JPS6051377B2 - 酸素捕捉組成物 - Google Patents

酸素捕捉組成物

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JPS6051377B2
JPS6051377B2 JP53090906A JP9090678A JPS6051377B2 JP S6051377 B2 JPS6051377 B2 JP S6051377B2 JP 53090906 A JP53090906 A JP 53090906A JP 9090678 A JP9090678 A JP 9090678A JP S6051377 B2 JPS6051377 B2 JP S6051377B2
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silica
alumina
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瑛信 善里
禎三 山路
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Teijin Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酸素捕捉組成物に関するものであ、る。
更に詳しくは空気または酸素と接触することにより酸素
を吸収する作用を有し、同時に発熱する作用を有する組
成物に関するものである。本発明によれば発熱体或いは
酸素吸収剤としての作用を有する組成物が提供される。
従来より、空気または酸素と接触することにより酸素
を吸収して発熱する組成物としては、例えば鉄粉あるい
はアルミニウム粉等を金属粉を各種無機塩類の存在下、
外部からの注水および酸素との接触により発熱するもの
(例えば特開昭49ー7894よ同49−11286仄
同50−40477号公報参照)およびアルカリ金属硫
化物を炭化鉄あるいは炭素化合物存在下に酸素と接触さ
せ発熱するもの(特開昭52−108382および特開
昭52−108383号公報参照)等が知られている。
しカルながらこれらの方法は、例えば鉄等の金属粉の
酸化の場合酸素の他に水の存在が必要なこと、および安
定な発熱が得にくいなどの欠点があり、また炭化鉄ある
いは黒鉛等を用いるアルカリ金属硫化物の酸化の場合、
炭化鉄等の調製が煩雑で比較的高価であり、酸素の吸収
速度を巾広く制御することが困難であるなどの欠点があ
る。 一方最近、食品等の腐敗、変質、劣化を防ぐ手段
の1つとして密閉された容器内の酸素を酸素吸収剤を用
いて該容器内の酸素を効果的に吸収させて食品等の腐敗
、変質、劣化を防止する方法がとられている。これらに
用いられる組成物として、前記の鉄等の金属粉の酸化を
利用するもの(例えば特開昭52−10449吟公報参
照)、ハイドロサルファイドを主剤に水酸化カルシウム
或いは重炭酸ナトリウムを利用するもの(特公昭47−
19729号公報参照)、亜硫酸塩と活性炭を使用する
方法(特開昭52−114487号公報参照)等がある
。これらの方法は急激に反応が起りそのため取扱いが困
難であること。亜硫酸塩を用いる場合は亜硫酸ガスの発
生がさけられないという不利がある。 本発明者らは、
前記従来の提案方法の欠点を克服し酸素の吸収速度を自
由に制御てき適用範囲の広い酸素吸収体、なかんずく発
熱体として利用できる酸素捕捉組成物について研究を進
めた結果、本発明に到達した。 本発明によれば、(a
)アルカリ金属の硫化物、(b)シリカ、アルミナ、シ
リカアルミナおよびシリカマグネシアよりなる群から選
ばれた少くとも1種と(C)セリウム化合物を含有して
なる酸素吸収発熱組成物が提供される。
かかる本発明による酸素捕捉組成物は原料が安価であり
発熱速度や量を自由に制御でき、スムーズな酸素の吸収
が行なわれ、しかも亜硫酸ガスなどの危険なガスの発生
はない。
さらに遊離の(液状の)水を添加する必要がなく、極め
て清潔である。また本発明の酸素捕捉組成物は、その殆
んどのものが酸素の吸収により色の変化が起るという特
徴を有している。
本発明の組成物はその優れた作用を利用することにより
極めて広い分野に使用できる。
まず酸素吸収による発熱作用を利用することにより、例
えば携帯用カイロ等の人体保温剤、温熱湿布等の医療材
、酒、コーヒー、ミルク等飲料品の加熱、加温材、缶詰
