JP2012247257A - 感湿変色インジケータ - Google Patents

Abstract

【課題】乾湿監視が簡易な配管素材を提案する。
【解決手段】ｐＨの変化で色が変化する染料でイオン交換樹脂を着色することにより，樹脂を主素材とする新たな感湿変色インジケータを作製する。
【選択図】図１

Description

本発明は，湿度変化を色の変化で検出することのできる感湿変色インジケータに関する。

空圧機器やガス分析機器の配管中に加圧空気やサンプルガスを導入する場合には，配管内の水蒸気が結露することがあり，エアシリンダや検出部，エアオペレートバルブ等の空気圧制御機器等の不具合の原因となる。そのため，例えば，空気圧制御機器に接する配管部分として，親水性フッ素系イオン交換膜を素材とする中空糸膜を配置し，中空糸膜の内側と外側の水分濃度差を均等にしようとする力を利用して，配管内の水蒸気を排出することにより乾燥させ，空気圧制御機器に水が付着することを防止する方法が採られている（特許文献１）。
しかし，かような方法を採用した場合であっても，配管内の温度低下，加圧及び減圧により結露が生じることから，乾燥の要否判断のため，配管内の湿度を監視する必要がある。そこで，空圧，ガス分析業界においては，依然として配管内の湿度を簡易に監視する方法が求められている。他方，医療業界においては，加湿の需要があり，配管内の湿度を簡易に監視する方法が求められている。

従来は，高価な露点計に代わる安価な乾湿監視方法として，塩化コバルトをシリカゲルや紙に含浸させた感湿組成物が広く用いられてきた。
しかし，塩化コバルトが環境負荷物質であることから，近年では，塩化コバルトを必要としない方法として，着色されたシリカゲルやシリカゲルに酸性物質と酸塩基指示薬を含浸させた物が，湿度検知材すなわち感湿変色インジケータとして開示されている（特許文献２）。また，ｐＨ指示薬，酸性物質又は塩基性物質及び水と共に，非プロトン性の極性溶媒を含浸させた親水性素材が，水の揮散により色が変化する変色インジケータが開示されている（特許文献３）。

特開２００８−１８３５２１号公報 特開２００２−３５０４１９号公報 特開２０００−９７８６３号公報

しかし，これらの従来方法は，配管内の乾湿を監視する方法としては，着色料や指示薬のほかにシリカゲル部材又は非プロトン性の極性溶媒を必要とすることから，簡易な方法とはいえない。また，シリカゲルを用いた方法は，監視対象である配管内にシリカゲル製のインジケータを配置する空間を必要すること，配管内にシリカゲル製のインジケータを設置すると圧力損失の発生要因となること，繰り返しの使用によりシリカゲルの粉砕・破壊を引き起こし目詰まり等の原因となることから，配管内の乾湿を監視する方法としては，容易に採用できない。
また，配管以外の分野においても，依然として環境中の乾湿を監視する方法として容易なものが求められている。

そこで，本発明は，簡易に乾湿監視をする手段を提供することを目的とする。

本発明は，ｐＨの変化で色が変化する染料を含むイオン交換樹脂からなる感湿変色インジケータを提供することにより，上記課題を解決したものである。

ｐＨの変化で色が変化する染料としては，ブリリアントブルーＦＣＦ（化１），ファストグリーンＦＣＦ（化２）又はメチルバイオレット（化３）を使用することができる。

ｐＨの変化で色が変化する染料としてブリリアントブルーＦＣＦを使用する場合は，染料としてサンセットイエローＦＣＦ（化４）を併用すると，コントラストがより鮮やかになる。

Ｒ_１＝ＣＨ_３ 又は Ｈ
Ｒ_２＝ＣＨ_３ 又は Ｈ

本発明の空気配管又はガス配管は，本発明の感湿変色インジケータからなる。
本発明の空圧機器は，加圧空気の配管の少なくとも一部が本発明の配管である。
本発明のガス分析器は，本発明の感湿変色インジケータを配管として構成される。
本発明の膜式乾燥器は，本発明の感湿変色インジケータを配管として構成される。
本発明の除湿装置は，本発明の感湿変色インジケータからなる中空糸の内部又は外部にガスを導入し，中空糸の内部と外部の水蒸気分圧の差を利用してガス中の水分を移動させる。
本発明の加湿装置は，本発明の感湿変色インジケータからなる中空糸の内部又は外部にガスを導入し，中空糸の内部と外部の水蒸気分圧の差を利用してガス中の水分を移動させる。

