JP2003088755A

JP2003088755A - 抗菌消臭材料

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Publication number: JP2003088755A
Application number: JP2001282852A
Authority: JP
Inventors: Tomofumi Shiraishi; 朋文白石; Noboru Abe; 昇阿部; Hiroyuki Ota; 博之太田
Original assignee: Kankyo Joka Kenkyusyo KK
Current assignee: Kankyo Joka Kenkyusyo KK
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2003-03-25
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: JP5322360B2

Abstract

(57)【要約】【課題】気体や液体中から有害物質を吸着するための
抗菌消臭材料及びその製法に関する。さらに詳しくは、
生活環境の改善及び労働環境の改善に関連した分野に利
用されるものであり、例えば、トイレ、生ゴミ、寝具、
住宅、病院、自動車及び化学関連施設等において有害物
質を吸着するための抗菌消臭材料及びその製法に関す
る。【解決手段】水又はアルコール水和物に溶解性を持つ
基材に、重合性単量体を放射線グラフト重合することに
より、抗菌消臭機能又は抗菌消臭機能に変換しうる官能
基を導入したことを特徴とする抗菌消臭材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体や液体中から
有害物質を吸着するための抗菌消臭材料及びその製法に
関する。さらに詳しくは、本発明は、生活環境に関連し
た分野に利用されるものであり、例えば、トイレ、生ゴ
ミ、寝具、住宅、病院、自動車等において有害物質を吸
着するための抗菌消臭材料及びその製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の生活水準の向上によって、工場か
ら排出される有害物質に加えて、日常の生活から発生さ
れる悪臭、例えばトイレ臭、生ゴミ臭、下水臭、ペット
臭等が問題となっている。これらの悪臭の原因は、アン
モニア、アミン類、硫化水素、メルカプタン類、低級脂
肪酸類、アルデヒド類等である。これら日常生活から発
生する悪臭を除去する方法として、例えば、芳香剤物質
をスプレーしたり又は揮発させたりする方法や、酸・ア
ルカリを使用した薬液洗浄法、活性炭、ゼオライト、ベ
ントナイト等に有害物質を吸着せしめる方法、触媒や酸
化剤を用いる酸化法、或いは、イオン交換体を用いて有
害物質を中和せしめる方法がある。

【０００３】特開平２-６９１２３号公報には、ペット
類の排泄物始末用薬剤が記載されている。該薬剤は、イ
オン交換性と吸着力とを有する非金属鉱物から成る主粉
末に吸水性高分子粉末を添加したものである。

【０００４】特公平３-８７３８号公報には、ケミカル
パルプ、機械パルプ又はセミケミカルパルプ及び無機充
填材を含む家畜、愛玩動物等の排泄物処理用乾燥粒状物
が記載されている。

【０００５】しかしながら、これらの従来の方法では、
有害物質の除去が不十分であった、特定の物質しか除去
できないなどの欠点を有しており、けして満足すべき効
果は得られていなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に鑑み、
本発明は、広範な種類の有害物質を吸着でき、しかも、
その吸着速度、吸着効率及び吸着量が向上した抗菌消臭
材料を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明によれば、吸着性能を有する官能基を含む重合性
単量体が結合した基体から成る抗菌消臭材料が提供され
る。

【０００８】本発明の抗菌消臭材料として用いられる基
体には特に制限はなく、重合性単量体が結合し得るもの
であれば如何なる材料をも使用することができる。本発
明においては、例えば、アルドヘキソース、ブドウ糖な
どの糖類、アスコルビン酸などビタミン類、澱粉、カル
ボキシメチルセルロースなどの水溶性物質、綿、レーヨ
ン、麻などのセルロース、ポリエチレン、ポリプロプレ
ンなどのポリオレフィン、又はこれらの組み合わせを使
用することができる。

【０００９】本発明の吸着材料における基体の役割は、
吸着性能を有する官能基を含む重合性単量体を支持し、
吸着面積を増大せしめる。従って、一般に、基体それ自
身は、原則的に吸着物質に対して非反応性、つまり不活
性の材料である。基体のこのような役割に対して、吸着
物質を吸着する役割は重合性単量体が担う。このよう
に、基体と重合性単量体とで、吸着材料としての役割を
分担することが、本発明の大きな特徴の一つである。そ
の結果、吸着面積が増大すると共に、物理的・化学的に
安定な抗菌消臭材料となり得るのである。本発明の吸着
材料とは異なり、従来のイオン交換樹脂は、イオン交換
基を有する重合性単量体を重合して高分子となしていた
ので、基体と官能基との役割の分担はなかったのであ
る。

