JPH06505916A - ガス状物質を吸着するための材料を配合した自己再生性組成物から成る受動フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【技術的分野】

本発明は、ガス状物質、特ににおいを発する物質を周囲空気から取り出し、保持 し、その後これらの物質、及び／又は酸化又は還元によって破壊したそれらの残 留産物を徐々に放出することのできる材料から成る自己再生性組成物を含む受動 フィルターに関するものである。以下に本発明を、においを発するガス状物質を 基にして説明する０本発明は、ガス状物質かにおいを発するか発しないかによっ て、ガス状物質への適用が除外されるものではない。

【技術の背景】

スエーデンの特許公告５Ｅ−Ｃ−３８７６８１から、断熱性及び収着性をもった 顆粒を含む材料配合物層で表面を被覆することによって、表面における縮合物の 出現を防止又は減少させることは公知である。その公知の被膜が、受動フィルタ ーのように作用することによって、それが接触している空気からにおいを除去す ることもできることが偶然に判明した。しかしながら連続実験の結果、公知の被 膜のにおい除去特性は弱いことがわかった、すなわちそれは速やかに飽和し、そ の時点でにおいを取り込む能力は消失し、被膜それ自身かにおいを出し始めた。 多孔質材料はにおいを取り込む能力をもっていることはずっと以前から知られて いる。においを発する物質によって汚染された空気を機械的換気によってフィル ターを通過させる換気装置において多孔質材料がフィルターとして用いられる。 この用途は多数の特許公告、例えば５Ｅ−Ｃ−２１８１６４、ＤＥ−Ａ−２１２ ９７９５、ＤＨ−Ａ−１６１９５８６、及びＵＳ−Ａ−４６０４１１０から公知 である。 特許公告ＤＥ−Ａ−３７３５２２２、及びＤＥ−Ａ−３８０１６５２には特殊な 場合が記載されている。ここに記載されている装置の目的は、汚染された建物構 造と、生活のための部屋とを遮断するために、化学的収着層と拡散防止層とを組 み合わせて配設することである。 多孔質材料を用いて、においを発する物質な液相に吸収させるか又は液体に溶解 することもできる、例えばいわゆる“ｃａｔ　１ｉｔｔｅｒ（猫の寝わら）”、 又は清掃作業用収着物質として役立つ、特許公告ＷＯ−８２１０４４０８及びＧ Ｂ−Ａ−１５９３０５８はこの種の材料を記載している。 多孔質材料は、装置の包装及び隙間の湿気を取り出すための吸湿性添加剤と組み 合わせても用いられる。このような材料は特許公告ＤＥ−Ｂ−１２６０４４１か ら公知である。 特許公告５Ｅ−Ｃ−３８７６８１に記載された物質のにおいを取り込む能力が上 記のように観察された結果、これまで無視されてきた室内空気中のにおいを発す る物質又は化学物質除去に関する技術に、すなわちにおいを発する物質は揮発性 であり、ガス状態においてのみにおい、気体の法則に従うという事実を利用する ことに道を開いた。 においを発する物質は多かれ少なかれ揮発性で、においを発する物質の表面から 分子又は微粒子が蒸発することによってにおいが生ずる。その蒸発は周囲空気が 飽和するまで続く、この状態で多くのにおいを発する物質が取り去られ、そして においを発する物質の表面では蒸発する。 においを発する物質の特徴は、“においを知覚する濃度は非常に低濃度で（原則 として数ミリグラム／　ｍｌ空気）、（においを知覚する濃度は）飽和点に達す るずっと前にあられれる”ということである、空気中におけるにおいを知覚でき るにおいを発する物質の濃度はにおい域値と呼ばれる。においを除去するために は、においを発する物質表面から発散するより多くのにおい分子を空気中から取 り除き、においを発する物質濃度かにおい域値より低くなるようにしなければな らない。 においを発する物質はガス圧をもち、室内へのその拡散は気体の法則に従う、こ れが、臭気が閉鎖室内に非常に速く広がる理由である０分圧の結果、臭気分子は 多孔質材料に浸入し、そこではそれらは空気空間におけるよりもゆっくり動く、 そのため多孔質表面は、放出するよりも多（の臭気分子を取り込む、しかしなが ら大部分の多孔質材料では非常に速く平衡に達し、その時多孔質材料における分 圧が周囲空気中の分圧に等しくなる。