CN110440948A - 一种聚合物分散液晶热敏调光温度卡及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种聚合物分散液晶热敏调光温度卡及其制造方法，该温度卡由两张透明胶片夹多片按序排列的聚合物分散液晶膜薄片及一张标有温度标度值的透明塑料薄板构成；所述多片按序排列的聚合物分散液晶膜薄片中的液晶具有不同的清亮点温度，按照清亮点温度值的大小排列。本发明具有与现有的胆甾相液晶热致变色显示温度卡的相同功能，但有不同的外观视觉效果，温度区间可大、可小，且制造方法简单，成本低廉，能够作为非电子、便携式用途广泛的温度指示卡片(如保温杯中水温显示等)，可以镶嵌到电烧水壶等上面显示温度，但和电子电路不相关。
Description
技术领域
本发明属于制造液晶温度卡的技术领域，特别涉及一种聚合物分散液晶热敏调光温度卡及其制造方法。
背景技术
胆甾相液晶热色效应制造的体温卡，是一种商品化多年的液晶非电子显示器件应用小产品的例子。这种体温卡由塑料胶片制成，上面有一系列黑色小区块，每片区块中都有胆甾相液晶，当温度卡处在环境的温度在显示区间时，相应温度下就有相应区块从黑色变成有色(如暗橙、暗黄、暗绿、暗蓝等单色)而显示出温度标度黑色字体，现有技术胆甾相液晶本身有布拉格反色可以从带颜色态向不带颜色透明态之间转换形成对比得以显示。这种体温卡通常使用温度范围设计在如16度至38度之间，每隔2度一个区块。在一些家用电器上(例如保温杯、电烧水壶等)人们也希望有温度显示，而现有的温度显示基本上是电子温度传感器技术，非电子的传统的酒精温度计或水银温度计等不适合加载在保温杯或电烧水壶等物品上。
因此，本发明提出一种聚合物分散液晶热敏调光温度卡及其制造方法，可望在非电子类便携式移动温度显示器件上获得广泛应用。
发明内容
为了达到制作出新型液晶温度卡的目的，本发明提出一种聚合物分散液晶热敏调光温度卡。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种聚合物分散液晶热敏调光温度卡，其特征在于，该温度卡由两张透明胶片夹多片按序排列的聚合物分散液晶膜薄片及一张标有温度值的透明塑料薄板构成；所述多片按序排列的聚合物分散液晶膜薄片中的液晶具有不同的清亮点温度，按照清亮点温度值的大小排列。
这种聚合物分散液晶热敏调光温度卡，具有散射雾态外观，遮挡住后面的温度标度值；每片聚合物分散液晶膜都具有相对应的清亮点温度，达到相应温度时会变成透明状态，即所谓热敏调光，从而显示出原来所遮挡的温度标度值。
所述聚合物分散液晶膜中包括向列相液晶和与该液晶平均折射率相近的紫外光固化聚合物及掺杂了少量的间隔子。液晶的平均折射率为1.6～1.65时，对应的紫外光固化预聚合物的折射率也为1.6～1.65。所述间隔子的粒径为40-60μm，间隔子为塑料微球。
液晶和紫外光固化预聚合物的重量百分比为1：1，所述间隔子的重量占聚合物分散液晶总重量的0.1～0.5％。
相邻两片聚合物分散液晶膜薄片中的液晶的清亮点温度相差1℃、2℃、3℃、4℃或5℃。所述温度卡的温度显示区间为0～100摄氏度的任意区间。
一种聚合物分散液晶热敏调光温度卡的制造方法，包括如下步骤：
1)配制出清亮点温度不同的系列液晶和紫外光固化预聚合物混合液，紫外光固化预聚合物固化后的折射率与液晶的平均折射率相近，混合液中添加有间隔子；
2)把混合液涂布到两张透明胶片之间进行覆膜，制作出待固化的系列复合膜；
3)进行相分离固化紫外光曝光，使液晶从预聚合物中析出为微米以下尺寸的微滴，预聚合物发生聚合固化，得到一系列的具有不同清亮点温度的热敏调光膜；
4)对热敏调光膜进行切割，切割成小尺寸的窄条；
