JP2019510526A - 高機能性固体酸素組成物及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高機能性固体酸素組成物及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の実施例による高機能性固体酸素組成物は、固体酸素化合物、抗菌物質及び高分子バインダを含むことを特徴とし、前記固体酸素化合物は、金属酸化物、触媒、及び活性炭を含む。高機能性固体酸素組成物を製造する方法は、固体酸素化合物粉末を製造するステップと、前記固体酸素化合物粉末にバインダ溶液を混合して攪拌するステップと、活性炭粉末を注入して混合攪拌するステップと、有機溶剤を使用して混合物を攪拌するステップと、 ４０℃以上８０℃以下で前記混合物から前記有機溶剤を蒸発させるステップと、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、高機能性固体酸素組成物及びその製造方法に関し、より詳細には、ホルムアルデヒド及び二酸化炭素のような有害ガスを除去し、酸素を発生して抗菌効果を有する、高機能性固体酸素組成物及びその製造方法に関する。

現代の都市では、気候変動、砂漠化現象、黄砂のような自然環境の変化と自動車媒煙、工場媒煙のような人工的に作られた微細粉塵によって汚染された空気に露出されたまま生活を営んでいる。特に気管支は、呼吸によって微細粉塵に直接的に露出されている。そのため、咳、喘息、気管支炎のような呼吸器系疾患の発生が増加する傾向にある。空気中に有害な物質が多くなるとともに呼吸器疾病による死亡者も次第に増えている。特にソウルは微細粉塵や黄砂の影響で他の大都市に比べてより高い微細粉塵濃度を示している。

２０１３年度の環境部大気環境年譜で発表した内容によれば、ソウルの微細粉塵濃度は４５μｇ／ｍ^３とロンドンの１８μｇ／ｍ^３の約３倍、ＬＡの３０μｇ／ｍ^３の約１．５倍であり、多くの大都市の中で高い水準であることがわかる。したがって、微細粉塵と各種有害物質から気管支を保護する必要があり、多くの人々がそのために空気浄化装置を使用している。

従来の空気浄化装置の多くは、空気中の粉塵除去、陰イオンの排出による空気清浄化、活性炭を用いた臭い除去、又は加湿装置による湿度調節などの機能のみを有しており、炭酸ガスをはじめとした酸性ガス及び一酸化炭素を除去する機能は有していなかった。

酸素を発生させるための方法としては、通常、病院では高圧装置に入っている液体酸素を用いるが、高圧容器は、重く、取り扱いに危険を伴うため、一般人が使用することは難しい。その他の方法として、運動選手らが瞬間的に多量の酸素を必要とする時に、小型の低圧容器の中に酸素を貯蔵してスプレー式で噴射させて運動選手らに呼吸させる方法があるが、使用可能な量と時間が低すぎるため、その活用性が低い。

最近では、シックハウス症候群の要因に挙げられるホルムアルデヒドを除去できる方法に対する関心が高い。これは、ホルムアルデヒドが、現代社会の問題に急浮上している、小児喘息やアトピー性皮膚炎などの原因物質と知られているからである。室内でホルムアルデヒドを除去する最も簡便な方法は換気である。しかし、自然換気はホルムアルデヒドの除去効果が低い。さらに、密閉型建物が多い都市では、夏季にはエアコンディショナー、冬季には暖房機の稼動で窓を閉じている場合が多いため、換気が容易でない。

簡便かつ低コストのホルムアルデヒド除去方法として広く用いられているのは、活性炭のような吸着剤を用いる方法であろう。活性炭は、多孔性物質であって非常に広い表面積を持っており、物理的な吸着によってホルムアルデヒドを除去する。特許文献１では、ホルムアルデヒドを除去するための方法として炭を利用したカーテンを提示している。しかし、このような吸着による除去は恒久的に行われるものではない。活性炭などの吸着剤に吸着されたホルムアルデヒドは、周辺の濃度が低くなると、再度脱着されて周囲に放出される。

