JP2015072208A

JP2015072208A - 温度インジケータ

Info

Publication number: JP2015072208A
Application number: JP2013208333A
Authority: JP
Inventors: 暁寺田; Akira Terada; 海里山崎; Kairi Yamazaki; 祥之中里; Yoshiyuki Nakazato
Original assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Current assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2015-04-16

Abstract

【課題】本発明は、新規な温度インジケータを提供する。【解決手段】基材、並びに前記基材上の染料層及び顕色剤層を有し、前記染料層が、ロイコ染料及び第１のバインダーを含み、前記顕色剤層が、前記ロイコ染料を呈色させる顕色剤及び第２のバインダーを含み、かつ前記第１及び／又は第２のバインダーが、熱溶融性の樹脂バインダーである、温度インジケータ。【選択図】図１

Description

本発明は、新規な温度インジケータに関する。

色調が変化する色素として、ロイコ染料と顕色剤との組合せが知られている（非特許文献１及び２）。例えば、代表的なロイコ染料であるフルオラン化合物に、顕色剤であるビスフェノールＡを作用させると、フルオラン化合物のラクトン部分が開環してカルボン酸基となり、無色であった化合物が着色する。ラクトンの開環とカルボン酸基の生成とは平衡反応であるため、周囲条件、例えばｐＨを変更することで、その着色も無色へと可逆的に変化させることができる。

具体的には例えば、常温ではロイコ染料に作用しない固体の顕色剤を、加熱により溶融させてロイコ染料との間で酸化還元反応させることで、ロイコ染料の色調を変化させることができる。これは、感熱紙の原理として用いられている。

また、ロイコ染料と顕色剤とをそれぞれマイクロカプセル化の方法で分離しておいて、これを圧力や熱の作用によって互いに接触させることで、ロイコ染料の色調を変化させることもできる。

消色性インク等では、ロイコ染料及び顕色剤を適当な媒質に溶かして、開始状態では着色状態としておき、一定温度以上になるとロイコ染料と顕色剤との平衡反応の向きが変わり、着色状態が消失するようにしている。この場合、その一定温度以上では、媒質が顕色剤に作用して平衡反応の向きを変えており、この温度は、媒質の選択によって変化させることができる。

ロイコ染料と顕色剤とのこのような機構を用いて、温度環境の変化を目視で確認することができる温度インジケータも作製することができる。ロイコ染料を利用した有機系の温度インジケータは、室温付近で鮮明に変色することから、日常生活の温度表示（例えば、室内温度計、体温計、食品類の保存温度及び回答状況の表示、飲料の適温表示、電気器具の温度表示及び安全表示等）、温度で変色するアクセサリー、玩具、コップ類に幅広く用いられている。

他方で、温度インジケータとしては、水銀塩、コバルト錯塩等の重金属化合物を含む組成物も知られており、これらは工業的に利用されている。ただし、重金属化合物は、用途によっては好ましくないとされている。

特許文献１は、ロイコ染料と顕色剤とを利用した不可逆性の温度インジケータを開示している。具体的には、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６０〜２００℃のポリマー、ロイコ染料（電子供与性呈色化合物）、及び顕色剤（酸性化合物）を含む水性組成物が開示されている。

この組成物では、消色開始温度未満では、ロイコ染料は顕色剤との相互作用によって着色状態となっており、消色開始温度以上では、ポリマーが顕色剤の相互作用が阻害をして消色する。これを消色開始温度未満に戻しても、ロイコ染料と顕色剤との相互作用は、ポリマーによって阻害された状態で固定されているため、複色することがないとしている。この消色開始温度は、上記のポリマーのＴｇに対応する。このインジケータでは、組成物が初期状態で着色しているため、予めその色を入れたデザインにする必要があり、自由に設計することができず、所望のデザインにできないという問題がある。

特開２００３−１７６４１９号公報

"色材工学ハンドブック（新装版）"、（社）色材協会、２００８年１０月１０日、第４１２頁〜第４１３頁、第１２１４頁〜第１２２１頁、及び第１２９９頁〜第１３０１頁 "顔料の事典（普及版）"、伊藤征司郎、２０１２年１月２５日、第３６３頁〜第３６５頁

