KR20040091072A - 다기능 보호 직물 및 오염 제거 방법 - Google Patents

다기능 보호 직물 및 오염 제거 방법 Download PDF

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KR20040091072A
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하틀리스콧엠
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젠텍스 코오포레이숀
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Abstract

반응성 및 흡착성(즉, 다기능 보호) 직물과 적어도 화학적 반응성과 살균 특성을 가지는 직물을 구성 및 사용하는 방법이 개시되어있다. 산화 금속, 수산화 금속, 수화 금속 및 POMs 과 같은 상이한 분류로부터 나노 입자들은 광범위의 다양한 보호 재료들에 이용될 수 있는 요소들에 결합된다. 나노 입자들은 특정한 화학적 및 생물학적 위협을 처리하도록 나노 입자를 특별히 가공하기 위해 수 용해성을 감소하도록 처리될 수 있거나 할로겐, 알칼리 금속 또는 제2의 산화 금속과 결합될 수 있다. 일 태양에서, 보호 공간 분포 살균 인터 페이스는 내부 구조들을 가지는 직물을 포함하고, 여기에서, 보호 나노 입자들은 직물에 근접하여 유지되는 물품 또는 물품의 부분들이 물품의 보호 근접으로부터 나노 입자들을 분산하지 않고 오염된 환경을 안전하게 통과하게 하도록 상기 내부 구조들에 접합된다.

Description

다기능 보호 직물 및 오염 제거 방법{MUTI-FUCNTIONAL PROTECTIVE TEXTILES AND METHODS FOR DECONTAMINATION}
역사적으로, 활성화된 탄소는 흡착 보호를 제공하도록 의류용 직물에 결합되고 필터에 결합되었다. 활성화된 탄소는 유독성 증기를 흡착하는 데에 매우 효과적인 한편, 활성화된 탄소는 그 흡수공내에 물리적 포획을 통해 획득되는 화학적 작용체에 대해서 부분적인 보호만을 제공한다. 이 포획은 물리적 과정이기 때문에, 활성화된 탄소는 흡착된 화학물을 중화시키지 못하고, 단지 이를 저장한다. 이러한 저장은 다수의 문제점들을 발생시킨다. 즉, 이들 물질은 시간이 지나 방출될 수 있고, 탄소는 용량 제한을 가지고 있으므로 그 결과 무기한으로 사용될 수 없으며, 저장은 사용후 처리 문제를 일으킨다. 마지막으로, 활성화된 탄소는 탄저병 또는 수두 등의 생물학적 작용체로부터의 보호를 제공하지 못한다. 종래에, 생물학적 오염에 대한 보호는 전신 방호복 등과 같은 방호 방법으로 분류되었다. 기밀성 밀폐와 관련된 생명 유지 문제 이외에, 이러한 방호는 유해체로 도포된 이후에 유사한 처리 문제들을 제시한다.
군사 및 민간 EMS 적용 보호 시스템을 위한 살균 요소를 제공하는 다년간의 필요를 만족시키기 위해, 과학자들은 금속을 베이스로한 나노 입자들을 개발하고 있다. 미국 특허 제6,057,488호는 분말로서 분산되거나 시험관 내에서 오염물과 결합될 때의 금속 산화 나노 입자들의 효과적인 살균성을 개시한다. 나노 입자들의 고유한 물리적 성질과 크기로 인해, 지금까지 보호 시스템에 유연하게 일체로 되고 종래의 흡착제와 결합될 수 있는 실체적 형태로 나노 입자들을 분리 및 고정하는 것은 불가능하였다.
따라서, 화학적 작용체의 흡착, 분해 및 중화를 위한 반응 특성 이외에 생물학적 작용체의 파괴를 위한 살균 특성을 가지는 효율적이고 효과적인 보호 시스템에 대한 필요가 있다.
본 발명은 일반적으로 보호 직물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 화학적 및 생물학적 작용체로부터 다기능 보호를 제공하기 위한 반응성 및 흡착성 직물과 오염 제거를 위해 상기 직물을 제공 및 이용하기 위한 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 직물의 대표적 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호 직물의 대표적 단면도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 외부 층과 내부 층을 가지는 보호 직물 시스템의 대표적 단면도.
도 4는 본 발명의 일 태양에 따라 살균 인터페이스로서의 보호 직물을 도시한 대표적 다이아그램.
도 5는 본 발명의 일 태양에 따라 직물을 베이스로한 오염 제거제로 생물학적 또는 화학적 작용체에 대해 보호하는 방법을 도시한 대표적 흐름도.
본 발명은 화학적 반응 특성, 살균 반응 특성, 화학적 흡착 특성 또는 이들 특성을 결합한 특성을 가지는 반응성 및 흡착성 직물에 관한 것이다. 유리하게는, 본 발명은 현저한 물질 처리의 도전을 성공적으로 극복하고 예를 들어 직물 형태로 생물학적 작용체 뿐만 아니라 유해한 화학적 작용체의 효율적이고 효과적인 흡착 및 중화를 제공할 수 있는 시스템을 제시한다.
본 시스템은 살균 특성 뿐만 아니라 향상된 화학적 흡착성을 가지는 보호 시스템을 생성하기 위해 예를 들어 비드 또는 분말 형태로 통상의 활성화된 탄소와 결합될 수 있다.
다른 태양으로서, 예를 들어, 비드 또는 분말 형태로 침습화된 임의의 통상의 활성화된 탄소는 혈액 작용체를 구속/중화하기 위한 성능을 부가하도록 이용될 수 있다.
또 다른 태양으로서, 화학적 및 생물학적 작용체의 위협에 대항하여 보호하기 위한 장치는 내부 구조를 가지는 직물을 포함하며, 여기에서 보호 나노 입자들이 상기 내부 구조에 접합된다.
또 다른 태양에서, 보호 공간 분산식 살균 인터페이스는 내부 구조를 가지는 직물을 포함하며, 여기에서 보호 나노 입자들이 상기 내부 구조에 접합되어 물품 또는 직물에 근접하여 유지되는 물품의 부분들이 물품에 보호 근접하는 것으로부터 나노 입자들을 분산하지 않고 오염된 환경을 안전하게 통과하도록 허용된다.
또 다른 태양에서, 직물을 베이스로 한 오염 제거제로 화학적 또는 생물학적 작용체에 대해 보호하는 방법은 보호 특성을 가지는 나노 입자들을 제공하는 단계와, 직물의 내부가 상기 직물의 내부와 조우하는 환경의 부분 안에 배치되는 화학적 또는 생물학적 작용체를 정화하기 위해 구성되도록 나노 입자들을 비 폐색 유지 수단으로 직물에 접합하는 단계를 포함한다.
또 다른 태양에서, 직물을 베이스로 한 오염 제거제로 화학적 또는 생물학적 작용체에 대해 보호하는 방법은 직물의 내부가 상기 직물의 내부와 조우하는 화학적 또는 생물학적 작용체를 정화하기 위해 구성되도록 비 폐색 유지 수단으로 직물에 접합되는 보호 특성을 가지는 나노 입자를 가지는 직물을 제공하는 단계를 포함한다. 화학적 또는 생물학적 위협에 직물이 노출될 때, 이 위협은 위협이 직물안으로 들어갈 때 감소 또는 제거된다.
본 발명의 이들 및 다른 태양, 특징 및 이점은 첨부되는 도면과 연결하여 판독되는, 바람직한 실시예들의 하기 상세한 설명으로부터 기재되거나 명백해질 것이다.
본 발명은 화학전 및 생물학전의 위협에 대해 보호할 능력을 가지는 결과적 보호 시스템을 제공하기 위해 반응성/흡착성 입자들이 접착되는 직물을 포함한다. 예를 들어, 이들 보호 시스템은 의류, 대피호 또는 에어 여과로서 사용을 위한 화학적 및 생물학적 보호 직물을 제조하도록 사용될 수 있다. 본 발명의 주요 태양들은 다음과 같다. : (본 태양들에서 언급한 요소들의 상세한 설명은 후술하기로 한다).
일 태양에 따르면, 본 발명은 화학적 및 생물학적 작용체의 위협에 대해 보호하기 위한 장치를 제공하며, 이 장치는 내부 구조를 가지는 직물과 이 내부 구조에 접합되는 보호 나노 입자들을 포함한다.
다른 태양에서, 예를 들어, 화학적 및 생물학적 작용체에 대해 보호하는 공간 분산식 살균 인터페이스를 제공한다. 이 인터페이스는 내부 구조를 가지는 직물과, 물품 또는 직물에 근접하여 유지되는 물품의 부분들이 물품에 보호 근접하는 것으로부터 나노 입자들을 분산하지 않고 오염된 환경을 안전하게 통과하도록 허용되기 위해 내부 구조에 접합되는 보호 나노 입자들을 포함한다.
직물의 내부가 상기 직물의 내부와 조우하는 환경의 일부분 내에 배치되는 화학적 또는 생물학적 작용체를 정화하도록 구성되기 위해 나노 입자들이 바람직하게는 비폐색 유지 수단을 이용하여 직물에 접합되는 것에 유의하여야 한다. 본 발명에 따른 보호 장치가 화학적 또는 생물학적 위협에 노출될 때, 위협이 직물 안으로 들어갈 때 위협은 감소 또는 제거된다. (예를 들어, 화학적 위협은 비활성으로 되고, 생물학적 작용체/독립체는 소산되고, 또는, 소산되거나, 재생성이 방지된다. 위협에 노출된 이후에, 보호 직물은 (예를 들어, 나노 입자들이 노출 단계 동안 소모되지 않은 상태로 있을 때) 재이용될 수 있거나, 직물에 추가의 나노 입자들을 (초기의 나노 입자 접합 단계에서 사용된 비폐색 유지 수단과 동일하거나 상이할 수 있는) 더 이상의 비폐색 유지 수단으로 직물에 접합함으로써 복구될 수 있다.
