(57)【要約】      （修正有）【課題】  医療用途等の脱臭においてエタノールを含む大気から有害物質を除去するための有害物分解剤の提供。【解決手段】  絹素材を１０００℃以下の温度で焼成して炭化した絹焼成体に光触媒とフタロシアニンを共に担持させることにより、医療用途等有害物質分解材をつくる。フタロシアニンは金属フタロシアニンが望ましく、また中心金属はナトリウム、カリウム、ベリリウム、カルシウム、バリウム、カドミウム、マグネシウム、水銀、銅、鉄、亜鉛、コバルト、白金、クロム、ニッケル、パラジウム等が存在し、またフタロシアニン環の周辺に結合している官能基においても、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、カルボキシル基のアルカリ金属若しくはアンモニウム塩、スルホン酸基、スルホン酸のアルカリ金属若しくはアンモニウム塩、４級アンモニウム基、アミン基等が存在するが、その何れを用いてもよい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絹素材を焼成した絹焼成体に複数の触媒を担持させた事を特徴とする医療用途等有害物質分解材
【請求項２】
前記絹焼成体が窒素原子を１８ｗｔ％〜３５ｗｔ％含む事を特徴とする請求項１記載の医療用途等有害物質分解材。
【請求項３】
前記絹焼成体が賦活処理されて表面に多数の微細ホールが形成されている事を特徴とする請求項１又は２記載の医療用途等有害物質分解材
【請求項４】
前記複数の触媒の内一つがフタロシアニンである事を特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の医療用途等有害物質分解材
【請求項５】
前記複数の触媒の内一つが光触媒である事を特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の医療用途等有害物質分解材。
【請求項６】
前記複数の触媒の内二つがフタロシアニンと光触媒である事を特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の医療用途等有害物質分解材。
【請求項７】
前記触媒がフタロシアニンと光触媒である事を特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の医療用途等有害物質分解材。
【請求項８】
前記フタロシアニン触媒が1種類もしくは数種類の金属フタロシアニンの混合物である事を特徴とする請求項１〜４，６，７いずれか１項記載の医療用途等有害物質分解材
【請求項９】
前記光触媒がアナターゼ型酸化チタンである事を特徴とする請求項１〜３，５〜７いずれか１項記載の医療用途等有害物質分解材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気の脱臭、殺菌を行う技術分野で、特に、病院の空気の脱臭、殺菌を行う医療用途等有害物質分解材に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献で示されるように絹素材を焼成、炭化した絹焼成体に触媒を担持させることで優れた有害物質分解材として利用が可能である。
これらの有害物質分解材は触媒作用により有害物質を分解する事で脱臭作用を発揮するとしている。
【特許文献１】国際公開番号WO2005/007287
【特許文献２】国際公開番号WO2005/007947
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、上述した有害物質を触媒作用により分解作用にて除去する手法として、白金、フタロシアニン、光触媒等を触媒として利用し、これを単一に担持させた有害物質分解材が一般的である。
しかしながら、触媒等の化学吸着による有害物質の酸化・分解反応は、被分解有機化合物から発生する反応中間体である有機化合物の著しい発生を招く。これらの反応中間体は脱臭用途においては、異臭の原因や人体に悪影響を及ぼす物質の発生原因となる。
【０００４】
