TW202214108A - 浸漬精油之碳多孔質材料、以及使用其之抗菌劑及抗病毒劑、以及抗菌過濾器及抗病毒過濾器、以及空氣清淨機 - Google Patents

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Abstract

本發明的一態樣為一種浸漬精油之碳多孔質材料，其係浸漬有水、與具有抗菌作用及抗病毒作用之中至少一者之精油的浸漬精油之碳多孔質材料，其中構成該浸漬精油之碳多孔質材料的碳多孔質材料之藉由氮吸附BET法所得之比表面積為500m 2/g以上2500m 2/g以下，酸性官能基量為0.1meq/g以上5meq/g以下，將藉由測定氮吸附量所得之吸附等溫線利用NL-DFT法進行解析而得之孔隙直徑2nm以下的孔隙的孔隙容積為0.35cm 3/g以上。

Description

浸漬精油之碳多孔質材料、以及使用其之抗菌劑及抗病毒劑、以及抗菌過濾器及抗病毒過濾器、以及空氣清淨機
本發明係關於浸漬精油之碳多孔質材料及使用其之抗菌過濾器及抗病毒過濾器。
近年來，在空氣清淨等的領域中，高功能化‧多樣化的需求正在增加，其中對於具有抗菌‧抗病毒功能之空氣淨化用濾材進行了許多研究。作為去除空氣中的浮游細菌及浮游病毒的手段，已知有使用具有防塵功能的過濾器。但是，僅這種過濾器是無法殺死附著在過濾器的細菌及病毒，且有在過濾器上增殖之虞。又，相較於以對於如流感病毒的100nm左右大小的病毒的除塵效果為對象，對於如小兒麻痺病毒(poliovirus)的30nm左右的比較小的病毒來說，其效果小，而即使強化除塵效果但由於壓力損失的增加，所以預計難以作為口罩等的過濾器。
除了過濾器外，藉由使用產生羥基自由基的裝置、或緩慢釋放安定化自由基與過氧化物來賦予抗菌‧抗病毒作用的抗菌劑、和含有酚系、醇系等的合成化學物質作為一般的抗菌劑之抗菌劑，作為如口罩用的日用品且作為經常攜帶的製品使用，從對於人體的安全面、功能性的充分確保之觀點來看，不為較佳。
另一方面，有使用銀離子作為比較安全的抗菌劑的材料(專利文獻1等)，作為抗菌功能對如大腸菌的革蘭氏陰性細菌為有效的，但是對於如黃色葡萄球菌的革蘭氏陽性細菌而言，抗菌功能弱，而且關於抗病毒作用尚無法確認。又，有素材本身很貴的缺點。
又，也存在有使用了具有光觸媒功能之氧化鈦的抗菌劑，但是由於光觸媒功能是藉由紫外線或可見光而表現的，所以其使用方法中，存在要在白天且可以吸收戶外光線的狀態下使用，或只能併用如紫外線燈的特別裝置等有限的使用方法的問題(專利文獻2)。
又，將從雞等鳥類的蛋殼採取的抗體浸漬於不織布等載體而形成抗體過濾器者也使用在空氣清淨機、口罩用過濾器等，但是此等抗體過濾器使用了僅作用於流感病毒等特定的抗原的抗體，無法期待對於環境中存在的多種其他病毒、細菌類的效果(專利文獻3)。
綜上所述，需要具有高性能的抗菌‧抗病毒功能，而且安全且廉價的材料。
在這樣的情況下，迄今已報告有空氣清淨用過濾器中，以除臭等的目的含有作為安全性高的成分之從天然物萃取的精油(植物殺菌素(phytoncide)等)成分(專利文獻4)。由於油、醇類等暴露於空氣時會揮發，所以為了解決具有抗菌‧抗病毒作用的有效成分會立即消失，而難以長期使用的問題，專利文獻4中揭示了僅精油包含在活性碳、沸石等多孔質粒子狀材料中。但是，如專利文獻4般使多孔質粒子狀材料中僅包含精油的方法，是無法獲得發揮充分的抗菌‧抗病毒作用的材料。
因此本發明人等報告過一種過濾器，其係在活性碳上浸漬了氯化鎂、水、植物殺菌素來作為發揮充分的抗菌‧抗病毒作用的材料(專利文獻5)。
然而，專利文獻5所揭示的抗菌‧抗病毒劑雖具有高抗菌‧抗病毒功能，但由於氯化鎂等的無機鹽與水共存，所以在水過量存在的情形下會發生水解，而消耗水的結果使抗菌‧抗病毒功能下降，或是根據外部的溫度、濕度等的環境，伴隨水分揮發而發生因精油揮發所致的有效成分的損失，或是根據外部環境而在性能的長期安定性方面尚有改善的餘地。又，抗菌‧抗病毒性能方面也還有改良的餘地。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-285348號公報 [專利文獻2]日本特開2001-246208號公報 [專利文獻3]日本特開2010-030951號公報 [專利文獻4]日本特開2002-172156號公報 [專利文獻5]WO2015/104894號公報
[發明欲解決之課題]
本發明的目的係提供一種具有優異的抗菌‧抗病毒作用的浸漬精油之碳多孔質材料、及具備彼等之抗菌‧抗病毒過濾器以及空氣清淨機。
本發明的一態樣之浸漬精油之碳多孔質材料為一種浸漬有水、與具有抗菌作用及抗病毒作用之中至少一者之精油的浸漬精油之碳多孔質材料，其特徵係構成該浸漬精油之碳多孔質材料的碳多孔質材料之藉由氮吸附BET法所得之比表面積為500m 2/g以上2500m 2/g以下，酸性官能基量為0.1meq/g以上5meq/g以下，將藉由測定氮吸附量所得之吸附等溫線利用NL-DFT法進行解析而得之孔隙直徑2nm以下的孔隙的孔隙容積為0.35cm 3/g以上。
[用以實施發明的形態]
由本發明人等的研究可知，若水分不以某程度的比率存在，則植物殺菌素等的精油具有的抗菌作用減少‧消失。本發明人等經專心研究，結果發現了藉由具有如上述構成的浸漬精油之碳多孔質材料能達成上述目的。
根據本發明，可以提供一種能發揮優異的抗菌‧抗病毒作用之抗菌劑及抗病毒劑的浸漬精油之碳多孔質材料、及具備彼等之抗菌‧抗病毒過濾器以及空氣清淨機。
以下，針對本發明的實施的形態，進行詳細說明。此外，本發明的範圍不限定於此處說明的實施形態，並且在不脫離本發明的趣旨之範圍可加入各種的變更。
