JP4789083B2 - 温度感知シール - Google Patents

Description

この発明は温度感知シール、詳しくは、温度管理を必要とする各種機器類の所望部位に貼付し、あらかじめ設定された規定温度に達したとき、発色現象によりその事実を不可逆的に表示する温度感知シールに関するものである。

ラベル状をなした温度感知シールは、各種機器類の所望部位に簡単に貼付でき、狭いスペースにも適用可能で、電源等を必要としないので、各種機器類の温度管理の為、あらゆる産業界において広く用いられている。

この温度感知シールには、あらかじめ設定された温度に達すると、発色によってその事実を表示し、被測定物の温度が設定温度以下に戻ったとしても、同じ表示を続ける不可逆的温度感知シールと、被測定物の温度変化に応じて表示を変化させる可逆的温度感知シールが存在するが、不可逆的温度感知シールは、遠隔地に設置された無人機器類や一定期間毎に定期的なチェックを必要とする機器類の温度管理の為などに広く用いられている。
特開２００１−８３０２０公報 なし。

この不可逆的温度感知シールの発色機構には種々のタイプが存在するが、現在主流になっているものは、あらかじめ設定された設定温度で融解する融解物質を浸み込ませたシート状の感温材と色紙とを重畳し、該融解物質の融解現象によってそれまで外部からは遮蔽され見えていなかった色紙の彩色面が透けて見える様にするタイプである。このタイプのものにおいては、あらかじめの設定された設定温度で融解する融解物質が極めて重要な要素となっており、この融解物質が感知精度の良否に決定的な影響を与えることは言うまでもないが、融解物質として化学物質を用いるものと、ワックスを用いるものの二種が存在している。

化学物質を用いるタイプのものにおいては、特定の温度で融解する化学物質を実験などによりあらかじめ選び出しておき、設定温度に応じてそれに適した化学物質を用いて感温材を製作する様にしている。つまり、設定温度４５℃の場合にはトリラウリンを、５０℃の場合にはミリスチン酸を、７０℃の場合にはベヘン酸を、９５℃の場合にはステアリン酸アミドを、と言った様に、各種化学物質を選択的に用いて感温材を製作していたのである。この化学物質を用いるタイプは比較的正確に温度感知できると共に、高温など劣悪な使用条件下においても比較的変質しにくいといった長所を有しているが、設定温度毎に異なった化学物質を用意しなければならない為、製造現場においては在庫管理だけでも大変であり、温度感知シールの製造コストが非常に高くなってしまうという欠点があった。

一方、融解物質として直鎖状炭化水素を主体とするワックスを用いるタイプのものは、上述の化学物質を用いるタイプのものよりはるかに低コストで製造できるという大きな長所を有している。即ち、直鎖状炭化水素を主体とするワックスは古くからあらゆる工業分野において広く用いられている物質であり、従来からその組成や特性の解明が進んでおり、豊富なデータの蓄積により、現在では精製処理やブレンドによってコンマ以下のレベルまで融解温度（メルティング ポイント）を自由に設定することが可能となっている。又、調達も極めて容易であるので、温度感知シール用の融解物質としては、極めてすぐれた特性を持っていると言える。

図１は、現在主に生産されているこのワックスを使用したタイプの温度感知シールの代表例であり、基材１上にはあらかじめ設定された温度で融解するワックスを含浸せしめた
ワックス紙２が貼付されており、更にこのワックス紙２の上には色紙３がその彩色面４をワックス紙２側にして重畳され、これら表面側全体が透明フィルム５によって被覆されている。この温度感知シールにおいては、色紙３の彩色面４は裏側に位置し、通常は遮蔽され見えないが、あらかじめ設定された温度になると、ワックス紙２に含浸せしめられているワックスが融解し、色紙３に浸み込んで透明化し、それまで見えなかった彩色面４を表面側、つまり上方から透けて見える様にすることによって発色させていた。

