JP2004300128A

JP2004300128A - 抗菌性を有する炭化物質

Info

Publication number: JP2004300128A
Application number: JP2003128492A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Ninagawa; 博生蜷川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】これまでの抗菌性炭化物質や抗菌性無機物質などの多孔質体を濾過材やフイルターや触媒性を有した素材を複合物質化させ促進すると共に製造コストを削減し抗菌性金属を容易に溶出せずに安定化をした物質の開発
【解決手段】活性炭に結合させていた抗菌性金属物質を無機物質を表面に被覆若しくは、担持させる技術を焼成と同時に被覆させることを目的とし焼成炉の選定を行いバインダーを用いて溶出を抑制しさらに抗菌性金属の効果を向上させる技術の開発。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、有機物質並びに無機物質を混合被覆などの加工を施し多孔質結晶体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
木炭、活性炭、備長炭、竹炭、廃木材、パルプ、おからなどを焼成し得る炭化物質に抗菌性金属を被覆若しくは、担持又は、結合させた抗菌性を有した炭化物質としたものがある。
【０００３】
無機系物質であるシリカ、炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、カルシウム、アパタイト、マグネシウム、チタン、セリウム、ダイアモンド、シリカ、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化クロム、ムライトを１種類ないし２種類以上を混合し原料若しくは、被覆体若しくは、担持体とし金属単体若しくは、その結晶体（酸化物、非酸化物を含む）に抗菌性金属である銅、銀、亜鉛、錫、マンガン、マグネシウム、アルミニウムを担持若しくは、被覆させ抗菌性を有した無機金属物質とし濾過材、触媒などに加工された開発商品がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これまでに開発された木炭、活性炭、備長炭、竹炭、ヤシガラ炭、コーヒー炭、おから炭、もみがら炭や木質系の産業廃棄物、パルプ又は、再生パルプなどを焼成し得た炭化物（以下、炭化物質とする。）には、抗菌性があると称されているが湿度の多い所では、カビ類、藻類、が発生し炭化物質の特徴であるポーラスな表面を覆ってしまいます。
これらは微生物の繁殖による集落を構成し炭化物質の特性を劣化させ表面積が失われガス化交換作用、消臭効果が著しく阻害され問題が発生します。
【０００５】
さらに活性炭に抗菌性金属である銀を被覆若しくは、担持又は、結合したものが存在しますがイオン状態での溶出が高く安定していないさらに炭化物質以外の無機系金属の結晶体に抗菌性金属を被覆若しくは、担持した無機系抗菌剤と称したシリカ、炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、カルシウム、アパタイト、マグネシウム、チタン、セリウム、ダイアモンド、シリカ、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化クロム、ムライトを１種類ないし２種類以上を混合し原料若しくは、その結晶体（酸化物、非酸化物を含む）に被覆若しくは、混合した微粉末、粒状、ペレット、球状などに加工されたものがある。
【０００６】
前記記載の炭化物質に用いる原料の中で木質、食品廃棄物などの繊維質を含む産業廃棄物は、重金属類を含み焼成後にも残存することは、公知されており、無機系抗菌剤にあっても低温焼成や乾燥による被覆若しくは担持では、同様に残存し水分を含むと溶出し環境を阻害することが知られている。
【０００７】
炭化物質と無機金属物質であるシリカ等を主成分とし混合したセラミック炭（商品名）などが開発されていが市販されているほとんどのものは、炭化物質の主成分をシリカからなる微粉末（ベントナイト等）と炭化物質を混合しバインダーを用いて加工されたものである。また、これらに用いられる焼成方法は、密閉式が多く還流ガスにより水分と同時に気化され炭化炉内に循環し焼成が完了した炭化物質に結合する。
【０００８】
上記記載の炭化物質を水中に投入した場合に重金属などが溶出し水を汚染する。また、抗菌性金属を混入し低温焼成を行ったものは、同様に水分中に溶出する。と行った問題点が生じ無機金属物質並びに炭化物質のどちらか一方に産業廃棄物などが混入している場合に特に重金属物質などが溶出し環境を汚染する。
