(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミノ基及び／又はイミノ基を有する有機ケイ素化合物を担体に担持し、前記アミノ基及び／又はイミノ基の一部又は全部を、蟻酸及び酢酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の酸で中和して得られる、ガス吸着剤。
【請求項２】
アミノ基及び／又はイミノ基を有する有機ケイ素化合物を担体に担持し、前記アミノ基及び／又はイミノ基の一部又は全部を、中和後の前記担体に担持した前記有機ケイ素化合物が含まれる水溶液のｐＨが４〜１０となる量の炭酸で中和して得られる、ガス吸着剤。
【請求項３】
前記担体が、活性炭、又はヒドロキシル基を有する金属酸化物である、請求項１又は２に記載のガス吸着剤。
【請求項４】
前記金属酸化物が、シリカである、請求項３に記載のガス吸着剤。
【請求項５】
前記担体の平均粒子径が１ｎｍ〜５μｍである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス吸着剤。
【請求項６】
基材に、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガス吸着剤を付与してなる、ガス吸着素材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス吸着剤及びガス吸着素材に関し、より詳細には、酢酸等の酸性系の悪臭ガスやアルデヒド系の悪臭ガスを吸着することができるガス吸着剤及びガス吸着素材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の臭気ガスを吸着し、除去するためのガス吸着剤の材料として、安価な活性炭が多用されてきた。また、活性炭の他に、シリカ、アルミナ等の多孔性材料もガス吸着剤として用いられている。しかし、これらの材料は、臭気ガスの吸着が主に多数の微細孔への物理的な吸着作用によるものであることから、ガスの種類によっては十分な吸着量が得られないことがある。また、物理的な吸着は、臭気物質が容易に吸着される一方で、吸着したガスが容易に脱離する傾向にある。そのため、上記の材料には、ガス吸着剤としてのさらなる性能の向上が要求されている。
【０００３】
このような課題に対して、活性炭やシリカ等の多孔性材料の表面を化学的に処理することによって改変し、物理的吸着作用に加えて化学的吸着作用を発現させ、吸着性能を向上させる試みがなされている。例えば、下記特許文献１〜３には、多孔性材料にアミノ基を有する有機ケイ素化合物を担持させた吸着剤が提案されている。そして、このようなアミノ基による修飾は、酢酸等の酸性系の悪臭ガスやアルデヒド系の悪臭ガスに対する吸着性能の向上に有効であると考えられている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２５７３４６号公報
【特許文献２】特開２０００−２１８１５９号公報
【特許文献３】特開２００６−３１２１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガス吸着剤は、そのままの形態でも用いられるが、例えば、空気清浄器用フィルターやガス吸着シートなどのように、ガス吸着素材の材料として利用される場合もある。ガス吸着素材の多くは、通常、所定の基材にガス吸着剤を付与することにより製造される。
【０００６】
ところが、上記特許文献１〜３に記載のガス吸着剤を用いてガス吸着素材を製造すると、その使用量に見合うガス吸着性能が得られない場合があった。本発明者らの検討によると、ガス吸着素材を製造する際の熱処理や経時での熱履歴により、ガス吸着剤の吸着性能が著しく低下することが判明している。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、酢酸等の酸性系の悪臭ガス及びアルデヒド系の悪臭ガスの吸着性能に優れ、しかも熱によるガス吸着性能の低下が十分小さいガス吸着剤、及び、かかるガス吸着剤を用いたガス吸着素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】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、前述のような従来のガス吸着剤の熱によるガス吸着性能の低下が、担持させたアミノ基含有ケイ素化合物由来のアミノ基の熱による変性に大きく起因しているとの知見を得た。更に、かかる知見に基づいて、本発明者らが検討を行ったところ、特定の酸を用いてアミノ基を保護することにより、ガス吸着剤の吸着性能を有効に発現させることができるとともに、熱によるガス吸着性能の低下を十分防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の一側面に係るガス吸収剤は、アミノ基及び／又はイミノ基を有する有機ケイ素化合物を担体に担持し、上記アミノ基及び／又はイミノ基の一部又は全部を、蟻酸及び酢酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の酸で中和して得られるものであることを特徴とする。