JP2018024787A - 呈色性インキ組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】インキ組成物に含まれる呈色性物質の分解や流出が抑制でき、弱酸性〜弱アルカリ性の液体と接触すると短時間で変色する呈色性インキ組成物を提供する。【解決手段】呈色製インキ組成物は、接触する液体のｐＨに応じて変色する呈色性有機化合物と、水溶性高分子材料と、疎水性高分子材料と、第４級アンモニウム塩と、アルコール、エステル、およびケトンからなる群から選択される少なくとも１種の溶剤と、を含有する。【選択図】なし

Description

本発明は、呈色性インキ組成物に関する。

ｐＨ（水素イオン指数、ピーエイチ）指示薬によりｐＨの変化が視覚的に検知できることを利用した技術が知られている（例えば特許文献１または２参照）。特許文献１ではｐＨ指示薬を吸着させたシート状の繊維体を備えたｐＨ測定用サンプルが開示されている。特許文献２には、親水性素材にｐＨ指示薬を含浸させた変色インジケータが開示されている。

特開２００９−２４４０４７号公報 特開２０００−９７８６３号公報

接触する液体のｐＨによって変色する呈色部を有する呈色シートは、視覚的に液体のｐＨを判別することができる。そのため、液体のｐＨを管理する、いわゆるｐＨインジケータとしても用いられている。そのような呈色シートの呈色部は、基材のシート体にｐＨ指示薬などの呈色性物質を含有するインキ組成物を印刷することで形成することができる。

なかでも特に酸性とアルカリ性の境界付近である弱酸性〜弱アルカリ性の範囲、概ねｐＨ５〜８の範囲における細かい変化が目視で明確に識別できる程度に呈色部の色が変化するインキ組成物に対するニーズがある。

さらにｐＨインジケータとして使用する場合には、インキ組成物に含まれる呈色性物質がｐＨ測定の対象となる液体との接触により分解または流出しないこと、および弱酸性〜弱アルカリ性の液体と接触すると短時間で変色が生じることが求められる。具体的には、ｐＨに応じて変色する呈色性物質は液体と接触すると分解したり、基材から流出したりする場合がある。分解や流出が起こると呈色性物質の濃度が低くなるために、呈色部の色の変化の判別が困難になる場合がある。また呈色性物質の分解や流出を抑制するために呈色性物質と液体との接触機会を減少させると、呈色性物質の変色が充分に起こらない場合や、変色するまでに時間がかかる場合がある。そのため、液体のｐＨに対応した範囲内のｐＨを視覚的に識別でき、かつ呈色性物質の分解や流出が抑制され、弱酸性〜弱アルカリ性の液体と接触すると短時間で変色するインキ組成物が求められていた。

本発明の目的は、インキ組成物に含まれる呈色性物質の分解や流出が抑制でき、弱酸性〜弱アルカリ性の液体と接触すると短時間で変色する呈色性インキ組成物を提供することにある。

本発明者らは、特定の組成を有する呈色性インキ組成物により、上述の課題が解決できることを見出した。すなわち、本発明の一の局面にかかる呈色性インキ組成物は、接触する液体のｐＨに応じて変色する呈色性有機化合物と、水溶性高分子材料と、疎水性高分子材料と、第４級アンモニウム塩と、アルコール、エステル、およびケトンからなる群から選択される少なくとも１種の溶剤とを含有する。このような配合により、インキ組成物に含まれる呈色性有機化合物の分解や流出が抑制され、液体との接触後、短時間で変色する優れた呈色性インキ組成物を提供することができる。

上記呈色性インキ組成物は、ｐＨが５以上８以下の範囲内で少なくとも３色の間で変化し、かつｐＨが６以上７以下の範囲内で少なくとも２色の間で変化するものであってもよい。ｐＨが５以上８以下の範囲内での色の変化が大きい上述のような呈色性インキ組成物は、特に酸性とアルカリ性の境界付近である弱酸性〜弱アルカリ性の範囲におけるｐＨの変化をより細かく目視で判別することができる。

