JPH05500863A - 蒸気及び液体の反応体を検出するための組成物及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 蒸気及び液体の反応体を検出するための組成物及び方法 肢−歪一盆一国 本発明は、蒸気及び液体の反応体を検出するための組成物及び方法に関する。よ り詳細には、本発明は、物体の近くに存在する蒸気及び液体の反応体、例えばア ンモニア及びアミノ化合物を検出する目的で該物体に塗装または塗布することが できる組成物に関する。さらに、本発明は、組成物中にアモルファスシリカを存 在させることにより感度を著しく増強させることにも関する。

宜−」シ」九−肴 ある特定の蒸気または液体の反応体、例えばアンモニアまたはアミノ化合物の存 在を検出することは、とりわけこのような蒸気または液体の反応体が毒性薬品若 しくは生物戦剤の存在、または閉鎖容器からの望ましくない気体漏洩を指示する 場合には非常に重要である。蒸気及び液体の反応体を検出するための従来機器及 び方法のいくつかが該技術分野において知られている。にもかかわらず、極低濃 度の反応体、例えばアンモニアを検出でき且つ最初の色を再生できる接近性指示 体特性と、蒸気透過性の液体忌避膜特性とを組合せて乾燥塗膜に導入した、スプ レー可能な、はけ塗可能な、またはこて塗可能な塗料を教示あるいは提案してい る従来技術はない。

より詳細には、従来技術は、アモルファスシリカの感度増強剤としての驚くべき 寄与について教示していない。

光」Ｌ■」１打 従って、本発明は、蒸気または液体の反応体または試薬、例えばアンモニアまた はアミノ化合物の存在を検出するための組成物及び方法を提供する。本発明の組 成物または配合物には、塗料として特定の表面に塗布できる単一混合物において バインダー、充填剤、及び染料が含まれる。該組成物は、極低濃度の蒸気または 液体の反応体、例えばアンモニアを検出するための受動性検出体として役に立つ 。さらに、該組成物は、その最初の色を再生することが可能であり、よって繰り 返し検出できる性能を提供する。

本発明の組成物は、バインダー、充填剤、及び染料から成る。該バインダーは、 好ましくはエチルセルロースであり、該充填剤は、好ましくは感度増強剤として も働くアモルファスシリカであり、そして該染料は、好ましくはブロモフェノー ルブルーのような指示薬である。該組成物はさらに、該バインダーを溶解するた めの溶剤、例えば酢酸ブチル、トルエン、及びアセトンの混合物を含んで成る。

グリセロールのよに調整することも可能である。

本発明の組成物または混合物は、バインダーを溶剤に溶解し、そして染料、グリ セロール及びアモルファスシリカ中で攪はんすることによって製造できる。該染 料がブロモフェノールブルーである場合には、次いで該混合物を硝酸で滴定して 、ブロモフェノールブルーにより作り出される元の黄−緑から安定な黄色を得る 。

本発明の組成物は、化学薬品または生物戦剤の検出用及び呼吸ガスの監視用に利 用することができる。どちらの用途においても、本発明の組成物を物体に適用し 、その後該組成物の色変化を視覚的にあるいは適当な計測器により検知する。

色変化の度合を測定することも可能である。本発明の組成物はまた、所定のガス を閉鎖容器に導入し、該閉鎖容器の外部かまたは該閉鎖容器の外部に近接した物 体かに本発明の組成物を適用し、そして該組成物の色変化を視覚的にあるいは適 当な計測器により検知することによって、閉鎖容器からの漏洩を検出するのにも 利用できる。該組成物の色変化の度合を測定することもできる。

それゆえ、本発明は、アモルファスシリカの存在によって極低濃度の反応体を検 出でき且つ最初の色を再生できる接近性指示体特性と、蒸気透過性の液体忌避膜 特性とを組合せて乾燥塗膜に導入した、スプレー可能な、はけ塗可能な、または ごて塗可能な塗料を提供する。

ましい　詮　の−細な一゛ 本発明の組成物は、バインダー、充填剤、及び染料を含んで成る。該バインダー は、好ましくはエチルセルロースであリ、該充填剤は、好ましくはアモルファス シリカであり、そして該染料は、好ましくはブロモフェノールブルーのような指 示薬または染料である。該組成物はさらに、該バインダーを溶解するための溶剤 、例えば酢酸ブチルと、トルエンと、及びアセトンとの混合物を含んで成る。グ リセロールのような可塑剤を該組成物に含有させることは可能である。硝酸を該 組成物に添加してｐｔ＋を所望のレベルに調節することも可能である。基本成分 及びおよその重量パーセントを以下の表Ａに例示する。