本発明によれば，樹脂に感湿呈色機能を持たせることになるため，樹脂の表面や内部の湿度を簡易に判別することができる。また，該樹脂を配管に適用することで，配管内の結露検出等の乾湿監視が容易な配管を提供することができる。

本発明に係る感湿変色インジケータを配管として構成される空圧機器の一例を示す模式図である。

イオン交換樹脂からなる感湿変色インジケータは，イオン交換樹脂を，ｐＨの変化で色が変化する染料を水に溶解した水溶液に含浸させることにより製造することができる。該感湿呈色性樹脂を膜状や管状に成形することにより，膜状又は管状の感湿変色インジケータを製造することができる。

イオン交換樹脂を溶融成形方法により膜状や管状に成形したものをｐＨの変化で色が変化する染料で染色することにより，膜状又は管状の感湿変色インジケータを製造することができる。
膜状又は管状の感湿変色インジケータの構造補強材として，不織布や異種材中空糸等を用いることができる。例えば，不織布や異種材中空糸等にイオン交換樹脂溶液を塗布含浸し，膜状に成形したものを，ｐＨの変化で色が変化する染料で染色することにより，感湿変色インジケータを製造することもできる。

イオン交換樹脂としては，カチオン基性イオン交換樹脂，アニオン基性イオン交換樹脂が例示でき，各々の樹脂についてフッ素系樹脂，炭化水素系樹脂のものが例示できる。これら樹脂の代表的なものとして，スルホン酸基，カルボン酸基の交換基を有するものがあるが，電離しやすく呈色性に優れるスルホン酸基のものが好ましいと考えられる。

このイオン交換樹脂からなる感湿変色インジケータは，水分が付着すると，イオン交換樹脂中の交換基が電離しやすくなるため，付着した染料が酸性下における色を呈することとなり，該感湿変色インジケータ全体がかかる色を呈すると考えられる。他方，乾燥下では，この交換基が電離しにくくなるため，付着した染料は塩基性下における色を呈し，該感湿変色インジケータ全体がかかる色を呈すると考えられる。

カチオン基性のイオン交換樹脂では，ｐＨの変化で色が変化する染料としては，ブリリアントブルーＦＣＦ（食用青色１号及びそのアルミニウムレーキ），ファストグリーンＦＣＦ（食用緑色３号及びそのアルミニウムレーキ）又はメチルバイオレットを使用することができる。これらの染料は，フッ素系樹脂との組み合わせであることが好ましい。

ｐＨの変化で色が変化する染料としてブリリアントブルーＦＣＦを使用する場合は，染料としてサンセットイエローＦＣＦ食用黄色５号及びそのアルミニウムレーキ）を併用すると，コントラストがより鮮やかになる。

カチオン基性のイオン交換樹脂では，ｐＨの変化で色が変化する染料としては，酸性域で色が変化する染料を使用することが好ましいと考えられる。

アニオン交換基のイオン交換樹脂では，ｐＨの変化で色が変化する染料としては，塩基性のものが好ましいと考えられる。

図１に示すように，本発明に係る感湿変色インジケータを管状に成形したものを，空圧機器等の配管として用いることができる。これらの装置において，電磁弁（１）から制御された空気が配管（２）を通してエアシリンダ（３）に供給され，エアシリンダ（３）を駆動する。この配管の材料を本発明の感湿変色インジケータにすることにより，結露を検出できる。この場合は，配管内の温度低下，加圧及び減圧により万一内部で結露が生じた場合にも，目視で結露を容易に検出できる。また，配管の全長にわたって本発明の感湿変色インジケータを用いるのではなく，結露しやすい部分のみに用いてもよい。

