JP5723474B1 - 温度管理材 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の温度に達したか否かを導電状態から絶縁状態又は導電性低下状態への電気的な変化により正確かつ明確に検知することができ、経時的安定性、化学的安定性、耐久性及び耐候性に優れ、高感度で実用的な温度管理材を提供する。【解決手段】温度管理材１は、検知すべき温度に対応する融点で熱溶融する熱溶融性物質１１と、導電性粉末５を含有する導電性ペースト７とが、多孔質材１０を介して隔離されており、導電性ペースト７により導電状態となっているものであって、熱溶融性物質１１が熱溶融状態で多孔質材１０を透過して導電性ペースト７へ不可逆的に浸透及び／又は拡散されることによって、絶縁状態又は導電性低下状態となるものである。【選択図】図１

Description

本発明は、所定の温度に到達したかを、導電状態から絶縁状態又は導電性低下状態へ変化することにより、電気的に確認する温度管理材に関するものである。

従来、所定の温度に達したか否かの温度管理や温度履歴を目視で確認する温度管理材として、着色した紙材上に感温剤である熱溶融性物質を印刷して形成した不可逆性の示温ラベルが用いられてきた。この示温ラベルは、所定温度以上で熱溶融した熱溶融性物質が透明化したり紙材に吸収されたりすることにより、遮蔽されていた紙材の着色が露出し、色調変化を示すことで所定の温度に達したかを検知するものである。このような温度管理材は、明所で目視により簡易に所定温度以上になったことを確認することができるが、目視で確認し難い暗所や高所、閉塞や密閉したような場所の温度管理には不向きである。

所定の温度に達したか否かの温度管理や温度履歴を目視によらず確認する温度管理材が求められており、例えば電気的な方法により検知する温度管理材の開発が進められている。このような温度管理材として、特許文献１に熱溶融性物質と導電性粉末を含有する導電性ペーストとを、接触及び／又は近接させている温度管理材が開示されている。この温度管理材は、検知すべき温度で熱溶融性物質が熱溶融することで、導電状態から絶縁状態又は導電性低下状態へ変化することを利用し、所定の温度に到達したかを電気的に検知して管理することができるものである。

この温度管理材は、熱溶融した熱溶融性物質が導電性ペーストに浸透し、導電性ペーストを膨潤することで、導電状態から絶縁状態又は導電性低下状態へと変化するものである。しかし、このような温度管理材は、熱溶融性物質と導電性ペーストとが接触しているせいで、熱溶融性物質が導電性ペーストにマイグレーションし、徐々に浸透して導電性ペーストを膨潤することで、所定温度を超えていないにも関わらず時間経過とともに導電性が低下する現象を生じる。長期間安定して使用することができないため、温度管理材としての有効期間が短く、実用性が乏しい問題がある。また、導電性ペーストに金属粉末を使用しており、それらの金属粉末が酸化や硫化等で変質し易く導電性が変化してしまうため、高温多湿のような過酷な条件下における利用がし難い。さらに、所定温度以上で熱溶融した熱溶融性物質が低粘度になって導電性ペースト外へ流動してしまう場合があり、導電性ペーストに十分に浸透や拡散しないせいで膨潤できない結果、所定温度以上に達しても導電性が低下せず、検知することができない。

このため、このような問題点が改良されより実用性を有し、所定の温度に達したか否かの温度管理や温度履歴を電気的に確認することができる温度管理材が望まれている。

特許第５３９５２８８号公報

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、所定の温度に達したか否かを導電状態から絶縁状態又は導電性低下状態への電気的な変化により正確かつ明確に検知することができ、経時的安定性、化学的安定性、耐久性及び耐候性に優れ、高感度で実用的な温度管理材及びそれを用いた温度センサータグを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた本発明の温度管理材は、検知すべき温度に対応する融点で熱溶融する熱溶融性物質と、導電性粉末を含有する導電性ペーストとが、多孔質材を介して隔離されており、前記導電性ペースト上の層状の粘着材に前記多孔質材が付され、その上に前記熱溶融性物質が重ねられ、前記導電性ペーストにより導電状態となっている温度管理材であって、前記熱溶融性物質が熱溶融状態で前記多孔質材を透過して前記導電性ペーストへ不可逆的に浸透及び／又は拡散されることによって、絶縁状態又は導電性低下状態となることを特徴とする。

前記温度管理材は、前記熱溶融性物質を含有する感温インキ層と、前記導電性ペーストで形成されたペースト層とが、前記多孔質材を介して隔離され積層されていてもよい。

前記温度管理材は、前記多孔質材が、紙材、無機材、又は樹脂材であると好ましい。

前記温度管理材は、前記導電性粉末が、カーボンブラック粉末及びカーボンナノチューブ粉末から選ばれる少なくとも何れかであると好ましい。

前記温度管理材は、前記熱溶融性物質が、脂肪酸誘導体、芳香族カルボン酸誘導体、アルコール誘導体、エーテル誘導体、アルデヒド誘導体、ケトン誘導体、アミン誘導体、アミド誘導体、ニトリル誘導体、炭化水素誘導体、芳香族化合物、チオール誘導体、及びスルフィド誘導体から選ばれる少なくとも何れかであると好ましい。

