KR20220159499A - 입자상 흡착 재료 및 이의 제조방법 - Google Patents

입자상 흡착 재료 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220159499A
KR20220159499A KR1020227040928A KR20227040928A KR20220159499A KR 20220159499 A KR20220159499 A KR 20220159499A KR 1020227040928 A KR1020227040928 A KR 1020227040928A KR 20227040928 A KR20227040928 A KR 20227040928A KR 20220159499 A KR20220159499 A KR 20220159499A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
clay
particulate adsorbent
hours
particulate
adsorbent material
Prior art date
Application number
KR1020227040928A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102594825B1 (ko
Inventor
티모시 엠. 바이른
로렌스 에이치. 힐트지크
마르타 레온 가르시아
카메론 톰슨
Original Assignee
인제비티 사우스 캐롤라이나, 엘엘씨
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 인제비티 사우스 캐롤라이나, 엘엘씨 filed Critical 인제비티 사우스 캐롤라이나, 엘엘씨
Publication of KR20220159499A publication Critical patent/KR20220159499A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102594825B1 publication Critical patent/KR102594825B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B01J20/28054—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 surface properties or porosity
    • B01J20/28078—Pore diameter
    • 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
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • 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
    • 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
    • B01J20/12—Naturally occurring clays or bleaching 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
    • B01J20/28—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
    • B01J20/28007—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size with size in the range 1-100 nanometers, e.g. nanosized particles, nanofibers, nanotubes, nanowires or the like
    • 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
    • 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
    • B01J20/28019—Spherical, ellipsoidal or cylindrical
    • 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
    • B01J20/28054—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 surface properties or porosity
    • B01J20/28069—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume
    • B01J20/28073—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume being in the range 0.5-1.0 ml/g
    • 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
    • B01J20/28054—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 surface properties or porosity
    • B01J20/28078—Pore diameter
    • B01J20/28085—Pore diameter being more than 50 nm, i.e. macropores
    • 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
    • B01J20/28054—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 surface properties or porosity
    • B01J20/28088—Pore-size distribution
    • B01J20/28092—Bimodal, polymodal, different types of pores or different pore size distributions in different parts of the sorbent
    • 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
    • B01J20/3042—Use of binding agents; addition of materials ameliorating the mechanical properties of the produced sorbent
    • 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
    • B01J20/305—Addition of material, later completely removed, e.g. as result of heat treatment, leaching or washing, e.g. for forming pores
    • B01J20/3064—Addition of pore forming agents, e.g. pore inducing or porogenic agents
    • 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
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/102—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/11—Clays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302—Dimensions
    • B01D2253/308—Pore size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302—Dimensions
    • B01D2253/311—Porosity, e.g. pore volume
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4516—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for fuel vapour recovery systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)

Abstract

본 발명은 직경이 <100 ㎚ 인 미세 기공, ≤100 ㎚의 직경을 갖는 거대 기공을 가지며, 미세 기공의 체적에 대한 거대 기공 체적의 비율이 약 150% 이상이며, 상기 입자상 흡착제 재료는 약 ≤1.0g/dL의 보유력을 갖는 흡착제를 포함하는 입자상 흡착제 재료를 기술한다. 이를 제조하는 방법은 하기를 포함한다: 100℃ 이상의 온도로 가열되는 경우 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융하는 기공 형성 물질 또는 가공조제를 약 100nm 미만의 직경을 갖는 미세 기공을 갖는 흡착제와 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 약 100℃ 내지 약 1200℃ 범위의 온도로 약 0.25 시간 내지 약 24 시간 동안 가열하여, 상기 코어 물질(core material)이 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융될 때 약 100nm 이상의 직경을 갖는 거대 기공을 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 입자상 흡착제 내의 미세 기공 부피에 대한 거대 기공 부피의 비율은 150%를 초과한다.

