JP4619293B2 - インジケータ機能付き吸湿材、湿度インジケータ及び包装袋 - Google Patents
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Description
また、可変性色素とアルカリ性物質を含み、大気中の酸素又は湿気による変色を利用するものも知られている(特許文献3参照)。
さらにまた、色素と有機溶媒を含み、有機溶媒の揮散による発色を利用するもの(特許文献4、特許文献5参照)、あるいは光により変色する物質を利用するものなどが知られている(特許文献6参照)。
これらは、変色層として示温インキ、pH指示薬、フォトクロミックインキなどがもちいられ、温度、湿度、紫外線照射量、アンモニア濃度、pH値などの環境変化に対応するものである。環境の変化によって、変色層が有色から無色、薄色から濃色に変化することによってインジケータ機能を表すとされている(特許文献7参照)。
請求項1記載のインジケータ機能付き吸湿材は、ゼオライトを5〜80重量%含有する樹脂層の少なくとも一面側に文字、柄、絵からなる印刷層を配し、吸湿による該樹脂層の透明化により該印刷層を発現するインジケータ機能付き吸湿材であって、前記印刷層は、文字、記号、線のパターンの印刷濃度に差を設けてあることを特徴としている。
請求項3記載のインジケータ機能付き吸湿材は、請求項1又は2に記載の発明において、前記樹脂層の少なくとも一面にはバリアフィルムが積層されていることを特徴としている。
請求項7記載のインジケータ機能付き吸湿材は、請求項1〜6の何れか1項記載の発明において、前記樹脂層の印刷を行った印刷層面に反射面を有したフィルムを積層したことを特徴としている。
請求項8記載のインジケータ機能付き吸湿材は、請求項1〜7の何れか1項記載の発明のおいて、前記印刷層に用いるインキは、樹脂に対する顔料あるいは染料の重量比が、0.05〜50重量%であることを特徴としている。
請求項9記載のインジケータ機能付き吸湿材は、請求項1又は8に記載の発明において、前記印刷層のインキ膜厚は、0.3μm〜100μmであることを特徴としている。
請求項10記載のインジケータ機能付き吸湿材は、請求項1〜9の何れか1項記載の発明において、前記樹脂層の白濁した状態と透明化した状態との光学濃度数値の差が0.05以上になると印刷したパターンが発現する構成にしたことを特徴としている。
請求項11記載の湿度インジケータは、ゼオライト含有樹脂組成物を使用したフィルムとパターンを印刷したポリオレフィンフィルム及び反射面を有したフィルムとを積層し、ゼオライト含有樹脂組成物を使用したフィルムの水分吸収に伴い白濁状態から透明に変化することを利用して前記パターンを視認できるようにしたことを特徴とする湿度インジケータであって、前記パターンは文字、記号、線の印刷濃度に差を設け、視認度に変化が現れるようにして、空間の湿度が明確になるようにしたことを特徴としている。
また、ゼオライト含有したフィルムにポリオレフィン等の種々のフィルムを積層することで、その厚さにより飽和到達時間を制御することが可能となる。また、ゼオライトを含有した樹脂層の厚さを変えることで、吸湿量を調整することができる。
請求項11〜17記載の発明は、上記のように構成したので、吸湿によるフィルムの透明化度によって吸湿度に応じたパターンが順に視認可能となるので、途中段階の吸湿状態を把握することができる。
さらに、請求項18記載の発明は、包装袋内の収納された物品の湿度を吸収して物品を適度な乾燥状態に置くことができる。
インジケータ機能付き吸湿材10は、図に示すように、ゼオライトを含有した有機樹脂組成物を成形したゼオライトフィルム11を有しており、該フィルム11を成形の際に、その両面にポリオレフィン(例えばLLDPE)12,12を共押し出しで積層し、更に一方のポリオレフィン面にはバリアフィルム13としてポリエステル(この例ではPET)を積層している。また、バリアフィルム13の表面には文字、柄、絵等からなるパターン14が印刷されている。
先ず、ベース樹脂にゼオライトを5〜80%混合し、さらにこれらの親和性を高めるため添加剤としてエチレン・アクリル酸エステル・無水マレイン酸共重合体等を混合比1〜20%を添加してフイルム状に成形する。なお、ゼオライトの混合比は、好ましくは、重量比で約40〜80重量%と、さらに好ましくは重量比で約50〜80重量%とする。
