KR101821446B1 - 흡착성을 가지는 필름, 섬유, 직포 및 부직포와 같은 물질 - Google Patents

흡착성을 가지는 필름, 섬유, 직포 및 부직포와 같은 물질 Download PDF

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Abstract

동적 유체 스트림으로부터 또는 밀폐된 정적 증기상으로부터 저농도의 불요 또는 표적 물질을 흡착시키는 데 사용될 수 있는 조성물. 상기 흡착성은 밀폐된 체적공간을 수용하거나 또는 그를 둘러싸는 필름, 섬유, 웹, 직포, 부직포, 시트, 패키징 및 상기와 같은 다른 구조체의 벌크 중합체 형태로 사용될 수 있는 열가소성 물질을 사용함으로써 얻을 수 있다. 상기 농도는 불쾌하지 않은 것으로 감지되는 한계 또는 생물학적 반응을 일으키지 않는 한계로까지 감소되어야 한다.

Description

흡착성을 가지는 필름, 섬유, 직포 및 부직포와 같은 물질{MATERIAL SUCH AS FILM, FIBER, WOVEN AND NONWOVEN FABRIC WITH ADSORBANCY}
본 출원은 미국을 제외한 모든 나라가 지정국인 경우, 출원인인 미국 주식회사 셀레신 테크놀로지즈, LLC(CELLRESIN Technologies, LLC), 그리고 미국만이 지정국인 경우, 출원인인 미국 시민 (Willard F. Wood)의 명의로 2011년 7월 27일에 PCT 국제 특허 출원으로 출원되었으며, 2011년 6월 23일에 출원된 캐나다 특허 출원 시리얼 번호 _____의 우선권을 주장하고, 상기 출원은 그 전문이 본원에서 참고로 포함된다.
조성물은 정적 및 동적 상태하에 기체 또는 증기로부터 저농도의 불요 또는 표적 물질을 흡착 또는 제거할 수 있는 섬유, 필름 및 패브릭을 비롯한 물품 또는 구조체로 사용될 수 있다. 근본적인 문제는 정적 또는 동적 상태에서 기체량 또는 증기상으로부터 저농도의 각종 불요 또는 표적 물질을 흡착하는 데 있다. 정적 상태는 기체 또는 증기의 유동이 최소로 이루어지거나, 전혀 없는 것을 특징으로 한다. 동적 상태는 1 ℓ·min-1 (16.6 cm3·sec-1) 이상의 유속으로 층 또는 개구를 통해 유동하는 것을 특징으로 한다. 최소 백만분률 농도에서, 상당량의 각종 불요 또는 표적 물질을 흡착하는 것이 주요 문제 사안이 된다. 흡착은 유체와 고체 사이의 경계면에서 유체(기체 또는 액체 소적) 중의 하나 이상의 불요 또는 표적 물질(원하지 않는 분자)에 노출되고, 그를 수용하거나, 그에 결합할 때에 일어난다. 불요 또는 표적 물질의 부분압이 낮으면, 흡착하려는 경향은 감소된다. 흡착이라는 용어는 유체와 표면 사이의 계면층에 불요 또는 표적 물질(원하지 않는 분자)이 축적되는 과정을 논하는 것이다. 흡착(표면 과정) 과정은 흡수, 즉, 기체 또는 액체의 고체상으로의 투과를 동반한다. 고체 물질에 의한 기체 또는 액체의 전체적인 흡수 및 제거(흡착 및 흡수)가 수착이다.
밀폐된 체적공간 또는 밀폐된 주변 증기상의 저농도에서는 에너지 기준으로 볼 때, 원하지 않는 분자를 흡착시킬 수 있는 물리적 요인은 거의 없다.
흡착 이론은 랑뮤어(Langmuir) 공식(에너지상 균질한 고체 표면에 형성된 단층 흡착의 개념)과 BET 공식(브루노어(Brunauer), 에머트(Emmett) 및 텔러(Teller) 가 제안한 다중층 등온식), 모세관 응축 이론, 폴라니(Polanyi) 포텐셜 이론(흡착 온도의 영향을 받지 않는 흡착 포텐셜 및 흡착 특성 곡선) 및 후자와 관련된 DR 공식(흡착 에너지가 고려된 흡착)에 주로 근거한다. 랑뮤어 공식과 BET 공식은 특히 낮은 상대압력 내지 높은 상대압력 범위에서 실험값과 뚜렷한 편차를 가진다.
이론과 실험 사이의 차이에서 문제가 생긴다. 이는 흡착 과정에 영향을 미치는 추가의 물리적 요소; 경계면에서의 상호작용으로부터 생기는 영향이 존재한다는 것을 제안한다. 격차는 대부분의 실제 고체(다결정 및 비정질) 흡착제의 에너지 이질성과 관련이 있다. 어떠한 이론에 의해 제한하고자 하는 것은 아니지만, (고체 표면상의 결함 이외에) 표면 이질성의 개념이 구조에 있어서 장애가 될 수 있다는 것이 실험적으로 나타난 것으로 여겨진다. 구조상 결함이 존재하면, 이는 흡착제의 표면 특성에 상당한 영향을 미치질 수 있다. 표적 물질이 매우 낮은 압력 범위에 있을 때, 표면상에서 활성이 가장 큰 부위 또는 매우 좁은 공극 내에서 흡착이 일어난다. 섬유, 필름 또는 패브릭의 기능적 형태로 있는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리스티렌 및 그러한 다른 물질과 같은 합성 중합체 물질에 의한 흡착성은 이러한 실질적 문제의 한 예이다.
본 발명가들은 또한 원하지 않는 분자 또는 물질의 비등점 또는 부분압이 감소함에 따라, 흡착을 촉진시킬 만한 에너지적인 이유가 없고, 이동성 유체 또는 밀폐된 체적공간의 증기상 내에 기체 물질이 상당히 잔류하기 때문에 일정 농도의 상기 기체 물질을 흡착시키는 일이 점점 더 어려워진다는 것을 발견하였다. 낮은 부분압은 흡착을 일으키지 못한다. 기체 물질과 계면층 사이의 분자 상호반응은 특정 표면 조성 및/또는 공극 구조에 따라 달라진다. 증기상 내의 분자가 고체 표면에 접근함에 따라, 분자간 인력과 척력 사이에 균형이 이루어진다. 추가로, 벌크재로서의 또는 코팅 내의 많은 흡착재를 표면 상에 낮은 잔류 전하를 가질 수 있거나, 전하 분리 효과, 즉, 쌍극자 효과를 나타낸다. 임의의 이러한 현존 전하 또는 쌍극자는 표적 물질이 표면에 접근하는 것을 억제시켜 표면 상에서의 실질적 흡착을 방해할 수 있다. 예를 들어, 많은 용기 내에서, 낮지만 유해한(objectionable) 농도의 불요 또는 표적 물질이 축적될 수 있고, 용기 내용물 내에 계속 함유되어 있을 수 있다. 이러한 에너지상의 효과와 표면 효과를 극복하고, 악취의 흡착성을 개선시키는 것이 실질적으로 요구되고 있다.
정적 상태에서 흡착될 수 있고, 동적 상태에서 놀라운 흡착을 가진 조성물은 제2철(Fe(III) 철) 화합물의 공급원 및 폴리에틸렌이민(PEI)을 포함한다. PEI에는 분자의 질소 또는 탄소 원자상에 치환기가 존재하지 않을 수 있다. 흡착제 조성물은 Fe(III) 화합물 및 PEI 화합물, 또는 1 이상의 단층 코팅 중 Fe(III) 화합물 및 PEI 화합물을 포함할 수 있다. 상기 조성물을 통해 흡착을 방해하거나, 막는 상기 물질의 천연적인 경향을 성공적으로 극복할 수 있다. 흡착제 물질은 바람직하게, 예를 들어, 15 ppm 미만의 농도에서 불요 또는 표적 물질을 정적 또는 동적 기체 또는 증기상으로부터 제거할 수 있다.
동적 및 정적 모드, 둘 모두에서 흡착성의 개선은 저농도의 불요 또는 표적 물질을 흡착시킬 수 있는 물질의 조합을 포함하는 흡착제로부터 유도된다. 전하 효과가 감소되고, 표면적이 높은 제거용 화합물 또는 구조체(흡착 장치)는 저농도의 물질에 대한 기능적 흡착성을 가질 수 있다. 구조재는 성분으로서 흡착제 조성물을 함유할 수 있거나, 흡착성은 기재(substrate) 상의 코팅으로부터 얻을 수 있다. 기재는 밀폐된 체적공간을 수용하거나 또는 그를 둘러싸는 필름, 섬유, 웹, 직포, 부직포, 강성 시트, 셀룰로스성 패키징 및 상기와 같은 다른 구조체의 벌크 중합체 형태로 사용될 수 있는 열가소성 물질을 사용하여 만들어진 천연 또는 합성 물질로 제조될 수 있다.
제1 측면은 Fe(III) 화합물 및 PEI 화합물을 포함하는 흡착제, 흡착제 층 또는 코팅을 포함한다.
제2 측면은 주요부의 중합체 매스 및 유효량의, Fe(III) 화합물 및 PEI 화합물을 포함하는 흡착제, 흡착제 층 또는 코팅을 포함하는 중합체를 포함한다.
제3 측면에서, 구조체는 필름 또는 섬유, 및 부착성 촉진 PEI 화합물 중에서 분산되어 있는 Fe(III) 화합물을 포함하는 흡착제로 이루어진 코팅을 포함할 수 있다.
제4 측면에서, 상기 흡착제 층 또는 코팅은 주요 비율의 용매 또는 액체 매질, 및 Fe(III) 화합물 및 PEI 화합물을 포함하는 흡착제로 이루어진 용액 또는 현탁액으로부터 제조될 수 있다. 용액 또는 현탁액은 액체 수성 매질을 포함할 수 있고, 이는 또한 혼합된 액체 수성/비수성 매질을 포함할 수 있다.
마지막으로, 제5 측면에서, 부직포 물품 또는 성형된 물체 또는 다른 일반 중합체 형태의 제품은 유효량의, Fe(III) 화합물 및 PEI 화합물을 포함하는, 흡착제, 흡착제 층 또는 코팅을 가질 수 있다. 이는 용기, 직포 또는 부직포 물품, 사셰 또는 다른 제품 포맷을 포함한다.
흡착성은 불요 또는 표적 물질의 농도를 감소시키기 위하여 직포 또는 부직포 또는 용기 구조체에서 사용될 수 있다. 흡착제 조성물은 구조체의 화합물일 수 있거나, 또는 1 이상의 단층 코팅일 수 있다. 본 발명의 흡착제는 전형적으로 동적 또는 이동성 유체와 관련하여, 또는 본 발명의 흡착제와, 바람직하지 못한 농도로 불요 또는 표적 물질을 함유하는, 밀폐된 주변 증기상으로도 알려져 있는 정적 밀폐된 체적공간에서 사용된다. 농도는 검출가능한 농도 미만으로, 또는 인간의 감지 한계 미만으로 감소되어야 한다. 대개는 가능한 최저 농도가 바람직하다. 동적 모드에서 접촉 시간은 더 짧기 때문에, 동적 상태에서 흡착을 가지는 것은 정적 상태에서 경험하는 것보다 더 어려워진다.
열가소성 물질은 특정의 값으로 한정된 최소 표면적을 가지는, 활성을 띠는 흡착성 조성물, 또는 이의 코팅을 포함한다. 최소로 코팅된 열가소성 물질의 표면적은 섬유 직경이 약 2 내지 50 ㎛인 섬유 사용시, 0.1 ㎡·g-1이다. Fe(OH)3과 관련된 최소 표면적은 약 0.5 ㎡이다. 섬유 표면적과 섬유 직경 사이의 관계에 대해서는 도 2를 참조할 수 있다. 도 2를 간단히 검토해 보면, 부직포의 섬유 직경이 4 μ 미만, 특히, 2 μ 미만으로 감소됨에 따라, 부직포의 표면적은 급속하게 증가하는 것으로 제시되어 있다. 표면적이 증가함에 따라, 섬유 코팅은 프로세싱되고, 코팅액 고체는 변화됨으로써 균일함 표면 코팅을 가지게 된다. 따라서, 2 내지 20 μ 범위의 섬유가 효과적으로 코팅될 수 있고, 더 작은 직경의 섬유 또한 코팅될 수 있지만, 1 내지 50 μ, 2 내지 20 μ 범위의 섬유가 가장 쉽게 코팅되고, 제조에 사용된다.
물질은 표면으로까지 이어지는 벌크 중합체로, 또는 하나 이상의 코팅된 층의 표면 코팅 중에 블렌드되어 있거나, 분산되어 있는 흡착제를 가질 수 있다. 중합체으로 이루어진 표면은 효과적인 흡착을 위해 최소량의 Fe(III) 및 PEI 화합물을 노출시켜야 한다.
상황에 따라, 사실상 임의의 기체 또는 증기상, 화학종 또는 이의 혼합물이 동적 유동으로, 또는 밀폐된 체적공간 또는 밀폐된 주변 증기상 내에 존재하는 "불요 또는 표적 물질"일 수 있다. 이들 물질은(전체 부피 기준으로 한 농도로) 5 ppb 이상; 약 15 내지 0.01 ppm; 5 내지 0.01 ppm; 1 내지 0.01 ppm 또는 0.5 내지 0.01 ppm 미만의 농도로 존재할 수 있으며, 해당 농도를 검출불가능한 한계, 인간에게 불쾌하지 않은 한계 또는 생물학적 반응을 일으키지 않는 한계로까지 감소시키고자 하는 본 발명의 흡착 특징의 대상일 수 있다. 증기 상태에 있는 이들 물질의 농도가 감소함에 따라, 및 동적 접촉 시간이 1초 미만으로 단축됨에 따라, 흡착은 더 어려워진다.
"동적 스트림"이라는 용어는 1 ℓ·min-1 (16.6 cm3·sec-1) 이상의 유속으로 층 또는 개구를 통해 유동하는 유체(기체 또는 증기) 스트림이다. "기체"는 기체 성분들의 균일한 상 또는 블렌드를 의미한다. "증기"는 기상 중 소형 미립자(대개 액체 소적, 고체 입자, 및 이들의 조합) 물질의 분산물을 의미한다.
"밀폐된 체적공간 또는 밀폐된 주변 증기상"이라는 용어는 표적 물질을 함유하는 정적 대기가 유동이 거의 없거나 전혀 없는 체적공간에 담겨 있는 것을 의미한다.
불요 또는 표적 물질은 밀폐된 체적공간 또는 밀폐된 주변 증기상 중에 기체, 증기, 또는 액체 소적 또는 고체의 분산물로서 존재할 수 있다. 이러한 물질은 대개 악취, 자극성 물질, 또는 불쾌하거나 불쾌하지 않은 냄새를 풍기는 화합물이다.
흡착 후 흡수로 이어지는 "동적 제거"는 1초 미만의 접촉 시간으로 1 ℓ·min-1(16.6 cm3·sec-1) 이상의 유속으로 층 또는 개구를 통해 유동하여 불요 물질의 농도를 감소시키는 것을 포함한다.
활성 흡착 복합재와 함께 열가소성 중합체 물질을 포함하는 열가소성 조성물은 음전하와 양전하 물질의 중성 균형을 유지할 수 있고, 흡착제 물질 상, 또는 그 내부로의 조성물의 흡착을 증진시킬 수 있다. 이들 표면 중의 Fe(III) 종 및 PEI의 조합물을 통해 탁월한 흡착성을 얻을 수 있다. 조성물은 열가소성 물품의 표면의 표면적을 증진 또는 증가시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 증가된 표면적 및 유리한 공극 크기는 흡착재 내부로의 화합물 흡착을 증가시킬 수 있다. 본 발명의 열가소성 물질은 웨빙(webbing) 층 또는 구조체, 보호용 장벽 패브릭 또는 물품, 여과 유니트, 페이스 마스크, 보관용 백, 쓰레기 봉투, 탈취용 물질 및 다른 유사한 적용을 비롯한 각종 최종 용도로 사용될 수 있다. 특히 유용한 한 적용은 구강 구취를 제거할 수 있는 하나 이상의 층을 가지는 페이스 마스크이다.
