JP3906355B2 - Environmental protection composition - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光活性のあるリンとカルシウムからなる化合物を含む環境浄化組成物に関するものであり、更に詳しくは、細胞親和性、吸着特性、及び光活性を発現するリンとカルシウムからなる化合物を含む環境浄化組成物に関するものである。
また、本発明は、環境浄化や食品の腐食防止のために有用な上記リンとカルシウムからなる化合物を利用した塗料に関するものである。
本発明において、環境浄化組成物とは、例えば、抗菌・抗かび、脱臭、汚れ防止、大気や水の浄化などの、あらゆる種類の環境浄化の用途のために用いられる組成物として定義される。
【0002】
【従来の技術】
近年、アパタイトを利用した製品が注目されている。アパタイトは、細菌やタンパク質の吸着機能があり、その特性を利用して、例えば、インフルエンザ防止用マスク、タンパク質分離カラム、ハンドクリーム等として商品化されている。アパタイトの窒素酸化物やアルデヒド類を吸着する機能は、特に、環境浄化材料としても期待されている。
しかし、アパタイトは、物質を吸着するのみで分解しないので、いつか飽和してしまい、機能しなくなる欠点があり、これまでは、主に使い捨てによる使用方法であった。そのために、環境浄化材料として、例えば、建材等に利用するのは困難であった。
【0003】
更に、アパタイトの製造方法として、例えば、金属装飾アパタイトの製造方法として、ヒドロキシアパタイトを始めとしたアパタイトと光触媒作用を有する金属酸化物とを複合化すること、すなわち、アパタイト結晶中の金属イオンの一部を光触媒作用を有する金属酸化物の金属イオン(例えば、酸化チタンの場合にはチタンイオン)とイオン交換することからなる原子レベルでの複合化技術が提案されている(特開2000−327315)。これにより、光触媒作用を有する金属酸化物がアパタイト結晶構造中にイオン交換によって形成され、それにより、カルシウムヒドロキシアパタイトを始めとした各種のアパタイトの奏する触媒機能を更に発展させて新規な光触媒機能を発現させることができ、かつ、同時に、アパタイトに由来する、有機物等の特定の被吸着物質に対する優れた特異的吸着特性を長期間にわたって維持することができる金属修飾されたアパタイトが提供される。しかし、この方法では、アパタイトの結晶中に二酸化チタン等の光触媒金属酸化物を複合化しているため、光触媒機能が発現しにくいといった根本的な問題を含んでいる。従って、環境浄化材料等として必要な十分な光触媒活性を得ることが難しくなり、光触媒の効果が薄くなるため、実際には利用しにくいといった問題があり、より光触媒活性に優れたアパタイト材料の開発が必要とされている。
【0004】
一方、アパタイトを、光触媒作用を有し環境浄化材料として応用されている二酸化チタンにコートした複合材料が提案されている(特開平10−244166)。
この環境浄化材料は、多孔質燐酸カルシウムの膜が生成しやすいように組成、pH等を調整した擬似体液中に、酸化チタン膜付きの基材又は酸化チタン粒子を浸漬することによって形成することができる。これは、アパタイトが、物質を吸着し、二酸化チタンがそれを分解するものであるため、メンテナンスフリーで半永久的に使用できることが期待されている。
更に、最近、ヒドロキシアパタイト自身に、光照射下で酸素を活性化して活性酸素を発生する、いわゆる光活性があることが報告されている。しかし、このアパタイトが持つ光活性機能も、いわば、あるらしいという程度の、実験室レベルで測定すれば確認できる程度のものであり、これを応用するにはほど遠く、実際に利用することはほとんどできない。いずれにしても、このような理由から、当技術分野において、様々な物質の吸着機能を持つアパタイトに光活性を付与することは、メンテナンスフリーの新しい環境浄化材料の切り札として強く切望されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような状況の中で、本発明者は、通常のリンとカルシウムからなる化合物に比べて、活性が高いこれらの材料が環境浄化材料等として利用できることを見出すと共に、更に、擬似体液中から析出した板状もしくはリボン状の形状を持つアパタイトなどのリンとカルシウムからなる化合物が、通常のリンとカルシウムからなる化合物に比べて、著しく活性が高く、環境浄化材料として十分な光活性を発現することを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、吸着機能と、環境浄化に十分な光活性を持つリンとカルシウムからなる化合物を含む環境浄化組成物を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、上記リンとカルシウムからなる化合物を含有する塗料、及びそれを塗布した物品を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
