KR20030025234A - 친유성 유체의 처리방법 - Google Patents

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노예스안나바디모브나
라도마이셀스키아세니브이.
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토엔크리스티안아써
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Abstract

본 발명은 물과 친유성 유체와의 유액 속에 함유되어 있는 친유성 유체의 처리방법에 관한 것이다. 당해 방법은 유액을 전처리시키는 단계, 친유성 유체를 유액으로부터 제거하는 단계 및 친유성 유체를 정제시켜 유액 사용중 회수된 불순물의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함한다. 상기된 단계 각각에 대해 방법상의 선택사항이 주어진다.

Description

친유성 유체의 처리방법{Process for treating a lipophilic fluid}
관련 출원에 대한 전후 참조
본 출원은 2000년 6월 5일자로 출원된 가출원 제60/209,250호, 제60/209,468호, 제60/209,443호 및 제60/209,444호; 2000년 10월 17일자로 출원된 가출원 제60/241,174호; 및 2001년 3월 30일자로 출원된 가출원 제60/280,074호로부터 미국법 35 U.S.C.119(e)조 35장하에 우선권을 주장하는 바이다.
발명의 분야
본 발명은 물과 친유성 유체와의 유액 속에 함유되어 있는 친유성 유체의 처리방법에 관한 것이다. 당해 방법은 유액을 전처리시키는 단계, 친유성 유체를 유액으로부터 제거하는 단계 및 친유성 유체를 정제시켜 유액 사용중 회수된 불순물의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함한다. 상기된 단계 각각에 대해 방법상의 선택사항이 주어진다.
발명의 배경
의복 등의 직물 제품을 세척 및 처리하기 위한 전형적인 세탁 기술로는, 전통적인 수성계 세척법과 통상적으로 "드라이 클리닝(dry cleaning)"이라 언급되는기술, 두 가지가 오랫 동안 있어 왔다. 전통적인 수성계 세척 기술은 물과 세제 또는 비누 제품과의 용액 속에 직물 제품을 침지시킨 다음, 헹구고 건조시키는 것을 포함하였다. 그러나, 이러한 전형적인 침지 세척 기술은 물 속에 침지시키기에는 부적합한, 직물 조성, 구조 등으로 인해 특별한 처리법 및/또는 세척법을 필요로 하는 광범위한 직물 제품에 있어서 불만족스러운 것으로 입증되었다.
따라서, "드라이 클리닝"이라는 세탁법의 사용이 발달되었다. 드라이 클리닝은 전형적으로 세척용 용매 또는 용액과 같은 비수성 친유성 유체의 사용을 포함한다. 이러한 방식으로, 수 침지액과 불혼화성인 직물은 물로 인해 발생할 수 있는 잠재적인 심각한 부작용 없이도 세척 및 처리될 수 있다.
광범위한 비수성 친유성 유체가 유용하긴 하나, 다수의 경우, 드라이 클리닝을 통해 주어진 직물의 "안정성"을 희생시키지 않으면서 세척 효능을 최대화하기 위해 유액 또는 미세유액 형태의 물이 소량 필요하다. 또한, 비수성 친유성 유체를 재활용 및/또는 정제시켜, 수성계 유사액에 비해 드라이 클리닝과 관련하여 훨씬 높은 작업 비용을 감소시키는 것이 바람직하다. 친유성 유체의 재활용은, 유액 사용 후에 물, 얼룩 및 신체 분비물이 또한 그 속에 존재할 경우, 특별한 도전을 제시할 수 있다. 그러나, 재활용은 특히 장치 공간, 비용 및 안정성 문제가 거론될 경우, 특정 문제를 야기한다. 따라서, 특히 물 및 보조제(예: 유화제)가 사용될 경우, 친유성 유체를 사용한 후에 처리 또는 정제하기 위한 비용 효과적이고 효율적이며 안전한 방식이 요구된다.
드라이 클리닝 용매/물 유액 및/또는 이들 혼합물에 대한 전통적인 분리 기술은 증류시킬 필요가 없는 것들을 포함하여, 전형적으로 모든 용매 함유 유체의 증류를 포함한다. 이와 관련하여, 증류는 신체 분비물 등의 불순물을 사용 후의 드라이 클리닝 용매로부터 제거하기 위해 사용될 뿐만 아니라, 다른 방식으로 수행될 수 있는 기능인, 물로부터 용매를 분리시키기 위해 사용된다. 증류는 종종 분리시키는 데 필요한 에너지 및 장치 형태의 높은 작업 비용을 포함하므로, 다수의 경우, 특히 장치가 소비자 가정내에 존재하는 경우에는 바람직하지 않다. 마지막으로, 언급된 바와 같이, 증류가 드라이 클리닝으로부터 발생되는 모든 용매 함유 유체에 필요한 것은 아니다. 예를 들어, 증발된 용매-물 혼합물은 거의 "불순물을 함유하지 않고" 단지 물-용매 분리 작업만을 필요로 하므로, 반드시 증류를 필요로 하는 것이 아니다.
따라서, 특히 물과 유화제가 존재하는 경우, 친유성 유체 사용후를 처리하기 위한 비용 효과적이고 효율적이며 안전한 방법이 여전히 필요하다.
발명의 요지
본 발명은 비용 효과적이고 효율적이며 안전한 방식의 친유성 유체 사용후 처리방법을 제공한다.
제1 양태에서, 본 발명은 물과 하나 이상의 친유성 유체와의 유액 속에 함유되어 있는 친유성 유체의 처리방법을 제공한다. 당해 방법은 세 가지의 주요 단계를 포함한다. 이들 단계는 유액을 전처리시키는 단계, 친유성 유체를 유액으로부터 회수하는 단계 및 친유성 유체를 정제시키는 단계이다.
제2 양태에서, 본 발명은 친유성 유체 및 친유성 유체 증기의 정제방법을 제공한다. 당해 방법은 친유성 유체 증기와, 물 및 친유성 유체를 포함하는 제1 유액을 회수하는 단계, 친유성 유체 증기를 응축시키는 단계, 응축된 친유성 유체 증기와 제1 유액을 합쳐서 제2 유액을 형성시키는 단계, 제2 유액을 전처리시키는 단계, 친유성 유체를 제2 유액으로부터 회수하는 단계 및 친유성 유체를 정제시키는 단계를 포함한다.
이들 양상과 기타의 양상, 특성 및 이점은 다음의 상세한 설명 및 청구의 범위를 통해 당해 기술분야의 숙련인들에게 명백해질 것이다. 본원의 모든 %, 비율 및 분율은, 달리 구체화되지 않는 한, 중량에 의한다. 모든 온도는, 달리 구체화되지 않는 한, ℃이다. 모든 측정치는, 달리 구체화되지 않는 한, SI 단위이다. 언급된 모든 문헌은 본원의 상응 부분에 참조로 인용되어 있다.
정의
본원에서 사용되는 용어 "친유성 유체"는 아래에 기재되어 있는 시험으로 검증되는 바와 같이, 피지를 제거할 수 있는 임의의 비수성 유체 또는 증기를 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "직물(들)"은 통상적으로 수성계 세탁 공정 또는 용매계 드라이 클리닝 공정으로 세척되는 임의의 제품을 의미한다. 이와 같이, 본 용어는 부피가 큰 직물 및 섬유 뿐만 아니라, 의류, 리넨(linens), 피륙 및 의류액세서리 등의 가공품을 포함한다. 또한, 본 용어는 토트백, 가구 커버, 타르폴린(tarpaulin) 등의, 직물 전체 또는 일부로 제조된 기타 품목을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "흡수재" 또는 "흡수성 중합체"는 상세히 기재된 바와 같이 친유성 유체를 흡수하지 않으면서 물 및/또는 물 함유 액체를 선택적으로 흡수하거나 흡수할 수 있는 임의의 물질을 의미한다. 당해 기술분야에서, 이들은 또한 "반응성 겔", "겔" 및 "중합체성 겔"로서 언급될 수 있다. 상 변화 겔의 목록에 있어서는, 본원에 참조로 인용되어 있는 문헌[참조: the textbook Responsive Gels, Volume Transitions II, Ed K. Dusek, Springer Verlag Berlin, 1993; 및 Thermo-responsive Gels, Radiat. Phys. Chem., Volume 46, No. 2, pp. 185-190, Elsevier Science Ltd. Great Britain, 1995]을 참조한다. 본 발명과 함께 사용하기에 또한 적합한 초흡수성 중합체는, 흡수능이 1g당 5g 이상인 중합체성 물질이다[참조: Superabsorbent Polymers Science and Technology, edited by Fredric L. Buchholz and Nicholas A. Peppas, American Chemical Society, Washington DC, 1994 (특히, Chapter 9 by Tadao Shimomura and Takashi Namba entitled "Preparation and Application of High-Performance Superabsorbent Polymers")].
