KR100197316B1 - 유체 흡수성 및 내충격성 용기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유체 흡수성 및 내충격성 용기

제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 용기의 사시도.

제2도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용기의 사시도.

제3도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용기의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 26, 30 : 용기 12 : 병

14, 32 : 하부 16, 34 : 뚜껑

18 : 돌출부 20 :열가소성 필름

22 : 공동

본 발명은 유해성 유체 물질을 선적 및 저장하는 데에 유용한 용기(container)에 관한 것이다.

유해성 유체 물질을 선적하기 위해서는 그러한 유체 물질이 담긴 그릇을 충격으로부터 보호하여 파손되는 것을 방지함과 동시에, 그 그릇이 파손될 경우 유체물질의 누출을 봉쇄 또는 제어할 수 있는 선적용 용기 혹은 포장 용기를 사용할 필요성이 있다. 여기서, 일반적으로 충격 보호 요건과 유체 누출 봉쇄 요건은 서로 양립할 수 없는데, 그 이유는 충격 보호성이 좋은 물질의 경우는 전형적으로 유체 누출 봉쇄성 또는 유체 흡수성이 불량하며, 반면에 유체 누출 봉쇄성 또는 유체 흡수성이 좋은 물질은 충격 보호성이 불량하기 때문이다. 따라서, 충격 보호성과 유체 누출 봉쇄성을 모두 갖는 유해성 유체 물질의 저장 용기가 되기 위해서는 충격 보호성을 제공할 수 있을 정도로 강성이고 흡수성 물질이 채워져 있는 용기라야만 한다. 이러한 요건을 충족하는 구조의 용기는, 저장할 유해성 유체 물질의 용적에 비하여 매우 대형화 될 수밖에 없다.

미국 특허 제4,560,069호(Simon)에는 유해성 물질 운반용 포장 조립체가 개시되어 있는데, 이 용기 조립체는 금속 캔의 내부에 유해성 물질을 수용할 수 있게 구성된 병을 포함하며, 그 병의 모든 상·하부 및 측부 둘레는 흡수성 및 비탄성의 취약한 합성 발포체로 에워싸여 있다. 이 발포체는 병에 완충력을 제공할 뿐만 아니라 유체가 누출될 경우 그 유체를 흡수할 수 있게 되어 있다. 각 발포체는 섬유판으로된 스패이서(spacer)에 의해 서로 접촉하지 않게 유지된다. 스패이서들은 발포체가 병과의 마찰에 의해 파손되는 것을 방지하도록 병의 상하 단부들이 합성 발포체와 분리될 수 있게 배치되어 있다. 또한, 금속 캔은 외측 박스의 섬유판 삽입 부재에 의해 외측의 주름진 섬유판 박스내에 떠있는 상태로 유지될 수 있다. 섬유판 삽입 부재는 캔을 외측 섬유판 박스와 접촉하지 않게 지지하면서, 캔과 외측 섬유판 박스의 벽들 사이에 캔을 보보하기 위한 완충 지역을 제공하게 된다.

미국 특허 제3,999,653호(Haigh 등)에는 유해성 액체를 흡수할 수 없게 구성된 용기를 포함하는 유해성 액체 용기 장치에 관해 개시되어 있는데, 이 용기는 충격을 받게되면 내용물을 방출할 수 있게 되어 있다. 용기는 이것의 파손시 용기 파편들을 수용할 수 있을 정도로 충분한 강도를 갖고, 액체 흡수성 물질로 구성된 제1 재킷(jacket)내에 배치된다. 제1 재킷의 상부에는 제2 재킷이 설치되어 있는데, 이 제2 재킷은 하나 이상의 내·외벽들을 구비하고 있다. 제2 재킷의 내벽은 액체 흡수성을 가지며, 그 내벽과 외벽 사이에는 유해성 액체 흡수 팽창체가 내장되어 있으며, 대개 그 팽창체는 내·외벽과, 그리고 유해성 액체 증기 불투과성 막으로 구성된 제3 재킷과 동일한 폭을 갖는다.

미국 특허 제4,213,528호(Kreutz 등)에는 산(酸)을 담을 수 있도록 내산성을 갖는 산의 컨테이너를 위한 포장 용기 및 그와 별도로 분리 가능하게 구성되고 산의 컨테이너를 에워싸기 위한 흡수제 차폐부에 관해 개시되어 있는데, 흡수제 차폐부는 산을 중화시킬 수 있는 물질로 구성되고, 이에 따라 용기로부터 누출된 산은 흡수성 보호판에 의해 흡수되어 중화된다. 흡수제 차폐부는 다공성을 갖고 있고 다양한 점성의 산성 액체를 순간적으로 흡수할 수 있도록 충분한 흡수성을 갖고 있다.

미국 재발행 특허 제24,767호(Simon 등)에는 취약하고 섬세한 물건 또는 물질을 열, 충격, 진동, 관성에 대해 보호하고 유체 불침투성을 갖는 포장 용기가 개시되어 있다. 상기 물건 또는 물질은, 충격, 진동, 관성 등에 대한 보호체로서 효과를 나타낼 수 있도록 선택된 두께를 갖고 가요성, 탄성, 그리고 단열성을 갖는 발포성 외피내에 완전히 에워싸이게 된다. 외피는 물건 또는 물질을 지지하면서, 온도 변화 또는 습기에 의해 물건 또는 물질이 저질화 되는 것을 방지하도록 유체 불침투성을 갖는다.

미국 특허 제2,929,425호(Slaughter)에는 포장할 부품들이 삽입되는 일련의 포켓들을 갖는 긴 쿠션 스트립으로 구성되는 보호 용기가 개시되어 있다. 이 보호 용기는 쿠션 스트립의 하나 이상의 길이 방향 가장자리들이 포켓위로 접혀져 그들을 덮을 수 있는 구조로 되어 있고, 이에 따라 용기는 판지, 목질 박스, 또는 금속 캔과 같은 선적용 컨테이너내에 삽입될 수 있도록 말려지거나 접힐 수 있게 구성된다.

