指示装置及其制备方法与流程

本发明涉及指示设备技术领域，尤其涉及一种指示装置及其制备方法。

背景技术：

食品、饮料、血液、疫苗、肉类食物等易变质产品需要在特定温度环境下保存，若存储环境温度超过规定的上临界温度，则待检物品将很快变质，消费者在使用上述变质待检物品后，将给人体带来损害，严重者甚至导致死亡。因此，有必要提供一种能够对环境温度超过上临界温度的时间进行准确记录，以确定存储待检物品是否失效的指示装置。

然而，在制备指示装置的过程中，需要将底板与指示层在热压条件下贴合，底板容易破裂。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种底板不容易破裂的指示装置及其制备方法。

一种指示装置，包括底板层、指示层、相变材料、相变材料储存室以及液相通道；

所述底板层包括依次层叠的第一夹层、第一粘胶层、夹心层、第二粘胶层和第二夹层；

所述指示层置于所述底板层上，所述指示层上设有启动区域和围绕所述启动区域的观察区域，所述观察区域与所述第一夹层贴合，所述启动区域向远离所述底板层的方向拱起形成拱起部，所述拱起部与所述第一夹层之间形成所述相变材料储存室，所述相变材料设置在所述相变材料储存室中；

所述液相通道设于所述第一夹层与所述指示层之间，所述液相通道一端与所述相变材料储存室连通，所述液相通道的另一端与所述指示层的所述观察区域连接。

在一个实施方式中，所述第一夹层上设有微孔，所述第二夹层上设有微孔。

在一个实施方式中，所述第一夹层的材料为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯中的至少一种，所述第二夹层的材料为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯中的至少一种。

在一个实施方式中，第一粘胶层的材料为丙烯酸树脂、聚氨酯和环氧树脂中的至少一种，所述第二粘胶层的材料为丙烯酸树脂、聚氨酯和环氧树脂中的至少一种。

在一个实施方式中，所述夹心层为铝箔、铜箔和铁箔中的至少一种。

在一个实施方式中，所述液相通道内设有阻隔块，所述阻隔块的外壁与所述液相通道的内壁相贴合。

一种指示装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供底板层，所述底板层包括依次层叠的第一夹层、第一粘胶层、夹心层、第二粘胶层和第二夹层；

提供指示层，其中，所述指示层上设有启动区域和围绕所述启动区域的观察区域，在所述启动区域上形成拱起部；

将所述指示层置于所述底板层上，所述指示层的所述观察区域层叠在所述第一夹层上，所述拱起部与所述第一夹层之间形成所述相变材料储存室，将所述相变材料设置在所述相变材料储存室中；

在所述第一夹层与所述指示层之间形成液相通道，所述液相通道的一端与所述相变材料储存室连通，所述液相通道的另一端与所述指示层的所述观察区域连接；以及

将所述指示层的所述观察区域与所述第一夹层热熔粘合处理，得到所述温度指示装置。

在一个实施方式中，所述热熔粘合处理的温度为80℃～300℃。

在一个实施方式中，所述底板层的制备过程如下：

提供夹心层，在所述夹心层的第一表面涂覆第一粘胶层，在所述夹心层的与所述第一表面相对的第二表面涂覆第二粘胶层；

在所述第一粘胶层远离所述夹心层的表面层叠第一夹层，在所述第二粘胶层远离所述夹心层的表面层叠第二夹层，得到依次层叠的夹层结构；以及

对所述夹层结构进行烘烤处理，得到所述底板层。

在一个实施方式中，所述烘烤处理的操作为：将所述夹层结构放入烘箱中，70℃～90℃条件下烘烤40h～60h。

上述指示装置，包括底板层、指示层、相变材料、相变材料储存室以及液相通道。当温度低于某预定温度值时，相变材料表现为固体，当温度高于预定温度值时，相变材料表现为液体。使用时，按压启动区域的指示层，当温度高于预定温度值时，相变材料可沿液相通道流入指示层，并在指示层中均匀渗透，相变材料呈线性向前推进。当温度低于某预定温度值时，相变材料变为固态，停止前进。通过观察到相变材料移动的距离，从而得出物品处于异常温度的累计时间，判断产品是否变质。底板层包括依次层叠的第一夹层、第一粘胶层、夹心层、第二粘胶层和第二夹层至少五层层级结构，热压时，夹心层被保护在第一夹层和第二夹层之间，通过第一夹层与观察区域的指示层贴合，底板层不容易破裂。