"섬유"라는 용어는 이의 통상의 의미로 사용된다. "패브릭"이라는 용어는 전형적으로 다양한 두께, 길이, 너비 및 조성을 가진 물질을 비롯한, 직포 및 부직포 웹, 둘 모두를 의미한다. 제품으로는 전형적으로 본 발명의 열가소성 섬유로 만들어진 패브릭을 포함할 뿐만 아니라, 셀룰로스성 화합물, 린넨 등과 같은 다른 패브릭으로도 제조될 수 있다. 본 발명의 물질에 대한 적용은 페이스 마스크, 티슈, 와이프, 수건, 옷, 가구, 자동차 및 다른 운송 수단, 공업용 또는 소비자용 여과 적용에 사용될 수 있다. 본 발명에 기술된 바와 같은 얀 또는 다른 부직포에 사용되는 섬유는 전형적으로 섬유 직경이 상대적으로 작은 섬유를 의미한다. 상기 직경은 일반적으로 약 1 ㎛ 미만 내지 최대 100 ㎛ 범위의 것이다. 대개 상기 섬유의 직경은 약 1 내지 약 50 ㎛이다. 일단 조립되고 나면, 최종 제품은 개시된 구조체 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 섬유는 하나의 열가소성 층으로 조합될 수 있으며, 둘 이상의 열가소성 층이 조합될 수 있고, 직포는 부직포와 조합되어 필름 또는 다른 유사 구조체 상에 적층될 수도 있다. 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않으면서 본 발명의 다양한 조합물 또는 상기 구조체들의 다양한 조합물이 제조될 수 있다.
본 발명과 관련하여 "용기"라는 용어는 이의 통상의 의미로 사용된다. 용기는 보이드 또는 체적공간을 둘러싸는 구조체를 포함할 수 있고, 용기는 흡착제 물질 또는 이의 코팅을 포함할 수 있다. 예를 들어, 용기는 용기 내에 담겨 있는 작은 조각의 흡착제 물질을 포함하는 체적공간을 둘러쌀 수 있다. 그러한 용기는 본 발명의 증기상 또는 대기를 밀폐시킬 수 있는 사실상 임의의 물품을 포함할 수 있다. 용기는 셀룰로스, 플라스틱, 열경화성 수지, 금속 및 다른 통상의 패키징 물질을 비롯한, 사실상 임의의 물질로부터 제조될 수 있다. 용기는 사실상 임의의 기하학적 형상 또는 치수를 가질 수 있다. 용기의 내부 체적공간은 작게는 10 mm 내지 100 ℓ보다 큰 범위일 수 있지만, 전형적으로 그 크기는 약 100 밀리미터 내지 4 ℓ 범위이다. 용기의 구성은 가요성 플라스틱, 강성 및 반강성 시트, 블로우 성형된 플라스틱병, 절첩식 및 접착식 판지 물질, 플라스틱 및 셀룰로스 봉투 및 다른 용기 구성을 비롯한, 사실상 임의의 구성일 수 있다.
도 1은 테스트 셀의 횡단면이다.
도 2는 섬유 직경 변화에 따라 섬유 표면적이 변하는 것을 나타낸 그래프이다.
흡착성 조성물은 표면상에 폴리알킬렌이민(PEI)과 함께 조합된, Fe(III)), 페레이트 염 또는 Fe(OH)3을 비롯한, 제2철의 철 공급원을 포함한다. 중합체 조성은 중합체 매스를 기준으로 한 유효량의 흡착제를 포함함으로써 변형될 수 있다.
조성물을 기준으로 한 흡착제 조성물의 고체 함량
성분 제1 흡착제
실시양태
( Wt .%) 		제2 흡착제
실시양태
( Wt .%) 		제3 흡착제
실시양태
( Wt .%)
폴리에틸렌이민 1.8-80 15-65 20-60
Fe(III) 화합물 1.0-85 15-70 20-65
임의적 실리카 - - 1-30
임의적 CD - 1-10 -
전체 중합체 조성물을 기준으로 한 중합체 조성
성분 제1 중합체
실시양태
( Wt .%) 		제2 중합체
실시양태
( Wt .%) 		제3 중합체
실시양태
( Wt .%)
중합체 75-98 80-95 85-95
폴리에틸렌이민 0.1-35 0.5-30 1-20
Fe(III) 화합물 0.1-35 0.2-30 1-20
임의적 실리카/CD 0.1-10 0.5-5
코팅된 물질 상의 중합체 조성물을 기준으로 한 코팅
성분 제1 실시양태
( Wt .%) 		제2 실시양태
( Wt .%) 		제3 실시양태
( Wt .%)
중합체 75-98 80-95 85-95
폴리에틸렌이민 0.1-10 1-9 2-8
Fe(III) 화합물 0.1-15 0.2-10 0.3-9
임의적 실리카 0.1-10 0.5-5
임의적 CD 0.1-10 0.5-5
흡착성 조성물은 층 또는 코팅 형태일 수 있고, 이는 또한 실리카, CD(사이클로덱스트린), 치환된 사이클로덱스트린(치환된 CD) 또는 펜던트 CD 모이어티를 포함하는 중합체를 포함할 수 있다. 흡착제 및 임의적 성분을 포함하는 상기 물질은 통상의 프로세싱 기술을 사용하여 각종 유용한 필름, 시트, 섬유, 부직포 웹, 모놀리스식 구조체, 또는 다른 성형체로 코팅 및 적층될 수 있다. 이러한 유용한 형태는 용기 구성에 도입될 수 있다.
기체 또는 증기를 형성할 수 있는 사실상 임의의 화학 종은 불요 또는 표적 물질일 수 있다. 불요 또는 표적 물질은 이동성 유체, 기체 스트림 또는 액체 중에, 또는 밀폐된 체적공간 또는 밀폐된 주변 증기상 중에 기체, 증기, 또는 액체 또는 고체의 분산물로서 존재할 수 있다. 이러한 물질은 대개 악취, 자극성 물질, 또는 불쾌하거나 불쾌하지 않은 냄새를 풍기는 화합물이다. 이러한 화합물의 화학 물질 계열로는 탄화수소 C3 + 알콜 또는 산, 황 조성물, 아민을 포함하고, 이는 알칸, 알켄, 알킨, 알칸 티올, 알킬 술피드, 알콜, 알데히드, 아민, 카복실산, 에테르, 및 케톤을 포함할 수 있다. 화합물의 비제한적인 예로는 H2S, 메탄티올, 에탄티올, 1-프로판티올, 2-프로판티올, 2-부탄티올, 카보닐 술피드, 메틸 알릴 술피드, 메틸 술피드, 디메틸 디술피드, 디메틸 트리술피드, 에틸 술피드, 메틸 프로필 술피드, 알릴 머캅탄, 포름산, 포름알데히드, 아세트알데히드, 아크롤레인, 디아세틸, 디메틸 에테르, 디에틸 에테르, 메틸아민, 디메틸아민 트리메틸아민, 에틸메틸아민, 부틸아민, 사이클로프로필아민, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 에틸렌, 아세틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 2-부텐, 알렌, 이소부텐, 1,3-부탄디엔, 1-부틴, 2-메틸프로펜, 2-메틸-2-부텐, 사이클로프로판, 사이클로부탄, 메틸사이클로프로판 등을 포함한다. 이들 악취 중 다수는 구강 구취 중에 존재한다.
상기와 같은 물질은 5 ppb 이상 또는 약 15 내지 0.010 ppm(10 ppb)인 농도로 존재할 수 있고, 해당 농도를 인간이 감지할 수 없는 농도로 까지, 또는 생물학적 반응을 일으키지 않는 한계로까지 감소시키고자 하는 본 발명의 흡착 특징의 대상일 수 있다. 불쾌감 한계란 불요 또는 표적 물질을 감지하는 데 있어서 개인에게 유해한하거나 유쾌하지 않는 한계를 의미한다. 생물학적 반응을 일으킬 수 있는 한계란 페로몬, 또는 에틸렌과 같은 기체 호르몬이 생물학적 유기체에 바람직한 결과를 일으킬 수 있는 양을 의미한다.
흡착제로서 사용되는 폴리에틸렌이민은 사이클릭 단량체 에틸렌 이민을 중합화시킴으로써 제조된 폴리아민이다. 전형적인 중합체는 1차 말단기(-NH2), 중합체 내부와 쇄 분지 내의 2차 아민기(-NH-), 및 분지점의 3차 아민기를 함유할 수 있다. 선형 폴리에틸렌이민(PEI)은 말단 1차 아민기를 가진 2차 아민을 주로 포함한다. 분지형 PEI는 1차, 2차 및 3차 아미노기를 포함한다. 선형 PEI는 실온에서는 고체이며, 분지형 PEI는 모든 분자량에서 액체이다. 선형 폴리에틸렌이민은 온수 또는 냉수에 용해되며, 낮은 pH에서 메탄올, 에탄올 또는 클로로포름에 용해되고, 벤젠, 에틸 에테르 및 아세톤에서는 용해되지 않는다. 폴리에틸렌이민(CAS 등록 번호 09002-98-6)은 하기의 일반식으로 표현된다:
H(-NHCH2CH2-)XNH2; 또는
H(NA1CH2CH2-)x (NA1 2CH2CH2-)X (-NA1CH2CH2-NH)XH(여기서, 각각의 A1은 독립적으로 수소, 알콕시기 또는 선형 또는 분지형 폴리에틸렌이민기이고, 여기서, 각각의 x는 독립적으로 5 내지 20,000이다).
폴리에틸렌이민의 평균 분자량은 약 500 내지 약 1,000,000이고; 바람직하게 약 2,000 내지 약 800,000이고; 더욱 바람직하게, 약 10,000 내지 약 750,000이고; 가장 바람직하게 약 50,000 내지 약 750,000이고. 추가 물질의 비제한적인 예로는 에피클로로히드린 변형된 PEI, 에톡실화된 폴리에틸렌이민, 폴리프로필렌이민 디아민 덴드리머, 폴리 (1,2-디하이드로-2,2,4-트리메틸퀴놀린), 및 폴리(디메틸아민-코-에피클로로히드린-코-에틸렌디아민)을 포함한다.
구성물에 유용한 바람직한 Fe(III) 화합물로는 독특한 철 화학양론의 결과로서, 제2철 옥시 수산화물로서도 알려져 있는 수산화제2철 Fe(OH)3 또는 페레이트 염을 포함한다. 전형적으로, Fe(III) 화합물은 중합체와 조합되고, 이는 흡착제 층으로 코팅되고, 코팅 및 최종 조립 후, Fe(III)은 전형적으로 수산화제2철로 전환된다. 철 III(Fe(III)) 화합물의 각종 공급원을 사용하여 활성 흡착제 물질을 형성할 수 있다.
Fe(III)의 공급원은 철을 제공하는 임의의 물질일 수 있고, 이는 카보닐 철, 철 염, 킬레이팅된 철, 캡슐화된 철, 철 착제, 및 이의 혼합물을 포함할 수 있다. 본 발명에 의해 고려되는 Fe(III)의 공급원의 예로는 제2철 할라이드, 예컨대, FeCl3, 시트르산철, 니트릴로트리아세트산철(Fe(III)-NTA), Fe(OH)e, 시트르산철 암모늄, Fe(NO3)3, Fe2(SO4)3, 산화제2철 수화물, 황산철 암모늄, 시트르산철 나트륨, 에데트산철 나트륨, 아세트산철, 인산철, 피로인산철, 푸마르산철 등 중 임의의 것을 포함한다. 코팅 이전 또는 이후 Fe(III)으로 산화될 경우, 제1철 염이 사용될 수 있으며, 이는 숙신산철, 수산화제1철, 질산제1철, 탄산제1철, 피로인산철 나트륨, 타르타르산철, 타르타르산철 칼륨, 및 유기 제2철 화합물을 포함한다.
바람직한 Fe(III) 공급원으로는 수산화제2철, 알칼리 금속 페레이트, 염화제2철, 시트르산철, 질산제2철, 니트릴로트리아세트산철, 고성능(powered) 제2철 옥시 수산화물, 다른 유사 철 염, 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
제2철 형태의 많은 철 화합물은 기재 상의 미분화된 형태의 활성제 중의 악취, 예컨대, 휘발성 황 화합물을 제거할 수 있다. PEI와 조합된 Fe(OH)3의 공급원이 종래 케미스트리에서 달성되지 않는 정도의 동적 제거를 제공하였다는 것이 테스트를 통해 밝혀졌다. 제거는 입자 크기, 형태, 및 표면적을 비롯한, 표면 성질과 직접적인 관계가 있었다. PEI와 조합된 Fe(OH)3의 표면은 유사한 Fe2O3 및 PEI의 조합보다 더 우수한 제거 특징을 가진다.
산업상 적용에서, 염화철(III)은 하수 처리 및 식수 정제에 사용된다. 다른 적용에서, 약간 염기성을 띠는 물 중의 FeCl3은 수산화물 이온과 반응하여 수산화철(III) 플록을 형성하거나, 더욱 정확하게는 산화제2철 수산화물로도 알려져 있는 FeO(OH)로 화학식으로 표시된다:
Fe3 + + 4 OH- Fe(OH)4 -→FeO(OH)2 _·H2O.
많은 종은 더빙된 산화철(III) 수산화물이다. 이러한 화학 물질은 철의 산화 수산화물이고, 이는 무수(FeO(OH)), 또는 수화된 (FeO(OH)-nH2O) 형태로 존재할 수 있다. 일수화물(FeO(OH)H2O)은 다르게는 수산화철(III)(Fe(OH)3)로서 기술될 수 있고, 이는 또한 수화된 산화철로도 알려져 있다. 활성 수산화제2철은 BET 표면적이 235 ± 8 ㎡·g-1인, 고도의 다공성을 띠는 흡착제이다(미세공극 부피는 대략 0.0394±0.0056 ㎤·g-1이고, 중간공극 체적은 대략 0.0995±0.0096 ㎤·g-1인 메조스피어).
산화철(III) 수산화물은 전형적으로 수용액 중 수산화나트륨, 수산화칼륨, 또는 중탄산나트륨과 염화제2철을 반응시킴으로써 수득될 수 있다:
FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3NaCl
FeCl3 + 3KOH → Fe(OH)3 + 3KCl
FeCl3 + 3NaHCO3 → 3NaCl + Fe(OH)3 + 3CO2.
소량의 Na+, K+, 또는 NaCl 염은 이러한 합성 특징의 결과로서 코팅에 남아있게 된다.
별법으로, 칼륨철산염(K2FeO4)의 산환환원 반응을 통해 녹 유사 산화철이 형성되는데, 이는 환경상 무해하며, "친환경 산화제"로 기술되었다. K2FeO4는 물과의 접촉시, 분해되고, 그 결과로 산소가 발생되고, 수산화제2철이 형성된다는 사실에 의해 제시되는 바와 같이 반응성을 띤다:
4 K2FeO4 + 10 H2O → 3 02 + 4 Fe(OH)3 + 8 KOH
임의적으로, 구성은 CD 화합물 또는 3가지 형태의 비정질 실리카-실리카 겔, 습식 실리카 및 건식 실리카 중 하나를 포함할 수 있다.
바람직한 물질의 입자 크기는 약 0.001 내지 103 또는 0.050 내지 700 ㎛ 범위이고, 바람직한 물질의 표면적은 약 60 내지 750 ㎡·g-1 또는 200 내지 1,000 ㎡·g-1 범위이다. 본 발명의 조성물은 Fe(III) 화합물 및 폴리에틸렌이민 물질을 중합체 내로, 또는 코팅 액체로 분산시킴으로써 제조된다. 한 실시양태에서, 흡착 장치는 Fe(III) 폴리에틸렌이민 물질 표면에 상대적으로 큰 표면을 도입시키기 위한 목적으로 CD와 함께, 또는 실리카 물질과 함께 사용될 수 있다.
