JP6519777B2 - 保冷具 - Google Patents
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Description
保冷用組成物としては、その存在が保冷具の外側から容易に視認可能となるように、着色剤を含有するものが知られており、例えば、染料により着色された保冷用組成物が封入され、その封入量が外部から容易に確認可能となっている保冷具が開示されている(特許文献1参照)。
かかる保冷具は、pH指示薬の発色の有無が反映された保冷用組成物の色が、凍結の前後において大きく変化するために、冷却状態が目的とする状態(対象物を十分に冷却できる状態)にあるか容易に視認可能なものである。そして、凍結の前後における保冷用組成物の色は、前記析出成分及び非析出成分等のpH指示薬以外の含有成分自体の色を主として反映したものではない。
pH(B)は、保冷用組成物での含有量(質量%)と同じ含有量(質量%)で前記非析出成分のみを含有する非析出成分含有水(例えば、非析出成分水溶液)のpHに相当する。pH(B)は8.8以下であることが好ましく、8.4以下であることがより好ましい。
以下、各成分について説明する。
また、前記析出成分は、前記pH指示薬に該当せず、保冷用組成物の凍結時に、結晶又はアモルファス(非晶質)として析出する成分であり、析出によって保冷用組成物の色変化に関与するものである。
前記析出成分は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
また、凍結後の保冷用組成物中で、前記析出成分は、その析出している量が多いほど好ましく、前記析出成分の総量のうち析出している量が90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましく、98質量%以上であることがさらに好ましく、100質量%(全量)であることが特に好ましい。
前記無機塩を構成するカチオンで非金属イオンとしては、アンモニウムイオン(NH4 +)等が例示できる。
前記無機塩は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
そして、前記無機塩は、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、リン酸水素塩、炭酸水素塩、リン酸塩、アルカリ金属の塩化物及びアルカリ土類金属の塩化物からなる群から選択される一種以上であることがより好ましい。
このような無機塩を用いることで、保冷用組成物は、凍結の前後における色変化が大きく、かつ取り扱い性により優れたものとなる。
前記非析出成分は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
前記増粘剤は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
そして、前記増粘剤は、アクリル系ポリマー、カルボキシアルキルセルロース、キサンタンガム、グアーガム及びヒドロキシアルキルグアーガムからなる群から選択される一種以上であることがより好ましい。
このような増粘剤を用いることで、保冷用組成物は、凍結の前後における色変化が大きく、かつ取り扱い性により優れたものとなる。
前記界面活性剤は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
pH指示薬は、その変色が観察されるpH範囲、すなわち変色域を有している。pH指示薬は、溶液中で解離形と未解離形とに分かれて存在し、これらの間に解離平衡が成り立っており、解離形と未解離形とで呈する色が異なるものであるが、変色域外では、平衡は解離形か未解離形かのいずれか一方に著しく片寄っており、一方の色しかみられない。そして、変色域でpH指示薬は、解離形と未解離形とが比較できる程度の量で混在しており、両方の色の混ざりがみられる(「化学大辞典縮刷版第39刷、2006年9月15日」、共立出版株式会社」)。
前記溶媒は一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
保冷用組成物において、水及び前記溶媒の総含有量に対する前記溶媒の含有量の割合は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることが特に好ましい。
(i)凍結の前後において、L*a*b*表色系のa*が、正の値から負の値へ、又は負の値から正の値へ変化するもの。すなわち、凍結後の保冷用組成物のa*をa1*、凍結前の保冷用組成物のa*をa2*とした場合、a1*<0<a2*、又はa2*<0<a1*の関係を満たすもの。
(ii)凍結の前後において、L*a*b*表色系のb*が、正の値から負の値へ、又は負の値から正の値へ変化するもの。すなわち、凍結後の保冷用組成物のb*をb1*、凍結前の保冷用組成物のb*をb2*とした場合、b1*<0<b2*、又はb2*<0<b1*の関係を満たすもの。
