KR20170138522A - 복합 다공성 고형 물품을 위한 제조 시스템 - Google Patents

복합 다공성 고형 물품을 위한 제조 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20170138522A
KR20170138522A KR1020177033376A KR20177033376A KR20170138522A KR 20170138522 A KR20170138522 A KR 20170138522A KR 1020177033376 A KR1020177033376 A KR 1020177033376A KR 20177033376 A KR20177033376 A KR 20177033376A KR 20170138522 A KR20170138522 A KR 20170138522A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
porous solid
composite porous
solid article
article
mixture
Prior art date
Application number
KR1020177033376A
Other languages
English (en)
Inventor
션 엠. 스테이블러
이반 이. 코슬로우
Original Assignee
알케마 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 알케마 인코포레이티드 filed Critical 알케마 인코포레이티드
Publication of KR20170138522A publication Critical patent/KR20170138522A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0039—Inorganic membrane manufacture
    • B01D67/0041—Inorganic membrane manufacture by agglomeration of particles in the dry state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/04—Tubular membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/06—Flat membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/14—Dynamic membranes
    • B01D69/141—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes
    • B01D69/148—Organic/inorganic mixed matrix membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/021—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/021—Carbon
    • B01D71/0212—Carbon nanotubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B01J20/08—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04 comprising aluminium oxide or hydroxide; comprising bauxite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/103—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/14—Diatomaceous earth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/16—Alumino-silicates
    • B01J20/18—Synthetic zeolitic molecular sieves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B01J20/205—Carbon nanostructures, e.g. nanotubes, nanohorns, nanocones, nanoballs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/261—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon to carbon unsaturated bonds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28016—Particle form
    • B01J20/28021—Hollow particles, e.g. hollow spheres, microspheres or cenospheres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/2803—Sorbents comprising a binder, e.g. for forming aggregated, agglomerated or granulated products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28033—Membrane, sheet, cloth, pad, lamellar or mat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28042—Shaped bodies; Monolithic structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3007—Moulding, shaping or extruding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3035—Compressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3078—Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • B01J47/018—Granulation; Incorporation of ion-exchangers in a matrix; Mixing with inert materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/08—Specific temperatures applied
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/08—Specific temperatures applied
    • B01D2323/081—Heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/10—Specific pressure applied
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/42—Details of membrane preparation apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/30—Polyalkenyl halides
    • B01D71/32—Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • B01D71/34—Polyvinylidene fluoride

Abstract

복합 다공성 고형 물품을 제조하기 위한 제조 시스템이 제공되며, 여기서 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말(예를 들면, 알케마제의 Kyblock® 수지)과 활성탄 분말의 혼합물을 가열 및 압축함으로써 제조되는 물품이 완전히 경화된 것을 확인하기 위해 그와 같은 물품의 색상이 모니터링된다. 물품의 일 영역이 청색(불완전한 경화를 표시함)으로 보이는 경우에 처리 조건에 대한 조정이 이루어진다.

Description

복합 다공성 고형 물품을 위한 제조 시스템
본 발명은, 폴리(비닐리덴 플루오라이드)(PVDF) 바인더 분말, 활성탄 분말 및 다른 잠재적인 처리 첨가제의 혼합물로부터, 카본 블록(carbon block) 및 분리 물품(separation article)과 같은 복합 다공성 고형 물품(composite porous solid article)을 제조하기 위한 품질 개선 및 관리 시스템에 관한 것이다.
다공성 분리 물품 및 카본 블록과 같은 복합 다공성 고형 물품이 당업계에 알려져 있으며, 그와 같은 물품은 열가소성 바인더와 활성탄 분말과 같은 상호작용성 분말 또는 섬유 물질의 혼합물을 사용하여 제조된다. 일반적으로, 물품은 열가소성 바인더가 상호작용성 분말 또는 섬유 물질을 완전한 코팅으로서보다는 이산된 스폿(discrete spot)으로 연결할 수 있게 하기에 효과적인 조건 하에서 형성된다. 이와 같은 구성은 상호작용성 분말 또는 섬유 물질이 유체 또는 가스와 직접 접촉하여 상호작용할 수 있게 한다. 그 결과 생성된 복합 다공성 고형 물품은 다공성이어서, 유체 또는 가스가 물품 내로 침투하고 심지어 물품을 통과할 수 있게 한다. 그와 같은 물품은 정수뿐만 아니라, 산업용의 수성 및 비수성 시스템 모두에서의 용존 또는 현탁된 물질의 분리에 유용하다. 그와 같은 복합 다공성 고형 물품뿐만 아니라, 그 제조 방법의 예가 예를 들어 WO 2014/055473 및 WO 2014/182861에 개시되어 있으며, 이들 문헌 각각의 전체 개시내용은 모든 목적을 위해 본원에 참조로 원용된다.
그와 같은 복합 다공성 고형 물품을 제조하는 경우에, 본질적으로 모든 상호작용성 분말 또는 섬유 물질이 열가소성 바인더에 의해 물품 내에 고정적으로 결합되도록 물품이 완전히 "경화"되는 것을 보장하는 것이 중요하다. 열가소성 바인더는, 냉각 시에 혼합물의 성분이 다공성 단일체로 서로 융합되기에 충분히 열가소성 바인더가 연화되는 온도까지 가열된다. 물품의 완전한 "경화"를 달성하는 것에 의해, 상호작용성 분말 또는 섬유 물질의 일부 부분이 물품의 일상적인 취급 또는 정상적인 사용 시에 복합 다공성 고형 물품으로부터 제거될 수 있는 상태로 될 가능성이 최소화될 것이다. 예를 들면, 물품이 정수에 사용되어야 하는 경우, 물품을 통해 다량의 물을 통과시키는 것에 의해, 물품이 완전히 경화되었다면 상호작용성 분말 또는 섬유 물질의 어떠한 입자도 씻겨나가지 않을 것이다. 다른 예로서, 완전한 경화는 물품의 기계적인 완전성(mechanical integrity)을 향상시키는 것을 도와서, 물품이 조작되고 있을 때(예를 들면, 여과 장치에서의 카본 블록의 수동 교체 동안)에 상호작용성 분말 또는 섬유 물질의 입자가 물품의 표면으로부터 분리되는 경향을 감소시킬 것이다. 일반적으로 열가소성 바인더와 상호작용성 분말 또는 섬유 물질의 혼합물이 복합 다공성 고형 물품으로 성형되는 온도를 상승시킴으로써 보다 큰 경화도에 도달될 수 있지만, 과도한 온도 또는 가열 조건은 물품의 다공도, 혹은 분말 또는 섬유 물질이 유체와 상호작용하는 능력의 바람직하지 않은 상실을 야기할 수 있다. 따라서, 그와 같은 혼합물을 복합 다공성 고형 물품으로 성형하기 위한 최적 세트의 처리 조건을 설정하는 것은 도전적인 것으로 입증되었다.
이제, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말과 활성탄 분말의 혼합물이 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해 가열되고 선택적으로 압축되는 경우에, 그와 같은 물품의 임의의 불완전한 경화 영역이 외관상 청색이라는 것이 뜻밖에 발견되었다. 반대로, 완전히 경화된 영역은 흑색으로 나타난다. 즉, 흑색 색상은 완전한 경화를 표시하고, 청색 색상은 불완전한 경화를 표시한다. 따라서, 제조되는 물품의 색상을 모니터링하는 것은 이용되는 처리 조건이 혼합물의 완전한 경화를 달성하기에 효과적인지를 결정하는 신뢰성 있고 편리한 방식인 것으로 밝혀졌다. 물품의 임의의 부분(들)의 색상이 청색이면, 처리 조건은 필요에 따라 물품이 완전히 흑색으로 될 때까지 (예를 들면, 혼합물이 가열되는 온도를 상승시킴으로써) 조정될 수 있다.
이와 같은 색상 변화는 폴리비닐리덴 플루오라이드 바인더로 제조되는 물품에 고유한 것이고, 현재 사용되는 바인더로 제조되는 카본 블록 물품에서는 발견되지 않는다. 전형적인 바인더 - 폴리올레핀 등 - 로 제조되는 카본 블록 물품에서는 색상 변화가 없으므로, 블록 물품의 완전한 경화의 실시간 육안 검사 지표(indicator)가 없다. 본 발명은 카본 블록 물품의 제조에 있어서 PVDF 바인더를 갖는 완전한 경화의 색상 변화 지표를 제공함으로써 이와 같은 문제를 해결한다.
본 발명의 양태에 따르면, "흑색"은 ASTM D 2244에 따라 측정되는 바와 같은 하기의 헌터 값(Hunter value)을 만족하는 색상을 의미한다:
헌터 L 값: ≤25, 바람직하게는 ≤22, 보다 바람직하게는 ≤20, 가장 바람직하게는 ≤18;
헌터 a 값: ＞0, 바람직하게는 ＞0.5, 보다 바람직하게는 ＞1;
헌터 b 값: ＞0, 바람직하게는 ＞0.5, 보다 바람직하게는 ＞1.
본 발명의 양태에 따르면, "청색"은 ASTM D 2244에 따라 측정되는 바와 같은 하기의 헌터 값을 만족하는 색상을 의미한다:
헌터 L 값: ＞18, 바람직하게는 ＞20, 보다 바람직하게는 ＞25, 가장 바람직하게는 ＞30;
헌터 a 값: ＜0, 바람직하게는 ＜-0.5, 보다 바람직하게는 ＜-1;
헌터 b 값: ＜-0.5, 바람직하게는 ＜-5, 보다 바람직하게는 ＜-8.
