JP2007000605A - 自動車内部に流入する有害ガスの吸着剤組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】
本発明は、自動車内部に流入する有害ガスを吸着して除去することができる吸着剤組成物に関し、自動車室内の空気調節装置やキャビンフィルターなどに有用であって、アルデヒド、アンモニア、トリメチルアミン、アセト酸などのような自動車内部に流入する主な有害ガスを吸着して有効に除去できる吸着剤組成物を提供することを課題とする。
【解決手段】
本発明による自動車内部に流入する有害ガスの吸着剤組成物は、（ａ）球形の中空コア部とメゾ多孔性のカーボンシェル部とからなり、上記カーボンシェル部に遷移金属、遷移金属酸化物及びアルカリ金属塩からなる群より選択された何れか一つ以上の消臭物質が添着されたカーボンナノボールと、（ｂ）イオン種がＮＨ4+型であり、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3
のモル比が２０ないし３００であり、４級アンモニウム塩が担持されたゼオライトとを含み、上記ゼオライト：カーボンナノボールの含量比が重量比で１〜３：３〜８である。
【選択図】なし
本発明は、自動車内部に流入する有害ガスを吸着して除去することができる吸着剤組成物に関し、自動車室内の空気調節装置やキャビンフィルターなどに有用であって、アルデヒド、アンモニア、トリメチルアミン、アセト酸などのような自動車内部に流入する主な有害ガスを吸着して有効に除去できる吸着剤組成物を提供することを課題とする。
【解決手段】
本発明による自動車内部に流入する有害ガスの吸着剤組成物は、（ａ）球形の中空コア部とメゾ多孔性のカーボンシェル部とからなり、上記カーボンシェル部に遷移金属、遷移金属酸化物及びアルカリ金属塩からなる群より選択された何れか一つ以上の消臭物質が添着されたカーボンナノボールと、（ｂ）イオン種がＮＨ4+型であり、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3
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【選択図】なし
Description
本発明は、自動車内部に流入する主な有害ガスを吸着して除去することができる吸着剤組成物に関するものである。
現代人にとって自動車は必須財である。公害が深刻になるにつれて、より快適な環境で自動車室内の空気を維持させようとする努力が続けられている。自動車内部に流入する主な有害ガスの発生源は次のように３つに大別することができる。第一は、車を制作する際に用いる塗料、接着剤などの材料から揮発する有害ガス、第二は、運転者を含む乗員と乗員の嗜好物（例えば、タバコ）より放出される物質、第三は、自動車の走行の際に、外部から室内に流入する物質である。したがって、自動車内部に流入する有害ガスとしては数千種のガスがあり得るが、代表的な有害ガスとしては、アセトアルデヒドやホルムアルデヒドなどのアルデヒド類、アセト酸、トリメチルアミン、アンモニアを例示することができる。
この様な有害ガスが除去できる吸着剤としては、例えば、消臭物質が添着された活性炭が挙げられる（特許文献１：韓国公開特許第１９９９‐８０８０８号参照）。また、球形の中空コア部とメゾ多孔性のカーボンシェル部とからなるカーボンナノボールに遷移金属などの消臭物質が添着された吸着剤（特許文献２：国際公開ＷＯ２００４／０５８３１２号参照）や、イオン種がＮＨ4 +型でありＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3のモル比が所定範囲であり４
級アンモニウム塩が担持されたゼオライト（特許文献３：韓国公開特許第２００１‐７８０１８号参照）を用いることができる。
級アンモニウム塩が担持されたゼオライト（特許文献３：韓国公開特許第２００１‐７８０１８号参照）を用いることができる。
しかし、消臭物質が添着された活性炭は有害ガスの除去能力は大きくなく、消臭物質が添着されたカーボンナノボールはアルデヒドに対する除去能力に乏しい。また、前述したゼオライトはアルデヒドに対する除去能力には優れるが、自動車内部に流入する他の有害ガスに対する除去能力に乏しい。
従って、自動車内部に流入する主な有害ガスの全てに対する除去能力に優れた吸着剤の開発が要求されている。
韓国公開特許第１９９９‐８０８０８号公報
国際公開ＷＯ２００４／０５８３１２号パンフレット
