一种基于液晶形变原理的冷链标签及其使用方法与流程

本发明涉及冷链物流领域，具体涉及一种基于液晶形变原理的冷链标签及其使用方法。

背景技术：

冷链的作用在于能控制易腐产品的温度，确保其使用的安全性，保证消费者在购买时产品仍具有良好的品质，假如对温度的控制不够准确，将会导致一系列产品的品质降低，产品可能会出现组织结构上的改变、颜色的改变、碰撞挤压中的损伤以及微生物的繁殖。冷链的每一个环节，从产品被采摘开始一直到被销售出去，都需要对温度进行严格的控制，链中的每个环节都有可能出错而使冷链断裂，或是在仓库的月台上，或是在运输途中，或是在存储过程中，或是在零售超市里，都很容易产生问题。如果一个环节断裂了，那么便会影响到最终消费者的需求。现有的冷链温度监控技术仅可以测量部分环节的温度，对于交接中的产品的温度无法监控，如果产品在交接的过程中由于温度过高而变质，就不容易被人察觉，进而影响产品最终的品质。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于液晶形变原理的冷链标签及其使用方法。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

本发明提出一种基于液晶形变原理的冷链标签，包括基板、外框、液晶装置和混合溶液晶体，无底的所述外框包括水平板和四周包围的侧板，所述水平板为透明状，所述水平板的边缘与所述侧板的上边缘固定连接，所述侧板的下边缘与所述基板可拆卸地连接；所述液晶装置设置于所述基板和所述外框组成的密封空间内，所述液晶装置包括限位框、液晶层和有色反射膜，所述限位框的底部与所述基板固定连接，所述液晶层和所述有色反射膜均设置于所述限位框中，且所述有色反射膜位于所述液晶层的下面，所述有色反射膜的颜色不为灰色；所述混合溶液晶体的顶面和底面均为平面，所述液晶装置的顶面与所述水平板的底面之间的距离小于所述混合溶液晶体的高度，所述混合溶液晶体在挤压所述液晶装置的状态下设置于所述液晶装置与所述水平板之间。

较佳地，所述液晶装置还包括透明隔板、第一定向层、第二定向层、透明压板和偏光片，所述透明隔板和所述第一定向层自下而上地设置于所述有色反射膜和所述液晶层之间；所述第二定向层设置于所述液晶层的上面，且所述第二定向层位于所述限位框之内，所述第二定向层的顶面与所述限位框的上端口平齐；所述透明压板的面积大于所述限位框的上端口的面积，且所述透明压板的下表面与所述限位框的上端口固定连接，所述偏光片设置于所述透明压板的上面。

较佳地，本发明的基于液晶形变原理的冷链标签还包括吸液层，所述吸液层平铺于所述基板上，且所述吸液层分布于所述限位框的两侧。

较佳地，所述吸液层包括干燥剂层和渗透膜，所述干燥剂层均匀平铺于所述基板上，所述渗透膜覆盖于所述干燥剂层的上面。

较佳地，所述基板的边缘固定连接有一圈包边，所述包边的高度大于所述基板的高度，所述包边的内侧具有一圈凹槽，所述侧板的底边的外部固定连接有一圈凸线，所述凸线可拆卸地卡接于所述凹槽中。

本发明还提出一种如权利要求1所述的基于液晶形变原理的冷链标签的使用方法，包括以下步骤：

设置产品的最高保鲜温度tf，即为混合溶液的冰点温度；选择所述混合溶液的溶质和溶剂，根据公式tf＝tf^*-kf·bb计算所述溶质的质量摩尔浓度，其中，tf^*为所述溶剂的冰点温度，kf为所述溶剂的冰点降低常数，bb为所述溶质的质量摩尔浓度；根据算出的所述溶质的质量摩尔浓度调配所述混合溶液，并将所述混合溶液冷冻成所述混合溶液晶体，并确保所述混合溶液晶体的顶面和底面均为平面；将所述外框打开，在所述限位框的两侧分别平铺所述吸液层，将所述混合溶液晶体放置于所述液晶装置上，再将所述外框以一定的压力盖在所述基板上；将所述冷链标签粘贴在产品上，在使用产品时，观察所述冷链标签的颜色，当所述冷链标签为灰色时，说明冷链中的温度符合冷藏要求，产品未变质，当所述冷链标签为所述液晶装置中的有色反射膜的颜色时，说明冷链中的温度不符合冷藏要求，产品有变质的风险。