本発明は、新規な温度インジケータを提供することを目的とする。また特に、本発明は、幅広い温度範囲に対応でき、初期使用温度で無色であり、かつ／又は製造が容易な不可逆性温度インジケータを提供することを目的とする。

本発明者らは、以下の手段により、上記課題を解決できることを見出した。
［１］基材、並びに前記基材上の染料層及び顕色剤層を有し、
前記染料層が、ロイコ染料及び第１のバインダーを含み、
前記顕色剤層が、前記ロイコ染料を呈色させる顕色剤及び第２のバインダーを含み、かつ
前記第１及び／又は第２のバインダーが、熱溶融性の樹脂バインダーである、
温度インジケータ。
［２］前記第１及び／又は第２のバインダーの融点以上に加熱した時に、前記熱溶融性の樹脂バインダーが溶融することによって、前記染料と前記顕色剤が接触して呈色する、［１］に記載の温度インジケータ。
［３］前記染料層及び前記顕色剤層が、前記基材上において並列に配置されており、かつ前記基材が、熱溶融した前記第１及び／又は第２のバインダーに対して浸透性である、［１］又は［２］に記載の温度インジケータ。
［４］前記染料層及び前記顕色剤層が、前記基材上において少なくとも部分的に積層されている、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の温度インジケータ。
［５］前記第１のバインダー及び／又は第２のバインダーの融点が、１００℃以下である、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の温度インジケータ。
［６］前記ロイコ染料が、ジアリールフタリド系、フルオラン系、インドリルフタリド系、アシルロイコアジン系、ロイコオーラミン系、スピロピラン系、ローダミンラクタム系、トリアリールメタン系、クロメン系の化合物及びこれらの混合物からなる群より選択される、［１］〜［５］のいずれか一項に記載の温度インジケータ。
［７］前記顕色剤が、フェノール性化合物、ホウ酸、シュウ酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸、コハク酸、安息香酸、ステアリン酸、没食子酸、サリチル酸、１−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、ｏ−ヒドロキシ安息香酸、ｍ−ヒドロキシ安息香酸、２−ヒドロキシ−ｐ−トルイル酸、ベンゼンスルフィン酸、アントラキノン−１−スルフェン酸からなる群より選択される、［１］〜［６］のいずれか一項に記載の温度インジケータ。
［８］前記熱溶融性の樹脂バインダーが、エチレンカーボネート、油脂類、及びワックスからなる群より選択される、［１］〜［４］及び［６］〜［７］のいずれか一項に記載の温度インジケータ。
［９］前記第１のバインダーと前記第２のバインダーとが異なる材料の場合に、その比較的高い融点のバインダー材料が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、アクリルスチレン樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル−エチレン共重合体樹脂、酢酸ビニル−エチレン−塩化ビニル三元共重合体樹脂、酢酸ビニル−エチレン−アクリル系共重合体樹脂、エチレン−塩化ビニル共重合体樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選択される、［１］〜［４］及び［６］〜［８］のいずれか一項に記載の温度インジケータ。

本発明によれば、新規な温度インジケータを提供することができる。特に、本発明の温度インジケータは、非常に幅広い温度範囲で機能を発揮することができる。また、この温度インジケータは、初期状態で無色となることができるため、温度インジケータを用いる対象のデザイン性に制限を与えるおそれがない。さらに、この温度インジケータは、マイクロカプセル化等の処理は必要ではなく、比較的簡単に製造することができる。

本発明の温度インジケータの作用を示す概略図である。本発明の温度インジケータの他の態様の概略図である。本発明の温度インジケータのブリッジ層を用いる態様の概略図である。

本発明の温度インジケータは、基材、並びに前記基材上の染料層及び顕色剤層を有し；染料層が、ロイコ染料及び第１のバインダーを含み；顕色剤層が、ロイコ染料を呈色させる顕色剤及び第２のバインダーを含み；かつ第１及び／又は第２のバインダーが、熱溶融性の樹脂バインダーである。ここで、温度インジケータとは、温度によって色彩が変化することで、温度の変化を目視で確認することができる表示物をいう。

