消臭剤及び内装材
【課題】本発明の目的は、住宅、自動車等の室内等の空間において、ＶＯＣガス、窒素及び硫黄含有ガス、持ち込み臭等を効率良く吸着分解することができる消臭剤を提供することにある。
【解決手段】本発明の消臭剤は、可視光応答型光触媒と、物理吸着剤と、窒素酸化物、硫黄酸化物のうち少なくともいずれか一方を化学吸着する化学吸着剤と、を含む。
【解決手段】本発明の消臭剤は、可視光応答型光触媒と、物理吸着剤と、窒素酸化物、硫黄酸化物のうち少なくともいずれか一方を化学吸着する化学吸着剤と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消臭剤及び消臭剤を備える内装材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シックハウス症候群の原因物質であるホルムアルデヒド、アセトアルデヒドをはじめとする揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）ガスの低減要求が高まっている。住宅用内装材の場合、建築基準法によってＶＯＣガスの１つであるホルムアルデヒドは規制対象となっているため、法律によって定められた削減基準は達成されている。しかし、持ち込み家具等からＶＯＣガスが発生する場合があるため、さらなるＶＯＣガスの低減が必要になっている。また、自動車の室内においても、ＶＯＣガスの低減、外気から侵入する窒素含有ガス及び硫黄含有ガスの低減要求が高まっている。また、快適空間を創出するため、ＶＯＣガス、窒素含有ガス及び硫黄含有ガス等の低減に加え、タバコ等の持ち込み臭に対する消臭の要望も高い。
【０００３】
そして、住宅、自動車の室内における上記ガスの低減、消臭等の対策として、光触媒を利用した技術が提案されている。例えば、特許文献１には、繊維を主たる構成材としてなる室内内装材であり、該繊維表面に、アルキルシリケート系樹脂、シリコーン系樹脂及びフッ素系樹脂から選ばれた少なくとも１種のバインダと、光触媒材を有することを特徴とする室内内装材料が提案されている。
【０００４】
しかし、光触媒は分解型であるので永続性はあるものの、窒素含有ガス及び硫黄含有ガスが光触媒により分解されると、窒素酸化物、硫黄酸化物が生成し、光触媒を被毒する。その結果、上記ガスの分解性能を劣化させる場合がある。
【０００５】
また、例えば、特許文献２には、上記ガスの分解に使用する光触媒の厚さを厚くし、光触媒の反応生成物である窒素酸化物、硫黄酸化物等の触媒被毒物質の保持量を多くすることによって、触媒が被毒しても、上記ガスの分解性能の劣化を遅らせる技術が提案されている。
【０００６】
また、例えば、特許文献３には、水洗等で触媒被毒物質を除去できる再生可能な光触媒フィルタを搭載した空気浄化システムが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２５４２８１号公報
【特許文献２】特開２００２−１０２７１２号公報
【特許文献３】特開２００５−２０５０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１及び２の光触媒のように、紫外線を利用する光触媒では、室内に紫外線がほとんど入らない環境において、上記ガスの低減、消臭効果が十分に発揮されない場合がある。また、特許文献２のように、光触媒の厚さを厚くしただけでは、触媒被毒による触媒性能の劣化を充分に抑制することはできない。
【０００９】
また、特許文献３の空気浄化システムのように、水洗等によって触媒被毒物質を除去しようとすると、大掛かりな設備が必要となる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、住宅、自動車等の室内等の空間において、ＶＯＣガス、窒素含有ガス及び硫黄含有ガス、持ち込み臭等を効率良く吸着分解することができる消臭剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の消臭剤は、可視光応答型光触媒と、物理吸着剤と、窒素酸化物、硫黄酸化物のうち少なくともいずれか一方を化学吸着する化学吸着剤と、を含む。
【００１２】
また、前記消臭剤において、前記物理吸着剤は、ゼオライト、アパタイト、活性炭のうち、少なくともいずれか１つから選択されることが好ましい。
【００１３】
また、前記消臭剤において、前記化学吸着剤は、アルカリ性を有し、アルミニウム、ビスマス、マンガン、イットリウム、アンチモン、錫、希土類金属、第１ａ族金属、第２ａ族金属のうち、少なくともいずれか１つから選択される金属の水酸化物又は酸化物であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の内装材は、担体と、前記担体に担持した前記消臭剤と、を備える。
【００１５】
また、前記内装材において、前記担体は、積層構造体であって、前記消臭剤は、前記積層構造体の最表層に担持されることが好ましい。
【００１６】
また、前記内装材において、前記担体へ担持する消臭剤中の可視光応答型光触媒の担持量は、０．１〜１０ｇ／ｍ２の範囲であり、前記消臭剤中の物理吸着剤の担持量及び化学吸着剤の担持量は、それぞれ１〜１０ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、住宅、自動車等の室内等の空間において、ＶＯＣガス、窒素含有ガス及び硫黄含有ガス、持ち込み臭等を効率良く吸着分解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る内装材の構成の一例を示す模式断面図である。図１に示すように、内装材１は、編物、不織布又は織物等、繊維を主たる構成材料とする担体１０と、担体１０の表面又は内部に担持される消臭剤と、を有する。担体１０への消臭剤の担持には、例えば、アルキルシリケート系樹脂、シリコーン系樹脂及びフッ素系樹脂等のバインダーが用いられる。消臭剤は、可視光応答型光触媒１２と、物理吸着剤１４と、化学吸着剤１６とを有する。
