JP2006257186A - Thermopaint and thermosensor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は示温作用を有する塗料及びこの塗料を用いた温度感知体、詳しくは、あらかじめ設定された任意の温度に達すると透明化することにより不可逆的な示温を行う特殊な塗料及びそれを用いた温度感知体に関するものである。 The present invention relates to a paint having a temperature indicating action and a temperature sensing body using the paint, and more specifically, a special paint that performs irreversible temperature indication by making it transparent when reaching an arbitrary preset temperature and the same. It relates to a temperature sensor.
シール状をした温度感知体は、各種機器類の所望部位に簡単に貼付でき、狭いスペースにも適用可能で、電源などを必要としないので、各種機器類の温度管理の為、あらゆる産業界において広く用いられている。 The temperature sensor in the form of a seal can be easily applied to the desired part of various devices, can be applied to narrow spaces, and does not require a power source. Widely used.
シール状をした温度感知体には、あらかじめ設定された温度に達すると、発色によってその事実を表示し、被測定物の温度が設定温度以下に戻ったとしても、同じ表示を続ける不可逆的温度感知体と、被測定物の温度変化に応じて表示を変化させる可逆的温度感知体とが存在するが、不可逆的温度感知体は、遠隔地に設置された無人機器類や一定期間毎に定期的なチェックを必要とする機器類の温度管理の為などに広く用いられている。
この不可逆的温度感知体の発色機構には種々のタイプが存在するが、現在主流になっているものは、あらかじめ設定された規定温度で融解するワックスなどの融解物質を塗布した吸収紙と色紙とを重畳し、該融解物質の融解現象によってそれまで外部からは遮蔽され見えていなかった色紙の彩色面が透けて見える様にするタイプである。図1は、現在主に生産されているこのタイプの温度感知体の代表例であり、基材1上にはあらかじめ設定された温度で融解するワックスなどの融解物質を塗布した吸収紙2が貼付されており、更にこの吸収紙2の上には色紙3がその彩色面4を吸収紙2側にして重畳され、これら表面側全体が透明フィルム6によって被覆されている。この温度感知体においては、色紙3の彩色面4は裏側に位置し、通常は遮蔽され見えないが、あらかじめ設定された温度になると、吸収紙2に塗布されているワックスなどの融解物質が融解し、色紙3に浸み込んで透明化し、それまで見えなかった彩色面4を表面側つまり上方から透けて見える様にすることによって発色させていた。
There are various types of coloring mechanisms of this irreversible temperature sensor, but the mainstream ones are absorption paper and colored paper coated with a melting substance such as wax that melts at a preset specified temperature. Is superimposed so that the colored surface of the colored paper, which has not been shielded from the outside by the melting phenomenon of the molten material, can be seen through. FIG. 1 is a representative example of this type of temperature sensor currently mainly produced, and an
この様に、従来の温度感知体は、吸収紙2と色紙3とが組合されて構成されていたので、最低限吸収紙2と色紙3の合計厚さ分だけの厚さは必要であり、温度測定対象物から感温物質に熱が伝わりにくく、熱伝導性において問題があった。、又、吸収紙2と色紙3とを組み合わせて構成していたので、その分製造が面倒で、製造過程において組み合わせを間違い、不良品を作ってしまうおそれもあった。
As described above, the conventional temperature sensing element is configured by combining the
一方、特定の温度で融解する示温剤を直接色紙3に付着出来れば、吸収紙2が不要となるので、その分だけ薄くすることが可能で、熱伝導性が向上すると共に、製造も簡単になり、製造ミスによる不良品発生の可能性も低くなることは明らかであるが、従来の示温剤は接着性が悪く、色紙3に安定的に付着せしめるのは非常に困難で、使用中に剥離したり脱落することがあり、信頼性を極めて重視する温度感知体の特質上、到底実用に耐え得るものとは言えなかった。
On the other hand, if the temperature indicating agent that melts at a specific temperature can be directly attached to the colored paper 3, the
本発明者は、シール状をした温度感知体に関する上記従来の問題点を解決すべく研究を行った結果、従来の温度感知体においては必須であった吸収紙を用いることなく、シール状の温度感知体を実現できるばかりか、温度測定対象物に直接塗布することも可能な、画期的な示温塗料を開発することに成功し、この示温塗料を用いた温度感知体と共に、本発明としてここに提案するものである。 As a result of researches to solve the above-mentioned conventional problems related to the temperature sensor having a seal shape, the present inventor has found that the temperature of the seal shape has been reduced without using absorbent paper, which is essential in the conventional temperature sensor. We have succeeded in developing an innovative temperature indicating paint that not only can realize a sensing object but can also be applied directly to a temperature measurement object. This is what we propose.