Description

입자상 흡착 재료 및 이의 제조방법{PARTICULATE ADSORBENT MATERIAL AND METHODS OF MAKING THE SAME}
본 출원은 2017년 1월 25 일자로 출원된 미국 가출원 제62/450,480호에 대한 우선권을 주장하며, 그 내용은 전체로써 본 명세서에 참고문헌으로 편입된다.
본 발명은 개략적으로 입자상 흡착 재료 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 증발에 의한 연료 증기 방출 제어 시스템에 적용하기 위한 입자상 흡착 재료 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차 연료 시스템으로부터의 가솔린 연료의 증발은 탄화수소 대기 오염의 주된 잠재적 원인이다. 이러한 배기가스는 연료 시스템에 의해 생성된 연료 증기를 흡착하기 위해 활성탄을 사용하는 캐니스터(canister) 시스템에 의해 제어될 수 있다. 특정한 엔진 작동 방식 하에서, 흡착된 연료 증기는 활성탄으로부터 연료 증기를 탈착시키기 위해 캐니스터 시스템을 주변 공기로 퍼지(purging)시킴으로써 활성탄으로부터 주기적으로 제거되다. 재생된 탄소는 그 후 추가의 연료 증기를 흡착 할 준비가 된다.
환경에 대한 우려가 증가하면서 자동차가 작동하지 않을 때에도 자동차의 탄화수소 배출에 대한 엄격한 규제가 계속되었다. 자동차 연료 탱크의 증기압은 자동차가 주차된 동안 주변 온도가 높아질수록 증가한다. 통상적으로, 연료 증기가 차량으로부터 대기로 누설되는 것을 방지하기 위해, 연료 탱크는 도관을 통해 일시적으로 연료 증기를 흡착할 수 있는 적절한 연료 흡착 재료를 함유하는 캐니스터로 배출된다. 연료 탱크로부터의 연료 증기 및 공기의 혼합물은 캐니스터의 연료 증기 입구를 통해 캐니스터로 들어가고, 흡착제(adsorbent) 부피(volume)로 팽창 또는 확산하여 여기서 연료 증기가 일시적인 저장고에 흡착되고, 정제된 공기는 캐니스터의 벤트 포트(vent port)를 통해 대기로 방출된다. 엔진이 켜지면, 주변 공기가 캐니스터의 벤트포트를 통해 매니폴드 진공(manifold vacuum)을 거쳐 캐니스터 시스템으로 유입된다. 퍼지 공기는 캐니스터 내부의 흡착제 부피를 통해 유동하고 연료 증기 퍼지 도관을 통해 내연 기관에 들어가기 전에 흡착제 부피 상에 흡착된 연료 증기를 탈착시킨다. 퍼지 공기는 흡착제 부피에 흡착된 전체 연료 증기를 탈착하지는 않아서 대기로 방출될 수 있는 잔여 탄화수소( "힐(heel)")를 생성한다. 나아가, 가스상과 국부적으로 평형을 이루는 힐은 또한 연료 탱크로부터의 연료 증기가 캐니스터 시스템을 통해 배기가스로서 이동되도록 한다. 이러한 배출은 전형적으로 자동차가 주차되어 며칠의 주간 온도 변화를 겪게 될 때 발생하며, 일반적으로 "주간 증발 손실(diurnal breathing los)"이라고 지칭된다. 캘리포니아 저배출 차량 규제(California Low Emission Vehicle Regulations)는 캐니스터 시스템에서 발생하는 이러한 주간 증발 손실(diurnal breathing loss, DBL)이 2003년형 모델부터는 일부 자동차에 대해 약 20mg 미만("PZEV"), 2004년형 모델부터는 다수의 자동차에 대해 약 50mg 미만( "LEV-II")이 바람직한 것으로 하였다. 현재 캘리포니아 저배출 차량 규제 (LEV-III) 및 EPAs Tier 3 표준은 BETP(Bleed Emissions Test Procedure)에 따라 캐니스터 DBL 배출량이 20mg을 초과하지 않도록 요구하고 이는 2001년 및 후속 모델 자동차에 대한 캘리포니아 증발 배출 표준 및 시험 절차(California Evaporative Emissions Standards and Test Procedures for 2001 and Subsequent Model Motor Vehicles), 2012년 3월 22일 및 EPAs 자동차로부터의 대기 오염 통제(EPAs Control of Air Pollution From Motor Vehicles): Tier 3 자동차 배기가스 및 연료 표준; 최종 규칙, 40 CFR Parts 79, 80, 85 등에 서술되었다.
주간 증발 손실(DBL) 배출량을 줄이기 위한 몇 가지 접근법이 보고되었다. 하나의 접근법은 흡착제 부피로부터 보유 탄화수소 힐의 탈착을 향상시키기 위해 퍼지 가스의 부피를 상당히 증가시키는 것이다. 그러나, 이러한 접근법은 퍼지 단계 동안 엔진에 대한 연료/공기 혼합물의 관리를 복잡하게 하는 결점을 가지며 배기관 배기가스 배출에 악영향을 미치는 경향이 있다. 미국 특허 제4,894,072호 참조.
또 다른 접근법은 기존의 캐니스터 면적을 재설계하거나 또는 적절한 면적의 추가의 벤트-측(vent-side) 캐니스터를 설치하여 캐니스터의 벤트-측(vent-side)이 상대적으로 낮은 단면적을 갖도록 설계하는 것이다. 이러한 접근법은 퍼지 공기의 강도를 증가시켜 보유 탄화수소 힐을 감소시킨다. 이러한 접근법의 단점은 상대적으로 낮은 단면적이 캐니스터에 과도한 유동 제한을 부여한다는 것이다. 미국 특허 제5,957,114호 참조.
퍼지 효율을 증가시키기 위한 또 다른 접근법은 퍼지 공기 또는 흡착된 연료 증기를 갖는 흡착제 부피의 일부 또는 둘 다를 가열하는 것이다. 그러나, 이 방법은 제어 시스템 관리의 복잡성을 증가시키고 몇 가지 안전 문제를 제기한다. 미국 특허 제6,098,601호 및 제6,279,548호 참조.
또 다른 접근법은 초기 흡착제 부피를 통해 연료 증기를 보내고 그리고 그 후 대기로 배출하기 전에 적어도 하나의 후속적인 흡착체 부피를 통과시키는 것이며, 이때 초기 흡착제 부피는 후속적인 흡착체 부피보다 높은 흡착능(adsorption capacity)을 갖는다. 미국 특허 RE38,844 참조.
연속적 흡착제(adsorbents-in-series) 컨셉트에 따라, 시스템 벤트를 향한 그램 총 작동 용량(gram-total working capacity)의 특정 범위와 함께 흡착 작동 용량의 단계적 변화(gradation)를 갖는 흡착제 부피는, 내연기관이 차량 작동 중 거의 절반의 시간동안 꺼지고 퍼지 빈도가 정상보다 훨씬 낮은 "하이브리드" 자동차와 같이 낮은 퍼지 부피 하에서 작동하는 배기 제어 캐니스터 시스템에 특히 유용한 것으로 나타났다. WO 2014/059190 (PCT/US2013/064407) 참조.
연속적 흡착제(adsorbents-in-series) 컨셉트에 따른 또 다른 접근법은 "미세(microscopic)" 기공의 부피에 대한 "거대(macroscopic)" 기공의 부피의 특정 비율(작은 기공에 대한 큰 기공의 유사 부피)을 가지고 양호한 흡착/탈착 특성을 가지며, 또한 낮은 유동 제한, 흡착제에 의한 낮은 수준의 증기 보유력 및 충분한 강도를 갖는 특수 형상의 입자상 흡착제를 제공하는 것이다. 미국 특허 제9,174,195호 참조. 이러한 접근법은 타겟이 거대 크기 범위 내의 평균 기공 크기인 배출 제어 캐니스터 시스템에 대해 더욱 설명된다. 미국 특허 제9,322,368호 참조. 이들 두 가지 접근법 모두 DBL 배출을 줄이려는 목적으로 적절한 입자 강도와 증기의 적절한 탈착을 달성하기 위해 형상, 구조적 치수 및 공극률 비(porosity ratio properties) 특성의 균형에 의존한다.
상기 접근법들 및 다른 접근법(예를 들어, 미국 특허 제7,186,291호 및 미국 특허 제7,305,974호 참조)에 의해 기술된 공통된 도전 및 요구는 캐니스터 시스템 성능, 특히 DBL 배출 성능에 대한 보유 흡착된 증기의 영향을 저지하기 위한 것이며, 여기서 최소량의 보유된 흡착된 증기의 양(최소량의 힐)이 크게 요구된다. 또한, DBL 배출 및 캐니스터 시스템의 작동 능력 성능 저하( "노화"라고도 지칭함)는 이러한 흡착된 증기 힐에서 덜 퍼지되는(purgeable) 구성 성분의 축적으로 인한 것으로 알려져 있다(예를 들어 SAE Technical Paper Series 2000- 01-895 참조). 따라서, 퍼지 후 탄화수소의 낮은 보유(retention)의 잇점은 새로운 자동차에 대한 낮은 수준의 DBL 배출량, 및 자동차 수명 동안 작동 용량 및 배출 성능 유지의 두 부분이다.
접근법으로서 매우 바람직한 한편, 증발 가스 제어(evaporative emission control)를 위한 입자상 흡착제에 의해 발생되는 저비용, 제조의 낮은 복잡성, 높은 재료 구조적 강도, 낮은 유동 제한 및 최저 증기 보유(retention)의 조합은 제한된 영역인 것으로 교시되었다. 예를 들어, 미국 특허 제9,174,195호에 의해 교시된 바와 같이, 미세 기공 부피에 대한 거대 기공 부피의 비율에 대한 유용한 범위는, 보다 높은 비율에서 기계적 강도가 실패하기 때문에, 65% 내지 150%로 제한된다. 또한, 청구된 기공비 범위 내에서, 증기 보유력(유지력)은 점근적으로, 표준 ASTM 시험에 의해 부탄의 잔류량으로 측정했을 때 1g/dL 초과이고, 그리고 기공비가 청구항 150%를 초과하는 경우 1.7g/dL 목표 초과였고 나아가 강도가 부족하였다.
따라서, 저비용이고 생산 복잡성이 낮으며, 높은 재료 구조적 강도를 가지며, 유동 제한이 적으며, 증발 배출 제어를 위한 증기 보유력이 가장 낮아서 낮은 주간 증발 손실(DBL) 배출 성능을 가지며 자동차의 수명 동안 요구되는 작동 용량을 갖는 입자상 흡착제에 대한 요구가 여전히 남아 있다.
본 명세서에는 낮은 보유력 및 우수한 강도와 같이 놀라운 예기치 않은 특성을 갖는 증발 가스 제어용 입자상 흡착제 재료가 기재되어있다. 이와 같이, 일 견지에서, 본 명세서는 증발 가스 제어용 입자상 흡착제 재료를 제공한다. 일반적으로, 상기 재료는 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미세 기공; 약 100 nm 이상의 직경을 갖는 거대 세공을 갖는 흡착제를 포함하며, 미세 기공에 대한 거대 기공의 부피비가 약 150% 초과이고, 이때 입자상 흡착제 재료는 약 1.0 g/dL 이하의 보유력(retentivity)을 갖는다.
일부 구현에 있어서, 흡착제는 약 0.75 g/dL 이하의 보유력(retentivity)을 갖는다.
특정 구현에 있어서, 흡착제는 약 0.25 내지 약 1.00 g/dL의 보유력(retentivity)을 갖는다.
나아간 구현에 있어서, 흡착제는 활성탄, 숯(carbon charcoal), 분자체, 다공성 폴리머, 다공성 알루미나, 점토, 다공성 실리카, 카올린, 제올라이트, 금속 유기 세공(frameworks), 티타니아, 산화 세륨(ceria) 또는 이들의 조합 중 하나이다.
특정 구현에 있어서, 흡착제는 약 0.5 cc/g 이하(약 225 cc/L 이하)의 미세 기공 부피를 갖는다.
일부 구현에 있어서, 흡착제는 외부 표면 및 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태를 특정하는 본체를 포함한다.
특정 구현에 있어서, 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태는 실질적으로 원기둥, 실질적으로 계란형(oval) 프리즘, 실질적으로 구형, 실질적으로 정육면체, 실질적으로 타원형(elliptical) 프리즘, 실질적으로 직사각 프리즘, 트라이로브(trilobe) 프리즘, 3 차원 헬릭스(helix) 또는 나선형(spiral) 또는 이들의 조합 중 적어도 하나이다.
나아간 구현에 있어서, 입자상 흡착제 재료는 약 1mm 내지 약 20mm의 단면 폭을 갖는다.
특정 구현에 있어서, 단면 폭은 약 4 mm 내지 약 8mm(예를 들어 약 5mm 내지 약 8mm)이다.
또 다른 구현에 있어서, 흡착제는 흡착제의 외부 표면과 유체 연통하는 적어도 하나의 구멍(cavity)을 포함한다.
다른 구현에 있어서, 흡착제는 단면에 중공 형상(hollow shape)을 갖는다.
일부 구현에 있어서, 흡착제는 적어도 하나의 외부 표면과 유체 연통하는 적어도 하나의 채널을 포함한다.
특정 구현에 있어서, 흡착제의 각 파트가 약 3.0 mm 이하의 두께를 갖는다.
일부 구현에 있어서, 중공 형상의 적어도 하나의 외부 벽은 약 1.0 mm 이하의 두께를 갖는다.
또 다른 구현에 있어서, 중공 형상은 외벽들 사이에 연장되고 약 1.0mm 이하의 두께를 갖는 적어도 하나의 내벽을 갖는다.
특정 구현에 있어서, 내벽, 외벽 또는 이들의 조합 중 적어도 하나의 두께는 약 1.0 mm 이하, 약 0.75 mm 이하, 약 0.6 mm 이하, 약 0.5 mm 이하, 또는 약 0.4 mm 이하이다.
나아간 구현에 있어서, 내벽, 외벽 또는 이들의 조합 중 적어도 하나의 두께는 약 1.0 mm 내지 약 0.6mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.4mm, 또는 약 0.1 mm 내지 약 0.3mm이다.
일부 구현에 있어서, 내벽은 입자상 흡착 재료의 중공부(hollow portion)로부터(예를 들어, 입자상 흡착 재료의 중심으로부터) 적어도 2 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장된다.
일부 다른 구현에 있어서, 내벽은 입자상 흡착 재료의 중공부(hollow portion)로부터(예를 들어, 입자상 흡착 재료의 중심으로부터) 적어도 3 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장된다.
일 구현에 있어서, 내벽은 입자상 흡착 재료의 중공부(hollow portion)로부터(예를 들어, 입자상 흡착 재료의 중심으로부터) 적어도 4 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장된다.
특정 구현에 있어서, 흡착제는 약 1 mm 내지 약 20 mm의 길이를 갖는다.
특정 구현에 있어서, 길이는 약 2 mm 내지 약 8 mm이다(예를 들어 길이는 약 3mm 내지 7mm).
나아간 구현에 있어서, 활성탄은 목재, 목재 더스트(wood dust), 목분(wood flour), 코튼 린터(cotton linters), 토탄(peat), 석탄(coal), 코코넛, 갈탄(lignite), 탄수화물, 석유 피치(petroleum pitch), 석유 코크스(petroleum coke), 콜타르 피치, 과일 피츠(fruit pits), 핵과(fruit stones), 너트 쉘, 너트 피츠, 톱밥, 야자(palm), 채소, 합성 폴리머, 천연 폴리머, 리그노 셀룰로오스 재료 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료로부터 유래된다.
또 다른 구현에 있어서, 입자상 흡착제는 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융하여 적어도 하나의 공극(예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 또는 그 이상의 공극)을 형성하는 기공 형성 재료 또는 가공조제; 바인더; 필러; 또는 이들의 조합의 적어도 하나를 추가로 포함한다.
특정 구현에 있어서, 기공 형성 재료 또는 가공조제는 메틸셀룰로오스이다.
일 구현에 있어서, 기공 형성 재료 또는 가공조제는 약 125℃ 내지 약 640℃ 범위의 온도로 가열되는 경우 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융된다.
일부 나아간 구현에 있어서, 바인더는 점토 또는 실리케이트 재료이다.
일부 구현에 있어서, 점토는 제올라이트 점토, 벤토나이트 점토, 몬모릴로나이트 점토, 일라이트 점토, 프렌치 그린 점토, 파스칼라이트 점토, 레드몬드 점토, 테라민 점토, 리빙 점토, 풀러스 어스(Fuller's Earth) 점토, 오말라이트 점토, 비탈라이트 점토, 렉토라이트 점토, 코디어라이트(Cordierite), 카올린 점토, 보올 점토(ball clay) 또는 이들의 조합 중 적어도 하나이다.
특정 구현에 있어서, 입자상 흡착 재료의 충전층(packed bed)은 46cm/s의 명백한(apparent) 선형 공기 흐름 속도에서 <40 Pa/cm의 압력 강하(pressure drop)를 갖는다.
다른 견지에 있어서, 본 명세서는 입자상 흡작제 재료의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 하기를 포함한다: 100℃ 이상의 온도로 가열되는 경우 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융하는 기공 형성 물질 또는 가공조제를 약 100nm 미만의 직경을 갖는 미세 기공을 갖는 흡착제와 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 약 100℃ 내지 약 1200℃ 범위의 온도로 약 0.25 시간 내지 약 24 시간 동안 가열하여, 상기 코어 물질(core material)이 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융될 때 약 100nm 이상의 직경을 갖는 거대 기공을 형성하는 단계를 포함하며, 입자상 흡착제 내의 미세 기공 부피에 대한 거대 기공 부피의 비율은 150%를 초과한다.
일부 구현에 있어서, 입자상 흡착제 재료는 약 1.0 g/dL 이하의 보유력(retentivity)을 갖는다.
나아간 구현에 있어서, 상기 방법은 혼합물을 성형된 구조로 압출 또는 압축하는 단계를 추가로 포함한다.
또 다른 구현에 있어서, 흡착제는 활성탄, 분자체, 다공성 알루미나, 점토, 다공성 실리카, 제올라이트, 금속 유기 세공(frameworks) 또는 이들의 조합 중 하나이다.
다른 구현에 있어서, 혼합물은 바인더를 추가로 포함한다.
일 구현에 있어서, 바인더는 점토, 실리케이트 또는 이들의 조합 중 하나이다.
나아간 구현에 있어서, 혼합물은 필러를 추가로 포함한다.
특정 구현에 있어서, 필러는 3 차원 부피 또는 형상 또는 형태를 갖는다.
일부 다른 구현에 있어서, 흡착제는 약 1mm 내지 약 20mm 범위의 단면 폭을 갖는다.
특정 구현에 있어서, 흡착제는 외부 표면 및 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태를 특정하는 본체를 포함한다.
일 구현에 있어서, 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태는 실질적으로 원기둥, 실질적으로 계란형(oval) 프리즘, 실질적으로 구형, 실질적으로 정육면체, 실질적으로 타원형(elliptical) 프리즘, 실질적으로 직사각 프리즘, 로브(lobed) 프리즘, 3 차원 헬릭스(helix) 또는 나선형(spiral) 또는 이들의 조합 중 적어도 하나이다.
또 다른 구현에 있어서, 흡착제는 흡착제의 외부 표면과 유체 연통하는 적어도 하나의 구멍(cavity) 또는 채널을 포함한다.
특정 구현에 있어서, 흡착제는 단면에 중공 형상(hollow shape)을 갖는다.
특정 구현에 있어서, 흡착제의 각 파트가 약 3.0 mm 이하의 두께를 갖는다.
다른 구현에 있어서, 중공 형상의 일 외부 벽은 약 1.0 mm 이하의 두께를 갖는다.
일부 구현에 있어서, 중공 형상은 외벽들 사이에 연장된(extending) 적어도 하나의 내벽을 갖는다.
일 구현에 있어서, 내벽은 약 1.0mm 이하의 두께를 갖는다.
다른 구현에 있어서, 적어도 하나의 내벽, 적어도 하나의 외벽 또는 이들의 조합이 약 1.0 이하, 약 0.6mm 이하 또는 약 0.4mm 이하이다.
또 다른 구현에 있어서, 내벽은 중심과 같은 내부 부피로부터(중공 부분으로부터와 같이) 적어도 2 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장된다(extend).
또 나아간 구현에 있어서, 내벽은 중심과 같은 내부 부피로부터(중공 부분으로부터와 같이) 적어도 3 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장된다.
특정 구현에 있어서, 내벽은 중심과 같은 내부 부피로부터(중공 부분으로부터와 같이) 적어도 4 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장된다.
일부 구현에 있어서, 흡착제는 약 1 mm 내지 약 20 mm의 길이를 갖는다.
특정 구현에 있어서, 흡착제의 길이는 약 2 mm 내지 약 8 mm 범위(예를 들어 길기는 약 3 mm 내지 약 7 mm)이다.
나아간 견지에 있어서, 본 명세서는 본 명세서의 방법에 의해 제조된 입자상 흡착제 재료를 제공한다.
앞선 일반적인 적용 영역은 단지 예로서 주어지며, 본 명세서의 상세한 설명 및 첨부된 청구 범위의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 본 발명의 조성물, 방법 및 공정과 관련된 추가의 목적 및 이점은 본원의 청구 범위, 상세한 설명 및 실시 예에 비추어 당업자에 의해 인식될 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 명세서의 다양한 견지 및 구현(실시예)은 수많은 조합으로 적용될 수 있으며, 이들 모두는 본 명세서에 명백하게 고려된다. 이러한 부가적인 목적 및 구현은 본 명세서의 범위 내에 명백하게 포함된다. 명세서의 배경을 밝히기 위해 본 명세서에 사용된 출판물 및 다른 재료, 및 특정한 케이스를 실행에 관한 추가 세부 사항을 제공하기 위해 참고 문헌으로 포함시켰다.
본 명세서에는 낮은 보유력 및 우수한 강도와 같이 놀라운 예기치 않은 특성을 갖는 증발 가스 제어용 입자상 흡착제 재료가 기재되어있다.
명세서에 통합되어 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 명세서의 여러 구현예를 도시하고 발명의 설명과 함께 본 명세서의 원리를 설명하는 역할을 한다. 도면은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 본 개시의 예시적인 구현예를 도시하는 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다:
도 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H1, 1H2 및 1I는 선택가능한 흡착제 형태의 예를 도시한다.
도 2는 보유력(retentivity)(g/dL) 대 공극률 비(즉, 100nm 미만의 미세 기공 부피에 대한 약 100nm 이상의 거대 기공 부피의 비율)의 그래프이다.
도 3은 2mm 강도 대 공극률 비(즉, 100nm 미만의 미세 기공 부피에 대한 약 100nm 이상의 거대 공극 부피의 비율)의 그래프이다.
도 4는 입자상 흡착제에 의해 생성된 압력 강하를 측정하기 위한 장치의 단면도이고,
도 5는 40L/분에서의 압력 강하(Pa/cm) 대 공칭 펠릿 외부 직경(mm)의 그래프이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명의 모든 실시예가 개시되지는 않는다. 본 명세서는 예시적인 실시예(구현예)를 참조하여 설명되었지만, 개시 내용의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경이 이루어질 수 있고 그 등가물이 구성 요소로 대체될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 필수적인 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 교시에 특정 구조 또는 재료를 적용하기 위해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
본 출원에 첨부된 도면은 단지 예시적인 목적을 위한 것이다. 이들은 본 발명의 구현을 제한하려는 것이 아니다. 또한, 도면은 일정한 비율(scale)로 그려진 것이 아니다. 도면 사이에 공통된 요소는 동일한 숫자 지정을 유지할 수 있다.
값의 범위가 제공되는 경우에, 해당 범위의 상한과 하한 사이에서, 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않는 한, 각 중간 값 및 해당하는 제시된 범위 내의 임의의 다른 제시된 값 또는 중간 값이 본 발명 내에 포함되는 것으로 이해된다. 독립적으로 더 작은 범위에 포함될 수 있는 이들 더 작은 범위의 상한과 하한 또한 제시된 범위 내 특히 배제된 한계를 적용하여, 본 발명 내에 포함된다. 제시된 범위는 경계 중 하나 또는 양자를 포함하며, 또한 이러한 포함된 경계 중 어느 하나 또는 양자를 배제하는 범위도 본 발명에 포함된다.
다음의 용어는 본 개시사항을 기재하는데 사용된다. 본원에 사용되는 용어는, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시사항이 속하는 이 기술분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
상세한 설명 및 첨부의 청구범위에서 사용되는 바와 같은 단수 표현("a" 및 "an")은, 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않는 한, 관사의 문법적인 대상의 하나 또는 그 보다 많은 것 (즉, 적어도 하나)을 지칭하기 위하여 사용된다. 예로서, "일 요소"는 하나의 요소 또는 하나 보다 많은 요소를 의미한다.
상세한 설명 및 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 문구 "및/또는"은 결합된 요소, 즉 일부 경우에는 결합적으로 존재하고 다른 경우에는 분리되어 존재하는 요소 중 "어느 하나 또는 모두"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"으로 열거된 복수의 요소는 동일한 방식으로, 즉 그렇게 결합된 요소 중 "하나 또는 하나 이상"으로 해석되어야 한다. 구체적으로 확인된 해당 요소와 관련되거나 관련되지 않거나 간에, "및/또는" 절에 의하여 구체적으로 식별된 요소 이외의 다른 요소가 임의로 존재할 수 있다. 따라서, 비제한적인 예로서, "포함하는(comprising)"과 같은 개방형-문미(open-end) 언어와 연관되어 사용되는 경우에, "A 및/또는 B"를 언급하는 것은 일 구현예에서는 A만 (임의로 B 외의 요소를 포함함)을 지칭하며; 다른 구현예에서는 B만 (임의로 A 외의 요소를 포함함)을 지칭하고; 또 다른 구현예서는 A 및 B 모두 (임의로 다른 요소를 포함함); 등을 언급할 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 바와 같이, "또는"은 상기에 정의된 "및/또는"과 같은 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 리스트에서 아이템을 분리하는 경우에, "또는"이나 "및/또는"은 포함되는 것으로, 즉, 요소의 수 또는 리스트 중 적어도 하나를 포함하는 것뿐만 아니라, 하나 보다 많은 경우 또한 포함하는 것으로 해석되고, 그리고 임의로, 추가적으로 열거되지 않은 아이템을 포함한다. 용어가 단지 그 반대를 나타내는 것이 명확하다면, 예컨대 "단지 하나" 또는 "정확히 하나(exactly one of)", 또는 청구범위에 사용되는 경우에, "이루어지는(containing)"은 요소의 수 또는 리스트 중 정확히 하나의 요소를 포함하는 것을 지칭할 것이다. 일반적으로, 본원에 사용되는 바와 같은 용어 "또는"은 "어느 하나", "중 하나", "단지 하나" 또는 "정확히 하나"와 같은 배제성 용어가 선행되는 경우에만 단지 배제성 선택 표현 (즉, "하나 또는 다른 하나이지만 모두가 아닌")을 나타내는 것으로 해석되어야 한다.
상기 명세서뿐만 아니라 청구범위에서, "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "지니는(carrying)", "갖는(having)", "함유하는(containing)", "수반하는(involving)", "보유하는(holding)", "로 구성되는(composed of)" 등과 같은 모든 연결구는 개방된-문미로서, 즉 포함하나 제한되지 않는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 단지, "로 이루어지는(consisting of)" 및 "로 필수적으로 이루어지는(consisting essentially of)"의 연결구만이, 특허심사절차의 미국 특허청 매뉴얼, 섹션 2111.03에 제시된 바와 같이, 각각 폐쇄 어구 또는 반-폐쇄 연결구이다.
본 명세서와 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 하나 이상의 요소의 리스트에 대한 언급에서, 어구 "적어도 하나"는 요소의 리스트 내 어느 하나 이상의 요소로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 의미하지만, 요소의 리스트 내에 구체적으로 열거된 각각 그리고 모든 요소의 적어도 하나를 반드시 포함하는 것은 아니며 요소의 리스트 내 요소의 어떠한 조합도 배제하지 않는 의미로 이해되어야 한다. 이 정의는 또한 구체적으로 식별된 요소와 관련되거나 관련되지 않고, 어구 "적어도 하나"가 언급하는 요소의 리스트 내에서 구체적으로 식별되는 요소와는 다른 요소가 임의로 존재할 수 있게 한다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및 B 중 적어도 하나"(또는 균등하게, "A 또는 B 중 적어도 하나", 또는 균등하게, "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는, 일 구현예에서는 B가 없고 적어도 하나, 임의로 하나보다 많은 A를 포함하는 (그리고 임의로 B가 아닌 요소를 포함하는); 다른 구현예에서는 A가 없고 적어도 하나, 임의로 하나보다 많은 B를 포함하는 (그리고 임의로 A가 아닌 요소를 포함하는); 및 또 다른 구현예에서는 적어도 하나, 임의로 하나보다 많은 A를 포함하는, 그리고 적어도 하나, 임의로 하나보다 많은 B를 포함하는 (그리고 임의로 다른 요소를 포함하는); 등을 지칭할 수 있다.
또한, 문맥이 달리 나타내지 않는, 하나보다 많은 단계 또는 행위를 포함하는 본원에서 기재되는 특정한 방법에서, 방법의 단계 또는 행위의 순서는 기재된 방법의 단계 또는 행위가 열거된 순서에 반드시 제한되지는 않는 것으로 이해되어야 한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "기체의(gaseous)" 및 "수증기의(vaporous)"는 일반적인 의미로 사용되며, 달리 정의하지 않는 한, 상호 교환 가능하도록 의도된다.
일 견지로 상세한 설명은 예를 들어 증발 가스(evaporative emission) 제어에 사용될 수 있는 입자상 흡착제 재료를 제공한다. 일반적으로, 상기 재료는, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미세 기공; 약 100 nm 이상의 직경을 갖는 거대 기공을 갖는 흡착제를 포함하며, 그리고 미세 기공의 부피에 대한 거대 기공의 부피의 비율이 약 150 % 초과이고, 입자상 흡착제 재료는 약 1.0 g/dL 이하의 보유력을 갖는다.
예를 들어, 흡착제는 약 0.75 g/dL 이하, 약 0.50 g/dL 이하, 또는 약 0.25 g/dL 이하의 보유력(retentivity)을 가질 수 있다. 나아간 예로써, 흡착제는 약 0.25 g/dL 내지 약 1.00 g/dL, 약 0.25 g/dL 내지 약 0.75 g/dL, 약 0.25 g/dL 내지 약 0.50 g/dL, 약 0.50 g/dL 내지 약 1.00 g/dL, 약 0.50 g/dL 내지 약 0.75 g/dL, 또는 약 0.75 g/dL 내지 약 1.00 g/dL의 보유력(retentivity)을 가질 수 있다.
특정 구현에서, 부피 비(the ratio of volumes)는 적어도 약 160%, 적어도 약 170%, 적어도 약 180%, 적어도 약 190%, 적어도 약 200%, 적어도 약 225%, 적어도 250 적어도 275, 적어도 300 또는 적어도 약 350%이다. 다른 구현으로, 부피 비는 약 150% 초과 내지 약 1000%, 약 150% 초과 내지 약 800%, 약 150% 초과 내지 약 600%, 약 150% 초과 내지 약 500%, 약 150% 초과 내지 약 400%, 약 150% 초과 내지 약 300%, 약 150% 초과 내지 약 200%, 약 175% 내지 약 1000%, 약 175% 내지 약 800%, 약 175% 내지 약 600%, 약 175% 내지 약 500%, 약 175% 내지 약 400%, 약 175% 내지 약 300%, 약 175% 내지 약 200%, 약 200% 내지 약 800%, 약 200% 내지 약 600%, 약 200% 내지 약 500%, 약 200% 내지 약 400%, 약 200% 내지 약 300%, 약 300% 내지 약 800%, 약 300% 내지 약 600%, 약 300% 내지 약 500%, 약 300% 내지 약 400%, 약 400% 내지 약 800%, 약 400% 내지 약 600%, 약 400% 내지 약 500%, 약 500% 내지 약 800%, 약 500% 내지 약 600%, 또는 약 600% 내지 약 800%이다.
흡착제는 활성탄(활성탄은 목재, 목재 더스트(wood dust), 목분(wood flour), 코튼 린터(cotton linters), 토탄(peat), 석탄(coal), 코코넛, 갈탄(lignite), 탄수화물, 석유 피치(petroleum pitch), 석유 코크스(petroleum coke), 콜타르 피치, 과일 피츠(fruit pits), 핵과(fruit stones), 너트 쉘, 너트 피츠, 톱밥, 야자(palm), 채소, 합성 폴리머, 천연 폴리머, 리그노 셀룰로오스 재료 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료로부터 유래될 수 있음), 숯(carbon charcoal), 분자체, 다공성 폴리머, 다공성 알루미나, 점토, 다공성 실리카, 카올린, 제올라이트, 금속 유기 세공(frameworks), 티타니아, 산화 세륨(ceria) 또는 이들의 조합 중 하나일 수 있다.
특정 구현에서, 흡착제는 약 225 cc/L 이하(약 0.5 cc/g 이하)의 미세 기공 부피를 가질 수 있다. 예를 들어, 미세 기공(micropore) 부피는 약 200 cc/L 이하,약 175 cc/L 이하, 약 150 cc/L 이하, 약 125 cc/L 이하, 약 100 cc/L 이하, 약 75 cc/L 이하, 약 50 cc/L 이하, 약 25 cc/L 이하일 수 있다. 나아간 예로써, 미세 기공 부피는 약 1.0 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 200 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 175 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 150 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 125 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 100 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 75 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 50 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 25 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 200 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 175 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 150 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 125 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 100 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 75 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 50 cc/L, 약 50 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 50 cc/L 내지 약 200 cc/L, 약 50 cc/L 내지 약 175 cc/L, 약 50 cc/L 내지 약 150 cc/L, 약 50 cc/L 내지 약 125 cc/L, 약 50 cc/L 내지 약 100 cc/L, 약 50 cc/L 내지 약 75 cc/L, 약 75 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 75 cc/L 내지 약 200 cc/L, 약 75 cc/L 내지 약 175 cc/L, 약 75 cc/L 내지 약 150 cc/L, 약 75 cc/L 내지 약 125 cc/L, 약 75 cc/L 내지 약 100 cc/L, 약 100 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 100 cc/L 내지 약 200 cc/L, 약 100 cc/L 내지 약 175 cc/L, 약 100 cc/L 내지 약 150 cc/L, 약 100 cc/L 내지 약 125 cc/L, 약 125 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 125 cc/L 내지 약 200 cc/L, 약 125 cc/L 내지 약 175 cc/L, 약 125 cc/L 내지 약 150 cc/L, 약 150 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 150 cc/L 내지 약 200 cc/L, 약 150 cc/L 내지 약 175 cc/L, 약 175 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 175 cc/L 내지 약 200 cc/L, 또는 약 200 cc/L 내지 약 225 cc/L일 수 있다.
일부 다른 구현예에서, 흡착제는 외부 표면 및 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태를 특정하는 본체를 포함한다. 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태는 당업자에게 낮은 유동 저항을 갖는 것으로 이해되는 한 어떠한 형상 또는 형태일 수 있다. 예를 들어, 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태는 실질적으로 원기둥, 실질적으로 계란형(oval) 프리즘, 실질적으로 구형, 실질적으로 정육면체, 실질적으로 타원형(elliptical) 프리즘, 실질적으로 직사각 프리즘, 로브(lobed) 프리즘, 3 차원 헬릭스(helix) 또는 나선형(spiral) 또는 이들의 조합 중 적어도 하나일 수 있다. 다른 형태의 유용한 예는 당해 기술 분야의 숙련자에게 흡착 컬럼 패킹(absorption column packings)으로 알려진 형상을 포함하며, 라시히(Rachig) 링, 크로스 파티션(cross partition) 링, Pall® 링, Intalox® 새들(saddles), Berl 새들, Super Intalox® 새들, 컨쥬게이트 링, 캐스케이드 미니(Cascade mini) 링, 및 레싱(Lessing) 링을 포함한다. 다른 형태의 유용한 예는 파스타 제조(pasta making) 기술 분야의 숙련자에게 알려진 형상을 포함하며, 리본, 솔리드(solid), 할로우(hollow, 중공), 스트립의 로브(lobed) 및 로브-할로우 복합 형태, 스프링, 코일, 코크스크류(corkscrews), 쉘(shells), 튜브(tubes), 예를 들어 제메리(gemelli), 푸실리(fusilli), 푸실리 콜 부코(fusilli col buco), 마카로니, ㄹ리가토니(gatoni), 셀렌타니(cellentani), 파르팔레(farfalle), 고미티 리가티(gomiti rigatti), 카사레시(casarecci), 카바텔리(cavatelli), 크레스테 디 갈리clreste di galli), 기글리(gigli), 루마코니(lumaconi), 콰드레피오레(quadrefiore), 라디라토레(radiatore), 루오테(ruote), 콘치글리(conchiglie) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
비 제한적인 예로서, 도 1A 내지도 1I는 본 개시의 예시적인 형상 형태를 보여주며 복합 로브 형상 (A), 정사각형 프리즘(square prism) 형상 (B), 원기둥(원통형, cylinder) 형상 (C), 별 형상 단면을 갖는 형상(D), 십자가 단면 (E), 중심 축을 가로지르는 내벽을 갖는 삼각 프리즘(F), 중심 축을 가로 지르지 않는 내벽을 갖는 삼각 프리즘(G), 나선형(helical) 또는 트위스트 리본 형상 (H2의 세로(on-end) 외관을 갖는 H1) 및 중공(hollow) 실린더 (I)를 포함한다.
입자상 흡착제 재료는 약 1 mm 내지 약 20 mm (예를 들어, 약 1 mm, 약 2 mm, 약 3 mm, 약 4 mm, 약 5 mm, 약 6 mm, 약 7 mm, 약 8 mm, 약 9 mm, 약 10 mm, 약 11 mm, 약 12 mm, 약 13 mm, 약 14 mm, 약 15 mm, 약 16 mm 약 17 mm, 약 18 mm, 약 19 mm, 또는 약 20 mm)의 단면 폭(cross-sectional width)을 갖는다. 특정 구현에서 단면 폭은 약 1 mm 내지 약 18 mm, 약 1 mm 내지 약 16 mm, 약 1 mm 내지 약 14 mm, 약 1 mm 내지 약 12 mm, 약 1 mm 내지 약 10 mm, 약 1 mm 내지 약 8 mm, 약 1 mm 내지 약 6 mm, 약 1 mm 내지 약 4 mm, 약 1 mm 내지 약 3 mm, 약 2 mm 내지 약 20 mm, 약 2 mm 내지 약 18 mm, 약 2 mm 내지 약 16 mm, 약 2 mm 내지 약 14 mm, 약 2 mm 내지 약 12 mm, 약 2 mm 내지 약 10 mm, 약 2 mm 내지 약 8 mm, 약 2 mm 내지 약 6 mm, 약 2 mm 내지 약 4 mm, 약 4 mm 내지 약 20 mm, 약 4 mm 내지 약 18 mm, 약 4 mm 내지 약 16 mm, 약 4 mm 내지 약 14 mm, 약 4 mm 내지 약 12 mm, 약 4 mm 내지 약 10 mm, 약 4 mm 내지 약 8 mm, 약 4 mm 내지 약 6 mm, 약 6 mm 내지 약 20 mm, 약 6 mm 내지 약 18 mm, 약 6 mm 내지 약 16 mm, 약 6 mm 내지 약 14 mm, 약 6 mm 내지 약 12 mm, 약 6 mm 내지 약 10 mm, 약 6 mm 내지 약 8 mm, 약 8 mm 내지 약 20 mm, 약 8 mm 내지 약 18 mm, 약 8 mm 내지 약 16 mm, 약 8 mm 내지 약 14 mm, 약 8 mm 내지 약 12 mm, 약 8 mm 내지 약 10 mm, 약 10 mm 내지 약 20 mm, 약 10 mm 내지 약 18 mm, 약 10 mm 내지 약 16 mm, 약 10 mm 내지 약 14 mm, 약 10 mm 내지 약 12 mm, 약 12 mm 내지 약 20 mm, 약 12 mm 내지 약 18 mm, 약 12 mm 내지 약 16 mm, 약 12 mm 내지 약 14 mm, 약 14 내지 약 20 mm, 약 14 mm 내지 약 18 mm, 약 14 mm 내지 약 16 mm, 약 16 mm 내지 약 20 mm, 약 16 mm 내지 약 18 mm, 또는 약 18 mm 내지 약 20 mm이다.
