JP6029930B2 - 含硫黄化合物検出装置 - Google Patents
含硫黄化合物検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6029930B2 JP6029930B2 JP2012237862A JP2012237862A JP6029930B2 JP 6029930 B2 JP6029930 B2 JP 6029930B2 JP 2012237862 A JP2012237862 A JP 2012237862A JP 2012237862 A JP2012237862 A JP 2012237862A JP 6029930 B2 JP6029930 B2 JP 6029930B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- silver
- sulfur
- detection unit
- detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Description
本発明は、含硫黄化合物との接触により色変化を生じる含硫黄化合物の検出部と、前記検出部と色を比較するための比較部と、の組合せを複数個備え、前記検出部は、金属銀を含む露出面を有し、前記露出面の表面粗さが、一部又はすべての前記組み合わせの間で互いに異なることを特徴とする含硫黄化合物検出装置を提供する。
本発明の含硫黄化合物検出装置においては、式「−COOAg」で表される基を有するカルボン酸銀と、炭素数25以下のアミン化合物及び第4級アンモニウム塩、アンモニア、並びに前記アミン化合物又はアンモニアが酸と反応してなるアンモニウム塩からなる群から選択される一種以上の含窒素化合物と、が配合されてなる銀インク組成物を用いて、前記検出部における金属銀、又は前記検出部及び比較部における金属銀が、形成されたものであることが好ましい。
本発明に係る含硫黄化合物検出装置(以下、「検出装置」と略記することがある)は、含硫黄化合物との接触により色変化を生じる含硫黄化合物の検出部と、前記検出部と色を比較するための比較部と、の組合せを複数個備え、前記検出部は、金属銀を含む露出面を有し、前記露出面の表面粗さが、一部又はすべての前記組み合わせの間で互いに異なることを特徴とする。
かかる検出装置は、前記露出面(検出部)に含まれる金属銀が、含硫黄化合物との接触により色変化を生じる現象を利用したものであり、表面粗さが互いに異なる前記露出面が、その表面粗さに依存して、含硫黄化合物の曝露量が同じであっても色変化の度合いに差が生じることを見出してなされたものである。そして、露出面の色を前記比較部の色と比較することにより、露出面の色変化を簡便且つ正確に確認でき、含硫黄化合物を簡便に検出できる。また、かかる検出装置は、構造が簡略化されているため、安価に提供可能である。
また、前記検出部と接触するときの含硫黄化合物は、他の化合物との混合物であってもよいし、混合物でなくてもよい。
ここに示す検出装置(含硫黄化合物検出装置)1は、基材5上に、第1検出部2A、第2検出部2B及び第3検出部2C(以下、「第1検出部2A〜第3検出部2C」と記載することがある)を備え、第1比較部3A、第2比較部3B及び第3比較部3C(以下、「第1比較部3A〜第3比較部3C」と記載することがある)を備える。
そして、第1比較部3A〜第3比較部3Cは、基材5上において一枚の保護膜4により、一体に覆われており、基材5との間で保護膜4により封止されている。
前記セラミックスとしては、シリコン等が例示できる。
前記金属としては、アルミニウム、銅、鉄等の単体金属;ステンレス鋼等の合金等が例示できる。
前記紙類としては、原紙、アート紙、コート紙、キャストコート紙、レジンコート紙、グラシン紙、光沢紙、合成紙等が例示できる。
また、基材5の材質は、ガラスエポキシ樹脂、ポリマーアロイ等の、二種以上の材質を併用したものでもよい。
なお、基材5が複数層からなるシート状のものである場合、各層の合計の厚さが、上記の好ましい基材5の厚さとなるようにするとよい。
また、ここでは、第1検出部2A〜第3検出部2Cがすべて同一の形状である場合を示しているが、第1検出部2A〜第3検出部2Cの形状は、すべて異なっていてもよく、一部のみ異なっていてもよい。
同様に、第2検出部2B及び第2比較部3Bの組合せが第2検知手段20Bを構成し、第3検出部2C及び第3比較部3Cの組合せが第3検知手段20Cを構成する。
そして、第1検知手段20A、第2検知手段20B及び第3検知手段20C(以下、「第1検知手段20A〜第3検知手段20C」と記載することがある)における、検出部及び比較部の配置形態は、すべて同一でもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ異なっていてもよい。
第2検知手段20B及び第3検知手段20Cについても、第1検知手段20A及び第2検知手段20Bの場合と同様の配置形態(上記の条件を満たす配置形態)であることが好ましく、同一の配置形態であってもよい。
第1検出部2Aの露出面21Aは、金属銀を含むことにより、含硫黄化合物との接触により色変化を生じる。すなわち、第1検出部2Aは、少なくとも露出面21Aが、含硫黄化合物との接触により色変化を生じる。この色変化は、金属銀と含硫黄化合物との反応により、硫化銀(AgS)が生じるからであると考えられる。
そして、第1検出部2A〜第3検出部2Cの材質は、すべて同一でもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ異なっていてもよい。例えば、前記露出面21A、21B及び21C(以下、「露出面21A〜21C」と記載することがある)の材質は、すべて同一でもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ異なっていてもよい。
前記露出面21B及び21Cも、金属銀を含むことにより、含硫黄化合物との接触により色変化を生じる。
第1検知手段20A〜第3検知手段20Cの露出面は、すべて表面粗さが互いに異なることが好ましい。
また、前記露出面21A〜21C間の表面粗さの差は、15以上であることが好ましく、25以上であることがより好ましく、35以上であることが特に好ましい。下限値以上とすることで、含硫黄化合物の検出量の特定がより容易となる。
