溫度感應標籤的製作方法

2023-07-13 13:40:41

專利名稱：溫度感應標籤的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種溫度感應標籤，具體地，是一種能夠附貼在需要溫度調節的各種類型裝置的所需位置上，並通過顏色變化不可逆地指示裝置的溫度達到或超過了某一預設值的溫度感應標籤。
背景技術：
溫度感應標籤能夠很容易的附貼在各種類型裝置的所需位置，並能應用於狹小空間等並且無需能源。因此，這種溫度感應標籤廣泛應用於各類產業中以調節裝置溫度。溫度感應標籤有不可逆型和可逆型。不可逆型溫度感應標籤色彩發生變化指示所測量物體的溫度達到或超過預設值，在溫度降低回到預設值或者更低的時候仍然繼續保持該顏色指示。可逆型溫度感應標籤則隨著所測量物體溫度的變化而改變色彩指示。不可逆型溫度感應標籤有廣泛的應用，例如遠程和無人裝置，或者需要在固定時間間隔定期檢查的裝置的溫度調節。現有各種不同類型的可用於不可逆溫度感應標籤的著色機構。目前最主流的類型是這樣一種著色機構，浸有在預設溫度下可熔化的物質的彩色紙與片形溫度敏感材料彼此疊置，被遮蔽並無法從外面看到的彩色紙的彩色面由於可熔物質的融化現象而顯現出來。在這種情況下，可在預設溫度下熔化的物質不用說是一個非常重要的因素，此可熔物質對於對感應精度是否合格的評估具有決定性的影響。不可逆型溫度感應標籤有兩類，用化學物質或者用石油蠟作為可熔物質。關於使用的化學物質的類型，由實驗法或類似方法事先選定在特定溫度下熔化的化學物質，然後使用一種適用於所需預設溫度的化學物質有選擇地適當地製造溫度敏感材料。具體來講，如果預設溫度是45℃，就使用三月桂精(trilaurin)。如果預設溫度是50℃，就使用肉豆蔻酸(myristic acid)。如果預設溫度是70℃，就使用山嵛酸(behenicacid))。如果預設溫度是95℃，就使用硬脂醯胺(stearamide)。這樣，不同的化學物質有選擇地分別應用於製造不同的溫度敏感材料。這種使用化學物質的溫度感應標籤優點是能夠相對較精確地感應溫度，並且具有即使在不利環境，如高溫環境下不易於變化的質量。但是，由於需要根據預設溫度的不同準備各種不同的化學物質，這種方法也有缺陷。僅僅是它本身在生產地的庫存管理就是一項繁重的任務，還有因此造成的溫度感應標籤製造成本的顯著增長。另一方面，使用石油蠟作為可熔材料的不可逆溫度感應標籤則具有製造成本明顯低於採用化學物質類的巨大優勢。具體來講，石油蠟是一種長期以來被廣泛應用於許多種工業領域的物質，對它的成分和特性參數的說明在過去已得到研究。按照隨之產生且積累至今的大量資料，可通過精煉方法和混合而實現所需的少許不同的熔化溫度(熔點)的設定。此外，由於石油蠟非常容易獲得，因此可以說石油蠟是一種性能出色的可用於溫度感應標籤的可熔物質。圖1示出了一種目前普遍生產的使用石油蠟的溫度感應標籤的典型例子。浸有在預設溫度下熔化的石油蠟的蠟紙2安裝在基件1上。彩色紙3覆蓋在蠟紙2上，它的彩色面4面向蠟紙2。然後透明膜5覆蓋住整個前表面。在這個溫度感應標籤中，彩色紙3的彩色面4位於背面因此被遮住，在正常情況下是看不到的。但是，一旦溫度達到預設值，浸入蠟紙2內的石油蠟就會熔化，滲入彩色紙3使之變得透明。於是此前看不到的彩色面4就通過前表面顯示出來，就是說，能從上面看到顏色的變化。但是，使用常規的石油蠟的溫度感應標籤還有另一個與它的侵蝕(weathering)特性有關的問題。