따라서, 본 발명은 복합 다공성 고형 물품을 제조하기 위한 생산 라인의 개시를 용이하게 하는 데 사용될 수 있으며, 고품질의 완전히 경화된 물품을 제공함에 있어서의 초기 선택된 처리 조건의 유효성이 용이하게 검증될 수 있다. 그와 같은 초기 선택된 처리 조건이 불만족스러운 것으로 밝혀지면, 그와 같은 조건에 대한 조정은 그 이후에 제조된 물품의 색상 검사에 의해 확인되는 바와 같이 완전한 경화 물품이 제조될 때까지 이루어질 수 있다. 추가적으로, 본 발명은 또한 제조되는 물품이 계속해서 완전히 경화되는 것을 보증하기 위해 그와 같은 생산 라인의 품질 관리를 유지하는 데 유용하다.
따라서, 본 발명의 일 양태는 복합 다공성 고형 물품을 제조하기 위한 제조 시스템을 제공하며, 상기 제조 시스템은:
a) 제1 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해서, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말과 활성탄 분말의 혼합물의 제1 부분을 제1 세트의 처리 조건 하에서 가열하고 선택적으로 압축하는 단계;
b) 제1 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색인지를 결정하기 위해 제1 복합 다공성 고형 물품을 검사하는 단계; 및
c-1) 제1 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색이면, 제2 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해서, 혼합물의 제2 부분을 제1 세트의 처리 조건 하에서 가열 및 압축하는 단계; 또는
c-2) 제1 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색이 아니면, 제1 세트의 처리 조건과 상이한 제2 세트의 처리 조건을 선택하고, 제2 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해서, 혼합물의 제2 부분을 제2 세트의 처리 조건 하에서 가열 및 성형하는 단계를 포함한다.
그와 같은 제조 시스템의 일 실시형태에 있어서, 혼합물의 제1 부분 및 제2 부분의 가열 및 선택적인 압축은 혼합물을 압축 성형함으로써 수행된다. 다른 실시형태에 있어서, 혼합물의 제1 부분 및 제2 부분의 가열 및 압축은 혼합물을 압출함으로써 수행된다. 가열 및 압축은 동시에 실행될 수 있지만, 순차적으로 실행될 수도 있다(예를 들면, 혼합물은 어떠한 압축도 없이 가열된 후에, 전형적으로 추가적인 가열과 함께 압축될 수 있음). 다른 실시형태에 있어서, 어떠한 추가된 압축도 인가되지 않는다.
제조 시스템의 일 변형예에 있어서, 단계 c-2)가 수행되며, 제2 세트의 처리 조건은 혼합물의 제2 부분의 가열 및 압축이 보다 높은 온도에서 수행된다는 점에서 제1 세트의 처리 조건과 상이하다. 제1 복합 다공성 고형 물품 및 제2 복합 다공성 고형 물품은 각각 중실형 또는 중공형의 원통 형태일 수 있다. 대안적으로, 이들은 시트 형태일 수 있다.
폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말은 20 마이크로미터 미만의 평균 입자 크기를 가질 수 있고, 제1 복합 다공성 고형 물품 및 제2 복합 다공성 고형 물품의 약 3 중량% 내지 약 30 중량%, 바람직하게는 5 내지 25 중량%, 보다 바람직하게는 7 내지 20 중량%, 가장 바람직하게는 9 내지 15 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 단계 c-2)가 수행되며, 제조 시스템은, 제2 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색인지를 결정하기 위해 제2 복합 다공성 고형 물품을 검사하는 단계, 및 제2 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색이면, 제3 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해서, 혼합물의 제3 부분을 제2 세트의 처리 조건하에서 가열 및 압축하는 단계, 또는 제2 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색이 아니면(예를 들면, 색상이 청색인 적어도 하나의 영역을 나타냄), 제1 세트 및 제2 세트의 처리 조건과 상이한 제3 세트의 처리 조건을 선택하고, 제3 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해서, 혼합물의 제3 부분을 제3 세트의 처리 조건 하에서 가열 및 성형하는 단계를 추가로 포함한다. 색상이 완전히 흑색인 복합 다공성 고형 물품이 얻어질 때까지, 이들 단계의 추가적인 반복이 수행될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 제1 복합 다공성 물품은 색상이 청색인 적어도 하나의 영역을 나타낸다. 그와 같은 청색 영역이 관찰되면, 제1 복합 다공성 물품을 제조하는 데 사용된 처리 조건은 이후의 복합 다공성 물품이 제조될 때 색상이 완전히 흑색인 복합 다공성 물품이 얻어질 때까지 변경된다. 그 후에, 완전히 흑색인 복합 다공성 물품을 생성하는 것으로 밝혀진 처리 조건(온도, 압력)은 추가의 복합 다공성 물품의 연속적인 제조 동안에 유지된다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말과 활성탄 분말의 혼합물의 색상은 열 및 압축에 노출되기 전에는 청색이다. 가열 및 압축될 때, 혼합물은 중실형(그러나 다공성)의 자립식 완전 경화된 흑색 구조로 변환된다.
본 발명에 의해 복합 다공성 고형 물품의 세트가 추가로 제공된다. 상기 세트는 제1 복합 다공성 고형 물품 및 제2 복합 다공성 고형 물품으로 구성되며, 제1 복합 다공성 고형 물품 및 제2 복합 다공성 고형 물품은 조성이 동일하고 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 및 활성탄으로 구성되고, 제1 복합 고형 물품은 색상이 청색인 적어도 하나의 영역을 포함하고 미완성 물품이며, 제2 복합 고형 물품은 색상이 완전히 흑색이고 완성 물품이다. 본 발명의 맥락에서, 완성 물품은 의도 목적(예를 들면, 정수, 또는 수성 및 비수성 시스템에서의 용존 또는 현탁된 물질의 분리)에 사용되도록 준비된 물품인 반면, 미완성 물품은 그와 같은 용도에 적합하도록 추가적인 가열 및/또는 압축, 또는 다른 처리를 필요로 하는 물품이다.
도 1은 Kyblock® PVDF 분말(백색)을 도시한다.
도 2는 활성탄(흑색)을 도시한다.
도 3은 Kyblock® PVDF 분말과 활성탄의 물리적인 블렌드를 도시하고, 이 블렌드는 청색이다.
도 4는 완전히 경화되지 않은 튜브 형태의 예시적인 복합 다공성 고형 물품을 도시한다. Kyblock® 바인더 기술을 이용하는 2개의 부분 경화된 카본 블록.
(1) 바인더가 경화되지 않고 제형과 서로 영구적으로 결합되지 않은 것을 표시하는, 청색 색상을 갖는 블록의 미경화 영역.
(2) 바인더가 경화되지 않고 제형과 서로 영구적으로 결합되지 않은 것을 표시하는, 흑색 색상을 갖는 블록의 경화 영역.
(3) Kyblock® 기술을 포함하는 카본 블록의 내측면 구역 미경화 청색 영역.
폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말
본 발명에 따른 복합 다공성 고형 물품의 제조에 사용되는 바인더는 폴리(비닐리덴 플루오라이드)를 포함한다. 본원에 사용되는 바와 같은 용어 폴리(비닐리덴 플루오라이드)는 비닐리덴 플루오라이드(때로는, 비닐리덴 플루오라이드 또는 VDF라고도 지칭됨)인 적어도 하나의 단량체를 그 사슬에 갖는 임의의 중합체를 나타낸다. 비닐리덴 플루오라이드는 하나 이상의 다른 불소단량체와 동종중합되거나 공중합될 수 있으며, 이와 같은 불소단량체의 예는 비닐 플루오라이드; 트리플루오로에틸렌(VF3); 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE); 1,2-디플루오로에틸렌; 테트라플루오로에틸렌(TFE); 헥사플루오로프로필렌(HFP); 퍼플루오로(알킬 비닐) 에테르, 예를 들어 퍼플루오로(메틸 비닐) 에테르(PMVE), 퍼플루오로(에틸 비닐) 에테르(PEVE) 및 퍼플루오로(프로필 비닐) 에테르(PPVE); 퍼플루오로(1,3-디옥솔); 및 퍼플루오로(2,2-디메틸-1,3-디옥솔)(PDD)을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
바인더는 PVDF 동종중합체 또는 공중합체와, PVDF (공)중합체와 융화가능한 하나 이상의 다른 중합체의 블렌드일 수 있다. 예를 들면, 바인더는 폴리(비닐리덴 플루오라이드)와 메타크릴레이트 동종중합체 또는 공중합체의 블렌드일 수 있다(예컨대, 바인더는 5 내지 49 중량%의 폴리메틸메타크릴레이트 중합체 또는 공중합체와 51 내지 95 중량%의 폴리(비닐리덴 플루오라이드)의 블렌드일 수 있음).
본 발명에 유용한 예시적인 PVDF 공중합체 및 삼원중합체(terpolymer)는 비닐리덴 플루오라이드 단위가 중합체 내의 모든 단량체 단위의 총 중량의 40% 초과를 차지하고, 보다 바람직하게는 단위의 총 중량의 70% 초과를 차지하는 것을 포함한다. 비닐리덴 플루오라이드의 공중합체, 삼원중합체 및 보다 큰 분자량의 중합체는, 비닐 플루오라이드, 트리플루오로에텐, 테트라플루오로에텐, 부분 또는 완전 불소화된 알파-올레핀, 예를 들어 3,3,3-트리플루오로-1-프로펜, 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜, 3,3,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐, 및 헥사플루오로프로펜 중 하나 이상, 부분 불소화된 올레핀 헥사플루오로이소부틸렌, 과불화 비닐 에테르, 예를 들어 퍼플루오로메틸 비닐 에테르, 퍼플루오로에틸 비닐 에테르, 퍼플루오로-n-프로필 비닐 에테르, 및 퍼플루오로-2-프로폭시프로필 비닐 에테르, 불소화 디옥솔, 예를 들어 퍼플루오로(1,3-디옥솔) 및 퍼플루오로(2,2-디메틸-1,3-디옥솔), 알릴형, 부분 불소화된 알릴형, 또는 불소화 알릴형 단량체, 예를 들어 2-하이드록시에틸 알릴 에테르 또는 3-알릴옥시프로판디올, 및 에텐 또는 프로펜으로 이루어지는 그룹으로부터의 하나 이상의 단량체와, 비닐리덴 플루오라이드를 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 30 중량% 이하, 바람직하게는 25 중량% 이하, 보다 바람직하게는 15 중량% 이하의 헥사플루오로프로펜(HFP) 단위, 및 70 중량%, 바람직하게는 75 중량%, 보다 바람직하게는 85 중량% 이상의 VDF 단위가 폴리(비닐리덴 플루오라이드)에 존재한다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 본 발명에 사용되는 폴리(비닐리덴 플루오라이드)는 고분자량을 갖는다. 본원에 사용되는 바와 같은 "고분자량"이란, ASTM 방법 D-3835에 따라 450℉(232℃), 100 sec-1에서 측정될 때 1.0 Kp(킬로푸아즈) 초과, 바람직하게는 5 Kp 초과, 보다 바람직하게는 15 내지 50 Kp, 가장 바람직하게는 15 내지 25 Kp의 용융 점도를 갖는 폴리(비닐리덴 플루오라이드)를 의미한다. 고분자량의 폴리(비닐리덴 플루오라이드)는 보다 높은 점도 및 보다 낮은 유동성을 가져서, 활성탄 입자를 완전히 코팅하지 않기 때문에, 상호연결성(interconnectivity)을 제공한다.