前記表面粗さの差の上限値は特に限定されないが、検出装置1の製造の容易さ等を考慮すると490であることが好ましい。
また、第1比較部3Aは、前記露出面21Aの含硫黄化合物との接触時に色変化を実質的に生じないものが好ましい。ここで「色変化を実質的に生じない」とは、色変化を全く生じないか、又は色変化を生じてもそれを目視で認識できない程度の変化であることを意味する。
これら第1比較部3Aの色に関する特性は、少なくともその表面31Aにおいて満たされていればよい。これは、以下に説明する第2比較部3B及び第3比較部3Cも同様である。図1中、第2比較部3Bの表面を符号31Bで、第3比較部3Cの表面を符号31Cで、それぞれ示す。
すなわち、第2比較部3Bは、第2検出部2B(露出面21B)と色を比較することで、露出面21Bの色変化の有無や色変化の程度を明らかにするための手段であり、通常は、含硫黄化合物との接触前の露出面21Bと実質的に同一の色であることが好ましい。また、第2比較部3Bは、前記露出面21Bの含硫黄化合物との接触時に色変化を実質的に生じないものが好ましい。
そして、第3比較部3Cは、第3検出部2C(露出面21C)と色を比較することで、露出面21Cの色変化の有無や色変化の程度を明らかにするための手段であり、通常は、含硫黄化合物との接触前の露出面21Cと実質的に同一の色であることが好ましい。また、第3比較部3Cは、前記露出面21Cの含硫黄化合物との接触時に色変化を実質的に生じないものが好ましい。
保護膜4は、単層からなるものでもよいし、二層以上の複数層からなるものでもよく、複数層からなる場合、これら複数層は、上記の基材5と同様の構成とすることができる。
保護膜4の厚さは特に限定されず、その材質に応じて適宜選択すればよい。
保護膜4と第1比較部3A〜第3比較部3Cの表面との間に隙間を設ける場合、この隙間は、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスが充填されていることが好ましい。
ここに示す検出装置1は、第1検出部2A〜第3検出部2Cが保護膜6で覆われている。以下、第1検出部2A〜第3検出部2Cが保護膜(保護手段)で覆われている場合、これを第2保護膜(第2保護手段)といい、第1比較部3A〜第3比較部3Cを覆っている保護膜(保護手段)を第1保護膜(第1保護手段)ということで、これらを互いに区別する。
ここで、第1検出部2A〜第3検出部2Cは、第1比較部3A〜第3比較部3Cが第1保護膜4で覆われているのと同様の方法で、第2保護膜6で覆われている。
第2保護膜6等の第2保護手段としては、第1保護膜4等の第1保護手段と同様のものを用いることができるが、材質は必ずしも透明でなくてもよく、例えば、基材5の材質として挙げた前記合成樹脂のうちから、目的に応じて適宜選択できる。
図4は、このように封止された検出装置1を例示する概略断面図である。
ここに示す検出装置1は、封止袋9に封入されて全体が封止されている。そして、封止袋9の内部は、上記の保護膜4を用いた場合の隙間と同様に、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスが充填されていることが好ましい。
なお、本発明においては、袋状の封止袋9に代えて、例えば肉厚のもので成型されたケース状のものなど、その他の形態のものを封止手段として用いてもよい。
封止袋9等の封止手段の材質や厚さ等は、第2保護手段と同様とすることができる。
一方、第1検出部2A〜第3検出部2Cのうち2個の検出部で色変化を生じた場合、含硫黄化合物の曝露量(濃度)は、これら色変化を生じた検出部のうち、露出面の表面粗さが小さい方の検出部の前記特定値以上であり、色変化を生じなかった残りの1個の検出部の前記特定値よりも小さいと判断できる。
そして、第1検出部2A〜第3検出部2Cのすべてで色変化を生じた場合、含硫黄化合物の曝露量(濃度)は、露出面の表面粗さが最小の検出部の前記特定値以上であると判断できる。
なお、目視で色変化を確認できなかった検出部も、例えば、分光濃度計を用いて、L*、a*、b*等を測定すれば、小さいながらも色変化を生じていると確認できる場合がある。
例えば、第1比較部3A〜第3比較部3Cの1個以上が、含硫黄化合物との接触により色変化を生じないものである場合には、その比較部は保護膜(第1保護膜)4で覆われていなくてもよい。
検出装置1は、例えば、以下に示す方法で製造できる。
まず、基材5上に、第1検出部2A〜第3検出部2C、及び第1比較部3A〜第3比較部3Cを形成する。これらを形成する順序は特に限定されず、例えば、第1検出部2A〜第3検出部2Cを先に形成してもよいし、第1比較部3A〜第3比較部3Cを先に形成してもよい。また、これら検出部及び比較部を区別することなく、これら6個を任意の順序で形成してもよい。例えば、第1検出部2A及び第1比較部3Aを同じ材質で構成するなど、検知手段ごとに同じ材質を用いる場合には、検知手段ごとに任意の順序で形成することにより、検出装置1をより簡便に製造できる。
まず、第1検出部2A〜第3検出部2Cの形成方法について、説明する。
第1検出部2A〜第3検出部2Cは、金属銀の形成材料を用いて形成する。
前記金属銀の形成材料は、加熱等によって分解し、金属銀を形成するものである。
本発明において、金属銀の形成材料は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合、その組み合わせ及び比率は、任意に調節できる。
金属銀の形成材料としては、式「−COOAg」で表される基を有するカルボン酸銀が例示できる。
前記カルボン酸銀は、式「−COOAg」で表される基を有していれば特に限定されない。例えば、式「−COOAg」で表される基の数は1個のみでもよいし、2個以上でもよい。また、カルボン酸銀中の式「−COOAg」で表される基の位置も特に限定されない。
なお、本明細書においては、単なる「カルボン酸銀」との記載は、特に断りの無い限り、「β−ケトカルボン酸銀(1)」及び「カルボン酸銀(4)」だけではなく、これらを包括する、「式「−COOAg」で表される基を有するカルボン酸銀」を意味するものとする。
