WO2016136235A1 - マイエナイト型化合物、多機能剤、及びマイエナイト型化合物含有製品の製造方法 - Google Patents
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- A61Q5/06—Preparations for styling the hair, e.g. by temporary shaping or colouring
Definitions
- the elements constituting the cage-like crystal structure are not limited to the above three types, and mayenite type compounds composed of various constituent elements are known.
- a mixed crystal compound of 12CaO ⁇ 7Al 2 O 3 and 12SrO ⁇ 7Al 2 O 3 in which a part of Ca in C12A7 is substituted with Sr is widely known.
- O ⁇ , O 2 ⁇ , OH ⁇ , S 2 ⁇ , F ⁇ , Cl ⁇ , H ⁇ and the like are widely known.
- a mayenite type compound that includes an electron instead of an anion is also known.
- Patent Document 1 discloses “a 12CaO ⁇ 7Al 2 O 3 compound containing an electron (e ⁇ ) of 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more and less than 2.3 ⁇ 10 21 cm ⁇ 3 ” ( (See claim 1 of Patent Document 1).
- Patent Document 1 discloses that “inorganic compound powder including electrons exhibits an excellent function as an antioxidant” (see [0006] of Patent Document 1).
- Patent Document 2 discloses that “a 12CaO ⁇ 7Al 2 O 3 compound and / or 12SrO ⁇ 7Al 2 O 3 compound containing a hydrogen anion (H ⁇ ) having a concentration of 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more and / or a mixture thereof.
- An antioxidant containing crystals as an active ingredient is disclosed (see claim 1 of Patent Document 2).
- the mayenite type compound may be used as an antioxidant by utilizing the antioxidant and reducing properties of the mayenite type compound.
- Patent Document 2 "inorganic compound containing a hydrogen anion (12CaO ⁇ 7Al2Or compounds, 12SrO ⁇ 7Al 2 O 3 compound, or a mixed crystal compound of the 12CaO ⁇ 7Al 2 O 3 and 12SrO ⁇ 7Al 2 O3) ”
- providing an antioxidant containing powder as an active ingredient and its application (see claim 1 of Patent Document 2).
- a product containing an antioxidant an external preparation for skin, makeup Patents, whitening agents, antioxidants for adding plastics, and antioxidants for adding paints are disclosed (see claims 2 to 6 of Patent Document 2).
- Patent Document 2 All products containing an antioxidant in Patent Document 2 are characterized in that a mayenite type compound is added as an active ingredient in a solid or highly viscous gel.
- a mayenite type compound is added as an active ingredient in a solid or highly viscous gel.
- the aspect which uses a mayenite type compound as an antioxidant by standing still without dissolving a mayenite type compound in liquids, such as oil, is not known.
- Hydrocarbon oxidation causes changes in the color of oil, generation of unpleasant odors, generation of harmful substances, and the like.
- a hydrocarbon having a higher degree of unsaturation is more susceptible to oxidation.
- Hydrocarbons react with oxygen by light, heat, etc., to produce peroxy radicals (sometimes referred to as “free radicals”). This peroxy radical is very reactive and reacts with hydrocarbons to produce various polymers, lower fatty acids and the like.
- peroxy radicals sometimes referred to as “free radicals”.
- This peroxy radical is very reactive and reacts with hydrocarbons to produce various polymers, lower fatty acids and the like.
- various antioxidants are added to the oil. Further, when water is present in the oil, the deterioration of the oil is promoted.
- antioxidant used in the oil examples include phenolic antioxidants, phosphorus antioxidants, sulfur antioxidants, and vitamin E. All of these antioxidants exhibit their antioxidant ability when dissolved in a solvent, particularly oil. When the antioxidant is dissolved in the oil, the constituents of the oil after the antioxidant is dissolved and the oil before the dissolution are different. The amount of the antioxidant dissolved in the oil may be limited by various regulations and standards. Conventionally, an antioxidant that can prevent oxidation of a substance contained in a solution without dissolving in a solvent such as oil has not been known. *
- Antioxidants are added to food oils to prevent oxidation of hydrocarbons.
- the type, amount, and the like of the antioxidant that can be added to the food oil are determined by regulations so as not to change the ingredients of the food.
- vitamin E derived from olive oil can be mentioned as a main antioxidant that can be added to foods under the regulations of JAS standards.
- the amount of vitamin E that can be added to food oils is not sufficient in accordance with the previously established regulation values, and there is a problem that it is difficult to completely prevent the oxidation reaction of hydrocarbons.
- vitamin E contained in the food is decomposed by oxidation, and the content of vitamin E in the food gradually decreases. Thereby, there exists a problem that the quantity of the nutrient contained in food oil by oxidation will reduce. *
- an antioxidant is generally added to fuel oil such as petroleum during long-term storage.
- fuel oil such as petroleum during long-term storage.
- phenolic antioxidants are generally used for fuel oils.
- the amount of the phenolic antioxidant that can be added to the fuel oil is regulated. According to the regulation value for the amount of addition of antioxidants, a sufficient amount of phenolic antioxidants cannot be added to completely prevent oxidation of the fuel oil. May not be prevented.
- sulfur type antioxidant is mentioned as another antioxidant added to fuel oil.
- the sulfur-based antioxidant generates sulfur oxide SOx that causes acid rain during the combustion reaction of fuel oil. From the viewpoint of reducing SOx in the exhaust gas during combustion, addition of the sulfur-based antioxidant is also limited. As a result, a sufficient amount of the sulfur-based antioxidant for preventing the oxidation of the fuel oil cannot be added to the fuel oil, and the oxidation and deterioration of the fuel oil cannot be sufficiently prevented. There is a problem. *
- organic paint such as ink and paint may be deteriorated due to oxidation of hydrocarbons as constituent components during storage in a storage container. Due to the deterioration of the organic paint, there is a problem that the color tone of the paint changes, and it becomes easy to cause cracks or peeling even after application of the paint.
- various antioxidants have been added and dissolved in organic coatings in order to prevent deterioration of the organic coating during storage due to oxidation.
- the antioxidant added to the organic paint may change the subtle color tone of ink or paint, etc., by changing the components in the organic paint.
- organic paints such as inks and paints, there is a problem that it is difficult to add and dissolve a sufficient amount of an antioxidant so that the oxidation reaction of hydrocarbons can be completely prevented.
- Patent Document 3 discloses that an electride compound can be heat-treated in an oxygen, hydrogen, or nitrogen atmosphere to replace an electron with an anion and include O ⁇ , H ⁇ , or N ⁇ . (Refer to Patent Document 3, page 6, line 22 to page 7, line 2 and page 15, line 3 to line 11). Patent Document 3, O - C12A7 compound and the isomorphic compound clathrating ions, oxidation catalyst and O - that can be applied as a beam generating material is disclosed (page 15, line 12 - line 13 of Patent Document 3 reference).
- a mayenite type compound that includes active oxygen such as O ⁇ and O 2 ⁇ has a bactericidal action against bacteria and viruses, and that it is used as a bactericidal agent.
- the mayenite type compound has various functions according to the difference in the type of electrons or anions included in the mayenite type compound. Therefore, it is considered that the mayenite compound can be applied to various uses according to the difference in the functions of different types of mayenite type compounds such as anions included. In addition, by using together mayenite type compounds having different functions, application to various uses is expanded, and the synergistic effect of each function is considered to be more suitable for certain uses. *
- the present invention includes a mayenite type compound, without dissolving in a solvent such as oil, electron donating reaction, H - donor reaction, deoxygenation reaction, and multi-functional agents that can cause dehydration reaction, i.e. the radical scavenging activity, reducing It is an object of the present invention to provide a multifunctional agent having the performance, deoxygenation performance, and dehydration performance.
- An object of the present invention is to provide a container, a porous body, a coating film, a filter, and a reactor having radical scavenging activity, reducibility, deoxygenation performance, and dehydration performance.
- This invention makes it the subject to provide the multifunctional agent for oils which can maintain the quality of oil, especially insulating oil.
- This invention makes it the subject to provide the usage method of the multifunctional agent which can maintain the quality of insulating oil.
- An object of the present invention is to provide an oil-filled transformer in which the quality of the insulating oil is maintained.
- An object of the present invention is to provide an oil-filled capacitor in which the quality of the insulating oil is maintained.
- This invention makes it the subject to provide the gas phase modifier which can modify
- This invention makes it the subject to provide the filter for tobacco smoke which can modify
- This invention makes it the subject to provide the attachment for tobacco smoke which can modify
- An object of the present invention is to provide a mask having radical scavenging activity, reducibility, and dehydration performance.
- the present invention provides a method for producing a mayenite-type compound-containing product that can produce a mayenite-type compound-containing product that contains a high-purity mayenite-type compound and that can suppress deterioration in quality.
- the present invention can produce a mayenite type compound I that clathrates a high concentration of electrons and H ⁇ , a mayenite type compound that clathrates a high concentration of electrons, or a mayenite type compound that clathrates a high concentration of H ⁇ , Accordingly, at least one of a mayenite type compound I that includes high concentration electrons and H ⁇ and a mixture II of a mayenite type compound that includes high concentration electrons and a mayenite type compound that includes high concentration H ⁇ is included. It is an object of the present invention to provide a method for producing a mayenite type compound-containing product.
- Means for solving the problems are as follows. It is a mayenite type compound characterized in that clathrate - (1) electrons and H. (2) electrons and H - mayenite type compound and clathrate I, and, the mayenite type compound clathrate electrons and H - contains at least one of the mixture II of the clathrate mayenite type compound, radical scavenging It is a multifunctional agent characterized by having activity, reducibility, deoxygenation performance, and dehydration performance. (3) A container comprising at least a part of the multifunctional agent according to (2). (4) The container according to (3), wherein the container is ceramic or glass. (5) A porous body comprising the multifunctional agent according to (2), wherein at least the surface is porous.
- An oil-filled transformer comprising a transformer tank and an insulating oil filled in the transformer tank, wherein the multifunctional agent according to (2) is contained in the insulating oil and the insulating oil. It is an oil-filled transformer characterized by being in at least one of the periphery.
- An oil-filled capacitor comprising a capacitor tank for storing a capacitor and an insulating oil filled in the capacitor tank, wherein the multifunctional agent according to (2) is contained in the insulating oil and the insulating oil. It is an oil-filled capacitor
- a gas phase modifier characterized in that the multifunctional agent according to (2) is used for gas phase reforming.
- a tobacco smoke filter comprising the multifunctional agent according to (2) above, which modifies tobacco smoke.
- (16) having a case having at least two openings and an internal space, and the multifunctional agent according to (2) disposed in the internal space, and attaching tobacco to the one opening, An attachment for cigarette smoke that modifies tobacco smoke passing through the case with the other opening as a mouthpiece.
- (17) A mask comprising the filter according to (7) or the reactor according to (8).
- a mixing and pulverizing step in which raw materials are mixed and pulverized using a mixing and pulverizing device to obtain a mixture, and the mixture is placed in or on the baking device and baked to obtain a mayenite type compound precursor.
- Ienaito type compound is a manufacturing method of containing products.
- electrons and H - and the inclusion complex also, by having a unique crystal structure, electron donating reaction, H - donor reaction, deoxygenation reaction, and to cause a dehydration reaction It is possible to provide a mayenite type compound that can be used.
- the mayenite type compounds I and II that include electrons have an electron donating property, thereby eliminating free radicals, in particular, eliminating active oxygen and reducing properties.
- H - clathrating, mayenite type compound I, II is, H - having donor, which is reducing.
- the mayenite type compounds I and II according to the present invention have a cage-like crystal structure, and at least one of electrons having negative charges and H 2 ⁇ is included inside the inclusion cage having positive charges.
- the inclusion cage has a function of removing water present in the surroundings through a hydration reaction by contact with water and a function of taking anions, particularly oxygen ions, into the inside.
- the mayenite type compound according to the present invention is a ceramic made of an inorganic compound, not an organic compound such as an electron donor generally used conventionally.
- a mayenite type compound which is a kind of ceramics has a property that it is insoluble in an organic solvent such as oil. According to the means described in the above (2), it has a radical scavenging activity by donating electrons to the contained component in the liquid without dissolving in the liquid such as oil, and has a reducing property, and contained in the liquid. It has reducibility by donating H 2 - to the component, has deoxidation performance by incorporating anions, especially oxygen ions, into the inclusion cage, and dehydration performance by hydration reaction by contact with water Can be provided.
- the multifunctional agent for oil which can maintain the quality of oil, especially insulating oil can be provided.
- the usage method of the multifunctional agent which can maintain the quality of insulating oil can be provided.
- the oil-filled transformer with which the quality of the insulating oil was maintained can be provided.
- an oil-filled capacitor in which the quality of the insulating oil is maintained can be provided.
- the gas phase modifier which can modify
- a tobacco smoke filter capable of modifying tobacco smoke can be provided.
- reform tobacco smoke can be provided.
- a method for producing a mayenite type compound-containing product capable of producing a mayenite type compound-containing product which contains a high-purity mayenite type compound and can suppress deterioration in quality. Can be provided.
- a mayenite type compound I that includes a high concentration of electrons and H ⁇ a mayenite type compound that includes a high concentration of electrons, or a mayenite type compound that includes a high concentration of H ⁇
- a mayenite type compound I that includes a high concentration of electrons and H ⁇ a mayenite type compound that includes a high concentration of electrons and a mayenite type compound that includes a high concentration of H ⁇
- the manufacturing method of the mayenite type compound containing product containing at least one of the mixtures II can be provided.
- FIG. 1 is a schematic view showing the crystal structure of a mayenite type compound.
- FIG. 2 is a schematic explanatory view showing the granular multifunctional agent of the present invention.
- FIG. 3 is a schematic explanatory view showing the ball-shaped multifunctional agent of the present invention.
- FIG. 4 is a schematic explanatory view showing the filter-like multifunctional agent of the present invention.
- FIG. 5 is a schematic explanatory view showing a film-like multifunctional agent of the present invention.
- FIG. 6 is a schematic explanatory view showing the container-type multifunctional agent of the present invention.
- FIG. 7 is a schematic explanatory view showing an example of an attachment for cigarette smoke having the multifunctional agent of the present invention.
- FIG. 1 is a schematic view showing the crystal structure of a mayenite type compound.
- FIG. 2 is a schematic explanatory view showing the granular multifunctional agent of the present invention.
- FIG. 3 is a schematic explanatory view showing the ball-shaped multifunctional
- FIG. 8 is a schematic explanatory view showing an example of a reactor having the multifunctional agent of the present invention.
- FIG. 9 is a schematic explanatory diagram showing an example of an oil-filled transformer.
- FIG. 10 is a schematic explanatory view showing an example of an oil-filled capacitor.
- FIG. 11 is an X-ray diffraction pattern of Sample B of the example.
- Mayenite type compound clathrating electrons and H ⁇ the mayenite type compound clathrating both electrons and H ⁇ according to the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “mayenite type compound I”). Is described below.
- the mayenite type compound includes an inclusion cage having a positive charge and inclusion particles having a negative charge that are included inside the inclusion cage.
- the inclusion particles in the mayenite type compound I are electrons and H 2 ⁇ .
- the inclusion cages are three-dimensionally connected in a three-dimensional network, so that a cage cluster is configured as the entire structure.
- a cage cluster constituted by an inclusion cage and a plurality of inclusion cages has a crystal structure peculiar to a mayenite type compound.
- an inclusion cage is formed mainly by three kinds of elements having different sizes.
- an inclusion cage is formed by Al indicated by numeral 4, Ca indicated by numeral 3, and O indicated by numeral 2.
- the mayenite type compound in which an inclusion cage is formed by Al, Ca and O may be referred to as 12CaO ⁇ 7Al 2 O 3 or C12A7.
- FIG. 1 shows an example in which a cage cluster is constituted by three inclusion cages 6, but C12A7 has 12 inclusion cages per unit lattice.
- an example in which one electron is included is shown for convenience. It behaves quantum mechanically because it is small. That is, although electrons are attracted to positive charges, they are delocalized and can only be shown by existence probability.
- the inclusion cage may contain elements other than Al, Ca and O as long as the crystal structure peculiar to the mayenite type compound is not destroyed.
- part or all of Al may be substituted with at least one element selected from the group consisting of B, Ga, C, Si, Fe, and Ge.
- Some or all of Ca is Sr, Li, Na, K, Mg, Sr, Ba, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ir, Ru, Rh, and Pt. It may be substituted with at least one element selected from the group consisting of Part or all of O may be substituted with at least one element selected from the group consisting of H, F, Cl, Br, and Au.
- the inclusion particles are respectively included inside the inclusion cage constituting the cage cluster.
- C12A7 has twelve inclusion cages per unit cell, and has a positive tetravalent charge as a whole. Therefore, when the inclusion particle included in the inclusion cage is a divalent anion, the anion is included in 2 of 12 inclusion cages, and the inclusion particle is a monovalent anion. Anions are included in 4 out of 12 inclusion cages. Further, when the inclusion particle is an electron, as described above, it is delocalized and can be shown only by the existence probability. The inclusion particles having a negative charge are electrically stably held inside the inclusion cage having a positive charge. *
- the mayenite type compound I includes an electron and H ⁇ .
- Electronic and H - since with each monovalent negative charge, H in three clathrate cage in twelve inclusion cage - is inclusion, one electron is present delocalized
- H ⁇ is included in 2 inclusion cages and 2 electrons are delocalized, and 1 inclusion in 12 inclusion cages.
- grains is not specifically limited.
- the content ratio between the electrons included in the mayenite type compound I and H ⁇ is not particularly limited. It is possible to particularly suitably control the reduction reaction with the mayenite type compound I, sufficient electron donating ability and H for use as such as an antioxidant or reducing agent - so as to have a donor capability, the mayenite type compound I in electrons and H which are inclusion in - the content ratio of can be changed appropriately.
- the mayenite type compound I is composed of one or more cage clusters.
- Mayenite type compound I is, electrons and H - besides, H - may contain other anions and radicals, and the like.
- the mayenite type compound according to the present invention only needs to include at least one electron and one H ⁇ in 12 inclusion cages, and other anions can be included in a maximum of two inclusion cages. Or a radical may be included.
- Specific examples of anions other than H ⁇ that may be contained in the mayenite type compound I include S 2 ⁇ , F ⁇ , Cl ⁇ , O ⁇ , O 2 ⁇ , O 2 2 ⁇ , and OH ⁇ . It is done.
- the mayenite type compound I includes an electron by having light absorption peaks at two positions where the photon energy is 0.4 eV and 2.8 eV in the light absorption spectrum. Furthermore, from the intensity of these absorption peaks, the amount of included electrons can be determined. As another method, the inclusion of electrons by the mayenite type compound I can be confirmed by measuring the ESR spectrum with an electron spin resonance apparatus (ESR) and by the presence or absence of a signal caused by the electrons. Further, by using secondary ion mass spectroscopy (sometimes referred to as “SIMS”), it can be confirmed that H ⁇ is included in the mayenite type compound I. ⁇ Concentration can be quantified.
- ESR electron spin resonance apparatus
- SIMS secondary ion mass spectroscopy
- the inclusion of mayenite type compound I with H 2 ⁇ may mean that the mayenite type compound I is impregnated with water by the presence or absence of generation of hydrogen gas when the mayenite type compound I is dissolved in a strong acid such as hydrochloric acid. This can be confirmed by the presence or absence of the generation of hydrogen gas when the compound I is hydrated and the crystals collapse. Further, as another method, by using nuclear magnetic resonance apparatus (NMR), the mayenite type compound I is H - can confirm that the clathrate.
- NMR nuclear magnetic resonance apparatus
- the mayenite type compound I includes an electron and H ⁇ , it has a sufficient electron donating property and also has an H ⁇ donating property. Further, as described above, the mayenite type compound I has a characteristic crystal structure, thereby having a function of taking in anions, particularly oxygen ions, and also undergoes a hydration reaction upon contact with water. Accordingly, the mayenite type compound I are electron-donating reaction, H - can cause donor reaction, deoxygenation reaction, and the dehydration reaction.
- the mayenite type compound I has both the function of the mayenite type compound that clathrates only electrons and the function of the mayenite type compound that clathrates only H 2 ⁇ .
- the mayenite type compound that includes electrons has an electron donating property, thereby eliminating free radicals, in particular, eliminating active oxygen, and also having reducing properties.
- H - The clathrate mayenite type compound, H - having donor, which is reducing.
- the mayenite type compound I has a cage-like crystal structure, and at least one of an electron having a negative charge and H ⁇ is included inside an inclusion cage having a positive charge.
- the mayenite type compound I containing at least Ca, Al, and O as a crystal lattice has a function of incorporating anions, particularly oxygen ions, into the inclusion cage and a hydration reaction by contact with water, so that moisture present in the surroundings can be obtained. Has the function of removing.
- oxygen or moisture is present around the mayenite type compound I, first, the mayenite type compound I takes in oxygen ions O 2 ⁇ inside the inclusion cage, and the incorporated oxygen ions O 2 ⁇ reacts with surrounding moisture. And becomes OH ⁇ in the inclusion cage.
- the mayenite type compound I contributes to the deoxygenation reaction and the dehydration reaction.
- the mayenite type compound I is a ceramic made of an inorganic compound, not an organic compound such as an electron donor generally used conventionally.
- a mayenite type compound which is a kind of ceramics has a property that it is insoluble in an organic solvent such as oil.
- the mayenite type compound I has a radical scavenging activity and a reducing property by donating electrons to the component in the liquid without dissolving in the liquid such as oil, and the component in the liquid.
- H - have reducible by donating, by contact with water having a dewatering performance by hydration, also take in oxygen ions within the inclusion cage has a deoxidizing performance Has multiple functions.
- the mayenite type compound that clathrates electrons has the same structure as the mayenite type compound I that clathrates electrons and H ⁇ except that the particles clathrated in the clathrate gauge are electrons.
- the content ratio of the mayenite type compound that includes electrons and the mayenite type compound that includes H 2 ⁇ is not particularly limited. Depending on the use of the mixture II, the content ratio of the mayenite-type compound that includes electrons and the mayenite-type compound that includes H 2 ⁇ in the mixture II can be appropriately changed.
- Mayenite type compound clathrate electrons and H - a clathrate mayenite type compound, as well as unavoidable impurities and mayenite type compound I, electrons and H - may contain an anion and a radical other than the respectively.
- the mixture II has the same function as the mayenite type compound I. *
- the mayenite type compound that includes electrons has the same structure as the mayenite type compound I that clathrates electrons and H ⁇ except that the particles clathrated in the clathrate gauge are electrons.
- the mayenite type compound that includes electrons may contain an anion, a radical, and the like in addition to the electrons.
- the mayenite type compound that includes electrons has an electron donating property, thereby having a radical scavenging activity for scavenging free radicals, in particular, scavenging active oxygen and having a reducing property.
- the mayenite type compound that clathrates electrons exhibits conductivity when the electrons clathrated between the clathration cages are exchanged. Therefore, the mayenite type compound I and the mayenite type compound that includes electrons can be used as a constituent material of a member that requires electrical conductivity.
- a mayenite type compound I and a mayenite type compound that includes electrons can be used as a constituent material of electrodes of capacitors and batteries and a constituent material of electronic circuits. More specifically, an electric circuit in which electricity is conducted along the pattern on the substrate can be obtained by printing on the substrate a pattern of a conductive material containing the mayenite type compound I and the mayenite type compound that includes electrons. .
- the mayenite type compound I and the mayenite type compound which clathrates an electron can also be used as a constituent material of the cathode which discharge
- the mayenite type compound I and the mayenite type compound that clathrates electrons have an electron donating property.
- As the electron donating reaction a reaction in which the inclusion electrons are directly imparted to particles such as ions and radicals existing outside the cage cluster can occur.
- H - a mayenite type compound clathrate Next, H - the described mayenite type compound clathrate.
- H - The clathrate mayenite type compound particles inclusion in inclusion gauge H - except that they are, electrons and H - has the same and mayenite type compound I clathrate and structures.
- H - The clathrate mayenite type compound, as an inevitable impurity like the mayenite type compound I, H - may contain other anions and radicals, and the like.
- H - The clathrate mayenite type compound, H - having donor, which is reducing.
- Mayenite type compound I and mixture II can take arbitrary forms, for example, forms of containers, porous bodies, coatings, powders, granules, balls, pellets, filters, etc. Can be taken. *
- the shape of the container is not particularly limited, and the entire container may be formed of mayenite type compound I or mixture II, or a part of the container may be formed of mayenite type compound I or mixture II.
- the entire container may be formed of mayenite type compound I or mixture II, or a part of the container may be formed of mayenite type compound I or mixture II.
- only the inner surface of the container, only the bottom, and only the inner side of the lid of the container may be formed of the mayenite type compound I or the mixture II.
- a container that is at least partially formed of mayenite type compound I or mixture II has radical scavenging activity, reducibility, deoxygenation performance, and dehydration performance. It can be suitably used for long-term storage.
- the container may be either earthenware or glassy.
- the container When the container has a ceramic shape, it can be made a porous container by making it unglazed, and a high specific surface area can be obtained, so that the physical adsorption performance can be improved. At this time, it is possible to prevent the contents from leaking out by coating the surface of the container with glaze or the like. Since the mayenite type compound that includes electrons is colored from green to black as the electron is included at a high concentration, the concentration of the electrons in the mayenite type compound I and the content ratio of the mayenite type compound that includes the electrons in the mixture II Depending on the case, a glass-like container can be used as a light shielding bottle. *
- the specific surface area is increased, and in addition to radical scavenging activity, reducing ability, deoxygenating performance, and dehydrating performance, physical adsorption performance can be improved.
- the mayenite type compound I or the mixture II has physical adsorption performance, malodorous substances and impurities can be removed or the reactivity can be improved.
- the shape of the porous body is not particularly limited, and can be any shape.
- the porous body may be composed of only the mayenite type compound I or the mixture II, or may contain other materials such as ceramics.
- the porous body should just be porous at least on the surface according to the use. A method for producing the porous body will be described later.
- a porous body having higher physical adsorption performance by mixing a mayenite type compound I or mixture II and a substance having a high specific surface area such as activated carbon, activated alumina, zeolite, etc. to form a porous body or sintered body. Or it can also be set as a sintered compact.
- the coating film should just be provided in at least one part of the target object, and may be provided in the whole surface of the target object.
- the film may be composed of only the mayenite type compound I or the mixture II, or may contain other materials such as ceramics. The method for producing the coating will be described later. *
- the mayenite type compound I or mixture II having a powder, granule, ball, or pellet shape has a larger specific surface area than the molded body, the effect of radical scavenging activity, reducibility, deoxygenation performance, and dehydration performance is high.
- Mayenite type compound I or mixture II is dispersed in the target substance, or these are placed in a target substance in a bag or the like to prevent oxidation of the target substance and avoid mixing water. Quality can be maintained. Further, the mayenite type compound I and the mixture II may be directly applied to an insoluble liquid such as oil. *
- the filter has a shape such as a sheet shape, a plate shape, or a column shape.
- the filter is disposed inside a cylindrical case, and by passing a liquid or gaseous reactant from one side of the filter to the other side, radical elimination, reduction, deoxygenation, dehydration, etc. A reaction product having been subjected to is obtained.
- the filter only needs to be formed so that liquid or gas can pass therethrough, and may be formed, for example, in a porous manner only with the mayenite type compound I or the mixture II, or a cloth formed with natural fibers or chemical fibers, and the like. It may be formed by supporting powdery mayenite type compound I and mixture II on a nonwoven fabric or the like. *
- Mayenite Type Compound Precursor Including Anion Containing Oxygen Element May be referred to as “.”.
- a mixing and pulverizing step of mixing and pulverizing the raw material powder is performed in accordance with the elemental composition ratio in the mayenite type compound.
- a first baking step is performed in which spray drying is performed as necessary, and the obtained mixed powder is fired.
- a Ca-containing compound such as calcium carbonate and an Al-containing compound such as aluminum oxide can be used as the raw material powder.
- the Ca-containing compound and the Al-containing compound are mixed at a mixing ratio such that the element number ratio of Ca and Al is 12:14.
- the mixing and pulverizing step a method in which a cobblestone and raw materials are put together in a kneader and kneaded and pulverized can be exemplified.
- the mixer used for kneading and pulverization and the mixing and pulverizing apparatus such as cobblestone are formed of a ceramic having the same or similar composition as the mayenite type compound to be manufactured.
- the cobblestone and the mixer are worn out, and the material components constituting them may be mixed into the raw material, leading to a decrease in the purity of the raw material.
- the mixing and pulverizing device is formed of ceramic having the same or similar composition as the mayenite type compound to be manufactured, it will be manufactured even when cobblestone and material components constituting the mixer are mixed in the raw material Since this is the same or similar component to the mayenite type compound, it is possible to prevent a decrease in the purity of the raw material.
- the mixing and pulverizing step may be performed as a slurry by adding a solvent such as alcohol to the raw material powder.
- the mixed powder can be obtained by spraying the slurry into a gas by using a spray drying apparatus and rapidly drying the slurry.
- a dry gas may be used as the gas, and examples of the dry gas include air, nitrogen, and reducing gases such as hydrogen and carbon monoxide.
- the obtained mixed powder is placed in or on a firing tool such as a crucible, a firing dish, a firing sheath, or a firing kiln, for example, at a temperature of 1200 ° C. or more and less than 1450 ° C.
- a firing tool such as a crucible, a firing dish, a firing sheath, or a firing kiln, for example, at a temperature of 1200 ° C. or more and less than 1450 ° C.
- these firing tools are preferably formed of a ceramic having the same or similar composition as the mayenite type compound to be produced.
- the material components constituting the firing tool may be mixed into the mixed powder, and it will be manufactured by reacting with the material constituting the firing tool at the part in contact with the mixed powder.
- the firing tool is formed of a ceramic having the same or similar composition as the mayenite type compound to be manufactured, even if the material components constituting the firing tool are mixed into the mixed powder, the purity of the mixed powder The decrease can be prevented, and even when the material constituting the baking apparatus and the mixed powder react, it is possible to prevent the formation of a compound different from the mayenite type compound to be produced.
- the mayenite type compound precursor may be manufactured by using a melting method from a sintered body obtained by sintering a mixed powder at a temperature of 1200 ° C. or higher and lower than 1450 ° C. it can. Specifically, when the sintered body is gradually pulled up while concentrating infrared rays on the sintered body formed into a rod shape, the melting zone melted by the infrared rays moves. At this time, a single crystal of the mayenite precursor grows at the interface between the melting zone irradiated with infrared rays and the solidified portion around it. Thereby, a mayenite type compound precursor in which oxygen ions O 2 ⁇ are included in the inclusion cage is obtained.
- the mayenite type compound precursor obtained by the melting method is formed into a rod shape.
- the rod-shaped mayenite type compound precursor can be processed such as cutting and pulverization. Specifically, when the granular mayenite type compound I is produced, the mayenite type compound precursor can be pulverized until it becomes powdery using a ball mill or the like.
- the mayenite type compound precursor can be produced by a chemical solution method (sol-gel method) as another method.
- a chemical solution method for example, first, aluminum-sec-butoxide, metal Ca and 2-methoxyethanol are mixed and refluxed at 125 ° C. for about 12 hours to produce a precursor solution.
- the precursor solution is applied onto a substrate by, for example, a spin coating method, dried at 150 ° C. for a predetermined time, and then subjected to temporary baking at 350 ° C. for a predetermined time, followed by rapid thermal annealing at 1000 ° C. for a predetermined time.
- a thin-film mayenite type compound precursor can be formed.
- a bulk mayenite type compound precursor can be formed by putting the precursor solution into a container having a predetermined shape and performing drying and heat treatment at an appropriate temperature and time.
- a raw material powder other than calcium carbonate and aluminum oxide may be added when the raw material powder is mixed.
- a raw material powder containing strontium is mixed and the obtained mixture What is necessary is just to sinter powder.
- a powdery or granular mayenite type compound precursor When producing a mayenite type compound I and a mixture II having a desired shape, a powdery or granular mayenite type compound precursor, a mixture containing a mayenite type compound precursor and an arbitrary ceramic powder
- a mayenite-type compound precursor may be formed by molding a mayenite powder such as a mayenite-type compound that includes and / or encapsulates electrons and / or H ⁇ obtained by firing as described later, or a mixed powder obtained in a mixing and grinding step. After the molding process for obtaining the body, firing is performed.
- the molding method of the molded body is not particularly limited, and a known molding method can be employed.
- a molding method a pressure molding method, an isostatic pressing method, a rotational molding method, an extrusion molding method, an injection molding method, a casting molding method, a pressure casting molding method, a rotary casting molding method, a potter's wheel molding method , Thin plate forming method, three-dimensional additive manufacturing method, and the like.
- a granule mayenite powder is filled in a mold or a rubber mold and is pressure-molded.
- the pressure molding method is suitably used for producing a large number of molded bodies having the same shape.
- a mayenite powder is filled in a rubber mold and molded by applying a hydrostatic pressure.
- a mayenite powder is put into a drum-like rotating machine, and granulated by rotation to grow particles to obtain spherical and pellet-like structures.
- a solvent, a binder, or the like is added to the mayenite powder to impart plasticity, and it is pressed by an extruder and extruded from a mold to obtain a molded body such as a rod or cylinder. It can also be set as a pellet-shaped molded object by cut
- a resin is added to mayenite powder to make it plastic, and the product is injected into a mold and molded.
- the injection molding method is suitably used for producing a molded body having a complicated shape.
- the pressure casting method, and the rotary casting method for example, a solvent such as alcohol is added to the mayenite powder as a slurry, and the slurry is poured into a mold, and the inner surface of the mold is filled. Thereafter, the slurry is discharged or solidified as it is to obtain a molded body.
- the material of the mold is not particularly limited, but it is preferably formed of a ceramic having the same or similar composition as the mayenite type compound to be produced. When the mold is formed of a ceramic having the same or similar composition as the mayenite type compound to be manufactured, it is possible to prevent impurities from being mixed into the molded body.
- the deposition speed can be increased and the productivity can be improved.
- the deposition speed can be increased by using centrifugal force by rotating the mold.
- a material obtained by adding a solvent to mayenite powder is formed using a rotating device such as a potter's wheel.
- a solvent is added to mayenite powder to form a slurry, and this slurry is placed on a flat base and formed into a thin plate shape while adjusting the thickness with a blade-like component.
- the material of the substrate is not particularly limited, and examples thereof include ceramic and metal. According to this forming method, it can be formed into a thin film structure. Moreover, after apply
- the molded body produced by this molding method may be fired while being in close contact with the substrate, or may be fired after being peeled from the substrate. *
- Examples of the three-dimensional additive manufacturing method include an inkjet method, a powder additive manufacturing method, and a slurry additive manufacturing method. *
- a solvent and a binder are added to mayenite powder as a toner agent, and the toner agent is injected into a 3D printer, and the toner agent is ejected from a nozzle based on 3D data to form a desired shape. You can get a body. *
- a mixed powder of mayenite powder and a binder is supplied to a forming cylinder in a layered form, scanned to a desired shape by laser irradiation based on 3D data, and heated to melt the binder. Then, the raw material powder is fused. Next, after the forming cylinder is lowered by the thickness of the layer, the mixed powder is supplied in a layer form thereon, and the raw material powder is fused by laser irradiation. By repeating these operations, a molded body having an arbitrary three-dimensional shape can be obtained.
- the slurry additive manufacturing method is, for example, preparing a slurry in which a mayenite powder is dispersed in a photocurable or thermosetting liquid resin, applying the slurry onto a substrate, and scanning the liquid resin to a desired shape by laser irradiation. To cure. Next, slurry is applied thereon, and the liquid resin is cured by laser irradiation. By repeating these operations, a molded body having an arbitrary three-dimensional shape can be obtained. *
- the compact obtained by the three-dimensional additive manufacturing method can obtain the mayenite type compound I or the mixture II as it is, and if necessary, the step of heating in a reducing atmosphere, encapsulated in a carbon crucible Then, a step of heating, a step of irradiating ultraviolet rays, X-rays, or an electron beam, and the like may be performed, whereby a mayenite type compound that includes a desired active species can be obtained. According to this molding method, a molded body having a complicated shape can be produced. *
- the powdered or granular mayenite-type compound precursor or the molded body after the molding step was formed of an appropriate material such as a noble metal crucible or an alumina crucible formed of a noble metal such as iridium. Sealing in a crucible, for example, filling a noble metal crucible with hydrogen gas, or making the atmosphere in the furnace a reducing atmosphere with hydrogen gas etc. an anion containing H - can be replaced.
- the mayenite type compound precursor is filled with an inert gas such as nitrogen gas in the carbon crucible, or the atmosphere in the furnace is set to an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or a vacuum to be 700 ° C. or higher.
- an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or a vacuum to be 700 ° C. or higher.
- the included anions can be replaced with electrons.
- fine powder of carbon may be mixed with this as a reducing agent and fired.
- a mayenite type compound precursor is encapsulated in a carbon crucible and fired, a portion that contacts the carbon crucible tends to form a mayenite type compound that includes electrons, while a portion that does not contact the carbon crucible contains electrons.
- the mayenite type compound to be included is difficult to form and may become non-uniform.
- the fine powder of carbon is mixed with the mayenite type compound precursor and calcined, the contact area between the carbon and the mayenite type compound precursor widens and contacts uniformly, so the uniform product of the mayenite type compound that includes electrons Can be manufactured.
- the mayenite type compound precursor mixed with carbon is molded and then baked, carbon contained in the molded body is released as CO gas and CO 2 gas by the calcination, so that a porous body of the mayenite type compound can be produced. it can.
- the mayenite type compound precursor mixed with carbon is fired in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or in a vacuum, a porous body made of a mayenite type compound that includes electrons can be produced.
- an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or in a vacuum
- a porous body made of a mayenite type compound that includes electrons can be produced.
- the crystal cage In some cases, the active oxygen may remain without being sufficiently substituted with electrons of anions such as active oxygen encapsulated inside, and the amount of carbon to be mixed is excessive. Carbon may remain. If the amount of carbon to be mixed is insufficient and active oxygen remains in the crystal cage, the active oxygen remaining in the crystal cage is again baked in a carbon crucible in an inert atmosphere or vacuum. Can be replaced with electrons.
- carbon in the case where carbon may remain in the fired body obtained by excessive carbon mixing, it is not a fine powdery carbon, but a ball-like or pellet-like carbon, that is, a powder of a mayenite type compound precursor or By using carbon having a larger particle size than the granule, carbon can be easily separated from the mayenite type compound after firing.
- the upper limit value of the temperature to be heated in the noble metal crucible or the carbon crucible is not particularly limited, but for example, it is preferably heated at a temperature of 1450 ° C. or less. Since the melting point of C12A7 is about 1450 ° C., setting the temperature in heating to 1450 ° C. or lower can prevent the mayenite type compound precursor from melting and changing the shape of the mayenite type compound precursor during the heating process. it can. On the other hand, when the mayenite type compound precursor is melted in the heating process to produce a mayenite type compound molded into various shapes, the heating temperature can be made higher than 1450 ° C. *
- the mayenite type compound I can be produced as follows. That is, by irradiating a mayenite type compound precursor in which part or all of oxygen ions are substituted with H 2 ⁇ with ultraviolet rays, X-rays or electron beams, a part of the included H 2 ⁇ is replaced with electrons. is, electrons and H - mayenite type compound I both are inclusion of is obtained.
