CN111542736B - 温度检测材料和使用其的温度偏离时间的推定系统 - Google Patents

温度检测材料和使用其的温度偏离时间的推定系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111542736B
CN111542736B CN201880081390.6A CN201880081390A CN111542736B CN 111542736 B CN111542736 B CN 111542736B CN 201880081390 A CN201880081390 A CN 201880081390A CN 111542736 B CN111542736 B CN 111542736B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
color
temperature detecting
time
detecting material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880081390.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111542736A (zh
Inventor
会田航平
森俊介
坪内繁贵
武田新太郎
川崎昌宏
荒谷康太郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd filed Critical Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Publication of CN111542736A publication Critical patent/CN111542736A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111542736B publication Critical patent/CN111542736B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/12Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance
    • G01K11/16Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance of organic materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K3/00Thermometers giving results other than momentary value of temperature
    • G01K3/02Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving means values; giving integrated values
    • G01K3/04Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving means values; giving integrated values in respect of time
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/22Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators
    • G01N31/229Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators for investigating time/temperature history
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/50Sympathetic, colour changing or similar inks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K9/00Tenebrescent materials, i.e. materials for which the range of wavelengths for energy absorption is changed as a result of excitation by some form of energy
    • C09K9/02Organic tenebrescent materials

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Heat Sensitive Colour Forming Recording (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)

Abstract

本发明的目的在于:提供一种在规定温度以上或以下时色浓度相对于时间连续地变化的温度检测材料和使用其的温度偏离时间推定系统。为了实现上述目的,本发明所涉及的温度检测材料的特征在于:具有因结晶化而发生颜色变化的示温材料分散在分散介质中而成的结构,示温材料的平均粒径在观察时的分辨率以下,温度检测材料中的示温材料的体积分率为5%以上且小于90%。

Description

温度检测材料和使用其的温度偏离时间的推定系统
技术领域
本发明涉及一种温度检测材料和使用其的温度偏离时间的推定系统。
背景技术
生鲜食品、冷冻食品、疫苗、生物医药品等低温保存医药品在生产、输送、消费的流通过程中需要不间断地保持在低温的冷链。为了不间断地测定、记录流通时的温度,通常多数情况下在运输集装箱中搭载能够连续地记录时间和温度的数据记录仪,制品发生损坏时,能够明确其责任所在。另一方面,数据记录仪因其价格和尺寸而不适合于制品的单个管理。
对制品单个的品质进行管理时,有不利用数据记录仪,而利用比较廉价的温度指示器的方法。温度指示器虽然没有数据记录仪的记录精度,但能够粘贴于单个制品,在超过或低于预先设定的温度时,表面被染色,因此能够知晓温度环境的变化。
然而,温度指示器具有颜色变化不可逆这样的性质,因此在用于制品管理前需要温度管理。还存在无法再利用的问题。
假定向单个制品粘贴温度指示器的情况下,在医药品等高价制品的管理中,有防止伪造的需求,在温度偏离后的指示器中,要求完全的不可逆性。然而,在生鲜食品等廉价的制品的管理中,从成本方面考虑,只要在使用温度范围内不可逆,就是充分的,除了完全的不可逆性以外,还需要温度指示器的再利用、常温下的输送、常温下的保管。因此,要求能够利用某种简单的方法进行颜色的初始化的温度指示器。
另外,对生鲜食品和生物医药品等品质依赖于温度和时间而劣化的制品进行管理时,利用颜色根据时间和温度的累计而发生变化的时间温度指示器(Time-TemperatureIndicator)。作为这样的时间温度指示器,例如可以列举粘性因温度而发生变化的油墨浸透至浸透材料中而使颜色变化的指示器等。然而,这样的时间温度指示器时,单独利用油墨无法实现作为时间温度指示器的功能,因此存在指示器的结构变得复杂而难以低价格化这样的问题。还存在无法再利用这样的问题。
作为能够进行颜色的初始化的温度检测油墨,在专利文献1中公开了一种内包可逆热变色性组合物的可逆热变色性微胶囊颜料,该可逆热变色性组合物展现如下的变色行为:通过比较低温的加热,从消色状态成为显色状态,即使通过之后的冷却也能够维持显色状态,通过加热,能够经由消色状态再次恢复成显色状态。
在专利文献2中公开了一种示温部件,其显色的浓度因温度而不同,在环境温度下具有不可逆性,颜色根据结晶-非结晶或相分离-非相分离发生变化。并且公开了通过照射该示温部件显色时的颜色所吸收的波长的光,对其反射光强度或透射光强度进行检测,来进行温度管理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-106005号公报
专利文献2:日本特开2001-091368号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
如上所述,要求如下的温度检测材料,其能够利用简单的方法进行颜色的初始化,颜色根据时间和温度的累计发生变化,并且在规定的温度范围内颜色的变化不可逆。
专利文献1所公开的可逆热显色性微胶囊颜料没有考虑时间和温度的累计所导致的颜色的变化。
专利文献2所公开的温度管理部件没有对时间和温度的累计所产生的颜色变化的再现性进行充分研究。特别是在为因结晶化而发生颜色变化的材料的情况下,需要研究颜色变化的再现性。原因在于:结晶化是通过生成晶核而发生的现象,是每种材料按照不同的晶体成核频率随机发生的现象。另外,结晶化强烈受到杂质的存在和容器的壁面等界面的影响。在一个位置生成晶核而开始结晶化时,受该核的影响,结晶化向周围传播。因此,结晶化加速。
在温度检测材料中,为了根据颜色变化来检测偏离时间,需要检测材料的颜色相对于时间总是具有一定的关系性而变化。与之相对,颜色因结晶化而发生变化的示温材料由于其颜色随机变化,所以时间检测的精度变低。另外,一旦结晶化在一个位置开始时,结晶化急剧地进行,因此颜色变化急速地结束。因此,根据颜色变化的程度估算经过时间是困难的。
因此,本发明的目的在于:提供一种在规定温度以上或以下时色浓度相对于时间连续地变化的温度检测材料和使用其的温度偏离时间推定系统。
用于解决技术问题的技术方案
为了实现上述目的,本发明所涉及的温度检测材料的特征在于:具有因结晶化而发生颜色变化的示温材料分散在分散介质中而成的结构,示温材料的平均粒径在观察时的分辨率以下,温度检测材料中的示温材料的体积分率为5%以上且小于90%。
发明效果
利用本发明,能够提供一种在规定温度以上或以下,色浓度相对于时间连续地变化的温度检测材料和使用其的温度偏离时间推定系统。
附图说明
图1是表示一个实施方式所涉及的示温材料的差示扫描量热测定曲线的图。
图2是表示一个实施方式所涉及的示温材料的色浓度变化的图。
图3是表示一个实施方式所涉及的温度检测材料的形态的示意图。
图4是一个实施方式所涉及的相分离结构体的光学显微镜照片。
图5是表示温度指示器的构成的示意图。
图6是表示温度指示器的构成的示意图。
图7是表示一个实施方式所涉及的温度检测材料的色浓度与时间的关系的图。
图8是偏离时间推定系统的构成图。
图9是品质管理系统的构成图。
图10是表示实施例1、2、比较例1、2的温度检测材料的温度偏离时间与色浓度的照片。
