JP4308581B2 - 揮発性有機化合物の除去剤 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揮発性有機化合物の除去剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、揮発性有機化合物の除去剤については種々の方法が提案されている。たとえば、いわゆるシックハウス症候群の原因とされ、家屋、家具、生態系等から放出されうるホルムアルデヒドについては、木炭、活性炭、ゼオライト等による吸着がよく知られている。しかし、木炭等は吸着速度に難があり、それを補うには多量に使用する必要があり、限られた空間では使用しにくい。また、温度等の変化によっては、いったん吸着したアルデヒドを水分とともに脱着する難点がある（特許文献１）。
【０００３】
さらに、アミン類等を用いてアルデヒドと反応させてシッフ塩基としてアルデヒドを除去することも行なわれているが、必ずしも使い勝手がよいとはいえない難点がある。
【０００４】
さらに、各種の室内等の環境の清浄化装置も、必ずしもアルデヒド等の揮発性有機化合物を簡易に、効率的に吸着および/または分解して除去しうるものではない。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−５２４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、揮発性有機化合物を効率的に吸着および/または分解し、しかもそれを固定しうる揮発性有機化合物の除去剤を得るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、未膨張バーミキュライト、ならびに揮発性有機化合物の分解生成物と塩を形成し得る化合物を有効成分とする揮発性有機化合物の除去剤において、未膨張バーミキュライトがホルムアルデヒド分解能を有し、揮発性有機化合物がホルムアルデヒドであり、揮発性有機化合物の分解生成物と塩を形成し得る化合物がケイ酸カルシウム、石膏もしくはリン酸カルシウムであり、該除去剤がさらに銀含有化合物を含む揮発性有機化合物の除去剤を要旨とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る揮発性有機化合物の除去剤は未膨張バーミキュライトを有効成分とする。揮発性有機化合物としては、たとえばアルデヒド類、アミン類、有機ハロゲン類もしくは油類が挙げられる。具体的には、アルデヒド類としてはホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アミン類としては、トリメチルアミン、有機ハロゲン類としてはトリクロロメタン、トリクロロエタン、テトラクロロエチレン、そして油類としては食用油脂、フタル酸ジオクチル、等が挙げられる。
【０００９】
本発明で使用されるバーミキュライト（ヒル石）は、黒雲母に類似した粘土鉱物であり、高温で脱水により層に垂直の方向に著しく膨張して、ヒルのように伸び多孔体となる。すなわち、本発明において使用されるバーミキュライトは、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3を主成分とする薄片状の鉱物であり、一般的な黒雲母系、緑泥石系のいずれでもよく、産地により組成等に差異があっても使用し得る。比表面積(窒素吸着法)は通常１０ｍ2／ｇ以下である。粒径も特に制限されないが、通常、５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下,そして表面積を大きくするのに好ましくは０．５ｍｍ以下である。
【００１０】
本発明においては、このようなバーミキュライトを実質的に未膨張の状態で使用する。すなわち、バーミキュライトは、通常１０〜２０％程度の水を含んでおり、高温（層間水が脱離し始める約３２０℃から１０００℃）での急激な加熱により脱水され著しく膨張する（多くは１０００℃、１〜２秒で、もとの厚さの１０〜３０倍）。したがって、本発明においては実質的にこのような膨張を得ていないものが使用されるが、層間水が存在し、実質的に未膨張バーミキュライトの構造を保持しているものであれば、使用しうる。
