JPH07108175A

JPH07108175A - 光反応性有害物質除去材

Info

Publication number: JPH07108175A
Application number: JP5299781A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hyodo; 建二兵頭; Kazuchiyo Takaoka; 和千代高岡
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1993-08-19
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1995-04-25

Abstract

(57)【要約】【目的】光照射下で有害物質を光触媒的に分解できる
光反応性半導体と担体が粉体などの各種形態で扱うこと
ができ、かつ、ベース材に柔軟性などの各種性状をもた
せた光反応性有害物質除去材を提供することである。【構成】光反応性半導体と担体とを一緒に又は別々に
通気性シート中に内包させた光反応性有害物質除去材で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光反応を利用して悪臭
等の有害物質を分解することのできる光反応性有害物質
除去材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】環境問題に対する関心の高まりに伴い、
悪臭等の日常生活における有害物質の除去の要求が増え
てきており、悪臭除去装置等を組み込んだ空気清浄器の
開発が盛んに行われている。

【０００３】一般に空気清浄器等では活性炭を含んだフ
ィルターが使われ、活性炭に有害物質を吸着させる方法
がとられてきた。しかしながら、活性炭は吸着作用しか
示さず、一定量の有害物質を吸収するとフィルター全部
を交換しなければならなかった。また、再生をするにし
ても高温を必要とする為、フィルターを構成する他の部
品の耐熱性に問題があり、安価で再生使用可能なフィル
ターはなかった。

【０００４】近年、この様な問題に対処するため、活性
炭と有害物質を分解する触媒とを組み合わせた材料が開
発されだした。例えば、特開平１−２３４７２９号公報
では、ハニカム状活性炭に酸化チタンを担持させた光反
応性半導体層複合体を組み込んだ空気調和機が記載され
ている。この場合、吸着される悪臭成分の一部は光反応
性半導体で生成したＯＨラジカルにより分解される為、
活性炭の吸着能を比較的長期間保つことができる。しか
し、この方法では光反応性半導体を担持し、かつ光反応
効率を高める為に特殊なハニカム状活性炭が必要であ
り、また、その表面及びハニカム内部に酸化チタンを保
持させる為に特別な工程が必要であり、また、その脱落
を防ぐためにスポンジ状の緩衝材を使う必要があった。

【０００５】また、特開平２−２５３８４８号公報で
は、無機質繊維状担体にアナターゼ型酸化チタンを担持
させたオゾン分解触媒について記載されている。この場
合、低温におけるオゾン分解能が活性炭を使用しない場
合よりも向上していたが、単に内径２０ｍｍパイレック
スを使用してオゾン分解率を測定したにとどまり、具体
的なシートとしての加工については何等示されていなか
った。

【０００６】特開平３−２３３１００号公報では、二酸
化チタンと活性炭との混合物と、これに波長が３００ｎ
ｍ以上の光を照射する光源とからなる換気設備に関して
記載されている。この場合、ガラス管の外周面に接着剤
を塗布し、その上にサブミクロンオーダーに粉砕した二
酸化チタン、活性炭粉及び酸化鉄粉の混合粉をまぶすよ
うにして付着させて構成したものである。このようにし
て構成された光反応性半導体は、トンネル内など固定し
た場所での使用には適しているものの、ガラス管表面に
接着剤を使用して固定化している為に光反応性半導体の
有効表面積が減少したり、また、フレキシブルなシート
ではないためその取扱いが制限されていた。

【０００７】さらに、特開平４−２５６７５５号公報で
は、二酸化チタンを粒状パルプに担持させることによ
り、家庭用の脱臭、消臭材として使用できることが記載
されているが、その具体的な使用形態等については示さ
れていなかった。

【０００８】久永らは、セラミックスペーパーに保持さ
れた二酸化チタンを利用して有機ハロゲン化合物の光分
解を行っている（電気化学協会誌、６０巻、１０７ペー
ジ、１９９２年）。しかし、二酸化チタンを保持してシ
ート材として扱うには５００〜８００℃での熱処理が必
要であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、例え
ば二酸化チタンのような光反応性半導体を利用した悪臭
等の有害物質を分解することのできる光反応性有害物質
除去材において、光反応性半導体と担体が粉体などの各
種形態で扱うことができ、かつ、ベース材に柔軟性など
の各種性状をもたせた光反応性有害物質除去材を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、研究の結
果、光反応性半導体と担体とを一緒に又は別々に通気性
シート中に内包させることにより、優れた有害物質除去
能を有する種々の形態の材料が得られることを見い出
し、本課題を解決した。

