CN107250045A - 钙铝石型化合物、多功能剂、和含钙铝石型化合物的制品的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于,提供:能够引起供电子反应、供H‑反应、脱氧反应和脱水反应的钙铝石型化合物;包含前述钙铝石型化合物、不溶解于溶剂中、且能够引起供电子反应、供H‑反应、脱氧反应和脱水反应的多功能剂;以及,含钙铝石型化合物的制品的制造方法。一种钙铝石型化合物,其特征在于,包接有电子和H‑;一种多功能剂,其特征在于,含有前述钙铝石型化合物I、和包接有电子的钙铝石型化合物与包接有H‑的钙铝石型化合物的混合物II中的至少一个,所述多功能剂具有自由基消去活性、还原性、脱氧性能和脱水性能;以及,一种含钙铝石型化合物的制品的制造方法,所述制品含有前述钙铝石型化合物。
Description
技术领域
本发明涉及钙铝石型化合物、含有钙铝石型化合物的多功能剂、和含钙铝石型化合物的制品的制造方法,更详细而言,涉及能够引起供电子反应、供H-反应、脱氧反应和脱水反应的钙铝石型化合物;包含钙铝石型化合物、在溶剂中不溶解、且具有自由基消去活性、还原性、脱氧性能和脱水性能的多功能剂;和,含纯度高的钙铝石型化合物的制品的制造方法。
背景技术
以往,作为在带阳离子的笼状的晶体结构体的内侧包接有阴离子的化合物,已知有钙铝石型化合物。作为钙铝石型化合物的典型例,可以举出:作为构成笼状的晶体结构的元素为Ca、Al和O的12CaO·7Al2O3。另外,12CaO·7Al2O3简称为C12A7。
构成笼状的晶体结构的元素不限定于上述3种,已知有由各种构成元素形成的钙铝石型化合物。例如,广泛已知的是,C12A7中的Ca的一部分被Sr置换而得到的12CaO·7Al2O3与12SrO·7Al2O3的混晶化合物。
作为包接于钙铝石型化合物的阴离子,广泛已知有O-、O2-、OH-、S2-、F-、Cl-和H-等。另外,还已知包接有电子代替阴离子的钙铝石型化合物。
以往已知的是,包接有阴离子或电子中的任一者的钙铝石型化合物具有还原作用和抗氧化作用。
例如,专利文献1中公开了,“包含2×1018cm-3以上且低于2.3×1021cm-3的电子(e-)的12CaO·7Al2O3化合物”(参照专利文献1的权利要求1)。专利文献1中公开了,“包接有电子的无机化合物粉体作为抗氧化剂发挥优异的功能”(参照专利文献1的[0006])。
另外,专利文献2中公开了,“以包含浓度1×1018cm-3以上的氢阴离子(H-)的12CaO·7Al2O3化合物和/或12SrO·7Al2O3化合物以及它们的混晶为有效成分的抗氧化剂”(参照专利文献2的权利要求1)。
然而,以往未知的是:利用包接有电子和H-这两者的钙铝石型化合物的方法、组合利用包接有电子的钙铝石型化合物与包接有H-的钙铝石型化合物这两者的方法。
利用钙铝石型化合物的抗氧化性、还原性,钙铝石型化合物有时作为抗氧化剂使用。例如,专利文献2中记载了,“提供:以包含氢阴离子的无机化合物(12CaO·7Al2Or化合物、12SrO·7Al2O3化合物、或12CaO·7Al2O3与12SrO·7Al2O3的混晶化合物)的粉体为有效成分的抗氧化剂和其应用”(参照专利文献2的权利要求1),作为含有抗氧化剂的制品的具体例,公开了,皮肤外用剂、化妆品、美白剂、塑料添加用抗氧化剂和涂料添加用抗氧化剂(参照专利文献2的权利要求2~6)。含有专利文献2中的抗氧化剂的制品的特征在于,作为固体或粘性高的凝胶状物中的有效成分,均添加有钙铝石型化合物。以往未知的方案是:使钙铝石型化合物静置而不溶解于油等液体中,由此使用钙铝石型化合物作为抗氧化剂。
作为抗氧化剂所使用的油的具体例,可以举出:石油、煤油、轻油、蜡、生物燃料等燃料油、包含干性油的墨和油漆等有机涂料、用于烹调用的食品用油、马油等化妆用油、香水用油、用于有机溶剂等的矿物油、机械油、润滑油和绝缘油等。作为前述食品用油的具体例,可以举出:芝麻油、菜籽油等植物性油、和鱼油、猪油、鲸油等动物性油。作为前述香水用油的具体例,可以举出:也被称为香精油的精油、也被称为芳香精油的香油、和润发油等发油。油中的烃由于光、热、金属等的作用而与空气中的氧反应,而被氧化。由于烃的氧化而引起油的色调变化、不愉快臭味的发生、有害物质的生成等。需要说明的是,不饱和度越高的烃,越容易受到氧化反应。另外,烃由于光、热等而与氧反应,生成过氧化自由基(有时也被称为“游离自由基”)。该过氧化自由基的反应性非常高,与烃发生反应,由此,生成各种聚合物、低级脂肪酸等。它们为了防止烃的氧化反应以及自由基反应,可在油中添加各种抗氧化剂。另外,在油中存在水分时,油的劣化被促进。特别是,机械油、润滑油和绝缘油等中,随着油中的水分的增加而容易产生锈、淤渣。例如,绝缘油被氧化,而且由于水分而油劣化产生锈、淤渣时,介质击穿电压降低,有发生介质击穿的担心。如此,绝缘油等不仅由于烃的氧化反应还由于油中的水分而劣化推进,因此,提出了以各种方法从油中去除水分的方法。
作为前述油中使用的抗氧化剂,可以举出:酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂和维生素E等。这些抗氧化剂均溶解于溶剂、特别是溶解于油中,由此发挥其抗氧化能力。通过抗氧化剂溶解于油中,由此抗氧化剂溶解后的油与溶解前的油的构成成分不同。溶解于油中的抗氧化剂的添加量等有时被各种规章、标准等所限制。需要说明的是,以往未知的是:能够防止溶液中所含的物质的氧化而不溶解于油等溶剂的抗氧化剂。
食品用油中,为了防止烃的氧化,可添加抗氧化剂。但是,为了不变更食品成分,根据规章,来确定食品用油中能够添加的抗氧化剂的种类和量等。具体而言,在基于JAS标准的规章下,作为食品中能够添加的主要抗氧化剂,可以举出:源自橄榄油的维生素E。然而,依据以往确定的规章值,存在食品用油中能够添加的维生素E类的量不充分,难以完全防止烃的氧化反应的问题。另外,随着时间经过,食品中含有的维生素E类被氧化而分解,食品中的维生素E类的含量缓慢减少。由此,存在由于氧化导致食品用油中含有的营养成分的量减少的问题。
为了防止引起烃的氧化反应、导致油劣化,一般来说,在石油等燃料油中,在长时间的保存期间内添加抗氧化剂。以往,一般来说,燃料油中使用酚系抗氧化剂。然而,燃料油中添加的抗氧化剂溶解于油中而改变其构成成分,因此,燃料油中能够添加的酚系抗氧化剂的量有限制。依据抗氧化剂的添加量的规章值时,有时无法添加为了完全防止燃料油的氧化而充分的量的酚系抗氧化剂,无法充分防止燃料油的氧化和劣化。
另外,作为燃料油中添加的其他抗氧化剂,可以举出硫系抗氧化剂。硫系抗氧化剂在燃料油燃烧反应时,产生成为酸雨原因的硫氧化物SOx。从降低燃烧时的废气气体中的SOx的观点出发,硫系抗氧化剂的添加也受到限制。由此,存在无法在燃料油中添加为了完全防止燃料油的氧化而充分的量的硫系抗氧化剂,无法充分防止燃料油的氧化和劣化的问题。
另外,墨和油漆等有机涂料在保存于保存用容器中的期间,作为构成成分的烃有时发生氧化、劣化。存在由于有机涂料的劣化而涂料的色调发生变化,在涂料涂布后也容易引起裂缝、剥落等的问题。以往,为了防止保存中的有机涂料的氧化所导致的劣化,进行了在有机涂料中添加各种抗氧化剂并使其溶解的操作。然而,对于有机涂料中添加的抗氧化剂,由于使有机涂料中的构成成分改变,因此有时导致墨、油漆等的微妙的色调等变化。存在难以在墨和油漆等有机涂料中添加能够完全防止烃的氧化反应所需充分的量的抗氧化剂、并使其溶解的问题。
以往未知的是,使用钙铝石型化合物作为烃处于被氧化的状态的废油等的还原剂,由此,对废油等进行改质。另外也未知,将钙铝石型化合物用于油的抗氧化和油中存在的水分的去除。
另外,专利文献3中公开了,将电子化合物在氧气、氢气、或氮气气氛中进行热处理,用阴离子置换电子,可以使O-、H-或N-包接(参照专利文献3的第6页第22行~第7页第2行和第15页第3行~第11行)。专利文献3中公开了,包接有O-离子的C12A7化合物和同型化合物可以作为氧化催化剂和O-射束产生材料加以应用(参照专利文献3的第15页第12行~第13行)。
以往未知的是,通过使用钙铝石型化合物作为含有有害物质、恶臭物质等的气相的氧化剂和还原剂,由此对气相进行改质。
另外未知的是,包接有O-、O2 -等活性氧的钙铝石型化合物具有细菌、病毒的杀菌作用,将其作为杀菌剂使用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-161728号公报
专利文献2:WO2008/087774 A1
专利文献3:WO2005/000741 A1
发明内容
发明要解决的问题
然而,钙铝石型化合物根据包接于钙铝石型化合物中的电子或阴离子的种类的差异而具有各种功能。因此认为,根据所包接的阴离子等的种类不同的钙铝石型化合物各自的功能的差异,而可以将钙铝石化合物适用于各种用途。另外认为,通过组合使用功能不同的钙铝石型化合物,各种用途中的应用广泛,另外,根据各功能的协同效果,对于某个用途更适合。
本发明的课题在于,提供:能够引起供电子反应、供H-反应、脱氧反应和脱水反应的钙铝石型化合物。
本发明的课题在于,提供:包含钙铝石型化合物、不溶于油等溶剂、且能够引起供电子反应、供H-反应、脱氧反应和脱水反应的多功能剂、即、具有自由基消去活性、还原性、脱氧性能和脱水性能的多功能剂。
本发明的课题在于,提供:具有自由基消去活性、还原性、脱氧性能和脱水性能的、容器、多孔体、覆膜、过滤器和反应器。
本发明的课题在于,提供:能够维持油、特别是绝缘油的品质的油用多功能剂。
本发明的课题在于,提供:能够维持绝缘油的品质的多功能剂的使用方法。
本发明的课题在于,提供:绝缘油的品质得以维持的油浸式变压器。
本发明的课题在于,提供:绝缘油的品质得以维持的油浸式电容器。
本发明的课题在于,提供:能够对气相进行改质的气相改质剂。
本发明的课题在于,提供:能够对烟草的烟进行改质的烟草烟用过滤器。
本发明的课题在于,提供:能够对烟草的烟进行改质的烟草烟用配件。
本发明的课题在于,提供:具有自由基消去活性、还原性和脱水性能的口罩。
本发明的课题在于,提供:可以制造含有纯度高的钙铝石型化合物、能够抑制品质降低的含钙铝石型化合物的制品的含钙铝石型化合物的制品的制造方法。
本发明的课题在于,可以制造高浓度的包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、高浓度的包接有电子的钙铝石型化合物、或高浓度的包接有H-的钙铝石型化合物,由此,提供包含高浓度的包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、和高浓度的包接有电子的钙铝石型化合物与高浓度的包接有H-的钙铝石型化合物的混合物II中的至少一者的含钙铝石型化合物的制品的制造方法。
用于解决问题的方案
用于解决前述课题的方案如下所述。
(1)一种钙铝石型化合物,其特征在于,包接有电子和H-。(2)一种多功能剂,其特征在于,含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、和包接有电子的钙铝石型化合物与包接有H-的钙铝石型化合物的混合物II中的至少一个,且具有自由基消去活性、还原性、脱氧性能和脱水性能。(3)一种容器,其特征在于,至少一部分含有前述(2)所述的多功能剂。(4)根据前述(3)所述的容器,其特征在于,为陶器或玻璃。(5)一种多孔体,其特征在于,含有前述(2)所述的多功能剂,且至少表面为多孔质。(6)一种覆膜,其特征在于,含有前述(2)所述的多功能剂。(7)一种过滤器,其特征在于,含有前述(2)所述的多功能剂。(8)一种反应器,其特征在于,具备:具有至少2个开口部和内部空间的壳体;和,配置于前述内部空间的前述(2)所述的多功能剂。(9)一种油用多功能剂,其特征在于,将前述(2)所述的多功能剂用于油的品质维持。(10)根据前述(9)所述的油用多功能剂,其特征在于,前述油为绝缘油。(11)一种多功能剂的使用方法,其特征在于,将前述(2)所述的多功能剂置于绝缘油中和绝缘油的周边中的至少一者而使用。(12)一种油浸式变压器,其特征在于,具备:变压器罐;和,填充于变压器罐内的绝缘油,前述(2)所述的多功能剂位于前述绝缘油中和前述绝缘油的周边中的至少一者。(13)一种油浸式电容器,其特征在于,具备:收纳电容器的电容器罐;和,填充于电容器罐内的绝缘油,前述(2)所述的多功能剂位于前述绝缘油中和前述绝缘油的周边中的至少一者。(14)一种气相改质剂,其特征在于,将前述(2)所述的多功能剂用于气相的改质。(15)一种烟草烟用过滤器,其特征在于,含有前述(2)所述的多功能剂,且对烟草的烟进行改质。(16)一种烟草烟用配件,其特征在于,具备:具有至少2个开口部和内部空间的壳体;和,配置于前述内部空间的前述(2)所述的多功能剂,在前述一个开口部安装烟草,以前述另一个开口部为吸口,对通过前述壳体内的烟草的烟进行改质。(17)一种口罩,其特征在于,具备:前述(7)所述的过滤器或前述(8)所述的反应器。(18)一种含有前述(2)所述的多功能剂的含钙铝石型化合物的制品的制造方法,其特征在于,至少具备如下工序中的混合粉碎工序和第2焙烧工序:混合粉碎工序,使用混合粉碎器具将原料进行混合和粉碎而得到混合物;焙烧工序,将前述混合物载置于焙烧器具内或焙烧器具上并焙烧而得到钙铝石型化合物前体;成型工序,将前述混合物或前述钙铝石型化合物前体投入至成型模并成型而得到成型体;第2焙烧工序,将前述混合物、前述成型体或前述钙铝石型化合物前体载置于焙烧器具内或焙烧器具上,在还原性气氛或非活性气体气氛中进行焙烧,前述混合粉碎器具、前述成型模和前述焙烧器具中的至少一个为钙铝石型化合物制。(19)根据前述(18)所述的含钙铝石型化合物的制品的制造方法,其特征在于,前述第2焙烧工序中,在炉内和向炉内的气体供给路中的至少一者载置脱水剂和脱氧剂中的至少一者,由此,在干燥气氛和脱氧气氛中的至少一者的气氛中进行焙烧。
发明的效果
根据前述(1)中记载的方案,包接电子与H-、而且具有特有的晶体结构,从而可以提供能够引起供电子反应、供H-反应、脱氧反应和脱水反应的钙铝石型化合物。
包接有电子的、钙铝石型化合物I、II具有供电子性,因此消去游离自由基,特别是消去活性氧,另外,具有还原性。包接有H-的、钙铝石型化合物I、II具有供H-性,具有还原性。本发明的钙铝石型化合物I、II具有笼状的晶体结构,在具有正电荷的包接笼的内侧包接有具有负电荷的电子和H-中的至少一者。包接笼具有:通过与水接触而进行水合反应从而去除周围存在的水分的功能;和,在其内部收集阴离子、特别是氧离子的功能。本发明的钙铝石型化合物不是以往一般使用的供电子剂那样的有机化合物而是由无机化合物形成的陶瓷。作为陶瓷的一种的钙铝石型化合物特别是具有不溶于油等有机溶剂的性质。根据前述(2)中记载的方案,可以提供如下多功能剂:不溶解于油等液体中,将电子供给至液体中的含有成分从而具有自由基消去活性,且具有还原性,将H-供给至液体中的含有成分从而具有还原性,在包接笼中收集阴离子、特别是氧离子从而具有脱氧性能,另外,通过与水接触进行水合反应而具有脱水性能。
根据前述(3)~前述(8)中记载的方案,可以提供:具有自由基消去活性、还原性、脱氧性能和脱水性能的、容器、多孔体、覆膜、过滤器和反应器。
根据前述(9)和前述(10)中记载的方案,可以提供能够维持油、特别是绝缘油的品质的油用多功能剂。
根据前述(11)中记载的方案,可以提供能够维持绝缘油的品质的多功能剂的使用方法。
根据前述(12)中记载的方案,可以提供绝缘油的品质得以维持的油浸式变压器。
根据前述(13)中记载的方案,可以提供绝缘油的品质得以维持的油浸式电容器。
根据前述(14)中记载的方案,可以提供能够对气相进行改质的气相改质剂。
根据前述(15)中记载的方案,可以提供能够对烟草的烟进行改质的烟草烟用过滤器。
根据前述(16)中记载的方案,可以提供能够对烟草的烟进行改质的烟草烟用配件。
根据前述(17)中记载的方案,可以提供具有自由基消去活性、还原性和脱水性能的口罩。
根据前述(18)中记载的方案,可以提供:可以制造含有纯度高的钙铝石型化合物、能够抑制品质降低的含钙铝石型化合物的制品的含钙铝石型化合物的制品的制造方法。
根据前述(19)中记载的方案,可以制造高浓度的包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、高浓度的包接有电子的钙铝石型化合物、或高浓度的包接有H-的钙铝石型化合物,由此,可以提供:包含高浓度的包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、和高浓度的包接有电子的钙铝石型化合物与高浓度的包接有H-的钙铝石型化合物的混合物II中的至少一者的含钙铝石型化合物的制品的制造方法。
附图说明
图1为示出钙铝石型化合物的晶体结构的概要图。
图2为示出本发明的颗粒状的多功能剂的概要说明图。
图3为示出本发明的球状的多功能剂的概要说明图。
图4为示出本发明的过滤器状的多功能剂的概要说明图。
图5为示出本发明的覆膜状的多功能剂的概要说明图。
图6为示出本发明的容器型的多功能剂的概要说明图。
图7为示出具有本发明的多功能剂的烟草烟用配件的一例的概要说明图。
图8为示出具有本发明的多功能剂的反应器的一例的概要说明图。
