JPH0549327B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸臭性能に優れた材料に関し、より
詳しくは、セルロース繊維とセピオライトと有機
系結合剤とを主成分として成る吸臭材料およびそ
の製造方法に関するものである。 〔従来の技術およびその問題点〕 近年、国民生活水準の向上とともに、環境衛生
上問題となる臭気・悪臭等について、より十分な
対応が要求されるようになつてきた。 これら問題には、一般家庭においては、閉空間
の臭い、例えば、トイレの臭い、押入れの臭いお
よび湿気、台所の生ゴミ臭、集会場・談話室等の
大勢人の集まる場所における口臭、体臭、タバコ
臭等の臭気・不快臭があり、また、社会および産
業界からの強い要請があり、優れた吸臭性能を有
する材料の開発がまたれていた。 従来より、これら不具合を解決する方法とし
て、パルプスラリーに微細粒状結晶性オルソリン
酸アルミニウムを混合し、該混合スラリーを抄紙
したアンモニアを吸着するシート状物質（特開昭
59−95931）、パルプに吸着媒として微粉活性炭を
混入した吸着物質含有紙（ドイツ国特許第655783
号）、海泡石を微細に分割した吸着媒粉末を含有
した吸着物質含有紙（特開昭53−6611）などが提
案されている。 しかしながら、これらの従来の吸臭材料は、繊
維質としてのパルプに活性炭または海泡石等の吸
着吸収剤を抄き込んで吸着性能を付与・向上させ
たものであるが、環境衛生上問題となる臭気・悪
臭等を除去する材料としては、その吸臭性能が不
充分であつた。 そこで、本発明者等は、これら従来の問題点を
解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験を重ね
た結果、本発明を成すに至つたものである。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、吸臭性能に優れた材料および
その製造方法を提供するにある。 〔発明の構成〕 本発明の吸臭材料は、セルロース繊維と、該セ
ルロース繊維100重量部に対して100〜3000重量部
のセピオライトと、該セピオライト100重量部に
対して固形分で１ないし20重量部の有機系結合剤
とを主成分として成り、前記セピオライトが、長
さが10μm以下、アスペクト比が100以下の微結晶
の集合体であることを特徴とするものである（以
下、本第１発明とする）。 次に、本発明の吸臭材料の製造方法は、セルロ
ース繊維を準備する工程と、セピオライト粘土鉱
物を粉砕し、長さが10μm以下、アスペクト比が
100以下の微結晶の集合体とする原料粘土鉱物準
備工程と、前記セルロース繊維と、該セルロース
繊維100重量部に対して100ないし3000重量部の前
記原料粘土鉱物と、前記セルロース繊維100重量
部に対して1000ないし300000重量部の水とを混合
してスラリーとする第１混合工程と、該スラリー
と前記原料粘土鉱物100重量部に対して固形分で
１ないし20重量部の有機系結合剤とを混合して混
合スラリーとする第２混合工程と、該混合スラリ
ーを脱水・成形して半湿過体とする成形工程
と、該半湿過体を乾燥・固化して一体固化物と
する乾燥工程とから成ることを特徴とするもので
ある（以下、本第２発明とする）。 以下、本発明の構成をより詳細に説明する。 本第１発明において用いるセルロース繊維は、
植物体の細胞膜の主成分であるセルロースを主成
分とする繊維素繊維である。これらのものには、
天然セルロース繊維としては、綿花、ボンバツク
ス綿（キワタ）、カボツク等の種子毛繊維、麻、
亜麻、黄麻、ラミー、コウゾ、ミツマタ等のジン
皮繊維、マニラ麻、ニユージーランド麻等の葉繊
維、針葉樹（マツ、モミ、トウヒ、ツガ、スギ）、
広葉樹（ブナ、カバ、ポプラ、カエデなど）の木
材繊維等がある。また、人造セルロース繊維とし
ては、ビスコース人造絹糸、銅アンモニアレーヨ
ン、フオルチザン、硝酸人絹等の再生セルロース
繊維、アセテート人絹等の半合成繊維等がある。
更に、このセルロース繊維は、古新聞、チリ紙、
古雑誌等の再生資源から得られるものであつても
よい。 このセルロース繊維は、繊維長が0.1mm〜数十
