JP2017047341A - 吸水シート - Google Patents
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- General Preparation And Processing Of Foods (AREA)
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- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
Abstract
Description
本発明の吸水シートは、吸水層を備えたシート本体にガラス質消臭剤を保持させたものである。このガラス質消臭剤は、後記する実施例Fに示すように、安全性に優れた物質である。
上記した銅成分を含有するアルカリ−アルカリ土類−ホウケイ酸ガラスは、SiO2:46〜70モル%、B2O3+R2O(R:アルカリ金属):15〜50モル%、R´O(R´:アルカリ土類金属):0〜10モル%、Al2O3:0〜6%、CuO:0.01〜23モル%含有するガラスである。ここで、B2O3:5〜20モル%、R2O:10〜30モル%とすることができる。
SiO2は、ガラスの構造骨格を形成する主成分であり、その含有量は46〜70モル%、好ましくは、51〜63モル%、更に好ましくは53〜62モル%とする。46モル%未満の場合、ガラスの化学的耐久性が不十分となり、またガラスが失透しやすくなり好ましくない。更に、46モル%未満の場合、ガラスの耐水性が不十分となり、水分存在下(大気中の水分を含む)で銅イオンが溶出しやすくなる結果、触媒作用による消臭効果よりも、イオン溶出によって起こる硫化反応による消臭効果が強くなるため好ましくない。70モル%を超える場合、融点が上昇することにより、ガラスの溶融性が困難となる他、粘度上昇も起こるため好ましくない。
B2O3は、ガラスの溶解性、清澄性を向上させる成分であり、特定の組成においてはガラスの構造骨格を形成する成分ともなる。B2O3は、その含有量によって、ガラスの安定性を大きく左右するものであり、本願発明ではガラスの融剤としての意味合いが大きい。その含有量は、B2O3の揮発量を勘案して、5〜20モル%、好ましくは8〜17モル%、さらに好ましくは10〜17モル%とする。20モル%を超える場合、B2O3は溶融過程において揮発しやすく、組成制御が困難となるため好ましくない。
R2O(R=Li、Na、K)は、ガラスの構造骨格におけるSiとOの結合を切断して非架橋酸素を形成し、その結果、ガラスの粘性を低下させ、成形性や溶解性を向上させる成分であり、B2O3同様の融剤である。その含有量は、R2Oの一種もしくは二種以上を、多成分との含有比も考慮しつつ、合計10〜30モル%、好ましくは13〜22モル%、更に好ましくは13〜19モル%とする。30モル%を超える場合、ガラスの化学的耐久性が不十分となる。具体的には、ガラス剤と大気中の水分が反応してブルームと称される白化現象が引き起こされる。ブルームが発生することにより、悪臭ガスとの接触面積が減少するため望ましくない。
前記のように、B2O3とR2Oは、共に、融剤として使用される。B2O3とR2Oの合計含有量が、15〜50モル%、好ましくは21〜39モル%の範囲が、安全に消臭効果を示す領域となる。15モル%未満の場合、ガラスの溶融性が不十分となり、成形の際に失透が発生しやすくなるため好ましくない。50モル%を超えると、ガラスの耐水性が不十分となり、水分存在下(大気中の水分を含む)で銅イオンが溶出しやすくなる結果、触媒作用による消臭効果よりも、イオン溶出によって起こる硫化反応による消臭効果が強くなるため好ましくない。また、50モル%を超えると、溶融の際に分相を起こしやすく、それに伴いガラス剤の消臭効果が不十分となるため好ましくない。
R´O(R´=Mg、Ca、Sr、Ba)は、ガラスの化学的耐久性を向上させる成分である。その含有量は、R´O(R´=Mg、Ca、Sr、Ba)の一種もしくは二種以上を、合計0〜10モル%、好ましくは2〜7モル%、更に好ましくは3〜6モル%とする。10モル%を超えると溶融時の粘性が高くなるとともに、ガラスが失透しやすくなるため好ましくない。なおR´Oは発明の消臭剤において必須成分ではなく、その含有量は0モル%でもよいが、2モル%以上とすることが好ましい。