Yはそれぞれ独立にフッ素原子、塩素原子、臭素原子又は水素原子であり;R1は炭素数1〜19の脂肪族炭化水素基又はフェニル基であり;R2は炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基であり;R3は炭素数1〜16の脂肪族炭化水素基であり;R4及びR5はそれぞれ独立に炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基であり;R6は炭素数1〜19の脂肪族炭化水素基、水酸基又は式「AgO−」で表される基であり;
Xはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基若しくはベンジル基、シアノ基、N−フタロイル−3−アミノプロピル基、2−エトキシビニル基、又は一般式「R7O−」、「R7S−」、「R7−C(=O)−」若しくは「R7−C(=O)−O−」で表される基であり;
R7は、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基、チエニル基、又は1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基若しくはジフェニル基である。)
β−ケトカルボン酸銀(1)は、前記一般式(1)で表される。
式中、Rは1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基若しくはフェニル基、水酸基、アミノ基、又は一般式「R1−CY2−」、「CY3−」、「R1−CHY−」、「R2O−」、「R5R4N−」、「(R3O)2CY−」若しくは「R6−C(=O)−CY2−」で表される基である。
Rにおける環状の前記アルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、トリシクロデシル基が例示できる。
Rにおける前記アルキニル基としては、エチニル基(−C≡CH)、プロパルギル基(−CH2−C≡CH)等の、Rにおける前記アルキル基の炭素原子間の1個の単結合(C−C)が三重結合(C≡C)に置換された基が例示できる。
置換基である前記脂肪族炭化水素基としては、炭素数が1〜16である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが例示できる。
RにおけるR2は、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基であり、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが例示できる。
RにおけるR3は、炭素数1〜16の脂肪族炭化水素基であり、炭素数が1〜16である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが例示できる。
RにおけるR4及びR5は、それぞれ独立に炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基である。すなわち、R4及びR5は、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数が1〜18である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが例示できる。
RにおけるR6は、炭素数1〜19の脂肪族炭化水素基、水酸基又は式「AgO−」で表される基であり、R6における前記脂肪族炭化水素基としては、炭素数が1〜19である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが例示できる。
Xにおける炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基としては、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが例示できる。
Xにおけるフェニル基及びベンジル基は、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよく、好ましい前記置換基としては、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、ニトロ基(−NO2)等が例示でき、置換基の数及び位置は特に限定されない。そして、置換基の数が複数である場合、これら複数個の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。
R7がチエニル基又はジフェニル基である場合、これらの、Xにおいて隣接する基又は原子(酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基)との結合位置は、特に限定されない。例えば、チエニル基は、2−チエニル基及び3−チエニル基のいずれでもよい。
カルボン酸銀(4)は、前記一般式(4)で表される
式中、R8は炭素数1〜19の脂肪族炭化水素基、カルボキシ基(−COOH)又は式「−C(=O)−OAg」で表される基である。
R8における前記脂肪族炭化水素基としては、炭素数が1〜19である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが例示できる。ただし、R8における前記脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜15であることが好ましく、1〜10であることがより好ましい。
銀インク組成物としては、液状のものが好ましく、金属銀の形成材料が均一に分散されたものが好ましい。
なお、本明細書において、「金属銀の形成材料に由来する銀」とは、特に断りの無い限り、銀インク組成物の製造時に配合された金属銀の形成材料中の銀を意味し、配合後に引き続き金属銀の形成材料を構成している銀と、配合後に金属銀の形成材料が分解して生じた分解物中の銀及び銀自体と、の両方を含む概念とする。
前記銀インク組成物は、特に金属銀の形成材料が前記カルボン酸銀である場合、金属銀の形成材料以外に、さらに、炭素数25以下のアミン化合物及び第4級アンモニウム塩、アンモニア、並びに前記アミン化合物又はアンモニアが酸と反応してなるアンモニウム塩からなる群から選択される一種以上の含窒素化合物(以下、単に「含窒素化合物」と略記することがある)が配合されてなるものが好ましい。