前記温度管理材は、前記導電性ペーストに含有されるペースト形成用樹脂が、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、アマイド系樹脂、ブチラール系樹脂、ナイロン系樹脂、及びゴム系化合物から選ばれる少なくとも何れかであると好ましい。
前記温度管理材は、前記粘着材が、熱溶融した前記熱溶融性物質を留まらせず透過させることができるものであって、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリビニール系粘着剤、ポリウレタン系粘着剤、及びそれらの何れかの複合材料から選ばれる何れかであるものが、挙げられる。

同じく前記の目的を達成するためになされた本発明の温度センサータグは、前記温度管理材が個体識別タグの回路末端に設置されていることを特徴とする。

本発明の温度管理材は、導電状態から絶縁状態又は導電性低下状態へ変化することで所定の温度に到達したかを、電気的に検知することができる。この温度管理材は、所定の温度で熱溶融する熱溶融性物質と導電性ペーストとの間に多孔質材が設けられており、それらが直接接触せずに空間的に離されていることで、導電性ペーストへの熱溶融性物質の不意のマイグレーションを防ぐことができる。この温度管理材は、マイグレーションのせいで時間経過とともに徐々に導電性が低下するような所定温度以下で意図せずに導電性が低下することを防ぐことができるため、経時的安定性に優れ長時間安定して使用することができる。

また、所定温度以上に温度上昇して熱溶融した熱溶融性物質が、多孔質材に毛細管現象で吸収されることで導電性ペーストに十分に接し浸透・拡散することができるため、所定の温度以上に昇温した際にのみ、確実に絶縁状態又は導電性低下状態へ変化することができ正確かつ明確に検知することができる。

さらに、導電性ペーストに含有される導電性粉末が金属粉末を含まず、カーボンブラック粉末やカーボンナノチューブ粉末を用いていると、耐久性や耐候性に優れ、加熱されたり、高温多湿のような過酷な条件下で使用したりしても、変質したり劣化したりすることなく、使用環境の影響により意図せずに導電性が低下することを防ぐことができる。

温度管理材は、実用的で、経時的安定性、化学的安定性、耐久性及び耐候性に優れ、高感度で正確かつ明確に検知することができるため、種々の用途に合わせて用いることができ、各種作動回路を停止させるトリガーとなる温度ヒューズとして用いたり個体識別（ＲＦＩＤ）タグと組み合わせて温度管理用のセンサータグとして用いたりすることができる。

本発明の感温センサータグは、温度管理材により管理すべき所定の温度以上に昇温した際にのみ導電状態から絶縁状態又は導電性低下状態へと電気的に変化するため、その変化を電波を用いてリーダライターに表示させて検出することで、所定の温度に達したか否かを管理することができる。

本発明を適用する温度管理材の使用状態を経時的に示す模式断面図である。 本発明を適用する別な温度管理材の模式断面図である。 本発明を適用する別な温度管理材の模式断面図である。 本発明を適用する温度センサータグの模式平面図である。 本発明を適用する温度センサータグにおける温度管理材の導電状態及び絶縁状態又は導電性低下状態を示す模式平面図である。 本発明を適用する温度センサータグのブロック回路図である。 本発明を適用する温度センサータグの製造工程を示す概要図である。

以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。

本発明の温度管理材について、その一形態を示す図１を参照しながら、詳細に説明する。図１は温度管理材１の使用時における状態変化を示す模式断面図であり、所定温度以下の状態を図１（ａ）、昇温による所定温度以上の状態を図１（ｂ）、降温による所定温度以下の状態を図１（ｃ）にそれぞれ示す。

本発明の温度管理材１は、所定温度以上の履歴を経ていない状態で、熱溶融性物質１１と導電性ペースト７とが、多孔質材１０を介して隔離されているものである。この温度管理材１は、検知すべき所定の温度を超えると熱溶融した熱溶融性物質１１ａが多孔質材１０を透過して導電性ペースト７へ浸透及び／又は拡散し導電性ペースト７を膨潤させることで導電状態から絶縁状態又は導電性低下状態へと不可逆的に変化し、その電気的な変化により、所定の温度に達したか否かを確認するものである。

この温度管理材１は、基材２上に電子回路が形成された基板４の回路末端３ａ・３ｂを覆うように、導電性粉末５とペースト形成用樹脂６とを含有する導電性ペースト７で形成されたペースト層８が付されており、その上に層状に付された粘着材９と層状に形成された多孔質材１０とが積層され、さらにその上に粒子状の熱溶融性物質１１とインキビヒクル１２とを含有する感温インキ１３で形成された感温インキ層１４が重ねられて積層されているものである。導電性ペースト７で形成されたペースト層８は、ペースト形成用樹脂６中で導電性粉末５が互いに電導し得るように夫々接点を有しており、導電性を有するものである。感温インキ１３で形成された感温インキ層１４は、固体で粒子状、紛体状、塊状の熱溶融性物質１１がインキビヒクル１２中に分散しているものである。

温度管理材１は、図１（ａ）に示されるように、基材２上の電子回路の回路末端３ａ・３ｂがペースト層８で覆われており、熱溶融性物質１１が熱溶融する所定の温度より低温状態において、導電性粉末５同士が接点を有し導電状態を示す。

