関連出願の相互参照 本出願は、2017年1月25日に出願された米国仮出願第62/450,480号に対する優先権を主張し、その内容はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、一般に、粒子状吸着剤材料およびその製造方法に関する。より具体的には、本開示は、蒸発燃料蒸気エミッション制御システムで使用するための粒子状吸着剤材料およびその製造方法に関する。

動力車燃料システムからのガソリン燃料の蒸発は、炭化水素大気汚染の主な潜在的原因である。そのようなエミッションは、燃料システムによって生成された燃料蒸気を吸着するための活性炭を用いるキャニスターシステムによって制御することができる。ある特定のエンジン運転モード下では、キャニスターシステムを周囲空気でパージして活性炭から燃料蒸気を脱着させることによって、吸着された燃料蒸気を活性炭から定期的に除去する。次いで、再生された炭素はさらなる燃料蒸気を吸着する用意ができる。

環境に対する懸念の増大により、車両が運転されていないときでも自動車からの炭化水素排出の厳しい規制が推進され続けている。車両の駐車中に周囲温度が上昇するにつれ、車両の燃料タンク中の蒸気圧が上昇する。通常、車両からの大気への蒸発燃料の漏出を防止するために、燃料タンクは、導管を通って、蒸発燃料を一時的に吸着することができる好適な燃料吸着剤材料を含むキャニスターへと通気される。燃料タンクからの蒸発燃料および空気の混合物は、キャニスターの燃料蒸発入口を通ってキャニスターに入り、吸着剤容積へと膨張または拡散し、ここで蒸発燃料が吸着されて一時的に貯蔵され、精製された空気がキャニスターの排気口を通して大気に放出される。エンジンがかかると、周囲の空気がキャニスターのベントポートからマニホールドバキュームを介してキャニスターシステムに引き込まれる。パージ空気はキャニスター内部の吸着剤容積を通って流れ、吸着剤容積に吸着された燃料蒸気を脱着した後、燃料蒸気パージ導管を通って内燃機関に入る。パージ空気は吸着剤容積に吸着された燃料蒸気の全部を脱着せず、結果として、残留炭化水素(「ヒール(heel)」)が生じ、これは大気に放出される可能性がある。さらに、そのヒールはまた、気相と局所的に平衡状態にあると、燃料タンクからの燃料蒸気がエミッションとしてキャニスターシステムを通って移動することを可能にする。そのようなエミッションは、典型的には、車両が駐車されて数日間にわたって昼間温度変化を受けているときに生じ、一般に「昼間呼吸損失」と呼ばれる。カリフォルニア低エミッション車両規制では、キャニスターシステムからのこれらの昼間呼吸損失(DBL)エミッションが、2003年型に始まるいくつかの車両については約20mg未満(「PZEV」)であることが望ましく、2004年型に始まる多くの車両については約50mg未満(「LEV−II」)であることが望ましいとしている。現在、カリフォルニア州低エミッション車両規制(LEV−III)およびEPA Tier 3基準は、2012年3月22日付けの2001年および後続モデルの自動車に関するカリフォルニア州蒸発エミッション基準および試験手順(California Evaporative Emissions Standards and Test Procedures for 2001 and Subsequent Model Motor Vehicles)に記載されているブリードエミッション試験手順(Bleed Emissions Test Procedure)(BETP)、ならびにEPAの自動車大気汚染防止(EPAs Control of Air Pollution From Motor Vehicles):Tier3自動車エミッションおよび燃料基準;最終規則、40CFRパート79、80、85等に従って、キャニスターDBLエミッションが20mgを超えないことが求められている。

昼間呼吸損失(DBL)エミッションを減少させるためのいくつかのアプローチが報告されている。1つのアプローチは、パージガスの容積を有意に増加させて、吸着剤容積からの残留炭化水素ヒールの脱着を促進することである。しかしながら、このアプローチはパージ工程中のエンジンへの燃料/空気混合物の管理を複雑にするという欠点を有し、排気管エミッションに悪影響を与える傾向がある。米国特許第4,894,072号を参照のこと。

別のアプローチは、既存のキャニスター寸法を再設計することによって、または適切な寸法の補助排気側キャニスターを設置することのいずれかによって、キャニスターの排気側に比較的小さい断面積を有するようにキャニスターを設計することである。このアプローチは、パージ空気の強さを増加させることによって残留炭化水素ヒールを減少させる。このようなアプローチの1つの欠点は、比較的小さい断面積がキャニスターに過大な流動制限を与えることである。米国特許第5,957,114号を参照のこと。

パージ効率を増加させるための別のアプローチは、パージ空気、もしくは燃料蒸気を吸着している吸着容積の一部、またはその両方を加熱することである。しかしながら、このアプローチは、制御システム管理の複雑さを増大させ、いくつかの安全上の懸念を有する。米国特許第6,098,601号および第6,279,548号を参照のこと。

別のアプローチは、大気に排気する前に、最初の吸着容積、次いで、少なくとも1つの後続の吸着剤容積を通して燃料蒸気を送ることであり、最初の吸着剤容積は、後続の吸着剤容積より高い吸着能力を有する。米国特許第RE38,844号を参照のこと。

直列型吸着剤(adsorbents−in−series)の概念に沿って、特定範囲のグラム総作用能力を有する吸着作用能力がシステム排気の方向に向かって段階的に変化する吸着剤容積が、車両運転中の時間のほぼ半分で内燃機関が停止している場合およびパージ頻度が通常より非常に低い場合における、「ハイブリッド」車両などの低容積のパージ下で運転されるエミッション制御キャニスターシステムに特に有用であることが見出された。WO2014/059190(PCT/US2013/064407)を参照のこと。

直列型吸着剤の概念に沿った別のアプローチは、「巨視的」細孔の容積対「微視的」細孔の容積の特定の比(大きい細孔対小さい細孔の同様の容積)を有し、かつ良好な吸着/脱着特性を有し、また、流動制限が低く、吸着剤による蒸気保持性のレベルが低く、十分な強度も有する、特別に成形された粒子吸着剤を提供することである。米国特許第9,174,195号を参照のこと。目標が巨視的サイズ範囲内の平均細孔サイズであるエミッション制御キャニスターシステムについてのこのアプローチがさらに記載されている。米国特許第9,322,368号を参照のこと。これら2つのアプローチは両方とも、DBLエミッションを低減することを意図して、十分な粒子強度および十分な蒸気の脱着を達成するために、形状、構造寸法、および多孔比特性のバランスに依存する。

上記のアプローチおよび他のもの(例えば、米国特許第7,186,291号および米国特許第7,305,974号を参照)によって記載されている一般的な課題および要望は、最小量の保持された吸着蒸気(最低量のヒール)が強く求められる、キャニスターシステム性能、特に、DBLエミッション性能に対する残留吸着蒸気の効果を無くすことである。さらに、DBLエミッションおよびキャニスターシステムの作用能力性能の悪化(「エイジング(ageing)」とも呼ばれる)はまた、この吸着された蒸気ヒール中のパージしづらい成分の蓄積に起因することが知られている(例えば、SAEテクニカルペーパーシリーズ2000−01−895)。したがって、パージ後に炭化水素の保持が低いことの利点は2つあり、新しい車両のDBLエミッションレベルが少ないこと、および車両の寿命にわたって作用能力および排出性能が維持されることである。

アプローチとしては非常に望ましいが、コストが低いことと、製造の複雑さが少ないことと、材料構造強度が高いことと、流動制限が低いことと、蒸発エミッション制御のための粒子吸着剤によって生ずる蒸気保持性が非常に低いこととの組み合わせの領域は制限されていることが教示されている。例えば、米国特許第9,174,195号に教示されているように、巨視的細孔の容積対微視的細孔の容積の比の有用な範囲は、より高い比では機械的強度が損なわれるため、65%〜150%に制限される。さらに、特許請求の範囲に記載の細孔比の範囲内では、蒸気保持性(保持力)は、標準ASTM試験によってブタンの残留量として測定したときに1g/dL超に漸近し、強度が低いことに加えて、細孔比が特許請求の範囲に記載の150%の制限を超えたときには注記される1.7g/dL目標を超える。

したがって、低コストであり、製造の複雑さが少なく、材料構造強度が高く、流動制限が少なく、低い昼間呼吸損失(DBL)エミッション性能を有するように蒸発エミッション制御のための蒸気保持性が非常に低く、かつ、車両の寿命にわたって必要とされる作用能力を有する粒子吸着剤が依然として必要とされている。

低い保持力および優れた強度などの驚くべきかつ予想外の特性を有する蒸発エミッション制御のための粒子状吸着剤材料が本明細書に記載される。したがって、一態様において、本説明は、蒸発エミッション制御のための粒子状吸着剤材料を提供する。一般に、該材料は、約100nm未満の直径を有する微視的細孔、約100nm以上の直径を有する巨視的細孔、および約150%超である巨視的細孔の容積対微視的細孔の容積の比を有する吸着剤を含み、該微粒子状吸着剤材料は約1.0g/dL以下の保持力を有する。

いくつかの実施形態において、吸着剤は、約0.75g/dL以下の保持力を有する。 ある特定の実施形態において、吸着剤は、約0.25〜約1.00g/dLの保持力を有する。

さらなる実施形態において、吸着剤は、活性炭、カーボンチャコール(carbon charcoal)、モレキュラーシーブ、多孔質ポリマー、多孔質アルミナ、粘土、多孔質シリカ、カオリン、ゼオライト、金属有機構造体、チタニア、セリア、セリア、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つである。

特定の実施形態において、吸着剤は、約0.5cc/g以下(約225cc/L以下)のマイクロ細孔容積を有する。

いくつかの他の実施形態において、吸着剤は、外面を画定する本体および三次元低流動抵抗形状または形態を含む。

ある特定の実施形態において、三次元低流動抵抗形状または形態は、実質的に円筒形、実質的に卵形の柱、実質的に球、実質的に立方体、実質的に楕円柱、実質的に直方柱、ローブ形の柱(lobed prism)、三次元螺旋もしくは渦巻形状、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つである。

