KR20180008683A - 휘발성 성분을 증발에 의해 전달하기 위한 장치 - Google Patents

휘발성 성분을 증발에 의해 전달하기 위한 장치 Download PDF

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KR20180008683A
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루시아노 엠 패리넬로
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Abstract

본 발명은 휘발성 성분의 증발에 의한 전달을 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 (a) 액체 휘발성 성분을 함유하는 저장용기 부분; (b) 저장용기 위에 위치되는, 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 미세다공성 막; 및 (c) 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 제거가능한 뚜껑 층을 포함하며, 이 때 상기 저장용기 부분은 주변부를 갖는 개방된 강을 갖고, 상기 막은 저장용기의 주변부에 고정되고, 상기 막의 제 2 표면은 액체 휘발성 성분과 접촉하며, 상기 미세다공성 막은 미세다공성 막의 제 1 표면 상에 차단 코팅 층을 추가로 포함하며, 상기 미세다공성 증기-투과성 막과 액체 휘발성 성분이 뚜껑 층 아래에서 실질적으로 밀봉되도록 미세다공성 막의 제 1 표면과 뚜껑 층의 제 2 표면 사이에 접착제 층이 삽입된다.

Description

휘발성 성분을 증발에 의해 전달하기 위한 장치
본 발명은 향료 및 곤충 기피제 같은 휘발성 성분을 증발에 의해 그를 둘러싼 근접 환경으로 전달하기 위한 장치에 관한 것이다.
관련 출원에 대한 교차 참조
본원은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 가출원 제 62/163,069 호(2015년 5월 18일 출원) 및 미국 실용 특허원 제 15/156,475 호(2016년 5월 17일 출원)에 기초한 우선권을 주장한다.
향료 및 곤충 기피제 같은 휘발성 성분을 증발에 의해 주위 환경으로 전달하기 위한 막에 기초한 장치는 당 업계에 공지되어 있다. 이러한 장치는 4개의 기본 구성요소, 즉 휘발성 액체 저장용기, 휘발성 액체, 증발 막 및 벗겨지는(즉, 제거가능한) 커버 층을 포함한다. 커버 층을 제거하여 활성화하기 전에, 액체 휘발성 물질은 저장용기와 증발 막에 의해 형성되는 공간에 존재한다. 일반적으로, 증발 막의 증발 표면은 커버 층에 의해 완전히 덮이고, 저장용기의 가장자리와 증발 막에 의해 형성되는 외부 가장자리(또는 주변 영역)를 따라 밀봉된다. 커버 층에는 가장 흔히는 잡아당기는 손잡이가 제공되어 커버 층의 제거, 따라서 장치의 활성화를 돕는다.
비-다공성 증발 막은 전형적으로 활성화 전에 액체 휘발성 성분으로 포화된다. 이러한 유형의 비-다공성 막은 구배 농도에 의해 구동되기 때문에, 휘발성 액체가 미리 증발 막의 바깥 면으로부터 용이하게 증발되지 않으면, 더 이상의 휘발성 액체가 막을 통해 수송될 수 없다. 또한, 구배 농도에 의해 구동되는 막은 휘발성 액체와 직접 접촉하는 막의 표면의 양에 의존한다. 그러므로, 휘발성 액체중 일부가 저장용기로부터 고갈되기 시작하면, 최대 증발 표면을 이용할 수 없다. 휘발성 액체의 수준이 시간에 따라 감소되면, 증발 속도가 장치 수명에 걸쳐 비례하여 감소된다. 뿐만 아니라, 이러한 비-다공성 막은 다수의 휘발성 성분과의 접촉에 의해 불리한 영향을 받을 수 있다. 따라서, 이러한 비-다공성 막은 이러한 장치의 제조를 한정된 수의 휘발성 성분 배합물로 제한한다.
다공성 증발 막도 이러한 "박리 및 방출(peel and release)" 장치에 사용되어 왔다. 이러한 다공성 막의 사용은 구배 농도에 의해 구동되는 막의 사용시 눈에 띄는 결점중 일부를 극복할 수 있다. 다공성 막은 통상적으로 모세관 작용(구배 농도와는 대조적으로)에 의해 구동된다. 이들 다공성 막은 더 넓은 범위의 휘발성 성분 배합물을 허용한다. 또한, 이러한 다공성 막은 수명이 완전히 종결되는 박리 방출 장치를 허용한다. 즉, 저장용기 내의 휘발성 액체 성분은 모두 다공성 막의 외표면으로부터 균일한 증기 전달 속도로 고갈된다. 전술한 이점에도 불구하고, 증발 전달 장치에 다공성 막을 사용하면 막의 외표면 상에 액체 휘발성 물질이 모이게 될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 경우, 제거가능한 커버 층을 벗겨낼 때 막 표면이 습윤되고 주위 표면(예컨대, 가구 표면) 상에 떨어질 수 있다. 이는 소비자에게 허용될 수 없는 경험을 만들게 된다. 따라서, 시장에서는 이러한 문제를 극복할 수 있는 휘발성 성분의 증발 전달용 장치가 여전히 필요하다.
본 발명은 (a) 액체 휘발성 성분을 함유하는 저장용기 부분; (b) 저장용기 위에 위치되는, 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 미세다공성 증기-투과성 막; 및 (c) 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 제거가능한 뚜껑 층을 포함하는, 휘발성 성분의 증발 전달용 장치에 관한 것이며, 이 때 상기 저장용기 부분은 둘레에 주변부를 갖는 개방된 강을 갖고, 상기 막은 저장용기의 주변부에 고정되고, 상기 막의 제 2 표면은 적어도 액체 휘발성 성분과 접촉하며, 상기 미세다공성 막은 (A) 중합체 매트릭스, (B) 중합체 매트릭스 전체에 걸쳐 연통되는 공극의 상호연결된 망상조직 및 (C) 미분되고 실질적으로 비수용성인 충전제 물질을 포함하고, 상기 미세다공성 막은 미세다공성 막의 적어도 제 1 표면의 적어도 일부 상에 차단 코팅 층을 추가로 포함하며, 상기 미세다공성 증기-투과성 막과 액체 휘발성 성분이 뚜껑 층 아래에서 실질적으로 밀봉되도록 미세다공성 막의 제 1 표면과 뚜껑 층의 제 2 표면 사이에 접착제 층이 삽입된다.
달리 나타내지 않는 한, 본원에 개시되는 범위는 모두 그에 포함되는 임의의 모든 더 작은 범위를 포괄하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 언급된 범위는 최소값 1과 최대값 10 사이의(최소값 1과 최대값 10을 포함하는) 임의의 모든 더 작은 범위, 즉 1 이상의 최소값으로 시작하고 10 이하의 최대 값으로 끝나는 모든 더 작은 범위, 예를 들어 1 내지 6.1, 3.5 내지 7.8, 5.5 내지 10 등을 포함하는 것으로 생각되어야 한다.
달리 나타내지 않는 한, 상세한 설명 및 특허청구범위에 사용되는, 구조의 치수, 성분의 양 등을 나타내는 것들과 같은 모든 수치 또는 표현은 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해된다.
앞서 언급된 바와 같이, 본 발명의 장치는 휘발성 성분을 함유하는 저장용기 부분(a)을 포함한다. 본원 및 특허청구범위에 사용되는 용어 "휘발성 성분"은 추가적인 또는 보충적인 에너지(예컨대, 열 및/또는 진탕의 형태)가 부여되지 않아도 주위 실온 및 실압에서 기체 또는 증기 형태로 전환될 수 있는(즉, 증발될 수 있는) 물질을 의미한다. 휘발성 성분은 용매계 물질을 포함하는 휘발성 물질, 또는 용매계 물질에 분산된 휘발성 물질을 포함할 수 있는 유기 휘발성 물질을 포함할 수 있다. 휘발성 성분은 전형적으로 액체 형태이지만, 일부 경우 휘발성 성분은 고체 형태일 수 있고, 자연적으로 발생하거나 합성에 의해 제조될 수 있다. 고체 형태인 경우, 휘발성 성분은 전형적으로 중간 액체 형태 없이 고체 형태에서 증기 형태로 승화한다. 휘발성 성분은 임의적으로는 담체(예컨대, 물 및/또는 비휘발성 용매) 같은 비휘발성 물질과 합쳐지거나 배합될 수 있다. 고체 휘발성 성분의 경우, 비휘발성 담체는 고체 휘발성 물질을 보유하는 다공성 물질(예컨대, 다공성 무기 물질)의 형태일 수 있다. 또한, 고체 휘발성 물질은 반-고체 겔 형태일 수 있다. 전형적으로, 휘발성 성분은 액체 형태이다.
휘발성 성분은 예를 들어 천연 발생 또는 합성 향유 같은 향료 방출 물질, 곤충 기피제 방출 물질 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 휘발성 성분은 액체 형태의 향료 방출 물질일 수 있다. 휘발성 성분이 선택될 수 있는 향유의 예는 베르가못, 탱자, 레몬, 만다린, 캐러웨이, 삼나무 잎, 정향 잎, 삼나무, 제라늄, 라벤더, 오렌지, 오레가노, 페티그레인, 편백나무, 파출리, 네로일리(neroili), 로즈 앱솔루트의 오일 및 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 국한되지는 않는다. 휘발성 물질이 선택될 수 있는 고체 향료 물질의 예는 바닐린, 에틸 바닐린, 쿠마린, 토날리드(tonalid), 칼론(calone), 헬리오트로펜(heliotropene), 사향, 자일롤, 세드롤, 사향 케톤 벤조페논, 라즈베리 케톤, 메틸 나프틸 케톤 베타, 페닐 에틸 살리실레이트, 벨톨(veltol), 말톨, 메이플 락톤, 프로유게놀 아세테이트, 이브밀 및 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다.
저장용기 부분(a)은 둘레에 주변부를 갖는 개방된 강을 포함한다. 저장용기 부분은 임의의 적합한 형상을 가질 수 있고 임의의 적합한 물질로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 저장용기 부분은 셀룰로즈 물질, 금속 호일, 중합체 물질 또는 이들의 복합체를 포함할 수 있다. 당연히, 저장용기 부분은 그에 함유되는 휘발성 성분에 대해 저항성이어야 한다. 즉, 이 저장용기 부분은 휘발성 성분에 의해 화학적으로 열화되거나 연화되거나 팽윤되는 물질로 제조되어서는 안된다. 저장용기 부분은 목적하는 양의 휘발성 성분을 수용할 수 있는 부피 및 필요한 경우 충분한 증발 공간을 갖는 강을 한정하도록 적합하게 디자인되어야 한다. 강은 개구 둘레에 "가장자리" 또는 주변부를 가지면서 개방되어 있다. 당 업자는 실제적이고 장식적인 저장용기의 변형을 다수 고안할 수 있다.
제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 미세다공성 증기-투과성 막(b)이 저장용기 위에 위치된다. 막의 제 2 표면은 적어도 저장용기 부분 내에 함유되는 액체 휘발성 성분과 접촉한다. 예를 들어, 미세다공성 막(b)은 저장용기 개방 강 위에 배치될 수 있고 개방된 강 둘레의 주변부로 연장될 수 있다. 접착제가 막 주변부 내로의 액체 휘발성 성분의 이동을 방지하기에 충분한 정도로 미세다공성 막의 공극에 침투하기만 한다면, 당 업계에 공지되어 있는 임의의 적합한 접착제 물질을 사용하여 막을 저장용기의 주변부에 고정할 수 있다. 당 업계에 공지되어 있는 것과 같은 고온 용융 접착제를 사용하여 또는 공지의 적층 기법을 통해 막을 저장용기의 주변부에 고정할 수 있다.
본 발명의 장치에 사용하기 적합한 미세다공성 증기-투과성 막(b)은 일반적으로 중합체 매트릭스, 중합체 매트릭스 전체에 걸쳐 연통되는 공극의 상호연결된 망상조직, 및 미분되고 실질적으로 비수용성인 충전제 물질을 포함한다. 막의 중합체 매트릭스는 실질적으로 비수용성인 열가소성 유기 중합체(들)로 구성된다. 매트릭스로서 사용하기 적합한 이러한 중합체의 수 및 종류는 많다. 일반적으로, 압출, 캘린더링, 가압 또는 압연되어 필름, 시트, 스트립 또는 웹이 될 수 있는 임의의 실질적으로 비수용성인 열가소성 유기 중합체를 사용할 수 있다. 중합체는 단일 중합체일 수 있거나 또는 중합체의 혼합물일 수 있다. 중합체는 단독중합체, 공중합체, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 그라프트 공중합체, 어택틱 중합체, 이소택틱 중합체, 신디오택택 중합체, 선형 중합체 또는 분지형 중합체일 수 있다. 중합체의 혼합물이 사용되는 경우, 혼합물은 균질할 수 있거나 또는 둘 이상의 중합체 상을 포함할 수 있다.
실질적으로 비수용성인 적합한 열가소성 유기 중합체의 부류의 예는 열가소성 폴리올레핀, 폴리(할로-치환된 올레핀), 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리(비닐 할라이드), 폴리(비닐리덴 할라이드), 폴리스티렌, 폴리(비닐 에스터), 폴리카보네이트, 폴리에터, 폴리설파이드, 폴리이미드, 폴리실란, 폴리실록산, 폴리카프로락톤, 폴리아크릴레이트 및 폴리메타크릴레이트를 포함한다. 비수용성 열가소성 유기 중합체가 선택될 수 있는 하이브리드 부류는 예를 들어 열가소성 폴리(우레탄-우레아), 폴리(에스터-아미드), 폴리(실란-실록산) 및 폴리(에터-에스터)를 포함한다. 실질적으로 비수용성인 적합한 열가소성 유기 중합체의 다른 예는 열가소성 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌(어택틱, 이소택틱 또는 신디오택틱), 폴리(비닐 클로라이드), 폴리테트라플루오로에틸렌, 에틸렌과 아크릴산의 공중합체, 에틸렌과 메타크릴산의 공중합체, 폴리(비닐리덴 클로라이드), 비닐리덴 클로라이드와 비닐 아세테이트의 공중합체, 비닐리덴 클로라이드와 비닐 클로라이드의 공중합체, 에틸렌과 프로필렌의 공중합체, 에틸렌과 부텐의 공중합체, 폴리(비닐 아세테이트), 폴리스티렌, 폴리(오메가-아미노운데칸산) 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드), 폴리(입실론-카프로락탐) 및 폴리(메틸 메타크릴레이트)를 포함한다. 이들 부류 및 실질적으로 비수용성인 열가소성 유기 중합체의 예가 하나도 빠짐없이 인용된 것은 아니며, 예시를 위해 제공된다.
실질적으로 비수용성인 열가소성 유기 중합체는 특히 예컨대 폴리(비닐 클로라이드), 비닐 클로라이드의 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비수용성 열가소성 유기 중합체는 10㎗/g 이상의 고유 점도를 갖는 초고분자량 폴리올레핀(예를 들어, 본질적으로 선형인 초고분자량 폴리올레핀); 또는 6㎗/g 이상의 고유 점도를 갖는 초고분자량 폴리프로필렌(예를 들어, 본질적으로 선형인 초고분자량 폴리프로필렌); 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 한 예에서, 중합체 매트릭스는 하나 이상의 폴리올레핀 중합체를 포함한다. 비수용성 열가소성 유기 중합체는 18㎗/g 이상의 고유 점도를 갖는 초고분자량 폴리에틸렌(예를 들어, 선형 초고분자량 폴리에틸렌)을 포함할 수 있다.
초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)은 무한한 분자량을 갖는 열경화성 중합체가 아니며, 이는 기술적으로 열가소성 플라스틱으로 분류된다. 그러나, 분자가 실질적으로 매우 긴 쇄이기 때문에, UHMWPE는 통상적인 열가소성 플라스틱의 방식에서는 가열될 때 연화될 뿐 용융된 액체로서 유동되지는 않는다. UHMWPE에 제공되는 매우 긴 쇄 및 독특한 특성은 이 중합체를 사용하여 제조되는 미세다공성 물질의 바람직한 특성에 크게 기여하는 것으로 생각된다.
앞서 나타낸 바와 같이, UHMWPE의 고유 밀도는 약 10㎗/g 이상이다. 통상적으로, 고유 점도는 약 14㎗/g 이상이다. 흔히, 고유 점도는 약 18㎗g 이상이다. 다수의 경우, 고유 점도는 약 19㎗/g 이상이다. 고유 점도의 상한에 대해서는 특별한 제한이 없지만, 고유 점도는 흔히 약 10 내지 약 39㎗/g이다. 고유 점도는 흔히 약 14 내지 약 39㎗/g이다. 대부분의 경우, 고유 점도는 약 18 내지 약 39㎗/g이다. 약 18 내지 약 32㎗/g의 고유 점도가 바람직하다.
UHMWPE의 공칭 분자량은 하기 수학식에 따라 중합체의 고유 점도에 실험적으로 관련되어 있다:
M(UHMWPE)=5.3×104[η]1.37
상기 식에서, M(UHMWPE)는 공칭 분자량이고, [η]는 ㎗/g으로 표현되는 UHMWPE의 고유 점도이다.
본원에 사용되는 고유 점도는 UHMWPE의 몇 가지 희석 용액(여기에서, 용매는 3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시하이드로신남산, 네오펜탄테트라일 에스터[CAS 등록 번호 6683-19-8] 0.2중량%가 첨가된 새롭게 증류된 데카하이드로나프탈렌임)의 환원 점도 또는 대수 점도(inherent viscosity)를 0의 농도로 추정함으로써 결정된다. UHMWPE의 환원 점도 또는 대수 점도는 상이한 농도의 몇 가지 희석 용액을 사용하는 것을 제외하고는 ASTM D 4020-81의 일반적인 절차에 따라 우베로데(Ubbrlohde) 1번 점도계를 사용하여 135℃에서 수득되는 상대 점도로부터 알아낸다. ASTM D 4020-81은 본원에 참고로 인용된다.
예시적인 실시양태에서, 매트릭스는 10㎗/g 이상의 고유 점도를 갖는 실질적으로 선형인 초고분자량 폴리에틸렌과 50g/10분 미만의 ASTM D 1238-86 조건 E 용융 지수 및 0.1g/10분 이상의 ASTM D 1238-86 조건 F 용융 지수를 갖는 저분자량 폴리에틸렌의 혼합물을 포함한다. 저분자량 폴리에틸렌(LMWPE)의 공칭 분자량은 UHMWPE의 공칭 분자량보다 더 낮다. LMWPE는 열가소성이고, 다수의 상이한 유형이 공지되어 있다. 한 가지 분류 방법은 ASTM D 1248-84(1989년에 재승인됨)에 따라 g/cm3로 표현되고 가장 근접한 1/1000까지 반올림되는 밀도에 의한 것이다(아래에 요약됨):
Figure pct00001
이들 폴리에틸렌중 임의의 것 또는 모두를 본 발명에서 LMWPE로서 사용할 수 있다. 일부 용도에서는 HDPE가 통상적으로 MDPE 또는 LDPE보다 더욱 선형인 경향이 있기 때문에 HDPE를 사용할 수 있다. ASTM D 1248-84(1989년에 재승인됨)는 본원에 참고로 인용된다.
다양한 LMWPE를 제조하는 공정은 널리 공지되어 있고 잘 문서화되어 있다. 이들은 고압 공정, 필립스 피트롤륨 캄파니(Phillips Petroleum Company) 공정, 스탠다드 오일 캄파니(Standard Oil Company)(인디애나주) 공정 및 지글러(Ziegler) 공정을 포함한다.
LMWPE의 ASTM D 1238-86 조건 E(즉, 190℃ 및 2.16kg 부하) 용융 지수는 약 50g/10분 미만이다. 흔히, 조건 E 용융 지수는 약 25g/10분 미만이다. 바람직하게는, 조건 E 용융 지수는 약 15g/10분 미만이다.
LMWPE의 ASTM D 1238-86 조건 F(즉, 190℃ 및 21.6kg 부하) 용융 지수는 약 0.1g/10분 이상이다. 다수의 경우, 조건 F 용융 지수는 약 0.5g/10분 이상이다. 바람직하게는, 조건 F 용융 지수는 약 1.0g/10분 이상이다.
ASTM D 1238-86은 본원에 참고로 인용된다.
미세다공성 물질에 특성을 제공하기에 충분한 UHMWPE 및 LMWPE가 매트릭스에 존재해야 한다. 그의 존재가 미세다공성 물질의 특성에 불리한 방식으로 실질적으로 영향을 끼치지 않는 한, 하나 이상의 다른 열가소성 유기 중합체가 또한 매트릭스에 존재할 수 있다. 다른 열가소성 중합체는 하나의 다른 열가소성 중합체일 수 있거나, 또는 하나보다 많은 다른 열가소성 중합체일 수 있다. 존재할 수 있는 다른 열가소성 중합체의 양은 이러한 중합체의 특성에 따라 달라진다. 임의적으로 존재할 수 있는 열가소성 유기 중합체의 예는 폴리(테트라플루오로에틸렌), 폴리프로필렌, 에틸렌과 프로필렌의 공중합체, 에틸렌과 아크릴산의 공중합체, 및 에틸렌과 메타크릴산의 공중합체를 포함한다. 요구되는 경우, 카복실-함유 공중합체의 카복실기중 전부 또는 일부를 나트륨, 아연 등으로 중화시킬 수 있다.
대부분의 경우, UHMWPE 및 LMWPE가 함께 매트릭스의 중합체의 약 65중량% 이상을 구성한다. 흔히, UHMWPE 및 LMWPE가 함께 매트릭스의 중합체의 약 85중량% 이상을 구성한다. 바람직하게는, UHMWPE 및 LMWPE가 함께 실질적으로 100중량%의 매트릭스의 중합체를 구성하도록 다른 열가소성 유기 중합체가 실질적으로 존재하지 않는다.
UHMWPE는 매트릭스의 중합체의 약 1중량% 이상을 구성할 수 있고, UHMWPE와 LMWPE는 함께 매트릭스의 중합체의 실질적으로 100중량%를 구성한다.
UHMWPE와 LMWPE가 함께 미세다공성 물질의 매트릭스의 중합체의 100중량%를 구성하는 경우, UHMWPE는 매트릭스의 중합체의 40중량% 이상을 구성할 수 있다. 예를 들어, UHMWPE는 매트릭스의 중합체의 45중량% 이상을 구성할 수 있다. 예를 들면, UHMWPE는 매트릭스의 중합체의 48중량% 이상을 구성할 수 있다. 예를 들면, UHMWPE는 매트릭스의 중합체의 50중량% 이상을 구성할 수 있다. 예컨대, UHMWPE는 매트릭스의 중합체의 55중량% 이상을 구성할 수 있다. 또한, UHMWPE는 매트릭스의 중합체의 99중량% 이하를 구성할 수 있다. 예를 들면, UHMWPE는 매트릭스의 중합체의 80중량% 이하를 구성할 수 있다. 예를 들어, UHMWPE는 매트릭스의 중합체의 70중량% 이하를 구성할 수 있다. 예를 들어, UHMWPE는 매트릭스의 중합체의 65중량% 이하를 구성할 수 있다. 예컨대, UHMWPE는 매트릭스의 중합체의 60중량% 이하를 구성할 수 있다. 매트릭스의 중합체를 구성하는 UHMWPE의 수준은 인용된 값을 포함하여 이들 값중 임의의 값 사이일 수 있다.
마찬가지로, UHMWPE와 LMWPE가 함께 미세다공성 물질의 매트릭스의 중합체의 100중량%를 구성하는 경우, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 1중량% 이상을 구성할 수 있다. 예를 들어, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 5중량% 이상을 구성할 수 있다. 예를 들어, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 10중량% 이상을 구성할 수 있다. 예컨대, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 15중량% 이상을 구성할 수 있다. 예를 들어, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 20중량% 이상을 구성할 수 있다. 예를 들어, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 25중량% 이상을 구성할 수 있다. 예를 들면, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 30중량% 이상을 구성할 수 있다. 예를 들면, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 35중량% 이상을 구성할 수 있다. 예를 들면, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 40중량% 이상을 구성할 수 있다. 예를 들면, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 45중량% 이상을 구성할 수 있다. 예를 들면, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 50중량% 이상을 구성할 수 있다. 예를 들면, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 55중량% 이상을 구성할 수 있다. 또한, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 70중량% 이하를 구성할 수 있다. 예를 들어, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 65중량% 이하를 구성할 수 있다. 예를 들어, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 60중량% 이하를 구성할 수 있다. 예를 들어, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 55중량% 이하를 구성할 수 있다. 예를 들어, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 50중량% 이하를 구성할 수 있다. 예를 들어, LMWPE는 매트릭스의 중합체의 45중량% 이하를 구성할 수 있다. LMWPE의 수준은 인용된 값을 포함하여 이들 값중 임의의 값 사이일 수 있다.
본 발명의 앞서 기재된 미세다공성 물질중 임의의 물질의 경우, LMWPE가 고밀도 폴리에틸렌을 포함할 수 있음을 알아야 한다.
미세다공성 물질은 또한 미분되고 실질적으로 비수용성인 미립자 충전제 물질을 포함한다. 미립자 충전제 물질은 유기 미립자 물질 및/또는 무기 미립자 물질을 포함할 수 있다. 미립자 충전제 물질은 전형적으로 착색되지 않는데, 예를 들어 미립자 충전제 물질은 규산질 또는 점토 미립자 물질 같은 백색 또는 회백색 미립자 충전제 물질이다.
미분되고 실질적으로 비수용성인 충전제 입자는 미세다공성 물질의 20 내지 90중량%를 구성할 수 있다. 예를 들면, 이러한 충전제 입자는 미세다공성 물질의 30 내지 90중량%를 구성할 수 있다. 예를 들면, 이러한 충전제 입자는 미세다공성 물질의 40 내지 90중량%를 구성할 수 있다. 예를 들면, 이러한 충전제 입자는 미세다공성 물질의 40 내지 85중량%를 구성할 수 있다. 예를 들면, 이러한 충전제 입자는 미세다공성 물질의 50 내지 90중량%를 구성할 수 있다. 예를 들면, 이러한 충전제 입자는 미세다공성 물질의 60 내지 90중량%를 구성할 수 있다.
미분되고 실질적으로 비수용성인 미립자 충전제는 소립자, 소립자의 응집체 또는 둘 다의 조합의 형태일 수 있다. 미세다공성 물질을 제조하는데 사용되는 충전제의 약 90중량% 이상은, 0.04㎛만큼 작은 입자 직경을 측정할 수 있는 레이저 회절 입자 크기 장치[벡크만 쿨턴(Beckman Coulton) 제품인 LS230]를 이용하여 결정할 때, 0.5 내지 약 200㎛, 예컨대 1 내지 100㎛의 총(gross) 입자 크기를 갖는다. 전형적으로, 미립자 충전제의 90중량% 이상은 10 내지 30㎛의 총 입자 크기를 갖는다. 충전제 응집체의 크기는 미세다공성 물질을 제조하는데 사용되는 성분의 가공 동안 감소될 수 있다. 따라서, 미세다공성 물질중 총 입자 크기의 분포는 원료 충전제 자체에서보다 더 작을 수 있다.
본 발명의 미세다공성 물질에 사용될 수 있는 적합한 유기 및 무기 미립자 물질의 비한정적인 예는 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제 6,387,519 B1 호의 칼럼 9, 4행에서 칼럼 13, 62행에 기재되어 있는 것을 포함한다.
예를 들어, 미립자 충전제 물질은 규산질 물질을 포함할 수 있다. 미세다공성 물질을 제조하는데 사용될 수 있는 규산질 충전제의 비한정적인 예는 실리카, 운모, 몬모릴로나이트, 카올리나이트, 써던 클레이 프로덕츠(Southern Clay Products) 제품인 클로이사이트 같은 나노점토, 활석, 규조토, 버미쿨라이트, 천연 및 합성 제올라이트, 규산칼슘, 규산알루미늄, 규산알루미늄나트륨, 폴리규산알루미늄, 알루미나 실리카 겔, 및 유리 입자를 포함한다. 규산질 충전제에 덧붙여, 다른 미분되고 실질적으로 비수용성인 미립자 충전제를 임의적으로 또한 사용할 수 있다. 이러한 임의적인 미립자 충전제의 비제한적인 예는 카본 블랙, 목탄, 흑연, 산화티탄, 산화철, 산화구리, 산화아연, 산화안티몬, 지르코니아, 마그네시아, 알루미나, 이황화몰리브덴, 황화아연, 황산바륨, 황산스트론튬, 탄산칼슘 및 탄산마그네슘을 포함한다. 예를 들어, 규산질 충전제는 실리카 및 전술한 점토중 임의의 것을 포함할 수 있다. 실리카의 비제한적인 예는 침전(precipitated) 실리카, 실리카 겔, 훈증(fumed) 실리카 및 이들의 조합을 포함한다.
실리카 겔은 일반적으로 가용성 금속 실리케이트, 예컨대 규산나트륨의 수용액을 낮은 pH에서 산으로 산성화시킴으로써 상업적으로 생산된다. 사용되는 산은 일반적으로 황산 또는 염산 같은 강한 무기 산이지만, 이산화탄소를 사용할 수도 있다. 점도가 낮은 동안에는 겔 상과 주위 액상 사이에서 밀도 차이가 본질적으로 존재하지 않기 때문에 겔 상이 침강되지 않는다. 즉, 겔 상이 침전되지 않는다. 결과적으로, 실리카 겔은 콜로이드성 비정질 실리카의 연속적인 입자의 침전되지 않은 점착성의 강성 3차원 망상조직으로 기재될 수 있다. 세분화되는 상태는 큰 고체 덩어리에서 극미소 입자에 이르며, 또한 수화도는 거의 무수 실리카에서 실리카 1중량부당 물 100중량부 정도를 함유하는 연질 젤라틴성 덩어리에 이른다.
침전 실리카는 일반적으로, 실리카의 콜로이드성 입자가 약알칼리성 용액 내에서 성장하고 알칼리금속 이온에 의해 응집되어 가용성 알칼리금속 염을 형성하도록, 가용성 금속 실리케이트, 통상적으로는 알칼리금속 실리케이트(예컨대, 규산나트륨)의 수용액과 산을 합침으로써, 상업적으로 생산된다. 무기 산을 비롯한(이것으로 한정되지는 않음) 다양한 산을 사용할 수 있다. 사용될 수 있는 산의 비한정적인 예는 염산 및 황산을 포함하지만, 침전 실리카를 생성시키는데 이산화탄소도 사용할 수 있다. 응결제의 부재하에서는, 실리카가 어떠한 pH에서도 용액으로부터 침전되지 않는다. 비한정적인 실시양태에서, 실리카의 침전을 수행하는데 사용되는 응결제는 콜로이드성 실리카 입자의 형성 동안 생성되는 가용성 알칼리금속 염일 수 있거나, 또는 가용성 무기 또는 유기 염 같은 첨가된 전해질일 수 있거나, 또는 이들 둘의 조합일 수 있다.
침전 실리카는 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드(PPG Industries, Inc.)에서 다수의 등급 및 형태로 구입할 수 있다. 이들 실리카는 하이-실(Hi-Sil)® 상표로 판매된다.
본 발명에서, 미분되고 실질적으로 비수용성인 미립자 규산질 충전제는 실질적으로 비수용성인 충전제 물질의 50중량% 이상(예를 들어, 65중량% 이상, 또는 75중량% 이상), 또는 90중량% 이상을 구성할 수 있다. 규산질 충전제는 미립자 충전제 물질의 50 내지 90중량%(예컨대, 60 내지 80중량%)를 구성할 수 있거나, 또는 규산질 충전제는 실질적으로 비수용성인 미립자 충전제 물질을 실질적으로 모두 구성할 수 있다.
미립자 충전제(예컨대, 규산질 충전제)는 전형적으로 높은 표면적을 가져서, 충전제가 본 발명의 미세다공성 물질을 생성시키는데 사용되는 가공 가소화제 조성물을 다량 함유하도록 한다. 충전제 미립자는 실질적으로 비수용성이고, 또한 미세다공성 물질을 제조하는데 사용되는 임의의 유기 가공 액체에 실질적으로 불용성일 수 있다. 이는 미세다공성 물질 내에서의 미립자 충전제의 체류를 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 미세다공성 물질은 또한 윤활제, 가공 가소화제, 유기 추출 액체, 물 등과 같은 가공에 사용되는 다른 물질을 미량(예를 들어, 미세다공성 물질의 총 중량에 기초하여 5중량% 이하)으로 포함할 수 있다. 열 안정성, 자외선 안정성 및 치수 안정성 같은 특정 목적을 위해 도입되는 추가적인 물질이 소량(예를 들어, 미세다공성 물질의 총 중량에 기초하여 15중량% 이하)으로 미세다공성 물질에 임의적으로 존재할 수 있다. 이러한 추가적인 물질의 예는 산화방지제, 자외선 흡수제, 보강 섬유(예컨대, 잘게 절단된 유리 섬유 스트랜드) 등을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다. 하나 이상의 특수 목적을 위해 가해지는 충전제 및 임의의 코팅, 인쇄 잉크 또는 함침제를 제외한 미세다공성 물질의 나머지는 본질적으로 열가소성 유기 중합체이다.
본 발명의 미세다공성 물질은 또한 실질적으로 미세다공성 물질 전체에 걸쳐 연통되는 공극의 상호연결된 망상조직을 포함한다. 무-코팅, 무-인쇄 잉크 및 무-함침제 기준으로, 공극은 전형적으로 본원에서 추가로 기재되는 방법에 의해 제조되는 경우 미세다공성 물질의 총 부피에 기초하여 30 내지 95부피%를 구성한다. 공극은 미세다공성 물질의 총 부피를 기준으로 하여 미세다공성 물질의 50 내지 75부피%를 구성할 수 있다. 본원 및 특허청구범위에 사용되는 미세다공성 물질의 공극률(또는 공극 부피로 알려짐)(부피%로 표현됨)은 하기 수학식에 따라 결정된다:
공극률=100[1-d1/d2]
상기 식에서, d1은 샘플 치수의 측정치로부터 알아내는 샘플 중량 및 샘플 부피로부터 결정되는 샘플의 밀도이고, d2는 샘플의 꽉 찬 부분의 샘플 중량 및 부피로부터 결정되는 샘플의 꽉 찬 부분의 밀도이다.
미세다공성 물질의 꽉 찬 부분의 부피는 기기에 수반되는 작동 매뉴얼에 따라 콴타크롬 스테레오 피크노미터(Quantachrome stereo pycnometer)[콴타크롬 코포레이션(Quantachrome Corp.)]를 이용하여 결정된다.
미세다공성 물질의 공극의 부피 평균 직경은 기기에 수반되는 작동 매뉴얼에 따라 오토스캔 머큐리 포로시미터(Autoscan mercury porosimeter)(콴타크롬 코포레이션)를 이용하여 수은 공극 측정법에 의해 결정된다. 1회 스캔의 부피 평균 공극 반경은 공극률 측정기에 의해 자동적으로 결정된다. 공극률 측정기의 작동시, 고압 범위(138절대kPa 내지 227절대 kPa)에서 스캔이 이루어진다. 고압 범위(138 내지 250절대kPa)의 하한에서 총 침투 부피의 2% 이하가 발생되는 경우에는, 부피 평균 공극 직경이 공극률 측정기에 의해 결정되는 부피 평균 공극 반경의 두 배로 간주된다. 다르게는, 저압 범위(7 내지 165절대kPa)에서 추가적으로 스캔을 수행하고, 하기 수학식에 따라 부피 평균 공극 직경을 계산한다:
d=2[v1r1/w1+v2r2/w2]/[v1/w1+v2/w2]
상기 식에서, d는 부피 평균 공극 직경이고, v1은 고압 범위에서 침투된 수은의 총 부피이고, v2는 저압 범위에서 침투된 수은의 총 부피이며, r1은 고압 스캔에서 결정된 부피 평균 공극 반경이고, r2는 저압 스캔에서 결정된 부피 평균 공극 반경이고, w1은 고압 스캔이 이루어진 샘플의 중량이고, w2는 저압 스캔이 이루어진 샘플의 중량이다.
일반적으로, 무-코팅, 무-인쇄 잉크 및 무-함침제 기준으로, 미세다공성 물질의 공극의 부피 평균 직경은 0.02㎛ 이상, 전형적으로는 0.04㎛ 이상, 더욱 전형적으로는 0.05㎛ 이상이다. 같은 기준에서, 미세다공성 물질의 공극의 부피 평균 직경은 또한 전형적으로 0.5㎛ 이하, 더욱 전형적으로는 0.3㎛ 이하, 더욱 전형적으로는 0.25㎛ 이하이다. 같은 기준에서, 공극의 부피 평균 직경은 인용된 값을 포함하여 이들 임의의 값 사이에 있을 수 있다. 예를 들어, 미세다공성 물질의 공극의 부피 평균 직경은 0.02 내지 0.5㎛, 또는 0.04 내지 0.3㎛, 또는 0.05 내지 0.25㎛(각각의 경우, 인용된 값 포함)일 수 있다.
상기 절차에 의해 부피 평균 공극 직경을 결정하는 과정에서, 검출되는 최대 공극 반경도 결정할 수 있다. 이는 실행되는 경우 저압 범위 스캔으로부터 취해지며, 다르게는 고압 범위 스캔에서 취해진다. 미세다공성 물질의 최대 공극 직경은 전형적으로 최대 공극 반경의 2배이다.
코팅, 인쇄 및 함침 공정에 의해 미세다공성 물질의 공극의 적어도 일부가 채워질 수 있다. 또한, 이러한 공정은 미세다공성 물질을 비가역적으로 압축시킬 수 있다. 따라서, 공극률, 공극의 부피 평균 직경 및 최대 공극 직경과 관련된 매개변수는 이들 공정중 하나 이상이 적용되기 전에 미세다공성 물질에 대해 결정된다.
미세다공성 물질은 0.7g/cm3 이상 또는 0.8g/cm3 이상의 밀도를 가질 수 있다. 본원에 사용되는 미세다공성 물질의 밀도는 미세다공성 물질의 샘플의 중량 및 부피를 측정함으로써 결정된다. 미세다공성 물질의 밀도의 상한은, 휘발성 성분에 대해 충분한 증발 속도를 제공하기에 허용가능한 투과도를 갖는다면, 넓은 범위에 걸칠 수 있다. 전형적으로, 미세다공성 물질의 밀도는 1.5g/cm3 이하 또는 1.0g/cm3 이하이다. 미세다공성 물질의 밀도는 인용된 값을 비롯하여 상기 언급된 임의의 값 사이에 있을 수 있다. 예를 들어, 미세다공성 물질은 인용된 값을 포함하여 0.7g/cm3 내지 1.5g/cm3(예컨대, 0.8g/cm3 내지 1.2g/cm3)의 밀도를 가질 수 있다.
당 업계에 알려진 다수의 공정을 이용하여 본 발명의 미세다공성 물질을 생성시킬 수 있다. 예를 들면, 실질적으로 균일한 혼합물이 수득될 때까지 충전제 입자, 열가소성 유기 중합체 분말, 가공 가소화제 및 미량의 윤활제와 산화방지제를 함께 혼합함으로써, 본 발명의 미세다공성 물질을 제조할 수 있다. 혼합물을 형성하는데 사용되는 미립자 충전제 대 중합체 분말의 중량비는 본질적으로 생성되는 미세다공성 물질과 동일하다. 추가적인 가공 가소화제와 함께 이 혼합물을 전형적으로 스크류 압출기의 가열된 배럴 내로 도입한다. 압출기의 말단에는 시팅 다이가 부착되어 있다. 다이에 의해 형성된 연속 시트는 당김 없이 협력 작동하는 한 쌍의 가열된 캘린더 롤로 진행되어, 다이로부터 나가는 연속 시트보다 더 작은 두께의 연속 시트를 형성한다. 공정의 이 지점에서 연속 시트에 존재하는 가공 가소화제의 수준은 광범위하게 달라질 수 있다. 예를 들어, 아래 본원에 기재되는 압출 전에 연속 시트에 존재하는 가공 가소화제의 수준은 압출 전 연속 시트의 30중량% 이상, 예컨대 40중량% 이상, 또는 45중량% 이상일 수 있다. 또한, 압출 전에 연속 시트에 존재하는 가공 가소화제의 양은 압출 전 연속 시트의 70중량% 이하, 예를 들어 65중량% 이하, 또는 60중량% 이하, 또는 55중량% 이하일 수 있다. 압출 전에 공정의 이 지점에서 연속 시트에 존재하는 가공 가소화제의 수준은 인용된 값을 포함하여 이들 임의의 값 사이에 존재할 수 있다.
이어, 캘런더로부터의 연속 시트는 제 1 압출 대역으로 진행되는데, 여기에서는 가공 가소화제에 대해 우수한 용매이고 유기 중합체에 대해 불량한 용매이며 가공 가소화제보다 더욱 휘발성인 유기 액체를 사용하여 압출함으로써 가공 가소화제를 실질적으로 제거한다. 통상적으로는, 그러나 반드시 그런 것은 아니지만, 가공 가소화제 및 유기 추출 액체는 둘 다 물과 실질적으로 비혼화성이다. 이어, 연속 시트는 제 2 압출 대역으로 진행되고, 여기에서는 수증기 및/또는 물에 의해 잔류 유기 추출 액체를 실질적으로 제거한다. 이어, 연속 시트는 잔류 물 및 잔존하는 잔류 유기 추출 액체를 실질적으로 제거하기 위하여 강제 통풍식 건조기를 통해 통과한다. 건조기로부터, 미세다공성 물질인 연속 시트가 권취 롤로 진행된다.
가공 가소화제는 실온에서 액체이고, 통상 파라핀유, 나프텐유 또는 방향족 오일 같은 가공유이다. 적합한 가공유는 ASTM D 2226-82 유형 103 및 104의 조건을 충족시키는 것을 포함한다. 더욱 전형적으로는, ASTM D 97-66(1978년에 재승인됨)에 따라 220℃ 미만의 유동점을 갖는 가공유를 사용하여, 본 발명의 미세다공성 물질을 생성시킨다. 본 발명의 미세다공성 물질을 제조하는데 유용한 가공 가소화제는 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제 5,326,391 호의 칼럼 10, 26행에서 50행에 더욱 상세하게 논의되어 있다.
미세다공성 물질을 제조하는데 사용되는 가공 가소화제 조성물은 60℃에서 폴리올레핀에 대해 용매화 효과를 거의 갖지 않을 수 있고, 100℃ 정도의 승온에서만 어느 정도의 용매화 효과를 가질 수 있다. 가공 가소화제 조성물은 일반적으로 실온에서 액체이다. 사용될 수 있는 가공유의 비한정적인 예는 나프텐계 원유로부터 유도되는 용매 정련 및 가수소 처리된 요일인 쉘플렉스(SHELLFLEX)® 412 오일, 쉘플렉스® 371 오일[쉘 오일 캄파니(Shell Oil Co.)], 백색 광유인 아코프라임(ARCOprime)® 400 오일[애틀랜틱 리치필드 캄파니(Atlantic Richfield Co.)] 및 케이돌(KAYDOL)® 오일[위트코 코포레이션(Witco Corp.)]을 포함할 수 있다. 가공 가소화제의 다른 비제한적인 예는 디부틸 프탈레이트, 비스(2-에틸헥실) 프탈레이트, 디이소데실 프탈레이트, 디사이클로헥실 프탈레이트, 부틸 벤질 프탈레이트, 및 디트리데실 프탈레이트 같은 프탈레이트 에스터 가소화제를 포함할 수 있다. 전술한 가공 가소화제중 임의의 것의 혼합물을 사용하여 본 발명의 미세다공성 물질을 제조할 수 있다.
본 발명의 미세다공성 물질을 제조하는데 사용될 수 있는 유기 추출 액체가 다수 존재한다. 다른 적합한 유기 추출 액체의 예는 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제 5,326,391 호의 칼럼 10, 51행 내지 57행에 기재되어 있는 것을 포함한다.
추출 유체 조성물은 할로겐화된 탄화수소, 예컨대 염소화된 탄화수소 및/또는 플루오르화된 탄화수소를 포함할 수 있다. 구체적으로, 추출 유체 조성물은 할로겐화된 탄화수소(들)를 포함할 수 있고, 4 내지 9(Jcm3)1/2의 계산된 용해도 매개변수 쿨롱 항(δclb)을 가질 수 있다. 본 발명의 미세다공성 물질을 생성시키는데 사용하기 위한 추출 유체 조성물로서 적합한 할로겐화된 탄화수소(들)의 비제한적인 예는 트랜스-1,2-디클로로에틸렌, 1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-데카플루오로펜탄 및/또는 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄으로부터 선택되는 할로겐화된 탄화수소의 하나 이상의 공비혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 물질은 버트렐(VERTREL) MCA(1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-디하이드로데카플루오로펜탄과 트랜스-1,2-디클로로에틸렌: 62%/38%의 2원 공비 혼합물) 및 버트렐 CCA(1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-디하이드로데카플루오로펜탄, 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄 및 트랜스-1,2-디클로로에틸렌: 33%/28%/39%의 3원 공비혼합물)로 시판되고 있다[둘 다 마이크로케어 코포레이션(MicroCare Corporation) 제품].
본 발명에 따른 미세다공성 물질의 잔류 가공 가소화제 함량은 통상 미세다공성 물질의 총 중량에 기초하여 10중량% 미만이고, 이 양은 동일하거나 상이한 유기 추출 액체를 사용하는 추가적인 추출에 의해 추가로 감소될 수 있다. 흔히, 잔류 가공 가소화제 함량은 미세다공성 물질의 총 중량에 기초하여 5중량% 미만이고, 이 양은 추가적인 추출에 의해 더 감소될 수 있다.
본 발명의 미세다공성 물질은 미국 특허 제 2,772,322 호, 제 3,696,061 호 및/또는 제 3,862,030 호의 전반적인 원리 및 절차에 따라 생성될 수도 있다. 이들 원리 및 절차는 매트릭스의 중합체가 우세하게 폴리(비닐 클로라이드)이거나 또는 중합된 비닐 클로라이드를 다량으로 함유하는 공중합체인 경우에 특히 적용가능하다.
상기 기재된 공정에 의해 생성되는 미세다공성 물질은 임의적으로 연신될 수 있다. 미세다공성 물질의 연신은 전형적으로 물질의 공극 부피를 증가시킬 뿐만 아니라 분자 배향이 증가 또는 향상된 영역을 형성시키게 된다. 당 업계에 공지되어 있는 바와 같이, 인장 강도, 인장 모듈러스, 영률 등을 비롯한 분자 배향된 열가소성 유기 중합체의 물리적 특성중 다수는 분자 배향을 거의 또는 전혀 갖지 않는 상응하는 열가소성 유기 중합체의 물리적 특성과 상이하다(예컨대, 상당히). 상기 기재된 바와 같이 가공 가소화제를 실질적으로 제거한 후에 전형적으로 연신을 달성한다.
다양한 유형의 연신 장치 및 공정이 당 업자에게 널리 공지되어 있으며, 본 발명의 미세다공성 물질의 연신을 달성하는데 사용될 수 있다. 미세다공성 물질의 연신은 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제 5,326,391 호의 칼럼 11, 45행에서 칼럼 13, 13행에 더욱 상세하게 기재되어 있다.
미세다공성 막은 미세다공성 막의 제 1 표면 및 제 2 표면중 적어도 하나 위에 하나 이상의 차단 코팅 층을 추가로 포함한다. 본 발명의 구체적인 실시양태에서, 미세다공성 막은 미세다공성 막의 적어도 제 1 표면 위에 차단 코팅 층을 포함한다.
차단 코팅 층(들)은 액체 코팅 조성물 및 고체 미립자 코팅 조성물(예컨대, 분말 코팅 조성물)로부터 선택되는 코팅 조성물로 형성될 수 있다. 전형적으로, 차단 코팅 층(들)은 물, 유기 용매 및 이들의 조합으로부터 선택되는 용매를 임의적으로 포함할 수 있는 액체 코팅 조성물로부터 형성된다. 차단 코팅 층(들)은 가교결합성 코팅 조성물(예를 들어, 열경화성 코팅 조성물 및 광경화성 코팅 조성물) 및 비-가교결합성 코팅 조성물(예컨대, 공기-건조 코팅 조성물)로부터 선택될 수 있다. 차단 코팅 층(들)은 분무 도포, 커튼 코팅, 침지 코팅 및/또는 드로운-다운(drawn-down) 코팅(예컨대, 독터 블레이드 또는 드로우-다운 바에 의해) 기법 같은 당 업계에 잘 알려진 방법에 따라 미세다공성 물질의 개별적인 표면에 도포될 수 있다.
코팅 조성물은 각각 독립적으로 산화방지제, 자외선 안정화제, 유동 조절제, 분산 안정화제(예컨대, 수성 분산액의 경우) 및 착색제(예를 들어, 염료 및/또는 안료) 같은 당 업계에 잘 알려진 첨가제를 포함할 수 있다. 전형적으로, 차단 코팅 조성물은 착색제를 함유하지 않고, 이로써 실질적으로 투명하거나 불투명하다. 임의적인 첨가제는 예컨대 차단 코팅 조성물의 총 중량에 기초하여 0.01 내지 10중량%의 개별적인 양으로 코팅 조성물에 존재할 수 있다.
차단 코팅 층(들)은 분산된 유기 중합체 물질을 포함하는 수성 코팅 조성물로부터 형성될 수 있다. 수성 코팅 조성물은 200 내지 400nm의 입자 크기를 가질 수 있다. 수성 코팅 조성물의 고형분은 광범위하게, 예를 들어 각각의 경우 수성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 30중량%, 또는 1 내지 20중량%로 변할 수 있다. 수성 코팅 조성물을 구성하는 유기 중합체는 예를 들어 1000 내지 4,000,000 또는 10,000 내지 2,000,000의 수평균 분자량(Mn)을 가질 수 있다.
수성 코팅 조성물은 예를 들어 수성 폴리(메트)아크릴레이트 분산액, 수성 폴리우레탄 분산액, 수성 실리콘 오일 분산액 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 수성 폴리(메트)아크릴레이트 분산액의 폴리(메트)아크릴레이트 중합체는 당 업계에 잘 알려진 방법에 따라 제조될 수 있다. 예를 들어, 폴리(메트)아크릴레이트 중합체는 알킬기에 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬 (메트)아크릴레이트의 잔기(또는 단량체 단위)를 포함할 수 있다. 알킬기에 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬 (메트)아크릴레이트의 예는 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 이소프로필 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 이소부틸 (메트)아크릴레이트, 3급-부틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 라우릴 (메트)아크릴레이트, 이소보닐 (메트)아크릴레이트, 사이클로헥실 (메트)아크릴레이트, 및 3,3,5-수성 트리메틸사이클로헥실 (메트)아크릴레이트를 포함하지만, 이들로 국한되는 것은 아니다. 비한정적인 예시를 위해, 코팅 조성물이 선택할 수 있는 수성 폴리(메트)아크릴레이트 분산액의 예는 루브리졸 어드밴스드 머티리얼즈 인코포레이티드(Lubrizol Advanced Materials, Inc.)에서 시판중인 하이카(HYCAR) 26138이다.
차단 코팅 층(들)이 선택할 수 있는 수성 폴리우레탄 분산액의 폴리우레탄 중합체는 당 업자에게 공지되어 있는 임의의 것들을 포함한다. 전형적으로, 폴리우레탄 중합체는 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 작용성 물질, 및 2개 이상의 활성 수소 기를 갖는 활성 수소 작용성 물질로부터 제조된다. 활성 수소 기는 예컨대 하이드록실기, 티올기, 1급 아민, 2급 아민, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 비제한적인 예시를 위해, 수성 폴리우레탄 분산액의 적합한 예는 켐투라 코포레이션(Chemtura Corporation)에서 시판중인 윗코본드(WITCOBOND) W-240이다.
수성 실리콘 오일 분산액의 실리콘 중합체는 공지되어 있고 당 업계에 잘 알려져 있는 수성 실리콘 오일 분산액으로부터 선택될 수 있다. 비한정적인 예시를 위해, 차단 코팅 조성물이 독립적으로 선택할 수 있는 수성 실리콘 분산액의 예는 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈(Momentive Performance Materials)에서 시판중인 모멘티브(MOMENTIVE) LE-410이다.
본 발명의 추가적인 실시양태에서, 차단 코팅 층은 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 에터, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리아미드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 에폭시-아민 중합체, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리에스터 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 수지 성분을 포함하는 코팅 조성물로부터 형성될 수 있다. 특정 예에서, 차단 코팅 층(들)은 폴리(비닐 알콜)을 포함하는 코팅 조성물로부터 형성된다.
폴리(비닐 알콜)-함유 차단 코팅은 물, 유기 용매 및 이들의 조합으로부터 선택되는 용매를 임의적으로 포함할 수 있는 액체 코팅 조성물로부터 형성될 수 있다. 폴리(비닐 알콜) 코팅은 가교결합성 코팅(예를 들어, 열경화성 코팅) 및 비-가교결합성 코팅(예컨대, 공기-건조 코팅)으로부터 선택될 수 있다. 폴리(비닐 알콜) 코팅은 분무 도포, 커튼 코팅 또는 드로운-다운 코팅(예컨대, 독터 블레이드 또는 드로우-다운 바에 의해) 같은 당 업계에 잘 알려져 있는 방법에 따라 미세다공성 물질의 개별적인 표면에 도포될 수 있다.
한 예에서, 폴리(비닐 알콜) 코팅은 각각 독립적으로 수성 폴리(비닐 알콜) 코팅 조성물로부터 형성된다. 수성 폴리(비닐 알콜) 코팅 조성물의 고형분은 광범위하게, 예를 들면 각각의 경우 수성 코팅 조성물의 총 중량에 기초하여 0.1 내지 15중량% 또는 0.5 내지 9중량%로 변할 수 있다. 폴리(비닐 알콜) 코팅 조성물에 존재하는 폴리(비닐 알콜) 중합체는 예컨대 100 내지 1,000,000 또는 1,000 내지 750,000의 수평균 분자량(Mn)을 가질 수 있다.
폴리(비닐 알콜) 중합체는 단독중합체 또는 공중합체일 수 있다. 폴리(비닐 알콜) 공중합체를 제조할 수 있는 공단량체는 비닐 아세테이트와 공중합가능하고(라디칼 중합에 의해) 당 업자에게 공지되어 있는 것을 포함한다. 예시를 위해, 폴리(비닐 알콜) 공중합체를 제조할 수 있는 공단량체는 (메트)아크릴산, 말레산, 푸마르산, 크로톤산, 이들의 금속 염, 이들의 알킬 에스터(예를 들어, 이들의 C2-C10 알킬 에스터), 이들의 폴리에틸렌 글리콜 에스터, 및 이들의 폴리프로필렌 글리콜 에스터, 비닐 클로라이드, 테트라플루오로에틸렌, 2-아크릴아미도-2-메틸-프로판 설폰산 및 그의 염, 아크릴아미드, N-알킬 아크릴아미드, N,N-디알킬 치환된 아크릴아미드, 및 N-비닐 폼아미드를 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다.
본 발명의 폴리(비닐 알콜) 코팅된 미세다공성 물질을 제조하는데 사용될 수 있는 적합한 폴리(비닐 알콜) 코팅 조성물의 비제한적인 예는 세키스이 스페셜티 케미칼즈(Sekisui Specialty Chemicals)에서 시판중인 셀볼(SELVOL)® 325이다.
차단 코팅 층(들)을 형성하는데 사용되는 전술한 코팅 조성물중 임의의 조성물은 각각 독립적으로 산화방지제, 자외선 안정화제, 유동 조절제, 분산 안정화제(예컨대, 수성 분산액의 경우), 가소화제 등과 같은 당 업계에 널리 알려진 첨가제를 포함한다. 임의적인 첨가제는 예를 들어 코팅 조성물의 총 중량에 기초하여 0.01 내지 10중량%의 개별적인 양으로 폴리(비닐 알콜) 코팅 조성물에 존재할 수 있다.
본 발명의 장치에 사용되는 차단 코팅 층(들)을 형성하는데 적합한 조성물은 또한 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 공보 제 2005/0196601 A1 호의 단락 [0011] 내지 [0036]에 기재되어 있는 것들을 포함할 수 있다.
앞서 언급된 차단 코팅 층(들)중 임의의 것들은 각각 독립적으로, 미세다공성 물질이 일관되고 균일한 증기 전달 속도를 제공하기에 충분한 증기 투과율을 갖는다면, 임의의 적합한 두께로 도포될 수 있다. 또한, 차단 코팅 층은 0.5 내지 5.50g/m2, 예컨대 0.75 내지 5g/m2 또는 1.0 내지 3g/m2의 코팅 중량(즉, 미세다공성 물질의 표면에 도포되는 코팅의 중량)으로 미세다공성 막의 적어도 제 1 표면 상에 존재한다.
필요한 경우 차단 코팅 층이 버미쿨라이트, 운모, 활석, 금속 박편, 판상 점토 및 판상 실리카로 이루어진 군으로부터 선택되는 고-종횡비 안료를 추가로 포함할 수 있음을 알아야 한다. 고-종횡비 안료 또는 소판은 코팅 조성물의 총 고형분 중량에 기초하여 0.1 내지 20중량%, 예를 들어 1 내지 10중량%의 양으로, 차단 코팅 층(들)을 형성하는데 사용되는 조성물에 존재할 수 있다. 고-종횡비 안료/소판은 증기가 코팅 층의 한쪽 면에서 다른 쪽 면으로 통과하는 구불구불한 경로를 제공하는 코팅 층 내의 "물고기 비늘" 배열을 형성할 수 있다. 이러한 안료/소판은 전형적으로 0 내지 20μ, 예를 들어 2 내지 5μ, 또는 2 내지 10μ의 직경을 갖는다. 안료/소판의 종횡비는 전형적으로 5:1 이상, 예를 들어 10:1 또는 20:1 이상이다. 고-종횡비 안료/소판의 양은 차단 층의 목적하는 특성 및/또는 코팅으로 달성되는 가요성/탄성도에 기초하여 결정된다.
차단 코팅 조성물은 코팅 조성물 성분에 따라 주위 온도 또는 승온에서 차단 코팅 층(들)을 형성할 수 있다.
본 발명의 휘발성 성분의 증발 전달용 장치는 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 제거가능한 뚜껑 층(c)을 추가로 포함한다. 미세다공성 증기-투과성 막과 액체 휘발성 성분이 뚜껑 층 아래에서 실질적으로 밀봉되도록, 미세다공성 막의 제 1 표면과 뚜껑 층의 제 2 표면 사이에 접착제 층이 삽입된다.
예를 들어, 뚜껑 층(c)의 제 2 표면에 접착제 층을 도포한 다음 뚜껑 층을 저장용기 부분에 고정시킬 수 있다. 접착제 층이 증기-투과성 막의 주변부와 접촉하도록 하는 방식으로 뚜껑 층의 제 2 표면에 접착제 층을 도포할 수 있다. 다른 예에서는, 증기-투과성 막에 고정될 때 접착제 층이 차단 코팅 층을 포함하는 미세다공성 증기-투과성 막의 제 1 표면과 접촉하도록, 뚜껑 층의 제 2 표면 전체에 접착제 층을 도포할 수 있다. 다른 예에서는, 접착제 층을 뚜껑 층의 제 2 표면이 접착되는 막의 제 1 표면의 주변부에 또는 막의 제 1 표면 전체에 도포할 수 있다.
제거가능한 뚜껑 층(c)은 장치로부터 제거하여 미세다공성 증기-투과성 막을 노출시킴으로써 휘발성 성분의 증발에 의한 전달을 활성화하는데 도움을 주기 위하여 잡아당기는 손잡이를 임의적으로 포함하는 박리 밀봉부일 수 있다. 뚜껑 층(c)은 금속 호일, 중합체 필름, 탄소 필름, 은/탄소 필름, 코팅지 등을 포함할 수 있다. 전형적으로, 제거가능한 뚜껑 층(c)은 금속 호일, 중합체 필름 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 층을 포함한다. 예를 들어, 뚜껑 층은 인쇄 또는 코팅되어 금속화되거나 "호일처럼" 보이는 하나 이상의 중합에 필름을 포함할 수 있다. 목적하는 특성이 달성된다면, 임의의 공지 금속 호일을 사용할 수 있다. 적합한 중합체 필름은 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름, 폴리에스터 필름, 폴리우레탄 필름, 폴리(에스터/우레탄) 필름 또는 폴리(비닐 알콜) 필름을 포함할 수 있으나 이들로 한정되지는 않는다. 목적하는 특성이 달성된다면, 임의의 적합한 중합체 필름을 사용할 수 있다. 뚜껑 층(c)은 또한 중합에 필름을 단독으로 또는 금속 호일 층, 중합체 필름 층 또는 둘 다와 함께 포함할 수 있다. 뚜껑 층은 하나의 층 또는 하나보다 많은 층을 임의의 조합으로 포함할 수 있다.
접착제 층은, 접착제가 뚜껑 층의 제거가능성을 유지하면서 소비자에게 의해 활성화될 때까지 장치를 밀봉된 채로 유지하기에 충분한 점착력을 제공한다면, 임의의 공지 첨가제를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 접착제 층은 당 업계에 공지되어 있는 임의의 감압성 접착제("PSA") 물질 같은 PSA를 포함한다. 적합한 PSA 물질은 고무계 접착제, 블록 공중합체 접착제, 폴리이소부텐계 접착제, 아크릴계 접착제, 실리콘계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 비닐계 접착제 및 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명은 다수의 변형 및 변화가 당 업자에게 명백하기 때문에 예시하기 위해서만 제공되는 하기 실시예에서 더욱 구체적으로 기재된다. 달리 명시되지 않는 한, 모든 부 및 백분율은 중량 기준이다.
실시예
1부. 차단 코팅 제조
1000mL들이 비커에서 온화하게 진탕하면서 냉수 667g에 셀볼® 325(세키스이 스페셜티 케미칼즈에서 시판중인 가수분해된 폴리(비닐 알콜)) 40g을 분산시킴으로써 차단 코팅 용액을 제조하였다. 혼합물을 190℉(87.8℃)까지 가열하고 완전히 용해될 때까지 20 내지 30분간 교반하였다. 생성된 용액을 교반하면서 실온까지 냉각시켜, 측정된 고형분 함량이 6중량%인 균질한 용액을 수득하였다. 이 용액을 추가로 희석시켜 2부에서 사용되는 코팅 용액을 제조하였다.
2부. 코팅된 미세다공성 막 시트의 제조
피피지 인더스트리즈 인코포레이티드에서 시판중인 테슬린(TESLIN)® SP(10밀(0.25mm) 두께, "SP") 또는 테슬린 HD(11밀(0.28mm) 두께, "HD")의 시트를 먼저 칭량한 다음 깨끗한 유리 표면 상에 놓았다. 상부 모서리를 유리에 테이프로 고정시키고, 투명한 10밀 두께의 폴리에스터 11"×3"(27.94cm×7.62cm) 조각을 유리 표면에 테이프로 고정시키고 시트의 상부 1/2"(1.3cm)를 덮도록 위치시켰다. 코팅된 각 시트에 대해, 1부의 차단 코팅 용액을 표시된 고형분까지 희석시켰다. 다이버시파이드 엔터프라이지즈(Diversifed Enterprises)로부터 구입한 표 1에 명시된 유형의 1/2인치(1.3cm) 와이어 래핑된 칭량 봉을 폴리에스터 상부 가장자리 근처의 상부 가장자리에 평행하게 위치시켰다. 10 내지 20mL 양의 코팅을 1회용 피펫을 사용하여 칭량 봉 바로 다음에 칭량 봉에 접촉하는 비드 스트립(약 1/2인치(0.6cm) 폭)으로 침착시켰다. 연속적인/일정한 속도를 유지하도록 시도하면서 시트를 가로질러 바를 완전히 끌어내려, 조성물을 시트의 전체 노출된 표면에 도포하였다. 생성된 습윤된 시트를 유리 표면으로부터 제거하고 즉시 칭량하여 습윤 코팅 중량을 기록한 다음, 코팅된 시트를 강제 통풍식 오븐에 넣고 95℃에서 2분간 건조시켰다. 건조된 시트를 오븐에서 꺼내고, 동일한 코팅된 시트 표면 상에서 코팅 절차를 반복하였다. 2개의 습윤 코팅 중량을 사용하여 최종 건조 코팅 중량(g/m2)을 계산하였다. 코팅된 시트는 표 1에 기재되어 있다.
최종 건조 코팅 중량을 계산하는데 하기 식을 이용하였다:
코팅 중량(g/m2)=((코팅 고형분×0.01)×(제 1 습윤 코팅 중량(g)+제 2 습윤 코팅 중량(g)))/(코팅된 표면적(m2))
시험용 미세다공성 시트
실시예 # 테슬린 기재 유형 기재 두께(밀) 시트 크기 코팅 고형분 와이어 래핑된 봉 # 계산된 최종 코팅 중량(g/m2)
1 SP 10 A4 2.0 2.5 0.6
2 SP 10 A4 5.9 9 2.0
3 HD 11 8.5"×11" 3.7 3 1.1
4 HD 11 8.5"×11" 5.0 3 1.5
5 HD 11 8.5"×11" 4.5 12 2.4
6 SP 10 8.5"×11" 4.1 3 1.0
CE-7 SP 10 8.5"×11" 코팅 없음
CE-8 HD 11 8.5"×11" 코팅 없음
3부. 시뮬레이션된 박리 및 방출 장치의 조립
막의 증발 속도 및 성능 시험에 사용되는 홀더 어셈블리는 링 가스켓을 갖는 전방 클램프, 후방 클램프, 시험 저장 컵 및 4개의 나사로 구성되었다. 시험 저장 컵은 약 4cm의 개방된 표면의 가장자리에서의 원형 직경 및 1cm 이하의 깊이에 의해 정의되는 내부 치수를 갖는 투명한 열가소성 중합체로부터 제조되었다. 개방된 표면을 이용하여 휘발성 물질 전달 속도를 결정하였다. 홀더 어셈블리의 각 클램프는 1.5"(3.8cm) 직경의 원형 개구를 가져서, 시험 저장 컵을 수용하였고 시험되는 막을 노출시키기 위한 개구를 제공하였다. 시험되는 막, 즉 6 내지 18밀(0.15 내지 0.46mm)의 두께를 갖는 미세다공성 물질의 시트를 위치시켰을 때, 홀더 어셈블리의 후방 클램프가 코르크 고리 위에 위치되었다. 시험 저장 컵을 후방 클램프에 위치시키고 약 2mL의 벤질 아세테이트를 넣었다. 막 시트로부터 약 2"(5.1cm) 직경의 디스크를 절단해내었다. 2"×2" 정사각형의 라벨 물질(하기 표에서 명시됨)을 막 디스크에 부착하였다. 코팅된 미세다공성 시트가 시험될 때, 라벨 물질이 코팅된 표면에 부착되었다. 미세다공성 시트의 휘발성 물질 접촉 표면 12.5cm2가 저장용기의 내부에 노출되고 라벨 쪽이 대기에 노출되도록, 막/라벨 어셈블리를 저장 컵의 가장자리와 접촉한 상태에서 그 바로 위에 위치시켰다. 홀더의 전방 클램프를 전체 어셈블리 위에 조심스럽게 위치시켰다. 나사를 부착시키고 가스켓이 누출 없는 밀봉부를 형성하기에 충분하게 조였다. 홀더에 라벨을 부착하여 시험되는 막 샘플을 표시하였다. 대조용(미코팅) 샘플을 비롯하여 각 시험에 대해 3 내지 5개의 동일한 샘플을 제조하였다. 그룹 내의 모든 샘플을 동시에 시험하여 주위 조건에서의 차이로 인한 노이즈를 최소화하였다.
4부. 시물레이션된 장치의 시험
시험은 세 단계, 즉 컨디셔닝, 활성화/평형화 및 증발 속도 측정으로 수행하였다. 어셈블리를 컨디셔닝시키기 위하여, 막 표면이 수직이 되도록(즉, 액체가 막의 적어도 일부와 접촉하도록) 각 장치 그룹을 위치시켰다. 각 그룹이 이 위치로 유지된 시간(일)을 "컨디셔닝 시간"으로 하기 표에 기록한다. 소정 컨디셔닝 시간 후, 그룹 내의 모든 어셈블리를 수평으로 위치시키고 클램프를 제거하였다. 활성화하기 위하여, 각 라벨을 조심스럽게 벗겨내어 라벨 아래의 막 표면의 외관을 나타내었다. 외관은 다음과 같이 등급이 매겨졌다: 1 - 액체가 축적된 상태로 습윤됨; 2 - 균일하게 습윤됨; 3 - 습윤 구역과 건조 구역이 있음; 4-균일하게 건조됨. 이어, 장치를 라벨 없이 재조립하였다. 각 홀더 어셈블리를 칭량하여, 전체 적재된 어셈블리의 최초 중량을 수득하였다. 이어, 높이 5피트(1.5m)×폭 5피트(1.5m)×깊이 2피트(0.6m)의 대략적인 치수를 갖는 실험실용 화학약품 퓸 후드에 어셈블리를 똑바로 세워 위치시켰다. 시험 저장용기를 똑바로 세우면, 벤질 아세테이트가 미세다공성 시트의 휘발성 물질 접촉 표면의 적어도 일부와 직접 접촉하였다. 퓸 후드의 유리문을 아래로 잡아당기고, 1시간당 후드 부피가 약 8회 회전하도록 후드를 통한 공기 유동을 조절하였다. 후드의 온도는 주위 습도에서 25℃±5℃로 유지하였다. 시험 저장용기를 후드 내에서 주기적으로 칭량하였다. 활성화 직후, 정상 상태 증발 속도를 결정하기 전에 장치에 대해 3 내지 5일간의 평형화 시간을 허용하였다.
경과된 시간 및 시험 저장용기의 내부에 노출된 미세다공성 시트의 표면적과 함께 벤질 아세테이트의 계산된 중량 손실을 사용하여, 미세다공성 시트의 휘발성 물질 전달 속도를 mg/(시간*cm2)의 단위로 결정하였다. 전체 어셈블리에 대해 동일한 샘플의 평균 증발 속도(mg/시간)를 하기 표에 보고하였다. 이들 두 값은 하기 수학식에 의해 연결된다:
평균 증발 속도(mg/시간)/12.5cm2=휘발성 물질 전달 속도(mg/(시간*cm2))
표 2 및 표 3은 코팅되지 않은 대조용과 비교한, 다양한 코팅 중량에서의 두 기재 유형의 결과를 나열한다. 표 4는 동일한 코팅 중량을 갖는 동일한 기재 상에서 세 가지 상이한 감압성 접착제에 대한 결과를 보여준다. 모든 경우에, 라벨은 어려움 없이 제거되었다.
10밀 기재; 3일의 컨디셔닝 시간
샘플 # 라벨 유형 막 외관 전달 속도1(mg/시간)
CE-7 M-7132 1 4.8
1 M-713 1 4.2
2 M-713 4 3.9
1 전달 속도를 측정하기 전에 5일간 평형화시킴.
2 투명한 용매 아크릴 접착제를 갖는 금속 라벨, 제네랄 데이터 캄파니 인코포레이티드(General Data Company, Inc.) 제품.
11밀 기재; 6일의 컨디셔닝 시간
샘플 # 라벨 유형 막 외관 흘러나온 액체 전달 속도1(mg/시간)
CE-8 M-713 1 있음 4.6
3 M-713 2 없음 3.2
4 M-713 2 없음 2.0
5 M-713 4 없음 1.6
1 전달 속도를 측정하기 전에 5일간 평형화시킴.
감압성 접착제 라벨
샘플 # 라벨 유형 컨디셔닝 시간
7일 28일
외관 전달 속도1(mg/시간) 외관 전달 속도1(mg/시간)
6 M-713 3 0.9 3 0.9
6 A312 3 0.7 3 1.1
6 SSX3 3 0.7 3 1.2
1 전달 속도를 측정하기 전에 3일간 평형화시킴.
2 공격적인 용매 아크릴 접착제를 갖는 폴리에스터 라벨, 제네랄 데이터 캄파니 인코포레이티드 제품.
3 실리네이티드(silinated) 폴리우레탄 접착제를 갖는 폴리에스터 라벨, 제네랄 데이터 캄파니 인코포레이티드 제품.
예시하기 위해 본 발명의 특정 실시양태를 상기에 기재하였으나, 당 업자는 첨부된 특허청구범위에서 한정되는 본 발명으로부터 벗어나지 않으면서 본 발명의 세부사항을 다수 변형시킬 수 있음을 명백히 알 것이다.

Claims (16)

  1. (a) 액체 휘발성 성분을 함유하며, 둘레에 주변부를 가진 개방된 강(open cavity)을 갖는, 저장용기 부분;
    (b) 상기 저장용기 위에 위치되며, 상기 저장용기의 주변부에 고정되는, 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 미세다공성 증기-투과성 막(membrane); 및
    (c) 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 제거가능한 뚜껑 층
    을 포함하는, 휘발성 성분을 증발에 의해 전달하기 위한 장치로서, 이 때
    상기 막의 제 2 표면이 적어도 상기 액체 휘발성 성분과 접촉하며,
    상기 미세다공성 막이
    (A) 중합체 매트릭스,
    (B) 상기 중합체 매트릭스 전체에 걸쳐 연통되는 공극들(pores)의 상호연결된 망상조직(network) 및
    (C) 미분되고 실질적으로 비수용성인 충전제 물질
    을 포함하고,
    상기 미세다공성 막이, 상기 미세다공성 막의 적어도 제 1 표면 상에 차단 코팅(barrier coating) 층을 추가로 포함하며,
    상기 미세다공성 증기-투과성 막과 상기 액체 휘발성 성분이 상기 뚜껑 층 아래에서 실질적으로 밀봉되도록, 상기 미세다공성 막의 제 1 표면과 상기 뚜껑 층의 제 2 표면 사이에 접착제 층이 삽입되는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 휘발성 성분이 향료 방출 물질, 곤충 기피제 방출 물질 및 이들의 혼합물, 바람직하게는 향료 방출 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는, 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 미세다공성 증기-투과성 막(b)의 상기 중합체 매트릭스가 하나 이상의 열가소성 폴리올레핀 중합체를 포함하는, 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공극들이 상기 미세다공성 막의 30 내지 95부피%를 구성하는, 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미분되고 실질적으로 비수용성인 충전제 물질이, 실리카, 운모, 몬모릴로나이트, 카올리나이트, 활석, 규조토, 버미쿨라이트, 제올라이트, 규산칼슘, 규산알루미늄, 규산알루미늄나트륨, 폴리규산알루미늄, 알루미나 실리카 겔 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 비수용성 규산질(siliceous) 입자를 포함하는, 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 규산질 입자가 침전(precipitated) 실리카, 실리카 겔, 훈증(fumed) 실리카 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전제 물질이, 이산화티탄, 산화아연, 산화안티몬, 지르코니아, 마그네시아, 알루미나, 황화아연, 황산바륨, 황산스트론튬, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화마그네슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 비수용성 비-규산질 입자를 추가로 포함하는, 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차단 코팅 층이, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 에터, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리아미드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 에폭시-아민 중합체, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리에스터, 폴리실록산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 수지 성분을 포함하는, 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 차단 코팅 층의 수지 성분이 폴리비닐 알콜을 포함하는, 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차단 코팅 층이 0.75 내지 5.0g/m2의 코팅 중량으로 상기 미세다공성 막의 제 1 표면 및 제 2 표면중 적어도 하나 상에 존재하는, 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차단 코팅 층이 1.0 내지 3.0g/m2의 코팅 중량으로 상기 미세다공성 막의 제 1 표면 및 제 2 표면중 적어도 하나 상에 존재하는, 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차단 코팅 층이, 버미쿨라이트, 운모, 활석, 금속 박편, 판상 점토 및 판상 실리카로 이루어진 군으로부터 선택되는 고-종횡비(high-aspect ratio) 안료를 추가로 포함하는, 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제거가능한 뚜껑 층이 벗겨지는 밀봉부(peel seal)인, 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제거가능한 뚜껑 층이, 금속 호일, 중합체 필름 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 층을 포함하는, 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제거가능한 뚜껑 층이, 인쇄되어 금속화된 것으로 보이는 중합체 필름을 포함하는, 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착제 층이 상기 저장용기의 주변부와 접촉하고, 상기 미세다공성 증기-투과성 막의 제 1 표면 상의 하나 이상의 차단 코팅 층과 접촉하고 그 위로 연장되는, 장치.
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