图9为示出油浸式变压器的一例的概要说明图。
图10为示出油浸式电容器的一例的概要说明图。
图11为实施例的试样B的X射线衍射谱图。
具体实施方式
(包接有电子和H-的钙铝石型化合物)
首先,以下对本发明的、包接有电子和H-这两者的钙铝石型化合物(以下,有时简单称为“钙铝石型化合物I”)进行说明。
钙铝石型化合物具备:具有正电荷的包接笼;和,包接于该包接笼的内侧、且具有负电荷的包接颗粒。钙铝石型化合物I中的包接颗粒为电子和H-。包接笼以立体网状三维地连接,从而以整体的结构体构成笼簇。
包接笼和由多个包接笼构成的笼簇具备钙铝石型化合物特有的晶体结构。如图1所示那样,主要由大小各不同的3种元素形成包接笼。图1所示的例中,由编号4所示的Al、编号3所示的Ca和编号2所示的O形成包接笼。由Al、Ca和O形成包接笼的钙铝石型化合物有时也被称为12CaO·7Al2O3、或C12A7。另外,图1中,示出由3个包接笼6构成笼簇的例,C12A7的每单位晶格中具有12个包接笼。另外,方便起见示出位于图中右侧的包接笼中包接有1个电子的例子,但实际上,包接颗粒为电子的情况下,质量与离子相比非常小,因此,以量子力学的方式动作。即,电子被正电荷吸引,但是非局部存在化,处于可以仅以存在几率表示的状态。
只要不破坏钙铝石型化合物特有的晶体结构,包接笼也可以包含除Al、Ca和O之外的元素。例如,Al其一部分或全部可以被选自由B、Ga、C、Si、Fe和Ge组成的组中的至少一种以上的元素置换。Ca其一部分或全部可以被选自由Sr、Li、Na、K、Mg、Sr、Ba、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ir、Ru、Rh和Pt组成的组中的至少一种以上的元素置换。O其一部分或全部可以被选自由H、F、Cl、Br和Au组成的组中的至少一种以上的元素置换。已知将Al、Ca或O用其他元素置换时,原子间的结合距离变化,钙铝石型化合物的性质变化。被上述元素置换的钙铝石型化合物可以发挥本发明的效果而不会使其晶体结构有较大变化。
包接颗粒分别包接于构成笼簇的包接笼的内侧。C12A7的每单位晶格中具有12个包接笼,整体带有4价正电荷。由此,包接于包接笼的包接颗粒为2价阴离子的情况下,阴离子包接于12个中的2个包接笼、包接颗粒为1价阴离子的情况下,阴离子包接于12个中的4个包接笼。另外,包接颗粒为电子的情况下,如前述那样,非局部存在化,处于可以仅以存在几率表示的状态。具有负电荷的包接颗粒电稳定地保持于具有正电荷的包接笼的内侧。
钙铝石型化合物I包接有电子和H-。电子和H-分别具有1价负电荷,因此,可能有如下情况:12个包接笼中的3个包接笼中包接有H-,1个电子非局部存在化而存在的情况;12个包接笼中的2个包接笼中包接有H-,2个电子非局部存在化而存在的情况;和,12个包接笼中的1个包接笼中包接有H-、3个电子非局部存在化而存在的情况等。钙铝石型化合物I中,构成钙铝石型化合物I的笼簇整体的任意部位中,电子和H-这两者只要被包接即可,对各包接笼中的包接颗粒的种类没有特别限定。
对钙铝石型化合物I中包接的电子与H-的含有比没有特别限制。为了可以特别适当地控制基于钙铝石型化合物I的还原反应、并且具有作为抗氧化剂或还原剂等使用所需的充分的供电子能力和供H-能力,可以适当变更钙铝石型化合物I中包接的电子与H-的含有比。钙铝石型化合物I由1个或多个笼簇构成。
钙铝石型化合物I除电子和H-之外,也可以包含除H-之外的阴离子和自由基等。即,本发明的钙铝石型化合物只要12个包接笼中包接有至少1个的电子与1个H-即可,最大2个包接笼中也可以包接有其他阴离子或自由基。作为钙铝石型化合物I中能够含有的、除H-之外的阴离子的具体例,可以举出:S2-、F-、Cl-、O-、O2-、O2 2-、和OH-等。
钙铝石型化合物I包接有电子的情况可以通过在光吸收光谱中,在光子能量变为0.4eV和2.8eV的2个位置具有光吸收峰来确认。进而,根据这些吸收峰的强度,也可以求出所包接的电子的量。另外,作为其他方法,钙铝石型化合物I包接有电子的情况可以通过利用电子自旋共振装置(ESR)测定ESR谱,根据源自电子的信号的有无来确认。另外,使用二次离子质谱法(有时也被称为“SIMS”),由此可以确认钙铝石型化合物I中包接有H-,进而可以对H-的浓度进行定量。另外,作为其他方法,钙铝石型化合物I包接有H-的情况可以通过将钙铝石型化合物I溶解于盐酸等强酸中时的氢气的发生的有无、或浸渗于水而钙铝石型化合物I发生水合而晶体崩解时的氢气的发生的有无,从而确认。进而,作为其他方法,可以通过使用核磁共振装置(NMR),从而确认钙铝石型化合物I包接H-。
钙铝石型化合物I包接有电子和H-,因此,具有充分的供电子性,且具有供H-性。另外,钙铝石型化合物I如前述那样通过具有特有的晶体结构,由此具有收集阴离子、特别是氧离子的功能,另外,通过与水接触而发生水合反应。因此,钙铝石型化合物I可以引起供电子反应、供H-反应、脱氧反应和脱水反应。
钙铝石型化合物I具备:仅包接有电子的钙铝石型化合物所具有的功能、和仅包接有H-的钙铝石型化合物所具有的功能这两者。包接有电子的钙铝石型化合物具有供电子性,从而消去游离自由基、特别是消去活性氧,另外,具有还原性。包接有H-的钙铝石型化合物具有供H-性,具有还原性。钙铝石型化合物I具有笼状的晶体结构,在具有正电荷的包接笼的内侧包接有具有负电荷的电子和H-中的至少一者。至少包含Ca、Al和O作为晶格的钙铝石型化合物I具有:将阴离子、特别是氧离子收集至包接笼的内部的功能、和与水接触而发生水合反应从而将存在于周围的水分去除的功能。在钙铝石型化合物I的周围存在有氧、水分的情况下,首先,钙铝石型化合物I将氧离子O2-收集至包接笼的内部,所收集的氧离子O2-与周围的水分发生反应,在包接笼内变为OH-。如此,钙铝石型化合物I有利于脱氧反应和脱水反应。钙铝石型化合物I不是如以往一般使用的供电子剂那样的有机化合物,而是由无机化合物形成的陶瓷。作为陶瓷的一种的钙铝石型化合物特别是具有不溶于油等有机溶剂的性质。如此,钙铝石型化合物I具有如下的多功能:不溶解于油等液体中,而将电子供至液体中的含有成分从而具有自由基消去活性并且具有还原性,将H-供至液体中的含有成分从而具有还原性,与水接触而发生水合反应从而具有脱水性能,另外,将氧离子等收集至包接笼的内部而具有脱氧性能。
(包接有电子的钙铝石型化合物与包接有H-的钙铝石型化合物的混合物II)
接着,对包接有电子的钙铝石型化合物与包接有H-的钙铝石型化合物的混合物(以下,有时简单称为“混合物II”)进行说明。包接有电子的钙铝石型化合物除包接笼中包接的颗粒为电子之外,具有与包接有电子和H-的钙铝石型化合物I同样的结构。包接有H-的钙铝石型化合物除包接笼中包接的颗粒为H-之外,具有与包接有电子和H-的钙铝石型化合物I同样的结构。混合物II中,对包接有电子的钙铝石型化合物与包接有H-的钙铝石型化合物的含有比没有特别限制。可以根据混合物II的用途,适当变更混合物II中的、包接有电子的钙铝石型化合物与包接有H-的钙铝石型化合物的含有比。包接有电子的钙铝石型化合物和包接有H-的钙铝石型化合物与钙铝石型化合物I同样地可以包含除电子和H-各自之外的阴离子和自由基等作为不可避免的杂质。
前述混合物II具有与钙铝石型化合物I同样的功能。
(包接有电子的钙铝石型化合物)
接着,对包接有电子的钙铝石型化合物进行说明。包接有电子的钙铝石型化合物除包接笼中包接的颗粒为电子之外,具有与包接有电子和H-的钙铝石型化合物I同样的结构。包接有电子的钙铝石型化合物与钙铝石型化合物I同样地,除电子之外,可以包含阴离子和自由基等作为不可避免的杂质。
包接有电子的钙铝石型化合物具有供电子性,从而具有消去游离自由基的自由基消去活性,特别是消去活性氧,另外,具有还原性。
包接有电子的钙铝石型化合物在包接笼间进行所包接的电子的授受,从而发挥导电性。由此,钙铝石型化合物I和包接有电子的钙铝石型化合物可以作为要求导电性的构件的构成材料使用。例如,作为电容器和电池等的电极的构成材料、电子电路的构成材料,可以使用钙铝石型化合物I和包接有电子的钙铝石型化合物。更具体而言,通过将包含钙铝石型化合物I和包接有电子的钙铝石型化合物的导电材料的图案印刷于基板上,从而可以得到沿着基板上的图案传导电的电气电路。另外,作为电子枪中释放电子的阴极的构成材料,也可以使用钙铝石型化合物I和包接有电子的钙铝石型化合物。
钙铝石型化合物I和包接有电子的钙铝石型化合物具有供电子性。作为供电子反应,可能引起将包接的电子直接赋予至笼簇外部所存在的离子、自由基等颗粒的反应。
(包接有H-的钙铝石型化合物)
接着,对包接有H-的钙铝石型化合物进行说明。包接有H-的钙铝石型化合物除包接笼中包接的颗粒为H-之外,具有与包接有电子和H-的钙铝石型化合物I同样的结构。包接有H-的钙铝石型化合物与钙铝石型化合物I同样地,可以包含除H-之外的阴离子和自由基等作为不可避免的杂质。
包接有H-的钙铝石型化合物具有供H-性,具有还原性。
(钙铝石型化合物I和混合物II的形态)
钙铝石型化合物I和混合物II可以采用任意形态,例如可以采用容器、多孔体、覆膜、粉末、颗粒、球、粒料、过滤器等形态。
对容器的形状没有特别限定,容器整体可以由钙铝石型化合物I或混合物II形成,或者容器的一部分可以由钙铝石型化合物I或混合物II形成。例如,可以仅容器内面、仅底、仅容器的盖的内侧由钙铝石型化合物I或混合物II形成。至少一部分由钙铝石型化合物I或混合物II形成的容器具有自由基消去活性、还原性、脱氧性能和脱水性能,因此,可以防止氧化、适合用于想要避免水分的混入的物质的长期保存。容器可以为陶器状或玻璃质,均可。容器为陶器状时,通过形成素陶,可以制成经过多孔质化的容器,可以得到高的比表面积,因此,可以提高物理吸附性能。此时,通过用釉等涂布容器表面,可以防止内容物漏出。包接有电子的钙铝石型化合物越以高浓度包接电子,越从绿色着色为黑色,因此,根据钙铝石型化合物I中的电子的浓度、和混合物II中的包接有电子的钙铝石型化合物的含有比例,可以将玻璃状的容器作为遮光瓶使用。
通过将钙铝石型化合物I或混合物II制成多孔体,比表面积变大,在自由基消去活性、还原性、脱氧性能和脱水性能的基础上,还可以提高物理吸附性能。钙铝石型化合物I或混合物II具有物理吸附性能时,可以去除恶臭物质、杂质、或提高反应性。对多孔体的形状没有特别限定,可以采用任意形状。多孔体可以仅由钙铝石型化合物I或混合物II构成,或者也可以包含陶瓷等其他材料。多孔体根据其用途,只要至少表面为多孔质即可。对于多孔体的制造方法,如后述。另外,通过将钙铝石型化合物I或混合物II与活性碳、活性氧化铝、沸石等为高比表面积的物质混合而形成多孔体或烧结体,也可以制成具有更高的物理吸附性能的多孔体或烧结体。
覆膜通过形成于任意对象物的表面,可以对任意对象物赋予自由基消去活性、还原性、脱氧性能和脱水性能。覆膜只要设置于对象物的至少一部分即可,也可以设置于对象物的整面。覆膜可以仅由钙铝石型化合物I或混合物II构成,或者也可以包含陶瓷等其他材料。对覆膜的制造方法,如后述。
具有粉末、颗粒、球或粒料的形状的钙铝石型化合物I或混合物II与成型体相比,比表面积大,因此,自由基消去活性、还原性、脱氧性能和脱水性能的效果变高。使钙铝石型化合物I或混合物II分散于对象物质,或将它们放入袋等置于对象物质中,从而可以防止对象物质的氧化,避免水分的混入,可以维持对象物质的品质。另外,钙铝石型化合物I和混合物II可以直接散布于油等不溶性的液体。
过滤器具有片状、板状、柱状等形状。过滤器例如配置于筒型壳体的内部,使液体或气体的被反应物从过滤器的一侧通过至另一侧,从而可以得到进行了自由基的消去、还原、脱氧和脱水等的被反应物。过滤器只要以能够通过液体、气体形成即可,可以仅由钙铝石型化合物I或混合物II例如以多孔质形成,或者也可以将粉末状的钙铝石型化合物I和混合物II载带于由天然纤维、化学纤维等形成的布和无纺布等而形成。
(钙铝石型化合物I和II的制造方法)
接着,对钙铝石型化合物I和混合物II的制造方法进行说明。
<包接有包含氧元素的阴离子的钙铝石型化合物前体的制造>
制造包接有O2-和OH-等包含氧元素的阴离子的钙铝石型化合物前体(以下,也有时简单称为“钙铝石型化合物前体”)。首先,根据钙铝石型化合物中的元素构成比,进行将原料粉末混合和粉碎的混合粉碎工序。接着,根据需要,进行喷雾干燥,进行将所得混合粉末焙烧的第1焙烧工序。
[混合粉碎工序]
例如,为了得到12CaO·7Al2O3,作为原料粉末,可以使用碳酸钙等含Ca化合物和氧化铝等含Al化合物。含Ca化合物与含Al化合物以Ca与Al的元素数比成为12:14的混合比率进行混合。
混合粉碎工序中,可以举出如下方法:在混炼机中一起加入卵石和原料,进行混炼和粉碎。混炼和粉碎中使用的混合器和卵石等混合粉碎器具优选的是,由与计划制造的钙铝石型化合物具有相同或类似组成的陶瓷形成。将原料粉末混合和粉碎的工序中,卵石、混合器发生磨损,构成它们的材料成分混入至原料,有导致原料纯度降低的担心。另一方面,混合粉碎器具由与计划制造的钙铝石型化合物具有相同或类似组成的陶瓷形成时,即使构成卵石、混合器的材料成分混入至原料的情况下,由于为与计划制造的钙铝石型化合物相同或类似的成分,因此也可以防止原料纯度降低。
混合粉碎工序可以在原料粉末中加入醇等溶剂而形成浆料来进行。上述情况下,使用喷雾干燥装置,将浆料喷雾至气体中,并使其急速干燥,从而可以得到混合粉末。气体可以使用干燥气体,作为干燥气体,可以举出:空气和氮气、以及氢气和一氧化碳等还原气体。
[第1焙烧工序]
将所得混合粉末载置于坩埚、焙烧皿、焙烧箱、焙烧窑等焙烧器具内或焙烧器具上,例如在1200℃以上且低于1450℃的温度条件下,在大气中进行焙烧,从而可以制造钙铝石型化合物前体。这些焙烧器具优选的是,由与计划制造的钙铝石型化合物具有相同或类似组成的陶瓷形成。将混合粉末焙烧的工序中,构成焙烧器具的材料成分有可能混入至混合粉末,另外,在与混合粉末接触的部分,与构成焙烧器具的材料发生反应,有生成与计划制造的钙铝石型化合物不同的化合物的担心。另一方面,焙烧器具由与计划制造的钙铝石型化合物具有相同或类似组成的陶瓷形成时,构成焙烧器具的材料成分混入至混合粉末的情况下,也可以防止混合粉末的纯度的降低,另外,构成焙烧器具的材料与混合粉末反应的情况下,可以防止生成与计划制造的钙铝石型化合物不同的化合物。
钙铝石型化合物前体也可以通过使用区熔法(zone melting method)作为其他方法自将混合粉末在1200℃以上且低于1450℃的温度条件下进行烧结而得到烧结体来制造。具体而言,边使红外线聚光于成型为棒状的前述烧结体,边将烧结体缓慢提拉时,使利用红外线熔融的熔融带移动。此时,在照射了红外线的熔融带与其周边的凝固部的界面中,钙铝石前体的单晶生长。由此,可以得到包接笼中包接有氧离子O2-的钙铝石型化合物前体。由区熔法得到的钙铝石型化合物前体成型为棒状。可以根据期望的钙铝石型化合物的形态,而对棒状的钙铝石型化合物前体进行切断、粉碎等加工。具体而言,制造颗粒状的钙铝石型化合物I时,可以使用球磨机等,将钙铝石型化合物前体粉碎直至变为粉状。
另外,钙铝石型化合物前体可以通过作为其他方法的、化学溶液法(溶胶-凝胶法)来制造。例如,首先,将仲丁醇铝与金属Ca与2-甲氧基乙醇混合,以125℃进行约12小时回流,制造前体溶液。将该前体溶液例如利用旋涂法涂布于基板上,将其以150℃进行规定时间的干燥,之后以350℃进行规定时间的预焙烧,以1000℃进行规定时间的高速热退火,重复进行上述工序,由此可以形成薄膜状的钙铝石型化合物前体。另外,将前体溶液放入至具有规定形状的容器,以适当的温度和时间进行干燥和热处理,由此可以形成块状的钙铝石型化合物前体。
为了在钙铝石型化合物中含有除Ca、Al和O之外的元素,将前述原料粉末混合时,可以添加除碳酸钙、氧化铝之外的原料粉末。例如,为了得到12CaO·7Al2O3与12SrO·7Al2O3的混晶化合物,在碳酸钙和氧化铝的基础上,将含有锶的原料粉末混合,将所得混合粉末烧结即可。
<包接有电子和H-的钙铝石型化合物I和混合物II的制造>
接着,将粉末状或颗粒状的钙铝石型化合物前体直接、或经过成型工序进行后述的第2焙烧工序,由此可以将所包接的O2-和OH-等包含氧元素的阴离子置换为其他离子、例如H-、或电子等。
[成型工序]
制造具有期望的形状的钙铝石型化合物I和混合物II时,将粉末状或颗粒状的钙铝石型化合物前体、含有钙铝石型化合物前体与任意的陶瓷粉末的混合物、或者将钙铝石型化合物前体如后述那样进行焙烧而得到的包接有电子和/或H-的钙铝石型化合物等钙铝石粉末、或混合粉碎工序中得到的混合粉末进行成型,得到成型体,经过该成型工序后,进行焙烧。
对成型体的成型方法没有特别限定,可以采用公知的成型方法。例如作为成型方法,可以举出:加压成型法、等静压成型法、旋转成型法、挤出成型法、注射成型法、浇铸成型法、加压浇铸成型法、旋转浇铸成型法、滑轮成型法、薄板状成型法、三维层叠造形法等。
加压成型法中,例如,将颗粒状的钙铝石粉末填充至模具或橡胶模具进行加压成型。加压成型法适合用于大量制造相同形状的成型体。
等静压成型法中,例如,将钙铝石粉末填充至橡胶模具,施加等静压而进行成型。
旋转成型法中,例如,将钙铝石粉末投入至鼓状等的旋转机,通过旋转进行造粒,使颗粒生长,从而得到球状和粒料状等的结构体。