かかる持続性の問題を解決するために、特許文献２には過炭酸ナトリウムのような酸化剤を利用したホルムアルデヒドの除去方法が開示されている。比較的値段が安い過炭酸ナトリウムを酸化剤にしてホルムアルデヒドを除去するので、密閉された空間内でホルムアルデヒドを除去するには卓越した効果を発揮する。しかしながら、過炭酸ナトリウムの酸化力は、過炭酸ナトリウム粒子の表面にのみ限定される特性があり、表面部位の過酸化水素がすべて消耗すると除去効率が急激に低下し、過酸化水素自体の酸化力より非常に劣る。

よって、比較的長期間にわたって効率的にホルムアルデヒドのような有害物質を除去する機能を持つとともに、その除去剤とその除去剤の酸化作用によって生成された副産物が高い安全性を有し、さらには安価ながらも簡便に使用できる除去方法が必要とされている。

本発明は、上記従来の技術の問題点を解決するために案出されたものであって、酸化力を持つ金属酸化物と吸着能力を持つ活性炭及び抗菌物質の特性を用いてホルムアルデヒド、二酸化炭素の除去及び酸素発生と抗菌機能を持つ高機能性固体酸素組成物を提供することを目的とする。

本発明の実施例による高機能性固体酸素組成物は、固体酸素化合物、抗菌物質、及び高分子バインダを含むことを特徴とし、前記固体酸素化合物は活性炭１００重量部に対して、金属酸化物５重量部以上５０重量部以下、及び触媒０．００１重量部以上５重量部以下を含むことを特徴とする。

また、前記活性炭は、ヤシ系、木質系、及び石炭系からなる群より少なくとも１つを含むことを特徴とする。

また、前記金属酸化物は、超過酸化カリウム、過酸化カルシウム、過酸化マグネシウム、過酸化カリウム、過酸化バリウム、及び過酸化ナトリウムからなる群より少なくとも１つを含むことを特徴とする。

また、前記触媒は、カタラーゼ、ペルオキシダーゼ、ヨウ化カリウム、及び二酸化マンガンからなる群より少なくとも１つを含むことを特徴とする。

また、前記高分子バインダは、ポリ塩化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、ＰＶＣ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ、ＰＳ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＥ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）、ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ、ＰＵ）、及びポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）からなる群より少なくとも１つを含むことを特徴とする。

また、前記高分子バインダは、前記固体酸素化合物１００重量部に対して１重量部以上１５重量部以下で混合することを特徴とする。

また、前記抗菌物質は、フィトンチッド、ナリンゲニン、ナリンギン、カレンデュラオイル、月見草油、スイートアーモンド油、ホホバオイル、ユーカリ油、タイム、桂皮、ティーツリー、レモングラス、ヒノキ精油、プロポリス（ＷＥＥＰ）、プロポリス（ＳＥＥＰ）、及びバルサムからなる群より選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする。

また、天然抽出物であるハマユウ、チョウセンゴミシ、テンモンドウ、ミゾコウジュ、防風、ドクダミ、カモミール、ショウマ、メシマコブ、ヤマシャクヤク、馬歯見、トウキ、及びトウニンからなる群より選択された少なくとも１種をさらに含むことを特徴とする。

かかる高機能性固体酸素組成物を製造する方法は、固体酸素化合物粉末を製造するステップと、前記固体酸素化合物粉末にバインダ溶液を混合して攪拌するステップと、活性炭粉末を注入して混合攪拌するステップと、有機溶剤を使用して混合物を攪拌するステップと、前記混合物を攪拌する時に使用した有機溶剤を４０℃以上８０℃以下で蒸発させるステップと、を含むことができる。

本発明にかかるホルムアルデヒド及び二酸化炭素を除去し、酸素を発生する高機能性固体酸素組成物を用いると、シックハウス症候群の原因となるホルムアルデヒドを非常に効果的に除去することができる。特に家具の内側や密閉された空間に本発明にかかるホルムアルデヒド除去用の高機能性固体酸素組成物を設置すると、木材から放出されるホルムアルデヒドを除去することができる。

また、特に本発明にかかる組成物は、二酸化炭素を吸収し酸素を発生させる特性があり、密閉空間の空気質を改善することができる。

また、本発明にかかる高機能性固体酸素組成物に含まれる高分子バインダによって加工性を上げ、これを担体に製造することによって酸素発生効率と安全性を高めることができる。

