JP2020032649A - Heat-sensitive coating material and laser marking method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、感熱塗料及びそれを用いたレーザーマーキング方法に関する。 The present invention relates to a heat-sensitive paint and a laser marking method using the same.
食品、化粧品、電子部品等幅広い分野で、高速印字が可能な非接触の産業用インクジェットプリンタやレーザーマーカが用いられている。しかしながら、これらのマーキング装置は単色に印字する装置が多く、多色での印字が難しい。インクジェットプリンタにおいて多色に印字するためには、インク、インクタンク、インクを噴出するノズルが複数必要になる。レーザーマーキングは、対象物にレーザー光を照射して、表面を溶かす、焦がす、剥離する、酸化させる、削る、変色させることで印字する方法である。レーザーマーカにおいて、多色に印字するためには、レーザー波長に依存して多色に発色する塗料を印字面に事前に塗布する必要がある。多色に発色する塗料としては、例えば、特定波長において材料が構造変化し色変化を引き起こす物質を含む塗料が挙げられる。そのため、多色に発色させるためには、多種の波長のレーザービームを照射する必要がある。また、材料の構造変化を引き起こすために、高出力のレーザー装置が求められる場合が多い。 Non-contact industrial inkjet printers and laser markers capable of high-speed printing are used in a wide range of fields such as foods, cosmetics, and electronic components. However, many of these marking devices print in a single color, and it is difficult to print in multiple colors. In order to perform multicolor printing in an ink jet printer, a plurality of inks, ink tanks, and nozzles for ejecting ink are required. Laser marking is a method of irradiating a target with a laser beam to melt, scorch, peel, oxidize, scrape, and discolor the surface for printing. In order to perform multicolor printing with a laser marker, it is necessary to apply a coating material that develops multiple colors depending on the laser wavelength to a printing surface in advance. Examples of the paint that develops multiple colors include a paint containing a substance that causes a structural change of a material at a specific wavelength to cause a color change. Therefore, it is necessary to irradiate laser beams of various wavelengths in order to develop a multicolor. In addition, in order to cause a structural change of a material, a high-output laser device is often required.
一方、サーマルヘッドを備えたサーマルプリンタでは、多色感熱記録材料を用いて、多色にプリンタする技術が知られている。 On the other hand, in a thermal printer equipped with a thermal head, a technique for printing in multiple colors using a multicolor heat-sensitive recording material is known.
特許文献1には、少なくとも、電子供与性化合物と、電子受容性化合物と、組成系の一部または全部の可逆的な結晶質−非晶質転移または2つの相分離状態もしくは相分離状態−非相分離状態の変化を発現させる可逆材と、示温特性制御材とを含有する示温材料が開示されている。示温特性制御剤は室温で固体であり、電子受容性化合物または可逆材もしくは電子受容性化合物および可逆材に対して少なくとも示温特性制御剤の一部が相溶し、その結晶質−非晶質転移または相分離状態−非相分離状態の変化により組成系の結晶質−非晶質転移または相分離状態−非相分離状態速度を変化させ、相分離後に前記電子供与性化合物と電子受容性化合物との相互作用を阻害しないことが記載されている。 Patent Document 1 discloses that at least an electron-donating compound, an electron-accepting compound, a reversible crystalline-amorphous transition of a part or all of a composition system or two phase-separated states or a phase-separated state-non- A thermoelectric material containing a reversible material that causes a change in the phase separation state and a thermoelectric characteristic control material is disclosed. The temperature-controlling agent is solid at room temperature, and at least a part of the temperature-controlling agent is compatible with the electron-accepting compound or the reversible material or the electron-accepting compound and the reversible material, and its crystalline-amorphous transition occurs. Or the phase-separated state-the phase change of the crystalline system-amorphous transition or the phase-separated state-non-phase-separated state by changing the non-phase-separated state, after the phase separation, the electron-donating compound and the electron-accepting compound Do not inhibit the interaction of
特許文献1に開示されている示温材料は、発色状態からその融点以上に加熱すると、流動状態になり、電子供与性化合物と電子受容性化合物とが相互作用を弱め、電子受容性化合物または可逆材、もしくは、電子受容性化合物および可逆材と、示温特性制御剤の少なくとも一部が相溶し、示温特性制御剤と顕色剤および可逆材との相互作用が強くなり消色する。その状態から急冷すると、可逆材、電子受容性化合物および示温特性制御剤の3成分間の相互作用を強めたまま、非晶質状態で固化し、消色状態が保持される。 The thermoelectric material disclosed in Patent Document 1 is in a fluid state when heated from a color-developed state to its melting point or higher, weakens the interaction between the electron-donating compound and the electron-accepting compound, and causes the electron-accepting compound or the reversible material. Alternatively, at least a part of the temperature-reception characteristic controlling agent is compatible with the electron-accepting compound and the reversible material, and the interaction between the temperature-reducing characteristic controlling agent, the developer, and the reversible material becomes strong, and the color is erased. When quenched from that state, the solidification in an amorphous state is maintained while the interaction among the three components of the reversible material, the electron-accepting compound and the temperature-controlling agent is strengthened, and the decolored state is maintained.
この非晶質状態の示温材料は、加熱温度に応じた速度で可逆材および示温特性制御剤が結晶化し、顕色する。この非晶質状態の示温材料を、微粒子化し塗料中に混合することで、レーザーでの加熱により顕色する塗料を作製することが可能である。 In the amorphous temperature indicating material, the reversible material and the temperature indicating property controlling agent crystallize at a rate corresponding to the heating temperature, and the color is developed. By mixing the amorphous temperature-indicating material into fine particles and mixing into the paint, it is possible to produce a paint that develops color by heating with a laser.
レーザーマーキングにおいては印字速度が速いことが要求されている。印字速度をあげるためには、顕色速度が速い示温材料を用いることが望ましい。 In laser marking, a high printing speed is required. In order to increase the printing speed, it is desirable to use a temperature indicating material having a high developing speed.
しかしながら、顕色速度が速いということは結晶化しやすいということであるため、消色状態のまま非晶質状態で固化させることが難しい。非晶質状態の示温材料は、融点以上に加熱して融解させた状態から、ガラス転移点以下の温度に急冷することで形成される。このとき、融点とガラス転移点の中間温度にある結晶化しやすい温度を経由する。示温材料の急冷工程において、この結晶化しやすい温度で結晶化してしまうと、示温材料は非晶質状態にならず結晶化し顕色してしまう。そのため、レーザーでの加熱により顕色する塗料として使用することができない。 However, a high color developing speed means that it is easy to crystallize, and it is difficult to solidify in an amorphous state in a decolored state. The amorphous thermoelectric material is formed by rapidly cooling from a state in which the material is heated and melted to a temperature equal to or higher than the melting point to a temperature equal to or lower than the glass transition point. At this time, it passes through a temperature that is easy to be crystallized, which is between the melting point and the glass transition point. In the step of rapidly cooling the temperature indicating material, if the temperature indicating material is crystallized at the temperature at which the temperature indicating material easily crystallizes, the temperature indicating material will not be in an amorphous state but will crystallize and develop color. Therefore, it cannot be used as a paint that develops color when heated by a laser.
そこで、本発明は、レーザーで顕色可能であって、顕色速度の速い感熱塗料を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a heat-sensitive paint which can be developed with a laser and has a high developing speed.
上記課題を解決するために、本発明に係る感熱塗料はロイコ染料、顕色剤及び消色剤を含み、非晶質な第一粒子を備え、第一粒子のガラス転移点以下の温度から融点まで、加熱速度30℃/分で加熱すると、第一粒子のガラス転移点以上であって融点未満の温度で顕色することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the heat-sensitive paint according to the present invention contains a leuco dye, a color developer and a decolorant, comprises amorphous first particles, and has a melting point from a temperature below the glass transition point of the first particles. Up to a glass transition point of the first particles and a temperature lower than the melting point when heated at a heating rate of 30 ° C./min.
本発明によれば、レーザーで顕色可能であって、顕色速度の速い感熱塗料を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a heat-sensitive paint which can be developed with a laser and has a high developing speed.
以下、本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter, referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each of the drawings, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[第1実施形態]
第1実施形態に係る感熱塗料は、塗料にレーザービームを照射することで塗料を局所的に加熱し、変色させることにより、マーキングを形成するレーザーマーキング用塗料に関する。
[First Embodiment]
The heat-sensitive paint according to the first embodiment relates to a laser marking paint that forms a marking by irradiating the paint with a laser beam to locally heat the paint and discolor the paint.
感熱塗料は、レーザー光の照射による熱で変色する感温材料と、溶媒と、を含む。感熱塗料には、粘度の調整や、塗膜(溶媒が乾燥した後の塗料)の強度の調整のため、樹脂、粘性調整剤、表面張力調整剤、などを添加しても良い。 The heat-sensitive paint contains a temperature-sensitive material that changes color by heat due to irradiation with laser light, and a solvent. A resin, a viscosity modifier, a surface tension modifier, and the like may be added to the heat-sensitive paint in order to adjust the viscosity and the strength of the coating film (the paint after the solvent is dried).
<溶媒>
レーザーマーキング用塗料は、レーザービームにより印字するために、予め印字面に塗布される。印字面に塗布するために、溶媒(塗料溶液)が必要になる。溶媒は、印字面を形成している材料の性質に合わせて選択することができる。紙などの親水性を有する印字面の場合は、親水性の溶媒を用いることが好ましい。
<Solvent>
The coating material for laser marking is applied to a printing surface in advance in order to print with a laser beam. A solvent (coating solution) is required to apply it to the printing surface. The solvent can be selected according to the properties of the material forming the printing surface. In the case of a hydrophilic printing surface such as paper, it is preferable to use a hydrophilic solvent.
<感温材料>
感温材料は、ロイコ染料、顕色剤、及び消色剤を含む粒子であって、非晶質―結晶質相転移により変色する材料である。また、感温材料は、色濃度−温度曲線にヒステリシス特性を示し、可逆性を有する。
<Temperature-sensitive material>
The temperature-sensitive material is a particle containing a leuco dye, a color developer, and a decolorant, and is a material that changes color due to an amorphous-crystalline phase transition. Further, the temperature-sensitive material shows a hysteresis characteristic in a color density-temperature curve and has reversibility.
第1実施形態に係る感温材料は、非晶質で消色した状態から昇温していくと結晶化により顕色するという特徴を有する。図1に第1実施形態に係る感温材料の色濃度と温度の関係を示す。破線は冷却速度が遅い場合の色濃度と温度の関係を示す。図1において、縦軸は色濃度、横軸は温度であり、Taは感温材料の顕色温度、Tdは消色温度であり、斜線部はマーキング対象物の使用温度である。第1実施形態に係る感温材料は、昇温過程においてTaで顕色が開始し、Tdに達すると消色が開始する。また、消色させた状態から温度を下げていく際に、冷却速度が速い場合は、消色した状態のまま固体化する。冷却速度が遅い場合は破線で示すようにTa´で顕色が開始し、顕色した状態で固体化する。 The temperature-sensitive material according to the first embodiment is characterized in that when the temperature is raised from an amorphous and decolored state, the color is developed by crystallization. FIG. 1 shows the relationship between the color density and the temperature of the temperature-sensitive material according to the first embodiment. The broken line indicates the relationship between the color density and the temperature when the cooling rate is low. In FIG. 1, the vertical axis represents the color density, the horizontal axis represents the temperature, Ta represents the developing temperature of the thermosensitive material, Td represents the decoloring temperature, and the hatched portion represents the use temperature of the marking target. In the temperature-sensitive material according to the first embodiment, color development starts at Ta in the temperature rising process, and decoloration starts when the temperature reaches Td. If the cooling rate is high when the temperature is lowered from the decolored state, the solidified state remains in the decolored state. When the cooling rate is low, color development starts at Ta 'as shown by the broken line, and solidifies in the color developed state.
したがって、非晶質状態で消色した感温材料に、レーザーで温度Taに相当する熱エネルギーを与えることにより、塗料をレーザー照射部分のみ顕色させることができる。顕色後、Td以上に温度をあげることなく、冷却することにより、顕色状態を維持することができる。また、Taは、マーキング対象物の使用温度の範囲よりも高い温度(使用過程で想定されない温度)とすることにより、新たな顕色を抑制できる。例えば、マーキング対象物を常温で保管、使用する場合、60℃以上で顕色する材料を用いることが好ましい。 Therefore, by applying thermal energy corresponding to the temperature Ta to the temperature-sensitive material that has been erased in the amorphous state by a laser, the paint can be developed only in the laser-irradiated portion. After the color development, the color development state can be maintained by cooling without raising the temperature to Td or higher. Further, by setting Ta to a temperature higher than the range of the use temperature of the marking target (a temperature not assumed in the use process), new color development can be suppressed. For example, when the marking target is stored and used at room temperature, it is preferable to use a material that develops color at 60 ° C. or higher.
図2および図3は、感温材料の示差走査熱量測定(DSC)により得られるDSC曲線である。図2は結晶化速度が速い感温材料のDSC曲線であり、昇温速度30℃/min、降温速度20℃/minで測定したときの模式図である。図3は結晶化速度が遅い感温材料のDSC曲線であり、昇温速度5℃/min、降温速度20℃/minで測定したときの模式図である。縦軸は熱流束(W)、横軸は温度、Tgはガラス転移点、Taは昇温過程における結晶化による発熱ピークの開始温度(以下、昇温過程における結晶化開始温度という。)、Tdは融点である。図2および図3における融点Td、昇温過程における結晶化開始温度Taはそれぞれ図1における消色温度Td、顕色温度Taに相当する。 2 and 3 are DSC curves obtained by differential scanning calorimetry (DSC) of the temperature-sensitive material. FIG. 2 is a DSC curve of a temperature-sensitive material having a high crystallization rate, and is a schematic diagram when measured at a temperature increase rate of 30 ° C./min and a temperature decrease rate of 20 ° C./min. FIG. 3 is a DSC curve of a temperature-sensitive material having a low crystallization rate, and is a schematic diagram when measured at a temperature rising rate of 5 ° C./min and a temperature decreasing rate of 20 ° C./min. The vertical axis is the heat flux (W), the horizontal axis is the temperature, Tg is the glass transition point, Ta is the starting temperature of the exothermic peak due to crystallization in the heating process (hereinafter, referred to as the crystallization starting temperature in the heating process), Td. Is the melting point. The melting point Td and the crystallization start temperature Ta in the temperature raising process in FIGS. 2 and 3 correspond to the decoloring temperature Td and the developing color temperature Ta in FIG. 1, respectively.