挤出成型法中,例如,在钙铝石粉末中加入溶剂和粘结剂等,使其具有增塑性,利用挤出机进行加压,从模具挤出,得到棒状、筒状等的成型体。将从模具挤出的成型体切断,从而也可以制成粒料状的成型体。
注射成型法例如在钙铝石粉末中加入树脂等使得其具有增塑性,向模具中注射而进行成型。注射成型法适合用于制造具有复杂形状的成型体。
浇铸成型法、加压浇铸成型法和旋转浇铸成型法例如在钙铝石粉末中加入醇等溶剂形成浆料,将该浆料注入至模,压入(日文:着肉)至模的内侧面后,排出浆料,或者直接进行固化而得到成型体。对模的原材料没有特别限定,优选的是,由与计划制造的钙铝石型化合物具有相同或类似组成的陶瓷形成。模由与计划制造的钙铝石型化合物具有相同或类似组成的陶瓷形成时,可以防止杂质混入至成型体。在得到成型体时,若对模进行加压,则可以加快压入速度,可以提高生产率。另外,得到圆筒形的成型体的情况下,通过使模旋转,可以利用离心力加快压入速度。
滑轮成型法例如将在钙铝石粉末中加入有溶剂的材料通过滑轮等旋转设备进行成型。
薄板状成型法例如在钙铝石粉末中加入溶剂形成浆料,将该浆料置于平坦的基体,用刀状部件,边调整厚度边成型为薄板状。对前述基体的原材料没有特别限定,可以举出陶瓷和金属等。利用该成型方法,可以成型为薄膜结构。另外,在基体上涂布浆料并干燥后,在其上进一步涂布浆料并干燥,重复上述工序,从而可以成型为多层结构。需要说明的是,将浆料涂布于基体后送入热风时,可以加快干燥,因此可以提高生产率。利用该成型方法制造的成型体可以以与基体密合的状态焙烧,或者也可以从基体剥离后进行焙烧。
作为三维层叠造形法,例如可以举出:喷墨法、粉末层叠造形法、浆料层叠造形法等。
喷墨法例如在钙铝石粉末中加入溶剂和粘结剂等形成调色剂,在3D打印机中投入该调色剂,基于3D数据,从喷嘴注射调色剂,可以得到期望形状的成型体。
粉末层叠造形法例如首先将钙铝石粉末与粘结剂的混合粉末以层状供给至成型用机筒,基于3D数据,利用激光照射以期望形状扫描并进行加热,使粘结剂熔融,使原料粉末熔接。接着,使成型用机筒以层的厚度量下降后,对其上以层状供给混合粉末,利用激光照射使原料粉末熔接。重复这些操作,由此可以得到任意立体形状的成型体。
浆料层叠造形法例如准备光固化性或热固化性的液体树脂中分散有钙铝石粉末的浆料,将其涂布于基板上,利用激光照射以期望的形状进行扫描,使液体树脂固化。接着,在其上涂布浆料,利用激光照射使液体树脂固化。重复这些操作,从而可以得到任意立体形状的成型体。
由三维层叠造形法得到的成型体可以根据钙铝石粉末的种类而直接得到钙铝石型化合物I或混合物II,根据需要,也可以进行:在还原性气氛中进行加热的工序、封入至碳坩埚并进行加热的工序、照射紫外线、X射线或电子束的工序等,由此,可以得到包接有期望的活性物质的钙铝石型化合物。利用该成型方法,可以制造复杂形状的成型体。
[第2焙烧工序]
将粉末状或颗粒状的钙铝石型化合物前体、或经过成型工序后的成型体封入至由铱等贵金属形成的贵金属坩埚、氧化铝坩埚等由适当的材料所形成的坩埚中,例如在贵金属坩埚中填充氢气,或使炉内的气氛用氢气等形成还原性气氛,以700℃以上的温度进行加热,由此可以将所包接的包含前述氧元素的阴离子置换为H-。
另外,在碳坩埚中,对钙铝石型化合物前体,在碳坩埚中填充氮气气体等非活性气体、或使炉内的气氛为氮气气体等非活性气体气氛、真空,以700℃以上的温度进行加热,由此,可以将所包接的阴离子置换为电子。钙铝石型化合物前体为粉末状或颗粒状时,可以以碳的微粉为还原剂,在其中混合并进行焙烧。在碳坩埚中封入钙铝石型化合物前体并进行焙烧时,与碳坩埚接触的部分容易形成包接有电子的钙铝石型化合物,而未与碳坩埚接触的部分不易形成包接有电子的钙铝石型化合物,有变得不均匀的担心。另一方面,将碳的微粉与钙铝石型化合物前体混合并焙烧时,碳与钙铝石型化合物前体的接触面积变广,均匀地进行接触,因此,可以制造包接有电子的钙铝石型化合物的均匀物。另外,将混合有碳的钙铝石型化合物前体成型后进行焙烧时,由于通过焙烧使成型体中所含的碳以CO气体、CO2气体的形式脱去,因此,可以制造钙铝石型化合物的多孔体。将混合有碳的钙铝石型化合物前体在氮气气体等非活性气体气氛、真空中进行焙烧时,可以制造由包接有电子的钙铝石型化合物形成的多孔体。另一方面,将混合有碳的钙铝石型化合物前体在大气气氛或氧气氛中进行焙烧时,由于通过CO气体、CO2气体脱去而得到的多孔体被氧化,钙铝石型化合物中包接有活性氧等阴离子,因此,通过将该多孔体进一步在氮气气体等非活性气体气氛、真空中、于碳坩埚中进行焙烧,由此可以制造由包接有电子的钙铝石型化合物形成的多孔体。需要说明的是,在钙铝石型化合物前体的粉末或颗粒中混合碳的微粉作为还原剂,在氮气气体等非活性气氛、真空中进行焙烧时,如果混合的碳的量不充分,则无法充分进行晶体笼内包接的活性氧等阴离子向电子的置换,活性氧有时残留,另外,如果混合的碳的量过剩,则所得焙烧体中有时残留碳。混合的碳的量不充分,晶体笼内残留有活性氧时,通过再次在非活性气氛、真空中、于碳坩埚中进行焙烧,由此可以将残留于晶体笼内的活性氧置换为电子。另外,在有过剩地进行碳混合而得到的焙烧体中残留碳的担心的情况下,不使用微粉状的碳而使用球状或粒料状的碳、即、粒度比钙铝石型化合物前体的粉末或颗粒大的碳,由此可以在焙烧后将碳从钙铝石型化合物容易地分离。
对贵金属坩埚或碳坩埚中加热的温度的上限值没有特别限制,例如,优选以1450℃以下的温度进行加热。C12A7的熔点约为1450℃,因此,通过使加热中的温度为1450℃以下,可以防止加热过程中钙铝石型化合物前体熔融、钙铝石型化合物前体的形状变化。另一方面,制造使钙铝石型化合物前体在加热过程中熔融、成型为各种形状的钙铝石型化合物时,也可以使加热温度高于1450℃。
越延长碳坩埚或贵金属坩埚中的加热反应时间,基于电子或H-的包含氧的阴离子的置换量越变大。例如,填充有氢气的贵金属坩埚中,将钙铝石型化合物前体以700℃进行240小时加热时,可以将基本总量的包接氧离子置换为H-。
钙铝石型化合物I可以如下制造。即,对氧离子的一部分或全部被H-置换而得到的钙铝石型化合物前体照射紫外线、X射线或电子束,由此所包接的H-的一部分置换为电子,可以得到包接有电子和H-这两者的钙铝石型化合物I。需要说明的是,对钙铝石型化合物前体照射的紫外线的波长例如可以设为250nm以上且350nm以下。另外,将钙铝石型化合物前体封入碳坩埚中,在还原性气氛中、以700℃以上的温度进行规定时间的加热,由此也可以制造包接有电子和H-这两者的钙铝石型化合物I。
钙铝石型化合物I特别是晶格中包含Ca、Al和O时,根据所包接的电子和H-的比例而其色调变化。具体而言,所包接的电子的比例越大,钙铝石型化合物的色调越呈黑色,所包接的电子的比例越小,钙铝石型化合物中的黑色越变浅,变为接近白色的颜色。
混合物II可以如下得到:将在还原性气氛中进行加热而得到的包接有H-的钙铝石型化合物、与使用碳坩埚进行加热和/或以碳的微粉为还原剂与钙铝石型化合物前体混合并进行加热而得到的包接有电子的钙铝石型化合物以任意的比例混合,从而得到。
对第2焙烧工序中的钙铝石型化合物前体的加热方法没有特别限定,可以采用公知的方法。例如,作为加热方法,可以举出:炉焙烧方法、电磁波焙烧法、加压烧结法等。
炉焙烧法是在电炉、气炉等炉载置钙铝石型化合物前体并进行加热的。此时,进一步越使炉内为干燥气氛进行焙烧、即使水蒸气分压越低,另外,越使炉内为脱氧气氛进行焙烧、即使氧分压越低,越可以制造以高浓度包接有电子和/或H-的钙铝石型化合物。作为使炉内为干燥气氛的方法,例如可以举出:在炉内或向炉内的气体的供给路配置脱水剂的方法。作为使炉内的氧分压低的方法,例如可以举出:在炉内或向炉内的气体供给路配置脱氧剂的方法。由此,可以去除气氛气体中微量包含的氧。
电磁波焙烧法是照射电磁波而进行加热的方法。作为电磁波焙烧法的一例,可以举出微波焙烧法。将钙铝石型化合物前体放入至碳容器等由容易吸收电磁波的原材料形成的容器并进行加热时,利用辐射热而可以在短时间内升温,故优选。另外,通过在钙铝石型化合物前体中混合容易吸收电磁波的材料,从而也可以在短时间内进行升温。电磁波焙烧法中,如上述那样,通过在干燥气氛和脱氧气氛中进行焙烧,也可以制造以高浓度包接有电子和/或H-的钙铝石型化合物。
加压烧结法为边加压边焙烧的方法。作为加压烧结法,例如可以举出:热压法和热等静压烧结法(HIP)等。加压烧结法中,如上述那样,通过在干燥气氛和脱氧气氛中进行焙烧,也可以制造以高浓度包接有电子和/或H-的钙铝石型化合物。
第2焙烧工序中,将钙铝石粉末或将其成型而得到的成型体载置于坩埚、焙烧皿、焙烧箱、焙烧窑等焙烧器具内或焙烧器具上并进行焙烧。此时,基于与“包接有包含氧元素的阴离子的钙铝石型化合物前体的制造”栏中说明的同样的理由,这些焙烧器具优选的是,由与计划制造的钙铝石型化合物具有相同或类似组成的陶瓷形成。
如此,可以得到钙铝石型化合物I和混合物II。
需要说明的是,前述制造方法中,通过进行第1焙烧工序,制造钙铝石型化合物前体,根据需要经过成型工序,通过进行第2焙烧工序,制造包接有电子和/或H-的钙铝石型化合物,但不经过第1焙烧工序而将混合粉碎工序中得到的混合物根据需要经过成型工序进行在期望的焙烧气氛中焙烧的第2焙烧工序,从而也可以制造包接有电子的钙铝石型化合物、包接有H-的钙铝石型化合物、或钙铝石型化合物I。
需要说明的是,钙铝石型化合物I和混合物II以成型体的形式得到时,根据需要,进行切削加工、磨削加工和研磨加工等,从而可以制造成任意尺寸和形状。此时,通常,磨削液等有时使用水或者油,但包接有电子的钙铝石型化合物和包接有H-的钙铝石型化合物有时与水和油反应,因此,进行干加工或者选择稳定性高的液体进行加工。加工气氛通过选择非活性气氛或还原性气氛,从而可以抑制钙铝石型化合物I和混合物II的氧化。
含钙铝石型化合物的制品仅由钙铝石型化合物I或混合物II形成时,可以如上述制造。另外,含钙铝石型化合物的制品由含有钙铝石型化合物I或混合物II和除它们之外的物质的物质形成时,在上述适当的工序中可以含有其他物质。具体而言,可以举出:将钙铝石型化合物前体与其他陶瓷粉末等混合而得到成型体后进行焙烧的方法;和,将包含钙铝石型化合物I或混合物II与其他陶瓷粉末的粉末成型而得到成型体来制造的方法;等。
[多孔体的制造方法]
制造多孔质的钙铝石型化合物I或混合物II时,例如可以采用溶剂挥发法、酸腐蚀法、水合法等。
溶剂挥发法如下:在钙铝石粉末中混合有机溶剂、水和树脂等粘结剂,进行成型加工后进行预烧使粘结剂挥发,从而形成多孔体。粘结剂挥发了的痕迹成为气孔。通过适当选择粘结剂的种类和添加量等,从而可以调整多孔体的孔隙率、气孔径和比表面积等。
酸腐蚀法如下:在硫酸和硝酸等酸中浸渍钙铝石粉末或成型体,至少使表面腐蚀,从而形成至少表面为多孔质的多孔体。通过适当选择酸的种类、浓度、pH值等,从而可以调整多孔体的孔隙率、气孔径和比表面积等。
水合法如下:使钙铝石粉末或成型体与水接触,至少使表面发生水合反应,使表面的晶体崩解,从而形成至少表面为多孔质的多孔体。通过适当选择与钙铝石粉末或成型体接触的水的量和温度等,从而可以控制水合反应的进行,由此,可以调整多孔体的孔隙率、气孔径和比表面积等。
[覆膜的制造方法]
制造在对象物表面包含钙铝石型化合物I或混合物II的覆膜时,例如可以采用涂装法、喷镀法、釉法等。
涂装法如下:在钙铝石粉末中添加树脂、溶剂等形成涂料,将其涂布于对象物的适当的表面并干燥,从而可以在对象物的表面形成覆膜。
喷镀法如下:将加热钙铝石粉末并液滴化而成的喷镀材料利用高速气流等喷射至对象物,从而可以在对象物的表面形成覆膜。喷镀工序中,通过使气氛气体为还原性气氛,从而可以使H-包接于笼内。另外,通过将利用喷镀而形成有覆膜的对象物在适当的气氛下进行焙烧,从而也可以选择所包接的活性物质。
釉法如下:使钙铝石粉末悬浮于醇等有机溶剂和水等溶剂,形成釉,将其涂布于对象物的适当的表面后进行焙烧,从而可以在对象物的表面形成玻璃质的覆膜。釉可以不是由钙铝石粉末形成,而是使含Ca化合物与含Al化合物的混合粉末悬浮于溶剂而形成。将以规定的元素比混合有Ca与Al的釉涂布于对象物的适当的表面后进行焙烧,从而可以形成钙铝石型化合物的覆膜。通过使焙烧时的气氛为还原性气氛,从而可以形成由包接有H-的钙铝石型化合物形成的覆膜。
[过滤器的制造方法]
制造过滤器状的钙铝石型化合物I或混合物II时,例如,可以举出如下方法:将由天然纤维或化学纤维、利用公知的方法形成的无纺布或织物浸渍于分散有粉末状的钙铝石型化合物I或混合物II的溶液,使钙铝石型化合物I或混合物II载带于无纺布或织物的方法;使钙铝石型化合物I或混合物II载带于天然纤维或化学纤维后,利用公知的方法,形成无纺布或织物,形成具有期望形状的过滤器的方法;与前述多孔质的钙铝石型化合物I或混合物II的制造方法同样地,制造多孔质的过滤器的方法;和,在规定的空间内填充粉末状或颗粒状的多功能剂形成填充物,从而形成过滤器的方法等。
[玻璃的制造方法]
钙铝石型化合物为熔融状态也可以包接电子、H-等活性物质,通过进行骤冷,可以加工成玻璃。因此,通过将钙铝石型化合物I或混合物II熔融和骤冷,可以加工成玻璃。骤冷时通过使用任意的模,可以制造任意形状的玻璃状钙铝石型化合物。作为模的原材料,可以举出:陶瓷、金属、碳等。制成板玻璃状时,向熔融锡上注入熔融了的钙铝石型化合物前体,从而可以制造。由于包接有电子的钙铝石型化合物和包接有H-的钙铝石型化合物与空气中的氧接触而发生氧化,因此优选的是,在N2、Ar等非活性气氛、氢气气氛、或真空中进行玻璃化。另外,可以应用空气吹、模吹、加压成型、闪光玻璃法、浇注、热浇注、冷浇注、砂浇注等以往使用的玻璃的加工方法。另外,使钙铝石型化合物熔融后进行拉丝加工,从而也可以成型为纤维状。
(多功能剂)
接着,对本发明的多功能剂进行说明。
本发明的多功能剂含有包接有电子和H-这两者的钙铝石型化合物I、和包接有电子的钙铝石型化合物与包接有H-的钙铝石型化合物的混合物II中的至少一个。具体而言,多功能剂可以仅含有钙铝石型化合物I,也可以仅含有混合物II。以下中,也有时将多功能剂所含有的钙铝石型化合物I和混合物II简单称为钙铝石型化合物。钙铝石型化合物I和混合物II具备:仅包接有电子的钙铝石型化合物所具有的功能、和仅包接有H-的钙铝石型化合物所具有的功能这两者。包接有电子的钙铝石型化合物具有供电子性,从而消去游离自由基,特别是消去活性氧,另外,具有还原性。包接有H-的钙铝石型化合物具有供H-性,具有还原性。钙铝石型化合物具有笼状的晶体结构,在具有正电荷的包接笼的内侧包接有具有负电荷的电子和H-中的至少一者。至少包含Ca、Al和O作为晶格的钙铝石型化合物I具有:在将阴离子、特别是氧离子收集至包接笼的内部的功能、和与水接触而发生水合反应从而去除周围存在的水分的功能。钙铝石型化合物I的周围存在有氧、水分时,首先,钙铝石型化合物I将氧离子O2-收集至包接笼的内部,所收集的氧离子O2-与周围的水分发生反应,在包接笼内变为OH-。如此,钙铝石型化合物I有利于脱氧反应和脱水反应。如此,钙铝石型化合物I和混合物II具有如下多功能:具有供电子性从而具有自由基消去活性,并且具有还原性,具有供H-性从而具有还原性,与水接触而发生水合反应从而具有脱水性能,另外,将氧离子等收集至包接笼的内部,具有脱氧性能。本发明的多功能剂中,对钙铝石型化合物I中包接的电子和H-的包接比例、和混合物II中的包接有电子的钙铝石型化合物与包接有H-的钙铝石型化合物的含有比例没有特别限定,可以根据用途而调整前述包接比例和前述含有比例。另外,本发明的多功能剂只要具有前述功能即可,也可以包含:除钙铝石型化合物I和混合物II之外的钙铝石型化合物、例如包接有除电子和H-之外的离子的钙铝石型化合物、包接笼中的Al和Ca的一部分置换为其他元素而成的钙铝石型化合物。
以下,对多功能剂的功能更具体地进行说明。
多功能剂具有不溶于溶剂的性质。前述溶剂可以为亲水性溶剂和疏水性溶剂,均可。作为亲水性溶剂的优选例,可以举出水,作为疏水性溶剂的优选例,可以举出油等有机溶剂。由此,本发明的多功能剂具有均不溶于水和油的性质。
多功能剂中,作为构成物质的钙铝石型化合物对除钙铝石型化合物之外的分子、离子、自由基等供电子。更具体而言,多功能剂中,可能会引起将钙铝石型化合物中包接的电子直接赋予至存在于笼簇外部的除钙铝石型化合物之外的分子、离子、自由基等的反应。通过将钙铝石型化合物中包接的电子赋予至存在于笼簇外部的自由基,从而反应性高的自由基被消去,可以防止自由基反应连锁地进行。例如,通过将该多功能剂置于活性氧存在之中,从而对活性氧供电子而消去活性氧,可以防止氧化反应进行。另外,例如,通过将钙铝石型化合物中包接的电子赋予至苯环,从而产生伯奇还原反应,可以使有害物质无害化。另外,多功能剂可能会引起将钙铝石型化合物中包接的H-赋予至存在于笼簇外部的除钙铝石型化合物之外的分子、离子等的反应。通过将钙铝石型化合物中包接的H-例如赋予至羰基化合物,从而产生氢化还原反应,醛和酮被还原为醇,可以使有害物质无害化。
多功能剂中,作为构成物质的钙铝石型化合物具有笼状的晶体结构,通过与水接触而产生水合反应,生成水合物。由此,多功能剂具有脱水性能。另外,由于该水合反应而晶体笼崩解,所包接的电子和H-等活性物质散出。水合进行时,不仅笼簇表面的晶体笼崩解而且笼簇内部的晶体笼也崩解,因此,位于晶体笼深处的晶体笼中包接的活性物质也可以有利于反应。因此,在水的存在下使用多功能剂,从而可以经长期地维持多功能剂的活性。