图11是表示实施例3、4、比较例3的温度检测材料的温度偏离时间与色浓度的照片。
图12是表示实施例1~4、比较例1~3的温度检测材料的色浓度的时间依赖性的曲线图。
具体实施方式
以下,适当参照附图,对本发明的具体实施方式(以下,称为“实施方式”)进行详细说明。其中,在各图中,对共通的部分标注相同的符号,并省略重复的说明。
本发明的一个实施方式所涉及的温度检测材料具有因结晶化而发生颜色变化的示温材料分散在分散介质中而成的结构。
<示温材料>
作为示温材料,使用色浓度因温度变化(升温/降温)而可逆地发生变化的材料。示温材料包含作为给电子性化合物的无色染料、作为电子接受性化合物的显色剂和用于控制变色的温度范围的消色剂。
图1是表示一个实施方式所涉及的示温材料的差示扫描量热测定(DSC)曲线的图。其中,示温材料A是熔解后急冷时不发生结晶化而以非晶状态直接凝固的材料,示温材料B是熔解后冷却时成为过冷却状态的液体状态的材料。
图1的(a)是示温材料A的DSC曲线。在降温过程(图的向左箭头(←))中,由于不发生结晶化,因此观察不到结晶化所产生的发热峰。另一方面,在升温过程(图的向右箭头(→))中,观察到结晶化所产生的发热峰(结晶峰)。Ta为升温过程中的起始温度(升温过程中的结晶起始温度)。Td为熔点。
起始温度Ta依赖于升温速度和经过时间。以低速进行升温时,起始温度在低温出现;以高速进行升温时,起始温度在高温出现;或者不出现起始温度而在熔点Td熔解。发生结晶化时,则会显色。只要根据检测温度和检测时间的要求而设定结晶起始温度即可。例如,如果是在某个温度下经过1小时后开始结晶化的示温材料,则能够将该温度作为起始温度,作为检测在起始温度下经过了1小时的情况的材料使用。另外,Tg为玻璃化转变温度。在玻璃化转变温度以下时,结晶化不开始。在为容易结晶化的材料时,若达到玻璃化转变温度以上的温度,则容易结晶化,因此起始温度和玻璃化转变温度多为相同的温度。
图1的(b)表示示温材料B的DSC曲线。Ta为降温过程中的结晶化所产生的发热峰(结晶峰)的起始温度(降温过程中的结晶起始温度)。Td为熔点。起始温度依赖于降温速度和经过时间。以低速进行降温时,起始温度在高温出现;以高速进行降温时,起始温度在低温出现。由于在发生结晶化时显色,所以根据作为温度检测材料的检测温度和检测时间的要求而设定起始温度。例如,如果是在某个温度下经过1小时后开始结晶化的示温材料,则能够将该温度作为起始温度,作为检测在起始温度下经过了1小时的情况的材料使用。另外,在为不易成为过冷却状态的材料时,若达到熔点以下的温度,则容易结晶化,因此起始温度和熔点成为相同的温度。这样的材料无法作为示温材料使用。即,优选容易成为过冷却状态、结晶起始温度与熔点的差大的材料。
图2是表示一个实施方式所涉及的示温材料的色浓度变化的图。在图2的各图中,纵轴为色浓度,横轴为温度。
图2的(a)是表示示温材料A的色浓度与温度的关系的图。示温材料A的色浓度变化具有滞后特性。关于示温材料A,若消色剂使用不易结晶化的材料,在从作为示温材料A的消色起始温度Td以上的熔融状态的P急冷至显色起始温度Ta以下时,消色剂在混入了显色剂的状态下形成非晶状态而保持消色状态。从该状态开始,在升温过程中使温度上升至显色起始温度Ta以上时,消色剂结晶化而显色。因此,若使用含有示温材料A的温度检测材料,则在以低于显色起始温度Ta进行温度管理时,能够对是否偏离管理范围、达到Ta以上的温度进行检测。
图2的(b)是表示示温材料B的色浓度与温度的关系的图。示温材料B的色浓度变化具有滞后特性。示温材料B从作为消色温度Td以上的熔融状态的P的状态降低温度时,维持消色状态直至达到显色温度Ta。达到显色温度Ta以下时,消色剂在凝固点以下成为结晶状态,无色染料和显色剂被分离,从而无色染料和显色剂结合而显色。因此,若使用含有示温材料B的温度检测材料,则在比显色起始温度Ta高的温度下进行温度管理时,能够对是否偏离管理范围、达到Ta以下的温度进行检测。
在商品等物品流通时的物品的温度管理中利用温度检测材料时,要求不返色。原因在于若流通时一旦温度上升,颜色发生变化,而在流通过程中温度再次下降或上升,颜色复原,则无法把握温度有无变化。然而,本实施方式所涉及的示温材料只要不加热至消色温度Td以上,就不会发生返色,因此能够知晓温度环境的变化。
接着,对各示温材料的无色染料、显色剂、消色剂进行说明。
(无色染料)
无色染料为给电子性化合物,可以利用目前作为压敏复写纸用的染料、热敏记录纸用染料公知的化合物。例如,可以列举三苯甲烷苯酞系、荧烷系、吩噻嗪系、吲哚基苯酞系、无色金胺(Leucoauramine)系、螺吡喃系、罗丹明内酰胺系、三苯甲烷系、三氮烯系、螺酞烷氧杂蒽系、萘内酰胺系、甲亚胺系等。作为无色染料的具体例,可以列举9-(N-乙基-N-异戊基氨基)螺[苯并[a]氧杂蒽-12,3’-苯酞]、2-甲基-6-(N-对甲苯基-N-乙基氨基)-荧烷6-(二乙基氨基)-2-[(3-三氟甲基)苯胺基]氧杂蒽-9-螺-3’-苯酞、3,3-双(对二乙基氨基苯基)-6-二甲基氨基苯酞、2’-苯胺基-6’-(二丁基氨基)-3’-甲基螺[苯酞-3,9’-氧杂蒽]、3-(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)-3-(1-乙基-2-甲基吲哚-3-基)-4-氮杂苯酞、1-乙基-8-[N-乙基-N-(4-甲基苯基)氨基]-2,2,4-三甲基-1,2-二氢螺[11H-色烯并[2,3-g]喹啉-11,3’-苯酞]。
示温材料可以将2种以上的无色染料组合使用。
(显色剂)
显色剂是通过与给电子性的无色染料接触,使无色染料的结构发生变化而显色的物质。作为显色剂,可以利用作为用于热敏记录纸和压敏复写纸等的显色剂而公知的物质。作为这样的显色剂的具体例,可以列举4-羟基苯甲酸苄酯、2,2′-联苯酚、1,1-双(3-环己基-4-羟基苯基)环己烷、2,2-双(3-环己基-4-羟基苯基)丙烷、双酚A、双酚F、双(4-羟基苯基)硫醚、对羟基苯甲酸酯、没食子酸酯等酚类等。显色剂并不限定于这些,只要是电子受体并且是能够使无色染料变色的化合物即可。另外,还可以使用羧酸衍生物的金属盐、水杨酸和水杨酸金属盐、磺酸类、磺酸盐类、磷酸类、磷酸金属盐类、酸性磷酸酯类、酸性磷酸酯金属盐类、亚磷酸类、亚磷酸金属盐类等。特别优选对无色染料和后述的消色剂的相容性高的化合物,优选4-羟基苯甲酸苄酯、2,2′-双酚、双酚A、没食子酸酯类等有机系显色剂。
示温材料可以组合1种或2种以上的这些显色剂。通过组合显色剂,能够调整无色染料显色时的色浓度。显色剂的使用量根据所希望的色浓度选择。例如,通常相对于上述的无色色素1质量份,在0.1~100质量份左右的范围内选择即可。
(消色剂)
消色剂为能够使无色染料与显色剂的结合解离的化合物,为能够控制无色染料和显色剂的显色温度的化合物。一般而言,在无色染料显色的状态的温度范围内,消色剂以相分离的状态固化。另外,在无色染料成为消色状态的温度范围内,消色剂熔解,为能够发挥使无色染料与显色剂的结合解离的功能的状态。因此,消色剂的状态变化温度对于示温材料的温度控制很重要。
作为消色剂,可以广泛使用能够使无色染料与显色剂的结合解离的材料。只要极性低且对无色染料不显示显色性、而且极性高至使无色染料和显色剂溶解的程度,各种各样的材料都可以成为消色剂。代表性地可以使用羟基化合物、酯化合物、过氧化合物、羰基化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、卤素化合物、氨基化合物、亚氨基化合物、N-氧化物化合物、羟基胺化合物、硝基化合物、偶氮化合物、重氮化合物、叠氮化合物、醚化合物、油脂化合物、糖化合物、肽化合物、核酸化合物、生物碱化合物、类固醇化合物等多种有机化合物。具体可以列举:三癸酸甘油酯、肉豆蔻酸异丙酯、乙酸间甲苯酯、癸二酸二乙酯、己二酸二甲酯、1,4-二乙酰氧基丁烷、癸酸癸酯、苯基丙二酸二乙酯、邻苯二甲酸二异丁酯、柠檬酸三乙酯、邻苯二甲酸苄基丁酯、丁基邻苯二甲酰乙醇酸丁酯、N-甲基邻氨基苯甲酸甲酯、邻氨基苯甲酸乙酯、水杨酸2-羟基乙酯、烟酸甲酯、4-氨基苯甲酸丁酯、对甲基苯甲酸甲酯、4-硝基苯甲酸乙酯、苯乙酸2-苯基乙酯、肉桂酸苄酯、乙酰乙酸甲酯、乙酸香叶酯、琥珀酸二甲酯、癸二酸二甲酯、草酰乙酸二乙酯、单油酸甘油酯、棕榈酸丁酯、硬脂酸乙酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、乙酸芳樟酯、邻苯二甲酸二正辛酯、苯甲酸苄酯、二苯甲酸二乙二醇酯、对甲氧基苯甲酸甲酯、乙酸间甲苯酯、肉桂酸肉桂酯、丙酸2-苯基乙酯、硬脂酸丁酯、肉豆蔻酸乙酯、肉豆蔻酸甲酯、邻氨基苯甲酸甲酯、乙酸橙花酯、棕榈酸异丙酯、4-氟苯甲酸乙酯、环扁桃酯(异构体混合物)、避蚊酮、2-溴丙酸乙酯、三辛酸甘油酯、乙酰丙酸乙酯、棕榈酸十六烷酯、乙酸叔丁酯、二乙酸1,1-乙二醇酯、草酸二甲酯、三硬脂酸甘油酯、乙酰水杨酸甲酯、二乙酸亚苄酯、2-苯甲酰苯甲酸甲酯、2,3-二溴丁酸乙酯、2-呋喃甲酸乙酯、乙酰丙酮酸乙酯、香草酸乙酯、衣康酸二甲酯、3-溴苯甲酸甲酯、己二酸单乙酯、己二酸二甲酯、1,4-二乙酰氧基丁烷、二乙酸二乙二醇酯、棕榈酸乙酯、对苯二甲酸二乙酯、丙酸苯酯、硬脂酸苯酯、乙酸1-萘酯、山萮酸甲酯、花生酸甲酯、4-氯苯甲酸甲酯、山梨酸甲酯、异烟酸乙酯、十二烷二酸二甲酯、十七烷酸甲酯、α-氰基肉桂酸乙酯、N-苯基甘氨酸乙酯、衣康酸二乙酯、皮考啉酸甲酯、异烟酸甲酯、DL-扁桃酸甲酯、3-氨基苯甲酸甲酯、4-甲基水杨酸甲酯、亚苄基丙二酸二乙酯、DL-扁桃酸异戊酯、甲烷三羧酸三乙酯、甲酰氨基丙二酸二乙酯、1,2-双(氯乙酰氧基)乙烷、十五烷酸甲酯、花生酸乙酯、6-溴己酸乙酯、庚二酸单乙酯、乳酸十六烷酯、二苯乙醇酸乙酯、吡唑解草酯、普鲁卡因、邻苯二甲酸二环己酯、水杨酸4-叔丁基苯酯、4-氨基苯甲酸异丁酯、4-羟基苯甲酸丁酯、三棕榈酸甘油酯、1,2-二乙酰氧基苯、间苯二甲酸二甲酯、富马酸单乙酯、香草酸甲酯、3-氨基-2-噻吩甲酸甲酯、依托咪酯、喹氧乙酸、二苯基乙醇酸甲酯、邻苯二甲酸二苯酯、苯甲酸苯酯、4-氨基苯甲酸丙酯、二苯甲酸乙二醇酯、三乙酸甘油酯、五氟丙酸乙酯、3-硝基苯甲酸甲酯、乙酸4-硝基苯酯、3-羟基-2-萘甲酸甲酯、柠檬酸三甲酯、3-羟基苯甲酸乙酯、3-羟基苯甲酸甲酯、曲美布汀、乙酸4-甲氧基苄酯、四乙酸季戊四醇酯、4-溴苯甲酸甲酯、1-萘乙酸乙酯、5-硝基-2-糠醛二乙酸酯、4-氨基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、1,2,4-三乙酰氧基苯、4-硝基苯甲酸甲酯、乙酰氨基丙二酸二乙酯、戊沙溴铵、苯甲酸2-萘酯、富马酸二甲酯、盐酸阿地芬宁、4-羟基苯甲酸苄酯、4-羟基苯甲