본원에 사용되는 바와 같은 "상호연결성"은 활성탄의 입자가 활성탄 입자를 완전히 코팅하지 않고서 바인더에 의해 서로 영구적으로 결합되는 것을 의미한다. 바인더는 특정 이산 지점에서 활성탄 입자를 서로 부착시켜서 조직화된 다공성 구조를 생성한다. 다공성 구조는 유체가 상호연결된 입자를 통과할 수 있게 하며, 유체 조성물은 활성탄의 표면(들)에 직접적으로 노출되어서, 유체 조성물의 성분과 입자의 상호작용을 촉진하여, 유체의 성분의 분리가 일어나게 한다. 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더가 이산 지점에서만 활성탄 입자에 부착하므로, 보다 적은 바인더가 코팅에서보다 완전한 연결성을 위해 사용된다.
일부 실시형태에 있어서, 복합 다공성 고형 물품의 제조에 사용되는 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말은 20 마이크로미터 미만, 15 마이크로미터 미만, 12 마이크로미터 미만, 10 마이크로미터 미만, 또는 심지어 약 5 마이크로미터(또는 그 미만)의 평균 입자 크기를 갖는다. 평균 입자 크기는 Mastersizer® 3000(Malvern제) 레이저 입자 크기 분석기를 사용하여 중합체 현탁액에 대해 측정된 것이다.
본 발명에 사용되는 폴리(비닐리덴 플루오라이드)는 일반적으로 수성 자유-라디칼 유화 중합을 사용하는 당업계에 알려진 수단에 의해 제조되지만, 현탁, 용액 및 초임계 CO2 중합 프로세스가 또한 사용될 수도 있다. 일반적인 유화 중합 프로세스에 있어서, 반응기는 탈이온수, 중합 동안 반응 매스(reactant mass)를 유화시킬 수 있는 수용성 계면활성제, 및 선택적인 파라핀 왁스 방오제(antifoulant)로 충전된다. 혼합물은 교반 및 탈산소화된다. 다음에, 사전결정된 양의 연쇄 이동제(chain transfer agent; CTA)가 반응기 내로 도입되고, 반응기의 온도는 원하는 레벨까지 상승되며, 비닐리덴 플루오라이드(및 가능하게는 하나 이상의 공단량체)가 반응기 내에 공급된다. 비닐리덴 플루오라이드 및 선택적으로 다른 단량체(들)의 최초 장입물(charge)이 도입되고 반응기 내의 압력이 원하는 레벨에 도달하면, 개시제 에멀젼 또는 용액이 도입되어 중합 반응을 시작한다. 반응 온도는 사용되는 개시제의 특성에 따라 달라질 수 있으며, 당업자는 그렇게 하는 방법을 알 것이다. 전형적으로, 온도는 약 30℃ 내지 150℃, 바람직하게는 약 60℃ 내지 120℃일 것이다. 원하는 양의 단량체가 반응기에 도달되었다면, 단량체 공급은 중단될 것이지만, 선택적으로는 개시제 공급은 잔류 단량체를 소모하도록 계속된다. 잔류 가스(미반응 단량체를 함유함)는 배기되고, 반응기로부터 라텍스가 회수된다.
중합에 사용되는 계면활성제는 과불소화, 부분 불소화 및 비불소화 계면활성제를 포함하는, PVDF 유화 중합에 유용한 것으로 당업계에 알려져 있는 임의의 계면활성제일 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 PVDF 에멀젼에는 불소계면활성제가 없으며, 불소계면활성제가 중합의 어떠한 부분에서도 사용되지 않는다. PVDF 중합에 유용한 비불소화 계면활성제는 성질상 이온성 및 비이온성 모두일 수 있으며, 3-알릴옥시-2-하이드록시-1-프로판 술폰산 염, 폴리비닐포스폰산, 폴리아크릴산, 폴리비닐 술폰산 및 그의 염, 폴리에틸렌 글리콜 및/또는 폴리프로필렌 글리콜 및 그의 블록 공중합체, 알킬 포스포네이트 및 실록산계 계면활성제를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
중합은, 일반적으로 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 10 내지 50 중량%의 고형 레벨, 및 500 ㎚ 미만, 바람직하게는 400 ㎚ 미만, 보다 바람직하게는 300 ㎚ 미만의 라텍스 중량 평균 입자 크기를 갖는 라텍스를 생성한다. 중량 평균 입자 크기는 일반적으로 적어도 20 ㎚, 바람직하게는 적어도 50 ㎚이다. 동결-해동 안정성을 개선하기 위해서 소량의 하나 이상의 다른 수혼화성 용매, 예를 들어 에틸렌 글리콜이 라텍스 내에 혼합될 수 있다.
PVDF 라텍스는 당업계에 알려진 수단, 예를 들지만 이에 한정되지는 않는 분무 건조, 동결 건조, 응고 및 드럼 건조에 의해 분말로 건조될 수 있다. 건조된 PVDF 분말은 0.5 내지 200 미크론, 바람직하게는 1 내지 100 미크론, 보다 바람직하게는 2 내지 50 미크론, 가장 바람직하게는 3 내지 20 미크론의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 보다 작은 크기의 입자가 바람직한데, 이것은 이와 같은 입자가 활성탄 입자의 거리를 짧게(밀도를 보다 높게) 하기 때문이다. 압출 프로세스에서, 중합체 수지 입자는 비결정질 영역에서 연화되어 이산 지점에서 입자에 부착하지만, 입자를 완전히 덮도록 용융되지는 않는다. 활성탄 분말과의 혼합물을 제조하기 위해서, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더가 또한 초기 건조 단계 없이 라텍스 형태로 이용될 수도 있다.
특히 유용한 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 수지는 알케마 인코포레이티드(Arkema Inc.)제의 동종중합체 및 공중합체 Kyblock® 수지, 특히 3 내지 20 미크론 범위의 입자 크기 및 4 내지 55 킬로푸아즈의 용융 점도를 갖는 Kyblock® PVDF 수지를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 용융 점도는 ASTM D3835에 따라 232℃ 및 100 s-1에서 측정된 것이다.
일 실시형태에 있어서, VDF 및 HFP의 공중합체가 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말을 제조하는 데 사용된다. 이들 공중합체는 보다 낮은 표면 에너지를 갖는다. 일반적으로 PVDF는 폴리올레핀과 같은 다른 중합체보다 낮은 표면 에너지를 갖는다는 것에 주목하자. 보다 낮은 표면 에너지는 활성탄 입자의 보다 양호한 습윤 및 보다 균일한 분산이 일어나게 한다. 이에 의해, 보다 높은 표면 에너지를 갖는 중합체 바인더에 비해 복합 다공성 고형 물품의 완전성이 향상되고, 보다 낮은 레벨의 바인더가 필요하게 될 것이다. 추가적으로, PVDF/HFP 공중합체는 보다 낮은 결정화도(crystallinity) 및 보다 낮은 유리 전이 온도(Tg)를 가지며, 따라서 용융 프로세스에 있어서 보다 낮은 온도에서 처리될 수 있다.
본 발명의 일 변형예에 있어서, 폴리(비닐리덴 플루오라이드)는 기능성 PVDF, 예를 들어 알케마제의 말레산 무수물을 그래프팅시킨 PVDF이다. 기능성 PVDF는 활성탄 입자에의 결합을 개선할 것이며, 이것은 제형 내의 보다 낮은 레벨의 PVDF 로딩(loading)을 가능하게 할 수 있다. 이와 같은 보다 낮은 로딩-우수한 결합의 조합은 복합 다공성 고형 물품의 전체 투과성을 개선할 것이다.
본 발명에 따른 복합 다공성 고형 물품을 형성하는 데 사용되는 혼합물은 폴리(비닐리덴 플루오라이드)와는 다른 하나 이상의 유형의 중합체를 함유할 수 있다. 그러나, 일 실시형태에서는, 혼합물이 단량체로서 비닐리덴 플루오라이드를 함유하는 중합체(들)와는 다른 어떠한 유형의 중합체도 함유하지 않는다.
활성탄 분말
활성탄(때로는, 활성 탄소(active carbon) 또는 활성 차콜(activated charcoal)이라고도 지칭됨)은 일반적으로, 예를 들어 견과 껍질(nutshell), 대나무, 뼈, 코코넛 껍질, 목재 또는 석탄과 같은 탄소 소스 물질로부터 생성된다. 활성탄은 활성화/산화와 조합하여 탄화에 의해 생성될 수 있다. 탄화 동안에, 탄소함유 원료는 전형적으로 공기의 부재 하에서(예를 들면, 질소 또는 아르곤 분위기에서) 600℃ 내지 900℃ 범위의 온도에서 열분해된다. 활성화/산화 단계에서, 탄소함유 원료 또는 탄화 물질은 250℃ 초과의 온도, 통상은 600℃ 내지 1200℃의 온도 범위에서 산화 분위기(예를 들면, 이산화탄소, 산소 또는 증기)에 노출된다. 일부 경우에, 산(예를 들면, 인산) 또는 염기(예를 들면, 수산화칼륨), 혹은 금속염(예를 들면, 염화아연)과 같은 화학물질로의 처리 또는 함침이 실시되고 나서 450℃ 내지 900℃ 범위의 온도에서 탄화가 실시된다.