また、ゼオライトフィルム11の印刷層を設けた面側に更にゼオライトフィルムを積層させ、印刷層の両側にゼオライトフィルムを設ける構成とすることで、ゼオライトフィルムが不透明な状態のときに、どちらの面から見ても印刷層が視認できなくなるので、両面から視認できる構成の湿度インジケータとして用いる場合特に有用である。
なお、バリア層としては、ガスバリア性フィルムのものが好ましく、例えばアルミラミネートフィルム、アルミ蒸着フィルム、無機蒸着フィルム、無機酸化物蒸着フィルム、Kコートフィルム(塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体ラックスを塗布したフィルム)、OPPフィルム(二軸延伸ポリプロピレンフィルム)、OPEフィルム(延伸ポリエチレンフィルム)等が用いられる。
また、共押出フィルム、ポリイミド、ポリカーボネート、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PES(ポリエーテルサルファイド)等のエンジニアリングプラスチック系フィルム、PTFE等のフッ素系樹脂フィルム等も使用できる。
これによって、フィルムの飽和到達時間を、例えば1日から100日以上も制御が可能となる。また、ポリオレフィン系フィルムの上に貼り合わせることで、より透明感を際だたせるという利点がある。
また、反射層としては、アルミニウム箔、アルミニウム蒸着、錫箔、錫蒸着、ニッケル箔等の反射性を有する金属箔、金属蒸着層によって設けることができる。
また、図3(d)に示すように、ゼオライトフィルム11の両面にポリオレフィン12を積層したものでも良く、図3(e)に示すように、ゼオライトフィルム11の両面にポリエステル13を積層したものでも良い。
またさらに、図3(f)に示すように、ゼオライトフィルム11の片面にはポリオレフィン12を、他の面にはポリエステル13を積層したものでも良く、図3(g)に示すように、ゼオライトフィルム11の両面にポリエステル13を積層して、一方のポリエステル13の上にのみポリオレフィン12を積層したものでも良い。
また、図3(h)に示すように、ゼオライトフィルム11の両面にポリオレフィン12を積層し、さらにその両面にポリエステル13を積層したものでも良く、あるいは図3(i)に示すように、ゼオライトフィルム11の両面にポリエステル13を積層し、その上にポリオレフィン12を積層したものでも良い。
また、ゼオライトフィルムに積層させる熱可塑性樹脂、バリアフィルムの層構成はこれに限定されるものではない。
また、印刷層はその目的や用途に応じて上記積層フィルムの任意の場所に設けることが可能である。
図2(b)に示すように、ゼオライトフィルム11が水分を吸湿する前は、白濁して白く見えていたものが、吸湿することにより透明化して、アルミニウムによる反射光の中にパターン14(図では「KP」の文字)が浮かび上がった状態で視認することができる。
また、図2(c)のように、パターン14印刷面の両面にゼオライトフィルム11を積層することで表裏両面からパターン14を視認するのに適した構成とすることができる。
あるいは、印刷層が設けられた樹脂層の逆面に、白、黒、赤、青、緑、黄、藍、シアン、マゼンタの何れか又はそれらを混色させたインキを塗工し、機能発現時に視認されるパターン14の視認性を向上させるように構成してもよい。
単色のインジケータは吸収波長が限られているため視認度に限界があるが、上記の色を任意に混色することで吸収波長が広がり視認性を高めることができる。
フィルムは、図1に示す構成のもので、ゼオライトフィルム11(3Åの細孔径を持つゼオライト(モレキュラーシーブス3A)を50重量%、LDPEを50重量%)の厚さを130μm、熱可塑性樹脂層(LLDPE)12の厚さを両方とも10μm、バリアフィルム(PET)13を25μmとしたものからなり、経時による吸湿量、透明化に伴う可視光の透過率について測定した。テストは25℃、相対湿度20%下で行った。その結果を表1に示す。フィルムの吸湿量が18%を超えると、可視光の透過率は70%を超え、フィルムの透明化が顕著となる。