以下、炭素数25以下のアミン化合物を「アミン化合物」、炭素数25以下の第4級アンモニウム塩を「第4級アンモニウム塩」、炭素数25以下のアミン化合物が酸と反応してなるアンモニウム塩を「アミン化合物由来のアンモニウム塩」、アンモニアが酸と反応してなるアンモニウム塩を「アンモニア由来のアンモニウム塩」と略記することがある。
前記アミン化合物は、炭素数が1〜25であり、第1級アミン、第2級アミン及び第3級アミンのいずれでもよい。また、前記第4級アンモニウム塩は、炭素数が4〜25である。前記アミン化合物及び第4級アンモニウム塩は、鎖状及び環状のいずれでもよい。また、アミン部位又はアンモニウム塩部位を構成する窒素原子(例えば、第1級アミンのアミノ基(−NH2)を構成する窒素原子)の数は1個でもよいし、2個以上でもよい。
好ましい前記モノアルキルアミンとして、具体的には、n−ブチルアミン、n−へキシルアミン、n−オクチルアミン、n−ドデシルアミン、n−オクタデシルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、3−アミノペンタン、3−メチルブチルアミン、2−アミノオクタン、2−エチルヘキシルアミン、1,2−ジメチル−n−プロピルアミンが例示できる。
前記ヘテロアリール基は、単環状及び多環状のいずれでもよく、その環員数(環骨格を構成する原子の数)も特に限定されないが、3〜12員環であることが好ましい。
前記ヘテロアリール基で、酸素原子を1個有する単環状のものとしては、フラニル基が例示でき、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1個有する単環状のものとしては、チエニル基が例示でき、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、酸素原子を1〜2個及び窒素原子を1〜3個有する単環状のものとしては、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、モルホリニル基が例示でき、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1〜2個及び窒素原子を1〜3個有する単環状のものとしては、チアゾリル基、チアジアゾリル基、チアゾリジニル基が例示でき、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、窒素原子を1〜5個有する多環状のものとしては、インドリル基、イソインドリル基、インドリジニル基、ベンズイミダゾリル基、キノリル基、イソキノリル基、インダゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、テトラゾロピリジル基、テトラゾロピリダジニル基、ジヒドロトリアゾロピリダジニル基が例示でき、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1〜3個有する多環状のものとしては、ジチアナフタレニル基、ベンゾチオフェニル基が例示でき、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、酸素原子を1〜2個及び窒素原子を1〜3個有する多環状のものとしては、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾオキサジアゾリル基が例示でき、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1〜2個及び窒素原子を1〜3個有する多環状のものとしては、ベンゾチアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基が例示でき、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ジアミンは炭素数が1〜10であることが好ましく、より好ましいものとしてはエチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタンが例示できる。
好ましい前記ジアルキルアミンとして、具体的には、N−メチル−n−ヘキシルアミン、ジイソブチルアミン、ジ(2−エチルへキシル)アミンが例示できる。
好ましい前記トリアルキルアミンとして、具体的には、N,N−ジメチル−n−オクタデシルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミンが例示できる。
前記ジアルキルモノアリールアミンを構成するアリール基は、前記モノアリールアミンを構成するアリール基と同様であり、炭素数が6〜10であることが好ましい。
前記ハロゲン化テトラアルキルアンモニウムを構成するアルキル基は、前記モノアルキルアミンを構成するアルキル基と同様であり、炭素数が1〜19であることが好ましい。また、ハロゲン化テトラアルキルアンモニウム一分子中の4個のアルキル基は、互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、4個のアルキル基は、すべてが同じでもよいし、すべてが異なっていてもよく、一部だけが異なっていてもよい。
前記ハロゲン化テトラアルキルアンモニウムを構成するハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が例示できる。
好ましい前記ハロゲン化テトラアルキルアンモニウムとして、具体的には、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミドが例示できる。
環状アミンであれば、好ましいものとして、ピリジンが例示できる。
また、置換基である前記アリール基及びアルキル基は、さらに1個以上の水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよく、このようなハロゲン原子で置換された置換基を有するモノアルキルアミンとしては、2−ブロモベンジルアミンが例示できる。ここで、前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が例示できる。
また、後述する二酸化炭素供給時において、銀インク組成物(第二の混合物)中の成分がより均一に分散して、品質が安定することから、前記アミン化合物は分岐鎖状のアルキル基を有するものが好ましい。