mmの範囲のものであることが好ましい。これは、
該繊維長が0.1mm未満である場合には、該繊維の
絡みが不十分で吸臭材料として成形することがで
きないおそれがあり、また、数十mmを越える場合
には、該繊維と含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物
が均質に分散しにくく、また、比表面積が小さく
なり吸臭性能が低下するおそれがあるからであ
る。 また、セピオライト〔Sepiolite〕（以下、該粘
土鉱物という）は、含水珪酸マグネシウムを主成
分とし、その表面に反応性に富む水酸基を有する
粘土鉱物である。また、該粘土鉱物は、直径が
0.005〜0.6μm程度の繊維からなり、該繊維に平行
に約10〜６程度の長方形の断面を持つ細孔（チヤ
ンネル）が存在するもので、それ自体が、気中の
湿気を吸収したり放出したりする性質および気中
の臭気性ガス状物質を吸収する性質を有する。
尚、該粘土鉱物は、マグネシウムの一部が、アル
ミニウム、鉄、ナトリウム、ニツケル等に置換さ
れている場合もある。 該粘土鉱物は、粉末状、粒状或いは板状の何れ
の形で用いてもよいが、該粘土鉱物の有する孔が
残留する程度に粉砕したものがよく、長さが
10μm以下で、アスペクト比（繊維長／繊維径）
が100以下の範囲内にある微結晶の集合体である
ものを用いる。この際の粉砕は、ミキサー、ボー
ルミル、振動ミル、ハンマーミル、ピンミル、叩
解機などを用い、湿式粉砕または乾式粉砕により
行なう。 また、有機系結合剤は、有機ポリマーのラテツ
クスであり、具体的には、アクリロニトリルブタ
ジエンラテツクス（NBR）、スチレンブタジエン
ラテツクス（SBR）、アクリレートラテツクス
（AS）、酢酸ビニルエマルジヨン、ポリスチレン、
シリコーン樹脂などがある。 また、この有機結合剤は、上記有機ポリマーの
微粒子（0.5〜5μm程度が好ましい）が水中に40
〜60wt％混合したものであつてもよく、この段
階で、顔料、増粘剤、分散剤、安定剤等を混合し
てもよい。 この有機結合剤は、セルロース繊維の絡みの強
化に加え、該セルロース繊維と該粘土鉱物または
該粘土鉱物同志の結合を強固なものとし、本第１
発明の吸臭材料の耐水性を向上させる。 本第１発明の吸臭材料は、上述のセルロース繊
維とセピオライトと有機系結合剤とを主成分とし
て成るものである。 ここで、セピオライトの含有量は、セルロース
繊維100重量部に対して100〜3000重量部である。
これは、該含有量が100重量部未満の場合には、
気中の湿気および臭気性ガス状物質を吸収する十
分な能力が得られないおそれがあるからである。
また、該含有量が3000重量部を越える場合には、
吸臭材料としてその形状を保持することが困難と
なるからである。 また、有機系結合剤の含有量は、該粘土鉱物
100重量部に対して固形分で１〜20重量部である。
これは、該含有量が１重量部未満の場合には、十
分な耐水性を有する材料とすることができないお
それがあるからであり、また、20重量部を越える
場合には、該含有量がこれ以上であつても耐水性
向上には左程有益でない許か、逆に、十分な吸臭
性、調湿性を有する吸臭材料とすることができな
いおそれがあるからである。 また、本第１発明の吸臭材料は、該材料の優れ
た性能を損なわない程度に他の添加剤を添加する
ことができる。 具体的には、分散性を向上する
分散剤としてポリビニルアルコール（P.V.A）、
CMC（カルボキシメチルセルロース）、アルミナ
ゾル、シリカゾル等が、繊維質のものとしてはガ
ラス繊維、セラミツクフアイバー等の無機質繊
維、またはナイロン繊維、レーヨン繊維等の合成
繊維が、添加助剤として顔料や染料等がある。ま
た、強度を向上する結合剤として水ガラス、セメ
ント、石膏等がある。 本第２発明の吸臭材料の製造方法は、以下の様
である。 先ず、本第１発明で述べたセルロース繊維を準
備し（原料繊維準備工程）、セピオライト粘土鉱
物を粉砕して長さが10μm以下、アスペクト比が
100以下の微結晶の集合体とし（原料粘土鉱物準
備工程）、次いで原料繊維と原料粘土鉱物と水と