また、本発明の一側面に係るガス吸収剤は、アミノ基及び／又はイミノ基を有する有機ケイ素化合物を担体に担持し、上記アミノ基及び／又はイミノ基の一部又は全部を、中和後の前記担体に担持した前記有機ケイ素化合物が含まれる水溶液のｐＨが４〜１０となる量の炭酸で中和して得られるものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、上記の酸により上記アミノ基及び／又はイミノ基の一部又は全部を中和することにより、酢酸等の酸性系の悪臭ガス及びアルデヒド系の悪臭ガスの吸着性能に優れ、且つ、熱によるガス吸着性能の低下が十分小さい耐熱性に優れたガス吸着剤を実現することができる。
【００１１】
また、本発明のガス吸着剤によれば、ガス吸着素材の製造時に熱処理を行っても十分なガス吸着性を維持できることから、優れたガス吸着性を有するガス吸着素材を効率よく製造することが可能となる。
【００１２】
本発明のガス吸着剤において、上記担体が、活性炭、又はヒドロキシル基を有する金属酸化物であることが好ましい。
【００１３】
更に、ヒドロキシル基を有する金属酸化物は、シリカであることが好ましい。この場合、アミノ基及び／又はイミノ基を有する有機ケイ素化合物の担持量を十分に確保することが容易となり、より高水準のガス吸着性が得られやすくなる。
【００１４】
また、本発明のガス吸着剤において、十分なガス吸着性をより確実に得る観点から、上記担体の平均粒子径が１ｎｍ〜５μｍであることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、基材に、本発明のガス吸着剤を付与してなるガス吸着素材を提供する。本発明のガス吸着素材によれば、本発明のガス吸着剤が付与されていることにより、酢酸等の酸性系の悪臭ガス及びアルデヒド系の悪臭ガスを効率よく吸着することができる。また、本発明のガス吸着素材は、素材の製造時や加工時における熱処理や経時での熱履歴によるガス吸着性の低下が十分抑制され得るものであることから、生産性或いは加工性と、ガス吸着性能とを従来よりも高水準で両立することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ホルムアルデヒドやアセトアルデヒド等のアルデヒド系の悪臭ガスや、酢酸や酪酸等の有機酸に代表される酸性の悪臭ガスの吸着性能に十分優れるとともに、熱によるガス吸着性能の低下を従来よりも小さくできるガス吸着剤を提供することができる。また、本発明によれば、熱処理や経時での熱履歴を受けた場合であっても、上記悪臭ガスに対する吸着性能を従来よりも高く維持することが可能なガス吸着素材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のガス吸着剤は、アミノ基及び／又はイミノ基を有する有機ケイ素化合物を担体に担持し、アミノ基及び／又はイミノ基の一部又は全部を、炭酸、蟻酸及び酢酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の酸で中和して得られるものである。
【００１８】
本発明のガス吸着剤は、例えば、担体及び上記有機ケイ素化合物として、互いに反応して結合可能なものを選び、それらを反応させた後、上記の酸で中和することにより得ることができる。有機ケイ素化合物は、担体との反応後、アミノ基及び／又はイミノ基が担体上に十分存在させることができるものが好ましい。
【００１９】
上記担体としては、アミノ基及び／又はイミノ基を有する有機ケイ素化合物との反応性が良好であるという観点から、ヒドロキシル基を有する化合物を用いることができ、活性炭又はヒドロキシル基を有する金属酸化物を用いることが好ましい。ヒドロキシル基を有する金属酸化物としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、及び亜鉛酸化物等が挙げられる。
【００２０】
活性炭及びヒドロキシル基を有する金属酸化物は、その表面が、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物、カルボン酸塩、アンモニア、脂肪族若しくは芳香族アミン、アミノ基含有高分子等のアルカリに浸漬する等の方法によりアルカリ処理されているものであってもよい。
【００２１】
本発明においては、上記の担体のなかでも、ヒドロキシル基を有する金属酸化物を用いることが好ましい。この場合、ガス吸着剤を基材に付与してガス吸着素材を得るときに、基材の色相への影響をより小さくすることが可能となる。更に、シリカが、表面のヒドロキシル基に富み、アミノ基及び／又はイミノ基を有する有機ケイ素化合物の担持量を多くすることができることから、特に好適である。
【００２２】
