JP2021530335A - 室内空気からアルデヒド様揮発性有機化合物を除去する空気フィルター - Google Patents
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Abstract
【課題】室内空気からアルデヒド様揮発性有機化合物を取り除くフィルターを提供する。【解決手段】 本発明のフィルターは、複数のフィラメント状要素を支持部材として有するケーシングを有する。前記支持部材内に天然のポリフェノールと触媒剤を含有する。前記複数のフィラメント状要素は、有機質又は無機質であり、前記フィルター・カートリッジ内のフィルターは吸収性フィルターとして機能し、前記室内空気のアルデヒド様揮発性有機化合物と不可逆反応する。前記天然のポリフェノールは、レスベラトロール、レゾルシノール、ピロガロール、フロログルシノール、ヒドロキノン、又はそれらの組み合わせからなる群から選択される。前記触媒剤は、固体スルホン酸である。前記支持部材内の天然のポリフェノールと触媒剤の混合物は、微細粉末形状としてスポンジ状メッシュを形成する。
Description
本発明は、空気フィルターに関し、特に空気清浄機用フィルター・カートリッジに関する。空気フィルターは、汚染物質を室内空気から除去する又は減少させ、住居、病院、娯楽施設、作業空間で使用されるのに適したものである。このフィルターは、フィラメント状要素と天然のポリフェノールと触媒剤を有する。
空気フィルターは、アルデヒド様ＶＯＣ（揮発性有機化合物）を濾過するフィルターであり、室内空気から濾過すべき主なアルデヒド様揮発性有機化合物は、ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ，メタナール）である。
更にここに開示される空気フィルターは、アミン様揮発性有機化合物とアンモニア、更にはイミンとアミナール（アルデヒドとの反応結果として発生する）も、室内空気から濾過する。
本明細書全体通して、「ＶＯＣ」は、揮発性有機化合物の代わりに使用される。用語「フィラメント状要素」は、細長い材料製の細い又は薄いストリップ（例：テープ）を含む糸状物品又は繊維を意味し、粒子の支持体又は担体として機能する。
ＵＳ２０１６／２２８８１１
ＷＯ２０１７／１１４６８７
ＵＳ２０１３／０５２１１３
ＣＮ１０７３２１３２８
特開平１１−２２６１００
現在、様々な空気フィルターが市販されている。この空気フィルターは、アルデヒド官能基（主にホルムアルデヒド）を含む揮発性有機化合物を濾過する。その一例は特許文献１に開示されている。同文献においては、フィルターは、流体アミンからなる媒体を濾過する固体アミンと粒状固体支持材料（シリカ、粘度、アルミナ、カーボン、ポリマー、ファイバー又はそれらの組み合わせを含む）をフィルター・シート上に配置して構成され、フィルター内にあるアミンと空気中にありこのフィルター媒体を貫流するホルムアルデヒドとの相互作用を提供する。
特許文献２は、多層空気フィルターを開示する。その第１層は触媒剤を含み、第２層はアミンを含み、第３層（選択事項）は水を吸収し放出する材料（吸湿性材料）製である。
ポリフェノール（例：レゾルシノール（resorcinol））とホルムアルデヒド水溶液（例：ホルモル（formol）又はホルマリン（formalin）として知られる）とは、塩基性条件下で加熱することにより反応することが、高分子化学の始まり以来知られている。フェノール−ホルムアルデヒド（phenol-formadelhyde:ＰＦ）ポリマー（一般にフェノール樹脂として知られている）と、レゾルシノール−ホルムアルデヒド（resorcinol-formaldhyde）樹脂（レゾール（resole）として知られている）は、多くの工業生成物に見られ、段階的成長重合によって生成される。この公知の反応は、適切にかつ革新的に開発されており、ホルムアルデヒド・ガスをｐｐｍ濃度で捕捉（トラップ）することができる。
本発明の目的は、市販されている空気フィルターに関するある問題点を解決することである。これは、両方とも固体状態にあるポリフェノール物質及び触媒剤を、フィラメント状要素に添加し、その後、このポリフェノール物質及び触媒剤が、フィルタを通過する空気流中に存在するアルデヒド様揮発性有機化合物（主としてホルムアルデヒドである）及びアミン様揮発性有機化合物と反応し、吸収作用により存在するアルデヒド様揮発性有機化合物及びアミン様揮発性有機化合物の量を大幅に減少させ、室内空気の品質を改善している。
特許文献３は、空気を清浄する方法とそれに使用される空気フィルターを開示する。この空気洗浄機は、光触媒剤作用コーティングを有する繊維状構造物のフィルタと、空気をこのフィルタに強制貫通させるファン／タービンとを有し揮発性有機化合物を除去する。この空気洗浄機は、更に回収媒体も有する。回収媒体の一例は、スカベンジャー媒体を含む。その一例はフェノール化合物（例：レゾルシノール）である。
特許文献４は、揮発性有機化合物の吸収剤とこれを得る方法を開示する。この揮発性有機化合物吸収剤は、ポリビニル・アルコール、水、植物性ポリフェノール、カオリン（kaolin）、酸性液体、消泡剤を含む。