呈色性インキ組成物は、呈色性インキ組成物１００質量％中に、０．０１質量％以上１０質量％以下の呈色性有機化合物と、１質量％以上２０質量％以下の水溶性高分子材料と、１質量％以上２０質量％以下の疎水性高分子材料と、１質量％以上２０質量％以下の第４級アンモニウム塩と、残部の上記溶剤とを含有してもよい。このような組成を有することで、インキ組成物としての適正に優れ、かつ色の変化が目視で充分に判別できる呈色性インキ組成物を提供することができる。

疎水性高分子材料と水溶性高分子材料との質量比は、（疎水性高分子材料）：（水溶性高分子材料）＝１：０．４〜１：３の範囲内であるのが好ましい。この範囲内であれば、呈色性インキ組成物が弱酸性〜弱アルカリ性の液体と接触したときに生じる色の変化をより明確に判別することができる。

水溶性高分子材料は、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、およびシクロデキストリンからなる群から選択される少なくとも１種であってもよい。これらの成分を含有することにより、液体、特に水を主成分とする液体との親和性が高い呈色性インキ組成物を提供することができる。

疎水性高分子材料は、アルキルフェノール樹脂、ポリビニルブチラール、エチルセルロース、マレイン酸樹脂、アルデヒド樹脂、ポリアミド樹脂、水素添加ロジン、フェノール樹脂、および不均化ロジンからなる群から選択される少なくとも１種であってもよい。これらの成分を含有することにより、基材からの呈色性有機化合物の流れ落ちが抑制された呈色性インキ組成物を提供することができる。

呈色性有機化合物は、メチルレッド、ブロモチモールブルー、リトマス、ブロモクレゾールパープル、クロロフェノールレッド、ニュートラルレッド、フェノールレッド、クレゾールレッド、ナフトールフタレイン、およびコンゴーレッドからなる群から選択される少なくとも１種であってもよい。このような呈色性有機化合物を含むことで、弱酸性〜弱アルカリ性の範囲における色の変化をより明確に目視で判別できる呈色性インキ組成物を提供することができる。

第４級アンモニウム塩は、炭素数１２以上のアルキル基を有する第４級アルキルアンモニウム塩であってもよい。このような第４級アンモニウム塩を含有することで、弱酸性〜弱アルカリ性の範囲において色の変化が判別しやすい呈色性インキ組成物を提供することができる。

上記炭素数１２以上のアルキル基を有するアルキルアンモニウム塩は、ラウリルトリメチルアンモニウム塩、セチルトリメチルアンモニウム塩、ステアリルトリメチルアンモニウム塩、および１−メチル−１−ヒドロキシエチル−２−牛脂アルキルイミダゾリウム塩からなる群から選択される少なくとも１種であってもよい。このような第４級アンモニウム塩を含有することで、特に弱酸性〜弱アルカリ性の範囲においてより色の変化が判別しやすい呈色性インキ組成物を得ることができる。

上記呈色性インキ組成物においては、呈色性有機化合物がメチルレッドおよびブロモチモールブルーであり、水溶性高分子材料がポリビニルピロリドンであり、疎水性高分子材料がアルキルフェノール樹脂であり、第４級アンモニウム塩がラウリルトリメチルアンモニウムハライドであり、溶剤がエタノールであってもよい。このような配合により、特に弱酸性〜弱アルカリ性の範囲におけるｐＨの変化が目視で判別しやすく、呈色性有機化合物の分解や流出が抑制され、液体との接触後、短時間で変色する優れた呈色性インキ組成物を提供することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、インキ組成物に含まれる呈色性物質の分解や流出が抑制でき、弱酸性〜弱アルカリ性の液体と接触すると短時間で変色する呈色性インキ組成物を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態にかかる呈色性インキ組成物は、呈色性有機化合物と、水溶性高分子材料と、疎水性高分子材料と、第４級アンモニウム塩と、特定の溶剤とを含有する。これらの各成分について、以下順に説明する。