【００２０】
本実施形態に係る消臭剤の機能について説明する。自動車、住宅の室内空間に存在するＶＯＣガス、窒素含有ガス及び硫黄含有ガス、たばこ臭等の持ち込みガスは、まず、物理吸着剤１４により速やかに吸着される。その後、可視光下において、物理吸着剤１４から離脱したＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガスが、可視光応答型光触媒１２により酸化分解される。具体的には、ＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガスのうち、炭化水素系ガスは、水と二酸化炭素に分解され、窒素含有ガス、硫黄含有ガスは、窒素酸化物及び硫黄酸化物に酸化される。そして、可視光応答型光触媒１２の分解反応により生成した窒素酸化物又は硫黄酸化物は、化学吸着剤１６により化学吸着される。
【００２１】
例えば、触媒に可視光が照射されない場合や、ＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガスが多量に存在する場合等では、可視光応答型光触媒１２が当該ガスを速やかに酸化分解できない場合等がある。しかし、本実施形態の消臭剤には、物理吸着剤１４が含有されているため、上記状況下でも、ＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガスを速やかに吸着することが可能（すなわち、昼夜問わずガス吸着が可能）となる。
【００２２】
また、本実施形態の消臭剤には、可視光応答型の光触媒が含有されている。該光触媒の動作光は、波長λ＜３８０ｎｍの紫外線に限られず、波長３８０ｎｍ以上の可視光も含まれる。したがって、可視光応答型光触媒１２含有の消臭剤は、太陽エネルギの効率的な利用、太陽光以外の光源を使用することができるため、より効率的にＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガスを分解、特に物理吸着剤１４に吸着されているガスを分解することが可能となる。
【００２３】
また、物理吸着剤１４から離脱したガスのうち窒素含有ガス、硫黄含有ガスが、可視光応答型光触媒１２により酸化分解されると、窒素酸化物又は硫黄酸化物となる。そして、これらの生成物は、可視光応答型光触媒１２を被毒し、光触媒の分解効率を低下させる。しかし、本実施形態の消臭剤には、化学吸着剤１６が含有されているため、可視光応答型光触媒１２の触媒反応により生成した窒素酸化物又は硫黄酸化物は、化学吸着剤１６により化学吸着され、光触媒の被毒が抑制される。その結果、長期間光触媒の触媒機能を維持させることが可能となり、メンテナンス回数を減らすことができる。化学吸着剤１６は、触媒被毒物質（窒素酸化物、硫黄酸化物）中の硝酸イオン、硫酸イオンと中和反応を介して、触媒反応生成物と化学的に結合する。このように化学吸着剤１６は、触媒被毒物質と化学的に結合するため、一旦、窒素酸化物、硫黄酸化物が化学吸着剤１６に化学吸着されると、容易に離脱することができない。その結果、光触媒の触媒被毒を安定して抑えることができる。
【００２４】
本実施形態に用いられる可視光応答型光触媒１２は、可視光領域においても光触媒機能を発現するものであれば特に制限されるものではないが、例えば、特許第３５８７１７８号公報、特許第３６０１５３２号公報記載の可視光応答型光触媒１２等が挙げられる。具体的には、ＩＲスペクトル測定において、波数２０５０ｃｍ−１にピークを有し、１２μＭ／ｃｃの濃度のインジゴカルミン水溶液に０．５ｍｇ／ｃｃを混合した場合における１時間当たりの可視光照射時の吸光度減少率が０．３２ＡＢＳ以上である光触媒活性を示し、アミノ基（ＮＨ２−）を有する酸化チタン又は酸窒化チタンを含み、可視光照射下において光触媒活性を示す可視光応答型光触媒が用いられる。また、具体的には、酸化チタン結晶の酸素サイトの一部を窒素原子で置換したＴｉ−Ｏ−Ｎ構成を含み、チタン原子と窒素原子との化学結合を有する、可視光領域において光触媒作用を発現する可視光応答型光触媒が用いられる。より具体的には、窒素ドープ酸化チタン、白金担持増感型酸化チタン等が採用される。
【００２５】
本実施形態に用いられる物理吸着剤１４は、ＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガスを吸着することができるものであれば特に制限されるものではないが、例えば、ゼオライト、アパタイト（リン酸カルシウム（フッ素、塩素等を含む）を主成分とする鉱物）、酸性白土、漂白土、カオリナイト、アルミナ、シリカゲル、ベントナイト、粘度鉱物等の無機系材料、活性炭材料のうち少なくともいずれか１つから選択されることが好ましい。特に、ガス吸着性能、取り扱い等の点で、ゼオライト、アパタイト、活性炭材料のうち少なくともいずれか１つから選択されることがより好ましい。ゼオライトは、天然物又は合成物であってもよく、特に制限されるものではない。また、ゼオライトの構造は、Ａ型、Ｘ型、Ｙ型、α型、β型、ＺＳＭ−５型等多様であるが、特に制限されるものではない。しかし、ゼオライトを用いる場合、消臭剤を担体１０に担持する分散液（消臭剤＋バインダ）のｐＨは、２〜８の範囲であることが好ましい。活性炭材料は、セルロース系、ピッチ系、ポリアクリロニトリル、フェノール樹脂等を原料としたものを用いることができるが、必ずしもこれに制限されるものではない。また、活性炭の比表面積は、５００ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、さらに、活性炭の形状は、粒子状（粉末状）であることが好ましい。
【００２６】
本実施形態に用いられる化学吸着剤は、窒素酸化物、硫黄酸化物のうち少なくともいずれか一方を化学吸着することができるものであれば特に制限されるものではないが、アルカリ性を有し、アルミニウム、ビスマス、マンガン、イットリウム、アンチモン、錫、希土類金属、第１ａ族金属、第２ａ族金属のうち、少なくともいずれか１つから選択される金属の水酸化物又は酸化物であることが好ましい。