- the wavelength of the ultraviolet-ray irradiated to a mayenite type compound precursor can be 250 nm or more and 350 nm or less, for example.
- a mayenite type compound I in which both electrons and H 2 ⁇ are clathrated is produced by sealing the mayenite type compound precursor in a carbon crucible and heating it at a temperature of 700 ° C. or higher for a predetermined time in a reducing atmosphere. be able to.
- the mayenite type compound I changes its color tone depending on the ratio of electrons and H- included, especially when Ca, Al and O are contained in the crystal lattice. Specifically, the larger the proportion of electrons included, the more the color tone of the mayenite type compound becomes black, and the smaller the proportion of electrons included, the more black in the mayenite type compound. The color becomes lighter and closer to white. *
- Mixture II may, H obtained by heating in a reducing atmosphere - and mayenite type compound clathrate, mixed mayenite type compound precursor powder heating and / or carbon using a carbon crucible as the reducing agent It is obtained by mixing the mayenite type compound that clathrates the electrons obtained by heating at an arbitrary ratio.
- the heating method of the mayenite type compound precursor in the second firing step is not particularly limited, and a known method can be employed.
- examples of the heating method include a furnace firing method, an electromagnetic wave firing method, and a pressure sintering method.
- a mayenite type compound precursor is placed in a furnace such as an electric furnace or a gas furnace and heated.
- a furnace such as an electric furnace or a gas furnace and heated.
- a dry atmosphere that is, the water vapor partial pressure is lowered
- a deoxygenated atmosphere that is, as the oxygen partial pressure is lowered, electrons and / or or H - it is possible to manufacture a high-density packaging in contact with the mayenite type compound.
- a method for making the inside of the furnace dry for example, a method of disposing a dehydrating agent in the furnace or a gas supply path to the furnace can be mentioned.
- a method for reducing the oxygen partial pressure in the furnace for example, a method of disposing an oxygen scavenger in the furnace or a gas supply path to the furnace can be mentioned. Thereby, oxygen contained in a minute amount in the atmospheric gas can be removed.
- the electromagnetic wave firing method is a method of heating by irradiating electromagnetic waves.
- An example of the electromagnetic wave firing method is a microwave firing method. It is preferable to heat the mayenite type compound precursor in a container formed of a material that easily absorbs electromagnetic waves, such as a carbon container, because the temperature can be increased in a short time by radiant heat. The temperature can also be increased in a short time by mixing a material that easily absorbs electromagnetic waves into the mayenite type compound precursor. Also in the electromagnetic wave firing method, as described above, a mayenite type compound that can include electrons and / or H 2 - at a high concentration can be produced by firing in a dry atmosphere and a deoxygenated atmosphere.
- the pressure sintering method is a method of firing while applying pressure.
- Examples of the pressure sintering method include a hot press method and a hot isostatic pressing method (HIP).
- HIP hot isostatic pressing method
- the mayenite powder or a molded product obtained by molding the mayenite powder is placed and fired in or on a firing tool such as a crucible, a firing dish, a firing sheath, or a firing kiln.
- a firing tool such as a crucible, a firing dish, a firing sheath, or a firing kiln.
- these baking tools are the same as or similar to the mayenite type compound to be manufactured. It is preferably formed of a ceramic having the composition: *
- a mayenite type compound precursor is produced by performing the first firing step, and if necessary, a molding step is performed, and then the second firing step is performed to enclose electrons and / or H ⁇ .
- the mayenite type compound I and the mixture II when obtained as a molded body, it may be manufactured in an arbitrary size and shape by performing a cutting process, a grinding process, a polishing process, and the like as necessary. it can. At this time, usually grinding fluid or the like in some cases water or oil is used, the mayenite type compound clathrate electrons and H - a clathrate mayenite type compound, because it may react with water and oil, dry Processing is performed by selecting a liquid with high processing or stability. The processing atmosphere can suppress oxidation of the mayenite type compound I and the mixture II by selecting an inert atmosphere or a reducing atmosphere.
- the mayenite type compound-containing product When the mayenite type compound-containing product is formed only from the mayenite type compound I or the mixture II, it can be produced as described above. Moreover, when a mayenite type compound containing product is formed from the substance containing the mayenite type compound I or the mixture II and these substances, another substance can be contained in the above-mentioned appropriate process. Specifically, a method of firing after obtaining a molded body by mixing a mayenite type compound precursor and other ceramic powder, and molding a powder containing the mayenite type compound I or mixture II and another ceramic powder. And a method of producing the molded product by obtaining a molded product. *
- the solvent volatilization method forms a porous body by mixing a mayenite powder with a binder such as an organic solvent, water, and resin, calcining and volatilizing the binder after molding. Traces of volatilization of the binder become pores. The porosity, pore diameter, specific surface area, and the like of the porous body can be adjusted by appropriately selecting the type and addition amount of the binder. *
- the surface is corroded by immersing the mayenite powder or molded body in an acid such as sulfuric acid and nitric acid to form a porous body having at least a porous surface.
- the porosity, pore diameter, specific surface area and the like of the porous body can be adjusted by appropriately selecting the acid type, concentration, pH value and the like.
- a porous body having at least a porous surface is formed by bringing water into contact with a mayenite powder or a molded body to cause hydration reaction at least on the surface to break down crystals on the surface. It is possible to control the progress of the hydration reaction by appropriately selecting the amount and temperature of water to be brought into contact with the mayenite powder or the molded body, thereby adjusting the porosity, pore diameter, specific surface area, etc. of the porous body. be able to.
- the coating method can form a coating on the surface of an object by adding a resin, a solvent or the like to the mayenite powder to form a paint, applying the paint to an appropriate surface of the object and drying.
- the thermal spraying method can form a coating on the surface of an object by spraying the sprayed material, which is obtained by heating the mayenite powder, onto the object by a high-speed gas flow or the like.
- spray process by the atmospheric gas in the reducing atmosphere, in a cage H - it can be clathrating.
- the active species to be included can also be selected by firing an object having a coating formed by thermal spraying in an appropriate atmosphere.
- a mayenite powder is suspended in an organic solvent such as alcohol and a solvent such as water to form a glaze, and this is applied to an appropriate surface of the object and then baked to form glass on the surface of the object.
- a quality film can be formed.
- the glaze may be formed by suspending a mixed powder of a Ca-containing compound and an Al-containing compound in a solvent instead of the mayenite powder.
- a coating of a mayenite type compound can be formed by applying a glaze in which Ca and Al are mixed at a predetermined element ratio to an appropriate surface of an object and then firing. By the atmosphere during firing in the reducing atmosphere, H - can to form a coating film composed of the mayenite type compound clathrate.
- filter-like mayenite type compound I or mixture II for example, a nonwoven fabric or a woven fabric formed by a known method using natural fiber or chemical fiber is converted into powdery mayenite type compound I.
- a method in which the mixture II is immersed in a solution in which the mayenite type compound I or the mixture II is supported on a non-woven fabric or woven fabric, or after the mayenite type compound I or the mixture II is supported on natural fibers or chemical fibers A method of forming a filter having a desired shape by forming a nonwoven fabric or a woven fabric by the method, a method of manufacturing a porous filter in the same manner as the method of manufacturing the porous mayenite type compound I or the mixture II described above, and A filter is formed by filling a predetermined space with a multi-functional agent in the form of powder or granules to form a filler. That method and the like can be mentioned.
- Mayenite type compound [process for producing a glass selected, digital even in the melt, H - active species are inclusion of such can be processed in the glass by quenching. Therefore, it can be processed into glass by melting and quenching the mayenite type compound I or mixture II.
- a glassy mayenite type compound having an arbitrary shape can be produced. Examples of the mold material include ceramic, metal, and carbon. In the case of forming a glass sheet, it can be produced by pouring a molten mayenite type compound precursor onto molten tin.
- the mayenite type compound that clathrates electrons and the mayenite type compound that clathrates H 2 ⁇ are oxidized by contact with oxygen in the air, and therefore vitrify in an inert atmosphere such as N 2 , Ar, hydrogen atmosphere, or vacuum. Is preferred. Further, conventionally used glass processing methods such as air blowing, die blowing, press molding, covering glass method, casting, hot casting, cold casting, sand casting, and the like can be applied. Moreover, it can also shape
- the multifunctional agent according to the present invention includes at least one of a mayenite type compound I that includes both electrons and H ⁇ , and a mixture II of a mayenite type compound that includes electrons and a mayenite type compound that includes H ⁇ .
- a mayenite type compound I that includes both electrons and H ⁇
- a mixture II of a mayenite type compound that includes electrons and a mayenite type compound that includes H ⁇ Contains one.
- the multifunctional agent may contain only the mayenite type compound I, or may contain only the mixture II.
- the mayenite type compound I and the mixture II contained in the multifunctional agent may be simply referred to as a mayenite type compound.
- the mayenite type compound I and the mixture II have both the function of the mayenite type compound that includes only electrons and the function of the mayenite type compound that includes only H 2 ⁇ .
- the mayenite type compound that includes electrons has an electron donating property, thereby eliminating free radicals, in particular, eliminating active oxygen, and also having reducing properties.
- H - The clathrate mayenite type compound, H - having donor, which is reducing.
- the mayenite type compound has a cage-like crystal structure, and at least one of an electron having a negative charge and H ⁇ is included inside an inclusion cage having a positive charge.
- the mayenite type compound I containing at least Ca, Al, and O as a crystal lattice has a function of incorporating anions, particularly oxygen ions, into the inclusion cage and a hydration reaction by contact with water, so that moisture present in the surroundings can be obtained. Has the function of removing.
- the mayenite type compound I takes in oxygen ions O 2 ⁇ inside the inclusion cage, and the incorporated oxygen ions O 2 ⁇ reacts with surrounding moisture. And becomes OH ⁇ in the inclusion cage.
- the mayenite type compound I contributes to the deoxygenation reaction and the dehydration reaction.
- the mayenite type compound I and mixtures II has a reducing and having a radical scavenging activity by having an electron-donating, H - have reducible by having a donating property, contact with water It has a dehydration performance by hydration reaction, and also has a multi-function of taking oxygen ions and the like into the inclusion cage and having a deoxygenation performance.
- the multifunctional agent according to the present invention includes an inclusion ratio of electrons and H ⁇ included in the mayenite type compound I, and a mayenite type compound that includes electrons in the mixture II and a mayenite type compound that includes H ⁇ .
- the ratio is not particularly limited, but the inclusion ratio and the content ratio may be adjusted according to the application.
- the multifunctional agent according to the present invention may be a mayenite type compound other than the mayenite type compound I and the mixture II, for example, a mayenite type compound that includes ions other than electrons and H 2 ⁇ , in an inclusion cage as long as it has the above function.
- a mayenite type compound in which a part of Al and Ca is substituted with another element may be included.
- Multifunctional agents have the property of being insoluble in solvents.
- the solvent may be either a hydrophilic solvent or a hydrophobic solvent.
- a preferred example of the hydrophilic solvent is water
- a preferred example of the hydrophobic solvent is an organic solvent such as oil. Therefore, the multifunctional agent according to the present invention has a property that it is insoluble in both water and oil.
- the mayenite type compound that is a constituent material can donate electrons to molecules, ions, radicals, and the like other than the mayenite type compound. More specifically, in the multifunctional agent, a reaction can be performed in which electrons included in the mayenite type compound are directly imparted to molecules, ions, radicals, and the like other than the mayenite type compound existing outside the cage cluster. By imparting electrons included in the mayenite type compound to radicals existing outside the cage cluster, radicals with high reactivity can be eliminated and radical reactions can be prevented from proceeding in a chain. For example, by placing this multifunctional agent in the presence of active oxygen, it is possible to eliminate the active oxygen by donating electrons to the active oxygen and prevent the oxidation reaction from proceeding.
- a birch reduction reaction occurs by imparting electrons included in the mayenite type compound to a benzene ring, thereby detoxifying harmful substances.
- multifunctional agent H is the inclusion in the mayenite type compound - can occur reaction to impart molecule other than the mayenite-type compound present on the outside of the cage cluster, the ions.
- H is the inclusion in the mayenite type compound - a, for example, hydride reduction reaction occurs by applying to the carbonyl compound, aldehyde and ketone is reduced to the alcohol, it is possible to detoxify the harmful substances.
- the mayenite type compound as a constituent material has a cage-like crystal structure, and a hydration reaction occurs upon contact with water to produce a hydrate.
- the multifunctional agent has a dehydrating performance.
- the crystal cage collapses due to this hydration reaction, and active species such as encapsulated electrons and H ⁇ are ejected.
- active species included in the crystal cage located behind the crystal cage can do. Therefore, the activity of the multifunctional agent can be maintained over a long period of time by using the multifunctional agent in the presence of water.
- the multi-functional agent Since the multi-functional agent has a plurality of functions, it can be used for various purposes.
- the multifunctional agent is used, for example, by being left in a liquid such as the solvent.
- the multifunctional agent is present in a liquid while maintaining a solid state without dissolving in the solvent.
- Multifunctional agents don't dissolve in a solvent, but donate electrons to molecules constituting the solvent, ions and radicals dissolved in the solvent, or molecules and ions dispersed in the solvent, and reduce these. Can do. *
- the oil may be a liquid that contains an organic compound and does not mix with water, and examples thereof include mineral-derived oils, plant-derived oils, and animal-derived oils. More specific examples of these oils include insulating oil, petroleum oil, kerosene, light oil, food oil, lubricating oil, engine oil, silicone oil, essential oil, perfume oil, hair oil, biofuel, organic paint containing dry oil, Examples include fish oil, lard, whale oil, horse oil, wax, and waste oils thereof. *
- a multifunctional agent should just be a solid insoluble in liquids, such as oil, and the shape and aspect in particular are not restrict
- Specific examples of the multifunctional agent include powder, granule, ball, filter, film, porous body, and container. *
- Multifunctional agents can be used to maintain the quality of the oil.
- Multifunctional agents act as antioxidants, reducing agents, and dehydrating agents. That is, the oxidation of the oil is prevented by the radical scavenging activity and the deoxygenation performance in the multifunctional agent, the oil oxidized by the reducing property is regenerated, and the water contained in the oil is removed by the dehydration performance to prevent the deterioration of the oil. . *
- the multifunctional agent functions as an antioxidant and can be left in the oil, thereby suppressing the oxidation reaction of hydrocarbons constituting the oil and suppressing the deterioration of the oil.
- oxygen radicals such as superoxide anion radicals and hydroxy radicals
- hydrocarbons present in the oil are easily oxidized.
- the electrons included in the mayenite type compound are donated to the oxygen radicals, thereby eliminating the oxygen radicals and preventing the hydrocarbons from being oxidized. it can.
- oxygen ions and oxygen ions existing outside the inclusion cage replace ions and the like included in the inclusion cage, whereby oxygen ions are trapped in the inclusion cage. Thereby, content of the oxygen ion melt
- the multifunctional agent functions as a reducing agent and can reduce oxidized hydrocarbons that have already undergone an oxidation reaction and regenerate reduced hydrocarbons by contacting with oil.
- a multifunctional agent as a reducing agent, the oxidation reaction of hydrocarbons proceeds, and degraded oil can be reformed.
- the reducing agent can reduce the hydrocarbon by donating an electron included in the mayenite type compound to the already oxidized hydrocarbon present in the oil. Further, when the hydrocarbon is oxidized, a carbonyl compound is produced.
- Reducing agent, H is the inclusion in the mayenite type compound - a hydride reduction reaction occurs by donating to the carbonyl compound can be reduced to the alcohol.
- the multifunctional agent functions as a dehydrating agent and can remove water contained in the oil by contacting with the oil.
- the mayenite type compound that is a constituent material of the multifunctional agent has a cage-like crystal structure, and a hydration reaction occurs upon contact with water to generate a hydrate. Thereby, the water
- this hydration reaction causes the crystal cage to collapse, and the included electrons and H ⁇ are ejected.
- hydration proceeds not only crystal cage cage cluster surface, since the cage clusters inside the crystal cages collapse, electrons and H being clathrate crystal cages located in the back of the crystal cage - even oil It can contribute to prevention of deterioration.
- the multifunctional agent examples include the granular multifunctional agent shown in FIG.
- the granular multifunctional agent contains a mayenite type compound and, if necessary, other components.
- the suitable example of the particle size of the mayenite type compound contained in the granular multifunctional agent is 0.1 mm or more and less than 2.0 mm.
- the granular multifunctional agent is preferably contained in a bag 7 as shown in FIG.
- the bag body 7 is provided with an opening having a size that allows oil to permeate, but does not leak out the granular multifunctional agent or hydrate contained inside, for example, a mesh.
- a structured bag is used. In FIG.
- the bag body 7 in which the granular multifunctional agent 8 is accommodated is submerged in a container 10 in which oil 9 is accommodated.
- the bag body 7 can be shaped with a string, and one end of the string can be taken out of the container 10.
- oxygen ions present in oil or oxidized hydrocarbons can be cited.
- oxygen ions trapped in the inclusion cage of the mayenite type compound or reduced hydrocarbons can be given.
- Oxygen ions present in the oil are trapped in the inclusion cage in the mayenite type compound existing inside the bag and lose its oxidizing ability. Further, oxygen radicals present in the oil are erased by donating electrons in the mayenite type compound present inside the bag. Furthermore, oxidized hydrocarbon present in the oil, the electron or H is inclusion in the mayenite type compound - is reduced by such. Moreover, the water
- a powdery multifunctional agent is mentioned as another specific aspect of a multifunctional agent.
- the powdery multifunctional agent has a particle size smaller than that of the granular multifunctional agent and forms a powdery body. It is also possible to prevent oxidation of hydrocarbons in the oil by filling the powdery multifunctional agent in a bag as shown in FIG. 2 and immersing the bag in the oil.
- the bag body 7 is not limited to the case where the bag body 7 is placed in the oil 9, and can be used by being placed in a gas around the oil 9. Since the multifunctional agent removes moisture in the vicinity and takes oxygen ions into the inclusion gauge, it has dehydration performance and deoxygenation performance.
- the granular multifunctional agent is suitably used as an antioxidant for food oil such as salad oil, sesame oil, soybean oil, rapeseed oil and the like. More specifically, the bag containing the granulated multifunctional agent is submerged in a plastic container that contains food oil.
- oxidation proceeds due to the action of oxygen, moisture, heat, light, metal ions, microorganisms, etc. in the air, and the deterioration phenomenon of oil called sourness or deterioration progresses. .
- the unsaturated fatty acid in the oil absorbs oxygen and produces superoxide, which is an unstable peroxide, which is rearranged to produce unsaturated hydro- gen.
- Oxidation of the oil proceeds by the generation of peroxide.
- the oil for food contains a large amount of unsaturated fatty acids such as oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, etc.
- the oxidation reaction of the oil easily proceeds, and lipid peroxide is generated by the oxidation reaction. Since lipid peroxides promote an oxidation reaction in the human body and have a carcinogenic effect, it is desired to prevent the oxidation reaction of unsaturated fatty acids in food oil from the viewpoint of health.
- radicals contained in the food oil can be eliminated.
- the radicals contained in the food oil are erased by applying electrons in the inclusion cage of the mayenite type compound.
- hydroxy radicals ⁇ OH present in the oil are eliminated by electronic inclusion in the cage is applied, oxidizing ability is relatively poor hydroxide ions OH - becomes.
- dissolved oxygen in the food oil is included in the mayenite type compound, and the amount of dissolved oxygen in the food oil is reduced. Thereby, since it can prevent aerobic bacteria growing in food oil, food oil can be preserve
- the oxidation reaction of hydrocarbons in the oil progresses over time, and peroxides harmful to the human body are generated. This can be prevented.
- the food oil can be prevented from deteriorating and the food oil can be maintained for a long time.
- Granular or powdery multifunctional agents do not dissolve in oil. Therefore, even if the multifunctional agent is allowed to stand in the food oil, components harmful to the human body do not dissolve in the oil. Moreover, a multifunctional agent does not change the structural component of food oil, and does not receive the regulation regarding the addition amount of a food additive. Even if a large amount of the multifunctional agent is introduced into the food oil, it does not affect the components of the food oil, so that any amount of the multifunctional agent can be introduced into the food oil. Therefore, a sufficient amount of the multifunctional agent can be introduced into the oil for food and the deterioration of the oil can be sufficiently suppressed. Furthermore, the multifunctional agent can sufficiently exhibit the function as an antioxidant up to a high temperature of about 300 ° C.
- Vitamin E used in food oil as an antioxidant is weak against heat, and its function as an antioxidant is reduced at high temperatures.
- This multifunctional agent functions as an antioxidant even at high temperatures. can do. Therefore, for example, a bag containing a multifunctional agent together with oil for food can be put into a cooking device such as a pan or a fryer for cooking. The life of the food oil can be extended by introducing a bag containing a multifunctional agent into the unoxidized cooking oil as an antioxidant.
- granular or powdery multifunctional agents can also be used.
- containers that contain essential oils also called aroma oils
- cosmetic containers that contain cosmetic oils such as perfume oils, automobiles or motorcycles, more specifically cars, motorcycles, agricultural machines, generators, Vehicles equipped with internal combustion engines such as carts, fuel tanks installed in airplanes, ships, etc., kerosene tanks in stoves, etc., poly tanks used to store kerosene, and metal and large kerosene tanks installed in houses ( 2), oil storage tanks, transformer tanks in oil-filled transformers, capacitor tanks in oil-filled capacitors, etc.
- the granular or powdery multifunctional agent can be suitably used as a multifunctional agent for insulating oil that maintains the quality of the insulating oil.
- the multifunctional agent for insulating oil is used, for example, to maintain the quality of insulating oil used in oil-filled transformers, oil-filled capacitors, oil-filled cables, oil-filled breakers, and the like.
- Insulating oil is defined in JIS C 2320.
- Insulating oils mainly composed of mineral oil, alkylbenzene, polybutene, alkylnaphthalene, alkyldiphenylalkane, silicone oil, and the like can be given.
- FIG. 9 is a schematic explanatory diagram illustrating an example of an oil-filled transformer.
- An oil-filled transformer 81 shown in FIG. 9 includes an iron core 72, a winding 73 wound around the outer periphery of the iron core 72, a transformer tank 80 that houses the iron core 72 and the winding 73, and the transformer tank 80. And a bag body 78 containing a multifunctional agent submerged in the insulating oil 79.
- the insulating oil 79 is oxidized over time under the influence of temperature, oxygen, moisture, etc., and a carbonyl compound and water are generated.
- the moisture in the insulating oil 79 increases, rust is likely to be generated in the transformer tank 80 and the like, so that sludge is generated in the insulating oil 79 and there is a risk of causing dielectric breakdown.
- the oil-filled transformer 81 of this embodiment since a bag body 78 in which a granular or powdered multifunctional agent is accommodated in a bag having a mesh structure is submerged in the insulating oil 79, the insulating oil 79 The oxygen radicals present in 79 are erased by donating electrons from the multifunctional agent. Also, oxygen ions present in the insulating oil 79 are trapped in the inclusion cage of the mayenite type compound.
- the insulating oil 79 in which the bag body 78 containing the multifunctional agent is submerged becomes difficult to oxidize. Furthermore, oxidized hydrocarbon present in the insulating oil 79, electrons or H is inclusion in the mayenite type compound - is reduced by the reduced form of hydrocarbons are reproduced. Therefore, even if the insulating oil 79 in which the bag 78 containing the multifunctional agent is submerged is oxidized and deteriorated, the deteriorated insulating oil is reformed. Further, when there is a bag body 78 in which the multifunctional agent is accommodated in the insulating oil 79, the moisture present in the insulating oil 79 hydrates with the mayenite type compound in the multifunctional agent to generate a hydrate.
- the hydrate remains in the bag body, moisture is removed from the insulating oil 79, and deterioration of the insulating oil 79 can be prevented. Further, when the multifunctional agent is formed to be porous, sludge in the insulating oil 79 can be adsorbed.
- the oil-filled transformer 81 usually uses electrically insulating paper as a conductor coating for the winding 73.
- the electrical insulating paper is formed of kraft pulp, manila hemp, mitsumata or the like, and the main constituent material of all is cellulose.
- the electrical insulating paper containing cellulose as a main constituent deteriorates, the electrical insulating paper undergoes a chemical change, and alcohols are generated. From the alcohols, aldehydes, furfural, and carbonyl compounds are sequentially generated. , CO 2 and water are produced.
- the electrical insulating paper may break due to deterioration, and when the electrical insulating paper breaks, there is a possibility of dielectric breakdown.
- the bag body 78 by the multi-functional agent is accommodated is in insulating oil 79, aldehydes generated and carbonyl compounds, and the electron or H is inclusion in the mayenite type compound by deterioration - because it is reduced by In addition, deterioration of the insulating oil is suppressed, and the quality is maintained.
- the insulating oil 79 and the insulating paper deteriorate and moisture is generated in the insulating oil 79, a hydrate is generated by a hydration reaction with the mayenite type compound in the multifunctional agent, thereby removing the moisture in the insulating oil 79. can do.
- the mayenite type compound in the multifunctional agent undergoes a hydration reaction, the crystal cage collapses, and active species such as encapsulated electrons and H ⁇ are ejected.
- the form of the multifunctional agent is not particularly limited, and is a ball shape. Or a mode in which the pellet-shaped multifunctional agent is not contained in a bag or the like but is immersed in insulating oil as it is, a mode in which a coating containing the multifunctional agent is provided on the inner peripheral surface of the transformer tank 80, An example in which a multifunctional agent is contained in the material forming the container tank 80 can be given.
- the functional agent is not limited to the case in the insulating oil 79, and may be placed in the gas adjacent to the insulating oil 79, that is, adjacent to the interface of the insulating oil 79.
- oxygen radicals in the atmosphere around the insulating oil 79 are erased and oxygen ions are enclosed in the enclosure cage, as in the case of the insulating oil 79. Since it is taken in, the oxidation of the insulating oil 79 is prevented.
- the multifunctional agent placed around the insulating oil 79 for example, the outside air intake portion of the transformer tank 80, can be used as a substitute for the dehydrating agent / deoxygenating agent. Can be prevented.
- FIG. 10 is a schematic explanatory view showing an example of an oil-filled capacitor.
- An oil-filled capacitor 91 shown in FIG. 10 is submerged in a capacitor 82 that houses a plurality of capacitor elements, a capacitor tank 90 that houses the capacitor 82, an insulating oil 89 filled in the capacitor tank 90, and the insulating oil 89.
- a bag body 88 containing a multifunctional agent As in the case of the oil-filled transformer 81, the oil-filled capacitor 91 has the bag body 88 in which the multifunctional agent is accommodated in the insulating oil 89, so that the insulating oil 89 is prevented from being oxidized and deteriorated. 89 is regenerated, and moisture in the insulating oil 89 is removed.
- the form of the multifunctional agent in the oil-filled capacitor 91 is not particularly limited, and may be ball-shaped, pellet-shaped, film-shaped, etc., as in the case of the oil-filled transformer 81.
- the oil-filled capacitor 91 having a structure in which the capacitor tank 90 is not hermetically sealed as shown in FIG. Is not limited to the case in the insulating oil 89, and may be placed around the insulating oil 89 as in the case of the oil-filled transformer 81.
- the multifunctional agent placed around the insulating oil 79 for example, the outside air intake portion of the capacitor tank 90, can be used as a substitute for the dehydrating agent and oxygen scavenger. *
- the ball-shaped multifunctional agent is a ball-shaped multifunctional agent 18 shown in FIG.
- the ball-shaped multifunctional agent can be obtained by adding an appropriate solvent and binder to the powdery mayenite type compound and molding the powder into an appropriate size and shape.
- the ball-shaped multifunctional agent is usually larger than the granular multifunctional agent.
- the size of the ball-shaped multifunctional agent is preferably approximately spherical, and the size is preferably 2 mm or more and 50 mm or less.
- the ball-shaped multifunctional agent may contain components other than the mayenite type compound.
- a pellet-shaped multifunctional agent is mentioned as a specific example of the multifunctional agent shape
- the shape of the pellet-shaped multifunctional agent may be other than a substantially spherical shape, and examples thereof include a substantially cylindrical shape, a substantially polygonal column shape, a substantially truncated cone shape, and a substantially polygonal frustum shape.
- These ball-shaped or pellet-shaped multifunctional agents may be dense or porous. By adjusting the size and number of pores in the ball-shaped or pellet-shaped multifunctional agent, the specific surface area and the like in the multifunctional agent can be adjusted. For the same application as that for the ball-shaped multifunctional agent described herein, a pellet-shaped multifunctional agent can be used as well. *
- the ball-shaped multifunctional agent 18 is allowed to stand by being submerged in the bottom of the container 20 in which the oil 19 is accommodated.
- examples of the substance indicated by a white circle include oxygen ions, oxygen radicals, or oxidized hydrocarbons present in the oil.
- oxygen ions trapped in an inclusion cage of a mayenite type compound, a reduced hydrocarbon, or the like can be given. Oxygen ions present in the oil are trapped in the inclusion cage in the mayenite type compound and lose their oxidizing ability.
- Oxygen radicals present in the oil are erased by donating electrons included in the mayenite type compound.
- the oxidized hydrocarbons present in the oil are reduced by electrons or H 2 ⁇ that are included in the mayenite type compound.
- moisture content which exists in oil reacts with a mayenite type compound, and produces
- the ball-shaped multifunctional agent is suitably used in, for example, an oil storage tank. Specifically, a ball-shaped multifunctional agent can be spread over the bottom of a large tank that stores oil inside. Petroleum deteriorates due to the progress of the oxidation reaction in hydrocarbons during long-term storage. Specifically, the hue of petroleum changes due to the reaction between petroleum and oxygen, and a black-brown gum substance may be generated.
- This oxidation reaction in hydrocarbons starts from a reaction in which hydrogen is extracted from hydrocarbons in petroleum, and superoxide is generated by the reaction of carbon from which hydrogen has been extracted and oxygen molecules. By superoxide, the radical reaction proceeds in a chain, and the oxidation reaction of hydrocarbons in petroleum proceeds. It is preferable to prevent the deterioration of the petroleum in order to bring about the deterioration of the petroleum fuel and the change in the color of the oil. *
- the radicals generated in the petroleum contain the electrons included in the mayenite type compound.
- ions can be generated from the radical and the radical can be eliminated.
- the mayenite type compound can decompose superoxide and suppress the oxidation reaction of hydrocarbons by donating electrons to superoxide generated during the oxidation reaction process of hydrocarbons. Therefore, by using a ball-shaped multifunctional agent, it is possible to prevent the oxidation reaction of hydrocarbons in petroleum stored in oil storage tanks, and to store oil for a long time without degrading quality. it can.
- the ball-shaped multifunctional agent does not dissolve in petroleum. Therefore, a multifunctional agent does not change the component in petroleum, and does not receive the control regarding the addition amount of the additive in petroleum. Even if a large amount of multifunctional agent is introduced into petroleum, it does not affect the constituents of petroleum, so that any amount of multifunctional agent can be introduced into petroleum. Therefore, by introducing a sufficient amount of the multifunctional agent into petroleum, it is possible to sufficiently suppress the deterioration of the petroleum, and it is possible to stockpile the petroleum without deteriorating for a long time as compared with the conventional case. *
- the ball-shaped multifunctional agent can be used in addition to oil storage tanks. Specifically, the ball-shaped multifunctional agent can be submerged in a kerosene tank that stores kerosene, a tanker vehicle that transports fuel oil such as petroleum, and a tanker. Moreover, a ball-shaped multifunctional agent can be submerged in a container that contains essential oil, perfume oil, food oil, and the like. By using a ball-shaped multifunctional agent, it is possible to prevent oxidation of oil stored in a tank, a tanker truck, a tanker, a container, or the like.
- the ball-shaped multifunctional agent is directly put into a cooking device such as a pan or a fryer during cooking using oil.
- a ball-shaped multifunctional agent By introducing a ball-shaped multifunctional agent, the oxidation of oil in the cooking appliance can be delayed. That is, the life of the oil can be extended by adding a ball-shaped multifunctional agent as an antioxidant to the unoxidized cooking oil.
- a film-like multifunctional agent is a powdery mayenite type compound, which is made by adding a solvent or a binder as necessary to form a slurry, and the slurry is coated on the inner wall surface of a storage container such as oil and solidified. Obtained by. As shown in FIG. 5, at least a part of the oil 39 accommodated in the container 40 comes into contact with the film-like multifunctional agent 38 formed on the inner wall surface of the container 40.
- oxygen ions, oxygen radicals, or oxidized hydrocarbons present in oil can be given.
- oxygen ions trapped in an inclusion cage of a mayenite type compound or reduced hydrocarbon can be given.
- Oxygen ions present in the oil are trapped in the inclusion cage of the mayenite type compound in the film-like multifunctional agent 38 and lose their oxidizing ability. Further, oxygen radicals present in the oil are erased by donating electrons included in the mayenite type compound in the multifunctional agent.
- the oxidized hydrocarbons present in the oil are reduced by electrons or H 2 ⁇ that are included in the mayenite type compound. Therefore, by storing oil or the like in a container having a film formed of a multi-functional agent, oxidation of hydrocarbons in the oil can be prevented and deterioration of the oil can be suppressed.
- the film-like multifunctional agent is suitably used in the preservation of organic paints such as ink and paint.
- a multi-functional agent in the form of a film is formed on the inner wall surface of the can that contains the organic paint. Oxygen molecules entering from the outside of the can body are trapped by the mayenite type compound in the film-like multifunctional agent. Therefore, oxidation of the organic paint can be prevented.
- the film-like multifunctional agent is particularly preferably used in the preservation of oil paints.
- the property of the oil paint includes an oily liquid containing a pigment and a dry oil. After the oil paint is applied on the paper or the like, the drying oil is oxidized and the liquid is cured, so that the paint is fixed on the paper or the like.
- an oil paint When an oil paint is accommodated in a container provided with a film-like multifunctional agent, curing of the liquid material due to oxidation of the drying oil can be prevented. Therefore, an oil paint can be preserve
- an “oxidation polymerization type” paint that is dried by reacting with oxygen in the air to oxidize the paint. If, for example, a powdery or granular multifunctional agent is dispersed in the “oxidation polymerization type” paint, drying of the paint may be delayed.
- a powdery or granular multifunctional agent is not dispersed in the paint, but is allowed to stand in the paint, for example, a coating on the inner wall.
- a method of storing the paint in a container in which a multi-functional agent is formed, a method of putting a bag body containing the multi-functional agent into a container for storing the paint, and the like are preferable.
- the film-like multifunctional agent is not dissolved in the organic paint and does not change its components. Therefore, even if the organic paint and the multifunctional agent are brought into contact with each other, the components of the organic paint change, so that the subtle color tone of the organic paint is not affected. Therefore, by forming a sufficient amount of the multifunctional agent as a film, the deterioration of the organic paint can be sufficiently suppressed, and the organic paint can be stored for a long period of time as compared with the conventional case without deterioration.
- a specific example of the multifunctional agent is a container-type multifunctional agent 48 shown in FIG.
- the container-type multi-functional agent 48 is prepared by, for example, adding a solvent or a binder to a powdered mayenite type compound as necessary to form a slurry, molding the slurry, and firing the slurry. Obtained by.
- the container-type multi-functional agent 48 is prepared by, for example, adding a solvent or a binder to a powdered mayenite type compound as necessary to form a slurry, molding the slurry, and firing the slurry. Obtained by.
- FIG. 6 at least a part of the oil 49 accommodated in the container 50 comes into contact with the multifunctional agent 48 constituting the container 50.
- oxygen ions, oxygen radicals, or oxidized hydrocarbons present in oil can be given.
- oxygen ions trapped in an inclusion cage of a mayenite type compound or reduced hydrocarbon can be given.
- Oxygen ions present in the oil are trapped in the inclusion cage of the mayenite type compound in the multifunctional agent 48 constituting the container 50 and lose its oxidizing ability. Further, oxygen radicals existing in the oil are erased by donating electrons included in the mayenite type compound in the multi-functional agent 48.
- the oxidized hydrocarbons present in the oil are reduced by electrons or H 2 ⁇ that are included in the mayenite type compound. Therefore, by storing oil or the like in the container 50 containing the multi-functional agent 48, oxidation of hydrocarbons in the oil can be prevented and deterioration of the oil can be suppressed.
- the container-type multifunctional agent is suitably used for storage of liquids in which it is desirable to prevent oxidation and mixing of moisture.
- storage of organic paints such as ink and paint is similar to coating-type multifunctional agents. Is preferably used. *
- the reducing agent By bringing the reducing agent into contact with oil, it is possible to reduce the oxidized hydrocarbon that has already undergone the oxidation reaction and regenerate the reduced hydrocarbon.
- a hydrocarbon oxidation reaction proceeds, and a regenerated oil in which the hydrocarbon oxidation reaction has not sufficiently progressed can be obtained from deteriorated waste oil.
- the reducing agent can reduce the hydrocarbon by donating an electron included in the mayenite type compound to the already oxidized hydrocarbon present in the oil.
- a compound such as a carbonyl compound is produced.
- Reducing agent, H is the inclusion in the mayenite type compound - a hydride reduction reaction occurs by donating compounds such as the carbonyl compound can be reduced to the alcohol.
- waste oil examples include food oil after repeated use, machine oil after repeated use at a factory, and the like.
- the multifunctional agent By contacting these waste oils with the multifunctional agent for a certain period of time, electrons and H ⁇ are donated to the oxidized hydrocarbons contained in the waste oil, and the reduced hydrocarbons are regenerated. After the hydrocarbon is regenerated into a reduced form, impurities contained in the waste oil are removed by refining as necessary, thereby obtaining a reusable reusable oil.
- waste oil after repeated use is stored in a large waste oil tank.
- the ball-like or granulated multifunctional agent is put into this waste oil tank as it is, or the multifunctional agent is put into a mesh-like bag and left for a certain period.
- the waste oil accommodated in the waste oil tank can also be stirred.
- the oxidized hydrocarbon is reduced by the mayenite type compound and converted into a reduced type hydrocarbon, whereby a reusable oil that can be used again is obtained.
- waste oil discharged in large quantities from factories and the like is generally accumulated in a large waste oil recycling plant by a lorry vehicle.
- a waste oil regeneration plant hydrogen gas is blown into waste oil using a large blower device, and a hydrocarbon reduction reaction is performed. Therefore, in order to perform the conventional waste oil regeneration reaction, large facilities such as a waste oil regeneration plant and a blower device are necessary, and it is difficult to easily regenerate the waste oil at a factory or home where the waste oil is actually generated. There's a problem.
- waste oil collection and accumulation work require a lot of labor and cost. *
- a reducing agent is used suitably also about the waste oil discharged
- a fryer containing food oil for frying tempura, fries, etc. is used for repeated cooking, hydrocarbons are oxidized, and the oil is discolored and smells.
- deteriorated waste oil is generally replaced with new food oil.
- used waste oil is treated as industrial waste.
- Waste oil produced from fried cooking utensils is stored in a suitable container, and a granular or ball-shaped multifunctional agent is allowed to stand in this container. Oxidized hydrocarbons present in the waste oil are reduced by the mayenite type compound contained in the granular multifunctional agent. When a sufficient amount of the multifunctional agent is added and a sufficient time has elapsed, most of the oxidized hydrocarbons are reduced, whereby a reusable reusable oil is obtained.
- the multifunctional agent as a reducing agent for waste oil discharged from the home, the amount of waste oil-derived industrial waste discharged from the home can be reduced.