较佳地，选择溶质为酒精，溶剂为水，水的冰点tf^*为0，水的冰点降低常数kf为1.86，tf＝-1.86bb。

与现有技术相比，本发明的冷链标签利用液晶形变的原理，当其中的产品在运输过程中的任何一个环节出现温度过高的情况时，标签的颜色会发生不可逆转的变化，温度是否超标的情况一目了然，无需在每个环节中持续监测温度，如果产品在交接过程中的温度过高也能立即被发现。并且，本发明的冷链标签无需通电，适用于冷链中的潮湿环境，混合溶液可以批量调配，使用方便。此外，本发明的冷链标签还可以重复实用，在使用一次后，可以更换吸液层和混合溶液晶体再次使用，节省了成本。

附图说明

图1是本发明一实施例的基于液晶形变原理的冷链标签在混合溶液晶体未熔化时的整体示意图；

图2是本发明一实施例的基于液晶形变原理的冷链标签在混合溶液晶体熔化时的整体示意图；

图3是本发明一实施例的基板和外框的剖面示意图；

图中：1-基板；11-包边；2-外框；21-水平板；22-侧板；23-限位框；3-液晶装置；31-有色反射膜；32-透明隔板；33-第一定向层；34-液晶层；35-第二定向层；36-透明压板；37-偏光片；4-混合溶液晶体；5-吸液层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

请结合参见图1和图2，图1是本发明一实施例的基于液晶形变原理的冷链标签在混合溶液晶体未熔化时的整体示意图，图2是本发明一实施例的基于液晶形变原理的冷链标签在混合溶液晶体熔化时的整体示意图。本发明提出一种基于液晶形变原理的冷链标签，包括基板1、外框2、液晶装置3和混合溶液晶体4。

无底的外框2包括水平板21和四周包围的侧板22，水平板21为透明状，水平板21的边缘与侧板22的上边缘固定连接，侧板22的下边缘与基板1可拆卸地连接。液晶装置3设置于基板1和外框2组成的密封空间内，液晶装置3包括限位框23、液晶层34和有色反射膜31，限位框23的底部与基板1固定连接，液晶层34和有色反射膜31均设置于限位框23中，且有色反射膜31位于液晶层34的下面，有色反射膜31的颜色不为灰色。混合溶液晶体4的顶面和底面均为平面，优选地，混合溶液晶体4可以为长方体，如此更加便于用模具批量生产，液晶装置3的顶面与水平板21的底面之间的距离小于混合溶液晶体4的高度，混合溶液晶体4在挤压液晶装置3的状态下设置于液晶装置3与水平板21之间。

请参见图3，图3是本发明一实施例的基板和外框的剖面示意图。在一优选的实施例中，基板1的边缘固定连接有一圈包边11，包边11的高度大于基板1的高度，包边11的内侧具有一圈凹槽，侧板22的底边的外部固定连接有一圈凸线，凸线可拆卸地卡接于凹槽中，可以通过按压将外框2与基板1连接，操作方便，且连接稳定。

