CN102789743A

CN102789743A - 一种用于指示环境温度变化的视觉标签

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Publication number: CN102789743A
Application number: CN2012103064059A
Authority: CN
Inventors: 李肖梁; 方维焕; 宋厚辉
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2032-08-24
Also published as: CN102789743B

Abstract

本发明涉及标签材料领域，旨在提供一种用于指示环境温度变化的视觉标签。该标签至少包括依次设置的三层结构：滤纸A、塑隔层和滤纸B，且塑隔层能够从滤纸A和滤纸B之间抽离；其中，滤纸A上含有均匀混合的高分子聚合材料H-[OCH₂-CH₂-]_n-OH及颜料，用于指示环境温度变化；所述颜料为食品着色剂或化工染料。本发明的温敏标签适用于食品冷链物流、生物制品冷链物流、冷库、冷藏车、超市冷柜、高温电缆、变电站、极地等对温度有特殊要求的环境。相对于现有的温度标识技术，本发明具有简捷、快速、使用方便、适用广、成本低廉等优点。

Description

一种用于指示环境温度变化的视觉标签

技术领域

本发明属于标签材料领域，具体涉及一种以高分子材料制备的、色彩可视的温度变化指示标签及应用。

背景技术

新鲜动物性食品、果蔬、生物制品、特殊药品和试剂等的贮藏、运输对环境温度条件有一定的要求。如低温制品在长途运输、物流、储运和配送过程中，不可避免的需要将其暂时储藏于干冰、冰袋等提供的冷藏箱（盒）中，但以下问题往往影响用户对其接触环境温度直观的判定或监测：

（1）目前，我国几乎所有的物流公司仓库没有冷库，因此低温物品（药品、生物制品）到达最终用户（或者消费者）手中时，经常发生干冰和冰袋都已经融化，无法确知低温物品是否暴露、甚至已经失效。

（2）冷鲜食品在运输过程中，冷藏车内温度达不到食品的保质要求或者冷藏车内温度失控，到达到目的地后，虽然物品在冷藏柜内进行存储、销售，但消费者并不知道该物品其实已经暴露或变质。

（3）供电站配电箱等特殊作业环境，电缆经常因线路故障、调试或其他原因造成局部过热，如果过热持续时间过长可能会影响电缆寿命或引发安全事故，因此需要对特殊设备、支路电缆温度进行日常监控。

（4）冷鲜肉等特殊食品从屠宰场到超市冷柜销售过程中，对贮运和物流环节中的环境温度变化非常敏感。但是肉又是极其容易腐败的食品，在超过室温的环境中暴露超过2小时以上时，增加了沙门氏菌、李斯特菌、大肠杆菌等致病菌的污染机会，而且细菌数量每隔30分钟呈几何级数增长，因此温度是影响冷鲜肉货架期的关键因素。目前我国尚未形成完整的食品冷链体系，由于食品冷链技术集成不够，产品贮运技术配套组装落后，中国每年因肉类在贮运中腐败变质等受损几十亿元。

以上四种情况，均需要开发一种可以被生产厂家、物流公司和最终用户接受的低成本、安全、环境友好的指示温度变化的视觉标签，贴于物品表面，如果环境温度高于物品需要的冷藏温度（或者环境温度高于物品可接受的温度），该标签以不可逆的、色彩可视形式指示温度的变化。目前，尽管市场上已经有商品化的感温变色粉出售，但这种感温变色粉的缺点是可逆的。因此，生产企业、物流公司和终端用户能够的接受的温敏标签必须满足以下要求：