- the method for regenerating waste oil may simply leave the granular multifunctional agent in the waste oil, and can be easily used without requiring special equipment and operation at home. Waste oil can be regenerated.
- the multifunctional agent according to the present invention does not dissolve in waste oil, it is possible to prevent impurities from being mixed into the obtained reclaimed oil.
- the filter-like multifunctional agent can be obtained by adding a solvent, a binder or the like to the powdery mayenite type compound as necessary, and forming the filter-like shape into a filter member-like shape.
- the filter-like multifunctional agent can be formed into a porous body having a thin plate shape, a sheet shape, a film shape, or a columnar shape.
- the filter-like multifunctional agent can be formed by supporting a powdery multifunctional agent on a nonwoven fabric or a woven fabric.
- the filter-like multifunctional agent can also be formed by filling a predetermined space with a powdery or granular multifunctional agent. *
- the filter-like multifunctional agent 28 is provided, for example, on a part of or the entire surface of the waste oil regeneration pipe 30. From the waste oil 29A before the filter-like multifunctional agent 28, the regenerated oil 29B is obtained after the multifunctional agent. It should be noted that the thickness of the filter-like multifunctional agent 28 is such that the regenerated oil 29B is in contact with the filter-like multifunctional agent 28 for a sufficient time so that a sufficient reduction reaction proceeds in the filter-like multifunctional agent 28.
- the porosity, the passing speed of the waste oil 29A, and the like can be adjusted as appropriate. *
- the filter-like multifunctional agent is suitably used in oil filters such as automobiles and machine oils.
- the oil filter is used as a filter member that removes sludge, dust, and the like in machine oil such as engine oil for automobiles.
- a filter-like multifunctional agent can be contained in a part of the filter medium of the oil filter.
- the filter-like multifunctional agent can be used as a multifunctional agent mainly having a function as a reducing agent that regenerates waste oil generated after the use of food oil in a cooking utensil such as a fryer.
- the waste oil in a state in which hydrocarbons are oxidized is passed through an oil filter containing a multifunctional agent.
- the hydrocarbons in the waste oil are reduced while passing through the oil filter, and the water in the waste oil is removed.
- hydrocarbons are reduced, moisture is removed, and a regenerated oil that can be used again as food oil and whose progress of deterioration is delayed is obtained.
- the filter-like multifunctional agent in the present invention By using the filter-like multifunctional agent in the present invention, the amount of waste oil discharged from cooking utensils can be reduced, the frequency of replacement of food oil can be reduced, and used food oil The amount of waste generated due to the waste oil derived from the oil can be reduced.
- the filter-like multifunctional agent does not dissolve in oil when it comes into contact with oil. Thereby, impurities other than the structural components contained in the oil before regeneration are not mixed in the regenerated oil obtained by bringing the multifunctional agent according to the present invention into contact with the used machine oil. Therefore, the regenerated oil obtained by using the multifunctional agent can be used again as a machine oil without causing trouble to the machine or the like.
- the filter-like multifunctional agent not only reforms oil but also has a function of modifying liquid or gas by allowing other liquid or gas to pass therethrough.
- the filter-like multifunctional agent may be used as a radical scavenging active filter present in the air, a harmful substance decomposition filter that reduces harmful substances present in the air and renders them harmless, or a CO 2 adsorption filter. it can. That is, the multifunctional agent can be suitably used as a gas phase modifier.
- the multifunctional agent there is a reactor-type multifunctional agent shown in FIG.
- Reacted oil can be obtained from waste oil, for example, by a reactor-type multifunctional agent.
- the reactor 71 of this embodiment has a case 70 having two openings 65 and 66 and an internal space 67, and a multi-functional agent 68 disposed in the internal space 67.
- the multi-functional agent 68 can be accommodated in the internal space 67, the multi-functional agent such as granules, powders, balls, and pellets shown in FIG. It is not limited.
- the reactor 71 may be a mode in which a coating film of a multifunctional agent is provided on an inner wall forming the internal space, a mode in which a porous body of a multifunctional agent having a similar shape to the internal space 67 is disposed, and the like.
- the structure of the reactor 71 is not particularly limited as long as the waste oil 63 can permeate so as to contact the multifunctional agent, and the number of openings may be three or more.
- the shape of the case 70 is not particularly limited to the cylindrical shape shown in FIG. 8, and may be a pipe shape that is long in the axial direction, a hollow spherical shape, or the like.
- the waste oil 63 that has passed through the reactor 71 comes into contact with the multifunctional agent 68, oxygen radicals present in the waste oil 63 are eliminated.
- the oxidized hydrocarbons present in the waste oil 63 are reduced by donating electrons and H ⁇ included in the mayenite type compound, and the waste oil 63 is regenerated.
- the moisture contained in the waste oil 63 and the mayenite type compound are hydrated to produce a hydrate, whereby the moisture is removed.
- the multifunctional agent is a porous body and when the multifunctional agent is filled so as to have a desired void in the internal space 67, it passes through the reactor 71 and is contained in the waste oil 63. Impurities are trapped.
- Reactor-type multifunctional agents can not only reform oil to obtain reclaimed oil, but can also reform other liquids or gases.
- the reactor 71 may include a mechanism for heating or pressurizing the waste oil 63 and the multifunctional agent 68. When the reactor 71 has a mechanism for heating or pressurizing, the reactivity such as a reduction reaction can be improved.
- the reactor 71 may be provided with a mechanism for stimulating electrons included in the mayenite type compound in the multi-functional agent 68, for example, a mechanism for applying voltage, electromagnetic induction, electromagnetic waves, or the like. When the reactor 71 has a mechanism for applying voltage, electromagnetic induction, electromagnetic waves, etc.
- the multifunctional agent 68 in the reactor 71 may carry a catalyst.
- the reactor 71 may include a filter or an adsorption layer that captures fine particles on the downstream side of the multifunctional agent.
- the reactor 71 includes a filter or an adsorption layer for capturing fine particles, the hydrate is captured when the mayenite type compound and water in the multifunctional agent undergo a hydration reaction to form a hydrate. Further, impurities can be prevented from being contained in the regenerated oil 64 after flowing through the reactor 71. *
- the multifunctional agent according to the present invention is used as the above-described antioxidant, reducing agent, etc.
- the electrons or H ⁇ included in the mayenite type compound is replaced with ions other than H ⁇ .
- the ratio of electrons and H 2 ⁇ included in the mayenite type compound is decreased.
- Electrons and H which are inclusion in mayenite type compound - by the ratio of the decrease electron donating ability of multifunctional agent decreases. That is, while using the multifunctional agent, the antioxidant ability and reducing ability of the multifunctional agent gradually decrease.
- the mayenite type compound undergoes a hydration reaction by contact with water.
- the cage can be recovered if the crystal cage collapses due to the hydration reaction.
- the active species included in the cluster can also contribute to the reduction reaction and the like. Therefore, when a multifunctional agent is used in an environment where moisture exists, functions such as antioxidant ability and reducing ability of the multifunctional agent are exhibited over a long period of time.
- the reaction rate between the active species included in the mayenite-type compound and other radicals and ions is such that the more water that contacts the mayenite-type compound, the greater the amount of active species released by the collapse of the crystal cage. It becomes faster from becoming. Therefore, when the multifunctional agent is used in an aqueous system, the reaction proceeds rapidly.
- a multifunctional agent when used in an environment where the amount of water such as oil is low, the reaction rate is slow, but when water is generated due to deterioration of the oil, the mayenite type compound undergoes a hydration reaction, thereby Since the active species included in the cluster is released, the function of the multifunctional agent is exhibited over a long period of time.
- the mayenite type compound is included in the cage cluster by hydration reaction with water vapor contained in combustion gas or exhaled air. As the active species is released, the function of the multifunctional agent is exhibited over a long period of time.
- the multifunctional agent can also be used in a hydrophilic solvent such as water.
- the multifunctional agent can exhibit antioxidant ability, reducing ability, radical scavenging activity ability and the like without dissolving in water.
- the multifunctional agent can reduce various organic substances present in water and eliminate radicals present in water.
- Multifunctional agent used as radical scavenging active agents, electrons and H - mayenite type compound and clathrate I, and the mayenite type compound clathrate electrons and H - of a mixture II of mayenite type compound clathrate, electronic A mayenite type compound I and a mixture II having a high donating ability, that is, a high concentration of included electrons are preferably used.
- active oxygen is generated from oxygen molecules in the air, and radical reaction may be caused by the active oxygen.
- the organic compound in the chemical is decomposed by the radical reaction, and the amount of components in the chemical is reduced, so that the function and effect of the chemical may be lost.
- the container in order to prevent the decomposition and alteration of organic compounds, the container is sealed and stored so that oxygen does not enter the container.
- oxygen molecules that inevitably enter the container may be the starting point, which may cause radical reaction and decomposition of organic compounds due to radical reaction.
- the multifunctional agent is used as a radical scavenging activator for preventing a radical reaction caused when the medicine is stored.
- a radical reaction can be prevented by putting a granular or ball-shaped multifunctional agent into a container in which a medicine is stored.
- a container in which a medicine is stored.
- a radical reaction can be prevented by putting a granular or ball-shaped multifunctional agent into a container in which a medicine is stored.
- a radical reaction can be prevented by putting a granular or ball-shaped multifunctional agent into a container in which a medicine is stored.
- a container in which a medicine For example, when storing solid chemicals, put a bag containing granular multifunctional agents or a ball-shaped multifunctional agent into a container containing solid chemicals. That's fine.
- the electrons included in the mayenite type compound in the multifunctional agent are donated to oxygen radicals existing in the gas, and the oxygen radicals are converted into oxygen ions, whereby the oxygen radicals are
- the multifunctional agent when it erases oxygen radicals out of radicals, it may be referred to as an active oxygen scavenger. Further, the multifunctional agent has dehydration performance by generating a hydrate by a hydration reaction when the mayenite type compound in the multifunctional agent comes into contact with water. Therefore, since the multifunctional agent can remove moisture contained in the air, it is possible to prevent chemicals from being altered by moisture contained in the air. *
- the bag body or ball-shaped multifunctional agent which accommodated the granular multifunctional agent can be thrown in in a liquid chemical
- the multifunctional agent used as a radical scavenger activator prevents radical reactions in chemicals that can be decomposed and deactivated by radical reactions, and preserves these chemicals for a long time without deactivation. Make it possible to do.
- this multifunctional agent since this multifunctional agent is insoluble in the liquid, it can function as a radical scavenging activator without degrading the purity of the chemical even when it is put into the liquid chemical.
- a film-like multifunctional agent shown in FIG. 5 or a container-type multifunctional agent shown in FIG. 6 can be used. Specifically, by storing the chemical in a chemical storage container in which a film-like multifunctional agent is formed on the inner wall surface or in a chemical storage container formed of a material containing the multifunctional agent, the container It is possible to prevent the radical reaction from proceeding and the chemicals from being deactivated. Further, the multifunctional agent has dehydration performance by generating a hydrate by a hydration reaction when the mayenite type compound in the multifunctional agent comes into contact with water. Therefore, since the multifunctional agent can remove moisture contained in the air or liquid medicine, it is possible to prevent the medicine from being altered by moisture contained in the air or liquid medicine. *
- the filter-like multifunctional agent can be used as a part of a filter in tobacco.
- the multifunctional agent is disposed as a part of the filter at a position adjacent to the tobacco leaf.
- the form of the multifunctional agent is, for example, a columnar or thin plate-like porous body, or a powder or granular filler.
- the filter-like multifunctional agent according to the present invention the amount of radicals, carcinogenic substances, and harmful substances such as CO 2 contained in the smoke can be reduced.
- the multifunctional agent When the multifunctional agent is used to modify tobacco smoke, it is not limited to the use of the multifunctional agent as part of a tobacco filter.
- the cigarette smoke attachment 61 includes, for example, a case 60 having two openings 55 and 56 and an internal space 57, and a multifunctional agent 58 disposed in the internal space 57.
- the cigarette smoke 59 passing through the case is brought into contact with the multi-functional agent 58 with the cigarette attached to one opening 55 and the other opening 56 serving as a mouthpiece.
- the multifunctional agent 58 disposed in the internal space 47 may be a porous body, or may be a powder or granular filler of a multifunctional agent.
- the multifunctional agent is used as part of the tobacco smoke filter and the tobacco smoke attachment, it is preferable to include a filter or an adsorption layer for capturing fine particles on the downstream side of the tobacco smoke in the multifunctional agent. Since water vapor present in tobacco combustion gas and the mayenite-type compound may undergo hydration reaction and hydrate particles may be generated, hydrate particles must be captured at a position adjacent to the multifunctional agent. If there is a filter or an adsorbing layer capable of absorbing, it is possible to prevent fine particles of hydrate from entering the human body. *
- the filter-type or reactor-type multifunctional agent can also be used for a filter portion in a normal mask and a gas mask.
- a normal mask examples include a shape in which a wearing string is attached to a cloth-like filter portion having a size capable of covering the mouth and nose.
- the cloth-like filter portion containing the multifunctional agent is formed by, for example, supporting the multifunctional agent on the nonwoven fabric by the same method as dyeing the nonwoven fabric.
- the gas mask includes, for example, a face covering the face, a belt for fixing the face to the head, and a reactor for reforming the gas through the passage of toxic gas.
- the reactor has, for example, the structure shown in FIG.
- the toxic gas is reformed by passing the toxic gas through the multi-functional agent disposed inside the reactor.
- the toxic gas passes through the mask and the gas mask provided with the filter-like multifunctional agent, radicals contained in the toxic gas are eliminated, harmful substances contained in the toxic gas are detoxified, and CO 2 is removed. Therefore, by using a mask and gas mask equipped with a filter-type or reactor-type multifunctional agent, the mask and the gas mask wearer inhale air containing a large amount of radicals, harmful substances, and CO 2. Can be prevented.
- the multifunctional agent undergoes a hydration reaction due to water vapor contained in exhaled air or moisture contained in the air, and not only the crystal cage on the cage cluster surface but also the crystal cage inside the cage cluster collapses, and the deep inside of the crystal cage. Since the active species included in the crystal cage located in can also contribute to the reaction, the function of modifying the toxic gas can be maintained over a long period of time.
- the filter-type or reactor-type multifunctional agent has a function of adsorbing CO 2. However, it is preferably used in an environment of less than 200 ° C. because it releases CO at 200 ° C. or higher.
- Multifunctional agent used as the organic compound decomposer is at least H - containing the clathrate mayenite type compound. That is, electrons and H - mayenite type compound clathrate and I, mixture II, and H - contain at least one of the mayenite type compound clathrate, H - to contain donating ability is high mayenite type compound Is preferred.
- the organic compound decomposing agent can decompose the organic compound by causing a hydride reduction reaction by donating H ⁇ included in the mayenite type compound to the organic compound.
- this organic compound decomposing agent can decompose volatile organic compounds such as formaldehyde, which are cited as one of the causes of “sick house syndrome”.
- this organic compound decomposing agent releases H ⁇ which is included in the mayenite type compound and is supplied to a volatile organic compound such as formaldehyde to cause a hydride reduction reaction, which is reduced to alcohol and is indoors.
- the volatile organic compound can be rendered harmless.
- the volatile organic compound to be decomposed is not particularly limited as long as it is a compound that causes a hydride reduction reaction, and examples thereof include carbonyl compounds having a carbonyl group such as formaldehyde, acetaldehyde, and acetone.
- the form of the organic compound decomposing agent is not particularly limited, and examples thereof include sheets and wallpaper, slurry-like coating agents, building materials such as boards, coating agents, granules, powders, balls, filters, porous bodies, and mayenite type compounds. Examples thereof include an apparatus equipped with an air circulation mechanism equipped with a packed reactor.
- the organic compound decomposing agent in these forms may be formed of a mayenite type compound alone, or may be formed by mixing other materials as necessary. Further, a mayenite type compound may be supported with a catalyst in order to improve the reaction activity.
- the apparatus provided with the reactor etc. with which the mayenite type compound was filled may be provided with the heating mechanism and the pressurization mechanism in order to improve reaction activity. *
- Multifunctional agent used as the hydrogen supplement at least H - containing the clathrate mayenite type compound. That is, electrons and H - mayenite type compound clathrate and I, mixture II, and H - contain at least one of the mayenite type compound clathrate, H - to contain donating ability is high mayenite type compound Is preferred.
- the mayenite type compound is soluble in acid.
- the mayenite type compound that includes H 2 ⁇ generates hydrogen gas when dissolved in an acid.
- hydrogen gas is generated when the mayenite type compound comes into contact with water to undergo a hydration reaction and the crystal gauge collapses.
- H ⁇ included in the mayenite type compound is released by gastric acid and human body water. Hydrogen is volatilized and easily lost when it is made into an aqueous solution or the like.
- hydrogen can be maintained in a stable state, and a hydrogen supplement supplement with excellent portability can be obtained.
- the hydrate produced by the hydration reaction of the mayenite type compound is a cement component and is not digested and absorbed, so even if it is taken orally as a hydrogen supplement, it is discharged outside the body together with feces, so it is harmless to the human body. It is. Also, H - since the mayenite type compound clathrate releases hydrogen gas when hydrated, can be drinking hydrogen supplement water, tea, as hydrogen water was added to various beverages such as soft drinks. Moreover, a hydrogen replenisher can be put into a bathtub as a bathing agent to form a hydrogen bath.
- the form of the hydrogen replenisher is not particularly limited, and examples thereof include powder, granules, pellets, filters, containers, porous bodies, and a bag body in which the hydrogen replenisher is contained in a bag. These forms of hydrogen replenisher may be formed of a mayenite type compound alone or may be formed by mixing other materials as necessary. *
- Multifunctional agent used as a hydrogen absorbing material is at least H - containing the clathrate mayenite type compound. That is, electrons and H - mayenite type compound clathrate and I, mixture II, and H - contain at least one of the mayenite type compound clathrate, H - to contain donating ability is high mayenite type compound Is preferred.
- the mayenite type compound that includes H 2 ⁇ holds hydrogen in the form of a hydrogen anion, and the mayenite type compound is dissolved in an acid, hydrated, or heated to 200 ° C. to 550 ° C. Thus, hydrogen gas can be generated. Since the mayenite type compound is solid at normal temperature, it is effective in terms of portability of hydrogen gas and storage stability of hydrogen gas. In addition, hydrogen storage alloys that have been developed for the purpose of storing hydrogen are metal, so they are heavy and disadvantageous for carrying, etc. This is also advantageous. Moreover, since the mayenite type compound can be used in powder and granules, it is easy to handle. Since the mayenite type compound can generate hydrogen under specific conditions, it should be used as portable hydrogen used in hydrogen tanks of hydrogen automobiles, hydrogen storage modules in hydrogen stations, hydrogen fuel reserves, small fuel cells, etc. Can do.
- H - containing the clathrate mayenite type compound.
- H - Any shape mayenite type compound clathrate, preferably with the formation to the recording medium in a plate shape, the surface of the recording medium, ultraviolet rays, X-rays, and when irradiated with an electron beam or the like, places which are irradiated It becomes a mayenite type compound that includes electrons.
- H - may be a wrap contact mayenite type compound formed compacts recording medium.
- this recording medium a plurality of regions formed of a mayenite type compound that includes electrons by irradiating ultraviolet rays or the like onto a recording medium formed of a mayenite type compound that includes H 2 ⁇ is used as a continuous body or a discontinuous body.
- information can be written.
- a method for writing information on the recording medium a method of continuously irradiating or spot-irradiating the recording medium with an ultraviolet laser, an X-ray laser, and an electron beam can be mentioned. Since the laser and the electron beam can be finely written, this recording medium can store a large amount of information.
- this recording medium can use information of each chemical species included in the mayenite type compound, a large amount of information can be stored.
- C12A7 loses electrons when it exceeds 300 ° C., and returns to the mayenite type compound that includes H ⁇ . Therefore, the information written on the recording medium is lost by heating to a temperature higher than 300 ° C., and the information can be written again on the recording medium.
- H - the clathrate mayenite type compound so they change mayenite type compound clathrate electrons by irradiating the ultraviolet rays or the like, a recording medium, a protective portion for blocking Similarly ultraviolet rays and an electronic circuit board to be described later It is preferable to have.
- This recording medium can store the written information semi-permanently as long as it is in an environment of 300 ° C. or lower, except that the ultraviolet ray etc. is irradiated when information is recorded. it can.
- Multifunctional agent used as a soil spraying agent electrons and H - containing clathrate at least one of the mayenite type compound. That is, it contains at least one of the mayenite type compound I that clathrates electrons and H ⁇ , the mixture II, the mayenite type compound that clathrates electrons, and the mayenite type compound that clathrates H ⁇ .
- Soil spraying agent, electrons and / or H is inclusion in the mayenite type compound - by reducing donates harmful substances and malodorous substances present in the soil, can be detoxified.
- the mayenite type compound that includes electrons reduces hydrocarbons by donating electrons.
- H - The clathrate mayenite type compound, H - a hydride reduction reaction caused by donating a carbonyl compound such as, reduction of the carbonyl compound such as an alcohol. Therefore, by using properly the mayenite type compound that clathrates electrons and the mayenite type compound that clathrates H 2 ⁇ according to harmful substances and odor-causing substances, and adjusting the content ratio thereof, for example, the effect as a soil spraying agent can be obtained.
- the mayenite type compound that includes electrons has a soil pH adjusting function. Since the growth of the plant is affected by the pH of the soil, this soil spraying agent can also be used as a soil pH adjusting agent. Since the mayenite type compound becomes a hydrate (cement component) when it reacts with water, it is harmless even if it is left in the soil.
- the form of the soil spray is not particularly limited, and examples thereof include powder, a solution in which the powder is dispersed, granules, balls, and pellets.
- Multifunctional agent used as deodorant, electrons and H - containing clathrate at least one of the mayenite type compound. That is, it contains at least one of the mayenite type compound I that clathrates electrons and H ⁇ , the mixture II, the mayenite type compound that clathrates electrons, and the mayenite type compound that clathrates H ⁇ .
- Deodorants, electronic and / or H is inclusion in the mayenite type compound - by reducing donate a malodorous substance can be deodorized.
- the malodorous substance may be solid, liquid, or gas.
- the mayenite type compound that includes electrons reduces hydrocarbons by donating electrons.
- H - The clathrate mayenite type compound, H - a hydride reduction reaction caused by donating a carbonyl compound such as, reduction of the carbonyl compound such as an alcohol. Therefore, by properly using the mayenite type compound that clathrates electrons and the mayenite type compound that clathrates H 2 ⁇ according to the cause of malodor, for example, by appropriately adjusting the content ratio thereof, the effect as a deodorant can be further exhibited.
- the form of the deodorizer is not particularly limited, and examples thereof include powder, granules, balls, pellets, and filters.
- the deodorizer can be used for insoles of shoes, diapers, napkins, sweat pads, clothing, animal or human body application or spraying liquids, toilet deodorizers, and the like.
- the multifunctional agent used as a dehydrating agent and oxygen scavenger contains at least a mayenite type compound that includes electrons. That is, it is preferable to contain a mayenite type compound containing at least one of a mayenite type compound I, a mixture II, and a mayenite type compound that clathrates electrons and H 2 ⁇ and having a high electron donating ability.
- a dehydrating agent or a deoxidizing agent may be used for the purpose of removing oxygen and moisture contained in foods, medicines, atmospheres when using various devices, and various liquids.
- Silica gel, quick lime and other dehydrating agents are used only for the purpose of dehydrating the object, and oxygen absorbers are used only for the purpose of absorbing oxygen from the object. It has only functions.
- at least the mayenite type compound that includes electrons can form a hydrate by a hydration reaction, can remove moisture from the object, has a function as a dehydrating agent, and exists around the mayenite type compound. It can be taken in as oxygen ions by donating electrons to oxygen radicals, and has a function as an oxygen scavenger.
- the mayenite type compound that includes electrons has both functions of a dehydrating agent and an oxygen scavenger.
- the form of the dehydrating agent / deoxygenating agent is not particularly limited, and examples thereof include a bag body in which a powder or granular material is filled in a bag, a ball shape, a container, a form attached to the inside of a container lid, and the like. Can do.
- the dehydrating agent / deoxygenating agent is suitably used in applications where a deoxidizing agent is used, and further dehydrating performance is required. For example, the growth control of aerobic microorganisms and molds, food oxidation prevention, Used to prevent alteration. *
- the multifunctional agent used as a rust preventive agent contains at least a mayenite type compound that includes electrons. That is, it preferably contains a mayenite type compound having at least one of the mayenite type compound I, the mixture II, and the mayenite type compound that clathrates electrons and H 2 ⁇ , and has a high electron donating ability. .
- the mayenite-type compound that includes an electron removes highly reactive radicals, particularly active oxygen, and takes in oxygen ions by attaching the included electrons to radicals that exist outside the cage cluster, particularly oxygen radicals. Therefore, it is possible to prevent the oxidation reaction from proceeding. Further, the mayenite type compound has a dehydration performance due to a hydration reaction caused by contact with water. Therefore, for example, when a paint containing this rust inhibitor is applied to a metal object, the progress of rust can be delayed by removing oxygen and moisture.
- the form of the rust inhibitor is not particularly limited, and examples thereof include powder, granules, bags filled with the powder or granules, sheets in which the powder is dispersed, and paints containing the powder. *
- the multifunctional agent used as a fire extinguisher contains at least a mayenite type compound that includes electrons. That is, it preferably contains a mayenite type compound having at least one of the mayenite type compound I, the mixture II, and the mayenite type compound that clathrates electrons and H 2 ⁇ , and has a high electron donating ability. .
- Combustion is a reaction in which radicals generated by combustion react with oxygen in the atmosphere, further radicals multiply, and radical reactions proceed in a chained manner.
- the mayenite-type compound that includes electrons eliminates highly reactive radicals by attaching the included electrons to radicals existing outside the cage cluster, thus preventing radical reactions from proceeding in a chain. be able to.
- oxygen concentration can be lowered
- the crystal cage on the surface of the cage cluster collapses due to the hydration reaction of the mayenite type compound by water vapor contained in the combustion gas, etc., so that it is included in the crystal cage located at the back of the crystal cage. Electrons can also contribute to the reaction.
- the form of the fire extinguishing agent is not particularly limited, and examples thereof include powder, granules, and a sheet in which the powder is dispersed. Moreover, this fire extinguisher can also be mixed and used for another kind of fire extinguisher. *
- the multifunctional agent used as the electromagnetic wave absorbing material contains at least a mayenite type compound that includes electrons. That is, it preferably contains a mayenite type compound that contains at least one of the mayenite type compound I, the mixture II, and the mayenite type compound that clathrates electrons and H ⁇ , and has a high electron donating ability. It is more preferable to use a blackened mayenite type compound in which electrons are included in a high concentration.
- the mayenite type compound that includes electrons has properties similar to those of metals because the included electrons move freely between crystal cages in the same manner as metals.
- a mayenite type compound that includes electrons has a property of absorbing electromagnetic waves of various wavelengths, and can be used as an electromagnetic wave absorbing material.
- the mayenite type compound that includes electrons can be used as an electromagnetic wave shielding material by utilizing the property of absorbing electromagnetic waves.
- the form of the electromagnetic wave absorbing material is not particularly limited, and examples thereof include paints, coating agents, powders, containers, glass, and ceramics.
- the electromagnetic wave absorbing material can be used, for example, as a structure such as a brick, a wall panel, a window glass, or a tile constituting a building. *
- the multifunctional agent used as the electron emission source contains at least a mayenite type compound that includes electrons. That is, it preferably contains a mayenite type compound that contains at least one of the mayenite type compound I, the mixture II, and the mayenite type compound that clathrates electrons and H ⁇ , and has a high electron donating ability. It is more preferable to use a blackened mayenite type compound in which electrons are included in a high concentration.
- the mayenite type compound that includes electrons can emit electrons by applying an electric field, and can be used as an electron emission source of an electron beam generator.
- the electron beam generator can be used as propulsion power.
- the electron beam generator is used as propulsion power for a spacecraft capable of generating electricity, no propellant is required, and the mayenite type compound is composed of light elements and has a light mass. Can be achieved.
- the mayenite type compound which includes an electron can also be used as an electron emission source in the neutralizer of an ion engine. *
- the multifunctional agent used as a column filler for chromatography contains at least a mayenite type compound that includes electrons. That is, it preferably contains a mayenite type compound that contains at least one of the mayenite type compound I, the mixture II, and the mayenite type compound that clathrates electrons and H ⁇ , and has a high electron donating ability. It is more preferable to use a blackened mayenite type compound in which electrons are included in a high concentration.
- Ion exchange chromatography which is one of liquid chromatography, can separate ionic compounds using the difference in charge.
- the mayenite type compound that includes the electrons is negatively charged because the electrons are ejected by the hydration reaction.
- Such mayenite type compounds that include electrons can be used as a stationary phase of a column in ion exchange chromatography.
- electrons and H - mayenite type compound clathrate at least one of the captures ions such as oxygen ions in the crystal cages, also hydration reaction upon contact with water, have a dehydration performance.
- the mayenite type compound is a dehydrating agent and an oxygen scavenger. Can contribute to accurate analysis in chromatography.
- the mayenite type compound that includes electrons includes water, the included electrons are donated to water to generate OH ⁇ , and thus the mayenite type compound that includes electrons controls the pH of the mobile phase. You can also.
- Examples of the form of the column include a form in which a cylindrical member is filled with powder or granules of a mayenite type compound to form a stationary phase.
- silica gel, activated alumina or the like may be mixed in the stationary phase.
- the active species included in the mayenite type compound is not limited to electrons and H-, and can be selected according to the purpose of use, such as oxygen ions described later.
- thermoelectric element an example in which the multifunctional agent is used as a thermoelectric element will be described.
- the multifunctional agent used as the thermoelectric element contains at least a mayenite type compound that includes electrons. That is, it preferably contains a mayenite type compound that contains at least one of the mayenite type compound I, the mixture II, and the mayenite type compound that clathrates electrons and H ⁇ , and has a high electron donating ability. It is more preferable to use a blackened mayenite type compound in which electrons are included in a high concentration.
- the mayenite type compound that includes electrons has properties similar to those of metals because the included electrons move freely between crystal cages in the same manner as metals. Therefore, the mayenite type compound that includes electrons can be used as a Peltier element, a Thomson element, or a Seebeck element.
- a Peltier element can generate heat dissipation or heat absorption by joining two mayenite type compounds having different electron concentrations to form a joined body and passing an electric current through the joined body.
- the Thomson element can generate heat dissipation or heat absorption proportional to the current by applying a temperature gradient to the wire of the mayenite type compound having a predetermined electron concentration and passing a current. Therefore, the Peltier element and the Thomson element can be used for heating equipment, cooling equipment, and the like.
- a Seebeck element can generate an electromotive force between two junctions by forming two closed loops by joining two mayenite-type compounds having different electron concentrations in a ring shape and holding the two junctions at different temperatures. it can. That is, the Seebeck element can convert thermal energy into electric energy and can be used as a thermoelectric power generation element.
- the multifunctional agent used as the catalyst preferably contains at least a mayenite type compound that includes electrons. That is, it preferably contains at least one of the mayenite type compound I, the mixture II, and the mayenite type compound that clathrates electrons and H 2 ⁇ , and contains a mayenite type compound having a high electron donating ability. It is more preferable to use a blackened mayenite type compound in which electrons are included at a high concentration.
- the multifunctional agent can be used as a catalyst for the reduction reaction.
- the catalyst for the reduction reaction include an example in which a multi-functional agent is used as a reduction catalyst used in a CO 2 decomposition filter having a function of reducing carbon dioxide to carbon monoxide.
- a multifunctional agent can also be used as a constituent material of the ammonia synthesis catalyst in the reaction of synthesizing ammonia from N 2 and H 2 .
- the multifunctional agent used as the glass for optical fibers contains an arbitrary mayenite type compound, and preferably contains at least a mayenite type compound that includes electrons. That contains a mayenite type compound containing any active species, electrons and H - to contain at least one of the mayenite type compound and clathrate I, mixture II, and the mayenite type compound clathrate electrons Is preferred.
- the mayenite type compound can be vitrified by melting and quenching. Therefore, the mayenite type compound can be made into glass products processed into various shapes.
- the mayenite type compound can be used as an optical fiber by processing into a linear shape, and can be used for both the core and the clad in the optical fiber. Since the mayenite type compound that includes electrons has conductivity, it can be used as a cable for supplying an electric signal and electric power together with an optical signal.
- the multifunctional agent used as the brazing material contains any mayenite type compound, and preferably contains at least a mayenite type compound that includes electrons. That contains a mayenite type compound containing any active species, electrons and H - to contain at least one of the mayenite type compound and clathrate I, mixture II, and the mayenite type compound clathrate electrons It is more preferable to contain a mayenite type compound having a high electron donating ability, and it is particularly preferable to use a blackened mayenite type compound containing electrons in a high concentration.
- the mayenite type compound can be vitrified by melting and quenching. Therefore, the mayenite type compound can be used as a glass adhesive used in welding such as soldering and brazing.
- the metal and ceramic have different coefficients of thermal expansion, which may cause peeling due to temperature changes.
- the mayenite type compound is a ceramic, the difference in the thermal expansion coefficient between the adhesive and the base material can be reduced by using it as a glass adhesive for bonding between ceramic base materials. As a result, peeling due to temperature change can be prevented.
- the mayenite type compound which includes an electron has electroconductivity, it can be used as a glass adhesive material which has electroconductivity. *
- H - with the mayenite type compound clathrate as an electronic circuit board fabrication compositions H - the example will be described using the mayenite type compound clathrate mayenite type compound and an electron clathrate as an electronic circuit board.
- H - containing the clathrate mayenite type compound.
- a composition for an electronic circuit board is formed into a substrate and the surface of the substrate is irradiated with ultraviolet rays, X-rays, or an electron beam, the irradiated portion becomes a mayenite type compound that includes electrons, and the irradiated portion is conductive.
- Have sex. By setting the desired position on the surface of the substrate containing the mayenite type compound that includes H 2 ⁇ to be the mayenite type compound that includes electrons, an electronic circuit substrate on which a circuit having a desired pattern is formed can be obtained.
- an electronic circuit board having a substrate containing a mayenite type compound that includes H 2 ⁇ and an electronic circuit containing a mayenite type compound that includes electrons on the substrate is obtained.
- the circuit formation method is not particularly limited. For example, a method of irradiating ultraviolet rays or the like in a state where a predetermined position on the surface of the substrate is masked, an ultraviolet laser, an X-ray laser, or an electron beam without masking the surface of the substrate. The method of performing continuous irradiation or point irradiation etc. can be mentioned. Among these, a method of forming a circuit with a laser or an electron beam is preferable because a fine circuit pattern can be formed.
- the form of the mayenite type compound that forms the substrate is not particularly limited, and examples thereof include a single crystal, a polycrystal, a glass shape, and a ceramic shape.
- a mayenite type compound that includes electrons and H 2 ⁇ tends to have a high resistance value when oxidized with oxygen present in the air. Therefore, it is preferable that the electronic circuit board formed of the mayenite type compound that clathrates H ⁇ and the mayenite type compound that clathrates an electron has a protective portion that can prevent oxidation.
- the form of the protective part is not particularly limited, and examples thereof include a protective film that covers the electronic circuit board and blocks oxygen, and a protective case that covers the electronic circuit board and blocks oxygen from entering.
- the protective film include a metal protective film, that is, a metal film, and can be formed on the surface of the electronic circuit board by, for example, metal vapor deposition or metal spraying.
- the protective case may be a container that seals at least the surface on which the circuit is formed, and is preferably filled with an inert gas.
- An electronic circuit board formed of a mayenite type compound that clathrates H ⁇ and a mayenite type compound that clathrates electrons contains a mayenite type compound that, when exposed to light, absorbs ultraviolet rays and the like and clathrates H ⁇ .
- an electronic circuit board formed of a mayenite type compound that clathrates H ⁇ and a mayenite type compound that clathrates an electron has a protective part that can shield electromagnetic waves having a specific frequency such as ultraviolet rays and X-rays. It is preferable.
- the form of the protective part is not particularly limited, and examples thereof include a protective film that covers an electronic circuit board and shields an electromagnetic wave of a specific frequency, a protective case that covers the electronic circuit board and shields an electromagnetic wave of a specific frequency, and the like. It is done.
- the protective film include a metal protective film, that is, a metal film, and can be formed on the surface of the electronic circuit board by, for example, metal vapor deposition or metal spraying.
- the protective case may be any container that covers at least the surface on which the circuit is formed, and the protective case only needs to be formed of a material that reflects an electromagnetic wave having a specific frequency.
- the electronic circuit board does not exceed 300 ° C. by having a cooling device for cooling the electronic circuit board as a protection part of the electronic circuit board.
- the form of a heat insulating material is not specifically limited, For example, the protective film which coat
- An example of the cooling device is a cooling fan that radiates heat of the electronic circuit board with wind.
- the mayenite type compound that includes electrons has properties similar to those of metal and conductivity because the included electrons move freely between crystal cages in the same manner as metal.
- C12A7 exceeds 300 ° C. among the mayenite type compounds that include electrons, the included electrons are lost and become an insulator.
- an electronic circuit board formed of a mayenite type compound that includes H 2 ⁇ and a mayenite type compound that includes electrons can be used as a fuse.
- the electronic circuit By designing the electronic circuit to exceed 300 ° C. when a large current flows through the electronic circuit, the circuit becomes an insulator when the large current flows through the electronic circuit and functions as a fuse. Examples of the method of exceeding 300 ° C.
- a conventional fuse has a characteristic that a metal wire is enclosed in a glass tube and is susceptible to vibration and impact.
- a fuse formed of a mayenite type compound has a circuit including a mayenite type compound that includes electrons on the surface of the substrate including the mayenite type compound that includes H ⁇ , so that the vibration is higher than that of a conventional fuse. And resistant to shock.
- a fuse has been provided as a separate component on the substrate.
- the fuse formed of the mayenite type compound is formed on the surface of the substrate formed of the mayenite type compound including H ⁇ . Since the fuse can be formed by irradiating ultraviolet rays or the like to form the electronic circuit, the fuse can be integrated on the electronic circuit board.
- H - a by irradiating ultraviolet rays or the like by forming an electronic circuit on a surface of a substrate formed of a mayenite type compound clathrate, it is possible to form the electronic circuit board.
- a magnetic field can be generated by passing a current through an electronic circuit having an arbitrary pattern such as a coil shape or a linear shape. Therefore, an electronic circuit board having an appropriate electronic circuit pattern is a magnetic field generator.
- the form of the magnetic field generator is not limited to the substrate shape, and may be a columnar shape, a cylindrical shape, a form in which an electronic circuit having an appropriate pattern is formed on a film coated on the surface of another member, or the like. This magnetic field generator can be used for electromagnets, motors, generators, speakers, and the like. Since the mayenite type compound is composed of a lighter element than a metal, a lightened magnetic field generator can be provided.
- the mayenite type compound that includes electrons is electrically conductive and has the same properties as metals.
- Examples of a method for forming a mayenite type compound that includes electrons into a resistor having a predetermined resistance value include a method that appropriately adjusts the concentration of electrons included in the mayenite type compound, a method that appropriately adjusts the thickness of a circuit, and the like.
- a conventional heater is formed by a heating wire.
- the heater is formed by a heating wire on a ceramic substrate, there is a risk of breakage due to a difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the heating wire.