温度管理材１が加熱され所定の温度以上になると、図１（ｂ）に示されるように、固体の熱溶融性物質１１が、熱溶融することで液体の熱溶融性物質１１ａとなり、インキビヒクル１２中に拡散する。熱溶融したことで流動性を有した熱溶融性物質１１ａは、下層の多孔質材１０に接しているため、その一部又は全部が多孔質材１０の毛細管現象により吸収され浸透し、さらにその下層の粘着材９に拡散することにより、ペースト層８中に浸透したり拡散したりする。このように多孔質材１０及び粘着材９を通過してペースト層８中に浸透や拡散した熱溶融性物質１１ａは、ペースト形成用樹脂６を膨潤させたり導電性粉末５同士の間に浸潤したりして、ペースト層８中に留まる。温度管理材１は、膨潤したペースト形成用樹脂６によりペースト層８に含有される導電性粉末５同士の接点が失われ、絶縁状態又は導電性低下状態を示すようになる。

温度管理材１は、導電状態から絶縁状態又は導電性低下状態へ変化することで、抵抗を増大させる。従って抵抗値を測定したとき、抵抗値が、無限大に又は幾分か、増大していることにより、検知すべき温度に到達したかを確認することができる。

一度、浸透した熱溶融性物質１１ａは、導電性粉末５同士の接点を元のように復元することなく、ペースト層８に不可逆的に留まるため、図２（ｃ）に示されるように、再度、温度が低下し所定の温度よりも低温状態に戻ったとしても、絶縁状態又は導電性低下状態が保持される。従って、絶縁状態又は導電性低下状態となることを測定すれば、所定の温度以上に達した温度履歴を経たことを検知することができる。

感温インキ層１４は、熱溶融性物質１１と、熱溶融した熱溶融性物質１１ａの拡散性があるインキビヒクル１２と、必要に応じて顔料や染料などの色素とを、含むものである。温度管理材１中に色素を有していると、検知すべき温度に達したか否かの温度履歴を、絶縁状態又は導電性低下状態となる電気的な変化と、目視可能な色調の変化とで、検知することができる。感温インキ層１４は、熱溶融性物質１１を１０〜９９．９重量％含んでいることが好ましい。

熱溶融性物質１１は、検知すべき温度を決定する成分であって、検知すべき温度で融点を有し、融点以上に加熱されると熱溶融して、粒状又は粉末状のような固体から液体へと変化する物質である。熱溶融性物質１１としては、例えば、ミリスチン酸、パルミチン酸、アジピン酸、オクタン酸、トリコサン酸、テトラトリアコンタン酸、２，３−ジメチルノナン酸、２３−メチルテトラコサン酸、２−ヘキセン酸、ブラシン酸、２−メチル−２−ドデセン酸、β−エレオステアリン酸、ステアリン酸、ベヘノール酸、ｃｉｓ−９，１０−メチレンオクタデカン酸、ショールムーグリン酸、３，３’−チオジプロピオン酸−ｎ−ドデシル、トリラウリン、パルミチン酸アニリド、ステアリン酸アミド、ステアリン酸亜鉛、サリチル酸アニリド、Ｎ−アセチル−Ｌ−グルタミン酸、カプロン酸−β−ナフチルアミド、エナント酸フェニルヒドラジド、アラキン酸−ｐ−クロルフェナシル、ギ酸コレステリル、１−アセト−２，３−ジステアリン、チオラウリン酸−ｎ−ペンタデシル、ステアリン酸塩化物、無水パルミチン酸、ステアリン酸−酢酸無水物、コハク酸、セバシン酸ベンジルアンモニウム塩、２−ブロム吉草酸、α−スルホステアリン酸メチルナトリウム塩、２−フルオルアラキン酸、ベヘン酸、ミリスチン酸アニリド、パルミトアニリド、ステアリルアニリド、ベヘン酸アミドのような脂肪酸誘導体や芳香族カルボン酸誘導体；ドデシルアルコールのようなアルコール誘導体；ジヘキサデシルエーテル、ジオクタデシルエーテル、シチジン、アデノシン、フェノキシ酢酸ナトリウム、１，３−ビス（４−ヒドロキシフェノキシ）ベンゼン、アルミニウムトリエトキシドのようなエーテル誘導体；ステアリンアルデヒド、パララウリルアルデヒド、パラステアリンアルデヒド、ナフトアルデヒド、ｐ−クロロベンズアルデヒド、フタルアルデヒド、４−ニトロベンズアルデヒドのようなアルデヒド誘導体；ステアロン、ドコサン−２−オン、フェニルヘプタデシルケトン、シクロノナデカン、ビニルヘプタデシルケトン、４，４−ビスジメチルアミノベンゾフェノン、ベンゾフェノン、ベンジル、ビス（２，４−ペンタンジオナイト）カルシウム、１−クロロアントラキノンのようなケトン誘導体；トリコシルアミン、ジオクタデシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルオクチルアミン、ヘプタデカメチレンイミン、ナフチルアミン、ｐ−アミノ安息香酸エチル、ｏ−トリチオ尿素、スルファメタジン、硝酸グアニジン、ｐ−クロロアニリン、プロピルアミン塩酸塩のようなアミン誘導体；ヘキシルアミド、オクタコシルアミド、Ｎ−メチルドデシルアミド、Ｎ−メチルヘプタコシルアミド、α−シアノアセトアミド、サリチルアミド、ジシアンジアミド、２−ニトロベンズアミド、Ｎ−ブロモアセトアミドのようなアミド誘導体；ペンタデカンニトリル、マルガロニトリル、２−ナフトニトリル、ｏ−ニトロフェノキシ酢酸、３−ブロモベンゾニトリル、３−シアンピリジン、４−シアノフェノールが挙のようなニトリル誘導体；ヘキサデカン、１−ノナトリアコンテン、ｔｒａｎｓ−ｎ−２−オクタデセン、ヘキサトリアコンチルベンゼン、２−メチルナフタレン、ビセン、塩化シアヌル、１−フルオロノナデカン、１−クロロエイコサン、１−ヨードペンタデカン、１−ブロモヘプタデカン、１，２，４，５−テトラキス（ブロモメチル）ベンゼンのような炭化水素誘導体；チモール、ビベンジル、ｏ−ターフェニル、３，５−ジメチルフェノール、３，４−ジメチルフェノール、２，３−ジメチルフェノール、２，５−ジメチルフェノール、ベンズヒドロール、４−エトキシフェノール、安息香酸フェニル、８−キノリノール、イソフタル酸ジメチル、フタル酸ジフェニル、炭酸ジフェニル、サリチルアルコール、アセトアセトアニリド、ｐ−トリル酢酸、４−メトキシビフェニル、２−（４−ヒドロキシフェニル）エタノール、４−ヒドロキシ安息香酸プロピル、２，３，５−トリメチルフェノール、１−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸フェニルのような芳香族化合物；ペンタデカンチオール、エイコサンチオール、２−ナフタレンチオール、２−メルカプトエチルエーテル、２−ニトロベンゼンスルフェニルクロリドのようなチオール誘導体；１，３−ジアチン、２，１１−ジチア[３，３]パラシクロファン、ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）スルフィド、４，４−ジピリジルスルフィド、４−メチルメルカプトフェノールのようなスルフィド誘導体が挙げられる。これらの熱溶融性物質１１のうち、１種類を用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

