JP2009172269A - 脱臭組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 病院等の暗所など、常時光が照射されない場所においても、光触媒の機能を発揮させ、臭気成分を分解し、脱臭できる脱臭組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】 光触媒、無機吸着剤、及びホルンフェルス鉱石を含有した脱臭組成物とする。無機吸着剤で吸着した臭気成分をホルンフェルス鉱石で分解するとともに、ホルンフェルス鉱石が発する電磁波で光触媒を活性させて光触媒機能を発揮させ、光触媒によっても臭気成分を分解し、脱臭を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、病院等の光が当たらない暗所等においても優れた脱臭効果を有する脱臭組成物に関する。

近年の住環境の快適化への要望の高まりから、脱臭等を目的とした商品が数多く開発されている。

例えば、特許文献１には、室内空間用脱臭剤が開示されている。基材に二酸化チタン及び酸化亜鉛の少なくとも２種の光触媒粒子を包含する層を形成させ、更に、この光触媒粒子の層に吸着剤としてゼオライトを包含させている。ゼオライトによりアンモニア、メルカプタン類等の悪臭ガスを吸着し、光触媒の酸化分解力により脱臭を行い、速やかに悪臭ガス濃度を低下させうるものである。

また、特許文献２には、ホルンフェルスを有効成分とするペット用消臭剤について開示されている。ホルンフェルスから自然放射する遠赤外線で細砕させた空気中の水分子クラスターによって悪臭物質をマスキングして消臭すると共に、微粉末化させた微細な多孔構造を呈する二酸化珪素により悪臭物質を吸着して消臭するものである。
特開２００３−１２６２３４号公報 特開２００４−２６７０１１号公報

特許文献１では、光触媒である二酸化チタンの酸化分解作用を利用して、悪臭成分を分解するものである。二酸化チタンは光を照射しなければ酸化分解作用が発揮されず、悪臭成分を分解できないものゆえ、常時暗い病院等の暗所、配管等では二酸化チタンの機能を発揮させることができない。これらの場所では、ゼオライトによる吸着が行われるのみで、悪臭成分の分解ができず、使用しても期待される効果を得られないという課題を有する。

特許文献２は、ホルンフェルスを有効成分とするものであるが、暗所でも消臭効果を発揮できるか否かについて記載はない。また、二酸化チタンと組み合わせることによる相乗効果についても何ら記載されていない。

本発明は、光触媒、無機吸着剤、及びホルンフェルス鉱石を含有し、前記無機吸着剤で吸着した臭気成分を前記ホルンフェルス鉱石で分解するとともに、暗室で前記ホルンフェルス鉱石が発する電磁波で前記光触媒を活性させて前記臭気成分を分解することを特徴とする。

更に、本発明は、前記ホルンフェルス鉱石が前記光触媒に対し、重量比で５倍以上含有することを特徴とする。

更に、本発明は、前記光触媒が４〜１６重量％、前記無機吸着剤が１２〜２３重量％、及び前記ホルンフェルス鉱石が６３〜８０重量％であることを特徴とする。

更に、本発明は、前記光触媒が二酸化チタンからなることを特徴とする。

更に、本発明は、前記無機吸着剤がゼオライトからなることを特徴とする。

本発明に依れば、光触媒、無機吸着剤、及びホルンフェルス鉱石を配合している。ホルンフェルス鉱石が電磁波を発し、これにより光触媒が励起されて脱臭機能を発揮するので、常時光の当たらない暗所や配管内等でも脱臭剤として使用できる利点を有する。

また、本発明に依れば、光触媒とホルンフェルス鉱石を組み合わせることにより、光触媒の微弱電流によりホルンフェルス鉱石が活性され、ホルンフェルス鉱石の脱臭機能が高まる。このように相乗効果が発揮され、脱臭剤としての機能が高い。

更に、本発明に依れば、光触媒を４〜１６重量％、無機吸着剤を１２〜２３重量％、及びホルンフェルス鉱石を６３〜８０重量％の配合比率とすることにより、それぞれの機能がより発揮されるので好適に脱臭剤として利用することができる。