［呈色性インキ組成物］
（１）呈色性有機化合物
本実施の形態にかかる呈色性インキ組成物は、接触する液体のｐＨに応じて変色する呈色性有機化合物を含有する。呈色性有機化合物が存在すると、接触した液体のｐＨに応じて呈色性インキ組成物が変色する。あらかじめ既知のｐＨを有する試料を用いて各ｐＨにおける色の見本を作成し、液体試料を接触させた際の色とその見本を対比することで、呈色性インキ組成物に接触する液体試料のｐＨを視覚的に判別できる。特に限定されないが、上記呈色性有機化合物の具体例としては、メチルレッド、ブロモチモールブルー、リトマス、ブロモクレゾールパープル、クロロフェノールレッド、ニュートラルレッド、フェノールレッド、クレゾールレッド、ナフトールフタレイン、およびコンゴーレッドが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。特に、呈色性有機化合物を２種以上の組み合わせることにより、より広いｐＨの範囲で、より細かい色の変化を検知することができる。なかでもメチルレッドとブロモチモールブルーの組み合わせが好ましい。メチルレッドとブロモチモールブルーの組み合わせを含有する場合、ｐＨが５以上８以下の範囲の変色を細かく判別できる点で好ましい。具体的にはｐＨの変化に伴いｐＨが５以上８以下の範囲で５段階に変色する。これらの理由により、メチルレッドとブロモチモールブルーの組み合わせが好ましい。

上記呈色性インキ組成物中の呈色性有機化合物の割合は、呈色性インキ組成物の総質量を基準（１００質量％）にして、０．０１質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以上２質量％以下であることがより好ましい。呈色性インキ組成物中の呈色性有機化合物の量が０．０１質量％未満の場合には、呈色性インキ組成物自体の色が薄いため、色の変化が目視で判別しにくい場合がある。呈色性インキ組成物中の呈色性有機化合物の量が１０質量％を超える場合には、逆に呈色性インキ組成物自体の色が濃すぎて、色の変化が目視で判別しにくい場合がある。

（２）水溶性高分子材料
本発明にかかる呈色性インキ組成物は、水溶性高分子材料を含有する。なお、本発明において「水溶性」の物質とは、２５℃の水に１質量％以上溶解する物質を意味する。

上記水溶性高分子材料には、天然高分子、半合成品、および合成品の水溶性高分子が含まれる。特に限定されないが、上記水溶性高分子材料の具体的としては、ふのり、寒天、およびアルギン酸とその誘導体などの海藻類；アラビアゴムおよびカラギーナンなどの植物性粘着性物質；マンナン、ラムザン、ザンサンガム（キサンタンガム）、ジェランガム、ウェラン、プルラン、およびレバンなどの微生物由来粘着性物質；にかわ、ゼラチン、カゼイン、およびコラーゲンなどのタンパク質；甘藷デンプン、馬鈴薯デンプン、コーンスターチ、および小麦デンプンなどのデンプン質；ビスコース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、エチルセルロース（ＥＣ）、およびメチルセルロース（ＭＣ）などのセルロース系高分子；可溶性デンプン、シクロデキストリン、ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、カルボキシメチルデンプン（ＣＭＳ）、およびジアルデヒドデンプンなどのデンプン由来高分子；エーテル系グアーガム；ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、およびポリＮ−ビニルアセトアミドなどのビニル樹脂；ポリアクリル酸ナトリウムなどのアクリル樹脂；ポリエステル樹脂；ならびにアルキッド樹脂などが挙げられる。なかでもポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、およびシクロデキストリンからなる群から選択される少なくとも１種が好ましく、ポリビニルピロリドンがより好ましい。

上記呈色性インキ組成物中の水溶性高分子材料の割合は、呈色性インキ組成物の総質量を基準（１００質量％）にして、１質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、１質量％以上１０質量％以下であることがより好ましい。水溶性高分子材料の割合が１質量％以上であれば、液体と接触してからの呈色性インキ組成物の応答が早く、その色がより迅速に変化する。さらに水溶性高分子材料の割合が１質量％以上であれば印刷特性が良好になる。また２０質量％以下であれば印刷特性が良好になる。

（３）疎水性高分子材料
本発明にかかる呈色性インキ組成物は、疎水性高分子材料を含有する。なお、本発明において「疎水性」の物質とは、２５℃の水に１質量％未満しか溶解しない物質を意味する。

