JP4991246B2

JP4991246B2 - 湿度インジケータとその製造方法

Info

Publication number: JP4991246B2
Application number: JP2006295993A
Authority: JP
Inventors: 邦夫中坪; 達也小川; 仁大友; 洋一高橋
Original assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Current assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2026-10-31
Also published as: JP2008111776A

Description

本発明は変色により湿度の上昇を容易に検知しうる湿度インジケータとその製造方法に関する。

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。

さらに、シート状等様々な形態の湿度インジケータが求められており、上記のような乾式成形体では適応しきれないのが現状である。

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な湿度インジケータと、その製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１は、塗料を担持体に付着させ、加熱して乾燥させて呈色組成物とする湿度インジケータの製造方法であって、
上記塗料が、少なくとも、電子供与性呈色化合物、常温において固体である酸性化合物、潮解物質、及びノニオンエマルジョンまたは弱アニオンエマルジョンである水系樹脂エマルジョンとからなる水性塗料であり、
上記担持体の少なくとも一部及び加熱乾燥後の呈色組成物がそれぞれ互いに異なる色相の有彩色を呈し、該呈色組成物が湿潤により消色することを特徴とする。

本発明の第２は、担持体と、大気中に曝露されるように該担持体に担持された呈色組成物からなる湿度インジケータであって、
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、樹脂バインダーからなり、
上記担持体の少なくとも一部及び加熱乾燥後の呈色組成物がそれぞれ互いに異なる色相の有彩色を呈し、該呈色組成物が湿潤により消色し、
本発明の第１の湿度インジケータの製造方法により製造されたことを特徴とする。

本発明においては、
上記担持体が基材上に有彩色インク層を有し、該有彩色インク層上に上記呈色組成物が担持されていること、
上記担持体が透明の基材の裏面に有彩色インク層を有し、該基材の表面に上記呈色組成物が担持されていること、
上記呈色組成物が乾燥状態で青色を呈し、上記担持体が赤色であること、
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〕本発明の湿度インジケータは、製造時に用いる塗料が水性塗料であるため、取り扱いが容易である。

〔２〕本発明の湿度インジケータは、水性塗料を紙や樹脂フィルム、布、不織布などの担持体に付着させて乾燥させることで容易に得られるため、様々な形態の湿度インジケータを提供することができ、用途が広い。

〔３〕本発明の湿度インジケータは、電子供与性呈色化合物を用いていることから、湿度上昇を示す色相の変化の視認性が良好である。さらに、加熱によって元に戻すことができ、再利用が可能である。

〔４〕本発明の湿度インジケータ及び該湿度インジケータの製造に用いる塗料は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。

〔５〕本発明の湿度インジケータは、乾燥時と湿潤時にそれぞれ呈する色を自由に選択することができ、色相の変化によって湿度レベルを検知することができる。

本発明の湿度インジケータは、担持体と、該担持体に担持させた呈色組成物からなり、該呈色組成物が、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、樹脂バインダーからなる。また、本発明の湿度インジケータは、少なくとも、電子供与性呈色化合物、常温において固体である酸性化合物、潮解物質、及び水系樹脂エマルジョンとからなる水性塗料を担持体に付着させ、加熱して乾燥させてなる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明に用いられる担持体は、呈色組成物が湿潤により消色した際に容易に視認しうるように、少なくとも一部が有彩色、即ち、色相を呈しており、該色相は湿潤によって変化しない。有彩色の担持体としては、担持体そのものが有彩色に着色されている形態と、担持体上に有彩色インク層を設けた形態が挙げられる。

上記有彩色に着色された担持体としては、適当な着色剤を含有する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）などの着色樹脂フィルム、或いはシートや、紙や樹脂フィルム、布、不織布などの基材を適当な着色剤で着色したものが挙げられる。

また、担持体上に有彩色インク層を設けた形態としては、呈色組成物を担持させる表面側に設ける場合と、裏面側に設ける場合がある。表面側に設ける場合には、基材としては、紙や樹脂フィルム、布、不織布の他、ＰＥＴやＰＰ、ＰＥなど樹脂からなるフィルム或いはシートが好ましく用いられる。また、裏面側に設ける場合には、基材が透明でなければならず、ＰＥＴやＰＰ、ＰＥなど透明樹脂からなるフィルム或いはシートが好ましく用いられる。

尚、本発明において担持体の有彩色である領域は担持体全面である必要はなく、基材の一部分を着色したり、有彩色インク層を基材の一部分に設けたり、或いは、有彩色インク層において有彩色の部分を一部分としても良い。より具体的には、有彩色の柄や字といった所定のパターンを表示しておくことにより、呈色組成物が湿潤により消色した際に、担持体の示す有彩色のパターン表示によって、より明確に湿度を検知することができる。

本発明に用いられ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−ｔ−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。

本発明に用い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ず、好ましくは水溶性の化合物が用いられるが、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。

本発明に用いられる潮解物質としては、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。

本発明の湿度インジケータの製造に用いる塗料中における潮解物質と酸性化合物との混合割合は、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。

本発明においては、上記した電子供与性呈色化合物、酸性化合物、潮解物質を樹脂エマルジョン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。

本発明において用いられ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。

本発明の製造方法においては、上記水性塗料がさらに、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を含む構成を好ましい態様として含む。該極性溶媒としては、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。