（実施例１）スルホン酸基を有するフッ素系イオン交換樹脂（旭硝子株式会社製「フレミオン」）を管状に成形したもの（外径６ｍｍ，内径４ｍｍ，長さ約１５ｃｍ）を，染料のブリリアントブルーＦＣＦ０．０９ｇとサンセットイエローＦＣＦ０．４ｇを水１００ｍｌに溶解して作製した水溶液に浸漬させ，１８時間室温で放置した。その後，このイオン交換樹脂を取り出して水で洗浄したところ，イオン交換樹脂は緑色に着色していた。このイオン交換樹脂を室温で放置し，乾燥させたところ，黄色に変化した。このイオン交換樹脂に再び水を付着させたところ，鋭敏に緑色に変色し，明瞭な湿度表示色が得られた。乾燥と湿潤を複数回繰り返しても，このイオン交換樹脂の色は可逆的に変化した。

（実施例２）スルホン酸基を有するフッ素系イオン交換樹脂膜（旭硝子株式会社製「フレミオン」）を中空糸状（に成形して作製して得た該中空糸（外径６ｍｍ，内径４ｍｍ，長さ約１５ｃｍ）を，染料のファストグリーンＦＣＦ０．５ｇを水１００ｍｌに溶解して作製した水溶液に浸漬させ，１８時間室温で放置した。その後，このイオン交換樹脂を水で洗浄したところ，イオン交換樹脂は濃緑色に着色していた。このイオン交換樹脂を室温で放置し，乾燥させたところ，橙色に変化した。このイオン交換樹脂に水を付着させたところ，鋭敏に濃緑色に変色し，明瞭な湿度表示色が得られた。乾燥と湿潤を複数回繰り返しても，このイオン交換樹脂の色は可逆的に変化した。

（実施例３）スルホン酸基を有するフッ素系イオン交換樹脂（旭硝子株式会社製「フレミオン」）を管状に成形したもの（外径６ｍｍ，内径４ｍｍ，長さ約１５ｃｍ）を，染料のメチルバイオレット０．５ｇを水１００ｍｌに溶解して作製した水溶液に浸漬させ，１８時間室温で放置した。その後，イオン交換樹脂を水で洗浄したところ，イオン交換樹脂はこげ茶色に着色していた。このイオン交換樹脂を室温で放置し，乾燥させたところ，赤色に変化した。このイオン交換樹脂に水を付着させたところ，鋭敏にこげ茶色に変色し，明瞭な湿度表示色が得られた。乾燥と湿潤を複数回繰り返しても，このイオン交換樹脂の色は可逆的に変化した。

１は電磁弁，２は配管，３はエアシリンダである。

Claims (10)

1. ｐＨの変化で色が変化する染料を含むイオン交換樹脂からなる感湿変色インジケータ。
2. イオン交換樹脂が，膜状又は管状である請求項１に記載の感湿変色インジケータ。
3. 染料が，食品添加物のブリリアントブルーＦＣＦ，ファストグリーンＦＣＦ又はメチルバイオレットである請求項１又は２に記載の感湿変色インジケータ。
4. 染料が，食品添加物のブリリアントブルーＦＣＦ及びサンセットイエローＦＣＦである請求項１または２に記載の感湿変色インジケータ。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の感湿変色インジケータからなる空気配管又はガス配管。
6. 加圧空気の配管の少なくとも一部が請求項５に記載の配管である空圧機器。
7. 請求項１乃至４のいずれかに記載の感湿変色インジケータを配管として構成されるガス分析器。
8. 請求項１乃至４のいずれかに記載の感湿変色インジケータを配管として構成される膜式乾燥器。
9. 請求項１乃至４のいずれかに記載の感湿変色インジケータからなる中空糸の内部又は外部にガスを導入し，中空糸の内部と外部の水蒸気分圧の差を利用してガス中の水分を移動させる除湿装置。
10. 請求項１乃至４のいずれかに記載の感湿変色インジケータからなる中空糸の内部又は外部にガスを導入し，中空糸の内部と外部の水蒸気分圧の差を利用してガス中の水分を移動させる加湿装置。

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