5)把不同清亮点温度的热敏调光膜窄条按不同清亮点温度顺序排列，组装到两张透明胶片中，并用黏结塑料用紫外光固化黏合剂将两张胶片密封黏结起来，形成热敏调光胶片卡片；
6)最后把热敏调光胶片卡片与背面标有温度标度值的透明塑料薄板黏合在一起构成聚合物分散液晶热敏调光温度卡。
一种聚合物分散液晶热敏调光温度卡的应用，该温度卡本身就可以用作便携式、非电子类的、非精确的温度显示卡，它也能嵌入需要显示温度的物品上，通过接触物品直接显示物品的当前温度(如保温杯、电烧水壶等上面)。
本发明中上述的透明胶片不需要透明导电胶片，对液晶和预聚合物只有光学参数要求而没有电学参数要求，不需要高纯高阻值的原料，可以是价格低廉的原料。本发明产品，不需要在洁净车间生产，曝光强度要大，光引发剂含量比较多，混入少量较大粒径间隙子塑料微球即可，约每平方毫米1粒间隔子即可起到支撑的作用。
上述的透明胶片材质及厚度可以一样也可以不一样，可以选用PET或EVA等透明胶片材料。透明薄板选用塑料板如有机玻璃(PMMA)或耐力板(PC)制成，其上的温度标度值是深色字体印刷到塑料薄板上的，其温度标度值的大小与所对应的聚合物分散液晶膜薄片的清亮点温度一致。
这种聚合物分散液晶热敏调光温度卡，制造简单，成本低廉，本身即可以是一种便携式、非精准的、非电子的温度计，也可以是附着嵌入在其他产品上，如嵌入在具有50度至100度、间隔5度的温度显示功能的保温杯、电烧水壶等产品上面。
相比现有胆甾相液晶热色效应体温卡及其制造技术，本发明的有益效果在于：
现有胆甾相液晶热色效应体温卡工作原理是胆甾相液晶布拉格选择光反射，不同的液晶区块具有不同的光反射温度区间，将背底涂黑，温度标度值黑字印在表面，液晶不反射可见光时，温度刻度字体和黑色背底融为一体而不可见；当液晶有可见光反射时，液晶区块着色遮盖黑色背底进而显示出表面的温度标度值黑色字体。本发明则提出一种区别于胆甾相液晶热色效应的体温卡——基于聚合物分散液晶(PDLC)热敏调光原理的温度卡，热敏调光是散射态和透明态之间的变化。聚合物分散液晶膜的热敏调光效应，指的是在环境温度达到液晶清亮点温度时，PDLC液晶微滴从各向异性的浑浊液体变成各向同性的透明液体，设计聚合物折射率与液晶清亮点折射率(可以用液晶平均折射率表示)匹配则薄膜变得十分透明。现有的聚合物分散液晶电控调光膜，受薄膜所施加电压应尽可能低的要求，聚合物分散液晶层则尽可能薄些(如15-20微米)，使得PDLC膜遮光本领不需要很强，物体离开薄膜数厘米间隔不可见即满足需要。本发明需要PDLC遮光本领更强，温度标度值深色字体离开薄膜数毫米间隔即不可见。为达到使PDLC膜遮光本领更强目的，本发明PDLC膜层厚度设计为40-60微米，且在紫外光固化预聚合物中添加稍多的光引发剂，紫外曝光时采用更强的曝光强度，以使相分离时形成尺寸更微小的液晶微滴，从而使PDLC薄膜具有更强的散射能力。最后为使PDLC薄膜在清亮点温度下能遮挡住温度标度值深色字体，特意用透明塑料薄板增加一点PDLC薄膜与印在透明塑料薄板背面的温度标度值深色字体的间距。当温度达到PDLC中液晶清亮点温度时，制品变透明才能清晰显示出原来所遮挡的温度标度值深色字体。当然为使产品比较薄些，散射雾态时并不必一定要完全遮挡住温度标度值，只要所遮挡雾态与透明态形成比较大的反差对比即可。区别于胆甾相液晶热色效应体温卡的黑色区块外观，聚合物分散液晶热敏调光温度卡产品的外观可以是无色、白色、单色或多色等多种设计。区别于PDLC电控调光膜和液晶写字板产品，液晶温度卡制造中不需要采用透明导电胶片，普通透明胶片即可，且生产环境不需要超净车间。此外，PDLC电控调光膜和液晶写字板产品要求聚合物的黏结性要十分结实，而本发明产品则对聚合物黏结性要求不高。
