時間歷程指示裝置及其形成方法

2023-06-01 01:18:01 1

專利名稱：：時間歷程指示裝置及其形成方法
技術領域：
：本發明是關於一種指示裝置，特別是關於一種時間歷程指示裝置及其形成方法。
背景技術：
：人們一般認為，只要食品仍在保存期限內，就應該是安全可食用的，但現實並非如此。例如保存食品的環境溫度過高、食品長時間直接接觸空氣等，都有可能造成細菌大量繁殖或食物腐敗，而影響人體健康。為了保護消費者不誤食變質食品，眾多企業與學術機構競相投入研發能指示食品是否變質的新型包裝技術，例如時間一溫度指示器(Time-Temperatureindicator,TTI)，其功能在於由顏色改變指示產品(例如食品)於倉儲、運輸、銷售過程中的溫度和時間變化，它可以指示產品由製造完成到消費者使用中間過程中的溫度變化和因溫度變化而引起的質量下降程度，進而保證產品的安全性。目前已商業化的商品包含￥1丁8八8@、LifeLines、3MTM、DeltaTrak、OnVu等，其工作原理有酵素催化、擴散機制(diffosion)、固態聚合反應(solid-statepolymerization)等，常有使用不便、價格昂貴缺點。有鑑於此，仍有必要發展新的時間歷程指示裝置，以符合使用方便、指示準確以及降低生產成本的需求。
發明內容鑑於上述發明背景中，為了克服傳統技術的缺點，本發明的目的在於提供一種時間歷程指示裝置及其形成方法。為實現上述目的，本發明提供的製作時間歷程指示裝置的方法，該製作時間歷程指示裝置的方法包含提供一背景層材料，該背景層材料包含一第一高分子接合劑、一基底材料(basematerial)以及一背景層致色材料(backgroundcolorrenderingmaterial),其中，該基底材料為無色且該背景層致色材料系表現一背景色;進行一背景層材料塗布程序以將該背景層材料塗布至一基材上(substrate);進行一背景層材料乾燥程序以乾燥該基材上的該背景層材料並形成一背景層於該基材上，其中，該背景層表現該背景色；提供一時間歷程指示材料，該時間歷程指示材料包含一溶劑、一氧化還原化合物、一還原劑，以及一第二高分子接合劑，該氧化還原化合物在一初始還原態時表現一初始色並在一最終氧化態時表現一最終色，其中，該初始色與該背景色不同，該最終色則與該背景色實質相同，此外，該還原劑具有一預定組成並以一預定比例存在於該時間歷程指示材料中，以便於將該氧化還原化合物還原至該初始還原態；於一無氧環境中進行一指示體材料塗布程序以將該時間歷程指示材料塗布至該背景層上；以及於一無氧環境中進行一指示體材料乾燥程序以乾燥該背景層上的該時間歷程指示材料並形成一時間歷程指示體於該背景層上，其中，所形成的該時間歷程指示體僅佔該背景層面積的一部份，且該時間歷程指示體與該背景層由該第一與該第二高分子接合劑通過物理或是化學鍵結接合，此外，該時間歷程指示體於該最終氧化態時所表現的該最終色實質相同於該背景色，使得該時間歷程指示體於該最終氧化態時與該背景色融為一體而令肉眼不易分辨，以此達到該時間歷程指示體自該背景層中消失的效果；於該指示體材料乾燥程序完成後，該時間歷程指示體中所含的該氧化還原化合物皆已還原至該初始還原態，且後續當該時間歷程指示體與氧氣分子相遇時，該時間歷程指示體與氧氣分子進行氧化反應並逐漸自該初始還原態轉變為該最終氧化態，而該時間歷程指示體的顏色亦隨之自該初始色轉變為該最終色，當該時間歷程指示體達到該最終氧化態並表現該最終色時，該時間歷程指示體融合入該背景色中而使肉眼無法分辨，以便於指出所欲指示的時間歷程的終點。所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述指示體材料塗布程序為下列族群之一旋轉塗布(spincoating)、噴塗布(spraycoating)、轉印(printing)、刮刀塗布(knifecoating),以及浸漬塗布(dipcoating)。所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，於該指示體材料乾燥程序完成後，還包含進行一保護層製作程序以形成一具透氧性的保護層於該背景層上，其中，該保護層包覆該時間歷程指示體，且該保護層具有至少一透明部分以便於從外界觀察該時間歷程指示體的顏色變化。所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述保護層製作程序包含提供一保護層材料，該保護層材料包含至少一丙烯酸酯(acrylate)與一起始劑；於一無氧環境中進行一保護層材料塗布程序以將該保護層材料塗布至該背景層上；以及於一無氧環境中進行一保護層材料固化程序以固化於該背景層上的該保護層材料並形成該保護層於該背景層上。所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述保護層材料固化程序為熱固化或是光固化。所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述第一與第二高分子接合劑為水溶性或是可分散於水中。所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述第一與第二高分子接合劑各自獨立包含下列族群之一或其任意組合polyvinylalcohol、methylcellulose、hydroxyethylcellulose、hydroxypropylcellulose、carboxymethylcellulose,以及polyethyleneglycol。所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述氧化還原化合物與背景層致色材料同時包含anthraquinone及其衍生物。所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述氧化還原化合物與背景層致色材料同時包含具有至少一個取代基的anthraquinone，其中，該取代基包含下列族群之一或其任意組合sulfonicacid、hydrogen、alkyl、aryl、carboxyl、acyl、alkoxy，以及halide。