(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体混合物中の第１気体の少なくとも一部を第２気体から分離して第１気体に富む生成物流を製造するのに適した、急速サイクル用気体透過性吸着剤含有（「ＲＣＡ」）紙であって、
ａ．総固形分に基づいて、０．５〜１０重量％の粒子非含有パラ−アラミドフィブリド；
ｂ．総固形分に基づいて、６０〜８５重量％のゼオライト粒子；
ｃ．総固形分に基づいて、５〜３９．５重量％のアラミドパルプ
を含み、
第１気体に富む生成物流の製造に効果的な急速サイクル平衡速度を有する気体透過性紙であることを特徴とする、上記ＲＣＡ紙。
【請求項２】
気体混合物中の第１気体の少なくとも一部を第２気体から分離して第１気体に富む生成物流を製造するのに適した、急速サイクル用気体透過性吸着剤含有（「ＲＣＡ」）紙の製造方法であって、
ｉ）粒子非含有パラ−アラミドフィブリド、ゼオライト粒子及びアラミドパルプのスラリーを形成すること；
ｉｉ）スラリーを乾燥して
ａ．総固形分に基づいて、０．５〜１０重量％の粒子非含有パラ−アラミドフィブリド；
ｂ．総固形分に基づいて、６０〜８５重量％のゼオライト粒子；
ｃ．総固形分に基づいて、５〜３９．５重量％のアラミドパルプ
を含み、
第１気体に富む生成物流の製造に効果的な急速サイクル平衡速度を有する気体透過性紙であることを特徴とするＲＣＡ紙を形成すること
を含む、上記の方法。
【請求項３】
気体混合物中の第１気体の少なくとも一部を第２気体から分離して第１気体に富む生成物流を製造する急速サイクル法であって、
急速サイクル装置に
ａ．総固形分に基づいて、０．５〜１０重量％の粒子非含有パラ−アラミドフィブリド；
ｂ．総固形分に基づいて、６０〜８５重量％のゼオライト粒子；
ｃ．総固形分に基づいて、５〜３９．５重量％のアラミドパルプ
を含み、
第１気体に富む生成物流の製造に効果的な急速サイクル平衡速度を有する気体透過性紙であることを特徴とするＲＣＡ紙を供給すること；
気体混合物を急速サイクル吸着装置に２０秒を越えない供給時間の間、供給すること；
及び
第１気体に富む生成物流を回収すること
を含む、上記の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、急速サイクルプロセスのための急速サイクル用気体透過性吸着剤含有紙におけるｐ−アラミドフィブリドの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸着システム、例えばＨＶＡＣシステム、液体及び気体精製、溶媒及びガソリン蒸気回収並びに脱臭、収着冷却プロセス、特定の大量気体分離等は、吸着媒体を用いて混合物中の気相不純物又はより強力に吸着された主成分を除去することもある。吸着プロセス及び収着冷却プロセスは金属容器内に配置された幾つかの吸着剤媒体を一般に用いる。該吸着剤媒体は自立性であってよく、又は金属スクリーン又は表面に含まれていてよい。吸着剤は吸着に必要な条件の範囲にわたって吸着可能な成分を含有する液体又は気体と接触する。
【０００３】
循環吸着プロセスは気体混合物の成分の分離にしばしば用いられる。一般に、循環吸着プロセスは、気体混合物の少なくとも１種の気体成分を少なくとも１種の他の成分よりも強力に吸着する粒状吸着剤物質が充填された１つ以上の吸着剤容器内で実施される。吸着プロセスは一連の工程を繰り返し実施することを含み、ここで、特定の循環吸着プロセスに応じた順序の具体的な工程が実施される。
【０００４】
どのような循環吸着プロセスにおいても、吸着剤床は一定の気体成分を吸着する能力に限界があり、従って、吸着剤はその吸着能力を回復するための定期的な再生を必要とする。吸着剤を再生するための手順はプロセスにより異なる。ＶＳＡプロセスでは、吸着剤は、吸着容器を真空にし、それによって吸着された成分を吸着剤から脱着させることによって少なくとも部分的に再生され、一方、ＰＳＡプロセスでは、吸着剤は、吸着工程に用いられた圧力より低い圧力で再生される。ＶＳＡ及びＰＳＡのいずれのプロセスにおいても、吸着工程は脱着圧力又は再生圧力よりも高い圧力で行われる。
【０００５】
