JP2008261681A - 湿度インジケータ - Google Patents

Abstract

【課題】重金属を含まず、湿度上昇時の色相変化の視認性が良好で、しかも、色相変化のメモリー性を有し、さらに、文字や模様などの印刷を自由に且つ良好に施すことが可能な湿度インジケータを提供する。
【解決手段】少なくとも、電子供与性呈色化合物と、常温において固体である酸性化合物と、潮解物質と、水系樹脂エマルジョン及び／または水溶性高分子化合物水溶液とからなる水系塗料を、繊維質からなる担持体３に付着させ、加熱乾燥し、該担持体３の一方の面或いは両方の面に開口部１ａ、２ａを有する樹脂フィルム１，２を該開口部１ａ，２ａが互いに重複するようにラミネートする。
【選択図】図１

Description

本発明は、変色により湿度の上昇を容易に視認しうる湿度インジケータに関する。

従来より、商品包装に封入される乾燥剤として、シリカゲル入りの小袋が用いられており、この小袋内には、乾燥状態を把握するためのインジケータとして、青ゲルと呼ばれる塩化コバルト含浸シリカゲルが混入されていた。しかし、コバルトは重金属であるため、環境上、コバルトを含有しない湿度インジケータが望まれている。

特許文献１には、粉状潮解性物質と潮解性物質の潮解液と接触することにより顕色化する粉状顕色剤との混合物の乾式成形体よりなる湿度インジケータが開示されている。しかし、特許文献１の湿度インジケータは、顕色剤として合成着色料のような水溶性色素やｐＨ指示薬を用いるため、湿度上昇時の色相変化の視認性が十分ではないという問題があった。

特開平７−１７４７０４号公報

本発明は、上記従来の課題を解決し、重金属を含まず、湿度上昇時の色相変化の視認性が良好で、しかも、色相変化のメモリー性を有する湿度インジケータを提供することを目的とする。

さらに、本発明は、文字や模様などの印刷を自由に且つ良好に施すことが可能な湿度インジケータを提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも、電子供与性呈色化合物と、常温において固体である酸性化合物と、潮解物質と、樹脂バインダーとからなる呈色組成物を担持した繊維質からなる担持体と、
該担持体の一方の面にラミネートされた、印刷を施した樹脂フィルムとを有し、
上記呈色組成物が、少なくとも、電子供与性呈色化合物と、常温において固体である酸性化合物と、潮解物質と、水系樹脂エマルジョン及び／または水溶性高分子化合物水溶液とからなる水系塗料を担持体に付着させ、加熱乾燥してなり、
上記樹脂フィルムが上記担持体の一方の面を部分的に覆っていることを特徴とする湿度インジケータである。

本発明においては、
上記水系塗料が、少なくとも、電子供与性呈色化合物と、常温において固体である酸性化合物と、潮解物質とを、水系樹脂エマルジョン及び／または水溶性高分子化合物水溶液に微分散及び／または溶解させた後、有機溶媒を添加してなること、
さらに、上記担持体の他方の面にもラミネートされた樹脂フィルムを有し、
該樹脂フィルムが上記担持体の他方の面を部分的に覆い、
上記一方の面と他方の面とで担持体の露出面が互いに重複していること、
を好ましい態様として含む。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

〔１〕コバルト等重金属を含んでいないため、環境上の問題がなく、一般家庭用ゴミと同様に廃棄することができる。

〔２〕呈色組成物を担持した担持体は両面が露出した部分を有しているため、例え一方の面が包装材料などに接触して吸湿しにくい状態になっても他方の面で吸湿して変色するため、確実に湿度上昇を検知することができる。

〔３〕所望の印刷は担持体にラミネートされた樹脂フィルムに施しておけば良いため、再現性の良い鮮明な印刷を施すことができる。

〔４〕担持体の両面に樹脂フィルムで覆われた領域を設けておくと、該領域では呈色組成物が湿潤しにくく、該領域と露出面では変色の速度が明らかに異なるため、両者の比較により湿度上昇をより容易に検知することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の湿度インジケータは、湿潤により変色する呈色組成物を担持させた担持体の一方の面、或いは両方の面に樹脂フィルムをラミネートしてなる。