所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述氧化還原化合物與背景層致色材料同時包含下列族群之一或其任意組合anthmquinone、anthraquinone-2-sulfonicacid、anthraquinone-2-sulfonicsodiumsalt、anthraquinone-2-sulfonicmonohydrate、l-anthraquinonesulfonicacid、1-anthraquinonesulfonicsodiumsalt、anthraquinone-2,6-disulfonicacid、anthraquinone-2,6-disulfonicdisodiumsalt、anthraquinone-l,5-disulfonicacid、anthraquinone-l，5-disulfonicdisodiumsal，以及anthraquinone-l,5-disulfonichydrate。本發明提供的時間歷程指示裝置，該時間歷程指示裝置包含一基材；一形成於該基材上的背景層，該背景層由一第一高分子接合劑、一基底材料以及一背景層致色材料所製成，其中，該基底材料為無色且該背景層致色材料表現一背景色以使得該背景層表現該背景色；以及一形成於該背景層上的時間歷程指示體，該時間歷程指示體僅覆蓋該背景層的一部份，且該時間歷程指示體由一親水性溶劑、一氧化還原化合物、一還原劑以及一第二高分子接合劑所製成，其中，該第二高分子接合劑與該第一高分子接合劑由物理或是化學鍵結彼此接合，此外，該時間歷程指示體具有一初始還原態與一最終氧化態，其中，該時間歷程指示體於該初始還原態時表現一初始色並於該最終氧化態時表現一最終色，該初始色不同於該背景色，該最終色與該背景色實質相同，以使得該時間歷程指示體於該最終氧化態時能與背景色融為一體而令肉眼不易分辨，以此達到該時間歷程指示體自該背景層中消失的效果；於所欲指示的時間歷程的起點，該時間歷程指示體中所含的該氧化還原化合物皆已還原至該初始還原態，且後續當該時間歷程指示體與氧氣分子相遇時，該時間歷程指示體與氧氣分子進行氧化反應並逐漸自該初始還原態轉變為該最終氧化態，而該時間歷程指示體的顏色亦隨之自該初始色轉變為該最終色，當該時間歷程指示體達到該最終氧化態並表現該最終色時，該時間歷程指示體融合入該背景色中而使肉眼無法分辨，以便於指出所欲指示的時間歷程的終點。所述的時間歷程指示裝置，其中，上述時間歷程指示體由一指示體製作程序被形成在該背景層上，該指示體製作程序包含進行一指示體材料塗布程序以將該溶劑、該氧化還原化合物、該還原劑以及該第二高分子接合劑塗布至該背景層上以形成一時間歷程指示體前驅物，其中，該指示體材料塗布程序於一無氧環境中進行；進行一指示體材料乾燥程序以乾燥該背景層上的該時間歷程指示體前驅物並形成該時間歷程指示體於該背景層上，其中，該指示體材料乾燥程序於一無氧環境中進行。所述的時間歷程指示裝置，其中，上述指示體材料塗布程序選自下列族群之一旋轉塗布(spincoating)、噴塗布(spraycoating)、轉印(printing)、刮刀塗布(knifecoating),以及浸漬塗布(dipcoating)。所述的時間歷程指示裝置，其中，還包含一保護層，該保護層包覆該時間歷程指示體，且該保護層具有至少一透明部份以便於自外界觀察該時間歷程指示體的顏色變化。所述的時間歷程指示裝置，其中，上述保護層還包含一除氧材料，該除氧材料以一預定比例存在於該保護層的材料中，且該除氧材料包含下列方矣群之一或其任意組合reducedmetal、tannins、sulfite、ascorbate、reducedformofquinineandanthraquinonederivative、photoreduciblecarbonylcompound,以及oxidizableorganiccompound。所述的時間歷程指示裝置，其中，還包含一不具透氧性的包裝層以包覆所形成的該時間歷程指示裝置，其中，該包裝層的材質為一充填有一密封層(sealinglayer)的氣體阻絕膜(gasbarrierfilm)，其中，該氣體阻絕膜的材料包含下列族群之一或其任意組合metalfoil、metaloxide、carbon、SiOx、polyester、polyamide、polyvinylchloride、polyvinylidenechloride、polyethylenenaphthalate、polyacrylonitrile、polycarbonate、polyether、polyimide、polysulfone、rubber,以及epoxyresin。所述的時間歷程指示裝置，其中，上述密封層材料包含下列族群之一或其任意組合polyester、polypropylene、polyvinylalcohol、polyvinylacetate、rubber、epoxyresin，以及polyethylene。所述的時間歷程指示裝置，其中，上述還原劑為sodiumhydrosulfite或是sodiumhydrosulfite與alkalinemedium的混合物。所述的時間歷程指示裝置，其中，上述基材的材料包含下列族群之一或其任意組合aluminummetallizedplastic、aluminummetallizedpaper、metaloxidecoatedplastic、metaloxidecoatedpaper、glass、metal、plastic,以及paper0所述的時間歷程指示裝置，其中，上述溶劑包含下列族群之一或其任意組合水與醇類。概括地說，本發明的一特徵在於由氧化還原型化合物(redoxcompound)的還原態與氧化態兩者的色彩不同以指示時間歷程。本發明由時間歷程指示體從還原態經氧化作用至氧化態過程中色彩的變化並配合背景顏色的選擇，造成時間歷程指示體在氧化過程中逐漸自背景層消失的效果，而指示時間歷程。隨著呈現還原態的氧化還原型化合物接觸環境中氧氣的時間增加，呈現氧化態的氧化還原型化合物數量也隨之增加，以此造成時間歷程指示體色彩的變化效果。本發明的一實施例提供一種方法以形成時間歷程指示裝置。本發明首先選擇適當的接合劑分布於時間歷程指示體與背景層中以利兩者互相接合，接著通過簡單的塗布和乾燥程序將時間歷程指示體製作於背景層上。據此，本發明能符合經濟上的效益與產業上的利用性。根據以上所述，本發明揭示了一種時間歷程指示裝置，其包含一基材、一形成於該基材上的背景層，以及一形成於該背景層上的時間歷程指示體，其中，時間歷程指示體與背景層通過高分子接合劑藉由物理或是化學鍵結彼此接合。