Настоящее изобретение относится к влагорегулирующей композиции для регулирования относительной влажности в желаемой закрытой среде, или для регулирования влагосодержания продукта, или для регулирования относительной влажности внутри упаковки.
Настоящее изобретение также относится к материалу-подложке, содержащему влагорегулирующую композицию.
Настоящее изобретение дополнительно относится к способу получения материала-подложки, обеспеченного влагорегулирующей композицией.
Многие продукты производятся или упаковываются с некоторым уровнем влагосодержания, но со временем они имеют склонность адсорбировать влагу из окружающей среды. Адсорбция влаги наносит вред свойствам продукта. Органолептические свойства, а также физические свойства продукта ухудшаются при увеличении влагосодержания продукта.
Многие продукты сохраняют свежесть или ощущение свежести при желаемом уровне влагосодержания. Многие продукты следует хранить при необходимых условиях относительной влажности для поддержания свежести.
Поэтому необходимо поддерживать влагосодержание продуктов на определенном уровне для сохранения качества продуктов до момента конечного использования продуктов.
Необходимо контролировать влагосодержание продуктов на протяжении транспортировки, распределения, срока хранения и срока использования продукта для оптимизации свойств продукта до момента конечного использования. Необходимо сохранить качество продукта, чтобы сохранить опыт потребителя и удовлетворение потребителя.
Например, для продукта, содержащегося в упаковке, желательно контролировать влагосодержание в продукте перед открытием, а также в течение использования и до тех пор, пока последняя единица продукта не останется в упаковке.
Для уменьшения адсорбции влаги и для достижения желаемого срока хранения было предложено много разных упаковочных решений, обеспеченных разными барьерными материалами для уменьшения адсорбции влажности.
С другой стороны, также необходимо избегать слишком сильного высыхания продукта в упаковке, которое также наносит вред свойствам продукта.
В первом аспекте настоящее изобретение относится к влагорегулирующей композиции, содержащей 20-60 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного металлоорганического каркасного соединения и 80-40 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного связующего материала.
Представлена влагорегулирующая композиция. Влагорегулирующая композиция по настоящему изобретению адсорбирует воду в заданном диапазоне относительной влажности.
Во втором аспекте настоящее изобретение относится к влагорегулирующему раствору, содержащему влагорегулирующую композицию, содержащую 20-60 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного металлоорганического каркасного соединения и 80-40 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного связующего материала, и такое количество растворителя, чтобы получить влагорегулирующий раствор, в котором по меньшей мере один металлоорганический каркас составляет от приблизительно 5 процентов до приблизительно 40 процентов от общего объема влагорегулирующего раствора.
Представлен влагорегулирующий раствор. Влагорегулирующий раствор по настоящему изобретению адсорбирует воду в заданном диапазоне относительной влажности.
В третьем аспекте настоящего изобретения представлен материал-подложка, содержащий материал-подложку или пластмассовый материал-подложку и влагорегулирующую композицию, содержащую 20-60 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного металлоорганического каркасного соединения и 80-40 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного связующего материала.
Материал-подложка позволяет поддерживать влагосодержание продукта, расположенного рядом с материалом-подложкой, в предварительно заданном диапазоне.
В соответствии с четвертым аспектом представлен способ получения материала-подложки, содержащего влагорегулирующую композицию, содержащую 20-60 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного металлоорганического каркасного соединения и 80-40 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного связующего материала, при этом способ включает следующие стадии: предоставление материала-подложки;
предоставление пропиточной ванны, содержащей
влагорегулирующий раствор с влагорегулирующей композицией, содержащей 20-60 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного металлоорганического каркасного соединения и 80-40 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного связующего материала, и растворитель;
погружение материала-подложки в пропиточную ванну до пропитки материала-подложки раствором пропиточной ванны и
высушивание материала-подложки с испарением растворителя из материала-подложки так, чтобы получить материал-подложку, содержащий по меньшей мере один металлоорганический каркас, характеризующийся влагосодержанием, которое было бы равновесным при температуре 23 градуса Цельсия и давлении в 1 атмосферу с воздушно-водяной смесью, характеризующейся относительной влажностью, составляющей от приблизительно 0 до 25 процентов, согласно соответствующей изотерме сорбции по меньшей мере одного металлоорганического каркаса.
В пятом аспекте настоящего изобретения представлен способ получения материала-подложки, содержащего влагорегулирующую композицию, содержащую 20-60 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного металлоорганического каркасного соединения и 80-40 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного связующего материала, при этом способ включает следующие стадии:
предоставление материала-подложки;
предоставление пропиточной ванны, содержащей влагорегулирующий раствор с влагорегулирующей композицией, содержащей 20-60 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного металлоорганического каркасного соединения и 80-40 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного связующего материала, и растворитель;
погружение материала-подложки в пропиточную ванну до пропитки материала-подложки раствором пропиточной ванны и
высушивание материала-подложки с испарением растворителя из материала-подложки так, чтобы получить материал-подложку, содержащий по меньшей мере один металлоорганический каркас, характеризующийся влагосодержанием, составляющим от приблизительно 0 процентов по весу до 25 процентов по весу в пересчете на вес по меньшей мере одного металлоорганического каркаса без воды.
Таким образом получают материал-подложку, подходящий для регулирования влагосодержания продукта или для регулирования относительной влажности закрытой среды.
Влагорегулирующая композиция, влагорегулирующий раствор и материал-подложка могут быть использованы для контроля влагосодержания продукта и для поддержания влагосодержания продукта в пределах заданного диапазона. Следовательно, можно сохранить качество продукта.
Влагорегулирующая композиция позволяет поддерживать относительную влажность в закрытой среде, например, в упаковке, в пределах предварительно заданного диапазона.
Влагорегулирующая композиция и влагорегулирующий раствор могут быть использованы для поддержания относительной влажности в упаковке, в пределах заданного диапазона. Таким образом, можно поддерживать влагосодержание в продукте, упакованном в упаковке, в пределах желаемого диапазона. Следовательно, можно сохранить качество продукта.
С некоторыми продуктами покупатели получают неприятный опыт либо если содержание воды в продуктах превышает определенный уровень, либо также, если влагосодержание слишком низкое. Благодаря влагорегулирующей композиции по настоящему изобретению возможно поддерживать влагосодержание продукта в пределах предварительно заданного диапазона, таким образом оптимизируя органолептические свойства продукта и опыт для потребителя продукта.
Путем правильного выбора процента по весу по меньшей мере одного металлоорганического каркаса, процента по весу по меньшей мере одного связующего во влагорегулирующей композиции можно регулировать влагосодержание материала-подложки или влагосодержания продукта в пределах желаемого диапазона.
Путем правильного выбора типа по меньшей мере одного металлоорганического каркаса, типа по меньшей мере одного связующего или обоих во влагорегулирующей композиции можно регулировать влагосодержание продукта, расположенного рядом с материалом-подложкой, в пределах желаемого диапазона.
Таким образом, удается избежать нежелательного увеличения влагосодержания в продукте свыше желаемого диапазона.
Напротив, таким образом, удается избежать нежелательного уменьшения влагосодержания продукта ниже желаемого диапазона.
Таким образом, удается избежать ухудшения свойств продукта, и качество продукта сохраняется.
Подобным образом, путем правильного выбора типа или процента по весу металлоорганического каркаса или типа или процента по весу по меньшей мере одного связующего во влагорегулирующей композиции можно корректировать относительную влажность в упаковке в пределах желаемого диапазона.
Таким образом, можно получить упаковки, сконфигурированные для поддержания относительной влажности внутри упаковок в пределах предварительно заданного диапазона. Полученные упаковки сконфигурированы для поддержания влагосодержания в продукте, упакованном в упаковки, в пределах предварительно заданного диапазона.
Влагорегулирующая композиция адсорбирует воду в заданном диапазоне относительной влажности, указанном далее как диапазон адсорбции. Другими словами, влагорегулирующая композиция адсорбирует воду в заданном диапазоне относительной влажности, составляющем от приблизительно минимального порогового значения относительной влажности до приблизительно максимального порогового значения относительной влажности.
Диапазон относительной влажности, в котором влагорегулирующая композиция адсорбирует воду, зависит от используемых металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов и/или от используемых связующего или связующих во влагорегулирующей композиции.
Влагорегулирующая композиция адсорбирует только ограниченное количество воды ниже минимального порогового значения относительной влажности. Влагорегулирующая композиция адсорбирует только ограниченное количество воды выше максимального порогового значения относительной влажности.
Влагорегулирующая композиция адсорбирует значительное количество воды в диапазоне адсорбции, т.е. в диапазоне относительной влажности от минимального порогового значения относительной влажности до максимального порогового значения относительной влажности. Путем выбора металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов, типа связующего или связующих регулируют минимальное пороговое значение относительной влажности и максимальное пороговое значение относительной влажности и, таким образом, регулируют значения относительной влажности диапазона адсорбции.
Таким образом, можно регулировать влагосодержание продукта.
Путем выбора металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов, типа связующего или связующих можно получить влагорегулирующую композицию, настроенную на адсорбцию определенного количества воды и в пределах определенного минимального порогового значения относительной влажности и максимального порогового значения относительной влажности.
Следовательно, путем выбора металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов, типа связующего или связующих и с применением желаемого отношения по меньшей мере одного металлоорганического каркаса и по меньшей мере одного связующего, можно получить влагорегулирующую композицию, характеризующуюся S-образной формой в изотерме сорбции, которая отвечает желаемому диапазону относительной влажности, где влагорегулирующая композиция по сути абсорбирует воду.
Путем выбора металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов и типа связующего или связующих корректируют диапазон относительной влажности, в котором влагорегулирующая композиция по сути абсорбирует воду.
Таким образом, путем выбора металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов, типа связующего или связующих регулируют влагосодержание материала-подложки, содержащего влагорегулирующую композицию, или относительную влажность внутри упаковки, содержащей влагорегулирующую композицию, или влагосодержание продукта, упакованного в упаковку, содержащую влагорегулирующую композицию.
Можно контролировать влагосодержание продукта в упаковке перед открытием, а также во время использования и до тех пор, пока в упаковке не остается последняя единица продукта. Можно контролировать влагосодержание продукта даже при различных условиях относительной влажности окружающей среды.
Также можно избежать слишком сильного высыхания продукта в упаковке, а также слишком сильного увлажнения продукта в упаковке.
Путем выбора металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов и связующего или связующих можно получить влагорегулирующую композицию, подходящую для конкретного продукта, поддерживая влагосодержание продукта на уровне, желаемом для такого продукта.
В диапазоне адсорбции влагорегулирующая композиция адсорбирует воду с эффективностью, зависящей от используемых металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов и от используемых связующего или связующих.
В диапазоне адсорбции количество воды, адсорбируемой влагорегулирующей композицией, зависит от используемых металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов и от используемых связующего или связующих.
При заданной температуре адсорбционное поведение соединения представлено кривой, указанной как изотерма сорбции, показывающей изменение процента адсорбированной / десорбированной воды относительно процента равновесной относительной влажности. Изотерму сорбции получают при определенных температуре и давлении и указывает процент воды, адсорбированной влагорегулирующей композицией, как функцию равновесной относительной влажности в процентах.
