JP4597001B2 - 湿度検知材 - Google Patents

Description

本発明は、食品や電気部品等を保存する包装容器内の湿度を検知する検知材に関し、より詳しくは、有機色素を使用した検知材に関する。

湿度を検知する検知材（以下、湿度検知材）として、塩化コバルトを担持したシリカゲルが広く知られている。このシリカゲルは、乾燥時には青色を呈し、吸湿時には赤色またはピンク色を呈する。これらの２色の違いを識別することにより、シリカゲルが吸湿したか否かを判定し、乾燥剤としての有効性を判断することができる。これらのシリカゲルの色は、湿度検知材として長い間定着し、使用者は、色を見た瞬間に、乾燥剤の状態を判断することができる。

ところで、塩化コバルトは、発癌性の可能性が指摘されており、人体の安全面から塩化コバルトの使用が規制されつつある。この塩化コバルトの代替技術として、特許文献１には、酸塩基指示薬を使用することが記載されている。
また、酸塩基指示薬は様々なものがあり、湿度検知材以外にも、他の用途に利用されることが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００２−３５０４１９号公報 特開昭５９−１４２４６３号公報

特許文献１に記載の酸塩基指示薬は、赤色、青色、黄色、緑色、橙色等、複数種の湿度表示色に段階的に変色するものである。これにより、使用者は、乾燥時や吸湿時の変色パターンを覚えて認識しなければならず、塩化コバルトによる変色の認識を変えずに塩化コバルトを代替することができない。従って、使用者は、湿度検知材を入手する時にその変色パターンを確認して、乾燥剤としての有効性を認識しなければならず、使用しづらい。

さらに、特許文献１に記載の酸塩基指示薬を使用しても、塩化コバルトの色とは同一色にはならず、塩化コバルトと同じ青色と赤色（またはピンク色）を再現することはできない。
また、特許文献２に記載の酸塩基指示薬は、酸素検知材として使用される色素であり、湿度検知材として使用されるものではない。

本発明が解決しようとする課題は、塩化コバルトを使用せず、塩化コバルトと同一色に変色可能な、人体に安全な湿度検知材を提供することにある。

本発明の湿度検知材は、乾燥時には青色に、吸湿時には赤色またはピンク色に呈色して乾燥状態または吸湿状態を識別するためのサフラニンを、シリカゲルに担持してなることを特徴とする。本発明者は、シリカゲルにサフラニンを担持させたものは、塩化コバルトを使用した従来の湿度検知材と同一色となるように呈色することを発見し、本発明に至った。サフラニンを使用することにより、塩化コバルトと同一色（青色と、赤色またはピンク色）に変色させることができる。

これにより、従来の塩化コバルトによる変色の認識を変えずに塩化コバルトをサフラニンに代替することができ、使用者は、色に関して違和感なくサフラニンを使用した湿度検知材を使用することができる。また、従来の塩化コバルトをスムーズに代替することができ、環境対策にも良い。

ここで、色について説明する。「同一色」とは、サフラニンを担持した湿度検知材の色と、塩化コバルトを担持した湿度検知材の色とが、同程度または違和感を感じない程度の色調であり、両者を比較した場合に、乾燥状態および吸湿状態の識別性に違和感が生じない色を意味する。具体的には、乾燥状態においては、前記両者が識別できない程度に類似した青色を呈する（同一色）。また、吸湿状態においては、塩化コバルトを担持した湿度検知材は、ピンク色を呈するが、サフラニンを担持した湿度検知材は、ピンク〜赤色を呈し、艶やかな色となるが、違和感が生じることはないため、同一色である。サフラニンを担持した湿度検知材の使用開始時は青色なので、使用者は、従来の塩化コバルトを担持した湿度検知材の青色のイメージを全く変えることなく使用することとなる。

また、本発明者は、サフラニンの好適な使用量が微量であることと、その使用量の許容範囲が非常に狭い範囲であることを発見した。
すなわち、サフラニンは、２０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下となるように担持されることが望ましい。湿度検知材全体におけるサフラニンの含量を２０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下とすれば、湿度検知材は、塩化コバルトを使用した湿度検知材と同一色となり、使用者は、容易に湿度検知材の有効性を確認することができる。また、サフラニンの含量は非常に微量であるため、他の指示薬等を使用する場合よりもコスト面で有利であると考えられる。

ここで、サフラニンの担持量を２０ｐｐｍ未満とすると、乾燥時または吸湿時において、青色や、赤色またはピンク色が薄いものとなり、従来の塩化コバルトを使用した湿度検知材とは同一色にはならない。このため、使用者が使用しづらいものとなる。
また、サフラニンの担持量が２００ｐｐｍを超えると、乾燥時または吸湿時において、青色や、赤色またはピンク色が非常に濃いものとなり、従来の塩化コバルトを使用した湿度検知材と同一色とすることができない。また、色が濃くなって、乾燥時と吸湿時の判断も困難となる。従って、使用者が使用しづらいものとなる。