本発明において、前記アミン化合物由来のアンモニウム塩は、前記アミン化合物が酸と反応してなるアンモニウム塩であり、前記酸は、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸でもよいし、酢酸等の有機酸でもよく、酸の種類は特に限定されない。
前記アミン化合物由来のアンモニウム塩としては、n−プロピルアミン塩酸塩、N−メチル−n−ヘキシルアミン塩酸塩、N,N−ジメチル−n−オクタデシルアミン塩酸塩等が例示できるが、これらに限定されない。
本発明において、前記アンモニア由来のアンモニウム塩は、アンモニアが酸と反応してなるアンモニウム塩であり、ここで酸としては、前記アミン化合物由来のアンモニウム塩の場合と同じものが例示できる。
前記アンモニア由来のアンモニウム塩としては、塩化アンモニウム等が例示できるが、これに限定されない。
そして、前記含窒素化合物としては、前記アミン化合物、第4級アンモニウム塩、アミン化合物由来のアンモニウム塩及びアンモニア由来のアンモニウム塩からなる群から選択される一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合、その組み合わせ及び比率は、任意に調節できる。
前記含窒素化合物の配合量を上記のように規定することで、銀インク組成物は、銀インク組成物の安定性がより向上する。さらに、高温による加熱処理を行わなくても、より安定して第1検出部2A〜第3検出部2Cを形成できる。
銀インク組成物は、前記金属銀の形成材料以外に、さらに還元剤が配合されてなるものでもよい。還元剤を配合することで、前記銀インク組成物は、金属銀をより形成し易くなり、例えば、低温での加熱処理でも十分な導電性を有する金属銀(導電体)を形成できる。
そして、前記還元剤は、シュウ酸、ヒドラジン及び下記一般式(5)で表される化合物(以下、「化合物(5)」と略記することがある)からなる群から選択される一種以上の還元性化合物(以下、単に「還元性化合物」と略記することがある)であることが好ましい。
H−C(=O)−R21 ・・・・(5)
(式中、R21は、炭素数20以下のアルキル基、アルコキシ基若しくはN,N−ジアルキルアミノ基、水酸基又はアミノ基である。)
前記還元性化合物は、シュウ酸(HOOC−COOH)、ヒドラジン(H2N−NH2)及び前記一般式(5)で表される化合物(化合物(5))からなる群から選択される一種以上のものである。すなわち、配合される還元性化合物は、一種のみでよいし、二種以上でもよく、二種以上を併用する場合、その組み合わせ及び比率は、任意に調節できる。
R21における炭素数20以下のアルキル基は、炭素数が1〜20であり、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよく、前記一般式(1)のRにおける前記アルキル基と同様のものが例示できる。
窒素原子に結合している前記アルキル基は、それぞれ直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよく、炭素数が1〜19である点以外は、前記一般式(1)のRにおける前記アルキル基と同様のものが例示できる。
銀インク組成物は、前記金属銀の形成材料以外に、さらにアルコールが配合されてなるものでもよい。
アセチレンアルコール(2)は、前記一般式(2)で表される。
式中、R’及びR’’は、それぞれ独立に炭素数1〜20のアルキル基、又は1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基である。
R’及びR’’における炭素数1〜20のアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状及び多環状のいずれでもよい。R’及びR’’における前記アルキル基としては、Rにおける前記アルキル基と同様のものが例示できる。
銀インク組成物は、前記金属銀の形成材料、含窒素化合物、還元剤及びアルコール以外の、その他の成分が配合されてなるものでもよい。
前記その他の成分は、目的に応じて任意に選択でき、特に限定されず、好ましいものとしては、アルコール以外の溶媒が例示でき、配合成分の種類や量に応じて任意に選択できる。
銀インク組成物において、配合成分の総量に占める前記その他の成分の配合量の比率は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。
前記その他の成分は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合で、その組み合わせ及び比率は、任意に調節できる。
各成分の配合時には、すべての成分を添加してからこれらを混合してもよいし、一部の成分を順次添加しながら混合してもよく、すべての成分を順次添加しながら混合してもよい。
混合方法は特に限定されず、撹拌子又は撹拌翼等を回転させて混合する方法、ミキサーを使用して混合する方法、超音波を加えて混合する方法等、公知の方法から適宜選択すればよい。
また、配合時間も、各配合成分が劣化しない限り特に限定されないが、10〜120分であることが好ましい。
銀インク組成物は、さらに二酸化炭素が供給されてなるものでもよい。このような銀インク組成物は高粘度となり、例えば、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、パッド印刷法等の、インクを厚盛りすることが必要な印刷法への適用に好適である。
そして、本発明においては、例えば、前記金属銀の形成材料及び含窒素化合物が配合されてなる第一の混合物に、二酸化炭素を供給して第二の混合物とし、必要に応じて前記第二の混合物に、さらに、還元剤を配合して、銀インク組成物を製造することが好ましい。また、前記アルコール又はその他の成分を配合する場合、これらは、第一の混合物及び第二の混合物のいずれか一方又は両方の製造時に配合でき、目的に応じて任意に選択できる。
そして、二酸化炭素ガスの供給時間は、必要とされる二酸化炭素ガスの供給量や、流量を考慮して適宜調節すればよい
この時の撹拌方法は、二酸化炭素を用いない上記の銀インク組成物の製造時における前記混合方法の場合と同様でよい。
ドライアイスの使用量は、上記の二酸化炭素ガスの供給量を考慮して調節すればよい。
ドライアイスの添加中及び添加後は、第一の混合物を撹拌することが好ましく、例えば、二酸化炭素を用いない上記の銀インク組成物の製造時と同様の方法で撹拌することが好ましい。このようにすることで、効率的に二酸化炭素を供給できる。
