JP2016188884A - 温度履歴表示体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る温度履歴表示体は、基材と、基材上に配置された示温積層体とを備え、示温積層体は、発色剤を含む発色層と、発色剤の発色を促す顕色剤を含む顕色層と、発色層と顕色層との間の配置されるバリア層と、を備え、バリア層は、顕色材と非相溶性を示すバリア剤を含み、第一の温度では凍結しており、第二の温度を超えると溶融することにより顕色剤が発色層に拡散し発色することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
ロミックマーキングインクを用いた温度履歴表示体及びその製造方法。
この問題を解決するため、設定温度以上に達した場合に不可逆的な変化が生じるサーモクロミックマーキング(温度履歴表示体)が検討されている。これは、商品の保管温度が設定温度未満であれば発色しないが、設定温度以上で発色し、再度冷却を行っても発色が消えない。このため、商品が設定温度を超えた履歴が残り、この履歴は改ざんすることができない。この履歴と商品の変質などを照合し、商品の温度管理における問題点を明らかにすることができる。
発色剤としては、目視では無色或いは淡色であるが、酸性物質或いは塩基性物質に触れることで構造が変化し、目視で発色あるいは変色する物質を用いることができる。ここで、pHが約5以上8未満の中性付近ではほぼ無色或いは淡色で、pHが約5未満で発色或いは変色する物質を「酸性材料に触れて発色する物質」とし、pHが約8以上で発色或いは変色する物質を「塩基性材料に触れて発色する物質」とする。また、物質によっては酸性、中性、塩基性で異なる発色を示す化合物もあるので、「酸性材料に触れて発色する物質」と「塩基性材料に触れて発色する物質」の両方に該当する物質もある。「酸性材料に触れて発色する物質」としては、メチルバイオレットカルビノールベース、マラカイトグリーンカルビノールベース、チモールブルー、メチルイエロー、メチルオレンジ等が挙げられる。「塩基性材料に触れて発色する物質」としては、チモールブルー、フェノールレッド、フェノールフタレイン、ナフトールフタレイン、クレゾールレッド、アリザニンイエロー、チモールフタレイン、ブロモフェノールブルー、ブロモチモールブルー等が挙げられる。これらの物質の中でも、チモールブルー、ブロモチモールブルー、ブロモチモールブルーが好ましい。
バリア剤としては、発色剤と反応するカルボキシル基やスルホン酸基、フェノール性水酸基といった酸性基や、アミノ基のような塩基性基を極力持たない構造が好ましい。これはバリア層が軟化、或いは溶解しなくても、これら酸性基、或いは塩基性基が発色材と反応して、発色材が変色してしまう可能性があるからである。
顕色剤は、酸性物質、或いは塩基性物質であり、発色剤に合わせて選択する。酸性物質としては、カルボキシル基やスルホン酸基を有する高分子が挙げられる。具体的には、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、スチレンとポリアクリル酸の共重合物、アクリル酸メチルとアクリル酸の共重合物、アクリル酸エチルとアクリル酸の共重合物、アクリル酸プロピルとアクリル酸の共重合物、アクリル酸ブチルとアクリル酸の共重合物、アクリル酸ヘキシルとアクリル酸の共重合物、アクリル酸オクチルとアクリル酸の共重合物、メタクリル酸メチルとアクリル酸の共重合物、メタクリル酸エチルとアクリル酸の共重合物、メタクリル酸プロピルとアクリル酸の共重合物、メタクリル酸ブチルとアクリル酸の共重合物、メタクリル酸ヘキシルとアクリル酸の共重合物、メタクリル酸オクチルとアクリル酸の共重合物、スチレンとポリメタクリル酸の共重合物、アクリル酸メチルとメタクリル酸の共重合物、アクリル酸エチルとメタクリル酸の共重合物、アクリル酸プロピルとメタクリル酸の共重合物、アクリル酸ブチルとメタクリル酸の共重合物、アクリル酸ヘキシルとメタクリル酸の共重合物、アクリル酸オクチルとメタクリル酸の共重合物、メタクリル酸メチルとメタクリル酸の共重合物、メタクリル酸エチルとメタクリル酸の共重合物、メタクリル酸プロピルとメタクリル酸の共重合物、メタクリル酸ブチルとメタクリル酸の共重合物、メタクリル酸ヘキシルとメタクリル酸の共重合物、メタクリル酸オクチルとメタクリル酸の共重合物、スチレンとスチレンスルホン酸の共重合物、アクリル酸メチルとスチレンスルホン酸の共重合物、アクリル酸エチルとスチレンスルホン酸の共重合物、アクリル酸プロピルとスチレンスルホン酸の共重合物、アクリル酸ブチルとスチレンスルホン酸の共重合物、アクリル酸ヘキシルとスチレンスルホン酸の共重合物、アクリル酸オクチルとスチレンスルホン酸の共重合物、メタクリル酸メチルとスチレンスルホン酸の共重合物、メタクリル酸エチルとスチレンスルホン酸の共重合物、メタクリル酸プロピルとスチレンスルホン酸の共重合物、メタクリル酸ブチルとスチレンスルホン酸の共重合物、メタクリル酸ヘキシルとスチレンスルホン酸の共重合物、メタクリル酸オクチルとスチレンスルホン酸の共重合物、ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリビニルフェノール等が挙げられる。