特に限定されないが、上記疎水性高分子材料の具体的としては、アルキルフェノール樹脂、ポリビニルブチラール、エチルセルロース、マレイン酸樹脂、アルデヒド樹脂、ポリアミド樹脂、水素添加ロジン、フェノール樹脂、および不均化ロジンなどが挙げられる。なかでもアルキルフェノール樹脂が好ましい。

上記呈色性インキ組成物中の疎水性高分子材料の割合は、呈色性インキ組成物の総質量を基準（１００質量％）にして、１質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、１質量％以上１０質量％以下であることがより好ましい。上記呈色性インキ組成物中の疎水性高分子材料の割合が１質量％以上であれば、呈色性有機化合物の流出や分解を効率よく抑制することができる。また２０質量％を超えると、疎水性が高くなった結果、弱酸性〜弱アルカリ性の液体に対する応答が遅くなる場合がある。上記呈色性インキ組成物中の疎水性高分子材料の割合が２０質量％以下であれば、弱酸性〜弱アルカリ性の液体に対して適度な応答速度を有し、即座に変色する呈色性インキ組成物を得ることができる。

（４）第４級アンモニウム塩
本発明にかかる呈色性インキ組成物は、第４級アンモニウム塩を含有する。第４級アンモニウム塩としては、炭素数１２以上のアルキル基を有する第４級アルキルアンモニウム塩が好ましい。炭素数１２以上のアルキル基を有する第４級アルキルアンモニウム塩は、親水性のアンモニウムイオン部位と、疎水性のアルキル基とを備え、カチオン性界面活性剤として親水性物質と疎水性物質の親和性を高める点で好ましい。特に限定されないが、炭素数１２以上のアルキル基を有する第４級アルキルアンモニウム塩の具体例としては、ラウリルトリメチルアンモニウム塩、セチルトリメチルアンモニウム塩、ステアリルトリメチルアンモニウム塩、および１−メチル−１−ヒドロキシエチル−２−牛脂アルキルイミダゾリウム塩が挙げられる。なかでもラウリルトリメチルアンモニウム塩、特にラウリルトリメチルアンモニウムクロリドが、変色性と呈色性有機化合物の流れ落ちの抑制の効果がより高い点で好ましい。

上記呈色性インキ組成物中の第４級アンモニウム塩の割合は、呈色性インキ組成物の総質量を基準（１００質量％）にして、１質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、１質量％以上１０質量％以下であることがより好ましい。上記呈色性インキ組成物中の第４級アンモニウム塩の割合が１質量％以上であれば、呈色性有機化合物の流出や分解を効率よく抑制することができる。また２０質量％を超えると、疎水性が高くなった結果、弱酸性〜弱アルカリ性の液体に対する応答が遅くなる場合がある。上記呈色性インキ組成物中の第４級アンモニウム塩の割合が２０質量％以下であれば、弱酸性〜弱アルカリ性の液体と接触してから短時間で変色する呈色性インキ組成物を得ることができる。

（５）溶剤
本発明にかかる呈色性インキ組成物は、アルコール、エステル、およびケトンから選択される少なくとも１種の溶剤を含有する。これらの溶剤を用いることで、均一性が高く、色の変化が判別しやすい呈色性インキ組成物を提供することができる。上記アルコールの例としては、エタノール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。上記エステルの例としては、酢酸エチルなどが挙げられる。上記ケトンとしては、アセトンやメチルエチルケトンなどが挙げられる。中でも水溶性高分子材料と疎水性高分子材料に対する溶解性が高い点でエタノールが好ましい。また、溶剤が水分を含んでいると呈色性有機化合物の変色特性に影響を及ぼす場合があることから、上記溶剤としては脱水された溶剤（脱水アルコールなど）が好ましい。

本発明の呈色性インキ組成物における上記溶剤の量は、呈色性インキ組成物の総質量を基準（１００質量％）にして、５０質量％以上９５質量％以下であることが好ましく、５０質量％以上９０質量％以下であることがより好ましい。呈色性インキ組成物中の溶剤の割合が５０質量％以上であると、上記他の成分を充分に溶解することができる点で好ましい。また９５質量％を超えると、他の成分の濃度が相対的に低くなり変色が認識しづらい場合がある。呈色性インキ組成物中の溶剤の割合が９５質量％以下であれば、ｐＨの変化に応じた変色がより目視で判別しやすくなるため好ましい。