上述指示装置的制备方法操作简单，制备得到的指示装置的底板层不容易破裂。

附图说明

图1为一实施方式的指示装置的结构示意图；

图2为如图1所示的指示装置的底板层的结构示意图；

图3为一实施方式的指示装置的制备方法的流程图；

图4为一实施方式的底板层的制备方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是与另一个元件“连接”或“连通”，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“上”、“下”、“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1，一实施方式的指示装置10，包括底板层100、指示层200、相变材料300、相变材料储存室400以及液相通道500。

底板层100包括依次层叠的第一夹层110、第一粘胶层120、夹心层130、第二粘胶层140和第二夹层150。指示层200置于底板层100上，指示层200上设有启动区域201和围绕启动区域203的观察区域203，观察区域203与第一夹层110贴合，启动区域201向远离底板层100的方向拱起形成拱起部205，拱起部205与第一夹层110之间形成相变材料储存室400，相变材料300设置在相变材料储存室400中。液相通道500设于第一夹层110与指示层200之间，液相通道500一端与相变材料储存室400连通，液相通道500的另一端与指示层200的观察区域连接。

本实施方式中，指示装置10还可以包括保护层600，保护层600层叠在指示层200上，保护层600包括油墨层610以及层叠在油墨层610上的安全保护层620，油墨层610覆盖指示层200，油墨层610上设有激活显示窗口611和时间显示窗口613。通过激活显示窗口611和时间显示窗口613便于观察指示层200中的颜色变化。当然，保护层600也可以省去，直接观察指示层200中的颜色变化即可。

请参阅图2，本实施方式中，底板层100包括依次层叠的第一夹层110、第一粘胶层120、夹心层130、第二粘胶层140和第二夹层150。

具体的，第一夹层110的材料可以为高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)中的至少一种。第一夹层110具有优良的透气、阻液、热熔粘合性能，以及良好的化学稳定性能。这些材料制得的第一夹层110可与呈酸性或碱性的液状的相变材料300直接接触，具有良好的阻液性能和化学稳定性能，以防止液态相变材料300透过第一夹层110，并且不被 相变材料300溶解或腐蚀。此外，第一夹层110还具有良好的热熔粘合性能，第一夹层110与指示层200的观察区域203可以通过热封无胶粘合在一起。

优选的，第一夹层110的材料为低密度聚乙烯(LDPE)。低密度聚乙烯(LDPE)具有良好的阻液、透气、热熔粘合性能。热封时，低密度聚乙烯(LDPE)熔融，与指示层200粘合，从而在底板层100与指示层200结合处不需要使用粘胶。应当理解，其他具有透气、阻液、热熔粘合性能，以及良好的化学稳定性能的材料也可作为本发明的第一夹层110的材料。

优选的，第一夹层110上设有微孔。可以通过拉伸第一夹层110，使得第一夹层110延伸，材料密度降低，从而形成微孔。由于底基层100具有阻蒸汽的功能，因此位于第一夹层110和夹心层130之间的第一粘胶层120的粘胶溶剂只能透过第一夹层110进行挥发干燥。具有微孔的第一夹层110可允许粘胶溶剂透过微孔进行挥发干燥，提高第一粘胶层120与第一夹层110的粘附力。

具体的，第一粘胶层120的材料可以为丙烯酸树脂、聚氨酯和环氧树脂中的至少一种。第二粘胶层140的材料可以为丙烯酸树脂、聚氨酯和环氧树脂中的至少一种。第一粘胶层120和第二粘胶层140具有良好的粘结性和加热干燥的特征，溶剂可通过加热挥发，第一粘胶层120和第二粘胶层140干燥后可将相邻的两个层级结构紧密的贴合在一起。

优选的，第一粘胶层120的材料为丙烯酸树脂，第二粘胶层140的材料为丙烯酸树脂，丙烯酸树脂具有良好的粘附性能，并且易挥发干燥。应当理解，其他具有粘附性能的材料也可作为本发明的第一粘胶层120和第二粘胶层140的材料。