本発明にかかる高機能性固体酸素組成物の製造方法を示す図である。 本発明にかかる高機能性固体酸素組成物担体の模式図である。 本発明にかかる高機能性固体酸素組成物担体の製造方法を示す図である。

本発明の目的及び効果、そして、それらを達成するための技術的構成は添付される図面と共に詳しく後で説明される実施例を参照すると明確になるであろう。本発明を説明するにあたって公知機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明確にする虞があると判断された場合にはその詳細な説明を省略する。そして、後で説明される用語は本発明での構造、役割及び機能などを考慮して定義された用語であって、これはユーザ、運用者の意図又は慣例などによって異なる場合がある。

しかし、本発明は以下で開示される実施例らに限定されるものではなく互いに異なる多様な形態で具現される。本実施例らは単に本発明の開示が完全であるようにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものであって、本発明は実用新案登録請求範囲に記載された請求項の範囲によってのみ定義される。よって、その定義は本明細書全般にわたる内容を基に定められるべきである。

明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする場合、これは特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外せず、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

本発明による高機能性固体酸素組成物は、固体酸素化合物、抗菌物質、及び高分子バインダを含むことを特徴とする。

前記固体酸素化合物は、金属酸化物、活性炭、及び触媒を含むことを特徴とするが、活性炭１００重量部に対して、金属酸化物５重量部以上５０重量部以下、好ましくは１０重量部以上４０重量部以下、さらに好ましくは２０重量部以上３０重量部以下を含むことができる。また、活性炭１００重量部に対して、触媒０．００１重量部以上５重量部以下、好ましくは０．０１重量部以上３重量部以下、さらに好ましくは０．１重量部以上１重量部以下を含むことができる。

前記触媒が前記範囲未満で含まれると、前記化学反応速度が遅くなり二酸化炭素の除去及び酸素の発生に要する時間が長くなる。一方、前記触媒が前記範囲を超過すると、前記化学反応速度が急激に大きくなり二酸化炭素の除去及び酸素の発生が終わってしまう場合があるため酸素発生効果を十分に得ることが難しい。

また、前記触媒は、カタラーゼ、ペルオキシダーゼ、ヨウ化カリウム、及び二酸化マンガンからなる群より少なくとも１つを含むことを特徴とする。

また、前記活性炭は、ヤシ系、木質系、及び石炭系からなる群より少なくとも１つを含むことを特徴とする。活性炭は、多孔性物質であって非常に広い表面積を持っており、物理的な吸着によってホルムアルデヒドの除去に広く用いられている。しかしながら、このような吸着による除去は恒久的に行われるもの除去されるのではない。活性炭などの吸着剤に吸着されたホルムアルデヒドは、周辺の濃度が低くなると、再度脱着されて周囲に放出される。

よって、本願発明では、比較的長期間にわたって効率的にホルムアルデヒドのような有害物質を除去するとともに、この過程によって生成された副産物が高い安全性を有し、空気の質を改善させる金属酸化物を使用した。

前記固体酸素化合物に含まれる金属酸化物は、超過酸化カリウム、過酸化カルシウム、過酸化マグネシウム、過酸化カリウム、過酸化バリウム、及び過酸化ナトリウムからなる群より少なくとも１つを含むことを特徴とする。

そのうち、酸素発生化合物として主に超過酸化カリウムや過酸化ナトリウムが用いられる。超過酸化カリウム（ＫＯ_２）や過酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ_２）は、二酸化炭素又は水と反応して酸素を発生するが、過酸化ナトリウムはその高い値段に比べて酸素発生効率が高くなく、使用が次第に中断され、安全性も立証されなかった。その後、過酸化ナトリウムより酸素発生効率に優れた超過酸化カリウムのような物質が合成され、その物質は過酸化ナトリウムのように水分や炭酸ガスと反応して酸素を発生することが報告された。

超過酸化カリウムは、過酸化ナトリウムより酸化力が強い物質であって、酸素発生効率が高く、二酸化炭素及びホルムアルデヒドを除去する機能が高いため、本発明では超過酸化カリウムを金属酸化物として用いた。