【０００９】
【発明が解決するための手段】
課題に記載した、炭化物質並びに無機系抗菌剤の双方とも焼成することにより物質化された開発品でありさらに物質の表面や気孔などにそれぞれの効果を有していることから炭化物質を焼成する方法と無機系抗菌剤の選定を行った。
【００１０】
炭化炉にあっては、炭化物質を焼成する方法として密閉式（バッチ釜）を初めとし可動式にあっては、数多くの種類のものが存在する。それらの焼成炉の内、開放式のロータリーキルンが最も好適である。
ロタリーキルンは、使用目的により口径５００ｍｍから２０００ｍｍものが最も多く使用されており本発明に適しているものは、口径５００ｍｍから１０００ｍｍ未満のものが好ましい。
【００１１】
上記
【００１０】に記載した焼成炉は、木質などを初めとする炭化物質を加工するのに適している。これらは、木質材などの可燃物を焼成する場合に密閉式と同様に原料物質が自然し炭化することが特徴であり乾留ガスに水分蒸発と同時に重金属や有害物質を焼成されている自然箇所より後部に吸引し残留濃度が抑制される。
また、乾留ガス温度は、酸素吸引量により８００℃〜１３５０℃付近が好ましくより好ましのは１０００℃〜１３５０℃である。
この乾留ガスによって炭化物質は、自然し原料発火の起因となりより高温になると炭化が促進される。温度が上昇すると炭化物質の水素イオン濃度は、アルカリ性へ移行することが知れている。
【００１２】
抗菌性金属を焼成し被覆する温度において適している温度は、抗菌性金属に用いる溶剤並びにバインダーの種類により６００℃〜１２５０℃が適している。また、この温度は、バインダー等の成分により異なる。
焼成温度並びにバインダー成分は、特開２０００−０４２５６９に記載されたバインダーを用いることにより炭化物質被表面を覆い被覆化を形成する。
さらに抗菌性金属水溶液に含まれる金属は、微粉末状態が好ましくより好ましいものは、０．５μ以下が好ましく微細化するほど安定する。
【００１３】
前記
【００１２】記載のバインダー成分固形分であるアルミナ、シリカ、ジルコニアを初め上記に記載した金属は、微粉末状であり粒径、材質により溶着、溶融、被覆温度に違いが生じ６００℃以上の温度が必要であり炭化物質被表面に溶着若しくは、被覆する。
【００１４】
また、抗菌性成分は、抗菌性金属である銀（Ａｇ）単体若しくは、２以上の金属を複合し抗菌性金属溶液の配合が最も適しているのは、抗菌力が強く容易に加工できる前記
【００１２】のバインダー成分と結合し炭化物質の表面に被覆若しくは、担持することが必要である。
【００１５】
抗菌性金属を容易に被覆若しくは、担持させる方法として前記に上げた炭化炉で生産される炭化物質の生産量を調節する方法でありさらにバインダーと同等の成分である無機系物質としてシリカ、アルミナを多く含むベントナイト、カオリン、パーライト、珪藻土（以下粘土鉱物）などさらに炭化物質を焼成により構成する糖質をなどが上げられる。これらを炭化物質の表面に被覆若しくは、分散させ焼成することで硝煙、消火効果とバインダーとしての効果が得られる。
【００１６】これらの粘土鉱物の内、シリカを主成分とし粒径１０μ以下であり適しているものは、０．１μ以下のものが適しておりこの粒径のものは、焼成温度４５０℃から６００℃付で溶融し炭化物質の表面に被膜する。
また、アルミナに於いても焼成温度６００℃から８００℃付近で溶融し被膜する。
これらが溶融し飛散することで炭化物質の表面に抗菌性金属の被膜であり粘土鉱物の被覆若しくは、担持がなされる結果となる。
【００１７】
木質原料に１立米（７００ｋｇ）に対し粘土鉱物としてベントナイトを重量比で１％〜２０％入れロータリーキルンで焼成を行ったその結果、原料当たりに対する粘土鉱物の充填量は、５％〜１５％の範囲が炭化物質の表面に被覆若しくは、担持することを確認しさらに適している粘土鉱物の重量比では、５％〜１０％であった。
原料に対する粘土鉱物の適正量は、容積当たりの炭化物質の歩留まりを求め測定し、さら
【００１８】
【発明の実施の形態】
【００１９】
本発明が解決する手段に記載した内容によってローターキルンで焼成を行い用いる原料に対し粘土鉱物を配合し、その粘土鉱物に抗菌性金属物質を一定割合投入し焼成することによって抗菌性を有した炭化物質を得ることができる。
【００２０】
実用例１
木質原料杉４０重量％、檜４０重量％、松２０重量％の割合で総重量７００ｋｇに対し混合し特開平１１−０６０３２６に記載された抗菌性金属物質を５０ｋｇ▲２▼と同特開平１１−０６０３２６抗菌性金属溶液のバインダー５０ｋｇ▲３▼を投入したものの焼成を行った結果容積当たり両方とも容積あたり５０％の炭化物を得て下記条件にて抗菌力比較テストを実施した。