실리카 입자는 본 발명의 물질의 표면적을 증진시키는 데 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에서 사용하기에 바람직한 실리카 겔 입자는 1 gm당 큰 표면적을 가지는, 상대적은 작은 입자 크기 물질이다. 이산화규소(SiO2)의 한 형태인 합성 비정질 실리카(CAS 번호 7631-86-9)를 제조함으로써 천연적으로 발생된 비정질 실리카, 예컨대, 규조토와 구별지을 수 있다. 인공 제품으로서, 이는 95% 초과로 순수한 비정질 실리카인 반면, 천연적으로 발생된 비정질 실리카는 또한 결정질 형태의 실리카도 함유하고 있다. 비정질 실리카는 이의 상이한 제조 공정을 특징으로 하는 2가지 형태-습식 실리카 및 실리카 겔을 포함하는 습식 공정 실리카(CAS 번호 112926-00-8), 및 건식 또는 발열성 실리카를 포함하는 열 공정 실리카(CAS 번호 112945-52-5)로 추가로 나누어질 수 있다. 건식 실리카는 본질적으로 비다공성인 반면, 습식 실리카는 일부 미세공극(>0.3 ㎛)을 함유하며, 실리카 겔은 고도로 다공성이며, 0.0001 내지 1 ㎛ 범위의 공극 크기를 제공하는 거대공극, 중간공극 및 미세공극들을 함유한다. 공극 크기는 원통형 공극의 직경으로 측정되는 공극의 폭, 또는 슬릿의 마주보는 벽들 사이의 거리로서 정의된다. 건식 실리카는 데구사 코포레이션(Degussa Corporation)(에어로실(Aerosil)) 및 카보트 코포레이션(Cabot Corporation)(Cab-O-Sil)에 의해 상업적으로 제조된다. 실리카 겔은 W.R. 그레이스(W.R. Grace)(다비실(Davisil)) 및 머크 케미칼즈(Merck Chemicals)에 의해 제조된다.
사이클로덱스트린은 변형되지 않은 물질로서, 치환된 물질로서, 또는 CD 그래프팅된 중합체 물질로서 사용될 수 있다. CD는 예컨대, CD 글리코트랜스퍼라제(CGT아제)와 같은 특정 효소의 작용에 의해 형성되는 α-D-글루코스의 사이클릭 올리고머이다. 각각 6, 7 및 8개의 α-1,4-연결된 글루코스 단량체로 구성된 3가지 CD(α, β 및 γ)가 상업적으로 이용가능하다. 이들 올리고당에 대해 가장 안정적인 3차원 분자 구조는 1차 및 2차 하이드록실기를 제공하는 더 작은 및 더 큰 토로이드 공동을 가진 토로이드이다. 글루코스 단량체들의 특이적인 커플링을 통해 CD는 특정 부피의 중공 내부를 포함하는 강성의 원뿔대형 분자 구조를 가지게 된다. CD는 치환된 CD 또는 펜던트 CD 모이어티를 가진 중합체로서 사용될 수 있다. CD 분자는 글루코스 모이어티의 6번 위치에 있는 1차 하이드록실과의 반응, 및 2번 및 3번 위치에 있는 2차 하이드록실과의 반응에 이용가능하다. CD 분자의 기하학적 구조 및 고리 치환기의 화학적 성질로 인해, 모든 하이드록실기는 반응성에 있어서 동일하지는 않다. 그러나, 적절한 관리 및 효과적인 반응 조건이 주어진다면, 실질적으로 건식 CD 분자가 반응하여 치환된 또는 그래프팅된 CD를 얻을 수 있다. 원하는 경우, 선택된 치환기를 가진 CD, 즉, 1차 하이드록실에서만 치환되거나, 하나 또는 둘 모두의 2차 하이드록실기에서만 선택적으로 치환된 것 또한 그래프팅될 수 있다. 2개의 상이한 치환기 또는 3개의 상이한 치환기를 가는 유도체화된 분자의 지정 합성 또한 가능하다. 이들 치환기는 무작위로 배치되거나, 특정 하이드록실로 지정될 수 있다. 그래프팅 반응의 부위에 있도록 이들 치환기를 선택할 수 있다. 예를 들어, CD의 알콜 유도체(예컨대, 하이드록시에틸 및 하이드록시프로필) 및 아미노 유도체를 중합체 골격 상의 한 치환기와 반응시켜 그래프팅된 CD를 제조할 수 있다.
치환된 CD 물질을 제조하는 바람직한 제조 방식은 CD 분자의 1차 또는 2차 하이드록실에서의 반응을 포함한다. CD의 하이드록실 작용기를 치환기 형성 반응물과 반응시키는 것을 의미한다. CD 분자의 1차 또는 2차 고리 하이드록실 상의 에스테르 또는 에테르 결합의 형성은 주지된 반응을 포함한다. 본 특허 개시내용의 목적을 위해, CD에 대한 "치환도(D.S.: degree of substitution)"라는 용어는 CD 고리의 각 글루코스 모이어티 상의 치환기의 통계학상의 평균 개수를 의미한다.
본 발명은 또한 펜던트 CD 모이어티를 가진 중합체를 포함할 수 있다. 상업적 중합체 작용화는 예를 들어, 당업계에 공지된, 용액, 용융 및 고체 상태 경로를 사용하여 달성될 수 있다. 일반적으로 본 공정을 통해 단량체가 중합체 상에 공유결합하게 된다. 예를 들어, 올레핀과 다른 단량체, 예컨대, 비닐 단량체의 공중합체로, 이것이 주로 올레핀부(portion)를 구성하는 것인 것을 비롯한, 폴리올레핀 중합체가 사용될 수 있다. 본 개시내용에서 유용한 폴리올레핀으로는 예를 들어, 폴리(에틸렌) 또는 PE, 폴리(프로필렌) 또는 PP, 폴리(에틸렌-코-프로필렌) 또는 PEP, 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/에틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-α.-옥텐 공중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 및 유사 중합체 및 공중합체를 포함한다. 폴리올레핀은 불포화 화합물, 예컨대, 불포화 무수물 및 카복실산으로 작용적으로 변형될 수 있다. 추가로, 예를 들어, 에틸렌-아크릴레이트(에틸 또는 부틸)-말레산 무수물, 에틸렌-메틸 아크릴레이트-글리시딜 메타크릴레이트의 변형된 3원 중합체, 및 유사 중합체가 존재할 수 있다. 실시양태에서, 임의의 패키징 등급의 비닐 중합체가 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 변형된 중합체는 용융 지수가 약 0.7 내지 1,800 g·10 min-1인 중합체로부터 유도될 수 있다. 다른 실시양태에서, 본 발명의 변형된 중합체는 용융 지수가 약 1 내지 약 1,200 g·10 min-1인 중합체로부터 유도될 수 있다.
작용화된 폴리올레핀은 본 발명의 코팅과 함께 사용될 수 있거나, CD 펜던트 중합체와 함께 블렌딩될 수 있다. 작용화된 폴리올레핀은 예컨대, 식품 산업용 다중층 필름 및 병에서의 압출 또는 공압출 연결 수지, 자동차 산업용 엔지니어링 중합체 및 플라스틱 연료 탱크 연결 수지용 상용화제, 케이블용 및 지붕 공사 건축에서 사용되는 충전재용 무할로겐 중합체의 가요성화와 혼화성화, 및 유사 적용과 같이 광범위하게 산업상 적용된다. 본 개시내용에서 유용한 작용화된 폴리올레핀은 예를 들어, 말레이트화된 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌(아토피나 케미칼즈 인코퍼레이티드(Atofina Chemicals Inc.: 미국 펜실베니아주 필라델피아)의 오레박크(OREVAC) 및 로트릴(LOTRYL), 및 이퀴스타 케미칼즈 L.P(Equistar Chemicals L.P: 미국 텍사스주 휴스톤)의 플렉사르(PLEXAR) 및 인터글레이트(INTEGRATE) 수지, 듀폰 컴퍼니(DuPont Co.: 미국 윌밍턴 [Wilmington])의 푸사본드(FUSABOND) 수지, 만나스(Manas: 터키 Ankara)의 OPTM 수지, 미츠 케미칼즈(Mitsui Chemicals: 미국 뉴욕주 라이브룩)의 애드머(ADMER) 수지, 및 엑손/모빌 코포레이션(Exxon/Mobil Corp.: 미국 텍사스주 어빙)의 엑셀로(EXXELOR), 말레산 무수물 작용화된 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA-MA, 예컨대, 아토피나의 오레박크 EVA-MA 또는 듀폰의 푸사본드 C 시리즈 EVA-MA); EPDM(예컨대, 에틸렌-프로필렌-부탄디엔 또는 에틸렌-프로필렌-1,4-헥사디엔 중합체) 에틸렌/1-부텐 공중합체, 에틸렌/1-헥센 공중합체, 에틸렌/1-옥텐 공중합체, 에틸렌-n 부틸 아크릴레이트-말레산 무수물 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트-말레산 무수물 3원 중합체, 또는 에틸렌 및 글리시딜 메타크릴레이트의 공중합체를 포함한다. 올레핀성이 아닌 다른 중합체 또한 본 발명의 실시양태에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 스티렌-말레산 무수물(SMA) 공중합체가 특히 유용한 반응성 공중합체 군이다. SMA 공중합체는 예를 들어, A. 술만 인코퍼레이티드(A. Schulman Inc.: 미국 오하이오주 애크런)의 힐로이(Hiloy) SMA 공중합체, 제너럴 일렉트릭 컴퍼니(General Electric Co.: 미국 코네티컷주 페어필드)의 프리벡스(Prevex), 노바 케미칼즈 오브 캘거리(NOVA Chemicals of Calgary: 미국 펜실베니아주 앨버타 문 타운쉽)의 다이락(Dylark) SMA로서 이용가능하다. 에틸렌-프로필렌-1,4-헥사디엔 중합체는 하기와 같이 표시될 수 있으며: 여기서 x, y 및 z 는 예를 들어, 약 70 내지 90 wt% 에틸렌, 약 10 내지 30 wt% 프로필렌 및 최대 약 5 wt% 1,4-헥사디엔을 얻을 수 있도록 선택될 수 있고, R1 및 R2는 유사한 기, H 또는 말단기일 수 있다.
SMA 공중합체를 형성하기 위한 스티렌과 말레산 무수물과의 공중합은 말레산 무수물 작용기를 제공하는 바, 해당 물질이 폴리스티렌보다 더 높은 유리 전이 온도를 가지게 하고, 화학적 반응성을 띠게 한다. 종종 SMA 공중합체는 말레산 무수물의 상호작용 또는 반응이 바람직한 계면 효과를 제공하는 블렌드 또는 복합재로 사용된다. SMA는 자동차 산업에서 실내 부품의 사출 성형 및 열 성형을 위해 활용된다. 폴리스티렌보다 SMA가 우세한 것은 이의 열 변형 온도가 더 높기 때문이며, 이는 자동차 용도를 위해 필요하다. 또한 SMA 공중합체는 반응성 말레산 무수물 모이어티으로 인해 결합제 중합체로서도 광범위하게 사용되어 왔으며, 이러한 말레산 무수물 모이어티는 조절가능한 표면 에너지 및 화학적 혼화성을 제공하는 기 또는 기들을 사용하여 쉽게 작용화될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 번호 제5,576,145호 및 제5,698,370호, 및 제5,773,518호(Keil 등)에는 말레산 무수물 잔기가 2종의 비혼화성 중합체 사이에 계층간 접착성을 제공하는 수단으로서, 분자량이 100 초과인 알킬, 아릴, 사이클로알킬, 알크아릴, 또는 아릴알킬 알콜의 약 50 내지 약 65 몰%까지 모노 에스테르화된, SMA계 결합제 중합체가 개시되어 있다.
CD와 그래프팅되어 본 발명의 CD 그래프팅된 중합체를 형성할 수 있는 또 다른 유용한 중합체는 폴리프로필렌이다. 상업적으로, 폴리프로필렌에 결합된 말레산 무수물은 예를 들어, 허니웰 퍼포먼스 프로덕츠(Honeywell Performance Products: 벨기에 헤벌리) 또는 시그마 알드치리 컴퍼니(Sigma Aldrich Company: 미국 미주리주 세인트 루이스)로부터 입수가능하다. 그러나, 폴리프로필렌의 용융 압출 스트림에 말레산 무수물을 첨가시키는 압출 반응에서와 같이, 말레산 무수물을 폴리프로필렌에 쉽게 첨가시킬 수도 있다. 이러한 반응 방식에서, CD를 압출 경로에서 하류 추가로 첨가하는 것이 유리할 수 있는데, 여기서, CD는 변형된 폴리프로필렌 상의 말레산 무수물기와 반응할 수 있다. 예컨대, 과산화수소와 같은 라디칼 공급원을 사용하여 말레산 무수물을 폴리프로필렌에 혼입시키는 일반 반응 방식은 하기에 제시되어 있다.
본 개시내용의 펜던트 CD 조성물을 가진 중합체는 예를 들어, 용융 중합체와 CD가 압출기를 통해 수송됨에 따라 CD가 작용화된 폴리올레핀과 반응하여 함유하는 반응 생성물을 형성하도록 하는 온도에서 건식 CD 또는 그 유도체(수분 <0.10%), 작용화된 폴리올레핀 및 임의적으로 제2 폴리올레핀을 압출기에 공급하여 반응 압출법을 이용하여 제조될 수 있다. 유용한 중합체 중 한 부류는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 관련 공중합체 및 3원 중합체를 포함하는, 폴리올레핀이다. 일부 실시양태에서, 사이클로덱스트린(CD), 치환된 CD 또는 펜던트 CD 모이어티를 가진 중합체의 혼합물을 사용할 수 있거나, 또는 변형되지 않은 폴리올레핀 수지와 함께 블렌딩될 수 있다. 본 실시양태에서, 변형되지 않은 열가소성 수지의 용융 지수는 약 0.5 내지 1,800 g·10 min-1일 수 있고, 변형된 중합체는 용융 지수가 약 0.7 내지 1,500 g·10 min-1, 또는 약 1 내지 1,200 g·10 min-1인 중합체로부터 유도될 수 있다. 또 다른 부류의 유용한 중합체는 폴리에스테르이다.
층을 통과하거나, 복합재를 통과하는 대기 유량의 범위는 적용 분야에 따라 1 내지 50 ℓ·min-1, 5 내지 20 ℓ·min-1(16.6 내지 833.3 ㎤·sec-1 또는 83 내지 333 ㎤·sec-1)일 수 있다. 페이스 마스크에서, 부피는 흡기량/호기량(남성의 폐기량 대 여성의 폐기량)이고, 정상 호흡 또는 빠른 호흡을 통해 섬유와의 접촉 시간은 약 0.1 내지 0.01 sec 미만, 및 약 0.05 내지 0.01초가 된다. 일반 정적 또는 동적 H2S 스크러빙 공정을 위해서는 수분간의 접촉 시간이 요구된다. 실리카-모놀리스 상의 일부 PEI 코팅의 접촉 시간은 선형 유동 기준으로 0.1 내지 0.2 sec 범위이다. 개시된 흡착제/흡착제 구조는 극도로 낮은 H2S 내지 Fe(OH)3/PEI/섬유 표면 접촉 시간인 경웨 효과적일 수 있다. 동적 테스트 대신 정적 테스트를 사용하면, 대부분의 코팅은 표면적/기하학적 구조, 및 악취, Fe(III) 및 PEI 농도에 따라 일부를 제거할 수 있다. 동적 테스트에서, PEI와 조합된 양이온 및 페레이트 음이온 (FeO4)-2, 예컨대, 나트륨 Na2(FeO4) 또는 칼륨철산염 K2(FeO4) 또는 Fe(OH)3은 제거를 증진시킨다. 페레이트 화합물은 마스트 층에서 Fe(OH)3으로 전환된다.