あらかじめ設定された任意の設定温度で融解する熱融解性有機化合物の粉末、不定形微粒子からなるフィラー、結着作用を行う高分子樹脂とを溶剤中に均一に混合して示温塗料を構成することにより上記課題を解決した。又、前記示温塗料からなる感温層5を、色紙3の彩色面4上に形成せしめてシール状の温度感知体とした。更に、前記示温塗料からなる感温層5を、温度測定対象物8の温度測定しようとする所定部位7に直接形成せしめて温度感知体とした。
A temperature-varying paint is formed by uniformly mixing a heat-fusible organic compound powder that melts at any preset temperature, a filler made of irregular fine particles, and a polymer resin that has a binding action in a solvent. The above problem was solved. The temperature
この発明に係る示温塗料を用いた場合、吸収紙を全く必要とせず、色紙や温度測定対象物に直接塗布することが出来るので、印刷の手法によってシール状の温度感知体を低コストで簡単に製造することが出来る。又、吸収紙を用いる必要がないので、従来のものに比べ熱伝導性が良好で、温度感知精度を向上させることが可能となる。更に、シール状の温度感知体をより一層薄くすることが出来、従来のものには設置不可能なわずかなすき間にも設置することが可能になる。しかも、色紙や温度測定対象物に直接塗布する為、製造工程において吸収紙と色紙の組み合わせを間違うおそれがなく、不良品が発生する危険もなくなる。更に、感温層を温度測定対象物の表面に直接形成することも可能となる。 When the temperature indicating paint according to the present invention is used, no absorbent paper is required, and it can be applied directly to colored paper or a temperature measurement object. Can be manufactured. In addition, since it is not necessary to use absorbent paper, the thermal conductivity is better than that of the conventional paper, and the temperature sensing accuracy can be improved. Furthermore, the seal-like temperature sensor can be made thinner, and can be installed even in a small gap that cannot be installed in the conventional one. In addition, since it is applied directly to colored paper or a temperature measurement object, there is no risk of wrong combination of absorbent paper and colored paper in the manufacturing process, and there is no risk of defective products. Furthermore, it is possible to directly form the temperature sensitive layer on the surface of the temperature measurement object.
感温物質である熱融解性有機化合物を粉末状にすると共に、不定形微粒子からなるフィラーを添加して塗布対象物への接着性を向上させたことを最大の特徴とするものである。 The greatest feature is that the heat-fusible organic compound, which is a temperature-sensitive substance, is powdered and a filler made of irregular fine particles is added to improve the adhesion to the object to be coated.
請求項1に係る示温塗料の実施例1について説明する。この実施例1において、示温塗料は、あらかじめ設定された任意の温度で融解する熱融解性有機化合物の粉末、不定形微粒子からなるフィラー、結着作用を行う高分子樹脂及び溶剤とから構成されている。 Example 1 of the temperature indicating paint according to claim 1 will be described. In Example 1, the temperature indicating paint is composed of a powder of a heat-fusible organic compound that melts at a preset arbitrary temperature, a filler made of amorphous fine particles, a polymer resin that performs a binding action, and a solvent. Yes.