[浸漬精油之碳多孔質材料] 本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料係由特定的碳多孔質材料、水及精油構成。
構成本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料的碳多孔質材料之藉由BET法所得之比表面積為500m 2/g以上，較佳為700m 2/g以上，更佳為800m 2/g以上。又，在本實施形態使用之碳多孔質材料之藉由BET法所得之比表面積2500m 2/g以下，較佳為2200m 2/g以下，更佳為2000m 2/g以下。藉由BET法所得之比表面積若為上述下限以上，則能適當地維持精油、水的浸漬狀態，並且能抑制精油成分的揮發。另一方面，在藉由BET法所得之比表面積若為上述上限以下的情形，能維持碳材的力學強度，能適當地加工，且由於精油成分藉由毛細管現象吸附在多孔質碳內部而能抑制細菌、病毒與精油成分的接觸機率下降。
構成本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料的碳多孔質材料的酸性官能基量為0.1meq以上，較佳為0.2meq/g以上。又，該碳多孔質材料的酸性官能基量為5meq/g以下，較佳為4meq/g以下。在酸性官能基量為上述下限以上的情形，該碳多孔質材料由於與水的親和性優異而能抑制水的揮發，作為浸漬精油之碳多孔質材料，能長期地保持抗菌、抗病毒活性表現。又，在酸性官能基量為5mq/g以下的情形，與精油成分的親和性優異，能適當地將精油成分保留在碳多孔質材料表面，作為浸漬精油之碳多孔質材料，能長期地保持抗菌、抗病毒活性的表現期間。活性碳之酸性官能基量的定量，能使用一般已知的方法(例如，參照「Surface Vol.34，No.2(1996)」，「Catal.16, 179(1966)」等)來進行。具體而言，酸性官能基量的定量可在100ml的錐形燒瓶(Erlenmeyer flask)中取活性碳試料各2g，於此等之中加入1/10當量(N)的鹼性試劑(乙醇鈉)50ml，振搖24小時後過濾，並且用1/10當量(N)的鹽酸滴定未反應的鹼性試劑而進行。具體而言，能以後述的實施例記載之方法來測定。
本實施形態的碳多孔質材料較佳係氫含量為0.21重量%以上，更佳為0.3重量%以上。又，前述氫含量較佳為1.0重量%以下，更佳為0.8重量%以下。氫含量表示由碳構成之骨架的末端量，亦即碳結構的大小。在本實施形態中，若氫含量為上述上限以下，則由於碳結構充分地發達，且精油的浸漬能適當地維持而為較佳，若為上述下限以上，則能適當地維持水的浸漬。此處，氫的含量能以後述的實施例所記載之方法(元素分析)來測定。
構成本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料的碳多孔質材料之將藉由測定氮吸附量所得之吸附等溫線利用NL-DFT法進行解析而得之孔隙直徑2nm以下的孔隙的孔隙容積(以下，有時簡稱為微孔容積)為0.35cm 3/g以上，較佳為0.36cm 3/g以上。又，在本發明中所使用的碳多孔質材料的微孔容積較佳為0.42cm 3/g以下，更佳為0.40cm 3/g以下。此處，所謂的微孔表示孔隙徑(孔隙直徑)2nm以下的孔，並且能利用NL-DFT法解析藉由測定氮吸附量所得之吸附等溫線，藉此而算出微孔容積。在本發明中，於微孔容積為0.35cm 3/g以上的情形，能適當地維持精油及水分浸漬在碳多孔質材料上的狀態，且抑制精油及水分的揮發，而能適當地維持抗菌、抗病毒活性。
本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料或構成其之碳多孔質材料由於具有如上述的藉由BET法所得之比表面積、微孔容積、酸性官能基量，而細菌或病毒容易被浸漬精油之碳多孔質材料捕捉‧接觸，同時精油與水的接觸更有效率地發生，充分地發揮抗菌‧抗病毒作用。又，由於本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料精油與水的浸漬狀態能適當地維持，所以能長時間穩定地發揮抗菌‧抗病毒作用。
本實施形態中使用的碳多孔質材料的原料，只要能滿足所得之碳多孔質材料的性狀，並無特別限定，可列舉木材、鋸屑、木碳、椰子殼、核桃殼等的果實殼、果實種子、紙漿製造副產物、木質素、廢糖蜜等的植物系、泥碳、草碳、褐煤、褐碳、瀝青碳、無煙碳、焦碳、煤焦油、煤碳瀝青、石油蒸餾殘渣、石油瀝青等的礦物系、酚、莎隆(Saran，聚偏氯乙烯纖維)、丙烯酸樹脂等的合成素材、再生纖維(嫘縈)等的天然素材。可根據需要碳化‧活化前述原料，藉此得到碳多孔質材料。作為活化方法，有燃燒氣體活化、二氧化碳活化、水蒸氣活化等。
其中，在進行水蒸氣活化的情形，將用於活化之氣體中的水蒸氣氣體濃度在10～80%的範圍、更佳為在20～50%的範圍實施。又，作為活化的溫度，由於取決於水蒸氣的含量，所以並未特別規定，但為了抑制碳多孔質材料的過度氧化，通常在600～1000℃的範圍、更佳為在700～980℃的範圍實施。
再者，本實施形態中，活化後也在與活化氣體為相同組成的氣體中冷卻至碳多孔質材料的溫度達300℃以下為止，然後取出至系統外。所謂的與冷卻時所需要的環境之活化氣體為相同的氣體，可以是活化時所使用的氮氣、二氧化碳或此等之混合氣體(氧、氫的含量為1～2%以下)的環境，用於活化的氣體與用於冷卻的氣體不必為相同組成者。藉此，表面的官能基在冷卻中不會被去除，並且能穩定地取出。