【００２７】
担体１０に担持する消臭剤において、消臭剤中の可視光応答型光触媒１２の担持量は、０．１〜１０ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましく、０．５〜５ｇ／ｍ２の範囲であることがより好ましい。可視光応答型光触媒１２の担持量が０．１ｇ／ｍ２より少ないと、光触媒によるガス分解性能が低下する場合があり、１０ｇ／ｍ２より多いと内装材１の意匠性に影響を及ぼす場合がある。
【００２８】
また、消臭剤中の物理吸着剤１４の担持量は、１〜１０ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましく、１〜５ｇ／ｍ２の範囲であることがより好ましい。物理吸着剤１４の担持量が１ｇ／ｍ２より少ないと、ガス吸着性能が低下する場合があり、１０ｇ／ｍ２より多いと、上記同様に内装材１の意匠性に影響を及ぼす場合がある。
【００２９】
また、消臭剤中の化学吸着剤１６の担持量は、１〜１０ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましく、１〜５ｇ／ｍ２の範囲であることがより好ましい。化学吸着剤１６の担持量が１ｇ／ｍ２より少ないと、光触媒反応生成物と速やかな反応が行われず、可視光応答型光触媒１２の触媒被毒を抑制することが困難となる場合があり、１０ｇ／ｍ２より多いと、上記同様に内装材１の意匠性に影響を及ぼす場合がある。
【００３０】
図２は、本実施形態に係る内装材の構成の他の一例を示す模式断面図である。消臭剤を担体１０に担持する場合、図１に示すように、可視光応答型光触媒１２、物理吸着剤１４及び化学吸着剤１６のそれぞれの粒子を一緒に混合し、担体１０に担持させることが好ましい。これにより、可視光応答型光触媒１２粒子の周辺に物理吸着剤１４及び化学吸着剤１６の粒子が配置されるため、物理吸着剤１４に吸着されたＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガス等を速やかに可視光応答型光触媒１２側に受け渡すことが可能となり、また、光触媒の触媒反応により生成した窒素酸化物、硫黄酸化物を速やかに化学吸着剤１６に受け渡し可視光応答型光触媒１２の触媒被毒を抑制することができる。しかし、必ずしもこれに制限されるものではなく、例えば、図２に示すように、担体１０上に可視光応答型光触媒１２の層、物理吸着材１４の層及び化学吸着材１６の層を形成させた構成としてもよい。ここで、ＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガス等を速やかに吸着すること、吸着したガスを速やかに光触媒で分解すること、そして、触媒反応により生成する窒素酸化物及び硫黄酸化物を速やかに吸着することができる点で、各層の配置順は物理吸着剤１４層を内装材２の最表面に形成し、その下に可視光応答型光触媒１２層を形成し、さらにその下に化学吸着剤１６層を形成することが好ましい（化学吸着剤１６層の下は担体１０となる）。なお、必ずしもこれに制限されるものではない。
【００３１】
また、例えば、物理吸着剤１４及び可視光応答型光触媒１２の粒子を混合した層を内装材２の最表面に形成し、その下に化学吸着剤１６の層を形成することによっても、上記のようにＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガス等の速やかな吸着、光触媒反応による速やかな分解、窒素酸化物及び硫黄酸化物の速やかな吸着を可能とする。しかし、必ずしもこれに制限されるものではなく、可視光応答型光触媒１２、物理吸着剤１４及び化学吸着剤１６のうちいずれか２つを混合した層を内装材２の最表面に形成し、その下に上記２つ以外の物質の層を形成するものであってもよい（上記２つ以外の物質で構成される層の下は、担体１０となる）。
【００３２】
図３は、本実施形態に係る内装材の他の構成の一例を示す模式断面図である。図３に示すように担体１０は、積層構造体であってもよい。積層構造体の構成は、内装材３の目的に合う構成であれば特に制限されるものではないが、例えば、自動車等の車両の内装に用いる場合には、積層構造体の担体１０は、不織布等から構成されるバリヤ材２２、発泡樹脂材等から構成されるクッション材２０、合成繊維、天然繊維等から構成される表皮材１８を順に積層したものが用いられる。そして、本実施形態に係る消臭剤は、少なくとも積層構造体の担体１０の最表層に担持されていればよい。ここで、担体１０の最表層とは室内側であり、例えば図３では、表皮材１８の面となる。
【００３３】
図３に示すような内装材３の製造方法の一例を説明する。例えば、可視光応答型光触媒１２、物理吸着剤１４、化学吸着剤１６及びバインダーを混合したスラリーに表皮材１８を浸漬させ、その後必要担持量（例えば、可視光応答型光触媒１２が０．５〜５ｇ／ｍ２、物理吸着剤１４及び化学吸着剤１６がそれぞれ１〜１０ｇ／ｍ２）となるように絞りを加えた後、乾燥させる。その後、消臭剤を担持した表皮材１８と、クッション材２０とバリヤ材２２とを重ねて、ローラにより融着させることにより、内装材３が得られる。なお、表皮材１８とクッション材２０、クッション材２０とバリヤ材２２との間を接着剤等により接着、熱による溶着をしてもよい。
【００３４】
本実施形態に用いられる内装材は、例えば、自動車等の車両、住宅、ビル等の内装に用いられるものであり、自動車の車内、飛行機の機内、船舶の船室等の天井、ドアトリム、ピラー、床等に使用する構造物及びその付属品、さらには、住宅、ビル、ホール等の天井、壁に使用する構造物及びその付属品等を全て含むものである。
【実施例】
【００３５】
