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▶ スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5792738
(24)【登録日】2015年8月14日
(45)【発行日】2015年10月14日
(54)【発明の名称】多孔質粒子を表面処理する方法
(51)【国際特許分類】
B01J 20/10 20060101AFI20150928BHJP
B01J 20/12 20060101ALI20150928BHJP
B01J 20/20 20060101ALI20150928BHJP
B01J 20/30 20060101ALI20150928BHJP
【ＦＩ】
B01J20/10 A
B01J20/12 A
B01J20/20 A
B01J20/30
【請求項の数】6
【全頁数】60
(21)【出願番号】特願2012-540150(P2012-540150)
(86)(22)【出願日】2010年11月23日
(65)【公表番号】特表2013-511389(P2013-511389A)
(43)【公表日】2013年4月4日
(86)【国際出願番号】US2010057799
(87)【国際公開番号】WO2011063392
(87)【国際公開日】20110526
【審査請求日】2013年10月29日
(31)【優先権主張番号】61/263,573
(32)【優先日】2009年11月23日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/263,580
(32)【優先日】2009年11月23日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】505005049
【氏名又は名称】スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100077517
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 敬
(74)【代理人】
【識別番号】100087413
【弁理士】
【氏名又は名称】古賀 哲次
(74)【代理人】
【識別番号】100111903
【弁理士】
【氏名又は名称】永坂 友康
(74)【代理人】
【識別番号】100146466
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 正俊
(74)【代理人】
【識別番号】100160543
【弁理士】
【氏名又は名称】河野上 正晴
(72)【発明者】
【氏名】ブリンダ ビー．バドリ
(72)【発明者】
【氏名】モーゼズ エム．デイビッド
(72)【発明者】
【氏名】ロン ハオミン
(72)【発明者】
【氏名】バドリ ビーララガーバン
【審査官】
松本 直子
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００６−３０８８９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２００８／０００４５７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開昭５５−０２３０３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６２−１７６９１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−１３８００３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−０１８４４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−１９５６０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−０６２１６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２０１３−５１１４６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２０１３−５１１３６２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ０１Ｊ ２０／００− ２０／３４
Ｃ０１Ｂ ３１／００− ３３／４６
Ｃ０９Ｃ １／００− ３／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の多孔質粒子の処理方法において、
それぞれが、外部表面と、内部細孔表面を有する複数の細孔とを有する複数の多孔質粒子であって、シリカ粒子、モンモリロナイト粘土粒子、又は活性炭粒子からなる群から選択される、前記内部細孔表面の少なくとも一部が親水性である複数の多孔質粒子を提供することと、
前記多孔質粒子を、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つからなる第１の蒸気に曝露させ、前記多孔質粒子の内部細孔の少なくとも一部内で凝結させて、前記内部細孔表面の少なくとも一部を塞ぐこと、
次いで、前記外部表面を、反応して疎水性被覆を形成する反応性有機シラン化合物であって、アルキルシラン、アルコキシシラン、アルキレンポリシラン、アルキルポリシラン、アルケニルシラン、アリールシラン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される有機ケイ素化合物を含む第２の蒸気に暴露させて、プラズマ蒸着により、反応形成された疎水性被覆を前記外部表面の少なくとも一部に形成させることと、
を含む、方法。
それぞれが、外部表面と、内部細孔表面を有する複数の細孔とを有する複数の多孔質粒子であって、シリカ粒子、モンモリロナイト粘土粒子、又は活性炭粒子からなる群から選択される、前記内部細孔表面の少なくとも一部が親水性である複数の多孔質粒子を提供することと、
前記多孔質粒子を、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つからなる第１の蒸気に曝露させ、前記多孔質粒子の内部細孔の少なくとも一部内で凝結させて、前記内部細孔表面の少なくとも一部を塞ぐこと、
次いで、前記外部表面を、反応して疎水性被覆を形成する反応性有機シラン化合物であって、アルキルシラン、アルコキシシラン、アルキレンポリシラン、アルキルポリシラン、アルケニルシラン、アリールシラン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される有機ケイ素化合物を含む第２の蒸気に暴露させて、プラズマ蒸着により、反応形成された疎水性被覆を前記外部表面の少なくとも一部に形成させることと、
を含む、方法。
【請求項2】
前記反応性有機シラン化合物を含む前記第２の蒸気に前記多孔質粒子を曝露させた後、前記凝結した第１の蒸気を前記細孔から除去することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記多孔質粒子を前記第１の蒸気及び第２の蒸気に曝露する前に、前記反応性有機シランと反応しない揮発性化合物であって、窒素分子、二酸化炭素、Ｃ１〜Ｃ２炭化水素、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される第３の蒸気に前記多孔質粒子を曝露させ、前記揮発性化合物の少なくとも一部が、前記多孔質粒子の前記複数の細孔の少なくとも一部内に凝結し、それによって、前記内部細孔表面を少なくとも部分的に塞ぐ、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記反応性有機シラン化合物を含む前記第２の蒸気に前記多孔質粒子を曝露させた後、前記凝結した第１の蒸気と第３の蒸気を前記細孔から除去することを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記細孔から前記凝結した第１の蒸気を除去することが、前記粒子を加熱する、前記粒子を真空に曝露する、又はこれらの組み合わせによって達成される、請求項２に記載の方法。
【請求項6】
前記細孔から前記凝結した第１の蒸気と第３の蒸気を除去することが、前記粒子を加熱する、前記粒子を真空に曝露する、又はこれらの組み合わせによって達成される、請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）本出願は２００９年１１月２３日出願の米国特許仮出願第６１／２６３，５７３号、及び２００９年１１月２３日出願の同第６１／２６３，５８０号の利益を主張し、該出願の開示は参照によりその全体が本願に組み込まれる。
【0002】
（発明の分野）本開示は、多孔質粒子の処理方法に関し、より具体的には、多孔質粒子の外部表面の親水性を選択的に変化させる方法に関する。
【背景技術】
【0003】
ある種の多孔質粒子は、化学分野において多種多様の用途を有する。例えば、疎水性酸化物材料は、様々な気相分離プロセス及び液相分離プロセスに広く利用されている。特に広く用いられている例はシリカゲルであり、このシリカゲルは、クロマトグラフィー、生物活性化合物及び医薬製剤の吸着及び精製、並びに多成分系の安定化などの多くの用途で有用であることが知られている。しかしながら、天然シリカの表面特性は、必ずしも所望の用途に適しているとは限らない。表面修飾は、例えば、親水性のシラノール基を疎水性基に変換することによって達成することができ、これにより通常、修飾シリカの水に対する親和性が低下する。一般に、シリカゲルの既知の疎水処理は、外部表面及び内部細孔表面の両方を疎水性にするように設計されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
一態様において、本開示は、複数の多孔質粒子の処理方法を記載する。本方法は、それぞれが、外部表面と、内部細孔表面を有する複数の細孔とを有する複数の多孔質粒子を提供することと、内部細孔表面が疎水性剤を実質的に含まない状態を維持させたままで外部表面を疎水性剤と接触させることによって多孔質粒子の外部表面を処理することと、を含む。いくつかの代表的な実施形態において、多孔質粒子の外部表面を処理することは、プラズマ蒸着によって、多孔質粒子の外部表面の少なくとも一部の上に、ケイ素と、水素と、炭素とを含む層を形成することを含む。特定のそのような実施形態において、本方法は、ケイ素と、炭化水素と、炭素とを含む層の少なくとも一部の上に、プラズマ蒸着によって、フッ素と炭素とを含む層を形成することを更に含む。
【0005】
上記態様及び実施形態の更なる代表的な実施形態において、多孔質粒子の外部表面を処理することは、多孔質粒子を、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つに曝露することと、反応して疎水性剤を形成する反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に、多孔質粒子を曝露することと、を含む。いくつかの代表的な実施形態において、多孔質粒子を、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つに曝露することは、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に多孔質粒子を曝露する前に実施される。
【0006】
特定のそのような実施形態において、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気の少なくとも一部は、多孔質粒子の複数の細孔の少なくとも一部内に凝結し、それによって、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に多孔質粒子を曝露する前に、内部細孔表面を少なくとも部分的に塞ぐ。更なるそのような実施形態において、本方法は、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に多孔質粒子を曝露した後、凝結した水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気を細孔から実質的に除去することを更に含み、任意に、細孔から凝結した水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気を実質的に除去することは、粒子を加熱する、粒子を真空に曝露する、又はこれらの組み合わせによって達成される。
【0007】
上述された態様及び実施形態のいくつかの代表的な実施形態において、本方法は、多孔質粒子を水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気、及び第２の蒸気のうちの少なくとも１つに曝露する前に、反応性有機シランと反応性しない揮発性化合物を含む第３の蒸気に多孔質粒子を曝露することを更に含み、揮発性化合物の少なくとも一部は、多孔質粒子の複数の細孔の少なくとも一部内に凝結し、それによって、内部細孔表面を少なくとも部分的に塞ぐ。いくつかのそのような代表的な実施形態において、揮発性化合物は、窒素分子、二酸化炭素、Ｃ１〜Ｃ２炭化水素、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。特定のそのような代表的な実施形態において、本方法は、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に多孔質粒子を曝露した後、細孔から凝結した揮発性化合物を実質的に除去することを更に含み、任意に、細孔から前記凝結した揮発性有機化合物を実質的に除去することは、粒子を加熱する、粒子を真空に曝露する、又はこれらの組み合わせによって達成される。