撹拌時の温度は、二酸化炭素ガス供給時と同様でよい。また、撹拌時間は、撹拌温度に応じて適宜調節すればよい。
このときの銀インク組成物は、配合成分が異なる点以外は、二酸化炭素を用いない上記の銀インク組成物と同様の方法で製造できる。そして、得られた銀インク組成物は、配合成分がすべて溶解していてもよいし、一部の成分が溶解せずに分散した状態であってもよいが、配合成分がすべて溶解していることが好ましく、溶解していない成分は均一に分散していることが好ましい。
ただし、この場合の二酸化炭素が供給されてなる銀インク組成物は、例えば、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法等の高粘度インクを使用する印刷法へ適用する場合には、20〜25℃における粘度が、1Pa・s以上であることが好ましい。
前記印刷法としては、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、ディップ式印刷法、インクジェット式印刷法、ディスペンサー式印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、パッド印刷法等が例示できる。
前記塗布法としては、スピンコーター、エアーナイフコーター、カーテンコーター、ダイコーター、ブレードコーター、ロールコーター、ゲートロールコーター、バーコーター、ロッドコーター、グラビアコーター等の各種コーターや、ワイヤーバー等を用いる方法が例示できる。
そして、第1検出部2A〜第3検出部2Cの露出面21A〜21Cの表面粗さは、上記のように、銀インク組成物におけるアセチレンアルコール(2)の配合量により調節されるが、それ以外では、例えば、基材5や後述する受容層等の、第1検出部2A〜第3検出部2Cの形成面の種類、銀インク組成物のアセチレンアルコール(2)以外の配合成分の種類及び配合量、銀インク組成物を基材5上に付着させる方法(例えば、印刷法での版形状等)、銀インク組成物を加熱処理するときの温度及び時間によっても、調節される。ただし、アセチレンアルコール(2)の配合量によれば、簡便に精度よく表面粗さを調節できる。
次に、第1比較部3A〜第3比較部3Cの形成方法について、説明する。
第1比較部3A〜第3比較部3Cの形成方法は、これらの材質に応じて、適した方法を選択すればよい。
例えば、第1比較部3A〜第3比較部3Cを前記露出面21A〜21C(第1検出部2A〜第3検出部2C)と同じ材質とする場合には、上記の銀インク組成物を用いて、第1検出部2A〜第3検出部2Cを形成する方法と同様の方法で、第1比較部3A〜第3比較部3Cを形成すればよい。
また、第1比較部3A〜第3比較部3Cを前記露出面21A〜21Cとは異なる材質とする場合には、例えば、染料、顔料等、公知の着色剤を用い、各種印刷法を適用して、第1比較部3A〜第3比較部3Cを形成できる。ここで、印刷法としては、銀インク組成物を基材5上に付着させる印刷法として挙げたものが例示できる。
そして、第1検出部2A〜第3検出部2Cと同様に、第1比較部3A〜第3比較部3Cのいずれかにおいて、表面以外の部位が表面とは異なる材質からなるものとすることもできる。
第1比較部3A〜第3比較部3Cの少なくともいずれかを保護膜(第1保護膜)4で覆う場合には、対象となる比較部の形成後であれば、いずれのタイミングでその比較部を覆ってもよい。
保護膜4は、公知の方法で基材5上に固定化して配置すればよく、接着層を介して基材5上に固定化する方法、熱融着により基材5上に固定化する方法、硬化性樹脂を基材5及び比較部上に塗布し、硬化させて保護膜4を形成することにより固定化する方法等が例示できるが、これらに限定されない。保護膜4の配置時には、必要に応じて、基材5又は比較部との間に不活性ガスを導入する。
第1検出部2A〜第3検出部2C(露出面21A〜21C)について、前記接触防止手段を配置して外気及び含硫黄化合物との接触を防止する場合には、これら検出部の形成後であれば、いずれのタイミングで接触防止手段を配置してもよい。
接触防止手段として第2保護膜6を用いる場合には、上記の第1保護膜4の場合と同様の方法で、第2保護膜6を基材5上に配置すればよい。
接触防止手段として封止袋9を用いる場合には、検出装置1が封入され、必要に応じて不活性ガスが導入された開口状態の封止袋9において、熱融着等の公知の手法により、開口部を封止すればよい。
[製造例1]
2−エチルヘキシルアミン(0.428モル)をフラスコ内に添加し、さらにここへ、氷冷下2−メチルアセト酢酸銀(0.190モル)を添加して撹拌することで、混合物を得た。なお、撹拌は、SUS製で長さ25mmの撹拌片を3枚供えた撹拌翼を使用して行った。各成分の配合量のモル比を表1に示す。なお、表1中、「−」はその成分が未配合であることを意味する。
次いで、得られた混合物の全量を15℃において、撹拌速度100rpmで撹拌しながら、ここへ650mL/分の流量で二酸化炭素(CO2)ガスを120分間供給(バブリング)し、銀インク組成物を得た。二酸化炭素ガスは、直径10mm、高さ180mmの円柱形エアストーンを介して、微細な気泡状として供給した。得られた銀インク組成物の粘度を下記方法で測定したところ、10Pa・sであった。
測定対象物(5g)について、温度20℃の環境下で、超音波振動式粘度計(CBC社製「VISCOMATE VM−10A」)のセンサー(振動体)を挿入して、粘度を測定した。
2−エチルヘキシルアミン(0.428モル)、及び3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール(エアープロダクツジャパン社製「サーフィノール61」)(0.0079モル)をフラスコ内に添加して撹拌し、さらにここへ、氷冷下2−メチルアセト酢酸銀(0.190モル)を添加して撹拌することで、混合物を得たこと以外は、製造例1と同様の方法で銀インク組成物を製造した。得られた銀インク組成物の粘度を測定したところ、10Pa・sであった。
2−エチルヘキシルアミン(0.428モル)、及び3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール(エアープロダクツジャパン社製「サーフィノール61」)(0.019モル)をフラスコ内に添加して撹拌し、さらにここへ、氷冷下2−メチルアセト酢酸銀(0.190モル)を添加して撹拌することで、混合物を得たこと以外は、製造例1と同様の方法で銀インク組成物を製造した。得られた銀インク組成物の粘度を測定したところ、10Pa・sであった。
