JP2004073966A

JP2004073966A - 吸着材

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Publication number: JP2004073966A
Application number: JP2002235971A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yonehara; 米原　　隆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-08-13
Filing date: 2002-08-13
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-13
Also published as: JP3650762B2

Abstract

【課題】木酢液の吸着性に着目し、この木酢液にキトサンを付加してカチオン性高分子塩とするか、さらにこれに金属塩を共存させる等して、木酢液の吸着機能が長期にわたって安定して発揮できるようにし、吸着性能の高い吸着材を提供する。
【構成】木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンを溶解した液を設け、この液を繊維質物、膠質物又は多孔質物に含浸、又は塗布後、乾燥し、木酢成分を固定した。上記繊維質物は和紙、洋紙、不織布、糸、木材、でんぷんのうちのいずれかであり、上記膠質物はゼラチン、ニカワ、マンナン、アルギン酸のうちのいずれかであり、上記多孔質物は炭、セラミックス、プラスチック、金属のうちのいずれかである。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、すぐれた吸着力及び長期にわたって吸着効果のある吸着材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、吸着材として使用されているヤシガラ活性炭は、微細な多孔質で、グラム当たり２００〜３００ｍ^２の面積を有し、その微細な孔は被吸着ガスの分子の大きさに合ったものを吸着するが、分解機能はなく、吸着作用が主である。吸着量はその面積に見合った孔径を有する数が多い程に効果が認められる。
木炭、竹炭も同様な目的で使用されるが、ヤシガラ活性炭の吸着量（メチレンブルー吸収試験で１３〜１４ｃｃ／ｇ）程に高くはない。例えば木炭の場合、メチレンブルー吸収試験で６〜１０ｃｃ／ｇである。しかし、ミネラル分の炭酸塩は多く（黒炭）、やや弱酸性を示し、白炭（高温炭化）の弱アルカリ性とは異なるがミネラル分は含有されているので、微生物の活動を助けるため、条件によっては吸着した物質の分解作用をする。
また、粒状、円筒状、その他の形状の多孔質セラミックスは、活性炭と同様の働きがある。ただし炭より耐熱性が高く、燃えないので目詰まりしても焼却再生により、繰り返し使用できるので、吸着よりろ過材としての用途が多い。炭化の際、木材片にセラミックス前躯体〔Ａｌ（ＯＨ）_３水酸化アルミニューム〕の水溶液を付着させた炭化したセラミックス炭としているのもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ヤシガラ活性炭は、その活性炭の微細な孔の大きさに合った被吸着ガスの分子の大きさのものしか吸着せず、汎用性がない。また、分解機能はない。また、木炭、竹炭の吸着力は、上述の様に、ヤシガラ活性炭の吸着量程に高くはない。また、多孔質セラミックスは上記ヤシガラ活性炭と同様である。さらに、木材片にセラミックス前躯体の水溶液を付着させて炭化したセラミックス炭は、吸着できる対象物の幅は広がるが、製造が面倒であり、工程が複雑で、コスト高となる欠点がある。
また、木酢液は消臭効果があることは知られているが、すぐに蒸発し、木酢成分がとんでしまい、効果が発揮されない。従って、吸着材としては使用されていないのが現状である。
【０００４】
そこでこの発明は木酢液の吸着性に着目し、この木酢液にキトサンを付加してカチオン性高分子塩とするか、さらにこれに金属塩を共存させる等して、木酢液の吸着機能が長期にわたって安定して発揮できるようにし、これを繊維質物、膠質物、又は多孔質物に含浸、又は塗布して固定した、吸着性能の高い吸着材を提供して上記課題を解決しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以下具体的にこの発明を説明する。
炭焼き（炭化炉）よりの排煙を冷却捕集した乾溜液である粗木酢液は一般的には３ケ月〜１年間容器に静置することにより、三層に分離する。上部層は数％で、主にメチルアルコール、ホルムアルデヒト、他の油性物質、下層部は沈底タール分、中間層の赤褐色の液が木酢液で、その中に樹脂質のピッチ分の多い溶解タールが約１％含有されている。この木酢液は酸性が強くｐＨ２〜３で、濃度は黒炭炉で３〜４％、白炭炉で６〜７％、有機化合物全体で１０〜２１％と成っている。また、その主成分は酢酸（ＣＨ_３ＣＯＯＨ）であり、その他にプロピオン酸等の酸類、アルコール類、グアイアコール、クレゾール等のフェノール類、吉草酸エステル等の中性物質等約２００種類の化合物を含んでいる水溶液である。この木酢液にキトサン（β−１．４´−ｐｏｌｙ−Ｄ−ｇｌｕｃｏｓａｍｉｎｅ）を溶解した水溶液がこの発明の木酢液である。このキトサンの化学式は以下である。
【０００６】
【化１】

