(57)【要約】  本発明は、ポリマー発泡体と吸着材料とを含むエアフィルターであって、前記ポリマー発泡体が金属粒子を含む、前記エアフィルターを提供する。【選択図】図１Ａ
2020517356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性要素および前記活性要素のためのハウジング構造を備えるエアフィルターであって、前記ハウジング構造が空気入口および空気出口を備え、前記活性要素が(i)ポリマー発泡体および(ii)吸着材料を含むかまたはそれらからなり、前記ポリマー発泡体が金属粒子を含む、前記エアフィルター。
【請求項２】
前記金属粒子が、金属、金属化合物、もしくは金属合金の１種またはそれらの組合せから選択され得る、請求項１記載のエアフィルター。
【請求項３】
金属粒子を含む前記ポリマー発泡体が第１層に含まれ、前記吸着材料が第２層に含まれ、前記第２層がポリマー発泡体と前記吸着材料の複合体を含み、前記第１と第２の層が物理的に直接接触しているかまたは間隔を空けている、請求項１または２記載のエアフィルター。
【請求項４】
前記第１と第２の層が物理的に直接接触し、第１の基体が第２の基体上に堆積され、前記第２の基体がポリマー発泡体と吸着材料の複合材料を含み、前記第１の基体が金属粒子を含むポリマー発泡体を含む、請求項３記載のエアフィルター。
【請求項５】
前記ポリマー発泡体、吸着材料および金属粒子が複合材料に含まれる、請求項１または２記載のエアフィルター。
【請求項６】
前記金属粒子が、充填されたポリマー発泡体の質量に対して、約30質量％を超え約80質量％までの量、例えば、約50質量％または約60質量％から約80質量％までの量で存在する、請求項１〜５のいずれか１項記載のエアフィルター。
【請求項７】
前記ポリマー発泡体が、ポリウレタン、ポリイミド、ポリ(ビニルピロリジノン)のうちの１種以上を含む、請求項１〜６のいずれか１項記載のエアフィルター。
【請求項８】
吸着剤が、ゼオライトおよび/または炭素および/またはMOFを含むかまたはそれからなる、請求項１〜７のいずれか１項記載のエアフィルター。
【請求項９】
前記ゼオライトが、下記の一般式Ｉで表される、請求項８記載のエアフィルター：
Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]zH2O          式I
(式中、xおよびyは、y/xが１以上の整数であり、nは、陽イオンMの原子価であり、zは、ゼオライト構造の各単位セル内の水分子の数であり、式Iにおいて、nは１または２から選択され得、zは１〜27から選択され得る)。
【請求項１０】
前記金属粒子が、銅、亜鉛、銀、カリウム、セレン、チタン、金、パラジウム、白金のうちの１種またはそれらの組合せから選択され、これらが金属、金属化合物、もしくは金属合金、またはそれらの組合せとして存在してもよい、請求項１〜９のいずれか１項記載のエアフィルター。
【請求項１１】
前記エアフィルターが、前記活性要素、例えば空気分配板と接触する前に空気を分配する手段をさらに備える、請求項１〜１０のいずれか１項記載のエアフィルター。
【請求項１２】
前記金属粒子が抗微生物性を有する、請求項１〜１１のいずれか１項記載のエアフィルター。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項記載のエアフィルターでの使用に適したポリマー発泡体であって、該ポリマー発泡体が金属粒子を含み、前記金属粒子が銅、亜鉛、銀、カリウム、セレン、チタン、金、パラジウム、白金の１種またはそれらの組合せから選択され、これらは金属、金属化合物、もしくは金属合金、またはそれらの組合せとして存在し、前記金属粒子が、充填されたポリマー発泡体の総質量に対して、約30質量％を超え、例えば約50質量％または約60質量％から約80質量％までの量で存在する、前記ポリマー発泡体。
【請求項１４】
前記金属粒子が、銅、亜鉛および銀の１種またはそれらの組合せ、例えば亜鉛と銅の組合せから選択される、請求項１３記載のポリマー発泡体。
【請求項１５】
前記ポリマーが、ポリウレタン、ポリイミド、固有微多孔性ポリマー(PIM)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリエーテルスルホン(PES)、セルロース、またはポリ乳酸(PLA)やポリ(乳酸-co-グリコール酸)(PLGA)などの生分解性ポリマー、ポリ(ビニルピロリジノン)の１種以上からなるかまたはそれを含む、請求項１３または１４記載のポリマー発泡体。
【請求項１６】
前記ポリマー発泡体がポリイミドを含むか、またはそれからなり、前記ポリイミドが前記金属粒子を含む、請求項１記載のエアフィルターでの使用に適したポリマー発泡体。
【請求項１７】
請求項１〜４のいずれか１項記載のエアフィルターでの使用に適した活性要素であって、前記ポリマー発泡体が請求項１３〜１６のいずれか１項記載のものである、前記活性要素。
【請求項１８】
(i)ポリマー発泡体および(ii)吸着材料を含む活性要素であって、前記ポリマー発泡体が金属粒子を含み、前記ポリマー発泡体、吸着材料および金属粒子が請求項５記載のエアフィルターでの使用に適した複合材料の形態であり、前記金属粒子が、充填されたポリマー発泡体の総質量に対して、約30質量％を超える量、または約50質量％または約60質量％から約80質量％までの量で存在し、前記金属粒子が、銅、亜鉛、銀、カリウム、セレン、チタン、金、パラジウム、白金の１種またはそれらの組合せから選択され、これらが金属、金属化合物、もしくは金属合金、またはそれらの組合せとして存在する、前記活性要素。
【請求項１９】
前記金属粒子が、銅、亜鉛および銀の１種またはそれらの組合せ、例えば亜鉛と銅の組合せから選択される、請求項１８記載の活性要素。
【請求項２０】
前記ポリマーが、ポリウレタン、ポリイミド、PIM、PES、ポリ(ビニルピロリジノン)のうちの１種以上からなるかまたはそれを含む、請求項１７〜１９のいずれか１項記載の活性要素。
【請求項２１】
吸着剤が、ゼオライトおよび/または炭素および/またはMOFを含むかまたはそれからなる、請求項１７〜２０のいずれか１項記載の活性要素。
【請求項２２】
前記ゼオライトが、下記の一般式Ｉで表される、請求項２１記載の活性要素：
Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]zH20          式Ｉ
(式中、xおよびyは、y/xが１以上の整数であり、nは、陽イオンMの原子価であり、zは、ゼオライト構造の各単位セル内の水分子の数であり、式Ｉにおいて、nは１または２から選択され得、zは１〜27から選択され得る。)
【請求項２３】
(A)金属粒子を含むポリマー発泡体、または(B)(c)ポリマー発泡体と吸着剤、または(d)ポリマー発泡体と金属粒子と吸着剤とを含む複合材料、の製造方法であって、下記により混合物を形成することを含む、前記方法：
(i)モノマー、ポリマー前駆体またはポリマーを溶媒に溶解して溶液を形成すること；
(ii)(i)の溶液を水と混合して発泡剤を形成すること；および下記のものとさらに組合せること；
(iii)イソシアネート；
(iv)触媒；
(v)細孔形成剤；
(vi)金属粒子および/または吸着剤；
(vii)前記混合物をホモジナイズすること。
【請求項２４】
前記混合物を、熱を加えてもよいことにより、乾燥させることをさらに含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
(i)において、前記モノマー、ポリマー前駆体またはポリマーが、ポリオール、PEG、PMDA、PI、PIM、PVDF、PESから選択され、および/または(ii)において、前記発泡剤がCO2であり、および/または(iii)において、前記イソシアネートがメチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、ポリマーMDI(PMDI)、トルエンジイソシアネート(TDI)またはポリアリールポリメチレンイソシアネート(PAPI)であり、および/または(iv)において、前記触媒がエタノールアミンまたはスズ触媒から選択され、および/または(v)において、前記細孔形成剤がPVP、リコワックス、澱粉、炭素から選択され、および/または(vi)において、前記金属粒子が銅、亜鉛、銀、カリウム、セレン、チタン、金、パラジウム、白金の１種またはそれらの組合せから選択され、それらは金属、金属化合物、もしくは金属合金、またはそれらの組合せとして存在してもよく、および/または前記吸着剤がゼオライトおよび/または炭素および/またはMOFから選択され、および/または(vii)において、ホモジナイゼーションが約20℃または少なくとも約20℃で、および/または約5000rpmまたは少なくとも約5000rpm、例えば約5000rpm〜約10,000rpmで行われ、少なくとも約30秒間行われてもよい、請求項２３または２４記載の方法。
【請求項２６】
前記吸着材が、ゼオライトおよび/または炭素および/またはMOFを含むかまたはそれからなる、請求項２３〜２５のいずれか１項記載の方法。
【請求項２７】
前記ゼオライトが、下記の一般式Ｉで表される、請求項２６記載の方法：
Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]zH2O          式I
(式中、xおよびyは、y/xが１以上の整数であり、nは、陽イオンMの原子価であり、zは、ゼオライト構造の各単位セル内の水分子の数であり、式Ｉにおいて、nは１または２から選択され得、zは１〜２７の値から選択でされ得る。)
【請求項２８】
