(57)【要約】【課題】一般に人体が不快な臭気と感じるアンモニア等の窒素化合物、メルカプタン等の硫黄化合物、酢酸等の低級脂肪酸、ホルムアルデヒド等のアルデヒド類、有機溶剤等の炭化水素等の広汎な種類の臭気原因分子を吸着処理することができ、安価かつ簡便に取り扱うことができる消臭吸着材を提供する。【解決手段】活性炭を最大粒径１００μｍ以下に粉砕した粉砕活性炭２０〜９０重量部と、活性白土、酸性白土、合成シリカアルミナのうち、いずれか１種類以上とする固体酸を最大粒径１００μｍ以下に粉砕した粉砕固体酸１０〜８０重量部とを混合し、適宜バインダーを添加して成型した。【選択図】図１
2005034365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭を最大粒径１００μｍ以下に粉砕した粉砕活性炭と、
活性白土、酸性白土、合成シリカアルミナのうち、いずれか１種類以上とする固体酸を最大粒径１００μｍ以下に粉砕した粉砕固体酸と、
を混合し、成型したことを特徴とする消臭吸着材。
【請求項２】
前記粉砕固体酸１０〜８０重量部に対し、前記粉砕活性炭２０〜９０重量部が混合される請求項１に記載の消臭吸着材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、悪臭の原因となる物質を吸着により除去して消臭を行う消臭吸着材に関する。
【背景技術】
【０００２】
家屋の高気密高断熱化に伴い、屋内空気の換気は、従来の住宅より行われにくくなり、各種臭気の原因となる物質が屋内にこもりがちとなることがある。このような環境中において、長期間の介護を続ける場合や、ペット等を飼育する場合等の生活環境下で発生する様々な臭気（生活臭）が、居住者のストレスになるとして問題視されてきた。さらには、住宅用建材に用いられるホルムアルデヒド等の各種溶剤が、シックハウス症の原因物質として知られるようになり、屋内空気における臭気及び化学物質の低減が強く求められるようになってきた。
【０００３】
一般に人体が不快な臭気と感じる主な原因物質として、アンモニア等の窒素化合物、メルカプタン等の硫黄化合物、酢酸等の低級脂肪酸、ホルムアルデヒド等のアルデヒド類、他に有機溶剤等の炭化水素が挙げられる。
【０００４】
通常、臭気の除去には、屋内空気の換気が最も効果的である。しかしながら、換気毎に室内の冷気、暖気が失われるため、冷暖房効率を下げることとなる。また、屋内空気を常時循環、排気しながら、外気を吸入するためには、専用のダクト、ファン等の設置が必要となり、家屋の工事に費用を要する。さらに、集合住宅の場合、工事そのものが不可能とされることが多い。
【０００５】
そこで、臭気を屋内空気中より低減する目的から、炭の吸着性に着目された吸着材が以前から用いられてきた。特に活性炭においては、木材、椰子殻等を賦活することにより、その表面に細孔が形成され、該細孔に臭気の分子が吸着される性質が知られる。このようにして得た活性炭が、例えば脱臭を目的とするクッション体（特許文献１参照）に利用されている。また、ペット等の屎尿を吸収し、同時にアンモニア臭の除去の目的からゼオライト等の鉱物が利用されてきた（特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、従前の消臭目的の吸着材にあっては、活性炭、ゼオライト等の消臭成分はそれぞれ単独で使用されていた。さらに、活性炭は疎水性分子に対しては極めて高い吸着能を示す一方、親水性分子（極性分子）に対する吸着能は高いとは言い難い。また、ゼオライト類は、水分の吸収が強力すぎるため、塩基性化合物の吸着能が著しく阻害される点が指摘されている。このように、吸着材を各々単独で使用する場合、吸着の対象とする分子が限られ、広汎な種類の臭気の分子を処理することが困難であった。
【特許文献１】特開平８−１７３５１３号公報