- the heater formed of the mayenite type compound can form both the substrate and the resistor or the resistance wire with the mayenite type compound, it can be prevented from being damaged due to a difference in thermal expansion coefficient.
- This heater can be used as, for example, a heater for preventing fogging of glassy products, an air heater, a water heater, an oil heater, a heater, and the like.
- the mayenite type compound that includes electrons is conductive and has the same properties as metal, so design a circuit with an antenna structure that matches the wavelength of any electromagnetic wave such as radio waves, microwaves, infrared rays, and visible rays. By doing so, it can be used as an antenna that radiates and receives electromagnetic waves in space.
- a fine circuit can be formed by irradiating a laser such as ultraviolet rays or an electron beam to the mayenite type compound that includes H 2 ⁇ , and this can be used as an antenna.
- An antenna formed of a mayenite type compound can emit and receive not only radio waves but also electromagnetic waves such as infrared rays and visible rays.
- the form of the mayenite type compound that forms the antenna is not particularly limited, and examples thereof include a single crystal, a polycrystal, a glass, a film, and a ceramic.
- the shape of the antenna is not particularly limited, and examples thereof include a line shape, a plate shape, a planar shape, and a coil shape.
- An antenna formed of a mayenite type compound can be used for an electromagnetic wave transmitter and an electromagnetic wave receiver.
- An antenna formed of a mayenite type compound can be an antenna that emits infrared rays by designing an antenna circuit so that infrared rays can be emitted, and can be used for an infrared transmitter. This infrared transmitter can also be used as a heating device.
- the antenna formed of the mayenite type compound can be used as a visible light transmitting device by designing an antenna circuit so that visible light can be radiated, which can be used as a visible light transmitting device.
- the antenna formed by the mayenite type compound should be used as a light source that can directly transmit visible light of any frequency, unlike fluorescent lamps, etc.
- An antenna formed of a mayenite type compound can be used as an element that emits a laser by designing an antenna circuit so that an electromagnetic wave having a single frequency can be radiated. Can be used. An antenna formed of a mayenite type compound can be used as a light source that emits visible light by designing an antenna circuit so that visible light can be emitted. This light source can be used as a display light source. An antenna formed of a mayenite type compound can be made an antenna capable of receiving electromagnetic waves having an arbitrary frequency by designing an antenna circuit so that electromagnetic waves having an arbitrary frequency can be received. Can be used for equipment. By converting the electromagnetic wave received by the electromagnetic wave receiving device into an electric signal, an image sensor of the camera can be obtained. *
- the electromagnetic wave received by the antenna can be converted into electric power. Therefore, it can be set as a power generator by converting the electromagnetic wave of the arbitrary frequencies which the antenna formed with the mayenite type compound received into electric power.
- An antenna formed of a mayenite type compound can also receive visible light and infrared rays having relatively large energy, and can convert this into electric power. By installing the antenna in the vicinity of various heat sources, Surplus heat can be converted into electric power.
- the mayenite type compound that includes electrons has the same properties as metal because the included electrons move freely between crystal cages in the same way as metal, and the resistance value increases as the temperature increases. .
- a temperature measuring instrument is formed by combining a resistance measuring instrument for measuring a resistance value with an electronic circuit board formed of a mayenite type compound that includes H 2 ⁇ and a mayenite type compound that includes electrons. It can be.
- the mayenite type compounds that include electrons if C12A7 exceeds 300 ° C, the included electrons are lost and the same properties as metals are not exhibited. Therefore, the operating temperature of this thermometer is 300 ° C or less. is there.
- the multifunctional agent having a reduced electron donating ability can regenerate the electron donating ability by performing a regeneration treatment.
- the multifunctional agent having reduced electron donating ability is encapsulated in the mayenite type compound by sealing it in a reducing atmosphere such as hydrogen gas, for example, in a noble metal crucible and heating the noble metal crucible.
- a reducing atmosphere such as hydrogen gas
- H - an anion other than, H - can be replaced.
- the anion included in the mayenite type compound can be replaced with an electron by sealing the multifunctional agent having reduced electron donating ability in the carbon crucible and heating the carbon crucible.
- the heating temperature in a noble metal crucible or a carbon crucible can be suitably changed according to the kind of anion included in the mayenite type compound, it should just be 700 degreeC or more and 1450 degrees C or less as an example.
- a multifunctional agent containing a large amount of H 2 ⁇ and electrons as inclusion particles and having a regenerated electron donating ability can be obtained from the multifunctional agent having a decreased electron donating ability.
- the insoluble electron donating ability, which has been regenerated can be used again as an antioxidant, reducing agent, oxygen scavenger, radical scavenger activator and the like.
- the substitution reaction with H 2 ⁇ in a reducing atmosphere such as hydrogen gas, for example, in a noble metal crucible is performed on granules or balls whose electron donating ability has been reduced after use. And then irradiating with ultraviolet rays or the like, a granular or ball multifunctional agent with regenerated electron donating ability is obtained.
- the filter-like multifunctional agent the used filter is subjected to a substitution reaction with H 2 ⁇ in a reducing atmosphere such as hydrogen gas, for example, in a noble metal crucible, and then irradiated with ultraviolet rays or the like.
- a filter-like multifunctional agent with regenerated electron donating ability is obtained.
- the film is separated from the inner wall surface of the container, and the separated film structure is subjected to a substitution reaction with H 2 ⁇ in a reducing atmosphere such as hydrogen gas, for example, in a noble metal crucible. Then, ultraviolet rays and the like are irradiated.
- a multifunctional agent In the form of a multifunctional agent.
- the multifunctional agent according to the present invention can be used repeatedly by performing a regeneration treatment.
- the amount of waste derived from antioxidants can be reduced.
- the hydrated mayenite type compound cannot be regenerated only by the above reduction treatment.
- the mayenite type compound contained in the multifunctional agent according to the present invention exhibits a black color as the proportion of electrons included increases, particularly when Ca, Al, and O are included as a crystal lattice. The smaller the percentage of electrons in contact, the lighter the black. In addition, this mayenite type compound becomes thin in black when the crystal cage collapses due to a hydration reaction. Therefore, it is possible to determine whether the multifunctional agent according to the present invention has an electron donating ability at a glance by observing the color tone. For example, the multifunctional agent immediately after the start of use has abundant electrons included in the mayenite type compound and has a dark black color.
- the multifunctional agent While the multifunctional agent is used for a long time, the number of electrons included in the mayenite type compound gradually decreases, and the black color of the multifunctional agent gradually decreases. After a certain period of time has elapsed, the black color of the multifunctional agent is completely decolored, and the color close to white is exhibited. By observing the multi-functional agent that has turned white, it can be determined that the multi-functional agent has lost its electron donating ability. Thus the determined multi-functional agent is to replace the multi-functional agent is new, or electrons and H in the mayenite type compound by the reproduction processing - reproduction such as by causing again inclusion of the electron donating ability Can be made. As described above, the multifunctional agent according to the present invention can be clearly discriminated at a timing for replacement or regeneration by observing a color change.
- the mayenite type compound contained in the multifunctional agent can be synthesized using relatively inexpensive CaO and Al 2 O 3 raw material powders.
- the multifunctional agent according to the present invention containing the mayenite type compound has a large number of multifunctional agents at a low cost compared to conventional antioxidants, reducing agents, oxygen scavengers, radical scavengers and the like. Can be manufactured.
- the powder of C12A7 marketed can also be used.
- the mayenite type compound that includes the active oxygen species has a cage-like crystal structure, and the active oxygen species having a negative charge is included inside the inclusion cage having a positive charge.
- the inclusion cage has a function of removing water through a hydration reaction by contact with water and a function of taking in anions therein.
- the clathrated active oxygen species pops out.
- the reactive oxygen species included in the crystal cage located in the back of the crystal cage also react. Can contribute. Therefore, by using the mayenite type compound that includes the active oxygen species in the presence of water, the function as an oxidizing agent or the like can be maintained over a long period of time. Since the mayenite type compound that includes the active oxygen species is a ceramic made of an inorganic compound, the mayenite type compound exists in a liquid while maintaining a solid state, and has a property that it is not particularly soluble in an organic solvent such as oil.
- the mayenite type compound that clathrates the active oxygen species has the same structure as the mayenite type compound I that clathrates electrons and H ⁇ except that the particles clathrated in the clathrate gauge are active oxygen species.
- the active oxygen species include O ⁇ and O 2 ⁇ and exist in various oxidation states such as O 2 ⁇ , O ⁇ , O 2 2 ⁇ , and O 2 ⁇ in the inclusion cage.
- the mayenite type compound that includes the active oxygen species may contain anions, radicals, and the like other than the active oxygen species as inevitable impurities.
- the inclusion of the active oxygen species by the mayenite type compound can be confirmed by measuring the ESR spectrum with an electron spin resonance apparatus (ESR) and by the presence or absence of signals due to O ⁇ and O 2 ⁇ .
- ESR electron spin resonance apparatus
- the mayenite type compound that includes active oxygen species can take any form, for example, a container, a porous body, a coating, a powder, a granule, and a ball. , Pellet form, filter form and the like.
- the form of the mayenite type compound that includes the active oxygen species is the same as that described in the “form of the mayenite type compound I and the mixture II”. *
- Mayenite type compound clathrate reactive oxygen species (manufacturing method of the mayenite type compound clathrate reactive oxygen species) are described above - prepared according to "electrons and H preparation of mayenite type compound clathrate and I and mixtures II" in the method, as it is powdery or granular mayenite type compound precursor, or through the molding process, by heating in a reducing atmosphere H - from manufactures a mayenite type compound clathrate, and dried It can be produced in the same manner except that it is heated at 1200 ° C. to 1400 ° C. while flowing oxygen gas. At the time of heating, the higher the oxygen partial pressure and the lower the water vapor partial pressure, the higher the concentration of active oxygen species, the more mayenite type compound can be obtained.
- the mayenite type compound that includes the active oxygen species can be used as an oxidizing agent.
- a mayenite type compound that includes active oxygen species can oxidize organic compounds in any state of solid, liquid, and gas. By oxidizing organic compounds, harmful substances and malodorous substances can be oxidized and rendered harmless.
- the organic compound decomposing agent can oxidize the organic compound by providing the active oxygen included in the mayenite type compound to the organic compound.
- the organic compound decomposing agent can oxidize volatile organic compounds such as formaldehyde, which are cited as one of the causes of “sick house syndrome”.
- the organic compound decomposing agent can be rendered harmless by oxidizing formaldehyde to formic acid and oxidizing formic acid to decompose it into water and carbon dioxide.
- the mayenite-type compound that includes the active oxygen species undergoes a hydration reaction, and not only the crystal cage on the cage cluster surface but also the crystal cage inside the cage cluster collapses. Since the active oxygen species included in the crystal cage located in the back of the metal can also contribute to the reaction, the function of detoxifying harmful substances and malodorous substances can be maintained over a long period of time.
- the form of the organic compound decomposing agent is not particularly limited, for example, a sheet or wallpaper, a slurry-like coating agent, a building material such as a board, a coating agent, a granule, a powder, a ball, a filter, a porous body, and, for example, Examples include an apparatus equipped with an air circulation mechanism equipped with the reactor shown in FIG.
- the organic compound decomposing agent in these forms may be formed of a mayenite type compound alone that includes active oxygen species, or may be formed by mixing other materials as necessary. Further, in order to improve the reaction activity, a catalyst may be supported on a mayenite type compound that includes an active oxygen species.
- an apparatus or the like including a reactor filled with a mayenite type compound that includes active oxygen species may include a heating mechanism or a pressurizing mechanism in order to improve the reaction activity. *
- the soil spray can be rendered harmless by donating and oxidizing the active oxygen species included in the mayenite type compound to harmful substances and malodorous substances present in the soil.
- the mayenite type compound that includes the active oxygen species undergoes a hydration reaction, and not only the crystal cage on the cage cluster surface but also the crystal cage inside the cage cluster collapses, Since the active oxygen species included in the crystal cage located in the back of the crystal cage can also contribute to the reaction, the function of detoxifying harmful substances and malodorous substances can be maintained over a long period of time.
- the mayenite type compound which includes the active oxygen species is hydrated to become a hydrate (cement component), it is harmless even if it is left in the soil.
- the form of the soil spray is not particularly limited, and examples thereof include powder, a solution in which the powder is dispersed, a granule, a pellet, and a ball. *
- the mayenite type compound that includes the active oxygen species can sterilize or sterilize bacteria and viruses.
- the form of the bactericide is not particularly limited, and examples thereof include powder, a solution in which the powder is dispersed, a granule, a pellet, a ball, a filter, a sheet, and a reactor.
- the disinfectant can suppress the spread of bacteria and viruses by spraying it on soil, ponds, etc. on land where highly pathogenic bacteria or highly lethal viruses are generated.
- bacteria and viruses can be removed by forming a bactericide in a filter shape or a reactor type and using it in a filter portion of a normal mask or gas mask.
- the mayenite type compound that includes the active oxygen species undergoes a hydration reaction by water vapor contained in the atmosphere or exhaled air, and not only the crystal cage on the surface of the cage cluster but also the crystal cage inside the cage cluster collapses. Since the reactive oxygen species included in the crystal cage located in can also contribute to the reaction, the function of removing bacteria, viruses, etc. can be maintained over a long period of time.
- the shape and the like of the mask and the gas mask are as described above. *
- the gas phase modifier can be modified by oxidizing any kind of gas phase.
- it is possible to oxidize and detoxify harmful substances and malodorous substances present in air, automobile exhaust gases, factory exhaust gases, tobacco smoke, etc., or remove bacteria and viruses, etc. it can.
- the mayenite-type compound that includes the active oxygen species undergoes a hydration reaction, and not only the crystal cage on the cage cluster surface but also the crystal cage inside the cage cluster collapses. Since the active oxygen species included in the crystal cage located in the back of the metal can also contribute to the reaction, the function of modifying the gas phase can be maintained over a long period of time.
- the form of the gas phase modifier is not particularly limited, and examples thereof include a filter shape, a reactor type, a powder, a granule, a ball shape, and a pellet shape. *
- the deodorizer can be deodorized by donating and oxidizing the active oxygen species included in the mayenite type compound to a substance that causes malodor.
- the malodorous substance may be any of solid, liquid, and gas.
- the mayenite type compound that includes electrons, the mayenite type compound that includes H 2 ⁇ , and the mayenite type compound that includes active oxygen species are properly used, for example, the content ratio thereof may be adjusted as appropriate. Thereby, the effect as a deodorizing agent can be exhibited further.
- the form of the deodorizer is not particularly limited, and examples thereof include powder, granules, balls, pellets, filters, and reactor types.
- the deodorizer can be used as one of materials constituting a shoe insole, a diaper, a napkin, a sweat pad, clothing, an animal or human body application or spray liquid, a toilet deodorizer, and the like.
- the spark plug is usually a rod-shaped terminal and a center electrode arranged along the central axis, a substantially cylindrical insulator disposed outside these, and a substantially cylindrical metal shell disposed outside the insulator. And a ground electrode joined to the tip of the metal shell, and there is a gap between the tip of the center electrode and the tip of the ground electrode. When a high voltage is applied, spark discharge occurs in this gap. Arise.
- the spark plug is attached so that a gap portion in which a spark discharge is generated is disposed in the combustion chamber of the internal combustion engine. There is a slight gap between the insulator disposed outside the center electrode and the metal shell, and unburned fuel or carbon may adhere to the insulator.
- the insulation resistance value decreases, and there is a risk of misfire by energizing at a place other than the gap.
- the mayenite type compound that includes the active oxygen species exceeds about 700 ° C., the active oxygen species are released from the inclusion cage, and the oxidation reaction is promoted. Since the combustion chamber of an internal combustion engine may reach about 3000 ° C. during operation, if the spark plug insulator is formed of a mayenite type compound that includes active oxygen species, unburned fuel adhering to the insulator And carbon is oxidized by the active oxygen species released from the inclusion cage to become water and carbon dioxide, and misfire due to a decrease in the insulation resistance value of the insulator can be suppressed.
- the inner wall surface of the combustion chamber of the internal combustion engine is formed of an inner wall material containing a mayenite type compound that includes active oxygen species
- Oxygen species are released into the combustion chamber, which acts as free radicals.
- free radicals increase during combustion of the fuel, and the combustibility can be improved.
- carbon adhering to the inner wall surface of the combustion chamber is oxidized by the active oxygen species released from the inclusion cage to become carbon monoxide or carbon dioxide, thereby removing carbon from the inner wall surface of the combustion chamber. it can.
- the mayenite type compound clathrate active oxygen species O - for example to be used as a beam emitting source will be described.
- Active oxygen by applying an electric field to the mayenite-type compound containing a high concentration, high density O - can be taken out of the ion beam.