感温インキ層１４に含有されるインキビヒクル１２は、熱溶融前の熱溶融性物質１１と必要に応じて含有される色素とを溶解せず拡散させないが、熱溶融後の熱溶融性物質１１ａを拡散することができるものである。インキビヒクル１２としては、例えば、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ナイロン、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースが挙げられる。市販のインキビヒクルである、ＰＡＳ８００メジウム（十条化工社製の商品名）、ハイセットマットメジウム（ミノグループ製の商品名）であってもよい。インキビヒクルとして、シリカ系、エポキシ系、アミノ系、ウレタン系、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、エーテルアクリレート系、アルキド系、ビニルアセタール系、アクリル系ポリエステル、アクリル系の紫外線硬化樹脂などが挙げられる。市販のビヒクルでは、ダイキュアＡＫ（大日本インキ化学工業（株）製）、ＦＤＳニュー（東洋インキ製造（株）製）、レイキュアＴＵ４４００（十条ケミカル（株）製）、ＵＶＳＰＡクリヤー（帝国インキ製造（株）製）、ＵＶ８４１８（（株）セイコーアドバンス製）を使用できる。

感温インキ層１４に含有される色素は、熱溶融した熱溶融性物質１１ａへの分散又は溶解による拡散性がある粒状又は粉末状のものである。色素としては、例えば、直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散性染料、反応性染料、油溶性染料、バット染料、媒染染料、アゾイック染料、硫化染料の例示される染料、有機顔料や無機顔料の例示される顔料、着色体が挙げられ、広範囲のものが使用できる。これらの色素は、２種以上混合して用いてもよい。この色素は、０．００１μｍ〜５ｍｍの径を有していることが好ましい。感温インキ層１４中、熱溶融性物質の１００重量部に対して、この色素は０．００１〜１００重量部の比で含まれていることが好ましい。

感温インキ層１４には、本発明の効果を阻害しない範囲で、タルク、炭酸マグネシウム、シリカの例示される分散剤、色調変化を増幅させるために色素の色調と対照色を示す色の助色剤、流動性や乾燥性を調整するワックスや界面活性剤を含んでいてもよい。

感温インキ層１４は、熱溶融性物質１１と、熱溶融した熱溶融性物質１１ａの拡散性があるインキビヒクル１２と、必要に応じて含有される色素とを混練して得られた感温インキ１３を塗布又は印刷し、乾燥させることで形成することができる。

ペースト層８は、導電性粉末５とペースト形成用樹脂６とを含むものであり、導電性を付与するものである。一方、加熱により熱溶融した熱溶融性物質１１ａが浸透したり拡散したりすることで、熱溶融性物質１１ａを含む非導電性混合物となり、絶縁状態又は導電性低下状態を示すものとなる。

ペースト層８に含有される導電性粉末５としては、炭素構造物からなる粉末であると好ましく、例えば、カーボンブラック粉末、カーボンナノチューブ粉末が挙げられる。

ペースト層８に含有されるペースト形成用樹脂６としては、例えば、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、アマイド系樹脂、ブチラール系樹脂が挙げられる。

