DE10197025B3 - Absorptionsfähiger Gegenstand - Google Patents

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Abstract

Absorptionsfähiger Gegenstand, umfassend Aktivkohle, die mit einem wasserunlöslichen Überzugsmaterial beschichtet ist, das ein verformbares elastomeres Bindemittel und ein Maskierungsmittel umfasst, wobei das Überzugsmaterial in einer Auftragsmenge, bezogen auf die unbeschichtete Aktivkohle, von mindestens 5% vorliegt und die beschichtete Aktivkohle einen relativen Adsorptionswirkungsgrad in Bezug auf mindestens ein Geruchsagens, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ammoniak, Triethylamin, Trimethylamin, Dimethyldisulfid und Isolvaleriansäure, von mindestens 30% aufweist.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Aktivkohle wird seit langem verwendet für die Adsorption von Gerüchen und anderen unerwünschten Verbindungen. Der Ausdruck ”Adsorption” bezieht sich allgemein auf die bevorzugte Verteilung von Substanzen aus einer gasförmigen oder flüssigen Phase auf der Oberfläche eines festen Substrats. Eine Adsorption ist nicht das gleiche wie eine Absorption, bei der eine Flüssigkeit, die absorbiert wird, in die absorbierende Phase eindringt. Die physikalische Adsorption wird, wie angenommen wird, hauptsächlich verursacht durch Van der Waals'sche Kräfte und elektrostatische Kräfte zwischen Adsorbat-Molekülen und den Atomen, die die Adsorbens-Oberfläche aufbauen.
  • Trotz ihrer ausgezeichneten Eigenschaften als Adsorbens ist die Verwendung von Aktivkohle in absorptionsfähigen wegwerfbaren Artikeln, wie z. B. Windeln oder Damenbinden, durch ihre schwarze Farbe eingeschränkt. Aktivkohlekörnchen in einem Beutel können auch ein unerwünschtes Geräusch machen oder sich unerwünscht körnig anfühlen, wenn sie einem Artikel einverleibt werden, der am Körper getragen wird. Erforderlich ist daher eine verbesserte Art der Anpassung der Aktivkohle an die Verwendung in absorptionsfähigen Artikel oder anderen Produkten, wobei die schwarze Farbe verändert wird und gegebenenfalls die physikalischen Eigenschaften der Aktivkohle modifiziert werden, um die taktilen Eigenschaften zu verbessern und das Geräusch zu verringern oder andere erwünschte Verbesserungen in bezug auf die Funktion des Aktivkohlematerials zu erzielen.
  • EP 0 725 036 A1 betrifft Aktivkohle, umfassend Aktivkohlepartikel mit Titandioxidpartikeln an der Oberfläche davon. Durch das Fixieren von Titandioxid auf der Aktivkohle wird eine verbesserte Effizienz bei der Entfernung von Schadsubstanzen unter Einfluss von ultravioletter Strahlung oder Sonnenlicht erreicht
  • DE 295 01 400 U1 betrifft eine Damenbinde mit Aktivkohlezusatz als Präventionsschutz um Bakterienwachstum zu verhindern oder zu verringern.
  • AT 000 076 U1 betrifft eine medizinische Gesichtsmaske mit einer Aktivkohle enthaltenden Filterschicht für die Adsorption von Quecksilberdämpfen im zahnärztlichen Arbeitsbereich.
  • EP 1 103 522 A1 betrifft Aktivkohlepartikel, die mit einer Beschichtung versehen sind, welche Staubabrieb verhindern soll, insbesondere in Kraftfahrzeug-Kanistern, welche Vibrationen ausgesetzt sind.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen absorptionsfähigen Gegenstand gemäß Anspruch 1, welcher Aktivkohle umfasst. Die Aktivkohle ist mit einem wasserunlöslichen Überzugsmaterial beschichtet, das ein verformbares elastomeres Bindemittel und ein Maskierungsmittel umfasst. Das Überzugsmaterial liegt in einer Auftragsmenge, bezogen auf die unbeschichtete Aktivkohle, von mindestens 5% vor. Die beschichtete Aktivkohle weist einen relativen Adsorptionswirkungsgrad in Bezug auf mindestens ein Geruchsagens, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ammoniak, Triethylamin, Trimethylamin, Dimethyldisulfid und Isolvaleriansäure, von mindestens 30% auf. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen davon.
  • Es wurde gefunden, dass Aktivkohle-Teilchen so behandelt werden können, dass sie beliebige Farben, wie z. B. eine grüne, blaue, rote oder goldene Farbe haben, ohne dass ein signifikanter Verlust an Adsorptionseigenschaften auftritt. Die Farbe der Aktivkohle kann geändert werden durch Beschichten der Teilchen mit einem Beschichtungsmaterial, das ein Bindemittel und ein Maskierungsmittel, z. B. ein Pigment oder einen Farbstoff, umfasst. Das Überzugsmaterial besitzt ein ausreichendes Diffusionsvermögen oder eine ausreichende Permeabilität, um mindestens einen ausgewählten Geruchsstoff (-agens) mit einem Wirkungsgrad zu adsorbieren, der, bezogen auf die unbeschichtete Aktivkohle mindestens 30%, bevorzugt mindestens 50%, besonders bevorzugt mindestens 70% beträgt, wobei beispielhafte Bereiche bei 60 bis 95% oder bei 75 bis 100% liegen.
  • Das Bindemittel ist in Wasser unlöslich, so dass das Beschichtungsmaterial und der Farbstoff oder das Pigment auch dann an Ort und Stelle verbleiben können, wenn die beschichteten Aktivkohle-Teilchen benetzt worden sind. Das gehärtete oder getrocknete Bindemittel und/oder Beschichtungsmaterial ist auch verformbar, wobei es einen geringen Härtegrad aufweisen kann, um die physikalischen Eigenschaften (beispielsweise die taktilen oder akustischen Eigenschaften) der beschichteten Teilchen zu verbessern, wenn sie in dem erfindungsgemäßen absorptionsfähigen Artikel (Gegenstand) verwendet werden. Der verformbare Überzug ist elastomer, und umfasst ein elastomeres Bindemittel, wie z. B. ein Silicon oder Latex. Ein Silicon-Bindemittel hat beispielsweise ein gutes Diffusionsvermögen für einige Geruchsspecies, wie z. B. Trimethylamin oder Ammoniak, und es kann die Adsorption der Species nahezu ebenso wirksam mit einem gefärbten Überzug wie ohne den Überzug erlauben. Bei einer Ausführungsform kann ein nicht-klebriger elastomerer Überzug, der ein gefärbtes Pigment oder einen Farbstoff enthält, behandelte Teilchen ergeben, die relativ frei mit einem geringen Geräusch fließen und sich nicht so rau oder körnig anfühlen wie unbehandelte Teilchen, wenn sie in einem Beutel in der Nähe der Haut festgehalten werden.
  • Der hier verwendete Ausdruck ”Auftragsmenge” für das Beschichtungsmaterial bezieht sich auf die Masse des Beschichtungsmaterials im Verhältnis zu der Masse der unbeschichteten Aktivkohle. Sie wird errechnet durch Dividieren der Masse des aufgebrachten Beschichtungsmaterials (nach Beendigung des Trocknens oder Aushärtens) durch die Masse der trockenen, unbeschichteten Aktivkohle und durch Multiplizieren mit 100%. Das Beschichtungsmaterial ist in einer Auftrags- bzw. Zusatzmenge, bezogen auf die unbeschichtete Aktivkohle, von mehr als 5%, beispielsweise von 5 bis 300%, aufgebracht. Insbesondere kann die Auftragsmenge 10 bis 250%, ganz besonders bevorzugt 15 bis 200%, insbesondere 20 bis 100% und am meisten bevorzugt 25 bis 80% betragen. Das Beschichtungsmaterial kann bis zu etwa 95 Gew.-%, beispielsweise 5 bis 95%, 10 bis 80%, 30 bis 80% und 40 bis 75% Maskierungsmittel enthalten.
  • Das Maskierungsmittel verleiht dem Beschichtungsmaterial Opazität und gegebenenfalls eine Farbe und kann umfassen ein Mineral, wie z. B. Titandioxid (Anatas, Rutil oder andere Formen), Kaolin, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Calciumbicarbonat, Glimmer, Bariumsulfat, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Aluminumtrihydroxid und Zirkoniumoxid, sowie jedes bekannte Färbemittel, wie z. B. gefärbte Pigmente, beispielsweise C.I. Pigment Green 50, C.I. Pigment Yellow 53 und C.I. Pigment Yellow 28 sowie verschiedene Lacke (blauer Lack, roter Lack, gelber Lack und dgl.). Anorganische und organische Pigmente sind von vielen Quellen erhältlich, beispielsweise von der Firma Delta Colors, Inc. (Lawrenceville, Georgia) oder von der Firma BASF Corporation (Mount Olive, New Jersey), die Pigmente und Färbemittel unter den Warenzeichen Sicomet® und Sicovit® herstellt. Anorganische Pigmente aus Mineralien können aus Erden, Fossilien, Marmor oder anderen Vulkan- und Sedimentgesteinen in Form von Silicaten, Carbonaten, Oxiden, Sulfiden und Salzen verschiedener Metalle, wie Eisen, extrahiert werden. Das Maskierungsmittel kann umfassen ein weißes Mineral, wie z. B. Titandioxid, und einen Farbstoff oder ein gefärbtes Pigment.
  • Die mittlere Größe der Teilchen in dem Maskierungsmittel, bestimmt mit einem Coulter LS100-Laser-Diffraktions-Teilchengrößen-Analysator, hergestellt von der Firma Beckman Coulter, Inc. (Fullerton, Californien), kann etwa 20 μm oder weniger, vorzugsweise etwa 6 μm oder weniger und am meisten bevorzugt etwa 2 μm oder weniger, beispielsweise weniger als 1 μm, betragen. TiO2 ist beispielsweise allgemein verfügbar in Submikron-Qualitäten mit mittleren Teilchengrößen von etwa 0,25 bis etwa 0,6 μm. Alternativ können Maskierungsmittel-Teilchen eine Hegman-Feinheit von mindestens 6 NS (etwa 25 μm oder weniger), von mindestens 6,5 NS (etwa 20 μm oder weniger), oder von mindestens 7,5 NS (etwa 6 μm oder weniger) aufweisen. Die Hegman-Teilchengröße gibt die ungefähre Größe der größten Teilchen in einem Pulver an und steht nicht in direkter Beziehung zu der Teilchengrößenverteilung.
  • Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass feste Teilchen, die in dem Überzugsmaterial als Maskierungsmittel dienen, den Transport von Geruchsstoffen durch das Beschichtungsmaterial hindurch verbessern können (bezogen auf Aktivkohle, die mit einem teilchenfreien Überzugsmaterial beschichtet ist, durch Bildung von Mikroporen oder Kanälen für den Durchgang des Gases zu der Aktivkohle. Auf eine möglicherweise verwandte Art ist es bekannt, dass Mikroteilchen, die in einem Polymerfilm vorhanden sind, die Atmungsaktivität des Films erhöhen können, insbesondere wenn der Film mit den darin eingebetteten Teilchen gedehnt (belastet) wird. Teilchen in der Beschichtungsflüssigkeit können das Aufbrechen eines Films unterstützen, wenn die Beschichtungsflüssigkeit trocknet oder aushärtet und es können offene Poren zurückbleiben, die Zugang zu der Oberfläche der Aktivkohle verschaffen. Andere Adsorptions- und Transportmechanismen können ebenfalls eine Rolle spielen.
  • Aktivkohle-Materialien können unter Anwendung jedes bekannten geeigneten Verfahrens, wie nachstehend näher beschrieben, beschichtet werden. Im allgemeinen umfasst die Beschichtung des Materials eine Kontaktierstufe, in der Aktivkohle-Teilchen oder -Fasern mit einer Beschichtungsflüssigkeit in Kontakt gebracht werden, bei der es sich um eine Aufschlämmung, Lösung oder ein Harz handeln kann, und eine Aushärtung-, Trocknungs- oder Erhitzungsstufe, um Wasser aus einer wässrigen Emulsion zu entfernen oder um andere Flüssigkeiten zu entfernen oder um die Aushärtung oder Vernetzung eines Harzes zu ermöglichen. Für Bindemittel, die bei Raumtemperatur aushärten, kann die Zeitspanne ausreichend sein, um diese Stufe zu vervollständigen, es sollte jedoch sorgfältig darauf geachtet werden, dass eine übermäßige Agglomeration von beschichteten Teilchen durch Rühren, Fluidisieren oder auf andere Weise bis zur Beendigung des Aushärtens oder Trocknens verhindert wird. Wenn einmal die Teilchen beschichtet worden sind, können sie einer beliebigen Anzahl von absorptionsfähigen Artikeln bzw. Gegenständen unter Anwendung irgendeines bekannten Verfahrens einverleibt werden, beispielsweise durch Füllen eines flexiblen, porösen Beutels mit einer bestimmten Menge der Teilchen und anschließende Einarbeitung des Beutels in einen spezifischen Bereich eines absorptionsfähigen Artikels, beispielsweise einer Windel oder eines Ostomie-Beutels.
