(57)【要約】 【課題】  悪臭ガスを迅速にかつ効率よく吸着し脱臭することができ、しかも、粉塵などの二次汚染がなく、かつ応用範囲の広いガス吸着基材を提供する。【解決手段】  スルホン化処理を行った結晶性高分子の成形体を主要構成材として、ガス吸着基材を構成するか、または、そのスルホン化処理を行った結晶性高分子の成形体に、さらに、アンモニア、ポリアミンから選ばれる少なくとも１種以上のアミノ基を有する物質や遷移金属化合物で処理した成形体を主要構成材としてガス吸着基材を構成する。  上記ポリアミンとしてはジエチレントリアミンが好ましく、遷移金属化合物における遷移金属としては、銅、銀などが好ましく、結晶性高分子としてはポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂が好ましく、その成形体としては不織布などが好ましい。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
スルホン化処理した結晶性高分子の成形体を主要構成材とすることを特徴とするガス吸着基材。
【請求項２】
スルホン化処理した結晶性高分子の成形体を、さらに、アンモニア、ポリアミンから選ばれる少なくとも１種のアミノ基を有する物質で処理した成形体を主要構成材とすることを特徴とするガス吸着基材。
【請求項３】
ポリアミンが、化学式：Ｈ2 Ｎ−Ｃ2 Ｈ4 −（ＮＨＣ2 Ｈ4 ）X −ＮＨ2 （Ｘは１〜５の整数）または化学式：Ｈ2 Ｎ−Ｃ3 Ｈ6 −（ＮＨＣ3 Ｈ5 ）Y −ＮＨ 2（Ｙは１〜３の整数）で示されるポリアミンである請求項２記載のガス吸着基材。
【請求項４】
スルホン化処理した結晶性高分子の成形体を、さらに、遷移金属化合物で処理した成形体を主要構成材とすることを特徴とするガス吸着基材。
【請求項５】
遷移金属化合物における遷移金属が、銅、銀から選ばれる少なくとも１種である請求項４記載のガス吸着基材。
【請求項６】
結晶性高分子が、熱可塑性樹脂である請求項１〜５のいずれかに記載のガス吸着基材。
【請求項７】
結晶性高分子が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンタン、ポリビニルアルコール、それらのポリマーを合成するためのモノマーの共重合体またはブロック共重合体から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜６のいずれかに記載のガス吸着基材。
【請求項８】
結晶性高分子の成形体が、不織布、繊維、中空繊維、多孔性繊維から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜７のいずれかに記載のガス吸着基材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のガス吸着基材から選ばれる２種以上を主要構成材とすることを特徴とするガス吸着基材。
【請求項１０】
スルホン化処理した結晶性高分子の成形体を、さらに、遷移金属化合物で処理した成形体を主要構成材とすることを特徴とする抗菌基材。
【請求項１１】
遷移金属化合物における遷移金属が、銅、銀から選ばれる少なくとも１種である請求項１０記載の抗菌基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス吸着基材に関し、さらに詳しくは、悪臭ガスを迅速にかつ効率よく吸着し脱臭することができるガス吸着基材に関する。
【背景技術】
【０００２】
住環境や車の室内などに存在したときに人を不快にするにおいを、一般に悪臭ガスと呼んでいるが、これらの悪臭ガスにより人が不快にならないようにするため、種々の製品が販売されている。
【０００３】
