JPH11140360A - オゾン検知用インキ組成物及びオゾンインジケーター - Google Patents
オゾン検知用インキ組成物及びオゾンインジケーターInfo
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Abstract
ことを主目的とする。 【解決手段】第一アミノ基及び第二アミノ基の少なくと
も1種のアミノ基を有するアントラキノン系染料ならび
に4級アンモニウム塩型のカチオン系界面活性剤を含有
するオゾン検知用インキ組成物、これを用いたオゾンイ
ンジケーター。
Description
キ組成物、及びその組成物を用いたオゾンインジケータ
ーに関する。
め、食品、器具類等の殺菌・消毒、或いは病院の手術室
のような一定雰囲気中における殺菌・消毒或いは消臭に
利用されている。その一方で、オゾンは、毒性がきわめ
て強く、人体にも影響を及ぼすので、その許容濃度に限
界がある。他方、光化学スモッグ予報においては、大気
中のオキシダント濃度が重要な要素となる。
検知方法が種々開発されている。従来におけるオゾン
(オキシダント)検知方法としては、主として下式
(1)の反応による変色が利用されている。
えばヨウ化カリ溶液にオゾンを含むガスを導入し、発生
するヨウ素の量に比例した変色度合いを比色計により光
学的に測定する方法、或いは簡便なタイプの検知管によ
る方法、ヨウ化カリ−澱粉紙による方法等が従来より知
られている。
置自体が非常に高価であり、特に複数箇所を測定する場
合には、費用と操作の面で問題がある。また、検知管で
は、光学的方法よりも簡便なものの、なお高価であり、
しかも測定するたびに手動又は自動でオキシダントを吸
引する必要がある。ヨウ化カリ−澱粉紙は、廉価で簡便
であるが、感度が低いために数百ppb以下の低濃度の
オキシダントの検知には事実上使用することができな
い。
体と酸安定剤とを含有するオゾン検出要素が提案されて
いる(特開昭62−291564号公報)。これは、染
料ロイコ体の酸化による発色現象を利用してオゾンを検
出するものである。この技術によれば、水分で湿潤させ
る等の操作を必要とせずに乾燥した状態でオゾンの検出
が可能となる。
来技術では、トリフェニルメタン系ロイコ体そのものが
空気中で酸化され易く、このため特定量の酸、安定剤を
必須成分として添加する必要があり、簡便性、保存性
(安定性)、精度等の面においてはなお改善すべき余地
がある。
も、オゾンを簡便にかつ確実に検知する方法は未だ開発
されていないのが現状である。
ゾンを検出できる材料を提供することを主な目的とす
る。
問題点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、特定成分を含むイ
ンキ組成物がオゾンを効果的に検知できる機能を有する
ことを見出し、ついに本発明を完成するに至った。
二アミノ基の少なくとも1種のアミノ基を有するアント
ラキノン系染料ならびに4級アンモニウム塩型のカチオ
ン系界面活性剤を含有するオゾン検知用インキ組成物に
係るものである。
検知用インキ組成物からなる変色層を少なくとも1層
と、オゾンにより変色しないインキからなる非変色層
を少なくとも1層とを有し、かつ、少なくとも1つの変
色層の一部又は全部がオゾン雰囲気に晒されるように変
色層及び非変色層が形成されていることを特徴とするオ
ゾンインジケーターに係るものである。
染料は、アントラキノンを基本骨格とし、第一アミノ基
及び第二アミノ基の少なくとも1種のアミノ基を有する
限りは特に制限されず、公知のアントラキノン系分散染
料等も使用できる。上記アミノ基は、2以上有していて
も良く、これらは同種又は互いに異なっても良い。この
ようなアントラキノン系染料としては、例えば1,4−
ジアミノアントラキノン(C.I.Disperse Violet 1)、
1−アミノ−4−ヒドロキシ−2−メトキシアントラキ
ノン(C.I.Disperse Red 4)、1−アミノ−4−メチル
アミノアントラキノン(C.I.Disperse Violet 4)、
1,4−ジアミノ−2−メトキシアントラキノン(C.I.
