(57)【要約】  【解決手段】危険化学薬剤の除去及び危険化学薬剤からの防護のための、金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布、及びそのような布を使用するための方法が、本明細書において開示される。  【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭布と、前記活性炭布の表面上に固定された複数の金属酸化物ナノ粒子とを有する、組成物。
【請求項２】
請求項１記載の組成物において、前記金属酸化物ナノ粒子が、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、ＭｎＯ３、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｏＯ２、ＳｎＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＷＯ３、ＣｅＯｘ、ＳｉＯ２、及びこれらの組合せからなる群から選択される金属酸化物を有する、組成物。
【請求項３】
請求項１記載の組成物において、前記金属酸化物ナノ粒子が、マンガン（Ｍｎ）、セリウム（Ｃｅ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１つの金属を有する、組成物。
【請求項４】
請求項１記載の組成物において、前記金属酸化物ナノ粒子が、前記活性炭布の表面にわたって十分に分散させられている、組成物。
【請求項５】
請求項１記載の組成物において、前記金属酸化物ナノ粒子が、前記活性炭布の合計表面積の約０．５％から約１０％を有する、組成物。
【請求項６】
金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布を作製する方法であって、
ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、ランタン（Ｌａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、またはセリウム（Ｃｅ）を含有するルイス酸を含有する溶液中で、非活性炭布を洗浄する工程と、
活性炭布を生産するために、前記非活性炭布を炭化する工程と、
前記活性炭布を活性化させる工程と
を有する、方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法であって、さらに、炭化する工程の前に、前記非炭化布を乾燥させる工程を有する、方法。
【請求項８】
請求項６記載の方法であって、さらに、活性化させる工程の前に、前記炭化布を洗浄する工程を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照：
本出願は、２０１４年２月５日に出願された『Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆａｂｒｉｃｓ』と題する米国特許仮出願第６１／９３５，９５０号に対する優先権を主張し、その仮出願の全内容が本参照により本出願に組み込まれる。
【０００２】
政府の権利：
本発明は、Ｕ．Ｓ．Ａｒｍｙ  Ｎａｔｉｃｋ  Ｓｏｌｄｉｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｅｎｔｅｒにより授与された契約第Ｗ９１１ＱＹ−１３−Ｃ−００２９号のもと、政府支援でなされた。米国政府は、本発明において一定の権利を有する。
【発明を実施するための形態】
【０００３】
Ｉ．詳細な開示
本組成物及び方法が開示される前に、組成物、方法論、またはプロトコルは変化しうるため、本組成物及び方法は、開示される特定の組成物、方法論、またはプロトコルに限定されないことが理解されるべきである。また、開示において使用される用語は、特定のバージョンまたは実施形態を開示する目的のみのためであり、本組成物及び方法の範囲を限定することを意図するものではないこともまた理解されるべきである。本組成物及び方法は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定させる。
【０００４】
また、文脈が明白に別に規定しない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、複数形の参照対象も含むことも留意されなければならない。別に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術的及び科学的用語は、当業者により一般に理解されるのと同じ意味を有する。開示される実施形態の実施または試験においては、本明細書で開示される方法及び材料と類似または同等のあらゆる方法及び材料が使用されうるが、ここでは好ましい方法、装置、及び材料が開示される。
【０００５】