흡착제는 흡착제의 외부 표면과 유체 연통하는 적어도 하나의 구멍(cavity)을 포함할 수 있다.
흡착제는 단면에 중공 형상(hollow shape)을 가질 수 있다.
흡착제는 흡착제의 외부 표면과 유체 연통하는 적어도 하나의 채널을 포함할 수 있다.
나아간 특정 구현으로, 흡착제의 각 파트는 약 3.0 mm 이하의 두께를 갖는다. 예를 들어, 흡착제의 각 파트는 2.5 mm 이하, 2.0 mm 이하, 1.5 mm 이하, 1.25 mm 이하, 1.0 mm 이하, 0.75 mm 이하, 0.5 mm 이하, 또는 0.25 mm 이하일 수 있다. 즉, 흡착제의 각 파트는 약 0.1 mm 내지 약 3 mm, 약 0.1 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 2.0 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 3 mm, 약 0.2 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 2.0 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.4 mm 내지 약 3 mm, 약 0.4 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.4 mm 내지 약 2.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 3 mm, 약 0.4 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.4 mm 내지 약 2.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.75 mm 내지 약 3 mm, 약 0.75 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.75 mm 내지 약 2.0 mm, 약 0.75 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.75 mm 내지 약 1.0 mm, 약 1.25 mm 내지 약 3 mm, 약 1.25 mm 내지 약 2.5 mm, 약 1.25 mm 내지 약 2.0 mm, 약 2.0 mm 내지 약 3 mm, 약 2.0 mm 내지 약 2.5 mm, 또는 약 2.5 mm 내지 약 3.0 mm의 두께를 가질 수 있다.
일 구현에 있어서, 중공 형상(hollow shape)의 적어도 하나의 외부 벽은 약 1.0 mm 이하(예컨데, 약 0.1 mm, 약 0.2 mm, 약 0.3 mm, 약 0.4 mm, 약 0.5 mm, 약 0.6 mm, 약 0.7 mm, 약 0.8 mm, 약 0.9 mm, 또는 약 1.0 mm)의 두께를 갖는다. 예를 들어, 중공 형상(hollow shape)의 외부 벽은 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.3 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.2 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.3 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.6 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.7 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.7 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.7 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.8 mm 내지 약 0.9 mm, 또는 약 0.9 mm 내지 약 1.0 mm 범위의 두께를 가질 수 있다.
또 다른 구현에서, 중공 형상은 외벽들 사이에 연장(extending)되고 약 1.0 mm 이하(예컨데, 약 0.1 mm, 약 0.2 mm, 약 0.3 mm, 약 0.4 mm, 약 0.5 mm, 약 0.6 mm, 약 0.7 mm, 약 0.8 mm, 약 0.9 mm, 또는 약 1.0 mm)의 두께를 갖는 적어도 하나의 내벽을 갖는다. 예를 들어, 내벽은 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.3 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.2 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.3 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.6 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.7 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.7 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.7 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.8 mm 내지 약 0.9 mm, 또는 약 0.9 mm 내지 약 1.0 mm 범위의 두께를 가질 수 있다.
특정 구현으로, 내벽, 외벽 또는 이들의 조합의 적어도 하나의 두께는 약 1.0 mm 이하(예컨데, 약 0.1 mm, 약 0.2 mm, 약 0.3 mm, 약 0.4 mm, 약 0.5 mm, 약 0.6 mm, 약 0.7 mm, 약 0.8 mm, 약 0.9 mm, 또는 약 1.0 mm)이다. 예를 들어, 적어도 하나의 내벽, 적어도 하나의 외벽 또는 이들의 조합의 두께는 약 1.0 mm 이하, 약 0.6 mm 이하, 또는 약 0.4 mm 이하이다. 특정 구현에서, 내벽, 외벽 또는 이들의 조합의 적어도 하나의 두께는 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.3 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.2 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.3 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.6 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.7 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.7 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.7 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.8 mm 내지 약 0.9 mm, 또는 약 0.9 mm 내지 약 1.0 mm 범위이다.
일부 구변에서, 내벽은 입자상 흡착제 재료의 중공 부분으로부터(예컨데 입자상 흡착제 재료의 중심으로부터) 적어도 2 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장(extend)된다.
예를 들어, 내벽은 입자상 흡착제 재료의 중공 부분으로부터(예컨데 입자상 흡착제 재료의 중심으로부터) 적어도 3 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장되(extend)거나 또는 입자상 흡착제 재료의 중공 부분으로부터(예컨데 입자상 흡착제 재료의 중심으로부터) 적어도 4 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장(extend)된다.
특정 구현으로, 입자상 흡착제 재료는 약 1 mm 내지 약 20 mm (예컨데, 약 1 mm, 약 2 mm, 약 3 mm, 약 4 mm, 약 5 mm, 약 6 mm, 약 7 mm, 약 8 mm, 약 9 mm, 약 10 mm, 약 11 mm, 약 12 mm, 약 13 mm, 약 14 mm, 약 15 mm, 약 16 mm 약 17 mm, 약 18 mm, 약 19 mm, 또는 약 20 mm)의 길이를 가질 수 있다. 특정 구현으로, 길이는 약 1 mm 내지 약 18 mm, 약 1 mm 내지 약 16 mm, 약 1 mm 내지 약 14 mm, 약 1 mm 내지 약 12 mm, 약 1 mm 내지 약 10 mm, 약 1 mm 내지 약 8 mm, 약 1 mm 내지 약 6 mm, 약 1 mm 내지 약 4 mm, 약 1 mm 내지 약 3 mm, 약 2 mm 내지 약 20 mm, 약 2 mm 내지 약 18 mm, 약 2 mm 내지 약 16 mm, 약 2 mm 내지 약 14 mm, 약 2 mm 내지 약 12 mm, 약 2 mm 내지 약 10 mm, 약 2 mm 내지 약 8 mm, 약 2 mm 내지 약 6 mm, 약 2 mm 내지 약 4 mm, 약 4 mm 내지 약 20 mm, 약 4 mm 내지 약 18 mm, 약 4 mm 내지 약 16 mm, 약 4 mm 내지 약 14 mm, 약 4 mm 내지 약 12 mm, 약 4 mm 내지 약 10 mm, 약 4 mm 내지 약 8 mm, 약 4 mm 내지 약 6 mm, 약 6 mm 내지 약 20 mm, 약 6 mm 내지 약 18 mm, 약 6 mm 내지 약 16 mm, 약 6 mm 내지 약 14 mm, 약 6 mm 내지 약 12 mm, 약 6 mm 내지 약 10 mm, 약 6 mm 내지 약 8 mm, 약 8 mm 내지 약 20 mm, 약 8 mm 내지 약 18 mm, 약 8 mm 내지 약 16 mm, 약 8 mm 내지 약 14 mm, 약 8 mm 내지 약 12 mm, 약 8 mm 내지 약 10 mm, 약 10 mm 내지 약 20 mm, 약 10 mm 내지 약 18 mm, 약 10 mm 내지 약 16 mm, 약 10 mm 내지 약 14 mm, 약 10 mm 내지 약 12 mm, 약 12 mm 내지 약 20 mm, 약 12 mm 내지 약 18 mm, 약 12 mm 내지 약 16 mm, 약 12 mm 내지 약 14 mm, 약 14 내지 약 20 mm, 약 14 mm 내지 약 18 mm, 약 14 mm 내지 약 16 mm, 약 16 mm 내지 약 20 mm, 약 16 mm 내지 약 18 mm, 또는 약 18 mm 내지 약 20 mm이다.
입자상 흡착제는 하기 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다: 100℃ 이상의 온도로 가열되는 경우 승화(sublimates), 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융하는 기공 형성 재료 또는 가공조제(processing aid); 바인더; 필러; 또는 이들의 조합.
특정 구현에서, 입자상 흡착제는 하기 중 적어도 하나를 포함한다: 약 5% 내지 약 60%의 흡착제, 약 60% 이하의 필러, 약 6% 이하의 기공 형성 재료(또는 가공조제), 약 10% 이하의 실리케이트, 약 5% 내지 약 70%의 점토 또는 이들의 조합. 흡착제는 입자상 흡착제 재료 내에 약 5% 내지 약 60%, 약 5% 내지 약 50%, 약 5% 내지 약 40%, 약 5% 내지 약 30%, 약 5% 내지 약 20%, 약 5% 내지 약 10%, 약 10% 내지 약 60%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 40%, 약 10% 내지 약 30%, 약 10% 내지 약 20%, 약 20% 내지 약 60%, 약 20% 내지 약 50%, 약 20% 내지 약 40%, 약 20% 내지 약 30%, 약 30% 내지 약 60%, 약 30% 내지 약 50%, 약 30% 내지 약 40%, 약 40% 내지 약 60%, 약 40% 내지 약 50%, 또는 약 50% 내지 약 60%로 존재할 수 있다.
필러는 입자상 흡착제 재료의 약 60% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 10% 이하, 약 5% 내지 약 60%, 약 5% 내지 약 50%, 약 5% 내지 약 40%, 약 5% 내지 약 30%, 약 5% 내지 약 20%, 약 5% 내지 약 10%, 약 10% 내지 약 60%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 40%, 약 10% 내지 약 30%, 약 10% 내지 약 20%, 약 20% 내지 약 60%, 약 20% 내지 약 50%, 약 20% 내지 약 40%, 약 20% 내지 약 30%, 약 30% 내지 약 60%, 약 30% 내지 약 50%, 약 30% 내지 약 40%, 약 40% 내지 약 60%, 약 40% 내지 약 50%, 또는 약 50% 내지 약 60%로 존재할 수 있다.
기공 형성 재료는 입자상 흡착제 재료의 ≤ 약 6%, ≤ 약 5%, ≤ 약 4%, ≤ 약 3%, ≤ 약 2%, 또는 ≤ 약 1%로 존재할 수 있다.
실리케이트는 입자상 흡착제 재료의 ≤ 약 10%, ≤ 약 9%, ≤ 약 8%, ≤ 약 7%, ≤ 약 6%, ≤ 약 5%, ≤ 약 4%, ≤ 약 3%, ≤ 약 2%, 또는 ≤ 약 1%로 존재할 수 있다.
점토는 입자상 흡착제 재료의 약 5% 내지 약 70%, 5% 내지 약 60%, 약 5% 내지 약 50%, 약 5% 내지 약 40%, 약 5% 내지 약 30%, 약 5% 내지 약 20%, 약 5% 내지 약 10%, 약 10% 내지 약 70%, 약 10% 내지 약 60%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 40%, 약 10% 내지 약 30%, 약 10% 내지 약 20%, 약 20% 내지 약 70%, 약 20% 내지 약 60%, 약 20% 내지 약 50%, 약 20% 내지 약 40%, 약 20% 내지 약 30%, 약 30% 내지 약 70%, 약 30% 내지 약 60%, 약 30% 내지 약 50%, 약 30% 내지 약 40%, 약 40% 내지 약 70%, 약 40% 내지 약 60%, 약 40% 내지 약 50%, 약 50% 내지 약 70%, 약 50% 내지 약 60%, 또는 약 60% 내지 약 70%로 존재할 수 있다.
기공 형성 재료(또는 가공조제)는 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융 될 때 거대 기공을 생성한다. 이는 흡착제 물질의 공간 희석(spatial dilution)을 제공한다. 기공 형성 재료는 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로스, 폴리에틸렌 글리콜, 페놀-포름알데히드 수지(노볼락, 레졸), 폴리에틸렌 또는 폴리에스테르 수지와 같은 셀룰로오스 유도체 일 수 있다. 셀룰로스 유도체는 메틸기 및/또는 히드 록시 프로필 및/또는 히드록시 에틸기 부분 치환의 공중합체를 포함할 수 있다. 기공 형성 재료 또는 가공조제는 약 125 ℃ 내지 약 640 ℃ 범위의 온도로 가열될 때 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융될 수 있다. 예를 들어, 가공조제는 약 125℃ 내지 약 600℃, 약 125℃ 내지 약 550℃, 약 125℃ 내지 약 500℃, 약 125℃ 내지 약 450℃, 약 125℃ 내지 약 400℃, 약 125℃ 내지 약 350℃, 약 125℃ 내지 약 300℃, 약 125℃ 내지 약 250℃, 약 125℃ 내지 약 200℃, 약 125℃ 내지 약 150℃, 약 150℃ 내지 약 640℃, 150℃ 내지 약 600℃, 약 150℃ 내지 약 550℃, 약 150℃ 내지 약 500℃, 약 150℃ 내지 약 450℃, 약 150℃ 내지 약 400℃, 약 150℃ 내지 약 350℃, 약 150℃ 내지 약 300℃, 약 150℃ 내지 약 250℃, 약 150℃ 내지 약 200℃, 약 200℃ 내지 약 640℃, 200℃ 내지 약 600℃, 약 200℃ 내지 약 550℃, 약 200℃ 내지 약 500℃, 약 200℃ 내지 약 450℃, 약 200℃ 내지 약 400℃, 약 200℃ 내지 약 350℃, 약 200℃ 내지 약 300℃, 약 200℃ 내지 약 250℃, 약 250℃ 내지 약 640℃, 250℃ 내지 약 600℃, 약 250℃ 내지 약 550℃, 약 250℃ 내지 약 500℃, 약 250℃ 내지 약 450℃, 약 250℃ 내지 약 400℃, 약 250℃ 내지 약 350℃, 약 250℃ 내지 약 300℃, 약 300℃ 내지 약 640℃, 300℃ 내지 약 600℃, 약 300℃ 내지 약 550℃, 약 300℃ 내지 약 500℃, 약 300℃ 내지 약 450℃, 약 300℃ 내지 약 400℃, 약 300℃ 내지 약 350℃, 약 350℃ 내지 약 640℃, 350℃ 내지 약 600℃, 약 350℃ 내지 약 550℃, 약 350℃ 내지 약 500℃, 약 350℃ 내지 약 450℃, 약 350℃ 내지 약 400℃, 약 400℃ 내지 약 640℃, 400℃ 내지 약 600℃, 약 400℃ 내지 약 550℃, 약 400℃ 내지 약 500℃, 약 400℃ 내지 약 450℃, 약 450℃ 내지 약 640℃, 450℃ 내지 약 600℃, 약 450℃ 내지 약 550℃, 약 450℃ 내지 약 500℃, 약 500℃ 내지 약 640℃, 500℃ 내지 약 600℃, 약 500℃ 내지 약 550℃, 약 550℃ 내지 약 640℃, 550℃ 내지 약 600℃, 또는 약 600℃ 내지 약 640℃ 범위의 온도로 가열될 때 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융될 수 있다.
바인더는 점토 또는 실리케이트 재료일 수 있다. 예를 들어, 바인더는 제올라이트 점토, 벤토나이트 점토, 몬모릴로나이트 점토, 일라이트 점토, 프렌치 그린 점토, 파스칼라이트 점토, 레드몬드 점토, 테라민 점토, 리빙(Living) 점토, 풀러스 어스(Fuller's Earth) 점토, 오말라이트(Ormalite) 점토, 비탈라이트(Vitallite) 점토, 렉토라이트(Rectorite) 점토, 코르디에라이트(Cordierite) 또는 이들의 조합 중 적어도 하나일 수 있다.
필러는 형상 형성 및 기계적 온전성(integrity)을 돕고 보존하고, 최종 입자상 제품의 거대 공극 부피의 양을 증가시키기 위해 입자상 흡착제 구조에서 기능 할 수 있다. 일 구현에서, 필러는 미크론 크기 이상의 솔리드(solid) 또는 중공 미소구체이다. 다른 구현에서, 필러는 글라스(유리) 재료 및/또는 세라믹 재료와 같은 무기 필라이다. 필러는 당업자가 상기 이점을 제공하는 것으로 이해할 수 있는 임의의 적절한 필러일 수 있다.
다른 견지로, 본 발명은 입자상 흡착제 재료를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 하기를 포함한다: 100℃ 이상의 온도로 가열되는 경우 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융하는 기공 형성 물질 또는 가공조제를 약 100nm 미만의 직경을 갖는 미세 기공을 갖는 흡착제와 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 약 100℃ 내지 약 1200℃ 범위의 온도로 약 0.25 시간 내지 약 24 시간 동안 가열하여, 상기 코어 물질(core material)이 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융될 때 약 100nm 이상의 직경을 갖는 거대 기공을 형성하는 단계를 포함하며, 이때 흡착제 내의 미세 기공 부피에 대한 거대 기공 부피의 비율은 150%를 초과한다. 흡착제는 본 명세서 내용 전반에 걸쳐 논의된 입자상 흡착제 재료의 어떠한 특성도 가질 수있다.
상기 혼합물은 약 100℃ 내지 약 1100℃, 약 100℃ 내지 약 1000℃, 약 100℃ 내지 약 900℃, 약 100℃ 내지 약 800℃, 약 100℃ 내지 약 700℃, 약 100℃ 내지 약 600℃, 약 100℃ 내지 약 500℃, 약 100℃ 내지 약 400℃, 약 100℃ 내지 약 300℃, 약 100℃ 내지 약 200℃, 약 200℃ 내지 약 1200℃, 약 200℃ 내지 약 1100℃, 약 200℃ 내지 약 1000℃, 약 200℃ 내지 약 900℃, 약 200℃ 내지 약 800℃, 약 200℃ 내지 약 700℃, 약 200℃ 내지 약 600℃, 약 200℃ 내지 약 500℃, 약 200℃ 내지 약 400℃, 약 200℃ 내지 약 300℃, 약 300℃ 내지 약 1200℃, 약 300℃ 내지 약 1100℃, 약 300℃ 내지 약 1000℃, 약 300℃ 내지 약 900℃, 약 300℃ 내지 약 800℃, 약 300℃ 내지 약 700℃, 약 300℃ 내지 약 600℃, 약 300℃ 내지 약 500℃, 약 300℃ 내지 약 400℃, 약 400℃ 내지 약 1200℃, 약 400℃ 내지 약 1100℃, 약 400℃ 내지 약 1000℃, 약 400℃ 내지 약 900℃, 약 400℃ 내지 약 800℃, 약 400℃ 내지 약 700℃, 약 400℃ 내지 약 600℃, 약 400℃ 내지 약 500℃, 약 500℃ 내지 약 1200℃, 약 500℃ 내지 약 1100℃, 약 500℃ 내지 약 1000℃, 약 500℃ 내지 약 900℃, 약 500℃ 내지 약 800℃, 약 500℃ 내지 약 700℃, 약 500℃ 내지 약 600℃, 약 600℃ 내지 약 1200℃, 약 600℃ 내지 약 1100℃, 약 600℃ 내지 약 1000℃, 약 600℃ 내지 약 900℃, 약 600℃ 내지 약 800℃, 약 600℃ 내지 약 700℃, 약 700℃ 내지 약 1200℃, 약 700℃ 내지 약 1100℃, 약 700℃ 내지 약 1000℃, 약 700℃ 내지 약 900℃, 약 700℃ 내지 약 800℃, 약 800℃ 내지 약 1200℃, 약 800℃ 내지 약 1100℃, 약 800℃ 내지 약 1000℃, 약 800℃ 내지 약 900℃, 약 900℃ 내지 약 1200℃, 약 900℃ 내지 약 1100℃, 약 900℃ 내지 약 1000℃, 약 1000℃ 내지 약 1200℃, 약 1000℃ 내지 약 1100℃, 또는 약 1100℃ 내지 약 1200℃로 가열될 수 있다.