  • Aktivkohle kann mit Vorteil in absorptionsfähigen Artikeln, wie z. B. Windeln, Inkontinenz-Unterhosen, Damenbinden, Ostomie-Beuteln, Wundabdeckungen, Betteinlagen, Schuheinlagen, Helmeinlagen, in Kleidung für Jäger, bei denen eine Unterdrückung des Körpergeruchs während der Jagd erwünscht ist, in Sportkleidung und dgl. verwendet werden. In absorptionsfähigen Artikeln, wie z. B. Windeln, kann die Aktivkohle in einem Bereich angeordnet sein, der durch Urin leicht benetzt wird, oder sie kann seitlich zu diesem Bereich angeordnet sein, um die Trockenheit der Aktivkohle aufrechtzuerhalten. Eine Geruchskontrolle bzw. -bekämpfung ist ebenfalls eine kritische Notwendigkeit bei Gesichtsmasken, die von medizinischem Personal getragen werden, in denen Aktivkohle gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Einige Formen der Chirurgie führen zu unangenehmen Gerüchen, die auftreten, wenn menschliches Gewebe durch einen Laser oder andere Vorrichtungen verbrannt wird oder wenn gastrointestinale Verfahren erforderlich sind. Aktivkohle, insbesondere in Form von dünnen flexiblen Geweben, kann eine nützliche Rolle bei der Eliminierung solcher Gerüche aus der Luft spielen, die von medizinischem Personal eingeatmet wird, und sie kann auch zur Entfernung von schädlichem Rauch verwendet werden.
  • Die behandelte Aktivkohle kann entweder als Gewebe, als Teilchen oder als mit einer Bahn oder einem Film verbundenes Teilchen in Regionen vorliegen, die wahrscheinlich trocken bleiben, wie z. B. Hüftbinden oder Beinumschlägen, oder sie kann in dem absorptionsfähigen Kern des Artikel, falls anwendbar, vorliegen. Bei Damenbinden für die Frauen-Hygiene kann beispielsweise das behandelte Aktivkohle-Material direkt in der zentralen Zielzone des Artikels vorliegen oder es kann in Richtung auf die länglichen Enden des Artikels oder in seitlichen Laschen des Artikels, die wahrscheinlich nicht benetzt werden, angeordnet sein. Laschen oder Flügel für Damenbinden sind beispielsweise beschrieben in den folgenden Patenten: US-Patent Nr. 4 701 178 (”Sanitary Napkins with Flaps,” veröffentlicht am 20. Okt. 1987, Glaug et al.), in dem US-Patent Nr. 5 267 992 (veröffentlicht am 7. Dez. 1993, Van Tilburg) und in dem US-Patent Nr. 5 346 486 (”Sanitary Napkin Having Laterally Extensible Means For Attachment To The Undergarment Of The Wearer”, veröffentlicht am 13. Sep. 1994, Osborn et al.).
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die 1A und 1B zeigen eine Wirbelschicht (Fließbett)-Vorrichtung zum Aufbringen eines Überzugs auf Aktivkohle-Teilchen;
  • 2 zeigt ein Fließdiagramm, das eine Ausführungsform der Arbeitsgänge zur Herstellung von Aktivkohle-Teilchen mit einem pigmentierten Überzug erläutert;
  • 3 zeigt die experimentelle Apparatur, die für den Teilchen-Lärmpegel-Test verwendet wird;
  • 4 zeigt ein Diagramm, das die TMA-Adsorption von beschichteten Aktivkohle-Teilchen als Funktion des Gewichtsprozentsatzes des Überzugauftrags bei Teilchen erläutert, die einen Siliconüberzug und einen im Wesentlichen nicht verformbaren Überzug aufweisen;
  • 5 zeigt ein Diagramm, das die TEA-Adsorption von beschichteten Aktivkohle-Teilchen als Funktion des Prozentsatzes des Überzugauftrags bei Teilchen erläutert, die einen Siliconüberzug und einen im Wesentlichen nicht verformbaren Überzug aufweisen;
  • 6 zeigt ein Diagramm, das die DMDS-Adsorption von beschichteten Aktivkohle-Teilchen als Funktion des Prozentsatzes des Überzugauftrags bei Teilchen erläutert, die einen Siliconüberzug und einen im Wesentlichen nicht verformbaren Überzug aufweisen.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Aktivkohle in Form von Körnchen, Geweben, Fasern oder in anderen Formen kann mit verformbaren Materialien, beispielsweise Silicon-Verbindungen oder anderen Materialien, gegebenenfalls kombiniert mit Pigment-Teilchen, beschichtet werden, um das schwarze Aussehen der Aktivkohle zu vermindern, ohne das Adsorptionsvermögen für Geruchsstoffe oder andere Chemikalien signifikant zu verringern. Das Beschichtungsmaterial umfasst ein Bindemittel (im allgemeinen ein polymeres Material) und ein Maskierungsmittel (beispielsweise ein opak machendes Material oder gefärbtes Pigment), um die schwarze Farbe der Aktivkohle zu maskieren. Das Beschichtungsmaterial kann beispielsweise in Form einer Flüssigkeit oder Aufschlämmung (einer Beschichtungsflüssigkeit) aufgebracht und anschließend getrocknet oder gehärtet werden, oder es kann in Form von trockenen Teilchen aufgebracht werden, die an der Aktivkohle haften oder mit dieser verschmolzen werden oder es kann nach anderen bekannten Verfahren aufgebracht werden. Es kann jedes bekannte Beschichtungsverfahren angewendet werden, beispielsweise die Pfannenbeschichtung, die Sprühpfannenbeschichtung, die Wirbelschichtbeschichtung und dgl. In den Pfannenbeschichtungssystemen werden Beschichtungsflüssigkeiten durch aufeinanderfolgendes Aufsprühen auf Teilchen, die in einer rotierenden Pfanne sich bewegen, aufgebracht. Die Beschichtung kann auch erzielt werden durch Aufsprühen der Beschichtungsflüssigkeit auf Teilchen, wenn sie auf einem Sieb bewegt werden, durch eine Kammer fallen oder in einem Behälter gerührt werden, der auch kontinuierlich oder periodisch fluidisiert werden kann. Die Teilchen können auch durch einen Schauer oder einen Vorhang aus der Beschichtungsflüssigkeit hindurchgeführt werden, wobei die Teilchen durch die Bewegung eines Drahtes oder Bandes transportiert werden, oder die Teilchen werden durch den Schauer oder den Vorhang hindurchgeblasen.
  • Verfahren zum Beschichten von Bahnen aus Aktivkohle, wie z. B. Aktivkohle-Geweben oder -Bahnen, die mit Aktivkohle imprägniert sind, können abgeleitet werden aus bekannten Technologien zur Beschichtung von Textilien, Papier oder Vliesstoffbahnen, wie z. B. Schlitzbeschichtungseinrichtungen, Klingenbeschichtungseinrichtungen, Sprühbeschichtungseinrichtungen und dgl. Es können eine oder beide Oberflächen des Gewebes mit der Beschichtungsflüssigkeit beschichtet werden unter Anwendung von Verfahren, wie z. B. durch Vorhangbeschichtung, Gravürebeschichtung, Sprühbeschichtung, Gießbeschichtung, Walzenbeschichtung, durch Aufstreichen mittels einer Bürste, durch elektrostatische Beschichtung und dgl. Eine Vorrichtung zum Beschichten einer Bahn mit Teilchen oder einer Aufschlämmung, die Teilchen umfasst, ist in dem US-Patent Nr. 6 017 831 (veröffentlicht am 25. Jan. 2000, Beardsley et al.) beschrieben.
  • Ein Beschichtungsvorgang kann durchgeführt werden unter Verwendung einer Wirbelschicht (eines Fließbettes), in der ein Gasstrom fluidisiert wird oder Aktivkohle-Teilchen mitgenommen werden, während Tröpfchen der Beschichtungsflüssigkeit in Form einer Flüssigkeit oder Aufschlämmung zusammen mit den Aktivkohle-Teilchen eingeführt werden, was in der Regel zu einem im Wesentlichen einheitlichen, auf die Teilchen aufgebrachten Überzug führt.
  • Es kann eine große Vielzahl von Wirbelschicht-Beschichtungssystemen angewendet werden zum Beschichten von Aktivkohle-Teilchen mit einem Material, das die Eigenschaften der Aktivkohle verbessert. Zum Beispiel kann eine Wurster-Wirbelschicht-Beschichtungseinrichtung, wie z. B. das Ascoat Unit Model 101 (der Firma Lasko Co.) (Leominster, Mass.), die Beschichtungseinrichtung Magnacoater® der Firma Fluid Air, Inc. (Aurora, Illinois) oder die modifizierte Wurster-Beschichtungseinrichtung, wie sie in dem US-Patent Nr. 5 625 015 (veröffentlicht am 29. April 1997, Brinen et al.) beschrieben ist, verwendet werden. Die Wurster-Wirbelschicht-Beschichtungtechnologie, eines der populärsten Verfahren zur Teilchenbeschichtung, wurde ursprünglich entwickelt für die Einkapselung von festen teilchenförmigen Materialien, wie z. B. Pulvern, Körnchen und Kristallen, sie kann jedoch erfindungsgemäß angewendet werden zum Aufbringen eines verformbaren opaken oder gefärbten Überzugs auf Aktivkohle, beispielsweise eines elastomeren Überzugs. Die Beschichtungseinrichtung ist in der Regel konfiguriert als ein zylindrischer oder kegelstumpfförmiger Behälter (mit einem größeren Durchmesser an der Oberseite als an der Unterseite) mit einer Lufteinleitung am Boden durch Luftstrahlen oder eine Verteilerplatte mit mehreren Injektionslöchern. Die Teilchen werden in dem Gasstrom fluidisiert. Durch eine oder mehr Sprühdüsen wird das Beschichtungsmaterial injiziert, das anfänglich in Form einer Flüssigkeit, einer Aufschlämmung oder eines Schaums vorliegt, an einem Punkt, an dem ein guter Kontakt mit den sich bewegenden Teilchen erzielt werden kann. Die Teilchen bewegen sich aufwärts und fallen hinter einer Wand oder Sperrschicht wieder herunter, wobei die Teilchen dann so geführt werden können, dass sie wieder in die Wirbelschicht gelangen und erneut beschichtet werden, oder sie können entnommen und weiterbehandelt werden. Eine erhöhte Lufttemperatur oder die Zuführung von anderen Formen von Energie (Mikrowellen, Infrarotstrahlung, Elektronenstrahlen, Ultraviolettstrahlung, Wasserdampf und dgl.) führt zu einer Trocknung oder Aushärtung des Beschichtungsmaterials auf den Teilchen. Die Teilchen können durch die Wirbelschicht mehrmals im Kreislauf geführt werden, um die gewünschte Überzugsmenge auf die Teilchen aufzubringen.
  • Die Original-Wurster-Wirbelschicht-Beschichtungseinrichtungen sind beschrieben in dem US-Patent Nr. 2 799 241 (veröffentlicht am 16. Juli 1957, D. E. Wurster); in dem US-Patent Nr. 3 089 824 (veröffentlicht am 14. Mai 1963, D. E. Wurster); in dem US-Patent Nr. 3 117 024 (veröffentlicht am 7. Jan. 1964, J. A. Lindlof et al.); in dem US-Patent Nr. 3 196 827 (veröffentlicht am 27. Juli 1965, D. E. Wurster und J. A. Lindlof); in dem US-Patent Nr. 3 207 824 (veröffentlicht am 21. Sept. 1965, D. E. Wurster et al.); in dem US-Patent Nr. 3 241 520 (veröffentlicht am 21. März 1966, D. E. Wurster und J. A. Lindlof) und in dem US-Patent Nr. 3 253 944 (veröffentlicht am 31. Mai 1966 (D. E. Wurster). Jüngere Beispiele für die Verwendung von Wurster-Beschichtungseinrichtungen sind in dem US- Patent Nr. 4 623 588 (veröffentlicht am 18. Nov. 1986, Nuwayser et al.) zu finden. Eine verwandte Einrichtung ist die Beschichtungseinrichtung von H. Littman, beschrieben in dem US-Patent Nr. 5 254 168 (”Coating Apparatus Having Opposed Atomizing Nozzles in a Fluid Bed Column,”, veröffentlicht am 19. Okt. 1993).
  • Andere Beschichtungsverfahren brauchen nicht auf der Teilchenfluidisierung in einem Gasstrom zu beruhen. Die Teilchen können besprüht oder behandelt werden mit einem Beschichtungsmaterial, während sie mechanisch unter Verwendung eines Rüttlers oder einer anderen Pulsierungsvorrichtung bewegt werden, während sie von einem Behälter in einen anderen Behälter fallen, während sie sich in einem bewegenden Behälter drehen oder in einem Behälter mit rotierenden Schaufeln, beispielsweise in einer Forberg-Teilchen-Beschichtungseinrichtung (Forberg AS, Larvik, Norwegen) drehen, die ohne angelegtes Vakuum betrieben werden kann, um das Beschichtungsmaterial auf der Oberfläche der Aktivkohle zu halten, oder während sie in einem Bett ruhen, nachdem die Teilchen voneinander getrennt oder aufgebrochen worden sind. Bei einer Ausführungsform werden die Teilchen und eine Beschichtungsflüssigkeit oder -aufschlämmung zuerst miteinander kombiniert und dann werden die Teilchen durch Zentrifugalkräfte in einzelne beschichtete Teilchen aufgetrennt, wie in dem US-Patent Nr. 4 675 140 (veröffentlicht am 23. Juni 1987, Sparks et al.) beschrieben.
