(57)【要約】  【課題】  低濃度炭酸ガス雰囲気でも数時間以内に変色して、炭酸ガスの発生を視覚的に判定可能で、長期保存できる炭酸ガス検知剤を提供する。  【解決手段】  少なくとも１種類のｐＨ指示薬と保水剤を含み、添加したｐＨ指示薬がアルカリ色を示すように調整されたアルカリ性水溶液を含浸させた基材を水蒸気透過度が２０ｇ／ｍ２／24hrs以下の小袋内に封入してなる炭酸ガス検知剤であって、被検知雰囲気と前記小袋内とを通気させて使用するものであることを特徴とする炭酸ガス検知剤。  【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種類のｐＨ指示薬と保水剤を含み、添加したｐＨ指示薬がアルカリ色を示すように調整されたアルカリ性水溶液を含浸させた基材を水蒸気透過度が２０ｇ／ｍ２／24hrs以下の小袋内に封入してなる炭酸ガス検知剤であって、被検知雰囲気と前記小袋内とを通気させて使用するものであることを特徴とする炭酸ガス検知剤。
【請求項２】
該ｐＨ指示薬が、メタクレゾールパープルである請求項１に記載の炭酸ガス検知剤。
【請求項３】
該保水剤が、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸エステル、グリセリン、セルロースからなる群から選択された少なくとも１種である請求項１記載の炭酸ガス検知剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はｐＨ指示薬を用いた炭酸ガス検知剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでの炭酸ガスの存在を視覚的に検知する炭酸ガス検知剤は、特許文献１の炭酸ガス検知用インキ組成物、及びこれを用いた炭酸ガスインジケーター、並びに炭酸ガスインジケーターを配置した包装体や特許文献２の炭酸ガス濃度検知剤および検知器があり、いずれもｐＨ指示薬を用いている。
【０００３】
特許文献１の炭酸ガスインジケーターは炭酸ガス充填された包装形態に使用されており、高い炭酸ガス濃度環境下においてある色彩を示しているが、ピンホール等が発生することにより炭酸ガス濃度が下がった場合に変色して炭酸ガスの漏洩が判定できる性能である。しかし、この炭酸ガス検知剤は炭酸ガスが無い状態から炭酸ガスが発生したことを確認することができない。また、特許文献２の炭酸ガス検知剤は低濃度炭酸ガスを検知可能であるが、その変色速度が遅く、迅速な炭酸ガスの検知は不可能となっている。
【特許文献１】ＷＯ０１／０４４３８５
【特許文献２】特開平８−１４５９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、低濃度の炭酸ガス濃度環境下でも迅速にｐＨ指示薬が変色し、長期的に保管可能な炭酸ガス検知剤の作成を課題とする。
ｐＨ指示薬を用いた炭酸ガス検知剤は、炭酸ガスが水に溶解し系内のｐＨが酸性側へ変化することに伴いｐＨ指示薬の色彩が変化することを利用して、炭酸ガスの存在を視覚的に認識することを可能とするものである。またｐＨ変化によるｐＨ指示薬の色彩変化は、分子内で電子移動が起こり、ｐＨ指示薬が異なる吸収波長を持つ構造に変化することに起因する。したがって、ｐＨ指示薬を用いた炭酸ガス検知剤の反応には充分な水分が必要となる。また、ｐＨ指示薬は極性溶媒、具体的には水等に溶解しイオン構造を取ることで視覚的に認識可能な色彩を示すため、水分が無い状態では退色が起こり、色彩が判定できなくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明は、少なくとも１種類のｐＨ指示薬と保水剤を含み、添加したｐＨ指示薬がアルカリ色を示すように調整されたアルカリ性水溶液を含浸させた基材を水蒸気透過度が２０ｇ／ｍ２／24hrs以下の小袋内に封入してなる炭酸ガス検知剤であって、被検知雰囲気と前記小袋内とを通気させて使用するものであることを特徴とする炭酸ガス検知剤である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、基材からの水分の蒸散を防ぐことができ、長期的にアルカリ色を示し続ける保存性に優れた炭酸ガス検知剤を得ることが出来る。