- the mayenite type compound clathrate reactive oxygen species, O - beam generator of O - can be used as a beam emitting source.
- O - beam generator of O - can be used as a beam emitting source.
- the obtained fired body was pulverized in a mortar and fine particles were collected with a sieve to obtain a mayenite type compound precursor A.
- the mayenite type compound precursor A was subjected to X-ray diffraction analysis with an X-ray diffractometer, it was confirmed to be C12A7 having a cage-like crystal structure.
- ESR electron spin resonance apparatus
- Mayenite type compound precursor A and ethanol were charged into a beaker and stirred in a rotating machine to obtain a slurry. .
- the slurry was put in a hot water bath to evaporate ethanol to obtain a mixed powder.
- the mixed powder is put in a carbon crucible, put in an electric furnace, heated at a rate of temperature rise of 4 ° C./min while flowing nitrogen gas, held at 1300 ° C. for 24 hours and fired to obtain sample C It was.
- a dehydrating agent was placed in the gas supply path of nitrogen gas into the electric furnace, and the furnace was baked in a dry atmosphere.
- the mixed powder obtained in the same manner as in the case of Sample C is put in an iridium crucible, put in an electric furnace, heated at a rate of temperature rise of 4 ° C./min while flowing hydrogen gas, and heated at 1300 ° C. for 24 hours.
- the sample D was obtained by baking for a period of time.
- a dehydrating agent was placed in the gas supply path for hydrogen gas into the electric furnace, and the furnace was baked in a dry atmosphere.
- sample C When X-ray diffraction analysis was performed on Sample C and Sample D in the same manner as Sample B, it was confirmed to be a mayenite type compound (C12A7). When the color of the sample C was confirmed visually, it was found that the sample C contained electrons because of the green color. Therefore, the sample C is a mayenite type compound in which electrons are included.
- sample D When sample D was put into water, gas was generated from sample D. Since this is a mayenite type compound obtained by firing in a reducing atmosphere, this gas is considered to be hydrogen gas, and it is highly presumed that the sample D contains hydrogen ions. Thus, Sample D, H - is a mayenite type compounds inclusion.
- sample C, sample D, and ethanol are put into a beaker, stirred in a rotating machine to obtain a slurry, and the slurry is placed in a water bath to evaporate the ethanol, thereby enclosing the mayenite type compound containing electrons and H ⁇ .
- a mixture II with a mayenite type compound is obtained.
- Sample B was ground in a mortar, and the powder, which put the dishes alumina, while flowing hydrogen gas in an electric furnace The sample was heated at a rate of 4 ° C./min and held at 1600 ° C. for 6 hours to melt the sample B, and then naturally cooled to obtain a glassy sample E. Sample E had a light green color. Therefore, it can be seen that the sample E includes electrons. When sample E was put into hydrochloric acid, hydrogen gas was generated from sample E. From this, it can be seen that the sample E contains hydrogen ions. From the above, the glassy electronic H by melting the sample B - it can be seen that it is possible to form the mayenite-type compound clathrate and.
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Abstract
本発明は、電子供与反応、H-供与反応、脱酸素反応、及び脱水反応を引き起こすことのできるマイエナイト型化合物、前記マイエナイト型化合物を含み、溶媒中に溶解することなく、電子供与反応、H-供与反応、脱酸素反応、及び脱水反応を引き起こすことのできる多機能剤、並びにマイエナイト型化合物含有製品の製造方法を提供することを課題とする。電子とH-とを包接することを特徴とするマイエナイト型化合物、前記マイエナイト型化合物I、及び、電子を包接するマイエナイト型化合物とH-を包接するマイエナイト型化合物との混合物IIのうちの少なくとも一つを含有し、ラジカル消去活性、還元性、脱酸素性能、及び脱水性能を有することを特徴とする多機能剤、並びに前記マイエナイト型化合物を含有するマイエナイト型化合物含有製品の製造方法。
Description
本発明は、マイエナイト型化合物、マイエナイト型化合物を含有する多機能剤、及びマイエナイト型化合物含有製品の製造方法に関し、さらに詳しくは、電子供与反応、H-供与反応、脱酸素反応、及び脱水反応を引き起こすことのできるマイエナイト型化合物、マイエナイト型化合物を含み、溶媒中に溶解することなく、ラジカル消去活性、還元性、脱酸素性能、及び脱水性能を有する多機能剤、及び純度の高いマイエナイト型化合物含有製品の製造方法に関する。
従来、陽イオンを帯びたカゴ状の結晶構造体の内側に、陰イオンが包接される化合物として、マイエナイト型化合物が知られている。マイエナイト型化合物の典型例としては、カゴ状の結晶構造を構成する元素がCa、Al、及びOである、12CaO・7Al2O3が挙げられる。また、12CaO・7Al2O3は、C12A7と略称されることもある。
カゴ状の結晶構造を構成する元素は、上記3種類に限定されるわけではなく、様々な構成元素からなるマイエナイト型化合物が知られている。例えば、C12A7におけるCaの一部がSrにより置換された、12CaO・7Al2O3と12SrO・7Al2O3との混晶化合物が広く知られている。
マイエナイト型化合物に包接される陰イオンとしては、O-、O2-、OH-、S2-、F-、Cl-、及びH-等が広く知られている。また、陰イオンの代わりに、電子を包接するマイエナイト型化合物も知られている。
陰イオン、又は電子のいずれか一方を包接するマイエナイト型化合物は、還元作用、及び抗酸化作用を有することが従来知られている。
例えば、特許文献1には、「2×1018cm-3以上、2.3×1021cm-3未満の電子(e-)を含む12CaO・7Al2O3化合物」が開示されている(特許文献1の請求項1参照)。特許文献1には、「電子を包接した無機化合物粉体は抗酸化剤として優れた機能を発揮する」と開示されている(特許文献1の[0006]参照)
また、特許文献2には、「1×1018cm-3以上の濃度の水素陰イオン(H-)を含む12CaO・7Al2O3化合物及び/又は12SrO・7Al2O3化合物およびそれらの混晶を有効成分とする抗酸化剤」が開示されている(特許文献2の請求項1参照)。
しかし、従来、電子とH-との両方が包接されるマイエナイト型化合物や電子を包接するマイエナイト型化合物とH-を包接するマイエナイト型化合物との両方を併せて利用する方法は知られていない。
マイエナイト型化合物の抗酸化性、還元性を利用して、マイエナイト型化合物は抗酸化剤として使用されることがある。例えば、特許文献2には、「水素陰イオンを含む無機化合物(12CaO・7Al2Or化合物、12SrO・7Al2O3化合物、または12CaO・7Al2O3と12SrO・7Al2O3との混晶化合物)の粉体を有効成分とする抗酸化剤およびその応用を提供する」(特許文献2の請求項1参照)と記載されており、抗酸化剤を含有する製品の具体例として、皮膚外用剤、化粧料、美白剤、プラスチック添加用抗酸化剤、及び塗料添加用抗酸化剤が開示されている(特許文献2の請求項2~6参照)。特許文献2における抗酸化剤を含有する製品は、いずれも固体又は粘性の高いゲル状物中における有効成分として、マイエナイト型化合物が添加されることを特徴とする。従来、油等の液体中に、マイエナイト型化合物を溶解させることなく静置することによって、マイエナイト型化合物を抗酸化剤として使用する態様は知られていない。
酸化防止剤が用いられる油の具体例として、石油、灯油、軽油、蝋、バイオ燃料等の燃料油、乾性油を含むインク及びペンキ等の有機塗料、調理用に用いられる食品用油、馬油等の化粧用油、香水用油、有機溶媒等に用いられる鉱油、機械油、潤滑油、及び絶縁油等が挙げられる。前記食品用油の具体例としては、ゴマ油、菜種油等の植物性油、及び、魚油、ラード、鯨油等の動物性油が挙げられる。前記香水用油の具体例としては、エッシェンオイルとも称される精油、アロマオイルとも称される香油、及びポマード等の髪油が挙げられる。 油中における炭化水素は光、熱、金属等の作用によって空気中の酸素と反応し、酸化される。炭化水素の酸化によって、油の色調変化、不快臭の発生、有害物質の生成等が起こる。尚、不飽和度が高い炭化水素ほど酸化反応を受けやすい。また、炭化水素は光、熱等によって酸素と反応し、ペルオキシラジカル(「フリーラジカル」と称されることもある。)を生じる。このペルオキシラジカルは、非常に反応性が高く、炭化水素と反応することによって、各種の重合体や低級脂肪酸等を生成する。これら、炭化水素の酸化反応、及びラジカル反応を防止するために、油中には各種の酸化防止剤が添加される。また、油中に水分が存在すると油の劣化が促進される。特に、機械油、潤滑油、及び絶縁油等では、油中における水分の増加により錆びやスラッジが発生し易くなる。例えば、絶縁油が酸化され、また、水分により油が劣化して錆びやスラッジが発生すると、絶縁破壊電圧が低下して、絶縁破壊するおそれがある。このように、絶縁油等は炭化水素の酸化反応だけでなく、油中における水分によっても劣化が進むことから、様々な方法で油中から水分を除去する方法が提案されている。
前記油中に用いられる酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、及びビタミンE等が挙げられる。これらの酸化防止剤は、いずれも溶媒、特に油中に溶解することによってその酸化防止能を発揮する。酸化防止剤が油中に溶解することにより、酸化防止剤が溶解した後の油と、溶解する前の油とは、その構成成分が異なる。油中に溶解する酸化防止剤の添加量等は、各種の規制や規格等によって制限されることがある。尚、従来、油等の溶媒に溶解することなく、溶液中に含まれる物質の酸化を防止することのできる酸化防止剤は知られていない。
食品用油には、炭化水素の酸化を防止するために、酸化防止剤が添加される。但し、食品の成分を変更しないように、規制により、食品用油中に添加することのできる酸化防止剤の種類、及び量等が決められている。具体的に、JAS規格による規制下で、食品中に添加することのできる主な酸化防止剤としては、オリーブ油由来のビタミンEが挙げられる。しかし、従来定められている規制値に準じて、食品用油中に添加することのできるビタミンE類の量は十分でなく、炭化水素の酸化反応を完全に防止することが難しいという問題がある。また、時間を経るにつれて、食品中に含有されるビタミンE類が酸化によって分解され、食品中におけるビタミンE類の含有量が徐々に減少する。これにより、酸化によって食品用油中に含有される栄養素の量が減少してしまうという問題がある。
炭化水素の酸化反応が起き、油が劣化してしまうことを防ぐために、石油等の燃料油には長期間の保存の間に酸化防止剤が添加されることが一般的である。従来、燃料油には、フェノール系酸化防止剤が使用されることが一般的である。しかし、燃料油に添加する酸化防止剤は、油中に溶解しその構成成分を変えてしまうので、燃料油中に添加可能なフェノール系の酸化防止剤の量は規制されている。酸化防止剤の添加量の規制値に準ずると、燃料油の酸化を完全に防止するために十分な量のフェノール系酸化防止剤を添加することができず、燃料油の酸化及び劣化を十分には防止することができないことがある。
また、燃料油に添加されるその他の酸化防止剤として、硫黄系酸化防止剤が挙げられる。硫黄系酸化防止剤は、燃料油の燃焼反応の際に、酸性雨の原因となる硫黄酸化物SOxを発生させる。燃焼時における排気ガス中のSOxを低減させるという観点から、硫黄系酸化防止剤の添加もまた制限される。これにより、燃料油の酸化を完全に防止するために十分な量の硫黄系酸化防止剤を燃料油中に添加することができず、燃料油の酸化及び劣化を十分には防止することができないという問題がある。
また、インク及びペンキ等の有機塗料は、保存用容器中に保存している間に、構成成分である炭化水素が酸化し、劣化してしまうことがある。有機塗料の劣化により、塗料の色調が変化し、塗料の塗布後においてもひび割れやハガレ等を引き起こしやすくなるという問題がある。従来、保存中の有機塗料の酸化による劣化を防止するために、有機塗料中に各種の酸化防止剤を添加、溶解させることが行われている。しかし、有機塗料中に添加された酸化防止剤は、有機塗料中における構成成分を変化させることによって、インクやペンキ等の微妙な色調等を変化させてしまうことがある。インク及びペンキ等の有機塗料中には、炭化水素の酸化反応を完全に防止することのできるのに十分な量の、酸化防止剤を添加、溶解させることが難しいという問題がある。
従来、炭化水素が酸化された状態にある廃油等の還元剤としてマイエナイト型化合物を用いることにより、廃油等を改質することは知られていない。また、マイエナイト型化合物を、油の酸化防止及び油中に存在する水分の除去に用いることについても知られていない。
また、特許文献3には、エレクトライド化合物を、酸素、水素、又は窒素雰囲気中で熱処理して、電子を陰イオンで置換し、O-、H-、又はN-を包接させることができることが開示されている(特許文献3の6頁22行~7頁2行、及び15頁3行~11行参照)。特許文献3には、O-イオンを包接するC12A7化合物及び同型化合物は、酸化触媒及びO-ビーム発生材料として応用することができることが開示されている(特許文献3の15頁12行~13行参照)。
従来、有害物質、悪臭物質等を含有するガス相の酸化剤、及び還元剤としてマイエナイト型化合物を用いることにより、ガス相を改質することは知られていない。
また、O-、O2
-等の活性酸素を包接するマイエナイト型化合物が細菌やウイルスの殺菌作用を有し、これを殺菌剤として用いることは知られていない。
ところで、マイエナイト型化合物は、マイエナイト型化合物中に包接されている電子又は陰イオンの種類の違い応じて、様々な機能を有する。したがって、包接されている陰イオン等の種類の異なるマイエナイト型化合物それぞれの機能の違いに応じて、マイエナイト化合物を様々な用途に適用することができると考えられる。また、機能の異なるマイエナイト型化合物を併用することにより、様々な用途への適用が広がり、また、それぞれの機能の相乗効果から、ある用途に対してはより適したものになると考えられる。
本発明は、電子供与反応、H-供与反応、脱酸素反応、及び脱水反応を引き起こすことのできるマイエナイト型化合物を提供することを、その課題とする。
本発明は、マイエナイト型化合物を含み、油等の溶媒に溶けることなく、電子供与反応、H-供与反応、脱酸素反応、及び脱
水反応を引き起こすことのできる多機能剤、すなわちラジカル消去活性、還元性、脱酸素性能、及び脱水性能を有する多機能剤を提供すること、をその課題とする。
水反応を引き起こすことのできる多機能剤、すなわちラジカル消去活性、還元性、脱酸素性能、及び脱水性能を有する多機能剤を提供すること、をその課題とする。
本発明は、ラジカル消去活性、還元性、脱酸素性能、及び脱水性能を有する、容器、多孔体、被膜、フィルタ、及び反応器を提供すること、をその課題とする。
本発明は、油、特に絶縁油の品質を維持することができる油用多機能剤を提供することを、その課題とする。
本発明は、絶縁油の品質を維持することができる多機能剤の使用方法を提供することを、その課題とする。
本発明は、絶縁油の品質が維持された油入変圧器を提供することを、その課題とする。
本発明は、絶縁油の品質が維持された油入コンデンサを提供することを、その課題とする。
本発明は、ガス相を改質することができるガス相改質剤を提供することを、その課題とする。
本発明は、タバコの煙を改質することができるタバコ煙用フィルタを提供することを、その課題とする。
本発明は、タバコの煙を改質することができるタバコ煙用アタッチメントを提供することを、その課題とする。
本発明は、ラジカル消去活性、還元性、及び脱水性能を有するマスクを提供することを、その課題とする。
本発明は、純度の高いマイエナイト型化合物を含有し、品質の低下を抑制することができるマイエナイト型化合物含有製品を製造することができるマイエナイト型化合物含有製品の製造方法を提供すること、をその課題とする。
本発明は、高濃度の電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、高濃度の電子を包接するマイエナイト型化合物、又は高濃度のH-を包接するマイエナイト型化合物を製造することができ、それによって、高濃度の電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I及び高濃度の電子を包接するマイエナイト型化合物と高濃度のH-を包接するマイエナイト型化合物との混合物IIの少なくとも一方を含むマイエナイト型化合物含有製品の製造方法を提供すること、をその課題とする。
前記課題を解決するための手段は、次の通りである。(1)電子とH-とを包接することを特徴とするマイエナイト型化合物である。(2)電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、及び、電子を包接するマイエナイト型化合物とH-を包接するマイエナイト型化合物との混合物IIのうちの少なくとも一つを含有し、ラジカル消去活性、還元性、脱酸素性能、及び脱水性能を有することを特徴とする多機能剤である。(3)前記(2)に記載の多機能剤を少なくとも一部に含有することを特徴とする容器である。(4)陶器又はガラスであることを特徴とする前記(3)に記載の容器である。(5)前記(2)に記載の多機能剤を含有し、少なくとも表面が多孔質であることを特徴とする多孔体である。(6)前記(2)に記載の多機能剤を含有することを特徴とする被膜である。(7)前記(2)に記載の多機能剤を含有することを特徴とするフィルタである。(8)少なくとも2つの開口部及び内部空間を有するケースと、前記内部空間に配置された前記(2)に記載の多機能剤とを有することを特徴とする反応器である。(9)前記(2)に記載の多機能剤を油の品質維持に用いることを特徴とする油用多機能剤である。(10)前記油は絶縁油であることを特徴とする前記(9)に記載の油用多機能剤である。(11)前記(2)に記載の多機能剤を絶縁油中及び絶縁油の周辺の少なくとも一方に載置して使用することを特徴とする多機能剤の使用方法である。(12)変圧器タンクと、変圧器タンク内に充填された絶縁油とを備えた油入変圧器であって、前記(2)に記載の多機能剤が前記絶縁油中及び前記絶縁油の周辺の少なくとも一方にあることを特徴とする油入変圧器である。(13)コンデンサを収容するコンデンサタンクと、コンデンサタンク内に充填された絶縁油とを備えた油入コンデンサであって、前記(2)に記載の多機能剤が前記絶縁油中及び前記絶縁油の周辺の少なくとも一方にあることを特徴とする油入コンデンサである。(14)前記(2)に記載の多機能剤をガス相の改質に用いることを特徴とするガス相改質剤である。(15)前記(2)に記載の多機能剤を含有し、タバコの煙を改質することを特徴とするタバコ煙用フィルタである。(16)少なくとも2つの開口部及び内部空間を有するケースと、前記内部空間に配置された前記(2)に記載の多機能剤とを有し、前記一方の開口部にタバコを装着し、前記他方の開口部を吸口として前記ケース内を通過するタバコの煙を改質することを特徴とするタバコ煙用アタッチメントである。(17)前記(7)に記載のフィルタ又は前記(8)に記載の反応器を有することを特徴とするマスクである。(18)混合粉砕器具を用いて原料を混合及び粉砕して混合物を得る混合粉砕工程、前記混合物を焼成器具内又は焼成器具上に載置して焼成してマイエナイト型化合物前駆体を得る焼成工程、前記混合物又は前記マイエナイト型化合物前駆体を成形型に投入して成形して成形体を得る成形工程、前記混合物、前記成形体又は前記マイエナイト型化合物前駆体を焼成器具内又は焼成器具上に載置して、還元性雰囲気又は不活性ガス雰囲気で焼成する第2焼成工程のうち少なくとも前記混合粉砕工程と前記第2焼成工程とを有する、請求項2に記載の多機能剤を含有するマイエナイト型化合物含有製品の製造方法であって、前記混合粉砕器具、前記成形型、及び前記焼成器具の少なくとも一つは、マイエナイト型化合物製であることを特徴とするマイエナイト型化合物含有製品の製造方法である。(19)前記第2焼成工程において、炉内及び炉内へのガス供給路の少なくとも一方に、脱水剤及び脱酸素剤の少なくとも一方を置くことにより、乾燥雰囲気及び脱酸素雰囲気の少なくとも一方の雰囲気で焼成することを特徴とする前記(18)に記載のマイエナイト型化合物含有製品の製造方法である。
前記(1)に記載の手段によると、電子とH-とを包接し、また、特有の結晶構造を有することにより、電子供与反応、H-供与反応、脱酸素反応、及び脱水反応を引き起こすことのできるマイエナイト型化合物を提供することができる。
電子を包接する、マイエナイト型化合物I、IIは、電子供与性を有することにより、フリーラジカルを消去し、特に、活性酸素を消去し、また、還元性を有する。H-を包接する、マイエナイト型化合物I、IIは、H-供与性を有し、還元性を有する。本発明に係るマイエナイト型化合物I、IIは、カゴ状の結晶構造を有し、陽電荷を有する包接ケージの内側に陰電荷を有する電子及びH-の少なくとも一方が包接されている。包接ケージは、水との接触により水和反応をして周囲に存在する水分を除去する機能及びその内部に陰イオン、特に酸素イオンを取り込む機能を有する。本発明に係るマイエナイト型化合物は、従来一般的に用いられている電子供与剤のような有機化合物ではなく、無機化合物からなるセラミックスである。セラミックスの一種であるマイエナイト型化合物は、特に油等の有機溶媒に溶けないという性質を有する。前記(2)に記載の手段によると、油等の液体中に溶解することなく、液体中の含有成分に電子を供与することによりラジカル消去活性を有すると共に還元性を有し、液体中の含有成分にH-を供与することにより還元性を有し、包接ケージに陰イオン、特に酸素イオンを取り込むことにより脱酸素性能を有し、また、水との接触により水和反応して脱水性能を有する多機能剤を提供することができる。
前記(3)~前記(8)に記載の手段によると、ラジカル消去活性、還元性、脱酸素性能、及び脱水性能を有する、容器、多孔体、被膜、フィルタ、及び反応器を提供することができる。
前記(9)及び前記(10)に記載の手段によると、油、特に絶縁油の品質を維持することができる油用多機能剤を提供することができる。
前記(11)に記載の手段によると、絶縁油の品質を維持することができる多機能剤の使用方法を提供することができる。
前記(12)に記載の手段によると、絶縁油の品質が維持された油入変圧器を提供することができる。
前記(13)に記載の手段によると、絶縁油の品質が維持された油入コンデンサを提供することができる。
前記(14)に記載の手段によると、ガス相を改質することができるガス相改質剤を提供することができる。
前記(15)に記載の手段によると、タバコの煙を改質することができるタバコ煙用フィルタを提供することができる。
前記(16)に記載の手段によると、タバコの煙を改質することができるタバコ煙用アタッチメントを提供することができる。
前記(17)に記載の手段によると、ラジカル消去活性、還元性、及び脱水性能を有するマスクを提供することができる。
前記(18)に記載の手段によると、純度の高いマイエナイト型化合物を含有し、品質の低下を抑制することができるマイエナイト型化合物含有製品を製造することができるマイエナイト型化合物含有製品の製造方法を提供することができる。
前記(19)に記載の手段によると、高濃度の電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、高濃度の電子を包接するマイエナイト型化合物、又は高濃度のH-を包接するマイエナイト型化合物を製造することができ、それによって、高濃度の電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I及び高濃度の電子を包接するマイエナイト型化合物と高濃度のH-を包接するマイエナイト型化合物との混合物IIの少なくとも一方を含むマイエナイト型化合物含有製品の製造方法を提供することができる。
(電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物) まず、本発明に係る、電子とH-との両方を包接するマイエナイト型化合物(以下、単に「マイエナイト型化合物I」と称することがある。)について以下に説明する。
マイエナイト型化合物は、陽電荷を有する包接ケージと、この包接ケージの内側に包接され、陰電荷を有する包接粒子とを備える。マイエナイト型化合物Iにおける包接粒子は、電子及びH-である。包接ケージが立体網目状に三次元的に連なることにより、全体の構造体としてケージクラスターが構成される。
包接ケージ及び複数の包接ケージによって構成されるケージクラスターは、マイエナイト型化合物特有の結晶構造を備える。図1で示されるように、それぞれ大きさの異なる主に3種類の元素によって、包接ケージが形成される。図1で示される例では、番号4で示されるAl、番
号3で示されるCa、及び番号2で示されるOによって、包接ケージが形成される。Al、Ca及びOによって包接ケージが形成されるマイエナイト型化合物は、12CaO・7Al2O3、又はC12A7と称されることもある。また、図1では、3つの包接ケージ6によってケージクラスターが構成されている例を示しているが、C12A7は単位格子あたり12個の包接ケージを有する。また、図中の右側に位置する包接ケージ中には、1つの電子が包接される例を便宜上示しているが、実際には包接粒子が電子の場合は質量がイオンに比べて非常に小さいので量子力学的に振る舞う。すなわち、電子は陽電荷に引き付けられているものの、非局在化しており、存在確率でしか示すことができない状態にある。
号3で示されるCa、及び番号2で示されるOによって、包接ケージが形成される。Al、Ca及びOによって包接ケージが形成されるマイエナイト型化合物は、12CaO・7Al2O3、又はC12A7と称されることもある。また、図1では、3つの包接ケージ6によってケージクラスターが構成されている例を示しているが、C12A7は単位格子あたり12個の包接ケージを有する。また、図中の右側に位置する包接ケージ中には、1つの電子が包接される例を便宜上示しているが、実際には包接粒子が電子の場合は質量がイオンに比べて非常に小さいので量子力学的に振る舞う。すなわち、電子は陽電荷に引き付けられているものの、非局在化しており、存在確率でしか示すことができない状態にある。
包接ケージは、マイエナイト型化合物特有の結晶構造が破壊されない限りにおいて、Al、Ca及びO以外の元素を含んでいてもよい。例えば、Alは、その一部又は全てが、B、Ga、C、Si、Fe、及びGeからなる群より選ばれる少なくとも一種以上の元素で置換されていてもよい。Caは、その一部又は全てが、Sr、Li、Na、K、Mg、Sr、Ba、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ir、Ru、Rh、及びPtからなる群より選ばれる少なくとも一種以上の元素で置換されていてもよい。Oは、その一部又は全てが、H、F、Cl、Br、及びAuからなる群より選ばれる少なくとも一種以上の元素で置換されていてもよい。Al、Ca、又はOを、他の元素によって置換すると、原子間の結合距離が変化し、マイエナイト型化合物の性質が変化することが知られている。上記元素で置換されるマイエナイト型化合物は、その結晶構造を大きく変化させることがなく、本発明の効果を奏することができる。
包接粒子は、ケージクラスターを構成する包接ケージの内側に、それぞれ包接される。C12A7は、単位格子あたり12個の包接ケージを有し、全体で4価の陽電荷を帯びる。よって、包接ケージに包接される包接粒子が2価の陰イオンの場合、陰イオンは12個中2個の包接ケージに包接され、包接粒子が1価の陰イオンの場合、陰イオンは12個中4個の包接ケージに包接される。また、包接粒子が電子である場合は、前述したように、非局在化しており、存在確率でしか示すことができない状態になっている。負電荷を有する包接粒子は、陽電荷を有する包接ケージの内側において、電気的に安定に保持される。
マイエナイト型化合物Iは、電子とH-とを包接する。電子及びH-は、それぞれ1価の陰電荷を有することから、12個の包接ケージ中3個の包接ケージにH-が包接され、1個の電子が非局在化して存在する場合、12個の包接ケージ中2個の包接ケージにH-が包接され、2個の電子が非局在化して存在する場合、及び12個の包接ケージ中1個の包接ケージにH-が包接され、3個の電子が非局在化して存在する場合等がありうる。マイエナイト型化合物Iにおいては、マイエナイト型化合物Iを構成するケージクラスターの全体のいずれかの箇所において、電子とH-との両方が包接されていればよく、個々の包接ケージ中における包接粒子の種類は特に限定されない。
マイエナイト型化合物I中に包接される電子とH-との含有比は特に制限されない。マイエナイト型化合物Iによる還元反応を特に適切に制御することができるとともに、酸化防止剤又は還元剤等として用いられるのに十分な電子供与能及びH-供与能を有するように、マイエナイト型化合物I中に包接される電子とH-との含有比を適宜に変更することができる。マイエナイト型化合物Iは、1つ又は複数のケージクラスターによって構成される。
マイエナイト型化合物Iは、電子及びH-以外に、H-以外の陰イオン及びラジカル等を含んでいてもよい。つまり、本発明に係るマイエナイト型化合物は、12個の包接ケージ中少なくとも1個の電子と1個のH-が包接されていればよく、最大2個の包接ケージに他の陰イオン又はラジカルが包接されていてもよい。マイエナイト型化合物I中に含有されうる、H-以外の陰イオンの具体例としては、S2-、F-、Cl-、O-、O2-、O2
2-、及びOH-等が挙げられる。
マイエナイト型化合物Iが電子を包接することは、光吸収スペクトルにおいて、光子エネルギーが0.4eV及び2.8eVとなる2つの位置に、光吸収ピークを有することによって、確認することができる。さらに、これら吸収ピークの強度から、包接されている電子の量を求めることもできる。また、別の方法として、マイエナイト型化合物Iが電子を包接することは、電子スピン共鳴装置(ESR)にてESRスペクトルを測定し、電子に起因する信号の有無によって、確認することができる。また、二次イオン質量分光法(「SIMS」と称されることがある。)を用いることによって、マイエナイト型化合物I中においてH-が包接されていることを確認することができ、さらにH-の濃度を定量することができる。また、別の方法として、マイエナイト型化合物IがH-を包接することは、マイエナイト型化合物Iを塩酸等の強酸中に溶解したときの水素ガスの発生の有無又は水に含浸させることによりマイエナイト型化合物Iが水和して結晶が崩壊する際の水素ガスの発生の有無により確認することができる。さらに、別の方法として、核磁気共鳴装置(NMR)を用いることによって、マイエナイト型化合物IがH-を包接することを確認することができる。
マイエナイト型化合物Iは、電子とH-とを包接するので、十分な電子供与性を有するとともに、H-供与性を有する。また、マイエナイト型化合物Iは、前述したように、特有の結晶構造を有することにより、陰イオン特に酸素イオンを取り込む機能を有し、また、水との接触により水和反応する。したがって、マイエナイト型化合物Iは、電子供与反応、H-供与反応、脱酸素反応、及び脱水反応を引き起こすことができる。
マイエナイト型化合物Iは、電子のみを包接するマイエナイト型化合物が有する機能とH-のみを包接するマイエナイト型化合物が有する機能との両方を有する。電子を包接するマイエナイト型化合物は、電子供与性を有することにより、フリーラジカルを消去し、特に、活性酸素を消去し、また、還元性を有する。H-を包接するマイエナイト型化合物は、H-供与性を有し、還元性を有する。マイエナイト型化合物Iは、カゴ状の結晶構造を有し、陽電荷を有する包接ケージの内側に陰電荷を有する電子及びH-の少なくとも一方が包接されている。結晶格子としてCa、Al、及びOを少なくとも含むマイエナイト型化合物Iは、包接ケージの内部に陰イオン特に酸素イオンを取り込む機能及び水との接触により水和反応をして周囲に存在する水分を除去する機能を有する。マイエナイト型化合物Iの周囲に酸素や水分が存在する場合、まず、マイエナイト型化合物Iは包接ケージの内部に酸素イオンO2-を取り込み、取り込まれた酸素イオンO2-は周囲の水分と反応し、包接ケージ内でOH-になる。このように、マイエナイト型化合物Iは、脱酸素反応及び脱水反応に寄与する。マイエナイト型化合物Iは、従来一般的に用いられている電子供与剤のような有機化合物ではなく、無機化合物からなるセラミックスである。セラミックスの一種であるマイエナイト型化合物は、特に油等の有機溶媒に溶けないという性質を有する。このように、マイエナイト型化合物Iは、油等の液体中に溶解することなく、液体中の含有成分に電子を供与することによりラジカル消去活性を有すると共に還元性を有し、液体中の含有成分にH-を供与することにより還元性を有し、水との接触により水和反応することにより脱水性能を有し、また、包接ケージの内部に酸素イオン等を取り込み、脱酸素性能を有するという多機能を有する。
(電子を包接するマイエナイト型化合物とH-を包接するマイエナイト型化合物との混合物II) 次に、電子を包接するマイエナイト型化合物とH-を包接するマイエナイト型化合物との混合物(以下、単に「混合物II」と称することがある。)について説明する。電子を包接するマイエナイト型化合物は、包接ゲージに包接される粒子が電子であること以外は、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物Iと同様の構造を有する。H-を包接するマイエナイト型化合物は、包接ゲージに包接される粒子がH-であること以外は、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物Iと同様の構造を有する。混合物IIにおいて、電子を包接するマイエナイト型化合物とH-を包接するマイエナイト型化合物との含有比は特に制限されない。混合物IIの用途に応じて、混合物IIにおける、電子を包接するマイエナイト型化合物とH-を包接するマイエナイト型化合物との含有比を適宜変更することができる。 電子を包接するマイエナイト型化合物及びH-を包接するマイエナイト型化合物は、マイエナイト型化合物Iと同様に不可避不純物として、電子及びH-それぞれ以外の陰イオン及びラジカル等を含んでいてもよい。
前記混合物IIは、マイエナイト型化合物Iと同様の機能を有する。
(電子を包接するマイエナイト型化合物) 次に、電子を包接するマイエナイト型化合物について説明する。電子を包接するマイエナイト型化合物は、包接ゲージに包接される粒子が電子であること以外は、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物Iと同様の構造を有する。電子を包接するマイエナイト型化合物は、マイエナイト型化合物Iと同様に不可避不純物として、電子以外に陰イオン及びラジカル等を含んでいてもよい。
電子を包接するマイエナイト型化合物は、電子供与性を有することにより、フリーラジカルを消去するラジカル消去活性を有し、特に、活性酸素を消去し、また、還元性を有する。
電子を包接するマイエナイト型化合物は、包接ケージ間で包接される電子の授受が行われることにより、導電性を発揮する。よって、マイエナイト型化合物I及び電子を包接するマイエナイト型化合物は、導電性を要求される部材の構成材料として使用されることができる。例えば、コンデンサ及び電池等の電極の構成材料、電子回路の構成材料としてマイエナイト型化合物I及び電子を包接するマイエナイト型化合物を使用することができる。より具体的には、マイエナイト型化合物I及び電子を包接するマイエナイト型化合物を含む導電材料のパターンを基板上に印刷することにより、基板上のパターンに沿って電気が伝導される電気回路が得られる。また、電子銃において電子を放出する陰極の構成材料としてマイエナイト型化合物I及び電子を包接するマイエナイト型化合物を使用することもできる。
マイエナイト型化合物I及び電子を包接するマイエナイト型化合物は、電子供与性を有する。電子供与反応としては、包接する電子をケージクラスターの外部に存在するイオン、ラジカル等の粒子へ直接付与する反応が起こりうる。
(H-を包接するマイエナイト型化合物) 次に、H-を包接するマイエナイト型化合物について説明する。H-を包接するマイエナイト型化合物は、包接ゲージに包接される粒子がH-であること以外は、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物Iと同様の構造を有する。H-を包接するマイエナイト型化合物は、マイエナイト型化合物Iと同
様に不可避不純物として、H-以外の陰イオン及びラジカル等を含んでいてもよい。
様に不可避不純物として、H-以外の陰イオン及びラジカル等を含んでいてもよい。
H-を包接するマイエナイト型化合物は、H-供与性を有し、還元性を有する。
(マイエナイト型化合物I及び混合物IIの形態) マイエナイト型化合物I及び混合物IIは、任意の形態をとることができ、例えば、容器、多孔体、被膜、粉末、顆粒、ボール、ペレット、フィルタ等の形態をとることができる。
容器の形状は、特に限定されず、容器全体がマイエナイト型化合物I又は混合物IIで形成されていてもよいし、容器の一部がマイエナイト型化合物I又は混合物IIで形成されていてもよい。例えば、容器の内面のみ、底のみ、容器の蓋の内側のみがマイエナイト型化合物I又は混合物IIで形成されていてもよい。少なくとも一部がマイエナイト型化合物I又は混合物IIで形成されている容器は、ラジカル消去活性、還元性、脱酸素性能、及び脱水性能を有するので、酸化を防止し、水分の混入を避けたい物質の長期保存に好適に用いることができる。容器は、陶器状又はガラス質のいずれであってもよい。容器が陶器状である場合、素焼きにすることにより多孔質化した容器とすることができ、高い比表面積が得られることから、物理吸着性能を向上させることができる。このとき、容器の表面を釉薬等でコーティングすることにより、内容物が漏出することを防止することができる。電子を包接するマイエナイト型化合物は、高濃度に電子が包接されるほど緑色から黒色に着色するので、マイエナイト型化合物Iにおける電子の濃度、及び混合物IIにおける電子を包接するマイエナイト型化合物の含有割合によっては、ガラス状の容器を遮光ビンとして用いることができる。
マイエナイト型化合物I又は混合物IIを多孔体にすることにより、比表面積が大きくなり、ラジカル消去活性、還元性、脱酸素性能、及び脱水性能に加えて、物理吸着性能を向上させることができる。マイエナイト型化合物I又は混合物IIが物理吸着性能を有すると、悪臭物質や不純物を除去したり、反応性を向上させたりすることができる。多孔体の形状は特に限定されず、任意の形状をとることができる。多孔体は、マイエナイト型化合物I又は混合物IIのみで構成されていてもよいし、セラミック等のその他の材料が含まれていてもよい。多孔体は、その用途に応じて、少なくとも表面が多孔質であればよい。多孔体の製造方法については、後述する。また、マイエナイト型化合物I又は混合物IIと活性炭、活性アルミナ、ゼオライト等の高比表面積である物質とを混合して多孔体又は焼結体を形成することにより、さらに高い物理吸着性能を有する多孔体又は焼結体とすることもできる。
被膜は、任意の対象物の表面に形成されることにより、ラジカル消去活性、還元性、脱酸素性能、及び脱水性能を任意の対象物に付与することができる。被膜は、対象物の少なくとも一部に設けられていればよく、対象物の全面に設けられていてもよい。被膜が、マイエナイト型化合物I又は混合物IIのみで構成されていてもよいし、セラミック等のその他の材料が含まれていてもよい。被膜の製造方法については、後述する。
粉末、顆粒、ボール、又はペレットの形状を有するマイエナイト型化合物I又は混合物IIは、成形体に比べて比表面積が大きいので、ラジカル消去活性、還元性、脱酸素性能、及び脱水性能の効果が高くなる。マイエナイト型化合物I又は混合物IIを、対象物質に分散させ、又はこれらを袋等に入れて対象物質中に置くことにより、対象物質の酸化を防止し、水分の混入を避けることができ、対象物質の品質を維持することができる。また、マイエナイト型化合物I及び混合物IIは、油等の不溶性の液体に直接散布してもよい。
フィルタは、シート状、板状、柱状等の形状を有する。フィルタは、例えば、筒型のケースの内部に配置され、フィルタの一方の側から他方の側へ液体又は気体の被反応物を通過させることにより、ラジカルの消去、還元、脱酸素、及び脱水等が行なわれた被反応物が得られる。フィルタは、液体や気体が通過可能に形成されていればよく、マイエナイト型化合物I又は混合物IIのみで例えば多孔質に形成されていてもよいし、天然繊維や化学繊維等で形成された布及び不織布等に、粉末状のマイエナイト型化合物I及び混合物IIが担持されて形成されてもよい。
(マイエナイト型化合物I及びIIの製造方法) 次に、マイエナイト型化合物I及び混合物IIの製造方法について説明する。
<酸素元素を含む陰イオンを包接するマイエナイト型化合物前駆体の製造> O2-及びOH-等の酸素元素を含む陰イオンを包接するマイエナイト型化合物前駆体(以下、単に「マイエナイト型化合物前駆体」と称することもある。)を製造する。まず、マイエナイト型化合物における元素構成比に合わせて、原料粉末を混合及び粉砕する混合粉砕工程を行う。次いで、必要に応じて噴霧乾燥し、得られた混合粉末を焼成する第1焼成工程を行う。[混合粉砕工程] 例えば、12CaO・7Al2O3を得るには、原料粉末として炭酸カルシウム等のCa含有化合物と酸化アルミニウム等のAl含有化合物とを用いることができる。Ca含有化合物とAl含有化合物とは、CaとAlとの元素数比が12:14となるような混合比率で、混合される。
混合粉砕工程では、混練機に玉石と原料とを一緒に入れて、混練及び粉砕する方法を挙げることができる。混練及び粉砕に用いられる混合器及び玉石等の混合粉砕器具は、製造する予定のマイエナイト型化合物と同じ又は類似の組成を有するセラミックで形成されているのが好ましい。原料粉末を混合及び粉砕する工程では、玉石や混合器が摩耗して、これらを構成する材料成分が原料に混入し、原料の純度の低下を招くおそれがある。一方、混合粉砕器具が、製造する予定のマイエナイト型化合物と同じ又は類似の組成を有するセラミックで形成されていると、玉石や混合器を構成する材料成分が原料に混入した場合でも、製造する予定のマイエナイト型化合物と同じ又は類似の成分であるので、原料の純度の低下を防止することができる。
混合粉砕工程は、原料粉末にアルコール等の溶媒を加えてスラリーとして、行ってもよい。この場合、噴霧乾燥装置を用いてスラリーを気体中に噴霧して急速に乾燥させることにより、混合粉末を得ることができる。気体は乾燥ガスを用いてもよく、乾燥ガスとしては、空気、及び窒素、並びに水素、及び一酸化炭素等の還元ガスを挙げることができる。
[第1焼成工程] 得られた混合粉末は、ルツボ、焼成皿、焼成サヤ、焼成窯等の焼成器具内又は焼成器具上に載置して、例えば、1200℃以上1450℃未満の温度条件下で、大気中で焼成されることにより、マイエナイト型化合物前駆体が製造される。これらの焼成器具は、製造する予定のマイエナイト型化合物と同じ又は類似の組成を有するセラミックで形成されているのが好ましい。混合粉末を焼成する工程では、焼成器具を構成する材料成分が混合粉末に混入するおそれがあり、また、混合粉末と接触している部分で焼成器具を構成する材料と反応して製造する予定のマイエナイト型化合物とは異なる化合物が生成するおそれがある。一方、焼成器具が、製造する予定のマイエナイト型化合物と同じ又は類似の組成を有するセラミックで形成されていると、焼成器具を構成する材料成分が混合粉末に混入した場合でも、混合粉末の純度の低下を防止することができ、また、焼成器具を構成する材料と混合粉末とが反応した場合でも、製造する予定のマイエナイト型化合物とは異なる化合物が生成するのを防止することができる。