Изотерма сорбции влагорегулирующей композиции имеет сигмоидальную траекторию, т.е. кривую, напоминающую форму «S».
Изотерма сорбции влагорегулирующей композиции содержит первую часть, проходящую от нулевой относительной влажности до минимального порогового значения относительной влажности. В первой части влагорегулирующая композиция адсорбирует малые количества воды, и количество адсорбированной воды постепенно увеличивается в зависимости от относительной влажности. Количество адсорбированной воды зависит от металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов и от используемых связующего или связующих во влагорегулирующей композиции. Значение минимального порогового значения относительной влажности зависит от металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов и от используемых связующего или связующих во влагорегулирующей композиции.
Изотерма сорбции влагорегулирующей композиции содержит вторую часть, проходящую от максимальной пороговой относительной влажности до приблизительно ста процентов относительной влажности. Во второй части влагорегулирующая композиция адсорбирует малые количества воды, и количество адсорбированной воды постепенно увеличивается в зависимости от относительной влажности. Количество адсорбированной воды зависит от металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов и от используемых связующего или связующих во влагорегулирующей композиции. Значение максимального порогового значения относительной влажности зависит от металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов и от используемых связующего или связующих во влагорегулирующей композиции.
Изотерма сорбции влагорегулирующей композиции дополнительно содержит адсорбционную часть, проходящую от минимального порогового значения относительной влажности до максимального порогового значения относительной влажности. В адсорбционной части влагорегулирующая композиция адсорбирует большие количества воды по отношению к первой части или ко второй части. В адсорбционной части количество адсорбированной воды сильно увеличивается в зависимости от относительной влажности. Количество адсорбированной воды зависит от металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов и от используемых связующего или связующих во влагорегулирующей композиции.
Минимальное пороговое значение относительной влажности может составлять от приблизительно 15 до 45 процентов при температуре приблизительно 23 градуса Цельсия и при давлении в 1 атмосферу. Минимальное пороговое значение относительной влажности может предпочтительно составлять от приблизительно 20 до 40 процентов при температуре приблизительно 23 градуса Цельсия и при давлении в 1 атмосферу.
Максимальное пороговое значение относительной влажности может составлять от 25 до 70 процентов при температуре приблизительно 23 градуса Цельсия и при давлении в 1 атмосферу. Максимальное пороговое значение относительной влажности может предпочтительно составлять от 30 до 55 процентов при температуре приблизительно 23 градуса Цельсия и при давлении в 1 атмосферу.
Вода, адсорбируемая в адсорбционной части, может составлять, например, от приблизительно 5 до приблизительно 105 процентов, что выражается как соотношение по отношению к весу металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов: граммы воды/граммы металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов.
Металлоорганические каркасы представляют собой соединения, очень эффективно адсорбирующие воду.
По меньшей мере один металлоорганический каркас может представлять собой фумарат алюминия (C12H6Al2O12).
По меньшей мере один металлоорганический каркас может быть выбран из группы металлоорганических каркасов на основе терефталата хрома MIL-101 (Cr), содержащих тримерные октаэдрические кластеры хрома(III), которые взаимосвязаны посредством 1,4-бензолдикарбоксилатов и характеризуются эмпирической формулой [Cr3(О)X(bdc)3(H2O)2], где bdc представляет собой бензол-1,4-дикарбоксилат, и X представляет собой ОН или F. В одном варианте металлоорганические каркасы MIL-101 (Cr) имеют общую формулу (Cr3O(OH)(H2O)2(bdc)3.
По меньшей мере один металлоорганический каркас может быть выбран из группы функционализированных металлоорганических каркасов на основе терефталата хрома MIL-101 (Cr)-Х, где X обозначает электроноакцепторную (NO2, SO3H или Cl) или электронодонорную (NH2 или СН3) группу.
По меньшей мере один металлоорганический каркас может быть выбран в группе амино-функционализированных металлоорганических каркасов на основе терефталата хрома MIL-101 (Cr)-NO2.
По меньшей мере один металлоорганический каркас может быть выбран в группе группы металлоорганических каркасов на основе терефталата железа MIL-101(Fe).
По меньшей мере один металлоорганический каркас может быть выбран в группе металлоорганических каркасов на основе хрома с соответствующей soc-топологией Cr-soc-металлоорганический каркас-1 с химической формулой [Cr3(μ3-O) (H2O)2(ТСРТ)1,5Cl], где ТСРТ представляет собой тетратопный 3, 3ʺ, 5, 5ʺ-тетракис(4-карбоксифенил)-п-терфенильный лиганд.
По меньшей мере один металлоорганический каркас может быть выбран в группе изоструктурных Zr(IV)-MOF с MOF с редкими низкосимметричными 9-связными кластерами Zr6, обозначенные Zr(IV)-MOF BUT-46F, BUT-46A, BUT-46W и BUT-46B), предпочтительно Zr(IV)-MOF BUT-46A.
По меньшей мере один металлоорганический каркас может быть выбран в группе гибридных микропористых высокосвязанных металлоорганических каркасов Y-shp-MOF-5 на основе редкоземельных элементов, где «shp» обозначает прямоугольную шестиугольную призму.
Влагорегулирующая композиция может содержать множество металлоорганических каркасных соединений, выбранных из любой из групп, указанных выше.
Влагорегулирующая композиция или влагорегулирующий раствор может содержать фумарат алюминия и Mil-101 (Cr).
Влагорегулирующая композиция или влагорегулирующий раствор может содержать фумарат алюминия и Mil-101 (Fe).
Влагорегулирующая композиция или влагорегулирующий раствор может содержать приблизительно 50 процентов по весу фумарата алюминия и приблизительно 50 процентов по весу Mil-101 (Fe) в пересчете на общий вес металлоорганических каркасных соединений.
Необходимо понимать, что во влагорегулирующей композиции или во влагорегулирующем растворе может быть использован любой другой возможный металлоорганический каркас.
Путем выбора соответствующего металлоорганического каркаса или соответствующих металлоорганических каркасов можно адсорбировать воду в желаемом диапазоне адсорбции и поддерживать влагосодержание на желаемом уровне.
По меньшей мере одно связующее представляет собой водорастворимый носитель для улучшения растворимости по меньшей мере одного металлоорганического каркаса.
Предоставление связующего позволяет улучшить адсорбционное действие. Кроме того, присутствие связующего увеличивает связывание влагорегулирующей композиции с желаемым материалом-подложкой.
Связующее улучшает сцепление по меньшей мере одного металлоорганического каркаса на материале-подложке или на упаковочном материале. Связующее позволяет воде достигать по меньшей мере одного металлоорганического каркаса, чтобы усиливать адсорбцию воды из по меньшей мере одного металлоорганического каркаса. Связующее также позволяет избежать ухудшения адсорбционной способности по меньшей мере одного металлоорганического каркаса.
По меньшей мере одно связующее влагорегулирующей композиции или влагорегулирующего раствора может быть выбрано из группы, включающей крахмал ((С6Н10О5)n-(H2O)), карбоксиметилцеллюлозу (CMC, C6H7O2(ОН)2CH2COONa), альгиновые кислоты ((C6H8O6)n), альгинаты, сополимеры полиакриловой кислоты ((C3H4O2)n), сополимеры метакриловой кислоты (C4H6O2), полимеры и/или сополимеры малеиновой кислоты (HO2CCH=CHCO2H), полиаспарагиновую кислоту ((C4H5NO3)n), гидроксиэтилцеллюлозу (C29H52O21), гидроксипропилцеллюлозу (C36H70O19), поливиниловый спирт ((C2H4O)х), сополимер поливинилового спирта и этилена (EVOH, C4H8O), сополимер поливинилового спирта и винилацетата, полиэтиленоксид ((-CH2CH2O-)n), сополимер полиэтиленоксида и пропиленоксида.
Влагорегулирующая композиция или влагорегулирующий раствор могут содержать множество связующих, например, комбинацию соединений, указанных выше.
Наличие связующего позволяет улучшать применение по меньшей мере металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов к материалу-подложке.
По меньшей мере одно связующее может быть водорастворимым носителем для улучшения растворимости по меньшей мере одного металлоорганического каркаса.
По меньшей мере одно связующее влагорегулирующей композиции или влагорегулирующего раствора может представлять собой картофельный крахмал.
Необходимо понимать, что во влагорегулирующей композиции или во влагорегулирующей растворе может быть использовано любое другое возможное связующее.
Влагорегулирующая композиция может содержать фумарат алюминия и картофельный крахмал.
Влагорегулирующая композиция может содержать MIL-101 (Cr) и картофельный крахмал.
Количество растворителя во влагорегулирующей растворе регулировали с целью разбавления влагорегулирующей композиции для возможности смешивания и диспергирования по меньшей мере одного металлоорганического каркаса и по меньшей мере одного связующего.
Количество растворителя во влагорегулирующей растворе регулировали с целью получения раствора, характеризующегося вязкостью в диапазоне, подходящем для нанесения влагорегулирующего раствора путем покрытия или пропитки материала-подложки.
Влагорегулирующий раствор может содержать воду в качестве растворителя, который растворяет влагорегулирующую композицию во влагорегулирующей растворе.
Во влагорегулирующей растворе по настоящему изобретению также могут быть использованы различные растворители.
Растворитель совместим с по меньшей мере одним связующим и по меньшей мере одним металлоорганический каркасом таким образом, чтобы эффективно растворять по меньшей мере одно связующее и по меньшей мере один металлоорганический каркас.
В некоторых вариантах влагорегулирующий раствор содержит несколько растворителей для растворения по меньшей мере одного связующего и по меньшей мере одного металлоорганического каркаса.
Влагорегулирующий раствор преимущественно включает от приблизительно 5 процентов до приблизительно 35 процентов от общего объема влагорегулирующего раствора по меньшей мере одного металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов.
Во влагорегулирующем растворе по меньшей мере один металлоорганический каркас может составлять от приблизительно 10 процентов до приблизительно 30 процентов от общего объема влагорегулирующего раствора.
Во влагорегулирующем растворе по меньшей мере один металлоорганический каркас может составлять от приблизительно 15 процентов до приблизительно 25 процентов от общего объема влагорегулирующего раствора.
В одном варианте влагорегулирующий раствор содержит воду в качестве растворителя и от приблизительно 20 до 40 процентов от общего объема влагорегулирующего раствора с фумаратом алюминия в качестве металлоорганического каркаса. Предпочтительно влагорегулирующий раствор содержит от приблизительно 25 процентов до приблизительно 35 процентов от общего объема влагорегулирующего раствора фумарата алюминия; наиболее предпочтительно приблизительно 32 процента от общего объема влагорегулирующего раствора с фумаратом алюминия.
Материал-подложка может быть использован для обертывания продукта, поддерживая влагосодержание продукта в пределах предварительно заданного диапазона.
Материал-подложка может быть использован для получения упаковок, что позволяет поддерживать относительную влажность в упаковке и влагосодержание продукта, упакованного в упаковках, в пределах предварительно заданного диапазона. Материал-подложка может быть использован для получения любой части упаковки. Материал-подложка по настоящему изобретению может быть использован для получения разных типов упаковок.