(1)光活性のあるリンとカルシウムからなる化合物を含む環境浄化組成物であって、1)該化合物が、リン酸カルシウムクラスター(Ca 9 (PO 4 ) 6 )が存在する擬似体液中で析出したものであり、2)粒径1nmから10ミクロンで比表面積が5m 2 /g以上であり、3)テトラリンの液相酸化反応による酸素吸収速度を測定して求めた光酸化度が2以上であり、環境浄化材として十分な吸着性、光活性及び生体親和性を有する、ことを特徴とする光活性のあるリンとカルシウムからなる化合物を含む環境浄化組成物。
(2)擬似体液の組成が、Na+120〜1000mM,K+1〜200mM,Ca2+0.5〜50mM,Cl−80〜2000mM,HCO3 −0.5〜300mM,HPO4 2−1〜200mM,SO4 2−0.1〜200mM,F−0.5mM,Fe,Cr,Zr,Al等の金属イオン一種以上が0.1〜20mMであることを特徴とする前記(1)に記載のリンとカルシウムからなる化合物を含む環境浄化組成物。
(3)光酸化度の測定値を指標として求めた光活性度が0.02以上であることを特徴とする前記(1)に記載のリンとカルシウムからなる化合物を含む環境浄化組成物。
(4)リンとカルシウムの化合物が、ヒドロキシアパタイト、フルオロアパタイト、クロロアパタイト、リン酸3カルシウム、リン酸8カルシウムから選択される一種以上からなるリン酸カルシウムであることを特徴とする前記(1)から(3)のいずれかに記載のリンとカルシウムからなる化合物を含む環境浄化組成物。
(5)前記(1)から(4)のいずれかに記載の光活性を有するリンとカルシウムの化合物を含有することを特徴とする塗料。
(6)前記(5)に記載の光活性を有するリンとカルシウムの化合物を含有した塗料を塗布した物品。
【0007】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、光活性度が2以上、好適には5以上、更に好適には8以上であり、リン酸カルシウムクラスターが存在する擬似体液中で析出したことを特徴とする光活性のあるリンとカルシウムからなる化合物を含む環境浄化組成物であり、板状もしくはリボン状の形状をしたリンとカルシウムからなる化合物を含む環境浄化組成物である。また、本発明は、物品に塗布するためのこれら粉体や薄膜、もしくはこれを含有する塗料、これらを塗布した建材、人工観用植物、食品容器等の物品、である。
【0008】
本発明による光活性のあるリンとカルシウムからなる化合物は、その好ましい実施の形態に関して説明すると、次の通りであり、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではない。
本発明では、後記する実施例に具体的に示されるように、光活性度を測定し、その数値を指標として光活性を定量化することができる。
この光活性度が0.005以上であれば、空気中や水中の細菌やウイルス、アルデヒド類や窒素酸化物、色素などの1ppm以下の低濃度の有機化学物質を吸着・分解することができ、環境浄化材料として利用することができる。更に好ましくは0.02以上であれば、2ppm以下の濃度の有機化学物質を吸着・分解することできるし、更に好ましくは0.2以上であればほとんどの有機化学物質を吸着・分解することができる。
【0009】
次に、本発明では、後記する実施例に示されるように、光酸化度を測定し、その数値を指標として光活性を定量化することができる。
この光酸化度が2以上であれば、空気中や水中の細菌やウイルス、アルデヒド類や窒素酸化物、色素などの1ppm以下の低濃度の有機化学物質を吸着・分解することができ、環境浄化材料として利用することできる。更に好ましくは5以上であれば、2ppm以下の濃度の有機化学物質を吸着・分解することができるし、更に好ましくは8以上であればほとんどの有機化学物質を吸着・分解することができる。
【0010】
このようなアパタイトの製造には、リン酸カルシウムクラスターが存在する擬似体液中で析出する方法が用いられる。
擬似体液は、NaCl、NaHCO3、KCl、K2HPO4・3H2O、MgCl2 ・6H2O、CaCl2とNa2SO4あるいはNaF、FeSO4、FeCl3などを、水に溶かすことで調製される。また、HClや(CH2OH)3CNH2等によりpHを7〜8、特に7.4に調整することが好ましい。
本発明に用いられる擬似体液の組成は、擬似体液の組成がNa+120〜1000mM,K+1〜200mM,Ca2+0.5〜100mM,Mg2+0.5〜50mM,Cl−80〜2000mM,HCO3 −0.5〜300mM,HPO4 2−1〜200mM,SO4 2−0.1〜200mM,F−0.5mM,Fe,Cr,Zr,Al等の金属イオン一種以上が0.1〜20mMが好ましい。この組成により、リン酸カルシウムクラスター(Ca9(PO4)6)が溶液中に存在することでクラスターが集合しリンとカルシウムからなる化合物が生成する。これより濃度が薄いと、リンとカルシウムからなる化合物の析出に時間がかかり、これより濃度が高いと、リンとカルシウムからなる化合物の析出が急激に起こって、その形状や粒径の制御が難しくなる。
【0011】