また、本発明において用いられる担体の平均粒径は、１ｎｍ〜５μｍの範囲であることが好ましく、１ｎｍ〜１μｍの範囲であることがより好ましく、１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることがさらにより好ましく、１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることが最も好ましい。担体の平均粒径が１ｎｍ未満であると、アミノ基及び／又はイミノ基を有する有機ケイ素化合物を担持する能力が乏しくなり、十分なガス吸着性が得られにくくなる傾向がある。また、平均粒径が５μｍを超えても、担体の表面積が小さくなるため、十分なガス吸着性が得られにくくなる傾向がある。更に、担体の平均粒径が上記の範囲内であれば、基材の色相への影響を十分小さく（特に、白化現象を抑制）しながらガス吸着素材を製造することが可能となる。また、ガス吸着剤を基材に付着させる際にスプレー法により加工することがあるが、平均粒径が上記範囲内であると、スプレーの目詰まりが発生しにくくなり、ガス吸着剤のスプレー加工適性を向上させることができる。なお、本発明において平均粒径とは、累積５０％のメジアン径のことをいう。
【００２３】
本発明において用いられるアミノ基及び／又はイミノ基を有する有機ケイ素化合物としては、アミノ基及び／又はイミノ基を１個以上と、担体が有する官能基と反応して結合し得る官能基とを有する化合物が好ましい。担体がヒドロキシル基を有するものである場合、このヒドロキシル基と反応して結合し得る官能基としては、例えば、−ＳｉＯＨ基や−ＳｉＯＲ基（ここで、Ｒは炭化水素基を示し、好ましくは炭素数１〜３のアルキル基である）が挙げられる。
【００２４】
このような官能基を有する有機ケイ素化合物としては、例えば、３−アミノプロピルトリヒドロキシシラン、メトキシ（３−アミノプロピル）ジヒドロキシシラン、エトキシ（３−アミノプロピル）ジヒドロキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルジメチルメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルジメチルエトキシシラン、γ−（２−アミノエチルアミノ）プロピル（イソプロポキシ）ジメトキシシラン、２−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられる。
【００２５】
担体に、アミノ基及び／又はイミノ基を有する有機ケイ素化合物を担持させるには、例えば、上記有機ケイ素化合物の水溶液（通常、５〜４０質量％程度）に上記担体を加え、室温で１０分〜５時間程度撹拌する方法が挙げられる。有機ケイ素化合物の使用量は、担体１ｇに対して０．１〜５ｇとするのが好ましく、０．５〜２ｇとするのがより好ましい。
【００２６】
また、アミノ基及び／又はイミノ基の一部又は全部を、炭酸、蟻酸及び酢酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の酸で中和するには、例えば、上記で得られた水溶液に、ｐＨが当初の１１〜１２から４〜１０になるまで、好ましくは６〜１０になるまで、炭酸ガス、ドライアイス、蟻酸及び酢酸のうちの１種以上を加えて中和する方法が挙げられる。このような中和処理を経て、本発明のガス吸着剤が含まれる水分散液を得ることができる。なお、中和後に、必要に応じて、分散剤（好ましくは非イオン界面活性剤）、増粘剤、防腐剤等の従来公知の成分を添加してもよい。また、水分散液の水を除去して、粉末状のガス吸着剤を得ることもできる。
【００２７】
本発明のガス吸着剤は、担体に担持された有機ケイ素化合物由来のアミノ基及び／又はイミノ基が、炭酸、蟻酸及び酢酸からなる群より選ばれる１種以上の酸で中和されていることにより、熱処理或いは経時の熱履歴を受けた場合であっても、酢酸等の酸性系のガス及びアルデヒド系のガスに対するガス吸着性が十分維持されるという優れた耐熱性を有することができる。具体的には、熱処理でいうと２００℃で５分程度まで、また、経時の熱履歴でいうと１００℃で１００時間程度まで、ガス吸着性を十分維持することができる。
【００２８】
本発明のガス吸着剤のガス吸着性に耐熱性が発現する機構については、本発明者らは以下のとおり推察する。すなわち、上記の酸で中和された有機ケイ素化合物由来のアミノ基及び／又はイミノ基は、熱を受けても脱酸して遊離のアミノ基やイミノ基になるため、変性が進行しにくくなっているものと考えられる。そのため、熱処理後にも十分な量のアミノ基及び／又はイミノ基が残り、ガス吸着性が維持されたものと考えられる。
【００２９】
なお、本発明においては、担体に担持した有機ケイ素化合物由来のアミノ基及び／又はイミノ基を中和するための酸に、炭酸、蟻酸及び酢酸からなる群より選ばれる１種以上の酸を用いることが重要である。中和酸として、塩酸や硫酸などの強酸、クエン酸やリンゴ酸などの有機酸等を用いた場合、本願発明の効果を得ることができない。その理由としては、中和塩が強固であるため、ガス吸着性そのものが低くなるとともに、上記の脱酸による耐熱性も発現しにくくなることが考えられる。