更に、本発明に依れば、光触媒として二酸化チタンを用いている。二酸化チタンは光触媒の中でも脱臭機能が強いため、脱臭効果の高い脱臭剤を実現している。

更に、本発明に依れば、無機吸着剤としてゼオライトを用いている。ゼオライトは多孔質構造をしており、臭気成分を速やかに且つ多量に吸着することができる。これにより吸着された臭気成分が配合されている光触媒及びホルンフェルス鉱石に供され、臭気成分が分解されやすいという利点を有する。

本発明の脱臭組成物は、光触媒、無機吸着剤、及びホルンフェルス鉱石を含有してなるものである。無機吸着剤で吸着した臭気成分をホルンフェルス鉱石で分解するとともに、ホルンフェルス鉱石が発する電磁波で光触媒を活性させ、光触媒による臭気成分の分解も行っている。

二酸化チタンとホルンフェルス鉱石を組み合わせることにより、相乗効果が発揮されて脱臭作用を増強させることができる。二酸化チタンは光触媒機能によって臭気成分を分解する良好な脱臭剤として働くが、光が照射されない所では触媒活性が低く、脱臭機能を発揮できない。しかしながら、本発明の組成物ではホルンフェルス鉱石が発する電磁波によって、二酸化チタンが励起されて脱臭機能を発揮することになる。

これにより、常時光の当たらない病院等の暗所や地下室、或いは配管内等においても二酸化チタンの脱臭機能が発揮される。更に、二酸化チタンが放出する微弱電流によってホルンフェルス鉱石が活性されて脱臭効果が高まる。

無機吸着剤として、臭気成分を吸着できるものであれば特に限定されるものではないが、ゼオライトを用いることが好ましい。ゼオライトは多孔質構造をしており、臭気成分を吸着する良好な吸着剤として用いることができる。ゼオライトによって吸着された臭気成分は、いっしょに配合されているホルンフェルス鉱石、及び二酸化チタンに供される。そして、分解され脱臭されることとなる。

ホルンフェルス鉱石とは、砂岩や泥岩、頁岩といった原岩が接触変形作用を受けて形成されたものである。ホルンフェルス鉱石は、主として酸化シリコンと酸化アルミニウムからなり、他の化学成分としてナトリウム、マグネシウム、酸化鉄等を含み、更にルビジウム、チタン、ストロンチウム等の元素を含む場合がある。

ホルンフェルス鉱石は様々な波長の電磁波を発する石であるが、この電磁波の一部の波長が光触媒を活性させるものと考えられる。これにより、光触媒に光が照射されない状況においても、光触媒機能が発揮され、脱臭効果が生じることとなる。

ホルンフェルス鉱石による臭気成分の分解メカニズムは必ずしも明らかではないが、ホルンフェルス鉱石から放射される４〜２４μｍの遠赤外線が空気中の水分子クラスターに振動を与えて細砕し、この細砕した水分子により臭気成分を包み込んで脱臭しているものと考えられる。

また、ホルンフェルス鉱石は超電磁波（テラヘルツ波）と呼ばれる力を持つ石で、上記脱臭作用の他、水分子を分解する除湿作用により湿度調節も同時に行える。近年では機密性を高めた建築物が増加しているが、これにより湿気がこもり、建築物の腐朽が進行しやすい。しかしながら、本発明の脱臭組成物では水分子の分解も同時に行えることから、脱臭を行うとともに除湿をも行える。従って、別途脱臭剤等を設置する必要が無くなる。

更に、防汚効果、抗菌効果にも優れており、壁等に使用すれば付着した汚れが分解されるので、壁等を綺麗に保つことができる。

光触媒としては、二酸化チタンを用いることが好ましい。二酸化チタンは光触媒として知られているものであり、光触媒の中でも光触媒機能が強く、良好な脱臭剤として利用できる。二酸化チタンは、凡そ４００ｎｍ以下の波長を持つ光を照射すると電子及び正孔が生成され、酸化還元反応を伴って、臭気成分を分解する性質を持つ。

二酸化チタンのみでは、光が照射されない状況下で脱臭効果を望めない。しかし、本発明ではホルンフェルス鉱石を組み合わせており、暗所においてもホルンフェルス鉱石からは電磁波が放射される。この電磁波によって二酸化チタンが活性状態となり、電子及び正孔を生成する。従って、光が照射されない暗所においてもホルンフェルス鉱石から放射される電磁波によって、二酸化チタンが活性されて臭気成分を分解する。