활성탄은 일반적으로 흡착에 의해 물질을 결합시킨다. 일단 제조되면, 활성탄은 임의의 적절한 기술(예를 들면, 크러싱(crushing) 및/또는 밀링(milling))에 의해 원하는 입자 크기 분포로 분쇄되고 나서, 전형적으로 그 결과 생성된 분말을 분류(예를 들면, 공기 분류 또는 체 분류(sieving))하여 특정 입자 크기 분포를 얻을 수 있다. 예를 들면, 활성탄의 입자 크기(직경)는 0.1 내지 3000 마이크로미터일 수 있다. 바람직하게는, 활성탄 분말은 20 미크론 이상의 중량 평균 입자 크기를 갖는다. 본 발명의 특정 실시형태에 있어서, 활성탄 분말은 적어도 500 ㎡/g의 표면적을 가질 수 있다. 활성탄 분말의 상업적 공급자는 매우 많으며, 예를 들어 칼곤 카본 코퍼레이션(Calgon Carbon Corp.)(Pittsburgh, Pa.); 미드웨스트바코 코퍼레이션(MeadWestvaco Corp.)(Glen Allen, Va.); 및 주식회사 쿠라레(Kuraray Co., Ltd.)(Okayama, Japan)를 포함한다. 상이한 활성탄 분말의 블렌드 및 혼합물이 또한 사용될 수도 있다. 그와 같은 경우에, 각 분말은 상이한 입자 크기 분포 및/또는 다른 가변 특성, 예를 들어 상이한 표면적을 가질 수 있다.
촉매 활성탄은 전형적으로 활성탄을 제조하기 위한 프로세스와 유사하지만, 프로세스의 일부 지점에서 질소함유 물질(예를 들면, 암모니아, 요소 등)을 포함하는 차링 프로세스(charring process)에 의해 생성된다. 그 결과 생성된 촉매 활성탄은 수중의 클로라민(chloramine)을 효과적으로 촉매 분해한다. 촉매 활성탄은, 예를 들어 미국 특허 제6,342,129호(Vaughn 등) 및 제5,338,458호(Carrubba)에 개시된 절차에 따라 제조될 수 있다. 이와 같은 방식으로 제조된 것으로 여겨지는 촉매 활성탄(역청질계(bituminous-based))이 상품명 "Centaur"로 칼곤 카본 코퍼레이션으로부터 상업적으로 입수 가능하다. 촉매 활성탄은 또한, 예를 들어 미국 특허 제4,624,937호(Chou)를 참조하는 미국 특허 제6,706,194 B2호(Baker 등)에 개시된 방법에 의해 제조될 수도 있다. 이와 같은 방법에서, 암모니아와 같은 질소 소스가 활성화/산화 단계 동안에 산화 가스와 함께 포함된다. 이와 같은 유형의 촉매 활성탄의 상업적인 소스는 예를 들어 상품명 "Nuchar AquaGuard"로 미드웨스트바코 코퍼레이션에 의해 시판되는 촉매 활성탄을 포함하는 것으로 여겨진다.
활성탄 입자의 상업적으로 입수가능한 크기 분포가 원하는 크기 분포가 아닌 경우에, 활성탄 입자(예를 들면, 과립(granule) 또는 분말)의 분쇄 및/또는 분류가 예를 들어 크러싱 및/또는 밀링, 및/또는 공기 분류 및/또는 체 분류와 같은 잘 알려진 기술을 사용하여 실행될 수 있다.
활성탄 분말 이외에, 혼합물은 활성탄의 중량을 기준으로 0.01 내지 30 중량%, 바람직하게는 1.0 내지 20 중량%의 하나 이상의 추가 유형의 상호작용 입자를 함유할 수 있다. 그러나, 일 실시형태에서는, 혼합물이 활성탄 이외의 어떠한 유형의 상호작용 입자도 함유하지 않는다.
상호작용 입자는 유체(액체 또는 가스) 조성물에 용존 또는 현탁된 물질과 접촉하거나 근접하게 될 때, 물리적, 전기적 또는 화학적 상호작용을 갖는 입자 또는 섬유를 포함한다. 상호작용 입자의 활성 유형에 따라서, 입자는 화학 반응, 물리적 포획, 물리적 부착, 전기적(전하 또는 이온) 흡인, 또는 유사한 수단에 의해 용존 또는 현탁된 물질을 분리할 수 있다. 본 발명에 의해 예상되는 상호작용의 예는, 유체로부터, 나노 클레이, 또는 제올라이트 입자; 이온 교환 수지; 촉매; 전자기 입자; 중화를 위한 산성 또는 염기성 입자 등과 같은 화합물의 물리적 포획을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
추가적인 상호작용 입자 및 섬유의 예는 410, 304 및 316 스테인리스강, 구리, 알루미늄 및 니켈 분말의 금속 입자, 강자성 물질, 활성 알루미나, 탄소 나노튜브, 실리카겔, 아크릴 분말 및 섬유, 셀룰로오스 섬유, 유리 비드, 다양한 연마재, 일반적인 미네랄, 예컨대 실리카, 목재 칩, 이온 교환 수지, 세라믹, 제올라이트, 규조토, 폴리에스터 입자 및 섬유, 및 엔지니어링 수지(engineering resin), 예컨대 폴리카보네이트의 입자를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
일반적으로 적용가능한 본 발명의 상호작용 입자는 직경이 0.1 내지 3,000 마이크로미터의 크기 범위이고, 섬유는 본질적으로 비제한적인 길이 대 폭 비의 직경이 0.1 내지 250 마이크로미터이다. 섬유는 바람직하게는 5 ㎜ 이하의 길이로 초핑(chopping)된다. 섬유 또는 분말은 분말 혼합물의 가열을 가능하게 하기에 충분한 열전도율을 가져야 한다. 또한, 압출 프로세스에서, 입자 및 섬유는 불소중합체 바인더 수지의 융점보다 충분히 높은 융점을 가져서, 양 물질이 용융되어 통상의 원하는 다상 시스템(multiphase system)보다는 연속적인 용융 상을 생성하는 것을 방지할 수 있다.
활성탄 분말의 양에 대해, 복합 다공성 고형 물품 내의 활성탄의 입자가 상호연결성을 나타내기에 충분한 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더가 사용된다. 활성탄에 대한 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더의 비율은 65 내지 99.5 중량%의 활성탄에 대해 0.5 내지 35 중량%의 폴리(비닐리덴 플루오라이드)이고(총합이 100%임), 바람직하게는 85 내지 99.5 중량%의 활성탄에 대해 0.5 내지 15 중량%의 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더이고, 보다 바람직하게는 90 내지 99 중량%의 활성탄에 대해 1 내지 10 중량%의 폴리(비닐리덴 플루오라이드)이며, 일 실시형태에서는 92 내지 99.5 중량%의 활성탄에 대해 0.5 내지 8 중량%의 폴리(비닐리덴 플루오라이드)일 수 있다. 보다 적은 폴리(비닐리덴 플루오라이드)가 사용되면, 완전한 상호연결성이 달성될 수 없으며, 보다 많은 폴리(비닐리덴 플루오라이드)가 사용되면, 복합 다공성 고형 물품을 통과하는 유체와 활성탄 입자 사이의 접촉이 감소할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 복합 다공성 고형 물품은 활성탄에 비해 비교적 작은 비율의 바인더, 예를 들어 다양한 실시형태에서 단지 3 내지 14 중량%의 바인더, 12 중량% 이하의 바인더, 10 중량% 이하의 바인더, 또는 5 내지 8 중량%의 바인더를 함유할 수 있으며, 잔부는 활성탄, 및 다른 성분이 존재한다면 다른 성분이다.
복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위한 방법
본 발명의 제조 시스템은 열가소성 수지(예를 들면, 열가소성 수지 바인더 분말)와 상호작용 분말 물질(예를 들면, 활성탄 분말)의 혼합물로부터 고형의 복합 다공성 물품(예를 들면, 다공성 분리 물품, 블록 제품)의 제조에 적합한 것으로 당업계에 알려진 임의의 방법 및 기술을 이용할 수 있다. 그와 같은 방법은 예를 들어 압출 방법뿐만 아니라, 압축 성형 프로세스를 포함할 수 있다.
폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말과 활성탄 분말의 혼합물이 본 발명의 제조 시스템에 이용된다. 그와 같은 혼합물은 초미세 입자 물질(microfine particulate material)(본 발명에서는 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 수지로 구성됨)로 구성된 적어도 하나의 유형의 열가소성 "바인더" 입자와, 하나 이상의 유형의 상호작용 입자 또는 섬유(본 발명에서는 미세 입자 형태의 활성탄으로 구성됨)를 조합하는 것을 수반하는 프로세스를 포함하는 당업계에 알려진 임의의 적절한 절차에 의해 제조될 수 있다. 이와 같은 혼합물에는, 원한다면, 다양한 첨가제 및 처리 보조제(processing aid)가 첨가될 수 있다(그러나, 본 발명의 특정 실시형태에서는, 혼합물이 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 수지 및 활성탄으로 이루어지거나, 본질적으로 이루어짐). "첨가제"는 최종 생성물의 특성에 바람직한 변화를 생성하는 물질, 예를 들어 보다 많은 탄성 및 고무 점조성을 생성하는 가소제, 또는 강성이고 취성인 보다 세라믹 유사의 최종 생성물을 생성하는 강화제(stiffener)로서 정의된다. "처리 보조제"는 혼합물이 보다 용이하게 처리될 수 있게 하는 물질, 예를 들어 성형(molding)을 위한 윤활제로서 정의된다. 바인더는 전체 혼합물의 약 3 중량% 내지 약 30 중량%, 일 실시형태에서는 약 4 중량% 내지 약 8 중량%를 구성할 수 있다.