特許文献５は、ホルムアルデヒド吸収剤を含むフィルタを開示する。ホルムアルデヒド吸収剤は、植物性ポリフェノール、特に茶葉由来のポリフェノール例えば、フラバン−３−オル（flavan-3-ol）又はその誘導体である。
本発明の目的は室内空気の質を改善することである。これは、アルデヒド様揮発性有機化合物を、ある実施例ではアミン様揮発性有機化合物とアンモニアを、室内空気から、還元し、濾過し、洗浄することにより、行う。特に、室内汚染物質であるホルムアルデヒド、他のアルデヒド様揮発性有機化合物により引き起こされる臭気、アンモニア、アミン様揮発性有機化合物を、減らし、濾過する。
ホルムアルデヒドは、反応性が高く、毒性、アレルギー性、発がん性がある。それらは、あるレベルで室内空気内に存在する時は、重大な安全上の問題となり複数の健康問題を引き起こす。０．１ｐｐｍ以上の濃度のホルムアルデヒドは、目の刺激を引き起こし、その空気を吸い込むと頭痛、喉の刺激、息切れ（ＳＯＢ）を引き起こす。室内空気内にホルムアルデヒドが５ｐｐｍ以上の濃度で存在すると死に至ることがある。
ホルムアルデヒドとその誘導体は、これらの健康リスクの全てをもたらすが、以下に記載する様々な用途（ｉ）〜（ｉｉｉ）で広く使用されている。
（ｉ）樹脂と接着剤。これらは、フローリング、カーペット、家具の製造に際し使用される。特に、工業生産された樹脂と接着剤が、建築物に塗布されると、微量のホルムアルデヒドが室内空気内に徐々に放出されることがある。このプロセスは、樹脂と接着剤が熱に曝されると加速される。例えば、熱源（放熱器）に曝されたり、日が当たるかその近くに置かれた場合に加速される。
（ｉｉ）消毒剤。これは、病院の手術室と他の病室又はクリーンルームで主に使用される水溶液中に存在する場合、存在する細菌、真菌等の大部分を殺菌する。
（ｉｉｉ）保存使用液、これは病院、博物館、生物学研究室内の生体器官用のホルマリン、ホルモルと知られている。
（ｉ）樹脂と接着剤。これらは、フローリング、カーペット、家具の製造に際し使用される。特に、工業生産された樹脂と接着剤が、建築物に塗布されると、微量のホルムアルデヒドが室内空気内に徐々に放出されることがある。このプロセスは、樹脂と接着剤が熱に曝されると加速される。例えば、熱源（放熱器）に曝されたり、日が当たるかその近くに置かれた場合に加速される。
（ｉｉ）消毒剤。これは、病院の手術室と他の病室又はクリーンルームで主に使用される水溶液中に存在する場合、存在する細菌、真菌等の大部分を殺菌する。
（ｉｉｉ）保存使用液、これは病院、博物館、生物学研究室内の生体器官用のホルマリン、ホルモルと知られている。
その為、本発明は、空気清浄機用のフィルター・カートリッジを開示する。このフィルターは、室内空気から、アルデヒド様揮発性有機化合物（ある実施例ではアミン様揮発性有機化合物）をを取り除く。空気フィルター・カートリッジは、フィラメント状要素を支持部材として有するケーシングで構成されている。前記支持部材内に、微細粉末形状で天然のポリフェノールと触媒剤の混合物を含有し、スポンジ状メッシュを形成する。
空気フィルターは吸収フィルターとして動作する。スポンジ状メッシュは、室内空気内のアルデヒド様揮発性有機化合物と不可逆反応をし、ポリマーを空気フィルター内にポリフェノール−アルデヒド樹脂の形態で生成する。この不可逆反応により、空気フィルターは室内空気内にある微少のホルムアルデヒドを急速に吸収し、他のアルデヒド様揮発性有機化合物も（急速ではないが）吸収する。後者は、ホルムアルデヒドより、反応性、揮発性、毒性が低い。
空気フィルターのある実施例においては、スポンジ状メッシュに添加されるスルホン酸成分の比率を上げることにより、このフィルターは、大量のアミン様揮発性有機化合物とアンモニアを吸収でき、更に、アルデヒドとアミンとの反応から生じるイミン（imine）とアミナール（aminal）も吸収できる。
フィラメント状要素は、天然のポリフェノールと触媒剤の微細粉末の混合物の支持部材として使用されるが、有機質又は無機質であり、無機繊維、合成又は半合成繊維、天然繊維、それらの混合物からなる群から選択される。
無機繊維は、グラス・ウール、ロック・ウール、セラミック・ウールとそれらの混合物からなる群から選択される。
合成又は半合成繊維は、ポリエステル、ポリアミド（例：ナイロン）、ポリプロピレン、それらの重合体とそれらの混合物からなる群から選択される。
天然繊維は、羊毛、絹、毛髪、コラーゲン、ケラチン、セルロース、リグニンとそれらの混合物からなる群から選択される。
天然繊維は、羊毛、絹、毛髪、コラーゲン、ケラチン、セルロース、リグニンとそれらの混合物からなる群から選択される。
天然のポリフェノールは、微細粉末の形態でフィルターの支持部材に添加される。この天然のポリフェノールは、レスベラトロール（resveratrol）（3,4',5-トリヒドロキシスティルベン（trihydroxystilbene）、赤ブドウ、赤ワインに非常に多く含まれる天然生成物）、レゾルシノール（resorcinol）（1,3-ベンゼンエディオール（benzenediol））、ピロガロール（pyrogallol）（1,2,3-ベンゼンエトリオール（benzenetriol））、フロログルシノール（phloroglucinol）（1,3,5-ベンゼンエトリオール（benzenetriol）、ヒドロキノン（hydroquinone）（1,4-ベンゼンエトリオール（benzenediol））、又はそれらの組み合わせからなる群から選択される。