미국 특허 제2,941,708호(Crane 등)에는 가장자리 사이에 고정 접촉을 제공하는 림(rim)들이 마련되어 있는 6개의 완전 결합된 절단 부분들로 구성된 펄프제의 절연 컨테이너에 관해 개시되어 있다. 상기 컨테이너는 펄프를 통한 열전달을 최소화시키기 위해 컨테이너내에 수용된 물건과 직접 접촉하는 펄프의 양을 최소화시킬 수 있도록 성형되어 있다. 컨테이너는 그 내부의 물건을 지지하고 그 물건 주위에 절연 공기층을 제공할 수 있게끔 층분한 강도를 가지고 있다.

미국 특허 제3,309,893호(Heffler 등)에는 0.11 내지 0.20의 열전도율을 갖는 경질의 비가요성 폴리우레탄 발포체로 구성되고, 단면이 4각형을 이루는 긴 몸체로 구성된 선적용 컨테이너에 관해 개시되어 있다. 상기 컨테이너 몸체에는 그의 일단부에서 개구되고 타단부에서는 폐쇄되어 있는 원형 공동이 마련되어 있고, 또한 그 공동의 개구부를 폐쇄시킬 수 있도록 공동의 직경보다 큰 직경을 갖는 원통형의 뚜껑이 마련되어 있다. 뚜껑은 공동의 벽과 밀봉식 결합을 형성할 수 있도록 공동의 개구 단부내에서 밀폐 접촉을 이룸과 동시에 용기로부터 가스의 누출을 허용하고 0.22 내지 0.35의 열전도율을 갖도록 탄성과 가요성을 갖는 다공성 폴리우레탄 발포체로 구성되어 있다.

미국 특허 제3,698,587호(Baker 등)에는 액체 불침투성 물질로 된 경질의 지지층과, 발포체층과, 발포체층에 부착되는 하나 이상의 균질 탄성 중합 폴리우레탄 층으로 구성되는 도관과, 그리고 컨테이너용의 자체 밀봉벽에 관해 개시되어 있다.

미국 특허 제3,895,159호(Yoshimura)에는 절연시킬 물품의 형상에 일치하는 형상을 갖고, 셀(cell)이 형성된 중앙층과 셀이 거의 없는 내·외 표면층을 갖는 경질 폴리우레탄 발포체로 구성된 저온성 절연물질에 관해 개시되어 있다. 최소한 내측 표면층에는 유리 섬유가 매설되어 있다.

미국 특허 제4,124,116호(MaCabe Jr.)에는 포위된 공간을 형성할 수 있도록 최외측 접촉 가장자리들이 서로 접합되어 있는 상·하측 필터 시이트로 구성되는 액체 흡수팩에 관해 개시되어 있다. 포위된 공간은 분해 차단 시이트에 의해 서로 격리되는 다수의 격실들로 분할되어 있다. 분해 차단 시이트들은 수용성 카르복시 메틸 셀룰로스 화합물로 구성되어 있다. 각각의 격실에는 소정량의 흡수제 과립들이 존재한다. 차단 시이트는 과립들이 예정된 양의 수분을 흡수했을 때 수분을 흡수한 과립들이 차지하는 공간을 증가시킬 수 있도록 분해되는 기능을 한다.

미국 특허 제4,240,547(Taylor)호에는 우편으로 취약성 시편 용기를 안정하게 우편으로 송달하기 위한 재사용 가능한 소형의 우송 용기에 관해 개시되어 있다. 두 개의 L형 결합부들의 각각에는 평평한 자유단과 평평한 내면을 갖는 긴 다리와 평평한 내면을 갖는 짧은 다리가 구비되어 있고, 이에 따라 두 결합부는 그들의 긴 다리의 자유 단부들의 높이가 같게 되도록 서로 결합될 수 있게 된다. 전형적으로, 각 결합부의 긴 다리들은 다른 결합부의 긴 다리의 자유 단부로부터 돌출되는 시험관들을 수용하기 위한 구멍을 가지고 있다. 또한, 긴 다리는 그의 자유 단부와 내면으로부터 개구되고 슬라이드 홀더를 수용할 수 있도록 짧은 다리의 내면에 형성된 또다른 공동과 연결된다. 누출되는 유체를 흡수할 수 있도록 긴 다리의 내면에 형성된 요부내에는 흡수 물질로 된 시이트가 배치되어 있다. 두 결합부들은 서로 결합된 상태에서 특수 우편 봉투내에 배치된다.

미국 특허 제4,481,779호(Barthel)에는 대기로 개방되며 액체 질소와 같은 액화 가스를 흡수 상태 및 모세관 부유 상태로 유지시키기 위한 미소섬유 구조체를 구비하는 용기로 구성되어, 저온 상태에서 운반 가능한 물질들을 선적하기 위한 저장 용기 장치에 관해 개시되어 있다. 미소섬유 구조체는 액체와 가스 상태의 질소가 침투 가능한 코어와, 그 코어의 주위에 다층으로 에워싸인 무기 섬유 웹으로 이루어진 흡수 매트릭스로 구성되어 있다.

미국 특허 제4,495,777호(Young 등)에는 대기로 개방되고 액체 질소와 같은 액화 가스를 흡수 상태 및 모세관 부유 상태로 유지시키기 위한 미소섬유의 구조체를 가지고 있는 용기로 구성되어, 저온 상태에서 운반 가능한 물질들을 선적하기 위한 용기 장치에 관해 개시되어 있다. 미소섬유 구조체는 액체와 가스 상태의 질소가 침투 가능한 코어와, 그 코어를 균질의 외곽체로 안정되게 에워싸고 배향이 거의 없는 무기 섬유로 이루어진 흡수 매트릭스로 구성되어 있다.