유리하게는, 본 발명에 따른 보호 장치/살균 인터페이스가 화학적 또는 생물학적 위협에 노출될 때, 이러한 위협은 이 위협이 직물 안으로 들어갈 때 감소 또는 제거된다.
직물 구성 방법
본 발명은 예를 들어 독립적으로 사용될 수 있거나 (예를 들어, 층에서) 다른 재료와의 사용을 위해 결합될 수 있는 형태로 화학적 및 생물학적 보호를 제공하는 최종 보호 시스템을 생성하도록 직물체와 나노 입자 기술을 효과적으로 일체화하는 도전을 극복하였다. 예를 들어, 최종 보호 직물은 의류 또는 다양한 직물 제품 (예를 들면, 군복, 필터, 텐트, 들것, 필드 설비, 담요 및 기타 직물을 베이스로 제품들)에 결합될 수 있다.
본 발명에서 사용된 직물체는 예를 들어 임의의 형태의 합성 또는 자연 섬유 재료(예를 들면, 폴리에스테르, 면 등) 또는 합성 및/또는 자연 섬유의 임의의 조합체를 포함할 수 있는 것에 유의하여야 한다. 일 태양에서, 최종의 나노 입자 처리 직물은 예를 들어 다중층 보호 직물 구조를 형성하기 위해 다중층으로 결합될 수 있고, 또는 다른 재료/직물과 결합될 수 있다. 이러한 직물 구조는 나노 입자 섬유들로 이루어질 수 있는데, 이들 섬유 자체는 다양한 유형의 재료들로 이루어질 수 있는 것에 유의하여야 한다. 바람직하게는, 적어도 일부분의 가공 처리된 섬유들을 포함하는 직물은 나노 입자들을 수용하도록 사용된다. 이러한 가공 처리된 섬유들은 저용융점(Tg)을 가지는 폴리머로 코팅된 코어 재료로 이루어진다.
본 발명에 의해 처리된 도전은 부분적으로 소형 크기의 나노 입자들 그 자체의 결과인 것에 유의하여야 한다. 유리하게는, 본 발명은 나노 입자들을 지나치게 폐색시키거나 또는 부착되는 나노 입자들의 반응성을 감소시키지 않으면서 필수적이고 효과적인 로딩 및 균일성의 요구에서 직물에 나노 입자들의 성공적인 부착/접합을 얻기 위해 나노 입자들을 직물체로 효과적으로 결합시킬 수 있다.
본 발명의 더 이상의 태양은 광범위의 다양한 생물학적 및 화학적 위협을 처리하기 위해 실제적이고 유연한 방식으로 보완적 필터 매개체에 즉식 결합될 수 있는 나노 입자 적재 필터를 구성하는 것을 포함한다. 이러한 방식으로, 본 발명은 나노 입자들을 가상적으로 가시적인 입자 물질을 산업적 규모의 살균성 직물을 베이스로 한 요소로 변형하는 데에 현저한 진보를 보여준다.
상술한 바와 같이, 일 태양에서, 본 발명에 따라 사용된 직물은 바람직하게는 내부 구조를 가지는 직물을 포함한다. 이 내부 구조는 예를 들어 직물의 간극을 포함할 수 있다. 다른 태양에서, 내부 구조는 직물의 상부와 하부의 외면의 사이에 배치된 섬유(예를 들면, 이격 섬유 및/또는 비직교 섬유)를 포함한다. 예를 들면, 이 섬유들은 오염 제거 영역을 형성한다.
비직교 섬유뿐 만 아니라 이격 섬유(즉, 직교 섬유)도 항상 사용할 수 있는 적용성에 따라 요구된 임의의 양/밀도/구성에서 예를 들어 직물의 상부와 하부의 외면 사이에 추가될 수 있는 것으로 유의하여야 한다. 이러한 섬유는 또한 다양한 두께를 포함할 수 있다. 부가적으로, 예를 들어 이격 섬유들의 길이는 오염 제거 영역을 통해 거리를 조정하도록 조절될 수 있다. 이러한 치수는 유리하게는 환경과 접촉하는 시간의 양을 주문 제작 및 조절하고 그 결과 최종 보호 장치에 의해 제공되는 보호 수준을 주문 제작 및 조절하기 위한 다양한 수단을 제공한다.
본 발명은 제공된 보호의 수준 및/또는 유형을 주문 제작하기 위한 수단을 더제공한다. 일 실시예에서, 내부 구조는 그 위에 접합된 나노 입자들 가지는 제1 층을 포함할 수 있으며, 여기에서, 제2 층은 보호 장치를 완성하기 위해 상기 제1 층에 실질적으로 나란하게 추가된다. 제2 층은 바람직하게는 활성화된 탄소를 가진다. 이는 적어도 하나의 생물학적 위협에 대해 보호하기 위한 제1 층과 화학적 위협에 대해 보호하기 위한 제2 층을 포함하는 다중 요소 보호 시스템을 발생시킨다. 유리하게는, 이러한 보호 시스템은 향상된 기능성과 증강된 보호 성능의 이점이 있다. (예를 들어, 기존의 보호 시스템에 대해 추가의 보호 성능을 부가하는 방식을 제공한다. 실제로, 일 태양에서, 나노 입자 처리 직물이 추가로 예를 들어, 다른 직물, 필터/여과 매개체 등의 다른 재료(투과성 또는 비투과성)에 결합될 수 있다.
일 태양에서, 직물에 나노 입자들을 접합하는 단계는 소정의 화학적 또는 생물학적 정화 용량을 얻기 위해 이격 섬유 상에 나노 입자들을 로딩하는 단계를 포함한다. 더욱이, 본 발명은 나노 입자 로딩 단계가 환경 내의 오염물의 거리 및 접촉 시간에 기초하여 목표 정화율을 얻도록 결정되는 것을 포함한다.
따라서, 일 태양에서, 본 발명은 증기 및 액체 확산률을 가지는 공기 투과성 직물을 제공하며, 여기에서, 확산률은 직물 두께, 이격 섬유들의 크기, 이격 섬유들의 밀도, 이격 섬유들의 구성 및 외부 층들의 투과도 중의 하나의 함수이다.
각 층은 나노 입자 및/또는 살균성 나노 입자들을 향상시키는 활성화된 탄소 성능을 포함할 수 있으며, 직물은 추가적으로 그 위에 도포되는 나노 입자들을 가지는 탄소 비드를 포함할 수 있는 것에 유의하여야 한다. 또한, 탄소 및 살균 요소들은 시스템에 영향을 주는 적용 및/또는 요구와 같은 인자들에 따라 보호 시스템에서 서로에 대해 변화하는 거리에서 놓여질 수 있는 것에 유의하여야 한다.
다른 실시예에서, 보호 시스템은 스택을 형성하기 위해 층을 이루는 화학적 및 생물학적 작용체의 위협들에 대해 보호하기 위한 복수의 층(즉, 직물 층)을 포함하는 것으로 제공된다. 이들 층의 각각은 다양한 유형/수준/개수의 위협들에 대해 보호를 제공하도록 그 위해 부착된 적절한 유형/수준의 반응성/흡착성 실체 (예를 들어, 보호 나노 입자, 활성된 탄소, 요오드 처리된 수지 요소 등)의 필요에 따라 주문 제작될 수 있다.
직물은 그 사이에 내부 구조를 결합하는 상부 및 하부 직물 구조를 더 포함할 수 있다. 이들 상부 및 하부 직물 구조는 바람직하게는 그 위에 도포된 나노 입자들을 가진다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 직물 (10)의 대표적 단면도를 도시하고 있다. 보다 상세하게는, 본 실시예는 3-D 이격 직물 구조의 상부 외면(12a)과 하부 외면(12b)의 사이에 연장하는 간극(14)과 직교 섬유(15)를 포함하는 내부 구조를 나타낸다. 나노 입자(16)는 직교 섬유(15)에 접합되고, 또한 외면(12a, 12b)의 내부를 포함하여, 간극(14)을 확장시키는 임의의 기타 영역에 접합될 수 있다. 이러한 구성은 유리하게는 직물(10)의 증가된 밀도 및/또는 깊이를 제공함으로써, 직물(10)의 나노 입자 로딩과 직물(10)과 조우하는 임의의 화학적 및/또는 생물학적 작용체의 잔류 시간을 증가시킨다. 보호 직물(10)은 또한 외면(12a, 12b)들의 사이에서의 임의의 위치(즉, 18a 및 18b) 또는 외면(12a, 12b)의 외부에서의 임의의 위치(즉, 18c)에 배치되는 하나 이상의 선택적 활성화된 탄소층들을 포함할 수있다.