フィルター・カートリッジ内のフィルターの支持部材に含まれるポリフェノールは、室内空気中に存在するアルデヒド様揮発性有機化合物を除去する為に選択される。このアルデヒド様揮発性有機化合物は、アセトアルデヒド又はエタナール（acetaldehyde or ethanal）、グリオキサール又はエタンダイオル（glyoxal or ethanedial）、プロピオンアルデヒド又はプロパナール（ propionaldehyde or propanal）、アクロレイン又はプロペナール（acrolein or propenal）、プロパルギルアルデヒド又はプロピナール（propargyl aldehyde or propynal）、メチルグリオキサール又は２−オキソプロパナール（methylglyoxal or 2-oxopropanal）、グリオキシル酸とそれらのアルキルエステル（glyoxylic acid and their alkyl esters）、ブチルアルデヒド又はブタナール（butyraldehyde or butanal）、イソブチルアルデヒド又は２−メチルプロパナール（isobutyraldehyde or 2-methylpropanal）、メチルアクロレイン又は２−メチルプロペナール（methylacrolein or 2-methylpropenal）、両方ともクロトンアルヒド又は２−ブテナール（crotonaldehyde or 2-butenal）の異性体、バレルアルデヒド又はペンタナール（valeraldehyde or pentanal）、とイソバレルアルデヒド又は３−メチルブタナール（isovaleraldehyde or 3-methylbutanal）、特にホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ、メタナール）を含む。長鎖アルデヒド（longer-chain aldehydes）（即ち：上記したものより高分子のアルデヒド）は、化粧品業界で使用されており、ゆっくり吸収され、芳香があり、それらの捕捉は必要とばされていない。
これらのアルデヒド様揮発性有機化合物は、オレフィンとオゾンとの反応結果として室内空気を汚染する。オレフィンの一例は、石油産業からの不飽和炭化水素、複数のエッセンシャル・オイル、空気新鮮化材として使用される天然香料がある。オゾンの一例は、外部から生成されるか、レーザー・プリンター、コピー機、イオン性芳香剤、アーク溶接機、モーター・ブラシ等の内部から生成される。エタノール蒸気（アルコール飲料からの）と他の短鎖第一アルコール（香水からの）の大気酸化も、アルデヒド様揮発性有機化合物を生成することがある。
一実施例では、好ましいポリフェノールはレスベラトロール（resveratrol）である。他の実施例においては、「ポリフェノール」とはレスベラトロールとゾルシノールの混合物であり、その組成比率は、レスベラトロールが１０％−９０％の間で、ゾルシノールが９０％−１０％の間である
フィラメント状要素から形成されるフィルターの支持部材に含まれるポリフェノールに加えて、支持部材は、酸触媒剤、好ましくは固体スルホン酸が微細粉末形態で添加される。フィルター内で使用されるスルホン酸は、以下を含むグループから選択される。
＊アレーンスルホン酸（arenesulphonic acid）（Ar-SO3H）、その一例：ｐ−トルエンスルホン酸（toluenesulphonic acid） (TsOH・H2O 又は TsOH)、ベンゼンスルホン酸（benzenesulphonic acid）(BsOH)
＊アルカンスルホン酸（alkanesulphonic acid）(R?SO3H)、その一例：１０−カンファースルホン酸（camphorsulphonic acid）(CSA)
＊スルホン酸樹脂（sulphonic acid resin）、その一例：強酸イオン交換樹脂（strong-acid ion-exchange resins）、スルホン酸ポリマー（sulphonic acid polymer）、微細粉末として添加されるものである。
＊酸性形態のチモール・ブルー（thymol blue）と関連するトリフェニルメタンスルホン酸染料（triphenylmethane-sulfonic dyes）
＊酸性形態の食用色素、その一例：アウレラ・レッド（ Allura Red）、Ｅ１２９又はポンセウ（Ponceau）４Ｒ、Ｅ１２４、関連アゾ誘導体、
＊長鎖アルキル水素リュウ酸塩（long-chain alkyl hydrogen sulphate）、アルキル水素リュウ酸塩、RO?SO3H又はArO?SO3H, それぞれは、酸性形態の一般的な洗剤、界面活性剤である。