本発明の温度インジケータでは、第１及び／又は第２のバインダーが、熱溶融性の樹脂バインダーであるので、このバインダーが溶融する温度まで加熱されたときに、溶融してロイコ染料及び／又は顕色剤を輸送することで、染料層に含有されているロイコ染料と、顕色剤層に含有されている顕色剤とが接触し、ロイコ染料が呈色する。

本発明の温度インジケータは上記のような機構で呈色するので、不可逆性となることができる。また、本発明の温度インジケータの呈色温度は、用いるバインダーの融点に依存するために、バインダーを選択することで、幅広く変更することができる。

本発明の温度インジケータの使用開始温度は、バインダーの融点よりも低ければよく、例えば温度インジケータを冷凍食品等と共に用いる場合には、使用開始温度は０℃未満となることができ、また温度インジケータをチョコレート等と共に用いる場合には、使用開始温度は室温となることができる。

ロイコ染料が顕色剤のない状態で無色であれば、本発明の温度インジケータは、使用開始温度で無色となることができる。このために、ロイコ染料を含む染料層には顕色剤が好ましくは含まれず、また顕色剤を含む顕色剤層には好ましくはロイコ染料が含まれない。ただし、初期状態と呈色状態との色差が目視で確認できる範囲であれば、染料層は、染料層に含まれるロイコ染料を完全に呈色させる顕色剤の量に対して、顕色剤を、５０．０重量％以下、３０．０重量％以下、又は１０．０重量％以下で含んでもよい。また、顕色剤層もロイコ染料を含んでもよく、この場合、そのロイコ染料の量は、顕色剤層に含まれる顕色剤が呈色させることができるロイコ染料の量に対して、５０．０重量％以下、３０．０重量％以下、又は１０．０重量％以下で含んでもよい。その他、初期状態と呈色状態との色差が目視で確認できる範囲であれば、変色しない染料や顔料等の着色剤、および充填剤、増量剤等の添加剤を含んでもよい。

＜並列配置＞
例えば、図１に示されるように、本発明の温度インジケータにおいて、染料層１０及び顕色剤層２０が、基材３０上において並列に配置されており、顕色剤層に含有されている第２のバインダーが熱溶融性であり、かつ基材が、第２のバインダーの溶融液に対して浸透性である場合、温度が上がることで、顕色剤層２０に含有されている第２のバインダーが溶融する。このようにして溶融した第２のバインダーは、そこに含有されている顕色剤と共に、基材３０に浸透し、そして毛管現象によって、染料層１０の下部まで拡がって、顕色剤が、染料層１０に含まれるロイコ染料と接触することで、ロイコ染料が呈色する。

図１では、顕色剤が含まれる顕色剤層の第２のバインダーが溶融する場合を例示しているが、染料層の第１のバインダーを熱溶融性としてもよい。この場合、溶融した染料層が基材に浸透して、ロイコ染料が顕色剤と接触して、ロイコ染料が呈色する。

また、染料層の第１のバインダーと、顕色剤層の第２のバインダーとの両方を熱溶融性としてもよい。この場合には、ロイコ染料と顕色剤とが基材中で接触することで、ロイコ染料が呈色する。なお、この場合には、染料層の第１のバインダーと、顕色剤層の第２のバインダーが同じ材料であってよい。

好ましくは、染料層及び顕色剤層は、基材上において並列に位置し、染料層と顕色剤層との間に０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上、又は１．０ｍｍ以上の間隔が存在し、この間隔は好ましくは１０ｍｍ以下、５ｍｍ以下、又は３ｍｍ以下である。染料層と顕色剤層との間隔がこのような範囲であれば、染料層と顕色剤層の形成時に呈色が起こる可能性を低下させることができ、かつ温度インジケータとしての温度への応答速度が適切となる。

＜他の層配置＞
また、例えば図２で示されるように、温度インジケータ１は、基材３０、顕色剤層２０、及び染料層１０の順の積層体であってもよい。また、基材３０、染料層１０、及び顕色剤層２０の順の積層体であってもよい。この場合、染料層と顕色剤層との間には、製造時に呈色が起こることを防止するための層を有していてもよい。

