專利名稱：濕度控制裝置的制作方法
濕度控制裝置 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及濕度控制裝置，更具體而言，涉及可用于限定環(huán)境至 保持預期水平濕度的濕度控制裝置.
背景技術(shù)：
通常，易潮解的化合物，通常為鹽，過去常在封閉環(huán)境中降低相 對濕度.眾所周知，不同的化合物對于水分具有變化的親合力.例如， 當水合時，每種易潮解的化合物具有特征濕度吸附容重和特征平衡相
對濕度(ERH),
干燥刑可被認為是濕度調(diào)節(jié)器，其中它們常用于完全(或幾乎完全 地)除去來自封閉系統(tǒng)的空氣中的所有水汽，在包裝中，足量有效的干 燥刑將吸附來自空氣的水汽，降低平衡相對濕度(ERH)至凝結(jié)不再發(fā)生 的程度，或降低其至密封包裝或系統(tǒng)內(nèi)閾值ERH從不超過包裝或系統(tǒng) 被暴露的條件下的程度。在遠低于露點的封閉系統(tǒng)中，大量的有效千 燥刑將減少水汽至如下程度其中系統(tǒng)的相對濕度匹配在目前水化程 度中千燥刑的ERH.
然而，存在其中干燥刑不是最好的選擇的應(yīng)用(食品、藥物、分析、 醫(yī)藥診斷，僅舉幾個例子)，在此情況下，產(chǎn)物的ERH必須維持在某 些特定的中等水平，而不是接近零.在潮濕的環(huán)境中，控制濕度的常 見的和經(jīng)濟的方法為使用保濕刑(humectant)化合物。無機鹽是最有效 的，且為錄常用的，雖然許多易潮解的或能水合的化合物可在適當?shù)?系統(tǒng)中使用。這些化合物對水有親和力，其調(diào)節(jié)密閉容器或腔室內(nèi)的 氣氛中的水蒸氣壓.實質(zhì)上，這些化合物將吸收水分，直至它們完全 成為溶液，當此發(fā)生時，固體鹽和鹽溶液的混合物將同時存在.該溶 液將被飽和，并將具有使用的特定鹽或化合物的ERH特征，
在此情況下，特定的保濕刑是根據(jù)想要的平衡相對濕度(ERH)選擇 的.該鹽可以是實質(zhì)上單一的，例如氯化鋰.也可使用兩種鹽的混合 物.例如，碳酸軒溶液具有的相對濕度為約43%.因此，含有過量不 溶碳酸鉀晶體的碳酸鐘溶液將保持約43%的恒量相對濕度.如果相對 濕度開始增加高于43%，鹽溶液將從環(huán)境中獲得水分，從而降低相對濕度至接近43%.相反地，如果相對濕度開始低于43%,所述溶液將 釋放水分，直至周閨環(huán)境的濕度達到約43%.不同飽和的含水鹽溶液 的ERH值可從11%至98%間變化.
用于濕度控制裝置的其它發(fā)明描述了將粘稠溶液包含在織物非織 造聚合物小袋中.在此情況下，粘稠溶液含有結(jié)合水、鹽，并可含有 增稠劑(例如海藻酸鹽或黃原膠).實際上，這些鹽溶液難于處理，因為 它們是液體，其可從包含它們的包裝或容器中溢出或滲透穿過.由于 穩(wěn)定化的鹽溶液可以從包裝中滴出或毛細作用流出，其必須必然地是 有水汽氣孔的，以便于起作用.當保濕刑從其環(huán)境中吸收水分，并變 成更多流體時，滴出變多的趨勢使得問題復雜化.如果膜或小袋的水 分滲透比率太大，或者如果表面能或"可濕性"太大，對于流體，即使 增稠的流體，可穿過包裝發(fā)生滲流.顯然，這將對保護產(chǎn)物的預期目 標產(chǎn)生相反作用.
發(fā)明概迷
本發(fā)明包含控制密閉的或限定(defined)的環(huán)境中相對濕度的裝 置，本發(fā)明包括固化的保濕劑組合物，其包括保濕刑鹽、水和栽體. 優(yōu)選的實施方案含有片刑形式的組合物，其可包括不同于栽體的粘合 劑的用途.優(yōu)選的片劑形式的實施方案含有耐用的包衣片。適宜的包 衣將包括聚乙烯或其它熱塑性的樹脂、聚四氟乙烯、聚乙烯基吡咯烷 鑭和纖維素醚.
