一种感温警示指示器及其制备方法

技术领域

本发明涉及温度监测技术领域，具体涉及一种感温警示指示器及其制备方法。

背景技术

目前，食药品、疫苗等对温度敏感产品在生产、运输和储存过程中需要控制在一定的温度范围，考虑到运输和存储过程的复杂性，如何监控这些产品在运输和存储过程中符合产品设计要求(特别是低温要求)，是本领域技术人员亟待解决的问题。

现有技术中，如中国专利申请号为CN200420078916.0的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公司在中国申请的专利公开号为CN1533518A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。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明提供一种感温警示指示器及其制备方法，利用相变材料对特定涂料/油墨的溶解性，进行颜色迁移以实现温度指示。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种感温警示指示器，包括变色部和激发部；变色部包括依次设置的基底层、色墨层和不透明层；激发部包括依次设置的溶剂层和覆盖层；溶剂层贴合在不透明层背离色墨层的一侧；当感温警示指示器处于设定的指示温度范围以上时，溶剂层的相变溶剂由固体变成液体，经不透明层进入色墨层，以使色墨层的至少部分颜色迁移至不透明层背离色墨层的一侧。

一种感温警示指示器的制备方法，采用二次成型法或一次成型法；

二次成型法为变色部和激发部分别成型，成型时对环境温度没有特殊要求，具体包括：

S1：制作变色部：在基底层上依次印上色墨层和不透明层；

S2：制作激发部：

通过模切覆合、油墨印刷、胶水涂布在易揭开层上形成带开放式容纳腔的溶剂层，然后在开放式容纳腔中填充相变溶剂、相变溶剂微胶囊或已吸附相变溶剂的多孔材料/微纤维材料，最后在溶剂层背离易揭开层的一侧覆上覆盖层，以封住开放式容纳腔；

或者通过模切覆合、冲压、激光烧蚀在覆盖层上形成开放式容纳腔，然后在开放式容纳腔中填充相变溶剂、相变溶剂微胶囊或已吸附相变溶剂的多孔材料/微纤维材料，最后在溶剂层背离覆盖层的一侧覆上易揭开层，以封住开放式容纳腔；

S3：使用时，将激发部、变色部置于相变点温度以下，将激发部的易揭开层去除，贴到变色部上即可；

一次成型法为变色部和激发部一体成型，具体包括：

在低于相变点的环境内，采用印刷、涂胶或覆合方式，在基底层上依次设置色墨层、不透明层、溶剂层和覆盖层，且在使用前和使用时都必须置于低于相变点的环境内；

或者在高于相变点的环境内，采用印刷、涂胶或覆合方式，在基底层上依次设置色墨层、不透明层、微胶囊溶剂层和覆盖层，使用时，在低于相变点的温度下激活微胶囊。

与现有技术相比，本发明的优点在于：利用溶剂材料低于相变点时为固体，不具流动性，高于相变点时是液体，并对特定涂料/油墨具有溶解性；在低于相变点的温度时呈层结构或非接触的间隔结构，不会出现明显变化；在高于相变点时具流动性，溶解性，形成微孔和毛细通道，溶剂从不透明层的表层渗透过去，在溶剂的作用下，色墨层的小分子色墨大部分甚至全部从原来的底层迁移到不透明的表层，表现出色迁移—渗色效应，即可表现出与原来不同的颜色/形态，利用这个特性，可以检测并记录指示器是否暴露于高于相变点的温度。并且色墨和不透明层的的选择范围很广，可以丰富颜色和图形的选择范围。

附图说明

图1是本发明的感温警示指示器的结构示意图一。

图2是本发明的感温警示指示器的结构示意图二。

图3是本发明的感温警示指示器的结构示意图三。

图4是本发明实施例1采用二次成型法制备的感温警示指示器的使用前后示意图。

图5是本发明实施例2采用二次成型法制备的感温警示指示器的使用前后示意图。

图6是本发明实施例3采用二次成型法制备的感温警示指示器的使用前后示意图。

图7是本发明实施例4采用二次成型法制备的感温警示指示器的使用前后示意图。

图8是本发明实施例5采用二次成型法制备的感温警示指示器的使用前后示意图。

图9是本发明实施例6采用二次成型法制备的感温警示指示器的使用前后示意图。

图10是本发明实施例7采用二次成型法制备的感温警示指示器的使用前后示意图。

图11是本发明实施例8采用一次成型法制备的感温警示指示器的使用前后示意图。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1至图3所示，一种感温警示指示器，包括变色部A和激发部B，二者部分或整体重合叠层而成。