酸乙酯、丁酸乙烯酯、维生素K4、4-碘苯甲酸甲酯、3,3-二甲基丙烯酸甲酯、没食子酸丙酯、1,4-二乙酰氧基苯、中草酸二乙酯、1,4-环己烷二甲酸二甲酯(顺式、反式混合物)、1,1,2-乙烷三甲酸三乙酯、六氟戊二酸二甲酯、苯甲酸戊酯、3-溴苯甲酸乙酯、5-溴-2-氯苯甲酸乙酯、邻苯二甲酸双(2-乙基己基)酯、烯丙基丙二酸二乙酯、溴丙二酸二乙酯、乙氧基亚甲基丙二酸二乙酯、乙基丙二酸二乙酯、富马酸二乙酯、马来酸二乙酯、丙二酸二乙酯、邻苯二甲酸二乙酯、1,3-丙酮二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二甲酯、3-氨基苯甲酸乙酯、苯甲酸乙酯、4-(二甲基氨基)苯甲酸乙酯、烟酸乙酯、苯基丙炔酸乙酯、吡啶-2-甲酸乙酯、2-吡啶乙酸乙酯、3-吡啶乙酸乙酯、苯甲酸甲酯、苯乙酸乙酯、4-羟基苯甲酸戊酯、2,5-二乙酰氧基甲苯、4-噁唑甲酸乙酯、1,3,5-环己烷三甲酸三甲酯(顺式、反式混合物)、3-(氯磺酰基)-2-噻吩甲酸甲酯、季戊四醇二硬脂酸酯、月桂酸苄酯、乙炔二甲酸二乙酯、甲基丙烯酸苯酯、乙酸苄酯、戊二酸二甲酯、2-氧代环己烷甲酸乙酯、苯基氰基乙酸乙酯、1-哌嗪甲酸乙酯、苯甲酰甲酸甲酯、苯乙酸甲酯、乙酸苯酯、琥珀酸二乙酯、三丁酸甘油酯、甲基丙二酸二乙酯、草酸二甲酯、1,1-环丙烷二甲酸二乙酯、丙二酸二苄酯、4-叔丁基苯甲酸甲酯、2-氧代环戊烷甲酸乙酯、环己烷甲酸甲酯、4-甲氧基苯乙酸乙酯、4-氟苯甲酰乙酸甲酯、马来酸二甲酯、对甲醛基苯甲酸甲酯、4-溴苯甲酸乙酯、2-溴苯甲酸甲酯、2-碘苯甲酸甲酯、3-碘苯甲酸乙酯、3-呋喃甲酸乙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、溴乙酸苄酯、溴丙二酸二甲酯、间甲基苯甲酸甲酯、1,3-丙酮二甲酸二乙酯、苯基丙炔酸甲酯、丁酸1-萘酯、邻甲基苯甲酸乙酯、2-氧代环戊烷甲酸甲酯、苯甲酸异丁酯、3-苯基丙酸乙酯、丙二酸二叔丁酯、癸二酸二丁酯、己二酸二乙酯、对苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丙酯、二乙酸-1,1-乙二醇酯、己二酸二异丙酯、富马酸二异丙酯、肉桂酸乙酯、2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸-2-乙基己酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三油酸甘油酯、苯甲酰乙酸乙酯、对甲氧基苯甲酸乙酯、辛二酸二乙酯、山梨糖醇酐三硬脂酸酯、山梨糖醇酐单硬脂酸酯、硬脂酰胺、单硬脂酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯、3-(叔丁氧基羰基)苯基硼酸、消旋卡多曲、4-[(6-丙烯酰氧基)己基氧基]-4’-氰基联苯、2-(二甲基氨基)乙烯基-3-吡啶基酮、丙烯酸硬脂酯、4-溴苯乙酸乙酯、邻苯二甲酸二苄酯、3,5-二甲氧基苯甲酸甲酯、乙酸丁香酚酯、3,3’-硫代二丙酸二-十二烷酯、乙酸香草醛酯、碳酸二苯酯、苯胺羰酸乙酯、对甲醛基苯甲酸甲酯、4-硝基邻苯二甲酸二甲酯、(4-硝基苯甲酰)乙酸乙酯、硝基对苯二甲酸二甲酯、2-甲氧基-5-(甲基磺酰基)苯甲酸甲酯、3-甲基-4-硝基苯甲酸甲酯、2,3-萘二甲酸二甲酯、己二酸双(2-乙基己基)酯、4’-乙酰氧基苯乙酮、反式-3-苯甲酰丙烯酸乙酯、香豆素-3-甲酸乙酯、BAPTA四乙酯、2,6-二甲氧基苯甲酸甲酯、亚胺二甲酸二叔丁酯、对苄基氧基苯甲酸苄酯、3,4,5-三甲氧基苯甲酸甲酯、3-氨基-4-甲氧基苯甲酸甲酯、二硬脂酸二乙二醇酯、3,3’-硫代二丙酸二-十四烷酯、4-硝基苯乙酸乙酯、4-氯-3-硝基苯甲酸甲酯、1,4-二丙酰氧基苯、对苯二甲酸二甲酯、4-硝基肉桂酸乙酯、5-硝基间苯二甲酸二甲酯、1,3,5-苯三甲酸三乙酯、N-(4-氨基苯甲酰)-L-谷氨酸二乙酯、乙酸2-甲基-1-萘酯、7-乙酰氧基-4-甲基香豆素、4-氨基-2-甲氧基苯甲酸甲酯、4,4’-二乙酰氧基联苯、5-氨基间苯二甲酸二甲酯、1,4-二氢-2,6-二甲基-3,5-吡啶二甲酸二乙酯、4,4’-联苯二甲酸二甲酯、辛酸-4-苄基氧基苯基乙酯、壬酸-4-苄基氧基苯基乙酯、癸酸-4-苄基氧基苯基乙酯、十一烷酸-4-苄基氧基苯基乙酯、十二烷酸-4-苄基氧基苯基乙酯、十三烷酸-4-苄基氧基苯基乙酯、十四烷酸-4-苄基氧基苯基乙酯、十五烷酸-4-苄基氧基苯基乙酯、十六烷酸-4-苄基氧基苯基乙酯、十七烷酸-4-苄基氧基苯基乙酯、十八烷酸-4-苄基氧基苯基乙酯、辛酸-1,1-二苯基甲酯、壬酸-1,1-二苯基甲酯、癸酸-1,1-二苯基甲酯、十一烷酸-1,1-二苯基甲酯、十二烷酸-1,1-二苯基甲酯、十三烷酸-1,1-二苯基甲酯、十四烷酸-1,1-二苯基甲酯、十五烷酸-1,1-二苯基甲酯、十六烷酸-1,1-二苯基甲酯、十七烷酸-1,1-二苯基甲酯、十八烷酸-1,1-二苯基甲酯等酯化合物;胆固醇、溴化胆固醇、β-雌二醇、甲基雄烯二醇、孕烯醇酮、苯甲酸胆固醇酯、乙酸胆固醇酯、亚油酸胆固醇酯、棕榈酸胆固醇酯、硬脂酸胆固醇酯、正辛酸胆固醇酯、油酸胆固醇酯、3-氯胆甾烯、反式-肉桂酸胆固醇酯、癸酸胆固醇酯、氢化肉桂酸胆固醇酯、月桂酸胆固醇酯、丁酸胆固醇酯、甲酸胆固醇酯、庚酸胆固醇酯、己酸胆固醇酯、胆固醇琥珀酸单酯、肉豆蔻酸胆固醇酯、丙酸胆固醇酯、戊酸胆固醇酯、邻苯二甲酸胆固醇单酯、苯乙酸胆固醇酯、氯甲酸胆固醇、2,4-二氯苯甲酸胆固醇酯、壬酸胆固醇酯、胆固醇壬基碳酸酯、胆固醇庚基碳酸酯、胆固醇油基碳酸酯、胆固醇甲基碳酸酯、胆固醇乙基碳酸酯、胆固醇异丙基碳酸酯、胆固醇丁基碳酸酯、胆固醇异丁基碳酸酯、胆固醇戊基碳酸酯、胆固醇正辛基碳酸酯、胆固醇己基碳酸酯、烯丙基雌烯三醇、烯丙孕素、9(10)-脱氢诺龙、雌酮、乙炔雌二醇、雌三醇、苯甲酸雌二醇、β-雌二醇-17-环戊丙酸酯、17-戊酸-β-雌二醇、α-雌二醇、17-庚酸-β-雌二醇、孕三烯酮、美雌醇、2-甲氧基-β-雌二醇、诺龙、(-)-炔诺孕酮、乙炔雌二醇环戊醚、群勃龙、替勃龙、雄诺龙、雄酮、阿比特龙、乙酸阿比特龙、脱氢表雄酮、脱氢表雄酮乙酸酯、炔孕酮、表雄酮、17β-羟基-17-甲基雄甾-1,4-二烯-3-酮、甲基雄烯二醇、甲基睾酮、Δ9(11)-甲基睾酮、1α-甲基雄烷-17β-醇-3-酮、17α-甲基雄烷-17β-醇-3-酮、司坦唑醇、睾酮、丙酸睾酮、烯丙孕素、16-脱氢孕烯醇酮乙酸酯、16,17-环氧孕烯醇酮乙酸酯、11α-羟基孕酮、17α-羟基孕酮己酸酯、17α-羟基孕酮、孕烯醇酮乙酸酯、17α-羟基孕酮乙酸酯、乙酸甲地孕酮、乙酸甲羟孕酮、孕烯醇酮乙酸酯、5β-孕烷-3α,20α-二醇、布地奈德、皮质酮、乙酸可的松、可的松、11-脱氧皮甾醇、脱氧皮质酮乙酸酯、地夫可特、乙酸氢化可的松、氢化可的松、17-丁酸氢化可的松、6α-甲基泼尼松龙、泼尼松龙、泼尼松、乙酸泼尼松龙、脱氧胆酸钠、胆酸钠、胆酸甲酯、猪脱氧胆酸甲酯、β-胆甾烷醇、胆固醇-5α,6α-环氧化物、薯蓣皂素、麦角固醇、β-谷甾醇、豆甾醇、β-谷甾醇乙酸酯等类固醇化合物等。从与无色染料和显色剂的相容性观点考虑,优选含有这些化合物。当然,并不限定于这些化合物,只要是能够使无色染料与显色剂的结合解离的材料,任意化合物都可以。
另外,也可以组合1种或2种以上的这些消色剂。通过组合消色剂,能够调整凝固点、结晶化速度、熔点。
作为用于示温材料A的消色剂,需要从消色剂熔解的温度开始,在急冷过程中不结晶化,而在玻璃化转变温度附近非晶化。因此,优选不易结晶化的材料。使急冷速度变得非常快时,大部分材料形成非晶状态,但考虑实用性时,优选不易结晶化到利用通用的冷却装置的急冷中形成非晶状态的程度的材料。更优选不易结晶化到从熔点以上的熔解状态开始自然冷却的过程中形成非晶状态的程度的材料。具体而言,优选以1℃/分钟以上的速度从熔点冷却至玻璃化转变温度时形成非晶状态的消色剂,更优选以20℃/分钟以上的速度从熔点冷却至玻璃化转变温度时形成非晶状态的消色剂。
作为用于示温材料B的消色剂,希望过冷却状态的温度范围宽,即消色剂的凝固点与熔点的温度差大。另外,熔点或凝固点的温度依赖于作为对象的温度管理范围。
为了将颜色初始化,需要将温度提高至示温材料的消色剂的熔点以上。作为颜色的初始化温度,需要为高温到在管理温度附近难以发生初始化的程度,考虑实用性时,希望是能够利用通用的加热装置进行加热的温度区域。另外,作为温度检测材料,为了使示温材料分散,使用微胶囊、基质材料,因此也需要考虑它们的耐热性。具体而言,优选40℃~250℃左右,最优选60℃~150℃左右。
示温材料中至少含有上述的无色染料、显色剂、消色剂。其中,含有1个分子中具有显色作用和消色作用的材料时,也可以不含显色剂和消色剂。另外,只要能够保持因结晶化而改变颜色的性能,也可以含有无色染料、显色剂、消色剂以外的材料。例如,通过含有颜料,能够改变消色时、显色时的颜色。
<温度检测材料>
上述的示温材料A为达到起始温度Ta以上时颜色变化速度依赖于温度而发生变化的材料,示温材料B为达到起始温度Ta以下时颜色变化速度依赖于温度而发生变化的材料。它们的颜色变化因结晶化而发生。因此,颜色变化是依赖于结晶化速度而随机发生的现象,时间再现性低。
图3是表示一个实施方式所涉及的温度检测材料的形态的示意图。如图3所示,温度检测材料1为大量示温材料2分散在分散介质3中的形态。
结晶化是通过生成晶核而发生的现象,是每种材料基于依赖于温度的晶核生成频率(结晶化速度)而随机发生的现象。因此,生成晶核、即结晶化的时间不固定,时间再现性低。然而,在存在大量结晶化速度相等的示温材料并对各示温材料结晶化的时间进行测定时,可以认为其平均时间随着所测定的示温材料的数量变多而接近于固定值。因此,存在大量示温材料时,示温材料结晶化的平均时间通常会变均匀。因此,若使用具有存在大量示温材料的形态的温度检测材料,则观察时的颜色就成为大量示温材料的平均颜色,因此能够提高颜色变化的再现性。
另外,结晶化强烈地受到杂质的存在和容器的壁面等界面的影响且容易发生,因此为了存在大量结晶化速度相等的示温材料,在全部的示温材料中,需要使结晶化所受到的来自界面的影响变均匀。进一步而言,在示温材料彼此靠近存在的情况下,结晶化在一个部位生成晶核时,受其核的影响,结晶化会向周围传播,从而结晶化速度加速,因而示温材料彼此的结晶化速度变得不相等。因此,在大量示温材料中,需要隔离成能够忽略各示温材料彼此的结晶化的影响的程度的状态。
一旦在一个部位开始示温材料的结晶化时,颜色变化急速地结束,所以难以从颜色变化的程度估算经过时间。因此,要求色浓度相对于时间连续地(缓慢地)发生变化的温度检测材料。只要是色浓度相对于时间连续地变化的材料,就能够根据材料的色浓度推定经过时间。通过存在大量示温材料并观察大量示温材料的平均颜色,能够提供色浓度相对于时间连续地(缓慢地)发生变化的温度检测材料。