(多功能剂的用途)
多功能剂具有多个功能,因此,可以用于各种用途。多功能剂例如静置于前述溶剂等液体中而使用。多功能剂不溶于溶剂,而在液体中维持固体状态不变地存在。多功能剂即使不溶解于溶剂中,也可以对构成溶剂的分子、溶剂中溶解的离子和自由基等、或溶剂中分散的分子和离子等赋予电子,将它们还原。
以下中,主要对作为疏水性溶剂的典型例的油中使用的多功能剂进行说明。油只要包含有机化合物、且为不与水混合的液体即可,例如可以举出:源自矿物的油、源自植物的油和源自动物的油等。作为这些油的更具体的例子,可以举出:绝缘油、石油、煤油、轻油、食品用油、润滑油、发动机油、硅油、精油、香油、发油、生物燃料、包含干性油的有机涂料、鱼油、猪油、鲸油、马油、蜡、和它们的废油等。
多功能剂只要为不溶于油等液体的固体即可,对其形状和形态没有特别限制。作为多功能剂的具体的形态,例如可以举出:粉末状、颗粒状、球状、过滤器状、覆膜状、多孔体、容器等。
以下,对油中使用的多功能剂的更具体的用途进行说明。
多功能剂可以为了维持油的品质而使用。多功能剂作为抗氧化剂、还原剂、脱水剂发挥作用。即,利用多功能剂中的自由基消去活性和脱氧性能而防止油的氧化,利用还原性使氧化的油再生,利用脱水性能去除油中含有的水而防止油的劣化。
多功能剂作为抗氧化剂发挥功能,通过静置于油中,从而可以抑制构成油的烃的氧化反应,抑制油的劣化。油中存在有超氧化阴离子自由基和羟基自由基之类的氧自由基时,油中存在的烃容易发生氧化。多功能剂通过在油中静置,从而钙铝石型化合物中包接的电子供至氧自由基,氧自由基被消去,可以防止烃被氧化。另外,存在于包接笼的外部的氧和氧离子等置换包接笼中包接的离子等,由此,包接笼中氧离子被捕获。由此,可以减少油中溶解的氧离子的含量,可以防止构成油的烃被氧化。
多功能剂作为还原剂发挥功能,通过使其与油接触,从而将已经进行了氧化反应的氧化型的烃还原,可以使还原型的烃再生。通过使用多功能剂作为还原剂,从而烃的氧化反应进行,可以将劣化了的油改质。还原剂可以将钙铝石型化合物中包接的电子供至油中存在的、已经被氧化的烃,由此,可以将烃还原。另外,烃被氧化时,生成羰基化合物。还原剂通过将钙铝石型化合物中包接的H-供至该羰基化合物,从而产生氢化还原反应,可以还原为醇。
多功能剂作为脱水剂发挥功能,通过使其与油接触,从而可以将油中含有的水去除。作为多功能剂的构成物质的钙铝石型化合物具有笼状的晶体结构,通过与水接触而产生水合反应,生成水合物。由此,可以去除油中的水分。另外,通过该水合反应,晶体笼崩解,所包接的电子、H-散出。水合进行时,不仅笼簇表面的晶体笼崩解而且笼簇内部的晶体笼也崩解,因此,位于晶体笼深处的晶体笼中包接的电子、H-也可以有利于防止油的劣化。
作为多功能剂的具体的方案,可以举出图2所示的颗粒状的多功能剂。颗粒状的多功能剂包含钙铝石型化合物、和根据需要的其他成分。颗粒状的多功能剂中含有的钙铝石型化合物的粒径的优选例为0.1mm以上且低于2.0mm。为了防止颗粒状的多功能剂在油中扩散,优选颗粒状的多功能剂收纳于图2所示的袋体7。袋体7可以使油透过,但具备收纳于内侧的颗粒状的多功能剂、水合物不向外部漏出的程度的大小的开口部,例如,可以使用筛结构的袋。图2中,收纳有颗粒状的多功能剂8的袋体7沉降于内部收纳有油9的容器10中。为了将袋体7容易从容器10的内部取出,袋体7可以形成带有带的形状,也可以将该带的一端预先取出至容器10的外部。作为图2的右侧的示出袋体7的内部的透视图中以白色的圆所示的物质的一例,可以举出:油中存在的氧离子、或被氧化的烃。另外,作为前述透视图中以黑色的圆所示的物质的一例,可以举出:钙铝石型化合物的包接笼中捕获的氧离子、或被还原的烃。油中存在的氧离子被存在于袋体内侧的钙铝石型化合物中的包接笼所捕获,其氧化能力消失。另外,油中存在的氧自由基供给存在于袋体内侧的钙铝石型化合物中的电子而被消去。另外,油中存在的被氧化的烃被钙铝石型化合物中包接的电子或H-等还原。另外,油中存在的水分与钙铝石型化合物发生水合反应,生成水合物。由此,通过将袋状的多功能剂投入至油中,从而可以防止油中的烃的氧化,可以抑制油的劣化。需要说明的是,作为多功能剂的其他具体的方案,可以举出粉末状的多功能剂。粉末状的多功能剂其粒径小于前述颗粒状的多功能剂的粒径,形成粉状体。将粉末状的多功能剂包装于图2所示的袋体,使该袋体浸渍于油中,从而也可以防止油中的烃的氧化。袋体7不限定于如图2所示那样的置于油9中,也可以置于油9的周边的气体中而使用。多功能剂将处于周边的水分去除,另外,将氧离子收集至包接笼内,因此,具有脱水性能和脱氧性能。
例如,颗粒状的多功能剂可以适合作为色拉油、芝麻油、大豆油、油菜籽油等食品用油的抗氧化剂使用。更具体而言,放入了颗粒状的多功能剂的袋体沉入至收纳食品用油的塑料容器中。通常,如果事先长时间保存食品用油,则由于空气中的氧、湿气、热、光、金属离子、微生物等的作用而氧化推进,被称为酸败或变质的油的劣化现象推进。特别是,由于事先将油在空气中长时间放置,因此油中的不饱和脂肪酸吸收氧,产生不稳定的过氧化物即超过氧化物,由于其发生重排而产生不饱和的过氧化氢,因此油的氧化逐渐推进。食品用油中大量包含有油酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸,因此,油的氧化反应容易进行,由于氧化反应而产生过氧化脂质。过氧化脂质在人体内使得氧化反应进行,具有致癌作用,因此,从健康上的观点出发,期望防止食品用油中的不饱和脂肪酸的氧化反应。
通过事先将颗粒状或粉末状的多功能剂放入食品用油中,由此,可以消去食品用油中所含的自由基。具体而言,食品用油中含有的自由基通过赋予钙铝石型化合物的包接笼内的电子而被消去。例如,油中存在的羟基自由基·OH通过赋予包接笼内的电子而被消去,变为氧化能力较缺乏的氢氧化物离子OH-。
通过使用多功能剂,从而食品用油中的溶存氧包接于钙铝石型化合物中,食品用油中的溶存氧量降低。由此,可以防止食品用油中的好氧性细菌增殖,因此,可以更长时间地保存食品用油。
如以上,通过使颗粒状的多功能剂事先浸渍于食品用油中,由此,可以防止油中的烃的氧化反应经时地进行、对人体有害的过氧化物产生。通过使用多功能剂,由此,可以防止食品用油的劣化,可以持续持有食品用油。
颗粒状或粉末状的多功能剂不溶解于油中。由此,即使将多功能剂静置于食品用油,对人体有害的成分等也不会溶出至油中。另外,多功能剂不会改变食品用油的构成成分,不会受到关于食品添加物的添加量的限制。即使在食品用油中投入大量的多功能剂,也不会对食品用油的构成成分造成影响,因此,可以将任意量的多功能剂投入至食品用油。由此,将充分量的多功能剂投入至食品用油,可以充分抑制油的劣化。进而,多功能剂可以充分发挥作为抗氧化剂的功能直至约300℃的高温。作为抗氧化剂的食品用油中使用的维生素E对热不耐受,在高温下作为抗氧化剂的功能会降低,而该多功能剂在高温下也可以发挥作为抗氧化剂的功能。因此,例如,在锅、油炸锅等烹调设备中,与食品用油一起,投入收纳有多功能剂的袋体,可以进行加热烹调。在为未氧化的烹调中的油中,将收纳有多功能剂的袋体作为抗氧化剂投入,从而可以延长前述食品用油的寿命。
作为为了维持除食品用油之外的油的品质而使用的多功能剂,也可以使用颗粒状或粉末状的多功能剂。例如,通过在收纳被称为芳香精油的精油的容器、收纳香油等化妆油的化妆容器、自动四轮车或自动二轮车、更具体在车、自行车、农业机械、发电机、各种拖车等搭载内燃机构的车辆、航空机、船等中设置的燃料罐、炉子等中的煤油罐部、煤油保存中使用的聚乙烯罐、和设置于住宅的金属制且大型的煤油罐(也有时被称为“主罐”)、石油储备罐、油浸式变压器中的变压器罐和油浸式电容器中的电容器罐等中,浸渍图2所示的收纳有颗粒状或粉末状的多功能剂的袋体,从而可以防止收纳于这些容器或罐的油的氧化所导致的劣化。
颗粒状或粉末状的多功能剂可以适合作为维持绝缘油的品质的绝缘油用多功能剂使用。绝缘油用多功能剂例如为了维持油浸式变压器、油浸式电容器、油浸式电缆、和油浸式屏蔽机等中使用的绝缘油的品质而使用。绝缘油在JIS C 2320中有规定,例如可以举出:以矿物油、烷基苯、聚丁烯、烷基萘、烷基二苯基烷、硅油等为主成分的绝缘油。
图9为示出油浸式变压器的一例的概要说明图。图9所示的油浸式变压器81具有:铁心72、卷绕于铁心72外周的线圈73、收纳铁心72和线圈73的变压器罐80、变压器罐80内填充的绝缘油79、和在绝缘油79中沉降的收纳有多功能剂的袋体78。绝缘油79受到温度、氧、水分等的影响,随着时间经过而发生氧化,生成羰基化合物、水。绝缘油79中的水分增大时,变压器罐80等容易产生锈,因此在绝缘油79中生成淤渣,有导致介质击穿的担心。另一方面,该实施方式的油浸式变压器81中,颗粒状或粉末状的多功能剂收纳于筛结构的袋而成的袋体78沉降于绝缘油79中,因此,对于绝缘油79中存在的氧自由基,从多功能剂供给电子而被消去。另外,绝缘油79中存在的氧离子被钙铝石型化合物的包接笼捕获。因此,收纳有多功能剂的袋体78沉降了的绝缘油79不易发生氧化。另外,绝缘油79中存在的被氧化的烃被钙铝石型化合物中包接的电子或H-还原,使还原型的烃再生。因此,收纳有多功能剂的袋体78沉降了的绝缘油79中,即便烃发生氧化而劣化,劣化了的绝缘油也被改质。另外,绝缘油79中存在收纳有多功能剂的袋体78时,绝缘油79中存在的水分与多功能剂中的钙铝石型化合物发生水合反应,生成水合物。水合物保留在袋体中,将水分从绝缘油79中去除,可以防止绝缘油79的劣化。另外,多功能剂以多孔质形成时,可以吸附处于绝缘油79中的淤渣。
另外,油浸式变压器81中,通常,作为线圈73的导体被覆,使用有电绝缘纸。电绝缘纸由牛皮纸浆、马尼拉麻、结香等形成,主要构成物质均为纤维素。以纤维素为主要构成物质的电绝缘纸发生劣化时,电绝缘纸引起化学变化,生成醇类,从醇类进一步依次生成醛类、糠醛、羰基化合物,最终生成CO、CO2、水。电绝缘纸由于劣化而有可能发生断裂,电绝缘纸发生断裂时,存在介质击穿的可能性。另一方面,收纳有多功能剂的袋体78处于绝缘油79中时,由劣化而生成的醛类和羰基化合物等被钙铝石型化合物中包接的电子或H-还原,因此,可以抑制绝缘油劣化,品质得以维持。
绝缘油79和绝缘纸发生劣化而在绝缘油79中生成水分时,与多功能剂中的钙铝石型化合物发生水合反应而生成水合物,由此可以去除绝缘油79中的水分。另外,利用绝缘油79中的水分,多功能剂中的钙铝石型化合物发生水合反应,晶体笼崩解,所包接的电子和H-等活性物质散出。水合反应进行时,不仅笼簇表面的晶体笼崩解而且笼簇内部的晶体笼也崩解,因此,位于晶体笼深处的晶体笼中包接的活性物质也可以有利于反应。因此,可以经长期地发挥多功能剂的功能。
该实施方式中,对收纳有颗粒状或粉末状的多功能剂的袋体78在绝缘油79中沉降的例子进行了说明,但对多功能剂的形态没有特别限定,可以举出如下方法:球状或粒料状的多功能剂不收纳于袋等而直接在绝缘油中沉降的方案、在变压器罐80的内周面设置含有多功能剂的覆膜的方案、在形成变压器罐80的材料中含有多功能剂的方案等。
另外,在变压器罐80不是如图9那样被密闭而是一部分开放且绝缘油79暴露于空气的结构的油浸式变压器81的情况下,多功能剂不限定于处于绝缘油79中的情况,多功能剂也可以被载置于绝缘油79的周边、即与绝缘油79的界面相邻的气体中。多功能剂载置于绝缘油79的周边时,与位于绝缘油79中的情况同样地,处于绝缘油79周边的大气中的氧自由基被消去,并且氧离子被收集于包接笼内,因此,可以防止绝缘油79的氧化。另外,利用多功能剂,处于绝缘油79周边的大气中的水分被去除,可以防止绝缘油79的劣化。因此,载置于绝缘油79的周边、例如变压器罐80的外部气体进入部位的多功能剂可以作为脱水剂兼脱氧剂的代替品使用,可以防止绝缘油79的劣化。
图10为示出油浸式电容器的一例的概要说明图。图10所示的油浸式电容器91具有:收纳多个电容器元件的电容器82、收纳电容器82的电容器罐90、电容器罐90内填充的绝缘油89、和在绝缘油89中沉降的收纳有多功能剂的袋体88。油浸式电容器91与油浸式变压器81的情况同样地,由于存在绝缘油89中收纳有多功能剂的袋体88,因此,可以防止绝缘油89的氧化,并且使劣化了的绝缘油89再生,另外,可以去除绝缘油89中的水分。另外,油浸式电容器91中的多功能剂的形态也没有特别限定,与油浸式变压器81的情况同样地,可以为球状、粒料状、覆膜状等。另外,在电容器罐90不是如图10所示那样被密闭而是一部分开放且绝缘油89暴露于空气的结构的油浸式电容器91的情况下,不限定于多功能剂处于绝缘油89中的情况,与油浸式变压器81的情况同样地,多功能剂也可以载置于绝缘油89的周边。载置于绝缘油79的周边、例如电容器罐90的外部气体进入部位的多功能剂可以作为脱水剂兼脱氧剂的代替品使用。
作为多功能剂的其他具体的方案,可以举出图3所示的球状的多功能剂18。球状的多功能剂可以如下得到:在粉状的钙铝石型化合物中加入适当的溶剂和粘结剂等,成型为适当的大小、形状等,从而得到。球状的多功能剂通常大于前述颗粒状的多功能剂。球状的多功能剂的大小优选为大致球形,其大小优选粒径为2mm以上且50mm以下。只要发挥本发明的效果,在球状的多功能剂中也可以含有除钙铝石型化合物之外的成分。另外,作为成型为除大致球形之外的形状的多功能剂的具体例,可以举出粒料状的多功能剂。粒料状的多功能剂的形状只要为除大致球形之外即可,例如可以举出:大致圆柱形状、大致多棱柱形状、大致圆台形状和大致多棱台形状等。这些球状或粒料状的多功能剂可以为致密质也可以为多孔质。通过调节球状或粒料状的多功能剂中的细孔的大小和数等,可以调节多功能剂中的比表面积等。对于与本说明书中说明的关于球状的多功能剂的用途相同用途,可以将粒料状的多功能剂同样地使用。
图3中,球状的多功能剂18沉降于内部收纳有油19的容器20的底部而静置。作为图3右侧中的球状的多功能剂18的放大图中以白色的圆所示的物质的一例,可以举出:油中存在的氧离子、氧自由基、或被氧化的烃等。另外,作为前述透视图中以黑色的圆所示的物质的一例,可以举出:钙铝石型化合物的包接笼中所捕获的氧离子、或还原型的烃等。油中存在的氧离子被钙铝石型化合物中的包接笼捕获,其氧化能力消失。对于油中存在的氧自由基,供给钙铝石型化合物中包接的电子而被消去。另外,油中存在的被氧化的烃被钙铝石型化合物中包接的电子或H-还原。另外,油中存在的水分与钙铝石型化合物发生水合反应,生成水合物。由此,通过将球状的多功能剂投入至油中,从而可以防止油中的烃的氧化,进而可以抑制油的劣化。
球状的多功能剂例如适合在石油储备罐中使用。具体而言,可以在内部储备石油的大型的罐的底部铺满球状的多功能剂。在长时间保管的期间,烃的氧化反应进行,由此,石油会劣化。具体而言,由于石油与氧的反应而石油的色调发生变化,并且有时生成黑褐色的胶物质。该烃中的氧化反应如下:以从石油中的烃夺取氢的反应为起点,进一步氢被夺取了的碳与氧分子发生反应而产生超过氧化物。由于超过氧化物而自由基反应连锁地进行,从而石油中的烃的氧化反应进行。由于导致石油燃料的劣化、油的色调变化等而优选防止石油的劣化。
使球状的多功能剂浸渍于石油储备罐,由此,石油中的烃的氧化反应被防止,具体而言,对石油中产生的自由基供给钙铝石型化合物中包接的电子,由此,从自由基产生离子,可以消去自由基。钙铝石型化合物对烃的氧化反应过程中产生的超过氧化物供给电子,由此,将超过氧化物分解,可以抑制烃的氧化反应。由此,通过使用球状的多功能剂,从而可以防止石油储备罐中储备的石油中的烃的氧化反应,可以长时间储备石油而不使品质劣化。
另外,球状的多功能剂不溶解于石油中。由此,多功能剂不会改变石油中的构成成分,不会受到添加物向石油中的添加量的限制。即使在石油中投入大量的多功能剂,也不会对石油的构成成分造成影响,因此,可以将任意量的多功能剂投入至石油中。由此,通过将充分量的多功能剂投入至石油中,从而可以充分抑制石油的劣化,与以往相比,可以长时间地储备石油而不使其劣化。
前述球状的多功能剂也可以用于除石油储备罐之外。具体而言,可以使球状的多功能剂事先沉降于保存煤油的煤油罐、输送石油等燃料油的罐车和油船等。另外,也可以使球状的多功能剂事先沉降于收纳精油、香油和食品用油等的容器中。通过使用球状的多功能剂,由此,可以防止罐、罐车、油船和容器等中收纳的油的氧化。进而,作为球状的多功能剂的其他用途例,可以举出如下例子:在利用油的加热烹调时,在锅、油炸锅等烹调设备中直接投入球状的多功能剂。通过投入球状的多功能剂,可以延迟烹调设备中的油的氧化。即,在为未氧化的烹调中的油中投入球状的多功能剂作为抗氧化剂,从而可以延长前述油的寿命。
作为多功能剂的具体的方案,可以举出图5所示的覆膜状的多功能剂38。覆膜状的多功能剂可以如下得到:在粉末状的钙铝石型化合物中根据需要添加溶剂或粘结剂等制成浆料,使浆料涂膜于油等的保存容器的内壁面并使其固化,从而可以得到。如图5那样,容器40中收纳的油39的至少一部分与形成于容器40的内壁面的覆膜状的多功能剂38接触。作为图5中以白色的圆所示的物质的一例,可以举出:油中存在的氧离子、氧自由基、或被氧化的烃。另外,作为图5中以黑色的圆所示的物质的一例,可以举出:钙铝石型化合物的包接笼中所捕获的氧离子、或被还原的烃。油中存在的氧离子被覆膜状的多功能剂38中的钙铝石型化合物的包接笼捕获,其氧化能力消失。另外,对于油中存在的氧自由基,供给多功能剂中的钙铝石型化合物中包接的电子而被消去。另外,油中存在的被氧化的烃被钙铝石型化合物中包接的电子或H-还原。由此,通过在具有由多功能剂形成的覆膜的容器中保存油等,可以防止油中的烃的氧化,可以抑制油的劣化。