幾つかの一般的な吸着媒体は薄いシート又は層（例えば紙、金属箔、ポリマーフィルム等）、及び吸着剤物質（例えばシリカゲル、活性アルミナ、活性炭、及び分子ふるい、例えばゼオライト）よりなる。これらの吸着剤シート又は層は一般的なビーズ、押出し物、又はグラニュールと比較して薄い。より薄い媒体は気体又は液体相原料から吸着部位への経路がより短いので、これらの吸着剤を通り抜ける物質移動はビーズ又はグラニュールにおける物質移動よりも速い。さらに、大きな細孔のサイズ分布は、特に湿式堆積吸着剤含有紙では、一般的な吸着剤ビーズにおける細孔サイズ分布よりもほぼ大きくなる。この大きめの細孔サイズもまた、ビーズ又はグラニュールと比べて媒体の物質移動を増加させる。
【０００６】
急速サイクルプロセスは、気体成分をすばやく吸着及び脱着する気体透過性紙を必要とする。ゼオライト含有紙はそのようなプロセスに用いられることが知られているが、ゼオライト粒子が、紙から取り除かれて、紙の効力を失わせるので、そのような紙は気体の吸着能力及び脱着能力をしばしば喪失する。これは、急速（高速）気体流の方向を繰り返し変化させる急速サイクルプロセスの特徴によるものである。
【発明の概要】
【０００７】
第１の側面は、気体混合物中の第１気体の少なくとも一部を第２気体から分離して、第１気体に富む生成物流を製造するのに適した、急速サイクル用気体透過性吸着剤含有（「ＲＣＡ」）紙に関する。
【０００８】
第２の側面は、気体混合物中の第１気体の少なくとも一部を第２気体から分離して、第１気体に富む生成物流を製造するのに適した、急速サイクル用気体透過性吸着剤含有（「ＲＣＡ」）紙の製造方法に関する。
【０００９】
第３の側面は、気体混合物中の第１気体の少なくとも一部を第２気体から分離して、第１気体に富む生成物流を製造するための急速サイクルプロセスに関する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ｐ−アラミドフィブリドを含有するゼオライト紙を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の側面は、急速サイクルプロセスのための急速サイクル用気体透過性吸着剤含有紙（「ＲＣＡ」紙）に関する。ＲＣＡ紙は、粒子非含有パラ−アラミドフィブリド、ゼオライト粒子及びアラミドパルプから形成される。パラ−アラミドフィブリドを用いることにより、ゼオライト粒子に効果的な結合剤を提供し、これによってゼオライトが、方向を繰り返し変える気体の急速（高速）流を含む急速サイクルプロセスの厳しい条件の下で紙から脱落するのを妨げることにより、公知のゼオライト含有紙の問題を解消する。しかしながら、パラ−アラミドフィブリドは、急速サイクルプロセスの成功に関係する重要な紙の性質である紙の気体透過性に影響を及ぼさない。
【００１２】
本願で用いるように、「フィブリド」とは、米国特許第２９９９７８８号明細書、第１欄、３５−５７行及び６０−６７行で定義されるような完全合成ポリマーの粒子を意味する。特に、「フィブリド」と称するには、粒子は、（ａ）複数の粒子を液体懸濁液からスクリーン上に堆積するとき、少なくとも０．００２ｇ／デニール、すなわち０．３４ポンド／インチ／オンス／平方ヤードのカウチド湿潤靭性を有する無サイズ紙を形成する能力を持ち、無サイズ紙は、５０℃より下の温度で乾燥させたとき、少なくともそのカウチド湿潤靭性に等しい乾燥靭性を有していなければならず、且つ（ｂ）複数の粒子を液体懸濁液からスクリーン上にステープルファイバーと共に堆積するとき、かなりの重量の繊維を粒子と繊維の物理的な絡み合いによって結合して、少なくとも０．００２ｇ／デニール、すなわち０．３４ポンド／インチ／オンス／平方ヤードのカウチド湿潤靭性を有する複合無サイズ紙を得る能力を持っていなければならない。さらに、フィブリド粒子は９０〜７９０のカナディアン・フリーネス・ナンバー及び３９ｇ／ｃｍ２の圧縮荷重の下で粒子１ｇ当たり水を少なくとも２．０ｇ保持する水に対する高い吸収能力を有する。「完全合成ポリマーの（wholly synthetic polymeric）」とは、フィブリドが天然のポリマー生成物又はその誘導体と区別されるような人によって合成されたポリマー物質から形成されることを意味する。
【００１３】
通常では固体のどのような完全合成ポリマー物質もフィブリドの製造に用いることができる。「通常では固体の」とは、材料が通常の室内条件下で非液体であることを意味する。「かなりの重量の（ステープル）繊維を・・・結合する能力」とは、ステープル及びフィブリドの合計に基づいて少なくとも５０重量％のステープルをステープル及びフィブリドの同時堆積混合物から結合することができることを意味する。
【００１４】