また、使用時には袋の一端を開封することで、雰囲気中の炭酸ガスを素早く検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明において、炭酸ガスの検知にはｐＨ指示薬を用いる。検知したい炭酸ガス濃度が低濃度であるため、炭酸ガスによるアルカリの中和反応を利用することが望ましい。したがって使用するｐＨ指示薬は中性〜アルカリ性に変色域を持つ指示薬が好ましい。また明確に判定ができるようにはっきりと異なる色彩に変化する指示薬が好ましい。さらに高温下でも使用可能となるように熱安定性が高い指示薬が好ましい。
【０００８】
中性〜アルカリ性に変色域を持つｐＨ指示薬はフェノールレッド、シアニン、α−ナフトールフタレイン、メタクレゾールパープル、チモールブルー、ｏ−クレゾールフタレイン、フェノールフタレイン等が考えられ、この内の１種類のｐＨ指示薬を選択することができる。具体的には、変色域がアルカリ性でありｐＨ９.０で紫色から黄色に変色すること、色彩変化が大きいこと、さらには化学的安定性が高いこと等の理由より、メタクレゾールパープルが最適である。
【０００９】
このように選択されたアルカリ性に変色域を持つｐＨ指示薬を、検知剤に用いるには、溶液中に溶解しその溶液を保水性担体に含浸する方法が考えられる。
溶液中に溶解するｐＨ指示薬の量は大量である必要はなく、明確に着色し色彩変化が視覚的に確認できる程度でよい。具体的には、溶媒に対し０.１〜１ｗｔ％で充分に明確な着色が得られる。
【００１０】
ｐＨ指示薬を溶解する溶媒は、指示薬がアルカリ性の色彩を示すようにアルカリ性に調整する必要がある。水に溶けてアルカリ性を示すアルカリ性物質としては珪酸金属塩、水酸化金属塩、亜硫酸金属塩、炭酸金属塩等が考えられる。しかし、この内炭酸金属塩は炭酸ガスに対する安定性が高く、炭酸ガスが溶解してもｐＨが下がらないため使用できない。
また、水に対する溶解性も高い方が好ましい。水に対する溶解性が低く未溶解部が残留することにより、検知剤に必要な明確な色彩が阻害される可能性もある。
したがって、アルカリ物質は水に対して高い溶解性を持つ点から、水酸化金属塩が好ましい。また、水酸化金属塩によりアルカリ性に調整された系は、その他のアルカリ性物質に比べ炭酸ガスにより容易に中和されやすいという特徴もある。したがって炭酸ガス検知剤に添加されうるアルカリ性物質としては水酸化ナトリウムが最も好ましい。
また、ｐＨ指示薬を用いた炭酸ガスの検知には、一定量の水の存在と保持が必要である。
【００１１】
本発明の炭酸ガス検知剤組成液を含浸させる基材は、不織布、ろ紙、布、シリカゲル又は珪藻土、ゼオライト、ケイ酸塩等の無機吸水性担体が挙げられる。
【００１２】
炭酸ガス検知剤組成液を含浸させる不織布としては、原料がセルロース、綿、ＰＥＴ、ＰＥ、ＰＰ、アクリル等の繊維で、目付が１０〜１００g／ｍ２、厚さが０.１〜３ｍｍの範囲の不織布が好ましい。この不織布は小袋内に折り畳んで封入することでさらに高い保水性が得られる。小袋内への折り畳み方としては、２ツ折り、４ツ折りさらには８ツ折りの中から任意に選択されうる。
【００１３】
炭酸ガス検知剤組成液を含浸させるろ紙はどのような厚み、細孔サイズでも良いが、もともとのｐＨが酸性のものは、含浸前に水酸化ナトリウム溶液に浸しておきアルカリ性に調整しておく必要がある。
【００１４】
炭酸ガス検知剤組成液を含浸させる無機吸水性担体は、色彩変化が明確になるように白色のものが好ましい。また無機吸水性担体のｐＨは、中性〜アルカリ性のものが好ましい。
