一实施例相同之处不再赘述，其不同之处在于，本实施例的温度指示标签还包括位于第一基材层外侧的遮挡层，图4是本发明第二实施例的温度指示标签的剖面结构示意图，如图4所示，本实施例中，遮挡层60位于第一基材层10的外侧，遮挡层60上具有观测窗口区61。设置遮挡层60，可以优化温度指示标签整体外观，使其根据需要实现不同形状或图案的显色，优选地，遮挡层60除观测窗口区61以外的部分设置为不透明区域或其他颜色区域，例如至少部分设置为对比色区域，以便于对温度指示标签进行显色后进行颜色比对。
本实施例中，优选地，遮挡层60上还具有电子识别标签、二维码、条形码或其他电子识别图案中的一种或多种，便于实现对温度指示标签进行防伪识别、电子数据追踪和查询等功能。电子识别标签、二维码、条形码或其他电子识别图案可以贴敷在遮挡层60一侧，也可以是由遮挡层60本身印刷出来的二维码、条形码或其他电子识别图案，不作具体限定。
本实施例中，染料层20和显色物质层40的结构与材料选取与第一实施例相同，不再赘述。本实施例的温度指示标签，可通过光照射启动，便于运输和存放，同时具有体积小、结构简单、成本低廉、方便量产、颜色变化对比明显的优点。
图5是本发明温度指示标签的几种整体结构示意图。本发明的温度指示标签的外形可以根据实际需要设定为多种结构形状，例如其可以设置为圆形、椭圆形、三角形、正方形、五边形、六边形、矩形、其他多边形或其他任意形状的图形的标签结构，观测窗口区61也可以设置为条形、圆形、椭圆形、三角形、正方形、五边形、六边形、矩形、其他多边形或其他任意形状的图形结构，不再赘述。另外，本发明的温度指示标签还可以根据需要在外层设置保护层、对比色层等，还可以在底层设置粘结层和离型膜层等额外的其他具体适用结构或功能结构，不再一一列举。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种温度指示标签，其特征在于，所述温度指示标签包括依次设置的第一基材层、染料层、扩散层、显色物质层和第二基材层，所述染料层包括第一分散介质及分散于所述第一分散介质中的染料，所述显色物质层包括第二分散介质及分散于所述第二分散介质中的有机材料，所述扩散层的材料为丙烯酸类聚合物、有机硅类聚合物或烯烃类聚合物；所述有机材料光照生成路易斯酸，所述扩散层在指示温度以上使所述路易斯酸与所述染料接触发生变色，所述指示温度的范围在-65℃—80℃，所述扩散层厚度范围为1-500微米。
2.根据权利要求1所述的温度指示标签，其特征在于，所述有机材料选自二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮及三芳基硅氧醚中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的温度指示标签，其特征在于，所述路易斯酸为阳离子。
4.根据权利要求2所述的温度指示标签，其特征在于，所述光照采用波长范围在100-480纳米的紫外与蓝光。
5.根据权利要求1所述的温度指示标签，其特征在于，所述第一分散介质和所述第二分散介质选自丙烯酸类胶、聚氨酯类胶、有机硅类胶、环氧胶中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的温度指示标签，其特征在于，所述染料选自溴百里酚蓝、溴甲酚绿、甲基黄、甲基橙、、酚酞、绿色素-5、红色素-16、黑色素-1、结晶紫内酯、苄酰基无色亚甲基兰中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的温度指示标签，其特征在于，所述第一基材层和所述第二基材层选自PET、PEN、PC、PP、PMMA、PBT、PVC、PI、纤维素等聚合物材料中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的温度指示标签，其特征在于，还包括位于所述第二基材层外侧的遮挡层，所述遮挡层上具有观测窗口区。
9.根据权利要求8所述的温度指示标签，其特征在于，所述遮挡层上具有电子识别标签、二维码、条形码或其他电子识别图案中的一种或多种。
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