(iii)凍結後のa*から凍結前のa*を引いた差が10以上(+10以上)となるもの。すなわち、凍結後の保冷用組成物のa*をa1*、凍結前の保冷用組成物のa*をa2*とした場合、a1*−a2*≧10の関係を満たすもの。
ただし、a1*及びb1*は同時期の値であり、a2*及びb2*は同時期の値である。
保冷用組成物は、前記(i)、(ii)及び(iii)の一以上(一、二又はすべて)の関係を満たすことで、その凍結の前後においてより大きく色変化する。
(vi)前記析出成分及び水以外のすべての含有成分(前記非析出成分、pH指示薬及びその他の成分)を同じ質量の水で置換した場合のpH(pH(A))が、7.0以上11.5以下となり、且つ、前記非析出成分及び水以外のすべての含有成分(前記析出成分、pH指示薬及びその他の成分)を同じ質量の水で置換した場合のpH(pH(B))が、2.7以上9.0以下となるものであり、凍結前の保冷用組成物のpH(pH(C))及びpH(B)が、前記pH指示薬の変色域よりも低いpH、前記変色域のpH、及び前記変色域よりも高いpHの3つのpH域のうち、互いに異なるpH域の値を示すもの。
pH(C)は、pH指示薬が保冷用組成物中で溶解している温度でのpHであることが好ましい。
前記(vi)の条件を満たす保冷用組成物は、pH指示薬の発色に影響を与える前記析出成分及び非析出成分として、所定濃度の水溶液のpHが特定の範囲内にあるものを組み合わせ、さらにこれら析出成分及び非析出成分に対して、適した変色域を有するpH指示薬を組み合わせることで、pH指示薬の発色の変化又は有無に依存した色変化を顕著に大きくするものである。
また、保冷用組成物の凍結前後での色差(ΔE)の上限値は、特に限定されないが、例えば、50であってもよいし、48であってもよく、46であってもよい。
各成分の配合方法は特に限定されず、保冷用組成物の凍結温度よりも高い温度において、各成分が均一に溶解又は分散するように、任意に調節できる。
例えば、各成分の配合時には、すべての成分を添加してからこれらを混合してもよいし、一部の成分を順次添加しながら混合してもよく、すべての成分を順次添加しながら混合してもよい。
混合方法は特に限定されず、撹拌子又は撹拌翼等を回転させて混合する方法;ミキサー、三本ロール、ニーダー又はビーズミル等を使用して混合する方法;超音波を加えて混合する方法等、公知の方法から適宜選択すればよい。
前記保持手段の材質は、保持された保冷用組成物の色変化(変色)が視認可能な程度に透明性を有していれば、特に限定されず、好ましいものとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリアミド;ポリエステル等の合成樹脂が例示できる。これらの中でも、耐低温脆性、耐水性及び耐薬品性等に優れる点から、ポリオレフィンが好ましく、成形が容易で、高い強度を有する高密度ポリエチレンがより好ましい。
また、前記保冷用組成物は、凍結及び解凍を繰り返すなど、冷却及び昇温を繰り返しても、効果が損なわれることが無いので、これを備えた保冷具は、繰り返し利用にも適したものである。
(増粘剤)
・アクリル系ポリマー(1):東亜合成社製「アロンビスAH−305X」
・アクリル系ポリマー(2):住友精化社製「アクペックHV−505ED」
・アクリル系ポリマー(3):日本触媒社製「アクアリックAS58」
・アクリル系ポリマー(4):日本触媒社製「アクアリックFH−S」
・アクリル系ポリマー(5):日本触媒社製「アクアリックIH−G」
・アクリル系ポリマー(6):東亜合成社製「ジュンロンPW121」
・CMC:カルボキシメチルセルロース(関東化学社製)
・XTG:キサンタンガム(三晶社製)
(pH指示薬)
・BTB:ブロムチモールブルー(和光純薬社製)
・BCP:ブロモクレゾールパープル(和光純薬社製)
・PR:フェノールレッド(和光純薬社製)
・TP:チモールフタレイン(和光純薬社製)
・BPB:ブロモフェノールブルー(和光純薬社製)
<保冷用組成物及び保冷具の製造>
室温(20〜25℃)において、水(96.7質量部)、BTB、アクリル系ポリマー(1)(1.3質量部)、リン酸水素二カリウム(2質量部)を添加及び混合して、保冷用組成物を得た。このとき、BTBの配合量は、得られた保冷用組成物での含有量が10ppmとなるように調節した。水以外の各配合成分及び濃度、pH(A)並びにpH(B)等を表2に示す。そして、得られた保冷用組成物のpH(C)を測定した。結果を表6に示す。pH(A)、pH(B)及びpH(C)は、すべて測定対象物の温度を25℃として測定した。
なお、表2において、pH(A)の欄に「質量%」単位で記載されている濃度は、pH(A)測定時の無機塩水溶液の濃度を示す。同様に、pH(B)の欄に「質量%」単位で記載されている濃度は、pH(B)測定時の増粘剤水溶液の濃度を示す。また、pH指示薬の変色域の欄に記載されている「色変化」とは、pH指示薬が含有されている液体のpHが、特定の値からこれよりも高い値へ変化した際に、pH指示薬が変色域内で示す色変化を示し、例えば、「黄→青」とは、前記液体のpHが高くなる過程で、pH指示薬が前記液体を黄色から青色に色変化させることを示す。