さらに、図３で示されるように、温度インジケータ１は、染料層１０と顕色剤層２０とを分離して位置させて、両者をつなぐように、熱溶融性の樹脂バインダーを含むブリッジ層４０を設けてもよい。このような構成にすることによって、染料層１０と顕色剤層２０とが一定以上の間隔、１０ｍｍ以上、５０ｍｍ以上、又は１００ｍｍ以上の間隔を有していても、温度インジケータとしての機能を発揮することができる。この熱溶融性の樹脂バインダーの材料としては、本発明で用いる第１及び第２のバインダーで用いることができる材料から選択することができるが、第１のバインダーと第２のバインダーとの少なくとも一方よりも低融点であるバインダーが用いられ、好ましくは第１のバインダーと第２のバインダーのうち、比較的低い融点のバインダーが用いられる。

＜ロイコ染料＞
ロイコ染料は、顕色剤との相互作用によって呈色又は変色する化合物である。顕色剤への電子供与によって呈色又は変色する電子供与性ロイコ染料としては、ジアリールフタリド系、フルオラン系、インドリルフタリド系、アシルロイコアジン系、ロイコオーラミン系、スピロピラン系、ローダミンラクタム系、トリアリールメタン系、クロメン系等の化合物が挙げられる。

また、顕色剤から電子を受容することによって呈色又は変色する電子受容性ロイコ染料としては、フタレイン系の化合物、例えばフェノールフタレイン系の化合物、チモールフタレイン系の化合物等が挙げられる。

ロイコ染料は、第１のバインダー（固形分）の重量に対して、１重量％、３重量％以上、又は５重量％以上含まれているのが好ましく、５０重量％以下、３０重量％以下、又は２０重量％以下で含まれているのが好ましい。このような範囲であれば、発色性がよく、かつ層も容易に形成することができる。

＜顕色剤＞
顕色剤は、ロイコ染料に作用することによって、ロイコ染料を呈色又は変色させる化合物である。電子供与性のロイコ染料と共に用いられる顕色剤は、酸性物質であり、例えば、フェノール系化合物が挙げられる。フェノール性化合物には一価フェノール、二価フェノール及び多価フェノールがあり、ベンゼン環の置換基としてアルキル基、アリール基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシ基及びそのエステル、アミド基、ハロゲン等を有するものがあり、またビス型及びトリス型フェノール等がある。

フェノール性化合物以外の酸性化合物の好ましい例としては、ホウ酸、シュウ酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸、コハク酸、安息香酸、ステアリン酸、没食子酸、サリチル酸、１−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、ｏ−ヒドロキシ安息香酸、ｍ−ヒドロキシ安息香酸、２−ヒドロキシ−ｐ−トルイル酸、ベンゼンスルフィン酸、アントラキノン−１−スルフェン酸等が挙げられる。これらの化合物は種々の置換基を有していてもよい。

電子受容性のロイコ染料と共に用いられる顕色剤は、塩基性物質であり、酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、ゼオライト等が挙げられる。

顕色剤は、第２のバインダー（固形分）の重量に対して、０．５重量％、１．０重量％以上、又は１．５重量％以上含まれているのが好ましく、２０重量％以下、１０重量％以下、又は６重量％以下で含まれているのが好ましい。

また、顕色剤は、ロイコ染料１重量部に対して、０．０５〜１０重量部の割合で用いることができ、好ましくは０．１〜３重量部、より好ましくは０．１５〜１重量部の割合で用いられる。

＜バインダー＞
第１のバインダー及び第２のバインダーは、それぞれロイコ染料及び顕色剤のためのバインダーとして機能し、かつ温度インジケータの使用目的のために選択された初期使用温度で固体であれば、特に制限されない。染料層に含まれる第１のバインダー及び顕色剤層に含まれる第２のバインダーは、同じでもよく、また異なっていてもよい。少なくとも一方が熱溶融性を有していればよい。

第１のバインダーと第２のバインダーとが異なる材料の場合には、周囲温度が上がった時に、比較的低い融点の材料が先に溶融する。例えば、第１のバインダーが比較的低い融点の材料であった場合、比較的融点の高い第２のバインダーは、溶融した染料層に含まれるロイコ染料が、顕色剤と接触するような態様で、顕色剤を保持する。逆に、第２のバインダーが比較的低い融点の材料であった場合、比較的融点の高い第１のバインダーは、溶融した顕色剤層に含まれる顕色剤が、ロイコ染料と接触するような態様で、ロイコ染料を保持する。特に、比較的融点の高いバインダーは、固体である時にポーラス状になっていると、溶融した層に含まれるロイコ染料又は顕色剤が他方に接触しやすい。