覆膜状的多功能剂例如可以适合在墨和油漆等有机涂料的保存中使用。具体而言,在收纳有机涂料的釜体的内壁面形成覆膜状的多功能剂。从釜体的外部侵入的氧分子被覆膜状的多功能剂中的钙铝石型化合物捕获。由此,可以防止有机涂料的氧化。覆膜状的多功能剂特别适合在油画颜料的保存中使用。作为油画颜料的性质,可以举出:为包含颜料和干性油的油性的液状体。油画颜料涂布于纸等上后,干性油被氧化,液状体发生固化,由此,绘画颜料固着于纸等上。在设有覆膜状的多功能剂的容器内收纳油画颜料时,可以防止基于干性油的氧化的液状体的固化。由此,可以维持能够用作液状体的状态地、历经长时间地保存油画颜料。需要说明的是,作为涂料的种类,有:与空气中的氧反应而使涂料氧化从而使其干燥的“氧化聚合型”的涂料。在“氧化聚合型”的涂料中,例如分散有粉末状或颗粒状的多功能剂时,有延迟涂料的干燥的担心。因此,作为防止“氧化聚合型”的涂料的氧化的方法,不是使粉末状或颗粒状的多功能剂分散于涂料中的方法,而是优选使粉末状或颗粒状的多功能剂静置于涂料中的方法、例如在内壁形成有覆膜状的多功能剂的容器中保存涂料的方法、将收纳有多功能剂的袋体放入保存涂料的容器中的方法等。
另外,覆膜状的多功能剂不溶解于有机涂料中,不改变其成分。由此,即使有机涂料与多功能剂接触,有机涂料的构成成分也不会发生变化,由此,不会对有机涂料的微妙的色调等造成影响。由此,通过以覆膜的形式形成充分量的多功能剂,可以充分抑制有机涂料的劣化,与以往相比,可以长时间地保存有机涂料而不使其劣化。
作为多功能剂的具体的方案,可以举出图6所示的容器型的多功能剂48。容器型的多功能剂48如前述那样例如可以在粉末状的钙铝石型化合物中根据需要添加溶剂或粘结剂等制成浆料,将浆料成型,将其焙烧,从而得到。如图6那样,容器50中收纳的油49的至少一部分与构成容器50的多功能剂48接触。作为图6中以白色的圆所示的物质的一例,可以举出:油中存在的氧离子、氧自由基、或被氧化的烃。另外,作为图6中以黑色的圆所示的物质的一例,可以举出:钙铝石型化合物的包接笼中所捕获的氧离子、或被还原的烃。油中存在的氧离子被构成容器50的多功能剂48中的钙铝石型化合物的包接笼捕获,其氧化能力消失。另外,油中存在的氧自由基供给多功能剂48中的钙铝石型化合物中包接的电子而被消去。另外,油中存在的被氧化的烃被钙铝石型化合物中包接的电子或H-还原。由此,通过在包含多功能剂48的容器50中保存油等,可以防止油中的烃的氧化,可以抑制油的劣化。
容器型的多功能剂适合用于期望防止氧化和水分的混入的液体的保存,与覆膜状的多功能剂同样地,例如适合用于墨和油漆等有机涂料等的保存。
接着,对使用多功能剂、特别是作为油的还原剂使用的例子进行说明。
还原剂通过与油接触而将已经进行了氧化反应的氧化型的烃还原,可以使还原型的烃再生。通过使用还原剂,可以由烃的氧化反应进行而劣化了的废油得到未充分进行烃的氧化反应的再生油。还原剂对油中存在的、已经被氧化的烃供给钙铝石型化合物中包接的电子,由此,可以将烃还原。另外,烃被氧化时,生成羰基化合物等化合物。还原剂将钙铝石型化合物中包接的H-供给至该羰基化合物等化合物,由此产生氢化还原反应,可以还原为醇。
作为前述废油的具体例,例如可以举出:重复使用后的食品用油、工厂等中重复使用后的机械用油等。通过使这些废油与多功能剂接触一定时间,对废油中所含的氧化型的烃供给电子和H-,使还原型的烃再生。使烃再生为还原型后,根据需要将废油中所含的杂质通过纯化去除,从而可以得到能够再次使用的再生油。
例如,各种工厂中,将重复使用后的机械用油贮藏在大型废油罐中。在该废油罐中直接投入球状或颗粒状的多功能剂,或在筛状的袋中放入多功能剂并投入,放置一定时间。另外,为了提高废油与多功能剂的反应效率,也可以将废油罐中收纳的废油进行搅拌。废油罐中,被氧化的烃被钙铝石型化合物还原,变为还原型的烃,从而可以得到能够再次使用的再生油。
以往,一般从工厂等大量排出的使用过的废油通过运货车在大型废油再生工厂设备中累积。废油再生工厂设备中,使用大型鼓风机装置向废油中吹入氢气,来进行烃的还原反应。由此,存在为了进行以往的废油再生反应而需要废油再生工厂设备和鼓风机装置等大型设备,在实际产生废油的工厂、家庭等现场,难以简单地使废油再生的问题。另外,还存在废油的收集和累积作业耗费巨大工夫、成本的问题。
通过使用多功能剂作为还原剂,可以降低工厂中的废油的收取和累积作业所耗费的工夫和成本,且在生成废油的工厂的现场,仅通过在罐中投入球状或颗粒状的还原剂的简单的操作,就可以进行废油的再生反应。
另外,还原剂对于从家庭排出的废油、例如从油炸锅等油炸食品烹调器具产生的废油也适合使用。收纳天麸罗、进行油炸等的食品用油的油炸锅由于重复用于烹调,因此烃发生氧化,油变色或产生臭味。这种劣化了的废油以往一般是更换为新品的食品用油。另外,使用过的废油作为产业废弃物处理。
将从油炸食品烹调器具产生的废油事先存于适当的容器,使颗粒状或球状的多功能剂静置在该容器中。废油中存在的被氧化的烃被颗粒状的多功能剂中所含的钙铝石型化合物还原。如果加入充分量的多功能剂,且经过充分的时间,则被氧化的烃大部分被还原,从而可以得到能够再次使用的再生油。
使用多功能剂作为从家庭排出的废油用的还原剂,由此,可以减少源自从家庭排出的废油的产业废弃物的量。另外,废油的再生方法可以如上述那样,例如仅使颗粒状的多功能剂静置于废油中,在家庭中也无需特别的装置和操作等而可以容易地使废油再生。进而,本发明的多功能剂不溶解于废油中,因此,可以防止杂质混入至所得再生油中。
作为多功能剂的具体的方案,可以举出:图4所示的过滤器状的多功能剂28。过滤器状的多功能剂可以在粉末状的钙铝石型化合物中根据需要添加溶剂和粘结剂等,成型为过滤器构件状的形状,从而得到。例如,过滤器状的多功能剂可以形成为具有薄板状、片状、膜状或柱状形状的多孔体。另外,过滤器状的多功能剂可以通过使粉末状的多功能剂载带于无纺布或织物而形成。另外,过滤器状的多功能剂也可以通过在规定的空间中填充粉末状或颗粒状的多功能剂而形成。
如图4所示那样,过滤器状的多功能剂28例如设置于废油再生管30的截面的一部分或整面。由过滤器状的多功能剂28的前段中的废油29A,在多功能剂的后段得到再生油29B。需要说明的是,为了在过滤器状的多功能剂28中进行充分的还原反应,可以适当调节过滤器状的多功能剂28的厚度、孔隙率和废油29A的通过速度等,以使再生油29B与过滤器状的多功能剂28接触充分的时间。
过滤器状的多功能剂在汽车、机械用油等的油过滤器中适合使用。油过滤器作为去除汽车的发动机油等机械用油中的淤渣、污垢等的过滤器构件使用。具体而言,可以在油过滤器的滤材的一部分中含有过滤器状的多功能剂。使发动机油等通过含有过滤器状的多功能剂的油过滤器中,由此发动机油中的除污垢等被清除,并且通过供给钙铝石型化合物中包接的电子和H-,由此,烃的还原反应进行。另外,钙铝石型化合物与发动机油中所含的水分发生水合反应而生成水合物,由此被脱水。由此,通过使用该油过滤器,从而将由于烃的氧化而劣化了的发动机油还原并脱水,其结果,基于烃的氧化和水分的劣化不太会进行,可以得到再生油。通过使用本发明中的过滤器状的多功能剂,从而可以降低发动机油的更换频率,可以降低基于发动机油更换的成本,并且可以减少源自使用过的发动机油的产业废弃物的产生量。
过滤器状的多功能剂可以用作主要具有作为将油炸锅等烹调器具中食品用油使用后产生的废油进行再生处理的还原剂的功能的多功能剂。具体而言,使烃处于被氧化的状态的前述废油通过包含多功能剂的油过滤器。废油中的烃在通过油过滤器期间被还原,另外,废油中的水分被去除。在油过滤器的后段,烃被还原,水分被去除,可以再次作为食品用油使用,且可以得到劣化的进行被延迟的再生油。使用本发明中的过滤器状的多功能剂,由此,可以减少从烹调器具排出的废油的量,可以降低食品用油的更换频率,并且可以减少基于源自使用过的食品用油的废油的废弃物的产生量。
过滤器状的多功能剂与油接触时,不溶解于油中。由此,使本发明的多功能剂与使用过的机械用油接触而得到的再生油中不会混入除再生前的油中所含的构成成分之外的杂质。由此,使用多功能剂得到的再生油可以再次作为机械用油使用而不会在机械等中产生故障。
过滤器状的多功能剂不仅使油改质,而且使其他液体或气体通过,由此具有对液体或气体进行改质的功能。例如,过滤器状的多功能剂也可以作为空气中存在的自由基消去活性过滤器、将空气中存在的有害物质还原并进行无害化的有害物质分解过滤器、或CO2的吸附过滤器使用。即,多功能剂可以适合作为气相改质剂使用。通过在过滤器状的多功能剂中使空气通气,由此,对于通气前的空气中存在的自由基供给钙铝石型化合物的包接笼内的电子,可以减少通气后的空气中的自由基的含量。另外,通过在过滤器状的多功能剂中使空气通气,由此,对于通气前的空气中存在的有害物质供给钙铝石型化合物的包接笼内的电子、H-而被还原,因而可以进行无害化。另外,通过在过滤器状的多功能剂中使空气通气,由此,通气前的空气中存在的CO2被还原,可以减少通气后的空气中含有的CO2浓度。
作为多功能剂的具体的方案,可以举出:图8所示的反应器型的多功能剂。利用反应器型的多功能剂,例如可以从废油得到再生油。该实施方式的反应器71具备:具有2个开口部65、66和内部空间67的壳体70;和,配置于内部空间67的多功能剂68。多功能剂68的形态只要能够收纳于内部空间67即可,不特别限定于如图8所示的、将颗粒状、粉末状、球状、粒料状等多功能剂填充至内部空间67的方案。反应器71可以为在形成内部空间的内壁上设置多功能剂的覆膜的方案、配置与内部空间67具有相似形状的多功能剂的多孔体的方案等。反应器71的结构只要可以以与多功能剂接触的方式使废油63透过就没有特别限定,开口部的数量可以为3个以上。壳体70的形状不特别限定于图8所示的筒形状,可以为沿轴线方向长的管形状和中空球状等。透过反应器71的废油63与多功能剂68接触,由此,废油63中存在的氧自由基被消去。另外,废油63中存在的被氧化的烃由于钙铝石型化合物中包接的电子和H-的供给而被还原,使废油63再生。另外,废油63中所含的水分与钙铝石型化合物发生水合反应而生成水合物,由此,水分被去除。另外,在多功能剂为多孔体的情况、以及在内部空间67以具有期望的空隙的方式填充有多功能剂的情况下,通过在反应器71中通过,由此废油63中所含的杂质被捕捉。如此,使废油63透过反应器71,由此,可以得到由烃的氧化和水分导致的劣化不太会进行的再生油64。对油的种类没有特别限定,可以举出:食用油、发动机油、绝缘油等。
反应器型的多功能剂不仅可以将油改质而得到再生油,还可以将其他液体或气体改质。另外,反应器71也可以具备将废油63和多功能剂68加热或加压的机构。如果反应器71具备加热或加压的机构,则可以提高还原反应等的反应性。反应器71可以具备对多功能剂68中的钙铝石型化合物中包接的电子施加刺激的机构、例如施加电压、电磁感应、电磁波等的机构。如果反应器71具备对钙铝石型化合物施加电压、电磁感应、电磁波等的机构,则电流流过配置于壳体70内的多功能剂68,可以提高反应活性。可以在反应器71中的多功能剂68上载带催化剂。如果在多功能剂68上载带催化剂,则钙铝石型化合物本身的活性提高,可以提高还原反应等的反应性。反应器71在多功能剂的下游侧可以具备捕捉微粒的过滤器或吸附层等。如果反应器71具备捕捉微粒的过滤器或吸附层等,则在多功能剂中的钙铝石型化合物与水发生水合反应而产生水合物的情况下等,水合物被捕捉,可以防止在反应器71中流通后的再生油64中包含杂质。
本发明的多功能剂作为上述抗氧化剂和还原剂等使用时,钙铝石型化合物中包接的电子或H-置换为除H-之外的离子,钙铝石型化合物中包接的电子和H-的比例逐渐降低。由于钙铝石型化合物中包接的电子和H-的比例降低,导致多功能剂中的供电子能力降低。即,使用多功能剂的过程中,多功能剂所具有的抗氧化能力和还原能力等缓慢降低。另一方面,由于钙铝石型化合物通过与水的接触而发生水合反应,因此,即使处于笼簇表面的包接笼中包接的活性物质减少,只要因水合反应而晶体笼崩解,则笼簇内部中包接的活性物质也可以有利于还原反应等。因此,在水分存在的环境下使用多功能剂的情况下,多功能剂所具有的抗氧化能力和还原能力等功能可以历经长时间地得以发挥。与钙铝石型化合物接触的水分量越多,晶体笼崩解而释放的活性物质的量越多,故钙铝石型化合物中包接的活性物质与其他自由基和离子等的反应速度越快。因此,在水系中使用多功能剂的情况下,反应的进行快。另一方面,在油等水分量少的使用环境下使用多功能剂的情况下,反应速度缓慢,但由于油的劣化而生成水时,钙铝石型化合物发生水合反应,由此,笼簇内部中包接的活性物质被释放,因此,多功能剂的功能历经长期地得以发挥。另外,气相的改质中使用多功能剂的情况下,例如,由于燃烧气体、呼气等中含有的水蒸气而钙铝石型化合物发生水合反应,由此,笼簇内部中包接的活性物质被释放,因此,多功能剂的功能历经长期地得以发挥。
以上中,对油等疏水性溶剂中使用多功能剂的例子进行了说明,但多功能剂也可以在水等亲水性溶剂中使用。多功能剂在水中也不发生溶解,可以发挥抗氧化能力、还原能力和自由基消去活性能等。具体而言,多功能剂可以将水中存在的各种有机物还原,将水中存在的自由基消去。
接着,对使用多功能剂、特别是作为自由基消去活性剂的例子进行说明。
作为自由基消去活性剂使用的多功能剂适合使用:包接有电子和H-的钙铝石型化合物I以及包接有电子的钙铝石型化合物与包接有H-的钙铝石型化合物的混合物II中的供电子能力高、即包接的电子浓度高的钙铝石型化合物I和混合物II。保存包含有机化合物的药品、农药和试剂等药品时,从空气中的氧分子产生活性氧,由于活性氧而有时引起自由基反应。因自由基反应,药品中的有机化合物被分解,药品中的构成成分的量减少,由此,药品的功能和效果等有时消失。以往,为了防止有机化合物的分解、变质,以不使氧侵入至容器内部的方式进行密闭容器来保存。然而,容器内不可避免地侵入的氧分子成为起点,有时引起自由基反应和基于自由基反应的有机化合物的分解。
多功能剂作为用于防止保存药品时引起的自由基反应的自由基消去活性剂使用。具体而言,将颗粒状或球状的多功能剂投入至收纳有药品的容器中,由此可以防止自由基反应。例如,保存固体状的药品时,可以事先将收纳有颗粒状的多功能剂的袋体、或球状的多功能剂投入至收纳有固体状的药品的容器中。多功能剂中的钙铝石型化合物中包接的电子供给至气体中存在的氧自由基,使氧自由基形成为氧离子,由此氧自由基被消去。另外,可以将氧离子的一部分捕捉于包接笼内,以氧离子的形式进行包接。如此,多功能剂将自由基中的氧自由基消去的情况下,也有时称为活性氧消去剂。另外,对于多功能剂,多功能剂中的钙铝石型化合物与水接触时,发生水合反应而生成水合物,由此具有脱水性能。因此,多功能剂可以去除空气中所含的水分,因此,可以防止由于空气中所含的水分而药品发生变质。
另外,保存液体状的药品时,可以事先将收纳有颗粒状的多功能剂的袋体或球状的多功能剂投入至液体状的药品中。多功能剂中的钙铝石型化合物中包接的电子供给至液体中存在的氧自由基,使氧自由基形成为氧离子,由此氧自由基被消去。另外,可以将氧离子的一部分捕捉于包接笼内,以氧离子的形式进行包接。
由以上,作为自由基消去活性剂使用的多功能剂可以防止由于自由基反应而有分解和失活的可能性的药品类中的自由基反应,可以历经长时间地保存这些药品类而不失活。另外,该多功能剂不溶于液体,因此,即使投入至液体的药品中,也可以作为自由基消去活性剂发挥功能而不使药品的纯度降低。
需要说明的是,作为自由基消去活性剂,也可以使用图5所示的覆膜状的多功能剂、图6所示的容器型的多功能剂。具体而言,通过事先在内壁面形成有覆膜状的多功能剂的药品保存用容器、或由含有多功能剂的材料形成的药品保存用容器中保存药品,可以防止在容器内部自由基反应进行而药品失活。另外,对于多功能剂,多功能剂中的钙铝石型化合物与水接触时,发生水合反应而生成水合物,由此具有脱水性能。因此,多功能剂可以去除空气或液体状的药品中所含的水分,因此,可以防止由于空气或液体状的药品中所含的水分而药品变质。
接着,对使用多功能剂作为烟草烟用过滤器的例子进行说明。
更具体而言,可以在烟草中的过滤器的一部分中使用前述过滤器状的多功能剂而作为烟草烟用过滤器使用。例如,多功能剂在与烟草的叶相邻的位置作为过滤器的一部分而配置。多功能剂的形态例如为柱状或者薄板状的多孔体、或粉末状或颗粒状的多功能剂的填充物。吸烟时,从烟草产生的烟中产生活性氧等各种自由基。通过使用过滤器状的多功能剂,由此,可以减少烟草的烟中所含的自由基的含量。另外,可以使烟草的烟中所含的致癌性物质等有害物质无害化。另外,烟草的烟中所含的CO2浓度也可以同样地减少。另外,烟草的燃烧气体中存在的水蒸气与钙铝石型化合物的晶体笼发生水合反应,因此,笼簇表面的晶体笼崩解,位于笼簇内部的晶体笼中包接的活性物质也被释放,因此,前述反应得以维持。由此,通过使用本发明的过滤器状的多功能剂,可以减少烟中所含的自由基、致癌性物质和CO2等有害物质的量。