【特許文献２】特開昭６３−１８５３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、安価かつ簡便に取り扱うことができ、広汎な種類の臭気の分子を処理する消臭吸着材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、請求項１の発明は、活性炭を最大粒径１００μｍ以下に粉砕した粉砕活性炭と、活性白土、酸性白土、合成シリカアルミナのうち、いずれか１種類以上とする固体酸を最大粒径１００μｍ以下に粉砕した粉砕固体酸と、を混合し、成型したことを特徴とする消臭吸着材に係る。
【０００９】
請求項２の発明は、前記粉砕固体酸１０〜８０重量部に対し、前記粉砕活性炭２０〜９０重量部が混合される請求項１に記載の消臭吸着材に係る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る消臭吸着材によると、活性炭を最大粒径１００μｍ以下に粉砕した粉砕活性炭と、活性白土、酸性白土、合成シリカアルミナのうち、いずれか１種類以上とする固体酸を最大粒径１００μｍ以下に粉砕した粉砕固体酸と、を混合し、成型したため、窒素化合物、硫黄化合物、低級脂肪酸、アルデヒド類、炭化水素等の広汎な種類の臭気原因分子を吸着することが可能である。
【００１１】
とりわけ、粉砕固体酸１０〜８０重量部に対して粉砕活性炭２０〜９０重量部が混合されるため、互いの吸着特性を生かしながら広汎な種類の臭気原因分子の吸着対応することができる。
【００１２】
また、従前のゼオライトの場合と異なり、特に高湿度下の使用に際しても有効な消臭吸着材を得ることができた。そのため、湿度が高い時期においても家屋にこもりがちな生活臭等の吸着処理に安価かつ簡便に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下添付の図面に従って本発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例の製造工程を表す概略図である。
【００１４】
請求項１に規定する本発明の消臭吸着材について、図１の概略図をもとに説明する。まず、活性炭が最大粒径１００μｍ以下に粉砕され、粉砕活性炭が得られる。次に、固体酸の中から活性白土、酸性白土、合成シリカアルミナのうち、いずれか１種類以上が選択され、前記活性炭と同様に最大粒径１００μｍ以下に粉砕され、粉砕固体酸が得られる。続いて、前記粉砕活性炭と前記粉砕固体酸は、後述する配合比に基づきそれぞれ計量されて十分に混合される。前記混合後、適宜量のバインダーが添加され、所定形状に成型され、さらに乾燥が行われて消臭吸着材となる。
【００１５】
一般に消臭吸着材には、間伐材、廃竹等を無酸素あるいは低酸素雰囲気下で焼成することにより得られた木炭、竹炭等が、植物由来の炭化物として、そのまま臭気の分子の吸着に用いられている。しかしながら、これらの植物由来の炭化物では、炭化後に炭酸カリウム、水酸化カルシウム等の形態で含有微量金属分が残存している。そのため、不用意に木炭、竹炭等を前記固体酸と組み合わせようとすると、前記の残存微量金属分が、固体酸との湿式混合時あるいは高湿度下において塩基性に作用して前記固体酸の酸性度を低くし、その性能低下をもたらす。ゆえに、木炭、竹炭等を利用する場合には、炭酸カリウム、水酸化カルシウム等の含有微量金属分を除去するために水洗しておくことが必須である。
【００１６】
以上の点を勘案すると、既に炭酸カリウム、水酸化カルシウム等の含有微量金属分が除去されている活性炭を本発明の消臭吸着材の構成材とすることが好適である。通常、活性炭は、間伐材、廃材等の木材、椰子殻等の植物原料を焼成後、酸賦活、アルカリ賦活、水蒸気賦活等の各種賦活により細孔を発達させたものである。賦活処理に際して前記含有微量金属分が除去されるため、活性炭にあっては炭素以外に残存する成分（含有微量金属分）が抑制される。なお、植物原料に加え、石油ピッチ、フェノール樹脂等の公知の石油樹脂を焼成、賦活することにより、さらに炭素以外の残存する成分を低減させた活性炭を得ることも可能である。
【００１７】
なお、前記活性炭の物性として、比表面積は５００〜１０００ｍ2／ｇ、細孔容積は０．２〜０．６ｍＬ／ｇ、細孔直径は０．５〜２ｎｍであることが、吸着を考慮する上から望ましく、これらを満たすものが選択される。
【００１８】