病院、介護施設、動物病院などの医療分野や学校、養護施設等の公共施設では、脱臭は衛生面の観点から高い必要性が存在する。反面、これらの施設における臭気の量は一般的な家庭と比較し遙かに高い。また、特に衛生面の配慮が必要な施設では消毒の為にエタノールが散布されている場合が多い。この結果、医療用途等の脱臭ではエタノールを含む大気から有害物質を除去する必要がある。
【０００５】
図１にエタノールの光触媒による酸化・分解反応過程を示した。このように、光触媒を担持した有害物質分解材ではエタノールの分解の中間反応物として、アセトアルデヒド、酢酸、ホルムアルデヒド、ギ酸が生成する事が報告されている。
【０００６】
特に、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、ギ酸は１９９６年１０月１８日の中央環境審議会の答申（今後の有害大気汚染物質対策のあり方について（第二次答申））で、「有害大気汚染物質に該当する可能性のある物質」として報告されており、エタノール雰囲気下で光触媒のみを担持した有害物質分解材による脱臭は極めて危険であるといえる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は有害物質分解材の高機能化の研究の一環として、複数の触媒を担持した絹焼成体の研究を行い、エタノールの酸化分解時に発生する有害な副生成物の発生を測定下限まで軽減した上で、有害物質の除去性能を向上させることが可能であることを見いだした。この中で発明者は、絹焼成体の表層面及び内層面に金属フタロシアニンを担持し、その後、表層面、又は表層面及び内層面に光触媒を担持し、それぞれの触媒能を減じることなしに複数の触媒を絹焼成体に担持することに成功した。これらの複数の触媒を担持した絹焼成体は、絹焼成体の化学吸着能と物理吸着サイト、金属フタロシアニン、光触媒の相互作用若しくは各機能の分化作用により、光触媒のみ担持した絹焼結体で発生したエタノール分解時の副生成物を測定下限まで軽減し、またフタロシアニン触媒のみ担持した絹焼成体におけるエタノールの除去性能より優れた性能を示すことを見いだし、鋭意検討を継続した結果、かかる問題点を解決しうることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明に係る医療用途等有害物質分解材は、絹素材を１０００℃以下の温度で焼成して炭化した絹焼成体に光触媒とフタロシアニンを共に担持させた事を特徴とする。すなわち本発明の第1は絹素材を焼成した絹焼成体に複数の触媒を担持させた事を特徴とする有害物質分解材を提供する。本発明の第2は本発明の第1に記載の絹焼成体が窒素原子を１８ｗｔ％〜３５ｗｔ％含む事を特徴とする請求項１記載の有害物質分解材を提供する。本発明の第3は本発明の第1又は第2に記載の絹焼成体が賦活処理されて表面に多数の微細ホールが形成されている事を特徴とする請求項１又は２記載の有害物質分解材を提供する。本発明の第４は本発明の第1に記載の複数の触媒の内一つがフタロシアニンである事を特徴とする本発明第１〜３のいずれかに記載の有害物質分解材を提供する。本発明の第５は本発明の第1に記載の複数の触媒の内一つが光触媒である事を特徴とする本発明第１〜４いずれかに記載の有害物質分解材を提供する。本発明の第６は本発明の第1に記載の触媒の内二つがフタロシアニンと光触媒である事を特徴とする本発明第１〜５いずれかに記載の有害物質分解材を提供する。本発明の第７は本発明の第1に記載の触媒がフタロシアニンと光触媒である事を特徴とする本発明第１〜３いずれかに記載の有害物質分解材を提供する。本発明の第８は本発明の第４，６，７に記載のフタロシアニン触媒が1種類もしくは数種類の金属フタロシアニンの混合物である事を特徴とする本発明第１〜４，６，７いずれかに記載の有害物質分解材を提供する。本発明の第９は本発明の第５〜７に記載の光触媒がアナターゼ型酸化チタンである事を特徴とする本発明第１〜３，５〜７いずれかに記載の有害物質分解材を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、医療施設のような空気中にアルコールが含まれている場合でも、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ギ酸、酢酸等の発生がなく、安全に悪臭、排気ガス、ダイオキシン、ＶＯＣ、有害大気物質を除去することが出来、更に高い有害物質の除去性能を有する。
【００１０】
特に光触媒によるエタノールの分解の中間反応物であるギ酸、酢酸等の酸性ガスに対しては、絹焼成体の持つ塩基性の窒素官能基がこれらの酸性ガスと化学吸着することにより、速やかに除去することができ、なおかつ、担持されているフタロシアニン、光触媒により分解が促される。更に、基材が低温で焼成した絹素材であるので、柔軟で薄膜状の有害物質除去材の作成も可能であり、種々の形状に対応できる為、様々な機器用フィルタとして利用可能である。更に絹焼成体に複数の触媒を担持した事で、複数の異なる種類の有害物質分解材を組み合わせる事なしに種々の有害物質除去が可能となり、除去装置の構成のシンプル化、低コスト化が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本製品に係る医療用途向け有機物質分解材の基材である絹焼成体は絹素材を１０００℃以下の低温で焼成し、その後フタロシアニン、光触媒を担持する事で得られる。
ここで言う光触媒は酸化チタン、硫化カドミニウム、酸化亜鉛等を指すが、コスト・人体に対する安全性から酸化チタンが望ましく、また結晶構造はルチル型、アナターゼ型、ブッカイト型の中でも触媒活性の高いアナターゼ型の結晶構造が望ましい。
【００１２】
また、フタロシアニンは金属フタロシアニンが望ましく、また中心金属はナトリウム、カリウム、ベリリウム、カルシウム、バリウム、カドミウム、マグネシウム、水銀、銅、鉄、亜鉛、コバルト、白金、クロム、ニッケル、パラジウム等が存在し、またフタロシアニン環の周辺に結合している官能基においても、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、カルボキシル基のアルカリ金属若しくはアンモニウム塩、スルホン酸基、スルホン酸のアルカリ金属若しくはアンモニウム塩、４級アンモニウム基、アミン基等が存在するが、その何れを用いてもよい。
【００１３】
金属フタロシアニンは中心金属の種類により消臭効果のあるガス種類に特徴があり、例えば鉄フタロシアニンであればアルデヒド系、コバルトフタロシアニンであれば硫化水素、メチルメルカプタンの消臭効果が高く、消臭対象ガスに応じてこれらの金属フタロシアニンの混合比を変えることで消臭効果を高めることが出来る。このため、単一種の金属フタロシアニンではなく、対象除去ガスにより混合比を変えた複数の種類のフタロシアニンを用いるのが望ましい。
【００１４】
絹焼成体に担持するフタロシアニンと光触媒の塗布方法は、最初の触媒が溶解した薬液を塗布する第一次塗布後、乾燥工程を挟み、他方の触媒が溶解した薬液を塗布する第二次塗布を行い、最後に乾燥工程を実施する。また、担持剤であるフタロシアニンと光触媒を混合した溶液にて一度に塗布工程を行ってもよい。ただし、この場合フタロシアニン、光触媒それぞれの溶媒種が異なると凝集による沈殿、イオン種によるフタロシアニンの不活性化等が起こる為、各触媒の活性値を引き上げる為には前述した塗布工程を二度に分ける方法が望ましい。
【００１５】
第一次塗布では、含浸法、スプレー法、スピンコート法等様々な手法があるが、いずれを選んでもよい。ただし第二次塗布では、第一次塗布の薬液が基材から脱離することを防ぐ為、基材である絹焼成体が薬液で飽和しないスプレー方式で担持させるのが望ましい。また第一塗布工程で塗布する触媒は、フタロシアニン、光触媒のいずれでもよい。ただし、気流の上流側に光触媒担持面を設けることで、下流側に光触媒粉が脱離しにくい事、有害物質除去には光照射側に光触媒を配置する事が効果的である事から、第一塗布工程にはフタロシアニン、第二塗布工程には光触媒をそれぞれ塗布する事が望ましい。
【実施例１】
【００１６】
（有害物質除去材Ａ）
フィルム状絹素材を窒素ガス雰囲気中で、第一次焼成温度（４５０℃）まで毎時５０℃程度の緩やかな焼成速度で昇温し、この第一次焼成温度で５時間保持して一次焼成した。ついで、いったん常温まで冷却した後、窒素ガス雰囲気中で、第２次焼成（７００℃）まで、毎時５０℃程度の緩やかな焼成温度で昇温し、この第二次焼成温度で５時間保持して二次焼成した。ついで冷却し、有害物質除去材Ａを得た。
【実施例２】
【００１７】
（有害物質除去材Ｂ）
有害物質除去材Ａに金属フタロシアニンを担持して、有害物資除去材Ｂを得た。担持方法としては、鉄フタロシアニンとコバルトフタロシアニンを使用目的にあった適切な混合比で混合し、水酸化ナトリウム溶液に溶かしてフタロシアニン溶液を作製する。この溶液に有害物質除去材Ａを含浸させ、酸処理・水洗後、乾燥させる。
【実施例３】
【００１８】
（有害物資除去剤Ｃ）
有害物質除去材ＡにＴｉＯ２溶液をスプレー法にて塗布し、溶媒を加温する事で除去し、ＴｉＯ２を担持させ、有害物質除去材Ｃを得た。
【実施例４】
【００１９】
（有害物質除去材Ｄ）
有害物質除去材ＢにＴｉＯ２溶液をスプレー法にて塗布し、溶媒を加温する事で除去し、フタロシアニンと更にＴｉＯ２を担持させ、有害物質除去材Ｄを得た。
【除去試験】
【００２０】
上記有害物質除去材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの１００ｃｍ２サンプルを１０Ｌの反応容器に設置した。
２５Ｗ中心波長２５３．７ｎｍのＵＶランプを用い有害物質除去材に鉛直に紫外線照射を行い、更に反応容器内に循環ファンを設置し１．２５ｍ３／ｍｉｎにて反応容器内雰囲気を攪拌した。
除去試験の予備実験として、反応容器内に有害物質除去剤のみを設置しない状態で、エタノール約２００ｐｐｍを導入し、エタノールの反応容器への吸着、紫外線分解を確認した。この結果を図２，３，４，５中のエタノールブランクとして示す。エタノールの濃度は反応容器中においてわずかに減少する事が確認された。ただし、後述する除去試験の結果から、その濃度減少度合いは無視できる程度である。
【００２１】
除去試験では反応容器内（大気：温度２５℃、湿度６０％）エタノール約２００ｐｐｍを導入し所定時間ごとに反応器中のエタノール、酢酸、アルデヒド濃度を測定した。なお各物質の濃度測定にはガス検知管を用いた。除去試験の結果を有害物質除去材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについてそれぞれ図２，３，４，５に示した。この結果からエタノールの除去に関しては有害物質除去材Ｃ，Ｄは有害物質除去材Ａ，Ｂに対して高いエタノール除去率を示す。更に、有害物質除去剤Ｄは有害物質除去剤Cに対しても高いエタノール除去率を示した。
【００２２】
また、エタノールの除去時に発生する副生成物のホルムアルデヒドは有害物質除去材Ａ，Ｂ，Ｄでは測定下限以下であり、一方、有害物質除去材Ｃでは５分後からホルムアルデヒドが発生している。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
この結果、医療用途等脱臭において安全で高性能の有害物質除去剤を製造・供給可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】エタノールの光触媒酸化過程（Ｄ．Ｓ．  Ｍｉｇｇｌｉ，  Ｋ．  Ｈ．  Ｌｏｗｅｒｙ，  Ｊ．  Ｌ．  Ｆａｌｃｏｎｅｒ，  Ｊ．  Ｃａｔａｌ．，  １８０，  １１１  （１９９８））を表示するグラフである。
【図２】有害物質除去剤Ａのエタノール脱臭時における各臭気成分の濃度推移、
【図３】有害物質除去剤Ｂのエタノール脱臭時における各臭気成分の濃度推移、
【図４】有害物質除去剤Ｃのエタノール脱臭時における各臭気成分の濃度推移、
【図５】有害物質除去剤Ｄのエタノール脱臭時における各臭気成分の濃度推移を表示するグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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