この場合、吸湿量の計算式は、
(水分増加量/フィルム中のゼオライトの量)×100
である。
なお、
水分増加量=計測時のフィルムの重量−計測初期のフィルムの重量
フィルム中のゼオライトの量=最初のフィルムの重量−樹脂の重量
とする。
図2(a)に示すような構成のものであるが、フィルムはゼオライトフィルム11(3Åの細孔径を持つゼオライト(モレキュラーシーブス3A)を50重量%、LDPEを50重量%)のみである。ゼオライトフィルム11に直接パターン14を印刷し、これに接着剤15を塗布し反射面を有したフィルムとしてアルミニウム(Al)箔16を貼り付けた。パターン印刷に用いたインキは、樹脂に対する顔料あるいは染料の重量比が、0.05〜50重量%で、その膜厚は、0.3μm〜100μmの範囲でおこなった。その結果を表2に示す。表2は顔料の重量比が1重量%、膜厚が5μmでおこなったものである。
アルミニウム箔を吸湿フィルムの下部に貼ることによって、光の反射率を上昇させ、透明化による印刷パターンの発現をより際だたせている。実験は白色、イエロー、マゼンタ、シアン、黒色にて実施し、それぞれのパターンの発現時間について測定を行った。表2は白色パターンのインジケータテストである。
吸湿方向は、フィルム上面からのみである。
環境によって、飽和到達時間は異なるが、パターンが発現するのに要する吸湿率はほぼ一致している。
表1の経過時間と、インジケータの発現時間は異なるものの吸湿率は、ほぼ同じである。
フィルム構成は、図1に示す構成であり、ゼオライトフィルム11(3Åの細孔径を持つゼオライト(モレキュラーシーブス3A)を50重量%、LDPEを50重量%)の厚さは60μm、熱可塑性樹脂層(LLDPE)の厚さは両面とも20μm、PETの厚さは25μmである。印刷パターンは白色である。
試験環境は、温度23℃、相対湿度50%である。結果を表3に示す。
測定器: Macbeth RD918
4日目にフィルムが透明化してきた。すなわち、このように構成すると、フィルムの白濁した状態と透明化した状態との光学濃度数値の差が0.05以上になると印刷したパターンが発現することになる。
湿度インジケータ20は、図4に示すように、ゼオライト含有樹脂組成物を使用したフィルム21とパターンを印刷したポリオレフィンフィルム22及びアルミニウム箔26とを接着剤を用いて積層したものである。なお、ゼオライト含有樹脂組成物を使用したフィルム21(3Åの細孔径を持つゼオライト(モレキュラーシーブス3A)を50重量%、LDPEを50重量%)の厚さを130μm、ポリオレフィンフィルム(LLDPE)22の厚さを10μm、アルミニウム箔26の厚さは9μmとしている。
ゼオライト含有樹脂組成物を使用したフィルム21は、先のインジケータ機能付き吸湿材10の実施の形態にて説明したゼオライトフィルム11と同質のものである。また、ポリオレフィンフィルム22も先の実施の形態で説明したポリオレフィンフィルム12と同質のものである。アルミニウム箔26はアルミラミネートフィルム、アルミ蒸着フィルムでもよい。
フィルム21が水分を吸湿して、白濁状態から次第に透明化していく課程で背面のアルミニウム箔26をバックにして最初は最も網点面積率の高いパターンから見えてくる。フィルム21の吸湿が進むと順次網点面積率の低いパターンが見えてくることになる。
透過性フィルム(LLDPE/PET)を用いた袋内に、10gのシリカゲルと上記のパターン24を有する湿度インジケータ20〔ゼオライト含有樹脂組成物を使用したフィルム21(3Åの細孔径を持つゼオライト(モレキュラーシーブス3A)を50重量%、LDPEを50重量%)の厚さを130μm、ポリオレフィンフィルム(LLDPE)22の厚さを10μm、アルミニウム箔26の厚さを9μmとしたもの〕を封入し、袋内の湿度変化と視認度の変化を測定した。外部環境は温度25℃、湿度50%である。図8に示す結果が得られた。
湿度が40%付近まで上昇するとインジケータのパターンが視認できた(この場合の印刷層:顔料50%、網点面積率90%)。なお、吸湿フィルム21の厚さやゼオライトの含有量、パターン濃度などを変化させることによって任意の湿度のときにインジケータを発現させることが可能である。
図5,6,7に示すパターンはフィルムの吸湿前後によってパターンの光学濃度の差に変化が現れる。その状態を図9に示す。この結果、パターンと地肌との光学濃度差から、湿度状態を確認することが可能である。
なお、上記湿度インジケータの実施の形態では、パターンを白色の網点で形成したが、他に黒、赤、黄、青等を単独で網点にして形成してもよく、またこれらを混色させたものを網点として印刷したものでもよい。また、合成樹脂フィルム自体に着色したものを合わせて用いてもよい。
熱可塑性樹脂33としては、PET、LLDPE、LDPE、HDPE、ナイロン、EVA、PP、アイオノマー、ポリスチレン、PVC、EVOH、セロハンなどが挙げられる。
この結果、PETを積層させることによって、ゼオライト含有樹脂層の吸湿速度を減少させることが可能であることがわかる。また、PETの厚みを増すことによって、吸湿速度が減少していくことがわかる。つまり、PETなどの熱可塑性樹脂を吸湿フィルム上に積層することによって、吸湿後に発現する印刷パターンの視認性を制御することが可能となることを示唆している。すなわち、このような熱可塑性樹脂を積層することによって、インジケータの保持期間を制御することが可能であると考えられる。
吸湿フィルム上にPETを積層させたサンプルを、温度25℃、湿度50%と温度40℃、湿度90%の環境で保管し、視認性(フィルムが完全に透明化する日)について観察した。その結果を図12に示す。
なお、PETの厚みによって水蒸気透過度(g/m2 /day)が変化することから、式はそれぞれの水蒸気透過度と完全に透明化する日による関数として表している。
吸湿フィルム単独とその吸湿フィルムをヒートラミネーションしたものとを25℃、50%RHの環境に保管し、吸湿量(g/g)を測定した。結果を図16に示す。なお、使用したラミネートフィルムの水蒸気透過度は5.9(g/m2 /day)である。
図16に示すように、この結果、吸湿フィルムの飽和に達する時間は、ヒートラミネーションすることにより変更でき、すなわち、ヒートラミネーションすることによって吸湿速度を制御することができる。また、ヒートラミネーションをしないと、湿度インジケータの側面からの吸湿が主となり透明化の変化は端部から中心に向かって徐々に起こるが、このような構成にすると、インジケータの表面全体から透明化しパターンの視認に関しては徐々に変化していくことが確認できた。
すなわち、湿度インジケータ20を視認する側から見て前面側に、図17に示すように、フィルムの吸湿状態に対応した判定色印刷部40を設ける。これにより判定色の濃度と視認可能となった文字パターン14の濃度を比較することで吸湿状態が判断できるため、個人による判断時にずれを抑えることができる。図18にその結果を示す。判定色印刷部40の近傍に「判定色」という文字を印刷しておいて、判定の対象を明確にしておくと便利である。なお、図18(a)では、 判定色印刷部40の文字は「30」としてあり、パターン14も「30」という文字にしている。図18(b)は判定色印刷部40のところは濃度で示し、パターン14も濃度で示している。
また、ゼオライトフィルムと印刷層を積層させた構成でゼオライトフィルムを外側にした袋とすることによって、袋体の透明化に伴い、内部に印刷されたパターンを視認することが可能となる。また、袋体とする際には内側にヒートシール層を積層し三方シール袋、四方シール袋、ガゼット袋等にすることが可能であり、四方シール袋の場合に反射層を含むフィルムと反射層を含まないフィルムをラミネートするような構成とすることも可能である。
11 ゼオライトフィルム
12 熱可塑性樹脂
13 バリアフィルム
14 パターン
15 接着剤
16 アルミニウム箔
20 湿度インジケータ
21 ゼオライト含有樹脂組成物を使用したフィルム
22 ポリオレフィンフィルム
24 パターン
26 アルミニウム箔
30 包装袋
33 熱可塑性樹脂(PET)
35 表面層(低屈折率層)
36 低屈折率フィルム
40 判定色印刷部
Claims (18)
- ゼオライトを5〜80重量%含有する樹脂層の少なくとも一面側に文字、柄、絵からなる印刷層を配し、吸湿による該樹脂層の透明化により該印刷層を発現するインジケータ機能付き吸湿材であって、
前記印刷層は、文字、記号、線のパターンの印刷濃度に差を設けてあることを特徴とするインジケータ機能付き吸湿材。 - 前記樹脂層の印刷層を配した面側にゼオライトを5〜80重量%含有する樹脂層が積層されていることを特徴とする請求項1記載のインジケータ機能付き吸湿材。
- 少なくとも一面にはバリアフィルムが積層されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のインジケータ機能付き吸湿材。
- 前記バリアフィルム層と印刷層との間に、白、黒、赤、青、緑、黄、藍、シアン、マゼンタの何れか又はそれらを混色させたインキを塗工したことを特徴とする請求項3記載のインジケータ機能付き吸湿材。
- 前記印刷層が設けられた樹脂層の逆面に、白、黒、赤、青、緑、黄、藍、シアン、マゼンタの何れか又はそれらを混色させたインキを塗工したを特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載のインジケータ機能付き吸湿材。
- 前記樹脂層が飽和吸湿状態になったときに光の透過率が70%以上となることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項記載のインジケータ機能付き吸湿材。
- 少なくとも一面に反射面を有したフィルムを積層したことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項記載のインジケータ機能付き吸湿材。
- 前記印刷層に用いるインキは、樹脂に対する顔料あるいは染料の重量比が、0.05〜50重量%であることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項記載のインジケータ機能付き吸湿材。
- 前記印刷層のインキ膜厚は、0.3μm〜100μmであることを特徴とする請求項1又は8に記載のインジケータ機能付き吸湿材。
- 前記樹脂層の白濁した状態と透明化した状態との光学濃度数値の差が0.05以上になると印刷したパターンが発現する構成にしたことを特徴とする請求項1〜9の何れか1項記載のインジケータ機能付き吸湿材。
- ゼオライト含有樹脂組成物を使用したフィルムとパターンを印刷したポリオレフィンフィルム及び反射面を有したフィルムとを積層し、ゼオライト含有樹脂組成物を使用したフィルムの水分吸収に伴い白濁状態から透明に変化することを利用して前記パターンを視認できるようにしたことを特徴とする湿度インジケータであって、
前記パターンは文字、記号、線の印刷濃度に差を設け、視認度に変化が現れるようにして、空間の湿度が明確になるようにしたことを特徴とする湿度インジケータ。 - 前記ゼオライト含有樹脂組成物を使用したフィルムの上に熱可塑性樹脂を積層することにより吸湿速度を抑え、パターンの視認速度を制御させたことを特徴とする請求項11記載の湿度インジケータ。
- 前記熱可塑性樹脂の表面に視野角拡大用の塗料を塗工したことを特徴とする請求項12記載の湿度インジケータ。
- 前記パターンを印刷したポリオレフィンフィルム層と前記反射面を有したフィルム層との間に低屈折率のフィルムを積層したことを特徴とする請求項11〜13の何れか1項記載の湿度インジケータ。
- 前記ゼオライト含有樹脂組成物を使用したフィルムとパターンを印刷したポリオレフィンフィルム及び反射面を有したフィルムとを積層したものの全体を前記ゼオライト含有樹脂組成物を使用したフィルムより幅広のフィルムで上下から挟みヒートラミネーション加工したことを特徴とする請求項11記載の湿度インジケータ。
- 前記ヒートラミネーションに用いたフィルムの水蒸気透過度は0.1(g/m2 /day)から100(g/m2 /day)までのものであることを特徴とする請求項15記載の湿度インジケータ。
- 前記ヒートラミネーションに用いたフィルムのフィルム層に、吸湿して発現するパターンの状態を判定するための色見本を印刷したことを特徴とする請求項15又は16に記載の吸湿インジケータ。
- 請求項1〜10の何れか1項記載のインジケータ機能付き吸湿材を全面又は一部に設けたフィルムを用いて袋体に成形したことを特徴とする包装袋。
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