미국 특허 제4,584,822호(Fielbing 등)에는 충격 하중 및 진동 하중으로부터 물품을 보호하는 데에 사용하는 쿠션 포장재에 관해 개시되어 있다. 이 쿠션 포장재는 예정된 형상의 챔버를 형성하고 1.5 Ib/ft³이하의 성형 밀도를 제공하도록 내부에 저밀도 폴리우레탄 발포체와 같은 발포체 재료를 가지는, 치수적으로 안정한 열성형 셀로 구성되어 있다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 폴리올레핀 미소섬유(microfiber)의 압축 입자로 구성되고, 적어도 20%의 고형도(solidity)를 갖는 용기재(article)가 제공된다.

본 발명의 다른 양태에 의하면, 폴리올레핀 미소섬유의 압축 입자로 구성되고 적어도 20%의 고형도를 갖는 성형 용기재를 구비하는 용기가 제공된다. 이 용기는 흡수성, 내충격성, 단열성을 갖는다. 바람직하게는, 이 용기는 불침투성의 보호 외층으로 에워싸이게 된다. 폴리올레핀 미소섬유 구조체의 압축 입자들에는 또한 미립자 물질 및 다른 섬유상 물질들이 혼재될 수 있다. 이 용기는 우수한 구조직 강성과 내충격성과 내압축성을 가지며, 우수한 충격 완화 성질과 우수한 흡수성(sorbency) 모두를 제공한다.

본 발명의 용기는 유해성 액체 물질, 예컨대 산성 물질, 하성(荷性) 물질, 생화학적 유체, 특히 이러한 물질이 깨지기 쉬운 병에 포장되었을 때, 이것을 저장 및 운반하는 데에 특히 유용하다. 일반적으로, 유해성 액체 물질을 봉쇄하는데 적합한 재료로는 병 또는 시험관 형태를 취하며, 예컨대 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 또는 폴리에스테르와 같은 고밀도 열가소성 물질 또는 유리와 같은 경질의 깨지기 쉬운 재료가 있다. 이러한 병들은 선적 및 취급시 충격에 의해 깨지기 쉽고, 이러한 파손이 발생할 경우 주위 환경을 오염시키고, 오염된 깨진 병 및 그 내용물에 사람이 접촉하게 되면 위험할 수 있다. 본 발명에 따른 용기의 우수한 충격 완화 성질과 흡수성은 깨지기 쉬운 병에 담긴 유해성 액체 물질을 안전하게 저장 및 선적할 수 있는 우수한 수단을 제공한다.

본 발명의 용기는 또한 저온(cryogenic) 상태에서 물질을 저장 및 선적하는데 유용하다.

또한, 본 발명의 용기는 이곳에 저장 및 선적되는 병에 대해 우수한 단열성을 제공할 수 있다.

본 발명의 또다른 양태에 따르면, 본 발명의 폴리올레핀 미소섬유 용기재의 압축 입자로 된 용기재를 제조하기 위한 방법이 제공되는데, 이 방법은 폴리올레핀 미소섬유의 입자들을 주형에 공급하는 단계와, 상기 입자에 압력을 가하는 단계와, 상기 압력을 해제하는 단계와, 그리고 상기 주형으로부터 상기 용기재를 취출하는 단계를 포함하며, 상기 압력은 이 압력이 해제될 때 적어도 약 20%의 고형도를 달성하도록 충분한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 양태에 따르면, 용기를 제조하는 방법이 제공되는데, 이 방법은 폴리올레핀 미소섬유의 입자들을 주형에 공급하는 단계와, 상기 용기를 형성하기 위해 압력을 가하는 단계와, 상기 압력을 해제하는 단계와, 그리고 상기 주형으로부터 상기 용기를 취출하는 단계를 포함하며, 상기 압력은 이 압력이 해제될 때 적어도 약 20%의 고형도를 달성하도록 충분한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 유용한 폴리올레핀 섬유는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 이들의 혼합물과 그리고 에틸렌, 프로필렌 및/또는 부틸렌의 공중합체로 만들어질 수 있다. 이 섬유의 직경은 50미크론 이하, 보다 양호하게는 25미크론 이하, 가장 양호하게는 10미크론 이하이다. 이 섬유는 용융 블로잉(melt blowing), 플래쉬 스피닝(flash spinning) 또는 소섬유화(fibrillation)로 만들어지는 것이 바람직하다. 특히 바람직한 것은 웹 형태를 갖는 블로잉 가공된 미소섬유이며, 이 미소섬유 웹은 폴리올레핀 미소섬유의 입자를 만들도록 분쇄 또는 디벨리케이트(divellicate; 잡아뜯어 분리함)된다. 이 입자의 평균 직경은 2㎝ 이하, 보다 양호하게는 1㎝ 이하, 가장 양호하게는 0.5㎝ 이하이며, 일반적으로 약 5 중량%로 소량이기는 하지만 최대 10㎝ 이내의 크기를 가질 수 있다.

미소섬유 웹은 예를 들어 Wente, Van A.의 Industrial Engineering Chemistry 제48권, 1342-1346면의 초정밀 열가소성 섬유와 1954년 5월 25일 간행된 나발 연구실험실의 Wente, Van A. 등의 레포트 제4364호의 초정밀 유기섬유의 제조에 기재된 것처럼 제조되거나, 미국 특허 제3,971,373호(Braun), 제4,100,324호(Anderson 등) 및 제4,429,001호(Kolpin 등)에 개시된 것과 같은 미립자 물질을 함유하는 미소섬유 웹으로 제조될 수 있다.