본원에서 사용되는 용어 "흡수성 매트릭스 투과능 보조제", "스페이서 물질(spacer material)" 또는 "스페이서"는 수불용성인 임의의 섬유상 또는 입상 물질을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "흡수성 매트릭스"는 물을 흡수할 수 있는, 임의 형태의 매트릭스를 의미한다. 최소한, 이는 흡수재를 포함한다. 이는 임의로 스페이서 물질 및/또는 표면적이 넓은 물질을 포함할 수 있다.
친유성 유체
일반적으로, 친유성 유체는 주위 온도 및 압력에서 충분히 액체일 수 있거나, 용이하게 용융되는 고체, 예를 들어, 약 0 내지 약 60℃의 온도 범위에서 액체로 되는 것일 수 있거나, 또는 주위 온도 및 압력, 예를 들어, 25℃ 및 1atm 압력에서 액체상과 증기상과의 혼합물을 포함할 수 있다. 따라서, 필수적인 친유성 유체는 이산화탄소 등의 압축성 기체가 아니다. 바람직하게는, 당해 친유성 유체는 가연성이 아니거나 비교적 높은 인화점 및/또는 낮은 VOC 특성(여기서, 이들 용어는 드라이 클리닝 산업분야에서 사용되거나, 공지된 통상의 드라이 클리닝 유체의 특성과 동일하거나, 바람직하게는, 이를 능가하는 통상의 의미를 갖는다)을 갖는다.
본원에 적합한 친유성 유체는 즉시 유동되고 비점성이다. 일반적으로, 당해 친유성 유체는 다음 시험에서 정의되는 바와 같이, 피지(예: 신체 분비물)를 적어도 부분적으로 용해시킬 수 있는 유체를 필요로 한다. 친유성 유체의 혼합물 또한 적합하며, 이는 시험의 요구조건을 충족시키고, 친유성 유체는 드라이 클리닝 용매의 임의의 분획, 특히 불소화되지 않은 용매나 과불소화된 아민을 포함하는 보다 신규한 유형을 포함할 수 있다. 일부 과불소화된 아민(예: 퍼플루오로트리부틸아민)은 친유성 유체로서 사용하기에는 부적합하나, 친유성 유체 속에 존재하는 다수의 가능한 보조제들 중의 하나로서 존재할 수 있다. 다른 적합한 친유성 유체는 디올 용매 시스템, 예를 들어, C6- 또는 C8-의 고급 디올과 같은 고급 디올, 환형과 비환형을 둘 다 포함하는 오가노실리콘 등, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
친유성 유체의 주요 성분으로서 도입시키기에 적합한 비수성 액체의 바람직한 그룹은 불소화되지 않은 저휘발성 유기물, 실리콘, 특히 아미노 작용성 실리콘 이외의 것, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 불소화되지 않은 저휘발성 유기물은, 예를 들어, OLEANR및 기타 폴리올 에스테르, 또는 특정의 비교적 비휘발성인 생분해성 중쇄 분지된 석유 분획을 포함한다. 주요 성분, 예를 들어, 친유성 유체의 50% 이상인 성분으로서 사용하기에 적합한 실리콘은 사이클로펜타실록산(종종 "D5"로 명명됨), 또는 휘발성이 거의 유사하고 다른 혼화성 실리콘에 의해 임의로 보충되는 선형 유사물을 포함한다. 적합한 실리콘은 문헌[참조: Kirk Othmer's Encyclopedia of Chemical Technology]에 익히 공지되어 있으며, 제너럴 일렉트릭(General Electric), 도시바 실리콘(Toshiba Silicone), 바이엘(Bayer) 및 다우 코닝(Dow Corning)을 포함한 다수의 시판원으로부터 구입 가능하다. 다른 적합한 유체는 더 프록터 앤드 갬블(The Procter & Gamble) 또는 더 다우 케미칼(The Dow Chemical) 및 기타 공급업체로부터 구입 가능하다. 예를 들어, 한 가지 적합한 실리콘은 구입 가능한 SF-1528[공급원: 지이 실리콘 플루이즈(GE silicone fluids)]이다. 특히, SF-1528 유체는 90% 사이클로펜타실록산(D5)이다.
후술된 시험 방법에 의해 지시되는 바와 같이, 드라이 클리닝 유체에 대한공지된 요구조건(예: 인화점 등)을 충족시킬 수 있으면서 피지를 적어도 부분적으로 용해시킬 수 있는 임의의 비수성 유체가 본원의 친유성 유체로서 적합하다. 특정 물질의 피지 제거능은 임의의 공지된 기술에 의해 측정 가능하다. 통상적인 지침으로서, 그 자체의(보조제를 사용하거나 사용하지 않은) 퍼플루오로부틸아민(Fluorinert FC-43R)은 정의에 따르면, D5가 피지를 분해시키는 동안 본원의 친유성 유체로서 부적합한 참조 물질(이는 필수적으로 비용매이다)이다.
다음은 친유성 유체로서 사용하기 위한 기타 물질(예를 들어, 점도가 낮은 기타의 유리 유동 실리콘)의 연구 및 검증 방법이다. 당해 방법은 시판 중인 크리스코(CriscoR) 캐놀라 오일, 올레산[순도 95%, 공급원: 시그마 알드리히 캄파니(Sigma Aldrich Co.)] 및 스쿠알렌[순도 99%, 공급원: 제이.티. 베이커(J. T. Baker)]를 피지에 대한 오염물 모델로서 사용한다. 시험 물질은 실질적으로 무수형이어야 하고, 임의의 첨가된 보조제 또는 증발시 기타 물질을 함유하지 않아야 한다.
3개의 용기를 준비한다. 캐놀라 오일 1.0g을 제1 용기 속에 넣고, 제2 용기 속에는 올레산(95%) 1.0g을 넣으며, 마지막 제3 용기 속에는 스쿠알렌(99.9%) 1.0g을 넣는다. 각각의 용기 속에, 친유성에 대해 시험될 유체 1g을 가한다. 시험될 친유성 오염물 및 유체를 함유하는 각각의 용기를 최대 설정하에 표준 와동 혼합기로 20초 동안 실온 및 가압하에 개별적으로 혼합시킨다. 용기를 벤취 위에 두고실온 및 가압하에 15분 동안 정치시킨다. 정치시, 친유성 오염물을 함유하는 임의의 용기 속에 단일상이 형성되면, 유체는 본 발명에 따른 "친유성 유체"로서 사용하기에 적합한 것으로 검증된다. 그러나, 2개 이상의 개개의 층이 3개의 용기 모두에 형성되면, 시험 유체 속에 용해되어 있는 유체의 양은 검증된 바와 같은 유체를 거부하거나 수용하기 전에 추가로 측정할 필요가 있을 수 있다.
이러한 경우, 주사기를 사용하여, 각 용기 속의 각각의 층으로부터 시료 200㎖를 조심스럽게 추출한다. 주사기로 추출된 층 시료를 GC 자동시료채취기 용기 속에 넣고, 시험될 세 가지 오염물 모델 및 유체 각각에 대한 눈금보정 시료의 체류시간을 측정한 후에 통상의 GC 분석에 적용시킨다. GC에 의한 시험 유체의 1% 이상, 바람직하게는 보다 많은 양이 올레산, 캐놀라 오일 또는 스쿠알렌 층으로 이루어진 층들 중의 어느 한 층에 존재하면, 시험 유체가 또한 친유성 유체로서 사용되는 것으로 검증됨을 밝혀냈다. 필요시, 당해 방법은 헵타코사플루오로트리부틸아민, 즉 Fluorinert FC-43(실패) 및 사이클로펜타실록산(통과)을 사용하여 추가로 눈금보정될 수 있다.