바인더 및 활성탄을 혼합하는 데 전형적으로 사용되는 혼합 프로세스는 가능한 한 균일하게 최종 생성물을 생성하도록 설계된다. 이 프로세스에서는, 혼합 장비에 의해 생성된 혼합물의 품질이 중요하다. 혼합이 냉각 혼합 프로세스의 사용을 포함하는 경우, 최종 처리 동안에 강성 복합재로 변환될 수 있는 안정적이고 친밀한 혼합물을 생성하기 위해서 상당한 레벨의 전단력이 요구될 수 있다. 예를 들면, 볼 밀링은 전단력을 증가시키는 물품을 갖춘 변형된 볼 밀 내에서 실행될 수 있다. 플라우 믹서(plow mixer)는 물질을 "스미어링(smearing)"하는 물품을 사용하여 변형될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 혼합 프로세스는 혼합물 내에서의 입자의 특정 분포를 달성하는 데 사용되고, 바인더 입자는 개별적으로, 또는 주위의 활성탄 입자 사이 및 이들 입자 상의 작은 클러스터로서 분산된다. 바인더 입자는 활성탄 입자에 점착하여, 더스팅(dusting)이 낮고 이동이 느린 매트릭스를 제조할 수 있다. 이와 같은 점착성을 보충하기 위해서, 바인더 및/또는 활성탄 입자는 미량의 계면활성제 또는 유사한 물질로 코팅되는 것이 이로울 수 있다. 활성탄 입자와 PVDF 바인더의 이와 같은 친밀한 블렌드를 생성하는 하나의 방법은 PVDF 라텍스 내에 활성탄을 분산시키고 혼합물을 분무 건조하는 것을 포함한다.
모든 입자 및 성분이 실질적으로 균일하게 분산되면, 그 결과 생성된 혼합물은 플라스틱에 흔히 적용되는 다수의 통상적인 프로세스 중 임의의 프로세스를 포함할 수 있는 절차에 의해 본 발명에 따라 처리된다. 이것은 2차원의 균일한 형상을 갖는 물체를 생성하기 위한 압출, 물질의 얇은 시트 또는 두꺼운 슬래브(slab)를 생성하기 위한 고온 롤 압밀(hot roll compacting), 또는 시트 또는 복잡한 벌크 형상을 생성하기 위한 압축 또는 사출 성형을 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 원하는 양의 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말이 활성 탄소 분말에 대해 적절한 비율로 계량되고, 고속 믹서, 예를 들어 헨셀 믹서(Henschel mixer) 또는 워링 벤치 탑 블렌더 밀(Waring bench top blender mill)을 사용하여 혼합된다. 혼합 속도는 800 내지 1500 rpm의 범위일 수 있다. 혼합 시간은 블렌딩되는 분말의 양에 따라서 1분 내지 3분의 범위일 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 불소중합체와 활성탄의 친밀한 블렌드는 성분을 동시 분무 건조함으로써 제조된다. 유효량의 PVDF 라텍스를 분말상의 활성탄과 서로 혼합하고, 이들을 동시 분무하여 나노 크기로 잘 혼합된 건조 분말을 얻을 수 있다. 그 후에, 이와 같은 동시 분무 건조된 복합체가 임의의 원하는 형상 및 다공도로 성형되는 혼합물로서 사용될 수 있다. 작은 입자 크기의 라텍스(일반적으로, 20 내지 400 ㎚)는 활성탄 입자와 극히 친밀한 블렌드를 제공하며, 최대량의 활성탄 표면을 분리에 이용가능하게 하면서 바인더의 요구 레벨을 감소시킬 수 있다. 동시분무 건조된 복합체는, 블렌드의 분무 건조를 통해 활성탄 입자와 물리적으로 연관된 이와 같은 매우 작은 에멀젼 입자를 포함한다.
다른 실시형태에 있어서, PVDF 불소중합체 바인더와 활성탄의 친밀한 블렌드는 저전단 리본 블렌더(low shear ribbon blender)를 사용하여 혼합된다.
형성 방법
US 5,019,311; US 5,147,722; US 5,331,037; WO 2014/055473; 및 WO 2014/182861과 같은 특허 문헌에서 알아낼 수 있는 것을 포함하여, 당업계에 알려진 고형의 복합 다공성 물품의 형성을 위한 압출, 압축 성형 및 다른 프로세스 중 임의의 프로세스가 본 발명의 제조 시스템에 사용하도록 적합화될 수 있으며, 이들 문헌 각각은 그 전체가 모든 목적을 위해 본원에 참조로 원용된다.
블록 물품의 형성을 위한 압출 프로세스는 본원에 참조로 원용되는 US 5,331,037과 같은 이 코슬로(E. Koslow)의 특허에서 알아낼 수 있다. 이 프로세스는 하나 이상의 유형의 상호작용 입자 또는 섬유와 혼합되는, 초미세 입자 물질로 이루어진 적어도 하나의 불소중합체 "바인더" 입자를 조합하는 것을 포함한다. 상호작용 입자 및 섬유는 사실상 임의의 과립, 분말, 또는 초미세 물질 또는 다양한 미세 또는 조대 섬유로 이루어질 수 있다. 입자 및 섬유는 불소중합체 바인더 입자보다 상당히 높은 융점 또는 연화점을 가져야 한다. 이와 같은 혼합물에는, 다양한 첨가제 및 처리 보조제가 첨가될 수 있다. "첨가제"는 최종 생성물의 특성에 바람직한 변화를 생성하는 물질, 예를 들어 보다 많은 탄성 또는 고무 점조성을 생성하는 가소제, 또는 강성이고 취성인 보다 세라믹 유사의 최종 생성물을 생성하는 강화제로서 정의된다. "처리 보조제"는 혼합물이 보다 용이하게 처리될 수 있게 하는 물질, 예를 들어 사출 성형을 위한 윤활제로서 정의된다. 바인더는 전체 혼합물의 약 3 중량% 내지 약 30 중량%, 바람직하게는 약 4 중량% 내지 약 8 중량%를 구성하여야 한다.
폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더의 연속적인 웨브의 형성 및 활성탄 분말의 고정화(immobilization) 또는 강제적 점-결합(forced point-bonding)을 달성하기 위해서, 플라스틱 성형, 압출, 롤 압밀, 또는 다른 성형 장비가 인가 압력, 온도, 및 전단력의 임계적인 조합을 요구 시간 순서로 얻도록 하는 방식으로 작동된다. 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 입자를 원래의 통상적인 분말 또는 구형 미립자 형태로부터 최종 구조 내의 얇고 연속적인 웨브 매트릭스로 변환시키는 데 필요한 조건은 사용되는 특정 유형의 수지에 따라 변한다. 그러나 본 발명의 일 실시형태에서는, 기본적인 절차가 하기의 단계를 포함할 수 있다:
1. 임의의 상당한 압력 또는 전단력의 부재 하에서, 혼합물은 우선 바인더의 연화점보다 충분히 높지만(바람직하게는 적어도 약 20℃, 가장 바람직하게는 약 40℃ 초과), 통상적으로 혼합물 내의 활성탄의 연화점보다 낮은 온도가 된다.
2. 적어도 단계 1의 온도까지 가열된 후, 혼합물은 충분한 인가 압력, 일반적으로 적어도 약 50 psi(3.5 kg/㎠), 바람직하게는 적어도 약 1000 psi(70.31 kg/㎠), 가장 바람직하게는 적어도 약 6,000 psi(421.86 kg/㎠) 하에 배치되어, 단단하지 않은 물질을 실질적으로 즉시 고화시키고, 주위의 활성탄 입자에 의해 바인더 수지를 작용시켜 상기 바인더 물질 입자의 적어도 일부분을 활성탄 입자 사이의 연속적인 웨브로 변환시킨다. 인가 압력은 바인더를 "활성화" 또는 연화시키기에 충분하여야 하며, 단계 1에서 언급된 바와 같은 필요한 온도에 도달했을 때에만 인가된다.
3. 전단이 단지 매스를 원래 단단하지 않은 형태로부터 보다 콤팩트한 형태로 고화시키는 데 필요한 입자의 이동이라고 하더라도, 혼합물은 압력의 인가 동안에 적어도 일부의 최소(한정된) 전단력을 받아야 한다. 이것은 연속적인 웨브 매트릭스를 형성하도록 서로 합체하는 얇은 필름으로 바인더의 입자를 "스미어링"하는 역할을 하는 것으로 여겨진다. 압출 동안에, 입자는 다이에서의 가열 중에 사전 고화되지만, 물질은 온도, 압력 강하 및 전단력이 바인더의 변환을 성취하기에 충분한 다이의 최종 성형 부분에서 전단력과 압력의 조합을 받는다.
4. 열 및 압력의 인가는 프로세스 동안에 형성된 연속적인 웨브가 개별 액적 또는 입자로의 용융 및 재고화의 결과로서 불연속적인 상태로 되돌아가지 않도록 하기에 충분히 짧은 지속시간(duration)을 가져야 한다.
5. 이 프로세스는 빠른 속도로 실행되고, 그 후에 그 결과로 생성되는 고정화된 물질은 일단 형성되면 바인더의 융점보다 낮은 온도까지 비교적 급속 냉각되어 불안정한 구조를 "동결"시킨다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 연속적인 웨브의 형성이 감소 또는 중단되고 복합 구조가 활성탄 입자 사이의 강제적 점-결합에 의해 형성되도록 단계 2에서의 인가 압력은 보다 낮은 범위에 있다. 이와 같은 프로세스에서의 열 및 압력의 인가는 또한 짧은 지속시간을 갖고, 냉각은 프로세스 동안에 형성된 강제적 점-결합부가 보유되도록 비교적 급속 냉각이다.