유용한 구성물은 기재 상에 활성 농도의 Fe(III) 및 PEI를 포함하는 기재를 포함할 수 있거나, 기재는 Fe(III) 및 PEI로 이루어진 코팅을 포함할 수 있다. 상기 기재는 섬유, 필름, 패브릭(직포 또는 부직포) 시트, 강성 또는 반강성 층 또는 다른 물품일 수 있다. 구성물은 구성물의 화합물로서, 또는 제거층으로서 흡착제를 가지는 단일층 또는 다중층 조립체를 사용할 수 있다. 구성물을 지나서 또는 그를 통해 통과하는 동적 스트램으로부터 악취 물질을 제거할 수 있는 활성 화학 물질을 포함하는 제거층은 흡착을 개선시킬 수 있다.
제거층은 흡착제를 기재 물질과 함께 블렌딩시키거나, 구조체 또는 기재를 Fe(III) 화합물 및 폴리에틸렌이민으로 이루어진 용액으로 코팅시킴으로써 제작될 수 있다. 기재는 필름, 섬유, 시트, 반강성 또는 강성 시트, 용기, 부직포 또는 직포 등과 같은 형태의 임의 물질일 수 있다. 기재는 천연 또는 합성 중합체일 수 있다.
유용한 기재 물질의 예로는 천연 물질 또는 합성물, 예컨대, 부직포 폴리에스테르; 합성 부직포 폴리프로필렌 및 천연 면직물 교락된 물질이 있다. 기재 물질은 폴리올레핀(예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌), 폴리락트산, 폴리에스테르(PET, CPET & rPET), 나일론, 아세테이트, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 폴리우레탄, 폴리-α-올레핀예컨대, 폴리부탄디엔 및 폴리 α-옥텐, 및 폴리아미드, 예컨대, 나일론-6 및 나일론-6,6, 폴리우레아, 폴리카보네이트, 폴리에테르, 폴리케톤, 폴리(비닐 클로라이드), 플루오로중합체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 실리콘 중합체는 유용한 물품을 형성하는 데 통상 사용되는 중합체이다. 유사하게, 상업적으로 유용한 많은 공중합체, 3원 중합체 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리에스테르, PLA 중합체 및 공중합체, 아크릴로니트릴-부탄디엔-스티렌(ABS), 폴리(에틸렌 옥시드)-코-(프로필렌 옥시드), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리(에테르-에테르-케톤) 등은 다양한 최종 용도의 적용을 위해 유용한 공중합체 및 3원 중합체이다. 필름 또는 섬유로 형성될 수 있는 임의의 다른 중합체 및 공중합체가 사용될 수 있다. 시트 또는 직포 및 이의 조합으로 형성될 수 있는 목화 또는 셀룰로스를 포함하는 천연 섬유가 사용될 수 있다.
폴리에스테르는 일반적으로 그로부터 많은 용기, 부직포, 및 각종 다른 물품이 제조될 수 있는, 유용한 중합체 부류이다. 폴리에스테르의 용도로는 공계류 중인 미국 특허 출원 시리얼 번호 제10/163,817호에 기재된 적용 분야들을 포함한다. 본 발명과 블렌드로 혼입되거나, 본 발명으로 국부적으로 코팅될 수 있는 한 가지 유용한 폴리에스테르 물질은 폴리락트산, 또는 폴리락티드(PLA)이다. PLA는 재생가능한 자원으로부터 유도되는 생분해성, 열가소성, 지방족 폴리에스테르이며, 일반 반복 단위는 --CH(R)--C(O)--O-이다. PLA는 가장 일반적으로는 예컨대, 옥수수 전분 또는 사탕수수와 같은 출발 물질로부터 형성된다. 박테리아 발효를 사용하여 락트산을 생성하며, 락트산은 올리고머화에 이어 촉매 이량체화되어 개환 중합을 위한 락티드 단량체를 형성한다. 이는 가장 일반적으로 옥탄산 제1주석 또는 염화주석(II) 개환 촉매를 사용하여 개환 중합을 통해 고분자량 형태로 쉽게 제조될 수 있다. PLA는 대부분의 열가성 물질과 같이 섬유(예를 들어, 종래의 용융 방사 공정을 이용) 및 필름으로 가공될 수 있다. 카길 코포레이션(Cargill Corporation)의 전액출자 자회사인 네이쳐워크스 LLC(NatureWorks LLC)는 네이쳐워크스(NatureWorks) 폴리머란 상표하에 PLA를 생산한다. PLA를 시판 중인 다른 회사들로는 토요타(Toyota)(일본), 하이카일(Hycail)(네델란드) 및 갈락틱(Galactic)(벨기에)이 있다. PLA는 생분해성이기 때문에, 식품 패키징, 완충재(loose fill) 패키징, 및 일회용 용기와 같은 물품용 바이오플라스틱의 제조에 이용될 수 있다. 또한 PLA는 섬유로 제조될 수 있다.
다양한 실시양태에서, 기재는 흡착제 이외에도, 천연 및 합성 섬유의 혼합물; 반응성 섬유; 소거 섬유(예컨대, 제올라이트, 활성탄, 및 유사 소거제); 생분해성 중합체 물질, 예컨대, 폴리락트산; 감소된 기본 중량; 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 용기는 예컨대, 호흡성; 신장성; 형상 또는 본체 순응성; 천과 비슷한 미학 및 질감; 경도; 고강도; 투명도 또는 불투명도; 부드럽거나 패턴화된 표면 등과 같은 다양한 특성을 부여받을 수 있다.
본 조성물은 밀폐된 대기 또는 증기상 내부의 불요 또는 표적 물질의 농도를 감소시키는 것에 관한 것이다. 이러한 대기 또는 증기상은 대개 용기 내부에 담겨 있고, 실질적으로 용기에 둘러싸여 있다. 본 발명의 용기의 중요한 특징은 본 발명의 대기 또는 증기상을 밀폐시키고, 밀폐된 대기 또는 증기상으로부터 본 발명의 불요 또는 표적 조성물의 농도를 감소시키고자 하는 목적을 위해 본 발명의 조성물로부터 제조될 수 있거나, 그와 함께 조합될 수 있다는 점이다. 이와 관련하여, 본 발명의 용기를 제조함에 있어서, 본 발명의 조성물은 용기를 제조하는 물질 내로 혼입될 수 있다. 예를 들어, PET 음료 용기는 PET 플라스틱 용기내에 담겨 있는 증기상 내에서 형성될 수 있는 바람직하지 못한 또는 표적 물질의 농도를 감소시킬 수 있는 본 발명의 Fe(III) 및 PEI 화합물 및 다른 물질을 함유하는 열가소성 폴리에스테르로부터 제조될 수 있다. 별법으로, 상기 용기는 용기의 내부를 흡착제 조성물로 코팅함으로써 제조될 수 있다.
별법으로, 인서트는 용기의 내부에 이를 배치시킴으로써 사용될 수 있다. 인서트 물질은 본 발명의 조성물로부터 제조될 수 있거나, 본 발명의 조성물에 의해 코팅될 수 있고, 인서트가 흡착할 수 있고, 본 발명의 내부 구조 내부에 담겨있을 수 있는 한, 본 발명의 조성물은 불요 또는 표적 조성물의 농도를 감소시킬 수 있다. 본 발명의 조성물, 또는 본 발명의 조성물로 코팅된 물질을 포함하는 인서트는 다양한 실시양태를 취할 수 있다. 예를 들어, 가요성 식품용 포장지를 본 발명의 조성물로 코팅할 수 있다. 이러한 포장지는 열가소성 물질로부터, 또는 셀룰로스성 또는 종이 유도 조성물로부터 제조될 수 있다. 상기와 같은 포장지는 주요 포장 구조체로서 사용되거나, 식품을 함유하는 내장 봉투, 예를 들면, 아침 식사 씨리얼용 내장 봉투에 사용되는 것과 같은 것을 포함할 수 있다. 본 발명에서 열가소성 조성물은 식품을 패키징하는 데 유용한 사실상 임의의 형상 또는 구조로 형성될 수 있고, 본 발명의 코팅 조성물은 패키징 기술에 유용한 사실상 임의의 용기 표면 상에 코팅될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 흡착제 조성물을 포함하는 다공성 부직포(스펀본드 또는 멜트블로운) 또는 직포이다. 상기 패브릭은 동적 스트림으로부터, 또는 패키징의 밀폐된 대기로부터 불요 또는 표적 물질을 연속하여 감소시키는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 조성물은 사셰 형태로 사용될 수 있다. 사셰는 본 발명의 조성물을 미립자 필름 또는 섬유 형태로 함유할 수 있다. 별법으로, 사셰는 본 발명의 조성물로부터 제조된 섬유 또는 필름으로 제조될 수 있고, 본 발명의 물질을 함유하도록 형성될 수 있다. 본 발명자들의 발명의 사셰는 투과성의 다공성 또는 비다공성 물질로부터 제작된 중공형 용기를 포함한다. 이러한 용기는 봉투, 시트, 부직포 또는 직포 포멧을 포함하나, 이에 한정되지 않는 임의의 형태를 취할 수 있다. 접착성 폐쇄, 열 접착 기술 또는 봉제를 비롯한 임의의 폐쇄 기술을 이용하여 용기를 밀폐시킬 수 있다. 다공성 물질은 본 발명의 표적 흡착제에 대해 다공성이다. 본 발명자들의 발명의 사셰는 밀폐공간으로 형성될 수 있는 투과성 또는 다공성 물질로부터 제작된다. 패브릭, 부직포 또는 사셰는 천연 섬유로부터, 또는 합성 열가소성 물질로부터 직포, 부직포 또는 필름 형태로 제조될 수 있다. 흡착제 물품은 또한 벽에 별개의 개구부가 있고, 이로써 흡착제가 상승하면서 상기 개구부를 통과할 수 있다면, 비다공성 물질로부터도 제작될 수 있다.
특정 실시양태에서, 본 개시내용은 흡착제를 함유하거나, 흡착제 코팅을 가지는, 본 발명의 필름을 포함하는 용기 물품을 제공한다. 상기 필름의 두께는 바람직하게 500 ㎛ 이하, 및 더욱 바람직하게 0.5 내지 400 ㎛이다. 특정의 박층 필름 적용 및/또는 취급에서, 필름 두께는 바람직하게 5 내지 200 ㎛이고, 더욱 바람직하게 10 내지 100 ㎛이다. 필름은 폴리올레핀 수지 및 화학적으로 변형된 폴리올레핀 수지의 블렌드, 또는 열가소성 수지(예컨대, PE, PP, PET 및 폴리락트산(PLA))의 블렌드를 포함하는 열가소성 중합체 조성물을 포함할 수 있고, 이는 종래 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 전형적으로 가요성 필름은 직선형 또는 환형의 다이를 통해 용융 압출되며, 예를 들어 약 4 마이크로미터(㎛) 내지 약 200 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 필름을 훨씬 더 두꺼운 두께로 압출한 후에, 얇고 균일한 필름이 될 때까지 한 방향 또는 양방향으로 신장시킬 수 있다. 단일축 또는 이축으로 진행되는 압출후 신장은 필름의 강도와 차단성 특성을 추가로 증진시킬 수 있는 분자 구조로 배향시킬 수 있다. 열가소성 물질의 압출 및 적층 공정은 미국 특허 번호 제3,400,190호; 제3,440,686호; 제3,477,099호; 제3,479,425호; 제3,476,627호; 제3,524,795호; 제3,557,265호; 제3,583,032호; 및 제3,365,750호에 기술되어 있다. 많은 공압출 구조체는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀으로 구성된다. 이들 폴리올레핀은 본 발명의 조성물에 유용하다. 인성 및 밀봉성에 기인하여 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지는 공압출 구조체에 광범위하게 사용되어 왔다. 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지는 수분 차단성, 강성 및 기계가공성 특징으로 선택된다. 폴리프로필렌(PP)은, 배향을 통해, 고충격 및 강성 특성을 지닌 투명하며 기계가공가능한 필름을 제공하는 능력에 기인하여 선택된다. 다중층 기능성을 달성하기 위해 폴리올레핀을 다른 수지와 조합할 수 있다. 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌 아크릴산(EAA), 및 에틸렌 메타크릴산(EMA)의 공중합체는 저온 밀봉 특징에 기인하여 정기적으로 표피층으로 사용된다.
반강성 필름은 직선형 다이 용융 압출 또는 압형 공정으로 제조된다. 다중층 구조체는 예를 들어, 공압출 또는 접착 적층 구조체일 수 있다. 전형적인 열성형 등급 필름의 두께는 예를 들어, 약 200 ㎛ 내지 약 1 mm일 수 있다. 공압출된 시트 구조체는 고차단성 패키지일 수 있다. 폴리스티렌, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 및 폴리에틸렌은 반강성 패키징 적용에 대한 공압출에 사용되는 주요 구조재이다. 반강성 패키징용으로 공지된 공압출 구조에 대해서는 미국 특허 번호 제3,479,425호 및 제3,557,265호에 기재되어 있다. 구조 수지의 선택은 사용 요건, 공압출 가공성, 및 용기 형성에 관한 고려 사항들에 따라 결정된다. 이들 필름을 열로 연화시켜 통, 냄비, 블리스터, 트레이 및 과일 상자로 진공 성형시킬 수 있다.
강성 필름은 예를 들어, 압출, 공압출, 프로파일 압출, 사출 성형, 압축 성형, 반응 사출 성형, 사출 블로우 성형, 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 열 공정에 의해 제조될 수 있다. 강성 구조체의 두께는 전형적으로 1 mm 초과이고, 최대 2.0 cm 또는 심지어 그 이상의 두께를 가질 수 있다. 벽두께가 두꺼워야 적합한 차단성을 제공할 수 있기 때문에 이들 용기 대다수는 단일층 구조를 가진다. 고차단성이 요구되는 경우에는 다중층 구조 기법을 이용할 수 있다. 이러한 강성 구조체는 예컨대, 식품, 의류, 토양 품목, 가정 쓰레기 등을 저장하는 보관 유니트이다. 이들 구조체는 예를 들어, 기저귀통, 냉장고용 야채칸, 재활용 식품 용기, 일반 보관통, 또는 쓰레기통일 수 있다.
전형적으로 복합재 다중층 플라스틱 구조체는 하나 이상의 플라스틱 또는 비플라스틱 물질을 포함함으로써 추갈 연장될 수 있다. 복합재를 형성하기 위해 플라스틱과 조합될 수 있는 물질은 예를 들어, 열경화 수지, 알루미늄, 종이, 펠트, 판지, 부직포 등의 물질일 수 있다. 종이, 판지, 호일, 및 열가소성 중합체의 조합은 예를 들어, 밀봉가능한 고차단성 구조체를 제공할 수 있다. 다중층 패키징 구조체에 대해 미국 특허 번호 제3,274,905호; 제4,720,039호; 제5,829,669호; 및 제6,244,500호에 기술되어 있다. 열가소성 물질을 판지와 조합하면, 원형의 캐니스터 및 성형된 복합재 판지 캔, 판지 들통, 섬유 카트리지와 같은 밀봉 강성 복합재 구조체가 제공될 수 있다. 이들 구조체가 흔히 쓰이는 용도는, 예를 들어, 분말 음료 및 유아용 조제 분유, 씨리얼, 커피, 스낵, 견과류, 쿠키 및 크래커, 과자류, 향신료/양념, 영양 보조제, 및 애완동물용 식품이다. 이러한 적용에서, 본 발명의 조성물은 특히 패키지 내부에서 바람직하지 못은 식품 분해 냄새 및 악취를 일으키기 쉬운 식품에 대해 사용되는 경우에, 고차단성 패키지를 위한 새로운 패키징 성능 특성을 제공한다.
다기능성 패키징 수지는 예를 들어, 공압출 기술을 이용하여 하나의 제조 단계로 조합될 수 있다. 다중층 구조체는 단일 다이를 통한 중합체의 동시 압출에 의해 형성되는 상이한 중합체의 개별 공압출층이다. 적층 또는 공압출에 의해 제조되는 다중층 필름은 단일층 필름에 비해 성능 특성에 있어서 많은 부분 또는 모두에 개선 효과를 제공할 수 있다. 전형적으로, 다중층 플라스틱 필름은, 원하는 기능성에 따라, 본 발명의 조성물을 하나 이상의 층에, 전형적으로 밀폐된 대기에 노출되는 하나의 층에 혼입시킬 수 있다.