この場合、比較的低い融点のバインダーの融点は、共に用いるロイコ染料及び顕色剤の融点又は分解点よりも低い必要があり、好ましくは１５０℃以下、１３０℃以下、１００℃以下、８０℃以下、６０℃以下、５０℃以下、４０℃以下、２０℃以下、０℃以下、−５℃以下、又は−２０℃以下である。また、比較的低い融点のバインダーの融点は、−２０℃以上、−５℃℃以上、０℃以上、２０℃以上、５０℃以上、又は１００℃以上であってもよい。

温度インジケータを用いる対象が、何度に達したのかを知るためには、比較的低い融点のバインダーの材料を選択すればよい。例えば、３５℃程度で融けるチョコレートが箱に入っている状態で一度溶けたかどうかを知るため、融点が３４〜３７℃であるエチレンカーボネートを比較的低い融点のバインダーとして用いた温度インジケータを、その箱に付しておけばよい。そのチョコレートの箱が、３５℃程度の熱履歴を有している場合には、エチレンカーボネートが融けてロイコ染料が呈色し温度インジケータは変色することになり、３５℃程度の熱履歴を有していない場合には、温度インジケータは初期状態から変色していないことになる。したがって、上記の比較的低い融点のバインダーの融点は、本発明の温度インジケータを用いる目的の温度に対応している。

比較的低い融点のバインダーとして好ましく用いることができる材料としては、エチレンカーボネート（融点：３４〜３７℃）、油脂類（例えば、ココナッツ油（融点：２０〜２８℃）、シアバター（融点：２３〜４５℃）、ヤシ油（融点：２４〜３０℃）、パーム核油（融点：２５〜３０℃）、パーム油（融点：２７〜５０℃）、ラード（融点：２８〜４８℃）、ココアバター（融点：３２〜３９℃）、牛脂（融点：４５〜５０℃）、パーム極度硬化油（融点：５８．６℃）、パームオレイン硬化油（融点：４４℃）、ひまわり油（融点：−１８〜−１６℃）、大豆油（融点：−８〜−７℃）、オリーブ油（融点：０〜６℃）、キャノーラ油（融点：０〜１２℃））、及びワックス（例えば、蜜蝋（融点：６１〜６６℃）、カルナバ蝋（融点：８２．８℃）、１２−ヒドロキシステアリン酸（融点：７６℃）、パラフィンワックス（融点：４５℃〜８０℃）、マイクロワックス（融点：７０℃〜８０℃））等が挙げられる。

比較的高い融点のバインダーは、比較的低い融点のバインダーの層が溶融した後に、ロイコ染料と顕色剤とが接触する形態である必要がある。なお、比較的高い融点のバインダーとは、比較的低い融点のバインダーが融ける温度で液化しないバインダーをいう。

比較的高い融点のバインダーとして好ましく用いることができる材料としては、樹脂バインダー、例えばポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、アクリルスチレン樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル−エチレン共重合体樹脂、酢酸ビニル−エチレン−塩化ビニル三元共重合体樹脂、酢酸ビニル−エチレン−アクリル系共重合体樹脂、エチレン−塩化ビニル共重合体樹脂及びアクリル樹脂が挙げられる。ただし、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の親水性物質をバインダーに用いた場合、高湿度環境によって、温度インジケータが高温にさらされなくても、層が吸水して溶解し温度インジケータが呈色する場合があるので、好ましくは疎水性ポリマーのバインダーが用いられ、特に好ましくはアクリル樹脂を用いることができる。この場合、比較的高い融点のバインダーの融点は、０℃以上、２０℃以上、５０℃以上、１００℃以上、１５０℃以上又は２００℃以上であってもよく、また２５０℃以下、２００℃以下、１５０℃以下、１００℃以下、５０℃以下、２０℃以下であってもよい。