（1）制作标签所需的各种原料的生产和标签印刷不受环境温度影响；室温下即可操作。

（2）制备完成的成品标签在储藏、运输等所有物流过程中不发生温度感应反应，只有在需要使用的时候才开始发生感应反应，标签需要一个温度感应开启的“开关”。

（3）温度感应反应通过色彩可视的方式指示，方便读取。

（4）由于标签将来可能用作食品行业，因此制作标签所需的各种原料必须为安全、环境友好型，避免二次污染。

（5）成本低廉，温敏标签的本质仍然是一个标签，因此不应该过高的增加商品的价值。

发明内容

本发明要解决的技术难题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于指示环境温度变化的可视化标签。其原理是基于高分子聚合材料H-[OCH₂-CH₂-]_n-OH在不同温度下呈现的状态（指的是液态和固态）不同，利用液态H-[OCH₂-CH₂-]_n-OH在滤纸上产生层析扩散，而固态H-[OCH₂-CH₂-]_n-OH在滤纸上不产生层析扩散的原理。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于指示环境温度变化的视觉标签，该标签至少包括依次设置的三层结构：滤纸A、塑隔层和滤纸B，且塑隔层能够从滤纸A和滤纸B之间抽离；其中，滤纸A上含有均匀混合的高分子聚合材料H-[OCH₂-CH₂-]_n-OH及颜料，高分子聚合材料H-[OCH₂-CH₂-]_n-OH中n的数值为100～8000中的任一数值，用于指示从-65℃～150℃的环境温度变化；所述颜料为食品着色剂或化工染料，在高分子材料中的浓度为0.001%～10%。

所述的颜料为：柠檬黄、靛青、苋菜红、甘薯红、胭脂红、苹果绿、栀子黄、姜黄、红曲红、赤藓红、日落黄、诱惑红、偶氮玉红、巧克力棕、黑色素、可可棕、草莓红、葡萄紫、杨梅紫、香芋紫、氧化铁红、氧化铁黑等食品着色剂或化工染料中的任意一种。

作为一种改进，所述滤纸A和滤纸B的外侧分别设置有用于保护的外衬层，其中滤纸A的外侧为外衬层A，滤纸B的外侧为外衬层B；外衬层B上设有用于观察滤纸B的窗口和用于指示温度变化范围的标记。

作为一种改进，所述外衬层A或外衬层B至少包括两层结构，为硬纸和覆膜；其中，外衬层B的窗口和标记均设于硬纸上。

作为一种改进，所述外衬层A或外衬层B至少包括三层结构，为覆膜、硬纸和覆膜；其中，外衬层B的窗口和标记均设于硬纸上。

作为一种改进，所述的滤纸A为块状，滤纸B为长条形；滤纸A的位置对应于滤纸B的一个端部。

作为一种改进，所述的外衬层之间通过在其边缘的热压接合实现连接。

作为一种改进，所述外衬层B的一端设有用于拉断外衬层B的锯齿状折痕或连续孔状撕裂线，外衬层B的该端同时还与所述塑隔层的端部黏合，当拉断外衬层B后，塑隔层能够同时被抽离。

作为一种改进，所述外衬层A的外侧还设有双面胶；双面胶的外侧为保护层，该保护层由纸和覆膜组成。

作为一种改进，该标签由12层材料组成，依次为：纸、覆膜、双面胶、覆膜、硬纸、覆膜、滤纸A、塑隔层、滤纸B、覆膜、硬纸、覆膜；其中最外侧的硬纸与其内侧的覆膜组成双面胶的保护层，位于中间的硬纸与其两侧的覆膜组成外衬层A；另一硬纸与其两侧的覆膜组成外衬层B，该硬纸上设有用于观察滤纸B的窗口和用于指示温度变化范围的标记；保护层、外衬层A、外衬层B之间通过在其边缘的热压接合实现连接；外衬层B的一端设有用于拉断外衬层B的锯齿状折痕或连续孔状撕裂线，外衬层B的该端同时还与所述塑隔层的端部黏合，当拉断外衬层B后，塑隔层能够同时被抽离；所述的滤纸A为块状，滤纸B为长条形；滤纸A的位置对应于滤纸B的一个端部，该端部与外衬层B的锯齿状折痕或连续孔状撕裂线位于同一侧。

作为一种改进，所述滤纸A上含有的高分子聚合材料H-[OCH₂-CH₂-]_n-OH中：n的数值为300，在标签纸上对应设有0℃的指示标记；或n的数值为400，在标签纸上对应设有4℃的指示标记；或n的数值为600，在标签纸上对应设有25℃的指示标记；或n的数值为800，在标签纸上对应设有65℃的指示标记。

本发明中，所述的纸为牛皮纸、珠光纸、白卡纸、蜡纸或双铜纸中的任意一种；所述覆膜为涂布黏合剂后的塑料透明薄膜，与硬纸经加热加压后黏合在一起。硬纸为厚度40～70丝或0.5～2.0 mm的白纸（板）。