도2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 보호 직물(20)의 대표적 단면도를 도시하고 있다. 본 실시예에서, 내부 구조는 직물(20)의 상부 외면(22a)과 하부 외면(22b)의 사이에 배치되는 섬유들을 포함하고, 여기에서, 섬유는 직물을 통과하는 나선형의 경로(30)를 형성하기 위해 외면(22a, 22b)들의 사이에서 직접 직교하는 경로를 교차하는 비직교 섬유(24)들을 포함한다. 나노 입자(26)들은 바람직하게는 비직교 섬유(24)에 접합되며, 또한 외면(22a, 22b)의 내부를 포함하여, 직물(20) 내의 임의의 영역에 접합될 수 있다. 비직교 섬유(24)들은 직물을 통과하는 공기 흐름(28)에서 바람직한 방해를 하게 한다. 따라서, 유리하게는, 비직교 섬유(24)들은 직물과 조우하는 화학적 및 생물학적 작용체의 잔류 시간을 증가시킨다. 이는 다시 나노 입자들과의 접촉을 증가시킴으로써, 보호 능력이 증가 및 향상된다.
보호 직물(20)은 외면(22a, 22b)의 사이의 임의의 위치(즉, 32a 및 32b)에, 또는 외면(22b)의 외부에서의 임의의 위치(즉, 32c)에 배치된 하나 이상의 선택적 활성화된 탄소층을 포함할 수 있다.
실질적으로 비투과성의 재료를 포함하는 추가 층은 본 발명의 보호 장치/살균 인터페이스에 부가될 수 있는 것에 유의하여야 한다. 이러한 층은 보호 시스템에 대해 그 내부 또는 그 외부의 임의의 설정 위치/위치에서 (예를 들어, 직물 내에서, 직물과 상부 및 하부 직물 구조의 사이에서, 또는 상부 및 하부 직물 구조의 어느 한 쪽 및 양쪽에 대한 외부에서) 부가될 수 있고, 예를 들어, 보호 시스템의 내부/외면상에 매립된 나노 입자가 예를 들어, 액체 또는 기체의 유동 오염물에 압도되는 것을 못하게 하는 추가 저해 수단을 제공한다. 이와 같이, 이러한 실질적으로 비투과성의 층은 시스템이 영향을 받는 것에 어떠한 특정 조건/요구가 의도되는가에 따라 전체 보호 시스템에 부가될 수 있거나 그렇지 않을 수 있다.
도3은 직물 시스템(40)의 상부 외면(42a)과 하부 외면(42b)의 사이에 배치되는 섬유들을 포함하는 내부 구조를 가지는 보호 직물 시스템(40)의 대표적 단면도를 도시한 것으로서, 여기에서, 섬유들은 직교 섬유(45)와 비직교 섬유(44) 모두를 포함한다. 나노 입자(46)들은 바람직하게는 직교 섬유(45)와 비직교 섬유(44)에 접합되고, 또한 외면(42a, 42b)들의 내부를 포함하여, 직물 내의 임의의 다른 영역에 접합될 수 있다.
선택적 외부층(43a)(예를 들어, 저투과성의 콰펠(quarpel) 처리 층) 및/또는 선택적 내부층(43b)(예를 들어, 저투과성 또는 비투과성)이 직물 시스템(40)을 통과하는 공기 흐름(47)을 감소 또는 제한하도록 포함될 수 있다. 콰펠 처리는 방수 및 방유 처리이다. 콰펠 처리 층은 2가지 목적을 수행한다. 즉, 저 공기 투과성과 액체에 대한 큰 저항이다. 유리하게는, 이는 화학적 작용체가 직물(40)을 통해 직접 순간적으로 침습되고 나노 입자(46)를 압도하지 못하게 한다. 도시된 바와 같이, 층(43a, 43b)의 어느 한쪽 또는 양쪽이 플라스틱 재료로 제조된 비직조의 저해 층일 수 있다.
더욱이, 보호 직물 시스템(40)은 선택적으로 외면들 사이의 임의의 위치(즉, 48a 및/또는 48b)에 또는 외면에 대해 외부인 임의의 위치(즉, 48c)에 배치된 하나 이상의 활성화된 탄소층을 포함할 수 있다.
도4는 본 발명의 일 태양에 따라 살균 인터페이스로서 보호 직물의 사용을 도시한 대표적 다이아그램이다. 작용에 있어서, 보호 직물은 필수적으로 물품(62)과 화학적 위협(60a) 및/또는 생물학적 위협(60b)을 포함할 수 있는 오염된 환경(60)의 사이에서 살균 인터페이스로서 작용한다살균 인터페이스(64)는 예를 들어 적어도 그 위해 접합된 나노 입자들을 가진다. 화살표 (66)는 오염된 환경(60)을 통과하거나 그 내부에 살균 인터페이스(64) 안에 봉해진 물품(62)의 대표적 경로를 도시한 것이다.
물품의 예는 인간, 식료품, 생활 양식을 수용하는 공간 중의 적어도 한 부분을 포함한다. 바람직하게는, 물품(62)은 보호 직물 안에 봉해지거나 오염된 환경으로 들어가기 전에 인터페이스에 결합된다. 일 실시예에서, 인터페이스는 투과성 공기/액체이다. 유리하게는, 본 발명은 살균 인터페이스(64)(예를 들면, 보호 직물)에 근접하여 유지되는 물품(62)이 물품(62)에의 보호 근접으로부터 나노 입자들을 분산하지 않고서 오염된 환경(60)을 안전하게 통과하도록 허용하는 수단을 제공한다. 부가적으로, 본 발명은 살균 인터페이스(64)(예를 들면, 보호 직물)가 서로에 대해 실질적으로 고정된 위치에서 유지되게 하는 수단을 제공한다.
도5는 본 발명의 일태양에 따라 직물을 베이스로 한 오염 제거제로 생물학적 또는 화학적 작용체에 대해 보호하는 방법을 도시한 대표적 흐름도이다. 단계 51에서, 피처리 위협 유형은 목표 정화율로 정의된다. 위협의 유형에 따라, 다음의 나노 입자들의 일부 또는 전체가 채택될 수 있다. 즉, 화학적 흡착성 나노 입자(52), 화학적 반응성 나노 입자(52) 또는 생물학적 반응성 나노 입자(54)이다. 채택될 나노 입자의 유형을 결정할 때, 나노 입자를 로딩하기 위한 관련 인자들이 계산될 수 있다. (단계 55)
직물이 제공되고 직물 인자들이 분석되며, (단계 56); 이러한 인자들은 직물 특성(예를 들면, 섬유, 이격 섬유 및/또한 비직교 섬유의 길이, 크기, 구성 및 밀도, 증기 또는 액체 확산율, 외부층들의 투과도)을 결정하거나 조절하는 것 중의 어느 하나를 포함할 수 있다. 활성화된 탄소가 제시되면, 나노 입자와 탄소의 사이의 효과적인 상호 작용 거리가 결정된다. (단계 57) 다음에 나노 입자들은 목표 정화율을 달성하기 위해 바람직하게는 비폐색 유지 수단을 사용하여 직물상에 로딩된다. (단계 58)
반응성 나노 입자
본 발명에 따라 사용되는 반응성/흡착성 입자들은 바람직하게는 약 1 nm 내지 약 200 nm 크기의 나노 입자 클러스터로 형성된 비유기적 반응성 나노 입자들이다.
반응성 나노 입자들은 높은 화학적 반응을 일으키는 고 표면 면적과 고유의 조직을 가지는 환경적으로 안정된 나노미터 크기의 원자 및 분자의 클러스터이다. 이들 나노 입자는 광대한 표면 면적을 가지기 때문에, 이들은 현저한 촉매 및 반응 특성을 가지며, 이는 그 거대한 화학류의 관계물로부터 구별된다. 거대 화학류와 달리, 나노 입자들은 클러스터의 표면에 잔류하는 통계학적으로 현저히 다수의 원자/이온/분자를 가진다. 이들 반응성 나노 입자들은 바람직하게는 폴리오조메탈레이트(POMs) 뿐만 아니라 산화 금속 복합체, 수산화 금속 복합체, 수화 금속 복합체를 포함한다.
본 발명에 따른 보호 시스템 적용을 위해 사용되는 반응성 나노 입자들은 구체적으로 화학물과 미생물을 파괴적으로 흡착하도록 가공된다. 이러한 나노 입자들은 무해한 최종 산물을 산출하기 위해 유해한 화학물을 흡착한 다음에 독소를 제거할 수 있다. 유사하게는, 이 반응성 나노 입자들은 세포막을 공격하고 주요 기능성 단백질 또는 DNA를 산화시킴으로써 미생물을 죽이거나 비활성화시킬 수 있다. 나노 입자들은 환경 목적으로 향상 또는 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라 바람직하게 사용되는 나노 입자들은 화학적 흡착성 나노 입자, 화학적 반응성 나노 입자 및 생물학적 반응성 나노 입자 중의 적어도 하나를 포함한다. 더욱이, 본 발명에 따라 사용되는 나노 입자들은 바람직하게는 더 오래된 나노 입자들을 위한 적어도 약 70 m2/g으로부터 더 발전된 나노 입자들을 위한 적어도 약 1200 m2/g 이상까지의 브루나우어-엠멧트-텔러(Brunauer-Emmett-Teller:BET) 다중 지점 표면적을 가지고, 적어도 약 45옴스트롬에서 약 100 옴스트롬까지의 평균 흡수공 반지름을 가진다.