此外，時間歷程指示體於一初始態時其顏色不同於背景色，而於一最終態時其顏色實質相同於背景色，因而能與背景色融為一體而令肉眼不易分辨，以此達到該時間歷程指示體自背景層中消失的效果，以便於指出所欲指示的時間歷程的終點。圖1是本發明所提供的時間歷程指示裝置的工作原理示意圖；圖2A、2B是根據本發明的第二實施例所建構的時間歷程指示裝置的結構示意圖；圖3是根據本發明的第一範例中所揭露的程序所形成的時間歷程指示裝置其變色情形；圖4A是根據本發明的第二範例中，Alkali含量對時間歷程指示體顏色變化的影響的測試結果；圖4B是根據本發明的第二範例中，還原劑含量對時間歷程指示體顏色變化的影響的測試結果；圖5是根據本發明的第三範例中，時間歷程指示體厚度對其顏色變化的影響的測試結果；圖6是根據本發明的第四範例中，保護層化學組成對時間歷程指示體顏色變化的影響的測試結果；圖7是根據本發明的第五範例中，保護層厚度對時間歷程指示體顏色變化的影響的測試結果；圖8是根據本發明的第六範例中，溼度對時間歷程指示體顏色變化的影響的測試結果；圖9是根據本發明的第七範例中，溫度對時間歷程指示體顏色變化的影響的測試結果；以及圖10是根據本發明的第八範例中，照光度對時間歷程指示體顏色變化的影響的測試結果。具體實施方式本發明在此所探討的方向為一種時間歷程指示裝置及其形成方法。為了能徹底地了解本發明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及其組成。顯然地，本發明的施行並未限定於本領域技術人員所熟悉的特殊細節。另一方面，眾所周知的組成或步驟並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要的限制。本發明的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述的外，本發明還可以廣泛地施行在其它的實施例中，且本發明的範圍不受限定，其以申請的權利要求範圍為準。於本說明書中將使用部分技術名詞，其定義如下具透氧性透氧度高於lppm;不具透氧度性；透氧度等於或低於lppm;以及無氧環境環境中氧氣濃度低於lppm。本發明的第一實施例揭露一種時間歷程指示裝置的形成方法，首先提供一背景層材料，此背景層材料包含一第一高分子接合劑、一基底材料(basematerial)以及一背景層至jC色材料(backgroundcolorrenderingmaterial),其中，基底材料為無色且背景層致色材料表現一背景色。上述的基底材料可包含下列族群之一或其任意組合紙張、塑料膜、金屬膜、玻璃、鍍金屬的紙張或塑料膜、金屬氧化物披覆的紙張等。上述的第一高分子接合劑與背景層致色材料將於後詳述。接著，將上述背景層材料塗布至一基材上(substmte)並乾燥，以於基材上形成一背景層；其中，此背景層表現上述背景色。上述基材的材料可包含下歹ll方矣群之一或其任意組合aluminummetallizedplastic、aluminummetallizedpaper、metaloxidecoatedplastic、metaloxidecoatedpaper、glass、metal、plastic,以及paper。其次，提供一時間歷程指示材料，此時間歷程指示材料包含一溶劑、一氧化還原化合物、一還原劑，以及一第二高分子接合劑。上述的溶劑可為親水的溶劑，例如水、醇類，或是水與醇類的任意組合。上述的氧化還原化合物在一初始還原態時表現一初始色並在一最終氧化態時表現一最終色，其中，上述的初始色與上述的背景色不同，而上述的最終色則與上述的背景色實質相同。此外，上述的還原劑具有一預定組成並以一預定比例存在於上述的時間歷程指示材料中，以便於將上述的氧化還原化合物還原至上述的初始還原態。上述的還原劑可為sodiumhydrosulfite或是sodiumhydrosulfite與alkalinemedium的混合物。應注意的是，於本實施例中，上述的背景層致色材料與上述的氧化還原化合物的選擇是相互配合。於本實施例中，上述的氧化還原化合物包含anthmquinone及其衍生物。此時，背景層致色材料亦應同時選擇為包含anthraquinone及其衍生物。上述的氧化還原化合物亦可為包含具有至少一個取代基的anthraquinone，其中，該取代基包含下列族群之一或其任意組合sulfonicacid、hydrogen、alkyl、aryl、carboxyl、acyl、alkoxy，以及halide。此時，上述的背景層材料亦應同時選擇為包含具有至少一個取代基的anthraquinone,其中，該取代基包含下列族群之一或其任意組合sulfonicacid、hydrogen、alkyl、aryl、carboxyl、acyl、alkoxy，以及halide。上述的氧化還原化合物與背景層致色材料的較佳選擇為同時包含下列族群之一或其任意組合anthraquinone、anthraquinone-2-sulfonicacid、anthraquinone-2陽sulfonicsodiumsalt、anthraquinone-2-sulfonicmonohydrate、l-anthraquinonesulfonicacid、l-anthraquinonesulfonicsodiumsalt、anthraquinone-2,6-disulfonicacid、anthraquinone-2，6-disulfonicdisodiumsalt、anthraquinone-l，5-disulfonicacid、anthraquinone-l,5-disulfonicdisodiumsalt,以及anthraquinone-1，5-disulfonichydrate。接著，將上述的時間歷程指示材料塗布至背景層上並乾燥，以形成一時間歷程指示體於背景層上。所形成的時間歷程指示體僅佔背景層面積的一部份，且時間歷程指示體與背景層由上述第一與第二高分子接合劑通過物理或是化學鍵結接合。在此，將時間歷程指示材料塗布至背景層上的塗布方式可為旋轉塗布(spincoating)、噴塗布(spraycoating)、轉印(printing)、刮刀塗布(knifecoating),以及浸漬塗布(dipcoating)等。同時，上述的塗布與乾燥程序可皆於一無氧環境中進行。