具体的，夹心层130可为铝箔、铜箔和铁箔中的至少一种。铝箔、铜箔和铁箔具有良好的导热性和阻隔蒸汽性能，可快速感应外界环境温度并将温度传导给指示装置10中的相变材料300。此外，夹心层130还可以阻止相变材料300挥发的蒸汽分子向外界渗透，避免指示装置10因相变材料300干燥导致失效。应当理解，其他具有良好导热和阻隔蒸汽渗透性能的材料如合金等材料也可作为本发明的夹心层130。

具体的，第二夹层150的材料可以为高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙 烯(MDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)中的至少一种。优选的，第二夹层150的材料为低密度聚乙烯(LDPE)，低密度聚乙烯(LDPE)具有良好的透气性。应当理解，其它具有良好透气性和韧性的材料都可作为本发明的第二夹层150的材料。

优选的，第二夹层150上设有微孔。可以通过拉伸第二夹层150，使得第二夹层150延伸，材料密度降低，从而形成微孔。具有微孔的第二夹层150可允许第二粘胶层140的粘胶溶剂透过微孔进行挥发干燥，提高第二粘胶层140与第二夹层150的粘附力。第二夹层150在外力和温度作用下具有优良的柔韧性，当其受到热封版的压力和温度时，可保护具有刚性的夹心层130，避免在夹心层130热封时破裂。

本实施方式中，指示层200的材料可以包括聚合物材料和无机颗粒。无机颗粒分散在聚合物材料中。聚合物材料可以为聚烯烃(例如：聚乙烯、聚丙烯和聚环氧乙烷等)、缩合聚合物(例如：聚碳酸酯、聚醚、聚酯、聚酰胺和聚甲醛等)。无机颗粒在材料中起致孔剂的作用，从而在指示层200上形成微孔。无机颗粒可以为二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、碳酸钙等等。

聚合材料具有良好的柔韧性，具备拉伸成膜的特征，通过拉伸聚合材料，无机颗粒处形成微孔，得到具有微孔状的指示层200。微孔状的指示层200有利于液体状的相变材料300渗透。

优选的，指示层200上设有均匀连贯的微孔，使得液体状的相变材料300可在指示层200中渗透均匀，再通过观察到相变材料300的移动的距离，从而得出物品处于异常温度的累计时间，判断产品是否变质。

本实施方式中，指示层200包括依次层叠的第一指示材料夹层210、指示材料夹心层220、阻蒸汽层230以及第二指示材料夹层240。第一指示材料夹层210与保护层600贴合，第二指示材料夹层240朝向底板层100，第二指示材料夹层240的观察区域203与底板层100的第一夹层110贴合。具体的，第一指示材料夹层210、指示材料夹心层220、阻蒸汽层230以及第二指示材料夹层240之间可以通过热熔无胶粘合。多层结构的指示层200一方面可以保护指示材料夹心层220，另一方面可以避免相变材料300干燥导致指示装置10失效。

可以理解，指示层200也可以为三层结构，即只有第一指示材料夹层210、指示材料夹心层220以及第二指示材料夹层240也可达到指示相变材料300的目的。

相变材料300可随温度变化而改变物质状态，当温度高于预定温度值时，相变材料300表现为液体。当温度低于预定温度值时，相变材料300表现为固体。具体的相变材料300可以是水、乙醇、脂肪酸或脂肪酸酯。也可以是几种物质的混合物，如盐水、不同脂肪酸混合物等等。具有合适凝固点的物质都可作为本发明的相变材料300。

优选的，相变材料300为脂肪酸、脂肪酸酯或其混合物，脂肪酸和脂肪酸酯具有安全无毒、添加油溶染料后凝固温度不发生变化的特征，特别适宜做相变材料300。

优选的，相变材料300还可以与染料结合，相变材料300在指示层200中移动时，通过染料的颜色便于观察到相变材料300的移动。相变材料300同时起染色和温度开关双重作用。

本实施方式中，液相通道500内设有阻隔块510，阻隔块510的外壁与液相通道500的内壁相贴合。阻隔块510可作为指示装置10的开关，用于控制液相通道500的打开和关闭。

具体的，阻隔块510的材料可以为硅酮、脂肪酸或聚丙烯类化合物、蜡类物质、烫印电化铝、印刷介质层中的至少一种。当相变材料储存室400的启动区域203受外力挤压后，阻隔块510成为压力突破口被挤压破裂，从而使液态的相变材料300进入液相通道500。