図2および図3において、温度を上昇させていくと、ガラス転移点Tgでガラス転移に伴いベースラインが低下する。昇温過程の結晶化開始温度Taで結晶化が始まり発熱ピークが観測される。結晶化開始により解離していたロイコ染料と顕色剤とが結合し顕色が開始する。融点Tdで吸熱ピークが観測される。融点に達した感温材料は融解し、ロイコ染料と顕色剤の結合が解離することにより消色する。昇温速度が遅い場合は、より低温に昇温過程における結晶化開始温度Taが現れ、昇温速度が速い場合は、より高温に昇温過程における結晶化開始温度Taが現れるか、あるいは結晶化開始温度Taが現れずに融点Tdで融解する。 2 and 3, when the temperature is increased, the baseline decreases at the glass transition point Tg accompanying the glass transition. Crystallization starts at the crystallization start temperature Ta in the temperature rising process, and an exothermic peak is observed. The leuco dye dissociated by the start of crystallization and the color developer are combined, and color development starts. An endothermic peak is observed at the melting point Td. The temperature-sensitive material that has reached the melting point is melted and discolored by the dissociation of the bond between the leuco dye and the developer. When the heating rate is slow, the crystallization start temperature Ta in the heating process appears at a lower temperature. When the heating speed is fast, the crystallization starting temperature Ta in the heating process appears at a higher temperature, or the crystallization starts. It melts at the melting point Td without the onset temperature Ta appearing.
結晶化速度の速い感温材料は、図2に示すように、融点Td以上の温度から冷却していくと、結晶化が起こり、発熱ピークが観察される。これにより、解離していたロイコ染料と顕色剤とが結合し顕色が開始する。この状態で再び加熱した場合、すでに結晶化しているため、ガラス転移に伴うベースラインの低下、および結晶化に伴う発熱ピークは観察されない。 As shown in FIG. 2, when the temperature-sensitive material having a high crystallization rate is cooled from a temperature higher than the melting point Td, crystallization occurs and an exothermic peak is observed. As a result, the dissociated leuco dye and the color developer are combined to start color development. When heated again in this state, since the crystal has already been crystallized, a decrease in the baseline due to the glass transition and an exothermic peak due to the crystallization are not observed.
結晶化速度の遅い感温材料は、図3に示すように、融点Td以上の温度から冷却していくと、結晶化が起こらないため結晶化による発熱ピークが観察されない。感温材料は、ロイコ染料と顕色剤とが解離したまま固体化するため、消色状態が維持される。図3には示していないが、降温速度が遅い場合は、ロイコ染料と顕色剤が結合し呈色した状態で固体化する。冷却速度に依存して呈色状態が異なる。結晶化しやすい材料の場合、ガラス転移点以上の温度になると容易に結晶化するため、結晶化開始温度Taとガラス転移点Tgが同じ温度になることが多い。 As shown in FIG. 3, when the temperature-sensitive material having a low crystallization rate is cooled from a temperature equal to or higher than the melting point Td, no crystallization occurs and no exothermic peak due to crystallization is observed. Since the thermosensitive material is solidified while the leuco dye and the developer are dissociated, the decolored state is maintained. Although not shown in FIG. 3, when the cooling rate is low, the leuco dye and the color developer are combined and solidified in a colored state. The coloration state differs depending on the cooling rate. In the case of a material that is easily crystallized, the material easily crystallizes at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature.
先に述べたように、レーザーマーキングにおいては、印字速度が速いことが要求されている。レーザーマーキングにおいて印字速度をあげるためには、感温材料として結晶化速度の速い材料を用いることが望ましい。 As described above, laser marking requires a high printing speed. In order to increase the printing speed in laser marking, it is desirable to use a material having a high crystallization speed as the temperature-sensitive material.
しかしながら、レーザーマーキングにおいては、レーザー照射前に、感温材料を消色状態にしておく必要がある。消色状態の感温材料にTa以上Td以下の温度になるようにレーザービームを照射することにより、感温材料を顕色させるためである。図2及び図3から分かるように、結晶化しにくい感温材料の場合、感温材料を融解した後、急冷することにより、レーザー照射前に感温材料を消色した状態にしておくことができる。一方、結晶化しやすい感温材料の場合、冷却過程で結晶化し、顕色してしまうため、消色状態にしておくことができない。 However, in laser marking, the temperature-sensitive material needs to be in a decolored state before laser irradiation. This is because the temperature-sensitive material in the decolored state is irradiated with a laser beam so that the temperature becomes equal to or higher than Ta and equal to or lower than Td, so that the temperature-sensitive material is developed. As can be seen from FIGS. 2 and 3, in the case of a temperature-sensitive material that is difficult to crystallize, the temperature-sensitive material can be kept in a decolored state before laser irradiation by rapidly cooling after melting the temperature-sensitive material. . On the other hand, in the case of a temperature-sensitive material that easily crystallizes, it crystallizes in the cooling process and develops color, so that it cannot be kept in a decolored state.
急冷方法としては、多種の冷却方法が想定されるが、感温材料の熱容量の関係上、昇温速度30℃/min以上でのDSC測定において結晶化ピークが観察される程度に、結晶化速度が速い感温材料を作製することは難しい。さらに、レーザー照射によるスポット加熱など、昇温速度1000℃/min以上の加熱で結晶化が起こり顕色するような感熱材料を作製することは困難である。 As the quenching method, various cooling methods are supposed. However, due to the heat capacity of the temperature-sensitive material, the crystallization rate is so high that a crystallization peak is observed in the DSC measurement at a heating rate of 30 ° C./min or more. It is difficult to produce a temperature sensitive material that is fast. Furthermore, it is difficult to produce a heat-sensitive material that crystallizes and develops color when heated at a heating rate of 1000 ° C./min or more, such as spot heating by laser irradiation.
発明者らが鋭意検討した結果、ロイコ染料と顕色剤と消色剤を含む感温材料を揮発性溶媒に溶解させ、感温材料のガラス転移点Tg以下で溶媒を乾燥する溶媒急速蒸発法を用いることにより、結晶化速度が速く、非晶質の状態で消色した材料を作製できることを見出した。 As a result of intensive studies by the inventors, a solvent rapid evaporation method in which a temperature-sensitive material containing a leuco dye, a developer, and a decolorant is dissolved in a volatile solvent, and the solvent is dried below the glass transition point Tg of the temperature-sensitive material. It has been found that the use of a compound can produce a material which has a high crystallization rate and is decolorized in an amorphous state.
溶媒急速蒸発法としては、例えば、ロイコ染料と顕色剤と消色剤からなる感温材料を揮発性溶媒に溶解したものに対し、凍結乾燥法、噴霧乾燥法、真空乾燥法、冷風乾燥法を適用することが考えられる。いずれの方法においても、揮発性溶媒を急速に揮発させることができる。乾燥速度にも依存するが、ガラス転移点以下であれば、感温材料は結晶化することがないため、結晶化しやすい材料でも非晶質を作製することが可能である。揮発性溶媒としては、揮発性が高く、ロイコ染料と顕色剤と消色剤を溶解することができる溶媒を用いることができる。具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸メチルなどのエステル類、ジメチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類ヘキサン、ベンゼン、トルエンなどの無極性溶媒等を用いることができる。 As the solvent rapid evaporation method, for example, a freeze-drying method, a spray drying method, a vacuum drying method, a cold air drying method for a solution of a temperature-sensitive material comprising a leuco dye, a developer and a decolorant dissolved in a volatile solvent. May be applied. In either method, the volatile solvent can be volatilized rapidly. Although it depends on the drying speed, if the temperature is equal to or lower than the glass transition point, the temperature-sensitive material does not crystallize, so that an amorphous material can be produced even with a material that is easily crystallized. As the volatile solvent, a solvent having high volatility and capable of dissolving the leuco dye, the developer, and the decoloring agent can be used. Specifically, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone; esters such as ethyl acetate, methyl acetate, ethyl propionate, and methyl propionate; ethers such as dimethyl ether and tetrahydrofuran; non-polar solvents such as hexane, benzene, and toluene; Etc. can be used.
上記方法で作製した感温材料を含む塗料は、感温材料のガラス転移点以下の温度から融点まで加熱速度30℃/分で加熱した際に、感温材料のガラス転移点以上であって融点未満の温度で顕色し、感温材料の融点において消色する。結晶化速度(顕色速度)の速い材料は、加熱速度が遅くても早くても、ガラス転移点以上、かつ融点未満の温度で顕色する。一方、結晶化速度(顕色速度)の遅い材料は、加熱速度が遅い場合はガラス転移点以上、かつ融点未満の温度で顕色するが、加熱速度が速い場合は顕色せずに融点で融解する。したがって、感温材料のガラス転移点以下の温度から融点まで加熱速度30℃/分で加熱した際に、感温材料のガラス転移点以上、かつ融点未満の温度で顕色し、感温材料の融点において消色する材料は、結晶化速度(顕色速度)が速い材料であるといえる。結晶化速度が速い材料を用いることにより、レーザーマーキングにおける印字速度を向上することができる。 When the coating material containing the temperature-sensitive material prepared by the above method is heated from the temperature below the glass transition point of the temperature-sensitive material to the melting point at a heating rate of 30 ° C./min, the temperature is higher than the glass transition point of the temperature-sensitive material, and Color develops at temperatures below and disappears at the melting point of the thermosensitive material. Materials having a high crystallization rate (color developing rate) develop color at a temperature equal to or higher than the glass transition point and lower than the melting point, regardless of whether the heating rate is low or high. On the other hand, a material having a low crystallization rate (color developing rate) develops at a temperature higher than the glass transition point and lower than the melting point when the heating rate is low, but does not develop at a melting point without a color when the heating rate is high. Thaw. Therefore, when heated from a temperature below the glass transition point of the temperature-sensitive material to a melting point at a heating rate of 30 ° C./min, the color develops at a temperature above the glass transition point of the temperature-sensitive material and below the melting point, and It can be said that a material that loses color at the melting point has a high crystallization rate (color developing rate). By using a material having a high crystallization speed, the printing speed in laser marking can be improved.
また、DSC測定において、感温材料のガラス転移点以下の温度から融点まで、加熱速度30℃/分で加熱した際に、感温材料のガラス転移点以上であって融点未満の温度において、感温材料の結晶化に由来する発熱ピークが観察されることが好ましい。 In the DSC measurement, when the material was heated at a heating rate of 30 ° C./min from a temperature lower than the glass transition point of the temperature-sensitive material to a melting point, the temperature was higher than the glass transition point of the temperature-sensitive material and lower than the melting point. Preferably, an exothermic peak due to crystallization of the warm material is observed.
すでに説明した通り、結晶化速度の速い材料は、DSC測定において昇温速度が遅くても早くても、ガラス転移点以上かつ融点未満の温度範囲に、結晶化に由来する発熱ピークが観測される。一方、結晶化速度の遅い材料は、DSC測定において昇温速度が遅い場合は、結晶化に由来する発熱ピークが観測されるが、昇温速度が速い場合は、結晶化に由来する発熱ピークがあらわれずに融点で融解する。したがって、加熱速度30℃/分で加熱した際に、感温材料のガラス転移点以上であって融点未満の温度において、感温材料の結晶化に由来する発熱ピークが観察される材料は、結晶化速度が速い材料であるといえる。 As described above, in a material having a high crystallization rate, an exothermic peak derived from crystallization is observed in a temperature range of a glass transition point or higher and lower than the melting point, even if the temperature rise rate is low or high in DSC measurement. . On the other hand, in the case of a material having a low crystallization rate, an exothermic peak due to crystallization is observed when the heating rate is low in the DSC measurement, but an exothermic peak due to crystallization is observed when the heating rate is high. Melts at melting point without appearance. Therefore, when heated at a heating rate of 30 ° C./min, at a temperature higher than or equal to the glass transition point of the temperature-sensitive material and lower than the melting point, a material in which an exothermic peak due to crystallization of the temperature-sensitive material is observed is a crystal. It can be said that the material has a high conversion rate.
レーザーマーキング速度向上の観点から、感温材料のガラス転移点以下の温度から融点まで加熱速度100℃/分で加熱した際に、感温材料のガラス転移点以上であって融点未満の温度で顕色し、感温材料の融点において消色することが、より好ましい。 From the viewpoint of improving the laser marking speed, when heated from a temperature below the glass transition point of the temperature-sensitive material to a melting point at a heating rate of 100 ° C./min, the temperature rises above the glass transition point of the temperature-sensitive material but below the melting point. It is more preferred to color and decolor at the melting point of the temperature sensitive material.
