JP4407190B2

JP4407190B2 - アルデヒドキャッチャー剤

Info

Publication number: JP4407190B2
Application number: JP2003281232A
Authority: JP
Inventors: 慎一郎三木; 和志平野; 和則山本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2023-07-28
Also published as: JP2005048052A

Description

本発明は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類と反応して無害化することによりアルデヒド類を除去するアルデヒドキャッチャー剤（アルデヒド捕捉剤）に関するものである。

近年、住宅内部の空気汚染によるシックハウス症候群が社会問題となっており、その原因物質のひとつとしてホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類が指摘されている。

ホルムアルデヒドは、木質建材の基材として利用される合板、ＭＤＦ、パーティクルボード等の各種合成木質材料の製造時に用いられるユリア系、メラミン系、あるいはフェノール系接着剤の硬化剤として用いられている。この建材中のホルムアルデヒドは、未硬化の遊離分が残存することあるいは重合物が加水分解することにより、環境中に蒸発放散されて空気汚染を引き起こす。また、アセトアルデヒドは、各種合成木質材料の原料となる木材に天然由来として含有されている。そのため、アセトアルデヒドも時間の経過とともに木質建材より環境中に放散されて空気汚染を引き起こす。すなわち、各種合成木質材料を基材とする木質建材は、シックハウス症候群の原因物質として疑われるアルデヒド類の放散源と考えられる。よって、各種合成木質材料を基材とする木質建材のアルデヒド類放散量を低減することが重要な課題となっている。

そこで、アルデヒド類と反応して無害化するような化学物質を含むアルデヒドキャッチャー剤（アルデヒド捕捉剤）を木質建材に塗布あるいは含浸等させてアルデヒド類の放散量を低減する試みが行われてきた。

しかし、アルデヒド類と反応して無害化するような化学物質として尿素が一般的に用いられているが、尿素はアセトアルデヒドとの反応性が低いため、事実上アセトアルデヒドを低減する能力を有さない。アセトアルデヒドと高い反応性を有する物質として、ヒドラジン、酸ヒドラジド類等を利用する例もあるが（例えば特許文献１，２）、従来の技術ではシックハウス症候群が問題とされる気中濃度に相当する０．０１〜０．１ｐｐｍ程度の低濃度域で充分な低減効果を示さない。

また、すでに空気中に放散されたアルデヒド類を低減する場合にもアルデヒドキャッチャー剤が利用される。例えば、空気清浄機のフィルターに含浸させてアルデヒド類除去能力を発揮させたり、シート等に担持して吸着剤としたり、塗材として例えば壁に塗布する等といった利用法が考えられる。当然ながら、この場合にも、シックハウス症候群が問題とされる気中濃度に相当する０．０１〜０．１ｐｐｍ程度の低濃度域でアルデヒドキャッチャー剤が充分な低減効果を有する必要がある。
特開昭５５−１４５５２９号公報特開２００１−１６４２３５号公報

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するものであり、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類と反応して無害化することによって、特に低濃度域で効率的に有害成分であるアルデヒド類を除去することのできるアルデヒドキャッチャー剤を提供することを目的とする。

本発明は、水を主溶媒とするアルデヒドキャッチャー剤であって、酸ヒドラジド類を１〜２０重量％およびポリエチレングリコールを１〜１５重量％含むことを特徴とする。酸ヒドラジド類とポリエチレングリコールとをこのような割合で含有することで、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類と反応して無害化し、特に低濃度域で効率的に有害成分であるアルデヒド類を除去することができるようになるものである。

また、本発明におけるアルデヒドキャッチャー剤は、ＨＬＢ（親水性油性バランス因子）が１１〜１４である非イオン界面活性剤を０．０１〜１重量％含むことが好ましい。このようにすると、特に木質建材の表面に塗布することによって本発明におけるアルデヒドキャッチャー剤を適用する場合に、木質建材内部に速やかに含浸させることができる。これにより塗装作業性や乾燥性が向上するだけでなく、主成分である酸ヒドラジド類とポリエチレングリコールが木質建材内部に均一に分散しやすくなる。これにより、建材内部から放散されるアルデヒド類を効率よく除去することができるものである。