【００１１】
本発明における揮発性有機化合物の除去は吸着および/または分解である。すなわち、未膨張バーミキュライトは、その結晶表面および層間に揮発性有機化合物を選択的に吸着する。そして結晶自体は負に荷電されているので、結晶表面の固体酸としての触媒活性により、吸着された揮発性有機化合物を酸化分解すると考えられる。一方、結晶自体の負の電荷を中和するために層間には正の電荷のイオンが存在しアルカリを形成するので、揮発性有機化合物はこのアルカリとも反応し分解されると考えられる。
【００１２】
本発明における揮発性有機化合物の除去剤の好適な態様は、上記の未膨張バーミキュライトに加えてさらに揮発性有機化合物の分解生成物と炭酸塩を形成し得る化合物を有効成分とする。このような化合物としては、ケイ酸カルシウム、石膏もしくはリン酸カルシウムが挙げられる。
【００１３】
ケイ酸カルシウムとしては、とくに制限されないが、ケイ酸質原料と石灰をオートクレーブ中で水熱反応させて得られるものが一般的であるが、トバモライトが好適である。石膏は無水もしくは含水塩のいずれであってもよい。リン酸カルシウムとしてはヒドロキシアパタイト等が挙げられる。
【００１４】
本発明においては、このバーミキュライトを使用する場合、配合するに先立ち、活性化処理したものを用いるのが好適である。活性化処理は、バーミキュライトが吸着している有機物もしくは無機物を離脱させ、本来有する調湿、吸着性能等を再構成・回復させることを目的とする。たとえば、加圧水蒸気処理、食塩水による煮沸処理等が挙げられるが、好ましくは１０５℃〜２００℃の飽和蒸気圧での水蒸気処理によることができる。
【００１５】
また、特にケイ酸カルシウムに配合する場合には、活性化処理されていないバーミキュライトを水熱反応前に配合しても、その後にたとえば１５０℃〜２００℃程度の飽和蒸気圧でオートクレーブ処理を受けるので、結果的に活性化処理がなされることになる。
【００１６】
上記化合物への未膨張バーミキュライトの配合は、その配合量が全組成物（固形分）の１０〜７０質量％、好ましくは１５％〜５０質量％になるように行われる。揮発性有機化合物の分解生成物と塩を形成し得る化合物の含有量が固形分で３０〜９０ｗｔ％であるのが一般的である。
【００１７】
配合方法は、たとえば原料であるケイ酸質原料と石灰をオートクレーブ中で水熱反応させてケイ酸カルシウムを製造する際に、原料に配合するのが通常である。
【００１８】
後述する粒状体とする場合には、未膨張バーミキュライトと上記の揮発性有機化合物の分解生成物と炭酸塩を形成し得る化合物とを所定の割合で配合することにより得られる。
【００１９】
本発明において、揮発性有機化合物の分解生成物と塩を形成し得る化合物を併用した場合には、両者の協同作用により上記の吸着および/または分解作用が一層増大する。たとえば、トバモライトを使用する場合には、その多孔質マトリックスにより揮発性有機化合物が容易に吸着され、しかもその結晶構造にはカルシウムイオンと水分子が存在し、カルシウムイオンの移動により、ＯＨラジカルが発生し、それ自体で吸着された揮発性有機化合物を分解しうる。加えて、トバモライトマトリックス中に分散された未膨張バーミキュライトはさらに触媒活性を一層発揮し易くなる。そして総合的な触媒作用もトバモライトマトリックスにおける上記の物質移動等により半永久的に持続しうる。
【００２０】
本発明において、揮発性有機化合物の分解生成物は炭酸ガスであり、形成される塩が炭酸塩であるのが最も一般的である。たとえば、バーミキュライト、トバモライトにおいて発生したＯＨラジカルより、酸素ラジカルが発生し、ホルムアルデヒドはギ酸に、さらには炭酸ガスと水に分解されると考えられる。
【００２１】