レーザーによるスポット加熱の速度は、レーザー出力、スポット面積により異なるが、例えば高出力レーザ(500W)で直径14mmを加熱すると、6000℃/分程度になる。しかし、実際に感熱塗料を塗布した基材に加わるスポット加熱の速度は、塗料の厚さ、基材の厚さ、スポット面積、塗料および基材を構成する材料の熱伝導率を考慮し、さらに加熱速度および熱緩和速度を考慮する必要がある。これらを考慮し、例えば厚み100μmのPETフィルムに感熱塗料を10μm程度塗布した基材に対し、10WのCO2レーザーを直径1mmに照射すると、レーザーによるスポット加熱の加熱速度は1000℃/分程度になると推察される。したがって、感温材料のガラス転移点以下の温度から融点まで、加熱速度1000℃/分で、レーザーでスポット加熱した際に、感温材料のガラス転移点以上であって融点未満の温度で顕色することが、さらに好ましい。 The speed of spot heating by the laser varies depending on the laser output and the spot area. For example, when a laser with a diameter of 14 mm is heated with a high-power laser (500 W), the speed becomes about 6000 ° C./min. However, the speed of spot heating actually applied to the base material coated with the thermal paint, the thickness of the paint, the thickness of the base material, the spot area, taking into account the thermal conductivity of the paint and the material constituting the base material, It is necessary to consider the heating rate and the thermal relaxation rate. In consideration of the above, for example, when a 10 W CO 2 laser is irradiated to a diameter of 1 mm on a base material obtained by applying a thermal coating of about 10 μm to a PET film having a thickness of 100 μm, the heating rate of spot heating by the laser becomes about 1000 ° C./min. It is presumed to be. Therefore, when spot-heated with a laser at a heating rate of 1000 ° C./min from a temperature below the glass transition point of the thermosensitive material to the melting point, the color develops at a temperature above the glass transition point of the thermosensitive material but below the melting point. More preferably,
(ロイコ染料)
ロイコ染料は、電子供与性化合物であって、従来、感圧複写紙用の染料や、感熱記録紙用染料として公知のものを利用できる。例えば、トリフェニルメタンフタリド系、フルオラン系、フェノチアジン系、インドリルフタリド系、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、トリフェニルメタン系、トリアゼン系、スピロフタランキサンテン系、ナフトラクタム系、アゾメチン系等が挙げられる。ロイコ染料の具体例としては、9−(N−エチル−N−イソペンチルアミノ)スピロ[ベンゾ[a]キサンテン−12,3’−フタリド]、2−メチル−6−(Np−トリル−N−エチルアミノ)−フルオラン6−(ジエチルアミノ)−2−[(3−トリフルオロメチル)アニリノ]キサンテン−9−スピロ−3’−フタリド、3,3−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)−6−ジメチルアミノフタリド、2’−アニリノ−6’−(ジブチルアミノ)−3’−メチルスピロ[フタリド−3,9’−キサンテン]、3−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)−3−(1−エチル−2−メチルインドール−3−イル)−4−アザフタリド、1−エチル−8−[N−エチル−N−(4−メチルフェニル)アミノ]−2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロスピロ[11H−クロメノ[2,3−g]キノリン−11,3’−フタリドが挙げられる。
(Leuco dye)
The leuco dye is an electron-donating compound, and any of those conventionally known as dyes for pressure-sensitive copying paper and dyes for heat-sensitive recording paper can be used. For example, triphenylmethanephthalide type, fluoran type, phenothiazine type, indolylphthalide type, leuco auramine type, spiropyran type, rhodamine lactam type, triphenylmethane type, triazene type, spirophthalan xanthene type, naphtholactam type, An azomethine type is exemplified. Specific examples of leuco dyes include 9- (N-ethyl-N-isopentylamino) spiro [benzo [a] xanthene-12,3′-phthalide], 2-methyl-6- (Np-tolyl-N- Ethylamino) -fluoran 6- (diethylamino) -2-[(3-trifluoromethyl) anilino] xanthen-9-spiro-3′-phthalide, 3,3-bis (p-diethylaminophenyl) -6-dimethylamino Phthalide, 2'-anilino-6 '-(dibutylamino) -3'-methylspiro [phthalide-3,9'-xanthene], 3- (4-diethylamino-2-methylphenyl) -3- (1-ethyl -2-methylindol-3-yl) -4-azaphthalide, 1-ethyl-8- [N-ethyl-N- (4-methylphenyl) amino] -2,2,4-trimethyl-1, - dihydrospiro [11H-chromeno [2,3-g] quinoline -11,3'- phthalide and the like.
1つの感温材料に対して、1種または2種以上のロイコ染料を組み合わせて用いてもよい。 One thermosensitive material may be used in combination with one or more leuco dyes.
(顕色剤)
顕色剤は、電子供与性のロイコ染料と接触することで、ロイコ染料の構造を変化させて呈色させるものである。顕色剤としては、感熱記録紙や感圧複写紙等に用いられる顕色剤として公知のものを利用できる。このような顕色剤の具体例としては、4−ヒドロキシ安息香酸ベンジル、2,2′−ビフェノール、1,1−ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、2,2−ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、パラオキシ安息香酸エステル、没食子酸エステル等のフェノール類等を挙げることができる。顕色剤は、これらに限定されるものではなく、電子受容体でありロイコ染料を変色させることができる化合物であればよい。また、カルボン酸誘導体の金属塩、サリチル酸及びサリチル酸金属塩、スルホン酸類、スルホン酸塩類、リン酸類、リン酸金属塩類、酸性リン酸エステル類、酸性リン酸エステル金属塩類、亜リン酸類、亜リン酸金属塩類等を用いてもよい。特に、ロイコ染料や後述する消色剤に対する相溶性が高いものが好ましく、2,2′−ビスフェノール、ビスフェノールA、没食子酸エステル類等の有機系顕色剤が好ましい。
(Developer)
The developer changes the structure of the leuco dye to come in contact with the electron-donating leuco dye to give a color. As the color developer, those known as color developers used for thermosensitive recording paper, pressure-sensitive copying paper, and the like can be used. Specific examples of such a developer include benzyl 4-hydroxybenzoate, 2,2'-biphenol, 1,1-bis (3-cyclohexyl-4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 2,2-bis (3 Phenols such as -cyclohexyl-4-hydroxyphenyl) propane, bisphenol A, bisphenol F, bis (4-hydroxyphenyl) sulfide, paraoxybenzoate, and gallic ester. The developer is not limited to these, but may be any compound that is an electron acceptor and can change the color of the leuco dye. In addition, metal salts of carboxylic acid derivatives, salicylic acid and salicylic acid metal salts, sulfonic acids, sulfonates, phosphoric acids, metal phosphates, acid phosphates, acid phosphate metal salts, phosphorous acid, phosphorous acid Metal salts or the like may be used. In particular, those having high compatibility with a leuco dye and a decoloring agent described later are preferable, and organic developers such as 2,2'-bisphenol, bisphenol A, and gallic esters are preferable.
1つの感温材料に対して、顕色剤を2種類以上組み合わせてもよい。顕色剤を組合せることによりロイコ染料の呈色時の色濃度を調整可能である。顕色剤の使用量は所望される色濃度に応じて選択する。例えば、ロイコ染料1重量部に対して、0.1〜100重量部程度の範囲内で選択すればよい。 Two or more types of color developers may be combined for one thermosensitive material. By combining a color developer, the color density of the leuco dye at the time of coloring can be adjusted. The amount of the developer used is selected according to the desired color density. For example, the amount may be selected within the range of about 0.1 to 100 parts by weight with respect to 1 part by weight of the leuco dye.
(消色剤)
消色剤は、ロイコ染料と顕色剤との結合を解離させることが可能な化合物であり、ロイコ染料と顕色剤との呈色温度を制御できる化合物である。一般的に、ロイコ染料が呈色した状態の温度範囲では、消色剤が相分離した状態で固化している。また、ロイコ染料が消色状態となる温度範囲では、消色剤は融解しており、ロイコ染料と顕色剤との結合を解離させる機能が発揮された状態である。消色剤としては、消色剤の材料としては、ロイコ染料と顕色剤との結合を解離させることが可能である材料を幅広く用いることができる。極性が低くロイコ染料に対して顕色性を示さず、ロイコ染料と顕色剤を溶解させる程度に極性が高ければ、様々な材料が消色剤になり得る。その中でも、レーザーマーキング用塗料における消色剤として用いる場合、消色剤としては、結晶化しやすい材料が好ましい。代表的には、ヒドロキシ化合物、エステル化合物、ペルオキシ化合物、カルボニル化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、ハロゲン化合物、アミノ化合物、イミノ化合物、N−オキシド化合物、ヒドロキシアミン化合物、ニトロ化合物、アゾ化合物、ジアゾ化合物、アジ化合物、エーテル化合物、油脂化合物、糖化合物、ペプチド化合物、核酸化合物、アルカロイド化合物、ステロイド化合物など、多様な有機化合物を用いることができる。具体的には、トリカプリン、ミリスチン酸イソプロピル、酢酸 m−トリル、セバシン酸ジエチル、アジピン酸ジメチル、1、4−ジアセトキシブタン、デカン酸デシル、フェニルマロン酸ジエチル、フタル酸ジイソブチル、クエン酸トリエチル、フタル酸ベンジルブチル、ブチルフタリルブチルグリコラート、N−メチルアントラニル酸メチル、アントラニル酸エチル、サリチル酸2−ヒドロキシエチル、ニコチン酸メチル、4−アミノ安息香酸ブチル、p−トルイル酸メチル、4−ニトロ安息香酸エチル、フェニル酢酸2−フェニルエチル、けい皮酸ベンジル、アセト酢酸メチル、酢酸ゲラニル、こはく酸ジメチル、セバシン酸ジメチル、オキサル酢酸ジエチル、モノオレイン、パルミチン酸ブチル、ステアリン酸エチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、酢酸リナリル、フタル酸ジ−n−オクチル、安息香酸ベンジル、ジエチレングリコールジベンゾアート、p−アニス酸メチル、酢酸 m−トリル、けい皮酸シンナミル、プロピオン酸2−フェニルエチル、ステアリン酸ブチル、ミリスチン酸エチル、ミリスチン酸メチル、アントラニル酸メチル、酢酸ネリル、パルミチン酸イソプロピル、4−フルオロ安息香酸エチル、シクランデラート (異性体混合物)、ブトピロノキシル、2−ブロモプロピオン酸エチル、トリカプリリン、レブリン酸エチル、パルミチン酸ヘキサデシル、酢酸 tert−ブチル、1、1−エタンジオールジアセタート、しゅう酸ジメチル、トリステアリン 、アセチルサリチル酸メチル、ベンザルジアセタート、2−ベンゾイル安息香酸メチル、2、3−ジブロモ酪酸エチル、2−フランカルボン酸エチル、アセトピルビン酸エチル、バニリン酸エチル、イタコン酸ジメチル、3−ブロモ安息香酸メチル、アジピン酸モノエチル、アジピン酸ジメチル、1、4−ジアセトキシブタン、ジエチレングリコールジアセタート、パルミチン酸エチル、テレフタル酸ジエチル、プロピオン酸フェニル、ステアリン酸フェニル、酢酸1−ナフチル、ベヘン酸メチル、アラキジン酸メチル、4−クロロ安息香酸メチル、ソルビン酸メチル、イソニコチン酸エチル、ドデカン二酸ジメチル、ヘプタデカン酸メチル、α−シアノけい皮酸エチル、N−フェニルグリシンエチル、イタコン酸ジエチル、ピコリン酸メチル、イソニコチン酸メチル、DL−マンデル酸メチル、3−アミノ安息香酸メチル、4−メチルサリチル酸メチル、ベンジリデンマロン酸ジエチル、DL−マンデル酸イソアミル、メタントリカルボン酸トリエチル、ホルムアミノマロン酸ジエチル、1、2−ビス(クロロアセトキシ)エタン、ペンタデカン酸メチル、アラキジン酸エチル、6−ブロモヘキサン酸エチル、ピメリン酸モノエチル、乳酸ヘキサデシル、ベンジル酸エチル、メフェンピル−ジエチル、プロカイン、フタル酸ジシクロヘキシル、サリチル酸4−tert−ブチルフェニル、4−アミノ安息香酸イソブチル、4−ヒドロキシ安息香酸ブチル、トリパルミチン、1、2−ジアセトキシベンゼン、イソフタル酸ジメチル、フマル酸モノエチル、バニリン酸メチル、3−アミノ−2−チオフェンカルボン酸メチル、エトミデート、クロキントセット−メキシル、ベンジル酸メチル、フタル酸ジフェニル、安息香酸フェニル、4−アミノ安息香酸プロピル、エチレングリコールジベンゾアート、トリアセチン、ペンタフルオロプロピオン酸エチル、3−ニトロ安息香酸メチル、酢酸4−ニトロフェニル、3−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸メチル、くえん酸トリメチル、3−ヒドロキシ安息香酸エチル、3−ヒドロキシ安息香酸メチル、トリメブチン、酢酸4−メトキシベンジル、ペンタエリトリトールテトラアセタート、4−ブロモ安息香酸メチル、1−ナフタレン酢酸エチル、5−ニトロ−2−フルアルデヒドジアセタート、4−アミノ安息香酸エチル、プロピルパラベン、1、2、4−トリアセトキシベンゼン、4−ニトロ安息香酸メチル、アセトアミドマロン酸ジエチル、バレタマートブロミド、安息香酸2−ナフチル、フマル酸ジメチル、アジフェニン塩酸塩、4−ヒドロキシ安息香酸ベンジル、4−ヒドロキシ安息香酸エチル、酪酸ビニル、ビタミンK4、4−ヨード安息香酸メチル、3、3−ジメチルアクリル酸メチル、没食子酸プロピル、1、4−ジアセトキシベンゼン、メソしゅう酸ジエチル、1、4−シクロヘキサンジカルボン酸ジメチル (cis−、trans−混合物)、1、1、2−エタントリカルボン酸トリエチル、ヘキサフルオログルタル酸ジメチル、安息香酸アミル、3−ブロモ安息香酸エチル、5−ブロモ−2−クロロ安息香酸エチル、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)、アリルマロン酸ジエチル、ブロモマロン酸ジエチル、エトキシメチレンマロン酸ジエチル、エチルマロン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジエチル、1、3−アセトンジカルボン酸ジメチル、フタル酸ジメチル、3−アミノ安息香酸エチル、安息香酸エチル、4−(ジメチルアミノ)安息香酸エチル、ニコチン酸エチル、フェニルプロピオル酸エチル、ピリジン−2−カルボン酸エチル、2−ピリジル酢酸エチル、3−ピリジル酢酸エチル、安息香酸メチル、フェニル酢酸エチル、4−ヒドロキシ安息香酸アミル、2、5−ジアセトキシトルエン、4−オキサゾールカルボン酸エチル、1、3、5−シクロヘキサントリカルボン酸トリメチル(cis−、trans−混合物)、3−(クロロスルホニル)−2−チオフェンカルボン酸メチル、ペンタエリトリトールジステアラート、ラウリン酸ベンジル、アセチレンジカルボン酸ジエチル、メタクリル酸フェニル、酢酸ベンジル、グルタル酸ジメチル、2−オキソシクロヘキサンカルボン酸エチル、フェニルシアノ酢酸エチル、1−ピペラジンカルボン酸エチル、ベンゾイルぎ酸メチル、フェニル酢酸メチル、酢酸フェニル、こはく酸ジエチル、トリブチリン、メチルマロン酸ジエチル、しゅう酸ジメチル、1、1−シクロプロパンジカルボン酸ジエチル、マロン酸ジベンジル、4−tert−ブチル安息香酸メチル、2−オキソシクロペンタンカルボン酸エチル、シクロヘキサンカルボン酸メチル、4−メトキシフェニル酢酸エチル、4−フルオロベンゾイル酢酸メチル、マレイン酸ジメチル、テレフタルアルデヒド酸メチル、4−ブロモ安息香酸エチル、2−ブロモ安息香酸メチル、2−ヨード安息香酸メチル、3−ヨード安息香酸エチル、3−フランカルボン酸エチル、フタル酸ジアリル、ブロモ酢酸ベンジル、ブロモマロン酸ジメチル、m−トルイル酸メチル、1、3−アセトンジカルボン酸ジエチル、フェニルプロピオル酸メチル、酪酸1−ナフチル、o−トルイル酸エチル、2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチル、安息香酸イソブチル、3−フェニルプロピオン酸エチル、マロン酸ジ−tert−ブチル、セバシン酸ジブチル、アジピン酸ジエチル、テレフタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、1、1−エタンジオールジアセタート、アジピン酸ジイソプロピル、フマル酸ジイソプロピル、けい皮酸エチル、2−シアノ−3、3−ジフェニルアクリル酸2−エチルヘキシル、ネオペンチルグリコールジアクリラート、トリオレイン、ベンゾイル酢酸エチル、p−アニス酸エチル、スベリン酸ジエチル、ソルビタントリステアレート、ソルビタンモノステアレート、ステアリン酸アミド、モノステアリン酸グリセロール、ジステアリン酸グリセロール、3−(tert−ブトキシカルボニル)フェニルボロン酸、ラセカドトリル、4−[(6−アクリロイルオキシ)ヘキシルオキシ]−4’−シアノビフェニル、2−(ジメチルアミノ)ビニル3−ピリジルケトン、アクリル酸ステアリル、4−ブロモフェニル酢酸エチル、フタル酸ジベンジル、3、5−ジメトキシ安息香酸メチル、酢酸オイゲノール、3、3’−チオジプロピオン酸ジドデシル、酢酸バニリン、炭酸ジフェニル、オキサニル酸エチル、テレフタルアルデヒド酸メチル、4−ニトロフタル酸ジメチル、(4−ニトロベンゾイル)酢酸エチル、ニトロテレフタル酸ジメチル、2−メトキシ−5−(メチルスルホニル)安息香酸メチル、3−メチル−4−ニトロ安息香酸メチル、2、3−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、アジピン酸ビス(2−エチルヘキシル)、4’−アセトキシアセトフェノン、trans−3−ベンゾイルアクリル酸エチル、クマリン−3−カルボン酸エチル、BAPTA テトラエチルエステル、2、6−ジメトキシ安息香酸メチル、イミノジカルボン酸ジ−tert−ブチル、p−ベンジルオキシ安息香酸ベンジル、3、4、5−トリメトキシ安息香酸メチル、3−アミノ−4−メトキシ安息香酸メチル、ジステアリン酸ジエチレングリコール、3、3’−チオジプロピオン酸ジテトラデシル、4−ニトロフェニル酢酸エチル、4−クロロ−3−ニトロ安息香酸メチル、1、4−ジプロピオニルオキシベンゼン、テレフタル酸ジメチル、4−ニトロけい皮酸エチル、5−ニトロイソフタル酸ジメチル、1、3、5−ベンゼントリカルボン酸トリエチル、N−(4−アミノベンゾイル)−L−グルタミン酸ジエチル、酢酸2−メチル−1−ナフチル、7−アセトキシ−4−メチルクマリン、4−アミノ−2−メトキシ安息香酸メチル、4、4’−ジアセトキシビフェニル、5−アミノイソフタル酸ジメチル、1、4−ジヒドロ−2、6−ジメチル−3、5−ピリジンジカルボン酸ジエチル、4、4’−ビフェニルジカルボン酸ジメチルなどのエステル化合物や、コレステロール、コレステリルブロミド、β−エストラジオール、メチルアンドロステンジオール、プレグネノロン、安息香酸コレステロール、酢酸コレステロール、リノール酸コレステロール、パルミチン酸コレステロール、ステアリン酸コレステロール、n−オクタン酸コレステロール、オレイン酸コレステロール、3−クロロコレステン、trans−けい皮酸コレステロール、デカン酸コレステロール、ヒドロけい皮酸コレステロール、ラウリン酸コレステロール、酪酸コレステロール、ぎ酸コレステロール、ヘプタン酸コレステロール、ヘキサン酸コレステロール、こはく酸水素コレステロール、ミリスチン酸コレステロール、プロピオン酸コレステロール、吉草酸コレステロール、フタル酸水素コレステロール、フェニル酢酸コレステロール、クロロぎ酸コレステロール、2、4−ジクロロ安息香酸コレステロール、ペラルゴン酸コレステロール、コレステロールノニルカルボナート、コレステロールヘプチルカルボナート、コレステロールオレイルカルボナート、コレステロールメチルカルボナート、コレステロールエチルカルボナート、コレステロールイソプロピルカルボナート、コレステロールブチルカルボナート、コレステロールイソブチルカルボナート、コレステロールアミルカルボナート、コレステロール n−オクチルカルボナート、コレステロールヘキシルカルボナート、アリルエストレノール、アルトレノゲスト、