超過酸化カリウムは、常温で水分及び炭酸ガスと反応して下記化学反応式１のように酸素を発生させる。すなわち、二酸化炭素が除去されると同時に酸素が発生する。また、化学反応式１で発生した酸素は、下記化学式２のようにホルムアルデヒドをホルム酸に酸化させ、ホルムアルデヒドを除去することができる。かかる超過酸化カリウムによるホルムアルデヒド除去反応は、可変的にホルムアルデヒドを再生成しないため、活性炭より有害ガス除去効率がさらに高く、使用目的によってはより有効に使用可能である。
(化１)
化学反応式１
２ＫＯ_２＋Ｈ_２Ｏ→２ＫＯＨ＋３／２ ０_２
２ＫＯ_２＋ＣＯ_２→Ｋ_２Ｃ０_３＋３／２ ０_２
(化２)
化学反応式２
ＨＣＨＯ＋１／２ Ｏ_２→ＨＣＯＯＨ

化学反応式１に示すように、前記固体酸素化合物に含まれる超過酸カリウムのカリウムイオンが二酸化炭素と反応して炭酸カリウムを形成し、酸素を発生させる。かかる反応は以上で述べた固体酸素化合物に含まれる触媒によって活性化される。

本発明による前記固体酸素化合物は、高分子バインダによって混合されて化合物の粉末粒子の間の結着力を高め、分散力を高めることができる。前記高分子バインダは、ポリ塩化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、ＰＶＣ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ、ＰＳ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＥ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）、ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ、ＰＵ）、及びポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）からなる群より少なくとも１つを含むことを特徴とする。

前記高分子バインダは、前記固体酸素化合物１００重量部に対して１重量部以上１５重量部以下、好ましくは３重量部以上１０重量部以下、さらに好ましくは５重量部で混合されることができる。高分子バインダが前記範囲より少ない重量部で添加された場合、混合物の接着性が低下し、粉末粒子の間の結着力が低下する。一方、前記範囲より多い重量部で添加された場合、混合物の粘性が過度に高くなり粉末粒子の分散に影響を及ぼす場合がある。

また、本発明による前記高機能性固体酸素組成物は、抗菌物質としてフィトンチッド、ナリンゲニン、ナリンギン、カレンデュラオイル、月見草油、スイートアーモンド油、ホホバオイル、ユーカリ油、タイム、桂皮、ティーツリー、レモングラス、ヒノキ精油、プロポリス（ＷＥＥＰ）、プロポリス（ＳＥＥＰ）、及びバルサムからなる群より選択された少なくとも１種を含むことができる。

エッセンシャルオイルは、植物から抽出した揮発性濃縮液であって、香りと吸収力が良く、免疫増進及び抗アレルギー作用を有する、以前より疾病の治療と予防に用いられていた。また、エッセンシャルオイルの特有の香り成分と治療成分は、皮膚、循環系、嗅覚系を介してストレス解消、疲労回復、筋肉弛緩などの効果を示すだけでなく老化予防のような美容にも効果がある。

このうちフィトンチッドは、植物で発生する天然抗菌物質であって、様々な研究によって抗菌効果とともにストレス緩和作用、鎮静作用、脱臭作用などの効果を示すことが知られている。

前記抗菌物質は、前記固体酸素化合物１００重量部に対して０．１重量部以上２０重量部以下であることが好ましく、さらに好ましくは５重量部以上１５重量部以下を混合される。抗菌物質の混合量が０．１重量部未満である場合、抗菌性機能が正しく発揮されないことがある。抗菌物質の混合量が２０重量部を超過する場合、抗菌物質の増加量に比例した抗菌性機能の向上が見られないことがある。

また、本発明による前記高機能性固体酸素組成物は、喘息や鼻炎の炎症緩和のための天然抽出物としてハマユウ、チョウセンゴミシ、テンモンドウ、ミゾコウジュ、防風、ドクダミ、カモミール、ショウマ、メシマコブ、ヤマシャクヤク、馬歯見、トウキ、及びトウニンなどからなる群より少なくとも１種を含むことができる。