Disperse Red 11)、1−アミノ−2−メチルアントラ
キノン(C.I.DisperseOrange 11)、1−アミノ−4−
ヒドロキシアントラキノン(C.I.Disperse Red15)、
1,4,5,8−テトラアミノアントラキノン(C.I.Di
sperse Blue 1)、1,4−ジアミノ−5−ニトロアン
トラキノン(C.I.Disperse Violet 8)等を挙げること
ができる(カッコ内は染料番号)。その他にも C.I.Sol
vent Blue14、C.I.Solvent Blue 63、C.I.Solvent Viol
et 13、C.I.Solvent Violet 14、C.I.Solvent Red 52、
C.I.Solvent Red 114、C.I.Vat Blue 21、C.I.Vat Blue
30、C.I.Vat Violet 15、C.I.Vat Violet 17、C.I.Vat
Red 19、C.I.Vat Red 28、C.I.Acid Blue 23、C.I.Aci
d Blue 80、C.I.Acid Violet 43、C.I.Acid Violet48、
C.I.Acid Red 81、C.I.Acid Red 83、C.I.Reactive Blu
e 4、C.I.ReactiveBlue 19、C.I.Disperse Blue 7 等と
して知られている染料も使用することができる。これら
のアントラキノン系染料は、単独で又は2種以上併用す
ることができる。これらアントラキノン系染料の中で
も、C.I Disperse Blue 7、C.I Disperse Violet 1 等
が好ましい。また、本発明では、これらのアントラキノ
ン系染料の種類(分子構造等)を変えることによって、
オゾンの検知感度の制御を行うこともできる。
性剤(以下単に「カチオン系界面活性剤」ともいう)と
しては、特に制限されず、通常はアルキルアンモニウム
塩を用いることができ、これは市販品も使用できる。ま
た、これらは1種又は2種以上で使用することができ
る。本発明では、これらカチオン系界面活性剤を前記ア
ントラキノン系染料と併用することによって、より優れ
た変色効果を得ることができる。
ルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチル
アンモニウム塩等が好ましい。具体的には、塩化ヤシア
ルキルトリメチルアンモニウム、塩化牛脂アルキルトリ
メチルアンモニウム、塩化ベヘニルトリメチルアンモニ
ウム、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、塩化ヘキ
サデシルトリメチルアンモニウム、塩化ラウリルトリメ
チルアンモニウム、塩化オクタデシルトリメチルアンモ
ニウム、塩化ジオクチルジメチルアンモニウム、塩化ジ
ステアリルジメチルアンモニウム、塩化アルキルベンジ
ルジメチルアンモニウム等が挙げられ、特に塩化ラウリ
ルトリメチルアンモニウムが好ましい。
ノン系染料及びカチオン系界面活性剤が含有されている
限り使用することができるが、必要に応じて樹脂系バイ
ンダー、増量剤、溶剤等の公知のインキ組成物に用いら
れている成分を適宜配合することができる。
に応じて適宜選択すれば良く、例えば筆記用、印刷用等
のインキ組成物に用いられている公知の樹脂成分をその
まま採用できる。具体的には、例えばマレイン酸樹脂、
アミド樹脂、ケトン樹脂、アルキルフェノール樹脂、ロ
ジン変性樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロ
リドン、セルロース系樹脂等を挙げることができる。
ベントナイト、活性白土、酸化アルミニウム、シリカゲ
ル等を挙げることができる。その他にも公知の体質顔料
として知られている材料を用いることができる。この中
でも、多孔質のものが好ましく、特にシリカゲルがより
好ましい。これら増量剤を添加することにより、主とし
て検知感度を調節することができる。
印刷用、筆記用等のインキ組成物に用いられる溶剤であ
ればいずれも使用できる。例えば、アルコール系、エス
テル系、エーテル系、ケトン系、炭化水素系等の各種溶
剤が使用でき、使用する染料、樹脂系バインダーの溶解
性等に応じて適宜選択すれば良い。
いるアントラキノン系染料、カチオン系界面活性剤等の
種類、用途等に応じて適宜設定すれば良いが、通常は本
発明インキ組成物中アントラキノン系染料0.05〜1
0重量%(好ましくは0.1〜1重量%)、カチオン系