この実施例1の構成要素の一つである、あらかじめ設定された任意の温度で融解する熱融解性有機化合物とは、特定の設定温度に達すると、それまで固体状態であったものが液体状態に相が変化する性質を有する有機化合物であり、石油系ワックス、トリラウリン、ミリスチン酸、パルミチン酸、ベヘン酸、ステアリン酸などの脂肪酸、ステアリン酸アミド、メチロールアマイド、ステアリン酸亜鉛などの脂肪酸化合物等が例示される。これらは、従来からシール状の温度感知体用感知物質として用いられて来た公知の物質であり、この実施例1においては、これらの物質は粉末状を呈している。 The heat-meltable organic compound that melts at a preset arbitrary temperature, which is one of the constituent elements of Example 1, is a liquid state that has been in a solid state until reaching a specific set temperature. These are organic compounds having the property of changing phase, such as petroleum wax, trilaurin, myristic acid, palmitic acid, behenic acid, stearic acid and other fatty acid compounds, stearic acid amide, methylol amide, zinc stearate and other fatty acid compounds, etc. Illustrated. These are known substances that have been conventionally used as seal-type sensing substances for temperature sensors. In Example 1, these substances are in the form of powder.
一方、不定形微粒子からなるフィラーとしては、澱粉、シリカ、アルミナ、タルク、酸化ナトリウム、炭酸カルシウム、カオリン、ケイ酸アルミニウム、硫酸バリウムなどの不定形微粒子あるいはこれらの混合物が例示される。なお、この実施例においては、SiO2の微粒子を82重量%、Al2O3の微粒子を10重量%、Na2Oの微粒子を8重量%の割合で混合した混合物をフィラーとして用いた。このフィラーは、前記熱融解性有機化合物の被塗布対象物への接着性を向上させる作用を担っている。更に、結着作用を行う高分子樹脂としては、ゴム系樹脂、キシレン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などが例示される。又、溶剤としては、水などの水溶性溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤、アルコール、エステル、エーテル、ケトン、芳香族炭化水素系溶剤、石油系溶剤などが例示される。なお、この実施例1においては、高分子樹脂としてエチルセルロースを、溶剤としてブタノールをそれぞれ用いた。又、この実施例1におけるこれら熱融解性有機化合物、フィラー、高分子樹脂、溶剤の混合割合は、熱融解性有機化合物を25重量%、フィラーを5〜20重量%、高分子樹脂を2.5〜10重量%、溶剤を50〜70重量%とした。ただし、上記配合割合は熱融解性有機化合物、フィラー、高分子樹脂、溶剤の種類や濃度などによって当然に変化するものであり、上記配合割合に限定されないことはもちろんである。 On the other hand, examples of the filler composed of irregular fine particles include irregular fine particles such as starch, silica, alumina, talc, sodium oxide, calcium carbonate, kaolin, aluminum silicate, and barium sulfate, or a mixture thereof. In this example, a mixture of 82 wt% SiO 2 fine particles, 10 wt% Al 2 O 3 fine particles and 8 wt% Na 2 O fine particles was used as the filler. This filler bears the effect | action which improves the adhesiveness to the to-be-coated target object of the said heat-meltable organic compound. Furthermore, examples of the polymer resin that performs the binding action include rubber resins, xylene resins, polyester resins, styrene resins, acrylic resins, polyamide resins, polyacetal resins, urethane resins, epoxy resins, and polyurethane resins. Examples of the solvent include water-soluble solvents such as water, aliphatic hydrocarbon solvents, alcohols, esters, ethers, ketones, aromatic hydrocarbon solvents, petroleum solvents, and the like. In Example 1, ethyl cellulose was used as the polymer resin and butanol was used as the solvent. The mixing ratio of these heat-fusible organic compound, filler, polymer resin, and solvent in Example 1 was 25% by weight for the heat-fusible organic compound, 5-20% by weight for the filler, and 2. 5 to 10 wt%, and the solvent was 50 to 70 wt%. However, the blending ratio naturally varies depending on the type and concentration of the heat-fusible organic compound, filler, polymer resin, and solvent, and is of course not limited to the blending ratio.