（６）他の添加物
本実施の形態における呈色性インキ組成物は、上記成分の他に添加成分を含んでいてもよい。呈色性インキ組成物に含むことができる添加成分の例としては、例えば、紫外線吸収剤、光安定化剤などが挙げられる。

本実施の形態において使用可能な紫外線吸収剤は、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系、トリアジン系、サリチル酸系、シュウ酸アニリド系、マロン酸エステル系、安息香酸系、ケイ皮酸系、およびジベンゾイルメタン系に大別される。特に限定されないが、具体例としては、ベンゾトリアゾール系のＴｉｎｕｖｉｎ（Ｒ）３２６、トリアジン系のＴｉｎｕｖｉｎ（Ｒ）４００（いずれも、ＢＡＳＦジャパン製）、シュウ酸アニリド系のＨｏｓｔａｖｉｎ（Ｒ）３２６０ＨＰ、マロン酸エステル系のＨｏｓｔａｖｉｎ（Ｒ）ＰＲ２５（いずれもクラリアント製）、ベンゾフェノン系のサイアソーブ（Ｒ）ＵＶ５３１（サイテックインダストリーズ製）などが挙げられる。

本実施の形態において使用可能な紫外線散乱剤の具体例としては、例えば、酸化亜鉛、酸化チタン、α−酸化鉄、および酸化セリウム等の金属酸化物微粒子が挙げられる。

本発明の呈色性インキ組成物は、光安定化剤を含んでよい。光安定化剤は、紫外線によって発生するラジカルと発色剤とが反応して、発色剤が劣化することを防止する。具体的には、ヒンダードフェノールまたはヒンダードアミンを、光安定剤として使用してよい。

上記に示した成分以外の成分として、本実施の形態にかかる呈色性インキ組成物は、酸化防止剤（フェノール系、リン系、および硫黄系等）、赤外線吸収剤、蛍光増白剤、非変色性染料、および非変色性顔料のいずれか一または複数の成分を含んでよい。呈色性インキ組成物が非変色性染料または非変色性顔料を含む場合には、呈色性有機化合物によりもたらされる色と、当該染料または当該顔料により発色された色との混色から、水分を検知することにより、当該染料または当該顔料のみの色へと変化していくこととなる。したがって、水分により変色しない染料又は顔料を併用すると、水分の検知量を目視で確認することがより容易となる場合がある。

これらの添加剤は、呈色性有機化合物１質量部に対して、５０質量部までの量で含まれることが好ましく、１０質量部までの量で含まれることがより好ましい。添加剤の割合が大きい場合には、呈色性インキ組成物の変色が明確に判別できない場合がある。

（７）呈色性インキ組成物
上述の通り、本実施の形態にかかる呈色性インキ組成物は、呈色性有機化合物と、水溶性高分子材料と、疎水性高分子材料と、第４級アンモニウム塩と、アルコール、エステル、およびケトンから選択される少なくとも１種の溶剤と、を含有する。

疎水性高分子材料と水溶性高分子材料との質量比は、（疎水性高分子材料）：（水溶性高分子材料）＝１：０．４〜１：３の範囲内であるのが好ましい。この範囲内であれば、呈色性インキ組成物が弱酸性〜弱アルカリ性の液体と接触したときに生じる色の変化をより明確に判別することができる。

本実施の形態にかかる呈色性インキ組成物は、０．０１質量％以上１０質量％以下の呈色性有機化合物と、１質量％以上２０質量％以下の水溶性高分子材料と、１質量％以上２０質量％以下の疎水性高分子材料と、１質量％以上２０質量％以下の第４級アンモニウム塩と、残部の溶剤とを含有する呈色性インキ組成物が特に好ましい。これらの組成を有する場合、弱酸性〜弱アルカリ性の範囲でｐＨの変化が目視で明確に判別できる。また、呈色性有機化合物の分解や流出を抑制し、弱酸性〜弱アルカリ性の液体と接触すると短時間に変色する。このように呈色性インキ組成物の効果をより有利に発揮することができる。

