JP3783184B2 - 示温剤マイクロカプセル - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は示温剤マイクロカプセルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、マイクロカプセルは、芯物質の周囲を壁膜で被覆した構造をもつ微小体であって、感圧複写紙の塗被剤、医薬品、農薬、香料、接着剤、酵素、顔料、染料、溶剤などの封入材として広く応用されている。
【0003】
印刷分野においても、このマイクロカプセルを用いて、機能性印刷物を作成することが試みられている。例えば香料を内包したマイクロカプセルを含有するインキを用いて印刷され、指でこすることにより香りを発するグラビア印刷物がすでに実用化されている。
【0004】
芯物質として電子供与性呈色染料と電子受容性顕色剤と極性有機化合物からなる示温剤を用いこれを壁膜で被覆した構造をもつ示温剤マイクロカプセルが提案されている(特開平5−65446号公報)。示温剤は温度変色材料で、ある温度を境にして、それ以下では例えば無色で、それ以上では有色となるなど可逆的に変色するので、高温金属面の温度表示、電気器具などの過熱防止などのような用途に用いられている。
しかし、電子供与性呈色染料と電子受容性顕色剤と極性有機化合物からなる示温剤自体は、変色する温度より高い温度から温度低下させた時と、変色する温度より低い温度から温度上昇させた時とで、変色する温度の差が例えば約5℃程度と小さいのに対して、前記示温剤を芯物質としてマイクロカプセル化した示温剤マイクロカプセルの場合はこの温度差が例えば約9〜15℃などと大きくなり、大きいと上記のような用途などに不適となるなどの問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記示温剤自体の融点と凝固点の差を測定すると、例えば約5℃程度と小さいのに対して、前記示温剤を芯物質としたマイクロカプセルの融点と凝固点の差を測定すると、例えば約9〜15℃などと非常に大きいので、前記示温剤を芯物質としてマイクロカプセル化したマイクロカプセルの融点と凝固点の差を小さくすることが前記温度差を小さくすることになるものと考えられる。
本発明の目的は、前記温度差を少なくして、例えば、示温剤自体が示す温度差程度になるようにした示温剤マイクロカプセルであって、低温領域および高温領域の双方の領域からの温度変化に応じて発色と消色を可逆的にかつ安定的に繰り返すことができる示温剤マイクロカプセルを提供することを目的とする。
【0006】
【問題点を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項1の発明は、パラフィンワックスおよび/またはマイクロクリスタリンワックスが配合されてなる、電子供与性呈色染料と電子受容性顕色剤と極性有機化合物からなる示温剤を内包した示温剤マイクロカプセルであって、
前記示温剤マイクロカプセル内の示温剤の融点と凝固点の差が、パラフィンワックスおよび/またはマイクロクリスタリンワックスが配合されていない示温剤自体の融点と凝固点の差と同じかあるいは小さくなるように、前記示温剤100重量部に対して、パラフィンワックスおよび/またはマイクロクリスタリンワックスが0.2〜10重量部の割合で配合されてなることを特徴とする。
電子供与性呈色染料と電子受容性顕色剤と極性有機化合物からなる示温剤に対して、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスを配合した芯物質を用いることにより、変色する温度より高い温度から温度低下させた時と、変色する温度より低い温度から温度上昇させた時とで、変色する温度差を約5℃以下にすることができる。
【0008】
本発明の請求項の発明は、請求項1記載の示温剤マイクロカプセルにおいて、パラフィンワックスが平均炭素数20〜35の直鎖状炭化水素を主成分とする分子量300〜500の飽和炭化水素混合物であり、マイクロクリスタリンワックスが平均炭素数20〜35の分枝鎖状炭化水素やナフテン系炭化水素を主成分とする分子量300〜700の飽和炭化水素混合物であり、極性有機化合物が高級アルコールであることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳述する。