「粒子非含有フィブリド」とは、次のいずれかのフィブリドを意味する：
（１）例えば、米国特許出願公開第２００７／００８７１７８号で一般的に記載されているようなフィブリド製造用の反応成分として通例用いられる触媒、モノマー、塩等以外の粒状物質の不在下で合成されたフィブリド；又は
（２）ポリマーの熱安定性、難燃性、可塑化等のようなポリマーの性能特性を高めるために用いられる添加剤以外の粒状物質の不在下で合成されたフィブリド。
【００１５】
粒子非含有ｐ−アラミドフィブリドとは、（パラ−配向芳香族ジアミン及びパラ−配向芳香族ジカルボン酸塩の重縮合から生じる）完全合成ポリマー粒子のポリマー主鎖におけるアミド結合の少なくとも９５％がポリマー主鎖の芳香族環の繰り返し単位のパラ−配向又はほぼパラ−配向の反対位置にある、粒子非含有フィブリドを意味する。
【００１６】
「ゼオライト粒子」とはゼオライトを含む粒子を意味する。ゼオライトは気体、例えば、限定されないが、窒素（Ｎ２）の空気からの分離、一酸化炭素（ＣＯ）の水素（Ｈ２）からの分離、又は二酸化炭素（ＣＯ２）の天然ガスからの分離を容易にする。
【００１７】
「アラミドパルプ」とはアラミド繊維から製造されたパルプを意味する。
フィブリドは、最終紙生成物の望ましい気体透過性に影響を与えることなくアラミドパルプ及びゼオライトの結合剤として作用する。フィブリドは、ゼオライトを封入しないうウェブ状シートである。
【００１８】
「気体透過性紙」とは、０．１〜１０インチの水差圧下で測定した３Ｍ３／分／Ｍ２以上の速度での気体透過実験で窒素ガス又は空気の媒体の通過を可能にする、あるいは１０秒以上の平均平衡時間での吸着実験で窒素ガスを吸着する、媒体物質のシート又は層を意味する。従って、気体透過性は、直接的には媒体を通り抜ける実際の空気流の測定により、あるいは、間接的には、吸着物気体が媒体全体にわたって全ての利用可能な吸着部位の少なくとも９０％に拡散することができる速度を測定することにより測定することができる。
【００１９】
「吸着物平衡時間」とは、吸着剤物質がＰ１からＰ２への圧力変化（「ΔＰ」）に反応してＮ２（又は他の適当な気体）の吸着又は脱着のいずれか一方から生じるその重量変化を安定化する時間ｔＥを意味し、ここで、ΔＰは吸着剤物質上のＮ２圧の少なくとも１０％変化であり、ｔＥは吸着剤物質がΔＰから生じる吸着剤物質の総重量変化の９５％を得た時間に対するＰ２から測定する。
【００２０】
「平均吸着物平衡時間」とは、３つの異なるΔＰ間隔、ΔＰ１、ΔＰ２及びΔＰ３それぞれに対して得られる３つのｔＥ値、ｔＥ１、ｔＥ２及びｔＥ３の平均を意味し、ここで、ΔＰ１、ΔＰ２及びΔＰ３は１０．１３キロパスカル（０．１バール）〜１０１３キロパスカル（１０バール）の範囲内であり、各ΔＰ間隔で互いに重なり合わない。
【００２１】
「急速サイクル平衡速度」（ＲＣＥ速度）とは、吸着剤物質の平均吸着物平衡時間が正のΔＰ値（すなわち、Ｐ１からＰ２への圧力上昇）の範囲で測定される場合であろうと、負のΔＰ値（すなわち、Ｐ１からＰ２への圧力低下）の範囲で測定される場合であろうと、１０秒以下の平均吸着物平衡時間を意味する。
【００２２】
本発明の吸着剤紙は圧力切り換え吸着（ＰＳＡ）及び真空切り換え吸着（ＶＳＡ）又はＶ−ＰＳＡで用いうる。吸着物は１０秒以下のＲＣＥ速度を有する。他の気体分離には、Ｎ２の空気からの分離、ＣＯ２の空気からの分離、ＣＯ２の天然ガスからの分離、及びＣＯ２又はＣＯ２のＨ２からの分離（これらには限定されない）が含まれる。
紙媒体の概観：
本発明の側面は、ｐ−アラミドフィブリドから製造されるゼオライト含有紙媒体に関する。紙媒体の製造後、それは様々な物体に形成することができる。１つ例は、紙媒体の隣接層間における気体の流れを促進にする割り込みスペーサーを含む渦巻き部材（例えば、米国特許第６，１７６，８９７号明細書参照）である。第２の例は、気体流を通すことができる循環軸に平行な開口通路を提供する平形又は波形吸着剤紙の交互層を有する多層媒体ホイール又はモノリスである（例えば、米国特許第５，６８５，８９７号明細書及び同第６，２３１，６４４号明細書参照）。第３の例は、紙媒体を不規則的なハニカム形構造又は規則的なハニカム形構造に形成することであり、このようにして気体流がハニカム構造を形成する室を通り抜けることを可能にする（米国特許第４，０１２，０２０６号明細書参照）。吸着剤媒体は本技術分野における当業者には自明な別の形態及び形状に形成することができる。
【００２３】
