(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘキサアクア−コバルト(II)錯イオンと、それの対イオンとしてハロゲンイオン、チオシアン酸イオン、シアン酸イオン、アジ化物イオンの少なくとも１種類とを有するコバルト（II）塩からなり、温度変化に応じ、その錯体構造が変化して変色する金属錯体化合物と、
ＣＨ３-(ＣＲ１２)ｍ１-Ｎ＋Ｈｍ２(ＣＨ３)(３−ｍ２)        ・・・（１）
（式（１）中、ｍ１＝１０〜２０、ｍ２＝０〜３、Ｒ１＝Ｈ，ＣＨ３又はＣ２Ｈ５である。）
で示される陽イオンを含むアルキルアンモニウム塩化合物とを、含んでいることを特徴とする示温材。
【請求項２】
前記金属錯体化合物中の配位子が別な配位子に置換することによって、前記錯体構造が変化することを特徴とする請求項１に記載の示温材。
【請求項３】
前記金属錯体化合物が、臭化コバルト(II)・６水和物であることを特徴とする請求項１に記載の示温材。
【請求項４】
前記アルキルアンモニウム塩化合物を０．１〜１００重量部、前記金属錯体化合物を１重量部とすることを特徴とする請求項１に記載の示温材。
【請求項５】
アルコール類及び／又は水を、含んでいることを特徴とする請求項４に記載の示温材。
【請求項６】
前記アルコール類及び／又は前記水を夫々、最大で５００重量部とすることを特徴とする請求項５に記載の示温材。
【請求項７】
前記アルコール類が、アルキルモノアルコール化合物及び／又はジアルコール化合物であることを特徴とする請求項５に記載の示温材。
【請求項８】
前記アルキルアンモニウム塩化合物によりラメラ構造となっていることを特徴とする請求項１に記載の示温材。
【請求項９】
前記臭化コバルト(II)・６水和物中の前記ヘキサアクア−コバルト(II)錯イオンである[Ｃｏ(ＯＨ２)６]２＋が、加熱による前記温度変化によって、ハロゲン化コバルト錯体イオンである[ＣｏＢｒ４]２−になることを特徴とする請求項３に記載の示温材。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかに記載の示温材が、ガラス管、ガラス瓶、樹脂ケース又は樹脂カプセルに封入され、又は樹脂フィルムシートに挟み込まれて封入されていることを特徴とする温度管理インジケータ。
【請求項１１】
請求項１〜９の何れかに記載の示温材を含んでいるインジケータインキ組成物が、基材の少なくとも一部に、吸着、吸収及び／又は塗布されていることを特徴とする温度管理インジケータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度が上昇したり下降したりする際に、特定の温度域を可逆的な色相の変化によって表示する示温材及びそれを用いた温度管理インジケータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
温度測定機械機器や水銀温度計などを使用せずに、特定の温度域を表示するものとして、示温材により温度に応じた色相を示す可逆性温度インジケータが知られている。このようなインジケータは、可逆的な色相の変化を観察することによって簡便に現在の温度を知ることができるというもので、温度管理すべき機械設備や流通している商品、火傷を防止すべき器具に付されて、使用される。
【０００３】
この可逆性温度インジケータとして、かつては、示温材である水銀含有ハロゲン錯体化合物を含むものが汎用されていた。しかし有害な水銀が含まれている示温材は、人体に対する安全性の観点や、環境保護の観点から、使用が忌避されるようになっている。
【０００４】
水銀非含有の可逆性温度インジケータとして、例えば特許文献１に、電子供与性呈色性有機化合物とフェノール性水酸基含有化合物とアルコール性水酸基含有化合物とを成分とする示温材料が開示され、特許文献２に、溶融性物質とロイコ染料と４−ヒドロキシクマリン誘導体とを含有する可逆性示温剤が開示され、また特許文献３に電子供与性呈色性有機化合物と電子受容性有機化合物とをマイクロカプセルに内包させたインジケータが開示されている。さらに、銅のような遷移金属の錯塩化合物であるサーモクロミズム性物質を含有するインジケータも知られている。
【０００５】