もう１つの構成材として、請求項１に規定するように活性白土、酸性白土、合成シリカアルミナが選択される。前出の３種類の物質は、シリカ成分（ＳｉＯ2）とアルミナ成分（Ａｌ2Ｏ3）が種々の割合で混じり合う非晶性固体または非晶質固体（アモルファス固体）として知られ、固体酸の１つに含められる。本発明における固体酸の作用は、固体酸自身の酸性に起因した極性臭気分子の吸着のほか、活性炭との相互作用により活性炭の吸着性能を向上させる効果があると考えられる。
【００１９】
一般に固体酸には、前記合成シリカアルミナ等のほか、Ｈ型のゼオライトが含められるが、水分の吸収が強すぎるため、上記の背景技術、及び後述の実施例から明らかなように、本発明の消臭吸着材を構成するに当たり不適当である。
【００２０】
前記活性白土、酸性白土、合成シリカアルミナとして請求項１に掲示した固体酸の比表面積は、概ね活性白土が１００〜２００ｍ2／ｇ、酸性白土が１００ｍ2／ｇ、合成シリカアルミナが３００〜６００ｍ2／ｇ付近となっている。前記活性白土、酸性白土、合成シリカアルミナは、それぞれが単独で活性炭と組み合わせることも可能である。さらには、例えば、活性白土と合成シリカアルミナの２種類の固体酸に活性炭を組み合わせることも可能である。
【００２１】
前記活性炭及び前記固体酸は、それぞれ、振動ミル、ポットミル等の公知の粉砕装置により最大粒径が１００μｍ以下になるまで乾式粉砕され、粉砕活性炭及び粉砕固体酸となる。前記活性炭及び前記固体酸は、１００μｍ以下に粉砕されることにより、互いの粒子同士は均一に混合が進む利点がある。最大粒径の下限は、使用目的に応じて適宜設定される。なお、ボールミル等により湿式粉砕とする場合、粉砕活性炭及び粉砕固体酸が含水し、両者の混合比に誤差が生じる可能性が大きく、作業性の低下をもたらすため、好ましくない。
【００２２】
最大粒径１００μｍ以下に粉砕された前記粉砕活性炭及び前記粉砕固体酸は、請求項２に規定するとおり、粉砕固体酸１０〜８０重量部に対し、粉砕活性炭２０〜９０重量部の範囲において所定割合ずつ配合され、公知の鉱石用攪拌機により均一に攪拌混合される。後述の実施例から明らかなように、粉砕固体酸と粉砕活性炭との配合比を８０重量部に対して２０重量部以下とすると疎水性分子の吸着能が低下する。また、全体に占める粉砕固体酸の比率を１０重量部以下とすると親水性分子の吸着能が低下する。これらを勘案した結果、請求項２に規定する配合比とすることが望ましい。
【００２３】
当該粉砕活性炭及び粉砕固体酸の混合物は、公知の成型機、造粒機を用いることにより、プレス成型、押出し成型、打錠成型、転動造粒等が行われ、板状、棒状、ハニカム状、粒状等と各種形状に成型される。当該成型時には、粉砕活性炭及び粉砕固体酸の成型性を良好にするため、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール等の水溶性有機高分子がバインダーとして適宜必要量添加される。
【００２４】
前述のとおり各種形状に成型された成型物は、電気式又はガス式等の公知の乾燥機において８０〜１００℃、５〜１０時間、乾燥される。成型時に粉砕活性炭及び粉砕固体酸の細孔等に浸入した水分を除去し、臭気の除去能を向上させるためにも、乾燥を行うことが望ましい。
【００２５】
このようにして得られた消臭吸着材は、例えば、住宅の床下、壁の内部、天井裏等に散布するほか、畳、壁紙、パーテーション等の内部に封入することも可能である。さらには、自動車、船舶、航空機等の内装材に利用して車内等の臭気の除去に役立てることができる。このほか、ペット用のマット、家畜等の飼育施設等への利用も検討される。
【実施例】
【００２６】
＜消臭吸着材の試作＞
本発明の消臭吸着材を試作するにあたり、活性炭は二村化学工業株式会社製：太閤活性炭の粒状活性炭（椰子殻由来の活性炭）を用いた。活性白土は水沢化学株式会社製：ガレオンアース、酸性白土は水沢化学株式会社製：ミズカエース、合成シリカアルミナは触媒化成工業株式会社製：シリカアルミナを用いた。前出の原料において、活性炭については、予め７５μｍのＪＩＳ規格２００メッシュの篩により分級し、７５μｍ以下の粒径のみ使用した。前記活性白土、酸性白土、合成シリカアルミナについては、ポットミルにより粉砕後、活性炭と同様に７５μｍの規格の篩により分級し、７５μｍ以下の粒径のみ使用した。