その時には多孔質材料はそれが取り込んだ 量と同じ量の臭気分子を放出する。多孔質材料はもはやそれ以上においを取り込 むことができない、空気中のにおいを発する物質の濃度が低くなると、多孔質材 料における分圧がより高くなるために臭気分子は放出される。そして多孔質材料 はにおい始める。 水、より好適には水蒸気は、においを発する物質と二極的に結合する非常に良い 能力を有する。においを発する物質は原則として水にも溶ける。この状況は、例 えば煙りで駄目になった衣類などのにおいの除去にも利用される。その際衣類製 品を交互に過圧蒸気にさらし、その後真空にし、それによって孔及び毛細管に侵 入した臭気分子を除去するという方法がある。この清浄法は特許公告ＥＰ−Ａ− ０１１１４６６に記載されている。この状況は多孔質材料とにおいを発する物質 との結合力を高めるためにも利用される。これも例えば特許公告５Ｅ−Ａ−２１ ８１６４に記載されている。 【発明の説明］ 本発明の目的は、ガス状物質、特ににおいを発するガス状物質のための自己再生 性受動フィルターであって曝露環境におけるその強度ピークをカットできるフィ ルターを提供することである。 上記特許公告に記載された材料に共通して言えることは。 それらが成る時間後に飽和され、その後は脱臭剤としては作用しなくなることで ある。室内の臭気強度が低下すると、飽和した材料は臭気を放出し始め、そのた め交換しなければならない、特許公告ＤＥ−Ａ−３７３５２２２、及びＤＥ−Ａ −３８０１６５２に記載の材料は、この材料が飽和したときの問題を解決するた めに機械的換気と組み合わせて使われることが示唆されている。 スエーデン特許５Ｅ−Ｃ−３８７６８１に記載の遮断−並びに取着材料（ここで はＡと呼ぶ）はにおいを発する物質を取り込むこともできることが証明された。 この能力は、その材料の飽和が非常に速くおこるため制限される０周囲空気から 直接分子を取り込んで水と結合させる能力をもつもう一つの材料（ここではＢと 呼ばれる）を加えることによって、臭気を取り込む能力が改善された配合材料が 得られる。二つの成分Ａ、Ｂは材料混合物中に顆粒の形で存在することが好まし い、これらの顆粒を微孔質格子に一緒に固定する結合剤が最初から水分を含む場 合、その材料配合物において最大水分パーセントが得られる。 材料成分ＡとＢとを組み合わせることは、臭気物質が空気から一部は第一材料成 分Ａに吸着することによって、一部は第二材料成分Ｂへの吸収（これは第二材料 成分Ｂに結合した水が、その溶解能力、又は分子に二極性に結合する能力によっ て臭気物質を吸収することに基づく）によって取り込まれることを意味する。 実験では驚くべきことに、材料成分ＡとＢとの混合比を種々変えろと、異なる臭 気収着特性をもった材料配合物が得られることがわかった。第一の材料成分Ａの 部分が大きくなればなるほど、材料混合物はより速やかに飽和点に達し、臭気物 質は材料混合物からより簡単に脱着する。 第二の材料成分Ｂの部分が太き（なればなるほど、材料混合物が飽和点に達する までの時間は長くなり、臭気物質は材料混合物から脱着しにくくなる。 驚くべきことに、発明の目的は、第一材料成分Ａが５〇−９５％、より好適には ８０−９０％（重量％）、第二材料成分Ｂが５−５０％、より好適には１０−２ ０％（重量％）という混合比の材料配合物で達せられることがわかった。 この混合比で、臭気にさらされた部屋の大部分から十分速く臭気を取り除くこと ができるにおい収着能が得られ、室内のにおいの拡散がやんだときににおいを発 する物質及び場合によってはそれらの酸化残留産物を、におい域値を上回ること なく十分ゆっくりと放出する脱着能が得られる。臭気の拡散が特殊な場合には材 料成分Ａ及びＢの混合比を変える必要がある。 