這就是，如果透明膜5上因為某種原因出現例如針孔這樣的破裂，水就能從破裂處進入。於是，水會被彩色紙3自身吸收，或者留存在彩色紙3和蠟紙2之間。因此，將無法在預設溫度發生準確的著色變化。另外，石油蠟本身具有在高溫下氣化的特性。因此，如果預設溫度高，浸入蠟紙2中的石油蠟就會氣化，儘管很少，也可能造成著色時的變化不充分。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種使用石油蠟的溫度感應標籤，能夠有效利用石油蠟的優勢，適用石油蠟易獲得不同熔化溫度，並且從高溫特性和侵蝕性能的角度來看具有和使用化學物質的溫度感應標籤具有同樣好的質量。本發明的另一個目的是提供一種能夠使制出不合格產品的風險最小化的溫度感應標籤。本發明的第三個目的是提供一種低成本條件下具有高精度的溫度感應標籤。


圖1是一個使用石油蠟作為可熔物質的常規溫度感應標籤的典型例子的放大剖面圖。
圖2是一個根據本發明的溫度感應標籤的實施例的放大剖面圖。
圖3是同一個實施例的放大和部分剖視圖。
圖4是示出了根據本發明的製造溫度感應標籤的工藝的透視圖。
圖5是示出同一製造工藝的透視圖。
圖6是溫度感應標籤的主要部分，即溫度敏感元件9的透視圖。
圖7是根據本發明的溫度感應標籤的透視圖。
具體實施例方式
以下將參照附圖描述一個本發明的溫度感應標籤的優選實施例。圖2和3示出片形基件1，上面附貼著衝壓成所需形狀的彩色紙6，其中彩色面4向上，即朝向溫度感應標籤的前方。由在選擇預設的溫度下熔化的石油蠟粉末、粘性材料和溶劑組成的蠟混合物覆在彩色紙6的彩色面4上形成不透明蠟層7。進一步地，基件1的整個前表面由透明膜5覆蓋，製成如圖7所示的溫度感應標籤。本實施例中，使用乙基纖維素為粘性材料，丁醇為溶劑。在重量比大約41％的預處理中先行粉碎的石油蠟中，加入重量比大約4％的乙基纖維素和重量比大約55％的丁醇。三者一起裝入球磨機中，用球磨機粉碎和混合大約70小時使顆粒更細，從而獲得呈現出不透明狀態的蠟混合物。如圖4所示，所獲得的蠟混合物用絲網印刷(screen printing)或類似技術覆在片形彩底紙8的塗色面4上，形成蠟層7。然後，如圖5所示，得到的蠟層7衝壓成所需形狀，製成如圖6所示的溫度敏感元件9。溫度敏感元件9附貼在片形基件1上。然後，基件1的整個前表面由透明膜5覆蓋，製成溫度感應標籤。裝入球磨機的石油蠟可能是塊狀的。這種情況下，球磨機內的粉碎過程需要相當長的時間。因此，優選事先粉碎這些石油蠟做為前處理。石油蠟能通過事先粉碎和球磨機內的粉碎變成非常微細的粉末狀。石油蠟本身是透明的或半透明的，並且如上所述由球磨機顆粒化成微細的粉末。由於會造成漫反射，光無法通過石油蠟的粉末顆粒所組成的聚合體，因此會呈現不透明的白色形態。用作粘性材料的乙基纖維素用於將石油蠟的粉末顆粒互相聯結起來的粘結劑，因此使得粉末狀的石油蠟覆在彩底紙8上以形成蠟層7。經過球磨機中的粉碎和混合工藝的蠟混合物處於糖漿般粘度的流態，將其覆在彩底紙8上。然後，將塗有蠟混合物的彩底紙8放置一段確定的時間。這之後，蠟混合物中做為溶劑的丁醇揮發，使得彩底紙8上形成白色的蠟層7。本實施例中使用乙基纖維素為粘性材料，丁醇為溶劑，不過除乙基纖維素和丁醇之外的其他任何物質也可用作粘性材料和溶劑，並且這些物質混合的百分比也不限於本實施例中所描述的那些。本實施例中，溫度感應標籤的外觀如圖7所示，用雙面膠或類似東西附貼在需要用溫度感應標籤進行溫度測量的裝置的所需位置。