一方、本発明の湿度検知材は、シリカゲル微粉砕物を紙または樹脂に担持してシート状または板状に形成したシート材と、乾燥時には青色に、吸湿時には赤色またはピンク色に呈色して乾燥状態または吸湿状態を識別するためのサフラニンを前記シート材に担持して形成した湿度検知部と、を備えたことを特徴とする。

予めシリカゲルを紙または樹脂に担持しておけば、サフラニンを含んだ水溶液を紙または樹脂に滴下するだけで湿度検知材を形成することができるため、製造が容易である。また、塩化コバルトと同一色（青色と、赤色またはピンク色）に変色させることができるため、従来の塩化コバルトによる変色の認識のまま使用することが可能となる。

本発明の最大の特徴は、乾燥時には青色に、吸湿時には赤色またはピンク色に呈色して乾燥状態または吸湿状態を識別するためのサフラニンを、シリカゲルに担持してなることを特徴とする。これにより、従来の塩化コバルトによる変色の認識を変えずに塩化コバルトを代替することができ、使用者は、違和感なく使用することができる。

以下、本発明をその実施形態に基づいて説明する。
本発明の湿度検知材は、乾燥時には青色に、吸湿時には赤色またはピンク色に呈色して乾燥状態または吸湿状態を識別するための指示薬を、シリカゲルに担持している。指示薬としては、有機系色素であるサフラニン（Ｃ₂₀Ｈ₁₉ＣｌＮ₄）が好適であり、サフラニンは、２０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下となるように担持されている。

シリカゲルは多孔質であり、この孔内に酸性物質（硫酸等）とサフラニンを含浸しておけば、乾燥状態ではｐＨは低いため、青色を呈する。湿度が高くなると、シリカゲルの吸湿作用により空気中の水蒸気を吸湿し、この吸湿量は、酸性物質の濃度、すなわちｐＨを変える（高くなる）こととなる。これにより、ｐＨの変化に対応して赤色またはピンク色へと変色する。すなわち、湿度検知材は、湿度の変化によって、変色することとなる。同様に、乾燥すると、シリカゲル中の水分が減少して、ｐＨが低くなり、青色へと戻る。

以上のように、サフラニンを使用することにより、従来の塩化コバルトによる変色の認識を変えずに塩化コバルトを代替することができ、使用者は、サフラニンを使用した湿度検知材を使用しても色に関して違和感なく使用することができる。

以下、実施例について説明する。
（実施例１）
本発明の実施形態である湿度検知材の製造方法について説明する。市販の粒状シリカゲル（Ａ型）を蒸気により水分を飽和状態とした後、事前にサフラニンを水に溶かして得たサフラニン液をシリカゲルに含浸させて、最終製品中に２０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下となるように担持する。次に、硫酸により酸度を調整し、水洗後、乾燥して、青色で粒状の湿度検知材（最終製品）となる。ここで、２０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下とは、質量１ｋｇの製品中に質量２０ｍｇ以上２００ｍｇ以下のサフラニンが担持されていることを意味する。

ここで、サフラニンを水溶液の状態にしてから含浸することにより、サフラニンの使用量を微量としながらも、均一に、且つ、シリカゲルの孔に担持することができる。粉状のサフラニンを使用した場合、サフラニンの粒はシリカゲルの小孔に入り込まずに吸着しないため、シリカゲルに担持することができない。これにより、シリカゲルは呈色しなかったり、不均一となって呈色にばらつきを生じたりすることとなり好ましくない。

次に、図面を用いて本発明をその実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態である湿度検知材を使用した乾燥剤を示す一部を切り欠いた斜視図である。
図１に示すように、乾燥剤１は、乾燥パック２の内部に、シリカゲル３と湿度検知材４とを有している。乾燥パック２は、端部２ａと収容部２ｂとから構成されており、シリカゲル３と湿度検知材４とを収容部２ｂに収容した後に、熱融着して端部２ａが形成されている。シリカゲル３および湿度検知材４は、直径が概ね２ｍｍ〜４ｍｍの粒状であるが、これに限定するものではなく、適宜粒度を設計変更することができる。

乾燥パック２は、通気性を備えた樹脂製であり、収容部２ｂ内に水蒸気が入りこんで、シリカゲル３と湿度検知材４を、吸湿または乾燥することができる。湿度検知材４の使用割合は、シリカゲル３と湿度検知材４との合計重量の約１０％としている。乾燥パック２の大きさは、約５ｃｍ×約６ｃｍであるが、状況に合わせて変更することができる。

次に、湿度検知材４のサフラニンの担持量（含有量）を１３段階に変えて、乾燥状態および吸湿状態とした時の識別性試験を行った結果を表１に示す。表１の結果から、製品中の担持量（含有量）として、２０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下が好適であり、より好ましくは、５０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下という極めて狭い範囲において特に有効である。この範囲内においては、きれいに発色して艶やかであり、塩化コバルトを使用した従来のシリカゲルの色とほぼ同一の色を再現することができる。従って、従来の塩化コバルトによる変色の認識を変えずに塩化コバルトを代替することができ、使用者は、違和感なく使用することができる。