等包装食品の加熱、冷凍食品の解凍、香料、防虫剤、殺
虫剤、殺菌剤等の加熱拡散、防寒材、保温マット、窓ガ
ラス等の凍結防止剤、その他の携帯用のホツトカーラー
、酸素モレ検知基材等へ使用できる。
また、酸素吸収作用を利用して、即席めん、揚げ物、菓
子、チョコレート、乳製品などの油脂または油脂含有物
の酸素による劣化防止、乾燥食品、くんせい品、コーヒ
ー、紅茶等食品の香り、味の劣化防止、パン、餅、生菓
子、野菜、果物、肉類、魚類等生鮮食料品のカビ、菌、
虫等による変質、腐敗の防止、医薬品、衣料品、フィル
ム、プラスチックなどの酸素による変質、変色による劣
化防止、鉄、亜鉛、銅、アルミニウム等の金属製品、精
密機器部品、楽器などの防錆などに用いられる。また、
酸素吸収による色の変化を利用して、包装食品の内容物
の鮮度の判定や、特定容器中の酸素の検知等にも利用で
きる。上記した例は単なる例示であつて本発明による酸
素捕捉組成物は、その他の分野であつてもその酸素吸収
作用や発熱作用を利用しうる分野であれば広く使用可能
である。
また書籍の保存、粉塵公害の防止などにも利用できる。
本発明の組成物における(a)成分のアルカリ金属の硫
化物とは、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウ
ム、セリウムなどの硫化物およびその水和物を意味する
その例として、Li2S,Na2S,K2S,Rb2S
,CS2Sおよび多硫化アルカリ化合物〔例えば式MS
x(ここでMはアルカリ金属、xは1〜10、好ましく
は1〜5の正数を示す)で表わされる〕が挙げられる。
かかる多硫化アルカリの例としては例えば、Na2s2
,K2s2,RY):2S2,cs2s2,Na2s3
,Rb2S3,Na2s4,css2,Na2s5,K
2s5,K2s6,Rb2s5,cs2s6等がある。
また、NaSH..KSH等の水硫化物も用いることが
できる。さらにアルカリ金属の硫化物は水和物、例えば
Na2sI嘱0,Na2s●6H20,Na2S●5.
5H20,Na2s●51120,Na2S●4.5H
20,K2S●2H20,K2S−5H20,K2S・
4112H20,K2S4・2H20,Rb2S・41
(20,CSS・41(20,CSS2・H2Oおよび
NaSH−2H20等であつてもよく、その方が好まし
い場合もある。
これらの中で硫化ナトリウム、カリウムおよびその水和
物が好ましく、就中硫化ナトリウムの9水塩(Na2S
−9H20)あるいは5水塩(Na2S−5H20)が
効果的であり入手容易であるので最も好ましい。前記ア
ルカリ金属の硫化物は、常温では酸素雰囲気にさらして
も簡単に酸素を吸収して酸化されない比較的安定な化合
物であるが、これと本発明の如く(b)シリカ、アルミ
ナ、シリカアルミナおよびシリカマグネシアよりなる群
から選ばれた少くとも1種を組合せることにより、常温
においても容易に酸素を吸収し、殆んどの場合発熱を呈
するようになる。かかる(b)成分としては、まず第1
にシリカ”(SiO2)、アルミナ(Al2O3)、シ
リカアルミナ(SlO2・Al2O3)またはシリカマ
グネシア(SiO2・MgO)のみならず、これらを主
成分として含むもの、例えばこれらを5唾量%以上、好
ましくは6鍾量%以上、特に好ましくは65重量%以上
含む・ものであれば、天然のもの或いは合成したものの
いずれであつても使用できる。
例えばアルミナはα−,β−またはγ−アルミナのいず
れであつてもよく、またシリカ・アルミナはシリカとア
ルミナの割合が広い範囲、例えば重量で1:99〜99
:J1のものであつてもよい。シリカとアルミナの割合
が重量で5:95〜95:5、特に10:90〜90:
10のシリカ・アルミナが優れている。上記(b)成分
としては、シリカアルミナがシリカまたはアルミナに比
べてより優れた効果を示す。さらに本発明の(b)成分
として天然および合成により調製できるシリカおよび/
またはアルミナを主成分とするものも使用することがで
きる。
この様なものとして(1)シリカ系では、例えばケイ石
、ケイ砂、粉末石英、珪藻土等がこれに含まれ、(Ii
)アルミナ系としては、ボーキサイド、アルミナ鉱物例
えばベーマイト(Al2O3・H2O)、ダイアスボア
(Al2O3・H2O)、ギブサイト(Al。O3・3
H20)、バイヤライト、パン土頁岩、粘土等がこれら
に属し、更に(Iii)シリカ−アルミナ系としては、