【0008】
水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つに多孔質粒子を曝露することによって、多孔質粒子の外部表面を処理することを含む特定の上記実施形態において、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気の少なくとも一部は、多孔質粒子の細孔の外側の蒸気相中の反応性有機シラン化合物の少なくとも一部と反応する。
【0009】
水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つに多孔質粒子を曝露することによって、多孔質粒子の外部表面を処理することを含むかかる実施形態のいくつかの特定の例において、反応性有機シラン化合物は、少なくとも２つのシラン官能性反応基を含む。かかる実施形態の更なる例において、反応性有機シラン化合物は、ジクロロジメチルシラン及びジクロロジエチルシランから選択される。かかる実施形態の更なる例において、反応性有機シラン化合物は、２５℃で１３３Ｐａ〜２６，６００Ｐａの蒸気圧を有する。現時点で好ましい特定の実施形態において、多孔質粒子の外部表面を処理することは、１，３３０〜２６，６００Ｐａの総蒸気圧で行われる。
【0010】
上記態様及び実施形態のいずれかのその他の例において、複数の細孔は、少なくとも１ｎｍ及び４ｎｍ以下のメジアン孔径を示し、更に、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に多孔質粒子を曝露することは、１，３３０〜１９，９５０Ｐａの総蒸気圧で生じる。現時点で好ましいいくつかの特定の実施形態において、複数の細孔は、少なくとも４ｎｍ及び１０ナノメートル以下のメジアン孔径を示し、更に、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に多孔質粒子を曝露することは、６，６５０〜２６，６００Ｐａの総蒸気圧で生じる。
【0011】
前述の態様及び実施形態のいずれかにおいて、多孔質粒子は、多孔質無機粒子、多孔質有機粒子、多孔質金属粒子、多孔質（コ）ポリマー粒子、多孔質炭素粒子、多孔質粘土粒子、多孔質分子篩粒子、多孔質ゼオライト粒子、多孔質乾燥剤粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【0012】
前述の態様及び実施形態のいずれかにおいて、処理された多孔質粒子の外部表面の少なくとも一部は、アルキル基又はアリール基の少なくとも一方を含む疎水性基を含み、更に、アルキル基及びアリール基は、それぞれ任意にフッ素で置換されており、これに加えて、内部細孔表面は少なくとも部分的に親水性である。いくつかのそのような実施形態において、疎水性基は、アルキル基、アリール基、又はこれらの組み合わせを有するシロキサンを含む。
【0013】
このように、いくつかの代表的な実施形態において、本開示は、外部表面と内部細孔表面とを含む処理された多孔質粒子の製造方法を記載し、処理された多孔質粒子の外部表面の少なくともかなりの部分は疎水性基を含み、内部細孔表面は実質的に未処理である。ある代表的な実施形態において、疎水性基は、アルキル基又はアリール基の少なくとも一方を含み、アルキル及びアリールは、それぞれ任意にフッ素で置換されている。いくつかの代表的な実施形態において、処理された多孔質粒子は、処理された乾燥剤粒子である。いくつかのそのような実施形態において、処理された多孔質粒子は、処理されたシリカゲル粒子、処理されたモンモリロナイト粘土粒子、処理された分子篩、又は処理された活性炭粒子である。ある代表的な実施形態において、疎水性基は、アルキル基、アリール基、又はこれらの組み合わせを有するシロキサンを含む。いくつかの特定の代表的な実施形態において、処理された多孔質粒子は、Ｘ線光電子分光法によって測定した場合に、最大５原子パーセントのケイ素原子を最大５０オングストロームの深さまで有する外部表面を有するシリカゲル粒子である。
【0014】
本開示はまた、外部表面と内部細孔表面とを含む処理された多孔質粒子の製造方法を記載し、処理された多孔質粒子の外部表面の少なくとも一部は、アルキル基又はアリール基の少なくとも一方を含む疎水性基を含み、アルキル基及びアリール基はフッ素で置換されており、内部細孔表面は、少なくとも部分的に親水性である。いくつかの代表的な実施形態において、処理された多孔質粒子は、処理された乾燥剤粒子である。いくつかのそのような実施形態において、処理された多孔質粒子は、処理されたシリカゲル粒子、処理されたモンモリロナイト粘土粒子、処理された分子篩、又は処理された活性炭粒子である。いくつかの特定の代表的な実施形態において、疎水性基は、アルキル基、アリール基、又はこれらの組み合わせを有するシロキサンを含む。いくつかの代表的な実施形態では、処理された多孔質粒子は、Ｘ線光電子分光法によって測定した場合に、最大５原子パーセントのケイ素原子を、最大５０オングストロームの深さまで有する外部表面を有するシリカゲル粒子である。
【0015】
いくつかの特定の代表的な実施形態において、複数の粒子は、未処理の乾燥剤粒子（例えば、シリカゲル、モンモリロナイト粘土、分子篩、又は活性炭）を更に含む。ある特定の代表的な実施形態において、複数の粒子は、外部表面及び内部細孔表面が共に疎水性基で処理されている粒子を実質的に含まない。その他の特定の代表的な実施形態において、複数の粒子は、超吸水性ポリマー、親水性不織布、又は木材パルプのうちの少なくとも１つを含む吸収性粒子又は繊維を更に含む。
【0016】
別の態様において、本開示は、上記実施形態のいずれか１つによる処理された多孔質粒子の製造方法を提供し、該方法は、多孔質粒子の内部細孔表面を実質的に未処理の状態にしたままで、多孔質粒子の外部表面を疎水性剤で処理することを含む。いくつかの代表的な実施形態では、多孔質粒子の外部表面のみが疎水性剤で処理される。
【0017】
更なる態様において、本開示は、外部表面上の疎水性基と親水性の内部とを有する処理された多孔質粒子、及びそれらの製造方法を記載する。処理された多孔質粒子は、例えば、吸収性物品の環境内の湿度を制御するための乾燥剤として有用であり得る。吸収性物品（例えば、生理用ナプキン及びおむつ）は、典型的には、流体を吸収かつ保持するために、コア領域内に超吸水性ポリマー（ＳＡＰ）及び／又は木材パルプを含む。本明細書で開示される処理された粒子は、ＳＡＰ又は木材パルプの存在下で、吸収性物品のユーザーの皮膚に隣接した環境と同様の環境中の湿度を低下させることが分かっている。
【0018】
着用者の皮膚に隣接した環境の相対湿度を低下させるために、乾燥剤（例えば、シリカゲル）を吸収性物品の構成要素に組み込むことは知られているが、こうした乾燥剤が水性液体に曝露されると、それらの有効性は減少される又は一貫性がなくなり、該乾燥剤は、吸収性物品の着用者に対してヌルヌルした又はねばねばした感触をもたらす傾向がある。水蒸気の浸透を可能にし、かつ水性液体を排除することができる材料（例えば、熱誘起相分離で製造された微孔フィルム又は粒子を充填した薄膜）で作製された小袋に乾燥剤を封入することが知られている。こうした小袋を吸収性物品内に設置するには、特殊な処理技術を必要とする可能性があり、したがって望ましくない可能性がある。本明細書で開示される処理された多孔質粒子は、典型的には、水性液体をはじき、また、未処理の乾燥剤粒子よりも一貫して及び確実に、着用者の皮膚近くの相対湿度を低下させることが、本開示において示されている。この多孔質粒子を、小袋又は他の煩わしい物理的分離技術を用いずに、吸収性物品に加えることができる。
【0019】
本開示の代表的な実施形態の様々な態様及び利点を要約してきた。上記の概要は、本発明の代表的な実施形態の説明された各実施形態又は全ての実現形態を説明することを意図したものではない。以下の図及び詳細な説明は、本明細書に開示された原理を使用する特定の好ましい実施形態を更に具体的に例示する。
【図面の簡単な説明】
【0020】
本開示の様々な実施形態についての以下の詳細説明を添付の図面と共に検討することで、本開示はより完全に理解され得る。【図1】本開示のいくつかの例示的実施形態による、多孔質粒子を表面処理する代表的な方法、及びその結果得られる処理された多孔質粒子の略図。
【図2】本開示のいくつかの例示的実施形態に従って処理された代表的な処理された多孔質粒子の例示的な水蒸気吸着及び脱着等温線のグラフィック表示。
【図3A】本開示のいくつかの例示的実施形態による、処理された多孔質粒子の代表的製造方法において第１及び第２の蒸気相で多孔質粒子を処理するのに使用される代表的な装置の概略側面図。
【図3C】本開示のいくつかの実施形態による、処理された多孔質粒子の別の代表的製造方法において第１及び第２の蒸気相で多孔質粒子を処理するのに使用される別の代表的な装置の概略側面図。
【図4A】本開示のいくつかの例示的実施形態による、多孔質粒子を表面処理する代表的な方法、及びその結果得られる処理された多孔質粒子の略図。
【図4B】本開示のいくつかの例示的実施形態による、多孔質粒子を表面処理する代表的な方法、及びその結果得られる処理された多孔質粒子の略図。
【図4C】本開示のいくつかの例示的実施形態による、多孔質粒子を表面処理する代表的な方法、及びその結果得られる処理された多孔質粒子の略図。
【図4D】本開示のいくつかの例示的実施形態による、多孔質粒子を表面処理する代表的な方法、及びその結果得られる処理された多孔質粒子の略図。
【発明を実施するための形態】
【0021】
用語解説本明細書を通じて、
「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」等の用語は、１つの実体のみを指すことを意図するものではなく、例示のために具体例を用い得る一般分類を含む。用語「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、用語「少なくとも１つ」と同じ意味で使用される。
【0022】
２つ以上の項目のリストの前の語句「少なくとも１つの」は、リストの中の項目のいずれか１つ、及びリストの中の２つ以上の項目の任意の組み合わせを指す。
【0023】
「親水性」は、表面と接触する水性液体（即ち、水を含む液体）によって湿潤性である表面を表す。湿潤性は、表面上の液体の接触角によって測定されることができる。典型的には、表面上の水の接触角が９０°未満の場合に、表面は親水性である。
【0024】
「疎水性基」は、表面と接触する水性液体（即ち、水を含む液体）によって表面が湿潤性にならないようにする官能基を表す。典型的には、表面上の水の接触角が９０°を超える場合に、表面は疎水性である。
【0025】
「外部表面の少なくとも一部」及び「外部表面の少なくともかなりの部分」は、粒子の外部表面上の疎水性基の一様分布又は非一様分布を包含することができる。いくつかの代表的な実施形態において、疎水性基は、粒子の外部表面上に一様に分布される。いくつかの代表的な実施形態では、粒子の外部表面全体が疎水性基で覆われている。
【0026】
「乾燥剤」は、周囲の外気から湿気を吸収することができる物質を指す。乾燥剤は、本明細書で使用される場合、多孔質構造中への物理吸収によって水又は水蒸気を吸収することができる。
【0027】
用語「吸収性構成要素」は、吸収性物品の収性コアなどの、吸収性物品の主要な吸収性構成要素として一般に使用される構成要素を指す。吸い上げ又は貯蔵機能を提供する、本明細書に記載の二次トップシートなどの吸収性構成要素も包含する。しかしながら、用語「吸収性構成要素」は、吸収性物品のトップシート又はバックシートとしてのみ通常使用される構成要素を除外する。
【0028】
「使い捨て」は、一般に、その意図される機能を実施する能力が使い果たされる前に、限られた使用期間を有するものを意味するものと理解される。衣類に関し、「使い捨て」衣類は、典型的には、洗濯に耐えるように作製されていない。
【0029】
「水性」とは、水を含むことを意味する。用語「水性液」は、体液を包含する。
【0030】
「アルキル基」及び接頭辞「アルキ（alk-）」は、直鎖基及び分枝鎖基の両方並びに環状基を含む。特に指定しない限り、本明細書におけるアルキル基は、最高２０個の炭素原子を有する。環状基は、単環式でも多環式でもよく、いくつかの代表的な実施形態において、３〜１０個の環炭素原子を有する。「アルキレン」は、「アルキル」の二価形である。
【0031】
用語「フルオロアルキル」は、２個の炭素原子ごとに、水素又は塩素のいずれか一方の１個以下の原子が存在しているという条件で、フッ素原子の代わりに、水素原子又は塩素原子が存在している基に加えて、全てのＣ−Ｈ結合がＣ−Ｆ結合によって置き換えられている、直鎖、分枝状、及び／又は環状アルキル基を含む。フルオロアルキル基のいくつかの代表的な実施形態において、少なくとも１つの水素又は塩素が存在する場合、フルオロアルキル基は、少なくとも１つのトリフルオロメチル基を含む。用語「ペルフルオロアルキル基」は、全てのＣ−Ｈ結合がＣ−Ｆ結合によって置き換えられている、直鎖、分枝状、及び／又は環状アルキル基を含む。
【0032】
「アリールアルキレン」は、アリール基が結合している「アルキレン」部分を指す。
【0033】
用語「アリール」は、本明細書で使用するとき、炭素環式芳香環、又は例えば、１、２若しくは３個の環を有し、かつ環内に少なくとも１個のヘテロ原子（例えば、Ｏ、Ｓ又はＮ）を含有する場合のある環構造を含む。アリール基の例としては、フェニル、ナフチル、ビフェニル、フルオレニル、並びに、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、イソキノリニル、インドリル、イソインドリル、トリアゾリル、ピロリル、テトラゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、オキサゾリル、及びチアゾリルが挙げられる。