好適には第一の材料成分Ａは１種類以上の多孔質材料、例えばパーライト、ゼオ ライト、ベントナイト、粉末状二酸化珪素又はクリストバル石と、１種類以上の 水収着材料である第二の材料成分Ｂ１例えば、シリカゲル、澱粉又はセルロース 誘導体、石膏、アルカリ珪酸塩、珪酸アルミニウム又はフラー土などから成り、 ここに関与する材料は結合剤によって格子状に結合した状態に維持される。その 上、材料成分Ａ、Ｂの少な（とも１種類以上の顆粒に、周囲空気から除去すべき においを発する物質を酸化及び／又は還元及び／又はその他の方法で反応する物 質を収着させることも好ましい、その顆粒に、においを発する物質との反応の生 起に役立つ物質としてどんな物質を使うかによって、水のｐＨを高めたり又は低 くしたりする物質を収着させることもできる。 発明による材料配合物が、何らかのにおいを発する物質をもった空間の表面層、 例えば天井又は壁に配設される場合、臭気分子は顆粒にある孔路に侵入し、そこ でゆっくりと移動し、一部は孔路に結合した水分によって捕らえられる。そのた め単位時間につき孔路から放出される臭気分子よりもより多くの臭気分子が孔路 に捕らえられる。そのため蒸発する臭気物質のガス圧は収着表面近くが低（、そ こにより多くの臭気分子が移動して、分圧の差を均す。 室の容積及び材料配合物で処理される表面積と、臭気除去能力との間に直接的比 例関係があることが証明された。においにさらされた室の容積に対して収着面積 が大きければ大きいほど、本発明による材料配合物はそれだけ速く空気分子の１ 組を収着して、空気中の濃度を十分、におい域値以下に保つことができる。実験 の結果は、においにさらされた大部分の環境では、ｍ′で表された材料配合物は 、ｍ″で表された部屋容積の少なくとも１／４の表面を覆う、覆われた面積がよ り小さい場合、成る与えられた臭気物質濃度において部屋を無臭にするための時 間は延長する。 材料配合物の厚さとその収着能との間にも関係がある０層が厚ければ厚いほど、 空気中の臭気物質の成る与えられた濃度では、層が飽和するまでの時間は長くな る０層の厚さは０．５−５ｍｍ、より好適には１．０−２．０ｍｍである。 普通、においにさらされた環境では層の厚さは約１．５ｍｍで十分である。 大部分のにおいを発する物質は化学的に不安定であり、酸化又は分解を受けてそ の他の、普通はにおいを発しない物質になる。この分解過程は、においを発する 物質が微孔質の広い面に広がることによって促進される。 においを発する物質の酸化は触媒によって促進される。驚くべきことに、数種の 金属酸化物、例えば酸化鉄、酸化鉛、酸化亜鉛及び酸化チタンなどは顕著な触媒 的影響をもっている。この影響は、本発明による材料配合物が成る有機においを 発する物質を収着するにつれて周囲空気中に二酸化炭素量が著しく増加すること によって示される。水蒸気量も少しとはいえ増加する。においを発する物質が有 機物質である場合はこれは酸化がおきたことを示す、蒸気のほんのわずかの増加 は、放出水分の大部分が材料配合物中の第二の材料成分Ｂによって取り込まれた ことを示す。 本発明による材料配合物に結合した水分は、においを発する物質に結合する能力 の他にもう一つの機能を有する。その水分は周囲大気中の相対湿度と共に変化す る。湿度が低下したとき、微孔質格子に結合した水分は蒸発し、それと共ににお いを発する物質の一部及びにおいを発する物質によって生成した酸化産物を放出 する。においを発する物質の酸化と関連して生成した水分はこうして、においを 取り込む直接的能力、及びその後そのにおいを放出する能力を改善する。第二の 材料成分Ｂに結合する水の量は、相対的湿度の上昇とは対応せず、したがって直 ちに蒸発し始める。 ガス吸収能をもった液体をにおい除去材料配合物で覆われた面上に噴霧すること によって、においを発する物質の取り込みを強化することもできる。この液体は 好適には水から成るが、例えば水−及びアルコール溶液又は過酸化水素溶液から 形成されてもよい、この方法は、加速プロセスの使用が好ましい例えば火事の後 などに、においを除去するために用いられる。