[実施例1]
製造例1〜3で得られた銀インク組成物を用いて、図1に示す検出装置を製造した。具体的には、以下のとおりである。
第1検出部及び第1比較部の形成に、製造例1で得られた銀インク組成物を用い、第2検出部及び第2比較部の形成に、製造例2で得られた銀インク組成物を用い、第3検出部及び第3比較部の形成に、製造例3で得られた銀インク組成物を用い、ポリエチレンナフタレート(PEN)製の基材(厚さ0.1mm)に対して、これら銀インク組成物を用いてスクリーン印刷を行った。スクリーン版としては、カレンダー処理を行ったステンレス製のものを用い、乳剤厚10μmの条件で印刷した。そして、得られた印刷パターンを、80℃で30分間の熱風吹き付けによる加熱処理、150℃で30分間の熱風吹き付けによる加熱処理を順次行い、3cm×3cmの四角形状の金属銀のパターンを6個形成し、第1検出部〜第3検出部、及び第1比較部〜第3比較部とした。
次いで、第1比較部〜第3比較部を、一枚のPEN製の透明フィルムで一体に覆うことにより、検出装置とした。
(検出部の露出面の観察、表面粗さの測定)
実施例1で得られた検出装置のうち、第1検出部〜第3検出部の露出面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。このとき取得した撮像データを図5に示す。図5中、(a)は第1検出部、(b)は第2検出部、(c)は第3検出部の露出面の撮像データである。なお、第1比較部〜第3比較部の表面も同様にSEMで観察したところ、第1比較部の表面は第1検出部の露出面と同様であり、第2比較部の表面は第2検出部の露出面と同様であり、第3比較部の表面は第3検出部の露出面と同様であった。
また、第1検出部〜第3検出部の露出面について、形状測定レーザマイクロスコープ(キーエンス社製「VK−X100」)を用いて、表面粗さ(算術平均表面粗さRa)を測定した。結果を表2に示す。
実施例1で得られた検出装置を密閉容器内に配置し、この密閉容器内の条件を、硫化水素ガスの濃度が3ppm、相対湿度(RH)が80%、温度が40℃となるようにそれぞれ調節して、検出装置(第1検出部〜第3検出部)を硫化水素に所定時間曝露した。この間、曝露開始から4時間後、8時間後及び16時間後に密閉容器内から検出装置を取り出し、第1検出部〜第3検出部の露出面について、色変化の度合いを以下の方法で確認した。
すなわち、検出装置を密閉容器内に配置する直前の前記露出面(以下、「曝露開始直前の露出面」と略記する)と、検出装置を密閉容器内に配置してt時間後の前記露出面(以下、「曝露開始t時間後の露出面」と略記する)について、分光濃度計「X−rite 530」(エックスライト社製)を用いて、L*、a*、b*を測定した。
次いで、得られたL*、a*、b*の測定値から、下記式(I)にしたがって色差(ΔE)を算出した。第1検出部及び第3検出部についての結果を図6に示す。図6中、横軸の「時間0h」とは、t=0時間、すなわち、検出装置を密閉容器内に配置する直前(前記露出面の硫化水素への曝露開始直前)であることを意味する。
ΔE=[(Lt *−L0 *)2+(at *−a0 *)2+(bt *−b0 *)2]1/2 ・・・(I)
(式中、Lt *は曝露開始t時間後の露出面のL*の値であり、L0 *は曝露開始直前の露出面のL*の値であり、at *は曝露開始t時間後の露出面のa*の値であり、a0 *は曝露開始直前の露出面のa*の値であり、bt *は曝露開始t時間後の露出面のb*の値であり、b0 *は曝露開始直前の露出面のb*の値である。)
一方、検出装置の硫化水素への曝露中(0<t≦16)に、第1比較部〜第3比較部の表面は、色変化を生じていなかったのに対し、第1検出部〜第3検出部の前記露出面は、色変化を生じていることが目視で確認でき、第1検出部、第2検出部、第3検出部の順に色変化の度合いが大きかった。そして、図6に示すように、曝露開始16時間後(t=16)の段階で、第1検出部の露出面は色変化(濃色化)がまだ進行中であることが示唆されたのに対し、第3検出部の露出面は色変化(濃色化)が停止していることが示唆された。
このように、実施例1の検出装置は、簡略化された構造でありながら、簡便に含硫黄化合物を検出できることが確認できた。
Claims (4)
- 含硫黄化合物との接触により色変化を生じる含硫黄化合物の検出部と、前記検出部と色を比較するための比較部と、の組合せを複数個備え、
前記検出部は、金属銀を含む露出面を有し、前記露出面の表面粗さが、一部又はすべての前記組み合わせの間で互いに異なることを特徴とする含硫黄化合物検出装置。 - 前記比較部が金属銀を含む表面を有し、前記比較部が含硫黄化合物との接触を防止する保護手段で覆われていることを特徴とする請求項1に記載の含硫黄化合物検出装置。
- 式「−COOAg」で表される基を有するカルボン酸銀と、炭素数25以下のアミン化合物及び第4級アンモニウム塩、アンモニア、並びに前記アミン化合物又はアンモニアが酸と反応してなるアンモニウム塩からなる群から選択される一種以上の含窒素化合物と、が配合されてなる銀インク組成物を用いて、前記検出部における金属銀、又は前記検出部及び比較部における金属銀が、形成されたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の含硫黄化合物検出装置。
- 前記銀インク組成物として、下記一般式(2)で表わされるアセチレンアルコール類の配合量が互いに異なるものを用いて、前記露出面の表面粗さが互いに異なる、前記検出部における金属銀が形成されたものであることを特徴とする請求項3に記載の含硫黄化合物検出装置。
(式中、R’及びR’’は、それぞれ独立に炭素数1〜20のアルキル基、又は一つ以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基である。)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012237862A JP6029930B2 (ja) | 2012-10-29 | 2012-10-29 | 含硫黄化合物検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012237862A JP6029930B2 (ja) | 2012-10-29 | 2012-10-29 | 含硫黄化合物検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014089063A JP2014089063A (ja) | 2014-05-15 |