【0034】
「アリーレン」は、上記で定義した「アリール」基の二価形である。
【0035】
「アルキルアリーレン」は、アルキル基が結合している「アリーレン」部分を指す。
【0036】
「プラズマ処理」は、高周波電界又は高周波磁界を用いて、多孔質粒子が存在する雰囲気下で特定のガスのフリーラジカルを生じさせるプロセスを指す。フリーラジカルは、多孔質粒子の表面を修飾する。用語「プラズマ処理」は「プラズマ蒸着」を包含することができ、このプラズマ蒸着は、プラズマから形成された被膜を、表面の少なくとも一部の上に蒸着させ、かつ一般に共有結合を介して表面に付着させる。
【0037】
本開示の様々な代表的な実施形態を、特に図面を参照しながら説明する。本開示の実施形態は、開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正や変更が可能である。したがって、本開示の実施形態は以下に記述する代表的な実施形態に限定されず、請求項及びそれと同等の任意のものに定められた制限によって支配されるものと理解されたい。
【0038】
多孔質粒子本開示のいくつかの実施形態による、多孔質粒子１の処理及び処理された多孔質粒子５の略図が、図１に示されている。例示の実施形態において、多孔質粒子１は、親水性の外部表面と親水性の内部細孔表面とを有する。図の中で多孔質粒子１を表す円の外部表面上及び内部に示されている複数のヒドロキシル（−ＯＨ）基に起因して、親水性の外部表面及び内部細孔表面は、この実施形態では親水性である。本開示による方法を用いて多孔質粒子１を疎水性剤で処理すると、処理された多孔質粒子５が形成される。例示の実施形態において、処理された多孔質粒子５は疎水性外部表面を有し、これは、外部表面上の複数の疎水性基（Ｒ）によって表わされている。しかしながら、処理された多孔質粒子５は、内部細孔表面上では親水性を維持しており、これは、この場合も同様に、処理された多孔質粒子５を表す円の内部に示されているヒドロキシル基で表わされている。
【0039】
本開示による処理された多孔質粒子５の実施形態のいずれかにおいて、処理された多孔質粒子の外部表面の少なくとも一部は、疎水性基Ｒを含む。代表的なＲ基としては、最大２０、１８、１５、１２、１０、又は８個の炭素原子（例えば、１〜２０、１〜１５、１〜１０、１〜５、又は１〜３個の範囲内の炭素原子）を有するアルキル基及びフルオロアルキル基が挙げられる。Ｒ基の更なる例としては、それぞれが１つ以上のフルオロ基で置換されていてもよい、アリール基、アリールアルキレニル（arylalklyenyl）基、又はアルキルアリーレニル基が挙げられる。いくつかの代表的な実施形態において、Ｒ基は、メチル基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、又はフルオロメチル基のうちの少なくとも１つを含む。いくつかの代表的な実施形態において、疎水性基Ｒは、アルキル基、アリール基、アリールアルキレニル（例えば、ベンジル）基、アルキルアリーレニル基、又はこれらの組み合わせを有するシロキサンを含む。これらの実施形態のいくつかにおいて、処理された多孔質粒子５は、処理されたシリカゲル粒子である。シロキサン上のアルキル基は、最大２０、１８、１５、１２、１０、又は８個の炭素原子（例えば、１〜２０、１〜１５、１〜１０、１〜５、又は１〜３の範囲内の炭素原子）を有し、任意に、１つ以上のフルオロ基で置換されていてもよい。
【0040】
典型的には、外部表面積の大部分（例えば、５０％超、又は少なくとも５１、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、若しくは９５％）は、疎水性基で覆われている。いくつかの代表的な実施形態において、外部表面のかなりの部分（例えば、少なくとも９０、９５、９６、９７、９８、又は９９％、最大１００％）は、疎水性基を含んでいる。粒子の外部表面被覆率の分析技術は、当該技術分野において既知であり（例えば、赤外分光法、ラマン分光法、及び核磁気共鳴分光法）、例えば、Ｌ．Ａ．Ｂｅｌｙａｋｏｖａら、Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ａ：Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｓｐｅｃｔｓ，１５４，２８５〜２９４（１９９９）を参照されたい。
【0041】
粒子の外部表面は、電子分光化学分析（ＥＳＣＡ）によって分析され得る。ＥＳＣＡを用いて、表面上の様々な要素の原子パーセントを報告することができる。結果は、例えば、表面上の特定の疎水性基、及び疎水性基を表面に適用する方法に応じて異なる。いくつかの代表的な実施形態において、疎水性基を含む外部表面のかなりの部分とは、ＥＳＣＡで測定した場合に表面上に存在しない多孔質粒子を構成する要素を指す。いくつかの代表的な実施形態（例えば、処理された多孔質粒子５が処理されたシリカゲル粒子である実施形態）では、外部表面は、ｘ線光電子分光法測定した場合、最大５０オングストロームの深さまでケイ素原子を含んでいない。
【0042】
粒子の外部表面はまた、飛行時間型二次イオン質量分析（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）によっても分析することができる。ＴＯＦ−ＳＩＭＳを用いて、表面上の化学組成を、通常は５〜２０オングストロームの範囲の深さまで検出することができる。結果は、例えば、表面上の特定の疎水性基、及び疎水性基を表面に適用する方法に応じて異なる。通常は、参照イオンの数に対する対象質量の数の比、又は全スペクトル積分の数に対する対象質量の数の比をとることによって、ＳＩＭＳによる相対定量が可能である。
【0043】
典型的には、処理された多孔質粒子が水面に浮かぶ場合、本明細書で開示される処理された多孔質粒子５の外部表面のかなりの部分は、疎水性基を含む。液体の表面張力が、ガス／液体境界面で粒子にかかる重力を相殺するだけ十分に高い場合、粒子は表面上に浮くといわれている。本開示による処理された多孔質粒子５が水面上に振り撒かれる場合、処理された多孔質粒子５の湿潤性は、粒子が沈むのにかかる時間と相関し得る。
【0044】
いくつかの代表的な実施形態では、処理された多孔質粒子５は、水面上に永久にとどまる。いくつかの代表的な実施形態では、処理された多孔質粒子５、少なくとも８時間、６時間、４時間、２時間、又は３０分間、水面上にとどまる。浮遊粒子法（floating particle method）は、粒子の表面湿潤性を評価するための、当該技術分野において既知の技術である（例えば、Ｍ．Ｌａｚｇｈａｂら、Ｐｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１５７，８３（２００５）を参照のこと）。本開示による複数の処理された多孔質粒子５の外部表面の疎水性は、処理された多孔質粒子５を水面に振り撒いて単層を形成することによって評価され得る。
【0045】
典型的には、粒子の少なくとも７５％（いくつかの代表的な実施形態では、８０、８５、９０％、又は少なくとも９５％）は、水面に浮かぶ。いくつかの代表的な実施形態において、評価は、１グラムの処理された多孔質粒子を、２０ｍＬバイアル瓶の中の１０ミリリットル（ｍＬ）の水の表面に置き、粒子が表面に浮くかどうかを観察することによって行われることができる。処理された粒子と水を含むバイアル瓶を振盪すると、粒子は、典型的には塊状になる。経時的に、この塊は、通常ばらばらになり、水中で再び浮き上がる。未処理の親水性粒子を水中で振盪した場合、そのような塊の形成は、通常は観察されない。その代わり、未処理の親水性粒子は、典型的には水中に沈む。
【0046】
全ての疎水処理が、水面に浮かぶ粒子をもたらすとは限らない。例えば、一部の疎水処理は（例えば、プラズマ処理によって表面ヒドロキシル基がフッ素で置換されている場合）、液体水と接触すると加水分解する場合がある。ＮＦ３プラズマで処理された粒子は、水面に浮かないで、水中に沈むことが観察されている。本開示は、堅牢で、水面に置かれたときに加水分解しない疎水処理を提供する。
【0047】
本開示による処理された多孔質粒子５の疎水性は、例えば、当該技術分野において既知の技術を用いて、個々の粒子又はバルク粒子上の接触角測定を行うことによっても評価され得る。いくつかの代表的な実施形態において、処理された多孔質粒子５上の水滴の接触角は、少なくとも１２０度、１１０度、１００度、又は９５度（例えば、９０〜１００度、９５〜１１０度、１００〜１１５度、１１０〜１３０度、又は１１５〜１２５度の範囲内）である。
【0048】
本開示による処理された多孔質粒子５の実施形態のいずれかにおいて、処理された多孔質粒子５の内部細孔表面は、少なくとも部分的に親水性である。いくつかの代表的な実施形態において、処理された多孔質粒子５の内部細孔表面は、親水性官能基を有する場合に親水性であると考えられる。親水性官能基は、典型的には、粒子の性質に応じて、ヒドロキシル基、シラノール基、又は他の金属酸化物基を含む。いくつかの代表的な実施形態において、多孔質粒子１が、ヒドロキシル基又はシラノール基を含む内部細孔表面を有する場合、処理された多孔質粒子５は、処理前に多孔質粒子１に存在したヒドロキシル基又はシラノール基の少なくとも５０、６０、７０、７５、８０、８５、又は９０％を有する。
【0049】
多孔質粒子の内部細孔表面を評価するための方法は、当該技術分野において既知である。例えば、吸収法（例えば、メタノール、エタノール、水、ベンゼン、又は窒素を用いる）が一般的に使用される。多孔質粒子の表面積の大部分は、内部細孔表面内にあるので、吸収の大規模な変更は、通常、内部細孔表面の湿潤性が変化されたときに生じる。例えば、一般的な吸収法で測定した場合に、処理された多孔質粒子５が、処理前に多孔質粒子１に存在したヒドロキシル基又はシラノール基の少なくとも９０、９５、９６、９７、又は９８％を有する場合に、内部細孔表面は「実質的に未処理」であるということができる。多孔質粒子を切断し、上述のＥＳＣＡ又はＴＯＦ−ＳＩＭＳを用いてそれらの化学組成を分析してもよい。
【0050】
したがって、いくつかの代表的な実施形態では、これらの技術を用いると、処理された多孔質粒子の内部には、最小限の疎水性基が観察されるか、疎水性基は全く観察されない。これらの実施形態では、内部細孔表面は「実質的に未処理」であると考えられる。いくつかの代表的な実施形態において、本明細書で開示される処理された多孔質粒子の内部細孔表面は、ＴＯＦ−ＳＩＭＳからも明らかなように、任意にフッ素で置換されているアルキル基又はアリール基を最小限有するか全く有さない。ＴＯＦ−ＳＩＭＳの場合、典型的には、親水性基の数に対する疎水性基の質量の数の比をとることによって、疎水性官能基と親水性官能基の相対定量が可能である。外部表面からの数の比を、内部表面からの数の比と比較することができる。
【0051】
現時点で好ましい特定の代表的な実施形態において、本明細書で開示される処理された多孔質粒子５は、３０℃及び５０％の相対湿度で２４時間後に、粒子の重量の少なくとも２０（いくつかの代表的な実施形態では、少なくとも２２、２５、２８、３０、又は３２）％の水蒸気を吸収する。一般に、この吸収は、液体水の存在しない湿度チャンバの中で行われ、化学てんびんを使用して粒子の重量を測定する。本明細書で開示される多孔質粒子１又は処理された多孔質粒子５が吸収することができる水蒸気の量は、粒子の種類によって異なる。例えば、シリカゲル粒子は、典型的には、それらの重量の約４０％の水を吸収すると報告されている。
【0052】
現時点で好ましい他の代表的な実施形態において、処理された多孔質粒子は、３０℃及び８０％相対湿度で、疎水性基を含まない複数の比較粒子の水蒸気の取り込みの少なくとも５０、５５、６０、６５、７０、７５、又は８０％である水蒸気の取り込みを有する。いくつかの代表的な実施形態において、処理された多孔質粒子の内部表面は、それらが３０℃及び８０％相対湿度で、疎水性基を含まない複数の比較粒子の水蒸気の取り込みの少なくとも６０、６５、７０、７５、又は８０％である水蒸気の取り込みを有する場合に、「実質的に未処理」であると考えられる。疎水性基を含まない複数の比較粒子は、疎水処理されていないことを以外は、複数の処理された粒子と同じである複数の粒子を指す。例えば、複数の比較粒子は、複数の処理された粒子と同じサイズ及び孔径分布を有し、かつ処理された多孔質粒子が処理される前は、該粒子と同じ化学組成を有する。
【0053】
本開示による複数の粒子を処理する方法の更なる代表的な実施形態において、処理された多孔質粒子が水面に振り撒かれて単層を形成する場合、粒子の少なくとも７５％は水面に浮かび、この処理された多孔質粒子は、３０℃及び５０％の相対湿度で２４時間後に、該粒子の重量の少なくとも２０％の水蒸気を吸収する。いくつかのそのような実施形態では、１グラムの処理された多孔質粒子が、２０ｍＬバイアル瓶の中の１０ミリリットル（ｍＬ）の水の上に振り撒かれる。いくつかの特定のそのような実施形態では、上記粒子は、３０℃及び８０％相対湿度で、疎水性基を含まない複数の比較粒子の水蒸気の取り込みの少なくとも６０％である水蒸気の取り込みを有する。いくつかのそのような実施形態において、複数の粒子の少なくとも一部が水性液体に曝露される場合、複数の粒子は、疎水性基を含まない複数の比較粒子よりも、相対湿度を相当低下させる。
【0054】