例えば長石、粘土鉱物例えばカオリン、虫圭目粘土、木
節粘土、ベントナイト(主成分Al2O3・4Si02
・NlI2O)、酸性白土、ロウ石(主成分パイロフイ
ライト;Al2O3・4Si02●H2O)、セリサイ
ト、葉蝋石、雲母(例えば白雲母)、ナクライト、デツ
カイト、アルミナケイ酸塩の如き各種ゼオライト、モン
モリロン石およびモレキユラーシーブー3A,5A,1
3X等の各種モレキユラーシーブスがこれらに属する。
しかし、本発明のシリカおよび/またはアルミナ上記の
ものだけに限定されるものではない。次に(b)成分の
うちのシリカマグネシアとしては、シリカおよびマグネ
シアを主成分とする鉱石および合成シリカ・マグネシア
がこれに相当する。特にシリカ・マグネシアを(4)重
量%以上、好ましくは6唾量%以上、特に好ましくは6
5重量%以上含むものが好適である。例えばこの様な例
として、鉱石では主成分が含水ケイ酸マグネシウムであ
るタルク、あるいはカンラン石(ホルステライト)、イ
ンドマイカ、石綿、ジヤモン岩の如きものが挙げられる
。さらにメタケイ酸マグネシウム塩等も含まれる。更に
合成シリカ・マグネシアとしては、シリカとマグネシア
が含まれていればシリカとマグネシアの割合は広い範囲
例えば重量で1:99〜99:1、好ましくは95:5
〜5:95の割合のものが好んで用いられる。
以上のシリカ・マグネシアの系においてシリカの全くな
くなつたマグネシアも用いることができる。本発明に用
いる(b)成分は、粉砕又はあるものはそのまま用いて
もよいし、市販品は市販品をそのまま用いてもよいし、
特に焼成の必要はないがある場合は焼成したものを用い
てもよい。
特に(a)成分として、アルカリ金属硫化物の無水塩を
用いたとき、焼成することなく、いくぶん含水した形で
(b)成分を使用すれば好結果が得られる。本発明にお
ける(a)成分と(b)成分との割合は、目的とする被
酸素捕捉物質としての性質および用途により種々変える
ことができる。例えば酸素吸収速度を大きくし、発熱速
度を大きくすることを希望するときは概して(a)成分
に対する(b)成分の割合を多くすればよいが、あまり
に多くすることは、単位重量当りの酸素吸収量が小さく
なる。一方、酸素吸収速度を遅くするためには逆に(b
)成分の割合を小さくすればよい。一般には、アルカリ
金属の硫化物1重量部当り(b)成分が0.01重量部
以上、好ましくは0.05重量部以上が適当であり、酸
素の吸収をよく行なわしめるためには、0.1重量部以
上が特に好ましい。一方(b)成分の上限は、アルカリ
金属の硫化物1重量部当り、100重量部以下、好まし
くは5唾量部以下、特に好ましくは2鍾量部以下が有利
である。本発明においては前記(a)成分および(b)
成分にさらに(c)成分のセリウム化合物を加えた組成
物であり、それによつて酸素の吸収速度あるいは吸収量
が一層増大する。
かかる(c)セリウム化合物としては酸化セリウム(C
eO2)、水酸化セリウム〔Ce(0H)3,Ce(0
H)4〕の他各種無機酸および有機酸との塩や錯塩等が
あげられる。無機酸との塩としては炭酸セリウム〔Ce
2(CO3)3、塩化セリウム(CeCl3)、硫酸セ
リウム〔Ce2(SO4)3,Ce(SO4)2〕、硝
酸セリウム〔Ce(NO3)3,c2(NO3)4〕等
があげられその他、硫酸第二セリウムアンモン〔Ce(
SO4)22(NH4)2S04〕、硫酸第一セリウム
アンモニウム〔Ce(NO3)32NH4N03〕、硝
酸第二セリウムアンモニウム〔Ce(NO3)42NH
4N03〕等の複塩でも良い。
また有機酸との塩としては酢酸セリウム〔Ce(αX℃
H3)3,Ce(0C0CH3)4,P−トルイル酸セ
リウム〔Ce(0C0C6H5CH3)3等の有機カル
ボン酸との塩などがあげられる。
一方錯塩としては蓚酸セリウム〔Ce(C2O4)3〕
、セリウムアセチルアセトナート〔Ce(Acac)3
Ce(Acac)4、ここでAcacはC5H7O2を
示す〕等があげられる。これらの無機酸および有機酸と
の塩および錯塩は無水物の状態でも結晶水を含んだ含水
塩でも用いることができる。またこれらセリウム化合物
はまた単一種類でも2種以上の化合物を混合した形でも
用いることができる。上述の(c)成分の金属化合物を
用いる場合は(b)成分と同じく、(a)のアルカリ金
属の硫化物の用いる量に対して、目的とする被酸素捕捉