本發(fā)明也提供用于控制封閉環(huán)境或產(chǎn)品包裝中相對濕度的裝置， 其包含水汽可滲透的容器，在容器中存有穩(wěn)定的或固化的保濕劑組合 物.固化的保濕刑組合物包含保濕劑鹽、水和栽體.優(yōu)選的容器物質(zhì) 包括熱壓成形氈狀(felt)物質(zhì)、小藥囊、水汽可滲透的罐或塑性體， 其可以是除了"通氣器"孔外密封的或用透氣薄膜或膜密封的.在優(yōu)選 的實施方案中，小藥囊包括微穿孔的聚酯/紙/聚乙烯物質(zhì)，優(yōu)選的保濕 刑鹽包括CaCl2、 LiCl2、 K2C03、 NaCl、 K2S04及其組合.本發(fā)明優(yōu) 選的實施方案包括抗微生物劑在容器中的用途.
上述優(yōu)選的實施方案也將包括組合物的特定添加成分，其可使裝 置多功能化.這里的實例將包括控制揮發(fā)性的活性碳和/或氣吸收刑。
發(fā)明詳述
本發(fā)明提供通常為固態(tài)的保濕劑，其可消除保濕刑的滲漏、溢出或滲流和所導致的對設(shè)計保濕刑來保護的產(chǎn)品或物質(zhì)的損害的可能 性.本發(fā)明提供在獨立的或在用于控制封閉系統(tǒng)中相對濕度的與非水 蒸氣可滲透的容器中穗定的、固體形式的物質(zhì)，如此在包裝內(nèi)保留的 產(chǎn)物或物質(zhì)受到保護，并且不會以任何方式降解、變性或腐敗.
這可通過穗定或凝固保濕刑以提供包裝濕度控制裝置來實現(xiàn)，所 述裝置不會滲透水、溶液或保濕劑本身.固體保濕劑化合物的使用將 封閉環(huán)境控制在想要的濕度和低于露點，也防止了凝結(jié)的可能性。
本發(fā)明的另一個方面是給固態(tài)、濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供了另外的功 能.例如，堿式鹽可起保濕刑作用，以及起中和揮發(fā)性酸的作用，所 述揮發(fā)性酸可存在于包裝內(nèi)，或由包裝內(nèi)的產(chǎn)物生成.可以理解鹽可 起調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)濕度和緩沖系統(tǒng)的作用，或提供其中氧從封閉系統(tǒng)中被 清除的還原環(huán)境.
在本發(fā)明的一個示例性實施方案中，包含保濕劑鹽的固化形式也 可同時包括殺菌防腐劑，其可控制保濕劑包裝內(nèi)微生物的生長.進一 步地，通過選擇具有某些揮發(fā)性的和適于容器、容器、室或包裝及其 成分的抗微生物劑，可以使整個封閉系統(tǒng)免于微生物降解.
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明保濕刑化合物或鹽溶液是按下述方法制備
的在預定的溶解溫度下，通過將蒸餾水慢慢地引入特定的鹽中，并 持續(xù)攪拌。溶液外觀似乎為"泥樣(slush-like)"時，其反映出存在不溶解
的過量的鹽晶體.細心地制備鹽溶液是必需的，因為這要求精確的達 到預期的和想要的濕度水平.
另外，可制備真溶液，并固化或滲透到固體栽體相中，然后部分 地干燥至過飽和的程度，在該程度，過量的鹽可預期離開含有過量鹽 的飽和溶液而沉淀析出。飽和溶液中過量鹽的比例將決定水分含量， 其可在給定的系統(tǒng)中于其起作用的濕度范圍內(nèi)被吸收或釋放.當服務(wù) 環(huán)境預期具有比保濕刑的ERH更高的濕度時，預期其可使飽和的或凝 固的的保濕劑完全干燥至最大吸附容量.
本發(fā)明優(yōu)選的實施方案包括包含在容器內(nèi)抗微生物劑.優(yōu)選地， 將抗微生物劑加入到保濕劑鹽溶液中.這是優(yōu)選的實施方案，因為微 生物生長，最通常是發(fā)審，可能是引起許多潮濕的包裝產(chǎn)品降解的因 素。
如上所述，本發(fā)明的保濕刑鹽可以以飽和溶液的形式存在。然后，通過將溶液加入到栽體介質(zhì)中來凝固(穩(wěn)定化).栽體可以是纖維素、硅 膠、粘土、碳、糖或蛋白質(zhì)膠凝刑、親水性膠體如角叉菜膠或海條酸
鹽、膠狀魔芋(konjac)、親水性聚合物如丙蹄酸癍或聚乙烯酵，或任 意其它能穩(wěn)定、凝固、包囊或吸附固多保速刑的物質(zhì)，然后，將該固 態(tài)形式的保濕刑密封入根據(jù)本發(fā)明的適宜容器中，并用于對包裝組分 沒有危險的包裝中.