エチルセルロース　１０％ アモルファスシリカ　１０％ 溶剤　７９．８％ 指示薬　０．２％ アミン類及び窒素型化合物類、例えばアンモニア（ＮＨ，）を検出するための本 発明の組成物についての成分及び各成分濠−−Ｗ エチルセルロース　６〜２４ 酢酸ブチル　２０〜６５ ブロモフエノールブルー　０．１〜０．５グリセロール　０〜５ アモルファスシリカ　４〜２５ 硝酸　０〜０．５ 以下の例は、本発明の組成物をより詳細に例示するために記載する。

エチルセルロース　１２　９．６７％ 酢酸ブチル　５０　４０．０％ トルエン　５０　４０．０％ アセトン　５　４．０％ グリセロール　３　３．０％ ブロモフェノールブルー　０．２　０．２％アモルファスシリカ　４　３．０％ 硝酸　２滴　、１３％ 貫り一亀 酢酸ブチル　５０　４０．０％ 硝酸　２滴　、１６％ 酢酸ブチル　５．０　３９．０％ ブロモフェノールブルー　０．２　０．２％アモルファスシリカ　８　６．０％ 硝酸　１滴　、０８％ 夕Ｊ エチルセルロース　１２　９．４％ 酢酸ブチル　５０　３７．０％ トルエン　５０　３７．０％ アセトン　５　３．７％ グリセロール　３　２．２％ ブロモフェノールブルー　０．２　０．２％アモルファスシリカ　１４　１０． ５％硝酸　０滴　０％ エチルセルロース　１２　８．４８％ 酢酸ブチル　５０　３６．７％ トルエン　５０　３６．７％ アセトン　５　３．６％ グリセロール　３　２．０％ ブロモフェノールブルー　０．２　０．２％アモルファスシリカ　１６　１２． ０％硝酸　０滴　、３２％ 前記の例は、本発明の例示のみを意味するものである。例えば、グリセロールは 悪魔を著しく損なうことなく可塑剤として働くことがわかっているが、別のエチ ルセルロース用可塑剤、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ま たはキャスターオイルをグリセロールの代わりに利用することは可能である。さ らに、アセトンの代わりにＭＥＫ　（メチルエチルケトン）を利用し、そしてト ルエンの代わりにキシレンを利用することができる。酢酸ブチルは速乾性及び良 溶剤性を提供するが、代わりに酢酸エチルまたは酢酸アミルを利用することがで きる。最後に、本発明において利用されるアモルファスシリカは、珪酸、珪藻シ リカ、熱分解法シリカ、生物源シリカ、またはシリカゲルでもよい。

ブロモフェノールブルーは、アミン類及び窒素型化合物類、例えばアンモニア（ ＮＨ３）に対する染料として利用できるが、ブロモフェノールブルーの代わりに 別の指示薬を利用して試薬特異性の指示体を提供できることについて理解される べきである。例えば、染料としてメチレンレッドを利用して、アンモニアとは無 関係の雰囲気におけるｐＨ変化を検出することができる。酢酸鉛を染料として利 用して、雰囲気中の硫化水素を検出することができる。硝酸銀を染料として利用 して、ハロゲン類、例えば塩素またはフッ素を検出することができる。特定の試 薬に対しては、指示薬としてブロモクレゾールグリーン及びブロモチモールブル ーを利用することも可能である。すなわち、検出が望まれる酸またはアルカリ用 の特定の指示薬を選択することができるので、本発明の組成物は、該指示薬を変 えることによってほとんどすべての大気中試薬または汚染物を検出するのに利用 することができる。ｐＨ調節用の酸またはアルカリ物質、例えば硝酸もまた選択 した指示薬によって変えることができる。例えば、メチレンレッド用のｐＨ調節 剤として酢酸が使用できる。

本発明の組成物または混合物は、バインダーを溶剤に溶解し、そして染料及びア モルファスシリカ中で攪はんすることによって調菅、できる。グリセロールのよ うな可塑剤もまた、該混合物中に攬はん混入することができる。該混合物は、次 いで適当なｐＨ調節剤で滴定することができる。ブロモフェノールブルーが指示 薬である場合には、先に例示したように、該混合物を次いで硝酸で滴定して、ブ ロモフェノールブルーによって作り出される元の黄−緑から安定な黄色を得る。

この結果得られた混合物は水不溶性の均質液体スラリーとなり、そして塗料とし て特定の表面上にスプレーまたははけ塗することができる。

本発明の組成物は、これを塗料として特定の表面に適用し、そして該組成物を該 表面上で乾燥させることによって用いられることができる。乾燥した該組成物が 蒸気または液体の反応体、例えばアンモニアに暴露されると、該コーティングは 明確で且つ迅速な色変化を起こす。例えば、先述の例に挙げた組成物を利用して アンモニアを検出する場合、色は黄色から深青色へと変化する。さらに色変化の 度合は、アンモニア暴露の度合または程度に応じて増大する。しかしながら、本 発明のコーティング組成物は、その色がしばらくすると元の色（例、黄色）に回 復するような可逆的現象を提供する。従って、本発明のコーティング組成物を利 用して、特定の蒸気または液体の反応体を繰り返し検出することができる。