9(10)−デヒドロナンドロロン、エストロン、エチニルエストラジオール、エストリオール、安息香酸エストラジオール、β−エストラジオール17−シピオナート、17−吉草酸β−エストラジオール、α−エストラジオール、17−ヘプタン酸β−エストラジオール、ゲストリノン、メストラノール、2−メトキシ−β−エストラジオール、ナンドロロン、(−)−ノルゲストレル、キネストロール、トレンボロン、チボロン、スタノロン、アンドロステロン、アビラテロン、酢酸アビラテロン、デヒドロエピアンドロステロン、デヒドロエピアンドロステロンアセタート、エチステロン、エピアンドロステロン、17β−ヒドロキシ−17−メチルアンドロスタ−1、4−ジエン−3−オン、メチルアンドロステンジオール、メチルテストステロン、Δ9(11)−メチルテストステロン、1α−メチルアンドロスタン−17β−オール−3−オン、17α−メチルアンドロスタン−17β−オール−3−オン、スタノゾロール、テストステロン、プロピオン酸テストステロン、アルトレノゲスト、16−デヒドロプレグネノロンアセタート、酢酸16、17−エポキシプレグネノロン、11α−ヒドロキシプロゲステロン、17α−ヒドロキシプロゲステロンカプロアート、17α−ヒドロキシプロゲステロン、酢酸プレグネノロン、17α−ヒドロキシプロゲステロンアセタート、酢酸メゲストロール、酢酸メドロキシプロゲステロン、酢酸プレグネノロン、5β−プレグナン−3α、20α−ジオール、ブデソニド、コルチコステロン、酢酸コルチゾン、コルチゾン、コルテキソロン、デオキシコルチコステロンアセタート、デフラザコート、酢酸ヒドロコルチゾン、ヒドロコルチゾン、17−酪酸ヒドロコルチゾン、6α−メチルプレドニゾロン、プレドニゾロン、プレドニゾン、酢酸プレドニゾロン、デオキシコール酸ナトリウム、コール酸ナトリウム、コール酸メチル、ヒオデオキシコール酸メチル、β−コレスタノール、コレステロール−5α、6α−エポキシド、ジオスゲニン、エルゴステロール、β−シトステロール、スチグマステロール、β−シトステロールアセタートなどのステロイド化合物などが挙げられる。ロイコ染料および顕色剤との相溶性の観点から、これらの化合物を含むことが好ましい。また、これらの消色剤を2種類以上組み合わせてもよい。消色剤を組合せることにより、凝固点および融点の調整が可能である。
(Decoloring agent)
The decoloring agent is a compound capable of dissociating the bond between the leuco dye and the developer, and a compound capable of controlling the coloration temperature of the leuco dye and the developer. Generally, in the temperature range in which the leuco dye is colored, the decoloring agent is solidified in a phase-separated state. Further, in the temperature range where the leuco dye is in the decolored state, the decolorant is in a molten state, and the function of dissociating the bond between the leuco dye and the color developer is exhibited. As the material for the decoloring agent, a material capable of dissociating the bond between the leuco dye and the color developing agent can be widely used. As long as the polarity is low and the color does not show color development with respect to the leuco dye and the polarity is high enough to dissolve the leuco dye and the color developer, various materials can be used as the decolorizer. Among them, when used as a decoloring agent in a coating for laser marking, a material that easily crystallizes is preferable as the decoloring agent. Representatively, hydroxy compounds, ester compounds, peroxy compounds, carbonyl compounds, aromatic compounds, aliphatic compounds, halogen compounds, amino compounds, imino compounds, N-oxide compounds, hydroxyamine compounds, nitro compounds, azo compounds, diazo compounds Various organic compounds such as compounds, horse mackerel compounds, ether compounds, fat compounds, sugar compounds, peptide compounds, nucleic acid compounds, alkaloid compounds, and steroid compounds can be used. Specifically, tricaprin, isopropyl myristate, m-tolyl acetate, diethyl sebacate, dimethyl adipate, 1,4-diacetoxybutane, decyl decanoate, diethyl phenylmalonate, diisobutyl phthalate, triethyl citrate, phthalate Benzyl butylate, butyl phthalyl butyl glycolate, methyl N-methylanthranilate, ethyl anthranilate, 2-hydroxyethyl salicylate, methyl nicotinate, butyl 4-aminobenzoate, methyl p-toluate, 4-nitrobenzoic acid Ethyl, 2-phenylethyl phenylacetate, benzyl cinnamate, methyl acetoacetate, geranyl acetate, dimethyl succinate, dimethyl sebacate, diethyl oxalate, monoolein, butyl palmitate, ethyl stearate, methyl palmitate Tyl, methyl stearate, linalyl acetate, di-n-octyl phthalate, benzyl benzoate, diethylene glycol dibenzoate, methyl p-anisate, m-tolyl acetate, cinnamyl cinnamate, 2-phenylethyl propionate, stearic acid Butyl, ethyl myristate, methyl myristate, methyl anthranilate, neryl acetate, isopropyl palmitate, ethyl 4-fluorobenzoate, cyclandate (mixture of isomers), butopyronoxyl, ethyl 2-bromopropionate, tricaprylin, ethyl levulinate Hexadecyl palmitate, tert-butyl acetate, 1,1-ethanediol diacetate, dimethyl oxalate, tristearin, methyl acetylsalicylate, benzal diacetate, methyl 2-benzoylbenzoate Ethyl 2,3-dibromobutyrate, ethyl 2-furancarboxylate, ethyl acetopyruvate, ethyl vanillate, dimethyl itaconate, methyl 3-bromobenzoate, monoethyl adipate, dimethyl adipate, 1,4-diethyl Acetoxybutane, diethylene glycol diacetate, ethyl palmitate, diethyl terephthalate, phenyl propionate, phenyl stearate, 1-naphthyl acetate, methyl behenate, methyl arachidate, methyl 4-chlorobenzoate, methyl sorbate, isonicotine Ethyl acid, dimethyl dodecandioate, methyl heptadecanoate, ethyl α-cyanocinnamate, ethyl N-phenylglycine, diethyl itaconate, methyl picolinate, methyl isonicotinate, methyl DL-mandelate, 3-aminobenzoic acid Methyl, -Methyl methyl salicylate, diethyl benzylidene malonate, isoamyl DL-mandelic acid, triethyl methanetricarboxylate, diethyl formaminomalonate, 1,2-bis (chloroacetoxy) ethane, methyl pentadecanoate, ethyl arachidinate, 6-bromohexane Ethyl acid, monoethyl pimerate, hexadecyl lactate, ethyl benzylate, mefenpyr-diethyl, procaine, dicyclohexyl phthalate, 4-tert-butylphenyl salicylate, isobutyl 4-aminobenzoate, butyl 4-hydroxybenzoate, tripalmitin, 1 , 2-diacetoxybenzene, dimethyl isophthalate, monoethyl fumarate, methyl vanillate, methyl 3-amino-2-thiophenecarboxylate, etomidate, cloquintocet-mexyl , Methyl benzylate, diphenyl phthalate, phenyl benzoate, propyl 4-aminobenzoate, ethylene glycol dibenzoate, triacetin, ethyl pentafluoropropionate, methyl 3-nitrobenzoate, 4-nitrophenyl acetate, 3-hydroxy- Methyl 2-naphthoate, trimethyl citrate, ethyl 3-hydroxybenzoate, methyl 3-hydroxybenzoate, trimebutine, 4-methoxybenzyl acetate, pentaerythritol tetraacetate, methyl 4-bromobenzoate, ethyl 1-naphthalene acetate , 5-nitro-2-furaldehyde diacetate, ethyl 4-aminobenzoate, propylparaben, 1,2,4-triacetoxybenzene, methyl 4-nitrobenzoate, diethyl acetamidomalonate, valetamate bromide 2-naphthyl benzoate, dimethyl fumarate, adiphenine hydrochloride, benzyl 4-hydroxybenzoate, ethyl 4-hydroxybenzoate, vinyl butyrate, vitamin K4, methyl 4-iodobenzoate, methyl 3,3-dimethylacrylate, Propyl gallate, 1,4-diacetoxybenzene, diethyl mesooxalate, dimethyl 1,4-cyclohexanedicarboxylate (cis-, trans-mixture), triethyl 1,1,2-ethanetricarboxylate, dimethyl hexafluoroglutarate Amyl benzoate, ethyl 3-bromobenzoate, ethyl 5-bromo-2-chlorobenzoate, bis (2-ethylhexyl) phthalate, diethyl allylmalonate, diethyl bromomalonate, diethyl ethoxymethylenemalonate, diethyl ethylmalonate , Difumarate Chill, diethyl maleate, diethyl malonate, diethyl phthalate, dimethyl 1,3-acetone dicarboxylate, dimethyl phthalate, ethyl 3-aminobenzoate, ethyl benzoate, ethyl 4- (dimethylamino) benzoate, nicotinic acid Ethyl, ethyl phenylpropiolate, ethyl pyridine-2-carboxylate, ethyl 2-pyridyl acetate, ethyl 3-pyridyl acetate, methyl benzoate, ethyl phenyl acetate, amyl 4-hydroxybenzoate, 2,5-diacetoxytoluene, Ethyl 4-oxazolecarboxylate, 1,3,5-cyclohexanetrimethyl tricarboxylate (cis-, trans-mixture), methyl 3- (chlorosulfonyl) -2-thiophenecarboxylate, pentaerythritol distearate, benzyl laurate, Acetylene range Diethyl rubonate, phenyl methacrylate, benzyl acetate, dimethyl glutarate, ethyl 2-oxocyclohexanecarboxylate, ethyl phenylcyanoacetate, ethyl 1-piperazinecarboxylate, methyl benzoylformate, methyl phenylacetate, phenylacetate, diethylsuccinate , Tributyrin, diethyl methylmalonate, dimethyl oxalate, diethyl 1,1-cyclopropanedicarboxylate, dibenzyl malonate, methyl 4-tert-butylbenzoate, ethyl 2-oxocyclopentanecarboxylate, methyl cyclohexanecarboxylate, -Ethyl methoxyphenylacetate, methyl 4-fluorobenzoylacetate, dimethyl maleate, methyl terephthalaldehyde, ethyl 4-bromobenzoate, methyl 2-bromobenzoate, methyl 2-iodobenzoate Chill, ethyl 3-iodobenzoate, ethyl 3-furancarboxylate, diallyl phthalate, benzyl bromoacetate, dimethyl bromomalonate, methyl m-toluate, diethyl 1,3-acetonedicarboxylate, methyl phenylpropiolate, butyric acid 1 -Naphthyl, ethyl o-toluate, methyl 2-oxocyclopentanecarboxylate, isobutyl benzoate, ethyl 3-phenylpropionate, di-tert-butyl malonate, dibutyl sebacate, diethyl adipate, diethyl terephthalate, phthalate Dipropyl acetate, 1,1-ethanediol diacetate, diisopropyl adipate, diisopropyl fumarate, ethyl cinnamate, 2-ethylhexyl 2-cyano-3,3-diphenylacrylate, neopentyl glycol diacrylate, trioley Ethyl benzoyl acetate, ethyl p-anisate, diethyl suberate, sorbitan tristearate, sorbitan monostearate, stearamide, glycerol monostearate, glycerol distearate, 3- (tert-butoxycarbonyl) phenylboronic acid, Racecadotril, 4-[(6-acryloyloxy) hexyloxy] -4′-cyanobiphenyl, 2- (dimethylamino) vinyl 3-pyridyl ketone, stearyl acrylate, ethyl 4-bromophenylacetate, dibenzyl phthalate, 3, Methyl 5-dimethoxybenzoate, eugenol acetate, didodecyl 3,3'-thiodipropionate, vanillin acetate, diphenyl carbonate, ethyl oxanilate, methyl terephthalaldehyde, methyl 4-nitrophthalate, (4- Nitrobenzoyl) ethyl acetate, dimethyl nitroterephthalate, methyl 2-methoxy-5- (methylsulfonyl) benzoate, methyl 3-methyl-4-nitrobenzoate, dimethyl 2,3-naphthalenedicarboxylate, bis (2,4-adipate) -Ethylhexyl), 4'-acetoxyacetophenone, trans-3-benzoyl acrylate, coumarin-3-carboxylate, BAPTA tetraethyl ester, methyl 2,6-dimethoxybenzoate, di-tert-butyl iminodicarboxylate, p -Benzyl benzyloxybenzoate, methyl 3,4,5-trimethoxybenzoate, methyl 3-amino-4-methoxybenzoate, diethylene glycol distearate, ditetradecyl 3,3'-thiodipropionate, ethyl 4-nitrophenylacetate , Methyl-chloro-3-nitrobenzoate, 1,4-dipropionyloxybenzene, dimethyl terephthalate, ethyl 4-nitrocinnamate, dimethyl 5-nitroisophthalate, triethyl 1,3,5-benzenetricarboxylate, N -(4-Aminobenzoyl) -diethyl L-glutamate, 2-methyl-1-naphthyl acetate, 7-acetoxy-4-methylcoumarin, methyl 4-amino-2-methoxybenzoate, 4,4'-diacetoxybiphenyl Dimethyl 5-aminoisophthalate, 1,4-dihydro-2,6-dimethyl-3, diethyl 5-pyridinedicarboxylate, and ester compounds such as dimethyl dimethyl 4,4′-biphenyldicarboxylate, cholesterol, cholesteryl bromide, β -Estradiol, methylandrostenediol, pregnenolo Cholesterol benzoate, cholesterol acetate, cholesterol linoleate, cholesterol palmitate, cholesterol stearate, cholesterol n-octanoate, cholesterol oleate, 3-chlorocholestene, trans-cholesterol cinnamate, cholesterol decanoate, hydrocinnamic Cholesterol acid, cholesterol laurate, cholesterol butyrate, cholesterol formate, cholesterol heptanoate, cholesterol hexanoate, cholesterol hydrogen succinate, cholesterol myristate, cholesterol propionate, cholesterol valerate, cholesterol hydrogen phthalate, cholesterol hydrogen phthalate, cholesterol phenylacetate Acid cholesterol, cholesterol 2,4-dichlorobenzoate, cholesterol pelargonate Cholesterol nonyl carbonate, cholesterol heptyl carbonate, cholesterol oleyl carbonate, cholesterol methyl carbonate, cholesterol ethyl carbonate, cholesterol isopropyl carbonate, cholesterol butyl carbonate, cholesterol isobutyl carbonate, cholesterol amyl carbonate, cholesterol n- Octyl carbonate, cholesterol hexyl carbonate, allyl estrenol, altrenogest,
9 (10) -dehydronandrolone, estrone, ethinyl estradiol, estriol, estradiol benzoate, β-estradiol 17-cypionate, 17-β-estradiol valerate, α-estradiol, β-estradiol 17-heptanoate, gestrinone, Mestranol, 2-methoxy-β-estradiol, nandrolone, (−)-norgestrel, quinestrol, trenbolone, tibolone, stanolone, androsterone, abiraterone, abiraterone acetate, dehydroepiandrosterone acetate, dehydroepiandrosterone acetate, ethisterone, episterone Androsterone, 17β-hydroxy-17-methylandrosta-1,4-dien-3-one, methylandrostenediol, methylte Tosterone, Δ9 (11) -methyltestosterone, 1α-methylandrostan-17β-ol-3-one, 17α-methylandrostan-17β-ol-3-one, stanozolol, testosterone, testosterone propionate, altrenogest, 16-dehydropregnenolone acetate, 16,17-epoxypregnenolone acetate, 11α-hydroxyprogesterone, 17α-hydroxyprogesterone caproate, 17α-hydroxyprogesterone, pregnenolone acetate, 17α-hydroxyprogesterone acetate, megestrol acetate, medole acetate Roxyprogesterone, pregnenolone acetate, 5β-pregnane-3α, 20α-diol, budesonide, corticosterone, cortisone acetate, cortisone, cortex Ron, deoxycorticosterone acetate, deflazacort, hydrocortisone acetate, hydrocortisone, hydrocortisone 17-butyrate, 6α-methylprednisolone, prednisolone, prednisone, prednisolone acetate, sodium deoxycholate, sodium cholate, methyl cholate, hyodeoxycholic acid Steroid compounds such as methyl, β-cholestanol, cholesterol-5α, 6α-epoxide, diosgenin, ergosterol, β-sitosterol, stigmasterol, and β-sitosterol acetate. It is preferable to include these compounds from the viewpoint of compatibility with the leuco dye and the developer. Further, two or more of these decoloring agents may be combined. By combining the decoloring agent, the freezing point and the melting point can be adjusted.
感温材料には、少なくとも上記のロイコ染料、顕色剤、消色剤を含む。ただし、1分子中に顕色作用及び消色作用を含む材料を用いる場合は、顕色剤および消色剤は無くてもよい。また、結晶化により色が変わる性能が保持されれば、ロイコ染料、顕色剤、消色剤以外の材料を含むこともできる。例えば、顔料を含むことで、消色時、顕色時の色を変更することが可能である。 The temperature-sensitive material contains at least the above-mentioned leuco dye, developer, and decolorant. However, when a material having a color developing action and a color erasing action in one molecule is used, the color developing agent and the color erasing agent may be omitted. Further, if the ability to change color by crystallization is maintained, materials other than leuco dyes, developers, and decolorants can be included. For example, by including a pigment, it is possible to change the color at the time of decoloration and at the time of color development.
(粒子化)
第1実施形態に係る塗料は、感温材料を構成する少なくともロイコ染料、顕色剤および消色剤を含む非晶質粒子が、塗料中に独立して存在する必要がある。
(Particulate)
In the coating material according to the first embodiment, amorphous particles containing at least a leuco dye, a color developer, and a decoloring agent constituting the temperature-sensitive material need to be independently present in the coating material.
上記の条件を満たす塗料化の手法として、非晶質粒子を直接塗料中に分散させる手法と、非晶質粒子をマイクロカプセル化して、マイクロカプセルを塗料中に分散させる手法がある。 As a technique for preparing a paint that satisfies the above conditions, there are a technique of directly dispersing amorphous particles in a paint, and a technique of microcapsulating amorphous particles and dispersing microcapsules in the paint.
例えば、溶媒急速蒸発法により、ロイコ染料、顕色剤および消色剤を含む非晶質材料を形成し、その後、粉砕することにより、感温材料を微粒子化することができる。微粒子化の手法は特に限定されず、乳鉢、ボールミル、ロッドミル、ビーズミル、ホモジナイザーなど様々な粉砕手法を用いることができる。溶媒急速蒸発法において、噴霧乾燥法を用いた場合、そのまま粒子として用いることもできる。 For example, an amorphous material containing a leuco dye, a color developing agent and a decoloring agent is formed by a solvent rapid evaporation method, and then the temperature-sensitive material can be made into fine particles by grinding. The method of micronization is not particularly limited, and various pulverization methods such as a mortar, a ball mill, a rod mill, a bead mill, and a homogenizer can be used. When the spray drying method is used in the solvent rapid evaporation method, it can be used as it is as particles.
非晶質粒子の粒径は、特に限定されないが、視認性の観点から目視及びカメラの分解能以下であることが好ましく、20μm以下であることが好ましい。一方で、粒径が小さすぎると、発色性が損なわれることが実験的に示されており、100nm以上であることが好ましい。 The particle size of the amorphous particles is not particularly limited, but is preferably equal to or less than the resolution of visual observation and a camera, and is preferably equal to or less than 20 μm from the viewpoint of visibility. On the other hand, it has been experimentally shown that if the particle size is too small, the coloring property is impaired, and it is preferable that the particle size be 100 nm or more.
また、ロイコ染料、顕色剤および消色剤をマイクロカプセルに内包することにより塗料中に分散させてもよい。マイクロカプセル化することにより、組成の湿度等に対する耐環境性が向上し、保存安定性、変色特性の安定化等が可能となる。さらに、塗料を調製した際に、ロイコ染料、顕色剤、消色剤が他の樹脂剤、添加剤等の化合物から受ける影響を抑制することが可能となる。本明細書において、マイクロカプセル化とは、内包物を樹脂による壁膜で保護することを意味する。 Further, the leuco dye, the color developer and the decoloring agent may be dispersed in the paint by enclosing them in microcapsules. Microencapsulation improves the environmental resistance of the composition to humidity and the like, and enables storage stability, stabilization of discoloration characteristics, and the like. Further, when a paint is prepared, it is possible to suppress the influence of the leuco dye, the color developing agent, and the decoloring agent from other compounds such as a resin agent and an additive. In this specification, microencapsulation means that the inclusions are protected by a resin wall film.
マイクロカプセルに用いる樹脂被膜としては、多価アミンとカルボニル化合物から成る尿素樹脂被膜、メラミン・ホルマリンプレポリマ、メチロールメラミンプレポリマ、メチル化メラミンプレポリマーから成るメラミン樹脂被膜、多価イソシアネートとポリオール化合物から成るウレタン樹脂被膜、多塩基酸クロライドと多価アミンから成るアミド樹脂被膜、酢酸ビニル、スチレン、(メタ)アクリル酸エステル、アクリロニトリル、塩化ビニル等の各種モノマー類から成るビニル系の樹脂被膜が挙げられるが、これらに限定されるものではない。さらに、形成した樹脂被膜の表面処理を行い、インクや塗料化する際の表面エネルギーを調整することで、マイクロカプセルの分散安定性を向上させる等、追加の処理をすることもできる。 The resin coating used for the microcapsules is a urea resin coating composed of a polyvalent amine and a carbonyl compound, a melamine resin coating composed of a melamine / formalin prepolymer, a methylol melamine prepolymer, a methylated melamine prepolymer, and a polyvalent isocyanate and a polyol compound. Urethane resin film, amide resin film composed of polybasic acid chloride and polyvalent amine, and vinyl resin film composed of various monomers such as vinyl acetate, styrene, (meth) acrylate, acrylonitrile, and vinyl chloride. However, the present invention is not limited to these. Furthermore, by performing surface treatment of the formed resin film and adjusting the surface energy at the time of forming an ink or a paint, it is possible to perform additional treatment such as improving the dispersion stability of the microcapsules.
また、保存安定性の観点から、マイクロカプセルの直径は、0.1〜100μm程度の範囲が好ましく、さらに好ましくは、0.1〜1μmの範囲が好ましい。 From the viewpoint of storage stability, the diameter of the microcapsules is preferably in the range of about 0.1 to 100 μm, and more preferably in the range of 0.1 to 1 μm.
<添加物>
感温材料及び塗料には、感温機能に影響しない程度で添加物を添加してもよい。添加剤としては、例えば、樹脂、染料、顔料、蓄熱材料、高熱伝導材料及び光吸収材料を用いることができる。染料又は顔料を感温材料に添加することにより、顕色時及び/又は消色時の色合いを調整することができる。蓄熱カプセルなどの蓄熱性のある材料や高熱伝導材料を感温材料又は塗料に添加することで、感温材料の外部が顕色温度又は消色温度に達して、感温材料そのものが変色するために必要な熱エネルギーを調整することが可能である。
<Additives>
Additives may be added to the temperature-sensitive material and the coating material to such an extent that the temperature-sensitive function is not affected. As the additive, for example, a resin, a dye, a pigment, a heat storage material, a high heat conductive material, and a light absorbing material can be used. By adding a dye or a pigment to the temperature-sensitive material, the color tone at the time of color development and / or the color erasure can be adjusted. By adding a heat storage material such as a heat storage capsule or a high thermal conductive material to the temperature-sensitive material or paint, the outside of the temperature-sensitive material reaches the developing or decoloring temperature, and the temperature-sensitive material itself changes color. It is possible to adjust the required heat energy.
光吸収材料を感温材料又は塗料に添加することにより、特定波長において感温材料に加わる熱エネルギーを増加させることが可能になり、必要なレーザー出力を低くすることができる。 By adding the light absorbing material to the temperature-sensitive material or paint, it becomes possible to increase the thermal energy applied to the temperature-sensitive material at a specific wavelength, and to reduce the required laser output.
<レーザーマーキング方法>
第1実施形態に係る塗料を用いてレーザーマーキングする際は、レーザービームの波長、出力、照射時間は、感温材料(ロイコ染料、顕色剤、消色剤の組合せ)、添加剤、マイクロカプセルに用いる樹脂被膜等、の種類によって適宜調整する。
<Laser marking method>
When performing laser marking using the paint according to the first embodiment, the wavelength, output, and irradiation time of the laser beam are determined by the temperature-sensitive material (combination of leuco dye, color developer, and decolorant), additives, and microcapsules. It is appropriately adjusted depending on the type of the resin film used for the above.
