JP7297624B2 - インク、該インクの製造方法、および該インクを用いた温度インジケータ - Google Patents
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Description
前記温度検知粒子は、ロイコ染料、顕色剤および消色剤を含む温度検知材料と、界面活性剤とを含むことを特徴とするインク、を提供するものである。
前記ロイコ染料と前記顕色剤と前記消色剤とを混合、溶融、固化させて前記温度検知材料を調製する温度検知材料調製工程と、
前記温度検知材料と前記界面活性剤の溶液とを加熱攪拌混合して温度検知材料/界面活性剤の乳濁液を用意する乳濁液用意工程と、
加熱した前記乳濁液と加熱した前記水系分散媒とを攪拌混合した後に、攪拌しながら室温まで冷却して温度検知粒子/水系分散媒の懸濁液を用意する懸濁液用意工程と、
を有することを特徴とするインクの製造方法、を提供するものである。
前記所定のインクが、上記のインクであることを特徴とする温度インジケータ、を提供するものである。
(i)前記温度検知粒子は、前記消色剤のマトリックス中に前記ロイコ染料および前記顕色剤が分散した前記温度検知材料の微粒子の周りを、前記界面活性剤が被覆している。
(ii)前記温度検知粒子は、前記界面活性剤が該温度検知粒子の内部にも存在している。
(iii)前記温度検知粒子の中位径が0.1μm以上100μm以下である。
(iv)前記温度検知水性インクは添加剤を更に含む。
(v)前記添加剤は水溶性樹脂バインダ、導電剤および/またはレベリング剤である。
(vi)前記温度検知水性インクは、互いに異なる顕色開始温度を有する複数種の前記温度検知粒子を含み、前記複数種の温度検知粒子のそれぞれは、所定の温度以下になると顕色する低温側検知タイプの温度検知材料を含む温度検知粒子である。
(vii)前記温度検知水性インクは、互いに異なる顕色開始温度を有する複数種の前記温度検知粒子を含み、前記複数種の温度検知粒子のそれぞれは、所定の温度以上になると顕色する高温側検知タイプの温度検知材料を含む温度検知粒子である。
(viii)前記温度検知水性インクは、互いに異なる顕色開始温度を有する複数種の前記温度検知粒子を含み、前記複数種の温度検知粒子は、所定の温度以下になると顕色する低温側検知タイプの温度検知材料を含む温度検知粒子と、所定の温度以上になると顕色する高温側検知タイプの温度検知材料を含む温度検知粒子との両方を含む。
(ix)前記懸濁液用意工程の後に、前記懸濁液に添加剤を混合する添加剤混合工程を更に有する。
(x)前記温度検知材料調製工程は、前記温度検知材料を塊状から粒状にする粉砕プロセスを含む。
はじめに、本発明で用いる温度検知材料およびその色変化について、簡単に説明する。図1は、温度検知材料およびその色変化の原理を示す模式図であり、(a)は消色状態を表し、(b)は顕色状態を表す。
つぎに、本発明の一実施形態に係る温度検知水性インクについて説明する。
図5Aは、温度検知粒子の一例を示す断面模式図であり、図5Bは、温度検知粒子の他の一例を示す断面模式図である。なお、図5Aおよび図5Bは共に消色状態を示している。図5Aに示したように、温度検知粒子10は、消色剤3のマトリックス中にロイコ染料1および顕色剤2が分散した温度検知材料4の微粒子の周りを、界面活性剤5が被覆している。
温度検知材料4を構成するロイコ染料1は、電子供与性化合物であって、感圧複写紙用や感熱記録紙用の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、アゾメチン系のロイコ染料が挙げられる。
温度検知材料4を構成する顕色剤2は、電子供与性のロイコ染料1と結合することでロイコ染料1の化学構造を変化させて呈色させるものであり、感圧複写紙用や感熱記録紙用の顕色剤として公知のものを利用できる。また、感圧複写紙用や感熱記録紙用の顕色剤に限定されるものではなく、顕色剤2は、電子受容体でありロイコ染料1を変色させることができる化合物であればよい。
温度検知材料4を構成する消色剤3は、ロイコ染料1と顕色剤2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1と顕色剤2との顕色温度を制御できる化合物でもある。一般的に、ロイコ染料1と顕色剤2とが結合して呈色した状態の温度範囲では、消色剤3は結晶化した固相状態になっている。一方、消色剤3が溶融した液相状態では、ロイコ染料1と顕色剤2との結合を解離させる機能を発揮して消色状態となる。そのため、消色剤3の状態変化温度が顕色温度の制御に対して重要になる。