  • Systeme zum Beschichten von trockenen Teilchen können auch zum Beschichten von Aktivkohle angewendet werden. Zu Beispielen für solche Apparaturen gehören:
    • • eine magnetisch unterstützte Impakt-Beschichtungsvorrichtung (MAIC) der Firma Aveka Corp. (Woodbury, MN), in der magnetische Teilchen in einer Kammer durch variable Magnetfelder bewegt werden, wobei dafür gesorgt wird, dass die Target-Teilchen und die Beschichtungsmaterialien wiederholt aufeinanderprallen, was zu einer Beschichtung der Target-Teilchen führt;
    • • eine Mechanofusions-Vorrichtung der Firma Hosokawa Micron Corp. (Hirakata, Osaka, Japan), bei der Teilchen und Beschichtungsmaterialien in einer rotierenden Trommel periodisch in einen Spalt unterhalb eines Armpads gepresst werden, wodurch bewirkt wird, dass die Materialien erhitzt und miteinander verbunden werden zur Bildung von beschichteten Teilchen, ein Verfahren, das besonders wirksam ist, wenn ein thermoplastisches Material daran beteiligt ist;
    • • der Theta-Composer der Firma Tokuju Corporation (Hiratsuka, Japan), in dem Teilchen und Beschichtungsmaterial durch ein Paar von rotierenden elliptischen Köpfen miteinander in mechanischen Kontakt gebracht werden;
    • • Henschel-Mischer der Firma Thyssen Henschel Industrietechnik (Kassel, Deutschland), die, wie angenommen wird, verwendbar sind zum Kombinieren von Teilchen mit polymeren Materialien;
    • • der Hybridisator der Firma Nara Machinery (Tokyo, Japan), in dem rotierende Klingen mit hoher Geschwindigkeit dazu verwendet werden, ein Beschichtungspulver auf Teilchen aufprallen zu lassen, die von einem Luftstrom getragen werden; und
    • • die Rotations-Wirbelschicht-Beschichtungseinrichtung des New Jersey Institute of Technology, die umfasst einen porösen rotierenden Zylinder mit Teilchen im Innern desselben. Druckluft tritt durch die Wände des Zylinders ein und strömt in Richtung auf eine zentrale innere Austrittsöffnung. Ein Luftstrom, der die Wände der Kammer durchquert, kann die Teilchen fluidisieren, wobei er der Zentrifugalkraft entgegenwirkt. Wenn die Teilchen fluidisiert sind, kann ein Beschichtungsmaterial, das in die Kammer injiziert wird, auf die Teilchen aufprallen und sie beschichten.
  • Bei der trockenen Teilchenbeschichtung kann das Aktivkohle-Teilchen zuerst mit einem verformbaren Material nach einem beliebigen Verfahren beschichtet und anschließend mit einem trockenen Maskierungsmittel in Pulverform beschichtet werden. Wenn man so verfährt, entsteht ein Überzugsmaterial, in dem das Maskierungsmittel selektiv in der Nähe der äußeren Oberfläche des Beschichtungsmaterials verteilt ist und in dem der Teil des Beschichtungsmaterials, der dem Aktivkohle-Teilchen selbst am nächsten hegt, im Wesentlichen frei von Maskierungsmittel sein kann. Das in Form einer Schicht auf die Aktivkohle aufgebrachte verformbare Material kann die trockenen Teilchen an Ort und Stelle festhalten, nachdem sie sich mit dem verformbaren Material verbunden haben, sodass das verformbare Material als Bindemittel dient. Alternativ kann das Aktivkohle-Teilchen zuerst mit dem Maskierungsmittel beschichtet werden unter Anwendung irgendeines der vorstehend beschriebenen trockenen Beschichtungsverfahren und dann kann ein Bindemittel, beispielsweise ein transparentes oder durchscheinendes, in Wasser unlösliches Material auf irgendeine geeignete Weise auf das Maskierungsmittel aufgebracht werden. Im zuletzt genannten Fall ist das Maskierungsmittel selektiv verteilt in Richtung auf die Oberfläche des Aktivkohle-Teilchens.
  • Die Beschichtungsflüssigkeit kann eine wässrige Emulsion, beispielsweise eine Siliconemulsion oder eine Latexemulsion, sein. Die Beschichtungsflüssigkeit kann außerdem enthalten einen Porositätpromotor, beispielsweise ein physikalisches oder chemisches Treibmittel, nicht benetzende Teilchen; hohle Mikrokugeln, wie z. B. die vernetzten Acrylatkugeln SunSpheresTM der Firma ISP Corporation (Wayne, New Jersey) und verwandte hohle Kugeln gemäß dem US-Patent Nr. 5 663 213 , dehnbare Kugeln, wie z. B. Expancel®-Mikrokugeln (Expancel, Stockviksverken, Schweden, eine Abteilung der Akzo Nobel, Niederlande) und dgl. Die Verwendung von Treibmitteln zur Erzeugung einer Porosität in verformbaren Materialien, insbesondere Elastomeren, ist allgemein bekannt und von N. Sombatsompop und P. Lertkamolsin in ”Effects of Chemical Blowing Agents an Swelling Properties of Expanded Elastomers” im ”Journal of Elastomers and Plastics”, Band 32, Nr. 4, Oktober 2000, Seiten 311–328, beschrieben. Zu verwendbaren Treibmitteln können gehören Ammoniumcarbonat, Azodicarbonamid (ADC), Oxybisbenzolsulfonylhydrazid (OBSH) und Freisetzungs-Gasmischungen aus Stickstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Ammoniak und Wasser.
  • Beispielsweise erläutern die 1A und 1B zwei Versionen eines Wirbelschicht-Beschichtungsverfahrens, das zum Beschichten von Teilchen angewendet werden kann. In der 1A umfasst die dargestellte Vorrichtung 20 eine innere zylindrische Trennwand 22, eine äußere zylindrische Trennwand 24 und eine Verteilerplatte 26 mit einem zentralen porösen oder gesinterten Bereich für die Injektion von Gas für die Mitnahme von Teilchen. Die Hauptmenge des Wirbelgasstromes wird durch die innere zylindrische Trennwand 22 gerichtet. Das generelle Strömungsmuster der Teilchen 30 ist somit im Innern der inneren zylindrischen Trennwand 22 nach oben gerichtet und außerhalb der inneren zylindrischen Trennwand 22 nach unten gerichtet. Anders als bei den zahlreichen üblichen Versionen des Wurster-Verfahrens ist in der Vorrichtung 20 der 1A die Sprühdüse 28 am Boden der Vorrichtung 20 unmittelbar oberhalb der Verteilerplatte 26 angeordnet. Die Düse 28 sprüht nach oben, wodurch ein gleichzeitiger Auftrag eines Beschichtungsflüssigkeitssprays 32 auf die Teilchen erfolgt. Es können jede geeignete Sprühdüse und jedes geeignete Zuführungssystem, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, angewendet werden.
  • Die 1B ähnelt der 1A, jedoch mit der Ausnahme, dass die innere zylindrische Trennwand 22 der 1A entfernt worden ist und der poröse oder gesinterte Bereich der Verteilerplatte 26 sich nun im Wesentlichen über die gesamte Verteilerplatte 26 erstreckt.
  • Viele Aspekte der Vorrichtung gemäß 1A können modifiziert werden. So kann beispielsweise die innere zylindrische Trennwand 22 durch ein oder mehr Leitbleche oder Strömungsführungen (nicht dargestellt) ersetzt werden. Die Wände der äußeren zylindrischen Trennwand 24 oder der inneren zylindrischen Trennwand 22 können konisch verjüngt sein und sie können durch Eingänge oder Öffnungen unterbrochen sein zur Entfernung von Teilchen oder zur Zugabe von Beschichtungsmaterial aus einer oder mehreren Sprühdüsen (nicht dargestellt). Die äußere zylindrische Trennwand 24 oder die innere zylindrische Trennwand 22 oder beide können rotieren, vibrieren oder oszillieren. Die Verteilerplatte 26 kann sich während des Beschichtungsvorgangs ebenfalls bewegen (beispielsweise vibrieren, rotieren oder oszillieren). Es kann eine Vielzahl von Sprühdüsen und Beschickungssystemen verwendet werden, um das Beschichtungsmaterial zuzuführen, wie z. B. das Silicone Dispensing System der Firma GS Manufacturing (Costa Mesa, Californien). Das Beschichtungsmaterial kann durch Besprühen in irgendeiner Position in der Vorrichtung 20 oder durch Vorhangbeschichtung oder durch Schlitzbeschichtung oder unter Anwendung anderer Verfahren, wie sie zur Entfernung eines Stroms von Aktivkohle-Teilchen angewendet werden, aufgebracht werden.
  • Die 2 zeigt ein Fließdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle-Teilchen erläutert. Die Aktivkohle-Teilchen werden bei 40 bereitgestellt und ein Maskierungsmittel und ein Bindemittel werden miteinander kombiniert zur Bildung einer Beschichtungsflüssigkeit 42, in der Regel in Form einer Aufschlämmung. Die Teilchen und die Beschichtungsflüssigkeit werden dann in einer Beschichtungsstufe 44 miteinander kombiniert zum Beschichten der Teilchen, während oder nachdem die Beschichtungsflüssigkeit auf den Teilchen trocknen oder aushärten gelassen worden ist, zur Bildung eines Überzugsmaterials auf den Aktivkohle-Teilchen 46, ein Verfahren, welches das Erhitzen nach irgendeiner bekannten Methode, beispielsweise durch Zuführung von erhitzter Luft oder Wasserdampf, durch Infrarotbestrahlung, Mikrowellenbestrahlung, induktives Erhitzen und dgl. umfassen kann. Die beschichteten Teilchen können dann einem absorptionsfähigen Artikel (Gegenstand) 48 einverleibt werden.
  • Die 3 bis 6 werden weiter unten diskutiert.
  • Aktivkohle
  • Der hier verwendete Ausdruck ”Aktivkohle” bezieht sich auf hochporösen Kohlenstoff mit einer beliebigen oder amorphen Struktur. Körnchen und Pellets aus Aktivkohle sind allgemein bekannt, beispielsweise die Produkte, die von der Firma Calgon Carbon, Inc. (Pittsburgh, PA) hergestellt werden, und sie können erfindungsgemäß verwendet werden. Es kann Aktivkohle aus jeder beliebigen Quelle verwendet werden, beispielsweise diejenige, die aus Bitumenkohle oder anderen Formen der Kohle oder aus Pech, Kokosnussschalen, Maishülsen, Polyacrylnitril (PAN)-Polymeren, verkohlten Cellulosefasern oder -Materialien, Holz und dgl. stammt. Aktivkohle-Teilchen können beispielsweise direkt hergestellt werden durch Aktivieren von Kohle oder anderen Materialien oder durch Zerkleinern von Kohlenstoff-haltigen Materialien zu einem feinen Pulver, Agglomerieren desselben mit Pech oder anderen Klebstoffen und anschließendes Umwandeln des Agglomerats in Aktivkohle.
  • Die Aktivkohle kann auch in Form eines Gewebes, eines gewebten oder nicht-gewebten Gewebes; eines mit Aktivkohle imprägnierten Schaums und in Form anderer Aktivkohle enthaltender Materialien, die eine integrale Struktur, wie z. B. eine Bahn oder Schicht bilden, vorliegen. Aktivkohle-Gewebe für die erfindungsgemäße Verwendung umfassen gewebte oder nicht-gewebte Materialien, z. B. solche, die aus Kohlenstofffasern hergestellt sind, und solche, die hergestellt worden sind durch Carbonisieren eines Stoffes oder Gewebes, der (das) Fasern umfasst, wie z. B. Cellulosefasern, Fasern, die aus Phenolharzen hergestellt sind, Fasern, die aus Polyacrylnitril (PAN) hergestellt sind und dgl. Zu einer weiteren nützlichen Klasse von Aktivkohle-Geweben gehören diejenigen, die hergestellt worden sind durch Aufbringen von Aktivkohle auf die Oberfläche eines bereits vorhandenen Gewebes. Dies kann erfolgen durch haftendes Verbinden von Aktivkohle-Teilchen mit einer Bahn oder durch Herstellung von Aktivkohle in situ auf einer Bahn nach dem Verfahren, wie es in dem US-Patent Nr. 5 834 114 (”Coated Absorbent Fibers, veröffentlicht am 10. Nov. 1998, Daley and Economy) beschrieben ist. Daley und Economy beschreiben ein temperaturbeständiges Grundgewebe, wie z. B. ein Glasfasergewebe, das mit einem Harz, beispielsweise einem Novolakharz, imprägniert worden ist, das anschließend vernetzt, verkohlt und dann in einer kontrollierten Atmosphäre aktiviert wird zur Herstellung eines Überzugs aus Aktivkohle auf den Fasern des Gewebes. Nach einem solchen Verfahren können weiche, flexible Aktivkohle-Gewebe hergestellt werden. Daley und Economy beschreiben außerdem die Gasbehandlung der Aktivkohle während einer Aktivierungsstufe, um eine Vielzahl von funktionellen Gruppe an die Aktivkohle-Oberfläche zu addieren, z. B. Stickstoffgruppen, um eine gute Adsorption von sauren Materialien zu erzielen.