空気を濾過するための請求項１〜１２のいずれか１項記載のエアフィルターの使用。
【請求項２９】
空気を濾過するための請求項１７〜２２のいずれか１項記載の活性要素の使用。
【請求項３０】
その使用が、前記エアフィルターまたは活性要素に入る空気と比較して、前記エアフィルターまたは活性要素を出る空気中の生細菌および/またはウイルスおよび/または揮発性有機化合物を減少させる、請求項２８または２９記載の使用。
【請求項３１】
空気を濾過する方法であって、請求項１〜１２のいずれか１項記載のエアフィルターまたは請求項１７〜２２のいずれか１項記載の活性要素を空気と接触させることを含む、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、エアフィルター、その製造方法および使用に関する。特に、本発明は、抗微生物材料または抗細菌材料と吸着により揮発性有機化合物を除去するための材料とを含むエアフィルターに関する。本発明は、また、前記エアフィルターでの使用に適した、少なくとも抗細菌性および/または抗ウイルス性を与えるポリマー発泡体、および前記ポリマー発泡体の製造方法に関する。本発明は、また、前記エアフィルターで使用するための抗微生物性または抗細菌性および吸着性を有する複合材料、および前記複合材料の製造方法に関する。本発明は、また、前記方法から得られるポリマー発泡体および複合材料に関する。本発明に従うエアフィルターは、様々な環境で有用であり、航空機のキャビンが含まれる航空業界で特に有用である。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
エアフィルターは、広範囲の環境で使用される。健康産業や航空産業など、例えば航空機のキャビンの様々な環境で使用されるエアフィルターには、特に厳しい要件が課されている。このようなフィルターは、揮発性有機化合物(VOC)、臭気を除去し、細菌および/またはウイルスおよび/または真菌を捕捉し、好ましくは死滅させることのできることが望ましい。これらのすべての機能を与えることができるエアフィルターを提供することは継続的な課題であり、様々環境で使用するためにそのようなフィルターを提供する必要性が継続的にある。
現在、航空機のキャビンでの使用に適したエアフィルターでは、一般的に空気はキャビンの底部から再循環フィルターを通って混合チャンバーに入り、そこで外気と混合される。通常、空気は外気と混合され(体積で約50/50)、その後キャビンに戻される。標準的な航空会社の機内換気回数は、１時間あたり15〜20回の空気交換の範囲である。換気能力は、航空機のタイプによって大きく異なるが、通常は平均4.7L/秒(10ft3/分)である。一部のフィルターは、３〜５分ごとに空気が循環する民間航空機で使用されている。現在使用されている多くのフィルターは、細菌を単に捕捉し、それらを死滅させない。
【０００３】
いわゆる高効率微粒子アレスタンス、またはアレスティング(HEPA)フィルターは、医療施設、自動車、航空機、および家庭で現在使用されているエアフィルターの一種である。米国政府の基準でHEPAの資格を得るには、通過する空気から、サイズが0.3μmの粒子の99.97％をエアフィルターで除去する必要がある。ただし、HEPAフィルターにはいくつかの欠点がある。HEPAフィルターは、微粒子、微生物、および粉塵を除去するために洗浄することができず、かなりのコストで完全なアセンブリとしてしばしば交換する必要がある。粒子の負荷が増加すると、空気の流れに対する抵抗が大きくなるため、フィルター全体の圧力が低下する。一部の用途では、フィルターの負荷が不均一になると、フィルターを通る空気の流れが不均一になり、効果が低下する。
ポリマー発泡体は、包装や断熱材などの様々な用途に使用される。ポリマー発泡体は、固体と気相で構成され一緒に混合されて発泡体を形成する。得られた発泡体は、気泡および/または空気トンネルが組込まれたポリマーマトリックスを有し、独立気泡または連続気泡構造と呼ばれることがある。発泡体で使用されるガスは発泡剤と呼ばれ、化学的または物理的な性質のものである。物理的発泡剤は、発泡プロセスと化学的に反応しないガスであるため、マトリックスを形成するポリマーに対して不活性である。化学発泡剤は、反応に参加するかまたは分解して、プロセスにおいて化学物質を放出する化学物質である。
【発明の概要】
【０００４】
発明の概要
本発明の第１の態様によれば、ポリマー発泡体および吸着材料を含むエアフィルターであって、上記ポリマー発泡体が金属粒子を含んでいる、上記エアフィルターが提供される。上記金属粒子は、金属および/または金属化合物および/または金属合金として存在してもよい。上記吸着材料は、ポリマー発泡体に含まれてもよい。この特徴は、本明細書では、吸着ポリマー発泡体またはポリマー吸着発泡体と呼ばれる場合がある。本明細書では、金属粒子を含む上記ポリマー発泡体と吸着材料の組合せを、活性部分または活性要素と呼ぶ場合がある。上記吸着材料は、金属粒子を含むポリマー発泡体に加えて存在する。上記金属粒子は抗微生物性、例えば抗細菌性を持っている。
上記ポリマー発泡体中の上記金属粒子は、充填されたポリマー発泡体の総質量に対して、少なくとも約20質量％または約30質量％を超え約80質量％まで、例えば約40〜80質量％、例えば約50〜80質量％または約60〜80質量％の量で存在し得る。
上記吸着ポリマー発泡体において、上記吸着材料は、吸着ポリマー発泡体の総質量に対して少なくとも約55質量％、または少なくとも約60質量％、例えば約55質量％または約60質量％から約80質量％までまたは約90質量％までまたは約95質量％までまたは約100質量％までの上記吸着材料が存在してもよい。
【０００５】
上記エアフィルターは、吸着材料とポリマー発泡体と金属粒子の組合せを収容する構造をさらに備えてもよい。そのハウジング構造は、典型的には、空気入口および空気出口を備えてもよく、空気分配板などの空気分配器を備えてもよい。ポリマー発泡体(上記金属粒子が含まれる)と吸着材料の組合せは、本明細書では、上記エアフィルターの活性部分または活性要素と呼ばれる場合がある。上記エアフィルターの活性部分は、複合材料の形態で存在してもよく、または金属粒子および吸着材料を含むポリマー発泡体、例えば吸着ポリマー発泡体は、接触してもしなくてもよい別々の特徴であってもよい。上記活性要素は、本発明のさらなる態様を構成する。本発明に従う第２の態様では、(i)ポリマー発泡体および(ii)吸着材料を含む活性要素であって、上記ポリマー発泡体が金属粒子を含み、上記ポリマー発泡体、吸着材料および金属粒子が本発明の第１の態様に従うエアフィルターでの使用に適した複合材料の形態であり、上記金属粒子が充填されたポリマー発泡体の総質量に対して約30質量％を超えるか、または約50質量％または約60質量％から約80質量％までの量で存在し、上記金属粒子が、銅、亜鉛、銀、カリウム、セレン、チタン、金、パラジウム、白金のうちの１種または任意の組合せから選択され、これらが金属、金属化合物、金属合金、またはそれらの組合せとして存在する、上記活性要素も提供される。
【０００６】
本発明の第３の態様では、本発明の第１の態様に従うエアフィルターでの使用に適したポリマー発泡体であって、上記ポリマー発泡体が金属粒子を含み、上記金属粒子が、充填されたポリマー発泡体の総質量に対して約30質量％を超えるか、または約50質量％からまたは約60質量％から約80質量％までの量で存在する、上記ポリマー発泡体が提供される。上記金属粒子は、銅、亜鉛、銀、カリウム、セレン、チタン、金、パラジウム、白金のうちの１種または任意の組合せから選択されてもよい。上記金属粒子は、金属および/または金属化合物および/または金属合金として存在してもよい。
本発明の第４の態様では、本発明の第１の態様に従うエアフィルターでの使用に適したポリマー発泡体であって、上記ポリマー発泡体が金属粒子を含み、そのポリマーがポリイミドを含むかまたはそれからなる、上記ポリマー発泡体が提供される。上記金属粒子は、充填されたポリマー発泡体の総質量に対して約30質量％を超えるか、または約50質量％からまたは約60質量％から約80質量％までの量で存在し得る。
第５の態様では、本発明の第３または第４の態様に従うポリマー発泡体の製造方法であって、ポリマー組成物またはポリマー形成組成物と金属粒子とを組合せる工程、およびガスを使用して上記ポリマー組成物またはポリマー形成組成物を発泡させてポリマー発泡体を形成する工程を含み、上記金属粒子が銅、亜鉛、銀、カリウム、セレン、チタン、金、パラジウム、白金のうちの１種または任意の組合せから選択されてもよい、上記方法が提供される。上記金属粒子は、金属および/または金属化合物および/または金属合金として存在してもよい。
【０００７】
第６の態様では、(A)金属粒子を含むポリマー発泡体、または；(B)(c)ポリマー発泡体と吸着剤、または(d)ポリマー発泡体と金属粒子と吸着剤を含む複合材料の製造方法であって、下記により混合物を形成する工程を含む、前記方法が提供される：
(i)モノマー、ポリマー前駆体またはポリマーを溶媒に溶解して溶液を形成する段階；
(ii)(i)の溶液を水と組合せて発泡剤を形成する段階；および
下記とさらに組合せる段階；
(iii)イソシアネート；
(iv)触媒；
(v)細孔形成剤；
(vi)金属粒子および/または吸着剤；
(vii)上記混合物をホモジナイズする段階。
典型的には、ホモジナイゼーションは、約20℃または少なくとも約20℃で、および/または少なくともまたは約5000rpmでまたは約10,000rpmで、例えば約5000rpm〜約10,000rpmで行われてもよい。ホモジナイゼーションは、少なくとも約30秒間行われる。