为了满足上述的条件,如图3所示,温度检测材料为大量示温材料分散在分散介质中的形态。
作为温度检测材料中的分散介质,只要能够使示温材料分散,任何材料都可以使用。然而,需要相对于所分散的全部示温材料的结晶化,使受到来自示温材料与分散介质的界面的影响变均匀。因此,优选与示温材料接触的界面由单一材料形成。也可以只由对示温材料的结晶化不产生影响的材料形成。
作为满足上述的条件的分散化的方法,有使示温材料直接分散在基质材料中的方法和将示温材料微胶囊化而使微胶囊分散在分散介质中的方法。另外,也可以使基质材料中分散有示温材料的材料进一步分散在其他的材料中。也可以将微胶囊膜看作分散介质,直接使用微胶囊化后的示温材料。
为了根据色浓度推定经过时间,温度检测材料的分散介质中所分散的示温材料的尺寸很重要。具体而言,示温材料颗粒的直径优选为观察时的分辨率以下。示温材料的颗粒的直径大于观察时的分辨率时,难以观察大量存在的示温材料的平均颜色。通过观察示温材料的粒径小于观察时的分辨率且大量存在的示温材料的平均颜色,能够得到颜色变化的时间再现性高、色浓度相对于时间连续地(缓慢地)发生变化的温度检测材料。特别是考虑实用性时,示温材料颗粒的直径的平均值优选为目测和照相机的分辨率以下。因此,示温材料的平均粒径优选为20μm以下,更优选为5μm以下。
温度检测材料存在示温材料越多,所观察的示温材料的颜色变化的平均时间越接近于固定值,因此时间再现性变高,作为温度检测材料的性能提高。因此,优选温度检测材料内的示温材料的数量多。因此,可以认为优选示温材料的平均粒径小,示温材料相对于分散介质的体积分率高。但是,示温材料相对于分散介质的体积分率过高时,难以使示温材料分散。因此,温度检测材料中的示温材料的体积分率优选为5%以上且小于90%,更优选为10%以上且50%以下。
(微胶囊化)
为了形成温度检测材料,有将示温材料微胶囊化的方法。通过微胶囊化,与示温材料接触的界面仅限定于胶囊材料,因此能够分散在各种各样的分散介质中。此时,分散介质的种类没有特别限定。另外,通过微胶囊化,示温材料对于光和湿度等的耐环境性提高,还能够提高保存稳定性、变色特性的稳定化等。另外,将温度检测材料分散在溶剂中而调制油墨时,能够抑制无色染料、显色剂、消色剂受到来自其他的树脂剂、添加剂等化合物的影响。
微胶囊化能够应用公知的各种方法。例如,可以列举乳液聚合法、悬浮聚合法、凝聚法、界面聚合法、喷雾干燥法等,但并不限定于这些。另外,也可以将2种以上不同的方法组合。
作为用于微胶囊的树脂覆膜,可以列举:由多元胺与羰基化合物形成的尿素树脂覆膜;由三聚氰胺·福尔马林预聚物、羟甲基三聚氰胺预聚物、甲基化三聚氰胺预聚物形成的三聚氰胺树脂覆膜;由多元异氰酸酯与多元醇化合物形成的聚氨酯树脂覆膜;由多元酸氯化物与多元胺形成的酰胺树脂覆膜;由乙酸乙烯酯、苯乙烯、(甲基)丙烯酸酯、丙烯腈、氯乙烯等各种单体类形成的乙烯基系的树脂覆膜,但并不限定于这些。另外,还可以进行如下的追加处理:对所形成的树脂覆膜进行表面处理,调整油墨或涂料化时的表面能,从而提高微胶囊的分散稳定性等。
(相分离结构体化)
温度检测材料的形成方法并不限定于微胶囊化。例如,有利用没有颜色和消色作用的基质材料保护示温材料而将其固体材料(相分离结构体)化的方法。通过利用基质材料进行保护,能够利用不是微胶囊化的简便方法,与微胶囊同样,能够实现保存稳定性、变色特性的稳定化等。另外,将温度检测材料分散在溶剂中而调制油墨时,能够抑制无色染料、显色剂、消色剂受到来自其他的树脂剂、添加剂等化合物的影响。
基质材料需要为在与示温材料混合时不损害示温材料的显色性和消色性的材料。因此,优选为其自身不显示显色性的材料。作为这样的材料,可以使用不是电子受体的非极性材料。
另外,为了形成在基质材料中分散有示温材料的相分离结构,作为基质材料,需要使用满足如下的3个条件的材料。所谓3个条件是:在温度检测材料的使用温度下为固体状态;熔点比示温材料的熔点高;是与无色染料、消色剂和显色材相容性低的材料。原因在于:在无色染料、显色剂、消色剂中的任何材料与基质材料相容的状态下,会损害温度和时间检测功能。另外,从操作性的观点考虑,利用在使用温度下为固体状态的基质材料。
作为满足以上条件的基质材料,优选使用由汉森(Hansen)溶解度参数预测的分子间的偶极相互作用所产生的能量δp和分子间的氢键所产生的能量δh分别为3以下的材料。具体而言,优选使用不具有极性基团的材料、只由烃构成的材料。具体可以列举石蜡系、微晶蜡系、烯烃系、聚丙烯系、聚乙烯系等蜡、具有大量丙烯、乙烯、苯乙烯、环烯烃、硅氧烷、萜烯等骨架的低分子材料和高分子材料、它们的共聚物等。
这些中,在熔点以上成为低粘度的熔融液并在熔点以下容易固体化的材料的操作性良好。另外,溶于有机溶剂并在有机溶剂的挥发过程中固体化的材料的操作性也良好。具体可以列举石蜡、微晶蜡、聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯、环烯烃、聚苯乙烯、萜烯树脂、有机硅树脂、硅油等。
作为聚烯烃,例如可以列举低分子聚乙烯、低分子聚丙烯等。聚烯烃的分子量和液体状态下的粘度没有特别限定,液体状态下为低粘度时,气泡的内包少,成型性良好。具体而言,优选分子量5万以下且熔点附近的粘度为10Pa·S以下,更优选分子量1万以下且熔点附近的粘度为1Pa·S以下。
另外,这些基质材料也可以同时使用多种。
另外,即使是在使用温度下为液体状态的基质材料,只要与示温材料呈现相分离结构,就能够作为温度检测材料使用。基质材料只要是高粘度的液体,就与固体状态的基质材料同样,操作性优异。然而,基质材料为高粘度液体时,在长期使用中基质材料中的示温材料的沉降不可避免,最终两相分离。因此,作为温度检测材料的长期稳定性低。
图4是一个实施方式所涉及的相分离结构体的光学显微镜照片。图4是表示温度检测材料的相分离结构的光学显微镜照片,(a)是显色的状态的情况,(b)是消色的状态的情况。根据光学显微镜照片,能够确认温度检测材料1形成了在基质材料3中分散有示温材料2的相分离结构。
通过使用具有比示温材料的熔点高的熔点的基质材料,即使随着示温材料从固体向液体、从液体向固体的状态变化,发生颜色变化,温度检测材料也能够保持固体状态。另外,基质材料与示温材料发生相分离,并且基质材料不会对示温材料的颜色变化产生影响,因此仍然能够保持示温材料的温度和时间检测功能。
相分离结构体能够利用研钵等粉碎而粉体化。由此,能够进行与微胶囊相同的处理。
为了用于油墨化的分散稳定化、提高对溶剂的耐受性、提高对于光和湿度等的耐环境性等,相分离结构体和微胶囊可以利用硅烷偶联处理、表面接枝化、电晕处理等进行表面处理。另外,还可以利用基质材料和微胶囊覆盖相分离结构体和微胶囊。
例如,将无色染料、显色剂、消色剂和基质材料加温至基质材料的熔点以上的温度并混合后,将所得到的混合物冷却至基质材料的凝固点以下的温度,由此能够得到相分离结构体。在冷却过程中,基质材料与示温材料快速相分离,形成包含无色染料、显色剂和消色剂的相分散在基质材料中而成的相分离结构。
加温至基质材料的熔点以上而成为液体状态时,根据示温材料与基质材料的相容性,示温材料与非显色性材料有时相容,有时不相容。此时,从操作容易性的观点考虑,优选相容。为了在使用温度下示温材料与基质材料相分离,在加温状态下示温材料与基质材料相容,特别可以调整含量多的消色剂的极性。消色剂的极性过小时,在使用温度下会与基质材料相容;极性过大时,在加温状态下会与基质材料分离。能够优选使用作为具体的极性的计算方法利用汉森溶解度参数预测的分子间的偶极相互作用所产生的能量δp和分子间的氢键所产生的能量δh分别为1以上且10以下的消色剂。然而,对于消色剂的极性大且在加温状态下示温材料与基质材料也不相容的材料,也能够通过一边搅拌一边冷却,形成相分离结构。另外,也可以添加表面活性剂使其相容。
冷却至基质材料的凝固点以下并形成相分离结构时,根据示温材料与基质材料的相容性,示温材料的分散结构的大小不同。特别是在含量多的消色剂和基质材料中,在一定程度上相容性良好时,细密地分散;相容性差时,稀疏地分散。从维持温度检测功能的观点考虑,分散结构的大小优选为100nm以上且20μm以下。在冷却过程中,通过一边搅拌一边冷却,或者添加表面活性剂,也能够使分散结构的大小变小。
<油墨化>
制作预先在基质材料中分散有示温材料的相分离结构体或微胶囊化后的温度检测材料,与溶剂混合,由此能够制作温度检测油墨。温度检测油墨能够适用于钢笔、印章、蜡笔、喷墨等的油墨和印刷用的涂料。
温度检测油墨呈现温度检测材料分散在溶剂中的形态。因此,需要使用与包含示温材料的基质材料或微胶囊相容性低的溶剂。
将使用基质材料的相分离结构体用作温度检测材料时,作为溶剂,优选使用极性高的溶剂。作为极性高的溶剂,能够优选使用水、甘油、甲醇、乙醇、丙醇等醇类。此外,还可以使用丙酮、甲乙酮、环己酮等酮类、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯等酯类、二甲醚、四氢呋喃等醚类等。
使用微胶囊化后的温度检测材料时,作为溶剂,优选使用微胶囊的材质对其具有耐受性的溶剂。使用极性高的材质作为微胶囊的材质时,最好使用极性低的有机溶剂,具体而言,特别优选己烷、苯、甲苯等无极性溶剂、石油、矿物油、硅油等油类,此外,还可以列举丙酮、甲乙酮、环己酮等酮类、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯等酯类、二甲醚、四氢呋喃等醚类等。
使用极性低的材质作为微胶囊的材质时,最好使用极性高的溶剂,具体而言,能够优选使用水、甘油、甲醇、乙醇、丙醇等醇类。此外,还可以使用丙酮、甲乙酮、环己酮等酮类、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯等酯类、二甲醚、四氢呋喃等醚类等。
这些温度检测油墨在液体状态下也具有温度和时间检测功能,进一步通过在被印字对象等上进行印字、书写、压印等,溶剂挥发,从而只由温度检测材料构成印字物。能够使用该印字物作为温度和时间检测指示器。
温度检测油墨只要是不对温度和时间检测功能产生影响的程度,还可以在有机溶剂或水等的溶液中添加添加物。例如,通过含有颜料,能够改变消色时、显色时的颜色。
温度检测油墨可以使用各种添加剂和溶剂。另外,通过改变温度检测材料和添加剂的量,也能够调整粘度。由此,能够用作胶版印刷、凹版印刷、柔版印刷、标签打印、热敏打印等各种各样的印刷装置用油墨。
<喷墨用油墨>
温度检测油墨能够适用于带电控制式喷墨打印用油墨。带电控制式喷墨打印用油墨含有温度检测材料、挥发性的有机溶剂、树脂和导电剂。