구조물을 인장 또는 절단하거나 구조물에 응력을 인가하는 것은 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더의 미세한 웨브를 매우 미세한 섬유로 변환시킨다. 그 결과 생성된 섬유는 때때로 매우 미세하고, 심지어 서브미크론 크기로 소섬유화될 수 있다.
프로세스의 속도는 주로는 열이 입자의 혼합물 내로 전달될 수 있는 속도에 의해 한정되는 것으로 보인다. 연속적인 중합체 웨브 또는 강제적 점-결합부의 형성은 높은 압력 및 전단력의 순간적인 인가만을 필요로 하는 것으로 보인다. 생성물이 고온에서 장기간 동안 유지되는 경우, 생성물의 급속한 열화 및 연속적인 웨브 또는 결합 지점의 손실이 있을 수 있다. 그러므로, 물질 내에의 연속적인 바인더 수지 구조의 형성에 이어서, 물질은 호적하게는 급속하게, 바람직하게는 가능한 한 급속하게 냉각되어야 한다. 생성물의 완전한 냉각 전에는, 구조물은 유연하게 유지되어서, 용이하게 변형될 수 있다. 그러므로, 생성물은 통상적으로 주형으로부터의 제거 또는 압출 공구로부터의 배출 약간 전에 부분적으로 냉각될 수 있게 한다. 이와 같은 따뜻한 상태에서, 생성물은 미세 표면 마무리 또는 평활한 시트를 생성하도록 조작될 수 있다. 물 분무 또는 에어 블라스트는 냉각을 촉진하는 데 사용될 수 있다. 고온 롤 압밀기에서 생성된 편평한 시트는 조작되기 전에 롤로부터 수 피트 이동하는 동안에 냉각될 수 있게 한다. 일부 경우에, 물질의 시트는 여전히 따뜻하고 유연한 동안에 평탄화를 위해 추가로 처리된다.
프로세스의 생성물은 보다 높거나 보다 낮은 압력 및 전단력, 보다 높거나 보다 낮은 온도의 사용을 통해, 그리고 소량으로 생성물의 특성을 실질적으로 변화시키는 다양한 첨가제의 사용을 통해 특성이 광범위하게 변할 수 있는 고무 또는 플라스틱 물질일 수 있다.
혼합물에 대한 압력 및 인가 전단력을 증대시킴으로써, 생성물 구조 내에서의 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 수지의 연속성의 정도가 실질적으로 증가한다는 것이 관찰되었다. 인가된 응력에 의해 생성된 웨브의 두께는 온도가 최저 온도로부터 최고 온도로 상승함에 따라 얇아지는 것으로 나타났다. 특정 온도 초과에서, 생성된 매트릭스 형성은 감소하는 것으로 관찰된다. 임계 온도 초과에서, 프로세스에 의해 형성된 연속적인 구조가 "용융 유동" 온도 미만으로 충분히 급속하게 냉각될 수 없고, 연속적인 웨브는 구형 형태로의 후속 역행으로 인해 손실되는 것으로 여겨진다.
그러므로, 프로세스는 통상적으로 바람직한 작동 온도 범위 내에서 실행된다. 이와 같은 범위는 생성될 물체의 크기 및 형상에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 매우 급속하게 가열 및 냉각될 수 있는 얇은 시트는 보다 큰 슬래브 또는 벌크 형상보다 낮은 온도에서 형성될 수 있다. 그러므로, 허용 온도 범위는 형성될 물체의 크기가 증가함에 따라 보다 더 한정되게 된다. 실제로, 두께가 2 인치(5.1 ㎝) 이하인 물체는 실용적인 온도 범위 내에서 형성될 수 있다. 그러나, 프로세스를 실행하는 능력은 생성물의 두께 증가에 따라 저하되는데, 이것은 요구 온도가 상승하여 급속 냉각시키는 능력이 상실되기 때문이다.
최소 인가 압력 및 상당한 전단력이 프로세스를 "활성화"하는 데 요구되는 것으로 밝혀졌다. 임계 압력 미만에서는, 어떠한 연속적인 바인더 구조의 생성도 관찰되지 않는다. 그러나 활성탄 입자의 강제적 점-결합은 여전히 일어날 수 있다.
압축 성형 공정에서, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말과 활성탄 분말의 혼합물은 분말이 성형 프레임을 상부면까지 완전하고 균일하게 충전하도록 압축 성형 프레임 내로 로딩될 수 있다. 프레임은 보다 넓은 면적의 강판 상에 사전 설정될 수 있고, 폴리이미드 필름의 피스(piece)가 성형 프레임 아래의 강판 영역을 덮는다. 상부면 상의 약간 과잉의 혼합물은 압축 프로세스를 돕는다. 임펄스 충전 및 진동 충전 기술이 이용될 수 있다. 성형 프레임의 상부는 폴리이미드 필름의 다른 피스로 덮이고, 그 후에 중실형 강판이 상부에 배치될 수 있다.
다음에, 로딩된 주형 조립체는 프레스의 가열된 플래튼(platen) 상에 배치되고, 상측 및 하측 플래튼이 원하는 초기 압력(예를 들면, 1000 내지 3000 psi)으로 주형 조립체에 접촉할 때까지 압축될 수 있다. 플래튼은 예를 들어 430℉ 내지 470℉의 온도로 있을 수 있다. 이것은 예열 단계이며, 주형은 예를 들어 이와 같은 조건 하에서 3분 내지 5분 동안 가열할 수 있게 될 수 있다. 그 후에, 압축 압력은 (예를 들면, 8000 내지 12,000 psi로) 증가되고, 주형은 추가로 3분 내지 5분 동안 그 온도에 유지된다. 그 후에, 압력이 해제되고, 고온 주형은 1분 내지 5분 동안 (예를 들면, 8000 내지 12,000 psi로) 재압축되는 냉각 프레스로 즉시 옮겨져서 냉각된다. 그 후에, 주형은 프레스로부터 해제되고, 응고된 성형 플라크(plaque)(즉, 복합 다공성 고형 물품)를 분리하도록 분해된다.
제조 시스템
복합 다공성 고형 물품을 형성하는 데 사용하도록 선택된 처리 방법의 세부 사항과 무관하게, 본 발명의 제조 시스템은 제조된 개별 물품이 그 색상이 완전히 흑색인지를 확인하도록 검사되는 적어도 하나의 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 전술한 바와 같이, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말과 활성탄 분말의 혼합물은 완전히 경화되면, 흑색으로 보인다. 완전한 경화가 복합 다공성 고형 물품의 일부 영역에서 달성되지 않았다면, 그와 같은 영역은 색상이 청색일 것이다. 그와 같은 검사를 가장 효과적이고 편리하게 실행할 수 있는 방법은 제조되는 물품의 기하학적 형상 및 다른 특성뿐만 아니라, 사용되는 특정 형성 절차에 따라 달라질 것이다. 일반적으로 말하면, 물품의 내부에서의 혼합물의 완전 경화가 달성되었는지를 확인하기 위해서, 물품의 대표적인 단면(또는 다수의 대표적인 단면)을 검사하는 것이 유리할 것이다. 이것은 전형적으로 형성 단계(들) 동안에 혼합물과 접촉하는 가열 표면에 의해 열이 혼합물로 전달되기 때문이다. 가열 표면에 근접한 혼합물의 영역은 가열 표면으로부터 더 멀리 떨어진 영역보다 더 급속하게 소정의 온도에 도달할 것이다. 혼합물이 활성탄 분말을 고정하거나 강제적 점-결합하는 웨브 매트릭스를 형성하기에 충분히 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말을 연화시키기에 효과적인 최소 온도에 도달하는 것에 따라서 혼합물의 완전한 경화가 적어도 부분적으로 달라지기 때문에, 이것은 내부 영역 또는 영역들이 가열 표면에 보다 근접한 영역(들)을 완전히 경화시키기에 효과적인 처리 조건 하에서 완전히 경화되지 않을 수 있다는 것을 의미한다.
예를 들면, 물품이 다이(die)를 통한 압출에 의해 형성되고 있고, 압출된 물품이 (예를 들면, 튜브에서와 같이) 내부 공동을 갖는 경우, 내부 공동에 근접한 물품의 영역은 불완전하게 경화될 수 있다. 이것은 물품이 압출기를 빠져나온 후의 압출물을 소정 길이로 절단함으로써 제조되는 경우에 물품의 단부의 육안 검사에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 다른 예로서, 물품이 압축 성형 프로세스에 의해 제조된 시트 형태인 경우, 시트의 내부 영역은 주형의 가열 표면으로부터 상대적으로 떨어져 있으므로 불완전하게 경화된 상태로 남아있을 수 있다. 물품의 모든 외부면은 색상이 흑색이어서 이들 표면의 완전한 경화를 표시할 수 있고, 그에 따라 시트가 두께 전체에 걸쳐서 완전히 경화되었는지를 확인하지 못하게 할 수 있다. 그렇게 제조된 물품은 내부 영역의 검사도 가능하게 하도록 (예를 들면, 절단 또는 슬라이싱에 의해) 횡절단될 수 있다. 그와 같은 검사는 작업자에 의한 간단한 육안 검사를 통해 실행될 수 있다. 대안적으로, 물품의 검사는 계측장비를 사용하여 실행될 수 있으며, 색상은 분광광도계(spectrophotometer) 등을 사용하여 평가된다.
소정 세트의 처리 조건을 이용하여 제조된 물품의 검사가 물품을 포함하는 혼합물의 완전한 경화가 달성되었다는 것(물품의 색상이 완전히 흑색인 것에 의해 확인됨)을 확증하면, 추가 물품이 동일 세트의 처리 조건을 이용하여 계속해서 제조될 수 있다. 제조되는 물품의 진행 중인 샘플링 및 검사는 그와 같은 조건이 물품의 원하는 완전 경화를 제공하기에 효과적인 상태로 유지되고 있다는 것을 계속해서 보증할 수 있다.
한편, 그와 같은 검사에 의해, 물품의 하나 이상의 영역의 색상이 청색(불완전한 경화의 지표)인 것으로 나타나면, 그와 같은 물품을 제조하는 데 이용되는 처리 조건이 변경되고, 하나 이상의 추가 물품은 새로운 세트의 처리 조건을 이용하여 제조되고, 혼합물의 완전한 경화가 새로운 처리 조건 하에서 달성되고 있는지 여부를 확인하도록 유사하게 검사된다. 예를 들면, 새로운 세트의 처리 조건은 불완전하게 경화된 것으로 밝혀진 물품이 제조되었던 처리 온도보다 높은 처리 온도를 포함할 수 있다. 예를 들면, 원래의 처리 온도가 X℃라면, 새로운 처리 온도는 X+1℃; X+2℃; X+3℃; X+4℃; X+5℃; X+6℃; X+7℃; X+8℃; X+9℃; X+10℃; 또는 훨씬 더 큰 증분 상승일 수 있다. 처리 온도의 증분 상승이 여전히 완전하게 경화된(완전히 흑색인 것에 의해 입증됨) 물품을 제공하기에 불충분한 것으로 밝혀지면, 제조되는 물품의 완전한 경화가 관찰될 때까지 처리 온도의 하나 이상의 추가적인 증분 상승이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 물품이 압축 성형 프로세스에 의해 제조되는 경우, 주형 온도는 바로 전에 설명된 방식으로 상승될 수 있다. 물품이 압출에 의해 제조되는 경우, 압출기 및/또는 다이 온도가 상승될 수 있다.
물품의 완전한 경화를 달성하기 위해 조정될 수 있는 다른 처리 파라미터는 가열 시간뿐만 아니라, 성형 동안에 인가된 압밀(압축) 압력을 포함한다. 예를 들면, 압출 프로세스가 이용되는 경우, 혼합물이 고온 압출 시스템 내에 유지되는 시간은 증가될 수 있고, 및/또는 압출기 및 성형 다이 내에 있는 동안에 그와 같은 혼합물에 인가되는 압력이 증대될 수 있다. 압축 성형 프로세스에서는, 주형 내의 체류 시간이 증가될 수 있다.
실시예
실시예 1:
Kyblock® PVDF 분말-백색(알케마 인코포레이티드제)(도 1에 도시됨)이 활성탄-흑색(도 2에 도시됨)과 물리적으로 블렌딩되었다. 도 3에 도시된 물리적 블렌드는 청색 색상을 갖는다.
실시예 2:
14 중량%의 Kyblock® RC-10,281(알케마제)과 86 중량%의 활성탄의 혼합물이 튜브 형태의 복합 다공성 고형 물품을 형성하도록 압출되었다. Kyblock® RC-10,281은 3 내지 6 미크론의 입자 크기 범위 및 ASTM D 3835에 따른 232℃에서 17.5 내지 22.5 킬로푸아즈의 용융 점도를 가지며, 특히 연속 압출 프로세스를 위해 설계되었다. 활성탄은 80 x 325의 코코넛 껍질 활성탄이다. 제형 분말은 압출기를 통해 375℉의 온도 설정점에서 처리된다. 압출 후에, 파이프의 단면이 균일한 색상에 대해 검사되었다. 완전히 융합된 튜브의 흑색 외경부와, 이종 튜브의 미경화된 상당히 밝은 청색의 내경부 사이에 경계부가 나타난다는 것을 발견하였다.
도 4는 375℉에서 조건 1 하에서 제조된 튜브(1)의 단면도를 도시한다. 전술한 처리 조건 하에서는, 물품이 완전히 경화되지 않았다. 특히, 튜브의 내부 공동(4)에 근접한 튜브 벽의 영역(2)의 색상이 시각적으로 청색이었다(이와 같은 영역의 불완전한 경화를 표시함). 이와 같은 내부 영역(2)은 히터 밴드(heater band)로부터의 직접 열과 반대측에 위치된다. 반대로, 튜브의 외부에 근접한 튜브 벽의 영역(3)의 색상이 흑색이었다(히터 밴드로부터의 직접 열에 보다 근접하여 있는 이와 같은 영역이 완전히 경화되었다는 것을 표시함).
영역(2 및 3)은 하기의 헌터 색차 값을 갖는다:
영역(3)(흑색): L=17.05 a=0.29 b=0.06
영역(2)(청색): L=30.14 a=-0.80 b=-7.66
프로세스 온도가 375℉로부터 440℉로 상승된 것을 제외하고는, 전술한 것과 동일한 제형(14 중량%의 Kyblock® RC-10,281과 86 중량%의 활성탄의 혼합물)이 동일한 조건하에서 압출되었다. 이들 조건은 활성탄의 충분한 내깨짐성 및 기계적인 완전성을 갖는, 완전히 경화된 균일한 흑색의 카본 블록 구조가 생성되게 하였다. 제조된 튜브는 보다 낮은 프로세스 온도에서 제조된 튜브와 달리, 단면에서 볼 때 어떠한 청색 색상도 나타나지 않았다. 즉, 내부 영역(2) 및 외부 영역(3)의 색상은 모두 흑색이었다(완전한 경화를 표시함).
본 명세서 내에서는, 명확하고 간결한 상세 내용이 기재될 수 있도록 하는 방식으로 실시형태들이 개시되었지만, 본 발명으로부터 벗어남이 없이 실시형태들이 다양하게 조합 또는 분리될 수 있는 것으로 의도되고 이와 같은 것이 이해될 것이다. 예들 들면, 본원에 개시된 모든 바람직한 특징이 본원에 개시된 발명의 모든 양태에 적용할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 양태는 하기를 포함한다:
양태 1. 복합 다공성 고형 물품을 제조하기 위한 제조 시스템에 있어서,
a) 제1 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해서, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말과 활성탄 분말의 혼합물의 제1 부분을 제1 세트의 처리 조건 하에서 가열하고 선택적으로 압축하는 단계;
b) 상기 제1 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색인지를 결정하기 위해 상기 제1 복합 다공성 고형 물품을 검사하는 단계; 및
c-1) 상기 제1 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색이면, 제2 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해서, 상기 혼합물의 제2 부분을 상기 제1 세트의 처리 조건 하에서 가열 및 압축하는 단계; 또는
c-2) 상기 제1 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색이 아니면, 상기 제1 세트의 처리 조건과 상이한 제2 세트의 처리 조건을 선택하고, 제2 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해서, 상기 혼합물의 제2 부분을 상기 제2 세트의 처리 조건 하에서 가열 및 성형하는 단계를 포함하는, 제조 시스템.
양태 2. 양태 1에 있어서, 상기 혼합물의 제1 부분 및 제2 부분의 가열 및 압축은 상기 혼합물을 압축 성형함으로써 수행되는, 제조 시스템.
양태 3. 양태 1에 있어서, 제형의 가열은 추가된 압축 없이 수행되는, 제조 시스템.
양태 4. 양태 1 또는 2에 있어서, 상기 혼합물의 제1 부분 및 제2 부분의 가열 및 압축은 상기 혼합물을 압출함으로써 수행되는, 제조 시스템.
양태 5. 양태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 단계 c-2)가 수행되며, 상기 제2 세트의 처리 조건은 상기 혼합물의 제2 부분의 가열 및 선택적인 압축이 보다 높은 온도에서 수행된다는 점에서 상기 제1 세트의 처리 조건과 상이한, 제조 시스템.
양태 6. 양태 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 복합 다공성 고형 물품 및 상기 제2 복합 다공성 고형 물품은 각각 중실형 또는 중공형의 원통 형태인, 제조 시스템.
양태 7. 양태 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 복합 다공성 고형 물품 및 상기 제2 복합 다공성 고형 물품은 각각 시트 형태인, 제조 시스템.
양태 8. 양태 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말은 20 마이크로미터 미만의 평균 입자 크기를 갖는, 제조 시스템.
양태 9. 양태 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더는 상기 제1 복합 다공성 고형 물품 및 상기 제2 복합 다공성 고형 물품의 약 3 중량% 내지 약 30 중량%를 포함하는, 제조 시스템.
양태 10. 양태 1 내지 9 중 어느 하나에 있어서, PVDF 분말과 활성탄의 혼합물은 기능성 활성 입자(active functional particle)를 추가로 포함하는, 제조 시스템.
양태 11. 양태 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 활성탄 분말은 20 마이크로미터 이상의 평균 입자 크기를 갖는, 제조 시스템.
양태 12. 양태 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 단계 c-2)가 수행되며, 상기 제조 시스템은, 상기 제2 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색인지를 결정하기 위해 상기 제2 복합 다공성 고형 물품을 검사하는 단계, 및 상기 제2 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색이면, 제3 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해서, 상기 혼합물의 제3 부분을 상기 제2 세트의 처리 조건 하에서 가열 및 압축하는 단계, 또는 상기 제2 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색이 아니면, 상기 제1 세트 및 제2 세트의 처리 조건과 상이한 제3 세트의 처리 조건을 선택하고, 제3 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해서, 상기 혼합물의 제3 부분을 상기 제3 세트의 처리 조건 하에서 가열 및 성형하는 단계를 추가로 포함하는, 제조 시스템.
양태 13. 양태 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 복합 다공성 고형 물품은 색상이 청색인 적어도 하나의 영역을 나타내는, 제조 시스템.
양태 14. 양태 1 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말과 활성탄 분말의 혼합물의 색상은 열 및 압축에 노출되기 전에는 청색인, 제조 시스템.
양태 15. 복합 다공성 고형 물품의 세트에 있어서, 제1 복합 다공성 고형 물품 및 제2 복합 다공성 고형 물품을 포함하며, 상기 제1 복합 다공성 고형 물품 및 상기 제2 복합 다공성 고형 물품은 조성이 동일하고 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 및 활성탄으로 구성되고, 상기 제1 복합 고형 물품은 색상이 청색인 적어도 하나의 영역을 포함하고 미완성 물품이며, 상기 제2 복합 고형 물품은 색상이 완전히 흑색이고 완성 물품인, 복합 다공성 고형 물품의 세트.