界面活性剤0.2〜30重量%(好ましくは0.5〜1
0重量%)とした上で、樹脂系バインダー50重量%以
下(好ましくは5〜35重量%)、増量剤1〜30重量
%(好ましくは2〜20重量%)等で調整すれば良い。
が0.05重量%未満の場合は発色が不十分となり、変
色前後の色差が識別しにくく、また10重量%を超える
場合は変色が不明瞭になるおそれがある。樹脂系バイン
ダーが少なすぎる場合は、本発明インキ組成物を基材に
印刷して使用する際に基材への密着性が不十分になり、
50重量%を超える場合は良好な印刷性が得られなくな
る。カチオン系界面活性剤が0.2重量%未満の場合に
は十分な変色効果(色差)が得られないことがあり、3
0重量%を超える場合には塗膜の形成に支障を来すおそ
れがある。また、増量剤が多すぎる場合にも良好な印刷
性が得られなくなる。従って、上記の範囲内で各成分を
配合すれば、特に基材に印刷して使用する場合には、発
色、変色等が明確になり、しかもより良好な印刷性・密
着性を得ることができる。
し、ホモジナイザー、デゾルバー等の公知の攪拌機を用
いて均一に混合すれば良い。例えば、まず溶剤にアント
ラキノン系染料、カチオン系界面活性剤、樹脂系バイン
ダー、増量剤等を順に配合し、混合・攪拌すれば良い。
こともできるが、必要に応じて基材にインキ組成物の塗
布、含浸等を行うことにより、基材に担持させて使用す
ることもできる。基材としては、特に制限されず、例え
ば紙、木質材料、プラスチックス、金属・合金、セラミ
ックス、セメント・コンクリート、あるいはこれらの複
合材料等のいずれにも適用することができ、使用場所、
用途等に応じて適宜選択すれば良い。
は、これを変色層に用いたオゾンインジケーターにも好
適に用いることができる。すなわち、本発明のオゾンイ
ンジケーターは、基材上に上記のオゾン検知用インキ
組成物からなる変色層を少なくとも1層と、オゾンに
より変色しないインキからなる非変色層を少なくとも1
層とを有し、かつ、少なくとも1つの変色層の一部又は
全部がオゾン雰囲気に晒されるように変色層及び非変色
層が形成されていることを特徴とする。
材としては、変色層又は非変色層が形成できるものであ
る限り特に制限されず、前記基材と同様のものを使用す
ることができる。
ける非変色層は、オゾンにより変色しない限りいずれの
インキも用いることができる。このようなインキとし
て、市販の普通色インキも使用できる。例えば、水性イ
ンキ、油性インキ、無溶剤型インキ等を用いることがで
きる。また、印刷する場合は印刷方法に応じて公知の凸
版インキ、グラビアインキ、スクリーンインキ、オフセ
ットインキ等を適宜使い分けることができる。これらの
インキは、そのまま単独で用いたり、あるいは2種以上
を混合して調色しても良い。また、非変色層におけるイ
ンキには、公知のインキ組成物に配合されている成分
(例えば、樹脂系バインダー、増量剤、溶剤等)が含ま
れていても良い。
は、各インキを用い、シルクスクリーン印刷、グラビア
印刷、オフセット印刷、凸版印刷、フレキソ印刷等の公
知の印刷方法に従って行うことができる。変色層・非変
色層の印刷の順序は特に制限されず、印刷するデザイン
等に応じて適宜選択すれば良い。
・非変色層はそれぞれ1層ずつ形成しても良く、あるい
はそれぞれ複数層を積層しても良い。また、変色層どう
し又は非変色層どうしを積層しても良い。この場合、変
色層どうしが互いに同じ組成であっても又は異なる組成
であっても良い。同様に、非変色層どうしが互いに同じ
組成であっても又は異なる組成であっても良い。
層の全面に形成しても良く、あるいは部分的に形成して
も良い。これらの場合、本発明では、特に変色層の変色
を確保するために、少なくとも1つの変色層の一部又は
全部がオゾン雰囲気に晒されるように変色層及び非変色
層を形成する。
りは、変色層の変色によりはじめて変色層と非変色層と
の色差が識別できるように変色層及び非変色層を形成し
たり、あるいは変色によってはじめて変色層と非変色層
との色差が生じないように形成することもできる。特
に、変色してはじめて変色層と非変色層との色差が識別
できるように変色層及び非変色層を形成することが好ま
しい。
えば変色層の変色によりはじめて文字、図柄及び記号の
少なくとも1つが識別できるように変色層及び非変色層
を形成すれば良い。本発明では、文字、図柄及び記号
は、変色(すなわちオゾンの存在)を知らせるすべての
情報を包含する。これら文字等は、使用目的等に応じて
適宜デザインすれば良い。
を互いに異なる色としても良いが、特に両者を実質的に