擬似体液の温度は、30〜100℃が好ましい。これより温度が低いと、リンとカルシウムからなる化合物の析出に時間がかかり、これより温度が高いと、擬似体液の蒸発により粒径や多孔質度の制御ができなくなる。最も好ましくは30〜60℃の温度である。時間は、1 分から18日間が好ましい。これより時間が短いと、リンとカルシウムからなる化合物の析出が不十分であり、これより時間が長いと、形状や粒径が大きくなりすぎる。
光活性、形状及び粒径を、擬似体液の組成や温度、時間を変えることによって制御することができる。リンやカルシウムの含有量を少なくしたり、温度を低くしたり、時間を短くした場合には、粒径の小さいリンとカルシウムからなる化合物が生成する。リンやカルシウムの含有量を多くしたり、温度を高くした場合には、リンとカルシウムからなる化合物の粒径が大きくなる。光活性は、粒径が小さく、比表面積が大きい化合物で大きくなる。
このようにして析出したリンとカルシウムからなる化合物は、非晶質でもよいし、結晶性であってもよいし、リン酸3カルシウム、リン酸8カルシウム、ヒドロキシアパタイト、フルオロアパタイト、クロロアパタイト等のアパタイトなどのリン酸カルシウムであってもよく、これらの一種以上からなるものである。
また、実際に使用する場合は、濾過や遠心分離して、洗浄して用いても良いし、用途によっては、そのまま、あるいは濃縮して使っても良い。
【0012】
本発明によるリン酸カルシウムの一つの形態としては、例えば、次のような一般式によって表すことができる。
Ax(BOy)zX、式中、Aは、Ca、Co、Ni、Cu、Al、La、Cr、Fe、Mgなどの各種の金属原子を表し、Bは、Pの原子を表し、そしてXは、水酸基(−OH)、ハロゲン原子(例えば、F、Cl)などである。このようなリン酸カルシウムの例としては、例えば、アパタイト、ヒドロキシアパタイト、フルオロアパタイト、クロロアパタイト、燐酸三カルシウム、燐酸水素カルシウムなどが例示されるが、これらに限定されるものではない。本発明において、好適に用いることのできるアパタイトは、上式中のXが水酸基もしくはフッ素であるヒドロキシアパタイトもしくはフッ化アパタイトであり、更に好ましくは、上式中のXが水酸基であり、かつAがカルシウム(Ca)であるアパタイトである。更に、Co、Ni、Cu、Al、La、Cr、Fe、Mgなどに一部置換していてもよい。
【0013】
更に、その形状は、板状もしくはリボン状のものが光触媒活性や吸着機能に優れるので好ましい。通常、例えば、アパタイトは6角柱状の鉛筆のような形状をしているが、特に好ましいのは板状である。しかし、もともと形状が6角柱状であるから、製造時に最初は板状であっても、粒子が成長する際に6角状になろうと成長する。したがって、もともと最初に生成した粒子の形状が板状であれば、6角柱状に変わろうとする課程の形状、中途半端な形状のリンとカルシウムの化合物でも十分に機能は発現する。例えば、もっとも薄い部分と長い部分の比が1.2以上であればよい。これより小さいと光活性が小さくなり、更に好ましくは1.5以上である。
【0014】
粒径は、細かい方が活性が高く、生体親和性にも優れるので好ましく、そのために、細かいリンとカルシウムの化合物が得られる擬似体液中で生成させる方法が好ましい。この方法で作製したリンとカルシウムの化合物は粒径が小さく、表面積が大きく、そのため、吸着性、光活性や生体親和性がきわめて良い。こうして得られた本発明によるアパタイトは、蛋白質やアミノ酸、細菌、ウイルスなどを吸着する作用を有し、生体親和性が良い。粒径は1nmから10ミクロンが好ましい。これより小さいと取り扱いが難しく、これより大きいと光活性や吸着性が悪くなる。比表面積が5m2 /g以上が好ましく、これより小さいと光活性や吸着性が悪くなる。
【0015】
このようにして製造したリンとカルシウムの化合物は、これを含む環境浄化組成物として、また、これを含有する塗料として、抗菌・抗カビ、脱臭、汚れ防止、大気や水の浄化などに用いることができる。例えば、上記塗料は、ポリエチレン等の使い捨ての食品容器やトレー、繰り返し利用する食器や弁当箱、厨房用機器に塗布することができ、塗布したこれらの機器を利用すれば抗菌、抗かび、脱臭に効果がある。このとき、バインダーは有機系でも無機系でもよく、上記塗料を従来の塗料に混ぜても良い。特に、リン酸カルシウムは、細菌やタンパク質の吸着に優れ、安全で無害のため、食品容器や人工観葉植物に塗布して使用することができる。そのために、粉をそのまま塗布したり、有機系や無機系のバインダーに混ぜて塗料としても良い。また、樹脂や紙、タイル、セラミックス等に混合して用いても良い。
【0016】
【作用】
本発明は、リン酸カルシウムクラスターが存在する擬似体液中で析出したことを特徴とする光活性のあるリンとカルシウムからなる化合物を含む環境浄化組成物であり、上記化合物は、好適には、粒径が1nm〜10ミクロンで比表面積が5m2 /g以上、光活性度が0.02以上、光酸化度が2以上であり、吸着性、光活性及び生体親和性が高く、それにより、吸着作用と、抗菌・抗かび、脱臭、汚れ防止、大気や水の浄化作用を発揮する。