＊アレーンスルホン酸（arenesulphonic acid）（Ar-SO3H）、その一例：ｐ−トルエンスルホン酸（toluenesulphonic acid） (TsOH・H2O 又は TsOH)、ベンゼンスルホン酸（benzenesulphonic acid）(BsOH)
＊アルカンスルホン酸（alkanesulphonic acid）(R?SO3H)、その一例：１０−カンファースルホン酸（camphorsulphonic acid）(CSA)
＊スルホン酸樹脂（sulphonic acid resin）、その一例：強酸イオン交換樹脂（strong-acid ion-exchange resins）、スルホン酸ポリマー（sulphonic acid polymer）、微細粉末として添加されるものである。
＊酸性形態のチモール・ブルー（thymol blue）と関連するトリフェニルメタンスルホン酸染料（triphenylmethane-sulfonic dyes）
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＊長鎖アルキル水素リュウ酸塩（long-chain alkyl hydrogen sulphate）、アルキル水素リュウ酸塩、RO?SO3H又はArO?SO3H, それぞれは、酸性形態の一般的な洗剤、界面活性剤である。
本発明は、室内空気中に存在する汚染物質が空気フィルターと反応する方法を開示する。室内空気からアルデヒド様揮発性有機化合物（一実施例においてはアミン様揮発性有機化合物とアンモニア）を取り除く方法は、空気フィルターを通過する汚染された室内空気の空気流を確立し、アルデヒド様揮発性有機化合物が、フィラメント状要素上に支持されている触媒剤内にある粉末状の天然のポリフェノール（好ましくはレスベラトロール、レゾルシノールとレスベラトロールの混合物）と触媒剤（好ましくは個体スルホン酸）の存在下で反応させる。前記反応を介して、ポリマー（ポリフェノール−アルデヒド樹脂）を生成し、これがフィルター内に捕捉される。空気フィルターが、アミン様揮発性有機化合物、アンモニア、及びアルデヒド様揮発性有機化合物との反応に起因して発生するイミン（imine）、アミナール（aminal）を濾過する実施例においては、これらは、粉末形態で添加されたスルホン酸の存在により、フィルター内に捕らえられる。
フィルター内で起こる反応は、室内空気内に存在するアルデヒド様揮発性有機化合物に起因するが、ある時点で飽和レベルに達し、その為効率的ではなくなる。それ故、本発明の方法は追加的なステップを更に有する。この追加ステップでは、空気フィルターは、指示薬により視覚的に示される（フィルターのスポンジ状メッシュの色が変わる）飽和レベルに達した時点で、取り除かれ交換される。ある実施例では、飽和レベルに応じて、白色から赤褐色に変わる。
空気フィルターの一実施例においては、指示薬は、ホルムアルデヒド及び関連揮発性有機化合物とフィルター内のポリフェノール又はその混合物とのスルホン酸の触媒剤反応の結果を示す。
空気フィルターの他の実施例においては、指示薬は、チモール・ブルーと関連色素、食用色素と関連アゾ色素（全てスルホン酸の形態で使用される）の色の変化の結果を示す。指示薬の変色が起こるのは、ホルムアルデヒド及び関連揮発性有機化合物と、フィルター内のポリフェノール又はポリフェノール混合物との反応が完了した時、即ちスルホン酸基が、アンモニア、アミン様揮発性有機化合物、又はアルデヒドとアンモニア又はアミンの誘導体により、中和した時である。
本発明の一実施例による空気フィルター空気清浄機で使用される空気フィルターを模擬する。この空気フィルターは、フィラメント状要素と、ポリフェノールと、固体スルホン酸の混合物（その重量比は、２．０：１．０：０．２）からなるスポンジ状メッシュを含む。この為、同一材料を同一比率で含む小型のスポンジ状メッシュを、封止された試験管に挿入し、ｐｐｍレベルでより高濃度のホルムアルデヒドを含む空気の流れを、試験管内のスポンジ状メッシュに通過させた。
この空気フィルター内の前記組成のスポンジ状メッシュを模擬する。ＨＣＨＯを吸収する能力に関し、空気フィルターの有効性をテストする為に採用された条件は、直径１．０ｃｍ厚さ（高さ）４．０ｃｍの空気カラム（試験管）に、１２０ｍｇのガラス・ウールと、３０ｍｇのレスベラトロールと、３０ｍｇのレゾルシノール（６０ｍｇのポリフェノール）と、１２ｍｇのＴＳＯＨ／Ｈ２Ｏを充填したことである。
汚染された空気を、空気カラム内に挿入されたスポンジ状メッシュを通過させた。その流量は２．０Ｌ／分で、流速は、０．４２ｍ／ｓであった。空気カラムを通過する汚染された空気のホルムアルデヒド濃度は、４．３６０ｐｐｍであった。
この条件で、カラム内のフィルター（スポンジ状メッシュ）により吸収又は捕捉されるＨＣＨＯの吸収は、最初の１００−１５０分の間、最も効果的である。このフィルターは、そこを通過する空気流中にあるＨＣＨＯの約８０％を吸収する。しかしこの最大のパーセントに達すると、吸収されるＨＣＨＯの量に関し示すスロープ（傾斜）は、徐々に緩やかになる。これが意味することは、空気フィルターを模擬しているカラム内のスポンジ状メッシュは、空気フィルターは飽和し、ＨＣＨＯを効率良く吸収できなくなっていることである。