作為碳多孔質材料的形狀，可為粉末狀、粒狀、纖維狀(絲狀、編織布(交叉)狀、氈狀)等中的任一種形狀。在用於空氣清淨機用過濾器、口罩等的情形，較佳為使用將上述活性碳接著於不織布等的各種過濾器基材而成的活性碳片；藉由黏合劑將上述活性碳成形為板狀、蜂巢狀、圓筒狀、圓柱狀等形狀的成型體；將上述碳多孔質材料填充至過濾器形狀的罐體中而成者等。
在使用粉末狀的碳多孔質材料進行片化的情形，從作業性、與精油成分等之接觸效率等的觀點，平均粒徑較佳為10μm～150μm，進一步較佳為20μm～75μm。在使用粒狀的活性碳的情形，基於相同的理由，平均粒徑較佳為75μm～1.7mm(200網目～10網目)，進一步較佳為100μm～0.5mm。在使用纖維狀的活性碳的情形，從成型性的觀點，較佳為裁切成1～5mm左右使用。此外，此處所謂的平均粒徑係指以雷射繞射法測定時的D50。
構成本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料的精油，只要具有抗菌作用及抗病毒作用中之至少任一種的精油，可以是化學合成的，也可以是源自天然物的。若為源自天然物的天然萃取藥劑，由於安全性比較高且對環境的影響小，所以為更佳。
作為經化學合成者，可列舉酚、異丙基甲基酚、間苯二酚、對羥基苯甲酸酯、苯氧基乙醇、瑞香酚、甲酚、檜酚酮、苯甲酸、水楊酸、脫氫乙酸、六氯酚、十一碳烯酸單乙醇醯胺、氯化烷基二甲基苄基銨、氯化本索寧(Benzethonium chloride)、葡糖酸洛赫西定、氯化溶菌酶等。
作為源自植物的天然萃取藥劑，可列舉例如從下列的至少1種植物所萃取的各種精油類：日本扁柏(Hinoki)、檜葉(Hiba)、抱礫(nara)、銀杏(ginkgo)、山白竹(Sasa albo‐marginata)、南天竹(nandina)、杜仲(Eucommia ulmoides)、薑黃(curcuma)、羅漢柏(hiba arborvitae)、圓柏(Juniperus chinensis)、檀香(Santalum album)、庫葉島冷杉(Abies sachalinensis)、黑松(Pinus thunbergii)、日本魚鱗松(Picea jezoensis)、柳杉(Cryptomeria japonica)、雲杉(Picea asperata Mast)、金鐘柏(Thuja standishii)、日本冷杉(Abies firma)、樟樹(Cinnamomum camphora)、柑橘(mandarin orange)、蒲桃(Eugenia)、木樨(fragrant olive)、澳洲茶樹(Melaleuca alternifolia)、桉樹(Eucalyptus)、雪松(Cedarwood)、金合歡(Acacia)、刺柏(Juniper)、百里香(thyme)、松樹(pine)、薄荷(peppermint)、薰衣草(Lavandula)、水芹(Oenanthe javanica)、水稻(Oryza sativa)等，但若為可萃取為精油的植物，則不限於上述植物種類。較佳為從此等植物所萃取的蘆薈萃取物、黃芩萃取物、黃檗萃取物、洋甘菊、芍藥萃取物、梔子花萃取物、茵蔯蒿(Artemisia capillaris)萃取物、紫草萃取物、野山樝(Crataegus cuneata)萃取物、辣薄荷(Peppermint)萃取物、桑椹(mulberry)萃取物、迷迭香萃取物、薰衣草、萃取物、馬齒莧萃取物、忍冬、檜酚酮(Hinokitiol)、板藍根(isatis root)等，特別是具有保持抗菌‧抗病毒功能的稱為植物殺菌素之有效成分的精油類。其中，前述有機性物質較佳為包含選自類萜(Terpenoid)類、苯丙烷類、類黃酮類、生物鹼類、酚類、醇類、甾醇類、雜環類、酯類、醚類、酮類、醛類、脂肪酸類或彼等之混合物中之至少1種的精油。
本實施形態中，特別較佳為使用含有許多上述有機性物質的植物殺菌素、茶樹油、桉樹油、廣藿香油、薄荷油等抗菌‧抗病毒作用優異的精油。尤其是植物殺菌素自古以來已知為具有抗菌功能的木材萃取成分。認為植物中具有稱為植物殺菌素的成分，作為用於保護植物本身免受細菌侵害的自我防衛物質。植物殺菌素中包含100種以上的有機天然物，認為能在各自共存的狀態下作用於各式各樣的細菌類、病毒類。
迄今為止，就類萜的特性而言，已知有殺菌、抗病毒、消毒‧抗菌作用、防腐作用等。一般而言，由於羥基多的化合物係抗菌‧抗病毒作用強，所以認為若含有許多羥基的化合物，則抗菌‧抗病毒作用變得更強。
又，作為被認為是具有抗菌‧抗病毒作用的精油成分，已確認有苯甲醇、苯乙醇等的醇類；十二烷醇、十六烷醇等的長鏈狀醇類；酚、甲酚、乙酚、丙酚、瑞香酚、丁香酚、癒創木酚、甲氧甲酚、甲氧酚、二甲氧酚等的酚類；乙酸、月桂酸、棕櫚酸、肉荳蔻酸、辛酸、丙酸、丁酸等的脂肪酸類；乙酸𦯉酸酯、乙酸異莰酯、乙酸香葉草酯、乙酸苯甲酯、乙酸沈香酯等的酯類；檸檬醛、香葉草醛等的醛類等。
在本實施形態中，相對於構成浸漬精油之碳多孔質材料的碳多孔質材料100質量份，精油的浸漬量較佳為0.1質量份以上，更佳為0.2質量份以上，進一步較佳為0.3質量份以上。又，相對於構成浸漬精油之碳多孔質材料的碳多孔質材料100質量份，精油的浸漬量較佳為300質量份以下，較佳為280質量份以下，較佳為250質量份以下。又，可為100質量份以下，可為50質量份以下，可為30質量份以下，可為25質量份以下，可為23質量份以下，可為20質量份以下。若為上述下限以上，則由於抗菌活性、抗病毒活性適當地表現，若為上述上限以下，則抑制表面的濕潤化‧發黏等，操作性優異而為較佳。