同様に、吸着剤媒体は当業者には自明な様々な方法を用いて製造することができる。製紙技術はゼオライト含有紙の製造にしばしば用いられる。従って、紙媒体、例えばゼオライト含有紙媒体の製造法についてここでは説明するが、これは説明のためのみのものでありこれに限定されない。
【００２４】
一般に、紙媒体は天然繊維材料又は合成繊維材料から製造される。この繊維材料は吸着剤と組み合わせ、連続シート又は手漉きシートへ湿式堆積することができる。湿式堆積は、繊維、吸着剤及び一般的には１種以上の結合剤成分の水中スラリーを形成することによって行われる。本発明のいくつかの場合においては、調節されたイオン含有量の水、例えば、限定されないが、２．２〜１５０マイクロシーメンス・ｃｍ−１（μＳ・ｃｍ−１）の比電導度を有する非脱イオン水（「ＮＤＩＳＣ水」）が用いられる。このスラリーは次に手漉きシート型、実験室抄紙機、あるいは例えば長網式もしくはツイン長網抄紙機へ放出又は堆積するための連続長網抄紙機のヘッドボックスに移すことができる。吸着剤は所期の用途に応じてゼオライト単独あるいは、シリカゲル又はアルミナとの組み合わせからなる。さらに、シリカゲル又はアルミナは特定のＰＳＡ分離のために加えてもよい。他の添加剤、例えば紙媒体を強化する材料を加えてもよい。
【００２５】
さらに詳しく述べると、スラリーはまず混合容器（一般に、軟鋼、ステンレス鋼タンク又はポリマーライニング容器）内で、ＮＤＩＳＣ水、アラミド繊維、少なくとも先駆体ゼオライト粉末（例えば、ＬｉＸ粉末）、及びｐ−アラミドフィブリド物質を用いて形成される。ＮＤＩＳＣ水の使用により、先駆体ＬｉＸのＬｉ含有率（紙媒体製造プロセスの開始前）に対する最終紙媒体のＬｉＸＬｉ含有率の減少（０．０１〜１５％）は保たれる。いくつかのＬｉ陽イオンは特定のパーセンテージの１価陽イオン及び２価陽イオンによってそれぞれ置き換えることができるが、ＮＤＩＳＣ水は最終紙媒体のゼオライト（例えば、ＬｉＸ）中で十分なＬｉ含有率を保持し、その結果、その収着選択性及び収着能力（例えば、Ｎ２対Ｏ２）は許容可能な状態に保たれる。
【００２６】
一般的なスラリーの製造：
一般に、スラリーは合成繊維又は天然繊維をＮＤＩＳＣ水に分散させることによって製造される。少量のＬｉＯＨをスラリーに加えて１×１０−２Ｍの濃度にして、脱陽イオン化、又はゼオライト中のＬｉ陽イオンのプロトンによる望ましくない置換を防ぐ。次に、少なくともゼオライトを含むｐ−アラミド繊維及び吸着剤物質の湿ったパルプを繊維を含有するスラリーに加える。その後の段階で、ポリジメチルジアリルアンモニウムクロリドのような有機凝固剤、及び／又はポリアクリルアミド系高分子電解質のような凝集剤、及び／又はＳｉＯ２のような無機凝集剤をスラリー混合物に加えることができる。これらの成分は保持助剤として作用し、それによって製紙プロセスの固形分収量を高める。
パラ−アラミドフィブリド：
パラ−アラミドフィブリドは、一般的には９０％の水を含有する湿ったパルプの形で得られる。この湿ったパルプはフィブリドが上記の水スラリーにより容易に分散できるようにし、フィブリドのフィルム様の性質を保存する。最終生成物シートを形成する前に、フィブリドの製造又は貯蔵中にフィブリドが著しく乾燥すると、フィブリドのフィルム特性は損なわれうる。例えば、フィブリドは再分散が困難なやり方で丸まり、及び／又は凝集する可能性がある。従って、フィブリドのフィルム様の特性を維持することは重要である。本発明のゼオライト含有紙中に用いられるｐ−アラミドフィブリドの例についての図１を参照。
繊維：
吸着剤媒体、特に紙媒体の製造に用いられる繊維物質に関しては、フィブリル化することができ、そしてその後、標準製紙プロセスによって吸着剤紙を形成することができるどのようなタイプの繊維状物質も用いることができる。ここで用いられるようなフィブリル化繊維は、それらの端の部分で裂けてフィブリル、すなわち、繊維シャフトよりずっと自由な細い繊維又はフィラメントを形成する繊維シャフトを意味する。フィブリル化繊維の例は、木材パルプ又はセルロース繊維のような天然繊維、及び合成繊維及びそれらの混合物である。
【００２７】
フィブリル化合成有機繊維及び非フィブリル化合成有機繊維の例としては、高密度ポリエチレン、高密度ポリプロピレン、芳香族ポリアミド（アラミド）、ポリスチレン、脂肪族ポリアミド、ポリビニルクロリド、ポリエステル、ナイロン、レーヨン（セルロースアセテート）、アクリル、アクリロニトリル、ホモポリマー、ハロゲン化モノマーとのコポリマー、スチレンコポリマー、及びポリマーの混合物（ポリプロピレンと低密度ポリエチレン、及び高密度ポリエチレンとポリスチレン）よりなる群から選択されるポリマー繊維などがある。