本発明で使用する示温剤は、電子供与性呈色性有機化合物、電子受容性化合物及び極性有機化合物の3成分から構成されている。
この電子供与性呈色性有機化合物は色を決定する役割を有しており、このようなものとしては、例えば、3,6−ジメトキシフルオラン(黄)、3−シクロヘキシルアミノ−6−クロロフルオラン(橙)、3−ジエチルアミノ−6−メチル−7−クロロフルオラン(朱)、3−ジエチルアミノベンズフルオラン(桃)、ローダミンBラクタム(赤)、クリスタルバイオレットラクトン(青)、3−ジエチルアミノ−7−ジベンジルアミノフルオラン(緑)、3−ジエチルアミノ−6−メチル−7−アニリノフルオラン(黒)などが挙げられる。
【0010】
また、前記電子受容性化合物は色の濃度を決定する役割を有しており、このようなものとしては、通常、ビスフェノールA、没食子酸プロピルエステルなどが用いられる。
【0011】
さらに、前記極性有機化合物は変色温度を決定する役割を有しており、このようなものとしては、例えば、炭素数が12〜20の直鎖の高級アルコール、そのエステルが好ましい例として挙げられ、具体的にはn−オクチルアルコール、n−デシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、エイコサノール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオールなどの高級アルコールやそのエステルが挙げられる。変色温度はこれらのアルコールやそのエステルを適当に混合して用いることにより、約−40〜50℃の範囲で任意に選ぶことができる。
【0012】
本発明で使用する示温剤は、上記の電子供与性呈色性有機化合物、電子受容性化合物及び極性有機化合物の3成分を適宜選択して調製される。しかし、これら3成分から構成される示温剤は市販されており、本発明においては市販品を使用することもできる。
【0013】
本発明において、上記の示温剤にパラフィンワックスおよび/またはマイクロクリスタリンワックスを配合して芯物質として用いると、得られる示温剤マイクロカプセルの融点と凝固点の差が小さくなり、示温剤自体の融点と凝固点の差と同じかあるいは小さくなり、変色する温度より高い温度から温度低下させた時と、変色する温度より低い温度から温度上昇させた時とで、変色する温度の差を小さくすることができる。
【0014】
本発明で使用するパラフィンワックスやマイクロクリスタリンワックス自体は特に限定されず、通常はこれらは複数の炭素数分布をもった混合品として市販されており、本発明では市販品を使用できる。しかし、パラフィンワックスは、炭素数が約10〜70の脂肪族炭化水素化合物が用いられ、特に平均炭素数20〜35の直鎖状炭化水素を主成分とする分子量300〜500の飽和炭化水素混合物のものが特性上好ましく、また、入手し易いので好ましい。
【0015】
また、マイクロクリスタリンワックスは平均炭素数20〜35の分枝鎖状炭化水素やナフテン系炭化水素を主成分とする分子量300〜700の飽和炭化水素混合物が特性上好ましく、また入手し易いので好ましい。
【0016】
本発明で使用するパラフィンワックスやマイクロクリスタリンワックスの配合量は特に限定されないが、通常、示温剤100重量部に対して、パラフィンワックスおよび/またはマイクロクリスタリンワックスが0.2〜10重量部の割合で配合することが好ましい。0.2重量部未満では得られる示温剤マイクロカプセルの融点と凝固点の差が小さくならない恐れがあり、10重量部を超えても示温剤マイクロカプセルの融点と凝固点の差がある程度以上小さくならないので不経済となる。
【0017】
本発明の示温剤マイクロカプセルの製造方法については特に制限はなく、従来マイクロカプセルの製造において慣用されている方法、例えば、界面重合法、インサイチュ法、コアセルベーション法、液中硬化被覆法(オリフィス法)、液中乾燥法、噴霧・造粒法などを用いることができるが、これらの中で特にインサイチュ法が好適である。
