专利名称：紫外线辐射强度指示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种紫外线辐射强度指示装置，特别是一种利用遇紫外线变色的染料成分与紫外线吸收剂所制成的紫外线辐射强度指示装置。
太阳光照射于地球，可将其大致区分为红外线、可见光及紫外线三大类。一般而言，可见光的波长范围为400nm至730nm之间，波长在730nm以上的，称之为红外线，而波长在400nm以下的，则称之为紫外线。三者之中，以紫外线对于人体皮肤的伤害性最大。
就紫外线(Ultraviolet，UV)而言，一般还可将其依波长的长短再分为三部份UVA、VUB及UVC，三者的波长范围分别为UVA320-400nm，UVB290-320nm，UVC200-290nm。其中，UVC的波长范围最短，对于动植物的伤害亦最大，然幸而在到达地球的过程中，UVC均已被臭氧层所吸收，于是到达地球表面的紫外线种类，仅有UVA与UVB两种。UVB对于皮肤的效应，若照射时间较短，将造成皮肤发红，并会减缓维他命D的合成；倘照射时间较长，则可能导致皮肤癌、白内障的发生，以及对于身体免疫系统的抑制及破坏。至于UVA，则对于皮肤在维他命D的合成上颇有助益；然而，过多的UVA照射，则会加速皮肤的老化，同时也会导致免疫系统的损坏，或白内障的形成。
存在于地球表面上空平流层的臭氧层，可将有害的紫外线(UVC及部份的UVB)吸收，而对地表的动植物有所保护。然而，在1974年，科学家发现由于氟氯碳化物(CFC)的使用，将打破臭氧层中臭氧分解合成的平衡状态()，使得臭氧量减少，臭氧层也因此逐渐稀薄，甚至已在南极上空出现破洞。同时，人们早先均认为经过日照，稍微带点褐色的皮肤颜色乃是健康的表征，惟在经过对阳光中紫外线的研究，对于其与皮肤癌、白内障等疾病的关连性有所了解之后，人们的观点已渐渐改变，并开始对于紫外线采取必要的防护措施。事实上，从八十年代中期，澳洲即开始提倡避免日照过多的运动，嗣后纽西兰、加拿大、美国等国家亦加入宣导的行列(证据显示，白色的皮肤较其他有色的皮肤更易受到紫外线的伤害而生相关的疾病，故白种人罹患此种疾病的比例亦较高)。配合着上述运动的进行，对于到达地表紫外线辐射强度的侦测，也因此受到重视。随着各个侦测站的设立，以及紫外线指数(Ultraviolet index，UVI)的定义及发布，在气象报告中，也开始有了紫外线指数的报导，提醒人们应如何保护自身的皮肤免于紫外线的伤害。
目前紫外线指数(UVI)预报值主要以两个组织的定义为准其一为National Weather Bureau，NWB，意指交通部中央气象局，其将UVT定义为1UVI＝100Joule/m2；另一系统则为World Meteorological Organization，WMO，意指世界气象组织；其将UVI定义为1 UVI＝25mW/m2。若以一小时剂量为准，则1 UVINWB＝1.08UVIWMO。而若以中午(约中午1130到1230)阳光最强的一个小时中，到达地面的紫外线辐射量(单位为百焦耳/平方公尺)，例如到达地面的辐射量为五百焦耳/平方公尺，则依NWB的定义，其紫外线指数即为5，而若依WMO的定义，则紫外线指数为5.4。而为使大众能方便使用本指数，一般还将其分为微弱(0-2)、弱(3-4)、中等(5-6)、强(7-9)、以及极强(10以上)几个等级。UVI的报导，在与气象报导的其他资讯，如气温、降雨机率及空气品质等一同发布之后，已日渐成为一般大众日常生活的重要参考依据。