そして、二酸化チタンを加えることにより、ホルンフェルス鉱石の活性を高め、ホルンフェルス鉱石自体の脱臭効果を高めることができる。ホルンフェルス鉱石自身の脱臭効果は二酸化チタンのそれと比べると、さほど高くない。しかし、二酸化チタンと組み合わせることで二酸化チタンからの微弱電流がホルンフェルス鉱石の微弱電流と共鳴することにより、ホルンフェルス鉱石の活性が高まり、脱臭作用が高まるものと考えられる。

このように、二酸化チタンとホルンフェルス鉱石を組み合わせることにより相乗効果が発揮され、脱臭効果を高めていると考えられる。

ホルンフェルス鉱石は、光触媒に対して重量比で５倍以上添加することが好ましい。５倍よりも少ないと、ホルンフェルス鉱石が発する電磁波が不足気味となり、二酸化チタンを十分に励起して脱臭作用を高めることが困難となるためである。

また、光触媒、無機吸着剤、及びホルンフェルス鉱石の各成分の配合比率は、光触媒が４〜１６重量％、無機吸着剤が１２〜２３重量％、及びホルンフェルス鉱石が６３〜８０重量％が好ましい。

光触媒が４重量％より少ないと、光触媒による臭気成分の分解量が減少してしまうこと、また、１６重量％よりも多いと、相対的にゼオライトの配合量が少なくなり、臭気成分の吸着量が減少してしまうこと、及び、ホルンフェルスからの電磁波が少なくなり光触媒を活性化できなくなることから、臭気成分の分解効率が低下してしまうためである。

ホルンフェルス鉱石の配合量が６３重量％より少ないと電磁波が少なくなり、光触媒を活性化できなくなる。また、８０重量％より多いと、相対的にゼオライト及び光触媒の配合量が少なくなるので、ゼオライトによる臭気成分の吸着量が減少するとともに、光触媒による分解量が少なくなってしまう。

無機吸着剤が１２重量％より少ないと、臭気成分の吸着量が少なくなるので、光触媒及びホルンフェルス鉱石による脱臭が効率的に行われない。２３重量％より多いと、相対的に、臭気成分の分解を行う光触媒及びホルンフェルス鉱石の配合量が少なくなるため、分解効率が下がる。なお、無機吸着剤は臭気成分を吸着する役割を担うだけなので、ホルンフェルス鉱石が光触媒に対して５倍以上含有し、且つ、ホルンフェルス鉱石及び光触媒が十分に含まれている場合には、無機吸着剤の配合量は上記の割合に限られず、過剰に含有させても良い。

本発明の脱臭組成物は微粉末状であるので、この組成物を添加した建材としたり、或いは塗料等に混入して建材に塗布して使用する等、様々な形態にて適用することができる。

本発明の脱臭組成物が暗所内で光を照射しなくても臭気成分が分解できることを、ホルンフェルス鉱石を添加しないゼオライトと二酸化チタンのみを配合したものを比較として検証を行った。

表１に示すように、ホルンフェルス鉱石７０重量％、ゼオライト２４重量％、二酸化チタン６重量％を配合し、これをサンプル１とした。また、参考例としてゼオライト８０重量％、二酸化チタン２０重量％を配合し、これをサンプル２とした。

１０００ｃｃ容量の二重のオレフィンノンバリア袋の中にサンプル１を１５０ｇ入れ、５０ｐｐｍに調整したアンモニアガスを充填した後密閉した。光照射のもと所定時間経過後のアンモニアガスの濃度を測定した。なお、ホルンフェルス鉱石による脱臭は臭気成分を水分子で包み込んで発臭をなくすものであるため、臭い検査測定器で測定し、ガスクロマトグラフ測定に換算して濃度を算出した。また、サンプル２についても上記同様に行った。

次に、サンプル１及びサンプル２について、上記同様１５０ｇ袋にいれ、５０ｐｐｍに調整したアンモニアガスを充填して密封した後、すばやく暗所に入れた。そして所定時間おきにそれぞれアンモニアガスの濃度を測定した。なお、案室内の温度は１８℃、湿度は７５％ＲＨである。