韓国公開特許第２００１‐７８０１８号公報
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は、アルデヒド、アンモニア、トリメチルアミン、アセト酸などのような自動車内部に流入する主な有害ガスを吸着して有効に除去できる吸着剤組成物を提供することにある。
上記のような技術的課題を解決するために、本発明の自動車内部に流入する有害ガスの吸着剤組成物は、
（ａ）球形の中空コア部とメゾ多孔性のカーボンシェル部とからなり、上記カーボンシェル部に遷移金属、遷移金属酸化物及びアルカリ金属塩からなる群より選択された何れか一つ以上の消臭物質が添着されたカーボンナノボールと、
（ｂ）イオン種がＮＨ4 +型であり、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3のモル比が２０ないし３００であ
り、４級アンモニウム塩が担持されたゼオライトとを含み、
上記ゼオライト：カーボンナノボールの含量比が重量比で１〜３：３〜８である。
（ａ）球形の中空コア部とメゾ多孔性のカーボンシェル部とからなり、上記カーボンシェル部に遷移金属、遷移金属酸化物及びアルカリ金属塩からなる群より選択された何れか一つ以上の消臭物質が添着されたカーボンナノボールと、
（ｂ）イオン種がＮＨ4 +型であり、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3のモル比が２０ないし３００であ
り、４級アンモニウム塩が担持されたゼオライトとを含み、
上記ゼオライト：カーボンナノボールの含量比が重量比で１〜３：３〜８である。
また、本発明は、
（ａ）球形の中空コア部とメゾ多孔性のカーボンシェル部とからなり、上記カーボンシェル部に遷移金属、遷移金属酸化物及びアルカリ金属塩からなる群より選択された何れか一つ以上の消臭物質が添着されたカーボンナノボールと、
（ｂ）イオン種がＮＨ4 +型であり、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3のモル比が２０ないし３００であ
る、４級アンモニウム塩が担持されたゼオライトと、
（ｃ）遷移金属、遷移金属酸化物及びアルカリ金属塩からなる群より選択された何れか一つ以上の消臭物質が添着された活性炭とを含み、
上記ゼオライト：カーボンナノボール：活性炭の含量比が重量比で１〜３：３〜８：３〜８である有害ガスの吸着剤組成物を提供する。
（ａ）球形の中空コア部とメゾ多孔性のカーボンシェル部とからなり、上記カーボンシェル部に遷移金属、遷移金属酸化物及びアルカリ金属塩からなる群より選択された何れか一つ以上の消臭物質が添着されたカーボンナノボールと、
（ｂ）イオン種がＮＨ4 +型であり、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3のモル比が２０ないし３００であ
る、４級アンモニウム塩が担持されたゼオライトと、
（ｃ）遷移金属、遷移金属酸化物及びアルカリ金属塩からなる群より選択された何れか一つ以上の消臭物質が添着された活性炭とを含み、
上記ゼオライト：カーボンナノボール：活性炭の含量比が重量比で１〜３：３〜８：３〜８である有害ガスの吸着剤組成物を提供する。
本発明の吸着剤組成物において、カーボンナノボールの中空コア部の粒径は１０ないし１０００ｎｍであり、カーボンシェル部の厚さは１０ないし５００ｎｍであることが望ましく、ゼオライトの結晶構造はβ型であることが望ましい。
以下、本発明を詳しく説明する。
前述したように、種々の吸着剤が有害ガスの除去能力を有している。しかし、従来の吸着剤の各々は、特定種類の有害ガスの除去能力のみを有しているため、自動車内部に流入する主な有害ガスを除去できなかったり、有害ガスの除去能力に限界がある。
前述したように、種々の吸着剤が有害ガスの除去能力を有している。しかし、従来の吸着剤の各々は、特定種類の有害ガスの除去能力のみを有しているため、自動車内部に流入する主な有害ガスを除去できなかったり、有害ガスの除去能力に限界がある。
本発明者らは、特定の消臭物質が添着されたカーボンナノボールとゼオライトとを所定割合で混合した吸着剤組成物が、自動車内部に流入する主な有害ガスのすべてを一定基準以上に除去できるだけでなく、除去能力もさらに上昇することを明らかにし本発明を完成するに至った。
