JP6730565B2 - 呈色性インキ組成物 - Google Patents
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Description
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (9)
- 呈色性インキ組成物であって、
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、を含有し、
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、呈色性インキ組成物。 - 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。
- 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または2に記載の呈色性インキ組成物。
- 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1〜3のいずれか1項に記載の呈色性インキ組成物。
- 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1〜4のいずれか1項に記載の呈色性インキ組成物。
- 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1〜5のいずれか1項に記載の呈色性インキ組成物。
- 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1〜6のいずれか1項に記載の呈色性インキ組成物。
- 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7に記載の呈色性インキ組成物。
- 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1〜8のいずれか1項に記載の呈色性インキ組成物。
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