적합한 GC는 분할식/비분할식 주입기 및 FID가 장착된 휴렛 팩커드 가스 크로마토그래피(Hewlett Packard Gas Chromatograph) HP5890 시리즈 II이다. 친유성 유체의 존재량을 측정하는 데 사용되는 적합한 칼럼은 제이 앤드 더블류 사이언티픽 캐필러리 칼럼(J&W Scientific capillary column) DB-1HT(30m, 내부 직경 0.25mm, 필름 두께 0.1㎛)의 cat# 1221131이다. GC는 적합하게는 다음 조건하에 작동된다:
운반 기체: 수소
칼럼 헤드 압력: 9psi
유량: 칼럼 유량 1분당 약 1.5mL
분할식 배출구 1분당 약 250 내지 500mL
격막 퍼즈 1분당 1mL
주입: HP 7673 자동시료채취기, 10㎕ 주사기, 1㎕ 주입
주입기 온도: 350℃
검출기 온도: 380℃
오븐 온도 프로그램: 초기 60℃, 1분간 유지
속도 25℃/분
최종 380℃, 30분간 유지
본원에서 사용하기에 바람직한 친유성 유체는 의복 관리 프로파일의 탁월함을 기준으로 한 사용에 대해 추가로 검증될 수 있다. 의복 관리 프로파일 시험법은 당해 기술분야에 익히 공지되어 있으며, 이음새에 사용되는 직물, 실 및 고무줄 등과 단추 종류를 포함하여, 광범위한 의복 또는 직물 제품 성분을 사용하여 검증되도록 유체를 시험하는 것을 포함한다. 본원에서 사용하기에 바람직한 친유성 유체의 의복 관리 프로파일은 탁월하여, 예를 들어, 수축 또는 직물 주름생성 프로파일이 우수하며 플라스틱 단추에 심각한 손상을 입히지 않는다.
의복 관리 시험법 또는 기타의 검증법(예: 가연성)의 목적에 있어, 친유성 유체는 직물 제품과 접촉하게 되는 최종 친유성 유체 속에 사용될 대략의 비율에서, 예를 들어, 물과의 혼합물 속에 존재할 수 있다. 피지를 제거하고 달리 친유성 유체로서의 용도에 대해 검증되는 특정 물질, 예를 들어, 에틸 락테이트는 단추를 용해시키는 경향이 있으므로 매우 부적합할 수 있다. 이러한 물질이 친유성 유체 속에 사용되어야 할 경우, 전체 혼합물이 단추에 거의 손상을 입히지 않도록 물 및/또는 다른 용매와 함께 제조될 수 있다. 다른 친유성 유체, 예를 들어, D5는 의복 관리 요구조건을 훌륭하게 충족시킨다. 일부 적합한 친유성 유체가 미국 특허 제5,865,852호, 제5,942,007호, 제6,042,617호, 제6,042,618호, 제6,056,789호, 제6,059,845호 및 제6,063,135호에서 발견될 수 있다.
친유성 용매는 선형 및 환형 폴리실록산, 탄화수소 및 염소화 탄화수소를 포함할 수 있다. 글리콜 에테르, 아세테이트 에스테르, 락테이트 에스테르 계통의 선형 및 환형 폴리실록산 및 탄화수소가 보다 바람직하다. 바람직한 친유성 용매는 769mmHg에서의 비등점이 약 250℃ 미만인 환형 실록산을 포함한다. 본 발명에서 사용하기에 특히 바람직한 환형 실록산은 옥타메틸사이클로테트라실록산, 데카메틸사이클로펜타실록산 및 도데카메틸사이클로헥사실록산이다. 바람직하게는, 환형 실록산은 데카메틸사이클로펜타실록산(D5, 펜타머)이고, 이는 옥타메틸사이클로테트라실록산(테트라머) 및 도데카메틸사이클로헥사실록산(헥사머)을 거의 함유하지 않는다.
그러나, 유용한 환형 실록산 혼합물은 바람직한 환형 실록산 이외에, 옥타메틸사이클로테트라실록산 및 헥사메틸사이클로트리실록산 또는 고급 환형물(예: 테트라데카메틸사이클로헵타실록산)을 포함하여 다른 환형 실록산을 소량 함유할 수있음을 이해해야 한다. 일반적으로, 유용한 환형 실록산 혼합물 중의 상기 다른 환형 실록산의 양은 혼합물의 총량을 기준으로 하여 약 10% 미만일 수 있다. 환형 실록산 혼합물에 대한 산업 표준은, 이러한 혼합물이 옥타메틸사이클로테트라실록산 혼합물을 약 1중량% 미만으로 포함하는 것이다.
따라서, 본 발명의 친유성 유체는 바람직하게는 데카메틸사이클로펜타실록산의 친유성 유체를 약 50중량% 이상, 보다 바람직하게는 약 75중량% 이상, 보다 더 바람직하게는 약 90중량% 이상, 가장 바람직하게는 약 95중량% 이상 포함한다. 또는, 친유성 유체는 데카메틸사이클로펜타실록산 혼합물 약 50중량% 이상, 바람직하게는 약 75중량% 이상, 보다 바람직하게는 약 90중량% 이상, 가장 바람직하게는 약 95중량% 이상 약 100중량% 이하와 옥타메틸사이클로테트라실록산 및/또는 도데카메틸사이클로헥사실록산의 혼합물 약 10중량% 미만, 바람직하게는 약 5중량% 미만, 보다 바람직하게는 약 2중량% 미만, 보다 더 바람직하게는 약 1중량% 미만, 가장 바람직하게는 약 0.5 내지 약 0중량% 미만을 포함하는 환형 실록산 혼합물인 실록산을 포함할 수 있다.
보조제 성분
보조물은 광범위하게 다양할 수 있으며, 광범위한 수준으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로테아제, 아밀라제, 셀룰라제, 리파제 등과 같은 세정성 효소 뿐만 아니라, 망간 또는 세탁용 및 세척용 제품에 모두 유용한 유사 전이금속을 갖는 거대환형을 포함한 표백 촉매가 본원에서 전형적인 또는 비전형적인 수준으로 사용될수 있다. 촉매성인 보조물, 예를 들어, 효소는 본 발명과는 독립적으로 유용한 발견인 "순행" 또는 "역행" 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 지질분해효소 또는 기타 가수분해효소가 임의로 보조제로서의 알콜의 존재하에 사용되어 지방산을 에스테르로 전환시킴으로써 친유성 유체에서의 용해도를 증가시킬 수 있다. 이는 덜 수용성인 지방 에스테르를 보다 수용성인 물질로 전환시키기 위해 물 속에 가수분해효소를 통상적으로 사용하는 것에 비교되는 "역행" 작업이다. 임의의 경우, 보조제 성분은 친유성 유체와 병행하여 사용하기에 적합해야 한다.
당해 조성물은 유화제를 포함할 수 있다. 당해 유화제는 화학 기술분야에 익히 공지되어 있다. 필수적으로, 유화제는 둘 이상의 불용성 또는 중간 가용성 상이 함께 작용하여 안정하거나 중간 정도 안정한 유액을 생성한다. 바람직하게는, 청구된 발명에서 유화제는 유화제로서 뿐만 아니라 처리 성능 증폭제로서 작용할 수 있는 이중 목적을 제공한다. 예를 들어, 유화제는 또한 계면활성제로서 작용하여 세정능을 증폭시킬 수도 있다. 통상의 유화제 및 유화제/계면활성제는 둘 다 구입 가능하다.
일부 적합한 세척 첨가제는, 이에 한정되는 것은 아니나, 증강제, 계면활성제, 효소, 표백 활성화제, 표백 촉매, 표백 증폭제, 표백제, 알칼리성 공급원, 항균성제, 착색제, 방향제, 전방향제, 가공 보조제, 라임 비누 분산제, 조성물 악취 조절제, 향기 중화제, 중합체성 염료 전달 억제제, 결정 성장 억제제, 광표백제, 중금속 이온 포획제, 항와니스제, 항미생물제, 산화방지제, 재침착방지제, 전해질, pH 변경제, 증점제, 연마제, 2가 또는 3가 이온, 금속 이온 염, 효소 안정화제, 부식 억제제, 디아민 또는 폴리아민 및/또는 이들의 알콕시화물, 거품 안정화 중합체, 용매, 가공 보조제, 직물 연화제, 광학 증백제, 하이드로트로프, 거품 또는 발포 억제제, 거품 또는 발포 증폭제, 섬유 유연제, 대전방지제, 염료 고정제, 염료 연삭 억제제, 균열방지제, 주름 감소제, 내주름성제, 방오 중합체, 방오제, 일광차단제, 색 바램 방지제 및 이들의 혼합물을 포함한다.