变色部A包括依次设置的基底层1、色墨层2和不透明层3，为了调节显色灵敏度，可在不透明层3背离色墨层2的一侧设置缓冲层6，如图1和图3所示，也可将缓冲层6设置在色墨层2与不透明层3之间，如图2所示。激发部B包括依次设置的溶剂层4和覆盖层5，激化部B的溶剂层4与变色部A的缓冲层6或不透明层3相贴合。

色墨层2可为文字、图案或色块，采用有机小分子：染料、色素、纳米色浆、或小颗粒颜料制成。包括但不限于：天然染料、合成染料：如偶氮染料、蒽醌染料、芳甲烷染料、靛族染料、硫化染料、酞菁染料、醌亚胺染料、喹啉染料、菁类染料、亚硝基染料、硝基染料、羟铜染料、黄锕染料、甲川和多甲川类染料、二苯乙烯类染料以及各种杂环类染料等。各种动植物来源色素：胭脂虫红、紫胶红、藻青素、鱼鳞箔、苏木藻色素、虾壳色素、龙虾红色素、蟹壳色素、藻蓝色素、念珠藻蓝色色素、紫菜色素。类胡萝卜素类、类黄酮化合物类、多酚类化合物、多酚类化合物、叶绿素类、生物碱类化合物、二酮类化合物、吲哚类化合物、胡萝卜素化合物、微生物发酵色素、微生物发酵色素。粒径小于125nm的纳米色浆等。有机小分子的分子量小于1500，优选分子量小于800。

不透明层3采用金属颜料、金属-介质复合颜料、珠光、不透明多孔材料、不透明微孔膜、云母及不透明颜料制成的多孔层结构，优选透明度为0-50％。缓冲层6采用多孔材料制成，包括氧化铝、氧化硅、气凝胶、玉米芯、活性炭、纳米管、层析硅、微纤维、微海绵、微乳胶等。

溶剂层4具有至少一个开放式容纳腔，相变溶剂以液核、微胶囊、多孔介质吸附或微纤维吸附的状态填充在开放式容纳腔中，形成相变溶剂区。开放式容纳腔可通过模切成孔覆合、油墨印刷、胶水涂布或机械(或辅以高温)冲压、激光烧蚀等方法形成。

相变溶剂的材料可采用酯类、烷烃类，醇类，酸类，酮类，包括但不限于：甲酸戊酯、甲酸乙酯、甲酸丁酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸乙烯酯、香蕉水、乙酸丙酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、肉桂酸乙酯、乙酸环己酯、乙酸己酯、苯甲酸苄酯、月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、月桂酸丙酯、桂酸丙酯、肉豆蔻酸异丙酯、肉桂酸甲酯、亚磷酸三苯酯、己二酸二甲酯、碳酸二甲酯、癸二酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、棕榈酸异丙酯、棕榈酸乙酯、棕榈酸甲酯、乙酸异冰片酯、富马酸二乙酯、三乙酸甘油酯；异丙醇、丁醇、戊醇、2己醇、壬醇、正壬醇、正癸醇、2-甲基-2-丁醇、1,4-丁二醇、丙三醇、正十二醇；2-癸酮、苯乙酮、2-十一酮、丁二酮、龙涎酮、香豆素、对叔丁基苯乙酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、3-乙酰基吡啶、2-乙酰吡啶、间硝基甲苯、甲基壬基甲酮、2,3-庚二酮、1-乙酰萘、2-异丙基萘、1-四氢萘酮、4-乙酰吡啶、；二苯甲烷、环己烷、苯基环己烷、对二甲苯、二苯甲烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷十六稀、正十七稀、液体石蜡；二十二碳六烯酸、花生四烯酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、a-亚麻酸、油酸、亚油酸、蓖麻油酸、正辛酸、正庚酸、壬酸中的一种或多种。相变溶剂的相变点温度范围优选在-90℃至20℃之间。

