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粘土鉱物とカチオン性有機色素との複合体を含む可逆性感温材料及びその製造方法

国内特許コード P210017742
整理番号 R01011
掲載日 2021年5月28日
出願番号 特願2019-151594
公開番号 特開2021-031558
出願日 令和元年8月21日(2019.8.21)
公開日 令和3年3月1日(2021.3.1)
発明者
  • 谷 誠治
  • 川俣 純
  • 鈴木 康孝
  • 富永 亮
  • 塩崎 文香
出願人
  • 国立大学法人山口大学
発明の名称 粘土鉱物とカチオン性有機色素との複合体を含む可逆性感温材料及びその製造方法
発明の概要 【課題】表面温度に対応した色彩を的確かつ可逆的に示す可逆性感温材料を得ること、特に100℃以上の温度に対応した色彩を的確かつ可逆的に示す可逆性感温材料を提供すること。
【解決手段】粘土鉱物とカチオン性有機色素との複合体を含む可逆性感温材料であって、前記複合体は、前記粘土鉱物の層間に存在する陽イオンが前記カチオン性有機色素で交換された複合体である可逆性感温材料。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要

従来発色して温度を検知する材料に使用されてきたものは、主成分が高分子ポリマーであり、この高分子ポリマーと色素とが化学的に結合したものや、高分子ポリマーに単純に色素を分散させたものが多い。例えば、特許文献1には食材を煮たり茹でたりする際に、温度変化に対して可逆的に変色して色調変化するサーモクロミズムを示すことにより温度の上昇又は降下の際に所定温度で可逆的に変色する鉄トリアゾール錯化合物及びバインダーを含有する可逆性示温材が、熱を経時的に内部へ伝播して所定温度に達する立体状又はシート状の樹脂成型材に埋め込まれ又は密封されている発明が開示されている。また、非特許文献1には、ワックスの融点を利用して電線などの表面温度を発色により判別するシールが記載されている。非特許文献2には、従来の感熱記録材料のロイコ色素と顕色材の系に、高分子と長鎖アミドを添加した記録材としての複合材料が、温度によって着色と消色することが示されている。しかし、特許文献1は可逆的な温度変化を示すが、煮炊きする料理器具内の温度を計測するために、感温部は樹脂で密封されているため、測定対象となる物体表面の温度を的確に計測することができない。非特許文献1は、表面温度に応じてシール表面の色が変わるものであるが色の変化が可逆的でないものである。非特許文献2は可逆的とも思えるが、同一温度でもその温度までの温度履歴により発色する場合としない場合があり、温度対応した色の変化をするものとは言えない。

一方、色素と無機系の材料を複合させた材料として、特許文献2には、色素と分子内に環状構造を有さない直鎖状ポリカチオン化合物と層状粘土鉱物からなる色素複合体が記載され、特許文献3には、粘土鉱物の層間に有機陽イオンがイオン交換結合されると共にインターカラントが保持されてなる粘土鉱物複合体が記載されている。しかし、これらはいずれも温度変化に対して可逆的に変色するサーモクロミズムを示すものではない。このように従来は、表面温度に対応した色彩を的確かつ可逆的に示す可逆性感温材料を得ることは難しく、特に100℃以上の温度に対応する可逆性感温材料を得ることは難しかった。

産業上の利用分野

本発明は、粘土鉱物とカチオン性有機色素との複合体を含む可逆性感温材料及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
粘土鉱物とカチオン性有機色素との複合体を含む可逆性感温材料であって、前記複合体は、前記粘土鉱物の層間に存在する陽イオンが前記カチオン性有機色素で交換された複合体である可逆性感温材料。

【請求項2】
複合体におけるCEC比が、2~7%であることを特徴とする請求項1記載の可逆性感温材料。

【請求項3】
複合体における色素導入量が、0.02~0.06mmol/gであることを特徴とする請求項1又は2記載の可逆性感温材料。

【請求項4】
複合体における粘土鉱物のCECが、60~150meq/100gであることを特徴とする請求項1~3のいずれか記載の可逆性感温材料。

【請求項5】
粘土鉱物が、サポナイト、モンモリロナイト、ヘクトライト、スティーブンサイト及びバーミキュライトからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1~4のいずれか記載の可逆性感温材料。

【請求項6】
カチオン性有機色素が、酸性側に酸解離定数(pKa)を有する色素であってpHが0~5の間でその水溶液の色が変化する色素であることを特徴とする請求項1~5のいずれか記載の可逆性感温材料。

【請求項7】
粘土鉱物とカチオン性有機色素とを液中で混合し、混合後の前記液をろ過して、サーモクロミズムを発現する粘土鉱物とカチオン性有機色素との複合体を得ることを特徴とする可逆性感温材料の製造方法。

【請求項8】
粘土鉱物とカチオン性有機色素とを、CEC比が2~7%となるように混合することを特徴とする請求項7記載の可逆性感温材料の製造方法。
国際特許分類(IPC)
画像

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出願権利状態 公開
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