사용될 수 있는 전형적인 나노 입자들은 분말 나노 입자 형태로 산화 금속 합성물을 포함한다. 이러한 산화 금속 합성물은 그 표면에 산소 이온 일부를 가지는 산화 금속 나노 입자들을 포함하고, 반응성 원자들이 그 표면 산소 이온과 상호작용하거나 화학 흡착된다. 예를 들면, 산화 금속 나노 입자들은 마그네슘, 티타늄, 칼슘, 알루미늄, 주석, 철, 코발트, 바나디윰, 망간, 니켈, 크롬, 구리, 아연, 지르코늄의 산화물, 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 얻을 수 있다. 예를 들면, 산화 금속 나노 입자들은 산화마그네슘, 산화티타늄, 산화칼슘, 산화알루미늄, 산화주석, 산화철, 산화코발트, 산화바나디윰, 산화망간, 산화니켈, 산화크롬, 산화구리, 산화아연, 산화지르코늄, 및 이들의 혼합물들을 포함할 수 있다. 또한, 폴리옥소메탈레이트(POMs) 뿐만 아니라 수산화물 금속 복합체, 수화물 금속 복합체로 제조된 나노 입자들도 적절하다.
또한, 본 단락에 기재된 나노 입자들 중 일부는, 예를 들어, 반응성 할로겐 원자들, 알칼리 금속 원자들, 금속 질산염, 이산화황, 이산화질소, 오존 또는 제2의 다른 금속 산화물을 포함하도록 더 처리될 수 있다. 대체 처리로서 불용성인 나노 입자들에 보호 코팅을 제공함으로써 방수가 되게 할 수 있다. 이러한 진보된 처리 단계는 다음의 미국 특허 제 6,057,488호, 제5,914,436호, 제 5,990,373호, 제 5,712,219호, 제 6,087,294호, 제 6,093,236호, 제 5,759,939호 및 제 6,417,423호와, 공개된 미국 특허 출원 제2002/0035032호에서 개시되어 있으며, 그 완전한 상세한 설명이 본 명세서에 참조용으로 결합되어 있다이러한 산물들 중의 어떤 것도 본 발명의 태양에 따른 다기능 보호 산물에 결합될 수 있다.
나노 입자들의 다양한 분류는 다수의 유독 산업 화학물(TICs) 및 유독 산업 물질(TIMs) 뿐만 아니라 고전적인 화학전 작용체를 화학적으로 분해하기 위한 성능을 위해 언급되었다상호 작용의 반응성은 화학 종류를 무독성 부산물로 감소하도록 분자간의 결합을 파괴한다예를 들어, 나노 입자들은 4염화 탄소(CCl4), 디메틸-메틸-포스포네이트(DMMP), 파라옥손( VX 및 GD와 유사함), 2-클로로에틸-에틸술파이드 (2- CEES, 외팔형 겨자), 군용 작용체 및 산성 가스의 화학적 파괴에 효과적인 것으로 나타났다.
활성화된 탄소와 비교하여, 나노 입자들은 화학전 자극제를 비활성화시키는 데에 매우 높은 용량을 가지는 것으로 연구 결과 입증되었다. 보다 상세하게는, 나노 입자들은 주지된 HD 분해 산물인, 1,4-디씨안의 존재에 의해 표시되는, 겨자(HD) 작용체를 화학적으로 분해한다. 일정한 경우에, 나노 입자들은 활성화된 탄소에 비해 동등하거나 더 우수하게 수행하는 한편, 보다 컴팩트한 용적을 가지면서 보다 가벼운 중량의 물질이다.
. 생물학적 보호를 제공함에 있어서, 보호 섬유는 예를 들어, 바이러스, (식물) 박테리아, 포자 형성 박테리아(안쓰락스), 곰팡이 또는 원생 동물과 같은 전염성 미생물 또는 생물학전 작용체에 대한 보호를 제공한다. 상이한 메커니즘을 이용하여, 반응성 나노 입자들은 순간적으로 미생물들의 세포벽, 단백질 및 DNA를 공격함으로써 이들을 파괴시킨다.
본원에서 사용된 "유해체"라는 용어는 단일어 또는 복합어로서 상술한 모든 생물학적 작용체와 화학적 작용체를 포함하여 정의되는 것에 유의해야 한다.
추가의 활성화된 탄소 요소
생물학전의 작용체는 박테리아, 바이러스, 곰팡이 또는 포자일 수 있으며, 여기에서, 포자들 중의 일부 종은 그들 자체의 휴면 종자 또는 유전학적 원종으로서생성된다. 화학적 작용체와 이들 종의 주요 차이는 크기이며, 이들은 미소립자의 크기로 수십 미크론 또는 그 이상으로 측정될 수 있고, 이는 화학적 작용체의 종류에 비해 적어도 약 천배나 더 클 수 있다. 활성화된 탄소의 흡수공은 그 흡수공 보다 더 큰 이들 유해체를 흡수할 수 없다. 이들 생물학적 유해체의 초기파는 활성화된 탄소의 외부 흡수공들을 급속하게 막아버림으로써 흡수공 내에 용이하게 포획될 보다 작은 화학물 종류의 흡수를 방해한다. 오염된 환경이 나노 입자들을 함유하는 섬유망과 처음 조우할 때, 그 안에 함유된 임의의 생물학적 작용체/유해체는 소산될 것이다. 소산의 부산물은 하류의 활성화된 탄소에 의해 바로 흡수되는 화학적 독소이다. 따라서, 생물학적 나노 입자를 함유하는 다중 요소 보호 물질은 화학전 및 생물학전의 작용체를 모두 포함하는 환경에서 활성화된 탄소의 효능을 개선시킬 수 있다.
임의의 유형의 탄소가 본 발명에 사용될 수 있는 한편, 현저히 높은 표면적 (예를 들면, 약1500 m2/gm)과 (예를 들면 , 롬과 하스 및 쿠레하의 비드보다 약 2배 내지 10 배가 더 단단한)경도를 가지는 활성화된 탄소를 포함하는 비드(카보텍스 비드)는 본 발명의 태양에 따라 바람직하게 사용되는 활성화된 탄소 비드를 포함한다. 본 발명에서 사용되는 활성화된 탄소 비드를 제조하기 위하여 사용되는 재료들과 방법들은, 2001년 3월 8일자로 "미세구조를 가진 구형의 고성능 흡착제"란 명칭으로 기벨하우젠 외 수인에 의해 출원된 미국 특허 출원 제2002-0028333호의 공개 문서와, 2000년 3월 15일자로 "고성능의 형체화된 흡착제의 생산 공정"이란명칭으로 기벨하우젠에 의해 출원된 미국 특허 제 6,376,404호와, 2000년 3월 15일에 "형체화된 활성화된 탄소의 생산 공정"이란 명칭으로 기벨하우젠에 의해 출원된 미국 특허 제 6,316,378, 2000호에 기재되어 있으며, 그 상세한 설명은 참조용으로 본 명세서에 결합되어 있다.
대체 실시예에서, 접촉하는 혈액 작용체에 대한 보호를 제공하기 위해 활성화된 탄소 상에 반응 특성을 더 부여하도록 (예를 들어, 침습된) 금속 이온으로 로딩된 활성화된 탄소 비드가 이용될 수 있는 것에 유의해야 한다.
추가의 요오드화 수지 요소
요오드화 수지는 공기 및 물의 정화를 위해 필터에 사용된다이는 이온 교환 수지 매트릭스에 고정되는 요오드로 구성되는 미세 살균 작용체이다. 미생물이 요오드화 수지에 접촉할 때, 요오드는 방출된다. 미생물의 유형에 따라, 요오드는 세포막, 활성 단백질 또는 DNA를 산화시킬 수 있어서, 이를 죽이거나 재생성이 불가능하게 한다. 요오드화 수지는 바이러스, 박테리아, 포자 형성 박테리아, 곰팡이 및 원생 동물에 대한 살균 효능을 가진다요오드화 수지는 전형적으로 비드, 조각 또는 분말 형태로 대량으로 판매된다. 트리오신 상표의 수지가 본 발명에 바람직하게 사용되는 요오드화 수지 유형의 일예이다. 이러한 요오드화 수지는 나노 입자들과 함께 결합될 수 있다.
부착 방법
주어진 적용과 소망의 보호 수준에 따라, 활성화된 탄소는 살균 나노 입자와 동일한 직물 층 내에 포함되거나 인접층에 포함되거나 그로부터 더 이격될 수 있다. 층으로부터의 이격은 주위의 공기 흐름에 더 큰 잔류 시간을 제공하는 한편, 압축된 층들은 더 얇고 더 가벼운 보호 물질을 제공한다. 요오드화 수지 및 활성환 탄소 분말은 다음의 예시 방법들 중의 어느 하나에 따라 직물에 부착될 수 있다.
압착 코팅- 이러한 적층 방식은 예를 들어 풀러(Fuller) 장치를 이용할 수 있다바람직한 실시예에서, 이 장치는 딥 탱크를 통해 접착제로 직물(예를 들어, 폴리에스테르)을 완전히 습윤시킨 다음에 닙 롤러로 초과 부분을 압출하도록 사용된다. 초과 부분의 접착제가 제거되면, 그 다음에 분말은 예를 들어 교반 시스템을 통해 젖어 있거나 부분적으로 경화된 직물 상에 도포된다. 직물은 그 다음에 직물의 표면으로부터 임의의 외래 분말을 제거하기 위해 진공 또는 압축 공기에 의해 완전히 경화된다. 대체 실시예에서, 접착제(예를 들면, 우레탄 또는 아크릴 분말)는 현탁액에 결합된 다음에 풀러 장치를 통과한다.