ペースト層８は、導電性粉末５及びペースト形成用樹脂６の他に、必要に応じて溶剤、分散剤、消泡剤、その他の添加剤を含んでいてもよい。

ペースト層８は、導電性粉末５とペースト形成用樹脂６とを混練して得られた導電性ペースト７を基板４上に形成されている回路末端３ａ・３ｂに塗布又は印刷し、乾燥させることで形成することができる。導電性ペースト７は、市販されているものを使用することができ、導電性ペースト７は、ペースト形成用樹脂６が０〜９０重量％、導電性粉末５が１０〜１００重量％含まれていることが好ましい。

感温インキ１３や導電性ペースト７の印刷方法としては、例えば、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、凸版印刷、パッド印刷、インクジェット印刷、レーザー印刷が挙げられる。

多孔質材１０は、貼付け又は塗工により層状に形成したものであり、熱溶融前の熱溶融性物質１１は透過させず、熱溶融後の熱溶融性物質１１ａを毛細管現象により吸収し透過させるものである。この多孔質材１０としては、特に限定されず、例えば、セルロース繊維が絡み合ったもので上質紙などの紙材、セメント、セラミックス、多孔質金属のような無機物質からなる無機材、発泡プラスチックなどの樹脂材が挙げられる。多孔質材１０は、色を有するものであってもよい。

多孔質材１０は、その吸収量が熱溶融した熱溶融性物質１１ａの体積より少ないものであり、熱溶融した熱溶融性物質１１ａを多孔質材１０に留まらせず透過させることができるものであると好ましい。また、多孔質材１０の空孔体積が熱溶融性物質１１の体積よりも小さいことが好ましく、熱溶融した熱溶融性物質１１ａが多孔質材１０に吸収されるだけでペースト形成用樹脂６を膨潤することができなくなることを防ぐことができる。

粘着材９は、多孔質材１０をペースト層８上に固定することができ、熱溶融した熱溶融性物質１１ａを透過させることができるものである。粘着材９は、必要に応じて付されるものであって、ペースト層８の一部の面に付されていてもよく、全面に付されていてもよい。

粘着材９としては、熱溶融した熱溶融性物質１１ａを留まらせず透過させることができるものが好ましく、例えば、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリビニール系粘着剤、ポリウレタン系粘着剤、及びそれらの何れかの複合材料が挙げられる。これらの粘着剤は、網目状や水玉状に印刷して用いることができる。また、一般的に市販されているテープ状、シート状、又は液状の粘着剤を用いることができ、極薄いアクリル系粘着シートを用いることが好ましい。

粘着材９の厚さは、熱溶融した熱溶融性物質１１ａを透過して導電性ペースト７に浸透させたり拡散させたりする観点から、１００μｍ以下であると好ましく、５０μｍ以下であるとより好ましい。粘着材９の厚さが薄いことで、高い温度応答性を得ることができる。

この温度管理材１は、図２（ａ）に示すように、粘着材９を有さず多孔質材１０をペースト層８の上に固定することで、粘着材９を介さず導電性ペースト７と多孔質材１０とが直接接触しているものであってもよい。多孔質材１０をペースト層８の上に固定する方法としては、特に限定されず、例えばペースト層８の上に、樹脂材からなる多孔質材１０を塗工することで固定することができる。また、塗布直後で未だ固化していないペースト層８上にシート状多孔質材１０を直に貼付することで固定することができる。

温度管理材１は、図２（ｂ）に示すように感温インキ層１４がフィルム１５で覆われているものであってもよく、図２（ｃ）に示すように回路末端３ａ・３ｂが形成されている基材２の裏面に粘着材１６及び離型紙１７が付されているものであってもよい。

本発明の別な温度管理材１の模式断面図を図３（ａ）に示し、その温度管理材１の円形で囲われた部分における加熱前の拡大模式断面図を図３（ｂ）、その加熱後の拡大模式断面図を図３（ｃ）にそれぞれ示す。

この温度管理材１は、図３（ａ）に示すように、基材２上に電子回路が形成された基板４の回路末端３ａ・３ｂを覆うように、導電性粉末５とペースト形成用樹脂６とを含有する導電性ペースト７で形成されたペースト層８が付されており、その上に層状に付された粘着材９と層状に形成された多孔質材１０とが積層され、さらにその上に検知すべき温度に対応する融点で熱溶融する熱溶融性物質１１がペレット状にされ層状に押し固められているものである。

温度管理材１は、図３（ｂ）に示すように、ペースト層８に含まれる導電性粉末５が互いに電導し得るように夫々接点を有しており、熱溶融性物質１１が熱溶融する所定の温度より低温状態において導電状態を示すものである。

この温度管理材１が加熱され所定の温度以上になると、図３（ｃ）に示すように、熱溶融性物質１１が熱溶融し、全ての熱溶融した熱溶融性物質１１ａが下層の多孔質材１０に吸収されて浸透し、さらに粘着材９に拡散することで、熱溶融性物質１１の層が消失する。また、多孔質材１０及び粘着材９を通過した熱溶融した熱溶融性物質１１ａは、ペースト層８中に浸透し、そのペースト層８に含まれるペースト形成用樹脂６を膨潤させたり導電性粉末５同士の間に浸潤したりする。膨潤したペースト形成用樹脂６によりペースト層８に含有される導電性粉末５同士の接点が失われ、温度管理材１は絶縁状態又は導電性低下状態を示すものとなる。