本開示による処理された多孔質粒子５は、処理されたシリカゲル粒子、処理されたモンモリロナイト粘土粒子、処理された分子篩、及び処理された活性炭を含む。処理された多孔質粒子は、０．０７５ミリメートル（ｍｍ）〜１０ｍｍ（例えば、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、０．５ｍｍ〜５ｍｍ、又は０．５ｍｍ〜１ｍｍ）の範囲内の平均粒子サイズを有し得る。細孔が、水分子へのアクセスが可能となるのに十分なだけ大きければ、メジアン孔径は様々であってよい。いくつかの代表的な実施形態において、内部細孔は、１ナノメートル（ｎｍ）〜１０ｎｍ（例えば、２ｎｍ〜３ｎｍ、２ｎｍ〜７ｎｍ、４ｎｍ〜７ｎｍ、８ｎｍ〜１０ｎｍ、又は４ｎｍ〜１０ｎｍ）の範囲内のメジアン孔径を有する。いくつかの代表的な実施形態において、処理された多孔質粒子はバイモーダル多孔質構造を有し、その場合、細孔は、記載された範囲のいずれかから選択される２つの異なるメジアン径を有する。
【0055】
処理前の多孔質粒子１は、様々な商業的供給源（例えば、ＡＧＭ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｔｕｃｓｏｎ，ＡＺ；Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｉｌｉｃａ Ｇｅｌ Ｃｏ．，ＬＴＤ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；及びＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）から入手可能である。いくつかの代表的な実施形態において、処理された多孔質粒子は、湿気を吸収した際の色の変化を示すための色変化インジケータ（例えば、塩化コバルト）を含んでもよい。
【0056】
孔径分布及び内部細孔構造によっては、本開示のプロセスを実施する際に多孔質粒子として有用なシリカゲル乾燥剤は、相対湿度の関数としての水蒸気の吸着／脱着で差を示す可能性がある。図２は、本開示のいくつかの例示的実施形態に従って処理された、代表的な疎水性表面処理された多孔質粒子の例示的な水蒸気吸着及び脱着等温線のグラフィック表示を示す。狭い孔径分布を有する蒸気相で処理した疎水性シリカゲル粒子（例えば、タイプＡ；平均孔径２〜３ｎｍ；Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｉｌｉｃａ Ｇｅｌ（Ｃｈｉｎａ）より入手可能）は、図２に示されるような水蒸気吸着（太いプロット線；大きいひし形）等温線及び脱着（細いプロット線；小さいひし形）等温線を示す。広い孔径分布を有する蒸気相で処理した疎水性シリカゲル粒子（例えば、タイプＢ；平均孔径４〜７ｎｍ；Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｉｌｉｃａ Ｇｅｌ（Ｃｈｉｎａ）より入手可能）は、図２に示されるような測定された水蒸気吸着（太いプロット線；大きい正方形）等温線及び脱着（細いプロット線；小さい正方形）等温線を示す。２つのタイプのシリカゲル乾燥剤の吸着／脱着等温線は、２５℃で測定された。
【0057】
水吸着は、タイプＡのシリカゲルが狭い孔径分布を有することを示すが、これは吸着がタイプＢのシリカゲルと比べて低い蒸気圧で生じるからである。孔径分布が広くなるにつれて、水は高い相対湿度で吸着する。狭孔に吸着された水は、氷のような固体構造を有する一方で、より幅広の細孔には液相として吸着することも知られている。
【0058】
シリカゲル粒子の疎水処理は既知であるが、一般に、この疎水処理は、外部表面及び内部細孔表面の両方を疎水性にすることを目的としている。外部表面及び内部細孔表面の両方を疎水性に処理する方法で得ることができる、部分的に処理された粒子は、外部表面が十分な量の疎水性基で覆われていない場合、又は疎水性基が水と接触すると加水分解する場合には、水に浮かない可能性がある。更に、そのような部分的に処理された粒子は、外部表面及び内部表面の大部分が疎水性にされている場合には、例えば、それらの重量の少なくとも２０％の水を吸収することができない。
【0059】
典型的には、シリカゲル粒子の疎水処理で既知の溶媒及び蒸気法は、内部細孔表面が処理されていない箇所で反応を中止するのが困難である。また、単独処理剤としての高周波四フッ化炭素プラズマは、シリカゲルの内部細孔表面及び外部表面を処理する（例えば、Ｋ．Ｆｕｒｕｋａｗａら、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９，１５４５〜１５４７（２０００）を参照のこと）。
【0060】
これに対して、本開示に従って処理及び／又は調製された多孔質粒子は、親水性の内部細孔表面を含み、これにより、処理された粒子を、例えば乾燥剤として有用にすることができる。外部表面及び内部細孔表面の両方が疎水性である疎水性シリカゲルは、乾燥剤として有用でない。いくつかの代表的な実施形態において、複数の処理された多孔質粒子は、外部表面及び内部細孔表面が共に疎水性基で処理された粒子を、２５％未満（いくつかの代表的な実施形態では、２０、１５、１０、５、４、３、２、又は１％未満）含む。この複数の処理された多孔質粒子は、外部表面及び内部細孔表面が共に疎水性基で処理された粒子を実質的に含まないと見なされることができる。
【0061】
処理された多孔質粒子の製造方法一態様において、本開示は、複数の多孔質粒子の処理方法を記載する。本方法は、それぞれが、外部表面と、内部細孔表面を有する複数の細孔とを有する複数の多孔質粒子を提供することと、内部細孔表面が疎水性剤を実質的に含まない状態を維持させたままで外部表面を疎水性剤と接触させることによって多孔質粒子の外部表面を処理することと、を含む。いくつかの代表的な実施形態において、多孔質粒子の外部表面を処理することは、プラズマ蒸着によって、多孔質粒子の外部表面の少なくとも一部の上に、ケイ素と、水素と、炭素とを含む層を形成することを含む。特定のそのような実施形態において、本方法は、ケイ素と、炭化水素と、炭素とを含む層の少なくとも一部の上に、プラズマ蒸着によって、フッ素と炭素とを含む層を形成することを更に含む。
【0062】
本明細書に記載の実施形態のいずれかに従って多孔質粒子５を処理する方法は、多孔質粒子の内部細孔表面を実質的に未処理の状態にしたままで、多孔質粒子１の外部表面を疎水性剤で処理することを含む。「実質的に未処理」は、上述されたのと同じ意味を有する。いくつかの代表的な実施形態では、多孔質粒子１の外部表面のみが、疎水性剤で処理される。好適な処理プロセスを以下に説明する。
【0063】
処理プロセス１多孔質材料のプラズマ処理方法は、米国特許第６，８７８，４１９号（Ｄａｖｉｄら）に提供されている。更に、粒子のプラズマ処理方法及び装置は、米国特許第６，０１５，５９７号（Ｄａｖｉｄ）号及び同第６，１９７，１２０号（Ｄａｖｉｄ）に提供されている。いくつかの代表的な実施形態において、処理された多孔質粒子の製造方法は、ケイ素と、水素と、炭素とを含む層を、多孔質粒子の外部表面の少なくとも一部の上にプラズマ蒸着によって形成することを含む。この層の形成は、アルキルシラン、アルコキシシラン、アルキレンポリシラン、アルキルポリシラン、アルケニルシラン、アリールシラン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される有機ケイ素化合物を含むガスをイオン化することによって行われ得る。
【0064】
代表的なアルキルシランとしては、テトラメチルシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、ジエチルシラン、ジエチルメチルシラン、プロピルシラン、トリメチルシラン、及びエチルシランが挙げられる。代表的なアルコキシシラン及びシロキサンとしては、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）、及びテトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）が挙げられる。代表的なアルキレンポリシランとしては、ジシラノメタン、ビス（メチルシラノ）メタン、１，２−ジシラノエタン、１，２−ビス（メチルシラノ）エタン、２，２−ジシラノプロパン、ジメチルジシラノエタン、ジメチルジシラノプロパン、テトラメチルジシラノエタン、及びテトラメチルジシラノプロパンが挙げられる。代表的なアルケニルシランとしては、ビニルメチルシラン及びジビニルジメチルシランが挙げられる。代表的なアリールシランとしては、フェニルシラン、フェニルジメチルシラン、及びフェニルトリメチルシランが挙げられる。代表的なアルキルポリシランとしては、１，１，２，２−テトラメチルジシラン、ヘキサメチルジシラン、１，１，２，２，３，３−ヘキサメチルトリシラン、及び１，１，２，３，３−ペンタメチルトリシランが挙げられる。
【0065】
有機ケイ素化合物は、アミノ基、ヒドロキシル基、及び／又はハロ（例えば、フルオロ、ブロモ、クロロ）基などの置換基を有してもよいが、典型的には置換されていない。いくつかの代表的な実施形態において、有機ケイ素化合物は、ｓｐ３、ｓｐ２、又はｓｐ Ｃ−Ｈ結合であり得る、少なくとも１つのＣ−Ｈ結合を有する。典型的には、有機ケイ素は、複数のＣ−Ｈ結合、例えば、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも５、少なくとも９、及び／又は更に少なくとも１２、又はそれ以上のＣ−Ｈ結合を有する。典型的には、有用な有機ケイ素化合物は、プラズマが形成されるプラズマ処理条件下で、十分な蒸気圧を有する。
【0066】
処理された多孔質粒子の製造方法のいくつかの代表的な実施形態において、該方法は、ケイ素と、水素と、炭素とを含む層の少なくとも一部を、フッ素化化合物で（例えば、プラズマ処理又は蒸着によって）処理することを更に含む。フッ素化化合物は、典型的には、水素原子の少なくともいくつかがフッ素原子によって置き換えられている炭化水素である。フッ素化化合物は、直鎖、分枝状、又は環状であってもよく、完全飽和又は部分的に不飽和であってもよい。フッ素化化合物は、典型的には、最大５個の炭素原子（例えば、最大４、３、又は２個）を含む。プラズマ蒸着では、フッ素化化合物は、典型的には、少なくとも２個又は３個の炭素原子を含む。いくつかの代表的な実施形態では、フッ素化化合物はペルフルオロ化されている（即ち、全てのＣ−Ｈ結合が、Ｃ−Ｆ結合によって置き換えられている）。いくつかの代表的な実施形態において、フッ素化化合物は、ペルフルオロプロパン、四フッ化炭素、トリフルオロメタン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、ペルフルオロプロパン、ペルフルオロブタン、及びペルフルオロブテン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【0067】
特定の代表的な実施形態では、プラズマ処理は２工程で行われる。例えば、処理された多孔質粒子の製造方法が、ケイ素と、水素と、炭素とを含む層を、プラズマ蒸着によって多孔質粒子の外部表面の少なくとも一部の上に形成することと、ケイ素と、水素と、炭素とを含む層の少なくとも一部を、プラズマ蒸着によってフッ素化化合物で処理することとを含む場合、第１のプラズマ処理は、典型的には、多孔質粒子１を真空下でガス（例えば、上記のような有機ケイ素化合物）で処理することと、プラズマを点火することとを含む。
【0068】
理論に制限されるものではないが、ガスが、例えば、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）である場合、処理された多孔質粒子の外部表面は、メチル基を含む層で被覆され、これにより疎水性外部表面がもたらされると考えられている。第２のプラズマ処理は、用いられる場合、典型的には、処理された多孔質粒子５を真空下で第２のガス（例えば、上記のようなフッ素化化合物）で処理することと、プラズマを点火することとを含む。
【0069】
理論に制限されるものではないが、この第２の工程は、多孔質粒子の表面上の活性水素（例えば、Ｃ−Ｈ結合）のいくつかをフッ素で置換して、表面上にＣＦ基、ＣＦ２基、又はＣＦ３基を生成すると考えられている。フッ素性化学物質のプラズマ蒸着を用いる場合（例えば、少なくとも２個又は３個の炭素原子を有するフッ素性化学物質による）、フルオロカーボン種を含む層が表面上に形成されると考えられている。２つの処理工程のそれぞれは、例えば、合計でそれぞれ少なくとも５、１０、２０、３０、４５、若しくは６０分、又はそれ以上行われてもよい。典型的には、プラズマ処理は、最大約１０００、７５０、５００、２５０、１００、又は７５ｍＴｏｒｒ（１３３、１００、６７、３３、１３、又は１０Ｐａ）の圧力で行われる。
【0070】
プラズマ処理は、一般に、プラズマに曝露される外部表面積の量を最大限にするために、多孔質粒子１を混ぜることが必要となる。プラズマ処理が実験室規模で行われる場合、この混合は手動で行われ得る。例えば、上記の２工程プロセスでは、各工程は、多孔質粒子を撹拌するために何度も（例えば、２、３、又は４回）中断される可能性がある。次に、ガスが再導入され、プラズマが再点火される。大規模な処理では、混合は、例えば、プロセス中に連続して回転することができる混合パドルを用いて行われてもよい。
【0071】
プラズマを用いた本開示による処理された多孔質粒子の製造方法は、典型的には更に、少なくとも１つの接地電極と、高周波源によって駆動される少なくとも１つの電極とを含む容量結合システムを有する反応チャンバを提供することと、反応種を含むプラズマをチャンバ内で生成して、電極の少なくとも１つの周囲にイオンシースを形成することと、複数の多孔質粒子をイオンシース内に置くことと、を含む。いくつかの代表的な実施形態において、該方法は、複数の多孔質粒子を、それらの外部表面がプラズマ内の反応種に曝露されるやり方で撹拌することを更に含む。
【0072】
上述されたプラズマ処理では、プラズマ（例えば、シランプラズマ又はフッ素プラズマ）は、他のガス状成分が外部表面が疎水性になるのを妨げない限り、他のガス状成分（例えば、窒素又はアンモニア）を含んでもよい。したがって、用語「ガス」は、ガスが使用される実施形態において、単一化合物又は２つ以上の化合物の混合物を指す。
【0073】
プラズマ処理は通常、粒子の外部表面のみを処理するので、独特の構造を有する処理された多孔質粒子をもたらすことができる。典型的には、本明細書で開示される処理された多孔質粒子に関し、孔径は、最大数十ナノメートルの範囲内であり、プラズマ内の反応種の平均自由行路（即ち、種が別の種と衝突する前に移動する平均距離）は、２０マイクロメートル以上である。また、プラズマ蒸着法は、表面上に疎水性種の層を形成することができる。上記実施形態のいずれかで記載された方法は、外部表面と内部細孔表面とを含む処理されたシリカゲル粒子を提供することができ、外部表面は、Ｘ線光電子分光法で測定した場合に、最大５（例えば、４、３、２．５、２、又は１）原子パーセントのケイ素原子を最大５０オングストロームの深さまで有する。
【0074】
これらの実施形態のいくつかでは、外部表面はケイ素原子を含まない。いくつかの代表的な実施形態において、プラズマ処理によって調製された処理された多孔質粒子は、Ｘ線光電子分光法で測定した場合に、その外部表面の外側５０オングストロームに少なくとも１０、２０、３０、又は４０原子パーセントのフッ素を有する。いくつかの代表的な実施形態において、プラズマ処理によって調製された処理された多孔質粒子は、Ｘ線光電子分光法で測定した場合に、その外部表面の外側５０オングストロームに２０、１５、１０、又は５原子パーセント未満の酸素を有する。これら実施形態のいずれかにおいて、内部細孔表面は、典型的には、少なくとも部分的に親水性である。
【0075】
いくつかの代表的な実施形態において、処理された多孔質粒子の上記実施形態のいずれかによる、処理された多孔質粒子５の製造方法は、多孔質粒子１を、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つに曝露することと、続いて、この多孔質粒子を、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に曝露することを含む。この方法は、以下「第２の方法」と呼ばれる。シリカ表面を反応性有機シラン化合物で処理することは、例えば、半導体及び印刷業界で知られている。
【0076】
半導体産業では、シリコンウエハは、ジクロロジメチルシラン蒸気で処理される。プリンタトナーカートリッジでは、内部細孔表面及び外部表面の両方をジクロロジメチルシランで処理されたシリカゲル粒子は、潤滑剤として使用される。ジクロロジメチルシランとシリカ表面との間の反応は、表面水の存在によって強化されることが、無孔シリカ粒子の評価で分かっている。
【0077】
しかしながら、本明細書で開示される方法のいくつかの代表的な実施形態において、気相反応性有機シラン化合物と多孔質粒子１との間の反応は、粒子の内部細孔表面の水分吸収力に影響を与えることなく、多孔質粒子の外部表面上に疎水性基を優先的に組み込むことが、予想外に判明した。
【0078】
処理プロセス２プロセス２では、多孔質粒子を、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つに曝露することは、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に多孔質粒子を曝露する前に実施される。プロセス２の特定のそのような実施形態では、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気の少なくとも一部は、多孔質粒子の複数の細孔の少なくとも一部内に凝結し、それによって、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に多孔質粒子を曝露する前に、内部細孔表面を少なくとも部分的に塞ぐ。更なるこのような実施形態では、本方法は、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に多孔質粒子を曝露した後、凝結した水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気を細孔から実質的に除去することを更に含み、任意に、細孔から凝結した水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気を実質的に除去することは、粒子を加熱する、粒子を真空に曝露する、又はこれらの組み合わせによって達成される。
【0079】
本開示による多孔質粒子を処理するための更なる代表的なプロセス（プロセス２）では、多孔質粒子の外部表面を処理することは、多孔質粒子を、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つに曝露することと、反応して疎水性剤を形成する反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に、多孔質粒子を曝露することと、を含む。いくつかの代表的な実施形態では、多孔質粒子を、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つに曝露することは、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に多孔質粒子を曝露する前に実施される。
【0080】
プロセス２の特定のそのような実施形態では、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気の少なくとも一部は、多孔質粒子の複数の細孔の少なくとも一部内に凝結し、それによって、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に多孔質粒子を曝露する前に、内部細孔表面を少なくとも部分的に塞ぐ。更なるそのような実施形態では、本方法は、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に多孔質粒子を曝露した後、凝結した水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気を細孔から実質的に除去することを更に含み、任意に、細孔から凝結した水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気を実質的に除去することは、粒子を加熱する、粒子を真空に曝露する、又はこれらの組み合わせによって達成される。
【0081】
多孔質粒子５を処理するためのプロセス２の第１の工程では、多孔質粒子１は、最初に、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つに曝露される。この曝露は、周囲圧力で（例えば、５０〜９５％の相対湿度の湿度チャンバ内で）又は減圧下で（例えば、図３Ａ又は図３Ｂに示されている装置３００を使用して）、周囲温度又は高温で（例えば、２５℃〜４０℃又は２５℃〜３５℃の範囲内）行われることができる。
【0082】
多孔質粒子５を処理するためのプロセス２の第２の工程では、多孔質粒子１は、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に曝露される。この曝露は、典型的には、減圧下で（例えば、０．５Ｔｏｒｒ〜１５０Ｔｏｒｒ（６７Ｐａ〜２×１０４Ｐａ）の範囲内）行われ、周囲温度又は高温で（例えば、２５℃〜４０℃又は２５℃〜３５℃の範囲内）行われてもよい。いくつかの代表的な実施形態では、反応性有機シラン化合物を含む蒸気は、粒子と接触するとき、少なくとも４００Ｐａ、６５０Ｐａ、１０００Ｐａ、１３００Ｐａ、又は少なくとも１００００Ｐａの圧力である。予想外に判明したことは、（例えば、水性液体に曝露された際の）乾燥剤としての粒子の性能は、反応性有機シラン化合物を含む蒸気が、少なくとも１０００Ｐａ（例えば、約１３００Ｐａ）の圧力である場合に改善されることである。
【0083】
理論に制限されるものではないが、少なくとも１０００Ｐａの圧力は、処理が外部表面にとどまるように、粒子の細孔の中への反応有機シラン化合物の拡散を最小限にすると考えられている。好都合なことに、反応性有機シラン化合物の蒸気圧が１０Ｔｏｒｒ（１３００Ｐａ）を上回る場合に、１０Ｔｏｒｒ（１３００Ｐａ）のプロセス圧力を用いることができ、通常、粒子の細孔内部の水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気は、この圧力で排出されない。
【0084】
上述された第１の工程又は第２の工程のいずれかにおいて、該方法は、複数の多孔質粒子の外部表面が水蒸気、メタノール蒸気、エタノール蒸気、又は第２の蒸気に曝露するやり方で、複数の多孔質粒子を撹拌することを更に含んでもよい。
【0085】
多孔質粒子を処理する第２の代表的な方法（プロセス２）を実施する際、第１及び第２の工程は、有利には、例えば、図３Ａに示される装置３００を使用して行われ得る。図３Ａに示されるように、２つの液体保持アセンブリ３６０（１つは反応性有機シラン化合物用で、１つは水、メタノール、又はエタノール用）を使用して、真空ポンプ３５０に接続された真空チャンバ３４０に蒸気を供給することができる。真空チャンバは、典型的には、最大１０−６Ｔｏｒｒ（１０−４Ｐａ）のバックグラウンド圧力まで減圧されることができる中空シリンダである。
【0086】
各液体保持アセンブリは、一端が密封された真空適合性のガラス管３６２、３６４と、蒸気源のオン／オフを制御するために取り付けられたバルブ３６６とを含むことができる。水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気への曝露が、例えば、上述された湿度チャンバ内で行われる場合、管３６２を含む２つの液体保持アセンブリの一方は、使用される必要はない。真空チャンバ３４０の内部には、蒸気のための吸気ポート３３０を有する粒子撹拌器３２０がある。反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気は、例えば、質量流量制御装置又はニードルバルブを使用して、チャンバ３４０の中に計量して入れられることができる。消費される反応性有機シランの質量は、従来の技術を用いてモニタすることができる。
【0087】
代表的な粒子撹拌器３２０が図３Ｂにより詳細に示されている。粒子撹拌器３２０は、矩形開口部３２８を備える中空シリンダである。撹拌器３２０には、その軸と位置合わせされたシャフト３２６が取り付けられており、シャフトには４つの矩形ブレード３２２がボルトで固定され、これにより、撹拌器３２０の中の粒子のための撹拌機構又はパドルホイールが形成される。ブレード３２２は、それぞれ、ブレード３２２と撹拌器のシリンダ３２０とによって形成される４つの四分円のそれぞれに収容される粒子容量間の移動（communication）を促進するための、２つの穴４４を含む。この装置３００の使用形態は、以下の実施例に記載される。
【0088】
図４Ａ〜図４Ｄは、本明細書で開示される処理された多孔質粒子を製造するための第２の方法（プロセス２）の異なる実施形態を概略的に示し、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つへの曝露が、異なる長さの時間行われている。粒子４２０は、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つへの曝露の前に、従来の乾燥技術を用いて乾燥されてもよい。図４Ａ〜図４Ｄに例示されている実施形態の粒子４０１は、異なる長さの時間だけ水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つに曝露されたことによりもたらされる、異なる量の吸収表面水と、異なる量の表面ヒドロキシル基とを有する。
【0089】
図４Ｄは、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つへの最も長い曝露時間を示し、図４Ａ最も短い曝露時間を示し、図４Ｂ及び図４Ｃは、中間的な曝露時間を示している。図４Ａ〜図４Ｄに例示されている実施形態の粒子４４０は、表面水及び／又は表面シラノールが粒子４０１に存在する領域内で反応する反応性有機シラン化合物への曝露の結果もたらされる。図４Ａ〜図４Ｄに例示されている処理された多孔質粒子４０５は、残留吸収表面水を除去するために乾燥されている。水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気への粒子４０１の曝露の長さに応じて、処理された多孔質粒子４０５は、異なるレベルの被覆率を有し得る。
【0090】
不均一な処理は、水蒸気、メタノール蒸気、エタノール蒸気、及び有機シランへの曝露時間が短いために生じ得る一方で、長い曝露時間は、疎水性基のより均一な被覆、並びに粒子及び乾燥剤のより良好で一貫した性能（例えば、液体水に曝露された場合）をもたらすことができる。いくつかの代表的な実施形態では、水蒸気、メタノール蒸気、エタノール蒸気、及び反応性有機シランへの多孔質粒子の曝露は、少なくとも１５分、２０分、２５分、又は３０分、最長で約１時間、２時間、又は３時間行われる。反応性有機シラン化合物への曝露時間はまた、表面上の疎水性基の量にも影響を与え得る。
【0091】
処理プロセス３プロセス２は、多孔質粒子の内部細孔表面と比べて、多孔質粒子の外部表面の選択的処理を実質的に改善するが、ある用途では（例えば、粒子が水性流液をはじくにもかかわらず、例えば、生理用品の受容体の中の水蒸気を吸着するのが望ましい場合）、内部細孔表面の親水性特性を実質的に維持しながら、外部粒子表面全体を疎水性にするのが望ましい場合がある。これを達成するための１つの方法は、蒸気が多孔質粒子に到達する前に、蒸気相中の有機シランを予備反応又は予備重合させることである。蒸気相中の有機シランを予備重合させて、二量体、三量体、及び高級オリゴマーを形成することにより、得られた二量体、三量体、及び高級オリゴマーは、予備重合された有機シランが多孔質粒子の細孔に浸透するのを排除するのに十分な分子サイズに達する。
【0092】
しかしながら、ＤＤＭＳの二量体、三量体及び高級オリゴマーは、周囲条件で低い蒸気圧を有し、真空チャンバの内側表面上に凝結する傾向があるので、処理時間を有意に長くする、ないしは別の方法で処理条件（例えば、温度、圧力、有機シラン及び水、メタノール、又はエタノール蒸気圧等）を最適化する必要があり得る。
【0093】
したがって、本開示による多孔質粒子を処理するための更なる代表的なプロセス（プロセス３）では、多孔質粒子の外部表面を処理することは、多孔質粒子の内部細孔表面を実質的に未処理の状態のままで、多孔質粒子の外部表面を疎水性剤で処理することを含む。いくつかの代表的な実施形態では、多孔質粒子の外部表面のみが疎水性剤で処理される。
【0094】
多孔質粒子５の外部表面を処理するためのプロセス３のいくつかの代表的な実施形態では、真空チャンバ及び表面処理される粒子の表面に有機シラン蒸気を供給する代替方法が、有利に採用されてもよい。プロセス３を実施するための１つの代表的な装置３００の概略が、図３Ｃに概略的に示されている。図３Ｃに示されるように、２つの液体保持アセンブリ３６０（１つは反応性有機シラン化合物用で、１つは水、メタノール又はエタノール用である）を使用して真空チャンバ３４０に蒸気を供給することができる。真空チャンバ３４０は、真空チャンバ３４０を約１０−６Ｔｏｒｒ（１０−４Ｐａ）以下のバックグラウンド圧力まで減圧することができる真空ポンプ３５０に接続されている。真空チャンバ３４０の内部には、組み合わされた第１及び第２の蒸気流のための単一吸気ポート３８２を有する粒子撹拌器３２０（図３Ｂに概ね示されたようなものであり得る）がある。
【0095】
図３Ｃに示すように、一方の液体保持アセンブリは、一端が密封された真空適合性のガラス管３６４と、反応性有機シラン化合物を含む第１の蒸気源をオン／オフするために取り付けられたバルブ３６６とを含むことができる。第２の蒸気源は、不活性ガス（例えば、窒素）を、供給源３７６から、流速測定手段（例えば、質量流量制御装置３７４及び／又はニードルバルブ３７２）を通して、液体水、メタノール、又はエタノールを収容しているガスバブラー３６８に浸漬されたガス分散管３７０の中に通過させ、それによって、水、メタノール、又はエタノール蒸気と平衡する不活性ガスの気泡３７８を形成することによって形成され得る。
【0096】
水、メタノール、又はエタノール蒸気を含有する不活性ガスは、環状混合ノズル３８０に移行し、そこで有機シラン化合物と混合してから、粒子撹拌器３２０の入口管３３０（図３Ｂ参照）とにつながる出口管３８２を通ってチャンバ３４０に移行する。取り付けられたバルブ３６６を使用して、第１及び第２の蒸気源をオンオフすることができる。消費される反応性有機シランの質量を、従来の物質収支法を用いてモニタすることができる。
【0097】
広い孔径分布を有する多孔質粒子にとって現時点で好ましい、又は内部細孔表面を実質的に未処理のままにした状態で多孔質粒子の外部表面の実質的に全てを処理することが望ましい場合の、多孔質粒子を処理する方法において、プロセスパラメータは、プロセス２で使用されるものと同様である。しかしながら、プロセス３は、有機シランと、水、メタノール、又はエタノール蒸気とを予混合した混合物を、真空チャンバに供給することを目的としている。予混合により、有機シランが粒子のコーティングとして蒸着する前にこれを重合させる。
【0098】
既知の流量の窒素を水／メタノールバブラー３６８に通過させて、環状混合ノズル３８０において、水蒸気、メタノール蒸気、若しくはエタノール蒸気、又はメタノール蒸気のうちの少なくとも１つの予め定められた量を生成することによって、有機シランモノマーを迅速に重合させて、高分子量のオリゴマーを形成することが可能である。水、メタノール、又はエタノール蒸気の量を環状混合ノズル３８０において制御することにより、反応生成物が微粒子に蒸着する前に、所望の二量体、三量体、又は高級オリゴマー形成を達成することができる。
【0099】
上述されたプロセスのいずれかの特定の代表的な実施形態では、多孔質粒子の表面の処理方法は、多孔質粒子を水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気、及び第２の蒸気のうちの少なくとも１つに曝露する前に、反応性有機シランと反応性しない揮発性化合物を含む第３の蒸気に多孔質粒子を曝露することを更に含み、揮発性化合物の少なくとも一部は、多孔質粒子の複数の細孔の少なくとも一部内に凝結し、それによって、内部細孔表面を少なくとも部分的に塞ぐ。
【0100】
いくつかのそのような代表的な実施形態では、揮発性化合物は、窒素分子、二酸化炭素、Ｃ１〜Ｃ２炭化水素、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。特定のそのような代表的な実施形態では、本方法は、特定のそのような代表的な実施形態において、本方法は、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に多孔質粒子を曝露した後、細孔から凝結した揮発性化合物を実質的に除去することを更に含み、任意に、細孔から前記凝結した揮発性有機化合物を実質的に除去することは、粒子を加熱する、粒子を真空に曝露する、又はこれらの組み合わせによって達成される。
【0101】
水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つに多孔質粒子を曝露することによって、多孔質粒子の外部表面を処理することを含む特定の前述の実施形態では、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つの少なくとも一部は、多孔質粒子の細孔の外側の蒸気相中の反応性有機シラン化合物の少なくとも一部と反応する。
【0102】
水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つに多孔質粒子を曝露することによって、多孔質粒子の外部表面を処理することを含むかかる実施形態のいくつかの特定の例において、反応性有機シラン化合物は、少なくとも２つのシラン官能性反応基を含む。かかる実施形態の更なる例では、反応性有機シラン化合物は、ジクロロジメチルシラン及びジクロロジエチルシランから選択される。かかる実施形態の更なる例では、反応性有機シラン化合物は、２５℃で１３３Ｐａ〜２６，６００Ｐａの蒸気圧を有する。現時点で好ましい特定の実施形態では、多孔質粒子の外部表面を処理することは、１，３３０〜２６，６００Ｐａの総蒸気圧で行われる。
【0103】
前述のプロセスのいずれかの他の例では、複数の細孔は、少なくとも１ｎｍかつ４ｎｍ以下のメジアン孔径を示し、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に多孔質粒子を曝露することは、１，３３０〜１９，９５０Ｐａの総蒸気圧で生じる。現時点で好ましい他の実施形態では、複数の細孔は、少なくとも４ｎｍかつ１０ナノメートル以下のメジアン孔径を示し、反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に多孔質粒子を曝露することは、６，６５０〜２６，６００Ｐａの総蒸気圧で生じる。後者の圧力範囲は、広い孔径分布を有する多孔質粒子を処理するためにプロセス２を用いる場合に、現時点で特に好ましい。
【0104】
上記プロセスのいずれかでは、多孔質粒子は、好ましくは、多孔質無機粒子、多孔質有機粒子、多孔質金属粒子、多孔質（コ）ポリマー粒子、多孔質炭素粒子、多孔質粘土粒子、多孔質分子篩粒子、多孔質ゼオライト粒子、多孔質乾燥剤粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【0105】
いくつかのそのような実施形態では、処理された多孔質粒子は、処理されたシリカゲル粒子、処理されたモンモリロナイト粘土粒子、処理された分子篩、又は処理された活性炭粒子である。いくつかの特定の代表的な実施形態では、疎水性基は、アルキル基、アリール基、又はこれらの組み合わせを有するシロキサンを含む。いくつかの代表的な実施形態では、処理された多孔質粒子は、Ｘ線光電子分光法によって測定した場合に、最大５原子パーセントのケイ素原子を、最大５０オングストロームの深さまで有する外部表面を有するシリカゲル粒子である。
【0106】
いくつかの代表的な実施形態では、複数の粒子は、未処理の乾燥剤粒子（例えば、シリカゲル、モンモリロナイト粘土、分子篩、又は活性炭）を更に含む。いくつかの特定の代表的な実施形態では、複数の粒子は、外部表面及び内部細孔表面が共に疎水性基で処理された粒子を実質的に含まない。ある代表的な実施形態では、複数の粒子は、超吸水性ポリマー、親水性不織布、又は木材パルプのうちの少なくとも１つを含む吸収性粒子又は繊維を更に含む。
【0107】
前述の態様及び実施形態のいずれかでは、処理された多孔質粒子の外部表面の少なくとも一部は疎水性基を含み、疎水性基はアルキル基又はアリール基の少なくとも一方を含むのが好ましく、更に、アルキル基又はアリール基は、それぞれ任意にフッ素で置換されており、加えて、内部細孔表面は、少なくとも部分的に親水性である。いくつかのそのような実施形態では、疎水性基は、アルキル基、アリール基、又はこれらの組み合わせを有するシロキサンを含む。
【0108】
上記プロセスのいずれかのいくつかの代表的な、現時点で好ましい実施形態では、反応性有機シラン化合物は、式ＲｘＳｉＹ４−ｘで表わされ、式中、各Ｙは、独立して、ハロゲン（即ち、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、又は−Ｉ）、アルコキシ（例えば、１〜６、１〜４、又は１〜２個の炭素原子を有する）、アリールオキシ（例えば、フェノキシ）、又はアシルオキシ（例えば、１〜６、１〜４、又は１〜２個の炭素原子を有する）からなる群から選択され得る加水分解性基であり、各Ｒは、独立して、それぞれ任意に（例えば、シアノ又はハロゲンで）置換されていてもよい、アルキル、アルケニル、アリール、アリールアルキレニル、又はアルキルアリーレニルであり、ｘは、１、２、又は３である。いくつかの代表的な実施形態では、Ｙは、ハロゲン又はアルコキシである。典型的には、Ｙはクロロである。いくつかの代表的な実施形態では、各Ｒは、アルキル（例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔｅｒｔ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、イソオクチル、２，２，４−トリメチルペンチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、ｎ−ドデシル、ｎ−オクタデシルシクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、又はメチルシクロヘキシル）である。
【0109】
いくつかの代表的な実施形態では、各Ｒは、独立して、メチル、エチル、又はフェニルである。いくつかの代表的な実施形態では、各Ｒはメチルである。代表的なアルケニル基としては、ビニル、アリル、及び５−ヘキセン−１−イルが挙げられる。代表的なアリール基としては、フェニル、ナフチル、アンスリル、及びフェナンスリルが挙げられる。代表的なアルキルアリーレニル基としては、ｏ−トリル、ｍ−トリル、ｐ−トリル、キシリル、及びエチルフェニルが挙げられ、代表的なアリールアルキレニル基としては、ベンジル、並びにα−フェニルエチル及びβ−フェニルエチルが挙げられる。代表的なフルオロアルキル基としては、３，３，３−トリフルオロ−ｎ−プロピル、２，２，２，２’，２’，２’−ヘキサフルオロイソプロピル、８−ヘプタフルオロイソプロピルが挙げられる。式ＲｘＳｉＹ４−ｘで表わされる多くの反応性有機シラン化合物は、市販されており（例えば、Ｈｕｌｓ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，ＯＨ）及びＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏｒｐ．（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）より）、式ＲｘＳｉＹ４−ｘで表わされる他の有機シラン化合物は、既知の方法に従って調製することができる。いくつかの代表的な実施形態では、反応性有機シラン化合物は、ジクロロジメチルシラン、トリクロロメチルシラン、クロロトリメチルシラン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【0110】
理論に束縛されるものではないが、式ＲｘＳｉＹ４−ｘで表わされる反応性有機シラン化合物は、最初に、予め吸着した表面水で加水分解を受けて、シラノールを形成すると考えられている。シラノールは、反応性有機シラン化合物の表面ＳｉＯＨ基及び／又は他の分子と縮合反応して、短いポリシロキサン単位を形成することができる。末端−ＳｉＯＨ基を有するポリシロキサンは、縮合反応によって表面シラノール基と反応することもできる。得られたシロキサン及びポリシロキサン上の式ＲｘＳｉＹ４−ｘで表わされる有機シラン化合物からのＲ基は、処理された多孔質粒子の表面を疎水性にする。