在以往，监测紫外线所需要的仪器较为精密，其常装备有电路板、电晶体以及电源电能的供给输入，在携带上及使用上均有所不便，故仅有研究或学术机构才设有此类装备。为了使监测紫外线辐射强度的工作能更加平民化及普遍化，产业界开始利用受紫外线照射会变色的化学成分，如旋芘化物(spiropyran)及旋氧氮化物(spirooxazine)等，利用其遇紫外线即会变色的性质，经与适量的溶剂混合后，涂布于塑胶、玻璃等材质上，当阳光照射时，将随其中的紫外线辐射强度而变色，其不仅构造较为简单，且不须外接电源，携带及使用上均较为方便。美国专利第5,387,798号及第5,581,909号，均是有关此类涉及侦测紫外线辐射强度的专利。然而该等先前技艺是均将遇紫外线变色的染料涂布于基材上，主要的功能在于利用该染料成分受紫外线照射后的变色性质，显现紫外线的存在，其对于紫外线的强弱则未能有数据化的显示。
本实用新型的目的在于提供一种便于携带、结构简单、并能迅速方便地指示紫外线辐射强度的装置，本实用新型的目的是由下述技术方案实现的一种紫外线辐射强度指示装置，包含一基板、基板上设有变色区，其特征在于在基板上设有一个或多个变色区域，每个变色区域均涂有含遇紫外线变色染料成分，及紫外线吸收剂的涂层，于变色区域旁边列印有紫外线指数数据。
其中每个区域均含有不同的遇紫外线变色染料成分，并在每一区域中加入不同或相同比例的紫外线吸收剂，在不同的紫外线辐射强度照射下，各个区域的陆续变色将对应着变色区域旁紫外线指数数据，而明确显示出紫外线辐射强度。
其中每个区域均含有相同的遇紫外线变色染料成分，并在每一区域中加入不同或相同比例的紫外线吸收剂，在不同的紫外线辐射强度照射下，各个区域的陆续变色并显现深浅不同的同种颜色，对应着变色区域旁紫外线指数数据，则能明确显示出紫外线辐射强度。
本实用新型的优点在于结构简单、价格低廉、使用方便，能迅速而方便地，随时将紫外线指数向使用者显示，使监测紫外线辐射强度的工作普遍化。
以下结合附图及实施例对本实用新型所提供的紫外线辐射强度指示装置作进一步说明。
图1是本实用新型紫外线辐射强度指示装置的平面图。
由图1可见，该装置是由一基板1、变色区域2及在变色区域2侧傍的强度指示3组成，较佳者变色区域为四个或四个以上，在每一变色区域均涂有不同的遇紫外线变色染料成分，并在每一区域中加入不同或相同比例的紫外线吸收剂，在不同紫外线辐射强度照射下，不同的区域将会陆续变色，对应变色区域旁的紫外线指数，使用者可以随时得到现场的紫外线辐射强度。
另外，在每一变色区域亦可含有相同的遇紫外线变色染料成分，在加入不同比例的紫外线吸收剂，在不同紫外线辐射强度照射下，不同的区域将会陆续呈现不同深浅的颜色，而对应区域旁的紫外线指数，亦可得到现时的紫外线辐射强度。
此外，如使用相同比例的紫外线吸收剂，则于每一变色区域中藉由应用不同厚度层的该紫外线吸收剂，而在不同紫外线辐射下，不同的区域将会陆续呈现不同或深浅的颜色，可得知紫外线辐射强度。
本实用新型所使用的遇紫外线变色染料成分是选自已知的旋芘化物、旋氧氮化物、铬化物及其他遇紫外线变色的成分；紫外线吸收剂则使用已知的吡啶类化合物，如2-(2′-hydroxy-5′-methylphenyl)-nebzotriazole及其他可吸收或遮蔽紫外线的成分。
本装置所用基板的成分包含有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、赛璐珞及其他无色透明材料，厚度约为25μm到300μm之间，较佳者为90μm到150μm之间。
本装置可直接应用于户外易受到日照的物件上，也可将遇紫外线变色染料与紫外线吸收剂直接涂覆于例如洋伞、高尔夫球球杆、网球拍、泳装、手表、戒指及汽车等，应用时，遇紫外线变色的应用厚度与紫外线吸收剂的应用厚度均为10μm到1500μm之间，较佳为20μm到100μm之间。
本实用新型的紫外线辐射强度指示装置实施例1，包含有一个或多个的变色区域，在每个变色区域中先行分别将不同的遇紫外线变色的染料成分应用其上，厚度为10μm到1500μm之间，较佳者为20μm到100μm之间；在该有遇紫外线变色染料成分的变色区域，再应用一层或多层紫外线吸收剂覆于其上，其混合比例是依塑胶粒成分重量的百分比决定，并依每一变色区域逐次增加0％到20％重量百分比的方式递增，第一个变色区域的比例可为0％重量百分比。