また呈色性有機化合物が、メチルレッドおよびブロモチモールブルーの組み合わせであり、水溶性高分子材料が、ポリビニルピロリドンであり、疎水性高分子材料が、アルキルフェノール樹脂であり、第４級アンモニウム塩が、ラウリルトリメチルアンモニウムハライドであり、溶剤がエタノールである、呈色性インキ組成物が特に好ましい。これらの組成を有する場合、弱酸性〜弱アルカリ性の範囲でｐＨの変化が目視で明確に判別できる。また、呈色性有機化合物の分解や流出を抑制し、弱酸性〜弱アルカリ性の液体と接触すると短時間に変色する。このように呈色性インキ組成物の効果をより有利に発揮することができる。

本発明にかかる呈色性インキ組成物は、ｐＨが５以上８以下の範囲内で少なくとも３色の間で変化し、かつｐＨが６以上７以下の範囲内で少なくとも２色の間で変化するのが好ましい。このような色の変化特性を有する場合、弱酸性〜弱アルカリ性の範囲でｐＨの変化がより判別しやすくなる。色の変化の例としては、ｐＨが５から大きくなるに連れて、赤、橙、黄、黄緑、緑の順に変化する例などが挙げられる。

［呈色性インキ組成物の製造方法］
本発明の呈色性インキ組成物の製造方法は、特に限定されず、上記成分を撹拌・混合し組成物を得る一般的な方法が用いられる。一例としては、上記成分を撹拌容器に投入し、必要に応じて加温しながら混合および撹拌することにより、組成物を得る方法が挙げられる。均一な組成物を得るためには、上記溶剤を投入後、混合および撹拌するのが好ましい。また各成分の撹拌容器への投入順も特に限定はなく、適宜選択することができる。

［用途］
本発明の呈色性インキ組成物は、液体のｐＨを判別する用途全般に使用することができる。例えば、基材上に呈色性インキ組成物を印刷することにより、弱酸性〜弱アルカリ性の液体を接触させる変色する呈色シートを製造することができる。この呈色シートは、接触した液体のｐＨを視覚的に示す、いわゆるｐＨインジケータとして利用することができる。ｐＨインジケータは、次のように使用される。まずｐＨが既知の液体をインジケータ部（変色部）に接触させ、ｐＨに応じた色見本をあらかじめ作成しておく。次に、試料をインジケータ部（変色部）に接触させ、そのときのインジケータ部の色と、色見本を比較すれば、ｐＨ計などの測定機器を用いることなく、視覚的に試料のおおよそのｐＨを知ることができる。

本発明の呈色性インキ組成物は、通常のインクと同様の印刷方法で、耐水性のある用紙や織布、不織布、フィルム、シートなどの基材に印刷することが可能である。上記呈色性インキ組成物を印刷した印刷物においては、印刷面からの呈色性物質の流れ落ちが抑制され、かつ印刷面に弱酸性〜弱アルカリ性の液体が接触すると短時間で変色する。この特性を利用して様々な用途に適用することができる。例えば上記呈色シートは、化学実験や生化学実験における実験用材料として利用することができる。さらに上記呈色シートは、分泌液や尿などの体液のｐＨを管理して健康管理を行う目的で利用することができる。その他、上記呈色シートは、紙おむつや生理用品などの使い捨て材料や、除菌シートや化学ぞうきんなどの清掃用具などの、弱酸性〜弱アルカリ性のｐＨを有する液体と接触すると短時間で変色することが求められる用途に適用することができる。

以下において、実施例を参照して本発明をより具体的に説明する。本発明の範囲は、これら実施例の記載によって限定して解釈されるものではない。

（呈色性インキ組成物の調製および試験用シートの作成）
下記表１に示す実施例１〜６及び比較例１〜３の配合に従って、それぞれ呈色性インキ組成物を得た。各呈色性インキ組成物の調製は次のように行った。まず容器に溶剤を仕込み、その溶剤に水溶性高分子材料と、疎水性高分子材料とを投入した。投入後、混合物を５０℃に加温し、３０分で水溶性高分子材料と、疎水性高分子材料とを溶解させることにより均一溶液を得た。その後、溶液を室温まで自然冷却し、第４級アンモニウム塩を投入して溶解させた。最後に呈色性有機化合物を投入して溶解させることにより、所望の呈色性インキ組成物を得た。作成した呈色性インキ組成物をティッシュにフレキソ印刷した。その後、印刷され呈色性インキ組成物を室温で乾燥することにより、呈色シートを作成した。