さらなる実施形態において、粒子状吸着剤材料は、約1mm〜約20mmの断面幅を有する。

ある特定の実施形態において、断面幅は、約4mm〜約8mm(例えば、約5mm〜約8mm)である。

別の実施形態において、吸着剤は、吸着剤の外面と流体連通している少なくとも1つの空洞を含む。

他の実施形態において、吸着剤は、断面において中空形状を有する。 一実施形態において、吸着剤は、少なくとも1つの外面と流体連通している少なくとも1つのチャネルを含む。

ある特定のさらなる実施形態において、吸着剤の各部分は約3.0mm以下の厚さを有する。

一実施形態において、中空形状の少なくとも1つの外壁は約1.0mm以下の厚さを有する。

さらに他の実施形態において、中空形状は、外壁の間で延在し、かつ約1.0mm以下の厚さを有する少なくとも1つの内壁を有する。

特定の実施形態において、内壁、外壁、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つの厚さは、約1.0mm以下、約0.75mm以下、約0.6mm以下、約0.5mm以下、または約0.4mm以下である。

さらなる実施形態において、内壁、外壁、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つの厚さは、約0.1mm〜約0.6mm、約0.1mm〜約0.4mm、または約0.1mm〜約0.3mmの範囲内である。

いくつかの実施形態において、内壁は、粒子状吸着剤材料の中空部分から(例えば、粒子状吸着剤材料の中心部から)少なくとも2方向で外壁へと外向きに延在している。

いくつかの他の実施形態において、内壁は、粒子状吸着剤材料の中空部分から(例えば、粒子状吸着剤材料の中心部から)少なくとも3方向で外壁へと外向きに延在している。

一実施形態において、内壁は、粒子状吸着剤材料の中空部分から(例えば、粒子状吸着剤材料の中心部から)少なくとも4方向で外壁へと外向きに延在している。

ある特定の実施形態において、吸着剤は、約1mm〜約20mmの長さを有する。 特定の実施形態において、この長さは、約2mm〜約8mmである(例えば、長さは約3mm〜約7mmである)。

さらなる実施形態において、活性炭は、木材、木材粉塵、木粉、コットンリンター、泥炭、石炭、ココナッツ、褐炭、炭水化物、石油ピッチ、石油コークス、コールタールピッチ、果物の種、核果、木の実の殻、木の実の種、おがくず、ヤシ、野菜、合成ポリマー、天然ポリマー、リグノセルロース材料、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの材料に由来する。

さらに他の実施形態において、粒子状吸着剤は、昇華、気化、化学分解、可溶化、もしくは溶融して少なくとも1つの空隙(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15もしくはそれ以上の空隙)を形成する細孔形成材料もしくは加工助剤、結合剤、フィラー、またはそれらの組み合わせの少なくとも1つをさらに含む。

ある特定の実施形態において、細孔形成材料または加工助剤はセルロース誘導体である。

別の実施形態において、細孔形成材料または加工助剤はメチルセルロースである。 一実施形態において、細孔形成材料または加工助剤は、約125℃〜約640℃の範囲の温度に加熱されたときに昇華、気化、化学分解、可溶化、または溶融する。

いくつかのさらなる実施形態において、結合剤は粘土またはケイ酸塩材料である。 いくつかの実施形態において、粘土は、ゼオライト粘土、ベントナイト粘土、モンモリロナイト粘土、イライト粘土、フレンチグリーン粘土、パスカライト粘土(Pascalite clay)、レドモンド粘土、テラミン粘土、リビング粘土(Living clay)、フラーズアース粘土、オルマライト粘土、ビタライト粘土(Vitallite clay)、レクトライト粘土、コーディエライト、カオリン粘土、ボール粘土、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つである。

特定の実施形態において、粒子状吸着剤材料の充填ベッドは、46cm/秒の見掛けの直線空気流速度で40Pa/cm未満の圧力降下を有する。

別の態様において、本開示は、粒子状吸着剤材料を調製する方法を提供する。該方法は、約100nm未満の直径を有する微視的細孔を有する吸着剤と、100℃以上の温度に加熱されたときに昇華、気化、化学分解、可溶化、もしくは溶融する細孔形成材料または加工助剤と、を混合することと、混合物を約100℃〜約1200℃の範囲の温度に約0.25時間〜約24時間加熱し、それにより、コア材料が昇華、気化、化学分解、可溶化、または溶融されたときに約100nm以上の直径を有する巨視的細孔を形成することとと、を含み、ここで、吸着剤中の巨視的細孔の容積対微視的細孔の容積の比は150%超である。

いくつかの実施形態において、粒子状吸着剤材料は、約1.0g/dL以下の保持力を有する。

さらなる実施形態において、該方法は、混合物を押出成形または圧縮して、成形された構造体にすることをさらに含む。

さらに別の実施形態において、吸着剤は、活性炭、モレキュラーシーブ、多孔質アルミナ、粘土、多孔質シリカ、ゼオライト、金属有機構造体、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つである。

他の実施形態において、混合物はさらに結合剤を含む。 一実施形態において、結合剤は、粘土、ケイ酸塩、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つである。

さらなる実施形態において、混合物はフィラーをさらに含む。 特定の実施形態において、フィラーは三次元の容積または形状もしくは形態を有する。

いくつかの他の実施形態において、吸着剤は、約1mm〜約20mmの範囲の断面幅を有する。

特定の実施形態において、吸着剤は、外面を画定する本体および三次元低流動抵抗形状または形態を含む。

一実施形態において、三次元低流動抵抗形状または形態は、実質的に円筒形、実質的に卵形の柱、実質的に球、実質的に立方体、実質的に楕円柱、実質的に直方柱、ローブ形の柱、三次元螺旋もしくは渦巻形状、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つである。

さらに別の実施形態において、吸着剤は、吸着剤の外面と流体連通している少なくとも1つの空洞またはチャネルを含む。

ある特定の実施形態において、吸着剤は断面において中空形状を有する。 特定の実施形態において、吸着剤の各部分は約3.0mm以下の厚さを有する。

他の実施形態において、中空形状の外壁は約1.0mm以下の厚さを有する。 いくつかの実施形態において、中空形状は外壁の間で延在する内壁を有する。

一実施形態において、内壁は約1.0mm以下の厚さを有する。 別の実施形態において、内壁の少なくとも1つ、外壁の少なくとも1つ、またはそれらの組み合わせは、約1.0以下、約0.6mm以下、または約0.4mm以下である。

さらに別の実施形態において、内壁は、中心部などの内部容積部から(中空部分からなど)少なくとも2方向で外壁へと外向きに延在している。

さらに別の実施形態において、内壁は、中心部などの内部容積部から(中空部分からなど)少なくとも3方向で外壁へと外向きに延在している。

特定の実施形態において、内壁は、中心部などの内部容積部から(中空部分からなど)少なくとも4方向で外壁へと外向きに延在している。

いくつかの実施形態において、吸着剤は約1mm〜約20mmの長さを有する。 ある特定の実施形態において、吸着剤の長さは約2mm〜約8mmの範囲内である(例えば、長さは約3mm〜約7mmである)。

さらなる態様において、本開示は、本開示の方法によって製造された粒子状吸着剤材料を提供する。

前述の一般的な実用分野は、例としてのみ与えられており、本開示および添付の特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。本開示の組成物、方法、およびプロセスに関連するさらなる目的および利点は、本特許請求の範囲、本説明、および実施例に照らして当業者によって理解されるであろう。例えば、本開示の様々な態様および実施形態は多数の組み合わせで利用することができ、それらの全ては本開示によって明確に企図されている。これらのさらなる利点、目的、および実施形態は、本開示の範囲内に明確に含まれる。本開示の背景を明らかにするため、および特定の場合には実施に関するさらなる詳細を提供するために本明細書で使用される刊行物および他の資料は、参照により組み込まれる。

明細書に組み込まれてその一部を形成する添付の図面は、本開示のいくつかの実施形態を示し、明細書とともに本開示の原理を説明するのに役立つ。図面は、本開示の実施形態を例示することのみを目的としており、本開示を限定するものとして解釈されるべきではない。本開示のさらなる目的、特徴、および利点は、本開示の例示的な実施形態を示す添付の図面と併せて以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

代替の吸着剤形態の例を示す。

代替の吸着剤形態の例を示す。

代替の吸着剤形態の例を示す。

代替の吸着剤形態の例を示す。

代替の吸着剤形態の例を示す。

代替の吸着剤形態の例を示す。

代替の吸着剤形態の例を示す。

代替の吸着剤形態の例を示す。

代替の吸着剤形態の例を示す。

代替の吸着剤形態の例を示す。

保持力(g/dL)対多孔比(すなわち、約100nm以上の巨視的細孔の容積対100nm未満の微視的細孔の容積の比)のグラフである。

2mm強度対多孔比(すなわち、約100nm以上の巨視的細孔の容積対100nm未満の微視的細孔の容積の比)のグラフである。

粒子状吸着剤によって生じる圧力降下を測定するための装置の断面図である。

40L/分での圧力降下(Pa/cm)対公称ペレット外径(mm)のグラフである。

本開示を以下でさらに十分に説明するが、本開示の全ての実施形態が示されるわけではない。例示的な実施形態を参照して本開示を説明するが、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行い、その要素を均等物で置き換え得ることが当業者には理解されよう。さらに、本開示の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の構造体または材料を本開示の教示に適合させるために多くの修正を加え得る。

本出願に添付の図面は、例示目的のみのものである。それらは本開示の実施形態を限定することを意図しない。さらに、図面は正確な縮尺で描かれていない。図の間で共通の要素は同じ数字の指定を保持する場合がある。