용어 "계면활성제"는 통상적으로 물, 친유성 유체 또는 이들 둘의 혼합물에 계면활성인 물질을 나타낸다. 일부 예시적인 계면활성제는 통상의 수성 세제 시스템에 사용되는 비이온성, 양이온성 및 실리콘 계면활성제를 포함한다. 적합한 비이온성 계면활성제는, 이에 한정되는 것은 아니나, 다음과 같다:
a) 노닐 페놀 및 미리스틸 알콜과의 폴리에틸렌 옥사이드 축합물[참조: 카스프르자크(Kasprzak)에게 허여된 미국 특허 제4,685,930호] 및
b) 화학식 R-(OCH2CH2)aOH의 지방 알콜 에톡실레이트(여기서, a는 1 내지 100이고, 전형적으로 12 내지 40이고, R은 탄소수 8 내지 20의 탄화수소 잔기, 전형적으로 선형 알킬이다). 예: 4 내지 23개의 옥시에틸렌 그룹을 갖는 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르; 2개, 10개 또는 20개의 옥시에틸렌 그룹을 갖는 폴리옥시에틸렌 세틸 에테르; 2개, 10개, 20개, 21개 또는 100개의 옥시에틸렌 그룹을 갖는 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르; 2개 또는 10개의 옥시에틸렌 그룹을 갖는 폴리옥시에틸렌 (2), (10) 올레일 에테르. 시판 중인 예는, 이에 한정되는 것은 아니나, 알포닉(ALFONIC), 브리즈(BRIJ), 제나폴(GENAPOL), 네오돌(NEODOL),서포닉(SURFONIC), 트리콜(TRYCOL)을 포함한다[참조: 힐(Hill) 등에게 허여된 미국 특허 제6,013,683호].
적합한 양이온성 계면활성제는, 이에 한정되는 것은 아니나, 화학식 R'R"N+(CH3)2X-의 디알킬디메틸암모늄 염(여기서, R' 및 R"는 각각 독립적으로 12 내지 30개의 탄소로 이루어진 그룹으로부터 선택되거나 탈로우, 코코넛유 또는 간장으로부터 유도되고, X는 Cl 또는 Br이다)을 포함한다. 그 예로는, 디도데실디메틸암모늄 브로마이드(DDAB), 디헥사데실디메틸 암모늄 클로라이드, 디헥사데실디메틸 암모늄 브로마이드, 디옥타데실디메틸 암모늄 클로라이드, 디에이코실디메틸 암모늄 클로라이드, 디도코실디메틸 암모늄 클로라이드, 디코코넛디메틸 암모늄 클로라이드, 디탈로우디메틸 암모늄 브로마이드(DTAB)를 포함한다. 시판 중인 예는, 이에 한정되는 것은 아니나, 아도겐(ADOGEN), 아르쿠아드(ARQUAD), 토마(TOMAH), 바리쿠아트(VARIQUAT)를 포함한다[참조: 힐 등에게 허여된 미국 특허 제6,013,683호].
적합한 실리콘 계면활성제는, 이에 한정되는 것은 아니나, 디메틸 폴리실록산 소수성 잔기 및 하나 이상의 친수성 폴리알킬렌 측쇄를 갖는 화학식 R1-(CH3)2SiO-[(CH3)2SiO]a-[(CH3)(R1)SiO]b-Si(CH3)2-R1의 폴리알킬렌옥사이드 폴리실록산[여기서, a+b는 약 1 내지 약 50, 바람직하게는 약 3 내지 약 30, 보다 바람직하게는 약 10 내지 약 25이고, R1은 각각 동일하거나 상이하고 메틸 및 화학식 -(CH2)nO(C2H4O)c(C3H6O)dR2의 폴리(에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드) 공중합체 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 하나 이상의 R1은 폴리(에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드) 공중합체 그룹이고, 이때 n은 3 또는 4, 바람직하게는 3이고, (모든 폴리알킬렌옥시 측쇄에 대한) c의 전체 값은 1 내지 약 100, 바람직하게는 약 6 내지 약 100이고, d에 대한 전체 값은 0 내지 약 14, 바람직하게는 0 내지 약 3이고, 보다 바람직하게는 d는 0이고, (c+d)의 전체 값은 약 5 내지 약 150, 바람직하게는 약 9 내지 약 100이고, R2는 각각 동일하거나 상이하고 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 및 아세틸 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 바람직하게는 수소 및 메틸 그룹이다]을 포함한다. 이들 계면활성제의 예는 힐에게 허여된 미국 특허 제5,705,562호 및 제5,707,613호에서 발견될 수 있다.
이러한 유형의 계면활성제의 예로는, 실웨트(SilwetR) 계면활성제[공급원: 미국 커넷티컷주 댄버리 소재의 씨케이 위트코, 오시 디비젼(CK Witco, OSi Division)]가 있다. 대표적인 실웨트 계면활성제는 다음과 같다.
명칭 평균 분자량 (a+b)의 평균값 전체 c의 평균값
L-7608 600 1 9
L-7607 1,000 2 17
L-77 600 1 9
L-7605 6,000 20 99
L-7604 4,000 21 53
L-7600 4,000 11 68
L-7657 5,000 20 76
L-7602 3,000 20 29
폴리알킬렌옥시 그룹(R1)의 분자량은 약 10,000 이하이다. 바람직하게는, 폴리알킬렌옥시 그룹의 분자량은 약 8,000 이하, 가장 바람직하게는 약 300 내지 약 5,000 범위이다. 따라서, c 및 d의 값은 상기 범위내에 속하는 분자량을 제공하는 수일 수 있다. 그러나, 폴리에테르 쇄(R1) 중의 에틸렌옥시 단위(-C2H4O)의 수는 폴리알킬렌옥사이드 폴리실록산이 수 분산성 또는 수용성이도록 하기에 충분해야 한다. 프로필렌옥시 그룹이 폴리알킬렌옥시 쇄 속에 존재할 경우, 이들은 쇄 속에 랜덤하게 분포되거나 블록으로서 존재할 수 있다. 바람직한 실웨트 계면활성제는 L-7600, L-7602, L-7604, L-7605, L-7657 및 이들의 혼합물이다. 표면 활성 이외에, 폴리알킬렌옥사이드 폴리실록산 계면활성제는 대전방지 이점 및 직물에 대한 유연성 등 다른 이점을 제공할 수도 있다.
폴리알킬렌옥사이드 폴리실록산의 제조법은 당해 기술분야에 익히 공지되어 있다. 본 발명의 폴리알킬렌옥사이드 폴리실록산은 미국 특허 제3,299,112호에 제시되어 있는 공정에 따라 제조될 수 있다. 또 다른 적합한 실리콘 계면활성제는 SF-1488[공급원: 지이 실리콘 플루이즈]이다.
보조제로서의 친유성 유체와 배합하여 사용하기에 적합한 이들 계면활성제 및 기타 계면활성제는 당해 기술분야에 익히 공지되어 있으며, 문헌[참조: Kirk Othmer's Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Ed., Vol. 22, pp. 360-379, "Surfactants and Detersive Systems"]에 보다 상세히 기재되어 있다. 추가의 적합한 비이온성 세제 계면활성제는 통상적으로 1975년 12월 30일자로라울린(Laughlin) 등에게 허여된 미국 특허 제3,929,678호의 13칼럼, 제14행 내지 16칼럼, 제6행에 기재되어 있다.
보조제는 또한 대전방지제일 수 있다. 세탁 및 드라이 클리닝 기술분야에서 사용되는 익히 공지된 임의의 적합한 대전방지제가 본 발명의 방법 및 조성물에 사용하기에 적합하다. 대전방지 이점을 제공하는 것으로 알려진 섬유 유연제의 아부류가 대전방지제로서 특히 적합하다. 예를 들어, 요오드 값이 20 이상인 지방 아실 그룹을 갖는 섬유 유연제, 예를 들어, N,N-디(탈로우오일-옥시-에틸)-N,N-디메틸 암모늄 메틸설페이트가 있다. 그러나, 용어 "대전방지제"는 섬유 유연제의 이러한 아부류에만 한정되지 않으며 모든 대전방지제를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 사용되는 방법 및/또는 조성물이 상세히 기재될 것이나, 본 발명을 수행할 수 있는 임의의 조성물, 공정 및/또는 장치가 사용될 수 있음을 이해해야 하며 당해 기술분야의 숙련인은 이를 인지할 것이다.
흡수재
하이드로겔 형성 흡수성 중합체
본 발명의 흡수성 중합체는 바람직하게는 하나 이상의 하이드로겔 형성 흡수성 중합체(하이드로겔 형성 중합체로서 지칭되기도 함)를 포함한다. 본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 중합체는 수성액을 흡수할 수 있는, 수용성이나 수 팽윤성인 각종 중합체를 포함한다. 이러한 하이드로겔 형성 중합체는 당해 기술분야에 익히공지되어 있으며, 이들 중합체들 중 임의의 것은 본 발명에 유용하다.