  • Zu den vielen Möglichkeiten der Herstellung von Aktivkohle-Materialien gehören diejenigen Verfahren, wie sie in dem US-Patent Nr. 5 834 114 und in dem US-Patent Nr. 4 285 831 (veröffentlicht am 25. Aug. 1981, Yoshida et al.), in dem US-Patent Nr. 4 677 019 (”Carbon-Containing Protective Fabrics”, veröffentlicht am 30. Juni 1987, von Blucher); in dem US-Patent Nr. 4 069 297 (veröffentlicht am 17. Jan. 1978, Saito et al.) und in dem US-Patent Nr. 5 561 167 (”Anti-bacterial Fiber, Textile and Water-Treating Element Using the Fiber and Method of Producing the Same”, veröffentlicht am 1. Okt. 1996, Matsumoto et al.) beschrieben sind. Weitere Prinzipien und Verfahren werden beschrieben von F. Derbyshire et al. in ”The Production of Material and Chemicals from Coal” in ”Amer. Chem. Soc.”, Fuel Division, Preprints, Band 39, Seiten 113–120, 1994.
  • Bei einer Ausführungsform wird die Aktivkohle mit funktionellen Gruppen versehen, um die Oberflächeneigenschaften des Produkts zu modifizieren. Beispielsweise kann während der Aktivierungsstufe der Kohlenstoff Chlorwasserstoff ausgesetzt werden, um Chloratome zu addieren, er kann Sauerstoff oder Wasserdampf ausgesetzt werden, um Sauerstoff oder Hydroxylgruppen zu addieren, er kann Ammoniak ausgesetzt werden, um Amingruppen zu addieren, er kann Wasserstoff ausgesetzt werden, um Wasserstoff zu addieren, und dgl. Alternativ kann eine Verbindung, beispielsweise ein nicht-gasförmiges Molekül, dem Kohlenstoff vor der Aktivierung desselben oder vor einer Nachbehandlungsstufe zugesetzt werden, wobei die Verbindung bei erhöhter Temperatur reagiert unter Addition von funktionellen Gruppen an die Aktivkohle. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in dem US-Patent Nr. 5 521 008 (veröffentlicht am 28. Mai 1996, Lieberman et al.) beschrieben. Lieberman beschreibt die Vorbehandlung eines carbonisierten Fasermaterials, beispielsweise einer carbonisierten Cellulosefaser, mit einer Lösung einer Stickstoff enthaltenden Verbindung, die mindestens eine der folgenden Substanzen umfasst: Harnstoff, Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat, Ammoniumacetat und andere organische Salze von Ammoniak, wie z. B. Formiat, Carbamat, Citrat und Oxalat, und die Aktivierung des vorbehandelten carbonisierten Materials bei 800 bis 1200°C in einer Atmosphäre, die Wasserdampf und/oder Kohlendioxid umfasst, bis ein hoher Aktivierungsgrad erzielt worden ist. Das Aktivkohle-Fasermaterial wird als amphoter bezeichnet, wobei sowohl saure als auch basische funktionelle Gruppen an seiner Oberfläche vorhanden sind.
  • Die Aktivkohle in jeder beliebigen Form kann auch mit anderen Materialien imprägniert werden, um die Adsorption von spezifischen Species zu erhöhen. Beispielsweise kann mit Citronensäure imprägnierte Aktivkohle zur Erhöhung des Adsorptionsvermögens der Aktivkohle für Ammoniak verwendet werden. Die Imprägnierung mit Natriumhydroxid oder anderen kaustischen Verbindungen kann nützlich sein zur Entfernung von Schwefelwasserstoff, die Imprägnierung mit Metallen oder Metallionen, wie z. B. Kupfersulfat und Kupferchlorid, ist, wie angenommen wird, nützlich für die Entfernung anderer Schwefel-Verbindungen. Es können auch andere modifizierte Aktivkohle-Materialien verwendet werden, beispielsweise Centaur Carbon® von der Firma Calgon Carbon, das, wie angenommen wird, reduzierte Stickstoffgruppen auf der Oberfläche aufweist, oder Aktivkohlen der Minotaur®-Reihe, ebenfalls von der Firma Calgon Carbon, die, wie angenommen wird, geeignet sind für die Entfernung mehrerer Verbindungen, die Metalle aufweisen. Aktivkohle kann auch mit einer Vielzahl von Salzen, beispielsweise Zinksalzen, Kaliumsalzen, Natriumsalzen, Silbersalzen und dgl., imprägniert werden.
  • Bindemittel
  • Das Bindemittel hält ein Pigment oder andere farbmaskierende Zusätze auf der Aktivkohle fest, um die schwarze Farbe zu verdecken, und es kann auch nützliche physikalische Eigenschaften verleihen. Um die Farbe oder andere physikalische Eigenschaften der modifizierten Aktivkohle aufrechtzuerhalten, nachdem der Artikel mit Körperflüssigkeiten benetzt worden ist, ist das Bindemittel in Wasser unlöslich. Bei einer Ausführungsform ist das Bindemittel hydrophob. Das Bindemittel ist verformbar, und kann eine Shore Härte A von etwa 90 oder weniger, insbesondere von etwa 70 oder weniger, ganz besonders bevorzugt von etwa 50 oder weniger und am meisten bevorzugt von etwa 35 oder weniger, aufweisen. Die Shore Härte A kann bestimmt werden unter Anwendung des Standard-Testverfahrens ASTM D 2240, das eine Probendicke von mindestens 6 mm erfordert und die Methode der Anwendung einer spezifischen DurometerEinrichtung für Ablesungen der Härte vom Typ A angibt.
  • Das Bindemittel ist ein Elastomer, beispielsweise ein Siliconelastomer, ein Polyurethan-Kautschuk, ein Polybutadien, Polyacrylat-Elastomere, Fluroelastomere, wie z. B. Polyvinylfluorid und Polyvinylidenfluorid, ein Nitrilkautschuk, ein Butylkautschuk, ein Chloroprenkautschuk und ein Isoprenkautschuk. Verwendbare Silicon-Elastomere sind beispielsweise eine Vielzahl von Dow Corning® Silicon-Verbindungen, insbesondere Silicon-Latices wie Dow Corning® 84 Additive (Dow Corning Corporation, Midland, Michigan). Es kann auch ein Silicon in Form von ungehärteten Abdichtungs-Verbindungen oder gießbaren Mischungen verwendet werden. Zu anderen geeigneten Elastomeren gehören Santoprene® Thermoplastic Rubber, beispielsweise Santoprene® 171-55, hergestellt von der Firma Advanced Elastomer Systems (Akron, Ohio). Verwendbar sind auch die Elastomeren, die unter den Handelsnamen Vyram® und Sefsin® vertrieben werden, ebenfalls hergestellt von der Firma Advanced Elastomer Systems (Akron, Ohio); Smooth-Sil® Silicon-Kautschuke (Kondensations-gehärtete oder Additions-gehärtete Kautschuke), wie z. B. Smooth-Sil® 950, hergestellt von der Firma Smooth-On, Inc. (Easton, Pennsylvania); Brush-On 50, ein Polyurethan-Kautschuk mit einer Shore Härte A von 50 und Clear-Flex 50, eine flüssige Kautschuk-Verbindung ebenfalls mit einer Shore Härte A von 50, beide hergestellt von der Firma Smooth-On, Inc. (Easton, Pennsylvania); und die Zero Gel-Polyurethan-Elastomeren der Firma Cementex, Inc., die bei Raumtemperatur aushärten. Nach den Angaben des Herstellers hat Zero Gel 11 eine Shore-Härte A von 50, während die Shore-Härte A von Zero Gel 123 30 beträgt, von Zero Gel 21 45 beträgt und von Zero Gel 12 70 beträgt. Die Organopolysiloxane des US-Patents Nr. 6 037 407 (veröffentlicht am 14 März 2000) können ebenfalls verwendet werden.
  • Zweiteilige, bei Raumtemperatur vulkanisierbare Silicon (Siloxan)(RTV)-Kautschuk-Zusammensetzungen sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Die Mechanismen sowohl vom Additions- als auch vom Kondensations-Aushärtungs-Typ sind bekannt dafür, dass sie die im allgemeinen gießbaren Komponenten in vernetzte elastomere Systeme umwandeln. Es können auch Systeme verwendet werden, in denen kein Katalysator für die Aushärtung erforderlich ist, beispielsweise das System, das ein Amin-funktionelles Organopolysiloxan und ein Acryl-funktionelles Organopolysiloxan umfasst, wie in dem US-Patent Nr. 4 698 406 (veröffentlicht am 6. Okt. 1987, Lo et al.) beschrieben.
  • Silicon-Bindemittel können auch umfassen Methylphenyl-polysiloxan, andere Organopolysiloxane, flexible Methylsilicon-Bindemittel oder solche der Siliconsysteme, wie sie in den folgenden Patenten beschrieben sind: US-Patent Nr. 5 165 976 (veröffentlicht am 24. Nov. 1992, Newing et al.); US-Patent Nr. 4 504 549 (veröffentlicht am 12. März 1985, Pines et al.) und US-Patent Nr. 4 536 553 (veröffentlicht am 20. August 1985, Rufer et al.).
  • Es kann auch eine Vielzahl von Nicht-Siliconlatex-Verbindungen bzw. -Mischungen verwendet werden, wie z. B. Naturlatex und synthetischer Latex, obgleich bei einer Ausführungsform es erwünscht ist, dass das Beschichtungsmaterial frei von Naturlatex oder frei von Latex überhaupt ist. Zu verwendbaren Latex-Verbindungen bzw. -Mischungen können gehören Emulsionen von Poly(ethylen-vinylacetat), Poly(styrol-butadien), Poly(styrol-acrylsäure), Vinylacryl-Terpolymere, Neopren, Polyester, Acryle, Polyvinylchlorid, Ethylen-Vinylchlorid-Copolymer, carboxyliertes Vinylacetat und dgl., die alle nicht-vernetzend (z. B. frei von N-Methylolacrylamid oder anderen Vernetzungsmitteln), vernetzend oder potentiell vernetzend (d. h. hergestellt in Gegenwart eines Vernetzungsmittels) sein können.
  • Im allgemeinen kann eine Latexemulsion in Form eines Überzugs auf Aktivkohle-Teilchen oder ein Aktivkohle-Gewebe aufgebracht und dann aushärten oder trocknen gelassen werden, was durch Erhitzen bewerkstellig werden kann. Die Emulsion kann feine Pigment-Teilchen oder andere Färbemittel umfassen. Es können andere (weitere) Verbindungen in ungehärteter, flüssiger oder Aufschlämmungs-Form aufgebracht und dann unter Anwendung eines geeigneten Aushärtungs-Verfahrens gehärtet werden.
  • Zu anderen (weiteren) Bindemitteln können gehören gelatineartige elastomere Materialien, z. B. solche, wie sie in dem US-Patent Nr. 5 633 286 (veröffentlicht am 27. Mai 1997, J. Y. Chen) beschrieben sind.
  • Es wurde gefunden, dass Siliconmaterialien, z. B. Silicon-Elastomere, Proteine adsorbieren (vgl. z. B. B. R. Young, W. G. Pitt und S. L. Cooper, ”J. Colloid Interface Science”, 1988, Band 124, Seite 28). Wenn Proteine aus Monatsblutungen oder anderen Körperflüssigkeiten an den Siliconen-beschichteten Teilchen adsorbiert werden, wird die Protein-Adsorption verbessert durch die Anwesenheit von funktionellen Gruppen in dem Silicon, wie z. B. (Triethoxysilyl)propylgruppen (vgl. V. Bartzoka, M. A. Brook und M. R. McDermott, ”Langmuir”, 1998, Band 14, Seite 1892, und V. Bartzoka, G. Chan und M. A. Brook, ”Langmuir”, 2000, Band 16, Seiten 4589–4593).
  • Geruchsstoffe
  • Der hier verwendete Ausdruck ”Geruchsstoffe” umfasst Verbindungen, die mit Körperflüssigkeiten in Zusammenhang stehen, die bekannt dafür sind, dass sie unangenehme Gerüche verursachen, und er kann auch andere Quellen für übliche Gerüche umfassen. Insbesondere können die Geruchsstoffe umfassen Ammoniak; Isovaleriansäure; Methyl-, Diethyl-, Triethyl- und n-Butylamine; Buttersäure; Butyraldehyd; Formaldehyd; Acetaldehyd; Toluol; Benzol; Furaldehyd; Furfural; Pyridin; Di-n-propylsulfid; Indol; Skatol (auch bekannt als 3-Methylindol); Ethylmercaptan und Methylmercaptan, von denen jeder zur Bestimmung des Adsorptionswirkungsgrades (wie nachstehend definiert) von beschichteter Aktivkohle verwendet werden kann.
  • Es können auch andere (weitere) Agentien zur Bestimmung des Adsorptionswirkungsgrades verwendet werden, z. B. Chlorwasserstoff, Cyanwasserstoff, Schwefelwasserstoff, Schwefelkohlenstoff, Dimethyldisulfid, Dimethyltrisulfid, Phosgen, Chlor, Brom und dgl.
  • Hunter-Farbmessung
  • Die Farbe von Teilchen kann charakterisiert werden durch Anwendung der HunterLab Farbskala des Hunter Associates Laboratory, Reston, Virginia, USA. Die Skala weist drei Parameter auf, L, a und b. ”L” steht für einen Helligkeitswert, ”a” ist ein Maß für die Rotfärbung (+a) und die Grünfärbung (–a) und der Wert ”b” ist ein Maß für die Gelbfärbung (+b) und die Blaufärbung (–b). Für die beiden Werte ”a” und ”b” gilt, dass je größer der Abstand von 0 ist, umso intensiver die Farbe ist. Der Wert für ”L” liegt in dem Bereich von 0 (schwarz) bis 100 (höchste Intensität). Die behandelte Aktivkohle kann einen ”L”-Wert von etwa 40 oder höher, insbesondere von etwa 60 oder höher, ganz besonders bevorzugt von etwa 80 oder höher und am meisten bevorzugt von etwa 85 oder höher, aufweisen. Obgleich die behandelte Aktivkohle im Wesentlichen eine weiße oder graue Farbe haben kann, kann die Aktivkohle deutlich gefärbt sein, wobei mindestens einer der Werte von ”a” und ”b” einen Absolutwert hat, der höher ist als einer der folgenden Werte: 8, 12, 15, 20, 25, 30 und 35. Beispielsweise kann der Absolutwert von ”a” oder ”b” innerhalb des Bereiches von 10 bis 25 oder von 15 bis 32 liegen. Die Teilchen können beispielsweise grün oder grünlich sein und können beispielsweise charakterisiert werden durch einen L-Wert von 55 oder höher, einen ”a”-Wert von –15 bis –65 und einen ”b”-Wert von 6 bis 28. Alternativ können die Teilchen beispielsweise bläulich oder violett sein und einen L-Wert von 50 oder höher, einen ”a”-Wert von –35 bis 15 und einen ”b”-Wert von –10 bis –35 aufweisen.
  • Die Messung von Teilchen oder Geweben zur Bestimmung der HunterLab L-a-b-Werte erfolgt mit einer Technibryte Micro TB-1C-Testvorrichtung, hergestellt von der Firma Technidyne Corporation, New Albany, Indiana, USA. Die Teilchen werden in Form einer ebenen Schicht gleichmäßig verteilt, die mindestens 2 mm tief ist, um das Aussehen der schwarzen Oberfläche, auf der die Teilchen verteilt sind, ausreichend abzudecken.
  • Teilchen-Lärmpegel-Test
  • Der verhältnismäßig niedrige Lärmpegel verschiedener Aktivkohle-Teilchen kann mit einer Schallpegel-Messvorrichtung bestimmt werden, die den Lärmpegel (das Geräusch) misst, der (das) von einer bestimmten Menge von Teilchen verursacht wird, die von einer vorgegebenen Höhe auf eine Oberfläche fallen. Der Teilchen-Lärmpegel-Test wird durchgeführt mit einer digitalen Schallpegel-Messvorrichtung ZEFON®, Modell 407750, hergestellt von der Firma Zefon International, 2860 23rd Avenue North, St. Petersburg, FL 33713. Die Messvorrichtung umfasst eine Kunststoffkörper, ein Mikrophon, das in einem Metallzylinder angeordnet ist, der aus dem Körper vorsteht, und eine kugelförmige Schaumabdeckung, die das Mikrofon schützt. Der Test wird in einer Umgebung von 21 bis 23°C (70–73°F) und bei einer relativen Feuchtigkeit von etwa 30% durchgeführt.
  • Die 3 zeigt den Aufbau der Vorrichtung 70. Eine Schallpegel-Messvorrichtung 72 wird unter einem Winkel von 55° gegenüber der Horizontalen mittels einer Klammer (nicht dargestellt) gehalten. Eine kugelförmige Schaumabdeckung 74 (die an der Schallpegel-Messvorrichtung 72 vorgesehen ist) ist über dem Mikrofon 76 am Ende des Sensorstabes 92 angeordnet, der, wie dargestellt, eine untere Grenze in der gleichen Ebene wie der Rand 88 eines 600 ml-Polypropylen-Gefäßes aus NALGENE® 1201-0600 82 aufweist, das auf einem Stapel von KLEENEX®-Gesichtstüchern 84 mit einer Dicke von etwa 25 mm ruht, um Vibrationen zu dämpfen. Dabei ist eine imaginäre horizontale Linie 80, die eine Tangente an die untere Oberfläche der Schaumabdeckung 74 ist, auch eine Tangente an den Rand 88 des Gefälles 82. Eine imaginäre vertikale Linie 86, die nach oben herausragt aus der Wand des Behälters unmittelbar unterhalb des Randes, ist eine Tangente an die hintere Oberfläche der Schaumabdeckung 74, wie dargestellt. Die Schaumabdeckung 74 hat einen Durchmesser von etwa 6,6 cm und weist ein zentrales zylindrisches Loch 90 auf, das gerade breit genug ist, um die Spitze des Sensorstabes 92 aufzunehmen, in dem sich das Mikrofon 76 befindet. Das Loch 90 hat eine Tiefe von etwa 33 mm. Wenn einmal die Schallpegel-Messvorrichtung 72 mit dem Mikrofon 76 über der Oberseite des Behälters angeordnet ist, wird die Schallpegel-Messvorrichtung 72 eingeschaltet (Batteriebetrieb) und auf den ”Langsam”-Modus eingestellt (zur Bildung eines zeitlichen Durchschnittswertes der Ansprechempfindlichkeit) bei einer Schall-Belastung vom ”Typ A”, die das Hören des menschlichen Ohrs simuliert. Die ”Maxhold”-Funktion wird eingeschaltet, welche den Spitzen-Schallpegel-Wert anzeigt. Über ein Intervall von 10 s sollte der Spitzen-Schallpegel aus dem Untergrundrauschen 37 Decibel nicht überschreiten, um sicherzustellen, dass das Untergrundrauschen die Schallpegel-Ablesungen für den Teilchen-Lärmpegeltest nicht signifikant beeinflusst.
  • Für die Aufnahme und das Vergießen von 60 cm3 Teilchen 100, die getestet werden sollen, wird ein 100 ml KIMAX® Glasbecher 98 Nr. 14000 verwendet. Der Becher 98, der teilweise mit Teilchen 100 gefüllt ist, wird so gehalten, dass die Spitze des Ausgusses 104 des Bechers 98 sich 10 mm oberhalb des Randes des Kunststoffbehälters 82 befindet, sodass eine vertikale Ebene, die durch den Mittelpunkt der Schallmessvorrichtung 72 und des Mikrofons 76 geht, auch den Glasbecher 98 in zwei Teile aufteilen würde. Das heißt mit anderen Worten, das Mikrofon 76 ist über einem Teil des Kunststoffbehälters 82 angeordnet und der Becher 98 wird nahe bei dem gegenüberliegenden Teil des Kunststoffbehälters 82 gehalten. Der Ausguss 102 an dem Kunststoffbehälter 82 wird um 90° gedreht weg von der vertikalen Ebene, welche die Zentren der Schallmessvorrichtung 72 und des Glasbechers 98 durchquert. Zur Durchführung der Messung, während die Maxhold-Einstellung eingeschaltet ist, wird der Inhalt des Glasbechers 98 über eine Zeitspanne von 5 s in den Kunststoffbehälter 82 gegossen durch Drehen des Glasbechers 98 in der Weise, dass die Spitze des Ausgusses 104 desselben im Wesentlichen in der gleichen räumlichen Anordnung verbleibt, wenn der Boden des Bechers 98 nach oben gedreht wird. Der Becher 98 bleibt zentriert in der gleichen imaginären vertikalen Ebene, was bedeutet, dass der Becher 98 nicht nach links oder rechts gedreht wird, relativ zu einem Betrachter, der den Becher 98 festhält, wobei der Körper des Betrachters ebenfalls von der imaginären Ebene durchschnitten wird, die die Schallmessvorrichtung 72, den Kunststoffbehälter 82 und den Becher 98 in zwei Hälften unterteilt. Während des Gießens muss darauf geachtet werden, dass plötzliche Ansammlungen oder Verzögerungen der Teilchen 100 vermieden werden in dem Bestreben, eine gleichförmige Strömungsrate während des Ausgießens aufrechtzuerhalten. Wenn eine Kohäsion zwischen den Teilchen 100 ein ungleichförmiges Ausgießen verursacht (ein Problem, das bei einigen elastomeren Überzügen auftreten kann), ist eine geringfügige Schüttelbewegung des Bechers 98 von einer Seite zur anderen mit einer Amplitude von etwa 1 cm erlaubt, um erforderlichenfalls die Teilchen 100 zu verschieben und eine Gleichförmigkeit des Stromes der Teilchen 100 zu fördern.
  • Nach dem Ausgießen der Teilchen 100 wird der Spitzen-Schallpegel von der Messvorrichtung 72 aufgenommen und die Maxhold-Einstellung wird desaktiviert, bis eine andere Probe bereit für den Test ist. Für jede zu testende Probe werden die Teilchen 100 ausgegossen und der Schallpegel wird gemessen, wobei das Verfahren insgesamt siebenmal wiederholt wird. Die maximalen und minimalen Werte werden dann gestrichen und der Mittelwert und die Standardabweichung der restlichen fünf Werte werden verwendet. Der resultierende Mittelwert für den Spitzen-Schallpegel für eine Probe, die unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens gemessen worden ist, wird als Teilchen-Lärmpegel (PNL) bezeichnet. Der Teilchen-Lärmpegel hängt von der Größe und Dichte der Basis-Aktivkohleteilchen ab, er kann beispielsweise in dem Bereich von 42 bis 65 Decibel liegen. Beim Vergleich des PNL für Aktivkohle-Teilchen, die mit Elastomeren beschichtet sind, mit unbehandelten Teilchen oder mit Teilchen, die mit einem nicht-elastomeren Überzug oder einem nicht-verformbaren Überzug beschichtet sind, kann der PNL um 2 Decibel oder mehr, insbesondere um 4 Decibel oder mehr und am meisten bevorzugt um 6 Decibel oder mehr vermindert sein.
  • Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass eine Behandlung, die den PNL-Wert herabsetzt, im allgemeinen auch den Lärmpegel herabsetzt, der in einem absorptionsfähigen Artikel durch einen mit den Aktivkohle-Teilchen gefüllten Beutel erzeugt wird, wenn der Beutel unter der Einwirkung des Körpers des Trägers zusammengepresst wird. Es wurde festgestellt, dass ein einfaches Zusammenpressen der Kunststoffbeutel, die mit behandelten und unbehandelten Aktivkohle-Teilchen mit den Fingern des Trägers zu einer signifikanten Abnahme des Lärmpegels führte, wenn die Teilchen mit Silicon behandelt worden waren, und diese festgestellte Lärmpegelabnahme stimmte im allgemeinen mit den PNL-Messungen überein.
  • Adsorptionswirkungsgrad von behandelter Aktivkohle
  • Der Adsorptionswirkungsgrad eines spezifischen Geruchsstoffes kann sowohl für behandelte als auch für unbehandelte Aktivkohle getestet werden zur Erzielung eines relativen Adsorptionswirkungsgrades. Wenn beispielsweise eine angegebene Masse von unbeschichteter Aktivkohle 100 mg Trimethylamin adsorbieren kann und die gleiche Masse von beschichteter Aktivkohle 90 mg Trimethylamin adsorbieren kann, beträgt der relative Adsorptionswirkungsgrad der beschichteten Aktivkohle 90% in bezug auf Trimethylamin.
  • Ein Adsorptionstest wurde durchgeführt unter Anwendung eines Kopfraum-Gaschromatographie(GC)-Verfahrens, um die Menge einer Geruchsverbindung zu bestimmen, die aus der Gasphase durch Aktivkohle (beschichtet oder unbeschichtet) entfernt wird. Der Kopfraum-GC-Test wurde durchgeführt unter Anwendung einer Hewlett-Packard HP5890-GC mit einer HP7694-Kopfraum-Probenentnahme-Einrichtung. Für die Analyse von Triethylamin (TEA), Trimethylamin (TMA) und Dimethyldisulphid (DMDS) wurden eine DB-624-Kolonne der Firma J & W Scientific Inc. (Folsom, Californien) mit einer Länge von 30 m, einem Innendurchmesser von 0,25 mm und einer Filmdicke von 1,4 μm und ein Flammenionisationsdetektor (FID) verwendet. Für Isovaleriansäure wurden eine FFAP-CB-Kolonne mit einer Länge von 25 m, einem Innendurchmesser von 0,32 mm und einer Filmdicke von 0,3 μm der Firma Chrompack (Niederlande) verwendet und für Ammoniak wurde eine gefüllte 2,4 m (8 ft) lange 60/80 mesh HayeSep P-Kolonne mit einem Innendurchmesser von 3,2 mm (0,125 inch) der Firma Alltech Associates (Deerfield, III.) verwendet.
  • Die Betriebsparameter für die Kopfraum-GC als Funktion des getesteten Geruchsstoffes sind in der Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Betriebsparameter für die Kopfraum-GC-Vorrichtung
    Kopfraum-Parameter Werte
    TMA, TEA, DMDS IVA NH3
    Zonen-Temperaturen Ofen 37 37 37
    Schleife 85 100 42
    TR-Linie 90 105 47
    Betriebszeiten GC-Zykluszeit 10,0 10,0 10,0
    Phiolenäqulilibrierungszeit 10,0 10,0 10,0
    Zeitdauer unter Druck 0,20 0,20 0,20
    Schleifenfüllungszeit 0,20 0,20 0,20
    Schleifenäquilibrierungszeit 0,15 0,15 0,15
    Injektionsdauer 0,30 0,30 0,30
    Phiolen-Parameter erste Phiole 1 1 1
    letzte Phiole 1 1 1
    Schütteln [aus] [aus] [aus]
  • Die Einstellungen für Isovaleriansäure (IVA) können für andere saure Geruchsstoffe angewendet werden. Die Einstellungen für TMA und TEA können für andere basische Geruchsstoffe angewendet werden.
  • Das Testverfahren umfasst die Anordnung von 0,014 g einer Aktivkohle-Probe (beschichtet oder unbeschichtet) im Innern einer 20 cm3-Kopfraum-Phiole. Unter Verwendung einer Spritze wird ein aliphoter Anteil eines Geruchsstoffes in die Phiole eingeführt, wobei darauf geachtet wird, dass er nicht mit der Flüssigkeit und der Aktivkohle in Kontakt kommt. Die Phiole wird dann mit einer Kappe und einem Septum verschlossen und in den Kopfraum-GC-Ofen von Körpertemperatur (37°C) eingeführt. Nach 10 min wird eine hohle Nadel durch das Septum in die Phiole eingeführt. Dann wird eine 1 cm3-Probe des Kopfraums (der Luft im Innern der Phiole) in die GC injiziert. Diese Einwirkungsdauer von 10 min des Geruchsstoffes gilt für alle getesteten Proben. Am Anfang wird eine Standard-Phiole, die nur den aliquoten Anteil des Geruchsstoffes (keine Aktivkohle) enthält, getestet zur Definition von 0% Adsorption des Geruchsstoffes. Zur Berechnung der Menge des Geruchsstoffes des Kopfraums, die durch die Aktivkohle entfernt wurde, wird die Peakfläche für den Geruchsstoff aus der Phiole mit Aktivkohle verglichen mit der Peakfläche aus der Standard-Phiole mit Geruchsstoff (ohne Aktivkohle): Der Test wird durchgeführt mit etwa 2 mg Geruchsstoff und 0,014 g Adsorbens (beschichtete oder unbeschichtete Aktivkohle). Beispielsweise werden bei Verwendung von Ammoniak in einer Lösung in einer Konzentration von etwa 30% 6 μl der Lösung in die Phiole injiziert. Bei Triethylamin in einer Konzentration von 40% werden 5 μl der Lösung injiziert. Bei Substanzen, die in Konzentrationen oder Reinheiten von etwa 100% vorliegen, werden 2 μl injiziert. Die Ergebnisse sind angegeben in ”% Geruchsadsorption” und in ”mg adsorbierter Geruch/g Aktivkohle”. Das Verhältnis ”mg adsorbierter Geruch/g Aktivkohle” für behandelte und unbehandelte Aktivkohle ist der relative Adsorptionswirkungsgrad des jeweiligen getesteten Geruchsstoffes.
  • Andere (weitere) Zusätze und Ausführungsformen
  • Die behandelten Aktivkohle-Teilchen können auch in Kombination mit andere Geruchskontroll-Einrichtungen, beispielsweise den wasserfreien Zusammensetzungen von Tanzer et al. in dem US-Patent Nr. 5 364 380 (veröffentlicht am 15. Nov. 1994) verwendet werden. Außerdem können Cyclodextrin-Verbindungen, Zeolithe, Parfüms, eingekapselte Materialien, Backpulver, Enzyminhibitoren, Pflanzenextrakte, Enzymsequestriermittel und -inhibitoren, Tone und andere Geruchskontrollmittel verwendet werden. Beispielsweise können Cyclodextrin-Verbindungen und ihre Derivate in eine Beschichtungsflüssigkeit, beispielsweise eine Flüssigkeit auf Siliconbasis, eingearbeitet werden oder sie können durch Anwendung von Trockenbeschichtungsverfahren oder andere Formen des Kontakts mit der Oberfläche eines bereits auf Aktivkohle-Teilchen vorhandenen Bindemittels aufgebracht werden.
  • Die Aktivkohle kann ferner behandelt oder kombiniert werden mit Wasser und/oder ölabweisenden Materialien, welche die Adsorptionseigenschaften der Aktivkohle im Wesentlichen nicht behindern. Beispielsweise können mit einem Elastomer beschichtete Aktivkohle-Teilchen zusätzlich mit einer geringen Menge einer Fluorchemikalie beschichtet sein, um sie beständig gegen Körperflüssigkeiten zu machen, wie z. B. Schweiß, ohne dass die Geruchsadsorptionseigenschaften im Wesentlichen verloren gehen, wie von J. A. Hart in dem US-Patent Nr. 4 153 745 (veröffentlicht am 8. Mai 1979) beschrieben. Zu geeigneten Fluorchemikalien gehören solche, wie sie unter Bezeichnung ”Scotchgard® von der Firma 3M Company (Minneapolis, Minnesota) vertrieben werden. Außerdem kann die behandelte Aktivkohle laminiert sein mit oder zurückgehalten werden in einer Bahn, die mit Wasser und/oder einem ölabweisenden Material, beispielsweise einer Fluorchemikalie, einem Verleimungsmittel, Silicon oder anderen bekannten Mitteln, behandelt worden ist.
  • Ton-Teilchen, wie z. B. Bentonit, können den Beschichtungsmaterialien zugesetzt werden, das Beschichtungsmaterial kann jedoch im Wesentlichen frei von Ton sein. Zeolithe und andere geruchsadsorbierende Materialien können auch in dem Artikel vorhanden sein oder zusammen mit den Aktivkohle-Teilchen oder in Kombination mit den Aktivkohle-Teilchen vorliegen, obgleich die Teilchen nicht an Zeolith-Teilchen gebunden sein müssen und der Artikel im Wesentlichen frei von Zeolithen sein kann.
  • Das Beschichtungsmaterial ist wasserunlöslich, es können jedoch wasserlösliche Polymere, z. B. Polyvinylalkohol oder Cellulose-Derivate, vorhanden sein. Üblicherweise ist das Beschichtungsmaterial im Wesentlichen frei von in Wasser löslichen Bindungsmitteln. Das Beschichtungsmaterial kann im Wesentlichen frei von Wasser sein, oder nicht mehr als 10 Gew.-% Wasser umfassen. Ein beispielhaftes wasserlösliches Polymer ist Elvanol® 71-30, ein Polyvinylalkohol, wie er von der Firma DuPont Packaging and Industrial Polymers (Wilmington, Delaware) hergestellt wird, von dem angegeben ist, dass er eine nicht-plastifizierte Shore-Härte von mehr als 100 aufweist (d. h. eine Härte, die zu hoch ist, um auf der Skala für die Shore-Härte A gemessen zu werden).
  • Das Pigment, das die schwarze Farbe der Aktivkohle maskiert, braucht in dem Überzug auf den Aktivkohle-Teilchen nicht gleichmäßig verteilt zu sein. Bei einer Ausführungsform ist das Pigment selektiv in Richtung auf eine Grenzfläche in dem Überzug verteilt entweder in Richtung auf die Überzug-Teilchen-Grenzfläche oder in Richtung auf die Überzug-Luft-Grenzfläche (der äußeren Oberfläche des beschichteten Teilchens). Beispielsweise kann das Teilchen vor oder nach dem Beschichten mit einem verformbaren Material mit einem Pigment bestäubt oder besprüht werden oder anderweitig behandelt werden, so dass es ein Pigment an der fraglichen Oberfläche aufweist. Eine flüssige Lösung kann auf das Teilchen aufgesprüht werden, wobei anschließend eine Reaktion auftritt unter Bildung eines opaken Pigments. So kann das Aktivkohle-Material eine helle Farbe erhalten durch Verwendung von metallorganischen Estern, die reagieren können unter Bildung von opaken, hell gefärbten Metallsalzen in Form von feinen, diskreten Teilchen auf der Oberfläche des Aktivkohle-Materials oder auf der Oberfläche eines vorher beschichteten Aktivkohle-Teilchens. Es können auch andere Färbemittel, wie z. B. blaue Lackverbindungen vorhanden sein. Zu beispielhaften metallorganischen Ester-Verbindungen, die reagieren können unter Bildung nützlicher Pigmente gehören Übergangsmetallalkoxide, die von einfachen Alkoholen von Übergangselementen wie Titan und Zirkonium abgeleitet sind. Diese Materialien sind im Handel erhältlich und haben die allgemeine Formel M(OR)x, worin M für ein Metall steht, R für eine organische Gruppe steht und x steht für einen Koeffizienten, der gleich der Valenz des Metallatoms ist. Für die bevorzugten Metalle Zirkonium und Titan beträgt x = 4. Die Alkoxide sind Flüssigkeiten oder Feststoffe, die destilliert oder sublimiert werden können und sowohl in polaren als auch in nicht-polaren organischen Lösungsmitteln leicht löslich sind. Sie werden im allgemeinen hergestellt durch Umsetzung der Metallchloride mit dem entsprechenden Alkohol in Gegenwart eines Chlorwasserstoffakzeptors wie Ammoniak. Die Metallalkoxide können mit anderen Alkoholen Esteraustausch-Reaktionen unterliegen. Die Alkoxide liegen häufig in Form von Polymeren (Trimeren oder insbesondere Tetrameren) mit brückenbildenden -OR-Gruppen vor. Das Ausgangsalkoxid ist im Wesentlichen wasserfrei.
  • Alkoxide können in der Regel in Gegenwart von geringen Mengen Feuchtigkeit einer Hydrolyse unterliegen. Die Leichtigkeit der Hydrolyse ist umgekehrt proportional zur Kettenlänge und der räumlichen Größe (Volumen) der R-Gruppen. Bei der Hydrolyse entsteht der freie Alkohol neben dem Metalloxid, wie nachstehend für Titanisopropoxid angegeben: Ti[OCH(CH3)2]4 + 2H2O → TiO2 + 4CH3CH2OHCH3
  • Die Hydrolyse verläuft schnell, jedoch nur schwach exotherm. Ein vorzeitiger Kontakt zwischen dem Alkoxid und Wasser sollte verhindert werden, um eine Hydrolyse zu vermeiden.
  • Zum Aufbringen des Alkoxids auf das Substrat ist die Verwendung eines Sprays oder eines Nebels bevorzugt. Das Spray sollte fein genug sein, sodass die resultierenden opaken Teilchen eine beträchtliche Porosität aufweisen, um eine Gasdiffusion zu dem darunterliegenden Aktivkohle-Material zu ermöglichen. Zur Erzielung bester Ergebnisse kann eine Routineoptimierung sowohl der Konzentration des Alkoxids in einer nicht-wässrigen Trägerflüssigkeit (z. B. in einem flüchtigen Lösungsmittel) als auch der Tröpfchen-Größenverteilung und des Auftragsverfahrens angewendet werden. Zu den Auftragsverfahren gehören alle bekannten Sprühtechnologien und andere in dem Stand der Technik bekannten Verfahren. Die Menge des Titandioxids oder von anderen Feststoffen, die in dem Beschichtungsmaterial, das von Metalloxiden abgeleitet ist, vorhanden sind, kann weniger als 100% der Masse des Aktivkohle-Materials selbst, insbesondere weniger als 50%, ganz besonders bevorzugt weniger als 20% und am meisten bevorzugt weniger als 10% betragen, wobei erläuternde Bereiche 0,5 bis 12 Gew.-% oder 1 bis 5 Gew.-% sind.
  • Die wasserfreie Alkoxid-Lösung kann auf das Aktivkohle-Material in einer Umgebung aufgebracht werden, die einen ausreichenden Feuchtigkeitsgehalt in der Luft aufweist, um eine Präzipitation zu bewirken, was zu diskreten Teilchen auf der Oberfläche des Substrats führt. Die Luft kann einen relativen Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 40%, vorzugsweise von mindestens 50% und besonders bevorzugt von mindestens etwa 60% aufweisen, wobei charakteristische Bereiche bei etwa 40 bis etwa 100% oder bei etwa 50 bis etwa 90% liegen. Es können erhöhte Temperaturen beispielsweise von etwa 60°C oder etwa 70°C oder noch höhere Temperaturen in einer kommerziellen Vorrichtung) angewendet werden, um die Geschwindigkeit der Ausfällung der Teilchen zu fördern. Das Material, auf welches das Alkoxid aufgebracht wird, kann im Wesentlichen frei von Wasser sein, um eine vorzeitige Hydrolyse zu verhindern.
  • Es sind auch andere reaktive Verfahren möglich zum Aufbringen von Pigmenten auf Aktivkohle-Fasern. Zum Beispiel kann eine erste Lösung auf die freiliegende Oberfläche der Fasern aufgesprüht werden und dann kann eine zweite Lösung aufgebracht werden oder es kann eine getrennte zweite Behandlung durchgeführt werden, was dazu führt, dass sich ein Niederschlag bildet, bei dem es sich um das Produkt der Umsetzung zwischen der ersten Lösung und der zweiten Lösung oder der zweiten Behandlung handelt. Beispielsweise kann ein Spray eines löslichen Salzes von Calcium, Zink oder Magnesium aufgebracht werden, um Tröpfchen auf der freiliegenden Oberfläche des Aktivkohle-Materials zu erzeugen, woran sich das Aufbringen eines Ammoniumsalzes, ebenfalls in Form eines Sprays oder Nebels, anschließt unter Bildung eines opaken Niederschlags.
  • Beispiele
  • Die nachfolgenden Beispiele erläutern allgemein beschichtete Aktivkohle. Die Proben 4A7, 4B, 5A2, 7A, GG, II und II-2 repräsentieren beschichtete Aktivkohle-Teilchen, welche im absorptionsfähigen Gegenstand der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Beispiel 1
  • Es wurde eine Wurster-10,2 cm/15,2 cm (4 inch/6 inch)-Wirbelschicht-Beschichtungsvorrichtung der Firma Coating Place, Inc., Verona, Wisconsin, verwendet. Die Vorrichtung ähnelt derjenigen der 1B, sie nahm jedoch kegelförmig nach oben zu von einem 10,2 cm (4 inch)-Durchmesser an der Basis auf einen 12,5 cm (6 inch)-Durchmesser an der Oberseite der Hauptkammer mit einer weiteren expandierten Zone oberhalb derselben. Die Einheit weist eine Lochplatte am Boden auf, die als Verteilerplatte dient. Die Sprühdüse ist im Zentrum der Kammer angeordnet. Die Düse ist eine Düse vom Typ 28/50/70, hergestellt von der Firma Spraying Systems Co. (Wheaton, Illinois), erhältlich als Setup SU2, der umfasst eine PF2850-Flüssigkeitskappe und eine PA70-Luftkappe. Die Aktivkohle wird in der Kammer angeordnet und der Luftstrom wird so eingestellt, dass das Material fluidisiert (aufgewirbelt) wird. Es wurde ein Luftstrom von 35 SCFM angewendet. Die Beschichtungsflüssigkeit wurde durch die Düse eingeführt und durch den Luftstrom bei etwa 1,1 SCFM zerstäubt. Die Aktivkohle-Teilchen erhielten beim Passieren des Sprays eine geringe Menge eines Überzugs. Die beschichteten Teilchen trockneten, wenn sie in der Kammer nach oben stiegen. Dann gelangten sie in eine Expansionskammer, in der der Strom expandierte und langsamer wurde, sodass die beschichteten Aktivkohle-Teilchen aus dem Luftstrom herausfallen und zu der Beschichtungskammer zurückkehren konnten. In diesem Bereich wurden die Aktivkohle-Teilchen fluidisiert und mit einem weiteren Überzug versehen. Die Menge des Überzugsauftrags konnte durch die Retentionszeit, die Beschichtungskonzentration und die Luftströmungsrate eingestellt werden.
  • Die Aktivkohle umfasste zwei handelsübliche Sorten. Die erste Sorte, nachstehend als solche vom ”Typ A” bezeichnet, war das Produkt OL 20 × 50, erhältlich von der Firma Calgon Carbon, Inc. (Pittsburgh, PA). Die Bezeichnung ”20 × 50” bedeutet, dass die Teilchen eine Größe zwischen 300 und 840 μm (20–50 mesh) hatten. Die zweite Sorte der Aktivkohle, nachstehend als solche vom ”Typ B” bezeichnet, war ein mit Citronensäure imprägnierter Kohlenstoff, das Produkt RVCA35 12 × 20, ebenfalls von der Firma Calgon Carbon, Inc. Die Teilchengröße für den Typ B liegt zwischen etwa 840 und etwa 1680 μm (12–20 mesh). Wenn nichts anderes angegeben ist, war die in den folgenden Beispielen verwendete Aktivkohle eine solche vom Typ A.
  • Das Bindemittel war das Dow Corning® 84-Additiv (der Firma Dow Corning Corporation, Midland, Michigan), ein anionischer Siliconlatex, der, wie angegeben ist, in der Lage ist, einen porösen Elastomerfilm zu bilden. Das Dow Corning® 84-Additiv wird ausgehärtet durch einfaches Verdampfen des Wassers bei Raumtemperatur, das Verdampfen kann jedoch durch Erhöhung der Temperatur beschleunigt werden. Gemäß einer Hersteller-Produktinformation weist die Emulsion eine Viskosität von 500 cP, ein spezifisches Gewicht von 1,10 und einen pH-Wert von 11 auf und ein gehärteter Film, der bei 50% RH 14 Tage lang bei 22°C gehärtet worden ist, hat eine Shore-Härte A von 45 (Dow Corning Corporate Testverfahren 0099) und eine Zugfestigkeit von 28 kg/cm2 (400 psi) (Dow Corning Corporate Testverfahren 137A). Es wird angenommen, dass das Dow Corning® 84-Additiv enthält Dimethylsiloxan mit endständiger Hydroxygruppe, amorphes abgerauchtes Siliciumdioxid, Aminomethylpropanol, Dimethylcyclosiloxane in einer wässrigen Emulsion. Es weist einen Feststoffgehalt von etwa 62% auf. Das Silicon-Bindemittel wurde mit einem Pigment kombiniert, um die schwarze Farbe der Aktivkohle zu maskieren. Als Pigment wurde Titanidioxid verwendet. Das verwendete Produkt war KEMIRA® UDR-P, eine wässrige Dispersion von Titandioxid mit einem Feststoffgehalt von 72%, erhältlich von der Firma Kerr-McGee Chemical Corporation (Oklahoma City, OK).
  • Es wurde eine weiße Beschichtungsflüssigkeit hergestellt durch Kombinieren von 542 g der Titanidioxid-Aufschlämmung und 339 g des Dow Corning 84-Additivs mit 2119 g destilliertem Wasser. Die Kombination wurde mit einem elektrischen Mischer durchmischt, wobei man eine dispergierte Lösung mit einem Feststoffgehalt von 20% erhielt.
  • Um die Aktivkohle mit der Flüssigkeit zu beschichten, wurden 300 g handelsübliche Aktivkohle in die Wurster-Wirbelschicht-Beschichtungsvorrichtung eingeführt. Die Lufteinlass-Temperatur wurde auf 74°C (165°F) gebracht. Die Titandioxid/Siliconemulsions-Mischung wurde bei Raumtemperatur in die Wirbelschicht mit einer Strömungsrate von etwa 15 g/min eingesprüht. Die Austrittstemperatur betrug etwa 38°C (100°F).
  • Nach mehreren Durchgängen lagen die Überzugsauftragsmengen in dem Bereich von 20 bis 200%. Die schwarze Farbe der Aktivkohle war teilweise durch die Beschichtung maskiert, die auf der Oberfläche der Teilchen gleichförmig verteilt zu sein schien. Jedoch war selbst bei einer Auftragsmenge von 200% eine gräuliche Farbe in den beschichteten Teilchen erkennbar. Das Material mit der Auftragsmenge von 200% wurde als Probe 4A7 bezeichnet.
  • Beispiel 2
  • Teilchen wurden wie in Beispiel 1 beschichtet, sie waren jedoch blau gefärbt. Es wurden 24 g eines Blue Lake-Färbemittels der Firma Colorcon (415 Moyer Blvd., West Point, PA) zu 3000 g einer weißen Beschichtungsflüssigkeit zugegeben. Mit dem vorhandenen blauen Pigment war in den beschichteten Teilchen kein grauer Farbton mehr erkennbar. Die schwarze Farbe der Aktivkohle schien wirksam maskiert zu sein bei einer Auftragsmenge von etwa 17% und höher.
  • Beispiel 3
  • Es wurden grün beschichtete Aktivkohle-Teilchen hergestellt wie in Beispiel 2, jedoch unter Verwendung eines grünen Lackpigments, ebenfalls von der Firma Colorcon. Eine wirksame Maskierung der schwarzen Farbe wurde erzielt durch Auftragsmengen von nur 20%.
  • Beispiel 4
  • Eine weiß beschichtete Aktivkohleprobe, als Probe 3A bezeichnet, wurde im Wesentlichen nach dem Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit einer anderen weißen Beschichtungsflüssigkeit. Die Beschichtungsflüssigkeit wurde hergestellt aus 90 g RL-100, einem Polymer auf Methacrylatbasis, das in Überzügen mit anhaltender Freigabe von Arzneimitteln verwendet wurde (Rohm America, Inc., Piscataway, New Jersey) und 10 g Polyethylenglycol (PEG), gelöst in 900 g Lösungsmittel (einer Methanol/Aceton (50/50)-Mischung). Dann wurden 100 g Titanidioxid-Aufschlämmung zu der Lösung zugegeben und darin mit einem Luftmischer dispergiert.
  • Es wurden 200 g Aktivkohle-Teilchen in die Wurster-Wirbelschicht-Beschichtungsvorrichtung gemäß Beispiel 1 eingeführt. Die Aktivkohle wurde darin mit einem Luftstrom von 35 SCFM aufgewirbelt (fluidisiert). Die Einlasstemperatur wurde auf 55°C (132°F) gebracht. Die Beschichtungsaufschlämmung wurde in einer Menge von 24 g/min in die Kammer eingesprüht. Die Austrittstemperatur betrug etwa 39°C (102°F). Die Probe 3A wies eine Überzugsauftragsmenge von 51% auf.
  • Beispiel 5
  • Die Probe 4A7 des Beispiels 1 wurde ein zweites Mal in der Wurster-Wirbelschicht-Beschichtungsvorrichtung beschichtet unter Verwendung der blauen Beschichtungsflüssigkeit gemäß Beispiel 2, wobei eine zusätzliche Auftragsmenge des blauen Überzugsmaterials von 12% erzielt wurde. Das resultierende Material wies eine hellblaue Farbtönung auf und wird als Probe 4B bezeichnet.
  • Beispiel 6
  • Die Aktivkohle-Teilchen des Beispiels 1 wurden in der Wurster-Wirbelschicht-Beschichtungsvorrichtung unter Verwendung nur der blauen Beschichtungsflüssigkeit des Beispiels 2 beschichtet (anders als beim Beispiel 5 wurde kein Überzug aus der weißen Flüssigkeit aufgebracht). Die Auftragsmengen von 17% und 25% des blauen Beschichtungsmaterials verliehen beide den Teilchen eine ausgeprägte blaue Farbe. Teilchen mit einer Auftragsmenge von 25% wurden als Probe 5A2 bezeichnet.
  • Beispiel 7
  • Das blaue Material, die Probe 5A2 des Beispiels 6, wurde erneut beschichtet mit der weißen Beschichtungsflüssigkeit des Beispiels 1 unter Erzielung einer zusätzlichen Auftragsmenge von 47%. Das Material wies eine hellblaue Farbtönung auf und wurde als Probe 7A bezeichnet.
  • Beispiel 8
  • Es wurde die Adsorption von fünf Geruchsstoffen, Ammoniak, Trimethylamin (TMA), Triethylamin (TEA), Dimethyldisulfid (DMDS) und Isovaleriansäure (IVA), unter Anwendung des weiter oben beschriebenen Kopfraum-GC-Verfahrens getestet, um das Geruchsadsorptionsvermögen von unbehandelter Aktivkohle mit demjenigen von beschichteter Aktivkohle aus mehreren der obigen Beispiele zu vergleichen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 für jede Geruchschemikalie in Form von mg adsorbierter Chemikali pro g Adsorbens (einschließlich Masse des Überzugs) angegeben. Tabelle 2 Kopfraum-GC-Ergebnisse: mg Adsorbat pro g Adsorbens (beschichtete oder unbeschichtete Aktivkohle)
    Probe NH3 mg/g TMA mg/g TEA mg/g DMDS mg/g IVA mg/g
    unbeschichtet 30 116 139 140 96
    3A NA 6 6 54 NA
    4A7 2 40 104 116 NA
    4B 0 36 103 118 65
    5A2 26 104 139 138 95
    7A 8 60 124 129 68
  • Die Ergebnisse der Probe 5A2, beschichtet mit einem blauen Überzugsmaterial in einer Überzugsauftragsmenge von etwa 25%, zeigten eine unerwartet hohe Adsorption an. Obgleich der Überzug über die Teilchenoberfläche gleichmäßig verteilt zu sein schien und zu erwarten war, dass er eine Massenübertragungssperrschicht gegen Adsorption darstellt, wurden die Geruchsagentien durch diese beschichtete Probe fast ebenso gut adsorbiert wie durch die unbeschichtete Kontrollprobe. Die beschichtete Aktivkohle der Probe 5A2 zeigte Adsorptionswirkungsgrade von mehr als 86% für Ammoniak, 89% für TMA, 99% für TEA, 98% für DMDS und 98% für IVA.