双面胶为普通双面胶，用于将保护层和外衬层A粘贴在一起。

滤纸A为层析滤纸，厚度为0.2～1.0 mm；通过经加热、加压后与外衬层A的覆膜黏合在一起；滤纸A的面积为外衬层A的1/4～1/2。

所述塑隔层为塑料透明薄片，厚度为0.1～0.5 mm；

滤纸B为不含任何颜料的层析滤纸，白色。厚度为0.2～1.0 mm；通过经加热、加压后与外衬层B的覆膜黏合在一起；滤纸B的面积为外衬层B的1/5至1/8，为长条状；

外衬层B的硬纸上设置了1～3个圆孔或圆方孔；当环境温度超过标签设定的温度时，含颜色的高分子材料扩散，通过圆孔或圆方孔观察。观察到的颜色由掺入高分子材料中的颜料颜色决定。

本发明的核心技术在于滤纸A、塑隔层、滤纸B三层材料的组合。本标签可以简易成用5层材料制作而成，也可根据功能的需求增加至12层材料甚至更多。

制作本发明中制作温敏标签的所有材料均不受温度变化影响，其中塑隔层相当于温敏标签的“开关”，将滤纸A（含有高分子聚合材料H-[OCH₂-CH₂-]_n-OH和颜料）和滤纸B（不含任何染料，无色）隔开。温敏标签在使用时，将塑隔层抽出，此时滤纸A和滤纸B将接触，如果环境温度低于标签的设置温度，H-[OCH₂-CH₂-]_n-OH保持固体状态，不会在在滤纸A和滤纸B之间发生任何层析扩散效应；如果环境温度高于标签的设置温度，H-[OCH₂-CH₂-]_n-OH将融化为液体，并从滤纸A扩散到滤纸B上，且随着暴露时间的延长，扩散面积也逐渐加大。温敏标签未使用时，塑隔层将滤纸A和滤纸B隔开，虽然滤纸A含有高分子材料H-[OCH₂-CH₂-]_n-OH，无论该高分子材料呈现固体状态还是液体状态，在滤纸A中已经饱和，因此在上下都经过热压处理过的塑料薄膜夹层中不会发生自主扩散。

理论上，高分子材料H-[OCH₂-CH₂-]_n-OH中n的数值为100～8000中的任一数值，分别可以制作温度从-65℃～150℃中任一温度标签。但是在实际使用过程中，以下温度标签用途最广：0℃ （冷藏温度）、4℃（保鲜温度）、8℃ （保鲜温度）、10℃（保鲜温度）、25℃ （室温）、37℃ （多数细菌生长温度）、45℃ （中温细菌生长温度）、60℃ （高温细菌生长温度）、65℃ （巴氏消毒温度）、75℃（巴氏消毒温度）、90℃ （极端嗜热细菌生长温度）。比如：采用H-[OCH₂-CH₂-]₃₀₀-OH，制作0℃温敏标签；H-[OCH₂-CH₂-]₄₀₀-OH，制作4℃温敏标签；H-[OCH₂-CH₂-]₆₀₀-OH，制作25℃将温敏标签，H-[OCH₂-CH₂-]₈₀₀-OH，制作65℃将温敏标签。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的温敏标签适用于食品冷链物流、生物制品冷链物流、冷库、冷藏车、超市冷柜、高温电缆、变电站、极地等对温度有特殊要求的环境。

相对于现有的温度标识技术，本发明具有简捷、快速、使用方便、适用广、成本低廉等优点。

附图说明

图1为本发明所述标签分解结构示意图。

附图标记：纸1、覆膜2 、双面胶3 、覆膜4 、硬纸5 、覆膜6、滤纸A7、塑隔层8、滤纸B9、覆膜10 、硬纸11 、覆膜12；图中实线为各层材料的边界，虚线为热压黏合线。

图2为本发明所述温敏标签的外观。

图3为本发明所述温敏标签的外观。

具体实施方式

如图所示，本发明中的标签为方形，由12层材料组成，每覆一层材料为一道工序。标签从下至上依次为：纸1、覆膜2、双面胶3、覆膜4、硬纸5、覆膜6、滤纸A7、塑隔层8、滤纸B9、覆膜10、硬纸11、覆膜12。本发明的核心技术在于滤纸A7、塑隔层8、滤纸B9三层材料的选择，因此本标签也可以简易成用5层材料制作而成，因此本发明中12层材料中的数字“12”不是限定术语。