これらの製品は、機能的に大別して二種類に分類される。その一つは、不快でないにおいを環境中に拡散させ、悪臭ガスの存在を感じなくさせてしまう方法（いわゆるマスキング）であり、他の一つは、悪臭ガス自体を特定の固体物質に吸着させてしまう方法である。
【０００４】
後者の方法においては、例えば活性炭などのように、悪臭ガス吸着機能を有する化学物質がいくつか知られており、それらの物質を、悪臭ガスが存在する環境に設置することができれば、上記目的を達成できるが、残念ながら、通常、そのような環境に化学物質をそのままの状態で放置しておくわけにはいかない。
【０００５】
そこで、設置する際には、目的とする環境に対して悪影響を及ぼすことなく悪臭ガスを吸着できるように、悪臭ガス吸着機能を有する物質に何らかの処理を施す必要がある。
【０００６】
例えば、活性炭やゼオライトなどの悪臭ガスを吸着する特性を有する無機物質を、結晶性高分子の成形体に添着させたり、結晶性高分子の成形体同士の間に挟んだりすることによって、成形体が悪臭ガス脱臭機能を有するように処理することが行われている。
【特許文献１】特開平０９−４７５００号公報
【特許文献２】特開平１０−１４０４７２号公報
【特許文献３】特開平１１−１５５９３９号公報
【０００７】
しかしながら、上記の従来技術では、結晶性高分子の成形体に脱臭機能を付与するために、悪臭ガス吸着機能を有する物質を吸着剤とし、それを樹脂などのバインダーで結晶性高分子の成形体に物理的に添着しているが、吸着剤の表面自体もバインダーで覆われてしまうため、吸着剤が有する本来の吸着機能が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
また、吸着剤は結晶性高分子の成形体に物理的に添着されているだけなので、機械的な衝撃などにより、結晶性高分子の成形体から脱離するおそれがあり、空気清浄機などのフィルターに使用した場合には、フィルターが受ける衝撃などにより、粉塵を生じるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のような従来のガス吸着基材の問題点を解決し、結晶性高分子の成形体に吸着剤として悪臭ガス吸着機能を有する物質を保持させるために、樹脂や接着剤などによる添着などの物理的手段によることなく、化学的結合を利用して悪臭ガス吸着機能を有する物質を結晶性高分子の成形体に保持させることによって、粉塵などの二次汚染がなく、かつ応用範囲の広いガス吸着基材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、スルホン化処理を行った結晶性高分子の成形体を主要構成材として、ガス吸着基材を構成するか、または、そのスルホン化処理を行った結晶性高分子の成形体に、さらに、アンモニア、ポリアミンから選ばれる少なくとも１種以上のアミノ基を有する物質や遷移金属化合物で処理した成形体を主要構成材としてガス吸着基材を構成することによって、上記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のガス吸着基材は、悪臭ガスを迅速かつ効率よく吸着できる上に、その主要構成材が、結晶性高分子の成形体に悪臭ガス吸着機能を有するスルホン基が化学的に結合していて、衝撃などの物理的な要因による吸着剤の脱落が生じないので、粉塵などの二次汚染が生じない。従って、本発明のガス吸着基材は、生活環境での利用に非常に好都合であり、しかも、結晶性高分子の成形体にスルホン基が化学的に強固に結合しているので、加工が容易であることから、実用面での応用利用が広い。
【００１２】