そして、この実施例1に係る示温塗料は下記のプロセスで製造される。即ち、固形状を呈した任意の温度で融解する前記熱融解性有機化合物、フィラー、高分子樹脂、溶剤を上記混合割合になる様に調合して、ボールミルに投入し、このボールミルにおいて数十時間攪拌混練し、この熱融解性有機化合物を粉末状に粉砕し、フィラー、高分子樹脂、溶剤と均一に混じり合った白色を呈した不透明な流動物とし、これをボールミルから取り出して示温塗料とする。 The temperature indicating paint according to Example 1 is manufactured by the following process. That is, the heat-fusible organic compound that melts at an arbitrary temperature in a solid state, the filler, the polymer resin, and the solvent are prepared so as to have the above mixing ratio, and are put into a ball mill. Kneaded and kneaded, the heat-fusible organic compound is pulverized into a powder, and a white, opaque fluid that is uniformly mixed with the filler, polymer resin and solvent is taken out of the ball mill and used as a temperature indicating paint. .
前述の熱融解性有機化合物は、本来透明か半透明な性状を有しているが、ボールミルによって粉末状に粉砕された粉末状の熱融解性有機化合物の集合体は、光りを透過せずに乱反射させるので、不透明でかつ白色の色調を呈している。高分子樹脂は粉末状の熱融解性有機化合物の各粒子を相互に結着させるバインダーの役を、溶剤はこの示温塗料に流動性を付与する役をそれぞれ担っており、フィラーはこの示温塗料を被塗布対象物へ安定的かつ強固に接着せしめる機能を果たしている。 The aforementioned heat-fusible organic compound originally has a transparent or translucent property, but the aggregate of powder-like heat-fusible organic compound pulverized into powder by a ball mill does not transmit light. Since it is irregularly reflected, it has an opaque and white tone. The polymer resin serves as a binder that binds the particles of the powdered heat-fusible organic compound to each other, the solvent serves to impart fluidity to the temperature-indicating paint, and the filler serves as the temperature-indicating paint. It fulfills the function of adhering to an object to be coated stably and firmly.
この示温塗料は上述の通り、白色で不透明な流動状を呈しており、下記の様に処理することにより、示温の用に供される。即ち、図2に示す様に、色紙3の彩色面4に塗布し、一定時間放置して溶剤を蒸発させ、色紙3に白色を呈した感温層5を形成させる。この感温層5が形成された色紙3を、感温層5が上方になる様に基材1に載置し、上面全体を透明フィルム6で被覆すれば、シール状の温度感知体となる。なお、図中9は粘着剤層である。
As described above, this temperature indicating paint has a white and opaque fluid state, and is used for temperature indicating by being treated as follows. That is, as shown in FIG. 2, it is applied to the chromatic surface 4 of the colored paper 3 and allowed to stand for a certain period of time to evaporate the solvent, thereby forming a white temperature-
この様にして作った温度感知体は、従来のシール状の温度感知体と同じく、温度測定の対象である機器類の所望部位に貼付して、その使用に供する。そして、この機器類の貼付部位があらかじめ設定された設定温度を超えると、感温層5を構成している粉末状の熱融解性有機化合物は融解し、相互に集合して液状になり、この相の変化によってそれまで白色であった感温層5は透明に変化し、色紙3の彩色面4が透けて見える様になる。
The temperature sensor made in this way is affixed to a desired part of the device whose temperature is to be measured in the same manner as a conventional seal-like temperature sensor, and is used. And when the pasting part of this equipment exceeds a preset temperature, the powdery heat-fusible organic compound constituting the temperature-
従って、今まで白色であった温度感知体の表示部が発色した様に見え、設定温度超過の事実を表示することになる。なお、一旦設定温度を超えた後、温度が低下した場合には、感温層7を形成している熱融解性有機化合物は液体から固体に相が再び変化するが、粉末状に戻ることはないので、固体化しても透明な状態に変化はない。 Accordingly, the display portion of the temperature sensing body, which has been white until now, appears to be colored and displays the fact that the set temperature has been exceeded. In addition, when temperature falls once after exceeding preset temperature, the phase of the heat-meltable organic compound forming the temperature-sensitive layer 7 changes again from liquid to solid, but it does not return to powder. Because there is no, there is no change in the transparent state even if solidified.