喘息や鼻炎は、特定物質である抗原によって過敏反応を示すことである。具体的には、喘息は気管支のアレルギー炎症による呼吸困難を起こし、鼻炎は鼻腔内のアレルギー炎症によって鼻が通常の機能を喪失し、くしゃみ、鼻詰まり、鼻水、又はかゆみなどの症状を起こす。研究結果によれば、前記天然抽出物は、特定抗原に敏感に反応して現れる喘息や鼻炎の症状を緩和し、過敏反応を予防する効果がある。

前記天然抽出物は、前記固体酸素組成物１００重量部に対して０．１重量部以上５．０重量部以下で混合される。前記天然抽出物は、前記固体酸素化合物１００重量部に対して０．１重量部以上５．０重量部以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．５重量部以上３．０重量部以下で混合される。前記天然抽出物の混合量が０．１重量部未満である場合、炎症緩和機能が正しく発揮されないことがある。前記天然抽出物の混合量が５．０重量部を超過する場合、天然抽出物の増加量に比例する炎症緩和機能の向上がみられないことがある。

図１は、本発明にかかる高機能性固体酸素組成物の製造方法を示す図である。図１に示すように、本発明による高機能性固体酸素組成物の製造方法は、固体酸素化合物粉末（Ｐｏｗｄｅｒ）を製造するステップＳ１１０と、前記固体酸素粉末にバインダ溶液を混合して攪拌（ａｇｉｔａｔｉｏｎ）するステップＳ１２０と、活性炭粉末を混合する（Ｍｉｘｉｎｇ）ステップＳ１３０と、メチレンクロリド （ＭＣ、Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ、Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、及びジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ、Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ）のうち１つを選択使用して上記Ｓ１３０ステップの混合物を攪拌するステップＳ１４０と、上記ステップＳ１４０で使用した有機溶剤に熱を加えて４０℃以上８０℃以下で蒸発させるステップＳ１５０と、を含む。

より具体的には、上記Ｓ１１０ステップにて、固体酸素化合物を用いて、粒子直径が０．６ｍｍ以上であるグラニュール（ｇｒａｎｕｌｅ）、又は粒子直径が０．５μｍ以下である固体酸素化合物粉末（ｐｏｗｄｅｒ）を生成することができる。

上記Ｓ１２０ステップでは、粉末状態の固体酸素化合物１００重量部にテトラヒドロフラン溶液でＰＶＣを溶かして作ったバインダ溶液を１重量部以上１５重量部以下、好ましくは１重量部以上５重量部以下で混合し、ポリカーボネート（ＰＣ、Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）又はアクリルをメチレンクロリド又はジメチルアセトアミド溶液で溶解させて製造したバインダ溶液を１重量部以上１５重量部以下、好ましくは１重量部以上５重量部以下で混合して５分以上３０分以下攪拌（ａｇｉｔａｔｉｏｎ）するステップである。上記Ｓ１２０ステップでは、テトラヒドロフラン溶液にＰＶＣを溶かしたバインダ溶液のみを注入したり、ＰＣ又はアクリルをメチレンクロリド又はジメチルアセトアミド溶液に溶解させたバインダ溶液のみを使用してもよい。

上記Ｓ１３０ステップでは、活性炭粉末を注入して混合攪拌する（ｍｉｘｉｎｇ）ステップである。

上記Ｓ１４０ステップは、メチレンクロリド（ＭＣ、Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ、Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、及びジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ、Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ）からなる群より選択された少なくとも１つの有機溶剤を使用して混合物を攪拌するステップである。

上記Ｓ１５０ステップは、使用した有機溶剤に熱を加えて４０℃以上８０℃以下で蒸発させるステップである。

以上で述べた抗菌物質は、マスターバッチを生成した後に前記固体酸素化合物と混合してもよい。これによって、混合時に分散力の増加によって抗菌効果を上げることができ、有害微生物群の増殖を阻害する機能をさらに有するように生成することができる。

上記のように合成樹脂と混合して生成された抗菌性マスターバッチは、各種合成樹脂製品及び合成繊維と混合されて、使用用途によって押出成形、射出成形など多様な方法によって加工されて用いられる。また、前記固体酸素化合物を多孔性の担体に吸着させた後、前記抗菌性マスターバッチとともに成形した場合、有害ガスの除去及び酸素の発生と共に、抗菌作用の機能をさらに有する空気清浄剤を開発することができる。