【００２７】
粉砕及び分級により得られた各原料（粉砕活性炭及び粉砕固体酸）について、下記の表１，２，３に示したようにそれぞれ単独、あるいは所定の重量比に基づいて計量後に攪拌機により均一に混合した。これらを混合後、合計重量に対して５％程度カルボキシメチルセルロース水溶液（２重量％）をバインダーとして添加し、造粒機を用いて粒径５ｍｍの粒状体に転動造粒（成型）した。このようにして得られた造粒物に対して、乾燥機を用い１００℃下、５時間かけて乾燥し、本発明の消臭吸着材を試作した。なお、乾燥後、吸湿を防ぐため、当該消臭吸着材をデシケータ内に保存した。
【００２８】
＜消臭吸着効果の評価＞
消臭吸着効果の評価は、臭気原因となる分子を封入した密閉容器内に前記試作した消臭吸着材を投入し、一定時間経過後において消臭吸着材の当初重量からの変化の割合を比較するものである。
【００２９】
密閉容器として、内容量５Ｌのガラス製デシケータを使用した。臭気原因となる分子には、アンモニア、ホルムアルデヒド（一部アセトアルデヒド）、硫化メチル、エタノール、トルエンを指標物質として選択した。これら臭気原因の分子について、アンモニア水（試薬特級）、ホルマリン（試薬特級）、アセトアルデヒド（試薬特級）、酢酸（試薬特級）、硫化メチル（試薬特級）、エタノール（試薬特級）、トルエン（試薬特級）のそれぞれを逐一所定量計量後、デシケータに配置した。前記デシケータ内に上記試作した各消臭吸着材を添加して当該デシケータ内に充満する臭気原因分子を吸着させた。
【００３０】
上記所定量ずつ計量した臭気原因の分子と試作した各消臭吸着材とを封入したデシケータを２０℃、４８時間静置した。その後に速やかに各消臭吸着材の重量を計量し、当初重量からの変化率（％）、すなわち〔変化率（％）＝（吸着後重量−当初重量）／当初重量×１００〕を算出した。
【００３１】
＜実施例１：炭素系材料における比較＞
実施例１において、前出の活性炭：試料１−１による臭気原因分子の吸着能と竹炭：試料１−２、備長炭：試料１−３、木炭：試料１−４による同吸着能とを比較した。なお、竹炭、備長炭、木炭については、ポットミルにより粉砕後、活性炭と同様に７５μｍの規格の篩により分級し、７５μｍ以下の粒径のみ使用し、これらを同様に造粒した。
【００３２】
前記の６種類の臭気原因分子（アンモニア水５０ｍＬ、ホルマリン５０ｍＬ、酢酸３０ｍＬ、硫化メチル１０ｍＬ、エタノール３０ｍＬ、トルエン３０ｍＬ）を添加後、活性炭（試料１−１）、竹炭（試料１−２）、備長炭（試料１−３）、木炭（試料１−４）をそれぞれ、１ｇずつ正確に分取し、前記デシケータ内に封入して２０℃、４８時間静置した。この当初重量からの変化率（％）の結果は表１である。なお、炭素系材料の評価に際し、アンモニア水は１０％に希釈して用いた。
【００３３】
【表１】
2005034365.tif 000003
【００３４】
表１に示されるとおり、概ね活性炭（試料１−１）の吸着能が良好であることがわかる。このことは、活性炭の比表面積は約１０００ｍ2／ｇに対して、木炭等の比表面積は３００〜４００ｍ2／ｇであることから容易に推察されるものである。また、炭素系材料の特徴として酢酸、トルエンの６種類中では高沸点であり分子量の大きい化合物に対しては高い吸着能を示す。一方、アンモニア、ホルムアルデヒド（ホルマリン）の６種類中では低沸点であり分子量の小さい化合物に対する吸着能は低い。すなわち、炭素系素材にあっては、賦活化されるほど表面ではグラファイト類似構造が発達し、疎水性が高まるものと考えられる。
【００３５】
＜実施例２：固体酸系材料等における比較＞