Материал-подложка может представлять собой упаковочный материал, используемый для получения упаковки желаемого продукта.
Материал-подложка может быть использован для получения упаковки для табакосодержащего продукта.
Материал-подложка может быть использован для получения упаковки для табакосодержащего продукта с нагревом без сжигания.
Материал-подложка может предусматривать материал на основе волокон.
Материал-подложка может предусматривать пластмассовый материал.
Материал-подложка может быть выбран из группы, включающей бумагу, картон, текстиль, ткани, нетканые материалы, полимеры, полимерные пеноматериалы и полимерные пленки.
Тип материала-подложки может быть выбран в зависимости от получаемой упаковки.
Необходимо понимать, что могут быть использованы другие типы материалов-подложек, содержащих влагорегулирующую композицию.
Материал-подложка может представлять собой бумагу с диапазоном граммажа от приблизительно 20 до приблизительно 200 грамм на квадратный метр.
Материал-подложка может представлять собой картон с граммажом от приблизительно 180 до приблизительно 300 грамм на квадратный метр.
Материал-подложка может содержать количество влагорегулирующей композиции, составляющей от приблизительно 20 до 300 грамм на квадратный метр.
Материал-подложка может представлять собой вспененный материал-подложку. Вспененный материал-подложка может быть изготовлен из биополимеров, таких как, например, крахмал, белок, целлюлоза.
Для изготовления вспененного материала-подложки к материалу-подложке добавляют влагорегулирующую композицию и дополнительно по меньшей мере один модификатор. Например, волокна древесной массы, крахмальные пластификаторы, такие как, например, глицерин, вода могут быть добавлены к материалу-подложке в качестве модификаторов.
Затем осуществляют паровое вспенивание для обеспечения образования вспененного материала-подложки.
После этого выполняют горячее прессование в пресс-форме или экструзию с паром для получения вспененного материала в желаемой форме.
Получают вспененный материал-подложку, характеризующийся плотностью в диапазоне от приблизительно 10000 до приблизительно 900000 грамм на кубический метр.
Материал-подложка может включать количество металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов, составляющее от приблизительно 0,30 грамма (±20%) до приблизительно 5,00 грамм (±20%).
Материал-подложка может включать количество металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов, составляющее от приблизительно 0,50 грамма (±20%) до приблизительно 2,50 грамм (±20%).
Материал-подложка может включать количество металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов, составляющее от приблизительно 0,75 грамма (±20%) до приблизительно 1,50 грамм (±20%).
В варианте осуществления материал-подложка включает по меньшей мере 1,00 грамм (±20%) металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов.
Количество металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов зависит от продукта, завернутого или изготовленного из материала-подложки, и от количества продукта в полученной упаковке.
Преимущественно материал-подложка включает такое количество по меньшей мере одного металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов, чтобы в упаковке, полученной с помощью материала-подложки, соотношение веса по меньшей мере одного металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов и продукта, упакованного в упаковке, составляло от 1:6 до 1:2.
Преимущественно материал-подложка включает такое количество по меньшей мере одного металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов, чтобы в упаковке, полученной с помощью материала-подложки, вес по меньшей мере металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов составлял от приблизительно 10 процентов до приблизительно 50 процентов по весу продукта, упакованного в упаковке.
Материал-подложка может содержать приблизительно 1,00 грамма (±2 0%) фумарата алюминия.
Материал-подложка может содержать приблизительно 1,00 грамма (±20%) MIL-101 (Cr).
Материал-подложка может содержать приблизительно 1,00 грамма (±20%) MIL-101 (Fe).
Материал-подложка может содержать приблизительно 0,50 грамма (±20%) MIL-101 (Cr) и приблизительно 0,50 грамма (±20%) фумарата алюминия.
Эти количества влагорегулирующей композиции в подложке позволяют поддерживать относительную влажность в предварительно заданном диапазоне относительной влажности, например, в случае пачек сигарет и в случае упаковок табачных продуктов с нагревом без сжигания. Эти количества влагорегулирующей композиции позволяют эффективно адсорбировать воду.
Материал-подложка включает влагорегулирующую композицию с относительным соотношением веса металлоорганического каркаса:связующего, составляющим от 1:4 до 3:2.
Эти соотношения позволяют эффективно адсорбировать воду и эффективно поддерживать относительную влажность в желаемом диапазоне.
Материал-подложка может быть пропитан влагорегулирующей композицией. Может быть использован процесс влажной пропитки или процесс сухой пропитки.
Для нанесения влагорегулирующей композиции на материал-подложку процесс сухой пропитки, основанный на использовании переменного электрического поля для зарядки частиц порошка по меньшей мере одного металлоорганического каркаса, позволяет осаждать по меньшей мере один металлоорганический каркас на все виды пористых материалов-подложек, включая нетканые материалы, ткани, разновидности бумаги и пеноматериалы.
Способ сухой пропитки позволяет пропитывать материал-подложку влагорегулирующей композицией в виде порошка.
Сухая пропитка может быть исполнена, например, с помощью переменных электрических полей высокой интенсивности. Может быть использован любой другой способ сухой пропитки, известный в данной области техники и подходящий для используемого материала-подложки.
Также может быть использован любой способ влажной пропитки, известный в данной области техники и подходящий для используемого материала-подложки.
Пропитка материала-подложки влагорегулирующей композицией позволяет распределить влагорегулирующую композицию по всей толщине материала-подложки.
Материал-подложка может содержать слой покрытия, содержащий влагорегулирующую композицию.
Материал-подложка может содержать множество слоев покрытия, содержащих влагорегулирующую композицию.
Слой покрытия может быть образован влагорегулирующей композицией.
Материал-подложка может быть покрыт влагорегулирующей композицией, образующей слой покрытия на материале-подложке. Слой покрытия может быть образован любым способом и устройством, известными в данной области техники, например, любым способом покрытия поверхности.
Таким образом одна поверхность материала-подложки очень эффективно адсорбирует воду.
Материал-подложка может быть обеспечен двумя разными слоями покрытия, содержащими влагорегулирующую композицию, обеспеченными на противоположной стороне материала-подложки, так что материал-подложка находится между двумя слоями покрытия.
Материал-подложка может содержать по меньшей мере один слой влагорегулирующей композиции, толщина которого составляет от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 80 микрометров, предпочтительно от приблизительно 15 микрометров до 70 микрометров, более предпочтительно от приблизительно 20 микрометров до приблизительно 60 микрометров.
Материал-подложка может быть упаковочным материалом, используемым в качестве упаковочного элемента в упаковке.
Таким образом, нет необходимости изменять аспект или конструкцию упаковки для получения упаковки, регулирующей влагосодержание в упакованном в нее продукте.
Упаковка может содержать по меньшей мере один упаковочный элемент, изготовленный из материала-подложки, содержащего влагорегулирующую композицию.
Упаковка может содержать множество упаковочных элементов, изготовленных из материала-подложки, содержащего влагорегулирующую композицию.
Кроме того, в упаковку может быть добавлен материал-подложка, содержащий влагорегулирующую композицию, например, вставлен в упаковку.
Упаковка содержит предпочтительно металлоорганический каркас или металлоорганические каркасы в количестве, составляющем от приблизительно 0,30 до приблизительно 5,00 грамма. Упаковка более предпочтительно содержит металлоорганический каркас или металлоорганические каркасы в количестве, составляющем от приблизительно 0,50 до приблизительно 2,50 грамма. Упаковка может содержит металлоорганический каркас или металлоорганические каркасы в количестве, составляющем от приблизительно 0,75 до приблизительно 1,50 грамма.
Преимущественно упаковка включает такое количество металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов, что соотношение веса по меньшей мере одного металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов и продукта, упакованного в упаковке, составляет от 1:6 до 1:2.
Преимущественно упаковка включает такое количество металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов, что количество по меньшей мере металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов составляет от приблизительно 10 процентов до приблизительно 50 процентов по весу продукта, упакованного в упаковке.
Упаковка может содержать приблизительно 1,00 грамма (±20%) фумарата алюминия.
Упаковка может содержать приблизительно 1,00 грамма (±20%) MIL-101 (Cr).
Упаковка может содержать приблизительно 1,00 грамма (±20%) MIL-101 (Fe).
Упаковка может содержать приблизительно 0,50 грамма MIL-101 (Cr) и приблизительно 0,50 грамма (±20%) фумарата алюминия.
Упаковка может представлять собой упаковку, содержащую табако- или никотиносодержащий продукт.
Продукт, для которого влагосодержание регулируется, может быть любым видом продукта, для которого желательно поддерживать уровень влагосодержания в пределах предварительно заданного диапазона. Продукт, для которого влагосодержание регулируется, может быть любым видом продукта, для которого уровень влагосодержания важен для свойств продукта.
Преимущественно продукт представляет собой продукт с желательным уровнем влагосодержания, составляющим от приблизительно 1 процента до приблизительно 15 процентов, предпочтительно от приблизительно 1,5 процента до 10 процентов по весу.
Продукт может представлять собой продукт «с нагревом без сжигания», или сигарету, или табакосодержащий продукт любого типа.
Пропиточная ванна содержит влагорегулирующую композицию, содержащую 20-60 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного металлоорганического каркасного соединения и 80-40 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного связующего материала, и растворитель. Пропиточная ванна может дополнительно содержать воду в качестве растворяющего вещества.
Путем погружения материала-подложки в пропиточную ванну материал-подложку пропитывают раствором пропиточной ванны. Благодаря композиции пропиточной ванны после высушивания можно получить материал-подложку, содержащий от приблизительно 30 грамм на квадратный метр до приблизительно 300 грамм на квадратный метр по меньшей мере одного металлоорганического каркаса.
Материал-подложка может быть погружен в раствор пропиточной ванны до насыщения материала-подложки в пропиточной ванне.
После погружения материала-подложки в раствор пропиточной ванны способ может предусматривать подачу материала-подложки, пропитанного раствором пропиточной ванны, на дозирующие валки для удаления избыточного раствора из материала-подложки, а затем высушивание материала-подложки.
На стадии высушивания материал-подложка может быть высушен с получением материала-подложки, содержащего по меньшей мере один металлоорганический каркас, характеризующийся влагосодержанием, которое было бы равновесным при температуре 23 градуса Цельсия и давлении в 1 атмосферу с воздушно-водяной смесью, характеризующейся относительной влажностью, составляющей от приблизительно 0 до 20 процентов, согласно соответствующей изотерме сорбции по меньшей мере одного металлоорганического каркаса.
На стадии высушивания материал-подложка может быть высушен с получением материала-подложки, содержащего по меньшей мере один металлоорганический каркас, характеризующийся влагосодержанием, которое было бы равновесным при температуре 23 градуса Цельсия и давлении в 1 атмосферу с воздушно-водяной смесью, характеризующейся относительной влажностью, составляющей от приблизительно 0 до 10 процентов, согласно соответствующей изотерме сорбции по меньшей мере одного металлоорганического каркаса.
На стадии высушивания материал-подложка может быть высушен с получением материала-подложки, содержащего по меньшей мере один металлоорганический каркас, характеризующийся влагосодержанием, которое было бы равновесным при температуре 23 градуса Цельсия и давлении в 1 атмосферу с воздушно-водяной смесью, характеризующейся относительной влажностью, составляющей от приблизительно 0 до 5 процентов, согласно соответствующей изотерме сорбции по меньшей мере одного металлоорганического каркаса.