以下に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を変えない限り、以下の実施例により何ら制限されるものではない。
【００３６】
可視光応答型光触媒として、０．０５ｇの窒素ドープ型酸化チタン（豊田通商社製、Ｖ−ＣＡＴII）の粉末、物理吸着剤として、０．０２５ｇのモレキュラーシーブ（ユニオン昭和社製、ＨｉＳｉｖＴＭ３０００）の粉末、０．０２５ｇの化学吸着剤（富士シリシア化学社製、富士シリシア７３０）の粉末を混合した。これを実施例とした。
【００３７】
０．０５ｇの窒素ドープ型酸化チタン（豊田通商社製、Ｖ−ＣＡＴII）の粉末を比較例１とし、０．０５ｇの窒素ドープ型酸化チタン（豊田通商社製、Ｖ−ＣＡＴII）の粉末、０．０２５ｇのモレキュラーシーブ（ユニオン昭和社製、ＨｉＳｉｖＴＭ３０００）の粉末を混合したものを比較例２とし、０．０５ｇの窒素ドープ型酸化チタン（豊田通商社製、Ｖ−ＣＡＴII）の粉末、０．０２５ｇの化学吸着剤（富士シリシア化学社製、富士シリシア７３０）の粉末を混合したものを比較例３とした。
【００３８】
＜アセトアルデヒドガス（対象ガス）の消臭試験＞
可視光応答型光触媒の触媒被毒を意図的に再現するために、１Ｎの硝酸液を実施例及び比較例１〜３それぞれに加え、乾燥させた。その後、１Ｌのガラス瓶に各粉末を入れ、次いで乾燥空気を１Ｌ入れ、さらに、１５００ｐｐｍのアセトアルデヒドを注入した。ガスを注入してから１８時間暗所に放置し、その後、可視光（蛍光灯、ＵＶカット、ＭＡＸ２万５千ルクス）を照射した。アルデヒドガス濃度はガスクロマトグラフ（島津製作所製）により測定した。
【００３９】
図４は、実施例及び比較例１〜３におけるアセトアルデヒドガス濃度の測定結果を示す図である。図４から明らかなように、実施例では、暗所放置でも物理吸着剤の機能により、アセトアルデヒド濃度が急激に減少し、さらに可視光照射後、可視光応答型光触媒の光触媒反応により、２時間程度でアセトアルデヒドが検出限界以下の濃度になった。一方、比較例１では、暗所放置ではアセトアルデヒド濃度の減少はほとんどなく、また、可視光照射後では、可視光応答型光触媒の光触媒反応により、アセトアルデヒド濃度が減少するものの検出限界以下の濃度に達するまで２５時間以上掛かった。これは、比較例１には、物理吸着剤が含まれていないため、暗所放置では、アセトアルデヒドを吸着することができず、また化学吸着剤も含まれていないため、可視光応答型光触媒の光触媒反応により生成する窒素酸化物が、該光触媒を被毒し、触媒性能を低下させているためである。また、比較例２では、暗所放置でも物理吸着剤の機能により、アセトアルデヒド濃度は急激に減少する。また、可視光照射後では、可視光応答型光触媒の光触媒反応により、アセトアルデヒド濃度は減少する。しかし、検出限界以下の濃度に達するまでには、２５時間以上掛かった。これは、比較例２には、化学吸着剤が含まれていないため、光触媒反応により生成する窒素酸化物が、該光触媒を被毒し、触媒性能を低下させているためである。比較例３では、物理吸着剤が含まれていないため、暗所放置ではアセトアルデヒド濃度の減少はほとんどなく、また、可視光照射後では、可視光応答型光触媒の光触媒反応により、アセトアルデヒド濃度が減少するものの検出限界以下の濃度に達するまで３０時間以上掛かった。
【００４０】
以上のように、可視光応答型光触媒に物理吸着剤及び窒素酸化物（及び硫黄酸化物）を化学吸着する化学吸着剤を混合することにより、可視光が照射されない環境下でも対象ガス（ＶＯＣガス、窒素及び硫黄含有ガス、持ち込みガス）を吸着することが可能となり、また、光触媒被毒物質である窒素酸化物及び硫黄酸化物による触媒被毒も抑制することができ、消臭剤の消臭性能を向上させることができた。さらに、上記実施例の粉末量を１００〜５００ｃｍ２の内装材に担持使用したところ、上記と同様な優れた消臭性能が発現できた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態に係る内装材の構成の一例を示す模式断面図である。
【図２】本実施形態に係る内装材の構成の他の一例を示す模式断面図である。
【図３】本実施形態に係る内装材の他の構成の一例を示す模式断面図である。
【図４】実施例及び比較例１〜３におけるアセトアルデヒドガス濃度の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１〜３ 内装材、１０ 担体、１２ 可視光応答型光触媒、１４ 物理吸着剤、１６ 化学吸着剤、１８ 表皮材、２０ クッション材、２２ バリヤ材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消臭剤及び消臭剤を備える内装材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シックハウス症候群の原因物質であるホルムアルデヒド、アセトアルデヒドをはじめとする揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）ガスの低減要求が高まっている。住宅用内装材の場合、建築基準法によってＶＯＣガスの１つであるホルムアルデヒドは規制対象となっているため、法律によって定められた削減基準は達成されている。しかし、持ち込み家具等からＶＯＣガスが発生する場合があるため、さらなるＶＯＣガスの低減が必要になっている。また、自動車の室内においても、ＶＯＣガスの低減、外気から侵入する窒素含有ガス及び硫黄含有ガスの低減要求が高まっている。また、快適空間を創出するため、ＶＯＣガス、窒素含有ガス及び硫黄含有ガス等の低減に加え、タバコ等の持ち込み臭に対する消臭の要望も高い。
【０００３】
そして、住宅、自動車の室内における上記ガスの低減、消臭等の対策として、光触媒を利用した技術が提案されている。例えば、特許文献１には、繊維を主たる構成材としてなる室内内装材であり、該繊維表面に、アルキルシリケート系樹脂、シリコーン系樹脂及びフッ素系樹脂から選ばれた少なくとも１種のバインダと、光触媒材を有することを特徴とする室内内装材料が提案されている。