此外，本實施例中，上述第一與第二高分子接合劑為水溶性或是可分散於水中。較佳地是，上述第一與第二高分子接合劑各自獨立包含下列族群之一或其任意組合polyvinylacoho1、methylcellulose、hydroxyethylcellulose、hydroxypropylcellulose、carboxymethylcellulose,以及polyethyleneglycol。參閱圖l所示，其為本發明所提供的時間歷程指示裝置的工作原理。於時間歷程指示體形成後，時間歷程指示體中所含的氧化還原化合物皆已還原至上述的初始還原態，且後續當時間歷程指示體與氧氣分子相遇時，時間歷程指示體與氧氣分子進行氧化反應並逐漸自上述的初始還原態轉變為上述的最終氧化態，而時間歷程指示體的顏色亦隨之自上述的初始色轉變為上述的最終色。當時間歷程指示體達到最終氧化態並表現最終色時，由於此最終色與上述的背景色實質相同，使得時間歷程指示體融合入背景色中而令肉眼無法分辨，據此而指出所欲指示的時間歷程的終點。於本發明的一較佳範例中，還包含於上述的時間歷程指示體形成後，形成一具透氧性的保護層於上述的背景層上，其中，此保護層包覆時間歷程指示體，且此保護層具有至少一透明部分以便於從外界觀察時間歷程指示體的顏色變化。此較佳範例中，形成上述的保護層的程序包含提供一保護層材料，此保護層材料包含至少一丙烯酸酯(acrylate)與一起始劑；接著，將上述保護層材料塗布至背景層上並固化的，以形成上述保護層於背景層上。上述的固化程序可為熱固化或是光固化。此外，上述塗布程序與固化程序可於一無氧環境中進行。上述的保護層可還包含一除氧材料，此除氧材料系以一預定比例存在於保護層材料中，且此除氧材料包含下列族群的一者或其任意組合reducedmetal、tannins、sulfite、ascorbate、reducedformofquinineandanthraquinonederivative、photoreduciblecarbonylcompound,以及oxidizableorganiccompound。於本發明的另一較佳範例中，更包含於上述的保護層形成後，於一無氧環境中利用一不具透氧性的包裝材包覆所形成的時間歷程指示裝置。上述的包裝材系用以防止環境中的氧氣與時間歷程指示裝置接觸，且後續打開此包裝材的同時，時間歷程指示裝置即被啟動。上述的包裝材的較佳選擇係為一充填有一密封層(sealinglayer)的氣體阻絕膜(gasbarrierfilm),其中，該氣體阻絕膜的材料包含下列族群的一者或其任意組合metalfoil、metaloxide、carbon、SiOx、polyester、polyamide、polyvinylchloride、polyvinylidenechloride、polyethylenenaphthalate、polyacrylonitrile、polycarbonate、polyether、polyimide、polysulfone、rubber,以及epoxyresin。另一方面，上述的密封層的材料包含下列族群的一者或其任意組合polyester、polypropylene、polyvinylalcohol、polyvinylacetate、rubber、epoxyresin，以及polyethylene。本實施例所揭露的方法系用以形成一時間歷程指示裝置，以便於藉由時間歷程指示體氧化時的顏色變化指示時間歷程。環境中的氧氣分子穿過上述的具透氣性的保護層而到達時間歷程指示體並進行氧化反應。其中，氧氣分子穿過保護層的速率系取決於保護層材料的化學組成；單位時間內進入保護層內的氧氣分子總量則可由保護層的面積計算得出。因此，在某段時間內進入保護層的氧氣總量受保護層材料與面積大小的影響，故藉由預先選擇保護層的材料以及預先計算保護層的面積可控制所形成時間歷程指示裝置所可指示的時間歷程的長短。此外，上述的基材的選擇可係為具透氧性或是不具透氧性，其中，當基材具透氧性時，氧氣分子將有兩個進入時間歷程指示裝置的管道(l)通過保護層；以及(2)通過基材。此時亦需預先計算基材的面積，並配合基材的化學組成(決定氧氣分子穿過基材的速率)以控制自基材處進入時間歷程指示裝置的氧氣總量。最後再配合上述16的自保護層進入時間歷程指示裝置的氧氣總量，即可精密控制時間歷程指示裝置所可指示的時間歷程長短。另一方面，由選擇上述還原劑的化學組成與其存在於上述的時間歷程指示材料中的比例，可以調整上述的氧化還原化合物於上述的初始還原態的還原程度，並因此影響氧化還原化合物被氧化到上述的最終氧化態(時間歷程指示體消失於背景層中)的所需時間。此外，上述保護層中所含除氧材料的除氧速率與除氧材料的含量多寡亦可進一步控制實際穿過保護層而到達時間歷程指示體的氧氣總量。由此可知，本實施例所揭露的方法是用以形成一時間歷程指示裝置，該時間歷程指示裝置所可指示的時間歷程長短受下列因素控制(l)由保護層的化學組成所決定的保護層透氧速率；(2)由保護層預設面積所決定的單位時間內進入保護層的氧氣總量；(3)由基材的化學組成所決定的基材透氧速率；(4)由基材預設面積所決定的單位時間內進入基材的氧氣總量；(5)由還原劑的化學組成與還原劑存在於時間歷程指示材料中的比例所決定的，氧化還原化合物在時間歷程起點時的還原程度；以及(6)由除氧材料的化學組成與除氧材料存在於保護層中的比例所決定的，單位時間內實際通過保護層的氧氣總量。本發明的第二實施例揭露一種時間歷程指示裝置。參閱圖2A所示，時間歷程指示裝置200包含一基材210、一形成於該基材210上的背景層220，以及一形成於該背景層220上的時間歷程指示體230。此外，上述時間歷程指示裝置200可選擇性包含一具有至少一透明部分240A的保護層240。應注意的是，圖中所示的時間歷程指示體230為文字圖形"sign"，然如本領域技術人員所可了解，時間歷程指示體230亦可為其它形狀，並不受圖中所示的限制；此外，所形成的時間歷程指示裝置如圖2B所示。上述基材210的選擇如第一實施例所述。上述背景層220由一第一高分子接合劑、一基底材料以及一背景層致色材料所製成，其中，上述基底材料為無色且上述背景層致色材料表現一背景色以使得上述背景層220表現該背景色。上述基底材料的選擇如第一實施例中所述。上述的時間歷程指示體230僅覆蓋上述的背景層220的一部份，且時間歷程指示體230由一溶劑、一氧化還原化合物、一還原劑以及一第二高分子接合劑所製成；其中，上述第二高分子接合劑與上述第一高分子接合劑由物理或是化學鍵結彼此接合。