일부 구현에서, 혼합물을 가열하는 단계는 약 2.5℃/분 (예컨데, 약 1.0℃/분, 약 1.25℃/분, 약 1.5℃/분, 약 1.75℃/분, 약 2.0℃/분, 약 2.25℃/분, 약 2.75℃/분, 약 3.0℃/분, 약 3.25℃/분, 약 3.5℃/분, 약 3.75℃/분, 약 4.0℃/분, 또는 4.25℃/분)의 온도상승속도(램프 속도, ramp rate)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 온도상승속도는 약 0.5℃/분 내지 약 20℃/분, 약 0.5℃/분 내지 약 15℃/분, 약 0.5℃/분 내지 약 10℃/분, 약 0.5℃/분 내지 약 5.0℃/분, 약 0.5℃/분 내지 약 2.5℃/분, 약 1.0℃/분 내지 약 20℃/분, 약 1.0℃/분 내지 약 15℃/분, 약 1.0℃/분 내지 약 10℃/분, 약 1.0℃/분 내지 약 5.0℃/분, 약 1.0℃/분 내지 약 2.5℃/분, 약 2.0℃/분 내지 약 20℃/분, 약 2.0℃/분 내지 약 15℃/분, 약 2.0℃/분 내지 약 10℃/분, 약 2.0℃/분 내지 약 5.0℃/분, 약 2.0℃/분 내지 약 2.5℃/분, 약 5.0℃/분 내지 약 20℃/분, 약 5.0℃/분 내지 약 15℃/분, 약 5.0℃/분 내지 약 10℃/분, 약 10℃/분 내지 약 20℃/분, 약 10℃/분 내지 약 15℃/분, 또는 약 15℃/분 내지 약 20℃/분일 수 있다. 예를 들어, 상기 온도에 대한 램프(ramp)는 약 5 분 내지 약 1.0 시간, 약 5 분 내지 약 45 분, 약 5 분 내지 약 30 분, 약 5 분 내지 약 15 분, 약 15 분 내지 약 2 시간, 약 15 분 내지 약 1.75 시간, 약 15 분 내지 약 1.5 시간, 약 15 분 내지 약 1.25 시간, 약 15 분 내지 약 1.0 시간, 약 15 분 내지 약 45 분, 약 15 분 내지 약 30 분, 약 30 분 내지 약 2 시간, 약 30 분 내지 약 1.75 시간, 약 30 분 내지 약 1.5 시간, 약 30 분 내지 약 1.25 시간, 약 30 분 내지 약 1.0 시간, 약 30 분 내지 약 45 분, 약 45 분 내지 약 2 시간, 약 45 분 내지 약 1.75 시간, 약 45 분 내지 약 1.5 시간, 약 45 분 내지 약 1.25 시간, 약 45 분 내지 약 1.0 시간, 약 1.0 시간 내지 약 2 시간, 약 1.0 시간 내지 약 1.75 시간, 약 1.0 시간 내지 약 1.5 시간, 약 1.0 내지 약 1.25 시간, 약 1.25 내지 약 2 시간, 약 1.25 내지 약 1.75 시간, 약 1.25 내지 약 1.5 시간, 약 1.5 내지 약 2 시간, 약 1.5 내지 약 1.75 시간, 또는 약 1.75 시간 내지 약 2.0 시간이 소요될 수 있다.
다른 구현으로, 혼합물은 상기 온도에서(즉, 상기 램프(ramp) 후) 약 0.25 시간 내지 약 24 시간 동안 유지된다. 예를 들어, 상기 혼합물은 상기 온도에서 약 0.25 시간 내지 약 18 시간, 약 0.25 시간 내지 약 16 시간, 약 0.25 시간 내지 약 14 시간, 약 0.25 시간 내지 약 12 시간, 약 0.25 시간 내지 약 10 시간, 약 0.25 시간 내지 약 8 시간, 약 0.25 시간 내지 약 6 시간, 약 0.25 시간 내지 약 4 시간, 약 0.25 시간 내지 약 2 시간, 약 1 시간 내지 약 24 시간, 약 0.25 시간 내지 약 18 시간, 약 1 시간 내지 약 16 시간, 약 1 시간 내지 약 14 시간, 약 1 시간 내지 약 12 시간, 약 1 시간 내지 약 10 시간, 약 1 시간 내지 약 8 시간, 약 1 시간 내지 약 6 시간, 약 1 시간 내지 약 4 시간, 약 1 시간 내지 약 2 시간, 약 2 시간 내지 약 24 시간, 약 2 시간 내지 약 18 시간, 약 2 시간 내지 약 16 시간, 약 2 시간 내지 약 14 시간, 약 2 시간 내지 약 12 시간, 약 2 시간 내지 약 10 시간, 약 2 시간 내지 약 8 시간, 약 2 시간 내지 약 6 시간, 약 2 시간 내지 약 3 시간, 약 3 시간 내지 약 24 시간, 약 3 시간 내지 약 18 시간, 약 3 시간 내지 약 16 시간, 약 3 시간 내지 약 14 시간, 약 3 시간 내지 약 12 시간, 약 3 시간 내지 약 10 시간, 약 3 시간 내지 약 8 시간, 약 3 시간 내지 약 6 시간, 약 3 시간 내지 약 4 시간, 약 4 시간 내지 약 24 시간, 약 4 시간 내지 약 18 시간, 약 4 시간 내지 약 16 시간, 약 4 시간 내지 약 14 시간, 약 4 시간 내지 약 12 시간, 약 4 시간 내지 약 10 시간, 약 4 시간 내지 약 8 시간, 약 4 시간 내지 약 6 시간, 약 6 시간 내지 약 24 시간, 약 6 시간 내지 약 18 시간, 약 6 시간 내지 약 16 시간, 약 6 시간 내지 약 14 시간, 약 6 시간 내지 약 12 시간, 약 6 시간 내지 약 10 시간, 약 6 시간 내지 약 8 시간, 약 8 시간 내지 약 24 시간, 약 8 시간 내지 약 18 시간, 약 8 시간 내지 약 16 시간, 약 8 시간 내지 약 14 시간, 약 8 시간 내지 약 12 시간, 약 8 시간 내지 약 10 시간, 약 10 시간 내지 약 24 시간, 약 10 시간 내지 약 18 시간, 약 10 시간 내지 약 16 시간, 약 10 시간 내지 약 14 시간, 약 10 시간 내지 약 12 시간, 약 12 시간 내지 약 24 시간, 약 12 시간 내지 약 18 시간, 약 12 시간 내지 약 16 시간, 약 12 시간 내지 약 14 시간, 약 14 시간 내지 약 24 시간, 약 14 시간 내지 약 18 시간, 약 14 시간 내지 약 16 시간, 약 16 시간 내지 약 24 시간, 약 16 시간 내지 약 18 시간, 약 18 시간 내지 약 24 시간, 약 18 시간 내지 약 22 시간, 약 18 시간 내지 약 20 시간, 약 20 시간 내지 약 24 시간, 약 20 시간 내지 약 22 시간, 또는 약 22 시간 내지 약 24 시간 동안 유지될 수 있다.
상기 방법은 혼합물을 (예를 들어 상온까지) 냉각하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 다른 구현으로, 상기 혼합물은 약 4 내지 약 10 시간 동안 냉각될 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합물은 약 4 시간 내지 약 9 시간, 약 4 시간 내지 약 8 시간, 약 4 시간 내지 약 7 시간, 약 4 시간 내지 약 6 시간, 약 4 시간 내지 약 5 시간, 약 5 시간 내지 약 10 시간, 약 5 시간 내지 약 9 시간, 약 5 시간 내지 약 8 시간, 약 5 시간 내지 약 7 시간, 약 5 시간 내지 약 6 시간, 약 6 시간 내지 약 10 시간, 약 6 시간 내지 약 9 시간, 약 6 시간 내지 약 8 시간, 약 6 시간 내지 약 7 시간, 약 7 시간 내지 약 10 시간, 약 7 시간 내지 약 9 시간, 약 7 시간 내지 약 8 시간, 약 8 시간 내지 약 10 시간, 약 8 시간 내지 약 9 시간, 또는 약 9 시간 내지 약 10 시간 동안 냉각될 수 있다.
나아가 구현으로, 혼합물의 가열은 불활성 분위기(예컨데 질소, 아르곤, 네온, 크립톤, 제온, 라돈, 증기 및 산소가 제어된 연도가스(flue gas) 또는 이들의 조합)에서 수행될 수 있다.
입자상 흡착제 재료는 약 1.0 g/dL 이하, 약 0.75 g/dL 이하, 약 0.50 g/dL 이하, 또는 약 0.25 g/dL 이하의 보유력(retentivity)을 가질 수 있다. 예를 들어, 흡착제는 약 0.25 g/dL 내지 약 1.00 g/dL, 약 0.25 g/dL 내지 약 0.75 g/dL, 약 0.25 g/dL 내지 약 0.50 g/dL, 약 0.50 g/dL 내지 약 1.00 g/dL, 약 0.50 g/dL 내지 약 0.75 g/dL, 또는 약 0.75 g/dL 내지 약 1.00 g/dL의 보유력을 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현예에서, 미세 기공의 직경 중 적어도 하나는 약 2 nm 내지 약 100 nm 미만이고, 거대 기공의 직경은 100 nm 이상 100,000 미만이거나, 또는 이들의 조합 일 수 있다.
방법은 혼합물을 성형된 구조로 압출 또는 압축하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 압출된 또는 압축된 입자상 흡착제 재료는 외부 표면 및 3 차원 저유동저항 형상(형상) 또는 형태를 특정하는 본체를 포함할 수 있다. 저유동저항 형상 또는 형태는 예를 들어 흡착제 재료에 대해 본 명세서에 기재된 어떠한 임의의 형상또는 형태일 수 있다. 예를 들어, 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태는 실질적으로 원기둥, 실질적으로 계란형(oval) 프리즘, 실질적으로 구형, 실질적으로 정육면체, 실질적으로 타원형(elliptical) 프리즘, 실질적으로 직사각 프리즘, 로브(lobed) 프리즘, 3 차원 나선(spiral), 도 1A 내지 도 1I에 개시된 형상 또는 형태 또는 이들의 조합 중 적어도 하나일 수 있다.
흡착제는 활성탄, 분자체, 다공성 알루미나, 점토, 다공성 실리카, 제올라이트, 금속 유기 세공(frameworks) 또는 이들의 조합 중 적어도 하나일 수 있다.
혼합물은 바인더(점토, 실리케이트 또는 이들의 조합 등) 및/또는 필러를 추가로 포함할 수 있다. 필러는 관련 분야에서 알려져 있거나 알려지게 된 어떠한 필러일 수 있다.
흡착제는 약 1mm 내지 약 20mm의 범위와 이, 본 명세서에 기재된 바와 같은 단면 폭을 가질 수 있다.
입자상 흡착제는 흡착제의 외부 표면과 유체 연통하는 적어도 하나의 구멍(cavity) 또는 채널을 포함할 수 있다. 입자상 흡착제는 단면에 중공 형상(hollow shape)을 가질 수 있다. 흡착제의 각 부분은 약 3.0 mm 이하의 두께를 가질 수 있다. 중공 형상의 일 외부 벽은 3 mm 이하(예를 들어 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm)의 두께를 가질 수 있다. 중공 형상은 외벽들 사이에 연장된(extending) 내벽을 가질 수 있으며, 예를 들어 약 3.0 mm 이하(예를 들어, 약 0.1mm 내지 약 1.0mm)의 두께를 가질 수 있다.
내벽은 중심과 같은 내부 부피로부터(중공부(ollow portion)로부터와 같이) 적어도 2 방향, 적어도 3 방향 또는 적어도 방향으로부터 외벽을 향해 외부로 연장(extend)될 수 있다.
일부 구현에서, 흡착제는 약 1 mm 내지 약 20 mm (예를 들어, 약 2 mm 내지 약 7 mm)의 길이를 갖는다.
나아간 견지에서, 본 명세서는 본 발명의 방법에 의해 제조된 입자상 흡착제 재료를 제공한다.
실시예
실험 방법
입자상 재료의 평균 입자 직경에 대한 실린더(cylinder) 직경 측정에 대한 규정된 최소 비가 10인 것을 고려하여 입자상 흡착제의 겉보기 밀도를 결정하기 위해 표준 방법 ASTM D 2854-09(2014)(이하 "표준 방법")을 사용할 수 있으며, 평균 입자 직경은 전술한 표준 스크리닝 방법에 따라 측정되었다.
표준 방법 ASTM D5228-16이 입자상 과립 및/또는 펠렛화 된 흡착제를 함유하는 흡착제 부피의 부탄 흡탈착 능력(butane working capacity, BWC)을 결정하는데 사용될 수 있다. 보유력(g/dL)은 체적 부탄 활성(volumetric butane activity, g/dL)[즉, 중량 기준 포화 부탄 활성(g/100g)에 겉보기 밀도(g/cc)를 곱한 값]과 BWC(g/dL) 사이의 차이로써 계산될 수 있다.
거대 기공 부피는 수은 압입법 (mercury intrusion porosimetry method) ISO 15901-1:2016에 의해 측정된다. 실시예에 사용된 장비는 Micromeritics Autopore V (Norcross, GA)이었다. 사용된 샘플은 약 0.4g의 크기였고 105℃의 오븐에서 적어도 1시간 동안 전처리 되었다. Washburn 방정식에 사용된 수은의 표면 장력과 접촉각은 각각 485 dynes/cm 및 130°였다.
미세 기공 부피는 Micromeritics ASAP 2420 (Norcross, GA)을 사용하여 질소 가스 흡착법 ISO 15901-2:2006에 의한 질소 흡착 다공도 측정법(nitrogen adsorption porosimetry)에 의해 측정된다. 10 μmHg 미만의 압력으로 탈기하여 샘플 준비 절차를 수행하였다. 상기 기공 부피의 측정은 0.1 g 샘플에 대한 77 K 등온선의 탈착 브랜치(desorption branch)로부터의 미세한 기공 크기에 대한 것이다. Barrett, Joyner 및 Halenda("BJH") 모델에 따라 원통형 기공의 기공 크기와 기공 부피 분포를 결정하기 위해 켈빈 및 할시(Kelvin and Halsey) 방정식으로 질소 흡착 등온선 데이터를 분석했다. 비-이상 계수(non-ideality factor)는 0.0000620이었다. 밀도 변환 계수는 0.0015468이었다. 열 증산(transpiration) 강체-구(hard-sphere) 직경은 3.860Å였다. 분자 단면적은 0.162 nm2였다. 계산에 사용된 기공 직경(D, Å)과 관련된 응축 층 두께(Å)는 0.4977 [ln(D)]2-0.6981 ln(D) + 2.5074이었다. 등온선의 목표 상대 압력은 하기와 같다: 0.04, 0.05, 0.085, 0.125, 0.15, 0.18, 0.2, 0.355, 0.5, 0.63, 0.77, 0.9, 0.95, 0.995, 0.95, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.45, 0.4, 0.35, 0.3, 0.25, 0.2, 0.15, 0.12, 0.1, 0.07, 0.05, 0.03, 0.01. 실제 지점은 각각 5mmHg 또는 5%의 절대 또는 상대 압력 허용 오차 내에서 기록되었으며, 평형(equilibration) 동안 연속적인 압력 판독 사이의 시간은 10 초였다.
유동 제한은 도 4에 도시된 장치로 주어진 표준 리터/분(SLPM)에서 30mm 길이의 고밀도-충전층을 가로지르는 상이한 형상의 흡착제 입자에 대한 압력 강하 (Pa/cm)로서 측정되었다. 특히, 압력 강하(Pa/cm)는 10-70 SLPM(24-165 cm/s)의 공기 유량 범위에 대해 43mm 직경을 갖는 펠렛 베드의 중심에서 30 mm 깊이에 걸쳐 측정되었다. 흡착제는 베드 깊이를 따라 중간점으로부터 측정하여 +/- 15 mm 천공된 포트(ports)가 있는 43 mm 내부 직경 튜브에 넣었다. 열린 셀 폼 (open cell foam)이 탄소층을 담는 데 사용되었다. 압력 퍼지를 위해 압축 공기를 포트 1을 통해 포트 2의 대기로 로드하고; 포트 3과 4의 압력 강하를 측정하였다. 진공 퍼지를 위해, 포트 1을 통해 진공을 당기고; 압력 강하는 포트 3과 4에서 측정되었다. 흐름은 10-70 SLPM (24-165 cm/s)로 조정되었고 각 압력에서 압력 강하가 측정되었다.
본 발명의 흡착제 입자의 강도는 표준 ASTM 3802-79 방법의 당업계에서 허용되는 변형을 사용하여 조사되었다. 이 방법은 마찰 경도 시험으로서 미국 특허 제 6,573,212호에 상세히 기술되어 있으며, 결과를 펠릿 강도로서 보고한다. 미국 특허 제5,324,703호에 기재된 바와 같이, 이 산업 표준 테스트는 전형적인 최소 허용 강도가 55이다.
입자성 흡착제 재료의 제조 예시적인 입자성 흡착제 재료는 Nuchar® 활성탄 분말, 카올린 점토, 하석 섬장암(nepheline syenite, 점토에 첨가된 무기질 성분), 소성된 카올린(점토), 메틸셀룰로오스, 소듐 실리케이트 및 중공 보로실리케이트 유리 미세구를 아래에 기술된 바와 같이 혼합함으로써 제조되었다. 예시적인 입자상 흡착제 재료(E-1 내지 E-6) 및 비교예(C-1 내지 C-14)의 일반적인 조성을 표 1 및 표 2에 나타내었고, C-14는 상업적으로 수득된 제품이다. 특히, 흡착제는 상업적으로 구입한 Honda Civic 배기가스 제어(emission control) 캐니스터에서 획득하였다. 당업자는 배합(formulation)에 대한 다양한 변형에 의해 본 발명의 입자상 흡착제 재료가 제조될 수 있음을 이해할 것이다.
예시적인 입자상 흡착제 재료의 일반 조성.
ID 형상(Shape) 탄소(%) 점토 바인더(%) 유리구(Glass Microspheres, %) 셀룰로스 유도체(%)
E-1 도 1C 5.0% 50.6% 40.0% 4.4%
E-2 도 1C 5.0% 69.6% 21.0% 4.4%
E-3 도 1C 18.4% 47.5% 29.7% 4.4%
E-4 도 1C 18.4% 47.5% 29.7% 4.4%
E-5 도 1C 35.6% 20.0% 40.0% 4.4%
E-6 도 1C 24.0% 40.6% 31.0% 4.4%
C-1 도 1C 25.0% 40.6% 30.0% 4.4%
C-2 도 1C 31.9% 44.3% 19.4% 4.4%
C-3 도 1C 31.9% 44.3% 19.4% 4.4%
C-4 도 1C 24.0% 51.6% 20.0% 4.4%
C-5 도 1C 28.7% 57.2% 9.7% 4.4%
C-6 도 1C 60.0% 20.0% 15.6% 4.4%
C-7 도 1C 45.9% 32.2% 17.5% 4.4%
C-8 도 1C 28.6% 67.0% 0.0% 4.4%
C-9 도 1C 8.0% 87.6% 0.0% 4.4%
C-10 도 1C 28.6% 67.0% 0.0% 4.4%
C-11 도 1C 30.0% 65.6% 0.0% 4.4%
C-12 도 1C 60.0% 35.6% 0.0% 4.4%
C-13 도 1C 25.6% 70.0% 0.0% 4.4%
C-14 도 1C - - - -
실시예 E-3의 조성
실시예 E-3 함량(db), % 건조 wt (g) 습기,% 습윤 wt (g) H 2 O wt (g)
탄소 분말 18.4% 828.0 2.73% 851.2 23.2
메틸셀룰로스 4.4% 198.0 5.71% 210 12
카올린 36.3% 1633.5 2.83% 1681.1 47.6
소성 카올린 1.8% 81.7 3.53% 84.7 3.0
하석 섬장암 7.3% 326.7 0.51% 328.4 1.7
유리구 29.7% 1336.5 5.00% 1406.8 70.3
소듐 실리케이트 2.1% 96.4 51.00% 1.96.7 100.3
배치(Batch) 크기 (g,db) 100.0% 4500.0 4660.3 258.2
그린 믹스 수분(Green mix moisture) 35.3%
총 수분, g 2458
물 추가, g 2200
물 추가, ml 2200.0
"점토" 47.5%
입자상 흡착제 재료의 성분을 상술한 양으로 혼합기에서 혼합하였다. 건조 성분을 장비에 충전시킨 다음 실리케이트 및 충분한 양의 물을 첨가하여 압출 가능한 페이스트를 얻었다. 재료의 균일한 분포 및 압출을 위한 적절한 레올로지로 페이스트를 개발하는 데 필요한 고속 전단 혼합(high shear mixing)을 달성하기 위해 다양한 유형의 혼합기가 이용될 수 있다. 당업자는 다수의 유형의 압출기가 본 발명의 입자상 흡착제 재료를 제조하기 위한 본 발명의 혼합물에 효과적일 것임을 이해할 것이다.
압출 다이는 중공 펠렛을 만들기 위해 재료 흐름을 안내하는 인서트가 있는 다중 홀 플레이트로 구성된다. 대부분의 실시예는 도 1C에 도시된 바와 같이 중간에 성형된 서포트를 갖는 원통형 튜브를 사용했지만, 어떠한 다수의 저유동저항 형상이 본 개시 내용에 의해 고려된다. 압출물의 외부 직경은 5.0 mm이고 외벽 및 지지체는 0.75 mm의 벽 두께를 가졌다. 유사한 공칭 외형 치수(즉, 외부 직경 약 4-7 mm 및 약 0.5-1.0 mmm의 벽 두께)를 갖는 중공 복합 로브 형상 (도 1 A 참조), 공중 직사각형 프리즘 형상(도 1 B 참조) 및 중공 삼각형 프리즘 형상(도 1 G 참조) 1.0 mm 두께의 벽)은 비슷한 테스트 결과를 보여주었다(데이터가 표시됨). 공칭 외경 (즉, 단면 폭)을 설명할 때 예시적으로 도 1A ~ 1I에서 "d"로 표시하였다: 정사각형 단면의 측면 폭(도 1B), 복합 로브의 명시된 폭(도 1A), 별 형상 (도 1D), 크로스 또는 'X' 형상 (도 1E) 및 삼각형 형상 (도 1F 및 1G) 단면 및 나선형 형상의 꼬인 리본(도 1H2에 표시된 폭을 갖는 도 1H1).
압출물을 로터리 커터로 약 5mm 또는 약 10mm의 타겟 길이로 절단한 다음 대류식 오븐 내의 트레이에 배치하고 약 110℃에서 하룻밤 건조시켰다. 그러나, 입자는 강제 공기 벨트 건조기, 회전식 가마에서 또는 펠렛을 건조시키기에 충분한 공기 흐름 및 낮은 습도를 갖는 임의의 퍼니스(furnace) 사용에 의해 건조될 수 있다.
건조된 입자/펠렛을 박스형 퍼니스(furnace), 튜브 퍼니스 또는 로터리 킬른 (rotary kiln)에서 불활성 질소 분위기 하에서 소성시켰다. 대부분의 시료는 최고 온도에서 약 3 시간 동안 유지 한 채 약 1100℃까지 약 2.5 ℃/ min의 램프 속도로 준비한 다음 약 6-8 시간 이상 실온으로 냉각한다. 다양한 소성 조건이 적합한 것으로 보인다. 20분 정도의 짧은 대기 시간으로 약 10분의 빠른 램프 시간이 조사되었다. 900℃를 초과하는 온도는 양호한 펠릿 강도를 보장하는 것으로 보이지만 필수는 아니다. 모든 불활성 대기를 사용할 수 있다(예를 들어 질소, 아르곤 또는 증기 및 산소 함량이 제어되는 한 연도 가스). 본 발명자들은 약 970℃의 로터리 킬른에서 질소 대기를 사용하여 30분의 체류 시간으로 양호한 생성물을 성공적으로 생산하였다.