図２は、本発明にかかる高機能性固体酸素組成物担体の模式図で、図３は、本発明にかかる高機能性固体酸素組成物担体の製造方法を示す図である。図２及び３に示すように、かかる高機能性固体酸素組成物担体を製造する方法は、担体にエマルジョン化バインダを担持してバインダ膜を前記担体表面に形成するステップＳ３１０と、前記担体に固体酸素化合物を担持してバインダ膜が形成された担体に固体酸素化合物を塗布するステップＳ３２０と、固体酸素化合物が塗布された担体を３０℃以上５０℃以下で乾燥するステップＳ３３０と、を含むことを特徴とする。

図２に示すように、本発明にかかる高機能性固体酸素組成物を含む担体１００は、内部表面にバインダ２００が塗布されており、このバインダによる化学的収着で固体酸素化合物３００を吸着することができる。本発明の実施例において製造された担体は内部表面に固体酸素化合物を塗布しても担体気孔の大きさがほぼ小さくならず気孔が詰まらない。

前記担体１００は、化学的に不活性である各種無機及び有機化合物で形成される。無機担体はシリカ（ｓｉｌｉｃａ）、アルミナ（ａｌｕｍｉｎａ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ_２）、及びゼオライト（ｚｅｏｌｉｔｅ）などから選択された少なくとも１種を含み、有機担体は主にポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ、ＰＳ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＥ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）、ポリウレタン（ｐｏｌｙ−ｕｒｅｔｈａｎｅ、ＰＵ）、及びポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）などが原料として用いられ、共重合や高分子改質の方法を用いて担持のための作用基を導入できる。

その中でも最も好ましい担体の原料はＰＶＡ（（ＣＨ_２ＣＨＯＨ）ｎ）であって、親水性 で連続多孔構造を有しており、瞬間吸収力と総吸収量が非常に優れ、耐化学性及び耐摩耗性を有し、加水分解されない。前記ＰＶＡ担体気孔の大きさが小さすぎる場合、反応物又は生成物の担体内の残留時間が長くなり、副反応が起き、活性度が低下することがある。したがって、反応物と生成物の円滑な移動のために、本発明による好ましい担体は、非表面積５０ｍ^２／ｇ以上１００ｍ^２／ｇ以下、総気孔体積０．１ｃｍ^３／ｇ以上０．７ｃｍ^３／ｇ以下、気孔大きさ１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の構造的特徴を有する。前記範囲では固体酸素化合物３００が塗布された後も気孔の大きさがの平均が十分に確保されるので、ホルムアルデヒド、二酸化炭素などの有害物質が効果的に除去できる。

本発明において前記担体の内部表面に塗布される金属酸化物は以上で説明した群より少なくとも１種を含むことができる。例えば、超過酸化カリウム及び酸化カルシウム、又は超過酸化カリウム及び過酸化マグネシウムを共に混合して使用することができる。

以下、本発明を下記実施例を挙げてさらに詳しく説明するが、これは本発明の理解を助けるために提示されるものであって本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の実施例１では、超過酸化カリウム２０ｇ、ＰＶＣ３ｇ、フィトンチッド３ｇを使用した。この時、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の粒子大きさを有するＰＶＣと超過酸化カリウムを使用して固体酸素化合物粉末を生成した。粉末状態の固体酸素化合物にテトラヒドロフラン溶液でＰＶＣ３ｇを溶かして作ったバインダ溶液を混合して５分以上３０分以下攪拌（ａｇｉｔａｔｉｏｎ）した後、活性炭粉末を注入して混合攪拌した。ここにメチレンクロリド（ＭＣ、Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）を使用して混合過程を容易にし、固体酸素混合物を製造した。

担体にエマルジョン化されたＰＶＡバインダを担持してバインダ膜を前記担体表面に形成させた後、前記担体に上記で混合した固体酸素化合物を担持してバインダ膜が形成された担体に固体酸素化合物を塗布した。そして、固体酸素化合物が塗布された担体を３０℃以上５０℃以下で乾燥して担体を製造した。
＜比較例１＞