본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수성 중합체는 크기, 형상 및/또는 형태에 있어서 광범위하게 다양할 수 있다. 이들 중합체는 최소 치수에 대한 최대 치수의 비가 크지 않은 입자 형태(예: 입상, 분쇄물, 입자간 응집물, 입자간 가교결합 응집물 등)일 수 있고, 섬유, 쉬트, 필름, 발포체, 박편 등의 형태일 수 있다. 하이드로겔 형성 흡수성 중합체는 또한 하나 이상의 첨가제, 예를 들어, 분말화 실리카, 제올라이트, 활성화 탄소, 분자성 체, 계면활성제, 접착제, 결합제 등의 소량과 함께 혼합물을 포함할 수 있다. 당해 혼합물 중의 성분은 하이드로겔 형성 중합체 성분 및 논하이드로겔 형성 중합체 첨가제가 용이하게 물리적 분리될 수 있는 형태로 물리적으로 및/또는 화학적으로 결합될 수 있다. 하이드로겔 형성 흡수성 중합체는 필수적으로 다공질이 아니거나(즉, 내부 공극이 없음) 상당량의 공극을 갖는다.
기타 겔화 중합체
아크릴아미드계 겔 또한 본 발명에 사용하기에 적합하다. 특히 적합한 것은 아크릴아미드, 2-(아크릴오일옥실)에틸 산 포스페이트, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산, 2-디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 2,2'-비스(아크릴아미도)아세트산, 3-(메타크릴아미도)프로필트리메틸암모늄 클로라이드, 아크릴아미도메틸프로판디메틸암모늄 클로라이드, 아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 아크릴산, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 디알릴암모늄 클로라이드, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜, 디메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 모노메타크릴레이트, 메타크릴아미드, 메틸아크릴아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드, N,N-디메틸아크릴아미드, N-[2[5-(디메틸아미노)-1-나프탈레닐]설포닐]아미노[에틸]-2-아크릴아미드, N-[3-(디메틸아미노)프로필]아크릴아미드 하이드로클로라이드, N-[3-(디메틸아미노)프로필]메타크릴아미드 하이드로클로라이드, 폴리(디알릴디메틸암모늄 클로라이드), 나트륨 2-(2-카복시벤조일옥시)에틸 메타크릴레이트, 나트륨 아크릴레이트, 나트륨 알릴 아세테이트, 나트륨 메타크릴레이트, 나트륨 스티렌 설포네이트, 나트륨 비닐아세테이트, 트리알릴아민, 트리메틸(N-아크릴로일-3-아미노프로필)암모늄 클로라이드, 트리페닐메탄-루코 유도체, 비닐 말단화 폴리메틸실록산, N-(2-에톡시에틸)아크릴아미드, N-3-(메톡시프로필)아크릴아미드, N-(3-에톡시프로필)아크릴아미드, N-사이클로프로필아크릴아미드, N-n-프로필아크릴아미드 및 N-(테트라하이드로푸르푸릴)아크릴아미드이다.
또한, N-이소프로필아크릴아미드를 기재로 한 겔이 적합하다. 이는 N-이소프로필아크릴아미드, 2-(디에틸아미노)에틸 메타크릴레이트, 2-(디메틸아미노)에틸 메타크릴레이트, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판설폰아크릴레이트, 아크릴산, 아크릴아미드 알킬 메타크릴레이트, 비스(4-디메틸아미노)페닐(4-비닐페닐)메틸 루코시아니드, 콘카나발린 A(레시틴), 헥실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 메타크릴산, 메타크릴아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드, n-부틸 메타크릴레이트, 폴리(테트라플루오로에틸렌), 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜, 나트륨 아크릴레이트, 나트륨 메타크릴레이트, 나트륨 비닐 설포네이트 및 비닐 말단 폴리메틸실록산을 포함할 수 있다.
또한, N,N'-디에틸아크릴아미드를 기재로 한 겔이 적합하다. 이는 N,N'-디에틸아크릴아미드, 메틸아크릴아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드, N-아크릴옥시숙신이미드 에스테르, N-3급-부틸아크릴아미드 및 나트륨 메타크릴레이트가 적합하다.
또한, 아크릴레이트를 기재로 한 겔이 적합하다. 이는 2-디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산, 아크릴아미드, 트리알릴아민, 아크릴레이트, 아크릴아미드, 메틸 메타크릴레이트, 디비닐벤젠, N,N-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 폴리(옥시테트라메틸렌 디메타크릴레이트), 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트), 폴리(2-하이드록시프로필 메타크릴레이트) 및 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트를 포함할 수 있다.
또한, 각종 단량체를 기재로 한 겔이 적합하다. 이는 아크릴산, 메타크릴아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드, 콜라겐, 디팔미토일포스파티딜에탄올아민, 폴리[4,6-데카디엔-1,10-디올비스(n-부톡시카보닐메틸 우레탄)], 폴리[비스[(아미노에톡시)에톡시]포스파젠], 폴리[비스(부톡시에톡시)에톡시]포스파젠, 폴리[비스(에톡시에톡시)에톡시]포스파젠, 폴리[비스[(메톡시에톡시)에톡시]포스파젠], 폴리[비스[메톡시에톡시]포스파젠], 폴리디메틸실록산, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리(에틸렌-디메틸실록산-에틸렌 옥사이드), 폴리(N-아크릴피롤리딘), 폴리[n,n-디메틸-N-[(메타크릴오일옥시에틸)-N-(3-설포프로필)암모늄 베타인], 폴리메타크릴산, 폴리메타크릴오일 디펩티드, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 알콜 비닐 아세테이트, 폴리비닐메틸 에테르, 푸란 개질된 폴리(n-아세틸에틸렌 이민) 및 말레인 이미드 개질된 폴리(n-아세틸에틸렌 이민)을 포함할 수 있다.
또한, 본원에 참조로 인용되어 있는, 미국 특허 제4,555,344호, 제4,828,710호 및 유럽 공개특허공보 제648,521 A2호에 기재되어 있는 겔이 적합하다.
표면적이 넓은 물질
삼투성 흡수제(예: 하이드로겔 형성 흡수성 중합체) 이외에, 본 발명은 표면적이 넓은 물질을 포함할 수 있다. 이는 그 자체로서 또는 하이드로겔 형성 흡수성 중합체와 배합하여 분리 장치 또는 용기에 높은 모세혈관 수착 흡수능을 제공하는 표면적이 넓은 물질이다.
표면적이 넓은 물질은 특징에 있어 섬유상(이후, "표면적이 넓은 섬유"라고 칭함)일 수 있으므로, 하이드로겔 형성 흡수성 중합체 또는 기타 삼투성 흡수제와 배합시 섬유상 망 또는 섬유상 매트릭스를 제공할 수 있다. 또는, 표면적이 넓은 물질은 개방 기포의 친수성 중합체 발포체(이후, "표면적이 넓은 중합체 발포체" 또는 보다 통상적으로는 "중합체성 발포체"로서 지칭됨)일 것이다.
이들 섬유 외에, 숙련가들은 흡수성 기술분야에 익히 공지되어 있는 다른 섬유가 개질되어 본원에 사용하기 위한 표면적이 넓은 섬유를 제공할 수 있음을 인지할 것이다. 본 발명에 의해 요구되는 넓은 표면적을 수득하기 위해 개질될 수 있는 대표적인 섬유는 특히 본원에 참조로 인용되어 있는 미국 특허 제5,599,335호(특히, 21 내지 24칼럼 참조)에 기재되어 있다.
스페이서
본 발명에 사용하기에 적합한 스페이서 물질은 수불용성인 임의의 섬유상 또는 입상 물질을 포함한다. 스페이서는 흡수재의 매트릭스를 통해 분산되어 이의 투과능을 흡수재 단독으로 구성된 매트릭스의 투과능 이상으로 향상시킬 수 있거나, 물에 노출시 흡수재가 팽윤하고/하거나 겔화된 직후에 투과능을 유지시키기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 함수 유체가 매트릭스를 통과할 때, 스페이서는 흡수재 매트릭스를 통한 압력 저하를 감소시키도록 돕는다. 또한, 흡수재가 물에 노출된 후에 응결되고, 이어서 분해되는 경향이 있을 경우, 스페이서는 분해시 겔 응결을 감소시키거나 방지하는 데 도움이 될 수 있다.
적합한 수불용성 스페이서 물질의 비제한적인 예로는, 모래, 실리카, 알루미노실리케이트, 유리 미세구, 점토, 적층 실리케이트, 목재, 천연 섬유물, 합성 섬유물, 알루미나, 산화알루미늄, 규산알루미늄, 산화티탄, 산화아연, 분자성 체, 제올라이트, 활성화 탄소, 규조토, 수화 실리카, 운모, 미세결정질 셀룰로즈, 몬모릴로나이트, 복숭아씨 분말, 피칸 껍질 분말, 활석, 산화주석, 이산화티탄, 호도 껍질 분말, 및 상이한 금속이나 금속 합금의 입자가 있다. 또한, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌/프로필렌/이소부틸렌 공중합체, 폴리에틸렌/스티렌 공중합체 등의 혼합 중합체(예: 공중합체, 삼원공중합체 등)로부터 제조된 입자가 유용하다.
흡수성 매트릭스
"건조" 흡수성 매트릭스 투과능을 증가시키거나 습식시 흡수성 매트릭스의 투과능을 유지시키기 위해, 스페이서, 및 임의로, 표면적이 넓은 물질 비율에 충분한 흡수재를 제공하는 것이 중요하다. 가능한 스페이서의 중량이 흡수재의 중량과 관련하여 매우 다양할 수 있기 때문에, 비율은 "건조" 용적을 기준으로 하여 검증되어야 한다. "순수 매트릭스 용적"은 흡수재, 스페이서의 용적이며, 임의로 임의의 내부 용적을 포함하지 않는 표면적이 넓은 물질은 그 자체로서 내부 물질 공극 공간을 함유할 수 있거나 이에 어떠한 용적도 기여하지 않을 수 있다. "내부 물질 공극 용적"은, 입자 및/또는 섬유가 소정의 공간을 점유하는 경우, 통상 자연적으로 발생하는 물질 입자 및/또는 섬유 사이의 공극의 점증적 용적이다. "건조 벌크 매트릭스 용적"은 건조 기준으로 내부 물질 공극 용적과 합해진 순수 매트릭스 용적과 동일하다. 본 발명에 따르면, 바람직하게는 흡수재는 건조 벌크 매트릭스 용적의 50 내지 100%, 보다 바람직하게는 75 내지 95%이다. 바람직하게는, 스페이서는 건조 벌크 매트릭스 용적의 1 내지 50%, 보다 바람직하게는 5 내지 25%이다. 바람직하게는, 임의의 표면적이 넓은 물질은 건조 벌크 매트릭스 용적의 1 내지 50%, 보다 바람직하게는 5 내지 25%이다.
겔 물질, 스페이서 및 임의로 표면적이 넓은 물질은 쉬트, 필름 또는 막으로 형성될 수 있고 상이한 방식으로 구성될 수 있다. 쉬트 구성은 적용분야에 따라 좌우되며 통상적으로 포괄적인 구조, 즉, 튜브, 중공관, 평판 및 프레임 유닛 및 나선형으로 감긴 모듈을 포함하며, 이들 모두는 본 발명에 범주에 속한다.
방법 선택사항
본 발명은 익히 공지된 몇몇 공정과 임의로 병행해서 유체를 정제시킬 수 있다. 이들 공정은 수-친유성 유체 분리 작업을 보조하는 데 사용될 수 있고/있거나 사용후 친유성 유체로부터 불순물을 제거하는 데 사용될 수 있다.
증류는 용기 중의 액체를 가열시켜 액체로부터 증기를 생성한 다음, 증기를 응축시키고 이를 또 다른 용기 속에 회수하는 공정이다. 유용한 증류 공정의 유형은 단순 공정, 분별 공정, 증기 공정, 불혼화성 용매 공정, 비등성 공정, 추출 공정, 진공 공정, 분자성 공정, 용기내(entrainer) 승화 공정 및 동결건조 공정이다.
추출은 한쪽 액체로부터 다른 불혼화성 액체로, 또는 고체로부터 액체로의 화합물(들)의 선택적인 이동이다. 전자의 공정은 액체-액체 추출법이라 불리며, 두 가지 성분이 직접 분리되지 않기 때문에 간접 분리 기술이다. 외부 물질인 불혼화성 액체는 제2 상을 제공하기 위해 도입된다.
"경사분리" 및 "밀도 구배"는 중력형 분리법이다. "경사분리기"는 중력을 사용하여 증기를 2개의 액체 상으로 계속하여 분리시키는 데 사용되는 용기로서 정의된다. 스토케스 법칙(Stokes' law)을 사용하면, 소적의 설정 속도를 연속적으로 유도할 수 있으므로 경사분리기를 고안할 수 있다.
이온 교환은 혼합물내 이온중 한 가지 유형이 동일한 유형의 상이한 이온과 교환, 즉 양이온이 다른 양이온으로, 음이온이 다른 음이온으로 교환되는 공정이다. 이온 교환 수지는 전형적으로 교환을 수행하는 데 사용된다. 양이온 교환기이든 음이온 교환기이든 모든 이온 교환 수지는 강하게 또는 약하게 이온화되며,겔 또는 거대다공질의 구형 또는 입상은 고체 용액으로서 관찰될 수 있다. 실제적으로 관측된 모든 이온 교환 행태는, 그 중 하나가 고체상으로 한정되는 두 가지 용액 상 사이에서의 성분 분포를 기준으로 하여 합리화될 수 있다. 성분 이동은 비드 또는 입상의 표면인, 상 사이의 계면을 통해 수행된다. 이온 교환 수지의 내부 상은 네 가지 필수 성분을 함유한다. 당해 성분은 3차원 중합체성 망상구조, 망상구조에 영구적으로 부착되어 있는 이온성 작용기, 반대이온 및 용매를 포함한다. 특정 조건하에, 제2 용매, 공이온 및 비이온성 용액 등의 수지 내에 다른 성분이 존재할 수 있다.
예를 들어, 활성화 탄소에 의한 흡수는 액체 분리를 위한 중요한 단위 작업이며, 흡수재 표면상에서 발생하는 표면 현상을 사용한다. 흡수는, 고체 표면과 관련된 에너지가 분자성 또는 이온성 종을 액체로부터 고체로 끌어당길 경우에 발생한다. 흡수된 물질은 표면 위에 하나 내지 수 개의 분자 깊이로 층을 형성할 수 있다. 표면의 양 및 특성과 표면에서의 환경 조건이 흡수를 조절할 것이다. 고도로 다공질인 다수의 고체는 습식 용매 혼합물에 접촉될 경우, 물을 친화적으로 흡수하며, 물을 매우 저농도로 제거할 수 있다. 이는 일단 한번 기반으로 사용될 수 있으면서, 가열에 의해 재생될 수 있다. 통상적으로 분자성 체가 사용되나, 이온 교환 수지형 유기 흡수제가 관심 있는 대체물이다.
크로마토그래피는 표면 위로 흡수되거나 액체 박막 속에 용해될 경우, 화합물들간의 차이점을 기준으로 한 다단계 분리 기술이다. 보다 통상적인 크로마토그래피 유형은 종이, 박층, 고성능, 가스 및 겔 침투이다. 크로마토그래피를 사용한분리 작업시의 2개의 주요 메카니즘은 이동 및 배분이다.
투석은 용질 농도에서의 막 이동 구배로 인한 막을 통한 용질의 이동이다. 이는, 용매 농도에서의 막 이동 구배로 인한 막을 통한 용매의 이동인 삼투를 동반한다. 투석에서의 용질 이동 방향은 삼투에서의 용매 이동 방향과는 반대이다. 투석은 농도 구배에 의해 유도된 반투과성 막으로 통과시킴으로써 저분자량 용질 분자 또는 이온을 용액으로부터 제거하는 데 효과적이다.
전기 투석은, 전해질이 전기 구동력에 의해 용액 및 막의 시스템을 통해 이동하는 공정이다. 통상적으로 사용되는 용어 "전기 투석"은 이온 교환 막을 지닌 다구획 전기 투석을 나타낸다. 전기투석의 네 가지 변형으로는, 전기분해, 농도 희석, 이온 치환 및 반전이 있다.
정용여과(diafiltration)는, 미세종 제거 속도가 농도에 의존하는 것이 아니라 단순히 여과되거나 투석될 용적에 대한 한외여과 비율(막 면적)의 함수라는 점에서 통상의 투석과는 상이하다. 갓 제조한 용매를 반복적으로 또는 연속하여 첨가함으로써 염 및 기타 미세종을 효과적이면서도 신속하게 충전 또는 교환시킬 수 있다.
고체는 용매를 거부하는 동안 물을 흡수하도록 고안될 수 있다. 또는, 막은 물을 통과하여 용매를 보유하거나 또는 그 반대로 되도록 고안될 수 있다. 물을 용매-물 혼합물로부터 제거하기 위한 투과기화법의 사용은 친수성 막의 사용을 포함한다. 물로부터의 용매 제거는 물을 거부하나 친수성인 막을 사용한다는 점을 제외하고는 이상적이다.
결정화는 증기, 용융물 또는 용액으로부터의 결정 제조 공정이며, 후자가 통상적으로 극히 높은 수준의 초포화, 기초적 핵화 및 저용해도 비를 나타낸다는 점에서 침전과는 구별된다.
원심분리는 밀도차를 기준으로 하여 물질을 분리시키는 기술이며, 분리 속도는 회전력을 증가시킴으로써 증폭된다. 이러한 힘은 원심력이라 불리며, 회전력 제공 장치는 원심분리기라 불린다.