図３の温度管理材１は、図１でも例示したように、一度、浸透した熱溶融性物質１１は、導電性粉末５同士の接点を元のように復元することなく、導電性ペースト３に不可逆的に留まるため、再度、温度が低下し所定の温度よりも低温状態に戻ったとしても、絶縁状態又は導電性低下状態が保持される。

温度管理材１は、多孔質材１０上に粒状又は粉末状のような熱溶融性物質１１が層状に堆積され固着されていてもよい。また、熱溶融性物質１１が熱溶融して層状になり、その熱溶融した熱溶融性物質１１ａの一部が多孔質材１０及び粘着材９を透過してペースト層８中に浸透する一方で、別の一部は透過せず多孔質材１０上に層状に残存していてもよい。また、この温度管理材１はさらに、図２に例示したように、粘着材９を介さず導電性ペースト７と多孔質材１０とが直接接触しているものであってもよく、熱溶融性物質１１がフィルム１５で覆われているものであってもよく、基材２の裏面に粘着材１６及び離型紙１７が付されているものであってもよい。

本発明の温度管理材１は、電気的な検知と合わせて色調変化を生じるものであってもよい。例えば、色を有する多孔質材１０上に熱溶融性物質１１が付されている温度管理材１では、所定の温度より低温状態において固体の熱溶融性物質１１により多孔質材１０の色素が遮蔽されており、所定の温度以上に加熱されると熱溶融性物質１１が熱溶融して多孔質材を透過するため、遮蔽されていた色素が露出することで不可逆的な色調変化を生じる。熱溶融した熱溶融性物質１１ａは導電性ペースト７に留まるため、温度管理材１は色調変化した後に温度が低下しても色調変化前の色調には戻らない。また、感温インキ層１４に色素を含む温度管理材１では、所定の温度より低温状態において固体の熱溶融性物質１１と色素とが混合状態にあって、色素が熱溶融性物質１１で遮蔽されており、所定の温度以上に加熱されると熱溶融性物質１１が熱溶融して熱溶融した熱溶融性物質１１ａに色素が分散または溶解して拡散したり、また熱溶融した熱溶融性物質１１ａで色素の粒子又は粉末状表面が湿潤したりすることで、色調変化を生じる。前記と同様に熱溶融した熱溶融性物質１１ａは導電性ペースト７に留まるため、温度管理材１は色調変化した後に温度が低下しても色調変化前の色調には戻らない。

本発明の温度管理材１の形状は、ラベル形状であってもよい。

温度管理材１は、ＲＦＩＤタグに組み合わせることで、温度センサータグを得ることができる。

温度センサータグ２０は、例えば図４に示すように基材上にアンテナ２２、及びＩＣチップ２４をリード線２３で接続しつつ有するＲＦＩＤタグ２５と、熱溶融性物質１１及び導電性ペースト７が多孔質材１０を介して隔離されている本発明の温度管理材１とを組み合わせたものであり、ＩＣチップ２４の回路末端３ａ・３ｂに温度管理材１が設置されているものである。

この温度センサータグ２０は、温度管理材１が温度測定部となり、所定の温度を超える温度履歴を経たかを、リーダライター２６との信号の交信により確認することができる。例えば図５に示すように、ＲＦＩＤタグ２５に用いるＩＣチップ２４から通じる回路の導電性の有無をリーダライター２６との交信時の信号に反映する機能により、導電性を有する状態をループクローズ又は導電性を有しない状態をループオープンとしてそれぞれリーダライター２６に表示する。

ＩＣチップ２４は、図６に示すように、スイッチ回路となる温度管理材１とアンテナ２２とにリード線２３を介して接続されている。ＩＣチップ２４中には、温度管理材１に接続されその導電状態か絶縁状態又は導電性低下状態かを判断する判断回路２４ｂと、判断回路２４ｂに接続され各種動作を制御する作動回路２４ａと、アンテナ２２に接続され温度管理材１の導電状態か絶縁状態又は導電性低下状態かを通信する通信回路２４ｃと、電源回路２４ｄとを有している。

熱溶融性物質１１が熱溶融する所定の温度より低温状態において、ＩＣチップ２４の回路末端３ａ・３ｂに設置された温度管理材１が導電状態であるため、図５（ａ）に示すように、ＩＣチップ２４から通じる回路末端３ａ・３ｂが導電性を有している。このような温度管理材１の導電状態を判断回路２４ｂで判断すると、通信回路２４ｃによりその導電性を有する状態であることをループクローズとしてアンテナ２２から交信してリーダライター２６に無線通信により伝達し、リーダライター２６の通電表示ディスプレイに通電を意味する「＋」を表示する。このとき過熱されていないから作動回路２４ａは正常に作動している。