マイエナイト型化合物前駆体は、別の方法として、混合粉末を1200℃以上1450℃未満の温度条件で焼結することによって得られた焼結体から、帯溶法を用いることによっても製造することができる。具体的には、棒状に成形した前記焼結体に赤外線を集光させながら、焼結体を徐々に引き上げると、赤外線によって溶融される溶融帯が移動する。この際に、赤外線が照射される溶融帯とその周辺の凝固部との界面において、マイエナイト前駆体の単結晶が成長する。これにより、包接ケージ中に、酸素イオンO2-が包接されるマイエナイト型化合物前駆体が得られる。帯溶法によって得られたマイエナイト型化合物前駆体は、棒状に成形されている。所望のマイエナイト型化合物の形態に合わせて、棒状のマイエナイト型化合物前駆体を、切断、粉砕等の加工をすることができる。具体的に、顆粒状のマイエナイト型化合物Iを製造する場合には、マイエナイト型化合物前駆体を、ボールミル等を用いて、粉状になるまで粉砕することができる。
また、マイエナイト型化合物前駆体は、別の方法として、化学溶液法(ゾル-ゲル法)により製造することができる。例えば、まず、アルミニウム-sec-ブトキシドと金属Caと2-メトキシエタノールとを混合し、125℃で約12時間還流して前駆体溶液を製造する。この前駆体溶液を、例えばスピンコーティング法により基板上に塗布し、これを150℃で所定時間乾燥し、その後350℃で所定時間仮焼成を行い、1000℃で所定時間高速熱アニールを行う工程を繰り返し行うことにより、薄膜状のマイエナイト型化合物前駆体を形成することができる。また、前駆体溶液を所定の形状を有する容器に入れて、適宜の温度及び時間で乾燥及び熱処理を行うことにより、バルク状のマイエナイト型化合物前駆体を形成することができる。
マイエナイト型化合物に、Ca、Al、及びO以外の元素を含有させるには、前記原料粉末を混合する際に、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム以外の原料粉末を添加すればよい。例えば、12CaO・7Al2O3と、12SrO・7Al2O3との混晶化合物を得るには、炭酸カルシウムと酸化アルミニウムとに加えて、ストロンチウムを含有する原料粉末を混合し、得られた混合粉末を焼結すればよい。
<電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I及び混合物IIの製造> 次に、粉末状又は顆粒状のマイエナイト型化合物前駆体をそのまま、又は成形工程を経て、後述する第2焼成工程を行うことにより、包接されるO2-及びOH-等の酸素元素を含む陰イオンを、その他のイオン、例えばH-、又は電子等に置換することができる。
[成形工程] 所望の形状を有するマイエナイト型化合物I及び混合物IIを製造する場合には、粉末状又は顆粒状のマイエナイト型化合物前駆体、マイエナイト型化合物前駆体と任意のセラミック粉末とを含有する混合物、或いはマイエナイト型化合物前駆体を後述するように焼成して得られた電子及び/又はH-を包接するマイエナイト型化合物等のマイエナイト粉末、又は混合粉砕工程で得られた混合粉末を成形して成形体を得る成形工程を経た後に、焼成する。
成形体の成形方法は、特に限定されず、公知の成形方法を採用することができる。例えば、成形方法としては、加圧成形法、静水圧成形法、回転成形法、押出成形法、射出成型法、鋳込成形法、加圧鋳込成形法、回転鋳込成形法、ろくろ成形法、薄板状成形法、3次元積層造形法等を挙げることができる。
加圧成形法では、例えば、金型又はゴム型に顆粒状のマイエナイト粉末を充填して加圧成形する。加圧成形法は、同じ形状の成形体を大量に製造するのに好適に用いられる。
静水圧成形法では、例えば、ゴム型にマイエナイト粉末を充填し、静水圧を印加して成形する。
回転成形法では、例えば、マイエナイト粉末をドラム状等の回転機に投入し、回転により造粒して粒子を成長させることにより、球状及びペレット状等の構造体を得る。
押出成形法では、例えば、マイエナイト粉末に溶媒及びバインダー等を加えて可塑性を持た
せ、押し出し機にて加圧して金型から押し出して、棒状、筒状等の成形体を得る。金型から押し出された成形体を切断することにより、ペレット状の成形体とすることもできる。
せ、押し出し機にて加圧して金型から押し出して、棒状、筒状等の成形体を得る。金型から押し出された成形体を切断することにより、ペレット状の成形体とすることもできる。
射出成形法は、例えば、マイエナイト粉末に樹脂等を加えて可塑性を持たせ、金型に射出して成形する。射出成形法は、複雑な形状を有する成形体を製造するのに好適に用いられる。
鋳込成形法、加圧鋳込成形法、及び回転鋳込成形法は、例えば、マイエナイト粉末にアルコール等の溶媒を加えてスラリーとして、このスラリーを型に流し込み、型の内側面に着肉した後にスラリーを排出し、若しくはそのまま固化して成形体を得る。型の素材は特に限定されないが、製造する予定のマイエナイト型化合物と同じ又は類似の組成を有するセラミックで形成されているのが好ましい。型が製造する予定のマイエナイト型化合物と同じ又は類似の組成を有するセラミックで形成されていると、成形体に不純物が混入するのを防ぐことができる。成形体を得る際に、型を加圧すると、着肉速度を速めることができ、生産性を向上させることができる。また、円筒形の成形体を得る場合には、型を回転させることにより遠心力を用いて着肉速度を早めることができる。
ろくろ成形法は、例えば、マイエナイト粉末に溶媒を加えた材料をろくろ等の回転機器により成形する。
薄板状成形法は、例えば、マイエナイト粉末に溶媒を加えてスラリーとして、このスラリーを平坦な基体に置いて刃状部品で厚さを調整しながら薄板状に成形する。前記基体の素材は特に限定されず、セラミック及び金属等を挙げることができる。この成形方法によると、薄膜構造に成形することができる。また、基体にスラリーを塗布して乾燥した後に、その上にさらにスラリーを塗布して乾燥する工程を繰り返すことにより、多層構造に成形することができる。なお、スラリーを基体に塗布した後に熱風を送ると、乾燥を早めることができるので生産性を上げることができる。この成形方法によって製造された成形体は、基体に密着した状態で焼成してもよいし、基体から剥離した後に焼成してもよい。
3次元積層造形法としては、例えば、インクジェット法、粉末積層造形法、スラリー積層造形法等を挙げることができる。
インクジェット法は、例えば、マイエナイト粉末に溶媒及びバインダー等を加えてトナー剤として、3Dプリンタにこのトナー剤を投入し、3Dデータに基づいて、ノズルからトナー剤を射出して、所望の形状の成形体を得ることができる。
粉末積層造形法は、例えば、まず、マイエナイト粉末とバインダーとの混合粉末を成形用シリンダーに層状に供給し、3Dデータに基づいてレーザ照射により所望の形状にスキャンして加熱を行い、バインダーを溶融して、原料粉末を融着させる。次いで、成形用シリンダーを層の厚み分下降させた後に、その上に混合粉末を層状に供給し、レーザ照射により原料粉末を融着させる。これらの操作を繰り返すことにより、任意の立体形状の成形体を得ることができる。
スラリー積層造形法は、例えば、光硬化性又は熱硬化性の液体樹脂にマイエナイト粉末を分散させたスラリーを準備し、これを基板上に塗布し、レーザ照射により所望の形状にスキャンして液体樹脂を硬化する。次いで、その上にスラリーを塗布し、レーザ照射により液体樹脂を硬化する。これらの操作を繰り返すことにより、任意の立体形状の成形体を得ることができる。
3次元積層造形法により得られた成形体は、マイエナイト粉末の種類によってはそのままマイエナイト型化合物I又は混合物IIを得ることができ、必要に応じて、還元性雰囲気で加熱する工程、カーボンルツボに封入して加熱する工程、紫外線、X線、又は電子線を照射する工程等を行ってもよく、これにより所望の活性種を包接するマイエナイト型化合物を得ることができる。この成形方法によると、複雑な形状の成形体を製造することができる。
[第2焼成工程] 粉末状又は顆粒状のマイエナイト型化合物前駆体、又は成形工程を経た後の成形体を、イリジウム等の貴金属によって形成される貴金属ルツボやアルミナルツボ等適宜の材料で形成されたルツボ中に封じ、例えば貴金属ルツボ中に水素ガスを充填、又は炉内の雰囲気を水素ガス等で還元性雰囲気にして、700℃以上の温度で加熱することにより、包接された前記酸素元素を含む陰イオンをH-に置換することができる。
また、カーボンルツボ中に、マイエナイト型化合物前駆体をカーボンルツボ中に窒素ガス等の不活性ガスを充填、又は炉内の雰囲気を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気や真空にして、700℃以上の温度で加熱することによって、包接された陰イオンを電子に置換することができる。マイエナイト型化合物前駆体が粉末状又は顆粒状である場合、炭素の微粉末を還元剤としてこれに混合して焼成してもよい。カーボンルツボにマイエナイト型化合物前駆体を封入して焼成する場合には、カーボンルツボに接触する部分は電子を包接するマイエナイト型化合物が形成され易い一方で、カーボンルツボに接触していない部分は電子を包接するマイエナイト型化合物が形成され難く、不均一になるおそれがある。一方、炭素の微粉末をマイエナイト型化合物前駆体に混合して焼成すると、炭素とマイエナイト型化合物前駆体との接触面積が広くなり、均一に接触するので、電子を包接するマイエナイト型化合物の均一物を製造することができる。 また、炭素を混合したマイエナイト型化合物前駆体を成形した後に焼成すると、焼成により成形体に含まれていた炭素がCOガス、CO2ガスとして抜けるので、マイエナイト型化合物の多孔体を製造することができる。炭素を混合したマイエナイト型化合物前駆体を、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気や真空で焼成すると、電子を包接するマイエナイト型化合物からなる多孔体を製造することができる。一方、炭素を混合したマイエナイト型化合物前駆体を大気雰囲気又は酸素雰囲気で焼成すると、COガス、CO2ガスが抜けることにより得られた多孔体は酸化され、マイエナイト型化合物に活性酸素等の陰イオンが包接されているので、さらにこの多孔体を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気や真空で、カーボンルツボ中で焼成することにより電子を包接するマイエナイト型化合物からなる多孔体を製造することができる。 なお、マイエナイト型化合物前駆体の粉末又は顆粒に炭素の微粉末を還元剤として混合し、窒素ガス等の不活性雰囲気や真空で焼成する場合、混合する炭素の量が不十分であると結晶ケージ内に包接された活性酸素等の陰イオンの電子への置換が十分に行われずに活性酸素が残留することがあり、また、混合する炭素の量が過剰であると得られた焼成体に炭素が残留してしまうことがある。混合する炭素の量が不十分であり、結晶ケージ内に活性酸素が残留した場合には、再度、不活性雰囲気や真空で、カーボンルツボ中で焼成することにより、結晶ケージ内に残留した活性酸素を電子に置換することができる。また、過剰に炭素混合することにより得られた焼成体に炭素が残留するおそれがある場合には、微粉末状の炭素ではなくボール状又はペレット状の炭素、すなわちマイエナイト型化合物前駆体の粉末又は顆粒に比べて粒度が大きい炭素を使用することにより、焼成後にマイエナイト型化合物から炭素を容易に分離することができる。
貴金属ルツボ又はカーボンルツボにおいて加熱される温度の上限値は特に制限されないが、例えば、1450℃以下の温度で加熱されることが好ましい。C12A7の融点は約1450℃なので、加熱における温度を1450℃以下とすることにより、加熱の過程においてマイエナイト型化合物前駆体が溶融し、マイエナイト型化合物前駆体の形状が変化することを防止することができる。一方で、マイエナイト型化合物前駆体を加熱過程で溶融させ、種々の形状に成形されたマイエナイト型化合物を製造する場合には、加熱温度を1450℃よりも大きくすることもできる。
カーボンルツボ又は貴金属ルツボ中における加熱反応時間を長くすればするほど、電子又はH-による酸素を含む陰イオンの置換量が大きくなる。例えば、水素ガスを充填した貴金属ルツボにおいて、マイエナイト型化合物前駆体を、700℃で240時間加熱すると、ほぼ全量の包接酸素イオンをH-に置換することができる。
マイエナイト型化合物Iは次のようにして製造できる。すなわち、酸素イオンの一部又は全部がH-によって置換されたマイエナイト型化合物前駆体に、紫外線、X線、又は電子線を照射することにより、包接されたH-の一部が電子に置換され、電子とH-との両方が包接されたマイエナイト型化合物Iが得られる。尚、マイエナイト型化合物前駆体に照射する紫外線の波長は、例えば、250nm以上350nm以下とすることができる。 また、マイエナイト型化合物前駆体をカーボンルツボ中に封じ、還元性雰囲気で700℃以上の温度で所定時間加熱することによっても電子とH-との両方が包接されたマイエナイト型化合物Iを製造することができる。
マイエナイト型化合物Iは、特に結晶格子にCa、Al及びOが含まれる場合、包接される電子及びH-の割合によって、その色調が変化する。具体的には、包接される電子の割合が大きければ大きいほど、マイエナイト型化合物の色調は黒色を呈するようになり、包接される電子の割合が小さければ小さいほど、マイエナイト型化合物における黒色が薄くなり、白色に近い色になる。
混合物IIは、還元性雰囲気で加熱することにより得られたH-を包接するマイエナイト型化合物と、カーボンルツボを用いて加熱及び/又は炭素の微粉末を還元剤としてマイエナイト型化合物前駆体に混合して加熱することにより得られた電子を包接するマイエナイト型化合物とを任意の割合で混合することにより得られる。
第2焼成工程でのマイエナイト型化合物前駆体の加熱方法は特に限定されず、公知の方法を採用することができる。例えば、加熱方法としては、炉焼成方法、電磁波焼成法、加圧焼結法等を挙げることができる。
炉焼成法は、電気炉、ガス炉等の炉にマイエナイト型化合物前駆体を載置して、加熱する。このとき、さらに炉内を乾燥雰囲気にして焼成するほど、すなわち水蒸気分圧を低くするほど、また、炉内を脱酸素雰囲気にして焼成するほど、すなわち酸素分圧を低くするほど、電子及び/又はH-を高濃度に包接するマイエナイト型化合物を製造することができる。炉内を乾燥雰囲気にする方法としては、例えば、炉内又は炉内へのガスの供給路に脱水剤を配置する方法を挙げることができる。炉内の酸素分圧を低くする方法としては、例えば、炉内又は炉内へのガス供給路に脱酸素剤を配置する方法を挙げることができる。これによって、雰囲気ガスに微量に含まれる酸素を除去することができる。
電磁波焼成法は、電磁波を照射することにより加熱する方法である。電磁波焼成法の一例として、マイクロ波焼成法を挙げることができる。マイエナイト型化合物前駆体を、炭素容器等の電磁波を吸収し易い素材で形成された容器に入れて加熱すると、輻射熱により短時間で昇温できることから好ましい。また、マイエナイト型化合物前駆体に電磁波を吸収し易い材料を混合することによっても短時間で昇温することができる。電磁波焼成法においても、上述したように、乾燥雰囲気及び脱酸素雰囲気で焼成することにより、電子及び/又はH-を高濃度に包接するマイエナイト型化合物を製造することができる。
加圧焼結法は、加圧しながら焼成する方法である。加圧焼結法として、例えば、ホットプレス法及び熱間静水圧焼結法(HIP)等を挙げることができる。加圧焼結法においても、上述したように、乾燥雰囲気及び脱酸素雰囲気で焼成することにより、電子及び/又はH-を高濃度に包接するマイエナイト型化合物を製造することができる。
第2焼成工程では、マイエナイト粉末又はこれを成形して得られた成形体をルツボ、焼成皿、焼成サヤ、焼成窯等の焼成器具内又は焼成器具上に載置して焼成する。このとき、「酸素元素を含む陰イオンを包接するマイエナイト型化合物前駆体の製造」の欄で説明したのと同様の理由により、これらの焼成器具は、製造する予定のマイエナイト型化合物と同じ又は類似の組成を有するセラミックで形成されているのが好ましい。
このようにして、マイエナイト型化合物I及び混合物IIが得られる。
なお、前述の製造方法では、第1焼成工程を行うことによりマイエナイト型化合物前駆体を製造し、必要に応じて成形工程を経て、第2焼成工程を行うことにより電子及び/又はH-が包接されたマイエナイト型化合物を製造しているが、第1焼成工程を経ずに混合粉砕工程で得られた混合物を、必要に応じて成形工程を経て所望の焼成雰囲気で焼成する第2焼成工程を行うことにより、電子を包接するマイエナイト型化合物、H-を包接するマイエナイト型化合物、又はマイエナイト型化合物Iを製造することもできる。
なお、マイエナイト型化合物I及び混合物IIが成形体として得られた場合には、必要に応じて、切削加工、研削加工、及び研磨加工等を行うことにより、任意の寸法及び形状に製造することができる。このとき、通常、研削液等は水若しくは油が用いられる場合があるが、電子を包接するマイエナイト型化合物及びH-を包接するマイエナイト型化合物は、水及び油と反応する場合があるので、ドライ加工若しくは安定性の高い液体を選択して加工を行う。加工雰囲気は、不活性雰囲気又は還元性雰囲気を選択することにより、マイエナイト型化合物I及び混合物IIの酸化を抑制することができる。
マイエナイト型化合物含有製品が、マイエナイト型化合物I又は混合物IIのみで形成される場合には、上述のように製造することができる。また、マイエナイト型化合物含有製品が、マイエナイト型化合物I又は混合物IIとこれら以外の物質とを含有する物質から形成される場合には、上述した適宜の工程で他の物質を含有させることができる。具体的には、マイエナイト型化合物前駆体と他のセラミック粉末等と混合して成形体を得た後に焼成する方法、及びマイエナイト型化合物I又は混合物IIと他のセラミック粉末とを含む粉末を成形して成形体を得ることにより製造する方法等を挙げることができる。
[多孔体の製造方法] 多孔質のマイエナイト型化合物I又は混合物IIを製造する場合には、例えば、溶媒揮発法、酸腐食法、水和法等を採用することができる。
溶媒揮発法は、マイエナイト粉末に、有機溶剤、水、及び樹脂等のバインダーを混合し、成形加工した後に仮焼してバインダーを揮発させることにより、多孔体を形成する。バインダーが揮発した跡が気孔となる。バインダーの種類及び添加量等を適宜選択することにより多孔体の気孔率、気孔径、及び比表面積等を調整することができる。
酸腐食法は、硫酸及び硝酸等の酸にマイエナイト粉末又は成形体を浸漬して、少なくとも表面を腐食することにより、少なくとも表面が多孔質である多孔体を形成する。酸の種類、濃度、pH値等を適宜選択することにより多孔体の気孔率、気孔径、及び比表面積等を調整することができる。
水和法は、マイエナイト粉末又は成形体に水を接触させて、少なくとも表面を水和反応させて表面の結晶を崩壊させることにより、少なくとも表面が多孔質である多孔体を形成する。マイエナイト粉末又は成形体に接触させる水の量及び温度等を適宜選択することにより水和反応の進行を制御することができ、これによって多孔体の気孔率、気孔径、及び比表面積等を調整することができる。
[被膜の製造方法] 対象物の表面にマイエナイト型化合物I又は混合物IIを含む被膜を製造する場合には、例えば、塗装法、溶射法、釉薬法等を採用することができる。
塗装法は、マイエナイト粉末に樹脂、溶剤等を添加して塗料を形成し、これを対象物の適宜の表面に塗布して乾燥することにより、対象物の表面に被膜を形成することができる。
溶射法は、マイエナイト粉末を加熱して液滴化した溶射材を高速ガス流等によって対象物に吹き付けることにより、対象物の表面に被膜を形成することができる。溶射工程において、雰囲気ガスを還元性雰囲気にすることにより、ケージ内にH-を包接させることができる。また、溶射により被膜を形成した対象物を適宜の雰囲気で焼成することによっても包接される活性種を選択することができる。
釉薬法は、アルコール等の有機溶剤及び水等の溶媒にマイエナイト粉末を懸濁させて釉薬を形成し、これを対象物の適宜の表面に塗布した後に焼成することにより、対象物の表面にガラス質の被膜を形成することができる。釉薬は、マイエナイト粉末ではなく、Ca含有化合物とAl含有化合物との混合粉末を溶媒に懸濁させて形成されてもよい。CaとAlとを所定の元素比で混合した釉薬を、対象物の適宜の表面に塗布した後に焼成することにより、マイエナイト型化合物の被膜を形成することができる。焼成時の雰囲気を還元性雰囲気にすることにより、H-を包接するマイエナイト型化合物からなる被膜を形成することができる。
[フィルタの製造方法] フィルタ状のマイエナイト型化合物I又は混合物IIを製造する場合には、例えば、天然繊維又は化学繊維により公知の方法により形成された不織布又は織物を、粉末状のマイエナイト型化合物I又は混合物IIが分散された溶液に浸漬して、不織布又は織物にマイエナイト型化合物I又は混合物IIを担持させる方法、天然繊維又は化学繊維にマイエナイト型化合物I又は混合物IIを担持させた後に、公知の方法により不織布又は織物を形成して所望の形状を有するフィルタを形成する方法、前述した多孔質のマイエナイト型化合物I又は混合物IIの製造方法と同様にして、多孔質のフィルタを製造する方法、及び所定の空間に粉末状又は顆粒状の多機能剤を充填して充填物とすることによりフィルタを形成する方法等を挙げることができる。
[ガラスの製造方法] マイエナイト型化合物は、溶融状態でも電子、H-等の活性種が包接されており、急冷することによりガラスに加工することができる。したがって、マイエナイト型化合物I又は混合物IIを溶融及び急冷することによりガラスに加工することができる。急冷する際に任意の型を用いることにより、任意の形状のガラス状マイエナイト型化合物を製造することができる。型の素材としては、セラミック、金属、炭素等を挙げることができる。板ガラス状にする場合には、溶融スズ上へ溶融したマイエナイト型化合物前駆体を流し込むことにより製造することができる。電子を包接するマイエナイト型化合物及びH-を包接するマイエナイト型化合物は、空気中の酸素に触れることにより酸化するので、N2、Ar等の不活性雰囲気、水素雰囲気、又は真空でガラス化することが好ましい。また、宙吹き、型吹き、プレス成形、被せガラス法、キャスト、ホットキャスト、コールドキャスト、サンドキャスト等の従来用いられてきたガラスの加工方法を適用することができる。また、マイエナイト型化合物を溶融した後に線引き加工することにより、繊維状に成形することもできる。
(多機能剤) 次に、本発明に係る多機能剤について説明する。
本発明に係る多機能剤は、電子とH-との両方を包接するマイエナイト型化合物I及び電子を包接するマイエナイト型化合物とH-とを包接するマイエナイト型化合物との混合物IIのうちの少なくとも一つを含有する。具体的に、多機能剤は、マイエナイト型化合物Iのみを含有していてもよく、混合物IIのみを含有していてもよい。以下において、多機能剤が含有するマイエナイト型化合物I及び混合物IIを単にマイエナイト型化合物と称することもある。 マイエナイト型化合物I及び混合物IIは、電子のみを包接するマイエナイト型化合物が有する機能とH-のみを包接するマイエナイト型化合物が有する機能との両方を有する。 電子を包接するマイエナイト型化合物は、電子供与性を有することにより、フリーラジカルを消去し、特に、活性酸素を消去し、また、還元性を有する。 H-を包接するマイエナイト型化合物は、H-供与性を有し、還元性を有する。 マイエナイト型化合物は、カゴ状の結晶構造を有し、陽電荷を有する包接ケージの内側に陰電荷を有する電子及びH-の少なくとも一方が包接されている。結晶格子としてCa、Al、及びOを少なくとも含むマイエナイト型化合物Iは、包接ケージの内部に陰イオン特に酸素イオンを取り込む機能及び水との接触により水和反応をして周囲に存在する水分を除去する機能を有する。マイエナイト型化合物Iの周囲に酸素や水分が存在する場合、まず、マイエナイト型化合物Iは包接ケージの内部に酸素イオンO2-を取り込み、取り込まれた酸素イオンO2-は周囲の水分と反応し、包接ケージ内でOH-になる。このように、マイエナイト型化合物Iは、脱酸素反応及び脱水反応に寄与する。 このように、マイエナイト型化合物I及び混合物IIは、電子供与性を有することによりラジカル消去活性を有すると共に還元性を有し、H-供与性を有することにより還元性を有し、水との接触により水和反応することにより脱水性能を有し、また、包接ケージの内部に酸素イオン等を取り込み、脱酸素性能を有するという多機能を有する。 本発明に係る多機能剤は、マイエナイト型化合物Iに包接される電子及びH-の包接割合、及び混合物IIにおける電子を包接するマイエナイト型化合物とH-を包接するマイエナイト型化合物との含有割合は特に限定されないが、用途に応じて、前記包接割合及び前記含有割合を調整すればよい。また、本発明に係る多機能剤は、前記機能を有する限り、マイエナイト型化合物I及び混合物II以外のマイエナイト型化合物、例えば、電子及びH-以外のイオンを包接するマイエナイト型化合物、包接ケージにおけるAl及びCaの一部が他の元素に置換されて成るマイエナイト型化合物を含んでいてもよい。
以下に、より具体的に多機能剤の機能について説明する。
多機能剤は、溶媒に不溶であるという性質を有する。前記溶媒は、親水性溶媒及び疎水性溶媒のいずれであってもよい。親水性溶媒の好適例として水が挙げられ、疎水性溶媒の好適例として油等の有機溶媒が挙げられる。よって、本発明に係る多機能剤は、水及び油のいずれにも不溶であるという性質を有する。
多機能剤においては、構成物質であるマイエナイト型化合物が、マイエナイト型化合物以外の分子、イオン、ラジカル等に電子を供与することができる。より具体的には、多機能剤においては、マイエナイト型化合物に包接される電子をケージクラスターの外部に存在するマイエナイト型化合物以外の分子、イオン、ラジカル等へ直接付与する反応がおこりうる。マイエナイト型化合物に包接される電子をケージクラスターの外部に存在するラジカルへ付与することにより、反応性の高いラジカルが消去され、連鎖的にラジカル反応が進行することを防止することができる。例えば、活性酸素が存在する中にこの多機能剤を置くことにより、活性酸素に電子を供与して活性酸素を消去して、酸化反応が進行することを防止することができる。また、例えば、マイエナイト型化合物に包接される電子をベンゼン環に付与することによりバーチ還元反応が生じ、有害物質を無害化することができる。 また、多機能剤は、マイエナイト型化合物に包接されるH-をケージクラスターの外部に存在するマイエナイト型化合物以外の分子、イオン等に付与する反応が起こりうる。マイエナイト型化合物に包接されるH-を、例えば、カルボニル化合物に付与することによりヒドリド還元反応が生じ、アルデヒドとケトンがアルコールに還元され、有害物質を無害化することができる。
多機能剤においては、構成物質であるマイエナイト型化合物がカゴ状の結晶構造を有し、水との接触により水和反応が生じ、水和物を生成する。これによって、多機能剤は脱水性能を有する。また、この水和反応により結晶ケージが崩壊して、包接されている電子及びH-等の活性種が飛び出す。水和が進行すると、ケージクラスター表面の結晶ケージだけでなく、ケージクラスター内部の結晶ケージも崩壊するので、結晶ケージの奥に位置している結晶ケージに包接されている活性種も反応に寄与することができる。したがって、水の存在下で多機能剤を用いることにより、長期にわたって多機能剤の活性を維持することができる。
(多機能剤の用途) 多機能剤は、複数の機能を有するので、様々な用途に用いることができる。多機能剤は、例えば、前記溶媒等の液体中に静置されることにより用いられる。多機能剤は、溶媒に溶けることなく、液体中において固体状態を維持したまま存在する。多機能剤は、溶媒中に溶解せずとも、溶媒を構成する分子、溶媒中に溶解するイオン及びラジカル等、又は溶媒中に分散する分子及びイオン等に電子を付与し、これらを還元することができる。
以下においては、主に疎水性溶媒の典型例である油中に用いられる多機能剤について説明する。油は、有機化合物を含み、水と混ざり合わない液体であればよく、例えば、鉱物由来油、植物由来油、及び動物由来油等が挙げられる。これら油の更に具体的な例としては、絶縁油、石油、灯油、軽油、食品用油、潤滑油、エンジンオイル、シリコーン油、精油、香油、髪油、バイオ燃料、乾性油を含む有機塗料、魚油、ラード、鯨油、馬油、蝋、及びこれらの廃油等が挙げられる。
多機能剤は、油等の液体に不溶の固体であればよく、その形状及び態様は特に制限されない。多機能剤の具体的な形態として、例えば、粉末状、顆粒状、ボール状、フィルタ状、被膜状、多孔体、容器等が挙げられる。
油に用いられる多機能剤のより具体的な用途を以下に説明する。
多機能剤は、油の品質を維持するために用いることができる。多機能剤は酸化防止剤、還元剤、脱水剤として作用する。すなわち、多機能剤におけるラジカル消去活性及び脱酸素性能により油の酸化を防止し、還元性により酸化した油を再生し、脱水性能により油に含有される水を除去して油の劣化を防止する。
多機能剤は、酸化防止剤として機能し、油中に静置させることにより、油を構成する炭化水素の酸化反応を抑制し、油の劣化を抑制することができる。油中にスーパーオキシドアニオンラジカル及びヒドロキシラジカルといった酸素ラジカルが存在すると、油中に存在する炭化水素が酸化し易くなる。多機能剤が、油中に静置されることにより、マイエナイト型化合物に包接されている電子が酸素ラジカルへ供与されて酸素ラジカルが消去され、炭化水素が酸化されることを防止することができる。また、包接ケージの外部に存在する酸素及び酸素イオン等が、包接ケージに包接されているイオン等を置換することによって、包接ケージ中に酸素イオンがトラップされる。これにより、油中に溶解している酸素イオンの含有量を減少させることができ、油を構成する炭化水素が酸化されることを防止することができる。
多機能剤は、還元剤として機能し、油と接触させることにより、既に酸化反応が進行した酸化型の炭化水素を還元し、還元型の炭化水素を再生することができる。多機能剤を還元剤として使用することにより、炭化水素の酸化反応が進行し、劣化した油を改質することができる。還元剤は、油中に存在する、既に酸化された炭化水素に、マイエナイト型化合物に包接される電子を供与することによって、炭化水素を還元することができる。また、炭化水素が酸化されるとカルボニル化合物が生成される。還元剤は、マイエナイト型化合物に包接されるH-を、このカルボニル化合物に供与することによってヒドリド還元反応が生じ、アルコールに還元することができる。
多機能剤は、脱水剤として機能し、油と接触させることにより、油に含有される水を除去することができる。多機能剤の構成物質であるマイエナイト型化合物は、カゴ状の結晶構造を有し、水との接触により水和反応が生じ、水和物を生成する。これによって、油中の水分を取り除くことができる。また、この水和反応により、結晶ケージが崩壊して、包接されている電子やH-が飛び出す。水和が進行すると、ケージクラスター表面の結晶ケージだけでなく、ケージクラスター内部の結晶ケージも崩壊するので、結晶ケージの奥に位置している結晶ケージに包接されている電子やH-も油の劣化防止に寄与することができる。
多機能剤の具体的な態様として、図2に示される顆粒状の多機能剤が挙げられる。顆粒状の多機能剤は、マイエナイト型化合物と、必要に応じてその他の成分とを含む。顆粒状の多機能剤に含有されるマイエナイト型化合物の粒径の好適例は、0.1mm以上2.0mm未満である。油中において、顆粒状の多機能剤が拡散することを防ぐために、顆粒状の多機能剤は図2に示されるような袋体7に収容されることが好ましい。袋体7は、油を透過させることができるが、内側に収容された顆粒状の多機能剤や水和物が外部へ漏れ出すことのない程度の大きさの開口部を備え、例えば、メッシュ構造の袋が用いられる。図2では、顆粒状の多機能剤8が収容された袋体7が、内部に油9が収容された容器10中に沈められる。容器10の内部から袋体7を容易に取出しやすくするために、袋体7はひも付きの形状とし、このひもの一端を容器10の外部に取り出しておくこともできる。図2の右側における、袋体7の内部を示した透過図において白色の丸で示される物質の一例として、油中に存在する酸素イオン、又は酸化された炭化水素が挙げられる。また、前記透過図において黒色の丸で示される物質の一例として、マイエナイト型化合物の包接ケージ中にトラップされた酸素イオン、又は還元された炭化水素が挙げられる。油中に存在する酸素イオンは、袋体の内側に存在するマイエナイト型化合物における包接ケージにトラップされ、その酸化能を失う。また、油中に存在する酸素ラジカルは、袋体の内側に存在するマイエナイト型化合物における電子が供与されて消去される。また、油中に存在する酸化された炭化水素は、マイエナイト型化合物に包接される電子又はH-等によって還元される。また、油中に存在する水分は、マイエナイト型化合物と水和反応し、水和物を生成する。よって、袋状の多機能剤を油中に投入することにより、油中の炭化水素の酸化を防止することができ、油の劣化を抑制することができる。尚、多機能剤の他の具体的な態様として、粉末状の多機能剤が挙げられる。粉末状の多機能剤は、その粒径が前記顆粒状の多機能剤の粒径よりも小さく、粉状体を形成する。粉末状の多機能剤を図2に示されるような袋体に詰めて、この袋体を油中に浸漬させることによっても、油中の炭化水素の酸化を防止することができる。袋体7は、図2に示すように、油9中に置かれる場合に限定されず、油9の周辺の気体中に置いて使用することもできる。多機能剤は、周辺にある水分を除去し、また、酸素イオンを包接ゲージ内に取り込むことから、脱水性能及び脱酸素性能を有する。
例えば、顆粒状の多機能剤は、サラダ油、ごま油、大豆油、なたね油等の食品用油の酸化防止剤として好適に用いられる。より具体的には、顆粒状の多機能剤を入れた袋体は、食品用油を収容するプラスチック容器の中に、沈められる。通常、食品用油を長期間保存しておくと、空気中の酸素、湿気、熱、光、金属イオン、微生物等の作用によって酸化が進み、酸敗又は変敗と呼ばれる油の劣化現象が進行する。特に、油を空気中に長期間放置しておくことによって、油中の不飽和脂肪酸が酸素を吸収して、不安定な過酸化物であるスーパーオキサイドを生じ、これが転位して不飽和のハイドロパーオキサイドが生じることによって、油の酸化が進行していく。食品用油中には、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の不飽和脂肪酸が多量に含まれていることから、油の酸化反応が進みやすく、酸化反応によって過酸化脂質が発生する。過酸化脂質は、人体内において酸化反応を進行させ、発がん作用を有するので、健康上の観点から食品用油中における不飽和脂肪酸の酸化反応を防止することが望まれている。
顆粒状又は粉末状の多機能剤を、食品用油中に入れておくことによって、食品用油に含まれるラジカルを消去することができる。具体的には、食品用油中に含有されるラジカルは、マイエナイト型化合物の包接ケージ内の電子が付与されることによって消去される。例えば、油中に存在するヒドロキシラジカル・OHは、包接ケージ内の電子が付与されることにより消去され、酸化能が比較的乏しい水酸化物イオンOH-になる。
多機能剤を用いることにより、食品用油中の溶存酸素がマイエナイト型化合物中に包接され、食品用油中における溶存酸素量が低下する。これにより、食品用油中において好気性細菌が増殖することを防止することができるので、食品用油をより長期間保存することができる。
以上のように、顆粒状の多機能剤を、食品用油中に浸漬させておくことによって、経時的に油中の炭化水素における酸化反応が進行し、人体に有害な過酸化物が発生することを防止することができる。多機能剤を用いることによって、食品用油の劣化を防ぎ、食品用油を長持ちさせることができる。
顆粒状又は粉末状の多機能剤は、油中に溶解することがない。よって、食品用油に多機能剤を静置させても、人体に有害な成分等が油中に溶け出すことがない。また、多機能剤は、食品用油の構成成分を変化させることがなく、食品添加物の添加量に関する規制を受けることがない。食品用油中に多量の多機能剤を投入しても、食品用油の構成成分に影響を及ぼすことがないので、任意の量の多機能剤を食品用油へ投入することができる。よって、十分な量の多機能剤を食品用油へ投入し、油の劣化を十分に抑制することができる。さらに、多機能剤は、約300℃の高温まで酸化防止剤としての機能を十分に発揮することができる。酸化防止剤として食品用油に使用されるビタミンEは熱に弱く、高温では酸化防止剤としての機能が低下してしまうところ、この多機能剤は高温下においても酸化防止剤としての機能を発揮することができる。したがって、例えば、鍋やフライヤー等の調理機器に、食品用油と共に多機能剤が収容された袋体を投入して、加熱調理をすることができる。未酸化である調理中の油に、多機能剤が収容された袋体を、酸化防止剤として投入することで、前記食品用油の寿命を延ばすことができる。
食品用油以外の油の品質を維持するために用いられる多機能剤として、顆粒状又は粉末状の多機能剤を使用することもできる。例えば、アロマオイルとも称される精油を収容する容器、香油等の化粧油を収容する化粧容器、自動四輪車又は自動二輪車、より具体的には車、バイク、農業機械、発電機、各種のカート等の内燃機関を搭載する車両、航空機、船等に設けられた燃料タンク、ストーブ等における灯油タンク部、灯油の保存に用いられるポリタンク、及び住宅に設置される金属製かつ大型の灯油タンク(「ホームタンク」と称されることもある。)、石油備蓄タンク、油入変圧器における変圧器タンク及び油入コンデンサにおけるコンデンサタンク等に、図2で示されるような顆粒状又は粉末状の多機能剤が収容された袋体を浸漬させておくことにより、これらの容器又はタンクに収容された油の酸化による劣化を防止することができる。
顆粒状又は粉末状の多機能剤は、絶縁油の品質を維持する絶縁油用多機能剤として好適に使用することができる。絶縁油用多機能剤は、例えば、油入変圧器、油入コンデンサ、油入ケーブル、及び油入遮断機等に用いられる絶縁油の品質を維持するために用いられる。絶縁油は、JIS C 2320に規定されており、例えば、
鉱油、アルキルベンゼン、ポリブテン、アルキルナフタレン、アルキルジフェニルアルカン、シリコーン油等を主成分とする絶縁油を挙げることができる。
鉱油、アルキルベンゼン、ポリブテン、アルキルナフタレン、アルキルジフェニルアルカン、シリコーン油等を主成分とする絶縁油を挙げることができる。
図9は、油入変圧器の一例を示す概略説明図である。図9に示す油入変圧器81は、鉄心72と、鉄心72の外周に巻回された巻線73と、鉄心72と巻線73とを収容する変圧器タンク80と、変圧器タンク80内に充填された絶縁油79と、絶縁油79中に沈められた、多機能剤が収容された袋体78とを有する。絶縁油79は、温度、酸素、水分等の影響を受けて、時間と共に酸化し、カルボニル化合物や水が生成される。絶縁油79中の水分が増大すると変圧器タンク80等に錆が発生し易くなり、そのため絶縁油79中にスラッジが生成し、絶縁破壊を引き起こすおそれがある。一方、この実施形態の油入変圧器81は、顆粒状又は粉末状の多機能剤がメッシュ構造の袋に収容されてなる袋体78が絶縁油79中に沈められていることから、絶縁油79中に存在する酸素ラジカルは、多機能剤から電子を供与されて消去される。また、絶縁油79中に存在する酸素イオンは、マイエナイト型化合物の包接ケージにトラップされる。したがって、多機能剤が収容された袋体78が沈められた絶縁油79は、酸化し難くなる。また、絶縁油79中に存在する酸化された炭化水素は、マイエナイト型化合物に包接される電子又はH-によって還元され、還元型の炭化水素が再生される。したがって、多機能剤が収容された袋体78が沈められた絶縁油79は、たとえ炭化水素が酸化し、劣化したとしても、劣化した絶縁油が改質される。また、絶縁油79中に多機能剤が収容された袋体78があると、絶縁油79中に存在する水分は、多機能剤におけるマイエナイト型化合物と水和反応し、水和物を生成する。水和物は袋体の中に留まり、絶縁油79中から水分が除去され、絶縁油79の劣化を防止することができる。また、多機能剤が多孔質に形成されていると、絶縁油79中にあるスラッジを吸着することができる。
また、油入変圧器81は、通常、巻線73の導体被覆として電気絶縁紙が使用されている。電気絶縁紙は、クラフトパルプ、マニラ麻、ミツマタ等により形成され、いずれも主要構成物質はセルロースである。セルロースを主要構成物質とする電気絶縁紙が劣化すると、電気絶縁紙が化学変化を起こし、アルコール類が生成され、アルコール類からさらにアルデヒド類、フルフラール、カルボニル化合物が順に生成され、最終的にはCO、CO2、水が生成される。電気絶縁紙は劣化により破断するおそれがあり、電気絶縁紙が破断すると、絶縁破壊する可能性がある。一方、多機能剤が収容された袋体78が絶縁油79中にあると、劣化により生成されたアルデヒド類及びカルボニル化合物等がマイエナイト型化合物に包接される電子又はH-によって還元されるので、絶縁油が劣化するのが抑制され、品質が維持される。
絶縁油79及び絶縁紙が劣化して絶縁油79中に水分が生成すると、多機能剤におけるマイエナイト型化合物と水和反応して水和物が生成することにより、絶縁油79中の水分を除去することができる。また、絶縁油79中の水分により、多機能剤におけるマイエナイト型化合物が水和反応して、結晶ケージが崩壊し、包接されている電子及びH-等の活性種が飛び出す。水和反応が進行すると、ケージクラスター表面の結晶ケージだけでなく、ケージクラスター内部の結晶ケージも崩壊するので結晶ケージの奥に位置している結晶ケージに包接されている活性種も反応に寄与することができる。したがって、長期にわたって多機能剤の機能を発揮することができる。
この実施形態では、顆粒状又は粉末状の多機能剤が収容された袋体78が絶縁油79中に沈められている例について説明したが、多機能剤の形態は特に限定されず、ボール状又はペレット状の多機能剤が袋等に収容されずにそのまま絶縁油中に沈められている態様、変圧器タンク80の内周面に多機能剤を含有する被膜が設けられている態様、変圧器タンク80を形成する材料に多機能剤が含有されている態様等を挙げることができる。
また、変圧器タンク80が図9に示すように密閉されているのではなく、一部が開放され、絶縁油79が空気に曝されている構造の油入変圧器81の場合には、多機能剤は絶縁油79中にある場合に限定されず、絶縁油79の周辺すなわち絶縁油79の界面に隣接する気体中に載置されていてもよい。多機能剤が絶縁油79の周辺に載置されていると、絶縁油79中にある場合と同様に、絶縁油79周辺の大気中にある酸素ラジカルが消去されると共に酸素イオンが包接ケージ内に取り込まれることから絶縁油79の酸化が防止される。また、多機能剤により絶縁油79周辺の大気中にある水分が除去され、絶縁油79の劣化が防止される。したがって、絶縁油79の周辺、例えば、変圧器タンク80の外気取り入れ箇所に載置されている多機能剤は、脱水剤兼脱酸素剤の代替品として用いることができ、絶縁油79の劣化を防止することができる。
図10は、油入コンデンサの一例を示す概略説明図である。図10に示す油入コンデンサ91は、複数のコンデンサ素子を収容するコンデンサ82と、コンデンサ82を収容するコンデンサタンク90と、コンデンサタンク90内に充填された絶縁油89と、絶縁油89中に沈められた、多機能剤が収容された袋体88とを有する。油入コンデンサ91は、油入変圧器81の場合と同様に、絶縁油89中に多機能剤が収容された袋体88があるので、絶縁油89の酸化が防止されると共に劣化した絶縁油89は再生され、また、絶縁油89中の水分が除去される。また、油入コンデンサ91における多機能剤の形態もまた特に限定されず、油入変圧器81の場合と同様に、ボール状、ペレット状、被膜状等であってもよい。また、コンデンサタンク90が図10に示すように密閉されているのではなく、一部が開放され、絶縁油89が空気に曝されている構造の油入コンデンサ91の場合には、多機能剤は絶縁油89中にある場合に限定されず、油入変圧器81の場合と同様に、絶縁油89の周辺に載置されていてもよい。絶縁油79の周辺、例えば、コンデンサタンク90の外気取り入れ箇所に載置されている多機能剤は、脱水剤兼脱酸素剤の代替品として用いることができる。
多機能剤の他の具体的な態様として、図3に示されるボール状の多機能剤18が挙げられる。ボール状の多機能剤は、粉状のマイエナイト型化合物に適当な溶媒及びバインダー等を加え、適当な大きさ、形状等に成形されることにより得られる。ボール状の多機能剤は、通常、前記顆粒状の多機能剤よりも大きい。ボール状の多機能剤の大きさは略球形であることが好ましく、その大きさは、粒径が2mm以上50mm以下であることが好ましい。本発明の効果を奏する限りにおいて、ボール状の多機能剤には、マイエナイト型化合物以外の成分が含有されていてもよい。また、略球形以外の形状に成形された多機能剤の具体例として、ペレット状の多機能剤が挙げられる。ペレット状の多機能剤の形状は、略球形以外であればよく、例えば、略円柱形状、略多角柱形状、略円錐台形状、及び略多角錐台形状等が挙げられる。これらボール状又はペレット状の多機能剤は、緻密質であってもよいし、多孔質であってもよい。ボール状又はペレット状の多機能剤における細孔の大きさ及び数等を調節することにより、多機能剤における比表面積等を調節することができる。本明細書において説明されるボール状の多機能剤に関する用途と同じ用途について、ペレット状の多機能剤を同様に用いることができる。
図3では、ボール状の多機能剤18は、内部に油19が収容された容器20の底部に沈めて静置される。図3の右側におけるボール状の多機能剤18の拡大図において、白色の丸で示される物質の一例として、油中に存在する酸素イオン、酸素ラジカル、又は酸化された炭化水素等が挙げられる。また、前記透過図において黒色の丸で示される物質の一例として、マイエナイト型化合物の包接ケージ中にトラップされた酸素イオン、又は還元型の炭化水素等が挙げられる。油中に存在する酸素イオンは、マイエナイト型化合物における包接ケージにトラップされ、その酸化能を失う。油中に存在する酸素ラジカルは、マイエナイト型化合物に包接される電子が供与されて消去される。また、油中に存在する酸化された炭化水素は、マイエナイト型化合物に包接される電子又はH-によって還元される。また、油中に存在する水分は、マイエナイト型化合物と水和反応し、水和物を生成する。よって、ボール状の多機能剤を油中に投入することにより、油中の炭化水素の酸化を防止することができ、ひいては油の劣化を抑制することができる。
ボール状の多機能剤は、例えば、石油備蓄タンクにおいて好適に用いられる。具体的には、石油を内部に備蓄する大型のタンクの底部に、ボール状の多機能剤を敷き詰めておくことができる。長期間の保管の間に、炭化水素における酸化反応が進行することによって、石油は劣化してしまう。具体的には、石油と酸素との反応によって石油の色相が変化するとともに、黒褐色のガム物質が生成することがある。この炭化水素における酸化反応は、石油中の炭化水素から水素が引き抜かれる反応を起点とし、さらに水素が引き抜かれた炭素と酸素分子とが反応することによってスーパーオキサイドが発生する。スーパーオキサイドによって、ラジカル反応が連鎖的に進行することにより、石油中の炭化水素の酸化反応が進行する。石油の劣化は、石油燃料の劣化や油の色調変化等をもたらすために、防止されることが好ましい。
石油備蓄タンクにボール状の多機能剤を浸漬させることによって、石油における炭化水素の酸化反応が防止される、具体的には、石油中に発生したラジカルにマイエナイト型化合物に包接される電子を供与することによって、ラジカルからイオンを発生させ、ラジカルを消去することができる。マイエナイト型化合物は、炭化水素の酸化反応過程で発生するスーパーオキサイドに電子を供与することによって、スーパーオキサイドを分解し、炭化水素の酸化反応を抑制することができる。よって、ボール状の多機能剤を用いることにより、石油備蓄タンクに備蓄された石油中の炭化水素の酸化反応を防止することができ、品質を劣化させることなく、長期間石油を備蓄することができる。
また、ボール状の多機能剤は、石油中に溶解することがない。よって、多機能剤は、石油における構成成分を変化させることがなく、石油中への添加物の添加量に関する規制を受けることがない。石油中に多量の多機能剤を投入しても、石油の構成成分に影響を及ぼすことがないので、任意の量の多機能剤を石油中へ投入することができる。よって、十分な量の多機能剤を石油中へ投入することにより、石油の劣化を十分に抑制することができ、従来に比べて長期間、石油を劣化させることなく備蓄することができる。