공압출된 다중층 구조체는 3가지 카테고리로 나뉠 수 있다: 단일 수지 구조체, 불균형 구조체, 및 균형 구조체. 예를 들어, 단 하나의 중합체만 사용하는 다중층 필름(AAA), 2종 이상의 중합체의 조합을 가지는 불균형 공압출된 필름(ABC), 및 2종 이상의 중합체의 조합을 가지는 균형 다중층 구조체(A/B/C/B/A)가 존재할 수 있다. 불균형 구조체에서는 전형적으로 하나의 기능성 층이 열 접착 수지와 결합된다. 균형 구조체는 일반적으로 동일한 열 밀봉성 수지를 필름의 외측 표면과 내측 표면 모두에 구비한다.
특정 실시양태에서, 본 개시내용은 패브릭을 포함하는 용기 물품을 제공한다. 상기 패브릭은 밀폐된 체적공간 또는 밀폐된 주변 증기상을 가진 구조체의 일 부분일 수 있다. 패브릭은 직포 또는 부직포 웹을 포함하며, 상기 웹은 열가소성 중합체 조성물을 함유하는 섬유를 포함하고, 이때 조성물은 폴리올레핀 수지와 화학적으로 변형된 폴리올레핀 수지의 블렌드 또는 열가소성 수지(예컨대, PE, PP, PET 및 폴리락트산(PLA))의 블렌드를 포함한다. 물품은 스펀본드 패브릭, 멜트블로운 패브릭, 전기스펀 패브릭, 및 이의 조합을 포함하는 부직포 웹을 포함한다. 스펀본드 패브릭 및 멜트블로운 패브릭의 예는 당업계에 공지되어 있고, 이는 스펀본드-멜트블로운-스펀본드(SMS), 스펀본드-멜트블로운-멜트블로운-스펀본드(SMMS), 및 유사 순열 또는 조합일 수 있다. 유리하게는, 다른 물품, 예컨대, 리터 상자, 신발 상자, 식품 보관 상자 또는 통, 세탁물 바구니, 또는 의류 박스 또는 가방은 본원에 도입된 본 발명의 조성물을 가지는 라이너를 혼입할 수 있다. 추가로, 일회용 비닐 쓰레기 봉투, 의복 가방, 기저귀 가방, 진공 청소기 백 등에 사용되는 폴리올레핀은 또한 공유 결합된 CD를을 가진 유효량의 폴리올레핀이 포함된 중합체를 사용하여 제조될 수도 있다. 실시양태에서, 스펀본드, 멜트 블로운, 나노섬유, 다공성 필름 또는 코폼(co-form)을 포함하는, 원하는 물품 또는 성분 구조, 및 이의 조합물을 형성하기 위해, 상기 공정들 중 임의의 것 또는 하기의 용융에 기초한 공정들 중 임의의 것을 이용하여, 상기 물품 또는 성분 중 임의의 것을 제조하거나 가공처리할 수 있다. 실시양태에서, 수교락(hydro-entanglement), 본딩-카딩(bonded-carded), 니들 펀칭(needle punched), 에어레이드(airlaid), 웨트레이드(wetlaid) 및 유사 공정과 구조체, 또는 이의 조합물을 비롯한, 하기의 스테이플 기반 또는 천연섬유 기반의 공정 또는 구조체, 및 이의 조합물 중 임의의 것을 이용하여, 상기 물품 또는 성분 중 임의의 것을 제조하거나, 가공처리할 수 있다.
본 개시내용의 섬유는 일반적으로 직경이 약 0.1 ㎛ 내지 200 ㎛ 및 약 2 내지 50 ㎛인, 연속 길이의 물질을 의미한다. 상기 섬유는 플러프로서, 웹, 직포 또는 부직포로서, 또는 복합재로서 사용될 수 있다. 그로부터 제작된 웹 및 패브릭은 또한 이성분 섬유를 포함할 수 있다.
이성분 섬유 기술을 통해 제조자는 예를 들어, 비용을 절감할 수 있고; 강성 및 연성을 개선시킬 수 있고; 초미세 섬유를 제조할 수 있고; 로프트, 크림프 또는 둘 모두를 제공할 수 있고; 이와 유사한 공정 및 제품을 개선시킬 수 있다. 이성분 섬유의 한 유형은 섬유가 상대적으로 높은 융점을 가지는 특정 함량의 중합체와, 상대적으로 낮은 융점을 가진 제2 함량의 중합체를 함유하는 공지된 물질이다. 웹 또는 웹층을 형성함에 있어서, 저융점 중합체가 용융, 융해되어 층 또는 웹을 기계적으로 안정적인 단일 덩어리로 결합할 수 있도록 하는 온도까지 섬유를 가열한다. 상대적으로 높은 융점의 중합체 성분은 층 또는 웹에 기계적 강도 및 안정성을 제공할 수 있다. 따라서, 이성분 섬유는 열 융착된 웹을 제작할 수 있게 하므로, 이러한 섬유로 제조된 부직포 웹에 추가 강도, 응집성, 및 강건성이 제공된다. 이들 특성이 바람직한 경우, 이들 특성을 부여하는 데에는 대개 이성분 섬유를 사용하는 것이 충분하며, 추가 응집성, 강도 등을 웹에 제공하기 위해 추가의 결합제 또는 방법이 요구되지 않는다. 본 발명의 일부 실시양태는 또한 나노섬유를 포함할 수 있다. 나노섬유는, 예를 들어, 전기방사에 의해 형성될 수 있는데, 이때 섬유는 약 10 nm 내지 수백 nm의 직경을 가지도록 방적된다. 그 결과로 얻어지는 섬유 특성은 예를 들어, 필드 균일성, 중합체 점도, 전기장 세기, 노즐과 콜렉터 사이의 간격, 및 이와 유사한 고려 사항에 따라 달라질 수 있다.
섬유 및 패브릭 제조에 유용한 웹 생산 방법은 예컨대, 압출, 공압출, 스펀레이스, 다공성 필름, 코폼, 본딩-카딩, 니들 펀치, 에어레이드, 웨트레이드 및 유사 방법, 또는 이의 조합과 같은 임의의 다른 적합한 방법을 포함할 수 있다. 수교락으로도 알려져 있는 스펀레이스 가공은 고속의 물 제트류를 사용하여 섬유를 웹에서 기계적으로 싸고 매듭짓는 조작을 포함한다. 스펀레이스된 부직포는 와이프로 적당한데, 그 이유는 부드럽고, 강하며, 다루기 쉽고, 양호한 흡착성을 제공하기 때문이다. 실시양태에서, 섬유 및 패브릭 제조에 유용한 방법은 임의의 다른 적합한 가공 방법, 예를 들어, 열 접착, 화학적 또는 수지 접착 및 유사 방법을 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 섬유, 패브릭 및 흡착제 물질은 다른 적합한 기능성 또는 성능 첨가제나 처리법, 예를 들어, 항균제, 대전방지제, 난연제, 불소함유 화학물질, 습윤제, 자외선 안정제, 라미네이트, 결합제 또는 접착제, 핫멜트 접착제, 충전재, 실란 커플링제, 및 유사 첨가제 또는 처리법, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 섬유 또는 최종 물품에서 이의 배치 및 목적에 따라, 첨가제는 예를 들어 마스터배치 내에 첨가되거나, 압출기에 직접 첨가되거나, 섬유 또는 웹 표면에 국부적으로 적용되거나, 유사한 포접 방법, 또는 이의 조합으로 포함될 수 있다. 실시양태에서, 결합제 또는 접착제로는 예를 들어, 아크릴, 핫 멜트, 라텍스, 폴리비닐 클로라이드, 감압 접착제, 스티렌화 아크릴, 스티렌 부타디엔, 비닐 아세테이트, 에틸렌 비닐 아세테이트, 비닐 아크릴, 용융 가융성 섬유, 부분 용융가능한 이성분 섬유(예컨대, PE/PP, PE/PET, 특수 제조된 PET/PET) 및 유사 물질, 또는 이의 조합물을 포함할 수 있다.
코팅은 표면, 예컨대, 열가소성 필름, 섬유, 부직포 등을 Fe(III) 화합물 및 PEI, 둘 모두의 용액과 접촉시킴으로써 제조될 수 있다.
열가소성 물질을 수성 또는 공용매 기반 코팅으로 코팅할 수 있다. 바람직한 공용매는 안전한(benign) 액체 매질, 예컨대, 저급 알콜, 글리콜, 글리콜 에테르, 글리콜 에스테르 또는 수성 매질이다. 코팅은 전형적으로 코팅 성분을 액체로 블렌딩하여 코팅 용액을 수득함으로써 제조된다. 상기 용액은 종래 첨가제, 공용매, 염료 등과 함께 활성 Fe(III) 물질 및 PEI를 함유할 수 있다. 이어서, 나이프 코팅, 롤 코팅, 슬롯 코팅, 포화 코팅, 플러디드 닙 코팅, 로드 코팅, 커튼 코팅, 분무 코팅, 그라비어 코팅 등을 비롯한 종래 코팅 기술을 사용하여 코팅 용액을 코팅할 수 있다.
반응 압출에 의해 Fe(III) 또는 PEI 화합물, 또는 이 둘 모두를 미립자 상에 균일하게 표면 코팅하여 예컨대, 실리카 입자 상의 표면적을 증가시킬 수 있거나, 작용화된 폴리올레핀 상에 CD를 그래프팅하기 전에 CD 입자 상에 균일하게 표면 코팅할 수 있다. Fe(III)/PEI 코팅 및 미립자 건조는 조절형 대기에서 가열하는 건조기에서 동시에 수행된다. 벽을 가열하는 순환식 오일이 재킷화되고, 건조기의 수평 회전의 중심을 따라 진행되는 액체 분무 막대가 장착된 스테인레스강 텀블 건조기를 사용하여 수성 PEI 코팅 용액을 일정한 운동 방식으로 미립자 상에 분무할 수 있다. 진공은 물의 비등점을 강하시키지만, 베쓸 벽과의 입자 접촉은 균일한 건조는 신속한 열 유입을 제공한다. 이러한 코팅 공정은 뭉침, 분리를 막고, CD 입자가 균일하게 PEI 코팅될 수 있게 한다.
조성물은 하기 표에 제시된 바와 같은 성분의 양을 제조될 수 있다.
용매 코팅 조성물
성분 제1 실시양태
( Wt .%) 		제2 실시양태
( Wt .%) 		제3 실시양태
( Wt .%)
용매 40-99 70-95 75-90
공용매 0.1-20 1-15 2-10
폴리에틸렌이민 0.01-15 0.02-10 0.03-9
Fe(III) 화합물 0.01-15 0.02-10 0.03-9
수성 코팅 조성물
성분 제1 실시양태
( Wt .%) 		제2 실시양태
( Wt .%) 		제3 실시양태
( Wt .%)
물 40-99 70-95 75-90
공용매 - 1-30 2-25
폴리에틸렌이민 0.01-15 0.02-10 0.03-9
Fe(III) 화합물 0.01-15 0.02-10 0.03-9
코팅은 연속 또는 부분 코팅될 수 있다. 코팅은 필름, 섬유, 패브릭(부직포 또는 직푸), 용기, 시트 또는 다른 중합체 포맷 상에 이루어질 수 있다. 코팅의 두께는 약 0.5 내지 25 ㎛, 1 내지 20 ㎛ 또는 5 내지 10 ㎛일 수 있다. 부직포에 첨가되는 양은 약 30 내지 800 ㎍·cm-2, 약 50 내지 600 ㎍·cm-2 또는 약 100 내지 400 ㎍·cm-2일 수 있다. 섬유에 첨가되는 양은 약 15 내지 300 mg·gm-1, 약 25 내지 225 mg·gm-1 또는 약 50 내지 175 mg·gm-1일 수 있다. 용기, 필름 또는 시트에 첨가되는 양은 약 30 내지 800 ㎍·cm-2, 약 50 내지 600 ㎍·cm-2 또는 약 100 내지 400 ㎍·cm-2일 수 있다.
상기 제시된 흡착제 조성물을 보통 용매 중, 수성 매질, 용매 및 물, 또는 유용한 공용매와 함께 물 중에 분산시킨다. 이어서, 수성 조성물을 기재에 도포시켜 기재가 노출된 밀폐된 체적공간으로부터 불요 또는 표적 물질을 감소시킨다. 사용되거나, 도포되는 조성물의 양은 기재(즉, 섬유 또는 필름)의 성질, 및 의도하는 적용에 따라 달라질 수 있다. 대부분의 실시양태에서, 악취 제어 조성물은 약 2.5 내지 약 50 wt.%의 기재를 구성하고, 일부 실시양태에서는, 약 5 내지 약 30 wt.%의 기재를 구성하고, 일부 실시양태에서, 약 10 내지 약 20 wt.%의 기재를 구성한다. 흡착제 조성물은 주지된 각종 도포 기법 중 임의의 것을 사용하여 기재에 도포될 수 있다. 예를 들어, 조성물은 기재 매트릭스 내에 혼입될 수 있고/거나, 이의 표면에 도포될 수 있다. 수성 조성물을 기재에 도포시키는 데 적합한 기법으로는 분무, 디핑, 수성 코팅, 인쇄 등을 포함한다. 비수성 조성물을 도포시키는 기법으로는 앞서 기술된 다양한 용융 압출 기법을 포함한다.
조성물은 필름, 부직포, 사셰, 인서트, 필터, 커플링제, 환기구, 캡, 밀폐공간, 트레이, 리드, 적층된 호일, 시트 등을 비롯한 각종 물품 내로 혼입될 수 있다.
본 개시내용의 식품 패키지 물품 또는 식품 패키지 성분은 예를 들어, 패키지 성분, 예컨대, 트레이, 패킹 라이너, 장벽 층, 소거층, 및 유사 성분, 또는 이의 조합일 수 있다. 장기간 확립된 식품 패키징 개념은 식제품의 저장 수명을 연장시킬 수 있는 이의 능력에 있어 한계가 있다. 본 개시내용의 혁신적인 식품 패키징 개념은 예를 들어, 패키징 내부의 환경과 상호작용하고, 그 특성을 변화시켜 특정 패키지 상부공간 대기를 유지, 조정 또는 개선시키거나, "스캘핑(scalping)"(즉, 중합체성 패키지 물질이 식품으로부터 휘발성 성분을 흡수)에 의해 패키지로 음식 맛이 손실되는 것을 최소화함으로써 제품 품질을 높이고, 저장 수명을 연장하도록 대응할 수 있다. 패키지 상부공간의 산소를 제어하기 위해 현재 사용되는 기법들 중 가장 주목할 만한 것은 탈산소제이다.
본 개시내용은 패키지된 식품으로부터 바람직하지 못한 이취(off-flavor)를 선택적으로 제거하는 패키지된 식품 접촉 중합체 층의 용도에 관한 것이다. 식품 패키지 접촉층은 예를 들어, 지방 산화, 지방 가수분해, 단백질/아미노산 분해 및 패키지된 식품 내의 유사 변화 또는 반응에 의해 생성되는 불쾌한 냄새/향기를 식품 패키지의 내부로부터 제거하도록 구성될 수 있다. 본 개시내용의 이러한 활성 패키징 중합체 개선 효과는 종래 폴리올레핀에 비해 유의적이며, 해당 제품의 저장수명 동안에 걸쳐 식품의 맛을 상당히 개선시킬 수 있다.