従って、第６の態様で形成されるポリマー発泡体は、金属粒子を含むことができ、または吸着ポリマー発泡体または吸着剤および金属粒子を含む複合ポリマー発泡体であり得る。本発明の第５または第６の態様から得られる製品は、また、本発明に従うさらなる態様を構成する。
【０００８】
第７の態様では、エアフィルターの製造方法であって、金属粒子および吸着材料を含むポリマー発泡体を、上記ポリマー発泡体および吸着材料を収容する構造と組合せる工程を含み、そのハウジング構造が空気入口および空気出口を備え、さらに空気分配器、例えば空気分配板を備えてもよい、前記方法が提供される。金属粒子を含むポリマー発泡体と吸着材料の組合せは、複合体の形態であってもよく、または金属粒子を含むポリマー発泡体に加えてポリマー吸着発泡体が提供されてもよい。
さらなる態様では、空気を濾過するための本発明の第１の態様に従うエアフィルターの使用が提供され、さらに、本発明の第１の態様のエアフィルターに空気を通過させる工程を含む空気を濾過する方法が提供される。
さらなる態様では、本発明に従う、例えば第２の態様に従う、空気を濾過するための活性要素の使用、および空気を本発明に従う活性要素に通過させる工程を含む空気を濾過する方法が提供される。
空気のフィルター処理では、上記エアフィルターまたは活性要素に入る空気と、上記エアフィルターまたは活性要素を出るとき、または上記エアフィルターまたは活性要素を出た直後の空気を比較すると、細菌および/またはVOCのレベルが低下する。
【０００９】
本発明の様々な態様において、上記金属は、金属または金属化合物または金属合金または上記金属、金属化合物または金属合金の任意の組合せとして存在し得る。上記金属、金属合金または金属化合物は、通常、抗微生物性、例えば抗細菌性を持っている。上記金属、金属合金または金属化合物は、銅、亜鉛、銀、カリウム、セレン、チタン、金、パラジウム、白金のうちの１種、またはそれらの任意の組合せ、銅、亜鉛、銀、カリウム、セレン、チタン、金、パラジウム、白金のいずれか１つの化合物、銅、銀、亜鉛、カリウム、セレン、チタン、金、パラジウム、白金のいずれか１つの合金から選択されることが好ましい。例えば、上記金属粒子は、銅と亜鉛の組合せを含んでもよく、銅化合物と亜鉛化合物の組合せ、または銅合金と亜鉛合金の組合せを含んでもよい。本発明の様々な態様において、上記ポリマーは、ポリイミド、ポリウレタン、固有微多孔性ポリマー(PIM)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリエーテルスルホン(PES)、セルロースまたはポリ乳酸(PLA)やポリ(乳酸-co-グリコール酸)(PLGA)などの生分解性ポリマーおよびポリ(ビニルピロリジノン)から選択され得る。
以下、本発明は、航空産業におけるエアフィルターの使用に焦点を当てる傾向があるが、本明細書に記載のエアフィルターは、清潔な空気が健康な職場環境にとって不可欠である病院や手術および自動車などの航空機以外の乗り物が含まれる、エアフィルターがよく使用される他の様々な環境でも有用である。
次に、本発明の実施態様を示す添付の図面を参照して、本発明のこの態様および他の態様をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１ａ】本発明の一実施態様におけるエアフィルターでの使用に適したポリマー発泡体と吸着材料の組合せを示す図である。
【図１ｂ】複合体の形態の本発明の一実施態様におけるエアフィルターでの使用に適したポリマー発泡体と吸着材料の組合せを示す図である。
【図２ａ】図１ｂに記載された複合体の形態のポリマー発泡体と吸着材料およびポリマー発泡体と吸着材料の組合せを組込んでいる本発明に従うエアフィルターを示している。
【図２ｂ】図１ａに記載された複合体の形態のポリマー発泡体と吸着材料およびポリマー発泡体と吸着材料の組合せを組込んでいる本発明に従うエアフィルターを示している。
【図３】実施例１、２および３に従う発泡体の圧力降下を示している。
【図４】フィルターの長さに沿った死菌の蓄積を示している。
【図５】35％Cu/Zn発泡体上の変形した死細菌のSEMを、生きているときの同じ細菌(E.カロトボラ(Carotovora))と比較したものである。
【図６】実施例５に従う発泡体についてCO2ブレークスルー試験を示している。
【図７】実施例５に関連したPI/PVP/13Xゼオライト吸着発泡体(80質量％13X、長さ７cm)について1000ppmブタン攻撃で得られた吸着結果を示している。
【図８】実施例５に関連した４回目の再生サイクル後のPI/PVP/13Xゼオライト吸着発泡体((i)10,000分子量、(ii)40,000分子量、および(iii)58,000分子量を持っている80質量％13Xおよび５質量％PVP)について４％CO2で得られた吸着結果を示している。
【図９】実施例５に関連した２回目の再生サイクル後のPVP(10,000分子量)を含む場合と含まない場合のPI/PVP/13Xゼオライト吸着発泡体(80質量％13X)について1000ppmブタン攻撃で得られた吸着結果を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
発明の詳細な説明
本発明は、次に、本発明の現在好ましい実施態様が示されている添付図面を参照して、以下により完全に説明される。しかし、本発明は、多くの異なる形態で実施することができ、本明細書でさらに説明する実施態様に限定されると解釈されるべきではない；むしろ、これらの実施態様は、徹底および完全さのために示されており、本発明の範囲を当業者に完全に伝えている。図面において同じ参照符号は、全体を通して同じ要素を指している。
【００１２】
エアフィルター
上記エアフィルターは第１層と第２層を含むことができ、上記第１層は上記ポリマー発泡体および上記第１層と接触または隣接する第２層を含み、上記第２層は吸着材料であるかまたは吸着材料を含む。上記第１層は上記第２層上に堆積されてもよく、または上記第２層が上記第１層上に堆積されてもよい。第１層と第２層は、間隔を空けられ、直接接触していない場合がある。これら本発明の実施態様は、本明細書では、サンドイッチまたは二重形態であると呼ばれる場合がある。単数または複数の層は、適宜、単数または複数の基体と呼ばれることがある。ポリマー発泡体(および金属粒子)と吸着材料の組合せまたは吸着ポリマー発泡体は、参照を容易にするために、本明細書では上記エアフィルターの活性部分または活性要素と呼ばれる場合がある。活性要素は、少なくとも、上記活性要素および関連するエアフィルターを通過する空気中の細菌レベルを低下させる。
上記エアフィルターの正確な設計は、細菌および/または揮発性有機化合物の望ましい除去効率、気流速度、設置構成、許容可能な圧力降下、および寿命要件が含まれる多くの変数に依存し得る。設計上の重要な考慮事項には、最小圧力損失、最小質量、高い崩壊強度、エネルギー節約、長い耐用年数の１つ以上が含まれる。好ましくは、上記エアフィルターは、99.999％を超える微生物除去効率を備えていなければならない。好ましくは、上記エアフィルターは、臭気や揮発性有機化合物に対する高い吸着能力を備えていなければならない。
【００１３】
本発明に従うエアフィルターは、広範囲の細菌に対して効果的である。たとえば、上記エアフィルターはE.カロトボラ(E.carotovora)を死滅させるのに効果的である。
その吸着剤によって除去し得る典型的な揮発性有機化合物(VOC)には、C1-C8アルカンなどの炭化水素分子の１種以上が含まれる。例えば、上記吸着材料は、メタン、エタン、ブタン、メタノール、エタノール、ブタノール、塩素化化合物、芳香族化合物などの環状化合物、例えばベンゼン、トルエンのいずれか１種または任意の組合せを吸着することができてもよい。その吸着剤によって吸着される可能性のある適切な揮発性有機化合物には、大気または廃液の流れに存在する典型的な有機化合物が含まれる。例えば、直鎖炭化水素および/または分枝鎖炭化水素であってもよく、１個以上のヒドロキシル基、例えばアルコールで置換されていてもよく、かつ/または１個以上のアルデヒド基で置換されていてもよい炭化水素。
その吸着剤により吸着され得る適切な揮発性有機化合物には、選択された用途の条件下で蒸気圧により空気中に測定可能な濃度を有する化合物が含まれる。その吸着剤によって除去され得る典型的な揮発性有機化合物には、本質的に脂肪族、ナフテンまたは芳香族である炭化水素分子の１種以上が含まれる。例えば、上記吸着材料は、ブタン、シクロヘキサンおよびトルエンを吸着することができてもよい。
【００１４】
VOCは、選択された用途の条件下で蒸気圧があるため、空気中に測定可能な濃度を持つ有機化合物と見なすことができる。欧州の法律では、VOCは正式には20℃で蒸気圧が0.01kPa以上、および/または大気圧で沸点が250℃以下の有機化合物であると定義されている。
本発明に従うエアフィルターは、ハウジング構造を備えてもよい。エアフィルターハウジング構造はよく知られており、通常、上記エアフィルターの活性部分または要素、この場合はポリマー発泡体(金属粒子をさらに含む)と吸着剤の組合せまたは吸着ポリマー発泡体への取付け手段を備えている。上記ハウジング構造は、典型的には、空気入口と空気出口を備えている。加えて、上記ハウジング構造は、上記空気入口にある空気が上記エアフィルターに入るときに空気がより均等に広がり、上記エアフィルターの活性部分をより効率的に使用するように、空気分配板などの空気分配器を備えてもよい。
