(57)【要約】  ポリマー収着剤粒子を支持するフィルタ支持体を備えるエアフィルタ。ポリマー収着剤は、ジビニルベンゼン／無水マレイン酸前駆体ポリマー材料と窒素含有化合物との反応生成物である。エアフィルタは、例えば反応性ガスの捕集に用いることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー収着剤粒子を支持するフィルタ支持体を備えるエアフィルタであって、前記ポリマー収着剤が、
（ａ）重合性組成物の重合生成物を含む前駆体ポリマー材料であって、前記重合性組成物が、
（１）前記重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて８〜６５重量％の無水マレイン酸、
（２）前記重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて３０〜８５重量％のジビニルベンゼン、及び
（３）前記重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて０〜４０重量％のスチレン系モノマー（前記スチレン系モノマーは、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせである。）
を含む前記前駆体ポリマー材料と、
（ｂ）アンモニア又は少なくとも１つの一級アミノ基若しくは少なくとも１つの二級アミノ基を有する化合物から選択される窒素含有化合物との反応生成物を含み、
前記ポリマー収着剤が多孔質粒子の形態で存在する、エアフィルタ。
【請求項２】
前記フィルタ支持体が、少なくともいくつかのポリマー収着剤粒子が配置された少なくとも１つの主表面を有する基材を含む、請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項３】
前記ポリマー収着剤粒子が、実質的に単層として前記基材の前記主表面上に存在する、請求項２に記載のエアフィルタ。
【請求項４】
前記フィルタ支持体は、ポリマー収着剤粒子を有する多孔質の通気性材料を含み、該ポリマー収着剤粒子は、前記材料の主表面上に配置され、及び／又は、前記材料の少なくとも前記主表面に近接した位置の前記材料の内部に配置された、請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項５】
ポリマー収着剤粒子が、前記多孔質の通気性材料の内部全体に配置されている、請求項４に記載のエアフィルタ。
【請求項６】
前記エアフィルタが、前記フィルタ支持体から本質的になる、請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項７】
前記フィルタ支持体が、シート状材料を含み、前記シート状材料は、主平面を呈し、約３ｍｍ未満の厚さを呈し、少なくとも前記シート状材料の前記主平面に少なくともほぼ垂直な方向に、空気流が前記フィルタ支持体を通過できるように構成されている、請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項８】
前記フィルタ支持体が、少なくともいくつかのポリマー収着剤粒子が接着剤付着された主表面を有するネットを含む、請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項９】
前記フィルタ支持体が、内部を呈する繊維ウェブを含み、前記ポリマー収着剤粒子が、前記ウェブの前記内部の少なくとも部分内に配置されている、請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項１０】
前記ポリマー収着剤粒子が、前記繊維ウェブの内部全体に配置されている、請求項９に記載のエアフィルタ。
【請求項１１】
前記ウェブが不織布繊維ウェブである、請求項９に記載のエアフィルタ。
【請求項１２】
前記不織布繊維ウェブがメルトブローンウェブである、請求項１１に記載のエアフィルタ。
【請求項１３】
前記繊維ウェブの少なくともいくつかの繊維がそれぞれ、少なくとも１つのポリマー収着剤粒子に結合されている、請求項９に記載のエアフィルタ。
【請求項１４】
前記フィルタ支持体が多層通気性アセンブリの１つの層である、請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項１５】
前記多層通気性アセンブリが、前記フィルタ支持体と同じ層ではなく、かつ５０未満の透過百分率を呈する粒子濾過層である少なくとも１つの層を含む、請求項１４に記載のエアフィルタ。
【請求項１６】
前記粒子濾過層がエレクトレット部分を含む、請求項１５に記載のエアフィルタ。
【請求項１７】
前記フィルタ支持体が、５０未満の透過百分率を呈する濾材である、請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項１８】
前記フィルタ支持体がプリーツ加工されている、請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項１９】
前記エアフィルタが、強制空気加熱ユニット、強制空気冷却ユニット、強制空気加熱／冷却ユニット、室内空気清浄器、及び自動車用車内空気濾過ユニットからなる群から選択される空気処理装置のエアフィルタ受け部に挿入されるように構成されたフレーム付きエアフィルタである、請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項２０】
前記フィルタ支持体が、収着剤粒子が内部に配置されている貫通孔を有するハニカムを含む、請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項２１】
前記フィルタ支持体が濾過フェースピース呼吸マスクの層を提供する、請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項２２】
前記濾過フェースピース呼吸マスクが、平坦折り畳み式呼吸マスク及び成形された呼吸マスクからなる群から選択される、請求項２１に記載のエアフィルタ。
【請求項２３】
前記フィルタ支持体が、ポリマー収着剤粒子が配置された内部を有し、かつ少なくとも１つの空気吸入口及び少なくとも１つの空気排出口を有する容器を含む、請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項２４】
前記フィルタ支持体がフィルタカートリッジを含む、請求項２３に記載のエアフィルタ。
【請求項２５】
前記フィルタカートリッジが、ハーフフェース負圧呼吸マスク、フルフェース負圧呼吸マスク、避難フード、及び動力式空気清浄呼吸マスクからなる群から選択される個人用保護装置と共に用いられるように構成されている、請求項２４に記載のエアフィルタ。
【請求項２６】
前記ポリマー収着剤粒子の少なくとも一部が少なくとも１種類の酸塩基染料を含み、前記フィルタ支持体が、前記酸塩基染料含有ポリマー収着剤粒子の変色をモニターすることができるように構成さている、請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項２７】
１つ以上の反応性ガスの少なくとも一部を空気から捕集する方法であって、前記方法が、
請求項１に記載のエアフィルタを、前記エアフィルタの少なくとも一部のポリマー収着剤粒子が空気に暴露されるように配置することと、
前記空気中に存在する前記１つ以上の反応性ガスの少なくとも一部を、前記ポリマー収着剤粒子上に収着させることと、を含み、
前記反応性ガスが、酸性ガス、酸前駆体ガス、又は両者の混合物である、方法。
【請求項２８】
前記反応性ガスが、フッ化水素、フッ素、臭化水素、臭素、塩化水素、塩素、硫酸、亜硫酸、硫化水素、二酸化硫黄、硝酸、亜硝酸、二酸化窒素、又はこれらの混合物である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記フィルタ支持体が主表面を呈し、前記空気が、前記フィルタ支持体の前記主表面の平面と少なくともほぼ一致する方向に移動する空気流の形態で存在する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記フィルタ支持体が、空気流を、前記フィルタ支持体を通して通過させ、前記空気が、前記フィルタ支持体の少なくとも一部分を、前記フィルタ支持体の主表面に少なくともほぼ垂直な方向に通過する空気流の形態で存在する、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［背景技術］
空気から、例えば、酸性ガスなどの反応性ガスの除去を所望されることが多い。
【０００２】
［発明の概要］
大まかに要約すると、本明細書では、ポリマー収着剤粒子を有するフィルタ支持体を備えるエアフィルタを開示する。ポリマー収着剤は、ジビニルベンゼン／無水マレイン酸前駆体ポリマー材料と窒素含有化合物との反応生成物である。これら及び他の態様は、下記の発明を実施するための形態から明らかとなろう。しかしながら、いかなる場合であっても、このような主題が、本出願の出願当初の特許請求の範囲において、又は補正後の特許請求の範囲において提示されたものであろうと、あるいはまた、中間処理において提示されたものであろうと、この大まかな要約は、特許請求可能な主題を限定するものと解釈してはならない。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本明細書に開示の収着剤粒子を有するフィルタ支持体を備える例示的なエアフィルタの一部を示す図である。
【図２】別の例示的なエアフィルタの一部を示す図である。
【図３】別の例示的なエアフィルタの一部を示す図である。
【図４】別の例示的なエアフィルタの一部を示す図である。
【図５】別の例示的なエアフィルタの一部を示す図である。
【図６】本明細書に開示の収着剤粒子を有するフィルタ支持体を備える例示的な呼吸マスクを示す図である。
【図７】別の例示的な呼吸マスクを示す図である。
【図８】本明細書に開示の収着剤粒子を有するフィルタ支持体を備える、フレーム付きのプリーツ加工されたエアフィルタを示す図である。
【図９】実施例及び比較例のＳＯ２持続時間破過曲線を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
用語解説
用語「エアフィルタ」は、フィルタ支持体によって支持されている本明細書に記載のポリマー収着剤が、ガス状物質を空気から除去できるように、空気、例えば移動空気の流れに暴露される、任意の装置（apparatus又はdevice）を指す。用語「フィルタ支持体」は、収着剤粒子を保持することができ、収着剤粒子を、例えば、移動空気の流れに暴露することができるが、移動空気からの微細粒子のいずれの濾過も必ずしも実施しない任意の構造体を指す。用語「濾材」は、それ自体が微細粒子を濾過することができるフィルタ支持体を指す。「微細」粒子は、平均直径（又は非球状粒子の場合は相当直径）が１００ミクロン未満の粒子である。「微」粒子は、平均直径又は相当直径が１０ミクロン未満の粒子である。
【０００５】
用語「ポリマー収着剤」及び「多孔質ポリマー収着剤」は互換的に用いられ、多孔質であり、例えば、反応性ガスなどのガス状物質を収着できるポリマー材料を指す。ポリマー収着剤などの多孔質材料は、例えばこれらの細孔のサイズに基づいて特徴付けることができる。用語「ミクロ細孔」は、２ナノメートル未満の直径を有する細孔を指す。用語「メソ細孔」は、２〜５０ナノメートルの範囲の直径を有する細孔を指す。用語「マクロ細孔」は、５０ナノメートル超の直径を有する細孔を指す。
【０００６】
用語「反応性ガス」は、酸性ガス、酸性ガス前駆体、又は両者を指す。
【０００７】
用語「酸性ガス」は、酸性化合物を含有するガス又は蒸気を指す。多くの実施形態において、酸性ガスは、ハロゲン原子、窒素原子、又は硫黄原子を含有する。酸性ガスの例としては、フッ化水素、臭化水素、塩化水素、硫酸、亜硫酸、硫化水素、硝酸、及び亜硝酸が挙げられる。
【０００８】
用語「酸性ガス前駆体」は、水と反応して酸性化合物を生成する化合物を含有するガス又は蒸気を指す。多くの実施形態において、酸性ガス前駆体は、ハロゲン原子、窒素原子、又は硫黄原子を含有する。酸性ガス前駆体の例としては、フッ素、臭素、塩素、二酸化硫黄、及び二酸化窒素が挙げられる。
【０００９】
用語「一級アミノ基」は、アミノ基−ＮＨ２を指す。
【００１０】
用語「二級アミノ基」は、式−ＮＨＲ８［式中、Ｒ８はアルキルである。］のアミノ基を指す。好適なアルキル基は、典型的には、１〜２０個の炭素原子、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有する。
【００１１】
用語「三級アミノ基」は、式−ＮＲ８Ｒ８［式中、各Ｒ８はアルキルである。］のアミノ基を指す。好適なアルキル基は、典型的には、１〜２０個の炭素原子、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有する。
【００１２】
用語「上流」は、フィルタが移動空気に暴露される状況に用いることができ、移動空気がフィルタに遭遇する方向を指し、「下流」は、濾過された空気がフィルタから流出する方向を指す。
【００１３】
用語「ネット」は、中実材料、例えばフィラメントの比較的少ない層（５つ以下、多くの場合１つ）から構成されるフィルタ支持体を指す。
【００１４】
用語「繊維ウェブ」は、繊維の多数の層（例えば、５つ超）から構成されるフィルタ支持体を指す。
【００１５】
用語「メルトブローン」は、溶融ポリマー流を、押出オリフィスにごく近接して配置された吹き出しオリフィスを介して導入された、収束する高速空気流中に押出成形することによって形成される繊維（及びその結果得られる繊維ウェブ）を指す。当業者であれば、メルトブローン繊維及びウェブが、このような繊維及びウェブを同定し、また、他の種類のウェブと識別することが可能な特色及び特徴（例えば、複屈折などの光学的性質、融解挙動などによって明らかとなるような、繊維を構成する材料の分子の配向の違いなど）を、特徴的に呈することを理解するであろう。
【００１６】
図１の一般的な図に示すように、エアフィルタ１を開示する。エアフィルタ１は、本明細書に開示のポリマー収着剤粒子１００を、１つ以上のガス状物質、例えば酸性ガスなどの反応性ガスを空気から除去できるように、空気、例えば移動空気の流れ（空気流の全体的な方向は、図１及び他の図において、ブロック矢印によって示す）に暴露させる任意の装置（apparatus又はdevice）である。
【００１７】
エアフィルタ及びフィルタ支持体
エアフィルタ１は、少なくとも１つのフィルタ支持体１０を備える。フィルタ支持体１０は、空気が移動している場合、移動空気によって収着剤粒子１００が脱落されないように収着剤粒子１００を保持しながら、収着剤粒子１００を空気に暴露させるように支持する、任意の構造体とすることができる。空気が移動している場合、空気は、層流中又は乱流中に個々の収着剤粒子に遭遇する場合がある、又は、例えば、収着剤粒子の集合を通過する流動様式の間を遷移する場合がある。１つの一般的な種類の実施形態において、フィルタ支持体１０は、図１の一般的な図に示すように、収着剤粒子１００が上に提供され（例えば、その主表面に付着され）、例えば空気の移動流が横断し得る、基材の形態をとる場合がある。この種のいくつかの実施形態において、フィルタ支持体１０は、収着剤粒子１００を、例えばフィルタ支持体に付着された（例えば、接着剤結合された）収着剤粒子として、保持する場合がある。別の一般的な種類の実施形態において、フィルタ支持体１０は、例えば図２の一般的な図に示すように、収着剤粒子をフィルタ支持体内に機械的に保持することによって、収着剤粒子１００を保持する場合がある。（換言すれば、このような実施形態において、収着剤粒子は必ずしもフィルタ支持体に付着されていない場合があるが、フィルタ支持体は、収着剤粒子がフィルタ支持体から脱落及び除去されるのを物理的に阻止することができる。）いくつかの実施形態において、収着剤粒子のフィルタ支持体への機械的保持と、付着（例えば結合）との組み合わせを用いる場合がある。
【００１８】
いくつかの実施形態において、エアフィルタ１は、収着剤粒子１００を有するフィルタ支持体１０であり得る（例えば、本質的にフィルタ支持体１０からなり得る。）（例えば、このようなフィルタ支持体の自立部品を、例えば室内空気清浄器内に取り付けることができる。）。他の実施形態において、エアフィルタ１は、任意の目的のため、所望により、（少なくとも１つのフィルタ支持体１０に加え）他の層を備える場合があり、かつ／又は、例えば、周囲フレーム、１つ以上の補強部材若しくは安定化部材、１つ以上のハウジング部品などの任意の他の補助的な構成要素を更に備える場合がある。様々な特定の例示的な実施形態及び配列を、本明細書において後に詳述する。
【００１９】
図１について説明したように、いくつかの実施形態において、フィルタ支持体は、主表面上に収着剤粒子１００が配置されている、例えば付着されている基材（非通気性又は通気性であり得る基材）の形態をとる場合がある。この種のエアフィルタは、例えば、その主表面に付着された収着剤粒子を保持する平面基材、収着剤粒子がその内表面に付着された中空管、又は、収着剤粒子が流動チャネルの内表面に付着された積層若しくは入れ子の微細構造化基材によって提供される流動チャネルの配列（例えば、Ｉｎｓｌｅｙへの米国特許第７９５５５７０号に記載の一般的な種類のもの）などを備える場合がある。いくつかの実施形態において、収着剤粒子１００は、例えば任意の工業規模の堆積プロセスにおいて統計学的に生じ得るような副次的な積層を除き、少なくとも実質的に単層として（例えば図１に示すように）、基材の表面上に提供することができる。
【００２０】
図２に関しては、フィルタ支持体という用語は、収着剤粒子１００を内部に保持するように設計され、容器の内部１３に空気を入れるための少なくとも１つの空気吸入口１１と、処理された空気を容器から排出させるための少なくとも１つの空気排出口１２とを含む、任意の容器を広範に包含する。この一般的な種類のこのような支持体は、収着剤粒子１００が、例えば１つ以上の射出成形されたハウジング部品から作製されたカートリッジハウジング内に保持されている、公知のフィルタカートリッジを含む場合がある。このようなフィルタカートリッジには、単一の空気吸入口及び／若しくは空気排出口が設けられる場合がある、又は、フィルタカートリッジハウジング内に多数の貫通孔が設けられ、空気吸入口若しくは空気排出口が集合的に設けられる場合がある。このような貫通孔は、収着剤粒子が貫通孔を通過するのを防止する適切なサイズであってもよく、かつ／又は、いくつかの実施形態において、収着剤粒子をカートリッジハウジング内に確実に保持するため、通気性保護層（例えば、スクリーン又はメッシュ）を設ける場合がある。いくつかの実施形態において、フィルタ支持体は、図１の設計のように、収着剤粒子に近接した（例えば、支持及び保持する）支持体の位置において、非通気性である場合がある（例えば、貫通孔を含まない場合がある。）。他の実施形態において、フィルタ支持体は、図２の設計のように、収着剤粒子に近接した支持体の位置において、通気性であり得る（例えば、１つ以上の貫通孔を含み得る。）。いくつかの実施形態において、容器の形態のフィルタ支持体（例えば、フィルタカートリッジ）は、例えば、共に組み立てられ、空気吸入口（複数可）及び空気排出口（複数可）を除き、非通気性であり得る、１つ以上の射出成形されたハウジング部品から構成される場合がある。このようなハウジング部品は、例えば、ポリアミド、ポリスチレン、ＡＢＳポリマー、ポリオレフィンなどから選択される熱可塑性若しくは熱硬化性ポリマー又はコポリマーから、好都合に作製することができる。このような容器はまた、例えば、１つ以上の弾性ガスケット、ラッチ、スプラッシュガード、コネクタ（例えば、カートリッジを、例えば個人用呼吸保護装置に連結するために必要な場合）などの補助的な構成要素を含む場合がある。
【００２１】
（例えば図２のように）容器の形態であるフィルタ支持体１０は、例えば射出成形部品から作製された剛性カートリッジの形態をとる必要は、必ずしもないことを強調しておく。むしろ、いくつかの実施形態において、このような容器は、例えば、２つの通気性の「壁」の形態をとることがあり、「壁」のうち少なくとも１つは比較的可撓性の材料（例えば、繊維ウェブ、穿孔又は微細孔可撓性ポリマーフィルムなどの多孔質基材）から作製され、収着剤粒子がこれら２つの壁の間に挟持されている。このような容器（概してフィルタ「カートリッジ」とも呼ばれる。）は、例えばパウチ又はサシェの形態をとる場合がある。いくつかの実施形態において、フィルタ支持体１０（例えば、容器の形態）は、ポリマー収着剤（例えば、本明細書において後述するような、酸塩基指示薬染料を含む収着剤）の変色を、人によって視覚的に評価することで、又は、センサによって信号を送ることでモニターできるように構成されている（例えば、光透過性である１つの壁の少なくとも１つの部分を含み得る。）。
【００２２】
フィルタ支持体という用語はまた、その上又は内部に収着剤粒子１００が配置されている、任意の多孔質の通気性材料を広範に包含する。（多孔質の通気性材料は、空気流が材料を通過できるように相互連結された内部多孔性を有する材料を意味し、例えば独立気泡発泡体とは区別される。）このような材料は、例えば任意の好適な種類の連続気泡発泡体材料であってもよい、又は、このような材料は、微多孔膜、例えば、転相膜、トラックエッチ膜（例えば、Ｗｈａｔｍａｎより商標名ＮＵＣＬＥＰＯＲＥで入手可能な様々な製品によって例示される種類のもの）、若しくは、伸長膨張した膜（例えば、Ｗ．Ｌ  Ｇｏｒｅ  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓより商標名ＧＯＲＥ−ＴＥＸで入手可能な様々な製品及びＣｅｌｇａｒｄ  ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎより商標名ＣＥＬＧＡＲＤで入手可能な様々な製品によって例示される種類のもの）であってもよい。この一般的な種類のフィルタ支持体１０は、例えば、上記のように、これらの間に空間を画定するように対で用いられることに限定されるものではないことが理解されよう。使用の特定の態様に関わらず、このようなフィルタ支持体１０は、いくつかの実施形態において、主平面を呈し、約８、５、３、又は１ｍｍ未満の厚さを呈し、少なくともシート状材料の主平面に少なくともほぼ垂直な方向に空気流がフィルタ支持体を通過できるように構成されているシート状材料の形態をとる場合がある。
【００２３】
上記の説明から、本明細書に開示のフィルタ支持体は、収着剤粒子を空気、例えば移動空気の流れに暴露することができる、任意の形態又は幾何学的形状の（かつ、例えば、無孔質基材、通気性ネット、若しくは多孔質発泡体などの単一体からなる、又は、フィルタカートリッジを集合的に形成する部品の、組み立てられた組み合わせから作製された）、任意の材料又は配列を、広範に包含することが理解されよう。いくつかの実施形態において、フィルタ支持体は、移動空気が、例えば、収着剤粒子を保持する支持体の主表面と少なくともほぼ平行に流動し得るように（例えば、図１の配列のように）構成することができる。いくつかの実施形態において、移動空気は、支持体の主表面に少なくともほぼ垂直に流動し得る（例えば、図２の配列のように）。いくつかの実施形態において、移動空気は、これら２つの両極端の中間の方向に流動し得る。いくつかの実施形態において、両方向及び／又はこれら２つの両極端の中間の方向の空気流が、例えばエアフィルタの異なる部分に生じ得る。
【００２４】
図３に例示的に示した一般的な種類の実施形態において、エアフィルタ１は、「ハニカム」１５の形態のフィルタ支持体１０を備える場合がある。当業者であれば、ハニカムを、空気流を通過させることができる多数の肉眼で見える貫通孔（through−apertures）を含み、開口（apertures）が、ハニカム構造の隔壁（壁）によって互いに分離されている、流動支持構造体として認識するであろう。（ここでは便宜上、ハニカムという用語を用いているが、当業者であれば、構造体が任意の形状の（例えば、正方形、三角形、円形などの開口を有する。）ものであってもよく、図３の例示的な設計に示した正六角形状に厳密に限定されるものではなく、若干不規則な外観を呈し得ることを理解するであろう。このようなハニカムは、かなり大きい直径又は相当直径（例えば１０〜１５ｍｍ）の貫通孔を含む場合が多く、例えばわずか数ｍｍ以下の直径又は相当直径の流動チャネルを含む場合が多い上記の積層微細構造化基材とは対照的である。ハニカムの壁は、例えば、成形又は押出成形されたプラスチック、板紙若しくは厚紙、金属などの任意の好適な材料から作製することができる。
【００２５】
いくつかの実施形態において、収着剤粒子がハニカムの開口を画定する内壁に付着される場合がある。しかしながら、いくつかの実施形態において、図３のように、ハニカムの開口に収着剤粒子を部分的又は少なくとも実質的に充填する（例えば、収着剤粒子の平均粒度、粒度分布、及び形状に応じ、充填挙動により許容される程度に）のが好都合な場合がある。このような場合、ハニカムには、ハニカムの貫通孔に空気流を流入及び排出させ、かつハニカムの貫通孔内に収着剤粒子を保持する、上流及び下流の通気性基材（例えば、好適なメッシュ又はスクリーン）を設けることができる。（図３の例示的なハニカムにおける空気流の方向は、円／点矢印で示すように、平面外を向いている。）いくつかの実施形態において、収着剤粒子は、例えば粒子がわずかに動ける又は移動できるように、開口内にゆるく充填してもよい。他の実施形態において、例えば、開口内での粒子の移動又は沈降を最小限に抑えるように、収着剤粒子を相互に結合してもよい（例えば、ガス状物質を捕集する粒子の能力に影響を及ぼすような、粒子を許容できないほど閉塞させる量ではなく、粒子が接触点で互いに結合するのに十分な量で、接着剤、熱活性化結合剤などを用いることによる。）。換言すれば、いくつかの実施形態において（必ずしもハニカムでの使用に限定されるものではなく）、収着剤粒子１００は、個々の粒子として提供されるのではなく、共に結合された粒子の集合体によって集合的に提供される、一体構造の通気性ブロック（任意の所望のサイズ及び形状のもの）の形態で提供される場合がある。このような一体構造を製造する例示的な方法（この場合もやはり、任意の所望のエアフィルタに組み込む、例えば、カートリッジ若しくはキャニスタなどの容器に嵌合するために、又は、例えば呼吸マスクの層を形成するために、任意の好適なサイズ及び形状を有し得る。）は、例えばＢｒａｕｎへの米国特許第５０３３４６５号に説明されている。収着剤粒子同士を結合し、特に、少なくとも半可撓性である（したがって、例えば、可撓性呼吸マスクでの使用に特に好適であり得る。）構造体を製造する方法は、例えばＳｅｎｋｕｓへの米国特許第６３９１４２９号に説明されている。
【００２６】
当業者であれば、いくつかの上記の実施形態の間（例えば、収着剤粒子が中空管内に提供されたものと、積層微細構造化基材によって画定されたチャネル内に提供されたものと、ハニカムの開口内に提供されたものとの間）に、確固とした境界線は必ずしも存在し得ないことを理解するであろう。このような設計及び配列、並びにこれらの組み合わせの全てが、本明細書に開示の、１つ以上のフィルタ支持体を備えるエアフィルタの一般的な概念の範囲内に包含される。なお、いくつかの実施形態において、本明細書に開示のエアフィルタ１は、例えば充填層を形成するように、任意の好適な容器（例えば剛性又は少なくとも半可撓性である、任意の幾何学的形態でかつ任意の材料から作製されたもの）の内部に部分的に充填された、又は、少なくとも実質的に充填された収着剤粒子を有し得ることに、特に留意されたい。いくつかの実施形態において、このような容器は、中空管、例えば、Ｄｒａｅｇｅｒ管と呼ばれることが多いガス検知管に類似した管の形態をとる場合がある。
【００２７】
いくつかの実施形態において、フィルタ支持体１０は、図４の例示的な一般的な図に示すように、空気流を通過させる多数の貫通孔２２を有する薄いシート状材料を含む場合がある。様々な実施形態において、フィルタ支持体１０は、任意の好適なネット、メッシュ、スクリーン、スクリム、織布又は編物材料、溶融紡糸材料、微細孔フィルムなどの形態をとる場合がある。ネットという用語は、フィラメント（又は、概して、貫通開口の間の中実材料の層）の比較的少ない層（５つ以下、多くの場合、図４のように単層）から構成される、任意のこのような材料を記述する際、便宜上本明細書において用いられる。多くの場合、このようなフィラメント（又はシート状フィルタ支持体材料、例えば微細孔フィルムの中実部分）は、直径又は相当直径が比較的大きい（例えば、０．１、０．２、又は０．５ｍｍ以上）。このようなネットは、任意の好適な材料、例えば有機ポリマー、無機材料（例えば、ガラス又はセラミック）、又は金属若しくは合金から構成され得る。
【００２８】
このような実施形態において、空気流は、主として、ネットの中実部分２１（例えばフィラメント）の間の貫通孔２２を通して発生し得る。その結果、空気流は、支持体に少なくともほぼ垂直に方向付けられるが、所望により、空気流はネットに少なくともほぼ平行に発生する場合がある。ネットを通過するほぼ垂直な空気流の場合、収着剤粒子を、（図４のように）ネットの上流側２３に配置するのが好都合な場合がある。しかしながら、所望により、収着剤粒子を、ネットの下流側２４に配置してもよい。特定の実施形態において、収着剤粒子をネットの両側に配置してもよい。いくつかの実施形態において、図１及び４の例示的な実施形態におけるように、収着剤粒子を有するネット（又は、概して、任意の十分に通気性の基材）が、「開放面」として用いられる場合がある。他の実施形態において、十分に通気性である二次保持層（例えば、ネットの第２の層、又は繊維ウェブの層、微多孔性膜など）を収着剤粒子の上に配置し、収着剤粒子を適所に保持するのを補助してもよい。（換言すれば、収着剤粒子は、ネットと二次保持層との間に挟持されている場合がある。）
【００２９】
多くの実施形態において、収着剤粒子１００は、例えば、ネットの一方の少なくとも１つの主表面上に提供された接着剤、例えば感圧接着剤、ホットメルト接着剤、エポキシ接着剤など２８を介し、ネットの中実材料（例えば、フィラメント）に結合、例えば接着剤結合され得る。収着剤粒子はそれぞれ、例えば単一のフィラメントに結合され得る、又は、複数のフィラメントに結合され得る。フィラメントの平均直径、及びフィラメントの間の貫通孔の平均サイズは、所望により、収着剤粒子の平均粒度を考慮して選択することができる。様々な実施形態において、このようなネットは、例えば０．２ｍｍ〜約２．０ｍｍの範囲の平均フィラメント径を呈し得る。様々な実施形態において、ネットの開口は、例えば、最短寸法約０．５ｍｍ〜最長寸法約５ｍｍの範囲であり得、収着剤の粒度を考慮して選択され得る。具体例としては、約１〜２ｍｍの範囲の開口を有するネットは、８×２０メッシュの範囲の粒度を呈する収着剤との使用に非常に好適であり得る。本明細書に開示の使用に好適であり得る例示的なネットとしては、Ｄｅｌｓｔａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓより入手可能な様々な製品、例えば、商標名ＫＸ２１５Ｐ、Ｒ０４１２−１０ＰＲ、ＲＢ０４０４−１０Ｐ、Ｎ０２０１４−９０ＰＰ、ＲＢ０４０４−２８Ｐ、Ｎ０３０１１−９０ＰＰ、及びＴＫ１６−ＳＢＳＨで入手可能な製品が挙げられる。
【００３０】
特定の実施形態において、好適な感圧接着剤２８がネットの主表面上に提供される場合がある（換言すれば、感圧接着剤は、ネットのその主表面を集合的に提供するフィラメントの表面上に提供される場合がある）。これは、例えば、感圧接着剤前駆体をネット上にコーティングした後、前駆体を感圧接着剤に変換することによって実施され得る。前駆体は、例えば、有機溶媒（複数可）溶液、エマルジョン、ホットメルト組成物などであり得る。このような前駆体は、例えば、乾燥によって溶媒及び／又は水を除去することにより、冷却してホットメルト組成物を固化させることによるなどして、変換することができる。堆積及び変換は、（フィルタの通常使用において空気流がネットを通過しないことになっている場合を除き）ネットの貫通孔の許容できない充填又は目詰まりを回避するように実施しなくてはならない。
【００３１】
いくつかの実施形態において、ネット上に配置されている粒子は、（例えば機械的な絡み合いによってではなく）主として、例えば接着剤結合によってネットに付着され得ることが理解されよう。いくつかの実施形態において、収着剤粒子は、少なくとも実質的に単層の形態で、フィルタ支持体上に存在し得る。他の実施形態において、収着剤粒子は、多層（例えば、収着剤粒子の第１層をネットの主表面に接着剤結合し、追加の接着剤を収着剤粒子の第１層の上に適用し、より多くの収着剤粒子を堆積させ、このプロセスを繰り返し、任意の所望の深さの収着剤粒子の集合を構築することによって作製される。）に存在し得る。
【００３２】
いくつかの実施形態において、フィルタ支持体１０は、図５の例示的な実施形態に示すように、多くの場合互いに絡み合い、多くの場合多数の「層」（例えば、５層超）に存在する多数の繊維から構成されるシート状材料を含む場合がある。繊維ウェブという用語は、任意のこのような材料を記述する際、便宜上本明細書において用いられる。当然のことながら、多くのこのような繊維ウェブのランダム性のため、繊維は、必ずしも、また、多くの場合、個別の層（例えば、互いから剥離することができる層）には存在し得ないことが理解されよう。しかしながら、これは、このようなウェブの厚さ（深さ）を、（図５のように）ウェブの第１の主表面４３からウェブの第２の主表面４４に通過する際、例えば５つ以上の別個の繊維又は繊維の区画に遭遇すれば、容易に明らかとなろう。このような繊維配列を呈する任意の材料は、本明細書で用いられる繊維ウェブの定義の中に入る。
【００３３】
このような繊維は、直径又は相当直径が比較的小さい（例えば、１００、８０、６０、４０、２０、１０、５、又は２μｍ未満）場合が多い。当然のことながら、様々な直径の繊維の混合物を用いてもよい。このような繊維ウェブは、任意の好適な種類のウェブ、例えば、繊維が比較的ランダムに配列されている不織布ウェブであり得る（例えば、カードウェブ及び特定の種類の繊維堆積方法において発生し得るような、部分量の繊維配列は除く。）。あるいは、このような繊維ウェブは、繊維が十分な数の層で提供されている、編物又は織布ウェブから構成される場合がある。典型的には、空気は、ウェブの多数の繊維の間の間隙空間を通過することによってウェブ中を流動し、多くの場合、このような空気流は、図５のように、繊維ウェブの主平面に少なくともほぼ垂直に方向付けられる。しかしながら、所望により、繊維ウェブの主平面に少なくともほぼ平行に空気流が発生する場合がある。このような繊維ウェブの繊維は、（ウェブが、加工及び取り扱いに十分な機械的完全性を有するように）任意の好適な方法で、互いに結合することができる。このような結合方法は、例えば、水流交絡、ニードルパンチ、カレンダー加工などから選択され得る。いくつかの実施形態において、繊維は、自発的に互いに結合され得る。すなわち、繊維は、オーブン内で得られるような高温において、又は点結合若しくはカレンダー加工におけるような固体の接触圧を加えずに、いわゆるスルーエアボンダーによって結合される。特定の実施形態において、繊維は、Ｆｏｘへの米国特許第７９４７１４２号に記載の一般的な種類の自発結合法を用いて結合させることができる（加熱空気の流れを繊維の集合の中に通過させた後、強制的にクエンチさせる。）。又は、１つ以上のバインダー（繊維、固体粒子、水性エマルジョンなどの形態）を加えた後に活性化し（例えば加熱により）、繊維同士を結合し、最終的なウェブを形成してもよい。このような結合操作（繊維の絡みによって主として機械的に達成される、又は、繊維の融着及び／又は加えられたバインダーを用いて達成される。）は、以下に説明するように、収着剤粒子をウェブ上に結合する役割を更に果たす場合がある。
【００３４】
いくつかの実施形態において、図４のネット上の粒子の配列とある程度同様に、収着剤粒子を、繊維ウェブの主表面（例えば、上流の主表面）上に主として又は限定して、堆積させる場合がある。いくつかの実施形態において、収着剤粒子の少なくともいくつかが、少なくとも部分的に繊維質ウェブの内部に貫入している場合がある。（これは、例えば図４のようなフィラメントの単層によってもたらされるネットの状態、すなわち、支持体が収着剤粒子が貫入できる「内部」をほとんど又は全く呈していない場合とは対照的である。）いくつかのこのような実施形態において、収着剤粒子は、主として、収着剤粒子がその上又は内部に堆積された、主表面に近接した繊維ウェブの領域に見出すことができる。しかしながら、多くの実施形態において、粒子が表面上に残存する、又は、繊維ウェブの内部に短い距離だけ貫入するように、粒子が一方の表面上に例えば堆積されるのではなく、収着剤粒子１００が、（図５の例示的な実施形態に示すように）繊維ウェブの厚さ全体に広く分散されるのが望ましい場合がある。収着剤粒子がウェブの内部全体に広く（例えば、ランダムに）分散された繊維ウェブを形成する好適な方法は、本明細書において後述する。
【００３５】
特定の実施形態において、繊維ウェブフィルタ支持体は、不織布ウェブであり得る。定義によると、不織布繊維ウェブは、例えば織布若しくは編物、又は微細孔フィルムを包含しない。このようなウェブは、任意の好適な方法で製造することができ、任意の好適な種類のものとすることができる。例えば、このような不織布ウェブは、カードウェブ；湿式ウェブ（例えば製紙プロセスによって製造される。）；例えば、公知のＲａｎｄｏ−Ｗｅｂｂｅｒプロセスなどの従来のエアレイプロセスによって製造された、若しくは、Ｌａｌｏｕｃｈへの米国特許第８８３４７５９号に記載の重力レイプロセスなどの専用プロセスによって製造された、乾式ウェブ；又は溶融紡糸ウェブ（例えばスパンボンドウェブ、スパンレースウェブなど）であり得る。（特定の例えばスパンボンドウェブ又はスパンレースウェブは、例えば形成される繊維の深さによって、繊維ウェブではなく、ネットとして適している場合があることが理解されよう。）特定の実施形態において、不織布ウェブはメルトブローンウェブであり得、そのプロセス及び得られるウェブは、当業者には公知である。これらの様々な材料の層の任意の組み合わせ（不織布ウェブではない層との組み合わせを含む）を用いることができる。繊維は、任意の好適な材料、例えば、熱可塑性有機繊維（例えば、ポリオレフィン繊維、セルロース繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維など）、無機繊維（繊維ガラス又はセラミック繊維など）、金属繊維などから作製され得る。
【００３６】
収着剤粒子は、多孔質材料、例えば不織布ウェブなどの繊維ウェブ上及び／又は内部に提供され、任意の好適な方法により、本明細書に開示のエアフィルタのフィルタ支持体を形成することができる。いくつかの実施形態において、収着剤粒子は、あらかじめ存在する繊維ウェブ上又はその中に堆積されている場合がある。例えば、いくつかの実施形態において、不織布ウェブは、接着性繊維及び／又は非繊維状バインダー（非繊維状バインダーは、例えば粒子、エマルジョン又はラテックスなどの形態をとり得る。）などの、１つ以上の結合構成成分を含む場合がある。ウェブは、このような結合構成成分（複数可）を軟化及び活性化する温度まで加熱することができ、次いで、収着剤粒子を不織布ウェブの主表面上に堆積させ、主表面に結合させることができる。多数のこのようなプロセスにより、収着剤粒子は、優先的に、収着剤粒子が堆積された不織布ウェブの主表面上又は主表面に近接して存在することとなり得ることが理解されよう。所望により、このようなプロセスを複数回繰り返し、連続層同士を結合し、内部に収着剤粒子を含む多層製品を形成することができる。
【００３７】
他の実施形態において、収着剤粒子を、ウェブの製造プロセス中に、不織布ウェブ中に導入してもよい。例えば、不織布ウェブがメルトブローにより製造される場合、収着剤粒子を、初期繊維の流動する流れに導入するのが好都合な場合がある（初期繊維という用語は、繊維となる固化を開始した可能性のある、若しくは、繊維となる固化を開始した可能性のない、又は、繊維となる固化を完了した可能性のある溶融流を指す。）。このような操作を実施する一般的な方法はＦｏｘへの米国特許出願公開第２０１２／０２７２８２９号に開示されており、本明細書に参照により組み込まれる。初期繊維は、初期繊維が少なくともわずかに粘着性（接着性）である状態で、（例えば、一時的な捕集表面上に、又は、フィルタ支持体の一部として残存する二次ウェブ上に）堆積させてもよい。このような配列により、メルトブローン不織布ウェブの繊維の少なくともいくつかを、収着剤粒子に結合させる（例えば、融着させる）ことができる。このようにして、内部に収着剤粒子を含むメルトブローンウェブを単一の操作で製造することができる。
【００３８】
当然のことながら、他の方法を用い、繊維がウェブとして捕集される前に、収着剤粒子を繊維の混合物中に導入することもまた可能である。例えば、収着剤粒子を、ウェブ形成プロセス（例えば、上記の重力レイウェブ形成プロセス）に投入される繊維と混合し、収着剤粒子を内部に含む繊維の集合体を形成することができる。このような手法は、繊維の集合体を加熱し、繊維同士を結合し、ウェブを形成し、かつ／又は収着剤粒子をウェブ中に結合できるように、投入された材料にバインダー（繊維の形態で、又は、粒子、エマルジョンなどの非繊維状バインダーとして）を加えることを含む場合がある。１つ又は複数のいずれの手法を用いる場合であっても、収着剤粒子が繊維ウェブ中又は繊維ウェブ上に結合される主要機構は、繊維同士を結合してウェブを形成するのに用いられる結合機構と同一である、又は、異なる場合がある。
【００３９】
特に、メルトブローン繊維ウェブについては、様々な繊維形成ポリマー材料が、このような繊維の形成に用いられ得る。少なくともいくつかの繊維は、不織布ウェブの製造に用いられる条件下（例えば、メルトブロー条件）で十分な結合（接着）性を呈する材料から作製され得る。例としては、ポリウレタンエラストマー材料、ポリブチレンエラストマー材料、ポリエステルエラストマー材料、ポリエーテルブロックコポリアミドエラストマー材料、ポリオレフィン系エラストマー材料（例えば、商標名ＶＥＲＳＩＦＹでＤｏｗより入手可能なもの）、及びエラストマースチレンブロックコポリマー（例えば、商標名ＫＲＡＴＯＮでＫｒａｔｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）より入手可能なもの）などの熱可塑性樹脂が挙げられる。少なくとも１つの暴露された繊維の表面（例えば、コアシース繊維のシース部分）が十分な接着性を示す、多成分繊維（例えば、コアシース繊維、分割可能又は並行複合繊維、及びいわゆる「海中の島」繊維）もまた、用いることができる。
【００４０】
いくつかの実施形態において、収着剤粒子１００に結合可能な繊維は、メルトブローンウェブに存在する唯一の繊維であり得る。他の実施形態において、他の繊維（例えば、収着剤粒子の結合には、いかなる程度であっても有意には関与しない。）は、例えば十分な接着性繊維が存在する限り、存在してもよい。様々な実施形態において、接着性繊維は、少なくとも約２重量％、少なくとも約４重量％、及び少なくとも約６重量％のメルトブローン不織布ウェブを含み得る。更なる実施形態において、接着性繊維は、約２０重量％以下、約１７重量％以下、約１５重量％以下のメルトブローン不織布ウェブを含み得る。ウェブ中に存在する任意の非接着性繊維は、任意の好適な種類及び組成のものでもよく、例えば、公知のポリエステル繊維のいずれかを用いることができるのと同様に、公知のポリオレフィン繊維（例えばポリプロピレン、ポリエチレンなど）のいずれかを、用いることができる。少なくともいくつかの実施形態において、不織布ウェブは、いずれの種類の、いずれの加えられたバインダーも、本質的に含まない。すなわち、このような場合、収着剤粒子の本質的に全ての結合（収着剤粒子をメルトブローン不織布ウェブ中で保持する。）は、接着性繊維によって行われる。したがって、このような実施形態において、粒子又は粉末など、ラテックス、エマルジョン、懸濁液、又は溶液などの液体などの形態のバインダーの存在は排除される。
【００４１】
上記の説明は、収着剤粒子への繊維の結合が、粒子を不織布ウェブ内に保持するために少なくとも部分的に用いられる方法に関連していることが理解されよう。繊維内の収着剤粒子の物理的な絡み合いはまた、収着剤粒子を不織布ウェブ内に保持するのを補助することもできる。いくつかの実施形態において、二次通気層（例えばスクリム又はフェーシング）を、不織布ウェブの１つ以上の主表面に適用し（例えば、結合し）、収着剤粒子のいずれかが主表面から脱落する可能性を最小限に抑えることができる。実際に、いくつかの実施形態において、メルトブローンウェブを作製する作用でメルトブローンウェブが二次ウェブに結合されるように、メルトブローン不織布ウェブを形成する初期繊維を（初期繊維の流れに組み込まれる収着剤粒子と共に）、二次ウェブ（例えば、スクリム又はフェーシング）の主表面上に堆積させるのが好都合な場合がある。
【００４２】
いくつかの実施形態において、エアフィルタ１は、少なくとも１つの濾材４０を備え得る。濾材は、収着剤粒子１００を保持し、収着剤粒子１００を空気に暴露させることができるフィルタ支持体１０であり、これに加え、濾材は、移動空気から有意な量の微細粒子（すなわち、平均直径が１００ミクロン以下の粒子）を濾過することができる特定の種類のフィルタ支持体である。濾材４０は、通気性ネットワーク構造（ここで、通気性ネットワーク構造中又は通気性ネットワーク構造上には、通気性ネットワーク構造中を移動する空気流に収着剤粒子を暴露するように、収着剤粒子を組み込むことができる。）をもたらすことができ、更にそれ自体が微細粒子を濾過することができる、任意の材料を含み得る。このような濾材は、例えば、メルトブローンウェブ及び／又は帯電ウェブである不織布ウェブであり得る。
【００４３】
説明したように、濾材は、有意な量の微細粒子（直径１００μｍ以下）を捕集することができる。特定の実施形態において、濾材は、例えば１０μｍ以下の範囲、又は２．５μｍ以下の範囲の有意な量の微粒子を捕集することができる。特定の実施形態において、濾材はＨＥＰＡ濾過の実施が可能であり得る。下記の通り、エレクトレット（帯電）材料の使用により、例えば微粒子濾過又はＨＥＰＡ濾過を実施する能力を実質的に高められ得ることが理解されよう。様々な実施形態において、濾材４０は、約８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０、又は５未満の透過百分率（本明細書では、フタル酸ジオクチルをチャレンジ材料（challenge material）として用い、Ｆｏｘへの米国特許第７９４７１４２号に記載の方法を用いて試験するものと規定する）を呈し得る。概してフィルタ支持体に関して本明細書で記載されている全てのプロセス（例えば、繊維結合、帯電、プリーツ加工など）、パラメータ及び特徴付けを、特に濾材に適用することができる。
【００４４】
いくつかの実施形態において、フィルタ支持体として（又は、特に、濾材として）用いるための不織布ウェブ（例えば、メルトブローン不織布ウェブ）は、静電的に帯電している繊維を含み得る。このような繊維の帯電は、任意の好適な方法により、例えば、Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄへの米国特許第５４９６５０７号に教示されているように、又はＳｅｂａｓｔｉａｎへの米国特許出願公開第２００９／０２９３２７９号に教示されているように、水を用い、電荷を不織布ウェブに付与することにより、行うことができる。不織布エレクトレットウェブはまた、Ｋｌａａｓｅへの米国特許第４５８８５３７号に記載のようにコロナ帯電によって、又は、Ｂｒｏｗｎへの同第４７９８８５０号に記載のように機械的手法を用いて電荷を付与することによって、製造することができる。このような手法の任意の組み合わせを用いてもよい。繊維は、不織布ウェブに形成される前に、又は、不織布ウェブが形成された後に帯電してもよい。（いずれの場合も、プリーツ加工する場合には、任意のこのような帯電は、エアフィルタ材をプリーツ加工する前に、好都合に実施することができる。）エアフィルタが（下記のように）フィルタ支持体１０とは異なる層である粒子濾過層を備える場合、このような粒子濾過層は、所望により、例えば上記の手法のいずれかによって、帯電させてもよい。
【００４５】
フィルタ支持体（自立型、又は多層アセンブリの一部）をプリーツ加工する場合、プリーツの形成及びプリーツ間隔は、Ｓｉｖｅｒｓｓｏｎへの米国特許第４７９８５７５号、Ｓｉｖｅｒｓｓｏｎへの同第４９７６６７７号、及びＷｅｎｚへの同第５３８９１７５号に開示のものを含む、任意の好適な手法を用いて実施することができる。有用であり得るプリーツ加工手順は、例えばＤｕｆｆｙへの米国特許第７２３５１１５号にも記載されている。（しかしながら、少なくともいくつかの実施形態において、スコアリングプロセスによって収着剤粒子の少なくともいくつかが粉砕されることがあるので、スコアプリーツ加工の使用は回避してもよいことが理解されよう。）様々な実施形態において、プリーツ加工されたエアフィルタ支持体は、２．５センチメートル当たり約０．５〜約５個のプリーツを含み得る。より具体的には、プリーツ間隔は、例えば約６、８、１０、又は１２ｍｍ〜約５０、４０、３０、２０、又は１５ｍｍであり得る。様々な実施形態において、プリーツの高さは、例えば約１５、２０、２５、又は３０ｍｍ〜約１００、８０、６０又は４０ｍｍであり得る。
【００４６】
エアフィルタ１は、単層からなるフィルタ支持体１０（定義によると、少なくともいくつかのポリマー収着剤粒子１００を支持する。）を備えてもよい、又は、フィルタ支持体１０の多層（例えば、各層は、少なくともいくつかのポリマー収着剤粒子１００を有する。）がエアフィルタ１に存在してもよい。特に、フィルタ支持体（複数可）１０自体が、本明細書で定義されるようなエアフィルタ材でない場合、エアフィルタ１は、ポリマー収着剤粒子１００を含まない１つ以上の粒子濾過層（例えば、微細粒子、微粒子の濾過、及び／又はＨＥＰＡ濾過が可能である。）を、（少なくとも１つのフィルタ支持体層１０に加え）含むことができる。このような粒子濾過層は、所望により静電的に帯電していてもよく、様々な実施形態において、約８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０、又は５未満の透過百分率を呈し得る。（粒子という用語は、例えばエアロゾル、粉塵、霧、煙霧、煙、カビ、細菌、胞子、花粉などを広範に包含する。）特定の実施形態において、このような粒子濾過層は、例えば、Ｆｏｘへの米国特許第８２４０４８４号に記載の種類の高ロフトスパンボンド不織布ウェブであってもよく、８％未満〜約４％のソリディティを有し、捲縮繊維、空隙形成繊維及び複合繊維を実質的に含まない溶融紡糸繊維から構成される。
【００４７】
任意の粒子濾過層が存在するか否かにかかわらず、エアフィルタ１は、例えば、カバー層、粗プレフィルタ、担体層、皮膚接触層として機能し、機械的支持又は剛性などをもたらす、１つ以上の二次層（例えば、スクリム、ネット、カバーなど）を、（少なくとも１つのフィルタ支持体層１０及び場合により備えられる任意の粒子濾過層に加え）備える場合がある。すなわち、概して、フィルタ支持体層１０の特定の種類、構成又は構造に関係なく、このようなフィルタ支持体層を、エアフィルタ１を集合的に提供することができる多層通気性アセンブリ（積層体）の１つの層として提供することができる。任意のこのような多層積層体には、当然のことながら、本明細書に記載のように、プリーツ加工、フレーム加工などを施すことができる。
【００４８】
本明細書に開示の収着剤粒子（例えば、不織布繊維ウェブ内に分散されたもの、基材の表面上に配置されたもの、受け部（複数可）に充填され、例えば充填層を形成するものなど）は、任意の二次収着剤粒子と組み合わせて用いることができ、空気中に存在する任意の所望の成分（例えば有害ガス／蒸気）を捕集するように構成される。いくつかの実施形態において、このような二次収着剤粒子は、例えば、ポリマー収着剤粒子１００の上流又は下流にある別の層に存在してもよい。他の実施形態において、収着剤粒子１００及び任意の所望の二次収着剤粒子（複数可）を共に混合してもよい。二次収着剤粒子（別の層で用いられる、又は、ポリマー収着剤粒子１００と混合した混合物として用いられる。）は、例えば、活性炭、アルミナ及び他の金属酸化物、粘土、ホプカライト、イオン交換樹脂、分子ふるい及びゼオライト、シリカ、炭酸水素ナトリウム、並びにこれらの材料のいずれかの組み合わせなどから選択することができる。特定の実施形態において、二次収着剤粒子（例えば活性炭）は、例えば任意の所望の金属塩又は化合物を好適に含浸させた含浸収着剤粒子であってもよい。二次収着剤粒子としての使用に好適であり得る様々な粒子（含浸粒子を含む。）は、Ｂｉｌｌｉｎｇｓｌｅｙへの米国特許出願公開第２０１５／０３０６５３６号に詳述されており、この目的のために、その全容が参照により本明細書に組み込まれる。これらの粒子のいずれかの任意の組み合わせを用いてもよい。
【００４９】
いくつかの実施形態において、本明細書に開示の収着剤粒子１００を有するエアフィルタ１を、エアフィルタ１とは別に設けられた二次エアフィルタと組み合わせて用いてもよい。いくつかの実施形態において、エアフィルタ１及び二次エアフィルタを、空気処理装置の異なる領域に取り付けてもよい。（例えば、エアフィルタ１及び二次エアフィルタはそれぞれフレーム付きエアフィルタであってもよく、それぞれが、例えば室内空気清浄器に別々に挿入されていてもよい。）あるいは、エアフィルタ１及び二次エアフィルタを、例えば空気処理装置に取り付ける前に、共に組み立ててもよい（また、例えば、互いに連結させてもよい。）。エアフィルタ１は、例えば、二次エアフィルタの上流又は下流に配置することができる（エアフィルタ１が上流にある場合、エアフィルタ１は、例えば二次フィルタのプレフィルタとして機能し得る。）。いくつかの例示的な実施形態において、二次エアフィルタは、例えば微粒子を捕集するように構成されてもよく、例えば約８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０、又は５未満の透過百分率を呈し得る。
【００５０】
本明細書に開示の収着剤粒子１００を有するフィルタ支持体１０は、任意の好適な最終用途用に構成された、任意の種類のエアフィルタ１に用いることができる。具体例としては、フィルタ支持体１０は、例えば、個人用呼吸保護装置、又はその一部であるエアフィルタに用途を見出すことができる。フィルタ支持体１０は、マスク本体に流体連結可能なフィルタカートリッジの形態をとることができ、個人用呼吸保護装置（例えば、使い捨てのフィルタカートリッジと、使用者の顔に適合するように形状化されて保持される部分であるマスク本体と、適切な時期にマスク本体に取り付けられる交換フィルタカートリッジ）を提供することについては、既に説明した。他の実施形態において、フィルタ支持体１０を、「濾過フェースピース」呼吸マスク６０に組み込むことができる。この一般的な種類の製品では、マスク本体自体が、濾過機能を提供する。すなわち、マスク本体を、装着可能なフィルタカートリッジなどと共に用いる呼吸マスクとは異なり、濾過フェースピース呼吸マスクは、フィルタカートリッジの取り付け又は交換の必要がないように、マスク本体全体の大部分又は本質的に全てにわたって存在する濾過層（複数可）を有するように設計されている。（すなわち、濾過フェースピース呼吸マスクでは、マスク本体自体が、それに取り付けられた１つ以上のカートリッジに依存せずに、濾過機能を行う。濾過フェースピース呼吸マスク６０は、多くの場合、２つの構成、すなわち、図６の例示的な図に示すような成形品（例えば、使用者の顔に適合するようにほぼカップ状に形状化されたもの）、及び、平坦又はほぼ平坦な状態で供給することができ、後に開いて広げ、図７の例示的な図に示すように、使用者の顔に適合させることができる、平坦折り畳み式のもののうちの１つで提供される。
【００５１】
このような呼吸マスク（例えば、平坦折り畳み式又は成形された呼吸マスク）６０は、任意の所望の補助層（例えば、１つ以上のカバー層、補剛層、プレフィルタ層など）及び構成要素（例えば、１つ以上の排気弁、取り付けバンド又はストリング、ノーズピースなど）を備え得る。平坦折り畳み式呼吸マスクで用いられる場合、フィルタ支持体１０は、比較的可撓性の層の形態（例えば、材料をより容易に折り畳めるように設けられた１つ以上の選択的な折り目６３を有する。）をとる場合が多い。フィルタ支持体１０が成形された呼吸マスク（折り畳み可能には設計されていない。）で用いる場合、フィルタ支持体１０は、例えば幾分半剛性の材料であってもよい（ただし、多くの成形されたカップ状の呼吸マスクでは、剛性のほとんどが、濾過層（複数可）とは別の補剛層によってもたらされるため、このような製品で用いるためには、フィルタ支持体１０は、厳密に剛性又は半剛性でなくてもよいことに留意されたい。）。
【００５２】
上記の用途は、主として、いわゆる「負圧」呼吸マスクのカテゴリーに入る、すなわち、空気を移動させるための原動力が、別途設けられた電動ファンではなく、使用者の呼吸である製品であることが理解されよう。このような負圧呼吸マスクは、例えば、フルフェース呼吸マスク、ハーフフェース呼吸マスク、及びフード（例えば、避難フード、スモークフードなど）として構成されることが多い。このような製品は全て、本明細書で用いられる負圧呼吸マスクという用語によって包含され、フィルタ支持体１０は、任意のこのような製品と共に用いることができる。
【００５３】
他の実施形態において、フィルタ支持体１０は、空気を移動させるための原動力が電動ファン又は送風機である呼吸マスクで用いることができる。このような製品は、例えばＰＡＰＲ（動力式空気清浄呼吸マスク）を含み得る。このような製品において、フィルタ支持体１０（概して、エアフィルタ１）は、使用者の顔又は頭部に近接して配置してもよい、又は、遠隔配置（例えば、ベルト付きのハウジングの受け部に配置する。）としてもよい。
【００５４】
図８の例示的な実施形態に示すようないくつかの実施形態において、フィルタ支持体１０（例えば、プリーツ加工されているもの又はされていないもの、及び粒子濾過層などの他の層を含むもの又は含まないものなど）を、周囲フレーム７０（例えば補剛フレーム又は支持フレーム）を含むエアフィルタ１に組み込むことができる。周囲フレーム７０は、例えば、フィルタ支持体の周縁領域の周囲に配置することができる。フレームに好適な材料としては、チップボード、又は板紙、合成プラスチック材料及び金属が挙げられる。好適なフレーム構造体は、例えば、Ｐｉｔｚｅｎへの米国特許第６１２６７０７号の図１〜４に示された「ピンチ」フレーム構造体、上記の’７０７号特許の図５及び６に示された「ボックス」フレーム構造体、上記の’７０７号特許の図７〜１１に示されたハイブリッドフレーム構造体、Ｓｕｎｄｅｔへの米国特許第７５０３９５３号に開示のフレーム構造体のいずれか、及びＤｕｆｆｙへの同第７２３５１１５号に開示のフレーム構造体のいずれかから選択することができる。任意のこのようなフレームは、任意の好適な方法、例えば熱融着、室温接着剤などにより、フィルタ支持体に取り付けることができる。
【００５５】
フィルタ支持体１を備えるエアフィルタ１０（フレーム付き又はフレームなし）は、任意の好適な動力式空気処理システム、例えばＨＶＡＣシステムにおいて（例えば、住宅、オフィスビル、小売施設などで用いられることが多い、強制空気加熱、冷却、及び／又は加熱／冷却システムにおいて）、移動空気を濾過するために有利に用いることができる。このようなフィルタはまた、室内空気清浄器、自動車（例えば自動車の車内空気濾過など）、クリーンルーム、手術室などに用途を見出すことができる。いくつかの実施形態において、エアフィルタ１（例えば、フィルタカートリッジの一部として）を、上記のように、動力式空気清浄呼吸マスクの空気通路に挿入してもよい。このような使用のいずれか又は全てにおいて、エアフィルタ１はフレーム付きエアフィルタでなくてもよいが、多くのこのような使用において、エアフィルタ１がフレーム付きエアフィルタであることが有利であり得る。
【００５６】
上記の説明は、好適なフィルタ支持体１０上にポリマー収着剤粒子１００を提供し、エアフィルタ１を提供し、支持された収着剤粒子が空気に暴露されるようにエアフィルタを配置する方法に関する（空気という用語は広範に用いられ、任意のガス又はガス状混合物、例えば窒素、除湿窒素若しくは空気、酸素富化空気、麻酔ガス若しくはガス混合物を含む空気などを包含する。）。多くの実施形態において、収着剤粒子が暴露される空気は、移動空気流の形態である。ある場合（「能動」濾過と呼ばれることがある。）、このような移動空気は、電動式送風機、ファンなどによって移動させることができる。他の場合（「受動」濾過と呼ばれることがある。）、このような移動空気は、任意の電動式機構によってではなく、例えば人の呼吸によって移動させることができる。用語「受動」濾過はまた、エアフィルタ１が、例えば周囲雰囲気中で、流れ、渦などに暴露される状態を包含する。このような流れ及び渦は、例えば、風（例えば窓スクリーンの形態で設けられたフィルタ支持体１０の外表面に対して衝突されるような場合がある。）の形態をとる場合がある。又は、屋内環境において、このような流れ及び渦は、例えば建物の室内で（例えば開閉するドア、動作する人などにより）定期的に発生する対流、ランダムな空気流の形態をとる場合がある。したがって、本明細書に開示のエアフィルタ１は、例えばカートリッジ、袋、パウチ、キャニスタ、又は、概して、収着剤粒子１００を内部に保持し、空気を容器に入れ、収着剤粒子を接触させた後、容器から排出させるように少なくとも１つの通気性の壁を有する任意の種類の容器などの装置を、このような装置が任意の種類の機械的送風機と共に用いられるか否か、又は任意の種類の呼吸マスクにおいて用いられるか否かに関わらず、包含することが理解されよう。
【００５７】
大まかに要約すると、本明細書に記載のエアフィルタ１は、空気から少なくともいくつかの反応性ガス（例えば酸性ガス）を除去することが所望される任意の好適な用途において、用途を見出すことができる。このような用途は、単一の使用者が用いるように設計された個人用装置（例えば、個人用呼吸保護装置）、又は、例えば、人が居住する、働く、又は集まる建物、車両、及び他の場所のために設計された集合装置（例えば、室内空気清浄器、ＨＶＡＣシステムなど）を伴う場合がある。説明したように、このような用途は、「能動」又は「受動」濾過を伴う場合があり、多種多様な幾何学的形式のいずれかで構成され、多種多様な材料のいずれかから構成されるエアフィルタ１を用いることができる。また、説明したように、本明細書に記載のポリマー収着剤粒子１００に加え、１つ以上の二次収着剤を、粒子１００と混合し、かつ／又は別々の層に提供して用いることができる。更に説明したように、エアフィルタ１は、微粒子濾過を提供し、かつ／又は反応性ガス以外のいくつかのガス／蒸気を捕集する少なくとも１つの層を（ポリマー収着剤粒子１００を支持する少なくとも１つの支持層１０に加え）含む場合がある。この代わりに、又はこの補助として、エアフィルタ１に加え、例えば、微粒子の濾過及び／又はいくつかの他のガス／蒸気の捕集を行うための二次エアフィルタを設けることができる。更に、フィルタ支持体の上記の実施形態のいずれかの組み合わせを用いてもよい。例えば、ポリマー収着剤粒子１００は、繊維ウェブ内又はネットの表面上に配置される場合があり、ウェブ又はネットは、例えば、ハウジング内に配置され、フィルタカートリッジを提供する場合がある。
【００５８】
収着剤
ポリマー収着剤粒子１００は、前駆体ポリマー材料を、窒素含有化合物と反応させることによって生成される。前駆体ポリマー材料は、ジビニルベンゼン、無水マレイン酸、及び任意のスチレン系モノマーから生成される。前駆体ポリマー材料は、ジビニルベンゼン／無水マレイン酸ポリマー材料と呼ばれる場合がある。前駆体ポリマー材料の合成に用いられる条件が、少なくとも２５ｍ２／ｇ相当のＢＥＴ比表面積を有するポリマー収着剤を生成するように選択される。窒素含有化合物は、前駆体ポリマー材料中の無水物基と反応する。この反応の結果、共有結合した窒素含有基を有するポリマー収着剤が生成する。すなわち、窒素含有基は、ポリマー収着剤の一部である。ポリマー収着剤を用い、例えば、室温又は使用条件下で揮発性である反応性ガス（例えば酸性ガス）を収着させることができる。
【００５９】
前駆体ポリマー材料（すなわち、ジビニルベンゼン／無水マレイン酸ポリマー材料）は、無水マレイン酸、ジビニルベンゼン、及び場合により含まれるスチレン系モノマーを含有するモノマー混合物を含む重合性組成物から合成される。より具体的には、前駆体ポリマー材料は、１）８〜６５重量％の無水マレイン酸、２）３０〜８５重量％のジビニルベンゼン、及び３）０〜４０重量％のスチレン系モノマー（スチレン系モノマーは、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせである。）を含有するモノマー混合物から生成される。量は、重合性組成物中のモノマーの総重量に等しい、モノマー混合物中のモノマーの総重量に基づく。前駆体ポリマー材料を用いて反応性ガスの収着に特に効果的なポリマー収着剤を生成する場合、モノマー混合物は、多くの場合、１）１５〜６５重量％の無水マレイン酸、２）３０〜８５重量％のジビニルベンゼン、及び３）０〜４０重量％のスチレン系モノマー（スチレン系モノマーは、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせである。）を含有する。
【００６０】
モノマー混合物に含まれる無水マレイン酸により、前駆体ポリマー材料内に式（Ｉ）の無水マレイン酸モノマー単位が形成される。
【化１】
2019513539.tif 000003
この式及び本明細書に含まれる他の式中のアステリスクは、モノマー単位の別のモノマー単位への、又は、末端基への結合位置を示す。
【００６１】
前駆体ポリマー材料の生成に用いられる無水マレイン酸の量は、前駆体ポリマー材料と反応してポリマー収着剤を生成することができる窒素含有化合物の量に影響を及ぼす。窒素含有化合物は、無水物基と反応して、ポリマー収着剤であるポリマー材料に共有結合するようになる。
【００６２】
いくつかの実施形態において、モノマー混合物に含まれる無水マレイン酸の量は、少なくとも８重量％、少なくとも１０重量％、少なくとも１２重量％、少なくとも１５重量％、又は少なくとも２０重量％である。無水マレイン酸の量は、最大６５重量％、最大６０重量％、最大５５重量％、最大５０重量％、最大４５重量％、最大４０重量％、最大３５重量％、最大３０重量％、又は最大２５重量％とすることができる。例えば、無水マレイン酸は、８〜６５重量％、１５〜６５重量％、１５〜６０重量％、１５〜５０重量％、１５〜４０重量％、２０〜６５重量％、２０〜６０重量％、２０〜５０重量％、２０〜４０重量％、３０〜６５重量％、３０〜６０重量％、３０〜５０重量％、４０〜６５重量％、又は４０〜６０重量％の範囲で存在してもよい。量は、前駆体ポリマー材料の生成に用いられる重合性組成物に含有されるモノマー混合物中のモノマーの総重量に基づく。
【００６３】
換言すれば、前駆体ポリマー材料は、式（Ｉ）のモノマー単位を、８〜６５重量％、１５〜６５重量％、１５〜６０重量％、１５〜５０重量％、１５〜４０重量％、２０〜６５重量％、２０〜６０重量％、２０〜５０重量％、２０〜４０重量％、３０〜６５重量％、３０〜６０重量％、３０〜５０重量％、４０〜６５重量％、又は４０〜６０重量％の範囲で含有する。これらの量は、前駆体ポリマー材料中のモノマー単位の総重量に基づく。
【００６４】
モノマー混合物に含まれるジビニルベンゼンにより、前駆体ポリマー材料内に式（ＩＩ）のジビニルベンゼンモノマー単位が形成される。
【化２】
2019513539.tif 000004
ベンゼン環に結合した２つの基は、互いにオルト位、メタ位、又はパラ位であり得る。式（ＩＩ）のモノマー単位は、高い架橋密度並びにミクロ細孔及び／又はメソ細孔を有する硬質ポリマー材料の生成に寄与する。
【００６５】
前駆体ポリマー材料の生成に用いられるジビニルベンゼンの量は、前駆体ポリマー材料及びポリマー収着剤の両方のＢＥＴ比表面積に強い影響を有し得る。ＢＥＴ比表面積は、前駆体ポリマー材料の生成に用いられるモノマー混合物中のジビニルベンゼンの量の増加と共に、また、その結果得られる、ポリマー収着剤中の式（ＩＩ）のモノマー単位の量と共に増加する傾向がある。ジビニルベンゼンの量が３０重量％未満である場合、ポリマー収着剤が、十分に高いＢＥＴ比表面積を有さない場合がある。一方、ジビニルベンゼンの量が８５重量％超である場合、ポリマー収着剤中の窒素含有基がより少ないため、収着した反応性ガスの量が損なわれる場合がある。いくつかの実施形態において、モノマー混合物に含まれるジビニルベンゼンの量は、少なくとも３０重量％、少なくとも３５重量％、少なくとも４０重量％、又は少なくとも４５重量％である。ジビニルベンゼンの量は、最大８５重量％、最大８０重量％、最大７５重量％、最大７０重量％、最大６５重量％、最大６０重量％、又は最大５０重量％とすることができる。例えば、量は、３０〜８５重量％、３０〜８０重量％、３０〜７５重量％、３０〜７０重量％、３０〜６５重量％、３０〜６０重量％、３０〜５５重量％、３０〜５０重量％、３５〜８０重量％、３５〜７０重量％、３５〜６０重量％、４０〜８５重量％、４０〜８０重量％、４０〜７０重量％、又は４０〜６０重量％の範囲とすることができる。量は、前駆体ポリマー材料の生成に用いられる重合性組成物に含有されるモノマー混合物中のモノマーの総重量に基づく。
【００６６】
換言すれば、前駆体ポリマー材料は、式（ＩＩ）のモノマー単位を、３０〜８５重量％、３０〜８０重量％、３０〜７５重量％、３０〜７０重量％、３０〜６５重量％、３０〜６０重量％、３０〜５５重量％、３０〜５０重量％、３５〜８０重量％、３５〜７０重量％、３５〜６０重量％、４０〜８５重量％、４０〜８０重量％、４０〜７０重量％、又は４０〜６０重量％の範囲で含有する。これらの量は、前駆体ポリマー材料中のモノマー単位の総重量に基づく。
【００６７】
ジビニルベンゼンは、純粋な形態で得ることが困難な場合がある。例えば、ジビニルベンゼンは、５５重量％程度の低い純度で市販されていることが多い。ジビニルベンゼンを約８０重量％超の純度で得るのは、困難かつ／又は高コストであり得る。ジビニルベンゼンに伴う不純物は、典型的には、スチレン、アルキル置換スチレン（例えば、エチルスチレン）、又はこれらの混合物などのスチレン系モノマーである。したがって、スチレン系モノマーは、多くの場合、前駆体ポリマー材料の生成に用いられる重合性組成物に含有されるモノマー混合物中のジビニルベンゼン及び無水マレイン酸と共に存在する。モノマー混合物は、典型的には、モノマー混合物中のモノマーの総重量に基づいて０〜４０重量％のスチレン系モノマーを含有する。スチレン系モノマーの含量が４０重量％超である場合、所望のＢＥＴ比表面積（例えば、少なくとも２５ｍ２／ｇ）を有するポリマー収着剤を提供するには、架橋密度が低過ぎる場合があり、かつ／又は架橋間距離が大き過ぎる場合がある。架橋密度が低下するのに従い、ポリマー収着剤は剛性が低下し、多孔性が低下する傾向がある。典型的には、５５重量％の純度を有するジビニルベンゼンは、スチレン系モノマー不純物の含量が高過ぎるため、前駆体ポリマー材料の生成に用いられるモノマー混合物中での使用には好適でない。すなわち、ジビニルベンゼンの最小量を有するモノマー混合物を得るためには、ジビニルベンゼンは、多くの場合、少なくとも約８０重量％の純度である。純度が約８０重量％未満のジビニルベンゼンを用いると、ＢＥＴ比表面積が望ましくなく低い前駆体ポリマー材料及び／又はポリマー収着剤が生成される場合がある。
【００６８】
モノマー混合物に含まれるスチレン系モノマーにより、前駆体ポリマー材料内に式（ＩＩＩ）のスチレン系モノマー単位の存在がもたらされる。
【化３】
2019513539.tif 000005
基Ｒ１は水素又はアルキル（例えば、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子又は１〜４個の炭素原子を有するアルキル）である。
【００６９】
いくつかの実施形態において、前駆体ポリマー材料の生成に用いられるスチレン系モノマーの量は、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％、又は少なくとも５重量％である。スチレン系モノマーの量は、最大４０重量％、最大３０重量％、最大２０重量％、又は最大１０重量％とすることができる。例えば、量は、０〜４０重量％、１〜４０重量％、５〜４０重量％、１０〜４０重量％、０〜３０重量％、１〜３０重量％、５〜３０重量％、１０〜３０重量％、０〜２０重量％、１〜２０重量％、５〜２０重量％、又は１０〜２０重量％の範囲とすることができる。量は、前駆体ポリマー材料の生成に用いられる重合性組成物に含有されるモノマー混合物中のモノマーの総重量に基づく。
【００７０】
換言すれば、前駆体ポリマー材料は、式（ＩＩＩ）のモノマー単位を、０〜４０重量％、１〜４０重量％、５〜４０重量％、１０〜４０重量％、０〜３０重量％、１〜３０重量％、５〜３０重量％、１０〜３０重量％、０〜２０重量％、１〜２０重量％、５〜２０重量％、又は１０〜２０重量％の範囲で含有する。これらの量は、前駆体ポリマー材料中のモノマー単位の総重量に基づく。
【００７１】
全体として、前駆体ポリマー材料は、８〜６５重量％の無水マレイン酸、３０〜８５重量％のジビニルベンゼン、及び０〜４０重量％のスチレン系モノマーを含む、モノマー混合物を含有する重合性組成物から生成される。いくつかの実施形態において、モノマー混合物は、１５〜６５重量％の無水マレイン酸、３０〜８５重量％のジビニルベンゼン、及び０〜４０重量％（又は５〜４０重量％）のスチレン系モノマーを含有する。いくつかの実施形態は、２５〜６５重量％の無水マレイン酸、３０〜７５重量％のジビニルベンゼン、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％）のスチレン系モノマーを含有する。いくつかの実施形態は、２５〜６０重量％の無水マレイン酸、３０〜７５重量％のジビニルベンゼン、及び１〜３０重量％（又は５〜３０重量％若しくは１０〜３０重量％）のスチレン系モノマーを含有する。更に他の実施形態において、モノマー混合物は、３０〜６５重量％の無水マレイン酸、３０〜７０重量％のジビニルベンゼン、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％若しくは１０〜２０重量％）のスチレン系モノマーを含有する。更に他の実施形態において、モノマー混合物は、３０〜６０重量％の無水マレイン酸、３０〜６５重量％のジビニルベンゼン、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％若しくは１０〜２０重量％）のスチレン系モノマーを含有する。更なる実施形態において、モノマー混合物は、４０〜６０重量％の無水マレイン酸、３０〜５５重量％のジビニルベンゼン、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％若しくは１０〜２０重量％）のスチレン系モノマーを含有する。また、更なる実施形態において、モノマー混合物は、２０〜４０重量％の無水マレイン酸、５０〜７０重量％のジビニルベンゼン、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％若しくは１０〜２０重量％）のスチレン系モノマーを含有する。重量％値は、前駆体ポリマー材料の生成に用いられるモノマー混合物中のモノマーの総重量に基づく。
【００７２】
前駆体ポリマー材料の生成に用いられる重合性組成物に含まれるモノマー混合物は、典型的には、無水マレイン酸、ジビニルベンゼン、及びスチレン系モノマーから選択される少なくとも９５重量％のモノマーを含有する。例えば、モノマー混合物中のモノマーの少なくとも９７重量％、少なくとも９８重量％、少なくとも９９重量％、少なくとも９９．５重量％、少なくとも９９．９重量％、又は１００重量％は、無水マレイン酸、ジビニルベンゼン、及びスチレン系モノマーから選択される。高純度のジビニルベンゼンが用いられるいくつかの実施形態において、モノマー混合物は、ジビニルベンゼン及び無水マレイン酸のみを含有する。すなわち、ジビニルベンゼン及び無水マレイン酸の量の合計は１００重量％である。
【００７３】
モノマー混合物に加え、前駆体ポリマー材料の生成に用いられる重合性組成物は、有機溶媒を含む。重合性組成物は、重合前には単一相である。換言すれば、重合前には、重合性組成物は懸濁液ではない。有機溶媒は、モノマー混合物に含まれるモノマーを溶解し、かつ前駆体ポリマー材料が生成し始める際にこれを可溶化するように選択される。有機溶媒としては、典型的には、ケトン、エステル、アセトニトリル、又はこれらの混合物が挙げられる。
【００７４】
有機溶媒は、前駆体ポリマー材料の生成中にポロゲンとして機能することができる。有機溶媒の選択は、ＢＥＴ比表面積、及び前駆体ポリマー材料中に形成される細孔のサイズに強く影響を及ぼし得る。モノマー及び生成するポリマーのいずれとも混和性である有機溶媒を用いることにより、前駆体ポリマー材料内でミクロ細孔及びメソ細孔が形成されやすくなる。モノマー及び生成するポリマーに対する良溶媒により、最終的なポリマー収着剤の多孔性のより大きな比率が、ミクロ細孔及びメソ細孔の形態となる傾向がある。
【００７５】
特に好適な有機溶媒としては、ケトン、エステル、アセトニトリル、及びこれらの混合物が挙げられる。得られる前駆体ポリマー材料が少なくとも１００ｍ２／ｇ相当のＢＥＴ比表面積を有している場合には、他の有機溶媒を、これらの有機溶媒の１つ以上と共に加えることができる。好適なケトンの例としては、これらに限定されるものではないが、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトンなどのアルキルケトンが挙げられる。好適なエステルの例としては、これらに限定されるものではないが、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸アミル、及び酢酸ｔｅｒｔ−ブチルなどの酢酸エステルが挙げられる。
【００７６】
有機溶媒は、任意の所望の量で用いることができる。重合性組成物は、多くの場合、１〜７５重量％の範囲の固形分率を有する（すなわち、重合性組成物は、２５〜９９重量％の有機溶媒を含有する。）。固形分率が低過ぎると、重合時間が望ましくなく長くなる場合がある。固形分率は、多くの場合、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％、少なくとも５重量％、少なくとも１０重量％、又は少なくとも１５重量％である。しかしながら、固形分重量％が高過ぎると、モノマーは有機溶媒との単一相を形成しない。更に、固形分率を増加させると、ＢＥＴ比表面積がより低い前駆体ポリマー材料が生成されやすくなる。固形分率は、最大７５重量％、最大７０重量％、最大６０重量％、最大５０重量％、最大４０重量％、最大３０重量％、又は最大２５重量％とすることができる。例えば、固形分率は、５〜７５重量％、５〜７０重量％、５〜６０重量％、５〜５０重量％、５〜４０重量％、５〜３０重量％、又は５〜２５重量％の範囲とすることができる。
【００７７】
モノマー混合物及び有機溶媒に加え、前駆体ポリマー材料の生成に用いられる重合性組成物は、典型的には、フリーラジカル重合反応用の開始剤を含む。任意の好適なフリーラジカル開始剤を用いることができる。好適なフリーラジカル開始剤は、典型的には、重合性組成物に含まれるモノマーと混和性であるように選択される。いくつかの実施形態において、フリーラジカル開始剤は、室温よりも高い温度で活性化され得る熱開始剤である。他の実施形態において、フリーラジカル開始剤はレドックス開始剤である。重合反応はフリーラジカル反応であるため、重合性組成物中の酸素の量を最小限に抑えることが望ましい。
【００７８】
開始剤の種類及び量はいずれも重合速度に影響し得る。概して、開始剤の量を増やすとＢＥＴ比表面積が低下する傾向があるが、開始剤の量が少な過ぎるとモノマーからポリマー材料への高い変換率を得ることが困難となる場合がある。フリーラジカル開始剤は、典型的には、０．０５〜１０重量％、０．０５〜８重量％、０．０５〜５重量％、０．１〜１０重量％、０．１〜８重量％、０．１〜５重量％、０．５〜１０重量％、０．５〜８重量％、０．５〜５重量％、１〜１０重量％、１〜８重量％、又は１〜５重量％の範囲の量で存在する。重量％は、重合性組成物中のモノマーの総重量に基づく。
【００７９】
好適な熱開始剤としては、有機過酸化物及びアゾ化合物が挙げられる。アゾ化合物の例としては、これらに限定されるものではないが、商標名ＶＡＺＯでＥ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  Ｃｏ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）より市販されているもの、例えば、ＶＡＺＯ  ６４（２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル））（ＡＩＢＮと呼ばれることが多い）及びＶＡＺＯ  ５２（２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルペンタンニトリル））などが挙げられる。他のアゾ化合物は、Ｗａｋｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  ＵＳＡ，Ｉｎｃ．（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ，ＶＡ）より市販されており、例えば、Ｖ−６０１（ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート））、Ｖ−６５（２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル））、及びＶ−５９（２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル））などである。有機過酸化物としては、これらに限定されるものではないが、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）などのビス（１−オキソアリール）ペルオキシド、過酸化ラウロイルなどのビス（１−オキソアルキル）ペルオキシド、及び過酸化ジクミル又は過酸化ジ−ｔｅｒｔ−ブチルなどのジアルキルペルオキシド、並びにこれらの混合物が挙げられる。熱開始剤の活性化に必要な温度は、多くの場合、２５℃〜１６０℃の範囲、３０℃〜１５０℃の範囲、４０℃〜１５０℃の範囲、５０℃〜１５０℃の範囲、５０℃〜１２０℃の範囲、又は５０℃〜１１０℃の範囲である。
【００８０】
好適なレドックス開始剤としては、アリールスルフィン酸塩、トリアリールスルホニウム塩、又は酸化状態の金属、過酸化物、若しくは過硫酸塩と組み合わせたＮ，Ｎ−ジアルキルアニリン（例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン）が挙げられる。具体的なアリールスルフィン酸塩としては、テトラブチルアンモニウム４−エトキシカルボニルベンゼンスルフィネート、テトラブチルアンモニウム４−トリフルオロメチルベンゼンスルフィネート、及びテトラブチルアンモニウム３−トリフルオロメチルベンゼンスルフィネートなどのテトラアルキルアンモニウムアリールスルフィネートが挙げられる。具体的なトリアリールスルホニウム塩としては、トリフェニルスルホニウム陽イオンを有するもの、並びにＰＦ６−、ＡｓＦ６−、及びＳｂＦ６−から選択される陰イオンを有するものが挙げられる。好適な金属イオンとしては、例えば、第３族の金属、遷移金属、及びランタニド金属のイオンが挙げられる。具体的な金属イオンとしては、これらに限定されるものではないが、Ｆｅ（ＩＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩＩ）、Ａｇ（Ｉ）、Ａｇ（ＩＩ）、Ｃｕ（ＩＩ）、Ｃｅ（ＩＩＩ）、Ａｌ（ＩＩＩ）、Ｍｏ（ＶＩ）、及びＺｎ（ＩＩ）が挙げられる。好適な過酸化物としては、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイルなどが挙げられる。好適な過硫酸塩としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸テトラアルキルアンモニウム（例えば、過硫酸テトラブチルアンモニウム）などが挙げられる。
【００８１】
重合性組成物は、典型的には、界面活性剤を含まない、又は、実質的に含まない。本明細書で用いる場合、界面活性剤に関して「実質的に含まない」という用語は、界面活性剤が重合性組成物に意図的に加えられておらず、存在し得る任意の界面活性剤は、重合性組成物の構成成分の１つに存在する不純物（例えば、有機溶媒中又はモノマーの１つに存在する不純物）によるものであるという意味である。重合性組成物は、典型的には、重合性組成物の総重量に基づいて０．５重量％未満、０．３重量％未満、０．２重量％未満、０．１重量％未満、０．０５重量％未満、又は０．０１重量％未満の界面活性剤を含有する。界面活性剤は、前駆体ポリマー材料中のミクロ細孔及びメソ細孔への到達を制限する傾向があり、場合によってはこれらの細孔を塞ぐ傾向があるため、これらの材料を含まないことが有利である。
【００８２】
重合性組成物がフリーラジカル開始剤の存在下で加熱されると、モノマー混合物中のモノマーの重合が起こる。モノマー混合物中の各モノマーの量のバランスをとることによって、かつ、モノマーの全て及び成長中のポリマー材料をその初期の生成段階中に可溶化できる有機溶媒を選択することによって、少なくとも１００ｍ２／ｇ相当のＢＥＴ比表面積を有する前駆体ポリマー材料を調製することができる。前駆体ポリマー材料のＢＥＴ比表面積は、少なくとも１５０ｍ２／ｇ、少なくとも２００ｍ２／ｇ、又は少なくとも３００ｍ２／ｇとすることができる。ＢＥＴ比表面積は、例えば、最大１０００ｍ２／ｇ若しくはそれ以上、最大９００ｍ２／ｇ、最大８００ｍ２／ｇ、最大７５０ｍ２／ｇ、又は最大７００ｍ２／ｇとすることができる。
【００８３】
前駆体ポリマー材料は、重合性組成物の反応生成物である。重合性組成物から生成される前駆体ポリマー材料は、（ａ）８〜６５重量％の式（Ｉ）
【化４】
2019513539.tif 000006
の第１のモノマー単位、
（ｂ）３０〜８５重量％の式（ＩＩ）
【化５】
2019513539.tif 000007
の第２のモノマー単位、及び
（ｃ）０〜４０重量％の式（ＩＩＩ）
【化６】
2019513539.tif 000008
［式中、Ｒ３は水素又はアルキル（例えば、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有するアルキル）である］の第３のモノマー単位を含有する。
多くの実施形態において、反応性ガス用ポリマー収着剤として特に効果的であるため、前駆体ポリマー材料は、（ａ）１５〜６５重量％の式（Ｉ）の第１のモノマー単位、（ｂ）３０〜８５重量％の式（ＩＩ）の第２のモノマー単位、及び（ｃ）０〜４０重量％（又は５〜４０重量％）の式（ＩＩＩ）の第３のモノマー単位を含有する。各重量％値は、前駆体ポリマー材料中のモノマー単位の総重量に基づく。
【００８４】
前駆体ポリマー材料のいくつかの実施形態は、２５〜６５重量％の式（Ｉ）の第１のモノマー単位、３０〜７５重量％の式（ＩＩ）の第２のモノマー単位、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％）の式（ＩＩＩ）の第３のモノマー単位を含有する。いくつかの実施形態は、２５〜６０重量％の式（Ｉ）の第１のモノマー単位、３０〜７５重量％の式（ＩＩ）の第２のモノマー単位、及び１〜３０重量％（又は５〜３０重量％若しくは１０〜３０重量％）の式（ＩＩＩ）の第３のモノマー単位を含有する。更に他の実施形態において、モノマー混合物は、３０〜６５重量％の式（Ｉ）の第１のモノマー単位、３０〜７０重量％の式（ＩＩ）の第２のモノマー単位、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％若しくは１０〜２０重量％）の式（ＩＩＩ）の第３のモノマー単位を含有する。更に他の実施形態において、モノマー混合物は、３０〜６０重量％の式（Ｉ）の第１のモノマー単位、３０〜６５重量％の式（ＩＩ）の第２のモノマー単位、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％若しくは１０〜２０重量％）の式（ＩＩＩ）の第３のモノマー単位を含有する。更なる実施形態において、モノマー混合物は、４０〜６０重量％の式（Ｉ）の第１のモノマー単位、３０〜５５重量％の式（ＩＩ）の第２のモノマー単位、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％若しくは１０〜２０重量％）の式（ＩＩＩ）の第３のモノマー単位を含有する。また、更なる実施形態において、モノマー混合物は、２０〜４０重量％の式（Ｉ）の第１のモノマー単位、５０〜７０重量％の式（ＩＩ）の第２のモノマー単位、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％若しくは１０〜２０重量％）の式（ＩＩＩ）の第３のモノマー単位を含有する。重量％値は、前駆体ポリマー材料に用いられるモノマー単位の総重量に基づく。
【００８５】
ポリマー収着剤は、前駆体ポリマー材料を、窒素含有化合物と反応させることにより生成される。窒素含有化合物は通常塩基性であり、前駆体ポリマー材料中の無水物基と反応する。すなわち、窒素含有化合物は、前駆体ポリマー材料内の式（ＩＩ）のモノマー単位と反応する。この反応の結果、窒素含有化合物をポリマー材料に結合させる共有結合が形成される。すなわち、ポリマー収着剤は、共有結合した窒素含有基を有する。
【００８６】
窒素含有化合物は、アンモニア、又は少なくとも１つの一級若しくは二級アミノ基を有する化合物である。少なくとも１つの一級又は二級アミノ基は、式−ＮＨＲのものである。好適なアルキルＲ基（すなわち、アルキルがアルカンの１価の基である。）は、多くの場合、１〜２０個の炭素原子を有する。例えば、アルキルは、少なくとも１個の炭素原子、少なくとも２個の炭素原子、又は少なくとも４個の炭素原子を有する場合があり、最大２０個の炭素原子、最大１８個の炭素原子、最大１６個の炭素原子、最大１０個の炭素原子、又は最大６個の炭素原子を有する場合がある。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有する。一級アミノ基及び／又は二級アミノ基は、前駆体ポリマー材料内の式（Ｉ）のモノマー単位中の無水物基と反応する。
【００８７】
いくつかの実施形態において、窒素含有化合物は、単一の一級アミノ基又は単一の二級アミノ基を有する。他の実施形態において、窒素含有化合物は、複数のアミノ基を含有する。このような窒素含有化合物は、多くの場合、一級アミノ基又は二級アミノ基である第１アミノ基、及び一級アミノ基、二級アミノ基、又は三級アミノ基である少なくとも１つの第２アミノ基を有する。
【００８８】
多くの好適な窒素含有化合物は、式（ＩＶ）のものである。
Ｒ３ＮＨＲ２
（ＩＶ）
式（ＩＶ）において、基Ｒ２は水素又はアルキルである。基Ｒ３は水素、アルキル、式−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２の基である。基Ｒ４は共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ以上のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ以上の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。基Ｒ５は水素又はアルキルである。基Ｒ６は水素、アルキル、又は−Ｃ（＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
【００８９】
Ｒ２及びＲ３の両方が水素である場合、式（ＩＶ）はアンモニアに相当する。Ｒ２が水素であり、Ｒ３がアルキルである場合、式（ＩＶ）は単一の一級アミノ基を有する化合物に相当する。Ｒ２及びＲ３の両方がアルキルである場合、式（ＩＶ）は単一の二級アミノ基を有する化合物に相当する。式（ＩＶ）は、Ｒ３が−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６である場合又はＲ３が−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である場合、少なくとも２つのアミノ基を有する化合物に相当する。このような化合物は、一級又は二級アミノ基である第１アミノ基に加え、一級アミノ基、二級アミノ基、又は三級アミノ基である少なくとも１つの第２アミノ基を有することができる。
【００９０】
式（ＩＶ）のＲ２に好適なアルキル基は、少なくとも１個の炭素原子、少なくとも２個の炭素原子、又は少なくとも４個の炭素原子を有することができ、最大２０個の炭素原子、最大１８個の炭素原子、最大１２個の炭素原子、最大１０個の炭素原子、又は最大６個の炭素原子を有することができる。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有する。
【００９１】
いくつかの実施形態において、式（ＩＶ）のＲ３はアルキルである。いくつかの例示的な化合物において、Ｒ２は水素に相当する。すなわち、式（ＩＶ）の化合物は一級アミン化合物である。Ｒ３に好適なアルキル基は、多くの場合、少なくとも１個の炭素原子、少なくとも２個の炭素原子、又は少なくとも４個の炭素原子を有し、最大２０個の炭素原子、最大１８個の炭素原子、最大１２個の炭素原子、最大１０個の炭素原子、又は最大６個の炭素原子を有することができる。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有する。好適な一級アミン化合物の具体例としては、これらに限定されるものではないが、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、及びシクロヘキシルアミンが挙げられる。他の例示的な化合物において、Ｒ２はアルキルに相当する。すなわち、式（ＩＶ）の化合物は、二級アミン化合物である。好適な二級アミン化合物の具体例としては、これらに限定されるものではないが、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン及びジシクロヘキシルアミンが挙げられる。
【００９２】
他の実施形態において、式（ＩＶ）のＲ３は式−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６の基であり、窒素含有化合物は式（ＩＶ−１）のものである。
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−１）
このような化合物は、少なくとも２つのアミノ基を有する。基Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６は、上記の定義と同一である。好適なアルキルＲ５及びＲ６基は、少なくとも１個の炭素原子、少なくとも２個の炭素原子、又は少なくとも４個の炭素原子を有することができ、最大２０個の炭素原子、最大１８個の炭素原子、最大１２個の炭素原子、最大１０個の炭素原子、又は最大６個の炭素原子を有することができる。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有する。基Ｒ４は、共有結合（すなわち、窒素含有化合物がヒドラジン化合物である。）、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ以上のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ以上の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンであり得る。
【００９３】
式（ＩＶ−１）の好適なアルキレン（すなわち、アルキレンは、アルカンの二価の基である。）Ｒ４基は、通常、少なくとも１個の炭素原子、少なくとも２個の炭素原子、少なくとも３個の炭素原子、又は少なくとも４個の炭素原子を有し、最大２０個の炭素原子、最大１６個の炭素原子、最大１２個の炭素原子、最大１０個の炭素原子、又は最大６個の炭素原子を有することができる。いくつかの窒素含有化合物は、Ｒ２が水素であり、Ｒ４がアルキレンであり、Ｒ５が水素であり、Ｒ６が水素である、式（ＩＶ−１）のものである。このような窒素含有化合物の例は、例えば、メチレンジアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、及びブチレンジアミンなどのアルキレンジアミンである。Ｒ２及びＲ５の両方がアルキルに相当する式（ＩＶ−１）の窒素含有化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミンが挙げられる。Ｒ２が水素であり、Ｒ５及びＲ６の両方がアルキルである式（ＩＶ−１）の窒素含有化合物は、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミンである。
【００９４】
式（ＩＶ−１）の化合物の他の実施例において、基Ｒ４は、少なくとも１つのカテナリー−Ｏ−基又は−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである（すなわち、ヘテロアルキレンは、カテナリーヘテロ原子を有するアルカンである、ヘテロアルカンの２価の基である）。換言すれば、ヘテロアルキレンＲ４基は、式−Ｒａ−［Ｏ−Ｒｂ］ｎ−又は−Ｒａ−［ＮＨ−Ｒｂ］ｎ−［式中、各Ｒａ及び各Ｒｂは独立してアルキレンであり、ｎは１〜５０、１〜４０、１〜３０、１〜２０、１〜１０、１〜６、又は１〜４の範囲の整数である。］のうちの１つ以上の基を有する。好適なＲａ及びＲｂアルキレン基は、多くの場合、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、１〜４個の炭素原子、又は１〜３個の炭素原子を有する。ヘテロアルキレンは、多くの場合、最大３０個の炭素原子及び最大１６個のヘテロ原子、最大２０個の炭素原子及び最大１１個のヘテロ原子、又は最大１０個の炭素原子及び最大６個のヘテロ原子を有する。このような窒素含有化合物は、式（ＩＶ−２）及び（ＩＶ−３）によって表すことができる。
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒａ−［Ｏ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ２
（ＩＶ−２）
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒａ−［ＮＨ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ２
（ＩＶ−３）
いくつかの窒素含有化合物は、Ｒ２が水素であり、Ｒ４が−Ｏ−基を有するヘテロアルキレンであり、Ｒ５が水素であり、Ｒ６が水素である、式（ＩＶ−２）のものである。このような窒素含有化合物の例は、ポリエチレングリコールジアミン及びポリプロピレングリコールジアミンなどのポリ（アルキレンオキシド）ジアミンである。更なる窒素含有化合物は、Ｒ２が水素であり、Ｒ４（式（ＩＶ−１）における）が−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンであり、Ｒ５が水素であり、Ｒ６が水素である、式（ＩＶ−３）のものである。このような窒素含有化合物は、例えば、式Ｈ２Ｎ−［（ＣＨ２）ｘＮＨ］ｙ−（ＣＨ２）ｘＮＨ２［式中、ｘは１〜４の範囲の整数であり、ｙは１〜１０の範囲である。］の化合物であり得る。例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、及びテトラエチレンペンタミンが挙げられる。
【００９５】
式（ＩＶ−１）のＲ４基はまた、アリーレン基又はアラルキレン基の場合もある。好適なアリーレン（すなわち、炭素環式芳香族化合物の２価の基）Ｒ４基は、典型的には、６〜１２個の炭素を有し、多くの場合、フェニレン又はジフェニレンである。好適なアラルキレンＲ４基は、アリール基で置換されたアルキレン、アルキル基で置換されたアリーレン、又はアルキレン基に結合したアリーレンを有する２価の基を指す。アルキレン又はアラルキレンのアルキル部分は、多くの場合、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有する。アリール又はアラルキレンのアリーレン部分は、多くの場合、６〜１２個の炭素原子を有し、多くの場合、フェニル又はフェニレンのいずれかである。Ｒ２、Ｒ５、及びＲ６が水素であり、Ｒ４がアリーレンである式（ＩＶ−１）の窒素含有化合物の例としては、これに限定されるものではないが、フェニレンジアミンが挙げられる。
【００９６】
更に他の窒素含有化合物は、式（ＩＶ−４）に示すように、Ｒ６が−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２であり、Ｒ５が水素である式（ＩＶ−１）のものである。
Ｈ２Ｎ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−４）
例えば、いくつかの化合物において、Ｒ２は水素であり、Ｒ４はアルキレンである。このような化合物の１つは、アグマチンである。アグマチンは、他の共鳴構造によっても表すことができるが、式（ＩＶ−１）及び（ＩＶ−４）の両方の範囲内にあるものとみなされる。
【００９７】
式（ＩＶ）の他の実施形態において、Ｒ３は基−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。得られる化合物は、式（ＩＶ−５）のものである。
Ｈ２Ｎ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ２
（ＩＶ−５）
Ｒ２が水素である場合、この化合物はグアニジンである。
【００９８】
他の好適な窒素含有化合物は、式−ＮＨＲ２［式中、Ｒ２は水素又はアルキルである。］のうちの少なくとも３つの基を有するポリアミンである。このような化合物は、式（Ｖ）のものであり得る。
Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚ
（Ｖ）
式（Ｖ）において、Ｒ２は上で定義した通りであり、変数ｚは少なくとも３に相当し、最大１０、最大８、大６、又は最大４であり得る。Ｒ７基は、多くの場合、アルカンのｚ価の基、又はヘテロアルカンのｚ価の基である。アルカンの好適なｚ価の基は、多くの場合、４つの隣接基のうちの少なくとも３つが−ＣＨ２−である分枝炭素原子を有する。ヘテロアルカンの好適なｚ価の基は、多くの場合、３つの隣接炭素原子（例えば、アルキレン基又はアルキル基である３つの隣接基）を有する分枝窒素原子を有する、又は、４つの隣接原子のうちの少なくとも３つが炭素（例えば、アルキレン基又はアルキル基である３つの隣接基）である分枝炭素原子を有する。ヘテロアルカンのこれらのｚ価の基は、多くの場合、式−Ｒｃ−［ＮＨ−Ｒｄ］ｐ−［式中、各Ｒｃ及び各Ｒｄは独立してアルキレンであり、ｐは１〜５０、１〜４０、１〜３０、１〜２０、１〜１０、１〜６、又は１〜４の範囲の整数である。］の１つ以上の基を含む。好適なＲｃ及びＲｄアルキレン基は、多くの場合、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、１〜４個の炭素原子、又は１〜３個の炭素原子を有する。アルカンのｚ価の基は、多くの場合、少なくとも２個の炭素原子、少なくとも３個の炭素原子、少なくとも４個の炭素原子、又は少なくとも５個の炭素原子を有し、最大２０個の炭素原子、最大１６個の炭素原子、最大１２個の炭素原子、又は最大８個の炭素原子を有する。ヘテロアルカンのｚ価の基は、多くの場合、最大３０個の炭素原子及び最大１６個のヘテロ原子、最大２０個の炭素原子及び最大１１個のヘテロ原子、又は最大１０個の炭素原子及び最大６個のヘテロ原子を有する。
【００９９】
式Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚの具体的なポリアミンとしては、様々なポリイミンが挙げられる。いくつかのポリイミンとしては、各窒素分枝原子が式−Ｒｃ−［ＮＨ−Ｒｄ］ｐ−の３つの基に結合した１つ以上の分枝窒素原子が挙げられる。各分枝部分の末端基は、多くの場合、−ＮＨ２などの式−ＮＨＲ２の基である。例としては、様々な分枝ポリエチレンイミンが挙げられる。別の具体的なポリアミンは、Ｒ７がアルカンの３価の基（すなわち、炭素分枝原子が３つの隣接アルキレン基及び１つの隣接メチル基を有する４つの炭素原子に結合している。）であり、各Ｒ２が水素であり、ｚが３に相当する、２−（アミノメチル）−２−メチル−１，３−プロパンジアミンである。
【０１００】
多くの実施形態において、式（ＩＶ）（式（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−５）を含む。）及び式（Ｖ）のものなどの窒素含有化合物は、２０００ダルトン（Ｄａ）以下の分子量（又は重量平均分子量）を有する。例えば、分子量（又は重量平均分子量）は、１５００Ｄａ以下、１０００Ｄａ以下、７５０Ｄａ以下、５００Ｄａ以下、又は２５０Ｄａ以下である。
【０１０１】
窒素含有化合物は、前駆体ポリマー材料中の式（Ｉ）のモノマー単位と反応する。この反応の結果、窒素含有化合物は、反応部位が式（Ｉ）のモノマー単位の無水物基（−（ＣＯ）−Ｏ−（ＣＯ）−）であるポリマー材料に共有結合する。環状構造は典型的には開環され、式（ＶＩ）、式（ＶＩＩ）、又はこれらの混合物のモノマー単位を形成する。
【化７】
2019513539.tif 000009
式（ＶＩ）及び（ＶＩＩ）において、式（ＩＶ）の窒素含有化合物が用いられる場合、基Ａは−ＮＲ２Ｒ３に相当し、式（Ｖ）の窒素含有化合物が用いられる場合、基Ａは−ＮＲ２−Ｒ７（ＮＨＲ２）ｚ−１に相当する。あるいは、環状構造は、場合により、式（ＶＩＩＩ）［式中、Ａ１は２価の基であり、式（ＩＶ）の化合物、又は式（Ｖ）から水素原子を２個除いた化合物に相当する。］で示すような形態であり得る。
【化８】
2019513539.tif 000010
【０１０２】
ポリマー収着剤は、一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基、又はこれらの異なる種類のアミノ基の混合物を有する１つ以上の共有結合した窒素含有基を有する。
【０１０３】
いくつかの実施形態において、ポリマー収着剤の生成に用いられる窒素含有化合物は、式（ＩＶ）のものである。
Ｒ３ＮＨＲ２
（ＩＶ）
ポリマー収着剤は、式−ＮＲ２Ｒ３［式中、Ｒ２は水素又はアルキルであり、Ｒ３は水素、アルキル、式−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２の基である。］の窒素含有基を有することができる。
【０１０４】
窒素含有化合物が式（ＩＶ−１）
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−１）
のものである場合、窒素含有基は、多くの場合、式−ＮＲ２−Ｒ４−ＮＲ６Ｒ５のものである。あるいは、Ｒ５又はＲ６のいずれかが水素である場合、窒素含有基は、式−Ｒ５Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２又は−Ｒ６Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２のものであり得る。１種より多い窒素含有基が、ポリマー収着剤上に存在してもよい。
【０１０５】
窒素含有化合物が式（ＩＶ−４）
Ｈ２Ｎ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−４）
のものである場合、窒素含有基は、式−ＮＲ２−Ｒ４−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２のもの、式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ４−ＮＨＲ２のもの、又は両者であり得る。
【０１０６】
窒素含有化合物が式（ＩＶ−５）
Ｈ２Ｎ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ２
（ＩＶ−５）
のものである場合、窒素含有基は、式−ＮＲ２−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２のもの、式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ２のもの、又は両者であり得る。
【０１０７】
窒素含有化合物が式（Ｖ）
Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚ
（Ｖ）
のものである場合、窒素含有基は、式−ＮＲ２−Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚ−１のものであり得る。
【０１０８】
前駆体ポリマー材料中の式（Ｉ）のモノマー単位の各モルに対して、最大２モルの窒素含有化合物が付加され得る。すなわち、式（Ｉ）のモノマー単位の総モルに基づいて、最大２００モル％の窒素含有化合物が、前駆体ポリマー材料と反応し得る。いくつかの実施形態において、付加される窒素含有化合物の量は、前駆体ポリマー材料中の式（Ｉ）のモノマー単位の総モルに基づいて、最大１７５モル％、最大１５０モル％、最大１２５モル％、又は最大１００モル％である。窒素含有化合物の量は、前駆体ポリマー材料中の式（Ｉ）のモノマー単位の総モルに基づいて、少なくとも１モル％、少なくとも２モル％、少なくとも５モル％、少なくとも１０モル％、少なくとも２０モル％、少なくとも５０モル％、少なくとも７５モル％、又は少なくとも１００モル％であり得る。いくつかの実施形態において、窒素含有化合物の量は、前駆体ポリマー材料中の式（Ｉ）のモノマー単位の総モルに基づいて、１〜２００モル％の範囲、１０〜２００モル％の範囲、５０〜２００モル％の範囲、５０〜１５０モル％の範囲、７５〜１５０モル％の範囲、７５〜１２５モル％の範囲、又は１００〜２００モル％の範囲である。
【０１０９】
窒素含有化合物を前駆体ポリマー材料と反応させるため、多くの場合、窒素含有化合物を水及び／又は好適な有機溶媒に溶解させる。好適な有機溶媒は、窒素含有化合物を溶解するが、窒素含有化合物とは反応しない溶媒である。例示的な有機溶媒としては、これらに限定されるものではないが、アルコール、テトラヒドロフラン及びジエチルエーテルなどのエーテル、並びに塩化メチレン及びクロロホルムなどの様々な塩素化溶媒が挙げられる。水及び／又は有機溶媒中の窒素含有化合物の濃度は、窒素含有化合物の溶解度に応じて任意の好適な量とすることができる。いくつかの実施形態において、水及び／又は有機溶媒中の窒素含有化合物の濃度は、１〜４０重量％の範囲、１〜３０重量％の範囲、１〜２０重量％の範囲、又は１〜１０重量％の範囲である。
【０１１０】
窒素含有化合物の溶液は、前駆体ポリマー材料と混合される。窒素含有化合物と式（Ｉ）のモノマー単位との間の反応は、室温で行うことができる、又は、混合物を室温より高い温度まで加熱することによって行うことができる。例えば、混合物は、３０〜１２０℃の範囲の温度で、数時間〜数日間加熱することができる。いくつかの実施形態において、３０〜１００℃、４０〜９０℃、５０〜９０℃、又は６０〜８０℃で、１２〜２４時間、懸濁液を加熱する。
【０１１１】
ポリマー収着剤は、典型的には、前駆体ポリマー材料よりも小さいＢＥＴ比表面積を有する。式（ＶＩ）及び（ＶＩＩ）のモノマー単位を形成するための無水物基の開環により、主鎖の立体配座の自由度は十分に増加し、その結果、多孔性は低下し得る。更に、式（ＶＩ）、（ＶＩＩ）、及び（ＶＩＩＩ）のモノマー単位中の窒素含有基間の水素結合は、場合により、細孔への到達を制限又は阻害する可能性がある。この低下のため、多くの場合、可能な限り最高のＢＥＴ比表面積を有し、更に、窒素含有化合物と反応するのに十分な無水物基を有する前駆体ポリマー材料を調製することが望ましい。
【０１１２】
ポリマー収着剤は、典型的には、少なくとも２５ｍ２／ｇ相当のＢＥＴ比表面積を有する。いくつかの実施形態において、ＢＥＴ比表面積は、少なくとも５０ｍ２／ｇ、少なくとも７５ｍ２／ｇ、又は少なくとも１００ｍ２／ｇである。ＢＥＴ比表面積は、最大７００ｍ２／ｇ若しくはそれ以上、最大６００ｍ２／ｇ、最大５００ｍ２／ｇ、最大４００ｍ２／ｇ、最大３００ｍ２／ｇ、又は最大２００ｍ２／ｇであり得る。いくつかの実施形態において、ＢＥＴ比表面積は、２５〜６００ｍ２／ｇの範囲、２５〜５００ｍ２／ｇの範囲、２５〜４００ｍ２／ｇの範囲、２５〜３００ｍ２／ｇの範囲、５０〜３００ｍ２／ｇの範囲、５０〜２００ｍ２／ｇの範囲、７５〜２００ｍ２／ｇの範囲、又は５０〜１００ｍ２／ｇの範囲である。
【０１１３】
ＢＥＴ比表面積は、少なくとも部分的には、ポリマー収着剤中のミクロ細孔及び／又はメソ細孔の存在に起因する。ポリマー収着剤のアルゴン吸着等温線（７７Ｋにおいて）は、相対圧力０．１未満でアルゴンのかなりの吸着があることを示しており、これはミクロ細孔が存在することを示唆するものである。相対圧力が０．１〜約０．９５で、吸着は徐々に増加する。この増加は、メソ細孔の広いサイズ分布を示すものである。
【０１１４】
いくつかの実施形態において、ポリマー収着剤のＢＥＴ比表面積の少なくとも２０％は、ミクロ細孔及び／又はメソ細孔の存在に起因する。ミクロ細孔及び／又はメソ細孔の存在に起因するＢＥＴ比表面積の比率は、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、又は少なくとも６０％であり得る。いくつかの実施形態において、ミクロ細孔及び／又はメソ細孔の存在に起因するＢＥＴ比表面積の比率は、最大９０％若しくはそれ以上、最大８０％若しくはそれ以上、又は最大７５％若しくはそれ以上であり得る。
【０１１５】
多孔質ポリマー収着剤は、少なくとも０．０５ｃｍ３／ｇ相当の総細孔容積を有する。総細孔容積は、約０．９８（例えば、０．９８±０．０１）相当の相対圧力（ｐ／ｐ°）において、液体窒素温度（７７Ｋ）で吸着したアルゴンの量から算出される。いくつかの実施形態において、総細孔容積は、少なくとも０．０７５ｃｍ３／ｇ、少なくとも０．１０ｃｍ３／ｇ、少なくとも０．１５ｃｍ３／ｇ、少なくとも０．２０ｃｍ３／ｇ、少なくとも０．２５ｃｍ３／ｇ、又は少なくとも０．３０ｃｍ３／ｇである。総細孔容積は、最大１．０ｃｍ３／ｇ若しくはそれ以上、最大０．９ｃｍ３／ｇ、最大０．８ｃｍ３／ｇ、最大０．７ｃｍ３／ｇ、最大０．６ｃｍ３／ｇ、又は最大０．５ｃｍ３／ｇ、最大０．４ｃｍ３／ｇ、最大０．３ｃｍ３／ｇ、又は最大０．２ｃｍ３／ｇであり得る。細孔容積は、多くの場合、０．０５〜１ｃｍ３／ｇの範囲、０．０５〜０．８ｃｍ３／ｇの範囲、０．０５〜０．６ｃｍ３／ｇの範囲、０．０５〜０．４ｃｍ３／ｇの範囲、０．０５〜０．２ｃｍ３／ｇの範囲、又は０．０７５〜０．２ｃｍ３／ｇの範囲である。
【０１１６】
ジビニルベンゼン／無水マレイン酸ポリマー材料の構造は、多孔質ポリマー収着剤用の前駆体ポリマー材料としての使用に特に非常に好適である。スチレン系モノマー由来の式（ＩＩＩ）のモノマー単位の含量が低い場合、ジビニルベンゼン／無水マレイン酸前駆体ポリマー材料は、ジビニルベンゼン及び無水マレイン酸由来の交互モノマー単位を有する。この構造は高い架橋をもたらし、多孔質ポリマー材料、特にミクロ細孔及び／又はメソ細孔の含量が高い多孔質ポリマー材料の生成に寄与する。
【０１１７】
酸塩基指示薬
いくつかの実施形態において、ポリマー収着剤は、酸塩基指示薬、例えば、アミン官能性ポリマー収着剤が染色されたアミン官能性ポリマー収着剤であるような、呈色指示染料を更に含む。酸塩基呈色指示薬（例えば、酸性型と塩基性型との間の変化を受ける際に変色する有機染料）は、窒素含有化合物と同時に、又は窒素含有化合物の添加後に加えることができる。このような呈色染料は、任意の観察可能な変色、例えば１つの明確な色から別の明確な色への変化、無色から明確な色への変化、明確な色から無色への変化などを呈することができる。酸塩基呈色指示薬は、典型的には、窒素含有化合物のｐＫｂよりも低いｐＫｂを有するように選択される。すなわち、酸塩基呈色指示薬は、ポリマー収着剤上の利用可能な窒素含有基の全て又はかなりの部分が反応性ガスと反応した場合に、第１の色から第２の色に変化するように選択される。色の変化は、反応性ガスを収着するポリマー収着剤の容量に達した、又は、ほぼ達していることを示す。本明細書で用いる場合、用語「ほぼ達している」とは、容量の少なくとも６０％以上に達した（すなわち、利用可能な収着部位の少なくとも６０％以上が反応性ガスの収着に用いられた。）という意味である。例えば、収着部位の少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、又は少なくとも９５％が、反応性ガスの収着に用いられている。
【０１１８】
窒素含有化合物のｐＫｂを知ることにより、当業者は、より低いｐＫｂ値を有する酸塩基呈色指示薬を容易に選択することができる。いくつかの用途において、窒素含有化合物のｐＫｂ値と酸塩基呈色指示薬のｐＫｂとの差は、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも３、又は少なくとも４である。酸塩基呈色指示薬のｐＫｂは、多くの場合、３〜１０の範囲である。
【０１１９】
酸塩基呈色指示薬の例としては、これらに限定されるものではないが、メチルレッド、ブロモキシレノールブルー、パラロザニリン、クリソイジン、チモールブルー、メチルイエロー、ブロモフェニルブルー、コンゴーレッド、メチルオレンジ、ブロモクレゾールグリーン、アゾリトミン、ブロモクレゾールパープル、ブロモチモールブルー、フェノールレッド、ニュートラルレッド、ナフトールフタレイン、クレゾールレッド、フェノールフタレイン、及びチモールフタレインが挙げられる。
【０１２０】
酸塩基呈色指示薬は、任意の好適な方法を用いてポリマー収着剤に加えることができる。いくつかの実施形態において、ポリマー収着剤を、酸塩基呈色指示薬の溶液に少なくとも１０分間、少なくとも２０分間、少なくとも３０分間、少なくとも１時間、少なくとも２時間、少なくとも４時間、又は少なくとも８時間浸漬する。酸塩基呈色指示薬の溶液は、多くの場合、５〜１０ｍｇ／ｍＬの濃度範囲である。多くの場合、ポリマー収着剤約０．５ｇを、溶液約１０ｍＬに浸漬する。
【０１２１】
ポリマー収着剤は、捕集剤の含浸に基づく収着剤よりも、明確な利点をもたらす。捕集剤は、典型的には、例えば、活性炭のように、マトリックス材料上に単に収着されている。すなわち、捕集剤は、通常、マトリックス材料に共有結合しておらず、移動することができる。対照的に、本明細書に記載のポリマー収着剤は、反応性ガスと相互作用しかつ移動しない、共有結合した窒素含有基を有する。
【０１２２】
別の態様において、ポリマー収着剤上で反応性ガスを収着する方法を提供する。この方法は、ポリマー収着剤を提供することと、次いで、ポリマー収着剤上で反応性ガスを収着することと、を含む。反応性ガスは、酸性ガス、酸性ガス前駆体、又は両者である。ポリマー収着剤は、（ａ）前駆体ポリマー材料と（ｂ）窒素含有化合物との反応生成物である。前駆体ポリマー材料は、重合性組成物の重合生成物を含む前駆体ポリマー材料であって、重合性組成物は、（１）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて８〜６５重量％の無水マレイン酸、（２）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて３０〜８５重量％のジビニルベンゼン、及び（３）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて０〜４０重量％のスチレン系モノマー（スチレン系モノマーは、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせである。）を含有する。窒素含有化合物は、アンモニア、又は、少なくとも１つの一級アミノ基若しくは二級アミノ基を有する化合物から選択される。好適な窒素含有化合物は、典型的には、上記の式（ＩＶ）及び（Ｖ）のものである。
【０１２３】
反応性ガスは、酸性ガス、酸性ガス前駆体、又は両者の混合物であり得る。反応性ガスは、典型的には、ハロゲン原子、硫黄原子、又は窒素原子を含有する。酸性ガスの例としては、フッ化水素、臭化水素、塩化水素、硫酸、亜硫酸、硫化水素、硝酸、及び亜硝酸が挙げられる。酸性ガス前駆体の例は、フッ素、臭素、塩素、二酸化硫黄、及び二酸化窒素である。
【０１２４】
反応性ガス（複数可）を室温で、又は、任意の所望の温度、例えば−３０℃〜１５０℃、−３０℃〜１００℃の範囲、若しくは−２０℃〜５０℃の範囲などで収着することができる。反応性ガスは、ポリマー収着剤上に存在する任意の一級アミノ基、二級アミノ基、又は三級アミノ基と反応することができる。反応は酸塩基反応である。室温（例えば２５℃）及び標準圧力でポリマー収着剤によって収着された反応性ガスの量は、多くの場合、少なくとも０．１ｍｍｏｌ／ｇ（すなわち、ポリマー収着剤１ｇ当たり少なくとも０．１ｍｍｏｌの反応性ガス）である。例えば、収着された反応性ガスの量は、少なくとも０．２ｍｍｏｌ／ｇ、少なくとも０．３ｍｍｏｌ／ｇ、少なくとも０．４ｍｍｏｌ／ｇ、又は少なくとも０．５ｍｍｏｌ／ｇであり得る。収着された量は、最大１０ｍｍｏｌ／ｇ又は更にそれ以上、最大８ｍｍｏｌ／ｇ、最大６ｍｍｏｌ／ｇ、最大４ｍｍｏｌ／ｇ、最大２ｍｍｏｌ／ｇ、又は最大１．５ｍｍｏｌ／ｇであり得る。収着された量は、多くの場合、０．１〜１０ｍｍｏｌ／ｇの範囲、０．１〜８ｍｍｏｌ／ｇの範囲、０．２〜１０ｍｍｏｌ／ｇの範囲、０．５〜１０ｍｍｏｌ／ｇの範囲、１〜１０ｍｍｏｌ／ｇの範囲である。
【０１２５】
酸塩基指示薬が存在するいくつかの実施形態において、ポリマー収着剤粒子１００の役割は、少なくとも部分的に又は主として、ポリマー収着剤粒子が暴露される空気中に１種以上の反応性ガス（例えば酸性ガス）が存在することを視覚的に示すことである。すなわち、好適なフィルタ支持体１０上に提供されたこのようなポリマー収着剤粒子１００の集合体は、例えば、Ｄｒａｅｇｅｒ管によって例示される種類の公知のガス検知装置と同様の機能を提供し得る。したがって、いくつかの実施形態において、ポリマー収着剤粒子１００がその上に支持されているフィルタ支持体は、染色されたアミン官能性ポリマー収着剤粒子１００の色をモニター可能とする、少なくとも１つの光透過性の窓（例えば、透明の窓）を含む場合がある。
【０１２６】
いくつかの実施形態において、本明細書に開示のようにフィルタ支持体上に支持された収着剤粒子は、バインダーを含んでもよい。このような手法及び配列は、「ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ  ＧＲＡＮＵＬＥＳ  ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ  ＰＯＬＹＭＥＲＩＣ  ＳＯＲＢＥＮＴ  ＦＯＲ  ＲＥＡＣＴＩＶＥ  ＧＡＳＥＳ」と題する、本明細書と同日付で出願の米国特許仮出願第ｘｘ／ｘｘｘｘｘｘ号、代理人明細書第７８８７５ＵＳ００２号に詳述されており、その全容が参照により本明細書に組み込まれる。
【０１２７】
例示的な実施形態の一覧
実施形態１は、ポリマー収着剤粒子を支持するフィルタ支持体を備えるエアフィルタであって、ポリマー収着剤が、（ａ）重合性組成物の重合生成物を含む前駆体ポリマー材料であって、重合性組成物が、（１）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて８〜６５重量％の無水マレイン酸、（２）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて３０〜８５重量％のジビニルベンゼン、及び（３）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて０〜４０重量％のスチレン系モノマー（スチレン系モノマーは、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせである。）を含む前駆体ポリマー材料と、（ｂ）アンモニア又は少なくとも１つの一級アミノ基若しくは少なくとも１つの二級アミノ基を有する化合物から選択される窒素含有化合物との反応生成物を含み、ポリマー収着剤が多孔質粒子の形態で存在する、エアフィルタである。
【０１２８】
実施形態２は、フィルタ支持体が、少なくともいくつかのポリマー収着剤粒子が配置された少なくとも１つの主表面を有する基材を含む、実施形態１に記載のエアフィルタである。
【０１２９】
実施形態３は、ポリマー収着剤粒子が、実質的に単層として基材の主表面上に存在する、実施形態２に記載のエアフィルタである。
【０１３０】
実施形態４は、フィルタ支持体は、ポリマー収着剤粒子を有する多孔質の通気性材料を含み、ポリマー収着剤粒子は、材料の主表面上に配置され、及び／又は、材料の少なくとも主表面に近接した位置の材料の内部に配置された、実施形態１に記載のエアフィルタである。
【０１３１】
実施形態５は、ポリマー収着剤粒子が、多孔質の通気性材料の内部全体に配置されている、実施形態４に記載のエアフィルタである。
【０１３２】
実施形態６は、エアフィルタが、フィルタ支持体から本質的になる、実施形態１〜５のいずれかに記載のエアフィルタである。
【０１３３】
実施形態７は、フィルタ支持体が、シート状材料を含み、シート状材料は、主表面を呈し、約３ｍｍ未満の厚さを呈し、少なくともシート状材料の主平面に少なくともほぼ垂直な方向に、空気流がフィルタ支持体を通過できるように構成されている、実施形態１〜６のいずれかに記載のエアフィルタである。
【０１３４】
実施形態８は、フィルタ支持体が、少なくともいくつかのポリマー収着剤粒子が接着剤付着された主表面を有するネットを含む、実施形態１〜７のいずれかに記載のエアフィルタである。
【０１３５】
実施形態９は、フィルタ支持体が、内部を呈する繊維ウェブを含み、ポリマー収着剤粒子が、ウェブの内部の少なくとも部分内に配置されている、実施形態１〜７のいずれかに記載のエアフィルタである。
【０１３６】
実施形態１０は、ポリマー収着剤粒子が、繊維ウェブの内部全体に配置されている、実施形態９に記載のエアフィルタである。
【０１３７】
実施形態１１は、ウェブが不織布繊維ウェブである、実施形態９〜１０のいずれかに記載のエアフィルタである。
【０１３８】
実施形態１２は、不織布繊維ウェブがメルトブローンウェブである、実施形態１１に記載のエアフィルタである。
【０１３９】
実施形態１３は、繊維ウェブの少なくともいくつかの繊維がそれぞれ、少なくとも１つのポリマー収着剤粒子に結合されている、実施形態９〜１２のいずれかに記載のエアフィルタである。
【０１４０】
実施形態１４は、フィルタ支持体が多層通気性アセンブリの１つの層である、実施形態１〜５及び７〜１３のいずれかに記載のエアフィルタである。
【０１４１】
実施形態１５は、多層通気性アセンブリが、フィルタ支持体と同じ層ではなく、かつ５０未満の透過百分率を呈する粒子濾過層である少なくとも１つの層を含む、実施形態１４に記載のエアフィルタである。
【０１４２】
実施形態１６は、粒子濾過層がエレクトレット部分を含む、実施形態１５に記載のエアフィルタである。
【０１４３】
実施形態１７は、フィルタ支持体が、５０未満の透過百分率を呈する濾材である、実施形態１〜１６のいずれかに記載のエアフィルタである。
【０１４４】
実施形態１８は、フィルタ支持体がプリーツ加工されている、実施形態１〜６及び８〜１７のいずれかに記載のエアフィルタである。
【０１４５】
実施形態１９は、エアフィルタが、強制空気加熱ユニット、強制空気冷却ユニット、強制空気加熱／冷却ユニット、室内空気清浄器、及び自動車用車内空気濾過ユニットからなる群から選択される空気処理装置のエアフィルタ受け部に挿入されるように構成されたフレーム付きエアフィルタである、実施形態１〜１８のいずれかに記載のエアフィルタである。
【０１４６】
実施形態２０は、フィルタ支持体が、収着剤粒子が内部に配置されている貫通孔を有するハニカムを含む、実施形態１〜３、６、１４〜１６、及び１９のいずれかに記載のエアフィルタである。
【０１４７】
実施形態２１は、フィルタ支持体が濾過フェースピース呼吸マスクの層を提供する、実施形態１〜２０のいずれかに記載のエアフィルタである。
【０１４８】
実施形態２２は、濾過フェースピース呼吸マスクが、平坦折り畳み式呼吸マスク及び成形された呼吸マスクからなる群から選択される、実施形態２１に記載のエアフィルタである。
【０１４９】
実施形態２３は、フィルタ支持体が、ポリマー収着剤粒子が配置された内部を有し、かつ少なくとも１つの空気吸入口及び少なくとも１つの空気排出口を有する容器を含む、実施形態１〜２０のいずれかに記載のエアフィルタである。
【０１５０】
実施形態２４は、フィルタ支持体がフィルタカートリッジを含む、実施形態２３に記載のエアフィルタである。
【０１５１】
実施形態２５は、フィルタカートリッジが、ハーフフェース負圧呼吸マスク、フルフェース負圧呼吸マスク、避難フード、及び動力式空気清浄呼吸マスクからなる群から選択される個人用保護装置と共に用いられるように構成されている、実施形態２４に記載のエアフィルタである。
【０１５２】
実施形態２６は、ポリマー収着剤粒子の少なくとも一部が少なくとも１種の酸塩基染料を含み、フィルタ支持体が、酸塩基染料含有ポリマー収着剤粒子の変色をモニターすることができるように構成さている、実施形態１〜２５のいずれかに記載のエアフィルタである。
【０１５３】
実施形態２７は、１つ以上の反応性ガスの少なくとも一部を空気から捕集する方法であって、方法が、実施形態１に記載のエアフィルタを、エアフィルタの少なくとも一部のポリマー収着剤粒子が空気に暴露されるように配置することと、空気中に存在する１つ以上の反応性ガスの少なくとも一部を、ポリマー収着剤粒子上に収着させることと、を含み、反応性ガスが、酸性ガス、酸前駆体ガス、又は両者の混合物である、方法である。
【０１５４】
実施形態２８は、反応性ガスが、フッ化水素、フッ素、臭化水素、臭素、塩化水素、塩素、硫酸、亜硫酸、硫化水素、二酸化硫黄、硝酸、亜硝酸、二酸化窒素、又はこれらの混合物である、実施形態２７に記載の方法である。
【０１５５】
実施形態２９は、フィルタ支持体が主表面を呈し、空気が、フィルタ支持体の主表面の平面と少なくともほぼ一致する方向に移動する空気流の形態で存在する、実施形態２７〜２８のいずれかに記載の方法である。
【０１５６】
実施形態３０は、フィルタ支持体が、空気流を、フィルタ支持体を通して通過させ、空気が、フィルタ支持体の少なくとも一部分を、フィルタ支持体の主表面に少なくともほぼ垂直な方向に通過する空気流の形態で存在する、実施形態２７〜２８のいずれかに記載の方法である。
【０１５７】
実施形態３１は、実施形態１〜２６のいずれかに記載のフィルタ支持体を用いて実施される、実施形態２７に記載の方法である。
【０１５８】
実施形態３１は、ポリマー収着剤粒子を有するフィルタ支持体を備えるエアフィルタの製造方法であって、方法が、（ａ）重合性組成物の重合生成物を含む前駆体ポリマー材料であって、重合性組成物が、（１）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて８〜６５重量％の無水マレイン酸、（２）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて３０〜８５重量％のジビニルベンゼン、及び（３）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて０〜４０重量％のスチレン系モノマー（スチレン系モノマーは、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせである。）を含む前駆体ポリマー材料を準備することと、（ｂ）前駆体ポリマー材料を、アンモニア又は少なくとも１つの一級アミノ基若しくは少なくとも１つの二級アミノ基を有する化合物から選択される窒素含有化合物と反応させ、共有結合した窒素含有基を有しかつ粒子の形態であるポリマー収着剤を生成させることと、（ｃ）ポリマー収着剤粒子をフィルタ支持体上に支持させることと、を含む方法である。
【実施例】
【０１５９】
分析及び特徴付け手順
多孔性及びガス収着の試験を、「Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｓｏｒｂｅｎｔｓ  ｆｏｒ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｇａｓｅｓ」と題するＷｅｎｄｌａｎｄへの米国特許仮出願第６２／２６９６２６号に記載の手順と同様に実施した。この仮出願の全容が、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１６０】
二酸化硫黄持続時間カートリッジ試験
簡易的な特注の流動送達システムを用い、既知濃度の二酸化硫黄（ＳＯ２）を測定用のカートリッジに送達した。ステンレス鋼及びポリ（塩化ビニル）（ＰＶＣ）管を、送達システム全体に用いた。二酸化硫黄は、無水ＳＯ２加圧ガスボンベ（Ｏｘｙｇｅｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳＡ））から、システムに送達した。ＳＯ２流を圧縮空気で希釈し、１０００ｐｐｍのＳＯ２流を、流量３２Ｌ／分（ＬＰＭ）で試験チャンバに送達した。空気流量は、０〜３００ＬＰＭのＴＳＩ流量計（ＴＳＩ（Ｓｈｏｒｅｖｉｅｗ，ＭＮ））を用いて設定した。
【０１６１】
ＳＯ２濃度は、一連の滴定によって測定した。チャレンジガス（challenge gas）の１ＬＰＭの流量を、直列に連結した２つの１５ｍＬのインピンジャーに引き込み、ヨウ化カリウム／ヨウ素酸カリウム（ＫＩ／ＫＩＯ３）水溶液を通してバブリングした。ＫＩ／ＫＩＯ３溶液濃度は、４重量％のＫＩ及び２重量％のＫＩＯ３であった。約１５分後に、内容物をビーカーに洗い落とし、０．０２５Ｎチオ硫酸ナトリウム水溶液で滴定した。溶液が淡黄色に変わったところで、デンプン指示薬約１０滴を加え、溶液を紺色に変えた。次いで、溶液が澄明になるまで、チオ硫酸ナトリウムで追加の滴定を行った。
【０１６２】
ＳＯ２試験の相対湿度（ＲＨ）は、システムの％ＲＨを検知し、所望の％ＲＨから０．２％を超えて外れた場合に、水浴を加熱して湿度を上昇させる比例積分微分（ＰＩＤ）制御器を用い、一定の設定点に維持した。ＰＩＤセンサは、Ｖａｉｓａｌａ  ＨＭＭ１０１４Ａ１ＡＥ湿度プローブ（Ｖａｉｓａｌａ（Ｖａｎｔａ，Ｆｉｎｌａｎｄ））で較正した。
【０１６３】
カートリッジを、試験チャンバ内でシステムと１列に並べ、１０００ｐｐｍのＳＯ２ガス流を、カートリッジを通して流動させた。試験チャンバの下流側に管を連結し、Ｉｎｔｅｒｓｃａｎ電気化学式ガス検出器（Ｉｎｔｅｒｓｃａｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｉｍｉ  Ｖａｌｌｅｙ，ＣＡ））に連通させた。ＳＯ２ガス流がカートリッジを通過し始めた時点で、試験が開始されたものとみなし、タイマーをスタートさせた。Ｉｎｔｅｒｓｃａｎ  ＳＯ２ガス検出器は、ＳＯ２濃度を連続して測定し、データを５秒ごとにソフトウェアによって記録した。
【０１６４】
試験の前に、空気加圧ガスボンベ（Ｏｘｙｇｅｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳＡ））中の検定済みの５ｐｐｍのＳＯ２を用い、電気化学式ガス検出器を較正した。この流出物によって発生された信号を用い、ソフトウェアを５ｐｐｍのＳＯ２に設定した。カートリッジを通過したＳＯ２溶出物が、５ｐｐｍに相当する信号を超える信号を電気化学的ガス検出器において発生したときに相当する時点を、ＳＯ２蒸気試験の終点と規定した。各カートリッジの性能を、上記の試験を実施中に５ｐｐｍの破過が観察されるまでの分単位の時間として報告した。
【０１６５】
二酸化硫黄使い捨て呼吸マスク試験
簡易的な特注の流動送達システムを用い、既知濃度のＳＯ２を測定用の使い捨て呼吸マスクに送達した。ステンレス鋼及びポリ（塩化ビニル）（ＰＶＣ）管を、送達システム全体に用いた。二酸化硫黄は、無水ＳＯ２加圧ガスボンベ（Ｏｘｙｇｅｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳＡ））から、システムに送達した。ＳＯ２流を圧縮空気で希釈し、６０ｐｐｍのＳＯ２流を、流量３０Ｌ／分（ＬＰＭ）で試験チャンバに送達した。空気流量は、０〜３００ＬＰＭのＴＳＩ流量計（ＴＳＩ（Ｓｈｏｒｅｖｉｅｗ，ＭＮ））を用いて設定した。
【０１６６】
ＳＯ２濃度は、一連の滴定によって測定した。チャレンジガスの１ＬＰＭの流量を、直列に連結した２つの１５ｍＬのインピンジャーに引き込み、ヨウ化カリウム／ヨウ素酸カリウム（ＫＩ／ＫＩＯ３）水溶液を通してバブリングした。ＫＩ／ＫＩＯ３溶液濃度は、４重量％のＫＩ及び２重量％のＫＩＯ３であった。約１５分後に、内容物をビーカーに洗い落とし、０．０２５Ｎチオ硫酸ナトリウム水溶液で滴定した。溶液が淡黄色に変わったところで、デンプン指示薬約１０滴を加え、溶液を紺色に変えた。次いで、溶液が澄明になるまで、チオ硫酸ナトリウムで追加の滴定を行った。
【０１６７】
ＳＯ２試験の相対湿度（ＲＨ）は、システムの％ＲＨを検知し、所望の％ＲＨから０．２％を超えて外れた場合に、水浴を加熱して湿度を上昇させる比例積分微分（ＰＩＤ）制御器を用い、一定の設定点に維持した。ＰＩＤセンサは、Ｖａｉｓａｌａ  ＨＭＭ１０１４Ａ１ＡＥ湿度プローブ（Ｖａｉｓａｌａ（Ｖａｎｔａ，Ｆｉｎｌａｎｄ））で較正した。
【０１６８】
使い捨て呼吸マスクを、試験チャンバ内でシステムと１列に並べ、６０ｐｐｍのＳＯ２ガス流を、使い捨て呼吸マスクを通して流動させた。試験室の下流側に管を連結し、Ｉｎｔｅｒｓｃａｎ電気化学式ガス検出器（Ｉｎｔｅｒｓｃａｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｉｍｉ  Ｖａｌｌｅｙ，ＣＡ））に連通させた。ＳＯ２ガス流が使い捨て呼吸マスクを通過し始めた時点で、試験が開始されたものとみなし、タイマーをスタートさせた。Ｉｎｔｅｒｓｃａｎ  ＳＯ２ガス検出器は、ＳＯ２濃度を連続して測定し、データを５秒ごとにソフトウェアによって記録した。
【０１６９】
試験の前に、空気加圧ガスボンベ（Ｏｘｙｇｅｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳＡ））中の検定済みの５ｐｐｍのＳＯ２を用い、電気化学式ガス検出器を較正した。この流出物によって発生された信号を用い、ソフトウェアを５ｐｐｍのＳＯ２に設定した。使い捨て呼吸マスクを通過したＳＯ２溶出物が、５ｐｐｍに相当する信号を超える信号を電気化学的ガス検出器において発生したときに相当する時点を、ＳＯ２蒸気試験の終点と規定した。各使い捨て呼吸マスクの性能を、上記の試験を実施中に５ｐｐｍの破過が観察されるまでの分単位の時間として報告した。
【０１７０】
実施例
染色されたアミン官能性ポリマー収着剤粒子の調製
前駆体ポリマー材料のバッチを、Ｗｅｎｄｌａｎｄへの米国特許仮出願第６２／２６９６２６号の実施例４の記載とほぼ同様に、調製した。前駆体ポリマー材料は、ＢＥＴ比表面積（ＳＡＢＥＴ）が約３２０ｍ２／ｇの範囲、総細孔容積が約０．２５０ｃｍ３／ｇの範囲であった（０．９８相当の分圧（ｐ／ｐ°）で測定した。）。前駆体ポリマー材料を２０×４０メッシュの粒子に篩過した。１Ｌの広口瓶中で、エチレンジアミン（ＥＤＡ）２４ｍＬ（４１１ｍｍｏｌ）を、エタノール（ＥｔＯＨ）２８２ｍＬに溶解させた。この溶液に、前駆体ポリマー材料の２０×４０メッシュの粒子３０．０ｇを加えた。広口瓶を窒素で１０分間パージしてから、蓋をし、広口瓶回転装置に室温でセットした。広口瓶を室温で終夜回転させた。固体を真空濾過によって分離し、ＥｔＯＨで洗浄した。固体を８オンスの広口瓶に入れ、この広口瓶にＥｔＯＨを２００ｍＬ加えた。広口瓶を窒素で１０分間パージしてから、蓋をし、広口瓶回転装置にセットし、室温で４時間回転させた。固体を真空濾過によって再度分離し、ＥｔＯＨで洗浄した。次いで、固体を９０℃の真空オーブン中で１６時間乾燥させた。
【０１７１】
メチルレッド染料１００ｍｇを８オンスの広口瓶中のＥｔＯＨ１００ｍＬに加え、飽和メチルレッドエタノール溶液を調製した。広口瓶をリストシェーカーに取り付け、４時間振とうした。得られた懸濁液を、シリンジを用い、１ミクロンのガラスフリットフィルタ（Ｐａｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐｏｒｔ  Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＮＹ，ＵＳＡ））で濾過し、溶解していない染料を除去した。アミン官能性ポリマー収着剤を、飽和メチルレッド溶液に加えた。広口瓶に蓋をし、広口瓶回転装置にセットした。広口瓶を、室温で１６時間回転させた。材料を移す又は洗浄するための追加のＥｔＯＨを用いることなく、固体を真空濾過により分離した。次いで、固体を９０℃の真空オーブン中で１６時間乾燥させた。得られた染色されたアミン官能性ポリマー収着剤の色は黄色であり、実施例１、２及び３の空気濾過装置の作製に用いた。
【０１７２】
実施例１
フィルタカートリッジは、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より、３Ｍ  ＨＡＬＦ  ＰＩＥＣＥ  ＲＥＵＳＡＢＬＥ  ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲ  ６０００  ＳＥＲＩＥＳと共に使用可能な種類を入手した。カートリッジは、入手時は空であり、空の内部容積が約１０５ｍＬであり、カートリッジ内の収着剤のいずれの変色も観察可能な透明な樹脂で作製されていた。カートリッジに、Ｊａｃｏｂｉ  Ｃａｒｂｏｎｓ，Ｉｎｃ．（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，Ｏｈｉｏ）より商標名ＧＡ１で入手した活性炭の１２×３０メッシュの粒子５２．５ｍＬを充填した。この活性炭は、有機蒸気の捕集に用いることができると供給者により表示されており、また、酸性ガス又は酸性ガス前駆体などの反応性ガスを捕集するための何らかの有意な能力を付与するための処理がされているとは、供給者によって記載されていなかった。上記の染色されたアミン官能性ポリマー収着剤の２０×４０メッシュの粒子５２．５ｍＬの層を、活性炭層の上部に充填した。収着剤の容積測定は、振動フィーダ及び１００ｍＬのメスシリンダーを用いて行った。振動フィーダは、シリンダーへの充填速度が約１ｍＬ／秒となるように設定した。シリンダーが所望の容積の収着剤粒子を含むように充填された時点で、フィーダを停止した。次いで、測定された容積の収着剤を、特注のストーム充填管（storm−fill tube）を介し、カートリッジ本体中に供給した。収着剤の積層は、収着剤を、ストーム充填管中に順次供給することによって行った。次いで、超音波溶接により、カートリッジの蓋を所定通り装着した。
【０１７３】
このカートリッジを用い、上記の通りＳＯ２持続時間カートリッジ試験を、５０％ＲＨ及び３２ＬＰＭで実施し、カートリッジの持続時間を測定した。カートリッジの持続時間は、約３４．５分間と測定された。５ｐｐｍの破過が観察された時点までに、染色されたアミン官能性ポリマー収着剤層が黄色から赤色に変色するのが、目視検査によって確認された。
【０１７４】
実施例２
上記の内容積１０５ｍＬのクリア樹脂製の６０００系列カートリッジに、活性炭（Ｊａｃｏｂｉ  ＧＡ１）の１２×３０メッシュの粒子と、染色されたアミン官能性ポリマー収着剤の２０×４０メッシュの粒子とを、容積比５０／５０で混合した混合物を充填した。各収着剤の５２．５ｍＬの容積測定は、振動フィーダ及び１００ｍＬのメスシリンダーを用いて行った。振動フィーダは、シリンダーへの充填速度が約１ｍＬ／秒となるように設定した。シリンダーが所望の容積の収着剤粒子を含むように充填された時点で、フィーダを停止した。このカートリッジの（混合した）配合層の構成のため、カートリッジに充填する前に、各収着剤５２．５ｍＬを共に混合した。次いで、収着剤のこの混合物を、特注のストーム充填管を介し、カートリッジ本体中に供給した。次いで、超音波溶接により、カートリッジの蓋を所定通り装着した。このカートリッジを用い、上記の通りＳＯ２持続時間カートリッジ試験を、５０％ＲＨ及び３２ＬＰＭで実施し、カートリッジの持続時間を測定した。カートリッジの持続時間は、約４０．６分間と測定された。５ｐｐｍの破過が観察された時点までに、染色されたアミン官能性ポリマー収着剤の粒子が黄色から赤色に変色するのが、目視検査によって確認された。
【０１７５】
比較例１
供給業者によりＯＶ／ＡＧ（有機蒸気／酸性ガス）区分で示され、酸性ガスを収着できるように特別に処理された少なくともいくつかの活性炭を含むものと考えられる、フィルタカートリッジを入手した。このカートリッジを用い、上記の通りＳＯ２持続時間カートリッジ試験を、５０％ＲＨ及び３２ＬＰＭで実施し、カートリッジの持続時間を測定した。カートリッジの持続時間は、約４２．１分間と測定された。
【０１７６】
実施例１及び２、並びに比較例１の破過曲線を図９に示す。
【０１７７】
実施例３
基本重量約７０ｇ／ｍ２のメルトブローンポリプロピレン不織布ウェブを入手した。アクリル系感圧接着剤（Ａｃｒｏｎａｌ  Ａ  ２２０；ＢＡＳＦ（Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ））を、メルトブローンポリプロピレン不織布ウェブの一方の主表面上にスクリーン印刷した。染色されたアミン官能性収着剤の粒子を、収着剤粒子がＰＳＡを介してウェブの主表面に接着剤付着されるように、不織ウェブの接着剤を有する主表面上に手動で散布した。次いで、この収着剤を添加した不織布ウェブを（超音波溶接を介して）、プロトタイプの平坦折り畳み式使い捨て呼吸マスクに組み込んだ。呼吸マスクを（開放した構成で）用い、上記の通り、ＳＯ２持続時間使い捨て呼吸マスク試験を実施した。使い捨て呼吸マスクのＳＯ２持続時間は、約１０．７分間と測定された。５ｐｐｍの破過が観察された時点までに、染色されたアミン官能性ポリマー収着剤の粒子が黄色から赤色に変色するのが、目視検査によって確認された。
【０１７８】
比較例２
活性炭を、Ｃａｌｇｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇ，ＰＡ）より、商標名ＵＲＣ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒ  Ｃａｒｂｏｎ）で入手した。この活性炭は、酸性ガスを含む様々な物質を収着可能であることが、供給業者によって表示されていた。この活性炭粒子を、実施例３において染色されたアミン官能性収着剤粒子について記載したのと同様に、メルトブローン不織布ウェブの主表面上に手動で堆積させ、ＰＳＡで接着した。活性炭粒子の添加量は、染色されたアミン官能性収着剤粒子とほぼ同様の範囲にあると考えられた。不織布ウェブを、実施例３と同様に、プロトタイプの平坦折り畳み式使い捨て呼吸マスクに組み込んだ。次いで、呼吸マスクを用い、上記の通り、ＳＯ２持続時間使い捨て呼吸マスク試験を実施した。使い捨て呼吸マスクのＳＯ２持続時間は、約６．７分間と測定された。
【０１７９】
本出願は、「Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｓｏｒｂｅｎｔｓ  ｆｏｒ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｇａｓｅｓ」と題するＷｅｎｄｌａｎｄへの米国特許仮出願第６２／２６９６２６号を、参照により組み込む。本出願はまた、「ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ  ＧＲＡＮＵＬＥＳ  ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ  ＰＯＬＹＭＥＲＩＣ  ＳＯＲＢＥＮＴ  ＦＯＲ  ＲＥＡＣＴＩＶＥ  ＧＡＳＥＳ」と題する、本明細書と同日付で出願の米国特許仮出願第ｘｘ／ｘｘｘｘｘｘ号、代理人明細書第７８８７５ＵＳ００２号も、参照により組み込む。これら２つの出願は、（収着剤の組成、調製方法及び特性が上記の実施例で用いたものと同様である上記の’６２６号出願の実施例４に加え）アミン官能性ポリマー収着剤（染色されたアミン官能性ポリマー収着剤を含む）が様々な組成で作製された、多数の他の実施例を含んでいる。これらの実施例は簡略化のため本明細書中では再現しなかったが、これらの用途におけるこれらの実施例のポリマー収着剤の特徴（例えば多孔性、表面積、総細孔容積、及び特に反応性ガスの吸着に関して）により、当業者は、これらの実施例の収着剤が示した特性（特に反応性ガスを収着する能力）が、これらの材料が本明細書に開示のように任意の好適なフィルタ支持体上に配置された場合、同様に呈されることを予期するであろう。
【０１８０】
前述の実施例は、理解を明確にするためにのみ提示したものであり、これらの実施例による不要な限定はないものと理解される。実施例に記載の試験及び試験結果は、予測的なものではなく、例示的なものであることが意図され、試験手順の変更により、異なる結果がもたらされることが予想され得る。実施例中の全ての定量値は、用いられた手順に含まれる周知の許容誤差を考慮した近似的なものと理解される。
【０１８１】
本明細書に開示の特定の例示的な要素、構造、特徴、詳細、構成などは、多数の実施形態において改変及び／又は組み合わされ得ることが、当業者には明らかであろう。全てのこのような変更及び組み合わせは、例示的な説明のために選択された代表的な設計としてだけではなく、考案された発明の範囲内にあることが、本発明者によって想定される。したがって、本発明の範囲は、本明細書に記載の特定の例示的な構造に限定されるのではなく、少なくとも特許請求の範囲の文言によって説明される構造、及びこれらの構造の同等物にまで拡大する。本明細書に代替物として明確に記載されている要素のいずれも、所望により、任意の組み合わせにおいて、特許請求の範囲に明示的に含まれる場合がある、又は、特許請求の範囲から除外される場合がある。オープンエンドの用語（例えば、を含む及びその派生語）で本明細書に記載されている要素又は要素の組み合わせのいずれも、クローズエンドの用語（例えば、からなる及びその派生語）及び部分的にクローズエンドの用語（例えば、から本質的になる、及びその派生語）で更に記載されているものとみなされる。様々な理論及び可能な機構が本明細書で説明可能であるが、いかなる場合であっても、このような説明は、特許請求可能な主題を限定するものではない。本明細書の記載と、参照によって本明細書に組み込んだいずれかの文書の開示との間に何らかの矛盾又は不一致が存在する場合、本明細書の記載が優先するものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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