一般に、温度に応じた色相を示す示温材として有機系染料や有機系顔料等の有機化合物を用いたインジケータは、有機化合物の耐久性が悪いことに起因して、長期安定性に欠け、汎用性がないものである。一方、示温材として金属錯塩化合物を用いたインジケータは、金属錯塩化合物の耐久性が良くその毎に固有な特定の温度でのみ変色させることができる反面、その温度以外で変色させることができず、汎用性がないものである。
【０００６】
耐久性や長期安定性がないインジケータは寿命が短い。また、商品の製造過程や流通過程で広範な温度の管理が求められているため、別々な有機化合物や金属錯塩化合物を適宜選択して特定の温度域で変色するインジケータを、広範な温度域に合わせて何種類も開発したり製造したりしなければならないのは、煩雑でコスト高を招いてしまう。
【０００７】
【特許文献１】特公昭５１−４４７０６号公報
【特許文献２】特公平２−１９１５５号公報
【特許文献３】特開平５−３２０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、有害金属の水銀を含んでおらず安全であり、温度に応じた色相を示す化合物からなる示温材を含む簡易なもので、特定の温度域を可逆的な色の変化によって明瞭かつ正確に表示でき、しかもその温度域を簡便な方法で自在に調整できる安価な示温材と、それを用いた温度管理インジケータとを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するためになされた特許請求の範囲の請求項１に記載の示温材は、ヘキサアクア−コバルト(II)錯イオンと、それの対イオンとしてハロゲンイオン、チオシアン酸イオン、シアン酸イオン、アジ化物イオンの少なくとも１種類とを有するコバルト（II）塩からなり、温度変化に応じ、その錯体構造が変化して変色する金属錯体化合物と、
ＣＨ３-(ＣＲ１２)ｍ１-Ｎ＋Ｈｍ２(ＣＨ３)(３−ｍ２)        ・・・（１）
（式（１）中、ｍ１＝１０〜２０、ｍ２＝０〜３、Ｒ１＝Ｈ，ＣＨ３又はＣ２Ｈ５である。）
で示される陽イオンを含むアルキルアンモニウム塩化合物とを、含んでいることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の示温材は、請求項１に記載されたもので、前記金属錯体化合物中の配位子が別な配位子に置換することによって、前記錯体構造が変化することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の示温材は、請求項１に記載されたもので、前記金属錯体化合物が、臭化コバルト(II)・６水和物であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の示温材は、請求項１に記載されたもので、前記アルキルアンモニウム塩化合物を０．１〜１００重量部、前記金属錯体化合物を１重量部とすることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の示温材は、請求項４に記載されたもので、アルコール類及び／又は水を、含んでいることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の示温材は、請求項５に記載されたもので、前記アルコール類及び／又は前記水を夫々、最大で５００重量部とすることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の示温材は、請求項５に記載されたもので、前記アルコール類が、アルキルモノアルコール化合物及び／又はジアルコール化合物であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の示温材は、請求項１に記載されたもので、前記アルキルアンモニウム塩化合物によりラメラ構造となっていることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の示温材は、請求項３に記載されたもので、前記臭化コバルト(II)・６水和物中の前記ヘキサアクア−コバルト(II)錯イオンである[Ｃｏ(ＯＨ２)６]２＋が、加熱による前記温度変化によって、ハロゲン化コバルト錯体イオンである[ＣｏＢｒ４]２−になることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に記載の温度管理インジケータは、請求項１〜９の何れかに記載の示温材が、ガラス管、ガラス瓶、樹脂ケース又は樹脂カプセルに封入され、又は樹脂フィルムシートに挟み込まれて封入されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１に記載の温度管理インジケータは、請求項１〜９の何れかに記載の示温材を含んでいるインジケータインキ組成物が、基材の少なくとも一部に、吸着、吸収及び／又は塗布されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の示温材は、水銀を含有しないため、人体や環境に対して安全である。