【００３０】
本発明のガス吸着剤は、熱処理を加えなくても十分なガス吸着性を有するため、そのまま用いることもできる。
【００３１】
次に、本発明のガス吸着素材について説明する。
【００３２】
本発明のガス吸着素材は、基材に、上記本発明のガス吸着剤を付与してなるものであり、ガス吸着剤の付与後、適宜、風乾或いは熱処理されていてもよい。
【００３３】
基材としては、例えば、繊維、プラスチック、紙、ガラス、活性炭、セラミックス等が挙げられる。繊維の素材としては、特に制限はなく、綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維、ポリエステル、ナイロン、アクリル、ポリオレフィン等の合成繊維、アセテート等の半合成繊維、レーヨン等の再生繊維及びこれらの複合繊維が挙げられる。
【００３４】
基材の形状は特に制限されず、使用形態に合わせて適宜選択することができる。また、ガス吸着素材を製造した後に必要に応じて適宜成形加工することもできる。
【００３５】
基材にガス吸着剤を付与する方法としては、本発明のガス吸着剤をそのまま、又は、水やアルコール等の溶媒で適宜希釈又は濃縮した分散液を用いて、スプレーやコーティング等の公知の方法により塗布する方法や、浸漬する方法等が挙げられる。このとき、ガス吸着剤又はその分散液には適宜バインダーを添加してもよい。バインダーとしては、従来公知のものを特に制限なく用いることができ、例えば、ポリビニルアルコール、アクリルエマルジョン、酢酸ビニルエマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン、メチルセルロース、アクリル−エチレン共重合体エマルジョン、ウレタン系エマルジョン、シリコーンエマルジョン等が挙げられる。
【００３６】
また、上述したように本発明のガス吸着剤を水等の溶媒が含まれる分散液として得た場合、分散液から溶媒を留去して得られる粉体状のガス吸着剤と、上記バインダーとを混合し、この混合物を基材に塗布することができる。
【００３７】
バインダーの使用量については、バインダーが多すぎるとガス吸着性が低下する場合がある。そのため、バインダーの使用量は、基材へのガス吸着剤の保持性とガス吸着性とをバランスさせる点から、ガス吸着剤１ｇに対して０．１ｇまで、好ましくは０．０２〜０．５ｇとするのがよい。
【００３８】
基材にガス吸着剤を付与した後は、基材の種類や付与量に応じて、適当な条件により熱処理を施すことができる。
【００３９】
更に、本発明のガス吸着素材の製造方法について具体例を示しながら説明する。例えば、基材が繊維製品である場合、特に、織物、編物や不織布等の布帛である場合、ガス吸着剤を含む処理液を用意し、この処理液を基材に塗布する、又は処理液に基材を浸漬する方法により、基材にガス吸着剤を付与することができる。この後、基材を加熱乾燥することで、ガス吸着素材が得られる。処理液におけるガス吸着剤の分散媒としては、環境や安全性の点で、水、メタノールやエタノール等の低級アルコールが好ましい。
【００４０】
処理液中のガス吸着剤の濃度は、製造されるガス吸着素材の目的や用途によって適宜設定されるが、ガス吸着性や風合、外観などを考慮すると、ガス吸着剤の含有割合が０．００１〜３質量％であることが好ましい。
【００４１】
また、上記の処理液には、本発明のガス吸着剤の他に、繊維加工に用いられる従来公知の成分、例えば、抗菌剤、難燃剤、帯電防止剤、柔軟剤、防皺剤等を適宜含有させることができる。
【００４２】
加熱乾燥の条件は、通常の繊維製品における熱処理条件を適用できる。本発明においては、２００℃で５分程度までの熱処理条件で加熱乾燥を行った場合であっても、優れたガス吸着性を達成することができる。
【００４３】
本発明のガス吸着素材は、例えば、空気清浄器用フィルター、ガス吸着シート、壁紙、カーテン、カーペット等の内装材、カーシート、天井材等の自動車用内装材等のガス吸着用装飾材等の各種部材として、ガス吸着が必要とされる空間で利用することができる。本発明のガス吸着素材から構成されるこれらの部材は、熱処理や経時での熱履歴を受けた場合であっても、酸性系ガスやアルデヒド系ガスの吸着除去能を従来よりも高く維持することが可能である。また、上記の部材は、その製造工程において熱処理が施される場合であっても、従来よりもガス吸着性を高水準に維持することが可能であることから、生産性や加工性に優れたものとなり得る。
【実施例】
【００４４】
以下に実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。
【００４５】
＜ガス吸着素材の製造＞
（実施例１）