【０００７】
請求項１の発明は、木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンを溶解した液を設け、この液を繊維質物、膠質物、又は多孔質物に含浸、又は塗布後、乾燥し、木酢成分を固定した、吸着材である。また、請求項２の発明は、上記繊維質物は和紙、洋紙、不織布、糸、木材、でんぷんのうちのいずれかであり、上記膠質物はゼラチン、ニカワ、マンナン、アルギン酸のうちのいずれかであり、上記多孔質物は炭、セラミックス、プラスチック、金属のうちのいずれかである吸着材とした。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンを溶解した液に、酢酸、乳酸、クエン酸、安息香酸、アスコルビン酸、ビタミンＥのうちの一つ又は複数を添加した吸着材とした。
【０００８】
また、請求項４の発明は、請求項１、２及び３のいずれかの発明において、木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンを溶解した液に、灰汁を添加した吸着材とした。また、請求項５の発明は、請求項１、２、３及び４のいずれかの発明において、木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンを溶解した液に、金属イオンを添加した吸着材とした。また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４及び５のいずれかの発明において、木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンを溶解した液に、溶媒を用いて植物から抽出した成分、又は香料を添加した吸着材とした。
【０００９】
【実施の形態例】
次にこの発明の実施の形態例を説明する。
木酢液は、用途により精製度は異なりますが、特に医薬品用、食品用は、蒸留精製した透明度のある無着色のものを使用する。最初に木酢液の濃度調整を、酢酸分として１％含有量の水溶液を作る。この液を１００ｍｌに対してキトサン（β−１．４´−ｐｏｌｙ−Ｄ−ｇｌｕｃｏｓａｍｉｎｅ）を約３〜４ｇ、攪拌しながら溶解する。この時、キトサンは酢酸と塩をつくり、粘稠なカチオン性高分子コロイドとなり安定する。上記キトサンを溶解した液はｐＨは酸性である場合と金属酸化物（木灰抽出液等）で中和してｐＨ６．０〜８．０の間の液とする場合がある。
【００１０】
この溶液をハガキ大の厚めの和紙製の台紙１に３〜１０ｍｌ含有させて、乾燥させて仕上げると、木酢塩は０．１〜０．３ｇ固定される。そして、この台紙を杉等の板２に、周囲を固定し、飾り具式消臭具３として室内に置くことにより、１〜３ヶ月間その効果を持続する。この消臭効果は、微生物が発生する異臭や反応し易いホルマリン等の化学物質の吸着分解を、キチンキトサンと木酢成分の酢酸とのカチオン高分子塩或いは共存する金属イオンの働きにより行うものと思われる。異臭成分は、主にマイナスイオン化しているため、カチオン高分子塩と金属イオンが電気的に強力に働くことが一因となっている。また、キトサンは、金属との共存性がある。
【００１１】
このキトサンはカニ、エビ、昆虫等の無脊椎動物のタンパク質との複合体として含まれているもので、このキチンを脱アセチル化して得られた高分子化合物である。このキトサンは高温、強アルカリにも安定な塩基性多糖類で水には不溶であるが酢酸とは塩を作って溶け、粘稠なカチオン性高分子コロイドを形成する。また、乾燥すると強固な被膜を作り、また、金属イオンとの共存性があるため木酢液にも良く溶解し、安定した溶液として長期間保存することができる。この発明で使用するキトサンの濃度は６０〜９５％位で、残りはキチンである。
【００１２】
このキトサン入り木酢液は酢酸分が塩としてカチオン性高分子コロイドを形成するために各成分の働きに緩衝性を与え、その効果が穏やかに効く。従って高濃度の場合でも、木酢液のみの場合と大きく異なり、植物等にもダメージ（枯化）を与えず、長期間（木酢液のみの場合と比べ２０〜５０倍）効果を持続することが可能である。いわゆる液体である木酢の固体化であり木酢の被膜化である。
【００１３】
上記実施の形態例の台紙を板に貼ったものを、室内に掛けるだけで、ホルマリン、キシレン、トルエン等の建材中より発散するガスを吸着し、シックハウス症候群対策として有効である。また、冷蔵庫内、机等の引き出し、押入れ、タンスなどの容器の中に上記台紙１のみを入れておくことにより、防虫を兼ねた消臭効果がある。家の部屋内、車内、老人ホーム、病室、トイレ、作業室等に上記台紙を入れておけば、これらの臭いを消す効果がある。また、衣類の場合、胸ポケット内、又はネームプレートに上記台紙をセットするだけでも十分その人の臭いを吸着し、消臭効果がある。
【００１４】
上記実施の形態例では、キトサン入りの木酢液の溶液を、台紙に含浸させ、これを板に貼ったが、台紙のままでもよく、また、この台紙の形状は任意であり、図３に示すように、台紙の下端縁から、適宜の間隔で切り込み４を入れた、これらの切り込み４により、下部が揺れ易くした、のれん状台紙５にしてもよく、さらにこれを数枚重ねても良い。厚さも任意のもので良い。さらにまた、上記キトサン入りの木酢液の溶液を、壁材、床材、天井、障子紙、唐紙に直接コーティングして使用することもできる。これにより、ホルムアルデヒド、アンモニア、硫化水素系化合物、有機溶剤等を吸収できる。しかも上記障子紙、唐紙などは、強度が増し、破れにくくなる。また、上記キトサン入りの木酢液の溶液を、衣類、靴下、寝具類、蚊帳等の繊維にコーティングして、種々の臭いを吸着する機能を備えたものとすることもできる。
【００１５】
また、上記実施の形態例では、木酢液を用いたが、これに限らず、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数を用いても良い。また、上記木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンの含有率は、約０．０１〜１５％の範囲であればよい。
【００１６】
また、上記実施の形態例では、キトサン入りの木酢液の溶液を和紙製の台紙に含ませたが、これに限らず洋紙、不織布、糸、木材、でんぷん等の繊維質物、また、ゼラチン、ニカワ、マンナン、アルギン酸等の膠質物、また、炭、セラミックス、プラスチック、金属等の多孔質物にも適用できる。しかも、上述のように、上記溶液を壁材、床材、天井、障子紙、唐紙等に直接塗布して、吸着材とすることもある。また、木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンを溶解した液に、酢酸、乳酸、クエン酸、安息香酸、アスコルビン酸のうちの一つ又は複数を添加する場合もある。また、木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンを溶解した液に、灰汁を添加した吸着材とする場合、また、木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンを溶解した液に、金属イオンを添加した吸着材とする場合、また、木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンを溶解した液に、溶媒を用いて植物から抽出した成分、又は香料を添加して、木酢液の臭いを消した吸着材とする場合もある。
【００１７】
次に、上記溶液をハガキ大の厚めの台紙１に３〜１０ｍｌ含有させて、乾燥させて仕上げた吸着材の吸着率を測定した。測定は、小型シリンダー内に２枚の吸着シートを入れ（すべてヘッドスペースサンプリング）、すべて６−ｃｈ（チャンネル）臭い解析装置により測定した。
【００１８】
【表１】