當貼有溫度感應標籤的裝置部分的溫度達到或超過預設值時，形成蠟層7的粉末狀石油蠟熔化，石油蠟的粉末顆粒聯結在一起成為流體狀蠟。由於這種相變，蠟層的顏色由白色變為接近透明的半透明。進一步地，一部分流體蠟浸入彩色紙6並滲透橫穿彩色紙6，使得彩色紙6的彩色面4顯現出來。這樣，就表現為溫度感應標籤的白色指示部分的色彩發生改變，從而顯示出裝置的溫度達到或超過了預設溫度這一事實。在裝置溫度達到或超過預設值之後，如果溫度下降，蠟層7中的石油蠟重新由流體變為固體，但是卻不會變回粉末狀態。因此，即使在固體狀態下，石油蠟仍然保持半透明狀態。
發明效果用石油蠟做為可熔材料。因而不再需要像使用化學物質那樣準備各種適合於不同預設溫度的化學物質。可以通過精煉和混合的方法自由選擇預設溫度。因此，原材料的庫存管理變得容易，採購成本顯著降低。這樣，就有可能充分滿足在低成本下進行所謂多品種、小批量生產的需求。另外，使用積累了豐富數據資料的石油蠟做為可熔材料，使得提供高精度的溫度感應標籤成為可能。更進一步地，由於具有抗水性能的蠟層7在彩色紙6的前面，如果透明膜5因為某種原因出現如針孔這樣的破裂導致水從此進入，蠟層7會阻止水從蠟層7進入到溫度感應標籤的內部。這樣，就不必擔心因為進水導致的功能下降。更進一步，由於在蠟混合物中被用作粘性材料的乙基纖維素具有阻止石油蠟氣化的特性，即使在預設溫度較高的情況下仍然不會出現由蠟層7氣化的情況。這樣，溫度感應標籤就能夠保持色彩指示性能而不會因為石油蠟的氣化導致性能降低。另外，蠟混合物是覆在彩底紙8上並乾燥。在這之後，彩底紙8隻需要簡單地衝壓成合適的形狀就成為溫度感應標籤的主要部件。因而，與常規的溫度感應標籤對比，採用本發明有可能減少製造溫度感應標籤的工藝步驟。這種工藝步驟的減少，會使得在製造過程中將預設溫度不同但從外表難以區分的多種溫度感應標籤意外混淆的風險降低，從而使得製造出來的不合格產品比例減少。
權利要求
1.一種溫度感應標籤，其特徵在於，在彩色紙(6)的彩色面(4)上形成有蠟層(7)並具有任意平面形狀的溫度敏感元件(9)附貼在片形基件(1)上，蠟層(7)的位置靠近溫度感應標籤的前表面，蠟層(7)是由適量粘性材料和能夠在選擇預設的溫度下熔化的粉末狀石油蠟的混合物組成，然後基件(1)朝向溫度感應標籤前面的整個表面由一透明膜(5)覆蓋。
2.一種製造溫度感應標籤的方法，其特徵在於將適量粘性材料、適量溶劑和能夠在選擇預設的溫度下熔化的粉末狀石油蠟的蠟混合物覆在彩底紙(8)的彩色表面(4)上而形成蠟層(7)後，所述蠟層(7)被衝壓成任意平面形狀而形成溫度敏感元件(9)，然後所述溫度敏感元件(9)附貼在片形基件(1)上，蠟層(7)的位置靠近溫度感應標籤的前表面，然後基件(1)朝向溫度感應標籤前面的整個表面由一透明膜(5)覆蓋。
全文摘要
一種溫度敏感元件(9)，具有在彩色紙(6)的彩色面(4)上形成的蠟層(7)，並具有任意平面形狀。蠟層(7)是由適量粘性材料和能夠在選擇預設的溫度下熔化的粉末狀石油蠟組成。溫度敏感元件(9)附貼在片形基件(1)上，蠟層(7)的位置靠近溫度感應標籤的前表面，然後整個基件(1)朝向溫度感應標籤前面的表面由透明膜(5)覆蓋。
文檔編號G01K11/06GK1721831SQ20051006381
公開日2006年1月18日 申請日期2005年4月7日 優先權日2004年7月15日
發明者小田代健 申請人:奇貴賜股份有限公司