其中纸1、覆膜2 、双面胶3 、覆膜4 、硬纸5 、覆膜6、覆膜10、硬纸11 、覆膜12的尺寸为 45×20 mm（长×宽）；滤纸A7尺寸为10×10 mm （长×宽），塑隔层8 尺寸为40×12 mm （长×宽），滤纸B9尺寸为 30×5 mm（最长×最宽）。硬纸5和硬纸11均为厚度40～70丝或0.5～2.0 mm的白纸（板）；滤纸A7和滤纸B9为层析滤纸，厚度为0.2～1.0 mm；塑隔层8厚度为0.1～0.5 mm；滤纸A7的面积为覆膜6的1/4～1/2；滤纸B9的面积为覆膜10的1/5至1/8。

其中标签下方的温度表明该标签适用的指示温度，可以从-65℃～150℃变化，在图中为4℃。圆圈上方（或圆方形右侧）的时间（5 min、20 min、60 min）表示在指定温度下，在该圆圈内出现颜色时需要的时间，这个时间也指示标签在高于设定温度下暴露的时间，可以制作成0～48 h在图中为0～60 min。标签空白区域可以根据需求，印制各种文字说明。

以下的实施例可以使本专业技术领域的技术人员更全面的了解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例

1. 温敏标签的制作

参照图1 制作标签印刷版（模具）印刷，按照标示的热压线，利用热压机将各层依次碾压在一起。也可以逐层制作，逐层手工黏贴。批量生产时必须制备印刷版。本发明中的温敏标签由12层材料组成，每覆一层材料为一道工序。标签从下至上依次为：硬纸1、覆膜2、双面胶3、覆膜4、硬纸5、覆膜6、滤纸A7、塑隔层8、滤纸B9、覆膜10、硬纸11、覆膜12。其中：

（1）纸1的选择为牛皮纸、珠光纸、白卡纸、蜡纸、或双铜纸任一。

（2）覆膜2为涂布黏合剂后的塑料透明薄膜，与纸1经热压后黏合在一起。

（3）双面胶3为普通双面胶，将覆膜2和覆膜4粘贴在一起。

（4）覆膜4为涂布黏合剂后的塑料透明薄膜，与硬纸5经热压后黏合在一起。

（5）硬纸5和硬纸11均为厚度40～70丝或0.5～2.0 mm的白纸（板）。

（6）覆膜6为涂布黏合剂后的塑料薄透明膜，与硬纸5经加热、加压后黏合在一起。

（7）滤纸A7为浸有颜色反应剂的层析滤纸，厚度为0.2～1.0 mm；通过经热压后与覆膜6黏合在一起；滤纸A7的面积为覆膜6的1/4～1/2。

（8）塑隔层8为塑料透明薄片，厚度为0.1～0.5 mm。

（9）滤纸B9为不含任何颜料的层析滤纸，白色。厚度为0.2～1.0 mm；通过经热压后与覆膜10黏合在一起；滤纸B9的面积为覆膜10的1/5至1/8，为条状。

（10）覆膜10为涂布黏合剂后的塑料透明薄膜，与硬纸11经热压后黏合在一起。

（11）硬纸11中间有1～3个圆孔或1个圆方孔（图2）。

（12）覆膜12为涂布黏合剂后的塑料透明薄膜，与硬纸11经热压后黏合在一起。

（13）滤纸A7浸的颜色反应剂为高分子材料H-[OCH2-CH2-]n-OH和颜料的混合物，其中颜料的浓度为0.001%～1%。H-[OCH2-CH2-]n-OH中的n为100～8000，n的不同决定着标签设定的温度不同。一个标签只能设定一个温度。

（14）高分子材料中的颜料为：柠檬黄、靛青、苋菜红、甘薯红、胭脂红、苹果绿、栀子黄、姜黄、红曲红、赤藓红、日落黄、诱惑红、偶氮玉红、巧克力棕、黑色素、可可棕、草莓红、葡萄紫、杨梅紫、香芋紫、氧化铁红、氧化铁黑中的任一种。由于温敏标签将用于食品中，因此颜料均为食品级，以防止标签破损时对食品的二次污染。如果标签用于非食品行业中，也可以采用工业化工染料。

（15）塑隔层8不在其他11层材料的热压区，而是单独采用热压工序与覆膜后的硬纸11上部相连（图1）。其中硬纸11分为上下两个部分，上部分与塑隔层8黏合在一起，下部分不与塑隔层8黏合，而是与其他10层材料黏合在一起。硬纸11的上下两部分的连接方式为锯齿状连接。