図3は、この示温塗料の他の使用方法を示したものであり、温度測定の対象である機器類の材質によっては、この図3に示す様に色紙3を用いずに機器類の表面に直接この示温塗料を塗布し、不可逆的な温度感知体とすることが出来る。 FIG. 3 shows another method of using this temperature indicating paint. Depending on the material of the device whose temperature is to be measured, the surface of the device is used without using colored paper 3 as shown in FIG. This temperature indicating paint can be directly applied to make an irreversible temperature sensor.
即ち、あらかじめ、温度測定対象物8の所定部位7に色彩や記号、数字あるいは図形などを記入しておき、この上にこの示温塗料を塗布して感温層5を形成し、その上面を透明フィルム6で被覆すれば、温度感知体が完成する。この場合においても、前述の場合と同様に設定温度超過の際に感温層5がそれまでの不透明から透明に変化することにより、所定部位7に記入されていた色彩、記号、数字あるいは図形などが透けて見える様になり、このことにより設定温度超過の事実を表示することになる。
That is, a color, a symbol, a number, or a figure is previously entered in a predetermined portion 7 of the temperature measurement object 8, and the temperature-
以上、述べた如く、この発明に係る示温塗料においては、吸収紙を全く必要とせず、色紙や温度測定対象物に直接塗布することが出来るので、印刷の手法によってシール状の温度感知体を低コストで簡単に製造することが出来る。又、吸収紙を用いる必要がないので、熱伝導性が良好で、温度感知精度を向上させることが可能となる。更に、シール状の温度感知体をより一層薄くすることが出来、従来のものでは設置不可能なわずかなすき間にも設置することが可能になる。しかも、色紙や温度測定対象物に直接塗布出来る為、製造工程において吸収紙と色紙の組み合わせを間違うおそれがなく、不良品が発生する危険もなくなる。この様に、この示温塗料及びこれを用いた温度感知体は、従来のものにないすぐれた特徴を有しており、極めて高い実用的価値を有するものである。 As described above, the temperature indicating paint according to the present invention does not require any absorption paper and can be directly applied to colored paper or a temperature measurement object. It can be easily manufactured at low cost. In addition, since it is not necessary to use absorbent paper, the thermal conductivity is good and the temperature sensing accuracy can be improved. Furthermore, the seal-like temperature sensor can be made thinner, and can be installed even in a small gap that cannot be installed in the conventional one. In addition, since it can be applied directly to colored paper or a temperature measurement object, there is no risk of wrong combination of absorbent paper and colored paper in the manufacturing process, and there is no risk of defective products. As described above, the temperature indicating paint and the temperature sensor using the temperature indicating paint have excellent characteristics which are not found in the prior art, and have extremely high practical value.
電力業界、食品製造業界、半導体製造業界をはじめ温度管理を必要とするあらゆる分野において利用可能である。 It can be used in all fields that require temperature control, including the power industry, food manufacturing industry, and semiconductor manufacturing industry.
1 基材
2 吸収紙
3 色紙
4 彩色面
5 感温層
6 透明フィルム
7 所定部位
8 温度測定対象物
9 粘着剤層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
A temperature-sensitive layer 5 coated with a temperature indicating paint mixed with a powder of a heat-fusible organic compound that melts at an arbitrary preset temperature, a filler made of irregular fine particles, and a polymer resin that performs a binding action, A temperature sensing body characterized in that it is formed directly on a predetermined part 7 of the temperature measurement object 8 to be measured.
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