本实用新型紫外线辐射强度指示装置的实施例2，是包含有一个或多个的变色区域，在每个变色区域中先行分别将相同的遇紫外线变色的染料成分应用其上，其余形成方式均与前段所述相同。
本实用新型装置其中一种以涂布方式的制造步骤，是先制备一种溶剂，将塑胶粒成分溶于有机溶剂中，比例约从1∶5到1∶20之间，塑胶粒成分可为聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯及聚丙烯等，而溶剂可为苯、甲苯、丙酮及四氢呋喃(THF)等；随后将同紫外线变色染料与该溶剂混合，染料的比例为占塑胶粒成分重量的0.001％至5％重量百分比；将该溶液直接涂布于基板1或物件上，于溶剂完全挥发后，将形成一薄膜。涂布时，可在相邻各不同的变色区域内涂布以不同的染料成分，换言之，遇紫外线照射时，不同的变色区域将显现不同的颜色；或是在相邻各不同的变色区域内涂布以相同的染料成分，则遇紫外线照射时，不同的变色区域将显现深浅不同的同种颜色。
本实用新型装置除用上述涂布方法外，也可用其他已知的方法，譬如喷洒(spraying)和射出(injecting)等。
在前述溶剂中加入一层或多层紫外线吸收剂，紫外线吸收剂所占的比例是由塑胶粒成分重量的百分比决定，并逐次依每一变色区域增加0％至20％重量百分比，较佳者为5％重量百分比的方式递增，第一个变色区域的比例可为0％重量百分比；随后将该溶有紫外线吸收剂的溶液，依序涂布于前段已加有变色染料的区域，因此，在不同强度的紫外线照射下，将陆续有不同的颜色显现，配合着其侧的紫外线指数数据，从而标示出紫外线的强度。
本实用新型紫外线辐射强度指示装置实施例3，其是包含有一个或多个的变色区域，每个变色区域均应用含有不同的遇紫外线变色的染料与紫外线吸收剂的组合物，其中紫外线吸收剂的比例是由塑胶粒成分的重量百分比决定，并逐次依每一变色区域增加0.1％到20％重量的百分比的方式递增，第一个变色区域的比例可为0％重量百分比。
本实用新型紫外线辐射强度指示装置实施例4，其是包含有一个或多个的变色区域，在每个变色区域中先行分别将相同的遇紫外线变色的染料与紫外线吸收剂的组合物应用其上，其余形成方式均与前段所述相同。
上述实用新型装置，用涂布方法制造，是在上述溶剂中同时加入不同的遇紫外线变色染料与紫外线吸收剂，随后将该溶液直接涂布于基板或物件上，于溶剂完全挥发后，将自成一薄膜。并随着不同的变色区域，调整紫外线吸收剂的比例，其是由塑胶粒成分重量百分比决定，并依每一变色区域增加0.1％至20％重量百分比，较佳者为5％重量百分比的方式递增，其中第一个变色区域的比例可为0％重量百分比，其余的条件则与前述的制造步骤相同。
上述实用新型装置在涂布时，尚可在相邻各不同的变色区域内涂布以相同的遇紫外线变色染料成分与紫外线吸收剂的组合物，则遇紫外线照射时，不同的变色区域将显现深浅不同的同种颜色。
本实用新型的紫外线辐射强度指示装置，其中之一的平面结构图如图1所示，中间四个变色区域是于遇紫外线后分别显色为绿色、蓝色、黄色及粉红色，其对应变色的紫外线强度范围为绿色为UVI值4以下，蓝色为4到6，黄色为6到9，及粉红色则为9以上，而对照两侧的紫外线指数，使用者可因不同的变色区域的陆续变色，而得知目前的紫外线强度。且图中的NWB意指交通部中央气象局，National Weather Bureau；WMO则意指世界气象组织，World Meteorological Organization。
将本装置的变色区域直接涂覆应用于户外，易受到日照的物件上时，以网球拍为例，是将含遇紫外线变色的染料成分与紫外线吸收剂等直接应用于球拍的网框上，当接触到阳光时，将会依阳光中的紫外线强度而变色，绿色为UVI值4以下，蓝色为4到6，黄色为6到9及粉红色则为9以上，而将球拍携至室内，或阳光照射不到的地方，则网框将恢复为原来的颜色。就其他物件而言，其应用方式亦属类似。
在下列实施例中，将进一步阐明本实用新型装置的特点。
将10克聚氯乙烯溶于90克的四氢呋喃(THF)中，作成溶剂，将0.05克的遇紫外线变色染料(James Robinson公司生产，Reversacol Sea Green)溶于该溶剂中。取一厚度为100μm的聚乙烯片作为基板，将上述溶液涂布其上，涂布的面积为1.5cm×2.0cm，厚度为50μm。
重复上述步骤，只是将变色染料改为0.5克的Reversacol Oxford Blue，且涂布区域聚邻于前述绿色变色区域，取前述溶剂10克，将塑胶粒成分重量5％，即0.05克的紫外线吸收剂(2-(2′-hydroxy-5′-methylphenyl)-benzotriazole)溶于其中，并将该溶液再涂布于蓝色变色区域上。
重复上述步骤，只是将变色染料改为0.5克的Reversacol Com Yellow，且涂布区域紧邻于上述紫色变色区域。取前述溶剂10克，将塑胶粒成分重量10％，即0.1克的紫外线吸收剂溶于其中，并将该溶液再涂布于黄色变色区域上。
重复上述步骤，只是变色染料改为0.05克的Reversacol Plum Red，且涂布区域紧邻于上述黄色变色区域。取前述溶剂10克，将塑胶粒成分重量15％，即0.15克的紫外线吸收剂溶于其中，并将该溶液再涂布于粉红色变色区域上。即成一可显示四种紫外线辐射强度等级的指示装置，其厚度约为150μm，平面结构如图1所示，在未接受紫外线照射前，本装置的四个变色区域旁均标示有数字，各变色区域在未接触阳光之前所呈现的原色依序为(以WMO之UVI值为准)4-6为黄褐色，6-8为无色，8-10为无色，10以上则为无色。
以UVP的紫外线灯(型号Model UVL-56，UVL-57)照射上述装置，将照射波长调至302及365nm，强度调至UVI＝4(此是以Solar Tech Model SM6.5 Serial No.00078及Solar Light Co.UV meter Model 3D Serial No.002137量测)，指示装置显示绿色，而将紫外线灯移去后，指示装置恢复原本无色状态或未变色前的原色。将照射强度调至UVI＝6照射之，指示装置显示绿色及蓝色，将紫外线灯移去，指示装置恢复原本无色状态或未变色前的原色。将照射强度调至UVI＝9照射之，指示装置则显示绿色，蓝色及黄色，将紫外线灯移去，指示装置恢复无色状态或未变色前的原色。将照射强度调至UVI＝10照射之，指示装置则显示绿色、蓝色、黄色及粉红色，将紫外线灯移去，指示装置恢复无色状态或未变色前的原色。由此可知，本指示装置确具标示紫外线辐射强度的功能。
另一种实施例，是将10克聚氯乙烯溶于90克的四氢呋喃(THF)中，作成溶剂，将0.05克的变色染料(James Robinson公司生产，Reversacol SeaGreen)溶于该溶剂中。取一厚度为100μm的聚乙烯片作为基材，将上述溶液涂布其上，涂布的面积为1.5×2.0cm，厚度为50μm。
将0.05克的变色染料Reversacol Oxford Blue与占上述溶剂中聚氯乙烯重量5％，即0.05克的紫外线吸收剂(2-(2′-hydroxy-5′methylphenyl)-benzotriazole)溶于该溶剂中。将该溶液涂布于紧邻前述涂布区域之侧，涂布的面积亦为1.5×2.0cm，厚度为50μm。
将0.05克的变色染料Reversacol Yellow与占聚氯乙烯重量10％，即0.1克的紫外线吸收剂(2-(2′-hydroxy-5′methylphenyl)-benzotriazole)溶于上述溶剂中。将上述溶液涂布于紧邻前述涂布区域之侧，涂布的面积亦为1.5×2.0cm厚度为50μm。