그 후 미소섬유 웹은, 예를 들어 분쇄 또는 디벨리케이팅에 의하여 2㎝ 이하의 평균 직경을 갖는 입자들로 만들어진다. 분쇄는 해머분쇄기, 저온성 분쇄기 또는 스레더(shredder)를 사용하여 실시될 수 있다. 디벨리케이팅은 미국 특허 제4,813,948호(Insley)에 개시된 릭커인(lickerin)을 사용하여 실시될 수 있다. 이런 디벨리케이팅은 섬유 및 섬유 다발이 연장하게 되는 비교적 밀집한 핵을 갖는 마이크로웹을 생성한다. 미소섬유의 마이크로웹의 핵은 0.05-4㎜가 바람직하고, 0.2-2㎜가 더욱 바람직하다. 상기 섬유 및/또는 섬유 다발은 전체 직경이 약 0.07-10㎜, 바람직하게는 0.1-5㎜가 되도록 핵을 넘어 연장하는 것이 바람직하다.

본 발명의 용기재 및 용기는 폴리올레핀 미소섬유의 입자, 즉 미소섬유의 마이크로웹이 적어도 약 20%, 바람직하게는 약 30%의 고형도를 갖도록 압축시킴으로써 형성된다. 용기재 또는 용기의 고형도는 다음의 공식에 의해 계산된다.

고형도가 약 30% 보다 낮게되면, 성형된 용기재는 플라스틱 케이싱, 섬유판 박스, 또는 금속으로 된 외측 케이싱과 같은 지지체를 필요로 할 수도 있다. 바람직하게는, 폴리올레핀 섬유는 약 80% 미만, 보다 바람직하게는 약 70% 미만의 고형도로 압축된다. 고형도가 약 80% 보다 크게 되면, 선적용 용기의 흡수성 및 충격 완화 성질은 불충분하게 될 수 있다. 폴리올레핀 섬유들이 미소섬유의 마이크로웹으로 제공되면, 용기재의 고형도는 가장 바람직한 약 40% 내지 50%가 되며, 이는 소망의 형태로 드릴링 또는 압연시킬 수 있고, 우수한 흡수성과 충격 완화 성질을 갖는 재료를 제공할 수 있다.

플래쉬(flash) 성형 또는 분말 성형 장치와 같은 기존의 압축 성형 장치를 대기하에서 사용하여 폴리올레핀 미소섬유의 입자의 압축을 행할 수 있다. 일반적으로 요구되는 고형도를 얻기 위해서는 약 2 내지 25MPa의 압력이면 충분하다. 입자가 미소섬유의 마이크로웹인 경우, 약 40 내지 50%의 고형도를 얻기 위해 약 5 내지 10MPa의 압력이 사용될 수 있다. 이러한 압력이 본 발명의 용기재를 형성할 수 있도록 미소섬유의 입자를 압축시키기 위해 사용되더라도, 미소섬유의 상당한 융착(融着) 및 미소섬유의 유효 표면적 감소가 전혀 발생하지 않는다.

본 발명의 용기재와 용기는 우수한 흡수성을 갖는다. 바람직하게는, 상기 용기재와 용기는 약 0.5ℓ/㎡/분 이상, 더욱 바람직하게는 약 1.0ℓ/㎡/분 이상, 가장 바람직하게는 약 2.0ℓ/㎡/분 이상의 요구 흡수도(demand sorbency)를 나타낸다. 또한, 본 발명의 용기재와 용기는 약 0.25㎤/㎤ 이상, 더욱 바람직하게는 약 0.40㎤/㎤ 이상, 가장 바람직하게는 약 0.60㎤/㎤ 이상의 평형 흡수(equilibrium sorption)를 갖는다. 또한, 상기 용기재와 용기는 약 0.15㎤/㎤ 이상, 더욱 바람직하게는 약 0.20㎤/㎤ 이상의 원심 보유도(centrifugal retention)를 나타낸다.

본 발명의 용기재 및 용기는 우수한 기계적 성질을 갖는다. 즉, 용기재 또는 용기 재료의 인장 강도는 적어도 9KPa 이상, 바람직하게는 약 20KPa 이상, 가장 바람직하게는 약 50KPa 이상이며, 압축 변형에너지는 약 5 KJ/㎥ 이상, 바람직하게는 20 KJ/㎥ 이상, 더욱 바람직하게는 약 40 KJ/㎥ 이다.

또한, 본 발명의 용기는 우수한 절연성을 갖는데, 즉, 용기는 76℃에서 약 1.5×10^-4cal/㎝-초-℃ 미만, 바람직하게는 약 1.0×10^-4cal/㎝-초-℃ 미만의 열전도율을 갖는다.

본 발명의 용기는 액체 질소가 흡수될 때 저온하에서 물질을 저장 및 선적하기 위한 용기로 사용할 수 있다. 바람직하게는, 용기의 외부에는 액체 질소의 증발을 감소시킬 수 있도록 절연재가 마련될 수 있다.

미국 특허 제3,971,373(Braun)호, 제4,118,531호(Hauser), 제4,100,324호(Anderson 등), 제4,429,001호(Kolpin 등)에 개시된 바와 같이 형성되는 미소섬유 웹내에 미립자 또는 섬유상의 물질들을 도입시키는 방법에 의해 또는 압축에 앞서 상기 미립자 또는 섬유상의 물질을 분쇄된 미소섬유들과 혼합시키는 것에 의해, 미립자 또는 섬유상의 물질은 압축된 폴리올레핀 미소섬유 구조체내에 도입될 수 있다. 바람직하게는, 상기 미립자는 그것이 형성되듯이 미소섬유 웹으로 도입된다.

본 발명에 유용한 미립자 물질로서 흡수성 미립자 물질, 중화성 미립자 물질 및 촉매성 물질을 들 수 있는데, 물론 그에 국환되는 것은 아니다. 압축된 미소섬유 구조체내에 존재하는 미립자의 양은 약 90중량% 미만, 바람직하게는 약 75중량% 미만, 더욱 바람직하게는 50중량% 미만이다.