また、スルホン化処理を行った後の中和処理剤を変えることにより、脱臭材料としての機能を調整することができ、塩基性臭・酸性臭・アルデヒド臭などの多様な脱臭機能を簡単に調整することができる。例えば、中和処理剤として、アンモニア、ポリアミンから選ばれる少なくとも１種のアミノ基を有する物質を用いてスルホン化処理後の成形体を処理することにより、アルデヒド類に対するガス吸着機能を付与することができ、不快なアルデヒド臭を脱臭することができる。また、中和処理剤として、遷移金属化合物を用いてスルホン化処理後の成形体を処理することにより、硫化水素、メチルメルカプタンなどのイオウ化合物に代表される酸性ガスに対する吸着機能を付与することができ、不快な酸性臭を脱臭することができる。さらに、得られたそれぞれのガス吸着基材を併用することにより、複数の悪臭成分に対して最適の脱臭機能を発現できるガス吸着基材を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のガス吸着基材は、その主要構成材として、スルホン化処理を行った結晶性高分子の成形体を使用するが、その結晶性高分子としては、熱可塑性樹脂が好ましく、その具体例としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンタン・ポリビニルアルコール、それらのポリマーを構成するモノマー間の共重合体やブロック共重合体などが好ましい。
【００１４】
上記結晶性高分子の成形体としては、使用環境に設置した際に、外観や形状に違和感がなければ基本的にどのような形でも支障はないが、機能的な観点からガス吸着機能が充分に発揮できるように、単位面積当たりの有効面積が大きい方が好ましい。従って、その具体的形態としては、例えば、不織布、繊維、中空繊維、多孔性繊維などや、それらをシート状に成形したものなどが好ましい。
【００１５】
本発明のガス吸着基材を構成するには、まず、それらの結晶性高分子の成形体に脱臭機能を持たせるようにするため、スルホン化処理を行う。このスルホン化処理にあたっての手段としては、特に制約されることなく、例えば、ＳＯ3 ガス、硫酸、発煙硫酸、クロルスルホン酸などのスルホン化剤を用いることができるが、それらのうち、ＳＯ3 ガスは、支持体となる結晶性高分子の成形体を劣化させることが少ないので、特に好ましい。ただし、ＳＯ3 ガスは有毒なので、大気中に拡散しないように結晶性高分子の成形体と反応させる必要があるが、このスルホン化に際しては、例えば、本出願人が所有する特許第２９０４８５６号公報に開示のスルホン化装置を用いることが好ましい。
【００１６】
この結晶性高分子の成形体に対するスルホン化処理量としては、０．２〜２質量％（結晶性高分子の成形体１００質量部に対してＳＯ3 として０．２〜２質量部）が好ましく、とりわけ、０．５〜１．５質量％のスルホン基が結合した状態が、成形体の強度劣化も少なく特に好ましい。ただし、吸着性能を向上させる目的でスルホン化処理量を増加させても構わないが、スルホン化処理量を増加させると成形体の強度劣化が進むので、粗い網などでつつむなど、何らかの形態保持手段を採用して形態保持に努めることが好ましい。もとより、スルホン化処理量が少なすぎると充分なガス吸着機能が発現しない。
【００１７】
スルホン化処理した結晶性高分子の成形体は、それだけでも特定悪臭成分（例えば、アンモニアなどの塩基性ガス）に対し、吸着・脱臭機能を有するが、さらに他の悪臭成分に対する吸着・脱臭機能を付加することができる。その際、結晶性高分子の成形体に化学的結合をしているスルホン基が、吸着成分の保持剤の役目を果たすことになる。
【００１８】
例えば、スルホン基に対し、さらにアンモニアやポリアミンなどのアミン類を用いて結晶性高分子の成形体におけるスルホン基と反応させることにより、アルデヒド類のガスに対する吸着機能を付与することができる。ここでいうポリアミンとは、一分子中に複数のアミノ基を有する化合物を意味し、本発明においては、上記スルホン基との反応のしやすさから、特に化学式：Ｈ2 Ｎ−Ｃ2 Ｈ4 −（ＮＨＣ2 Ｈ4 ）X −ＮＨ2 （Ｘは１〜５の整数）または化学式：Ｈ2 Ｎ−Ｃ3 Ｈ6 −（ＮＨＣ3 Ｈ5 ）Y −ＮＨ2 （Ｙは１〜３の整数）で示されるポリアミンが好ましい。