本発明においては、湿潤により変色する呈色組成物を繊維質からなる担持体に担持させている。本発明に係る呈色組成物は後述するように水性塗料を担持体に付着させて加熱乾燥することによって形成されるため、担持体として樹脂フィルムなども用いることができるが、樹脂フィルムは繊維質からなる担持体よりも透湿性が低いため、樹脂フィルムに係る塗料を塗布して形成した湿度インジケータでは、塗料の塗布面側では吸湿しやすいものの、塗布面とは反対側からの吸湿性に劣り、塗料の塗布面が包装材料などに接した場合には呈色組成物が湿潤しづらくなり、湿度上昇を検知しにくくなる。また、樹脂フィルムの両面に塗布面を形成すればこのような問題はなくなるが、塗料を塗布し、加熱乾燥する工程を２回繰り返さなければならないため、製造工程が煩雑になってしまう。

本発明においては、繊維質からなる担持体に塗料を付着させて呈色組成物を形成するため、塗料が担持体にしみ込んで付着しやすく、１回の塗布、加熱乾燥工程で担持体の両面に呈色組成物を担持させることができる。

しかしながら、繊維質からなる担持体においては、文字や模様などの所定のパターンを印刷した場合、滲みを生じてしまい、色目や細かいドットなどの再現性に劣る。

本発明においては、担持体の少なくとも一方の面に樹脂フィルムをラミネートすることにより、当該問題を解決した。即ち、印刷に適した樹脂フィルムに予め印刷を施しておいて担持体にラミネートすることで、鮮明で再現性の良い印刷を湿度インジケータに付与することができる。

しかしながら、樹脂フィルムは本発明で用いる繊維質からなる担持体に比較すると透湿度が低く、樹脂フィルムで担持体を覆ってしまうと担持体に担持された呈色組成物が湿気に接触しにくくなる。そこで本発明においては、該樹脂フィルムで覆う領域を担持体の一部とすることで担持体の露出面を確保するものである。

本発明において、係る樹脂フィルムを担持体の一方の面にのみラミネートした場合、該樹脂フィルムは該一方の面を部分的に覆い、他方の面は全面、担持体が露出している。また、係る樹脂フィルムを担持体の両面にラミネートした場合には、各面における担持体の露出面が両面で互いに重複するように構成する。

上記のように構成することにより、本発明の湿度インジケータにおいては、両面が露出した領域が担持体内に必ず存在し、係る領域においては担持体の両側から容易に吸湿することが可能である。よって、例え一方の露出面が当該湿度インジケータを収納した包装体の包装材料等に接して吸湿しにくい状態であっても、他方の露出面で吸湿して湿度上昇を検知することができる。

尚、担持体の両面に樹脂フィルムをラミネートした場合、担持体の両面が樹脂フィルムで覆われた領域が形成される場合もあるが、係る領域では湿度が上昇しても呈色組成物が湿潤しにくく、露出面に比べると変色速度が明らかに遅くなる。そのため、湿度上昇時に両者の比較により露出面の変色を検知しやすくなる。

本発明に用いられる担持体としては、繊維質からなる通気性を有する素材で、水性塗料を付着させて加熱乾燥させることにより、該担持体の表面や内部に該塗料の成分を含む呈色組成物を担持させ得るものであれば良く、具体的には、紙や、布、不織布などである。好ましくは不織布が用いられる。

また、樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などのフィルムが好ましく用いられるが、より好ましくは印刷に適したＰＥＴフィルムである。