使用时，按压启动区域201，当温度高于预定温度值时，液态状的相变材料300可沿液相通道500流入指示层200，并在指示层200中均匀渗透，相变材料300呈线性向前推进。当温度低于某预定温度值时，相变材料300变为固态，停止前进。通过观察到相变材料300移动的距离，从而得出物品处于异常温度的累计时间，判断产品是否变质。

上述指示装置10，可指示物品超出异常温度的时间。底板层100包括依次层叠的第一夹层110、第一粘胶层120、夹心层130、第二粘胶层140和第二夹 层150至少五层层级结构。热压时，夹心层130被保护在第一夹层110和第二夹层150之间，通过第一夹层110与指示层200的观察区域203贴合，底板层100不容易破裂。

此外，本发明还提供上述指示装置的制备方法。

请参阅图3，一实施方式的指示装置的制备方法包括步骤S110～S150。

S110、提供底板层，底板层包括依次层叠的第一夹层、第一粘胶层、夹心层、第二粘胶层和第二夹层。

具体的，第一夹层的材料可以为高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)中的至少一种。第一粘胶层的材料可以为丙烯酸树脂、聚氨酯和环氧树脂中的至少一种。夹心层可为铝箔、铜箔和铁箔中的至少一种。第二粘胶层的材料可以为丙烯酸树脂、聚氨酯和环氧树脂中的至少一种。第二夹层的材料可以为高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)中的至少一种。

本实施方式中，第一夹层的材料为低密度聚乙烯(LDPE)、第一粘胶层为丙烯酸树脂、夹心层为铝箔、第二粘胶层为丙烯酸树脂，第二夹层的材料为低密度聚乙烯(LDPE)，将五层材料制成依次层叠的结构，得到底板层。

本实施方式中，底板层的制备过程请参阅图4。

S111、提供夹心层，在夹心层的第一表面涂覆第一粘胶层，在夹心层的与第一表面相对的第二表面涂覆第二粘胶层。

S112、在第一粘胶层远离夹心层的表面层叠第一夹层，在第二粘胶层远离夹心层的表面层叠第二夹层，得到依次层叠的夹层结构。

S113、对夹层结构进行烘烤处理，得到底板层。

具体的，烘烤处理操作为将夹层结构放入烘箱中，70℃～90℃条件下烘烤40h～60h。待第一粘胶层和第二粘胶层中的溶剂完全挥发，制得底板层。

优选的，S112之前，还包括对第一夹层和第二夹层拉伸，使得第一夹层的材料结构松散，分别在第一夹层和第二夹层的上形成微孔。

S120、提供指示层，其中，指示层上设有启动区域和围绕启动区域的观察区域，在启动区域上形成拱起部。

具体的，指示的材料可以包括聚合物材料和无机颗粒。无机颗粒分散在聚合物材料中。聚合物材料可以为聚烯烃(例如：聚乙烯、聚丙烯和聚环氧乙烷等)、缩合聚合物(例如：聚碳酸酯、聚醚、聚酯、聚酰胺和聚甲醛等)。无机颗粒在材料中起致孔剂的作用，从而在指示层上形成微孔。无机颗粒可以为二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、碳酸钙等等。聚合材料具有良好的柔韧性，具备拉伸成膜的特征。通过拉伸聚合材料，在无机颗粒处形成微孔，得到具有微孔状的指示层。

具体的，可以向指示层施加外力，形成拱起部。拱起部的形状可以为圆弧形、圆锥形、长方体形等。

S130、将指示层置于底板层上，指示层的观察区域层叠在第一夹层上，拱起部与第一夹层之间形成相变材料储存室，将相变材料设置在相变材料储存室中。

相变材料可以是水、乙醇、脂肪酸或脂肪酸酯。也可以是几种物质的混合物，如盐水、不同脂肪酸混合物等等。具有合适凝固点的物质都可作为本发明的相变材料。优选的，相变材料为脂肪酸、脂肪酸酯或其混合物，脂肪酸和脂肪酸酯具有安全无毒、添加油溶染料后凝固温度不发生变化的特征，特别适宜做相变材料。

可将液态的相变材料直接注入相变材料存储室内，也可预先将相变材料制成固态状，便于放入相变材料储存室中。也可以通过在相变材料上包覆一层保护层，再放入相变材料储存室中。