この場合、アクリル樹脂等の疎水性樹脂は、層を形成する際にエマルション又は懸濁液として用いられ、層形成後に樹脂バインダーとしてロイコ染料又は顕色剤を固定化してもよい。ただし、エマルション又は懸濁液をロイコ染料と共に用いる第１のバインダーとして用いる場合に、ロイコ染料が呈色しないようなｐＨのエマルション又は懸濁液を用いる。例えば、ｐＨが４以下で呈色する電子供与性のロイコ染料を用いる場合には、第１のバインダーとしては、ｐＨが４超のエマルション又は懸濁液を用いる必要がある。好ましくは、このエマルション又は懸濁液は、電子供与性のロイコ染料と共に用いる場合、ｐＨが４．０以上、６．０以上、７．０以上、８．０以上、又は１０．０以上である。また、電子受容性のロイコ染料と共に用いる場合には、このエマルション又は懸濁液のｐＨは、好ましくは１２．０以下、１０．０以下、８．０以下、７．０以下、６．０以下、又は４．０以下である。

第１のバインダーと第２のバインダーとが同じ材料である場合には、周囲温度が上がった時に、バインダー材料が共に溶融し、それらが基材に浸透して、ロイコ染料が顕色剤と接触することで呈色する。この場合、共通して用いるバインダーの材料は、上記の比較的低い融点のバインダーと同じ材料から選択することができる。

また、第１のバインダーと第２のバインダーとが異なる材料の場合には、ブリッジ層に含まれる熱溶融性の樹脂バインダーの材料は、第１のバインダーと第２のバインダーのうち、比較的低い融点のバインダーとすることが好ましい。

＜基材＞
基材としては、上記の染料層及び／又は顕色剤層を形成でき、そして本発明の温度インジケータを機能させられるのであれば、特に制限されない。好ましくは、上記の比較的低い融点のバインダーを含む層が溶融した後で、その溶融液に浸透性である材料が用いられる。ここで「浸透性」であるとは、室温で、融点より１０℃高い温度で保持した溶融したバインダーを含む保温漕に、基材の一部を上から垂直に５分間浸して保持した場合に、毛細管現象によって、基材に浸透してくるバインダー溶液の高さ（浸透距離）が、５ｍｍ以上であることをいう。この浸透性は、好ましくは１０ｍｍ以上であり、より好ましくは２０ｍｍ以上である。

そのような基材の材料としては、紙類、天然繊維、合成繊維、再生繊維、織布、不織布、皮革等が挙げられる。紙類としては、和紙、洋紙、板紙等が挙げられ、具体的には濾紙、非塗工印刷用紙（上級印刷紙、中級印刷紙、下級印刷紙、薄葉印刷紙等）、微塗工印刷用紙、アート紙、塗工印刷用紙（コート紙、軽量コート紙、キャストコート紙、エンボス紙等）、特殊印刷用紙、複写原紙（ノーカーボン原紙、裏カーボン原紙、その他）、フォーム用紙、ＰＰＣ用紙（再生紙等）、情報記録紙（感熱紙、感光紙等）、未ざらし包装紙（両更クラフト紙等）、さらし包装紙、家庭用雑種紙（書道用紙等）等が使用できる。

＜製造方法＞
本発明の温度インジケータは、例えば次のようにして作成することができる。第１のバインダー及び必要な場合には液体媒体にロイコ染料を溶解又は分散させて、その液をワイヤーバー等で基材に塗工して、染料層を形成する。そして、第２のバインダー及び必要な場合には液体媒体に顕色剤を溶解又は分散させて、その液をワイヤーバー等で基材に塗工して、顕色剤層を形成する。染料層と顕色剤層の形成の順番は、適宜変更することができる。このように、本発明の温度インジケータは、マイクロカプセル化等の工程を含まずに、非常に簡単に作製することができる。

＜使用方法＞
本発明の温度インジケータは、一定以上の温度に付されることを避ける必要がある物品（例えば、食品や医薬品、電子部品等）と共に使用することができる。温度インジケータがその温度に付されると、ロイコ染料と顕色剤とが接触して温度インジケータが呈色するので、その物品が、その温度に付されたかどうかを目視で確認することができる。したがって、本発明の温度インジケータは、その物品と同じ温度環境となる箇所に位置させて用いられるべきである。