塩基性物質としては、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、キトサン、ポリリシン、ポリアルギニン、ポリアニリン等のアミノ基を有する高分子が挙げられる。これらの物質の中でも、ポリアクリル酸、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミンが好ましい。
示温積層体を基材上の形成することにより、商品に貼付しやすくなる。基材としては、ポリエチレンなど安価で種々の有機溶媒に対する耐性の高いフィルムが望ましい。また、ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略す)は低温耐久性が優れており、密着性及び透明性を付与しやすいため好適である。
温度履歴表示体は、示温積層体の耐刷性を向上させるために、示温積層体を覆う保護層を備えてもよい。保護層は印字及び印字の発色が目視で確認できるよう、透明であることが望まれる。透明でなくても印字及びその発色が視認できればよい。また、低温での耐久性及び示温積層体を形成する発色剤、顕色剤、バリア剤、これらの溶媒に溶解しないものを選ぶ必要がある。これらの要求を満たす材質として、PETフィルムが好適である。
示温積層体本発明においては、管理設定温度を超えるとバリア層が融解し、バリア剤及び顕色剤が印字紙に拡散する。そのため、バリア剤、顕色剤による印字の滲みが懸念される。したがって、印字紙としては厚さ方向への拡散性が優れ、面内方向へ拡散しにくい材質が望ましい。例えば、印字のにじみの少ないインクジェットプリント紙が好ましい。インクジェットプリント紙は、紙面の厚さ方向にタルクや炭酸カルシウムなどの無機物質が充填されている。そのため、液体の拡散が面内方向よりも厚さ方向に液体が拡散しやすいので、印字の滲みを抑制できる。また、印字紙の厚さにより、顕色剤と発色剤が接触する時間が延び、設定温度からの逸脱から発色にいたるまでの時間を制御することができる。
バリア層に含まる担体(バリア剤含浸紙)は、バリア剤のバリア層からの移動、及び顕色剤の発色層への拡散を妨げない材料であればよい。したがって、バリア剤含浸紙は、印字紙と異なり填料などの添加物が少ない薄葉紙等であることが好ましい。また、バリア剤の保液量が少ない材料を用いることより好ましい。印字紙に拡散したバリア層は印字インクを流してしまうため、使用するバリア剤の量を必要最小限にとどめるためである。さらに、図4に示す温度履歴表示体であればバリア層下の印字を目視により確認できる必要があるため、透明或いは半透明であることが望ましい。
顕色層に含まれる担体(顕色剤含浸紙)としては、発色剤が発色するために十分な顕色剤を保持できる材料であればよく、一般的な紙類を用いることができる。図4で示す温度履歴表示体であれば顕色層の下の印字を目視により確認できる必要があるため、透明或いは半透明であることが望ましい。
温度履歴表示体の製造方法ついて以下に説明する。本発明に係る温度履歴表示体は、管理設定温度内では、バリア層は顕色剤の拡散を防がなければならないため、バリア剤と顕色剤に非相溶性の物質を用いている。しかし、非相溶性の顕色層上にバリア層を形成する場合、液体を用いた塗布プロセスでは顕色層がバリア剤をはじいてしまい、バリア層を形成することは困難である。このため、本発明に係る温度履歴表示体の製造方法は、印字紙に発色剤を印字し発色層作製する工程と、バリア剤を担体に含浸させた後に凍結し、バリア層を作製する工程と、顕色剤を担体に含浸させた後に凍結し、顕色層を作製する工程と、発色層、バリア層、顕色層を、発色層と顕色層との間にバリア層が配置するように積層する第工程とを含む。以下に具体例を説明する。
まず、温度変化で変色するサーモクロミックインク(発色剤)を以下の手順で調製した。ブロモフェノールブルー(和光純薬製、5g)をエタノール(和光純薬製、230g)に溶解し、さらに、導電材として硝酸リチウム(和光純薬製、1.4g)を添加し、サーモクロミックインクとした。このインクを用い、日立産機製、連続型インクジェットプリンタ、PX−R型でインクジェット用プリンタ紙(厚さ0.3mm、幅10mm、長さ20mm)の中心、5x10mmの領域に印字し、発色層を形成した。