温度検知粒子10,11を構成する界面活性剤5は、温度検知材料4を水系分散媒20中に分散させるためのものであり、種々のイオン性界面活性剤(陰イオン性、陽イオン性、両性)および種々の非イオン性界面活性剤を利用することができる。
本発明の温度検知水性インク100は、温度検知材料の顕色/消色特性への影響を抑制するため、液性としてpH(potential of hydrogen)が6以上8以下に調整されていることが好ましい。温度検知水性インク100が適切な液性に調整されるかぎり水系分散媒20に特段の限定はなく、純水であってもよいし、pH変動を抑制するための水溶液(例えば、緩衝溶液)であってもよい。
(1)水溶性樹脂バインダ
温度検知水性インク100は、粘性の調整ならびに温度インジケータ基材への温度検知粒子10,11の固着を助けるため、水溶性樹脂バインダ30を含むことが好ましい。水溶性樹脂バインダ30としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリエチレンオキサイド、スチレン・マレイン酸、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、を好適に用いることができる。温度検知水性インク100中の水溶性樹脂バインダ30の含有率は、1質量%以上30質量%以下が好ましく、1質量%以上15質量%以下がより好ましい。
温度検知水性インクを帯電制御式インクジェットプリンタに適用する場合、印刷制御性の観点から、インクの電気抵抗率を2000Ωcm以下に調整することが望ましい。本発明の温度検知水性インク100は、電気抵抗率を調整するために、他の添加剤40として導電剤を含んでもよい。
本発明の温度検知水性インク100は、印刷品質を調整するために、他の添加剤40としてレベリング剤を含んでもよい。
つぎに、本発明に係る温度検知水性インク100の製造方法について説明する。
(実施例1の作製)
ロイコ染料として2’-アニリノ-6’-(N-エチル-N-イソペンチルアミノ)-3’-メチルスピロ[フタリド-3,9’-[9H]キサンテン](山田化学工業株式会社製、S-205)を用いた。顕色剤として没食子酸オクチル(東京化成工業株式会社製)を用いた。消色剤としては、p-トルイル酸メチル(東京化成工業株式会社製)とフェニル酢酸2-フェニルエチル(東京化成工業株式会社製)とを質量比「9:1」で混合したものを用いた。
実施例1の温度検知水性インクを用いて温度インジケータを作製し、印刷性および温度検知性の確認実験を行った。印刷装置として市販のDOD(Drop On Demand)方式のインクジェットプリンタを用い、印刷基材としては市販のアート紙を用いた。作製した温度インジケータに対して温度変化試験(25℃で10分間保持後、4℃に冷却)を行い、印刷文字の色変化を目視で確認した。25℃保持の時に無色で、4℃に冷却した時に顕色して印刷文字を識別できた場合を「合格」と評価し、それ以外を「不合格」と評価した。
(比較例1の作製と評価)
実施例1と同様にして、粒状の温度検知材料を用意した。その後、ジェットミルを用いて粒状の温度検知材料を粉砕し、粉末状の温度検知材料を用意した。得られた粉末状の温度検知材料の粒度分布を、粒度分布測定装置を用いて測定したところ、中位径が約2μmであることを確認した。
(実施例2の作製と評価)
添加剤混合工程S4において、温度検知水性インク中の導電剤の含有率が5質量%となるように硝酸リチウムを混合したこと以外は実施例1と同様にして、実施例2の温度検知水性インクを作製した。
(実施例3,4の作製と評価)
乳濁液用意工程S2において、界面活性剤として花王株式会社製のデモール(登録商標)NLを使用した以外は実施例1と同様にして、実施例3の温度検知水性インクを作製し、界面活性剤として花王株式会社製のデモール(登録商標)NLを使用した以外は実施例2と同様にして、実施例4の温度検知水性インクを作製した。
(実施例5,6の作製と評価)
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(山田化学工業株式会社製、クリスタルバイオレットラクトン:CVL)を用い、顕色剤として没食子酸オクチルを用い、消色剤としてビタミンK4(東京化成工業株式会社製)を用いた。
(実施例7,8の作製と評価)
乳濁液用意工程S2において、界面活性剤として花王株式会社製のデモール(登録商標)NLを使用した以外は実施例5と同様にして、実施例7の温度検知水性インクを作製し、界面活性剤として花王株式会社製のデモールNLを使用した以外は実施例2と同様にして、実施例8の温度検知水性インクを作製した。
(実施例9,10の作製と評価)