【００１１】本発明における光反応性半導体としては、
０．５〜５．０ｅＶ、好ましくは１〜３ｅＶの禁止帯幅
を有する、光触媒反応を生じる半導体である。このよう
な光反応性半導体としては、特開平２−２７３５１４号
公報に開示しているものを挙げることができるが、酸化
亜鉛、三酸化タングステン、二酸化チタン、酸化セリウ
ム等の金属酸化物粒子が良く、特に二酸化チタンが好ま
しい。これら粒子は比表面積が１０〜５００ｍ² ／ｇの
ものが用いられるが、二酸化チタンの場合は５０〜４０
０ｍ² ／ｇのものが好ましい。

【００１２】本発明における担体としては、光反応性半
導体を担持させるのに好適な公知のものはいずれも使用
することができる。担体がそれ自体で吸着能を有する場
合には、光反応性半導体を担持させることなく、それと
一緒に又は別々に使用することができる。担体は粒子状
のほか、ペレット状、錠剤タイプのものも使用すること
ができ、種々の素材がある。例えば、それ自体で吸着能
のあるゼオライトや活性炭が挙げられるが、特に活性炭
が好ましい。また、それ自体で触媒作用を有する鉄系金
属化合物、例えば三二酸化鉄などは、それらに光反応性
半導体を担持させても良く、それらと既に光反応性半導
体を担持させた担体粒子とを混合して用いることもでき
る。これらの担体粒子は比表面積が５０〜２０００ｍ²
／ｇのものが用いられるが、活性炭の場合は５００〜１
５００ｍ² ／ｇのものが好ましい。

【００１３】光反応性半導体は担体と一緒に粒子状であ
るいはペレット状、錠剤タイプなどにして使用すること
ができ、この場合、その複合化の方法としては、光反応
性半導体と担体との単なる混合の他に、具体的には例え
ば、活性炭の表面を二酸化チタンで覆う方法などがあ
る。この際、複合化において留意しなければならないの
は、二酸化チタンに光が当たりやすいような形態にしな
ければならないことである。この比較的簡便な方法とし
ては、例えば、活性炭に二酸化チタンを加え混合するこ
とにより活性炭表面に二酸化チタンをまぶす方法があ
る。

【００１４】通気性シートとしては、両面に通気性を持
っているものでも良いし、また、片面だけに通気性を持
っているものであっても良い。光反応性半導体の光触媒
作用を効果的に発揮させるには、シートの片面または両
面が光透過性を有するのが好ましい。このような基材と
しては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィル
ム、ポリエステルフィルムの様な汎用の可撓性プラスチ
ックフィルムや薄板などのシートを挙げることができ
る。また、通気性を持たせるには、これらのシートに微
細な穴をあけてもよい。さらに通気性シートとして、
（薄手の）紙、織布、不織布などを用いれば、通気性と
ともに一定の光透過性を確保することもできる。

【００１５】不織布に使用する繊維としては、ポリオレ
フィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリアクリロニトリル
系、ポリアミド系等を使用することができる。また、必
要に応じて、これらの繊維を混合して使用することもで
きる。繊維の断面形状も特に制限はなく、円形のみなら
ず楕円形、三角形、星形、Ｔ型、Ｙ型、葉状等いわゆる
異型断面形状のものでも良い。さらに、表面に空隙をも
つもの、あるいは枝別れした構造をもつものも使用する
ことができる。

【００１６】不織布に適度な力学強度を得るためには三
次元交絡処理を施すのがよい。３次元交絡処理とは、不
織布を単層、あるいは、複数積層し、支持体に載せ、不
織布に機械的処理を施し、繊維を３次元交絡させる方法
である。具体的には、ニードルパンチ法、水流交絡法が
あげられるが、交絡が均一に行われ、生産速度が速い点
から、本発明には水流交絡法が好ましい。水流交絡法と
は、不織布上方から水流を噴射し、不織布を構成する繊
維を３次元交絡させ、強度を発現させる方法である。

【００１７】以下に、交絡を強固にかつ目的に応じ適正
に行うための条件を述べる。水流を噴射するためのノズ
ルの径は、１０〜５００μｍの範囲が好ましい。ノズル
の間隔は１０〜１５００μｍが好ましい。また、ノズル
の形状は円形が好ましく、いわゆる柱状の水流を噴射で
きるものがよい。不織布を積載する支持体は、５０〜２
００メッシュ程度の多孔質のものが好ましい。

【００１８】これらのノズルは抄造方向に対し直交方向
は加工を行うシートの幅をカバーする範囲が必要で、抄
造方向に対しては、不織布の種類、坪量、加工速度、水
圧を考慮し、十分な交絡が得られる範囲でノズルヘッド
の数を変えて用いることができる。

