(57)【要約】  ヒュームド金属酸化物を、球状金属酸化物塊へと処理するための新規な方法が提供される。この技法により、ヒュームド金属酸化物粒子、たとえばヒュームドシリカ粒子およびヒュームドアルミナ粒子が、球状形態へと処理され、それにより、望ましい表面積を保持しながら操作性を改善することが可能となり得る。この処理方法は、ヒュームド金属酸化物粒子を提供すること、当該粒子と液状担体を混合し、懸濁溶液を形成させること、当該粒子懸濁溶液を霧化すること、および当該霧化液滴を、当該液滴から液状担体を除去するために充分な温度範囲に曝し、金属酸化物含有塊を生成すること、を含んでもよい。
2019516653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒュームドシリカをシリカ塊へと処理する方法であって、
ヒュームドシリカ粒子を提供することであって、前記ヒュームドシリカ粒子が、１グラム当たり約５０平方メーター（ｍ２／ｇ）を超える第一のブルナウアーエメットテラー（ＢＥＴ）表面積を有し、１立方メーター当たり６４キログラム（ｋｇ／ｍ３）未満の平均バルク密度を伴う、５ナノメーター（ｎｍ）〜５０ｎｍの一次粒子を含む優勢的分枝状形態によって特徴付けられる、提供すること、
前記ヒュームドシリカ粒子と液状担体を混合し、ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液を形成させることであって、前記ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液は約２重量パーセント（ｗｔ％）〜約８ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子を含む、形成させること、
ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液を霧化し、シリカ含有液滴を生成することであって、前記シリカ含有液滴の少なくとも大部分は、約２５０ｎｍ〜約１００マイクロメーター（μｍ）の液滴直径と、約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子の重量パーセントにより特徴付けられる、生成すること、および、
前記シリカ含有液滴を、約５０℃〜約１５００℃の温度に少なくとも約０．５秒の期間曝し、前記シリカ含有液滴から液状担体を実質的に除去し、前記シリカ塊を生成することであって、この場合において前記生成されたシリカ塊の実質的にすべてが、前記第一のＢＥＴ表面積の少なくとも約７５％である第二のＢＥＴ表面積を示し、および６４ｋｇ／ｍ３を超える平均バルク密度により特徴付けられる優勢的球状形態を示す、生成すること、を含む前記方法。
【請求項２】
前記方法が、ろ過または濃縮により、前記生成されたシリカ塊の少なくとも大部分を収集することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記霧化工程が、シリカ含有液滴を生成するためのエアロゾル化、スプレードライ化、超音波変換器を使用すること、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記霧化工程が、前記ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液中に、気体状担体を注入することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記生成されたシリカ塊が、前記提供されたヒュームドシリカ粒子と実質的に同一の化学組成を有するように前記液状担体が選択され、この場合において前記生成されたシリカ塊は、約２ｗｔ％未満の不純物を含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記方法が、前記生成されたシリカ塊が、前記提供されたヒュームドシリカ粒子と実質的に同一の化学組成を有さないように、前記ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液をドープすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ドープ工程が、前記生成されたシリカ塊が、前記提供されたヒュームドシリカ粒子と実質的に同一の化学組成を有さないように、前記液状担体を選択すること、前記ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液に気体状担体を導入すること、またはその両方を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記生成されたシリカ塊の実質的にすべてが、前記第一のＢＥＴ表面積の少なくとも約９０％である第二のＢＥＴ表面積を示す、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記シリカ含有液滴、前記ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液、またはその両方が、約３ｗｔ％〜約６ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記曝す工程が、前記シリカ含有液滴を、１分当たり約３リットル（Ｌ／分）〜約５０Ｌ／分の流速、および約４００℃〜約１５００℃の温度で管状炉に通すことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記方法が、実質的に可逆的であり、それにより前記シリカ塊は、ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液へと戻されることができる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記シリカ塊を前記液状担体へと再分散させ、ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液を形成することをさらに含み、この場合において前記ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液は約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ヒュームド金属酸化物の処理方法であって、
ヒュームド金属酸化物粒子を提供することであって、前記ヒュームド金属酸化物が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＧｅＯ２、ＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、この場合において前記ヒュームド金属酸化物粒子は、約５０ｍ２／ｇを超える第一のブルナウアーエメットテラー（ＢＥＴ）表面積と、５ｎｍ〜５０ｎｍの一次粒子を含む優勢的分枝状形態を有する、提供すること、
前記ヒュームド金属酸化物粒子と液状担体を混合し、ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液を形成することであって、この場合において前記ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液は、約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％の前記ヒュームド金属酸化物粒子を含む、形成すること、
前記ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液を霧化し、金属酸化物含有液滴を生成することであって、この場合において前記金属酸化物含有液滴の少なくとも大部分は、約２５０ｎｍ〜約１００μｍの液滴直径と、約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームド金属酸化物粒子の重量パーセントにより特徴付けられる、生成すること、および、
前記金属酸化物含有液滴を、少なくとも約０．５秒の期間、約５０℃〜約１５００℃の温度に曝し、前記金属酸化物含有液滴から前記液状担体を実質的に除去し、金属酸化物塊を生成することであって、この場合において前記生成された金属酸化物塊の実質的にすべてが、優勢的球状形態と、前記第一のＢＥＴ表面積の少なくとも約７５％である第二のＢＥＴ表面積を示す、生成すること、を含む前記方法。
【請求項１４】
前記ヒュームド金属酸化物粒子がヒュームドアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粒子であり、前記生成された金属酸化物塊がアルミナ塊である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ヒュームド金属酸化物が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＧｅＯ２、ＷＯ３、およびＮｂ２Ｏ５からなる群から選択される少なくとも２種の金属酸化物を含有する混合酸化物である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
ヒュームドシリカをシリカ塊へと処理する方法であって、
ヒュームドシリカ粒子を提供することであって、前記ヒュームドシリカ粒子が、約２００ｍ２／ｇ〜約６００ｍ２／ｇの第一のブルナウアーエメットテラー（ＢＥＴ）を有し、１立方メーター当たり６４キログラム（ｋｇ／ｍ３）未満の平均バルク密度を伴う、５ｎｍ〜５０ｎｍの一次粒子を含む優勢的分枝状形態によって特徴付けられる、提供すること、
前記ヒュームドシリカ粒子と液状担体を混合し、ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液を形成させることであって、前記ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液は約２重量パーセント（ｗｔ％）〜約８ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子を含む、形成すること、
前記ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液を霧化し、シリカ含有液滴を生成することであって、前記シリカ含有液滴の少なくとも大部分は、約２５０ｎｍ〜約１００マイクロメーター（μｍ）の液滴直径と、約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子の重量パーセントにより特徴付けられる、生成すること、および、
前記シリカ含有液滴を、約８５０℃〜約１５００℃の温度に少なくとも約０．５秒の期間曝し、前記シリカ含有液滴から前記液状担体を実質的に除去し、前記シリカ塊を生成することであって、前記生成されたシリカ塊の実質的にすべてが、前記第一のＢＥＴ表面積の少なくとも約８５％である第二のＢＥＴ表面積を示し、および６４ｋｇ／ｍ３を超える平均バルク密度により特徴付けられる優勢的球状形態を示す、生成すること、を含む前記方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１６年５月４日に出願された米国通常特許出願第１５／１４６０３７号の優先権を主張するものであり、当該出願はその全体で参照により援用される。
【技術分野】
【０００２】
本開示の実施形態は、概して、ヒュームド金属酸化物の処理方法に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、優勢的分枝状形態を示すヒュームド金属酸化物を、優勢的球状形態を示す金属酸化物塊へと処理する方法に関する。
【発明の概要】
【０００３】
本出願人は、ヒュームド金属酸化物、たとえば「ヒュームドシリカ」（ヒュームドシリコン二酸化物、ＳｉＯ２）および「ヒュームドアルミナ」（ヒュームドアルミニウム酸化物、Ａｌ２Ｏ３）などは、接着剤、医薬品添加物および食品添加物、美容製品およびスキンケア製品、インクトナー、ならびにコーティング剤としての用途を含む、様々な種々の応用に使用され得ると認識している。ヒュームド金属酸化物は、一部の実施形態では、液体またはポリマー中に分散されたときに無色となる大きな表面積を有する白色微粉である。ヒュームド金属酸化物は非常に用途が広く、高い純度を示し、そして限定されないが、増粘特性、垂れ防止補強、擦り傷および摩滅に対する耐性、腐食耐性、抗粘結特性、流動性の強化、ならびに吸着の強化をはじめとする利益を組成物に付加することができる。しかしながら本出願人はまた、ヒュームド金属酸化物は一部の実施形態において非常に高いフラクタル次元と顕著に分枝状の形態を示し得、それによりヒュームド酸化物の操作、調剤、保存および運搬に困難が生じる場合があると認識している。さらにヒュームド金属酸化物は、浮遊し、潜在的にナノスケールの一次粒子へとバラバラに壊れる傾向があり、それに起因し、重大な吸入リスクをもたらし得る。したがって、本出願人は、大きな表面積と他の望ましい特性を犠牲にすることなく、ヒュームド金属酸化物の吸入リスクと操作の困難性を減少させる継続的なニーズを認識している。
【０００４】
本開示の１つの実施形態によると、ヒュームドシリカを、シリカ塊へと処理する方法が提供される。当該方法は、ヒュームドシリカ粒子を提供すること、当該粒子を液状担体と混合し、ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液を形成させること、当該溶液を霧化すること、および当該霧化液滴をある温度範囲にさらし、液状担体を除去し、シリカ塊を生成することを含み得る。提供されるヒュームドシリカは、１グラム当たり約５０平方メーター（５０ｍ２／ｇ）を超えるブルナウアーエメットテラー（ＢＥＴ：Ｂｒｕｎａｕｅｒ  Ｅｍｍｅｔｔ  Ｔｅｌｌｅｒ）表面積、５ナノメーター（ｎｍ）〜５０ｎｍの一次粒子を含む優勢的分枝状形態、および１立方メーター当たり６４キログラム（ｋｇ／ｍ３）未満の平均バルク密度を有し得る。ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液は、約２重量パーセント（ｗｔ％）〜約８ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子を含有してもよい。同様にシリカ含有液滴の少なくとも大部分は、約２５０ｎｍ〜約１００マイクロメーター（μｍ）の液滴直径を有してもよく、および約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子重量パーセントを有してもよい。液滴は、シリカ塊を生成するために少なくとも約０．５秒の一定期間、約５０℃〜約１５００℃の温度に曝されてもよい。生成されたシリカ塊の実質的にすべてが、ヒュームドシリカ粒子のＢＥＴ表面積の少なくとも約７５％である第二のＢＥＴ表面積を示してもよく、６４ｋｇ／ｍ３を超える平均バルク密度により特徴付けられる優勢的球状形態を有してもよい。
【０００５】
本開示の別の実施形態によると、ヒュームド金属酸化物を、金属酸化物塊へと処理する方法が提供される。当該方法は、ヒュームド金属酸化物粒子を提供すること、当該粒子を液状担体と混合し、ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液を形成させること、当該溶液を霧化すること、および当該霧化液滴をある温度範囲に曝して液状担体を除去し、金属酸化物塊を生成することを含み得る。提供されるヒュームド金属酸化物粒子は、約５０ｍ２／ｇを超えるＢＥＴ表面積と、５ｎｍ〜５０ｎｍの一次粒子を含む優勢的分枝状形態を有してもよい。ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液は、約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームド金属酸化物粒子を含有してもよい。同様に金属酸化物含有液滴の少なくとも大部分は、約２５０ｎｍ〜約１００マイクロメーター（μｍ）の液滴直径を有してもよく、および約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームド金属酸化物粒子重量パーセントを有してもよい。液滴は、金属酸化物塊を生成するために少なくとも約０．５秒の期間、約５０℃〜約１５００℃の温度に曝されてもよい。生成された金属酸化物塊の実質的にすべてが、ヒュームド金属酸化物粒子のＢＥＴ表面積の少なくとも約７５％である第二のＢＥＴ表面積を示してもよく、優勢的球状形態を有してもよい。
【０００６】
一部の特定の処理アセンブリ構成を基本参照として本開示の主旨が本明細書に記載されているが、様々な種々の処理アセンブリ構成が、本明細書に開示される処理技法に対して適切であることが予期される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示の特定の実施形態に関する以下の詳細な解説は、以下の図面と併せて読解された際に最も理解され得る。当該図面で、類似構造は、類似する参照値で示されている。
【０００８】
【図１】図１は、本明細書に提示され、解説される実施形態に従う、ヒュームド金属酸化物の処理方法の概略図である。
【図２】図２は、本明細書に提示され、解説される実施形態に従う、金属酸化物含有液滴の拡大概略図である。
【図３】図３は、本明細書に提示され、解説される実施形態に従う、ヒュームド金属酸化物の処理方法の拡大概略図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本明細書に提示され、解説される実施形態に従う、金属酸化物含有液滴の拡大概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、金属酸化物含有液滴の拡大概略図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、金属酸化物含有液滴の拡大概略図である。
【図５Ａ】図５Ａは、シリカ含有液滴の拡大概略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、シリカ含有液滴の拡大概略図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本明細書に提示され、解説される実施形態に従う、シリカ含有液滴の拡大概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは、走査型電子顕微鏡で見たヒュームドシリカ粒子の画像である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、走査型電子顕微鏡で見たヒュームドシリカ粒子の画像である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本明細書に提示され、解説される実施形態に従う、走査型電子顕微鏡で見たシリカ塊の画像である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本明細書に提示され、解説される実施形態に従う、走査型電子顕微鏡で見たシリカ塊の別の画像である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、本明細書に提示され、解説される実施形態に従う、走査型電子顕微鏡で見たシリカ塊の画像である。
【図６Ｆ】図６Ｆは、本明細書に提示され、解説される実施形態に従う、走査型電子顕微鏡で見たシリカ塊の別の画像である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の本実施形態に関する記載は本質的に例示および実例であり、その応用または用途を限定することは決して意図されない。金属酸化物塊作製に関する実施形態および方法に対する言及が本明細書に詳細に記載され、それらの実施例は、添付の図面において図示される。上述のとおり、可能な場合には、同一または類似の部分を指すために、同一の参照値が図面全体を通して使用される。図面と関連し、特定の実施形態が本明細書に記載される。
【００１０】
図１は、本開示の実施形態に従う、ヒュームド金属酸化物の処理方法の概略図である。本明細書において使用される場合、「ヒュームド」とは、高温、蒸気相のプロセスで生成された１つ以上の粒子を指し、当該プロセスは、少なくとも１種の金属または半金属を含む揮発性成分の、たとえば水素と酸素の燃焼などにおける加水分解を含む。たとえばヒュームドシリカは、ヒュームドシリカ粒子を生成する、たとえば約１，８００℃の温度での蒸発相の四塩化シリコンの加水分解または熱分解などの発熱性プロセスにより生成されることができ、当該粒子はナノメーターサイズの多くの一次粒子を含み得、当該一次粒子が集まり、凝集して、鎖状構造を有するさらに大きなクラスターが形成され得る。市販されているヒュームド金属酸化物粒子１１０の例としては、限定されないが、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＴＳ−６１０およびＵＬＴＲＡＢＯＮ  ４７４０ヒュームドシリカ（Ｃａｂｏｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ボストン、マサチューセッツ州、米国から入手可能）、ならびにＡＥＲＯＳＩＬヒュームドシリカおよびＡＥＲＯＸＩＤＥ  Ａｌｕヒュームドアルミナ（Ｅｖｏｎｉｋ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、エッセン、ドイツから入手可能）が挙げられる。
【００１１】
図１は、ヒュームド金属酸化物粒子１１０を提供することを含む方法の概略図を示し、当該粒子は、当該ヒュームド金属酸化物粒子１１０と液状担体１３０を混合する混合工程１０５を経て、ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０を形成し得る。一部の実施形態では、ヒュームド金属酸化物粒子１１０は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２、「シリカ」）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３、「アルミナ」）、酸化チタニウム（ＴｉＯ２）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、三酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）、三酸化タングステン（ＷＯ３）、五酸化ニオビウム（Ｎｂ２Ｏ５）、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。あるいはその他の金属酸化物または二金属酸化物を使用してもよい。
【００１２】
ヒュームド金属酸化物粒子１１０は、１グラム当たり約５０平方メートル（ｍ２／ｇ）を超えるブルナウアーエメットテラー（ＢＥＴ）表面積を有してもよい。本明細書において使用される場合、「ＢＥＴ表面積」とは、ＡＳＴＭ  Ｄ−６５５６に従うＢＥＴ（ブルナウアーエメットテラー）窒素吸収法により測定された金属酸化物粒子の平均表面積を指す。一部の実施形態では、ヒュームド金属酸化物粒子１１０は、約１００ｍ２／ｇ超、または約１５０ｍ２／ｇ超、または２００ｍ２／ｇ超、または２５０ｍ２／ｇ超のＢＥＴ表面積を有してもよい。たとえばヒュームド金属酸化物粒子１１０は、約５０ｍ２／ｇ〜約６５０ｍ２／ｇ、または約２００ｍ２／ｇ〜約６００ｍ２／ｇ、または約２５０ｍ２／ｇ〜約６５０ｍ２／ｇ、または約３５０ｍ２／ｇ〜約６５０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有してもよい。一部の実施形態では、ヒュームド金属酸化物粒子１１０は、約５０ｍ２／ｇ〜約６００ｍ２／ｇ、または約５０ｍ２／ｇ〜約５００ｍ２／ｇ、または約５０ｍ２／ｇ〜約４００ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有してもよい。ヒュームド金属酸化物粒子１１０は、一部の実施形態では、約１５０ｍ２／ｇ〜約４５０ｍ２／ｇ、または約２５０ｍ２／ｇ〜約４５０ｍ２／ｇ、または約２００ｍ２／ｇ〜約５００ｍ２／ｇ、または約３５０ｍ２／ｇ〜約６００ｍ２／ｇ、または約３００ｍ２／ｇ〜約５００ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有してもよい。大きなＢＥＴ表面積を有していることが、商業上は望ましい場合がある。さらに、大きなＢＥＴ表面積を有するヒュームド金属酸化物粒子１１０は、生成された金属酸化物塊４１０が、当該ヒュームド金属酸化物粒子１１０の大きな表面積を保持することを可能とし得る。
【００１３】
１つ以上の実施形態において、ヒュームド金属酸化物粒子１１０は、約５ナノメーター（ｎｍ）〜約５０ｎｍの一次粒子を含む優勢的分枝状形態により特徴付けられることができる。本明細書において使用される場合、「優勢的分枝状形態」とは、粒子の分枝状の細分化された部分が、当該粒子の次元表面端（ｔｈｅ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｘｔｒｅｍｉｔｉｅｓ）の大部分を構成する粒子を指す。一部の実施形態では、ヒュームド金属酸化物粒子１１０は、約１０ｎｍ〜約５０ｎｍ、または約１５ｎｍ〜約５０ｎｍ、または約２５ｎｍ〜約５０ｎｍ、または約３５ｎｍ〜約５０ｎｍ、または約１０ｎｍ〜約４０ｎｍ、または約１０ｎｍ〜約３０ｎｍ、または約１０ｎｍ〜約２０ｎｍ、または約２５ｎｍ〜約４５ｎｍの一次粒子を有してもよい。一次粒子の大きさは、ヒュームド金属酸化物粒子１１０が、大きなＢＥＴ表面積を示すために充分に分枝状となるために重要である場合がある。一次粒子の平均の大きさは、ＢＥＴ表面積が増大することができるよう充分に大きくなければならない（たとえば約５ｎｍ超）。しかし大きすぎてはならず（たとえば約５０ｎｍ超）、その場合、ヒュームド金属酸化物粒子１１０は、分枝状というよりも直鎖状の形態を示す。
【００１４】
さらに図１に関し言及すると、提供されるヒュームド金属酸化物粒子１１０は、液状担体１３０と混合される混合工程１０５を経て、ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０を形成し得る。本明細書において使用される場合、「ヒュームド金属酸化物懸濁溶液」とは、ヒュームド金属酸化物粒子１１０が溶液全体に分散されているヒュームド金属酸化物粒子の懸濁液を指す。一部の実施形態では、ヒュームド金属酸化物粒子の懸濁溶液１２０は、コロイド懸濁液であってもよく、これは、ヒュームド金属酸化物粒子１１０は、溶液の底に実質的に沈殿していないが、ヒュームド金属酸化物粒子１１０が溶液全体に分散されている懸濁液を維持し得ることを意味している。他の実施形態では、ヒュームド金属酸化物粒子１１０は液状担体１３０の底に沈殿している。液状担体１３０中でヒュームド金属酸化物粒子１１０が再懸濁され、ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０が再現されるためにはエネルギー（たとえば攪拌またはソニケーション）が必要となり得る。
【００１５】
液状担体１３０は、ヒュームド金属酸化物粒子１１０と混合し、懸濁液を支持するのに適した任意の液体であってもよい。一部の実施形態では、液状担体１３０は、有機溶媒または無機溶媒であってもよい。たとえば液状担体１３０は、Ｈ２Ｏを含有してもよく、一部の実施形態では、液状担体１３０は、水であってもよい。あるいは液状担体１３０は、超臨界二酸化炭素（ｓｃＣＯ２）またはアルコールを含有してもよい。溶媒は「液状」担体１３０と名付けられているが、溶媒は一部の実施形態では超臨界流体を含有してもよく、それらは明確な液相または気相を有していないことを理解されたい。本明細書において使用される場合、「超臨界」とは、その臨界点を超える圧力と温度にある物質を指し、そのため明確な相が存在せず、当該物質は液体のように材質を溶解させながら、気体の拡散を示し得る。一部の実施形態では、有機溶媒は、液状担体１３０ほどは望ましくなく、その理由は、健康を害する恐れがあり得る揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が潜在的に形成されるためである。一部の実施形態では、限定されないが、蒸留水または脱イオン水を含む超純水が液状担体１３０として使用され、化学組成が実質的に変化していない生成金属酸化物塊４１０が作製されてもよい。超純水はヒュームド金属酸化物粒子１１０と反応せず、生成された金属酸化物塊４１０上に残渣を残すことなく蒸発することができる。液状担体１３０は、生成された金属酸化物塊４１０が高い純度を示すように選択され、それにより、当該金属酸化物塊４１０は、提供されたヒュームド金属酸化物粒子１１０と実質的に同一の化学組成を有する。一部の実施形態では、生成された金属酸化物塊４１０は、約２ｗｔ％未満の不純物が含有されてもよい。他の実施形態では、金属酸化物塊４１０は、約５ｗｔ％未満の不純物、または約３ｗｔ％未満の不純物、または約１ｗｔ％未満の不純物、または約０．５ｗｔ％未満の不純物が含有されてもよい。
【００１６】
一部の実施形態では、当該方法は、ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０をドープすること（ｄｏｐｉｎｇ）を含んでもよく、それにより、生成された金属酸化物塊４１０は、提供されたヒュームド金属酸化物粒子１１０と実質的に同一の化学組成を有さない。一部の実施形態では、ドープ工程は、生成された金属酸化物塊４１０が、提供されたヒュームド金属酸化物粒子１１０と実質的に同一の化学組成を有さず、むしろ１種以上の物質の導入により改変されるように液状担体１３０を選択することを含んでもよい。たとえばヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０は、ドープ剤でドープされてもよい。本明細書において使用される場合、「ドープ剤」とは、物質の化学的性質、電気的性質、または光学的性質を改変するよう物質内に、または物質上に挿入される成分または分子を指す。一部の実施形態では、ドープ工程は、生成された金属酸化物塊４１０が、提供されたヒュームド金属酸化物粒子１１０と実質的に同一の化学組成を有することができないという結果をもたらし得る。一部の実施形態では、ドープ剤は、非常に少量で挿入された微量不純物を含んでもよく、それにより、生成された金属酸化物塊４１０の化学的性質、電気的性質、または光学的性質が改変される。液状担体１３０は、１種以上のドープ剤、たとえば２種以上または３種以上のドープ剤を含有してもよい。一部の実施形態では、ドープ工程は、気体状担体をヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０に導入する工程を含んでもよく、それにより、生成された金属酸化物塊４１０は、提供されたヒュームド金属酸化物粒子１１０と実質的に同一の化学組成を有さない。一部の実施形態では、１種以上の気体状担体を、ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０に導入して、生成された金属酸化物塊４１０をドープしてもよい。当該気体としては限定されないが、窒素、シラン、ホスゲン、またはそれらの組み合わせが挙げられる。固形ドープ剤としては限定されないが、たとえば半伝導量子ドット、またはその他のコロイドナノ粒子が挙げられる。液体ドープ剤としては、たとえばＡｇＮＯ３、ＮａＣｌ、またはＡｌ（ＮＯ３）３などの溶解金属塩が挙げられる。
【００１７】
さらに図１に関して言及すると、容器１１５に入ったヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０が示されている。容器１１５は必須ではないが、ヒュームド金属酸化物粒子１１０と液状担体１３０の混合を促進することができる。容器１１５は、当該方法が小規模で行われる場合にはビーカーまたはフラスコであってもよく、当該方法が大きく工業規模で行われる場合には樽、ドラム缶、タンク、または反応器であってもよい。
【００１８】
ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０は、約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームド金属酸化物粒子１１０を含有してもよい。一部の実施形態では、ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０は、液状担体１３０中に約４ｗｔ％〜約８ｗｔ％、または約３ｗｔ％〜約８ｗｔ％、または約２ｗｔ％〜約７ｗｔ％、または約３ｗｔ％〜約６ｗｔ％、または約４ｗｔ％〜約７ｗｔ％、または約５ｗｔ％〜約７ｗｔ％で懸濁されたヒュームド金属酸化物粒子１１０を含有してもよい。ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０は、約６ｗｔ％のヒュームド金属酸化物粒子１１０を含有してもよく、または約１．５ｗｔ％、または約２ｗｔ％、または約３ｗｔ％、または約５ｗｔ％、または約７ｗｔ％、または約１０ｗｔ％、または約１２ｗｔ％のヒュームド金属酸化物粒子１１０を含有してもよい。
【００１９】
図１に示されるように、当該方法は、ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０を霧化し、金属酸化物含有液滴２２０を生成することを含んでもよい。霧化工程２０５の間、アトマイザー２１０はヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０を霧化し、金属酸化物含有液滴２２０を生成することができる。一部の実施形態では、アトマイザー２１０は、エアロゾル化装置、スプレードライヤー、スプレーノズル、超音波変換器、噴霧器、エアロゾルスプレー、またはその他の霧化手段であってもよい。霧化工程２０５は、金属酸化物含有液滴２２０を生成するためのエアロゾル化、スプレードライ化、超音波変換器を使用する、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。使用されるアトマイザー２１０の型は、望ましいサイズの金属酸化物含有液滴２２０の生成に重要である場合がある。一部の実施形態では、霧化は、気体状担体をヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０に注入する工程を含んでもよい。気体状担体は一部の実施形態では、窒素、アルゴン、空気、ヘリウム、またはその組み合わせからなる群から選択されてもよい。一部の実施形態では、気体状担体は、１種以上の不活性気体または気体の組み合わせであってもよい。一部の実施形態では、気体状担体は、１種以上の反応性気体を含むことができる。
【００２０】
一部の実施形態では、霧化された金属酸化物含有液滴２２０は、約２５０ｎｍ〜約１００マイクロメーター（μｍ）の液滴直径が特徴であってもよい。他の実施形態では、金属酸化物含有液滴２２０は、約２５０ｎｍ〜約５０μｍ、または約２５０ｎｍ〜約１０μｍ、または約２５０ｎｍ〜約１μｍ、または約２５０ｎｍ〜約５００ｎｍの液滴直径を有してもよい。１つ以上の実施形態では、金属酸化物含有液滴２２０は、約３００ｎｍ〜約５０μｍ、または約５００ｎｍ〜約５０μｍ、または約１μｍ〜約５０μｍ、または約５μｍ〜約５０μｍ、または約１５μｍ〜約５０μｍの液滴直径を有してもよい。金属酸化物含有液滴２２０は、約３００ｎｍ〜約５μｍ、または約５００ｎｍ〜約５μｍ、または約１μｍ〜約２５  μｍ、または約２５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、または約２５０ｎｍ〜約７５０ｎｍの液滴直径を有してもよい。液滴のサイズは、ヒュームド金属酸化物粒子１１０の再配置にとって重要である場合がある。金属酸化物含有液滴２２０は、ヒュームド金属酸化物粒子１１０の再配置が可能となるために充分な大きさである必要があるが、しかしヒュームド金属酸化物粒子１１０が互いに遠くに離れすぎないよう、大きすぎてはいけない。大きすぎると、ヒュームド金属酸化物粒子１１０を移動させる、または再配置させるために多量のエネルギーが必要となり得る。
【００２１】
一部の実施形態では、金属酸化物含有液滴２２０は、約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームド金属酸化物粒子１１０の重量パーセントが特徴であってもよい。あるいはヒュームド金属酸化物粒子１１０は、約４ｗｔ％〜約８ｗｔ％、または約３ｗｔ％〜約８ｗｔ％、または約２ｗｔ％〜約７ｗｔ％、または約３ｗｔ％〜約７ｗｔ％、または約４ｗｔ％〜約７ｗｔ％、または約５ｗｔ％〜約７ｗｔ％のヒュームド金属酸化物粒子１１０を含有してもよい。たとえば金属酸化物含有液滴２２０は、約６ｗｔ％のヒュームド金属酸化物粒子１１０を含有してもよく、または約２ｗｔ％、または約３ｗｔ％、または約６ｗｔ％、または約７ｗｔ％、または約１０ｗｔ％、または約１２ｗｔ％のヒュームド金属酸化物粒子１１０を含有してもよい。金属酸化物含有液滴２２０中のヒュームド金属酸化物粒子１１０の量は、金属酸化物塊４１０の生成に重要である場合があり、ヒュームド金属酸化物粒子１１０が多すぎると、ヒュームド金属酸化物粒子１１０を再配置するために必要とされるエネルギー量が増え、適切に球状形態に再配置されない場合がある。同様に、ヒュームド金属酸化物粒子１１０が少なすぎると、球状形態への再配置を行うには不十分である場合があり、ゆえに、分枝状形態が維持されてしまい、開始時のヒュームド金属酸化物粒子１１０から実質的に変化しない場合がある。
【００２２】
再び図１に言及すると、金属酸化物含有液滴２２０は、金属酸化物含有液滴２２０から液状担体１３０を実質的に除去して金属酸化物塊４１０を生成するために、少なくとも約０．５秒の期間、約５０℃〜約１５００℃の温度に曝されてもよい。一部の実施形態では、当該曝される工程は、乾燥工程３０５であってもよく、その工程で液状担体１３０が除去される。一部の実施形態では、金属酸化物含有液滴２２０は、約５０℃〜約１４００℃の温度で、または約５０℃〜約１２００℃の温度で、または約５０℃〜約１０００℃の温度で、熱３０８に曝されてもよい。一部の実施形態では、金属酸化物含有液滴２２０は、少なくとも約８００℃、少なくとも約８５０℃、少なくとも約９００℃、少なくとも約１０００℃、または少なくとも約１２００℃で熱３０８に曝されてもよい。金属酸化物含有液滴２２０は、一部の実施形態では、８００℃〜約１５００℃、または約８５０℃〜約１５００℃、または約８５０℃〜約１２００℃、または約６５０℃〜約１４００℃、または約４５０℃〜約１４００℃、または約２５０℃〜約１４００℃、または約１５０℃〜約１４００℃の温度に曝されてもよい。金属酸化物含有液滴２２０が曝される温度範囲は新規であり得る。通常は、ヒュームド金属酸化物粒子１１０は高温で処理されず、それらは結晶化または燃結され、多くの場合、不可逆的な結晶化合物が生成され得る。それらは高度に規則正しく配置される結晶構造の性質によりＢＥＴ表面積の増加を示し得ず、またはより球状に燃結された粒子は表面積が減少することにより、ＢＥＴ表面積の増加を示し得ない。学説に拘束されないが、本方法は、この固有の霧化工程、金属酸化物含有液滴２２０のサイズ、各金属酸化物含有液滴２２０中のヒュームド金属酸化物粒子１１０の濃度、そして金属酸化物含有液滴２２０から液状担体１３０を乾燥させるために使用される期間と温度によって、結晶化のリスクを伴わずに極度に高温で金属酸化物含有液滴２２０を乾燥させる工程を含むことができる。一部の実施形態では、金属酸化物含有液滴２２０は、少なくとも約０．５秒、１秒、または少なくとも約２秒、または少なくとも約３秒、または少なくとも約５秒、または少なくとも約３０秒、または少なくとも約１分の期間、当該温度に曝されてもよい。一部の実施形態では、金属酸化物含有液滴２２０は、少なくとも約２分、または少なくとも約３分、または少なくとも約５分の期間、当該温度に曝されてもよい。必要とされる期間は、使用される温度、生成される液滴のサイズに依存し得る。一部の実施形態では、金属酸化物含有液滴２２０は、ヒュームド金属酸化物粒子１１０が、金属酸化物含有液滴２２０の内に再配置されることが可能となるよう、少なくとも約０．５秒の期間、当該温度に曝されてもよい。この再配置は、たとえばフラッシュ加熱など、熱３０８が０．５秒未満適用された場合には発生しない場合がある。
【００２３】
学説には拘束されないが、一部の実施形態では、金属酸化物含有液滴２２０は、前述の温度範囲に曝されたときに、金属酸化物含有液滴２２０の内側に再配置され得るヒュームド金属酸化物粒子１１０を含有してもよい。液状担体１３０を乾燥させると、優勢的に球状の形態であり得る金属酸化物塊４１０が形成され得る。本明細書において使用される場合、「優勢的球状形態」とは、約５ｎｍを超える分枝状部分が無い粒子を指し、この粒子の次元表面端の大部分で、丸い形状を示している。
【００２４】
一部の実施形態では、生成された金属酸化物塊４１０の実質的にすべてが、優勢的球状形態を示してもよく、ヒュームド金属酸化物粒子１１０のＢＥＴ表面積の少なくとも約７５％のＢＥＴ表面積であるＢＥＴ表面積を示してもよい。一部の実施形態では、金属酸化物塊４１０は、ヒュームド金属酸化物粒子１１０の少なくとも約８０％のＢＥＴ表面積、または少なくとも約８５％、または少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％のＢＥＴ表面積であるＢＥＴ表面積を示してもよい。ヒュームド金属酸化物粒子１１０と比較し、優勢的球状形態によって、生成された金属酸化物塊４１０はエアロゾル化する傾向を低減させ得る。金属酸化物塊４１０は、重大な吸入リスクを引き起こさず、さらなる健康リスクを被ることなく操作および処理が容易であり得る。金属酸化物塊４１０は、ヒュームド金属酸化物粒子１１０の非晶質性の化学的性質を保持していてもよく、それにより、ヒュームド金属酸化物粒子１１０の化学組成および純度および性質が、生成された金属酸化物塊４１０中に実質的に維持されている。
【００２５】
一部の実施形態では、当該方法は、収集工程４０５をさらに含んでもよく、この工程で、金属酸化物塊４１０、または生成された金属酸化物塊４１０の少なくとも大部分が、ろ過、濃縮、またはその他の手段により収集される。収集工程４０５は、１つ以上の実施形態では必須ではないことを理解されたい。一部の実施形態では、金属酸化物塊４１０は、フィルター４２０で収集されてもよい。フィルター４２０は、バッグフィルター、真空フィルター、篩、膜、または金属酸化物塊４１０を分離および収集する任意のその他の手段を含み得る。フィルター４２０は、実質、円すい状として図示されているが、これはＢｕｃｈｎｅｒまたはＨｉｒｓｃｈの漏斗の代表的なものであり得、フィルター４２０は、当分野の当業者に公知の任意のサイズまたは形状を含み得ることを理解されたい。あるいはまたはさらに、金属酸化物塊４１０は、濃縮を介して、たとえば濃縮収集装置を通して、固着を通して、またはサイクロン分離器を通して収集されてもよい。
【００２６】
１つ以上の実施形態では、処理方法は実質的に可逆性であり、それにより金属酸化物塊４１０は、ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０へと元に戻ることができる。一部の実施形態では、当該方法は、金属酸化物塊４１０を液状担体１３０中に再分散させ、ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０を形成させることを含んでもよい。液状担体１３０は一部の実施形態では、水、溶媒、または複数の液体の混合液を含んでもよい。上述のように、液状担体１３０は、有機溶媒または無機溶媒であってもよい。
【００２７】
ここで図２に言及すると、図２は、本明細書に提示され、解説される実施形態に従う、ヒュームド金属酸化物の処理方法の拡大概略図である。学説に拘束されないが、図２は、ヒュームド金属酸化物粒子１１０が再配置され、金属酸化物塊４１０を生成するときの、金属酸化物含有液滴２２０の再配置工程３１５、３２５、３３５を図示する。金属酸化物含有液滴２２０は涙状の形状で図示されているが、金属酸化物含有液滴２２０は、本質的にたとえば球状など任意の形状であり得ることを理解されたい。一部の実施形態では、再配置工程３１５、３２５、３３５は、図１に示される霧化工程２０５の後に発生してもよい。
【００２８】
１つ以上の実施形態では、霧化工程２０５の直後、ヒュームド金属酸化物粒子１１０は液状担体１３０中に分散され得る。霧化工程後に、ヒュームド金属酸化物粒子１１０は、第一の再配置工程３１５を受け始めてもよい。一部の実施形態では、第一の再配置工程３１５は、上記で検討されるように約５０℃〜約１５００℃の温度に金属酸化物含有液滴２２０を曝した時点で開始してもよい。学説に拘束されないが、第一の再配置工程３１５で、ヒュームド金属酸化物粒子１１０は再配置および高密度化を開始してもよい。時間の経過、温度の上昇またはその両方を経て、金属酸化物含有液滴２２０に第二の再配置工程３２５が行われ、さらに最終再配置工程３３５が行われ、さらに再配置された後、球状形態への高密度化工程３４５が行われてもよい。一部の実施形態では、液状担体１３０は、高密度化工程３４５の間に、または高密度化工程３４５の後に実質的に除去されてもよい。一部の実施形態では、液状担体１３０は、蒸発を経て金属酸化物含有液滴２２０から除去されてもよく、この除去は、金属酸化物含有液滴２２０に熱３０８を適用することを含んでもよい。他の実施形態では、金属酸化物含有液滴２２０は、気化されてもよく、または生成された金属酸化物塊４１０から化学的もしくは物理的に分離されてもよく、または一部の実施形態では、さらに反応させて気体状種を形成させてもよい。液状担体１３０の除去は、図２において破線により表されている。液状担体１３０が除去された時点で、金属酸化物塊４１０が生成され得る。図２中の金属酸化物塊４１０上の同心円状の線は、金属酸化物塊４１０の球状形態を図示するために使用されている。さらに再配置工程３１５、３２５、３３５は同時に行われてもよいこと、および単に再配置プロセスの理解における利便性を目的として別個の形成工程として図示されていることを理解されたい。
【００２９】
ここで図３に言及すると、図３は、本明細書に提示され、解説される実施形態に従う、ヒュームド金属酸化物の処理方法の概略図であり、大規模な工業化プロセスとして図示されている。図１と同様に、ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０は、容器１１５中に含有されてもよい。ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０はアトマイザー２１０により霧化され、金属酸化物含有液滴２２０が生成されてもよい。一部の実施形態では、担体２３５が、ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０に注入され、アトマイザー２１０を通して溶液が押し出されてもよい。一部の実施形態では、担体２３５は注入空気、液状エアロゾル、またはたとえばヘリウム、アルゴン、空気もしくは窒素ガスなどの気体状担体であってもよい。水素ガスが適切である場合がある一方で、爆発の懸念があるため望ましくない場合がある。霧化後、金属酸化物含有液滴２２０は、ドライヤー３１８、ヒーター３２８、またはその両方に当てられ続ける。ドライヤー３１８は、およそ自然な室温（たとえば約２１℃）で空気を提供するだけであってもよく、一方でヒーター３２８は熱３０８を提供して、金属酸化物含有液滴２２０から溶媒を除去してもよい。一部の実施形態では、ヒーター３２８は管状の炉であってもよく、その中で１つ以上の加熱コイル３３０が使用され、熱３０８が発生してもよい。一部の実施形態では、曝される工程は、金属酸化物含有液滴２２０を管状炉を通す工程を含んでもよい。一部の実施形態では、金属酸化物含有液滴２２０は、１分当たり約０．１リットル（Ｌ／分）〜約５００Ｌ／分の流速で炉を通過してもよい。あるいは流速は１Ｌ／分〜約５Ｌ／分、または約３Ｌ／分〜約２５Ｌ／分であってもよい。流速は、約５Ｌ／分、約２５Ｌ／分、約５０Ｌ／分、約１００Ｌ／分、約２５０Ｌ／分、または約５００Ｌ／分であってもよい。ヒーター３２８は一部の実施形態では電気加熱、赤外線加熱、対流加熱、浸漬加熱、水力加熱、またはその他の加熱手段を使用してもよい。
【００３０】
一部の実施形態では、担体２３５を使用して、金属酸化物含有液滴２２０をドライヤー３１８、ヒーター３２８、またはその両方に押し出してもよい。担体２３５は、上述で検討されるように気体状担体であってもよく、気体状担体は窒素、ヘリウム、水素、アルゴン、空気、それらの組み合わせ、またはその他の不活性気体もしくは反応性気体を含有してもよい。担体２３５は、ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液１２０、金属酸化物含有液滴２２０、またはその両方に注入されてもよい。一部の実施形態では、担体２３５の注入は、処理構成要素全体を通して粒子の移動に役立つ場合がある。１つ以上の実施形態では、あるいはまたはさらに、金属酸化物含有液滴２２０をドライヤー３１８、ヒーター３２８、またはフィルター４２０に押し出すためにバキューム４３７が適用されてもよく、それにより金属酸化物塊４１０が収集され得る。上述のように一部の実施形態では、金属酸化物塊４１０はろ過されず、別の手段を経て収集されてもよい。
【００３１】
ここで図４に言及すると、図４は、本明細書に提示され、解説される実施形態に従う、ヒュームド金属酸化物の処理方法の拡大概略図である。図４は、乾燥工程３０５を経た３種の金属酸化物含有液滴２２０を示す。図４Ａは、本明細書に示され、解説される実施形態に従う、たとえば図１に関連して上記に検討される温度および時間範囲などの温度および期間で行われる乾燥工程３０５を図示しており、金属酸化物塊４１０の生成に成功している。
【００３２】
図４Ｂは、金属酸化物含有液滴２２０が、乾燥工程３０５を受けるのが急ぎ過ぎている、または高過ぎる温度で受けてしまっている方法を図示する。たとえば図４Ｂ中の金属酸化物含有液滴２２０は、０．５秒未満の間、またはたとえばフラッシュ加熱が行われるなど、１５００℃を超える温度で乾燥され得る。液状担体１３０の乾燥が早すぎたため、ヒュームド金属酸化物粒子１１０は、望ましい金属酸化物塊４１０へと再配置され、およびまとまるための十分な時間を有していない。図４Ａに示され、および上記で検討されるように、金属酸化物塊４１０は、優勢的球状形態を有することができる。図４Ｂで生成された金属酸化物クラスター４１２は、望ましい金属酸化物塊とは異なり、優勢的球状形態を有することができない。金属酸化物クラスター４１２は、一部の実施形態では、分枝状形態を優勢的に示し続けており、この分枝状形態はヒュームド金属酸化物粒子１１０と類似しており、約５ｎｍ〜約５０ｎｍの平均一次粒子を有している。
【００３３】
図４Ｃは、金属酸化物含有液滴２２０が、乾燥工程３０５を低すぎる温度で受けてしまっている方法を図示する。低すぎる温度、たとえば約５０℃未満の温度では、金属酸化物含有液滴２２０中のヒュームド金属酸化物粒子１１０は、遅すぎる速度で再配置される場合がある。一部の実施形態では、低い温度では液状担体１３０が十分に除去されず、そのためにヒュームド金属酸化物粒子１１０が懸濁液のままとなる場合がある。収集したとき、これら金属酸化物クラスター４１２は、球状構造を示すことができず、または保持することができず、金属酸化物クラスター４１２は、その元の形状であるヒュームド金属酸化物粒子１１０へと戻ってしまう。ある程度の高密度化は発生し得るが、生成された金属酸化物クラスター４１２は、望ましい金属酸化物塊４１０と比較して明白な球状形態は有し得ず、または高いバルク密度は有し得ない。
【００３４】
図５は、ヒュームドシリカの処理方法の拡大概略図である。図５は、上記で検討されるようにシリカ含有液滴２２１内のヒュームドシリカ粒子１１１の濃度の重要性を示している。図５はシリカを図示しているが、任意の金属酸化物または半金属酸化物が使用され得ることを理解されたい。図５Ａは、乾燥工程３０５を経た３種のシリカ含有液滴２２１を示す。図５Ａで示されるように、たとえば約５ｎｍ〜約５０ｎｍの一次粒子サイズを有するヒュームドシリカ粒子１１１など、シリカ含有液滴２２１が充分に分枝化されたヒュームドシリカ粒子１１１を含有していない場合、上記で検討されるように、シリカ塊４１１は生成され得ない。その代わりにシリカクラスター４１２が形成され、図５Ａで示されるように、球状形態を示し得ず、そのかわりに元のヒュームドシリカ粒子１１１の分枝状形態のままであり、または図５Ｂに示されるように、シリカナノ粒子凝集４１４が形成され得、これは大きなＢＥＴ表面積を保持することができない。
【００３５】
図５Ｂにおいて、図５Ａと同様に、シリカ含有液滴２２１が、、たとえばナノスケールのシリカ粒子１１２など、充分に分枝化されたヒュームドシリカ粒子１１１を含有していない場合、シリカ塊４１１は生成され得ない。その代わりにシリカナノ粒子凝集４１４が生成され得、これは望ましいＢＥＴ表面積を示さず、その代わりにわずかなＢＥＴ表面積の平滑なナノスケール粒子であり得る。望ましいＢＥＴ表面積、たとえば生成されたシリカ塊４１１が示すように、開始時のヒュームドシリカ粒子１１１のＢＥＴ表面積の少なくとも７５％のＢＥＴ表面積が保持されなければ、生成されたシリカナノ粒子凝集４１４は、産業上望ましいものではない場合がある。
【００３６】
対照的に、図５Ｃは、本明細書に示され、解説される方法により生成されたシリカ塊４１１の生成を図示する。図５Ｃにおいてヒュームドシリカ粒子１１１が提供され、図中、ヒュームドシリカ粒子１１１は、約５０メートルｍ２／ｇを超えるＢＥＴ表面積を有し、５ｎｍ〜５０ｎｍの一次粒子を含有する優勢的分枝状形態が特徴であり、平均バルク密度は１立法メートル当たり６４キログラム（ｋｇ／ｍ３）未満である。１つ以上の実施形態において、ヒュームドシリカ粒子１１１は、１立方メートル当たり６４キログラム未満（ｋｇ／ｍ３）の平均バルク密度が特徴であり得、これは１立方フィート当たり約４ポンド（ｌｂｓ／ｆｔ３）と同等である。本明細書において使用される場合、「平均バルク密度」とは、１立方メートル当たりのキログラム単位（ｋｇ／ｍ３）、または１立方フィート当たりのポンド単位（ｌｂｓ／ｆｔ３）での、同量の水に対する、たとえば金属酸化物粒子などの遊離物質の単位量の平均重量を指す。ヒュームドシリカ粒子１１１は、６０ｋｇ／ｍ３未満、または５５ｋｇ／ｍ３未満、または５０ｋｇ／ｍ３未満、または４５ｋｇ／ｍ３未満、または３０ｋｇ／ｍ３未満の平均バルク密度を有してもよい。ヒュームド金属酸化物粒子１１０は、４５ｋｇ／ｍ３〜６４ｋｇ／ｍ３、または４５ｋｇ／ｍ３〜６０ｋｇ／ｍ３、または４５ｋｇ／ｍ３〜５５ｋｇ／ｍ３、または３０／ｍ３〜６４ｋｇ／ｍ３、または３０／ｍ３〜６０ｋｇ／ｍ３、または３０／ｍ３〜５５ｋｇ／ｍ３、または３０／ｍ３〜５０ｋｇ／ｍ３、または３０／ｍ３〜４５ｋｇ／ｍ３の平均バルク密度を有してもよい。ヒュームドシリカ粒子１１１は、３ｌｂｓ／ｆｔ３未満、２ｌｂｓ／ｆｔ３未満、または１ｌｂｓ／ｆｔ３未満の平均バルク密度を有してもよい。開始時のヒュームドシリカ粒子１１１のバルク密度は、充分な分枝を提供し、それにより上記に検討されるようにＢＥＴ表面積が増大し得る。開始時のヒュームドシリカ粒子１１１の平均バルク密度が高過ぎた場合、たとえば約６４ｋｇ／ｍ３を超える平均バルク密度であった場合、そのヒュームド金属酸化物粒子１１０は、濃縮されすぎて、望ましいシリカ塊４１１へと適切に再配置されず、集まることができない。
【００３７】
再び図５Ｃに言及すると、ヒュームドシリカ粒子１１１は、液状担体１３０と混合され、ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液１２１を形成してもよい。ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液１２１は、約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子１１１を含有してもよく、および霧化され、シリカ含有液滴２２１を生成してもよい。シリカ含有液滴２２１の少なくとも大部分は、約２５０ｎｍ〜約１００μｍの液滴直径と、約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子１１１の重量パーセントにより特徴付けられてもよい。シリカ含有液滴２２１は、シリカ含有液滴２２１から液状担体１３０を実質的に除去してシリカ塊４１１を生成するために、少なくとも約０．５秒の期間、約５０℃〜約１５００℃の温度に曝されてもよい。生成されたシリカ塊４１１の実質的にすべてが、ヒュームドシリカ粒子１１１のＢＥＴ表面積の少なくとも約７５％であるＢＥＴ表面積と、６４ｋｇ／ｍ３を超える平均バルク密度により特徴付けられる優勢的球状形態を示してもよい。
【００３８】
図６Ａ〜６Ｆは、本明細書に示され、解説される方法に従う処理の前のヒュームドシリカ粒子１１１、ならびに本明細書に示され、解説される方法により生成された生成シリカ塊４１１の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。図６Ａと６Ｂは、ヒュームドシリカ粒子１１１のＳＥＭ画像である。ヒュームドシリカ粒子１１１が図示されているが、任意のヒュームド金属酸化物粒子１１０が使用され得ることを理解されたい。図６Ａおよび６Ｂに示されるように、ヒュームドシリカ粒子１１１は非常にフラクタルであり、高度に分枝状である。学説に拘束されないが、ヒュームドシリカ粒子１１１の分枝状の性質は、「ちりっぽい」環境を作り出すことができ、粒子は容易にエアロゾル化されるため、吸入の恐れを生じさせ得る。エアロゾル化傾向は、ヒュームドシリカ粒子１１１がナノスケールの一次粒子にまで壊れる可能性により増大し、特にたとえばヒト身体、より具体的には肺などにおいてサーファクタントと液体効果にさらされたときに増大し得る。ヒュームドシリカ粒子１１１のちりっぽい性質は、ヒュームドシリカ粒子１１１を操作および輸送する際の重大な健康リスクを生じさせ、たとえばエリアの人々はマスク着用を要するなど、吸入の恐れを低減させるための工程を取り込む必要があり得る。
【００３９】
図６Ｃ、６Ｄ、６Ｅおよび６Ｆは、本明細書に示され、解説される実施形態に従う、ヒュームドシリカの処理方法の劇的な形態的効果を示す。図６Ｃ、６Ｄ、６Ｅおよび６Ｆに示されるように、生成されたシリカ塊４１１は、優勢的球状形態を有する。図６Ｃ、６Ｄ、６Ｅおよび６ＦのＳＥＭ画像は、生成されたシリカ塊４１１が、開始時のヒュームド金属酸化物粒子１１１のＢＥＴ表面積の少なくとも大部分を保持する能力をさらに図示するものであり、シリカ塊４１１は平滑ではなく、それによりＢＥＴ表面積の増大がもたらされる。
【００４０】
当分野の当業者には、請求される内容の主旨及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される実施形態に様々な改変および変更が行われ得ることが明らかであろう。ゆえに、本明細書は、本明細書に記載される様々な実施形態の改変および変更を包含するものであるが、ただしかかる改変および変更は、添付の請求項およびその均等の範囲内にあるものとする。
【実施例】
【００４１】
実施形態をより理解し易くするために、以下の実施例に対する参照が作製され、それらは本明細書に開示され、解説される実施形態を説明することを意図している。本実施例は、範囲を限定するものでは決してない。
【００４２】
ヒュームドシリカ（酸化シリコン、ＳｉＯ２）を、本明細書に示され、解説される実施形態に従い処理し、球状形態を有するシリカ塊を生成した。以下の表１に示されるように、ヒュームドシリカはＥｖｏｎｉｋ社およびＳｔｒｅｍ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から市販されており、これを脱イオン化水と混合して、ヒュームドシリカ粒子の懸濁溶液を形成させた。超音波変換器を使用して溶液を霧化した。望ましい重量％の固形ヒュームドシリカ粒子を液滴中に存在させるため、液滴サイズを変化させた。以下に列記される時間および温度で、管状炉を通して液体エアロゾルを流すことにより、様々な滞留時間と流速で、液滴を乾燥させ、脱イオン水を除去した。
【００４３】
Ｅｖｏｎｉｋ社およびＳｔｒｅｍ社のヒュームドシリカのＢＥＴ表面積は、およそ２００ｍ２／ｇとして列記されているが、開始時のヒュームドシリカ粒子のＢＥＴは、２０７〜２１４ｍ２／ｇであると測定された。表３に示されるＢＥＴ表面積保持割合に関し、最も大きな測定値である２１４ｍ２／ｇを使用して精度を確保した。得られたシリカ塊のすべてが、Ｘ線回折解析により非晶質として特徴解析された。注目すべきは、以下の表３に示されるように、得られたシリカ塊はすべて非常に大きなＢＥＴ表面積を保持し、一部のサンプルは９０％を超えるＢＥＴ表面積を保持していたことであった。比較実施例３に示されるように、霧化液滴中の固体の重量パーセントが低すぎる場合、たとえば２ｗｔ％より低い場合、上記で検討されるように生成された塊のＢＥＴ表面積は、開始時のヒュームド酸化物のＢＥＴ表面積の７５％を保持することができない。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
同様に、本明細書に示され、解説される実施形態に従い、ヒュームドアルミナも処理した。ヒュームドアルミナはＥｖｏｎｉｋ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から市販されており、これを脱イオン化水と混合して、ヒュームドアルミナ粒子の懸濁溶液を形成させた。超音波変換器を使用して溶液を霧化した。望ましい重量％の固形ヒュームドアルミナ粒子を液滴中に存在させるため、液滴サイズを変化させた。以下に列記される時間および温度で、管状炉を通して液体エアロゾルを流すことにより、様々な滞留時間と流速で、液滴を乾燥させ、脱イオン水を除去した。得られたアルミナ塊のすべてが、Ｘ線回折解析により非晶質として特徴解析された。注目すべきは、以下の表３に示されるように、得られたアルミナ塊はすべて非常に大きなＢＥＴ表面積を保持し、一部のサンプルは９０％を超えるＢＥＴ表面積を保持していたことであった。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
最終的に、ヒュームド金属酸化物の混合物も、本明細書に示され、解説される実施形態に従い処理された。Ｅｖｏｎｉｋ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から市販されているヒュームドアルミナと、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社およびＥｖｏｋｉｋ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から市販されているヒュームドシリカを脱イオン化水と混合して、ヒュームド酸化物粒子の懸濁溶液を形成させた。超音波変換器を使用して溶液を霧化した。望ましい重量％の固形ヒュームド混合酸化物粒子を液滴中に存在させるため、液滴サイズを変化させた。以下に列記される時間および温度で、管状炉を通して液体エアロゾルを流すことにより、様々な滞留時間と流速で、液滴を乾燥させ、脱イオン水を除去した。得られた混合酸化物塊のすべてが、Ｘ線回折解析により非晶質として特徴解析された。注目すべきは、以下の表３に示されるように、得られた混合酸化物塊はすべて非常に大きなＢＥＴ表面積を保持し、一部のサンプルは８０％を超えるＢＥＴ表面積を保持していたことであった。
【００４８】
【表３】
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【００４９】
【表４】
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【００５０】
表４に示されるように、本開示方法は、ヒュームド金属酸化物粒子によりもたらされる吸入リスクを低減させるが、たとえば大きなＢＥＴ表面積など、そのヒュームド対応物質の望ましい特性は維持している優勢的球状形態を示す金属酸化物塊の生成を可能にすることができる。上述のとおり、生成された金属酸化物塊は、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、またはさらには少なくとも約９５％のＢＥＴ表面積保持を有し得る。
【００５１】
本開示の第一の態様は、以下を含む、ヒュームドシリカをシリカ塊へと処理する方法を目的としている：ヒュームドシリカ粒子を提供することであって、当該ヒュームドシリカ粒子は、１グラム当たり約５０平方メートル（ｍ２／ｇ）を超える第一のブルナウアーエメットテラー（ＢＥＴ）表面積を有し、１立方メートル当たり６４キログラム（ｋｇ／ｍ３）未満の平均バルク密度を伴う、５ナノメーター（ｎｍ）〜５０ｎｍの一次粒子を含む優勢的分枝状形態が特徴であること；当該ヒュームドシリカ粒子を、液状担体と混合し、ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液を形成させることであって、当該ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液は、約２重量％（ｗｔ％）〜約８ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子を含むこと；当該ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液を霧化し、シリカ含有液滴を生成することであって、当該シリカ含有液滴の少なくとも大部分は、約２５０ｎｍ〜約１００マイクロメーター（μｍ）の液滴直径と、約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子の重量パーセントが特徴であること；そしてシリカ含有液滴を、約５０℃〜約１５００℃の温度に少なくとも約０．５秒の期間曝し、当該シリカ含有液滴から液状担体を実質的に除去し、シリカ塊を生成することであって、当該生成されたシリカ塊の実質的にすべてが、第一のＢＥＴ表面積の少なくとも約７５％である第二のＢＥＴ表面積を示し、そして６４ｋｇ／ｍ３を超える平均バルク密度に特徴付けられる優勢的球状形態を示すこと。
【００５２】
本開示の第二の態様は、当該方法が、ろ過または濃縮により生成されたシリカ塊の少なくとも大部分を収集することをさらに含む、第一の態様を含む。
【００５３】
本開示の第三の態様は、当該霧化工程が、シリカ含有液滴を生成するためのエアロゾル化、スプレードライ化、超音波変換器を使用すること、またはそれらの任意の組み合わせを含む、第一の態様を含む。
【００５４】
本開示の第四の態様は、当該霧化工程が、ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液中に、気体状担体を注入することを含む、第一の態様を含む。
【００５５】
本開示の第五の態様は、当該気体状担体が、窒素、空気、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される、第四の態様を含む。
【００５６】
本開示の第六の態様は、生成されたシリカ塊が、提供されたヒュームドシリカ粒子と実質的に同一の化学組成を有するように当該液状担体が選択され、当該生成されたシリカ塊は、約２ｗｔ％未満の不純物を含有する、第一の態様を含む。
【００５７】
本開示の第七の態様は、当該液状担体が、Ｈ２Ｏを含む、第一の態様を含む。
【００５８】
本開示の第八の態様は、当該方法が、生成されたシリカ塊が、提供されたヒュームドシリカ粒子と実質的に同一の化学組成を有さないように、ヒュームドシリカ粒子の懸濁溶液をドープすることを含む、第一の態様を含む。
【００５９】
本開示の第九の態様は、当該ドープ工程が、生成されたシリカ塊が、提供されたヒュームドシリカ粒子と実質的に同一の化学組成を有さないように、液状担体を選択することを含む、第八の態様を含む。
【００６０】
本開示の第十の態様は、当該ドープ工程が、生成されたシリカ塊が、提供されたヒュームドシリカ粒子と実質的に同一の化学組成を有さないように、ヒュームドシリカ粒子の懸濁溶液に気体状担体を導入することを含む、第八の態様を含む。
【００６１】
本開示の第十一の態様は、当該ヒュームドシリカ粒子が、約２００ｍ２／ｇ〜約６００ｍ２／ｇの第一のＢＥＴ表面積を有する、第一の態様を含む。
【００６２】
本開示の第十二の態様は、当該生成されたシリカ塊の実質的にすべてが、第一のＢＥＴ表面積の少なくとも約９０％である第二のＢＥＴ表面積を示す、第一の態様を含む。
【００６３】
本開示の第十三の態様は、当該シリカ含有液滴が、約３ｗｔ％〜約６ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子を含む、第一の態様を含む。
【００６４】
本開示の第十四の態様は、当該ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液が、約３ｗｔ％〜約６ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子を含む、第一の態様を含む。
【００６５】
本開示の第十五の態様は、当該シリカ含有液滴が、約６ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子を含む、第一の態様を含む。
【００６６】
本開示の第十六の態様は、当該ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液が、約６ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子を含む、第一の態様を含む。
【００６７】
本開示の第十七の態様は、当該シリカ含有液滴が、約４００℃〜約１５００℃の温度に曝される、第一の態様を含む。
【００６８】
本開示の第十八の態様は、当該曝される工程が、シリカ含有液滴を管状炉に通すことを含む、第一の態様を含む。
【００６９】
本開示の第十九の態様は、当該曝される工程が、シリカ含有液滴を、１分当たり約３リットル（Ｌ／分）〜約５０Ｌ／分の流速で管状炉に通すことを含む、第十八の態様を含む。
【００７０】
本開示の第二十の態様は、当該方法が、実質的に可逆的であり、それによりシリカ塊は、ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液へと戻されることができる、第一の態様を含む。
【００７１】
本開示の第二十一の態様は、シリカ塊を液状担体へと再分散させ、ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液を形成させることをさらに含み、当該ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液は約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子を含む、第一の態様を含む。
【００７２】
本開示の第二十二の態様は、以下を含む、ヒュームド金属酸化物を処理する方法を目的としている：ヒュームド金属酸化物粒子を提供することであって、当該ヒュームド金属酸化物は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＧｅＯ２、ＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、当該ヒュームド金属酸化物粒子は、約５０ｍ２／ｇを超える第一のブルナウアーエメットテラー（ＢＥＴ）表面積と、５ｎｍ〜５０ｎｍの一次粒子を含む優勢的分枝状形態を有すること；当該ヒュームド金属酸化物粒子と、液状担体を混合し、ヒュームド金属酸化物懸濁溶液を形成させることであって、当該ヒュームド金属酸化物懸濁溶液は、約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームド金属酸化物粒子を含有すること；当該ヒュームド金属酸化物粒子懸濁溶液を霧化し、金属酸化物含有液滴を生成することであって、当該金属酸化物含有液滴の少なくとも大部分は約２５０ｎｍ〜約１００μｍの液滴直径と、約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームド金属酸化物粒子の重量割合を特徴とすること；および当該金属酸化物含有液滴を、少なくとも約０．５秒の期間、約５０℃〜約１５００℃の温度に曝し、当該金属酸化物含有液滴から液状担体を実質的に除去し、金属酸化物塊を生成することであって、当該生成された金属酸化物塊の実質的にすべては、優勢的球状形態と、第一のＢＥＴ表面積の少なくとも約７５％である第二のＢＥＴ表面積を示すこと。
【００７３】
本開示の第二十三の態様は、当該ヒュームド金属酸化物粒子がヒュームドアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粒子であり、当該生成された金属酸化物塊がアルミナ塊である、第二十二の態様を含む。
【００７４】
本開示の第二十四の態様は、当該ヒュームドアルミナ粒子が、約８０ｍ２／ｇ〜約１５０ｍ２／ｇの第一のＢＥＴ表面積を有する、第二十三の態様を含む。
【００７５】
本開示の第二十五の態様は、当該ヒュームドアルミナ粒子が、６０ｋｇ／ｍ３未満の平均バルク密度を有し、当該生成されたアルミナ塊が、４０ｋｇ／ｍ３を超える平均バルク密度を有する、第二十三の態様を含む。
【００７６】
本開示の第二十六の態様は、当該ヒュームド金属酸化物が、シリカ（ＳｉＯ２）である、第二十二の態様を含む。
【００７７】
本開示の第二十七の態様は、当該ヒュームド金属酸化物が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＧｅＯ２、ＷＯ３、およびＮｂ２Ｏ５からなる群から選択される少なくとも２種の金属酸化物を含有する混合酸化物である、第二十二の態様を含む。
【００７８】
本開示の第二十八の態様は、以下を含む、ヒュームドシリカをシリカ塊へと処理する方法を目的としている：ヒュームドシリカ粒子を提供することであって、当該ヒュームドシリカ粒子は、約２００ｍ２／ｇ〜約６００ｍ２／ｇの第一のブルナウアーエメットテラー（ＢＥＴ）表面積を有し、１立方メートル当たり６４キログラム（ｋｇ／ｍ３）未満の平均バルク密度を伴う、５ｎｍ〜５０ｎｍの一次粒子を含む優勢的分枝状形態が特徴であること；当該ヒュームドシリカ粒子を、液状担体と混合し、ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液を形成させることであって、当該ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液は、約２重量％（ｗｔ％）〜約８ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子を含むこと；当該ヒュームドシリカ粒子懸濁溶液を霧化し、シリカ含有液滴を生成することであって、当該シリカ含有液滴の少なくとも大部分は、約２５０ｎｍ〜約１００マイクロメーター（μｍ）の液滴直径と、約２ｗｔ％〜約８ｗｔ％のヒュームドシリカ粒子の重量パーセントが特徴であること；そしてシリカ含有液滴を、約８５０℃〜約１５００℃の温度に少なくとも０．５秒の期間曝し、当該シリカ含有液滴から液状担体を実質的に除去し、シリカ塊を生成することであって、当該生成されたシリカ塊の実質的にすべてが、第一のＢＥＴ表面積の少なくとも約８５％である第二のＢＥＴ表面積を示し、そして６４ｋｇ／ｍ３を超える平均バルク密度に特徴付けられる優勢的球状形態を示すこと。
【００７９】
本開示の内容が詳細に、およびその特定の実施形態に関連して記載されているが、本明細書に開示される様々な詳細は、たとえ本記載に付随する各図面中に特定の要素が図示されているとしても、本明細書に記載される様々な実施形態の必須構成要素である要素にこれら詳細が関連すると暗示していると捉えられてはならないことに注意されたい。さらに、限定されないが添付の請求の範囲に規定される実施形態を含む本開示の範囲から逸脱することなく改変および変更が可能であることは明白であろう。より具体的には、本開示の一部の態様は、好ましいまたは特定の効果として本明細書において特定されているが、本開示はこれら態様に必ずしも限定されないことが予期される。
【００８０】
以下の請求項の１つ以上が、移行句として、「この場合において（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という用語を利用していることに注意されたい。本発明を規定する目的に対し、この用語は、オープンエンドの移行句として請求項に導入され、構造の一連の特徴の列挙を導入するために使用されており、より普遍的に使用されているオープンエンドのプレアンブル用語である「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様に解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019516653.tif 000009
【図４Ａ】
2019516653.tif 000010
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
2019516653.tif 000019
【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【国際調査報告】
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