を混合してスラリーとする（第１混合工程）。 なお、これら原料を準備し、混合する順番は、
特に限定するものではないが、先ずセルロース繊
維を叩解機等により叩解してセルロース繊維の水
性スラリーを用意し、次いで、別に用意した適宜
の大きさ・形状に乾式粉砕して得た原料粘土鉱物
または湿式粉砕して得た原料粘土鉱物の水懸濁液
および適宜水を加え、分散・混合する混合方法で
あることが好ましい。該混合方法に依る場合に
は、分散・混合に要する時間を短かくすることが
できるからである。 また、前記粘土鉱物およびセルロース繊維を予
め乾式粉砕して適宜形状・大きさの原料繊維およ
び原料粘土鉱物とし、それらに水を加えて混合・
分散させてスラリーとする方法、更に、前記粘土
鉱物を水に入れ混合して湿式粉砕し適宜形状・大
きさのものとした後に、セルロース繊維および適
宜水を加えて混合・分散させる方法等がある。 ここで、該粘土鉱物の混合量は、セルロース繊
維100重量部に対して100〜3000重量部である。ま
た、水の混合量は、セルロース繊維100重量部に
対して1000〜300000重量部である。混合量をこれ
ら範囲のものとすることにより、以下に述べる工
程を容易に行なうことができると共に、得られる
吸臭材料を吸臭性能により優れたものとすること
ができる。 また、この混合は、プロペラミキサー、ヘンシ
エルミキサー、ボールミル、振動ミル、デイスパ
ーミル等を用いて行なう。 次に、得られたスラリーと有機系結合剤とを混
合して混合スラリーとする（第２混合工程）。 ここで、有機系結合剤の混合量は、該粘土鉱物
100重量部に対して固形分で１〜20重量部である。
これは、該混合量が１重量部未満の場合、十分な
耐水性を有する成形体とすることができないおそ
れがあり、また、20重量部を越えた場合、これ以
上添加しても耐水性の向上には余り有益ではない
許か、逆に、十分な吸臭性、調湿性を有する吸臭
材料を得ることができないおそれがあるからであ
る。 また、この混合に当つては、第１混合工程にお
ける混合方法と同様の方法により行なうことがで
きる。尚、該混合においては、スラリー中に結合
剤が均一に分散する程に混合することが望まし
い。 尚、該第１または第２混合工程において、水
性向上の目的で、硫酸バン土、アクリルアミド重
合体、アクリルアミド変性重合体等の凝集剤を適
宜添加・混合してもよい。また、染料、顔料等の
添加剤を適宜添加してもよい。 次に、得られた混合スラリーを、抄造機、フイ
ルタープレス機等を用いて所望の形状に脱水・成
形し、半湿過体を得る（成形工程）。 該成形方法としては、抄造法、フイルタープレ
ス法、スリツプキヤスト法等がある。 また、該脱水・成形により得られた半湿過体
の水分量は、50〜80wt％であることが好ましい。
これは、該水分量が80wt％を越えた場合、該成
形工程における成形がしにくく、また、収縮率が
大となり乾燥工程でひび割れやクラツク等が発生
して強度低下をもたらすおそれがあるからであ
る。また、50wt％未満の場合には、結合力が弱
いので好ましくないからである。尚、該水分量が
55〜70wt％の場合には、より好ましい。 次いで、該半湿過体を加熱固化して一体固化
物とする（乾燥工程）。 この乾燥工程においては、常温乾燥法、真空乾
燥法、加圧乾燥法、加圧・加熱乾燥法、真空加熱
乾燥法、真空凍結乾燥法等により該半湿過体の
乾燥を行なう。 この場合、上記乾燥は、成形工程における成形
と同時に行なつてもよい。 本第２発明では、添加剤として、強度向上、外
観向上等の目的で、適宜充填剤を添加してもよ
い。この添加剤としては、例えば、カオリン、珪
砂等が挙げられる。また、防カビ剤、香料、顔
料、染料等の各種添加剤を適宜添加してもよい。 〔発明の作用および効果〕 本発明の吸臭材料は、優れた吸臭性能を有する
材料である。 また、高湿度の環境の様な結露の発生し易い場
合には水分を吸収し、また低湿度の様な環境下で
は内部に含んでいた水分を放出する調湿性を有す
る材料である。 更に、耐水性に優れた材料である。 また、本発明の吸臭材料の製造方法により、均
質な吸臭材料が容易にかつ安価に製造することが
できる。 本発明の製造方法により製造された吸臭材料
は、吸臭性能および耐水性に優れかつ調湿性を有