【０００４】
しかし、光触媒は分解型であるので永続性はあるものの、窒素含有ガス及び硫黄含有ガスが光触媒により分解されると、窒素酸化物、硫黄酸化物が生成し、光触媒を被毒する。その結果、上記ガスの分解性能を劣化させる場合がある。
【０００５】
また、例えば、特許文献２には、上記ガスの分解に使用する光触媒の厚さを厚くし、光触媒の反応生成物である窒素酸化物、硫黄酸化物等の触媒被毒物質の保持量を多くすることによって、触媒が被毒しても、上記ガスの分解性能の劣化を遅らせる技術が提案されている。
【０００６】
また、例えば、特許文献３には、水洗等で触媒被毒物質を除去できる再生可能な光触媒フィルタを搭載した空気浄化システムが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２５４２８１号公報
【特許文献２】特開２００２−１０２７１２号公報
【特許文献３】特開２００５−２０５０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１及び２の光触媒のように、紫外線を利用する光触媒では、室内に紫外線がほとんど入らない環境において、上記ガスの低減、消臭効果が十分に発揮されない場合がある。また、特許文献２のように、光触媒の厚さを厚くしただけでは、触媒被毒による触媒性能の劣化を充分に抑制することはできない。
【０００９】
また、特許文献３の空気浄化システムのように、水洗等によって触媒被毒物質を除去しようとすると、大掛かりな設備が必要となる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、住宅、自動車等の室内等の空間において、ＶＯＣガス、窒素含有ガス及び硫黄含有ガス、持ち込み臭等を効率良く吸着分解することができる消臭剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の消臭剤は、可視光応答型光触媒と、物理吸着剤と、窒素酸化物、硫黄酸化物のうち少なくともいずれか一方を化学吸着する化学吸着剤と、を含む。
【００１２】
また、前記消臭剤において、前記物理吸着剤は、ゼオライト、アパタイト、活性炭のうち、少なくともいずれか１つから選択されることが好ましい。
【００１３】
また、前記消臭剤において、前記化学吸着剤は、アルカリ性を有し、アルミニウム、ビスマス、マンガン、イットリウム、アンチモン、錫、希土類金属、第１ａ族金属、第２ａ族金属のうち、少なくともいずれか１つから選択される金属の水酸化物又は酸化物であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の内装材は、担体と、前記担体に担持した前記消臭剤と、を備える。
【００１５】
また、前記内装材において、前記担体は、積層構造体であって、前記消臭剤は、前記積層構造体の最表層に担持されることが好ましい。
【００１６】
また、前記内装材において、前記担体へ担持する消臭剤中の可視光応答型光触媒の担持量は、０．１〜１０ｇ／ｍ２の範囲であり、前記消臭剤中の物理吸着剤の担持量及び化学吸着剤の担持量は、それぞれ１〜１０ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、住宅、自動車等の室内等の空間において、ＶＯＣガス、窒素含有ガス及び硫黄含有ガス、持ち込み臭等を効率良く吸着分解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る内装材の構成の一例を示す模式断面図である。図１に示すように、内装材１は、編物、不織布又は織物等、繊維を主たる構成材料とする担体１０と、担体１０の表面又は内部に担持される消臭剤と、を有する。担体１０への消臭剤の担持には、例えば、アルキルシリケート系樹脂、シリコーン系樹脂及びフッ素系樹脂等のバインダーが用いられる。消臭剤は、可視光応答型光触媒１２と、物理吸着剤１４と、化学吸着剤１６とを有する。
【００２０】
本実施形態に係る消臭剤の機能について説明する。自動車、住宅の室内空間に存在するＶＯＣガス、窒素含有ガス及び硫黄含有ガス、たばこ臭等の持ち込みガスは、まず、物理吸着剤１４により速やかに吸着される。その後、可視光下において、物理吸着剤１４から離脱したＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガスが、可視光応答型光触媒１２により酸化分解される。具体的には、ＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガスのうち、炭化水素系ガスは、水と二酸化炭素に分解され、窒素含有ガス、硫黄含有ガスは、窒素酸化物及び硫黄酸化物に酸化される。そして、可視光応答型光触媒１２の分解反応により生成した窒素酸化物又は硫黄酸化物は、化学吸着剤１６により化学吸着される。
【００２１】
例えば、触媒に可視光が照射されない場合や、ＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガスが多量に存在する場合等では、可視光応答型光触媒１２が当該ガスを速やかに酸化分解できない場合等がある。しかし、本実施形態の消臭剤には、物理吸着剤１４が含有されているため、上記状況下でも、ＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガスを速やかに吸着することが可能（すなわち、昼夜問わずガス吸着が可能）となる。
【００２２】
また、本実施形態の消臭剤には、可視光応答型の光触媒が含有されている。該光触媒の動作光は、波長λ＜３８０ｎｍの紫外線に限られず、波長３８０ｎｍ以上の可視光も含まれる。したがって、可視光応答型光触媒１２含有の消臭剤は、太陽エネルギの効率的な利用、太陽光以外の光源を使用することができるため、より効率的にＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガスを分解、特に物理吸着剤１４に吸着されているガスを分解することが可能となる。