本发明所述的温度卡中有多个按温度标度值排列的聚合物分散液晶膜小卡片，具有散射遮挡温度刻度的外观，而随温度升高，逐渐分片变透明而显示所遮挡的温度标度值。本发明具有与现有的胆甾相液晶热致变色显示温度卡的相同功能，但有不同的外观视觉效果，温度区间可大、可小，且制造方法简单，成本低廉，能够作为非电子、便携式用途广泛的温度指示卡片，或可以嵌入到如保温杯或电烧水壶等产品上。本发明由于先制作各个清亮点温度的PDLC膜，后切割成小窄条再组装到一起，可以前工序有比较高的效率，后面组装工序不适合自动化生产，需要手工组装，效率可能比较低。
附图说明
图1是本发明聚合物分散液晶热敏调光温度卡的剖面结构示意图；
图2是本发明聚合物分散液晶热敏调光温度卡工作状态示意图。
图中，1.组合用透明胶片；2.薄片用透明胶片；3.固化后的聚合物基体；4.液晶微滴；5.间隙子；6.填隙胶片；7.聚合物分散液晶散射遮光雾态；8.聚合物分散液晶热敏调光透明显示态；9.标有温度值的透明塑料薄板。
具体实施方式
下面结合实施例及附图进一步解释本发明，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。
实施例
本实施例聚合物分散液晶热敏调光温度卡，该温度卡由两张透明胶片夹多片按序排列的聚合物分散液晶膜薄片及一张标有温度值的透明塑料薄板9构成；所述多片按序排列的聚合物分散液晶膜薄片中的液晶具有不同的清亮点温度，按照清亮点温度值的大小排列。
所述聚合物分散液晶膜中包括液晶和与该液晶平均折射率相近的紫外光固化聚合物及掺杂了少量的间隔子。
相邻两片聚合物分散液晶膜薄片中的液晶的清亮点温度相差5℃。
采用常规工艺配制出清亮点不同的系列液晶和紫外光固化预聚合物及少量间隙子塑料微球的混合液，如液晶用烟台显华化工科技有限公司产品：低清亮点液晶XHPDa46，清亮点温度46℃，折射率No＝1.497，Ne＝1.712；高清亮点液晶XHPDb106，清亮点温度106℃，折射率No＝1.526，Ne＝1.798。用这两款液晶按两瓶法等差5℃混配出清亮点温度为50℃、55℃、60℃、…，至100℃的液晶11种，液晶平均折射率在1.6-1.65之间。紫外光固化预聚合物配方主要成份重量百分比为：光引发剂1173(南京瓦力化工科技有限公司提供)5-10％，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(溧阳市瑞普新材料有限公司提供)10-15％，丙烯酸异冰片酯(临沂德拓化工有限公司提供)15-20％，双酚-A-聚氧丙烯醚(金锦乐化学有限公司提供)20-25％，双醚芴丙烯酸酯(黄骅市信诺立兴精细化工有限公司提供)30-50％，所配预聚合物经固化后的折射率与液晶平均折射率匹配也在1.6-1.65之间，预聚合物固化后为紫外光固化聚合物。液晶和预聚合物按重量百分比为1比1，并以重量百分比约0.1％(占液晶和预聚合物的总重量的0.2％)的比例混合进大粒径60μm的间隔子塑料微球(苏州纳微科技股份有限公司提供)。将各种液晶清亮点温度的混合液都分别涂布到不同的两张薄片用透明胶片2(如PET)之间进行覆膜，制作出待固化的系列复合膜；
进行相分离紫外光固化曝光(紫外光波长365nm，曝光强度5mW/cm2，曝光时间30s)，使液晶从预聚合物中析出成为微米尺寸以下的液晶微滴4，预聚合物发生聚合固化形成固化后的聚合物基体3，得到一系列的具有不同清亮点温度的热敏调光膜。
对热敏调光膜进行切割，切割成小尺寸的窄条，如5mm×15mm，装盘送下道组装工序。