2. 使用

使用温敏标签时，沿锯齿状折痕将硬纸11的上部分抽出，由于硬纸11上部分已经与塑隔层8黏合在一起，这样同塑料隔层8也一同被抽出，颜色反应开始。如果环境温度低于温敏标签的设定温度，不发生颜色反应；如果环境温度高于温敏标签的设定温度，温敏标签将变成颜料的颜色，随着暴露时间的延长，发生颜色反应的区域也逐渐增大。

以上是结合具体实施例子对本发明所做的进一步描述。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种用于指示环境温度变化的视觉标签，其特征在于，该标签至少包括依次设置的三层结构：滤纸A、塑隔层和滤纸B，且塑隔层能够从滤纸A和滤纸B之间抽离；其中，滤纸A上含有均匀混合的高分子聚合材料H-[OCH₂-CH₂-]_n-OH及颜料，高分子聚合材料H-[OCH₂-CH₂-]_n-OH中n的数值为100～8000中的任一数值，用于指示从-65℃～150℃的环境温度变化；所述颜料为食品着色剂或化工染料，在高分子材料中的浓度为0.001%～10%。

2.根据权利要求1所述的视觉标签，其特征在于，所述滤纸A和滤纸B的外侧分别设置有用于保护的外衬层，其中滤纸A的外侧为外衬层A，滤纸B的外侧为外衬层B；外衬层B上设有用于观察滤纸B的窗口和用于指示温度变化范围的标记。

3.根据权利要求2所述的视觉标签，其特征在于，所述外衬层A或外衬层B至少包括两层结构，为硬纸和覆膜；其中，外衬层B的窗口和标记均设于硬纸上。

4.根据权利要求2所述的视觉标签，其特征在于，所述外衬层A或外衬层B至少包括三层结构，为覆膜、硬纸和覆膜；其中，外衬层B的窗口和标记均设于硬纸上。

5.根据权利要求1至4任意一项中所述的视觉标签，其特征在于，所述的滤纸A为块状，滤纸B为长条形；滤纸A的位置对应于滤纸B的一个端部。

6.根据权利要求2至4任意一项中所述的视觉标签，其特征在于，所述的外衬层之间通过在其边缘的热压接合实现连接。

7.根据权利要求2至4任意一项中所述的视觉标签，其特征在于，所述外衬层B的一端设有用于拉断外衬层B的锯齿状折痕或连续孔状撕裂线，外衬层B的该端同时还与所述塑隔层的端部黏合，当拉断外衬层B后，塑隔层能够同时被抽离。

8.根据权利要求2至4任意一项中所述的视觉标签，其特征在于，所述外衬层A的外侧还设有双面胶；双面胶的外侧为保护层，该保护层由纸和覆膜组成。

9.根据权利要求1所述的视觉标签，其特征在于，该标签由12层材料组成，依次为：纸、覆膜、双面胶、覆膜、硬纸、覆膜、滤纸A、塑隔层、滤纸B、覆膜、硬纸、覆膜；其中最外侧的硬纸与其内侧的覆膜组成双面胶的保护层，位于中间的硬纸与其两侧的覆膜组成外衬层A；另一硬纸与其两侧的覆膜组成外衬层B，该硬纸上设有用于观察滤纸B的窗口和用于指示温度变化范围的标记；

保护层、外衬层A、外衬层B之间通过在其边缘的热压接合实现连接；外衬层B的一端设有用于拉断外衬层B的锯齿状折痕或连续孔状撕裂线，外衬层B的该端同时还与所述塑隔层的端部黏合，当拉断外衬层B后，塑隔层能够同时被抽离；

所述的滤纸A为块状，滤纸B为长条形；滤纸A的位置对应于滤纸B的一个端部，该端部与外衬层B的锯齿状折痕或连续孔状撕裂线位于同一侧。

10.根据权利要求1至4或9任意一项中所述的视觉标签，其特征在于，所述滤纸A上含有的高分子聚合材料H-[OCH₂-CH₂-]_n-OH中：

n的数值为300，在标签纸上对应设有0℃的指示标记；或

n的数值为400，在标签纸上对应设有4℃的指示标记；或

n的数值为600，在标签纸上对应设有25℃的指示标记；或

n的数值为800，在标签纸上对应设有65℃的指示标记。