本発明の自動車内部に流入する有害ガスの吸着剤組成物は、（ａ）球形の中空コア部とメゾ多孔性のカーボンシェル部とからなり、上記カーボンシェル部に遷移金属、遷移金属酸化物及びアルカリ金属塩からなる群より選択された何れか一つ以上の消臭物質が添着されたカーボンナノボールと、（ｂ）イオン種がＮＨ4 +型であり、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3のモ
ル比が２０ないし３００である、４級アンモニウム塩が担持されたゼオライトとを含むが、上記ゼオライト：カーボンナノボールの含量比は重量比で１〜３：３〜８である。
ル比が２０ないし３００である、４級アンモニウム塩が担持されたゼオライトとを含むが、上記ゼオライト：カーボンナノボールの含量比は重量比で１〜３：３〜８である。
前述した消臭物質が添着されたカーボンナノボールの製造方法は、国際公開ＷＯ２００４／０５８３１２号（日本国特許出願第２００４−５６２９７７号）に詳しく記載されており、本明細書にリファレンスとして統合される。カーボンナノボールは、中空のコア（Ｃｏｒｅ）部分と殻である多孔性のシェル（Ｓｈｅｌｌ）部分とからなるボール（ｂａｌｌ）形状の炭素構造体であって、シェル部に遷移金属、遷移金属酸化物、アルカリ金属塩またはこれらの混合物が添着されている。シェル部に形成されたメゾ多孔性の気孔は、多様な悪臭発生物質を吸着できるだけでなく、シェルの気孔及び内外の表面に添着された消臭物質は悪臭発生物質を化学的に吸着、破壊して消臭させる。また、カーボンナノボールの中空のコア部分には悪臭発生物質が捕集されるため、悪臭発生物質とシェルの内表面に添着された消臭物質間に十分な接触時間が付与されるだけでなく、消臭物質によって分解された分解生成物が外部空間へと放出されることによって発生する２次汚染現象を防止することができる。
カーボンナノボールのシェル部に添着される遷移金属または遷移金属酸化物としては、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、銀
（Ａg）、金（Ａu）、バナジウム（Ｖ）、ルテニウム（Ｒｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、クローム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、パラジウム（Ｐｄ）などの遷移金属またはこれらの酸化物を挙げることができ、アルカリ金属塩としては、臭化ナトリウム（ＮａＢｒ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、臭化カリウム（ＫＢｒ）、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ素酸カリウム（ＫＩＯ3）などを挙げることができるが、これらに限定されるのではない。カー
ボンナノボールの中空コア部の粒径やカーボンシェル部の厚さは工程条件によって調節できるが、望ましい粒径と厚さは、各々、１０ないし１０００ｎｍの範囲、及び１０ないし５００ｎｍの範囲である。
（Ａg）、金（Ａu）、バナジウム（Ｖ）、ルテニウム（Ｒｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、クローム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、パラジウム（Ｐｄ）などの遷移金属またはこれらの酸化物を挙げることができ、アルカリ金属塩としては、臭化ナトリウム（ＮａＢｒ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、臭化カリウム（ＫＢｒ）、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ素酸カリウム（ＫＩＯ3）などを挙げることができるが、これらに限定されるのではない。カー
ボンナノボールの中空コア部の粒径やカーボンシェル部の厚さは工程条件によって調節できるが、望ましい粒径と厚さは、各々、１０ないし１０００ｎｍの範囲、及び１０ないし５００ｎｍの範囲である。
前述した消臭物質が添着されたカーボンナノボールは、アンモニア、アセト酸、トリメチルアミンのような有害ガスの除去能力は優れているが、アセトアルデヒドやホルムアルデヒドなどのアルデヒド類の除去能力は多少劣る。このような問題点を補完するために、本発明者は、イオン種がＮＨ4 +型でありＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3のモル比が２０ないし３００