また、本発明におけるアルデヒドキャッチャー剤のｐＨは、６〜１０であることが特に望ましい。この場合、アルデヒド類の除去性能と、主成分である酸ヒドラジド類の安定性を両立させることができる。

本発明におけるアルデヒドキャッチャー剤は、厚生労働省の濃度指針値に近い０．０１〜０．１ｐｐｍ程度の低濃度域において高いアルデヒド類低減性能を有し、効率的に有害成分であるアルデヒド類を除去することができる。

以下に、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

本発明におけるアルデヒドキャッチャー剤は、水を主たる溶媒として酸ヒドラジド類を１〜２０重量％およびポリエチレングリコールを１〜１５重量％含むことを必須とするものであり、これにより、非常に良好なアルデヒド類除去性能を有する。

ここで、溶媒中における水の割合は特に制限されないが、酸ヒドラジド類及びポリエチレングリコールの溶解性を確保すると共に得られるアルデヒドキャッチャー剤が可燃性となることを防止するためには、全溶媒中における水の割合は５０重量％以上であることが望ましい。また溶媒は全て水であっても良いが、他の溶媒を含有させる場合には、例えばエチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒を混合することによって塗装性能を向上させることができる。

酸ヒドラジド類としては、カルボン酸とヒドラジンから誘導される−ＣＯ−ＮＨＮＨ₂で表される酸ヒドラジド基を有する化合物であれば特に限定されるものではない。

このような酸ヒドラジド類は、ヒドラジド末端の窒素原子の非共有電子対がアルデヒド類のカルボニル炭素原子を求核的に攻撃して反応し、アルデヒド類をヒドラジド誘導体として無害化および固定化することにより、アルデヒド類を除去する性能を有する。酸ヒドラジド類は、求核的な攻撃を行う末端の窒素原子のα位に、更に非共有電子対を有する窒素原子が結合しており、これにより求核反応性が著しく向上している。

ところで、アセトアルデヒド等のアルデヒド類は、カルボニル炭素のα位に電子供与性のアルキル基を有するために、カルボニル炭素の求電子性が低下されて、ホルムアルデヒドに比べて求核反応を受けにくい。

しかし、上記のように酸ヒドラジド類は求核反応性が高く、このため、求核反応を受けにくいアセトアルデヒド等のアルデヒド類とも良好な反応性を有し、ヒドラジド誘導体として無害化および固定化することが可能となる。

酸ヒドラジド類としては、適宜のものが用いられるが、分子中に１個の酸ヒドラジド基を有するモノヒドラジド類としては、たとえば、ホルムヒドラジド、アセトヒドラジド、プロピオン酸ヒドラジド、安息香酸ヒドラジド等が挙げられる。また分子中に２個の酸ヒドラジド基を有するジヒドラジド類としては、たとえば、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、テレフタル酸ジヒドラジド等が挙げられる。また分子中に３個以上の酸ヒドラジド基を有するポリヒドラジドとしては、たとえば、ポリアクリル酸ヒドラジド等が挙げられる。

これらの中で、コハク酸ジヒドラジドが、アセトアルデヒドの低減に顕著な効果を示し、特に望ましい。

この酸ヒドラジドの含有量は、上記の通りアルデヒドキャッチャー剤全量に対して１〜２０重量％の範囲となるようにする。この含有量が１重量％未満であるとアルデヒド類を十分に低減させることが困難となり、また２０重量％を超えると酸ヒドラジドが分解しやすくなってアルデヒドキャッチャー剤の安定性に問題が生じ、また、酸ヒドラジドの種類によっては主溶媒である水への溶解度を超える場合がある。

一方、ポリエチレングリコールは、界面活性剤としての機能を有するため、特にアルデヒドキャッチャー剤を木質建材に塗布あるいは含浸して使用する場合に、アルデヒドキャッチャー剤の含浸性を向上させることができる。これにより、対象の建材表面付近に酸ヒドラジド類を均一に分散させやすくなり、建材内部から放散されるアルデヒド類を効率よく除去することができる。