物質としての性質および用途により種々変えることがで
きる。
主に(C)成分のセリウム化合物の効果は酸素吸収速度
を大きくし、単位時間内における発熱量を多くすること
にあるので、例えば酸素吸収速度を大きくし、発熱速度
を大きくすることを希望する時は概して(a)成分に対
する(c)成分の割合を多くすればよいが、あまり多く
することは単位重量当りの酸素吸収量が小さくなる。一
方、酸素吸収速度を遅くするためには逆に(b)成分の
割合を小さくすれば良い。一般には(a)アルカリ金属
硫化物のイオウ1原子当り(c)成分のセリウム化合物
のセリウム原子の合計が0.00001以上、好ましく
は0.00005原子以上が適当であり、酸素の吸収を
よく行なわしめるためには0.0001原子以上が特に
好ましい。
一方、(e)成分の上限はアルカリ金属の硫化物のイオ
ウ1原子当り、(C)成分のセリウム原子の合計が10
0原子以下、好ましくは50原子以下、特に好ましくは
20原子以下が有利である。本発明においては(a)成
分、(b)成分および(c)成分にさらに(d)充填剤
を加えることもできる。
充填剤を加えることによつて酸素吸収速度や吸収量の制
御、通気性等を改良することができる。かかる充填剤と
しては、それ自体(a)成分、(b)成分あるいは(c
)成分に対して不活性てあれば無機物あるいは有機物の
いずれであつてもよい。特に水に不溶性または難溶性の
ものが好ましい。かような充填剤の例としては、例えば
活性炭、黒鉛等の炭製品;炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭
化鉄等の炭化金属、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化チ
タン等の金属酸化物、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウ
ム、炭酸ウカルシウム等の金属塩類、ガラス粉等の無機
充填剤、セルロース、合成樹脂粉末(ポリエチレン、ポ
リアラミド粉末)、木綿クズ、ポリエステル、ナイロン
、アクリル等の繊維クズ等の有機充填剤があげられる。
本発明における(d)充填剤は(a)成分、(b)成分
および(c)成分の合計1重量部に対して0.001重
量部以上使用するのが有利である。
充填剤の使用量の上限は、あまりに多量に使用すると酸
素捕捉組成物単位重量当りの酸素吸収量が低下し経済的
に好ましくなくなるので自ら制約されるが、一般的に上
述の(a),(b)および(c)成分の合計1重量部当
り、50重量部以下、好ましくは2鍾量部以下、特に好
ましくは1呼量部以下であれば充分である。本発明にお
いて、(a)成分、(b)成分および(C)成分(また
はこれらと(d)充填剤)を含有してなる組成物に、さ
らに(e)含水状態または水和状態としての水を含有せ
しめることにより、一層酸素吸収速度や酸素吸収量を増
大せしめ、また発熱量を増やすことができる。
かかる゜゜含水状態または水和状態の水゛とは前記(a
)成分、(b)成分、(c)成分および(d)成分など
のいずれか1種または2種以上に吸着されている水、含
浸されている水および水和物としての水を意味し、外観
的に流動状態の液状の水を意味しない。例えば(a)ア
ルカリ金属の硫化物の水和物における結晶水(例えばN
a2S・9H20,Na2S−6H20,K2S−2H
20,K2S−5H20など)、(b)成分中に含浸も
しくは吸着している水および結晶水および(C)成分中
に含まれている結晶水などが(e)成分における水の例
としてあげられる。さらに(e)成分の水としては、例
えばNa2sO4・10H20,A120(0CH3)
4・4H20,A12(SO4)3・Na2SO4・2
4H20,A1.(SO4)3・16〜18H20,C
aS04・211.0,Mg(00CH3)2・4H2
0,MgS047H20,K00CCH(0H)CH(
0H)COONa●4H20,S102・NH2O,N
a(00CH3)2●3H20,Na3P04・12H
20などが挙げられるがこれらの中ではNa2sO4・
10H20が入手容易でしかも安価であつて好ましい。
就中(e)成分における水としては、(a)成分の結晶
水、(b)成分の結晶水或いは(c)成分の結晶水とし
て使用するのが好ましい。
前記(e)成分としての水は組成物全体として(a)成
分1重量部当り0.01〜50重量部、好ましくは0.