しかしながら、この従来のワックス使用の温度感知シールにおいては、耐候性において問題が残っていた。即ち、何らかの理由により、透明フィルム５にピンホールなどの欠損が生じると、これを通って内部に水分が侵入し、色紙３自体が吸水したり、色紙３とワックス紙２の間に水分が滞溜したりして、設定温度における正確な発色を妨げてしまうことがあった。又、ワックスはそれ自体高温で気化する性質があるので、設定温度を高くした場合にはワックス紙２に含浸せしめられたワックスがわずかではあるが気化してしまい、十分な発色が起きない場合があった。

本発明者は、上記従来の問題点に鑑み、多種多様な設定温度のものを低コストで生産できるという直鎖状炭化水素を主体とするワックスの長所をそのまま生かしつつ、耐候性や高温特性においても化学物質利用のものに劣らないワックス利用の温度感知シールを得べく鋭意研究した結果、極めてすぐれた性能を有する温度感知シールを開発することに成功し、本発明としてここに提案するものである。

任意の平面形状を有する色紙６の彩色面４上に、あらかじめ設定された任意の温度で融解する直鎖状炭化水素を主体とするワックスを粉末状に粉砕したものと適量の粘ちょう剤とからなり、所定の設定温度に達すると、それまで白濁して不透明であったものが透明化するワックス層７が形成された感温片９を、シート状をなした基材１上にワックス層７側を表面側にして貼付し、更に基材１の表面側全体を透明フィルム５で被覆せしめて温度感知シールを構成することにより上記課題を解決した。又、上記温度感知シールは、色紙原紙８の彩色面４上に、あらかじめ設定された任意の温度で融解する直鎖状炭化水素を主体とするワックスを粉末状に粉砕したものと適量の粘ちょう剤と溶剤とを混練してなり、所定の設定温度に達すると、それまで白濁して不透明な状態であったものが透明化する
ワックス混合物を塗布してワックス層７を形成せしめた後、これを任意の平面形状になる様に打ち抜いて感温片９を形成し、この感温片９をシート状をなした基材１上にワックス層７側が表面側になる様に貼付し、基材１の表面側全体を透明フィルム５で被覆するという方法により製造した。

融解物質として直鎖状炭化水素を主体とするワックスを用いるので、化学物質を用いたものの様に、設定温度毎に様々な化学物質をあらかじめ準備する必要がなく、精製やブレンドによって設定温度を自由に選ぶことが可能なので、原料の在庫管理が容易になると共に、調達コストも極めて低くなり、多品種少量生産の要求にも、低コストで十分応えることが出来る様になる。又、豊富なデータの蓄積があるワックスを融解物質として用いるので、より精度の高い温度感知シールとすることが出来る。又、直鎖状炭化水素を主体とするワックスは脂肪酸のように酸性基を持たないので、水との相互作用が弱く、吸湿による機能劣化が生じにくい。

又、色紙６の上面に撥水性を有するワックス層７が形成されているので、何らかの原因によって透明フィルム５にピンホールなどの欠損が生じ、これから水分が侵入したとしても、水分はこのワックス層７によってそれ以上内部への侵入が阻止されるので、水分の侵入による機能劣化が生じるおそれはない。更に、色紙６は吸収性を有する必要がないので、吸湿性のない素材のものを用いることが出来、水分の浸み込みよる機能劣化を防ぐことが出来る。

又、ワックス混合物を構成している粘ちょう剤であるエチルセルロースにはワックスの気化を阻止する作用があるので、設定温度を高温にした場合でも、ワックス層７からの気化はおこらず、ワックスの気化に伴う発色の低下という不都合も発生しない。

更に又、色紙原紙８にワックス混合物を塗布して乾燥させた後、適宜形状で打ち抜くだけで温度感知シールの主要部を作り出すことが出来るので、従来のものに比べより少ない工程数で温度感知シールを生産出来ると共に、工程数の減少に伴い、外観上区別がつきにくい設定温度の異なった温度感知シールが製造作業中に誤って混入する危険も少なくなり、不良品の発生率も低下する。

任意の平面形状を有する色紙６の彩色面４上に、あらかじめ設定された任意の温度で融解する直鎖状炭化水素を主体とするワックスを粉末状に粉砕したものと適量の粘ちょう剤とからなるワックス層７が形成された感温片９を、シート状をなした基材１上にワックス層７側を表面側にして貼付した点に本質的な特徴がある。

図２はこの発明に係る温度感知シールの実施例１の拡大断面図、図３は一部を切欠いて描いたその拡大斜視図である。

図中１はシート状をなした基材であり、この基材１上には所望の形状に打ち抜かれた色紙６が、その彩色面４を上方すなわち表面側にして貼付されている。そして、この色紙６の彩色面４上には、あらかじめ設定された任意の温度で融解する直鎖状炭化水素を主体としたワックスを粉状にしたものと、粘ちょう剤及び溶剤とを混り合せたワックス混合物が塗布され、不透明なワックス層７が形成されている。更に、この基板１の表面側全体は透明フィルム５で被覆され、図７に示す温度感知シールとなっている。

なお、この実施例１においては粘ちょう剤としてエチルセルロースを用い、固形状のワックス約４１重量パーセント、粘ちょう剤としてエチルセルロース約４重量パーセント、溶剤としてブタノール約５５重量パーセントをボールミルに入れ、約７０時間粉砕混練して不透明状態を呈したワックス混合物を得て、これを、図４に示す様に、シート状をなした色紙原紙８の彩色面４上にスクリーン印刷などの手法によって塗布してワックス層７を形成し、これを図５に示す様に適宜の形状で打ち抜いて、図６に示す様な感温片９とし、この感温片９をシート状をなした基材１上に貼付し、基材１の表面側全体を透明フィルム５で被覆して温度感知シールとした。

本発明において用いる直鎖状炭化水素を主体とするワックスは、本来透明か半透明な性状を有しているが、ボールミルによって粉末状に粉砕されており、この粉末状のワックスの集合体は、光を透過させずに乱反射させるので、不透明でかつ白色の状態を呈している。粘ちょう剤としてのエチルセルロースは粉末状のワックスを相互に結合させるバインダーの役を担っており、これにより、粉末状のワックスを色紙原紙８上に塗布してワックス層７を形成させることができるのである。

ちなみに、ボールミルにおける粉砕混練が終了したワックス混合物は、ドロドロした粘性を有する流動物状を呈しており、これを色紙原紙８上に塗布した後、一定時間放置すると、ワックス混合物中の溶剤であるブタノールが蒸発し、色紙原紙８上には白色なワックス層７が形成される。この実施例１においては、粘ちょう剤としてエチルセルロース、溶剤としてブタノールを用いたが、それ以外の物質を用いても良いことはもちろん、その配合割合もこの実施例１の場合に限らないのはもちろんである。

この実施例１は、図７に示す様な外観を呈しており、両面接着テープなどによって、温度測定の対象である機器類の所望部位に貼付して、その使用に供する。そして、この機器類の貼付部位があらかじめ設定された設定温度を超えると、ワックス層７を構成している粉末状のワックスは融解し、相互に集合して液状のワックスになり、この相の変化によってそれまで白色であったワックス層は透明に変化し、色紙６の彩色面４が透けて見える様になる。

従って、今まで白色であった温度感知シールの表示部が発色した様に見え、設定温度超過の事実を表示することになる。なお、一旦設定温度を超えた後、温度が低下した場合には、ワックス層７を形成している直鎖状炭化水素を主体とするワックスは液体から固体に相が再び変化するが、粉末状に戻ることはないので、固定になっても透明な状態に変化はない。

この発明に係る温度感知シールにおいては、融解物質として直鎖状炭化水素を主体とするワックスを用いるので、化学物質を用いたものの様に、設定温度毎に様々な化学物質をあらかじめ準備する必要がなく、精製やブレンドによって設定温度を自由に選ぶことが可能で、原料の在庫管理が容易になると共に、調達コストも極めて低くなり、多品種少量生産の要求にも、低コストで十分応えることが出来る。又、豊富なデータの蓄積がある直鎖状炭化水素を主体とするワックスを融解物質として用いるので、より精度の高い温度感知シールを得ることが出来る。又、直鎖状炭化水素を主体とするワックスは脂肪酸のように酸性基を持たないので、水との相互作用が弱く、吸湿による機能劣化が生じにくい。