优选地，液晶装置3还包括透明隔板32、第一定向层33、第二定向层35、透明压板36和偏光片37，透明隔板32和第一定向层33自下而上地设置于有色反射膜31和液晶层34之间。第二定向层35设置于液晶层34的上面，且第二定向层35位于限位框23之内，第二定向层35的顶面与限位框23的上端口平齐。透明压板36的面积大于限位框23的上端口的面积，且透明压板36的下表面与限位框23的上端口固定连接，偏光片37设置于透明压板36的上面。偏光片37的作用是使外部光线中的偏振光通过，透明压板36的作用是随着混合溶液晶体4施加的压力变形并向下压液晶层34，液晶层34中分布有一定厚度的液晶。第一定向层33和第二定向层35中的细槽互相垂直，使外部光线经过液晶时偏转方向被扭转90度，在液晶可以正常使用时，第一定向层33和第二定向层35相互配合可以使液晶透过各种颜色。有色反射膜31的作用是反射外部光线，透明隔板32的作用是保护有色反射膜31。

请继续参见图1，当温度正常，混合溶液晶体4未熔化时，混合溶液晶体4对下方的液晶装置3有一定的压力，压力致使偏光片37、透明压板36、第二定向层35和液晶层34发生向下的形变，液晶内部的螺旋结构变形，导致液晶没有旋光作用，无法正常工作。外部光线依次透过偏光片37、透明压板36、第二定向层35、液晶层34、第一定向层33和透明隔板32之后到达有色反射膜31，由于液晶没有旋光作用，有色反射膜31反射的光被偏光片37阻挡，只有少量的光可以从偏光片37中射出，人眼看到的标签显示灰色，说明冷链的温度正常，产品可以使用。

请继续参见图2，当温度过高导致混合溶液晶体4熔化时，混合溶液晶体4对下方的液晶装置3的压力解除，偏光片37、透明压板36、第二定向层35和液晶都恢复原状，液晶内部的结构恢复正常，具有旋光作用，可以正常工作。外部光线依次透过偏光片37、透明压板36、第二定向层35、液晶层34、第一定向层33和透明隔板32之后到达有色反射膜31，由于液晶正常工作，有色反射膜31反射的光均可以透过偏光片37，人眼看到的标签显示的是有色反射膜31的颜色而非灰色，说明冷链的温度过高，产品不可使用。在实际应用中，可以选择有色反射膜31的颜色为红色，红色非常醒目，更加便于用户的识别。

优选地，本发明的基于液晶形变原理的冷链标签还包括吸液层5，吸液层5平铺于基板1上，且吸液层5分布于限位框23的两侧。进一步地，吸液层5包括干燥剂层和渗透膜，干燥剂层均匀平铺于基板1上，渗透膜覆盖于干燥剂层的上面。当混合溶液晶体4熔化时，混合溶液向下流至吸液层5中，渗透膜可以将混合溶全部吸收并渗透进干燥剂层中，在温度再次降低时，混合溶液无法再凝固，冷链标签的颜色不会再次变灰。吸液层5为一次性使用物品，可以更换。

在使用时，可以先调配混合溶液，具体的调配方法为：设置产品的最高保鲜温度tf，即为混合溶液的冰点温度；然后选择混合溶液的溶质和溶剂，根据公式tf＝tf^*-kf·bb计算溶质的质量摩尔浓度，其中，tf^*为溶剂的冰点温度，kf为溶剂的冰点降低常数，bb为溶质的质量摩尔浓度，优选地，可以选择溶质为酒精，溶剂为水，水的冰点tf^*为0，水的冰点降低常数kf为1.86，可以推算出计算公式为tf＝-1.86bb，酒精和水都是易获得且成本低的液体；接着，根据算出的溶质的质量摩尔浓度调配混合溶液，并将混合溶液冷冻成混合溶液晶体4，优选地，可以准备大量的长方体模具，将大量的混合溶液倒进长方体模具之后一起冷冻，批量生产的效率更高。