上述溶劑、第一高分子接合劑與第二高分子接合劑的選擇，以及時間歷程指示體230的製作程序如第一實施例中所述。此外，上述時間歷程指示體230具有一初始態與一最終態，其中，時間歷程指示體230於上述初始態時表現一初始色並於上述最終態時表現一最終色。上述初始色不同於上述背景色，而上述最終色則與上述的背景色實質相同，以使得時間歷程指示體230於上述最終態時能與背景色融為一體而令肉眼不易分辨，以此達到時間歷程指示體230自背景層220中消失的效果。上述還原劑具有一預定組成並以一預定比例存在於上述的時間歷程指示材料中，以便於將上述的氧化還原化合物還原至上述初始態。其中，上述還原劑的選擇如第一實施例所述。另外，如同第一實施例，於本實施例中，上述背景層致色材料的選擇是配合上述氧化還原化合物。較佳地是，本實施例中氧化還原化合物以及背景層致色材料的選擇如第一實施例中所述。在所欲指示的時間歷程的起點，時間歷程指示體230中所含的氧化還原化合物皆已還原至上述初始態，且後續當時間歷程指示體230與氧氣分子相遇時，時間歷程指示體230與氧氣分子進行氧化反應並逐漸自上述初始態轉變為上述最終態，而時間歷程指示體230的顏色亦隨之自上述初始色轉變為上述最終色，當時間歷程指示體230達到上述最終態並表現上述最終色時，時間歷程指示體230融合入上述背景色中而使肉眼無法分辨，據以指出時間歷程的終點。如前所述，於本發明的一較佳範例中，上述時間歷程指示裝置200還包含一保護層240，此保護層240包覆上述時間歷程指示體230，且此保護層240具有至少一透明部份240A以便於自外界觀察時間歷程指示體230的顏色變化。本範例中，上述保護層240的製作程序如第一實施例中所述。上述保護層240的較佳實施方式為包含一除氧材料，此除氧材料以一預定比例存在於保護層240的材料中，且該除氧材料的選擇如第一實施例所述。本實施例的另一較佳範例還包含一包裝層，此包裝層包覆所形成的該時間歷程指示裝置200。此包裝層的較佳實施方式為包含一不具透氧性的包裝材，其中，此包裝材的選擇如第一實施例中所述。本實施例所揭露的時間歷程指示裝置200是由時間歷程指示體230在氧化過程中的顏色變化指示時間歷程。如同第一實施例，本實施例所揭露的時間歷程指示裝置200所可指示的時間歷程長短受下列因素控制(1)由保護層240的化學組成所決定的保護層240的透氧速率；(2)由保護層240的預設面積所決定的單位時間內進入保護層240的氧氣總量；(3)當基材210為具透氣性時，由基材210的化學組成所決定的基材210的透氧速率；(4)當基材210為具透氣性時，由基材210的預設面積所決定的單位時間內進入基材210的氧氣總量；(5)由上述的還原劑的化學組成與其存在於時間歷程指示體230的製備材料中的比例所決定的，上述氧化還原化合物在時間歷程起點時的還原程度；以及(6)由上述除氧材料的化學組成與其存在於保護層240的製備材料中的比例所決定的，單位時間內實際通過保護層240的氧氣總量。第一範例時間歷程指示裝置形成程序(a)背景層的製備使用等比例的水與酒精混合物做為溶劑製備10g濃度20%的polyvinylalcoholsolution,並準備0.8g含一個結晶水的Anthraquinone-2-sulfonicacid的鈉鹽(AQS)。將上述各物質混合併攪拌10分鐘。其次，利用一塗布棒(draw-downrod)將上述溶液塗布至一玻璃基材上並形成一厚度為200pm的薄膜。接著於溫度70°C環境中乾燥所形成的薄膜；待溶劑移除後可得一厚度約為30的背景層薄膜。(b)時間歷程指示材料及其轉印程序(printing)本範例中，時間歷程指示材料的較佳化學組成如下(l)氧化還原化合物含一個結晶水的Anthraquinone-2-sulfonicacid的鈉鹽(AQS);(2)還原齊U:Sodiumhydrosulfite(Na2S204)與alkali(NaOH)的混合物；(3)溶劑等比例的水與酒精混合物；以及(4)高分子接合劑Polyvinylalcohol(PVA)。詳細組成數據如表1:表l:時間歷程指示化合物的化學組成組成物質含量(g)AQS0.025Na2S2040.2NaOH(5Mwatersolution)0.8PVA(20%inwater-ethanolmixture)3首先，混合上述的各組成物質並於大氣中攪拌約io分鐘以得到一高黏度、暗紅色的時間歷程指示材料溶液。其次，利用一塗布棒與一印章(stencil)將此溶液轉印至先前製備的背景層薄膜上並形成一厚度約200pm的時間歷程指示體。接著，使用吹風機(hotgim)乾燥並移除溶劑以得到厚度約為15pm的時間歷程指示體。應注意的是，上述的轉印與乾燥程序皆於一手套箱中進行，其中，該手套箱內充以惰性氣體如氮氣或是氬氣，且箱內的氧氣濃度低於lppm。(c)保護層的製作保護層是用以覆蓋背景層以及時間歷程指示體。保護層材料的基本化學組成為丙烯酸酯(acrylate)以及光起始劑。詳細化學組成數據如表2:表2:高分子保護層的化學組成組成物質含量(g)Propoxylated(2)neopentylglycoldiacrylate32-Hydroxyethylmethacrylate3Irgacure6510.12首先攪拌丙烯酸酯(acrylate)與光起始劑(Irgacure651)混合物約10分鐘。其次，利用一塗布棒將上述溶液塗布在先前製作的背景層薄膜與時間歷程指示體上。接著，利用一紫外光(4-wattsUVGL-25Mineralightlamp,入=365nm)進行一光聚合程序約2分鐘並得到一厚度約170|iim的薄膜。應注意的是，上述光聚合程序是於一手套箱中進行，其中，該手套箱內充以惰性氣體如氮氣或是氬氣，且箱內的氧氣濃度系低於lppm。至此，所形成的時間歷程指示裝置已準備完成可執行時間歷程指示工作。參閱圖3所示，當時間歷程指示裝置與大氣中的氧氣分子接觸而行氧化時，上述的時間歷程指示體的顏色隨氧化程度增加而逐漸變淡。此過程需時約三天方完成，此時，時間歷程指示體為米黃色(beige)，此顏色與背景層所表現者相同，因而達到該時間歷程指示體自該背景層消失的效果。第二範例時間歷程指示體的化學組成本範例將測試時間歷程指示體的化學組成對其顏色及顏色變化速度的影響。(a)Alkali含量本測試中所採用的時間歷程指示裝置其形成程序如第一範例中所述者。