흡착제 입자의 보유력 조사 . 성분의 비율을 변화시킴으로써, 예시적인 입자상자 흡착제 재료를 약 100nm 이상의 거대 기공의 부피 대 100nm 미만의 미세 기공의 부피의 비(with the ratio of a volume of macroscopic pores to a volume of microscopic pores)가 약 47% 내지 약 1333% 범위에서의 공극률 특성(porosity properties) 범위로 제조하였다. 데이터는 도 2 및 표 3에서 확인할 수 있다. 150% 보다 큰 비율을 갖는 흡착제 입자는 상업적으로 이용가능한 비교예 C-14와 같이 150% 미만의 비를 갖는 비교예와 비교하여, 현저하게 낮은 보유력(예컨데, 실시예 E-5의 경우 190% 비에서 0.48g/dL 및 실시예 E-3의 경우 241% 비에서 0.34g/dL)을 보였다. 이러한 보유력에 대한 이점은 미국 특허 제 9,174,195 호에 의해 교시 된 경향과 완전히 대조적인데, 여기서 비율 65% 및 150% 사이의 보유력은 1 g/dL 이상에 대해 점근적(asymptotic)이었으며, 150% 초과의 비율에서의 예는 인용된 1.7 g/dL 목표보다 높았다.
흡착제 입자 강도의 조사 . 데이터를 표 3 및 도 3에 나타내었다. 놀랍게도, 100nm 미만의 미세 기공의 부피에 대한 약 100nm 이상의 거대 기공 부피의 비가 150%를 초과하는 흡착제 입자가 도 3에서 보듯이 공극률 비(pore ratio)와는 무관한 현저한 펠릿 강도를 가지고 있음을 발견하였다. 대조적으로, 미국 특허 제9,174,195호는 상기 비율이 150% 이상일 때 흡착제 재료의 강도가 급격히 감소함을 입증하였다(예: C-14 참조).
흡착제 조성물의 특성
ID 겉보기밀도(g/mL) 부탄 활성 (g/100g) 부탄 흡탈착 능력 (g/dL) 보유력 (g/dL) Hg(0.1-100um) BJH (<0.1um) 기공 부피비 펠렛 강도
E-1 0.409 2.01 0.82 0.01 0.559 0.042 1330% 85
E-2 0.551 2.21 1.11 0.11 0.240 0.054 441% 88
E-3 0.401 7.52 2.67 0.34 0.486 0.201 241% 35
E-4 0.375 7.29 2.45 0.29 0.481 0.205 235% 85
E-5 0.252 14.52 3.18 0.48 0.760 0.399 190% 45
E-6 0.361 10.65 3.36 0.48 0.494 0.268 184% 47
C-1 0.364 11.39 3.60 0.55 0.434 0.301 144% 39
C-2 0.360 13.53 3.99 0.89 0.456 0.362 126% 80
C-3 0.345 13.64 3.88 0.82 0.422 0.355 119% 88
C-4 0.418 10.85 3.93 0.61 0.296 0.271 109% 54
C-5 0.433 12.57 4.43 1.01 0.306 0.344 89% 81
C-6 0.258 25.71 5.36 1.27 0.583 0.686 85% 18
C-7 0.309 19.85 4.95 1.18 0.449 0.532 84% 81
C-8 0.503 12.37 5.07 1.15 0.190 0.328 58% 55
C-9 0.765 3.34 2.17 0.39 0.057 0.101 56% 64
C-10 0.520 12.32 5.18 1.22 0.184 0.340 54% 65
C-11 0.501 12.67 5.12 1.23 0.167 0.349 48% 79
C-12 0.320 25.71 6.26 1.96 0.334 0.711 47% 35
C-13 0.519 11.44 4.80 1.14 0.111 0.312 35% 80
C-14 0.336 26.52 7.92 0.98 0.415 0.595 70% 35
흡착제 입자의 압력 강하 조사 . 표 4 및 도 5는 입자성 재료의 충전층(packed bed) 내 두 지점 사이의 압력 강하에 대하여 택일적으로(alternative) 성형된 흡착제 재료의 유동 제한 특성을 나타낸다. 발명가들에게 명백해진 것은 그 특성이 형상의 "중공(hollowness)"과 비교하여 주요(primary) 효과로서 공칭 외부 직경 치수에 의해 강하게 유도되었다는 것이다. 그러므로, 당업자는 유동 제한 특성(대류 조건)을 조정하기 위해 선택된 형상의 공칭 외부 직경 영향을 이해하기 위해 노력할 것이다. 그 다음 당업자는 흡착 및 탈착 특성을 위한 흡착물(adsorbate) 접근과 균형을 이루는 작동 용량(working capacity) 및 강도를 위한 벽 재료의 바람직한 양을 조절하기 위해 중공 셀 크기, 셀 부피 및 벽의 두께를 조정할 것이다. 정의된 셀이 없는 헬리컬(helical) 또는 나선형 형상의 경우, 유동 제한을 위한 조절은 리본 폭 및 꼬임의 피치에 대한 것일 것이며, 강도 및 흡착 및 탈착 특성을 위한 리본 두께, 및 작업 용량을 위한 피치 및 두께에 대한 조정이 이루어질 것이다.
흡착제 입자에 대한 압력 강하 데이터
ID 형상 공칭 펠렛 외부 직경 (mm) 압력 강하
@ 46 cm/s (Pa/cm)
E-7 도 1(C) 5.0 13
E-8 도 1C 4.8 10
E-9 도1C 4.8 13
C-15 도 1C 4.6 13
C-16 솔리드 원기둥 2.2 50
C-17 솔리드 원기둥 2.2 58
C-18 솔리드 원기둥 2.7 42
C-19 도 1H1 6.0 8
C-20 도1E 5.0 8
C-21 솔리드 원기둥 4.3 25
C-22 솔리드 원기둥 5.0 7
C-23 도 1I 4.0 8
특정 구현
일 견지에서, 본 명세서는 증발 가스 제어용으로 사용될 수 있는 입자상 흡착제 재료를 제공한다. 상기 재료는, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미세 기공; 약 100 nm 이상의 직경을 갖는 거대 기공을 갖는 흡착제를 포함하며; 미세 기공에 대한 거대 기공의 부피비가 약 150% 초과이고, 이때 입자상 흡착제 재료는 약 1.0 g/dL 이하의 보유력(retentivity)을 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제 재료는 약 0.75 g/dL 이하의 보유력(retentivity)을 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제 재료는 약 0.25 내지 약 1.00 g/dL의 보유력(retentivity)을 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제 재료는 활성탄, 숯(carbon charcoal), 분자체, 다공성 폴리머, 다공성 알루미나, 점토, 다공성 실리카, 카올린, 제올라이트, 금속 유기 세공(frameworks), 티타니아, 산화 세륨(ceria) 또는 이들의 조합 중 하나이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제 재료는 약 0.5 cc/g 이하(약 225 cc/L 이하)의 미세 기공 부피(예를 들어 BJH에 의해 정의되는)를 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제 재료는 외부 표면 및 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태를 특정하는 본체를 포함한다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태는 실질적으로 원기둥, 실질적으로 계란형(oval) 프리즘, 실질적으로 구형, 실질적으로 정육면체, 실질적으로 타원형(elliptical) 프리즘, 실질적으로 직사각 프리즘, 트라이로브(trilobe) 프리즘, 3 차원 나선형(spiral) 또는 이들의 조합 중 적어도 하나이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제 재료는 약 1mm 내지 약 20mm의 단면 폭을 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 단면 폭은 약 3 mm 내지 약 7mm이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제 재료는 단면에 중공 형상(hollow shape)을 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제 재료는 흡착제의 외부 표면과 유체 연통하는 적어도 하나의 구멍(cavity)을 포함한다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제 재료는 각 파트가 약 0.1 내지 약 3.0 mm의 두께를 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 중공 형상의 적어도 하나의 외부 벽은 약 0.1mm 내지 약 1.0 mm 범위의 두께를 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 중공 형상은 외벽들 사이에 연장되고 약 0.1mm 내지 약 1.0mm 범위의 두께를 갖는 적어도 하나의 내벽을 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 내벽, 외벽 또는 이들의 조합 중 적어도 하나의 두께는 약 0.3 mm 내지 약 0.8 mm 이하이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 내벽, 외벽 또는 이들의 조합 중 적어도 하나의 두께는 약 0.4 mm 내지 약 0.7mm이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 내벽은 입자상 흡착 재료의 중공부(hollow portion)로부터(예를 들어, 입자상 흡착 재료의 중심으로부터) 적어도 2 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장된다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 내벽은 입자상 흡착 재료의 중공부(hollow portion)로부터(예를 들어, 입자상 흡착 재료의 중심으로부터) 적어도 3 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장된다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 내벽은 입자상 흡착 재료의 중공부(hollow portion)로부터(예를 들어, 입자상 흡착 재료의 중심으로부터) 적어도 4 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장된다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착 재료는 약 1 mm 내지 약 20 mm의 길이를 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 길이는 약 2 mm 내지 약 15 mm이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 길이는 약 3mm 내지 약 8 mm이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 활성탄은 목재, 목재 더스트(wood dust), 목분(wood flour), 코튼 린터(cotton linters), 토탄(peat), 석탄(coal), 코코넛, 갈탄(lignite), 탄수화물, 석유 피치(petroleum pitch), 석유 코크스(petroleum coke), 콜타르 피치, 과일 피츠(fruit pits), 핵과(fruit stones), 너트 쉘, 너트 피츠, 톱밥, 야자(palm), 채소, 합성 폴리머, 천연 폴리머, 리그노 셀룰로오스 재료 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료로부터 유래된다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 점토는 제올라이트 점토, 벤토나이트 점토, 몬모릴로나이트 점토, 일라이트 점토, 프렌치 그린 점토, 파스칼라이트 점토, 레드몬드 점토, 테라민 점토, 리빙 점토, 풀러스 어스(Fuller's Earth) 점토, 오말라이트 점토, 비탈라이트 점토, 렉토라이트 점토 또는 이들의 조합 중 적어도 하나이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제 재료는 100℃ 이상의 온도로 가열되는 경우 승화, 증발, 분해, 용해 또는 용융하는 기공 형성 재료 또는 가공조제; 바인더; 필러; 또는 이들의 조합의 적어도 하나를 추가로 포함한다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 기공 형성 재료 또는 가공조제는 셀룰로오스 유도체이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 기공 형성 재료 또는 가공조제는 메틸셀룰로오스이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 기공 형성 재료 또는 가공조제는 약 125℃ 내지 약 640℃ 범위의 온도로 가열되는 경우 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융된다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 바인더는 점토 또는 실리케이트 재료이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 점토는 제올라이트 점토, 벤토나이트 점토, 몬모릴로나이트 점토, 일라이트 점토, 프렌치 그린 점토, 파스칼라이트 점토, 레드몬드 점토, 테라민 점토, 리빙 점토, 풀러스 어스(Fuller's Earth) 점토, 오말라이트 점토, 비탈라이트 점토, 렉토라이트 점토 또는 이들의 조합 중 적어도 하나이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착 재료의 충전층(packed bed)은 46cm/s의 명백한(apparent) 선형 공기 흐름 속도에서 <40 Pa/cm의 압력 강하(pressure drop)를 갖는다.
나아간 견지에 있어서, 본 명세서는 본 발명의 입자상 흡작제 재료의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 하기를 포함한다: 100℃ 이상의 온도로 가열되는 경우 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융하는 기공 형성 물질 또는 가공조제를 약 100nm 미만의 직경을 갖는 미세 기공을 갖는 흡착제와 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 약 100℃ 내지 약 1200℃ 범위의 온도로 약 0.25 시간 내지 약 24 시간 동안 가열하여, 상기 코어 물질(core material)이 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융될 때 약 100nm 이상의 직경을 갖는 거대 기공을 형성하는 단계를 포함하며, 입자상 흡착제는 150%를 초과의 미세 기공 부피에 대한 거대 기공 부피의 비율을 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 상기 방법은 혼합물을 성형된 구조로 압출 또는 압축하는 단계를 추가로 포함한다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 흡착제는 활성탄, 분자체, 다공성 알루미나, 점토, 다공성 실리카, 제올라이트, 금속 유기 세공(frameworks) 또는 이들의 조합 중 하나이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 혼합물은 바인더를 추가로 포함한다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 바인더는 점토, 실리케이트 또는 이들의 조합 중 하나이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 혼합물은 필러를 추가로 포함한다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제는 약 1mm 내지 약 20mm 범위의 단면 폭을 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제는 외부 표면 및 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태를 특정하는 본체를 포함한다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태는 실질적으로 원기둥, 실질적으로 계란형(oval) 프리즘, 실질적으로 구형, 실질적으로 정육면체, 실질적으로 타원형(elliptical) 프리즘, 실질적으로 직사각 프리즘, 로브(lobed) 프리즘, 3 차원 헬릭스(helix) 또는 나선형(spiral) 또는 이들의 조합 중 적어도 하나이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제는 입자상 흡착제의 외부 표면과 유체 연통하는 적어도 하나의 구멍(cavity) 또는 채널을 포함한다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제는 단면에 중공 형상(hollow shape)을 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제의 각 파트가 약 0.1mm 내지 약 3.0 mm의 두께를 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 중공 형상의 일 외부 벽은 약 0.1mm 내지 약 1.0 mm 범위의 두께를 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 중공 형상은 외벽들 사이에 연장된(extending) 적어도 하나의 내벽을 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 내벽은 약 0.1 mm 내지 약 1.0mm 범위의 두께를 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 적어도 하나의 내벽, 적어도 하나의 외벽 또는 이들의 조합이 약 0.1 mm 내지 약 0.8mm이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 내벽은 중심과 같은 내부 부피로부터 적어도 2 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장된다(extend).
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 내벽은 중심과 같은 내부 부피로부터 적어도 3 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장된다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 내벽은 중심과 같은 내부 부피로부터 적어도 4 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장된다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제는 약 1 mm 내지 약 20 mm의 길이를 갖는다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제의 길이는 약 2 mm 내지 약 8 mm 범위이다.
본 명세서에 기술된 어떠한 견지 또는 구현에 있어서, 입자상 흡착제는 약 1.0 g/dL 이하의 보유력을 갖는다.
다른 견지에 있어서, 본 명세서는 본 명세서의 방법(즉, 본 명세서의 입자상 흡착제의 제조 방법)에 의해 제조된 입자상 흡착제 재료를 제공한다.
본 발명의 몇몇 실시예가 본 명세서에 보여지고 설명되었지만, 그러한 실시 예는 단지 예로서 제공되는 것으로 이해될 것이다. 본 명세서의 사상을 벗어나지 않는 다수의 변형, 변경 및 대체 당업자에게 발생할 것이다. 오히려, 본 명세서는 이하의 첨부된 청구 범위 및 그 법적 등가물에 의해 정의된 바와 같이 본 명세서의 범위 내에 있는 모든 변경, 균등물, 및 대안을 포함한다. 따라서, 상세한 설명 및 첨부 된 청구 범위는 본 발명의 사상 및 견지 내에 있는 모든 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
본 출원 전반에 걸쳐 인용된 모든 참고 문헌, 특허, 계류 중인 특허 출원 및 공개 특허의 내용은 본 명세서에 참조 문헌으로서 명백하게 포함된다.
숙련된 기술자(당업자)는 일상적인 실험만을 사용하여 본 명세서에 기재된 개시의 특정 실시예에 대한 다수의 균등물을 인식할 수 있거나 또는 확인할 수 있을 것이다. 이러한 균등물은 하기 청구 범위에 포함되는 것으로 의도된다. 본 명세서에 개시된 상세한 구현예 및 실시예는 단지 예시적인 목적을 위한 예로서 제시된 것으로서 결코 본 발명을 한정하는 것으로 간주되지 않는다. 이에 대한 다양한 수정 또는 변경이 당업자에게 제안될 수 있을 것이며, 이는 본 발명의 정신 및 범위 내에 포함되고, 첨부된 청구항의 견지 내인 것으로 고려된다. 예를 들어, 성분들의 상대적인 양은 원하는 효과를 최적화하기 위해 변화될 수 있고, 추가 성분들이 첨가될 수 있고 그리고/또는 유사한 성분들이 개시된 성분들 중 하나 이상을 대체할 수 있다. 본 명세서의 시스템, 방법 및 프로세스와 관련된 부가적인 유리한 특징 및 작용은 첨부된 청구범위로부터 명백해질 것이다. 또한, 당업자는 일상적인 실험만을 사용하여 본 명세서에 기재된 특정한 구현예에 대한 다수의 균등물을 인식 할 수 있거나 또는 확인할 수 있을 것이다. 이러한 균등물은 하기 청구 범위에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (54)