【００１９】
スルホン基に対して処理するアミン量としては、結晶性高分子の成形体に対して０．１〜３質量％（結晶性高分子の成形体１００質量部に対してアミン類が０．１〜３質量部）が好ましく、特に０．２〜１質量％が好ましい。アミン量が３質量％より多い場合は結晶性高分子の成形体の強度が低下し、アミン量が０．１質量％より少ない場合は吸着機能が低下する。
【００２０】
また、スルホン化処理した結晶性高分子の成形体におけるスルホン基に対してさらに遷移金属化合物で処理することにより、硫化水素、メチルメルカプタンなどのイオウ化合物に代表される酸性ガスに対する吸着機能を付与することができる。
【００２１】
しかも、結晶性高分子の成形体に処理する遷移金属化合物において、抗菌性を有する金属を用いた場合には、抗菌基材としての機能を持たせることができる。
【００２２】
遷移金属化合物における金属としては、抗菌性を有する点から銅や銀が好ましい。また、遷移金属化合物の種類としては、結晶性高分子の成形体のスルホン基に対して容易に遷移金属塩を形成するものであれば特に限定されることはないが、溶媒に分散しやすい塩の状態のものが好ましく、具体的には、例えば、遷移金属の炭酸塩、乳酸塩、リン酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩、安息香酸塩などが好ましい。
【００２３】
スルホン基に対して処理する遷移金属量としては、結晶性高分子の成形体に対して０．１〜３質量％（結晶性高分子の成形体１００質量部に対して遷移金属として０．１〜３質量部）が好ましく、特に、０．２〜１質量％が好ましい。遷移金属の量が結晶性高分子の成形体に対して３質量％より多い場合は結晶性高分子の成形体の強度が低下し、０．１質量％より少ない場合は吸着機能が低下する。
【００２４】
スルホン化処理した結晶性高分子の成形体に対して、アンモニアなどの塩基性ガス以外の特定悪臭成分を吸着できるように処理する方法としては、例えば、スルホン化後の成形体を各悪臭ガスの吸着機能に対応した化合物が含有された水槽に通過させ、吸着機能付与処理を行い、その後、余剰成分を除くためイオン交換水にて洗浄すればよい。
【００２５】
そして、水洗処理を行った結晶性高分子の成形体は、自然乾燥でもよいが、６０〜８０℃に調整した乾燥機で、１０〜２０時間程度乾燥することが好ましい。
【実施例】
【００２６】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例などにおいて濃度や含有量を示す％は、その基準を付記していないかぎり質量％である。
【００２７】
実施例１
結晶性高分子の成形体（ダイワボウポリテック社製のポリプロピレン不織布、厚み０．５１ｍｍ、坪量７８．８ｇ／ｍ2 ）を、ＳＯ3 ガススルホン化反応装置を用いてスルホン化処理を行った。すなわち、上記成形体をほぼ密閉した空間へ導いてＳＯ3 ガス含有気体に接触させてＳＯ3 と反応させることによってスルホン化処理した後、未反応の余剰ＳＯ3 ガスが系外へ漏れださないようにしながらスルホン化処理後の成形体のみを取り出した。
【００２８】
上記スルホン化処理後の成形体を１０ｃｍ×１０ｃｍに切り取り、水洗槽に２時間浸漬後、取り出し、さらに２時間浸漬し、取り出す操作を２回繰り返すことにより、未反応の余剰成分を除去した。その後、６０℃に調整した乾燥機にて１０時間乾燥を行うことにより、ガス吸着基材Ａを得た。
【００２９】
実施例２
実施例１の場合と同様の結晶性高分子の成形体を用い、実施例１と同様にスルホン化処理を行った。得られたスルホン化処理後の成形体を１０ｃｍ×１０ｃｍに切り取り、アンモニアを０．１ｍｏｌ／ｌの濃度に調整した水槽に２時間浸漬した後、取り出した。その後、水のみを入れた水洗槽に上記スルホン化処理後の成形体を２時間浸漬した後、取り出し、さらに２時間浸漬し、取り出す操作を２回繰り返した。その後、６０℃に調整した乾燥機にて１０時間乾燥を行うことにより、ガス吸着基材Ｂを得た。