本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料浸漬有水。這是因為經浸漬在浸漬精油之碳多孔質材料的精油的抗菌‧抗病毒作用藉由浸漬水而充分地發揮。此處，浸漬在浸漬精油之碳多孔質材料的水，較佳為能與浸漬在該浸漬精油之碳多孔質材料的精油形成微胞狀的粒子的量，或水與精油不相分離的量。其理由尚未明確，但推測是因為浸漬在浸漬精油之碳多孔質材料的水藉由與精油形成微胞狀的構造，從而使精油中的抗菌‧抗病毒成分能發揮抗菌‧抗病毒作用。為了確認水與精油不相分離的量，在製作含有水、精油、根據需要的界面活性劑的精油組成物時，以目視觀察之際，能藉由是否觀察到油相與水相的界面來確認。
又，本實施形態的浸漬在浸漬精油之碳多孔質材料的水量，相對於構成該浸漬精油之碳多孔質材料的碳多孔質材料100質量份，較佳為20質量份以上，更佳為40質量份以上，進一步較佳為50質量份以上，特佳為60質量份以上。又，較佳為300質量份以下，更佳為200質量份以下。此外，相對於碳多孔質材料100質量份，一般構成浸漬精油之碳多孔質材料的碳多孔質材料能保持7質量份至20質量份的自然吸附的水分。本實施形態中，原因雖尚不明確，但是已知水分的存在對於抗菌、抗病毒活性有很大的影響。因此，推測被困在孔隙內的無法自由運動的水分，不致發揮本發明的功能。所以，在具有本實施形態的碳材特徵之多孔質碳材中，較佳為具有自然吸附的水分以上的水分量。是否具有自然吸附的水分以上的水分量，能藉由比較本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料中所含有的水量、與精油浸漬前的碳多孔質材料中所含有的水量來確認。
本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料係浸漬有精油與水而成者，其浸漬狀態尚未明確，但推測精油、水與根據需要的界面活性劑及/或保濕性物質在孔隙內混合，而形成了微胞狀態或膜構造。認為藉由在孔隙內形成這種微胞狀態或膜構造，能穩定地維持在構成本實施形態的碳多孔質材料上經浸漬有精油與水的狀態，同時適當地捕捉細菌、病毒，並且充分且穩定地供給由精油引起的抗菌‧抗病毒作用所需的水分，結果能長期穩定地發揮抗菌‧抗病毒作用。
本實施形態中的碳多孔質材料係藉由其孔隙、氧、氫等構成的酸性官能基的作用而保持水，但是藉由添加界面活性劑能提高與水的親和性，其結果能穩定地吸附水分。又，藉由以界面活性劑抑制相分離，而能抑制精油及水在碳多孔質材料上的保持性下降。基於這種理由，本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料能進一步浸漬界面活性劑。
在界面活性劑存在的情形，推定精油及水與界面活性劑容易在碳多孔質材料的孔隙內構成膜構造、微胞，並且認為精油成分能吸收於該膜構造或微胞內部。微胞的表面是親水基，認為能有效率地接觸從外部飛來的細菌、病毒表面的親水性之細菌的生物膜。認為微胞與細菌的生物膜同化，能藉由植物殺菌素成分使生物膜中位於內部的蛋白質改質，或破壞生物膜本身，其係與抗菌胜肽、酚系抗菌劑等的抗菌作用相同。
此外，即使在沒有界面活性劑的情形下，認為精油(尤其是植物殺菌素)所含成分之一的脂肪酸也起了界面活性劑的作用。因此，推定即使沒有界面活性劑，也表現出與抗菌胜肽、酚系抗菌劑相同的抗菌作用，但認為添加界面活性劑可更有效率地表現出抗菌作用。
作為這樣的界面活性劑，在不妨礙本發明效果之範圍可無特別限定地使用，但特佳為能使用陰離子界面活性劑、非離子界面活性劑或兩性界面活性劑。亦可使用餐具洗淨用洗滌劑、食品添加劑，這是因為藉由使用已證明對人體比較安全的材料，能更安全且廉價地製作浸漬精油之碳多孔質材料。
作為這樣的界面活性劑之更具體的例子，可使用例如烷基苯磺酸鹽、單烷基磷酸鹽、烷基聚氧乙烯硫酸鹽、單烷基硫酸鹽、肥皂、烷基二甲基氧化胺、烷基羧基甜菜鹼、聚氧乙烯烷基醚、山梨醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯(聚山梨醇酯)、甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯等。
在本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料含有界面活性劑的情形下，界面活性劑的含量係相對於前述精油重量而言為0.01～2.0倍左右。在界面活性劑小於0.01倍的情形中，有對於多孔質材料的濕潤性降低，精油成分稍微難以浸漬的傾向。另一方面，在超過2.0倍的情形中，仍然有精油組成物的黏度提高，精油成分不易浸漬於多孔質材料之虞。從這樣的觀點，認為界面活性劑的含量若相對於前述多孔質材料重量而言為0.01～2.0倍的範圍，則能更有效率地發揮優異的抗菌‧抗病毒效果。
再者，在本實施形態中，以抑制水的揮發為目的，也可添加保濕性物質。作為保濕性物質，並無特別限定，有機物、無機物無論哪一種都可以。作為有機物，可使用聚乙烯醇、聚乙二醇、纖維素等的親水性高分子等。作為無機物，可使用氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鈣、氧化鎂等的氧化物及此等之複合物、氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鈦等的金屬氫氧化物。此等藉由吸收水分，並且包含於後述的精油組成物中，能降低蒸氣壓且抑制水分的蒸發。藉此，能保持浸漬精油之碳多孔質材料中的水分。因此，認為能長時間保持優異的抗菌及抗病毒作用。再者，由於不包含鹵素元素、硼、硫等的元素，所以不會因吸濕、熱而釋放有害的物質而較佳。