基底层1和覆盖层5可采用透明或半透明的油墨层或PET、BOPP、PP、OPP、PE、PVC、PVA、EVA、PA、PS、PU、薄膜、纸张等制成。

本申请的感温警示指示器，变色部A和激发部B既可采用分体式结构，该结构，优选在溶剂层4背离覆盖层5的一侧设置易揭开层9(参看图4)，以封闭开放式容纳腔，当然，如果是在相变温度点以下制作和运输，也可不设置易揭开层9。使用时，将变色部A和激发部B置于相变点温度以下，将激发部B的易揭开层9去除，贴到变色部A上即可完成激活，若相变溶剂采用微胶囊形式，还需施以外力压破微胶囊以激活。

变色部A和激发部B也可采用一体式结构，该结构，溶剂层4的开放式容纳腔会被缓冲层6或不透明层3封闭，因此直接使用即可。该一体式结构需要在溶剂相变点下进行制作和使用，如相变溶剂采用微胶囊结构则制作过程无特别温度要求，但使用时需施以外力压破微胶囊以激活。

本申请的感温警示指示器，色墨层2和溶剂层4分层设置，并且中间设置不透明层3，当环境温度低于相变材料的熔点时为固体，色墨层2的颜色不会发生明显的迁移，当环境温度高于相变材料的熔点时为液体，溶剂从不透明层3的表层渗透过去，在溶剂的作用下，色墨层2的颜色大部分甚至全部从原来的底层迁移到不透明的表层，发生明显的迁移和渗色效应，表现为不透明层两边的颜色或图案都发生变化，并且通过设置缓冲层6，温度应激灵敏度可控，颜色改变明显，色彩图形选择丰富，且变色原理显著不同，成本低。具体的变化方式可包括以下3种显示情形：

情形1，如图1所示，在变色部A的基底层1上设置粘结层7和离型膜8，撕掉离型膜8将感温警示指示器粘贴在所需监控温度的产品时，不透明层3朝外，在温度低于相变点时，因为不透明层3的遮挡作用，色墨层2不可见，当温度高于相变点时，溶剂层4中的相变溶剂熔化，经缓冲层6、不透明层3的微孔流至色墨层2，色墨层2的染料或小分子颜料在液态相变溶剂的作用下，穿过不透明层3，迁移至不透明层3朝外的表面，在宏观上即表现为色墨层2的颜色迁移至不透明层3表面，即肉眼可见不透明层3表面出现显著的颜色或图案变化。该情形下，既可表现为不透明层3表面显示色墨层2的颜色或图案，也可表现为不透明层3表面出现颜色叠加，形成全新的颜色或图案，或不透明层3表面原先的颜色和图案消失。

情形2，如图2所示，在激发部B的覆盖层5上设置粘结层7和离型膜8，撕掉离型膜8将感温警示指示器粘贴在所需监控温度的产品上时，色墨层2朝外，当温度低于相变点时，色墨层2上的颜色或图案清晰可见，当温度高于相变点时，溶剂层4中的相变溶剂熔化，色墨层2的染料或小分子颜料在液态相变溶剂的作用下，迁移至不透明层3朝内的表面，在宏观上即表现为色墨层2的颜色迁移至不透明层3里面，因不透明层3的遮挡作用，肉眼可见颜色或图案消失。

情形3，如图3所示，感温警示指示器悬挂设置，以监测环境温度，因此，不需要设置粘结层7和离型膜8，色墨层2中包含可迁移颜料和不可迁移颜料，其颜色是两种颜料的叠加，或两种颜料的套图，当温度高于相变点时，色墨层2可迁移颜料迁移到不透明层3的另一面(即相变材料面)，从而不透明层3两面均可见显著的颜色或图案变化。