Материал-подложку высушивают так, чтобы получить материал-подложку с влагосодержанием, которое было бы равновесным при температуре 23 градуса Цельсия и давлении в 1 атмосферу с воздушно-водяной смесью, имеющей относительную влажность, которая ниже, чем минимальное пороговое значение относительной влажности в изотерме сорбции по меньшей мере одного металлоорганического каркаса.
На стадии высушивания материал-подложку высушивают для испарения растворителя из материала-подложки с получением материала-подложки, содержащего по меньшей мере один металлоорганический каркас, характеризующийся влагосодержанием, составляющим от приблизительно 0 процентов по весу до 20 процентов по весу в пересчете на вес по меньшей мере одного металлоорганического каркаса без воды.
На стадии высушивания материал-подложку высушивают для испарения растворителя из материала-подложки с получением материала-подложки, содержащего по меньшей мере один металлоорганический каркас, характеризующийся влагосодержанием, составляющим от приблизительно 0 процентов по весу до 10 процентов по весу в пересчете на вес по меньшей мере одного металлоорганического каркаса без воды.
На стадии высушивания материал-подложку высушивают для испарения растворителя из материала-подложки с получением материала-подложки, содержащего по меньшей мере один металлоорганический каркас, характеризующийся влагосодержанием, составляющим от приблизительно 0 процентов по весу до 5 процентов по весу в пересчете на вес по меньшей мере одного металлоорганического каркаса без воды.
Материал-подложка может представлять собой полотно материала, которое непрерывно подается в пропиточную ванну.
Материал-подложка может представлять собой лист материала, который подается в пропиточную ванну.
Изготовление материала-подложки, содержащего влагорегулирующую композицию, может быть выполнено также другими способами, известными в данной области техники.
Материал-подложка, содержащий влагорегулирующую композицию, может быть получен с помощью любой доступной технологии, известной в данной области техники.
Адсорбция обозначает связывание атомов, ионов или молекул из газа, жидкости или растворенного твердого вещества с поверхностью. Этот процесс создает пленку адсорбата на поверхности адсорбента. Абсорбция обозначает процесс, при котором текучая среда (абсорбат) соответственно растворяется жидкостью или проникает в твердое вещество (абсорбент). Термин сорбция охватывает оба процесса.
В данном описании термин адсорбция используется для обозначения процесса как «адсорбции», так и «абсорбции». Аналогично термин «адсорбирующий» используется здесь для обозначения как «адсорбирующего», так и «абсорбирующего» процесса.
В настоящем описании определение «изотерма адсорбции» обозначает «изотерму сорбции влаги», т.е. взаимосвязь между содержанием воды в материале при равновесии и равновесной относительной влажностью. Для каждого значения относительной влажности изотерма адсорбции указывает соответствующее значение содержания воды при установленной постоянной температуре.
Относительная влажность представляет собой соотношение парциального давления водяного пара и равновесного давления пара воды при установленной температуре, и она обычно выражается в процентах. Относительная влажность зависит от температуры и давления системы. Здесь относительная влажность измеряется при температуре приблизительно 23 градуса Цельсия и при атмосферном давлении, например, в 1 атмосферу. Относительная влажность (RH) воздушно-водяной смеси определяется как соотношение парциального давления водяного пара (pH2O) в смеси и равновесного давления пара воды (р*H2O) над плоской поверхностью чистой воды при установленной температуре: RH=pH2O/p* H2O.
В настоящем описании это определено как «содержание воды» или «влагосодержание» количества воды, содержащейся в материале. Влагосодержание выражается как соотношение, которое может находиться в диапазоне от 0 (полностью сухой) до значения пористости материалов при насыщении. Оно может быть установлено в пересчете на объем или массу (вес). В настоящем описании оно указано в пересчете на массу, т.е. влагосодержание представляет собой отношение массы воды, содержащейся внутри материала, к массе самого материала без воды.
Металлоорганические каркасы (MOF) представляют собой класс соединений, состоящих из ионов или кластеров металла, координированных с органическими лигандами с образованием одно-, двух- или трехмерных структур, содержащих потенциальные пустоты. Металлоорганические каркасы (MOF) обеспечены порами, имеющими размер менее 2 нанометров, и они имеют кристаллическую природу и очень стабильны. Металлоорганические каркасы представляют собой легкие и пористые материалы с превосходной площадью поверхности.
Определение «металлоорганический каркас без воды» обозначает металлоорганический каркас в сухом состоянии, не содержащий воды.
«Связующее» в данном документе обозначает любое соединение, которое может быть связано с металлоорганический каркасом или металлоорганическими каркасами и с возможным материалом-подложкой.
Как используется в данном документе, термин «модификатор» обозначает любую добавку, которая может быть добавлена к влагорегулирующей композиции или раствору для улучшения свойств, например, растворимости по меньшей мере одного металлоорганического каркаса, растворимости связующего, химической связи между металлоорганический каркасом и связующим, прилипания к материалу-подложке и т.п.
Как используется в данном документе, термин «материал-подложка» обозначает любой материал, который может быть использован в качестве подложки для продукта или для получения упаковки.
«Материал-подложка на основе волокон» обозначает материал, содержащий волокна. Материал-подложка на основе волокон может содержать волокна любого типа, например, целлюлозные волокна.
Как используется здесь, определение «пропиточная ванна» обозначает ванну, содержащую раствор с растворителем и соединением, растворенными в пропиточной ванне, и в которую может быть погружен материал-подложка. Материал-подложка пропитывается раствором пропиточной ванны и адсорбирует раствор, содержащийся в пропиточной ванне.
Как используется в данном документе, термин «лист» обозначает пластинчатый элемент, имеющий ширину и длину, которые существенно больше его толщины.
Как указано в данном документе, определение «полотно» обозначает листовой элемент, имеющий ширину и длину, которые существенно больше его толщины, и длину, которая существенно больше его ширины, обычно свернутый в рулоны.
Конкретные варианты осуществления будут далее описаны только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 - изотерма сорбции образца фумарата алюминия при 23 градусах Цельсия и при давлении в 1 атмосферу;
Фиг. 2 - изотерма сорбции образца MIL-101 при 23 градусах Цельсия и при давлении в 1 атмосферу;
Фиг. 3 - относительная влажность в процентах с течением времени некоторых упаковок, изготовленных в примерах; и
Фиг. 4 - влагосодержание в процентах с течением времени образцов стиков в упаковках примеров по фиг. 3.
На фиг. 1 и 2 представлены изотермы сорбции фумарата алюминия и MIL-101 (Cr), соответственно.
Многие соединения адсорбируют воду при заданных условиях влажности, температуры и давления.
Для каждого материала или соединения при установленном значении температуры, в состоянии равновесия, взаимосвязь между содержанием воды у соединения или материала и равновесной относительной влажностью может быть отображена графически в виде кривой, так называемой изотермы сорбции влаги.
Изотерма сорбции влаги указывает для каждого значения относительной влажности соответствующее значение содержания воды при установленной постоянной температуре.
При изменении температуры также изменяется траектория изотермы адсорбции, поскольку условия равновесия изменяются по отношению к температуре. Обычно при увеличении температуры материалы удерживают меньше воды, и, наоборот, при уменьшении температуры материал может удерживать больше воды.
Если материал или соединение изменяется, то адсорбционное поведение также изменяется.
Изотерма адсорбции обеспечивает меру водопоглощения материала относительно изменения относительной влажности.
Со ссылкой на фиг. 1 представлена изотерма адсорбции фумарата алюминия, полученная при температуре 23 градуса Цельсия и давлении 1 атмосфера с использованием образца 70 миллиграмм чистого фумарата алюминия.
Анализ изотермы адсорбции при 23 градусах Цельсия и 1 атмосфере чистого фумарата алюминия проводили на установке Belsorp aqua 3, «MicrotracBEL Corp.», Япония.
Перед анализом фумарат алюминия активировали, помещая образец в контейнер установки Belprep II с вакуумом при давлении 0,01 килопаскаля («MicrotracBEL Corp.», Япония) и несколько раз продувая аргоном.
Затем образец нагревали вплоть до 200 градусов Цельсия в течение двух часов и выдерживали при этой температуре в течение 8 часов, чтобы уменьшить содержание воды у образца до приблизительно 1 процента по весу.
После охлаждения контейнер заполняют аргоном и помещают в установку Belsorp aqua 3.
Затем относительную влажность контейнера изменяются с течением времени и регистрируют водопотребление образца фумарата алюминия, чтобы получить изотерму сорбции, представленную на фиг. 1. Измерение проводили при лабораторной температуре 23 градуса Цельсия при давлении в 1 атмосферу.
Ту же процедуру повторяли для образца чистого MIL-101 (Cr) с получением изотермы адсорбции, представленной на фиг. 2.
Со ссылкой на фиг. 2 представлена изотерма адсорбции MIL-101 (Cr), полученная при температуре 23 градуса Цельсия и давлении 1 атмосфера с использованием образца 70 миллиграмм чистого MIL-101 (Cr).
Фумарат алюминия и MIL-101(Cr) были приобретены у «NovoMOF, AG», Швейцария.
На фиг. 1 приведены по оси абсцисс (оси х) относительная влажность в процентах, по оси ординат (оси у) - процент водоадсорбции. Водоадсорбция указана в процентах по весу, т.е. как соотношение веса адсорбированной воды и веса фумарата алюминия или MIL-101 (Cr).
Изотерма адсорбции фумарата алюминия имеет сигмоидальную траекторию.
С конкретной ссылкой на фиг. 1 изотерма 10 адсорбции фумарата алюминия содержит первую часть 11, проходящую от нулевой относительной влажности до минимального порогового значения 13 относительной влажности, в которой фумарат алюминия адсорбирует приблизительно 1-5 процентов воды и количество воды, адсорбированной фумаратом алюминия, постепенно увеличивается в зависимости от относительной влажности.
Изотерма 10 сорбции фумарата алюминия содержит вторую часть 12, проходящую от максимального значения пороговой относительной влажности 14 до ста процентов относительной влажности, в которой фумарат алюминия адсорбирует малые количества воды по отношению к увеличению относительной влажности. Во второй части фумарат алюминия адсорбирует от приблизительно 35 до приблизительно 54 процентов воды. Количество адсорбированной воды постепенно увеличивается в зависимости от относительной влажности.
Минимальное пороговое значение 13 относительной влажности составляет приблизительно 20 процентов; максимальное пороговое значение 14 относительной влажности составляет приблизительно 34 процента.
Изотерма 10 сорбции содержит адсорбционную часть 15, проходящую от минимального порогового значения 13 относительной влажности до максимального порогового значения 14 относительной влажности. В адсорбционной части 15 фумарат алюминия адсорбирует большие количества воды по отношению к количеству воды, адсорбируемой в первой части 11 или во второй части 12. В адсорбционной части 15 количество адсорбированной воды сильно увеличивается в зависимости от относительной влажности.