在混合溶液晶体4制作完成后，可以将外框2打开，在限位框23的两侧分别平铺吸液层5，将混合溶液晶体4放置于液晶装置3上，再将外框2以一定的压力盖在基板1上，凸线卡接于凹槽中，此时液晶发生形变，冷链标签制作完成。将冷链标签粘贴在产品上，在使用产品时，观察冷链标签的颜色，当冷链标签为灰色时，说明冷链中的温度符合冷藏要求，产品未变质，当冷链标签为液晶装置3中的有色反射膜31的颜色时，说明冷链中的温度不符合冷藏要求，产品有变质的风险。使用完毕的冷链标签可以将吸液层5和混合溶液晶体4取出并丢弃，其余的部分均可以重复使用。

本发明还提出一种基于液晶形变原理的冷链标签的使用方法，包括以下步骤：

s1、设置产品的最高保鲜温度tf，即为混合溶液的冰点温度。

s2、选择混合溶液的溶质和溶剂，根据公式tf＝tf^*-kf·bb计算溶质的质量摩尔浓度，其中，tf^*为溶剂的冰点温度，kf为溶剂的冰点降低常数，bb为溶质的质量摩尔浓度。优选地，可以选择溶质为酒精，溶剂为水，水的冰点tf^*为0，水的冰点降低常数kf为1.86，tf＝-1.86bb。

s3、根据算出的溶质的质量摩尔浓度调配混合溶液，并将混合溶液冷冻成混合溶液晶体4，并确保混合溶液晶体4的顶面和底面均为平面。

s4、将外框2打开，在限位框23的两侧分别平铺吸液层5，将混合溶液晶体4放置于液晶装置3上，再将外框2以一定的压力盖在基板1上。将冷链标签粘贴在产品上，在使用产品时，观察冷链标签的颜色，当冷链标签为灰色时，说明冷链中的温度符合冷藏要求，产品未变质，当冷链标签为液晶装置3中的有色反射膜31的颜色时，说明冷链中的温度不符合冷藏要求，产品有变质的风险。优选地，有色反射膜31的颜色可以选择红色，红色非常醒目，更加便于用户识别。

优选地，本发明的冷链标签的使用方法还可以包括以下步骤s5：将使用完毕的混合溶液晶体4和吸液层5取下并丢弃，更换新的混合溶液晶体4和吸液层5，以供下一次使用，操作方便，节省成本。

本发明的冷链标签的使用方法的原理为：当温度正常，混合溶液晶体4未熔化时，混合溶液晶体4对下方的液晶装置3有一定的压力，压力致使偏光片37、透明压板36、第二定向层35和液晶层34发生向下的形变，液晶内部的螺旋结构变形，导致液晶没有旋光作用，无法正常工作。外部光线依次透过偏光片37、透明压板36、第二定向层35、液晶层34、第一定向层33和透明隔板32之后到达有色反射膜31，由于液晶没有旋光作用，有色反射膜31反射的光被偏光片37阻挡，只有少量的光可以从偏光片37中射出，人眼看到的标签显示灰色，说明冷链的温度正常，产品可以使用。当温度过高导致混合溶液晶体4熔化时，混合溶液晶体4对下方的液晶装置3的压力解除，偏光片37、透明压板36、第二定向层35和液晶都恢复原状，液晶内部的结构恢复正常，具有旋光作用，可以正常工作。外部光线依次透过偏光片37、透明压板36、第二定向层35、液晶层34、第一定向层33和透明隔板32之后到达有色反射膜31，由于液晶正常工作，有色反射膜31反射的光均可以透过偏光片37，人眼看到的标签显示的是有色反射膜31的颜色而非灰色，说明冷链的温度过高，产品不可使用。

与现有技术相比，本发明的冷链标签利用液晶形变的原理，当其中的产品在运输过程中的任何一个环节出现温度过高的情况时，标签的颜色会发生不可逆转的变化，温度是否超标的情况一目了然，无需在每个环节中持续监测温度，如果产品在交接过程中的温度过高也能立即被发现。并且，本发明的冷链标签无需通电，适用于冷链中的潮湿环境，混合溶液可以批量调配，使用方便。此外，本发明的冷链标签还可以重复实用，在使用一次后，可以更换吸液层和混合溶液晶体再次使用，节省了成本。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。