油墨溶液的电阻高时,有在带电控制式喷墨打印机的油墨喷出部中油墨颗粒不笔直飞行而转弯的倾向。因此,需要油墨溶液的电阻大概为2000Ωcm以下。
油墨所含的树脂、颜料、有机溶剂(特别是作为喷墨打印用油墨的有机溶剂经常使用的2-丁酮、乙醇)由于导电性低,油墨溶液的电阻很大,为5000~数万Ωcm左右。电阻高时,在带电控制式喷墨打印中所希望的印字困难。因此,为了降低油墨溶液的电阻,需要向油墨中添加导电剂。
作为导电剂,优选使用配位化合物。导电剂需要溶解在所使用的溶剂中,对色调没有影响也很重要。导电剂还使用通常为盐结构的化合物。推定这是由于分子内具有电荷的偏置,所以能够发挥高的导电性。
根据以上的观点研究得到的结果,合适的是导电剂为盐结构,阳离子为四烷基铵离子结构。关于烷基链,直链、支链都可以,碳原子数越大,在溶剂中的溶解性越高。但是,碳原子数越小,越能够以少的添加率降低电阻。现实中用于油墨时的碳原子数为2~8左右。
从在溶剂中的溶解性高的方面考虑,阴离子优选六氟磷酸根离子、四氟硼酸根离子等。
另外,高氯酸根离子的溶解性也高,但有爆炸性,因此用于油墨是不现实的。除此以外,还可以列举氯、溴、碘离子,但它们与铁或不锈钢等金属接触时,有将这些金属腐蚀的倾向,因而不优选。
根据以上说明,优选的导电剂可以列举六氟磷酸四乙铵、六氟磷酸四丙铵、六氟磷酸四丁铵、六氟磷酸四戊铵、六氟磷酸四己铵、六氟磷酸四辛铵、四氟硼酸四乙铵、四氟硼酸四丙铵、四氟硼酸四丁铵、四氟硼酸四戊铵、四氟硼酸四己铵、四氟硼酸四辛铵等。
<温度指示器>
图5是表示温度指示器的构成的示意图。温度指示器是具有基材(支撑体)5、配置于基材上的温度检测材料1、配置于温度检测材料上的透明基材(保护层)6和隔膜7且将温度检测材料1夹在基材5与透明基材6之间的结构。
基材和透明基材的材料没有特别限定,只要将温度检测材料夹在透明基材与基材之间且能够辨识温度检测材料的变色即可。另外,还可以不使用透明基材。在这种情况下,也可以不使用隔膜。
基材的材料可以根据所要求的功能自由地选择。可以自由地选自纸和塑料等有机材料、陶瓷和金属等无机材料、它们的复合材料等。也可以由多种材料形成层结构。与高强度、耐热性、耐候性、耐药品性、隔热性、导电性等温度和时间指示器所要求的特性匹配而选择。通过使用密封材料,也能够使其与所要检测的对象物紧贴。基材只要将温度检测材料夹入即可,因此优选比温度检测材料大。
另外,作为基材,还可以使用连续多孔材料。在这种情况下,形成在连续多孔材料中含浸有温度检测材料的结构。通过使温度检测材料含浸在连续多孔材料中,能够根据连续多孔材料的加工性来改变温度指示器的加工性。作为连续多孔材料,温度检测材料要求即使长期接触也不改性那样的材质。因此,具体合适的是聚乙烯、聚丙烯、纤维素等通常难以溶解在有机溶剂中的材质。作为无机化合物,二氧化硅也是合适的。
作为连续多孔材料的结构,可以列举海绵、无纺布、纺织布等。为纤维素时,可以为制作书籍、文件时所使用的纸。也可以将二氧化硅、聚乙烯、聚丙烯的粉体利用相同化学结构的粘合剂保持,形成连续多孔体而使用。连续多孔体的空隙的密度越大,温度检测材料所浸透的密度越大,因此能够抑制色浓度减少。
对于透明基材的材料,也可以根据所要求的功能自由地选择。可以自由地选择纸和塑料等有机材料、陶瓷和金属等无机材料、它们的复合材料等。由于需要辨识温度和时间检测油墨的至少一个部位的变色,因此需要透明性。例如,可以列举透明性高的纸、丙烯酸系树脂、聚碳酸酯、环烯烃等透明性高的塑料等有机材料、玻璃、透明电极膜等透明性高的无机化合物等。除了这些透明性高的材料以外,还可以为通过薄膜化而提高了透明性的材料。也可以由多种材料形成层结构。从这些中,可以根据高强度、耐热性、耐候性、耐药品性、隔热性、导电性、对于急冷的热冲击的耐受性等、温度和时间指示器所要求的特性,而进行选择。
关于透明基材的大小,能够辨识温度和时间检测体即可,因此对大小没有限定。从辨识性的观点考虑,在透明基材为长方形的情况下,短边方向优选为30μm以上,在透明基材为椭圆的情况下,短径优选为30μm以上。
温度指示器在能够辨识温度检测材料的程度的范围内,可以在透明基材与温度检测材料之间或者透明基材的上部具有其他的材料。例如,通过在透明基材与温度检测材料之间具有印字纸,能够在印字纸上显示被印字的印字信息。也可以对透明基材和基材进行开孔等加工。通过开孔,露出透明基材与隔膜之间的印字纸。通过形成这样的结构,在输送途中等能够在所露出的印字纸上记入信息。
另外,温度指示器还可以在透明基材与温度检测材料之间具有隔热层。作为隔热层,例如可以使用空气层、氩或氮等气体层、真空层、海绵、气凝胶等多孔性材料、玻璃棉、岩棉、纤维素纤维等纤维材料、聚氨酯、聚苯乙烯、发泡橡胶等的发泡材料。通过配置隔热层,能够调整温度检测材料的外部的温度从偏离管理温度之后(从达到温度检测材料的检测温度之后)直到温度检测材料变色的时间。另外,该时间可以根据基材和透明基材的材质以及厚度进行调整。另外,还可以不设置隔热层,而由隔热材料构成基材和透明基材中的任意者。如上所述,通过设置隔热层并调整基材和透明基材的材质或厚度,能够控制从基材至温度检测材料的导热率和从透明基材至温度检测材料的导热率。
将基材5密封并粘贴到对象物时,假定外部气体的温度与对象物表面的温度不同。要检测对象物表面的温度时,只要使从基材至温度检测材料的导热性良好,使从透明基材至温度检测材料的导热率变差即可。例如,只要在温度检测材料的上部设置隔热层,或者调整透明基材和基材的材质或厚度,使基材的导热率高于透明基材的导热率即可。另一方面,要检测外部气体的温度时,只要使从基材至温度和时间检测体的导热性变差,使从透明基材至温度和时间检测体的导热率良好即可。例如,只要在温度检测材料的下部设置隔热层,或者调整透明基材和基材的材质或厚度,使透明基材的导热率高于基材的导热率即可。
温度指示器也可以使用多种温度检测材料。图6是表示温度指示器的构成的示意图。图6表示使用了3种温度检测材料的温度指示器。温度指示器包括具有凹部(凹陷部)4的基材5和设置于基材的表面的保护层6。保护层例如为片状膜。凹部4保持各温度检测材料。
<颜色的初始化工艺>
将温度检测材料加热至示温材料的熔点以上的温度,之后,在规定的速度以上进行冷却,由此温度检测材料能够初始化。其中,为温度检测油墨时,将温度检测油墨加热至示温材料的熔点以上且小于溶剂的沸点的温度。
加热方法没有特别限定。对油墨容器中的油墨进行加热时,例如可以列举在加热器、加热板、加热了的溶剂中等对油墨容器进行加热的方法等。对温度指示器中的材料进行加热时,也可以使用层压机等。
对于加热后的冷却方法,也没有特别限定。例如,可以列举利用自然冷却、冷却器(cooler)、致冷器(freezer)等冷却油墨容器的方法等。由于示温材料的结晶化速度,需要一定以上的冷却速度,在结晶化速度快的材料时需要利用冷却装置的急冷,在结晶化速度慢的材料时能够优选应用利用自然冷却的冷却。
通过调整冷却装置的冷却速度,也能够调整温度检测材料的检测时间。温度检测材料根据结晶化速度,由于时间和温度的累计而颜色发生变化。因此,通过使冷却速度有意地变慢,能够在用于温度管理前预先进行结晶化,使其稍微显色。由此,对于相同的温度和时间检测油墨,与进行急冷处理的情况相比,能够加快检测时间。
<温度偏离时间的推定方法和推定系统>
对使用了上述温度检测材料的温度偏离时间的推定方法进行说明。
为使用了对上限温度进行检测的示温材料A的温度检测材料时,达到规定温度(显色起始温度Ta)以上时显色,温度越高,显色速度越快。因此,若温度检测材料不显色,则能够推定在规定温度以上只是短时间暴露。
另外,为使用了对下限温度进行检测的示温材料B的温度检测材料时,达到规定温度(显色起始温度Ta)以下时显色,温度越低,显色速度越快。因此,若温度检测材料不显色,则能够推定在规定温度以下只是短时间暴露。
通过预先存储温度检测材料在每个温度的时间与色浓度的关系,在温度检测材料显色时,能够根据其色浓度倒推温度偏离时的温度与时间的关系。图7表示一个实施方式所涉及的温度检测材料的色浓度与时间的关系。如图7所示,温度检测材料达到结晶起始温度时,颜色相对于时间连续地变化。将温度检测材料初始化并再次暴露于相同的温度时,重复初始化前的相同变化。因此,通过预先记录每个温度的时间与色浓度的关系,能够根据色浓度推定从偏离温度之后所经过的时间(以下,称为温度偏离时间。)。
在推定温度偏离时间时,也可以组合多种温度检测材料。例如在一起使用显色起始温度为10℃的上限温度检测材料和显色起始温度为20℃的上限温度检测材料这两种材料的情况下,若只有显色起始温度为10℃的上限温度检测材料的颜色发生变化,则能够规定暴露于10℃以上且小于20℃,因此温度偏离时间的推定精度提高。
另外,在推定温度偏离时间时,通过使用能够由温度计、气象信息等获得的温度,推定精度提高。例如在外部气温为20℃期间,将具有显色起始温度为10℃的上限温度材料的温度指示器粘贴于以0℃输送的物品时,若指示器的颜色发生变化,则能够规定暴露于10℃~20℃。这种情况也能够提高温度偏离时间的推定精度。
对使用了上述温度检测材料的温度偏离时间的推定系统进行说明。
图8是偏离时间推定系统的构成图。如图8所示,温度偏离时间的推定系统10具有获得温度检测材料的颜色信息的读取装置11、输入装置12、输出装置13、通信装置14、存储装置15以及对读取装置所获得的颜色信息和温度检测材料偏离温度之后所经过的时间进行推定的处理装置16。
读取装置11获得温度检测材料的颜色信息。温度检测材料的颜色信息的读取方法没有特别限定。例如,可以利用照相机拍摄温度检测材料,根据拍摄得到的图像的灰度算出阱浓度。另外,也可以利用激光等向温度检测材料投射光,根据所投射的光的反射量或吸收量算出颜色信息。其中,作为色调的数值信息,除了L*a*b*和L*C*h*等CIE颜色空间以外,还可以列举RGB颜色空间、HSV颜色空间、孟赛尔颜色空间等。
存储装置15存储温度检测材料的每个温度的色浓度与时间的关系。除此之外,还可以存储温度检测材料和温度指示器的识别信息、读取装置所读取的温度检测材料的颜色信息。
处理装置16基于读取装置所获得的温度检测材料的颜色信息和存储于存储部的温度检测材料的每个温度的色浓度与时间的关系推定温度检测材料偏离温度之后所经过的时间。处理装置还可以利用由通信装置等所获得的外部气温等温度信息推定温度偏离时间。另外,也可以利用检测温度(显色起始温度)不同的多种温度检测材料的颜色信息推定温度偏离时间。通过使用温度信息、检测温度不同的多种温度检测材料的颜色信息,能够提高推定精度。
<物品管理系统>
接着,对使用了温度指示器的品质管理系统进行说明。品质管理系统具有对放置物品的环境进行管理的管理装置和获得温度检测材料的色调信息的管理终端。管理终端在获得色调信息时,将获得物品识别信息和色调信息的时刻与是否有颜色变化相关联而发送给管理装置。