多功能剂用于改质烟草的烟的情况下,不限定于将多功能剂作为烟草的过滤器的一部分使用的情况,例如,也可以作为管状的烟草烟用配件的一部分使用。如图7所示那样,烟草烟用配件61例如具备:具有2个开口部55、56和内部空间57的壳体60;和,配置于前述内部空间57的多功能剂58。使用烟草烟用配件的情况下,在一个开口部55安装烟草,以另一个开口部56为吸口,使通过前述壳体内的烟草的烟59与多功能剂58接触,由此进行改质。配置于内部空间47的多功能剂58可以为多孔体,也可以为粉末状或颗粒状的多功能剂的填充物。将多功能剂作为烟草烟用过滤器和烟草烟用配件的一部分使用的情况下,优选在多功能剂中的烟草的烟的下游侧具备捕捉微粒的过滤器或吸附层等。烟草的燃烧气体中存在的水蒸气与钙铝石型化合物发生水合反应而有产生水合物的微粒的担心,因此,在与多功能剂相邻的位置具有能够捕捉水合物的微粒的过滤器或吸附层时,可以防止水合物的微粒进入人体。
接着,对使用多功能剂作为口罩或防毒面具中的过滤器部的例子进行说明。
过滤器状或反应器型的多功能剂也可以用于通常的口罩和防毒面具中的过滤器部。作为通常的口罩的形状,例如可以举出如下形状:在具有能够覆盖口和鼻的大小的布状的过滤器部安装有佩戴用的带。包含多功能剂的布状的过滤器部例如可以利用与对无纺布进行染色同样的方法,使多功能剂载带于无纺布而形成。防毒面具例如具有:覆盖脸的面体、用于将面体固定于头部的带、和使有毒气体通过而对气体进行改质的反应器。反应器例如具有图8所示的结构,具备具有2个开口部和内部空间的壳体,在前述内部空间配置多孔体的多功能剂,或填充粉末状或者颗粒状的多功能剂而形成,使有毒气体通过配置于反应器内部的多功能剂,由此进行有毒气体的改质。使有毒气体通过具备过滤器状的多功能剂的口罩和防毒面具时,有毒气体中所含的自由基被消去,有毒气体中所含的有害物质得以无害化,CO2被去除。因此,使用具备过滤器状或反应器型的多功能剂的口罩和防毒面具,由此,可以防止口罩和防毒面具的安装者吸入包含大量的自由基、有害物质和CO2的空气。另外,多功能剂由于与呼气中所含的水蒸气、空气中所含的水分而发生水合反应,不仅笼簇表面的晶体笼崩解而且笼簇内部的晶体笼也崩解,位于晶体笼深处的晶体笼中包接的活性物质也可以有利于反应,因此,可以历经长期地维持改质有毒气体的功能。需要说明的是,过滤器状或反应器型的多功能剂具有吸附CO2的功能,但在200℃以上时,释放CO,因此,优选在低于200℃的环境下使用。
接着,对使用多功能剂作为有机化合物分解剂的例子进行说明。
作为有机化合物分解剂使用的多功能剂至少含有包接有H-的钙铝石型化合物。即,含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、混合物II、和包接有H-的钙铝石型化合物中的至少1个,优选含有供H-能力高的钙铝石型化合物。
有机化合物分解剂通过将钙铝石型化合物中包接的H-供给至有机化合物,由此,产生氢化还原反应,可以将有机化合物分解。例如,该有机化合物分解剂可以将作为“病态建筑综合征”的因素之一而列举的甲醛等挥发性有机化合物分解。存在有用于降低甲醛等挥发性有机化合物的室内浓度的各种法律,但对化学物质过敏的人即使对少量甲醛有时也有反应,使用沸石、多孔质材、凝胶、珠材、碳等,对甲醛进行物理吸附的制品有市售。这些制品是利用物理吸附来降低甲醛的,如果气孔被填满等,则无法进行其以上的吸附,有时无法得到持续的效果。另一方面,该有机化合物分解剂释放钙铝石型化合物中包接的H-,供给至甲醛等挥发性有机化合物,由此,产生氢化还原反应,还原为醇,可以使室内中的挥发性有机化合物无害化。需要说明的是,作为分解的对象的挥发性有机化合物,只要为产生氢化还原反应的化合物就没有特别限定,可以举出:甲醛、乙醛、丙酮等具有羰基的羰基化合物等。
对有机化合物分解剂的形态没有特别限定,例如可以举出:片、壁纸、浆料状的涂布剂、板等建材、涂装剂、颗粒、粉末、球状、过滤器、多孔体、和具备搭载填充有钙铝石型化合物的反应器的空气循环机构的装置等。这些形态的有机化合物分解剂可以由钙铝石型化合物单体形成,也可以根据需要将其他材料混合而形成。另外,为了提高反应活性,也可以使催化剂载带于钙铝石型化合物。另外,具备填充有钙铝石型化合物的反应器等的装置等为了提高反应活性而也可以具有加热机构、加压机构。
接着,对使用多功能剂作为氢补给剂的例子进行说明。
作为氢补给剂使用的多功能剂至少含有包接有H-的钙铝石型化合物。即,含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、混合物II、和包接有H-的钙铝石型化合物中的至少1个,优选含有供H-能力高的钙铝石型化合物。
钙铝石型化合物溶解于酸。包接有H-的钙铝石型化合物溶解于酸时,产生氢气。另外,钙铝石型化合物与水接触而发生水合反应,晶体笼崩解,由此也产生氢气。例如,将钙铝石型化合物以单体的形式形成片剂或与其他物质一起形成片剂,将其进行口服摄取时,在胃酸和人体的水分中释放钙铝石型化合物中包接的H-。氢在形成水溶液等时挥发而容易消失,例如,通过将钙铝石型化合物制成片剂等,从而可以以稳定的状态保持氢,可以制成携带性优异的氢补给补充物。需要说明的是,钙铝石型化合物发生水合反应而生成的水合物为胶结成分,不容易被消化吸收,因此,作为氢补给剂进行口服摄取,也与粪便一起排出至体外,因此对人体是无害的。另外,包接有H-的钙铝石型化合物发生水合时,释放氢气,因此,可以将氢补给剂添加至水、茶、清凉饮料等各种饮料作为含氢水进行饮用。另外,可以将氢补给剂作为沐浴剂投入至浴槽形成氢浴池。
对氢补给剂的形态没有特别限定,例如可以举出:粉末、颗粒、粒料、过滤器、容器、多孔体、和袋中收纳有氢补给剂的袋体等。这些形态的氢补给剂可以由钙铝石型化合物单体形成,也可以根据需要与其他材料混合而形成。
接着,对使用多功能剂作为储氢体的例子进行说明。
作为储氢体使用的多功能剂至少含有包接有H-的钙铝石型化合物。即,含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、混合物II、和包接有H-的钙铝石型化合物中的至少1个,优选含有供H-能力高的钙铝石型化合物。
氢气的分子小,因此,稳定地保存氢气而需要特别的容器。另一方面,包接有H-的钙铝石型化合物以氢阴离子的形式保持氢,将钙铝石型化合物溶解于酸、或者使其进行水合反应,或者加热至200℃~550℃,由此可以产生氢气。钙铝石型化合物在常温下为固体,因此,在氢气的搬运性和氢气的保存性的方面是有效的。另外,一直以来为了贮氢而开发的储氢合金是金属,因此,与重且不利于搬运等相比,钙铝石型化合物由轻的元素构成,因此,在轻量的方面也是有利的。另外,钙铝石型化合物也可以以粉末和颗粒的形式利用,因此,容易操作。钙铝石型化合物由于可以在特定的条件下产生氢,因此,可以作为氢动力汽车的氢罐、氢站的氢保管组件、氢燃料的储备、小型燃料电池等中使用的携带用氢等使用。
接着,对使用多功能剂作为记录介质的例子进行说明。
作为记录介质使用的多功能剂含有包接有H-的钙铝石型化合物。将包接有H-的钙铝石型化合物形成为任意的形状、优选板状而作为记录介质,对该记录介质的表面照射紫外线、X射线和电子束等时,所照射的部位成为包接有电子的钙铝石型化合物。利用该特性,可以将由包接有H-的钙铝石型化合物形成的成型体作为记录介质。该记录介质通过对由包接有H-的钙铝石型化合物形成的记录介质上照射紫外线等,由此,将由包接有电子的钙铝石型化合物形成的多个区域以连续体或非连续体的形式配置,从而可以记入信息。作为在记录介质上记入信息的方法,可以举出:将紫外线激光、X射线激光和电子束连续照射或点照射至记录介质上的方法。前述激光和电子束可以进行微细的记入,因此,该记录介质可以蓄积大容量的信息。另外,该记录介质可以以钙铝石型化合物中包接的化学物质中的1个1个为信息,因此,可以蓄积大容量的信息。另外,包接有电子的钙铝石型化合物中的C12A7超过300℃时,电子消失,恢复至包接有H-的钙铝石型化合物。因此,记录介质中记入的信息由于加热至高于300℃的温度而消失,可以再次在记录介质上记入信息。另外,包接有H-的钙铝石型化合物由于照射紫外线等而变为包接有电子的钙铝石型化合物,因此,记录介质优选的是,与后述的电子电路基板同样地具有屏蔽紫外线等的保护部。该记录介质只要除记录信息时照射紫外线等之外,屏蔽紫外线等,且处于300℃以下的环境下,就可以半永久地蓄积所记入的信息。
接着,对使用多功能剂作为土壤散布剂的例子进行说明。
作为土壤散布剂使用的多功能剂含有包接有电子和H-中的至少一者的钙铝石型化合物。即,含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、混合物II、包接有电子的钙铝石型化合物、和包接有H-的钙铝石型化合物中的至少1个。
土壤散布剂通过将钙铝石型化合物中包接的电子和/或H-供至土壤中存在的有害物质、恶臭物质而进行还原,由此可以进行无害化。包接有电子的钙铝石型化合物通过供给电子而将烃还原。包接有H-的钙铝石型化合物通过将H-供给至羰基化合物等,由此产生氢化还原反应,将羰基化合物等还原为醇。因此,可以根据有害物质、恶臭的原因物质分开使用包接有电子的钙铝石型化合物和包接有H-的钙铝石型化合物,例如通过适当调整它们的含有比率,从而可以更进一步发挥作为土壤散布剂的效果。另外,土壤中存在水的情况下,钙铝石型化合物中包接的电子供给至水,产生OH-,因此,可以增大土壤的pH的数值。因此,包接有电子的钙铝石型化合物具有土壤的pH调节功能。植物的生长受土壤的pH的影响,因此,也可以将该土壤散布剂作为土壤的pH调节剂。钙铝石型化合物与水发生反应时成为水合物(胶结成分),因此,即使放置于土壤中也是无害的,没有问题。对土壤散布剂的形态没有特别限定,例如可以举出:粉末、分散有粉末的溶液、颗粒、球状和粒料状等。
接着,对使用多功能剂作为除臭剂的例子进行说明。
作为除臭剂使用的多功能剂含有包接有电子和H-中的至少一者的钙铝石型化合物。即,含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、混合物II、包接有电子的钙铝石型化合物、和包接有H-的钙铝石型化合物中的至少1个。
除臭剂将钙铝石型化合物中包接的电子和/或H-供给至恶臭物质而进行还原,由此可以进行消臭。恶臭物质可以为固体、液体、气体,均可。包接有电子的钙铝石型化合物通过供给电子而将烃还原。包接有H-的钙铝石型化合物通过将H-供给至羰基化合物等,由此产生氢化还原反应,将羰基化合物等还原为醇。因此,根据恶臭的原因物质而分开使用包接有电子的钙铝石型化合物和包接有H-的钙铝石型化合物,例如通过适当调整它们的含有比率,可以更进一步发挥作为除臭剂的效果。对除臭剂的形态没有特别限定,可以举出:粉末、颗粒、球状、粒料状、过滤器状等。除臭剂可以用于鞋子的鞋垫、尿布、餐巾、吸汗巾、衣服、对动物、人体的涂布物或喷雾用液体、卫生间用除臭剂等。
接着,对使用多功能剂作为脱水剂兼脱氧剂的例子进行说明。
作为脱水剂兼脱氧剂使用的多功能剂至少含有包接有电子的钙铝石型化合物。即,含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、混合物II、包接有电子的钙铝石型化合物中的至少1个,优选含有供电子能力高的钙铝石型化合物。
出于去除使用食品、药品、各种装置时的气氛和各种液体中所含的氧、水分的目的,有时使用脱水剂、脱氧剂。硅胶、生石灰等脱水剂仅是为了对象物的脱水而使用的,另外,脱氧剂仅是为了从对象物吸收氧而使用的,脱水剂和脱氧剂分别仅具有1个功能。另一方面,至少包接有电子的钙铝石型化合物通过水合反应而生成水合物,可以从对象物去除水分,具有作为脱水剂的功能,并且对存在于钙铝石型化合物周边的氧自由基供给电子,由此形成氧离子而可以收集,也具有作为脱氧剂的功能。即,至少包接有电子的钙铝石型化合物具有脱水剂与脱氧剂这两者的功能。对脱水剂兼脱氧剂的形态没有特别限定,例如可以举出:粉末、袋中填充有颗粒状的物质的袋体、球状、容器、粘贴于容器的盖内侧的形态等。脱水剂兼脱氧剂适合用于在使用脱氧剂的用途中,还要求脱水性能的用途,例如用于好氧性微生物、菌等的增殖抑制、食品的抗氧化、衣服的防变质等。
接着,对使用多功能剂作为防锈剂的例子进行说明。
作为防锈剂使用的多功能剂至少含有包接有电子的钙铝石型化合物。即,含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、混合物II、和包接有电子的钙铝石型化合物中的至少1个,优选含有供电子能力高的钙铝石型化合物。
为了防止金属的锈的发生,从金属屏蔽氧和水。包接有电子的钙铝石型化合物通过将所包接的电子赋予至存在于笼簇外部的自由基、特别是氧自由基,由此将反应性高的自由基、特别是活性氧消去,收集氧离子,因此,可以防止氧化反应进行。另外,钙铝石型化合物通过与水接触而产生水合反应,具有脱水性能。因此,例如,将含有该防锈剂的涂料涂布于金属制的对象物的情况下,通过去除氧和水分,从而可以延迟锈的进行。对防锈剂的形态没有特别限定,例如可以举出:粉末、颗粒、填充有粉末或颗粒的袋体、分散有粉末的片、和含有粉末的涂料等。
接着,对使用多功能剂作为灭火剂的例子进行说明。
作为灭火剂使用多功能剂至少含有包接有电子的钙铝石型化合物。即,含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、混合物II、和包接有电子的钙铝石型化合物中的至少1个,优选含有供电子能力高的钙铝石型化合物。
燃烧是如下反应:通过燃烧而产生的自由基与大气中的氧发生反应,自由基进而增殖,自由基反应连锁地进行。包接有电子的钙铝石型化合物通过将所包接的电子赋予至存在于笼簇外部的自由基,由此,将反应性高的自由基消去,因此,可以防止自由基反应连锁地进行。另外,钙铝石型化合物通过收集氧,由此,可以降低氧浓度。另外,利用燃烧气体等中含有的水蒸气而钙铝石型化合物发生水合反应,由此,笼簇表面的晶体笼崩解,因此,位于晶体笼深处的晶体笼中包接的电子也可以有利于反应。对灭火剂的形态没有特别限定,例如可以举出:粉末、颗粒、和分散有粉末的片等。另外,也可以将该灭火剂与其他种类的灭火剂混合而使用。
接着,对使用多功能剂作为电磁波吸收材料的例子进行说明。
作为电磁波吸收材料使用的多功能剂至少含有包接有电子的钙铝石型化合物。即,含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、混合物II、和包接有电子的钙铝石型化合物中的至少1个,优选含有供电子能力高的钙铝石型化合物,更优选为以高浓度包接有电子的状态的经过黑体化的钙铝石型化合物。
包接有电子的钙铝石型化合物中,所包接的电子与金属同样地在晶体笼彼此之间自由地移动,因此,与金属具有同样的性质。特别是,包接有电子的钙铝石型化合物具有吸收各种波长的电磁波的性质,可以作为电磁波吸收材料使用。另外,包接有电子的钙铝石型化合物利用吸收电磁波的性质也可以作为电磁波的屏蔽材料使用。对电磁波吸收材料的形态没有特别限定,可以举出:涂料、涂布剂、粉末、容器、玻璃、陶器等形态。电磁波吸收材料例如可以作为构成建筑物的砖、壁面板、窗玻璃、瓦等的结构体使用。
接着,对使用多功能剂作为电子释放源的例子进行说明。
作为电子释放源使用的多功能剂至少含有包接有电子的钙铝石型化合物。即,含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、混合物II、和包接有电子的钙铝石型化合物中的至少1个,含有优选供电子能力高的钙铝石型化合物,更优选为以高浓度包接有电子的状态的经过黑体化的钙铝石型化合物。
包接有电子的钙铝石型化合物通过施加电场而可以使电子释放,可以作为电子束发生器的电子释放源使用。电子束发生器可以作为推动动力利用。特别是,将电子束发生器作为能够发电的航天飞机的推动动力利用的情况下,无需推动剂,另外,钙铝石型化合物由轻的元素构成,质量轻,因此,可以实现航天飞机的轻量化。另外,包接有电子的钙铝石型化合物也可以作为离子发动机的中和器中的电子释放源使用。
接着,对使用多功能剂作为色谱法用柱填充剂的例子进行说明。
作为色谱法用柱填充剂使用的多功能剂至少含有包接有电子的钙铝石型化合物。即,含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、混合物II、和包接有电子的钙铝石型化合物中的至少1个,优选含有供电子能力高的钙铝石型化合物,更优选为以高浓度包接有电子的状态的经过黑体化的钙铝石型化合物。
色谱法中包括气相色谱法、液相色谱法、超临界流体色谱法这3个类型。作为液相色谱法中的一个的离子交换色谱法利用电荷的差异而可以进行离子性化合物的分离。包接有电子的钙铝石型化合物通过水合反应而电子散出,因此,成为负电荷。这样的包接有电子的钙铝石型化合物可以作为离子交换色谱法中的柱的固定相使用。另外,包接有电子和H-中的至少一者的钙铝石型化合物将氧离子等离子收集于晶体笼内,另外,与水接触时发生水合反应,具有脱水性能。因此,通过将这样的钙铝石型化合物设置于色谱法中的规定位置,可以排除作为背景的水分、氧等成分,因此,钙铝石型化合物可以作为脱水剂和脱氧剂有利于色谱法中的准确的分析。另外,包接有电子的钙铝石型化合物存在水时,所包接的电子供给至水,产生OH-,因此,包接有电子的钙铝石型化合物也可以控制流动相的pH。作为柱的形态,可以举出:在筒状的构件中填充钙铝石型化合物的粉末、颗粒而形成固定相的形态。固定相中,根据需要也可以混合硅胶、活性氧化铝等。另外,钙铝石型化合物中包接的活性物质不限定于电子和H-,可以根据后述的氧离子等使用目的而选择。