수성의 유해성 액체에 유용한 흡수성 미립자 물질로는 미국 특허 제3,981,100호에 개시된 바와 같은 비수용성 변형 녹말 등의 고흡수성을 갖는 액체 흡수성 입자와, 하이드로필(hydrophilic)기를 포함하는 고분자량 아크릴 중합체를 들 수 있다. 물 이외의 액체를 흡수하는데 유용한 흡수성 미립자 물질로는 다우 케미칼 컴패니에서 시판하는 상표명 Imbiber Beads과 같은 알킬스틸렌 흡수성 입자를 들 수 있다. 다른 흡수성 미립자 물질로는 목질 펄프와 활성화된 탄소를 들 수 있는데, 활성화된 탄소는 특히 유해성 물질로부터 발생되는 증기를 흡수하는데 유용하다.

본 발명에 유용한 중화성 미립자 물질로는 알루미나, 소듐 카보네이트, 소듐 바이카보네이트, 칼슘 카보네이트 등과 같은 물질들을 들 수 있다. 압축된 미소섬유 구조물체에 도입될 수 있는 촉매성 미립자 물질로는 호프칼라이트와 은을 들 수 있다. 유해성 물질을 유해성이 없는 부산물로 변환시키는 것을 촉진시킬 수 있는 엔지메 또는 세균과 같은 생물들도 본 발명의 용기재와 용기에 혼합될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 용기는 외측 커버를 포함하는데, 이 외측 커버는 일례로 섬유판, 금속, 또는 열가소성 물질로 구성될 수 있다. 적합한 외측 커버 물질로는 당해 기술분야에서 공지된 수축성 열가소성 필름을 들 수 있는데, 이 필름은 유해성 물질을 확실히 봉쇄할 수 있도록 부가적인 불침투성층을 제공할 수 있다.

본 발명의 용기는 유해성 물질이 담긴 병을 안전하게 저장 또는 선적할 수 있게끔 다양한 형태로 성형되고, 압연 또는 드릴링될 수 있다. 용기의 크기는 유해성 물질을 안전도면에서 흡수, 봉쇄 또는 중화시킬 수 있도록 충분한 양의 흡수성 미소섬유와 미립자들이 존재할 수 있게끔 되어 있다.

제1도에는 유해성 액체가 담긴 병(12)을 수용하는 용기(10)가 도시되어 있다. 이 용기(10)는 압축된 폴리올레핀 미소섬유로 각각 구성되는 하부(14)와 뚜껑(16)을 구비한다. 뚜껑(16)은 하부(14)의 공동(22)에 깊숙이 끼이는 돌출부(18)를 구비한다. 수축성을 갖는 열가소성 필름(20)의 커버는 압축된 폴리올레핀 미소섬유 둘레에 구비되어 있다.

제2도는 시험관을 저장하기 위한 본 발명의 용기(26)가 도시되어 있다. 이 용기는 대개 블록 모양으로 성형되며, 그 다음 블록에 시험용 튜브를 수용하기 위한 구멍(28)이 천공된다.

제3도에는 유해성 액체 물질이 담긴 병(40)을 수용하는 용기(30)가 도시되어 있다. 이 용기는 압축된 폴리올레핀 미소섬유로 구성되는 하부(32)와 뚜껑(34)을 구비한다. 이러한 용기는 대개 블록 모양으로 성형되며, 그 블록에는 병(40)을 수용하기 위한 하부 구멍(36)과 뚜껑 구멍(38)이 천공되어 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 관해 설명하나, 본 발명이 그러한 실시예로 국한 되는 것은 아니다. 이하의 실시예에서 표시한 분율은 특별한 지적이 없을 경우 중량퍼센트를 의미한다.

본 발명의 성형 물질의 특징을 기술하기 위해 이하의 실험 방법을 사용하였다.

[요구 흡수도 실험]

직경이 4.45㎝(1.75인치)인 흡수성 재료의 샘플을 여과 깔때기 속의 25-50 미크론의 다공성판 위에 올려놓고, 깔때기의 통속에서 자유롭게 이동할 수 있는 플런저에 의하여 1.0KPa의 압력을 샘플에 가했다. 0의 수두(靜水頭)에서 탈이온된 물을 사이폰 기구에 의하여 저장기로부터 다공성판의 상부면까지 공급하고, 실험 샘플은 물을 흡수하였다. 흡수성의 초기 선속도를 측정하여 ℓ/㎡/분으로 나타내었다.

[평형 흡수]

흡수성 물질의 샘플을 탈이온된 물의 욕(浴)중에 넣고 24시간 동안 포화시켰다. 그 후 샘플을 욕으로부터 취출하여 과잉의 물을 배수하기 위해 10분간 개방 메쉬 스크린 위에 배치하였다. 흡수성 물질로의 단위 체적당 흡수된 물의 양을 측정하여 평형 흡수를 ㎤/㎤로 나타내었다.

[원심 보유 실험]

탈이온된 물로 평형될 때까지(포화시간 24시간) 포화된 흡수성 물질의 샘플을 원심 분리기의 원심 튜브에 넣고 10분 동안 180G의 원심력을 가하였다. 이 샘플을 원심 튜브로부터 빼내어 샘플속에 남아 있는 물의 양을 측정하였다. 원심 보유치를 흡수성 물질의 단위 체적당 보유된 물의 체적(㎤/㎤)으로 나타내었다.

[기계적 성질-인장 강도]

총 표면적이 66.8㎠이고 시험 표면적이 25.5㎠인 개뼈 형상의 실험 시편을 성형하였다. 성형된 시편(표면 폭 2.5㎝, 길이 10.2㎝)를 인스트론 인장 실험 장치를 사용하여 최대 인장 강도를 측정하였다. ASTM F152-86 방법 C에 따라 X-헤드 속도 1.0㎝/분을 사용하여 평가를 행하였다.

[기계적 성질-압축 응력/변형의 평가]

압축력 셀을 이용한 인스트론 시험 장치를 사용하여 4.4㎝ 직경의 원통형 시편에 압축 응력을 가하였다. 주어진 하중에 대하여 균일한 부하 속도를 사용하여 최대 부하 689.5KPa까지 시편의 휨을 기록하였다. 평가 중에 실험 장치의 X-헤드 속도는 1.0㎝/분으로 하였다. 시편의 변형 에너지는 응력/변형 곡선하에서 면적을 계산하여 결정되었으며 KJ/㎥으로 나타내었다.