本実施形態では、レーザービームの照射による塗料の発熱を利用して印字するため、レーザービームの波長は、感温材料及び塗料が吸収する波長を選択すればよい。塗料には有機材料が多く使われるため、レーザービームは、有機材料が大きな吸収を有する赤外線であることが好ましい。レーザービームの出力は特に限定されない。感温材料及び塗料が大きな吸収を有する波長を選択することによって、出力の低いレーザービームを用いた場合であっても、塗料を変色させ、マーキングを形成することができる。 In the present embodiment, printing is performed by utilizing the heat generated by the paint due to the irradiation of the laser beam. Therefore, the wavelength of the laser beam may be selected to be a wavelength that is absorbed by the temperature-sensitive material and the paint. Since organic materials are often used for paints, it is preferable that the laser beam is infrared light, which has a large absorption of the organic materials. The output of the laser beam is not particularly limited. By selecting a wavelength at which the temperature-sensitive material and the paint have a large absorption, the paint can be discolored and a marking can be formed even with a low power laser beam.
[第2実施形態]
<感熱塗料>
第2実施形態に係る塗料は、マーキングを多色化するために、顕色時の色調が異なる2種の感温材料(以下、第1感温材料、第2感温材料という。)を含む。以下の実施形態では、第1実施形態と同様な構成については説明を省略する。
[Second embodiment]
<Thermal paint>
The paint according to the second embodiment includes two kinds of temperature-sensitive materials (hereinafter, referred to as a first temperature-sensitive material and a second temperature-sensitive material) having different color tones at the time of color development in order to make the marking multicolored. . In the following embodiments, description of the same configuration as the first embodiment will be omitted.
第1感温材料及び第2感温材料としては、第1実施形態で用いた感温材料を用いることができる。第1感温材料及び第2感温材料は、ガラス転移点又は顕色温度が異なる。なお、DSC測定において、昇温速度が速くなると、ガラス転移点と結晶化開始温度Taの温度が近づく。 As the first temperature-sensitive material and the second temperature-sensitive material, the temperature-sensitive materials used in the first embodiment can be used. The first temperature-sensitive material and the second temperature-sensitive material have different glass transition points or developing temperatures. In the DSC measurement, when the temperature rise rate increases, the glass transition point and the temperature of the crystallization start temperature Ta become closer.
以下では、2種の感温材料を用いた塗料の色変化について図4及び図5を用いて説明する。図4は、第2実施形態に係る塗料に用いた2種の感温材料の温度と色濃度の関係を示すグラフである。図4において、縦軸は色濃度、横軸は温度であり、Ta1は第1感温材料の顕色温度、Ta2は第2感温材料の顕色温度、Td1は第1感温材料の消色温度(融点)、Td2は第2感温材料の消色温度(融点)、斜線部はマーキング対象物の使用温度範囲である。 Hereinafter, a color change of a paint using two kinds of temperature-sensitive materials will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature and the color density of two kinds of temperature-sensitive materials used for the paint according to the second embodiment. In FIG. 4, the vertical axis represents color density and the horizontal axis represents temperature. Ta1 is the developing temperature of the first thermosensitive material, Ta2 is the developing temperature of the second thermosensitive material, and Td1 is the first thermosensitive temperature. decoloring temperature of the material (melting point), T d2 decoloring temperature of the second temperature sensitive material (melting point), the hatched portion is the operating temperature range of the marking object.
図4に示すように、第1感温材料及び第2感温材料は、それぞれ顕色温度が異なっており、変色するために必要な熱エネルギーが異なる。第1感温材料は、温度Ta1で顕色し始め、温度Td1で消色が開始する。第2感温材料は温度Ta1で顕色し始め、温度Td2で消色が開始する。また、第1、第2の感温材料の消色温度、顕色温度はTa1<Ta2<Td1<Td2の関係を有する。なお、Ta1<Ta2<Td2<Td1の関係であってもよい。 As shown in FIG. 4, the first temperature-sensitive material and the second temperature-sensitive material have different developing temperatures and different heat energies required for discoloration. The first temperature sensitive material begins to developer temperature T a1, decoloring starts at temperature T d1. The second temperature sensitive material begins to developer at the temperature T a1, decoloring starts at temperature T d2. Also, having a first, color erasing temperature of the second temperature sensitive material, color developing temperature relationship T a1 <T a2 <T d1 <T d2. In addition, it may be a relationship of T a1 <T a2 <T d2 <T d1.
図5は第1感温材料と第2感温材料を含む塗料の色変化の様子を示す模式図である。レーザー光の照射前は、第1感温材料と第2感温材料を両方とも消色状態(図5(a))にしておく。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a color change state of the paint containing the first temperature-sensitive material and the second temperature-sensitive material. Before the laser light irradiation, both the first temperature-sensitive material and the second temperature-sensitive material are in a decolored state (FIG. 5A).
第1感温材料が顕色するために必要な熱(Ta1)の熱エネルギー以上で、かつ第2感温材料が顕色するために必要な熱Ta2の熱エネルギー未満の、熱エネルギーをレーザービームにより塗料に付与すると、第1感温材料は顕色するが、第2感温材料は消色したままとなる。したがって、第1感温材料のみが顕色した色(図5(b))を呈する。 The heat energy of not less than the heat energy of heat (T a1 ) required for the first temperature-sensitive material to develop and less than the heat energy of heat Ta2 required for the second temperature-sensitive material to develop color. When applied to the paint by a laser beam, the first temperature-sensitive material develops color, but the second temperature-sensitive material remains decolorized. Therefore, only the first temperature-sensitive material exhibits a developed color (FIG. 5B).
第2感温材料が顕色するために必要な熱(Ta2)の熱エネルギー以上であり、Td1、Td2未満の熱エネルギーをレーザービームにより塗料に付与すると、第1感温材料及び第2感温材料が両方とも顕色する。そのため、第1感温材料と第2感温材料が両方顕色した色(図5(c))を呈する。 When the thermal energy of the heat (T a2 ) required for the second temperature-sensitive material to develop color is equal to or more than the heat energy and less than T d1 and T d2 is applied to the paint by a laser beam, the first temperature-sensitive material and the second 2. Both thermosensitive materials develop color. Therefore, both the first temperature-sensitive material and the second temperature-sensitive material exhibit a developed color (FIG. 5C).
このように、複数の感温材料を混合することにより、マーキングを多色化することが可能である。一度顕色した塗料を、Td1、Td2よりも高い温度で消色させたとしても、結晶化速度が速い材料を用いた場合、冷却過程において結晶化するため、消色状態を保持することは困難である。そのため、不可逆的な印字が可能である。 Thus, by mixing a plurality of temperature-sensitive materials, it is possible to make the marking multi-colored. Even if the paint once developed is decolorized at a temperature higher than T d1 and T d2 , if a material with a high crystallization rate is used, it will be crystallized in the cooling process, so the decolored state must be maintained. It is difficult. Therefore, irreversible printing is possible.
感熱塗料は、第1感温材料のガラス転移点Tg1と第2感温材料のガラス転移点Tg2のうち低い温度Tgから、第1感温材料の融点Td1と第2感温材料の融点Td2のうち低い温度Tmまで加熱速度30℃/分で加熱した際に、温度Tg以上であって温度Tm未満の温度範囲で2段階に顕色する。また、示差走査熱量測定(DSC)において、温度Tgから温度Tmまで加熱速度30℃/分で加熱した際に、温度Tg以上であって温度Tm未満の温度範囲に、結晶化に由来する発熱ピークが2つ観察されることが好ましい。例えば第1感温材料と第2感温材料の特性温度が、Tg1<Tg2<Td1<Td2の関係となっている場合は、Tg1以上Tg2未満の温度範囲に結晶化に由来する一つ目の発熱ピークが観測され、Tg2以上Td1未満の温度範囲に結晶化に由来する2つ目の発熱ピークが観測されることが好ましい。 The heat-sensitive paint is used to determine the melting point T d1 of the first temperature-sensitive material and the second temperature-sensitive material from the lower temperature T g of the glass transition point T g1 of the first temperature-sensitive material and the glass transition point T g2 of the second temperature-sensitive material. when heated at a heating rate of 30 ° C. / min to a low temperature T m of the melting point T d2 of, develop for the two stages in the temperature range below the temperature T m a the temperature T g or more. Further, in the differential scanning calorimetry (DSC), when heated at a heating rate of 30 ° C. / min from the temperature T g to a temperature T m, the temperature range below the temperature Tm be the temperature T g above, derived from crystallization Preferably, two exothermic peaks are observed. For example, when the characteristic temperature of the first temperature-sensitive material and the characteristic temperature of the second temperature-sensitive material have a relationship of T g1 <T g2 <T d1 <T d2 , the crystallization is performed in a temperature range of T g1 or more and less than T g2. observed exothermic peak first one from which it is derived is, T g2 or more second exothermic peak derived from crystallization temperature range of less than T d1 that is observed preferable.
また、温度Tgから温度Tmまで、加熱速度1000℃/分で、レーザーでスポット加熱した際に、温度Tg以上であって温度Tm未満の温度範囲で2段階に顕色することを特徴とすることがさらに好ましい。 Further, the temperature T g to a temperature T m, with a heating rate of 1000 ° C. / min, when heated spot laser, to color developing in two stages in a temperature range below the temperature T m A the temperature T g or more More preferably, it is a feature.
なお、本実施形態では、2種の感温材料を含む塗料について説明したが、感熱塗料は、2種以上の感温材料を含んでいても良い。 In the present embodiment, a paint containing two kinds of temperature-sensitive materials has been described. However, the heat-sensitive paint may contain two or more kinds of temperature-sensitive materials.
<レーザーマーキング方法>
レーザーマーキング方法は、第1実施形態と同様の方法を用いることができる。
<Laser marking method>
As the laser marking method, the same method as in the first embodiment can be used.
塗料が複数の感温材料を含む第2実施形態の場合は、レーザー光の波長を変えずに、レーザー光の出力又は照射時間を変えてレーザー光を照射することにより、感熱塗料の色調を制御することが好ましい。感温材料同士が同じ波長領域に吸収を有する場合は、すべての感温材料が吸収を有する波長のレーザーを用いることで、1波長のレーザーのみで出力又は照射時間を変えることで塗膜の色調を制御することができる。 In the case of the second embodiment in which the paint contains a plurality of temperature-sensitive materials, the color tone of the heat-sensitive paint is controlled by changing the output or irradiation time of the laser light without changing the wavelength of the laser light. Is preferred. When temperature-sensitive materials have absorption in the same wavelength region, the color tone of the coating film can be obtained by changing the output or irradiation time with only one wavelength laser by using a laser with a wavelength that all temperature-sensitive materials have absorption. Can be controlled.
したがって、第1感温材料と第2感温材料は同じ波長のレーザービームにより顕色することが好ましい。 Therefore, it is preferable that the first temperature-sensitive material and the second temperature-sensitive material are colored by a laser beam having the same wavelength.
[第3実施形態]
<感熱塗料>
第3実施形態に係るレーザーマーキング用塗料は、感温材料の顕色時間を変更したこと以外第2実施形態と同様の構成である。第3実施形態では、第1感温材料と第2感温材料の結晶化速度、すなわち顕色時間が異なる。例えば、第1感温材料として、昇温速度RA(例えば昇温速度100℃/min)未満において、結晶化により顕色するが、昇温速度RA(例えば昇温速度100℃/min)以上において結晶化せずに融点まで達し、顕色しない材料を用いる。第2感温材料として、昇温速度RA(例えば昇温速度100℃/min)以上においても結晶化し顕色する材料を用いる。
[Third embodiment]
<Thermal paint>
The coating material for laser marking according to the third embodiment has the same configuration as that of the second embodiment except that the color developing time of the temperature-sensitive material is changed. In the third embodiment, the crystallization rates of the first temperature-sensitive material and the second temperature-sensitive material, that is, the color development time are different. For example, a first temperature sensitive material, in less than heating rate R A (e.g. heating rate 100 ° C. / min), although developer by crystallization, heating rate R A (e.g. heating rate 100 ° C. / min) In the above, a material which reaches the melting point without crystallization and does not develop color is used. As the second temperature-sensitive material, a material that crystallizes and develops at a temperature rising rate RA (for example, 100 ° C./min) or more is used.
塗料の色変化について図6〜図8を用いて説明する。図6は、昇温速度RA(例えば昇温速度100℃/min)未満における、塗料に含まれる第1感温材料と第2感温材料の温度と色濃度の関係を示すグラフである。図7は、昇温速度RA(例えば昇温速度100℃/min)未満における、塗料含まれる第1感温材料と第2感温材料の温度と色濃度の関係を示すグラフである。図6及び図7において、縦軸は色濃度、横軸は温度であり、Ta1は第1感温材料の顕色温度、Ta2は第2感温材料の顕色温度、Td1は第1感温材料の消色温度(融点)、Td2は第2感温材料の消色温度(融点)、斜線部はマーキング対象物の使用温度範囲である。 The color change of the paint will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the temperature and the color density of the first temperature-sensitive material and the second temperature-sensitive material contained in the paint at a temperature rising rate R A (for example, a temperature rising rate of 100 ° C./min). FIG. 7 is a graph showing the relationship between the temperature and the color density of the first temperature-sensitive material and the second temperature-sensitive material included in the paint at a temperature rising rate R A (for example, a temperature rising rate of 100 ° C./min). 6 and 7, the vertical axis represents color density, the horizontal axis is the temperature, T a1 is developing color temperature of the first temperature sensitive material, T a2 is developing color temperature of the second temperature sensitive material, the T d1 first decoloring temperature of 1 temperature sensitive material (melting point), T d2 decoloring temperature of the second temperature sensitive material (melting point), the hatched portion is the operating temperature range of the marking object.
図6に示すように、昇温速度RA(例えば昇温速度100℃/min)未満において、第1、第2の感温材料は、それぞれ顕色温度が異なっており、変色するために必要な熱エネルギーが異なっている。第1感温材料は、温度Ta1で顕色し始め、温度Td1で消色が開始する。第2感温材料は温度Ta1で顕色し始め、温度Td2で消色が開始する。また、第1、第2の感温材料の消色温度、顕色温度はTa1<Ta2<Td1<Td2の関係を有する。なお、Ta1<Ta2<Td2<Td1の関係であってもよい。この構成は、第1実施形態と同様である。 As shown in FIG. 6, when the heating rate is lower than R A (for example, at a heating rate of 100 ° C./min), the first and second thermosensitive materials have different developing temperatures, and are required for discoloration. Heat energy is different. The first temperature sensitive material begins to developer temperature T a1, decoloring starts at temperature T d1. The second temperature sensitive material begins to developer at the temperature T a1, decoloring starts at temperature T d2. Also, having a first, color erasing temperature of the second temperature sensitive material, color developing temperature relationship T a1 <T a2 <T d1 <T d2. In addition, it may be a relationship of T a1 <T a2 <T d2 <T d1. This configuration is the same as in the first embodiment.