又，保濕性物質的含量較佳為相對於前述碳多孔質材料重量的0.1～1.0倍。若保濕性物質的含量為相對於碳多孔質材料重量的0.1倍以上，則保濕性提高，且有抗菌‧抗病毒作用提高的傾向。另一方面，若為1.0倍以下，則容易抑制對於碳多孔質材料或精油而言為飽和的結晶析出。
此外，根據使用狀況、選擇的物質，保濕性物質有容易產生析出的情形，在該情形下，將保濕性物質相對於碳多孔質材料的含量以質量比計設為小於0.1倍，亦為較佳的一態樣。在為上述所列舉的金屬氫氧化物、金屬氫氧化物以外的無機物的情形下，例如在氯化鎂等的金屬氯化物的情形中有容易引起析出的傾向，相對於碳多孔質材料而言，較佳為將金屬氯化物的含量設為小於0.1倍，更佳為小於0.05倍，亦可為0倍(亦即不包含)。
作為本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料的製造方法，並未特別限定，可藉由以往眾所周知的方法製備。例如，可使用如以下的製備方法。
首先，將精油、水、及根據需要的界面活性劑、保濕性物質等混合，準備精油組成物(浸漬液)。此時，較佳為相對於前述多孔質材料重量，各成分以浸漬後成為如上述的摻混比進行混合，準備精油組成物(浸漬液)。
接著，將精油組成物(浸漬液)浸漬於碳多孔質材料。作為浸漬方法，能採取或利用能夠將一定量的精油組成物進行噴霧的噴霧裝置或進行噴灑的噴淋裝置的方法，或在經加入精油組成物的水槽中含浸一定時間，並且脫液而浸漬的方法等。
在碳多孔質材料為粉狀、粒狀的情形下，為了使精油組成物(浸漬液)均勻地溶合，亦可以混合器等攪拌活性碳，同時噴霧或滴下精油組成物，而得到浸漬精油之碳多孔質材料。
在碳多孔質材料為纖維狀、以及片狀、氈狀、織物狀等的成型物之情形下，更容易以分批方式、連續方式浸漬，並且可列舉利用具有片材輸送機構的輸送帶含浸裝置的方法等。
具體而言，以能適度地保持前述精油組成物的海綿滾筒或刷毛等塗布的方法、藉由均等地塗布或滴下精油組成物而使其浸漬。
此時，可重複壓縮、擠壓、再浸漬用以將精油組成物均等地溶合於碳多孔質材料片總體，但最後以精油組成物中所含各成分成為上述比率的方式計量重量並塗敷的方法為簡單且有效的。
在本實施形態中，就浸漬精油組成物的溫度而言，並未特別限制，只要不使水的蒸氣壓特別地上升的範圍，而且不妨礙冷凍等的塗敷的溫度就無礙，亦即4℃～80℃的範圍，更佳為10℃～60℃的範圍，進一步較佳為20℃～60℃的範圍。
浸漬精油組成物(浸漬液)的環境也沒有特別限定，可以在空氣下或非活性氣體下實施。特別是在高溫下實施的情形，較佳為在非活性氣體下實施。
為了防止乾燥，所得之浸漬精油之碳多孔質材料較佳為在製備後立即投入拉鍊袋等密封，並且這樣保存至使用之前。
又，使粉狀、粒狀的碳多孔質材料載持在作成基材的片上，製作具備碳多孔質材料的過濾器(片)，亦可以與上述的碳多孔質材料的片狀、氈狀、織物狀等的成型物相同方式，使精油組成物浸漬於前述過濾器上的碳多孔質材料。此時，作為基材，可列舉具有三維網狀骨架構造的過濾器基材，可列舉例如多孔質胺基甲酸酯(聚胺基甲酸酯發泡片)、不織布、織物、網目等的具有三維網狀骨架構造的各種過濾器基材，較佳者可列舉聚胺基甲酸酯發泡片。又，作為使碳多孔質材料載持於基材的方法，在使成為接著劑之物質與碳多孔質材料分散或溶解於水而成的懸浮液中浸漬基材，以碳多孔質材料單位面積重量成為目的值(適宜為100g/m 2～200g/m 2)的方式經擠壓後，藉由乾燥(適宜為100℃～200℃，0.1小時～6小時)，而能得到具備碳多孔質材料的過濾器。
[抗菌劑及/或抗病毒劑] 如上所述的本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料，可作為抗菌劑及/或抗病毒劑而使用於各種用途。
可使用於例如空氣清淨機用過濾器、口罩用過濾器、空氣調節器用過濾器、加濕器用過濾器、車載用空調過濾器、吸塵器用過濾器、垃圾處理器用過濾器、冰箱用過濾器等的用途。
本實施形態的抗菌劑及/或抗病毒劑由於含有對於人體溫和的源自天然的成分，又，可長期保持有效成分，所以認為藉由將其載持在用於空氣清淨機、口罩等用途的過濾器中使用，能發揮優異的效果。
例如，藉由使包含本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料的抗菌劑及/或抗病毒劑，載持在具有三維網狀骨架構造的過濾器基材，能提供一種抗菌及/或抗病毒過濾器。
作為能用於本實施形態的抗菌及/或抗病毒過濾器的過濾器基材，只要為具有能載持如上所述的浸漬精油之碳多孔質材料的三維網狀骨架構造之基材，則無特別限定。
具體而言，可列舉例如多孔質胺基甲酸酯、不織布、織物、網目等的具有三維網狀骨架構造的各種過濾器基材，通氣性佳，並且容易載持本實施形態的浸漬精油之碳多孔質材料者等。可使用市售物，作為多孔質胺基甲酸酯，能適當地使用倉敷紡織(KURABO)製1301WH2.2t、伊諾克(INOAC)製ECZ 10t、伊諾克(INOAC)製MF-13等。作為不織布，能適當地使用倉敷纖維加工製KC130等。作為網目基材，能適當地使用水隆(Mizutaka)製PH3734、PH3232、EH3433等。
又，如上所述的抗菌及/或抗病毒過濾器係藉由例如將浸漬精油之碳多孔質材料或碳多孔質材料分散於一定量的水中，且追加作為接著劑的乳膠(日本瑞翁(ZEON)製LX812)、作為增黏劑的纖維素(第一工業製藥製Cellogen WSA)來作成漿料，並將上述的各種過濾器基材含浸於該漿料中後乾燥而得到。此外，在過濾器製作時於含浸的漿料中使用碳多孔質材料的情形下，在過濾器製作後，其浸漬有精油組成物。
再者，藉由使此等過濾器具備在使用過的空氣清淨機、空氣調節器等中，並與氣流接觸，而能有效率地表現抗菌、抗病毒功能。