【００１０】本発明における吸着性能を有する官能基に
は、例えば、親水性基、カチオン性解離基及びアニオン
性解離基がある。好ましくは、官能基は、親水性基並び
にカチオン性解離基及び／又はアニオン性解離基から成
る。つまり、反応性モノマーは、親水性基及びカチオン
性解離基を含むか、親水性基及びアニオン性解離基を含
むか、又は、親水性基並びにカチオン及びアニオン性解
離基を含む。このように、本発明の吸着材料において
は、親水性（ノニオン）基とイオン性（カチオン及び／
又はアニオン）基とが共存することが大きな特徴の一つ
となっている。

【００１１】これらのグラフト重合法としては、例え
ば、反応開始剤重合法、熱重合法又は電離性放射線重合
法を用いることができる。この場合、反応条件を適宜制
御することによって、目的の重合度を得ることができ
る。電離放射線を用いる場合には、紫外線、電子線、Ｘ
線、α線、β線及びγ線等を使用することができる。従
って、その結果得られた重合性単量体は、親水性基を有
する重合性単量体並びにカチオン性解離基を有する重合
性単量体及び／又はアニオン性解離基を有する重合性単
量体から成ることになる。この場合、重合性単量体の調
製における、親水性基を有する重合性単量体、カチオン
性解離基を有する重合性単量体体、及びアニオン性解離
基を有する重合性単量体の混合モル比は、目的とする吸
着材料の用途・性能等に応じて適宜選択することかでき
る。例えば、親水性基を有する重合性単量体が約５〜約
２０モル％、カチオン性解離基を有する重合性単量体が
約３０〜約５０モル％、そして、アニオン性解離基を有
する重合性単量体が約３０〜約５０モル％から成る混合
溶液を重合して抗菌消臭材料を得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】親水性基には、例えば、水酸基、
ヒドロキシアルキル基（ここで、アルキル基は好ましく
は低級アルキル基である）、ジオール基、アミノ基又は
ピロリドニル基がある。好ましい親水性基としては、水
酸基やヒドロキシアルキル基がある。抗菌消臭材料中
に、１種又は２種以上の親水性基を導入してもよい。そ
して、そのような親水性基を有する重合性単量体として
本発明において有用なものには、例えば、ヒドロキシエ
チルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレー
ト、ビニルピロリドン、ジメチルアクリルアミド、エチ
レングリコールモノメタクリレート、エチレングリコー
ルモノアクリレート、エチレングリコールモノメタクリ
レート、エチレングリコールジアクリレート、エチレン
グリコールジメタクリレート、トリエチレングリコール
ジアクリレート及びトリエチレングリコールメタクリレ
ートがある。これらのうち、特に有用な重合性単量体に
はヒドロキシエチルメタクリレートやビニルピロリドン
がある。

【００１３】本発明において、「カチオン性解離基」と
は、対イオンがカチオンであるイオン交換基をいう。典
型的なカチオン性解離基は、酸基である。カチオン性解
離基は、極性物質の吸着能を有し、且つ、プロトン（水
素イオン）を放出して塩基性物質、例えばアンモニアや
アミン類と中和反応し得る。その結果、塩基性物質が除
去されることになるのである。反応性モノマー中には、
１種又は２種以上のカチオン性解離基を導入してもよ
い。

【００１４】そのようなカチオン性解離基には、例え
ば、カルボキシル基、スルホン基、リン酸基、スルホエ
チル基、ホスホメチル基、カルボメチル基等がある。好
ましいカチオン性解離基にはスルホン基やカルボキシル
基がある。そして、そのようなカチオン性解離基を有す
る重合性単量体として本発明において有用なものには、
例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アリルスルホン
酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸及びその塩
並びに２-アクリルアミド-２-メチルプロパンスルホン
酸がある。また、カチオン性解離基に変換可能な基を有
する重合性単量体もまた本発明において有用である。そ
のような反応性単量体には、例えば、グリシジルメタク
リレートやグリシジルアクリレートがある。