【００１９】
上記実験によると、この発明の吸着材はアンモニアの場合は、５分で約５０％分解する。また、８分後には、約９０％分解された。これは、アンモニウムが吸着材の酢酸と化学結合し、酢酸アンモニウムとして固定される。また、ホルムアルデヒドの場合は、５分後の吸着率が１５％であるが、１１分後には約３２％が吸着された。これは、キトサン又はアスコルビン酸によって還元分解されるか、あるいは他の物質と架橋結合して固定されたものである。
【００２０】
また、キシレン、トルエン等の有機溶剤はこの発明の吸着材の中にある繊維とポリフェノール等との親和力によって、吸着、固定される。また、印刷、塗装、接着剤のコーティングの場合、これらの溶剤が飛んでくることが多いが、これを回収するのが難しい。しかしながら、この吸着材でこれらの溶剤を吸着し、その後本件の吸着材を加熱して、キシレンを放出させ、これを冷却して回収することができる。従って、この吸着材は溶剤回収フィルターの役目もはたす。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１及び２の発明による吸着材は、複合化された木酢成分（その塩類を含む）をキトサン中に溶解、固定し、固体化して紙、布、不織布等に膜状、フィルム状に固定したもので、この膜自体もその厚さをコントロールすることによって、微細孔を多量に作ることができるので、吸着物の量的、サイズ範囲も広く、用途も限定されず、従来困難とされている分野への応用が可能となった。また、この吸着材を構成する高分子膜中に含有されている成分を徐々に放出する、遅効性のため、本成分中の消臭効果のある揮発成分も長期にわたり安定して放出することが可能となり、一度に高濃度のものを放出するものをコントロールして、その機能を障害なく、有効に発揮することができる。
また、この発明の吸着材は、木酢液独特の臭いを発散させ、芳香乃至はアロマテラピー効果があり、いびきを抑え、安眠効果がある。このいびきを抑える効果は、上記木酢液中に含まれている、吉草酸エステルに起因していることが考えられる。
【００２２】
請求項３の発明は、キトサン入りの木酢液に酢酸、乳酸、クエン酸、安息香酸、アスコルビン酸のうちの一つ又は複数を添加したものである。上記酢酸、乳酸、クエン酸は、キトサンを溶かし，塩を作る作用があり、溶液を安定化させる効果を有する。上記安息香酸は上記溶液の浸透性をよくし、上記台紙等への溶液の浸透性を促進させる。また、上記アスコルビン酸は、上記溶液の酸化を防止して、安定させる効果がある。また、ビタミンＥは、菌類の繁殖を抑え、酸化防止効果もある。
請求項４の発明は、キトサン入りの木酢液に灰汁を添加したことにより、灰汁の中の金属イオンをキトサンが抱き込んでくれ、共存性を補うと共に、菌や微生物の繁殖を抑える効果がある。
請求項５の発明は、キトサン入りの木酢液に微量の金属イオンを添加したことにより、当該金属イオンをキトサンが抱き込んでくれ、共存性を補うと共に、菌や微生物の繁殖を抑える効果がある。
請求項６の発明は、キトサンを溶解した木酢液に、植物からの抽出成分、又は香料を添加したことにより、木酢液のいやな臭いが消え、便利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態例における台紙型の吸着材を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態例における台紙を板に固定し、飾り具式消臭具とした、斜視図である。
【図３】この発明の他の実施の形態例における台紙型の吸着材を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　　台紙　　　　　　　　　　　　２　　板
３　　飾り具式消臭具　　　　　　　４　　切り込み
５　　のれん状台紙

Claims

木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンを溶解した液を設け、この液を繊維質物、膠質物又は多孔質物に含浸、又は塗布後、乾燥し、木酢成分を固定したことを特徴とする、吸着材。
上記繊維質物は和紙、洋紙、不織布、糸、木材、でんぷんのうちのいずれかであり、上記膠質物はゼラチン、ニカワ、マンナン、アルギン酸のうちのいずれかであり、上記多孔質物は炭、セラミックス、プラスチック、金属のうちのいずれかであることを特徴とする、請求項１記載の吸着材。
木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンを溶解した液に、酢酸、乳酸、クエン酸、安息香酸、アスコルビン酸、ビタミンＥのうちの一つ又は複数を添加したことを特徴とする、請求項１又は２記載の吸着材。
木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンを溶解した液に、灰汁を添加したことを特徴とする、請求項１、２及び３のいずれかに記載の吸着材。
木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンを溶解した液に、金属イオンを添加したことを特徴とする、請求項１、２、３及び４のいずれかに記載の吸着材。
木酢液、竹酢液、草酢液、穀類の殻酢液のうちの一つ又は複数に対して、キトサンを溶解した液に、植物からの抽出成分、又は香料を添加したことを特徴とする、請求項１、２、３、４及び５のいずれかに記載の吸着材。