また、特に水に易溶性のホルムアルデヒドは、ポリエチレングリコールの有する保水性によってこのポリエチレングリコールの近傍に捕捉されやすくなる。このように捕捉されたホルムアルデヒドは、空気中に蒸発放散される前に速やかに酸ヒドラジド類と反応し、ヒドラジド誘導体として無害化および固定化されるものであり、これによりホルムアルデヒドが効率良く無害化及び固定化される。

このポリエチレングリコールは、任意の分子量のものを用いることができるが、重量平均分子量が１，０００〜１０，０００であることが特に望ましい。

また、ポリエチレングリコールの含有量は、上記の通りアルデヒドキャッチャー剤全量に対して、１〜１５重量％の範囲となるようにする。このポリエチレングリコールの含有量が１重量％未満であるとアルデヒド類低減性能が不足することとなり、１５重量％を超えるとアルデヒドキャッチャー剤を木質建材に塗布して適用する場合に木質建材の耐水性が低下することがあり好ましくない。

また、本発明におけるアルデヒドキャッチャー剤は、ＨＬＢ（親水性油性バランス因子）が１１〜１４である非イオン界面活性剤を０．０１〜１重量％含有させても良い。このような非イオン界面活性剤としては、ＨＬＢが１１〜１４であれば特に限定されるものではなく、たとえば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、高級アルコール、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、アルキルアルカノールアミド等が挙げられる。

この界面活性剤のＨＬＢが１１未満の場合、キャッチャー剤溶液が白濁することがあり望ましくない。またＨＬＢが１４を超える場合は、木質建材への浸透性向上性能が不充分であり、望む効果を得られない。

また、この界面活性剤の濃度が０．０１重量％に満たない場合は、木質建材への浸透性向上性能が不充分であり、望む効果を得られない。またこの濃度が１重量％を超える場合は、木質建材への浸透性向上のための配合量として充分量を超過し、過剰に配合しても性能の向上は認められず、またアルデヒドキャッチャー剤が発泡しやすくなる上に、不要な粘度上昇を起こす場合もあって望ましくない。

また、本発明におけるアルデヒドキャッチャー剤のｐＨは、６〜１０に調整されていることが特に望ましい。一般に、アルデヒド類のカルボニル炭素に対する酸ヒドラジドの求核反応は、弱酸性又は弱塩基性の条件下において促進される性質を有する。そのため、アルデヒド類の除去にはアルデヒドキャッチャー剤が弱酸性か弱塩基性であることがより望ましいのであるが、酸ヒドラジド類が、酸性および塩基性、特に酸性条件において分解しやすい性質を有し、結晶を析出する場合もある。そのため、アルデヒド類の除去性能と、主成分である酸ヒドラジド類の安定性を両立させるために、本発明におけるアルデヒドキャッチャー剤のｐＨは、６〜１０であることが望ましいものである。

ここで、ｐＨが６未満の場合と、１０を超える場合には、いずれも主成分である酸ヒドラジド類の安定性が低下して結晶を析出するなどの問題が生じるおそれがる。また、酸ヒドラジドの分解によるアルデヒド類低減性能の低下も考えられる。

アルデヒドキャッチャー剤のｐＨを６〜１０に調整する方法は特に限定されないが、たとえば、酢酸ナトリウム等の緩衝剤や、アミノ化合物や弱酸金属塩等の水溶液が弱塩基性を示す物質等を配合することが挙げられる。中でも、尿素を用いた場合は、ｐＨが９程度に調整されて主成分である酸ヒドラジドの安定性を損なうことなくアルデヒド類低減性能を増幅させるとともに、尿素自体がホルムアルデヒドと反応して無害化および固定化するホルムアルデヒド低減性能を有しているために、特に望ましい。

また、本発明におけるアルデヒドキャッチャー剤には、本発明における効果を損なわない範囲内で、必要に応じて、他の任意成分を適宜含有させることができる。任意成分は特に制限されるものではなく、例えば、防腐剤等が挙げられる。

そして、上記のような本発明に係るアルデヒドキャッチャー剤は、アルデヒド類を放散する木質建材に塗布することによりアルデヒド類の放散量を低減させることを主たる適用用途とすることができる。またその他、気中のアルデヒド類の濃度を低減する目的で、空気清浄機のフィルターに含浸させたり、シート状の紙や不織布等に含浸させたり、壁紙等に塗布する塗材としても適用できるものである。塗布によって適用する場合、塗布の方法は特に限定されるものではなく、例えば、刷毛塗り、ロールコーター、スプレー、フローコーター、浸漬塗布等が挙げられる。

