專利名稱：濕度控制裝置的制作方法
技術(shù)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(yù)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(duì)濕度。眾所周知，不同的化合物對(duì)于水分具有變化的親合力。例如，當(dāng)水合時(shí)，每種易潮解的化合物具有特征濕度吸附容量和特征平衡相對(duì)濕度(ERH)。干燥劑可被認(rèn)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，足量有效的干燥劑將吸附來自空氣的水汽，降低平衡相對(duì)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(yuǎn)低于露點(diǎn)的封閉系統(tǒng)中，大量的有效干燥劑將減少水汽至如下程度:其中系統(tǒng)的相對(duì)濕度匹配在目前水化程度中干燥劑的ERH。然而，存在其中干燥劑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(gè)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(jì)的方法為使用保濕劑(humectant)化合物。無機(jī)鹽是最有效的，且為最常用的，雖然許多易潮解的或能水合的化合物可在適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)中使用。這些化合物對(duì)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(shí)質(zhì)上，這些化合物將吸收水分，直至它們完全成為溶液。當(dāng)此發(fā)生時(shí)，固體鹽和鹽溶液的混合物將同時(shí)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，特定的保濕劑是根據(jù)想要的平衡相對(duì)濕度(ERH)選擇的。該鹽可以是實(shí)質(zhì)上單一的，例如氯化鋰。也可使用兩種鹽的混合物。例如，碳酸鉀溶液具有的相對(duì)濕度為約43%。因此，含有過量不溶碳酸鉀晶體的碳酸鉀溶液將保持約43%的恒量相對(duì)濕度。如果相對(duì)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(duì)濕度至接近43 %。相反地，如果相對(duì)濕度開始低于43 %，所述溶液將釋放水分，直至周圍環(huán)境的濕度達(dá)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(shí)際上，這些鹽溶液難于處理，因?yàn)樗鼈兪且后w，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(xì)作用流出，其必須必然地是有水汽氣孔的，以便于起作用。當(dāng)保濕劑從其環(huán)境中吸收水分，并變成更多流體時(shí)，滴出變多的趨勢(shì)使得問題復(fù)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(duì)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(duì)保護(hù)產(chǎn)物的預(yù)期目標(biāo)產(chǎn)生相反作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包含控制密閉的或限定(defined)的環(huán)境中相對(duì)濕度的裝置。本發(fā)明包括固化的保濕劑組合物，其包括保濕劑鹽、水和載體。優(yōu)選的實(shí)施方案含有片劑形式的組合物，其可包括不同于載體的粘合劑的用途。優(yōu)選的片劑形式的實(shí)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、聚乙烯基吡咯烷酮和纖維素醚。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(duì)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。固化的保濕劑組合物包含保濕劑鹽、水和載體。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(shí)施方案中，小藥囊包括微穿孔的聚酯/紙/聚乙烯物質(zhì)。優(yōu)選的保濕劑鹽包括CaCl2、LiCl、K2CO3^NaCUK2SO4及其組合。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案包括抗微生物劑在容器中的用途。上述優(yōu)選的實(shí)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(shí)例將包括控制揮發(fā)性的活性碳和/或氧吸收劑。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供通常為固態(tài)的保濕劑，其可消除保濕劑的滲漏、溢出或滲流和所導(dǎo)致的對(duì)設(shè)計(jì)保濕劑來保護(hù)的產(chǎn)品或物質(zhì)的損害的可能性。本發(fā)明提供在獨(dú)立的或在用于控制封閉系統(tǒng)中相對(duì)濕度的與非水蒸氣可滲透的容器中穩(wěn)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(hù)，并且不會(huì)以任何方式降解、變性或腐敗。這可通過穩(wěn)定或凝固保濕劑以提供包裝濕度控制裝置來實(shí)現(xiàn)，所述裝置不會(huì)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(diǎn)，也防止了凝結(jié)的可能性。本發(fā)明的另一個(gè)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，堿式鹽可起保濕劑作用，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?？梢岳斫恹}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(gè)示例性實(shí)施方案中，包含保濕劑鹽的固化形式也可同時(shí)包括殺菌防腐劑，其可控制保濕劑包裝內(nèi)微生物的生長(zhǎng)。進(jìn)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(gè)封閉系統(tǒng)免于微生物降解。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明保濕劑化合物或鹽溶液是按下述方法制備的:在預(yù)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(shí)，其反映出存在不溶解的過量的鹽晶體。細(xì)心地制備鹽溶液是必需的，因?yàn)檫@要求精確的達(dá)到預(yù)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載體相中，然后部分地干燥至過飽和的程度，在該程度，過量的鹽可預(yù)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(dāng)服務(wù)環(huán)境預(yù)期具有比保濕劑的ERH更高的濕度時(shí)，預(yù)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(shí)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(shí)施方案，因?yàn)槲⑸锷L(zhǎng)，最通常是發(fā)霉，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)明的保濕劑鹽可以以飽和溶液的形式存在。然后，通過將溶液加入到載體介質(zhì)中來凝固(穩(wěn)定化)。載體可以是纖維素、硅膠、粘土、碳、糖或蛋白質(zhì)膠凝劑、親水性膠體如角叉菜膠或海藻酸鹽、膠狀魔芋(konjac)、親水性聚合物如丙烯酸酯或聚乙烯醇，或任意其它能穩(wěn)定、凝固、包囊或吸附固態(tài)保濕劑的物質(zhì)。然后，將該固態(tài)形式的保濕劑密封入根據(jù)本發(fā)明的適宜容器中，并用于對(duì)包裝組分沒有危險(xiǎn)的包裝中。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)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，如硫酸鉀溶液可提供約98%的ERH(在20°C的溫度下)。在這種情況下，保濕劑充當(dāng)水分來源，同時(shí)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(duì)濕度低于包裝的貯存內(nèi)部的露點(diǎn)，因此，隨著溫度改變，可能會(huì)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。在固化的保濕劑和產(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劑。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、或用微穿孔的聚酯/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(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，可將固化的保濕劑制成在組合物中包含適當(dāng)?shù)恼澈蟿┑钠瑒?。除了上述的載體外，粘合劑可以是單獨(dú)的元件。例如，載體可以是硅膠，粘合劑可以是任意已知數(shù)量的粘合劑，例如聚乙烯基吡咯烷酮、纖維素醚樹脂、熱塑性聚合物或蠟。另外，粘合劑也可以起載體作用，如果能以穩(wěn)定和固化保濕劑鹽的足量存在?？墒褂迷撈瑒┍駝恍枰M(jìn)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(jìn)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(jìn)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，片劑保濕劑可以是樹脂包衣的，例如用聚乙烯基吡咯烷酮或纖維素醚，然后再次進(jìn)行干燥和固化步驟。片劑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(shí)施例6的吸收揮發(fā)性酸的片劑，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、所有的粘合劑一起存在，保濕劑鹽可中和環(huán)境中存在的有害的酸，然后，其被活性碳吸附。另一個(gè)實(shí)例顯示在實(shí)施例7中，其中闡述了如下實(shí)施方案:其包含用于碳?xì)浠衔锘蚱渌鼡]發(fā)性有機(jī)物(VOCs)吸附的單獨(dú)的碳，與用于濕度控制的保濕劑鹽。該多功能性可進(jìn)一步通過將包含的氧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/載體/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(dǎo)來進(jìn)行，而不需要過多實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施例實(shí)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克角叉菜膠混合。發(fā)現(xiàn)該混合物具有98%的ERH。實(shí)施例2固化的保濕劑組合物是通過將0.1克的ProClin300殺菌劑加入到100克的蒸餾水中來制備的(ProClin為Rohm and Haas公司在制備生物學(xué)、化學(xué)制劑、診斷和實(shí)驗(yàn)室試劑中使用的防腐劑的注冊(cè)商標(biāo))。接著，將該溶液引入到20克硫酸鉀中，持續(xù)攪拌。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(shí)施例3固化的保濕劑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克蒸餾水中，然后，將該溶液引入58克碳酸鉀中，持續(xù)攪拌。然后，將該混合物與大孔硅膠以75: 25的比率(凝膠重量百分?jǐn)?shù):溶液重量百分?jǐn)?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，該保濕劑容器吸收占其25 %重量的水分，在干燥環(huán)境中，將提供占其10%重量的水分。在這些限值內(nèi)，封閉環(huán)境內(nèi)的相對(duì)濕度保持接近于44%。實(shí)施例4固化的保 濕劑容器是通過分別將I份50 % (w/w) CaCl2溶液和I份50 % (w/w) K2CO3溶液加入到二份重量的硅膠(U.S.P.等級(jí))中制備的。在24小時(shí)內(nèi)，完全吸附該溶液，然后，干燥至約2%濕度。將全部的、干燥的粒狀保濕劑包裝在緊密結(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(zhǎng)存貯期間，該產(chǎn)品為有效地保護(hù)和保持活性化學(xué)發(fā)光的醫(yī)學(xué)診斷設(shè)備。實(shí)施例5將飽和的NaCl溶液滲透到等量大氣孔硅膠中。加入各占1/3重量固化的保濕劑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(duì)濕度，同時(shí)從藥物包裝中除去氧。得到的大氣對(duì)活性藥物片劑提供了延長(zhǎng)的穩(wěn)定性。實(shí)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(jì)算
2.5%的碳酸鉀。加入聚乙烯基吡咯烷酮粘合劑樹脂，在混合物部分地干燥至約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(shí)保持室內(nèi)ERH低于44%。所述片劑也吸收和中和揮發(fā)性酸，從而保護(hù)也包含在室內(nèi)的精密電子元件。在該實(shí)施例中，片劑沒有應(yīng)用包衣。實(shí)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氯化鋰(LiCl)溶液中，然后干燥。片劑必須堅(jiān)硬，因此使用PE粘合劑，其賦予良好的強(qiáng)度。制備該片劑的步驟為:1.混合 142.6gms LiCl 與 440gms H2O,混合 I 小時(shí)。2.將1960gms干燥的低活性碳和490gms高活性碳加入到“V”攪拌器中。3.在"V"攪拌器中用鹽溶液浸潰碳4.0分鐘。4.在烘箱中，于110°C干燥碳16小時(shí)。5.將碳放入"V"攪拌器中，加入457.5gms PE,混合4分鐘。6.用壓片機(jī)進(jìn)行壓片，并在110°C固化I小時(shí)。7.片劑配方:低活性碳=64.2%高活性碳=16.1%LiCl 鹽=4.7% ( 在碳上 5.5% )PE 粘合劑=I5.0 %結(jié)果:在90% RH和29°C的濕度室中測(cè)試片劑直到滿負(fù)載(to capacity)。片劑含有占總片劑重量40%的H2O,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(shí)施方案進(jìn)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(xì)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(duì)各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行各種改變。對(duì)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(jìn)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(duì)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1的裝置，其中固化的保濕劑組合物進(jìn)一步包含不同于所述載體的粘合劑。
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，其中片劑用水蒸氣可滲透的包衣進(jìn)行包衣。
5.權(quán)利要求4的裝置，其中包衣選自聚乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮和纖維素醚。
6.權(quán)利要求1的裝置，其中保濕劑鹽選自CaCl2、K2C03、NaCl、K2S04、LiCl及其組合。
7.權(quán)利要求1的裝置，其中固化的保濕劑組合物進(jìn)一步包含抗微生物劑。
8.權(quán)利要求1的裝置，其中所述載體選自纖維素、硅膠、粘土、糖類或蛋白質(zhì)膠凝劑、含水膠體樹膠和親水性聚合物。
9.權(quán)利要求1的裝置，其中固化的 保濕劑組合物進(jìn)一步包含活性碳。
10.權(quán)利要求1的裝置，其中固化的保濕劑組合物進(jìn)一步包含氧吸收劑。
11.權(quán)利要求2的裝置，其中粘合劑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(duì)濕度的裝置，包含: 水蒸氣可滲透的容器；和 在所述容器內(nèi)的固化的保濕劑組合物，所述固化的保濕劑組合物包含: 保濕劑鹽、水和載體。
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，其中保濕劑鹽選自CaCl2、K2C03、LiCl、NaCUK2SO4及其組合。
19.權(quán)利要求12的裝置，其在容器中進(jìn)一步包含抗微生物劑。
20.權(quán)利要求12的裝置，其中所述載體選自纖維素、硅膠、粘土、糖類或蛋白質(zhì)膠凝劑、含水膠體樹膠和親水性聚合物。
21.權(quán)利要求12的裝置，其中固化的保濕劑組合物進(jìn)一步包含活性碳。
22.權(quán)利要求12的裝置，其中固化的保濕劑組合物進(jìn)一步包含氧吸收劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及濕度控制裝置。具體地，涉及用固化的潤(rùn)濕劑組合物控制環(huán)境中相對(duì)濕度的裝置。固化的潤(rùn)濕劑組合物由潤(rùn)濕劑鹽、水和載體制備。固化的潤(rùn)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(gè)優(yōu)選的實(shí)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(rùn)濕劑鹽包括CaCl2、K2CO3、LiCl、NaCl、K2SO4及其組合。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案包括一種或多種抗微生物劑、活性炭、揮發(fā)性有機(jī)物、水分吸收劑和氧吸收劑與固化的潤(rùn)濕劑鹽的組合的用途。
文檔編號(hào)B01D53/28GK103212278SQ201310128780
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月9日
發(fā)明者T.鮑威爾斯, L.帕特倫 申請(qǐng)人:多種吸附技術(shù)公司