【００２８】
紙媒体の製造にしばしば用いられるフィブリル化合成繊維及び非フィブリル化合成繊維としては、アラミド繊維及びアクリル繊維などがある。アラミド繊維の１つのタイプは、２つの芳香族環に直接結合した少なくとも８５％のアミド（−ＣＯ−ＮＨ−）結合を有する長鎖合成芳香族ポリアミドから形成される。Ｅ．Ｉ．デュポン・デ・ネモアス＆カンパニー（デュポン社）から入手しうるアラミド繊維の一例は、ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）３０３である。フィブリル化ＫＥＶＬＡＲの製造では、高いせん断力をＫＥＶＬＡＲ繊維シャフトにかけると、それらは端部でフィブリルに裂けてツリー様構造を作り出す。紙媒体の製造では、フィブリルは絡み合って紙の強度を高め、そして吸着剤粒子を捕捉又は固定するための領域を増加させる。ＫＥＶＬＡＲは酸化性雰囲気中で４５０℃まで安定である。他の高温アラミド繊維、例えばＮＯＭＥＸ（登録商標）、ＴＷＡＲＯＮ（登録商標）及びＴＥＩＪＩＮＣＯＮＥＸ（登録商標）はデュポン社及びテイジン・トワロン社から入手可能である。
【００２９】
スターリング・ファイバーからのＣＦＦ（登録商標）フィブリル化アルキル繊維のようなアクリル繊維はアラミド繊維との組み合わせでもよい。
非フィブリル化無機繊維、例えばガラス又は金属繊維及びロックウール等はフィブリル化有機繊維と組み合わせて用いることができる。フィブリル化繊維及び非フィブリル化繊維の量は、１００％フィブリル化繊維までの使用を含めて個々の求めに合わせて調節することができる。
【００３０】
繊維がフィブリル化した形で入手できなければ、繊維のスラリーを円板式リファイナー（refiner）又は別の高せん断リファイナーに移動させ、チョップト繊維又はシャフトの端部を裂いて、それらの上にフィブリルを生じさせることによってフィブリル化することができる。さらに、製造業者から入手しうるフィブリル化シャフトはさらに精砕してシャフト上のフィブリル化度を高め、より高い程度の絡み合いを生じさせ、その結果、より強い紙媒体を得ることができる。
【００３１】
一般的には、シャフト又はチョップト繊維は、フィブリル化前は、１〜３０ｍｍ、一般に３〜１５ｍｍの長さで得られる。さらに、一般にシャフト又はチョップト繊維は、フィブリル化前は、１〜５０ミクロン、一般に５〜２５ミクロンの直径を有する。フィブリル化形状では、チョップト繊維から、長さ０．５〜２８ｍｍ、直径０．５〜４０ミクロン、さらに一般的には長さ１〜１０ｍｍ、直径０１〜１０ミクロンのフィブリルが延びている。
【００３２】
ゼオライト：
分子ふるいには、ゼオライト分子ふるいが含まれる。ゼオライトは、微孔質でありかつ角（corner）を共有するＡｌＯ２及びＳｉＯ２四面体から形成される３次元酸化物フレーム構造を有する、結晶質アルミノシリケート組成物である。天然ゼオライト及び合成ゼオライトのいずれも媒体中に用いることができる。しかしながら、吸着剤媒体がＮ２／Ｏ２ガス混合物からのＮ２の選択的分離に用いられる場合、１．０〜１．５のＳｉ対Ａｌの比を有する少なくともＬｉを含有するゼオライトＸ（即ちＬｉＸ）が望ましい。しかしながら、所期の成分分離により、他のゼオライト又はアルミナ、シリカゲルもしくは活性炭（これらに限定されない）を含む吸着剤物質をゼオライト（ＬｉＸであるか別のゼオライトは問わない）と組み合わせて用いることができる。
【００３３】
他のゼオライトの限定されない例は、ゼオライトＹ、Ａ及びベータである。ホージャサイトタイプＹゼオライトには、ＤＤＺ−７０、Ｙ−５４、Ｙ−７４、Ｙ−８４、Ｙ−８５、蒸気焼成希土類交換Ｙ−５４、低セリウム希土類交換Ｙ−８４、低セリウム希土類交換ゼオライトＬＺ−２１０などがある。
【００３４】
任意成分：
添加剤には有効量の保持助剤、例えば凝固剤及び／又は凝集剤（例えば、総固形分に基づいて０．０５〜１重量％）が含まれる。低分子量高分子電解質のような有機凝固剤を用いてもよい（例えば、ポリジメチルジアリルアンモニウムクロリド又はポリ−ＤＡＤＭＡＣ）。ポリアクリルアミド系高分子電解質のような有機凝集剤、及び／又はＳｉＯ２のような無機凝集剤（例えば、総固形分に基づいて１〜５重量％）をスラリー混合物に加えてもよい。これらの凝固剤及び凝集剤は保持助剤として作用し、それによって製紙プロセスの固形分収量を高める。