エチルセルロースが、水不溶性と、アンモニア蒸気のような検出ガスを透過させ る高透過性膜との望ましい組合せを提供することがわかった。すなわち、エチル セルロースは、蒸気を指示体へ移行させる望ましいビヒクルと、該指示体を各種 様々な支持体材料、例えば鉱物、金属、及び紙に結合させるバインダーとを提供 する。

理論によって束縛されることを望まないが、本発明の組成物により付与された試 薬感度の増大は、染料を配向させ且つ染料の試薬に対する応答性を高めるアモル ファスシリカの存在の結果として得られると考えられる。すなわち、アモルファ スシリカがその表面に染料を吸収し、そして試薬の応答について単位面積または 体積当たりより多数の染料分子が利用できるように組成物膜において染料を配向 させるのに役立つと考えられる。それゆえ、アモルファスシリカは本発明の組成 物において、顔料、充填剤、染料用支持体、及び増感剤として働く。

本発明の組成物感度が、特定の用途に対して望まれる感度に依存して変化されう ろことが理解されるべきである。上述の例１〜５に例示したように、組成物中の アモルファスシリカ含量を変えることによって感度を変化させることができる。

すなわち、アンモニア感度は、例２は例１よりも高感度であり、例３は例２より も高感度であり、例４は例３よりも高感度であり、そして例５は例４よりも高感 度であるというように、例１から例５へと増大する。さらに、各種組成物例の感 度は色変化の度合によって比較することができる。最後に、色変化の度合は、試 薬暴露レベルの増加と共に増大する。本発明の組成物の色変化度合は、リドマス 紙の色変化を測定するのに用いられるものと類似の色範囲図表によるか、あるい は分光光度計によって測定できる。

本発明の組成物は、極低濃度ガス、例えばアンモニアを検出するのに利用できる 。例えば、上述の例５と同じ組成物について試験したところ、１０２０当たり１ 部以上の範囲のアンモニアに対する感度が示された。一つの試験では、ある量の ガス状アンモニアを１０”°部当たり１部に希釈した。これは、容積１０ｄのシ リンジにアンモニアを充填し、そのうち１−を残してすべて排気し、空気を再充 填して１０ｄにし、再度排気し、これを１００回繰り返し、そして各サイクルと も汚染されていない新鮮空気を供給することを保証して行なった。

このような徹底的な希釈後でさえも、上述の例５の組成物を塗布した紙は、シリ ンジ内の空気残留物に対して明るい青色の応答を示した。

別の試験において、計量したアンモニアガス（すなわち、１戒）を１０リツトル の容器に注入し、次いで周期的に排気して濃度を１０億分の５〜１部以下に低減 した。続いて光電池を用いて、先述の例５の組成物を塗布した紙上にガスを放出 し、光モニター電池を通過するときのレーザー反射率／吸収率信号をモニターし た。光電池が紙の色変化を測定し、その強度をミリポルトメーターに記錬した。

この後者の試験は、固定体積容器で希釈することによって調製した各種のアンモ ニアガス濃度を用いて行なった。

本発明の組成物には、化学薬品及び生物戦剤、例えばポリペプチドまたはアミノ 酸を含有するものの検出を含む（しかしこれらには限定されない）多数の用途が ある。例えば、本発明の組成物を兵士の衣服に適用して、衣服上の組成物の色を 望ましくない化学薬品蒸気に暴露したときに変化させることができる。色変化は 、視覚的にまたは別の手段で検知することができ、そして色変化の度合を測定す ることができる。

本発明の組成物はまた手術用途、例えば呼吸ガスのモニターに利用することもで きる。例えば、本発明の組成物を一片の材料に適用し、それを患者の排出呼吸ガ スの近くに置くことができる。材料上の組成物の色変化を検出することによって 呼吸ガス中の特定の蒸気、例えば二酸化炭素をモニターすることができる。再び 、色変化の検知は、視覚的にまたは別の手段で行うことができ、そして色変化の 度合を測定することができる。

本発明の組成物を用いて、アンモニア系冷媒装置からの漏洩を検出することがで きる。上述の例５のような組成物を装置外部の冷媒漏洩の恐れがある部分に適用 する。その後組成物の色変化を視覚的にまたは適当な機器により検知する。組成 物の色が黄色から青色に変化したら、冷媒が装置から漏洩していることを示す。