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中，包裝的、含水膠體固化的保濕劑包 含在氈狀包封中，將起組合放入貯存易潮分析試劑的封閉環(huán)境中.優(yōu) 選的單鹽為硫酸鉀，如疏酸鉀溶液可提供約98%的ERH(在20"的溫 度下).在這種情況下，保濕劑充當水分來源，同時保持密封腔室內(nèi)大 氣不冷凝.類似地，在氈狀中包裝水/丙烯酸酯可提供恒定的水分來源。 然而，在后者情況下，沒有鹽能保持相對濕度低于包裝的貯存內(nèi)部的 露點，因此，隨著溫度改變，可能會發(fā)生凝結(jié)。
如上所述，可將固化的保濕劑包含在水蒸氣可滲透的容器內(nèi)，以 適于想要獲得濕度控制的密封系統(tǒng)包裝.在固化的保濕刑和產(chǎn)品及其 包裝內(nèi)的環(huán)境之間，容器界面必須具有足夠的滲濕性，并安全地包含 固化的保濕刑.典型的容器可采取熱壓成形氈狀物質(zhì)、罐或穿孔的剛 性或半剛性容器、或用微穿孔的聚酶/紙/聚乙烯結(jié)構(gòu)或紡織或非織造材 料制備的小藥囊形式.
在本發(fā)明另一個優(yōu)選的實施方案中，可將固化的保濕刑制成在組 合物中包含適當?shù)恼澈闲痰钠瑒?。除了上述的栽體外，粘合劑可以是 單獨的元件，例如，栽體可以是硅膠，粘合劑可以是任意已知數(shù)量的 粘合刑，例如聚乙烯基吡咯烷酮、纖維素鍵樹脂、熱塑性聚合物或蠟， 另外，粘合刑也可以起栽體作用，如果能以穩(wěn)定和固化保濕劑鹽的足 量存在。
可使用該片刑保濕劑，而不需要進一步包裝，或其可以被包含在 內(nèi).如上所述，其可以被包含在內(nèi)，或使用用于增加耐用性的水蒸氣 可滲透包衣進行包衣(與僅僅使用了片劑保濕劑的相比較).在其中想要 包衣的情況下，該片劑可使用適宜的水蒸氣可滲透包衣進行包衣.適 宜地，這些包衣將包括粉末狀聚合物，例如聚乙烯或聚四氟乙烯，包 衣干燥或容納在懸浮液中然后熱固化.另外，片刑保濕劑可以是樹脂 包衣的，例如用聚乙烯基吡咯烷嗣或纖維素酸，然后再次進行千燥和
7固化步緣.
片刑保濕劑的目的可以是用于僅僅控制濕度，或其目的可以是多
功能的，例如用于下述實施例6的吸收揮發(fā)性酸的片刑，其除了包含 保濕劑鹽外，還包含活性碳和硅膠.例如，如果鹽與硅膠和活性碳、 所有的粘合刑一起存在，保濕劑鹽可中和環(huán)凌中存在的有害的酸，然 后，其被活性碳吸附.
另一個實例顯示在實施例7中，其中闡迷了如下實施方案其包 含用于碳氫化合物或其它揮發(fā)性有機物(VOCs)吸附的單獨的碳，與用 于濕度控制的保濕劑鹽.
該多功能性可進一步通過將包含的氣吸收劑引入固化的組合物中 來獲得。在這種情況下，保濕劑/水/栽體/粘合劑組合可以包括鐵或抗壞 血酸或其它還原化合物.這些成分的選擇可由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根 據(jù)該公開的內(nèi)容的教導來進行，而不需要過多實驗。
實施例
實施例1
固化的保濕劑組合物是通過將100克蒸餾水加入到20克硫酸鉀 中，并持續(xù)攪拌來制備的。該混合物可以與15克角叉茱膠混合。發(fā)現(xiàn) 該混合物具有98%的ERH。
實施例2
固化的保濕劑組合物是通過將0.1克的ProClin 300殺菌劑加入到 100克的蒸館水中來制備的(ProClin為Rohm and Haas公司在制備生物 學、化學制劑、診斷和實驗室試刑中使用的防腐劑的注冊商標)，接著， 將該溶液引入到20克碟酸鉀中，持續(xù)撹拌.將該混合物與15克角叉 菜膠混合.最后，發(fā)現(xiàn)該混合物具有98%的ERH.該混合物可引起包 封和密封在聚酯氈狀中的凝膠硬化.得到的結(jié)構(gòu)可以用手壓變形，但 用大量手工操作也不能使其泄漏.
