KR101856793B1 - 후각 자극 물질들에 대한 방법들, 조성물들 및 물품들 - Google Patents

Abstract

본 발명은 후각 자극 조성물들을 포함하는 방법들, 조성물들 및 물품들에 관한 것이다. 본 발명의 물품은 구조 성분 및 후각 자극 조성물을 포함한다. 물품은 후각 자극 조성물의 방출, 방출률 또는 흡수를 조절할 수 있다. 물품은 다양한 형태들 및 크기들을 가질 수 있다. 물품의 사용 방법은 방향을 주변 환경에 제공하는 것을 포함한다.

Description

후각 자극 물질들에 대한 방법들, 조성물들 및 물품들{METHODS, COMPOSITIONS AND ARTICLES FOR OLFACTORY-ACTIVE SUBSTANCES}

본 출원은 2010년 3월 31일자로 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 61/319,431; 2010년 11월 3일자로 출원된 61/409,627 및 2010년 12월 6일자로 출원된 61/419,959의 우선권을 주장하며; 이들은 각각 본원에 참고문헌으로 인용되어 있다.

본 발명의 다양한 구현예들은 일반적으로 악취 화합물들, 예를 들어 방향을 제공하는 물품과 같은, 후각 자극 물질들을 제공하는 물품들, 및 이러한 물품들을 제조하고 사용하기 위한 방법들 및 조성물들에 관한 것이다.

이는 방향로운 주변 환경을 주택, 자동차 및 다른 공간들을 위한 바람직한 부대용품이 된다. 세라믹, 중합체, 목재 및 셀룰로오스 재료들과 같은 재료들이 방향을 방출시키기 위해 사용되어 왔다. 무명이 방향와 같은 휘발성 물질들을 방출시키기 위해 사용되어 왔으며, 예는 미국 특허 번호 2,615,754 및 5,372,303에 기술되어 있다. 직물이 또한 미국 특허 번호 2,626,833에 기술된 바와 같이 휘발성 물질들을 증발시킬 수 있는 흡수성 매체로서 사용되어 왔다. 미국 특허 번호 855,984에서는, 스폰지가 향수 또는 소독제를 휘발시키기 위해 사용된다. 미국 특허 번호 1,988,141에는 향수를 방출시키기 위한 펠트 패드의 사용이 기술되어 있다. 이들 및 유사한 물품들은 이들의 매트릭스로부터 방향의 매우 빠른 방출을 가지며, 방향의 연장된 방출을 제공하지 않는다.

목재가 향내, 예를 들어 선향을 유지하기 위해 사용되어 왔다. 상당한 양의 향내를 방출시키기 위해, 목재 선향은 연소되고, 방향이 주변 환경 내로 방출된다. 선향이 이들의 향내를 연소 없이 방출시키도록 하는 것은 불충분한 향내 방출을 초래한다. 목재는 고흡수성이 아니고, 따라서 소량의 강한 향내의 물질을 흡수한다. 미국 특허 번호 2,120,204에 기술된 바와 같이, 목재 펄프가 방향을 흡수하고 이를 방출시키기 위해 사용되어 왔다. 목재 펄프의 사용은 이것이 부서지는 경우에 문제점을 제공할 수 있으며, 적합한 물품들로 제조될 수 없다.

목재 스틱 또는 리드(reed)는, 초기에 가해지는 방향 없이, 확산기들에 사용되어 왔다. 리드 확산기에서, 2 또는 3가지 대나무 리드와 같은 목재는 강한 향내의 오일을 보유하는 용기 내에 위치한다. 오일은 리드의 중심 부분을 위크업하고, 방향은 리드의 상단으로부터 휘발된다. 리드는 리드의 사전에 침지된 말단이 용기 외측으로 공기에 노출되도록 자주 회전되어야 한다. 보통, 리드는 오일 중에서 부스러기 생화학적 봉쇄로부터 막히고, 장기적으로 방향을 주변 환경에 제공하는 것이 효과적이지 않다.

필요한 것은 많은 응용을 위해, 후각 자극 물질들을 제공하는 물품들, 이러한 물품들을 제조하고 사용하는 방법들, 및 내구성이 있고, 쉽게 제조되고, 방향와 같은 후각 물질의 느리거나 조절된 방출률을 제공하는 물품들을 포함하는 방향와 같은 후각 자극 물질들을 주변 환경에 제공하는 물품들을 위해 사용되는 조성물이다.