コロイダルシリカ（日産化学（株）、商品名「スノーテックス３０」、平均粒径１０〜２０ｎｍ、シリカ含有量３０質量％）４３７ｇに、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、反応液のｐＨが９になるまで炭酸ガスを吹き込んで中和処理を施した後、更に水４９６ｇを加えて、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。なお、中和処理前の反応液のｐHは１１．６であった。
【００４６】
次に、上記で得られた水分散液を５０倍に希釈して、０．４質量％のガス吸着剤水分散液（処理液）を調整し、これにポリエステル１００％黒染色布（（株）色染社製）を、ピックアップ５０質量％（ガス吸収剤の付与量が布に対して、０．４質量％×５０質量％＝０．２質量％となる条件）で浸漬処理した。そして、浸漬処理後の布を１６０℃で２分間乾燥することにより、ガス吸着素材を得た。
【００４７】
（実施例２）
コロイダルシリカ（日産化学（株）、商品名「スノーテックス３０」、平均粒径１０〜２０ｎｍ、シリカ含有量３０質量％）４３７ｇに、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、反応液のｐＨが９になるまで炭酸ガスを吹き込んで中和処理を施した後、更に水４９６ｇを加えて、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。なお、中和処理前の反応液のｐHは１１．６であった。
【００４８】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００４９】
（実施例３）
コロイダルシリカ（日産化学（株）製、商品名「スノーテックス２０Ｌ」、平均粒子径５０ｎｍ、シリカ含有量２０質量％）６６５ｇに、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、反応液のｐＨが９になるまで蟻酸を加えて中和処理を施した後、更に水２６８ｇを加えて、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。なお、中和処理前の反応液のｐHは１１．４であった。
【００５０】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００５１】
（実施例４）
実施例１と同様にして得られた水分散液を５０倍に希釈して、０．４質量％のガス吸着剤水分散液（処理液）を調整し、これにポリエステル１００％黒染色布（（株）色染社製）を、ピックアップ５０質量％で浸漬処理した。そして、浸漬処理後の布を室温で１昼夜風乾することにより、ガス吸着素材を得た。
【００５２】
（実施例５）
コロイダルシリカ（日産化学（株）製、商品名「スノーテックスＰＳ−Ｓ」、平均粒子径１００ｎｍ、シリカ含有量２０質量％）６６５ｇに、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、反応液のｐＨが９になるまで炭酸ガスを吹き込んで中和処理を施した後、更に水２６８ｇを加えて、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。なお、中和処理前の反応液のｐHは１１．６であった。
【００５３】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００５４】
（実施例６）
シリカ（東ソー・シリカ（株）製、商品名「Ｅ−２２０Ａ」、粒径約１μｍ）１３３ｇに水３００ｇを加えて攪拌し、これに、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、反応液のｐＨが９になるまで蟻酸を加えて中和処理を施した。なお、中和処理前の反応液のｐHは１１であった。中和処理後の反応液に、分散剤として「セロポールＰＣ−３００」（三洋化成（株）製商品名）１５ｇ、「ロードポール２３」（ローディア日華（株）製商品名）の１０質量％水溶液を２０ｇ及び「ソフタノール１２０」（日本触媒（株）製商品名）１０ｇと、水４５５ｇとを加え、これらを十分に攪拌して、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。
【００５５】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００５６】
（実施例７）
コロイダルシリカ（日産化学（株）製、商品名「スノーテックス３０」、平均粒子径１０〜２０ｎｍ、シリカ含有量３０質量％）４３７ｇに、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、反応液のｐＨが９になるまで炭酸ガスを吹き込んで中和処理を施した後、更に水４９６ｇを加えて、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。なお、中和処理前の反応液のｐHは１１．６であった。
【００５７】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００５８】
（実施例８）
コロイダルシリカ（日産化学（株）製、商品名「スノーテックス３０」、平均粒子径１０〜２０ｎｍ、シリカ含有量３０質量％）４３７ｇに、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルジメチルメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、反応液のｐＨが９になるまで炭酸ガスを吹き込んで中和処理を施した後、更に水４９６ｇを加えて、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。なお、中和処理前の反応液のｐHは１１．６であった。
【００５９】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００６０】
（実施例９）
コロイダルシリカ（日産化学（株）製、商品名「スノーテックス３０」、平均粒子径１０〜２０ｎｍ、シリカ含有量３０質量％）４３７ｇに、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、反応液のｐＨが９になるまで炭酸ガスを吹き込んで中和処理を施した後、更に水４９６ｇを加えて、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。なお、中和処理前の反応液のｐHは１１．６であった。
【００６１】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００６２】
（実施例１０）
コロイダルシリカ（日産化学（株）製、商品名「スノーテックスＯ」、平均粒子径１０〜２０ｎｍ、シリカ含有量２０質量％）６６５ｇに、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、反応液のｐＨが６になるまで炭酸ガスを吹き込んで中和処理を施した後、更に水２６８ｇを加えて、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。なお、中和処理前の反応液のｐHは１１．６であった。
【００６３】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００６４】
（比較例１）
コロイダルシリカ（日産化学（株）、商品名「スノーテックス３０」、平均粒径１０〜２０ｎｍ、シリカ含有量３０質量％）４３７ｇに、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した後、更に水４９６ｇを加えて、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。
【００６５】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００６６】
（比較例２）
コロイダルシリカ（日産化学（株）、商品名「スノーテックス３０」、平均粒径１０〜２０ｎｍ、シリカ含有量３０質量％）４３７ｇに、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、反応液のｐＨが９になるまで塩酸を加えて中和処理を施した後、更に水４９６ｇを加えて、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。なお、中和処理前の反応液のｐHは１１．６であった。
【００６７】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００６８】
（比較例３）
コロイダルシリカ（日産化学（株）、商品名「スノーテックス３０」、平均粒径１０〜２０ｎｍ、シリカ含有量３０質量％）４３７ｇに、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、反応液のｐＨが９になるまでクエン酸を加えて中和処理を施した後、更に水４９６ｇを加えて、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。なお、中和処理前の反応液のｐHは１１．６であった。
【００６９】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００７０】
（比較例４）
シリカ（東ソー・シリカ（株）製、商品名「Ｅ−２２０Ａ」、粒径約１μｍ）１３３ｇに水３００ｇを加えて攪拌し、これに、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、分散剤として「セロポールＰＣ−３００」（三洋化成（株）製商品名）１５ｇ、「ロードポール２３」（ローディア日華（株）製商品名）の１０質量％水溶液を２０ｇ及び「ソフタノール１２０」（日本触媒（株）製商品名）１０ｇと、水４５５ｇとを加え、これらを十分に攪拌して、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。
【００７１】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００７２】