Учитывая наклон изотермы 10 сорбции, наклон в первой части и во второй части меньше, чем наклон в адсорбционной части. В адсорбционной части 15 увеличение количества адсорбированной воды после увеличения относительной влажности значительно больше, чем увеличение количества адсорбированной воды после увеличения относительной влажности в первой части 11 или во второй части 12.
В адсорбционной части 15 фумарат алюминия адсорбирует от приблизительно 5 до приблизительно 35 процентов воды.
На фиг. 2 приведена изотерма сорбции для MIL-101 (Cr), на которой приведены по оси абсцисс (оси х) относительная влажность в процентах, а по оси ординат (оси у) - процент водоадсорбции. Водоадсорбция указана в процентах по весу, т.е. как соотношение веса адсорбированной воды и веса фумарата алюминия или MIL-101 (Cr). Изотерма сорбции MIL-101 (Cr) также имеет сигмоидальную траекторию.
Признаки, соответствующие признакам фиг. 1, для ясности будут обозначены другим соответствующим ссылочным номером.
Изотерма 20 сорбции MIL-101 (Cr) содержит первую часть 21, проходящую от нулевой относительной влажности до минимального порогового значения 23 относительной влажности, в которой MIL-101 (Cr) адсорбирует приблизительно 1-5 процентов воды и количество воды, адсорбированной MIL-101 (Cr), постепенно увеличивается в зависимости от относительной влажности.
Изотерма 20 сорбции MIL-101 (Cr) содержит вторую часть 22, проходящую от максимальной пороговой относительной влажности 24 до ста процентов относительной влажности, в которой MIL-101 (Cr) адсорбирует от приблизительно 110 до приблизительно 127 процентов воды и количество адсорбированной воды постепенно увеличивается в зависимости от относительной влажности.
Минимальное пороговое значение 23 относительной влажности составляет приблизительно 37 процентов; максимальное пороговое значение 24 относительной влажности составляет приблизительно 48 процентов.
Изотерма 20 сорбции содержит адсорбционную часть 25, проходящую от минимального порогового значения 23 относительной влажности до максимального порогового значения 24 относительной влажности. В адсорбционной части 25 MIL-101 (Cr) адсорбирует большие количества воды по отношению к количеству воды, адсорбируемой в первой части 21 или во второй части 22 при повышении относительной влажности. В адсорбционной части 25 количество адсорбированной воды проявляет сильное увеличение в зависимости от относительной влажности.
В адсорбционной части 25 MIL-101 (Cr) адсорбирует от приблизительно 5 до приблизительно 110 процентов воды.
И фумарат алюминия, и MIL-101 (Cr) показывают, что в адсорбционных порциях 15, 25 наблюдается усиленная адсорбция воды при каждом увеличении относительной влажности.
Адсорбционная часть фумарата алюминия и MIL-101 (Cr) проходит между разными минимальными и максимальными пороговыми значениями относительной влажности, такие пороговые значения зависят от конкретного материала.
Количество воды, адсорбированной фумаратом алюминия и MIL-101 (Cr) в адсорбционной части, отличается в зависимости от конкретной влагорегулирующей композиции.
Были изготовлены некоторые влагорегулирующие композиции и влагорегулирующие растворы согласно настоящему изобретению.
Изготовленные влагорегулирующие композиции и влагорегулирующие растворы затем соединяли с упаковочным материалом. Затем по меньшей мере часть упаковочного материала, содержащего влагорегулирующую композицию, вставляли в упаковку для продуктов с нагревом без сжигания, т.е. продуктов на основе табака, предназначенных для нагрева, а не сжигания. Кроме того, некоторые пористые мешочки, содержащие определенное количество одного или более металлоорганических каркасов, также были получены и вставлены в упаковки для продуктов с нагревом без сжигания.
Измеряли относительную влажность с течением времени в упаковках и влагосодержание продуктов, упакованных в упаковках.
Для испытания использовали упаковки HEETS, предоставленные «Philip Morris International». Упаковка HEETS содержит 20 табачных стиков в качестве продуктов с нагревом без сжигания (HEETS). HEETS, также известные как HeatSticks, представляют собой специально разработанный нагревательный блок для табака, предназначенный исключительно для использования с держателем IQOS (от «Philip Morris International»). HEETS состоят из элементов, содержащих заглушку из табака, полую ацетатную трубку, фильтр из полимерной пленки, фильтр мундштука из ацетата целлюлозы, а также внешнюю бумагу и бумагу для мундштучного конца. С помощью HEETS табак нагревается, а не сжигается. Вместо дыма от сжигания табака пользователю выделяется аэрозоль.
Верхнюю часть внешней полипропиленовой пленки и бумаги внутренней пачки удаляли из упаковки HEETS, чтобы имитировать открытие упаковки HEETS пользователем, намеревающимся использовать стики, содержащиеся в упаковке. Кроме того, из упаковки HEETS вынимали 10 стиков из 20 стиков.
Для тестирования поведения некоторых влагорегулирующих продуктов по настоящему изобретению влагорегулирующие продукты были добавлены в упаковки HEETS различными способами: нанесены на лист картона, вставленный в упаковку, или пропитаны на лист пенобумаги, вставленной в упаковку. Кроме того, пористые мешочки, содержащие металлоорганический каркас или металлоорганические каркасы, были получены и вставлены в упаковку.
Кроме того, для сравнения были подготовлены и протестированы некоторые эталонные упаковки, не содержащие никаких влагорегулирующих продуктов.
В исследовании измеряли относительную влажность изготовленных упаковок, а также измеряли влагосодержание стиков в упаковках.
Упаковки HEETS могут содержать табачные стики, имеющие разные свойства или вкусы.
Для ясности разные упаковки HEETS, не содержащие влагорегулирующей композиции, сравнивали с соответствующими упаковками HEETS, содержащими влагорегулирующую композицию или по меньшей мере один металлоорганический каркас.Таким образом получают явное влияние влагорегулирующей композиции, или по меньшей мере одного металлоорганического каркаса, на тот же тип упаковок HEETS.
Устройство Plug and track Hygro Button с регистратором данных («PROGESPLUS», Франция) также размещали внутри упаковок HEETS для измерения относительной влажности внутри упаковок. Наконец, каждую из упаковок запечатывали в алюминиевом пакете.
Перед размещением анализатора относительной влажности устройства Hygro Button в упаковках эти устройства настраивали с помощью программного обеспечения PROGESPLUS для измерения относительной влажности внутри упаковки до и во время прохождения испытания.
Устройство Hygro Button со встроенным регистратором данных измеряло относительную влажность каждые 5 минут, и график, показывающий относительную влажность относительно времени, получали из программного обеспечения PROGESPLUS.
Содержание воды у заглушки из табака каждого стика определяли с использованием метода Карла Фишера (подобно ASTM Е203-16) с использованием анализатора Titrando 901 («Metrohm AG», Швейцария) и аналитических весов ХР205 («Mettler Toledo», Швейцария). Влагосодержание заглушки из табака каждого стика извлекали с использованием печи путем нагревания стика при 110 градусах Цельсия.
Извлеченный пар переносили в титровальную ячейку с потоком воздуха через нагретую линию переноса и содержание воды определяли количественно путем титрования. Для улучшения точности анализа использовали метанол. Конечную точку измеряли с помощью потенциометрии и результат устанавливали в процентах по весу.
В экспериментальном испытании количество металлоорганического каркаса указано в граммах с двумя значащими цифрами после запятой, значения количества металлоорганических каркасов округлены до двух значащих цифр.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИСПЫТАНИЕ
Примеры 1, 5, 15
Были предоставлены упаковки HEETS, содержащие 20 табачных стиков для нагрева без сжигания.
10 стиков из 20 стиков вынимали из упаковки HEETS. Устройство Plug and track Hygro Button с регистратором данных («PROGESPLUS», Франция) размещали внутри упаковок HEETS для измерения относительной влажности внутри упаковок. Наконец, каждую из упаковок запечатывали в алюминиевом пакете. Перед размещением анализатора относительной влажности устройства Hygro Button в упаковках эти устройства настраивали с помощью программного обеспечения PROGESPLUS для измерения относительной влажности внутри упаковки до и во время прохождения испытания. Устройство Hygro Button со встроенным регистратором данных измеряло относительную влажность каждые 5 минут, и график, показывающий относительную влажность как функцию времени, получали из программного обеспечения PROGESPLUS.
Содержание воды у заглушки из табака каждого стика определяли с использованием метода Карла Фишера (подобно ASTM Е203-16) с использованием анализатора Titrando 901 («Metrohm AG», Швейцария) и аналитических весов ХР205 («Mettler Toledo», Швейцария). Влагосодержание заглушки из табака каждого стика извлекали с использованием печи путем нагревания стика при 110 градусах Цельсия.
Пример 2
Изготавливали влагорегулирующий раствор, содержащий 1,00 грамма крахмала, 4,70 грамма воды, 0,25 грамма глицерина и 0,50 грамма фумарата алюминия.
Фумарат алюминия был приобретен у «NovoMOF, AG», Швейцария.
Глицерин (НОСН2СН(ОН)СН2ОН) был приобретен у «Sigma Aldrich», Швейцария.
Картофельный крахмал ((С6Н10О5)n) был приобретен у «PanReac AppliChem».
0,50 грамма фумарата алюминия просеивали и смешивали с растворимым картофельным крахмалом. Затем однородно смешанные частицы растворяли в дистиллированной воде, в которую предварительно добавляли глицерин.
Полученный влагорегулирующий раствор нагревали в водяной ванне вплоть до 85 градусов Цельсия и выдерживали при этой температуре в течение 45 минут с магнитным перемешиванием. После этого раствор охлаждали до температуры приблизительно 20-30 градусов Цельсия.
Затем этим влагорегулирующим раствором покрывали материал-подложку на основе волокон.
Материал-подложка на основе волокон представляет собой бумагу, образованную из пеноматериала низкой плотности, имеющую плотность 400 килограмм на кубический метр и граммаж 120 грамм на квадратный метр, приобретенную в Центре технических исследований VTT, Финляндия.
Материал-подложку на основе волокон покрывали покрытием с помощью устройства для нанесения покрытий EZ ЕС 200 от «Chemical Instruments Inc.», стержень номер 8, что приводило к получению слоя толщиной 20 микрометров при скорости 0,00635 метра в секунду.
Первый слой наносили через 30 минут после того, как раствор был снят с источника нагрева. После испарения растворителя наносили покрытие второго слоя, а затем после испарения растворителя из второго слоя снова наносили покрытие третьего слоя. Таким образом получали слой приблизительно 60 микрометров. Покрытие выполняли на обеих поверхностях материала-подложки.
Покрытый материал-подложку затем высушивали при комнатной температуре при относительной влажности помещения. Затем покрытый материал-подложку помещали на 3 часа при 80 градусах Цельсия в печь компании «Froilabo» для дальнейшего высушивания материала-подложки. Влагосодержание упаковочного материала после стадии высушивания должно быть ниже влагосодержания, соответствующего минимальному пороговому значению относительной влажности фумарата алюминия в изотерме сорбции в условиях окружающей среды (23 градуса Цельсия, 1 атмосфера).
После высушивания материал-подложку на основе волокон разрезали на меньшие листы размером 4 сантиметра х 6,5 сантиметра.
Затем каждый лист запечатывали в алюминиевом пакете до дальнейшего анализа.