【００１５】本発明において、「アニオン性解離基」と
は、対イオンがアニオンであるイオン交換基をいう。従
って、アニオン性解離基は、極性物質の吸着能を有し、
且つ、酸性物質、例えば硫化水素やメルカプタン類と中
和反応し得る。その結果、酸性物質が除去されることに
なるのである。重合性単量体中には、１種又は２種以上
のアニオン性解離基を導入してもよい。

【００１６】そのようなアニオン性解離基には、例え
ば、４級アンモニウム基や、アミノ基、メチルアミノ
基、ジメチルアミノ基及びジエチルアミノ基のような１
級〜４級アミン基がある。好ましいアニオン性解離基
は、４級アンモニウム基やアミノ基である。そして、そ
のようなアニオン性解離基を有する反応性単量体として
本発明において有用なものには、例えば、ビニルベンジ
ルトリメチルアンモニウム塩、ジエチルアミノエチルメ
タクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジ
メチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエ
チルアクリレート、ジエチルアミノメチルメタクリレー
ト、ターシャリーブチルアミノエチルアクリレート、タ
ーシャリーブチルアミノエチルメタクリレート及びジメ
チルアミノプロピルアクリルアミド、アクリルアミド、
アリルアミン、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジメ
チルアミノエチルアクリレート、N,N-ジメチルアミノプ
ロピルアクリルアミドがある。これらのうち、特に有用
な重合性単量体はビニルベンジルトリメチルアンモニウ
ム塩やジエチルアミノエチルメタクリレート、N,N-ジメ
チルアミノプロピルアクリルアミド、アクリルアミド、
アリルアミンである。また、アニオン性解離基に変換可
能な基を有する重合性単量体もまた、本発明において有
用である。そのような重合性単量体には、例えばクロロ
メチルスチレンがある。

【００１７】本発明において、親水性基は、重合性単量
体中に１種又はそれ以上存在し得る。同様に、カチオン
性解離基及びアニオン性解離基も、重合性単量体中にそ
れぞれ１種又はそれ以上存在し得る。

【００１８】本発明における官能基の好ましい組み合わ
せには、具体的には、スルホン基とカルボキシル基、４
級アンモニウム基、及びヒドロキシエチル基のようなも
のがある。また、本発明における官能基の好ましい別の
組み合わせには、具体的には、スルホン基とカルボキシ
ル基、４級アンモニウム基、及びピロリドニル基のよう
なものがある。

【００１９】このようにして得られた極性物質の吸着能
を有する官能基を含む抗菌消臭材料を単独で用いること
も勿論可能である。即ち、抗菌消臭材料を希釈して、ス
プレー缶に充填することによって、噴霧式の脱臭スプレ
ーとして用いることもできる。しかしながら、本発明に
おいては、既存の形状の基体に、化学的・物理的に安定
に反応性モノマーを固定化することによって吸着材料と
しての用途が広がることに鑑み、抗菌消臭材料を基体に
結合する。

【００２０】本発明の吸着材料においては、抗菌消臭材
料は、基体に化学的に結合している。結合方法として
は、公知の如何なる方法をも使用することができる。上
述の通り、本発明の抗菌消臭材料は、種々の物質を高効
率で除去することが可能なので、例えば、抗菌消臭スプ
レー、生ゴミの消臭、トイレの消臭、オムツの消臭、冷
蔵庫の消臭等生活環境の改善、パーマ液の消臭、病院の
消臭、産業廃棄物の消臭、工業原料等の産業分野など広
範な用途に利用できる。

【００２１】以下、本発明を実施例に従って更に詳細に
説明する。

【００２２】

【実施例１】アリルスルホン酸ナトリウム３部、アクリ
ル酸1.5部、アルドヘキソース0.5部、ホウ酸トリメチル
0.1部、イソプロピルアルコール1部を含む混合水溶液１
リットルをポリエチレン容器に入れた。次いで、この水
溶液にコバルト６０からのγ線を5KGy/hrの線量率にて
室温で2時間照射して重合することによってグラフト重
合せしめ本発明の消臭材料となした。イオン交換能測定
の結果、消臭材料１グラム当たり2.0ミリモルのカチオ
ン交換基が導入された。