【００３５】
紙媒体の完全性を維持するのに適した結合剤のような添加剤は、繊維シャフト及びフィブリルを一緒に結合してマトリックスを形成することによって紙媒体強度を改善する目的のために、及び吸着剤を繊維シャフト及びフィブリルマトリックス上又は中に保持するために、スラリーに添加してもよい。アクリル繊維との使用に適していることが分った結合剤には、アクリルラテックス、デンプン、ポリビニルアルコール／アセテート、微晶質セルロース、例えばカルボキシメチルセルロースが含まれる。
【００３６】
総固形分に基づく紙の含有量：
ＲＣＡ紙は、粒子非含有パラ−アラミドフィブリル、ゼオライト粒子及びアラミド繊維から製造される。一般に、紙は、総固形分に基づき、０．５〜１０重量％、好ましくは０．５〜５重量％の粒子非含有パラ−アラミドフィブリル；６０〜８５重量％、好ましくは６５〜８０重量％のゼオライト粒子；及び５〜３９．５重量％、好ましくは１５〜３４．５重量％のアラミドパルプを含有する。成分は、好適には水と適当に混合して、０．５〜２０重量％の固形分を有するスラリーを形成する。フィブリド含有量としては、気体透過性紙というよりも（例えば、一般的なガスケットタイプ材料の気体バリヤー性のような）実質的に気体バリヤーとなる紙を生じるほどの多量にならないようにすべきである。
スラリー固形分含有量、湿式堆積、スラリードレイン及び紙形成：
湿式堆積に用いられる最終スラリーは、０．５〜２０重量％の固形分を含有することができるが、０．５〜４重量％の固形分であるのが好ましい。紙媒体は、実験室手漉きシート装置で手漉きシートを製造することあるいは長網式抄紙機又は別のタイプの抄紙機を用いることによって形成することができる。
【００３７】
手漉きシートの型枠は、紙シートを形成し得る底部に四角い１２×１２インチスクリーンを有する開口形容器からなる。容器は、紙をスクリーンから剥ぎ取ることができるようにスクリーンのすぐ上にちょうつがいが取り付けられている。スクリーンの下には立て管及びバルブに通じる漏斗がある。バルブが開かれると、水で満たされた立て管は空になり、スクリーン上のパルプスラリーの上は真空になる。これによって、パルプスラリーはスクリーン上に堆積して紙を形成する。湿った紙は、スクリーンから剥ぎ取られる前に、通常は吸い取り紙でやさしくプレスされてさらに水分が除去される。その後、取り出され、写真プリントドライヤーのような熱い金属表面上で乾燥させられる。
【００３８】
あるいは、実験室手漉きシートはＴｅｃｈｐａｐ（登録商標）から入手可能なリテンション・テスターのような半自動抄紙機で製造することができる。リテンション・テスターで製造された手漉きシートは円形で、直径は７インチである。
【００３９】
長網式抄紙機は、手漉きシート装置と同一の原理を応用するが、真空区分を通過する移動長網（スクリーンベルト）を設けて、しかるべく形成されるスラリー及び紙からほとんどの水を除去することによって連続的に紙を製造する。紙を長網から剥ぎ取る前に、紙は、多孔質ローラーが紙からさらなる水分を搾り出すのに用いられるウエットプレス区分上を通常進む。長網は連続的に移動するので、それによって引張り強さが横方向よりも機械方向により高くなるような繊維配向が生じる。次に、紙は紙を乾燥する一連の直径の大きな蒸気加熱金属ローラー（キャンと呼ばれる）を通過する。次に、紙は、任意的に２つ以上の鋼ローラーの間の高圧下でカレンダー仕上げされ、又はプレスされて厚さを減少させ、紙密度を増加させる。カレンダーロール又はヒーターキャンから取り出された紙は次にコアーに巻きつけられる。
【００４０】
たびたび組成物（すなわち、バッチ混合物）として記載されるスラリー混合物の粘度は、許容可能なレベルの高ドレイン速度及びスクリーン上での高保持性能（通常は＞８０％）をもたらすように調整される。一般的に、結合剤及び保持助剤（例えば、凝集剤及び／又は凝固剤）のようなバッチ添加剤はプロセスの様々な部分で加えられる。５〜１５％アクリルエマルジョンを結合剤として用いることができるが、他の結合剤、例えば上記のもの中で特にデンプン、ポリビニルアルコール／アセテート（ＰＶＡ）を用いることができる。
【００４１】