本発明に従うエアフィルターは、多くの利点を与える。上記フィルターは、単に細菌を捕捉するのではなく細菌を死滅させ、簡単に再生することができる。上記エアフィルターは、揮発性有機化合物を吸着することもできるため、それ自体が有毒な臭気、細菌、ウイルス、揮発性有機化合物のレベルを根絶または低減することができる。さらに、本発明に従うエアフィルターは、加熱空気または不活性ガスを使用して再生することができる。
【００１５】
ポリマー発泡体
上記ポリマー発泡体は、ポリマー発泡体の形成に使用するのに適したポリマーを含んでもよい。例えば、上記ポリマー発泡体は、ポリウレタン(PU)、ポリ(ビニルピロリジノン)(PVP)、ポリイミド(PI)、固有ミクロ多孔性のポリマー(PIM)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリエーテルスルホン(PES)、セルロース、またはポリ乳酸(PLA)やポリ(乳酸-co-グリコール酸)(PLGA)などの生分解性ポリマーの１種以上を含んでもよい。
上記ポリマー発泡体は、一連の適切なポリマーおよび/またはモノマーのうちの１種以上から形成されてもよい。例えば、上記ポリマー発泡体は、下記のうちの１種以上から形成されてもよい：ポリエチレングリコール(PEG)、ポリ(フェニルイソシアネート)-co-ホルムアルデヒド、ポリオール、ポリイミド、ピロメリット酸二無水物。
上記ポリマー発泡体は、下記のうちの１種以上を組合せることにより製造され得る：最終の単数のポリマーおよび/または複数のポリマーを形成するモノマー、金属粒子、細孔形成剤、触媒、架橋剤、溶媒および錯化剤。上記錯化剤は、通常、金属粒子とポリマー形成成分との安定したブレンドを形成するために使用される。例えば、銅ポリウレタンフォームにおいて、その組成物は、PEG、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)またはジメチルスルホキシド(DMSO)などの溶媒および水、触媒(例えばスズ触媒、および/またはアミン触媒)とイソシアネートから形成することができる。上記イソシアネートは、メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、ポリマーMDI(PMDI)、トルエンジイソシアネート(TDI)またはポリアリールポリメチレンイソシアネート(PAPI)の１種以上から選択することができる。
上記発泡剤は、窒素ガス、二酸化炭素ガス、または有機ガスのいずれか１種または任意の組合せを含むか、またはそれらから構成されてもよい。適切な有機ガスは、C1〜C6アルカンから選択することができ、上記アルカンは非置換であるか、フッ素および/または塩素で置換されていてもよい。
【００１６】
粒子状金属
本発明の様々な態様において、上記金属は、金属または金属化合物または金属合金または上記金属、金属化合物または金属合金の任意の組合せとして存在し得る。上記金属、金属合金、または金属化合物は抗細菌性を持っている。上記金属、金属合金または金属化合物は、好ましくは、銅、亜鉛、銀、カリウム、セレン、チタン、金、パラジウム、白金の１種、またはそれらの任意の組合せ、銅、亜鉛、銀、カリウム、セレン、チタン、金、パラジウム、白金のいずれか１種の化合物、銅、銀、亜鉛、カリウム、セレン、チタン、金、パラジウム、白金のいずれか１種の合金から選択される。例えば、金属の粒子は、銅と亜鉛の組合せを含んでもよく、または銅化合物と亜鉛化合物の組合せ、または銅合金と亜鉛合金の組合せを含んでもよい。
適切な銅化合物には、硫酸銅、酸化銅(例えば、CuOおよび/またはCu2O)、銅ジアゼピン、高分子銅化合物の１種または任意の組合せが含まれる。より一般的には、銅イオン、例えばCu(II)カチオン。他の適切な例には、銅ナノ粒子(例えば、1nm〜100nm、例えば3〜100nm)が含まれる。適切な亜鉛化合物には、酸化亜鉛、例えばZnO、高分子亜鉛化合物の１種または任意の組合せが含まれる。適切な銀化合物には、銀スルファジアジン、AgCl、AgNO3、AgBr、AgI、AgS、Ag2CO3、銀ジアゼピン、高分子銀化合物、より一般的にはAg(I)カチオンの１種または任意の組合せが含まれる。
【００１７】
上記金属または金属化合物または金属合金は、他の金属および/または金属化合物および/または金属合金との混合物で存在してもよく、または金属または金属化合物または金属合金は、他の金属および/または金属化合物および/または金属合金の非存在下で存在してもよい。適切な金属合金には、下記のもののいずれか１つまたは任意の組合せが含まれる：CuMgO、CuCaO、CuAgO、CuNiBe、CuNi2Be、CuCo2Be、CuMgO、CuOZnO、CuAl8Fe3、Cu-ZrO2、ZnO、CuO、Cu2O、Cu、CuZn28Sn1As、CuCo2Be、CuNi2Be、CuZn5、CuZnIO、CuZn10、CuZn15、CuZn20、CuZn30、CuZn30As、CuZn40、CuZn28Sn、CuSn5、CuSn4。
本発明者らは、有利には、亜鉛と銅との組合せが銅の沈殿を遅延および/または防止するのに役立つことを発見した。上記金属(１種または複数種)は、カチオンの形態、例えば、Ag(I)、Cu(I)および/またはCu(II)および/またはZn(II)カチオンの形態で存在し得る。上記金属(１種または複数種)は、ナノ粒子(1nm〜100nm)として存在する場合がある。上記金属は、イオン、例えばZn2+、Ag+、Cu+またはCu2+の形態で存在する場合がある。
好ましくは、上記金属は、銅、亜鉛、銀のいずれか１つまたはそれらの任意の組合せとして存在し、上記銅、亜鉛、銀は、金属、金属化合物または金属合金から互いに独立して選択されてもよい。上記銅および/または亜鉛および/または銀は、また、さらなる金属、金属合金または金属化合物と組合されてもよい。
上記金属粒子が銅金属から選択される場合、その銅は純粋であっても本質的に純粋であってもよい。例えば、純度は20〜40％、40〜70％または70〜99.9質量％であってもよい。上記金属粒子が亜鉛金属から選択される場合、その亜鉛は純粋であっても本質的に純粋であってもよい。例えば、純度は20〜40％、40〜70％または70〜99.9質量％であってもよい。上記金属粒子が銀金属から選択される場合、その銀は純粋であっても本質的に純粋であってもよい。例えば、純度は10〜20％、40〜70％または70〜99.9質量％であってもよい。
【００１８】
上記金属粒子は抗細菌剤として作用し、様々な細菌の１種以上を死滅させる。上記金属粒子は、抗真菌剤として作用し、様々な真菌の１種以上を死滅させる場合がある。本発明に従うエアフィルターの使用により死滅させることができる細菌および真菌は、真菌アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、アスペルギルス・フラバス(Aspergillus flavus)、リゾプス・ニグリカンス(Rhizopus nigricans)、クラドスポリウム・ハーバリウム(Cladosporium herbarium)、エピデルモフィトン・フロッコスム(Epidermophyton floccosum)、トリコフィトン・メンタグロフィテス(Trichophyton mentagrophytes)、ヒストプラスマ・カプスラツム(Histoplasma capsulatum)など；シュードモナス・エルギノーザ(Pseudomonas aeruginosa)、エシェリキア・コリ(Escherichia coli)、プロテウス・ブルガリス(Proteus vulgaris)、スタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus)、スタフィロコッカス・エピデルミス(Staphylococcus epidermis)、スタフィロコッカス・フェカリス(Streptococcus faecalis)、クレブシエラ(Klebsiella)、エンテロバクター・アエロゲネス(Enterobacter aerogenes)、プロテウス・ミラビリス(Proteus mirabilis)、他のグラム陰性細菌および他のグラム陽性細菌、マイコバクチンなどの細菌；サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、カンジダ・アルビカンス(Candida albicans)などの酵母が含まれる生物体の１種または任意の組合せである。上記金属粒子は、微生物、ウイルスなどの胞子を死滅させる可能性がある。
【００１９】
抗微生物活性を付与する金属粒子は、存在する金属の総質量に基づいて計算した場合、少なくとも約20質量％、または約30質量％を超える、少なくとも約40質量％、好ましくは少なくとも約50質量％または少なくとも約60質量％の量の銅および/または銀を含むことができる。上記金属粒子は、少なくとも銅、および/または銅合金を含むことが好ましい。本発明者らは、驚くべきことに、銅および/または銅合金が、銀または銅を含まない銀合金と少なくとも同じまたはさらに高い抗微生物活性を有することを発見した。
上記粒子状金属は、所望の粒子サイズおよび/または粒子サイズ分布を有し得る。例えば、上記粒子状金属は、約10〜400μm、約10〜40μm、約40〜70μm、約70〜100μm、約100〜400μmのd50を有し得る。有利には、上記粒子状金属は、本明細書に記載の混合物または組成物中に均一に分散させることができ、望ましい高表面積を与える。
【００２０】
吸着剤