＜基材の浸透性の評価＞
エチレンカーボネートを５０℃に維持した保温漕に保持させた。これに各種の基材の一部を上から垂直に５分間浸して保持した場合に、毛細管現象によって、基材に浸透してくるバインダー溶液の高さ（浸透距離）を評価した。その結果を表１に示す。

表１からエチレンカーボネートに最も浸透性が高い基材は、濾紙（ＦＩＬＴＥＲＰＡＰＴＥＲ２、東洋濾紙株式会社）であった。

＜製造例＞
まず、顕色剤層を形成するために、バインダーのエチレンカーボネート（融点：３４〜３７℃、和光純薬工業株式会社）を加熱して得た溶液に、顕色剤としてシュウ酸二水和物（和光純薬工業株式会社）を添加して、均一になるように撹拌した。この溶液を、基材である濾紙（ＦＩＬＴＥＲＰＡＰＴＥＲ２、東洋濾紙株式会社）に、ワイヤーバー＃１０を用いて塗工して、１０℃で１分間乾燥させて、顕色剤層を形成した。

次に、ロイコ染料としてインドリルフタリド系化合物（ＢＬＵＥ−６３、山本化成株式会社）を、アクリルエマルション系バインダー（ＤＩＣＮＡＬＥ−８２０３ＷＨ、大日本インキ化学工業株式会社）に添加し、均一になるように撹拌した。この液を、顕色剤層に層間の間隔が２ｍｍ空いた状態で並列するように、ワイヤーバー＃１０を用いて塗工して、２３℃で３０分間乾燥させて、染料層を形成し、温度インジケータを得た。なお、アクリルエマルション系バインダー（ＤＩＣＮＡＬＥ−８２０３ＷＨ）に含まれるアクリル系樹脂の融点は１６０℃程度であった。

ここで、基材は、縦１００ｍｍ×横２５ｍｍであり、染料層及び顕色剤層は共に、縦４５ｍｍ×横２５ｍｍに形成した。染料層と顕色剤層との間隔は２ｍｍであるため、基材の両端には、層が形成されていない幅が４ｍｍずつ存在していた。

＜試験＞
上記の製造法に基づいて、実施例１〜１５及び比較例１〜２の温度インジケータを作製し、以下の（１）塗工適正及び（２）色相変化を評価した。実施例１〜９及び比較例１〜２では、ロイコ染料及び顕色剤の重量比を変えて試験した。その結果を表２に示す。実施例１０〜１２では、上記の製造方法からロイコ染料の種類を変えて試験した。その結果を表３に示す。実施例１３〜１５では、上記の染料層のバインダー（比較的高い融点のバインダー）の種類を変えて試験した。ここで、ポリビニルアルコールの融点は２３０℃程度であり、ポリビニルピロリドンの融点は１５０℃程度であり、ＤＩＣＮＡＬＲＳ−３０８に含まれるアクリル系樹脂の融点は１６０℃程度であった。その結果を表４に示す。なお、表２〜表４における重量は、固形分の重量である。また、実施例１３及び１４で用いているポリビニルアルコール及びポリビニルピロリドンは、水溶液として用いて、温度インジケータを作製した。

（１）塗工適正
塗工後の表面が平滑でムラが生じない場合を○とし、表面の凹凸が大きくムラが生じた場合を×とした。

（２）色相変化
温度インジケータを４０℃環境に１時間保管し、ロイコ染料を含む染料層の呈色の有無を色差計（Ｘ‐Ｌｉｔｅ社製、ＳｐｅｃｔｏｒｏＥｙｅ）で測定し、ΔＥを算出した。ΔＥは、塗工・乾燥後の状態を初期値として、ΔＥが３．０以上である場合を呈色（結果表内で○）とし、１．５〜３．０を弱い呈色（結果表内で△）、１．５以下を無色（結果表内で×）として判定した。なお、いずれの実施例および比較例も、２５〜３０℃で保管している間、温度インジケータの染料層は呈色しなかった。

ロイコ染料又は顕色剤の一方が存在しない場合には、温度インジケータは呈色しなかった。顕色剤層に含む顕色剤の量が少なかった実施例１では、色相の変化は見られたものの、その差は小さかった。顕色剤層に顕色剤を多く含む実施例２では、色相の変化は十分であったものの、未溶解の酸性化合物が塗工した層の表面に析出していた。同様にロイコ染料を多く含む実施例４では、色相の変化は十分であったものの、未分散のロイコ染料が塗工した層の表面に析出していた。ロイコ染料の量が少ない実施例３では、色相の変化は見られたものの、その差が小さかった。