【0017】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は当該実施例によって何ら限定されるものではない。
実施例1−17
(1)光活性度
光活性度は次のようにして測定した。色素の脱色実験は、ヘマトポルフェリンで染色した光沢紙にアパタイトを塗布して、これに光を照射して、色の変化を測定した。
染色する紙には、インクジェットプリンター用EPSONスーパーファイン専用光沢フィルムの裏面、ヘマトポルフェリンはSIGMA H−5518、エタノールは特級試薬を使用し0.1%ヘマトポルフェリンエタノール溶液(0.1g/100ml)にフィルムを浸漬後、9×50mmに裁断しサンプルを得た。光照射にはハロゲンランプ光源装置(ウシオ電機(株)製)を使用した(光源装置:型式JCR12V−100WC、波長は380〜460nm、電力は100W、照射エネルギーは上記波長にて204mW/cm2 )。色差計はOFC−300A(日本電色工業(株)製)を使用した。アパタイト0.06%の水溶液40mgを紙にたらして塗布し、照射装置の光ケーブルの先に3mmにおいて、1分間光を照射し、サンプル片を蒸留水で洗浄した後、水分を良く拭き取り色差計で測定した。これを5回繰り返した。L*値は実験前は61であった。
実験後のL*値−実験前のL*値/実験前のL*値
を光活性度とした。
【0018】
(2)光酸化度
光酸化度は以下のように測定した。増尾、加藤 工業化学雑誌、1960、5号、pp748〜751を参照して、容量100mlの密閉耐熱ガラス製反応容器にテトラリン20mlとリンとカルシウムからなる化合物0.02gを封入し、酸素雰囲気下、反応温度を一定に維持して、紫外線を照射し、テトラリンの液相酸化反応による酸素吸収速度を求めた。すなわち、反応器内の所定時間ごとの圧力を差圧計により読みとり、その圧力変化を(mmH2 O/分)酸素吸収速度とし光酸化度の目安とした。
【0019】
(3)リンとカルシウムからなる化合物の調製
擬似体液として、NaCl、NaHCO3、KCl、K2HPO4・3H2O、MgCl2・6H2O、CaCl2とNa2SO4あるいはNaF、FeSO4、FeCl3などと、蒸留水とを用いて、表1の実施例1〜17に示す組成で、pH7.4の水溶液を調整し放置した。
表1中、擬似体液の組成1〜9は表2の1〜9に示す通りである。
比較として市販の和光社製ヒドロキシアパタイトを使用した。これは、比較的結晶性の良いアパタイトであり、形状は球状であった。
【0020】
その結果、表1に示されるように、擬似体液を使用して作製したアパタイトがきわめて市販品に比べて大きな光触媒活性を示すことがわかった。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
(4)塗料の調製
表1の実施例12の試料を水及び有機系バインダーと混合して塗料を調製した。次いで、これをビルの外壁に塗布して3ヶ月放置したところ、本発明のアパタイトでは汚れが全く付かなかった。
更に、これを食品容器に塗布して、パンを入れて1週間放置したところ、市販品は黴が3日目から発生したが、本発明のアパタイトでは黴は発生しなかった。
【0024】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、リン酸カルシウムクラスターが存在する擬似体液中で析出したことを特徴とする光活性のあるリンとカルシウムからなる化合物を含む環境浄化組成物、及び塗料に係り、本発明により以下のような効果が奏される。
(1)通常のリンとカルシウムからなる化合物と比べて、著しく活性が高い新規な光活性を有するリンとカルシウムからなる化合物を含む環境浄化組成物を提供することができる。
(2)上記組成物は、環境浄化材として十分な光活性を発現する。
(3)上記組成物は、吸着性、光活性及び生体親和性が高い。
(4)上記組成物は、抗菌・抗かび、脱臭、汚れ防止、大気や水の浄化作用を有する。
(5)上記組成物は、安全で無害であり、食品容器、人工観葉植物などの各種物品に塗布して使用することができる。
(6)上記組成物は、建材(外装、内装)、車両(自動車、列車)などに塗布して使用することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an environmental purification composition containing a compound composed of photoactive phosphorus and calcium, and more specifically includes a compound composed of phosphorus and calcium that expresses cell affinity, adsorption characteristics, and photoactivity. The present invention relates to an environmental purification composition.