ある範囲の値が提供される場合、その範囲の上限と下限との間の各介在値およびその記載された範囲内の任意の他の記載された値または介在値が本開示内に包含されると理解される。これらのより小さな範囲の上限および下限は、そのより小さな範囲内に独立して含まれ得、記載された範囲内の任意の具体的に除外される制限を受けることを条件として、本開示内に包含される。記載された範囲が限界値の一方または両方を含む場合、それらの含まれる限界値の両方のうちのいずれかを除外した範囲もまた本開示に含まれる。

以下の用語は、本開示を説明するために使用される。用語が本明細書において具体的に定義されていない場合、その用語は、本開示を記載する際のその使用に関連してその用語を適用する当業者により当該技術分野で認識される意味を与えられる。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される冠詞「a」および「an」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、その冠詞の文法上の目的語の1つまたは2つ以上(すなわち、少なくとも1つ)を指すために本明細書で使用される。例として、「要素」は1つの要素または2つ以上の要素を意味する。

本明細書および特許請求の範囲で使用される「および/または」という語句は、そのように結合された要素の「いずれかまたは両方」、すなわち、いくつかの場合では接続的に存在する要素を意味し、他の場合では分離的に選言的に存在する要素を意味すると理解されるべきである。「および/または」を用いて列挙された複数の要素は、同じ様式で、すなわちそのように結合された要素のうちの「1つまたは複数」と解釈されるべきである。「および/または」節によって具体的に識別された要素以外の他の要素が、それらの具体的に識別された要素に関連するまたは関連しないにかかわらず、任意選択で存在してもよい。したがって、非限定的な例として、「含む」などのオープンエンド言語とともに使用される場合の「Aおよび/またはB」への言及は、一実施形態において、Aのみ(B以外の要素を任意選択で含む)を指すことができ、別の実施形態において、Bのみ(A以外の要素を任意選択で含む)を指すことができ、さらに別の実施形態において、AおよびBの両方(他の要素を任意選択で含む)等を指すことができる。

本明細書および特許請求の範囲において本明細書で使用される場合、「または」は、上記で定義した「および/または」と同じ意味を有すると理解されるべきである。例えば、ある列挙内の項目を分離させた場合に、「または」または「および/または」は、包括的である、すなわち、要素のいくつかまたは列挙のうちの少なくとも1つを含むが、2つ以上も含み、かつ任意選択で、列挙されていないさらなる項目を含むと解釈するものとする。明確に反対のことが示されている1つだけを示す用語(only term)、例えば、「1つのみ」もしくは「ちょうど1つ」、または特許請求の範囲で使用される場合の「からなる」は、要素のいくつかまたは列挙のうちの厳密に1つの要素を含むことを意味する。一般に、本明細書で使用される「または」という用語は、「のうちのいずれか」、「のうちの1つ」、または「のうちの厳密に1つ」などの、排他性の用語が先行する場合に、排他的な選択肢(すなわち、「一方または他方であるが、両方ではない」)を示すとのみ解釈されるものとする。

特許請求の範囲および上記の明細書において、「含む(comprising)」、「含む(including)」、「保有する」、「有する」、「含有する」、「伴う」、「保持する」、「構成される」などの全ての移行句は、オープンエンドであること、すなわち、含むが限定するものではないことを意味すると理解されるべきである。「からなる」および「から本質的になる」の移行句のみが、それぞれ、米国特許庁特許審査基準の第2111.03節に記載されているように、クローズドまたはセミクローズド移行句であるものとする。

本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、「少なくとも1つ」という語句は、1つまたは複数の要素の列挙に関して、要素の列挙内における任意の1つまたは複数から選択される少なくとも1つの要素を意味するが、必ずしも要素の列挙内において具体的に列挙されたあらゆる要素のうちの少なくとも1つを含むわけではなく、要素の列挙内での要素の任意の組み合わせを排除しないと理解されるべきである。この定義はまた、「少なくとも1つ」という語句が指す要素の列挙内で具体的に識別された要素以外の要素が、具体的に識別された要素に関連するまたは関連しないにかかわらず、任意選択で存在し得ることを可能にする。したがって、非限定的な例として、「AおよびBのうちの少なくとも1つ」(もしくは同等に、「AまたはBのうちの少なくとも1つ」、または同等に、「Aおよび/またはBのうちの少なくとも1つ」)は、一実施形態において、Bが存在せずに2つ以上のAを任意選択で含む(および任意選択でB以外の要素を含む)少なくとも1つを指すことができ、別の実施形態において、Aが存在せずに2つ以上のBを任意選択で含む(およびA以外の要素を任意選択で含む)少なくとも1つを指すことができ、さらに別の実施形態において、2つ以上のAを任意選択で含む少なくとも1つおよび2つ以上のBを任意選択で含む(および他の要素を任意選択で含む)少なくとも1つ等を指すことができる。反対のことが明確に示されていない限り、2つ以上の工程または行為を含む特許請求の範囲に記載の任意の方法において、方法の工程または行為の順序は、方法の工程または行為が記載されている順序に必ずしも限定されないことも理解されるべきである。

本明細書で使用される場合、「気体」および「蒸気」という用語は、一般的な意味で使用され、文脈がそうでないことを示さない限り、交換可能であることが意図される。

一態様において、本説明は、例えば蒸発エミッション制御に使用することができる粒子状吸着剤材料を提供する。一般に、該材料は、約100nm未満の直径を有する微視的細孔、約100nm以上の直径を有する巨視的細孔、および約150%超である巨視的細孔の容積対微視的細孔の容積の比を有する吸着剤を含み、該微粒子状吸着剤材料は約1.0g/dL以下の保持力を有する。

例えば、吸着剤は、約0.75g/dL以下、約0.50g/dL以下、または約0.25g/dL以下の保持力を有し得る。さらなる例として、吸着剤は、約0.25g/dL〜約1.00g/dL、約0.25g/dL〜約0.75g/dL、約0.25g/dL〜約0.50g/dL、約0.50g/dL〜約1.00g/dL、約0.50g/dL〜約0.75g/dL、または約0.75g/dL〜約1.00g/dLの保持力を有し得る。

特定の実施形態において、容積の比は、少なくとも約160%、少なくとも約170%、少なくとも約180%、少なくとも約190%、少なくとも約200%、少なくとも約225%、少なくとも250、少なくとも275、少なくとも300、または少なくとも約350%である。特定の実施形態において、容積の比は、約150%超〜約1000%、約150%超〜約800%、約150%超〜約600、約150%超〜約500%、約150%超〜約400%、約150%超〜約300%、約150%超〜約200%、約175%〜約1000%、約175%〜約800%、約175%〜約600%、約175%〜約500%、約175%〜約400%、約175%〜約300%、約175%〜約200%、約200%〜約800%、約200%〜約600%、約200%〜約500%、約200%〜約400%、約200%〜約300%、約300%〜約800%、約300%〜約600%、約300%〜約500%、約300%〜約400%、約400%〜約800%、約400%〜約600%、約400%〜約500%、約500%〜約800%、約500%〜約600%、または約600%〜約800%である。

吸着剤は、活性炭(木材、木材粉塵、木粉、コットンリンター、泥炭、石炭、ココナッツ、褐炭、炭水化物、石油ピッチ、石油コークス、コールタールピッチ、果物の種、核果、木の実の殻、木の実の種、おがくず、ヤシ、野菜、合成ポリマー、天然ポリマー、リグノセルロース材料、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの材料に由来し得る)、カーボンチャコール、モレキュラーシーブ、多孔質ポリマー、多孔質アルミナ、粘土、多孔質シリカ、カオリン、ゼオライト、金属有機構造体、チタニア、セリア、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つであり得る。

特定の実施形態において、吸着剤は、約225cc/L以下(約0.5cc/g以下)のマイクロ細孔容積を有する。例えば、マイクロ細孔容積は、約200cc/L以下、約175cc/L以下、約150cc/L以下、約125cc/L以下、約100cc/L以下、約75cc/L以下、約50cc/L以下、または約25cc/Lであり得る。さらなる例として、マイクロ細孔容積は、約1.0cc/L〜約225cc/L、約1.0cc/L〜約200cc/L、約1.0cc/L〜約175cc/L、約1.0cc/L〜約150cc/L、約1.0cc/L〜約125cc/L、約1.0cc/L〜約100cc/L、約1.0cc/L〜約75cc/L、約1.0cc/L〜約50cc/L、約1.0cc/L〜約25cc/L、約25cc/L〜約225cc/L、約25cc/L〜約200cc/L、約25cc/L〜約175cc/L、約25cc/L〜約150cc/L、約25cc/L〜約125cc/L、約25cc/L〜約100cc/L、約25cc/L〜約75cc/L、約25cc/L〜約50cc/L、約50cc/L〜約225cc/L、約50cc/L〜約200cc/L、約50cc/L〜約175cc/L、約50cc/L〜約150cc/L、約50cc/L〜約125cc/L、約50cc/L〜約100cc/L、約50cc/L〜約75cc/L、約75cc/L〜約225cc/L、約75cc/L〜約200cc/L、約75cc/L〜約175cc/L、約75cc/L〜約150cc/L、約75cc/L〜約125cc/L、約75cc/L〜約100cc/L、約100cc/L〜約225cc/L、約100cc/L〜約200cc/L、約100cc/L〜約175cc/L、約100cc/L〜約150cc/L、約100cc/L〜約125cc/L、約125cc/L〜約225cc/L、約125cc/L〜約200cc/L、約125cc/L〜約175cc/L、約125cc/L〜約150cc/L、約150cc/L〜約225cc/L、約150cc/L〜約200cc/L、約150cc/L〜約175cc/L、約175cc/L〜約225cc/L、約175cc/L〜約200cc/L、または約200cc/L〜約225cc/Lであり得る。