超過酸化カリウム１０ｇを使用したことを除いては実施例１と同じ方法で担体を製造した。
＜比較例２＞

超過酸化カリウムを過酸化ナトリウムに変更したことを除いては実施例１と同じ方法で担体を製造した。
＜比較例３＞

超過酸化カリウムを含まないことを除いては実施例１と同じ方法で担体を製造した。
＜比較例４＞

フィトンチッドを含まないことを除いては実施例１と同じ方法で担体を製造した。
（実験例１：超過酸化カリウムの二酸化炭素除去）

下記表１及び表２は、固体酸素組成物担体の有害物質除去効果を示す。

試験方法としては、本発明の実施例１にかかる固体酸素を含む担体を脱臭試験用装置（１１００ｍｍ×１１００ｍｍ×１８００ｍｍ）の中に包装を開封して置き、脱臭試験用装置内にガスを注入して装置内部のガス濃度を所定時間単位で測定する。該方法で比較例１〜３も同様に行う。

表１に示すように、超過酸化カリウムは、二酸化炭素を除去する効果があることがわかった。

二酸化炭素濃度が高くなると、使用者は息苦しくなり酸素吸入量が低減して眩暈、幻聴、幻覚症状が現れることがある。気管支が弱い又は血圧が高い使用者は、酷い場合は、心停止のような問題が発生する場合もある。したがって、二酸化炭素濃度を下げる機能は非常に重要な効果であって、本発明の実施例における製造品は、二酸化炭素濃度を非常に有効に下げることが認められる。
（実験例２：超過酸化カリウムのホルムアルデヒド除去）

表２に示すように、除去されるホルムアルデヒドを時間毎に測定した。製造された固体酸素を含む担体を２５０ｍｍ×２４０ｍｍ×１５０ｍｍの大きさのアクリル密閉箱に設置し、初期ホルムアルデヒド濃度は全て２０ｐｐｍに調整し、１２時間までの除去率を測定した。

下記表２は、本発明の実施例における固体酸素のホルムアルデヒド除去効果を説明する。表２に示すように、超過酸化カリウムはホルムアルデヒドを除去する効果があることがわかった。

ホルムアルデヒドは刺激性の臭いを有する可燃性無色気体であって、断熱材、繊維生地、接着剤など、周辺生活環境で頻繁に接することがある有毒物質の１つであって、特に燃料燃焼、溶接副産物、プラスティック加工のような熱を使用する工場環境でも多く発生する有毒物質の１つである。ホルムアルデヒドは気管支に侵入して嘔吐、腹痛を起こし、濃度が高くなると喘息、肺の炎症、めまい、痙攣などの問題を発生させる。

表２によれば、固体酸素はホルムアルデヒドを１２時間後に６５％除去することができ、短期間でも２０％除去する効果があるので、本願発明による担体は日常生活の以外にも産業現場でも幅広く使用できるという特徴がある。
（実験例３：酸素発生効果）

本発明による実施例１において製造された固体酸素を含む担体を２５０ｍｍ×２４０ｍｍ×１５０ｍｍの大きさのアクリル密閉箱に設置し初期酸素濃度を２１．４１％にして酸素の濃度の経時変化を記録したものである。

表３に示すように、超過酸化カルシウムは酸素を発生させる効果があることがわかった。

（実験例４：抗菌作用）

本発明の実施例１において製造された固体酸素を含む担体を対象にして大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ）及び黄色ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）に対する抗菌力試験を実施した。抗菌力試験はＪＩＳ Ｚ ２８０１：２００６（抗菌加工製品−抗菌性試験方法・抗菌効果）に基づいて実施し、その結果である抗菌活性値Ｒの値を下記表４に示す。

表４に示すように、本発明によって製造された高機能性固体酸素組成物は、抗菌効果があることがわかった。比較例４を除いた比較例２及び３、実施例１で、大腸菌の抗菌活性値Ｒは６．１〜６．２ｌｏｇ（抗菌効果が９９．９０％以上）で、黄色ブドウ球菌の抗菌活性値Ｒは３．４〜３．５ｌｏｇ（抗菌効果が９９．９０％以上）と、本発明にかかる固体酸素組成物の抗菌効果が優れたものであることがわかり、該機能は抗菌物質として使用したフィトンチッドによるものであることが明らかになった。

以上、本発明の好ましい実施例について例示したが、本発明は上述した特定の好ましい実施例に限定されず、請求範囲が請求する本発明の要旨から逸脱することなく当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、誰でも多様な変形実施が可能であることは勿論であり、そのような変更は請求範囲記載の範囲内にある。

このように、本発明は、大気中の二酸化炭素とホルムアルデヒドを含む有害物質を除去するとともに、新鮮な酸素を多く発生させて呼吸器健康に役立ち、抗菌作用及び湿気除去効果を有し、衛生的かつ快適な環境を提供する固体酸素組成物及びそれを活用した担体に対する発明を提示した。

上記に提示された実施例は例示的なものであって、本分野における通常の知識を有する者は本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で提示された実施例に対する多様な変形及び修正発明を作ることができる。そのような変形及び修正発明によって本発明の範囲は制限されない。

Claims (11)

1. 固体酸素化合物と、
   抗菌物質と、
   高分子バインダと、を含むことを特徴とする高機能性固体酸素組成物。
2. 前記固体酸素化合物は、活性炭１００重量部に対して５重量部以上５０重量部以下の金属酸化物及び０．００１重量部以上５重量部以下の触媒を含むことを特徴とする、請求項１に記載の高機能性固体酸素組成物。
3. 前記活性炭は、ヤシ系、木質系、及び石炭系からなる群より少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項２に記載の高機能性固体酸素組成物。
4. 前記金属酸化物は、超過酸化カリウム、過酸化カルシウム、過酸化マグネシウム、過酸化カリウム、過酸化バリウム、及び過酸化ナトリウムからなる群より少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項２に記載の高機能性固体酸素組成物。
5. 前記触媒は、カタラーゼ、ペルオキシダーゼ、ヨウ化カリウム、及び二酸化マンガンからなる群より少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項２に記載の高機能性固体酸素組成物。
6. 前記高分子バインダは、ポリ塩化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、ＰＶＣ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ、ＰＳ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＥ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）、ポリウレタン（ｐｏｌｙ−ｕｒｅｔｈａｎｅ、ＰＵ）、及びポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）からなる群より少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の高機能性固体酸素組成物。
7. 前記高分子バインダは、前記固体酸素化合物１００重量部に１重量部以上１５重量部以下で混合されることを特徴とする、請求項６に記載の高機能性固体酸素組成物。
8. 前記抗菌物質は、フィトンチッド、ナリンゲニン、ナリンギン、カレンデュラオイル、月見草油、スイートアーモンド油、ホホバオイル、ユーカリ油、タイム、桂皮、ティーツリー、レモングラス、ヒノキ精油、プロポリス（ＷＥＥＰ）、プロポリス（ＳＥＥＰ）、及びバルサムからなる群より選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１に記載の高機能性固体酸素組成物。
9. 天然抽出物がさらに含まれ、
   前記天然抽出物は、ハマユウ、チョウセンゴミシ、テンモンドウ、ミゾコウジュ、防風、ドクダミ、カモミール、ショウマ、メシマコブ、ヤマシャクヤク、馬歯見、トウキ、及びトウニンからなる群より選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１に記載の高機能性固体酸素組成物。
10. 担体がさらに含まれ、
    前記担体は表面にバインダが塗布されたことを特徴とする、請求項１に記載の高機能性固体酸素組成物。
11. （ａ）固体酸素化合物粉末を製造するステップと、
    （ｂ）前記固体酸素化合物粉末にバインダ溶液を混合して攪拌するステップと、
    （ｃ）上記（ｂ）ステップで製造した混合物に活性炭粉末を注入して混合攪拌するステップと、
    （ｄ）メチレンクロリド（ＭＣ、Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ、Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、及びジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ、Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ）からなる群より選択された少なくとも１つの有機溶剤を使用して上記（ｃ）ステップで製造した混合物を攪拌するステップと、
    （ｅ）４０℃以上８０℃以下で上記（ｄ）ステップで製造した混合物から前記有機溶剤を蒸発させるステップと、を含むことを特徴とする高機能性固体酸素組成物の製造方法。

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