【0018】
本発明の示温剤マイクロカプセルは印刷インキ用としても好適に使用できる。このようにして得られたマイクロカプセル分散液を公知の乾燥方法、例えば噴霧乾燥法などにより乾燥することにより、流動性を有するマイクロカプセル粉末が得られる。
【0019】
本発明の示温剤マイクロカプセルは、平版又は凸版印刷方式に用いることができ、温度の変化によって色調が変化する機能性印刷物を与えることができる。
【0020】
【実施例】
以下実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下実施例にのみ限定されるものではない。
(示温剤の調製)
電子供与性呈色染料としてPDS・HR(新日曹化学社製、フルオラン系赤色色素)28.5部と、電子受容性顕色剤としてビスフェノールA28.5部、それに極性有機化合物としてステアリン酸ブチル143部を加熱溶解し、示温剤を調製した。
【0021】
(実施例1)
スチレン無水マレイン酸共重合体(商品名:Scripset−520/モンサント社製)を少量の水酸化ナトリウムと共に溶解し、5wt%、pH4.3に調製したスチレン無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液300部中に、上記示温剤200部と、融点75℃のパラフィンワックス(商品名:NHP−10/日本精蝋社製)2部を配合してなる混合物を乳化・分散し、平均粒径4μmの乳化物を得た。
次いで、この分散物の分散液に、51.5部の37%ホルムアルデヒド水溶液に20部のメラミンを加え、少量の水酸化ナトリウム水溶液でpH9.5に調製した後、15分で80℃まで加熱溶解してから2時間保温した後、冷却して本発明の示温剤マイクロカプセル分散液を調製した。
得られた本発明の示温剤マイクロカプセル内の示温剤の融点、凝固点を示差熱分析計にて測定し、相変化状態を確認した、結果を表1に示す。
【0022】
(実施例2)
実施例1において、融点75℃のパラフィンワックス(商品名:NHP−10/日本精蝋社製)2部の代わりに、融点77℃のパラフィンワックス(商品名:NPS−6115/日本精蝋社製)0.4部とした以外は、実施例1と同様にして本発明の示温剤マイクロカプセル分散液を調製した。
得られた本発明の示温剤マイクロカプセル内の示温剤の融点、凝固点を示差熱分析計にて測定し、相変化状態を確認した、結果を表1に示す。
【0023】
(実施例3)
実施例1において、融点75℃のパラフィンワックス(商品名:NHP−10/日本精蝋社製)2部の代わりに、融点79℃のマイクロクリスタリンワックス(商品名:Hi−Mic−1070/日本精蝋社製)1部とした以外は、実施例1と同様にして本発明の示温剤マイクロカプセル分散液を調製した。
得られた本発明の示温剤マイクロカプセル内の示温剤の融点、凝固点を示差熱分析計にて測定し、相変化状態を確認した、結果を表1に示す。
【0024】
(実施例4)
実施例1において、融点75℃のパラフィンワックス(商品名:NHP−10/日本精蝋社製)2部の代わりに融点69℃のパラフィンワックス(商品名:POLYCOAT−1025/日本精蝋社製)3部とした以外は、実施例1と同様にして本発明の示温剤マイクロカプセル分散液を調製した。
得られた本発明の示温剤マイクロカプセル内の示温剤の融点、凝固点を示差熱分析計にて測定し、相変化状態を確認した、結果を表1に示す。
【0025】
(実施例5)
実施例1において、融点75℃のパラフィンワックス(商品名:NHP−10/日本精蝋社製)2部の代わりに融点70℃のマイクロクリスタリンワックス(商品名:Hi−Mic−1045/日本精蝋社製)10部とした以外は、実施例1と同様にして本発明の示温剤マイクロカプセル分散液を調製した。
得られた本発明の示温剤マイクロカプセル内の示温剤の融点、凝固点を示差熱分析計にて測定し、相変化状態を確認した、結果を表1に示す。
【0026】
(実施例6)