又、色紙６の上面に撥水性を有するワックス層７が形成されているので、何らかの原因によって透明フィルム５にピンホールなどの欠損が生じ、これから水分が侵入したとしても、水分はこのワックス層７によってそれ以上内部への侵入が阻止されるので、水分の侵入による機能劣化が生じるおそれはない。更に、色紙６は吸収性を有する必要がないので、吸湿性のない素材のものを用いることが出来、水分の浸み込みよる機能劣化を防ぐことが出来る。

又、ワックス混合物を構成している粘ちょう剤であるエチルセルロースにはワックスの気化を阻止する作用があるので、設定温度を高温にした場合でも、ワックス層７からの気化はおこらず、ワックスの気化に伴う発色の低下という不都合も発生しない。

更に、色紙原紙８にワックス混合物を塗布して乾燥させた後、適宜形状で打ち抜くだけで、温度感知シールの主要部である感温片９を作り出すことが出来るので、従来のものに比べ、より少ない工程数で温度感知シールを生産出来ると共に、工程数の減少に伴い、外観上区別がつきにくい設定温度の異なった温度感知シールが製造作業中に誤って混入する危険も少なくなり、不良品の発生率を低下させることが出来る。

この様に、この発明に係る温度感知シールは、融解物質としての直鎖状炭化水素を主体とするワックスのすぐれた特性を生かしつつ、耐候性、経済性、生産性を向上させており、極めて高い実用的価値を有するものである。

電力業界、食品製造業界、半導体製造業界をはじめ温度管理を必要とするあらゆる分野において利用可能である。

従来のワックスを融解物質として用いた温度感知シールの代表例の拡大断面図。 この発明に係る温度感知シールの実施例１の拡大断面図。 同じく、その一部を切欠いて描いた拡大斜視図。 この発明に係る温度感知シールの製造過程を説明するその斜視図。 同じく、その製造過程を説明する斜視図。 温度感知シールの主要部である感温片９の斜視図。 この発明に係る温度感知シールの斜視図。

１ 基材
２ ワックス紙
３ 色紙
４ 彩色面
５ 透明フィルム
６ 色紙
７ ワックス層
８ 色紙原紙
９ 感温片

Claims (6)

1. 任意の平面形状を有する色紙(６)の彩色面(４)上に、あらかじめ設定された任意の温度で融解する直鎖状炭化水素を主体とするワックスを粉末状に粉砕したものと適量の粘ちょう剤とからなり、所定の設定温度に達すると、それまで白濁して不透明であったものが透明化するワックス層(７)が形成された感温片(９)を、シート状をなした基材(１)上にワックス層(７)側を表面側にして貼付し、更に基材(１)の表面側全体を透明フィルム(５)で被覆せしめたことを特徴とする温度感知シール。
2. 色紙原紙(８)の彩色面(４)上に、あらかじめ設定された任意の温度で融解する直鎖状炭化水素を主体とするワックスを粉末状に粉砕したものと適量の粘ちょう剤と溶剤とを混練してなり、所定の設定温度に達すると、それまで白濁して不透明であったものが透明化するワックス混合物を塗布してワックス層(７)を形成せしめた後、これを任意の平面形状になる様に打ち抜いて感温片(９)を形成し、この感温片(９)をシート状をなした基材(１)上にワックス層(７)側が表面側になる様に貼付し、基材(１)の表面側全体を透明フィルム(５)で被覆することを特徴とする温度感知シールの製造方法。
3. ボールミルによってワックスを粉砕して粉末状とすることを特徴とする請求項２記載の温度感知シールの製造方法。
4. 粘ちょう剤がエチルセルロースであることを特徴とする請求項１記載の温度感知シール。
5. 溶剤がブタノールであることを特徴とする請求項２記載の温度感知シールの製造方法。
6. ワックスと粘ちょう剤と溶剤の混合重量比が概ね４１：４：５５であることを特徴とする請求項２記載の温度感知シールの製造方法。

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