本発明に係る呈色組成物は、少なくとも、電子供与性呈色化合物と、常温において固体である酸性化合物と、潮解物質と、樹脂バインダーからなる。

電子供与性呈色化合物としては、酸により発色する化合物であれば特に限定されないが、具体的にはロイコ染料が好ましく用いられ、例えば、酸性で発色或いは色変化を起こすようなｐＨ指示薬、トリアリールメタン誘導体、フルオラン誘導体等が使用される。具体的には、例えば、クリスタルバイオレットラクトン、３−インドリノ−３−ｐ−ジメチルアミノフェニル−６−ジメチルアミノフタリド、３−ジエチルアミノ−７−クロロフルオラン、２−（２−フルオロフェニルアミノ）−６−ジエチルアミノフルオラン、２−（２−フルオロフェニルアミノ）−６−ジ−ｎ−ブチルアミノフルオラン、３−ジエチルアミノ−７−シクロヘキシルアミノフルオラン、３−ジエチルアミノ−５−メチル−７−ｔｅｒｔ−ブチルフルオラン、３−ジエチルアミノ−６−メチル−７−アニリノフルオラン、３−ジエチルアミノ−６−メチル−７−ｐ−ブチルアニリノフルオラン、３−シクロヘキシルアミノ−６−クロロフルオラン、２−アニリノ−３−メチル−６−（Ｎ−エチル−ｐ−トルイジノ）−フルオラン、３−ピロリジノ−６−メチル−７−アニリノフルオラン、３−ピロリジノ−７−シクロヘキシルアミノフルオラン、３−Ｎ−メチルシクロヘキシルアミノ−６−メチル−７−アニリノフルオラン、３−Ｎ−エチルペンチルアミノ−６−メチル−７−アニリノフルオラン等が挙げられる。

酸性化合物としては、常温において固体であれば特に限定されないが、例えば、シュウ酸、マロン酸、クエン酸、サリチル酸、安息香酸、ほう酸、ｐ−トルエンスルホン酸等を挙げることができる。これらのうちでも、水に対する溶解度が高いという点で、シュウ酸、マロン酸、ｐ−トルエンスルホン酸が好ましい。

潮解物質としては、潮解性を示す物質であれば特に限定されないが、好ましくは塩、より好ましくは金属塩である。潮解物質としては、例えば、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、硝酸バリウム、臭化マグネシウム等が挙げられる。これらのうちでも、潮解性の温度依存性が少ない物質を使用すると、温度の変動によらず安定した湿度表示性能を発揮することができ、好ましい。潮解性の温度依存性が少ない物質としては、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム等が挙げられる。

上記潮解物質と酸性化合物との混合割合は、塗料中における重量比で、好ましくは潮解物質（水和物として）：酸性化合物＝２００：１〜１：５であり、より好ましくは１００：１〜１：２である。また、塗料中の電子供与性呈色化合物の含有量は好ましくは０．０５〜２０．０重量％、より好ましくは０．１〜１０．０重量％である。

上記した電子供与性呈色化合物、酸性化合物、潮解物質を水系樹脂エマルジョン或いは水溶性高分子化合物水溶液に投入して十分に撹拌し、微分散及び／または溶解させて湿度インジケータ用塗料とする。

樹脂エマルジョンとしては、担持体に影響を及ぼさない程度の加熱乾燥によって固化し、上記成分を担持する樹脂バインダーとなり、潮解物質や酸性化合物と反応せず、また、これら成分の存在によって凝集しない水系エマルジョンであれば、特に限定されないが、好ましくはノニオンエマルジョン、具体的にはアクリル系エマルジョンが好ましく用いられる。また、その他にも弱アニオンエマルジョンなどを好ましく用いることができる。また、該樹脂エマルジョンは、適宜水で希釈して用いることができ、エマルジョン濃度を適宜選択することにより、湿度インジケータの発色の程度を調整することができる。

水溶性高分子化合物としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）や、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）またはヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）などが好ましく用いられ、１〜２０重量％の水溶液として好ましく用いられる。尚、ポリビニルアルコールなどの水溶性高分子化合物を用いた場合、呈色組成物が吸湿した際にかかる水溶性高分子化合物が溶出し、塗布面が若干べたつく場合がある。よって、水系樹脂エマルジョンの方が好ましく用いられる。

特に、水系樹脂エマルジョンを用いた場合には、潮解物質が樹脂エマルジョンの水系溶媒に均一に溶解して供給されるため、該潮解物質が樹脂バインダー中に分子レベルで分散し、呈色組成物中にも微細に且つ均一に存在する。そのため、呈色組成物に接した微量の湿気によっても潮解物質が潮解して電子供与性呈色化合物を変色せしめることができる。さらに、樹脂エマルジョンを用いたことにより、呈色組成物自体が吸湿しやすい。