예비 프레깅 (Pre- Pregging )- 예비 프레깅은 추가 적층 이전에 수지 또는 접착제로 직물(예를 들면, 폴리에스테르)을 예비 포화시키는 것을 포함한다. 직물은 먼저 접착제로 완전히 코팅된 다음에 닙 롤러로 초과 부분이 제거된다. 바람직한 접착제는 예비 프레깅이 이루어진 이후에 가열시 점착 상태로 되거나 용융되는 성능을 가져야 하는 한편, 실온에서 예비 프레깅된 물질은 건조되고 비점착 상태로 유지되어야 한다. 대표적인 접착제는 약 20% 내지 약 25%의 고형분을 가지는 우레탄베이스 접착제, 또는 약 30%의 고형분을 가지는 열 용융의 열가소성 수지 접착제를 포함한다. 접착제로 코팅된 다음에, 직물은 더 이상 점착 상태로 있지 않을 때까지 순차적으로 건조된다. 건조된 접착제로 코팅된 직물은 그 다음에 "예비 프레깅된 상태"로 고려된다. 그 다음에, 분말이 예비 프레깅된 직물상에 가해진 다음에, 단시간 동안 신속히 가열된다. 접착제는 가열로 점착 상태로 되기 때문에, 분말은 접착제에 영구히 접합된다. 그 다음에, 직물은 냉각되어, 접착제가 다시 한번 비점착 상태로 된다. 최종적으로, 외래 부착의 분말을 제거하기 위해, 최종 직물이 강압 공기로 세정될 수 있다.
열 용융- 열 용융 기술은 실온에서 고체인 열가소성 중합체를 포함하는 직물을 이용한다. 이들 중합체는 상이한 유형의 재료가 중합체 상에 부착될 수 있는 시간에 용융된 형태로 가열된다. 그 다음에, 중합체는 화학적 경화 또는 용매의 증발을 통해서라기 보다는 단순한 냉각에 의해 응고되며, 이는 유리하게는 이들을 환경적으로 안전하게 한다. 열 용융 기술은 2개의 그룹으로 나뉘어 진다. 즉, (1) 가공 섬유 및 (2) 열 용융 접착제이다.
가공 섬유는 용융되어버리거나 용융될 저용융점을 가지는 중합체로 코팅되는 섬유이다. 대표적인 열 용융 섬유들은 폴리에스테르, 폴리아미드, 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 등의 강화 또는 비강화 열가소성 수지로 이루어진 외부를 가진다.. 전형적으로, 가공 섬유는 다양한 지름으로 입수 가능하다. 즉, 어떠한 직경 크기도 본 발명에서 사용될 수 있는 것으로 유의해야 한다. 이러한 가공섬유는, 예를 들어, 직물 구조를 형성하기 위해 직조 또는 비직조의 기부에 결합될 수 있다. 일단 용융되면, 가공 섬유의 외부는 예를 들어, 다른 섬유, 직물 구조 또는 입자 등의 재료와 접합하기 위한 접착제로서 사용될 수 있다. 이는 대부분의 다른 적용 방법(예를 들면, 압착 코팅 방법)에 비해 예를 들어 입자에 대해 청결하고 효율적이고 제어성이 우수하게 적용되게 한다.
열 용융 접착제는 100% 고체형의 열가소성수지의 접착제로서, 본 발명에서 사용할 수 있는 대표적 유형은 EVAs, 폴리올레핀, 폴리아미드 및 기타 적절한 접착제들이다. 이러한 접착제들은 예를 들어 파지 장치나 고체형 접착제를 용융 상태로 변형하는 거대 시스템의 사용을 통해 열 발생 장치에 의해 인가될 수 있다. 그 다음에, 접착제는 대부분의 기부를 가로질러 신속한 내구성 이중 접합을 형성하게 하는 냉각에 의해 경화된다. 예를 들어, 열 용융체는 상이한 기부에 접합하도록 구체적으로 형성될 수 있다.
열 용융 접착제를 사용하는 데에는 여러 가지 이점들이 있다예를 들어, 열 용융 접착제는 100% 고체형 접착제이므로, 이는 운반 및 저장 문제를 감소시킨다. 더욱이, 이들 접착제에 의해 제공되는 순간 접합 강도는 보다 빠르고 효율적인 생산을 가능하게 한다. 실제로, 물 또는 용매를 베이스로 한 접착제와 비교할 때, 열 용융체는 거의 순간적으로 강력한 접합을 형성하여 처리를 위해 사용되는 장비의 크기 및 총액을 감소시킨다. 장비의 축소는 건조 또는 경화 오븐이 요구되지 않는다는 사실에 기인한다. 더욱이, 용매를 베이스로한 시스템과 비교할 때 열 용융 접착제의 고점도는 접합 강도를 희생하지 않고서 이들을 다양한 다공성 및 비다공성의 기부상에 사용될 수 있게 한다. 마지막으로, 열 용융 접착제는 용매 증발의 수단에 의해 경화하지 않기 때문에, 이들은 환경 친화적인 것으로 고려되며, 이는 더욱 엄격해지는 환경 지침의 관점에서 더욱 중요해지고 있다.
일 실시예에서, 열 용융 접착제로 제조된 분말은 직물상에 활성화된 탄소 분말을 부착하도록 사용된다.. 예를 들어, 이격 섬유 상에 영구히 분말을 부착하기 위해, 직물은 열 용융 접착제로 예비 포화되거나 “예비 프레깅”된다. 열 용융 접착제가 미세한 분말인 경우에, 이는 예를 들어 직물 구조의 표면상에 이를 간단하게 뿌려 직물을 코팅시킴으로써 처리될 수 있다. 분말 코팅된 직물은 다음에 접착제 분말을 고착하도록 가열된다.
균일한 분포를 얻고 용이한 취급을 하기 위해, 열 용융 분말 접착제 및/또는 분말은 정전기적 유동화 베드 기술(하기 2장에서 후술함)을 통해 대체안으로 인가될 수 있다. 비접합 또는 외래 분말 및/또는 접착제 분말은 가압 공기로 세척함으로써 제거될 수 있다.
정전기적 부착
분말을 직물의 표면상에 부착하는 대체 방법은 정전기적 부착을 포함한다. 일 실시예에서, 정전기적 부착은 접착제 또는 결합제(예를 들면, 활성화된 탄소 분말, 요오드화 수지 분말 등)의 사용 없이 다양한 직물에 분말을 인가하도록 분말 관리 시스템 뿐만 아니라 정전기 충전식 유동화 베드 기술을 이용한다.. 본 발명에서, 분말 입자를 결합하는 본 처리는 직물에 사용되는 한편, 정전기적 부착 방법은방해 비직조 물, 필름 또는 막 상에 입자들을 코팅하기 위해서도 사용될 수 있는 것에 유의해야 한다.
정전기적 유동화 베드 처리에서, 입자들은 유동화 챔버 내에서 공기 포화 처리되고 이온화된 공기에 의해 정전기적으로 충전된다. 입자가 충전됨에 따라, 입자는 서로 반발한다. 입자들은 충전 입자군을 형성하면서 유동화 베드 위로 상승한다. 다음에, 직물은 정전기 충전 입자군으로 안내된다. (즉, 통과하면서 반송된다). 충전 입자는 직물에 부착되고 부착을 함으로써 직물을 코팅한다. 입자는 이미 코팅된 영역보다도 노출된 영역에 더욱 부착되기 때문에, 이는 직물 상에 균일한 분말 코팅을 제공한다. 유리하게는, 정전기적 유동화 베드 처리는 입자 추가를 증가시키거나 감소시키도록 조절될 수 있는 균일한 분말 침적을 제공한다. 코팅 두께와 침적량은 충전 입자군에 대한 직물의 노출 시간뿐만 아니라 충정 매개체에 대해 인가된 전압을 조절함으로써 조정될 수 있다.
정전기적 유동화 베드 처리에 대한 더 이상의 상세한 설명은 다음의 미국 특허들에 개시되어 있으며, 그 완전한 상세한 설명은 참조로 본 명세서에 결합되어 있다. 상기 참조 문헌은 미국 특허 제4,797,318호, 제 5,639,307호, 제6,294,222호, 제5,486,410호, 제5,736,473호, 제5,482,773호, 제6,024,813호 및 공개된 미국 특허 출원 제 2002/0187258호이다. 정전기적 유동화 베드 처리에 대한 상세 설명은 또한 외국 특허인 일본 특허 제513 1136호에 기재되어 있으며, 그 완전한 상세한 설명은 참조로 본 명세서에 결합되어 있다.:
정전기적 부착을 통해 직물상에 분말을 결합하는 데에 본 발명에 의해 언급된 핵심 사항은 다음을 포함한다.
(a) 정전기적 부착을 위해 이용된 장비의 최적 처리 인자를 확립
(b) 나노 입자들의 목표 로딩을 얻도록 분말을 포획하기 위해 이상적인 기부를 선택
(c) 선택적으로, 직물을 접착 향상제 또는 결합제로 예비처리
(d) 정전기적으로 부착된 이후에 분말을 영구히 부착하기 위한 방법을 전개
(e) 향상된 접착을 위해, 선택적으로 직물에 입자의 부착을 개선하기 위해 화학 접착제를 선정.