本発明に係る揮発性有機化合物の除去剤は、目的に応じてさらに抗菌作用を有する金属化合物、たとえば銀、銅もしくは亜鉛含有化合物の１種以上を含むことが好ましい。たとえば、銀イオンは微生物の細胞中のＳＨ基と反応することにより微生物の酵素タンパクもしくは細胞膜を破壊すると考えられる。これらの金属化合物は公知のものから選択し得、たとえば未膨張バーミキュライトおよび/または揮発性有機化合物の分解生成物と塩を形成し得る化合物に担持させる。さらには、他の化合物、たとえばシリカゲル等の多孔質担体、に担持させた後に配合してもよい。その含有量は、通常３％以下である。なお、銀は上記の触媒作用を加速する作用も有する。
【００２２】
さらに、本発明に係る揮発性有機化合物の除去剤は、Ｆｅ，Ｃｏ，ＮｉもしくはＭｎを含有する化合物を含むことにより、上記の触媒作用を加速しうる。
【００２３】
本発明に係る揮発性有機化合物の除去剤は、通常、粒状体もしくは成形体である。粒状体の粒径は、制限されず、そして目的に応じて種々の形状、大きさの通気性の袋、容器等に充填して用いることができる。
【００２４】
成形体の形状は、自立型もしくは非自立型の形態を有しうる。自立型としては、目的に応じて任意の形状が可能であり、非自立型としてはたとえば３ｍｍ程度以下のシート状が好適である。さらには、波形シートを形成し、これを巻回等によりハニカム状等の任意の自立型もしくは非自立型の形態形状とすることもできる。成形体を得るには、抄造成形、押出し成形、プレス成形、鋳込み成形等の常法により、所望の形状、大きさとすることができる。
【００２５】
本発明に係る除去剤は、揮発性有機化合物を除去しようとする場所の種類、大きさ等に応じて、その形状、大きさ、数量等を適宜選択して用いられる。
【００２６】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお部は質量部を表わす。
実施例１
ケイ酸質原料としてケイ石粉末２７部、石灰質原料として消石灰２７部および補強繊維としてパルプ６部、さらに未膨張バーミキュライト（粒径０．２５〜０．５ｍｍ）４０部を出発原料として、これらに水を添加して混合し固形分約１２％のスラリーとし、抄造機により生シートを形成させた後，オートクレーブ中（１６０〜１８0℃、約１０時間）で加圧養生させ、ついで８０℃未満で所定の含水率になるまで乾燥させ、ケイ酸カルシウムシート（２０ｃｍ×２０ｃｍ×３mm）を得た。
実施例２
半水石膏６０部、未膨張バーミキュライト４０部および水２４部を混合し、得られた混合物を所定の型に鋳込み成形して板状とし、ついで常温で養生し、さらに８０℃未満で乾燥して石膏ボード（２０cm×２０cm×６ｍｍ）を得た。
実施例３
粒径３ｍｍ以下の未膨張バーミキュライト３００ｇおよび粒径３ｍｍ以下のケイ酸カルシウム２００ｇを配合し、この５００ｇを木綿織布製の袋に充填した。
実施例４
粒径３ｍｍ以下の未膨張バーミキュライト５００ｇを木綿織布製の袋に充填した。
参考例
実施例１〜４で得られた除去剤（成形体および粒状体）を用いてホルムアルデヒドの除去試験を行なった。
【００２７】
ホルムアルデヒドガス臭のある合板製の戸棚（この内部のホルムアルデヒドガス濃度は０．３ｐｐｍであった）を用意し、この中に実施例１で得られた成形体を置いた。１２時間後にホルムアルデヒドガス濃度を測定したところ、検出限界値以下でありホルムアルデヒド臭は全く感じられなかった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、揮発性有機化合物を効率的に吸着および/または分解し、しかもそれを固定しうる揮発性有機化合物の除去剤を得ることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、揮発性有機化合物の除去剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、揮発性有機化合物の除去剤については種々の方法が提案されている。たとえば、いわゆるシックハウス症候群の原因とされ、家屋、家具、生態系等から放出されうるホルムアルデヒドについては、木炭、活性炭、ゼオライト等による吸着がよく知られている。しかし、木炭等は吸着速度に難があり、それを補うには多量に使用する必要があり、限られた空間では使用しにくい。また、温度等の変化によっては、いったん吸着したアルデヒドを水分とともに脱着する難点がある（特許文献１）。