しかも、簡易な構成で簡便に効率よく製造できるうえ、耐久性・長期保存安定性に優れている。さらに、この示温材は、その組成成分の配合比を変えるだけで、４０〜１００℃程度の広範な温度域での所望の特定温度で自在に変色させることができる。そのためこの示温材を用いた温度管理インジケータは、生産性に優れ安価であり、広範な温度域の温度管理に使用できるので、汎用性が高い。しかも変色が明瞭であるから、誤認の恐れがない。
【発明を実施するための好ましい形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の好ましい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。
【００２２】
本発明の示温材は、以下のようにして製造される。
【００２３】
先ず、金属錯体化合物としてコバルト(II)塩６水和物のようなコバルト錯体化合物の１重量部と、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム  ブロミド（ＣＴＭＡＢｒ）のようなアルキルアンモニウム塩化合物の０．１〜１００重量部とを、エタノールのような溶媒に溶解させ、溶媒を留去して乾固させ、必要に応じ最大で５００重量部のアルキルモノアルコール化合物やジアルコール化合物のようなアルコール類及び／又は水の媒体に溶解又は懸濁させると、示温材が得られる。次いで、示温材をガラス瓶に入れ、溶媒に不活性な蓋で覆って封入すると、温度管理インジケータが得られる。
【００２４】
金属錯体化合物は、中心金属に配位子が配位したもので、コバルト錯体化合物であることが好ましく、対イオンを有するコバルト錯塩化合物であると一層好ましい。その配位子や対イオンは、水分子の配位子であるアクア；配位子又は対陰イオンであるハロゲンイオン、チオシアン酸イオン、シアン酸イオン、アジ化物イオンの何れかの１種類であってもよく、複数種であってもよい。
【００２５】
金属錯体化合物は、具体例には、ヘキサアクア−コバルト(II)錯イオン、それの配位子が対陰イオンと平衡移動して置換したテトラクロロ−コバルト(II)錯イオン、テトラブロモ−コバルト(II)錯イオン、テトラヨード−コバルト(II)錯イオン、テトラチオシアン酸イオン−コバルト(II)錯イオン、テトラシアン酸イオン−コバルト(II)錯イオン、テトラアジ化物イオン−コバルト(II)錯イオンなどを、錯塩イオンとして含有するものが挙げられる。
【００２６】
アルキルアンモニウム塩化合物は、両親媒性カチオンを形成するものである。
【００２７】
アルキルアンモニウム塩化合物は、具体的には、下記化学式（１）
ＣＨ３-(ＣＲ１２)ｍ１-Ｎ＋Ｈｍ２(ＣＨ３)(３−ｍ２)        ・・・（１）
（式（１）中、ｍ１＝１０〜２０、ｍ２＝０〜３、Ｒ１＝Ｈ，ＣＨ３又はＣ２Ｈ５であり好ましくはＨである。）
で示される陽イオンを含む化合物が挙げられる。中でもアルキル基が炭素数１０〜２０であるｎ−アルキルアンモニウム塩化合物が好ましい。
【００２８】
アルキルアンモニウム塩化合物は、アルキルモノアルコール化合物やジアルコール化合物のようなアルコール類、水を含んでいてもよい。
【００２９】
アルキルアンモニウム塩化合物は、例えば単独で、又は長鎖のアルキルモノアルコール化合物と共に、ラメラ構造を形成している。アルキルアンモニウム塩化合物１重量部に対し、アルキルモノアルコール化合物が０〜５重量部であると一層好ましい。
【００３０】
長鎖アルキルモノアルコール化合物は、具体例には、下記化学式（２）
ＣＨ３-(ＣＲ２２)ｎ１-ＯＨ        ・・・（２）
（式（２）中、ｎ１＝１０〜２０であり好ましくは共存する前記アルキルアンモニウム塩化合物のｍ１と同じ、Ｒ２＝Ｈ，ＣＨ３又はＣ２Ｈ５であり好ましくはＨである。）