ロイコ染料の種類を変更した実験においては、全ての例で塗工適正及び色相変化において良好な結果が得られた。ここで、実施例５、１１及び１２の温度インジケータは、試験開始前は無色であったが、実施例１０の温度インジケータは緑色であった。試験後は、実施例５及び１０〜１２の温度インジケータは、それぞれ青、黄色、赤、及び紫に呈色した。

比較的高い融点のバインダーを変更した実験においては、全ての例で塗工適正及び色相変化において良好な結果が得られた。ただし、実施例１３及び１４で作製した温度インジケータは、６０％ＲＨ以上の高湿度の環境に放置することで、一定の温度で維持していたとしても色相に変化起きた。これは、バインダーが吸水性であるために、吸水によって染料層が溶融して基材に浸透して、ロイコ染料が、顕色剤層の顕色剤と接触したためと考えられる。そのような環境での使用が想定される場合は、実施例５及び１５で使用したアクリルエマルション系バインダーを用いると、吸水による色相の変化が起こらず、好適である。

本発明の温度インジケータは、一定の温度以上に達していないことを保証するための表示として用いることができ、例えば、冷凍品、冷蔵品、食品、医薬品、電子部品、トナー等の低温溶融性物質の品質を保証するための表示に用いることができる。

１温度インジケータ
１０染料層
２０顕色剤層
２１溶融した顕色剤層
２２溶融した顕色剤層及びブリッジ層
３０基材
４０ブリッジ層

Claims

基材、並びに前記基材上の染料層及び顕色剤層を有し、
前記染料層が、ロイコ染料及び第１のバインダーを含み、
前記顕色剤層が、前記ロイコ染料を呈色させる顕色剤及び第２のバインダーを含み、かつ
前記第１及び／又は第２のバインダーが、熱溶融性の樹脂バインダーである、
温度インジケータ。
所定の前記第１及び／又は第２のバインダーの融点以上に加熱した時に、前記熱溶融性の樹脂バインダーが溶融することによって、前記染料と前記顕色剤が接触して呈色する、請求項１に記載の温度インジケータ。
前記染料層及び前記顕色剤層が、前記基材上において並列に配置されており、かつ前記基材が、熱溶融した前記第１及び／又は第２のバインダーに対して浸透性である、請求項１又は２に記載の温度インジケータ。
前記染料層及び前記顕色剤層が、前記基材上において少なくとも部分的に積層されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度インジケータ。
前記第１のバインダー及び／又は第２のバインダーの融点が、１００℃以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の温度インジケータ。
前記ロイコ染料が、ジアリールフタリド系、フルオラン系、インドリルフタリド系、アシルロイコアジン系、ロイコオーラミン系、スピロピラン系、ローダミンラクタム系、トリアリールメタン系、クロメン系の化合物及びこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の温度インジケータ。
前記顕色剤が、フェノール性化合物、ホウ酸、シュウ酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸、コハク酸、安息香酸、ステアリン酸、没食子酸、サリチル酸、１−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、ｏ−ヒドロキシ安息香酸、ｍ−ヒドロキシ安息香酸、２−ヒドロキシ−ｐ−トルイル酸、ベンゼンスルフィン酸、アントラキノン−１−スルフェン酸からなる群より選択される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の温度インジケータ。
前記熱溶融性の樹脂バインダーが、エチレンカーボネート、油脂類及びワックスからなる群より選択される、請求項１〜４及び６〜７のいずれか一項に記載の温度インジケータ。
前記第１のバインダーと前記第２のバインダーとが異なる材料の場合に、その比較的高い融点のバインダー材料が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、アクリルスチレン樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル−エチレン共重合体樹脂、酢酸ビニル−エチレン−塩化ビニル三元共重合体樹脂、酢酸ビニル−エチレン−アクリル系共重合体樹脂、エチレン−塩化ビニル共重合体樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選択される、請求項１〜４及び６〜８のいずれか一項に記載の温度インジケータ。