  1. 약 100nm 미만의 직경의 미세 기공;
    약 100nm 이상의 직경의 거대 기공; 및
    미세 기공의 부피에 대한 거대 기공의 부피 비가 약 150% 초과인 흡착제를 포함하며,
    입자상 흡착 재료는 약 1.0 g/dL 이하의 보유력(retentivity)을 갖는, 증발 가스(evaporative emission) 제어용 입자상 흡착 재료.
  2. 제1항에 있어서, 흡착제는 약 0.75 g/dL 이하의 보유력(retentivity)을 갖는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  3. 제1항에 있어서, 흡착제는 약 0.25 내지 약 1.00 g/dL의 보유력(retentivity)을 갖는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착제는 활성탄, 숯(carbon charcoal), 분자체, 다공성 폴리머, 다공성 알루미나, 점토, 다공성 실리카, 카올린, 제올라이트, 금속 유기 세공(frameworks), 티타니아, 산화 세륨(ceria) 또는 이들의 조합 중 하나인, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착제는 약 0.5 cc/g 이하(약 225 cc/L 이하)의 미세 기공 부피(예를 들어 BJH에 의해 결정)를 갖는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착제는 외부 표면 및 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태를 특정하는 본체(body)를 포함하는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  7. 제6항에 있어서, 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태는 실질적으로 원기둥, 실질적으로 계란형(oval) 프리즘, 실질적으로 구형, 실질적으로 정육면체, 실질적으로 타원형(elliptical) 프리즘, 실질적으로 직사각 프리즘, 트라이로브(trilobe) 프리즘, 3 차원 나선형(spiral) 프리즘 또는 이들의 조합 중 적어도 하나인, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 입자상 흡착 재료는 약 1mm 내지 약 20mm의 단면 폭을 갖는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  9. 제8항에 있어서, 단면 폭은 약 3mm 내지 약 7mm 인, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착제는 단면에 중공 형상(hollow shape)을 갖는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착제는 흡착제의 외부 표면과 유체 연통하는 적어도 하나의 구멍(cavity)을 포함하는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착제의 각 파트가 약 0.1 mm 내지 약 3.0 mm의 두께를 갖는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 중공 형상의 적어도 하나의 외부 벽은 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm 범위의 두께를 갖는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 중공 형상은 외벽들 사이에 연장되고 약 0.1mm 내지 약 1.0mm 범위의 두께를 갖는 적어도 하나의 내벽을 갖는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 내벽, 외벽 또는 이들의 조합 중 적어도 하나의 두께가 약 0.3mm 내지 약 0.8mm 인, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 내벽, 외벽 또는 이들의 조합 중 적어도 하나의 두께가 약 0.4 mm 내지 약 0.7 mm인, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 내벽은 입자상 흡착 재료의 중공부(hollow portion)로부터(예를 들어, 입자상 흡착 재료의 중심으로부터) 적어도 2 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장되는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 내벽은 입자상 흡착 재료의 중공부(hollow portion)로부터(예를 들어, 입자상 흡착 재료의 중심으로부터) 적어도 3 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장되는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 내벽은 입자상 흡착 재료의 중공부(hollow portion)로부터(예를 들어, 입자상 흡착 재료의 중심으로부터) 적어도 4 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장되는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착제는 약 1 mm 내지 약 20 mm의 길이를 갖는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  21. 제20항에 있어서, 길이는 약 2 mm 내지 약 15 mm 인, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 길이는 약 3mm 내지 약 8 mm 인, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  23. 제4항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 활성탄은 목재, 목재 더스트(wood dust), 목분(wood flour), 코튼 린터(cotton linters), 토탄(peat), 석탄(coal), 코코넛, 갈탄(lignite), 탄수화물, 석유 피치(petroleum pitch), 석유 코크스(petroleum coke), 콜타르 피치, 과일 피츠(fruit pits), 핵과(fruit stones), 너트 쉘, 너트 피츠, 톱밥, 야자(palm), 채소, 합성 폴리머, 천연 폴리머, 리그노 셀룰로오스 재료 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료로부터 유래된, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  24. 제4항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 점토는 제올라이트 점토, 벤토나이트 점토, 몬모릴로나이트 점토, 일라이트 점토, 프렌치 그린 점토, 파스칼라이트 점토, 레드몬드 점토, 테라민 점토, 리빙 점토, 풀러스 어스(Fuller's Earth) 점토, 오말라이트 점토, 비탈라이트 점토, 렉토라이트 점토 또는 이들의 조합 중 적어도 하나인, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    100℃ 이상의 온도로 가열되는 경우 분해, 용해, 승화, 증발 또는 용융하는 기공 형성 재료 또는 가공조제(processing aid);
    바인더;
    필러; 또는
    이들의 조합
    중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  26. 제25항에 있어서, 기공 형성 재료 또는 가공조제는 셀룰로오스 유도체인, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  27. 제25항 또는 제26항에 있어서, 기공 형성 재료 또는 가공조제는 메틸셀룰로오스인, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  28. 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 기공 형성 재료 또는 가공조제는 약 125℃ 내지 약 640℃ 범위의 온도로 가열되는 경우 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융되는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  29. 제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 바인더는 점토 또는 실리케이트 재료인, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  30. 제29항에 있어서, 점토는 제올라이트 점토, 벤토나이트 점토, 몬모릴로나이트 점토, 일라이트 점토, 프렌치 그린 점토, 파스칼라이트 점토, 레드몬드 점토, 테라민 점토, 리빙 점토, 풀러스 어스(Fuller's Earth) 점토, 오말라이트 점토, 비탈라이트 점토, 렉토라이트 점토 또는 이들의 조합 중 적어도 하나인, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  31. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 입자상 흡착 재료의 충전층(packed bed)는 46cm/s의 명백한(apparent) 선형 공기 흐름 속도에서 <40 Pa/cm의 압력 강하(pressure drop)를 갖는, 증발 가스 제어용 입자상 흡착 재료.
  32. 100℃ 이상의 온도로 가열 되는 경우 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융하는 기공 형성 물질 또는 가공조제를 약 100nm 미만의 직경을 갖는 미세 기공을 갖는 흡착제와 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합물을 약 100℃ 내지 약 1200℃ 범위의 온도로 약 0.25 시간 내지 약 24 시간 동안 가열하여, 상기 코어 물질(core material)이 승화, 증발, 화학적 분해, 용해 또는 용융될 때 약 100nm 이상의 직경을 갖는 거대 기공을 형성하는 단계를 포함하며,
    입자상 흡착제는 150%를 초과하는 미세 기공 부피에 대한 거대 기공 부피의 비(율)을 갖는, 입자상 흡착제의 제조방법.
  33. 제32항에 있어서, 혼합물을 성형된 구조로 압출 또는 압축하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  34. 제32항 또는 제33항에 있어서, 흡착제는 활성탄, 분자체, 다공성 알루미나, 점토, 다공성 실리카, 제올라이트, 금속 유기 세공(frameworks) 또는 이들의 조합 중 하나인, 방법.
  35. 제32항 내지 제34항 중 한 항에 있어서, 혼합물은 바인더를 추가로 포함하는, 방법.
  36. 제35항에 있어서, 바인더는 점토, 실리케이트 또는 이들의 조합 중 하나인, 방법.
  37. 제32항 내지 제36항 중 한 항에 있어서, 혼합물이 필러를 추가로 포함하는, 방법.
  38. 제32항 내지 제37항 중 한 항에 있어서, 입자상 흡착제는 약 1mm 내지 약 20mm 범위의 단면 폭을 갖는, 방법.
  39. 제32항 내지 제38항 중 한 항에 있어서, 입자상 흡착제는 외부 표면 및 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태를 특정하는 본체를 포함하는, 방법.
  40. 제39항에 있어서, 3 차원 저유동저항 형상 또는 형태는 실질적으로 원기둥, 실질적으로 계란형(oval) 프리즘, 실질적으로 구형, 실질적으로 정육면체, 실질적으로 타원형(elliptical) 프리즘, 실질적으로 직사각 프리즘, 로브(lobed) 프리즘, 3 차원 헬릭스(helix) 또는 나선형(spiral) 또는 이들의 조합 중 적어도 하나인, 방법.
  41. 제32항 내지 제40항 중 한 항에 있어서, 입자상 흡착제는 입자상 흡착제의 외부 표면과 유체 연통하는 적어도 하나의 구멍(cavity) 또는 채널을 포함하는, 방법.
  42. 제32항 내지 제41항 중 한 항에 있어서, 입자상 흡착제는 단면에 중공 형상(hollow shape)을 갖는, 방법.
  43. 제32항 내지 제42항 중 한 항에 있어서, 입자상 흡착제의 각 파트가 약 0.1 mm 내지 약 3.0 mm의 두께를 갖는, 방법.
  44. 제42항 또는 제43항에 있어서, 중공 형상의 일 외부 벽은 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm 범위의 두께를 갖는, 방법.
  45. 제42항 내지 제44항 중 한 항에 있어서, 중공 형상은 외벽들 사이에 연장된(extending) 적어도 하나의 내벽을 갖는, 방법.
  46. 제45항에 있어서, 내벽은 약 0.1mm 내지 약 1.0mm 범위의 두께를 갖는, 방법.
  47. 제45항 또는 제46항에 있어서, 적어도 하나의 내벽, 적어도 하나의 외벽 또는 이들의 조합의 두께가 약 0.1mm 내지 약 0.8mm 인, 방법.
  48. 제45항 내지 제47항 중 한 항에 있어서, 내벽은 중심과 같은 내부 부피로부터 적어도 2 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장되는(extend), 방법.
  49. 제45항 내지 제48항 중 한 항에 있어서, 내벽은 중심과 같은 내부 부피로부터 적어도 3 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장되는(extend), 방법.
  50. 제45항 내지 제49항 중 한 항에 있어서, 내벽은 중심과 같은 내부 부피로부터 적어도 4 방향으로 외벽을 향해 외부로 연장되는(extend), 방법.
  51. 제32항 내지 제50항 중 한 항에 있어서, 입자상 흡착제는 약 1 mm 내지 약 20 mm의 길이를 갖는, 방법.
  52. 제51항에 있어서, 입자상 흡착제의 길이는 약 2 mm 내지 약 8 mm 범위 내인, 방법.
  53. 제32항 내지 제52항 중 한 항에 있어서, 입자상 흡착제는 약 1.0 g/dL 이하의 보유력(retentivity)을 갖는, 방법.
  54. 제32항 내지 제54항 중 한 항의 공정에 의해 제조되는 입자상 흡착 재료.
KR1020227040928A 2017-01-25 2017-07-21 입자상 흡착 재료 및 이의 제조방법 KR102594825B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762450480P 2017-01-25 2017-01-25
US62/450,480 2017-01-25
KR1020217026822A KR102471433B1 (ko) 2017-01-25 2017-07-21 입자상 흡착 재료 및 이의 제조방법
PCT/US2017/043267 WO2018140081A1 (en) 2017-01-25 2017-07-21 Particulate adsorbent material and methods of making the same