04〜3鍾量部の範囲が適当である。本発明において酸
素捕捉組成物は如何なる形態であつてもよい。
例えば(a)〜(e)の各成分のそれぞれを微粉末とし
、これらを単に混合したもの、乳鉢、めのう鉢、らいか
い機、ボール・ミル、ギア”コンパウダー、インターナ
ルミキサーなどを使用して粉砕し混合したものの如く粉
体のままで使用することもできるし、さらに混合粉体を
タブレットマシン、押出成型機、ロール成型機などによ
りペレット状、ビーズ状、棒状、ブロック状、シー卜状
などに成型したものであつてもよい。その際、通常粉体
の成型に使用される結合剤や滑沢剤を使用することもで
きる。かかる結合剤としては、例えばデンプン、カルボ
キシメチルセルロース、ポリ酢酸ビニル、ポリオレフィ
ン、ポリビニルアルコールの如き高分子重合体等が挙げ
られ、また滑沢剤としては各種ステアリン酸誘導体を挙
げることができる。本発明の酸素捕捉組成物は、粉末状
或いは前記の如く成型してそのまま使用することもでき
るし、通気性の包装材、例えばセロファン、種々の合成
樹脂フィルム、紙、編織布、不織布等の袋に入れて用い
ることもできる。
通気性であれば包装材の材質、構造は種々変えることが
できる。本発明の酸素捕捉組成物は酸素を除去したり酸
素含有量を削減したり、酸素の存在を検出する等の用途
にも利用することが可能であり、その使用量は目的用途
により適宜選択しうる。酸素吸収による発熱を利用した
発熱体として用いる場合は用途および被加熱体の性質や
容量・形状に応じて、発熱組成物の組成や使用量形状を
選択でき、各種発熱体あるいは保温材として用いること
ができる。以下本発明を実施例をあげて説明する。
実施例1 硫化ナトリウム5水和物(Na2S−51120)0.
5qと市販のシリカ◆アルミナSlO2Al。
O3(Si:A1(原子比)=1:1)0.5yおよび
炭酸セリウム〔Ce2(CO3)3〕5FI2081.
9mgを窒素雰囲気下めのう乳鉢にて粉砕混合し、その
混合物を30℃で1気圧(常圧)の酸素雰囲気下におい
たところ5分間で45ccの酸素を吸収しその間著るし
い発熱がみられた。比較例1 硫化ナトリウム5水和物(Na2S−5H20)0.5
ダと実施例1で用いたと同じ市販のシリカ.アルミナS
lO2・Al。
O3(Si:A1(原子比)=1:1)0.5qのみを
実施例1と同様窒素雰囲気下粉砕混合し30℃で1気下
の酸素雰囲気下において酸素の吸収を測定したところ5
分間で19ccの酸素を吸収しゆるい発熱がみられた。
実施例2 硫化ソーダ5水和物(Na2S5ll2O)0.5yと
市販のシリカマグネシアSiO2MgO(原子比Si:
Mg=11)0.5yおよび炭酸セリウム〔Ce2(C
O3)3・5H20〕245.7m9を窒素雰囲気下め
のう乳鉢にて粉砕混合し、その混合物を30℃で1気圧
の酸素雰囲気下においたところ5分間で48ccの酸素
を吸収し著るしい発熱を呈した。
実施例3〜7 硫化ナトリウム5水和物(Na2S−5H20)0.5
fとシリカ・アルミナSlO2Al2O3(Si:A1
=1:1原子比)0.5gおよび表1に示す各種セリウ
ム化合物とを実施例1と同様に窒素雰囲気下めのう乳鉢
にて粉砕混合し、それぞれの混合物を30℃1気圧の酸
素雰囲気下において酸素の吸収を速度した結果を表1に
示す。
実施例8〜 硫化ナトリウム5水和物(Na2S−5H20)0.5
yとシリカ●マグネシアSiO2MgO(Si:Mg=
1:1原子比)0.5yおよび表■に示す各種セリウム
化合物とをそれぞれ窒素雰囲気下めのう乳鉢にて粉砕混
合し、その混合物を30℃1気圧の酸素雰囲気下におい
て酸素の吸収を測定した。
実施例12〜15、比較例2,3 硫化ナトリウム5水和物(Na2S−5H20)0.5
fと表■に示す各種(b)成分およびセリウム化合物と
を窒素雰囲気下めのう乳鉢にて粉砕混合し、その混合物
を30′C1気圧の酸素雰囲気下において酸素の吸収を
測定した結果を表■に示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (a)アルカリ金属の硫化物、(b)シリカ、アル
    ミナ、シリカアルミナおよびシリカマグネシアよりなる
    群から選ばれた少くとも一種と(c)セリウム化合物を
    含有してなる酸素捕捉組成物。 2 (a)アルカリ金属の硫化物、(b)シリカ、アル
    ミナ、シリカアルミナおよびシリカマグネシアよりなる
    群から選ばれた少くとも一種、(c)セリウム化合物と
    (d)充填剤および/または(e)含水状態または水和
    状態としての水を含有してなる酸素捕捉組成物。
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Cited By (4)

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