【０００３】
さらに、アミン類等を用いてアルデヒドと反応させてシッフ塩基としてアルデヒドを除去することも行なわれているが、必ずしも使い勝手がよいとはいえない難点がある。
【０００４】
さらに、各種の室内等の環境の清浄化装置も、必ずしもアルデヒド等の揮発性有機化合物を簡易に、効率的に吸着および/または分解して除去しうるものではない。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−５２４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、揮発性有機化合物を効率的に吸着および/または分解し、しかもそれを固定しうる揮発性有機化合物の除去剤を得るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、未膨張バーミキュライト、ならびに揮発性有機化合物の分解生成物と塩を形成し得る化合物を有効成分とする揮発性有機化合物の除去剤において、未膨張バーミキュライトがホルムアルデヒド分解能を有し、揮発性有機化合物がホルムアルデヒドであり、揮発性有機化合物の分解生成物と塩を形成し得る化合物がケイ酸カルシウム、石膏もしくはリン酸カルシウムであり、該除去剤がさらに銀含有化合物を含む揮発性有機化合物の除去剤を要旨とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る揮発性有機化合物の除去剤は未膨張バーミキュライトを有効成分とする。揮発性有機化合物としては、たとえばアルデヒド類、アミン類、有機ハロゲン類もしくは油類が挙げられる。具体的には、アルデヒド類としてはホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アミン類としては、トリメチルアミン、有機ハロゲン類としてはトリクロロメタン、トリクロロエタン、テトラクロロエチレン、そして油類としては食用油脂、フタル酸ジオクチル、等が挙げられる。
【０００９】
本発明で使用されるバーミキュライト（ヒル石）は、黒雲母に類似した粘土鉱物であり、高温で脱水により層に垂直の方向に著しく膨張して、ヒルのように伸び多孔体となる。すなわち、本発明において使用されるバーミキュライトは、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3を主成分とする薄片状の鉱物であり、一般的な黒雲母系、緑泥石系のいずれでもよく、産地により組成等に差異があっても使用し得る。比表面積(窒素吸着法)は通常１０ｍ2／ｇ以下である。粒径も特に制限されないが、通常、５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下,そして表面積を大きくするのに好ましくは０．５ｍｍ以下である。
【００１０】
本発明においては、このようなバーミキュライトを実質的に未膨張の状態で使用する。すなわち、バーミキュライトは、通常１０〜２０％程度の水を含んでおり、高温（層間水が脱離し始める約３２０℃から１０００℃）での急激な加熱により脱水され著しく膨張する（多くは１０００℃、１〜２秒で、もとの厚さの１０〜３０倍）。したがって、本発明においては実質的にこのような膨張を得ていないものが使用されるが、層間水が存在し、実質的に未膨張バーミキュライトの構造を保持しているものであれば、使用しうる。
【００１１】
本発明における揮発性有機化合物の除去は吸着および/または分解である。すなわち、未膨張バーミキュライトは、その結晶表面および層間に揮発性有機化合物を選択的に吸着する。そして結晶自体は負に荷電されているので、結晶表面の固体酸としての触媒活性により、吸着された揮発性有機化合物を酸化分解すると考えられる。一方、結晶自体の負の電荷を中和するために層間には正の電荷のイオンが存在しアルカリを形成するので、揮発性有機化合物はこのアルカリとも反応し分解されると考えられる。
【００１２】