で示される高級脂肪族モノアルコールが挙げられる。中でもアルキル基が炭素数１０〜２０であるｎ−アルキルモノアルコールが好ましい。
【００３１】
アルキルアンモニウム塩化合物由来の両親媒性カチオンと、金属錯体化合物とのラメラ状態の混合物からなる示温材は、媒体の存在下で、温度が上昇したり下降したりする際に、特定の温度領域で可逆的な色調の変化を起こす。特に長鎖アルキルモノアルコール化合物が共存していると、この化合物が、ラメラ構造の内部に入り込み、ラメラ構造の層間の電子密度を下げ、色調の変化を起こす温度領域を、調節する。
【００３２】
媒体としては、水；メタノール、エタノール、１−ブタノール、１−プロパノールのような炭素数１〜５の低級脂肪族アルキルモノアルコール化合物；エチレングリコールで例示されるグリコールのような炭素数２〜５のジアルコール化合物が挙げられる。中でも水、又はエチレングリコールが好ましい。水や低級脂肪族アルキルモノアルコール化合物は、変色補助剤として作用する。また、ジアルコール化合物は、その添加量を調整することにより、色調の変化を起こす温度領域を、調節する。
【００３３】
示温材は、安定性を向上させるため、金属錯体化合物の粉体をマイクロカプセル化したり樹脂コーティングしたりする前処理が施されていてもよい。
【００３４】
温度管理インジケータは、ガラス瓶に封入した例を示したが、ガラス管に封入されたり、透明な樹脂ケースや樹脂カプセルに詰められて封入されたり、高分子フィルムシートの間に挟み込まれて封入されたりしていてもよい。
【００３５】
温度管理インジケータは、示温材が含まれたインジケータインキ組成物を調製し、それを基材へ印刷して吸着、吸収、又は塗布させることによって、示温材層が付されたものであってもよい。このようなインジケータインキ組成物は、示温材に、インキ用樹脂とインキ用溶媒とからなるビヒクルや、添加剤を添加して調製したものである。ビヒクルや添加剤の構成成分やその量は、印刷方法や、インキ組成物の物性を考慮して、適宜調整される。
【００３６】
印刷方法は、例えば、グラビア印刷、オフセット印刷、シルクスクリーン印刷、フレキソ印刷、平版印刷、凸版印刷等が挙げられる。
【００３７】
ビヒクルを構成するインキ用樹脂として、ビニル樹脂、シリコーン樹脂、ロジン樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ケトン樹脂、マレイン酸樹脂、クマリン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエチレン樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ＭＭＡ−スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート樹脂、エチルセルロース樹脂、酢酸セルロース樹脂、プロピルセルロース樹脂、酢酸・酪酸セルロース樹脂、硝酸セルロース樹脂、ポリクロロフルオロエチレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合樹脂、ポリビニリデンフルオライド樹脂、ポリウレタン樹脂、ナイロン６樹脂、ナイロン６６樹脂、ナイロン６１０樹脂、ナイロン１１樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリシクロヘキサンテレフタレート樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エチルセルロース、天然ゴムや合成ゴム、石油樹脂、油脂が挙げられる。またこれらは１種類であってもよいし、複数混合して用いてもよい。
【００３８】
ビヒクルを構成するインキ用溶剤として、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ミネラルスピリット、インキオイル、ソルベントナフサ、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、第二ブチルアルコール、イソブチルアルコール、シクロヘキシルアルコール、２−メチルシクロヘキシルアルコール、トリデシルアルコール、ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラリン、ジペンテン、ヘプタン、メチルイソブチルカルビノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、テトラヒドロフラン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジアセトンアルコール、ジエチルケトン、エチルアミルケトン、メチルシクロヘキサン、イソブチルケトン、ジアセトンアルコール、イソホロン、ジメチルホルムアミド、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、セロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、カルビトール、ブチルカルビトール、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、水などが挙げられる。またこれらは１種類であってもよいし、複数混合して用いてもよい。
【００３９】
市販の印刷用ビヒクルであってもよい。そのようなビヒクルとして、Ｆ−Ｇｌｏｓｓメジウム（大日本インキ化学工業株式会社の商品名）、Ｈｙ  Ｕｎｉｔｙ  Ｓｏｙメジウム（東洋インキ製造株式会社の商品名）、Ｎｏｕｖｅｌ  Ｍａｘｉメジウム（大日精化工業株式会社の商品名）、Ｎｏｕｖｅｌ  Ｓｅｎｉｏｒ  Ｓｏｙメジウム（大日精化工業株式会社の商品名）、Ｑセット２００メジウム（十条ケミカル株式会社の商品名）、Ｎｏ.９００メジウム（十条ケミカル株式会社の商品名）、ハイセットマットメジウム（ミノグループの商品名）、ＪＲＰメジウム（セイコーアドバンスの商品名）、ＰＡＳ  Ｎｏ.８００メジウム（十条ケミカル株式会社の商品名）、ＦＢＨＤメジウム（東洋インキ製造株式会社の商品名）、スチレンＢメジウム（東洋インキ製造株式会社の商品名）、ＮＥＷ  ＬＰスーパーＲメジウム（東洋インキ製造株式会社の商品名）が挙げられる。
【００４０】
添加物として、例えばワックス、より具体的にはカルナウバろう、木ろう、みつろう、無水ラノリン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、モンタンろう、オゾケライト、ペトロラタム、ワセリン、ポリエチレンワックス、ポリテトラフルオロエチレン、塩化パラフィン、脂肪酸アミドが挙げられる。
【００４１】
別な添加物として、液状ドライヤ、ペーストドライヤが、挙げられる。
【００４２】
別な添加剤として、分散剤、より具体的には、レシチン、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリアクリル酸の部分脂肪酸エステル、アルキルアミン脂肪酸塩、アルキルジアミン、アルキルトリアミン、ナフタレンスルホン酸ナトリウムのホルマリン縮合物、リグニンスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸エステルナトリウム、アルキルアリールスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアリールエーテル、スチレンマレイン酸樹脂、ポリアクリル酸誘導体、水素添加ヒマシ油、アルミニウムせっけん、アルミニウムキレート、アルミニウムアルコレート、有機ベントナイト、酸化ポリエチレン、直鎖ポリアミノアミド、ポリカルボン酸アルキルアミン、アルギン酸ナトリウム、カゼイン、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸塩、ポリエチレンオキサイド、シリコーン、非イオン活性剤、ブチル化ヒドロキシトルエン、ブチル化ヒドロキシアニソール、オイゲノール、フェルノール系防かび剤、コロイダルシリカ、低分子ポリエチレン、バニリン、クマリン、はっか油、ラベンダー油、アセトフェノン、バリウム、カルシウムの金属セッケン、ポリアミド、イソシアネート、硝化綿、アンモニア水、アルコールアミン類、モルホリンが、挙げられる。
【００４３】
別な添加剤として、重合性モノマー、重合開始剤、より具体的にはベンゾインエーテル系光重合開始剤、ベンゾフェノン系光重合開始剤、アセトフェノン系光重合開始剤などが、挙げられる。
【００４４】