接着,对使用多功能剂作为热电元件的例子进行说明。
作为热电元件使用多功能剂至少含有包接有电子的钙铝石型化合物。即,含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、混合物II、和包接有电子的钙铝石型化合物中的至少1个,优选含有供电子能力高的钙铝石型化合物,更优选为以高浓度包接有电子的状态的经过黑体化的钙铝石型化合物。
包接有电子的钙铝石型化合物的所包接的电子与金属同样地在晶体笼彼此之间自由地移动,因此,与金属具有同样的性质。因此,包接有电子的钙铝石型化合物可以作为珀耳帖元件、汤姆逊元件或塞贝克元件利用。珀耳帖元件通过将电子浓度不同的2个钙铝石型化合物接合形成接合体,在其中流过电流,从而可以产生放热或吸热。汤姆逊元件通过对规定电子浓度的钙铝石型化合物的线材施加温度梯度而使电流流过,从而可以产生与电流成比例的放热或吸热。由此,珀耳帖元件和汤姆逊元件可以用于暖气设备、冷气设备等。塞贝克元件通过将电子浓度不同的2个钙铝石型化合物以环状接合制成闭电路,将2个接合部保持为不同的温度,从而可以在2个接合部间产生电动势。即,塞贝克元件可以将热能转化为电能,可以作为热电发电元件使用。
接着,对使用多功能剂作为催化剂的例子进行说明。
作为催化剂使用多功能剂优选至少含有包接有电子的钙铝石型化合物。即,优选含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、混合物II、和包接有电子的钙铝石型化合物中的至少1个,更优选含有供电子能力高的钙铝石型化合物,特别优选为以高浓度包接有电子的状态的经过黑体化的钙铝石型化合物。
利用多功能剂中的供电子性,从而可以将多功能剂作为还原反应用的催化剂使用。作为关于还原反应用的催化剂的具体例,可以举出:使用多功能剂作为具有将二氧化碳还原为一氧化碳的功能的CO2分解过滤器中使用的还原催化剂的例子。另外,作为由N2与H2合成氨的反应中的氨合成催化剂的构成材料,也可以使用多功能剂。
接着,对使用多功能剂作为光纤维用玻璃的例子进行说明。
作为光纤维用玻璃使用的多功能剂含有任意的钙铝石型化合物,优选至少含有包接有电子的钙铝石型化合物。即,包含含有任意的活性物质的钙铝石型化合物,优选含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、混合物II、和包接有电子的钙铝石型化合物中的至少1个。
钙铝石型化合物熔融并骤冷从而可以进行玻璃化。因此,钙铝石型化合物可以制成加工为各种形状的玻璃制品。钙铝石型化合物加工成线状,从而可以作为光纤维使用,均可以用于光纤维中的芯和包层。包接有电子的钙铝石型化合物具有导电性,因此,可以作为与光信号一起供给电信号和电力的电缆使用。
接着,对使用多功能剂作为滤材的例子进行说明。
作为滤材使用的多功能剂含有任意的钙铝石型化合物,优选至少含有包接有电子的钙铝石型化合物。即,包含含有任意活性物质的钙铝石型化合物,优选含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、混合物II、和包接有电子的钙铝石型化合物中的至少1个,更优选含有供电子能力高的钙铝石型化合物,特别优选为以高浓度包接有电子的状态的经过黑体化的钙铝石型化合物。
钙铝石型化合物熔融并骤冷从而可以进行玻璃化。因此,可以作为软钎焊和硬钎焊等焊接中使用钙铝石型化合物的玻璃粘接材料使用。以往,用焊接中使用的金属制的粘接材料将陶瓷制的基材彼此粘接的情况下,金属与陶瓷的热膨胀率不同,因此,根据温度变化而有产生剥离的担心。另一方面,钙铝石型化合物为陶瓷,因此,将其作为玻璃粘接材料,用于陶瓷制的基材彼此的接着,从而可以减小粘接材料与基材的热膨胀率的差,其结果,可以防止温度变化所导致的剥离。另外,包接有电子的钙铝石型化合物具有导电性,因此,可以作为具有导电性的玻璃粘接材料使用。
接着,对使用包接有H-的钙铝石型化合物作为电子电路基板制作用组合物、使用包接有H-的钙铝石型化合物和包接有电子的钙铝石型化合物作为电子电路基板的例子进行说明。
电子电路基板制作用组合物含有包接有H-的钙铝石型化合物。将电子电路基板用组合物成型形成基板,对基板的表面照射紫外线、X射线或电子束时,所照射的部位成为包接有电子的钙铝石型化合物,使得所照射的部位具有导电性。使含有包接有H-的钙铝石型化合物的基板的表面中的期望位置成为包接有电子的钙铝石型化合物,可以得到形成有期望图案的电路的电子电路基板。即,可以得到如下电子电路基板:其具有含有包接有H-的钙铝石型化合物的基板、和处于前述基板上的、含有包接有电子的钙铝石型化合物的电子电路。对电路的形成方法没有特别限定,例如可以举出:以掩盖了基板表面的规定位置的状态照射紫外线等的方法;对基板表面连续照射或点照射紫外线激光、X射线激光、电子束而不进行掩盖的方法等。其中,由激光、电子束形成电路的方法可以形成微细的电路图案,故优选。对形成基板的钙铝石型化合物的形态没有特别限定,可以举出:单晶、多晶、玻璃状和陶器状等。
包接有电子、H-的钙铝石型化合物被空气中存在的氧氧化时,有电阻值变高的倾向。因此,由包接有H-的钙铝石型化合物与包接有电子的钙铝石型化合物形成的电子电路基板优选具有能够防止氧化的保护部。对保护部的形态没有特别限定,例如可以举出:被覆电子电路基板而屏蔽氧的保护覆膜、覆盖电子电路基板而屏蔽氧侵入的保护壳体等。作为保护覆膜,可以举出:金属制的保护覆膜、即、金属覆膜,例如可以由金属蒸镀、金属喷镀等形成于电子电路基板的表面。保护壳体只要为将至少形成有电路的面密闭的容器即可,优选用非活性气体填充容器内。
由包接有H-的钙铝石型化合物与包接有电子的钙铝石型化合物形成的电子电路基板暴露于光时,吸收紫外线等,包含包接有H-的钙铝石型化合物的基板变为包接有电子的钙铝石型化合物,从而有电路消失的担心。因此,由包接有H-的钙铝石型化合物与包接有电子的钙铝石型化合物形成的电子电路基板优选具有能够屏蔽紫外线、X射线等具有特定频率的电磁波的保护部。对保护部的形态没有特别限定,例如可以举出:被覆电子电路基板而屏蔽特定频率的电磁波的保护覆膜、覆盖电子电路基板而屏蔽特定频率的电磁波的保护壳体等。作为保护覆膜,可以举出:金属制的保护覆膜、即、金属覆膜,例如可以通过金属蒸镀、金属喷镀等形成于电子电路基板的表面。保护壳体只要为覆盖至少形成有电路的面的容器即可,保护壳体只要由反射等特定频率的电磁波的材质形成即可。
包接有电子的钙铝石型化合物中的C12A7在超过300℃时,所包接的电子消失,而不具有导电性。因此,由包接有H-的钙铝石型化合物与包接有电子的钙铝石型化合物形成的电子电路基板在超过300℃的环境下使用的情况下,具有阻断热的隔热材、将电子电路基板冷却的冷却设备作为电子电路基板的保护部,从而使得电子电路基板不超过300℃而优选。对隔热材的形态没有特别限定,例如可以举出:被覆电子电路基板而阻断热的保护覆膜。作为冷却设备,例如可以举出:用风使电子电路基板的热放热的冷却鼓风机。
接着,对使用包接有H-的钙铝石型化合物和包接有电子的钙铝石型化合物作为保险丝的例子进行说明。
包接有电子的钙铝石型化合物的所包接的电子与金属同样地在晶体笼彼此之间自由地移动,因此,与金属具有同样的性质,具有导电性。包接有电子的钙铝石型化合物中的C12A7超过300℃时,所包接的电子消失,成为绝缘体。利用该特性,可以使用由包接有H-的钙铝石型化合物与包接有电子的钙铝石型化合物形成的电子电路基板作为保险丝。在电子电路中流过大电流时,超过300℃那样设计电子电路,从而在电子电路中流过大电流时,电路成为绝缘体,被屏蔽,因此,作为保险丝发挥功能。作为在电子电路中流过大电流时使其超过300℃的方法,可以举出:对形成电路的钙铝石型化合物的电子浓度进行调整的方法;和,调整电路的线径的方法等,通过这些方法可以适当调整电路的电阻值。以往的保险丝具有在玻璃管中封入金属线而对振动和冲击弱的特性。另一方面,对于由钙铝石型化合物形成的保险丝,在包含包接有H-的钙铝石型化合物的基板表面形成有包含包接有电子的钙铝石型化合物的电路,因此,与以往的保险丝相比,对振动和冲击强。另外,以往,在基板上作为其他部件而设置保险丝,但如上述那样,由该钙铝石型化合物形成的保险丝由于对由包接有H-的钙铝石型化合物形成的基板表面照射紫外线等而形成电子电路,从而可以形成保险丝,因此,可以使保险丝在电子电路基板上形成一体。
接着,对使用包接有H-的钙铝石型化合物和包接有电子的钙铝石型化合物作为磁场产生装置的例子进行说明。
如上述那样,对由包接有H-的钙铝石型化合物形成的基板表面照射紫外线等而形成电子电路,从而可以形成电子电路基板。在线圈状和直线状等任意图案的电子电路中流过电流,从而可以使磁场产生。因此,具有适当的电子电路图案的电子电路基板成为磁场产生装置。磁场产生装置的形态不限定于基板状,可以为柱状、筒状、在涂布于其他构件的表面的覆膜上形成有适当的图案的电子电路的形态等。该磁场产生装置可以用于电磁体、发动机、发电机、扬声器等。钙铝石型化合物由比金属轻的元素构成,因此,可以提供经过轻量化的磁场产生装置。
接着,对使用包接有H-的钙铝石型化合物和包接有电子的钙铝石型化合物作为加热器的例子进行说明。
对包接有H-的钙铝石型化合物照射紫外线、X射线和电子束等时,所照射的部位成为包接有电子的钙铝石型化合物。包接有电子的钙铝石型化合物具有导电性,与金属具有同样的性质。对包接有H-的钙铝石型化合物照射紫外线等,从而形成包接有电子的钙铝石型化合物的电路,将其作为电阻体进行通电,从而可以自电阻体发热。作为将包接有电子的钙铝石型化合物形成为具有规定电阻值的电阻体的方法,可以举出:适当调整钙铝石型化合物中包接的电子浓度的方法;和、适当调整电路的粗细的方法等。以往的加热器由电热丝形成,例如在陶瓷制的基板上由电热丝形成加热器,因此,根据基板与电热丝的热膨胀率的差异而有发生破损的担心。另一方面,由钙铝石型化合物形成的加热器可以由基板和电阻体或电阻丝、以及钙铝石型化合物形成,因此,可以防止根据热膨胀率的差异而产生的破损。该加热器例如可以作为玻璃状制品的防雾用加热器、空气加热器、水用加热器、油用加热器、暖气器具等使用。
接着,对使用包接有H-的钙铝石型化合物和包接有电子的钙铝石型化合物作为天线的例子进行说明。
包接有电子的钙铝石型化合物具有导电性,与金属具有同样的性质,因此,通过设计符合电波、微波、红外线、可见光线等任意电磁波的波长的天线结构的电路,从而可以作为将电磁波在空间内辐射或接收的天线使用。对包接有H-的钙铝石型化合物照射紫外线等激光、电子束,从而形成微细的电路,可以将其作为天线。由钙铝石型化合物形成的天线不仅可以辐射和接收电波,还可以辐射和接收红外线和可见光线等电磁波。对形成天线的钙铝石型化合物的形态没有特别限定,可以举出:单晶、多晶、玻璃状、覆膜状、陶器状等。另外,对天线的形状没有特别限定,可以举出:线状、板状、平面状、线圈状等。
由钙铝石型化合物形成的天线可以用于电磁波发送装置和电磁波接收装置。由钙铝石型化合物形成的天线以能够辐射红外线的方式设计天线电路,从而可以制成辐射红外线的天线,可以将其用于红外线发送信号装置。该红外线发送信号装置也可以作为暖气设备使用。由钙铝石型化合物形成的天线以能够辐射可见光线的方式设计天线电路,从而可以制成可见辐射光线的天线,可以将其用于可见光线发送信号装置。由钙铝石型化合物形成的天线与使由放电产生的紫外线与荧光体接触而转化为可见光线的荧光灯等不同,可以作为直接能够发送信号任意频率的可见光线的光源使用。由钙铝石型化合物形成的天线以能够辐射具有单一频率的电磁波的方式设计天线电路,从而可以形成将激光作为发送信号的元件,可以将其用于激光发送信号装置。由钙铝石型化合物形成的天线以能够辐射可见光线的方式设计天线电路,从而可以形成辐射可见光线的光源。该光源可以作为显示器用光源使用。由钙铝石型化合物形成的天线以能够接收具有任意频率的电磁波的方式设计天线电路,从而可以形成能够接收具有任意频率的电磁波的天线,可以将其用于电磁波接收装置。将由该电磁波接收装置接收的电磁波转化为电信号,从而可以形成照相机的图像传感器。
由天线接收的电磁波可以转化为电力。因此,将由钙铝石型化合物形成的天线所接收的任意频率的电磁波转化为电力,从而可以形成发电装置。由钙铝石型化合物形成的天线也可以接收波长较大的可见光线、红外线,可以将其转化为电力,因此,使天线位于各种热源的附近,从而可以将剩余热转化为电力。
接着,对使用包接有H-的钙铝石型化合物和包接有电子的钙铝石型化合物作为温度测定器的例子进行说明。
包接有电子的钙铝石型化合物的所包接的电子与金属同样地在晶体笼彼此之间自由地移动,因此,与金属具有同样的性质,随着温度升高而电阻值变大。利用该特性,通过将由包接有H-的钙铝石型化合物与包接有电子的钙铝石型化合物形成的电子电路基板与测定电阻值的电阻测定器组合,从而可以形成温度测定器。包接有电子的钙铝石型化合物中的C12A7超过300℃时,所包接电子消失,不会显示出与金属同样的性质,因此,该温度测定器的使用环境温度为300℃以下。
供电子能力降低了的多功能剂进行再生处理,由此,可以使供电子能力再生。具体而言,将供电子能力降低了的多功能剂在氢气等还原性气氛中、例如封入至贵金属坩埚中,对贵金属坩埚进行加热,从而可以将钙铝石型化合物中包接的除H-之外的阴离子置换为H-。另外,在碳坩埚中封入供电子能力降低了的多功能剂,对碳坩埚进行加热,由此,可以将钙铝石型化合物中包接的阴离子置换为电子。贵金属坩埚或碳坩埚中的加热温度可以根据钙铝石型化合物中包接的阴离子的种类而适当变更,作为一例,可以为700℃以上且1450℃以下。进而,对含有该H-置换后的钙铝石型化合物的多功能剂照射紫外线等,由此,H-的一部分被电子置换。由以上,作为包接颗粒含有大量的H-和电子,可以由供电子能力降低了的多功能剂得到供电子能力再生的多功能剂。供电子能力再生的不溶性钙铝石化合物可以作为抗氧化剂、还原剂、脱氧剂和自由基消去活性剂等再次使用。
例如,前述颗粒状或球状的多功能剂的例子中,对于使用后的供电子能力降低了的颗粒或球,在氢气等还原性气氛中,例如在贵金属坩埚中进行对H-的置换反应,接着照射紫外线等,由此,可以得到供电子能力再生的颗粒状或球状的多功能剂。另外,过滤器状的多功能剂的例子中,对于使用后的过滤器,在氢气等还原性气氛中,例如在贵金属坩埚中进行对H-的置换反应,接着照射紫外线等,由此,可以得到供电子能力再生的覆膜状的多功能剂。覆膜状的多功能剂的例子中,从容器的内壁面分离覆膜,对于分离的覆膜构成体,在氢气等还原性气氛中,例如在贵金属坩埚中进行对H-的置换反应,接着照射紫外线等。进而,在照射紫外线等后的覆膜构成体中加入溶剂和粘结剂等,制成浆料,将该浆料涂膜和固定于容器的内壁面,从而可以得到供电子能力再生的过滤器状的多功能剂。
本发明的多功能剂与通常使用后丢弃的以往的抗氧化剂不同,通过进行再生处理可以重复使用。通过使用本发明的多功能剂,由此可以减少源自抗氧化剂的废弃物量。需要说明的是,经过水合反应的钙铝石型化合物仅通过前述还原处理无法使其再生。
如前述那样,本发明的多功能剂中含有的钙铝石型化合物中,特别是作为晶格包含Ca、Al、O的情况下,所包接的电子的比例越多,越呈现黑色,所包接的电子的比例越少,黑色越浅。另外,该钙铝石型化合物利用水合反应而晶体笼崩解时,黑色变浅。由此,本发明的多功能剂通过其观察色调,由此,一眼就可以判断是否具有供电子能力。例如,刚刚开始使用后的多功能剂在该钙铝石型化合物中丰富地包接有电子,呈现浓的黑色。长时间使用多功能剂的期间,钙铝石型化合物中包接的电子缓慢减少,多功能剂的黑色缓慢变浅。经过一定期间后,多功能剂的黑色完全脱色,成为呈现接近白色的颜色。通过观察成为呈现白色的多功能剂,可以判断多功能剂失去供电子能力。如此判断的多功能剂更换为新品的多功能剂、或通过前述再生处理使电子和H-再次包接于钙铝石型化合物中等,由此,可以使供电子能力再生。由以上,本发明的多功能剂通过观察颜色的变化,由此,可以一目了然地判断应更换或再生的时机。
多功能剂中含有的钙铝石型化合物可以使用较廉价的CaO和Al2O3的原料粉末而合成。由此,含有钙铝石型化合物的本发明的多功能剂与以往的抗氧化剂、还原剂、脱氧剂、或自由基消去活性剂等相比,可以制造廉价地大量的多功能剂。需要说明的是,为了制造本发明的多功能剂,也可以使用市售的C12A7的粉末。
(包接有活性氧物质的钙铝石型化合物)包接有O-、O2 -等活性氧物质的钙铝石型化合物对除钙铝石型化合物之外的其他分子、离子等赋予活性氧物质而引起氧化反应。因此,包接有活性氧物质的钙铝石型化合物可以作为氧化剂使用。包接有活性氧物质的钙铝石型化合物具有笼状的晶体结构,在具有正电荷的包接笼内侧包接有具有负电荷的活性氧物质。具有如下功能:包接笼通过与水接触而发生水合反应,去除水分的功能;和,在其内部收集阴离子的功能。包接有活性氧物质的钙铝石型化合物由于水合反应而包接笼崩解的情况下,所包接的活性氧物质散出。水合进行时,不仅笼簇表面的晶体笼崩解而且笼簇内部的晶体笼也崩解,因此,位于晶体笼深处的晶体笼中包接的活性氧物质也可以有利于反应。因此,通过在水的存在下使用包接有活性氧物质的钙铝石型化合物,从而可以历经长时间地维持作为氧化剂等的功能。包接有活性氧物质的钙铝石型化合物为由无机化合物形成的陶瓷,因此,在液体中维持固体状态不变地存在,特别是具有不溶于油等有机溶剂的性质。