一実施例において、フィルター・カートリッジのケーシングは、長さが４０ｃｍ、幅が４０ｃｍ、高さが５ｃｍである。その結果、フィルター・カートリッジは、あらゆる種類の空気清浄機に挿入できる。フィルター・カートリッジの寸法を変更することにより、フィラメント状要素のポリフェノールとスルホン酸の重量比を変えて、空気フィルターが最適な濾過条件で動作できるようになる。一般的に、スポンジ状メッシュを構成する成分を様々に変えられる。上記の材料を２．０−８．０：１．０−２．０：０．２−２．０の重量比使用する。好ましい実施例においては、フィラメント状要素、ポリフェノール、スルホン酸は２．０：１．０：０．２の重量比で使われる。
様々なテストを通して以下が検証された。本発明の空気フィルターは、アミンやＮＨ３誘導体により引き起こされる悪臭（おしっこの臭い）の除去に極めて有効である。この為、レゾルシノールの有害性に抗して使用されるスルホン酸の比率を上げることが好ましい。８０％レスベラトロール、１０％レゾルシノール、１０％スルホン剤の典型的な組成を考慮に入れると、レゾルシノールを２％にレスベラトロールを７８％に維持した時は、スルホン剤の濃度は２０％まで上げることができる。これにより、アルデヒド様揮発性有機化合物を有効に濾過し、同時に悪臭を除去できる空気フィルターを提供できる。
レスベラトロールの有害性に抗して使用されるスルホン酸の比率を上げることも好ましい。８０％レゾルシノール、１０％レスベラトロール、１０％スルホン剤の典型的な組成を考慮に入れると、レゾルシノールを４０％にレスベラトロールを３０％に維持した時は、スルホン剤の濃度は３０％まで上げることができる。これにより、アルデヒド様揮発性有機化合物を有効に濾過し、同時に悪臭を除去できる空気フィルターを提供できる。
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。「少なくとも１つ或いは複数」、「と／又は」は、それらの内の１つに限定されない。例えば「Ａ，Ｂ，Ｃの内の少なくとも１つ」は「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」単独のみならず「Ａ，Ｂ或いはＢ，Ｃ更には又Ａ，Ｂ，Ｃ」のように複数のものを含んでもよい。「Ａ，Ｂ，Ｃの内の少なくとも１つ」は、Ａ，Ｂ，Ｃ単独のみならずＡ，Ｂの組合せＡ，Ｂ，Ｃの組合せでもよい。「Ａ，Ｂと／又はＣ」は、Ａ，Ｂ，Ｃ単独のみならず、Ａ，Ｂの２つ、或いはＡ，Ｂ，Ｃの全部を含んでもよい。本明細書において「Ａを含む」「Ａを有する」は、Ａ以外のものを含んでもよい。特に記載のない限り、装置又は手段の数は、単数か複数かを問わない。
本明細書全体を通して、「ＶＯＣ」は、揮発性有機化合物の代わりに使用される。用語「フィラメント状要素」は、細長い材料製の細い又は薄いストリップ（例：テープ）を含む糸状物品又は繊維を意味し、粒子の支持体又は担体として機能する。
ＵＳ２０１６／２２８８１１
ＷＯ２０１７／１１４６８７
ＵＳ２０１３／０５２１１３
ＣＮ１０７３２１３２８
特開平１１−２２６１００
ホルムアルデヒドとその誘導体は、これらの健康リスクの全てをもたらすが、以下に記載する様々な用途（ｉ）〜（ｉｉｉ）で広く使用されている。
（ｉ）樹脂と接着剤。これらは、フローリング、カーペット、家具の製造に際し使用される。特に、工業生産された樹脂と接着剤が、建築物に塗布されると、微量のホルムアルデヒドが室内空気内に徐々に放出されることがある。このプロセスは、樹脂と接着剤が熱に曝されると加速される。例えば、熱源（放熱器）に曝されたり、日が当たるかその近くに置かれた場合に加速される。
（ｉｉ）消毒剤。これは、病院の手術室と他の病室又はクリーンルームで主に使用される水溶液中に存在する場合、存在する細菌、真菌等の大部分を殺菌する。
（ｉｉｉ）保存使用液、これは病院、博物館、生物学研究室内の生体器官用のホルマリン、ホルモルとして知られている。
（ｉ）樹脂と接着剤。これらは、フローリング、カーペット、家具の製造に際し使用される。特に、工業生産された樹脂と接着剤が、建築物に塗布されると、微量のホルムアルデヒドが室内空気内に徐々に放出されることがある。このプロセスは、樹脂と接着剤が熱に曝されると加速される。例えば、熱源（放熱器）に曝されたり、日が当たるかその近くに置かれた場合に加速される。
（ｉｉ）消毒剤。これは、病院の手術室と他の病室又はクリーンルームで主に使用される水溶液中に存在する場合、存在する細菌、真菌等の大部分を殺菌する。
（ｉｉｉ）保存使用液、これは病院、博物館、生物学研究室内の生体器官用のホルマリン、ホルモルとして知られている。
天然のポリフェノールは、微細粉末の形態でフィルターの支持部材に添加される。この天然のポリフェノールは、
＊レスベラトロール（resveratrol）（3,4',5-トリヒドロキシスティルベン（trihydroxystilbene）、赤ブドウ、赤ワインに非常に多く含まれる天然生成物）、
＊レゾルシノール（resorcinol）（1,3-ベンゼンエディオール（benzenediol））、