필름 또는 다중층 필름은, 1 이상의 층이 정적 상태에서 악취, 또는 식물 호르몬, 예컨대, 에틸렌을 수취할 수 있고, 동적 상태에서 놀라운 흡착을 보이는 식품 패키징 필름으로서 사용될 수 있다. 패키징 물질을 제조하는 데 사용되는 주요 제조 공정으로는 예를 들어, 캐스트 필름 압출, 블로운 필름 압출(관형), 압출 코팅, 압출 적층, 접착 적층, 배향 압출 필름, 블로우 성형, 사출 성형, 및 압축 성형을 포함한다. 패키징 목적인 경우에는, 열가소성 물질을 하기와 같은 구조적 카테고리 중 하나로 보통 가공할 수 있다: 가요성 필름, 강성 시트, 병 및 통(tub). 필름은 제2철 Fe(III) 철의 공급원 및 폴리에틸렌이민(PEI) 또는 이의 코팅을 함유할 수 있다. 흡착제 조성물은 1 이상의 단층 코팅 중 Fe(III) 화합물 및 PEI 화합물을 포함하는 코팅을 포함할 수 있다. 본 발명의 추가의 또 다른 실시양태에서, 본 발명의 CD 그래프팅된 중합체는 Fe(III) 또는 PEI 코팅된 웹 필름으로서, 또는 부직포 섬유로서 제공될 수 있으며, 여기서, 웹 조각은 간단하게 패키지에 첨가되고, 이후 신선한 과일, 야채 또는 꽃으로 충전된다. 상기 실시양태에서, 사용되는 패키징 물질은 임의의 적합한 물질일 수 있고, 이는 어느 방식으로는 제한되지 않는다. 본 발명의 조성물은 간단하게 패키지되는 신선한 제품과 함께 마감처리된 패키징에 첨가되기 때문에, 보편적으로 사용되는 패키징 물질, 예컨대, 폴리에틸렌, PLA 또는 폴리에스테르 등이 제한 없이 사용될 수 있다. 조성물은 별개의 물질 중에 존재하는 바, 이는 바람직하지 못한 증기상 물질이 바람직하게 소거되는 임의의 패키징에 첨가될 수 있다.
조성물은 페이스 마스크로 성형화될 수 있다. 페이스 마스크는 악취를 감소시키는 물질을 사용할 수 있다. 흡착제는 최소, H2S를 20% 이상 감소시키는 데 충분한 폴리에틸렌이민 (PEI) 및 Fe(III) 화합물의 조합을 사용한다. 중합성 아민 화합물 및 철 화합물의 조합을 통해 악취 화합물, 예컨대, 황화수소, 알킬 술피드, 소형 분자 C3 + 산 또는 알콜, 디에틸아민 및 불쾌하거나 악취인 구취를 유발하는 것으로 알려져 있는 다른 화합물의 제거를 증진시키고, 놀라운 동적 활성을 달성한다.
1회용 페이스 마스크는 수년간 제조되어 왔다. 페이스 마스크는 복수 층의 선택된 섬유재를 포함한다. 본 발명은 마스트 악취 증기가 구조체를 통과하지 못하도록 방해하면서, 상대적으로 낮은 압력 강하를 통해 쉽게 숨쉴 수 있도록 하는 1회용 페이스 마스크 물질에 관한 것이다. 본 발명의 페이스 마스크 물질은 다양한 평량을 가지는, 상이한 유형의 섬유 부직포(예컨대, 스펀본드, 멜트블로운 및 스펀본드/멜트블로운) 또는 셀룰로스성 필터 물질을 포함한다. 이러한 물질을 선택함으로써 원하는 정도로 세균에 대한 장벽 및 필터링을 제공할 수 있고, 동시에 마스크를 통해 착용자에게로, 또는 마스트 착용자의 날숨으로부터 마스트를 통해 통과하는 대기 중의 불쾌한 악취를 완화시킬 수 있다. 페이스 마스크에 사용되는 물질은 착용자의 입과 코로부터 세균 (바이러스 및 박테리아)을 함유할 수 있는 큰 입자 소적, 스플래시, 분무 또는 스플래터를 차단하는 데 도움을 줄 것이다. 페이스 마스크는 또한 착용자의 타액 및 호흡 분비물이 타인에게 노출되는 것을 감소시키는 데에도 도움을 줄 수 있다. 마스크는 페이스 마스크 물질은 세균 장벽 특성을 제공하고, 추가로, 악취 증기(예컨대, 황화수소 - H2S, 메탄티올 - CH3SH, 디메틸술피드 - CH3SCH3)가 통과하지 못하도록 막는다는 점에서 기술적으로 상당한 이점을 가진다. 악취 증기 성분의 통행은 제한하면서, 바람직한 장벽 물질은 양방향으로 자유롭게 통과하도록 조작한다. 구체적인 성능 요건을 달성하기 위해 1 초과의 부직포 또는 셀룰로스성 장벽 물질이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
흡입된 대기 처리는 페이스 마스크의 면적 대부분을 통해 이루어지는 기류에 의해 달성된다. 마스크 중 1개 이상의 층으로 된 필터 섬유재를 조성물로 표면 처리함으로써 마스크를 통해 양방향으로 통과하는 대기로부터 비응축 기체를 비롯한 유해 증기를 제거한다. 표면 처리 조성물이 부직포 페이스 마스크 물질의 모듈러스를 변경시키지는 않는다. 전형적인 1회용 페이스 마스크는 3개의 층-외층, 내층 및 내부 마스크 층을 포함한다. 임의 층 또는 조합이 코팅될 수 있다. 가장 바깥쪽 페이스 마스크 층이 소적, 스플래시, 분무 또는 스플래터에 대한 부분 장벽으로서의 역할을 한다. 페이스 마스크는 박테리아 여과차(Bacterial Filtration Differential), 정압 효율(BFE), 염화나트륨 에어로졸 챌린지(Sodium Chloride Aerosol Challenge)-NIOSH, 바이러스 여과 효율(VFE: Viral Filtration Efficiency) 및 합성 혈액 투과-스플래시 저항성에서 최소의 요건을 지킨다.
박테리아 여과 효율(BFE) 테스트는 생물학적 에어로졸로부터의 보호를 위한 것으로 디자인된, 여과 물질 및 장치, 예컨대, 페이스 마스크, 외과용 가운, 캡, 및 에어 필터 상에서 수행된다. 테스트를 통해 스타필로코수스 아우레우스(Staphylococcus aureus)인 생물학적 에어로졸로 시험감염되었을 때의 상기 물질의 여과 효율을 측정한다. BFE 테스트 방법은 미국 국방 표준 규격(Military Specification) 36954C에 기초한 것으로, 이는 최대 99.9%까지의 여과 효율을 평가할 수 있다. 상기 테스트는 ASTM F2100 및 EN 14683에 의해 요구될 뿐만 아니라, FDA에의 510K 제출을 위해서도 사용된다. 본 테스트는 미국 국방 표준 규격 36954C, ASTM F2101, 및 ASTM F2100에 따라 수행된다.
차압 테스트는 다공성 물질, 예컨대, 외과용 페이스 마스크 및 다른 여과 장치의 환기차를 측정한다. 상기 테스트는 미국 국방 표준 규격 36954C에 따라 디자인되었고, 이는 통상 박테리아 여과 효율(BFE) 검사를 위해 제출되는 샘플에 대해 요청되는 것이다. 본 테스트는 ASTM F2100, EN 14863에 의해 요구되며, FDA에의 510K 제출을 위해서 사용된다.
염화나트륨 에어로졸 챌린지-(NaCl)-NIOSH 호흡기 사전 적격심사(Sodium Chloride Aerosol Challenge (NaCl) - NIOSH Respirator Pre- qualification) 테스트는 각종 여과 물질의 입자 투과 및 기류 저항성 특성을 평가하는 데 널리 허용되는 방법을 사용하였다. 상기 테스트를 통해 최대 99.999%까지의 여과 효율을 측정할 수 있다. 호흡기는 인증을 받기 위해 NIOSH에 제출되기 앞서 사전 적격심사를 거쳐야 하고; 다른 물질, 예컨대, 호흡 시스템 필터 및 페이스 마스크는 시판을 위해 여과 효율 측정 테스트를 받게 된다. 검사는 42 CFR 파트 84 및 NIOSH 방법 번호 RC- APR-STP-0057, 0058, 및 0059에 따라 수행된다.
바이러스 여과 효율 테스트는 각종 여과 물질, 예컨대, 마스크 및 필터 물질의 여과 효율성을 측정하였다. 상기 테스트는 마스크 또는 다른 필터 물질의 바이러스 여과 효율에 관한 시판화 청구를 제기하는 데 필요하다. 상기 테스트는 ASTM F2101로부터 적합화되었다.
합성 혈액 투과 - 스플래시 저항성 테스트는 혈액 매개성 병원체에 대한 장벽으로서의 역할을 할 수 있는 제품의 능력을 측정하는 2가지 상이한 합성 혈액 저항성 테스트 중 하나로서, 이는 넬슨 랩(Nelson Labs)으로부터 제공받은 것이다. 스플래시 저항성 테스트 방법은 고속으로 마스크의 중심부로 지시된 고정 부피의 합성 혈액을 이용하여 의료용 페이스 마스크를 시험감염시킨다. 상기 테스트는 ASTM F2100에 의해 요구되고, 이는 ASTM 방법 F1862, ASTM F2100, 및 EN14683에 따라 테스트된다.
마스크는 외부층, 피부에 인접한 내부 쾌적층, 및 그 사이에 배치된 하나 이상의 내부 흡착제 층을 가진다. 이들 층은 상기 제조에서 전형적인 스펀본드. 멜트블로운 또는 셀룰로스성 물질로 제조된다. 상기 물질은 평량이 약 20 내지 30 g·m-2인 스펀본드; 평량이 약 17 내지 26 g·m-2인 멜트블로운; 평량이 약 30 내지 40 g·m-2인 조합된 멜트블로운/스펀본드를 포함하고, 평량이 약 17 내지 21 g·m-2인 셀룰로스 쾌적층이 사용된다.
외부 마스크 층은 부직포, 예컨대, 스펀본드 폴리프로필렌, 셀룰로스성 티슈 또는 스펀본드 폴리에스테르로부터 구성될 수 있다. 스펀본드 섬유는 또한 예를 들어, 폴리에틸렌과 함께 이성분 섬유로 제조될 수 있다. 외부층의 평량은 전형적으로 바람직하게는 15 내지 35 g·m-2(0.45 oz·yd-2 내지 1.0 oz·yd-2) 범위이다.
내부 쾌적 마스크 층은 바람직하게 부직포로 구성된다. 이들 층 또한 폴리에스테르 및/또는 폴리올레핀(폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌) 물질 또는 셀룰로스성 티슈로부터 구성될 수 있다. 내부층의 평량은 전형적으로 13 내지 30 g·m-2(0.4 oz·yd-2 내지 0.85 oz·yd-2) 범위, 평량이 바람직하게 약 13-25 g·m-2 범위이다. 내부층은 효과적으로 코팅될 수 있다.
내부 흡착제 마스크 층은 평량이 15 내지 30 g·m-2인 멜트블로운 폴리올레핀 직포 또는 부직포 및 흡착제 코팅일 수 있다. 한 실시양태는 전형적으로 멜트블로운 폴리프로필렌으로부터 구성될 수 있지만, 멜트블로운 폴리올레핀, 폴리에스테르 또는 우레탄으로부터 구성될 수 있다. 층(들)은 코팅된, 또는 코팅되지 않은 1, 2, 또는 다중의 내부층을 포함할 수 있다. 내부층 물질은 우수한 기체 투과성 특징을 가지며, 대기가 필터 본체를 통해 양방향으로 통과할 수 있도록 한다. 내부층은 바람직하게는 섬유 코팅 중 흡착제 조성물을 포함하는 부직포이다. 페이스 마스크로 코 및 입을 덮으면, 착용자의 날숨은 온난 습윤화된다. 날숨은 마스크 안에 포함된 고농도의 수증기를 형성하는 경향을 가지고 있다. 사용하는 동안 수분은 섬유 표면 상에 축적되기 때문에, 악취 증기의 제거는 영향을 받지 않는다.
본 발명자들은 동적 황화수소(H2S)에 의해 테스트함으로써 흡착이 상당 수준 개선되었다는 것을 밝혀냈다. 동적 H2S 테스트 방법은 H2S의 구배를 제시하는 동적 후각계를 사용하여 부직포 페이스 마스크 구조체의 악취 감쇠 성능을 측정하도록 디자인된 분석 기법을 포함한다. 테스트 후각계는 분당 7 ℓ인 유량을 사용하여 공급원으로부터 12인치(30.5 cm) 거리인 것에 기초한 동적 황화수소 농도를 모의한다. 예를 들어, 구강에서 측정된 황화수소 농도가 200 ppb인 것은 10 ℓ/분 호흡률로 12인치인 전형적인 거리에서 그 농도는 20 ppb가 될 것이다. 구강 황화수소 범위는 20 ppb(vol/vol) 미만 내지 1,000 ppb(vol/vol) 초과일 수 있다. 황 기체, 예컨대, 황화수소 및 메틸머캅탄(메탄티올)(CH3SH)은 함께 대개는 구취와 연루된다. "사회에서 허용되는" 구강 황화수소는 250 ppb(vol/vol) 미만이다. 본 방법은 페이스 마스크 구조체를 가로지른 H2S의 감쇠를 측정한다. 본 방법은 하기 화합물을 측정하는 데 허용된다.
악취 및 농도
테스트 화합물 ppb ( nl /L)
황화수소(H2S) 5 내지 500
상기 테스트 방법은 3단계를 포함한다. 이는 (a) 장치 감도 보정, (b) H2S 감쇠를 측정하는 동적 페이스 마스크 검사, 및 (c) 테스트의 품질 관리이다.
후각계 상에 탑재된 직경이 13 cm인 유리 투과 셀(도 1)에서 페이스 마스크 구조체를 테스트한다. 도 1에는 황화수소의 동적 유동하에 마스크 구조체를 테스트하기 위한 유리 테스트 장치를 보여주는 것이다. 도 1에서, 유리 테스트 장치(10)는 제1 밀폐공간(12a) 및 제2 밀폐공간(12b)을 포함한다. 부피는 그 사이에 위치하는 테스트 부직포(11)에 의해 분리되어 있는 밀폐공간 12 AM 12에 의해 정의된다. 유입(13)은 후각계 장치(제시되지 않음)에 의해 정의된 속도로 연속하여 제공된다. 유출(14)은 적절한 측정 장치를 사용하여 황화수소에 대해 측정된다. 나사 6개를 사용하여 유리 플라스크 플랜지의 양측에 장착된 알루미늄 클램프 고리를 죄어 두 플랜지 유리 플랜지 사이의 페이스 마스크 구조체를 밀폐식으로 접착시킨다. 총 105 ℓ의 유량에 대하여 연속 15분간의 테스트 기간 동안 7 ℓ/분으로 후각계(세인트 크라 센소리 AC'센트® 후각계(St. Croix Sensory AC'SCENT® Olfactometer)로부터 동적 유동을 투과 셀의 유입 단부로 전달한다. 제롬(Jerome) 631-X 황화수소 테스트 계량기를 사용하여 시간의 함수로 H2S 농도를 측정하고; 유입 및 유출 H2S 농도를 측정한다. 테스트를 개시하기 전, 섬유를 통과하도록 7회에 걸쳐 폐기량으로 숨을 내쉼으로써 투과 셀에 탑재된 부직포 웹을 습윤화시킨다. 이어서, 투과 셀을 후각계 유동 포트 상에 탑재한다. 1, 5 및 15분째에 3회에 걸쳐 이중으로 황화수소를 측정한다. 15분간의 테스트 기간 동안에 걸쳐 상기 값의 평균값을 구하고, ppb(vol/vol)로 기록한다.
황화수소는 일반적인 테스트 악취이며, 다른 황 화합물 악취의 활성을 예측하는 데 사용될 수 있다. H2S의 감쇠율(감소율(%))은 대조군 및 코팅된 샘플의 평균 H2S 농도로부터 계산된다. H2S 감소율이 20% 초과일 때, 이는 악취가 제어될 수 있음을 시사하는 것으로서 허용될 수 있다. 코팅된 부직포 섬유 페이스 마스크 구조체의 성능은 15분 테스트 시간 동안에 걸친 대조군 마스크 구조체에 대해 상대적인 코팅된 섬유에 의해 흡수된 H2S 증기량으로부터 측정된다(대조군 섬유 구조체 - 코팅된 섬유 구조체)/대조군 섬유 구조체 X 100 = H2S 감소율(%).
하기 제시된 조성물의 황화수소 수착은 페이스 마스크의 섬유층을 통과하는 불요 또는 표적 물질을 완화시키는 섬유 기재에 도포된다. 섬유 표면에 사용되거나, 또는 도포되는 조성물의 양은 부직포(예컨대, 스펀본드, 멜트블로운 및 스펀본드/멜트블로운) 또는 셀룰로스성 필터 물질 뿐만 아니라, 물질 평량 및 의도하는 적용에 따라 달라질 수 있다. 대부분의 실시양태에서, 악취 제어 조성물은 약 1.5 내지 약 30 wt.%의 기재를 구성하고, 일부 실시양태에서, 약 3 내지 약 20 wt.%의 기재를 구성하고, 일부 실시양태에서, 약 5 내지 약 10 wt.%의 기재를 구성한다. 조성물은 각종의 주지된 도포 기법 중 임의의 것을 사용하여 기재에 도포될 수 있다. 예를 들어, 수성 조성물은 분무, 디핑, 수성 코팅 등을 비롯한 적합한 기법을 사용하여 표면에 도포될 수 있다. 조성물은 하기 표에 제시된 바와 같은 성분의 양으로 제조될 수 있다.
섬유 코팅 조성물
성분 제1 실시양태
(중합체 기준으로 Wt%)		 제2 실시양태
(중합체 기준으로 Wt%)		 제3 실시양태
(중합체 기준으로 Wt%)
섬유 기재 98 90 70
폴리에틸렌이민 1.5 6 10
수산화제2철 0.5 4 20
최적의 코팅 제법
물질 용액 기준으로 Wt.-% 고체 기준으로 Wt.-%
PEI EPO MIN 0.65 19
FeCl3 1.25 37
KOH 1.5 44
탈이온수(pH 12.5) 96.6 -
합계 100 100
하기 실시예 섹션에서, 각 코팅된 섬유재에 대한 물질 조성 및 상세한 샘플 제조 정보를 제공한다.
실시예 1
섬유 기재를 수동으로 코팅하기 위해 100 g 및 50 g 배치로 코팅 수용액을 제조하였다. 코팅 제제 A 및 B를 이용하는 경우, 첨가 순서는 물 및 칼륨철산염이었다. 적색 수산화제2철 플록이 형성될 때까지 상기 용액을 기계식으로 교반한 후, 에탄올 및 글리세린을 첨가하였다. 마지막으로, 폴리에틸렌이민(알드리치(Aldrich) 181978)을 10 wt.% 용액으로서 첨가하였다(전체 제제 중 물이 상당부를 차지).
(20℃/50% RH 실내에서 보관된) 멜트블로운(MB) 부직포 폴리프로필렌 섬유 및 셀룰로스 종이 샘플을 16.5 cm x 16.5 cm짜리 핸드용 시트로 절단하고, 정확하게 0.1 mg이 되도록 측량하였다. MB 섬유 대조군은 27 g/㎡ 폴리프로필렌이었고; 코팅된 MB 섬유는 말레산 무수물 그래프팅된 폴리프로필렌 상에 그래프팅된 2 wt% 알파 CD를 함유하였다.
2 평량 셀룰로스 종이(15 g/㎡ 및 65 g/㎡)를 테스트하였다.
모어(Mohr) 피펫을 이용하여 정확한 부피의 용액을 시트로 옮겨 놓았다. 코팅 용액은 소수성 폴리프로필렌 섬유에 비해 상대적으로 친수성이기 때문에, 고무 잉크 로울러를 이용하여 코팅 용액을 섬유 시트에 균일하게 분산시켰다.
셀룰로스 종이 시트는 코팅 용액을 섬유에 균일하게 분산시키기 위해서는 고무 잉크 로울러를 필요로 하는 전분 크기의 것이었다. 시트를 뒤집고, 코팅 고정을 반복하였다.
코팅된 샘플 시트를 다공성 건식 스크린에 놓고, 20℃/50% RH 실내에서 밤새도록 대기 건조시켰다. 코팅된 시트를 다시 측량하고, 코팅 중량을 계산하였다(코팅된 시트 wt. - 코팅되지 않은 시트 wt.)/코팅되지 않은 시트 wt. x 100% = 코팅 wt%. 보레이트/포스페이트 완충제로부터 코팅 제제 C를 제조하였다. 0.040 g NaOH(50% 용액)를 500 ml 증류수에 첨가한 후, 이어서, 0.118 g 붕산을 첨가하여 0.001몰의 붕산나트륨 용액(1 mM NaOH, pH ~8.2)을 제조하였다. 최종 용액을 0.2 ㎛ 필터 막을 통해 여과하였다. 0.005몰의 포스페이트/0.001몰의 보레이트 완충제(pH ~9)는 0.670 g Na2HPO4·7H2O를 500 mL 보레이트 용액에 첨가함으로써 제조하였다. 칼륨철산염, 에탄올, 글리세린 및 폴리에틸렌이민을 앞서 기술된 바와 같이 첨가하였다. 코팅된 시트를 상기 제시된 바와 같이 제조하고, 코팅 중량을 측정하였다.
황화수소 수착은 동적 황화수소 테스트 방법에 의해 대조군 (코팅되지 않은) MB 부직포 및 셀룰로스 종이 시트, 및 코팅 제제 A, B 및 C로 코팅된, 동일의 샘플 시트에 대해 측정하였다. 앞서 기술된 황화수소 수착 방법을 사용하여 복수 층으로 된 선택된 섬유재-MB 폴리프로필렌 및 셀룰로스 종이를 테스트하였다. 대조군 시트는, 샘플 테스트 시트 앞의 상류 황화수소 측정치, 및 샘플 테스트 시트를 통과한 이후의 하류 황화수소 측정치를 비교하였을 때, 어떤 황화수소도 수착화하지 못하는 것으로 밝혀졌다.
물질 A
Wt.-%		 B
Wt.-%		 C
Wt.-%
폴리에틸렌이민 0.50 0.50 0.50
에탄올 5.0 5.0 5.0
글리세린 0.50 0.50 0.25
칼륨철산염 0.04 0.09 0.04
0.001 M 보레이트/
0.005 M 포스페이트 완충제		 94.2
D.I.수 94.0 94.0
합계 100.0 100.0 100
pH 12.0 12.0 8.0
멜트블로운
층 개수 		평량
( Wt .
g/㎡) 		코팅 ID 표면 코팅
( Wt .-%) 		H 2 S 평균 농도
( ppb ( vol / vol )) 		H 2 S 감소율(%)
2 27 대조군 - 23.4 -
1 27 A 2.5 19.8 16
2 27 대조군 - 21.0 -
3 27 B 2.7 19.8 6
1 27 B 2.7 16.0 24
1 27 B 2.7 16.8 20
2 27 대조군 - 22.8 -
2 27 C 2.5 21.4 6
2 27 C 2.5 20.2 11
2 27 대조군 - 25.3 -
2 27 B 30 15.8 38
셀룰로스
층 개수 		평량
(Wt.
g/㎡) 		셀룰로스
층 개수 		평량
( Wt .
g/㎡) 		코팅 ID 표면 코팅
( Wt .-%) 		H 2 S 평균 농도
(ppb( vol / vol )) 		H 2 S 감소율(%)
3 15 - - - - 24.5 -
3 15 - - B 27 19.5 20
1 65 1 27 - - 32 -
1 65 1 27 B 15/30 18.3 43
실시예 2
섬유 기재를 수동으로 코팅하기 위해 100 g 및 50 g 배치로 코팅 수용액을 제조하였다. 첨가 순서는 물 및 칼륨철산염이었다. 적색 수산화제2철 플록이 형성될 때까지 상기 용액을 기계식으로 교반한 후, 에탄올을 첨가하였다. 마지막으로, 폴리에틸렌이민(알드리치 181978)을 10 wt.% 용액으로서 첨가하였다(전체 제제 중 물이 상당부를 차지). (20℃/50% RH 실내에서 보관된) 복수 층으로 된 부직포 물질 - 멜트블로운(MB) 및 스펀본드(SB) 폴리프로필렌을 16.5 cm x 16.5 cm짜리 핸드용 시트로 절단하고, 정확하게 0.1 mg이 되도록 측량하였다. 폴리프로필렌 MB 및 SB 섬유 대조군은 각각 21 g/㎡ 및 27 g/㎡ 웹이었고; 코팅된 스펀본드 섬유 샘플은 말레산 무수물 그래프팅된 폴리프로필렌에 그래프팅된 2 wt% 알파 CD를 함유하는 반면, 멜트블로운은 CD를 함유하지 않았다. 셀룰로스 종이 웹은 19 g/㎡였다. 모어 피펫을 이용하여 정확한 부피의 용액을 시트로 옮겨 놓았다. 코팅 용액은 소수성 폴리프로필렌 섬유에 비해 상대적으로 친수성이기 때문에, 고무 잉크 로울러를 이용하여 코팅 용액을 섬유 시트에 균일하게 분산시켰다. 셀룰로스 종이 시트는 코팅 용액을 섬유에 균일하게 분산시키기 위해서는 고무 잉크 로울러를 필요로 하는 전분 크기의 것이었다. 시트를 뒤집고, 코팅 고정을 반복하였다. 코팅된 샘플 시트를 다공성 건식 스크린에 놓고, 20℃/50% RH 실내에서 밤새도록 대기 건조시켰다. 코팅된 시트를 다시 측량하고, 코팅 중량을 계산하였다. 보레이트/포스페이트 완충제로부터 코팅 제제 C를 제조하였다.
황화수소 수착은 동적 황화수소 테스트 방법에 의해 대조군 (코팅되지 않은) MB 부직포 및 셀룰로스 종이 시트, 및 코팅 제제로 코팅된, 동일의 샘플 시트에 대해 측정하였다. 복수 층으로 된 선택된 섬유재-MB, SB 및 셀룰로스 종이를 테스트하였다. 대조군 시트는, 샘플 테스트 시트 앞의 상류 황화수소 측정치, 및 샘플 테스트 시트를 통과한 이후의 하류 황화수소 측정치를 비교하였을 때, 어떤 황화수소도 수착화하지 못하는 것으로 밝혀졌다.
물질 Wt.-%
폴리에틸렌이민 1.0
에탄올 10.0
칼륨철산염 0.35
D.I.수 88.65
합계 100.0
pH 12.2
MB
층 개수 		평량
( Wt .
g/㎡) 		SB
층 개수 		평량
( Wt .
g/㎡) 		셀룰로스
층 개수 		평량
( Wt .
g/㎡) 		코팅 ID 표면 코팅
( Wt .-%) 		H 2 S 평균 농도
(ppb( vol / vol )) 		H 2 S 감소율(%)
1 21 1 27 1 19 대조군 - 29.5 -
1 21 1 27 1 19 실시예 2 22/12/6 21.1 28
1 21 2 27 실시예 2 10/11.5 18.6 37
실시예 3
섬유 기재를 수동으로 코팅하기 위해 100 g 및 50 g 배치로 코팅 수용액을 제조하였다. 코팅 제제 D, E 및 F를 이용하는 경우, 첨가 순서는 물 및 칼륨철산염이었다. 적색 수산화제2철 플록이 형성될 때까지 상기 용액을 기계식으로 교반하였다. 마지막으로, 폴리에틸렌이민(알드리치 181978)을 10 wt.% 용액으로서 첨가하였다(전체 제제 중 물이 상당부를 차지). (20℃/50% RH 실내에서 보관된) 복수 층으로 된 부직포 물질 - 스펀본드/멜트블로운(S/M) 및 스펀본드(SB)를 16.5 cm x 16.5 cm짜리 핸드용 시트로 절단하고, 정확하게 0.1 mg이 되도록 측량하였다. 폴리프로필렌 S/M 및 SB 섬유 대조군은 각각 30 g/㎡ 및 27 g/㎡였다. 코팅된 SB 섬유 샘플은 말레산 무수물 그래프팅된 폴리프로필렌 상에 그래프팅된 2 wt% 알파 CD를 함유하였다. 코팅된 S/M 섬유는 CD 변형되지 않은 것이었다. 모어 피펫을 이용하여 정확한 부피의 용액을 시트로 옮겨 놓았다. 코팅 용액은 소수성 폴리프로필렌 섬유에 비해 상대적으로 친수성이기 때문에, 고무 잉크 로울러를 이용하여 코팅 용액을 섬유 시트에 균일하게 분산시켰다. 시트를 뒤집고, 코팅 고정을 반복하였다. 코팅된 샘플 시트를 다공성 건식 스크린에 놓고, 20℃/50% RH 실내에서 밤새도록 대기 건조시켰다. 샘플 시트를 측량하고, 코팅 중량을 계산하였다.
황화수소 수착은 동적 황화수소 테스트 방법에 의해 대조군 (코팅되지 않은) 멜트블로운 부직포 및 셀룰로스 종이 시트, 및 코팅 제제 D, E 및 F로 코팅된, 샘플 시트에 대해 측정하였다. 복수 층으로 된 선택된 섬유재-S/M, MB 및 셀룰로스 종이를 테스트하였다. 대조군 시트는, 샘플 테스트 시트 앞의 상류 황화수소 측정치, 및 샘플 테스트 시트를 통과한 이후의 하류 황화수소 측정치를 비교하였을 때, 어떤 황화수소도 수착화하지 못하는 것으로 밝혀졌다. 15분 동안의 수착 테스트 종결시, 섬유를 통과하도록 7회에 걸쳐 폐기량으로 숨을 내쉼으로써 투과 셀에 탑재된 코팅된 부직포 섬유를 다시 습윤화시켰다. 이어서, 투과 셀을 후각계 유동 포트 상에 다시 탑재하였다. 17분째에 2회에 걸쳐 황화수소를 측정하였다. 다시 습윤화된 17분째의 평균값은 15분째의 판독값보다 약 4 ppb(vol/vol) 더 낮았다. 다시 습윤화된 코팅되지 않은 대조군 부직포 섬유는 15분째의 판독값보다 약 1 ppb(vol/vol) 더 낮은 것으로 나타났다.
물질 D
Wt.-%		 E
Wt.-%		 F
Wt.-%
폴리에틸렌이민 1.2 0.65 0.30
칼륨철산염 1.0 1.0 1.0
D.I.수 97.8 98.3 98.7
합계 100.0 100.0 100
pH 12.5 12.2 12.0
S/M
층 개수 		평량
( Wt .
g/㎡) 		SB
층 개수 		평량
( Wt .
g/㎡) 		코팅 ID 표면 코팅
( Wt .-%) 		H 2 S 평균 농도
(ppb( vol / vol )) 		H 2 S 감소율(%)
2 27 대조군 - 27.4 -
2 27 D 24 19.8 28
2 27 E 12 18.6 32
2 27 F 13 20.0 27
2 30 E 13 17.3 37
2 30 1 27 대조군 - 30.1 -
2 30 1 27 E 17/21 37 37
2 30 1 27 E 17/21 41 41
2 27 대조군 - 29 -
2 27 E 13 19.6 32
2 27 E 13 20.9 28
2 27 E 3 17.1 41
실시예 4
섬유 기재를 수동으로 코팅하기 위해 100 g 및 50 g 배치로 코팅 수용액을 제조하였다. 첨가 순서는 물 및 칼륨철산염이었다. 적색 수산화제2철 플록이 형성될 때까지 상기 용액을 기계식으로 교반하였다. 이어서, 폴리에틸렌이민(알드리치 181978)을 10 wt.% 용액으로서 첨가하였다(전체 제제 중 물이 상당부를 차지). (20℃/50% RH 실내에서 보관된) 멜트블로운(MB) 부직포 폴리프로필렌 섬유 및 셀룰로스 종이 샘플을 16.5 cm x 16.5 cm짜리 핸드용 시트로 절단하고, 정확하게 0.1 mg이 되도록 측량하였다. MB 섬유 대조군은 27 g/㎡ 폴리프로필렌이었고; 코팅된 MB 섬유는 말레산 무수물 그래프팅된 폴리프로필렌 상에 그래프팅된 2 wt% 알파 CD를 함유하였다. 셀룰로스 종이 - 대조군 및 코팅된 샘플은 55 g/㎡였다. 모어 피펫을 이용하여 정확한 부피의 용액을 시트로 옮겨 놓았다. 코팅 용액은 소수성 폴리프로필렌 섬유에 비해 상대적으로 친수성이기 때문에, 고무 잉크 로울러를 이용하여 코팅 용액을 섬유 시트에 균일하게 분산시켰다. 시트를 뒤집고, 코팅 고정을 반복하였다. 셀룰로스 종이 시트는 코팅 용액을 섬유에 균일하게 분산시키기 위해서는 고무 잉크 로울러를 필요로 하는 전분 크기의 것이었다. 코팅된 샘플 시트를 다공성 건식 스크린에 놓고, 20℃/50% RH 실내에서 밤새도록 대기 건조시켰다. 샘플 시트를 측량하고, 코팅 중량을 계산하였다.
황화수소 수착은 동적 황화수소 테스트 방법에 의해 대조군 (코팅되지 않은) MB 부직포 및 셀룰로스 종이 시트, 및 코팅 제제로 코팅된, 샘플 시트에 대해 측정하였다. 복수 층으로 된 선택된 섬유재-MB 폴리프로필렌 및 셀룰로스 종이를 테스트하였다. 대조군 시트는, 샘플 테스트 시트 앞의 상류 황화수소 측정치, 및 샘플 테스트 시트를 통과한 이후의 하류 황화수소 측정치를 비교하였을 때, 어떤 황화수소도 수착화하지 못하는 것으로 밝혀졌다.
물질 Wt.-%
폴리에틸렌이민 0.77
칼륨철산염 3.80
D.I.수 95.43
합계 100.0
pH 12.2
멜트블로운
층 개수 		평량
( Wt .
g/㎡) 		코팅 ID 표면 코팅
( Wt .-%) 		H 2 S 평균 농도
(ppb( vol / vol )) 		H 2 S 감소율(%)
2 27 - - 32.9 -
2 27 실시예 4 19 29.8 10
2 27 실시예 4 17 29.0 12
셀룰로스
층 개수 		평량
( Wt .
g/㎡) 		코팅 ID 표면 코팅
( Wt .-%) 		H 2 S 평균 농도
(ppb( vol / vol )) 		H 2 S 감소율(%)
1 55 - - 23.1 -
1 55 실시예 4 2 15.6 32
실시예 5
섬유 기재를 수동으로 코팅하기 위해 100 g 및 50 g 배치로 코팅 수용액을 제조하였다. 코팅 제제 G 및 H를 이용하는 경우, 첨가 순서는 물 및 염화제2철이었다. 염화제2철이 용해될 때까지 용액을 기계식으로 교반하였다. 이어서, 염화제2철 용액을 10 wt.% 수산화칼륨으로 중화시켜(전체 제제 중 물이 상당부를 차지) 수산화제2철 플록을 수득하였다. 이어서, 폴리에틸렌이민(알드리치 181978 또는 에포민(EPOMIN) P1000)을 10 wt.% 용액으로서 첨가하였다(전체 제제 중 물이 상당부를 차지). 10% 수산화칼륨을 이용하여 최종 코팅 용액의 pH를 pH 12.5로 조정하였다. (20℃/50% RH 실내에서 보관된) 스펀본드(SB) 부직포 폴리프로필렌 섬유 샘플을 16.5 cm x 16.5 cm짜리 핸드용 시트로 절단하고, 정확하게 0.1 mg이 되도록 측량하였다. SB 섬유 대조군은 27 g/㎡ 폴리프로필렌이었고; 코팅된 SB 섬유는 말레산 무수물 그래프팅된 폴리프로필렌 상에 그래프팅된 2 wt% 알파 CD를 함유하였다. 모어 피펫을 이용하여 정확한 부피의 용액을 시트로 옮겨 놓았다. 코팅 용액은 소수성 폴리프로필렌 섬유에 비해 상대적으로 친수성이기 때문에, 고무 잉크 로울러를 이용하여 코팅 용액을 섬유 시트에 균일하게 분산시켰다. 시트를 뒤집고, 코팅 고정을 반복하였다. 코팅된 샘플 시트를 다공성 건식 스크린에 놓고, 20℃/50% RH 실내에서 밤새도록 대기 건조시켰다. 샘플 시트를 측량하고, 코팅 중량을 계산하였다.
황화수소 수착은 동적 황화수소 테스트 방법에 의해 대조군 (코팅되지 않은) 스펀본드 부직포, 및 코팅 제제로 코팅된, 말레산 무수물 그래프팅된 폴리프로필렌 상에 그래프팅된 2 wt% 알파 CD를 함유하는 SB 샘플 시트를 테스트하였다. 대조군 시트는, 샘플 테스트 시트 앞의 상류 황화수소 측정치, 및 샘플 테스트 시트를 통과한 이후의 하류 황화수소 측정치를 비교하였을 때, 어떤 황화수소도 수착화하지 못하는 것으로 밝혀졌다. 15분 동안의 수착 테스트 종결시, 섬유를 통과하도록 7회에 걸쳐 폐기량으로 숨을 내쉼으로써 투과 셀에 탑재된 코팅된 SB 섬유를 다시 습윤화시켰다. 이어서, 투과 셀을 후각계 유동 포트 상에 다시 탑재하였다. 17분째에 2회에 걸쳐 황화수소를 측정하였다. 다시 습윤화된 17분째의 평균값은 15분째의 판독값보다 약 3 ppb(vol/vol) 더 낮았다. 다시 습윤화된 코팅되지 않은 대조군 부직포 섬유는 15분째의 판독값보다 약 1 ppb(vol/vol) 더 낮은 것으로 나타났다.
물질 G
Wt.-%		 H
Wt.-%
폴리에틸렌이민(알드리치 181978) 0.65
에포민(EPOMIN) P1000) 0.65
염화제2철 1.35 1.25
수산화칼륨 1.12 1.12
D.I.수 96.88 96.98
합계 100.0 100.0
pH 12.5 12.5
스펀본드
층 개수 		평량
( Wt .
g/㎡) 		코팅 ID 표면 코팅
( Wt .-%) 		H 2 S 평균 농도
( ppb ( vol / vol )) 		H 2 S 감소율(%)
2 27 - - 22.1 -
2 27 G 13 19.3 13
2 27 G 7 18.4 17
2 27 H 7 18.8 15
2 27 H 1.6 21 5
실시예 6
섬유 기재를 수동으로 코팅하기 위해 100 g 및 50 g 배치로 코팅 수용액을 제조하였다. 첨가 순서는 물 및 칼륨철산염이었다. 적색 수산화제2철 플록이 형성될 때까지 상기 용액을 기계식으로 교반하였다. 이어서, 폴리에틸렌이민(알드리치 181978)을 10 wt.% 용액으로서 첨가하였다(전체 제제 중 물이 상당부를 차지). 마지막을, 건식 실리카를 용액에 기계식을 분산시켰다. (20℃/50% RH 실내에서 보관된) 멜트블로운(MB) 부직포 폴리프로필렌 섬유 샘플을 16.5 cm x 16.5 cm짜리 핸드용 시트로 절단하고, 정확하게 0.1 mg이 되도록 측량하였다. MB 섬유 대조군은 27 g/㎡ 폴리프로필렌이었고; 코팅된 MB 섬유는 말레산 무수물 그래프팅된 폴리프로필렌에 그래프팅된 2 wt% 알파 CD를 함유하였다. 모어 피펫을 이용하여 정확한 부피의 용액을 시트로 옮겨 놓았다. 코팅 용액은 소수성 폴리프로필렌 섬유에 비해 상대적으로 친수성이기 때문에, 고무 잉크 로울러를 이용하여 코팅 용액을 섬유 시트에 균일하게 분산시켰다. 시트를 뒤집고, 코팅 고정을 반복하였다. 코팅된 샘플 시트를 다공성 건식 스크린에 놓고, 20℃/50% RH 실내에서 밤새도록 대기 건조시켰다. 샘플 시트를 측량하고, 코팅 중량을 계산하였다.
황화수소 수착은 동적 황화수소 테스트 방법에 의해 대조군 (코팅되지 않은) MB 부직포, 및 코팅 제제로 코팅된, 말레산 무수물 그래프팅된 폴리프로필렌 상에 그래프팅된 2 wt% 알파 CD를 함유하는 MB 샘플 시트를 테스트하였다. 복수 층으로 된 MB 폴리프로필렌 섬유를 테스트하였다. 대조군 시트는, 샘플 테스트 시트 앞의 상류 황화수소 측정치, 및 샘플 테스트 시트를 통과한 이후의 하류 황화수소 측정치를 비교하였을 때, 어떤 황화수소도 수착화하지 못하는 것으로 밝혀졌다.
물질 Wt .-%
폴리에틸렌이민 0.65
칼륨철산염 0.70
건식 실리카 0.50
D.I.수 98.15
합계 100.0
pH 12.0
멜트블로운
층 개수 		평량
( Wt .
g/㎡) 		코팅 ID 표면 코팅
( Wt .-%) 		H 2 S 평균 농도
(ppb( vol / vol )) 		H 2 S 감소율(%)
2 27 - - 22.1 -
2 27 실시예 6 7 18.8 15
2 27 실시예 6 1.6 21 5
상기 내용은 본 발명의 실시양태를 개시한다. 명세서 및 특허청구범위에서, 예를 들어, 본 개시내용의 실시양태를 기술하는 데 사용된 조성물 중 성분의 정량, 농도, 부피, 공정 온도, 공정 시간, 수율, 유량, 압력 및 유사 값들, 및 이의 범위를 수식하는 "약"은 예를 들어 화합물, 조성물, 농축물 또는 사용 제제들을 제조하는 데 사용되는 전형적인 측정 및 처리 과정을 통해; 이들 과정에서 의도하지 않은 오류를 통해; 상기 방법을 수행하는 데 사용되는 출발 물질 또는 성분의 제조, 공급원 또는 순도의 차이, 및 유사 근사 고려 사항을 통해 발생할 수 있는 수치적 양의 편차 정도를 가리킨다. "약"이란 용어는 또한 특정 초기 농도 또는 혼합물을 지닌 제제의 숙성으로 인해 달라지는 양과, 특정 초기 농도 또는 혼합물을 지닌 제제의 혼합 또는 공정으로 인해 달라지는 양을 포함한다. "약"이란 용어로 수식되는 경우, 본원에 첨부된 특허청구범위는 이들 양에 대한 등가량을 포함한다. "임의적" 또는 "임의적으로"라는 것은 이어서 기술되는 이벤트 또는 상황이 발생할 수도 있지만, 발생하지 않아도 된다는 것을 의미하며, 이 표현은 상기 이벤트 또는 상황이 발생하는 경우와 발생하지 않는 경우를 포함한다. 예를 들어, "A는 임의적으로 B를"이라는 것은 B가 존재할 수도 있지만 존재하지 않아도 된다는 것을 의미하며, 이 표현은 A가 B를 포함하는 상황과 A가 B를 포함하지 않는 상황을 포함한다. "포함한다" 또는 "포함하는" 등의 용어는 "포함하나, 이에 한정되지 않는다"는 것을 의미한다. 본 발명은 개시되거나 인용된 요소들 중 임의의 것을 적합하게 포함하거나, 그로 구성되거나, 또는 본질적으로 그로 구성될 수 있다. 따라서, 본원에서 예시적으로 개시된 본 발명은 본원에 구체적으로 개시되지 않은 임의 요소의 부재하에도 적합하게 실행될 수 있다. 단수로 사용되는 것은 전형적으로 복수를 포함하며, 적어도 복수를 제외시키지는 않는다.
명세서, 도면, 실시예, 및 데이터는 지금까지 개발된 본 발명에 관한 상세한 설명을 제공한다. 그러나, 본 발명은 본 발명의 정신 또는 의도하는 범주로부터 벗어나지 않으면서 부직포, 섬유, 필름, 시트, 병, 캡, 및 다른 실시양태를 취할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 특허청구범위 안에 포함되어 있다.

Claims (71)

15 ppm 미만의 농도에서 불요 또는 표적 물질을 기체 또는 증기상으로부터 흡착시키기 위한 흡착제로서,
a. Fe(III) 화합물 및
b. 폴리에틸렌이민을 포함하고,
상기 Fe(III) 화합물이 수산화제2철인 것인 흡착제.
제1항에 있어서, Fe(III) 화합물의 공급원이 FeCl3, K2(FeO4) 또는 이의 혼합물인 흡착제.
제1항에 있어서, 폴리에틸렌이민의 분자량(Mn)이 800 내지 1,000,000인 흡착제.
제1항에 있어서, 폴리에틸렌이민이 치환기를 포함하지 않는 것인 흡착제.
제1항에 있어서, 폴리에틸렌이민이 에톡실화된 폴리에틸렌이민을 포함하는 것인 흡착제.
제1항에 있어서, 표면적이 200 내지 1,000 ㎡·g- 1의 범위인 실리카를 추가적으로 포함하는 것인 흡착제.
제1항에 있어서, 고체 함량 기준으로 1 내지 85 wt%의 Fe(III) 화합물 및 0.1 내지 80 wt%의 폴리에틸렌이민이 포함되어 있는 것인 흡착제.
15 ppm 미만의 농도에서 불요 또는 표적 물질을 기체 또는 증기상으로부터 흡착시킬 수 있는 흡착제 물품으로서,
상기 흡착제 물품은 표면적이 0.1 ㎡·g- 1 이상인 기재를 포함하고,
상기 기재는 코팅으로서 제1항, 제2항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항의 흡착제를 기재 내 또는 기재 상에 포함하는 것인 흡착제 물품.
제8항에 있어서, 기재가 코폼(co-form), 본딩-카딩(bonded-carded), 니들 펀칭(needle punched), 에어레이드(airlaid), 웨트레이드(wetlaid), 멜트 블로운 또는 스펀본드 부직포를 포함하는 것인 물품.
제8항에 있어서, 물품 기준으로 0.1 내지 35 wt%의 Fe(III) 화합물 및 0.1 내지 35 wt%의 폴리에틸렌이민이 포함되어 있는 것인 물품.
제8항에 있어서, 기재가 천연 섬유, 폴리올레핀 또는 폴리에스테르를 포함하는 것인 물품.
제8항에 있어서, 기재는 두께가 0.01 내지 10 mm인 웹을 포함하는 것인 물품.
제11항에 있어서, 기재가 천연 섬유 부직포, 폴리에스테르 부직포 또는 폴리올레핀 부직포를 포함하는 것인 물품.
제8항에 있어서, 기재는 밀폐된 체적공간을 갖는 용기의 형태이고, 이 체적공간은 불요 또는 표적 물질을 포함하는 증기상을 포함하는 것인 물품.
제8항에 있어서, 기재는 섬유성 부직포 필터 물질을 포함하는 페이스 마스크의 형태인 것인 물품.
i. 동적 기체 또는 증기상이 1초 미만의 접촉 시간으로 흡착제와 접촉하도록 흡착제 물품을 배치하는 단계; 및
ii. 동적 기체 또는 증기상 중 불요 또는 표적 물질의 농도를 감소시키는 단계를 포함하는, 제8항의 흡착제 물품을 이용하여 불요 또는 표적 물질의 농도가 15 ppm 미만인 동적 기체 또는 증기상으로부터 불요 또는 표적 물질을 흡착시키는 방법.
제16항에 있어서, 흡착제의 고체 함량 기준으로 0.01 내지 80 wt%의 Fe(III) 화합물 및 0.01 내지 80 wt%의 폴리에틸렌이민이 흡착제에 포함되어 있는 것인 방법.
제16항에 있어서, 기재가 부직포를 포함하는 것인 방법.
제16항에 있어서, 기재는 두께가 0.01 내지 10 mm인 웹을 포함하는 것인 방법.
제16항에 있어서, 기재가 폴리에스테르 부직포 또는 폴리올레핀 부직포를 포함하는 것인 방법.
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