【００１５】
炭酸ガス検知剤の長期的な保存には外部への水分の蒸散を防ぐ必要がある。したがって炭酸ガス検知剤の小袋は、透湿度の低い包材を用いて長時間保管しても水分を外部に放出しないことが好ましい。水蒸気透過度が２０g／ｍ２／24hrs以下の包材ならば、外部への水分の蒸散を防ぐことができる。また外部より視覚的に色彩の変化を確認して炭酸ガスの有無を判定するため、透明な包材を製袋して、その中に炭酸ガス検知剤を封入した保存形態が好ましい。
【００１６】
具体的に使用可能な透明包材の材質としては、二軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等水蒸気透過度が２０ｇ／ｍ２／24hrs以下の材質の内少なくとも1種類を含む構成の包材が好ましい。
【００１７】
また、迅速な変色のためには炭酸ガスが基材である不織布、ろ紙や無機吸水性担体に接触する必要がある。そのため使用時に炭酸ガス検知剤の透明包材の一端を切り取るなどして、容易に基材と炭酸ガスの接触を可能とすることが好ましい。
【００１８】
水蒸気透過度が低い包材を使用しても使用時に一端を切り取って通気孔を設けることにより炭酸ガス検知剤から外部への水分の蒸散が起こる。炭酸ガス検知剤使用時、通気孔開孔後も炭酸ガス検知剤の水分を維持するには、検知剤の水分活性を使用される環境の相対湿度より下げることで検知剤から周囲への水分移行を防ぐことが有効であると考えられる。
【００１９】
炭酸ガス検知剤の水分活性を減少させ水分を保持するために保水剤を添加できる。保水剤としてポリエチレングリコール、ポリアクリル酸塩等の高分子ポリマー、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類、セルロース等が考えられる。これらの保水剤の種類は炭酸ガス検知剤に添加した際に水分活性を低下させる効果が確認できれば任意に選定され得るため、特に限定する必要はない。
【００２０】
ただしこれらの保水剤は過剰に添加することにより、炭酸ガス検知剤の色彩の彩度低下もしくは反応時間の遅延に繋がるため、その添加量は適量を選定する必要がある。具体的には溶媒全体積中２０ｖｏｌ％／％までは顕著な反応時間の遅延は見られない。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
実施例１
蒸留水９００ｇにｐＨ指示薬であるメタクレゾールパープル０.２０ｇ、アルカリ性物質である水酸化ナトリウム０.４０ｇ、保水剤であるグリセリン１００ｇを混合し、紫色の含浸溶液を得た。この含浸溶液５ｇを短冊状（サイズ４０×３５ｍｍ）に切り取ったポリエチレン製不織布（目付４３ｇ／ｍ２、厚み０.３ｍｍ）に含浸させ、ＯＰＰ／ＰＥ（水蒸気透過度５〜６ｇ／ｍ２／24hrs）の小袋に２ツ折りで折り込むことで紫色の炭酸ガス検知剤を１ヶ得た。
【００２２】
この紫色の炭酸ガス検知剤を用いて以下の試験を行った。
すなわち、包材の一端を切り取って通気孔を確保した炭酸ガス検知剤を市販の微好気培養用雰囲気調整剤（商品名：アネロパック・微好気、三菱ガス化学（株）製）とともにガスバリア性容器内に密封し、３５℃恒温槽内で保存した。微好気培養用雰囲気調整剤として使用したアネロパック・微好気とは、微好気培養用酸素吸収・炭酸ガス発生剤である。適用後、１時間以内で酸素濃度８〜９％、炭酸ガス濃度７〜８％の微好気環境をつくる製品である。適用３０分後、恒温槽から取り出し、赤外線式ＣＯ２分析計を用いて容器内炭酸ガス濃度を測定した。
適用３０分後、炭酸ガス検知剤は黄色を示していた。容器内の炭酸ガス濃度は７.０％であった。また、開封すると炭酸ガス漏洩により再び紫色に変色した。
【００２３】