＊ピロガロール（pyrogallol）（1,2,3-ベンゼンエトリオール（benzenetriol））、
＊フロログルシノール（phloroglucinol）（1,3,5-ベンゼンエトリオール（benzenetriol）、
＊ヒドロキノン（hydroquinone）（1,4-ベンゼンエディオール（benzenediol））、
又はそれらの組み合わせからなる群から選択される。
＊レスベラトロール（resveratrol）（3,4',5-トリヒドロキシスティルベン（trihydroxystilbene）、赤ブドウ、赤ワインに非常に多く含まれる天然生成物）、
＊レゾルシノール（resorcinol）（1,3-ベンゼンエディオール（benzenediol））、
＊ピロガロール（pyrogallol）（1,2,3-ベンゼンエトリオール（benzenetriol））、
＊フロログルシノール（phloroglucinol）（1,3,5-ベンゼンエトリオール（benzenetriol）、
＊ヒドロキノン（hydroquinone）（1,4-ベンゼンエディオール（benzenediol））、
又はそれらの組み合わせからなる群から選択される。
フィルター・カートリッジ内のフィルターの支持部材に含まれるポリフェノールは、室内空気中に存在するアルデヒド様揮発性有機化合物を除去する為に選択される。このアルデヒド様揮発性有機化合物は、アセトアルデヒド又はエタナール（acetaldehyde or ethanal）、グリオキサール又はエタンダイオル（glyoxal or ethanedial）、プロピオンアルデヒド又はプロパナール（ propionaldehyde or propanal）、アクロレイン又はプロペナール（acrolein or propenal）、プロパルギルアルデヒド又はプロピナール（propargyl aldehyde or propynal）、メチルグリオキサール又は２−オキソプロパナール（methylglyoxal or 2-oxopropanal）、グリオキシル酸とそれらのアルキルエステル（glyoxylic acid and their alkyl esters）、ブチルアルデヒド又はブタナール（butyraldehyde or butanal）、イソブチルアルデヒド又は２−メチルプロパナール（isobutyraldehyde or 2-methylpropanal）、メチルアクロレイン又は２−メチルプロペナール（methylacrolein or 2-methylpropenal）、両方ともクロトンアルヒド又は２−ブテナール（crotonaldehyde or 2-butenal）の異性体、バレルアルデヒド又はペンタナール（valeraldehyde or pentanal）、とイソバレルアルデヒド又は３−メチルブタナール（isovaleraldehyde or 3-methylbutanal）、特にホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ、メタナール）を含む。長鎖アルデヒド（longer-chain aldehydes）（即ち：上記したものより高分子のアルデヒド）は、化粧品業界で使用されており、ゆっくり吸収され、芳香があり、それらの捕捉は必要とはされていない。
フィラメント状要素から形成されるフィルターの支持部材に含まれるポリフェノールに加えて、支持部材は、酸触媒剤、好ましくは固体スルホン酸が微細粉末形態で添加される。フィルター内で使用されるスルホン酸は、以下を含むグループから選択される。
＊アレーンスルホン酸（arenesulphonic acid）（Ar-SO3H）、その一例：ｐ−トルエンスルホン酸（toluenesulphonic acid） (TsOH・H2O 又は TsOH)、ベンゼンスルホン酸（benzenesulphonic acid）(BsOH)
＊アルカンスルホン酸（alkanesulphonic acid）(R−SO3H)、その一例：１０−カンファースルホン酸（camphorsulphonic acid）(CSA)
＊スルホン酸樹脂（sulphonic acid resin）、その一例：強酸イオン交換樹脂（strong-acid ion-exchange resins）、スルホン酸ポリマー（sulphonic acid polymer）、微細粉末として添加されるものである。
＊酸性形態のチモール・ブルー（thymol blue）と関連するトリフェニルメタンスルホン酸染料（triphenylmethane-sulfonic dyes）
＊酸性形態の食用色素、その一例：アウレラ・レッド（ Allura Red）、Ｅ１２９又はポンセウ（Ponceau）４Ｒ、Ｅ１２４、関連アゾ誘導体、
＊長鎖アルキル水素リュウ酸塩（long-chain alkyl hydrogen sulphate）、アルキル水素リュウ酸塩、RO−SO3H又はArO−SO3H, それぞれは、酸性形態の一般的な洗剤、界面活性剤である。