本発明における揮発性有機化合物の除去剤の好適な態様は、上記の未膨張バーミキュライトに加えてさらに揮発性有機化合物の分解生成物と炭酸塩を形成し得る化合物を有効成分とする。このような化合物としては、ケイ酸カルシウム、石膏もしくはリン酸カルシウムが挙げられる。
【００１３】
ケイ酸カルシウムとしては、とくに制限されないが、ケイ酸質原料と石灰をオートクレーブ中で水熱反応させて得られるものが一般的であるが、トバモライトが好適である。石膏は無水もしくは含水塩のいずれであってもよい。リン酸カルシウムとしてはヒドロキシアパタイト等が挙げられる。
【００１４】
本発明においては、このバーミキュライトを使用する場合、配合するに先立ち、活性化処理したものを用いるのが好適である。活性化処理は、バーミキュライトが吸着している有機物もしくは無機物を離脱させ、本来有する調湿、吸着性能等を再構成・回復させることを目的とする。たとえば、加圧水蒸気処理、食塩水による煮沸処理等が挙げられるが、好ましくは１０５℃〜２００℃の飽和蒸気圧での水蒸気処理によることができる。
【００１５】
また、特にケイ酸カルシウムに配合する場合には、活性化処理されていないバーミキュライトを水熱反応前に配合しても、その後にたとえば１５０℃〜２００℃程度の飽和蒸気圧でオートクレーブ処理を受けるので、結果的に活性化処理がなされることになる。
【００１６】
上記化合物への未膨張バーミキュライトの配合は、その配合量が全組成物（固形分）の１０〜７０質量％、好ましくは１５％〜５０質量％になるように行われる。揮発性有機化合物の分解生成物と塩を形成し得る化合物の含有量が固形分で３０〜９０ｗｔ％であるのが一般的である。
【００１７】
配合方法は、たとえば原料であるケイ酸質原料と石灰をオートクレーブ中で水熱反応させてケイ酸カルシウムを製造する際に、原料に配合するのが通常である。
【００１８】
後述する粒状体とする場合には、未膨張バーミキュライトと上記の揮発性有機化合物の分解生成物と炭酸塩を形成し得る化合物とを所定の割合で配合することにより得られる。
【００１９】
本発明において、揮発性有機化合物の分解生成物と塩を形成し得る化合物を併用した場合には、両者の協同作用により上記の吸着および/または分解作用が一層増大する。たとえば、トバモライトを使用する場合には、その多孔質マトリックスにより揮発性有機化合物が容易に吸着され、しかもその結晶構造にはカルシウムイオンと水分子が存在し、カルシウムイオンの移動により、ＯＨラジカルが発生し、それ自体で吸着された揮発性有機化合物を分解しうる。加えて、トバモライトマトリックス中に分散された未膨張バーミキュライトはさらに触媒活性を一層発揮し易くなる。そして総合的な触媒作用もトバモライトマトリックスにおける上記の物質移動等により半永久的に持続しうる。
【００２０】
本発明において、揮発性有機化合物の分解生成物は炭酸ガスであり、形成される塩が炭酸塩であるのが最も一般的である。たとえば、バーミキュライト、トバモライトにおいて発生したＯＨラジカルより、酸素ラジカルが発生し、ホルムアルデヒドはギ酸に、さらには炭酸ガスと水に分解されると考えられる。
【００２１】
本発明に係る揮発性有機化合物の除去剤は、目的に応じてさらに抗菌作用を有する金属化合物、たとえば銀、銅もしくは亜鉛含有化合物の１種以上を含むことが好ましい。たとえば、銀イオンは微生物の細胞中のＳＨ基と反応することにより微生物の酵素タンパクもしくは細胞膜を破壊すると考えられる。これらの金属化合物は公知のものから選択し得、たとえば未膨張バーミキュライトおよび/または揮発性有機化合物の分解生成物と塩を形成し得る化合物に担持させる。さらには、他の化合物、たとえばシリカゲル等の多孔質担体、に担持させた後に配合してもよい。その含有量は、通常３％以下である。なお、銀は上記の触媒作用を加速する作用も有する。
【００２２】
さらに、本発明に係る揮発性有機化合物の除去剤は、Ｆｅ，Ｃｏ，ＮｉもしくはＭｎを含有する化合物を含むことにより、上記の触媒作用を加速しうる。
【００２３】
本発明に係る揮発性有機化合物の除去剤は、通常、粒状体もしくは成形体である。粒状体の粒径は、制限されず、そして目的に応じて種々の形状、大きさの通気性の袋、容器等に充填して用いることができる。