測定体対象物の医薬品を4℃に設定した恒温槽に保管した。次に凍結状態の温度履歴表示体を恒温槽に入れ、基材テープ裏面の粘着層により医薬品の紙パッケージに温度履歴表示体を貼付した。
(比較例1)
Claims (14)
- 基材と、前記基材上に配置された示温積層体と、を備える温度履歴表示体であって、
前記示温積層体は、発色剤を含む発色層と、前記発色剤の発色を促す顕色剤を含む顕色層と、前記発色層と前記顕色層との間の配置されるバリア層と、を有し、
前記バリア層は、前記顕色剤と非相溶性を示すバリア剤を含み、第一の温度では凍結しており、第二の温度を超えると溶融することにより前記顕色剤が前記発色層に拡散することにより発色することを特徴とする温度履歴表示体。 - 請求項1に記載の温度履歴表示体であって、
前記示温積層体は、前記基材側から、前記顕色層、前記バリア層、前記発色層の順に積層していることを特徴とする温度履歴表示体。 - 請求項1に記載の温度履歴表自体であって、
前記示温積層体は、前記基材側から、前記発色層、前記バリア層、前記顕色層の順に積層していることを特徴とする温度履歴表示体。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の温度履歴表示体であって、
前記示温積層体を覆う保護層を備えることを特徴とする温度履歴表示体。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の温度履歴表示体であって、
前記発色層の面積は前記バリア層の面積よりも大きいことを特徴とする温度履歴表示体。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の温度履歴表示体であって、
前記示温積層体は、前記バリア層と前記発色層との間に拡散制御層を備え、
前記拡散制御層は前記発色層の発色剤が印字された領域の直下に開口部を有することを特徴とする温度履歴表示体。 - 請求項6に記載の温度履歴表示体であって、
前記発色層は印字紙を含み、
前記拡散制御層は、前記バリア剤及び前記顕色剤に不溶性の樹脂を、前記発色層の発色剤が印字された領域の直下を除く印字紙に塗布したものであることを特徴とする温度履歴表示体。 - 請求項3に記載の温度履歴表示体であって、
前記顕色層及び前記バリア層は、担体を含み、
前記担体は、前記顕色層及び前記バリア層より下層の印字が視認できる紙であることを特徴とする温度履歴表自体。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の温度履歴表示体であって、
前記発色層、前記顕色層、及び前記バリア層は、連続多孔質体から構成されていることを特徴とする温度履歴表示体。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の温度履歴表示体であって、
前記発色層は印字紙に発色剤が印字されたものであり、
前記印字紙は、厚さ方向に無機物質が充填されていることを特徴とする温度履歴表示体。 - 請求項1乃至10のいずれかに記載の温度履歴表示体であって、
前記顕色剤は、ポリアクリル酸、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミンの少なくともいずれかであることを特徴とする温度履歴表示体。 - 請求項1乃至10のいずれかに記載の温度履歴表示体であって、
前記バリア剤は、パルミチン酸イソプロピル、ミリスチン酸イソプロピル、ペンタデカンの少なくともいずれかであることを特徴とする温度履歴表示体。 - 請求項1乃至10のいずれかに記載の温度履歴表示体であって、
前記発色剤は、チモールブルー、ブロモチモールブルー、ブロモチモールブルーの少なくともいずれかであることを特徴とする温度履歴表示体。 - 請求項1に記載の温度履歴表示体の製造方法であって、
室温で印字紙に発色剤を印字し、発色層を作製する工程と、
バリア剤を担体に含浸させた後に凍結し、バリア層を作製する工程と、
顕色剤を担体に含浸させた後に凍結し、顕色層を作製する工程と、
前記発色層、前記バリア層、前記顕色層を、前記発色層と前記顕色層との間に前記バリア層が配置するように積層する第工程と、を含む温度履歴表示体の製造方法。
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