上記に記載した抗菌力テストの結果
抗菌性金属溶液を使用した微粉末並びに液体は、抗菌性を有していることを示した。

水中殺菌効果試験
方法：水中に一定の検体を加え、大腸菌・黒カビに対する菌数変化を測定する。

【００２１】
【発明の効果】
これまでに開発された炭化物質に抗菌性金属である銀若しくは、２以上の金属を活性炭の有する特性による結合によって抗菌性を有する活性炭は、存在したが焼成と同時に抗菌力を有した物質の製造は、なされていない。また、高温で焼成された活性炭類は、アルカリ性の特性により吸着する金属は、アニオン物質が主体であり表面にシリカを有することによりカチオン物質との結合を可能にすると共に焼成後物質的安定を有した活性炭となる。
また、抗菌性物質である銀の溶出性もこれまでの抗菌性活性炭より抑制せれる。水中に於ける微生物による活性炭の浸食が抑制されカビなどの集落が長期に渡り発生せず臭気も押さえられる。
【００２２】主成分をシリカ、アルミナ、カルシウム等の無機金属からなる多孔質結晶体は、濾過材やフイルターなどに多く使用されているがこれらは、活性炭の気孔率より劣り表面積を有していなかったが主体を活性炭とすることにより表面積が増大し吸着面積を有することにより消臭性、抗菌性のより向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の炭化物質と無機物質を示す断面図
本発明の実施の形態を図１の説明をする。
図１に記載されたＡは、炭化物質が異形であり特定の形状を有しておらず代表的な形態を示しその表面を覆うＢ、Ｂ−Ｂ’は、抗菌性成分を被覆若しくは、担持した無機物質を示した図面である。
【符号の説明】
Ａ炭化物質
Ｂ無機物質の被膜
Ｂ−Ｂ’ Ｂと同じ

Claims

炭化物質の表面に無機系物質を用いて表面に抗菌性金属である銀、銅、亜鉛、錫、鉛、マグネシウム、チタンなどの抗菌性を有する金属の内、抗菌力有しかつ、容易に加工できる金属を単体若しくは、２以上を被服した抗菌性炭化物質
木炭、活性炭、備長炭、竹炭、ヤシガラ炭、コーヒー炭、おから、もみがら炭などを初めとする１種類若しくは、２以上を混合した炭化物質に微粉末状の無機物質である【請求項１】記載の抗菌性物質を被覆若しくは、担持させ焼成をなした炭化物質。
【請求項２】上記記載外の廃木材、パルプ、繊維質を有する産業廃棄物を焼成することにより炭化物質となしさらに【請求項１】記載の抗菌性金属を被覆若しくは、担持させた複合炭化物質。
無機抗菌性金属である【請求項１】【請求項２】【請求項３】の担持体若しくは、被覆体としてシリカ、炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、カルシウム、アパタイト、マグネシウム、チタン、セリウム、ダイアモンド、シリカ、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化クロム、ムライトを１種類ないし２種類以上を混合し原料若しくは、担持体又は、バインダー（結合材）として混合、配合し得た複合焼成物質