＊アレーンスルホン酸（arenesulphonic acid）（Ar-SO3H）、その一例：ｐ−トルエンスルホン酸（toluenesulphonic acid） (TsOH・H2O 又は TsOH)、ベンゼンスルホン酸（benzenesulphonic acid）(BsOH)
＊アルカンスルホン酸（alkanesulphonic acid）(R−SO3H)、その一例：１０−カンファースルホン酸（camphorsulphonic acid）(CSA)
＊スルホン酸樹脂（sulphonic acid resin）、その一例：強酸イオン交換樹脂（strong-acid ion-exchange resins）、スルホン酸ポリマー（sulphonic acid polymer）、微細粉末として添加されるものである。
＊酸性形態のチモール・ブルー（thymol blue）と関連するトリフェニルメタンスルホン酸染料（triphenylmethane-sulfonic dyes）
＊酸性形態の食用色素、その一例：アウレラ・レッド（ Allura Red）、Ｅ１２９又はポンセウ（Ponceau）４Ｒ、Ｅ１２４、関連アゾ誘導体、
＊長鎖アルキル水素リュウ酸塩（long-chain alkyl hydrogen sulphate）、アルキル水素リュウ酸塩、RO−SO3H又はArO−SO3H, それぞれは、酸性形態の一般的な洗剤、界面活性剤である。
この空気フィルター内の前記組成のスポンジ状メッシュを模擬する。ＨＣＨＯを吸収する能力に関し、空気フィルターの有効性をテストする為に採用された条件は、直径１．０ｃｍ厚さ（高さ）４．０ｃｍの空気カラム（試験管）に、１２０ｍｇのガラス・ウールと、３０ｍｇのレスベラトロールと、３０ｍｇのレゾルシノール（６０ｍｇのポリフェノール）と、１２ｍｇのＴｓＯＨ・Ｈ２Ｏを充填したことである。これで重量比２．０：１．０：０．２で空気フィルターのスポンジ様メッシュを模擬した。
一実施例において、フィルター・カートリッジのケーシングは、長さが４０ｃｍ、幅が４０ｃｍ、高さが５ｃｍである。ただしこの大きさには限定されない。その結果、フィルター・カートリッジは、あらゆる種類の空気清浄機に挿入できる。フィルター・カートリッジの寸法を変更することにより、フィラメント状要素のポリフェノールとスルホン酸の重量比を変えて、空気フィルターが最適な濾過条件で動作できるようになる。一般的に、スポンジ状メッシュを構成する成分を様々に変えられる。上記の材料を２．０−８．０：１．０−２．０：０．２−２．０の重量比使用する。好ましい実施例においては、フィラメント状要素、ポリフェノール、スルホン酸は２．０：１．０：０．２の重量比で使われる。
様々なテストを通して以下が検証された。本発明の空気フィルターは、アミンやＮＨ ３ 誘導体により引き起こされる悪臭（おしっこの臭い）の除去に極めて有効である。この為、レゾルシノールの有害性に抗して使用されるスルホン酸の比率を上げることが好ましい。８０％レスベラトロール、１０％レゾルシノール、１０％スルホン剤の典型的な組成を考慮に入れると、レゾルシノールを２％にレスベラトロールを７８％に維持した時は、スルホン剤の濃度は２０％まで上げることができる。これにより、アルデヒド様揮発性有機化合物を有効に濾過し、同時に悪臭を除去できる空気フィルターを提供できる。
Claims (15)
- アルデヒド様揮発性有機化合物を室内空気から取り除く空気清浄機用のフィルター・カートリッジにおいて、
複数のフィラメント状要素を支持部材として有するケーシングを有し、
前記支持部材は、天然のポリフェノールと触媒剤を含有し、
前記複数のフィラメント状要素は、有機質又は無機質であり、前記フィルター・カートリッジ内のフィルターは吸収性フィルターとして機能し、前記室内空気のアルデヒド様揮発性有機化合物と不可逆反応し、
前記天然のポリフェノールは、レスベラトロール、レゾルシノール、ピロガロール、フロログルシノール、ヒドロキノン、又はそれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記触媒剤は、固体スルホン酸であり、
前記支持部材内の天然のポリフェノールと触媒剤の混合物は、微細粉末形状でスポンジ状メッシュを形成する
ことを特徴とする空気清浄機用のフィルター・カートリッジ。 - 前記フィルター内のポリフェノールは、前記室内空気中の存在するホルムアルデヒドを取り除くよう、選択される
ことを特徴とする請求項１記載のフィルター・カートリッジ。 - 前記固体スルホン酸は、アレーンスルホン酸、アルカンスルホン酸、スルホン酸樹脂、酸性形態のチモール・ブルーと関連するトリフェニルメタンスルホン酸染料、酸性形態の食用色素、長鎖アルキル水素リュウ酸塩又はアルキル水素リュウ酸塩からなる群から選択される
ことを特徴とする請求項１記載のフィルター・カートリッジ。 - 前記複数のフィラメント状要素は、無機繊維、合成又は半合成繊維、天然繊維のいずれか又はそれらの混合物である
前記無機繊維は、グラス・ウール、ロック・ウール、セラミック・ウールとそれらの混合物からなる群から選択され、
前記合成又は半合成繊維は、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、それらの重合体とそれらの混合物からなる群から選択され