Для анализа относительной влажности два листа были помещены в упаковку HEETS после удаления верхней части внешней полипропиленовой пленки, бумаги внутренней пачки и 10 стиков из упаковки.
Таким образом получали содержание приблизительно 0,20 грамма металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов на каждую упаковку HEETS. Это указано как пример 2 далее.
Устройство Plug and track Hygro Button с регистратором данных («PROGESPLUS», Франция) также размещали внутри упаковки для измерения относительной влажности внутри упаковок. Наконец, упаковки запечатывали в алюминиевом пакете.
Пример 3
Готовили влагорегулирующий раствор согласно примеру 2.
Затем влагорегулирующим раствором пропитывали подложку.
Был использован картон, имеющий плотность 240 граммов на квадратный метр, приобретенный «Invercote Lenato» из Иггесунн, Швеция.
Картон разрезали на листы размером 4 сантиметра х 6,5 сантиметра. Листы погружали в полученный влагорегулирующий раствор и выдерживали в течение 30 минут, чтобы листы картона пропитались влагорегулирующим раствором.
Получали листы, содержащие приблизительно 0,155 грамма фумарата алюминия.
Затем листы картона помещали в печь для высушивания на 3 часа при 80 градусах Цельсия. Влагосодержание упаковочного материала после стадии высушивания должно быть ниже влагосодержания, соответствующего минимальному пороговому значению относительной влажности фумарата алюминия в изотерме сорбции в условиях окружающей среды (23 градуса Цельсия, 1 атмосфера). Высушенные пропитанные листы хранили в алюминиевых пакетах до дальнейшего анализа.
Для анализа относительной влажности два пропитанных листа были помещены в упаковку HEETS после удаления верхней части внешней полипропиленовой пленки, бумаги внутренней пачки, а также 10 стиков из упаковки, так что в каждой упаковке HEETS получали содержание приблизительно 0,31 грамма фумарата алюминия. Это указано как пример 3 далее.
Устройство Plug and track Hygro Button с регистратором данных («PROGESPLUS», Франция) также размещали внутри упаковок HEETS для измерения относительной влажности внутри упаковок. Наконец, упаковки запечатывали в алюминиевом пакете.
Дополнительные примеры
Для сравнения были изготовлены несколько металлоорганических каркасных растворов, не содержащих связующего. Металлоорганические каркасные растворы адсорбировались или помещались в пористый мешочек.
Пористые мешочки, содержащие 1 грамм фумарата алюминия, были изготовлены и расположены в двух типах упаковок HEETS. Эти образцы указаны соответственно как примеры 4 и 16 далее.
Были изготовлены пористые мешочки, содержащие соответственно 0,20 грамма, 0,50 грамма и 1,00 грамма MIL-101 Fe. Эти образцы указаны соответственно как примеры 9-11 далее.
Были изготовлены пористые мешочки, содержащие соответственно 0,20 грамма, 0,50 грамма и 1,00 грамма MIL-101 Cr. Эти образцы указаны соответственно как примеры 6-8 далее. Дополнительный мешочек с 1 граммом MIL-101 Cr был изготовлен и указан как пример 17 в дальнейшем и расположен в другой упаковке HEETS.
Также были изготовлены пористые мешочки с металлоорганическими каркасами, содержащие множество металлоорганических каркасов.
Также был изготовлен пористый мешочек, содержащий 0,50 грамма фумарата алюминия и 0,50 грамма MIL-101 Fe. Этот образец указан как пример 18 далее.
Также был изготовлен пористый мешочек, содержащий 0,50 грамма фумарата алюминия и 0,50 грамма MIL-101 Cr. Этот образец указан как пример 19 далее.
Для анализа относительной влажности каждый пористый мешочек помещали в упаковку HEETS после удаления верхней части внешней полипропиленовой пленки, бумаги внутренней пачки и 10 стиков из упаковки.
Устройство Plug and track Hygro Button с регистратором данных («PROGESPLUS», Франция) также размещали внутри упаковки для измерения относительной влажности внутри упаковок. Наконец, упаковки запечатывали в алюминиевом пакете, который оставался закрытым в течение нескольких дней. Упаковки хранили в алюминиевом пакете до стабилизации относительной влажности внутри упаковки. Обычно достаточно нескольких часов.
В таблице 1, приведенной ниже, сведены данные об анализируемых упаковках с указанием номера примера и способа адсорбции для ясности.
Относительную влажность измеряли в разных упаковках HEETS:
в упаковках HEETS, содержащих влагорегулирующую композицию, примеры 2 и 3;
в упаковках HEETS, содержащих один или более металлоорганических каркасов, примеры 4, 6-11 и 16-19;
в упаковках HEETS, не содержащих никакого металлоорганического каркаса, примеры 1, 5 и 15.
ИЗМЕРЕНИЯ
В определенное время, указанное как время ТО, все упаковки, изготовленные согласно примерам 1-19, рассмотренным выше и указанным в таблице 1, открывали и алюминиевые пакеты помещали в климатическую камеру при 30 градусах Цельсия с относительной влажностью 75 процентов.
По три стика вынимали из каждой упаковки, и по три стика каждого примера из таблицы 1 запечатывали вместе в дополнительном алюминиевом пакете.
Через 2, 4, 6, 8, 24 и 48 часов по одному стику вынимали из каждой упаковки и запечатывали в алюминиевом пакете вместе с другими стиками из того же примера, а значит и из той же упаковки, пока не закончатся стики в каждой упаковке.
Затем все стики анализировали методом Карла Фишера для измерения содержания воды у разных стиков, вытянутых из упаковок, как пояснено ниже. В течение всего эксперимента записывали изменение относительной влажности в каждой упаковке, как пояснено ниже.
Анализ относительной влажности
Как указано выше, для измерения относительной влажности внутри упаковок устройство Plug and track Hygro Button с регистратором данных («PROGESPLUS», Франция) размещали внутри упаковок. Перед размещением анализатора относительной влажности устройства Hygro Button в упаковках эти устройства настраивали с помощью программного обеспечения PROGESPLUS для измерения относительной влажности внутри упаковки до и во время прохождения испытания. Устройство Hygro Button, которое имеет встроенный регистратор данных, измеряло относительную влажность каждые 5 минут, и график, показывающий относительную влажность относительно времени, получали из программного обеспечения PROGESPLUS.
Результаты, полученные для упаковок примеров 15-19, приведены на фиг. 3 и обсуждаются ниже.
Анализ содержания воды
Содержание воды у заглушки из табака каждого стика определяли с использованием метода Карла Фишера (подобно ASTM Е203-16) с использованием анализатора Titrando 901 («Metrohm AG», Швейцария) и аналитических весов ХР205 («Mettler Toledo», Швейцария). Воду, содержащуюся в заглушке из табака каждого стика, извлекали с использованием печи путем нагревания стика при 110 градусах Цельсия.
Извлеченный пар переносили в титровальную ячейку с потоком воздуха через нагретую линию переноса и содержание воды определяли количественно путем титрования.
Для улучшения точности анализа использовали метанол.
Конечную точку измеряли с помощью потенциометрии и результат устанавливали в процентах по весу.
Содержание воды в процентах для каждого стика в каждый временной интервал анализировали для определения адсорбционной способности адсорбирующего материала или материалов, используемых в примерах.
Результаты, полученные от стиков примеров 15-19, приведены на фиг. 4 и обсуждаются ниже.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Изменение относительной влажности внутри упаковок HEETS с использованием и без использования металлоорганического каркаса с момента их запечатывания до момента их открытия и выдержки в течение двух суток при температуре 30 градусов Цельсия и относительной влажности 75 процентов проиллюстрировано на фиг. 3.
На фиг. 3 приведены по оси абсцисс (оси х) время в часах [ч.], по оси ординат (оси у) - процент относительной влажности в процентах.
Кривая 30 показывает изменение относительной влажности в процентах с течением времени внутри упаковки HEETS без влагорегулирующей композиции, пример 15. Кривая 40 показывает изменение относительной влажности в процентах с течением времени внутри упаковки HEETS с влагорегулирующей композицией примера 16, чистым фумаратом алюминия. Кривая 50 показывает изменение относительной влажности в процентах с течением времени внутри упаковки HEETS с влагорегулирующей композицией примера 18, 0,50 грамма фумарата алюминия и 0,50 грамма MIL 101 Fe. Кривая 60 показывает изменение относительной влажности в процентах с течением времени внутри упаковки HEETS с влагорегулирующей композицией примера 19, 0,50 грамма фумарата алюминия и 0,50 грамма MIL 101 Cr. Кривая 70 показывает изменение относительной влажности в процентах с течением времени внутри упаковки HEETS с влагорегулирующей композицией примера 17, 1,00 грамм MIL 101 Cr.
Как видно из кривой 30, уровень относительной влажности в упаковке, не содержащей металлоорганический каркас, выше, чем в упаковках, обеспеченных адсорбирующим материалом.
При первом открытии упаковки, не содержащей металлоорганического каркаса, видно резкое увеличение процента относительной влажности.
Упаковки, обеспеченные по меньшей мере металлоорганический каркасом, имеют более низкий уровень относительной влажности по сравнению с упаковками, не содержащими металлоорганического каркаса. Упаковки примеров 17, 18 и 19 сохраняют более низкий уровень влажности, чем упаковки, не содержащие металлоорганического каркаса, даже через 48 часов после первого открытия.
Как видно из кривой 30, в упаковке примера 15 относительная влажность внутри упаковки в течение хранения составляет приблизительно 50 процентов. Как только упаковку открывали, относительная влажность резко увеличивалась вплоть до 75 процентов через приблизительно 24 часа, что является относительной влажностью окружающей среды в испытании. Как видно из кривой 30, увеличение относительной влажности внутри упаковки не является линейным и относительная влажность не достигает 75 процентов мгновенно внутри упаковок, так как картон и часть оберточной пленки, оставшиеся на упаковке, действуют как барьер и поскольку часть поступающего водяного пара адсорбируется стиками.
Как видно из фиг. 3, изменение относительной влажности внутри упаковок имеет сигмоидальную траекторию после открытия упаковок.
Анализируя кривые 40, 50, 60 и 70, хорошо видно влияние металлоорганического каркаса на уровень относительной влажности как в закрытых, так и в открытых упаковках. По сравнению с эталоном относительная влажность упаковок с металлоорганический каркасом ниже, и чем больше металлоорганического каркаса в упаковках, тем ниже относительная влажность в упаковках.
Например, относительная влажность, полученная в примере 18, является промежуточной между значениями относительной влажности, полученными в примерах 17 и 16.
Следовательно, выбирая и смешивая разные металлоорганические каркасы, можно регулировать относительную влажность в упаковке.
В частности, можно регулировать минимальное пороговое значение относительной влажности и максимальное пороговое значение относительной влажности, а значит и адсорбционную часть изотермы сорбции. Затем можно регулировать количество воды, адсорбируемой в адсорбционной части изотермы сорбции.
Подобным образом, содержание воды у заглушки из табака образцов стиков, вытянутых во время испытания через различные временные интервалы, определяли с помощью анализа Карла Фишера. Результаты показаны на фигуре 4. На фиг. 4 приведены по оси абсцисс (оси х) время в часах [ч.], по оси ординат (оси у) содержания воды в процентах в стиках.