将不同清亮点温度的热敏调光膜窄条按不同清亮点温度顺序排列，组装到两张组合用透明胶片1(PET)中，相邻两个热敏调光膜窄条之间通过填隙胶片6间隔开，并用黏结塑料用紫外光固化黏合剂(如市售珠海金士能科技有限公司产品紫外光固化黏合剂K-6108)将两张透明胶片密封黏结起来，形成热敏调光胶片卡片；
最后把热敏调光胶片卡片与背面标有温度值的透明塑料薄板(如3mm厚PMMA透明薄板)用黏合剂K-6108黏合在一起构成聚合物分散液晶热敏调光温度卡最终产品。
初始状态时，每个热敏调光膜均呈现聚合物分散液晶散射遮光雾态7，当温度达到PDLC中液晶清亮点温度时，制品变透明才能清晰显示出原来所遮挡的温度标度值深色字体，呈现聚合物分散液晶热敏调光透明显示态8，从图中也可以看出，清亮点温度大于当前温度的聚合物分散液晶均呈现遮光雾态，小于等于当前温度的聚合物分散液晶均呈现透明显示态。
本发明未述及之处均适用于现有技术。
Claims (10)
1.一种聚合物分散液晶热敏调光温度卡，其特征在于，该温度卡由两张透明胶片夹多片按序排列的聚合物分散液晶膜薄片及一张标有温度标度值的透明塑料薄板构成；所述多片按序排列的聚合物分散液晶膜薄片中的液晶具有不同的清亮点温度，按照清亮点温度值的大小排列。
2.如权利要求1所述的聚合物分散液晶热敏调光温度卡，其特征在于，所述温度卡，具有散射雾态外观，遮挡住后面的温度值标度；每片聚合物分散液晶膜都具有相对应的清亮点温度，达到相应温度时即变成透明状态，即所谓热敏调光，从而显示出原来所遮挡的温度值。
3.如权利要求1所述的聚合物分散液晶热敏调光温度卡，其特征在于，所述聚合物分散液晶膜中包括液晶和与该液晶平均折射率相近的紫外光固化聚合物及间隔子。
4.如权利要求3所述的聚合物分散液晶热敏调光温度卡，其特征在于，液晶为向列相液晶，其平均折射率为1.6～1.65时，对应紫外光固化聚合物的折射率也为1.6～1.65。
5.如权利要求3所述的聚合物分散液晶热敏调光温度卡，其特征在于，所述间隔子的粒径为40-60μm，间隔子为塑料微球。
6.如权利要求3所述的聚合物分散液晶热敏调光温度卡，其特征在于，液晶和紫外光固化预聚合物的重量百分比为1：1，所述间隔子的重量占聚合物分散液晶总重量的0.1～0.5％。
7.如权利要求1所述的聚合物分散液晶热敏调光温度卡，其特征在于，相邻两片聚合物分散液晶膜薄片中的液晶的清亮点温度相差1℃、2℃、3℃、4℃或5℃。
8.如权利要求1所述的聚合物分散液晶热敏调光温度卡，其特征在于，所述温度卡的温度显示区间为0～100摄氏度的任意区间。
9.一种聚合物分散液晶热敏调光温度卡的制造方法，包括如下步骤：
1)配制出清亮点温度不同的系列液晶和紫外光固化预聚合物混合液，紫外光固化预聚合物固化后的折射率与液晶的平均折射率相近，混合液中添加有间隔子；
2)把混合液涂布到两张透明胶片之间进行覆膜，制作出待固化的系列复合膜；
3)进行相分离固化紫外光曝光，使液晶从预聚合物中析出为微米以下尺寸的微滴，预聚合物发生聚合固化，得到一系列的具有不同清亮点温度的热敏调光膜；
4)对热敏调光膜进行切割，切割成小尺寸的窄条；
5)把不同清亮点温度的热敏调光膜窄条按不同清亮点温度顺序排列，组装到两张透明胶片中，并用密封胶将两张胶片黏结起来，形成热敏调光胶片卡片；
6)最后把热敏调光胶片卡片与背面标有温度值的透明薄板黏合在一起构成聚合物分散液晶热敏调光温度卡。
10.一种权利要求1-9任一所述的聚合物分散液晶热敏调光温度卡的应用，该温度卡本身就可以当作便携式、非电子的、非精确的温度卡，也能嵌入需要显示温度的物品上，通过接触物品直接显示物品的温度。
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