微孔質表面の加速的クリーニング も同様に、このような液体を霧状にしてにおい除去材料配合物に覆われた表面に 噴霧することによって達せられる。その後材料配合物は非常に速くこの液体を取 り込み、液体は毛細管力によって多孔質格子全体にひろがって侵入する。もしも 同時に周囲空気の相対的濃度が低い場合は、表面から非常に速く蒸発がおこる。 これによって比較的多量の水分が短時間に蒸発することができ、形成された酸化 産物の大部分がそのとき運び去られる。 定常的臭気にさらされる空間においては、その臭気源は決して除去されず又は非 常に稀に除去されるから、におい除去は個々に分離したプレートを用いて行われ る０個々のプレートをにおいにさらされる空間に置いたり、それを取り出してに おいを発する物質及びその他の生成産物をにおいにさらされていない換気された 空間に放出する。 本発明によって、部屋／空間の壁、天井及びその他の面を本発明によるにおい除 去材料配合物層でコーティングすることによって部屋及びその他の空間の空気か らにおいを除去する可能性が得られた。におい濃度が場合によって増加した場合 は、そのにおいは表面に取り込まれ、そこでにおいを発する物質はしばら（の間 結合しており、その後放出される。結局、この層から残留産物が放出される前に この層でにおいを発する物質の分解が行われる。このにおい除去材料配合物は、 定期的に利用される公共の部屋、例えば煙の多いオフィス、レストラン、交換室 などで好適に用いることができるが、部屋の後処理のために、例えば火事後又は カビのにおいを消すためにも用いられる０本発明による材料配合物は冷蔵庫でも 好適に用いられ、この場合この材料で覆われた個々のプレートの形で用いるのが 好適である。これらを実際に使っている冷蔵庫の中に置き、異なる食品が相互の 味を取り込む危険性を小さくすることができる。 上記のように、本発明による材料配合物はにおいのないガス状物質を取り込む能 力ももつ、しかしながらこの結果はにおいのある物質の取り込み時のように直接 観察することはできない、この能力を利用して人の嗅覚以外の感覚に影響するガ ス状物質のパーセントを減らすことができる。においのない成るガスは例えば頭 痛をおこしたり不快感を与えたりするが、本発明によってこの材料配合物に取り 込み、分解することができる。 【実施例］ 特に本発明の機能はホルムアルデヒドに関する実験から明らかになる。実験は、 アクリル塗料で行われ、これにパーライト及び／又はフラー土の種々のパーセン トから成る顆粒２０重量％を加えた。実験は内側寸法１０１０００ｘｌＯ００ｘ １０００の試験室で行われた。この室には２５０リットル／時間を抜くことがで きるファンをもったバルブが備えられた。０時間目と４時間目にホルムアルデヒ ド１２．５ｍｇを加え、速やかに蒸発させた。３０分後と、その後は１時間間隔 で、試験室のホルムアルデヒド濃度を測定した。結果を下記の表に示す、この表 は以下に説明する実験５ｌ−Ｓ４の結果である。 Ｓｌ＝完全に空の試験室。 Ｓ２＝試験室に、パーライトのみからなる顆粒をもった微孔質塗料で処理した１ ０１０００Ｘ１０００のプレートを入れる。 Ｓ３＝顆粒がパーライト９０重量％とフラー土１０重量％から成る微孔質塗料で 処理した１０１０００Ｘ５００のプレートを試験室に入れる。 Ｓ４＝顆粒がパーライト５０重量％とフラー土５０重量％とから成る微孔質塗料 で処理した１０１０００Ｘ５００のプレートを試験室に入れる。 Ｃ以下余白） く表〉 時間　ＳＩ　Ｓ２　Ｓ３　Ｓ４ ｏｕｒ Ｏ（１２，５ＰＰＭ　ホルムアルデヒドを加える）０．５　１１　５　５　５ １．０　９　６　５　４ ２、０　７　４　５　３．５ ３、０　６　６　５　３．５ （１２，５ＰＰＭ　ホルムアルデヒドを加える）４．０　１７　８　５　１２ ５．０　１３　６　５　１０ ６．０　１０　５　５　８ 上記表の実験５Ｌ−Ｓ４について次のことが言える。 ＳＬ、ホルムアルデヒド濃度は徐々に消失する；空気は換気によって徐々に薄め られる。 Ｓ２．