また、その他の湿度検知材４の性質として、吸湿率については、ＲＨ（相対湿度）２０％時においては１２％以上、ＲＨ５０％においては２８％以上、ＲＨ９０％では３８％以上であり、塩化コバルトを使用した場合とほぼ同等の状態としてある。乾燥状態の含水率は２％以下である。
なお、本実施形態において担持させたシリカゲルはＡ型のものであるが、Ｂ型やＣ型のシリカゲルに担持して変色させることも可能である。

（実施例２）
次に、本発明の他の実施形態である湿度検知材について図２を用いて説明する。
湿度検知材１１は、シリカゲルの微粉砕物を紙に担持してシート状または板状に形成したシート材１２と、このシート材１２に乾燥状態または吸湿状態を識別するための指示薬としてのサフラニンを担持してなる三つの湿度検知部１４とを備えている。サフラニンは、シート材１２のシリカゲルに２０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下となるように担持されており、湿度検知部１４が湿度を検知することができる。ここで、２０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下とは、質量１ｋｇのシリカゲル中に質量２０ｍｇ以上２００ｍｇ以下のサフラニンが担持されていることを意味する。

サフラニンは、事前に水に溶かし、目的の検出湿度において発色するように硫酸で酸度を調整して得たサフラニン液をシート材１２に含浸させて、シリカゲルに担持している。シリカゲルは、３２５メッシュ（４４μｍ）以下の微粉砕物を使用しており、紙の製造時にシリカゲルを混合して、紙全体に均一に担持している。
以上のように、予めシリカゲルを紙に担持しておけば、サフラニンを含んだ水溶液を紙または樹脂に滴下するだけで湿度検知材を形成することができる。ここで、シリカゲル微粉砕物として粒径が小さいものが好ましく、３２５メッシュ（４４μｍ）のものを使用することにより、均一に紙または樹脂に担持させることができるが、１００〜３２５メッシュ程度の粒度でも担持して使用することは可能であると考えられる。

ここで、紙にシリカゲルを担持する方法としては、シート状または板状のシリカゲルを形成した後に紙に担持して２層構造としても良く、また、紙にスポット状にシリカゲルを担持しても良い。
さらに、シート材１２のベース材料としては紙に限定することなく、樹脂、布等も選択することができる。また、湿度検知材１１の大きさは、約８ｃｍ×４ｃｍとしているが、使用状況において変更しても良い。

次に、湿度検知材１１の使用方法について説明する。シート材１２には、湿度検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃが設けられており、それぞれの湿度（ＲＨ）が５０％、４０％、３０％の状態になったときに呈色（変色）することにより湿度を検知する。各湿度の設定値は、各湿度検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃの酸度を調整することにより設定されている。これにより、使用者は、湿度検知材１１を見て、湿度が３０％未満、３０％以上４０％未満、４０％以上５０％未満、５０％を超えた場合の各状態において、表２のように識別することができる。なお、各境界域の湿度においては、青色から赤色またはピンク色へと変わるため、やや薄い色となる。

なお、湿度検知部１４の個数は、３箇所に限定されるものではなく、検知可能な湿度を適宜調整して、使用状況によりさらに多くの箇所に設けることも可能である。

本実施形態においても、塩化コバルトを使用した従来のシリカゲルの色と同一の色を再現することができるため、使用者は、従来の色の認識を変えることなく、湿度検知材１１を使用することができる。

本発明の湿度検知材および湿度検知材は、塩化コバルトを使用せずに、食品や電気部品等を保存する包装容器内の湿度を検知するための検知材として広く利用することができる。

本発明の実施形態である湿度検知材を使用した乾燥剤を示す一部を切り欠いた斜視図である。 本発明の実施形態である湿度検知材を示す図である。

符号の説明

１ 乾燥材
２ 乾燥パック
２ａ 端部
２ｂ 収納部
３ シリカゲル
４ 湿度検知材
１１ 湿度検知材
１２ シート材
１４ 湿度検知部
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 湿度検知部

Claims (3)

1. 乾燥時には青色に、吸湿時には赤色またはピンク色に呈色して乾燥状態または吸湿状態を識別するためのサフラニンを、２０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下となるようにシリカゲルに担持してなることを特徴とする湿度検知材。
2. 前記サフラニンは、５０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下となるように担持されている請求項１記載の温度検知材。
3. シリカゲル微粉砕物を紙または樹脂に担持してシート状または板状に形成したシート材と、
   乾燥時には青色に、吸湿時には赤色またはピンク色に呈色して乾燥状態または吸湿状態を識別するためのサフラニンを２０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下となるように前記シート材に担持して形成した湿度検知部と、を備えたことを特徴とする湿度検知材。

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