【００２４】
成形体の形状は、自立型もしくは非自立型の形態を有しうる。自立型としては、目的に応じて任意の形状が可能であり、非自立型としてはたとえば３ｍｍ程度以下のシート状が好適である。さらには、波形シートを形成し、これを巻回等によりハニカム状等の任意の自立型もしくは非自立型の形態形状とすることもできる。成形体を得るには、抄造成形、押出し成形、プレス成形、鋳込み成形等の常法により、所望の形状、大きさとすることができる。
【００２５】
本発明に係る除去剤は、揮発性有機化合物を除去しようとする場所の種類、大きさ等に応じて、その形状、大きさ、数量等を適宜選択して用いられる。
【００２６】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお部は質量部を表わす。
実施例１
ケイ酸質原料としてケイ石粉末２７部、石灰質原料として消石灰２７部および補強繊維としてパルプ６部、さらに未膨張バーミキュライト（粒径０．２５〜０．５ｍｍ）４０部を出発原料として、これらに水を添加して混合し固形分約１２％のスラリーとし、抄造機により生シートを形成させた後，オートクレーブ中（１６０〜１８0℃、約１０時間）で加圧養生させ、ついで８０℃未満で所定の含水率になるまで乾燥させ、ケイ酸カルシウムシート（２０ｃｍ×２０ｃｍ×３mm）を得た。
実施例２
半水石膏６０部、未膨張バーミキュライト４０部および水２４部を混合し、得られた混合物を所定の型に鋳込み成形して板状とし、ついで常温で養生し、さらに８０℃未満で乾燥して石膏ボード（２０cm×２０cm×６ｍｍ）を得た。
実施例３
粒径３ｍｍ以下の未膨張バーミキュライト３００ｇおよび粒径３ｍｍ以下のケイ酸カルシウム２００ｇを配合し、この５００ｇを木綿織布製の袋に充填した。
実施例４
粒径３ｍｍ以下の未膨張バーミキュライト５００ｇを木綿織布製の袋に充填した。
参考例
実施例１〜４で得られた除去剤（成形体および粒状体）を用いてホルムアルデヒドの除去試験を行なった。
【００２７】
ホルムアルデヒドガス臭のある合板製の戸棚（この内部のホルムアルデヒドガス濃度は０．３ｐｐｍであった）を用意し、この中に実施例１で得られた成形体を置いた。１２時間後にホルムアルデヒドガス濃度を測定したところ、検出限界値以下でありホルムアルデヒド臭は全く感じられなかった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、揮発性有機化合物を効率的に吸着および/または分解し、しかもそれを固定しうる揮発性有機化合物の除去剤を得ることができる。
Claims (8)
- 未膨張バーミキュライト、ならびに揮発性有機化合物の分解生成物と塩を形成し得る化合物を有効成分とする揮発性有機化合物の除去剤において、未膨張バーミキュライトがホルムアルデヒド分解能を有し、揮発性有機化合物がホルムアルデヒドであり、揮発性有機化合物の分解生成物と塩を形成し得る化合物がケイ酸カルシウム、石膏もしくはリン酸カルシウムであり、該除去剤がさらに銀含有化合物を含む揮発性有機化合物の除去剤。
- 除去が分解である請求項１記載の揮発性有機化合物の除去剤。
- 揮発性有機化合物の分解生成物が炭酸ガスであり、形成される塩が炭酸塩である請求項１もしくは２記載の揮発性有機化合物の除去剤。
- 除去剤が粒状体である請求項１〜３のいずれかに記載の揮発性有機化合物の除去剤。
- 除去剤が成形体である請求項１〜３のいずれかに記載の揮発性有機化合物の除去剤。
- 成形体の形状が自立型もしくは非自立型の形態を有する請求項５記載の揮発性有機化合物の除去剤。
- 未膨張バーミキュライトの含有量が固形分で１０〜７０ｗｔ％である請求項１〜６のいずれか記載の揮発性有機化合物の除去剤。
- 揮発性有機化合物の分解生成物と塩を形成し得る化合物の含有量が固形分で３０〜９０ｗｔ％である請求項１〜７のいずれか記載の揮発性有機化合物の除去剤。
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