また、固体の酸性化合物は、水系樹脂エマルジョンや水溶性高分子化合物水溶液のような水系溶媒には均一に微分散及び／または溶解しうるため、塗料中において電子供与性呈色化合物を均一に且つ良好に発色させることができる。

よって、本発明の湿度インジケータに係る呈色組成物は非常に鋭敏に空気中の湿気を検知することができる。

また、水への溶解度の高い酸性化合物を選択したり、電子供与性呈色化合物の塗料への分散性を高めることで、これらの成分を樹脂バインダー中に微分散させることにより、樹脂バインダーの物理的な強度が高く、呈色組成物を担持体から剥がれにくくすることができる。

上記湿度インジケータ用塗料には、有機溶媒を添加する構成を好ましい態様として含む。かかる有機溶媒としては、水に対する溶解度が５ｍｌ／１００ｍｌ以上で加熱によって揮発する極性溶媒が好ましく用いられる。具体的には、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、２−メチル−１−プロパノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、メチルエチルケトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、アセトン、アセトニトリルのうち１種、或いは少なくとも１種を含む混合溶媒が好ましく用いられる。

係る有機溶媒は、上記電子供与性呈色化合物、潮解物質、酸性化合物を、水系樹脂エマルジョンまたは水溶性高分子化合物水溶液に微分散及び／または溶解させた後に添加する。即ち、電子供与性呈色化合物、潮解物質、酸性化合物を有機溶媒添加前に水系樹脂エマルジョンまたは水溶性高分子化合物水溶液に微分散及び／または溶解させておくことにより、各成分を前記したように塗料中に均一に微分散及び／または溶解させることができる。有機溶媒の添加量は、上記電子供与性呈色化合物、潮解物質、酸性化合物、水系樹脂エマルジョンまたは水溶性高分子化合物水溶液の合計１００容量部に対して好ましくは１０〜１００容量部である。

尚、上記塗料には本発明の効果を損ねない範囲で必要に応じて消泡剤や防腐剤等を加えてもかまわない。

上記湿度インジケータ用塗料を上記担持体に付着させ、加熱して乾燥させることにより、該塗料に含まれる電子供与性呈色化合物、潮解物質、酸性化合物、樹脂エマルジョンまたは水溶性高分子由来の樹脂バインダーからなる呈色組成物が該担持体に担持される。上記塗料を担持体に付着させる方法としては、所望量の塗料を担持体に付着させることができれば特に限定されず、例えば担持体を塗料に浸漬する方法、ワイヤーバーやロールコーター等で塗布する方法、スプレー等で吹き付ける方法など、担持体や塗料の組成に応じて適宜選択される。

加熱方法としてはオーブンなどを適宜用いることができる。加熱温度及び加熱時間は担持体の素材や塗料の組成にもよるが、好ましくは４０〜１５０℃、より好ましくは５０〜１３０℃で、好ましくは２〜６００秒間加熱する。また、塗料の付着と加熱乾燥を複数回繰り返して呈色組成物を所定量担持させることも可能である。乾燥後の担持体において担持された呈色組成物の量は、好ましくは０．３〜１００ｇ／ｍ²である。

本発明の湿度インジケータは、上記呈色組成物を担持させた担持体の一方の面に、或いは両方の面に樹脂フィルムをラミネートすることで得られる。係る樹脂フィルムには予め文字や模様など所定の印刷が施されており、印刷面を外側に向けてドライラミネートすることで担持体と一体化される。

本発明の湿度インジケータは、担持体に水性塗料を付着させ、樹脂フィルムをラミネートすることで得られるため、大面積の担持体に呈色組成物を担持させ、樹脂フィルムをラミネートした後に切断することにより、所望の大きさのインジケータを容易に量産することができる。

上記のようにして得られた本発明の湿度インジケータは、担持体に担持された呈色組成物に含まれる潮解物質が湿気によって潮解し、この水分が電子供与性呈色化合物に作用して、変色（消色を含む）して湿度上昇を示す。一旦変色した呈色組成物は変色後の色を維持するが、オーブン等で加熱することにより容易に変色前の色に戻すことができる。