本說明書如上所述揭示了各種態樣的技術，其中主要的技術總結如下。 亦即，本發明的一態樣之精油浸漬多孔質材料係浸漬有水、與具有抗菌作用及抗病毒作用之中至少一者之精油的浸漬精油之碳多孔質材料，其特徵係構成該浸漬精油之碳多孔質材料的碳多孔質材料之藉由氮吸附BET法所得之比表面積為500m 2/g以上2500m 2/g以下，酸性官能基量為0.1meq/g以上5meq/g以下，將藉由測定氮吸附量所得之吸附等溫線利用NL-DFT法進行解析而得之孔隙直徑2nm以下的孔隙的孔隙容積為0.35cm 3/g以上。
藉由這樣的構成，可提供一種提供能發揮優異的抗菌‧抗病毒作用之抗菌劑及抗病毒劑的浸漬精油之碳多孔質材料及具備其之抗菌‧抗病毒過濾器、以及空氣清淨機。
在前述浸漬精油之碳多孔質材料中，較佳為進一步浸漬有界面活性劑。藉此，碳多孔質材料能穩定地吸附水分，並且能藉由界面活性劑抑制相分離，而能抑制精油及水在碳多孔質材料上的保持性下降。
又，在前述浸漬精油之碳多孔質材料中，前述精油較佳為源自植物的天然萃取藥劑。藉此，有安全性比較高且對於環境的影響少的優點。
再者，在前述浸漬精油之碳多孔質材料中，相對於前述碳多孔質材料而言，較佳為金屬氯化物的含量以質量比計小於0.1倍。藉此，認為能抑制金屬氯化物的析出。
又，關於本發明的另一態樣之抗菌劑及抗病毒劑，其特徵係包含上述的浸漬精油之碳多孔質材料。
再者，關於本發明的另一其他態樣的過濾器，其特徵係具備上述的抗菌劑或抗病毒劑。
又，本發明中亦包含具備上述的過濾器之空氣清淨機。 [實施例]
以下，藉由實施例來進一步具體地說明本發明，但本發明不因實施例而受到任何限定。
(碳多孔質材料的藉由氮吸附BET法所得之比表面積及微孔容積) 以下記載從BET的公式所導出的近似公式。
Figure 02_image001
Figure 02_image003
使用上述(I)的近似公式，在液態氮溫度下利用以氮吸附之多點法將在規定的相對壓(p/p 0)下所實測的吸附量(v)代入而求得v m，並利用下式來計算試料的比表面積(SSA：單位為m 2/g)。上述的式中，v m為在試料表面形成單分子層所需的吸附量(cm 3/g)，v為實測的吸附量(cm 3/g)，p 0為飽和蒸氣壓，p為絕對壓力，c為常數(反映吸附熱)，N為亞佛加厥數6.022×10 23，a(nm 2)為吸附質分子在試料表面中所占有的面積(分子占有的截面積)。
具體而言，使用康塔(Quantachrome)公司製「Autosorb-iQ-MP」，如下所示般在液態氮溫度下測定在碳多孔質材料的氮吸附量。將測定試料之碳材料填充至試料管，在試料管冷卻至-196℃的狀態下，暫時減壓，然後在期望的相對壓力下使氮(純度99.999%)吸附於測定試料。將吸附於在各別期望的相對壓力下達平衡壓力時的試料中的氮量設為吸附氣體量v。基於所得之值來算出藉由BET法所得之比表面積。
利用NL-DFT法解析由上述的氮吸附量的測定所得之吸附等溫線，並將具有2nm以下的孔徑(孔隙直徑)之孔的容積當作微孔容積而算出。
(碳多孔質材料的酸性官能基量的測定) 碳多孔質材料的酸性官能基量的定量，能藉由表面、34[2](1996)音羽p.62或Catal.,1966[16](美國)p.179中詳述的方法而進行。具體而言，在100mL的錐形燒瓶中取活性碳試料各2g，於此等之中加入1/10當量(N)的鹼性試劑(乙醇鈉)50mL，振搖24小時後過濾，並且用1/10當量(N)的鹽酸滴定未反應的鹼性試劑而進行。根據本方法，藉由來自氧的官能基與乙醇鈉反應，且藉由鹽酸定量殘留的乙醇鈉，而能確定酸性官能基量。
(碳多孔質材料的氫含量的測定：元素分析) 使用堀場製作所股份有限公司製的氧‧氮‧氫分析裝置EMGA-930，並基於非活性氣體溶解法來進行元素分析。 該裝置的檢測方法係使用氫：非活性氣體融解-非分散型紅外線吸收法(NDIR)，校正係使用Ni膠囊、TiH 2(H標準試料)，作為前處理，將在250℃、以約10分鐘測定水分量的試料20mg放入Ni膠囊中，並且在元素分析裝置內經脫氣30秒鐘後而測定。試驗係用3個檢體進行分析，並將平均值作為分析值。
[製造例1] ＜碳多孔質材料的製作＞ 將含有CMC2質量份的水40質量份，與將椰子殼碳化物微粉碎至200網目以下之基材100質量份混合，且使用碟型造粒機緩慢地造粒成球型，並且乾燥所得之造粒物。在加熱造粒物的同時形成從上部往下部的移動床，並從氣化烴的導入口，相對於造粒物100份，以40份的比例連續地吹入在350℃氣化的重油氣體。熱處理溫度為950℃，在該溫度下的造粒物的滯留時間為30分鐘。
接著，使用上述的粒狀碳材料，藉由來自液化丙烷氣體的燃燒氣體，在溫度900℃活化處理1小時。然後，維持在相同環境下降溫至200℃，而製造碳多孔質材料。將所得之碳多孔質材料的物性示於表1。
＜製作具備碳多孔質材料的過濾器＞ 接著，使100質量份所得之碳多孔質材料分散於120質量份的水中，並製作加入了40份的2質量%CMC水溶液、與260份的45質量%丙烯腈丁二烯系乳膠之懸浮液作為接著劑。將聚胺基甲酸酯發泡片(厚度3mm，聚胺基甲酸酯單位面積重量80g/m 2)浸漬於碳多孔質材料懸浮液，擠壓使碳多孔質材料單位面積重量成為150g/m 2後，在120°C乾燥，而得到具備碳多孔質材料的過濾器。
[製造例2] 在製造例1中，將活化時間設為2小時，除此之外，以與製造例1同樣的方式得到碳多孔質材料，接著得到具備碳多孔質材料的過濾器。
[製造例3] 在製造例1中，將活化時間設為3小時，除此之外，以與製造例1同樣的方式得到碳多孔質材料，接著得到具備碳多孔質材料的過濾器。