本測試將比較時間歷程指示體中不同含量的sodiumhydroxide對時間歷程指示體於開始指示時間歷程時的顏色，以及於氧化過程中顏色變化的影響。時間歷程指示體測試樣品的化學組成如下3g的Ethoxylated(15)trimethylolpropaneTriacrylate、3g的2-Hydroxyethylmethacrylate，以及0.12g的Irgacure651。此外，測試樣品的膜厚約為170pm。詳細比較結果如表3:表3:Alkali含量對時間歷程指示體初始顏色及顏色變化的影響樣品時間歷程指示體的化學組成時間歷程指示體的初始顏色AQS(g)Na2S20-4(g)NaOH(5M)(g)PVA(20%)(g)2a.10,0250,20.243黃2a.20.0250.20,4橘2a.30.0250.20.8紅2a.30.0250.21.03紅時間歷程指示體的顏色取決於alkali的含量。當alkali的含量為零或是微量時，時間歷程指示體為亮黃色(樣品2a.l)。隨著alkali的含量增加，時間歷程指示體的顏色各為橘色(樣品2a,2)以及暗紅色(樣品2a.3及2a.4)。參閱圖4a所示，各測試樣品的顏色淡化時間長短是受其alkali含量所影響。alkali的含量高時會加快顏色淡化速度。表3所列出的測試樣品中，樣品2a,l持續表現黃色達14天；樣品2^2的顏色淡化時間約為7天(以淡化至與背景色實質相同時為終點)；樣品2a.3約為30小時；樣品2a.421約為20小時。以樣品2a,l為例，其顏色淡化速度在各樣品中最慢，然而由於其由黃色轉變為米黃色(背景色)，故指示時間歷程的效果並不明顯。因此，本發明的較佳實施例使用較高含量的alkali以增加時間歷程指示體和背景層顏色對比的視覺效果，據此達到較佳的時間歷程指示效果。(b)還原劑含量本測試中所採用的測試條件與(a)相似，唯測試標的轉換為還原劑的含量。其中，時間歷程指示體測試樣品的化學組成如下3g的Ethoxylated(15)trimethylolpropaneTriacrylate、3g的2-Hydroxyethylmethacrylate,以及0.12g的Irgacure651。此外，測試樣品的膜厚約為170pm。詳細比較結果如表4:表4:還原劑含量對時間歷程指示體初始顏色及顏色變化的影響tableseeoriginaldocumentpage22參閱圖4b所示，比較結果顯示，還原劑的含量較高時會增加顏色淡化所需時間(以淡化至與背景色實質相同時為終點)。第三範例時間歷程指示體厚度對其顏色變化的影響本範例測試兩個厚度分別為15pm以及40|im的時間歷程指示體樣品，以比較時間歷程指示體的厚度對其顏色變化的影響；其中，所採用的時間歷程指示裝置其製作程序如第一範例中所述。測試樣品的保護層的化學組成如下等比例的Ethoxylated(15)trimethylolpropaneTriacrylate與2-Hydroxyethylmethacrylate，以及Irgacure651。保護層的厚度為170|im。參閱圖5所示，比較結果顯示，時間歷程指示體厚度為15pm的樣品其顏色約於2天後淡化完全(以淡化至與背景色實質相同時為終點)；時間歷程指示體厚度為40pm的樣品其顏色於5天後淡化完全。第四範例保護層化學組成對時間歷程指示體顏色變化的影響本範例將測試保護層的化學組成對時間歷程指示體顏色淡化時間的影響。測試樣品的保護層的化學組成包含有等比例的兩種不同的丙烯酸酯(acrylate)，以及2%的光起始劑。此外，測試樣品的保護層的厚度皆為170pm。本範例中所採用的時間歷程指示裝置其形成程序如第一範例中所述者。詳細比較結果如表5以及圖6所示表5:保護層化學組成對時間歷程指示體顏色變化的影響樣品保護層化學組成顏色淡化時間(天)4.1TetraethyleneGlycolDiacrylate/2-Hydroxyethylmethacrylate4.2Ethoxylated(2)BisphenolADimethacrylate/2-Hydroxyethylmethacrylate144.3Tricyclodecanedimethanoldiacrylate/2-Hydroxyethylmethacrylate124.4Propoxylated(2)neopentylglycoldiacrylate/2-Hydroxye勿lmethacrylate34.5Ethoxylated(15)trimethylolpropaneTriacrylate/2-Hydroxyethylmethacrylate2第五範例保護層厚度對時間歷程指示體顏色變化的影響本範例將測試保護層的厚度對時間歷程指示體顏色淡化時間的影響。測試樣品的保護層的化學組成包含等比例的Ethoxylated(15)trimethylolpropaneTriacrylate與2-Hydroxyethylmethacrylate,以及Irgacure651。測試樣品的保護層的厚度分別為170pm以及370pm。本範例中所採用的時間歷程指示裝置其形成程序如第一範例中所述。參閱圖7所示，比較結果顯示，厚度為170pm的樣品其顏色約於2天後淡化完全(以淡化至與背景色實質相同時為終點)；厚度為370|im的樣品其顏色則於3天後淡化完全。第六範例溼度對時間歷程指示體顏色變化的影響本範例將測試溼度對時間歷程指示體的顏色變化時間的影響。測試樣品的保護層的化學組成包含等比例的Ethoxylated(15)trimethylolpropaneTriacrylate與2-Hydroxyethylmethacrylate,以及Irgacure651。本範例中所採用的時間歷程指示裝置其形成程序如第一範例中所述。所形成的時間歷程指示裝置被暴露於44%以及76%RH兩種溼度環境中進行比較。參閱圖8所示，比較結果顯示，置於不同溼度環境中的樣品其顏色變化時間相同並不受溼度影響。第七範例溫度對時間歷程指示體顏色變化的影響本範例將測試溫度對時間歷程指示體的顏色淡化時間的影響。如第一範例中所形成的時間歷程指示裝置樣品被暴露於0°C以及+25°<:兩種溫度環境中進行比較。參閱圖9所示，比較結果顯示，較高的環境溫度會加快時間歷程指示裝置顏色變化速度。置於+25。C環境溫度中的樣品其顏色於3天後淡化完全(以淡化至與背景色實質相同時為終點)；置於0°C環境溫度中的樣品其顏色則於14天後淡化完全。