前記ボール状の多機能剤は、石油備蓄タンク以外に用いられることもできる。具体的には、灯油を保存する灯油タンク、石油等の燃料油を輸送するタンク車及びタンカー等に、ボール状の多機能剤を沈めておくことができる。また、精油、香油、及び食品用油等を収容する容器中に、ボール状の多機能剤を沈めておくこともできる。ボール状の多機能剤を用いることによって、タンク、タンク車、タンカー及び容器等に収容された油の酸化を防止することができる。更に、ボール状の多機能剤の他の用途例として、油を利用した加熱調理の際に、鍋やフライヤー等の調理機器に、ボール状の多機能剤を直接投入する例が挙げられる。ボール状の多機能剤の投入により、調理機器における油の酸化を遅らせる事ができる。即ち、未酸化である調理中の油に、ボール状の多機能剤を、抗酸化剤として投入することで、前記油の寿命を延ばすことができる。
多機能剤の具体的な態様として、図5に示される被膜状の多機能剤38が挙げられる。被膜状の多機能剤は、粉末状のマイエナイト型化合物に、必要に応じて溶媒又はバインダー等を添加してスラリーを作り、油等の保存容器の内壁面へスラリーを塗膜、及び固化させることによって得られる。図5のように、容器40中に収容された油39の少なくとも一部は、容器40の内壁面に形成された被膜状の多機能剤38と接触する。図5において白色の丸で示される物質の一例として、油中に存在する酸素イオン、酸素ラジカル、又は酸化された炭化水素が挙げられる。また、図5において黒色の丸で示される物質の一例として、マイエナイト型化合物の包接ケージ中にトラップされた酸素イオン、又は還元された炭化水素が挙げられる。油中に存在する酸素イオンは、被膜状の多機能剤38におけるマイエナイト型化合物の包接ケージにトラップされ、その酸化能を失う。また、油中に存在する酸素ラジカルは、多機能剤におけるマイエナイト型化合物に包接された電子が供与されて消去される。また、油中に存在する酸化された炭化水素は、マイエナイト型化合物に包接される電子又はH-によって還元される。よって、多機能剤で形成された被膜を有する容器中に油等を保存することにより、油中の炭化水素の酸化を防止することができ、油の劣化を抑制することができる。
被膜状の多機能剤は、例えば、インク及びペンキ等の有機塗料の保存において好適に用いられる。具体的には、有機塗料を収容する缶体の内壁面に、被膜状の多機能剤を形成させる。缶体の外部から侵入する酸素分子は、被膜状の多機能剤中のマイエナイト型化合物にトラップされる。よって、有機塗料の酸化を防止することができる。被膜状の多機能剤は、特に、油絵具の保存において好適に用いられる。油絵具の性質として、顔料及び乾性油を含む油性の液状体であることが挙げられる。油絵具が紙等の上に塗布された後に、乾性油が酸化され、液状体が硬化することによって、紙等の上に絵具が定着する。被膜状の多機能剤が設けられた容器内に、油絵具を収容すると、乾性油の酸化による液状体の硬化を防止することができる。よって、液状体として使用可能の状態を維持したまま、油絵具を長期間に亘って保存することができる。なお、塗料の種類として、空気中の酸素と反応させて塗料を酸化させることにより乾燥させる「酸化重合型」の塗料がある。「酸化重合型」の塗料に、例えば粉末状又は顆粒状の多機能剤を分散させると、塗料の乾燥が遅れるおそれがある。したがって、「酸化重合型」の塗料の酸化を防止する方法としては、粉末状又は顆粒状の多機能剤を塗料中に分散させるのではなく、塗料中に静置する方法、例えば、内壁に被膜状の多機能剤が形成されている容器に塗料を保存する方法、多機能剤が収容された袋体を塗料を保存する容器に入れる方法等が好ましい。
また、被膜状の多機能剤は、有機塗料中に溶解し、その成分を変化させることがない。よって、有機塗料と多機能剤を接触させても、有機塗料の構成成分が変化することにより、有機塗料の微妙な色調等に影響を及ぼすことがない。よって、十分な量の多機能剤を被膜として形成させることにより、有機塗料の劣化を十分に抑制することができ、従来に比べて長期間、有機塗料を劣化させることなく保存することができる。
多機能剤の具体的な態様として、図6に示される容器型の多機能剤48が挙げられる。容器型の多機能剤48は、前述したように、例えば、粉末状のマイエナイト型化合物に、必要に応じて溶媒又はバインダー等を添加してスラリーを作り、スラリーを成形し、これを焼成することによって得られる。図6のように、容器50中に収容された油49の少なくとも一部は、容器50を構成する多機能剤48と接触する。図6において白色の丸で示される物質の一例として、油中に存在する酸素イオン、酸素ラジカル、又は酸化された炭化水素が挙げられる。また、図6において黒色の丸で示される物質の一例として、マイエナイト型化合物の包接ケージ中にトラップされた酸素イオン、又は還元された炭化水素が挙げられる。油中に存在する酸素イオンは、容器50を構成する多機能剤48におけるマイエナイト型化合物の包接ケージにトラップされ、その酸化能を失う。また、油中に存在する酸素ラジカルは、多機能剤48におけるマイエナイト型化合物に包接された電子が供与されて消去される。また、油中に存在する酸化された炭化水素は、マイエナイト型化合物に包接される電子又はH-によって還元される。よって、多機能剤48を含む容器50中に油等を保存することにより、油中の炭化水素の酸化を防止することができ、油の劣化を抑制することができる。
容器型の多機能剤は、酸化及び水分の混入を防止することが望ましい液体の保存に好適に用いられ、被膜状の多機能剤と同様に、例えば、インク及びペンキ等の有機塗料等の保存に好適に用いられる。
次に、多機能剤を、特に油の還元剤として用いる例について説明する。
還元剤は、油と接触させることにより、既に酸化反応が進行した酸化型の炭化水素を還元し、還元型の炭化水素を再生することができる。還元剤を使用することにより、炭化水素の酸化反応が進行し、劣化した廃油から、炭化水素の酸化反応が十分に進行していない再生油を得ることができる。還元剤は、油中に存在する、既に酸化された炭化水素に、マイエナイト型化合物に包接される電子を供与することによって、炭化水素を還元することができる。また、炭化水素が酸化されるとカルボニル化合物等の化合物が生成される。還元剤は、マイエナイト型化合物に包接されるH-を、このカルボニル化合物等の化合物に供与することによってヒドリド還元反応が生じ、アルコールに還元することができる。
前記廃油の具体例としては、例えば、繰り返し使用された後の食品用油、工場等で繰り返し使用された後の機械用油等が挙げられる。これらの廃油と、多機能剤とを一定時間接触させることにより、廃油中に含まれる酸化型の炭化水素に電子及びH-が供与され、還元型の炭化水素が再生される。炭化水素を還元型に再生した後に、必要に応じて廃油中に含まれる不純物を精製により除去することにより、再度使用可能な再生油が得られる。
例えば、各種の工場において、繰り返し使用された後の機械用油を、大型の廃油タンク中に貯蔵する。この廃油タンクに、ボール状又は顆粒状の多機能剤をそのまま投入又はメッシュ状の袋に多機能剤を入れて投入し、一定期間放置する。また、廃油と多機能剤との反応効率を高めるために、廃油タンク中に収容された廃油を撹拌することもできる。廃油タンク中では、酸化された炭化水素がマイエナイト型化合物によって還元され、還元型の炭化水素に変化することにより、やがて再度使用可能な再生油が得られる。
従来、工場等から大量に排出される使用済みの廃油は、ローリー車によって大型の廃油再生プラントに集積されることが一般的である。廃油再生プラントにおいては、大型のブロワー装置を用いて廃油中に水素ガスが吹き込まれ、炭化水素の還元反応が行われる。よって、従来の廃油再生反応を行うには廃油再生プラント及びブロワー装置等の大型設備が必要であり、廃油が実際に発生する工場や家庭等の現場において、簡単に廃油を再生させることは難しいという問題がある。また、廃油の収集、及び集積作業に多大な手間、コストがかかるという問題もある。
多機能剤を還元剤として使用することにより、工場における廃油の収取及び集積作業にかかる手間及びコストを低減することができ、かつ廃油が生成する工場の現場において、タンク中にボール状又は顆粒状の還元剤を投入するという簡単な操作のみによって、廃油の再生反応を行うことができる。
また、還元剤は、家庭から排出される廃油、例えば、フライヤー等の揚げ物調理器具から産生される廃油についても、好適に用いられる。天ぷらやフライ等を揚げる食品用油を収容したフライヤーは、繰り返し調理に用いられることにより、炭化水素が酸化し、油が変色したり臭いを発したりするようになる。このような劣化した廃油は、従来、新品の食品用油と交換されることが一般的である。また、使用済みの廃油は、産業廃棄物として処理される。
揚げ物調理器具から産生される廃油を、適当な容器に貯めておき、この容器中に顆粒状又はボール状の多機能剤を静置させる。廃油中に存在する酸化された炭化水素は、顆粒状の多機能剤に含まれるマイエナイト型化合物により還元される。十分な量の多機能剤を加え、十分な時間経過させると、酸化された炭化水素の多くが還元されることにより、再度使用可能な再生油が得られる。
多機能剤を、家庭から排出される廃油用の還元剤として使用することによって、家庭から排出される廃油由来の産業廃棄物の量を減少させることができる。また、廃油の再生方法は、上述したように、例えば顆粒状の多機能剤を廃油中に静置させておくだけでよく、家庭においても特別な装置及び操作等を必要とせずに、容易に廃油を再生することができる。さらに、本発明に係る多機能剤は、廃油中に溶解することがないので、得られた再生油中に不純物が混入することを防止することができる。
多機能剤の具体的な態様として、図4に示されるフィルタ状の多機能剤28が挙げられる。フィルタ状の多機能剤は、粉末状のマイエナイト型化合物に、必要に応じて溶媒、及びバインダー等を添加して、フィルタ部材様の形状に成形することによって得られる。例えば、フィルタ状の多機能剤は、薄板状、シート状、膜状、又は柱状の形状を有する多孔体に形成することができる。また、フィルタ状の多機能剤は、不織布又は織物に粉末状の多機能剤を担持させることにより形成することができる。また、フィルタ状の多機能剤は、所定の空間に粉末状又は顆粒状の多機能剤を充填することにより形成することもできる。
図4に示されるように、フィルタ状の多機能剤28は、例えば、廃油再生管30の断面の一部又は全面に設けられる。フィルタ状の多機能剤28の前段における廃油29Aから、多機能剤の後段において再生油29Bが得られる。尚、フィルタ状の多機能剤28において十分な還元反応が進行するように、再生油29Bが十分な時間、フィルタ状の多機能剤28と接触するように、フィルタ状の多機能剤28における厚さ、気孔率、及び廃油29Aの通過速度等を適宜調節することができる。
フィルタ状の多機能剤は、自動車や機械用油等のオイルフィルタにおいて好適に用いられる。オイルフィルタは、自動車のエンジンオイル等の機械用油中におけるスラッジ、塵等を取り除くフィルタ部材として用いられる。具体的には、オイルフィルタの濾材の一部に、フィルタ状の多機能剤を含有させることできる。フィルタ状の多機能剤が含有されるオイルフィルタ中に、エンジンオイル等を通すことにより、エンジンオイル中の除塵等がなされるとともに、マイエナイト型化合物に包接される電子及びH-の供与によって、炭化水素の還元反応が進行する。また、マイエナイト型化合物とエンジンオイルに含まれる水分とが水和反応して水和物が生成されることにより脱水される。よって、このオイルフィルタを使用することによって、炭化水素の酸化によって劣化したエンジンオイルを還元し、脱水し、その結果、炭化水素の酸化及び水分による劣化があまり進行していない、再生油を得ることができる。本発明におけるフィルタ状の多機能剤を用いることによって、エンジンオイルの交換頻度を低減させることができ、エンジンオイル交換によるコストを低減することができるとともに、使用済みのエンジンオイル由来の産業廃棄物の発生量を減少させることができる。
フィルタ状の多機能剤は、フライヤー等の調理器具において食品用油の使用後に発生する廃油を、再生処理する還元剤としての機能を主に有する多機能剤として用いることができる。具体的には、炭化水素が酸化された状態にある前記廃油を、多機能剤を含むオイルフィルタに通油させる。廃油中の炭化水素は、オイルフィルタを通油する間に還元され、また、廃油中の水分が除去される。オイルフィルタの後段では、炭化水素が還元され、水分が除去されて、再び食品用油として使用可能であり、かつ劣化の進行が遅延された再生油が得られる。本発明におけるフィルタ状の多機能剤を用いることによって、調理器具から排出される廃油の量を減少させることができ、食品用油の交換頻度を低減させることができるとともに、使用済みの食品用油由来の廃油による廃棄物の発生量を減少させることができる。
フィルタ状の多機能剤は、油と接触する際に、油中に溶解することがない。これにより、本発明に係る多機能剤と使用済みの機械用油を接触させることによって得られる再生油中には、再生前の油に含まれる構成成分以外の不純物が混入することがない。よって、多機能剤を用いて得られた再生油は、機械等にトラブルを生じさせることなく、再び機械用油として使用することができる。
フィルタ状の多機能剤は、油を改質するだけでなく、その他の液体又はガスを通過させることにより、液体又はガスを改質する機能を有する。例えば、フィルタ状の多機能剤は、空気中に存在するラジカル消去活性フィルタ、空気中に存在する有害物質を還元して無害化する有害物質分解フィルタ、又はCO2の吸着フィルタとして使用することもできる。すなわち、多機能剤は、ガス相改質剤として好適に使用することができる。フィルタ状の多機能剤に空気を通気することにより、通気前の空気中に存在するラジカルは、マイエナイト型化合物の包接ケージ内の電子が供与され、通気後の空気におけるラジカルの含有量を減少させることができる。また、フィルタ状の多機能剤に空気を通気することにより、通気前の空気中に存在する有害物質は、マイエナイト型化合物の包接ケージ内の電子やH-が供与され、還元されることで無害化することができる。また、フィルタ状の多機能剤に空気を通気することにより、通気前の空気中に存在するCO2は還元され、通気後の空気において含有されるCO2濃度を減少させることができる。
多機能剤の具体的な態様として、図8に示される反応器型の多機能剤が挙げられる。反応器型の多機能剤によって、例えば、廃油から再生油を得ることができる。この実施形態の反応器71は、2つの開口部65,66及び内部空間67を有するケース70と、内部空間67に配置された多機能剤68とを有する。多機能剤68の形態は内部空間67に収容することができる限り、図8に示される、顆粒状、粉末状、ボール状、ペレット状等の多機能剤を内部空間67に充填する態様に特に限定されない。反応器71は、内部空間を形成する内壁に多機能剤の被膜を設ける態様、内部空間67と相似形状を有する多機能剤の多孔体を配置する態様等であってもよい。反応器71の構造は、多機能剤に接触するように廃油63を透過させることができる限り特に限定されず、開口部の数は3つ以上であってもよい。ケース70の形状は、図8に示される筒形状に特に限定されず、軸線方向に長いパイプ形状及び中空球状等であってもよい。反応器71を透過した廃油63は、多機能剤68と接触することにより、廃油63中に存在する酸素ラジカルが消去される。また、廃油63中に存在する酸化された炭化水素は、マイエナイト型化合物に包接される電子及びH-の供与によって還元され、廃油63が再生される。また、廃油63中に含まれる水分とマイエナイト型化合物とが水和反応して水和物が生成されることにより、水分が除去される。また、多機能剤が多孔体である場合及び内部空間67に所望の空隙を有するように多機能剤が充填されている場合には、反応器71を通過することにより、廃油63に含まれている不純物が捕捉される。このように、反応器71に廃油63を透過させることにより、炭化水素の酸化及び水分による劣化があまり進行していない再生油64を得ることができる。油の種類は特に限定されず、食用油、エンジンオイル、絶縁油等を挙げることができる。
反応器型の多機能剤は、油を改質して再生油を得ることができるだけでなく、その他の液体又はガスを改質することもできる。また、反応器71は、廃油63及び多機能剤68を加熱又は加圧する機構を備えていてもよい。反応器71が加熱又は加圧する機構を備えていると還元反応等の反応性を向上させることができる。反応器71は、多機能剤68におけるマイエナイト型化合物に包接される電子に刺激を与える機構、例えば、電圧、電磁誘導、電磁波等を与える機構を備えていてもよい。反応器71が、マイエナイト型化合物に電圧、電磁誘導、電磁波等を与える機構を備えていると、ケース70内に配置されている多機能剤68に電流が流れ、反応活性を向上させることができる。反応器71における多機能剤68には、触媒が担持されていてもよい。多機能剤68に触媒が担持されていると、マイエナイト型化合物自体の活性が向上し、還元反応等の反応性を向上させることができる。反応器71は、多機能剤の下流側に微粒子を捕捉するフィルタ又は吸着層等を備えていてもよい。反応器71が微粒子を捕捉するフィルタ又は吸着層等を備えていると、多機能剤におけるマイエナイト型化合物と水とが水和反応し、水和物が生じた場合等に水和物が捕捉され、反応器71を流通した後の再生油64に不純物が含まれるのを防止することができる。
本発明に係る多機能剤は、上述する酸化防止剤、及び還元剤等として使用されるうちに、マイエナイト型化合物に包接されている電子又はH-がH-以外のイオンに置換されていき、マイエナイト型化合物中に包接されている電子及びH-の割合が低下していく。マイエナイト型化合物中に包接されている電子及びH-の割合が低下することによって、多機能剤における電子供与能が低下してしまう。つまり、多機能剤を使用している間に、徐々に多機能剤の有する抗酸化能、及び還元能等は低下する。一方、マイエナイト型化合物は水との接触により水和反応するので、ケージクラスターの表面にある包接ケージに包接される活性種が減少しても、水和反応により結晶ケージが崩壊すればケージクラスター内部に包接されている活性種も還元反応等に寄与することができる。したがって、水分が存在する環境で多機能剤を使用する場合には、多機能剤の有する抗酸化能、及び還元能等の機能が長期間にわたって発揮される。マイエナイト型化合物に包接される活性種とその他のラジカル及びイオン等との反応速度は、マイエナイト型化合物に接触する水分量が多いほど結晶ケージが崩壊することにより放出される活性種の量が多くなることから速くなる。したがって、多機能剤を水系で使用する場合には反応の進行が速い。一方、油等の水分量が少ない使用環境で多機能剤を使用する場合には、反応速度は緩やかであるが、油の劣化により水が生成するとマイエナイト型化合物が水和反応することにより、ケージクラスター内部に包接されている活性種が放出されるので、長期にわたって多機能剤の機能が発揮される。また、ガス相の改質に多機能剤を使用する場合には、例えば、燃焼ガスや呼気等に含有される水蒸気によりマイエナイト型化合物が水和反応することにより、ケージクラスター内部に包接されている活性種が放出されるので、長期にわたって多機能剤の機能が発揮される。
以上においては、多機能剤を油等の疎水性溶媒中で用いる例について説明してきたが、多機能剤は、水等の親水性溶媒中で用いることもできる。多機能剤は、水中においても溶解することなく、酸化防止能、還元能、及びラジカル消去活性能等を発揮することができる。具体的に、多機能剤は、水中に存在する各種有機物を還元し、水中に存在するラジカルを消去することができる。
次に、多機能剤を、特にラジカル消去活性剤として用いる例について説明する。
ラジカル消去活性剤として用いられる多機能剤は、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、及び電子を包接するマイエナイト型化合物とH-を包接するマイエナイト型化合物との混合物IIのうち、電子供与能が高い、すなわち包接される電子濃度が高いマイエナイト型化合物I及び混合物IIが好適に用いられる。有機化合物を含む医薬品、農薬、及び試薬等の薬品を保存する際に、空気中における酸素分子から活性酸素が発生し、活性酸素によってラジカル反応が引き起こされることがある。ラジカル反応によって、薬品中の有機化合物が分解され、薬品中における構成成分の量が減少することによって、薬品の機能及び効果等が失われてしまうことがある。従来は、有機化合物の分解や変質を防止するために、容器内部に酸素が侵入しないように、容器を密閉にして保存することが行われている。しかし、不可避的に容器内に侵入する酸素分子が起点となって、ラジカル反応及びラジカル反応による有機化合物の分解が引き起こされることがある。
多機能剤は、薬品の保存の際に引き起こされるラジカル反応を防止するためのラジカル消去活性剤として用いられる。具体的には、顆粒状又はボール状の多機能剤を、薬品が収容される容器中に投入することにより、ラジカル反応を防止することができる。例えば、固体状の薬品を保存する際には、顆粒状の多機能剤が収容された袋体、又はボール状の多機能剤を、固体状の薬品が収容される容器中に投入しておけばよい。多機能剤におけるマイエナイト型化合物に包接される電子が、気体中に存在する酸素ラジカルに供与され、酸素ラジカルを酸素イオンにすることにより、酸素ラジカルが消去される。また、酸素イオンの一部を包接ケージ内に捕捉し、酸素イオンの形で包接することができる。このように、多機能剤がラジカルのうち酸素ラジカルを消去する場合には、活性酸素消去剤と称することもある。また、多機能剤は、多機能剤におけるマイエナイト型化合物と水とが接触すると、水和反応して水和物を生成することにより脱水性能を有する。したがって、多機能剤は、空気中に含まれる水分を除去することができるので、空気中に含まれる水分によって薬品が変質するのを防止することができる。
また、液体状の薬品を保存する際には、顆粒状の多機能剤が収容された袋体又はボール状の多機能剤を、液体状の薬品中に投入しておくことができる。多機能剤におけるマイエナイト型化合物に包接される電子が、液体中に存在する酸素ラジカルに供与され、酸素ラジカルを酸素イオンにすることにより、酸素ラジカルが消去される。また、酸素イオンの一部を包接ケージ内に捕捉し、酸素イオンの形で包接することができる。
以上より、ラジカル消去活性剤として用いられる多機能剤は、ラジカル反応によって分解及び失活する可能性のある薬品類におけるラジカル反応を防止し、これらの薬品類を長期間にわたって失活することなく保存することを可能にする。また、この多機能剤は、液体に不溶であるので、液体の薬品中に投入しても、薬品の純度を低下させることなく、ラジカル消去活性剤として機能することができる。
尚、ラジカル消去活性剤として、図5に示される被膜状の多機能剤や図6に示される容器型の多機能剤を使用することもできる。具体的には、被膜状の多機能剤が内壁面に形成された薬品保存用容器又は多機能剤を含有する材料で形成された薬品保存用容器に、薬品を保存しておくことにより、容器内部においてラジカル反応が進行し、薬品が失活することを防止することができる。また、多機能剤は、多機能剤におけるマイエナイト型化合物と水とが接触すると、水和反応して水和物を生成することにより脱水性能を有する。したがって、多機能剤は、空気又は液体状の薬品中に含まれる水分を除去することができるので、空気又は液体状の薬品に含まれる水分によって薬品が変質するのを防止することができる。
次に、多機能剤をタバコ煙用フィルタとして用いる例について説明する。
より具体的には、タバコにおけるフィルタの一部に、前記フィルタ状の多機能剤を使用してタバコ煙用フィルタとして使用することができる。例えば、多機能剤は、タバコの葉に隣接する位置にフィルタの一部として配置される。多機能剤の形態は、例えば、柱状或いは薄板状の多孔体、又は粉末状又は顆粒状の多機能剤の充填物である。喫煙時には、タバコから発せられる煙中には活性酸素等の各種のラジカルが発生する。フィルタ状の多機能剤を用いることによって、タバコの煙に含まれるラジカルの含有量を減少させることができる。また、タバコの煙に含まれる発癌性物質等の有害物質を無害化することができる。また、タバコの煙に含まれるCO2濃度も同様に減少させることができる。また、タバコの燃焼ガス中に存在する水蒸気とマイエナイト型化合物の結晶ケージとが水和反応するので、ケージクラスター表面の結晶ケージが崩壊し、ケージクラスター内部に位置する結晶ケージに包接される活性種も放出されることから、前述した反応が維持される。よって、本発明に係るフィルタ状の多機能剤を用いることにより、煙中に含まれるラジカル、発癌性物質、及びCO2等の有害物質の量を減少させることができる。
多機能剤が、タバコの煙を改質するのに用いられる場合には、多機能剤をタバコのフィルタの一部として使用する場合に限定されず、例えば、パイプ状のタバコ煙用アタッチメントの一部として使用してもよい。図7に示すように、タバコ煙用アタッチメント61は、例えば、2つの開口部55、56及び内部空間57を有するケース60と、前記内部空間57に配置された多機能剤58とを有する。タバコ煙用アタッチメントを使用する場合には、一方の開口部55にタバコを装着し、他方の開口部56を吸口として、前記ケース内を通過するタバコの煙59を多機能剤58に接触させることによって改質する。内部空間47に配置される多機能剤58は、多孔体であってもよいし、粉末状又は顆粒状の多機能剤の充填物であってもよい。多機能剤をタバコ煙用フィルタ及びタバコ煙用アタッチメントの一部として使用する場合、多機能剤におけるタバコの煙の下流側に微粒子を捕捉するフィルタ又は吸着層等を備えているのが好ましい。タバコの燃焼ガス中に存在する水蒸気とマイエナイト型化合物とが水和反応し、水和物の微粒子が発生するおそれがあるので、多機能剤に隣接する位置に水和物の微粒子を捕捉することができるフィルタ又は吸着層があると、水和物の微粒子が人体に入るのを防止することができる。
次に、多機能剤をマスク又は防毒マスクにおけるフィルタ部として用いる例について説明する。
フィルタ状又は反応器型の多機能剤は、通常のマスク及び防毒マスクにおけるフィルタ部にも用いることができる。通常のマスクの形状としては、例えば、口及び鼻を覆うことができる大きさを有する布状のフィルタ部に装着用の紐が取り付けられた形状を挙げることができる。多機能剤を含む布状のフィルタ部は、例えば不織布を染色するのと同様の方法により不織布に多機能剤を担持させることにより形成される。防毒マスクは、例えば、顔面を覆う面体と面体を頭部に固定するためのベルトと有毒ガスを通過させてガスを改質する反応器とを有する。反応器は、例えば図8に示す構造を有し、2つの開口部と内部空間とを有するケースを有し、前記内部空間に多孔体の多機能剤が配置されるか、又は粉末状或いは顆粒状の多機能剤が充填されて形成され、反応器の内部に配置された多機能剤を有毒ガスが通過することにより有毒ガスの改質が行われる。フィルタ状の多機能剤を備えたマスク及び防毒マスクを有毒ガスが通過すると、有毒ガスに含まれるラジカルが消去され、有毒ガスに含まれる有害物質が無害化され、CO2が除去される。したがって、フィルタ状又は反応器型の多機能剤を備えたマスク及び防毒マスクを使用することにより、マスク及び防毒マスクの装着者が多量のラジカル、有害物質、及びCO2を含む空気を吸引することを防止することができる。また、多機能剤は、呼気中に含まれる水蒸気や空気中に含まれる水分によって水和反応し、ケージクラスター表面の結晶ケージだけでなく、ケージクラスター内部の結晶ケージも崩壊し、結晶ケージの奥に位置している結晶ケージに包接されている活性種も反応に寄与することができるので、長期にわたって有毒ガスを改質する機能を維持することができる。なお、フィルタ状又は反応器型の多機能剤は、CO2を吸着する機能を有するが、200℃以上では、COを放出することから、200℃未満の環境で使用するのが好ましい。
次に、多機能剤を有機化合物分解剤として用いる例について説明する。
有機化合物分解剤として用いる多機能剤は、少なくともH-を包接するマイエナイト型化合物を含有する。すなわち、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、混合物II、及びH-を包接するマイエナイト型化合物のうちの少なくとも1つを含有し、H-供与能が高いマイエナイト型化合物を含有するのが好ましい。
有機化合物分解剤は、マイエナイト型化合物に包接されるH-を有機化合物に供与することにより、ヒドリド還元反応が生じ、有機化合物を分解することができる。例えば、この有機化合物分解剤は、「シックハウス症候群」の要因の一つとして挙げられるホルムアルデヒド等の揮発性有機化合物を分解することができる。ホルムアルデヒド等の揮発性有機化合物の室内濃度を低減させるための様々な法律が存在するが、化学物質に過敏な人は僅かなホルムアルデヒドであっても反応することがあり、ゼオライト、多孔質材、ゲル、ビーズ材、炭等を用いて、ホルムアルデヒドを物理吸着する製品が市販されている。これらの製品はホルムアルデヒドを物理吸着により低減するものであり、気孔等が埋まればそれ以上吸着することができず、継続的な効果が得られない場合があった。一方、この有機化合物分解剤は、マイエナイト型化合物に包接されるH-が放出され、ホルムアルデヒド等の揮発性有機化合物に供与されることによりヒドリド還元反応が生じ、アルコールに還元されて、室内中の揮発性有機化合物を無害化することができる。なお、分解する対象となる揮発性有機化合物としては、ヒドリド還元反応が生じる化合物である限り特に限定されず、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン等のカルボニル基を有するカルボニル化合物等を挙げることができる。
有機化合物分解剤の形態は、特に限定されず、例えば、シートや壁紙、スラリー状の塗布剤、ボード等の建材、塗装剤、顆粒、粉末、ボール状、フィルタ、多孔体、及びマイエナイト型化合物が充填された反応器を搭載した空気循環機構を備えた装置等を挙げることができる。これらの形態の有機化合物分解剤は、マイエナイト型化合物単体で形成されてもよいし、必要に応じて他の材料を混合して形成されてもよい。また、反応活性を向上させるためにマイエナイト型化合物に触媒を担持させてもよい。また、マイエナイト型化合物が充填された反応器等を備えた装置等は、反応活性を向上させるために加熱機構や加圧機構を備えていてもよい。
次に、多機能剤を水素補給剤として用いる例について説明する。
水素補給剤として用いる多機能剤は、少なくともH-を包接するマイエナイト型化合物を含有する。すなわち、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、混合物II、及びH-を包接するマイエナイト型化合物のうちの少なくとも1つを含有し、H-供与能が高いマイエナイト型化合物を含有するのが好ましい。
マイエナイト型化合物は酸に溶解する。H-を包接するマイエナイト型化合物は酸に溶解すると水素ガスを発生する。また、マイエナイト型化合物が水と接触して水和反応し、結晶ゲージが崩壊することによっても水素ガスが発生する。例えば、マイエナイト型化合物を単体で又は他の物質と共に錠剤を形成し、これを経口摂取すると、胃酸及び人体の水分でマイエナイト型化合物に包接されるH-が放出される。水素は水溶液等にすると揮発してしまい失われやすいが、例えば、マイエナイト型化合物を錠剤等にすることで水素を安定した状態で保持し、携帯性に優れた水素補給サプリメントとすることができる。なお、マイエナイト型化合物が水和反応することにより生成する水和物はセメント成分であり、消化吸収されないので、水素補給剤として経口摂取しても便と一緒に体外へ排出されるため人体に無害である。また、H-を包接するマイエナイト型化合物は水和すると水素ガスを放出するので、水素補給剤を水、茶、清涼飲料等の各種飲料に添加して水素水として飲用することもできる。また、水素補給剤を入浴剤として浴槽へ投入して水素風呂とすることができる。
水素補給剤の形態は、特に限定されず、例えば、粉末、顆粒、ペレット、フィルタ、容器、多孔体、及び水素補給剤が袋に収容された袋体等を挙げることができる。これらの形態の水素補給剤は、マイエナイト型化合物単体で形成されてもよいし、必要に応じて他の材料を混合して形成されてもよい。
次に、多機能剤を水素吸蔵体として用いる例について説明する。
水素吸蔵体として用いる多機能剤は、少なくともH-を包接するマイエナイト型化合物を含有する。すなわち、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、混合物II、及びH-を包接するマイエナイト型化合物のうちの少なくとも1つを含有し、H-供与能が高いマイエナイト型化合物を含有するのが好ましい。
水素ガスは分子が小さいので、水素ガスを安定的に保存するには特別な容器が必要である。一方、H-を包接するマイエナイト型化合物は水素を水素陰イオンの形で保持しており、マイエナイト型化合物を酸に溶解したり、水和反応させたり、200℃~550℃に加熱したりすることにより水素ガスを発生させることができる。マイエナイト型化合物は、常温で固体であるので、水素ガスの持ち運び性及び水素ガスの保存性の点で有効である。また、従来から水素貯蔵を目的として開発されている水素吸蔵合金は、金属であるので、重く、持ち運び等に不利であるのに比べて、マイエナイト型化合物は軽い元素で構成されているので、軽量である点でも有利である。また、マイエナイト型化合物は、粉末及び顆粒でも利用可能であるので、取り扱いが容易である。マイエナイト型化合物は、特定の条件で水素を発生させることができるので、水素自動車の水素タンク、水素ステーションの水素保管モジュール、水素燃料の備蓄、小型の燃料電池等に用いる携帯用水素等として用いることができる。
次に、多機能剤を記録媒体として用いる例について説明する。
記録媒体として用いる多機能剤は、H-を包接するマイエナイト型化合物を含有する。 H-を包接するマイエナイト型化合物を任意の形状、好ましくは板状に形成して記録媒体とし、この記録媒体の表面に、紫外線、X線、及び電子線等を照射すると、照射された箇所は電子を包接するマイエナイト型化合物になる。この特性を利用して、H-を包接するマイエナイト型化合物で形成された成形体を記録媒体とすることができる。この記録媒体は、H-を包接するマイエナイト型化合物で形成された記録媒体上に紫外線等を照射することにより電子を包接するマイエナイト型化合物で形成された複数の領域を連続体又は非連続体として配置することにより、情報を書き込むことができる。記録媒体に情報を書き込む手法としては、紫外線レーザ、X線レーザ、及び電子線ビームを、記録媒体上に連続照射又は点照射する方法を挙げることができる。前記レーザ及び電子線ビームは微細な書き込みが可能であるので、この記録媒体は大容量の情報を蓄積することができる。また、この記録媒体はマイエナイト型化合物に包接される化学種の1個1個を情報とすることができるので、大容量の情報を蓄積することができる。 また、電子を包接するマイエナイト型化合物のうちC12A7は、300℃を超えると電子が失われ、H-を包接するマイエナイト型化合物に戻る。したがって、記録媒体に書き込まれた情報は、300℃より高い温度に加熱することにより消失され、再び記録媒体に情報を書き込むことが可能となる。 また、H-を包接するマイエナイト型化合物は、紫外線等を照射することにより電子を包接するマイエナイト型化合物に変わるので、記録媒体は、後述する電子回路基板と同様に紫外線等を遮断する保護部を有するのが好ましい。この記録媒体は、情報を記録するときに紫外線等を照射すること以外は紫外線等が遮断され、かつ300℃以下の環境下にある限り、書き込まれた情報を半永久的に蓄積しておくことができる。
次に、多機能剤を土壌散布剤として用いる例について説明する。
土壌散布剤として用いる多機能剤は、電子とH-との少なくとも一方を包接するマイエナイト型化合物を含有する。すなわち、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、混合物II、電子を包接するマイエナイト型化合物、及びH-を包接するマイエナイト型化合物のうちの少なくとも1つを含有する。
土壌散布剤は、マイエナイト型化合物に包接される電子及び/又はH-を土壌中に存在する有害物質や悪臭物質に供与して還元することにより、無害化することができる。電子を包接するマイエナイト型化合物は、電子を供与することにより炭化水素を還元する。H-を包接するマイエナイト型化合物は、H-をカルボニル化合物等に供与することによってヒドリド還元反応が生じ、カルボニル化合物等をアルコールに還元する。したがって、有害物質や悪臭の原因物質別に電子を包接するマイエナイト型化合物とH-を包接するマイエナイト型化合物とを使い分けて、例えばこれらの含有比率を適宜調整することにより、土壌散布剤としての効果をより一層発揮させることができる。また、土壌中に水が存在する場合には、マイエナイト型化合物に包接される電子が水に供与されて、OH-が発生するので、土壌のpHの数値を大きくすることができる。したがって、電子を包接するマイエナイト型化合物は、土壌のpH調整機能を有する。植物の生育は土壌のpHが影響するので、この土壌散布剤を土壌のpH調整剤として用いることもできる。マイエナイト型化合物は、水と反応すると水和物(セメント成分)になるので、土壌中に放置しても無害であり問題ない。土壌散布剤の形態は、特に限定されず、例えば、粉末、粉末が分散した溶液、顆粒、ボール状、及びペレット状等を挙げることができる。
次に、多機能剤を脱臭剤として用いる例について説明する。
脱臭剤として用いる多機能剤は、電子とH-との少なくとも一方を包接するマイエナイト型化合物を含有する。すなわち、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、混合物II、電子を包接するマイエナイト型化合物、及びH-を包接するマイエナイト型化合物のうちの少なくとも1つを含有する。
脱臭剤は、マイエナイト型化合物に包接される電子及び/又はH-を悪臭物質に供与して還元することにより、消臭することができる。悪臭物質は、固体、液体、気体のいずれであってもよい。電子を包接するマイエナイト型化合物は、電子を供与することにより炭化水素を還元する。H-を包接するマイエナイト型化合物は、H-をカルボニル化合物等に供与することによってヒドリド還元反応が生じ、カルボニル化合物等をアルコールに還元する。したがって、悪臭の原因物質別に電子を包接するマイエナイト型化合物とH-を包接するマイエナイト型化合物とを使い分けて、例えばこれらの含有比率を適宜調整することにより、脱臭剤としての効果をより一層発揮させることができる。脱臭剤の形態は、特に限定されず、粉末、顆粒、ボール状、ペレット状、フィルタ状等を挙げることができる。脱臭剤は、靴の中敷き、おむつ、ナプキン、汗用パット、衣類、動物や人体への塗布物又は噴霧用液体、トイレ用脱臭剤等に用いることができる。
次に、多機能剤を脱水剤兼脱酸素剤として用いる例について説明する。
脱水剤兼脱酸素剤として用いる多機能剤は、少なくとも電子を包接するマイエナイト型化合物を含有する。すなわち、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、混合物II、電子を包接するマイエナイト型化合物のうちの少なくとも1つを含有し、電子供与能が高いマイエナイト型化合物を含有するのが好ましい。
食品、薬品、各種装置を使用するときの雰囲気、及び各種液体に含まれる酸素や水分を除去する目的で、脱水剤や脱酸素剤が使用されることがある。シリカゲル、生石灰等の脱水剤は対象物の脱水のみを目的として使用され、また、脱酸素剤は対象物から酸素を吸収することのみを目的として使用され、脱水剤及び脱酸素剤はそれぞれ1つの機能しか持ち合わせていない。一方、少なくとも電子を包接するマイエナイト型化合物は、水和反応により水和物を生成し、対象物から水分を取り除くことができ、脱水剤としての機能を有すると共に、マイエナイト型化合物の周辺に存在する酸素ラジカルに電子を供与することにより酸素イオンにして取り込むことができ、脱酸素剤としての機能も有する。すなわち、少なくとも電子を包接するマイエナイト型化合物は、脱水剤と脱酸素剤との両方の機能を有する。脱水剤兼脱酸素剤の形態は、特に限定されないが、例えば、粉末、顆粒状のものが袋に充填された袋体、ボール状、容器、容器の蓋の内側に貼り付ける形態等を挙げることができる。脱水剤兼脱酸素剤は、脱酸素剤が使用される用途でさらに脱水性能が要求される用途に好適に用いられ、例えば、好気性微生物やカビ等の増殖抑制、食品の酸化防止、衣類の変質防止等に用いられる。
次に、多機能剤を防錆剤として用いる例について説明する。
防錆剤として用いる多機能剤は、少なくとも電子を包接するマイエナイト型化合物を含有する。すなわち、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、混合物II、及び電子を包接するマイエナイト型化合物のうちの少なくとも1つを含有し、電子供与能が高いマイエナイト型化合物を含有するのが好ましい。
金属の錆の発生を防止するには、金属から酸素及び水を遮断することである。電子を包接するマイエナイト型化合物は、包接される電子をケージクラスターの外部に存在するラジカル、特に酸素ラジカルへ付与することにより、反応性の高いラジカル、特に活性酸素を消去し、酸素イオンを取り込むので、酸化反応が進行するのを防止することができる。また、マイエナイト型化合物は、水との接触により水和反応が生じ、脱水性能を有する。したがって、例えば、この防錆剤を含有する塗料を金属製の対象物に塗布した場合には、酸素及び水分を除去することにより錆の進行を遅延させることができる。防錆剤の形態は、特に限定されず、例えば、粉末、顆粒、粉末又は顆粒が充填された袋体、粉末を分散させたシート、及び粉末を含有する塗料等を挙げることができる。
次に、多機能剤を消火剤として用いる例について説明する。
消火剤として用いる多機能剤は、少なくとも電子を包接するマイエナイト型化合物を含有する。すなわち、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、混合物II、及び電子を包接するマイエナイト型化合物のうちの少なくとも1つを含有し、電子供与能が高いマイエナイト型化合物を含有するのが好ましい。
燃焼は、燃焼により生じたラジカルが大気中の酸素と反応し、更にラジカルが増殖し、連鎖的にラジカル反応が進行する反応である。電子を包接するマイエナイト型化合物は、包接される電子をケージクラスターの外部に存在するラジカルへ付与することにより、反応性の高いラジカルを消去するので、連鎖的にラジカル反応が進行するのを防ぐことができる。また、マイエナイト型化合物が酸素を取り込むことにより、酸素濃度を低下させることができる。また、燃焼ガス等に含有される水蒸気によりマイエナイト型化合物が水和反応することにより、ケージクラスター表面の結晶ケージが崩壊するので、結晶ケージの奥に位置している結晶ケージに包接されている電子も反応に寄与することができる。消火剤の形態は特に限定されず、例えば、粉末、顆粒、及び粉末を分散させたシート等を挙げることができる。また、この消火剤を他の種類の消火剤に混合して使用することもできる。
次に、多機能剤を電磁波吸収材として用いる例について説明する。
電磁波吸収材として用いる多機能剤は、少なくとも電子を包接するマイエナイト型化合物を含有する。すなわち、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、混合物II、及び電子を包接するマイエナイト型化合物のうちの少なくとも1つを含有し、電子供与能が高いマイエナイト型化合物を含有するのが好ましく、電子を高濃度に包接させた状態の黒体化したマイエナイト型化合物であるのがより好ましい。
電子を包接するマイエナイト型化合物は、包接される電子が金属と同様に結晶ケージ同士の間を自由に移動するので、金属と同様の性質を有する。特に、電子を包接するマイエナイト型化合物は、様々な波長の電磁波を吸収する性質を有し、電磁波吸収材として用いることができる。また、電子を包接するマイエナイト型化合物は、電磁波を吸収する性質を利用して、電磁波の遮蔽材料として用いることもできる。電磁波吸収材の形態は、特に限定されず、塗料、コーティング剤、粉末、容器、ガラス、陶器等の形態を挙げることができる。電磁波吸収材は、例えば、建造物を構成するレンガ、壁パネル、窓ガラス、瓦等の構造体として用いることができる。
次に、多機能剤を電子放出源として用いる例について説明する。
電子放出源として用いる多機能剤は、少なくとも電子を包接するマイエナイト型化合物を含有する。すなわち、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、混合物II、及び電子を包接するマイエナイト型化合物のうちの少なくとも1つを含有し、電子供与能が高いマイエナイト型化合物を含有するのが好ましく、電子を高濃度に包接させた状態の黒体化したマイエナイト型化合物であるのがより好ましい。
電子を包接するマイエナイト型化合物は、電場を印加することで電子を放出させることができ、電子ビーム発生器の電子放出源として用いることができる。電子ビーム発生器は、推進動力として利用することができる。特に、電子ビーム発生器を発電可能な宇宙機の推進動力として利用する場合には、推進剤が不要となり、また、マイエナイト型化合物は、軽い元素で構成され、質量が軽いので、宇宙機の軽量化を図ることができる。また、電子を包接するマイエナイト型化合物は、イオンエンジンの中和器における電子放出源としても用いることができる。
次に、多機能剤をクロマトグラフィー用カラム充填剤として用いる例について説明する。
クロマトグラフィー用カラム充填剤として用いる多機能剤は、少なくとも電子を包接するマイエナイト型化合物を含有する。すなわち、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、混合物II、及び電子を包接するマイエナイト型化合物のうちの少なくとも1つを含有し、電子供与能が高いマイエナイト型化合物を含有するのが好ましく、電子を高濃度に包接させた状態の黒体化したマイエナイト型化合物であるのがより好ましい。
クロマトグラフィーにはガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィーの3つのタイプがある。液体クロマトグラフィーのうちの一つであるイオン交換クロマトグラフィーは、電荷の違いを利用してイオン性化合物の分離をすることができる。電子を包接するマイエナイト型化合物は、水和反応により電子が飛び出すので、陰電荷となる。このような電子を包接するマイエナイト型化合物はイオン交換クロマトグラフィーにおけるカラムの固定相として使用することができる。また、電子及びH-の少なくとも一方を包接するマイエナイト型化合物は、酸素イオン等のイオンを結晶ケージ内に取り込み、また、水と接触すると水和反応し、脱水性能を有する。したがって、このようなマイエナイト型化合物をクロマトグラフィーにおける所定の位置に設置することにより、バックグラウンドとなる水分や酸素等の成分を排除することができるので、マイエナイト型化合物は、脱水剤及び脱酸素剤としてクロマトグラフィーにおける正確な分析に寄与することができる。また、電子を包接するマイエナイト型化合物は水が存在すると、包接されている電子が水に供与されてOH-を生じさせるので、電子を包接するマイエナイト型化合物は、移動相のpHを制御することもできる。カラムの形態としては、筒状の部材にマイエナイト型化合物の粉末や顆粒を充填して固定相とした形態を挙げることができる。固定相には、必要に応じてシリカゲルや活性アルミナ等を混合してもよい。また、マイエナイト型化合物に包接される活性種は、電子及びH-に限定されず、後述する酸素イオン等使用目的に応じて選択することができる。
次に、多機能剤を熱電素子として用いる例について説明する。
熱電素子として用いる多機能剤は、少なくとも電子を包接するマイエナイト型化合物を含有する。すなわち、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、混合物II、及び電子を包接するマイエナイト型化合物のうちの少なくとも1つを含有し、電子供与能が高いマイエナイト型化合物を含有するのが好ましく、電子を高濃度に包接させた状態の黒体化したマイエナイト型化合物であるのがより好ましい。
電子を包接するマイエナイト型化合物は、包接される電子が金属と同様に結晶ケージ同士の間を自由に移動するので、金属と同様の性質を有する。したがって、電子を包接するマイエナイト型化合物は、ペルティエ素子、トムソン素子、又はゼーベック素子として利用することができる。ペルティエ素子は、電子濃度の異なる2つのマイエナイト型化合物を接合して接合体とし、これに電流を流すことにより放熱又は吸熱を生じさせることができる。トムソン素子は、所定の電子濃度のマイエナイト型化合物の線材に温度勾配を加えて電流を流すことにより、電流に比例した放熱又は吸熱を生じさせることができる。よって、ペルティエ素子及びトムソン素子は暖房機器、冷房機器等に使用することができる。ゼーベック素子は、電子濃度の異なる2つのマイエナイト型化合物を環状に接合して閉回路を作り、2つの接合部を異なる温度に保持することにより、2つの接合部間に起電力を発生させることができる。すなわちゼーベック素子は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換することができ、熱電発電素子として使用することができる。
次に、多機能剤を触媒として用いる例について説明する。
触媒として用いる多機能剤は、少なくとも電子を包接するマイエナイト型化合物を含有するのが好ましい。すなわち、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、混合物II、及び電子を包接するマイエナイト型化合物のうちの少なくとも1つを含有するのが好ましく、電子供与能が高いマイエナイト型化合物を含有するのがより好ましく、電子を高濃度に包接させた状態の黒体化したマイエナイト型化合物であるのが特に好ましい。
多機能剤における電子供与性を利用することにより、多機能剤を還元反応用の触媒として用いることができる。還元反応用の触媒に関する具体例としては、二酸化炭素を一酸化炭素に還元する機能を有するCO2分解フィルタ中に使用される還元触媒として、多機能剤を用いる例が挙げられる。また、N2とH2とからアンモニアを合成する反応におけるアンモニア合成触媒の構成材料として、多機能剤を用いることもできる。
次に、多機能剤を光ファイバー用ガラスとして用いる例について説明する。
光ファイバー用ガラスとして用いる多機能剤は、任意のマイエナイト型化合物を含有し、少なくとも電子を包接するマイエナイト型化合物を含有するのが好ましい。すなわち、任意の活性種を含有するマイエナイト型化合物を含有し、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、混合物II、及び電子を包接するマイエナイト型化合物のうちの少なくとも1つを含有するのが好ましい。
マイエナイト型化合物は、溶融して急冷することによりガラス化することができる。したがって、マイエナイト型化合物は、様々な形状に加工したガラス製品とすることができる。マイエナイト型化合物は、線状に加工することにより、光ファイバーとして使用することができ、光ファイバーにおけるコア及びクラッドのいずれにも用いることができる。電子を包接するマイエナイト型化合物は、導電性を有するので、光信号と共に電気信号及び電力を供給するケーブルとして使用することができる。
次に、多機能剤をろう材として用いる例について説明する。
ろう材として用いる多機能剤は、任意のマイエナイト型化合物を含有し、少なくとも電子を包接するマイエナイト型化合物を含有するのが好ましい。すなわち、任意の活性種を含有するマイエナイト型化合物を含有し、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、混合物II、及び電子を包接するマイエナイト型化合物のうちの少なくとも1つを含有するのが好ましく、電子供与能が高いマイエナイト型化合物を含有するのがより好ましく、電子を高濃度に包接させた状態の黒体化したマイエナイト型化合物であるのが特に好ましい。
マイエナイト型化合物は、溶融して急冷することによりガラス化することができる。したがって、マイエナイト型化合物をはんだ付け及びろう付け等の溶接で使用するガラス接着材として使用することができる。従来、溶接で使用されていた金属製の接着材でセラミック製の基材同士を接着する場合、金属とセラミックとでは熱膨張率が異なるので、温度変化により剥がれが生じるおそれがあった。一方、マイエナイト型化合物はセラミックであるので、これをガラス接着材としてセラミック製の基材同士の接着に用いることにより、接着材と基材との熱膨張率の差を小さくすることができ、その結果、温度変化による剥がれを防止することができる。また、電子を包接するマイエナイト型化合物は、導電性を有するので、導電性を有するガラス接着材として使用することができる。
次に、H-を包接するマイエナイト型化合物を電子回路基板作製用組成物として用い、H-を包接するマイエナイト型化合物及び電子を包接するマイエナイト型化合物を電子回路基板として用いる例について説明する。
電子回路基板作製用組成物は、H-を包接するマイエナイト型化合物を含有する。 電子回路基板用組成物を成形して基板とし、基板の表面に紫外線、X線、又は電子線を照射すると、照射された箇所が電子を包接するマイエナイト型化合物になり、照射された箇所は導電性を有するようになる。H-を包接するマイエナイト型化合物を含有する基板の表面における所望の位置を、電子を包接するマイエナイト型化合物にすることにより、所望のパターンの回路が形成された電子回路基板が得られる。すなわち、H-を包接するマイエナイト型化合物を含有する基板と、前記基板上にある、電子を包接するマイエナイト型化合物を含有する電子回路とを有する電子回路基板が得られる。回路の形成方法は、特に限定されず、例えば、基板の表面の所定の位置をマスキングした状態で紫外線等を照射する方法、基板の表面にマスキングすることなく紫外線レーザ、X線レーザ、電子ビームを連続照射又は点照射する方法等を挙げることができる。これらの中でもレーザや電子ビームで回路を形成する方法は微細な回路パターンを形成することができることから好ましい。基板を形成するマイエナイト型化合物の形態は特に限定されず、単結晶、多結晶、ガラス状、及び陶器状等を挙げることができる。
電子やH-を包接するマイエナイト型化合物は、空気中に存在する酸素で酸化されると、抵抗値が高くなる傾向にある。したがって、H-を包接するマイエナイト型化合物と電子を包接するマイエナイト型化合物とで形成される電子回路基板は、酸化を防止することができる保護部を有することが好ましい。保護部の形態は特に限定されず、例えば、電子回路基板を被覆して酸素を遮断する保護被膜、電子回路基板を覆蓋し、酸素の侵入を遮断する保護ケース等が挙げられる。保護被膜としては、金属製の保護被膜すなわち金属被膜を挙げることができ、例えば、金属蒸着、金属溶射等によって電子回路基板の表面に形成することができる。保護ケースは、少なくとも回路が形成されている面を密閉する容器であればよく、容器内を不活性ガスで充填するのが好ましい。
H-を包接するマイエナイト型化合物と電子を包接するマイエナイト型化合物とで形成される電子回路基板は、光に曝されていると、紫外線等を吸収し、H-を包接するマイエナイト型化合物を含む基板が電子を包接するマイエナイト型化合物に変わることにより、回路が消失するおそれがある。したがって、H-を包接するマイエナイト型化合物と電子を包接するマイエナイト型化合物とで形成される電子回路基板は、紫外線やX線等の特定の周波数を有する電磁波を遮蔽することができる保護部を有することが好ましい。保護部の形態は特に限定されず、例えば、電子回路基板を被覆して特定の周波数の電磁波を遮蔽する保護被膜、電子回路基板を覆蓋し、特定の周波数の電磁波を遮蔽する保護ケース等が挙げられる。保護被膜としては、金属製の保護被膜すなわち金属被膜を挙げることができ、例えば、金属蒸着、金属溶射等によって電子回路基板の表面に形成することができる。保護ケースは、少なくとも回路が形成されている面を覆蓋する容器であればよく、保護ケースが特定の周波数の電磁波を反射等する材質で形成されていればよい。
電子を包接するマイエナイト型化合物のうちC12A7は、300℃を超えると包接されている電子が失われ、導電性を有さなくなる。したがって、H-を包接するマイエナイト型化合物と電子を包接するマイエナイト型化合物とで形成される電子回路基板が300℃を超える環境で使用される場合には、熱を遮断する断熱材や電子回路基板を冷却する冷却機器を、電子回路基板の保護部として有することにより、電子回路基板が300℃を超えないようにすることが好ましい。断熱材の形態は特に限定されず、例えば、電子回路基板を被覆して熱を遮断する保護被膜を挙げることができる。冷却機器としては、例えば、電子回路基板の熱を風で放熱する冷却ファンを挙げることができる。
次に、H-を包接するマイエナイト型化合物及び電子を包接するマイエナイト型化合物をヒューズとして用いる例について説明する。
電子を包接するマイエナイト型化合物は、包接される電子が金属と同様に結晶ケージ同士の間を自由に移動するので、金属と同様の性質を有し、導電性を有する。電子を包接するマイエナイト型化合物のうちC12A7は300℃を超えると、包接されている電子が失われ、絶縁体となる。この特性を利用して、H-を包接するマイエナイト型化合物と電子を包接するマイエナイト型化合物とで形成される電子回路基板をヒューズとして使用することができる。電子回路を大電流が流れたときに300℃を超えるように電子回路を設計することにより、電子回路を大電流が流れたときに回路が絶縁体となり、遮断されるのでヒューズとして機能する。電子回路に大電流が流れたときに300℃を超えさせる方法としては、回路を形成するマイエナイト型化合物の電子濃度を調整する方法、及び回路の線径を調整する方法等を挙げることができ、これらの方法によって回路の抵抗値を適宜調整することができる。 従来のヒューズは、ガラス管の中に金属線が封入されており、振動及び衝撃に弱いという特性があった。一方、マイエナイト型化合物により形成されるヒューズは、H-を包接するマイエナイト型化合物を含む基板の表面に電子を包接するマイエナイト型化合物を含む回路が形成されているので、従来のヒューズに比べて振動及び衝撃に強い。また、従来は、基板上に別部品としてヒューズを設けていたが、上述したように、このマイエナイト型化合物により形成されるヒューズは、H-を包接するマイエナイト型化合物で形成された基板の表面に紫外線等を照射して電子回路を形成することによりヒューズを形成することができるので、ヒューズを電子回路基板上に一体にすることができる。
次に、H-を包接するマイエナイト型化合物及び電子を包接するマイエナイト型化合物を磁場発生装置として用いる例について説明する。
上述したように、H-を包接するマイエナイト型化合物で形成された基板の表面に紫外線等を照射して電子回路を形成することにより、電子回路基板を形成することができる。コイル状及び直線状等の任意のパターンの電子回路に電流を流すことにより磁場を発生させることができる。したがって、適宜の電子回路パターンを有する電子回路基板は磁場発生装置となる。磁場発生装置の形態は、基板状に限定されず、柱状、筒状、その他の部材の表面にコーティングした被膜に適宜のパターンの電子回路を形成した形態等であってもよい。この磁場発生装置は、電磁石、モータ、発電機、スピーカ等に使用することができる。マイエナイト型化合物は、金属に比べて軽い元素で構成されているので、軽量化した磁場発生装置を提供することができる。
次に、H-を包接するマイエナイト型化合物及び電子を包接するマイエナイト型化合物をヒータとして用いる例について説明する。
H-を包接するマイエナイト型化合物に、紫外線、X線、及び電子線等を照射すると、照射された箇所は電子を包接するマイエナイト型化合物になる。電子を包接するマイエナイト型化合物は、導電性を有し、金属と同様の性質を有する。H-を包接するマイエナイト型化合物に紫外線等を照射することにより電子を包接するマイエナイト型化合物の回路を形成し、これを抵抗体として通電することにより抵抗体から発熱させることができる。電子を包接するマイエナイト型化合物を所定の抵抗値を有する抵抗体に形成する方法としては、マイエナイト型化合物に包接される電子濃度を適宜調整する方法、及び回路の太さを適宜調整する方法等を挙げることができる。従来のヒータは電熱線により形成され、例えばセラミック製の基板上に電熱線でヒータを形成しているので、基板と電熱線との熱膨張率の違いにより破損するおそれがあった。一方、マイエナイト型化合物で形成されるヒータは、基板及び抵抗体又は抵抗線を共にマイエナイト型化合物で形成することができるので、熱膨張率の違いにより破損するのを防止することができる。このヒータは、例えば、ガラス状製品の曇り防止用ヒータ、エアヒータ、水用ヒータ、油用ヒータ、暖房器具等として使用することができる。
次に、H-を包接するマイエナイト型化合物及び電子を包接するマイエナイト型化合物をアンテナとして用いる例について説明する。
電子を包接するマイエナイト型化合物は、導電性を有し、金属と同様の性質を有することから、電波、マイクロ波、赤外線、可視光線等の任意の電磁波の波長に合わせたアンテナ構造の回路を設計することにより、電磁波を空間に放射したり受けたりするアンテナとして使用することができる。H-を包接するマイエナイト型化合物に紫外線等のレーザや電子線ビームを照射することにより微細な回路を形成し、これをアンテナとすることができる。マイエナイト型化合物により形成されるアンテナは、電波だけでなく、赤外線及び可視光線等の電磁波も放射及び受信することができる。アンテナを形成するマイエナイト型化合物の形態は特に限定されず、単結晶、多結晶、ガラス状、被膜状、陶器状等を挙げることができる。また、アンテナの形状は特に限定されず、線状、板状、平面状、コイル状等を挙げることができる。
マイエナイト型化合物により形成されたアンテナは、電磁波送信装置及び電磁波受信装置に使用することができる。 マイエナイト型化合物により形成されたアンテナは、赤外線を放射できるようにアンテナ回路を設計することにより、赤外線を放射するアンテナとすることができ、これを赤外線発信装置に使用することができる。この赤外線発信装置は暖房機器として使用することもできる。 マイエナイト型化合物により形成されたアンテナは、可視光線を放射できるようにアンテナ回路を設計することにより、可視光線を放射するアンテナとすることができ、これを可視光線発信装置に使用することができる。 マイエナイト型化合物により形成されたアンテナは、放電で発生する紫外線を蛍光体に当てて可視光線に変換する蛍光灯等とは異なり、任意の周波数の可視光線を直接に発信可能な光源として使用することができる。 マイエナイト型化合物により形成されたアンテナは、単一の周波数を有する電磁波を放射することができるようにアンテナ回路を設計することにより、レーザを発信する素子とすることができ、これをレーザ発信装置に使用することができる。 マイエナイト型化合物により形成されたアンテナは、可視光線を放射できるようにアンテナ回路を設計することにより、可視光線を放射する光源とすることができる。この光源はディスプレイ用光源として使用することができる。 マイエナイト型化合物により形成されたアンテナは、任意の周波数を有する電磁波を受信できるようにアンテナ回路を設計することにより、任意の周波数を有する電磁波を受信可能なアンテナとすることができ、これを電磁波受信装置に使用することができる。この電磁波受信装置で受信された電磁波を電気信号に変換することにより、カメラのイメージセンサとすることができる。
アンテナで受信した電磁波は、電力に変換することができる。したがって、マイエナイト型化合物により形成されたアンテナが受信した任意の周波数の電磁波を電力に変換することにより発電装置とすることができる。マイエナイト型化合物により形成されたアンテナは、エネルギーが比較的大きい可視光線や赤外線も受信することができ、これを電力に変換することができるから、アンテナを様々な熱源の近傍に設置することにより、余剰熱を電力に変換することができる。
次に、H-を包接するマイエナイト型化合物及び電子を包接するマイエナイト型化合物を温度測定器として用いる例について説明する。
電子を包接するマイエナイト型化合物は、包接される電子が金属と同様に結晶ケージ同士の間を自由に移動するので、金属と同様の性質を有し、温度が上がるにしたがって抵抗値が大きくなる。この特性を利用して、H-を包接するマイエナイト型化合物と電子を包接するマイエナイト型化合物とで形成される電子回路基板に、抵抗値を測定する抵抗測定器を組合せることにより、温度測定器とすることができる。電子を包接するマイエナイト型化合物のうちC12A7は300℃を超えると、包接されている電子が失われ、金属と同様の性質を示さなくなるので、この温度測定器の使用環境温度は300℃以下である。
電子供与能が低下した多機能剤は、再生処理を行うことによって、電子供与能を再生することができる。具体的には、電子供与能が低下した多機能剤を、水素ガス等の還元性雰囲気で、例えば貴金属ルツボ中に封じ、貴金属ルツボを加熱することにより、マイエナイト型化合物中に包接されるH-以外の陰イオンを、H-に置換することができる。また、カーボンルツボ中に、電子供与能が低下した多機能剤を封じ、カーボンルツボを加熱することによって、マイエナイト型化合物中に包接される陰イオンを電子に置換することができる。貴金属ルツボ又はカーボンルツボ中の加熱温度は、マイエナイト型化合物に包接される陰イオンの種類により、適宜変更することができるが、一例として、700℃以上1450℃以下であればよい。さらに、このH-置換後のマイエナイト型化合物を含有する多機能剤に、紫外線等を照射することによって、H-の一部が電子によって置換される。以上により、電子供与能の低下した多機能剤から、包接粒子として多量のH-及び電子を含有し、電子供与能が再生された多機能剤を得ることができる。電子供与能が再生された不溶性電子供与能力は、酸化防止剤、還元剤、脱酸素剤、及びラジカル消去活性剤等として再び使用することができる。
例えば、前記顆粒状又はボール状の多機能剤の例では、使用後の電子供与能が低下した顆粒又はボールについて、水素ガス等の還元性雰囲気で、例えば貴金属ルツボ中においてH-への置換反応を行い、次いで紫外線等を照射することによって、電子供与能が再生された顆粒状又はボール状の多機能剤が得られる。また、フィルタ状の多機能剤の例では、使用後のフィルタについて、水素ガス等の還元性雰囲気で、例えば貴金属ルツボ中においてH-への置換反応を行い、次いで紫外線等を照射することによって、電子供与能が再生されたフィルタ状の多機能剤が得られる。被膜状の多機能剤の例では、容器の内壁面から被膜を分離し、分離された被膜構成体について、水素ガス等の還元性雰囲気で、例えば貴金属ルツボ中においてH-への置換反応を行い、次いで紫外線等を照射する。さらに、紫外線等を照射後の被膜構成体に、溶媒及びバインダー等を加えて、スラリーを作成し、このスラリーを容器の内壁面に塗膜及び固定することにより、電子供与能が再生されたフィルタ状の多機能剤が得られる。
本発明に係る多機能剤は、使い捨てられることが一般的である従来の抗酸化剤とは異なり、再生処理を行うことによって繰り返し使用することができる。本発明に係る多機能剤を使用することによって、抗酸化剤由来の廃棄物量を減少させることができる。なお、水和反応したマイエナイト型化合物は、前記の還元処理だけでは再生させることができない。
前述したように、本発明に係る多機能剤に含有されるマイエナイト型化合物は、特に結晶格子としてCa、Al、Oが含まれる場合、包接される電子の割合が多いほど黒色を呈し、包接される電子の割合が少ないほど黒色が薄くなる。また、このマイエナイト型化合物は、水和反応によって結晶ケージが崩壊すると、黒色が薄くなる。よって、本発明に係る多機能剤は、その色調を観察することによって、一目にして電子供与能を有しているか否かを判別することができる。例えば、使用を開始した直後の多機能剤は、そのマイエナイト型化合物中に豊富に電子が包接されており、濃い黒色を呈している。多機能剤を長期間使用している間に、マイエナイト型化合物中に包接されている電子が徐々に減少し、多機能剤の黒色も徐々に薄くなる。一定期間が経過した後に、多機能剤の黒色は完全に脱色されてしまい、白色に近い色を呈するようになる。白色を呈するようになった多機能剤を観察することにより、多機能剤は電子供与能を失ってしまったと判断することができる。このように判断された多機能剤は、新品の多機能剤に交換すること、又は前記の再生処理によってマイエナイト型化合物中に電子及びH-を再度包接させること等によって、電子供与能を再生させることができる。以上より、本発明に係る多機能剤は、色の変化を観察することによって、交換又は再生すべきタイミングが一目瞭然に判別される。
多機能剤中に含有されるマイエナイト型化合物は、比較的安価なCaO及びAl2O3の原料粉末を用いて合成することができる。これにより、マイエナイト型化合物を含有する本発明に係る多機能剤は、従来の酸化防止剤、還元剤、脱酸素剤、又はラジカル消去活性剤等と比較して、安価に大量の多機能剤を製造することができる。尚、本発明に係る多機能剤を製造するには、市販されているC12A7の粉末を使用することもできる。
(活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物) O-、O2
-等の活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、マイエナイト型化合物以外の他の分子やイオン等に活性酸素種を付与することにより酸化反応を引き起こす。したがって、活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、酸化剤として用いることができる。 活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、カゴ状の結晶構造を有し、陽電荷を有する包接ケ
ージの内側に陰電荷を有する活性酸素種が包接されている。包接ケージは、水との接触により水和反応をして水分を除去する機能及びその内部に陰イオンを取り込む機能を有する。 活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、水和反応により包接ケージが崩壊した場合には、包接されている活性酸素種が飛び出す。水和が進行すると、ケージクラスター表面の結晶ケージだけでなく、ケージクラスター内部の結晶ケージも崩壊するので、結晶ケージの奥に位置している結晶ケージに包接されている活性酸素種も反応に寄与することができる。したがって、水の存在下で活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物を用いることにより、長期間にわたって酸化剤等としての機能を維持することができる。 活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、無機化合物からなるセラミックスであるので、液体中において固体状態を維持したまま存在し、特に油等の有機溶媒に溶けないという性質を有する。
ージの内側に陰電荷を有する活性酸素種が包接されている。包接ケージは、水との接触により水和反応をして水分を除去する機能及びその内部に陰イオンを取り込む機能を有する。 活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、水和反応により包接ケージが崩壊した場合には、包接されている活性酸素種が飛び出す。水和が進行すると、ケージクラスター表面の結晶ケージだけでなく、ケージクラスター内部の結晶ケージも崩壊するので、結晶ケージの奥に位置している結晶ケージに包接されている活性酸素種も反応に寄与することができる。したがって、水の存在下で活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物を用いることにより、長期間にわたって酸化剤等としての機能を維持することができる。 活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、無機化合物からなるセラミックスであるので、液体中において固体状態を維持したまま存在し、特に油等の有機溶媒に溶けないという性質を有する。
活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、包接ゲージに包接される粒子が活性酸素種であること以外は、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物Iと同様の構造を有する。活性酸素種としては、O-、O2
-を挙げることができ、包接ケージ内ではO2
-、O-、O2
2-、O2-等の種々の酸化状態で存在する。活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、マイエナイト型化合物Iと同様に不可避不純物として、活性酸素種以外の陰イオン及びラジカル等を含んでいてもよい。
マイエナイト型化合物が活性酸素種を包接することは、電子スピン共鳴装置(ESR)にてESRスペクトルを測定し、O-、O2
-に起因する信号の有無によって、確認することができる。
(活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物の形態) 活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、任意の形態をとることができ、例えば、容器、多孔体、被膜、粉末状、顆粒状、ボール状、ペレット状、及びフィルタ状等の形態をとることができる。活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物の形態については、前述した「マイエナイト型化合物I及び混合物IIの形態」の記載と同様である。
(活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物の製造方法) 活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、前述した「電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I及び混合物IIの製造」に記載の製造方法では、粉末状又は顆粒状のマイエナイト型化合物前駆体をそのまま、又は成形工程を経て、還元性雰囲気中で加熱を行ってH-を包接するマイエナイト型化合物を製造しているのを、乾燥した酸素ガスを流しながら1200℃~1400℃で加熱すること以外は、同様にして製造することができる。加熱時には、酸素分圧を高くするほど、また、水蒸気分圧を低くするほど高濃度の活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物を得ることができる。
(活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物の用途) O-又はO2
-等の活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、酸化力を有する。したがって、活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、酸化剤として用いることができる。例えば、活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、固体、液体、及びガスいずれの状態の有機化合物も酸化することができる。有機化合物を酸化することにより、有害物質や悪臭物質を酸化して無害化することができる。
活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物を有機化合物分解剤として用いる例について説明する。
有機化合物分解剤は、マイエナイト型化合物に包接されている活性酸素が有機化合物に供与されることにより、有機化合物を酸化することができる。例えば、この有機化合物分解剤は、「シックハウス症候群」の要因の一つとして挙げられるホルムアルデヒド等の揮発性有機化合物を酸化することができる。有機化合物分解剤は、ホルムアルデヒドを酸化してギ酸にし、ギ酸を酸化して水と二酸化炭素に分解することにより無害化することができる。また、大気中に水蒸気が含まれていると、活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物が水和反応し、ケージクラスター表面の結晶ケージだけでなく、ケージクラスター内部の結晶ケージも崩壊し、結晶ケージの奥に位置している結晶ケージに包接されている活性酸素種も反応に寄与することができるので、長期にわたって有害物質や悪臭物質を無害化する機能を維持することができる。
有機化合物分解剤の形態は、特に限定されず、例えば、シートや壁紙、スラリー状の塗布剤、ボード等の建材、塗装剤、顆粒状、粉末状、ボール状、フィルタ、多孔体、及び、例えば図8に示す反応器を搭載した空気循環機構を備えた装置等を挙げることができる。これらの形態の有機化合物分解剤は、活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物単体で形成されてもよいし、必要に応じて他の材料を混合して形成されてもよい。また、反応活性を向上させるために活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物に触媒を担持させてもよい。また、活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物が充填された反応器等を備えた装置等は、反応活性を向上させるために加熱機構や加圧機構を備えていてもよい。
活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物を土壌散布剤として用いる例について説明する。
土壌散布剤は、マイエナイト型化合物に包接されている活性酸素種を土壌中に存在する有害物質や悪臭物質に供与して酸化することにより、無害化することができる。また、土壌中に水が含まれている場合には、活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物が水和反応し、ケージクラスター表面の結晶ケージだけでなく、ケージクラスター内部の結晶ケージも崩壊し、結晶ケージの奥に位置している結晶ケージに包接されている活性酸素種も反応に寄与することができるので、長期にわたって有害物質や悪臭物質を無害化する機能を維持することができる。また、活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は水和反応して水和物(セメント成分)になるので、土壌中に放置しても無害であり問題ない。土壌散布剤の形態は、特に限定されず、例えば、粉末、粉末が分散した溶液、顆粒状、ペレット状、ボール状等を挙げることができる。
活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物を殺菌剤として用いる例について説明する。
活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、細菌やウイルスを殺菌又は滅菌することができる。殺菌剤の形態は、特に限定されず、例えば、粉末、粉末が分散した溶液、顆粒状、ペレット状、ボール状、フィルタ状、シート状、反応器型等を挙げることができる。例えば、殺菌剤は、病原性の高い細菌や致死率の高いウイルスの発生した土地で、土壌や池等に散布することにより、細菌及びウイルスの感染拡大を抑制することができる。また、殺菌剤をフィルタ状又は反応器型に形成して、通常のマスク又は防毒マスクにおけるフィルタ部に用いて、細菌やウイルス等を除去することができる。活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、大気中又は呼気中に含まれる水蒸気によって水和反応し、ケージクラスター表面の結晶ケージだけでなく、ケージクラスター内部の結晶ケージも崩壊し、結晶ケージの奥に位置している結晶ケージに包接されている活性酸素種も反応に寄与することができるので、長期にわたって細菌やウイルス等を除去する機能を維持することができる。マスク及び防毒マスクの形状等については、上述した通りである。
活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物をガス相改質剤として用いる例について説明する。
ガス相改質剤は、任意の種類のガス相を酸化して改質することができる。すなわち、空気、自動車等の排ガス、工場の排ガス、及びタバコの煙等に存在する有害物質及び悪臭物質を酸化して無害化したり、細菌及びウイルス等を除去したりして、改質することができる。ガス相に水蒸気が含まれている場合には、活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物が水和反応し、ケージクラスター表面の結晶ケージだけでなく、ケージクラスター内部の結晶ケージも崩壊し、結晶ケージの奥に位置している結晶ケージに包接されている活性酸素種も反応に寄与することができるので、長期にわたってガス相を改質する機能を維持することができる。ガス相改質剤の形態は、特に限定されず、フィルタ状、反応器型、粉末、顆粒、ボール状、及びペレット状等を挙げることができる。
活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物を脱臭剤として用いる例について説明する。
脱臭剤は、マイエナイト型化合物に包接されている活性酸素種を悪臭の原因となる物質に供与して酸化することにより、脱臭することができる。悪臭物質は、固体、液体、及び気体のいずれであってもよい。悪臭の原因となる物質によって、電子を包接するマイエナイト型化合物とH-を包接するマイエナイト型化合物と活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物とを使い分けて、例えば、これらの含有比率を適宜調整することにより、脱臭剤としての効果をより一層発揮させることができる。脱臭剤の形態は、特に限定されず、粉末、顆粒、ボール状、ペレット状、フィルタ状、反応器型等を挙げることができる。脱臭剤は、靴の中敷き、おむつ、ナプキン、汗用パット、衣類、動物や人体への塗布物又は噴霧用液体、トイレ用脱臭剤等を構成する材料の一つとして使用することができる。
活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物をスパークプラグ用絶縁体又は内燃機関の内壁材として用いる例について説明する。
スパークプラグは、通常、中心軸線に沿って配置された棒状の、端子及び中心電極、これらの外側に配置された略筒状の絶縁体、絶縁体の外側に配置された略筒状の主体金具、及び主体金具の先端に接合された接地電極を有し、中心電極の先端部と接地電極の先端部との間には間隙があり、高電圧が印加されると、この間隙で火花放電が生じる。スパークプラグは、内燃機関の燃焼室内に、火花放電が生じる間隙部分が配置されるように取り付けられる。中心電極の外側に配置されている絶縁体と主体金具との間には僅かな隙間があり、未燃焼の燃料や炭素が絶縁体に付着することがある。絶縁体にカーボン等が付着すると、絶縁抵抗値が低下し、前記間隙以外の箇所で通電することにより、失火するおそれがある。 活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物は、約700℃を超えると包接ケージから活性酸素種が放出され、酸化反応が促進される。内燃機関の燃焼室内は、稼働時には約3000℃まで達することがあるので、スパークプラグの絶縁体が活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物で形成されていると、絶縁体に付着した未燃焼の燃料や炭素が、包接ケージから放出された活性酸素種によって酸化し、水や二酸化炭素になり、絶縁体の絶縁抵抗値の低下による失火を抑制することができる。 また、内燃機関の燃焼室の内壁面が活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物を含む内壁材で形成されている場合、稼働により燃焼室内の温度が高まるとマイエナイト型化合物に包接されている活性酸素種が燃焼室内に放出され、これがフリーラジカルとして働く。その結果、燃料の燃焼時にフリーラジカルが増大し、燃焼性を向上させることができる。また、燃焼室の内壁面に付着した炭素が、包接ケージから放出された活性酸素種によって酸化され、一酸化炭素や二酸化炭素になることにより、燃焼室の内壁面から炭素を除去することができる。
活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物をO-ビーム放出源として用いる例について説明する。
活性酸素を高濃度に含むマイエナイト型化合物中に電場を印加することによって、高密度のO-イオンビームを取り出すことができる。したがって、活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物
は、O-ビーム発生器のO-ビーム放出源として用いることができる。活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物に酸素ガスを連続的に供給することにより、活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物からO-ビームを連続的に放出することができる。また、活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物を約700℃以上の温度に加熱しつつ電場を印加することにより純粋なO-ビームを取り出すことができる。
は、O-ビーム発生器のO-ビーム放出源として用いることができる。活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物に酸素ガスを連続的に供給することにより、活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物からO-ビームを連続的に放出することができる。また、活性酸素種を包接するマイエナイト型化合物を約700℃以上の温度に加熱しつつ電場を印加することにより純粋なO-ビームを取り出すことができる。
(酸素元素を含む陰イオンを包接するマイエナイト型化合物前駆体の製造) 原料粉末として、CaCO3とAl2O3とをモル比で12:7の比率で混合し、これとエタノールとを樹脂ポットに投入し、回転機にて撹拌してスラリーを得た。スラリーを湯煎にかけて、エタノールを蒸発させて混合粉末を得た。次いで、混合粉末を焼成皿に載せて、これを電気炉に入れ、大気雰囲気中で昇温速度4℃/分で昇温し、1300℃で10時間保持して焼成した。得られた焼成体を乳鉢で粉砕した後ふるいにて細かい粒子を採取してマイエナイト型化合物前駆体Aを得た。 マイエナイト型化合物前駆体AをX線回折装置にてX線回折分析を行ったところ、カゴ状の結晶構造を有するC12A7であることが確認された。
(電子及びH-を包接するマイエナイト型化合物Iの製造) マイエナイト型化合物前駆体Aとエタノールとをビーカーに投入し、回転機にて撹拌してスラリーを得た。スラリーを湯煎にかけて、エタノールを蒸発させて混合粉末を得た。次いで、混合粉末をカーボンルツボに入れて、これを電気炉に入れ、水素ガスを流しながら昇温速度4℃/分で昇温し、1300℃で24時間保持して焼成し、試料Bを得た。
試料BをX線回折装置にてX線回折分析を行ったところ、図11の上側に示すX線回折パターンが得られた。得られたX線回折パターンと図11の下側に示すICDDカードにおけるマイエナイト型化合物(C12A7)のX線回折パターンとを比較したところ、試料Bはカゴ状の結晶構造を有するマイエナイト型化合物(C12A7)であることが確認された。 試料Bの色を目視にて確認したところ、緑色を呈していた。マイエナイト型化合物に電子が包接されていない場合、粉末は白色であり、包接されている電子濃度が高くなるほど、黄、黄緑、緑、黒へと変化する。よって、試料Bには高濃度の電子が包接されていることが分かる。 試料Bを電子スピン共鳴装置(ESR:BRUKER社製Elexsys E580)にて、ESRスペクトルを測定した。測定は、試料Bを内径4mmの石英管に入れ、真空引き後、Heで置換して室温にて行った。 その結果、電子に起因すると考えられる信号(g=1.9944付近)が観測された。このことからも、試料Bには電子が包接されていることが分かる。 試料Bを塩酸及び水それぞれに入れたところ、どちらも試料Bからガスが発生した。還元性雰囲気で焼成して得られたマイエナイト型化合物であることから、このガスは水素ガスであると考えられ、試料Bには水素イオンが包接されていることが強く推定される。 以上から、試料Bは、電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物Iであることが分かる。
(電子を包接するマイエナイト型化合物とH-を包接するマイエナイト型化合物との混合物IIの製造) マイエナイト型化合物前駆体Aとエタノールとをビーカーに投入し、回転機にて撹拌してスラリーを得た。スラリーを湯煎にかけて、エタノールを蒸発させて混合粉末を得た。次いで、混合粉末をカーボンルツボに入れて、これを電気炉に入れ、窒素ガスを流しながら昇温速度4℃/分で昇温し、1300℃で24時間保持して焼成し、試料Cを得た。なお、電気炉内への窒素ガスのガス供給路には、脱水剤を置き、炉内を乾燥雰囲気にして焼成を行った。
一方、試料Cの場合と同様にして得られた混合粉末をイリジウムルツボに入れて、これを電気炉に入れ、水素ガスを流しながら昇温速度4℃/分で昇温し、1300℃で24時間保持して焼成し、試料Dを得た。なお、電気炉内への水素ガスのガス供給路には、脱水剤を置き、炉内を乾燥雰囲気にして焼成を行った。
試料C及び試料Dについて、試料Bと同様にしてX線回折分析を行ったところ、マイエナイト型化合物(C12A7)であることが確認された。 試料Cの色を目視にて確認したところ、緑色を呈していることから、試料Cには電子が包接されていることが分かる。 よって、試料Cは、電子が包接されたマイエナイト型化合物である。 試料Dを水に入れたところ、試料Dからガスが発生した。還元性雰囲気で焼成して得られたマイエナイト型化合物であることから、このガスは水素ガスであると考えられ、試料Dには水素イオンが包接されていることが強く推定される。 よって、試料Dは、H-が包接されたマイエナイト型化合物である。
最後に、試料Cと試料Dとエタノールとをビーカーに投入し、回転機にて撹拌してスラリーを得て、スラリーを湯煎にかけてエタノールを蒸発させることにより、電子を包接するマイエナイト型化合物とH-を包接するマイエナイト型化合物との混合物IIを得た。
(還元性の評価) 食用油を準備し、酸価試験紙で食用油の酸価を測定したところ酸価は2.0であった。したがって、この食用油は酸価していることが確認された。 試料Bを乳鉢で粉砕し、粉末状にした後に、試料Bと食用油とを混合して泥漿状の混合物を得た。 次いで、泥漿状の混合物を作製した数分後に混合物中の食用油の酸価を測定したところ、酸価は1.0であった。 酸価は大きいほど油が劣化していることを示す。よって、試料Bにより酸化した油が還元されたことが分かる。
(脱水性の評価) 試料Bを乳鉢で粉砕し、粉末状にした後に、粉末状の試料Bを水に入れる試験を行ったところ、数分経過後に微細な気泡の発生が観察されると共に、試料Bの粒子が細かくなっていることが観察された。このことから、試料Bは水との接触により水和反応し、細かい水和物を生成したことが分かる。したがって、水分が含まれている油等に試料Bを投入すると、試料Bが水和反応して油中から水分を除去することができる。 混合物IIについても試料Bと同様の試験を行ったところ、数分経過後に微細な気泡の発生が観察されると共に、混合物IIの粒子が細かくなっていることが観察された。
(ガラス状の電子及びH-を包接するマイエナイト型化合物の製造) 試料Bを乳鉢で粉砕し、粉末状にした後に、これをアルミナの皿に載せて、電気炉で水素ガスを流しながら昇温速度4℃/分で昇温し、1600℃で6時間保持して試料Bを溶融し、その後自然放冷してガラス状の試料Eを得た。 試料Eは、薄い緑色を呈していた。よって、試料Eには電子が包接されていることが分かる。 試料Eを塩酸に入れたところ、試料Eから水素ガスが発生した。このことから、試料Eには水素イオンが包接されていることが分かる。 以上から、試料Bを溶融することによりガラス状の電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物を形成することができることが分かる。
2 O
3 Ca
4 Al
5 電子
6 包接ケージ
7 袋体
8 顆粒状の多機能剤
9、19、39、49 油
10、20、40、50 容器
18 ボール状の多機能剤
28 フィルタ状の多機能剤
29A 廃油
29B 再生油
30 廃油再生管
38 被膜状の多機能剤
48 容器型の多機能剤
55、56、65、66 開口部
57、67 内部空間
58、68 多機能剤
59 煙
60、70 ケース
61 タバコ煙用アタッチメント
63 廃油
64 再生油
71 反応器
72 鉄心
73 巻線
78、88 袋体
79、89 絶縁油
80 変圧器タンク
81 油入変圧器
82 コンデンサ
90 コンデンサタンク
91 油入コンデンサ
Claims (19)
- 電子とH-とを包接することを特徴とするマイエナイト型化合物。
- 電子とH-とを包接するマイエナイト型化合物I、及び、電子を包接するマイエナイト型化合物とH-を包接するマイエナイト型化合物との混合物IIのうちの少なくとも一つを含有し、ラジカル消去活性、還元性、脱酸素性能、及び脱水性能を有することを特徴とする多機能剤。
- 請求項2に記載の多機能剤を少なくとも一部に含有することを特徴とする容器。
- 陶器又はガラスであることを特徴とする請求項3に記載の容器。
- 請求項2に記載の多機能剤を含有し、少なくとも表面が多孔質であることを特徴とする多孔体。
- 請求項2に記載の多機能剤を含有することを特徴とする被膜。
- 請求項2に記載の多機能剤を含有することを特徴とするフィルタ。
- 少なくとも2つの開口部及び内部空間を有するケースと、前記内部空間に配置された請求項2に記載の多機能剤とを有することを特徴とする反応器。
- 請求項2に記載の多機能剤を油の品質維持に用いることを特徴とする油用多機能剤。
- 前記油は絶縁油であることを特徴とする請求項9に記載の油用多機能剤。
- 請求項2に記載の多機能剤を絶縁油中及び絶縁油の周辺の少なくとも一方に置いて使用することを特徴とする多機能剤の使用方法。
- 変圧器タンクと、変圧器タンク内に充填された絶縁油とを備えた油入変圧器であって、 請求項2に記載の多機能剤が前記絶縁油中及び前記絶縁油の周辺の少なくとも一方にあることを特徴とする油入変圧器。
- コンデンサを収容するコンデンサタンクと、コンデンサタンク内に充填された絶縁油と
を備えた油入コンデンサであって、 請求項2に記載の多機能剤が前記絶縁油中及び前記絶縁油の周辺の少なくとも一方にあることを特徴とする油入コンデンサ。 - 請求項2に記載の多機能剤をガス相の改質に用いることを特徴とするガス相改質剤。
- 請求項2に記載の多機能剤を含有し、タバコの煙を改質することを特徴とするタバコ煙用フィルタ。
- 少なくとも2つの開口部及び内部空間を有するケースと、前記内部空間に配置された請求項2に記載の多機能剤とを有し、
前記一方の開口部にタバコを装着し、前記他方の開口部を吸口として前記ケース内を通過するタバコの煙を改質することを特徴とするタバコ煙用アタッチメント。 - 請求項7に記載のフィルタ又は請求項8に記載の反応器を有することを特徴とするマスク。
- 混合粉砕器具を用いて原料を混合及び粉砕して混合物を得る混合粉砕工程、前記混合物を焼成器具内又は焼成器具上に載置して焼成してマイエナイト型化合物前駆体を得る焼成工程、前記混合物又は前記マイエナイト型化合物前駆体を成形型に投入して成形して成形体を得る成形工程、前記混合物、前記成形体又は前記マイエナイト型化合物前駆体を焼成器具内又は焼成器具上に載置して、還元性雰囲気又は不活性ガス雰囲気で焼成する第2焼成工程のうち少なくとも前記混合粉砕工程と前記第2焼成工程とを有する、請求項2に記載の多機能剤を含有するマイエナイト型化合物含有製品の製造方法であって、
前記混合粉砕器具、前記成形型、及び前記焼成器具の少なくとも一つは、マイエナイト型化合物製であることを特徴とするマイエナイト型化合物含有製品の製造方法。 - 前記第2焼成工程において、炉内及び炉内へのガス供給路の少なくとも一方に、脱水剤及び脱酸素剤の少なくとも一方を置くことにより、乾燥雰囲気及び脱酸素雰囲気の少なくとも一方の雰囲気で焼成することを特徴とする請求項18に記載のマイエナイト型化合物含有製品の製造方法。
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MASAAKI KITANO ET AL.: "Ru Tanji 12CaO·7Al2O3 Electride ni yoru Ammonia Gosei", SHOKUBAI TORONKAI TORONKAI A YOKOSHU, vol. 110, 14 September 2012 (2012-09-14), pages 159 - 160, XP009505467 * |
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