Al2O3は、ガラスの化学的耐久性を向上させ、結晶構造安定性に影響を与える成分である。また、Al2O3は、ガラスの分相を抑制しガラス剤の均質性を高める働きをする。粘性を上げること、添加によってガラス中の銅イオンの酸化還元状態に影響を与える可能性があることから、その含有量は、6モル%以下、好ましくは5.5モル%以下、最も好ましくは4.5モル%以下とする。
CuOは、触媒として機能して、硫黄系悪臭物質の分解反応を促進し、硫黄系悪臭物質の消臭効果を奏するものである。その含有量は、0.01〜23モル%、好ましくは1〜13モル%、さらに好ましくは4〜13モル%とする。23モル%を超えると未溶解物が残留しやすくなる他、急冷の際や加工時に金属銅が析出しやすくなるため好ましくない。金属銅の析出に伴いガラスに変色を生じるため、ガラスの変色が問題となる用途には適さない。また、金属銅として析出した場合、被毒が進行してしまう。これに対し、CuOをガラス成分として含ませれば被毒が進行し難く、触媒機能を長期間に亘って安定して発揮することができる。
上記成分以外にも、微量成分として、ZnO、SrO、BaO、TiO2、ZrO2、Nb2O5、P2O5、Cs2O、Rb2O、TeO2、BeO、GeO2、Bi2O3、La2O3、Y2O3、WO3、MoO3、またはFe2O3等も含めることができる。さらに、F、Cl、SO3、Sb2O3、SnO2、あるいはCe等を清澄剤として添加してもよい。
また本発明ではガラス質消臭剤3として、銅成分を含有するアルカリ−アルカリ土類−ケイ酸塩ガラスを用いることもできる。このガラスは、SiO2:50〜70モル%、R2O:10〜33モル%、R´O:0〜15モル%、Al2O3:0〜6%、CuO:0.01〜23モル%含有するガラスである。
吸水シートは、吸水層が粒状ポリアクリル酸塩系の高吸水性ポリマーとし、通水層がレーヨン不織布、非通水層はポリエチレンフィルムとして、吸水部が10cm×10cmとなるように、端部を封止した。吸水層への分散、通水層には担持を検討した。また、吸水層の上下に綿パルプ層を介在させた吸水シートも作製し、パルプ層には担持を検討した。通水層、パルプ層への担持は、ウレタンエマルジョンバインダーでスプレーして添着した。
表2の実験例1〜21の吸水シートを1Lのテドラーバッグに悪臭成分とともに封入し、室温で、経過時間に伴う袋内の悪臭濃度を測定した。硫化水素、メチルメルカプタンはガスクロマトグラフで、酢酸、プロピオン酸はガス検知管で測定した。比較として、表3に示す溶解性ガラス1〜3からなるガラス質消臭剤を製造し、D96=25μm以下まで粉砕し、実験例と同様に吸水層に1g/m2の含有量となるように分散した。なお、銅成分を含まないガラスを用いた実験例3がブランクに該当する。その結果、表4に示すように、ブランクを除いて、いずれの悪臭にも消臭効果を示すことが確認された。また、溶解性ガラスは、低級脂肪酸に対して消臭効果がないことが確認された。
表2の実験例1、2、5、6の吸水シートを1Lのテドラーバッグに悪臭成分とともに封入し、室温で、経過時間に伴う袋内の悪臭濃度をガスクロマトグラフで測定した。比較として、表3に示す溶解性ガラス2〜4からなるガラス質消臭剤を製造し、D96=25μm以下まで粉砕し、実験例と同様に吸水層に1g/m2の含有量となるように分散した。その結果、表5に示すように、溶解性ガラスを含有する吸水シートは化学吸着反応のため消臭スピードは速いものの、消臭限界に達したことが確認されたのに対し、本発明の吸水シートでは持続的に触媒作用による消臭効果を示し、消臭総量に優れることが確認された。しかし、ガラスは組成によって連続的に変化し、その効果も触媒反応から溶解性ガラスの吸着反応まで連続的に変化する。実験例5は耐久性が低下した組成のため(溶解性ガラスに近づいた組成のため)、溶解性ガラス同様の吸着反応の傾向が強くなり、消臭限界に達したことが確認された。
なお、サンプルは調整後、光を遮断して保管し、蒸留水を1ml含有させた状態で上記の消臭試験を実施した。これによって、水分存在下でも消臭効果を示すこと、光がなくとも触媒効果を示すことが確認された。
D50=4.2μmまで粉砕した表1の組成番号6からなるガラス1gとメチルメルカプタンを5Lのテドラーバッグに封入し、室温で、経過時間に伴う袋内のメチルメルカプタン、ジメチルジスルフィドをガスクロマトグラフで測定した。またブランクとして、ガラス質消臭剤なしで同様の操作を行った。なお、事前にガスクロマトグラフ質量分析計にて、袋内に存在するガス成分がこの二成分のみであることを確認していた。その結果、図2に示すように、本発明のガラス質消臭剤がメチルメルカプタンを分解し、ジメチルジスルフィドを生成する作用を示すことを確認した。ガラス質消臭剤の基本特性は、フィルム等に練りこんでも、当然保持される。
D50=5.0μmまで粉砕した表1の組成番号6、9、表3の溶解性ガラス1からなるガラス200mgに対し、pH=7.4の0.1mоl・L−1のリン酸緩衝溶液200μLを添加した。そこに9.2mоl・L−1のDMPO(LABOTEC.製、LM−2110)10μLを添加し、シェイクした。DMPO添加時点から10秒後、1分後、5分後にシェイクをやめ、溶液のみをヘマトクリット管で採取し、ESR(日本電子株式会社製、FR−30、Xバンド)測定を実施した。また、ガラスを除いたものをブランクとした。全て、室温、蛍光灯下で実施した。当手法は、ラジカル測定の一般的手法であるスピントラップ法に該当し、DMPOがラジカルを補足するとスピンアダクトが生成する。この生成物(DMPO−OH)をESRで検出した。なお、検出値の単位は、基準物質Mn2+に対するピーク面積値比率(エリアシングル/エリアマンガン、S/M)である。その結果を表6に示す。組成番号6のガラスはDMPO−OHの生成が確認されたのに対し、組成番号9、溶解性ガラス1はブランクと同様にバックグラウンドの値を示しただけであった。本発明のガラス質消臭剤がラジカルを発生する可能性が高いことが確認された。
D50=4.2μmまで粉砕した表2の組成番号6からなるガラス0.1gとCuO試薬(平均粒径4μm)0.1gのそれぞれを1Lのテドラーバッグに封入し、室温で、経過時間に伴う袋内のメチルメルカプタン濃度をガスクロマトグラフで測定した。メチルメルカプタンの初期濃度は55ppmとし、繰返し10回まで実施した。また、ブランクとしてガラスなしで同様の操作を行った。その結果、表7に示すように、CuO試薬は、繰返しに伴い消臭効果が低減している。これは、一般的に知られるCuOの触媒劣化(硫黄吸着)である。それに対し、ガラスは消臭効果を維持しており、持続性が高いことが確認された。このメカニズム解明は課題が残るが、ガラス化することで触媒劣化が抑制されることが確認された。このときのガラス表面をXPS(アルバックファイ(株)製、PHI 5000 VersaProbe)で解析したところ、表8に示すように、確かに消臭後に硫黄の吸着がないことが確認された。ガラス質消臭剤の基本特性は、フィルム等に練りこんでも、当然保持される。
蒸留水100mlに対し、D50=4.2μmまで粉砕した表1の組成番号6からなるガラスを0.1g浸漬し、室温・24時間後の溶出量をICP発光分光分析装置で測定したところ、その溶出量は定量下限値0.1ppm以下であった。また、浸漬前後のガラスの重量を確認したところ、溶解量は0.0%であった。銅そのものの安全性は公知であり、栄養機能食品として厚生労働省に認定されている。1日あたり0.5〜5mgの接種が適量とされている。水道水の水質基準は1ppmであるが、1ppmの水道水を5L飲むと、5mgの摂取に相当する。以上の通り、ガラスからの銅成分の溶出や適量接種等勘案すると、十分安全であることがわかる。なお、本発明で用いるガラス質消臭剤は、通常の使用方法においては溶出することなく消臭効果を発揮する非溶出系の消臭剤であるから、銅の溶出規制の厳しい国においても、使用可能である。
2 シート本体
3 ガラス質消臭剤
Claims (4)
- 吸水層を備えたシート本体にガラス質消臭剤を保持させた吸水シートであって、
このガラス質消臭剤は銅成分を含有するアルカリ−アルカリ土類−ホウケイ酸ガラスまたは銅成分を含有するアルカリ−アルカリ土類−ケイ酸塩ガラスからなり、
ガラス中に保持された銅成分の触媒作用により、悪臭成分を分解する機能を有することを特徴とする吸水シート。 - ガラス質消臭剤の含有量を1〜100g/m2としたことを特徴とする請求項1記載の吸水シート。
- ガラス質消臭剤が、D96=100μm以下の粉体であることを特徴とする請求項1または2記載の吸水シート。
- 吸水層が、吸水性ポリマーを含有するものであることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の吸水シート。
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