【0111】
本開示による及び／又は本開示を実施するために有用な処理された多孔質粒子は、少なくとも部分的に疎水性である外部表面を有する。典型的には、処理された多孔質粒子は、同等の未処理の多孔質粒子よりもはるかに遅い速度で、又ははるかに少ない程度まで、液体水（及びその他の水性液体）を吸収する。このように、外部表面上の疎水性基は、水性液体をはじくのを助ける。実質的に親水性である内部細孔表面は、水蒸気を吸収する。
【0112】
更なる態様において、本開示は、外部表面上の疎水性基と親水性の内部とを有する処理された多孔質粒子、及びそれらの製造方法を記載する。処理された多孔質粒子は、例えば、吸収性物品の環境内の湿度を制御するための乾燥剤として有用であり得る。吸収性物品（例えば、生理用ナプキン及びおむつ）は、典型的には、流体を吸収かつ保持するために、コア領域内に超吸水性ポリマー（ＳＡＰ）及び／又は木材パルプを含む。本明細書で開示される処理された粒子は、ＳＡＰ又は木材パルプの存在下で、吸収性物品のユーザーの皮膚に隣接した環境と同様の環境中の湿度を低下させることが分かっている。
【0113】
着用者の皮膚に隣接した環境の相対湿度を低下させるために、乾燥剤（例えば、シリカゲル）を吸収性物品の構成要素に組み込むことは知られているが、こうした乾燥剤が水性液体に曝露されると、それらの有効性は減少される又は一貫性がなくなり、該乾燥剤は、吸収性物品の着用者に対してヌルヌルした又はねばねばした感触をもたらす傾向がある。水蒸気の浸透を可能にし、かつ水性液体を排除することができる材料（例えば、熱誘起相分離で製造された微孔フィルム又は粒子を充填した薄膜）で作製された小袋に乾燥剤を封入することが知られている。こうした小袋を吸収性物品内に設置するには、特殊な処理技術を必要とする可能性があり、したがって望ましくない可能性がある。本明細書で開示される処理された多孔質粒子は、典型的には、水性液体をはじき、また、未処理の乾燥剤粒子よりも一貫して及び確実に、着用者の皮膚近くの相対湿度を低下させることが、本開示において示されている。この多孔質粒子を、小袋又は他の煩わしい物理的分離技術を用いずに、吸収性物品に加えることができる。
【0114】
以下の非限定的な実施例によって、多孔質粒子の表面処理方法の代表的な実施形態を更に例示するが、これら実施例で引用される特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を不当に制限するものと解釈されるべきではない。
【実施例】
【0115】
特に記載のない限り、実施例及び本明細書の残りの部分における全ての部、パーセント、比などは、重量基準である。実施例で報告される全ての接触角は、度で報告される静的接触角である。更に、以下の実施例では、以下の略語及び材料が使用される。
【0116】
試験方法粒子浮遊試験法（定性的）
脱イオン水（約１０ｍＬ）を２０ｍＬ容のガラスバイアル瓶に加え、処理された粒子の単層を形成するのに十分な量の粒子を、スプーンスパチュラを使用して水面上に注意深く振り撒いた。実施例１〜１８、例示的実施例１〜８、及び比較例１では、処理された粒子の量は約１グラムであった。処理された粒子を目視検査し、浮遊する処理された粒子の割合の推定を行った。処理された粒子の少なくとも約７５％は水面に浮き、処理された粒子は浮遊試験に合格したと見なされた。
【0117】
直径で０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの粒径を有する未処理のシリカゲル（ＩＳＧ（Ｃｈｉｎａ）より入手）にこの試験に供したとき、粒子は、通常はパチパチという音をたててバイアル瓶の底に沈んだ。直径で０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの粒径を有する未処理のシリカゲル（部品番号：９２００１４；ＡＧＭ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｔｕｃｓｏｎ，ＡＺ）より入手）をこの試験に供したとき、粒子は、通常はパチパチという音をたててバイアル瓶の底に沈んだ。
【0118】
水蒸気取り込み試験方法水蒸気吸収を、処理された粒子、未処理の粒子、木材パルプ粒子（Ｐｕｌｐ）、及び超吸水性ポリマー（ＳＡＰ）粒子に関して測定した。２グラムの試料をバイアル瓶の中に量り入れた後、ガラスジャーの中に置いて、粒子を３０℃並びに５０％及び／又は９０％相対湿度に曝露した。バイアル瓶をジャーから取り出し、蓋をかぶせ、秤量した。以下の表に示されている時間に重量の変化を測定し、記録した。
【0119】
液体水取り込み試験方法多孔質フリットフィルターを、サイドアームを備える三角フラスコに取り付けた。サイドアームを家庭用電気掃除機に接続した。フリットを水で濡らし、真空を適用してこれを乾燥させた。粒子（２グラム）をフリットの上に置き、１０ｍＬの脱イオン水をフリットガラスの壁に沿って注入した。水を粒子と接触させて３分間放置した。３分後に、サイドアームを通して真空を引き、フラスコに流れ出た水を秤量した。次いで、水取り込み値を計算した。この手順を各種類の粒子に対して３回繰り返した。
【0120】
処理された粒子の表面分析化学分析のための電子分光法（ＥＳＣＡ）を次の手順を用いて粒子上で実施した。試料の表面の三重分析を、Ｋｒａｔｏｓ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ（Ｃｈｅｓｔｎｕｔ Ｒｉｄｇｅ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）から商品名「ＡＸＩＳ ＵＬＴＲＡ」で入手した、単色Ａｌ ｘ線源を使用して光電子を励起するＸ線光電子分光分析装置を使用して実施した。放出された光電子は、試料表面に対して９０°のテークオフ角度で検知された。スペクトルを得て、主要ピーク面積を集積化し適切な感度因子を適用することによって、表面組成を決定した。ＥＳＣＡは定量的であり、調査される材料及び材料内の放出された原子の内殻電子準位の電子運動エネルギーにより、５〜５０Åのサンプリング深さを示す。
【0121】
ティーバッグ試験法この試験方法を用いて、外部粒子表面上に疎水性シェルを有する多孔質粒子の水吸収能を試験する。メッシュサイズ２５５（５７マイクロメートル（μｍ）の篩目）のナイロン布でティーバッグを作製する、即ち、幅２インチ（５．０８ｃｍ）及び長さ６インチ（１５．２４ｃｍ）に切断し、折り畳んで、２インチ（５．０８ｃｍ）×３インチ（７．６２ｃｍ）のティーバッグを作製する。ティーバッグの辺は熱融着された。ティーバッグの内のり寸法は１．５インチ（３．８１ｃｍ）×３インチ（７．６２ｃｍ）であった。以下の工程を用いてティーバッグ試験法を実施した。
【0122】
１．４００ｍＬの脱イオン（ＤＩ）水を室温（約２３．９℃つまり７５°Ｆ）でカップに入れる。
【0123】
２．２グラムの多孔質粒子をティーバッグの中に装填する。
【0124】
３．ティーバッグを脱イオン水のカップの中に浸漬し、３分間保持する。
【0125】
４．ティーバッグを取り出し、１分間ドレインする。
【0126】
５．次に、多孔質粒子を有するバッグの湿重量を測定する。
【0127】
６．ティーバッグの中に多孔質粒子を装填せずに試験手順（工程１〜５）を繰り返して、ティーバッグの湿重量を得る。
【0128】
７．次に、同伴水を除去するために「ワイプ」する（即ち、粒子が装填されたティーバッグを、２枚の四重に折り畳まれたペーパータオルの間で圧搾する）ことによって、粒子間の水を除去した後の「ワイプ重量（wiped weight）」を測定する。
【0129】
８．以下の式を用いて水吸収能を計算する。
【0130】
水吸収能（ｇ／ｇ）＝（粒子を有する濡れたティーバッグのワイプ重量−粒子を有さない濡れたティーバッグのワイプ重量−乾燥粒子の重量）／乾燥粒子の重量９．各試料について工程１〜８を３回反復して完了させる。
【0131】
アンモニア臭気試験試料のいくつかに対してアンモニア臭気試験を行った。まず、１グラムの処理された又は未処理の活性炭を、直径２インチ（５．０８ｃｍ）のプラスチックカップに入れた。次に、粒子が装填されたカップを、８ｏｚ（０．２Ｌ）の広口ガラスジャーに入れた。５ミリリットルの０．１重量％の水酸化アンモニウム溶液を、溶液が粒子に触れないのを保証するために、広口ガラスジャーの内壁に伝わらせてピペットで加えた。
【0132】
Ｄｒａｇｅｒ管を使用してアンモニア臭気試験を行って、水酸化アンモニウム溶液によって生成されたアンモニア蒸気を３０分間粒子に吸着させた後のアンモニア蒸気の濃度を測定した。乾燥及び湿潤試料の両方を試験した。湿潤試料は、ティーバッグに入れられた１グラムの乾燥多孔質粒子を使用するティーバッグ試験に供された。粒子装填ティーバッグを０．９重量％食塩水の中に３分間浸漬させた。次に、ティーバッグを食塩水から取り出し、１分間ドレインした。同伴水を除去するために「ワイプ」した（即ち、粒子が装填されたティーバッグを、２枚の四重に折り畳まれたペーパータオルの間で圧搾した）後、ワイプされた試料をアンモニア臭気試験の湿潤試料として使用するために収集した。
【0133】
多孔質粒子の処理プロセス１の実施例比較例１〜２、実施例１〜２０、及び例示的実施例１〜４を準備するにあたって、プロセス１による多孔質粒子処理を用いた。
【0134】
（実施例１〜４）市販の平行板容量結合反応性イオンエッチャー（ＰｌａｓｍａＴｈｅｒｍ（Ｓｔ．Ｐｅｔｅｒｓｂｕｒｇ，ＦＬ）よりモデル２４８０として市販）を粒子のプラズマ処理に使用した。プラズマ処理は、試料が電極に近接したイオンシースの中にある間に行われた。このリアクタは、接地チャンバ電極と駆動電極とを含んでいた。チャンバの形状は円筒形であり、内径７６２ｍｍ（３０インチ）、高さ１５０ｍｍ（６インチ）であった。直径６８６ｍｍ（２７インチ）の円形電極は、チャンバの内部に取り付けられ、マッチング回路及び１３．５６ＭＨｚの周波数で作動する３ｋＷのＲＦ電源に固定された。チャンバは、機械ポンプによって支持されたＲｏｏｔｓブロアーによってポンプで真空排気された。特に指定のない限り、チャンバ内の基準圧力は、０．６７Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ）であった。プロセスガスは、質量流量制御装置又はニードルバルブのいずれかによって、チャンバ内に計量して入れられた。プラズマ処理の全ては、プラズマリアクタの駆動電極の上のガラスペトリ皿の中に試料を入れて行われた。
【0135】
シリカゲルのプラズマ処理を、２つの別個の工程で行った。第１の工程では、粒子をテトラメチルシラン（ＴＭＳ）プラズマで処理して、メチル基が結合された有機ケイ素層を、粒子の外側表面に蒸着した。第２の工程を用いて、ペルフルオロプロパンプラズマで表面上にＣＦ３、ＣＦ２、及びＣＦ基を生成させた。
【0136】
シリカゲル粒子（ＡＧＭ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ，Ｉｎｃ．より入手、部品番号：９２００１４）をガラスペトリ皿の中に約０．１２５〜０．２５インチ（３．１８〜６．３ｍｍ）の深さまで入れ、ＰｌａｓｍａＴｈｅｒｍ反応装置の駆動電極の上に設置した。チャンバを圧力１０ｍＴｏｒｒ（１．３Ｐａ）まで減圧し、テトラメチルシランを、１５０標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）の流量で導入し、１０００ワットの電力でプラズマを生成した。作業は室温で行われ、プロセス圧力は５０ｍＴｏｒｒ（６．７Ｐａ）であった。第１の工程の間にプラズマがオンであった期間は１０分間であり、その後ガスを停止し、チャンバを通気し、ペトリ皿の中で粒子を手で混合した。
【0137】
チャンバを１０ｍＴｏｒｒ（１．３Ｐａ）未満まで再びポンプダウンした。続いて、テトラメチルシラン蒸気を１５０ｓｃｃｍ（標準ｃｃ［ｍＬ］／分）の流量で再導入し、プラズマに点火し、１０００ワットの電力で更に１０分間持続させた。この後、チャンバを再度通気し、乾燥剤粒子を手で混合し、チャンバをポンプダウンし、テトラメチルシラン蒸気を再導入し、プラズマを最後の１０分間持続させた。テトラメチルシラン蒸気によるプラズマ処理の全期間は３０分間であった。
【0138】
テトラメチルシラン蒸気による第３のプラズマ処理の終了の後、ペルフルオロプロパン（Ｃ３Ｆ８）ガスを１５０ｓｃｃｍの流量でチャンバに導入し、プラズマを再点火し、１０００ワットで１０分間持続させた。プロセス圧力は５０ｍＴｏｒｒ（６．７Ｐａ）であった。この後、ガスを停止し、チャンバを大気に通気した。Ｃ３Ｆ８プラズマを更に２回繰り返し、１０分間のＣ３Ｆ８プラズマ処理工程間に、ペトリ皿の中の粒子を手で撹拌した。したがって、Ｃ３Ｆ８プラズマ処理の合計時間もまた３０分間であった。
【0139】
実施例２〜４はそれぞれ、以下の表１に示される総プラズマ処理時間を用いたことを除き、実施例１の方法に従って調製された。実施例２〜４のそれぞれに関し、プラズマは、この場合もやはり同様に３回点火されたが、プラズマの持続期間は、表に示される総処理時間となるように変更された。実施例１〜４のそれぞれは、試験の前に湿気を吸収するのを防止するために、ガラスジャーの中で保管された。実施例１〜４のそれぞれは、上の試験方法の項に記載された浮遊試験法に合格し、浮遊粒子の割合は、以下の表１に示されている。
【0140】
【表1】