いくつかの他の実施形態において、吸着剤は、外面を画定する本体および三次元低流動抵抗形状または形態を含む。三次元低流動抵抗形状または形態は、低流動抵抗を有することを当業者が理解するであろう任意の形状または形態であり得る。例えば、三次元低流動抵抗形状または形態は、実質的に円筒形、実質的に卵形の柱、実質的に球、実質的に立方体、実質的に楕円柱、実質的に直方柱、ローブ形の柱、三次元螺旋もしくは渦巻形状、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つであり得る。形態の他の有用な例には、吸収カラム充填剤の当業者に既知の形状が含まれ、ラシヒリング、クロスパーティションリング、Pall(登録商標)リング、Intalox(登録商標)サドル、ベルルサドル、Super Intalox(登録商標)サドル、コンジュゲートリング、カスケードミニリング、およびレッシングリングが含まれる。形態の他の有用な例には、パスタ製造の当業者に既知の形状が含まれ、リボン、中実、中空、ローブ形(lobed)、および細長形、バネ、コイル、螺旋状、貝殻形、チューブのローブ形の中空複合形状、例えば、ジェメッリ、フジッリ、フジッリコルブコ、マカロニ、リガトーニ、チェレンターニ、ファルファーレ、ゴミティリガッティ、カサレッチェ、カヴァテッリ、クレステディガリ(creste di galli)、ジッリ、ルマコーニ、クアドレフィオーレ、ラジアトーレ、ルオーテ、コンキリエ、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。

非限定的な例として、図1A〜図1Iは、複合ローブ形状(A)、四角柱形状(B)、円筒形状(C)、星型断面を有する形状(D)、十字断面(E)、中心軸を横断する内壁を有する三角柱(F)、中心軸を横断しない内壁を有する三角柱(G)、螺旋状またはねじれたリボン形状(H2の端面の外観を有するH1)、および中空シリンダー(I)を含む、本開示の例示的な形状形態を示す。

粒子状吸着剤材料は、約1mm〜約20mm(例えば、約1mm、約2mm、約3mm、約4mm、約5mm、約6mm、約7mm、約8mm、約9mm、約10mm、約11mm、約12mm、約13mm、約14mm、約15mm、約16mm 約17mm、約18mm、約19mm、または約20mm)の断面幅を有し得る。粒子の実施形態において、断面幅は、約1mm〜約18mm、約1mm〜約16mm、約1mm〜約14mm、約1mm〜約12mm、約1mm〜約10mm、約1mm〜約8mm、約1mm〜約6mm、約1mm〜約4mm、約1mm〜約3mm、約2mm〜約20mm、約2mm〜約18mm、約2mm〜約16mm、約2mm〜約14mm、約2mm〜約12mm、約2mm〜約10mm、約2mm〜約8mm、約2mm〜約6mm、約2mm〜約4mm、約4mm〜約20mm、約4mm〜約18mm、約4mm〜約16mm、約4mm〜約14mm、約4mm〜約12mm、約4mm〜約10mm、約4mm〜約8mm、約4mm〜約6mm、約6mm〜約20mm、約6mm〜約18mm、約6mm〜約16mm、約6mm〜約14mm、約6mm〜約12mm、約6mm〜約10mm、約6mm〜約8mm、約8mm〜約20mm、約8mm〜約18mm、約8mm〜約16mm、約8mm〜約14mm、約8mm〜約12mm、約8mm〜約10mm、約10mm〜約20mm、約10mm〜約18mm、約10mm〜約16mm、約10mm〜約14mm、約10mm〜約12mm、約12mm〜約20mm、約12mm〜約18mm、約12mm〜約16mm、約12mm〜約14mm、約14〜約20mm、約14mm〜約18mm、約14mm〜約16mm、約16mm〜約20mm、約16mm〜約18mm、または約18mm〜約20mmである。

吸着剤は、吸着剤の外面と流体連通している少なくとも1つの空洞を含み得る。 吸着剤は、断面において中空形状であり得る。

吸着剤は、少なくとも1つの外面と流体連通している少なくとも1つのチャネルを含み得る。

ある特定のさらなる実施形態において、吸着剤の各部分は、約3.0mm以下の厚さを有する。例えば、吸着剤の各部分は、2.5mm以下、2.0mm以下、1.5mm以下、1.25mm以下、1.0mm以下、0.75mm以下、0.5mm、または0.25mm以下の厚さを有し得る。すなわち、吸着剤の各部分は、約0.1mm〜約3mm、約0.1mm〜約2.5mm、約0.1mm〜約2.0mm、約0.1mm〜約1.5mm、約0.1mm〜約1.0mm、約0.1mm〜約0.5mm、約0.2mm〜約3mm、約0.2mm〜約2.5mm、約0.2mm〜約2.0mm、約0.2mm〜約1.5mm、約0.2mm〜約1.0mm、約0.2mm〜約0.5mm、約0.4mm〜約3mm、約0.4mm〜約2.5mm、約0.4mm〜約2.0mm、約0.4mm〜約1.5mm、約0.4mm〜約1.0mm、約0.4mm〜約3mm、約0.4mm〜約2.5mm、約0.4mm〜約2.0mm、約0.4mm〜約1.5mm、約0.4mm〜約1.0mm、約0.75mm〜約3mm、約0.75mm〜約2.5mm、約0.75mm〜約2.0mm、約0.75mm〜約1.5mm、約0.75mm〜約1.0mm、約1.25mm〜約3mm、約1.25mm〜約2.5mm、約1.25mm〜約2.0mm、約2.0mm〜約3mm、約2.0mm〜約2.5mm、または約2.5mm〜約3.0mmの厚さを有し得る。

一実施形態において、中空形状の少なくとも1つの外壁は、約1.0mm以下(例えば、約0.1mm、約0.2mm、約0.3mm、約0.4mm、約0.5mm、約0.6mm、約0.7mm、約0.8mm、約0.9mm、または約1.0mm)の厚さを有する。例えば、中空形状の外壁は、約0.1mm〜約1.0mm、約0.1mm〜約0.9mm、約0.1mm〜約0.8mm、約0.1mm〜約0.7mm、約0.1mm〜約0.6mm、約0.1mm〜約0.5mm、約0.1mm〜約0.4mm、約0.1mm〜約0.3mm、約0.1mm〜約0.2mm、約0.2mm〜約1.0mm、約0.2mm〜約0.9mm、約0.2mm〜約0.8mm、約0.2mm〜約0.7mm、約0.2mm〜約0.6mm、約0.2mm〜約0.5mm、約0.2mm〜約0.4mm、約0.2mm〜約0.3mm、約0.3mm〜約1.0mm、約0.3mm〜約0.9mm、約0.3mm〜約0.8mm、約0.3mm〜約0.7mm、約0.3mm〜約0.6mm、約0.3mm〜約0.5mm、約0.3mm〜約0.4mm、約0.4mm〜約1.0mm、約0.4mm〜約0.9mm、約0.4mm〜約0.8mm、約0.4mm〜約0.7mm、約0.4mm〜約0.6mm、約0.4mm〜約0.5mm、約0.5mm〜約1.0mm、約0.5mm〜約0.9mm、約0.5mm〜約0.8mm、約0.5mm〜約0.7mm、約0.5mm〜約0.6mm、約0.6mm〜約1.0mm、約0.6mm〜約0.9mm、約0.6mm〜約0.8mm、約0.6mm〜約0.7mm、約0.7mm〜約1.0mm、約0.7mm〜約0.9mm、約0.7mm〜約0.8mm、約0.8mm〜約1.0mm、約0.8mm〜約0.9mm、または約0.9mm〜約1.0mmの範囲の厚さを有し得る。

さらに別の実施形態において、中空形状は、外壁の間で延在し、かつ約1.0mm以下(例えば、約0.1mm、約0.2mm、約0.3mm、約0.4mm、約0.5mm、約0.6mm、約0.7mm、約0.8mm、約0.9mm、または約1.0mm)の厚さを有する、少なくとも1つの内壁を有する。例えば、内壁は、約0.1mm〜約1.0mm、約0.1mm〜約0.9mm、約0.1mm〜約0.8mm、約0.1mm〜約0.7mm、約0.1mm〜約0.6mm、約0.1mm〜約0.5mm、約0.1mm〜約0.4mm、約0.1mm〜約0.3mm、約0.1mm〜約0.2mm、約0.2mm〜約1.0mm、約0.2mm〜約0.9mm、約0.2mm〜約0.8mm、約0.2mm〜約0.7mm、約0.2mm〜約0.6mm、約0.2mm〜約0.5mm、約0.2mm〜約0.4mm、約0.2mm〜約0.3mm、約0.3mm〜約1.0mm、約0.3mm〜約0.9mm、約0.3mm〜約0.8mm、約0.3mm〜約0.7mm、約0.3mm〜約0.6mm、約0.3mm〜約0.5mm、約0.3mm〜約0.4mm、約0.4mm〜約1.0mm、約0.4mm〜約0.9mm、約0.4mm〜約0.8mm、約0.4mm〜約0.7mm、約0.4mm〜約0.6mm、約0.4mm〜約0.5mm、約0.5mm〜約1.0mm、約0.5mm〜約0.9mm、約0.5mm〜約0.8mm、約0.5mm〜約0.7mm、約0.5mm〜約0.6mm、約0.6mm〜約1.0mm、約0.6mm〜約0.9mm、約0.6mm〜約0.8mm、約0.6mm〜約0.7mm、約0.7mm〜約1.0mm、約0.7mm〜約0.9mm、約0.7mm〜約0.8mm、約0.8mm〜約1.0mm、約0.8mm〜約0.9mm、または約0.9mm〜約1.0mmの範囲の厚さを有し得る。

特定の実施形態において、内壁、外壁、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つの厚さは、約1.0mm以下(例えば、約0.1mm、約0.2mm、約0.3mm、約0.4mm、約0.5mm、約0.6mm、約0.7mm、約0.8mm、約0.9mm、または約1.0mm)である。例えば、内壁、外壁、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つの厚さは、約1.0mm以下、約0.6mm以下、または約0.4mm以下である。ある特定の実施形態において、内壁、外壁、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つは、約0.1mm〜約1.0mm、約0.1mm〜約0.9mm、約0.1mm〜約0.8mm、約0.1mm〜約0.7mm、約0.1mm〜約0.6mm、約0.1mm〜約0.5mm、約0.1mm〜約0.4mm、約0.1mm〜約0.3mm、約0.1mm〜約0.2mm、約0.2mm〜約1.0mm、約0.2mm〜約0.9mm、約0.2mm〜約0.8mm、約0.2mm〜約0.7mm、約0.2mm〜約0.6mm、約0.2mm〜約0.5mm、約0.2mm〜約0.4mm、約0.2mm〜約0.3mm、約0.3mm〜約1.0mm、約0.3mm〜約0.9mm、約0.3mm〜約0.8mm、約0.3mm〜約0.7mm、約0.3mm〜約0.6mm、約0.3mm〜約0.5mm、約0.3mm〜約0.4mm、約0.4mm〜約1.0mm、約0.4mm〜約0.9mm、約0.4mm〜約0.8mm、約0.4mm〜約0.7mm、約0.4mm〜約0.6mm、約0.4mm〜約0.5mm、約0.5mm〜約1.0mm、約0.5mm〜約0.9mm、約0.5mm〜約0.8mm、約0.5mm〜約0.7mm、約0.5mm〜約0.6mm、約0.6mm〜約1.0mm、約0.6mm〜約0.9mm、約0.6mm〜約0.8mm、約0.6mm〜約0.7mm、約0.7mm〜約1.0mm、約0.7mm〜約0.9mm、約0.7mm〜約0.8mm、約0.8mm〜約1.0mm、約0.8mm〜約0.9mm、または約0.9mm〜約1.0mmの範囲の厚さを有し得る。

いくつかの実施形態において、内壁は、粒子状吸着剤材料の中空部分から(例えば、粒子状吸着剤材料の中心部から)少なくとも2方向で外壁へと外向きに延在している。

例えば、内壁は、粒子状吸着剤材料の中空部分から(例えば、粒子状吸着剤材料の中心部から)少なくとも3方向で、または粒子状吸着剤材料の中空部分から(例えば、粒子状吸着剤材料の中心部から)少なくとも4方向で、外壁へと外向きに延在している。

特定の実施形態において、粒子状吸着剤材料は、約1mm〜約20mm(例えば、約1mm、約2mm、約3mm、約4mm、約5mm、約6mm、約7mm、約8mm、約9mm、約10mm、約11mm、約12mm、約13mm、約14mm、約15mm、約16mm 約17mm、約18mm、約19mm、または約20mm)の幅を有し得る。特定の実施形態において、幅は、約1mm〜約18mm、約1mm〜約16mm、約1mm〜約14mm、約1mm〜約12mm、約1mm〜約10mm、約1mm〜約8mm、約1mm〜約6mm、約1mm〜約4mm、約1mm〜約3mm、約2mm〜約20mm、約2mm〜約18mm、約2mm〜約16mm、約2mm〜約14mm、約2mm〜約12mm、約2mm〜約10mm、約2mm〜約8mm、約2mm〜約6mm、約2mm〜約4mm、約4mm〜約20mm、約4mm〜約18mm、約4mm〜約16mm、約4mm〜約14mm、約4mm〜約12mm、約4mm〜約10mm、約4mm〜約8mm、約4mm〜約6mm、約6mm〜約20mm、約6mm〜約18mm、約6mm〜約16mm、約6mm〜約14mm、約6mm〜約12mm、約6mm〜約10mm、約6mm〜約8mm、約8mm〜約20mm、約8mm〜約18mm、約8mm〜約16mm、約8mm〜約14mm、約8mm〜約12mm、約8mm〜約10mm、約10mm〜約20mm、約10mm〜約18mm、約10mm〜約16mm、約10mm〜約14mm、約10mm〜約12mm、約12mm〜約20mm、約12mm〜約18mm、約12mm〜約16mm、約12mm〜約14mm、約14〜約20mm、約14mm〜約18mm、約14mm〜約16mm、約16mm〜約20mm、約16mm〜約18mm、または約18mm〜約20mmである。

粒子状吸着剤は、100℃以上の温度に加熱されたときに昇華、気化、化学分解、可溶化、もしくは溶融する細孔形成材料もしくは加工助剤、結合剤、フィラー、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つをさらに含み得る。

特定の実施形態において、粒子状吸着剤は、約5%〜約60%の吸着剤、約60%以下のフィラー、約6%以下の細孔形成材料(もしくは加工助剤)、約10%以下のケイ酸塩、約5%〜約70%の粘土、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つをさらに含む。吸着剤は、粒子状吸着剤材料の約5%〜約60%、約5%〜約50%、約5%〜約40%、約5%〜約30%、約5%〜約20%、約5%〜約10%、約10%〜約60%、約10%〜約50%、約10%〜約40%、約10%〜約30%、約10%〜約20%、約20%〜約60%、約20%〜約50%、約20%〜約40%、約20%〜約30%、約30%〜約60%、約30%〜約50%、約30%〜約40%、約40%〜約60%、約40%〜約50%、または約50%〜約60%で存在し得る。

フィラーは、粒子状吸着剤材料の約60%以下、約50%以下、約40%以下、約30%以下、約20%以下、約10%、約5%〜約60%、約5%〜約50%、約5%〜約40%、約5%〜約30%、約5%〜約20%、約5%〜約10%、約10%〜約60%、約10%〜約50%、約10%〜約40%、約10%〜約30%、約10%〜約20%、約20%〜約60%、約20%〜約50%、約20%〜約40%、約20%〜約30%、約30%〜約60%、約30%〜約50%、約30%〜約40%、約40%〜約60%、約40%〜約50%、または約50%〜約60%で存在し得る。

細孔形成材料は、粒子状吸着剤材料の約6%以下、約5%以下、約4%以下、約3%以下、約2%以下、または約1%以下で存在し得る。

ケイ酸塩は、粒子状吸着剤材料の約10%以下、約9%以下、約8%以下、約7%以下、約6%以下、約5%以下、約4%以下、約3%以下、約2%以下、または約1%以下で存在し得る。

粘土は、粒子状吸着剤材料の約5%〜約70%、5%〜約60%、約5%〜約50%、約5%〜約40%、約5%〜約30%、約5%〜約20%、約5%〜約10%、約10%〜約70%、約10%〜約60%、約10%〜約50%、約10%〜約40%、約10%〜約30%、約10%〜約20%、約20%〜約70%、約20%〜約60%、約20%〜約50%、約20%〜約40%、約20%〜約30%、約30%〜約70%、約30%〜約60%、約30%〜約50%、約30%〜約40%、約40%〜約70%、約40%〜約60%、約40%〜約50%、約50%〜約70%、約50%〜約60%、または約60%〜約70%で存在し得る。

細孔形成材料(または加工助剤)は、これが昇華、気化、化学分解、可溶化、または溶融されたときに巨視的細孔を生成する。これにより、吸着剤材料の空間的希釈が提供される。孔形成材料は、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリエチレングリコール、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂(ノボラック、レゾール)、ポリエチレンまたはポリエステル樹脂であり得る。セルロース誘導体は、メチル基ならびに/またはヒドロキシプロピルおよび/もしくはヒドロキシエチル基による部分置換を有するコポリマーを含み得る。細孔形成材料または加工助剤は、約125℃〜約640℃の範囲の温度に加熱されたときに昇華、気化、化学分解、可溶化、または溶融し得る。例えば、加工助剤は、約125℃〜約600℃、約125℃〜約550℃、約125℃〜約500℃、約125℃〜約450℃、約125℃〜約400℃、約125℃〜約350℃、約125℃〜約300℃、約125℃〜約250℃、約125℃〜約200℃、約125℃〜約150℃、約150℃〜約640℃、150℃〜約600℃、約150℃〜約550℃、約150℃〜約500℃、約150℃〜約450℃、約150℃〜約400℃、約150℃〜約350℃、約150℃〜約300℃、約150℃〜約250℃、約150℃〜約200℃、約200℃〜約640℃、200℃〜約600℃、約200℃〜約550℃、約200℃〜約500℃、約200℃〜約450℃、約200℃〜約400℃、約200℃〜約350℃、約200℃〜約300℃、約200℃〜約250℃、約250℃〜約640℃、250℃〜約600℃、約250℃〜約550℃、約250℃〜約500℃、約250℃〜約450℃、約250℃〜約400℃、約250℃〜約350℃、約250℃〜約300℃、約300℃〜約640℃、300℃〜約600℃、約300℃〜約550℃、約300℃〜約500℃、約300℃〜約450℃、約300℃〜約400℃、約300℃〜約350℃、約350℃〜約640℃、350℃〜約600℃、約350℃〜約550℃、約350℃〜約500℃、約350℃〜約450℃、約350℃〜約400℃、約400℃〜約640℃、400℃〜約600℃、約400℃〜約550℃、約400℃〜約500℃、約400℃〜約450℃、約450℃〜約640℃、450℃〜約600℃、約450℃〜約550℃、約450℃〜約500℃、約500℃〜約640℃、500℃〜約600℃、約500℃〜約550℃、約550℃〜約640℃、550℃〜約600℃、または約600℃〜約640℃の範囲の温度に加熱されたときに昇華、気化、化学分解、可溶化、または溶融し得る。

結合剤は、粘土またはケイ酸塩材料であり得る。例えば、結合剤は、ゼオライト粘土、ベントナイト粘土、モンモリロナイト粘土、イライト粘土、フレンチグリーン粘土、パスカライト粘土、レドモンド粘土、テラミン粘土、リビング粘土、フラーズアース粘土、オルマライト粘土、ビタライト粘土、レクトライト粘土、コーディエライト、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つであり得る。

フィラーは、形状形成および機械的完全性を補助および維持するため、ならびに最終粒子状生成物中のマクロ細孔容積の量を増大させるために、粒子状吸着剤構造体中で機能し得る。一実施形態において、フィラーは、中実または中空のミクロスフェアであり、これはミクロンサイズ以上であり得る。他の実施形態において、フィラーは、ガラス材料および/またはセラミック材料などの無機フィラーである。フィラーは、上記の利点を提供する、当業者が理解するであろう任意の適切なフィラーであり得る。

別の態様において、本開示は、粒子状吸着剤材料を調製する方法を提供する。該方法は、約100nm未満の直径を有する微視的細孔を有する吸着剤と、100℃以上の温度に加熱されたときに昇華、気化、化学分解、可溶化、もしくは溶融する細孔形成材料または加工助剤と、を混合することと、混合物を約100℃〜約1200℃の範囲の温度に約0.25時間〜約24時間加熱することにより、コア材料が昇華、気化、化学分解、可溶化、または溶融されたときに約100nm以上の直径を有する巨視的細孔を形成することと、を含み、ここで、吸着剤中の巨視的細孔の容積対微視的細孔の容積の比は150%超である。吸着剤は、本開示を通して論じられる粒子状吸着剤材料の任意の特徴を有し得る。

混合物は、約100℃〜約1100℃、約100℃〜約1000℃、約100℃〜約900℃、約100℃〜約800℃、約100℃〜約700℃、約100℃〜約600℃、約100℃〜約500℃、約100℃〜約400℃、約100℃〜約300℃、約100℃〜約200℃、約200℃〜約1200℃、約200℃〜約1100℃、約200℃〜約1000℃、約200℃〜約900℃、約200℃〜約800℃、約200℃〜約700℃、約200℃〜約600℃、約200℃〜約500℃、約200℃〜約400℃、約200℃〜約300℃、約300℃〜約1200℃、約300℃〜約1100℃、約300℃〜約1000℃、約300℃〜約900℃、約300℃〜約800℃、約300℃〜約700℃、約300℃〜約600℃、約300℃〜約500℃、約300℃〜約400℃、約400℃〜約1200℃、約400℃〜約1100℃、約400℃〜約1000℃、約400℃〜約900℃、約400℃〜約800℃、約400℃〜約700℃、約400℃〜約600℃、約400℃〜約500℃、約500℃〜約1200℃、約500℃〜約1100℃、約500℃〜約1000℃、約500℃〜約900℃、約500℃〜約800℃、約500℃〜約700℃、約500℃〜約600℃、約600℃〜約1200℃、約600℃〜約1100℃、約600℃〜約1000℃、約600℃〜約900℃、約600℃〜約800℃、約600℃〜約700℃、約700℃〜約1200℃、約700℃〜約1100℃、約700℃〜約1000℃、約700℃〜約900℃、約700℃〜約800℃、約800℃〜約1200℃、約800℃〜約1100℃、約800℃〜約1000℃、約800℃〜約900℃、約900℃〜約1200℃、約900℃〜約1100℃、約900℃〜約1000℃、約1000℃〜約1200℃、約1000℃〜約1100℃、または約1100℃〜約1200℃に加熱し得る。

いくつかの実施形態において、混合物を加熱することは、約2.5℃/分(例えば、約1.0℃/分、約1.25℃/分、約1.5℃/分、約1.75℃/分、約2.0℃/分、約2.25℃/分、約2.75℃/分、約3.0℃/分、約3.25℃/分、約3.5℃/分、約3.75℃/分、約4.0℃/分、または4.25℃/分)のランプ速度(ramp rate)を含み得る。例えば、ランプ速度は、約0.5℃/分〜約20℃/分、約0.5℃/分〜約15℃/分、約0.5℃/分〜約10℃/分、約0.5℃/分〜約5.0℃/分、約0.5℃/分〜約2.5℃/分、約1.0℃/分〜約20℃/分、約1.0℃/分〜約15℃/分、約1.0℃/分〜約10℃/分、約1.0℃/分〜約5.0℃/分、約1.0℃/分〜約2.5℃/分、約2.0℃/分〜約20℃/分、約2.0℃/分〜約15℃/分、約2.0℃/分〜約10℃/分、約2.0℃/分〜約5.0℃/分、約2.0℃/分〜約2.5℃/分、約5.0℃/分〜約20℃/分、約5.0℃/分〜約15℃/分、約5.0℃/分〜約10℃/分、約10℃/分〜約20℃/分、約10℃/分〜約15℃/分、または約15℃/分〜約20℃/分であり得る。例えば、温度へのランプは、約5分〜約2時間、約5分〜約1.75時間、約5分〜約1.5時間、約5分〜約1.25時間、約5分〜約1.0時間、約5分〜約45分、約5分〜約30分、約5分〜約15分、約15分〜約2時間、約15分〜約1.75時間、約15分〜約1.5時間、約15分〜約1.25時間、約15分〜約1.0時間、約15分〜約45分、約15分〜約30分、約30分〜約2時間、約30分〜約1.75時間、約30分〜約1.5時間、約30分〜約1.25時間、約30分〜約1.0時間、約30分〜約45分、約45分〜約2時間、約45分〜約1.75時間、約45分〜約1.5時間、約45分〜約1.25時間、約45分〜約1.0時間、約1.0時間〜約2時間、約1.0時間〜約1.75時間、約1.0時間〜約1.5時間、約1.0〜約1.25時間、約1.25〜約2時間、約1.25〜約1.75時間、約1.25〜約1.5時間、約1.5〜約2時間、約1.5〜約1.75時間、または約1.75時間〜約2.0時間かかり得る。

別の実施形態において、混合物をその温度で(すなわち、ランプ後に)約0.25時間〜約24時間保持する。例えば、混合物を、その温度で約0.25時間〜約18時間、約0.25時間〜約16時間、約0.25時間〜約14時間、約0.25時間〜約12時間、約0.25時間〜約10時間、約0.25時間〜約8時間、約0.25時間〜約6時間、約0.25時間〜約4時間、約0.25時間〜約2時間、約1時間〜約24時間、約0.25時間〜約18時間、約1時間〜約16時間、約1時間〜約14時間、約1時間〜約12時間、約1時間〜約10時間、約1時間〜約8時間、約1時間〜約6時間、約1時間〜約4時間、約1時間〜約2時間、約2時間〜約24時間、約2時間〜約18時間、約2時間〜約16時間、約2時間〜約14時間、約2時間〜約12時間、約2時間〜約10時間、約2時間〜約8時間、約2時間〜約6時間、約2時間〜約3時間、約3時間〜約24時間、約3時間〜約18時間、約3時間〜約16時間、約3時間〜約14時間、約3時間〜約12時間、約3時間〜約10時間、約3時間〜約8時間、約3時間〜約6時間、約3時間〜約4時間、約4時間〜約24時間、約4時間〜約18時間、約4時間〜約16時間、約4時間〜約14時間、約4時間〜約12時間、約4時間〜約10時間、約4時間〜約8時間、約4時間〜約6時間、約6時間〜約24時間、約6時間〜約18時間、約6時間〜約16時間、約6時間〜約14時間、約6時間〜約12時間、約6時間〜約10時間、約6時間〜約8時間、約8時間〜約24時間、約8時間〜約18時間、約8時間〜約16時間、約8時間〜約14時間、約8時間〜約12時間、約8時間〜約10時間、約10時間〜約24時間、約10時間〜約18時間、約10時間〜約16時間、約10時間〜約14時間、約10時間〜約12時間、約12時間〜約24時間、約12時間〜約18時間、約12時間〜約16時間、約12時間〜約14時間、約14時間〜約24時間、約14時間〜約18時間、約14時間〜約16時間、約16時間〜約24時間、約16時間〜約18時間、約18時間〜約24時間、約18時間〜約22時間、約18時間〜約20時間、約20時間〜約24時間、約20時間〜約22時間、または約22時間〜約24時間保持し得る。

該方法は、混合物を(例えば約室温に)冷却することをさらに含み得る。一実施形態において、混合物を約4〜約10時間にわたり冷却し得る。例えば、混合物を約4時間〜約9時間、約4時間〜約8時間、約4時間〜約7時間、約4時間〜約6時間、約4時間〜約5時間、約5時間〜約10時間、約5時間〜約9時間、約5時間〜約8時間、約5時間〜約7時間、約5時間〜約6時間、約6時間〜約10時間、約6時間〜約9時間、約6時間〜約8時間、約6時間〜約7時間、約7時間〜約10時間、約7時間〜約9時間、約7時間〜約8時間、約8時間〜約10時間、約8時間〜約9時間、または約9時間〜約10時間にわたり冷却し得る。

さらなる実施形態において、混合物の加熱は、不活性雰囲気(例えば、窒素、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドン、蒸気および酸素含有量が制御されている煙道ガス(flue gas)、またはそれらの組み合わせ)中で行われる。

粒子状吸着剤材料は、約1.0g/dL以下、約0.75g/dL以下、約0.50g/dL以下、または約0.25g/dL以下の保持力を有し得る。例えば、吸着剤は、約0.25g/dL〜約1.00g/dL、約0.25g/dL〜約0.75g/dL、約0.25g/dL〜約0.50g/dL、約0.50g/dL〜約1.00g/dL、約0.50g/dL〜約0.75g/dL、または約0.75g/dL〜約1.00g/dLの保持力を有し得る。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、微視的細孔の直径の少なくとも1つは約2nm〜約100nm未満であり、巨視的細孔の直径は100nm以上および100,000nm未満またはそれらの組み合わせである。

該方法は、混合物を押出成形または圧縮して、成形された構造体にすることをさらに含み得る。例えば、押出成形または圧縮された粒子状吸着剤材料は、外面を画定する本体および三次元低流動抵抗形状または形態を含み得る。低流動抵抗形状または形態は、例えば、吸着剤材料のために本明細書に記載される任意の形状または形態であり得る。例えば、三次元低流動抵抗形状または形態は、実質的に円筒形、実質的に卵形の柱、実質的に球、実質的に立方体、実質的に楕円柱、実質的に直方柱、ローブ形の柱、三次元渦巻形状、図1A〜図1Iに示される形状もしくは形態、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つであり得る。

吸着剤は、活性炭、モレキュラーシーブ、多孔質アルミナ、粘土、多孔質シリカ、ゼオライト、金属有機構造体、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つであり得る。