實施例3
固化的保濕刑容器是通過如下方法制備的首先將0.4克丙酸鈉加 入到50克蒸憤水中，然后，將該溶液引入58克破酸鉀中，持續(xù)攪拌。 然后，將該混合物與大孔硅膠以75:25的比率(凝膠重重百分數(shù)溶液 重量百分數(shù))混合。將得到的粒狀固體保濕劑包封在非織造HDPE小 藥囊中，最后，發(fā)現(xiàn)該混合物具有約44%的ERH'在潮濕的環(huán)境中，該保濕刑容器吸收占其25%重量的水分，在干 燥環(huán)境中，將提供占其10%重重的水分.在這些限值內(nèi)，封閉環(huán)境內(nèi) 的相對濕度保持接近于44%.
實施例4
固化的保濕刑容器是通過分別將1份50乂(w/w) CaCh溶液和1份 50%(W w)K2C03溶液加入到二份重量的硅膠(U. S. P.等級)中制備 的。在24小時內(nèi)，完全吸附該溶液，然后，干燥至約2%濕度.將全 部的、干燥的粒狀保濕刑包裝在緊密結(jié)合的(welded)非織造小藥囊中，
發(fā)現(xiàn)，該保濕劑容器具有18.1%的ERH,在29% r.h.下，濕度吸 附容量為5.5%，酸吸收容量為至少0.5meq/g.
在12月的延長存貯期間，該產(chǎn)品為有效地保護和保持活性化學發(fā) 光的醫(yī)學診斷設(shè)備.
實施例5
將飽和的NaC，溶液滲透到等量大氣孔硅膠中。加入各占1/3重量 固化的保濕刑的固體抗壞血酸和抗壞血酸鈉。然后，加入與保濕劑和 固體酸和鹽總量相等的鐵粉，將合并的粒狀和粉末狀混合物包裝在微 穿孔的小藥囊中.
固化的保濕劑的ERH為56%.保持該相對濕度，同時從藥物包裝 中除去氧.得到的大氣對活性藥物片刑提供了延長的穩(wěn)定性。
實施例6
將碳酸鉀溶液加入到粒狀活性炭與粒狀硅膠的混合物中，使存在 按干物質(zhì)計算2.5%的碳酸鉀，加入聚乙烯基吡咯烷稱粘合刑樹脂，在 混合物部分地千燥至約16%濕度的最優(yōu)程度后，將該混合物壓成片劑 形式，熱固化該片劑，使其再水化至ERH為約25。/。.未包衣的、未包 含在密閉室內(nèi)的片劑具有吸附水分的能力，同時保持室內(nèi)ERH低于 44%。所述片刑也吸收和中和揮發(fā)性酸，從而保護也包含在室內(nèi)的精 密電子元件.在該實施例中，片劑沒有應(yīng)用包衣.
實施例7
為了增加水分吸附和低濕度性能，可將碳制成的片劑浸入LiCl2 溶液中，然后千燥.片刑必須堅硬，因此使用PE粘合刑，其賦予良好 的強度。
制備該片刑的步驟為1. 混合142.6 gms LiCl2與440 gms H20，混合1小時.
2. 將1960 g咖干燥的低活性碳和490 gms高活性碳加入到"V" 攪拌器中.
3. 在"V"攪拌器中用鹽溶液浸漬碳4.0分鐘.
4. 在烘箱中，于1101C干燥碳16小時。
5. 將碳放入"V"挽拌器中，加入457.5 gms PE，混合4分鐘。
6. 用壓片機進行壓片，并在1101C固化1小時.
7. 片刑配方 低活性碳- 64.2% 高活性碳-16.1%
LiCl2鹽- 4.7% (在碳上5.5%) PE粘合劑-15.0%
在90% RH和291C的濕度室中測試片劑直到滿負栽(to capacity),
片刑含有占總片劑重量40%的H20 ，顯示出占碳質(zhì)量47 %的吸取量.