その結果を図１に示す。図１（Ａ）は、光を照射した場合のアンモニアガス濃度の変化、（Ｂ）は暗所内で光を照射しなかった場合のアンモニアガス濃度の変化を示している。

図１（Ａ）を見ると、サンプル１ではアンモニアガス濃度が０ｐｐｍになるのに約９０分要しているのに対し、サンプル２では約６０分である。サンプル１とサンプル２では、ゼオライトと二酸化チタンの配合比を同じにし、いずれも総量を１５０ｇとしたことから、サンプル２のゼオライト及び二酸化チタンの分量は、サンプル１の約３．３倍と多い。このため、ゼオライトの分量が多く、ゼオライトにアンモニアガスは、速やか且つ多量に吸着されたこと、及び、光照射下であるので、二酸化チタンの光触媒機能が多く発揮されたことから、サンプル１よりも短時間にアンモニア成分の吸着及び分解がなされたものと考えられる。

次に図１（Ｂ）は、暗所内で光を照射しなかった場合のアンモニアガス濃度の変化を示しているが、サンプル１は約１００分でアンモニアガス濃度が０ｐｐｍになったが、一方のホルンフェルスを加えていないサンプル２ではそれ以後も０ｐｐｍまで低下することはなかった。

サンプル２では、光が当たっていないことから二酸化チタンの分解機能が発揮されず、ゼオライトの吸着のみが行われ、ゼオライトの吸着量が飽和したためにアンモニアガス濃度が低下しなかったものと考えられる。

一方、サンプル１ではホルンフェルス鉱石を添加しているので、ホルンフェルス鉱石による脱臭作用、更には、ホルンフェルス鉱石が発する電磁波で二酸化チタンが活性されて、二酸化チタンによる脱臭作用が発揮されたため、暗所においても完全にアンモニアガスの脱臭がなされたものと考えられる。これにより、光が常時照射されない暗所においても本発明の脱臭組成物が臭気成分を分解して脱臭できることを確認した。

次に、二酸化チタンの配合量を一定にし、ホルンフェルス鉱石と無機吸着剤の配合比を変化させて、二酸化チタンとホルンフェルス鉱石の配合比、また、ホルンフェルス鉱石と無機吸着剤の好適な配合比について検証した。

表２に示す配合比でサンプル１１から１８まで準備し、実施例１と同様に暗所内でアンモニアガスの脱臭を行った。

その結果を表３に示すとともに、グラフ化して図２に示している。図２（Ａ）はサンプル１１〜１４、図２（Ｂ）はサンプル１５〜１８のアンモニアガス濃度と時間との関係を示している。

ゼオライトの配合比率が高いサンプル、例えばサンプル１１、１２ではゼオライトの配合量が多いことから、初期の濃度低下は早いものの、５０分経過後はほとんど濃度低下が起こらなかった。初期段階では、多く含まれているゼオライトによって、アンモニアガスが速やかに吸着されて濃度が低下したものの、ホルンフェルス鉱石の配合比が低く、ホルンフェルス鉱石自体の分解量が少ないこと、そして、ホルンフェルス鉱石が発する電磁波が少ないことから、二酸化チタンがあまり活性化されず、アンモニアガスの分解が促進できなかったものと考えられる。このため、ゼオライトが吸着したアンモニアガスがなかなか分解されず、ゼオライトの吸着量が飽和した状態となり、それ以上の濃度低下が起こらなかったものと考えられる。

サンプル１３〜１８については、アンモニアガス濃度の低下速度に違いがあるものの、飽和状態とならず、いずれも徐々に濃度が低下していることがわかる。

なかでも、サンプル１６、１７については１２０分後に０ｐｐｍとなっており、完全に容器内のアンモニアガス成分を除去していることがわかる。

なお、サンプル１３〜１５、１８についても、１２０分後の濃度は低下を続けていることから、更に時間が経過すれば、０ｐｐｍまで濃度が低下し、完全に容器内のアンモニアガス成分を除去できるものと考えられる。

そして、サンプル１３〜１８については、ホルンフェルス鉱石は酸化チタンに対して５倍以上添加していることから、ホルンフェルス鉱石を酸化チタンに対し、重量比で５倍以上添加すれば、ホルンフェルス鉱石が発する電磁波が不足せず、酸化チタンを活性させることができると考えられる。