【００３０】
実施例３
アンモニアを０．１ｍｏｌ／ｌの濃度に調整した水槽の代わりに、ジエチレントリアミンを０．１ｍｏｌ／ｌの濃度に調整した水槽を用いた以外は、実施例２と同様に操作を行い、ガス吸着基材Ｃを得た。
【００３１】
実施例４
アンモニアを０．１ｍｏｌ／ｌの濃度に調整した水槽の代わりに、硫酸銅を０．１ｍｏｌ／ｌの濃度に調整した水槽を用いた以外は、実施例２と同様に操作を行い、ガス吸着基材Ｄを得た。
【００３２】
蛍光Ｘ線分析装置による硫黄および銅の定量：
実施例１〜４で得たガス吸着基材Ａ〜Ｄを、蛍光Ｘ線測定装置（フィリップス社製、ＰＷ−１４８０型）を用いて硫黄および銅の定量を行った。その結果を表１に示す。比較のため、スルホン化処理していない結晶性高分子の成形体についても同様に硫黄および銅の定量を行った。その結果も表１に示す。これらの硫黄や銅の定量は、ガス吸着基材中に悪臭ガス吸着機能を有する物質がどの程度含まれているかを確認するためのものである。
【００３３】
【表１】
2005199220.tif 000002
【００３４】
表１に示すように、本発明のガス吸着基材Ａ〜Ｄには、スルホン基に起因する硫黄成分が検出され、さらに遷移金属である銅を処理したガス吸着基材Ｄでは、スルホン基と結合している銅が検出され、ガス吸着基材がスルホン化処理されたものであること、また、ガス吸着基材Ｄがさらにその上にスルホン基と結合した銅を含んでいることが明らかであった。
【００３５】
脱臭機能評価：
本発明のガス吸着基材Ａ〜Ｄおよび比較のためのスルホン化処理していない結晶性高分子の成形体（ブランク）のそれぞれを、１０ｃｍ×１０ｃｍに切断し、各１枚ずつ臭い袋（容量：３．０リットル）に入れた後、あらかじめ濃度を調整しておいた各悪臭ガス（アンモニアガス、硫化水素ガスおよびホルムアルデヒドガス）を所定量注入し、臭い袋内の悪臭ガス残存濃度をガス検知管（ガステック社製）によって定量した。その結果を表２〜４に示す。各表において数値が小さいほど濃度が低下していることを示す。すなわち、数値が小さいほどガス吸着基材の効果が現れていることを示している。
【００３６】
【表２】
2005199220.tif 000003
【００３７】
【表３】
2005199220.tif 000004
【００３８】
【表４】
2005199220.tif 000005
【００３９】
表２に示すように、本発明のガス吸着基材Ａ〜Ｄでは、遅くとも６０分後にはアンモニアガスの濃度が０ｐｐｍまで低下していて、本発明のガス吸着基材がアンモニアガスに対して優れた吸着機能を有していることを示していた。また、表３に示すように、銅で処理したガス吸着基材Ｄでは、６０分後に硫化水素ガスの濃度が０ｐｐｍまで低下していて、硫化水素ガスに対する吸着機能が優れていることを示していた。また、表４に示すように、本発明のガス吸着基材Ａ〜Ｄでは、ブランクに比べてホルムアルデヒドガスの濃度が低下していたが、特にジエチレントリアミンで処理したガス吸着基材Ｃの場合は、ホルムアルデヒドガスの濃度の低下が大きく、ホルムアルデヒドガスに対する吸着機能が優れていた。
【００４０】
抗菌機能評価：
実施例４で得たガス吸着基材Ｄに対し、ＪＡＦＥＴ（繊維製品新機能評価協議会）の統一試験法（ＪＩＳ  Ｌ  １９０２）に準じて、黄色ブドウ状球菌の静菌活性値を測定した。その結果を表５に示す。増殖値（Ｆ）はいわゆるブランク値であり、静菌活性値（Ｓ）が０以上で数値が大きいほど、抗菌機能が高い。
【００４１】
【表５】
2005199220.tif 000006
【００４２】
表５に示すように、本発明のガス吸着基材Ｄでは、静菌活性値がブランク値の３．０から３．５に増大しており、抗菌機能を有することを示していた。