下面通过具体的实施例，对本申请的感温警示指示器的制备和使用作进一步说明。

实施例1

如图4所示，其基本结构依次为：薄膜材料/红色染料层/铝颜料层/二氧化硅缓冲层/不干胶-薄膜裁切成腔及溶剂核层/不干胶薄膜面材。

制作步骤：

变色部A的制作：

第一步：选取薄膜材料(基底层1)，如50um透明PA。

第二步：依次涂上红色染料层(色墨层2)、铝颜料层(不透明层3)、二氧化硅缓冲层(缓冲层6)；其中红色染料层为文字“失效”。

第三步：模切后待用。

激发部B的制作：

第一步，在薄膜底材(易揭开层9)上涂布或印刷离型层，或部分镂空离型层(镂空区域与溶剂容纳腔大小相仿并位置对应)。可选地，在溶剂容纳腔附近的离型层上切半穿，以使后工序的不干胶流动进离型层里，方便后面工序更好的锁住腔体里的溶剂。

第二步，将带胶薄膜面材切孔，排废，然后与上述第一步做好的带离型层的薄膜底材覆合以形成溶剂容纳腔；

第三步，选用熔点为8℃的己二酸二甲酯(DMA)作为溶剂材料，将DMA溶剂材料，通过涂布或定位印刷的方式填到空腔中，形成溶剂层4；

第四步，将带不干胶的薄膜面材(覆盖层5)覆合到所述第三步的带腔体的溶剂层4上面，以锁住DMA。

使用时，在低温环境中(相变点温度下)，将激发部B的薄膜底材揭掉，贴到变色部A表面，从而完成激活，放置在所需监控温度的产品附近。本实施例中，激发部B和变色部A粘贴在一起后开始激活，且可通过撕掉变色部A底部的离型膜8贴在所需监控温度的产品上，当温度高于相变点时，背部的红色“失效”迁移到正面的银色上，因此正面的银色出现红色“失效”。

实施例2

如图5所示，其基本结构依次为：薄膜材料/红-绿-蓝色染料层/铝颜料层/氧化铝缓冲层/不干胶-热封薄膜裁切成腔及溶剂核层/热封覆盖层。

制作步骤：

变色部A的制作：步骤同实施例1，其中色墨层2由红-绿-蓝色染料层组成的黑色层，而不透明层3在印完铝颜料层后再用蓝色染料印上“√”符号。

激发部B的制作：

第一步，在薄膜底材(易揭开层9)上涂布或印刷离型层，或部分镂空离型层(镂空区域与溶剂容纳腔大小相仿并位置对应)。进一步地，可以考虑在溶剂容纳腔附近的离型层上切半穿，以使后工序的不干胶流动进离型层里，方便后面工序更好的锁住腔体里的溶剂。