살균 반응 가능 직물의 예
수지 분말과 활성화된 탄소 분말의 부착을 위해 다양한 부착 방법이 개시되어 있는 한편, 나노 입자를 위한 부착 방법은 다수의 특수한 조건의 균형을 요구한다. 이들 요구의 성공적인 이행은 통합하여 "비폐색 유지 수단"으로 언급된다. 본 출원인은 "비폐색 유지 수단" 을 직물로 자유 유동하는 나노 입자들의 흡착성 및 반응성을 전달하기 위해 하기에 기재된 특정 인자들을 최적화하는 부착 처리의 수정 또는 제어로서 정의한다. 이러한 인자들의 대표적 목록은 다음과 같다: 응집으로 폐색을 회피하기 위해 나노 입자군들의 사이의 이격 거리를 유지; 혼화성을 보장하기 위해 직물과 부착 기구에 나노 입자들을 정합; 용융 유동에 의해 나노 치수 크기의 입자들을 물리적으로 압도하는 것을 회피하기 위해 (예를 들어, 가능한 최저의 Tg로) 접착제를 선정 ; 팝콘 유형의 군집체로 낮은 응집률에도 불구하고 나노입자들의 표면에 원자들과 이온들의 거대한 부분이 존재하는 특유의 나노 입자 물질의 구조를 유지; 용해를 용이하게 실행하는 원자/이온의 톱날 형상의 에지로 이루어지는 표면 구조를 파괴하는 변화를 회피; 및 화학적 유해체의 흡착 및 생물학적 및 화학적 유해체를 향한 반응성/흡착성을 역으로 절충하는 화학적 변경 및 반응을 회피.
접착제가 또한 정전기적 부착과 함께 사용할 수 있는 한편, 기부에 대한 나노 입자들의 성공적인 접합은 추가의 접착제의 사용이 없이 정전기적 부착만을 통해 달성될 수 있다. 유리하게는, 추가의 접착제의 결핍은 최종 산물에서 접착제와 나노 입자의 사이의 원하지 않은 화학적 반응의 가능성을 제거하면서, 동시에 나노 입자의 과도 폐색을 방지하여, 비활성화시킨다.
일 실시예에서, 정전기적 부착 방법은 합성의 2중 요소(또는 다중 요소)의 섬유들을 포함하는 직물에 나노 입자들을 부착하기 위해 사용될 수 있다. 2중 요소 섬유들은 예를 들어, 적어도 2개 이상의 상이한 유형의 중합체들로 이루어진다. 중합체들은 예를 들어, 폴리오레핀, 폴리아미드 및 폴리에스테르를 포함함할 수 있다. 예를 들어, 각 2중 요소 섬유는 폴리에스테르로 이루어진 내부 코어와 소정의 특성에 따라 폴리프로필렌 또는 나일론으로 이루어지는 외피를 가질 수 있다. 본 실시예에 따르면, 응집된 나노 입자들은 충전 나노 입자들을 2중 요소 섬유상에 강력하게 추진하기 위한 전자기적/정전기적 기구를 사용하는 유동화 베드 장치로 도입된다. 입자들이 2중 요소 섬유의 표면상에 공간적으로 분포되면, 입자들을 영구히 고착하는 데에 신중히 제어되는 방식으로 열이 선택적으로 인가될 수 있다. 현미경 검사 하에서, 나노 입자들은 낮은 Tg 열가소성 수지 섬유에 매립되는 것으로 관찰될 수 있다. 따라서, 섬유 중합체는 그 자체의 접착제로서 작용한다. 유리하게는, 이 방법은 추가의 접착제의 사용의 필요성을 제거하여 접착제 경화 중에 발생되는 증기로부터 의도하지 않은 흡착, 비소망의 화학 반응 또는 입자의 과도 폐색을 최소화시킨다.
입자의 비폐색 유지에 이어서, 가압 공기가 직물에 접합되지 않은 외래 입자들을 제거하도록 사용될 수 있는 것으로 유의해야 한다. 이러한 방식으로 처리된 최종 직물은 유리하게는 예를 들어 직물 구성체 (예를 들면, 의류, 텐트, 의복 등)에 살균 성능을 제공할 수 있다.
실험 데이터
화학 작용체 실험은 버팔로 리서치 센터의 칼스판 대학에 의해 수행되었다. 샘플은 겨자(HD) 및 소만(GD)의 액체/증기(L/V)와 증기/증기(V/V)에 대해 시도되기 위해 상기 칼스판 대학으로 보내어 졌다. 샘플은 상기 칼스판 대학의 표준 작용 절차인 "SOP-AEC-CHEM2-R00"에 따라 실험되었으며, 이는 "화학적 작용체에 대한 의류 시스템을 평가하기 위한 실습 방법- 모조 워터스(Mo Jo Waters) 방법"인 CRDC-SP-84010에 기재된 절차들의 수정한 버전으로 이루어진다.
샘플은 주위 온도(~23℃) 와 50%의 상대 습도에서 시도되었다. 각 샘플의 견본 크기는 11.4cm2였다.
도시된 실험 결과는 나일론/면(50/50)의 "파열 방지 가공 천(Ripstop)" 재료를 포함하는 커버 직물 구조를 이용하는 샘플들로 이루어진다. 이러한 직물 구조는 "콰펠"처리된 방풍 나일론/면 포플린이다. "콰펠"처리는 방수 및 방유 처리이다. 커버 직물 구조는 2개의 목적으로 역할한다. 즉, 낮은 공기 침투성과 액체에 대한 큰 저항이다. 이는 화학적 작용체가 순간적으로 직물 구조를 통해 직접 침습되고 나노 입자들을 압도하지 못하게 한다.
실험된 작용체에 따라, 각 샘플은 MeS, HD 또는 GD의 1 ㎕의 10개 방울, 즉, 10 g/m2의 오염 밀도로 시도되었다. 시도 작용체는 커버 직물 구조의 외면에 인가되었다. 모든 샘플들은 3회 실험되었고, 각 샘플 유형은 하나의 대조군 샘플을 포함하였다. 대조군 샘플은 반응성/흡착성 요소를 포함하지 않았다. 실험 변수의 완전한 목록은 표1에 기재되어 있다.
MeS, HD 및 GD 실험 변수
액체/증기 증기/증기
작용체: HD 및 GD HD 및 GD
시도: 10 g/m2 HD=20g/m3, GD=10g/m3
온도: 주위 온도 주위 온도
상대습도: 50% 50%
실험 기간: 8 시간 24 시간
유동률: 1 L/min (상부 및 저부 세포) 1 L/min (상부 및 저부 세포)
샘플 크기: 11.4cm2 11.4 cm2
폴리에틸렌 필름 아니오 아니o
고 로프트 여과 매체는 합성 2 중 요소 섬유들로 이루어진 비직조물이다. 2중 요소 섬유들은 2 이상의 중합체로 이루어진다.(내부/외부 코어를 가질 수 있다.) 여과 매체 샘플들은 상술한 콰펠 처리된 커버 직물 구조로 모두 실험되었다.
산화마그네슘 나노 입자로 로딩된 고 로프트 여과 매체 샘플은 산화마그네슘 나노 입자가 없는 샘플대조군에 비해 매우 잘 수행하였다.
MeS 시도(하기의 표2에서 도시된 결과)에서, 실험 샘플은 1 시간에 대조군 샘플을 위한 324.0 nm/min/cm2에 대립하여 31.9 nm/min/cm2의 MeS 평균 투과율을 가졌다.
액체/증기 MeS 투과 결과
샘플 ID 대조군 샘플 ID 부착 방법 MgO 산화마그네슘 부가 중량 Wt (g/m2) 제어1시간 동안의 MeS 투과율(ng/min/cm2) 1시간 동안의 MeS 평균 투과율
08301-로딩 고 로프트 여과 매체 정전기식 41.23 324.0 31.9
표3은 산화마그네슘 나노 입자가 로딩된 고 로프트 여과 매체로 액체/증기 HD 투과 실험을 한 결과를 나타낸다. 놀랍게도, 이들 실험 샘플은 85% 까지 HD의 누적 질량을 감소할 수 있었다.
액체/증기 HD 투과 결과
샘플ID 샘플의 설명 나노 입자로트 # 산화마그네슘 로딩 (g/m2) 샘플 대조군 ID 대조군(㎍/cm2) 샘플(㎍/cm2) 누적 질량 감소 %
112901-22HLLOADED 정전기적 부착 고 로프트 여과 매체 LH-100401(코팅됨) 42.33 황색 블랭크 기부 49, 51평균: 50 8, 12, 5평균: 8 85
112901-32 HLLOADED정전기적 부착 고 로프트 여과 매체 01092001P1(코팅되지 않음) 26.67 황색 블랭크 기부 49, 51평균: 50 28, 14, 16평균: 19 61
표4는 HD 뿐만 아니라 휘발성 액체이고 플루오르화 유기인산 화합물인 생화학 작용체인 소만(GD)에 대해 실험된 샘플의 설명을 나타내고 있다. HD 및 GD의 시도에서 본 샘플을 위한 실험 결과는 표5 및 표6에 나타난다.
샘플 설명
샘플 ID 샘플 설명 나노 입자 로트 # 나노 입자 로딩 (g/m2) 샘플 대조군ID
021902-7 정전기적 부착 고 로프트 여과 매체 이산화티타늄 07-0009 87.0 고 로프트 여과 매체
HD 액체/증기 실험에 대한 결과
HD 누적 질량 개요, ㎍/cm2
샘플 대조군 % 누적 질량 감소
021902-7 필터 매체 기부 86
Rep 1 <3.93 33.7
Rep 2 <5.36 28.0
Rep 3 <4.14 N/A
평균 <4.48 30.9
GD 액체/증기 실험에 대한 결과
GD 누직 질량 개요, ㎍/cm2
샘플 대조군 % 누적 질량 감소
021902-7 필터 매체 기부 99.8
Rep 1 <0.09/<0.08 28.9/29.4
Rep 2 <0.05/<0.04 32.8/33.1
Rep 3 <0.03/<0.034.14 N/A
평균 <0.06/<0.054.48 30.9/31.3
유리하게는, 샘플 021902-7은 HD 누적 질량을 86% 감소할 수 있고, GD 누적 질량을 99.8% 감소할 수 있다.