また、本発明の湿度インジケータにおいては、呈色組成物として湿潤により消色するものを用い、担持体に塗料を付着させる前に該担持体に乾燥時の呈色組成物とは異なる色の有彩色インク層を設けておくことにより、湿度上昇によって呈色組成物が消色することで呈色組成物とは異なる色が見えるようになり、湿度上昇をより容易に検知することができるようになる。例えば、呈色組成物が湿潤前に青色である場合、担持体に赤色のインクを塗布しておき、該インク層を呈色組成物で覆っておけば、乾燥時には呈色組成物の青色が視認され、湿度上昇によって呈色組成物が消色することにより、呈色組成物に覆われていた赤色のインク層が視認されるようになる。即ち、湿度インジケータとしては、湿度上昇により青色から赤色に変化するため、一目で湿度上昇が検知される。

図１は、本発明の湿度インジケータの好ましい実施形態の分解斜視図である。図中、１，２は樹脂フィルム、１ａ，２ａは開口部、３は呈色組成物を担持させた担持体である。

図１に示すように、担持体３にラミネートされる樹脂フィルム１，２には開口部１ａ，２ａを設けて担持体３の露出面を確保する。また、本発明において樹脂フィルム１，２はいずれか一方だけでも良いが、図１のように両方を用いる場合には、開口部１ａ，２ａが互いに重複して、担持体３の露出面が両面で重複するように構成する。

ロイコ染料「ＢＬＵＥ−６３」（山本化成（株）製）１重量部、シュウ酸２水和物（和光純薬工業（株）製）１重量部、臭化マグネシウム６水和物（和光純薬工業（株）製）１０重量部を、アクリルエマルジョン「ＤＩＣＮＡＬ Ｅ−８２０３ＷＨ」（大日本インキ化学工業（株）製；固形成分４５重量％）８０重量部と２−プロパノール４０重量部の混合液に加え、均一になるように攪拌した。この塗料を不織布（デュポン（株）製「タイベック１０８２Ｄ」）の表面にワイヤーバー♯２０を用いて乾燥後の呈色組成物量が８ｇ／ｍ²となるように塗工し、８０℃で１分間乾燥させ、青色の呈色組成物を不織布に担持させた。

次いで、厚さ５０μｍで中央に開口部を有するＰＥＴフィルム（東洋紡績（株）製、エステルフィルム「Ｅ５１００」）に文字を印刷した後、上記不織布の両面に、ドライラミネートし、本発明の湿度インジケータを得た。

上記湿度インジケータを、常温、常圧、５０％ＲＨ環境下に静置し、色の変化を目視で確認したところ、ＰＥＴフィルムの開口部において５分以内に消色が認められた。また、開口部以外の領域では消色するまでに４５分かかった。

本発明の湿度インジケータの一実施形態の分解斜視図である。

符号の説明

１，２ 樹脂フィルム
１ａ，２ａ 開口部
３ 担持体

Claims (3)

1. 少なくとも、電子供与性呈色化合物と、常温において固体である酸性化合物と、潮解物質と、樹脂バインダーとからなる呈色組成物を担持した繊維質からなる担持体と、
   該担持体の一方の面にラミネートされた、印刷を施した樹脂フィルムとを有し、
   上記呈色組成物が、少なくとも、電子供与性呈色化合物と、常温において固体である酸性化合物と、潮解物質と、水系樹脂エマルジョン及び／または水溶性高分子化合物水溶液とからなる水系塗料を担持体に付着させ、加熱乾燥してなり、
   上記樹脂フィルムが上記担持体の一方の面を部分的に覆っていることを特徴とする湿度インジケータ。
2. 上記水系塗料が、少なくとも、電子供与性呈色化合物と、常温において固体である酸性化合物と、潮解物質とを、水系樹脂エマルジョン及び／又は水溶性高分子化合物水溶液に微分散及び／または溶解させた後、有機溶媒を添加してなる請求項１に記載の湿度インジケータ。
3. さらに、上記担持体の他方の面にもラミネートされた樹脂フィルムを有し、
   該樹脂フィルムが上記担持体の他方の面を部分的に覆い、
   上記一方の面と他方の面とで担持体の露出面が互いに重複している請求項１または２に記載の湿度インジケータ。

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