（比較例５）
コロイダルシリカ（日産化学（株）製、商品名「スノーテックス３０」、平均粒子径１０〜２０ｎｍ、シリカ含有量３０質量％）４３７ｇに、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、反応液のｐＨが９になるまで塩酸で中和処理を施した後、更に水４９６ｇを加えて、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。なお、中和処理前の反応液のｐHは１１．６であった。
【００７３】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００７４】
（比較例６）
コロイダルシリカ（日産化学（株）製、商品名「スノーテックス３０」、平均粒子径１０〜２０ｎｍ、シリカ含有量３０質量％）４３７ｇに、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、反応液のｐＨが９になるまでクエン酸で中和処理を施した後、更に水４９６ｇを加えて、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。なお、中和処理前の反応液のｐHは１１．６であった。
【００７５】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００７６】
（比較例７）
コロイダルシリカ（日産化学（株）製、商品名「スノーテックス３０」、平均粒子径１０〜２０ｎｍ、シリカ含有量３０質量％）４３７ｇに、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルジメチルメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、反応液のｐＨが９になるまで塩酸で中和処理を施した後、更に水４９６ｇを加えて、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。なお、中和処理前の反応液のｐHは１１．６であった。
【００７７】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００７８】
（比較例８）
コロイダルシリカ（日産化学（株）製、商品名「スノーテックス３０」、平均粒子径１０〜２０ｎｍ、シリカ含有量３０質量％）４３７ｇに、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン６７ｇを添加した反応液を、室温で約２時間攪拌した。次に、この反応液に、反応液のｐＨが９になるまで塩酸で中和処理を施した後、更に水４９６ｇを加えて、ガス吸着剤の濃度が２０質量％である水分散液を得た。なお、中和処理前の反応液のｐHは１１．６であった。
【００７９】
次に、上記で得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００８０】
（参考例１）
比較例１と同様にして得られた水分散液を５０倍に希釈して、０．４質量％のガス吸着剤水分散液（処理液）を調整し、これにポリエステル１００％黒染色布（（株）色染社製）を、ピックアップ５０質量％で浸漬処理した。そして、浸漬処理後の布を室温で１昼夜風乾することにより、ガス吸着素材を得た。
【００８１】
［ガス吸着剤のスプレー加工適性評価］
実施例及び比較例で得られたガス吸着剤の水分散液について、以下の方法によりスプレー加工適性を評価した。結果を表１に示す。
【００８２】
ガス吸着剤の濃度が２０質量％であるガス吸着剤水分散液５０ｍＬを、ハンドスプレーボトル（商品名「スプレイヤーポンプＺ−３０５−１０１」、（株）三谷バルブ製）に入れ、ガス吸着剤が無くなるまでスプレー操作を繰り返した。このときのスプレーの目詰まり具合から、スプレー加工適性を下記基準に基づいて３段階で判定した。
○：試験の初期と最後で抵抗力が変わらず、ガス吸着剤を全てスプレーすることができる。
△：ガス吸着剤をスプレーから出すときの抵抗は次第に大きくなるが、ガス吸着剤を全て出すことができる。
×：スプレーが目詰まりして、ガス吸着剤を全て出すことができない。
【００８３】
【表１】
0005001826.tif 000002
【００８４】
［ガス吸着素材の評価］
上記の実施例及び比較例で得られたガス吸着素材について、ガス吸着性及び色相を以下の方法により評価した。結果を表２に示す。
【００８５】
（ガス吸着性）
５Ｌのテドラーバックに、得られたガス吸着素材を１０ｃｍ×１０ｃｍ（１００ｃｍ２）の大きさに切ったものを入れて封をし、中の空気をアスピレーターで完全に除去した。この中に、酢酸の初発濃度５０ｐｐｍ、又はアセトアルデヒドの初発濃度２０ｐｐｍを含む窒素ガス３Ｌを封入し、室温で２時間放置後の酢酸又はアセトアルデヒドの濃度を測定し、下記式によりその減少率を求めた。
【００８６】
【数１】
0005001826.tif 000003
【００８７】
（色相）