The present invention also relates to a paint using the above-mentioned compound comprising phosphorus and calcium, which is useful for environmental purification and prevention of food corrosion.
In the present invention, the environmental purification composition is defined as a composition used for various types of environmental purification applications such as antibacterial / antifungal, deodorization, contamination prevention, and purification of air and water.
[0002]
[Prior art]
In recent years, products using apatite have attracted attention. Apatite has a function of adsorbing bacteria and proteins, and has been commercialized as, for example, an influenza prevention mask, a protein separation column, a hand cream, and the like using its characteristics. The function of adsorbing apatite nitrogen oxides and aldehydes is expected especially as an environmental purification material.
However, since apatite only adsorbs a substance and does not decompose, it has a disadvantage that it will saturate someday and stop functioning. Until now, it has been mainly a disposable method of use. Therefore, it has been difficult to use it as an environmental purification material, for example, for building materials.
[0003]
Furthermore, as a method for producing apatite, for example, as a method for producing metal-decorated apatite, apatite such as hydroxyapatite and a metal oxide having a photocatalytic action are combined, that is, one of the metal ions in the apatite crystal. A composite technique at the atomic level has been proposed, in which part is ion exchanged with a metal ion of a metal oxide having a photocatalytic action (for example, titanium ion in the case of titanium oxide) (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-327315). . As a result, a metal oxide having a photocatalytic action is formed in the apatite crystal structure by ion exchange, thereby further developing the catalytic function exhibited by various apatites including calcium hydroxyapatite and developing a novel photocatalytic function. At the same time, there is provided a metal-modified apatite capable of maintaining an excellent specific adsorption property for a specific adsorbed substance such as an organic substance derived from apatite over a long period of time. However, this method has a fundamental problem that a photocatalytic function is hardly exhibited because a photocatalytic metal oxide such as titanium dioxide is compounded in the apatite crystal. Therefore, it becomes difficult to obtain sufficient photocatalytic activity necessary as an environmental purification material, etc., and the effect of the photocatalyst is diminished. is needed.
[0004]
On the other hand, a composite material in which apatite is coated on titanium dioxide having a photocatalytic action and applied as an environmental purification material has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 10-244166).
This environmental purification material can be formed by immersing a substrate with titanium oxide film or titanium oxide particles in a simulated body fluid whose composition, pH, etc. are adjusted so that a porous calcium phosphate film is easily formed. it can. This is expected to be maintenance-free and semi-permanent because apatite adsorbs the substance and titanium dioxide decomposes it.
Furthermore, recently, it has been reported that hydroxyapatite itself has so-called photoactivity that activates oxygen under light irradiation to generate active oxygen. However, the photoactive function of this apatite can be confirmed by measuring it at the laboratory level, so to speak, so far, it is far from being applicable and practically cannot be used. . In any case, for this reason, in the art, it has been strongly desired to impart photoactivity to apatite having an adsorption function of various substances as a trump card for a new maintenance-free environmental purification material.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the situation as described above, the present inventor has found that these materials having higher activity compared to a compound composed of ordinary phosphorus and calcium can be used as an environmental purification material and the like, and further from the simulated body fluid. A compound of phosphorus and calcium such as apatite that has a plate-like or ribbon-like shape is significantly more active than a compound of phosphorus and calcium, and exhibits sufficient photoactivity as an environmental purification material. As a result, the present invention has been completed.
An object of the present invention is to provide an environmental purification composition containing a compound composed of phosphorus and calcium having an adsorption function and sufficient photoactivity for environmental purification.
Moreover, an object of this invention is to provide the coating material containing the compound which consists of the said phosphorus and calcium, and the articles | goods which apply | coated it.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) a environmental remediation composition comprising a compound composed of phosphorus and calcium with a photoactive, 1) the compound, calcium phosphate clusters (Ca 9 (PO 4) 6) which is precipitated in simulated body fluid present 2) a particle size of 1 nm to 10 microns and a specific surface area of 5 m 2 / g or more, 3) a photo-oxidation degree obtained by measuring an oxygen absorption rate by a liquid phase oxidation reaction of tetralin is 2 or more, An environmental purification composition comprising a photoactive phosphorus and calcium compound characterized by having sufficient adsorptivity, photoactivity and biocompatibility as an environmental purification material.
(2) Composition of simulated body fluid is, Na + 120~1000mM, K + 1~200mM , Ca 2+ 0.5~50mM, Cl - 80~2000mM, HCO 3 - 0.5~300mM, HPO 4 2- 1~ One or more metal ions such as 200 mM, SO 4 2 -0.1 to 200 mM, F - 0.5 mM, Fe, Cr, Zr, Al, etc. are 0.1 to 20 mM, as described in (1) above An environmental purification composition comprising a compound comprising phosphorus and calcium.
(3) The environmental purification composition comprising a compound comprising phosphorus and calcium according to (1) above, wherein the photoactivity obtained using the measured value of the photooxidation index as an index is 0.02 or more.
( 4 ) From the above (1), wherein the compound of phosphorus and calcium is calcium phosphate comprising at least one selected from hydroxyapatite, fluoroapatite, chloroapatite, tricalcium phosphate, and 8 calcium phosphate. 3 ) The environmental purification composition containing the compound which consists of phosphorus and calcium in any one.
( 5 ) A paint comprising the photoactive phosphorus and calcium compound according to any one of (1) to ( 4 ).
( 6 ) An article coated with a paint containing the phosphorous and calcium compound having photoactivity as described in ( 5 ) above.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described in more detail.
The present invention comprises a photoactive phosphorus and calcium having a photoactivity of 2 or more, preferably 5 or more, more preferably 8 or more, and precipitated in a simulated body fluid in which a calcium phosphate cluster is present. It is an environmental purification composition containing the compound which consists of phosphorus and calcium in the shape of a plate or a ribbon. Moreover, this invention is articles | goods, such as these powders and thin films for apply | coating to articles | goods, or the coating material containing this, the building material which apply | coated these, artificial plants, and a food container.
[0008]
The compound comprising photoactive phosphorus and calcium according to the present invention will be described as follows with reference to preferred embodiments thereof, and the present invention is not limited to the following embodiments.
In the present invention, as specifically shown in the examples described later, the photoactivity can be measured, and the photoactivity can be quantified using the numerical value as an index.
If this photoactivity is 0.005 or more, it can adsorb and decompose organic chemicals at low concentrations of 1 ppm or less such as bacteria and viruses in the air and water, aldehydes, nitrogen oxides, pigments, It can be used as an environmental purification material. More preferably, if it is 0.02 or more, organic chemical substances having a concentration of 2 ppm or less can be adsorbed and decomposed, and more preferably 0.2 or more, most organic chemical substances can be adsorbed and decomposed. it can.
[0009]
Next, in the present invention, as shown in Examples described later, the photooxidation degree can be measured, and the photoactivity can be quantified using the numerical value as an index.
If the degree of photooxidation is 2 or more, it can adsorb and decompose organic chemicals at low concentrations of 1 ppm or less such as bacteria and viruses in the air and water, aldehydes, nitrogen oxides, pigments, etc. It can be used as a material. More preferably, if it is 5 or more, an organic chemical substance having a concentration of 2 ppm or less can be adsorbed and decomposed, and more preferably 8 or more, most organic chemical substances can be adsorbed and decomposed.
[0010]
For the production of such apatite, a method of precipitation in a simulated body fluid in which calcium phosphate clusters are present is used.
The simulated body fluid is obtained by dissolving NaCl, NaHCO 3 , KCl, K 2 HPO 4 .3H 2 O, MgCl 2 .6H 2 O, CaCl 2 and Na 2 SO 4 or NaF, FeSO 4 , FeCl 3 and the like in water. Prepared. Further, it is preferable to adjust the pH with HCl or (CH 2 OH) 3CNH 2 like 7-8, in particular 7.4.
The composition of the simulated body fluid used in the present invention is such that the composition of the simulated body fluid is Na + 120 to 1000 mM, K + 1 to 200 mM, Ca 2+ 0.5 to 100 mM, Mg 2+ 0.5 to 50 mM, Cl − 80 to 2000 mM, HCO 3 - 0.5~300mM, HPO 4 2- 1~200mM, SO 4 2- 0.1~200mM, F - 0.5mM, Fe, Cr, Zr, metal ions of one or more such as Al 0.1 ~ 20 mM is preferred. With this composition, the presence of calcium phosphate clusters (Ca 9 (PO 4 ) 6 ) in the solution causes the clusters to assemble and produce a compound composed of phosphorus and calcium. If the concentration is lower than this, it takes time to precipitate the compound composed of phosphorus and calcium, and if the concentration is higher than this, the precipitation of the compound composed of phosphorus and calcium occurs suddenly, making it difficult to control the shape and particle size. Become.
[0011]
The temperature of the simulated body fluid is preferably 30 to 100 ° C. If the temperature is lower than this, it takes time to precipitate the compound composed of phosphorus and calcium, and if the temperature is higher than this, the particle size and the porosity cannot be controlled due to the evaporation of the simulated body fluid. Most preferably, the temperature is 30 to 60 ° C. The time is preferably 1 minute to 18 days. If the time is shorter than this, the precipitation of the compound composed of phosphorus and calcium is insufficient, and if the time is longer than this, the shape and the particle size become too large.
Photoactivity, shape and particle size can be controlled by changing the composition, temperature and time of the simulated body fluid. When the phosphorus or calcium content is reduced, the temperature is lowered, or the time is shortened, a compound composed of phosphorus and calcium having a small particle size is formed. When the content of phosphorus or calcium is increased or the temperature is increased, the particle size of the compound composed of phosphorus and calcium is increased. The photoactivity increases with a compound having a small particle size and a large specific surface area.
The compound composed of phosphorus and calcium thus precipitated may be amorphous or crystalline, and may be 3 calcium phosphate, 8 calcium phosphate, hydroxyapatite, fluoroapatite, chloroapatite, or the like. It may be calcium phosphate such as apatite, and is composed of one or more of these.
Moreover, when actually used, it may be used after being filtered or centrifuged and washed, or depending on the application, it may be used as it is or after being concentrated.
[0012]
As one form of the calcium phosphate by this invention, it can represent with the following general formulas, for example.
A x (BO y ) z X, wherein A represents various metal atoms such as Ca, Co, Ni, Cu, Al, La, Cr, Fe, Mg, B represents an atom of P , X is a hydroxyl group (—OH), a halogen atom (eg, F, Cl), or the like. Examples of such calcium phosphate include, but are not limited to, apatite, hydroxyapatite, fluoroapatite, chloroapatite, tricalcium phosphate, calcium hydrogen phosphate, and the like. In the present invention, the apatite that can be suitably used is hydroxyapatite or fluorinated apatite in which X in the above formula is a hydroxyl group or fluorine, and more preferably, X in the above formula is a hydroxyl group, and A is It is apatite which is calcium (Ca). Furthermore, it may be partially substituted with Co, Ni, Cu, Al, La, Cr, Fe, Mg, or the like.
[0013]
Furthermore, the shape of the plate or ribbon is preferable because it is excellent in photocatalytic activity and adsorption function. Usually, for example, apatite has a shape like a hexagonal columnar pencil, but a plate shape is particularly preferable. However, since the shape is originally a hexagonal column, even if it is initially plate-like at the time of manufacture, it grows to become a hexagon when the particles grow. Therefore, if the shape of the originally generated particles is plate-like, the function is sufficiently exhibited even with a compound of phosphorus and calcium having a process shape that is going to be changed into a hexagonal prism shape and a halfway shape. For example, the ratio of the thinnest part to the longest part may be 1.2 or more. If it is smaller than this, the photoactivity becomes small, more preferably 1.5 or more.
[0014]
The smaller the particle size, the higher the activity and the better the biocompatibility. Therefore, a method of generating in a simulated body fluid from which a fine phosphorus and calcium compound is obtained is preferable. The compound of phosphorus and calcium prepared by this method has a small particle size and a large surface area, and therefore has very good adsorptivity, photoactivity and biocompatibility. The apatite according to the present invention thus obtained has an action of adsorbing proteins, amino acids, bacteria, viruses and the like and has good biocompatibility. The particle size is preferably 1 nm to 10 microns. If it is smaller than this, handling is difficult, and if it is larger than this, the photoactivity and the adsorptivity become worse. The specific surface area is preferably 5 m 2 / g or more, and if it is smaller than this, the photoactivity and the adsorptivity deteriorate.
[0015]
The phosphorous and calcium compound thus produced is used as an environmental purification composition containing the same, and as a paint containing the same for antibacterial / antifungal, deodorizing, antifouling, purification of air and water, etc. Can do. For example, the paint can be applied to disposable food containers and trays such as polyethylene, tableware and lunch boxes to be used repeatedly, and kitchen equipment. Using these applied equipment, antibacterial, antifungal and deodorizing can be applied. effective. At this time, the binder may be organic or inorganic, and the paint may be mixed with a conventional paint. In particular, calcium phosphate is excellent in adsorption of bacteria and proteins, is safe and harmless, and can be applied to food containers and artificial houseplants. Therefore, the powder may be applied as it is, or may be mixed with an organic or inorganic binder to form a paint. Moreover, you may mix and use for resin, paper, a tile, ceramics, etc.