[열전도율]

ASTM F-433 하에서 실시된 열전도성 분석을 높이가 1.3㎝이고 직경이 5.1㎝이 원통형 시편에 행하여 cal/㎝-초-℃로 나타내었다.

[충격에너지 밀도]

충격에너지 밀도를 ASTM 시험 방법 D-3331에 따라 측정하였다.

[충격 완화 효율]

충격 완화 효율은 1987년 5월 21일 발행한 Arimond, John의 기계 설계의 충격 조절에 기재된 바와 같이 측정하였다. 이 실험에서 소정 체적의 재료 위에 여러 가지 거리로부터 무게가 10㎏인 물체를 낙하시켜 시간에 대한 감속을 측정하였다.

[표면적]

표면적 측정은 BET 질소 흡수 방법을 사용하여 실시하였다.

[사염화탄소 증기 흡수]

대류식 노(爐) 속에서 4시간 동안 100℃로 조정된 흡수 재료의 샘플을, 사염화탄소를 함유하는 밀봉된 디섹터(dissector)속의 사염화탄소의 위치보다 2㎝위에 배치된 다공성 세라믹판 위에 배치하였다. 샘플의 중량 증가를 24시간 동안 증기에 노출한 후에 증량법으로 측정하였다.

[실시예 1]

폴리프로필렌수지(피나 오일 앤드 케미칼 컴패니에서 시판하는 상표명 Dypro 50 MFR)를 사용하여 Industrial Engineering Chemisty 제48권 제1342 내지 1346면에 Wente, Van A.가 저술한 초정밀 열가소성 섬유란 명칭의 논문에 기재된 방식으로 용융 블로운(melt blow) 미소섬유 웹을 준비하였다. 이 섬유에 섬유의 중량을 기준으로 하여 2%의 계면활성제를 공급할 수 있는 속도로 계면활성제 용액(아메리칸 시안아미드 컴패니에서 시판하는 상표명 Aerosol OT)을 분무시켰다. 미소섬유는 약 6 내지 8미크론의 평균 직경을 가지고 있었다. 웹은 270g/㎡의 기본 중량, 5.2×10^-2g/㎤의 밀도, 5.7%의 고형도, 그리고 18.1㎤/g의 공극 체적을 가지고 있었다. 이 웹에 대해 흡수성을 시험한 결과, 요구 흡수도는 4.95ℓ/㎡/분, 평형 흡수는 0.66㎤/㎤, 그리고 원심 보유치는 0.39㎤/㎤ 였다.

상기의 미소섬유 웹을 6.2 이(齒)/㎠의 치 밀도와 900rpm의 속도를 갖는 릭커린(lickerin)을 사용하여 미국 특허 제4,813,948호(Insley)에 기재된 방식으로 디벨리케이트(divellicate)하여, 0.5㎜의 평균 핵심 직경과 1.3㎜의 평균 마이크로웹 직경을 갖는 미소섬유의 마이크로웹을 형성하였다.

이 미소섬유의 마이크로웹(587g)을 압축 성형기내에 배치하여 압축시켜, 35%의 고형도, 14.2㎝의 외경, 8.0㎝의 내경, 14.6㎝의 높이를 갖는 원통형 용기와, 14.2㎝의 직경과 1.9㎝의 두께를 갖는 상·하 덮개를 형성하였다. 이 용기에 460㎤의 광유가 담긴 유리병(용량 0.47ℓ)을 설치하고, 그 뒤에 용기의 양단부에 덮개를 덮고, 그 상태에서 0.5㎜두께의 폴리에틸렌 필름을 사용하여 용기를 진공 랩(vacuum wrapped)시켰다.

내부에 수용된 유리병의 파손 없이 용기를 60인치 이내의 높이에서 낙하시키는 것을 포함하는, 100파운드(45㎏)이하의 포장 제품에 대한 NSTA(National Safe Transit Association)의 낙하시험 절차 프로젝트 1A를 사용하여 용기의 내구성을 시험하였다. 또한, 용기를 유리병의 파손 없이 30피트의 높이에서 콘크리트 바닥에 낙하시키는 시험도 행하였다.

상측 덮개가 없는 용기에 대한 흡수도를 시험하였다. 용기의 공동에 경량의 광유를 공동 상부까지 채운 후 표 1에 기재된 시간 간격을 두고 공동으로부터 광유를 부어낸 상태에서 용기의 중량을 측정하고, 그 후 다시 광유를 채웠다.

광윤의 흡수 속도와 평형 흡수를 측정하여, 그 데이터를 표 1에 기재하였다.

상기 표 1의 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 용기는 우수한 흡수 속도를 나타내었는데, 즉 15분내에 전체 용량의 80%에 가까운 흡수를 행할 수 있었다. 용기의 총 흡수 용량은 용기 중량의 약 1 내지 1/2 배였다.

[실시예 2 내지 실시예 46]

실시예 2 내지 실시예 46에서 있어서, 본 발명의 용기재와 용기로 사용하기에 적합한 압축된 미립자의 폴리올레핀 미소섬유를 표 2 내지 표 4에 기재된 고형도 및 미소섬유 재료를 사용하여 준비하였다. 비압축 미소섬유의 마이크로웹 재료 A와, 미소섬유 재료 B를 위한 웹을 실시예 1의 절차에 따라 준비하였다. 그 다음, 웹을 500rpm으로 운전하는 해머밀(챔피온 프로덕츠, 인코포레이티드에서 시판하는 상표명 Champi on Chop n Throw)에 도입하여, 2 내지 40㎜(주로 약 10㎜)의 크기를 갖도록 분쇄된 미소섬유의 입자를 제조하였다. 재료 C는 약 1 내지 5미크론의 직경과 1 내지 6㎜의 평균 입자 크기를 갖는 플래쉬 스펀 폴리에틸렌 섬유(뉴피크 코포레이숀에서 시판하는 상표명 Tywick인 유해성 물질펄프)로 하였다.