【００２３】次いで、このようにして得られた消臭材料
の吸着性能を試験した。5リットルのガラスデシケータ
ーの底面中央に100mlのビーカーを置き、その中に消臭
材料を3gいれた。そのビーカーに28%アンモニア水を100
倍希釈した液を1gいれ1分後に容器内のアンモニア濃度
をガステック検知管で測定した。結果はアンモニアガス
が検知されなかった。ビーカーに28%アンモニア水を100
倍希釈した液を1gいれ1分後に容器内のアンモニア濃度
をガステック検知管で測定したブランク試験では、アン
モニア濃度は450ｐｐｍになった。また、同様に代表的
な市販消臭剤で測定したところ、容器内のアンモニア濃
度が１００ｐｐｍという結果が得られた。本願発明の消
臭材料の吸着容量が極めて大きく、即効性があることが
わかった。

【００２４】

【実施例２】N,N-ジメチルアミノプロピルアクリルアミ
ド２部及びヒドロキシエチルメタクリレート1部、アル
ドヘキソース0.5部を含む混合水溶液１リットルをポリ
エチレン容器に入れた。次いで、この水溶液にコバルト
６０からのγ線を5KGy/hrの線量率にて室温で2時間照射
して重合することによってグラフト重合せしめ本発明の
消臭材料となした。イオン交換能測定の結果、消臭材料
１グラム当たり1.5ミリモルのアニオン交換基が導入さ
れた。

【００２５】次いで、このようにして得られた消臭材料
の吸着性能を実施例１と同様の手順にて試験した。但
し、アンモニアの代わりに酢酸を15倍希釈した液を使用
した。その結果、本発明の消臭材料では酢酸濃度は0ｐ
ｐｍ、ブランク試験では、酢酸濃度は30ｐｐｍになっ
た。また、同様に代表的な市販消臭剤で測定したとこ
ろ、容器内の酢酸濃度が20ｐｐｍという結果が得られ
た。本願発明の消臭材料の吸着容量が極めて大きく、即
効性があることがわかった。

【００２６】

【実施例３】ビニルスルホン酸ナトリウム２部、メタク
リル酸1部、ビニルピロリドン１部、カルボキシメチル
セルロース0.5部を含む混合水溶液１リットルをポリエ
チレン容器に入れた。次いで、この水溶液にコバルト６
０からのγ線を5KGy/hrの線量率にて室温で2時間照射し
て重合することによってグラフト重合せしめた。この消
臭液のスルホン基とカルボキシル基に銅を吸着させ、抗
菌消臭材料となした。

【００２７】イオン交換能測定の結果、消臭材料１グラ
ム当たり1.0ミリモルのカチオン交換基が導入された。
次いで、このようにして得られた抗菌消臭材料の吸着性
能を試験した。1リットルのテドラーバッグに23g/m2の
抗菌消臭液を染込ませた不織布を1g入れ60ppmのメチル
メルカプタンガスを入れ60分後にメチルメルカプタン濃
度をガステック検知管で測定した。結果はメチルメルカ
プタンガスが検知されなかった。ブランク試験では、メ
チルメルカプタン濃度は60ｐｐｍになった。また、同様
に代表的な市販消臭剤で測定したところ、テドラーバッ
グ内のメチルメルカプタン濃が55ppmという結果が得ら
れた。本願発明の消臭材料の吸着容量が極めて大きく、
即効性があることがわかった。

【００２８】

【実施例４】アリルアミン1部、ビニルベンジルトリメ
チルアンモニウム塩1部、ビニルピロリドン１部、澱粉
0.5部を含む混合水溶液１リットルをポリエチレン容器
に入れた。次いで、この水溶液にコバルト６０からのγ
線を5KGy/hrの線量率にて室温で2時間照射して重合する
ことによってグラフト重合せしめ本発明の消臭材料とな
した。イオン交換能測定の結果、消臭材料１グラム当た
り2.0ミリモルのカチオン交換基が導入された。

【００２９】次いで、このようにして得られた消臭材料
の吸着性能を実施例１と同様の手順にて試験した。但
し、アンモニアの代わりに36%ホルムアルデヒド液を5倍
希釈した液を使用した。その結果、本発明の消臭材料で
はホルムアルデヒド濃度は0ｐｐｍ、ブランク試験で
は、ホルムアルデヒド濃度は50ｐｐｍになった。また、
同様に代表的な市販消臭剤で測定したところ、容器内の
ホルムアルデヒド濃度が24ｐｐｍという結果が得られ
た。本願発明の消臭材料の吸着容量が極めて大きく、即
効性があることがわかった。