第二步，将带胶热封薄膜面材切孔，排废，然后与带离型层的薄膜底材覆合以形成溶剂容纳腔；

第三步，选用熔点为-70℃的邻苯二甲酸二烯丙酯作为溶剂材料，将邻苯二甲酸二烯丙酯溶剂材料，通过涂布或定位印刷的方式填到空腔中，形成溶剂层4；

第四步，将热封薄膜面材(覆盖层5)热封覆合到所述第三步的带腔体的溶剂层4上面，以锁住邻苯二甲酸二烯丙酯。

使用方法如实施例1，当温度高于相变点时，背部的红绿蓝染料迁移到铝颜料上面，不透明层3表面的蓝色“√”消失。

实施例3

如图6所示，其基本结构依次为：薄膜材料/蓝色纳米颜料层/珠光颜料层/玉米芯硅缓冲层/不干胶-薄膜裁切成腔及溶剂核层/不干胶薄膜面材。

制作步骤：

变色部A的制作：

第一步：选取薄膜材料(基底层1)，如50um PET；

第二步：依次涂上蓝色纳米颜料层(色墨层2)、珠光颜料层(不透明层3)、玉米芯缓冲层(缓冲层6)；

第三步：模切后待用。

激发部B的制作：

第一步，将带胶薄膜面材切孔排废后覆合在薄膜底材(易揭开层9)上以形成溶剂容纳腔；

第二步：选用熔点为-3～-4℃的丁二酮作为溶剂材料，将丁二酮溶剂材料，通过涂布或定位印刷的方式填到空腔中，形成溶剂层4；

第三步，不干胶薄膜面材(覆盖层5)覆合到所述第二步的带腔体的溶剂层4上面以锁住丁二酮。

使用方法如实施例1，且该结构中不干胶多采用具有可反复粘贴功能的不干胶。

实施例4

如图7所示，其基本结构依次为：薄膜材料/红色染料层/光变颜料层/微纤维缓冲层/不干胶-正庚酸混合层/薄膜面材。

制作步骤：

变色部的制作：

第一步：选取薄膜材料(基底层1)，如50um PP；

第二步：依次涂上红色染料层(色墨层2)、光变颜料层(不透明层3)、微纤维缓冲层(缓冲层6)；

第三步：模切后待用。

激发部B的制作：

选用熔点为-7.5℃的正庚酸作为溶剂材料，在薄膜底材(易揭开层9)上涂布正庚酸然后与带不干胶的薄膜面材(覆盖层5)复合；或者直接在不干胶里混入正庚酸然后与薄膜底材覆合。

使用方法如实施例1，并且光变颜料层具有防伪功能。

实施例5

如图8所示，其基本结构依次为：薄膜材料/红色染料层/钛白粉颜料层/炭纳米管缓冲层/不干胶-薄膜裁切成腔及溶剂核层/油墨覆盖层。

制作步骤：

变色部的制作：同实施例1

激发部的制作：

第一步，在薄膜底材(易揭开层9)上涂布或印刷离型层，或部分镂空离型层(镂空区域与溶剂容纳腔大小相仿并位置对应)。进一步地，可以考虑在溶剂容纳腔附近的离型层上切半穿，以使后工序的不干胶流动进离型层里，方便后面工序更好的锁住腔体里的溶剂。

第二步，将带胶薄膜面材切孔，排废，然后与上述第一步制作的带离型层的薄膜底材覆合制作成溶剂容纳腔；

第三步，将苯基环己烷溶剂材料，通过涂布或定位印刷的方式填到空腔中，形成溶剂层4；

第四步，将UV油墨通过转印等方式覆盖上述第三步的带腔体的溶剂层4上面以锁住苯基环己烷并形成覆盖层5

使用方法如实施例1。

实施例6

如图9所示，其基本结构依次为：薄膜材料/红色染料层/铝颜料层/微乳胶缓冲层/溶剂核层/冲压成凸腔之不干胶薄膜面材。

制作步骤：

变色部的制作：同实施例1

激发部的制作：

第一步，将不干胶薄膜面材(覆盖层5)进行冲压形成立体表面(溶剂容纳腔)，在腔体内定向印刷涂布碳酸二甲酯，并与薄膜底材(易揭开层9)进行覆合，以锁住碳酸二甲酯。薄膜底材上可以有离型层，但不是必须。

使用方法如实施例1

实施例7

如图10所示，结构同实施例6，其中微乳胶缓冲层改为具有扩散作用的缓冲层：纤维纸层，溶剂腔与色墨层错开设置。溶剂由近端向远端扩散，根据扩散的距离，还可以推测超温的时间和幅度，其扩散越远，则超温的时间越长或超温的幅度越大，进而可以估算影响的程度。

实施例8

如图11所示，变色部A和激发部B一体式设计：依次印刷或覆膜基底层1、色墨层2、不透明铝颜料层3、缓冲层6、溶剂层4、覆盖层5。溶剂材料通过包覆成压敏微胶囊，做成可印刷油墨，涂布或印刷形成中心溶剂层4。

使用时，在低温环境中(相变点温度下)，将上述一体式材料放置在所需监控温度的产品附近。本实施例中，可通过撕掉变色部A底部的离型膜8贴在所需监控温度的产品上，且需要经过压力等方式在相变点温度以下完成激活。另外在覆盖层表面印刷一层刮刮银，使用时施压将刮刮银刮掉，以证明已激活微胶囊。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。