吸着剤は、一般に、その表面に他の材料を引き付ける物質を意味すると解釈される。上記吸着材料は、揮発性有機化合物(VOC)と有毒ガスを吸着できる。上記吸着材料は、高シリカゼオライトまたは金属有機骨格(MOF)が含まれるゼオライトであるか、またはそれを含んでもよい。適切なゼオライトの例は、タイプAおよびX、シリカライトおよびHiSiv 3000、HiSiv 1000、ZSM-5、13X、3A、4A、5Aゼオライト、粉末炭素、炭素、MOFなどのZSM-5高シリカゼオライトである。ゼオライトは、ナトリウム、カリウム、カルシウムなどのアルカリまたはアルカリ土類元素の結晶性アルミノケイ酸塩である。MOFは、有機リガンドに配位して１、２、または３次元構造を形成する金属イオンまたはクラスターで構成される化合物である。上記金属イオンまたはクラスターは、Cr、Mg、Ni、Co、Cu、Znの１種または任意の組合せからなるか、またはそれを含んでもよい。個々のMOFの例としては、MIL 101(Cr)、(実験式C24H17O16Cr3)；MOF 177、(実験式Zn4O(C27H17O15O6)2)；MOF 199、(実験式Cu3(C9H3O6)2)；MOF 74(実験式Zn2(C8H2O6))；指定された金属のいずれか１つ、またはそれらの組合せが存在する可能性のあるMOF 74(Mg、Ni、Co)が挙げられる。上記有機リガンドは、ベンゼン三安息香酸塩、ジヒドロキシテレフタル酸、例えば、2,5-ジヒドロキシテレフタル酸；カルボン酸塩、例えばトリカルボン酸塩；アミンのうちの１種または任意の組合せから選択されてもよく、またはそれらから形成されてもよい。
【００２１】
上記吸着剤は、ポリマー吸着発泡体の形態で上記ポリマーと組合せて存在してもよい。
上記ゼオライトは、下記の一般式Iで表され得る：
Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]zH2O          式I
(式中、xおよびyは、y/xが１以上の整数であり、nは、陽イオンMの原子価であり、zは、ゼオライト構造の各単位セル内の水分子の数である)。
式Ｉにおいて、nは１または２から選択でき、ｚは27までの値、例えば１〜27から選択でき、１〜27の間のすべての値が含まれる。式Ｉにおいて、Mは任意の適切なカチオン、例えばNa、K、Li、MgまたはCaである。
適切なゼオライトタイプの一例は、ホージャサイトである。例えば、上記ゼオライトは、一般的なホージャサイトの式から選択することができ、上記ゼオライトはナトリウム、カリウム、カルシウムまたはマグネシウムの形態のいずれであってもよい：
(Na2, K2, Ca, Mg)3.5[Al7Si17O48]・32(H2O)
本明細書で言及される吸着剤のいずれも、本発明の任意の態様もしくは任意の実施態様、またはそれらの任意の組合せに組込むことができる。これには、上記吸着剤のいずれもの任意の組合せも含まれる。
【００２２】
発泡体の調製
一般に、本発明に従う発泡体は、モノマー、ポリマーまたはポリマー前駆体を適切な溶媒と混合することにより製造され得る。例えば、適切なポリマーまたはポリマー前駆体には、ポリオールまたはポリエチレングリコール(PEG)またはピロメリット酸二無水物(PMDA)が含まれ、適切な溶媒はN-メチル-2-ピロリドン(NMP)またはジメチルスルホキシド(DMSO)である。モノマー、ポリマーまたはポリマー前駆体の溶液または少なくとも部分的な溶液に、イソシアネートなどの種類の架橋剤を組合せてもよい。適切なイソシアネートの例としては、メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、ポリマーMDI(PMDI)、トルエンジイソシアネート(TDI)またはポリアリールポリメチレンイソシアネート(PAPI)が挙げられる。この混合物に、さらに水(CO2などの発泡剤の形成を助ける)、触媒(例えばエタノールアミンおよび/またはスズまたはスズの化合物)、細孔形成剤および金属粒子(本明細書ではより一般的に活性剤と呼ぶことがある)を組合せてもよい。適切な細孔形成剤は、PVP、リコワックス、澱粉および炭素から選択される。PVPの分子量は、本発明の様々な態様および実施態様で使用するために約10〜58kD、例えば10kDであってもよい。典型的には、上記金属または金属化合物または金属合金は、存在する金属粒子、モノマー、ポリマーまたはポリマー前駆体および架橋タイプ部分(例えば、イソシアネート)の総量に対して約20〜80質量％、例えば約30質量％を超える量で添加される。加えて、または金属粒子を追加または組合せる代わりに、吸着剤を追加または組合せてもよい。
上記の成分は、例えば、約20℃で少なくとも約30秒間、例えば約5000〜10,000rpm、例えば5000〜7000rpmの撹拌速度で混合およびホモジナイズされ得る。これにより、細孔の生成を助ける発泡剤(CO2など)が生成される。本発明に記載されたシステムでは、上記金属粒子は典型的には位置しているかまたは存在する、すなわち、細孔空洞の縁に位置し、上記金属が存在または位置し得る空洞の周囲に隙間がある。
【００２３】
抗細菌性および抗ウイルス性の金属(銅など)ポリイミドフォーム
例として、約5gのモノマーピロメリット酸二無水物(PMDA)を所望の量のNMP(約42mL)と混合する。PMDAは、透明な溶液が得られるまで温水浴(40〜60℃)で撹拌することにより、NMPに溶解する。約４mLの水(通常２〜10mlの範囲)を加える。この混合物に、エタノールアミンなどの触媒を３滴加える。約1.65gの少量のシリコーン油が添加され、例えば約２質量％〜約10質量％の所望量の細孔形成剤が組込まれる。適切な細孔形成剤には、例えばPVP(例えば、10〜58kD)、リコワックス、澱粉、炭素のうちの１種以上が含まれる。この混合物をホモジナイザーで約30秒間撹拌する。金属(例えば銅)粉末をその混合物に加えて、所望の質量パーセント約20〜40質量％、約40〜60質量％、または約50〜80質量％、または約60〜80質量％に達し、好ましくは所望の範囲は約50〜80質量％または約60〜80質量％である。銅粉の量は、約30質量％を超えてもよい。約25μLの触媒(スズ触媒など)を加え、この混合物をホモジナイザーで約30秒間撹拌して、活性剤(金属粒子)の均一な分散を達成し、この混合物中にマイクロバブルを作成させる。この工程により、追加の表面積と気泡の周りの多孔質膜が作成される。この混合物に対する測定されたイソシアネートの量は、使用されるモノマーの量に依存し(例えば、1：1の比率)、金型に入れられる。このモノマー混合物をホモジナイザーで約30秒間撹拌し、この混合物をそのイソシアネートに加える。この混合物をさらに5秒間まで撹拌し、この発泡体が上昇する。この発泡体を金型から取り出す。溶媒は、真空乾燥または24時間の水での転相により除去することができる。約60〜約80℃の間の加熱環境にこの発泡体を置いて後処理を行う。
【００２４】
抗細菌性銅ポリウレタンフォーム
例として、約５gのモノマーポリオールまたはポリエチレングリコールを所望の量のNMP(約42mL)および約３mLの水(典型的には２〜５ml)と混合する。この混合物に触媒(エタノールアミンなど)を約３滴加える。約1.65gの少量のシリコーン油を添加し、所望の量の細孔形成剤、例えば約２質量％〜約10質量％を加える。適切な細孔形成剤には、例えばPVP(例えば、10〜58kD、好ましくは10kD)、リコワックス、澱粉、炭素のうちの１種以上が含まれる。銅粉末は、所望の質量パーセント、例えば約20〜40質量％、約40〜60質量％または約50〜80質量％または約60〜80質量％に達するようにこの混合物に添加され、好ましくは望ましい範囲は約50〜80質量％または約60〜80質量％である。銅粉末の量は、約30質量％を超えてもよい。約25μLの触媒(スズ触媒など)を加え、この混合物をホモジナイザーで約30秒間撹拌して、活性剤(例えば銅、銅/亜鉛、銀などの金属粒子)を均一に分散させ、この混合物中に微小な泡を作成させる。この混合物を冷却させ、その温度に低下させる。この混合物に対するイソシアネートの測定量は、使用するモノマーの量に依存し(比率1：1)、金型に入れられる。このモノマー混合物をホモジナイザーで約30秒間撹拌し、この混合物をそのイソシアネートに加える。約5秒間さらに撹拌を行い、この発泡体が上昇する。微小な泡の存在により、気泡の周りに多孔質膜が作成され、ガス分子が活性剤に接近できるようになる。この発泡体を金型から取り出す。溶媒は、真空乾燥または24時間の水での転相により除去する。後処理は、約60℃〜約80℃の加熱環境に発泡体を置くことにより行われる。
【００２５】
吸着性ポリイミドフォーム
例として、モノマーピロメリット酸二無水物(PMDA)を適切な量のNMP約42mLと混合する(通常、範囲は約30〜50mlであってもよい)。透明な溶液が得られ、4mLの水(約2〜10mlの範囲)が追加されるまで、温水浴(40〜60℃)で撹拌することにより、このPMDAをこのNMPに溶解する。エタノールアミン３滴をこの混合物に加え、続いて少量のシリコーン油(約1.65g)を加え、望ましい量の細孔形成剤約２質量％〜約10質量％を組込む。適切な細孔形成剤は、例えばPVP(例えば10〜58kD、好ましくは10kD)、リコワックス、澱粉、炭素から選択され得る。この混合物をホモジナイザーで約30秒間撹拌する。吸着剤粉末(通常、約1〜13μmの結晶サイズ)、例えば13Xゼオライト、HiSiv 1000、HiSiv 3000、ZSM-5、3A、5Aゼオライト、高シリカゼオライトまたは有機金属フレームワーク(MOF)をその混合物に加えて、約60〜70％、約70〜80％、または約80〜90質量％の所望の質量パーセントに達する。好ましい範囲は約70〜80質量％である。約25μLのスズ触媒(15〜35μLの範囲)を加え、この混合物をホモジナイザーで約30秒間撹拌して、活性剤の均一な分散を達成し、この混合物中に微小な泡を作成させる。この工程により、追加の表面積と気泡の周りの多孔質膜が作成される。細孔形成剤は、また、発泡体構造に追加の多孔性を可能にし、活性ゼオライトの完全なポリマー被覆を防止するため、ポリマーが吸着剤(ゼオライトなど)のチャネルを遮断しないため、ガス混合物のサイズ排除分離が防止される。この混合物に対する測定されたイソシアネートの量は、使用されるモノマーの量に依存し(比率1：1)、金型に入れられる。このモノマー混合物をホモジナイザーで約30秒間撹拌し、この混合物をイソシアネートに加える。さらに約５秒間撹拌すると、すべてのゼオライトが構造全体に均一に分布し、この発泡体が上昇する。発泡体を金型から取り出す。溶媒は、真空乾燥または約24時間の水での転相により除去することができる。後処理は、この発泡体を約300〜400℃の間の加熱環境に不活性雰囲気下に置くことにより行われ得る。