であり、４級アンモニウム塩が担持されたゼオライトを前述した消臭物質が添着されたカーボンナノボールと混合するのだが、このようなゼオライトの製造方法に対しては韓国公開特許第２００１‐７８０１８号に詳しく記述されており、本明細書にリファレンスとして統合される。使用するゼオライトの結晶構造としては、Ｙ型、β型、ＺＳＭ‐５型、モルデナイト型、ぺリアライト（ｆｅｒｒｉｅｒｉｔｅ）型などがあるが、特にβ型の結晶構造を有するゼオライトが望ましい。
であり、４級アンモニウム塩が担持されたゼオライトを前述した消臭物質が添着されたカーボンナノボールと混合するのだが、このようなゼオライトの製造方法に対しては韓国公開特許第２００１‐７８０１８号に詳しく記述されており、本明細書にリファレンスとして統合される。使用するゼオライトの結晶構造としては、Ｙ型、β型、ＺＳＭ‐５型、モルデナイト型、ぺリアライト（ｆｅｒｒｉｅｒｉｔｅ）型などがあるが、特にβ型の結晶構造を有するゼオライトが望ましい。
上記ゼオライトとカーボンナノボールとは１〜３：３〜８（〔ゼオライト〕：〔カーボンナノボール〕）の重量比で混合される。前述した範囲内で混合した吸着剤組成物は、自動車内部に流入する主な有害ガスのすべてを一定基準以上に除去できることはもちろん、意外なことに有害ガスの除去能力にもまたシナジズムを誘発させることがわかった。即ち、各々の吸着剤の含量から予測される各々の有害ガスに対する除去能力よりさらに向上した除去能力を奏することがわかったが、これに関しては、後述する実施例及び比較例のデータを参照してより詳しく説明する。
前述した本発明の消臭物質が添着されたカーボンナノボールとゼオライトとの吸着剤組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲内で消臭物質が添着された活性炭をさらに添加することができる。この場合、ゼオライト：カーボンナノボール：活性炭は１〜３：３〜８：３〜８の重量比で混合されるのが望ましい。消臭物質（遷移金属、遷移金属酸化物、アルカリ金属塩など）が添加された添着活性炭は、吸着剤組成物の生産原価を安価にしながらも、ゼオライトと消臭物質が添着されたカーボンナノボールとが均一に混合されることに寄与することができる。
このように、本発明によって特定のゼオライトとカーボンナノボールとを所定割合で混合した吸着剤組成物は、自動車内部に流入する主な有害ガスの全てを一定基準以上に除去できることがわかる。また、各々の有害ガスに対する除去性能を見てみると、ゼオライトとカーボンナノボールの混合によって、予測された各々の有害ガスに対する除去能力よりさらに向上した除去能力を奏しており、シナジズムを示すことがわかる。したがって、本発明の吸着剤組成物は、自動車室内の空気調節装置やキャビンフィルターなどに適用されて自動車室内を快適に保つのに有用である。
以下、本発明を具体的に説明するために実施例を挙げて詳しく説明する。しかし、本発明による実施例は種々の他の形態に変形でき、本発明の範囲が以下で詳述する実施例に限定して解釈されない。本発明の実施例は当業界における平均的な知識を有した者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
〔実施例〕
実施例１
イオン種がＮＨ4 +型であり、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3のモル比が３０であり、４級アンモニ
ウム塩化合物としてテトラプロピルアンモニウムブロマイドが担持されたβ型ゼオライトと、中空コア部の粒径が約２５０ｎｍでありカーボンシェル部の厚さが約２００ｎｍであり消臭物質としてＫＩが添着されたカーボンナノボールを下記表１に記載された割合に従って混合して吸着剤組成物を製造した。
実施例１
イオン種がＮＨ4 +型であり、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3のモル比が３０であり、４級アンモニ
ウム塩化合物としてテトラプロピルアンモニウムブロマイドが担持されたβ型ゼオライトと、中空コア部の粒径が約２５０ｎｍでありカーボンシェル部の厚さが約２００ｎｍであり消臭物質としてＫＩが添着されたカーボンナノボールを下記表１に記載された割合に従って混合して吸着剤組成物を製造した。
実施例 ２〜１０及び比較例１〜８
下記表１〜３に記載された成分と含量に従って吸着剤（組成物）を製造した。活性炭はＫＯＨ溶液で処理した消臭物質が添着された活性炭を用いた。