以下、実施例によって本発明を詳細に説明する。実施例および比較例中、特に断らない限り、「部」はすべて「重量部」を、「％」はすべて「重量％」を表す。なお、本発明は、下記の実施例に限定されない。

＜参考例１＞
コハク酸ジヒドラジド１０部と重量平均分子量４，０００のポリエチレングリコール５部に水８５部を加え、アルデヒドキャッチャー剤を得た。

ＪＩＳＡ５９０８（ただし２００３年の改訂前）によるホルムアルデヒド放散量がＥ０である厚み１５ｍｍのパーティクルボードを１６０ｍｍ角に切断後、表面に該アルデヒドキャッチャー剤を刷毛にて３０ｇ／ｍ²の塗布量で塗布し、自然乾燥させることで評価用サンプルを得た。

＜参考例２＞
アルデヒドキャッチャー剤の配合を、コハク酸ジヒドラジド１０部、重量平均分子量４，０００のポリエチレングリコール５部、非イオン系界面活性剤のポリオキシエチレンラウリルエーテル（ＨＬＢ：１２．１商品名：エマルゲン１０８花王株式会社製）０．１部、水８４．９部とした以外は参考例１と同様にして、評価用サンプルを得た。

＜参考例３＞
アルデヒドキャッチャー剤の配合を、コハク酸ジヒドラジド１０部、重量平均分子量４，０００のポリエチレングリコール５部、尿素１０部、水７５部とした以外は参考例１と同様にして、評価用サンプルを得た。

＜実施例１＞
アルデヒドキャッチャー剤の配合を、コハク酸ジヒドラジド１０部、重量平均分子量４，０００のポリエチレングリコール５部、非イオン系界面活性剤のポリオキシエチレンラウリルエーテル（ＨＬＢ：１２．１商品名：エマルゲン１０８花王株式会社製）０．１部、尿素１０部、水７４．９部とした以外は参考例１と同様にして、評価用サンプルを得た。

＜比較例１＞
アルデヒドキャッチャー剤を水に変更した以外は参考例１と同様にして、評価用サンプルを得た。

＜比較例２＞
アルデヒドキャッチャー剤の配合を、コハク酸ジヒドラジド１０部、水９０部とした以外は参考例１と同様にして、評価用サンプルを得た。

＜比較例３＞
アルデヒドキャッチャー剤の配合を、尿素１０部、水９０部とした以外は参考例１と同様にして、評価用サンプルを得た。

＜性能の評価＞
アルデヒドキャッチャー剤が塗布された処理後のサンプル（パーティクルボード）からのホルムアルデヒド放散量とアセトアルデヒド放散量を、温度２８℃、相対湿度５０％、換気回数０．５回／ｈ、試料負荷率２．２ｍ²／ｍ³の条件において、サンプル設置後２４時間にて空気捕集を行って測定した。

また、アルデヒド類低減性能については、厚生労働省の濃度指針値に近い０．０１〜０．１ｐｐｍ程度の低濃度域において評価するために、ＪＩＳＡ１９０１「建築材料の揮発性有機化合物（ＶＯＣ），ホルムアルデヒド及び他のカルボニル化合物放散測定方法−小形チャンバー法」に準拠した容積２０リットルの小形チャンバーを用いて評価した。

その他測定方法については、ＪＩＳＡ１９０１に準拠した。また、各低減率は、比較例１を比較対象として算出した。

これらの性能評価結果について、表１に示した。参考例１〜３，実施例１はいずれも比較例に比べて、高いアルデヒド類低減性能を有している。

Claims

水を主溶媒とするアルデヒドキャッチャー剤であって、酸ヒドラジド類を１〜２０重量％、ポリエチレングリコールを１〜１５重量％、ＨＬＢが１１〜１４である非イオン界面活性剤を０．０１〜１重量％含有し、ｐＨが６〜１０に調整されていることを特徴とするアルデヒドキャッチャー剤。