【００２３】
また、物理吸着剤１４から離脱したガスのうち窒素含有ガス、硫黄含有ガスが、可視光応答型光触媒１２により酸化分解されると、窒素酸化物又は硫黄酸化物となる。そして、これらの生成物は、可視光応答型光触媒１２を被毒し、光触媒の分解効率を低下させる。しかし、本実施形態の消臭剤には、化学吸着剤１６が含有されているため、可視光応答型光触媒１２の触媒反応により生成した窒素酸化物又は硫黄酸化物は、化学吸着剤１６により化学吸着され、光触媒の被毒が抑制される。その結果、長期間光触媒の触媒機能を維持させることが可能となり、メンテナンス回数を減らすことができる。化学吸着剤１６は、触媒被毒物質（窒素酸化物、硫黄酸化物）中の硝酸イオン、硫酸イオンと中和反応を介して、触媒反応生成物と化学的に結合する。このように化学吸着剤１６は、触媒被毒物質と化学的に結合するため、一旦、窒素酸化物、硫黄酸化物が化学吸着剤１６に化学吸着されると、容易に離脱することができない。その結果、光触媒の触媒被毒を安定して抑えることができる。
【００２４】
本実施形態に用いられる可視光応答型光触媒１２は、可視光領域においても光触媒機能を発現するものであれば特に制限されるものではないが、例えば、特許第３５８７１７８号公報、特許第３６０１５３２号公報記載の可視光応答型光触媒１２等が挙げられる。具体的には、ＩＲスペクトル測定において、波数２０５０ｃｍ−１にピークを有し、１２μＭ／ｃｃの濃度のインジゴカルミン水溶液に０．５ｍｇ／ｃｃを混合した場合における１時間当たりの可視光照射時の吸光度減少率が０．３２ＡＢＳ以上である光触媒活性を示し、アミノ基（ＮＨ２−）を有する酸化チタン又は酸窒化チタンを含み、可視光照射下において光触媒活性を示す可視光応答型光触媒が用いられる。また、具体的には、酸化チタン結晶の酸素サイトの一部を窒素原子で置換したＴｉ−Ｏ−Ｎ構成を含み、チタン原子と窒素原子との化学結合を有する、可視光領域において光触媒作用を発現する可視光応答型光触媒が用いられる。より具体的には、窒素ドープ酸化チタン、白金担持増感型酸化チタン等が採用される。
【００２５】
本実施形態に用いられる物理吸着剤１４は、ＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガスを吸着することができるものであれば特に制限されるものではないが、例えば、ゼオライト、アパタイト（リン酸カルシウム（フッ素、塩素等を含む）を主成分とする鉱物）、酸性白土、漂白土、カオリナイト、アルミナ、シリカゲル、ベントナイト、粘度鉱物等の無機系材料、活性炭材料のうち少なくともいずれか１つから選択されることが好ましい。特に、ガス吸着性能、取り扱い等の点で、ゼオライト、アパタイト、活性炭材料のうち少なくともいずれか１つから選択されることがより好ましい。ゼオライトは、天然物又は合成物であってもよく、特に制限されるものではない。また、ゼオライトの構造は、Ａ型、Ｘ型、Ｙ型、α型、β型、ＺＳＭ−５型等多様であるが、特に制限されるものではない。しかし、ゼオライトを用いる場合、消臭剤を担体１０に担持する分散液（消臭剤＋バインダ）のｐＨは、２〜８の範囲であることが好ましい。活性炭材料は、セルロース系、ピッチ系、ポリアクリロニトリル、フェノール樹脂等を原料としたものを用いることができるが、必ずしもこれに制限されるものではない。また、活性炭の比表面積は、５００ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、さらに、活性炭の形状は、粒子状（粉末状）であることが好ましい。
【００２６】
本実施形態に用いられる化学吸着剤は、窒素酸化物、硫黄酸化物のうち少なくともいずれか一方を化学吸着することができるものであれば特に制限されるものではないが、アルカリ性を有し、アルミニウム、ビスマス、マンガン、イットリウム、アンチモン、錫、希土類金属、第１ａ族金属、第２ａ族金属のうち、少なくともいずれか１つから選択される金属の水酸化物又は酸化物であることが好ましい。
【００２７】
担体１０に担持する消臭剤において、消臭剤中の可視光応答型光触媒１２の担持量は、０．１〜１０ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましく、０．５〜５ｇ／ｍ２の範囲であることがより好ましい。可視光応答型光触媒１２の担持量が０．１ｇ／ｍ２より少ないと、光触媒によるガス分解性能が低下する場合があり、１０ｇ／ｍ２より多いと内装材１の意匠性に影響を及ぼす場合がある。
【００２８】
また、消臭剤中の物理吸着剤１４の担持量は、１〜１０ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましく、１〜５ｇ／ｍ２の範囲であることがより好ましい。物理吸着剤１４の担持量が１ｇ／ｍ２より少ないと、ガス吸着性能が低下する場合があり、１０ｇ／ｍ２より多いと、上記同様に内装材１の意匠性に影響を及ぼす場合がある。
【００２９】
また、消臭剤中の化学吸着剤１６の担持量は、１〜１０ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましく、１〜５ｇ／ｍ２の範囲であることがより好ましい。化学吸着剤１６の担持量が１ｇ／ｍ２より少ないと、光触媒反応生成物と速やかな反応が行われず、可視光応答型光触媒１２の触媒被毒を抑制することが困難となる場合があり、１０ｇ／ｍ２より多いと、上記同様に内装材１の意匠性に影響を及ぼす場合がある。
【００３０】