「任意の」または「任意で」は、次いで開示される事象または状況が起こってもあるいは起こらなくてもよいことを意味し、その開示はその事象が起こる例及び起こらない例を含む。
【０００６】
「実質的に〜ない」は、いくらかの実施形態においては、次いで開示される事象が最大で約１０％より低い割合で起こりうること、または次いで開示される成分が組成物全体の最大で約１０％より低いこと、また他の実施形態においては最大で約５％より低く、また更に他の実施形態においては最大で約１％より低いことを意味する。
【０００７】
化学兵器薬剤などの危険化学物質は、ますます強力な兵器になってきており、兵士をこれらの薬剤から守ることは重要である。化学兵器からの防護を提供するためには、その危険化学物質を吸着する活性炭を含有するオーバーガーメントが一般的に使用される。しかしながら、これらの活性炭システムは、防護寿命が有限であり、システムの最大吸着能に到達するまでしか機能を発揮しない。最大吸着能に到達した時点で、ガーメントは化学薬剤により突破され、着用者を害しうる。従って、化学兵器薬剤から兵士を十分に守るためには、改良された最大吸着能を有する活性炭含有性オーバーガンメントへの需要が存在する。
【０００８】
本発明の様々な実施形態は、分散された金属酸化物のナノ粒子を含む活性炭布、そのような活性炭布を生産するための方法、これらの活性炭布を使用するための方法、並びにこれらの活性炭布から生産されるガーメント及び他の製品を対象とする。理論により拘束されることを望まないが、金属酸化物ナノ粒子を含む実施形態の活性炭布は、危険化学物質を物理的に変化させまたは分解し、無害化することにより、活性炭布の防護寿命を増加させうる。さらに、分解は、活性炭布による薬剤の吸着を縮小し、最大吸着能に到達するまでの期間を長期化させ、また活性炭布の有用寿命を長期化させる。
【０００９】
様々な実施形態の活性炭布は、当技術分野において既知のあらゆる金属酸化物で成るナノ粒子を含みうる。例えば、いくらかの実施形態においては、ナノ粒子は、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、またはラジウム（Ｒａ）などのアルカリ土類金属の酸化物、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、またはニッケル（Ｎｉ）などの軽金属の酸化物、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、ランタン（Ｌａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、またはセリウム（Ｃｅ）などの一定の重金属の酸化物、及び様々な合金、並びにこれらの組合せで成りうる。特定の実施形態においては、活性炭布は、酸化ケイ素単独の、あるいは、上で開示のあらゆる金属酸化物、または、これらの金属酸化物の組合せ、金属酸化物合金の組合せ、もしくは金属酸化物及び金属酸化物合金の組合せとの組合せでの、ナノ粒子を含みうる。一定の実施形態においては、金属酸化物粒子は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、ＭｎＯ３、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＷＯ３、ＣｅＯｘ、ＳｉＯ２、またはこれらの組合せから成りうる。活性炭布中に金属酸化物の組合せが存在する実施形態においては、各金属酸化物または金属酸化物合金は、別々の個々のナノ粒子中に存在しうる。いくらかの実施形態においては、様々な金属酸化物、金属酸化物合金、またはこれらの組合せが、異なる金属酸化物を含有する単一のナノ粒子種へと組み合わせられてもよい。例えば、ナノ粒子は、各金属酸化物を含有する粒子のクラスターから成ってもよい。あるいは、金属酸化物が単一の粒子中で混合されてもよい。いくらかの実施形態においては、活性炭布は、水酸化物の金属複合物、水和物の金属複合体、またはポリオキソメタレート（ＰＯＭ）の形態での、上で開示のアルカリ土類金属、軽金属、または重金属で成るナノ粒子を含みうる。また、これらの水酸化物、水和物、及びＰＯＭのナノ粒子は、活性炭布中に、単独で、または上で開示の金属酸化物もしくは金属酸化物合金との組合せで存在しうる。
【００１０】
一定の実施形態においては、上で開示のナノ粒子は、例えば、活性ハロゲン元素、アルカリ金属原子、または追加の金属酸化物を含むように加工されうる。いくらかの実施形態においては、その加工は、化学薬剤の分解速度を活性化する、さもなければ向上させるように作用する、追加の材料を提供しうる。例えば、ナノ粒子は白金（Ｐｔ）元素を含みうる。白金元素は、ＭｇＯまたはＺｎＯなどの一定の金属酸化物を活性化し、化学薬剤分解の効率を上昇させうる。他の活性剤は当技術分野において既知であり、上で開示のあらゆるナノ粒子に含められうる。更に他の実施形態においては、ナノ粒子は、ナノ粒子を防水にするために保護コーティングを含むように、または副反応の可能性を低下させるように、加工されうる。