【００２６】
吸着性および抗微生物性ポリイミドフォーム(複合発泡体ゼオライト吸着剤および銅(またはZn/Cu))
例として、モノマーのピロメリット酸二無水物(PMDA)を所望の量のNMP(約42mL；範囲30〜50mL)と混合する。このPMDAは、透明な溶液が得られるまで温水浴(40〜60℃)で撹拌することにより、このNMPに溶解する。約２〜10mLの水を加え、続いてエタノールアミンを３滴加える。少量のシリコーン油を加える、すなわち約1.65g(1〜5g)および所望量の細孔形成剤、典型的には約２質量％〜約10質量％が組込まれる。適切な細孔形成剤は、例えば、PVP(例えば、10〜58kD、好ましくは10kD)、リコワックス、澱粉、炭素から選択され得る。この混合物をホモジナイザーで約30秒間撹拌する。吸着剤粉末(結晶サイズ約1〜13μm)、例えば13X、HiSiv 1000、HiSiv 3000、ZSM-5、3A、5A、高シリカゼオライトまたは金属有機構造体(MOF)をその混合物に加えて、所望の質量パーセント、例えば約60〜70％、約70〜80％または約80〜90％に達する。好ましい範囲は約70〜80質量％である。金属粉末(例えば銅または亜鉛と銅の粉末の混合物)をその混合物に加えて、所望の質量パーセント、典型的には約20〜40質量％、約40〜60質量％または約60〜80質量％に達する。好ましい範囲は約60〜80質％である。この発泡体中の吸着剤および金属粉末の総量は、典型的には約90質量％以下、好ましくは約85質量％以下でなければならない(残りはPIポリマーである)。25μLのスズ触媒を加え、この混合物をホモジナイザーで約30秒間撹拌して、活性剤の均一な分散を達成し、この混合物中に微小な泡を作成する。この混合物に対するイソシアネートの測定量は、使用するモノマーの量に依存し(比率1：1)、金型に入れる。このモノマー混合物をホモジナイザーで約30秒間撹拌し、この混合物をそのイソシアネートに加える。約５秒間さらに撹拌すると、この発泡体全体に活性剤が均一に分布し、この発泡体が上昇する。この発泡体を金型から取り出す。溶媒は、真空乾燥または24時間の水での転相により除去することができる。転相により、ポリマーの固化とこのポリマーからのNMPの拡散が可能になり、多孔質の気泡が生成される。後処理は、不活性環境下で約300〜400℃の加熱環境にこの発泡体を置くことにより行われる。これにより、このポリマーの再分布が可能になり、そのゼオライトがVOC(またはCO2)分子と接触するようになる。ポリイミドおよび他の高温ポリマーは、ガラス転移温度が高く(たとえば、約400〜500℃)かつ不活性な化学的性質があるため、この調製方法に適している。
【００２７】
図１ａおよび１ｂは、本発明に従うポリマー発泡体、金属微粒子および吸着材料の組合せを示す図である。本明細書で説明するように、これらの実施態様は、活性要素または活性部分と呼ばれる場合がある。
図１ａでは、金属の粒子(2)を含むポリマー発泡体の第１の基体(1)が示されている。その金属粒子は、典型的には抗微生物性、例えば抗細菌性を持っている。上記第１の基体は、ポリマー発泡体吸着剤または複合体の第２の基体上に堆積されるか、または接触している(3)。他の実施態様では、上記第１の基体は、上記第２の基体に隣接していてもよい。例えば、上記第１の基体と第２の基体との間に空隙があってもよい。上記空隙は、上記第１と第２の基体に間隔をあけて保持するように配置された１つ以上のスペーサの使用により得られてもよい。上記第１の基体(1)は、ポリマー発泡体吸着剤の上記第２の基体(3)上に堆積されてもよく、または上記第２の基体が上記第１の基体上に堆積されてもよく、第１の基体と第２の基体への言及は交換され得る、すなわち上記第１の基体は吸着剤を含むことができ、上記第２の基体は金属粒子を含むことができることが理解される。空気または気体のポケットも(4)および(4a)に示されている。図１ａの実施態様は、本明細書ではデュアルフィルターと呼ばれる場合がある。上記第２の基体(3)に含まれる吸着剤は、ゼオライトまたはMOFを含むか、それらからなるか、またはそれらから本質的になり得る。ポリマー発泡体吸着剤の基体(3)では、気体または空気のポケットが(4a)に、吸着材料が(25)に示され、ポリマー発泡体(1b)に存在する。
図１ｂは、エアフィルターでの使用に適した複合材料(5)を示している。上記複合材料(5)は、ポリマー発泡体、金属粒子(8)および吸着剤の複合体を含み、それらの組合せは一般に(6)で示されている。上記金属粒子は、典型的には、抗微生物性、例えば抗細菌性を持っている。上記吸着剤は、ゼオライトまたはMOFを含むか、それらからなるか、またはそれらから本質的になり得る。空気または気体のポケットも(7)に示されている。図１ｂの実施態様は、複合材料と呼ばれる場合がある。
【００２８】
図２ａおよび２ｂは、エアフィルターに組込まれた、活性要素と呼ばれる場合がある図１ａおよび１ｂに記載されている実施態様を示している。
図２ａでは、複合材料(5)がフィルターハウジング(10)内に配置して示されている。一般に(20)で示されたエアフィルターは、空気入口(12)を備え、空気分配板(15)を備えてもよい。空気は入口(12)からそのエアフィルターに入り、存在する場合には空気分配板(15)を通過すると、その空気が複合材料(5)を通過するときに均等に広がる。空気が複合材料(5)を通過した後、空気出口(14)から上記エアフィルターを出る。その空気の入口と出口は、適切な形状から選択することができ、たとえば、断面が円形または正方形または長方形であってもよい。
図２ｂでは、図１ａに示されている配置がエアフィルターに組込まれて示されている。基体(1)および(3)は特定の配置で示されており、基体(1)は空気入口(12b)に隣接して示され、基体(3)は空気出口(14b)に隣接して示されている。これらの基体が逆にされてもよく、基体の複数の配置が与えられてもよいことが理解されるであろう。基体はフィルターハウジング(10b)に配置して示されている。一般に(30)で示されたエアフィルターは、空気入口(12b)を備え、さらに空気分配板(15b)を備えてもよい。空気は、空気入口(12b)から上記エアフィルターに入り、存在する場合は空気分配板(15b)を通過すると、その空気が通過するときに基体(1、3)に均等に広がる。その空気が基体(1、3)を通過した後、空気出口(14b)からそのエアフィルターを出る。その空気の入口と出口は、適切な形状から選択することができ、例えば、それらは互いに独立して断面が円形または正方形または長方形であってもよい。
【実施例】
【００２９】
実施例
実施例１は、ポリオール(50:50)/PVP/銅を使用した銅75質量％の充填を記載している。
実施例２は、PVPと共にポリオール(50:50)を使用した銅33質量％の充填を記載している。
実施例３は、PI/PVP/銅(75％)発泡体の調製を記載している。
実施例４は、PU(PEG)/銅(55％)抗細菌性および抗ウイルス性の発泡体の調製を記載している。
実施例５は、PI/PVP/13Xゼオライト吸着発泡体の調製を説明している。
【００３０】
実施例１  PU(ポリオール溶液(銅/亜鉛50％、ポリオール50％)、イソシアネート)/PVP/銅発泡体の手順(銅75質量％がもたらされる)
実施例1においては、下記の工程を実行した。
１．100mlビーカーで10gのポリオール溶液(銅/亜鉛５g、ポリオール５g)を測定する
２．100mlビーカーと10mlメスシリンダーを使用して42mlのNMPを測定し、上記ポリオール溶液に追加する
３．(100〜1000μl)マイクロピペットを使用して、３mlの水をそのポリオール/NMP溶液に追加する
４．そのプラスチックピペットを使用して、アミン触媒(エタノールアミン)を3滴追加する
５．プラスチックピペットを使用して1.65gのシリコーン油を追加する
６．５質量％(0.5g−ポリオールポリマー/イソシアネートの質量に対して(合計10g))のPVP(10kD)を追加する
７．ホモジナイザー(IKA(登録商標)ULTRA-TURRAX(登録商標)T25ベーシック)を使用してその混合物を6500rpmで30秒間撹拌する
８．工程７で調製した溶液に25gの銅を加える
９．(10〜100μl)マイクロピペットを使用して25μlのスズ触媒(ジブチルスズジラウレート)を追加する
10．ホモジナイザーを使用してその混合物を6500rpmで30秒間撹拌する
11．その混合物が室温に冷えるのを待っている間に、5gのイソシアネート(ポリ(フェニルイソシアネート)-co-ホルムアルデヒド)を測定する
12．その混合物を6500rpmで30秒間再度撹拌する
13．工程12で調製した溶液をそのイソシアネートに追加する
14．その溶液を6500rpmで5秒間撹拌し、表面が硬くなるまで発泡体を上昇させる
15．ガラスシリンダーから発泡体をゆっくりと取り出し、水浴に24時間入れたままにして、PVP(追加された場合)とNMPを除去する