第八範例時間歷程指示體的光敏感性本範例將測試照光度對時間歷程指示體的顏色淡化時間的影響。測試樣品其氧化還原化合物的化學組成如下0.025g的AQS、0.3g的Na2S204、1.2g的NaOH(5M)，以及3g的PVA(20%solution)。測試樣品的保護層的化學組成包含3g的Tricydodecanedimethanoldiacrylate、3g的2-Hydroxyethylmethacrylate,以及0.12g的Irgacure651。本範例中所採用的時間歷程指示裝置其形成程序如第一範例中所述。所形成的時間歷程指示裝置分別被暴露於黑暗中以及照光環境(illuminance:3001ux)中進行比較。參閱圖10所示，比較結果顯示，置於不同照光環境中的樣品其顏色淡化時間相同皆約為4天，並不受照光度影響。在上述本發明的實施例中，本發明由時間歷程指示體從還原態經氧化作用至氧化態過程中色彩的變化並配合背景顏色的選擇，造成時間歷程指示體在氧化過程中逐漸自背景層消失的效果，而指示時間歷程。另一方面，本發明提供一種方法以形成時間歷程指示裝置。本發明首先選擇適當的接合劑分布於時間歷程指示體與背景層中以利兩者互相接合，接著通過簡單的塗布和乾燥程序將時間歷程指示體製作於背景層上。據此，本發明能符合經濟上的效益與產業上的利用性。顯然地，依照上面實施例中的描述，本發明可能有許多的修正與差異。因此需要在其附加的權利要求範圍內加以理解，除了上述詳細描述外，本發明還可以廣泛地在其它的實施例中施行。上述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明的權利要求範圍；凡其它未脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在本發明的權利要求範圍內。權利要求1、一種製作時間歷程指示裝置的方法，該製作時間歷程指示裝置的方法包含提供一背景層材料，該背景層材料包含一第一高分子接合劑、一基底材料以及一背景層致色材料，其中，該基底材料為無色且該背景層致色材料系表現一背景色；進行一背景層材料塗布程序以將該背景層材料塗布至一基材上；進行一背景層材料乾燥程序以乾燥該基材上的該背景層材料並形成一背景層於該基材上，其中，該背景層表現該背景色；提供一時間歷程指示材料，該時間歷程指示材料包含一溶劑、一氧化還原化合物、一還原劑，以及一第二高分子接合劑，該氧化還原化合物在一初始還原態時表現一初始色並在一最終氧化態時表現一最終色，其中，該初始色與該背景色不同，該最終色則與該背景色實質相同，此外，該還原劑具有一預定組成並以一預定比例存在於該時間歷程指示材料中，以便於將該氧化還原化合物還原至該初始還原態；於一無氧環境中進行一指示體材料塗布程序以將該時間歷程指示材料塗布至該背景層上；以及於一無氧環境中進行一指示體材料乾燥程序以乾燥該背景層上的該時間歷程指示材料並形成一時間歷程指示體於該背景層上，其中，所形成的該時間歷程指示體僅佔該背景層面積的一部份，且該時間歷程指示體與該背景層由該第一與該第二高分子接合劑通過物理或是化學鍵結接合，此外，該時間歷程指示體於該最終氧化態時所表現的該最終色實質相同於該背景色，使得該時間歷程指示體於該最終氧化態時與該背景色融為一體而令肉眼不易分辨，以此達到該時間歷程指示體自該背景層中消失的效果；於該指示體材料乾燥程序完成後，該時間歷程指示體中所含的該氧化還原化合物皆已還原至該初始還原態，且後續當該時間歷程指示體與氧氣分子相遇時，該時間歷程指示體與氧氣分子進行氧化反應並逐漸自該初始還原態轉變為該最終氧化態，而該時間歷程指示體的顏色亦隨之自該初始色轉變為該最終色，當該時間歷程指示體達到該最終氧化態並表現該最終色時，該時間歷程指示體融合入該背景色中而使肉眼無法分辨，以便於指出所欲指示的時間歷程的終點。2、如權利要求1所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述指示體材料塗布程序為下列族群之一旋轉塗布、噴塗布、轉印、刮刀塗布，以及浸漬塗布。3、如權利要求1所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，於該指示體材料乾燥程序完成後，包含進行一保護層製作程序以形成一具透氧性的保護層於該背景層上，其中，該保護層包覆該時間歷程指示體，且該保護層具有至少一透明部分以便於從外界觀察該時間歷程指示體的顏色變化。4、如權利要求3所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述保護層製作程序包含-提供一保護層材料，該保護層材料包含至少一丙烯酸酯與一起始劑；於一無氧環境中進行一保護層材料塗布程序以將該保護層材料塗布至該背景層上；以及於一無氧環境中進行一保護層材料固化程序以固化於該背景層上的該保護層材料並形成該保護層於該背景層上。5、如權利要求4所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述保護層材料固化程序為熱固化或是光固化。6、如權利要求1所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述第一與第二高分子接合劑為水溶性或是可分散於水中。7、如權利要求1所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述第一與第二高分子接合劑各自獨立包含下列族群之一或其任意組合polyvinylalcohol、methylcellulose、hydroxyethylcellulose、hydroxypropylcellulose、carboxymethylcellulose,以及polyethyleneglycol。8、如權利要求1所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述氧化還原化合物與背景層致色材料同時包含anthraquinone及其衍生物。9、如權利要求1所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述氧化還原化合物與背景層致色材料同時包含具有至少一個取代基的anthraquinone,其中，該取代基包含下列族群之一或其任意組合sulfonicacid、hydrogen、alkyl、aryl、carboxyl、acyl、alkoxy，以及halide。