一方、昇温速度RA(例えば昇温速度100℃/min)以上の場合は、図7に示すように、第1感温材料は顕色せず、第2感温材料のみ、顕色温度Ta2以上で顕色する。 On the other hand, when the temperature is higher than the heating rate RA (for example, at a heating rate of 100 ° C./min), as shown in FIG. The color develops at Ta2 or more.
図8は第3実施形態に係る塗料の色変化の様子を示す模式図である。第1感熱材料、第2感温材料は、熱エネルギーを付与することにより消色状態から顕色状態に変化する材料であり、レーザービーム照射前は、第1、第2感温材料を両方とも消色状態(図8(a))にしておく。 FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a color change state of the paint according to the third embodiment. The first thermosensitive material and the second thermosensitive material are materials that change from a decolored state to a developed color state by applying thermal energy. Before the laser beam irradiation, both the first and second thermosensitive materials are used. The color is erased (FIG. 8A).
第1感温材料が顕色するために必要な熱(Ta1)の熱エネルギー以上、かつ第2感温材料が顕色するために必要な熱(Ta2)の熱エネルギー未満の熱エネルギーを、昇温速度RA(例えば、昇温速度100℃/min)未満となるように、レーザービームで塗料に与えると塗料は、第1感温材料のみが顕色し、第2感温材料は消色したままとなる。したがって、第1感温材料のみが顕色した色を呈する(図8(b))。 The heat energy of the heat energy (T a1 ) required for the first thermosensitive material to develop color is equal to or more than the thermal energy of the heat (T a2 ) necessary for the second thermosensitive material to develop color. When the coating is applied to the coating with a laser beam so as to have a heating rate of less than R A (for example, a heating rate of 100 ° C./min), only the first temperature-sensitive material is developed, and the second temperature-sensitive material is colored. It remains erased. Therefore, only the first temperature-sensitive material exhibits a developed color (FIG. 8B).
第2感温材料が顕色するために必要な熱(Ta2)の熱エネルギー以上、かつTd1、Td2未満の熱エネルギーを、昇温速度RA(例えば、昇温速度100℃/min)未満となるように、レーザービームで塗料に与えると、塗料は第1感温材料と第2感温材料の両方が顕色する。したがって、第1感温材料と第2感温材料が両方顕色した色(図8(c))を呈する。 The heat energy required for the second thermosensitive material to develop color is equal to or more than the heat energy of heat (T a2 ) and less than T d1 and T d2 , at a temperature increase rate RA (for example, a temperature increase rate of 100 ° C./min). When the paint is applied to the paint with a laser beam so as to be less than ()), the paint develops both the first temperature-sensitive material and the second temperature-sensitive material. Therefore, both the first temperature-sensitive material and the second temperature-sensitive material exhibit a developed color (FIG. 8C).
第2感温材料が顕色するために必要な熱(Ta2)の熱エネルギー以上、かつTd1、Td2未満の熱エネルギーを、昇温速度RA(例えば、昇温速度100℃/min)以上となるように、レーザービームで塗料に与えると、第1感温材料は顕色せず、第2感温材料のみが顕色する。したがって、第2感温材料のみが顕色した色(図8(d))を呈する。 The heat energy required for the second thermosensitive material to develop color is equal to or more than the heat energy of heat (T a2 ) and less than T d1 and T d2 , at a temperature increase rate RA (for example, a temperature increase rate of 100 ° C./min). As described above, when applied to the paint with a laser beam, the first temperature-sensitive material does not appear and only the second temperature-sensitive material appears. Therefore, only the second temperature-sensitive material exhibits a developed color (FIG. 8D).
以上のように、結晶化速度(顕色速度)の異なる感温材料を含みわせることにより2種の感温材料で3種の色を印字することが可能となる。 As described above, by including temperature-sensitive materials having different crystallization speeds (developing speeds), it is possible to print three colors with two types of temperature-sensitive materials.
また、結晶化速度を制御するため、図2のように結晶化速度が速い感温材料だけではなく、図3のように結晶化速度が遅い感温材料を混合することも可能である。 Further, in order to control the crystallization rate, not only a temperature-sensitive material having a high crystallization rate as shown in FIG. 2 but also a temperature-sensitive material having a low crystallization rate as shown in FIG. 3 can be mixed.
<レーザーマーキング方法>
レーザーマーキング方法は、第1実施形態と同様の方法を用いることができる。
<Laser marking method>
As the laser marking method, the same method as in the first embodiment can be used.
塗料が複数の感温材料を含む第3実施形態の場合は、第2実施形態と同様にレーザー光の波長を変えずに、レーザー光の出力又は照射時間を変えてレーザー光を照射することにより、感熱塗料の色調を制御することが好ましい。 In the case of the third embodiment in which the paint contains a plurality of temperature-sensitive materials, by irradiating the laser light by changing the output or irradiation time of the laser light without changing the wavelength of the laser light as in the second embodiment. It is preferable to control the color tone of the heat-sensitive paint.
また、レーザービームによる塗料の昇温速度を変化するためには、レーザービームの出力を制御すれば良い。 Further, in order to change the rate of temperature rise of the paint by the laser beam, the output of the laser beam may be controlled.
次に、実施例を示しながら本発明を更に具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Note that the present invention is not limited to these examples.
<感熱塗料の作製>
感温材料として、ロイコ染料として2´−メチル−6´−(N−p−トリル−N−エチルアミノ)スピロ[イソベンゾフラン−1(3H),9´−[9H]キサンテン]−3−オン(山田化学工業製RED520)を1重量部、顕色剤として東京化成工業製没食子酸オクチルを1重量部、消色剤として東京化成工業製メチルアンドロステンジオールを100重量部用いた。
<Production of heat-sensitive paint>
As a thermosensitive material, 2'-methyl-6 '-(Np-tolyl-N-ethylamino) spiro [isobenzofuran-1 (3H), 9'-[9H] xanthen] -3-one as a leuco dye (RED520 manufactured by Yamada Chemical Industry), 1 part by weight of octyl gallate manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. as a color developer, and 100 parts by weight of methylandrostenediol manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. as a decolorizer.
感温材料を構成するロイコ染料、顕色剤、消色剤と、揮発性溶媒としてテトラヒドロフラン1000重量部を混合し、感温材料のガラス転移点以下である0℃において、テトラヒドロフランを真空乾燥し、非晶質で消色した状態の感温材料を作製した。作製した感温材料を乳鉢で粉砕することで、感温材料の非晶質粒子を作製した。感温材料は無色透明であった。 A leuco dye constituting a temperature-sensitive material, a developer, a decoloring agent, and 1,000 parts by weight of tetrahydrofuran as a volatile solvent are mixed, and at 0 ° C. which is equal to or lower than a glass transition point of the temperature-sensitive material, tetrahydrofuran is vacuum-dried, A temperature-sensitive material in an amorphous and decolored state was produced. The prepared temperature-sensitive material was crushed in a mortar to prepare amorphous particles of the temperature-sensitive material. The temperature-sensitive material was colorless and transparent.
次に、作製した感温材料を用いて感熱塗料を以下の通り作製した。攪拌羽根を設けた容器に純水、樹脂として数平均分子量(Mn)10,000のポリビニルアルコールとポリビニル酢酸ビニルの共重合物(ポリビニルアルコールユニットの繰り返し数:ポリ酢酸ビニルユニットの繰り返し数≒36:64、水酸基価は285)、感温材料の非晶質粒子を投入し、約1時間混合することにより、感温材料を含む塗料を調製した。 Next, a heat-sensitive paint was prepared as follows using the prepared temperature-sensitive material. Pure water in a vessel provided with stirring blades, a copolymer of polyvinyl alcohol and polyvinyl acetate having a number average molecular weight (Mn) of 10,000 as a resin (repeating number of polyvinyl alcohol units: repeating number of polyvinyl acetate units ≒ 36: 64, the hydroxyl value was 285), and amorphous particles of a temperature-sensitive material were charged and mixed for about 1 hour to prepare a paint containing the temperature-sensitive material.
<DSC測定>
作製した塗料を、示差走査熱量測定(DSC)により、感温材料のガラス転移点以下である0℃から、感温材料の融点以上である220℃まで、昇温速度30℃/minで昇温した。その結果、80℃付近に結晶化に由来する発熱ピークが、195℃付近に融点に由来する吸熱ピークが観察された。
その後、示差走査熱量測定(DSC)により、作製した塗料を降温速度20℃/minで降温した。その結果、降温過程において結晶化に由来する発熱ピークが観察された。以上の結果より、実施例1に用いた感温材料は結晶化しやすい材料であることが確認された。
<DSC measurement>
The temperature of the prepared coating material was increased by differential scanning calorimetry (DSC) from 0 ° C., which is lower than the glass transition point of the temperature-sensitive material, to 220 ° C., which is higher than or equal to the melting point of the temperature-sensitive material, at a heating rate of 30 ° C./min. did. As a result, an exothermic peak derived from crystallization was observed around 80 ° C., and an endothermic peak derived from melting point was observed around 195 ° C.
Thereafter, the temperature of the prepared coating material was lowered at a temperature reduction rate of 20 ° C./min by differential scanning calorimetry (DSC). As a result, an exothermic peak due to crystallization was observed in the course of the temperature drop. From the above results, it was confirmed that the temperature-sensitive material used in Example 1 was a material that easily crystallized.
<顕色機能の確認>
作製した塗料を、感温材料のガラス転移点以下の温度である0℃から感温材料の融点以上の温度である220℃まで、加熱速度30℃/minで加熱した。その結果、80℃で赤色に顕色し、融点である195℃で消色することが確認できた。
<Confirmation of color development function>
The prepared paint was heated at a heating rate of 30 ° C./min from 0 ° C., which is lower than the glass transition point of the temperature-sensitive material, to 220 ° C., which was higher than the melting point of the temperature-sensitive material. As a result, it was confirmed that the color developed red at 80 ° C. and disappeared at 195 ° C., which is the melting point.
(比較例1)
感温材料を液体急冷法により、冷却し、非晶質粒子を作製しようとしたこと以外実施例1と同様に感温材料を作製した。
(Comparative Example 1)
A temperature-sensitive material was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature-sensitive material was cooled by a liquid quenching method to produce amorphous particles.
具体的には、実施例1と同様のロイコ染料、顕色剤、消色剤を混合し、感温材料の融点以上である220℃に加熱し、融解させた後、サンプル容器を液体窒素中に含浸することにより急冷した。冷却後の感温材料は赤色に着色していた。冷却過程で、結晶化し、顕色してしまったと考えられる。そのため、非晶質で消色した状態の感温材料を得ることができなかった。 Specifically, the same leuco dye, developer and decoloring agent as in Example 1 were mixed, heated to 220 ° C., which is higher than the melting point of the temperature-sensitive material, and melted. Quenched by impregnation. After cooling, the temperature-sensitive material was colored red. It is considered that the crystals crystallized and developed during the cooling process. Therefore, it was not possible to obtain a temperature-sensitive material in an amorphous and decolored state.
以上のように、実施例1及び比較例1から、揮発性の高い有機溶媒に感温材料を構成するロイコ染料、顕色剤、消色剤を溶解し、ガラス転移点以下で溶媒を蒸発させることにより、結晶化速度の速い非晶質な感温材料を得ることができることが分かった。 As described above, from Example 1 and Comparative Example 1, the leuco dye, the developer, and the decoloring agent constituting the temperature-sensitive material are dissolved in the highly volatile organic solvent, and the solvent is evaporated below the glass transition point. Thus, it was found that an amorphous temperature-sensitive material having a high crystallization rate can be obtained.
感温材料として、ロイコ染料として3,3−ビス(p−ジメチルアミノフェニル)−6−ジメチルアミノフタリド(山田化学工業製CVL)を1重量部、顕色剤として東京化成工業製没食子酸オクチルを1重量部、消色剤として東京化成工業製17α−ヒドロキシプロゲステロンアセタートを100重量部用いた、こと以外実施例1と同様に感温材料、及び塗料を調製した。作製した塗料について、実施例1と同様にDSC測定を行い、顕色機能の確認を行った。 1 part by weight of 3,3-bis (p-dimethylaminophenyl) -6-dimethylaminophthalide (CVL manufactured by Yamada Chemical Industries) as a thermosensitive material as a leuco dye, and octyl gallate manufactured by Tokyo Chemical Industry as a color developer Was used in the same manner as in Example 1 except that 1 part by weight of the compound was used and 100 parts by weight of 17α-hydroxyprogesterone acetate manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. as a decolorizing agent. The prepared paint was subjected to DSC measurement in the same manner as in Example 1 to confirm the color developing function.
DSC測定では、昇温過程において110℃付近に結晶化に由来する発熱ピークが、215℃付近に融点に由来する吸熱ピークが観察された。降温過程において結晶化に由来する発熱ピークが観察された。以上の結果より、実施例2に用いた感温材料は結晶化しやすい材料であることが確認された。 In the DSC measurement, an exothermic peak derived from crystallization was observed at around 110 ° C. and an endothermic peak derived from the melting point was observed around 215 ° C. in the course of the temperature rise. An exothermic peak due to crystallization was observed during the cooling process. From the above results, it was confirmed that the temperature-sensitive material used in Example 2 was a material that easily crystallized.
また、作製した塗料を、感温材料のガラス転移点以下の温度である0℃から感温材料の融点以上の温度である220℃まで、加熱速度30℃/minで加熱した。その結果、110℃で青色に顕色し、融点である215℃で消色することが確認できた。 Further, the prepared coating material was heated at a heating rate of 30 ° C./min from 0 ° C., which is lower than the glass transition point of the temperature-sensitive material, to 220 ° C., which was higher than the melting point of the temperature-sensitive material. As a result, it was confirmed that the color developed blue at 110 ° C. and disappeared at 215 ° C., which is the melting point.
(比較例2)
感温材料を液体急冷法により、冷却し、非晶質粒子を作製しようとしたこと以外実施例2と同様に感温材料を作製した。
(Comparative Example 2)
A temperature-sensitive material was produced in the same manner as in Example 2 except that the temperature-sensitive material was cooled by a liquid quenching method to produce amorphous particles.
具体的には、実施例2と同様のロイコ染料、顕色剤、消色剤を混合し、感温材料の融点以上である220℃に加熱し、融解させた後、サンプル容器を液体窒素中に含浸することにより急冷した。冷却後の感温材料は青色に着色していた。冷却過程で、結晶化し、顕色してしまったと考えられる。そのため、非晶質で消色した状態の感温材料を得ることができなかった。 Specifically, the same leuco dye, developer, and decolorant as in Example 2 were mixed, heated to 220 ° C., which is higher than the melting point of the temperature-sensitive material, and allowed to melt. Quenched by impregnation. After cooling, the temperature-sensitive material was colored blue. It is considered that the crystals crystallized and developed during the cooling process. Therefore, it was not possible to obtain a temperature-sensitive material in an amorphous and decolored state.