一方、加熱され所定の温度以上の状態になると、熱溶融した熱溶融性物質１１が多孔質材１０を透過して導電性ペースト７中に浸透し導電性ペースト７を膨潤することで、温度管理材１が絶縁状態又は導電性低下状態になる。そのため、図５（ｂ）に示すように、ＩＣチップ２４から通じる回路末端３ａ・３ｂが導電性を有しない状態又は電導性低下状態となる。このような状態を判断回路２４ｂで判断すると、このとき過熱されているから作動回路２４ａは正常に作動できない恐れがあるので判断回路２４ｂで作動回路２４ａの作動を停止する。さらに、通信回路２４ｃにより、その導電性を有しない状態又は電導性低下状態であることをループオープンとしてアンテナ２２から交信してリーダライター２６に無線通信により伝達し、リーダライター２６の通電表示ディスプレイに非通電を意味する「−」を表示する。

ＲＦＩＤタグ２５は、パシッブ型ＲＦＩＤタグが好ましく、無電源であるため半永久的に温度検知性能を保持することができる。

本発明の温度センサータグ２０は、温度管理材１が不可逆的な温度検知機能であるため、１回使い切りのものである。また温度センサータグ２０は、温度測定部として１つの温度管理材１を有する例を示したが、複数有するものであってもよい。さらに、電気的な検知と合わせて色調変化を生じる温度管理材１を用いることで変色性能を有していてもよい。

温度センサータグ２０の形状は、ラベル形状であってもよい。

温度センサータグ２０の製造方法について、図７を参照しながら説明する。図７（ａ）に示すように、フィルムである基材上にアンテナ２２、ＩＣチップ２４、及びＩＣチップ２４の回路末端３ａ・３ｂをリード線２３で接続しつつ有するＲＦＩＤタグ２５を用いる。図７（ｂ）に示すように、回路末端３ａ・３ｂ上に導電性粉末５とペースト形成用樹脂６とを含有する導電性ペースト７を塗布又は印刷し乾燥する。その導電性ペースト７上に粘着材９を塗布し、多孔質材１０として紙を付し、さらに熱溶融性物質１１を堆積して積層することで温度管理材１を形成する。その上からＲＦＩＤタグ２５の全面を保護するように保護フィルム２７を貼ることで、図７（ｃ）に示すように、回路末端３ａ・３ｂ上に温度管理材１が設置された温度センサータグ２０を得ることができる。

温度センサータグ２０の製造方法は、特に限定されず、温度管理材１の構成に合わせて適宜選択することができる。温度管理材１を構成する熱溶融性物質１１がそのまま堆積されている場合を例示したが、熱溶融性物質１１とインキビヒクル１２とを含有する感温インキ１３を塗布又は印刷して温度管理材１を形成することで温度センサータグ２０を形成してもよい。また、粘着材９を用いず、導電性ペースト７上に樹脂材である多孔質材１０を塗布して温度管理材１を形成することで温度センサータグ２０を形成してもよい。

以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
導電性ペースト７として、カーボンブラック粉末（５重量部、三菱化学（株）製、品番＃３２３０Ｂ）、ブチルゴム樹脂（１０重量部）、キシレン溶剤（８５重量部）を混練したものを作製した。この導電性ペースト７を基板４の回路末端３ａ・３ｂにスクリーン印刷で塗布して、乾燥した。この導電性ペースト７の上面に粘着剤転写テープ（住友スリーエム（株）製、品番４６７ＭＰ）により粘着材９を転写した。予め多孔質材１０である赤色上質紙（５０μｍ）に、熱溶融性物質１１であるパルミチン酸（６０重量部、融点約６０℃）、ポリビニルアルコール樹脂（２重量部、部分けん化、重合度約１０００）、純水（３８重量部）を混練して作製した感温インキ１３をコーター印刷（３００μｍ）で塗布、乾燥して、断裁加工して熱溶融性物質塗布紙を作製した。この熱溶融性物質塗布紙を導電性ペースト７上面の粘着材９に貼付した。

（比較例１）
実施例１と同様の導電性ペーストを基板の回路末端にスクリーン印刷で塗布、乾燥して、その導電性ペーストの上面に実施例１と同様の感温インキをコーター印刷（３００μｍ）で塗布、乾燥した。

（比較例２）
導電性ペーストとして、銀粉末（５０重量部、小島化学薬品（株）製）、ブチルゴム樹脂（５重量部）、キシレン溶剤（４５重量部）を混練したものを作製し、これを用いて実施例１と同様の方法及び構造で組み立てた。

（実施例２）
実施例１、比較例１、及び比較例２について、温度−時間における回路末端３ａ・３ｂの電気抵抗値を測定した。実施例１、比較例１、及び比較例２を５０℃の恒温槽に入れて、時間ごとの電気抵抗値を確認した。その結果を下記表１に示す。実施例１は加熱時間が０時間から１０００時間までに、多少の電気抵抗値の増加はあるが、その変化率は５０％以下である。一方、比較例１は加熱時間が２５時間で５０ＭΩを超え、その変化率は２００００％を超えた（測定機器の測定可能限界値である５０ＭΩを超えた）。また、比較例２は、加熱時間が０時間から１０００時間までに電気抵抗値が大幅に増加し、その変化率は５０００％を超えた。

（比較例３）
実施例１と同様の導電性ペーストを基板の回路末端にスクリーン印刷で塗布し、乾燥して、その導電性ペーストから約１ｍｍ離れた部分に実施例１と同様の感温インキをコーター印刷（３００μｍ）で塗布し、乾燥した。