色変化の度合を測定して、漏洩の程度を知ることができる。

本発明の組成物を用いて、飛行機の胴体のような閉鎖容器からの蒸気、例えばア ンモニアの漏洩を検出することもできる。この使用方法においては、所定量の検 出可能ガスを閉鎖容器内に導入し、そして本発明の組成物を該閉鎖容器外部また は該閉鎖容器に近接した物体に適用する。その後組成物の色変化を検知し、色変 化により、閉鎖容器外部の特定ガスの存在が検出される。組成物の色変化の検知 は視覚的にまたは機器を用いて行うことができ、そしてその色変化の度合を測定 することができる。

本発明に利用されるアモルファスシリカは、Ｗ、Ｒ，Ｃ；ｒａｃｅ社の商標５ｙ ｌｏｉｄ２４４のもとで市販されている、２４４メツシユの微粉アモルファスシ リカでよいことを理解されるべきである。本発明に利用されるエチルセルロース はＨｅｒｃｕｌｅｓによるグレードＮ−７であることができ、該材料は、組成物 膜のガス透過を妨害することなくガス交換を良好に行わせしめながら、良好な結 合を促進する分子量分布を有するものである。該Ｎ−７グレードは、セルロース 骨格上のエトキシ基置換レベルが中位であり、低分子量分布であり、そして低粘 度溶液を示すものである。

蒸気及び液体の反応体を検出するための組成物及び方法を、好ましい実施態様に 関連して記述してきたが、これらは本発明を記載した特定の態様に限定するもの ではなく、添付の請求の範囲に規定した本発明の精神及び範囲内に含まれろるこ のような別法、改変、及び同等物を包含することを意図されたものである。

要　約　書 アンモニアのような蒸気または液体の反応体を検出するための塗料またはコーテ ィング組成物及び方法。該組成物は、バインダーとしてのエチルセルロース、ア モルファスシリカのような充填剤、及びブロモフェノールブルーのような染料を 含んで成る。該組成物は、塗料として特定の表面に適用された場合に、蒸気また は液体の反応体用の受動性検出体として働く。該組成物は極低濃度の蒸気を検出 することができる。

さらに該組成物はその元の色を再生することができ、よって繰り返し検出できる 性能を提供する。

国際調査報告

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．エチルセルロース、アモルファスシリカ、溶剤、及び指示薬から本質的に成 る、蒸気または液体の反応体を検出するための組成物。
2. ２．前記指示薬がブロモフェノールプルーである、請求の範囲１記載の組成物。
3. ３．前記指示薬がメチレンレッドである、請求の範囲１記載の組成物。
4. ４．前記溶剤が、酢酸ブチルと、トルエンと、及びアセトンとの混合物である、 請求の範囲１記載の組成物。
5. ５．さらに可塑剤を本質的に含んで成る、請求の範囲１記載の組成物。
6. ６．前記可塑剤がグリセロールである、請求の範囲５記載の組成物。
7. ７．エチルセルロース、アモルファスシリカ、溶剤、及び指示薬を含んで成る、 液体または蒸気の試薬を検出するための組成物。
8. ８．可塑剤をさらに含んで成る、請求の範囲７記載の組成物。
9. ９．（ａ）エチルセルロース約１０重量％；（ｂ）アモルファスシリカ約１０重 量％；（ｃ）溶剤約７９．８重量％；及び （ｄ）指示薬約０．２重量％ を含んで成る、液体または蒸気の試薬を検出するための組成物。
10. １０．（ａ）エチルセルロース６〜２４重量部；（ｂ）酢酸ブチル２０〜６５重 量部； （ｃ）トルエン２０〜６５重童部； （ｄ）アセトン５〜４５重童部； （ｅ）ブロモフェノールブルー０．１〜０．５重量部；（ｆ）グリセロール０〜 ５重量部； （ｇ）アモルファスシリカ４〜２５重量部；及び（ｈ）硝酸０〜０．５重量部 から本質的に成る、蒸気または液体の反応体を検出するための組成物。
11. １１．（ａ）請求の範囲１記載の組成物を物体に適用する段階；及び （ｂ）前記組成物の色変化を検知する段階を含んで成る、前記物体付近の蒸気ま たは液体の反応体を検出する方法。
12. １２．前記色変化の度合を測定する段階をさらに含んで成る、請求の範囲１１記 載の蒸気または反応体を検出する方法。
13. １３．（ａ）所定のガスを閉鎖容器に導入する段階；（ｂ）請求の範囲１記載の 組成物を前記閉鎖容器付近の物体に適用する段階；及び （ｃ）前記組成物の色変化を検知する段階を含んで成る、前記閉鎖容器からの漏 洩を検出する方法。
14. １４．前記組成物の色変化の度合を測定する段階をさらに含んで成る、請求の範 囲１３記載の閉鎖容器からの漏洩を検出する方法。