さらに別な添加物として、温度に応じた示温材の色調の変化を際立たせたり目視し易い色調に整えたりする調整顔料、より具体的には、酸化チタン、炭酸カルシウム、二酸化ケイ素、アルミナホワイト（Ａｌ2Ｏ3・ｘＨ2Ｏ）、クレー、沈降性硫酸バリウム、グロスホワイト、ファストイエローＧ、ファストイエロー１０Ｇ、ジスアゾイエローＡＡＡ、ジスアゾイエローＡＡＭＸ、ジスアゾイエローＡＡＯＴ、黄色酸化鉄、ジスアゾイエローＨＲ、ジニトロアニリンオレンジ、ジスアゾオレンジＰＭＰ、ジスニシジンオレンジ、トルイジンレッド、塩素化パラレッド、ビリリアントファストスカーレット、ピラゾロンレッドＢ、バリウムレッド２Ｂ、カルシウムレッド２Ｂ、バリウムリソールレッド、レーキレッドＣ、ブリリアンカーミン６Ｂ、ピグメントスカーレット３Ｂレーキ、ローダミン６Ｇ  ＰＴＭＡ  トーナー、べんがら、ナフトールレッドＦＧＲ、キナクリドンマゼンダ、ローダミンＢ  ＰＴＭＡ  トーナー、メチルバイオレット  ＰＴＭＡ  トーナー、キナクリドンレッド、ジオキサジンバイオレット、ビクトリアピュアブルー  ＰＴＭＡ  トーナー、フタロシアニンブルー、アルカリブルートーナー、紺青、群青、ブリリアントグリーン  ＰＴＭＡ  トーナー、ダイヤモンドグリーン  ＰＴＭＡ  トーナー、フタロシアニングリーン、カーボンブラック、亜鉛華、アルミニウム粉、ブロンズ粉、昼光蛍光顔料、パール顔料などが、挙げられる。
【００４５】
これらの添加剤は、印刷適性やインキ適性に応じ必要に応じて適宜用いられるもので、１種類を用いてもよく、複数混合して用いてもよい。
【００４６】
温度管理インジケータは、示温材又はそれが含まれたインジケータインキ組成物を、紙、布、フィルム、皮革のような平面構造の基材、樹脂塊、ガラス塊、金属塊、鉱物、セメントのような立体構造の基材上の、一部又は全部に吸着、吸収、塗布されたものであってもよい。
【００４７】
温度管理インジケータは、以下のようにして使用される。
【００４８】
温度管理すべき被験物に、温度管理インジケータを貼付する。温度管理インジケータごと被験物を加熱すると、所期の温度に達したときに、インジケータの色調が変化し、更に加熱してもその色調のまま維持される。その後、温度管理インジケータごと被験物を放冷すると、所期の温度に達したときに、インジケータの色調が変化して復色し、更に放冷しても復色した色調のまま維持される。
【００４９】
温度変化に応じて、このインジケータ中の示温材が変色するメカニズムの詳細は必ずしも明らかではないが、以下のように推察される。金属錯体化合物としてコバルト錯体化合物である臭化コバルト(II)・６水和物を用い、アルキルアンモニウム塩化合物としてｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウム  ブロミドを用い、水−エタノールに溶解した例により、模式的に示した図１を参照しながら説明する。
【００５０】
この示温材は、そのｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムイオンが、規則正しく整列して層状に形成されたラメラ構造を有している。
【００５１】
示温材が比較的低温に曝されていると、臭化コバルト(II)・６水和物は、中心金属のコバルト原子に中性配位子の水分子であるアクアが配位結合したアクアコバルト錯体化合物（[Ｃｏ(ＯＨ２)６]２＋・２Ｂｒ−）を形成している。このアクアコバルト錯体化合物は、ピンク色を示す正八面体構造であって、嵩高いものである。アクアコバルト錯体イオンとラメラ構造中のｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムイオンとは、陽電荷を帯びており、互いに静電反発しつつ隔離している。このとき示温材は、全体としてピンク色を呈している。
【００５２】
示温材が徐々に加熱されると、アクアコバルト錯体化合物の分子内水素結合が弱まって解離したり、それの配位子が臭化物イオンのような別な配位子と置換され易くなったりする。アクアコバルト錯体化合物は、その配位子であるアクアが臭化物イオンに置換する活性状態となる境界温度を超えると、ハロゲン化コバルト錯体イオン（[ＣｏＢｒ４]２−）を有し青色を呈するハロゲン化コバルト錯体化合物となる。ハロゲン化コバルト錯体イオンは、陰イオンであって、正八面体構造よりも立体障害の小さな正四面体構造であるので、ラメラ構造の層間に入り込み、その層間に向いているｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムイオンの陽電荷と相互作用する。その結果、アクアコバルト錯体イオンとラメラ構造中のｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムイオンとが静電反発している低温状態よりも、遥かに静電的に安定化する。このとき示温材は、全体として青色を呈している。
【００５３】
アルキルアンモニウム塩化合物と金属錯体化合物と溶媒との配合比に応じて、変色する温度が、変化するメカニズムの詳細も、必ずしも明らかではないが、以下のように推察される。
【００５４】
ラメラ構造の層間の電荷密度は、アルキルアンモニウム塩化合物のアルキル基の炭素数やアンモニウム基の結合位置の相違によって、又はアルキルアンモニウム塩化合物の量によって、又は共存する長鎖アルキルモノアルコール化合物、ジアルコール化合物のようなアルコール類と水との種類や量によって、定まる。
【００５５】
ラメラ構造の層間で電子密度が高いと、低温でも、アクアコバルト錯体イオンから配位子のアクアが臭化物イオンに置換し易くなり、さらに、それによって生成しハロゲン化コバルト錯体イオンが、ラメラ構造の層間に、取り込まれ易くなる。その結果、比較的低い加熱温度で、示温材が変色する。
【００５６】
一方、ラメラ構造の層間で電子密度が低いと、低温ではアクアコバルト錯体イオンから配位子のアクアが脱離し難くなり、一層高温にならないと配位子のアクアが脱離できない。高温でようやく配位子のアクアが臭化物イオンに置換し、生成したハロゲン化コバルト錯体イオンが、ラメラ構造の層間に、取り込まれる。その結果、比較的高い加熱温度で、示温材が変色する。
【００５７】
このように組成比を変えることによって、４０℃〜１００℃までの任意の温度で、示温材を変色させることができる。
【００５８】
逆に、加熱後、冷却する場合も、同様に境界温度を超えると、示温材が変色して復色する。その結果、示温材は、温度変化に応じて、何度でも可逆的に色調が変化する。
【実施例】
【００５９】
以下に、示温材と、それを用いた温度管理インジケータとを、試作した実施例を示す。
【００６０】
（実施例１）
臭化コバルト(II)・６水和物２０ｇと、ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウム  ブロミド１００ｇとを、エタノールに溶解させた後、乾固した。それに、水１０ｍｌを加え十分に混合すると、ピンク色の示温材が得られた。その示温材１ｇをガラスチューブに入れ、蓋で密封すると、温度管理インジケータが得られた。
【００６１】
この温度管理インジケータを温度ヒータによって加熱すると、約３０℃でピンク色を呈していたが、更に加熱を続けると、約６０℃で青色に変色した。青色に変色した温度管理用インジケータを約２０℃まで冷却すると、再びピンク色に戻り、可逆変色性を示した。この結果から明らかなように、温度管理インジケータは、特定の温度で特異的に変色するものである。
【００６２】
（実施例２ａ〜２ｂ）
表１に示す量の臭化コバルト(II)・６水和物と、ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウム  ブロミドと、１−ｎ−ヘキサデカノールとを、エタノールに溶解させた後、乾固した。それに、水１ｍｌを加え十分に混合すると、２種類の示温材が得られた。それらを、３０℃、４０℃、６０℃及び８０℃に順次曝したときの色調を観察した。その結果を、表１に示す。
【００６３】
【表１】
0004175519.tif 000002
【００６４】
表１から明らかなように、その組成成分の組成比を変えるだけで、特定温度で変色させることができた。
【００６５】
（実施例３ａ〜３ｅ）
表２に示す量の臭化コバルト(II)・６水和物と、ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウム  ブロミドと、１−ｎ−ヘキサデカノールと、エチレングリコールとを、エタノールに溶解させた後、乾固した。それに、水１ｍｌを加え十分に混合すると、５種類の示温材が得られた。それらを、３０℃、５０℃、６０℃、８０℃、９０℃及び１００℃に順次曝したときの色調を観察した。その結果を、表２に示す。
【００６６】
【表２】
0004175519.tif 000003
【００６７】
表２から明らかなように、その組成成分の組成比を変えるだけで、１００℃までの広範な温度域での所望の特定温度で、自在に変色させることができた。
【００６８】
（実施例４）
臭化コバルト(II)・６水和物２０ｇと、ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウム  ブロミド１００ｇと、１−ｎ−ヘキサデカノール５０ｇとを、エタノールに溶解させた後、乾固した。それに、水１ｍｌを加え十分に混合した。ゲル化することにより得られた示温材について、ピンク色を示している２５℃の低温時と、青色を呈している６０℃の高温時とで、Ｘ線回折測定装置（(株)リガク社製：商品名  ＲＩＮＴ２１００Ｓ）によりＸ線回折測定を行った。その結果を図２に示す。図２から明らかな通り、低温時にラメラ構造の層厚が１．７５ｎｍの結晶であってピンク色のものであり、一方高温時にラメラ構造の層厚が１．６８ｎｍと２．５４ｎｍとの２種類の結晶が存在する青色のものであり、何れの場合も図１に示すようなラメラ構造を保ちながら変色していることが確かめられた。
【００６９】
（実施例５）
臭化コバルト(II)・６水和物２０ｇと、ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウム  ブロミド１００ｇと、１−ｎ−ヘキサデカノール５０ｇとを、エタノールに溶解させた後、乾固した。それに、エチレングリコール１００ｍｌを加え十分に混合すると、ピンク色の示温材が得られた。その示温材１ｇをガラスチューブに入れ、蓋で密封すると、温度管理インジケータが得られた。
【００７０】
この温度管理インジケータを温度ヒータによって加熱すると、約５０℃でピンク色を呈していたが、更に加熱を続けると、約８０℃で青色に変色した。この結果から明らかなように、温度管理インジケータは、特定の別な温度で特異的に変色するものである。
【００７１】
（実施例６）
臭化コバルト(II)・６水和物２０ｇと、ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウム  ブロミド１００ｇと、１−ｎ−ヘキサデカノール２００ｇとを、エタノールに溶解させた後、乾固した。それに、エチレングリコール１００ｍｌを加え十分に混合すると、ピンク色の示温材が得られた。その示温材１ｇをガラスチューブに入れ、蓋で密封すると、温度管理インジケータが得られた。
【００７２】
この温度管理インジケータを温度ヒータによって加熱すると、約８０℃でピンク色を呈していたが、更に加熱を続けると、約１２０℃で青色に変色した。この結果から明らかなように、温度管理インジケータは、特定の別な温度で特異的に変色するものである。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の示温材を用いた温度管理インジケータは、特定の温度域により色変化を起こすため、機械・器具の過熱を検知することによる破損の防止、加熱した日用品の温度を表示することによる火傷の防止、風呂の湯温の調整など、工業製品の製造過程や日常生活での様々な温度管理を行う際に、用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明を適用する示温材の色調の変化のメカニズムを示す概要図である。
【図２】本発明を適用する示温材を温度変化させたときのＸ線回折のスペクトルを示す図である。
【要約】
【課題】有害金属の水銀を含んでおらず安全であり、温度に応じた色相を示す化合物からなる示温材を含む簡易なもので、特定の温度域を可逆的な色の変化によって明瞭かつ正確に表示でき、しかもその温度域を簡便な方法で自在に調整できる安価な示温材と、それを用いた温度管理インジケータとを提供する。
【解決手段】示温材は、温度変化に応じ錯体構造が変化して変色する金属錯体化合物と、アルキルアンモニウム塩化合物とを、含んでいる。温度管理インジケータは、ガラス管、ガラス瓶、樹脂ケース又は樹脂カプセルに封入され、又は樹脂フィルムシートに挟み込まれて封入されたものである。別な温度管理インジケータは、示温材を含んでいるインジケータインキ組成物が、基材の少なくとも一部に、吸着、吸収及び／又は塗布されたものである。
【選択図】なし【図１】
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【図２】
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