実施例1において、融点75℃のパラフィンワックス(商品名:NHP−10/日本精蝋社製)2部の代わりに融点63℃のパラフィンワックス(商品名:PALVAX−1430/日本精蝋社製)20部とした以外は、実施例1と同様にして本発明の示温剤マイクロカプセル分散液を調製した。
得られた本発明の示温剤マイクロカプセル内の示温剤の融点、凝固点を示差熱分析計にて測定し、相変化状態を確認した、結果を表1に示す。
【0027】
(実施例7)
実施例1において、融点75℃のパラフィンワックス(商品名:NHP−10/日本精蝋社製)2部の代わりに融点77℃のパラフィンワックス(商品名:NPS−6115/日本精蝋社製)1部および融点79℃のマイクロクリスタリンワックス(商品名:Hi−Mic−1070/日本精蝋社製)2部とした以外は、実施例1と同様にして本発明の示温剤マイクロカプセル分散液を調製した。
得られた本発明の示温剤マイクロカプセル内の示温剤の融点、凝固点を示差熱分析計にて測定し、相変化状態を確認した、結果を表1に示す。
【0028】
(比較例1)
実施例1において、融点75℃のパラフィンワックス(商品名:NHP−10/日本精蝋社製)を配合しなかった以外は、実施例1と同様にして比較のための示温剤マイクロカプセル分散液を調製した。
得られた比較のための示温剤マイクロカプセル内の示温剤の融点、凝固点を示差熱分析計にて測定し、相変化状態を確認した、結果を表1に示す。
【0029】
(比較例2)
実施例1乃至実施例7、および比較例1で用いた未カプセル化状態の示温剤の融点、凝固点を示差熱分析計にて測定し、相変化状態を確認した、結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
Figure 0003783184
【0031】
表1から、パラフィフィンワックスおよび/またはマイクロクリスタリンワックスを配合した本発明の示温剤マイクロカプセル(実施例1乃至実施例7)は融点(T1)と凝固点(T2)の差が小さく、しかも未カプセル化状態の示温剤(比較例2)の融点(T1)、凝固点(T2)の差より小さくなる。
これに対して、パラフィフィンワックスおよび/またはマイクロクリスタリンワックスを配合していない示温剤マイクロカプセル(比較例1)は融点(T1)と凝固点(T2)の差が大きいことが判る。
なお本発明の示温剤マイクロカプセル(実施例1乃至実施例7)や比較例1の示温剤マイクロカプセルは変色する温度より高い温度から温度低下させた時と、変色する温度より低い温度から温度上昇させた時とでの変色する温度の差は対応する融点(T1)と凝固点(T2)の差とほぼ等しかった。
【0032】
【発明の効果】
本発明の示温剤マイクロカプセルは、変色する温度より高い温度から温度低下させた時と、変色する温度より低い温度から温度上昇させた時とでの変色する温度の差が小さく、低温領域および高温領域の双方の領域からの温度変化に応じて発色と消色を可逆的に安定して繰り返すことができる。

Claims (2)

  1. パラフィンワックスおよび/またはマイクロクリスタリンワックスが配合されてなる、電子供与性呈色染料と電子受容性顕色剤と極性有機化合物からなる示温剤を内包した示温剤マイクロカプセルであって、
    前記示温剤マイクロカプセル内の示温剤の融点と凝固点の差が、パラフィンワックスおよび/またはマイクロクリスタリンワックスが配合されていない示温剤自体の融点と凝固点の差と同じかあるいは小さくなるように、前記示温剤100重量部に対して、パラフィンワックスおよび/またはマイクロクリスタリンワックスが0.2〜10重量部の割合で配合されてなることを特徴とする示温剤マイクロカプセル。
  2. パラフィンワックスが平均炭素数20〜35の直鎖状炭化水素を主成分とする分子量300〜500の飽和炭化水素混合物であり、マイクロクリスタリンワックスが平均炭素数20〜35の分枝鎖状炭化水素やナフテン系炭化水素を主成分とする分子量300〜700の飽和炭化水素混合物であり、極性有機化合物が高級アルコールであることを特徴とする請求項1記載の示温剤マイクロカプセル。
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