16．ペーパータオルを使用して発泡体を乾燥させ、発泡体の質量を記録する
17．発泡体を作業台に置き、発泡体の質量に変化がなくなるまでさらに乾燥させる
【００３１】
実施例２  PU(Polyol溶液(50％銅/亜鉛、50％Polyol)、イソシアネート)/PVPの手順(銅33％がもたらされる)
実施例２においては、下記の工程を実行した。
１．100mlビーカーで17.2gのポリオール溶液(8.6g銅/亜鉛、8.6gポリオール)を測定する
２．100mlビーカーと10mlメスシリンダーを使用して42mlのNMPを測定し、そのポリオール溶液に追加する
３．(100〜1000μl)マイクロピペットを使用して、５mlの水をそのPolyol/NMP溶液に加える(イソシアネート含有量に基づいて調整)
４．そのプラスチックピペットを使用して、アミン触媒(エタノールアミン)を３滴加える
５．プラスチックピペットを使用して1.65gのシリコーン油を追加する
６．５質量％(0.86g−ポリオールポリマー/イソシアネートの質量に対して(合計17.2g))のPVP(10kD)を追加する
７．(10〜100μl)マイクロピペットを使用して、25μlのスズ触媒(ジブチルスズジラウレート)を追加する
８．ホモジナイザー(IKA(登録商標)ULTRA-TURRAX(登録商標)T25ベーシック)を使用して、6500rpmで30秒間その混合物を撹拌する
９．その混合物が室温に冷えるのを待つ間、8.6gのイソシアネート(ポリ(フェニルイソシアネート)-co-ホルムアルデヒド)を測定する
10．その混合物を6500rpmで30秒間再度撹拌する
11．工程10で調製した溶液をそのイソシアネートに追加する
12．6500rpmで5秒間その溶液を撹拌し、表面が硬くなるまで発泡体を上昇させる
13．発泡体をガラスシリンダーからゆっくりと取り出し、水浴に24時間入れたままにして、PVP(追加された場合)およびNMPを除去する
14．ペーパータオルを使用して発泡体を乾燥させ、発泡体の質量を記録する
15．作業台に発泡体を置き、発泡体の質量に変化がなくなるまでさらに乾燥させる
【００３２】
実施例３  PI(PMDA、イソシアネート)/PVP/銅発泡体(75％銅)の手順
実施例３においては、下記の工程を実行した。
１．100mlビーカーで５gのPMDAを測定する
２．100mlビーカーと10mlメスシリンダーを使用して42mlのNMPを測定し、そのPMDAに追加する
３．透明な黄緑色溶液が得られるまで、蛇口から温水を流しながらそのPMDA/NMP溶液を撹拌する
４．(100〜1000μl)マイクロピペットを使用してそのPMDA/NMP溶液に４mlの水を加える
５．そのプラスチックピペットを使用してアミン触媒(エタノールアミン)を３滴加える
６．プラスチックピペットを使用して、1.65gのシリコーン油を追加する
７．５質量％(0.5g−PMDA/イソシアネートの質量に対して(合計10g))のPVPを追加する
８．ホモジナイザー(IKA(登録商標)ULTRA-TURRAX(登録商標)T25ベーシック)を使用して、6500rpmで30秒間その混合物を撹拌する
９．工程８で調製した溶液に30gの銅を追加する
10．(10-100μl)マイクロピペットを使用して、25μlのスズ触媒(ジブチルスズジラウレート)を追加する
11．ホモジナイザーを使用して、この混合物を6500rpmで30秒間撹拌する
12．ホモジナイザーを使用する場合、均一な混合を可能にするために長いガラス管に移す
13．この混合物が室温に冷えるのを待っている間に、５gのイソシアネート(ポリ(フェニルイソシアネート)-co-ホルムアルデヒド)を測定する
14．その長いガラス管内の混合物を6500rpmで30秒間撹拌する
15．工程14で調製した溶液をそのイソシアネートに追加する
16．その溶液を6500rpmで５秒間撹拌し、表面が硬くなるまで発泡体を上昇させる
17．ガラスシリンダーから発泡体をゆっくりと取り除き、水浴に数時間放置してPVP(追加された場合)とNMPを除去する
18．ペーパータオルを使用して発泡体を乾燥させ、発泡体の質量を記録する
19．発泡体を作業台に置き、発泡体の質量に変化がなくなるまでさらに乾燥させる
少なくとも75質量％の銅を含む発泡体を調製することができ、典型的には、約25μlのスズ触媒を使用して、最小または隙間のない発泡体を得る。
【００３３】
実施例４  PU(PEG、イソシアネート)/銅発泡体の手順(銅55％)
実施例４においては、下記の工程を実行した。
１．100mlビーカーで５gのPEGを測定する
２．100mlビーカーと10mlメスシリンダーを使用して15mlのNMPを測定し、そのPEGに追加する
３．(100〜1000μl)マイクロピペットを使用して、そのPEG/NMP溶液に0.5mlの水を加える
４．そのプラスチックピペットを使用して、アミン触媒(エタノールアミン)を３滴加える
５．ホモジナイザーを使用して6500rpmで30秒間その混合物を撹拌する
６．工程５で調製した溶液に12.2gの銅を追加する
７．(10-100μl)マイクロピペットを使用して、25μlのスズ触媒(ジブチルスズジラウレート)を追加する
８．ホモジナイザー(IKA(登録商標)ULTRA-TURRAX(登録商標)T25ベーシック)を使用して、その混合物を6500rpmで30秒間撹拌する
９．その混合物が室温に冷えるのを待っている間に、５gのイソシアネート(ポリ(フェニルイソシアネート)-co-ホルムアルデヒド)を測定する
10．その混合物を6500rpmで30秒間再度撹拌する
11．工程10で調製した溶液をそのイソシアネートに追加する
12．その溶液を6500rpmで５秒間撹拌し、表面が硬くなるまで発泡体を上昇させる
13．ガラスシリンダーから発泡体をゆっくりと取り除き、水浴に24時間放置してNMPを除去する
14．ペーパータオルを使用して発泡体を乾燥させ、発泡体の質量を記録する
15．作業台に発泡体を置き、発泡体の質量に変化がなくなるまでさらに乾燥させる
【００３４】
実施例５  PI(PMDA、イソシアネート)/PVP/13Xゼオライト吸着発泡体の手順(13X 80質量％)
実施例５においては、下記の工程を実行した。
１．100mlビーカーで５gのPMDAを測定する
２．100mlビーカーと５mlメスシリンダーを使用して42mlのNMPを測定し、そのPMDAに追加する
３．透明な黄緑色溶液が得られるまで、温水浴でそのPMDA/NMP溶液を撹拌する
４．ゼオライト中の水分不足によってゼオライトには12mlの水が必要であり(水分量−乾燥質量に対して30質量％)、発泡反応には0.5mlの水が必要であるので(100〜1000μl)マイクロピペットを使用して12.5mlの水をそのPMDA/NMP溶液に追加する
５．アミン触媒(エタノールアミン)を３滴加える
６．1.65gのシリコーン油を追加する
７．５質量％(0.5g−PMDA/イソシアネートの質量に対して(合計10g))のPVP(10000〜58000分子量の範囲から選択)を追加する
８．ホモジナイザー(IKA(登録商標)ULTRA-TURRAX(登録商標)T25ベーシック)を使用して、6500rpmで30秒間その混合物を撹拌する
９．40gの13Xゼオライトを測定し、工程８で調製した溶液をそのゼオライトに追加する
10．スパチュラを使用してその混合物を撹拌し、冷水浴でその溶液を冷却する。必要な場合には、その溶液の粘度をNMPで調整する。
11．25μlのスズ触媒(ジブチルスズジラウレート)を追加する
12．ホモジナイザーを使用して、その混合物を6500rpmで30秒間撹拌する
13．その混合物が室温に冷えるのを待っている間に、５gのイソシアネート(ポリ(フェニルイソシアネート)-co-ホルムアルデヒド)を測定する
14．その混合物を6500rpmで30秒間再度撹拌し、そのイソシアネートに加える
15．6500rpmで５秒間その溶液を撹拌し、吸着剤を形成させる
16．水浴での転相によって後処理を行う
【００３５】
実施例１、２、３、および４の圧力損失測定
実施例４に従って、55％純度の銅(粒子サイズ＜75μm)、ポリ(エチレングリコール)、ポリ［(フェニルイソシアネート)-co-ホルムアルデヒド］を含む発泡体を製造した。実施例４で製造された発泡体は、長さが3.5cmであり、小さな孔を有していた。１L/分の空気流で3.5cmの長さの発泡体を通して測定された圧力降下は、実施例１、２および３に従って製造された発泡体よりも高く(593Pa/cm)、その結果は図３に示されている。
【００３６】
抗細菌性発泡体実施例１、２および３(６〜８cm)および実施例４(3.5cm)についての細菌エアロゾルフィルターテスト
キャビンの空気条件でフィルターをテストするために、実施例１〜４に関連してエアロゾル抗微生物力学的試験を実施し、ネブライザーで微生物溶液をエアロゾルに変えた。ただし、飛行機のフィルターは、通常、1年から1年半(メンテナンスの間隔)飛行機内にある。このような長時間の実験を設定することは不可能だったため、24時間の実験を非常に厳しい条件下(非常に高い湿度、非常に高い細菌数)で実施した。E.カロトバラ（E. Carotovora）を培地で25℃において一晩成長させることにより細菌の溶液を調製し、600nmでの溶液の吸光度が１になるように希釈した。これらの発泡体を１L/分の細菌エアロゾルを有する管型モジュール内でテストし、フィルターの出口でこれらの発泡体を通して細菌を捕らえるために、絶対バリアフィルタークロスを備えた布製円形ディスクを使用した。そのディスクは、実験中に定期的に交換した：つまり、15分、30分、60分、２時間、４時間、６時間、24時間で。使用済みのディスクを2.5mLの滅菌水で洗浄して、細菌を収集した。100μLの洗浄液を寒天プレート上に広げ、インキュベーター内に25℃で24時間置き、細菌コロニーを成長させた。次に、そのコロニーの数を数えて、フィルターの有効性を評価した。