消色剤としてビタミンK4(東京化成工業株式会社製)と没食子酸プロピル(東京化成工業株式会社製)とを質量比「1:1」で混合したものを用いたこと以外は、実施例5と同様にして粒状の温度検知材料を用意した。この温度検知材料は、25℃に維持されている環境では無色状態であるが、一旦50℃以上に加熱すると青色に顕色する温度検知材料である。
(実施例11,12の作製と評価)
乳濁液用意工程S2において、界面活性剤として花王株式会社製のデモール(登録商標)NLを使用した以外は実施例5と同様にして、実施例11の温度検知水性インクを作製し、界面活性剤として花王株式会社製のデモールNLを使用した以外は実施例2と同様にして、実施例12の温度検知水性インクを作製した。
(実施例13,14の作製と評価)
実施例1の温度検知水性インクと実施例9の温度検知水性インクとを質量比「1:1」で混合して実施例13の温度検知水性インクを調整した。また、実施例4の温度検知水性インクと実施例12の温度検知水性インクとを質量比「1:1」で混合して実施例14の温度検知水性インクを調整した。
10,11…温度検知粒子、20…水系分散媒、30…水溶性樹脂バインダ、40…他の添加剤、
100…温度検知水性インク。
Claims (11)
- インクジェットプリンティング用のインクであって、
前記インクは、温度検知水性インクであり、
ロイコ染料、顕色剤および消色剤を含む温度検知材料と、界面活性剤と含む温度検知粒子と、水系分散媒と、添加剤として導電剤とを含み、
前記インクの電気抵抗率が2000Ωcm以下であり、
前記温度検知粒子は、前記消色剤のマトリックス中に前記ロイコ染料および前記顕色剤が分散した前記温度検知材料の微粒子の周りを、前記界面活性剤が被覆しており、前記温度検知粒子の内部にも前記界面活性剤が存在している、ことを特徴とするインク。 - 請求項1に記載のインクにおいて、
前記インクは、前記添加剤として水溶性樹脂バインダおよび/またはレベリング剤を更に含む、ことを特徴とするインク。 - 請求項1又は請求項2に記載のインクにおいて、
前記温度検知粒子の中位径が0.1μm以上100μm以下である、ことを特徴とするインク。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のインクにおいて、
前記インクは、pHが6以上8以下である、ことを特徴とするインク。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のインクにおいて、
互いに異なる顕色開始温度を有する複数種の前記温度検知粒子を含み、
前記複数種の温度検知粒子のそれぞれは、所定の温度以下になると顕色する、ことを特徴とするインク。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のインクにおいて、
互いに異なる顕色開始温度を有する複数種の前記温度検知粒子を含み、
前記複数種の温度検知粒子のそれぞれは、所定の温度以上になると顕色する、ことを特徴とするインク。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のインクにおいて、
互いに異なる顕色開始温度を有する複数種の前記温度検知粒子を含み、
前記複数種の温度検知粒子は、所定の温度以下になると顕色する温度検知粒子と、所定の温度以上になると顕色する温度検知粒子との両方を含む、ことを特徴とするインク。 - インクの製造方法であって、
前記インクは、ロイコ染料、顕色剤および消色剤を含む温度検知材料と、界面活性剤と含む温度検知粒子と、水系分散媒とを含むインクであり、
前記ロイコ染料と前記顕色剤と前記消色剤とを混合、溶融、固化させて前記温度検知材料を調製する温度検知材料調製工程と、
前記温度検知材料と前記界面活性剤の溶液とを加熱攪拌混合して温度検知材料/界面活性剤の乳濁液を用意する乳濁液用意工程と、
加熱した前記乳濁液と加熱した前記水系分散媒とを攪拌混合した後に、攪拌しながら室温まで冷却して温度検知粒子/水系分散媒の懸濁液を用意する懸濁液用意工程と、
を有することを特徴とするインクの製造方法。 - 請求項8に記載のインクの製造方法において、
前記懸濁液用意工程の後に、前記懸濁液に添加剤を混合する添加剤混合工程を更に有することを特徴とするインクの製造方法。 - 請求項8又は請求項9に記載のインクの製造方法において、
前記温度検知材料調製工程は、前記温度検知材料を塊状から粒状にする粉砕プロセスを含むことを特徴とするインクの製造方法。 - 印刷基材上にインクによるマーカーが印刷された温度インジケータであって、
前記インクが、請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のインクであることを特徴とする温度インジケータ。
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