[실시예 2-16]

실시예 2-16에 있어서, 수압 프레스를 사용하여 미립자의 폴리올레핀 미소섬유 재료를 압축시켜 30%, 40%, 50%, 60% 및 70%의 공칭 고형도의 인장 강도 시험용 샘플을 형성하였다. 압축 두께, 회복 두께(프레스로부터 제거하여 60분 후), 실제 고형도 및 인장 강도를 표 2에 나타내었다.

표 2의 테이터로부터 알 수 있듯이, 압축된 폴리올레핀 미소섬유 샘플의 고형도의 증대는 샘플의 인장 강도를 증가시킨다.

[실시예 17-31]

실시예 17-31에 있어서, 수압 프레스를 사용하여 폴리올레핀 미소섬유의 입자를 압축시켜 30%, 40%, 50%, 60% 및 70%의 공칭 고형도의 압축 시험용 샘플을 형성하였다. 압축 두께, 회복 두께(프레스로부터 제거하여 60분 후), 실제 고형도 및 변형 에너지를 표 3에 나타내었다.

표 3에서 알수 있듯이, 폴리올레핀 미소섬유의 압축 입자의 고형도가 증가하면 변형 에너지는 감소하게 되는데, 이는 공극 체적이 감소하면 흡수 재료는 보다 강하게 되는 것을 의미한다.

[실시예 32-46]

실시예 32-46에 있어서, 수압 프레스를 사용하여 폴리올레핀 미소섬유 재료의 입자를 압축시켜, 30%, 40%, 50%, 60% 및 70%의 공칭 고형도의 흡수성과 보유성 시험용 샘플을 형성하였다. 섬유 중량, 압축 두께, 회복 두께(프레스로부터 제거하여 60분 후) 및 실제 고형도를 표 4에 나타내었다. 실시예 32-46의 평형 흡수, 요구 흡수도 및 원심 보유치를 표 5에 나타내었다.

표 4와 표 5의 데이터는 성형 재료의 공극 체적이 감소하면 평형 흡수 및 요구 흡수도 모두가 감소되는 것을 증명하였다. 원심 보유치는 고형도에 관계없이 거의 동일하게 유지되는데, 이는 재료의 유효 표면적이 치밀화에 의하여 감소되지 않는다는 것을 의미한다.

[실시예 47-50 및 비교 실시예 C1과 C2]

실시예 47-50에 있어서, 용융 블로운 미소섬유 웹을 실시예 1에서와 같이 디벨리케이트하여 미소섬유의 마이크로웹을 형성하였다. 미소섬유의 마이크로웹의 일부를 표 6에 기재된 바와 같은 다양한 압력에 따라 성형시켰다. 그 결과로 생긴 압축 폴리올레핀 미소섬유 재료는 분쇄전(비교 실시예 C1)의 용융 블로운 미소섬유 웹의 샘플과 압축전(비교 실시예 C2)의 미소섬유의 마이크로웹의 샘플과 함께 경량의 광유에 대한 평형 흡수를 측정하였다. 그 결과를 표 6에 나타내었다.

표 6에서 알 수 있듯이, 성형 압력이 증가함에 따라 고형도는 증가되고 평형 흡수도는 감소하였다.

[실시예 51-53]

실시예 51-53에 있어서, 압축된 폴리올레핀 미소섬유의 입자를 실시예 48-50과 같이 준비하여, 물에 대한 평형 흡수를 측정하였다. 그 결과를 표 7에 기재하였다.

표 7에 기재된 바와 같이, 성형 압력이 증가함에 따라 고형도는 증가되고 평형 흡수는 감소된다.

[실시예 56-58 및 비교 실시예 C3-C6]

실시예 56-58에 있어서, 압축된 폴리올레핀 미소섬유 재료를, 40%의 공칭 고형도의 실시예 2-46에 기술된 바와 같은 재료 A, B, C를 사용하여 준비하였다. 압축 두께, 회복 두께, 실제 고형도를 표 8에 나타내었다. 각 실시예 56-58의 재료의 충격 완화 효율을 측정하였다. 충격에너지 밀도, 피크 가속도 및 충격 완화 효율을 표 9에 나타내었다. 우레탄 에스테르 발포체(비교 실시예 C3), 폴리우레탄 발포체(비교 실시예 C4), 폴리에틸렌 발포체(비교 실시예 C5) 및 저밀도의 폴리우레판 발포체(비교 실시예 C6)를 포함하는 미국 특허 제4,584,822호에 개시된 여러 가지 발포체 재료에 대해 알려져 있는 충격에너지 밀도와 충격 완충 효율을 표 9에 나타내었다.

표 9를 보면 알수 있듯이, 본 발명에 따른 재료는 저밀도의 폴리우레탄 발포체를 제외하고는 비교 실시예의 발포체 재료에 비해 양호한 충격 완화 효율을 가진다는 것을 알 수 있다. 비교 실시예 C3-C6의 각각의 발포체 재료는 어느 정도의 충격 완화 효율을 갖지만, 각 재료는 실질적으로 비흡수성이다.

[실시예 59]

원통형 용기를 실시예 1과 같이 제조하였다. 바닥 덮개를 실린더에 배치하고, 0.5㎜두께의 폴리에틸렌 층을 외부 표면에 도포하여 실린더와 덮개를 일체로 하여 액체 장벽을 만들었다. 액체 질소는 450g이 흡수될 때까지 개방된 용기로 장입되며, 열전대를 개방된 공동에 배치하였다. 용기에 채워진 액체 질소는 21℃의 실온에서 2.5㎝의 벽두께를 갖는 스티로포움의 제2 용기에 배치시켰다. 어떤 유리의 액체 질소가 탈출되도록 흡수 후에 용기를 거꾸로 뒤집었다. 이 뒤집힌 위치에서, 21℃로 유지되는 실온하에서 용기의 개방 공동부의 온도를 측정하였다. 그 결과로 생긴 온도를 표 10에 나타내었다.