図２は、本実施形態に係る内装材の構成の他の一例を示す模式断面図である。消臭剤を担体１０に担持する場合、図１に示すように、可視光応答型光触媒１２、物理吸着剤１４及び化学吸着剤１６のそれぞれの粒子を一緒に混合し、担体１０に担持させることが好ましい。これにより、可視光応答型光触媒１２粒子の周辺に物理吸着剤１４及び化学吸着剤１６の粒子が配置されるため、物理吸着剤１４に吸着されたＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガス等を速やかに可視光応答型光触媒１２側に受け渡すことが可能となり、また、光触媒の触媒反応により生成した窒素酸化物、硫黄酸化物を速やかに化学吸着剤１６に受け渡し可視光応答型光触媒１２の触媒被毒を抑制することができる。しかし、必ずしもこれに制限されるものではなく、例えば、図２に示すように、担体１０上に可視光応答型光触媒１２の層、物理吸着材１４の層及び化学吸着材１６の層を形成させた構成としてもよい。ここで、ＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガス等を速やかに吸着すること、吸着したガスを速やかに光触媒で分解すること、そして、触媒反応により生成する窒素酸化物及び硫黄酸化物を速やかに吸着することができる点で、各層の配置順は物理吸着剤１４層を内装材２の最表面に形成し、その下に可視光応答型光触媒１２層を形成し、さらにその下に化学吸着剤１６層を形成することが好ましい（化学吸着剤１６層の下は担体１０となる）。なお、必ずしもこれに制限されるものではない。
【００３１】
また、例えば、物理吸着剤１４及び可視光応答型光触媒１２の粒子を混合した層を内装材２の最表面に形成し、その下に化学吸着剤１６の層を形成することによっても、上記のようにＶＯＣガス、窒素含有ガス、硫黄含有ガス、持ち込みガス等の速やかな吸着、光触媒反応による速やかな分解、窒素酸化物及び硫黄酸化物の速やかな吸着を可能とする。しかし、必ずしもこれに制限されるものではなく、可視光応答型光触媒１２、物理吸着剤１４及び化学吸着剤１６のうちいずれか２つを混合した層を内装材２の最表面に形成し、その下に上記２つ以外の物質の層を形成するものであってもよい（上記２つ以外の物質で構成される層の下は、担体１０となる）。
【００３２】
図３は、本実施形態に係る内装材の他の構成の一例を示す模式断面図である。図３に示すように担体１０は、積層構造体であってもよい。積層構造体の構成は、内装材３の目的に合う構成であれば特に制限されるものではないが、例えば、自動車等の車両の内装に用いる場合には、積層構造体の担体１０は、不織布等から構成されるバリヤ材２２、発泡樹脂材等から構成されるクッション材２０、合成繊維、天然繊維等から構成される表皮材１８を順に積層したものが用いられる。そして、本実施形態に係る消臭剤は、少なくとも積層構造体の担体１０の最表層に担持されていればよい。ここで、担体１０の最表層とは室内側であり、例えば図３では、表皮材１８の面となる。
【００３３】
図３に示すような内装材３の製造方法の一例を説明する。例えば、可視光応答型光触媒１２、物理吸着剤１４、化学吸着剤１６及びバインダーを混合したスラリーに表皮材１８を浸漬させ、その後必要担持量（例えば、可視光応答型光触媒１２が０．５〜５ｇ／ｍ２、物理吸着剤１４及び化学吸着剤１６がそれぞれ１〜１０ｇ／ｍ２）となるように絞りを加えた後、乾燥させる。その後、消臭剤を担持した表皮材１８と、クッション材２０とバリヤ材２２とを重ねて、ローラにより融着させることにより、内装材３が得られる。なお、表皮材１８とクッション材２０、クッション材２０とバリヤ材２２との間を接着剤等により接着、熱による溶着をしてもよい。
【００３４】
本実施形態に用いられる内装材は、例えば、自動車等の車両、住宅、ビル等の内装に用いられるものであり、自動車の車内、飛行機の機内、船舶の船室等の天井、ドアトリム、ピラー、床等に使用する構造物及びその付属品、さらには、住宅、ビル、ホール等の天井、壁に使用する構造物及びその付属品等を全て含むものである。
【実施例】
【００３５】
以下に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を変えない限り、以下の実施例により何ら制限されるものではない。
【００３６】
可視光応答型光触媒として、０．０５ｇの窒素ドープ型酸化チタン（豊田通商社製、Ｖ−ＣＡＴII）の粉末、物理吸着剤として、０．０２５ｇのモレキュラーシーブ（ユニオン昭和社製、ＨｉＳｉｖＴＭ３０００）の粉末、０．０２５ｇの化学吸着剤（富士シリシア化学社製、富士シリシア７３０）の粉末を混合した。これを実施例とした。
【００３７】
０．０５ｇの窒素ドープ型酸化チタン（豊田通商社製、Ｖ−ＣＡＴII）の粉末を比較例１とし、０．０５ｇの窒素ドープ型酸化チタン（豊田通商社製、Ｖ−ＣＡＴII）の粉末、０．０２５ｇのモレキュラーシーブ（ユニオン昭和社製、ＨｉＳｉｖＴＭ３０００）の粉末を混合したものを比較例２とし、０．０５ｇの窒素ドープ型酸化チタン（豊田通商社製、Ｖ−ＣＡＴII）の粉末、０．０２５ｇの化学吸着剤（富士シリシア化学社製、富士シリシア７３０）の粉末を混合したものを比較例３とした。
【００３８】
＜アセトアルデヒドガス（対象ガス）の消臭試験＞
可視光応答型光触媒の触媒被毒を意図的に再現するために、１Ｎの硝酸液を実施例及び比較例１〜３それぞれに加え、乾燥させた。その後、１Ｌのガラス瓶に各粉末を入れ、次いで乾燥空気を１Ｌ入れ、さらに、１５００ｐｐｍのアセトアルデヒドを注入した。ガスを注入してから１８時間暗所に放置し、その後、可視光（蛍光灯、ＵＶカット、ＭＡＸ２万５千ルクス）を照射した。アルデヒドガス濃度はガスクロマトグラフ（島津製作所製）により測定した。
【００３９】