下記表１〜３に記載された成分と含量に従って吸着剤（組成物）を製造した。活性炭はＫＯＨ溶液で処理した消臭物質が添着された活性炭を用いた。
前述した実施例及び比較例の吸着剤に対して、自動車内部に流入する主な有害ガスであるホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アンモニア、トリメチルアミン、アセト酸に対する除去率試験を実施した。その結果を下記表１〜３に表した。
吸着剤パウダー０. ２ｇを吸着管に入れＡＳＴＭ Ｄ ６６４６評価法に従って吸着と脱着とが平衡状態を成す点である破過点（Ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｐｏｉｎｔ）を観察
した。吸着能力を一定条件にして評価するために、マスフローコントローラー（ｍａｓｓ
ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を用いて流量６０ｍｌ／ｍｉｎで通過させて時間につれて吸着剤から検出される濃度を観察した。また、湿度を一定に維持するためにウォータートラップ（ｗａｔｅｒ ｔｒａｐ）を設け、空気を通過させた。ウォータートラップを
通過した空気は、消臭対象源と出会い、混合された状態で脱臭試料が入った吸着管に流入されてから分析器を通過する。
した。吸着能力を一定条件にして評価するために、マスフローコントローラー（ｍａｓｓ
ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を用いて流量６０ｍｌ／ｍｉｎで通過させて時間につれて吸着剤から検出される濃度を観察した。また、湿度を一定に維持するためにウォータートラップ（ｗａｔｅｒ ｔｒａｐ）を設け、空気を通過させた。ウォータートラップを
通過した空気は、消臭対象源と出会い、混合された状態で脱臭試料が入った吸着管に流入されてから分析器を通過する。
表１〜３の結果を参照すると、本発明によってゼオライトとカーボンナノボールとを所定割合で混合した実施例の吸着剤組成物は、自動車内部に流入する主な有害ガスの全てを一定基準以上に除去できることがわかる。また、各々の有害ガスに対する除去性能を見てみると、ゼオライトとカーボンナノボールとの混合によって、予測された各々の有害ガスに対する除去能力よりさらに向上した除去能力を奏しており、シナジズムを示すことがわかる。
Claims (4)
- （ａ）球形の中空コア部とメゾ多孔性のカーボンシェル部とからなり、上記カーボンシェル部に遷移金属、遷移金属酸化物及びアルカリ金属塩からなる群より選択された何れか一つ以上の消臭物質が添着されたカーボンナノボールと、
（ｂ）イオン種がＮＨ4+型であり、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3のモル比が２０ないし３００であ
り、４級アンモニウム塩が担持されたゼオライトとを含み、
上記ゼオライト：カーボンナノボールの含量比が重量比で１〜３：３〜８であるように混合されたことを特徴とする自動車内部に流入する有害ガスの吸着剤組成物。 - （ａ）球形の中空コア部とメゾ多孔性のカーボンシェル部とからなり、上記カーボンシェル部に遷移金属、遷移金属酸化物及びアルカリ金属塩からなる群より選択された何れか一つ以上の消臭物質が添着されたカーボンナノボールと、
（ｂ）イオン種がＮＨ4+型であり、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3のモル比が２０ないし３００であ
る４級アンモニウム塩が担持されたゼオライトと、
（ｃ）遷移金属、遷移金属酸化物及びアルカリ金属塩からなる群より選択された何れか一つ以上の消臭物質が添着された活性炭とを含み、
上記ゼオライト：カーボンナノボール：活性炭の含量比が重量比で１〜３：３〜８：３〜８であるように混合されたことを特徴とする自動車内部に流入する有害ガスの吸着剤組成物。 - 上記カーボンナノボールの中空コア部の粒径が１０ないし１０００ｎｍであり、カーボンシェル部の厚さが１０ないし５００ｎｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動車内部に流入する有害ガスの吸着剤組成物。
- 上記ゼオライトの結晶構造がβ型であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動車内部に流入する有害ガスの吸着剤組成物。
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