混合物は、結合剤(粘土、ケイ酸塩、もしくはそれらの組み合わせなど)および/またはフィラーをさらに含み得る。フィラーは、既知であるかまたは関連する技術分野において既知となる任意のフィラーであってもよい。

吸着剤は、約1mm〜約20mmの範囲内などの本明細書に記載される断面幅を有し得る。

粒子状吸着剤材料は、吸着剤の外面と流体連通している少なくとも1つの空洞またはチャネルを含み得る。粒子状吸着剤は、断面において中空形状を有していてもよい。吸着剤の各部分は、約3.0mm以下の厚さを有し得る。中空形状の外壁は、3mm以下(例えば、約0.1mm〜約1.0mm)の厚さを有し得る。中空形状は、外壁の間で延在する内壁を有し得、該内壁は例えば、約3.0mm以下(例えば、約0.1mm〜約1.0mm)の厚さを有し得る。

内壁は、中心部などの内部容積部から(例えば中空部分から)少なくとも2方向、少なくとも3方向、または少なくとも4方向で外壁へと外向きに延在している。

いくつかの実施形態において、吸着剤は、約1mm〜約20mm(例えば、約2mm〜約7mm)の長さを有する。

さらなる態様において、本開示は、本開示の方法によって製造された粒子状吸着剤材料を提供する。

試験方法 円筒形の直径対粒子状材料の平均粒径を測定するために規定の最小比10を考慮に入れ、規定の標準スクリーニング方法に従って測定される平均粒径を用いて、標準方法ASTM D2854−09(2014)(以後、「標準方法」)を使用して粒子状吸着剤の見掛け密度を決定することができる。

標準方法ASTM D5228−16を使用して、粒子状の顆粒吸着剤および/またはペレット化吸着剤を含有する吸着剤容積のブタン作用能力(BWC)を決定することができる。保持力(g/dL)は、容積ブタン活性(g/dL)[すなわち、重量ベースの飽和ブタン活性(g/100g)に見掛け密度(g/cc)を掛けたもの]とBWC(g/dL)との差として計算される。

巨視的細孔容積は、水銀圧入ポロシメトリー法ISO 15901−1:2016により測定される。実施例に使用した装置は、Micromeritics Autopore V(ジョージア州ノークロス)であった。使用した試料は約0.4gのサイズであり、オーブン中において105℃で少なくとも1時間前処理した。Washburnの方程式に使用した水銀の表面張力および接触角はそれぞれ485ダイン/cmおよび130°であった。

微視的細孔容積は、Micromeritics ASAP 2420(ジョージア州ノークロス)を使用して、窒素ガス吸着法ISO 15901−2:2006による窒素吸着ポロシメトリーによって測定される。試料調製手順は10μmHg未満の圧力まで脱気することであった。微視的細孔サイズのための細孔容積の決定は、0.1gの試料についての77K等温線の脱着分枝(desorption branch)からとした。窒素吸着等温線データをKelvinおよびHalseyの方程式によって分析して、Barrett、Joyner、およびHalenda(「BJH」)のモデルに従って、円筒形細孔の細孔サイズとともに細孔容積の分布を決定した。非理想性係数は0.0000620であった。密度変換係数は0.0015468であった。熱遷移剛体球(hard−sphere)の直径は3.860Åであった。分子断面積は0.162nm²であった。計算に用いた細孔径(D,Å)に関する凝縮層厚(Å)は、0.4977[ln(D)]²−0.6981ln(D)+2.5074であった。等温線の目標相対圧力は以下の通りであった:0.04、0.05、0.085、0.125、0.15、0.18、0.2、0.355、0.5、0.63、0.77、0.9、0.95、0.995、0.95、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.45、0.4、0.35、0.3、0.25、0.2、0.15、0.12、0.1、0.07、0.05、0.03、0.01。実点は、それぞれ5mmHgまたは5%の絶対または相対圧力許容差の範囲内で記録され、どちらもより厳密であった。平衡化中の連続した圧力読み取りの間の時間は10秒であった。

流動制限は、図4に示す装置を用いて、所与の1分間あたりの標準リットル(SLPM)で長さ30mmの濃密充填ベッドを横切る異なる成形吸着剤粒子についての圧力降下(Pa/cm)として測定された。特に、圧力降下(Pa/cm)は、10〜70SLPM(24〜165cm/秒)の空気流範囲について直径43mmのペレットベッドの中心で深さ30mmにわたって測定された。ベッドの深さに沿って中間点から測って+/−15mmにおいて穴が開けられた開口部を有する内径43mmの管に吸着剤を装入した。連続気泡フォームを使用して炭素ベッドを閉じ込めた。圧力パージのために圧縮した空気を開口部1を通して開口部2の大気へと装入し、開口部3および4を横切る圧力降下を測定した。真空パージのために開口部1を通して真空を引き、開口部3および4を横切る圧力降下を測定した。流動を10〜70SLPM(24〜165cm/秒)から調整し、圧力降下を各調整において測定した。

本開示の吸着剤粒子の強度を、標準ASTM 3802−79法の当該技術分野で許容可能な変形を使用して調べた。この方法は、米国特許第6,573,212号に摩耗硬度試験として詳述されており、その結果をペレット強度として報告している。米国特許第5,324,703号で述べられているように、この業界標準試験は典型的な最小許容強度55を有する。

粒子状吸着剤材料の製造.例示的な粒子状吸着剤材料は、以下に記載するように、Nuchar(登録商標)活性炭粉末、カオリン粘土、霞石閃長岩(粘土に添加される鉱物成分)、焼成カオリン(粘土)、メチルセルロース、ケイ酸ナトリウム、および中空ホウケイ酸ガラス微小球を混合することによって製造された。例示的な粒子状吸着剤材料(E−1〜E−6)および比較例(C−1〜C−14)の一般組成を表1および表2に示し、C−14は市販品である。特に、吸着剤は市販のHonda Civicエミッション制御キャニスターから得た。当業者は、配合物に対する多くの変形によって本開示の粒子状吸着剤材料が製造されることを理解するであろう。

粒子状吸着剤材料の成分を上記の量でミキサー中で混合した。乾燥成分を装置に装入し、次いでケイ酸塩および十分量の水を添加して押出成形可能なペーストを得た。多くの種類のミキサーを利用して、押出成形のための適切なレオロジーを有するペーストを得るために必要な成分の均一な分布および高剪断混合を達成することができる。当業者は、本開示の粒子状吸着剤材料を製造するために本開示の混合物に対して多くの種類の押出成形機が有効であろうことを理解するであろう。

押出ダイスは、中空ペレットを作り出すために材料の流動を方向付けるインサートを有する多孔プレートからなっていた。実施例の大半は、図1Cに示すように、成形された支持体を中央に有する円筒形チューブを使用したが、任意の多数の低流動制限形状が本開示により企図される。押出成形物の外径は5.0mmであり、外壁および支持体は0.75mmの壁厚を有していた。同様の公称外形寸法(すなわち、約4〜7mmの外径および約0.5〜1.0mm厚の壁)を有する、中空複合ローブ形状(図1Aを参照)、中空直方柱形状(図1Bを参照)、および中空三角柱形状(図1Gを参照)は、同様の試験結果を示した(データが示されている)。公称外径(すなわち、断面幅)の帰属付けに際して、図1A〜図1Iにおいて「d」:正方形断面の側面幅(図1B)、複合ローブ(図1A)、星形(図1D)、十字形または「X」形(図1E)、および三角形状(図1Fおよび1G)の断面図について注記されている幅、ならびに螺旋形のねじれたリボンについて注記されている幅(図1H1、図1H2に幅が示されている)として例が示されている。

押出成形物を回転カッターで約5mmまたは約10mmの目標長さに切断し、次いで対流式オーブン中に配置されたトレイ上で約110℃で一晩乾燥させた。しかしながら、強制空気ベルト乾燥機上、ロータリーキルン中、またはペレットを乾燥させるのに十分な空気流および低湿度を有する任意の炉を使用することによって、粒子を乾燥させてもよい。

次いで、乾燥した粒子/ペレットを、箱形炉、管状炉、またはロータリーキルン中で不活性窒素雰囲気下で焼成した。大部分の試料は、約1100℃まで約2.5℃/分のランプ速度を用い、最高温度で約3時間保持し、続いて約6〜8時間にわたり室温に冷却することによって調整した。様々な焼成条件が適切であると思われる。約10分間という速いランプ時間を調べ、保持時間(hold−time)を20分間という短い時間とした。900℃超の温度は良好なペレット強度を確実にするように思われるが、必須ではない。任意の不活性雰囲気(窒素、アルゴン、または蒸気および酸素含有量が制御される限り、場合によっては煙道ガスなど)を利用することができる。本発明者らは、窒素雰囲気を使用し、約970℃のロータリーキルン中で滞留時間(residence time)を30分間として良好な製品を首尾よく製造した。

吸着剤粒子の保持力の検査 成分の割合を変えることによって、約100nm以上の巨視的細孔の容積対約100nm未満の微視的細孔の容積の比が約47%〜約1333%の範囲である、ある範囲の多孔特性を有する例示的な粒子状吸着剤材料を調製した。データを図2および表3に見出すことができる。150%超の比を有する吸着剤粒子は、市販の比較例C−14などの150%未満の比を有する比較例と比べて、有意に低い保持力(例えば、実施例E−5では190%の比で0.48g/dL、および実施例E−3では241%の比で0.34g/dL)を有していたことは驚くべきことであり、予想外に観察された。保持力についてのこの利点は、65%〜150%の比における保持力が1g/dL超に漸近し、150%超の比における例が言及されている1.7g/dLの目標を超える、米国特許第9,174,195号によって教示される傾向とは著しく対照的である。

吸着剤粒子強度の検査 データを表3および図3に示す。図3に示されるように、150%超の約100nm以上の巨視的細孔の容積対100nm未満の微視的細孔の容積の比を有する吸着剤粒子が有意なペレット強度を有し、これは細孔比とは関係のないことが驚くべきことに発見された。対照的に、米国特許第9,174,195号は、上記の比が150%以上であるときに吸着剤材料の強度が急激に低下することを実証した(例えば、C−14参照)。

吸着剤粒子の圧力降下の検査 表4および図5は、粒子状材料の充填ベッド内における2点間の圧力降下に関して、代替の成形された吸着剤材料の流動制限特性を示す。本発明者らに明らかとなったことは、この特性が、形状の「中空度」に比べて、主な効果として公称外径寸法によって強く推進されたことである。したがって、当業者は、流動制限特性(対流要件)を調整するために、選択された形状の公称外径効果を理解するように努めるであろう。次いで、当業者は、吸着および脱着特性のための吸着質アクセスとバランスが取れた作用能力および強度に対する壁材料の所望の量を調整するために、中空セルサイズ、セル容積、および壁の薄さを調整するであろう。画定されたセルを有さない螺旋または渦巻形状の場合、流動制限のためのリボンの幅およびねじれのピッチ(pitch)、強度と吸着および脱着特性とのためのリボンの厚さ、ならびに作用能力のためのピッチおよび厚さについて調整が行われるであろう。

具体的な実施形態 一態様において、本開示は、蒸発エミッション制御に使用することができる粒子状吸着剤材料を提供する。該材料は、約100nm未満の直径を有する微視的細孔と、約100nm以上の直径を有する巨視的細孔とを有する吸着剤を含み、巨視的細孔の容積対微視的細孔の容積の比が約150%超であり、該微粒子状吸着剤材料が約1.0g/dL以下の保持力を有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤材料は、約0.75g/dL以下の保持力を有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤材料は、約0.25〜約1.00g/dLの保持力を有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤材料は、活性炭、カーボンチャコール、モレキュラーシーブ、多孔質ポリマー、多孔質アルミナ、粘土、多孔質シリカ、カオリン、ゼオライト、金属有機構造体、チタニア、セリア、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つである。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤材料は、約0.5cc/g以下(約225cc/L以下)のマイクロ細孔容積(例えば、BJHによって決定される)を有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤材料は、外面を画定する本体および三次元低流動抵抗形状または形態を含む。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、三次元低流動抵抗形状または形態は、実質的に円筒形、実質的に卵形の柱、実質的に球、実質的に立方体、実質的に楕円柱、実質的に直方柱、トリローブ形の柱(trilobe prism)、三次元渦巻形状、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つである。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤材料は、約1mm〜約20mmの断面幅を有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、断面幅は、約3mm〜約7mmである。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤材料は、断面において中空形状を有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤材料は、吸着剤の外面と流体連通している少なくとも1つの空洞を含む。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤材料の各部分は、約0.1mm〜約3.0mmの厚さを有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、中空形状の少なくとも1つの外壁は、約0.1mm〜約1.0mmの範囲の厚さを有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、中空形状は、外壁の間で延在し、かつ約0.1mm〜約1.0mmの範囲の厚さを有する、少なくとも1つの内壁を有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、内壁、外壁、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つの厚さは、約0.3mm〜約0.8mmである。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、内壁、外壁、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つの厚さは、約0.4mm〜約0.7mmである。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、内壁は、粒子状吸着剤材料の中空部分から(例えば、粒子状吸着剤材料の中心部から)少なくとも2方向で外壁へと外向きに延在している。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、内壁は、粒子状吸着剤材料の中空部分から(例えば、粒子状吸着剤材料の中心部から)少なくとも3方向で外壁へと外向きに延在している。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、内壁は、粒子状吸着剤材料の中空部分(例えば、粒子状吸着剤材料の中心)から少なくとも4方向で外壁へと外向きに延在している。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤材料は、約1mm〜約20mmの長さを有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、この長さは約2mm〜約15mmである。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、この長さは約3mm〜約8mmである。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、活性炭は、木材、木材粉塵、木粉、コットンリンター、泥炭、石炭、ココナッツ、褐炭、炭水化物、石油ピッチ、石油コークス、コールタールピッチ、果物の種、核果、木の実の殻、木の実の種、おがくず、ヤシ、野菜、合成ポリマー、天然ポリマー、リグノセルロース材料、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの材料に由来する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粘土は、ゼオライト粘土、ベントナイト粘土、モンモリロナイト粘土、イライト粘土、フレンチグリーン粘土、パスカライト粘土、レドモンド粘土、テラミン粘土、リビング粘土、フラーズアース粘土、オルマライト粘土、ビタライト粘土、レクトライト粘土、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つである。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤材料は、100℃の温度に加熱されたときに分解、可溶化、昇華、気化、もしくは溶融する細孔形成材料もしくは加工助剤、結合剤、フィラー、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つをさらに含む。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、細孔形成材料または加工助剤はセルロース誘導体である。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、細孔形成材料または加工助剤はメチルセルロースである。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、細孔形成材料または加工助剤は、約125℃〜約640℃の範囲の温度に加熱されたときに昇華、気化、化学分解、可溶化、または溶融する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、結合剤は粘土またはケイ酸塩材料である。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粘土は、ゼオライト粘土、ベントナイト粘土、モンモリロナイト粘土、イライト粘土、フレンチグリーン粘土、パスカライト粘土、レドモンド粘土、テラミン粘土、リビング粘土、フラーズアース粘土、オルマライト粘土、ビタライト粘土、レクトライト粘土、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つである。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤材料の充填ベッドは、46cm/秒の見掛けの直線空気流速度で40Pa/cm未満の圧力降下を有する。

さらなる態様において、本開示は、本開示の粒子状吸着剤を調製する方法を提供する。該方法は、約100nm未満の直径を有する微視的細孔を有する吸着剤と、100℃以上の温度に加熱されたときに昇華、気化、化学分解、可溶化、もしくは溶融する細孔形成材料または加工助剤と、を混合することと、混合物を約100℃〜約1200℃の範囲の温度に約0.25時間〜約24時間加熱することにより、コア材料が昇華、気化、化学分解、可溶化、または溶融されたときに約100nm以上の直径を有する巨視的細孔を形成することと、を含み、ここで、粒子状吸着剤は150%超である巨視的細孔の容積対微視的細孔の容積の比を有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、該方法は、混合物を押出成形または圧縮して、成形された構造体にすることをさらに含む。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、吸着剤は、活性炭、モレキュラーシーブ、多孔質アルミナ、粘土、多孔質シリカ、ゼオライト、金属有機構造体、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つである。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、混合物はさらに結合剤を含む。 本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、結合剤は、粘土、ケイ酸塩、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つである。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、混合物はフィラーをさらに含む。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤は、約1mm〜約20mmの範囲の断面幅を有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤は、外面を画定する本体および三次元低流動抵抗形状または形態を含む。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、三次元低流動抵抗形状または形態は、実質的に円筒形、実質的に卵形の柱、実質的に球、実質的に立方体、実質的に楕円柱、実質的に直方柱、ローブ形の柱、三次元螺旋もしくは渦巻形状、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つである。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤は、粒子状吸着剤の外面と流体連通している少なくとも1つの空洞またはチャネルを含む。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤は、断面において中空形状を有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤の各部分は、約0.1mm〜約3.0mmの厚さを有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、中空形状の外壁は、約0.1mm〜約1.0mmの範囲の厚さを有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、中空形状は、外壁の間で延在する少なくとも1つの内壁を有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、内壁は、約0.1mm〜約1.0mmの範囲の厚さを有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、内壁の少なくとも1つ、外壁の少なくとも1つ、またはそれらの組み合わせは、約0.1mm〜約0.8mmである。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、内壁は、中心部などの内部容積部から少なくとも2方向で外壁へと外向きに延在している。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、内壁は、中心部などの内部容積部から少なくとも3方向で外壁へと外向きに延在している。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、内壁は、中心部などの内部容積部から少なくとも4方向で外壁へと外向きに延在している。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤は、約1mm〜約20mmの長さを有する。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤の長さは、約2mm〜約8mmの範囲である。

本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、粒子状吸着剤は、約1.0g/dL以下の保持力を有する。

別の態様において、本開示は、本開示の方法(すなわち、本開示の粒子状吸着剤を調製する方法)によって製造された粒子状吸着剤材料を提供する。

本開示のいくつかの実施形態を本明細書で示し説明してきたが、そのような実施形態は例としてのみ提供されることが理解されよう。本開示の真意から逸脱することなく、当業者には多くの変形、変更、および置換が思い付くことであろう。むしろ、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的な均等物によって定義される本開示の範囲内に含まれる全ての修正、均等物、および代替物を包含するものである。したがって、本説明および添付の特許請求の範囲は、本開示の真意および範囲内に含まれる全てのそのような変形を包含することが意図されている。

本出願を通して引用された全ての参考文献、特許、係属中の特許出願および公開された特許の内容は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。

当業者は、ただの型どおりに決まった実験を用いて、本明細書に記載の開示の特定の実施形態に対する多くの均等物を認識し、または確かめることができるであろう。そのような等価物は、以下の特許請求の範囲によって包含されることを意図している。本明細書に記載される詳細な例および実施形態は、例示目的のためだけに例として与えられ、決して本開示を限定すると見なされるべきではないと理解されるものである。それらに照らした様々な修正または変更が、当業者に示唆されるであろうし、本出願の真意および範囲内に含まれ、添付の特許請求の範囲内にあると見なされる。例えば、成分の相対量を変化させて所望の効果を最適化してもよく、さらなる成分を添加してもよく、および/または同様の成分を記載された成分のうちの1つまたは複数の代わりに用いてもよい。本開示のシステム、方法、およびプロセスに関連するさらなる有利な特徴および機能性は、添付の特許請求の範囲から明らかであろう。さらに、当業者であれば、日常的であることを超えない実験を用いて、本明細書に記載される本開示の特定の実施形態に対する多くの均等物を認識し、確かめることができるであろう。そのような均等物は、添付の特許請求の範囲によって包含されることを意図している。