前記天然繊維は、羊毛、絹、毛髪、コラーゲン、ケラチン、セルロース、リグニンとそれらの混合物からなる群から選択される
ことを特徴とする請求項１記載のフィルター・カートリッジ。 - 前記複数のフィラメント状要素、ポリフェノール、スルホン酸は、重量比で、２．０〜８．０：１．０〜２．０：０．２〜２．０の割合である
ことを特徴とする請求項１記載のフィルター・カートリッジ。 - 前記複数のフィラメント状要素、ポリフェノール、スルホン酸は、重量比で、２．０：１．０：０．２の割合であるる
ことを特徴とする請求項１記載のフィルター・カートリッジ。 - 前記ポリフェノールは、レスベラトロールである
ことを特徴とする請求項１記載のフィルター・カートリッジ。 - 前記ポリフェノールは、レスベラトロールとレゾルシノールの混合物であって、その混合比率は、レスベラトロールが１０％−９０％の間で、レゾルシノールが９０％−１０％の間である
ことを特徴とする請求項１記載のフィルター・カートリッジ。 - 前記ケーシングは、長さが４０ｃｍ、幅が４０ｃｍ、高さが５ｃｍである
ことを特徴とする請求項１記載のフィルター・カートリッジ。 - 前記フィルターは、アルデヒドとアミン様揮発性有機化合物とアンモニアを除去し、
前記アルデヒドは、アセトアルデヒド又はエタナール、グリオキサール又はエタンダイオル、プロピオンアルデヒド又はプロパナール、アクロレイン又はプロペナール、プロパルギルアルデヒド又はプロピナール、メチルグリオキサール又は２−オキソプロパナール、グリオキシル酸とそれらのアルキルエステル、ブチルアルデヒド又はブタナール、イソブチルアルデヒド又は２−メチルプロパナール、メチルアクロレイン又は２−メチルプロペナー、ル、クロトンアルヒド又は２−ブテナールの異性体、バレルアルデヒド又はペンタナール、イソバレルアルデヒド又は３−メチルブタナールからなる群から選択される
ことを特徴とする請求項２記載のフィルター・カートリッジ。 - アルデヒド様揮発性有機化合物、アミン様揮発性有機化合物、アンモニアを室内空気から除去する方法において、
汚染された室内空気の空気流を空気フィルターを通過させ、
前記空気フィルターは、複数のフィラメント状要素を支持部材として有し、
前記支持部材内に天然のポリフェノールと触媒剤を含有し、
前記複数のフィラメント状要素は、有機質又は無機質であり、
前記アルデヒド様揮発性有機化合物は、前記触媒剤内に存在する天然のポリフェノールと反応し、ポリマーをポリフェノール−アルデヒド樹脂の形態で生成し、この樹脂は前記空気フィルターのフィルター内に保持され、
前記アミン様揮発性有機化合物とアンモニア及びイミンとアミナールが、前記フィルターのスポンジ状メッシュに、前記フィルター内の触媒剤により、捕捉され、前記イミンとアミナールは、アルデヒド様揮発性有機化合物との反応により生じたものであり、
前記天然のポリフェノールは、レスベラトロール、レゾルシノール、ピロガロール、フロログルシノール、ヒドロキノン、又はそれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記触媒剤は、固体スルホン酸であり、
前記支持部材内の天然のポリフェノールと触媒剤の混合物は、微細粉末の形態で前記支持部材内に存在し、スポンジ状メッシュを形成する、
ことを特徴とするアルデヒド様揮発性有機化合物、アミン様揮発性有機化合物、アンモニアを室内空気から除去する方法。 - 前記アルデヒド様揮発性有機化合物は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド又はエタナール、グリオキサール又はエタンダイオル、プロピオンアルデヒド又はプロパナール、アクロレイン又はプロペナール、プロパルギルアルデヒド又はプロピナール、メチルグリオキサール又は２−オキソプロパナール、グリオキシル酸とそれらのアルキルエステル、ブチルアルデヒド又はブタナール、イソブチルアルデヒド又は２−メチルプロパナール、メチルアクロレイン又は２−メチルプロペナール、クロトンアルヒド又は２−ブテナールの異性体、バレルアルデヒド又はペンタナール、イソバレルアルデヒド又は３−メチルブタナールからなる群から選択される
ことを特徴とする請求項１１記載の方法。 - 前記空気フィルターは、その指示薬が飽和レベルに達した時に、取り除かれるか、交換される
ことを特徴とする請求項１１記載の方法。 - 前記指示薬は、前記フィルターに含まれるポリフェノール又はその混合物と、ホルムアルデヒドとその関連揮発性有機化合物とのスルホン酸触媒剤反応の結果として作用する
ことを特徴とする請求項１３記載の方法。 - 前記指示薬は、ある時点で、スルホン酸の形で使用されるチモール・ブルーと関連染料の変化又は食用色素と関連アゾ染料の色の変化の結果として、変色し、前記ある時点とは、ホルムアルデヒド及び関連揮発性有機化合物と前記フィルター内のポリフェノール又はその混合物との反応が完了した時である
ことを特徴とする請求項１３記載の方法。
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