동향에 관해서는, 표4 내지 표6에서의 데이터는 HD 또는 GD의 흡착에 대한 나노 입자로딩의 직접적 보정을 표시한다. 즉, 필터 매체상의 나노 입자의 로딩이 높아질수록, 흡착되는 HD 또는 GD가 더 많아진다.
상기 칼스판 대학(CUBRC)은 또한 CRDC-SP-84010에 기재된 절차의 수정 버전으로 이루어진, 상기 칼스판 대학의 표준 작용 절차인 "SOP-AEC-CHEM2-R00"에 따라 직물 샘플상에 투과 실험을 실행하였다.
본 실험은 주위 온도(~23℃) 와 상대 습도 50%에서 액체 오염/증기 투과로 구성된다. 11.4cm2의 크기인 샘플이 10 g/m2의 오염 밀도를 발생하는 화학적 작용체 HD의 9㎕ 방울로 시도되었다. 샘플은 액체 투과 세포(CRDC-SP-84010 사양)에 포함되고, 이는 그 밑에 배치된 폴리에틸렌 필름을 가지지 않았다. 환경적으로 조절된 공기는 8 시간동안 ~0.9 slpm에서 샘플의 상부 및 하부 표면들을 가로질러 유동하였다.
투과된 HD의 분석적 계량화는 순차적으로 20개의 위치들을 각각 추출할 수 있는 다중 포트 밸브들을 배열하는 스트림 선택 시스템(SSS's)으로 구성되는 2개의 상표 명칭 미니캠스(MINICAMS)(축소형 화학적 작용체 감시 시스템)에 의해 수행되었다. 스트림 선택 시스템은 실험 물품과 실험실의 공기 공간의 유해 방출물을 추출하는 것을 택일하였다. 샘플들의 사이의 공간의 사용은 미니캠스가 고농도 수준의 샘플들에 따라 기구 내의 잔존 HD를 감소하게 하였다.
실험된 샘플은 반응 및 흡착 요소를 포함하는 직물이였다. 샘플은 3회 실험되었고 (반응/흡착 요소를 포함하지 않는) 대조군 샘플을 포함하였다. 샘플은 상술한 나일론/면(50/50)의 "파열 방지 가공 천"의 직물 구조로 이루어지는 커버 층을 포함하였다. HD는 커버 직물 구조의 외면에 인가되지 않았다. 도시된 샘플의 포화층(112901-22HLLOADED)과 그 관련 대조군 샘플은 일측이 화이트 컬러였고 타측이 옐로우 컬러였다. 이는 외면으로부터 하향 배치되는 화이트 측으로 지향되었다. 실험 결과의 개요는 표7에 나타 나 있다. 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 그 대조군과 비교할 때 실험 샘플에 의해 83%의 누적 질량이 감소하였다.
HD L/V 투과 실험
10 g/m2HD L/V 투과 실험(8 시간 누적 질량,㎍/㎠)
샘플 대조군 누적 질량의 감소, %
112901-22HLLOADED 옐로우 공간 기부 83
Rep 1Rep 2Rep 3 8125 Rep 1Rep 2 4951
평균 8 평균 50
본 발명에 따라 사용되는 나노 입자들은 보호 특성을 가지는 것, 즉, 보호 나노 입자 또는 보호 나노 입자물이다. 본 적용을 위해, "보호 나노 입자"란 용어는 다음의 3가지 특정 유형의 나노 입자들 중 하나 이상을 포함한다. 즉, 화학적 흡착성 나노 입자, 화학적 반응성 나노 입자 및 살균 반응성 나노 입자이다.
보호 나노 입자들은 금속 함유 나노 입자들 또는 금속 함유 나노 결정이다 금속은 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 수화물, POMs 로서 존재한다. 그 보호 특성을 향상시키기 위해, 이러한 금속 함유 보호체는 산화 금속, 1그룹의 금속들, 1A 그룹의 금속들, 반응성 있는 할로겐, 금속 질산화물, 이산화황, 이산화질소, 또는 오존 들 중 하나 이상으로 결합될 수 있다.
분말로 분쇄되는 거대 금속 함유 입자는 본 발명에 따라 사용되는 나노 입자들의 보호 특성을 보유하지 않을 것에 유의해야 한다. 왜냐하면 분쇄된 분말은 통상의 표면 특징을 가지기 때문이다. 외관상으로는 동일한 크기의 범위에 있는 나노 입자로부터 분말을 구별하기 위하여, 본 발명에 따른 보호체는 미세하게 분리된 나노 입자 또는 미세하게 분리된 나노 결정으로서 언급된다. 보호 나노 입자는 1 nm 내지 200 nm의 크기의 나노 입자 군집체로 형성된다. 이러한 군집체는 반 데르 발스 힘에 의해 서로 응집함으로써 다수의 구별 가능한 구성 부분을 가진다. 분쇄된 분말은 균일한 외면을 가지는 단일체이다. 이와 달리, 나노 미터의 크기의 군집체가 서로 응집될 때, 초기 보호 나노 입자를 위해 적어도 70 m2/g 의 브루나우어-엠메트-텔러(BET)의 다중 지점 표면적과 후기 버전을 위해 적어도 1200 m2/g 의 상기 표면적을 제공하여 그 원래 표면적의 대부분이 보존된다. 이러한 표면은 45 옴스트롬 내지 100옴스트롬의 평균 흡수공 반지름을 가지는 흡수공을 포함할 수 있다.
구조, 표면적 및 흡수공 크기가 그 보호 특성으로 나노 입자에게 주입되는 한편, 이러한 구조적인 특징들은 또한 나노 입자를 실체적인 보호 필터 선구체(precursors)로 결합하려는 과거의 시도를 방해하였다. 실패된 시도는 반데르 발스의 힘을 제어하지 못하여 결과적으로 과도하게 응집되거나, 접착제 또는 유지 수단을 제어하지 못하여 결과적으로 유용한 표면적 또는 흡수공이 폐색되는 것으로부터 비롯되었다. 본 발명은 그 화학적 흡착성, 화학적 반응성 또는 살균 반응성의 특성들 중의 하나 이상을 용이하게 결합시키도록 유연한 방식으로 나노 입자들을 이용하는 생산물 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 예시된 실시예들이 본 명세서에 설명되어 있지만, 본 발명은 그러한 정확한 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 범위와 정신에 벗어남이 없이, 해당 기술분야에서의 당업자에 의해 다양한 상이한 변경과 수정이 영향을 받을 수 있는 것으로 이해해야 한다. 예를 들어, 동일한 결과를 얻기 위해 실질적으로 동일한 방법으로 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 탄소 비드, 금속 이온, 나노 입자 및/또는 방법 단계들 및/또는 기부 재료들의 모든 조합이 본 발명의 범위 내에 있음이 명백히 의도된다. 더욱이, 본 발명의 임의의 개시된 형태나 실시예는 임의의 기타의 개시되거나 기재되거나 제안된 형식으로 결합될 수 있거나 적용 방법의 혼합성의 일반적 사항으로서 결합될 수 있는 것으로 인지되어야 한다. 따라서, 이는 여기에 첨부된 청구항의 범위에 의해 표시되는 것만으로 제한되어야 한다는 의도이다.

Claims (71)

  1. 화학적 및 생물학적 작용체의 위협에 대해 보호하기 위한 장치에 있어서, 내부 구조들을 가지는 직물과, 상기 내부 구조들에 접합되는 보호 나노 입자들을 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내부 구조들은 직물의 간극들을 포함하는 것을 특징으로 하는장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 내부 구조들은 3-D 이격 직물 구조의 상부 및 하부 직물 구조 층들의 사이에 연장하는 직교 섬유들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 직물은 상부 외면과 하부 외면을 포함하고, 내부구조들은 상기 외부 및 하부 외면들이 사이에 배치되는 섬유들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치
  5. 제4항에 있어서, 상기 섬유는 직물을 통과하는 나선 경로를 형성하도록 외면들의 사이에서 직접 직교하는 경로들과 교차하는 비직교 섬유 들을 포함함으로써 상기 나노 입자들과의 접촉을 증가시키기 위해 직물과 조우하는 화학적 및 생물학적 작용체의 잔류 시간을 늘리는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 내부 구조는 제1 층을 포함하고, 장치는 상기 제1 층과 나란한 제2 층을 더 포함하고, 상기 제2 층은 활성화된 탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 화학적 및 생물학적 위협들에 접촉하기 위한 효과적인 표면적을 유지하면서 상기 내부 구조에 상기 보호 나노 입자들을 접합하기 위한 비폐색 접합 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 보호 나노 입자들은 화학적 흡착성 나노 입자, 화학적 반응성 나노 입자 및 살균 반응성 나노 입자 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 나노 입자들은 산화 금속, 수산화 금속, 수화 금속 및POMs 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 나노 입자들은 산화 금속, 반응성 있는 할로겐, 알칼리 금속, 질산화 금속, 이산화황, 이산화질소 및 오존 중 적어도 하나와 결합하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 나노 입자들은 1 내지 200 nm 크기의 나노 입자 군집체들로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 나노 입자들은 적어도 약 70 m2/g 내지 적어도 약120 m2/g의 브루나우어-엠메트-텔러(BET)의 다중 지점 표면적을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 나노 입자들은 적어도 약 45 옴스토롱 내지 적어도약 100 옴스트롱의 평균 흡수공 반지름을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 장치는 비 공기 투과층을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 장치는 화학적 위협에 대해 보호하기 위한 제1층과 생물학적 위협에 대해 보호하기 위한 제2 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 층은 활성화된 탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 층들 중의 하나는 활성화된 탄소 성능 향상 나노 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 층들 중의 하나는 살균 나노 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제1항에 있어서, 상기 장치는 의류, 필터, 텐트, 들 것, 현장 장비, 덮개 및 직물을 베이스로한 제품 중의 하나로 포함되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 보호 공간 분포 살균 인터페이스로서,
    내부 구조들을 가지는 직물과,
    직물에 근접하여 유지되는 물품 또는 물품의 부분들이 물품의 보호 근접으로부터 나노 입자들을 분산하지 않고 오염된 환경을 안전하게 통과하게 하도록 상기 내부 구조들에 접합되는 보호 나노 입자들을 포함하는 인터페이스.