ガス吸着素材の色相を、目視にて下記基準に基づいて３段階で判定した。
○：未加工のポリエステル１００％黒染色布と同等の色調である。
△：斑や白粉はみられないが、素材表面が全体にやや白っぽく見える。
×：素材表面に白い斑が見られる、又は、白粉が見られる。
【００８８】
【表２】
0005001826.tif 000004
【００８９】
表２に示されるように、シリカに担持された有機珪素化合物由来のアミノ基を炭酸で中和して得られるガス吸着剤を用いて製造された実施例１のガス吸着素材は、その製造過程において熱処理が施されているにもかかわらず、酢酸及びアセトアルデヒドに対するガス吸着性が熱処理なしの場合（実施例４）と同程度に維持されていることが確認された。また、シリカに担持された有機珪素化合物由来のアミノ基を炭酸又は蟻酸で中和して得られるガス吸着剤を用いて製造された実施例２〜１０のガス吸着素材についても、酢酸及びアセトアルデヒドに対するガス吸着性が十分であることが確認された。
【００９０】
一方、シリカに担持された有機ケイ素化合物由来のアミノ基を中和していないガス吸着剤を用いて製造された比較例１のガス吸着素材は、その製造過程において熱処理が施されていることで、熱処理が無い場合（参考例１）に比べて酢酸及びアセトアルデヒドに対するガス吸着性がかなり低下していることが分かる。また、アミノ基を塩酸で中和した比較例２、５、７及び８、アミノ基をクエン酸で中和した比較例３及び６においても、酢酸及びアセトアルデヒドに対するガス吸着性が低いことが分かる。
【００９１】
（実施例１１）
実施例１と同様にして得られた水分散液を１０倍に希釈して、２質量％のガス吸着剤水分散液（処理液）を調整し、これにポリエステル１００％黒染色布（（株）色染社製）を、ピックアップ５０質量％（ガス吸収剤の付与量が布に対して、２質量％×５０質量％＝１質量％となる条件）で浸漬処理した。そして、浸漬処理後の布を１６０℃で２分間乾燥することにより、ガス吸着素材を得た。
【００９２】
（実施例１２）
実施例５と同様にして得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００９３】
（実施例１３）
実施例６と同様にして得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００９４】
（実施例１４）
実施例７と同様にして得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００９５】
（比較例９）
比較例４と同様にして得られた水分散液を用いたこと以外は実施例１１と同様にして、ガス吸着素材を得た。
【００９６】
実施例１１〜１４及び比較例９で得られたガス吸着素材について、色相を上記の方法により評価した。結果を、実施例１、５、６及び７、比較例４の結果と合わせて表３に示す。
【００９７】
【表３】
0005001826.tif 000005
【００９８】
表３に示されるように、実施例１、５、６及び７のガス吸着剤は、基材への付着量を多くしても基材の色相への影響がほとんどないことが分かった。一方、比較例４のガス吸着剤は、付着量が多いと基材の色相変化が更に大きくなり、内装材に用いる場合には実用性に劣ることが分かる。
【００９９】
以上説明したように、本発明に係るガス吸着剤は、ガス吸着素材の製造過程において熱処理が施されても優れたガス吸着性を発揮することができる。なお、比較例１のような従来のガス吸着剤は、ガス吸着素材の製造時に熱処理を加えなければ十分なガス吸着性を発揮し得る。しかし、通常、ガス吸着剤の水分散液を用いて各種素材を加工する場合、工程のスピードアップを図るため、熱処理等で水を蒸発させることが不可欠である。これに対して、耐熱性に優れた本発明に係るガス吸着剤によれば、優れたガス吸着性を有するガス吸着素材を効率よく製造することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明によれば、ホルムアルデヒドやアセトアルデヒド等のアルデヒド系の悪臭ガスや、酢酸や酪酸等の有機酸に代表される酸性の悪臭ガスの吸着性能に十分優れるとともに、熱によるガス吸着性能の低下を従来よりも小さくできるガス吸着剤を提供することができる。また、本発明によれば、熱処理や経時での熱履歴を受けた場合であっても、上記悪臭ガスに対する吸着性能を従来よりも高く維持することが可能なガス吸着素材を提供することができる。
【０１０１】
また、本発明のガス吸着素材によれば、素材の製造時或いは加工時に熱処理や経時での熱履歴を受けた場合であっても、ガス吸着性能の低下を十分抑制することができることから、生産性或いは加工性と、ガス吸着性能とを従来よりも高水準で両立することが可能となる。本発明のガス吸着素材は、家庭用又は車両用の空気清浄器用フィルターをはじめ、壁紙、カーテン、カーペット等の内装材、カーシート、天井材等の車両用の内装材へ利用することができ、酸性系ガスやアルデヒド系ガスの吸着除去を従来よりも高い減少率で達成することができる。