양태 16. 양태 15에 있어서, 상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더는 상기 제1 복합 다공성 고형 물품 및 상기 제2 복합 다공성 고형 물품의 약 3 중량% 내지 약 30 중량%를 포함하는, 세트.
양태 17. 양태 15 또는 16에 있어서, 활성탄에 대한 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더의 비율은 65 내지 99.5 중량%의 활성탄에 대해 0.5 내지 35 중량%의 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더이고, 총합이 100%인, 세트.
양태 18. 양태 15 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더는 ASTM D3835에 따라 232℃ 및 100 s-1에서 측정될 때, 4 내지 55 킬로푸아즈의 용융 점도를 갖는, 세트.
양태 19. 양태 15 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말이 상기 제1 복합 다공성 고형 물품 및 상기 제2 복합 다공성 고형 물품을 제조하는 데 사용되고, 상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말은 3 내지 20 미크론의 입자 크기를 갖는, 세트.
양태 20. 양태 15 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 활성탄은 0.1 내지 3000 마이크로미터의 입자 크기를 갖는, 세트.

Claims (20)

  1. 복합 다공성 고형 물품을 제조하기 위한 제조 시스템에 있어서,
    a) 제1 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해서, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말과 활성탄 분말의 혼합물의 제1 부분을 제1 세트의 처리 조건 하에서 가열하고 선택적으로 압축하는 단계;
    b) 상기 제1 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색인지를 결정하기 위해 상기 제1 복합 다공성 고형 물품을 검사하는 단계; 및
    c-1) 상기 제1 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색이면, 제2 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해서, 상기 혼합물의 제2 부분을 상기 제1 세트의 처리 조건 하에서 가열 및 압축하는 단계; 또는
    c-2) 상기 제1 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색이 아니면, 상기 제1 세트의 처리 조건과 상이한 제2 세트의 처리 조건을 선택하고, 제2 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해서, 상기 혼합물의 제2 부분을 상기 제2 세트의 처리 조건 하에서 가열 및 성형하는 단계를 포함하는, 제조 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물의 제1 부분 및 제2 부분의 가열 및 압축은 상기 혼합물을 압축 성형함으로써 수행되는, 제조 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    제형의 가열은 추가된 압축 없이 수행되는, 제조 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물의 제1 부분 및 제2 부분의 가열 및 압축은 상기 혼합물을 압출함으로써 수행되는, 제조 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    단계 c-2)가 수행되며, 상기 제2 세트의 처리 조건은 상기 혼합물의 제2 부분의 가열 및 압축이 보다 높은 온도에서 수행된다는 점에서 상기 제1 세트의 처리 조건과 상이한, 제조 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 복합 다공성 고형 물품 및 상기 제2 복합 다공성 고형 물품은 각각 중실형 또는 중공형의 원통 형태인, 제조 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 복합 다공성 고형 물품 및 상기 제2 복합 다공성 고형 물품은 각각 시트 형태인, 제조 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말은 20 마이크로미터 미만의 평균 입자 크기를 갖는, 제조 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더는 상기 제1 복합 다공성 고형 물품 및 상기 제2 복합 다공성 고형 물품의 약 3 중량% 내지 약 30 중량%를 포함하는, 제조 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    PVDF 분말과 활성탄의 혼합물은 기능성 활성 입자를 추가로 포함하는, 제조 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 활성탄 분말은 20 마이크로미터 이상의 평균 입자 크기를 갖는, 제조 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    단계 c-2)가 수행되며, 상기 제조 시스템은, 상기 제2 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색인지를 결정하기 위해 상기 제2 복합 다공성 고형 물품을 검사하는 단계, 및 상기 제2 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색이면, 제3 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해서, 상기 혼합물의 제3 부분을 상기 제2 세트의 처리 조건 하에서 가열 및 압축하는 단계, 또는 상기 제2 복합 다공성 고형 물품의 색상이 완전히 흑색이 아니면, 상기 제1 세트 및 제2 세트의 처리 조건과 상이한 제3 세트의 처리 조건을 선택하고, 제3 복합 다공성 고형 물품을 형성하기 위해서, 상기 혼합물의 제3 부분을 상기 제3 세트의 처리 조건 하에서 가열 및 성형하는 단계를 추가로 포함하는, 제조 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 복합 다공성 고형 물품은 색상이 청색인 적어도 하나의 영역을 나타내는, 제조 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말과 활성탄 분말의 혼합물의 색상은 열 및 압축에 노출되기 전에는 청색인, 제조 시스템.
  15. 복합 다공성 고형 물품의 세트에 있어서,
    제1 복합 다공성 고형 물품 및 제2 복합 다공성 고형 물품을 포함하며, 상기 제1 복합 다공성 고형 물품 및 상기 제2 복합 다공성 고형 물품은 조성이 동일하고 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 및 활성탄으로 구성되고, 상기 제1 복합 고형 물품은 색상이 청색인 적어도 하나의 영역을 포함하고 미완성 물품이며, 상기 제2 복합 고형 물품은 색상이 완전히 흑색이고 완성 물품인, 복합 다공성 고형 물품의 세트.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더는 상기 제1 복합 다공성 고형 물품 및 상기 제2 복합 다공성 고형 물품의 약 3 중량% 내지 약 30 중량%를 포함하는, 세트.
  17. 제15항에 있어서,
    활성탄에 대한 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더의 비율은 65 내지 99.5 중량%의 활성탄에 대해 0.5 내지 35 중량%의 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더이고, 총합이 100%인, 세트.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더는 ASTM D3835에 따라 232℃ 및 100 s-1에서 측정될 때, 4 내지 55 킬로푸아즈의 용융 점도를 갖는, 세트.
  19. 제15항에 있어서,
    폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말이 상기 제1 복합 다공성 고형 물품 및 상기 제2 복합 다공성 고형 물품을 제조하는 데 사용되고, 상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 바인더 분말은 3 내지 20 미크론의 입자 크기를 갖는, 세트.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 활성탄은 0.1 내지 3000 마이크로미터의 입자 크기를 갖는, 세트.
KR1020177033376A 2015-04-17 2016-04-12 복합 다공성 고형 물품을 위한 제조 시스템 KR20170138522A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562148770P 2015-04-17 2015-04-17
US62/148,770 2015-04-17
PCT/US2016/027022 WO2016168140A1 (en) 2015-04-17 2016-04-12 Production system for composite porous solid articles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170138522A true KR20170138522A (ko) 2017-12-15

Family

ID=57125947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177033376A KR20170138522A (ko) 2015-04-17 2016-04-12 복합 다공성 고형 물품을 위한 제조 시스템

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10625213B2 (ko)
EP (1) EP3283203A1 (ko)
JP (1) JP2018513039A (ko)
KR (1) KR20170138522A (ko)
CN (1) CN107530641A (ko)
WO (1) WO2016168140A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110494214B (zh) 2016-12-16 2022-07-22 福罗德莱(张家港)包装制品有限公司 固体形式吸附剂
CN108970417B (zh) * 2018-06-01 2021-03-30 南京工业大学 一种制备金属中空纤维膜的方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100569188B1 (ko) * 2004-01-16 2006-04-10 한국과학기술연구원 탄소-다공성 지지체 복합 전극 및 그 제조방법
WO2010048496A1 (en) * 2008-10-24 2010-04-29 Porex Corporation Composite ptfe material and applications thereof
WO2010120977A1 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 Porex Corporation Ground porous sintered materials and applications thereof
US20120015246A1 (en) * 2010-05-27 2012-01-19 Arkema Inc. Waterborne fluoropolymer composition
PL2436067T3 (pl) * 2009-05-29 2018-11-30 Arkema Inc. Wodna kompozycja poli(fluorku winylidenu)
WO2012173812A1 (en) * 2011-06-15 2012-12-20 Porex Corporation Sintered porous plastic liquid barrier media and applications thereof
US9147874B2 (en) * 2012-06-11 2015-09-29 Nanotek Instruments, Inc. Rechargeable lithium cell having a meso-porous conductive material structure-supported phthalocyanine compound cathode
IN2014DN10721A (ko) 2012-10-04 2015-09-04 Arkema Inc
CN105228715B (zh) * 2013-05-10 2018-10-02 阿科玛股份有限公司 结合小颗粒热塑性粘合剂的块状产品以及其制造方法
CN107251290B (zh) * 2015-02-09 2021-05-25 阿科玛股份有限公司 微粒聚合物粘合剂复合物

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016168140A1 (en) 2016-10-20
US20180104654A1 (en) 2018-04-19
EP3283203A1 (en) 2018-02-21
JP2018513039A (ja) 2018-05-24
CN107530641A (zh) 2018-01-02
US10625213B2 (en) 2020-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2903714B1 (en) Porous separation article
US5019311A (en) Process for the production of materials characterized by a continuous web matrix or force point bonding
CN107530605B (zh) 具有聚合物粘合剂亚微米颗粒的多孔物品
KR20170138522A (ko) 복합 다공성 고형 물품을 위한 제조 시스템
JP4320506B2 (ja) ポリテトラフルオロエチレン組成物、その製造方法及び造粒物
JP6869182B2 (ja) 粒子状ポリマーバインダー複合材料
CN112261981B (zh) 具有热塑性聚合物粘结剂体系的固定介质装置
US10434478B2 (en) Porous separation article and separation method
KR20210058849A (ko) 이극성 플레이트용 조성물 및 이의 제조 방법
CN111511808B (zh) 适用于通过激光烧结的快速原型制作的含氟聚合物粉末
JP2023543436A (ja) 固定化活性媒体の高品質ブロックを調製するための方法及び押出機
JP2003026900A (ja) 射出成形用樹脂材料の製造方法
CN116234675A (zh) 制备高质量固定化活性介质块料的方法及挤出机