図４は、実施例及び比較例１〜３におけるアセトアルデヒドガス濃度の測定結果を示す図である。図４から明らかなように、実施例では、暗所放置でも物理吸着剤の機能により、アセトアルデヒド濃度が急激に減少し、さらに可視光照射後、可視光応答型光触媒の光触媒反応により、２時間程度でアセトアルデヒドが検出限界以下の濃度になった。一方、比較例１では、暗所放置ではアセトアルデヒド濃度の減少はほとんどなく、また、可視光照射後では、可視光応答型光触媒の光触媒反応により、アセトアルデヒド濃度が減少するものの検出限界以下の濃度に達するまで２５時間以上掛かった。これは、比較例１には、物理吸着剤が含まれていないため、暗所放置では、アセトアルデヒドを吸着することができず、また化学吸着剤も含まれていないため、可視光応答型光触媒の光触媒反応により生成する窒素酸化物が、該光触媒を被毒し、触媒性能を低下させているためである。また、比較例２では、暗所放置でも物理吸着剤の機能により、アセトアルデヒド濃度は急激に減少する。また、可視光照射後では、可視光応答型光触媒の光触媒反応により、アセトアルデヒド濃度は減少する。しかし、検出限界以下の濃度に達するまでには、２５時間以上掛かった。これは、比較例２には、化学吸着剤が含まれていないため、光触媒反応により生成する窒素酸化物が、該光触媒を被毒し、触媒性能を低下させているためである。比較例３では、物理吸着剤が含まれていないため、暗所放置ではアセトアルデヒド濃度の減少はほとんどなく、また、可視光照射後では、可視光応答型光触媒の光触媒反応により、アセトアルデヒド濃度が減少するものの検出限界以下の濃度に達するまで３０時間以上掛かった。
【００４０】
以上のように、可視光応答型光触媒に物理吸着剤及び窒素酸化物（及び硫黄酸化物）を化学吸着する化学吸着剤を混合することにより、可視光が照射されない環境下でも対象ガス（ＶＯＣガス、窒素及び硫黄含有ガス、持ち込みガス）を吸着することが可能となり、また、光触媒被毒物質である窒素酸化物及び硫黄酸化物による触媒被毒も抑制することができ、消臭剤の消臭性能を向上させることができた。さらに、上記実施例の粉末量を１００〜５００ｃｍ２の内装材に担持使用したところ、上記と同様な優れた消臭性能が発現できた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態に係る内装材の構成の一例を示す模式断面図である。
【図２】本実施形態に係る内装材の構成の他の一例を示す模式断面図である。
【図３】本実施形態に係る内装材の他の構成の一例を示す模式断面図である。
【図４】実施例及び比較例１〜３におけるアセトアルデヒドガス濃度の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１〜３ 内装材、１０ 担体、１２ 可視光応答型光触媒、１４ 物理吸着剤、１６ 化学吸着剤、１８ 表皮材、２０ クッション材、２２ バリヤ材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光応答型光触媒と、物理吸着剤と、窒素酸化物、硫黄酸化物のうち少なくともいずれか一方を化学吸着する化学吸着剤と、を含むことを特徴とする消臭剤。
【請求項２】
請求項１記載の消臭剤であって、前記物理吸着剤は、ゼオライト、アパタイト、活性炭のうち、少なくともいずれか１つから選択されることを特徴とする消臭剤。
【請求項３】
請求項１又は２記載の消臭剤であって、前記化学吸着剤は、アルカリ性を有し、アルミニウム、ビスマス、マンガン、イットリウム、アンチモン、錫、希土類金属、第１ａ族金属、第２ａ族金属のうち、少なくともいずれか１つから選択される金属の水酸化物又は酸化物であることを特徴とする消臭剤。
【請求項４】
担体と、前記担体に担持した請求項１〜３のいずれか１項に記載の消臭剤と、を備えることを特徴とする内装材。
【請求項５】
請求項４記載の内装材であって、前記担体は、積層構造体であって、前記消臭剤は、前記積層構造体の最表層に担持されていることを特徴とする内装材。
【請求項６】
請求項４又は５記載の内装材であって、前記担体へ担持する消臭剤中の可視光応答型光触媒の担持量は、０．１〜１０ｇ／ｍ２の範囲であり、前記消臭剤中の物理吸着剤の担持量及び化学吸着剤の担持量は、それぞれ１〜１０ｇ／ｍ２の範囲であることを特徴とする内装材。
【請求項１】
可視光応答型光触媒と、物理吸着剤と、窒素酸化物、硫黄酸化物のうち少なくともいずれか一方を化学吸着する化学吸着剤と、を含むことを特徴とする消臭剤。
【請求項２】
請求項１記載の消臭剤であって、前記物理吸着剤は、ゼオライト、アパタイト、活性炭のうち、少なくともいずれか１つから選択されることを特徴とする消臭剤。
【請求項３】
請求項１又は２記載の消臭剤であって、前記化学吸着剤は、アルカリ性を有し、アルミニウム、ビスマス、マンガン、イットリウム、アンチモン、錫、希土類金属、第１ａ族金属、第２ａ族金属のうち、少なくともいずれか１つから選択される金属の水酸化物又は酸化物であることを特徴とする消臭剤。
【請求項４】
担体と、前記担体に担持した請求項１〜３のいずれか１項に記載の消臭剤と、を備えることを特徴とする内装材。
【請求項５】
請求項４記載の内装材であって、前記担体は、積層構造体であって、前記消臭剤は、前記積層構造体の最表層に担持されていることを特徴とする内装材。
【請求項６】
請求項４又は５記載の内装材であって、前記担体へ担持する消臭剤中の可視光応答型光触媒の担持量は、０．１〜１０ｇ／ｍ２の範囲であり、前記消臭剤中の物理吸着剤の担持量及び化学吸着剤の担持量は、それぞれ１〜１０ｇ／ｍ２の範囲であることを特徴とする内装材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１３１５５０（Ｐ２０１０−１３１５５０Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１１０９１（Ｐ２００８−３１１０９１）
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００２４１５００）トヨタ紡織株式会社 (2,945)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００２４１５００）トヨタ紡織株式会社 (2,945)
【Ｆターム（参考）】
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