【００１９】水圧は１０〜２５０ｋｇ／ｃｍ² の範囲が
好ましい。さらに好ましくは５０〜２５０ｋｇ／ｃｍ²
である。加工速度は５〜２００ｍ／分の範囲が好まし
い。

【００２０】水圧は加工初期から終盤にかけて順次圧力
を上げて行くことが可能で、面質が向上する点から好ま
しい。ノズル径あるいはノズル間隔を順次小さくするこ
と、ノズル径とノズル間隔の両方を順次小さくすること
も可能で、やはり不織布の面質が向上する点から好まし
い。ノズルのヘッダーを回転運動させること、あるいは
ワイヤーを左右に振動させることで、さらに面質を改良
することも可能である。ノズルとウェブの間にワイヤー
を挿入し、水流を散水化すること、扇状の水流を用いる
ことでも面質の向上が可能である。

【００２１】交絡方法は片面のみ、あるいは両面交絡を
行うことができる。また、交絡を行った後、さらに不織
布を積層し交絡を行ってもよい。

【００２２】上記通気性シートに光反応性半導体と担体
を内包させる方法は種々あるが、光反応性半導体に光が
効率的にあたるように工夫する必要がある。例えば、図
１に示す光反応性有害物質除去シートは２枚のシート基
材を用いたもので、表面基材１として光透過性フィルム
を用い、裏面基材２として通気性の不織布を用い、表面
基材１と裏面基材２との間に粒状の光反応性半導体を担
持させた担体３を介在させ、光反応性半導体を担持させ
た担体３の粒子がそれぞれ碁盤目状に形成された多数の
袋状物の中に封入されるようにその境界をヒートシール
したものである。この場合、一つの大きな袋状のものに
光反応性半導体を担持させた担体を封入したものも本発
明の態様の一つであるが、このような場合と比べて、シ
ートを取り扱っているときの光反応性半導体を担持させ
た担体のシート中での偏在を防ぐことができるので好ま
しい。碁盤目を形成する各袋の縦横の大きさは種々の大
きさを用いることができる。一般的には縦横それぞれ５
〜５０ｍｍの範囲の大きさが好ましい。また、正方形の
他に長方形になるようにしても良い。ヒートシール部の
幅は狭ければ狭いほど単位面積当たりの有害物質除去効
率が高くなるが、切断等の加工を考えた場合は一定の幅
が必要である。一般的には１〜５０ｍｍの幅が好ましい
が、特に１〜５ｍｍの範囲が好ましい。また、必要に応
じて一定間隔ごとに幅広のヒートシール部を有するよう
にしても良い。

【００２３】別の態様としては、図１に示す光反応性有
害物質除去シートとほぼ同様の構成で、表面基材として
光透過性プラスチックフィルムと、裏面基材として多数
の微細な穴をあけて通気性にしたプラスチックフィルム
と、光反応性半導体を担体に担持させ錠剤に成型したも
のを用い、表面基材と裏面基材との間に錠剤を介在させ
てヒートシールして、多数の錠剤収納部とヒートシール
部を形成し、錠剤収納部にわずかの空間的余裕を持たせ
て錠剤を収納したシートも好ましい。

【００２４】さらに本発明の別の態様としては、光反応
性半導体を担持させた担体粒子を２枚の通気性の不織布
の間に介在させながら全面にわたってヒートシールしラ
ミネート加工したシート、あるいはさらにこれにプラス
チックフィルムをヒートシールにより裏打ちしたシート
も好ましい。この場合、担体が吸着性であれば、少なく
とも一方の通気性不織布中に担体粒子あるいは光反応性
半導体粒子を予め組み込んだ２枚の不織布を用いて、こ
の間に光反応性半導体粒子あるいは担体粒子を介在させ
て全面にわたってヒートシールしラミネート加工したシ
ートも更に好ましい。

【００２５】また、通気性シートをコルゲート加工して
光反応性半導体と担体との粉末を一緒にあるいは別々に
内包させたシートも本発明の態様の一つである。

【００２６】

【作用】本発明の光反応性有害物質除去材は、悪臭など
の有害物質を光反応性半導体で分解することができる。
これを悪臭などの有害物質の存在する場所においておく
と、この光反応性半導体の表面で有害物質が太陽光など
の光で分解され除去される。また、吸着能のある担体に
光反応性半導体を担持させた本発明の光反応性有害物質
除去材では、光のあたらない場所に放置しておいても、
有害物質は担体に吸着され除去される。この有害物質を
吸着したものを光のあたる場所に放置しておくと、担体
に吸着された有害物質を光反応性半導体の作用で分解す
ることができ、担体の吸着能を再生することができる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例により更に本発明を詳細に説明
するが、無論これらに限定されるものではない。