する材料である。 この様に、本発明の吸臭材料および本発明の方
法により製造された吸臭材料がかかる効果を発揮
するメカニズムについては未だ必ずしも明らかで
はないが、次の様に考えられる。 即ち、この吸臭材料は、主成分としてのセピオ
ライトが、直径が0.005〜0.6μm程度の繊維からな
り、該繊維に平行に約10〜６程度の長方形の断面
を持つ細孔が存在する。この細孔が、臭気性ガス
状物質の受容部位として機能し、気中の臭気性ガ
ス状物質を吸臭し、また、湿気を吸放湿している
ものと考えられる。 また、他の主成分としてのセルロース繊維は、
それ自身で多少の吸臭性能および吸放湿性能を有
しているので、両者の機能が相まつて、優れた吸
臭性能および調湿性能を有する吸臭材料とするこ
とができると思われる。 この様に、本発明の吸臭材料は、優れた吸臭性
能および耐水性を有し、また、調湿性を有するの
で、建築用天井材、壁材、例えばトイレ、押入れ
等の閉空間部における天井材、壁材として、ま
た、ロツカーやタンス等の吸臭吸湿シートとして
大変有用である。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を説明する。 実施例 第１表に示す量のパルプセルロース繊維を叩解
機を用い適量の水で叩解してパルプセルロース繊
維の水性スラリーを得た。次に、このスラリーを
混合槽に入れ、ハンマーミルで200メツシユ以下
の粒度になる様に粉砕したセピオライト（平均の
長さ4μm、アスペクト比100以下）を第１表に示
す量加え、更に水を合計が300となる様に加え
て、十分分散するまで混合し、均質なスラリーを
得た。更に、該スラリーに、スチレンブタジエン
ラテツクス（固形分50wt％）を第１表に示す量
添加し、十分分散するまで混合し、混合スラリー
を得た。 次に、得られた混合スラリーを、濾過材として
80メツシユのステンレス製金網を具備した内寸法
１ｍ×１ｍ×0.5ｍの抄造枠に注入し、水流ポン
プで減圧して水を濾過し、板状の半湿成形体を得
た。 次に、この成形体をステンレス板の上に載せ、
常温常圧の雰囲気下で乾燥・固化して一体固化物
である板状の成形品を得た（試料番号１〜６）。

【表】 この得られた成形品の性能評価試験を、吸臭試
験、吸放湿試験および耐水性試験により行なつ
た。 最初に、吸臭試験を行なつた。先ず、成形品の
一部を、温度24℃、相対湿度40％RH（RHは
Relative Humidityの略、以下同じ）の環境下に
２週間放置し、次に温度110℃、相対湿度40％
RHに５時間放置し、更に、温度24℃、相対湿度
40％RHの環境下に戻し、それから50ｇを切り出
して試料片とした。これを、10のポリエステル
袋の中に入れ、該袋中の空気を１回脱気した。次
に、これを吸臭試験装置に取り付けた（第１図）。
窒素ガスを流しながら、ヒータ６により200℃に
局部加熱された試料注入口５よりマイクロシリン
ジを用いて硫化メチル0.5μとジエチルアミン
0.5μを注入し、気化させて乾式流量計が５を
示すまで窒素ガスを流し、ポリエステル袋中に臭
気性ガス状物質の導入を完了した。このときの該
袋内のガス濃度は、硫化メチルが41ppm、ジエチ
ルアミンが31ppmと定量した。 次に、ガスタイトシリンジにより、ポリエステ
ル袋内の臭気性ガス状物質をガスクロマトグラフ
を用いて、第２表および第３表に示す分析条件で
測定し、ガス濃度の経時変化を調べた。その結果
を、導入した臭気性ガス状物質の初期濃度を100
％として、硫化メチルおよびジエチルアミンの濃
度の減少率をそれぞれ第２図および第３図に示し
た。図中、右上部表示記号横の数字は、試料番号
をそれぞれ示す。 第２表 硫化メチル分析条件 ・ カラム：β，β′−ODPN、80−100メツシユ、
３mmφ×４ｍガラス ・ カラム温度：70℃ ・ 検出器：フレームフオトメトリツク検出器
（FPD） ・ 装置：島津GC−R9A型ガスクロマトグラフ 第３表 ジエチルアミンの分析条件 ・ カラム：28％Penwalt223＋４％KOH、80−
100メツシユ、３mmφ×３ｍガラス ・ カラム温度：80℃−180℃、３℃／分で昇温 ・ 検出器：フレームサーミオミツク検出器