また上記試験と同様に、炭酸ガス検知剤の包材の一端を切り取って通気孔を確保した炭酸ガス検知剤を市販の炭酸ガス培養用雰囲気調整剤（商品名：アネロパック・ＣＯ２、三菱ガス化学（株）製）とともにガスバリア性容器内に密封し、３５℃恒温槽内で保存した。炭酸ガス培養用雰囲気調整剤として使用したアネロパック・ＣＯ２とは、炭酸ガス培養用酸素吸収・炭酸ガス発生剤である。包装容器内に５〜６％のＣＯ２を発生し、炭酸ガス要求菌（ヘモフィルス、ナイセリア等）の発生を促進させる製品である。適用３０分後、恒温槽から取り出し、赤外線式ＣＯ２分析計を用いて容器内炭酸ガス濃度を測定した。
適用３０分後、炭酸ガス検知剤は紫色から黄色を示していた。容器内の炭酸ガス濃度は３.０％であった。また、開封による炭酸ガス漏洩により再び紫色になった。
【００２４】
また、この炭酸ガス検知剤を２５℃にて保管したところ、６ヶ月保管後も作成時の紫色を維持し、上記と同じ雰囲気調整剤を用いた評価でも同等の炭酸ガス検知能を示した。
【００２５】
実施例２
蒸留水９００ｇにメタクレゾールパープル０.２０ｇ、水酸化ナトリウム０.４０ｇ、グリセリン１００ｇを混合し、紫色の含浸溶液を得た。この含浸溶液５ｇを短冊状（サイズ４０×３５ｍｍ）に切り取ったポリエチレン製不織布（目付４３g／ｍ２、厚み０.３ｍｍ）に含浸させ、ＰＶＡ／ＰＥ（水蒸気透過度４g／ｍ２／24hrs）を含む小袋に２ツ折りで折り込むことで紫色の炭酸ガス検知剤を得た。
【００２６】
この紫色の炭酸ガス検知剤を用いて以下の試験を行った。
すなわち実施例１と同様に、包材の一端を切り取って通気孔を確保した炭酸ガス検知剤を市販の微好気培養用雰囲気調整剤（商品名：アネロパック・微好気、三菱ガス化学（株）製）とともにガスバリア性容器内に密封し、３５℃恒温槽に保存した。適用３０分後、赤外線式ＣＯ２分析計を用いて容器内炭酸ガス濃度を測定した。
適用３０分後、炭酸ガス検知剤は黄色を示し、容器内の炭酸ガス濃度が７.０％であった。また、開封による炭酸ガス漏洩により再び紫色に変色した。
【００２７】
また、炭酸ガス培養用雰囲気調整剤（商品名：アネロパック・ＣＯ２、三菱ガス化学（株）製）を用いて同様の試験を行った場合、適用３０分後、炭酸ガス検知剤は黄色を示し、容器内の炭酸ガス濃度が３.０％を示した。また、開封による炭酸ガス漏洩により再び紫色に変色した。
【００２８】
また、この炭酸ガス検知剤を２５℃にて保管したところ、６ヶ月保管後も作成時の紫色を維持し、上記と同じ雰囲気調整剤を用いた評価でも同等の炭酸ガス検知能を示した。
【００２９】
実施例３
蒸留水９００ｇにメタクレゾールパープル０.２０ｇ、水酸化ナトリウム０.４０ｇ、グリセリン１００ｇを混合し、紫色の含浸溶液を得た。この含浸溶液１０ｇを珪酸カルシウム造粒品５ｇに含浸させ、ＯＰＰ／ＰＥの小袋に封入して紫色の炭酸ガス検知剤を得た。
この紫色の炭酸ガス検知剤を用いて、実施例１・２と同様の評価を行い、同様の結果を得た。
【００３０】
比較例1
蒸留水９００ｇにメタクレゾールパープル０.２０ｇ、水酸化ナトリウム０.４０ｇ、グリセリン１００ｇを混合し、紫色の含浸溶液を得た。この含浸溶液５ｇを短冊状に切り取った不織布（目付４３ｇ／ｍ２、厚み０.３ｍｍ）に含浸させ、ナイロンフィルム（水蒸気透過度約１００〜２００ｇ／ｍ２／24hr）からなる小袋に２ツ折りで折り込むことで、紫色の炭酸ガス検知剤を得た。
【００３１】
この炭酸ガス検知剤を２５℃で保管したところ、６ヶ月後には水分の蒸散により退色が起こり長期的な保存ができなかった。
【００３２】
比較例２
蒸留水１,０００ｇにｐＨ指示薬であるメタクレゾールパープル０.２０ｇ、アルカリ性物質である水酸化ナトリウム０.４０ｇを混合し、紫色の含浸溶液を得た。この含浸溶液５ｇを短冊状に切り取った不織布（目付４３ｇ／ｍ２、厚み０.３ｍｍ）に含浸させ、包材に封入することなく単独で使用した。
市販の微好気培養剤、炭酸ガス培養剤とともに使用した結果、炭酸ガスの判定は各実施例と同様であった。しかし、翌日には水分が蒸散し退色が起こった。