【００３０】

【実施例５】実施例３で得られた抗菌消臭材料を不織布
に23g/m2染込ませたものを使用サンプルとして抗菌消臭
液の抗菌試験を行った。比較対象サンプルには、未加工
の不織布を使用した。抗菌試験は、ＪＩＳＬ１９０
２（繊維製品の抗菌試験方法）に準拠した。試験菌は黄
色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus ATCC 6538P）を
用いた。その結果、抗菌性（静菌活性値）は、抗菌消臭
材料を不織布に染込ませたものが４．９以上、未加工の
不織布が０．１という結果が得られ、本願発明の抗菌消
臭材料の優れた抗菌性が確認できた。

【００３１】

【発明の効果】本発明の抗菌消臭材料は、親水性基並び
にカチオン解離性基及び／又はアニオン解離性基及び/
又は錯体形成基を含んでいるので、酸性物質や塩基性物
質に加えて、環境中の多様な有害成分をも同時に吸着す
ることができ、水と任意に溶解するためにスプレー、工
業原料等などの加工が行いやすい。また、その吸着効率
も極めて高く、吸着容量も大きく、抗菌作用も有する消
臭材料が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 53/02 Ｂ０１Ｄ 53/02 ＺＢ０１Ｊ 20/30 Ｂ０１Ｊ 20/30 Ｃ０８Ｆ 291/00 Ｃ０８Ｆ 291/00 Ｆターム(参考） 4C080 AA05 BB02 BB05 CC02 CC04 CC05 CC08 CC12 CC13 CC15 HH09 JJ05 KK06 KK08 LL02 LL09 LL12 MM02 MM12 MM22 MM23 MM26 MM28 NN22 NN23 NN24 NN26 NN28 QQ03 4D012 BA01 CA09 CA20 CB01 CG01 CG03 4G066 AC01C AD01B AD09B AD10B AD13B AD20B AE05B AE10B AE20C CA02 CA29 CA56 DA03 DA07 FA07 FA31 4J026 AA02 AA03 AA04 AA08 AA12 AA13 BA08 BA25 BA28 BA29 BA30 BA32 BA39 BA40 BA50 DB36 EA08 EA09 GA02 GA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水又はアルコール水和物に溶解性を持つ
基材に、重合性単量体を放射線グラフト重合することに
より、抗菌消臭機能又は抗菌消臭機能に変換しうる官能
基を導入したことを特徴とする抗菌消臭材料。
【請求項２】水又はアルコール水和物に溶解性を持つ
基材に、放射線グラフト重合法を用いて重合性単量体を
導入してグラフト側鎖を形成し、その側鎖に抗菌消臭機
能又は抗菌消臭機能に変換しうる官能基を導入すること
を特徴とする放射線抗菌消臭材料の製造方法。
【請求項３】請求項1に記載の抗菌消臭材料又は消臭
材料から構成される抗菌消臭液および消臭液。
【請求項４】水又はアルコール水和物に溶解性を持つ
基材が合成及び天然素材からなる抗菌消臭材料。
【請求項５】水又はアルコール水和物に溶解性を持つ
基材に、重合性単量体を放射線グラフト重合することに
より導入される官能基が親水性基、例えば、水酸基、ヒ
ドロキシアルキル基、ジオール基、アミノ基又はピロリ
ドニル基の一つ及びその組み合わせから構成される抗菌
消臭材料。
【請求項６】水又はアルコール水和物に溶解性を持つ
基材に、重合性単量体を放射線グラフト重合することに
より導入される官能基が、スルホン基、オキソスルホン
基、メチルスルホン基、エチルスルホン基、リン酸基、
ホスホン酸基、カルボキシル基、1級アミノ基、２級ア
ミノ基、３級アミノ基、４級アミノ基、４級アンモニウ
ム基、トリメチルアンモニウム基、アミドキシム基、イ
ミノジ酢酸基、アルキル基、アルキレン基、アルキレン
オキシメチレン基、アルカノール基、アルコキシメチレ
ン基、ジオール基の一つ及びその組み合わせから構成さ
れる抗菌消臭材料。
【請求項７】請求項５項又は請求項６項に記載の官能
基が１又は数個から構成される抗菌消臭材料。
【請求項８】放射線グラフト重合することにより導入
される官能基の一部が、水素、ハロゲン、銀、銅、コバ
ルト、ニッケル、亜鉛、マンガン、鉄、沃素、臭素の一
つ及びその組み合わせからなる抗菌消臭材料。