카트리지 여과는 기본적으로 고체를 액체로부터 제거하는 데 사용된다. 구체적으로, 고체 소량 함유 액체를 여과시켜 광학적으로 청정한 용액이 되도록 한다. 카트리지는 주름지거나 주름지지 않은 처분 가능한 또는 세정 가능한 여과기 매체와 함께 구조에 있어서 원통형이다. 여과기 매체는 통상적으로 플라스틱 또는 금속 하드웨어에 완전히 결합된다.
침강은 현탁된 고체 입자를 중력 고정을 통해 액체 스트림으로부터 분리시키는 것이다. 침강은 또한 고착 속도에서의 차이를 기준으로 하여 고체 입자를 분리시키는 데 사용될 수도 있다.
공기 스트립핑은, 물이 배출될 수 있는 수준으로 다수의 유기 용매를 폐수로부터 제거할 수 있는 방법이다. 당해 방법은 특히 물에 비해 수 용해도가 낮거나 휘발도가 높은 용매에 적용된다.
건조제에 의한 건조는 유수 용매를 고체, 통상적으로 용해질과 접촉시켜 물을 제거하도록 하고 제2 상을 형성함을 포함한다. 이어서, 물은 다른 수단(예: 경사분리)에 의해 제2 상으로부터 제거될 수 있다.
화학적 첨가는 액체의 하나 이상의 물리 화학적 특성(예: pH, 이온 농도 등)을 변화시키기 위한 화학물질의 첨가를 포함한다. 이들 화학물질의 예로는, 염, 산, 염기, 응고제 및 응집제가 있다.
효소, 미생물 또는 박테리아 첨가는 효소, 미생물 또는 박테리아를 폐 스트림에 첨가하여 유기 오염물을 스트림으로부터 제거함을 포함한다.
온도 변경은 이중상 혼합물의 분리를 강화시키고, 혼합물의 냉각 및/또는 가열을 둘 다 포함할 수 있다. 혼합물의 온도 증가는 유착을 보조하는 반면, 냉각은 성분들 중 하나의 결정화 또는 동결을 보조한다.
정전기적 유착은, 하나의 상은 연속상이고 다른 하나는 불연속상인, 상호 불용성인 2개의 상(예: 친유성 유체와 물)을 함유하는 유액을 전기장에 노출시켜 불연속상을 충분히 거대한 크기의 소적에 유착시키는 데 영향을 미쳐 소적이 2개의 상의 밀도 차를 기준으로 하여 유액으로부터 강하함을 포함한다. 이 방법을 수행하기 위해서는, 2개의 상은 유전율과 밀도에 있어서 적어도 최소한의 차이가 나야 한다. 전기 유착은 익히 공지된 공정이며, 쟈비스(Jarvis) 등에게 허여된 미국 특허 제3,207,686호, 터너(Turner)에게 허여된 미국 특허 제3,342,720호, 프레스트리즈(Prestridge)에게 허여된 미국 특허 제3,772,180호, 프레스트리즈에게 허여된 미국 특허 제3,939,395호, 허드슨(Hodgson)에게 허여된 미국 특허 제4,056,451호, 프레스트리즈에게 허여된 미국 특허 제4,126,537호, 프레스트리즈에게 허여된 미국 특허 제4,308,127호 및 가티(Gatti) 등에게 허여된 미국 특허 제5,861,089호에 기재되어 있다.
흡수는 유액으로부터 하나 이상의 성분을 "흡수하는" 물질로의 유액 노출을 포함한다. 흡수재는 전형적으로 흡수와는 반대로 용적 변화(팽윤 또는 수축 중의 하나)를 거치는데, 이는 주로 표면 현상이다. 한 가지 예로서, 용매-물 유액으로부터 물을 제거하기 위해 흡수성 중합체를 사용할 수 있다.
공정
본 발명은 적어도 물과 친유성 유체로 구성된 유액 속에 함유되어 있는 친유성 유체의 처리 공정에 관한 것이다. 당해 공정은 유액을 전처리시키는 단계, 친유성 유체를 유액으로부터 회수하는 단계 및 친유성 유체를 정제시키는 단계를 포함한다. 당해 공정은 먼저 직물을 친유성 유체와 물에 노출시킨 다음, 친유성 유체와 물을 유액의 형태로 회수하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 당해 공정은 직물을 노출시키기 전에 친유성 유체의 적어도 일부와 물의 적어도 일부를 혼합시켜 유액을 형성시키는 혼합 단계를 임의로 포함할 수 있다. 또한, 유화제가 혼합 단계 동안 첨가될 수 있다.
유화제를 함유할 경우, 유액은 유화제를 약 10중량% 이하 함유할 수 있다. 바람직하게는, 친유성 유체 및 물 유액은 유액에 대해 물/친유성 유체/유화제를 약 1/98.9/0.1 내지 약 40/55/5의 중량비로 함유한다. 마지막으로, "보조제 성분" 부분에서 거론된 바와 같이, 유화제는 계면활성제로도 작용할 수 있다.
바람직하게는, 친유성 유체는 선형 실록산, 환형 실록산 및 이들 실록산의 혼합물을 포함한다. 보다 바람직하게는, 이들 실록산은 옥타메틸사이클로테트라실록산, 데카메틸사이클로펜타실록산, 도데카메틸사이클로헥사실록산 및 이들 실록산의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 보다 더 바람직하게는, 친유성 유체는 데카메틸사이클로펜타실록산를 함유한다. 마지막으로 가장 바람직하게는, 친유성 유체는 데카메틸사이클로펜타실록산을 함유하며, 옥타메틸사이클로테트라실록산을 거의 함유하지 않는다.
본 발명의 "회수" 단계는 몇몇 방식으로 수행될 수 있다. 친유성 유체와 물을 포함한 직물 적재물 회전은 통상의 세탁 분야에 익히 공지되어 있다. 처리된 직물의 쥐어짜기, 비틀어짜기 또는 눌러짜기 또한 직물 및 직물 제품으로부터 유체를 추출하기 위해 익히 공지된 기계적 방식이다. 친유성 유체 및 물을 회수하고/하거나 직물 적재물을 건조시키기 위해 증발이 사용될 수도 있다. 직물 적재물, 친유성 유체 및 물의 가열 또는 익히 공지된 다른 증발 방식이 적합할 수도 있다. 회전 및/또는 뒤집기는 가열과 병행되어 증발 및 증발 균일화를 보조할 수 있다. 이 방법이 사용될 경우, 친유성 유체 및 물의 후속적인 응축에 이어 회수 및 정제 단계가 필요할 것이다.
"전처리" 단계는 다수의 통상적인 방식으로 수행될 수 있다. 전처리 방법의 비제한적인 예로는, 침강, 원심분리, 사이클론 작용에의 노출, 경사분리, 여과, 화학물질 첨가 및 온도 변경이 있다. 전처리 기법은 또한 상기 방법들의 병행을 포함할 수 있다.
여과가 수행될 경우, 친유성 유체와 물의 유액을 입상 물질 여과기로 통과시켜 약 25μ 이상, 바람직하게는 약 15μ 이상, 보다 바람직하게는 약 10μ 이상,보다 더 바람직하게는 약 5μ 이상, 가장 바람직하게는 약 1μ 이상의 입자와 입자 응집물을 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 친유성 유체와 물의 유액을 추가의 전처리를 위해 활성화 탄소에 노출시킬 수 있다.
"회수" 단계는 또한 익히 공지된 다수의 방식으로 수행될 수 있다. 회수 방법의 비제한적인 예로는, 기계적 유착, 전기 유착, 화학물질 첨가, 막 여과, 온도 변경, 공기 스트립핑, 미생물 첨가, 흡수재로의 노출, 원심분리, 증류, 흡착, 흡수, 결정화, 침전, 정용여과, 전기분해, 추출, pH 변경 및 이온 농도 변경이 있다. 흡착을 수행하기 위한 다수의 가능한 방식들 중 하나는 유액을 활성화 탄소에 노출시키는 것이다. 회수 기법은 또한 상기 방법들의 병행을 포함할 수 있다.
"정제" 단계는 다수의 방식으로 수행될 수 있다. 비제한적인 예로는, 막 여과, 증류, 추출, 스트립핑, 효소 첨가, 이온 교환, 건조제에 의한 건조, 크로마토그래피 및 흡수가 있다. 정제 기법은 또한 상기 방법들의 병행을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 친유성 유체 및 친유성 유체 증기의 정제방법에 관한 것이다. 당해 방법은 친유성 유체 증기와, 물 및 친유성 유체를 포함하는 제1 유액을 회수하는 단계를 포함한다. 이어서, 친유성 유체 증기를 응축시켜 응축된 친유성 유체 증기를 형성시킨다. 응축된 친유성 유체 증기와 제1 유액을 합하여 제2 유액을 형성시킨다. 이어서, 제2 유액을 상기와 같이 전처리시킬 수 있다. 전처리 후, 친유성 유체 및 응축된 친유성 유체 증기를 제2 유액으로부터 상기와 동일한 방식으로 회수할 수 있다. 유액으로부터 회수된 후, 친유성 유체 및 응축된 친유성 유체 증기는 상기 방법에 따라 정제된다. 제1 양태에서와 같이, 당해 방법은또한 먼저 직물을 친유성 유체 및 물에 노출시킨 다음, 친유성 유체 및 물을 제1 유액 형태로 회수하는 단계를 임의로 포함할 수 있다. 당해 방법은 직물을 노출시키기 전에 친유성 유체의 적어도 일부와 물의 적어도 일부를 혼합시켜 제1 유액을 형성시키는 혼합 단계를 임의로 포함할 수 있다. 또한, 유화제가 혼합 단계시 첨가될 수 있다.
앞서 거론된 조성물 또는 유액 중의 임의의 것은, 이에 한정되는 것은 아니나, 효소, 표백제, 계면활성제, 섬유 유연제, 방향제, 항균제, 대전방지제, 증백제, 염료 고정제, 염료 연삭 억제제, 균열방지제, 주름 감소제, 내주름성제, 방오 중합체, 일광차단제, 색 바램 방지제, 증강제, 거품 억제제, 조성물 악취 조절제, 조성물 착색제, pH 완충제, 방수제, 방오제 및 이들 보조제의 혼합물을 포함하여, 상기 "보조제 성분" 부분으로부터 선택된 보조제 성분을 추가로 함유할 수 있다.
본 발명의 방법 및 시스템은 드라이 클리닝, 기저귀, 유니폼 세척 또는 상업용 사업(예: 전기 세탁기, 드라이 클리너), 또는 호텔, 레스토랑, 컨벤션 센터, 공항, 크루즈 선박, 항만 시설, 카지노의 일부인 리넨 등과 같은 부문에 사용될 수 있거나, 일반 가정에 사용될 수 있다.
본 발명의 방법은 기존의 장치를 변형시킨 것이며 수성 세척 등 통상의 공정 이외에 본 발명의 공정을 수행하기 위한 방식으로 재조정한 것이다.
본 발명의 방법은 또한 기존의 장치를 변형시킨 것이 아니라 본 발명을 수행하기 위한 방식으로 구체적으로 제작된 장치로 수행될 수 있거나 친유성 유체 처리 시스템의 일부로서 또 다른 장치에 추가될 수 있다. 이는 화학물질 및 물 공급으로의 연결과 같은 모든 관련 배관설비, 및 세척 폐 유체에 대한 하수 처리를 포함할 수 있다.
본 발명의 시스템은 또한 기존의 장치를 변형시킨 것이 아니라 본 발명, 및 가능하다면, 수성 세척액 등의 통상의 공정을 수행하기 위한 방식으로 구체적으로 제작된 장치로 수행될 수 있다.
본 발명의 방법은 또한 "이중 방식" 기능을 수행할 수 있는 장치로 수행될 수 있다. "이중 방식" 장치는 동일 드럼 속에서 직물의 세척 및 건조를 둘 다 수행할 수 있는 장치이다. 이들 장치는 널리 구입 가능하며, 특히 유럽에서 구입 가능하다.
본 발명을 수행하는 데 사용되는 장치는 전형적으로 일부 조절 시스템 유형을 함유할 수 있다. 이는 전기 시스템, 예를 들어, 소위 스마트(smart) 조절 시스템 뿐만 아니라 보다 전통적인 전자 기계식 시스템을 포함한다. 조절 시스템은 사용자가 세척될 직물 적재물의 크기, 오염 유형, 오염 정도, 세탁 시간을 선택하도록 할 수 있다. 또한, 사용자가 세척 및/또는 재세척 주기를 예비 설정할 수 있거나, 장치의 임의의 횟수의 확인 가능한 매개변수를 기준으로 하여, 주기의 길이를 조절할 수 있다. 이는 특히 전기 조절 시스템에 있어서 그러할 수 있다. 예를 들면, 친유성 유체의 회수 속도가 일정한 속도에 도달했을 때, 장치는 설정된 시간 후에 자동으로 꺼질 수 있거나 친유성 유체에 대해 또 다른 공정을 개시할 수 있다.
전기 조절 시스템의 경우, 한 가지 선택사항은 조절 장치를 소위 "스마트 장치"로 만드는 것이다. 이는, 이에 한정되는 것은 아니나, 자가 진단 시스템, 적재물 유형 및 주기 선택을 포함하고 인터넷에 기계를 연계시키고 소비자가 장치를 원격조정으로 작동시키거나 장치가 직물 제품을 세척했을 때를 알려주거나, 장치가 고장났을 경우, 공급업체가 문제점을 원격조정으로 진단하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 본 발명의 시스템이 단지 세척 시스템의 일부일 경우, 소위 "스마트 시스템"은 나머지 세척 공정을 완료시키는 데 사용될 수 있는 다른 세척 장치(예: 세탁기) 및 건조기와 상호교류할 수 있다.

Claims (13)

  1. 유액을 전처리시키는 단계(a),
    친유성 유체를 유액으로부터 회수하는 단계(b) 및
    친유성 유체를 정제시키는 단계(c)를 특징으로 하는, 물과 친유성 유체를 특징으로 하는 유액 속에 함유되어 있는 친유성 유체의 처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    직물을 친유성 유체 및 물에 노출시키는 단계(a) 및
    친유성 유체 및 물을 유액 형태로 회수하는 단계(b)를 추가의 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 직물을 친유성 유체 및 물에 노출시키기 전에 친유성 유체의 적어도 일부와 물의 적어도 일부 및 임의로 유화제를 혼합시켜 유액을 형성시킴을 특징으로 하는 혼합 단계를 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 회수 단계가 친유성 유체 및 물이 직물로부터 제거되도록 직물을 회전시키거나 직물을 쥐어짜고, 또는 친유성 유체 및 물을 직물로부터 증발시키고 증발된 친유성 유체 및 물 또는 이들의 배합물을 응축시킴을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 전처리 단계가 침강, 원심분리, 사이클론 작용에의 노출, 경사분리, 여과, 온도 변경, 화학물질 첨가 또는 이들의 병행을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 전처리 단계가 유액을 여과기로 통과시켜 1μ 이상의 입자 및 입자 응집물을 제거함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 회수 단계가 기계적 유착, 전기 유착, 화학물질 첨가, 막 여과, 온도 변경, 공기 스트립핑, 미생물 첨가, 흡수재로의 노출, 원심분리, 증류, 흡착, 바람직하게는 활성화 탄소를 통한 흡수, 결정화, 침전, 온도 변경, 정용여과(diafiltration), 전기분해, 추출, pH 변경, 이온 농도 변경 또는 이들의 병행을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 정제 단계가 막 여과, 증류, 추출, 스트립핑, 효소 첨가, 이온 교환, 건조제에 의한 건조, 흡착 또는 이들의 병행을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 유액에 대한 물/합쳐진 친유성 유체와 응축된 친유성 유체 증기/유화제의 중량비가 1/98.9/0.1 내지 40/55/5임을특징으로 하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 친유성 유체가 선형 실록산, 환형 실록산 또는 이들의 혼합물임을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서, 친유성 유체가 데카메틸사이클로펜타실록산임을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 유액이 효소, 표백제, 계면활성제, 섬유 유연제, 방향제, 항균제, 대전방지제, 증백제, 염료 고정제, 염료 연삭 억제제, 균열방지제, 주름 감소제, 내주름성제, 방오 중합체, 일광차단제, 색 바램 방지제, 증강제, 거품억제제, 조성물 악취 조절제, 조성물 착색제, pH 완충제, 방수제, 방오제 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 보조제 성분을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서,
    친유성 유체 증기와, 물 및 친유성 유체를 특징으로 하는 제1 유액을 회수하는 단계(a),
    친유성 유체 증기를 응축시켜 응축된 친유성 유체 증기를 형성시키는 단계(b),
    응축된 친유성 유체 증기와 제1 유액을 합하여 제2 유액을 형성시키는 단계(c),
    제2 유액을 전처리시키는 단계(d),
    친유성 유체 및 응축된 친유성 유체 증기를 제2 유액으로부터 회수하는 단계(e) 및
    친유성 유체 및 응축된 친유성 유체 증기를 정제시키는 단계(f)를 특징으로 하는, 친유성 유체 및 친유성 유체 증기의 정제방법.
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