一种基于丝网印刷的插入式智能指示标签及其制作方法

本发明属于半导体，涉及一种基于丝网印刷的插入式智能指示标签及其制作方法。

背景技术：

1、智能指示标签通常被认为是极具潜力的智能技术，其具有成本低廉、携带方便、指示产品特征、防伪交互、响应快速等特征。常见的智能指示标签有时间-温度指示标签、温度超标指示标签、新鲜度指示标签、包装泄露指示标签、产品信息防伪标签等。通常采用物理(如rfid)、化学(如材料反应)、生物催化(如酶催化)等领域的技术手段来实现标签功能。目前智能指示标签已经成功被应用于物流、食品、包装、可穿戴设备等多个领域，但这类指示标签通常都是一次性、不可重复使用或需外源驱动的。而插入式智能指示标签能够通过按动插入的方式实现标签自驱动及信息指示，无需消耗额外电能。随着新材料开发和印刷工艺的不断进步，使得通过丝网印刷实现包装材料上的插入式智能指示标签的制备成为可能，通常通过材料特性及电荷交换能力的差别，实现高效自驱动信息指示。同时插入式智能指示标签轻薄透明、结构简单、响应迅速、指示明显等特点，不仅提升了消费者体验，同时也给包装产品自驱动指示技术赋予了更高的技术含量。

2、因此，利用材料本身的特殊性质和标签结构的独特性，通过印刷方式实现插入式智能指示标签的制备，在主观插入的情况下实现完全可控的信息指示，是一种比较先进的解决方案。不仅改善了产品的指示可控性，达到产品信息隐藏提取目的，同时还能提升消费者使用体验，刺激市场消费水平提升。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于丝网印刷的插入式智能指示标签及其制作方法，以增强产品的防伪信息指示效果和用户的使用体验。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

3、一种基于丝网印刷的插入式智能指示标签，自上而下依次包括透明封装层、固态离子移动层、开关、小分子指示层和透明导电基底层；

4、将以水相的1-甲基-4，4’-联吡啶碘化物、异丙醇和聚乙烯醇的混合溶液为原料配制的墨水，通过丝网印刷的方式将墨水印刷、干燥在透明导电基底层上形成小分子指示层，以吸附高氯酸锌水溶液的聚乙烯醇-丙烯酸交联体在小分子指示层上制成固态离子移动层，在透明导电基底层边缘“肩并肩”安装开关且开关按钮连接的金属触点不接触固态离子移动层，覆盖透明封装层后形成基于丝网印刷的插入式智能指示标签。

5、进一步，所述墨水为水相的质量分数为2％的1-甲基-4,4’-联吡啶碘化物，异丙醇和聚乙烯醇的混合溶液；其中1-甲基-4,4’-联吡啶碘化物水溶液与聚乙烯醇的质量比为(92～98):(8～2)，二者混合得到的溶液记为pva-mbi，pva-mbi与异丙醇体积比为(83～96):(17～4)。

6、进一步，所述固态离子移动层(6)的制备原料中聚乙烯醇、丙烯酸与水的质量比为(1～2):(7～9):24。

7、进一步，所述透明封装层(7)为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜；透明导电基底层(1)为镀氧化铟锡的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。

8、进一步，所述开关(5)为一种带有厚度为0.01～0.5mm的锌箔、铝箔或铁箔作为金属触点的自回弹机械结构。

9、进一步，所述小分子指示层(4)采用网目线数为150-200l/in，网版间距为2-3mm，印刷压力为0.25-0.45mpa，印刷速度为10cm/s的丝网印刷制成。

10、一种基于丝网印刷的插入式智能指示标签的制备方法，包括以下步骤：

11、步骤1：设计开关的自回弹机械结构；设计插入式智能指示标签的结构；设计具有防伪关键信息的丝网印版；

12、步骤2：对镀氧化铟锡的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜进行超声、氮气清洗，并对前者导电侧进行氧等离子处理；

13、步骤3：将1-甲基-4,4’-联吡啶碘化物水溶液与聚乙烯醇以质量比为(92～98):(8～2)混合，二者混合得到的溶液记为pva-mbi，将pva-mbi与异丙醇体积比为(83～96):(17～4)混合制备小分子指示层原料；

14、步骤4：制作步骤1设计的具有防伪信息的丝网印版，通过丝网印刷设备在镀氧化铟锡的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上采用步骤3制备的原料作为油墨形成防伪关键信息，得到智能指示标签的信息指示部分；

15、步骤5：在烘箱中进行智能指示标签的小分子指示层的干燥；

16、步骤6：将聚二甲基硅氧烷溶液与固化剂以体积比为10:1混合，静置消泡后浇筑在玻璃皿中，烘箱干燥，得到固态聚二甲基硅氧烷；

17、步骤7：在步骤2清洗过的镀氧化铟锡的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜四周贴上固态聚二甲基硅氧烷作为增高封装环，形成方形封闭槽；

18、步骤8：使用高氯酸锌、聚乙烯醇、丙烯酸与水制备固态离子移动层的固体薄膜贴附于镀氧化铟锡的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜表面；在方形封闭槽上预留的特定插入空间处“肩并肩”安装一种带有厚度略低于空间高度的金属触点的自回弹机械结构，且金属触点不接触固态离子移动层，实现开关的制备；

19、步骤9：将步骤2清洗干净的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜贴附于方形封闭槽上方，完成插入式智能指示标签的组装。

20、进一步，所述步骤2中先使用洗洁精擦拭，后使用去离子水、酒精对镀氧化铟锡的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜进行超声清洗5min，氮气吹干。

21、进一步，所述步骤2中对镀氧化铟锡的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜进行氧等离子处理的功率为75％，时间为5min。

22、进一步，所述步骤5中的烘箱干燥温度为105℃，时间为30min。所述步骤6中的烘箱干燥温度为60℃，时间为30min

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

24、本发明将适合丝网印刷的墨水为水相的质量分数为2％的1-甲基-4,4’-联吡啶碘化物，异丙醇和聚乙烯醇的混合溶液，作为智能指示标签的小分子指示层，通过在智能指示标签一侧特定位置按动开关按钮插入金属触点，实现快速自驱动和高对比度信息指示，提供独特的自驱动隐藏信息指示效果。

25、本发明的基于丝网印刷的插入式智能指示标签，包括采用具有一定柔性的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜充当的透明封装层、采用具有指示功能的小分子化合物墨水丝网印刷制成的小分子指示层、采用聚乙烯醇、丙烯酸与水热引发交联吸附高氯酸锌水溶液制成的固态离子移动层、采用带有金属触点的自回弹机械结构作为开关，和采用镀氧化铟锡的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜作为透明导电基底层。通过特殊设计的结构，使智能指示标签在原始情况下内部处于断开状态；当按动开关按钮时，智能指示标签内部处于连通状态，进而实现无外加电源的自驱动信息指示，增强产品的隐藏信息指示效果和用户的互动体验。

26、本发明的基于丝网印刷的插入式智能指示标签的制作方法，采用丝网印刷的方式实现插入式智能指示标签的制备，为柔性印刷包装等产品实现高级别自驱动防伪及附加值的提升提供可靠的方案。制备方法环境友好、成本低廉、工艺简单，得到指示效果明显、系统响应迅速、信息保持稳定的插入式智能指示标签，可用于印刷包装产品上，实现产品的自驱动隐藏信息指示，增加其附加值。