（特性評価）
各実施例及び各比較例の呈色シートについて、色の変化および流れ落ちの程度について下記の手段により評価した。

（緩衝液接触時の色変化）
呈色性インキ組成物が印刷された実施例及び比較例の呈色シートをそれぞれ２０ｍｍ×２０ｍｍ角に切り出すことにより試験サンプルを作成した。各試験サンプルを吸水性シートの上に置き、ｐＨ＝５．０、６．０、６．５、７．０、８．０の５種類の緩衝液を呈色シートの上に滴下し、色変化を観察した。結果を表１に示す。

（流れ落ちの程度）
上記のようにして色変化を観察した後、試験サンプルの下に敷いていた吸水性シートへの、呈色シートからの呈色性有機化合物の流れ落ちが、２０ｍｍ×２０ｍｍ角内で何割起こっているか目視で確認した。以下の５段階の基準に基づきインキ組成物の流れ落ちの程度を評価した。
ランク５：呈色性有機化合物の流れ落ちが、試験サンプル全面積の０〜１割
ランク４：呈色性有機化合物の流れ落ちが、試験サンプル全面積の２〜３割
ランク３：呈色性有機化合物の流れ落ちが、試験サンプル全面積の４〜５割
ランク２：呈色性有機化合物の流れ落ちが、試験サンプルの６〜７割
ランク１：呈色性有機化合物の流れ落ちが、試験サンプル全面積の８割以上

表１を参照して、実施例１〜６にかかる試験サンプルにおいては、いずれもｐＨが５．０から８．０までの範囲で、緩衝液のｐＨに応じた明確な変化が生じた。中でも特に呈色性有機化合物としてブロモチモールブルーとメチルレッドの組み合わせを採用した場合（実施例１，３，４）、ｐＨ＝５．０、６．０、６．５、７．０、８．０のそれぞれの緩衝液に対して、呈色シートはそれぞれ特有の色の変化を示し、ｐＨの変化が細かく判別できることが明らかとなった。

さらに、印刷部からのインキ組成物の流れ落ちを評価したところ、いずれもランク４または５であり、満足できるレベルであった。特に、疎水性高分子材料としてアルキルフェノール樹脂を、第４級アンモニウム塩としてラウリルトリメチルアンモニウムクロリドを含有するインキ組成物を用いた場合（実施例１，２，５，６）、流れ落ちの評価ランクは５であり、ほとんど呈色性有機化合物の流れ落ちは見られなかった。

これに対し、水溶性高分子材料を含まない比較例１の試験サンプルにおいては、試験サンプル全面積の６〜７割におよぶ呈色性有機化合物の流れ落ち（ランク２に相当）が起こった。そのため、一応の色の変化は見られたものの、呈色シートの色はかなり薄くなった。また、実施例１と比較例１を比較すると、水溶性高分子材料のポリビニルピロリドンを含まない場合、ｐＨが５．０から７．０の範囲においてｐＨの変化に対する色の変化が鈍くなり、目視にて変化が判別しづらいことも確認された。また、水溶性高分子材料を含まない比較例１の試験サンプルにおいては、緩衝液を滴下しても直ちに変色しなかった。

疎水性高分子材料を含まない比較例２の試験サンプルにおいては、試験サンプル全面積の８割以上におよぶ流れ落ち（ランク１に相当）が起こった。そのため、一応の色の変化は見られたものの、呈色シートの色はかなり薄くなった。そのため、大量の液体がかかった場合、呈色シートに含まれる呈色性有機化合物がほとんど流れ落ち、液体のｐＨの判別が困難なことが予想される。

第４級アンモニウム塩を含まない比較例３の試験サンプルにおいては、ｐＨが５．０から８．０の範囲において呈色シートの色がほとんど変化しなかった。特に、呈色性有機化合物としてブロモチモールブルーを含んでいるにも関わらず、ブロモチモールブルー由来の色の変化はほとんど見られなかった。そのため、特にｐＨ６．０〜７．０の範囲におけるｐＨの判別は困難であった。したがって、比較例３の試験サンプルは弱酸性〜弱アルカリ性の液体のｐＨを判別する用途としては不向きであることがわかった。

このように、本発明にかかる呈色性インキ組成物を印刷したシートは、明確な色の変化を生じ、流れ落ちが抑制され、弱酸性〜弱アルカリ性の液体と接触してから短時間での応答する、といった要求特性を兼ね備えていることがわかる。このような呈色性インキ組成物は、液体のｐＨインジケータ用のインキとして好ましく適用することができる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明にかかる呈色性インキ組成物は、インキ組成物に含まれる呈色性物質の分解や流出が抑制でき、弱酸性〜弱アルカリ性の液体と接触すると短時間で変色することが求められる用途に特に有利に適用され得る。

Claims (10)

1. 接触する液体のｐＨに応じて変色する呈色性有機化合物と、
   水溶性高分子材料と、
   疎水性高分子材料と、
   第４級アンモニウム塩と、
   アルコール、エステル、およびケトンからなる群から選択される少なくとも１種の溶剤と、を含有する呈色性インキ組成物。
2. 前記呈色性インキ組成物は、ｐＨが５以上８以下の範囲内で少なくとも３色の間で変化し、かつｐＨが６以上７以下の範囲内で少なくとも２色の間で変化する、請求項１に記載の呈色性インキ組成物。
3. 前記呈色性インキ組成物１００質量％中に、
   ０．０１質量％以上１０質量％以下の前記呈色性有機化合物と、
   １質量％以上２０質量％以下の前記水溶性高分子材料と、
   １質量％以上２０質量％以下の前記疎水性高分子材料と、
   １質量％以上２０質量％以下の前記第４級アンモニウム塩と、
   残部の前記溶剤と、を含有する、請求項１または２に記載の呈色性インキ組成物。
4. 前記疎水性高分子材料と前記水溶性高分子材料との質量比は、（疎水性高分子材料）：（水溶性高分子材料）＝１：０．４〜１：３の範囲内である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の呈色性インキ組成物。
5. 前記水溶性高分子材料は、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、およびシクロデキストリンからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の呈色性インキ組成物。
6. 前記疎水性高分子材料は、アルキルフェノール樹脂、ポリビニルブチラール、エチルセルロース、マレイン酸樹脂、アルデヒド樹脂、ポリアミド樹脂、水素添加ロジン、フェノール樹脂、および不均化ロジンからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の呈色性インキ組成物。
7. 前記呈色性有機化合物は、メチルレッド、ブロモチモールブルー、リトマス、ブロモクレゾールパープル、クロロフェノールレッド、ニュートラルレッド、フェノールレッド、クレゾールレッド、ナフトールフタレイン、およびコンゴーレッドからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の呈色性インキ組成物。
8. 前記第４級アンモニウム塩は、炭素数１２以上のアルキル基を有する第４級アルキルアンモニウム塩である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の呈色性インキ組成物。
9. 前記炭素数１２以上のアルキル基を有するアルキルアンモニウム塩は、ラウリルトリメチルアンモニウム塩、セチルトリメチルアンモニウム塩、ステアリルトリメチルアンモニウム塩、および１−メチル−１−ヒドロキシエチル−２−牛脂アルキルイミダゾリウム塩からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項８に記載の呈色性インキ組成物。
10. 前記呈色性有機化合物が、メチルレッドおよびブロモチモールブルーの組み合わせであり、
    前記水溶性高分子材料が、ポリビニルピロリドンであり、
    前記疎水性高分子材料が、アルキルフェノール樹脂であり、
    前記第４級アンモニウム塩が、ラウリルトリメチルアンモニウムハライドであり、
    前記溶剤がエタノールである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の呈色性インキ組成物。