発泡体の対数減少を推定するには、システムを流れる細菌の数を推定する必要があった。フィルターのない布製ディスクをエアロゾルバクテリアの流れの中に15分間置いた。そのフィルターを2.5mLの水で洗い流し、1000倍に希釈した。100μLの希釈した洗浄液を寒天プレート上に広げ、インキュベーターで24時間後のコロニー数は460の値を得た。
フィルターの効果は、15分間での細菌数460,000に基づいている。その後、15分あたりのコロニー数に基づいて対数減少を決定し、表1に示す。
【００３７】
表１
【表１】
2020517356.tif 000003
【００３８】
細菌検査の結果を表２に示す。
表２
【表２】
2020517356.tif 000004
【００３９】
実施例４による細菌エアロゾル試験結果(長さ3.5cm)
製造された純銅発泡体は、細菌を使用した動的ガスフローシステムでテストした。発泡体フィルターは、テストモジュール内に非常によく適合し、バイパスを回避した。
表３に示したこの発泡体でのエアロゾル細菌の流れの最初の実験では、最大24時間まで優れた細菌の対数減少が示された。24時間後のコロニー数が多いのは、フィルターとテストモジュールへの供給の湿度レベルが非常に高いためと説明することができる。また、さらなるエアロゾル細菌の供給により、細菌が出口まで運ばれる可能性がある。
再生された発泡体は、わずかに小さく、コロニー数がより多く対数減少がより少ないことを説明するモジュール内にはあまり適合しなかった。このような収縮を克服するために、発泡体を高温で前処理することができる(不活性雰囲気中24〜48時間70℃でPU、300℃〜350℃でPI)。
実施例４におけるCu発泡体は、非常に小さい細孔構造を有し、より高い圧力降下を引き起こし、それにより、細菌が捕捉されて死滅する可能性を高める。
【００４０】
表３
【表３】
2020517356.tif 000005
【００４１】
PU(ポリオール/イソシアネート)/Cu/Zn50％についての細菌エアロゾル試験結果(長いフィルター)
細菌エアロゾル試験では、７cm(実施例５に示されている)の長い純粋な吸着フィルターは、銅を含有する発泡体ほど望ましい対数減少を達成するのに効果的ではないことが示された。30分後のコロニー数は130で、４時間後に数えるには多すぎた。Abscents32％-Cu/Zn20質量％複合発泡体を試験したところ、実験開始時のコロニー数は3000個までであったが、その後急速に減少した。これは、フィルターの周りの細菌の流れのバイパスが原因である可能性がある。しかし、AbscentsとCu/Znの２つの独立した発泡体から複合フィルターを形成した場合、細菌は捕捉され、フィルターは望ましい減少を達成することができた。表４に示す結果は、PU(ポリオール、イソシアネート)/Cu/Zn50％長いフィルターで実施したエアロゾル細菌試験に対応している。それらは、試験の30分から４時間まで高い対数減少を示した。コロニー数が多いのは、供給内の湿度が高いためで、銅とあまり接触せずに細菌がフィルターをバイパスするためである。
【００４２】
表４
【表４】
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【００４３】
細菌エアロゾル試験結果(希釈された流れとして)
前の試験で24時間の実験を行った後、実験の構成全体で高湿度と高細菌が観察された。
実際には、キャビンの空気循環システムは、通常、新鮮な空気で分割されて混合される。それ故、キャビンの空気に存在する細菌と湿度のレベルは、本発明に従って設定された攻撃よりもかなり少ない。
フィルターを、乾燥した圧縮空気で希釈された細菌エアロゾルの流れで攻撃した。各流れの流量を500mL/分に固定して、全体の流量を１L/分に維持した。この希釈されたエアロゾルの流れを使用したPU：銅/亜鉛50質量％発泡体で実行されたテストは、一貫して99.9％の対数減少を伴う高い細菌破壊率を示した。
発泡体の対数減少を推定するには、システムを流れる細菌の数を推定する必要があった。フィルターのない布製ディスクをエアロゾル細菌の流れの中に15分間置いた。
フィルターを2.5mLの水で洗い流した。100μLの洗浄液を寒天プレート上に広げ、インキュベーターで24時間後にコロニーの数は258の値を得た。したがって、フィルターの有効性は15分で258の細菌数に基づいており、表５に示されている。
【００４４】
表５
【表５】
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【００４５】
フィルター長に沿った細菌の蓄積：走査電子顕微鏡(SEM)で観察されたフィルター
Cu/Zn35％からなる長さ10cmのポリオール発泡体をエアロゾル細菌で試験した。24時間後、その発泡体を４つの短い長さに切断し、各断片の発泡体の中心のSEM写真を撮った。その発泡体の長さは、図４におけるa、b、c、およびdで表される４つの区分に切断されている。
図４は、フィルターの長さに沿った死滅した細菌の蓄積を示している。フィルターはフロントエンドでの飽和につれて区分aのSEMは、死滅した細菌の最も高い蓄積を示す。区分bとcは、その発泡体の表面上で死滅した細菌数が少ないことを示しているが、フィルターの出口(上部区分d)で死滅した細菌はほとんど見られない。
図５は、Cu/Zn35％発泡体上の変形した死んだ細菌のSEMを、生きているときの同じ細菌(標準のE.カロトボラ)と比較して示している。
【００４６】
実施例４に関して実施されたDead Live細菌の生存率試験
細菌細胞膜の状態に関する情報が示されるLive/Dead BacLightアッセイは、その生存率の良い指標である。染色により、細菌の生細胞と死細胞を正確に区別できるだけでなく、細菌の動きや場所を監視できる。LIVE/DEAD BacLightアッセイキットには、SYTO(登録商標)9と呼ばれる色素とヨウ化プロピジウムと呼ばれる色素の２種類が含まれている。SYTO(登録商標)9は細菌の細胞膜を簡単に通過し、特定の波長の光が当たると緑色に蛍光を発する。一方、ヨウ化プロピジウムは、細胞膜が損傷した細菌のみに侵入できる。したがって、細菌のグループがこれらの２つの色素で処理されると、生細菌は緑色に見え、死細菌は赤色に見える。
フィルターの出口で細菌の状態を調べるために、蛍光色素(赤/緑)は、死(赤)細菌と生(緑)細菌をマークするために使用されている。実施例４に関連して、絶対バリアフィルターで24時間後に細菌を分析するために下記のプロトコルを使用した：
2mLの細菌懸濁液を遠心分離する；
沈殿物を蒸留水で２回洗浄する；
蛍光色素溶液(３μl/mL)で15分間インキュベートする；
その細菌を遠心分離し、希釈したNaCl溶液で洗浄する；
希釈したNaCl溶液に沈殿物を溶解する；
GFPおよびRFPフィルターを使用して、顕微鏡下でサンプルを分析する。
絶対バリアフィルターの洗浄液を使用して、細菌生存率試験を実施した。対照サンプルは、緑色の染色が高濃度であることを示しており、生きている細菌を示している。ただし、実施例４では、細菌の大部分が死んでいることが判明(赤く染まった)し、死んだ細菌を確認した。ごく少しだけが緑のように見えた(生きていることを示した)。
銅封入発泡体の密な構造は、細菌の捕獲を可能にし、細菌の膜を破壊して死を引き起こすのに充分な滞留時間を有した。
24時間後には、この銅封入発泡体が非常に開いた細孔構造を有し、細菌への簡単な経路が捕捉なしで逃げることができるという事実のためより多くの細菌が観察された。
【００４７】
ブレークスルー実験を使用した実施例５に従う吸着発泡体の試験
直径3.5cm、長さ7cmのチューブ状モジュールに適合した吸着発泡体について、吸着のブレークスルー実験を実施した。図６に示した結果は、0.5L/分の流量で、大気圧と室温で空気中の４体積％のCO2を攻撃した実験に関するものである。図８は、4回目の再生サイクル後の吸着結果を示している。図７は、１L/分での1000ppmのブタンと、実施例５のような13X 80％発泡体での大気圧のブレークスルーを示している。図９は、２回目の再生サイクル後の吸着結果を示している。CO2濃度は、０〜30％の範囲でEdinburgh Sensors Ltdの赤外線センサーを使用して測定した。オンラインの炭化水素分析は、テレダインのフレームイオン化検出器(FID)を使用して実行した。得られたブレークスルー曲線は、無次元濃度(c/c0)対時間で表され、図６、７、８および９に示されている。吸着実験の前に、後処理プロセスを実行するために発泡体を300℃の不活性雰囲気のオーブンに入れた。
【図１Ａ】
2020517356.tif 000008
【図１Ｂ】
2020517356.tif 000009
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020517356.tif 000014
【図６】
2020517356.tif 000015
【図７】
2020517356.tif 000016
【図８】
2020517356.tif 000017
【図９】
2020517356.tif 000018
【国際調査報告】
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2020517356.tif 000020
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