JP2014069118A - Deodorization catalyst - Google Patents

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Akihiko Matsumura
暁彦 松村
Katsuji Uryu
勝嗣 瓜生
Yuji Aso
雄二 麻生
Akitoshi Sakaguchi
彰敏 坂口
Nobuhiro Shono
信浩 庄野
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Toto Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a deodorization catalyst having durability, specifically a deodorization catalyst having durability, which can be used in a water section space that has high humidity and has such a possibility as to be exposed to acidic or alkaline atmosphere.SOLUTION: The deodorization catalyst has at least a metal substrate 31, an intermediate layer 32, and a deodorization catalyst layer 33, and deodorizes air by passing the air through a communication port of the metal substrate 31, bringing the air into contact with the catalyst layer 33, and decomposing and/or adsorbing an odor material contained in the air. An opening cross sectional area of the intermediate layer 32, which occupies the communication port, is set at 9.3% or more. The deodorization catalyst is used in a water section space.

Description

本発明は、脱臭触媒、とりわけトイレ等の水周り空間で使用され、悪臭の原因となる臭気物質を分解または吸着除去する脱臭触媒およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a deodorizing catalyst, particularly a deodorizing catalyst that is used in a space around water such as a toilet and decomposes or absorbs odorous substances that cause bad odors, and a method for producing the same.

空気中に含まれる臭気物質を分解または吸着除去する脱臭触媒として、ハニカム構造のような多孔を有する金属基材の孔表面に、臭気物質を分解または吸着除去する触媒層を設けたものが知られている。さらに、基材を保護するため、あるいは基材と触媒層との密着性を高めるため基材と触媒層の間に層を設けることも知られている。例えば、特開2002−282708号公報(特許文献1)には、金属ハニカム担体に、親水性樹脂および無機バインダー固化物を含む表面処理層と、触媒、無機バインダー固化物、および有機バインダー固化物を含む触媒担持層とを形成した触媒ユニットが開示されている。   As a deodorizing catalyst for decomposing or removing odorous substances contained in air, a catalyst layer for decomposing or adsorbing and removing odorous substances is known on the pore surface of a porous metal substrate such as a honeycomb structure. ing. Furthermore, it is also known to provide a layer between the base material and the catalyst layer in order to protect the base material or to improve the adhesion between the base material and the catalyst layer. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-282708 (Patent Document 1) discloses a surface treatment layer containing a hydrophilic resin and an inorganic binder solidified product, a catalyst, an inorganic binder solidified product, and an organic binder solidified product on a metal honeycomb carrier. A catalyst unit in which a catalyst supporting layer is formed is disclosed.

また、特開2008−228884号公報(特許文献2)には、金属担体表面に、少なくとも無機粉体(活性炭、二酸化マンガン)及び有機バインダーからなる層を形成した脱臭フィルタが開示されており、金属担体表面を、耐腐食性を付加する等の目的で、エポキシ、アクリル等の樹脂でコートしてよいとの記載がある。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-228884 (Patent Document 2) discloses a deodorizing filter in which a layer made of at least inorganic powder (activated carbon, manganese dioxide) and an organic binder is formed on the surface of a metal carrier. There is a description that the surface of the carrier may be coated with a resin such as epoxy or acrylic for the purpose of adding corrosion resistance or the like.

特開2002−282708号公報JP 2002-282708 A 特開2008−228884号公報JP 2008-228884 A

本発明者らが、金属を基材とする脱臭触媒を、水周り空間、とりわけ便座と組み合わせてまたは便座に組み込んで用いたところ、この空間特有の高湿度と、洗浄剤等に由来する酸性またはアルカリ性の雰囲気によって金属基材が腐食を受け、脱臭効率を低下させることが観察された。そして本発明者らは、この腐食が金属基材上に設けられた中間層および触媒層の不均一な形成状態に起因することを見出し、さらに、この不均一を解消することにより耐腐食性、そして耐久性に優れた脱臭触媒が得られるとの知見を得た。   When the present inventors used a metal-based deodorization catalyst in combination with or around a water space, especially a toilet seat, it was found that this space had a high humidity and an acidic or It has been observed that the metal substrate is corroded by an alkaline atmosphere, reducing the deodorization efficiency. And the present inventors have found that this corrosion is caused by the non-uniform formation state of the intermediate layer and the catalyst layer provided on the metal substrate, and further, by eliminating this non-uniformity, corrosion resistance, And the knowledge that the deodorizing catalyst excellent in durability was obtained was acquired.

従って、本発明は、耐久性ある脱臭触媒の提供をその目的としている。とりわけ、湿度が高く、酸性またはアルカリ性に曝される可能性ある水回り空間において使用可能な、耐久性ある脱臭触媒の提供をその目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a durable deodorizing catalyst. In particular, an object of the present invention is to provide a durable deodorizing catalyst that can be used in a water space where humidity is high and it may be exposed to acidity or alkalinity.

そして、本発明による脱臭触媒は、
連通口を有する金属基材と、
該金属基材の表面上に設けられた中間層と、
該中間層の上に設けられ、臭気物質を分解および/または吸着する物質を含む触媒層とを少なくとも有してなり、
空気が前記連通口を通り、前記触媒層と接触して該空気中に含まれる臭気物質が分解および/または吸着されて脱臭がされる脱臭触媒であって、
前記連通口において前記中間層が占める開口断面積が9.3%以上であることを特徴とするものである。
And the deodorization catalyst by this invention is
A metal substrate having a communication port;
An intermediate layer provided on the surface of the metal substrate;
A catalyst layer provided on the intermediate layer and containing a substance that decomposes and / or adsorbs odorous substances,
A deodorization catalyst in which air passes through the communication port and comes into contact with the catalyst layer to decompose and / or adsorb an odor substance contained in the air, thereby deodorizing the catalyst.
An opening cross-sectional area occupied by the intermediate layer in the communication port is 9.3% or more.

本発明による脱臭触媒が、便座と組み合わせてまたは便座に組み込んで用いられた洋式便器の斜視図である。1 is a perspective view of a Western-style toilet bowl in which a deodorizing catalyst according to the present invention is used in combination with or incorporated in a toilet seat. 本発明による脱臭触媒の概略図であり、この脱臭触媒は、図中のA−B方向に連通する六角形の連通口を有するハニカム構造をとる。It is the schematic of the deodorizing catalyst by this invention, This deodorizing catalyst takes the honeycomb structure which has a hexagonal communication port connected in the AB direction in a figure. 図3は、本発明による脱臭触媒の断面図である。図中、脱臭触媒は、金属基材31の上に、中間層32が設けられ、さらにその上に触媒層33が設けられた構造を有する。FIG. 3 is a cross-sectional view of a deodorizing catalyst according to the present invention. In the figure, the deodorizing catalyst has a structure in which an intermediate layer 32 is provided on a metal substrate 31 and a catalyst layer 33 is further provided thereon. 脱臭触媒の断面SEM写真であり、(A)の実施例のサンプルでは、画像を解析した結果、中間層はアルミハニカムの開口断面積の13.0%を占めると算出された。(B)の比較例のサンプルでは、画像を解析した結果、中間層はアルミハニカムの開口断面積の8.3%を占めると算出された。It is a cross-sectional SEM photograph of a deodorizing catalyst, and in the sample of the example of (A), as a result of analyzing the image, it was calculated that the intermediate layer occupied 13.0% of the opening cross-sectional area of the aluminum honeycomb. In the sample of the comparative example of (B), as a result of analyzing the image, it was calculated that the intermediate layer occupied 8.3% of the opening cross-sectional area of the aluminum honeycomb. 実施例の脱臭触媒サンプルおよび比較例の脱臭触媒サンプルの硫化水素の除去率を示すグラフである。It is a graph which shows the removal rate of the hydrogen sulfide of the deodorizing catalyst sample of an Example, and the deodorizing catalyst sample of a comparative example.

脱臭触媒
本発明による脱臭触媒は、連通口を有する金属基材と、この金属基材の表面上に設けられた中間層と、この中間層の上に設けられ、臭気物質を分解および/または吸着する物質を含む触媒層とを少なくとも有してなり、空気が連通口を通り、触媒層と接触して空気中に含まれる臭気物質が分解および/または吸着されて脱臭がされるものである。そしてさらに、前記連通口において前記中間層が占める開口断面積が9.3%以上であることを特徴とする。
Deodorizing Catalyst A deodorizing catalyst according to the present invention is provided with a metal substrate having a communication port, an intermediate layer provided on the surface of the metal substrate, and an odorous substance decomposed and / or adsorbed on the intermediate layer. And at least a catalyst layer containing the substance to be deodorized by the air passing through the communication port and contacting the catalyst layer to decompose and / or adsorb the odorous substance contained in the air. Furthermore, the opening cross-sectional area occupied by the intermediate layer in the communication port is 9.3% or more.

本発明による脱臭触媒は、空気が連通口を通り、触媒層と接触して空気中に含まれる臭気物質が分解および/または吸着されて脱臭がされる。このような脱臭触媒の触媒層は、臭気物質やその他の物質(芳香剤など)を分解または吸着する一方で、これにより触媒層の活性点や吸着点を潰してしまうため劣化して行く。触媒層に劣化に対する耐久性を与えるためには、触媒層の膜厚を厚くすることが考えられる。膜厚を厚くすれば、吸着物を多く溜めておくことができ、触媒層の表面の活性点を維持することができる。しかしながら、触媒層の担持量を単純に上げるだけでは、劣化防止が充分に図れないことを本発明者らは確認した。それは金属基材上に触媒層の厚みの厚い部分と薄い部分が生じると、すなわち触媒層の不均一な形成状態が生じると、触媒層の薄い部分で劣化が進んでしまうことが原因であった。とりわけ、連通口の形状が角部を複数有する多角形、特に正六角形であるときに、角部付近に触媒層が多く偏在し、他の部分に触媒層が充分に供給されず、不均一な形成状態が生じ、触媒層の供給が充分でない箇所において、劣化が進んだ。さらにこのような劣化は、水周り空間において用いられるときに顕著であった。   In the deodorization catalyst according to the present invention, air passes through the communication port and comes into contact with the catalyst layer to be deodorized by decomposition and / or adsorption of odorous substances contained in the air. While the catalyst layer of such a deodorizing catalyst decomposes or adsorbs odorous substances and other substances (such as fragrances), it deteriorates because it crushes the active points and adsorption points of the catalyst layer. In order to give the catalyst layer durability against deterioration, it is conceivable to increase the thickness of the catalyst layer. If the film thickness is increased, a large amount of adsorbate can be stored, and the active points on the surface of the catalyst layer can be maintained. However, the present inventors have confirmed that deterioration cannot be prevented sufficiently by simply increasing the amount of catalyst layer supported. The reason is that when a thick part and a thin part of the catalyst layer are formed on the metal substrate, that is, when a non-uniform formation state of the catalyst layer occurs, the deterioration proceeds in the thin part of the catalyst layer. . In particular, when the shape of the communication port is a polygon having a plurality of corners, particularly a regular hexagon, a large number of catalyst layers are unevenly distributed in the vicinity of the corners, and the catalyst layers are not sufficiently supplied to other portions, resulting in unevenness. Deterioration progressed in places where formation occurred and the catalyst layer was not sufficiently supplied. Further, such deterioration was remarkable when used in a water-surrounding space.

本発明の一つの態様によれば、脱臭触媒は、水周り空間において用いられる。本発明において、水周り空間とは、トイレ、浴室、洗面所、脱衣場、またはランドリースペースのような湿度の高い空間を意味する。さらに、このような水周り空間にあっては、洗浄、清掃に酸性またはアルカリ性の洗剤、洗浄剤が用いられることがある。従って、本発明において、水回り空間とは、湿度が高く、酸性またはアルカリ性に曝される可能性ある空間を意味する。   According to one embodiment of the present invention, the deodorizing catalyst is used in a space around water. In the present invention, the space around the water means a highly humid space such as a toilet, bathroom, washroom, dressing room, or laundry space. Further, in such a space around water, an acidic or alkaline detergent or cleaning agent may be used for cleaning or cleaning. Therefore, in the present invention, the water-surrounding space means a space that has high humidity and may be exposed to acidity or alkalinity.

本発明の一つの好ましい態様によれば、金属基材の連通口の角部付近に多くの中間層を配置し、中間層の表面の形状を、円形に近づけることが望ましい。略円状の表面に触媒を担持すると、触媒層が連通口のカド部に溜まってしまうことなく、均一な厚みで触媒層を配置することができる。そして、具体的には、連通口において中間層が占める開口断面積が9.3%以上とする。中間層がこのような開口断面積を占めることで、連通口において中間層は、その断面を略円状に覆う。本発明の好ましい態様によれば、連通口の断面形状は正六角形である。一方で、脱臭触媒の連通口を通る空気の圧力損失を押さえる観点から、開口断面積の39.5%以下であることが好ましい。本発明は、連通口の断面形状が角部を有する多角形の形状であれば適用でき、連通口は、三角形、四角形、歪んだ六角形、などの形状をとってもよいが、正六角形型の連通口の場合が最も好ましく本発明を適用できる。   According to one preferable aspect of the present invention, it is desirable to arrange many intermediate layers in the vicinity of the corners of the communication port of the metal base, and to make the shape of the surface of the intermediate layer close to a circle. When the catalyst is supported on the substantially circular surface, the catalyst layer can be arranged with a uniform thickness without collecting the catalyst layer at the quadruple portion of the communication port. Specifically, the opening cross-sectional area occupied by the intermediate layer at the communication port is set to 9.3% or more. When the intermediate layer occupies such an opening cross-sectional area, the intermediate layer covers the cross section in a substantially circular shape at the communication port. According to a preferred aspect of the present invention, the cross-sectional shape of the communication port is a regular hexagon. On the other hand, from the viewpoint of suppressing the pressure loss of the air passing through the communication port of the deodorizing catalyst, it is preferably 39.5% or less of the opening cross-sectional area. The present invention can be applied if the cross-sectional shape of the communication port is a polygonal shape having corners, and the communication port may take a shape such as a triangle, a square, a distorted hexagon, or the like, but a regular hexagonal communication The mouth is most preferable and the present invention can be applied.

本発明の一つの好ましい態様によれば、本発明による脱臭触媒は、洋式腰掛便器(以下、単に「便器」と称す)と組み合わせて用いられる。図1(A)は便器の斜視図であり、便器800と、その後方上部に設けられたケーシング100と、を備える。ケーシング100の内部に脱臭装置が内蔵されており、便器800のボウル801内の空気を吸い込み、脱臭装置を介して臭気成分を低減させる。また、便座200および便蓋300をさらに備え、便座200および便蓋300は、ケーシング100に対して開閉自在にそれぞれ軸支されている。   According to one preferred embodiment of the present invention, the deodorizing catalyst according to the present invention is used in combination with a Western-style seated toilet (hereinafter simply referred to as “toilet”). FIG. 1A is a perspective view of a toilet, and includes a toilet 800 and a casing 100 provided at the upper rear portion thereof. A deodorizing device is built in the casing 100, and the air in the bowl 801 of the toilet bowl 800 is sucked in to reduce odor components through the deodorizing device. The toilet seat 200 and the toilet lid 300 are further provided, and the toilet seat 200 and the toilet lid 300 are pivotally supported by the casing 100 so as to be freely opened and closed.

図1(B)はケーシングの内部構造を例示する平面模式図である。ケーシング100の内部には、脱臭装置110が設けられており、図中に表した矢印A1のように、便器800のボウル801内の臭気を吸引し脱臭する。脱臭装置110は、ボウル801の内部と外部とを連通する脱臭風路111aおよび111bと、ボウル801内の臭気を吸引する吸引ファン113と、トイレットペーパーや衣類などを由来とした粉塵が吸引ファン113へ吸引されることを抑制するフィルタ115とを有し、脱臭触媒117は吸引ファン113により吸引された空気から臭気成分を除去する。吸引ファン113は、脱臭風路111aおよび111bの途中に設けられている。また、フィルタ115は、吸引ファン113よりもボウル801側に設けられている。なお、ケーシング100の内部には、便座200に座った使用者の「おしり」などの洗浄を実現する局部洗浄装置150、便座200に座った使用者の「おしり」などに向けて温風を吹き付けて乾燥させる局部乾燥装置130、およびトイレ室内に温風を吹き出してトイレ室を暖房する室内暖房装置などが設けられていてもよい。   FIG. 1B is a schematic plan view illustrating the internal structure of the casing. A deodorizing device 110 is provided inside the casing 100, and as shown by an arrow A1 in the figure, the odor in the bowl 801 of the toilet bowl 800 is sucked and deodorized. The deodorizing device 110 includes deodorizing air passages 111 a and 111 b communicating between the inside and the outside of the bowl 801, a suction fan 113 that sucks the odor in the bowl 801, and dust derived from toilet paper, clothes, and the like. The deodorizing catalyst 117 removes odorous components from the air sucked by the suction fan 113. The suction fan 113 is provided in the middle of the deodorizing air passages 111a and 111b. The filter 115 is provided closer to the bowl 801 than the suction fan 113. It should be noted that hot air is blown into the casing 100 toward the local cleaning device 150 that realizes cleaning of the user's “butt” sitting on the toilet seat 200, and the user ’s “butt” sitting on the toilet seat 200. There may be provided a local drying device 130 for drying and an indoor heating device for heating the toilet room by blowing warm air into the toilet room.

このような水周り空間の湿分および酸またはアルカリは、金属を腐食させるおそれがある。本発明による脱臭触媒は金属を基材としている。本発明による脱臭触媒にあっては金属をこれら湿分および酸またはアルカリから保護するために中間層が設けられる。   Such moisture and acid or alkali in the space around the water may corrode the metal. The deodorizing catalyst according to the present invention is based on metal. In the deodorizing catalyst according to the present invention, an intermediate layer is provided to protect the metal from these moisture and acid or alkali.

図2を用いて、本発明による脱臭触媒の例を説明する。図2は、本発明による脱臭触媒117の概略図であり、この脱臭触媒117は、図中のA−B方向に連通する六角形の連通口を有するハニカム構造をとるものである。連通口の開口端部であるエッジ部21aおよび21bにおける拡大図を、エッジ部拡大図として図2中に示す。   An example of the deodorizing catalyst according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic view of a deodorization catalyst 117 according to the present invention, and this deodorization catalyst 117 has a honeycomb structure having hexagonal communication ports communicating in the direction AB in the figure. An enlarged view of the edge portions 21a and 21b, which are open ends of the communication port, is shown in FIG. 2 as an enlarged view of the edge portion.

本発明による脱臭触媒は、図2に示される様な金属基材に、中間層および脱臭層を設けてなる。図3は、本発明による脱臭触媒の断面図である。図中、脱臭触媒は、金属基材31の上に、中間層32が設けられ、さらにその上に触媒層33が設けられた構造を有する。そして、図3は、金属基材31が正六角形の脱臭触媒を示しており、この正六角形の連通口において中間層32が占める開口断面積を9.3%以上とする。この中間層32は、最も好ましくは正六角形の内接円となるよう形成する。このときの中間層32が占める開口断面積が9.3%となる。このような中間層32の上に触媒層33を設けることが好ましい。   The deodorizing catalyst according to the present invention is formed by providing an intermediate layer and a deodorizing layer on a metal substrate as shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of a deodorizing catalyst according to the present invention. In the figure, the deodorizing catalyst has a structure in which an intermediate layer 32 is provided on a metal substrate 31 and a catalyst layer 33 is further provided thereon. FIG. 3 shows a deodorizing catalyst in which the metal base 31 is a regular hexagon, and the opening cross-sectional area occupied by the intermediate layer 32 in the regular hexagonal communication port is set to 9.3% or more. The intermediate layer 32 is most preferably formed to be a regular hexagonal inscribed circle. At this time, the opening cross-sectional area occupied by the intermediate layer 32 is 9.3%. It is preferable to provide the catalyst layer 33 on the intermediate layer 32.

本発明の好ましい一つの態様によれば、図3において、正六角形の角部における触媒層33の厚みをt1とし、辺部の中間付近の触媒層33の厚みをt2としたとき、この二つが0.5<t1/t2<2の関係を満たすことが好ましい。この関係を満たす脱臭触媒は、より良好な耐久性を示す。   According to one preferred embodiment of the present invention, in FIG. 3, when the thickness of the catalyst layer 33 at the corner of the regular hexagon is t1, and the thickness of the catalyst layer 33 near the middle of the side is t2, these two are It is preferable to satisfy the relationship of 0.5 <t1 / t2 <2. A deodorizing catalyst that satisfies this relationship exhibits better durability.

金属基材
本発明による脱臭触媒の金属基材は、連通口を有する金属からなる基材である。連通口の形状は上記の通り特に限定されないが、同じ形状の孔を隙間なく配置する観点から、三角形、四角形、六角形などとされる。円に近く、従って表面積あたりの圧力損失が最も少ない六角形のハニカム構造を用いることが好ましい。また、平面状の金属箔と波状の金属箔を交互に貼り合わせ、ダンボール形状としたコルゲート構造を用いることもできる。
Metal substrate The metal substrate of the deodorizing catalyst according to the present invention is a substrate made of a metal having a communication port. The shape of the communication port is not particularly limited as described above, but may be a triangle, a quadrangle, a hexagon, or the like from the viewpoint of arranging holes having the same shape without gaps. It is preferable to use a hexagonal honeycomb structure which is close to a circle and therefore has the least pressure loss per surface area. Alternatively, a corrugated structure in which a flat metal foil and a corrugated metal foil are alternately bonded to form a corrugated cardboard shape can be used.

金属基材の材質としては、形状の作りやすさ、価格、軽量といった観点からアルミニウムもしくはアルミ合金が好適である。また、金属基材の表面に、被膜を形成するための前処理を施しても良い。   As the material of the metal base material, aluminum or an aluminum alloy is preferable from the viewpoints of ease of making a shape, cost, and light weight. Moreover, you may perform the pretreatment for forming a film on the surface of a metal base material.

金属基材を構成する金属箔の厚さは、薄いことが省スペースの観点から好ましい。特に便座と組み合わされてあるいは組み込まれて用いられる脱臭触媒の場合、小型化の要請がある。基材がアルミニウムの場合、十~数十μmの箔によりハニカム構造を形成することはとくに技術的に困難なく可能である。金属基材は、多数の連通口を有することが好ましく、そのためには、孔のサイズが小さいことが好ましい。金属基材の表面積が増え、触媒の活性が良くなるからである。一方で、孔の数が増えると、圧力損失が上がる、金属基材の製造が難しくなるなどの課題が発生する。本発明の好ましい態様によれば、連通口の数は、1インチあたり#200−2000程度が好ましい。金属基材のサイズは適宜決定されてよいが、便座など水回り製品に組み込みやすくするため、一辺が数〜200mm程度の大きさとする。   The metal foil constituting the metal substrate is preferably thin from the viewpoint of space saving. In particular, in the case of a deodorizing catalyst used in combination with or incorporated in a toilet seat, there is a demand for downsizing. When the base material is aluminum, it is possible to form a honeycomb structure with a foil of 10 to several tens μm without technical difficulty. The metal substrate preferably has a large number of communication ports. For this purpose, it is preferable that the hole size is small. This is because the surface area of the metal substrate is increased and the activity of the catalyst is improved. On the other hand, when the number of holes increases, problems such as an increase in pressure loss and difficulty in manufacturing a metal substrate occur. According to a preferred aspect of the present invention, the number of communication ports is preferably about # 200-2000 per inch. Although the size of the metal substrate may be determined as appropriate, in order to make it easy to incorporate it into a water product such as a toilet seat, the size of one side is about several to 200 mm.

中間層
本発明による脱臭触媒において中間層は、触媒層と金属基材の間に配置され、金属基材を保護し、また触媒層が脱離しないよう密着させる等の役割を担う。上記の通り、水回り環境においては、金属基材を保護することにより、耐水性、耐アルカリ性、耐水性を付与し、金属基材の腐食や、腐食による触媒の脱離を防止することが望まれる。中間層としては、被膜形成能を有する、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、フッ素樹脂、メラミン樹脂、アルキド系樹脂、アセタール系樹脂、フェノール樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、エポキシポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンサルフィド、ブタジエン共重合体などの樹脂、ガラス、シリコーン、亜鉛末、酸化亜鉛や酸化チタンなどの金属酸化物、ボロンシリケートなどのケイ酸塩などの無機物質を主成分として用いることができる。本発明の好ましい態様によれば、アクリル系樹脂の利用が好ましい。また、後記する好ましい製造方法において、中間層の材料は液剤とされるため、中間層の材料は水に溶解するものであれば、有機溶剤を要するものと比較し、中間層の担持を安全に行なうことができるため、より好ましい。
Intermediate layer In the deodorizing catalyst according to the present invention, the intermediate layer is disposed between the catalyst layer and the metal substrate, and plays a role of protecting the metal substrate and adhering the catalyst layer so as not to be detached. As described above, in a water environment, it is desirable to protect the metal substrate to provide water resistance, alkali resistance, and water resistance, and to prevent corrosion of the metal substrate and catalyst detachment due to corrosion. It is. As an intermediate layer, acrylic resin, epoxy resin, fluororesin, melamine resin, alkyd resin, acetal resin, phenol resin, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyester, epoxy polyester, polyvinyl, which have film forming ability Resin such as alcohol, polyphenylene sulfide, butadiene copolymer, glass, silicone, zinc powder, metal oxides such as zinc oxide and titanium oxide, and inorganic substances such as silicates such as boron silicate are used as main components. it can. According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable to use an acrylic resin. Further, in the preferable manufacturing method described later, since the material of the intermediate layer is a liquid agent, if the material of the intermediate layer is soluble in water, it is safer to carry the intermediate layer compared to the one that requires an organic solvent. Since it can be performed, it is more preferable.

本発明の一つの態様によれば、中間層は粒子を含むことができる。粒子は中間層の形成時に中間層の液剤を保持する役割を果たし、また中間層の膜厚を大きくする。粒子の例としては、無機粒子が上げられ、具体的にはシリカ粒子、アルミナ粒子などが好ましい例として挙げられる。これら無機粒子の粒子径は、好ましくは1nm〜100μm程度であり、より好ましくは5nm〜30μm程度である。   According to one embodiment of the present invention, the intermediate layer can include particles. The particles serve to hold the liquid agent of the intermediate layer when forming the intermediate layer, and increase the film thickness of the intermediate layer. Examples of the particles include inorganic particles, and specific examples include silica particles and alumina particles. The particle diameter of these inorganic particles is preferably about 1 nm to 100 μm, more preferably about 5 nm to 30 μm.

本発明の一つの態様によれば、中間層は硬化剤を含むことができる。硬化剤の利用により、膜厚を大きくし、また耐酸性を高くすることが可能となる。硬化剤の例としては、メラミン系硬化剤などが挙げられる。   According to one embodiment of the present invention, the intermediate layer can include a curing agent. By using a curing agent, the film thickness can be increased and the acid resistance can be increased. Examples of the curing agent include a melamine curing agent.

本発明の一つの態様によれば、中間層、すなわち脱臭触媒の耐酸性を上げるために塩基性の物質を中間層に添加することが出来る。塩基性の物質としては、水酸化ナトリウム、一部のアモルファスシリカのような無機化合物が挙げられ、またポリマーのような有機化合物でもあってもよい。   According to one embodiment of the present invention, a basic substance can be added to the intermediate layer in order to increase the acid resistance of the intermediate layer, that is, the deodorization catalyst. Examples of basic substances include inorganic compounds such as sodium hydroxide and some amorphous silica, and organic compounds such as polymers may also be used.

本発明において中間層の厚さは、耐水性、耐酸性の確保の観点から0.1μm以上が好ましく、エッジ部においても0.1μm程度の厚みがあることが望まれる。一方で脱臭触媒の圧力損失を小さく抑える観点から、厚みは100μm以下が好ましく、より好ましくは30μm以下である。   In the present invention, the thickness of the intermediate layer is preferably 0.1 μm or more from the viewpoint of ensuring water resistance and acid resistance, and it is desirable that the edge portion has a thickness of about 0.1 μm. On the other hand, from the viewpoint of suppressing the pressure loss of the deodorizing catalyst, the thickness is preferably 100 μm or less, and more preferably 30 μm or less.

触媒層
本発明による脱臭触媒の触媒層は、臭気物質を分解する触媒と、臭気物質を吸着する吸着材のいずれか、または双方を含むものである。臭気物質を分解する触媒としては、金属触媒や金属酸化物触媒があげられ、好ましくは、二酸化マンガンが挙げられる。二酸化マンガンは、排便臭に含まれる硫化水素やメチルメルカプタンを効果的に分解できる。また二酸化マンガンに、酸化銅や酸化鉄などを混合した触媒は更に分解効果が高く、より好ましい。吸着材としては多孔質のものが挙げられるが、好ましくは活性炭が挙げられる。活性炭は安価で、比表面積が大きく、吸着性に優れる。また、メチルメルカプタンを分解した際に生じるジメチルジスルフィドを吸着除去できる点でも好ましい。
Catalyst Layer The catalyst layer of the deodorizing catalyst according to the present invention contains either or both of a catalyst for decomposing odorous substances and an adsorbent for adsorbing odorous substances. Examples of the catalyst for decomposing odorous substances include metal catalysts and metal oxide catalysts, and preferably manganese dioxide. Manganese dioxide can effectively decompose hydrogen sulfide and methyl mercaptan contained in the defecation odor. A catalyst in which manganese dioxide is mixed with copper oxide, iron oxide, or the like has a higher decomposition effect and is more preferable. Examples of the adsorbent include a porous material, preferably activated carbon. Activated carbon is inexpensive, has a large specific surface area, and is excellent in adsorptivity. Further, it is also preferable in that dimethyl disulfide generated when methyl mercaptan is decomposed can be adsorbed and removed.

本発明において、臭気物質を分解する触媒と、臭気物質を吸着する吸着材をともに含む場合、その比率は任意に定めることが出来るが、好ましくは、質量比で3:7〜7:3が好ましい。   In the present invention, when both a catalyst for decomposing odorous substances and an adsorbent for adsorbing odorous substances are included, the ratio can be arbitrarily determined, but is preferably 3: 7 to 7: 3 by mass ratio. .

本発明の一つの態様によれば、触媒層は、触媒および吸着材を中間層により密着させるためにバインダーを含んでいても良い。本発明による脱臭触媒は、水回り空間において用いられることから、バインダーは耐水性、耐薬品性を有するものであることが好ましい。また、後記する好ましい製造方法において、触媒層の材料は液剤とされるため、このバインダーは水に溶解するものであれば、有機溶剤を要するものと比較し、触媒層の担持を安全に行なうことができるため、より好ましい。バインダーの好ましい例としては、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。   According to one embodiment of the present invention, the catalyst layer may contain a binder in order to bring the catalyst and the adsorbent into close contact with the intermediate layer. Since the deodorizing catalyst according to the present invention is used in a space around water, it is preferable that the binder has water resistance and chemical resistance. In addition, in the preferable production method described later, since the material of the catalyst layer is a liquid agent, if the binder is soluble in water, the catalyst layer can be safely supported as compared with the one that requires an organic solvent. Is more preferable. Preferable examples of the binder include acrylic resin and polyvinyl alcohol.

本発明において触媒層は、それを担持する際に好ましい添加剤を含むことが出来、添加剤の例としては、界面活性剤、湿潤分散剤、分散剤、レベリング剤、増粘剤、消泡剤、pH調整剤などが挙げられる。   In the present invention, the catalyst layer may contain a preferable additive for supporting the catalyst layer. Examples of the additive include a surfactant, a wetting dispersant, a dispersant, a leveling agent, a thickener, and an antifoaming agent. , PH adjusting agents and the like.

脱臭触媒の製造方法
本発明による脱臭触媒は、好ましくは以下の方法により製造することができる。本発明の一つの好ましい態様によれば、脱臭触媒は、金属基材の上に中間層と触媒層とを順にコーティングして積層することにより製造することが出来る。
Method for Producing Deodorizing Catalyst The deodorizing catalyst according to the present invention can be preferably produced by the following method. According to one preferable aspect of the present invention, the deodorizing catalyst can be produced by coating and laminating an intermediate layer and a catalyst layer in order on a metal substrate.

まず、中間層を基材上にコーティングする方法としては、中間層の材料を含む液剤を用意し、これに基材を沈めた後、引き上げ、重力やエアブローなどで過剰な液剤を除いた後、乾燥、硬化する方法が挙げられる。本明細書にあっては、この方法をディップコート法と呼ぶ。また、同じく中間層の材料を含む液剤を用意し、これを基材に注ぎ込み、重力やエアブローなどで過剰な液剤を除いた後、乾燥、硬化する方法が挙げられる。本明細書にあっては、この方法をフローコート法と呼ぶ。   First, as a method of coating the intermediate layer on the substrate, prepare a liquid agent containing the material of the intermediate layer, submerge the substrate in this, after lifting, after removing excess liquid agent by gravity or air blow, The method of drying and hardening is mentioned. In this specification, this method is called a dip coating method. Moreover, the liquid agent containing the material of an intermediate | middle layer is similarly prepared, this is poured into a base material, After removing excess liquid agent by gravity, air blow, etc., the method of drying and hardening is mentioned. In this specification, this method is called a flow coat method.

上記方法において用いられる中間層形成のための液剤は、中間層を形成する上記した樹脂または無機物質を含み、これを溶解または分散した液である。溶剤または分散媒の例としては、水、有機溶剤、より具体的にはn−ブタノールなどアルコール類、トルエンなど芳香族炭化水素、シクロヘキサンなど脂肪族炭化水素、シクロヘキサノンなどケトン、酢酸ブチルなどエステルなどが挙げられる。   The liquid agent for forming the intermediate layer used in the above method is a liquid obtained by dissolving or dispersing the resin or inorganic substance that forms the intermediate layer. Examples of the solvent or dispersion medium include water, organic solvents, more specifically alcohols such as n-butanol, aromatic hydrocarbons such as toluene, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, ketones such as cyclohexanone, esters such as butyl acetate, and the like. Can be mentioned.

本発明の好ましい態様によれば、液剤は液の安定性の確保などのため、必要に応じて添加剤を含むことができ、添加剤の例としては、界面活性剤、湿潤分散剤、分散剤、レベリング剤、増粘剤、消泡剤、pH調整剤などが挙げられる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the liquid agent may contain an additive as necessary for ensuring the stability of the liquid. Examples of the additive include a surfactant, a wetting dispersant, and a dispersant. , Leveling agents, thickeners, antifoaming agents, pH adjusting agents and the like.

本発明の好ましい態様によれば、中間層のコーティングは1回あるいは2以上の複数回行い、担持量を所望の量に調整することが好ましい。複数回のコーティングにおいて、都度中間層を乾燥、硬化させてもよく、また乾燥、効果は最後に1回で行われてもよい。   According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the coating of the intermediate layer is performed once or a plurality of times of two or more to adjust the loading amount to a desired amount. In a plurality of coatings, the intermediate layer may be dried and cured each time, and the drying and effect may be performed once at the end.

本発明において触媒層を形成する好ましい方法としては、触媒層の材料を含む液剤を用意し、これに基材を沈めた後、引き上げ、重力やエアブローなどで過剰な液剤を除いた後、乾燥、硬化する方法が挙げられる。   As a preferred method for forming the catalyst layer in the present invention, a liquid agent containing the material of the catalyst layer is prepared, the substrate is submerged in this, then lifted, excess liquid agent is removed by gravity or air blow, and then dried. The method of hardening is mentioned.

上記方法において用いられる触媒層形成のための液剤は、触媒層を形成する上記した臭気物質を分解する触媒および/または臭気物質を吸着する吸着材を含み、これを溶解または分散した液である。溶剤または分散媒の例としては、水、有機溶剤、より具体的にはn−ブタノールなどアルコール類、トルエンなど芳香族炭化水素、シクロヘキサンなど脂肪族炭化水素、シクロヘキサノンなどケトン、酢酸ブチルなどエステルなどが挙げられる。   The liquid agent for forming the catalyst layer used in the above method is a liquid in which the above-mentioned catalyst for decomposing the odorous substance forming the catalyst layer and / or the adsorbent for adsorbing the odorous substance is dissolved or dispersed. Examples of the solvent or dispersion medium include water, organic solvents, more specifically alcohols such as n-butanol, aromatic hydrocarbons such as toluene, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, ketones such as cyclohexanone, esters such as butyl acetate, and the like. Can be mentioned.

本発明の好ましい態様によれば、液剤は液の安定性の確保などのため、必要に応じて添加剤を含むことができ、添加剤の例としては、界面活性剤、湿潤分散剤、分散剤、レベリング剤、増粘剤、消泡剤、pH調整剤などが挙げられる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the liquid agent may contain an additive as necessary for ensuring the stability of the liquid. Examples of the additive include a surfactant, a wetting dispersant, and a dispersant. , Leveling agents, thickeners, antifoaming agents, pH adjusting agents and the like.

本発明の一つの態様によれば、触媒層の形成は、金属基材への中間層の形成方法と同様であってよく、ディップコート法、フローコート法、その他の方法によって行うことができる。具体的には、中間層が設けられた金属基材を、触媒層形成のための液剤に沈めた後、これを引き上げ、必要に応じてエアブローなどで過剰な液剤をとばした後、乾燥、硬化させる方法、基材に液剤を注ぎ込み、必要に応じてエアブローなどで過剰な液剤をとばした後、乾燥、硬化させるフローコート法などが挙げられる。これら工程を複数回行い、触媒層を形成してもよく、これにより、触媒層の担持量を所望の量に調整することができる。また、複数回のコーティングにおいて、都度触媒層を乾燥、硬化させてもよく、また乾燥、効果は最後に1回で行われてもよい。   According to one embodiment of the present invention, the formation of the catalyst layer may be the same as the method of forming the intermediate layer on the metal substrate, and can be performed by a dip coating method, a flow coating method, or other methods. Specifically, after the metal substrate provided with the intermediate layer is submerged in the liquid agent for forming the catalyst layer, it is pulled up, and if necessary, the excess liquid agent is blown off by air blow or the like, followed by drying and curing. And a flow coating method in which a liquid agent is poured into a substrate, and if necessary, an excess liquid agent is blown off by an air blow or the like, followed by drying and curing. These steps may be performed a plurality of times to form a catalyst layer, whereby the supported amount of the catalyst layer can be adjusted to a desired amount. Further, in a plurality of coatings, the catalyst layer may be dried and cured each time, and the drying and effect may be performed once at the end.

下記の例では、以下の材料および方法を用いた。
金属基材:
金属基材として、54mm×30mm×20mmt 1平方インチあたり#950セルのアルミハニカムを用いた。
中間層形成のための液剤:
固形分約40%のアクリル樹脂が水に分散され、エマルジョンとなったアクリルディスパージョンを用いた。
触媒層形成のための液剤:
以下のスラリーを作成し、用いた。すなわち、二酸化マンガン粒子を主成分とし、酸化銅粒子、酸化カリウム粒子を含む触媒、活性炭、バインダーとしてアクリルエマルジョン、分散剤としてポリカルボン酸型高分子界面活性剤とイオン交換水を、触媒50:活性炭50:バインダー8:分散剤1~2:水180(水以外は固形分重量比)となるよう混合し、ボールミルにて15時間撹拌し、触媒層の原料となるスラリーを作成した。
中間層および触媒層の形成:
基材を液剤中へ沈めた後、これを引き上げ、エアブローで過剰な液剤をとばした後、乾燥させるディップコート法にて形成した。複数回行った中間層および触媒層の形成において2回目以降の操作は、層が完全に乾燥した後に行った。
担持量の測定:
中間層の担持量は、中間層担持前と中間層を硬化させた後の重量変化により求めた。また、触媒層の担持量は、触媒層担持前と触媒層を硬化させた後の重量変化により求めた。
In the examples below, the following materials and methods were used.
Metal substrate:
As the metal substrate, an aluminum honeycomb of # 950 cells per square inch of 54 mm × 30 mm × 20 mmt was used.
Solution for forming the intermediate layer:
An acrylic dispersion in which an acrylic resin having a solid content of about 40% was dispersed in water to form an emulsion was used.
Solution for catalyst layer formation:
The following slurry was prepared and used. That is, a catalyst containing manganese dioxide particles as a main component, copper oxide particles, a catalyst containing potassium oxide particles, activated carbon, an acrylic emulsion as a binder, a polycarboxylic acid type polymer surfactant and ion-exchanged water as a dispersant, and a catalyst 50: activated carbon. 50: Binder 8: Dispersant 1-2: Water 180 (solid content weight ratio other than water) was mixed and stirred for 15 hours in a ball mill to prepare a slurry as a raw material for the catalyst layer.
Formation of intermediate layer and catalyst layer:
After the substrate was submerged in the liquid agent, the substrate was pulled up, and the excess liquid agent was blown off by air blow, followed by drying. In the formation of the intermediate layer and the catalyst layer that were performed a plurality of times, the second and subsequent operations were performed after the layers were completely dried.
Measurement of loading amount:
The carrying amount of the intermediate layer was determined from the change in weight before carrying the intermediate layer and after hardening the intermediate layer. Further, the amount of the catalyst layer supported was determined by the change in weight before the catalyst layer was supported and after the catalyst layer was cured.

実施例:サンプル1
アルミハニカム基材上に、中間層形成を2回、触媒層形成を3回繰り返して、脱臭触媒を得た。担持量は、中間層が3.9g、触媒が2.6gであった。得られた脱臭触媒の断面SEM写真は図4(A)に示されるとおりであった。この画像を解析した結果、連通口1ケあたりの開口面積0.59mm、中間層の断面積0.077mm、触媒層の断面積0.047mmであった。従って、中間層は、アルミハニカムの開口断面積の13.0%を占めると算出された。触媒層は、アルミハニカムの開口断面積の7.9%を占めると算出された。
Example: Sample 1
On the aluminum honeycomb substrate, the intermediate layer formation was repeated twice and the catalyst layer formation was repeated three times to obtain a deodorization catalyst. The supported amount was 3.9 g for the intermediate layer and 2.6 g for the catalyst. A cross-sectional SEM photograph of the obtained deodorizing catalyst was as shown in FIG. As a result of analyzing the image, the opening area 0.59 mm 2 per communication port 1 Ke, the cross-sectional area 0.077Mm 2 of the intermediate layer was cross-sectional area 0.047 mm 2 of the catalyst layer. Therefore, the intermediate layer was calculated to occupy 13.0% of the opening cross-sectional area of the aluminum honeycomb. The catalyst layer was calculated to account for 7.9% of the opening cross-sectional area of the aluminum honeycomb.

比較例:サンプル2
アルミハニカム基材上に、中間層形成を1回、触媒層形成を3回繰り返して、脱臭触媒を得た。担持量は、中間層が1.7g、触媒層が2.6gであった。得られた脱臭触媒の断面SEM写真は図4(B)に示されるとおりであった。この画像を解析した結果、連通口の開口面積0.55mm、中間層の断面積0.022mm、触媒層の断面積0.045mmであった。従って、中間層は、アルミハニカムの開口断面積の4.1%を占めると算出された。触媒層は、アルミハニカムの開口断面積の8.3%を占めると算出された。
Comparative example: Sample 2
On the aluminum honeycomb substrate, intermediate layer formation was repeated once and catalyst layer formation was repeated three times to obtain a deodorization catalyst. The supported amount was 1.7 g for the intermediate layer and 2.6 g for the catalyst layer. The cross-sectional SEM photograph of the obtained deodorizing catalyst was as shown in FIG. 4 (B). As a result of analyzing the image, the opening area 0.55 mm 2 of the communication port, the cross-sectional area 0.022 mm 2 the intermediate layer, was cross-sectional area 0.045 mm 2 of the catalyst layer. Therefore, the intermediate layer was calculated to occupy 4.1% of the opening cross-sectional area of the aluminum honeycomb. The catalyst layer was calculated to account for 8.3% of the opening cross-sectional area of the aluminum honeycomb.

硫化水素除去
上で得たサンプル1または2に、温度20℃湿度60%の空気を通過させた。通過させる空気中には、臭気物質として硫化水素5ppm及びメチルメルカプタン5ppmを混合させた。空気は200L/minの流速で通過させ、所定の時間毎に各試料の入口側の空気と出口側から空気を採取した。採取した空気をガスクロマトグラフィー法により分析し、入口側と出口側から採取した空気における臭気物質の濃度差から、各試料による臭気物質の除去率を算出した。硫化水素の除去結果は、図5に示される通りであった。
に示されるとおりであった。
Sample 1 or 2 obtained on removal of hydrogen sulfide was passed through air having a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60%. In the air to be passed, 5 ppm of hydrogen sulfide and 5 ppm of methyl mercaptan were mixed as odor substances. Air was passed at a flow rate of 200 L / min, and air was collected from the inlet side and outlet side of each sample at predetermined time intervals. The collected air was analyzed by gas chromatography, and the removal rate of odorous substances by each sample was calculated from the concentration difference of odorous substances in the air collected from the inlet side and the outlet side. The removal result of hydrogen sulfide was as shown in FIG.
It was as shown in.

サンプル1では、サンプル2の0.88倍の触媒層しか担持していないにも関わらず、サンプル1の方が除去率の劣化が小さかった。サンプル1では、触媒層の厚さがほぼ一定であったのに対し、サンプル2では膜厚が厚い部分と薄い部分が生じたため、サンプル1の方が脱臭触媒全体として劣化に強くなったと考えられる。

Although Sample 1 supported only 0.88 times as many catalyst layers as Sample 2, Sample 1 had less degradation of the removal rate. In sample 1, the thickness of the catalyst layer was almost constant, whereas in sample 2, a thick part and a thin part were generated. Therefore, it is considered that sample 1 was more resistant to deterioration as a whole deodorizing catalyst. .

Claims (9)

連通口を有する金属基材と、
該金属基材の表面上に設けられた中間層と、
該中間層の上に設けられ、臭気物質を分解および/または吸着する物質を含む触媒層とを少なくとも有してなり、
空気が前記連通口を通り、前記触媒層と接触して該空気中に含まれる臭気物質が分解および/または吸着されて脱臭がされる脱臭触媒であって、
前記連通口において前記中間層が占める開口断面積が9.3%以上であることを特徴とする、脱臭触媒。
A metal substrate having a communication port;
An intermediate layer provided on the surface of the metal substrate;
A catalyst layer provided on the intermediate layer and containing a substance that decomposes and / or adsorbs odorous substances,
A deodorization catalyst in which air passes through the communication port and comes into contact with the catalyst layer to decompose and / or adsorb an odor substance contained in the air, thereby deodorizing the catalyst.
The deodorizing catalyst, wherein an opening cross-sectional area occupied by the intermediate layer in the communication port is 9.3% or more.
前記連通口が多角形の形状である、請求項1に記載の脱臭触媒。   The deodorization catalyst according to claim 1, wherein the communication port has a polygonal shape. 前記連通口が正六角形の形状である、請求項1に記載の脱臭触媒。   The deodorizing catalyst according to claim 1, wherein the communication port has a regular hexagonal shape. 正六角形の角部における前記触媒層の厚みをt1とし、辺部の中間付近の触媒層の厚みをt2としたとき、0.5<t1/t2<2の関係を満たす、請求項3に記載の脱臭触媒。   The relationship of 0.5 <t1 / t2 <2 is satisfied, where t1 is the thickness of the catalyst layer at the corner of the regular hexagon and t2 is the thickness of the catalyst layer near the middle of the side. Deodorization catalyst. 水周り空間において用いられる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の脱臭触媒。   The deodorization catalyst according to any one of claims 1 to 4, which is used in a space around water. 前記水周り空間が、トイレ、浴室、洗面所、脱衣場、またはランドリースペースである、請求項5に記載の脱臭触媒。   The deodorizing catalyst according to claim 5, wherein the water surrounding space is a toilet, a bathroom, a washroom, a dressing room, or a laundry space. 便座と組み合わされて、または便座に組み込まれて、使用時に便器内部の空気を前記連通口に導入することにより脱臭が行われる、請求項5に記載の脱臭触媒。   The deodorization catalyst according to claim 5, wherein the deodorization catalyst is combined with or incorporated in a toilet seat, and deodorization is performed by introducing air inside a toilet into the communication port at the time of use. 前記中間層が、アクリル系を主成分とする樹脂を含んでなる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の脱臭触媒。   The deodorization catalyst according to any one of claims 1 to 7, wherein the intermediate layer comprises a resin mainly composed of an acrylic resin. 前記中間層が、シリカ粒子を含んでなる、請求項1〜8のいずれか一項に記載の脱臭触媒。

The deodorizing catalyst according to any one of claims 1 to 8, wherein the intermediate layer comprises silica particles.

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