[製造例4] 在製造例1中，在活化後切換至氮氣流並在900℃保持1小時，除此之外，以與製造例1同樣的方式得到碳多孔質材料，接著得到具備碳多孔質材料的過濾器。
[製造例5] 在製造例1中，將活化時間設為4小時，然後降溫至200℃後在200℃的保持時間設為2小時，除此之外，以與製造例1同樣的方式得到碳多孔質材料，接著得到具備碳多孔質材料的過濾器。
將由製造例1～5所得之碳多孔質材料的藉由BET法所得之比表面積、酸性官能基、氫含量、微孔容積示於表1。
[表1]
製造例 比表面積 m 2/g 酸性官能基量 meq/g 氫含量 wt% 微孔容積 cm 3/g以上
1 1160 2.2 0.6 0.36
2 1250 3.2 0.2 0.40
3 1410 1.7 0.1 0.38
4 960 0.2 1.2 0.32
5 1020 5.2 0.1 0.37
[實施例1～3] 使用海綿滾輪將上述植物殺菌素溶液(精油，Phytoncide Japan製「PT-150」，含水率99.7%)調整液，均等地塗布至製造例1～3的具備碳多孔質材料的過濾器(100×120mm，活性碳重量1.08g)，藉此分別作成實施例1～3的具備浸漬植物殺菌素之碳多孔質材料的過濾器。具備浸漬植物殺菌素之碳多孔質材料的過濾器係重複壓縮、擠壓、再浸漬用以使浸漬液均等地混合於片總體，調整重量使得最後精油組成物為僅2g左右被添加到具備碳多孔質材料的過濾器中。浸漬操作前的過濾器本身的重量為1.8g，浸漬操作後的增量，在實施例1～3中分別為2g、2.4g、2.7g。
[比較例1] 除了不浸漬植物殺菌素溶液外，以與實施例1同樣的方式進行。
[比較例2及3] 以與實施例1同樣的操作，使用製造例4及5製備的活性碳，分別作成比較例2及3的具備浸漬植物殺菌素之碳多孔質材料的過濾器。浸漬與實施例1同樣的次數、量的植物殺菌素溶液，並施加壓縮、擠壓、再浸漬，結果比較例2及比較例3的浸漬操作後的增量分別為0.4g及0.5g。
精油之植物殺菌素對於活性碳100質量份的浸漬量，在使用滿足本案發明的規定之活性碳的情形下，認為植物殺菌素溶液充分地浸漬於活性碳，並顯現出效果。從實施例1至比較例2的浸漬量之增量的差，實施例1的植物殺菌素浸漬碳多孔質材料中浸漬有1.5g左右的植物殺菌素溶液。再者，若考慮到植物殺菌素溶液的水未揮發的情形及僅全部的水揮發的情形，則實施例1的活性碳每1.08g浸漬有0.006g～1.5g的植物殺菌素，相對於活性碳100質量份，推測大致以0.5質量份～140質量份的範圍浸漬。同樣地，推測實施例2中為0.6質量份～220質量份，實施例3中為0.75質量份～250質量份左右。又，比較例2及3中，若假設過濾器總體的增量全部浸漬於活性碳，則相對於活性碳100質量份，推測精油分別以0.0011質量份～0.37質量份及0.0014質量份～0.46質量份的範圍浸漬。
[貓冠狀病毒抗病毒性能] 使經冷凍保存在超低溫冷藏庫的Feline infectious peritonitis Virus(貓傳染性腹膜炎病毒，FIPV；貓病毒：79-1146株)於細胞增殖用培養基中(含有10%FBS的Eagle MEM(Gibco))以M.O.I(Multiplicity of infection，感染的多樣性)0.01感染fcwf4細胞(貓腎細胞：fcwf4p86株)，並在37℃5%CO 2存在下培養72小時(第1繼代)。大量培養連續的第5代繼代，且利用蔗糖密度梯度超高速離心法分離、純化病毒液，並且以每1mL分注後在-80℃超低溫冷凍庫中保存至實驗使用時。病毒液的一部分係以10倍連續稀釋法確認細胞改質效果，並測定病毒感染力(TCID 50)。
＜試驗方法＞ 特殊纖維對於貓冠狀病毒的試驗性能 測定條件 接觸時間     1、5、10、60、480分鐘 檢體數        試驗條件每3次 回收容量     1ml/纖維(10mm×10mm)
＜測定方法＞ 1.預先將Feline infectious peritonitis Virus(貓傳染性腹膜炎病毒，FIPV；貓病毒：79-1146株)調整成濃度約10 7.00TCID 50/ml。此外，基於不含病毒之陰性對照(初步試驗)中的細胞改質效果來估算最佳病毒濃度。
2.在細胞培養的培養皿(60mmϕ)中設置切下具備上述實施例1～3、比較例1～3所得之浸漬精油之碳多孔質材料的片之試驗片(10mm×10mm)。將調整完濃度的病毒液100μL滴下至試驗片。在滴下後立即在37℃5%CO 2存在下進行規定時間的培養。
3.依在測定條件中記載之各接觸時間回收試驗片，病毒維持培養基加入含有1%BSA的Eagle MEM(Gibco)1mL且進行洗滌操作，並回收病毒液。
4.將經回收的病毒液稀釋10倍，且在96孔微盤上接種於fcw-f4細胞，使其接觸感染1小時。在去除病毒液後，病毒維持培養基加入含有1%BSA的Eagle MEM(Gibco)0.1ml且在37℃5%CO 2存在下培養96小時，每24小時觀察細胞改質效果(CPE：Cytopathic effect，細胞病變效果)或代謝抑制，並測定病毒感染效價(TCID50)。此外，基於在不含病毒之對照試驗(初步試驗)中的細胞改質效果來估算經回收之病毒液的有效稀釋系列。
＜初步試驗：細胞毒性＞ 將在4種的試驗物質(每1片為10mm×10mm)中加入細胞增殖用培養基0.1ml者作為測定試料原液，於實施10倍稀釋後，在96孔微盤上接種於fcw-f4細胞。在不含試驗物質A的3種試驗物質中，於測定試料原液中觀察到100%的細胞改質效果(CPE)(表3)。在10 -1稀釋液中，於試驗物質B、C、D中觀察到20%的細胞改質。再者，在試驗物質D中，於10 -2稀釋液中觀察到10%的細胞改質。