(比較例3)
感温材料として、ロイコ染料として3,3−ビス(p−ジメチルアミノフェニル)−6−ジメチルアミノフタリド(山田化学工業製CVL)を1重量部、顕色剤として東京化成工業製没食子酸オクチルを1重量部、消色剤として東京化成工業製ビタミンK4を100重量部用いたこと以外、実施例1と同様に感温材料及び、感熱塗料を調製した。作製した塗料について、実施例1と同様にDSC測定を行い、顕色機能の確認を行った。
(Comparative Example 3)
1 part by weight of 3,3-bis (p-dimethylaminophenyl) -6-dimethylaminophthalide (CVL manufactured by Yamada Chemical Industry) as a thermosensitive material as a leuco dye, and octyl gallate manufactured by Tokyo Chemical Industry as a developer Was used in the same manner as in Example 1 except that 1 part by weight of the compound was used and 100 parts by weight of vitamin K4 manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. as a decolorizing agent. The prepared paint was subjected to DSC measurement in the same manner as in Example 1 to confirm the color developing function.
なお、比較例3の感温材料は、液体急冷法でも非晶質で消色した状態とすることができた。感温材料をそれぞれ構成するロイコ染料、顕色剤、消色剤をそれぞれ混合し、感温材料の融点以上である220℃から、サンプル容器を液体窒素中に含浸することで急冷した。感温材料を乳鉢で粉砕することで、非晶質粒子とした。作製した非晶質粒子は無色透明であった。 The temperature-sensitive material of Comparative Example 3 could be made amorphous and decolored by the liquid quenching method. The leuco dye, the developer, and the decoloring agent constituting each of the temperature-sensitive materials were mixed, and the sample was rapidly cooled by impregnating the sample container with liquid nitrogen from 220 ° C., which is higher than the melting point of the temperature-sensitive material. The temperature-sensitive material was crushed in a mortar to obtain amorphous particles. The produced amorphous particles were colorless and transparent.
DSC測定において、昇温過程では融点に由来する吸熱ピークのみ観察された。また、降温過程では発熱ピークは観察されなかった。この結果から、第3感温塗料は結晶化し難い材料であることが確認された。 In the DSC measurement, only an endothermic peak derived from the melting point was observed in the temperature rising process. No exothermic peak was observed during the cooling process. From this result, it was confirmed that the third temperature-sensitive paint was a material that was difficult to crystallize.
また、作製した塗料を、感温材料のガラス転移点以下の温度である0℃から感温材料の融点以上の温度である220℃まで、加熱速度30℃/minで加熱した。その結果、顕色しないまま、融点である120℃になった。結晶化速度が遅いために、加熱速度30℃/minでは結晶化せずに、顕色しなかったと考えられる。 Further, the prepared coating material was heated at a heating rate of 30 ° C./min from 0 ° C., which is lower than the glass transition point of the temperature-sensitive material, to 220 ° C., which was higher than the melting point of the temperature-sensitive material. As a result, the temperature reached 120 ° C., which is the melting point, without developing color. It is considered that, because the crystallization speed was low, no crystallization occurred at the heating rate of 30 ° C./min, and no color was developed.
<感温塗料の調製>
実施例1及び実施例2で作製した感温材料を両方含む塗料を以下の方法で作製した。
<Preparation of temperature-sensitive paint>
Paints containing both the temperature-sensitive materials produced in Example 1 and Example 2 were produced by the following method.
攪拌羽根を設けた容器に純水、樹脂として数平均分子量(Mn)10,000のポリビニルアルコールとポリビニル酢酸ビニルの共重合物(ポリビニルアルコールユニットの繰り返し数:ポリ酢酸ビニルユニットの繰り返し数≒36:64、水酸基価は285)、実施例1で作製した非晶質の感温材料粒子と、実施例2で作製した非晶質の感温材料粒子を投入し、約1時間混合することにより、2種の感温材料を含む感温塗料を調製した。 Pure water in a vessel provided with stirring blades, a copolymer of polyvinyl alcohol and polyvinyl acetate having a number average molecular weight (Mn) of 10,000 as a resin (repeating number of polyvinyl alcohol units: repeating number of polyvinyl acetate units ≒ 36: 64, the hydroxyl value is 285), the amorphous temperature-sensitive material particles prepared in Example 1 and the amorphous temperature-sensitive material particles prepared in Example 2 are charged, and mixed for about 1 hour. A temperature-sensitive paint containing two types of temperature-sensitive materials was prepared.
調製した塗料中に、基材(紙)をそれぞれ10分間含浸させることで、基材表面に塗料を吸収させた。その後、塗料から基材を取り出し純水を揮発させることで、塗料が吸収された基材を作製した。 By impregnating the base material (paper) in the prepared coating material for 10 minutes, the coating material was absorbed on the surface of the base material. Thereafter, the substrate was taken out of the paint, and pure water was volatilized to produce a substrate in which the paint was absorbed.
<顕色機能の確認>
作製した基材について、ホットプレートで熱エネルギーを与えた。図9に実施例に係る塗料の熱エネルギーによる色変化の様子を示す。30℃/minで昇温していき、基材の表面温度が第1感温材料の顕色温度Ta1である80℃に達した時点で基材の加熱箇所が赤色に変色した。一方、加熱速度を100℃/minにあげて高速に熱エネルギーを加えていくと、基材の表面温度が、第2感温材料の顕色温度Ta2である110℃に達した時点で、基材の加熱箇所が青色に変色した。また、一度変色した基材を20℃の環境に置いたところ、変色状態が保持されたままであることが確認できた。
<Confirmation of color development function>
Thermal energy was applied to the prepared substrate using a hot plate. FIG. 9 shows a state of color change due to heat energy of the paint according to the example. The temperature was increased at 30 ° C./min, and when the surface temperature of the base material reached 80 ° C., which is the developing temperature Ta1 of the first temperature-sensitive material, the heated portion of the base material turned red. On the other hand, when the heating rate is increased to 100 ° C./min and thermal energy is added at a high speed, when the surface temperature of the substrate reaches 110 ° C., which is the developing temperature Ta2 of the second temperature-sensitive material, The heated portion of the substrate turned blue. Further, when the base material once discolored was placed in an environment of 20 ° C., it was confirmed that the discolored state was maintained.
次に、作製した基材について、低出力でレーザーを照射した場合と、高出力でレーザーを照射した場合の塗料の変色機能を確認した。 Next, with respect to the produced base material, the discoloration function of the paint was confirmed when the laser was irradiated at a low output and when the laser was irradiated at a high output.
まず、作製した基材に出力0.5WのCO2レーザーを照射することで熱エネルギーを加えた。塗料を吸収した基材の表面温度が、第1感温材料の顕色温度Ta1である80℃に達した時点で、基材のレーザー照射箇所が赤色に変色した。 First, thermal energy was applied by irradiating the produced base material with a CO 2 laser having an output of 0.5 W. When the surface temperature of the base material that absorbed the coating material reached 80 ° C., which is the color development temperature Ta1 of the first temperature-sensitive material, the laser irradiation part of the base material turned red.
次に作製した基材について、レーザー出力を1.5Wに上げて、高速に熱エネルギーを加えた。塗料を吸収した基材の表面温度が、第2感温材料の顕色温度Ta2である110℃に達した時点で、基材のレーザー照射箇所が青色に変色することが確認できた。図10に、レーザーの出力を上げて110℃まで加熱したときの実施例に係る塗料の色変化の様子を示す。110℃までの昇温速度は100℃/minであった。 Next, with respect to the produced base material, the laser output was increased to 1.5 W, and heat energy was applied at a high speed. When the surface temperature of the base material that absorbed the paint reached 110 ° C., which is the developing temperature Ta2 of the second temperature-sensitive material, it was confirmed that the laser-irradiated portion of the base material turned blue. FIG. 10 shows how the color of the paint according to the example changes when the laser output is increased and heated to 110 ° C. The rate of temperature rise up to 110 ° C. was 100 ° C./min.
また、レーザーの照射を停止し、一度変色した基材を20℃の環境に置いたところ、変色状態が保持されたままであることが確認できた。 In addition, when the irradiation of the laser was stopped and the substrate once discolored was placed in an environment of 20 ° C., it was confirmed that the discolored state was maintained.
以上より、本実施例に係る塗料を用いることにより、レーザー照射による多色での変色が可能であることを確認できた。 From the above, it was confirmed that the use of the coating material according to the present example enabled discoloration in multiple colors by laser irradiation.
Claims (14)
前記第一粒子のガラス転移点以下の温度から融点まで加熱速度30℃/分で加熱すると、前記第一粒子のガラス転移点以上であって融点未満の温度で顕色することを特徴とする感熱塗料。 Leuco dye, including a developer and a decoloring agent, comprising amorphous first particles,
Heating at a heating rate of 30 ° C./minute from the temperature below the glass transition point of the first particles to the melting point, the color develops at a temperature above the glass transition point of the first particles but below the melting point. paint.
示差走査熱量測定(DSC)において、前記第一粒子のガラス転移点以下の温度から融点まで、加熱速度30℃/分で加熱すると、前記第一粒子のガラス転移点以上であって融点未満の温度において、第一粒子の結晶化に由来する発熱ピークが観察されることを特徴とする感熱塗料。 The heat-sensitive paint according to claim 1,
In differential scanning calorimetry (DSC), when heating is performed at a heating rate of 30 ° C./min from a temperature below the glass transition point of the first particles to a melting point, a temperature above the glass transition point of the first particles but below the melting point is obtained. Wherein the exothermic peak due to crystallization of the first particles is observed.
前記第一粒子のガラス転移点以下の温度から融点まで、加熱速度1000℃/分でレーザーでスポット加熱すると、前記第一粒子のガラス転移点以上であって融点未満の温度で顕色することを特徴とする感熱塗料。 The heat-sensitive paint according to claim 1 or 2,
From the temperature below the glass transition point of the first particles to the melting point, spot heating with a laser at a heating rate of 1000 ° C./min, the color development at a temperature above the glass transition point of the first particles but below the melting point. Characterized thermal paint.
前記第一粒子がロイコ染料と顕色剤と消色剤のみからなることを特徴とする感熱塗料。 The heat-sensitive paint according to any one of claims 1 to 3,
The heat-sensitive paint according to claim 1, wherein the first particles comprise only a leuco dye, a developer, and a decolorant.
前記感温粒子はマイクロカプセル化されていることを特徴とする感熱塗料。 The heat-sensitive paint according to any one of claims 1 to 4,
The heat-sensitive paint is characterized in that the temperature-sensitive particles are microencapsulated.
ロイコ染料、顕色剤及び消色剤を含み、非晶質な第ニ粒子をさらに備え、
前記第一粒子と前記第二粒子はガラス転移点又は顕色温度が異なり、
前記第一粒子のガラス転移点と前記第二粒子のガラス転移点のうち低い温度Tgから、前記第一粒子の融点と前記第二粒子の融点のうち低い温度Tmまで、加熱速度30℃/分で加熱すると、前記温度Tg以上であって前記温度Tm未満の温度範囲で2段階に顕色することを特徴とする感熱塗料。 A heat-sensitive paint according to any one of claims 1 to 5,
Leuco dye, comprising a developer and a decoloring agent, further comprising amorphous second particles,
The first particles and the second particles have different glass transition points or developing temperatures,
A heating rate of 30 ° C./min from a low temperature Tg of the glass transition point of the first particles and the glass transition point of the second particles to a low temperature Tm of the melting points of the first particles and the second particles. A heat-sensitive paint which develops in two stages in a temperature range between the temperature Tg and the temperature below the temperature Tm.
前記第一粒子と前記第二粒子は互いに結晶化速度が異なることを特徴とする感熱塗料。 The heat-sensitive paint according to claim 6,
The first particles and the second particles have different crystallization rates from each other.
示差走査熱量測定(DSC)において、前記温度Tgから前記温度Tmまで加熱速度30℃/分で加熱すると、前記温度Tg以上であって前記温度Tm未満の温度範囲に、結晶化に由来する発熱ピークが2つ観察されることを特徴とする感熱塗料。 The heat-sensitive paint according to claim 6 or 7,
In differential scanning calorimetry (DSC), when heating is performed from the temperature Tg to the temperature Tm at a heating rate of 30 ° C./min, an exothermic peak due to crystallization falls within a temperature range of the temperature Tg or more and less than the temperature Tm. A heat-sensitive paint characterized in that two are observed.
前記温度Tgから前記温度Tmまで加熱速度1000℃/分でレーザーでスポット加熱すると、前記温度Tg以上であって前記温度Tm未満の温度範囲で2段階に顕色することを特徴とする感熱塗料。 A heat-sensitive paint according to any one of claims 6 to 8,
A heat-sensitive paint characterized in that when a spot is heated by a laser from the temperature Tg to the temperature Tm at a heating rate of 1000 ° C./min with a laser, the color develops in two stages in a temperature range from the temperature Tg to the temperature Tm.
前記第一粒子と前記第二粒子は、同じ波長のレーザービームにより顕色することを特徴とする感熱塗料。 It is a heat-sensitive paint according to any one of claims 6 to 9,
The first particles and the second particles are colored by a laser beam having the same wavelength.
前記第二粒子がロイコ染料と顕色剤と消色剤のみからなることを特徴とする感熱塗料。 The heat-sensitive paint according to any one of claims 6 to 10, wherein
The heat-sensitive paint, wherein the second particles comprise only a leuco dye, a developer, and a decolorant.
前記第二粒子がマイクロカプセル化されていることを特徴とする感熱塗料。 It is a heat-sensitive paint according to any one of claims 6 to 12, wherein
A heat-sensitive paint, wherein the second particles are microencapsulated.
前記レーザービームは、赤外線レーザーであることを特徴とする感熱塗料。 The heat-sensitive paint according to claim 3, 9, or 10,
The heat-sensitive paint, wherein the laser beam is an infrared laser.
レーザーの波長を変えずに、前記レーザーの出力又は照射時間を変えて前記レーザーを照射することにより、前記感熱塗料の色調を制御することを特徴とするレーザーマーキング方法。 A laser marking method using the heat-sensitive paint according to any one of claims 1 to 13,
A laser marking method comprising controlling the color tone of the heat-sensitive paint by irradiating the laser while changing the output or irradiation time of the laser without changing the wavelength of the laser.
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