在本文中，雖然本發(fā)明已經(jīng)參照具體的實施方案進行了產(chǎn)生和描
述，但是本發(fā)明并非意味著限于所示的詳細描述。而且，在本發(fā)明權(quán) 利要求書和相等范圍內(nèi)和在不背離本發(fā)明內(nèi)，可對各個細節(jié)進行各種
改變。對那些本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明的精神下，可進 行多種改變、變化和替換.因此，意味著附加的權(quán)利要求包括所有這 些改變，如同其都落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi).
權(quán)利要求
1. 用于控制環(huán)境中相對濕度的裝置，包含含有下述組分的固化的保濕劑組合物保濕劑鹽、水和載體。
2. 權(quán)利要求l的裝置，其中固化的保濕劑組合物進一步包含不同 于所述栽體的粘合刑.
3. 權(quán)利要求2的裝置，其中該裝置是片劑形式.
4. 權(quán)利要求3的裝置，其中片刑用水蒸氣可滲透的包衣進行包衣,
5. 權(quán)利要求4的裝置，其中包衣選自聚乙烯、聚四氣乙烯、聚乙 烯基吡咯烷酮和纖維素酸.
6. 權(quán)利要求l的裝置，其中保濕劑鹽選自CaCl2、 K2C03、 NaCl、 K2S04、 LiCh及其組合.
7. 權(quán)利要求l的裝置，其中固化的保濕劑組合物進一步包含抗微 生物劑.
8. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述栽體選自纖維素、硅膠、粘土、 糖類或蛋白質(zhì)膠凝刑、含水膠體樹膠和親水性聚合物，
9. 權(quán)利要求l的裝置，其中固化的保濕劑組合物進一步包含活性碳0
10. 權(quán)利要求1的裝置，其中固化的保濕劑組合物進一步包含氧 吸收刑。
11. 權(quán)利要求2的裝置，其中粘合刑選自聚乙烯基吡咯烷酮、熱 塑性樹脂、蠟及其組合.
12. 用于控制環(huán)境中相對濕度的裝置，包含 水蒸氣可滲透的容器；和在所迷容器內(nèi)的固化的保濕劑組合物，所述固化的保濕刑組合物 包含保濕刑鹽、水和栽體.
13. 權(quán)利要求12的裝置，其中所述容器由熱壓成形的氈狀物質(zhì)構(gòu)成.
14. 權(quán)利要求12的裝置，其中容器為小藥囊形式。
15. 權(quán)利要求12的裝置，其中容器為罐形式.
16. 權(quán)利要求14的裝置，其中小藥囊由微穿孔的聚酯/紙/聚乙烯 物質(zhì)構(gòu)成。
17. 權(quán)利要求15的裝置，其中罐為穿孔的或部分地或完全地用多 微孔的燒結(jié)材料制備.
18. 權(quán)利要求12的裝置，其中保濕刑鹽選自CaCl2、 K2C03、 LiCl2、 NaCl、 K2S04及其組合，
19. 權(quán)利要求12的裝置，其在容器中進一步包含抗微生物刑。
20. 權(quán)利要求U的裝置，其中所述栽體選自纖維素、硅膠、粘土、 糖類或蛋白質(zhì)膠凝刑、含水膠體樹膠和親水性聚合物.
21. 權(quán)利要求12的裝置，其中固化的保濕刑組合物進一步包含活性碳n
22. 權(quán)利要求12的裝置，其中固化的保濕劑組合物進一步包含氣 吸收刑。
全文摘要
用固化的潤濕劑組合物控制環(huán)境中相對濕度的裝置。固化的潤濕劑組合物由潤濕劑鹽、水和載體制備。固化的潤濕劑可在粘合劑輔助下制成片劑，或?qū)⑵浒跓釅撼尚蔚臍譅钗镔|(zhì)、小藥囊或水可滲透的罐內(nèi)。在一個優(yōu)選的實施方案中，藥囊由微穿孔的聚酯/紙/聚乙烯物質(zhì)制成。優(yōu)選的潤濕劑鹽包括CaCl₂、K₂CO₃、LiCl₂、NaCl、K₂SO₄及其組合。本發(fā)明優(yōu)選的實施方案包括一種或多種抗微生物劑、活性炭、揮發(fā)性有機物、水分吸收劑和氧吸收劑與固化的潤濕劑鹽的組合的用途。
文檔編號C09K3/00GK101437917SQ200580038197
公開日2009年5月20日 申請日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月9日
發(fā)明者L·帕特倫, T·鮑威爾斯 申請人:多種吸附技術(shù)公司