次いで、得られた保冷用組成物を高密度ポリエチレン製の容器に封入して、保冷具を得た。
(色差(ΔE))
得られた保冷用組成物(保冷具)を−25℃まで冷却した。この間、保冷用組成物は、−25℃よりも高い温度で凍結すると共に、凍結の前後で色変化した。そして、凍結前の保冷用組成物と、凍結後の保冷用組成物について、色差測定器(エックスライト社製「X−rite 530」)を使用して、下記条件でL*、a*、b*を測定した。
(測定条件)
高密度ポリエチレン製の容器に封入した保冷用組成物について、この容器の上から色差測定器をあて、凍結前のL*、a*,b*の値を測定した。さらに−25℃の凍結庫にて保冷用組成物を凍結させ、凍結直後のL*、a*,b*の値を凍結前の場合と同様に測定した。
(色差(ΔE)の算出)
ΔE=[(L1*−L2*)2+(a1*−a2*)2+(b1*−b2*)2]1/2 ・・・・(I)
(式中、L1*は凍結後の保冷用組成物のL*の値であり、L2*は凍結前の保冷用組成物のL*の値であり、a1*は凍結後の保冷用組成物のa*の値であり、a2*は凍結前の保冷用組成物のa*の値であり、b1*は凍結後の保冷用組成物のb*の値であり、b2*は凍結前の保冷用組成物のb*の値であり、L1*、a1*及びb1*は同時期の値であり、L2*、a2*及びb2*は同時期の値である。)
上記のΔE算出時において、凍結前後での保冷用組成物の色変化を、下記基準にしたがって目視で評価した。結果を表4に示す。
なお、表4において、評価結果の欄に記載されている「色変化」とは、凍結前後での保冷用組成物の色変化を示し、例えば、「緑→黄」とは、保冷用組成物の色が凍結前は緑色で凍結後は黄色であったことを示す。
○:凍結前後での色変化が大きく、冷却状態の視認が極めて容易である。
△:凍結前後での色変化が判別可能であり、冷却状態の視認が可能である。
×:凍結前後での色変化が不明瞭であり、冷却状態の視認が困難又は不可能である。
[実施例2〜6、参考例1、比較例1〜4]
保冷用組成物の配合成分及び濃度を表2に示すとおりとした点以外は、実施例1と同じ方法で保冷用組成物及び保冷具を製造し、保冷用組成物を評価した。結果を表4に示す。また、保冷用組成物のpH(C)を表6に示す。
保冷用組成物の配合成分及び濃度を表3に示すとおりとした点以外は、実施例1と同じ方法で保冷用組成物及び保冷具を製造し、保冷用組成物を評価した。なお、保冷用組成物の評価は、目視による色変化についてのみ行った。結果を表5に示す。また、保冷用組成物のpH(C)を表6に示す。
また、実施例1〜12、参考例1〜5、比較例1〜10のすべてにおいて、保冷用組成物のpH指示薬の含有量は、10ppmとした。
これに対して、比較例1〜10では、凍結時に無機塩が析出しても、保冷用組成物の色変化が不明瞭であり、冷却状態の視認が困難であるか又は不可能であった。
[実施例13〜25]
保冷用組成物の配合成分及び濃度を表7〜8に示すとおりとした点以外は、実施例1と同じ方法で保冷用組成物及び保冷具を製造し、保冷用組成物を評価した。なお、保冷用組成物の評価は、目視による色変化についてのみ行った。結果を表9に示す。また、保冷用組成物のpH(C)も表9に示す。
例えば、実施例13では、無機塩として、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム及びリン酸水素二アンモニウムの3種を併用しているが、これらの保冷用組成物での含有量、及びpH(A)測定時の水溶液での濃度は、硫酸カリウムが5質量%、硫酸ナトリウムが3質量%、リン酸水素二アンモニウムが2質量%である。また、実施例13で、pH(B)は3.5であり、pH(C)は6.4であった。
また、実施例13〜25のすべてにおいて、保冷用組成物のpH指示薬の含有量は、10ppmとした。
Claims (1)
- 水、析出成分、非析出成分及びpH指示薬を含有する保冷用組成物を備えた保冷具であって、
前記析出成分は、前記保冷用組成物の凍結時に析出し、前記pH指示薬に該当しない成分で、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二アンモニウム及びリン酸二水素アンモニウムからなる群から選択される一種以上であり、
前記非析出成分は、前記保冷用組成物の凍結時に析出せず、前記pH指示薬に該当しない成分で、増粘剤であり、
前記増粘剤がアクリル系ポリマーであり、
前記保冷用組成物は、前記析出成分及び水以外の含有成分をすべて水で置換した場合のpH(A)が7.0以上11.5以下となり、且つ、前記非析出成分及び水以外の含有成分をすべて水で置換した場合のpH(B)が2.7以上9.0以下となるものであり、
pH(A)及びpH(B)が、前記pH指示薬の変色域よりも低いpH、変色域のpH、及び変色域よりも高いpHの3つのpH域のうち、互いに異なるpH域の値を示すことを特徴とする保冷具。
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