[0016]
[Action]
The present invention is an environmental purification composition comprising a photoactive phosphorus and calcium compound characterized by being precipitated in a simulated body fluid in which calcium phosphate clusters are present, and the compound preferably has a particle size of 1 nm to 10 microns, specific surface area of 5 m 2 / g or more, photoactivity of 0.02 or more, photooxidation degree of 2 or more, high adsorptivity, photoactivity and biocompatibility, It exhibits antibacterial and antifungal, deodorizing, dirt prevention, and air and water purification.
[0017]
【Example】
Next, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to the examples.
Example 1-17
(1) Photoactivity The photoactivity was measured as follows. In the experiment for depigmenting the dye, apatite was applied to glossy paper dyed with hematoporferrin, and the color change was measured by irradiating it with light.
For the paper to be dyed, the back side of the glossy film dedicated to EPSON Superfine for inkjet printers, SIGMA H-5518 for hematoporferin, 0.1% hematoporferin ethanol solution (0.1 g / 100 ml) using a special grade reagent for ethanol After immersing the film in, it was cut into 9 × 50 mm to obtain a sample. A halogen lamp light source device (manufactured by Ushio Electric Co., Ltd.) was used for light irradiation (light source device: model JCR12V-100WC, wavelength 380-460 nm, power 100 W, irradiation energy 204 mW / cm 2 at the above wavelength) . As the color difference meter, OFC-300A (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) was used. Apply 40 mg of apatite 0.06% aqueous solution on paper, irradiate the tip of the optical cable of the irradiator with light at 3 mm for 1 minute, wash the sample piece with distilled water, wipe off the moisture well, and color difference meter Measured with This was repeated 5 times. The L * value was 61 before the experiment.
L * value after experiment−L * value before experiment / L * value before experiment was defined as photoactivity.
[0018]
(2) Photooxidation degree The photooxidation degree was measured as follows. Masuo, Kato Referring to the Industrial Chemical Journal, 1960, No. 5, pp 748-751, 20 ml of tetralin and 0.02 g of a compound consisting of phosphorus and calcium were sealed in a sealed heat-resistant glass reaction vessel with a capacity of 100 ml. While maintaining the reaction temperature constant, irradiation with ultraviolet rays was performed, and the oxygen absorption rate by the liquid phase oxidation reaction of tetralin was determined. That is, the pressure in the reactor at every predetermined time was read with a differential pressure gauge, and the change in pressure was taken as (mmH 2 O / min) oxygen absorption rate as a measure of the photooxidation degree.
[0019]
(3) Preparation of compound consisting of phosphorus and calcium As simulated body fluid, NaCl, NaHCO 3 , KCl, K 2 HPO 4 .3H 2 O, MgCl 2 .6H 2 O, CaCl 2 and Na 2 SO 4 or NaF, FeSO 4 , FeCl 3 and the like, and distilled water were used to prepare an aqueous solution having a pH of 7.4 with the composition shown in Examples 1 to 17 in Table 1 and left.
In Table 1, compositions 1 to 9 of the simulated body fluid are as shown in 1 to 9 in Table 2 .
For comparison, commercially available hydroxyapatite manufactured by Wako Co., Ltd. was used. This was apatite with relatively good crystallinity, and the shape was spherical.
[0020]
As a result, as shown in Table 1, it was found that the apatite produced using the simulated body fluid showed a very large photocatalytic activity as compared with a commercially available product.
[0021]
[Table 1]
[0022]
[Table 2]
[0023]
(4) Preparation of paint A paint was prepared by mixing the sample of Example 12 in Table 1 with water and an organic binder. Next, when this was applied to the outer wall of the building and allowed to stand for 3 months, the apatite of the present invention was not stained at all.
Furthermore, when this was applied to a food container and left in a pan for 1 week, wrinkles occurred on the commercial product from the third day, but no wrinkles occurred in the apatite of the present invention.
[0024]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention relates to an environmental purification composition containing a photoactive phosphorus and calcium compound characterized by being precipitated in a simulated body fluid in which calcium phosphate clusters are present, and a paint, The invention has the following effects.
(1) It is possible to provide an environmental purification composition containing a compound of phosphorus and calcium having a novel photoactivity that is significantly higher in activity than a compound of ordinary phosphorus and calcium.
(2) The composition exhibits sufficient photoactivity as an environmental purification material.
(3) The composition has high adsorptivity, photoactivity, and biocompatibility.
(4) The composition has antibacterial / antifungal, deodorizing, antifouling, and air and water purification actions.
(5) The composition is safe and harmless, and can be applied to various articles such as food containers and artificial houseplants.
(6) The composition can be applied to building materials (exterior, interior), vehicles (automobiles, trains) and the like.
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