【００２８】実施例１市販のアナターゼ型酸化チタン粉末（比表面積２８７ｍ
² ／ｇ）５０ｇと市販の活性炭粉末（比表面積１０００
ｍ² ／ｇ）１００ｇとを混合し、活性炭表面に酸化チタ
ン粉末を物理的にまぶした。次に、これを図１に示した
表面基材１としての透明ポリプロピレンフィルム（厚さ
約５０μｍ）と裏面基材２としてのポリプロピレン繊維
からなる厚さ約１００μｍの不織布との間にヒートシー
ル法でヒートシール部を形成して小さな袋状に封入し、
図１のような光反応性有害物質除去シートを得た。シー
トを構成する各袋中には上記酸化チタンと活性炭との混
合物が約０．５ｇずつ封入されるようにした。

【００２９】得られた上記シートを２５ｃｍ×１３ｃｍ
の大きさに切断し、ポリプロピレンフィルム側が上方と
なるように４Ｗのブラックランプを有する縦４０ｃｍ、
横３０ｃｍ、高さ３０ｃｍの角型密閉ボックスの底部に
おいた。このボックス中に煙草の臭いの主成分とされて
いるアセトアルデヒドを３００ｐｐｍになるように加
え、シートの上方約２０ｃｍから４Ｗのブラックランプ
でシートに紫外線光を照射した。３０分後のアセトアル
デヒド濃度をガスクロマトグラフィーで定量したとこ
ろ、約２０ｐｐｍまでアセトアルデヒド濃度が低下して
いた。

【００３０】実施例２２００ｇ／ｍ² の活性炭粉末（比表面積１０００ｍ² ／
ｇ）を予め組み込んだポリプロピレン繊維不織布（厚さ
約１５０μｍ）と透明ポリプロピレンフィルム（厚さ約
５０μｍ）との間に、市販のアナターゼ型酸化チタン粉
末（比表面積２８７ｍ² ／ｇ）３０ｇ／ｍ² をヒートシ
ール法で全面融着させ内包させた。

【００３１】得られたシートについて、実施例１と同様
にしてアセトアルデヒド除去性能を試験したところ、約
１０ｐｐｍまでアセトアルデヒド濃度が低下していた。

【００３２】実施例３市販のアナターゼ型酸化チタン粉末（比表面積６５ｍ²
／ｇ）２００ｇと市販の活性炭粉末（比表面積１２００
ｍ² ／ｇ）８００ｇとを混合した。次に、ポリエチレン
テレフタレートのシート（厚さ約２００μｍ）を図１に
示した裏面基材２とし、ポリプロピレン繊維からなる厚
さ約１００μｍの不織布を表面基材１としてラミネート
加工を行って、小さな袋状に上記酸化チタンと活性炭を
封入し、図１のような光反応性有害物質除去シートを得
た。シートを構成する各袋中には上記酸化チタンと活性
炭との混合物を約０．３ｇずつ、１ｍ² 当たり１０００
ｇ封入した。

【００３３】得られた上記シートについて、実施例１と
同様にしてアセトアルデヒド除去性能を試験したとこ
ろ、約２０ｐｐｍまでアセトアルデヒド濃度が低下して
いた。

【００３４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、光
反応性半導体を利用した有害物質の除去において、光反
応性半導体を粉体、錠剤などの各種形態で扱うことがで
き、容易にシートに柔軟性などの使用目的に応じた各種
性状をもたせることができるうえ、長期間の使用が可能
で経済的である。このシートは、適度な大きさに切断
し、有害物質を除去したい場所におき、光を照射するだ
けで容易に有害物質を除去することができるので、有害
物質の量や設置場所に応じて手軽に、特に低濃度の有害
物質の除去にも効率よく使用できる。そのため、本発明
の光反応性有害物質除去材は、例えば、自動車の後部座
席やエアコン付近、あるいは靴箱、冷蔵庫、ロッカー、
タンスなどの中に設置したり、ハンガーに掛けて室内
で、あるいはベッド（マットレス）の上に敷いて病院内
で手軽に使用でき、また室内あるいは自動車内のブライ
ンドやカーテンとしても使用できる。また、このような
密閉された空間だけでなく、掃除機や生ゴミ乾燥機など
の排出口などの通気場所に設置してフィルターとして使
用しても効率的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の光反応性有害物質除去シ
ートの構成を示す図面であり、（Ａ）はその平面図、
（Ｂ）はその側断面図である。

【符号の説明】

１表面基材２裏面基材３光反応性半導体担持担体粒子４ヒートシール部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０１Ｇ 9/02 23/04 ＺＡＢＺ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光反応性半導体と担体とを一緒に又は別
々に通気性シート中に内包させてなることを特徴とする
光反応性有害物質除去材。
【請求項２】光反応性半導体と担体とを一緒に通気性
シートにより袋状に封入してなることを特徴とする光反
応性有害物質除去材。
【請求項３】光反応性半導体を担持させた担体粒子を
通気性シート中に内包させてなることを特徴とする光反
応性有害物質除去シート。