S140、在第一夹层与指示层之间形成液相通道，液相通道的一端与相变材料储存室连通，液相通道的另一端与指示层的观察区域连接。

具体的，可以在第一夹层与指示层之间形成一条缝隙，得到液相通道。

优选的，还可以在液相通道内设置阻隔块，阻隔块的外壁与液相通道的内壁相贴合。阻隔块可作为指示装置的开关，用于控制液相通道的打开和关闭。

具体的，阻隔块的材料可以为硅酮、脂肪酸或聚丙烯类化合物、蜡类物质、烫印电化铝、印刷介质层中的至少一种。当相变材料储存室的启动区域受外力挤压后，阻隔块成为压力突破口被挤压破裂，从而使液态的相变材料进入液相 通道。

S150、将指示层的观察区域与第一夹层热熔粘合处理，得到温度指示装置。

通过热封等工艺，将指示层的观察区域与第一夹层热熔粘合处理，热熔粘合处理的温度可以为80℃～300℃。在比较高的温度下，第一夹层熔融粘附在指示层上，实现无胶粘合。

当然，上述步骤的顺序也可以调换，例如S110和S120的顺序可以调换。

上述指示装置的制备方法，步骤简单，第一夹层可与指示层无胶热粘合，有效解决胶水被溶剂腐蚀导致的指示装置失效的问题。夹心层一方面具有良好的导热性能，使指示装置的相变材料尽快感应到环境温度，另一方面可阻隔相变材料蒸汽泄漏，避免因相变材料干燥而导致指示装置失效。第二夹层可使夹心层在热封时避免破裂，降低指示装置的废品率。

以下为具体的实施例。

实施例1

选取铝箔作为夹心层材料，低密度聚乙烯(LDPE)膜作为第一夹层和第二夹层材料。将铝箔双面涂布丙烯酸树脂，形成第一粘胶层和第二粘胶层，双面覆合低密度聚乙烯(LDPE)，将覆合后的材料放入80℃烘箱烘烤48h，待粘胶层中溶剂成分完全挥发，即制成可指示时间温度的指示装置的底板层。

实施例2

选取铜箔作为夹心层材料，中密度聚乙烯(MDPE)膜作为第一夹层和第二夹层材料。将铜箔双面涂布丙烯酸树脂，形成第一粘胶层和第二粘胶层，双面覆合中密度聚乙烯(MDPE)，将覆合后的材料放入80℃烘箱烘烤48h，待粘胶层中溶剂成分完全挥发，即制成可指示时间温度的指示装置的底板层。

实施例3

选取铝箔作为夹心层材料，高密度聚乙烯(HDPE)膜作为第一夹层和第二夹层材料。将铝箔双面涂布丙烯酸树脂，形成第一粘胶层和第二粘胶层，双面 覆合高密度聚乙烯(HDPE)，将覆合后的材料放入80度℃烘箱烘烤48h，待粘胶层中溶剂成分完全挥发，即制成可指示时间温度的指示装置的底板层。

实施例4

选取铁箔作为夹心层材料，低密度聚乙烯(LDPE)膜作为第一夹层和第二夹层材料。将铁箔双面涂布聚氨酯，形成第一粘胶层和第二粘胶层，双面覆合低密度聚乙烯(LDPE)，将覆合后的材料放入90℃烘箱烘烤40h，待粘胶层中溶剂成分完全挥发，即制成可指示时间温度的指示装置的底板层。

实施例5

选取铝箔作为夹心层材料，高密度聚乙烯(HDPE)膜作为第一夹层和第二夹层材料。将铝箔双面涂布环氧树脂，形成第一粘胶层和第二粘胶层，双面覆合高密度聚乙烯(HDPE)，将覆合后的材料放入70℃烘箱烘烤60h，待粘胶层中溶剂成分完全挥发，即制成可指示时间温度的指示装置的底板层。

实施例6

选取铜箔作为夹心层材料，中密度聚乙烯(MDPE)膜作为第一夹层和第二夹层材料。将铜箔双面涂布环氧树脂，形成第一粘胶层和第二粘胶层，双面覆合中密度聚乙烯(MDPE)，将覆合后的材料放入75℃烘箱烘烤50h，待粘胶层中溶剂成分完全挥发，即制成可指示时间温度的指示装置的底板层。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。