実施例２において、固体酸に前出の合成シリカアルミナを選択し、合成シリカアルミナ５０重量部に対して活性炭５０重量部を配合し、上記と同様の手順に基づき得た消臭吸着材：試料２−１と、比較のために及びマグネシア（和光純薬工業株式会社製：試薬特級）５０重量部に対して活性炭５０重量部を配合し、同様に得た消臭吸着材：試料２−２を試作した。これに前記活性炭単独より得た消臭吸着材：試料１−１を加えた３種類で比較した。当該比較において、臭気原因分子としてはアンモニア、酢酸、アセトアルデヒド、硫化メチルを用い、上記と同様の手順に基づき、アンモニア水５０ｍＬ、酢酸３０ｍＬ、アセトアルデヒド３０ｍＬ、硫化メチル１０ｍＬを添加し、２０℃、４８時間静置後の各試料の当初重量（いずれの試料も１ｇ）からの変化率（％）を算出した。この結果は表２である。なお、固体酸系材料の比較に際し、アンモニア水は含量３０％を用いた。
【００３６】
【表２】
2005034365.tif 000004
【００３７】
表２に示されるとおり、マグネシアを含む消臭吸着材（試料２−２）は、酢酸、アセトアルデヒドに対して高い吸着能を発揮する。しかしながら、アンモニアに対する吸着能を著しく下げた。マグネシア等にみられる鉱物は固体塩基として知られ、塩基性に作用すると考えられるためである。全体的に勘案すると、合成シリカアルミナを含む消臭吸着材（試料２−１）は、概ね４種類の臭気原因分子の吸着において良好と言える。
【００３８】
＜実施例３：炭素系材料・固体酸系材料における配合比等の比較＞
炭素系材料及び固体酸系材料を単独もしくは適宜配合比率を変化させて消臭吸着材を試作し吸着能を比較した。また、粉砕時における粒径の差についても評価した。
【００３９】
実施例３において、前記活性炭単独より得た消臭吸着材：試料１−１、前記活性白土単独より得た消臭吸着材：試料３−１、活性白土５０重量部に対して活性炭５０重量部を配合した消臭吸着材：試料３−２、前記合成シリカアルミナ単独より得た消臭吸着材：試料３−３、合成シリカアルミナ５０重量部に対して活性炭５０重量部を配合しした消臭吸着材：試料２−１、合成シリカアルミナ１０重量部に対して活性炭９０重量部を配合した消臭吸着材：試料３−４、合成シリカアルミナ２０重量部に対して活性炭８０重量部を配合した消臭吸着材：試料３−５、Ｈ−Ｙ型ゼオライト（触媒化成工業株式会社製：ＨＹゼオライト）単独より得た消臭吸着材：試料３−６、前記Ｈ−Ｙ型ゼオライト５０重量部に対して活性炭５０重量部を配合した消臭吸着材：試料３−７を試作した。列記全ての消臭吸着材について、粉砕時の粒径を７５μｍ以下に調整したものを使用した。加えて、粉砕時の粒径を共に０．１〜０．５ｍｍに調整した合成シリカアルミナ５０重量部と活性炭（二村化学工業株式会社製：太閤活性炭）５０重量部を配合した消臭吸着材：試料３−８も試作した。
【００４０】
当該比較において、臭気原因分子としてはアンモニア、ホルムアルデヒドを用い、上記と同様の手順に基づき、アンモニア水５０ｍＬ、ホルマリン３０ｍＬ添加し、２０℃、４８時間静置後の各試料の当初重量（いずれの試料も１ｇ）からの変化率（％）を算出した。この結果は表３である。なお、アンモニア水は含量３０％を用いた。
【００４１】
【表３】
2005034365.tif 000005
【００４２】
表３に示されるとおり、前記Ｈ−Ｙ型ゼオライトを用いた消臭吸着材（試料３−６）では、全くアンモニア吸着能が示されなかった。一般にゼオライトには高い吸湿性が知られる。特に、本実施例のように密閉容器内にアンモニア水を封入すると容器内の湿度は上昇し、この水分がゼオライトの吸収されアンモニア吸着を阻害したものであると考えられる。むろん試料３−７のように活性炭と組み合わせても改善はなかった。このように考えると、住宅内等において使用する消臭吸着材にゼオライトを用いることは不向きであると言える。
【００４３】
活性白土（試料３−１）、合成シリカアルミナ（試料３−３）は、単独で用いたとしても吸着能は確認できるが、活性炭と組み合わせることによりさらに吸着能が増す。配合比を変化させた場合（試料２−１，試料３−４，試料３−５）、臭気原因分子毎の吸着の釣り合いが悪化するため、いずれかを極端に増減させることは好ましくない。粉砕時の粒径を調整した消臭吸着材（試料３−８）は、造粒物全体としての表面積が減少して吸着能が低下したものであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例の製造工程を表す概略図である。
【図１】
2005034365.tif 000006