温度管理材料的制作方法

温度管理材料的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种高灵敏度且实用的温度管理材料，该温度管理材料能够根据从导电状态至绝缘或低导电性状态的电变化来正确且明确地检测温度是否达到预定温度，其具有优异的经时稳定性、化学稳定性、耐久性以及耐候性。温度管理材料1包含：在对应于被检测温度的熔点下热熔的热熔融性物质11、和含有导电粉末5的导电糊料7；温度管理材料1因导电糊料7而处于导电状态，热熔融性物质11与导电糊料7介由多孔材料10而隔离；且通过热熔融性物质11在热熔状态下透过多孔材料10而不可逆地浸透和/或扩散入导电糊料7，温度管理材料1变成绝缘或低导电性状态。
【专利说明】
温度管理材料
技术领域
[0001] 本发明涉及能够根据从导电状态至绝缘或低导电性状态的变化来电学上确定温 度是否达到预定温度的温度管理材料。
【背景技术】
[0002] 以往，作为用于通过目视确定温度是否达到预定温度的温度管理或用于通过目视 确定温度滞后（日文:温度履歴)的热敏性材料，使用不可逆的热敏标签。热敏标签是通过在 着色了的纸材料上印刷热熔融性物质即热敏剂来形成的。根据这种热敏标签，在预定温度 以上的温度下热熔的热熔融性物质变透明或被吸收入纸材料。藉此，通过被遮蔽的纸材料 颜色显现并且色调变化来检测温度是否达到预定温度。这样的热敏性材料能够地在日光条 件下通过目视简单地确定温度超过预定温度的结果。然而，这不适合在诸如暗处、高处、密 闭处或封闭处的特定场所中对温度进行管理，因为难以通过目视来确定色调。
[0003] 需要一种不用目视观察就能对温度是否达到预定温度进行管理的、或能够确定温 度滞后的温度管理材料。例如，已开发出能够利用电方法来检测温度的温度管理材料。作为 这样的温度管理材料，专利文献1公开了一种热熔融性物质与含有导电粉末的导电糊料相 互接触和/或接近的温度管理材料。根据这种温度管理材料，热熔融性物质在被检测温度下 加热而熔化，其导电状态变为绝缘或低导电性状态。通过利用这样的变化，温度管理材料能 够电学上检测温度是否达到预定温度以对温度进行管理。
[0004] 这种温度管理材料通过使热熔了的热熔融性物质浸透入导电糊料并使该导电糊 料溶胀而从导电状态变为绝缘或低导电性状态。然而，由于这种温度管理材料中的热熔融 性物质与导电糊料是接触的，因而热熔融性物质逐渐迀移并浸透入导电糊料，使导电糊料 溶胀。即使未超过预定温度，这种温度管理材料也会出现导电性随时间推移而降低的现象。 由于这种温度管理材料无法长期稳定地使用，其具有有效期短或实用性差的问题。另外，用 于导电糊料的金属粉末容易由于氧化或硫化而引起变质，导电性容易变化。所以这种温度 管理材料难以在诸如炎热或潮湿条件的严酷条件下使用。而且，有时在预定温度或更高温 度下热熔了的热熔融性物质会呈现出低粘度，该热熔融性物质会从导电糊料中流出、并会 不能充分浸透或扩散入导电糊料而使导电糊料不能充分溶胀。因此，即使温度达到预定温 度，其导电性也不降低，温度管理材料无法对其进行检测。
[0005] 所以，需要一种改进了这些问题而具有更好的实用性、且能够电学上确定温度是 否达到预定温度以进行管理或确定温度滞后的温度管理材料。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:日本专利公开号5395288B

【发明内容】

[0009]本发明所要解决的技术问题
[0010] 本发明是为了解决上述技术问题而完成的发明。其目的在于，提供一种能够根据 从导电状态至绝缘或低导电性状态的电变化来正确且明确地检测温度是否到达预定温度 的高灵敏度且实用的温度管理材料，该温度管理材料具有优异的经时稳定性、化学稳定性、 耐久性以及耐候性。本发明的另一个目的在于，提供使用该温度管理材料的温度传感器标 签。
[0011] 解决技术问题的方法
[0012] 为了解决上述技术问题而完成的本发明的温度管理材料包含:在对应于被检测温 度的熔点下热熔的热熔融性物质、和含有导电粉末的导电糊料;温度管理材料因导电糊料 而处于导电状态，热熔融性物质与导电糊料介由多孔材料而隔离;且通过热熔融性物质在 热熔状态下透过多孔材料而不可逆地浸透和/或扩散入导电糊料，温度管理材料变成绝缘 或低导电性状态。
[0013] 在该温度管理材料中，优选多孔材料设置在导电糊料上的层状粘合材料上，并且 热熔融性物质再叠置在该多孔材料上。
[0014] 在上述温度管理材料中，含有热熔融性物质的热敏性油墨层与由导电糊料形成的 糊料层可介由多孔材料而隔离层叠。
[0015] 在上述温度管理材料中，多孔材料优选为纸材料、无机材料或树脂材料。
[0016] 在上述温度管理材料中，导电粉末优选选自炭黑粉末和碳纳米管粉末中的至少一 种。
[0017] 在上述温度管理材料中，热熔融性物质优选选自脂肪酸衍生物、芳族羧酸衍生物、 醇衍生物、醚衍生物、醛衍生物、酮衍生物、胺衍生物、酰胺衍生物、腈衍生物、烃衍生物、芳 族化合物、硫醇衍生物和硫化物衍生物中的至少一种。
[0018] 在上述温度管理材料中，导电糊料中所含有的用于形成糊料的树脂优选选自纤维 素类树脂、丙烯酰基类树脂、环氧树脂、乙烯基类树脂、酰亚胺类树脂、酰胺类树脂、丁缩醛 类树脂、尼龙类树脂和橡胶类化合物中的至少一种。
[0019] 同样是为了解决上述技术问题而完成的本发明的温度传感器标签，其包含温度管 理材料，该温度管理材料设置在个体识别标签的电路末端上。
[0020] 发明效果
[0021] 本发明的温度管理材料能够根据从导电状态至绝缘或低导电性状态的变化来电 学上检测温度是否达到预定温度。在该温度管理材料中，在预定温度下热熔的热熔融性物 质与导电糊料之间设置有多孔材料。由于热熔融性物质与导电糊料不直接接触地在空间上 相互隔离，从而防止了热熔融性物质不希望地迀移入导电糊料。如果热熔融性物质发生迀 移，则其导电性会随着时间的推移而逐渐降低。而该温度管理材料能够防止在预定温度以 下的温度下导电性发生不希望的降低。所以该温度管理材料具有优异的经时稳定性、化学 稳定性、耐久性以及耐候性，且可长期稳定地使用。
[0022] 当在预定温度或更高温度下热熔了的热熔融性物质通过毛细管作用被吸收入多 孔材料时，该热熔融性物质可与导电糊料充分接触，并浸透扩散入导电糊料。只要将温度管 理材料加热至预定温度以上的温度，该温度管理材料就能够切实地从导电状态变为绝缘或 低导电性状态，并能够高灵敏度地对预定温度进行精确或明确的检测，对温度进行管理。
[0023] 当导电糊料中所含有的导电粉末是炭黑粉末或碳纳米管粉末而不含金属粉末时， 温度管理材料实现了优异的耐久性和耐候性。且在诸如加热或湿热条件的严酷条件下使用 温度管理材料时，该温度管理材料不会变质或劣化。该温度管理材料能够防止任何影响条 件下导电率发生不希望的降低。
[0024] 该温度管理材料是实用的，且具有优异的经时稳定性、化学稳定性、耐久性和耐候 性。由于该温度管理材料能够高灵敏度地对温度进行正确而明确的检测，其可被用于各种 用途。其可被用于作为停止各种运行电路的触发器的热熔断器，或与射频识别装置(RFID) 标签相配合的温度管理用传感器标签。
[0025] 常规的温度管理材料通过检测从导电状态至绝缘或低导电性状态的电变化来对 温度进行管理，但其很容易由于很少量的向导电糊料内的迀移就使导电性降低而引起电变 化。因此，需要温度管理材料总体上能够明确地检测温度，且具有不在预定温度以下的温度 下发生迀移的可靠正确性。
[0026] 当本发明的温度管理材料中的导电糊料、粘合材料、多孔材料和热熔融性物质依 次层叠时，导电糊料与热熔融性物质不仅隔离，还在它们之间具有粘合材料和多孔材料作 为物理屏障。温度管理材料能够藉此防止热熔融性物质在预定温度以下的温度下发生不希 望的迀移。热熔融性物质可能会在预定温度以下的温度下随着时间的推移而发生迀移并浸 透入多孔材料，多孔材料容易通过毛细管作用吸收热熔融性物质。即使热熔了的热熔融性 物质会容易地浸透入多孔材料，也能通过渗透性或透过性比多孔材料低的粘合材料来阻截 热熔融性物质浸透入多孔材料。因此，通过它们之间的顺序，能够切实地防止热熔融性物质 向导电糊料内不希望的迀移。而且，由于热熔融性物质与多孔材料接触，在预定温度或更高 温度下热熔了的液态的热熔融性物质被充分吸收入多孔材料而不会从中流出。另外，由于 在热熔融性物质浸透扩散入多孔材料、继而浸透透入粘合材料后导电糊料溶胀而引发绝缘 或低导电性状态，温度管理材料不会发生导电性的降低。
[0027]本发明的温度传感器标签仅在温度管理材料的管理下温度达到预定温度时，才会 发生从导电状态至绝缘或低导电性状态的电变化。该变化通过利用无线电波显示在读/写 机上来检测出，且能够对温度是否达到预定温度进行管理。
[0028]附图的简要说明
[0029]图1是显示本发明的温度管理材料随时间推移的使用状态的示意性截面图。
[0030]图2是显示本发明的另一温度管理材料的示意性截面图。
[0031]图3是显示本发明的另一温度管理材料的示意性截面图。
[0032]图4是显示本发明的温度传感器标签的示意性俯视图。
[0033]图5是显示本发明的温度传感器标签中的温度管理材料的导电状态和绝缘或低导 电性状态的示意性俯视图。
[0034]图6是显示本发明的温度传感器标签的闭塞电路图。
[0035]图7是显示本发明的温度传感器标签的制造过程的概要图。
【具体实施方式】
[0036]下面，将详细阐述本发明的实施方式，但本发明的范围不限于这些实施方式。
[0037]参照图1对本发明的温度管理材料进行详细说明，图1显示了该温度管理材料的一 种实施方式。图1是显示温度管理材料1的使用状态的变化的示意性截面图。图1(a)显示了 预定温度以下的状态，图1(b)显示了预定温度以上的状态，而图1(c)显示了冷却后预定温 度以下的状态。
[0038] 在温度管理材料1在预定温度以上的温度下不具有滞后的情况下，热熔融性物质 11与导电糊料7介由多孔材料10隔离。当温度达到被检测的预定温度以上的温度时，温度管 理材料1中热熔了的热熔融性物质11a透过多孔材料10并浸透和/或扩散入导电糊料7,从而 使导电糊料7溶胀。温度管理材料1不可逆地从导电状态变为绝缘或低导电性状态。温度管 理材料1能够通过其电变化来确定温度是否达到预定温度。
[0039] 在温度管理材料1中，由含有导电粉末5和用于形成糊料的树脂6的导电糊料7形成 的糊料层8设置在基板4的电路末端3a、3b上，该基板4在基材2上形成有电子电路，设置成层 状的粘合材料9和形成为层状的多孔材料10层叠在糊料层8上，由含有粉末状热熔融性物质 11和油墨载体12的热敏性油墨13所形成的热敏性油墨层14在多孔材料10上按照此顺序叠 置和层叠。由导电糊料7形成的糊料层8具有导电性，因为用于形成糊料的树脂6中的各导电 粉末5彼此之间具有接点而具有导电性。在由热敏性油墨13形成的热敏性油墨层14中，颗粒 状、粉体状或团块状的固体热熔融性物质11分散于油墨载体12中。
[0040] 温度管理材料1如图1(a)所示，基材2上的电子电路的电路末端3a、3b被糊料层8覆 盖，在比热熔融性物质11热熔的预定温度低的温度下各导电粉末5彼此之间具有接点，显示 为导电状态。
[0041] 当温度管理材料加热后的温度超过预定温度时，如图1(b)所示，固体热熔融性物 质11变成液态的热熔了的热熔融性物质11a，然后扩散入油墨载体12。通过热熔而具有流动 性的热熔了的热熔融性物质11a的一部分或全部通过其毛细管作用被吸收或浸透入多孔材 料10,然后扩散入下层的粘合材料9中，从而浸透或扩散入糊料层8。籍此，热熔融性物质11a 透过多孔材料10和粘合材料9进而浸透和扩散入糊料层8,这使得用于形成糊料的树脂6溶 胀并在各导电粉末5之间浸润，使热熔融性物质11a驻留在糊料层8中。糊料层8中所含有的 各导电粉末5由于用于形成糊料的树脂6的溶胀而丧失其接点，因此温度管理材料1显示为 绝缘或低导电性状态。
[0042]温度管理材料1由于从导电状态变为绝缘或低导电性状态而电阻提高。因此，当测 量电阻值时，温度管理材料1通过检测到电阻增加很小或无限增大能够确定温度是否达到 预定温度。
[0043] 所浸透的热熔了的热熔融性物质11a不会恢复各导电粉末5之前的接点，并会不可 逆地驻留在糊料层8中。因此，如图2(c)所示，即使温度再次降低或回到比预定温度低的温 度状态，绝缘或低导电性状态也能够得以保持。因此，如果测出绝缘或低导电性状态，温度 管理材料就能够确定温度达到预定温度时的滞后。
[0044] 热敏性油墨层14含有热熔融性物质11、油墨载体12和根据需要而含有的颜料和染 料等色素，热熔了的热熔融性物质11会分散在油墨载体12中。当温度管理材料1含有色素 时，可通过绝缘或低导电性状态的电变化及其可视的色调变化来确定温度达到预定温度时 的滞后。热敏性油墨层14优选含有10~99重量％的热熔融性物质11。
[0045] 热熔融性物质11是决定被检测温度的成分，且具有等于被检测温度的熔点。当对 热熔融性物质11加热至该熔点以上的温度而使其热熔时，热熔融性物质11从颗粒状、粉体 状或团块状的固体状态变为液态状。作为热熔融性物质11的例子，可例举:例如，脂肪酸衍 生物和芳族羧酸衍生物，如肉豆蔻酸、棕榈酸、己二酸、辛酸、二十三烷酸、三十四烷酸、2,3-二甲基壬酸、23-甲基二十四烷酸、2-己烯酸、巴西烯酸、2-甲基-2-十二烯酸、β-桐酸、硬脂 酸、山箭萘炔酸(behenolic acid)、顺-9,10-亚甲基硬脂酸、晁模酸、3,3'-硫代二丙酸正十 二烷基酯、三月桂精、棕榈酰苯胺、硬脂酰胺、硬脂酸锌、水杨酰苯胺、N-乙酰基-L-谷氨酸、 己酸-β_萘胺、庚酸苯酰肼、花生酸-对氯苯甲酰甲酯、胆留烯基甲酸酯、1-乙酰-2,3-二硬脂 精、正十五烷基硫代月桂酸酯、氯化硬脂酸、棕榈酸酐、硬脂酸-乙酸酐、琥珀酸、葵二酸苄基 铵盐、2-溴戊酸、α-磺酸基硬脂酸甲基钠盐、2-氟花生酸、山嵛酸(behenic acid)、肉豆蔻酰 苯胺、棕榈酰苯胺、硬脂酰苯胺、和山嵛酰胺；醇衍生物，如月桂醇；醚衍生物，如双十六醚 (dihexadecyl ether)、双十八醚(dioctadecyl ether)、胞啶、腺苷、苯氧乙酸钠、1，3-二 (4-羟基苯氧基)苯、和乙氧基铝;醛衍生物，如硬脂醛、对月桂醛、对硬脂醛、萘甲醛、对氯苯 甲醛、苯二醛、和4-硝基苯甲醛;酮衍生物，如硬脂酮、二十二烷-2-酮、苯基-十七烷酮、环十 九烷、乙烯基十七烷酮、4,4'_双二甲氨基二苯甲酮、二苯甲酮、苄基、双(2,4_戊二酮)钙、和 1- 氯蒽醌;胺衍生物，如二十三烷胺、双十八烷胺、N，N-二甲基辛胺、十七亚甲基亚胺、萘胺、 对氨基苯甲酸乙酯、邻甲苯硫脲、磺胺甲嘧啶、硝酸胍、对氯苯胺、和盐酸丙胺;酰胺衍生物， 如己酰胺、二十八烷酰胺、N-甲基十二烷酰胺、N-甲基二十七烷酰胺、α-氰基乙酰胺、水杨酰 胺、双氰胺、2-硝基苯甲酰胺、和Ν-溴乙酰胺;腈衍生物，如十五腈、十七腈、2-萘甲腈、邻硝 基苯氧乙酸、3-溴节腈、3-氰基啦啶、和4-氰基苯酸;经衍生物，如十六烧、1-二十九稀、顺_ 正 _2_十八稀、二十六烷基苯、2-甲基萘、二萘品苯、氛尿酰氯、1-氣十九烧、1-氯二十烧、1-碘十五烷、1-溴十七烷、和1，2,4,5_四（溴甲基)苯;芳族化合物，如百里酚、联苄、邻三联苯、 3,5_二甲基苯酚、3,4_二甲基苯酚、2,3_二甲基苯酚、2,5_二甲基苯酚、二苯基甲醇、4-乙氧 基苯酚、苯甲酸苯酯、8-喹啉醇、间苯二酸二甲酯、邻苯二甲酸二苯酯、碳酸二苯酯、水杨醇、 乙酰乙酰苯胺、对甲苯基乙酸、4-甲氧基联苯、2-(4-羟苯基）乙醇、4-羟苯甲酸丙酯、2,3,5_ 三甲基苯酚、和1-羟基-2-萘甲酸苯酯;硫醇衍生物，如十五烷硫醇、二十烷硫醇、2-萘硫醇、 2- 巯基乙醚、和2-硝基苯硫氯;硫化物衍生物，如1，3-二噻烷、2，11 -二噻[3，3 ]二聚二甲苯 一羧酸(2, ll_dithia[3,3]paracyclophane)、二(4-羟基-3-甲基苯基)硫、4,4'_联吡啶硫 和4-甲基巯基苯酚。这些热熔融性物质11的例子可单独使用，也可将两种以上混合后使用。
[0046] 热敏性油墨层14中的油墨载体12不会使热熔前的热熔融性物质11或任选含有的 色素溶解或分散，但是其能够使热熔后的热熔融性物质11a分散。作为油墨载体12的例子， 可例举例如丙烯酸树脂、苯酚树脂、尼龙、乙基纤维素、羟甲基纤维素、聚乙烯醇、和羧甲基 纤维素。可以是市售可得的油墨载体:PAS800Medium(十条化工株式会社(JUJO CHEMICAL CO.，LTD.)制造)和High Set Mat Medium(美浓集团（MINO GROUP)制造）。作为油墨载体12 的例子，可例举例如硅酮类树脂、环氧类树脂、氨基类树脂、尿烷类树脂、聚氨酯丙烯酸酯类 树脂、环氧丙烯酸酯类树脂、醚丙烯酸酯类树脂、醇酸类树脂、乙烯基乙缩醛类树脂、丙烯酰 基类聚酯、和丙烯酰基类紫外线固化树脂等。作为市售可得的油墨载体，可使用DAICURE AK (大日本油墨化工株式会社(Dainippon Ink and Chemicals)制造 ）、FDS New(东洋油墨制 造株式会社（Toyo Ink Manufacturing Co·,Ltd.)制造 ）、Raycure TU 4400(十条化工株式 会社制造 ）、UV SPA clear(帝国油墨制造株式会社（Teikoku Printing Inks Mfg.Co·， Ltd)制造）、和UV8418(精工高级株式会社(Seiko advance Ltd.)制造）。
[0047] 热敏性油墨层14中所含有的色素是颗粒状或粉末状的，且能够分散或溶解于热熔 了的热熔融性物质中并在其中扩散。作为色素的例子，可例举:例如，染料，如直接染料、酸 性燃料、碱性燃料、分散染料、活性燃料、油溶性燃料、瓮染料、媒染燃料、偶氮燃料、和硫化 燃料;颜料，如有机颜料和无机颜料；以及着色剂。可使用各种色素。这些色素可两种以上混 合后使用。色素优选具有Ο.ΟΟΙμπι~5_的粒径。优选在热敏性油墨层14中每100重量份的热 熔融性物质含有0.001~100重量份的色素。
[0048] 在不妨碍本发明的效果的前提下，热敏性油墨层14可含有:分散剂，如滑石、碳酸 镁和二氧化硅;具有与色素色调形成反差的对比色调以放大色调变化的着色辅助剂；用于 控制流动性或干燥特性的蜡;表面活性剂。
[0049] 对热熔融性物质11、热熔了的热熔融性物质11可分散的油墨载体12、和任选含有 的色素进行捏合以制备热敏性油墨13。然后，涂布或印刷热敏性油墨13并干燥，从而能够制 得热敏性油墨层14。
[0050] 糊料层8含有导电粉末5和用于形成糊料的树脂6,从而具有导电性。另一方面，当 热熔了的热熔融性物质11a浸透或扩散入糊料层8中而成为含有热熔了的热熔融性物质11a 的非导电性混合物时，糊料层8显示为绝缘或低导电性状态。
[0051] 糊料层8中所含有的导电粉末5优选为具有碳结构的粉末。可例举例如炭黑粉末和 碳纳米管粉末。
[0052]作为糊料层8中所含有的用于形成糊料的树脂6,可例举例如纤维素类树脂、丙烯 酰基类树脂、环氧树脂、乙烯基类树脂、酰亚胺类树脂、酰胺类树脂、丁缩醛类树脂。
[0053]根据需要，糊料层8除了导电粉末5和用于形成糊料的树脂6以外，还可含有溶剂、 分散剂、消泡剂或其它添加剂。
[0054]对导电粉末5和用于形成糊料的树脂6进行捏合而制备导电糊料7。接着将导电糊 料7涂布或印刷在形成于基板4上的电路末端3a、3b。待导电糊料7干燥后，可制成导电糊料 8。可使用市售可得的导电糊料7。导电糊料7优选含有0~90重量％的用于形成糊料的树脂6 和10~100重量％的导电粉末5。
[0055] 作为热敏性油墨13或导电糊料7的印刷方法，可例举例如丝网印刷、胶版印刷、凹 版印刷、凸版印刷、移印、喷墨打印、和激光打印。
[0056] 多孔材料10通过贴付或涂布形成层状。多孔材料10不让热熔融前的热熔融性物质 11透过，但让热熔后的热熔融性物质11a通过毛细管作用吸收或透过。对多孔材料10的类型 不作限制。作为多孔材料10的例子，可例举例如：由纤维素纤维交织而成的纸材料，如优质 纸；由无机物质如水泥、陶瓷和多孔金属材料制成的无机材料;树脂，如泡沫塑料。多孔材料 10可以是经过着色的。
[0057]多孔材料10的可吸收量优选小于热熔了的热熔融性物质11a的体积，且热熔了的 热熔融性物质11 a难以驻留在多孔材料10中而是易于透过多孔材料10。另外，多孔材料10的 总孔容优选小于热熔融性物质11的体积。这能够防止仅因热熔了的热熔融性物质11a被吸 收入多孔材料10就使得用于形成糊料的树脂6溶胀。
[0058]粘合材料9能够将多孔材料10固定在糊料层8上，且能够使热熔了的热熔融性物质 11a透过。粘合材料9是根据需要而设置的。粘合材料9可设置在糊料层8的一部分表面上或 整个表面上。
[0059]热熔了的热熔融性物质11a优选难以驻留在粘合材料9中而是易于透过粘合材料 9。作为粘合材料9的例子，可例举例如橡胶类粘合剂、丙烯酰基类粘合剂、硅酮类粘合剂、聚 乙烯基类粘合剂、聚氨酯类粘合剂以及它们的复合材料。这些粘合剂可通过印刷网络图案 或圆点图案来使用。作为粘合材料9,可使用市售可得的带状、片状、液状的粘合剂。其中，优 选极薄的丙烯酰基类粘合片。
[0060] 因为需要粘合材料9能够使热熔了的热熔融性物质11a透过并浸透和扩散入导电 糊料7,粘合材料9的厚度优选为100μπι以下，进一步优选为50μηι以下。当粘合材料9的厚度薄 时，温度管理材料能够实现充分的温度响应。
[0061] 温度管理材料1也可如图2(a)所示，导电糊料7与多孔材料10通过不使用粘合材料 9地将多孔材料10固定在糊料层8上而彼此直接接触。将多孔材料10固定在糊料层8上的方 法不受限定。例如，可将由树脂材料制成的多孔材料10涂布在糊料层8上以将其固定。另外， 可将片状的多孔材料10直接贴付于刚刚经过涂布还未固化的糊料层8上以将其固定。
[0062]温度管理材料1也可以像图2(b)所示的那样用膜15覆盖热敏性油墨层14。还可以 像图2(c)所示的那样在形成有电路末端3a、3b的基材2的内表面上设有其它粘合材料16和 剥离纸17。
[0063] 本发明的温度管理材料1的另一种实施方式的示意性截面图示于图3(a)。关于圆 圈部分所包围的温度管理材料1的一部分，图3(b)是圆圈内部分加热前的示意性截面放大 图，图3(c)是圆圈内部分加热后的示意性截面放大图。
[0064] 如图3(a)所示，在温度管理材料1中，由含有导电粉末5和用于形成糊料的树脂6的 导电糊料7制成的糊料层8覆盖于基材2上形成有电子电路的基板4的电路末端3a、3b上。以 层状粘附于糊料层8上的粘合材料9与以层状形成于糊料层8上的多孔材料10以此顺序层 叠。进而，在相应于被检测温度的熔点下热熔的粒状热熔融性物质11被压固在多孔材料10 上而形成层。
[0065] 如图3(b)所示，在温度管理材料1中，糊料层8中所含有的各导电粉末5之间具有接 点而具有导电性。温度管理材料1在比热熔融性物质11热熔的预定温度低的温度状态下显 示为导电状态。
[0066]当温度管理材料1被加热至预定温度以上时，热熔融性物质11发生热熔，全部热熔 了的热熔融性物质11a被吸收并浸透入多孔材料10。然后，热熔了的热熔融性物质11a进一 步浸透入粘合材料9,热熔融性物质11的层因而消失。热熔了的热熔融性物质11a透过多孔 材料10和粘合材料9而浸透入糊料层8,从而使糊料层8中的用于形成糊料的树脂6溶胀，或 者在各导电粉末5之间浸润。因此，糊料层8中所含有的各导电粉末的接点由于用于形成糊 料的树脂6溶胀而丧失。最终，温度管理材料1显示为绝缘或低导电性状态。
[0067]图3的温度管理材料1也像在图1中所示的那样，热熔融性物质11不会恢复各导电 粉末5之前的接点，而是不可逆地驻留在导电糊料3中。因此，即使温度再次降低或回到比预 定温度低的温度状态，绝缘或低导电性状态也能够得以保持。
[0068]在温度管理材料1中，颗粒状或粉末状的热熔融性物质11可以层状的形式层叠而 固定在多孔材料10上。温度管理材料1中的热熔融性物质11会热熔成层状，热熔了的热熔融 性物质11a的一部分会透过多孔材料10和粘合材料9而浸透入糊料层8,但热熔了的热熔融 性物质11a的其余部分可不透过多孔材料10和粘合材料9,而是以层状驻留在多孔材料10 上。如图2所示，在另一温度管理材料1中，导电糊料7与多孔材料10可不使用粘合材料9地直 接接触，热熔融性物质11可被膜15覆盖，或者可将粘合材料16和剥离纸17设置在基材2的内 表面上。
[0069]本发明的温度管理材料1可配合电检测而发生色调变化。例如，将温度管理材料1 中的热熔融性物质11设置在着色了的多孔材料10上。多孔材料10中的色素被在比预定温度 低的低温状态下为固体的热熔融性物质11所遮蔽。当温度管理材料1被加热至预定温度以 上时，热熔融性物质11发生热熔并透过多孔材料。籍此，被遮蔽的色素显现，从而不可逆地 发生色调变化。热熔了的热熔融性物质11a驻留在导电糊料7中。因此，即使温度在颜色变化 后降低，温度管理材料1也不会回到变化前的色调。另一方面，在包含含有色素的热敏性油 墨层14的温度管理材料1中，将在比预定温度低的低温状态下为固体的热熔融性物质11与 色素混合，色素被热熔融性物质11所遮蔽。当温度管理材料1被加热至预定温度以上时，热 熔融性物质11发生热熔，色素分散或者溶解并扩散入热熔了的热熔融性物质11a中，或者热 熔了的热熔融性物质11a使颗粒状或粉末状色素的表面湿润，从而改变其色调。与之前所述 的情况相同，热熔了的热熔融性物质11a驻留在导电糊料7中，即使温度在颜色变化后降低， 温度管理材料1也不会回到变化前的色调。
[0070] 本发明的温度管理材料1的形状可以是标签形状。
[0071] 通过将温度管理材料1与RFID标签结合，可得到温度传感器标签。
[0072]例如，在图4所示的温度传感器标签20中，本发明的温度管理材料1与FRID标签25 相结合，温度管理材料1介由多孔材料10将热熔融性物质11与导电糊料7隔离，FRID标签25 在基材上具有通过导线23与1C芯片24相连的天线22。温度管理材料1设置在1C芯片24的电 路末端3a、3b。
[0073] 温度管理材料1是温度测定部，温度传感器标签20通过与读/写机26的信号交互而 能够确定温度是否达到预定温度的滞后。例如，如图5所示，温度传感器标签20具有反映用 于与读/写机26进行交互的信号的功能，该信号相应于与RFID标签25所使用的1C芯片24相 连的电路中是否存在导电性。读/写机26以闭环来显示导电状态，以开环来显示非导电状 ??τ 〇
[0074] 如图6所示，1C芯片24通过导线23分别与作为开关电路的温度管理材料1和天线22 相连。1C芯片24具有:连接至温度管理材料1并判断是导电状态还是绝缘或低导电性状态的 判断电路24b、连接至判断电路24b并控制各种运行的运行电路24a、连接至天线22并对温度 管理材料1是导电状态还是绝缘或低导电性状态进行通信的通信电路24c、以及电源电路 Md〇
[0075] 当热熔融性物质11的温度处于比预定温度低的温度状态下时，设置在1C芯片24的 电路末端3a、3b上的温度管理材料1处于导电状态。因此，如图5(a)所示，连接至1C芯片24的 电路末端3a、3b具有导电性。当判断电路24b判断温度管理材料1是导电状态时，通信电路 24c通过无线进行信号交互以闭环将该导电状态的信息从天线22传达至读/写机26。读/写 机26在其用于指示导电性的显示器上以"+"来显示具有导电性。在这种情况下，运行电路 24a由于未过热而正常运行。
[0076] 另一方面，当热熔融性物质11被加热至超过预定温度时，热熔了的热熔融性物质 11透过多孔材料10浸透入导电糊料7,从而使导电糊料7溶胀。因此，温度管理材料1处于绝 缘或低导电性状态中。如图5(b)所示，连接至1C芯片24的电路末端3a、3b也处于非导电性或 低导电性状态中。当判断电路24b判断到这种状态时，判断电路24b使运行电路24a停止运 行，因为运行电路会因过热而无法正常运行。进而通信电路24c通过无线进行信号交互以开 环将非导电或低导电性状态的信号从天线22传达至读/写机26。读/写机26在其用于指示导 电性的显示器上以来显示非导电性。
[0077] RFID标签25优选为无源型RFID标签，因为其具有无源性而能够半永久地保持温度 检测的性能。
[0078]本发明的温度传感器标签20是一次性的，因为温度管理材料1具有不可逆的温度 检测性能。尽管温度传感器标签20的实施方式具有一个温度管理材料1作为温度测定部，其 也可以具有多个温度管理材料1。而且，温度传感器20可通过使用与电检测配合而发生色调 变化的温度管理材料1来具有变色性能。
[0079]温度传感器标签20的形状可以是标签形。
[0080]下面，参照图7对温度传感器标签20的制造进行说明。如图7(a)所示，使用具有在 膜状基材上的天线22、IC芯片24和通过导电23连接至1C芯片24的电路末端3a、3b的RFID标 签25。如图7(b)所示，将含有导电粉末5和用于形成糊料的树脂6的导电糊料7涂布或印刷在 电路末端3a、3b上，然后进行干燥。将粘合材料9涂布在导电糊料7上。再将作为多孔材料10 的纸设置在其上。进而将热熔融性物质11以层的形式进行层叠，从而制得温度管理材料1。 最后，如图7(c)所示，将保护膜27贴在其上以保护1C标签25的整个表面，得到在电路末端 3a、3b上设置有温度管理材料1的温度传感器标签20。
[0081]温度传感器20的制造方法不限，可根据温度管理材料1的特征来进行选择。例示的 是构成温度管理材料1的热熔融性物质11直接层叠的实施方式，但温度传感器标签20也可 通过涂布或印刷含有热熔融性物质11和油墨载体12的热敏性油墨13而制成温度管理材料1 来制造。另外，温度传感器标签20还可通过不使用粘合材料9地将作为多孔材料10的树脂材 料涂布在导电糊料7上而制备温度管理材料1来制造。
[0082] 实施例
[0083]下面，对本发明的温度管理材料和使用该温度管理材料的温度传感器标签的实施 例进行详细说明，但本发明的范围不限于这些实施例。
[0084] (实施例1)
[0085] 对炭黑粉末（5重量份，三菱化学株式会社(Mitsubishi Chemical Corporation) 制造，产品号:#3230B)、丁基橡胶树脂（10重量份)和二甲苯溶剂(85重量份)进行捏合以制 备导电糊料7。利用丝网印刷将该导电糊料7涂布在基板4的电路末端3a、3b上后进行干燥。 使用粘合剂转移带（住友3M株式会社（Sumitomo 3M Limited)制造，产品号:467MP)将粘合 材料9转移至导电糊料7的上表面上。预先对作为热熔融性物质11的棕榈酸(60重量份，熔点 约为60°C)、聚乙烯醇树脂(2重量份，部分皂化，聚合度约为1000)和纯水(38重量份)进行捏 合以制备热敏性油墨13。通过涂布机印刷(300μπι)将该热敏性油墨13涂布在作为多孔材料 10的红色优质纸(50μπι)上后进行干燥。裁断加工后，制得热熔融性物质涂布纸。将该热熔融 性物质涂布纸贴在导电糊料7的上表面上的粘合材料9上。
[0086] (比较例1)
[0087] 通过丝网印刷将与实施例1相同的导电糊料涂布在基板的电路末端上后进行干 燥。通过涂布机印刷(300μπι)将与实施例1相同的热敏性油墨涂布在导电糊料的上表面上后 进行干燥。
[0088](比较例2)
[0089] 对银粉末（50重量份，小岛化学试剂株式会社(Kojima Chemicals Co.，Ltd.)制 造）、丁基橡胶树脂(5重量份)和二甲苯溶剂(45重量份)进行捏合以制备导电糊料。使用该 导电糊料，通过与实施例1相同的方法制得相似的构造。
[0090](实施例2)
[0091 ]使用实施例1、比较例1和2的试样，测量与温度-时间相对应的电路末端3a、3b的电 阻值。将实施例1、比较例1和2的试样存放在50°C的恒温槽中，每隔一端时间就测量它们的 电阻值。其结果示于以下的表1。尽管实施例1的电阻值在〇小时~1000小时的加热时间内略 有增大，但其变化率在50%以内。另一方面，比较例1的电阻值在25小时的加热时间后超过 了50ΜΩ，其变化率超过了20000%(超过50ΜΩ即测定装置能够进行测定的极限值）。比较例 2的电阻值在0小时~1000小时的加热时间内大幅增大，其变化率超过5000%。
[0092] [表1]
[0093]
[0094](比较例3)
[0095] 通过丝网印刷将与实施例1相同的导电糊料涂布在基板的电路末端上后进行干 燥。通过涂布机印刷(300μπι)将与实施例1相同的热敏性油墨涂布在距离导电糊料1mm的部 位处后进行干燥。
[0096] (实施例3)
[0097] 对实施例1和比较例3的试样的导电性变化进行评价。将实施例1和比较例3的试样 置于热板上，将该热板以约1°C/分钟的速率从25 °C加热至55 °C和65°C。对加热前具有导电 性（电阻值:2ΜΩ或更小)但在加热后变为非导电性（电阻值:20ΜΩ或更大）的试样数进行计 数。结果示于以下的表2。当加热至55°C时，实施例1和比较例3的试样的导电性未发生变化， 其结果都为〇个试样/100个试样。当加热至65°C时，分别是实施例1中100个试样/100个试样 的导电性发生了改变，比较例3中67个试样/100个试样的导电性发生了改变。
[0100](实施例4)
[0101] 使用如图4所示的嵌入式RFID标签25 (对应于UHF带，1C芯片，NXP公司（NXP Corporation)制造，U⑶DE系列产品G2iM+，有无导电性的阈值:有导电性(2ΜΩ或更小），无 导电性(20ΜΩ或更大））。在与RFID标签25中的1C芯片24相连的电路末端3a、3b上通过和实 施例1相同的方法以相同的构造设置温度管理材料1。
[0102](实施例5)
[0103]对在RFID标签25上设置温度管理材料1的温度传感器标签20的温度检测性能进行 确认。当将实施例4中所制备的温度管理材料1在25°C下的状态情况利用读/写机26进行信 号交互时，显示电路末端3a、3b处于导电状态中（2ΜΩ或更小）。将实施例4中所制备的温度 管理材料1置于热板上，将该热板以约1°C/分钟的速率从25°C加热至55°C和65°C。当再次利 用读/写机26对其状态情况进行信号交互时，对变为非导电性（电阻值:20ΜΩ或更大）的试 样数进行计数。结果示于以下的表3。当加热至55°C时，实施例4的温度管理材料1显示为处 于导电状态中，导电性变化的结果为〇个试样/100个试样。当加热至65°C时，实施例4的温度 管理材料1显示为处于非导电状态中，导电性变化的结果为100个试样/100个试样。
[0106]接下来，对具有/不具有粘合材料的温度管理材料和使用该温度管理材料的温度 传感器标签进行比较。当设有粘合材料时，如下所示，温度管理材料由于同时具备粘合材料 和多孔材料的物理屏障而具有更优异的协同效应。
[0107] (实施例6)
[0108] 除了不在热熔融性物质涂布纸与导电糊料之间使用粘合材料、为了不搅动热熔融 性物质涂布纸而用PET50APL SIN(琳得科株式会社(Lintec Corporation)制造，商品名）作 为覆盖膜进行覆盖以外，按照与实施例1相同的方法制备不适用本发明的温度管理材料。具 体而言，通过丝网印刷将实施例1中所制备的导电糊料涂布在基板的电路末端上后进行干 燥。将与实施例1中相同的热熔融性物质涂布纸置于导电糊料的上表面上。通过将覆盖膜粘 在基板的电路侧的整个表面上，来将热熔融性物质涂布纸固定在基板上，以覆盖热熔融性 物质涂布纸而不搅动它。从而制得实施例6的温度管理材料。
[0109] (实施例7)
[0110] 为了除使用粘合材料以外与实施例6的条件进行统一，使用实施例1的温度管理材 料，且通过将覆盖膜粘在基板的电路侧的整个表面上来将热熔融性物质涂布纸固定在基板 上。从而制得与实施例6相似的温度管理材料。
[0111] (实施例8)
[0112] 在对实施例6和7的试样进行用于评价它们的劣化程度的加速试验之后，测量与温 度-时间相对应的电路末端3a、3b的电阻值。将实施例6和7的试样存放在50 °C的恒温槽中， 每隔一端时间就测量它们的电阻值。其结果示于以下的表4。尽管实施例7的电阻值在0小时 ~150小时的加热时间内略有增大，但其变化率在20%以内，因此这些试样具有高可靠性和 确定性。另一方面，实施例6在150小时后的变化率超过了90%。尽管实施例6的可靠性和确 定性比实施例7的要低一些，但实施例6的试样仍在可实用的范围内。
[0113] [表 4]
[0115] (实施例9)
[0116] 为了对实施例6和7的温度管理材料在所需温度下的温度检测性能进行确认，对实 施例6和7的试样在65°C的所需温度下的导电性变化进行评价。将实施例6和7的温度管理材 料置于热板上，将该热板以约1°C/分钟的速率从25°C加热至55 °C和65°C。对加热前具有导 电性（电阻值:2ΜΩ或更小)但在加热后变为非导电性（电阻值:20ΜΩ或更大）的试样数进行 计数。结果示于以下的表5。实施例7的温度管理材料中10个试样/10个试样的导电性发生了 变化，因此实施例7的试样具有高可靠性和确定性。另一方面，当利用热板将实施例6的温度 管理材料以约1°C/分钟的速率从25°C加热至65°C时，其1个试样/10个试样的导电性发生了 变化。然而，当利用热板将实施例6的温度管理材料以约1°C/分钟的速率从25 °C加热至65 °C、并在65°C下保温一个小时后，其10个试样/10个试样的导电性发生了变化，因此，这些试 样在恒温加热下经时稳定性的温度管理上具有高可靠性和确定性。
[0117] [表 5]
[0118]
[0119] 如上所述，适用本发明的温度管理材料，能够防止在预定温度以下的温度下长时 间保存、长时间使用中或者在不希望的低温加温下热熔融性物质的不希望的迀移，且不会 使灵敏度降低。
[0120] 工业实用性
[0121] 本发明的温度管理材料1可用作热熔断器，该热熔断器作为用于防止电器设备或 电池过热的材料。另外，将温度管理材料搭载在利用无线电波的RFID标签上，作为用于温度 管理的传感器标签使用。
[0122] 符号说明
[0123] 1:温度管理材料;2:基材;3a、3b:电路末端;4:基板;5:导电粉末;6:用于形成糊料 的树脂;7 :导电糊料;8 :糊料层;9 :粘合材料；10 :多孔材料；11:热溶_ij的热溶融性物质； 1 la:热溶后的热溶融性物质；12:油墨载体；13:热敏性油墨；14:热敏性油墨层；15: |旲；16: 粘合材料；17:剥尚纸；20:温度传感器标签;22:天线；23:导线；24:1C芯片；24a:运彳丁电路； 24b:判断电路;24c:通信电路;24d:电源电路;25:RFID标签;26:读/写机;27:保护膜。
【主权项】
1. 一种温度管理材料，其包含:在对应于被检测温度的熔点下热熔的热熔融性物质、和 含有导电粉末的导电糊料， 所述温度管理材料因所述导电糊料而处于导电状态，所述热熔融性物质与所述导电糊 料介由多孔材料而隔离，且 通过所述热熔融性物质在热熔状态下透过所述多孔材料而不可逆地浸透和/或扩散入 所述导电糊料，所述温度管理材料变成绝缘或低导电性状态。2. 如权利要求1所述的温度管理材料，其特征在于，所述多孔材料设置在所述导电糊料 上的层状粘合材料上，并且所述热熔融性物质再叠置在所述多孔材料上。3. 如权利要求1所述的温度管理材料，其特征在于，含有所述热熔融性物质的热敏性油 墨层与由所述导电糊料形成的糊料层介由所述多孔材料而隔离层叠。4. 如权利要求1所述的温度管理材料，其特征在于，所述多孔材料为纸材料、无机材料 或树脂材料。5. 如权利要求1所述的温度管理材料，其特征在于，所述导电粉末选自炭黑粉末和碳纳 米管粉末中的至少一种。6. 如权利要求1所述的温度管理材料，其特征在于，所述热熔融性物质选自脂肪酸衍生 物、芳族羧酸衍生物、醇衍生物、醚衍生物、醛衍生物、酮衍生物、胺衍生物、酰胺衍生物、腈 衍生物、烃衍生物、芳族化合物、硫醇衍生物和硫化物衍生物中的至少一种。7. 如权利要求1所述的温度管理材料，其特征在于，所述导电糊料中所含有的用于形成 糊料的树脂选自纤维素类树脂、丙烯酰基类树脂、环氧树脂、乙烯基类树脂、酰亚胺类树脂、 酰胺类树脂、丁缩醛类树脂、尼龙类树脂和橡胶类化合物中的至少一种。8. -种温度传感器标签，其包含权利要求1所述的温度管理材料， 所述温度管理材料设置在个体识别标签的电路末端上。
【文档编号】G01K1/02GK105874309SQ201580003771
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年8月11日
【发明人】小园直辉, 中里克己
【申请人】日油技研工业株式会社