同じ色とし、変色後にはじめて変色層と非変色層との色
差(コントラスト)が識別できるようにしても良い。
と非変色層とが重ならないように変色層及び非変色層を
形成しても良い。これにより、使用するインキ量を節約
することもできる。
の少なくとも一方の層上にさらに変色層又は非変色層を
形成しても良い。例えば、変色層と非変色層とが重なら
ないように変色層及び非変色層を形成した層(「変色−
非変色層」という)の上からさらに別のデザインを有す
る変色層を形成すれば、変色−非変色層における変色層
及び非変色層の境界線が実質的に識別できない状態にで
きるので、より優れた外観を達成することができる。
物は、オゾンと接触すれば実質的に乾燥した状態であっ
ても変色又は消色し、オゾンの存在を肉眼でも容易に検
知でき、検知精度(選択性)、感度、安定性等に優れて
いる。特に、4級アンモニウム塩型のカチオン系界面活
性剤がともに配合されているので、より優れた変色性が
得られ、より低濃度のオゾンも確実に検知することが可
能である。条件によっては、例えば0.03ppmとい
う低濃度のオゾンも検知することができる。
ノン系染料等の成分の種類及び配合割合を変えることに
よって検知感度、変色速度等を自由に制御することが可
能である。
ー等を配合することにより印刷用、筆記用、スタンプ用
インキとしても利用することができ、紙、フィルム等の
基材上に塗布した状態で用いることができる。このた
め、例えば一定のオゾン濃度ではじめて変色又は消色す
る本発明インキ組成物の塗膜を基材上に数種形成させれ
ば、簡易なオゾンインジケーターとして用いることがで
きる。
特定の変色層と非変色層との組み合わせから構成されて
いるので、変色を確実に識別することができ、これによ
り容易にオゾンの存在を検知することができる。また、
全体の構成として例えばシート状又は板状にすればスペ
ースもとらず、しかも基材の選択によりフレキシブル性
をもたせることもできるので、どこにでも設置すること
が可能となる。
わせることによって使用目的に応じた図柄、文字、記号
等を表わすことができ、優れた意匠性を付与することも
できることから、幅広い用途に適用することができる。
アンモニウム塩型のカチオン系界面活性剤を必須成分と
して含有するオゾン検知用インキ組成物を変色層として
用いるので、実質的に乾燥した状態であってもオゾンと
効果的に反応して変色し、優れた検知精度(選択性)、
感度、安定性等を発揮し、オゾンの存在を肉眼でも容易
に検知できる。さらに、上記カチオン系界面活性剤、増
量剤等の成分の種類及び配合割合を変えることによって
検知感度、変色速度等を自由に制御でき、定量的にオゾ
ン濃度を検知することも可能である。
徴をより一層明確にする。
バイオレットR」三井東圧化学社製)0.20重量部、
樹脂系バインダーとしてエチルセルロース系樹脂(「エ
トセル10」ダウケミカル社製)7.35重量部、シリ
カゲル(「アエロジルR−972」日本アエロジル社
製)9.80重量部、カチオン系界面活性剤として塩化
ヤシアルキルトリメチルアンモニウム(「CA−215
0」NIKKOL社製)1.96重量部及び溶剤として
エチルセロソルブ(「シーホゾールMG」日本触媒社
製)80.69重量部を均一に攪拌機により混合し、本
発明インキ組成物を調製した。
ンモニウム(「コータミン24P」花王社製)1.96
重量部を用いた以外は、実施例1と同様にして本発明イ
ンキ組成物を調製した。
同様にしてインキ組成物を調製した。但し、カチオン系
界面活性剤の分だけ溶剤エチルセロソルブを補充し、溶
剤82.65重量部とした。
イズブルー」三井東圧化学社製)0.24重量部、樹脂
系バインダーとしてエチルセルロース系樹脂(「エトセ
ル10」ダウケミカル社製)9.15重量部、シリカゲ
ル(「アエロジルR−972」日本アエロジル社製)1
2.20重量部、カチオン系界面活性剤として塩化ヘキ
サデシルトリメチルアンモニウム(「カチオンPB−4
0」日本油脂社製)2.44重量部及び溶剤としてエチ
ルセロソルブ(「シーホゾールMG」日本触媒社製)7
5.97重量部を均一に攪拌機により混合し、本発明イ
ンキ組成物を調製した。
同様にしてインキ組成物を調製した。但し、カチオン系
界面活性剤の分だけ溶剤エチルセロソルブを補充し、溶
剤78.41重量部とした。
物における変色性を調べた。
ン印刷(150メッシュ)によってケント紙上に印刷し
た。得られた印刷物を0.3ppmのオゾン雰囲気中に
約15分間暴露したところ、印刷された色が退色又は消