また、組成物中の吸着剤がリチウム交換ゼオライト（例えば、ＬｉＸ）である場合、Ｌｉがより強度の選択性を有する１価陽イオンによって置き換えられる程度を低下させるには、プロセス水中に存在する１価陽イオンの総モルの５〜５０倍をＬｉＯＨとして水に加える。ＬｉはＬｉＯＨとして加えるのが好ましい。しかしながら、ＬｉＯＨを水に、ｐＨを９〜１０に調整してゼオライトの脱陽イオン化を妨げるのに十分な量で加えるならば、他のプロセス又は配合条件により、他の形のＬｉ塩、例えば、限定されないが、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、Ｌｉ２ＳＯ３又はＬｉ−アセテートをＬｉＯＨと共に用いてもよい。
【００４２】
紙媒体は、一般的には比較的薄く多孔質の層に形成される。そのため、特に、紙媒体を波形に形成する場合、引張り強さは紙媒体の重要な性質である。たいていの波形形成プロセスの応力に対する紙媒体の抵抗性を改善するには、一般的に、幅の最小引張り強さが３〜４ポンド／インチ（５２５〜７００Ｎ／ｍ）であるのが望ましく、好ましくは、７ポンド／インチ（１２２５Ｎ／ｍ）より上であるのが望ましい。
【００４３】
一般的には、吸着剤媒体は実質的に均一な厚さを有し、０．１〜１ｍｍ（０．００４〜０．０４インチ）の厚さである。従って、吸着剤は、吸着剤ビーズ又はグラニュールの厚さの１／２から１／２０である。そのため、媒体はより短い拡散路を提供し、媒体への及び媒体からの物質移動速度を相対的により速くすることが可能となる。
【００４４】
さらに、吸着剤媒体の密度は実質的に均一である。吸着剤媒体（例えば紙媒体）の密度及び均一性は、限定されないが、組成物の組成、湿式堆積条件、及びカレンダー仕上げの条件による。吸着剤媒体の密度は０．５〜１．１ｃｍ３であるのが好ましい。
【００４５】
吸着剤媒体を用いた吸着プロセス：
本発明の吸着剤媒体は、強力に吸着される成分を吸着する条件下で気体混合物を吸着剤媒体と接触させることによって気体混合物の他の成分より強力に吸着される気体混合物の成分を他の成分から分離する吸着プロセスで用いるのに有利である。好ましい吸着プロセスには、圧力切り換え吸着（ＰＳＡ）、真空切り換え吸着（ＶＳＡ）及びそれらの組み合わせが含まれる。
【００４６】
吸着プロセスの吸着工程が実施される温度は、いくつかの因子、例えば分離される個々の気体、使用される個々の吸着剤、及び吸着が行われる圧力による。一般的には、本プロセスの吸着工程は少なくとも−１９０℃、好ましくは少なくとも−２０℃、最も好ましくは少なくとも０℃で実施される。本プロセスの吸着工程が実施される上限温度は一般的には４００℃であり、吸着工程は、好ましくは７０℃以下、最も好ましくは５０℃以下で実施される。
【００４７】
本発明の方法の吸着工程は、気相温度切り換え吸着及び圧力切り換え吸着プロセスの技術分野における当業者に公知の圧力で実施される。通常、吸着工程が実施される最低絶対圧力は、概して０．７ｂａｒａ（バール絶対）、好ましくは０．８ｂａｒａ、最も好ましくは０．９ｂａｒａである。吸着は７０ｂａｒａ以上の圧力で行うことができるが、好ましくは絶対圧、好ましくは５０ｂａｒａ以下で行う。
【００４８】
吸着プロセスがＰＳＡであるとき、再生工程中の圧力は通常、０．１〜５ｂａｒａの絶対圧、好ましくは０．１７５〜２ｂａｒａの絶対圧、最も好ましくは０．２〜１．１ｂａｒａの絶対圧にまで低下させる。
【００４９】
上記のように、本発明の方法は、プロセスの動的状況における平衡又は非平衡等の条件下で気体の一方が他の気体よりも本発明の吸着剤によってより強力に吸着されるならば、どのような２種類の気体の分離にも用いることができる。本プロセスは窒素の酸素からの分離、窒素及びアルゴンの酸素からの分離、二酸化炭素の空気からの分離、水素の炭化水素、炭素酸化物、窒素及び水からの分離、酸化二窒素の空気からの分離、及び炭化水素の分離、例えば、エチレン、プロピレン等のようなアルケンのエタン、プロパン等のようなアルカンからの分離、並びに直鎖炭化水素の分枝鎖炭化水素の分離、例えば、ｎ−ブタンのｉ−ブタンからの分離に特に適している。
【００５０】
ＲＣＡ紙は、第１気体に富む生成物流を製造するのに効果的な急速サイクル平衡速度を有する気体透過性紙である。
【実施例】
【００５１】
本発明の実施に含まれる様々な側面を説明又はシミュレートする次の実施例に関して本発明をさらに詳細に説明する。本発明の精神の範囲内に属する全ての変更は、権利請求される本発明の範囲に包含されるものとする。従って、これらの実施例は限定を示すものではなく、本発明の特定の態様を限定することなく説明するものにすぎない。
【００５２】