【００１１】
そのような実施形態の活性炭布に付着させられるナノ粒子の寸法及び形は、実施形態間で異なりうる。例えば、ナノ粒子は、実質的に球形、実質的に円柱形、もしくは結晶形であってもよく、またいくらかの実施形態においては、ナノ粒子は無定形の外観を有してもよい。粒子の平均粒子径（ＭＰＤ）は、例えばナノ粒子の形により異なってもよく、約１ｎｍから約２００ｎｍでありうる。一定の実施形態においては、ナノ粒子のＭＰＤは、約２ｎｍから約１５０ｎｍ、約２ｎｍから約１００ｎｍ、約５ｎｍから約７５ｎｍ、約１０ｎｍから約５０ｎｍ、またはこれらの範囲例により包含されるあらゆる範囲もしくは個々のＭＰＤでありうる。そのようなナノ粒子は、最小で約５０ｍ２／ｇまたはそれより大きく、最大で約２５００ｍ２／ｇまたはそれより大きいＢｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔｔ−Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）多点表面積を一般に有しうる。特定の実施形態においては、実施形態の活性炭布に付随するナノ粒子のＢＥＴ表面積は、約１００ｍ２／ｇから約２０００ｍ２／ｇ、約２００ｍ２／ｇから約１５００ｍ２／ｇ、またはこれらの範囲例により包含されるあらゆる範囲もしくは個々のＢＥＴ表面積でありうる。また特定の実施形態においては、ナノ粒子は１２００ｍ２／ｇより大きいＢＥＴ表面積を有しうる。そのような実施形態のナノ粒子は多孔性であってもよく、また約４５オングストローム（４．５ｎｍ）から約１００オングストローム（１０ｎｍ）の平均孔半径、またはこの範囲により包含されるあらゆる範囲または個々の半径を有しうる。
【００１２】
上で開示のナノ粒子は、あらゆる方法で活性炭布に付随させられうる。一定の実施形態においては、ナノ粒子は、ナノ粒子が活性炭布の表面上に固定されるように、活性炭布に物理的に付着または結合させられうる。ナノ粒子は、活性炭布の表面にわたりよく分散させられ、低い凝集に対する度合いを呈しうる。例えば約１ｎｍから約５０ｎｍ、約２ｎｍから約２０ｎｍ、または約２ｎｍから約１０ｎｍなどの小さいＭＰＤを有するナノ粒子は、よく分散させられたナノ粒子を有する活性炭布の生産に特によく適しうる。いくらかの実施形態においては、金属酸化物ナノ粒子は、金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布の全重量に対し、約１重量％から５０重量％、約２重量％から約４０重量％、約５重量％から約３０重量％、または、これらの範囲例により包含されるあらゆる範囲もしくは個々の割合を成しうる。いくらかの実施形態においては、金属酸化物ナノ粒子は、金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布の合計表面積に対し、約０．５％から約１０％、約１％から約８％、約２％から約６％、または、これらの範囲例により包含されるあらゆる範囲もしくは個々の割合を成しうる。
【００１３】
実施形態は、特定の種類の活性炭布により限定されない。例えば、様々な実施形態の活性炭布は、織布、不織布、ニット、またはフェルトの、活性炭布でありうる。そのような活性炭布は、一般に活性炭繊維で成る。しかしながら、いくらかの実施形態においては、活性炭布は、活性炭繊維に加え、活性炭粒子、活性炭粉末、もしくはこれらの材料の組合せを、または、活性炭繊維により成る布上に固定された、炭素粒子、活性炭粉末、もしくはこれらの材料の組合せを含有しうる。例えば、いくらかの実施形態においては、活性炭粒子は、活性炭ベースでない布に固定されまたは付着させられてもよく、また他の実施形態においては、活性炭粒子、粉末、及び／または繊維は、活性炭ベースでない布の封じられた層間に含有されてもよい。
【００１４】
特定の実施形態においては、活性炭布は、活性炭布に付随するあらゆるナノ粒子を除いて、最大で１００％、活性炭から成ってもよい。例えば、活性炭布は、約９０％から約１００％、約９５から約１００％、または約９８％から約１００％、活性炭から成りうる。活性炭布の厚さは実施例間で異なってもよく、また活性炭布の形態によって異なってもよい。形態とは、つまりニット、織布、またはフェルトである。様々な実施形態において、活性炭布の平均厚は、約０．３ｍｍから約２．０ｍｍ、約０．４ｍｍから約１．５ｍｍ、約０．５ｍｍから約１．０ｍｍ、またはこれらの範囲例により包含されるあらゆる範囲もしくは個々の厚さでありうる。そのような活性炭布は、約１００ｇ／ｍ２から約２５０ｇ／ｍ２、約１１０ｇ／ｍ２から約２２０ｇ／ｍ２、約１２０ｇ／ｍ２から約２００ｇ／ｍ２、約１３０ｇ／ｍ２から約１６０ｇ／ｍ２の表面密度、またはこれらの範囲例により包含されるあらゆる範囲もしくは個々の表面密度を呈しうる。
【００１５】
そのような活性炭布は、金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、軽金属酸化物、重金属酸化物、水酸化物のアルカリ土類金属、軽金属、もしくは重金属複合体、水和物のアルカリ土類金属、軽金属、もしくは重金属複合体、または、アルカリ土類金属、軽金属、もしくは重金属ポリオキソメタレートを含む、上で開示されたあらゆるナノ粒子、あるいは、活性剤を含む、または加工された（つまり金属酸化物ナノ粒子）、あらゆるそのようなナノ粒子を含みうる。
【００１６】
上で開示の様々な実施形態の金属酸化物ナノ粒子含有製活性炭布は、向上した防護寿命を有する優秀な最大吸着能を呈しうる。本開示の目的で、「防護寿命」は、最初の化学薬剤暴露と活性炭布の最大吸着能との間の期間を指し、活性炭布の最大吸着能は、活性炭布を通過する化学薬剤の流動の増加により観察されうる。様々な実施形態において、防護寿命は最大約４８時間でありうる。またいくらかの実施形態においては、防護寿命は約１０時間から約４０時間、約２０時間から約３６時間、またはこれらの範囲例により包含されるあらゆる範囲もしくは期間でありうる。当然ながら、防護寿命は、化学薬剤の濃度、及び暴露の際の薬剤の消失により変化する。
【００１７】
さらなる実施形態は、上で開示の金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布を含む製品を対象とする。そのような実施形態の製品は、上で開示のあらゆる金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布の１つまたはそれより多い層、または異なる活性炭布の組合せを含みうる。さらに、そのような製品は、例えば、構造支持、耐候性、防水性、耐火性、及びそれらの類似物、またはそのような特色の組合せを提供するため、実施形態の金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布に付着させられうる、１つまたはそれより多い非活性炭布層を含有しうる。そのようなラミネート材料は当技術分野において既知であり、また金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布は、そのようなあらゆるラミネート材料へと組み込まれうる。
【００１８】
実施形態は、いかなる特定の物品の種類にも限定されない。例えば、様々な実施形態において、金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布は、タープ、テント、布障壁、エプロン、また、シャツ、ズボン、帽子、ジャケット、オーバーコート、靴、ブーツ、ブーティ、ジャンプスーツ、フード、及びこれらの類似物などの衣料品、またはあらゆる他の有用な物品として使用されてもよく、あるいは、タープ、テント、布障壁、エプロン、また、シャツ、ズボン、帽子、ジャケット、オーバーコート、靴、ブーツ、ブーティ、ジャンプスーツ、フード、及びこれらの類似物などの衣料品、またはあらゆる他の有用な物品として使用されるラミネート材料中へ組み込まれてもよい。他の実施形態においては、金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布は、気体または液体精製のためのフィルターへと組み込まれうる。更に他の実施形態においては、金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布は、化学薬剤の捕捉及び中和以外の目的に対しても使用されうる。例えば、金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布は、不均一触媒のために、または、エネルギー貯蓄装置においてアノード、カソード、もしくは両方として使用されうる。
【００１９】
上で議論されたように、様々な実施形態の金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布は、活性炭布の表面上に固定され、その活性炭布の表面にわたりよく分散させられ、低い凝集に対する度合いを呈し、また、約１ｎｍから約５０ｎｍ、約２ｎｍから約２０ｎｍ、または約２ｎｍから約１０ｎｍの比較的小さいＭＰＤを有するナノ粒子を含む。そのナノ粒子は、よく分散させられたナノ粒子を有する活性炭布の生産に特によく適しうる。これらの特性を有する金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布を作製する１つの方法は、活性炭布を前駆布から生産する際に、その布を金属塩（ルイス酸）で脱水することにより、ナノ粒子を形成することである。この方法は、前駆布のさらなる炭化、及び、その布上に固定された金属酸化物粒子の形成を、同時に引き起こす。
【００２０】
従って、さらなる実施形態は、上で開示の金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布を作製するための方法を対象とする。一般に、そのような方法は、ルイス酸型の金属を含有する溶液中で非炭化布を洗浄するステップ、炭化布を生産するためにその非炭化布を炭化するステップ、及び金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布を生産するために炭化布を活性化するステップを含む。生じる金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布は、一般に、活性炭布上に固定された、分散された、ルイス酸から生産された金属酸化物のナノ粒子を有する、上で開示の形態を呈する。いくらかの実施形態においては、その方法は、非炭化布を炭化する前に非炭化布を乾燥させるステップをさらに含みうる。他の実施形態は、金属酸化物ナノ粒子もしくは金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布自体を防水性もしくは耐副反応性にするため、または、布の総体的な構造的安定性を向上させるために、金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布を処理するステップを含みうる。またさらに他の実施形態においては、そのような方法は、上で開示のようなラミネート材料または製品中に金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布を組み込むステップを含みうる。
【００２１】
非炭化布は、当技術分野において既知の、活性炭布を作製するためのあらゆる材料から作製されうる。例えば、様々な実施形態において、非炭化布は、レーヨン、紡糸ビスコース繊維（フィブレーン）、溶剤紡糸セルロース、綿繊維、靱皮繊維、及びそれらの類似物、またはそれらの組合せから成りうる。一定の実施形態においては、非炭化布は、小さい配向度及び小さい結晶化度を有する、セルロース材料でできていてもよい。また、特定の実施形態においては、非炭化布は、レーヨン布、または紡糸ビスコース布であってもよい。
【００２２】
上で開示の方法において使用されるルイス酸型の金属酸化物を含有する溶液は、あらゆる溶剤を含有してよく、また特定の実施形態においては、溶剤は、水、または水と他の溶剤との組合せであってもよい。実施形態は、上で開示のルイス酸型の金属に限定されず、様々なルイス酸型のベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、ランタン（Ｌａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、及びセリウム（Ｃｅ）が当技術分野では既知であり、市販されている。実施形態においては、あらゆるそのようなルイス酸、またはルイス酸の組合せが使用されうる。
【００２３】
洗浄された非炭化布が乾燥させられる実施形態においては、乾燥させる工程は、環境温度にて、または一般に１００℃より低い温度で加熱しながら実施されうる。一定の実施形態においては、完成した金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭素布が優れた柔軟性を有することを確実にするため、非炭化布は、乾燥させる工程の後に布を折り曲げ、曲げ、及び引っ張ることによりほぐされうる。
【００２４】
炭化する工程は、あらゆる方法で実施されうる。炭化する工程は、一般に、洗浄された非炭化布を、完全な炭化を可能にするのに十分な時間をかけて、高い温度まで加熱するステップを含む。例えば、いくらかの実施形態においては、炭化する工程は、洗浄された非炭化布を、約１０００℃から約１３００℃にて約０．５分から約２．０分かけて加熱するステップを含みうる。他の実施形態においては、炭化する工程は、洗浄された非炭化布を、約１００℃から約３００℃にて約５分から約４５分かけて加熱するステップを含みうる。いくらかの実施形態においては、炭化は、窒素下など不活性環境中で実施されうる。また、一定の実施形態においては、不純物の除去を助けるため、炭化が、例えば、５パスカル（Ｐａ）から約６０Ｐａなどの低圧力下で実施されうる。いくらかの実施形態においては、炭化は、洗浄された非炭化布が、炭化温度より低い、例えば約３５０℃から約４５０℃の温度にて、約１分から約２０分かけて加熱される前炭化ステップを含みうる。
【００２５】
特定の実施形態においては、方法は、炭化の際に活性炭布の表面上に蓄積しうるあらゆる不純物を除去するため、炭化する工程の後に炭化布を洗浄するステップをさらに含みうる。炭化後の洗浄は、あらゆる溶剤を使用して実施されてもよく、またいくらかの実施形態においては、炭化後の洗浄は、脱ミネラル水または酸性水溶液で実施されうる。
【００２６】
一般に炭化は、高純度で、炭素含有量が９９％より高く、かつ灰含有量が０．３％より低い、炭素繊維を生じる。様々な実施形態において、アルカリ性不純物の含有量は、約１５００ｐｐｍより低いかもしれない。
【００２７】
活性化はあらゆる方法により実施されてもよく、一般には、蒸気、二酸化炭素、または二酸化炭素と蒸気との混合物などの、酸化性雰囲気中で、炭化布を加熱する工程を必要とする。活性化は、一般に、約７５０℃から９５０℃の温度にて、約５分から３００分かけて実施される。当技術分野で既知であるように、活性炭の比表面積、多孔度、及び孔構造は、活性化が起こる期間により変化しうる。一定の実施形態においては、活性化は、例えば、約１００ｍ２／ｇから約２０００ｍ２／ｇ、約２００ｍ２／ｇから約１５００ｍ２／ｇ、またはこれらの範囲例により包含されるあらゆる範囲もしくは個々の比表面積など、８００ｍ２／ｇより大きい、または１２００ｍ２／ｇよりさえも大きい比表面積を有する活性炭布を生産するのに十分な期間をかけて実施されうる。活性炭布は、０．３ｎｍから３ｎｍの平均径を有する孔、及び３０％から５０％の範囲にある総体多孔度を有しうる。
【００２８】
いくらかの実施形態においては、本方法は、上で開示されたように生産された金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布を、ラミネート化する工程をさらに含みうる。ラミネート化する工程は、金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布の１つもしくはそれより多い層を互いに付着させるステップ、金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布の１つもしくはそれより多い層を非活性炭布の１つもしくはそれより多い層に付着させるステップ、またはこれらの組合せを含みうる。付着させる工程は、あらゆる方法で実施されうる。例えば、付着させる工程は、粘着もしくは接着剤、非活性炭布層を互いに架橋させる工程、様々な層を互いに縫合するなどの物理的付着、またはこれらの組合せを使用して実施されうる。
【００２９】
さらなる実施形態においては、本方法は、金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布、または金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布の１つもしくはそれより多い層を切断するステップ、及び金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布またはラミネートから製品を生産するステップを含みうる。
【００３０】
追加の実施形態は、金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布を使用する方法を対象とする。上で議論されたように、様々な実施形態の金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布は、向上した有用寿命を有する、化学薬剤に対するバリアを提供しうる。然りて、そのような実施形態の金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布は、人、機械、または他の貴重な資産を覆って化学薬剤から守るために使用されうる。そのような覆いは、タープ、テント、衣料品、及びこれらの類似物の形態をとりうる。他の実施形態においては、実施形態の金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布は、化学薬剤の透過を遮断するために使用されるフィルターまたは呼吸器具中に組み込まれうる。さらに他の実施形態においては、金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布は、医療関係者を患者により運ばれる化学薬剤に接触することから守るために使用されてもよく、また金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布は、医療関係者により使用されうる、エプロン、ガウン、スクラブ、マスク、ベッド用シーツ、コンテインメントテント、及びこれらの類似物において使用されうる。さらに他の実施形態においては、実施形態の金属酸化物ナノ粒子含有性活性炭布は、電子装置において、または化学薬剤除去に関連しない他の用途のために使用されうる。
【００３１】
本発明はその一定の好ましい実施形態を参照しながらかなり詳細に開示されてきたが、他の変形例も可能である。したがって、添付の特許請求の範囲の真髄及び範囲は、本明細書内に含有される開示内容、及び好ましい変形例に限定されるべきでない。
【国際調査報告】
2017505859.tif 000002
2017505859.tif 000003