| JP6029930B2 true JP6029930B2 (ja) | 2016-11-24 |
Family
ID=50791084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012237862A Expired - Fee Related JP6029930B2 (ja) | 2012-10-29 | 2012-10-29 | 含硫黄化合物検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6029930B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6507352B2 (ja) * | 2015-11-06 | 2019-05-08 | 新潟県 | 水田土壌用硫化水素検知装置及び水田における硫化水素の発生状況確認方法 |
| WO2019167567A1 (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-06 | 富士フイルム株式会社 | 硫黄化合物センサー、及び、硫黄化合物の検出方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5172494A (en) * | 1974-12-20 | 1976-06-23 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Gasukenchiteepu |
| JP2001033435A (ja) * | 1999-07-22 | 2001-02-09 | Matsushita Electric Works Ltd | ガス検知構造およびその検知方法 |
| JP2002243718A (ja) * | 2001-02-19 | 2002-08-28 | Sony Corp | 浮遊有害物質の検知具およびその製造方法とそれを用いた検知方法 |
| JP2009250611A (ja) * | 2008-04-01 | 2009-10-29 | Taiyosha Electric Co Ltd | 硫化検出センサ、硫化検出回路及び硫化検出センサの製造方法 |
-
2012
- 2012-10-29 JP JP2012237862A patent/JP6029930B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014089063A (ja) | 2014-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2014051066A1 (ja) | 銀インク組成物、導電体及び通信機器 | |
| US10040960B2 (en) | Silver ink composition, conductor and communication device | |
| US20160330835A1 (en) | Wiring board | |
| JP6270913B2 (ja) | 回路基板 | |
| JP6289841B2 (ja) | 銀インク組成物の製造方法 | |
| JP6029930B2 (ja) | 含硫黄化合物検出装置 | |
| JP2014110514A (ja) | アンテナ構造体、通信機器及びアンテナ構造体の製造方法 | |
| JP6712949B2 (ja) | 金属銀、金属銀の製造方法及び積層体 | |
| JPWO2015147124A1 (ja) | 積層体 | |
| JP6278659B2 (ja) | 銀インク組成物、導電体及び電子機器 | |
| JP2017119423A (ja) | 積層体及び積層体の製造方法 | |
| JP6802798B2 (ja) | 銀インク組成物、その製造方法及び積層体 | |
| JP6821422B2 (ja) | 金属薄膜基材の製造方法 | |
| JP6346486B2 (ja) | 積層体、データ受送信体、通信機器及び透明導電膜 | |
| JP6117567B2 (ja) | 銀インク組成物及び導電体 | |
| JP2018200174A (ja) | 硫化検出センサ、硫化検出方法 | |
| JP6289840B2 (ja) | 銀インク組成物、導電体及び通信機器 | |
| JP6105352B2 (ja) | 積層体及び通信機器 | |
| JP6081120B2 (ja) | 積層体、データ受送信体及び通信機器 | |
| JP6270587B2 (ja) | 銀インク組成物及びその製造方法 | |
| JP6230781B2 (ja) | 積層体、データ受送信体、通信機器及び積層体の製造方法 | |
| JP2014089926A (ja) | 銀膜 | |
| JP6678475B2 (ja) | 金属インク組成物、配線板及び配線の形成方法 | |
| JP6596783B2 (ja) | 積層体、データ受送信体及び電子機器 | |
| JP6314012B2 (ja) | 銀インク組成物の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151022 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20151023 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161004 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161019 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6029930 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |