JP4665067B2 - 固形調湿材 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、固形調湿材に関するものであり、さらに詳しくは、有機系の防虫剤、防かび剤、消臭剤及び芳香剤に対する反応活性の小さい固形調湿材に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、家庭用および産業用に各種の除湿剤が幅広く使用されており、この除湿剤として、例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の潮解性塩類が知られている。これら潮解性塩類は、吸湿性は優れているものの、潮解性を有するため、多量に吸湿すると液状化し、その取り扱いや使用範囲が限定されるという問題がある。また、これらの潮解性塩類を、密閉された小空間で用いた場合には、除湿力が大きいので、過度に湿度を低下させ、逆に過乾燥を生じさせるという問題もある。
【0003】
かかる液状化と過乾燥を防止する目的で、シリカゲル、酸性白土、ゼオライト等の吸着性の無機化合物を用いることが提案されている。これらの化合物は、通常、粉状或いは粒状などの粉粒体で供給され、多量に吸湿しても液状化することなく、しかも、高湿度域下においては吸湿し、一方、低湿度域下においては放湿して系内の水分環境を適度に保つという、調湿作用を有する。
【0004】
しかしながら、これらの化合物を粉粒体ではなく所定形状の固形物として使用するためには、バインダーによって成形固化させる必要があるが、この固化の過程で吸放湿性が著しく失われるという問題がある。
さらに、これらの無機化合物類は、有機系の防虫剤、防かび剤、芳香剤のような有機系の薬剤と併用した場合に、湿気と共にこれら薬剤を吸着あるいは分解して、防虫などの作用を阻害するという問題を有する。
【0005】
したがって、本発明は、空気中の湿気は吸着するが、同時に吸湿によって液状化せず、さらに、有機系の脱臭剤、防かび剤、芳香剤に対する活性阻害が小さい固形調湿材を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは鋭意研究した結果、下記手段により、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち本発明は、パーライト粒子を用いてなる固形調湿材であって、少なくとも表面がポリアルミノ珪酸アルカリ金属塩を主成分とする密度0.3〜0.5g/cm3に変性されたパーライト固形物に、エステル結合を有する有機系の防虫剤、防かび剤、消臭剤及び芳香剤から選ばれる薬剤を少なくとも1種以上吸着してなる固形調湿材に係る。
加えて、パーライト粒子を用いてなる固形調湿材であって、少なくとも表面がポリアルミノ珪酸アルカリ金属塩を主成分とする密度0.3〜0.5g/cm3に変性されたパーライト固形物に、エステル結合を有する有機系の防虫剤、防かび剤、消臭剤及び芳香剤から選ばれる薬剤を少なくとも1種以上保持した薬剤保有部材を併用してなる固形調湿材に係る。
【0007】
本発明において主材として用いられるパーライト粒子は、黒曜石、真珠岩、松脂岩等の天然ガラス質岩石粉砕物を急熱して発泡させて得られる連通気孔からなる多孔質ガラス質粉体であり、この化学組成は、通常、SiO2を75%、Al2O3を15%、その他Fe2O3、CaO、K2O、Na2Oを微量に含むものである。
その性状・形状等は特に限定されないが、嵩比重0.04から0.30、粒径0.1〜5mm程度の範囲のものが好適に用いられる。
【0008】
アルカリ金属水酸化物としては、特に限定されず、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが使用可能であるが、費用対効果の観点から、特に水酸化ナトリウムが好ましい。
【0009】
パーライト粒子に対するアルカリ金属水酸化物の配合割合は、パーライト100重量部に対しアルカリ金属水酸化物が4〜20重量部の範囲が好ましく、具体的には、アルカリ金属水酸化物として水酸化ナトリウムを用いた場合にはパーライト100重量部に対し5〜15重量部、水酸化カリウムを用いた場合には同10〜20重量部、水酸化リチウムを用いた場合は同4〜9重量部の範囲とすることが望ましい。アルカリ金属水酸化物がこの割合より少ない場合には、変性パーライト中のポリアルミノ珪酸アルカリ塩の生成量が少なく、固形物に十分な強度を付与できず、また吸放湿特性も小さいものとなる。一方、アルカリ金属水酸化物がこの割合を越える場合には、シリカに対して過アルカリになるため、親水性が増し、固形物の耐水性が低下する欠点が生じたり、パーライト粒子との反応性が増し、ガラス状生成物が生じパーライトの多孔性が失われて、吸放湿性は低下する欠点が生じる。
【0010】
アルカリ金属水酸化物水溶液の濃度は、最終的に加熱脱水反応に供するので、水分量を減らして高濃度とすることが望ましいが、水分が少なすぎればパーライト粒子に対する均一分散性が損なわれるので、固形分濃度20重量%〜50重量%の範囲が望ましい。
【0011】
変性パーライトの密度は、0.3〜0.5g/cm3となるように設定される。密度がこの範囲より低い場合は、パーライト粒子同士を十分に接近させることができず、必要な強度物性が得られない。また、密度がこの範囲を超えると、高強度とすることは期待できるが、パーライトを圧壊し、軽量であるという特徴が失われる欠点が生じる。
【0012】
変性パーライトを主成分とする固形物に吸着又は併用する有機系の防虫剤、防かび剤及び芳香剤は、特に活性阻害を受けにくいという点からエステル結合を有する有機系の防虫剤、防かび剤及び芳香剤を用いる。例えば、防虫剤として、アレスリン、レスメトリン、エムペントリン、ペルメトリン、テトラメスリン、フラメトリン、プラレトリン、フタルスリン、フェノトリンなどのピレスロイド系化合物が挙げられ、防かび剤としてパラオキシ安息香酸エチルなどが挙げられ、消臭剤として酢酸リナリル、アンスラニン酸メチル、カプロン酸アリル、酢酸イソブチル、酢酸ベンジル、サリチル酸イソアミル、酢酸イソアミルなどが挙げられ、芳香剤として酢酸ボルニル、酢酸イソボルニル、酢酸O−tert−ブチルシクロヘキシルなどが挙げられる。
上記有機系の防虫剤、防かび剤、消臭剤及び芳香剤は、1種単独で又は2種以上を選択して固形物に吸着又は併用することができる。
尚、本発明の効果を損なわない範囲で、骨材、合成繊維などの繊維片などを適宜混合しても良い。
【0013】
本発明に係る変性パーライトは、パーライト粒子にアルカリ金属水酸化物(例えば、水酸化ナトリウム水溶液)を添加し、パーライト粒子内部にこれを浸透させる工程後、▲1▼金型に充填して圧縮(0.01〜2MPa程度)しながら加熱(80〜200℃程度)脱水するか、或いは▲2▼圧縮後、金型から成型物を取り出して、乾燥炉中で所定時間(1〜3時間程度)加熱(80〜200℃程度)し、実質的に無水状態になるまで水を除去することにより変性パーライト固形物を得ることができる。
かかる固形物は、単独で使用することにより、液状化せずに空気中の湿気は吸着する固形調湿材として機能する。
また、変性パーライト固形物を得る工程後、更に、この変性パーライトを主成分とする固形物に、上記防虫剤、防かび剤、消臭剤及び芳香剤から選ばれる薬剤を、アセトン等の溶剤に溶解して吸着させ且つ溶剤を飛散させるなどの手段によって、薬剤が吸着された固形調湿材を得ることができる。かかる変性パーライト固形物は、有機系脱臭剤、防かび剤、消臭剤及び芳香剤から選ばれる薬剤の活性を阻害しないので、本発明に係る固形調湿材は、吸着された薬剤自体の特性をも併有する。
さらに、上記防虫剤、防かび剤、消臭剤及び芳香剤から選ばれる薬剤自体を、濾紙、布等の薬剤保有部材に含浸などさせて保持し、この薬剤保有部材を変性パーライト固形物に担持させるなどの手段によって、薬剤が併有された固形調湿材を得ることができ、かかる固形調湿材も同様に、吸放湿能と薬剤自体の特性を併有するものである。加えて、上記防虫剤、防かび剤、消臭剤及び芳香剤から選ばれる薬剤の固形物又は液状物を、変性パーライト固形物に併用する方法によっても薬剤が併有された固形調湿材を得ることができる。
【0014】
上記▲1▼加圧加熱して脱水する際には、圧力0.3MPa〜2.5MPa、温度100〜200℃の範囲の熱プレスにより実質的に無水状態になるまで脱水する。上記▲2▼加圧後、加熱して脱水する際には、圧力0.3MPa〜2.5MPaで冷時圧締し、温度100〜200℃の範囲の乾燥機で実質的に無水状態になるまで脱水する。圧力がこれよりも低い場合には、所定形状を維持することができる程度の強度を有する固形物を得ることができず、一方、圧力を高くすると、十分な吸放湿性能を有する固形物を得ることができないからである。また、加熱温度がこの範囲よりも低いと、ポリアルミノ珪酸アルカリ塩の生成が十分でなく、一方、温度を高くすると、十分な吸放湿性能を有する固形物を得ることができないからである。
【0015】
上記操作(製法)により、本発明に係る固形調湿材が得られ且つこれが吸放湿能を有するメカニズムは未だ明確ではないが、パーライト粒子の少なくとも表面が変性パーライトとなる、下記反応に起因すると考えられる。
加熱初期の水が多量に存在する条件下では、パーライトを構成するアルミノ珪酸塩の一部は、アルカリ金属水酸化物との反応によって、シロキサン結合を解裂し、アルカリ塩を生成して低分子化し、その一部は可溶化する。これらの低分子化および可溶化した物質は未反応で残されているパーライト粒子ラメラ上に沈着して存在する。この低分子化アルカリ塩は、水ガラスに類似する物質と考えられ、脱水によりバインダー作用を発現する。次に、脱水が進むに伴って、いったん低分子化した物質は、ふたたびシロキサン結合を形成して再重合し、水がほぼ完全に飛散した状態で、強固な耐水性のポリアルミノ珪酸アルカリ塩を生成する。またアルカリの一部は気中の二酸化炭素と反応して、アルカリ金属炭酸塩に変換される。これらの反応を、未反応で残されているパーライト粒子同士を接近させることができる程度の圧力下で行うと、ポリアルミノ珪酸アルカリ塩をバインダーとしてパーライト粒子が結合して変性パーライトとなる。
このポリアルミノ珪酸アルカリ塩は、この重合過程で、未反応で残されているパーライトラメラ上で、メソサイズの細孔を形成する。
この細孔が形成されることにより、高湿度域では吸湿し、低湿度域では放湿する吸放湿性を示すようになると考えられる。さらに、パーライトは多孔質なので、気中の湿分はパーライト内部ラメラに比較的容易に到達できるため、他の緻密な固化体中にポリアルミノ珪酸アルカリ塩が形成される場合と比べて大きな吸放湿性を発揮するものと考えられる。
また、アルカリ金属炭酸塩もこの吸放湿性を示すので、この両者の作用によって、効率的な吸放湿材が得られるものと考えられる。
【0016】
【実施例】
以下、本発明の固形調湿材について実施例及び比較例を挙げ、更に説明する。
実施例
パーライト(三井金属鉱業(株)製、加工4号)100重量部に25wt%NaOH水溶液40重量部、およびポリプロピレン繊維(大和紡績(株)製)0.5重量部を加え、混合撹拌した後、この原料混合物22gを内径50×90mmの金型に均一に充填し、2MPaの圧力で、10sec間冷圧締した。圧縮物を取り出し、160℃の電熱式熱風乾燥機で3時間乾燥させて実施例1の固形物を得た。
この固形物は、厚さ10mm、密度0.40g/cm3であった。
【0017】
試験例1(強度試験)
実施例の固形物について、曲げ強さを測定したところ、0.5MPaであった。
尚、曲げ強さは、固形物をスパン60mmの曲げ治具上に置き、クロスヘッドスピード2mm/minで測定した。
更に、実施例の固形物について、1mの高さから厚さ25mmの樫板上に落下させたところ、ほとんど破壊されなかった。
このことから、実施例1に係る固形物は、成形した後、所定形状を維持することができる程度の強度を有し、成形品として十分に強度を有することがわかる。
【0018】
試験例2(吸放湿性)
実施例の固形物を恒温恒湿器(タバイエスペック(株)製、RL−3E)に入れ、25℃下、90%RHで24時間、50%RHで24時間を1サイクルとし、これを3サイクル繰り返すように設定し、湿度の変更時点で固形物の含水率を測定した。
その結果、90%RHにおいては3サイクルの何れの時点とも含水率20〜21wt%の範囲であり、50%RHにおいては3サイクルの何れの時点とも含水率4〜5wt%の範囲であった。
このことから、実施例の固形物は、湿度に対応して適宜吸湿することがわかる。
【0019】
試験例3(有機化合物の活性阻害性)
実施例1に係る固形物を50×45mmに切り出し、500ml容の広口ガラス瓶の底に置き、その上に有機系防虫剤としてエムペントリンを含浸させた濾紙を置いて密閉し、40℃で5日間放置した後、固形物及び濾紙の変化を観察した所、何れも初期の状態を保っており、異常は確認されなかった。
同様にして、防虫剤としてアレスリン、フタルスリン、レスメトリン、フェノトリンを、芳香剤として酢酸ボルニル、O−tert−ブチルシクロヘキシルを、防かび剤としてパラオキシ安息香酸エチルをそれぞれ使用し、放置後、固形物及び濾紙の変化を観察した所、何れも初期の状態を保っており、異常は確認されなかった。
比較例として、ペレット状の市販活性白土(日本活性白土(株)製)および酸性白土(日本活性白土(株)製)10gを、それぞれ500ml容の広口ガラス瓶の底に置き、その上に有機系防虫剤としてエムペントリンを含浸させた濾紙を置いて密閉し、40℃で5日間放置した後、外観などを観察した所、防虫剤を置いた周辺の活性白土及び酸性白土は、いずれも灰白色からピンク色に変色しており、また、初期の香り異なる異臭が感じられた。これは防虫剤成分が白土に吸着され、何らかの分解を受けたものと推察される。
また、活性白土および酸性白土について、同様にして、防虫剤としてアレスリン、フタルスリン、レスメトリン、フェノトリンを、芳香剤として酢酸ボルニル、O−tert−ブチルシクロヘキシルを、防かび剤としてパラオキシ安息香酸エチルをそれぞれ使用したところ、エムペントリンと同様の結果であった。
【0020】
【発明の効果】
本発明に係る固形調質材によれば、液状化することなく吸放湿作用を有し、さらに、有機系脱臭剤、防かび剤、消臭剤及び芳香剤から選ばれる薬剤の活性を阻害しないので、吸着又は併用された薬剤自体の特性をも併有する。
Claims (2)
- パーライト粒子を用いてなる固形調湿材であって、少なくとも表面がポリアルミノ珪酸アルカリ金属塩を主成分とする密度0.3〜0.5g/cm3に変性されたパーライト固形物に、エステル結合を有する有機系の防虫剤、防かび剤、消臭剤及び芳香剤から選ばれる薬剤を少なくとも1種以上吸着してなることを特徴とする固形調湿材。
- パーライト粒子を用いてなる固形調湿材であって、少なくとも表面がポリアルミノ珪酸アルカリ金属塩を主成分とする密度0.3〜0.5g/cm3に変性されたパーライト固形物に、エステル結合を有する有機系の防虫剤、防かび剤、消臭剤及び芳香剤から選ばれる薬剤を少なくとも1種以上保持した薬剤保有部材を併用してなることを特徴とする固形調湿材。
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