（FTD） ・ 装置：島津GC−7AG型ガスクロマトグラフ 次に、吸放湿試験を行なつた。先ず、成形品の
一部を温度24℃、相対湿度40％RHの環境下に２
週間放置した後、該成形品のかさ比重を測定し
た。 この結果を第１表に示す。次いで、該成形品の
一部から100ｇを切り出し、試料片とし、24℃に
保持した恒温恒湿槽に入れ相対湿度40％RHと
し、この時の重量を基準値とした（第１表中、吸
放湿試験結果の欄のに示す）。次いで、相対湿
度を95％RHにして24時間保持し、この時の重量
増加を測定した（同上、に示す）。 次いで、相対湿度を40％RHにして24時間保持
し、この時の重量増加を測定した（同上、に示
す）。以下、この操作を２回繰り返し、それぞれ
重量増加を測定した（同上、，，，にそ
れぞれ示す）。尚、表中の重量増加量は、試料片
１ｇ当りの重量増加量（mg／ｇ；比吸放湿率）で
ある。 次に、耐水性試験を行なつた。得られた成形品
の一部を温度24℃、相対湿度40％RHの環境下に
２週間放置した後、該成形品の一部から20ｇを切
り出し、100mlの水道水を入れたビーカーに入れ、
24℃で24時間放置したのち、その外観、形状を目
視で調べた。その結果、本発明にかかる成形品
は、何れもその外観、形状に変化は見られなかつ
た。 尚、比較のために、該粘土鉱物および有機系結
合剤を混入しない（試料番号C1）、および、有機
系結合剤の混合量が過多量である（試料番号
C2）、更には、該粘土鉱物として90％以上が
10μm以上の長さを有し、アスペクト比が100を越
える大きさのセピオライト800ｇと水150ｇ、スチ
レンブタジエンラテツクス（固形分50wt％）20
ｇとの混合スラリーを用いた（試料番号C3）ほ
かは、上述の同様の組成、方法にて比較用材料を
それぞれ作製し、同様にその性能評価試験を行な
つた。得られた結果を吸臭試験については第２図
および第３図に、吸放湿試験については第１表に
それぞれ併わせて示す。尚、第２図および第３図
中、曲線Ｃ１は試料番号C1の結果を、曲線Ｃ２
は試料番号C2の結果を、曲線Ｃ３は試料番号C3
の結果をそれぞれ示す。 以上の結果より明らかの如く、本発明に係る成
形品（吸臭材料）は、優れた吸臭性能を有し、更
には調湿性および耐水性を有することが分る。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の実施例を示し、第１図は実施例
における吸臭試験装置を模式的に説明する図、第
２図は硫化メチル濃度の減少率を示す線図、第３
図はジエチルアミン濃度の減少率を示す線図であ
る。 １……窒素ボンベ、２……減圧弁、３……流量
調節弁、４……乾式流量計、５……試料注入口、
６……ヒータ、７……ポリエステル袋、８……試
料片。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セルロース繊維と、該セルロース繊維100重
   量部に対して100ないし3000重量部のセピオライ
   トと、該セピオライト100重量部に対して固形分
   で１ないし20重量部の有機系結合剤とを主成分と
   して成り、前記セピオライトが、長さが10μm以
   下、アスペクト比が100以下の微結晶の集合体で
   あることを特徴とする吸臭材料。 ２ セルロース繊維を準備する工程と、 セピオライト粘土鉱物を粉砕し、長さが10μm
   以下、アスペクト比が100以下の微結晶の集合体
   とする原料粘土鉱物準備工程と、 セルロース繊維と、セルロース繊維100重量部
   に対して100ないし3000重量部の前記原料粘土鉱
   物と、前記セルロース繊維100重量部に対して
   1000ないし300000重量部の水とを混合してスラリ
   ーとする第１混合工程と、 該スラリーと前記原料粘土鉱物100重量部に対
   して固形分で１ないし20重量部の有機系結合剤と
   を混合して混合スラリーとする第２混合工程と、 該混合スラリーを脱水・成形して半湿濾過体と
   する成形工程と、 該半湿濾過体を乾燥・固化して一体固化物とす
   る乾燥工程とからなることを特徴とする吸臭材料
   の製造方法。