  21. 제20항에 있어서, 상기 내부 구조들은 3-D 이격 직물 구조의 상부 및 하부
    직물 구조 층들의 사이에 연장하는 직교 섬유들을 포함하는 것을 특징으로 하는
    인터페이스.
  22. 제20항에 있어서, 상기 내부 구조들은 직물의 상부 및 하부 외면들의 사이에 배치되는 섬유들을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  23. 제22항에 있어서, 상기 섬유들은 외면들의 사이에서 직접 직교하는 경로들을 교차하여 나노 입자들과의 접촉을 위한 잔류 시간을 증가시키는 비직교 섬유들인 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  24. 제20항에 있어서, 내부 구조는 제1 층을 포함하고, 인터페이스는 상기 제1 층과 나란한 제2 층을 더 포함하고, 상기 제2 층은 활성화된 탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  25. 제20항에 있어서, 화학적 및 생물학적 위협들에 접촉하기 위한 효과적인 표면적을 유지하면서 상기 내부 구조에 상기 보호 나노 입자들을 접합하기 위한 비폐색 접합 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  26. 제20항에 있어서, 상기 보호 나노 입자들은 화학적 흡착성 나노 입자, 화학적 반응성 나노 입자 및 살균 반응성 나노 입자 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  27. 20항에 있어서, 상기 나노 입자들은 산화 금속, 수산화 금속, 수화 금속및 POMs 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  28. 제20항에 있어서, 상기 나노 입자들은 산화 금속, 반응성 있는 할로겐, 알칼리 금속, 질산화 금속, 이산화황, 이산화질소 및 오존 중 적어도 하나와 결합하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  29. 제20항에 있어서, 상기 나노 입자들은 1 내지 200 nm 크기의 나노 입자 군집체들로 형성되는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  30. 제20항에 있어서, 상기 나노 입자들은 적어도 약 70 m2/g 내지 적어도 약 120 m2/g의 브루나우어-엠메트-텔러(BET)의 다중 지점 표면적을 가지는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  31. 제20항에 있어서, 상기 나노 입자들은 적어도 약 45 옴스토롱 내지 적어도 약 100 옴스트롱의 평균 흡수공 반지름을 가지는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  32. 제20항에 있어서, 직물은 그 위에 가해지는 나노 입자들을 가지는 탄소 비드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  33. 제20항에 있어서, 직물은 그 사이에 내부 구와 결합하는 상부 및 하부 직물 구조들을 포함하고, 상기 상부 및 하부 직물 구조들은 그 위에 가해지는 나노 입자들을 가지는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  34. 제33항에 있어서, 상부 및 하부 직물 구조들 중의 적어도 하나는 가스 유동을 방지하는 재료에 부착되거나 가스 유동을 방지하는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  35. 제20항에 있어서, 스택을 형성하도록 적층되는 화학적 및 생물학적 위협들에 대해 보호하기 위한 복수의 층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  36. 제35항에 있어서, 스택의 각 층은 상이한 위협에 대해 보호를 제공하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  37. 제35항에 있어서, 스택의 각 층은 상이한 수준의 위협에 대해 보호를 제공하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  38. 제20항에 있어서, 인터페이스는 의류에 포함되는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  39. 제20항에 있어서, 인터페이스는 군복, 텐트, 들 것, 현장 장비, 덮개 및 직물 제품 중의 어느 하나에 포함되는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  40. 제20항에 있어서, 물품은 인간의 적어도 일부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  41. 제20항에 있어서, 물품은 직물 내에 봉해지는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  42. 제20항에 있어서, 물품은 식품을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  43. 제20항에 있어서, 물품은 생활 양식을 수용하는 공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  44. 제20항에 있어서, 인터페이스는 오염된 환경에 들어가기 이전에 물품에 결합되는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  45. 제20항에 있어서, 인터페이스는 공기 및 액체가 투과가능한 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  46. 제20항에 있어서, 직물내의 나노 입자들은 서로에 대해 실질적으로 상대적인 고정 위치에서 잔류하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  47. 직물을 베이스로 하는 오염 제거제로 화학적 또는 생물학적 작용체에 대해 보호하는 방법으로서,
    보호 특성을 가지는 나노 입자들을 제공하는 단계와,
    직물의 내부가 상기 직물의 내부와 조우하는 환경의 일부분 내에 배치되는 화학적 또는 생물학적 작용체들을 정화하기 위해 구성되도록 비폐색 유지 수단으로 직물에 나노 입자들을 접합하는 단계를 포함하는 방법.
  48. 제47항에 있어서, 상기 직물은 오염 제거 영역을 형성하는 이격 섬유들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제48항에 있어서, 상기 접합 단계는 소정의 화학적 또는 생물학적 오염 제거 용량을 얻도록 상기 이격 섬유들 상에 나노 입자들을 로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 제49항에 있어서, 오염 제거 영역을 통해 거리를 조절하도록 상기 이격 섬유들의 길이를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제50항에 있어서, 환경과의 접촉 시간을 조정하도록 상기 이격 섬유들의 밀도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제51항에 있어서, 환경 내에 오염체와의 거리 및 접촉 시간에 기초하여 목표 정화율을 얻도록 나노 입자들의 로딩을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 제49항에 있어서, 상기 직물은 증기 및 액체 확산률을 가지는 공기 투과성 직물이고, 확산률은 직물 두께, 이격 섬유들의 크기, 이격 섬유들의 밀도, 이격 섬유들의 구성 및 외부 층들의 투과성 중의 하나의 함수인 것을 특징으로 하는 방법.
  54. 제53항에 있어서, 확산률의 함수로서 목표 정화율을 얻도록 나노 입자들의 로딩을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  55. 제47항에 있어서, 상기 나노 입자들은 1 내지 200 nm 크기의 나노 입자 군집체들로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 제47항에 있어서, 상기 나노 입자들은 산화 금속, 수산화 금속, 수화 금속 및 POMs 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  57. 제47항에 있어서, 나노 입자들은 제2의 상이한 산화 금속, 반응성 있는 할로겐 원자, 알칼리 금속, 질산화 금속, 이산화황, 이산화질소 및 오존 중 하나를 포함하는 합성물과 결합하는 것을 특징으로 하는 방법.
  58. 제47항에 있어서, 층들의 외부 상에는 실질적으로 어떠한 나노 입자들도 잔류하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  59. 직물을 베이스로 하는 오염 제거제로 화학적 또는 생물학적 작용체에 대해 보호하는 방법으로서,
    조직의 내부가 상기 조직의 내부와 조우하는 화학적 또는 생물학적 작용체를 정화하기 위해 구성되도록 비폐색 유지 수단으로 직물에 접합되는 보호 특성을 보유하는 나노 입자들을 가지는 직물을 제공하는 단계와,
    위협이 직물로 들어갈 때 위협이 감소 또는 제거되도록 화학적 또는 생물학적 위협에 직물을 노출시키는 단계를 포함하는 방법.
  60. 제59항에 있어서, 상기 노출 단계는 화학적 위협을 비활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  61. 제59항에 있어서, 상기 노출 단계는 직물 내의 생물학적 작용체가 소산되게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  62. 제59항에 있어서, 상기 노출 단계는 생물학적 실체가 재생성하지 못하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  63. 제59항에 있어서, 직물을 의류 또는 직물 제품으로 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  64. 제59항에 있어서, 상기 노출 단계에 이어서, 상기 방법은 더 이상의 비폐색 유지 수단으로 직물에 추가의 나노 입자들을 접합함으로써 직물을 재조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  65. 제64항에 있어서, 상기 더 이상의 비폐색 유지 수단은 상기 제공 단계의 비폐색 유지 수단과 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  66. 제64항에 있어서, 상기 더 이상의 비폐색 유지 수단은 상기 제공 단계의 비폐색 유지 수단과 상이한 것을 특징으로 하는 방법.
  67. 제59항에 있어서, 하나의 위협 또는 다수의 위협들에 대해 보호하도록 복수의 직물을 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  68. 제59항에 있어서, 상기 노출 단계에 이어서, 상기 노출 단계 동안에 나노 입자들이 소모되지 않은 상태로 잔류할 때 직물을 재사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  69. 제59항에 있어서, 상기 나노 입자들은 1 내지 200 nm 크기의 나노 입자 군집체들로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  70. 제59항에 있어서, 상기 나노 입자들은 산화 금속, 수산화 금속, 수화 금속 및 POMs 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  71. 제59항에 있어서, 나노 입자들은 제2의 상이한 산화 금속, 반응성 있는 할로겐 원자, 알칼리 금속, 질산화 금속, 이산화황, 이산화질소 및 오존 중 하나를 포함하는 합성물과 결합하는 것을 특징으로 하는 방법.
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