かかる極性溶媒は、上記電子供与性呈色剤、酸性化合物、潮解物質、樹脂エマルジョンの合計１００容量部に対して１００００容量部以下の範囲で混合しても良く、好ましくは１０〜１０００容量部である。

本発明においては、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た湿度インジケータが得られる。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、グラビアやシルクなどの各種印刷方法など、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や赤外線乾燥装置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１〜２１６０秒間、より好ましくは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。乾燥後の湿度インジケータにおいて担持された呈色組成物の量は、例えばフィルムなどの平板の担持体において、０．１〜５００ｇ／ｍ²程度が好ましく、より好ましくは０．３〜１００ｇ／ｍ²である。

本発明の湿度インジケータは、紙やフィルムなどの担持体に水性塗料を付着させて得られるため、大面積の担持体に呈色組成物を担持させ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。

また、本発明の湿度インジケータは、上記したように、水系樹脂エマルジョンを用いた水性塗料を担持体に付与するため、潮解物質が樹脂バインダー中に分子レベルで分散し、呈色組成物からなる塗膜表面にも微細に且つ均一に存在している。さらに、樹脂エマルジョンを用いたことにより、塗膜自体が湿度を吸収しやすい。よって、従来の湿度インジケータよりも格段に鋭敏に空気中の湿気を検知することができる。また、酸性化合物として水への溶解度の高い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内に微分散させることにより、樹脂バインダーの濡れに対する強度や物理的な強度が高く、担持体からの塗膜の剥がれが生じにくい湿度インジケータとすることができる。

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が大気中に曝露されており、該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、消色することにより担持体の色が視認されるようになり、その結果、湿度上昇が検知される。よって、乾燥時の呈色組成物の色と、担持体の色との組み合わせを選択することにより、湿度の検知をより明確にすることができる。また、乾燥時から湿潤時への色相の変化を利用して、湿潤レベルを検知することも可能である。さらに、塗料の組成を調整することにより、湿度インジケータの湿度上昇による消色レベルや消色速度を所望の程度に調整することができる。

例えば、乾燥時に青色を呈する電子供与性呈色化合物を用い、担持体を赤色とすることにより、乾燥時には青色、湿潤時には赤色で明確に湿度を検知することができる。従来用いられていた塩化コバルト系の湿度インジケータは、乾燥から湿潤への色相変化が青から赤であったため、本発明の湿度インジケータを同じ色相変化で構成することにより、従来品との混乱を避けることができる。

本発明の湿度インジケータにおいては、一旦消色した呈色組成物はオーブン等で加熱することにより容易に消色前の色に戻すことができ、再利用が可能である。

本発明の湿度インジケータは湿度管理が必要な各種用途に用いることができるが、特に、電子部品の包装体に好ましく用いられる。

（実施例１）
赤色インキ「ＮＥＷＬＰスーパーＦ１２１紅」（東洋インキ製造（株）製）１重量部、メジウム「ＮＥＷＬＰスーパーＲメジウム」（東洋インキ製造（株）製）４０重量部を混合し、均一に撹拌して赤色の着色塗料を調整した。この着色塗料をＰＥＴフィルムの裏面にワイヤーバー♯２０を用いて塗工し、８０℃で１分間乾燥させて赤色の有彩色インク層を備えたＰＥＴフィルムを得た。

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「ＤＩＣＮＡＬＥ−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ＰＥＴフィルム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、青色の湿度インジケータを得た。

（比較例１）
上記有彩色インク層を形成しない以外は実施例１と同様にして青色の湿度インジケータを得た。

（評価）
上記実施例１，比較例１でそれぞれ得られた湿度インジケータを、５０％ＲＨ環境下に静置したところ、実施例１の湿度インジケータは湿度に反応して赤色に、比較例１の湿度インジケータは無色に変化した。いずれも湿度による変色は良好に検知されたが、実施例１の湿度インジケータは赤色に変化するため、遠目でも検知しやすいことがわかった。

Claims

塗料を担持体に付着させ、加熱して乾燥させて呈色組成物とする湿度インジケータの製造方法であって、
上記塗料が、少なくとも、電子供与性呈色化合物、常温において固体である酸性化合物、潮解物質、及びノニオンエマルジョンまたは弱アニオンエマルジョンである水系樹脂エマルジョンとからなる水性塗料であり、
上記担持体の少なくとも一部及び加熱乾燥後の呈色組成物がそれぞれ互いに異なる色相の有彩色を呈し、該呈色組成物が湿潤により消色することを特徴とする湿度インジケータの製造方法。
担持体と、大気中に曝露されるように該担持体に担持された呈色組成物からなる湿度インジケータであって、
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、樹脂バインダーからなり、
上記担持体の少なくとも一部及び加熱乾燥後の呈色組成物がそれぞれ互いに異なる色相の有彩色を呈し、該呈色組成物が湿潤により消色し、
請求項１に記載の湿度インジケータの製造方法により製造されたことを特徴とする湿度インジケータ。
上記担持体が基材上に有彩色インク層を有し、該有彩色インク層上に上記呈色組成物が担持されている請求項２に記載の湿度インジケータ。
上記担持体が透明の基材の裏面に有彩色インク層を有し、該基材の表面に上記呈色組成物が担持されている請求項２に記載の湿度インジケータ。
上記呈色組成物が乾燥状態で青色を呈し、上記担持体が赤色である請求項２〜４のいずれかに記載の湿度インジケータ。