  • Die Daten zeigen außerdem, dass Aktivkohle selbst den NH3-Geruch nicht wirksam adsorbierte. Es ist zu erwarten, dass mit Citronensäure imprägnierte Aktivkohle, ebenfalls erhältlich von der Firma Calgon (Pittsburgh, PA), eine verbesserte Ammoniakadsorption aufweist.
  • Die 4 zeigt ein Diagramm, in dem die TMA-Adsorptions-Ergebnisse in Abhängigkeit von der Überzugsauftragsmenge für die in der Tabelle 2 angegebenen Proben dargestellt ist, wobei wiederum das verbesserte Leistungsvermögen von Silicon gegenüber dem RL-100-Überzug zu erkennen ist, der in Wasser unlöslich und im Wesentlichen nicht-verformbar ist, verglichen mit Silicon. Die 5 zeigt ein ähnliches Diagramm für die TEA-Adsorption und die 6 zeigt ein ähnliches Diagramm für die DMDS-Adsorption. Alle zeigen eine Überlegenheit von Silicon als Überzug.
  • Beispiel 9
  • Mehrere beschichtete Aktivkohle-Proben wurden in bezug auf ihre PNL-Werte getestet, wobei die in der nachstehenden Tabelle 3 angegebenen Ergebnisse erhalten wurden. Mehrere der Proben in der Tabelle 3 bestanden aus mit blauem Silicon beschichteten Teilchen, hergestellt nach Beispiel 2, die Aktivkohle-Teilchen gemäß Beispiel 1 vom Typ A oder Typ B umfassten. In der Probe KK wurde ein wasserlösliches Polyvinylalkohol-Bindemittel (PVOH), insbesondere Elvanol® 90-50, bezogen von der Firma DuPont Packaging and Industrial Polymers (Wilmington, Delaware), anstelle von Silicon verwendete und sie wies eine Feststoff-Auftragsmenge von 25% auf. Es wurde ein anderes wasserlösliches Bindemittel, Hydroxypropylmethylcellulose, erhältlich als Methocell® E5 von der Firma Dow Chemical (Midland, Michigan), anstelle von Silicon in der Probe MM verwendet. Wie bei den blauen Beschichtungsmaterialien auf Siliconbasis bestanden die Beschichtungsmaterialien auf PVOH-Basis oder HPMC-Basis aus etwa 33,5 Gew.-% Bindemittel, etwa 62,5 Gew.-% Maskierungsmittel (TiO2) und etwa 4 Gew.-% des blauen Färbemittels. In der Probe LL wurde ein feiner Zeolith, Zeolyst® CBV 400, hergestellt von der Firma Zeolyst International (Valley Forge, PA), anstelle von TiO2 als Maskierungsmittel verwendet, im übrigen war die Probe die gleiche wie die Probe MM. In der Probe E waren kein TiO2 und nur PVOH (93,4 Gew.-%) und blaues Pigment (6,7 Gew.-%) vorhanden. (Ohne das opak machende Mittel TiO2 sah die Probe E schwarz aus trotz des vorhandenen blauen Pigments). Die Probe FF enthielt Silicon nur in dem Überzugsmaterial ohne ein opak machendes Mittel oder Pigment.
  • In allen Proben MM, KK und E wurden die feinen Aktivkohle-Teilchen vom Typ A, jedoch mit unterschiedlichen Überzügen aus HPMC (MM) oder PVOH (KK und E) verwendet. Der niedrigere Lärmpegel in MM kann erklärt werden durch den höheren Grad der Flockenbildung, der in den Proben E und KK auftrat, in denen das Bindemittel Klumpen aus größeren Teilchen, die mit dem spröden Bindemittel miteinander verbunden waren, gebildet hatte; die Klumpen wiesen ein ”Knistern” auf aufgrund ihrer porösen Natur, die höhere Schallpegel fördert.
  • Die unbehandlete Aktivkohle vom Typ A wies einen niedrigeren PNL auf als jede der behandelten Aktivkohle-Proben, dies war jedoch offensichtlich zurückzuführen auf die Entfernung von Feinteilchen während der Behandlung. Die unbehandelte Aktivkohle vom Typ A wies eindeutig einen großen Anteil an Feinteilen auf, der bewirkte, dass während des Ausgießens schwarzer Staub in der Luft suspendiert wurde im Gegensatz zu den behandelten Teilchen mit einheitlicherer Teilchengröße. Es wird angenommen, dass die Feinteil-Fraktion den Lärmpegel herabsetzt. Die unbehandelte Aktivkohle vom Typ B mit ihrer gröberen Teilchengröße wies verhältnismäßig wenige Feinteile auf und ergab einen höheren Lärmpegel als die behandelten Proben vom Typ B (PP und II), die in beiden Durchgängen vorhanden waren. Die Probe PP enthielt ein wasserlösliches Bindemittel (Polyvinylalkohol), während die Probe II ein Silicon-Bindemittel enthielt. Es tritt eine gewisse Streuung in jeder der beiden getrennten Versuchsreihen der PNL-Messungen für diese Teilchen auf, es scheint jedoch, dass mindestens 5 Decibel die PNL-Werte der beiden Proben voneinander trennen (tatsächlich betrug die Differenz zwischen den PP-2- und II-2-Durchgängen 11 Decibel). Die Differenz zwischen den Silicon-behandelten Teilchen vom Typ B und den unbehandelten Teilchen vom Typ B (Probe II) scheint mindestens 13 Decibel zu betragen. Es wird angenommen, dass die Verbesserung in bezug auf die Herabsetzung des Lärmpegels bei den beschichteten Aktivkohle-Teilchen eine strenge Funktion der Teilchengröße ist, wobei größere Teilchen eine stärkere Abnahme des PNL ergeben als Folge der Beschichtung mit einem verformbaren Bindemittel. Tabelle 3 Teilchen-Lärmpegel für beschichtete und beschichtete Teilchen
    Probe Überzugsmaterial Auftragsmenge Teilchen-Typ Mittelwerk Standardabweichung
    KK PVOH + TiO2 + blauer Lack 25% A 53,66 0,996
    E PVOH + blauer Lack 10% A 54.42 0,701
    FF nur DC84 60% A 49.26 1,064
    E-2 PVOH + blauer Lack 10% A 53.04 0,428
    PP PVOH + TiO2 + blauer Lack 25% B 59,44 0,921
    PP-2 PVOH + TiO2 + blauer Lack 25% B 62,0 1,773
    MM HPMC + TiO2 + blauer Lack 25% A 48,06 0.537
    GG DC84 + TiO2 + blauer Lack 25% A 46.18 1,114
    LL HPMC + Zeolith + blauer Lack 25% A 48,62 0,303
    II DC84 + TiO2 + blauer Lack 25% B 54.34 0,472
    II-2 DC84 + TiO2+ blauer Lack 25% B 51.0 1,064
    4B DC84 + TiO2 + blauer Lack 212% A 48,3 0,688
    unbehandelt - 0% B 67,9 1,17
    unbehandelt - 0% A 46.04 0,568
  • Beispiel 10
  • Um einige der Farbeigenschaften zu erläutern, die mit Proben erhaltenen wurden, wurden bei mehreren beschichteten Aktivkohle-Teilchen die L-a-b-Werte wie vorstehend beschrieben bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 angegeben. Aufgrund der verfügbaren begrenzten Mengen wurden die Messungen mit der 7A1 durchgeführt mit etwa 10 cm3 Material, das in einem Kreis ausgebreitet wurde, der groß genug war, um die Messfläche des Instruments zu bedecken. Die Pigmente wurden gemessen, während sie in einem transparenten Kunststoffbeutel gegen die Lichteintrittsöffnung der Vorrichtung gepresst wurden.
  • Die Probe 4A7 war eine schwach graue Probe, die mit Titanidioxid als dem einzigen Pigment (keine gefärbten Pigmente) beschichtet war. Das gleiche gilt für die Probe 3A, die ein blaugraues Aussehen hatte. Die bläuliche Farbtönung der Probe 3A ergibt sich aus dem ”b”-Wert von –4,88. Tabelle 4 L-a-b-Werte für behandelte Aktivkohle-Teilchen und Pigmente
    Probe L a b
    4B 52,62 –11,82 –31,34
    4A7 62,84 –1,08 –1,15
    3A 61,42 –0,76 –4,88
    7A1 72,98 –7,6 –12,66
    GG 49,03 –10,56 –24,53
    LL 41,5 –9,23 –17,75
    D 43,95 –14,46 7,39
    PP 41 –9,43 –18,93
    E 14,03 –0,51 –1,63
    unbehandelt, Typ B 13,90 0,12 0,39
    blaues Pigment 30,56 2,76 –48,73
    grünes Pigment 40,38 –21,84 6,93

Claims (32)

  1. Absorptionsfähiger Gegenstand, umfassend Aktivkohle, die mit einem wasserunlöslichen Überzugsmaterial beschichtet ist, das ein verformbares elastomeres Bindemittel und ein Maskierungsmittel umfasst, wobei das Überzugsmaterial in einer Auftragsmenge, bezogen auf die unbeschichtete Aktivkohle, von mindestens 5% vorliegt und die beschichtete Aktivkohle einen relativen Adsorptionswirkungsgrad in Bezug auf mindestens ein Geruchsagens, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ammoniak, Triethylamin, Trimethylamin, Dimethyldisulfid und Isolvaleriansäure, von mindestens 30% aufweist.
  2. Absorptionsfähiger Gegenstand nach Anspruch 1, worin der relative Adsorptionswirkungsgrad der beschichteten Aktivkohle mindestens 50% beträgt.
  3. Absorptionsfähiger Gegenstand nach Anspruch 1, worin der relative Adsorptionswirkungsgrad der beschichteten Aktivkohle mindestens 70% beträgt.
  4. Absorptionsfähiger Gegenstand nach Anspruch 1, worin der relative Adsorptionswirkungsgrad der beschichteten Aktivkohle mindestens 90% beträgt.
  5. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Geruchsagens Ammoniak ist.
  6. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Geruchsagens Trimethylamin ist.
  7. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Geruchsagens Dimethyldisulfid ist.
  8. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Überzugsmaterial eine Shore-Härte A von weniger als 70 hat.
  9. Absorptionsfähiger Gegenstand nach Anspruch 8, worin das Überzugsmaterial eine Shore-Härte A von weniger als 50 hat.
  10. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Überzugsmaterial gefärbt ist.
  11. Absorptionsfähiger Gegenstand nach Anspruch 10, worin die Aktivkohle außerdem einen HunterLab L-Wert von mindestens 40 und einen absoluten ”a”-Wert oder einen absoluten ”b”-Wert von größer als 10 aufweist.
  12. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Überzugsmaterial opak und nicht weiß oder grau ist.
  13. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Aktivkohle außerdem einen Teilchen-Lärmpegel aufweist, der um mindestens 2 Decibel niedriger ist als derjenige der unbeschichteten Aktivkohle.
  14. Absorptionsfähiger Gegenstand nach Anspruch 13, worin die Aktivkohle außerdem einen Teilchen-Lärmpegel aufweist, der um mindestens 4 Decibel niedriger ist als derjenige der unbeschichteten Aktivkohle.
  15. Absorptionsfähiger Gegenstand nach Anspruch 14, worin die Aktivkohle außerdem einen Teilchen-Lärmpegel aufweist, der um mindestens 6 Decibel niedriger ist als derjenige der unbeschichteten Aktivkohle.
  16. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Aktivkohle außerdem einen Teilchen-Lärmpegel von 52 oder weniger aufweist.
  17. Absorptionsfähiger Gegenstand nach Anspruch 16, worin die Aktivkohle außerdem einen Teilchen-Lärmpegel von 50 oder weniger aufweist.
  18. Absorptionsfähiger Gegenstand nach Anspruch 1, worin das Bindemittel hydrophob ist.
  19. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Bindemittel einen Latex umfasst.
  20. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Bindemittel aus einer Verbindung (Mischung) hergestellt ist, die einen Latex umfasst.
  21. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Überzugsmaterial nach einem Verfahren gebildet worden ist, das umfasst das Kombinieren eines Bindemittels mit einem Pigment und einem Treibmittel.
  22. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Aktivkohle außerdem ein Fluorpolymer umfasst.
  23. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Maskierungsmittel an der äußeren Oberfläche des Überzugsmaterials relativ stärker konzentriert ist.
  24. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 22, worin das Maskierungsmittel an der inneren Oberfläche des Überzugsmaterials relativ stärker konzentriert ist.
  25. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Maskierungsmittel Metalloxide umfasst, die durch Reaktion eines Metallalkoxids gebildet worden sind.
  26. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Bindemittel eine Silicon-Verbindung umfasst.
  27. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Maskierungsmittel Titandioxid umfasst.
  28. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Maskierungsmittel ein gefärbtes Pigment umfasst.
  29. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Aktivkohle in Faserform vorliegt.
  30. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 28, worin die Aktivkohle in körniger Form vorliegt.
  31. Absorptionsfähiger Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Überzugsmaterial porös ist.
  32. Absorptionsfähiger Gegenstand nach Anspruch 31, worin das Überzugsmaterial unter der Einwirkung eines Treibmittels porös gemacht worden ist.
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