包接有活性氧物质的钙铝石型化合物除包接笼中包接的颗粒为活性氧物质之外,与包接有电子和H-的钙铝石型化合物I具有同样的结构。作为活性氧物质,可以举出:O-、O2 -,在包接笼内,以O2 -、O-、O2 2-、O2-等各种氧化状态存在。包接有活性氧物质的钙铝石型化合物与钙铝石型化合物I同样地,作为不可避免的杂质,也可以包含除活性氧物质之外的阴离子和自由基等。
钙铝石型化合物包接活性氧物质时,可以利用电子自旋共振装置(ESR)测定ESR谱,根据源自O-、O2 -的信号的有无来确认。
(包接有活性氧物质的钙铝石型化合物的形态)包接有活性氧物质的钙铝石型化合物可以采用任意形态,例如可以采用:容器、多孔体、覆膜、粉末状、颗粒状、球状、粒料状和过滤器状等形态。对于包接有活性氧物质的钙铝石型化合物的形态,与前述“钙铝石型化合物I和混合物II的形态”的记载同样。
(包接有活性氧物质的钙铝石型化合物的制造方法)对于包接有活性氧物质的钙铝石型化合物,前述“包接有电子和H-的钙铝石型化合物I和混合物II的制造”中记载的制造方法中,将粉末状或颗粒状的钙铝石型化合物前体直接进行加热、或经过成型工序在还原性气氛中进行加热,制造包接有H-的钙铝石型化合物,边使所得钙铝石型化合物流过经过干燥的氧气,边以1200℃~1400℃进行加热,除此之外,可以同样地制造。加热时,越提高氧分压,另外,越降低水蒸气分压,可以得到越高浓度的包接有活性氧物质的钙铝石型化合物。
(包接有活性氧物质的钙铝石型化合物的用途)包接有O-或O2 -等活性氧物质的钙铝石型化合物具有氧化能力。因此,包接有活性氧物质的钙铝石型化合物可以作为氧化剂使用。例如,包接有活性氧物质的钙铝石型化合物也可以将固体、液体和气体的状态的有机化合物均氧化。通过将有机化合物氧化,从而可以将有害物质、恶臭物质氧化而无害化。
对使用包接有活性氧物质的钙铝石型化合物作为有机化合物分解剂的例子进行说明。
有机化合物分解剂将钙铝石型化合物中包接的活性氧供给至有机化合物,从而可以将有机化合物氧化。例如,该有机化合物分解剂可以将作为“病态建筑综合征”的因素之一而列举的甲醛等挥发性有机化合物氧化。有机化合物分解剂将甲醛氧化形成甲酸,将甲酸氧化而分解为水和二氧化碳,从而可以进行无害化。另外,大气中包含水蒸气时,包接有活性氧物质的钙铝石型化合物发生水合反应,不仅笼簇表面的晶体笼崩解而且笼簇内部的晶体笼也崩解,位于晶体笼深处的晶体笼中包接的活性氧物质也可以有利于反应,因此,可以历经长期地维持使有害物质、恶臭物质无害化的功能。
对有机化合物分解剂的形态没有特别限定,例如可以举出:片、壁纸、浆料状的涂布剂、板等建材、涂装剂、颗粒状、粉末状、球状、过滤器、多孔体、和、例如具备搭载有图8所示的反应器的空气循环机构的装置等。这些形态的有机化合物分解剂可以由包接有活性氧物质的钙铝石型化合物单体形成,或者也可以根据需要将其他材料混合而形成。另外,为了提高反应活性,可以使催化剂载带于包接有活性氧物质的钙铝石型化合物。另外,具备填充了包接有活性氧物质的钙铝石型化合物的反应器等的装置等为了提高反应活性而可以具备加热机构、加压机构。
对使用包接有活性氧物质的钙铝石型化合物作为土壤散布剂的例子进行说明。
土壤散布剂通过将钙铝石型化合物中包接的活性氧物质供给至土壤中存在的有害物质、恶臭物质而进行氧化,从而可以进行无害化。另外,土壤中包含水的情况下,包接有活性氧物质的钙铝石型化合物发生水合反应,不仅笼簇表面的晶体笼崩解而且笼簇内部的晶体笼也崩解,位于晶体笼深处的晶体笼中包接的活性氧物质也可以有利于反应,因此,可以历经长期地维持使有害物质、恶臭物质无害化的功能。另外,包接有活性氧物质的钙铝石型化合物发生水合反应变为水合物(胶结成分),因此,即使放置在土壤中也无害,没有问题。对土壤散布剂的形态没有特别限定,例如可以举出:粉末、分散有粉末的溶液、颗粒状、粒料状、球状等。
对使用包接有活性氧物质的钙铝石型化合物作为杀菌剂的例子进行说明。
包接有活性氧物质的钙铝石型化合物可以将细菌、病毒杀菌或灭菌。对杀菌剂的形态没有特别限定,例如可以举出:粉末、分散有粉末的溶液、颗粒状、粒料状、球状、过滤器状、片状、反应器型等。例如,杀菌剂在病原性高的细菌、致死率高的病毒发生了的土地中散布于土壤、池等,从而可以抑制细菌和病毒的感染扩大。另外,将杀菌剂形成为过滤器状或反应器型,用于通常的口罩或防毒面具中的过滤器部,可以去除细菌、病毒等。包接有活性氧物质的钙铝石型化合物利用大气中或呼气中所含的水蒸气而发生水合反应,不仅笼簇表面的晶体笼崩解而且笼簇内部的晶体笼也崩解,位于晶体笼深处的晶体笼中包接的活性氧物质也可以有利于反应,因此,可以历经长期地维持去除细菌、病毒等的功能。对于口罩和防毒面具的形状等,如上述。
对使用包接有活性氧物质的钙铝石型化合物作为气相改质剂的例子进行说明。
气相改质剂可以将任意种类的气相氧化而改质。即,将空气、汽车等的废气、工厂的废气、和烟草的烟等中存在的有害物质和恶臭物质氧化而无害化,或者将细菌和病毒等去除而可以进行改质。气相中包含水蒸气的情况下,包接有活性氧物质的钙铝石型化合物发生水合反应,不仅笼簇表面的晶体笼崩解而且笼簇内部的晶体笼也崩解,位于晶体笼深处的晶体笼中包接的活性氧物质也可以有利于反应,因此,可以历经长期地维持改质气相的功能。对气相改质剂的形态没有特别限定,可以举出:过滤器状、反应器型、粉末、颗粒、球状和粒料状等。
对使用包接有活性氧物质的钙铝石型化合物作为除臭剂的例子进行说明。
除臭剂将钙铝石型化合物中包接的活性氧物质供给至成为恶臭原因的物质并进行氧化,从而可以进行除臭。恶臭物质可以为固体、液体和气体,均可。根据成为恶臭原因的物质,分开使用包接有电子的钙铝石型化合物、包接有H-的钙铝石型化合物和包接有活性氧物质的钙铝石型化合物,例如,通过适当调整它们的含有比率,可以更进一步发挥作为除臭剂的效果。对除臭剂的形态没有特别限定,可以举出:粉末、颗粒、球状、粒料状、过滤器状、反应器型等。除臭剂可以作为鞋子的鞋垫、尿布、餐巾、吸汗巾、衣服、对动物、人体的涂布物或喷雾用液体、构成卫生间用除臭剂等的材料之一而使用。
对使用包接有活性氧物质的钙铝石型化合物作为火花塞用绝缘体或内燃机构的内壁材的例子进行说明。
火花塞通常具有:沿着中心轴线配置的棒状的、端子和中心电极;配置于它们的外侧的大致筒状的绝缘体;配置于绝缘体外侧的大致筒状的主体金属装配构件;和,与主体金属装配构件前端接合的接地电极,中心电极的前端部与接地电极的前端部之间存在间隙,施加高电压时,在该间隙中产生火花放电。火花塞以在内燃机构的燃烧室内配置产生火花放电的间隙部分的方式进行安装。在配置于中心电极外侧的绝缘体与主体金属装配构件之间存在少量间隙,未燃烧的燃料、碳有时附着于绝缘体。绝缘体上附着有碳等时,绝缘电阻值降低,在除前述间隙之外的部位通电,从而有产生火灾的担心。包接有活性氧物质的钙铝石型化合物超过约700℃时,从包接笼释放活性氧物质,促进氧化反应。内燃机构的燃烧室内在运转时有时达到约3000℃,因此,火花塞的绝缘体由包接有活性氧物质的钙铝石型化合物形成时,附着于绝缘体的未燃烧的燃料、碳被从包接笼释放的活性氧物质氧化,成为水、二氧化碳,可以抑制绝缘体的绝缘电阻值的降低所导致的火灾。另外,内燃机构的燃烧室的内壁面由包含包接有活性氧物质的钙铝石型化合物的内壁材形成的情况下,由于运转而燃烧室内的温度升高时,钙铝石型化合物中包接的活性氧物质在燃烧室内释放,其作为游离自由基发挥作用。其结果,燃料燃烧时,游离自由基增大,可以提高燃烧性。另外,附着于燃烧室的内壁面的碳被从包接笼释放的活性氧物质氧化,成为一氧化碳、二氧化碳,从而可以从燃烧室的内壁面去除碳。
对使用包接有活性氧物质的钙铝石型化合物作为O-束释放源的例子进行说明。
对以高浓度包含活性氧的钙铝石型化合物中施加电场,由此,可以取出高密度的O-离子束。因此,包接有活性氧物质的钙铝石型化合物可以作为O-束发生器的O-束释放源使用。对包接有活性氧物质的钙铝石型化合物连续地供给氧气,从而可以从包接有活性氧物质的钙铝石型化合物连续地释放O-束。另外,将包接有活性氧物质的钙铝石型化合物加热至约700℃以上的温度,并且施加电场,从而可以取出纯粹的O-束。
实施例
(包接有包含氧元素的阴离子的钙铝石型化合物前体的制造)将作为原料粉末的CaCO3与Al2O3以摩尔比为12:7的比率混合,将其与乙醇投入至树脂罐,在旋转机中进行搅拌而得到浆料。对浆料实施放入开水烫,使乙醇蒸发得到混合粉末。接着,使混合粉末载置于焙烧皿,将其放入电炉,在大气气氛中、以升温速度4℃/分钟进行升温,以1300℃保持10小时进行焙烧。将所得焙烧体用乳钵粉碎后用筛子采集细的颗粒得到钙铝石型化合物前体A。利用X射线衍射装置对钙铝石型化合物前体A进行X射线衍射分析,结果确认了为具有笼状的晶体结构的C12A7。
(包接有电子和H-的钙铝石型化合物I的制造)将钙铝石型化合物前体A与乙醇投入至烧杯,在旋转机中进行搅拌而得到浆料。对浆料实施放入开水烫,使乙醇蒸发得到混合粉末。接着,将混合粉末放入碳坩埚,将其放入电炉,边使氢气流动边以升温速度4℃/分钟进行升温,以1300℃保持24小时进行焙烧,得到试样B。
利用X射线衍射装置对试样B进行X射线衍射分析,结果得到图11的上侧所示的X射线衍射谱图。对所得X射线衍射谱图与图11的下侧所示的ICDD卡中的钙铝石型化合物(C12A7)的X射线衍射谱图进行比较,结果确认了试样B为具有笼状的晶体结构的钙铝石型化合物(C12A7)。以目视确认试样B的颜色,结果呈现绿色。在钙铝石型化合物中未包接电子的情况下,粉末为白色,所包接的电子浓度越高,越向黄、黄绿、绿、黑变化。由此可知,试样B中包接有高浓度的电子。对于试样B,利用电子自旋共振装置(ESR:BRUKER公司制的ElexsysE580)测定ESR谱。测定如下进行:将试样B放入内径4mm的石英管,抽真空后,用He进行置换并在室温下进行。其结果,观测到认为源自电子的信号(g=1.9944附近)。由此也可知,试样B中包接有电子。将试样B分别放入盐酸和水,结果均从试样B产生了气体。由于为在还原性气氛下进行焙烧而得到的钙铝石型化合物,因此,认为该气体为氢气,可以强力推定,试样B中包接有氢离子。由以上可知,试样B为包接有电子和H-的钙铝石型化合物I。
(包接有电子的钙铝石型化合物与包接有H-的钙铝石型化合物的混合物II的制造)将钙铝石型化合物前体A与乙醇投入烧杯,在旋转机中进行搅拌而得到浆料。对浆料实施放入开水烫,使乙醇蒸发得到混合粉末。接着,将混合粉末放入碳坩埚,将其放入电炉,边使氮气气体流动边以升温速度4℃/分钟进行升温,以1300℃保持24小时进行焙烧,得到试样C。需要说明的是,在氮气气体向电炉内的气体供给路中放置脱水剂,使炉内为干燥气氛而进行焙烧。
另一方面,将与试样C的情况同样地得到的混合粉末放入铱坩埚,将其放入电炉,边使氢气流动边以升温速度4℃/分钟进行升温,以1300℃保持24小时进行焙烧,得到试样D。需要说明的是,在氢气向电炉内的气体供给路中放置脱水剂,使炉内为干燥气氛而进行焙烧。
对于试样C和试样D,与试样B同样地进行X射线衍射分析,结果确认了为钙铝石型化合物(C12A7)。以目视确认试样C的颜色,结果呈现绿色,因此可知,试样C中包接有电子。由此,试样C为包接有电子的钙铝石型化合物。将试样D放入水中,结果从试样D产生了气体。由于为在还原性气氛中进行焙烧而得到的钙铝石型化合物,因此认为该气体为氢气,可以强力推定,试样D中包接有氢离子。由此,试样D为包接有H-的钙铝石型化合物。
最后,将试样C与试样D与乙醇投入烧杯,在旋转机中进行搅拌得到浆料,对浆料实施放入开水烫,使乙醇蒸发,由此得到包接有电子的钙铝石型化合物与包接有H-的钙铝石型化合物的混合物II。
(还原性的评价)准备食用油,用酸值试纸测定食用油的酸值,结果酸值为2.0。因此确认了,该食用油被氧化。将试样B在乳钵中粉碎,形成粉末状后,将试样B与食用油混合,得到泥浆状的混合物。接着,制作泥浆状的混合物几分钟后,测定混合物中的食用油的酸值,结果酸值为1.0。酸值越大,表示油越劣化。由此可知,由试样B氧化了的油被还原。
(脱水性的评价)将试样B在乳钵中粉碎,形成粉末状后,将粉末状的试样B放入水中,进行上述试验,结果,经过几分钟后,观察到微细的气泡的产生,而且观察到试样B的颗粒变细。由此可知,试样B通过与水接触而发生水合反应,生成了细的水合物。因此,在包含水分的油等中投入试样B时,试样B发生水合反应,可以从油中去除水分。对于混合物II,也进行了与试样B同样的试验,结果经过几分钟后,观察到微细的气泡的产生,而且观察到混合物II的颗粒变细。
(玻璃状的包接有电子和H-的钙铝石型化合物的制造)将试样B在乳钵中粉碎,形成粉末状后,使其载置于氧化铝的皿,边在电炉中使氢气流动边以升温速度4℃/分钟进行升温,以1600℃保持6小时,使试样B熔融,之后自然放冷,得到玻璃状的试样E。试样E呈现浅的绿色。由此可知,试样E中包接有电子。将试样E放入盐酸,结果从试样E产生了氢气。由此可知,试样E中包接有氢离子。由以上可知,使试样B熔融而可以形成玻璃状的包接有电子和H-的钙铝石型化合物。
附图标记说明
2 O
3 Ca
4 Al
5 电子
6 包接笼
7 袋体
8 颗粒状的多功能剂
9、19、39、49 油
10、20、40、50 容器
18 球状的多功能剂
28 过滤器状的多功能剂
29A 废油
29B 再生油
30 废油再生管
38 覆膜状的多功能剂
48 容器型的多功能剂
55、56、65、66 开口部
57、67 内部空间
58、68 多功能剂
59 烟
60、70 壳体
61 烟草烟用配件
63 废油
64 再生油
71 反应器
72 铁心
73 线圈
78、88 袋体
79、89 绝缘油
80 变压器罐
81 油浸式变压器
82 电容器
90 电容器罐
91 油浸式电容器
Claims (19)
1.一种钙铝石型化合物,其特征在于,包接有电子和H-。
2.一种多功能剂,其特征在于,含有包接有电子和H-的钙铝石型化合物I、和包接有电子的钙铝石型化合物与包接有H-的钙铝石型化合物的混合物II中的至少一个,
所述多功能剂具有自由基消去活性、还原性、脱氧性能和脱水性能。
3.一种容器,其特征在于,至少一部分含有权利要求2所述的多功能剂。
4.根据权利要求3所述的容器,其特征在于,为陶器或玻璃。
5.一种多孔体,其特征在于,含有权利要求2所述的多功能剂,且至少表面为多孔质。
6.一种覆膜,其特征在于,含有权利要求2所述的多功能剂。
7.一种过滤器,其特征在于,含有权利要求2所述的多功能剂。
8.一种反应器,其特征在于,具备:具有至少2个开口部和内部空间的壳体;和,配置于所述内部空间的权利要求2所述的多功能剂。
9.一种油用多功能剂,其特征在于,将权利要求2所述的多功能剂用于油的品质维持。
10.根据权利要求9所述的油用多功能剂,其特征在于,所述油为绝缘油。
11.一种多功能剂的使用方法,其特征在于,将权利要求2所述的多功能剂置于绝缘油中和绝缘油的周边中的至少一者而使用。
12.一种油浸式变压器,其特征在于,具备:变压器罐;和,填充于变压器罐内的绝缘油,
权利要求2所述的多功能剂位于所述绝缘油中和所述绝缘油的周边中的至少一者。
13.一种油浸式电容器,其特征在于,具备:收纳电容器的电容器罐;和,填充于电容器罐内的绝缘油,
权利要求2所述的多功能剂位于所述绝缘油中和所述绝缘油的周边中的至少一者。
14.一种气相改质剂,其特征在于,将权利要求2所述的多功能剂用于气相的改质。
15.一种烟草烟用过滤器,其特征在于,含有权利要求2所述的多功能剂,且对烟草的烟进行改质。
16.一种烟草烟用配件,其特征在于,具备:具有至少2个开口部和内部空间的壳体;和,配置于所述内部空间的权利要求2所述的多功能剂,
在所述一个开口部安装烟草,以所述另一个开口部为吸口,对通过所述壳体内的烟草的烟进行改质。
17.一种口罩,其特征在于,具备:权利要求7所述的过滤器或权利要求8所述的反应器。
18.一种含钙铝石型化合物的制品的制造方法,其特征在于,其为含有权利要求2所述的多功能剂的含钙铝石型化合物的制品的制造方法,该方法至少具备如下工序中的混合粉碎工序和第2焙烧工序:混合粉碎工序,使用混合粉碎器具将原料进行混合和粉碎而得到混合物;焙烧工序,将所述混合物载置于焙烧器具内或焙烧器具上并焙烧而得到钙铝石型化合物前体;成型工序,将所述混合物或所述钙铝石型化合物前体投入至成型模并成型而得到成型体;第2焙烧工序,将所述混合物、所述成型体或所述钙铝石型化合物前体载置于焙烧器具内或焙烧器具上,在还原性气氛或非活性气体气氛中进行焙烧,
所述混合粉碎器具、所述成型模和所述焙烧器具中的至少一个为钙铝石型化合物制。
19.根据权利要求18所述的含钙铝石型化合物的制品的制造方法,其特征在于,所述第2焙烧工序中,在炉内和向炉内的气体供给路中的至少一者载置脱水剂和脱氧剂中的至少一者,由此,在干燥气氛和脱氧气氛中的至少一者的气氛中进行焙烧。
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