본 발명은 방향와 같은 후각 자극 물질을 주변 환경에 제공하는 물품을 위한 방법들 및 조성물들, 및 이러한 물품을 제조하고 사용하기 위한 방법들에 관한 것이다. 본 발명의 한 측면은 구조 성분 및 적어도 하나의 후각 자극 물질을 포함하는 물품을 포함한다. 구조 성분은 흡수성 재료인 매트릭스 재료를 포함한다. 물품에서, 매트릭스 재료는 적어도 하나의 후각 자극 물질을 흡수하거나 흡착시킨다. 매트릭스 재료는 매트릭스 재료 내로 혼입되는 첨가제들을 가질 수 있다. 구조 성분은 코팅 또는 장벽에 의해 덮어지거나 덮어 씌워지는 구조 성분의 표면의 적어도 일부를 가질 수 있다. 코팅 또는 장벽은 구소 성분으로부터의 후각 자극 물질의 조절된 방출에 도움을 줄 수 있고, 후각 자극 물질이 물품으로부터 방출되는 시간을 연장시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 물품의 일례의 도면이다.
도 2는 본 발명의 물품의 일례의 도면이다.
도 3은 구조 성분으로부터의 nC12의 방출의 그래프이며, y 축은 중량 손실 (g)이고, x 축은 시간 (시(hour))이다.
도 4는 코팅 및 비코팅 구조 성분으로부터의 방출의 그래프이며, y 축은 중량 손실 (g)이고, x 축은 시간 (시(hour))이다.
도 5는 코팅 및 비코팅 구조 성분들로부터의 방출의 그래프이며, y 축은 중량 손실 (g)이고, x 축은 시간 (시(hour))이다.
도 6a는 상이한 매트릭스 재료들을 갖는 구조 성분들로부터의 방출의 그래프이고, 도 6b는 구조 성분으로부터의 방출의 그래프이며, y 축은 중량 손실 (g)이고, x 축은 시간 (시(hour))이다.
도 7a는 코팅 구조 성분들로부터의 방출의 그래프이며, 도 7b는 코팅 및 비코팅 구조 성분들로부터의 방출의 그래프이며, y 축은 중량 손실 (g)이고, x 축은 시간 (시(hour))이다.
상세한 설명
본 발명은 방향와 같은 후각 자극 물질을 주변 환경에 제공하는 물품들, 방법들 및 조성물들을 포함한다. 본 발명은 하나 이상의 후각 자극 물질들, 예를 들어 방향들을 주변 환경에 제공하는 물품들을 위한 방법들 및 조성물들을 포함한다. 본 발명의 물품은 휴대용의 독립된 구조 성분에 함유된 방향와 같은 하나 이상의 후각 자극 물질들을 포함할 수 있다. 물품은 플랫 시트 구현예들과 같은 변동 형태들 및 크기들을 갖는 이차원일 수 있거나, 물품은 바람직한 형태, 고체 막대, 코어를 갖는 막대, 2개의 막대를 갖는 막대, 벌집 구조를 갖는 막대, 고형 구체, 중공 구체, 또는 임의의 다른 기하학적 형태와 같은 변동 형태들 및 크기들 또는 다른 가능한 배열을 갖는 삼차원일 수 있다.
물품은 개별적으로 또는 2가지 이상의 군으로 제공될 수 있으며, 구멍들을 갖는 용기(receptacle)에 보유되어 방향 분자들의 통과를 허용한다. 물품은 막대를 크림핑 또는 벤딩시킴에 의해서와 같이 예를 들어 막대 또는 형상화된 막대로서 임의의 형태로 제공될 수 있거나, 각각 홀더에 의해 또 다른 막대와 함께 보유되는 수개의 작은 막대들을 위치시키는 것과 같이 물품들의 조합으로부터 조립될 수 있으며, 이렇게 보유된 물품들이 형태를 제공한다. 물품은 선택적으로 염료들, 코팅 조성물들, 홀더 요소들 또는 부착 요소들을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 물품은 매트릭스 재료 조성물 및 후각 자극 물질로부터 제조되는 구조 성분을 포함한다. 구조 성분은 본 발명의 물품을 생성시키는 데에 있어서 코팅되고, 염색되고, 추가로 처리될 수 있다.
본 발명은 물품을 제조하는 데에 사용되는 조성물들을 포함한다. 구조 성분은 하나 이상의 매트릭스 재료 조성물들을 포함할 수 있다. 매트릭스 재료 조성물은 천연 및 합성 펄프 조성물들, 또는 종이, 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 펄프 랩, 무명 린트너들, 생물학적 식물 유도 재료들 (살아있는 식물로부터), 합성 펄프 조성물들, 및 혼합 펄프들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 다른 생성물들과 조합된 펄프 조성물들을 포함할 수 있다. 매트릭스 재료 조성물은 강도, 강성도 또는 구조를 매트릭스 재료 조성물에 제공하는 재료들인 첨가제들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 첨가제들로서 나노재료들을 포함할 수 있다. 본 발명의 물품은 펄프 물품으로서 언급될 수 있으며, 이는 물품이 본 발명의 펄프 조성물로부터 제조된 매트릭스 재료 조성물을 포함함을 나타내는 것이다.
본 발명은 조성물들을 제조하는 방법들, 조성물들을 포함하는 물품들을 제조하는 방법들, 및 물품을 사용하는 방법들을 포함한다.
매트릭스 재료 조성물은 펄프를 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같이 그리고 당분야에 공지된 바와 같이, 펄프는 주로 섬유들과 원료 물질의 다른 성분들의 집합체이며, 섬유들은 천연 또는 합성 원료 물질, 예를 들어, 생물학적 식물들 (천연) 또는 석유계 합성 생성물들 (합성)로부터 유도된다. 펄프 조성물은 함수율을 가질 수 있다. 펄프 및 펄프 조성물은 본원에서 교환적으로 사용된다. 펄프 제조에서 기본 단계들은 당분야에 널리 공지되어 있으며, 식물 섬유 또는 다른 섬유들을 칩들과 같은 사용가능한 형태로 전환시키고, 칩들을 섬유들 또는 펄프로 전환시키고, 선택적으로 펄프를 표백시키는 것과 같이 펄프를 처리하고, 펄프를 세척하고, 펄프 조성물을 생성시키는 것을 포함한다. 펄프는 수가지 펄프화 기술 중 어느 하나를 사용하여 다양한 유형의 목재들로부터 생성될 수 있다. 펄프는 경목들, 연목들, 또는 이들의 혼합물들로부터 생성될 수 있다. 적합한 경목들은 사시나무, 자작나무, 미루나무, 포풀라, 단풍나무 등, 및 이들의 혼합물들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 적합한 연목들은 소나무 (예를 들어, 적송, 뱅크스소나무, 및 써던 옐로우 파인), 가문비나무, 발삼 전나무, 더글라스 전나무 등, 및 이들의 혼합물들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 펄프는 구주물푸레, 사시나무, 너도밤나무, 참피나무, 자작나무, 블랙체리, 흑호두나무, 버터넛, 칠엽수 나무, 밤나무, 미루나무, 층층나무, 느릅나무, 유클립투스, 그멜리나 (gmelina), 팽나무, 히코리, 호랑가시나무, 수엽나무, 목련 나무, 단풍나무, 오크 나무, 포풀라, 오리나무, 박태기나무, 오동나무, 사사프라스, 풍나무, 시카모어, 니사나무, 버드나무, 튤립 나무 및 이들의 조합물들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 낙엽 나무인 다양한 종의 경목으로부터의 목재의 혼합-배합물일 수 있다. 펄프는 나무의 종 내에서 다양한 나무로부터의 목재를 포함할 수 있다. 다른 종의 경목 또는 낙엽 나무가 사용될 수 있음이 고려된다. 또한, 단일 종의 경목 또는 낙엽 나무가 사용될 수 있음이 고려된다.
펄프는 바가스, 지푸라기, 양마, 잔디, 대마, 및 이들의 조합물들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 비-목재 섬유들을 포함할 수 있다. 펄프는 비-목재 섬유들과 조합하여 경목 또는 낙엽 나무로부터의 목재를 포함할 수 있는 것으로 고려된다.
펄프는 재활용 재료들로부터 제조될 수 있으며, 폐지를 회수하고 이를 새로운 생성물들로 재생시키는 것을 포함한다. 재활용 종이를 제조하기 위한 공급 원료로서 사용될 수 있는 3가지 범주의 종이는 분쇄 파쇄물, 소비전 폐기물 및 소비후 폐기물이다. 분쇄 파쇄물은 종이의 제조로부터의 종이 찌꺼기 및 다른 종이 스크랩이다. 소비전 폐기물은 소비자 사용을 위해 준비되기 전에 폐기된 종이 분쇄물을 남기는 재료이다. 소비후 폐기물은 오래된 잡지, 오래된 신문, 사무 폐기물, 오래된 전화번호책 및 주택지 혼합 종이와 같은 소비자 사용 후에 폐기되는 재료이다. 재활용에 적합한 종이는 스크랩 종이로 불리운다. 펄프용 공급 원료는 약 100% 스크랩 종이 내지 0.001% 스크랩 종이를 포함할 수 있으며, 원래의 섬유들 및 재활용 재료들을 포함하는 혼합 펄프 조성물들을 포함할 수 있다. 재활용 재료들로 잉크 제거 공정이 사용될 수 있다.
펄프를 제조하기 위한 방법들은 (i) 화학적, (ii) 기계적, (iii) 열적 및 (iv) 조합 방법들을 포함한다. 산업용 알칼리성 화학적 펄프화 공정들은 크래프트 (또는 황산염), 소다 및 알칼리 아황산염 공정들을 포함한다. 스톤 쇄목 펄프 (SGW) 공정은 연마 회전 표면 쪽으로 로그들 및 칩들을 압착시킴으로써 펄프를 제조하는 것을 수반한다. 또 다른 유형의 기계적 펄프화는 목재 칩들의 사전 처리가 없는 대기 정제를 특징으로 하는 리파이너 기계적 펄프 (RMP)이다.
열 기계적 펄프화 (TMP)는 RMP 및 Apslund 공정으로서 공지된 고온 공정으로부터 발달된 기계적 펄프화 공정이다. 열 리파이너 기계적 펄프화 (TRMP)는 열 기계적 펄프화의 변형이다. 이 경우에, 칩들은 압력 하에 예열되고, 대기압 하에 정제가 수행된다.
다른 펄프화 방법들은 열 기계적 펄프화 (CTMP), 화학 기계적 펄프화 (CMP), 및 화학적 펄프화, 황산염 (크래프트) 또는 아황산염 공정들을 포함한다. 펄프들은 예를 들어 펄프의 색을 연화시키도록 처리될 수 있다. 표백은 리그닌의 일부를 용해시키고 추출시키기 위해 또는 이를 변색시키기 위해 화학적 생성물들을 사용할 수 있다. 이들 화학적 생성물들은 화학적 펄프들을 위한 이산화염소, 과산화수소 및 오존, 및 기계적 펄프들을 위한 과산화수소를 포함한다.
화학적 목재 펄프의 전자 빔 공정 또는 전자 공정 기술 (EPT)이 펄프 점도 또는 중합도를 조절하기 위해 사용될 수 있다.
더 낮은 전체 리그닌 함량을 갖거나 리그닌 함량이 없는 펄프들이 표백 화학물질을 덜 필요로 하고, 방향들과 덜 반응하고 더 적은 오염물질들, 특히 흡수성 유기 할로겐화물들 (AOX)을 발생시키므로, 이들 펄프들을 생성시키는 것이 바람직할 수 있다. 높은 리그닌 함량을 갖는 셀룰로오스 펄프들은 "고수율 펄프들"로서 언급되며, 이 부류의 펄프들은 쇄목 펄프들, 칩-정제 펄프들, 열 기계적 펄프들, 기계적 펄프들, 및 반-기계적 펄프들을 포함한다. 리그노셀룰로오스 재료의 섬유들은 적어도 부분적으로 기계적으로 및 선택적으로 또한 부분적으로 화학적으로 제거된다. 기계적 해섬은 그라인더, 디스크 정제기 또는 스크류 탈섬유소 장치에서 수행되며, 여기에서 펄프는 탈수에 대한 저항성을 현저히 저하시키지 않으면서 가벼운 기계적 전단력을 받게 된다. 피브릴화는 섬유들의 가요성을 증가시키고 양질 처리 펌프의 미세 물질 특징들을 야기시키기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 방법들은 펄프 매트릭스 재료를 포함하는 구조 성분을 갖는 본 발명의 물품을 생성시키는 것을 포함한다. 매트릭스 재료를 제조하는 방법의 일례는 펄프로부터의 종이의 시이트를 생성시키는 것을 포함한다. 목재 칩들이 분해되고, 선택적으로, 생성된 섬유들이 표백된 후, 섬유들은 습식 펄프 매트로 생성된다. 상기 작동에서, 섬유들은 헤드박스에 들어가서, 이들은 펄프에 첨가되는 물 및 임의의 화학물질 또는 다른 물질들과 혼합된다. 섬유들은 헤드박스로부터 웹을 중력 및 진공 둘 모두에 의해 배출시키는 와이어로서 공지된 이동 스크린 상으로 배출된다. 초기 스테이지에서 생성으로서 공지된 상기 단계는 일반적으로 와이어 상으로 저농도의 펄프 (예를 들어, 0.5% 내지 1 중량% 고체들이 대표적임)의 수성 분산액을 통과시킴으로써 달성된다. 특정 경우에 진공 또는 흡인에 의해 보조되는 상기 와이어는 매트 또는 웹의 농도를 약 20 내지 35 중량% 고체들로 증가시킨다.
매트 또는 웹은 "프레스 섹션"에서 압축되고 짜내어져서 부가적 물을 제거한다. 이는 일반적으로 펠트 프레스들에 의해 달성되며, 일련의 로울러들은 각각 매트 또는 웹과의 접촉을 위한 펠티드 밴드를 갖는다. 이들 프레스들은 부가적 자유수 및 약간의 모세관수를 제거하여 약 30 내지 60 중량%로의 매트 또는 웹의 농도의 증가를 발생시킨다. 바람직한 생성물에 따라 더 높거나 더 낮은 프레싱이 가해질 수 있다.
프레스 섹션 후에, 펄프 시이트는 건조기 섹션에서 건조된다. 건조기 섹션에서, 펄프 시이트의 잔류 함수량은 감소되어, 대표적으로 약 88 내지 97 중량% (3 내지 12 중량% 수분), 더욱 일반적으로 90 내지 94 중량% (6 내지 10 중량% 수분)의 펄프 농도가 얻어진다. 습식 셀룰로오스 펄프 섬유들은 시이트로 생성되고, 수소 결합에 의해 접촉지점들에서 서로 부착한다. 상기 공정은 습윤 생성으로 불리운다.
펄프 매트릭스 재료를 제조하는 다른 방법들이 공지되어 있다. 예를 들어, 포드리니어 공정에서, 펄프 매트릭스 재료는 일반적으로 와이어 스크린 상에 수성 셀룰로오스 슬러리로부터의 섬유 매트를 생성시킴으로써 생성된다. 방법들은 일반적으로 와이어 스크린으로부터 상류의 유동 챔버를 갖는 헤드박스를 포함한다. 헤드박스는 수성 셀룰로오스 슬러리를 수용하고, 슬러리를 와이어 스크린 상에 증착하여, 여기에서 종이 매트가 생성된다. 종이 매트는 와이어 스크린으로부터 제거되고, 건조를 포함하여 추가로 가공되어, 물품 매트릭스 재료를 생성시킨다. 건조 또는 습윤 랩 공정들이 또한 사용되어 펄프 매트릭스 재료들을 생성시킬 수 있다.
상용 펄프들은 시이트 형태로 이용될 수 있다. 섬유들과 중합체 재료의 배합을 촉진시키기 위해. 섬유 시이트들은 개별 섬유들 또는 섬유들의 작은 응집체들로 분해될 수 있다. 과립화 단계가 회전 나이프 커터를 사용하여 수행되어 펄프 재료를 분해할 수 있다. 과립화 공정은 섬유들의 길이를 감소시킬 수 있다. 섬유 길이의 감소는 섬유 첨가제의 보강 영향을 감소시킬 수 있다.
매트릭스 재료의 다공성은 섬유들의 압축성에 의해 조절될 수 있다. 펄프 또는 본 발명의 물품의 다공성은 다양한 방식으로 조절되거나 변경될 수 있다. 섬유들의 압축성은 매트릭스 재료가 기체 또는 액체를 이를 통해 통과시키는 정도에 영향을 준다. 매트릭스 재료 다공성은 매트릭스 재료 또는 이러한 매트릭스 재료에 의해 제조되는 물품의 다른 특성에 영향을 줄 수 있으며, 다공성의 변화는 물품의 다른 특징들의 변화에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 다공성은 후각 자극 물질들의 흡수 및 로드량에 영향을 줄 수 있거나, 후각 자극 물질들의 방출률에 영향을 줄 수 있다. 매트릭스 재료의 다공성은 첨가제들과 같은 다른 재료들을, 매트릭스 재료가 펄프 조성물로부터 생성되므로 펄프에, 또는 매트릭스 재료로부터 제조되는 구조 성분에 첨가함으로써 영향을 받을 수 있다.
펄프 매트릭스 재료의 성질은 펄프 섬유들의 결합이 구조 성분의 매트릭스 재료 중에 완전히 침지되거나, 물품의 구조 성분의 내부 내로 표면을 아래로 연장시키거나 물품의 구조 성분을 통해 완전히 관통할 수 있는, 펄프 매트릭스 재료 도처의 매우 작은 공기 통로들을 생성시킬 정도이다. 펄프 매트릭스 재료의 다공성은 펄프 매트릭스 재료 생성 공정의 임의의 스테이지에서 영향 받을 수 있다. 섬유 정제의 증가된 수준은 섬유들을 더 강하고 치밀하게 서로 결합하도록 하여, 펄프 매트릭스 재료를 더 조밀하게 만들어서, 공기 통로의 네트워크 및 다공성을 감소시킨다. 표면 사이징, 코팅, 캘린더링 또는 슈퍼캘린더링이 표면 섬유들을 밀봉 및/또는 압축시켜서 구조 성분의 다공성을 감소시킬 수 있다.
다공성은 첨가제들, 후각 자극 조성물들 또는 다른 액체들이 펄프 매트릭스 재료 내로 얼마나 완전히 그리고 얼마나 빠르게 흡수되는 지에 영향을 줄 수 있으며, 이러한 흡수는 주로 모세관 작용에 의해 발생할 수 있다. 높은 다공성을 갖는 펄프 매트릭스 재료가 첨가제 흡수성을 증가시킬 수 있다.
펄프 매트릭스 재료의 다공성은 거얼리투기도시험기 (첫 번째 경우에) 또는 셰필드 포로시미터 (두 번째 경우에)를 사용하여, 일정량의 공기를 샘플을 통해 통과시키는 데에 걸리는 시간 또는 샘플을 통한 공기의 통과 속도로서 정량적으로 측정된다.
매트릭스 재료, 구조 성분 또는 물품의 다공성은 첨가제들의 첨가에 의해 증가 또는 감소될 수 있다. 첨가제들은 펄프 제조 공정 동안, 매트릭스 재료의 생성 동안, 매트릭스 재료로부터의 구조 성분의 생성 동안, 또는 물품이 생성되는 단계들에서 펄프에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 첨가제들은 첨가제들을 공간 충전시키는 충전제들이 펄프에 첨가되어 공간 채움 첨가제들을 갖는 매트릭스 재료를 제조할 수 있다. 물품은 공간 채움 첨가제들을 갖는 매트릭스 재료로부터 제조되는 구조 성분으로 생성된 후, 공간 채움 첨가제가 파괴되고 크기가 감소되어 물품의 매트릭스 재료 중의 개구 또는 공극으로부터 배출되고 이의 다공성을 증가시키는 방식으로 처리된다.
물품의 전체 다공성은 물품의 구조 성분의 적어도 일부를 처리함으로써 감소될 수 있다. 물품의 다공성은 구조 성분의 표면의 일부를 코팅 또는 처리하거나 물품의 일부를 코팅 또는 처리하는 것과 같이, 매트릭스 재료의 다공성을 감소시겨서 구조 성분의 다공성을 감소시킴으로써 영향 받을 수 있다. 반대로, 물품의 다공성이 증가될 수 있다.
가요성 스폰지에서 발견되는 것과 유사한 공극들, 갭들 또는 채널들을 갖는 셀룰로오스 매트릭스 재료들이 생성될 수 있다. 이러한 매트릭스 재료들은 셀룰로오스에 화학적으로 결합된 이온교환기들과 같은 작용기들을 가질 수 있다. GB 914421에 기술된 바와 같은 방법에서, 사전 생성된 가요성 셀룰로오스 스폰지는 시약과 오르토인산 또는 클로로아세트산나트륨과 같은 시약의 반응에 의해 변형된다. GB 1387265에는 셀룰로오스와 이온 교환기들을 도입시키는 시약의 반응에 의해 제조된 후에 바람직한 물리적 형태, 특히 스폰지로 재생되는 이온 교환 셀룰로오스 재료가 기술되어 있다. GB 1226448에는 셀룰로오스 내로의 양이온 또는 음이온 교환기들의 도입과 함께 또는 도입이 뒤따르는, 재생된 셀룰로오스 내로의 교차 결합 잔기들의 도입을 포함하는 이온 교환기를 제조하는 방법이 기술되어 있다. 셀룰로오스는 비스코스로부터 얻어질 수 있다. 셀룰로오스는 막대, 필라멘트, 실, 직물, 플레이크들, 비드들, 과립들, 분말, 스폰지, 튜브 또는 시이트와 같은 다양한 물리적 형태들로 사용될 수 있다.
본 발명의 매트릭스 재료는 일차 및 이차 공극들을 포함할 수 있다. 일차 공극들은 매트릭스 재료 전체에 걸쳐 액체들 또는 기체들의 자유 통과를 허용하도록 치수화된 공극들을 상호연결시킨다. 이차 공극들은 일차 공극들의 벽들에 제공된다. 공극들의 안팎으로 액체들 또는 기체들의 운반 속도는 빠르거나 느릴 수 있다.
공극들을 상호연결시키는 것을 포함하는 다공성 매트릭스 재료의 생성은 일반적으로 중합체 재료와 같은 매트릭스 재료의 용액을 기체와 같은 공극 생성제와 접촉시키는 것을 포함한다. 중합체 재료가 셀룰로오스인 경우, 중합체 재료는 다공성 재료의 생성 전 또는 동시에 기체와 접촉된다. 기체 또는 기체 생성 재료들은 중합체 용액 내로 도입된다. 기체 생성 재료들의 예는 고체들, 휘발성 액체들, 탄산칼슘 및 산과 같은 화학적 시약들, 예를 들어 중탄산염의 분해에 의해 기체의 증발을 유발할 열분해성 재료들, 또는 덱스트로오스 및 이스트와 같은 생물작용제들을 포함한다.
기체 생성 재료들은 분말들, 결정들, 오일들, 왁스들 또는 분쇄된 생물학적 조직 과 같은 고체 시약들일 수 있다. 기체상 공극 생성제들에 대한 전구체들로서의 고체들의 사용은 일차 공극들의 생성에 적합할 수 있다. 기체 생성 시약은 고체 형태로의 셀룰로오스의 재생 후 또는 도중에 제거될 수 있으며, 제거는 대표적으로 산, 알칼리 또는 효소에 의한 처리, 전자기 에너지의 사용 또는 용매 작용을 수반한다.
상호연결 다공성 구조를 갖는 다공성 매트릭스 재료를 생성시키는 방법은 크산테이트의 사용을 수반한다. 크산테이트에 의해 발생되는 기체에 의해 생성되는 공극들의 크기는 크산테이트의 치환도를 변동시킴으로써 변할 수 있다.
상호연결 다공성 구조를 갖는 다공성 매트릭스 재료를 생성시키는 방법은 변동 크기들의 입자들이 다시 사용될 수 있는 경우에 수화된 황산나트륨의 결정들의 사용을 수반한다. 200 내지 400 미크론의 입자 크기를 갖는 수화된 황산나트륨의 결정들이 상호연결 공극들을 만들기 위해 사용될 수 있다. 1500 내지 3000 미크론의 수화된 황산나트륨의 결정들이 사용될 수 있다. 100 미크론 정도의 공극 크기들을 위해, 탄산칼슘과 같은 다른 고체들이 사용될 수 있다.
일차 공극들의 실제 부피 (즉, 분수 공극율)는 다공성 매트릭스 재료 중합체 용액내로 도입되는 일차 공극 생성제의 양에 의존하며, 총 공극 부피의 95% 이하의 임의의 값을 가질 수 있다.
일차 공극들의 벽들의 두께는 다공성 매트릭스 재료 중합체 재료의 용액과 혼합되는 일차 공극 생성제의 양에 의존할 수 있다. 다른 인자들 중에서, 최소 벽 두께는 일차 공극 생성제의 입자들이 얼마나 치밀하게 서로 맞춰지는 지에 의존할 수 있다. 다공성 매트릭스 재료 내로 단위 부피당 도입될 수 있는 작용기들의 전체량은 일반적으로 다공성 매트릭스 재료의 밀도가 증가함에 따라 증가될 것이다. 일차 공극 벽들의 두께는 다공성 매트릭스 재료로부터 제조하려는 물품에 의존하여 변할 수 있다. 다공성 매트릭스 재료 내에서 균일한 벽 두께들을 얻는 것은 가능하지 않을 수 있다. 예를 들어, 셀룰로오스 다공성 매트릭스 재료는 5 내지 45 미크론의 벽 두께를 가질 수 있다.
이차 공극들은 중합체 내에서 이의 밀도의 변동의 결과로서 자연적으로 발생할 수 있거나, 일반적으로 일차 공극 생성제와 함께 사용되는 공극 생성제(들)의 사용에 의해 생성될 수 있다. 대표적으로, 이차 공극들은 일차 공극들보다 작고, 하기의 방법 중 임의의 방법에 의해 생성될 수 있다.
중합체 재료의 용액은 바람직한 이차 공극 구조 (즉, 시약 입자 크기에 의해 결정되는 공극 크기를 갖는 구조)를 갖는 다공성 매트릭스 재료를 생성시키기 위해, 예정된 크기의 개별 입자들을 갖는 제거할 수 있는 시약과 혼합될 수 있다. 액체 (아마도 중합체 용액과 비혼화성임)는 혼합 시에 액체 중합체 내에서 연속 채널들을 형성하는 중합체 용액에 첨가될 수 있다. 택일적으로, 셀룰로오스와 같은 중합체 용액의 밀도는 셀룰로오스가 재생될 때에 생성된 스폰지가 개방 공극 구조를 가지도록, 적합한 용매의 첨가에 의해 저하될 수 있다. 첨가된 기체 또는 액체를 제거하는 적합한 방법들은 공지되어 있다. 이차 공극들은 중합체 용액을 고체 공극 생성제와 접촉시킴으로써 생성될 수 있다.
다공성 구조를 포함하는 다공성 매트릭스 재료의 성질은 제조 시스템에 영향을 주는 광범위한 인자들에 의존할 수 있는 것으로 인식된다. 예를 들어, 중합체의 농도, 중합도, 또는 점도에 대한 변화가 이루어질 수 있다. 이차 및 일차 공극 구조에 영향을 줄 수 있는 계면활성제들과 같은 제제들이 첨가될 수 있다.
다공성 매트릭스 재료는 본 발명에 따라 사용되어, 본원에 기술된 바와 같고, 블록, 환형, 연속 시이트, 압연 시이트, 디스크, 테이프, 막대, 패드, 또는 다른 삼차원 형태 등의 형태일 수 있는 물품의 구조 성분을 생성시킬 수 있다.
무명, 로트카 또는 마닐라삼을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 린트너들을 포함하는 매트릭스 재료가 본 발명에 의해 고려된다. 린트너들은 매트릭스 재료의 총중량의 0.1 내지 99.9 중량%를 차지할 수 있다. 합성 펄프를 포함하는 매트릭스 재료가 또한 본 발명에 의해 고려된다. 예를 들어, 미국 특허 번호 3,770,856에는 더 높은 압력 및 온도대로부터 더 낮은 압력 및 온도대 까지 중합체 및 용매를 함유하는 수성 에멀션을 플래싱시킴에 의한 미세 섬유 구조들의 생성이 기술되어 있다. 생성된 구조는 혼합기에서 불려져서, 평균 5 내지 10 미크론의 폭 및 3 내지 5 ㎜의 길이의 미소 섬유상태로 미세 플랫 섬유들이 얻어진다. 생성된 섬유들은 압착되거나 성형되어 구조 성분에 사용하기 위한 매트릭스 재료를 생성시킬 수 있다.
압출된 합성 펄프 조성물들은 본 발명의 매트릭스 재료들을 생성시키기 위해 사용된다. 영국 특허 번호 1,221,488에는 발포된 폴리에틸렌의 압출물을 생성시키기 위해 폴리에틸렌과 발포제의 배합물을 압출시키는 것을 수반하는 실의 생성 방법이 기술되어 있다. 후자는 본질적으로 압출 방향으로 배향되도록 인발된다. 인발된 발포된 폴리에틸렌은 포움의 벽들이 파괴될 정도로 힘을 받게 된다. 생성된 압출물은 매트릭스 재료를 포함하는 상호연결된 섬유 요소들의 삼차원 구조이다. 미국 특허 번호 3,634,564에는 열가소성 중합체를 발포제와 혼합시키고, 혼합물을 발포된 중합체 필름으로 압출시킨 후에, 발포된 필름을 단축으로 스트레칭시키는 것을 수반하는 피브릴화된 발포된 필름들의 제조 방법이 기술되어 있다. 상승된 온도에서의 스트레칭은 포움의 보이드들을 분열하게 한다. 이들 섬유들은 형성되거나, 압착되거나, 성형되거나, 용융되거나, 부분적으로 용융되거나, 공지된 방법들로 처리되어, 구조 성분들로서 사용하기 위한 매트릭스 재료들을 생성시킬 수 있다.
경우에 따라서는, 압출물은 배향된다. 배향은 고도로 균일한 구조를 생성시키기 위해 결정질 구조를 중합체 재료들 중에 일직선으로 위치시키는 공정을 의미한다. 배향은 중합체의 분자들의 축들을 더욱 일반적으로 동일한 방향으로 정렬하도록 유발하는 것으로 믿어진다. 일반적으로, 배향은 중합체를 온도를 융점 미만, 전이 온도 초과로 유하면서 스트레칭 (또는 풀링)시킴으로써 얻어진다. 본 발명은 인발되거나 배향되지 않은 압출물들을 고려하고, 생성된 섬유들은 매트릭스 재료에서 배향되거나 배향되지 않을 수 있다.
미국 특허 번호 3,954,928에는 발포 물질을 함유하는 용융된 열가소성 수지를 다이를 통해 압출시킴에 의한 피브릴화된 압출물의 제조 방법이 기술되어 있다. 압출물은 이것이 거의 다이를 통해 배출됨에 따라 수지의 유리 전이 온도 미만의 온도로 급냉된다. 수지는 폴리스티렌과 폴리올레핀, 예를 들어, 폴리에틸렌의 배합물일 수 있지만, 후자는 배합물을 기준으로 최대한 40 중량% 및 바람직하게는 30 중량% 또는 그 미만의 양으로 존재한다.
미국 특허 번호 4,210,487에는 폴리올레핀 자체가 셀룰로오스 펄프와의 배합을 위해 적합한 섬유들로 가공되어 매트릭스 재료를 생성시킬 수 있음이 기술되어 있다. 40 중량% 초과의 폴리올레핀을 함유하는, 폴리스티렌과 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 혼합물이 셀룰로오스 펄프들과의 배합에 동등하게 적합하다. 미국 특허 번호 4,210,487에는 추가로, 합성 열가소성 섬유 생성 중합체로부터 합성 펄프 조성물을 제조하는 방법이 기술되어 있다. 수지는 발포제와 함께 압출되어 상호연결된 피브릴들 및 섬유들을 갖는 재료를 생성시킨다. 재료는 이것이 압출기 다이로부터 배출됨에 따라 가늘어져서 섬유들 및 피브릴들의 생성을 유도한다. 가늘어짐은 중합체가 용융되거나 비정질 상태에 있는 동안 일어난다. 그 다음, 생성된 피브릴화된 재료는 절단 및/또는 전단 작용을 받아서 많은 부착된 피브릴들을 갖는 작은 짧은 섬유들로 분해된 발포된 재료를 발생시킨다. 상기 합성 섬유 재료는 셀룰로오스 펄프와 쉽게 혼합하여 변동량의 바람직한 합성 중합체를 갖는 종이 시이트의 제조를 가능하게 한다. 생성된 종이는 특정 중합체 및 양에 의존하여, 셀룰로오스 펄프만의 종이보다 우수한 특성들을 가질 수 있다. 합성 열가소성 중합체은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리스티렌과 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되며, 혼합물은 40 중량% 초과의 폴리올레핀을 함유한다.
본 발명은 첨가제들을 포함하는 조성물들을 포함한다. 하나 이상의 첨가제들이 펄프와 같은 매트릭스 재료 조성물에 첨가될 수 있다. 펄프들은 펄프의 생성 동안 및/또는 매트릭스 재료의 생성 동안, 또는 물품의 구조 성분의 생성 동안 첨가되어 하나 이상의 특수한 특징들을 제공하는 첨가제들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고령토, 산화티탄, 탈크, 탄산칼슘과 같은 광물 충전제들의 첨가는 매트릭스 재료 및/또는 구조 성분의 인쇄 적성, 불투명도 및 치수 안정성에 도움을 줄 수 있다. 첨가제들은 펄프 조성물 중에, 물품이 생성됨에 따라 물품의 매트릭스 중에, 생성 후의 물품 중에 또는 후각 자극 물질 조성물 중에 혼입될 수 있다.
첨가제의 일례는 전분이다. 전분 화합물들은 매트릭스 재료 자체에 첨가될 수 있거나, 압연 공정으로 종이 매트릭스 재료의 하나의 층을 종이의 또 다른 층에 접착시켜서 압연 연속 종이 막대를 포함하는 구조 성분을 생성시키기 위해 사용될 수 있다. 전분 화합물들은 조절 방출 요소들로서 사용될 수 있다. 천연 비변성 전분 및 변성 전분 둘 모두가 사용될 수 있다. 덱스트린, 및 전분 유형들의 조합물들, 덱스트린 유형들 및 전분들과 덱스트린들의 조합물들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 제지에 사용하기에 적합한 임의의 전분이 사용될 수 있다. 또한, 말토덱스트린들 및 다른 형태들의 탄수화물들이 전분 성분으로서 사용될 수 있다. 비변성 전분은 많은 식물들로부터의 뿌리, 줄기 또는 열매로부터 화학적으로 생성되는 원자재이다. 이것은 선형 및 분기 다당류 중합체로 구성되는 고분자량 탄수화물 중합체이며, 약 8% 내지 약 20%, 가장 공통적으로 약 11% 내지 약 13%의 수분 함량을 가질 수 있다. 옥수수, 밀, 보리, 타피오카, 쌀, 감자 및/또는 다른 적합한 식물 공급원 등으로부터 유도되는 것과 같은 전분들, 및 혼성체들이 사용될 수 있다. 다양한 공급원들로부터의 전분들의 배합물들이 또한 사용될 수 있다. 진주 전분들 및 분말 전분들이 사용될 수 있다.
변성 전분은 기계적으로, 화학적으로 또는 열적으로 변성될 수 있다. 변성 전분들은 용해도의 차들, 필름 생성, 표백도, 겔 강도, 점도 안정성, 접착성, 전단에 대한 저항성 및 동결 융해 분해에 대한 저항성을 포함하여, 비변성 전분과는 상이한 특성들을 갖는다. 고아밀로오스 및 찰옥수수와 같은 옥수수의 다른 유전적 형태들 및 수수 변종들로부터 유도되는 전분들이 또한 적합하다. 화학적으로 변성된 전분들은 차아염소산염-산화된 전분, 산 희석 전분들, 교차결합된 전분, 에테르화된 전분들, 에스테르화된 전분들 및 감소된 분자량, 고유동성 및/또는 작용성 서브그룹들을 갖는 다른 전분들과 같은 변성 산화된 전분을 포함한다. 시판용인 화학적으로 변성된 전분들의 예들은 산업용 옥수수 전분인 SUREBOND^TM, 또는 STABLEBOND^TM이다. 산업용 옥수수 전분은 옥수수 생성물들인 FOXHEAD^TM으로부터 이용할 수 있다. 양이온성 전분들은 옥수수 생성물들 및 옥수수 생성물들의 산화된 전분으로부터 이용할 수 있다.
첨가제들은 나노섬유들을 포함할 수 있다. 나노섬유는 일반적으로 1 미크론 미만의 직경을 갖는 섬유를 나타내는 넓은 표현이다. 예들은 서브미크론 범위의 유리 섬유들, 중합체 멜트블로운 섬유들, 0.25 미크론 직경 전기 방사 나노섬유들 상용 나노섬유들 및 나노섬유 웹들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다.
나노섬유들은 중합체, 공학적 수지들, 세라믹, 셀룰로오스, 레이온, 유리, 금속, 활성 알루미나, 탄소 또는 활성탄, 실리카, 제올라이트들, 또는 이들의 조합물들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 유기 또는 무기 재료들일 수 있다. 유기 및 무기 섬유들 및/또는 위스커들의 조합물들이 고려되며, 본 발명의 범위 내에서 예를 예를 들어, 유리, 세라믹, 또는 금속 섬유들 및 중합체 섬유들이 함께 사용될 수 있다.
셀룰로오스로부터 제조되는 나노섬유들 또는 마이크로피브릴들을 포함하는 나노섬유들이 본 발명의 매트릭스 재료로서 사용되는 펄프 조성물에 첨가될 수 있다. 식물 세포벽이 셀룰로오스 마이크로피브릴들에 의해 부분적으로 보강된다. 일반적으로, 셀룰로오스 섬유들은 30 ㎜ 폭 및 약 2-3 ㎜ 길이이며, 및 대표적으로 4 nm 폭 및 약 100-200 nm 길이인 나노미터 스케일 마이크로피브릴들로 구성된다. 본원에 사용되는 바와 같이 "마이크로피브릴화된 셀룰로오스" 또는 "셀룰로오스 나노섬유들" 또는 셀룰로오스 마이크로피브릴들이 상호교환적으로 사용되며, 셀룰로오스로부터 유도되는 매우 작은 섬유들을 의미하는 것으로 당업자들에 의해 이해된다. 마이크로피브릴화된 셀룰로오스 (MCF)는 나노스케일 크기의 셀룰로오스 섬질 구조들을 발생시키는 공정에서 셀룰로오스 공급원으로부터 회수되는 단리되고 정제된 셀룰로오스 섬유들이다.
MCF는 1980년대에 개발되었으며, 균질화 공정에 의해 얻어질 수 있는 표면적들에서 적당히 분해되고 크게 팽창되는 팽창된 고부피 셀룰로오스의 형태이다. MCF 나노섬유들은 펄프 생성물들에 강도 및 다른 특성들을 부가하기 위해 사용될 수 있다. 통상적으로, MCF는 정제 후에 고압 균질화에 의해 펄프 섬유의 기계적 처리를 통해 얻어진다. 정제는 외부 세포벽 층들 (P 및 SI 층들)을 점차적으로 벗겨내고 S2 층을 노출시킴으로써 섬유들의 외부 필라멘트를 생성시킨다. 내부 필라멘트는 섬유 벽을 느슨하게 한다. 정제는 종이 산업에서 공통적이며, 및 리파이너를 사용하여 달성된다. 예를 들어, 디스크 리파이너에서, 희석 섬유 현탁액이 회전자와 고정자 디스크들 사이의 갭을 통해 가해지고, 섬유들은 반복된 순환적 기계적 응력들을 받게 된다. 그 다음, 처리된 섬유들은 스프링 하중 밸브 어셈블리를 통해 셀룰로오스 섬유들의 슬러리를 펌핑시킴으로써 균질화된다. 밸브가 빠르게 개방되고 폐쇄되므로, 섬유들은 전단력 및 충격력으로 큰 압력 강하를 받게 되어, 셀룰로오스 섬유들의 고도의 마이크로필라멘트를 촉진시켜서 MCF를 생성시킨다. 효소들이 펄프 섬유를 사전처리하기 위해 사용될 수 있다. 후처리들은 분쇄를 포함할 수 있다. 분쇄는 균질화 섬유 용액을 고정식 숫돌 및 회전식 숫돌로부터 제조되는 그라인더로 통과시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 미국 특허 번호 6,214,163 및 6,183,596이 참조된다.
MCF는 아주 작은 피브릴들 및 마이크로피브릴 다발들의 상호연결된 웹-형 구조들, 및 1 내지 100 nm의 섬유들의 직경들을 포함하도록, 스캐닝 및 투과 전자 현미경 검사 및 원자력 현미경 검사와 같은 현미경 검사를 특징으로 하고 있다. MCF에서 피브릴들의 실질적 부분은 크기가 비교적 균일하다. 길이는 약 100 nm 내지 1 ㎜ 초과일 수 있다. MCF의 부피에 대한 표면적은 원래의 펄프 섬유들과 비교하여 증가된다.
일반적으로, MCF는 팽창된 고부피 셀룰로오스의 형태이며, 셀룰로오스 섬유들은 개방되고 풀어져서 더 작은 피브릴들 및 마이크로피브릴들을 노출시킨다. MCF는 높은 강성도 및 강도를 갖는 나노구조들, 자체 편성 효과를 갖는 결정들, 및 변형의 반응 자리들을 제공하는 표면에서의 히드록실기들을 포함한다. MCF가 펄프에 첨가되면, 펄프 생성물은 인장 강도, 파열 강도, 인열 강도, 및 밀도, 평활도와 같은 다른 특징들을 포함하는 개선된 강도를 가지며, 본 발명의 물품과 같은 펄프 생성물의 공기 투과성을 증가시킬 수 있다. 본 발명의 매트릭스 재료들은 MCF를 포함하고, MCF를 함유하는 펄프 조성물들과 유사하게, 염료들 및 후각 자극 조성물들과 같은 액체들의 증가된 보유 및 흡수를 나타낸다.
MCF는 펄프 매트릭스 재료들을 코팅시키기 위해 사용되는 코팅 재료들에 사용될 수 있고, 본 발명의 물품에 사용될 수 있다. 코팅 재료에 첨가되는 MCF는 코팅된 표면의 인쇄 적성을 개선시키는 데에 도움을 줄 수 있고, 코팅 재료들의 점도를 증가시켜서 스트리킹을 감소시키기는 데에 도움을 줄 수 있다. MCF는 또한 염료들, 안료들 또는 후각 자극 물질들과 같은 다른 물질들에 대한 운반체로서 사용될 수 있다.
MCF 특성들은 미세 스케일-높은 표면적, 높은 결정질 특징들, MCF 및 당업자들에게 공지된 바와 같은 화학적 및 물리적 변형들에 대한 히드록실기들를 포함하는 펄프 생성물들에 부가되는 증가된 강성도 및 강도를 포함한다. 상용 MCF는 예를 들어 경목, 펄프 또는 연목으로부터 제조되는 본 발명의 매트릭스 재료들에 대한 첨가제로서 사용될 수 있다. MCF에 대한 상용 공급원은 0.1-0.25 ㎜의 직경을 갖는 높은 수평균의 마이크로피브릴들을 갖는, Engineered Fibers Technology, LLC로부터의 MCF-리오셀 마이크로피브릴화된 섬유이다. MFC는 예를 들어 발리 비터 (Valley Beater) 장비를 사용하여 추가로 정제될 수 있다.
MCF를 펄프 용액에 첨가할 경우에, MCF는 0.001% 내지 50%, 0.01% 내지 50%, 0.1% 내지 50%, 1.0% 내지 50%, 10% 내지 50%, 0.01% 내지 45%, 0.01% 내지 40%, 0.01% 내지 30%, 0.01% 내지 20%, 0.01% 내지 10%, 0.1% 내지 10%, 1.0% 내지 10%, 0.001% 내지 10%, 0.01% 내지 1%, 0.001% 내지 1.0%, 5% 내지 20%의 펄프 조성물을 포함하며, 이들 사이의 모든 범위들이 포함된다. 펄프에 대한 MCF의 첨가는, MCF가 없는 펄프 매트릭스 재료와 비교하여, 개선된 인장 강도, 개선된 물 흡수 용량-코브 밸브, 및 개선된 증기 전달 능력 (MTVR)을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 상이한 특징들을 갖는 펄프 매트릭스 재료를 발생시킨다.
본 발명의 첨가제는 접착 재료인 아교를 포함한다. 아교들은 당업자들에게 공지되어 있으며, 및 바람직한 접착 특성들을 갖는 아교의 선택은 당업자들에 의해 결정될 수 있다. 아교는 또한 후각 자극 물질을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 아교는 후각 자극 조성물의 방출의 억제제로서 작용하여, 물품이 후각 자극 조성물을 방출시키는 시간을 연장시킬 수 있다. 아교는 균일 또는 비-균일 방식으로 매트릭스 재료에 도포될 수 있다. 예를 들어, 나선형으로 감겨지거나 그렇지 않은 감겨진 종이 매트릭스로부터 제조되는 막대형 구조 성분에서, 아교는 종이의 하나 이상의 층들을 함께 접착시키기 위해 사용될 수 있다. 아교는 하나 이상의 층들 또는 플라이들 상에 점으로서 도포될 수 있고, 아교는 플라이들 사이의 스페이서로서 작용하여 층들 사이에 보이드들을 생성시킬 수 있다.
본 발명의 한 측면은 하나 이상의 후각 자극 물질들을 펄프, 펄프로부터 제조되는 매트릭스 재료, 매트릭스 재료로부터 제조되는 구조 성분 중 하나 이상에, 또는 펄프, 매트릭스 재료 및 구조 성분 중 각각에 첨가하는 것을 포함한다. 후각 자극 물질들은 방향들, 기피제들, 악취 제거 화합물들, 아로마테라피 화합물들, 천연 오일들, 수성 향내들, 악취 중화 화합물들, 및 시클로덱스트린들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 본원에 사용되는 바와 같이, "후각 자극 물질"은 악취인 임의의 화합물, 화합물들의 혼합물 또는 현탁액, 또는 후각 화합물들에 반응할 수 있는 생물에서 포지티브 또는 네거티브 후각 반응을 생성시키거나 이러한 후각 반응들을 감소시키거나 제거하는 임의의 화합물 또는 화합물들의 조합물과 같은 악취 화합물들을 제거하거나 중화시키는 화합물들, 화합물들의 혼합물 또는 현탁액을 의미한다. 본 발명의 방향은 후각 화합물들에 반응할 수 있는 생물에서 후각 반응을 생성시킬 수 있는 아로마 또는 악취 화합물, 화합물들의 혼합물 또는 현탁액을 포함하며, 본원에서 방취제, 아로마, 또는 방향로서 언급될 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같은 후각 자극 조성물은 하나 이상의 후각 자극 물질들을 포함하며, 일반적으로 휘발성일 수 있고, 사람 또는 동물의 후각 시스템에 전달될 수 있고, 일반적으로 하나 이상의 후각 수용기들과 상호작용하게 되도록 충분히 높은 농도로 제공되는 냄새 또는 방향을 갖는 조성물이다. 방향 조성물은 첫향들, 중간향들 또는 하트 (heart), 및 드라이다운 또는 잔향들을 포함하는 방향 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 후각 조성물은 용매들 또는 방부제들과 같은 다른 희석제들 또는 첨가제들을 포함할 수 있다.
셀룰로오스 강화 플라스틱 복합체들과 같은 합성 목재 재료들이 본 발명에 의해 고려된다. 셀룰로오스는 셀룰로오스 아세테이트들 및 셀룰로오스 아세테이트 에스테르들을 의미하며, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 및 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 셀룰로오스 아세테이트 에스테르들은 셀룰로오스 디아세테이트 및 셀룰로오스 트리아세테이트들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 용어 셀룰로오스는 또한 셀룰로오스들의 모든 수화물들 (예를 들어, 무수 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 일수화물, 셀룰로오스 아세테이트 이수화물, 셀룰로오스 아세테이트 삼수화물, 및 셀룰로오스 아세테이트 사수화물) 및 셀룰로오스들의 무수 형태들을 포함한다. 적합한 정제된 셀룰로오스 펄프들은 Ultranier-J, Rayfloc-J-LD, Porosanier-J-HP, Ethenier-F-UHV, Sulfatate-H-J-HD 및 Placetate-F를 포함하며, 이들은 각각 Rayonier, Specialty Pulp Products (Jessup, Ga. 및 Fernandina Beach, Fla.)로부터 이용할 수 있다. 이들 셀룰로오스 펄프들은 Rayfloc-J (약 86% 알파-셀룰로오스 함량)를 제외하고는 95% 이상의 알파-셀룰로오스 순도를 갖는다. 이들은 모두 제조되는 Sulfatate-H-J를 제외하고는 연목 펄프들이다.
바이오매스 플라스틱들이 본 발명에 의해 고려되며, 석유와 같은 제한된 화석 자원들보다는 옥수수전분, 셀룰로오스 및 대두유와 같은 재생성 식물 자원들로부터 유도된다. 재생성 자원들은 플라스틱 산업에 대한 더욱 실현 가능하고 유력한 대안이다. 셀룰로오스 아세테이트는 지구상에서 가장 풍부한 생물 중합체인 셀룰로오스로로부터 제조되기 때문에 가장 중요한 합성 유기 에스테르들 중 하나이다. 셀룰로오스 아세테이트는 특정 미생물들에 의해 생분해될 수 있고, 목재 펄프, 농업 쓰레기 또는 무명 섬유와 같은 재생성 자원들로부터 제조된다. 셀룰로오스 아세테이트는 필름 또는 섬유로서 사용될 수 있으며, 및 섬유들은 흰곰팡이 및 곰팡이에 저항하는 직물로 짜여질 수 있으며, 매트릭스 재료들로 형성될 수 있다. 본 발명의 하나의 구현예에서, 셀룰로오스 아세테이트는 섬유 다발을 생성시키고 구조 성분, 예를 들어 실린더를 제조하기 위해 사용되는 매트릭스 재료이다. 실린더는 고체일 수 있거나 중공 축을 갖는다. 셀룰로오스 아세테이트 실린더는 코팅제들로 처리될 수 있거나, 코팅, 또는 외부 표면을 둘러싸는 종이와 같은 장벽을 가져서 하나 이상의 후각 자극 조성물들의 방출을 조절하는 데에 도움을 줄 수 있다.
셀룰로오스 강화 플라스틱 조성물의 대표적 구현예는 탁월한 물리적 특성들 및 성형 특징들을 나타낸다. 셀룰로오스 복합체 재료 조성물의 대표적 구현예는 일반적으로 특정 비율들의 범위에서 플라스틱 수지 및 셀룰로오스 충전제 재료로 구성되며, 고체 또는 발포된 형태로 생성될 수 있다. 더욱이, 복합체의 성분들은 재활용되거나 원래의 재료들로부터 제조될 수 있다.
플라스틱 수지들 및 셀룰로오스 충전제들은 조합될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 물품은 셀룰로오스 아세테이트와 같은 셀룰로오스 펄프의 매트릭스 재료 및 수지로 구성되는 구조 성분을 포함할 수 있으며, 적합한 형태, 예를 들어 종이가 둘레에 위치하는 막대로 형성될 수 있다. 적합한 열가소성 수지들은 다층 필름들; 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE); 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE); 폴리비닐 클로라이드 (PVC); 염소화된 폴리비닐 클로라이드 (CPVC); 반경질 폴리비닐 클로라이드 (S-RPVC); 폴리프로필렌 (PP); 에틸-비닐 아세테이트; 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS); 폴리스티렌; 및 다른 유사하거나 적합한 중합체 및 공중합체를 포함할 수 있다. 선택적 열경화성 재료들은 폴리우레탄들 (예를 들어, 이소시아네이트들); 페놀성 수지들; 에폭시 수지들; 불포화 폴리에스테르; 및 다른 유사하거나 적합한 열경화성 재료들을 포함할 수 있다. 이러한 복합체에 사용하도록 허용될 수 있는 셀룰로오스 재료들은 톱밥; 신문들; 자주개자리; 밀 펄프; 목재 칩들; 목재 섬유들; 목재 입자들; 분쇄된 목재; 목재 가루; 목재 플레이크; 목재 베니어판들; 목재 라미네이트들; 종이; 판지; 지푸라기; 무명; 쌀 껍질들; 코코넛 껍질들; 옥수수 속대들; 땅콩 껍질들; 바가스; 식물 섬유들; 대나무 섬유; 종려나무 섬유; 양마; 황마; 아마; 및 다른 유사하거나 적합한 셀룰로오스 재료들을 포함할 수 있다.
많은 다른 재료들이 또한 복합체에 첨가되어 이의 특성들을 개선시키거나 공정을 개선시킬 수 있다. 이들 재료들은 무기 충전제들, 교차 결합제들, 발포제들, 기포제들, 포움 변형제들, 유활제들, 안정화제들, 촉진제들, 억제제들, 증강제들, 상용화제들, 열경화제들, 가공조제들, 풍화 첨가제들, 고무, 착색제들, 흰곰팡이 억제제들, 및 다른 유사하거나 적합한 첨가제들을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법들은 플라스틱 수지, 셀룰로오스 아세테이트와 같은 셀룰로오스 충전제 재료, 및 상호작용하고 매트릭스 재료 조성물을 생성하도록 유발될 수 있는 다른 선택적 재료들을 사용하여 펄프 조성물을 제조하는 것을 포함한다. 예를 들어, 적절한 비의 각각의 성분들이 성형 작업 동안 분리 호퍼 또는 유사한 물품을 통해 모울드 또는 성형기, 예를 들어 압출 시스템 내로 공급될 수 있다. 택일적으로, 플라스틱 수지 및 선택적 재료들은 사전 혼합될 수 있다. 분리 호퍼들 또는 유사한 물품은 성형 작업 동안 사전 혼합 재료들 및 셀룰로오스 충전제 재료를 모울드 또는 성형기 내로 도입시키기 위해 사용될 수 있다. 또 다른 방법은 혼합물을 모울드 또는 성형기에 도입시키기 전에 셀룰로오스 충전제를 플라스틱 수지 (및 바람직한 경우, 임의의 선택적 첨가제들의 일부 또는 전부)와 혼합시킨다. 또 다른 방법은 적절한 비들의 각각의 열가소성 수지, 셀룰로오스 충전제 재료, 및 다른 선택적 재료들이 컴파운더 내로 공급되도록 하는 것이다. 컴파운더는 개별 성분들을 성형기에서 나중에 사용하기 위해 냉각되고 저장될 수 있는 펠릿화된 공급원료로 조합시키고 용융시키기 위해 사용된다. 그러나, 컴파운더에 의해 생성되는 조성물은 펠릿화되거나 저장되지 않아야 한다. 복합체 용융물은 즉각 사용을 위해 택일적으로 컴파운더로부터 직접 압출기 또는 다른 성형기로 운반될 수 있다.
또 다른 방법은 혼합기 또는 배합기에서 조합되게 되는 플라스틱 수지, 셀룰로오스 충전제 재료, 및 다른 선택적 재료들 중 일부 또는 전부를 제공한다. 배합기 또는 혼합기가 가열될 수 있다 하더라도, 성분들은 혼합 동안 용융되지 않고 유지될 수 있다. 용융되지 않은 혼합 재료는 나중 사용을 위해 저장되거나, 즉시 건조기에 전달되어 셀룰로오스 충전제 재료의 수분 함량을 저하시킬 수 있다. 건조 후에, 용융되지 않은 혼합 재료는 바람직하게는 건조기에 연결된 성형기에 공급되거나, 압축 모울드 내에 넣어질 수 있다. 다른 성분들은 성형기에서 혼합된 건조 재료에 첨가될 수 있다. 더욱더, 상기 언급된 제조 방법들은 각각 변할 수 있다.