また、サンプル１３〜１８は完全に臭気成分を脱臭できると考えられるため、ホルンフェルス鉱石とゼオライトの配合比については、重量比で４０：５２〜８０：１２であれば完全に脱臭でき、より短時間で完全に脱臭をするには７３：１９〜７６：１６程度が好ましいと考えられる。

ホルンフェルス鉱石とゼオライトの配合比率を一定にし、二酸化チタンの配合比を変更して行うことにより、二酸化チタンの好適な配合比率について検証した。

表４に示すように、二酸化チタンの配合比を４〜１６重量％として、ホルンフェルス鉱石とゼオライトの配合比率が７６：２４（重量％比）になるようにサンプル２１〜２６を準備した。それぞれのサンプル１５０ｇを用いて、実施例１と同様、暗所内でアンモニアガスの脱臭を行った。

その結果を表５に示すとともに、図３にグラフ化して示している。

いずれのサンプルにおいても、アンモニアガス濃度の低下速度に違いはあるものの徐々にアンモニアガス濃度が低下していることがわかる。なかでも、二酸化チタンを８重量％配合したサンプル２３では、１１０分後に濃度が０ｐｐｍとなっており、最も好ましいことがわかる。また、サンプル２３以外のサンプルにおいても濃度低下が止まっていないことから、１２０分後にも更に濃度が低下し、最終的に０ｐｐｍになると考えられる。

このように、実施例２のサンプル１３〜１８、及び実施例３のサンプル２１〜２６については、１２０分後もアンモニアガス濃度が減少していることから、アンモニアガス濃度は最終的に０ｐｐｍまで減少し、完全に脱臭できると考えられる。従って、光触媒、無機吸着剤、ホルンフェルス鉱石を配合する場合、光触媒を４〜１６重量％、無機吸着剤を１２〜２３重量％、及びホルンフェルス鉱石を６３〜８０重量％配合すれば良いと考えられる。ただし、ゼオライトは臭気成分を吸着する役割を担うだけなので、ホルンフェルス鉱石が光触媒に対して５倍以上含有し、且つ、ホルンフェルス鉱石及び光触媒が十分に含まれている場合には、無機吸着剤の配合量は上記の割合に限られず、過剰に配合しても良い。

次に、他の臭気成分についても脱臭できるかを、悪臭の最も強い物質であるメチルメルカプタンを用いて検証を行った。用いた脱臭組成物は二酸化チタン８重量％、ゼオライト１９重量％、ホルンフェルス鉱石７３重量％である。これを実施例１と同様に、光の当たらない暗所内でメチルメルカプタンの脱臭を行った。

その結果を表６に示す。

メチルメルカプタン濃度は時間とともに低下し、３６０分後には８ｐｐｍまで低下している。この結果から、本発明の脱臭組成物は、様々な臭気成分についても脱臭できるものと考えられ、様々な臭気成分が発生する暗所においても使用できることがわかる。

本発明の脱臭組成物によるアンモニアガスの脱臭効果を示すグラフである。 本発明の脱臭組成物によるアンモニアガスの脱臭効果を示すグラフである。 本発明の脱臭組成物によるアンモニアガスの脱臭効果を示すグラフである。

Claims (5)

1. 光触媒、無機吸着剤、及びホルンフェルス鉱石を含有し、
   前記無機吸着剤で吸着した臭気成分を前記ホルンフェルス鉱石で分解するとともに、暗所で前記ホルンフェルス鉱石が発する電磁波で前記光触媒を活性させて前記臭気成分を分解することを特徴とする脱臭組成物。
2. 前記ホルンフェルス鉱石が前記光触媒に対し、重量比で５倍以上含有することを特徴とする請求項１に記載の脱臭組成物。
3. 前記光触媒が４〜１６重量％、前記無機吸着剤が１２〜２３重量％、及び前記ホルンフェルス鉱石が６３〜８０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の脱臭組成物。
4. 前記光触媒が二酸化チタンからなることを特徴とする請求項１に記載の脱臭組成物。
5. 前記無機吸着剤がゼオライトからなることを特徴とする請求項１に記載の脱臭組成物。

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