色されていく様子が肉眼で観察された。変色後の変色状
態を暴露前(変色前)との色差(ΔE)で調べた。その
結果を表1に示す。
小さいことから変色後の色残りが大きいのに対し、実施
例1〜3では色差が大きく色残りが少ないことがわか
る。これによって、本発明インキ組成物では、オゾン濃
度が0.3ppmと低くても確実に検知できることがわ
かる。
オゾンインジケーターを作製した。一方、非変色層で用
いる普通色インキを調色した。白インキ「コンク061
−a」60.6重量部、紫インキ「082−A」6.1
重量部及びメジウムインキ「メジウム」33.3重量部
(いずれも「セリコールJMシリーズ(マットタイ
プ)」帝国インキ製)を混合し、普通色インキ(薄紫
色)を得た。
て図1に示す文字デザイン「消臭済(ヌキ文字)」をシ
ルクスクリーン印刷(150メッシュ)で印刷して変色
層を形成した。次いで、変色層と重ならないように、普
通色インキを用いて図2に示す文字デザイン「消臭済」
をシルクスクリーン印刷(300メッシュ)で印刷して
非変色層を形成し、全面が薄紫色のインジケーターを得
た。なお、本発明においては、図1及び図2に示すデザ
インについてどちらをオゾン検知用インキ又は普通色イ
ンキとしても良い。また、両デザインの印刷の順序もど
ちらが先であっても良い。
(オゾン濃度:約0.3ppm)に約15分間放置する
と、上記「消臭済(ヌキ文字)」からなる変色層のみが
消色し、その色差によりはじめて非変色層の「消臭済」
の文字が薄紫色の文字として識別できるようになった。
たデザインを示す図である。
インを示す図である。
Claims (10)
- 【請求項1】第一アミノ基及び第二アミノ基の少なくと
も1種のアミノ基を有するアントラキノン系染料ならび
に4級アンモニウム塩型のカチオン系界面活性剤を含有
するオゾン検知用インキ組成物。 - 【請求項2】4級アンモニウム塩型のカチオン系界面活
性剤が、アルキルトリメチルアンモニウム塩である請求
項1記載のオゾン検知用インキ組成物。 - 【請求項3】増量剤をさらに含有する請求項1又は2に
記載のオゾン検知用インキ組成物。 - 【請求項4】樹脂系バインダーをさらに含有する請求項
1又は2に記載のオゾン検知用インキ組成物。 - 【請求項5】基材上に請求項1ないし4のいずれかに
記載のオゾン検知用インキ組成物からなる変色層を少な
くとも1層と、オゾンにより変色しないインキからな
る非変色層を少なくとも1層とを有し、かつ、少なくと
も1つの変色層の一部又は全部がオゾン雰囲気に晒され
るように変色層及び非変色層が形成されていることを特
徴とするオゾンインジケーター - 【請求項6】変色層が変色してはじめて変色層と非変色
層との色差が識別できるように変色層及び非変色層が形
成されている請求項5記載のオゾンインジケーター。 - 【請求項7】変色層が変色してはじめて文字、図柄及び
記号の少なくとも1つが識別できるように変色層及び非
変色層が形成されている請求項5記載のオゾンインジケ
ーター。 - 【請求項8】変色前における変色層と非変色層とが実質
的に同じ色である請求項6又は7に記載のオゾンインジ
ケーター。 - 【請求項9】変色層と非変色層とが重ならないように変
色層及び非変色層が形成されている請求項5ないし8の
いずれかに記載のオゾンインジケーター。 - 【請求項10】変色層及び非変色層の少なくとも一方の
層上にさらに変色層又は非変色層が形成されている請求
項5ないし9のいずれかに記載のオゾンインジケータ
ー。
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|---|---|---|---|
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| US09/612,720 US6336964B1 (en) | 1997-05-22 | 2000-07-10 | Ozone indicator and ozone sensor ink |
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|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-11-11 JP JP30877497A patent/JP3856413B2/ja not_active Expired - Fee Related
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