Содержание воды у заглушки из табака в разных примерах отражает относительную влажность упаковок соответствующих примеров.
На фиг. 4 числом 80 обозначена кривая, представляющая содержание воды у заглушки из табака с течением времени в упаковке примера 15, не содержащей металлоорганического каркаса; 81 обозначает кривую, представляющую содержание воды у заглушки из табака с течением времени в упаковке примера 16 с 1 г фумарата алюминия, 82 обозначает кривую, представляющую содержание воды у заглушки из табака с течением времени в упаковке примера 17, 83 обозначает кривую, представляющую содержание воды у заглушки из табака с течением времени в упаковке примера 18, 84 обозначает кривую, представляющую содержание воды у заглушки из табака с течением времени в упаковке примера 19.
В таблице 2, приведенной ниже, сведены все результаты, полученные для всех испытанных примеров.
В таблице 2 для каждого примера в первом столбце приведено количество металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов, во втором столбце приведена относительная влажность в процентах в упаковке до открытия, в третьем столбце приведен процент исходного содержания воды в стиках до открытия. В четвертом столбце приведено время, необходимое для того, чтобы стик достиг содержания воды, составляющего 11 процентов, после того, как упаковка была открыта в экспериментальных условиях. В пятом столбце таблицы 2 приведена относительная влажность в процентах в упаковке через 48 часов в экспериментальных условиях: 30 градусов Цельсия, давление в 1 атмосферу и относительная влажность 75 процентов. В шестом столбце таблицы 2 приведено содержание воды в процентах в стике через 48 часов в экспериментальных условиях, т.е. при температуре 30 градусов Цельсия, давлении в 1 атмосферу и относительной влажности 75 процентов.
Результаты сведены в таблице 2, приведенной ниже.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Изготовленные влагорегулирующие композиции демонстрируют сигмоидальную форму изотермы адсорбции.
Изотермы адсорбции изготовленных влагорегулирующих композиций отображают внезапное и резкое увеличение количества адсорбированной воды после увеличения относительной влажности, т.е. открытия упаковок в экспериментальных условиях.
Путем выбора металлоорганического каркаса или комбинации множества металлоорганических каркасов адсорбционное поведение влагорегулирующей композиции можно адаптировать к желаемым потребности и уровню относительной влажности. Путем выбора используемого металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов регулируют уровень относительной влажности, при котором влагорегулирующая композиция абсорбирует воду, и, следовательно, относительную влажность в упаковке или содержание воды у продукта, упакованного в упаковке, содержащей влагорегулирующую композицию.
Следовательно, в зависимости от разных применений можно использовать конкретную влагорегулирующую композицию, которая подходит для поддержания желаемого уровня относительной влажности в упаковке.
Зная желаемый уровень влагосодержания продукта можно выбрать влагорегулирующую композицию, позволяющую поддерживать желаемый уровень влагосодержания. Также можно выбрать материал-подложку и/или количество материала-подложки, подлежащего применению для поддержания желаемого уровня влагосодержания.
Также было продемонстрировано, что присутствие связующего или связующих улучшает нанесение металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов на подложку.
Испытания также продемонстрировали, что даже небольшие количества металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов эффективно поддерживают относительную влажность в желаемом диапазоне.
При производстве и упаковке стиков HEETS относительная влажность в упаковках составляет приблизительно 8-10 процентов. Влагокорректирующая композиция по настоящему изобретению или по меньшей мере один металлоорганический каркас были отрегулированы таким образом, что влагосодержание заглушек из табака поддерживается на желаемом уровне.
Для продуктов с разным уровнем влагосодержания можно использовать различные влагорегулирующие композиции.
Таким образом, в зависимости от разной упаковки или продукта, для которых влагосодержание следует регулировать, можно использовать конкретную влагорегулирующую композицию, которая подходит для поддержания желаемого уровня относительной влажности в упаковке и желаемого уровня влагосодержания в продукте.
Следовательно, в зависимости от разных продуктов можно использовать конкретную влагорегулирующую композицию, которая подходит для поддержания желаемого уровня влагосодержания в продукте.
Зная желаемый уровень влагосодержания продукта можно выбрать влагорегулирующую композицию, позволяющую поддерживать желаемый уровень влагосодержания.
Испытания также продемонстрировали, что с помощью влагорегулирующей композиции по настоящему изобретению предотвращается слишком сильное высыхание продукта, а также слишком сильное увлажнение продукта.
Как видно из таблицы 2, перед вскрытием в упаковках, содержащих влагокорректирующую композицию по настоящему изобретению или по меньшей мере один металлоорганический каркас, влагосодержание заглушек из табака ниже, чем влагосодержание заглушек из табака в соответствующей упаковке без влагокорректирующей композиции по настоящему изобретению или по меньшей мере одного металлоорганического каркаса.
Это также подтверждается через 48 часов после вскрытия: в упаковках, содержащих влагокорректирующую композицию по настоящему изобретению или по меньшей мере один металлоорганический каркас, влагосодержание заглушек из табака ниже, чем влагосодержание заглушек из табака в соответствующей упаковке без влагокорректирующей композиции по настоящему изобретению или по меньшей мере одного металлоорганического каркаса.
С помощью влагорегулирующей композиции по настоящему изобретению или по меньшей мере одного металлоорганического каркаса влагосодержание заглушки из табака также регулировали, чтобы избежать слишком сильного снижения влагосодержания.
Испытания также показывают, что эффект адсорбции воды может быть получен или путем пропитывания влагорегулирующей композицией упаковочного материала, или путем покрытия влагорегулирующей композицией материала-подложки, или также внесения влагорегулирующей композиции в пористый мешочек.
Испытания также показывали, что существующая стандартная упаковка HEETS может быть улучшена путем добавления материала-подложки, обеспеченного влагорегулирующей композицией.
Таким образом, стандартные упаковки многих различных продуктов могут быть улучшены подобным способом.
Испытания также показывали, что, выбирая влагорегулирующую композицию, можно регулировать влагосодержание табако- или никотиносодержащего продукта до желаемого уровня, который также может быть разным для разных табако- или никотиносодержащих продуктов.
Влагорегулирующая композиция действует так, что создает активный слой, который может быть настроен на абсорбцию некоторого количества воды, и выше некоторого минимального порогового значения относительной влажности.
Следовательно, путем выбора правильной влагорегулирующей композиции и выбора желаемой смеси металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов можно получить изотерму адсорбции, имеющую желаемую S-образную форму. Можно получить изотерму адсорбции, которая отвечает желаемому влагосодержанию табако- или никотиносодержащего продукта.
Кроме того, путем выбора правильного влагорегулирующего продукта и выбора желаемой смеси металлоорганического каркаса или металлоорганических каркасов можно получить влагорегулирующий продукт, а значит и упаковочный материал, который не изменяет нежелательным образом содержание воды у табако- или никотиносодержащего продукта.
Также можно получить влагорегулирующий продукт, адсорбирующий воду при относительной влажности, которая выше минимального порогового значения. Можно дополнительно избежать слишком сильного высыхания табако- или никотиносодержащего продукта в течение срока хранения, т.е. до первого открытия.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ВЫБОРА ПОГЛОЩАЮЩИХ КОМПОЗИТНЫХ БАРЬЕРОВ ДЛЯ УПАКОВКИ | 2008 |
|
RU2433864C2 |
| АДСОРБЦИОННЫЙ СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ C АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ | 2011 |
|
RU2521386C1 |
| ДЕЗОДОРАНТ НА ОСНОВЕ ПРОПИЛЕНГЛИКОЛЯ/ГЛИЦЕРИНА | 2008 |
|
RU2436563C1 |
| УПАКОВКИ | 2006 |
|
RU2366595C2 |
| ВЫСВОБОЖДЕНИЕ ИНГИБИТОРА СОЗРЕВАНИЯ ИЛИ ВЫЗРЕВАНИЯ ИЗ ПОЛИМЕРА, ВОЛОКНА, ПЛЕНКИ, ЛИСТА ИЛИ УПАКОВКИ | 2010 |
|
RU2566985C2 |
| УПАКОВКА С НАНЕСЕННЫМ ПОКРЫТИЕМ ИЗ ЗАПОЛИМЕРИЗОВАННОГО В ЭМУЛЬСИИ ЛАТЕКСНОГО ПОЛИМЕРА | 2016 |
|
RU2681002C1 |
| ГИБКАЯ ЗАЩИТНАЯ УПАКОВКА, ВЫПОЛНЕННАЯ ИЗ ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО СЫРЬЯ | 2012 |
|
RU2553293C1 |
| КОМПОЗИЦИЯ ПОКРЫТИЯ УПАКОВКИ | 2014 |
|
RU2631306C2 |
| ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ФОРМЫ ЦИТРАТА ЖЕЛЕЗА (III) | 2010 |
|
RU2733410C2 |
| ГЕРМЕТИЧНАЯ УПАКОВКА, ВКЛЮЧАЮЩАЯ ПЕРГАМЕНТНУЮ БУМАГУ И ПОКРЫТИЕ НА ПОЛИСАХАРИДНОЙ ОСНОВЕ | 2020 |
|
RU2802850C2 |
Изобретение относится к упаковке. Заявленная упаковка содержит упаковочный элемент, полученный из материала-подложки, содержащий слой покрытия, содержащий влагорегулирующую композицию. При этом влагорегулирующая композиция содержит 20-60 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного металлоорганического каркасного соединения и 80-40 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного связующего материала. Причем слой покрытия, содержащий влагорегулирующую композицию, характеризуется толщиной от 10 микрометров до 80 микрометров. Изобретение позволяет получить упаковку, сконфигурированную для поддержания относительной влажности внутри упаковки в пределах предварительно заданного диапазона. 6 н. и 20 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл., 3 пр.
1. Упаковка, содержащая упаковочный элемент, полученный из материала-подложки, содержащего слой покрытия, содержащий влагорегулирующую композицию, при этом влагорегулирующая композиция содержит 20-60 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного металлоорганического каркасного соединения и 80-40 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного связующего материала, причем по меньшей мере одно металлоорганическое каркасное соединение выбрано из группы, включающей:
фумарат алюминия (C12H6Al2O12),
металлоорганические каркасы на основе терефталата хрома MIL-101(Cr), содержащие тримерные октаэдрические кластеры хрома(III), которые взаимосвязаны посредством 1,4-бензолдикарбоксилатов и характеризуются эмпирической формулой [Cr3(О)X(bdc)3(H2O)2], где bdc представляет собой бензол-1,4-дикарбоксилат, а X представляет собой ОН или F,
функционализированные металлоорганические каркасы на основе терефталата хрома MIL-101(Cr)-X, где X обозначает электроноакцепторную группу, выбранную из NO2, SO3H и Cl или электронодонорную группу, выбранную из NH2 и СН3,
металлоорганические каркасы на основе терефталата железа MIL-101(Fe),
металлоорганические каркасы на основе хрома с соответствующей soc-топологией Cr-soc-металлоорганический каркас-1 с химической формулой [Cr3(μ3-O) (H2O)2(ТСРТ)1,5Cl], где ТСРТ представляет собой тетратопный 3,3'', 5,5''-тетракис(4-карбоксифенил)-п-терфенильный лиганд,
изоструктурные каркасы Zr(IV)-MOF с редкими низкосимметричными 9-связными Zr6 MOF, обозначенные Zr(IV)-MOF BUT-46F, BUT-46A, BUT-46W и BUT-46B,
гибридные микропористые металлоорганические каркасы на основе редкоземельных элементов Y-shp-MOF-5, где «shp» обозначает прямоугольную шестиугольную призму,
или любую их комбинацию,
при этом по меньшей мере одно связующее выбрано из группы, включающей: крахмал ((С6Н10О5)n-(H2O)), альгиновые кислоты ((C6H8O6)n), альгинаты, сополимеры полиакриловой кислоты ((C3H4O2)n) и/или сополимеры малеиновой кислоты (HO2CCH=CHCO2H), полиаспарагиновую кислоту ((C4H5NO3)n), сополимер поливинилового спирта и этилена (EVOH, C4H8O), сополимер поливинилового спирта и винилацетата, полиэтиленоксид ((-CH2CH2O-)n) или любую их комбинацию;
причем слой покрытия, содержащий влагорегулирующую композицию, характеризуется толщиной от 10 микрометров до 80 микрометров.
2. Упаковка по п. 1, в которой по меньшей мере один металлоорганический каркас составляет от 5 процентов до 40 процентов от общего объема влагорегулирующего раствора, при этом растворитель представляет собой воду.
3. Упаковка по п. 1, в которой материал-подложка представляет собой материал на основе волокон или пластмассовый материал-подложку.
4. Упаковка по п. 3, в которой материал-подложка выбран из группы, включающей бумагу, картон, текстиль, ткани, нетканые материалы, полимеры, полимерные пеноматериалы и полимерные пленки.
5. Упаковка по п. 3 или 4, в которой количество влагорегулирующего материала составляет от 20 грамм на квадратный метр до 300 грамм на квадратный метр в материале-подложке, при этом относительное соотношение веса по меньшей мере одного металлоорганического каркаса и по меньшей мере одного связующего составляет от 1:4 до 3:2.
6. Упаковка по п. 3 или 4, в которой материал-подложка пропитан влагорегулирующей композицией.
7. Упаковка по п. 3 или 4, в которой материал-подложка содержит опорный слой, изготовленный из материала на основе волокон или пластмассового материала, и слой покрытия, содержащий влагорегулирующую композицию, нанесенный на опорный слой, таким образом, что количество влагорегулирующей композиции в материале-подложке составляет от 20 грамм на квадратный метр до 300 грамм на квадратный метр.
8. Упаковка по любому из пп. 3-7, в которой материал-подложка представляет собой вспененный материал-подложку с плотностью от 10000 грамм на кубический метр до 900000 грамм на кубический метр.
9. Упаковка по любому из пп. 1-8, содержащая по меньшей мере один металлоорганический каркас в количестве, составляющем от 0,30 грамма до 5,00 грамма.
10. Способ получения упаковочного элемента для применения в упаковке по любому из пп. 1-9, при этом способ включает:
a) обеспечение материала-подложки;
b) обеспечение пропиточной ванны с влагорегулирующим раствором, содержащим влагорегулирующую композицию и растворитель;
c) погружение материала-подложки в пропиточную ванну до пропитки материала-подложки раствором пропиточной ванны и
d) высушивание материала-подложки с испарением растворителя из материала-подложки так, чтобы получить материал-подложку, содержащий по меньшей мере один металлоорганический каркас, характеризующийся влагосодержанием, которое было бы равновесным при температуре 23 градуса Цельсия и давлении в 1 атмосферу с воздушно-водяной смесью, характеризующейся относительной влажностью, составляющей от 0 до 25 процентов, согласно соответствующей изотерме сорбции по меньшей мере одного металлоорганического каркаса.
11. Способ получения упаковочного элемента для применения в упаковке по любому из пп. 1-9, при этом способ включает:
e1) обеспечение материала-подложки;
f1) обеспечение пропиточной ванны с влагорегулирующим раствором, содержащим влагорегулирующую композицию и растворитель;
g1) погружение материала-подложки в пропиточную ванну до пропитки материала-подложки раствором пропиточной ванны и
h1) высушивание материала-подложки с испарением растворителя из материала-подложки так, чтобы получить материал-подложку, содержащий по меньшей мере один металлоорганический каркас, характеризующийся влагосодержанием, составляющим от 0 процентов по весу до 25 процентов по весу в пересчете на вес по меньшей мере одного металлоорганического каркаса без воды.
12. Способ по п. 10, дополнительно предусматривающий после стадии с) и перед стадией d), или по п. 11, и дополнительно предусматривающий после стадии c1) и перед стадией d1) следующую стадию:
с2) подачу материала-подложки, пропитанного раствором пропиточной ванны, на дозирующие валки с удалением избыточного раствора из подложки.
13. Способ по любому из пп. 10-12, в котором материал-подложка представляет собой полотно материала-подложки, которое непрерывно подают в пропиточную ванну.
14. Упаковка, содержащая упаковочный элемент, полученный из материала-подложки, содержащего слой покрытия, содержащий влагорегулирующую композицию, при этом влагорегулирующая композиция содержит 20-60 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного металлоорганического каркасного соединения и 80-40 процентов по весу в пересчете на общий сухой вес по меньшей мере одного связующего материала, где по меньшей мере одно металлоорганическое каркасное соединение выбрано из группы, включающей:
фумарат алюминия (C12H6Al2O12),
функционализированные металлоорганические каркасы на основе терефталата хрома MIL-101(Cr)-X, где X обозначает электроноакцепторную группу, выбранную из NO2, SO3H и Cl или электронодонорную группу, выбранную из NH2 и СН3,
металлоорганические каркасы на основе терефталата железа MIL-101(Fe),
металлоорганические каркасы на основе хрома с соответствующей soc-топологией Cr-soc-металлоорганический каркас-1 с химической формулой [Cr3(μ3-O) (H2O)2(ТСРТ)1,5Cl], где ТСРТ представляет собой тетратопный 3,3'',5,5''-тетракис(4-карбоксифенил)-п-терфенильный лиганд,
изоструктурные каркасы Zr(IV)-MOF с редкими низкосимметричными 9-связными Zr6 MOF, обозначенные Zr(IV)-MOF BUT-46 F, BUT-46A, BUT-46W и BUT-46B,
гибридные микропористые металлоорганические каркасы на основе редкоземельных элементов Y-shp-MOF-5, где «shp» обозначает прямоугольную шестиугольную призму,
или любую их комбинацию,
при этом по меньшей мере одно связующее выбрано из группы, включающей: карбоксиметилцеллюлозу (CMC, C6H7O2(ОН)2CH2COONa), гидроксиэтилцеллюлозу (C29H52O21), гидроксипропилцеллюлозу (C36H70O19) или любую их комбинацию;
причем слой покрытия, содержащий влагорегулирующую композицию, характеризуется толщиной от 10 микрометров до 80 микрометров.
15. Упаковка по п. 14, в которой по меньшей мере один металлоорганический каркас составляет от 5 процентов до 40 процентов от общего объема влагорегулирующего раствора, при этом растворитель представляет собой воду.
16. Упаковка по п. 14, в которой материал-подложка представляет собой материал на основе волокон или пластмассовый материал-подложку.
17. Упаковка по п. 16, в которой материал-подложка выбран из группы, включающей бумагу, картон, текстиль, ткани, нетканые материалы, полимеры, полимерные пеноматериалы и полимерные пленки.
18. Упаковка по п. 16 или 17, дополнительно содержащая влагорегулирующий материал в количестве, составляющем 20-300 грамм на квадратный метр в материале-подложке, при этом относительное соотношение веса по меньшей мере одного металлоорганического каркаса и по меньшей мере одного связующего составляет от 1:4 до 3:2.
19. Упаковка по п. 16 или 17, в которой материал-подложка пропитан влагорегулирующей композицией.
20. Упаковка по п. 16 или 17, в которой материал-подложка содержит опорный слой, изготовленный из материала на основе волокон или пластмассового материала, и слой покрытия, нанесенный на опорный слой и содержащий влагорегулирующую композицию по п. 1, таким образом, что количество влагорегулирующего материала в материале-подложке составляет 20-300 грамм на квадратный метр.
21. Упаковка по любому из пп. 16-19, в которой материал-подложка представляет собой вспененный материал-подложку с плотностью 10000-900000 грамм на кубический метр.
22. Упаковка по любому из пп. 14-21, содержащая по меньшей мере один металлоорганический каркас или металлоорганические каркасы в количестве, составляющем от 0,30 до 5,00 грамма.
23. Способ получения упаковочного элемента для применения в упаковке по любому из пп. 14-22, при этом способ включает:
e) обеспечение материала-подложки;
f) обеспечение пропиточной ванны с влагорегулирующим раствором, содержащим влагорегулирующую композицию и растворитель;
g) погружение материала-подложки в пропиточную ванну до пропитки материала-подложки раствором пропиточной ванны и
h) высушивание материала-подложки с испарением растворителя из материала-подложки так, чтобы получить материал-подложку, содержащий по меньшей мере один металлоорганический каркас, характеризующийся влагосодержанием, которое было бы равновесным при температуре 23 градуса Цельсия и давлении в 1 атмосферу с воздушно-водяной смесью, характеризующейся относительной влажностью, составляющей от 0 до 25 процентов, согласно соответствующей изотерме сорбции по меньшей мере одного металлоорганического каркаса.
24. Способ получения упаковочного элемента для применения в упаковке по любому из пп. 14-22, при этом способ включает:
e1) обеспечение материала-подложки;
f1) обеспечение пропиточной ванны с влагорегулирующим раствором, содержащим влагорегулирующую композицию и растворитель;
g1) погружение материала-подложки в пропиточную ванну до пропитки материала-подложки раствором пропиточной ванны и
h1) высушивание материала-подложки с испарением растворителя из материала-подложки так, чтобы получить материал-подложку, содержащий по меньшей мере один металлоорганический каркас, характеризующийся влагосодержанием, составляющим от 0 процентов по весу до 25 процентов по весу в пересчете на вес по меньшей мере одного металлоорганического каркаса без воды.
25. Способ по п. 23, дополнительно предусматривающий после стадии g) и перед стадией h), или по п. 24, и дополнительно предусматривающий после стадии g1) и перед стадией h1) следующую стадию:
g2) подачу материала-подложки, пропитанного раствором пропиточной ванны, на дозирующие валки с удалением избыточного раствора из подложки.
26. Способ по любому из пп. 23-25, в котором материал-подложка представляет собой полотно материала-подложки, которое непрерывно подают в пропиточную ванну.
| WO 2019228356 A1, 05.12.2019 | |||
| ОСНОВАННЫЙ НА ПРОПИЛЕНЕ БЛОКСОПОЛИМЕР, СОДЕРЖАЩАЯ ЕГО КОМПОЗИЦИЯ И ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗ НИХ ФОРМОВАННЫЕ ИЗДЕЛИЯ | 2009 |
|
RU2463313C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТА НАТРИЯ | 2012 |
|
RU2502671C1 |
| WO 2016037043 A1, 10.03.2016. | |||