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217026822A Division KR102471433B1 (ko) 2017-01-25 2017-07-21 입자상 흡착 재료 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220159499A true KR20220159499A (ko) 2022-12-02
KR102594825B1 KR102594825B1 (ko) 2023-10-27

Family

ID=62905892

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197022141A KR102295334B1 (ko) 2017-01-25 2017-07-21 입자상 흡착 재료 및 이의 제조방법
KR1020217026822A KR102471433B1 (ko) 2017-01-25 2017-07-21 입자상 흡착 재료 및 이의 제조방법
KR1020227040928A KR102594825B1 (ko) 2017-01-25 2017-07-21 입자상 흡착 재료 및 이의 제조방법

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197022141A KR102295334B1 (ko) 2017-01-25 2017-07-21 입자상 흡착 재료 및 이의 제조방법
KR1020217026822A KR102471433B1 (ko) 2017-01-25 2017-07-21 입자상 흡착 재료 및 이의 제조방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20180207611A1 (ko)
EP (1) EP3573752A4 (ko)
JP (2) JP7121018B2 (ko)
KR (3) KR102295334B1 (ko)
CN (2) CN116870882A (ko)
BR (1) BR112019015315B1 (ko)
CA (1) CA3049957A1 (ko)
MX (1) MX2019008807A (ko)
WO (1) WO2018140081A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106922168B (zh) * 2014-11-11 2019-09-03 巴斯夫欧洲公司 包括多孔固体的一体式成形体的储存容器
JP2018084195A (ja) * 2016-11-24 2018-05-31 愛三工業株式会社 吸着材およびそれを用いたキャニスタ
CN115382347A (zh) 2017-06-19 2022-11-25 英格维蒂南卡罗来纳有限责任公司 蒸发燃料蒸气排放控制系统
US11154838B2 (en) 2017-09-29 2021-10-26 Ingevity South Carolina, Llc Low emissions, high working capacity adsorbent and canister system
KR102663974B1 (ko) * 2017-12-27 2024-05-14 주식회사 쿠라레 활성탄 성형체
JP7224596B2 (ja) * 2019-01-16 2023-02-20 株式会社タカギ 成形吸着体および成形吸着体の製造方法
CN110885108B (zh) * 2019-11-19 2022-02-18 安徽焦冲矿业有限公司 一种矿山铜氰废水高效无害化处理方法
JP2023504182A (ja) * 2019-12-02 2023-02-01 インジェヴィティ・サウス・カロライナ・エルエルシー 低エミッション吸着体
FR3105022B1 (fr) * 2019-12-20 2022-08-19 Axens Support catalytique comprenant des microsphères creuses
KR102450293B1 (ko) * 2020-04-17 2022-10-04 인천대학교 산학협력단 셀룰로오스로 코팅된 세리아 나노입자를 포함하는 세리아 나노복합체 및 이의 제조방법
US11904297B1 (en) 2023-01-11 2024-02-20 Iliad Ip Company, Llc Process for manufacturing lithium selective adsorption/separation media

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6540815B1 (en) * 2001-11-21 2003-04-01 Meadwestvaco Corporation Method for reducing emissions from evaporative emissions control systems
JP2009019572A (ja) * 2007-07-12 2009-01-29 Mahle Filter Systems Japan Corp キャニスタとキャニスタ用吸着材およびその吸着材の製造方法
US20140124385A1 (en) * 2011-06-30 2014-05-08 Mahle Filter System Japan Corporation Adsorbent for canister, and canister

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5395428A (en) * 1990-01-23 1995-03-07 Von Bluecher; Hasso Filter material for motor vehicles
JPH04504533A (ja) * 1990-01-23 1992-08-13 フォン　ブリュッヒャー，ハッソ 自動車用フィルター材料
DE60006819T3 (de) * 1999-05-20 2009-01-22 Exxonmobil Chemical Patents Inc., Baytown Metallenthaltende makrostrukturen von porösen anorganischen partikeln, deren herstellung und anwendung
WO2009011287A1 (ja) * 2007-07-13 2009-01-22 Cataler Corporation 吸着剤及びキャニスタ
US20090209418A1 (en) * 2008-02-18 2009-08-20 Nagoya Electrical Educational Foundation Adsorbent and method for manufacturing the same
WO2009129485A2 (en) * 2008-04-17 2009-10-22 Meadwestvaco Corporation Packed adsorbent systems with low flow resistance
JP5941852B2 (ja) * 2012-02-10 2016-06-29 クラレケミカル株式会社 蒸散燃料エミッションの低減方法、キャニスタ並びにその吸着剤
JP6486376B2 (ja) * 2013-10-10 2019-03-20 インジェヴィティ・サウス・カロライナ・エルエルシー 蒸発燃料蒸気のエミッション制御システム
JP6203043B2 (ja) * 2013-12-26 2017-09-27 株式会社マーレ フィルターシステムズ キャニスタ
JP2015124645A (ja) * 2013-12-26 2015-07-06 株式会社マーレ フィルターシステムズ キャニスタ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6540815B1 (en) * 2001-11-21 2003-04-01 Meadwestvaco Corporation Method for reducing emissions from evaporative emissions control systems
JP2009019572A (ja) * 2007-07-12 2009-01-29 Mahle Filter Systems Japan Corp キャニスタとキャニスタ用吸着材およびその吸着材の製造方法
US20140124385A1 (en) * 2011-06-30 2014-05-08 Mahle Filter System Japan Corporation Adsorbent for canister, and canister
US9174195B2 (en) * 2011-06-30 2015-11-03 Mahle Filter Systems Japan Corporation Adsorbent for canister, and canister

Also Published As

Publication number Publication date
CA3049957A1 (en) 2018-08-02
US20180207611A1 (en) 2018-07-26
KR102295334B1 (ko) 2021-09-01
CN110214052B (zh) 2023-06-20
WO2018140081A1 (en) 2018-08-02
KR20190092598A (ko) 2019-08-07
MX2019008807A (es) 2019-09-13
CN116870882A (zh) 2023-10-13
JP2020506797A (ja) 2020-03-05
BR112019015315B1 (pt) 2022-12-20
BR112019015315A2 (pt) 2020-03-10
CN110214052A (zh) 2019-09-06
KR102471433B1 (ko) 2022-11-28
JP7121018B2 (ja) 2022-08-17
KR102594825B1 (ko) 2023-10-27
JP2022166096A (ja) 2022-11-01
EP3573752A4 (en) 2020-11-04
EP3573752A1 (en) 2019-12-04
KR20210107908A (ko) 2021-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102471433B1 (ko) 입자상 흡착 재료 및 이의 제조방법
JP7449696B2 (ja) 蒸発燃料蒸気エミッション制御システム
EP1446569B1 (en) Method, system and canister for reducing emissions from evaporative emissions control systems
US8746254B2 (en) Composite materials and their use in smoking articles
JP2023075081A (ja) 低エミッション、高作業能力吸着体およびキャニスタシステム
JP2023504182A (ja) 低エミッション吸着体
CA3049957C (en) Particulate adsorbent material and methods of making the same

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant