(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも７５ｍｇ／ｇのヨウ素価または正または負電荷、および、１．０〜１．６ｎｍのドメインサイズを有する炭化炭素を含み、
複数の炭化炭素ドメインが結合して粒子サイズを有する粒子を形成し、
前記組成物は、ｐＨ６〜７の範囲内である、
組成物。
【請求項２】
請求項１の組成物であって、
前記粒子は、９０重量％よりも多くが１００メッシュより小さい粒子サイズを有する、
組成物。
【請求項３】
請求項１の組成物であって、
前記粒子は、９０重量％よりも多くが２００メッシュより小さい粒子サイズを有する、
組成物。
【請求項４】
請求項１の組成物であって、
前記粒子は、９０重量％よりも多くが３２５メッシュより小さい粒子サイズを有する、
組成物。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかの組成物であって、
前記炭化炭素は、セルロース源を含む様々な基礎材料から形成される、
組成物。
【請求項６】
請求項５の組成物であって、
前記セルロース源は、木、ココナツ殻、小麦もみ殻、トウモロコシ茎葉、木の実の殻および外皮、および草を含む、
組成物。
【請求項７】
請求項５の組成物であって、
前記基礎材料は、骨粉、カーペット廃棄物、自動シュレッダー廃棄物、石炭、ビチューメン、石油、下水、医療廃棄物、および糞便をさらに含む、
組成物。
【請求項８】
マトリックスを形成するポリマー；および
前記マトリックスとともに請求項１の組成物、
を含む、
アーティクル。
【請求項９】
請求項８のアーティクルであって、
前記ポリマーは、ポリアルキレン、ポリカーボネート、ポリラクトン、ポリカルボン酸、ポリビニルピロリドン、ポリアクリレート、ポリオール、ポリウレタン、ポリウレア、ポリエステル、ポリスチレン、フルオロポリマー、エラストマー、および、それらのブロック共重合体のうちの１つである、
アーティクル。
【請求項１０】
請求項８または９のアーティクルであって、
前記炭化炭素は、パーコレーション閾値に、または、パーコレーション閾値よりも上に、存在する、
アーティクル。
【請求項１１】
請求項１に記載の組成物を形成するプロセスであって、
炭化システムに廃棄物を置くステップ（前記炭化システムは、チャンバーの負の内圧で、５分を超えるが１時間未満のドウェルタイムで、華氏８５０度よりも高い温度で運転される）を含む、
プロセス。
【請求項１２】
請求項１の組成物；および
懸濁液を形成するための水、
を含む、
燃料。
【請求項１３】
請求項１２の燃料であって、
前記懸濁液は、界面活性剤をさらに含む、
燃料。
【請求項１４】
請求項１２の燃料であって、
前記懸濁液は、乳化剤をさらに含む、
燃料。
【請求項１５】
請求項１の組成物であって、
農場に散布される、
組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本出願は、２０１３年４月５日に出願された米国仮出願第６１／８０８，６２８号の優先権の利益を主張するものであり；その内容は、その全体で参照により本明細書に援用される。
【０００２】
［発明の分野］
本発明は、炭素に関する事項の新規の組成物に関し、より具体的には、炭化炭素、および、炭化炭素の特性を活用するマトリックス内に炭化炭素を包埋することにより形成されるアーティクルに対する新規の炭素組成物の新たな用途に関する。
【背景技術】
【０００３】
元素炭素は、多くの理由（そのうちの１つは、原子価が多く、その結果、炭素が物理的な具現化で認識され得る形状である）のために偏在している。炭素は、この世に生まれた生命の全て、他の炭素質物質、および、可燃性燃料の最も普及している形態、ならびに、多くの他の有益な経済的資産に関する基礎である。
【０００４】
炭素系可燃性燃料は、燃焼または酸化されて、典型的に熱の形態でエネルギーを放出し、それはその結果、経済的に有益な目的に用いられる。炭素に基づく燃料は典型的に、再生可能／持続可能および非持続可能の燃料カテゴリー（例えば、バイオマス由来燃料ｖｓ．「化石燃料」）に分類される。
【０００５】
活性炭は、吸着または化学反応に利用可能な表面積を増大させる小さな少量の孔でいっぱいになるように加工された炭素の形態である。高度の微細孔性に起因して、わずか１グラムの活性炭は５００ｍ２を超える表面積を有する（室温での二酸化炭素ガスのＢＥＴ吸着等温線により決定される）。有用な用途に十分な活性化レベルは、もっぱら、高い表面積により達成され得るが、さらなる化学的処理は吸着特性を高めることが多い。活性炭は、通常、木炭または石炭に由来するが、木の実の殻および他の植物要素、ならびに、バイオマスのより固い他の形態を含むことができる。
【０００６】
活性炭は、典型的に、物理的または化学的活性化のいずれかにより形成される。物理的活性化では、原料物質は、高温ガスを使用して活性炭に発展される。炭素を含有する物質は、酸素の不存在下で６００〜９００℃の範囲の温度で熱分解され、原料物質を直接炭化する。典型的に、このプロセスは、低い多孔性をもたらし、したがって、低品質の物質をもたらす。２０〜３０のヨウ素価が、熱分解（ｐｙｒｏｌｏｓｉｓ）後の炭素に典型的である。基礎材料または炭化材料を、酸化雰囲気（二酸化炭素、酸素、または蒸気）に、２５ｐｓｉまでの圧力下および２５０℃よりも高い温度で曝すことに対する付加または代替として、通常、６００〜１２００℃の温度範囲で多孔性を高める。
【０００７】
活性炭を形成するための化学的活性化では、炭化の前に、基礎とされる材料を試薬で含浸するステップを含む。試薬は、典型的に、酸、強塩基、または塩（リン酸、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、塩化カルシウム、および塩化亜鉛  ２５％）である。それから、炭化および活性化を同時に処理する。化学的活性化は、物質を活性化するのに要する、より低い温度およびより短い時間のために、物理的活性化と比較して有利であるが、炭化中の有害なガス放出に伴うハンドリングおよび試薬費用は、化学的活性化は受容が制限されていることを意味する。
【０００８】
活性炭の生産に重要な基礎材料は、ココナツ殻、ヤシ殻、油、殻、石炭、石油、ビチューメン、および、おがくずを含み、その全ては、活性炭の製造のために、ほぼ純粋な炭素に還元されなければならない。活性炭は、様々な寸法の粉末として容易に形成され、バインダーを用いてペレット化することができ、そして、様々な反応物質および触媒のための基質として用いられる。また、活性炭は、化学的戦争に抵抗性の被服にも適用され、および、血液潅流を行なうために生体適合性ポリマーマトリックス内に置かれる。
【０００９】
また、活性炭は、製糖業においてブリーチおよび臭気吸収するため、調理油を生産するため、バッテリーおよびエネルギー貯蔵装置を製造するため、および、空気、水、および様々な化学物質を浄化するため、を含む適用も見つける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
様々な形態の炭素、および、帯電および活性化された炭素の幅広い用途のため、温室ガスの顕著な低減に貢献しながら、消費者および産業に価値を提供する様々な用途に関する特性をなお有する新規の物質および活性炭を、より低いエネルギー集約型かつ汚染形態で生産する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
少なくとも６０ｍｇ／ｇまたは正または負電荷のヨウ素価および１．０〜２．３ｎｍのドメインサイズを有する、本発明の炭化炭素を含む、本発明の組成物が提供される。炭化炭素の実施態様は、９０重量％よりも多くが１００メッシュより小さい粒子サイズ、９０重量％よりも多くが２００メッシュより小さい粒子サイズ、および、９０重量％よりも多くが３２５メッシュより小さい粒子サイズを有してよい。炭化炭素の組成物は、少なくとも７５ｍｇ／ｇのヨウ素価および１．０〜１．６ｎｍのドメインサイズを有してよい。
【００１２】
本発明の炭化炭素とともにマトリックスを形成するポリマーを含む本発明のアーティクルが提供され、そのポリマーは、ポリアルキレン、ポリカーボネート、ポリラクトン、ポリカルボン酸、ポリビニルピロリドン、ポリアクリレート、ポリオール、ポリウレタン、ポリウレア、ポリエステル、ポリスチレン、フルオロポリマー、エラストマー、および、それらのブロック共重合体のうちの１つであり、ここで、炭化炭素は、パーコレーション閾値に、またはパーコレーション閾値よりも上に、存在する。
【００１３】
新規に開発された処理方法、新規に現われた特徴、および新規の用途を示す、新規のカテゴリーの物質（木、炭化）において、新規のＣＡＳ番号（ＣＡＳ番号１３６２１６７−５３−０）が割り当てられている、木に由来する本発明のカーボンブラックが提供される。これらの新規の用途は、重い石油系油分に由来する、カーボンブラックの代用またはエクステンダーとして、プラスチックを着色する能力、および、ロバストな燃焼システムにおいて、ディーゼル燃料の代用として；例えば、ディーゼル機関車エンジン、ジェネレーター、ボイラー、住宅暖房システムなどにおいて、水および特定の非常に低い割合の乳化剤／界面活性剤と混合した場合に液体燃料源として働く能力を、含む。また、液体燃料は、バイオマス、およびメチルアルコールなどのアルコール類との組み合わせにおいて、本発明の物質を組み合わせることによっても生産される。一部の実施態様では、不凍剤も提供されて、この燃料の冬用バージョンを生産する。本発明の物質の農業用途は、種子粉衣および土壌改良を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る炭化炭素のＸ線粉末回折パターンである。
【図２Ａ】ラテックスおよびアクリル系塗料などの様々な基材における、本発明の炭化炭素の混合の着色効果を示す。
【図２Ｂ】ラテックスおよびアクリル系塗料などの様々な基材における、本発明の炭化炭素の混合の着色効果を示す。
【図３Ａ】溶剤および水系の調合法に関する濃度試験の結果を示す、均等目盛のグラフである。
【図３Ｂ】溶剤および水系の調合法に関する濃度試験の結果を示す、対数目盛のグラフである。
【図４】本発明の一実施態様に係る炭化炭素に基づく可燃性燃料の略図である。
【図５】本発明のカーボンブラックに関する粒子サイズ分布のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、有機的な由来のカーボンブラックとして、および、本発明の炭化炭素を含むアーティクル（その特性、特にその電荷保有（ｃａｒｒｙｉｎｇ）特性を活用する）とともに前述されたものを含む様々な用途において働く炭化炭素として、有用性を有する。
【００１６】
本明細書において用いられる専門用語は、本発明の特定の実施態様を説明する目的のみであり、いかなる様式においても本発明の範囲を制限することを意図しないことが理解されるべきである。本明細書および添付の特許請求の範囲において用いられる、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、内容が明らかにその他を指示しない限り、複数形の指示対象を含むことに留意しなければならない。したがって、例えば、「充填剤」との言及は、２以上のそのような充填剤を含み得る。別段の定義がない限り、本明細書において用いられる全ての技術的および科学的用語は、本発明が関連する当業者の一人により一般に理解されるのと同様の意味を有する。
【００１７】
本明細書において用いられる用語「炭化廃棄物」「炭素質産物」および「炭素質物質」は、標準的な温度および圧力で固形物質を定義するために相互交換可能に用いられ（主に、重量により無機炭素である）、具体的には、新規の用途において用いられるその能力をもたらす、その特定の特徴の組み合わせを有する、炭化炭素を含む。
【００１８】
値の範囲が与えられる場合は、範囲は、その範囲の末端値だけではなく、その範囲内に明確に含まれ、かつその範囲の最後の有効数字が変化するように、その範囲の中間値も含むことを意図することが理解されるべきである。例として、１〜４の例示範囲は、１〜２、１〜３、２〜４、３〜４、および１〜４を含むことを意図する。
【００１９】
米国化学会（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ）はシステムを運用し、そこでその学会は、ケミカルアブストラクトサービス（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｂｓｔｒａｃｔｉｎｇ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）または「ＣＡＳ」と呼ばれる、全ての公知の物理的および商業的に認識される化学物質を分類することを試みる。ＣＡＳ分類は、そのような分類システムに関する認知された国際的基準である。
【００２０】
炭化炭素の活性は、ヨウ素価を含む様々な方法により測定される。本明細書において用いられるヨウ素価は、ヨウ素（ｍｇ）／炭化炭素（ｇ）で表され、ＡＳＴＭ  Ｄ２８によって測定される。
【００２１】
２０１３年６月２６日に出願され、表題が「Ｃｈａｉｎ  Ｄｒａｇ  Ｃａｒｂｏｎｉｚｅｒ，Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｕｓｅ  Ｔｈｅｒｅｏｆ」であり、一般的なインベンターシップ（ｉｎｖｅｎｔｏｒｓｈｉｐ）およびオーナーシップ（ｏｗｎｅｒｓｈｉｐ）で出願された、米国特許出願第１３／９２７，９０４号（「９０４特許出願」）において詳述される、炭化の改良されたプロセスを用いて、ＯＲＧＡＮＩＣ  ＢＬＡＣＫ（商標）と割り当てられた商品名を有する物質の新規の組成物が生産され、新規に開発された処理方法、新規に現われた特徴、および新規の用途を示す、全く新規のカテゴリーの物質（木、炭化）において、新規のＣＡＳ番号（ＣＡＳ番号１３６２１６７−５３−０）が割り当てられている。これらの新規の用途は、重い石油系油分に由来する、カーボンブラックの代用またはエクステンダーとして、プラスチックを着色する能力、および、ロバストな燃焼システムにおいて、ディーゼル燃料の代用として；例えば、ディーゼル機関車エンジン、ジェネレーター、ボイラー、住宅暖房システムなどにおいて、水および特定の非常に低い割合の乳化剤／界面活性剤と混合した場合に液体燃料源として働く能力を、含む。共に生産される派生のバイオマス、および、メチルアルコールなどのアルコール類を用いて（不凍剤として、少量で、混合もされる）、この燃料の冬用バージョンを得ても良い。
【００２２】
以前に開示され前述される発明のドラグチェーン炭化装置の実施態様は、廃棄物を、バイオガス、バイオオイル、炭化材料、非有機の灰分、および、様々のさらなる副産物に変換するための、嫌気的な熱転移処理に関する、装置およびプロセスを提供する。本明細書において提供される本発明の技術では、任意の炭素質廃棄物は、様々な経済的利点において商業の流れの中に再導入することのできる有用な副産物に転換される。本発明は、多種多様の新規の用途を有する新規の炭化炭素であり、それは、バイオマスおよびその木質成分由来の新規の炭素を生産するために、発明のドラグチェーン炭化装置により可能にされる炭化の新規プロセスを必要とする。様々な合成の廃棄物（例えば、合成の炭素系ポリマー）および熱硬化性樹脂もまた、容易に熱分解されて、本発明に係る新規の形態の炭化炭素を産生することが理解されよう。これらの合成ポリマーおよび熱硬化性樹脂は、一般に、医療廃棄物、スクラップシート成形組成物、産業スクラップおよび再生消費プラスチックに見られる。従来の産物、例えば、石炭由来のコークス、または、石油または天然ガス由来のカーボンブラックは、制限されないが、水銀、放射性元素、他の毒性金属、および多環芳香族炭化水素（ＰＡＨ）を含む、非常に多くの有害物質を含むことに注意すべきである。
【００２３】
特定の実施態様では、華氏８５０度よりも高い温度で、チャンバーの負の内圧で、および、５分を超えるが１時間未満のドウェルタイムで、炭化システムを運転して、バイオマスおよびその木質成分を処理する場合、新規の形態の炭素である「炭化木」（ＣＡＳ番号１３６２１６７−５３−０と割り当てられる）が生産される。本発明の炭化組成物は、全ての他の公知かつ分類された炭素物質から十分にそれを区別する特定の特徴を有し、ＣＡＳに、この組成物に関する新規のＣＡＳ番号およびディスクリプタを作成させる。
【００２４】
本発明の組成物は、一部の本発明の実施態様において、化学的な、水洗浄、遠心、メンブレン、または、他の濾過、粉砕、凝集、および、ブラックカーボン産物を生産するための他のさらなる前処理および後処理技術（炭素をパール（ｐｅａｒｌ）および／または凝集体に凝集させるために必要な物理的処理を含む）を介した処理によっても、生産されることに注意すべきである。加えて、本発明のプロセスの他の産物は、収集および随意的なその後の処理または様々な形態での熱エネルギー源としての導入を受けやすい、アルコール類、エステル類、油類、および、ワックス類を含むことが理解されよう。その後の油を処理するコンポーネントは、例示的に、軽油および重油を分離すための遠心分離機、副産物の産出エレメント（ｏｕｔ  ｐｕｔ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を分離するための様々なフィルターストラテジー、破砕機、および、粉砕機などを含む。特定の本発明の実施態様における本発明の炭化システムは、熱−化学的リアクター（制限されないが、ドラグチェーンリアクター、バス、連続的に撹拌されるタンク、および、プラグインリアクターであってよい）を利用する。
【００２５】
新規の炭化組成物は、以下の全般的な物理的特徴を示す：活性化前の通常のヨウ素価よりも高く、通常の木の炭素よりも累積的な表面積で、特別に管理された残存する非固定化炭素の割合、低い湿度および灰分割合、および、かなりの期間の間、水または他の水性または非水性溶液中の懸濁液およびプラスチック樹脂中の分散さえも支持するのに十分な、狭い範囲内に管理された粒子サイズ。
【００２６】
本発明の実施態様に加えて、「９０４特許出願」に詳述される１ステップの熱分解処理を通して、６０よりも高い（一部の実施態様では７５よりも高い）ヨウ素価を有する炭化炭素組成物が生産される。また、そのように生産される基礎炭素は、従来の物理的または化学的活性化処理により生産される同様のヨウ素価の炭化炭素のものを超える電荷安定化能力を有することにも注意すべきである。この基礎炭素から生じる炭化炭素に関する結果のヨウ素価は、基礎の物理的または蒸気の活性化のみを用いて、６００を超えるヨウ素価を有する。
【００２７】
加えて、他の物理的および化学的処理を用いて、正または負のいずれかの性質の電荷を取り上げるように基礎炭素を均一に荷電することができる。以下において、これらの様々な荷電され炭化された炭素を、説明の簡略性のために「炭化炭素」と呼ぶ。ヨウ素価は、炭化炭素が形成される基礎材料源、ガス処理、および、金属イオンなどの様々な化学物質での含浸を例示的に含む、因子の関数であることが理解されよう。また、ヨウ素価は、炭化炭素の電荷容量を測定する必要もなく；その代わりに、電気静電容量および放電試験などの技術を用いて電荷容量を決定する。
【００２８】
本発明の組成物が分散される特定の実施態様においては、ポリマーマトリックスが提供される。炭化炭素と混合するのに適切なポリマーは、炭化炭素との適合性によってのみ制限される。ここで働くポリマーは、ポリアルキレン、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリラクトン、ポリカルボン酸、ポリビニルピロリドン．ポリアクリレート、ポリオール、ポリウレタン、ポリウレア、ポリエステル、ポリスチレン、フルオロポリマー、エラストマー、および、任意の前述のポリマーのサブユニットを含むブロック共重合体；ポリシロキサン；および、シリコーンを例示的に含む。一部の本発明の実施態様におけるバインダー溶液は、ポリ（カルボン酸）および水中架橋剤である。一部の本発明の実施態様では、ポリマーバインダーは、少なくとも１０，０００の分子量を有する。一部の本発明の実施態様では、ポリマーバインダーは、５００，０００未満の分子量を有する。
【００２９】
本発明の炭化炭素組成物は、熱可塑性の融解物に容易に混合することができ、熱可塑性材料の形成シートに容易に圧入することができ、または、熱硬化性ポリマー前駆体と容易に混合することができる。一部の実施態様では、ポリマーまたはポリマー前駆体への導入前に、粉末化された（ｐｏｗｅｒｅｄ）炭化炭素物質を所望の平均粒子サイズに粉砕することができる。炭化炭素は、粉末状の形態で、または、溶媒中のスラリーとして、加えることができる。本発明の炭化炭素は、セルロース源、例えば、木、ココナツ殻、小麦もみ殻、トウモロコシ茎葉、木の実の殻および外皮、草、骨粉、カーペット廃棄物、自動シュレッダー廃棄物、石炭、ビチューメン、石油；下水、医療廃棄物；および糞便を例示的に含む、様々な基礎材料から形成される。特定の実施態様における本発明の炭素組成物は、６０ｍｇ／ｇの最低限のヨウ素価を有するべきである。炭化炭素に関するｐＨは、中性または弱酸性である。
【００３０】
ポリマーまたはその前駆体は、炭化炭素のニート（ｎｅａｔ）と、または溶液中で、容易に混合される。一般に、高分子量ポリマーは、脱気されながら炭化炭素と融解混合されるか、溶媒中で溶解されるかのいずれかであり、そして、混合の後に蒸発がされて、残留溶媒が除去される。熱硬化性ポリマー前駆体は、特定の実施態様では、単純に炭化炭素と直接混合される。ポリマーまたはその前駆体が炭化炭素との混合の前に溶媒和した場合は、溶媒は典型的に、ポリマーに対して６０〜９８重量％で存在する。好ましくは、本発明により用いられる溶媒は、ＶＯＣ（揮発性の有機化合物）を含まない。他の非ＶＯＣ溶媒もここで用いられ、場合により、低減された規制事項のレベルで存在することが理解されよう。本明細書で用いられるＶＯＣを除外した溶媒は、水、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネートおよびｔｅｒｔブチルアセテートなどを例示的に含む。そのような溶媒はまた、硬化触媒、可塑剤、染料、色素、ＵＶ安定剤、および、様々な充填剤（所定のポリマーを加工するのに慣習の基礎炭素を含む）の、１つまたは複数の従来の添加剤を容易に含むことが理解されよう。
【００３１】
本発明のアーティクルは、粉末化された本発明の炭化炭素組成物から容易に形成され、それはポリマーを用いて、ペレット、シート、および、成形技術により形成される複雑な成型形状を含む、様々な形態で、所望のサイズの最終産物に凝集される。特定の本発明の実施態様では、粉末化された炭素は、９０重量％が１００メッシュよりも小さい。さらに他の本発明の実施態様では、炭化炭素は、９０重量％が２００メッシュよりも小さく、さらに他の本発明の実施態様では、炭化炭素は、９０重量％が３２５メッシュよりも小さい。
【００３２】
本発明の炭化炭素組成物およびポリマーは、容易に混合され、機械的球形化のための装置内で加工されて顆粒またはビーズの機械的形状が産出され、型盤（ｍｏｌｄ  ｐｌａｔｅｎ）上に置かれ、押し出され、または、当該分野に慣習的に射出成形される。機械的球形化は、ピンミキサー、または、ディスクペレタイザーまたはスフェロナイザーと組み合わせたＥｉｒｉｃｈミキサーを例示的に含む装置を用いて容易に行われる。
【００３３】
特定の理論に拘束されることを意図せずに、早急な炭化条件および、液状有機および水蒸気が処理雰囲気から除去された雰囲気下で運転するドラグチェーン熱分解装置での炭化炭素の生産を通して、２ナノメーター（ｎｍ）までのサイズ範囲で、従来の処理により達成されるよりも多量の孔を有する炭化炭素が１ステップで生産され、十分な熱で、従来の炭化炭素で見られるよりも高い黒鉛含有量を生産する。この、より高い黒鉛含有量は、同様のヨウ素価を有する従来の炭化炭素よりも高い伝導度として現れる。
【００３４】
他の本発明の実施態様では、炭化炭素は、おそらく、より高い黒鉛含有量に起因して、同様のヨウ素価を有する従来の炭化炭素よりも高い電荷保有能力を有する。さらに、小さなドメインサイズは、高いヨウ素価と組み合わせた本発明の炭化炭素に顕著である。
【００３５】
本発明の活性炭組成物のさらなる用途は、農業の分野である。活性炭組成物は、塩類およびミネラル類を吸収する土壌改良の作用をする。さらに、種、肥料および他の栄養分を添加する前に、活性炭組成物を耕された土地に添加して、水分保持および細菌増殖のための成長格子としての役割を果たし得る。
【００３６】
ここで図を参照し、図１は、本発明に係る炭化炭素のＸ線粉末回折パターンである。図１に示すように、本発明の炭化炭素は、約２３．５度を中央とし、そして、ピークのいずれか側に８〜１０度の２θで広がる、Ｘ線粉末回折パターン（ＸＲＰＤ）での幅広いピークにより特徴付けられる。これは、ＸＲＰＤにおけるＤｅｂｙｅ−Ｓｃｈｅｒｅｒ線広がりに基づく、１．２ｎｍのより大きな顆粒内の、炭化炭素ドメインサイズに相当する。本発明の炭化炭素に関してＸＲＰＤにより測定されるドメインサイズは、典型的に、１．０〜２．３ｎｍであり；一部の実施態様では、１．０〜１．６ｎｍである。結果として、本発明の炭化炭素から形成されるアーティクルでは、従来の構成要素よりも全体的に効果の高い表面電荷を支持することができる。したがって、容量性のポリマーアーティクルが形成される。あるいは、帯電する傾向がある発泡ポリスチレンのようなポリマー物質は、本発明の炭化炭素の量を通して、より電荷中性にされる。炭化炭素に関するパーコレーション閾値で、またはそれより高い量で、存在する炭化炭素は、導電性にされ、それにより、生じるアーティクルを、炭化炭素を充填したポリマーによってこれまで提供することができなかった様々な用途に適切にさせることが理解されよう。図５は、本発明のカーボンブラックに関する粒子サイズ分布のグラフである。
【００３７】
これらの用途は、紛末をプライム可能な（ｐｒｉｍｅａｂｌｅ）アーティクル、および、サイズ依存性で静電気学の分離または精製を同時に提供するフィルターを含む。
【００３８】
本発明に係る炭化炭素を含むポリマーは、様々なアーティクル、例えば、バッテリーコンポーネント、液体培地の濾過膜、エネルギー貯蔵または伝達コンポーネント、または、電荷の伝達または分散のいずれかで用いるためのシート状および荷電層に、容易に形成される。
【００３９】
図２Ａおよび図２Ｂは、様々な基材、例えば、水性インク、プラスチック、ラテックスおよびアクリル系塗料における、本発明の炭化炭素組成物の混合の着色効果を示す。図２Ａは、白および黒のバックグラウンド上の、水系ラテックス塗料の分散を示す。用いられた塗料サンプルも示され、ここで、サンプルＡはＬ＝７７．０７の水系ラテックス中に本発明の炭化炭素を有し、サンプルＢは標準的なＬ＝６２．５５の水系ラテックス塗料であり、サンプルＣはＣＩＥ明度（Ｌ）、Ｌ＝４６．５４の標準的な水系塗料である。図２Ｂは、白および黒のバックグラウンド上の、溶剤系アクリル変性アルキドである塗料の分散を示す。用いられた塗料サンプルも示され、ここで、サンプルＤはＬ＝７５．１０の溶剤系アクリルアルキド中に本発明の炭化炭素を有し、サンプルＥはＬ＝５９．２６の標準的な溶剤系アクリルアルキド塗料であり、サンプルＦはＬ＝４３．９２の標準的な溶剤系アクリルアルキド塗料である。
【００４０】
図３Ａは、様々なローディングの下での、溶剤および水系の調合法に関する濃度試験の結果を示す、均等目盛のグラフ１０である。実線１２はファーネスブラックが、水（ラテックス塗料）系（ｓｙｓｔｅｍｓ）中、０．１グラムのカーボンブラックの濃度である範囲を示す。点線１４は、溶剤系塗料に関する同様の性能を示す。溶剤系の調合法に関しては、２０倍よりも多いローディングでは、粘度が粘性になり過ぎる（実行不可能）。図３Ｂは、溶剤および水系の調合法に関する濃度試験の結果を示す対数目盛のグラフ２０である。
【００４１】
図４は、本発明の炭化炭素組成物に基づく可燃性燃料の略図である。図４に示されるように、１ガロンのバイオマス由来の燃料油を、水および水中に懸濁された１．２５ポンドの本発明の炭素組成物を用いて形成する。加えて、界面活性剤および乳化剤（必要な時および必要な場合に、不凍剤としてのバイオマス由来のアルコールを添加する）。
【００４２】
本明細書において言及される任意の特許または刊行物は、あたかもそれぞれの個々の刊行物が明確におよび個々に参照により援用されると示されたのと同程度まで、参照により本明細書中に援用される。
【００４３】
前述の説明は、本発明の特定の実施態様の実例であるが、その実施の際に制限されることを意図しない。
【図１】
0006512457.tif 000002
【図２Ａ】
0006512457.tif 000003
【図２Ｂ】
0006512457.tif 000004
【図３Ａ】
0006512457.tif 000005
【図３Ｂ】
0006512457.tif 000006
【図４】
0006512457.tif 000007
【図５】
0006512457.tif 000008