图9是表示品质管理系统的构成的图。在此,列举以下的流通路线中的品质管理作为例子进行说明,该流通路线为工厂所制造的物品被运送至店铺,在店铺中管理物品后,将物品交付给顾客。
品质管理系统(物品管理系统)构成为包括获得标注于物品的代码(物品识别信息)(例如条形码)和温度指示器的色调信息的管理终端、管理服务器20(管理装置)。管理终端、管理服务器20经由网络NW可通信地连接。
流通路线为制造物品的工厂、保管物品的仓库、出货口、运送车、将物品转运至其他运送车的中转站、运送车、店铺。在各场所,作业者使用管理终端进行品质管理数据的收集。
在工厂中制造物品时、在仓库中保管时、在出货口出货时、利用运送车进行运送时、在中转站进行中转作业时、利用运送车进行运送时、在店铺进货时、为了在店铺销售而保管时等,进行品质管理数据的收集。
在各场所,作业者通过确认温度检测材料的色调,能够在视觉上确认各过程的温度管理状况和物品的温度负荷状态。另外,不只是作业者在视觉上确认,还可以获得作为色调的数值信息。
作业者在出货、运送、保管等各过程中,作为物品及其温度检测油墨的光学状态及其图像、读取场所、时间等品质管理信息,使用管理终端发送给管理服务器20。
在读取温度检测材料的光学状态时,可以使用管理终端。由此,物品流通所涉及的各方通过作为数值信息,获得示温材料的色调,能够定量管理或共享管理对象的物品在流通过程中的各状态。
在店铺中,对于所运送的物品,通过确认温度检测材料的色调状态,能够在视觉上确认工厂出货时至运送等过程后的温度管理状况和物品的温度负荷状态。另外,还可以经由管理终端等与管理服务器20连接,确认至物品交付时的品质管理信息等信息。
管理终端基于温度指示器的色调信息,判定品质是否被保持并显示判定结果。也就是说,有颜色变化时,显示部显示不适于物品的流通的意思;没有颜色变化时,显示部显示适于物品的流通的意思。判定结果从管理服务器向管理终端发送。包括判定结果的品质管理数据被管理服务器存储为品质管理信息。
在本实施方式中,在管理终端侧对品质是否被保持的品质判定进行处理。这是为了在以多种物品为对象的系统中,使判定处理等的集中分散。管理服务器20的处理能力高时,也可以在管理服务器侧实施品质判定。
管理服务器20具有处理部、存储部、输入部、输出部、通信部。管理服务器的存储部中存储有作为管理对象的各物品的详细信息的物品信息、温度指示器信息、流通条件信息、流通管理信息、生产信息、品质管理信息等。管理服务器在与管理终端之间进行信息的传递交换。
在管理服务器中,优选将表示物品上所附的温度检测材料的色浓度与置于其环境的时间的关系的色浓度-时间信息预先存储在存储部中。通过在管理服务器中预先存储色浓度-时间信息,管理终端能够基于所获得的物品识别信息从管理装置获得色浓度时间信息,基于所获得的色调信息的色浓度和色浓度时间信息算出置于其环境的时间。另外,还能够在显示部显示所算出的时间,并将物品识别信息和所算出的时间相关联而发送给管理装置。另外,置于其环境的时间的计算也可以在管理服务器侧进行。
作为存储于管理服务器的物品信息的例子,作为管理对象的物品的信息的物品信息可以列举代码(物品识别信息)、名称(产品名称)、生产日期、流通期限、尺寸、价格、表面色调、是否需要温度指示器所涉及的温度管理、适宜温度、温度指示器的位置(标识位置)等。作为温度指示器信息,可以列举代码(物品识别信息)、适宜温度、判定温度等。
综上,则品质管理系统(物品管理系统)具有:管理装置(例如管理服务器20),其收集物品上所附的温度检测材料的色调信息,基于色调信息对放置该物品的环境进行管理;和管理终端,其获得物品上所附的识别该物品的物品识别信息,并获得温度检测油墨的色调信息。管理终端在获得所获得的色调信息时,将获得物品识别信息和色调信息的时刻与是否有颜色变化相关联(例如示温数据)而发送给管理装置。由此,能够集中管理在流通阶段的各场所获得的示温数据。
接着,例示实施例和比较例对温度检测材料进行更具体地说明。此外,本发明并不限定于这些实施例。
实施例1
<温度检测材料的制作>
使用作为无色染料的3,3-双(对二甲基氨基苯基)-6-二甲基氨基苯酞(山田化学工业株式会社制造的CVL)1质量份、作为显色剂的东京化成工业株式会社制造的没食子酸辛酯1质量份、作为消色剂的将对甲基苯甲酸甲酯和苯乙酸2-苯基乙酯以质量比8:2混合而得到的混合物100质量份、作为基质材料的三井化学株式会社制造的Hi-WAX NP105100质量份。将这些材料在消色剂和基质材料的熔点以上的150℃熔解并混合,利用自然冷却使其固化,从而制作具有相分离结构的温度检测材料。
<示温材料的平均粒径的评价>
对于所制作的温度检测材料,评价示温材料的平均粒径。具有相分离结构的温度检测材料的示温材料的平均粒径利用扫描型电子显微镜(株式会社日立制作所制造、S4800)进行评价。利用扫描型电子显微镜观察温度检测材料的截面,根据其观察图像测定各颗粒的粒度分布,从而作为中值粒径进行评价。
<温度和时间的检测功能的评价>
将所制作的温度检测材料放入容器内,在消色剂的熔点以上的环境下静置,由此进行颜色的初始化。初始化后,在显色起始温度以下的环境下静置,观察颜色变化的样子。
(比较例1)
使用作为无色染料的3,3-双(对二甲基氨基苯基)-6-二甲基氨基苯酞(山田化学工业株式会社制造的CVL)1质量份、作为显色剂的东京化成工业株式会社制造的没食子酸辛酯1质量份、作为消色剂的将对甲基苯甲酸甲酯和苯乙酸2-苯基乙酯以质量比8:2混合而得到的混合物100质量份。将这些材料在消色剂的熔点以上的150℃熔解并混合后,利用自然冷却使其固化,从而制作只由示温材料构成的温度检测材料。与实施例1同样对温度和时间的检测功能进行评价。
(比较例2)
使用作为无色染料的3,3-双(对二甲基氨基苯基)-6-二甲基氨基苯酞(山田化学工业株式会社制造的CVL)1质量份、作为显色剂的东京化成工业株式会社制造的没食子酸辛酯1质量份、作为消色剂的将对甲基苯甲酸甲酯和苯乙酸2-苯基乙酯以质量比8:2混合而得到的化合物100质量份、作为基质材料的三井化学株式会社制造的Hi-WAXNP105 10质量份。将这些材料在消色剂和基质材料的熔点以上的150℃熔解并混合,利用自然冷却使其固化,从而制作温度检测材料。与实施例1同样对温度和时间的检测功能进行评价。
实施例2
使用作为无色染料的6’-[乙基(3-甲基丁基)氨基-3’-甲基-2’-(苯基氨基)螺[异苯并呋喃-1(3H),9’-(H)氧杂蒽]-3-酮(山田化学工业株式会社制造的S-205)1质量份、作为显色剂的东京化成工业株式会社制造的没食子酸辛酯1质量份、作为消色剂的将对甲基苯甲酸甲酯和苯乙酸2-苯基乙酯以质量比8:2混合而得到的混合物100质量份。将这些材料、以及将聚合引发剂的2,2′-偶氮双(异丁腈)和构成树脂覆膜的苯乙烯溶解于丙烯酸-2-乙基己酯而成的油相投入到添加有作为表面活性剂的山梨糖醇酐脂肪酸酯、钠盐的水相中,利用搅拌器进行搅拌,从而微胶囊化。如上所述,制作具有利用微胶囊内包示温材料的结构的温度检测材料。
微胶囊化后的温度检测材料的示温材料的平均粒径利用激光衍射/散射式粒度分布计(株式会社堀场制作所,LA-920)进行评价。根据测得的粒度分布评价中值粒径。另外,与实施例1同样对温度和时间的检测功能进行评价。
实施例3
制作使用了3种温度检测材料的温度指示器。
使用作为无色染料的3,3-双(对二甲基氨基苯基)-6-二甲基氨基苯酞(山田化学工业株式会社制造的CVL)1质量份、作为显色剂的东京化成工业株式会社制造的没食子酸辛酯1质量份、作为消色剂的东京化成工业株式会社制造的维生素K4 100质量份、作为基质材料的三井化学株式会社制造的Hi-WAXNP105 100质量份。将这些材料在消色剂和基质材料的熔点以上的150℃熔解并混合,注入丙烯酸板的凹陷部4,使其自然冷却,从而制作具有相分离结构的第一温度检测材料。
除了将无色染料变更为2′-甲基-6′-(N-对甲苯基-N-乙基氨基)螺[异苯并呋喃-1(3H),9′-[9H]氧杂蒽]-3-酮(山田化学工业株式会社制造的RED520)以外,与第一温度检测材料同样操作,制作具有相分离结构的第二温度检测材料。
除了将无色染料变更为6’-[乙基(3-甲基丁基)氨基-3’-甲基-2’-(苯基氨基)螺[异苯并呋喃-1(3H),9’-(H)氧杂蒽]-3-酮(山田化学工业株式会社制造的S-205)以外,与第一温度检测材料同样操作,制作具有相分离结构的第三温度检测材料。
如图6所示地将透明的PET制密封膜从温度检测材料的上方粘贴在丙烯酸板上,从而制作温度指示器。
第一~第三温度检测材料的示温材料的平均粒径利用与实施例1相同的方法进行评价。关于第一~第三温度检测材料的温度和时间的检测功能,通过将温度指示器静置在消色剂的熔点以上的环境下,进行颜色的初始化后,在显色起始温度以上且低于消色剂的熔点的环境下静置,观察颜色变化的样子。
实施例4
使用作为无色染料的2′-甲基-6′-(N-对甲苯基-N-乙基氨基)螺[异苯并呋喃-1(3H),9′-[9H]氧杂蒽]-3-酮(山田化学工业株式会社制造的RED520)1质量份、作为显色剂的东京化成工业株式会社制造的没食子酸辛酯1质量份、作为消色剂的东京化成工业株式会社制造的维生素K4 100质量份。将这些材料、以及将聚合引发剂的2,2′-偶氮双(异丁腈)和构成树脂覆膜的苯乙烯溶解于丙烯酸-2-乙基己酯而成的油相投入到添加有作为表面活性剂的山梨糖醇酐脂肪酸酯、钠盐的水相中,利用搅拌器进行搅拌,从而微胶囊化。如上所述地制作将示温材料微胶囊化后的温度检测材料。
使用所制作的温度检测材料,调制温度检测油墨。向设置有搅拌叶片的容器中投加纯水、作为树脂的数均分子量(Mn)10,000的聚乙烯醇和聚乙酸乙烯酯的共聚物(聚乙烯醇单元的重复数:聚乙酸乙烯酯单元的重复数≒36:64,羟值为285)、微胶囊,混合约1小时,由此调制温度检测油墨。将该油墨注入丙烯酸板的凹陷部4,将透明的PET制密封膜粘贴在注有油墨的丙烯酸板上,从而制作温度指示器。
温度检测材料的示温材料的平均粒径利用与实施例2相同的方法进行评价。温度指示器的温度和时间的检测功能利用与实施例3相同的方法进行评价。
(比较例3)
使用作为无色染料的6’-[乙基(3-甲基丁基)氨基-3’-甲基-2’-(苯基氨基)螺[异苯并呋喃-1(3H),9’-(H)氧杂蒽]-3-酮(山田化学工业株式会社制造的S-205)1质量份、作为显色剂的东京化成工业株式会社制造的没食子酸辛酯1质量份、作为消色剂的东京化成工业株式会社制造的维生素K4 100质量份。将这些材料在消色剂的熔点以上的150℃熔解并混合,注入丙烯酸板的凹陷部4,使其自然冷却。如图6所示地将透明的PET制密封膜粘贴在注有示温材料的丙烯酸板上,从而制作指示器。指示器的温度和时间的检测功能利用与实施例3相同的方法进行评价。
将实施例1~4、比较例1~3中制作的温度检测材料的示温材料的体积分率和示温材料的平均粒径示于表1。
[表1]
利用图10~图12对温度和时间的检测功能的确认结果进行说明。
图10是表示实施例1、2、比较例1、2所涉及的温度检测材料的温度偏离时间和色浓度的照片。其中,实施例1、2、比较例1、2中使用的示温材料是如图1和2所说明的示温材料B那样在达到规定温度以下时因结晶化而开始显色的材料。对于实施例1、2所涉及的温度检测材料,通过置于-10℃的环境,能够确认颜色相对于时间连续地变化的样子。
另一方面,在比较例1、2所涉及的温度检测材料中,在某个部位颜色发生变化时,能够确认其颜色变化向周围扩展,颜色急剧变化的样子。另外,颜色变化结束后,在消色剂的熔点以上再次将颜色初始化后,再次观察时,能够确认在不同部位和时间颜色变化开始。因此,在比较例1、2所涉及的温度检测材料中,根据颜色变化的程度估算经过时间很困难。考虑是由于比较例1所涉及的温度检测材料只由示温材料构成而没有形成分散结构。另外,比较例2由与实施例1相同的材料制作,但考虑是由于作为分散介质的基质材料少于实施例1而没有形成分散结构。
图11是表示实施例3、4、比较例3所涉及的温度检测材料的温度偏离时间和色浓度的照片。其中,实施例3、4、比较例3中使用的示温材料是如图1和2所说明的示温材料A那样在达到规定温度以上时因结晶化而开始显色的材料。
对于实施例3、4所涉及的温度检测材料,通过置于10℃的环境,能够确认颜色相对于时间连续地变化的样子。
另一方面,在比较例3所涉及的温度检测材料中,在某个部位颜色发生变化时,能够确认其颜色变化向周围扩展,颜色急剧变化的样子。另外,颜色变化结束后,在消色剂的熔点以上再次将颜色初始化后,再次观察时,能够确认在不同的部位和时间颜色变化开始。因此,在比较例3所涉及的温度检测材料中,根据颜色变化的程度估算经过时间很困难。考虑这是由于比较例3所涉及的温度检测材料只由示温材料构成,没有形成分散结构。
根据以上的结果可知,通过使用具有示温材料分散在分散介质中的结构的温度检测材料,在规定温度以上或以下,颜色变化相对于时间是连续的。
图12是表示实施例1~4、比较例1~3的温度检测材料的色浓度的时间依赖性的曲线图。图12的(a)是表示实施例1、2、比较例1、2所涉及的温度检测材料在-10℃的色浓度的时间依赖性的曲线图。其中,-10℃为实施例1、2、比较例1、2所涉及的温度检测材料的显色起始温度以下的温度。
能够确认实施例1、2、比较例1、2的色浓度随时间经过发生变化。在实施例1的具有相分离结构的温度检测材料和实施例2的微胶囊化后的温度检测材料时,能够确认颜色相对于时间连续地变化的样子。另外,还能够确认即使将实施例1和实施例2的温度检测材料静置于比显色起始温度高的温度的0℃,也完全看不到颜色变化。由此可知,实施例1和实施例2的温度检测材料能够对达到规定温度以下的情况进行检测。另外,颜色变化结束后,加热至消色剂的熔点以上,将颜色初始化后,再次在-10℃静置并观察,结果能够确认显示与图12的(a)的曲线图完全相同的变化。因此,实施例1和实施例2的温度检测材料能够根据色浓度推定温度偏离时间。例如在实施例1的温度检测材料的色浓度为95时,根据图12的(a)的曲线图,能够推定在-10℃暴露了20分钟。
另一方面,在比较例1和比较例2的温度检测材料时,能够确认颜色在某个时间急剧变化的样子。另外,颜色变化结束后,在消色剂的熔点以上再次将颜色初始化后,再次在-10℃静置并观察,结果能够确认色浓度在不同的时间发生变化。因此,利用比较例1和比较例2的温度检测材料,难以根据色浓度推定温度偏离时间。
图12的(b)是表示实施例3、4、比较例3所涉及的温度检测材料在10℃的色浓度的时间依赖性的曲线图。其中,10℃为实施例3、4和比较例3所涉及的温度检测材料的显色起始温度以上的温度。
在实施例3的具有相分离结构的温度检测材料和实施例4的微胶囊化后的温度检测材料时,能够确认颜色相对于时间连续地变化的样子。另外,还能够确认即使将实施例3、4的温度检测材料静置于比显色起始温度低的温度的0℃,也完全看不到颜色变化。由此可知,实施例3、4的温度检测材料能够对达到规定温度以上的情况进行检测。另外,颜色变化结束后,加热至消色剂的熔点以上,将颜色初始化后,再次在10℃静置并观察,结果能够确认显示与图12的(b)的曲线图完全相同的变化。因此,实施例3、4的温度检测材料能够根据色浓度推定温度偏离时间。例如在实施例3的温度检测材料的色浓度为75时,根据图12的(b)的曲线图,能够推定在10℃暴露了50分钟。
另一方面,在比较例3的温度指示器时,能够确认颜色在某个时间急剧变化的样子。另外,颜色变化结束后,在消色剂的熔点以上再次将颜色初始化后,再次在10℃静置并进行观察,结果能够确认色浓度在不同的时间发生变化。因此,利用比较例3的温度检测材料,难以根据色浓度推定温度偏离时间。
根据以上说明能够确认,通过使用本实施例所涉及的温度检测材料,能够得到在偏离温度下色浓度相对于时间连续地变化的温度检测材料、以及使用其的温度偏离信息,并且能够进行温度偏离时间推定。
其中,本发明并不限定于上述的实施例,可以包含各种变形例。例如,为了以易于理解的方式说明本发明,对上述的实施例进行了详细说明,但上述的实施例并不限定于必须具有所说明的全部构成。另外,也可以将某个实施例的构成的一部分置换成其他的实施例的构成,还可以在某个实施例的构成中添加其他的实施例的构成。另外,对于各实施例的构成的一部分,也可以进行其他的构成的追加、削除和置换。
符号说明
1…温度检测材料、2…示温材料(无色染料、显色剂、消色剂的组合物)、3…分散介质、4…凹部(凹陷部)、5…基材(支撑体)、6…透明基材(保护层)、7…隔膜、8…印字纸、9…隔热层、10…温度偏离时间的推定系统、11…读取装置、12…输入装置、13…输出装置、14…通信装置、15…存储装置、16…处理装置、20…管理装置。

Claims (9)

1.一种温度检测材料,其特征在于:
具有因结晶化而发生颜色变化的示温材料分散在分散介质中而成的结构,
所述示温材料是在升温过程中在规定温度开始显色并从显色的状态通过熔解而消色、并且在所述规定温度以上时颜色变化速度依赖于温度而变化的材料,或者是在降温过程中在规定温度开始显色并从显色的状态通过加热而熔解从而消色、并且在所述规定温度以下时颜色变化速度依赖于温度而变化的材料,
所述示温材料的平均粒径为20μm以下,
所述温度检测材料中的所述示温材料的体积分率为22%以上且小于90%。
2.如权利要求1所述的温度检测材料,其特征在于:
具有所述示温材料内包于微胶囊而成的结构或者所述示温材料分散在基质材料中而成的相分离结构。
3.如权利要求2所述的温度检测材料,其特征在于:
所述基质材料为石蜡、微晶蜡、聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯、环烯烃、聚苯乙烯、萜烯树脂、有机硅树脂、硅油中的任意种。
4.如权利要求1所述的温度检测材料,其特征在于:
所述示温材料的平均粒径为5μm以下。
5.如权利要求1所述的温度检测材料,其特征在于:
所述温度检测材料中的所述示温材料的体积分率为22%以上且50%以下。
6.一种温度偏离时间的推定系统,其特征在于,包括:
读取装置,其获得物品上所附的权利要求1~5中任一项所述的温度检测材料的颜色信息;
存储装置,其存储所述温度检测材料在每个温度的时间与色浓度的关系;和
处理装置,其根据所述存储装置所存储的所述温度检测材料在每个温度的时间与色浓度的关系和所述读取装置所获得的色浓度信息,推定达到所述规定温度以上或以下之后所经过的时间。
7.如权利要求6所述的温度偏离时间的推定系统,其特征在于:
所述处理装置还利用多种温度检测材料的色浓度推定所述所经过的时间。
8.如权利要求6所述的温度偏离时间的推定系统,其特征在于:所述处理装置还利用温度信息推定所述所经过的时间。
9.如权利要求6所述的温度偏离时间的推定系统,其特征在于:
所述读取装置是从图像中算出并获得颜色信息的装置、或者是根据投射至对象物的光的反射量或吸收量算出并获得颜色信息的装置。
CN201880081390.6A 2017-12-21 2018-11-06 温度检测材料和使用其的温度偏离时间的推定系统 Active CN111542736B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-244633 2017-12-21
JP2017244633A JP7136557B2 (ja) 2017-12-21 2017-12-21 温度検知材料、及びそれを用いた温度逸脱時間の推定システム
PCT/JP2018/041114 WO2019123866A1 (ja) 2017-12-21 2018-11-06 温度検知材料、及びそれを用いた温度逸脱時間の推定システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111542736A CN111542736A (zh) 2020-08-14
CN111542736B true CN111542736B (zh) 2023-08-29

Family

ID=66994635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880081390.6A Active CN111542736B (zh) 2017-12-21 2018-11-06 温度检测材料和使用其的温度偏离时间的推定系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11635335B2 (zh)
EP (1) EP3730911B1 (zh)
JP (1) JP7136557B2 (zh)
CN (1) CN111542736B (zh)
WO (1) WO2019123866A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016005078A1 (de) * 2016-04-27 2017-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Temperaturüberwachung einer kryokonservierten biologischen Probe
DE102016005075A1 (de) 2016-04-27 2017-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturüberwachung einer kryokonservierten biologischen Probe
DE102016005070A1 (de) 2016-04-27 2017-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Temperaturüberwachung einer kryokonservierten biologischen Probe
DE102016005133A1 (de) 2016-04-27 2017-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturüberwachung einer kryokonservierten biologischen Probe
JP7022516B2 (ja) * 2017-04-17 2022-02-18 株式会社日立産機システム 温度検知材料、それを用いた温度検知インク、温度インジケータ、および物品管理システム
JP7136557B2 (ja) * 2017-12-21 2022-09-13 株式会社日立製作所 温度検知材料、及びそれを用いた温度逸脱時間の推定システム
JP6854849B2 (ja) * 2019-06-19 2021-04-07 三菱電機株式会社 電流検出装置および電流検出装置の製造方法
JP7267140B2 (ja) * 2019-07-25 2023-05-01 株式会社 ゼンショーホールディングス 商品供給装置、商品供給システム、商品供給方法及び商品供給プログラム
KR102548914B1 (ko) * 2021-06-02 2023-06-28 주식회사 동성실리콘 온도에 따라 색이 변하는 자기 융착 실리콘 테이프 및 이의 제조방법
CN113554936A (zh) * 2021-07-26 2021-10-26 南通市福瑞达包装有限公司 一种热敏标签
CN114250024B (zh) * 2021-12-07 2022-07-19 湖南航天三丰科工有限公司 一种温感反光涂料及其应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6382125B1 (en) * 1998-10-22 2002-05-07 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Temperature control material and temperature control method using the same
US6479293B1 (en) * 1999-02-05 2002-11-12 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Temperature indicating material and temperature monitoring member
CN1930005A (zh) * 2004-02-09 2007-03-14 太阳化学公司 可逆热致变色体系
CN101285721A (zh) * 2008-05-16 2008-10-15 蔡清海 变色油墨附着于物件表面的温度计
WO2017038292A1 (ja) * 2015-09-03 2017-03-09 株式会社日立製作所 温度履歴表示体
WO2017203851A1 (ja) * 2016-05-24 2017-11-30 株式会社日立製作所 温度履歴表示体及びそれを用いた物品の品質管理方法
WO2017203850A1 (ja) * 2016-05-24 2017-11-30 株式会社日立製作所 環境履歴表示物、データ読取処理装置、データ読取処理方法、物品の品質管理方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3176018B2 (ja) 1994-03-01 2001-06-11 株式会社東芝 感熱記録媒体及び記録方法
US5663115A (en) 1994-03-01 1997-09-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Thermal recording medium and recording method
JP2000131152A (ja) 1998-10-22 2000-05-12 Toshiba Tec Corp 温度管理方法及び温度管理装置
US7302846B2 (en) * 2004-03-12 2007-12-04 Hadala Anthony J Temperature-sensing device for determining the level of a fluid
JP5595652B2 (ja) * 2008-11-25 2014-09-24 株式会社サクラクレパス 熱変色性組成物および熱変色性マイクロカプセル
JP5366044B2 (ja) * 2008-12-05 2013-12-11 株式会社松井色素化学工業所 可逆感温変色性ヒステリシス組成物
WO2010068279A1 (en) 2008-12-11 2010-06-17 Landec Corporation Thermochromic indicator
WO2016064440A1 (en) * 2014-10-21 2016-04-28 Dioxide Materials Electrolyzer and membranes
JP6383694B2 (ja) * 2015-03-30 2018-08-29 株式会社日立産機システム 温度履歴表示体及びその製造方法
CN106280679B (zh) * 2015-06-26 2021-07-02 东亚铅笔株式会社 热致变色微粒和热致变色油墨组合物、书写器和智能窗
JP6896408B2 (ja) 2015-12-04 2021-06-30 パイロットインキ株式会社 可逆熱変色性マイクロカプセル顔料
CN110114647B (zh) * 2016-12-14 2022-04-22 株式会社日立产机系统 一种温度检测材料及其制造方法和该温度检测材料的用途
JP7136557B2 (ja) * 2017-12-21 2022-09-13 株式会社日立製作所 温度検知材料、及びそれを用いた温度逸脱時間の推定システム
JP6866318B2 (ja) * 2018-01-22 2021-04-28 株式会社日立製作所 温度検知ラベル及びそれを用いた物品管理システム
JP7022597B2 (ja) * 2018-01-22 2022-02-18 株式会社日立製作所 温度検知インク、温度検知インクの初期化方法、温度インジケータ、および物品管理システム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6382125B1 (en) * 1998-10-22 2002-05-07 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Temperature control material and temperature control method using the same
US6479293B1 (en) * 1999-02-05 2002-11-12 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Temperature indicating material and temperature monitoring member
CN1930005A (zh) * 2004-02-09 2007-03-14 太阳化学公司 可逆热致变色体系
CN101285721A (zh) * 2008-05-16 2008-10-15 蔡清海 变色油墨附着于物件表面的温度计
WO2017038292A1 (ja) * 2015-09-03 2017-03-09 株式会社日立製作所 温度履歴表示体
WO2017203851A1 (ja) * 2016-05-24 2017-11-30 株式会社日立製作所 温度履歴表示体及びそれを用いた物品の品質管理方法
WO2017203850A1 (ja) * 2016-05-24 2017-11-30 株式会社日立製作所 環境履歴表示物、データ読取処理装置、データ読取処理方法、物品の品質管理方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20210010873A1 (en) 2021-01-14
EP3730911B1 (en) 2024-05-01
US11635335B2 (en) 2023-04-25
JP7136557B2 (ja) 2022-09-13
WO2019123866A1 (ja) 2019-06-27
EP3730911A1 (en) 2020-10-28
CN111542736A (zh) 2020-08-14
EP3730911A4 (en) 2021-12-22
JP2019113323A (ja) 2019-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111542736B (zh) 温度检测材料和使用其的温度偏离时间的推定系统
CN110603431B (zh) 温度检测材料、使用其的温度检测油墨、温度指示器和物品管理系统
CN110114647B (zh) 一种温度检测材料及其制造方法和该温度检测材料的用途
US12085452B2 (en) Temperature detection ink, temperature detection ink initialization method, temperature indicator, and article management system
CN111433577B (zh) 温度检测标签和使用该温度检测标签的物品管理装置
JP7174590B2 (ja) 温度検知材料、それを用いた温度検知インク、温度インジケータ、及び物品管理システム
JP2020098169A (ja) 熱処理装置、熱処理方法及びそれを用いた物品管理システム
WO2024142146A1 (ja) 温度インジケータおよび温度インジケータ製造方法
EP4431889A1 (en) Temperature indicator manufacturing system and temperature indicator manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant