JP2000309733A - 熱履歴表示インキ組成物 - Google Patents
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Abstract
れるとともに変色阻害のない、簡単かつ明確に商品が製
造後に受けた熱履歴及び時間の経過を累積し、不可逆的
に表示することのできる熱履歴表示インキ組成物を提供
する。 【解決手段】揮発性有機アミン、酸塩基変色性染料及び
末端基封鎖エポキシ樹脂を含有させることにより、時間
と温度の経過を累積し不可逆的に表示する熱履歴表示イ
ンキ組成物を構成する。
Description
経過を累積的かつ不可逆的に表示することのできる熱履
歴表示インキ組成物、及び該組成物による表示を有する
包装体に関する。
保存又は有効期限等を表示するために、表示物の色調変
化を利用する熱履歴表示インキは種々提案されている。
例えば、特公平6−53868号公報には、耐熱性染料
と感熱性染料を含み、所定の時間高温を受けたときに感
熱性染料が分解されて変色する熱変色性のインク組成物
が記載されているが、このインク組成物は116℃以上
の温度で15〜30分間加温されたときにはじめて変色
するものであり、100℃以下の温度で1〜3月間の時
間経過を明確に表示できるものではない。
pHの変化に応じて変色する可変色素と水酸化ナトリウ
ム等の無機アルカリ性物質を共存させ、無機アルカリ性
物質が空気中の炭酸ガスと反応しpHが低下することに
より変色することを利用したタイムインジケーターが記
載されているが、このものではインジケーターを缶等に
付着させる前でも炭酸ガスとの反応が進むために、使用
直前まで空気を遮断して保存する必要があった。また、
温度による変化を反映することはできず、熱履歴を明確
に表示するものではなかった。
ェットプリンタ用インキ組成物も提案されているが(例
えば特開平8−3494号公報)、商品の熱履歴及び時
間の経過を累積して不可逆的かつ明瞭に表示できるもの
ではない。
ンビニエンスストアの普及等商品の流通形態の変化に伴
って、缶飲料又はレトルト食品等を自動販売機や店頭で
加温して販売することが広く行われるようになってい
る。このような販売形態をとる商品では、単に製造後の
経過時間だけではなく、商品が製造後どのような熱履歴
を受けたか、すなわち商品の熱履歴及び時間の経過を簡
単な方法で累積的かつ不可逆的に把握し、商品の消費期
限等品質管理を行うことが必要である。そのため先に本
発明者らは、揮発性有機アミン、酸塩基変色性染料及び
バインダー樹脂を含有する、時間と温度の経過を累積し
不可逆的に表示する熱履歴表示インキ組成物を提案し
た。(特願平9−261140号,特願平9−3667
61号)
印字を、例えばインクジェットプリンター(IJP)を
用いて飲料缶の外面に設けた場合は、飲料充填ラインに
おいて缶の搬送性を良くするためにコンベア上面に使用
する潤滑液により印字の滲みが生じるという問題があ
る。バインダー樹脂としてエポキシ樹脂を使用する場合
は、インキのIJP特性を損なうことなく耐水性や被塗
布物への密着性を向上することができるが、印字皮膜が
室温で変色してしまったり、また過度の導電剤の存在下
では、変色速度が遅くなったりするなどの変色阻害が生
じる。
性、耐水性及び耐薬品性に優れるとともに変色阻害のな
い、簡単かつ明確に商品が製造後に受けた熱履歴及び時
間の経過を累積し、不可逆的に表示することのできる熱
履歴表示インキ組成物を提供することを目的とする。ま
た本発明は、さらに経時や温度変化によるインキの粘度
増加が少なく、速乾性があり、IJPによる高速印字適
性を有する熱履歴表示インキ組成物を提供することも目
的とする。
解決するために次のような構成をとる。 1.揮発性有機アミン、酸塩基変色性染料及び末端基封
鎖エポキシ樹脂を含有することを特徴とする、時間と温
度の経過を累積し不可逆的に表示する熱履歴表示インキ
組成物。 2.揮発性有機アミンが次の一般式(1)で表されるも
のであることを特徴とする1に記載の熱履歴表示インキ
組成物。
1〜8のアルキル基もしくはR4−OHで表されるヒド
ロキシアルキル基を表し、R4は炭素数1〜5のアルキ
レン基を表す。)
環構造を有するトリフェニルメタン系染料から選択され
たものであり、かつ少なくとも1個のフェノール性水酸
基を有するものであることを特徴とする1又は2に記載
の熱履歴表示インキ組成物。 4.末端基封鎖エポキシ樹脂が、エポキシ等量(グラム
等量)が300〜2500、好ましくは400〜150
0のエポキシ樹脂であることを特徴とする1〜3のいず
れか1項に記載の熱履歴表示インキ組成物。 5.さらに、アクリル樹脂、共重合アクリル樹脂、塩ビ
酢ビ共重合樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、
酢酸ビニル樹脂及び塩化ビニル樹脂からなる群から選ば
れた少なくとも1種の樹脂を含有することを特徴とする
1〜4のいずれか1項に記載の熱履歴表示インキ組成
物。 6.全組成物を基準として0.1〜5重量%の揮発性有
機アミン、0.1〜5重量%の染料、及び5〜30重量
%の末端基封鎖エポキシ樹脂を含有することを特徴とす
る1〜5のいずれか1項に記載の熱履歴表示インキ組成
物。 7.さらに、導電性物質を含有することを特徴とする1
〜6のいずれか1項に記載の熱履歴表示インキ組成物。 8.全組成物を基準として0.1〜5重量%の揮発性有
機アミン、0.1〜5重量%の染料、5〜30重量%の
末端基封鎖エポキシ樹脂、及び0.01〜1重量%好ま
しくは0.05〜0.5重量%の導電性物質を含有する
ことを特徴とする7に記載の熱履歴表示インキ組成物。 9.1〜8のいずれか1項に記載された熱履歴表示イン
キ組成物による表示を有する包装体。
ンとしては、沸点が100〜360℃の有機アミンであ
ればいずれも使用することができる。好ましい有機アミ
ンとしては、次の一般式(1)で示される脂肪族有機ア
ミンが挙げられる。
1〜8のアルキル基もしくはR4−OHで表されるヒド
ロキシアルキル基を表し、R4は炭素数1〜5のアルキ
レン基を表す。)
は、具体的には例えばn−ジブチルアミン、n−トリブ
チルアミン、ジイソブチルアミン、ジアミルアミン、ト
リアミルアミン、n−ヘプチルアミン、2−エチルヘキ
シルアミン、ジオクチルアミン、ジエチレントリアミ
ン、テトラエチレンペンタミン、シクロヘキシルアミン
等が挙げられる。脂肪族アミンのなかでも、上記一般式
(1)においてR1 、R2 、R3の少なくとも1つ
がR4−OHであるアルカノールアミン類を使用した場
合には、該アミンの臭いが少ないので特に好ましい。好
適なアルカノールアミンとしては、例えばモノエタノー
ルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミ
ン、エチルモノエタノールアミン、n−ブチルモノエタ
ノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエ
タノールアミン、エチルジエタノールアミン、n−ブチ
ルジエタノールアミン、ジ−n−ブチルエタノールアミ
ン、トリイソプロパノールアミン等が挙げられる。これ
らの揮発性アミンは、時間の経過及び熱履歴の程度に応
じて熱履歴表示インキ組成物から揮発し、該組成物の染
料に対する濃度が低下することになる。揮発性有機アミ
ンの熱履歴表示インキ組成物への配合量は、全組成物を
基準として約0.1〜5重量%であり、使用する染料の
濃度や要求される変色時間に応じてこの範囲内で適宜選
択する。アミンがこれより多いと皮膜の乾燥性が充分と
ならず、また少ないと発色が充分ではなくなる。
は、pH3〜10の範囲で変色するものはいずれも使用
することができるが、好ましいものとしては、pH9以
下で変色し、初期色相と変色完了後の色差△Eが20以
上であるもので、且つ加温して保存及び販売されるとき
に、そのときの熱で昇華しない染料が挙げられる。この
ような染料を使用した場合には、組成物の変色を目視に
より簡単に判定することができるとともに、単一染料で
3色の色相変化が可能であることから、例えば1〜2か
月経過時等、中間時点の経過を識別することが可能とな
る。
ルホフタレイン環構造を有するトリフェニルメタン系染
料から選択されたものであり、かつ少なくとも1個のフ
ェノール性水酸基を有するものが挙げられる。トリフェ
ニルメタン系染料は一般に空気で酸化され易いが、ラク
トン又はスルホフタレイン環を有する上記特定構造のも
のは熱酸化に対して安定であり、単一染料で3色の色相
変化が可能である。また染料は、融点が130℃以上、
好ましくは170℃以上のものから選択されるのが望ま
しい。これより融点が低いと加温経時中に昇華し易くな
ったり、酸化等化学的変化を受けやすくなる。このよう
な染料の具体例としては、例えばブロモクレゾールグリ
ーン、ブロモフェノールブルー、ブロモクロロフェノー
ルブルー、ブロモフェノールレッド、ブロモチモールブ
ルー、クレゾールレッド、ブロモクレゾールパープル、
クロロフェノールレッド、キシレノールオレンジ、p−
キシレノールブルー、フェノールスルホフタレイン、キ
シレノールオレンジ、キシレノールブルー、チモールブ
ルー、m−クレゾールパープル等のトリフェニルメタン
系染料が挙げられる。これらは単独または2種以上を混
合使用してもさしつかえない。これらの染料の熱履歴表
示インキ組成物への配合量は、全組成物を基準として約
0.1〜5重量%、好ましくは約0.5〜3重量%であ
る。また、これらの色調を補う目的で、他の染料を本発
明の染料の特徴を損なわない範囲で添加することができ
る。例えばメチルレッド、アシッドレッド2、モルダン
レッド3、メチルオレンジ、モルダンブルー29等があ
げられる。
有させて熱履歴表示インキ組成物を構成する。末端基封
鎖エポキシ樹脂を用いることにより、熱履歴表示インキ
の被塗布物への密着性、耐水性及び耐薬品性が向上する
とともに、室温下での変色や変色速度の遅れなどの変色
阻害が少なくなる。末端基封鎖エポキシ樹脂は、エポキ
シ樹脂の末端にあるエポキシ基に、常法により各種の封
鎖剤を加熱下、あるいはアルカリ金属塩やルイス酸等の
触媒存在下で、反応させることによって調製することが
できる。
えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エ
ポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、臭素化
エポキシ樹脂、環式脂肪族エポキシ樹脂等はいずれも使
用することができるが、通常はビスフェノールA型エポ
キシ樹脂を使用する。封鎖剤としては、例えばフェノー
ル、P−アルキルフェノール等のフェノール類や、ビス
フェノール及び有機酸類類を使用することができ、好ま
しい封鎖剤としてはフェノール、P−クレゾール、ビス
フェノールA等が挙げられる。
としては、エポキシ等量(グラム等量)が300〜25
00のエポキシ樹脂が好ましく、特にエポキシ等量が4
00〜1500のエポキシ樹脂を使用することが好まし
い。エポキシ等量が300未満のエポキシ樹脂を使用し
た場合は、樹脂自体が液状であり印字皮膜を形成するこ
とができない。また、エポキシ等量が2500を超える
エポキシ樹脂を使用した場合は、インキ粘度が高くなり
IJPを使用して印字することができなくなるという不
都合が生じる。末端基封鎖エポキシ樹脂の熱履歴表示イ
ンキ組成物への配合量は、全組成物を基準として5〜3
0重量%とするのが好ましく、7〜20重量%とするの
が特に好ましい。
記末端基封鎖エポキシ樹脂に加えて他の樹脂、例えばア
クリル樹脂、共重合アクリル樹脂、塩ビ酢ビ共重合樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、酢酸ビニル樹
脂及び塩化ビニル樹脂を配合することができる。このよ
うな樹脂を配合させて熱履歴表示インキ組成物を調製し
た場合には、インキの成膜性が向上し、擦られた場合な
どに対する機械的強度が改善されるので好ましい。これ
らの樹脂は単独で又は2種以上を適宜組合わせて使用す
ることができる。これらの樹脂の熱履歴表示インキ組成
物への配合量は、インキの粘度を適当なものとするた
め、全組成物を基準として2〜15重量%とすることが
好ましい。また、本発明の熱履歴表示インキ組成物は、
目的に応じてさらにフェノール樹脂、アミノ樹脂、ノボ
ラック樹脂、アルキッド樹脂、ロジン樹脂等を全組成物
を基準として7重量%を超えない範囲で配合することも
できる。さらに、これらの樹脂皮膜の特性、塗布適性を
補うため、シリコーン、あるいは変性シリコーン、ワッ
クス等のレベリング剤、界面活性剤、滑剤等の添加剤
や、ロジン酸、脂肪酸、天然油脂等の変性剤等を添加し
てもよい。特にインクジェットプリンターにて印字する
場合には、シリコーンあるいは変性シリコーンを添加す
ることは、被塗物の表面状態に左右されることなくきれ
いな印字をできることから好ましい。
荷方式のIJPによる印字を安定的に行うため導電性物
質を配合することが好ましい。導電性物質としては、リ
チウム塩類、カリウム塩類、ナトリウム塩類などのアル
カリ金属塩類、チオシアン酸塩類、有機酸及びその塩類
等、通常のIJP用インキに用いられるものはいずれも
使用することができるが、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナト
リウム等のアルカリ金属ヨウ化物を使用することが好ま
しい。これらは単独で又は2種以上混合して使用しても
よい。導電性物質の熱履歴表示インキ組成物への配合量
は、全組成物を基準として0.01〜1重量%とするこ
とが好ましく、なかでも0.05〜0.5%とすること
が特に好ましい。導電性物質の配合量が1%を超える場
合は、インキの変色に支障をきたすという不都合が生じ
る。
は上記の各成分や必要に応じ添加される他の成分を各種
の溶剤に溶解又は分散させた溶液又は分散液として調製
される。得られた組成物は、飲料やレトルト食品、薬品
等を収納した缶やプラスチックボトル、プラスチック製
パウチ、紙容器等の容器の表面、あるいはその他流通及
び販売時の熱履歴の管理を必要とする種々包装体等の表
面に、インクジェットプリンター、スタンプ、コーター
等通常のマーキング方法によって適用される。本発明の
インキ組成物は、これを印刷又は塗付したラベルの形で
食品あるいは包装体に貼着使用することもできる。溶剤
としては、例えば、アルコール類、エステル類、ケトン
類、アルキレングリコールエーテル類、エーテル類、フ
ラン類、芳香族炭化水素、塩素系、水等通常のものが使
用される。これらは単独または混合して用いることがで
きる。本発明の熱履歴表示インキ組成物には、上記各成
分のほかに、可塑剤、助色剤等他の配合剤を適宜配合す
ることも可能である。
の実施例は本発明を限定するものではない。 (実施例1)末端基封鎖エポキシ樹脂として、エピコー
ト1001(商品名:シェル社製)の末端エポキシ基に
ビスフェノールAを付加反応させて得られた樹脂を使用
した。この末端基封鎖エポキシ樹脂200gを、メチル
エチルケトン:メタノールが6:4の混合溶剤500g
に溶解させ、ついで酸塩基変色性染料としてブロムクレ
ゾールグリーン20gを添加して充分攪拌溶解させた後
に、トリエタノールアミン20gを添加した。この混合
溶液に、メチルエチルケトン:メタノールが6:4の混
合溶剤を加えて1kgとなるようにし、青色に発色した
熱履歴表示用インキ組成物を得た。
て、エピコート1001の末端エポキシ基をフェノール
で封鎖した樹脂を使用した。この末端基封鎖エポキシ樹
脂200gを、メチルエチルケトン:メタノールが6:
4の混合溶剤500gに溶解させ、ついで酸塩基変色染
料としてブロムクレゾールグリーン20gを添加して充
分攪拌溶解させた後に、トリエタノールアミン20gを
添加した。この混合溶液に、メチルエチルケトン:メタ
ノールが6:4の混合溶剤を加えて1kgとなるように
し、実施例1と同様の青色に発色した熱履歴表示用イン
キ組成物を得た。
えて、エピコート1001をそのまま用いたほかは実施
例1と同様にして、青色に発色したインキ組成物を得
た。
をJIS規格#10のバーコーターにて白色板上に塗布
乾燥後、そのまま常温にて保管した。この塗布板を所定
期間保管後、ミノルタ社製色差計にてb値を測定した。
結果を表1に示す。
示用インキ組成物による塗布膜のb値は、室温では長期
保管後もほとんど変化せず安定であった。これに対し
て、エポキシ樹脂をそのまま用いた比較例1のインキ組
成物では、室温においてもb値が変化し、初期には青色
であったものが2ケ月後には黄緑色に変化してしまい、
熱履歴表示用インキとしての機能を果たすものではなか
った。
鎖エポキシ樹脂90g、塩ビ酢ビ共重合樹脂VYES−
4(商品名:UCC社製)70g、及びアクロイドB−
72(商品名:ローム&ハース社製)20gを、メチル
エチルケトン:メタノールが6:4の混合溶剤500g
に溶解させ、ついで酸塩基変色性染料としてブロムクレ
ゾールグリーン20gを添加して充分攪拌溶解させた後
に、トリエタノールアミン(TEA)20g及びエーテ
ル変性シリコーン5gを添加した。この混合溶液に上記
混合溶剤を加えて1kgとなるようにし、青色に発色し
た熱履歴表示用インキ組成物を得た。さらに、この組成
物に沃化カリウム(KI)3gを混合溶解させてIJP
用熱履歴表示用インキ組成物を作製した。このインキ組
成物を使用して、IJPにより缶詰の蓋に任意の文字を
印字し、印字後の水シミ耐性、色調、変色性を評価した
結果を表2に示した。
した後に、それぞれ85℃の恒温装置で12時間加熱保
管後、ミノルタ社製色差計によりb値を測定し、次式
(1)によりb値変化率を算出した。結果を表3に示
す。 b値変化率=100×(A−b)/(A−B) (1) 式(1)において、Aは加熱開始直前のb値、Bは完全
変色後(黄色)のb値、そしてbは変色途中のb値を表
す。
で使用した樹脂を使用したほかは、実施例3と同様にし
てIJP用熱履歴表示用インキ組成物を作製し、実施例
3と同様にして評価した結果を表2及び表3に示す。
例3と同様にして、表2に記載された組成を有するIJ
P用熱履歴表示用インキ組成物を作製し、実施例3と同
様にして評価した結果を表2及び表3に示す。表2にお
いては、組成物を構成する各成分の配合量は重量%で表
し、またBDEAはブチルジエタノールアミン、TEA
はトリエタノールアミンを示す。
のインキ組成物では、印字後の水シミ耐性、色調、変色
性はいずれも良好であり、室温保管及び加熱保管時のb
値変化率も安定しており、熱履歴表示用インキとして優
れたものであった。これに対して、比較例3〜6のイン
キ組成物では、印字後の水シミ耐性、色調、変色性が全
て良好なものは無く、またb値変化率も比較例3以外は
安定しておらず、熱履歴表示用インキとしては不適当な
ものであった。なお、比較例4のインキ組成物では染料
が表面にブリードしたために、評価は行わなかった。
り、被塗布物への密着性、耐水性及び耐薬品性に優れる
とともに変色阻害のない、簡単且つ明確に商品が製造後
に受けた熱履歴及び時間の経過を累積し、不可逆的に表
示することにできる熱履歴表示インキ組成物を得ること
ができる。本発明の熱履歴表示インキ組成物は、経時や
温度変化によるインキの粘度増加が少なく、速乾性があ
り、IJPによる高速印字適性に優れ、実用的価値の高
いものである。
Claims (9)
- 【請求項1】 揮発性有機アミン、酸塩基変色性染料及
び末端基封鎖エポキシ樹脂を含有することを特徴とす
る、時間と温度の経過を累積し不可逆的に表示する熱履
歴表示インキ組成物。 - 【請求項2】 揮発性有機アミンが次の一般式(1)で
表されるものであることを特徴とする請求項1に記載の
熱履歴表示インキ組成物。 【化1】 (式中、R1、R2及びR3は、それぞれ水素、炭素数
1〜8のアルキル基もしくはR4−OHで表されるヒド
ロキシアルキル基を表し、R4は炭素数1〜5のアルキ
レン基を表す。) - 【請求項3】 染料がラクトン又はスルホフタレイン環
構造を有するトリフェニルメタン系染料から選択された
ものであり、かつ少なくとも1個のフェノール性水酸基
を有するものであることを特徴とする請求項1又は2に
記載の熱履歴表示インキ組成物。 - 【請求項4】 末端基封鎖エポキシ樹脂が、エポキシ等
量(グラム等量)が300〜2500、好ましくは40
0〜1500のエポキシ樹脂であることを特徴とする請
求項1〜3のいずれか1項に記載の熱履歴表示インキ組
成物。 - 【請求項5】 さらに、アクリル樹脂、共重合アクリル
樹脂、塩ビ酢ビ共重合樹脂、ポリエステル樹脂、ポリア
ミド樹脂、酢酸ビニル樹脂及び塩化ビニル樹脂からなる
群から選ばれた少なくとも1種の樹脂を含有することを
特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱履歴
表示インキ組成物。 - 【請求項6】 全組成物を基準として0.1〜5重量%
の揮発性有機アミン、0.1〜5重量%の染料、及び5
〜30重量%の末端基封鎖エポキシ樹脂を含有すること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱履
歴表示インキ組成物。 - 【請求項7】 さらに、導電性物質を含有することを特
徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱履歴表
示インキ組成物。 - 【請求項8】 全組成物を基準として0.1〜5重量%
の揮発性有機アミン、0.1〜5重量%の染料、5〜3
0重量%の末端基封鎖エポキシ樹脂、及び0.01〜1
重量%好ましくは0.05〜0.5重量%の導電性物質
を含有することを特徴とする請求項7に記載の熱履歴表
示インキ組成物。 - 【請求項9】 請求項1〜8のいずれか1項に記載され
た熱履歴表示インキ組成物による表示を有する包装体。
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