（実施例３）
実施例１及び比較例３における導電性の変化について評価した。実施例１及び比較例３をホットプレートに設置して、ホットプレートを２５℃から５５℃及び６５℃まで約１℃／分の昇温速度で加熱した。加熱前は導電性有り（電気抵抗値：２ＭΩ以下）で、加熱後は導電性無し（電気抵抗値：２０ＭΩ以上）に変化する数を確認した。その結果を下記表２に示す。５５℃までの加熱では、実施例１及び比較例３はどちらも導電性に変化はなく、０個／１００個であった。６５℃までの加熱では、実施例１は１００個／１００個で、比較例３は６７個／１００個で導電性が変化した。

（実施例４）
図４に示すようなインレイ型のＲＦＩＤタグ２５を用意した（ＵＨＦ帯対応、ＩＣチップ：ＮＸＰ社製 ＵＣＯＤＥ製品群Ｇ２ｉＭ＋、導電性有無の閾値：導電性有り２ＭΩ以下、導電性無し２０ＭΩ以上）。このＲＦＩＤタグ２５のＩＣチップ２４から通じる回路末端３ａ・３ｂに、実施例１と同様の方法及び構造で温度管理材１を設置した。

（実施例５）
ＲＦＩＤタグ２５に温度管理材１を設置した温度センサータグ２０としての温度検知性能を確認した。実施例４を２５℃においてリーダライター２６で情報通信したとこと、回路末端３ａ・３ｂは導電性有りの状態（２ＭΩ以下）であることを指示した。実施例４をホットプレートに設置して、ホットプレートを２５℃から５５℃及び６５℃まで約１℃／分の昇温速度で加熱し、再びリーダライター２６で情報通信したときに導電性無しの状態（２０ＭΩ以上）に変化する数を確認した。その結果を下記表３に示す。５５℃までの加熱では、実施例４は導電性有りの状態を指示し、導電性が変化した数は０個／１００個であった。６５℃までの加熱では、実施例４は１００個／１００個が導電性無しの状態に変化したことを指示した。

本発明の温度管理材１は、電化製品や電池などの過熱防止用材として、温度ヒューズに利用される。また、電波によるＲＦＩＤタグなどに搭載して、温度管理用のセンサータグとして利用される。

１は温度管理材、２は基材、３ａ・３ｂは回路末端、４は基板、５は導電性粉末、６はペースト形成用樹脂、７は導電性ペースト、８はペースト層、９は粘着材、１０は多孔質材、１１は熱溶融前の熱溶融性物質、１１ａは熱溶融後の熱溶融性物質、１２はインキビヒクル、１３は感温インキ、１４は感温インキ層、１５はフィルム、１６は粘着材、１７は離型紙、２０は温度センサータグ、２２はアンテナ、２３リード線、２４はＩＣチップ、２４ａは作動回路、２４ｂは判断回路、２４ｃは通信回路、２４ｄは電源回路、２５はＲＦＩＤタグ、２６はリーダライター、２７は保護フィルムである。

Claims (8)

1. 検知すべき温度に対応する融点で熱溶融する熱溶融性物質と、導電性粉末を含有する導電性ペーストとが、多孔質材を介して隔離されており、
   前記導電性ペースト上の層状の粘着材に前記多孔質材が付され、その上に前記熱溶融性物質が重ねられ、前記導電性ペーストにより導電状態となっている温度管理材であって、
   前記熱溶融性物質が熱溶融状態で前記多孔質材を透過して前記導電性ペーストへ不可逆的に浸透及び／又は拡散されることによって、絶縁状態又は導電性低下状態となることを特徴とする温度管理材。
2. 前記熱溶融性物質を含有する感温インキ層と、前記導電性ペーストで形成されたペースト層とが、前記多孔質材を介して隔離され積層されていることを特徴とする請求項１に記載の温度管理材。
3. 前記多孔質材が、紙材、無機材、又は樹脂材であることを特徴とする請求項１に記載の温度管理材。
4. 前記導電性粉末が、カーボンブラック粉末及びカーボンナノチューブ粉末から選ばれる少なくとも何れかであることを特徴とする請求項１に記載の温度管理材。
5. 前記熱溶融性物質が、脂肪酸誘導体、芳香族カルボン酸誘導体、アルコール誘導体、エーテル誘導体、アルデヒド誘導体、ケトン誘導体、アミン誘導体、アミド誘導体、ニトリル誘導体、炭化水素誘導体、芳香族化合物、チオール誘導体、及びスルフィド誘導体から選ばれる少なくとも何れかであることを特徴とする請求項１に記載の温度管理材。
6. 前記導電性ペーストに含有されるペースト形成用樹脂が、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、アマイド系樹脂、ブチラール系樹脂、ナイロン系樹脂、及びゴム系化合物から選ばれる少なくとも何れかであることを特徴とする請求項１に記載の温度管理材。
7. 前記粘着材が、熱溶融した前記熱溶融性物質を留まらせず透過させることができるものであって、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリビニール系粘着剤、ポリウレタン系粘着剤、及びそれらの何れかの複合材料から選ばれる何れかであることを特徴とする請求項１に記載の温度管理材。
8. 請求項１に記載の温度管理材が個体識別タグの回路末端に設置されていることを特徴とする温度センサータグ。

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