10、如權利要求l所述的製作時間歷程指示裝置的方法，其中，上述氧化還原化合物與背景層致色材料同時包含下列族群之一或其任意組合anthraquinone、anthraquinone-2-sulfonicacid、anthraquinone-2-sulfonicsodiumsalt、anthraquinone-2-sulfonicmonohydrate、1-anthraquinonesulfonicacid、l-anthraquinonesulfonicsodiumsalt、anthraquinone-2，6-disulfonicacid、anthraquinone—2，G-disulfonkdisodiumsalt、anthraquinonG-l,5-disulfonkacid、anthraquinone-1,5陽disulfonicdisodiumsal，以及anthraquinone-l，5-disulfonichydrate。11、一種時間歷程指示裝置，該時間歷程指示裝置包含一基材；一形成於該基材上的背景層，該背景層由一第一高分子接合劑、一基底材料以及一背景層致色材料所製成，其中，該基底材料為無色且該背景層致色材料表現一背景色以使得該背景層表現該背景色；以及一形成於該背景層上的時間歷程指示體，該時間歷程指示體僅覆蓋該背景層的一部份，且該時間歷程指示體由一親水性溶劑、一氧化還原化合物、一還原劑以及一第二高分子接合劑所製成，其中，該第二高分子接合劑與該第一高分子接合劑由物理或是化學鍵結彼此接合，此外，該時間歷程指示體具有一初始還原態與一最終氧化態，其中，該時間歷程指示體於該初始還原態時表現一初始色並於該最終氧化態時表現一最終色，該初始色不同於該背景色，該最終色與該背景色實質相同，以使得該時間歷程指示體於該最終氧化態時能與背景色融為一體而令肉眼不易分辨，以此達到該時間歷程指示體自該背景層中消失的效果；於所欲指示的時間歷程的起點，該時間歷程指示體中所含的該氧化還原化合物皆已還原至該初始還原態，且後續當該時間歷程指示體與氧氣分子相遇時，該時間歷程指示體與氧氣分子進行氧化反應並逐漸自該初始還原態轉變為該最終氧化態，而該時間歷程指示體的顏色亦隨之自該初始色轉變為該最終色，當該時間歷程指示體達到該最終氧化態並表現該最終色時，該時間歷程指示體融合入該背景色中而使肉眼無法分辨，以便於指出所欲指示的時間歷程的終點。12、如權利要求11所述的時間歷程指示裝置，其中，上述時間歷程指示體由一指示體製作程序被形成在該背景層上，該指示體製作程序包含進行一指示體材料塗布程序以將該溶劑、該氧化還原化合物、該還原劑以及該第二高分子接合劑塗布至該背景層上以形成一時間歷程指示體前驅物，其中，該指示體材料塗布程序於一無氧環境中進行；進行一指示體材料乾燥程序以乾燥該背景層上的該時間歷程指示體前驅物並形成該時間歷程指示體於該背景層上，其中，該指示體材料乾燥程序於一無氧環境中進行。13、如權利要求12所述的時間歷程指示裝置，其中，上述指示體材料塗布程序選自下列族群之一旋轉塗布、噴塗布、轉印、刮刀塗布，以及浸漬塗布。14、如權利要求ll所述的時間歷程指示裝置，其中，包含一保護層，該保護層包覆該時間歷程指示體，且該保護層具有至少一透明部份以便於自外界觀察該時間歷程指示體的顏色變化。15、如權利要求14所述的時間歷程指示裝置，其中，上述保護層包含一除氧材料，該除氧材料以一預定比例存在於該保護層的材料中，且該除氧材料包含下列族群之一或其任意組合reducedmetal、tannins、sulfite、ascorbate、reducedformofquinineandanthraquinonederivative、photoreduciblecarbonylcompound,以及oxidizableorganiccompound。16、如權利要求11所述的時間歷程指示裝置，其中，包含一不具透氧性的包裝層以包覆所形成的該時間歷程指示裝置，其中，該包裝層的材質為一充填有一密封層的氣體阻絕膜，其中，該氣體阻絕膜的材料包含下歹ll族群之——或其任意組合metalfoil、metaloxide、carbon、SiOx、polyester、polyamide、polyvinylchloride、polyvinylidenechloride、polyethylenenaphthalate、polyacrylonitrile、polycarbonate、polyether、polyimide、polysulfone、rubber,以及epoxyresin。17、如權利要求16所述的時間歷程指示裝置，其中，上述密封層材料包含下歹U族群之一或其任意組合polyester、polypropylene、polyvinylalcohol、polyvinylacetate、rubber、epoxyresin,以及polyethylene。18、如權利要求11所述的時間歷程指示裝置，其中，上述還原劑為sodiumhydrosulfite或是sodiumhydrosulfite與alkalinemedium的混合物。19、如權利要求11所述的時間歷程指示裝置，其中，上述基材的材料包含下歹U族群之一或其任意組合aluminummetallizedplastic、aluminummetallizedpaper、metaloxidecoatedplastic、metaloxidecoatedpaper、glass、metal、plastic,以及paper。20、如權利要求11所述的時間歷程指示裝置，其中，上述溶劑包含下列族群之一或其任意組合水與醇類。全文摘要本發明提供了一種時間歷程指示裝置，其包含一基材、一形成於該基材上的背景層，以及一形成於該背景層上的時間歷程指示體，其中，時間歷程指示體與背景層通過高分子接合劑由物理或是化學鍵結彼此接合。此外，時間歷程指示體於一初始態時其顏色不同於背景色，而於一最終態時其顏色實質相同於背景色，因而能與背景色融為一體而令肉眼不易分辨，以此達到該時間歷程指示體自背景層中消失的效果，以便於指出所欲指示的時間歷程的終點。文檔編號G01N21/78GK101324530SQ20071011134公開日2008年12月17日申請日期2007年6月15日優先權日2007年6月15日發明者尤莉雅·加拉漢,林唯芳申請人:林唯芳;李其儒