将0.5克的染色染料Reversacol Plum Red及占聚氯乙烯重量15％，即0.15克的紫外线吸收剂(2-(2′-hydroxy-5′methylphenyl)-benzotriazole)溶于上述溶剂中。将上述溶液涂布于紧邻前述涂布区域之侧，涂布的面积亦为1.5×2.0cm，厚度为50μm。
经以UVP紫外线灯(型号Model UVL-56，UVL-57)照射上述装置，将照射波长调至302及365nm，强度调至UVI＝4(此是以Solar Tech Model SM6.5 Serial No.00078及Solar Light Co.UV meter Model 3D Serial No.002137量测)，指示装置显示绿色，而将紫外线灯移去后，指示装置恢复原本无色状态或示变色前的原色。将照射强度调至UVI＝6照射，指示装置显示绿色及蓝色，将紫外线灯移去，指示装置恢复原本无色状态或未变色前的原色。将照射强度调至UVI＝9照射，指示装置则显示绿色，蓝色及黄色，将紫外线灯移去，指示装置恢复无色状态或未变色前的原色。将照射强度调至UVI＝10照射之，指示装置则显示绿色、蓝色、黄色及粉红色，将紫外线灯移去，指示装置恢复无色状态或未变色前的原色。由此可知，本指示装置确具标示紫外线辐射强度的功能。
权利要求1.一种紫外线辐射强度指示装置，包含一基板、基板上设有变色区，其特征在于在基板上设有一个或多个变色区域，每个变色区域均涂覆有含遇紫外线变色染料成分，及紫外线吸收剂的涂层，于变色区域旁边列印有紫外线指数数据。
2.根据权利要求1所说的紫外线辐射强度指示装置，其特征在于其中变色区域为四个或四个以上。
3.根据权利要求1所说的紫外线辐射强度指示装置，其特征在于其中各个变色区域是使用相同的遇紫外线变色染料成分。
4.根据权利要求1所说的紫外线辐射强度指示装置，其特征在于其中各个变色区域是使用不同的遇紫外线变色染料成分。
5.根据权利要求1、2、3或4所说的紫外线辐射强度指示装置，其特征在于其中遇紫外线变色染料成分是选自旋芘化物、旋氧氮化物、铬化物及其他遇紫外线变色染料成分。
6.根据权利要求1、2、3或4所说的紫外线辐射强度指示装置，其特征在于其中紫外线吸收剂是选自吡啶类化合物，及其他可吸收或遮蔽紫外线的成份。
7.根据权利要求1所说的紫外线辐射强度指示装置，其特征在于在前述变色区域的底层是遇紫外线变色成分，其上涂布一层或多层紫外线吸收剂，其比例由塑胶粒成分重量百分比逐次依每一变色区域增加0％至20％重量百分比的方式递增。
8.根据权利要求7所说的紫外线辐射强度指示装置，其特征在于其中第一个变色区域所应用的紫外线吸收剂比例为塑胶粒成分重量0％重量百分比。
9.根据权利要求7所说的紫外线辐射强度指示装置，其特征在于其中紫外线吸收剂比例由塑胶粒成分重量百分比逐次依每一变色区域增加5％重量百分比的方式递增。
10.根据权利要求1所说的紫外线辐射强度指示装置，其特征在于每个变色区域均涂覆有不同或相同的含遇紫外线变色染料成分与紫外线吸收剂的组合物，其中紫外线吸收剂的比例是由塑胶粒成分重量百分比逐次依每一变色区域增加0.1％至20％重量百分比的方式递增。
11.根据权利要求10所说的紫外线辐射强度指示装置，其特征在于其中紫外线吸收剂比例由塑胶粒成分重量百分比逐次依每一变色区域增加5％重量百分比的方式递增。
12.根据权利要求1所说的紫外线辐射强度指示装置，其特征在于基板厚度在25μm到300μm之间。
专利摘要本实用新型是一种紫外线辐射强度指示装置,包含一基板、基板上设有变色区,变色区域旁边列印有紫外线指数数据。利用遇紫外线变色的染料成分与紫外线吸收剂的组合物,分别以不同组合比例应用于一个或多个变色区域,可于不同的紫外线辐射强度照射下,显示不同的颜色,配合其侧的紫外线指数(Utraviolet index)数据,得以即刻知悉紫外线辐射强度。
文档编号G01J3/42GK2372676SQ9921092
公开日2000年4月5日 申请日期1999年5月14日 优先权日1999年5月14日
发明者陈彦如 申请人:拓技科技股份有限公司