由以上的結果，暗示試驗物質對用於病毒價測定的fcw-f4細胞造成影響，關於其以上的試驗，判斷1/1000倍稀釋為適當的。又，用於測定之FIPV的感染效價，使用相當於7.0TCID50/ml以上者。將結果示於表2。
[表2]
使用病毒感染效價 致敏時間(min)
1 5 10 60 480
實施例1 TCID 50/ml(Log) 6.70 6.8 6.7 6.5 5 2.6
病毒抑制率(%) - -25.89 0 36.9 98 99.92
實施例2 TCID 50/ml(Log) 6.7 6.8 6.7 6.5 4.6 2
病毒抑制率(%) - -25.89 0 36.9 99.21 99.99
實施例3 TCID 50/ml(Log) 6.7 6.8 6.7 6.5 4.4 2
病毒抑制率(%) - -25.89 0 36.9 99.5 99.99
比較例1 TCID 50/ml(Log) 6.7 6.8 6.7 6.5 5.2 4.6
病毒抑制率(%) - -25.89 0 36.9 96.84 99.21
比較例2 TCID 50/ml(Log) 6.7 6.8 6.7 6.5 5.2 4.6
病毒抑制率(%) - -25.89 0 36.9 96.84 99.21
比較例3 TCID 50/ml(Log) 6.7 6.8 6.7 6.5 5.2 4.6
病毒抑制率(%) - -25.89 0 36.9 96.84 99.21
[抗菌性能] 參考JIS Z 2801：2010「抗菌加工製品-抗菌性試驗方法‧抗菌效果」5 試驗方法，進行上述實施例及比較例所得之具備浸漬精油之碳多孔質材料的過濾器之抗菌性能試驗。
針對前述具備浸漬精油之碳多孔質材料的過濾器，裁切成約5cm×5cm的大小，以秤量0.5g的粒狀物能均等地配置在約5cm×5cm的範圍的狀態的方式製成檢體。
對各個檢體接種試驗菌液(黃色葡萄球菌(S.aureus)：0.4mL；大腸菌(E.coli)：0.4mL)，放上被覆薄膜(聚乙烯薄膜，大小約4cm×4cm，厚度約0.09mm)使其密接。將其在35℃保存24小時，測定每1個試樣的生菌數。此外，測定係進行了3次。
然後，利用以下的式子來求得抗菌活性值R： R=(Ut-U0)-(At-U0)=Ut-At U0：無加工(對照)試樣片的接種之後的生菌數(/個)之對數值的平均值 Ut：無加工試樣片的24小時後的生菌數(/個)之對數值的平均值 At：抗菌試樣的24小時後的生菌數(/個)之對數值的平均值 將結果示於表3。求得抗菌活性值R對於黃色葡萄球菌與大腸菌的值。
此外，抗菌性具有充分功能這樣的判斷指標係在具有抗菌活性值R為2.0以上時，判斷有抑制效果。
[表3]
碳多孔質材料 精油組成物 抗菌活性值R
對黃色葡萄球菌 對大腸菌
實施例1 製造例1 植物殺菌素溶液 2.60 2.00
實施例2 製造例2 植物殺菌素溶液 2.90 2.40
實施例3 製造例3 植物殺菌素溶液 2.80 2.00
比較例1 製造例1 無浸漬 0.00 0.00
比較例2 製造例4 植物殺菌素溶液 0.00 0.00
比較例3 製造例5 植物殺菌素溶液 0.00 0.00
由表2及表3的結果，實施例1～3所得之具備浸漬精油之多孔質碳材料的過濾器，精油係充分地浸漬，且抗病毒性能‧抗菌性能均為良好。相對於此，比較例1的多孔質碳材料中並未浸漬有精油，又，比較例2～3所得之具備浸漬精油之多孔質碳材料的過濾器無法充分地浸漬精油，抗病毒性能‧抗菌性能均為不良。
本申請案係以2020年8月19日申請之日本專利申請案特願2020-138757為基礎，且其內容係包含於本案中。
為了表現本發明，而在前述中通過具體的實施形態來適當且充分地說明了本發明，但應該理解若為同技術領域業者能容易地變更及/或改良前述的實施形態。因此，同技術領域業者實施的變更形態或改良形態，只要不脫離申請專利範圍中所記載之請求項的權利範圍之水準者，就解釋成該變更形態或該改良形態包括在該請求項的權利範圍。 [產業上利用之可能性]
本發明係在關於空氣清淨的技術、尤其是在抗病毒劑及抗菌劑、過濾器等的技術領域中，具有廣泛的產業上的可利用性。
無。
無。
無。

Claims (9)

  1. 一種浸漬精油之碳多孔質材料，其係浸漬有水、與具有抗菌作用及抗病毒作用之中至少一者之精油的浸漬精油之碳多孔質材料，其中構成該浸漬精油之碳多孔質材料的碳多孔質材料之藉由氮吸附BET法所得之比表面積為500m 2/g以上2500m 2/g以下，酸性官能基量為0.1meq/g以上5meq/g以下，將藉由測定氮吸附量所得之吸附等溫線利用NL-DFT法進行解析而得之孔隙直徑2nm以下的孔隙的孔隙容積為0.35cm 3/g以上。
  2. 如請求項1之浸漬精油之碳多孔質材料，其進一步浸漬有界面活性劑。
  3. 如請求項1或2之浸漬精油之碳多孔質材料，其中前述精油為源自植物的天然萃取藥劑。
  4. 如請求項1之浸漬精油之碳多孔質材料，其中相對於前述碳多孔質材料而言，金屬氯化物的含量以質量比計小於0.1倍。
  5. 一種抗菌劑，其係包含如請求項1之浸漬精油之碳多孔質材料而成。
  6. 一種抗病毒劑，其係包含如請求項1之浸漬精油之碳多孔質材料而成。
  7. 一種過濾器，其具備如請求項5之抗菌劑。
  8. 一種過濾器，其具備如請求項6之抗病毒劑。
  9. 一種空氣清淨機，其具備如請求項7或如請求項8之過濾器。
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