표 10에서 알 수 있듯이, 용기벽에 흡수되어 남아 있는 질소는 그것이 비등되어 없어질 때까지 적어도 3시간 동안 초기 온도를 유지한다.

[실시예 60과 비교 실시예 C7 및 C8]

200g/㎡의 총 기초 중량을 가지며, 60중량%의 활성탄(Calgon Corp.에서 시판하는 PCB 30×140) 및 폴리프로필렌 수지(상표명 Dypro 50 MFR)를 사용하는 용융 블로운 미소섬유를 함유하는 미소섬유의 웹을 미국 특허 제3,971,373호(Braun)에 개시된 바와 같이 준비하였다. 웹을 실시예 1에 기술한 바와 같이 디벨리케이트시켜 미소섬유의 마이크로웹을 형성하였다. 그 다음 마이크로웹(23g)을 5.1㎝ 직경의 주형 속에서 8.4MPa의 압력으로 압축시켜, 직경이 5.2㎝이고 두께가 2.2㎝이고, 하기의 식에 따라 계산할 때 32%의 고형도를 가지며 재료를 만들었다.

그 다음, 이렇게 형성된 재료를 사염화탄소 보집 용량에 대하여 시험하였다. 또한, 활성탄의 샘플(비교 실시예 C7)과, 두께 2.7㎝, 직경 4.5㎝, 57% 고형도를 갖는 재료를 얻기 위해 27.4g의 미소섬유의 마이크로웹을 사용하여 실시예 26의 절차에 따라 준비된 활성탄을 함유하지 않은 성형 재료의 샘플(비교 실시예 C8)을 시험하였다. 그 결과를 표 11에 나타내었다.

표 11의 데이터로부터 알 수 있듯이, 활성탄은 미소섬유 웹으로 장입된 다음 디벨리케이트 및 성형될 때의 흡수 유효성을 유지한다. 이렇게 유효성이 유지되는 것은 미소섬유 성분의 개구 구조와, 성형후 활성탄 흡수 표면의 유용성 때문이다.

[실시예 61]

압축된 폴리올레핀 미소섬유의 미립자 물질을 실시예 32에서와 같이 준비하여 열전도율을 시험하였다. 열전도율은 온도 76℃에서 1.5×10 cal/㎝-초-℃였다.

[실시예 62]

압축된 폴리올레핀 미소섬유의 미립자 물질을 실시예 44에서와 같이 준비하여 표면적에 대해 분석하였다. 표면적은 1.54㎡/g 이었다. 미소섬유의 마이크로웹을 제조하기 위해 사용된 미소섬유 웹의 표면적을 분석하였으며, 1.2㎡/g인 것이 발견되었다. 압축된 폴리올레핀 미소섬유 재료의 표면적은 미소섬유 웹과 상당히 다르지 않았으며, 이는 성형 공정 중에 섬유 결합이 실질적으로 발생하지 않았다는 것을 나타낸다.

본 발명의 여러 가지 수정과 변형은 본 발명의 범위와 취지로부터 벗어남 없이 당업자에게 명백히 이해될 것이며, 본 발명은 여기서 이해를 돕고자 한 설명에 한정되어서는 안될 것이다.

Claims (10)

1. 폴리올레핀 미소섬유의 압축 입자를 포함하는 용기재로, 상기 용기재는 적어도 20%의 고형도를 갖는 것을 특징으로 하는 용기재.
2. 제1항에 있어서, 상기 미소섬유가 약 50미크론 미만의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 용기재.
3. 제1항에 있어서, 상기 입자가 약 2㎝ 미만의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 용기재.
4. 제1항에 있어서, 상기 미소섬유의 디벨리케이트(divellicate) 또는 분쇄된 용융 블로운(melt blown), 플래쉬 스펀(flash spun) 또는 소섬유화된 섬유인 것을 특징으로 하는 용기재.
5. 제1항에 있어서, 상기 용기재는 적어도 약 0.5ℓ/㎡/분의 요구 흡수도와, 적어도 약 0.25㎤/㎤의 평형 흡수와, 적어도 약 0.40㎤/㎤의 평형 흡수와, 적어도 약 0.15㎤/㎤의 원심 보유와, 적어도 약 9 KPa 이상의 인장 강도와, 적어도 약 5KJ/㎥ 이상의 변형 에너지와, 75℃에서 약 1.0^-4×10 cal/㎝-초-℃미만의 열전도율을 갖는 것을 특징으로 하는 용기재.
6. 제1항에 있어서, 흡수성 미립자 물질, 중화성 미립자 물질, 또는 촉매성 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용기재.
7. 폴리올레핀 미소섬유의 압축 입자로 성형된 용기재로 구성되고, 유해성 액체 물질을 선적 및 저장하기 위한 용기로, 상기 용기재는 적어도 20%의 고형도를 갖는 것을 특징으로 하는 용기.
8. 제7항에 있어서, 불침투성 보호 외층을 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
9. ⅰ) 폴리올레핀 미소섬유의 입자를 제공하도록 폴리올레핀 미소섬유 웹을 디벨리케이트 또는 분쇄하는 단계와, ⅱ) 상기 입자를 주형에 공급하는 단계와, ⅲ) 상기 미소섬유에 압력을 가하는 단계와, ⅳ) 상기 압력을 해제하는 단계와, 그리고 ⅴ) 상기 주형으로부터 용기재를 취출하는 단계를 포함하는, 용기재를 제조하는 방법으로, 상기 압력은 이 압력이 해제될 때 적어도 약 20%의 고형도를 달성하도록 충분한 것을 특징으로 하는 용기재의 제조방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 압력이 약 2 내지 25MPa의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 용기재의 제조 방법.

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