実施例１−１１  −  吸着剤紙媒体の製造：
吸着剤紙媒体試料は、４．７６ｍｌの１．５Ｍ  ＬｉＯＨを、水道水（比電導度２８０μＳ・ｃｍ−１、８ｐｐｍＮａ＋、１．３ｐｐｍＫ＋、１３ｐｐｍＭｇ２＋、３７ｐｐｍＣａ２＋）をＵ．Ｓ．・フィルター・サービス・デアイオナイゼイション社からの脱イオン水、混合床タイプＩ（比電導度０．４μＳ・ｃｍ−１、０．２ｐｐｍＮａ＋、０．１ｐｐｍＫ＋、０．０１ｐｐｍＭｇ２＋及びＣａ２＋）と混合することによって製造された水３Ｌに加えることにより製造された。混合水、又はＮＤＩＳＴ水を用いて紙組成物中に用いられる水のイオン含有量を調節した。
【００５３】
以下の手順に従って、合計４．８ｇの固形分をＬｉＯＨ−水に、表１中に示す量で加えた。
アラミド繊維（テイジン社からのＴｗａｒｏｎ（登録商標）Ａｒａｍｉｄ  １０９４）及びＴｗａｒｏｎ（登録商標）Ｊｅｔ−Ｓｐｕｎ  Ｆｉｂｒｉｄｓ（いずれもテイジン社から）及びＬｉＸゼオライト粉末（ＵＯＰ分子ふるい；１．０〜１．０５Ｓｉ／Ａｌ比）を上で製造されたＬｉＯＨ−水３Ｌの１Ｌに加えた。製造された水の残りの２Ｌは配合物に後で用いるために取っておいた。繊維、フィブリド及びゼオライト粉末を含有する１Ｌ混合物を高せん断ブレンダーに入れ、１分間ブレンドした。次にスラリーを、保存しておいた更なる水２Ｌと共にＴｅｃｈｐａｐ（登録商標）・Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ・Ｔｅｓｔｅｒ実験室抄紙機の供給タンクへ移した。スラリーを攪拌しながら（４４０ｒｐｍ）、コロイドシリカ（シグマ−アルドリッチ社のＬｕｄｏｘ（登録商標）ＳＭ−３０及びＡＳ−４０）を固形分重量の３％で加えた。さらに１分攪拌した後、凝集剤（チバ・スペシシャルティ・ケミカルズ社のＰｅｒｃｏｌ（登録商標）１７５又は２９２）を完全な凝集に達するまで滴下して加えた（完全な凝集に達したことは、繊維、フィブリド及びゼオライトからなるスノーフレーク状凝集塊のまわりの組成物溶液が実質的に清澄になることによって分かる）。得られた組成物をさらに１分間均質化し、その後、抄紙機に通してシートにした。シートを次にロールプレスで脱水し、シートドライヤーに８０〜１４０℃で１５〜２０分間置いた。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
実施例１２−１８：
いくつかの試料を製造し、平均平衡値を各試料について測定した。装置の容量を排気する手段及び調節された圧力下で気体を出し入れする手段を備えた電磁秤を含む気体吸着システムをこれらの窒素吸着実験に用いた。試料をまず電磁秤の計量皿に置き、真空下で加熱して含まれる吸着剤粒子を活性化した。活性化質量を記録した。窒素を入れ、初期圧Ｐ１から最終圧Ｐ２へ加圧した。システムがＰ２に達する時間を初期時間Ｔ１とし、試料の質量が吸着剤物質総重量変化（重量％変化）の９５％に達する時間をＴ２とした。Ｔ１とＴ２との間の差を平衡時間ＴＥ１とした。第２の実験では、実験１からの最終圧Ｐ２が新たなＰ１となり、圧力は関連する新たなＴ１及びＴ２、重量％変化、並びに第２平衡時間ＴＥ２と共に新たなＰ２へ変わった。実験は必要に応じて何回も繰り返されるが、通常は少なくともさらに一回行って、さらなる平衡時間ＴＥ３を得た。少なくとも３つの平衡時間ＴＥ１からＴＥ３（又はＴＥＮ）の平均が試料の平均平衡時間ＴＥ−平均となる。表２及び３の試料番号は表１の相当する試料番号に相当する。表２は上記のように集めた未処理吸着データを含む。表３は試料の量（重量％）変化、ΔＰＮ、ＴＥＮ及びＴＥ−平均の計算値を含む。
【００５６】
【表２】
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【００５７】
【表３】
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【００５８】
いずれもＴＥ−平均値が１０秒より下を示す窒素吸着測定を行った７つの媒体試料は、急速サイクル吸着プロセスに適していることを示している。
本発明を実施する上で現在好ましい方式を含む具体的な実施例について本発明を説明してきたが、請求の範囲に示す本発明の精神及びその範囲内で上記システム及び技術の様々な改変及び変更が行われることは本技術分野における当業者にとって自明のことであろう。
【図１】
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