본원에 기술된 셀룰로오스 강화 플라스틱 조성물들 및 다른 펄프 조성물들과 같은 펄프 조성물들은 압출, 압축 성형, 및 사출 성형을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 통상적인 성형 수단들 중 임의의 수단에 의해 매트릭스 재료들, 구조 성분들 및 물품들을 생성시키기 위해 사용될 수 있다. 바람직함에 따라 펄프 조성물을 생성시키기 위해 압출 동안 프로파일 다이가 이용될 수 있다. 펄프 조성물을 추가로 압축시키고 펄프 조성물 성분들의 결합을 개선시키기 위해 패커 다이가 사용될 수 있다. 펄프 매트릭스 재료 조성물의 압축 성형은 건조-배합되거나 펠릿화된 형태의 펄프 매트릭스 재료 조성물을 압축 모울드 내에 넣고, 충분한 열 및 압력 하에 재료를 압축시킴으로써 달성될 수 있다. 압축 성형에 대해, 또한, 다양한 이차 시이트 재료들이 압축 성형 공정 동안, 또는 특정 접착제들 또는 상용화제들을 사용함으로써 나중에 펄프 매트릭스 재료 조성물의 표면에 결합될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 유사하게, 구조 성분들 또는 물품들은 또한 펄프 매트릭스 재료 조성물의 특성들 및 특징들을 위해 설계된 모울드들 및 성형 장비를 이용하여 통상적인 사출 성형 수단들에 의해 생성될 수 있다.
본 발명의 물품은 하나 이상의 후각 자극 조성물들을 포함하는 구조 성분을 포함한다. 구조 성분은 하나 이상의 후각 자극 조성물들을 방출적으로 유지시킬 수 있는 펄프 또는 임의의 매트릭스 재료로 제조될 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같이, 방출적으로 유지된다는 것은 화합물 또는 조성물이 유지된 상태에서와 같이 재료 내 또는 상에 유지되고, 재료의 한 부분으로부터 재료의 다른 부분으로 이동할 수 있거나, 재료로부터 배출될 수 있음을 의미한다. 후각 자극 조성물의 전부 또는 일부는 매트릭스 재료 또는 구조 성분에 의해 방출적으로 유지될 수 있다. 예를 들어, 후각 자극 조성물은 매트릭스 재료에 의해 흡수되거나 매트릭스 재료에 흡착될 수 있으며, 후각 자극 조성물은 매트릭스 재료에 존재하도록 잔류하는 것으로 여겨지고, 특정 조건들 하에서 또는 시간의 요인으로서, 후각 자극 물질의 전부 또는 일부는 매트릭스 재료 내에서 이동하거나, 매트릭스 재료로부터 배출될 수 있다. 구조 성분은 주변 환경으로의 하나 이상의 후각 조성물들의 전부 또는 일부의 방출에 참여하거나 방출을 조절할 수 있다. 구조 성분은 후각 자극 조성물에 대해 저항성인 다공성 플라스틱과 같은 플라스틱 재료를 포함할 수 있다. 플라스틱 재료는 겔 매트릭스 재료가 제공되는 용기를 생성시킬 수 있으며, 겔 매트릭스 재료는 후각 자극 조성물을 포함할 수 있다. 후각 자극 조성물은 플라스틱 중의 공극들을 통하거나 개방이 제공되는 플라스틱 용기의 부분을 통하는 것과 같이 플라스틱을 통한 겔 매트릭스 재료의 확산에 의해 방출될 수 있다.
본 발명의 물품은 매트릭스 재료 및 후각 자극 조성물로부터 제조되는 구조 성분을 포함한다. 본 발명의 물품은 매트릭스 재료를 구조 성분으로 생성시키기 전에 매트릭스 재료에 직접 첨가된 후각 자극 조성물을 포함하는 매트릭스 재료를 포함할 수 있다. 본 발명의 물품은 구조 성분으로 형성된 매트릭스 재료를 포함할 수 있고, 구조 성분의 형성 후에, 후각 자극 조성물이 첨가된다. 매트릭스 재료는 펄프 조성물일 수 있다.
본 발명의 물품은 나선형으로 감겨진 종이를 포함하는 매트릭스 재료를 포함하는 구조 성분을 포함한다. 나선형으로 감는 공정은 종이를 감음으로써 생성된 각각의 층에 대해 종이가 동일하거나 상이해지도록 하여 구조 성분의 축 둘레의 회전을 완결시킨다. 예를 들어, 구조 성분은 직경보다 긴 길이를 갖는 막대가 생성되도록 수직축 둘레에 종이 매트릭스인 매트릭스 재료를 감음으로써 생성되는 막대 형태를 포함할 수 있다. 축 둘레의 종이 매트릭스의 완전한 회전에 의해 생성되는 각각의 층은 플라이로서 언급될 수 있다. 예를 들어, 10개의 플라이 막대는 막대의 각각의 플라이에 대해 1 내지 10개의 상이한 특징들을 가질 수 있다. 특징들은 매트릭스 재료에 대해 본원에 기술된 것들을 포함할 수 있으며, 매트릭스 재료의 흡광도, 인장 강도 밀도, pH, 다공성 및 극성, 및 종이 또는 매트릭스 조성물의 유형을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다.
본 발명의 물품의 한 측면은 종이 매트릭스를 통해 생성되는 구멍들을 갖는 천공된 종이 매트릭스 재료를 포함하는 매트릭스 재료를 포함한다. 이렇게 생성된 구멍은 "클린"이거나 차드들이 없을 수 있거나, 일부 방식으로 구멍이 부착되는 본원에서 차드로서 언급되는. 제거에 의해 구멍을 생성하는 제거되는 재료를 가질 수 있다. 차드들이 매트릭스에 유지되는 경우, 차드들의 일부 또는 전부가 존재할 수 있고, 차드들의 일부 또는 전부는 이들의 공급원에 부착될 수 있다. 차드들의 일부 또는 전부는 차드의 공급원 지점으로부터 제거될 수 있으며, 예를 들어 나선형으로 감겨진 종이 매트릭스 막대의 플라이들 사이의 스페이서들로서 작용할 수 있다. 차드들은 예를 들어 나선형으로 감는 공정에 의해, 막대를 생성시키기 전에 종이 매트릭스 재료로부터 제거될 수 있다.
구멍들을 생성시키기 위한 종이 매트릭스에서의 천공들은 막대와 같은 구조 성분의 각각의 플라이가 하나 이상의 다른 플라이들과 동일거나 상이한 수의 천공들, 또는 구조 성분의 하나 이상의 플라이들과 상이하거나 동일한 패턴의 천공들을 가지도록 생성될 수 있다. 천공들은 바람직한 크기, 예를 들어, 약 50 미크론 내지 약 400 미크론, 약 300 미크론 내지 약 1000 미크론, 약 50 미크론 내지 약 100 미크론, 약 50 미크론 내지 약 1000 미크론, 약 50 미크론 내지 약 500 미크론, 약 50 미크론 내지 약 300 미크론, 약 50 미크론 내지 약 200 미크론, 약 500 미크론 내지 약 1000 미크론, 약 500 미크론 내지 약 600 미크론, 약 500 미크론 내지 약 700 미크론, 약 500 미크론 내지 약 800 미크론, 및 이들 사이의 모든 범위의 직경을 갖는 구멍들을 포함한다. 구멍들은 생성된 모든 천공들이 직경이 균일한 균일한 크기, 예를 들어, 약 300 미크론일 수 있거나, 직경들은 상이한 직경의 천공들의 특정 패턴으로 배열될 수 있거나, 직경들은 불규칙할 수 있다.
플라이의 제곱 인치당 동일하거나 상이한 수의 구멍들이 있을 수 있다. 예를 들어, 플라이는 제곱 인치당 100 내지 1000개의 구멍들을 가질 수 있으며, 이는 매트릭스 재료에서 특정 패턴이거나 불규칙하게 생성될 수 있다. 천공들은 당업자들에게 공지된 공정들에 의해 매트릭스 재료, 예를 들어 종이에서 생성될 수 있으며, 기계적 펀치, 레이저 생성 및 정전기 천공들을 포함하지만 이들로 제한되지는 긴 않는다. 예를 들어, 긴 직사각형의 이차원 형태로 생성되는 종이 매트릭스 재료의 경우, 천공들은 직사각형의 짧은 측면의 초기 가장자리로부터 종이 직사각형의 말단 가장자리까지, 또는 직사각형의 하나의 길이 측면으로부터 완전 종이의 나머지 측면까지, 또는 종이 직사각형의 길이 전체에 걸친 단면들에서 패턴의 생성 또는 불규칙 펀칭과 같이 펀칭된 영역일 수 있다.
본 발명의 물품은 종이 매트릭스 재료로부터 제조되는 구조 성분을 포함하며, 여기에서 구조 성분은 종이의 나선형 감김에 의해 제조되어 막대를 생성시키고, 막대의 길이는 막대의 직경보다 크다. 예를 들어, 막대는 20개의 플라이들을 갖는다. 최내곽의 1-4개의 플라이들 및 최외곽의 1-4개의 플라이들은 막대의 나머지 플라이들보다 덜 흡수성이다. 예를 들어, 최내곽 및 최외곽 플라이들은 천공들이 없을 수 있고, 덜 흡수성인 매트릭스로부터 제조될 수 있고, 덜 흡수성인 플라이를 제조하기 위해 재료로 코팅될 수 있고, 흡수성을 감소시키는 첨가제들을 가질 수 있고/거나 종이는 이를 덜 흡수성으로 만들도록 처리될 수 있다. 최내곽 및 최외곽 플라이들 사이의 플라이들은 더 흡수성이며, 이는 천공들로부터 야기될 수 있고, 차드들을 가질 수 있고, 더 흡수성인 매트릭스로부터 제조될 수 있고, 재료로 코팅될 수 있고, 흡수성을 향상시키는 첨가제들을 가질 수 있고/거나 종이는 이를 더 흡수성으로 만들도록 처리될 수 있다. 흡수성 플라이들은 각각 동일한 흡수성을 가질 수 있거나 서로 상이할 수 있거나, 하나 이상의 플라이들은 동일하거나 상이한 흡수성을 가질 수 있다. 예를 들어, 사이에 있는 층들, 예를 들어, 플라이들 2-5 내지 16-19는 제곱 인치당 100 내지 1000개의 천공들을 가질 수 있다. 플라이들의 그룹들은 동일한 흡수성을 가질 수 있다. 흡수성의 기울기는 내부 플라이들로부터 외부 플라이들까지 흡수성이 증가하거나, 내부 플라이들로부터 외부 플라이들까지 흡수성이 감소할 정도로 플라이들에 의해 생성될 수 있다. 플라이들은 임의의 특정 특징에 대해 본원에 기술된 바와 같이 배열될 수 있으며, 단지 하나의 특징으로 제한되지는 않지만, 수가지 특징에 따라 배열될 수 있다. 흡수성은 편리함을 위해 본원에 기술되어 있지만, 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 당업자들은 하나 이상의 특징들이 플라이들에 대해 변하거나 동일하게 유지될 수 있음을 이해할 것이다.
임의의 특정 이론에 결부시키려는 것은 아니지만, 동일하거나 상이한 천공들을 제고함으로써 다공성이 변경되는 구조 성분에서, 구조 성분에 첨가되는 방향이 액체 상태로 유지될 수 있는 것으로 믿어진다. 액체 상태는 차드들 또는 다른 스페이서들에 의해서와 같이, 매트릭스의 천공들에서 또는 플라이들 사이에서 생성되는 공간들에서 발견될 수 있다. 스페이서들은 매트릭스의 부분들에서 상승된 표면을 생성시키는 매트릭스 또는 다른 재료들 내에서 섬유들에 의해 생성될 수 있다. 방향이 액체 형태로 존재함에 따라, 이는 구조 성분의 표면에 대한 심지일 것이고, 방출되고, 따라서 외부 주변 환경에서 검출될 것이다.
물품은 매트릭스 재료 또는 구조 성분을 친밀한 접촉, 기간, 상호작용 시간으로 후각 자극 조성물로 위치시킴으로써 매트릭스 재료 또는 구조 성분을 후각 자극 조성물과 조합시킴으로써 제조될 수 있다. 후각 자극 조성물은 액체, 고체, 겔, 또는 기체와 같은 임의의 물리적 상태일 수 있다. 편리함을 위해, 액체 후각 자극 조성물이 기술되어 있지만, 이는 제한하려는 의도는 아니다. 상호작용 시간은 구조 성분에 도포되는 후각 자극 조성물의 농도 또는 유형, 또는 바람직한 후각 자극 조성물 방출의 강도 또는 세기, 및/또는 매트릭스 재료의 유형에 의존할 수있다. 예를 들어, 압연 종이 막대 구조 성분은 약 1 내지 3 g의 하나 이상의 순수 방향들을 포함하는 액체 방향 조성물로 포화될 수 있고, 및 포화 시간 (상호작용 시간)은 1 분 미만 내지 수 시간 내지 수 일일 수 있다. 매트릭스 재료 또는 구조 성분은 후각 자극 조성물에 대한 노출 전에 사전 처리될 수 있다. 예를 들어, 구조 성분은 건조 오븐 내에 넣어져서 임의의 잔류 수분을 제거할 수 있다. 추가의 방법 단계들은 매트릭스 재료 또는 구조 성분의 압력 처리 또는 진공 처리들을 포함한다. 처리 후에, 물품은 예를 들어 마찰 또는 두드리기, 또는 표면을 건조시키기 위해 공지된 다른 방법들에 의해 건조될 수 있다. 건조 단계들은 본원에 기술된 다른 단계들 전 또는 후에 사용될 수 있다.
본 발명의 물품은 구조 성분, 및 향수 산업에서 이해되는 바와 같이 순수 방향인 방향 조성물을 포함하는 후각 자극 조성물을 포함할 수 있다. 순수 방향은 40% 내지 50%의 필수 오일일 수 있다. 구조 성분은 감겨진 종이 막대로 압연된 식품 등급 종이의 매트릭스 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 15/64 직경의 5.5 인치 길이의 감겨진 종이 막대는 약 2 내지 약 5 g/㎤의 공극 부피를 가질 수 있고, 약 0.5 내지 5 g의 방향 조성물, 0.5 내지 4 g, 0.5 내지 3 g, 0.5 내지 2 g, 1.5 내지 5 g, 1.5 내지 4 g, 0.5 내지 3 g, 0.5 내지 2 g, 0.5 내지 1 g, 1 내지 5 g, 2 내지 4 g, 3 내지 5 g 또는 2 내지 3 g의 방향 조성물이 막대에 의해 흡수될 수 있다. 15/16 직경을 갖는 12 인치 길이의 감겨진 종이 막대의 경우, 약 0.5 내지 5 g의 방향 조성물, 0.5 내지 4 g, 0.5 내지 3 g, 0.5 내지 2 g, 1 내지 5 g, 2 내지 5 g, 3 내지 5 g, 3 내지 4 g, 4 내지 5 g의 방향 조성물이 막대에 의해 흡수될 수 있다. 흡수되는 방향의 양은 매트릭스 재료, 매트릭스 재료에 대한 방향 조성물의 노출 시간, 방향의 밀도, 방향의 용매들, 매트릭스 재료의 다공성, 구조 성분으로의 매트릭스 재료의 생성 방법, 및 매트릭스 재료, 구조 성분 또는 물품에 대해 이루어지는 첨가제, 코팅제 또는 처리제에 의존할 수 있다. 이러한 파라미터들은 당업자들에 의해 결정될 수 있다.
본 발명에서, 방향 조성물은 매트릭스 재료에 제공되어 매트릭스 재료 중량에 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 또는 적어도 90 중량%의 로드의 방향의 로드를 제공한다. 본 발명은 적어도 70% 로드율의 방향 화합물들을 갖는 방향 물품을 포함한다. 강한 향내의 양초들의 로드가 5-7%이고, 작은 나무들과 같이 형상화된 종이와 같은 공기 청정제들이 40%의 로드를 갖고, 겔 방향 물품이 80-85%임은 공지되어 있다. 예를 들어, 압연 종이 매트릭스 재료의 막대의 구조 성분을 포함하는 물품은 85%의 로드를 가질 수 있다. 예를 들어, 5.5 인치 압연 종이 막대는 본원에 기술된 제조 방법을 사용하여 막대당 1.6 g의 순수 방향 조성물을 가질 수 있다.
시험 및 조절 조건 하에 적어도 70%의 방향 로드율을 갖는 본 발명의 매트릭스 재료를 사용하는 경우에, 방향은 약 10일보다 긴 시간 동안 물품으로부터 방출된다. 압연 종이 막대는 첫 번째 10일 동안 방향의 빠른 연속 방출을 나타낼 수 있으며, 방향이 아래층으로부터 외부 층으로 투과됨에 따라, 방향은 방향이 더 이상 검출되지 않을 때까지 더 느린 속도로 방출된다. 예를 들어, 본 발명의 물품은 주변 공기에 대한 노출의 첫 번째 30일 내에 적어도 약 30 중량%의 방향 화합물/조성물을 방출시킬 수 있다. 택일적으로, 물품은 짧은 시간 내에 방향의 일부를 방출시킬 수 있고, 그 후에, 방향을 안정한 상태로 방출시킬 수 있다.
본 발명의 물품은 발광 화합물들을 포함할 수 있다. 이러한 화합물들은 매트릭스 재료에 직접 첨가될 수 있거나, 구조 성분의 일부를 둘러싸는 플라스틱 구조에서 내측에서 또는 구조 성분의 일부 상의 코팅으로서 내부 구획에 존재할 수 있다. 예를 들어, 루미놀 겔이 막대형 구조 성분의 코어 내에 위치할 수 있다. 루미놀 (3-아미노프탈히드라지드 또는 5-아미노-2,3-디히드로-1,4-프탈라진디온)은 예를 들어 루미놀을 함유하는 물품을 약간 접어서 굴곡시켜서 0.3% 과산화수소를 함유하는 캡슐을 파괴함으로써 가벼운 산화제의 첨가에 의해 활성화된다. 물품은 하나 이상의 후각 물질들과 함께 루미놀의 화학 발광에 의해 제공되는 서늘한 광을 방출시킨다.
본 발명의 한 측면은 하나 이상의 후각 자극 조성물들 내로 혼입되거나 이를 대체할 수 있는 향미 화합물들을 추가로 포함하는 본원에 기술된 바와 같은 물품을 제공하는 것을 포함한다. 향미 화합물들은 용매들 또는 희석제들 또는 다른 첨가제들을 포함하는 조성물들 중에 제공될 수 있다.
구조 성분은 특정 응용에 대해 바람직한 임의의 형태로 형성될 수 있다. 매트릭스 재료가 구조 성분으로 형성되거나 제조되면, 구조 성분은 바람직한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 구조 성분은 시이트들, 디스크들, 원형들, 삼각형들, 다각형들, 직사각형들, 또는 패턴화된 포맷과 같은 이차원 형태들로 형성될 수 있다. 이차원 형태들은 상이한 크기들을 가질 수 있다. 구조 성분은 상이한 크기들을 갖는 삼차원 형태들로 형성될 수 있다. 삼차원 형태들은 고체일 수 있거나 구획을 포함할 수 있다. 삼차원 형태들은 중공일 수 있다. 예를 들어, 적합한 삼차원 형태들은 원형과 같은 육각형, 오각형, 삼각형 등과 같은 다양한 종류의 원주, 볼들, 펠릿들 및 다른 바람직한 유사형을 갖는 고체 또는 중공 축 막대들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 예를 들어, 본 발명의 한 측면은 중심축 둘레에 감겨져서 치밀하게 감겨진 종이 막대를 생성시키는 종이의 매트릭스 재료로부터 생성되는 막대형 구조 성분들을 포함한다. 막대는 응용에 의존하여 임의의 바람직한 길이 및/또는 형태를 가질 수 있다.
구조 성분은 매트릭스 재료, 예를 들어, 펄프 조성물의 압출, 압축 성형, 및 사출 성형을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 통상적인 성형 수단들 중 임의의 수단에 의해 생성될 수 있다. 프로파일 다이는 압출 동안 바람직한 대로 매트릭스 재료를 형상화시키기 위해 이용될 수 있다. 패커 다이는 매트릭스 재료를 추가로 압축시키고, 개별 재료 성분들의 결합을 개선시키기 위해 사용될 수 있다. 매트릭스 재료의 압축 성형은 건조 배합되거나 펠릿화된 형태의 조성물을 압축 모울드에 넣고, 충분한 열 및 압력 하에 매트릭스 재료를 압축시킴으로써 달성될 수 있다. 압축 성형에 대해, 다양한 이차 시이트 재료들이 압축 성형 공정 동안, 또는 특정 접착제들 또는 상용화제들을 사용함으로써 나중에 매트릭스 재료의 표면에 접착될 수 있는 것으로 또한 밝혀졌다. 유사하게, 물품들은 또한 특성들에 대해 설계된 모울드들 및 성형 장비를 이용하여 통상적인 사출 성형 수단들에 의해 생성될 수 있다.
구조 성분 또는 매트릭스 재료는 전기 방사 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 전기 방사는 모세관의 팁으로부터 수집기로 용액을 뽑아내기 위해 전기장을 사용한다. 전압이 용액에 가해져서, 용액의 분출이 접지 수집기 쪽으로 당겨지게 한다. 미세 분출물들은 건조되어 예를 들어 웹 상에서 수집될 수 있는 섬유들을 생성시킨다.
본 발명의 한 측면은 막대의 내부가 중공인 막대형 구조 성분을 포함한다. 예를 들어, 감겨진 종이 막대에서, 감겨진 종이는 감겨진 종이 막대의 축 전체에 걸쳐 개방 부분을 생성시킨다. 매트릭스 재료는 막대의 세로 길이를 통해 구획을 포함하는 벽 구조를 생성시킨다. 택일적으로, 매트릭스 재료인 펄프 조성물은 중공 막대로 형성될 수 있으며, 여기에서 중심축이 물품의 세로 길이를 통해 구획을 포함한다. 내부 구획으로서 언급되는 구획은 막대의 각각의 말단에서 막대의 외부 쪽으로 개방된다. 또한, 중공 중심축을 갖지 않는, 공지된 임의의 방법에 의해 제조되는 막대들이 본 발명에서 고려된다.
내부 구획은 후각 자극 조성물, 후각 자극 조성물 겔, 또는 다른 조성물들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 내부 구획은 발열 반응을 발생시키는 화합물들로 충전될 수 있다. 발열 반응은 매트릭스 재료 중의 후각 자극 조성물을 가열하고, 후각 자극 조성물의 방출률을 향상시킨다. 발열 반응들은 당업자들에게 공지되어 있다. 예를 들어, 산화칼슘 (생석회)은 물과 반응하여 열을 방출시킨다. 물의 작은 용기가 매트릭스 재료의 내부 구획 내에 제공된다. 사용자는 물 용기를 뚫거나, 막대를 약간 접어서 용기를 부수어 개방시켜서, 물을 방출시켜서 산화칼슘과 반응시킬 수 있다. 구리 황산염 및 아연, 무수 염화칼슘 및 물을 사용하는 유사한 반응, 중탄산나트륨 및 임의의 약산, 예를 들어 아세트산과 같은 산 및 염기 중화 반응들, 및 열을 수득하는 산화 또는 중합 반응들이 일어날 수 있다. 내부 구획의 개방 말단들은 캡핑되거나, 크림핑되거나 밀폐될 수 있거나, 임의의 방식으로 밀봉되어 재료들을 내부 구획 내에 유지시킬 수 있다.
발열 반응들은 매트릭스에 골고루 혼입되는 또 다른 화합물과 반응하는 후각 자극 조성물 중의 화합물의 반응에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 중탄산나트륨 입자들이 매트릭스 재료 내로 혼입되며, 예를 들어 종이가 종이 막대로 압연되고 내부 구획을 생성시킴에 따라 종이 상에 뿌려진다. 후각 자극 조성물은 후각 자극 조성물을 내부 구획에 삽입시킴으로써 압연 종이 막대에 첨가된다. 후각 자극 조성물이 내부 구획으로부터 압연 종이 매트릭스 내로 통과함에 따라, 산과 같은 후각 자극 조성물 중의 반응물은 중탄산나트륨과 반응하고 열을 발생시킨다. 생성된 열은 후각 자극 조성물의 이동 및 주변 환경으로의 방출을 변동시킨다.
내부 구획은 액체 또는 겔 상태로 존재하고 내부 구획의 적어도 일부를 충전하는 방향와 같은 후각 자극 조성물을 함유할 수 있다. 후각 자극 조성물은 내부 구획을 형성하는 벽들을 통해 구획으로부터 배출될 수 있고/거나 내부 구획의 이전의 개방 말단들을 밀봉시키는 재료를 통해 배출될 수 있다.
구조 성분은 도 1에 예시된 바와 같은 벌집 설계로 제조될 수 있다. 벌집에 의해 생성되는 내부 챔버들 중 하나 이상은 겔들, 방향 화합물들, 후각 자극 조성물들 또는 다른 재료들과 같은 재료들로 충전될 수 있거나, 비워지거나 중공일 수 있다. 벌집 구조는 하나의 재료로 제조될 수 있거나, 하나를 초과하는 재료로 제조될 수 있고, 코팅되거나 되지 않을 수 있다.
구조 성분은 도 2에 도시된 바와 같이 다중 코어 설계로 제조될 수 있다. 예를 들어, 재료의 코어는 막대형 구조 성분의 중심축을 형성시킨다. 또 다른 유형들의 재료가 도 2에 도시된 바와 같이 코어 재료를 둘러싼다. 본 발명의 측면들은 다중 코어 구조 성분들을 포함하며, 하나 이상의 유형들의 재료가 상이한 층들에서 코어 재료를 둘러싼다. 코어 재료는 펄프 및 나노섬유 조성물과 같은 단일 매트릭스 조성물로부터 제조될 수 있거나, 매트릭스 조성물들의 조합물로부터 제조될 수 있다. 코어들 (구조 성분의 층들) 중 하나 이상은 상이한 코어들 또는 층들에서 동일하거나 상이할 수 있는 후가 자극 물질을 포함할 수 있다. 구조 성분의 상이한 층들 또는 코어들을 가지면, 하나 이상의 후각 자극 물질들의 조절 방출에 도움을 줄 수 있다. 첨가제들은 조성물들에 제공되어 구조 성분의 하나 이상의 층들 또는 코어들을 생성시킬 수 있다.
본 발명의 물품은 코어를 둘러싸는 매트릭스와는 상이한 매트릭스 재료로 이루어진 코어를 포함하는 구조 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구조 성분은 스폰지인 코어를 포함할 수 있으며, 둘러싸는 재료는 본원에 기술된 종이 또는 펄프 매트릭스로 이루어질 수 있다. 따라서, 물품은 이중 매트릭스 재료 구조 성분을 갖는다. 예를 들어, 구조 성분 스폰지 매트릭스를 포함하는 코어, 및 코어 둘레를 나선형으로 감는 공정에 의해 도포되는 종이 매트릭스를 포함하는 둘러싸는 재료에 의해 생성되는 막대의 축을 갖는 막대 형태를 가질 수 있다. 후각 자극 조성물은 코어 및 둘러싸는 재료에서 동일하거나 상이할 수 있다. 코어 매트릭스 재료는 코어 둘레의 외부 쉘을 형성하는 더 소량의 둘러싸는 재료를 갖는 막대의 대부분을 생성시킬 수 있다. 예를 들어, 코어는 액체, 겔, 스폰지, 펄프 매트릭스 또는 후각 자극 조성물 저장기로서 작용하는 임의의 매트릭스일 수 있으며, 둘러싸는 재료는 후각 자극 조성물의 조절 방출 기능으로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 외부의 둘러싸는 매트릭스 재료는 동일하거나 상이한 흡수성, 또는 코어로부터의 후각 자극 조성물의 조절 방출을 허용할 수 있는 다른 특징들을 갖는 플라이들을 갖는 나선형으로 감겨진 종이일 수 있다.
매트릭스 재료는 물품의 구조 성분을 형성하는 재료이다. 매트릭스 재료의 일례는 첨가제들을 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 펄프 조성물이다. 매트릭스 재료는 기재 시이트 물리적 특성들, 기계적 특성들, 벌크 특성들, 색, 및 특수한 특징들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 변동 특징들을 가질 수 있다. 기준 중량, 두께, 폭 및 길이는 고려되는 중요한 물리적 특성들이다. 기계적 특성들 인장 강도 및 인열 강도 둘 모두를 포함한다. 절연 강도, 전기 저항, 열전도도, 및 최대 사용 온도가 벌크 특성들의 예들이다. 색은 하나의 축이 0 내지 100%의 종이의 휘도인 삼차원 좌표 시스템에서의 위치에 의해 결정될 수 있다. 또 다른 축은 녹색/적색 방향이고, 및 제 3 축은 청색/황색 방향이다. 휘도, 불투명도, 및 투명도가 특징들이다. 물품들은 불꽃, 연기, 화학물질, 자외 (UV) 광에 저항하도록 설계될 수 있거나, 친수성, 소수성, 재활용성, 또는 봉인성일 수 있다. 본 발명의 물품에 사용가능한 종이는 저산성 또는 산 유리 종이를 포함한다. 산 유리 종이는 중성 또는 염기성 pH (7 또는 약간 초과)를 갖는 종이이다. 이는 활성 산 펄프가 공정 동안 제거되는 한은 임의의 셀룰로오스 섬유로부터 제조될 수 있다. 이는 또한 리그닌- 및 황-유리일 수 있다. 압연 종이 막대를 포함하는 본 발명의 물품에 사용될 수 있는 종이는 종이 산업에 공지된 바와 같이 22"까지 17"의 기준의 기준 중량 #24로 비코팅 프리 시이트를 포함한다. 알칼리성 pH를 갖는 접착 종이가 사용될 수 있다.
본 발명에 의해 고려되는 매트릭스 재료의 예들은 종이, 적층 종이들, 압연 종이, 압축된 종이, 플라스틱들, 셀룰로오스 아세테이트, 형태, 판지, 입자 판, 압착 목재, 목재, 직물, 위빙 직물들 또는 부직포들로 형성되는 메틸셀룰로오스 또는 카르복시메틸셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 재료들, 천연 또는 합성 공급원들로부터의 섬유들, 대나무, 재활용된 재료들, 마닐라 대마, 카르복시메틸셀룰로오스, 셀룰로오스 검들, 가수분해된 아크릴로니트릴 그래프트 공중합체, 중화된 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 아크릴아미드 공중합체, 변성된 교차결합된 폴리비닐 알코올, 중화된 자체 교차결합 폴리아크릴산, 교차결합된 폴리아크릴레이트 염들, 중화된 교차결합된 이소부틸렌-말레산 무수물 공중합체, 또는 염들 또는 이들의 혼합물들을 포함한다.
매트릭스 재료는 섬유들 및 다른 화합물들 또는 조성물들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 매트릭스 재료는 종이 섬유들 및 흡수성 화합물들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 25-30% 탄산칼슘을 포함하는 매트릭스 재료가 개선된 흡수 능력들을 가질 수 있다. 본 발명은 실질적으로 탄산칼슘을 함유하지 않는 매트릭스 재료에 의해 제조된 물품을 포함한다. 예를 들어, 매트릭스 재료는 10% 미만의 탄산칼슘, 5% 미만의 탄산칼슘, 1% 미만의 탄산칼슘, 0.10% 미만의 탄산칼슘, 0.010% 미만의 탄산칼슘 내지 실질적으로 0%의 탄산칼슘을 가질 수 있다.
매트릭스 재료의 일례는 친수성 작용성 섬유에 접착되는 결합제 섬유를 포함하는 작용성 심지 재료를 포함하며, 결합제 섬유는 친수성 섬유와 실질적으로 동일한 방향으로 배향되는 스테이플 2-성분 또는 단일 성분 섬유이다. 단일 성분 결합제 섬유들의 예들은 PE, PP, PS, 나일론-6, 나일론-6,6, 나일론-12, 코폴리아미드들, PET, PBT, 및 CoPET를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 바람직한 2-성분 결합제 섬유들은 폴리에틸렌/PET, 폴리프로필렌/PET, 또는 CoPET/PET로 이루어진다. 단일 성분 결합제 섬유들은 PE, PP, 또는 PET이다. 적합한 친수성 작용성 섬유들의 예들은 고흡수성 레이온, 리오셀 (Lyocel) 또는 텐셀 (Tencel), 친수성 나일론, 친수성 아크릴 섬유들, 및 셀룰로오스계 고흡수성 섬유들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 작용성 심지 매트릭스 재료는 약 1 내지 약 98 중량%, 약 5 내지 약 95 중량%, 또는 약 5 내지 약 50 중량%의 결합제 섬유를 포함한다. 심지 매트릭스 재료는 약 5 내지 약 70 중량%, 약 5 내지 약 55 중량%, 또는 약 10 내지 약 40 중량%의 작용성 섬유를 포함한다. 예를 들어, 미국 특허 공고 20030211799이 참조된다.
구조 성분은 압연 종이 막대를 포함할 수 있으며, 여기에서 매트릭스 재료 종이는 규칙적 간격으로 천공되어 종이의 부착된 "시이트들"을 생성시켜서, 시이트가 실질적으로 다층 압연 막대의 하나의 층이 되게 된다. 종이의 하나의 시이트를 제거함으로써 막대의 표면으로부터 층을 제거할 수 있다. 층이 제거되므로, 아래에 놓인 시이트는 외부에 노출되며, 후각 자극 조성물을 주변 환경으로 방출시키기 위한 표면적을 제공할 수 있다.
매트릭스 재료는 후각 자극 조성물을 흡수하는 압출된 플라스틱 재료일 수 있다. 매트릭스 재료는 작용성 섬유에 접착된 결합제 섬유로 구성되는 섬유 재료를 포함하며, 여기에서 결합제 섬유는 작용성 섬유와 실질적으로 동일한 방향으로 배향된 스테이플 2-성분 섬유이다. 작용성 섬유는 스테이플 또는 연속 섬유일 수 있다. 적합한 결합제 섬유들의 예들은 하기의 중합체의 쌍들로 이루어지는 2-성분 섬유들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다: 폴리프로필렌/폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET); 폴리에틸렌/PET; 폴리프로필렌/나일론-6; 나일론-6/PET; 코폴리에스테르/PET; 코폴리에스테르/나일론-6; 코폴리에스테르/나일론-6,6; 폴리-4-메틸-1-펜텐/ PET; 폴리-4-메틸-1-펜텐/나일론-6; 폴리-4-메틸-1-펜텐/나일론-6,6; PET/폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN); 나일론-6,6/폴리-1,4-시클로헥산디메틸 (PCT); 폴리프로필렌/폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT); 나일론-6/코-폴리아미드; 폴리락트산/폴리스티렌; 폴리우레탄/아세탈; 및 가용성 코폴리에스테르/폴리에틸렌. 작용성 섬유들의 예들은 나일론들, 셀룰로오스계 재료들, 폴리비닐 알코올들 (예를 들어, 인산화 폴리비닐 알코올), 초흡수성 섬유들, 탄소 섬유들, 유리 섬유들, 세라믹 섬유들, 및 아크릴 섬유들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 섬유 재료들은 약 0.15 g/㎤ 내지 약 0.8 g/㎤, 약 0.2 g/㎤ 내지 약 0.65 g/ ㎤, 및 약 0.25 g/㎤ 내지 약 0.5 g/㎤의 밀도를 가질 수 있다.
매트릭스 재료는 후각 자극 조성물의 전부 또는 일부의 조절 방출을 제공하거나, 후각 자극 조성물의 방출의 조절에 도움을 주도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 다공성을 갖는 종이 매트릭스가 제공될 수 있다. 더 높은 다공성은 일반적으로 후각 자극 조성물의 방출을 더 빠르게 하고, 더 낮은 다공성은 일반적으로 방출을 더 느리게 한다. 또한, 매트릭스 재료는 상이한 흡광율들 갖는 섬유들을 포함할 수 있으며, 이는 후각 자극 조성물의 방출률에 영향을 줄 수 있다. 매트릭스는 하나 이상의 상이하게 흡수하거나 방출하는 섬유들로부터 제조될 수 있으며, 이러한 상이한 섬유들은 후각 자극 조성물의 상이한 방출률들을 제공할 수 있거나 제공하지 않을 수 있다. 예를 들어, 50% 대나무 섬유 및 50% 종이 섬유로부터 제조되는 매트릭스는 100% 대나무 섬유들 또는 100% 종이 펄프 섬유들로부터 제조되는 매트릭스의 방출률과는 상이한 속도로 후각 자극 조성물을 방출시킨다. 예를 들어, 매트릭스는 스폰지 또는 스폰지-형 요소를 포함할 수 있다.
매트릭스 재료는 겔 재료를 포함할 수 있다. 겔 매트릭스 재료는 이의 형태를 연속적으로 보유하는 것에 관해 충분한 물리적 온전성일 수 있다. 예를 들어, 후각 자극 조성물을 포함하는 겔 매트릭스 재료는 막대와 같은 형태로 형성될 수 있고, 이의 존재 전체에 걸쳐 막대 형태를 유지할 수 있다. 택일적으로, 겔 매트릭스 재료는 본 발명의 물품의 구조 성분을 생성시키기 위한 구조 형태를 제공하는 또 다른 재료에 의해 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 방향 조성물과 같은 후각 자극 조성물을 포함하는 겔은 겔을 특정 형태로 유지시키는 플라스틱 시스에 의해 둘러싸일 수 있다. 플라스틱 시스의 일부는 제거되고, 겔 및 물품으로부터의 후각 자극 조성물의 방출을 허용할 수 있다. 겔 매트릭스 재료는 압연되어 구조를 생성시킬 수 있다. 예를 들어, 막대형 구조, 및 겔은 후각 자극 조성물을 포함할 수 있다. 겔 매트릭스 재료 조성물들은 당분야에 공지되어 있으며, 당업자는 겔을 후각 자극 조성물과 조합시킬 수 있다.
선택적으로, 아로마 방출 합체 겔 매트릭스들은 중합체 겔 매트릭스의 증발 및/또는 강연도를 조절하는 하나 이상의 부가적 재료들 - 증발 및/또는 강연도 조절제 (EFCA)를 함유할 수 있다. 유용한 EFCA는 하기의 에스테르들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다: 아세테이트들, 아디페이트들, 아젤레에이트들, 벤조에이트들, 카프릴아미드들, 카프라미드들, 카프레이트들, 시트레이트들, 코코에이트들, 푸마레이트들, 글루타레이트들, 글리콜레이트들, 헵타노에이트들, 이소부티레이트들, 이소프탈레이트들, 라우레이트들, 리놀레이트들, 말레에이트들, 멜리테이트들, 미리스테이트들 (예를 들어, 이소프로필 미리스테이트), 옥타노에이트들, 올레에이트들, 팔미테이트들 (예를 들어, 이소프로필 팔미테이트), 펠라르고네이트들, 포스페이트들, 프탈레이트들, 리시놀레에이트들, 세바케이트들, 스테아레이트들, 숙시네이트들, 톨루에이트들, 톨루아미드들, 탈레이트들, 벤질 벤조에이트, 디-2-에틸헥실 프탈레이트, 에스테르들과 프탈레이트들의 전용 배합물, 디에틸 프탈레이트, 디옥틸 테레프탈레이트, 디옥틸 아디페이트, 1,4-부탄디올 및 1,2-프로판디올 디데카노에이트와의 헥산디올산 중합체, 벤질-3-이소부틸옥시-1-이소프로필-2,2-디메틸-프로필프탈레이트, 및 데카노에이트들. 다른 적합한 EFCA는 디프로필렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, ExxonMobil (Houston, Tex.)에 의해 상표명 Isopar M 하에 시판되는 것을 포함하는 이소파라핀성 탄화수소들, Velsicol Chemical Corp. (Rosemont, 111.)에 의해 상표명 Admex 하에 시판되는 것을 포함하는 중합체 PVC 가소제들, 및 무취 미네랄 스피릿들.
매트릭스 재료는 흡수성 조성물들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 매트릭스 재료는 주로 소량의 토사 및 점토를 갖는 탄산칼슘, 또는 광물 석고 (황산칼슘)으로 구성되는 초크를 포함할 수 있다. 이러한 초크 조성물은 압축된 분말로 이루어지고 임의의 바람직한 길이를 갖는 막대로 형성될 수 있다. 초크 매트릭스 재료의 구조 성분은 코팅, 착색 및/또는 쉬딩되는 것과 같은 다른 재료들 또는 구조 성분들에 대해 본원에 기술된 바와 같이 처리될 수 있다.
본 발명의 한 측면은 매트릭스가 쉽게 분해되거나, 부서지거나, 풀어지거나, 잘라지거나, 파열되거나, 파괴되거나 마멸되지 않는다는 점에서 안정한 매트릭스 재료에 의해 제조되는 물품을 포함한다. 형성되면, 매트릭스 재료는 주변 환경 또는 이의 의도된 사용에 노출되는 경우에 충분히 견고하고, 실질적으로 온전하게 유지된다. 매트릭스 재료의 한 측면은 재료가 접촉 시에 잘 부러지거나 부서지지 않고, 대표적 사용 또는 방식으로 매트릭스 재료를 취급하는 것이 파손물 또는 조각들이 제거되는 것을 유발하지 않는다는 점이다. 본 발명의 한 측면은 생물 분해성 매트릭스 재료들에 의해 제조되는 물품을 포함한다. 본 발명의 한 측면은 재활용된 재료들에 의해 제조되는 물품을 포함하거나, 재활용성일 수 있다. 이러한 재료들은 재활용된 재료에 의해 완전히 또는 부분적으로 제조될 수 있다.
매트릭스 재료의 처리는 후각 자극 조성물이 매트릭스 재료에 첨가되기 전 또는 후에 일어나거나 적용될 수 있다. 하나 이상의 처리는 특정 매트릭스에 사용될 수 있고, 후각 자극 조성물은 매트릭스에 대한 처리들 중 임의의 하나 또는 전부 후에 매트릭스에 첨가될 수 있다. 하나 이상의 처리는 물품의 조절 방출 요소들일 수 있다. 하나 이상의 처리는 물품으로부터의 방향의 방출률을 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
매트릭스 재료 또는 내지 구조 성분에 도포되는 코팅은 장벽으로서 작용하고, 따라서 매트릭스 재료 또는 구조 성분으로부터의 후각 자극 화합물의 방출을 지연시킬 수 있다. 본원에 사용되는 같이, 코팅, 코팅의 도포 및 코팅 조성물은 상기 장벽 기능을 매트릭스 재료 또는 구조 성분에 제공하는 것을 의미한다. 매트릭스 재료의 코팅은 매트릭스 재료가 물품의 구조 성분으로 형성되기 전에 일어날 수 있거나, 구조 성분이 형성된 후에 일어날 수 있다. 예를 들어, 종이는 종이가 시이트 또는 롤 형태로 있는 동안 왁스로 코팅될 수 있으며, 코팅은 종이의 전부 또는 일부 위에서 이루어질 수 있다. 왁스 코팅은 종이의 한 부분 위에서 이루어질 수 있으며, 왁스 코팅은 하나의 여백으로부터 1 인치 부분을 덮거나, 코팅은 여백으로부터 여백까지 종이를 덮지만, 단지 매 미터마다 종이 롤 위에 도포될 수 있어서, 롤의 일부는 코팅되고 일부는 코팅되지 않게 된다. 매트릭스 재료에 도포되는 코팅은 하나의 전체 표면을 덮기 위해 도포되는 그리드와 같은 패턴으로 이루어질 수 있거나, 불규칙하게 도포될 수 있다.
코팅 조성물들은 소이왁스들, 파라핀들 및 밀랍들을 포함하지만 이들로 제하되지 않는 왁스들을 포함할 수 있다. 왁스는 침지 코팅 방법을 사용하여 매트릭스 재료 또는 구조 성분 상에 도포될 수 코팅될 있으며, 여기에서 왁스는 휘발성 용매와 같은 용매 중에서 희석되고, 모든 외부 표면들은 예를 들어 왁스의 1-10 미크론 층으로 균일하게 코팅된다. 왁스는 펜탄 중에서 희석될 수 있다. 코팅은 코어 재료 다음에 있는 내부 표면을 형성하는 외부 표면을 포함하는 외부 표면들을 코팅시킨다. 예를 들어, 빨대와 같이 형상화된 막대형 물품에서, 외부 표면 및 내부 보어 표면 둘 모두는 왁스와 같은 재료로 코팅될 수 있다. 본 발명에 의해 고려되는 왁스들은 당업자들에게 공지된 왁스들을 포함한다. 소수성 또는 친수성 용매가 코팅 조성물에 사용될 수 있다.
미세결정 왁스들은 결정 구조가 더 분기되고 탄소 사슬들이 더 길어진다는 점에서 정제된 파라핀 왁스와는 상이하다. 이들 왁스들은 더 단단해지고, 더 가요성이며, 더 높은 인장 강도들 및 융점들을 갖는다. 이들은 또한 더 접착성이며, 이들은 용매들, 오일 등을 결합시키고, 따라서, 조성물들의 스위팅 아웃을 방지한다. 폴리에틸렌 왁스들은 산업에 의해 요구되는 특정 성능 특징들을 제공하도록 설계된 저분자량 고밀도 원료들로부터 제조된다.
코팅 조성물들로서 사용될 수 있는 왁스들은 약 150 ℉, 또는 200 ℉를 초과하는 온도에서 연화되거나 용융되는 왁스들을 포함한다. 예를 들어, International Group Inc, IGI 1260-SLAB로부터의 고용융 스트레이트 파라핀 (High-Melt Straight Paraffin) 생성물은 163 ℉의 융점을 갖는다. 합성 탄화수로들은 높은 융점들, 예를 들어 210 ℉를 가질 수 있다
코팅 조성물들은 아크릴레이트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅 조성물들은 폴리락티드, 폴리글리콜리드 또는 폴리카프로락톤과 같은 폴리에스테르 중합체, 또는 폴리(락티드/글리콜리드) 산 (PLGA) 또는 폴리(락티드-코-엡실론-카프로락톤) (PLCL)으로부터 선택되는 폴리에스테르 공중합체, n-부틸-2-시아노아크릴레이트 또는 2-메톡시부틸-2-시아노아크릴레이트과 같은 알킬- 또는 알콕시알킬-2-시아노아크릴레이트, 교차결합된 시아노아크릴레이트, 폴리락트산, 폴리글리콘산, 락트산-글리콘산 공중합체, 폴리카프로락톤, 락트산-카프로락톤 공중합체, 폴리-3-히드록시부티르산, 폴리오르토에스테르, 폴리알킬 아크릴레이트, 알킬아크릴레이트와 비닐 아세테이트의 공중합체, 폴리알킬 메타크릴레이트, 및 알킬 메타크릴레이트와 부타디엔의 공중합체; 및 디옥틸 프탈레이트, 디메틸 세바케이트, 트리에틸 포스페이트, 트리(2-에틸헥시)포스페이트, 트리(p-크레실)포스페이트, 글리세릴 트리아세테이트, 글리세릴 트리부티레이트, 디에틸 세바케이트, 디옥틸 아디페이트, 이소프로필 미리스테이트, 부틸 스테아레이트, 라우르산, 디부틸 프탈레이트, 트리옥틸 트리멜리테이트 및 디옥틸 글루타레이트와 같은 가소제들에 의해 제조될 수 있다.
코팅 조성물들은 예를 들어 카프로락톤, 폴리- 베타 -히드록시부티레이트, 델타-발레로락톤, 및 폴리비닐피롤리돈, 폴리아미드들, 젤라틴, 알부민, 단백질들, 콜라겐, 폴리(오르토에스테르들), 폴리(무수물들), 폴리(알파-시아노아크릴레이트), 폴리(디히드로피란들), 폴리(아세탈들), 폴리(포스파젠들), 폴리(우레탄들), 폴리(디옥시논들), 셀룰로오스, 단백질들 및 전분들을 함유하는 중합체 또는 공중합체를 포함할 수 있다. 본 발명에 의해 고려되는 코팅은 Krylon Products Group, Cleveland, Ohio로부터 시판되는 Krylon®Triple-Thick 결정 투명 유약을 포함한다.
매트릭스 재료는 또한 매트릭스 재료가 물품의 구조 성분으로 형성된 후에 코팅될 수 있다. 예를 들어, 구조 성분이 막대인 경우, 코팅은 막대의 말단들 중 하나 또는 둘 모두에 도포될 수 있다. 코팅은 한 측면 상에서와 같이 구조 성분의 전부 또는 일부에 도포될 수 있다. 코팅은 구조 성분에 균일하게 도포될 수 있거나, 분무 또는 스퍼터링과 같은 패턴 또는 불규칙 도포로 도포될 수 있다.
코팅은 물품의 조절 방출 요소로서 작용할 수 있다. 패턴 코팅은 일부 재료들을 방해하고, 나머지 재료들을 통과시키도록 하기 위한 스크린 도어로서 작용할 수 있다. 패턴 코팅은 격자 무늬로, 줄무늬로, 임의의 결정된 패턴으로, 또는 불규칙하게 도포되는 것과 같이 특정 패턴 없이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 왁스 또는 플라스틱 코팅을 구조 성분에 첨가하는 것은 물품으로부터의 후각 자극 조성물의 방출을 방해할 수 있다. 코팅은 시간에 따라 분해될 수 있거나 분해되지 않을 수 있다. 예를 들어, 코팅이 시간에 따라 분해됨으로써 후각 자극 조성물의 방출을 방해하는 경우, 방향의 방출을 위한 표면적이 더 커지고, 후각 자극 조성물 방출의 방해가 더 적어진다. 코팅의 또 다른 예들은 후각 자극 조성물을 특정 방향으로 차폐하거나 유도하는 것을 제공한다. 구조 성분은 특정 부분에서 코팅되고, 그 부분에서 후각 자극 조성물의 방출을 막을 수 있다. 예를 들어, 방향 후각 자극 조성물을 포함하는 물품이 은은한 향의 잎과 같은 장소에 있는 경우, 잎에 마주한 물품의 측면은 잎을 향한 방향 방출을 막고 잎에 대한 임의의 작용들을 방지하기 위해 코팅될 수 있다.
코팅은 본 발명의 물품으로부터의 후각 자극 조성물의 방출에 대한 조절 방출 요소로서 작용할 수 있다. 코팅은 물품이 결정된 시간 동안 물품으로부터 특정 수준의 후각 자극 조성물을 제공하게 할 수 있다. 코팅은 정확한 조절 방출률을 허용할 수 있다. 예를 들어, 매트릭스 재료 상의 코팅은 후각 자극 조성물의 방출을 억제할 수 있어서, 후각 자극 조성이 비코팅 매트릭스 재료보다 더 긴 시간에 걸쳐 방출되게 된다.
매트릭스 재료는 매트릭스 재료의 건조와 같이 선택적일 수 있는 다른 처리들을 일으킬 수 있다. 염료들은 천연 및 합성 염료들, 내수성 염료들, 내유성 염료들, 및 내수성 및 내유성 염료의 조합물들을 포함한다. 염료들은 매트릭스 재료의 조성물을 기준으로 선택될 수 있으며, 당업자계에 널리 알려져 있다. 적합한 물-저항성 염료들은 오일 가용성 염료들 및 왁스 가용성 염료들을 포함한다. 오일 가용성 염료들의 예들은 Pylakrome Dark Green 및 Pylakrome Red (Pylam Products Company, Tempe Ariz.)를 포함한다. 적합한 오일-저항성 염료들은 수용성 염료들을 포함한다. 수용성 염료들의 예들은 FD&C Blue No. 1 및 Carmine (Sensient, St. Louis, Mo.)을 포함한다. 호소형 염료가 또한 사용될 수 있다. 호소형 염료들의 예들은 Cartasol Blue KRL-NA LIQ 및 Cartasol Yellow KGL LIQ (Clariant Corporation, Charlotte, N.C.)이다. 안료들이 또한 매트릭스 재료들을 착색시키는 데에 사용될 수 있으며, 매트릭스 재료의 제조 도중 또는 후에 첨가될 수 있다. 이러한 착색 또는 염색 방법들은 당업자들에게 공지되어 있으며, 및 임의의 적합한 염료들, 안료들 또는 착색제들이 본 발명에 의해 고려된다.
종이 또는 다른 매트릭스 재료들은 본 발명의 물품에 사용하기 전에 처리되거나 이차 공정을 일으킬 수 있다. 예를 들어, 많은 이차 공정들이 있으며, 예들은 사이징, 캘린더링, 글레이징, 포화, 코팅, 폴딩, 코루게이팅, 천공, 슬리팅, 및 시팅을 포함한다. 사이징은 종이의 표면들 중 하나 또는 둘 모두를 전분 용액으로 가볍게 코팅시켜서 표면 특성들을 향상시키는 공정이다. 캘린더링은 고압 하에 2개의 롤들 사이에서 종이를 압착시킨다. 종이 밀도 및 표면 평활도가 증가함에 따라, 다공성 및 두께는 감소한다. 글레이징은 유사한 결과를 발생시키지만, 종이의 단지 하나의 측면에 고압을 가하기 위해 이동 볼을 사용한다. 포화는 종이를 대표적으로 라텍스 분산액으로 완전히 습윤시키고, 후속적으로 건조시키는 침지 공정이다. 코팅은 재료의 하나 이상의 층들을 종이의 표면들 중 하나 또는 둘 모두에 도포시킨다. 예를 들어, 종이는 왁스로 코팅될 수 있다. 코팅은 매트릭스 재료 상에서 고화하는 액체로서 도포될 수 있거나, 코팅은 매트릭스에 또는 매트릭스 재료의 전부 또는 일부 상에 도포되는 테이프 또는 슬리브일 수 있다. 예를 들어, 매트릭스 재료는 코팅 내로 침지되고, 코팅으로 분무될 수 있거나, 코팅은 매트릭스 재료의 전부 또는 일부의 둘레를 감싸는 테이프일 수 있다. 또 다른 측면에서, 매트릭스 재료가 막대로 형성되는 경우, 유체 불투과성 플라스틱의 슬리브는 막대의 한 말단 상에 위치하여 막대의 바닥 및 더 낮은 가장자리를 덮는다. 매트릭스 재료는 하나 이상의 자리들에서 천공될 수 있다. 예를 들어, 압연 종이 막대 물품에 사용하려는 종이는 압연 전에 종이에서 형성되는 다중의 아주 작은 구멍들을 가질 수 있다. 이러한 아주 작은 구멍들은 압연 막대 내에서 모세관을 형성하고, 후각 자극 조성물의 이동 및 방출을 조절할 수 있다. 이러한 천공들은 구조 성분으로의 형성 후에 매트릭스 재료에 첨가될 수 있다.
매트릭스 재료들은 물품이 이것이 사용되는 주변 환경과 섞어져서 후각 자극 조성물의 색을 차단하거나, 물품이 이의 외관 때문에 주목될 수 있도록 하는 것과 같은 많은 이유로 염색될 수 있다. 매트릭스 재료 또는 구조 성분은 하나 이상의 색들 또는 색조들로 염색될 수 있거나, 얼룩덜룩하거나 패턴화된 외관을 가질 수 있다. 색들 또는 염료들은 매트릭스 재료에 또는 매트릭스 재료에 도포되는 코팅에 도포될 수 있다. 물-저항성 염료는 소수성 용매 중에 용해될 수 있다. 적합한 소수성 용매들은 Isopar M, 석유 증류물들, 광유, 짧은 또는 긴 사슬 알코올들, 방향들, 방향 원료들, 필수 오일들, 및 염료를 용해시킬 다른 소수성 액체들을 포함한다. 오일-저항성 염료는 친수성 용매를 사용하여 용해될 수 있다. 적합한 친수성 용매들은 물, 짧은 사슬 알코올들, 짧은 사슬 카르복실산들 및 글리콜들을 포함한다. 오일- 및 물-저항성 염료의 조합물은 이것을 용해시킬 용매 중에 용해될 수 있다. 적합한 재료들은 짧은 사슬 알코올들을 포함한다. 본 발명의 물품을 제조하는 방법에서는, 메탄올이 호소형 염료를 용해시키고 가용화시키기 위해 사용된다.
본 발명의 물품들을 제조하는 방법들은 하나 이상의 후각 자극 조성물들 또는 화합물들을 매트릭스 재료 또는 구조 성분에 도포하거나 제공하는 것을 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 강한 향내의 물품을 제조하는 방법은 후각 자극 조성물,및 중심축 둘레에 다공성 및/또는 흡수성 종이의 연속 시이트를 감음으로써 제조되는 막대와 같은 구조 성분을 용기 내에서 혼합하는 것을 포함한다. 종이의 연속 시이트는 매트릭스 재료이다. 택일적으로, 매트릭스 재료는 감겨진 종이 막대인 구조 성분을 생성키기 전에 강한 향내를 가질 수 있다. 매트릭스 재료가 하나 이상의 후각 자극 조성물들을 흡수성 매트릭스 재료에 혼입시켜서 강한 향내의 매트릭스 재료를 생성시키는 이들 단계들을 거치는 경우, 본 발명의 강한 향내의 물품을 생성시키기 위해 매트릭스 재료로부터 구조 성분을 생성시키는 단계들이 뒤따른다.
본 발명의 강한 향내의 물품을 제조하는 방법은 매트릭스 재료 또는 구조 성분에 도포될 수 있는 후각 자극 조성물을 제공하는 것을 포함한다. 본 발명을 제한하려는 것은 아니지만, 간결하게, 매트릭스 재료를 후각 자극 조성물에 의해 접촉시키는 방법들이 기술된다. 후각 자극 조성물은 매트릭스 재료를 후각 자극 조성물로 침지, 분무, 스퍼터링, 흡수, 흡착 및 담금에 의해, 또는 액체, 고체, 기체상 또는 겔 조성물을 고체 지지체에 도포하기 위해 공지된 다른 방법들에 매트릭스 재료에 도포될 수 있다.
강한 향내의 물품을 제조하는 방법은 후각 자극 조성물 및 매트릭스 재료 또는 구조 성분을 용기 내에서 조합시키고, 조성물 및 매트릭스 재료 또는 구조 성분에 대기압보다 높은 압력을 가하는 것을 포함한다. 예를 들어, 방향 조성물, 및 압연 종이 막대와 같은 구조 성분은 압력 처리 장치 중의 용기 (밀봉 용기) 내에서 조합되고, 압력은 약 1 psi 내지 약 40 psi, 5 psi 내지 약 30 psi, 약 10 psi 내지 약 20 psi, 약 5 psi, 약 10 psi, 약 15 psi, 약 20 psi, 약 25 psi, 약 30 psi, 약 35 psi, 약 40 psi, 및 이들 사이의 압력들의 범위에서 가해졌다. 압력은 약 10 분 내지 약 10 시간, 약 30 분, 약 1 시간, 약 2 시간, 약 3 시간, 약 4 시간, 약 5 시간, 약 6 시간, 약 7 시간, 약 8 시간, 약 9 시간, 약 10 시간의 일정 시간 동안 가해질 수 있거나, 매트릭스 재료 또는 구조 성분에 대한 후각 자극 조성물(들)의 바람직한 로드 또는 매트릭스 재료 또는 구조 성분으로부터의 후각 자극 조성물의 방출을 달성하도록 충분한 양의 후각 자극 조성물들을 매트릭스 재료 또는 구조 성분에 도포하기 위해 필요한 경우 더 길어질 수 있다
강한 향내의 물품을 제조하는 방법은 후각 자극 조성물 및 매트릭스 재료 또는 구조 성분을 용기 내에서 조합시키고, 조성물 및 매트릭스 재료 또는 구조 성분에 대기압 미만의 진공을 가하는 것을 포함한다. 예를 들어, 방향 조성물, 및 압연 종이 막대와 같은 구조 성분은 진공 장치 중의 용기 내에서 조합되었고, 진공은 약 0.001 ㎜ Hg 내지 약 700 ㎜ Hg, 또는 약 5 Kpa 내지 약 35 kPa, 약 10 Kpa 내지 약 25 kPa, 약 20 Kpa 내지 약 30 kPa, 약 15 Kpa 내지 약 25 kPa, 약 25 Kpa 내지 약 30 kPa, 약 5 kPa, 약 6 kPa, 약 7 kPa, 약 8 kPa, 약 9 kPa, 약 10 kPa, 약 15 kPa, 약 16 kPa, 약 17 kPa, 약 18 kPa, 약 19 kPa, 약 20 kPa, 약 22 kPa, 약 24 kPa, 약 26 kPa, 약 28 kPa, 약 30 kPa, 및 이들 사이의 진공들의 범위에서 가해졌다. 진공은 약 10 분 내지 약 10 시간, 약 30 분, 약 1 시간, 약 2 시간, 약 3 시간, 약 4 시간, 약 5 시간, 약 6 시간, 약 7 시간, 약 8 시간, 약 9 시간, 약 10 시간의 일정 시간 동안 가해질 수 있거나, 매트릭스 재료 또는 구조 성분에 대한 후각 자극 조성물(들)의 바람직한 로드 또는 매트릭스 재료 또는 구조 성분으로부터의 후각 자극 조성물의 방출을 달성하도록 충분한 양의 후각 자극 조성물들을 매트릭스 재료 또는 구조 성분에 도포하기 위해 필요한 경우 더 길어질 수 있다.
본 발명의 강한 향내의 물품을 제조하는 방법은 압력 및 진공 단계들을 포함할 수 있다. 후각 자극 조성물 및 매트릭스 재료는 조합되고, 특정 순서 없이, 진공 처리 및 압력 처리될 수 있다. 예를 들어, 후각 자극 조성물 및 매트릭스 재료는 기밀 장치 중의 용기 내에서 조합되었고, 20 ㎜ Hg 내지 80 ㎜ Hg의 진공이 약 1 분 내지 10 시간 동안 가해졌다. 1 psi 내지 40 psi의 압력 처리가 약 10 분 내지 약 10 시간 동안 적용될 수 있으며, 진공 또는 압력 처리의 시간 및 양은 변할 수 있고, 매트릭스 재료 또는 구조 성분에 로딩하려는 후각 자극 조성물의 양, 사용되는 매트릭스 재료의 유형, 물품의 예정된 용도, 및 강한 향내의 물품들의 다른 특징들에 의존할 수 있다.
강한 향내의 물품을 제조하는 방법은 하나 이상의 매트릭스 재료들 또는 하나 이상의 구조 성분들을 약 0.1 내지 700 ㎜ Hg와 같은 진공 하에 밀폐 용기에 넣고, 진공을 1 분 내지 1 시간, 약 10 분, 약 15 분, 약 30 분, 약 45 분 동안 유지시키고, 적어도 하나의 후각 자극 조성물을 선택적으로 진공을 유지시키면서 하나 이상의 매트릭스 재료들 또는 하나 이상의 구조 성분들의 일부를 덮기에 충분한 양으로 도입시킨 후, 하나 이상의 매트릭스 재료들 또는 하나 이상의 구조 성분들 및 적어도 하나의 후각 자극 조성물을 함유하는 밀폐 용기를 일정 시간 동안 10-40 psi, 또는 500 내지 2000 ㎜Hg으로 압착시키는 것을 포함하여, 후각 자극 조성물을 매트릭스 재료에 첨가하는 것을 포함한다. 시간은 1 분 내지 10 시간, 15 분, 30 분, 1 시간, 2 시간, 3 시간, 4 시간, 5 시간, 6 시간, 7 시간, 8 시간, 9 시간, 10 시간일 수 있거나, 매트릭스 재료에 대한 후각 자극 조성물의 적합한 로드를 제공하기 위해 바람직한 경우에 더 길어질 수 있다. 압력의 방출 및 흡수된 후각 자극 조성물을 포함하는 매트릭스 재료 또는 구조 성분의 제거가 뒤따른다.
강한 향내의 물품을 제조하는 방법은 a) 적어도 하나의 구조 성분을 함유하는 밀폐 용기에서 진공을 적용시키는 단계; b) 충분한 양의 액체 후각 자극 조성물을 밀폐 용기에 첨가하는 단계; c) 진공을 유지시키는 단계; d) 진공을 해제하고 밀폐 용기를 압착시켜서 압력이 구조 성분에 의해 유지하려는 후각 자극 조성물의 일부에 대해 충분한 시간 동안 유지되도록 하는 단계를 포함한다. 강한 향내의 물품을 제조하는 방법은 a) 적어도 하나의 구조 성분을 함유하는 밀폐 용기에서 진공을 적용시키는 단계; b) 충분한 양의 액체 후각 자극 조성물을 밀폐 용기에 첨가하여 적어도 하나의 구조 성분의 바람직한 부분을 덮는 단계; c) 바람직한 시간 동안 진공을 유지시키는 단계; d) 진공을 해제하고 액체를 제거하는 단계; 및 선택적으로, e) 적어도 하나의 구조 성분을 포함하는 용기에 진공을 적용시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 유용한 후각 자극 화합물들은 에스테르들, 테르펜들, 고리형 테르펜들, 방향족 화합물들로서 언급되는 페놀성 화합물, 아민들 및 알코올들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 예를 들어, 푸란올 1-헥산올, 시스-3-헥센-1-올, 멘톨, 아세트알데히드, 헥산올, 시스-3-헥센알, 푸르푸랄, 프룩톤, 헥실 아세테이트, 에틸 메틸페닐글리시데이트, 디히드로자스몬, 와인 락톤, 옥트-1-엔-3-온, 2-아세틸-1-프롤린, 6-아세틸-2,3,4,5-테트라히드로피리딘, 감마-데카락톤, 감마-노나락톤, 델타-옥토락톤, 자스민, 마소이아 락톤, 소톨론 에탄디올, 그레이프프루트 메르캅탄, 메탄디올, 2-메틸-2-프로판디올, 메틸포스핀, 디메틸포스핀, 메틸 포르메이트, 네롤린 테트리히드로티오펜, 2,4,6-트리클로로아니솔, 치환된 피라진, 메틸 아세테이트, 메틸 부티레이트, 메틸 부타노에이트, 에틸 아세테이트, 에틸 부티레이트, 에틸 부타노에이트, 이소아밀 아세테이트, 펜틸 부티레이트, 펜틸 부타노에이트, 펜틸 펜타노에이트, 이소아밀 아세테이트, 옥틸 아세테이트, 미르센, 게라니올, 네롤, 시트랄, 레모날, 게라니알, 네랄, 시트로넬랄, 시트로넬롤, 리날로올, 네롤리돌, 리모넨, 캄포르, 테르피네올, 알파-이오논, 테르피네올, 투우존, 벤즈알데히드, 유게놀, 신남알데히드, 에틸 말톨, 바닐린, 아니솔, 아네톨, 에스트라골, 티몰트리메틸아민, 푸트레신, 디아미노부탄, 카다베린, 피리딘, 인돌 및 스카톨이 포함된다. 이들 중 대부분은 유기 화합물들이고 알코올들 또는 오일들과 같은 유기 용매들 중에 쉽게 용해될 수 있다. 방향은 필수 오일들을 포함하고 당업자들에게 공지된 것과 같은 순수 방향들을 포함한다. 수성 악취 화합물들 및 다른 악취 조성물들이 또한 본 발명에 의해 고려된다.
후각 자극 화합물들 또는 조성물들로서 방향 오일들은 일반적으로 많은 상이한 향수 원료들을 포함한다. 사용되는 각각의 향수 원료는 개별 특징을 포함하는 수가지 중요한 특성들, 휘발성이 서로 상이하다. 이들 상이한 특성들 등을 고려하여, 향수 원료는 배합되어 전체 특수 특징 프로파일을 갖는 방향 오일을 개발할 수 있다. 지금까지, 특징들은 상이한 향수 원료들이 기재으로부터 증발하므로 시간에 따라 변경되거나 발달하도록 설계되고, 사용자에 의해 검출된다. 예를 들어, 높은 휘발성 및 낮은 직접성을 갖는 향수 원료들은 광, 신선함, 과일 맛, 감귤류 맛, 덜 익은 또는 은은한 향의 플로랄과 같은 특징들의 초기 버스트를 도포 직후에 검출되는 방향 오일에 제공하기 위해 공통적으로 사용된다. 이러한 재료들은 공통적으로 방향들의 장에서 "초향들"로서 언급된다. 대조적으로, 덜 휘발성이고 더 직접성인 향수 원료들은 대표적으로 사향 같고, 달콤하고, 발삼 같고, 맛이 강하고, 목질이고 진한 플로랄과 같은 특징들을, 도포 직후에 또한 검출될 수 있다 하더라도, 또한 더 길게 지속되는 방향 오일에 제공하기 위해 사용된다. 이들 재료들은 공통적으로 "중간향들" 또는 "잔향들"로서 언급된다. 고도로 숙련된 향수 제조자들 일반적으로 고용되어 향수 원료들을 조심스럽게 배합시켜서, 생성된 방향 오일들이 바람직한 전체 방향 특징 프로파일을 갖게 된다. 바람직한 전체 특징은 방향 오일이 최종적으로 사용될 조성물의 유형 및 방향에 대한 소비자 선호도 둘 모두에 의존한다.
휘발성 이외에, 향수 원료의 또 다른 중요한 특징은 방향 검출 한계값 (ODT)으로서 달리 공지되어 있는 이의 후각 검출 수준이다. 향수 원료가 낮은 방향 검출 한계값을 갖는 경우, 종종 10억부당 적은 부 만큼 낮은 수준으로 사람에 의해 검출되므로, 기체 상 또는 공기에서 단지 매우 낮은 수준들이 요구된다. 반대로, 향수 원료가 높은 ODT를 갖는 경우, 사용자가 냄새를 맡을 수 있기 전에 상기 재료의 공기에서의 더 많은 양 또는 더 높은 농도들이 요구된다. 재료의 영향은 이의 기체 상 또는 공기 농도 및 이의 ODT의 함수이다. 따라서, 낮은 ODT를 또한 가질 수 있는, 많은 기체 상 농축물을 운반할 수 있는 휘발성 재료들이 영향력이 강한 것으로 고려된다. 지금까지, 방향 오일을 개발할 때에는, 너무 많은 높은 휘발성 재료들은 짧은 수명의 강한 향내를 유도할 수 있으므로, 낮고 높은 휘발성 원료들 둘 모두로 방향을 균형시키는 것이 중요하였다. 그 자체로, 방향 오일 내에서 높은 방향 영향 향수 원료들의 수준들은 통상적으로 제한되어 왔다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "방향 오일"은 조성물, 바람직하게는 화장 조성물에 전체적인 쾌적한 방향 프로파일을 제공하기 위해 사용되는 향수 원료, 또는 향수 원료들의 혼합물에 관련된다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "향수 원료"는 예를 들어 프로퍼퓸(pro-perfume)의 경우에, 포착되지 않은 상태에 있을 때에 악취인 임의의 화학적 화합물에 관련되며, 향수 성분은 향수 원료인 것으로 고려되고, 프로-케미스트리 앵커 (pro-chemistry anchor)가 포착 재료로서 고려된다. 그 외에, "향수 원료들"은 바람직하게는 약 0.1 초과, 더욱 바람직하게는 약 0.5 초과, 더욱더 바람직하게는 약 1.0초과의 ClogP 값을 갖는 재료들에 의해 규정된다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "ClogP"는 옥탄올/물 분배계수의 로그 대 베이스 10 (logarithm to base 10)을 의미한다. 이는 Daylight Chemical Information Systems Inc., Irvine Calif., USA로부터 이용할 수 있는 "CLOGP"로 불리우는 프로그램으로부터 쉽게 계산될 수 있다. 옥탄올/물 분배계수들은 미국 특허 번호 5,578,563에 더 상세히 기술되어 있다.
잔류 "중간향 및 잔향" 향수 원료들의 예들은 에틸 메틸 페닐 글리시데이트, 에틸 바닐린, 헬리오트로핀, 인돌, 메틸 안트라닐레이트, 바닐린, 아밀 살리실레이트, 쿠마린을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 잔류 향수 원료들의 추가의 예들은 암브록스, 백다놀, 벤질 살리실레이트, 부틸 안트라닐레이트, 세탈록스, 에바놀, 시스-3-헥세닐 살리실레이트, 리리알, 감마 운데카락톤, 감마 도데카락톤, 감마 데카락톤, 칼론, 사이말, 디히드로 이소 자스모네이트, 이소 유게놀, 리랄, 메틸 베타 나프틸 케톤, 베타 나프톨 메틸 에테르, 파라 히드록실페닐 부타논, 8-시클로헥가데센-1-온, 옥소시클로헥가데센-2-온/하바놀리드, 플로르히드랄, 인트렐레벤 알데히드를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다.
휘발성 "초향" 향수 원료들의 예들은 아네톨, 메틸 헵틴 카보네이트, 에틸 아세토 아세테이트, 파라 시멘, 네롤, 데실 알데히드, 파라 크레졸, 메틸 페닐 카르비닐 아세테이트, 이오논 알파, 이오논 베타, 운데실렌산 알데히드, 운데실 알데히드, 2,6-노나디에날, 노닐 알데히드, 옥틸 알데히드를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 휘발성 향수 원료들의 추가의 예들은 페닐 아세트알데히드, 아니스산 알데히드, 벤질 아세톤, 에틸-2-메틸 부티레이트, 다마세논, 다마스콘 알파, 다마스콘 베타, 플로르 아세테이트, 프루텐, 프룩톤, 허바버트, 이소 시클로 시트랄, 메틸 이소부테닐 테트리히드로 피란, 이소 프로필 퀴놀린, 2,6-노나디엔-1-올, 2-메톡시-3-(2-메틸프로필)-피라진, 메틸 옥틴 카보네이트, 트리데센-2-니트릴, 알릴 아밀 글리콜레이트, 시클로갈바네이트, 시클랄 C, 멜로날, 감마 노나락톤, 시스 1,3-옥사티안-2-메틸-4-프로필을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다.
다른 유용한 잔류 "중간향 및 잔향" 향수 원료들은 유게놀, 아밀 신남산 알데히드, 헥실 신남산 알데히드, 헥실 살리실레이트, 메틸 디히드로 자스모네이트, 산달로어, 벨로우톤, 운데카베르톨, 엑살톨리드/시클로펜타데카놀리드, 진저론, 메틸 세드릴론, 산데라, 디메틸 벤질 카르비닐 부티레이트, 디메틸 벤질 카르비닐 이소부티레이트, 트리에틸 시트레이트, 캐시메란, 페녹시 에틸 이소부티레이트, 이소 유게놀 아세테이트, 헬리오날, 이소 E 슈퍼, 이오논 감마 메틸, 펜탈리드, 갈락솔리드, 페녹시 에틸 프로피오네이트를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다.
다른 휘발성 "초향" 향수 원료들은 벤즈알데히드, 벤질 아세테이트, 캄포르, 카르본, 보르네올, 보르닐 아세테이트, 데실 알코올, 유칼립톨, 리날로올, 헥실 아세테이트, 이소-아밀 아세테이트, 티몰, 카르바크롤, 리모넨, 멘톨, 이소-아밀 알코올, 페닐 에틸 알코올, 알파 피넨, 알파 테르피네올, 시트로넬롤, 알파 투우존, 벤질 알코올, 베타 감마 헥세놀, 디메틸 벤질 카르비놀, 페닐 에틸 디메틸 카르비놀, 아독살, 알릴 시클로헥산 프로피오네이트, 베타 피넨, 시트랄, 시트로넬릴 아세테이트, 시트로넬랄 니트릴, 디히드로 미르세놀, 게라니올, 게라닐 아세테이트, 게라닐 니트릴, 히드로퀴논 디메틸 에테르, 히드록시시트로넬랄, 리날릴 아세테이트, 페닐 아세트알데히드 디메틸 아세탈, 페닐 프로필 알코올, 프레닐 아세테이트, 트리플랄, 테트리히드로리날로올, 베르독스, 시스-3-헥세닐 아세테이트를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다.
과거에, 많은 유형들의 조성물들 내에서 방향 오일들의 휘발성 프로파일들을 지연시켜서 전체 방향 효과를 연장시키기 위한 많은 시도들이 이루어져 왔다. 예를 들어, 방향 오일은 저휘발성을 가고 따라서 기재에 대해 더욱 실질적인 더 높은 비율의 향수 원료들을 포함하도록 제형화될 수 있다. 이는 시간 경과에 따라 달성될 수 있는 방향 특징을 제한할 수 있다. 또 다른 접근법은 향수 원료들을 프로퍼퓸 화합물로 화학적으로 그리고 가역적으로 변형시키는 것이었으며, 이는 본원에 참고문헌으로 인용된 특허 출원 WO 98/47477; WO 99/43667; WO 98/07405; WO 98/47478에 기술되어 있다. 생성된 프로퍼퓸들은 그 자체로 휘발성은 아니지만, 일반적으로 기재에 대한 도포 시에 가수분해에 의해 화학적 변형이 반전된 후에, 향수 원료는 방출된 후, 일반적 방식으로 증발될 수 있다. 이들 예들에서, 향수 원료들의 방출률은 향수 원료 변환에 대한 프로퍼퓸의 반응 속도에 의해 조절된다.
후각 자극 물질들은 방향들을 중화시키거나, 막거나 제거하는 화합물들, 악취 화합물들의 혼합물들 또는 현탁액들을 포함하는 조성물들을 포함한다. 예를 들어, 시클로덱스트린들은 방향들을 제공하거나 방향들을 포착하는 데에 효과적이며, 이는 존재하는 방향을 중화시키거나 제거할 수 있다. 기피제들은 곤충들과 같은 다른 생물들을 기피하는 하나 이상의 화합물들일 수 있다. 예를 들어, 천연 오일들로부터 제조되는 조성물들은 탁월한 곤충 기피제인 것으로 밝혀졌다. 효과적인 곤충 기피제 조성물들의 예들에 대해 본원에 인용된 특허 출원 공고 번호 2007/0224232가 참조된다.
방향 조성물은 하나의 화합물 또는 하나 이상의 화합물들 혼합물 또는 현탁액일 수 있으며, 본 발명은 방향 조성물들 중 하나 이상을 포함한다. 물품의 한 측면은 방향 조성물들과 함께 또는 방향 조성물들 대신에 사용될 수 있는 다른 조성물들을 포함하고, 시클로덱스트린들, 및 방향들을 유발시키는 소수성 화합물들에 결합하는 화합물들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는, 공기 청정제들, 살균제들, 또는 탈취제들, 또는 방향들을 제거하는 화합물들로서 사용되는 것들과 같은 악취 물질들을 포함하는 조성물들을 포함한다. 이러한 조성물의 일례는 변성 전분 화합물을 포함하는 Febreeze^®로서 시판된다. 후각 자극 물질 조성물은 방향, 향수, 필수 오일, 용매, 탈취제, 악취 카운터랙턴트, 곤충 기피제를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 휘발성 재료와 같은 재료를 포함할 수 있고, 단독으로 또는 항균제, 방충제 또는 살충제 활성과 조합하여 향내 또는 향수 활성을 가질 수 있다. 후각 자극 물질 조성물의 적어도 일부는 물품이 주변 공기에 노출될 때에 방출된다. 예를 들어, 방향와 같은 후각 자극 물질 조성물의 일부는 물품이 주변 공기에 노출될 때에 방출된다.
후각 자극 조성물은 알코올 또는 오일과 같은 유기 용매 중에 제공될 수 있거나, 유기 및 수성 용매들의 혼합물 중에 제공될 수 있거나, 물, 식염 또는 생리학적 염들과 같은 수성 용매들 중에 제공될 수 있다. 후각 자극 조성물은 치환기의 화학적 부착, 염 생성, 결정 생성, 또는 화합물에 대한 다른 화학적 또는 물리적 변화에 의해서와 같이 변형되어, 물품으로부터의 방출률, 휘발성 상태에서의 화합물의 유지, 물품에서의 화합물의 유지 또는 방출, 공기에서의 화합물의 유지 또는 방출 및 용매 중에서의 유지 또는 방출 변경시키는 것과 같이 화합물의 활성을 변경시킬 수 있는 악취 화합물 또는 방향 화합물을 포함할 수 있다. 변형된 화합물들은 주변 환경에서 후각 자극 조성물의 존재의 검출을 위해, 또는 물품 또는 주변 환경에서 후각 자극 조성물 또는 후각 자극 조성물 중의 조성물의 성분의 농도를 측정하기 위해 사용될 수 있다.
악취 화합물은 후각 자극 조성물 중에 제공될 수 있다. 예를 들어, 후각 자극 조성물은 하나 이상의 방향들을 포함할 수 있다. 후각 자극 조성물은 용매를 포함할 수 있다. 후각 자극 조성물은 용매 또는 물품에서의 악취 화합물들의 방출 또는 유지, 공기 중에서의 악취 화합물들의 유지에서와 같이 악취 화합물 조절에 도움을 주는 화합물들 또는 분자들인 하나 이상의 조절 요소들을 포함할 수 있거나, 악취 화합물들의 휘발성에 도움을 주거나 지연시킬 수 있다. 후각 자극 조성물 악취 조절 요소의 일례는 계면활성제이다. 계면활성제들은 비이온성, 음이온성, 양이온성, 또는 쌍성 이온성일 수 있다. 하나 이상의 계면활성제들은 후각 자극 조성물에 첨가될 수 있고, 용매 용액으로부터 그리고 궁극적으로 물품으로부터의 악취 화합물들의 방출의 조절에 도움을 줄 수 있다. 조절 화합물들은 시간에 따라 분해되는 화합물들 또는 분자들을 포함할 수 있으며, 분해되면, 악취 화합물은 주변 환경으로 더 쉽게 전달된다. 조절 요소들은 또한 물품의 설계에 혼입되어 악취 화합물 방출률의 유지와 같이 악취 화합물 조절에 도움을 줄 수 있다. 조절 요소들은 후각 자극 조성물 내로 혼입되거나, 구조 성분들과 관련되는 화합물들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 왁스들 또는 전분들은 후각 자극 화합물의 방출을 억제하거나 조절하는 데에 도움을 줄 수 있다. 전분 또는 왁스는 하나 이상의 표면들을 덮는 것과 같은 임의의 방식으로 또는 특정 패턴 또는 불규칙 패턴으로 매트릭스 재료 또는 구조 성분에 도포될 수 있다.
악취 조절 요소들은 후각 자극 조성물의 악취 화합물들, 혼합물들 또는 현탁액들의 휘발성에 영향을 주는 화합물들, 분자들 또는 용액들을 포함할 수 있다. 후각 자극 조성물은 이러한 조절 요소 용액일 수 있다. 예를 들어, 후각 자극 조성물은 오일 용매 중의 방향의 80-85%를 포함할 수 있으며, 조성물의 15-20%는 헥실렌 글리콜을 포함한다.
당분야에 공지된 다른 화합물들은 악취 조절 요소들로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 β-카보네이트 또는 β-티오 카르보닐 잔기를 포함하는 화합물들은 활성 에논을 유리시킬 수 있다. 예정된 "활성 에논"으로서, 예를 들어, α,β-불포화 케톤, 알데히드 또는 카르복실산 에스테르는 방향 이점 또는 효과를 본 발명의 방향에서와 같이 향수 성분과 같이 둘러싸는 환경으로 유도할 수 있다. 용어 "향수 성분"은 향수 산업에 사용될 수 있는 방향 화합물, 예를 들어 상쾌한 효과를 제공하기 위해 향수 조제물 또는 조성물에서 성분으로서 사용되는 화합물을 의미한다.
본 발명의 조성물들은 캡슐화, 유중수, 수중유 에멀션, 리포좀들 등을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 조절 방출 형태들로 제공되는 후각 자극 조성물들을 포함한다. 본 발명은 보호성 코팅으로 후각 자극 재료의 캡슐화를 포함한다. 보호성 코팅은 중합체 재료일 수 있다. 중합체 재료는 방향 또는 후각 재료를 시간에 따른 증발, 반응, 산화 또는 다른 식의 소산으로부터 보호할 수 있다.
방향들의 캡슐화 방법들은 전체 내용에 기재된 바와 같이 참고문헌으로 인용된 미국 특허 번호 2,800,457, 3,870,542, 3,516,941, 3,415,758, 3,041,288, 5,112,688, 6,329,057, 및 6,261,483에서 제시될 수 있다. 방향 캡슐화의 다른 방법들은 Kirk-Othmer Encyclopedia에서 찾을 수 있다. 캡슐화 중합체는멜라민-포름알데히드 또는 우레아-포름알데히드 축합물들, 및 유사한 유형들의 아미노플라스트들로부터 생성되는 것들을 포함한다. 젤라틴의 단순하고 복잡한 코아세르베이션을 통해 제조되는 캡슐들이 사용될 수 있다. 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리올레핀, 다당류, 단백질, 실리콘, 지질, 젤라틴들, 변성 셀룰로오스, 검들, 폴리아크릴레이트, 폴리포스페이트, 폴리스티렌, 및 폴리에스테르들 또는 이들 재료들의 조합물들로 구성되는 쉘 벽들을 갖는 캡슐들이 또한 본 발명에서 고려된다.
미국 특허 번호 4,081,384에는 직물 유연제에 사용하기 위해 적합한 중축합물에 의해 코팅되는 연화제 또는 정전기 방지 코어가 기술되어 있고; 미국 특허 번호 5,112,688에는 직물 유연화에 사용하기 위해 활성화될 수 있는 벽에서 마이크로 입자들에 의한 코아세르베이션에 의해 코팅되도록 바람직한 휘발성을 갖는 선택된 방향 재료가 기술되어 있다고; 미국 특허 번호 5,145,842에는 아미노플라스트 쉘에 피복된 지방 알코올, 에스테르, 또는 다른 고체 및 향의 고체 코어가 기술되어 있고; 미국 특허 번호 6,248,703에는 압출된 막대 비누에 포함되는 아미노플라스트 쉘에 방향을 포함시키는 다양한 제제가 기술되어 있다. 상기 미국 특허들은 전체 내용에 기재된 바와 같이 참고문헌으로 인용되어 있다.
중합체 쉘에서의 방향의 캡슐화는 방향 분해 및 손실을 방지하는 데에 도움을 줄 수 있다. 캡슈화된 방향들의 증착에 도움을 주는 방법들은 발표되어 있다. 미국 특허 번호 4,234,627에는 직물 유연제들로부터의 캡슐들의 증착을 개선시키기 위해 수불용성 용융성 양이온성 코팅에 의해 추가로 코팅된 아미노플라스트 쉘로 코팅된 액체 방향이 기술되어 있다. 미국 특허 번호 6,194,375에는 세척 생성물들로부터의 방향-중합체 입자들의 증착에 도움을 주기 위한 가수분해된 폴리비닐 알코올의 사용이 기술되어 있다. 미국 특허 번호 6,329,057에는 소비자 생성물로부터의 향 처리 고체 입자들의 증착에 도움을 주기 위한 유리 히드록시기들 또는 펜던트 양이온성 기를 갖는 재료들의 사용이 기술되어 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, "포착 재료"는 기재에 대한 조성물의 도포 후에, 방향 오일 내에서 향수 원료들의 휘발성을 억제하여 이들의 증발을 지연시키는 임의의 재료이다. 포착 재료가 조성물 자체 내에서 향수 원료와의 결합물을 생성시키고, 단지 이러한 결합물이 조성물의 도포 후에 기재상에 존재하는 것은 필요하지 않다. 증발의 지연을 발생시킬 수 있는 메커니즘들의 비제한적 예들은 방향 오일이 향수 원료들의 착화, 캡슐화, 차단, 흡수, 결합 또는 다른 식의 흡착을 통해 향수 원료와 가역적으로 또는 비가역적으로, 물리적으로 또는 화학적으로 결합하는 포착 재료에 의한 것이다.
본원에 규정된 바와 같이 "가역적 포착"은 포착 재료 및 향수 원료들이 서로로부터 방출되도록 분해될 수 있는 임의의 포착 재료:향수 원료 결합을 의미한다. 본원에 규정된 바와 같이 "비가역적 포착"은 포착 재료:향수 원료 결합이 분해될 수 없음을 의미한다. 본원에 규정된 바와 같이 "화학적으로 결합된"은 포착 재료 및 향수 원료가 공유결합, 이온성, 수소 또는 다른 유형의 화학 결합에 의해 결합됨을 의미한다. 본원에 규정된 바와 같이 "물리적으로 결합된"은 포착 재료 및 향수 원료가 반데르발스힘과 같은 더 약한 힘에 의한 결합을 통해 결합됨을 의미한다. 기재 상에서, 포착 재료 및 향수 원료가 가역적 물리적 또는 화학적 결합을 형성시키는 것이 매우 바람직하다.
본원에 사용하기 위한 포착 재료들은 중합체; 캡슐들, 마이크로캡슐들 및 나노캡슐들; 리포좀들; 프로퍼퓸들; 필름 생성제들; 흡수제들; 고리형 올리고당들 및 이들의 혼합물들로부터 선택된다. 프로퍼퓸들, 흡수제들 및 고리형 올리고당들 및 이들의 혼합물들이 바람직하다. 캡슐화 중합체는 멜라민-포름알데히드 또는 우레아-포름알데히드 축합물들, 및 유사한 유형의 아미노플라스트들로부터 생성되는 것들을 포함한다. 또한, 젤라틴의 단순하거나 복잡한 코아세르베이션을 통해 제조되는 캡슐들이 또한 코팅과 함께 사용하기에 바람직하다. 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리올레핀, 다당류, 단백질, 실리콘, 지질, 젤라틴들, 변성 셀룰로오스, 검들, 폴리아크릴레이트, 폴리포스페이트, 폴리스티렌, 및 폴리에스테르들 또는 이들 재료들의 조합물들로 구성된 쉘 벽들을 갖는 캡슐들이 또한 작용성이다.
기재 상에서, 향수 원료 및 포착 재료가 결합된 형태로 존재하는 경우, 높은 방향 검출 향수 원료 내지 포착 재료의 중량비는 약 1:20 내지 약 20:1, 약 1:10 내지 약 10:1, 약 1:7 내지 약 7:1, 약 1:5 내지 약 5:1, 약 1:3 내지 약 3:1 및 약 1:2 내지 약 2:1일 수 있다.
본 발명의 물품에 의한 방향의 방출은 본원에 기술된 하나 이상의 방법들에 의해 조절될 수 있다. 방향 방출을 조절하기 위한 많은 방법들이 본원에 기술되어 있으며, 이들 방법들 중 하나 이상이 임의의 하나의 물품에 사용될 수 있다. 물품에 의해 함유되는 방향의 양은 물품이 위치하는 주변 환경 내로 방향이 방출되는 시간을 조절할 수 있다. 주변 환경에서 방향 방출 또는 유지를 조절하기 위한 다른 방법들 또는 요소들은 사용되는 하나 이상의 방향들의 화학적 화합물들; 하나 이상의 화학적 화합물들에 대한 변형들; 방향 화합물들의 흡수 또는 방출률에 영향을 주는 것으로 공지된 방향 용매, 계면활성제들, 화합물들을 포함하는 방향 조성물 중의 다른 화합물들; 매트릭스 재료의 특징들; 매트릭스 재료가 구조 성분으로 형성되는 방식; 매트릭스에 도포되는 코팅들과 같은 매트릭스 재료에 대한 처리들; 만약 있다면, 매트릭스 재료의 처리 계획에서, 방향 조성물이 매트릭스 재료에 첨가되는 때; 구조 성분의 생성, 및 구조 성분의 형상화 또는 구조 성분의 표면의 전부 또는 일부에 대한 코팅들의 도포와 같은 구조 성분에 대한 처리들. 또는 주변 환경에서 방향 방출 또는 유지를 조절하기 위한 요소들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다.
본 발명의 물품은 구조 성분의 전부 또는 일부에서 색을 변화시켜서 구조 성분 중에 존재하는 후각 자극 조성물의 양을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 색 변화 지시제를 포함하는 조성물은 구조 성분 내로 혼입되며, 후각 자극 조성물의 실질적으로 모두의 방출 후에, 지시제가 색을 변화시킨다. 색 변화 지시제의 예들은 유기 염료, 식품 등급 염료, 또는 이들의 혼합물들, FD&C Blue No. 1, FD&C Blue No. 2, FD&C Green No. 3, FD&C Red No. 40, FD&C Red No. 3, FD&C Yellow No. 5, FD&C Yellow No. 6, Solvent Red 24, Solvent Red 26, Solvent Red 164, Solvent Yellow 124, Solvent Blue 35, 메틸 바이올렛, 에오신 옐로우, 말라카이트 그린, 티몰 블루, 메틸 옐로우, 브로모페닐 레드, 콩고 레드, 적색, 메틸 오렌지, 브로모크레졸 그린, 메틸 레드, 리트머스, 브로모크레졸 퍼플, 브로모페닐 레드, 브로모티몰 블루, 페놀 레드, 뉴트럴 레드, 나프톨프탈레인, 크레졸 레드, 페놀프탈레인, 티몰프탈레인, 알칼리 블루, Alizarin Yellow R, 인디고 카르민, 엡실론 블루 또는 이들의 혼합물들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 색 변화 지시제는 pH에 대해 반응성일 수 있다.
본 발명의 물품은 보관 또는 운반 및 판매를 위해 포장될 수 있다. 물품은 후각 자극 조성물을 보존하고, 주변 공기에 의한 접촉을 방지함으로써 후각 자극 조성물으 방출을 조절하기 위해 포장될 수 있다. 많은 유형들의 포장 재료는 본 발명의 물품을 보호할 수 있다. 한 측면은 후각 자극 조성물을 실질적으로 확산시키거나 증발시키지 않는 포장 재료들을 사용한다. 물품을 포장하기 위한 적합한 재료들은 셀로판, 폴리프로필렌, 일부 플라스틱들, PET, 중합체, 플루오르화된 폴리에틸렌, 금속화 필름들, 금속, 유리, 글레이즈드 세라믹, 및 임의의 다른 불투과성 재료를 포함한다. 유용한 포장 재료는 이배향성 폴리프로필렌, PET, 또는 셀로판을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다.
본 발명의 물품은 물품을 또 다른 물품 또는 다른 물체들에 부착시키기 위한 부착 요소를 포함할 수 있다. 이러한 부착 요소는 훅, 클립, 또는 물품을 표면, 또 다른 물품, 또는 또 다른 구조에 부착시키기 위한 다른 수단들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물품은 구조 성분에 직접적으로 부착하는 일부분, 및 클립, 훅, 밀폐 서클, 훅 및 (Velcro^®와 같은) 아이 수단, 스트링, 갈래, 루프 또는 접착제에 의해 표면, 물품, 또는 차량의 일부분, 가정 또는 사무실에서의 고정 세간 또는 신체와 같은 다른 구조에 부착될 수 있는 일부분을 포함하는 부착 요소를 가질 수 있다. 부착 요소가 이의 부착 자리로부터 제거되는 지에 대해 사용자가 요구하는 경우에, 부착 요소들이 구조 성분 또는 물품이 제거되고 새로운 구조 성분 또는 물품으로 교체될 수 있도록 생성되는 것이 또한 유용하다. 다중 구조 성분들 또는 물품은 하나의 부착 요소 중에 보유될 수 있다. 물품은 컷팅, 클림핑, 벤드, 셰이핑 등과 같은 부착 요소와 맞춰지도록 형성될 수 있다. 부착 요소는 주변 환경 내로 물품을 보유하거나 삽입시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 부착 요소는 물품이 부착되고, 조합된 부착 요소/물품이 꽃병 또는 부케에, 또는 화분에 심은 식물의 더트 내에 위치하는 스파이크일 수 있다.
본 발명의 물품은 개별 또는 다중 홀더들에 위치할 수 있다. 홀더는 물품이 위치할 수 있는 용기이다. 이러한 홀더의 사용은 하나 이상의 물품과 다른 표면들 사이의 접촉을 방지하는 데에 유익할 수 있다. 홀더용으로 유용한 재료들은 후각 자극 조성물을 흡착하지 않을 수 있다. 이를 위해 적합한 재료들은 금속, 세라믹, 유리, 플라스틱, 및 중합체를 포함한다. 달리 적합하지 않을 수 있는 재료들은 홀더의 적어도 일부를 홀더와 물품 사이의 접촉을 방지하는 장벽으로 코팅시킴으로써 적합하게 될 수 있다. 홀더는 하나 이상의 물품을 보유할 수 있다. 하나 이상의 물품을 보유할 수 있는 홀더들의 경우에, 동일한 후각 자극 조성물 또는 상이한 후각 자극 조성물을 갖는 하나 이상의 물품이 동일한 시간에 홀더 내에 위치할 수 있다.
홀더는 적어도 하나의 천공된 표면을 갖는 용기를 포함할 수 있다. 후각 자극 조성물을 전이시킬 수 있는 하나 이상의 구멍들을 갖는 표면을 의미하는 천공된 표면은 임의의 재료로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 와이어 메쉬일 수 있다. 하나 이상의 물품은 홀더에 의해 보유되고, 후각 자극 조성물은 하나 이상의 물품으로부터 방출된다. 후각 자극 조성물은 홀더 내에 위치한 물품의 표면을 포함하는 물품의 전체 표면으로부터 방출될 수 있다. 후각 자극 조성물은 홀더의 하나 이상의 구멍들을 통해 전이되고, 주변 환경으로 방출된다.
예를 들어, 물품이 후각 자극 조성물을 포함하는 막대형 구조 성분인 경우, 하나 이상의 막대 물품은 적어도 하나의 구멍을 갖는 홀더 내에 위치한다. 후각 자극 조성물은 막대의 길이를 통해 그리고 홀더의 하나 이상의 구멍들을 통해 막대로부터 방출되어, 후각 자극 조성물이 홀더 내에 포착되지 않게 된다. 이는 강한 향내의 오일의 용기 내에 고정된 목재 리드를 포함하는 리드 확산기와는 대조적인 것이다. 방향은 오일이 리드를 위크업하므로 단지 리드의 상부로부터 방출될 수 있다. 용기는 임의의 방향 방출을 제공하지 않고, 단순히 액체 강한 향내의 오일을 함유한다. 본 발명의 홀더들은 장식용 요소들 또는 부착 요소들을 포함할 수 있다. 본 발명의 홀더들은 가열기, 팬들, 태양 전지판과 같은 다른 요소들을 포함할 수 있거나, 전기에 의해 동력을 받을 수 있거나, 이동부들을 갖는다.
홀더는 홀더에서 하나 이상의 구멍들을 덮기 위한 미끄러질 수 있거나 이동할 수 있는 부재를 포함하는 하나 이상의 물품을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 홀더는 천공되고 후각 자극 조성물을 전이시키는 구멍들을 갖는 적어도 하나의 측면 또는 표면을 갖는 용기일 수 있다. 홀더는 구멍들을 덮고 후각 자극 조성물이 홀더를 통해 전이하는 것을 방지하기 위해 이동하거나 미끄러지는 또 다른 표면을 포함할 수 있다. 미끄러질 수 있는 표면은 구멍들이 덮어지지 않고 후각 자극 조성물이 전이되도록 작동할 수 있다. 미끄러질 수 있는 표면은 개방 자세로 유지될 수 있고, 바람직한 결과에 의존하여 폐쇄된 구멍으로 환원될 수 있다. 이러한 미끄러질 수 있거나 이동할 수 있는 단면 또는 표면은 후각 자극 조성물에 대한 조절할 수 있는 방출률 조절 요소를 제공할 수 있다.
본 발명은 방향을 밀폐된 주변 환경에 제공하기 위해 물품을 사용하는 방법들을 포함한다. 본 발명의 방법들은 후각 자극 조성물을 실내, 차량 내부, 사무실, 옷장 또는 벽장과 같은 내장 공간에 제공하기 위해 물품을 사용하는 것을 포함한다. 본 환경의 방법들은 후각 자극 조성물을 밀폐된 부분일 수 있거나 아닐 수 있는 물품을 둘러싸는 부분에 제공하는 것을 포함한다. 예를 들어, 물품은 개인 신체 장식품으로서 착용될 수 있고 후각 자극 조성물을 이것을 연속적으로 착용하는 개인에 제공할 수 있고, 부케에 동반될 수 있거나, 악취 조성물 또는 악취 중화 조성물을 개인에 제공하는 것으로 보이지 않게 착용될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 측면들은 물품들, 조성물들 및 이러한 물품들 및 조성물들을 제조하고 사용하는 방법들을 포함한다. 본 발명은 적어도 하나의 후각 자극 조성물, 흡수성 매트릭스 재료를 포함하는 구조 성분 및 구조 성분의 일부를 덮는 코팅 조성물을 포함하는 강한 향내의 물품을 포함하며, 여기에서 적어도 하나의 후각 자극 조성물은 흡수성 매트릭스 재료 중에 방출적으로 유지된다. 흡수성 매트릭스 재료를 포함하는 물품은 펄프 조성물이다. 이들 흡수성 매트릭스 재료는 중심축에 대해 감겨져서 다층 종이 막대를 생성시키는 다공성 종이의 시이트일 수 있다. 감겨진 종이는 두개의 말단 모두에서 중공이고 개방되는 막대의 중심축을 통해 챔버를 생성시킬 수 있다. 막대의 중심축을 따라 생성된 챔버는 겔 또는 액체로 충전될 수 있다. 흡수성 매트릭스 재료는 매트릭스 재료에 의존하여 구조 성분당 약 1 ㎖ 내지 약 10 ㎖의 공극 부피를 갖는다. 물품은 구조 성분의 총 부피의 약 1.0% 내지 약 99%의 공극 부피를 갖는 흡수성 매트릭스 재료를 가질 수 있다. 겔 또는 액체는 적어도 하나의 후각 자극 조성물을 포함한다. 코팅은 구조 성분의 50% 초과를 덮는다. 코팅은 구조 성분의 실질적으로 전부를 덮는다. 코팅 조성물은 왁스, 소이왁스, 파라핀, 밀랍, 폴리에틸렌 왁스, 미세결정 왁스, 약 150 ℉ 초과의 온도에서 연화되거나 용융되는 왁스들, 아크릴레이트,폴리락티드, 폴리글리콜리드 또는 폴리카프로락톤, 또는 폴리(락티드/글리콜리드) 산 (PLGA) 또는 폴리(락티드-코-엡실론-카프로락톤) (PLCL)로부터 선택되는 폴리에스테르 공중합체, n-부틸-2-시아노아크릴레이트 또는 2-메톡시부틸-2-시아노아크릴레이트과 같은 알킬- 또는 알콕시알킬-2-시아노아크릴레이트, 교차결합된 시아노아크릴레이트, 폴리락트산, 폴리글리콘산, 락트산-글리콘산 공중합체, 폴리카프로락톤, 락트산-카프로락톤 공중합체, 폴리-3-히드록시부티르산, 폴리오르토에스테르, 폴리알킬 아크릴레이트, 알킬아크릴레이트와 비닐 아세테이트의 공중합체, 폴리알킬 메타크릴레이트, 및 알킬 메타크릴레이트와 부타디엔의 공중합체; 및 디옥틸 프탈레이트, 디메틸 세바케이트, 트리에틸 포스페이트, 트리 (2-에틸헥시) 포스페이트, 트리(p-크레실)포스페이트, 글리세릴 트리아세테이트, 글리세릴 트리부티레이트, 디에틸 세바케이트, 디옥틸 아디페이트, 이소프로필 미리스테이트, 부틸 스테아레이트, 라우르산, 디부틸 프탈레이트, 트리옥틸 트리멜리테이트, 및 디옥틸 글루타레이트와 같은 가소제들, Krylon®Triple-Thick 결정 투명 유약을 포함한다.
본 발명은 강한 향내의 물품들을 제조하는 방법들을 포함한다. 강한 향내의 물품을 제조하는 방법은 a) 적어도 하나의 액체 후각 자극 조성물 및 적어도 하나의 매트릭스 재료 또는 적어도 하나의 구조 성분을 특정 순서 없이 밀폐 용기에 첨가하는 단계; b) 밀폐 용기에 진공을 적용하고, 진공을 해제하기 전에 진공을 일정 시간 동안 유지시키는 단계; 및 c) 밀폐 용기를 가압시키고, 압력을 해제하기 전에 압력을 일정 시간 동안 유지시키는 단계를 포함한다. 단계들 b) 및 c)는 반복될 수 있으며, 적어도 1회 반복될 수 있다. 진공을 적용시키는 것은 약 0.001 ㎜ Hg 내지 약 700 ㎜ Hg의 진공을 포함한다. 밀폐 용기를 가압시키는 것은 약 10 내지 약 40 psi의 압력을 포함한다. 진공 또는 압력을 위한 시간은 1 분 내지 10 시간이다. 후각 자극 조성물은 방향, 기피제, 악취 제거 화합물, 아로마테라피 화합물, 천연 오일, 수성 향내, 악취 중화 화합물, 또는 시클로덱스트린 중 적어도 하나를 포함한다. 후각 자극 조성물의 충분한 양은 적어도 하나의 구조 성분의 실질적으로 전부를 덮는 양이다. 방법은 추가로, 적어도 하나의 매트릭스 재료 또는 적어도 하나의 구조 성분을 밀폐 용기로부터 제거하는 것을 포함할 수 있다. 구조 성분은 중심축에 대해 감겨져서 다층 종이 막대를 생성시키는 흡수성 종이의 시이트를 포함한다. 구조 성분에 의해 흡수되는 후각 자극 조성물의 부분은 2 내지 200 ㎖이다.
강한 향내의 물품을 제조하는 방법은 a) 적어도 하나의 액체 후각 자극 조성물 및 적어도 하나의 매트릭스 재료 또는 적어도 하나의 구조 성분을 밀폐 용기에 첨가하는 단계; 및 선택적으로, b) 밀폐 용기에 진공을 적용시키고, 진공을 해제하기 전에 진공을 일정 시간 동안 유지시키는 단계; 또는 c) 밀폐 용기를 가압시키고, 압력을 해제하기 전에 압력을 일정 시간 동안 유지시키는 단계를 포함할 수 있다. 단계 b) 또는 단계 c)는 반복되고, 적어도 1회 반복된다. 단계들 b) 및 c) 둘 모두는 적어도 1회 반복될 수 있다. 방법은 단지 진공을 적용시키는 것을 포함할 수 있다. 방법은 단지 압력을 적용시키는 것을 포함할 수 있다. 방법은 진공 및 압력을 둘 모두 적용시키는 것을 포함할 수 있다. 진공을 적용하는 것은 약 0.001 ㎜ Hg 내지 약 700 ㎜ Hg의 특정 진공 또는 약 0.001 ㎜ Hg 내지 약 700 ㎜ Hg의 증가 또는 감소 범위의 일련의 진공 값들을 포함한다. 밀폐 용기를 가압시키는 것은 약 10 내지 약 40 psi의 특정 압력, 또는 약 10 내지 약 40 psi의 증가 또는 감소 범위의 일련의 압력 값들을 포함한다. 진공 또는 압력을 위한 시간은 1 분 내지 10 시간이다. 후각 자극 조성물은 방향, 기피제, 악취 제거 화합물, 아로마테라피 화합물, 천연 오일, 수성 향내, 악취 중화 화합물, 또는 시클로덱스트린 중 적어도 하나를 포함한다. 후각 자극 조성물의 충분한 양은 적어도 하나의 구조 성분의 실질적으로 전부를 덮는 양을 포함한다. 방법은 추가로, 적어도 하나의 매트릭스 재료 또는 적어도 하나의 구조 성분을 밀폐 용기로부터 제거하는 것을 포함할 수 있다. 구조 성분은 중심축에 대해 감겨져서 다층 종이 막대를 생성시키는 흡수성 종이의 시이트를 포함할 수 있다. 구조 성분에 의해 흡수되는 후각 자극 조성물의 부분은 2 내지 200 ㎖일 수 있다.
물품을 제조하는 방법들은 적어도 하나의 후각 자극 조성물, 압출되거나 성형된 펄프 조성물의 매트릭스 재료를 포함하는 구조 성분을 포함하는 강한 향내의 물품을 생성시킬 수 있으며, 여기에서 적어도 하나의 후각 자극 조성물은 흡수성 재료 중에 방출적으로 유지된다. 물품은 추가로, 구조 성분의 일부를 덮는 코팅을 포함할 수 있다. 펄프 조성물은 추가로 나노섬유들을 포함한다. 펄프 조성물은 압출된다. 펄프 조성물은 성형된다. 펄프 조성물은 추가로 첨가제들을 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서, 단수 형태들은 문맥이 달리 분명히 나타내지 않는 한은 복수를 포함함이 이해되어야 한다. 본원에 인용되고 본원에 포함된 모든 특허들, 특허 출원들 및 문헌들은 이들의 전체 내용이 상세하게 인용된다.
물론, 상기는 단지 본 발명의 대표적 구현예들에 관한 것이며, 본 설명에 기재된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 많은 변형들 및 변경들이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다.
실시예
실시예 1. 물품을 제조하는 대표적 방법
nC12 및 nC16에 대한 로딩 결과를 사용하는 대형 튜브 로딩 장치에 대한.로딩 공정.
대형 튜브 로딩 장치는 1.5 인치의 내부 직경을 갖는 18 인치 길이의 튜브인 본체를 갖는다. 이는 12 인치 길이까지 30개의 0.23 인치 막대들을 보유한다. 이는 나사산 말단들이 설치되어 나사산 플러그들에 의한 캡핑을 허용한다. 플러그들은 액체들을 운반하고 제거하기 위해서 뿐만 아니라 진공 또는 압력을 장치에 적용시키기 위해 사용되는 피팅들, 게이지들 및 밸브들을 갖는다.
상부 플러그는 진공 (30 인치 Hg까지) 및 압력 (100 psi까지)에 저항하도록 선택된 2개의 볼 밸브들 및 하나의 게이지를 포함하는 "크로스" 피팅을 갖는다. 하나의 볼 밸브는 진공 펌프를 부착시키기 위한 가시 피팅을 가지며, 나머지 볼 밸브는 타이어 펌프, 또는 타이어 피팅이 설치된 압축기에 의한 가압을 허용하기 위한 Schrader 밸브봉을 갖는다.
바닥 플러그는 디바이스로/로부터의 액체의 도입 및 제거를 허용하기 위한 볼 밸브를 갖는다.
9.5"-길이 및 약 0.2335" 직경의 연속 압연 종이 막대로서 제조되는, 플랜트 D (실시예들에서 문자 D에 의해 언급됨)로부터의 종이로부터 제조된 30개의 구조 성분들을 하기와 같이 방향 조성물 또는 방향 조성물을 모방한 시험 유기 용액으로 로딩시켰다:
· 구조 성분들을 대형 튜브 로딩 장치 내에 삽입시키고 밀봉시켰다.
· 30 인치 Hg 미만의 진공에서 15 분 도안 펌핑시켰다. 누출에 대해 진공 펌프 및 관측 진공 게이지에 연결한 밸브를 밀폐시켰다.
· 현저한 누출이 관찰되지 않은 경우, 액체 저장기에 연결된 바닥 밸브를 개방시킴으로써 액체 (방향 조성물)을 도입하기 시작하였다. 구조 성분들을 완전히 덮기 위해 약 350 ㎖의 액체가 사용되었다. 액체가 구조 성분들을 덮으면, 액체 흐름을 중단하였다. 진공은 25-30 인치 Hg 사이이어야 된다.
· 현저한 배기를 액체 비점에 의존하여 관찰할 수 있다. 일부 저비점 재료들은 진공 펌프 오일을 "증발"시키고 오염시킬 수 있으며, 따라 냉각 진공 트랩을 펌프에 대한 손상을 방지하기 위해 사용하였다.
· 액체 충전 용기를 진공 하에 추가의 5 분 동안 유지시켜서, 막대들에 잔류하는 임의의 포착된 기체, 또는 액체를 방출시켰다.
· 액체 충전 로딩 장치를 15 분 동안 40 psi로 가압하였다.
· 압력을 해제하고, 대기압 하에, 액체 저장기에 연결된 바닥 밸브를 개방하였다. 액체를 액체 저장기 내로 배출시켰다.
· 로딩 장치에 잔류하는 액체를 가벼운 공기 압력, 예를 들어 5-10 psi를 적용시키고, 액체를 적합한 용기 내로 불어 넣음으로써 배출시킬 수 있다.
· 과량의 액체를 제거한 후에, 방향 조성물로 로딩된 구조 성분들을 로딩 용기로부터 제거하였다. 이들은 접촉까지 거의 건조되어야 하고, 흡수성 타월 상에 미량의 액체 잔류물을 남겨야 한다.
택일적으로, 더 작은 장치가 사용되었다.
12"-길이, 1/2" 파이프, PVC 니플, 2" 연장, 캡들, 및 자동차 타이어 밸브봉으로부터 구성된 저용량 장치의 로딩.
튜브는 4.75" 길이로 절단된 연속 압연 종이 막대로서 제조되는, 플랜트 D로부터의 종이로부터 제조되는 5개의 구조 성분들을 보유하며, 약 25-30 ㎖의 액체를 필요로 하였다. 이를 타이어 밸브봉으로부터 Schrader 밸브를 제거함으로써 액체 없이 펌핑 다운시켰다. 구조 성분들을 펌핑 다운 후에 칭량하여, 이들이 보유하는 수분의 양을 확인하였다. 펌핑 다운 후에, 용기를 공기에 개방시킨 후, Teflon 튜브 (0.3 ㎜ id)가 설치된 기밀 흡입기를 사용하여 액체 후각 자극 조성물로 충전시켰다. Schrader 밸브를 봉에서 대체하고; 용기를 캡핑시키고, 및 30-40 psi로 가압시켰다.
하의 표 1은 작은 로더를 사용하여 nC12로 로딩시킨 5개의 반-막대들을 사용하여 관찰한 결과를 나타낸다.
[표 1]

1O'vac로 표지된 4번째 칼럼은 10 분 동안의 펌핑 다운 후의 막대들의 중량을 나타낸다. 수분에 기인하는 중량 손실은 0.3 내지 1.4%이다. 큰 % 오차는 실험을 수행하는 방식에 기인한 것이었다. 평균 로드는 36.7%이다.
nC12의 2개의 로딩에 대해 대형 튜브 로딩 장치를 사용하여 얻어진 결과들을 하기의 표 2에 나타내었다.
[표 2]

데이터를 얻기 위해 사용되는 균형의 실험 오차 내에 일치성이 있다. 결과들은 또한 작은 로더를 사용하여 얻어진 것들과 일치하였다 (평균 37.6% 대 36.7%).
표 3은 5개의 반-막대들 (4.75")을 nC16으로 로딩시킨 결과를 나타낸다. 표는 표면 액체를 제거하는 제 2 단계를 포함한다.
[표 3]

흥미롭게는, C16 데이터는 n-C12에 대한 36.7%과 상반되게 39.3%의 평균 로딩을 나타내었다. 차이는 밀도차만으로는 설명될 수 없다 (실온에서, C16= 0.774 g/㎖ 대 C12=0.754 g/㎖). nC12 및 C16에 대해 대형 튜브 로딩 장치를 사용하여 얻어진 결과들은 밀도 및 부피 계산과 함께 하기에 나타내었다.
[표 4]

소형 및 대형 튜브 로딩 장치에 의한 로딩은 동일한 경향을 나타내었고: nC12의 로딩은 nC16으로 달성되는 것들보다 작다. 차이는 작고, 및 85 ㎖ 중의 약 1 ㎖ 또는 약 1.2%이었다. 9.5"-길이 및 0.2335" 직경의 30 구조 성분들에 대해 계산된 총부피는 200.6 ㎖이며, 따라서, 85.3 ㎖은 42.5%의 "보이드" 또는 "접근성" 부피를 나타낸다.
실시예 2
플랜트 D로부터의 종이로부터의 9.5" 압연 종이 막대들 내로의 nC12, nC16 및 Douglas Fir 향수에 대한 관찰 및 로딩 공정들
Douglas Fir 향수에 대한 로딩 공정
실시예 1의 로더를 타이어 봉 및 Schrader 밸브의 설치에 의해 변형시켰다.
수용됨에 따라 171.6 g으로 칭량한 플랜트 D로부터의 9.5"-길이, 0.2335" 직경의 30개의 압연 종이 막대들을 대형 로더 내에 도입시키고, Doulas Fir 후각 자극 조성물로 로딩시키고, 말단을 밀봉시켰다. 장치의 밀봉은 문제점이 있지만, 나사산 말단을 6회 감싸기에 충분히 긴 Teflon 테이프 스트립으로 말단들을 감쌈으로써 최선으로 수행하였다. 로더를 약 40 psi로 가압시키고, 비눗물을 사용하여 누출에 대해 시험하였다. 기포들이 검출되면, 누출을 고정시키기 위해 더 많은 Teflon 테이프가 사용되는 것이 필요하다.
누출이 검출되지 않으면, 로더를 45 분 동안 30 인치 Hg 초과의 진공으로 펌핑 다운시켰다. 펌프는 물-얼음 온도에서 유지되는 트랩이 설치된 2-스테이지, 3 cfm 펌프이다. 45 분에, 진공 펌프를 로더를 펌프에 연결시키는 밸브를 턴오프함으로써 절연시켰다. 향수를 로더의 바닥 밸브에 연결된 맑은 과립화 용기 내에 로딩시켰다. 과립화 용기는 450 ㎖의 부피를 나타내었다. 바닥 밸브를 신중히 개방시켜서 향수를 로더 내로 도입시켰다. 현저한 기포가 관찰되었다. 바닥 밸브를 턴오프시키고, 기포를 진정시켰다. 막대들 상부가 덮어질 때까지, 바닥 밸브를 개방시킴으로써 더 많은 액체를 도입시켰으며, 약 1 인치의 액체가 상부 위에 잔류하였다. 이 시점에서, 진공은 약 25 in Hg이었다. 로더를 5 분 동안 진공 하에 유지시켰다. 액체 수준은 막대들 상부 위에서 약 0.5"로 떨어졌다. 이 수준의 강하는 로더가 진공 하에 있으면서, 액체가 막대들에 의해 흡수됨을 제시한다. 더 많은 향수가 도입되고, 더 많은 기포가 방출되었다. 최종 수준은 막대들 상부 위 3 인치로 설정하였고, 진공은 20 in Hg에서 측정하였다. 이 시점에서, 385 ㎖의 향수 조성물을 로더 내로 로딩시켰다.
로더를 44 psi로 가압시키고, 액체 수준은 약 0.2" 떨어졌다. 초기에, 압력은 시간에 따라 강하하며, 약 2-3 분 마다 재가압하는 것을 필요로 하며, 이 시간 동안 2-3 psi 강하하였다. 그러나, 20 분 후에, 압력은 안정화되어 15 분 내에 약 1 psi 강화된다. 시스템은 3 시간 동안 압력 하에 유지된다.
가압 기간 후에, Schrader 밸브를 사용하여 압력을 완화시키고, 바닥 밸브를 개방시킴으로써 액체의 대부분을 배출시켰다. 액체를 다음 단계 전에 용기로부터 제거하였다. 밸브를 폐쇄시킨 후에, 용기를 40 psi로 다시 가압하였다. 과량의 액체를 바닥 밸브를 약간 개방시킴으로써 배출시켰다. 상기 공정을 막대들을 용기로부터 제거하기 전에 4 시간 반복하였다.
결과들
플랜트 D로부터의 종이의 30개의 막대들의 초기 중량은 171.6 g이었다. 로딩 후에, 막대들은 244.5 g으로 칭량되었거나, 로딩은 42.5 중량%이었다. 상기 향수의 밀도를 0.879에서 측정하였으며, 따라서, 막대들에서 자유 부피 또는 이용할 수 있는 부피는 82.9 ㎖에서 계산하였다.
nC12 및 nC16 에 대한 로딩 공정
수용됨에 따라, 169 g으로 칭량한 9.5"-길이 및 약 0.2335" 직경의 플랜트 D로부터의 30개의 종이 막대들을 로더에 도입시키고 말단을 밀봉시켰다. 이들 실험에서, 중량은 Douglas fir 향수에 의한 로딩을 측정하기 위해 사용되는 스케일과 상반되게, 단지 가장 근접한 그램으로 칭량되는 스케일로 결정하였다.
로더를 15 분 동안 30 인치 Hg 미만의 진공으로 펌핑 다운시켰다. 트랩은 사용하지 않았다. 펌프를 펌프를 로더에 연결시키는 밸브를 폐쇄시킴으로써 절연시켰다. 진공은 현저한 노출이 없는 경우에 수 분 동안 유지되어야 한다. 현저한 누풀이 관찰되지 않고, 액체 저장기에 연결된 바닥 밸브를 개방시킴으로써 액체를 도입하기 시작했다. 액체가 막대들을 덮으면, 바닥 밸브를 폐쇄시키고 액체 흐름을 중단시켰다. 진공은 여전히 25-30 인치 Hg 사이에 있어야 한다. 액체 충전 로더를 추가의 5 분 동안 진공하에 유지시켜서, 막대들에 잔류하는 임의의 포착된 기체, 또는 액체를 방출시켰다.
액체 충전 로더를 15 분 동안 40 psi로 가압시켰다. 압력을 방출시키고, 대기압 하에, 액체 저장기에 연결된 바닥 밸브를 개방하였다. 액체는 액체 저장기 내로 배출되었다.
로더에 잔류하는 액체를 가벼운 공기 압력, 예를 들어 5-10 psi를 적용시키고, 액체를 적합한 용기 내로 불어 넣음으로써 배출시켰다.
과량의 액체를 제거한 후에, 막대들을 로딩 용기로부터 제거하였다. 이들은 접촉에 대해 거의 건조되어야 한다.
결과
플랜트 D로부터의 종이의 30개의 막대들의 초기 중량은 169 g이었다. 이 중량과 상기 Douglas Fir 실험에 대해 보고된 중량의 차이는 탄화수소 데어터를 얻기 위한 상이한 균형의 사용을 반영한다. 막대들을 nC12로 로딩시킨 후에, 중복 실험의 결과는 232 및 233 g의 중량을 나타내었다. 따라서, nC12의 로드는 평균 37.5 중량%, 또는 0.754 g/㎖의 밀도를 가정하여 84.2 ㎖의 "자유 또는 이용할 수 있는" 부피이다. 막대들을 nC16으로 로딩시킨 후에, 막대들은 235 g으로 칭량되었다. 따라서, 막대는 39.1 중량%, 또는 0.774 g/㎖의 밀도를 가정하여 85.3 ㎖의 "자유 또는 이용할 수 있는" 부피이다.
실시예 3
빠른 시험 박스 및 n-탄화수소들로 로딩된 막대들을 사용하여 얻어지는 방출 데이터의 요약
Plexiglas 박스를 도포성 및 플랜트 D로부터의 종이의 막대들로부터의 향수 방출에 대해 평가하였다. Plexiglass 박스는 약 1 피트 높이, 1 피트 폭, 및 약 6 인치 깊이이다. 이는 각각 약 10 cfm을 이동하는 하나의 측면 상의 3개의 팬들을 가지며, 반대 측면은 개방되어 유지되지만, 윈도우 스크린으로 덮어져서, 확산기로서 작용하고, 미립 물질이 박스에 들어가는 것을 방지한다. 박스는 힌지 프론트 도어 및 레벨링 스크류를 갖는다.
박스는 상부 상에 8개의 작은 구멍들을 가져서, 막대들을 매달기 위해 사용되는 와이어 훅의 삽입을 허용한다. 훅들은 제자리에서 알루미늄 덕트 테이프로 고정시켰다. 막대들을 작은 캡과 맞추고 박스에 매달았다. 막대 수는 박스 내의 위치를 반영하며, 즉 1은 팬들로부터 가장 멀리 있음 등을 나타낸다.
2개의 세트의 막대들이 사용되었다. 한 세트는 37.5% w/w의 n-C12의 로드를 가지며, 나머지는 39.1% w/w의 C16의 로드를 갖는다. 로딩의 중량의 차는 이들 2개의 재료들 사이의 밀도차를 반영할 수 있다. 사용되는 로딩 공정은 실시예 1 및 2에 기술되어 있다. 2개의 9.5" 막대들을 각각의 세트로부터 제거하고 절반으로 절단하였다. 4개의 4.7 인치 길이 막대들의 결과적인 2개의 세트를 캡들과 맞추고, nC16에 대해 생성된 1-4 및 nC12에 대해 5-8로 표지하였다. 반-막대들은 각각 약 1.15 g의 탄화수소의 로드를 보유한다. 이들은 C16 내지 C12로부터 교호적으로 1,5,2,6,3,7,4 및 8의 순서로 박스 내측에 매달려서, 임의의 포지티브 효과들이 있는 지를 결정하였다. 박스 내측에서 시간의 함수로서 중량 손실을 ± 0.1 ㎎의 반복성으로, 4-위치 분석학적 균형을 사용하여 기록하였다. 분석학적 균형의 치수들이 4.7" 막대들을 사용하기 위한 선택을 결정하였다.
결과
n- C12 로 로딩된 막대들. nC12-로딩 4.7" 막대들에 대해 첫 번째 22 시간 동안의 손실 데이터를 하기에 표 및 그래프 형태로, 표 5 및 도 3에서, 중량 (g) 및 시간 (시(hour))으로 나타내었다. 따라서, 단지 22 시간 후에, 평가된 로드의 약 70%가 방출되었다 (0.80/1.15).
[표 5]

첫 번째 17 시간에 걸쳐 nC12 방출의 선형성은 nC12가 부동화 액체인 것처럼 막대로부터 방출됨을 강하게 제시한다. 나타낸 슬로프 (X는 상기 회귀 표에서 변동성임)는 39.1 ㎎/시간/막대이다.
마지막 데이터 포인트 22 시간은 선형성으로부터의 편차를 나타낸다. 임의의 특정 이론에 결부시키려는 것은 아니지만, 상기 포인트에서 상이한 방출 메커니즘이 일어났다는 이론이 제시된다.
실시예 4
n-C12에 의해 로딩된 플랜트 D로부터의 종이의 코팅 및 비코팅 막대들을 사용하는 방출 데이터의 요약
실시예 3의 Plexiglas 박스를 사용하여, n-C12에 의해 로딩된 플랜트 D로부터의 종이의 코팅 및 비코팅 막대들의 방출 프로파일을 연구하였다.
막대들의 방출률을 감소시키기에 충분히 두꺼운 (또는 효율적인) 수가지 코팅을 시험하였다.
하나의 예에서, 막대들을 Krylon®Triple-Thick 결정 투명 유약으로 코팅시켰다. 본 실험의 결과들을 g 대 시간으로 중량 손실로서 도 4에 나타내었다.
비코팅 막대들이 이전에 보고된 바와 같이 거동하였다: 시간에 따른 선형 손실, 첫 번째 17 시간 동안 0.0435 g/시간의 슬로프, 후속하여 약 1.15g의 막대의 재료 로드에 점근적으로 접근하는 지수적 방출. Krylon 코팅 막대들을 15-48 시간 동안의 0.0020 g/시간 내지 48-95 시간 동안의 0.0016 g/시간의 상이한 방출률을 나타내었다. 따라서, 막대들로부터 방출되는 재료의 양의 20X 감소가 있었다.
실험은 유기 화합물들을 공기에 운반하기 위해 사용되는 로딩된 종이-기재 막대들의 방출률이 막대들을 코팅시킴으로써 감소될 수 있음을 나타낸다. 데이터는 또한 코팅이 막대들의 유용한 수명의 대부분에 걸쳐 막대들의 선현 운반을 보존하였음을 나타내었다.
실시예 5
Douglas Fir 향수로 로딩된 플랜트 D로부터의 종이의 코팅 및 비코팅 막대들을 사용하는 방출 데이터의 요약.
실시예 3의 Plexiglas 박스를 사용하여 Douglas Fir 향수로 로딩된 플랜트 D로부터의 종이의 코팅 및 비코팅 막대들의 방출 프로파일을 연구하였다.
실시예 1 및 2에 기술된 바와 같이 Douglas Fir 향수로 로딩된 플랜트 D로부터의 종이의 9.5 인치 길이 막대들을 절반으로 절단하였다. 각각의 4.7" 절반은 약 1.2 g의 향수를 함유한다. 1-3으로 표지된 막대들은 비피복으로 유지하였으며, 4-6을 Krylon으로 코팅시키고, 10 분 동안 Plexiglas 박스에서 건조시켰다. 막대들을 1,4,2,5,3,6의 순서로 박스의 측면에 위치시켰으며, 1이 팬들로부터 가장 멀리 위치한다.
코팅된 막대들은 각각 막대들 4,5, 및 6에 대해 0.0440, 0.0498 및 0.0298 g의 코팅 중량을 가졌다. 균일한 코팅, 및 1 g/㎖의 밀도를 가정하여, 필름 두께는 22 내지 13μ이다. 손에 의해 캔으로부터 분무하는 것이 막대들 둘레의 균일한 코팅을 생성시키는 것은 매우 어렵기 때문에, 범위는 단지 막대 상의 실제 필름 두께의 추정값이었다.
도 5에 나타낸 결과들은 x 축 상의 시간 (시(hour))에 따르는 y 축 상의 3개의 반-막대들의 평균 중량 손실 (g)을 나타낸다.
16-28 시간에서 측정한 향수의 초기 방출은 비코팅 및 코팅 4.7" 막대들에 대해 각각 시간당 0.0119 및 0.0061 g이었다. 따라서, Krylon을 갖는 코팅 막대들은 막대들 내로 로딩된 향수의 방출률의 감소를 발생시켰다. 초기 방출률은 코팅된 막대들에 대해 2X 더 작아서, 막대의 수명을 연장시킨다.
110 시간 후에 측정한 방출률들은 비코팅 및 코팅 막대들에 대해 각각 시간당 0.0019 및 0.0024 g이었다. 코팅된 막대들에 대한 속도는 비피복 막대들에 대한 것보다 높고, 이는 막대의 연장된 "수명"을 반영하는 것이다.
실시예 6
nC16 및 Douglas Fir 향수로 로딩된 플랜트 D로부터의 종이의 막대들, 플랜트 F로부터의 종이의 막대들 및 플랜트 G로부터의 종이의 막대들의 요약 데이터. 로딩 데이터: 플랜트 D로부터의 종이의 막대들에 대한 로딩 기술의 효과.
실시예 1 및 2의 대용량 로더 또는 저용량 로더를 사용하여 얻어지는 플랜트 D로부터의 종이의 막대들의 로딩, 및 다양한 시간- 및 진공/압력-조건들을 하기의 표들에 나타내었다.
[표 6]

[표 7]

[표 8]

표 6-8에 나타낸 데이터는 이들 실험을 수행하기 위해 사용되는 2개의 로더의 특성들 및 상이한 조건들이 nC12에 의해 달성될 수 있는 로딩을 변동시키지 않음을 제시하였다. 데이터는 액체에 의해 점유되는 플랜트 D로부터의 종이의 막대들의 부피가 42±1%임을 나타내었다. 상기 퍼센트는 광범위한 실험 조건들에 걸쳐 일정하였다.
로딩 데이터: 상이한 종이들에 의해 제조되는 막대들 내로의 nC16 및 Douglas Fir의 로딩의 효과. 대용량 로더의 사용으로 얻어지는 데이터.
nC16를 갖는 플랜트 D로부터의 종이의 막대들의 로딩 데이터를 하기에 나타내었다.
[표 9]

nC16 로드 중량%는 nC16의 더 높은 밀도 (0.774 대 0.754 g/㎖) 때문에 nC12에 의해 측정된 것보다 높다 (각각, 39.1 대 37±1%). 막대에서 이용할 수 있는 부피는 매트릭스 재료 구조에 의해 결정된 상수이어야 한다. 중량 로딩이 밀도에 대해 보정하면, 부피에 의해 점유되는 퍼센트는 기대되는 바와 같이 일정하게 유지된다 (42±1%).
Douglas Fir 향수로 로딩된 플랜트 D로부터의 종이의 막대들의 로딩 데이터를 표 10에 나타내었다.
[표 10]

Douglas Fir 로드 중량은 0.88 g/㎖의 밀도를 갖기 때문에 nC16 및 nC12를 사용하여 측정된 것보다 높다. 그러나, 막대 중의 이용할 수 있는 부피는 예측되는 실험 오차 내에서 41.3%이다.
Douglas Fir (D-F) 향수로 로딩시킨 플랜트 F로부터의 종이의 막대들의 로딩 데이터를 하기에 나타내었다.
[표 11]

플랜트 F로부터의 종이의 막대들은 플랜트 D로부터의 종이의 막대들보다 더 큰 이용할 수 있는 부피를 갖는다 (각각, 49 대 42%). 결과적으로, 이들의 로드 중량은 현저히 더 높다.
Douglas Fir 향수에 의해 로딩된 플랜트 G로부터의 종이의 하나의 유형의 막대들의 로딩 데이터를 하기의 표 12에 나타내었다.
[표 12]

Douglas Fir 향수로 로딘된 플랜트 G로부터의 타입 2의 종이의 막대들의 로딩 데이터를 하기에 나타내었다.
[표 13]

플랜트 G로부터의 타입 2 종이의 막대들은 플랜트 G로부터의 종이의 타입 1 막대들보다 높은 이용할 수 있는 부피, 및 플랜트 F로부터의 종이의 막대들과 비교되는 로드를 나타내었다.
천공된 종이 매트릭스 재료
이용할 수 있는 부피를 증가시키기 위해, 천공된 종이를 사용하여 실험을 수행하였다. 막대들을 1 ㎜의 거리에 의해 분리되는 1 ㎜ 직경 구멍들을 펀칭시킴으로써 천공된 플랜트 D로부터의 종이를 사용하여 제조하였다. 결과들을 표 14에 나타내었다.
[표 14]

천공들은 플랜트 D로부터의 종이의 막대들에 대한 이용할 수 있는 부피의 증가를 달성시켰다 (44.6% 대 42±1%).
실시예 7
3일 동안 소킹에 의해 로딩시킨 종이 막대들: 로드 및 방출률과 진공/압력 공정에 의해 로딩된 로드의 비교.
3일 동안 액체 중의 소킹에 의해 막대들을 로딩시키기 위한 능력을 nC12 및 Douglas Fir (D-F) 향수로 평가하였다. 2개의 막대 유형들, 플랜트 D로부터의 종이의 막대들 및 G로부터의 타입 2 종이의 막대들을 사용하였다.
로딩 결과. 실시예 1 및 2에 상기 기술된 진공/압력 (Vac-프레스) 공정에 의해 수행된 이전의 로딩들에 의한 결과 및 비교를 표 17에 나타내었다.
[표 15]

결과들은 실시예 1 및 2의 방법과 비교하여, 3일 동안 소킹에 의해 달성되는 로딩이 더 낮으며, 예를 들어 플랜트 G로부터의 타입 2 종이의 막대들이 각각 진공/압력 및 소킹 공정을 위해 55-58 중량% 대 48 중량% C12를 로딩함을 나타낸다. 방출 재생성. 임의의 특정 이론에 결부시키려는 것은 아니지만, 현재 소킹에 의해 로딩되는 막대들이 균일하게 로딩되고 따라서 운반율의 큰 표존편차를 나타내는 것으로 여겨진다. 이는 소킹에 의해 C12로 로딩된 플랜트 D로부터의 종이의 막대들 (D1-3)에 대해 시간 (시(hour))에 따른 중량 손실로서 표 18에 나타내었다.
[표 16]

막대들 D3 및 D1에 의해 방출되는 질량의 차는 초기에 50% 만큼 크며, 상대 표준 편차는 약 20%이다.
실시예 1 및 2의 공정으로 막대들을 로딩시킴으로써 얻어지는 방출 재생성을 표 17에 나타내었으며, 이는 C12로 로딩된 플랜트 D로부터의 종이의 막대들에 대한 시간에 따른 중량 손실을 나타낸다.
[표 17]

데이터는 대표적으로 20% 미만의 막대들 사이의 차 및 대표적으로 10% 이하의 상대 표준 편차로, 훨씬 더 치밀한 방출을 나타낸다. 본 발명자들은 매우 많은 연구에 걸쳐 상기 성능을 관찰하였다.
운반율. 2 시간 간격, 1-2.5 및 6.5-7.5 시간 동안 소킹에 의해 C12로 로딩된 플랜트 D로부터의 종이의 막대들에 대한 운반율 데이터를 하기에 나타내었다.
[표 18]

아마도 현저하지는 않지만, 2회 사이의 속도의 차, -0.0352 및 -0.0392 g/시간은 안정한 상태 평형을 달성하기 위해 필요한 시간에 의해 유발된 것일 수 있다. 초기에, 타월-건조는 막대 표면에서 평형을 방해하고, 따라서, 안정한 상태는 첫 번째 수 시간 후에 도달할 수 있었다. 상기 속도들은 진공/압력 로딩 막대들에 대해 보고된 -0.0391g/시간에 필적할 수 있다. 이는 동일한 매트릭스 재료가 사용되는 한은, 속도들은 단지 막대들 내의 자유 액체의 양에 의해 결정된다. 플랜트 D로부터의 종이의 막대들의 경우에, 자유 액체는 사전에 보고된 바와 같이 로드의 70%에 근접한다.
더욱 관심 있는 것은 플랜트 D로부터의 종이의 막대들 차이고, C12에서 소킹에 의해 로딩된 플랜트 G로부터의 타입 2 종이의 막대들에 대한 플랜트 G 데이터로부터의 타입 2 종이의 막대들을 표 19에 나타내었다.
[표 19]

플랜트 D로부터의 종이의 막대들 및 소킹에 의해 로딩된 플랜트 G로부터의 타입 2 종이의 막대들의 상대 표준 편차는 비교될 수 있다 (약 20%). 본 발명자들이 큰 표준 편차의 결과로서 운반율에서의 비교적 큰 오차를 기대했을 지라도, 2회 사이의 절대 속도는 일치에 근접하며, -0.0240 및 -0.0266 g/시간이다. 훨씬 더 큰 로드 (플랜트 D로부터의 종이의 막대들에 대해 48% vs. 34%)에도 불구하고, 플랜트 G로부터의 타입 2 종이의 막대들의 속도는 플랜트 D로부터의 종이의 막대들에 대해 보고된 -0.039 g/시간 보다 낮다. 플랜트 G로부터의 타입 2 종이의 막대들에 의해 달성되는 더 낮은 속도는 종이의 마이크로구조로 인한 것일 수 있으며, 더 긴 운반 시간을 달성할 수 있다. 도 6a 참조.
플랜트 D로부터의 종이의 막대들의 운반은 첫 번째 15 시간 동안 선형이지만, 예측되는 포인트, 즉, 70% 주변에서 선형성 (스퀘어에 의해 도시함)으로부터 벗어난다. 따라서, 플랜트 D로부터의 종이의 막대들의 운반율을 나타내는 라인 (작은 다이아몬드)은 약 15 시간 후에 평평해지기 시작하고, 슬로프는 첫 번째 10 시간 동안의 시간당 약 39 ㎎으로부터 30 시간에 시간당 7 ㎎으로 변한다.
대조적으로, 플랜트 G로부터의 타입 2 종이는 30 시간에서 여전히 일정한 속도로 운반되었으며: 30 시간을 초과하여 일정한 26±1 ㎎을 갖는 슬로프를 하기에 나타내었다. 따라서, 초기에 단위 시간당 더 소량의 재료, 즉 26 vs. 39 ㎎/시간을 주변 환경으로 운반하면서, 플랜트 G로부터의 타입 2 종이의 막대들은 플랜트 D로부터의 종이의 막대들의 사용으로 가능한 시간의 2배의 소비되는 시간에 걸쳐 선형으로 상기 양을 운반한다. 도 6b 참조.
도 6b는 소킹에 의해 C12로 로딩되는 플랜트 G로부터의 타입 2 종이의 막대들에 대한 빠른 방출 박스에서의 중량 손실 vs. 시간을 나타낸다. 로딩된 질량의 70% 초과 (0.9g/1.22g)가 시간당 26 ㎎ (0.026g)의 일정한 속도로 공기에 방출된다.
실시예 8
Krylon 투명 유약 0500을 사용하는 방출률
코팅들을 운반율들을 조절하기 위해 사용하였다. Douglas Fir로 로딩시킨 플랜트 D로부터의 종이의 막대들을 사용하고, 이들을 Krylon Products Group, Cleveland Ohio.로부터 시판되고 이용할 수 있는 Krylon 0500로 코팅시켰다. 상기 코팅은 필름-형이고, 연질이며, 현미경 검사 하에 명백한 표면 연속성이 없다.
공정. 코팅을 막대들을 캡들과 맞추고, 이들을 수평 막대에 매달리게 함으로써 수행하였다. 막대들을 분무 전 및 후에 칭량하였다. 실시예 3의 Plexiglass 빠른 시험 박스에서 5 분 건조 시간을 칭량 전에 사용하였다. Douglas Fir로 로딩시킨 플랜트 D로부터의 종이의 5개의 9.5" 막대들 및 nC12로 로딩시킨 플랜트 G로부터의 종이의 3개의 5.5" 막대들에 약 10 인치의 거리에서 막대들을 가로질러 캔을 이동시킴으로써 Krylon 0500을 분무하였다. 막대들을 180 도 회전시키고, 분무를 반복하였다.
결과. 막대들의 코팅을 단계적으로 수행하였고, 방출률들을 측정한 후에 재코팅에 대한 결정을 하였다. C12로 로딩시킨 플랜트 G로부터의 종이의 5.5" 막대들의 초기 결과를 하기의 표 21에 나타내었다. 속도들을 계산하기 위해. 3개의 막대들의 평균 중량 손실을 사용하였다.
[표 20]

상기 표에서 “1 코우트”로 표지된 칼럼 하에 나타낸 바와 같이, K-G12-1 내지 3으로 표지된 플랜트 G로부터의 종이의 3개의 막대들을 코팅함으로 인한 평균 중량 증가는 약 0.040 g이다. 방출률은 이전에 알 수 있는 바와 같이 코팅에 의해 본질적으로 변하지 않았고 (-0.0349와 비교하여 -0.0377), 사실상 동일하였다 (-0.0387 g/H). 40 ㎎ 코우트는 운반율을 변동시키지 않았기 때문에, 모든 사전에 코팅된 막대들을 재코팅하였다.
두 번째 코우트는 막대들 K-G12-1 및 3에 대해 56 및 57 ㎎ 및 K-G12-2에 대해 73 ㎎의 중량 증가를 발생시켰다. 중량 증가의 고르지 못한 성질은 실험 변수들로 인한 것이었다. 평균 방출률을 하기의 표 21에 나타내었다.
[표 21]

코팅 막대들에 대한 평균 속도는 비코팅 막대들에 대한 것보다 약 50% 더 낮았다 (-0.0200 vs. -0.0389 g/H). 또한, "calc"로 표지된 칼럼 하에 나타낸 최적 직선 결과 (차단율 Х 시간 (시(hour)))에 의해 나타낸 바와 같이, 2개 세트의 막대들이 모두 이들의 로드를 선형으로 운반한다. 따라서, 두 번째 코팅은 바람직한 속도 감소를 발생시켰다.
코팅의 고르지 못한 성질은 코팅될 막대들로부터의 개별 중량 손실을 나타내는 도 7a에 도시된 바와 같이 고르지 못한 운반율을 발생시켰다. Y는 g 중량 대 시간 (시(hour)) (X 축)이다.
그래프에서 K1으로 약칭되는 코팅 막대 K-G12-1 (다이아몬드)에 대해, 선형으로의 방출은 막대들 2 (스퀘어) 및 3 (삼각형)과 비교하여 어느정도 오차가 있음이 유의된다. 기준을 위해 최적 직선 (calc K1-K3)을 나타내었다. 그래프에서 K2로 약칭되는 가장 두꺼운 코팅 K-G12-2 (스퀘어)가 K1 및 K3에 대해 11.3 ㎎/H vs. 22.3 및 16.5 ㎎/H의 최저 방출을 가짐이 유의된다. 이를 표 22에 나타내었다.
[표 22]

시간에 따른 변화의 결과는 연장된 시간 (48 시간)에 걸쳐 평균 속도가 9.5 시간 지속된 기간에 대해 상기 보고된 것과 약간 상이하다는 점이다 (-0.0200 vs. -0.0167 g/H). 또 다른 가능한 설명은 코팅이 48 시간 후에 조금 더 경화되어, 초기 (덜 경질) 코우트와 비교하여 속도를 감소시킨다는 것이다. 도 7b는 9.5 시간에 얻어지는 직선 맞춤과 비교하여 시간에 따른 평균 손실을 보여준다.
로드는 플랜트 G로부터의 종이의 5.5" 막대들에 대해 1.64 g이다. 하기에 알 수 있는 바와 같이, 비코팅 막대들 (다이아몬드)의 경우, 플랜트 G로부터의 종이의 막대들에 대해 사전에 보고된 바와 같이, 약 1.2 g 또는 로드의 약 70%가 운반된다. 코팅된 막대들은 균일성의 부족 또는 시간에 따라 굽어지는 Krylon 코팅의 변동 성질로 인한 것일 수 있는 선형도로부터의 편차들을 나타내었다. 그럼에도 불구하고, 코팅된 막대들이 비코팅 막대와 비교하여 소모되지 않았음이 명백하다 (30-35 시간에서 로드의 70%와 비교하여 48 시간에 운반되는 로드의 50%).
Douglas Fir로 로딩된 플랜트 D로부터의 종이의 9.5" 막대들의 코팅에 따르도록 동일한 접근법을 사용하였다.
종이 막대들을 Krylon 투명 유약의 사용에 의해 운반되는 광택 코팅으로 덮는 것은 운반율을 조절하기 위한 실행가능한 접근법이었다.

Claims (40)

1. 중심축에 감겨져서 다층 막대를 형성하는 흡수성 매트릭스 재료;
   흡수성 매트릭스 재료에 방출가능하게 보유되어 있는 적어도 하나의 후각 자극 조성물; 을 포함하고,
   막대의 외부 표면의 적어도 일부분은 다공성을 변경하는 재료로 처리되고;
   상기 막대의 처리된 외부 표면의 다공성은 막대의 적어도 하나의 내부 층의 다공성과 다르며;
   다공성을 변경하는 재료는 염료, 안료, 왁스, 소이왁스, 파라핀, 밀랍, 폴리에틸렌 왁스, 미세결정 왁스, 150 ℉ 초과의 온도에서 연화되거나 용융되는 왁스들, 아크릴레이트,폴리락티드, 폴리글리콜리드 또는 폴리카프로락톤, 또는 폴리(락티드/글리콜리드) 산 (PLGA) 또는 폴리(락티드-코-엡실론-카프로락톤) (PLCL)로부터 선택되는 폴리에스테르 공중합체, 알킬- 또는 알콕시알킬-2-시아노아크릴레이트, n-부틸-2-시아노아크릴레이트, 2-메톡시부틸-2-시아노아크릴레이트, 교차결합된 시아노아크릴레이트, 폴리락트산, 폴리글리콘산, 락트산-글리콘산 공중합체, 폴리카프로락톤, 락트산-카프로락톤 공중합체, 폴리-3-히드록시부티르산, 폴리오르토에스테르, 폴리알킬 아크릴레이트, 알킬아크릴레이트와 비닐 아세테이트의 공중합체, 폴리알킬 메타크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트와 부타디엔의 공중합체; 디옥틸 프탈레이트, 디메틸 세바케이트, 트리에틸 포스페이트, 트리 (2-에틸헥시) 포스페이트, 트리(p-크레실)포스페이트, 글리세릴 트리아세테이트, 글리세릴 트리부티레이트, 디에틸 세바케이트, 디옥틸 아디페이트, 이소프로필 미리스테이트, 부틸 스테아레이트, 라우르산, 디부틸 프탈레이트, 트리옥틸 트리멜리테이트, 디옥틸 글루타레이트, 또는 전분을 포함하는 것인,
   향내 물품.
2. 제1항에 있어서, 다층 막대가 중공을 포함하는, 향내 물품.
3. 제2항에 있어서, 중공의 노출된 표면은 다공성을 변경하는 재료로 처리되어, 상기 중공의 처리된 노출된 표면의 다공성이 적어도 하나의 내부 층의 다공성과 상이한 것인, 향내 물품.
4. 제1항에 있어서, 다공성을 변경하는 재료는 흡수성 매트릭스 재료로부터 적어도 하나의 후각 자극 조성물의 방출을 적어도 부분적으로 방해하도록 구성된, 향내 물품.
5. 제1항에 있어서, 향내 물품을 표면, 또 다른 물품, 또는 또 다른 구조에 부착시키기 위한 부착 요소를 추가로 포함하는, 향내 물품.
6. 제5항에 있어서, 부착 요소는 클립, 훅, 서클, 훅 및 아이 수단, 스트링, 갈래, 루프, 접착제, 스파이크, 및 홀더를 포함하는, 향내 물품.
7. 제1항에 있어서, 다층 막대가 나선형으로 감겨진 다층 막대인, 향내 물품.
8. 중심축에 감겨져서 중공을 갖는 다층 막대를 형성하는 흡수성 매트릭스 재료;
   흡수성 매트릭스 재료에 방출가능하게 보유되어 있는 적어도 하나의 후각 자극 조성물;을 포함하고,
   막대의 외부 표면의 적어도 일부분은 다공성을 변경하는 재료에 의해 처리되고;
   상기 막대의 처리된 외부 표면의 다공성은 막대의 적어도 하나의 노출되지 않은 층의 다공성과 다르며;
   다공성을 변경하는 재료는 염료, 안료, 왁스, 소이왁스, 파라핀, 밀랍, 폴리에틸렌 왁스, 미세결정 왁스, 150 ℉ 초과의 온도에서 연화되거나 용융되는 왁스들, 아크릴레이트,폴리락티드, 폴리글리콜리드 또는 폴리카프로락톤, 또는 폴리(락티드/글리콜리드) 산 (PLGA) 또는 폴리(락티드-코-엡실론-카프로락톤) (PLCL)로부터 선택되는 폴리에스테르 공중합체, 알킬- 또는 알콕시알킬-2-시아노아크릴레이트, n-부틸-2-시아노아크릴레이트, 2-메톡시부틸-2-시아노아크릴레이트, 교차결합된 시아노아크릴레이트, 폴리락트산, 폴리글리콘산, 락트산-글리콘산 공중합체, 폴리카프로락톤, 락트산-카프로락톤 공중합체, 폴리-3-히드록시부티르산, 폴리오르토에스테르, 폴리알킬 아크릴레이트, 알킬아크릴레이트와 비닐 아세테이트의 공중합체, 폴리알킬 메타크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트와 부타디엔의 공중합체; 디옥틸 프탈레이트, 디메틸 세바케이트, 트리에틸 포스페이트, 트리 (2-에틸헥시) 포스페이트, 트리(p-크레실)포스페이트, 글리세릴 트리아세테이트, 글리세릴 트리부티레이트, 디에틸 세바케이트, 디옥틸 아디페이트, 이소프로필 미리스테이트, 부틸 스테아레이트, 라우르산, 디부틸 프탈레이트, 트리옥틸 트리멜리테이트, 디옥틸 글루타레이트, 또는 전분을 포함하는 것인,
   향내 물품.
9. 제8항에 있어서, 다공성을 변경하는 재료는 흡수성 매트릭스 재료로부터 적어도 하나의 후각 자극 조성물의 방출을 적어도 부분적으로 방해하도록 구성된, 향내 물품.
10. 제8항에 있어서, 다층 막대가 나선형으로 감겨진 다층 막대인, 향내 물품.
11. 중심축에 감겨져서 다층 막대를 형성하는 흡수성 매트릭스 재료;
    흡수성 매트릭스 재료에 방출가능하게 보유되어 있는 적어도 하나의 후각 자극 조성물;
    막대의 외부 표면의 적어도 일부분에 도포된 장벽 물질;을 포함하고,
    장벽 물질은 적어도 하나의 후각 자극 조성물의 막대의 외부 표면을 통한 방출을 지연시키고;
    장벽 물질은 감겨진 종이, 염료, 안료, 왁스, 소이왁스, 파라핀, 밀랍, 폴리에틸렌 왁스, 미세결정 왁스, 150 ℉ 초과의 온도에서 연화되거나 용융되는 왁스들, 아크릴레이트,폴리락티드, 폴리글리콜리드 또는 폴리카프로락톤, 또는 폴리(락티드/글리콜리드) 산 (PLGA) 또는 폴리(락티드-코-엡실론-카프로락톤) (PLCL)로부터 선택되는 폴리에스테르 공중합체, 알킬- 또는 알콕시알킬-2-시아노아크릴레이트, n-부틸-2-시아노아크릴레이트, 2-메톡시부틸-2-시아노아크릴레이트, 교차결합된 시아노아크릴레이트, 폴리락트산, 폴리글리콘산, 락트산-글리콘산 공중합체, 폴리카프로락톤, 락트산-카프로락톤 공중합체, 폴리-3-히드록시부티르산, 폴리오르토에스테르, 폴리알킬 아크릴레이트, 알킬아크릴레이트와 비닐 아세테이트의 공중합체, 폴리알킬 메타크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트와 부타디엔의 공중합체; 디옥틸 프탈레이트, 디메틸 세바케이트, 트리에틸 포스페이트, 트리 (2-에틸헥시) 포스페이트, 트리(p-크레실)포스페이트, 글리세릴 트리아세테이트, 글리세릴 트리부티레이트, 디에틸 세바케이트, 디옥틸 아디페이트, 이소프로필 미리스테이트, 부틸 스테아레이트, 라우르산, 디부틸 프탈레이트, 트리옥틸 트리멜리테이트, 디옥틸 글루타레이트, 또는 전분을 포함하는 것인,
    향내 물품.
12. 제11항에 있어서, 다층 막대가 중공을 포함하는, 향내 물품.
13. 제11항에 있어서, 향내 물품을 표면, 또 다른 물품, 또는 또 다른 구조에 부착시키기 위한 부착 요소를 추가로 포함하는, 향내 물품.
14. 제13항에 있어서, 부착 요소는 클립, 훅, 서클, 훅 및 아이 수단, 스트링, 갈래, 루프, 접착제, 스파이크, 및 홀더를 포함하는, 향내 물품.
15. 제11항에 있어서, 다층 막대가 나선형으로 감겨진 다층 막대인, 향내 물품.
16. 나선형으로 감는 공정을 이용하여 중심축에 감겨져서 중공을 갖는 다층 막대를 형성하는 흡수성 매트릭스 재료;
    흡수성 매트릭스 재료에 방출가능하게 보유되어 있는 적어도 하나의 후각 자극 조성물;을 포함하고,
    막대가 적어도 하나의 최내곽 플라이, 적어도 하나의 최외곽 플라이, 및 적어도 하나의 중간 플라이를 포함하고, 각 플라이는 중심축 둘레의 흡수성 매트릭스 재료의 완전한 회전에 의해 형성되며;
    적어도 하나의 최내각 플라이 및/또는 적어도 하나의 최외각 플라이는 적어도 하나의 중간 플라이에 비해 상이한 비율의 흡수성을 가지는 것인,
    향내 물품.
17. 제16항에 있어서, 막대의 적어도 일부 외부 표면은 다공성을 변경하는 재료에 의해 처리된 것인, 향내 물품.
18. 제17항에 있어서, 다공성을 변경하는 재료는 흡수성 매트릭스 재료로부터 적어도 하나의 후각 자극 조성물의 방출을 적어도 부분적으로 방해하도록 구성된, 향내 물품.
19. 제16항에 있어서, 향내 물품을 표면, 또 다른 물품, 또는 또 다른 구조에 부착시키기 위한 부착 요소를 추가로 포함하는, 향내 물품.
20. 제19항에 있어서, 부착 요소는 클립, 훅, 서클, 훅 및 아이 수단, 스트링, 갈래, 루프, 접착제, 스파이크, 및 홀더를 포함하는, 향내 물품.
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