ホルムアルデヒド濃度は徐々に消失する；空気は換気によって徐々に薄め られる。同時に、パーライトのみを含む多孔質材料はホルムアルデヒドの大部分 を吸着する。ホルムアルデヒドのパーセンテージは換気のため徐々に減少する。 数字の減少が不規則なのは、多分、パーライトは良い吸着能を有するが、非常に 良い脱着能ももっているためである。 Ｓ３．表かられかるように、組成物Ｓ３はコントロールされた仕方でＶＯＣ（揮 発性有機化合物）を吸着及び脱着する所望の効果を与える０組成物は速やかに平 衡状態に達し、その場合試験室のホルムアルデヒド濃度は試験室及び表面の多孔 質コーティングの分圧によってコントロールされる。所望の脱着の結果、試験室 の濃度は試験期間の大部分において一定で、換気の結果濃度が成るレベル以下に まで低下する。 Ｓ４．高濃度のフラー土をもった顆粒混合物は他の顆粒より速くホルムアルデヒ ドを取り込むように見える。同時に示される高い数字は、２回目のホルムアルデ ヒドを加えたときに、微孔質が飽和され、もはやホルムアルデヒドを同じように 取り込むことができないことを示している。 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成５年９月１７日

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】においを発する物質が存在する空間と接触する１つ以上の表面上に 層状に配設される多孔質、収着性、自己再生性材料配合物から成り、空間からガ ス状物質、好適にはガス状においを発する物質を取り込む受動フィルターであっ て、その材料配合物が２つの材料成分（Ａ、Ｂ）を含んで成り、そのうち第一の 材料成分（Ａ）は１種類以上の多孔質材料、例えばパーライト、ゼオライト、ベ ントナイト、粉末状二酸化珪素又はクリストバル石から成り、第二の材料成分（ Ｂ）は周囲空気から直接水分子を取り込むことができる１種類以上の材料、例え ばシリカゲル、澱粉又はセルロース誘導体、石膏、アルカリ珪酸塩、珪酸アルミ ニウム又はフラー土などから成り、材料の成分（Ａ、Ｂ）は結合剤によって格子 状に結合した状態に保たれ、材料配合物において第一の材料成分（Ａ）は５０− ９５％、より好適には８０−９０％（重量％）結合し、第二の材料成分（Ｂ）は ５−５０％、より好適には１０−２０％（重量％）結合する受動フィルター。
2. 【請求項２】材料配合物が、周囲空気から除去されるにおいを発する物質を酸化 及び／又は還元し、及び／又はその他の方法で上記において物質と反応する物質 と結合していることを特徴とする請求の範囲第１項記載の受動フィルター。
3. 【請求項３】材料配合物が１種類以上の金属酸化物、例えば酸化鉄、酸化鉛、酸 化亜鉛又は酸化チタンなどから成る触媒を含んで成る請求の範囲第１項または第 ２項記載の受動フィルター。
4. 【請求項４】材料配合物が、においを発する物質が存在するかも知れない空間を 囲む面上に層状に配設されることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第３項の いずれかの項記載の受動フィルター。
5. 【請求項５】材料配合物の担体、例えば個々のプレートが、においを発する物質 が存在する空間内に置かれることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項の いずれかの項に記載の受動フィルター。
6. 【請求項６】配設される材料配合物のｍ２で表される大きさが、ｍ３で表される 空間容積の最低１／４であることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第５項の いずれかの項に記載の受動フィルター。
7. 【請求項７】配設される材料配合物の層の厚さが０．５−５ｍｍ、より好適には １．０−２．０ｍｍであることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第６項のい ずれかの項に記載の受動フィルター。