上述された試験方法に従ってＥＳＣＡにより実施例１〜４を評価した。プロセス１により得られた多孔質粒子の外部表面上の疎水性表面処理の厚さは、深さ分析により約５ｎｍであることが判明した。結果を以下の表２に示す。
【0141】
【表2】
【0142】
【表3】
【0143】
（実施例５及び６）実施例５及び６の両方に関し、シリカゲル粒子（ＡＧＭ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ，Ｉｎｃ．より入手、部品番号：９２００１４）は、プラズマ処理プロセス中の混合を可能にした以下のプラズマ処理方法を用いて処理された。チャンバはステンレス鋼で構成され、６回転／分（ｒｐｍ）の速度で連続回転する水平混合パドルを有していた。チャンバは、乾燥機械ポンプ（Ｅｄｗａｒｄｓ、モデルＤＰ４０）により支持されたルーツブロアー（Ｌｅｙｂｏｌｄ、モデルＷＳＵ １５０）に、サイクロンセパレータ及び粒子フィルタを介して接続された。８．５インチ（２１．６ｃｍ）×１５インチ（３８．１ｃｍ）の矩形電極は、シリカゲル粒子床の上方に位置決めされ、４０ｋＨｚの発生装置（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ、モデルＰＥ５０００）に接続されてプラズマを生成した。約１立方フィート（５ｋｇ）の粒子をチャンバに装填し、２００ｍＴｏｒｒ（２６．７Ｐａ）を下回る基準圧力までチャンバをポンプダウンした。
【0144】
粒子の混合がプラズマ処理工程中に連続的に行われたことを除き、プラズマ処理は、実施例１と同様にテトラメチルシランプラズマ及びペルフルオロプロパンプラズマを連続して使用して２段階で実施された。まず、テトラメチルシラン蒸気を、３００立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）の流量でチャンバに導入し、プラズマに点火し、５００ワットの電力で４時間持続させた。この後、テトラメチルシラン蒸気流を停止させ、ペルフルオロプロパン流を３００ｓｃｃｍで確立した。プラズマを再度点火し、５００ワットの電力でペルフルオロプロパンガスを使用して更に２時間持続させた。テトラメチルシラン及びペルフルオロプロパンの両方に関し、プラズマ処理中の圧力は、５００〜１０００ｍＴｏｒｒ（６６．７〜１３３Ｐａ）程度であった。実施例５及び６のそれぞれは上述の浮遊試験法に合格し、浮遊粒子の目視推定量は９０％であった。
【0145】
実施例１〜３及び５、未処理のシリカゲル、ＳＡＰ（Ｓｕｍｉｔｏｍｏ Ｓｅｉｋａから商品名「ＡＱＵＡ ＫＥＥＰ ＳＡ６０Ｓ」で入手）、及び生理用ナプキン（Ｕｎｉｃｈａｒｍ Ｃｏｒｐ．より商品名「ＢＯＤＹＦＩＴ」で入手）から取り出した木材パルプを、上述の液体水取り込み試験法を用いて評価した。結果を以下の表４に示す。
【0146】
【表4】
テトラメチルシラン蒸気を３６０ｓｃｃｍの流量でチャンバに導入し、プラズマを点火し、５００ワットの電力で６０分持続させたことを除いて、実施例５及び６に記載の通りに実施例７を調製した。ペルフルオロプロパンガスは導入されなかった。実施例７は、上の試験方法の項に記載された浮遊試験法に合格し、粒子の９０％が浮遊していた。
【0147】
例示的実施例１及び実施例８〜１０シリカゲル粒子（ＡＧＭ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ，Ｉｎｃ．より入手、部品番号：９２００１４）を、図３Ａ又は図３Ｃに示される装置３００を使用して処理した。粒子撹拌器３２０は中空シリンダ（長さ６ｃｍ×直径５．５ｃｍ、水平）であり、頂部に矩形開口部３２８（４．５ｃｍ×３．５ｃｍ）を有していた。撹拌器３２０は、軸を位置合わせしてシャフト３２６に取り付けられた。シャフトは矩形断面（１ｃｍ×１ｃｍ）を有しており、このシャフトには、タンブリングされた粒子のためのパドルホイールを形成する４つの矩形ブレード３２２がボルトで固定されていた。ブレードはそれぞれ、ブレードと撹拌器のシリンダとによって形成される４つの四分円のそれぞれに収容される粒子容量間の移動を促進するための２つの穴３２４を含んでいた。ブレードの寸法は、側部及び末端部における撹拌器壁部との間隙距離が４ｍｍとなるように選択された。粒子撹拌器は、シリンダの底部にガス吸気ポート３３０を有していた。粒子撹拌器３２０は、機械ポンプ３５０（Ｗｅｌｃｈ Ｖａｃｕｕｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎｉｌｅｓ，ＩＬ）より商品名「ＷＥＬＣＨ １３７４ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｖａｃｕｕｍ Ｐｕｍｐ」で入手）に接続された真空チャンバ３４０の中に設置された。
【0148】
２つの液体保持アセンブリ３６０を使用して、液体源（１つはジクロロジメチルシラン（ＤＤＭＳ）用であり、２つ目は脱イオン（ＤＩ）水用である）から真空チャンバへと蒸気を供給した。各液体保持アセンブリは、一端が密封された真空適合性のガラス管３６２、３６４（ＭＤＣ Ｖａｃｕｕｍ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ｈａｙｗａｒｄ，ＣＡ）より入手）と、蒸気源のオン／オフを制御するために取り付けられたバルブ３６６（Ｓｗａｇｅｌｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｏｌｏｎ，ＯＨ）より入手）とから作られた。
【0149】
１５５°Ｆ（６８℃）の温度に設定された炉の中で、シリカゲル粒子を一晩（即ち、１２時間を超えて）乾燥させた。炉で乾燥されたシリカゲル粒子１００グラムを粒子撹拌器に入れ、ポンプ３５０を使用してチャンバを５００ｍＴｏｒｒ（６６．７Ｐａ）以下までポンプダウンした。チャンバに装着されたコンベクトロン圧力計で圧力を測定した。チャンババルブを閉じて、チャンバを真空ポンプから切り離した。脱イオン水源に接続されたバルブを開けて、チャンバ内部に水蒸気を入れた。チャンバ圧力が４〜５Ｔｏｒｒ（５３３〜６６７Ｐａ）に達した後、バルブを閉じた。
【0150】
粒子撹拌器シャフトを約２ｒｐｍで回転させた。シリカゲル粒子を２０分間水蒸気に曝露させた。２０分間の水蒸気曝露後、粒子を撹拌しながらチャンバを１Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ）以下までポンプダウンさせた。次に、ＤＤＭＳのバルブを開けた。ＤＤＭＳは、２５℃で１３５Ｔｏｒｒ（１．８×１０４Ｐａ）の蒸気圧を有するので、液体源は外部加熱の必要がなかった。３０秒間で、チャンバ圧力は３Ｔｏｒｒ（４００Ｐａ）に達し、ＤＤＭＳのバルブを閉じた。撹拌器シャフトを一定に回転させることにより、シリカゲル粒子をチャンバの中のＤＤＭＳ蒸気に様々な時間の間、曝露した。所望の処理時間の後、チャンバを減圧し、水蒸気に２分間再度曝露して、残っているＤＤＭＳ蒸気を除去した。撹拌プロセスを中止した後、チャンバを再び減圧させ、周囲条件まで通気した。
【0151】
例示的実施例１並びに実施例８、９、及び１０では、ＤＤＭＳ蒸気への曝露時間は、それぞれ５、１０、１５、及び２０分間であった。例示的実施例１及び実施例８〜１０のそれぞれを、１５５°Ｆ（６８℃）の炉の中で一晩乾燥させ、評価の前に湿気を吸収するのを防止するために、ガラスジャーの中で保管した。
【0152】
上述の浮遊試験法を用いて、例示的実施例１及び実施例８〜１０を評価した。例示的実施例１では、処理された粒子の４０〜５０％が浮遊した。実施例８及び９では、処理された粒子の７０〜８０％が浮遊し、実施例１０では、処理された粒子の９０％が浮遊した。
【0153】
上述の試験方法に従ってＥＳＣＡを用いて、例示的実施例１及び実施例８〜１０を評価した。結果を以下の表５に示す。
【0154】
【表5】
以下の変更を加えて、例示的実施例１及び実施例８〜１０の一般法を用いて、例示的実施例２及び３、並びに実施例１１及び１２を調製した。炉で乾燥されたシリカゲル（４０グラム）の単層をアルミトレイに入れ、５分間のＤＤＭＳ蒸気処理の前に、これを以下の表６に示されている様々な時間だけ３０℃及び８０％相対湿度の湿度チャンバの中に入れた。粒子撹拌及び処理の間、水蒸気は使用しなかった。湿度への曝露時間、及び湿度曝露プロセス前後のシリカゲルの重量を、以下の表６に示す。
【0155】
【表6】
【0156】
上述の水蒸気取り込み試験法を用いて、例示的実施例２及び３、並びに実施例１１及び１２、及び未処理のシリカゲルを評価したが、評価は、３０℃及び８０％相対湿度で行うように変更された。結果を以下の表７に示す。
【0157】
【表7】
【0158】
【表8】
以下の変更を加えて、例示的実施例１及び実施例８〜１０の一般法を用いて、例示的実施例４及び実施例１３〜１５を調製した。炉で乾燥されたシリカゲル（５０グラム）の単層をアルミトレイに入れた後、１５分間のＤＤＭＳ蒸気処理の前に、これを３０℃及び８０％相対湿度に以下の表９に示されている様々な時間だけ曝露した。粒子撹拌及び処理の間、水蒸気は使用しなかった。湿度への曝露時間、及び湿度曝露プロセス前後のシリカの重量を、以下の表９に示す。
【0159】
【表9】
【0160】
上述の浮遊試験法を用いて、例示的実施例４及び実施例１３〜１５を評価した。例示的実施例４では、処理された粒子の３０〜４０％が浮遊した。実施例１３及び１５では、処理された粒子の９５％が浮遊し、実施例１４では、処理された粒子の９０％が浮遊した。
【0161】
上述の水蒸気の取り込み試験法を用いて、例示的実施例４及び実施例１３〜１５並びに未処理のシリカゲルを評価したが、評価は、３０℃及び８０％相対湿度で行うように変更された。結果を表１０に示す。
【0162】
【表10】
【0163】
【表11】
以下の変更を加えたことを除き、例示的実施例１及び実施例８〜１０の方法に従って実施例１６を調製した。入荷したままの状態のシリカゲル粒子を、９０°Ｆ（３２℃）及び９０％相対湿度に１時間曝露した。重量は４．９％増加した。加湿粒子（１００グラム）を粒子撹拌器の中に装填し、真空チャンバを周囲の７６０Ｔｏｒｒ（１．０×１０５Ｐａ）から１０Ｔｏｒｒ（１．３×Ｐａ３Ｐａ）へとポンプダウンした。チャンバが１０Ｔｏｒｒ（１．３×１０３Ｐａ）に達した後、粗引きバルブを閉じてチャンバを真空ポンプから切り離した。粒子タンブリングプロセスを開始し、ＤＤＭＳ蒸気バルブを撹拌器に向けて開けた。５分後にＤＤＭＳのバルブを閉じた。チャンバを２分間減圧して、粗引きバルブを開くことによりＨＣｌ蒸気及びあらゆる未処理のシラン蒸気を除去した。最後に、チャンバを空気で通気し、処理済み試料を取り出した。実施例１６は上述の浮遊試験法に合格し、処理された粒子の９９％が浮遊した。
【0164】
例示的実施例５以下の変更を加えたことを除き、例示的実施例１及び実施例８〜１０の方法に従って例示的実施例５を調製した。入荷したままの状態のシリカゲル約１００グラムを、真空チャンバ内の粒子撹拌器の中に装填した。スロー粗引きバルブを開けて、チャンバをポンプダウンした。チャンバ圧力が１０Ｔｏｒｒ（１．３×１０３Ｐａ）に達した時点で、粗引きバルブを閉じてチャンバを切り離した。撹拌器を作動させ、蒸気処理のためにＤＤＭＳのバルブを粒子に対して開けた。５分間の処理後に、チャンバを２分間減圧し、周囲条件まで通気した。処理された粒子を取り出した。上述の浮遊試験法に従って評価したときに、例示的実施例５の処理された粒子はどれも浮遊しなかった。
【0165】
例示的実施例６チャンバを１００Ｔｏｒｒ（１．３×１０４Ｐａ）までポンプダウンし、ＤＤＭＳ処理を１００Ｔｏｒｒ（１．３×１０４Ｐａ）で５分間行ったこと以外は、例示的実施例５の方法に従って例示的実施例６を調製した。例示的実施例６の処理された粒子の３％が、上述の浮遊試験法に従って評価したときに浮遊した。
【0166】
例示的実施例７以下の変更を加えたことを除き、例示的実施例１及び実施例８〜１０の方法に従って例示的実施例７を調製した。入荷したままの状態のシリカゲル１００グラムを粒子撹拌器の中に装填し、真空チャンバに入れた。チャンバを１２０ｍＴｏｒｒ（１６Ｐａ）までポンプダウンした。この時点で、チャンバは真空ポンプ装置から分離させた。液体水源から水蒸気を通した。粒子撹拌器のスイッチを入れて粒子床をタンブリングした。水蒸気を充填することによって、チャンバ圧力を１２０ｍＴｏｒｒ（１６Ｐａ）から２．５０Ｔｏｒｒ（３３３Ｐａ）まで上昇させた。水蒸気に曝露することによって、粒子をこの圧力で１０分間タンブリングした。１０分後に、チャンバ内部に空気を入れて、圧力を１０Ｔｏｒｒ（１．３×１０３Ｐａ）まで上昇させた。チャンバが１０Ｔｏｒｒ（１．３×１０３Ｐａ）に達した時点で、通気バルブを閉じ、ＤＤＭＳ蒸気バルブを５分間開けて粒子を処理した。５分後に、チャンバを２分間ポンプダウンし、周囲条件まで通気した。上述の浮遊試験法に従って評価したときに、例示的実施例７の処理された粒子の５０％が浮遊した。
【0167】
例示的実施例８以下の変更を加えたことを除き、例示的実施例１及び実施例８〜１０の方法に従って例示的実施例８を調製した。入荷したままの状態のシリカゲル１００グラムを粒子撹拌器の中に装填し、真空チャンバに入れた。チャンバを５００ｍＴｏｒｒ（６７Ｐａ）までポンプダウンした。粒子撹拌を開始し、水蒸気をチャンバに通した。液体水保持アセンブリを外部のヒータージャケットで加熱して、チャンバへの水蒸気供給を増加させた。水が沸騰すると、チャンバ圧力はたちまち１１Ｔｏｒｒ（１．５×１０３Ｐａ）まで上昇した。この時点で、処理のためにＤＤＭＳのバルブをチャンバに対して開けた。５分後に、チャンバを２分間減圧し、空気で通気した。上述の浮遊試験法に従って評価したときに、例示的実施例７の処理された粒子の３５％が浮遊した。
【0168】
（実施例１７）以下の変更を加えたことを除き、例示的実施例８の方法に従って実施例１７を調製した。チャンバが２５Ｔｏｒｒ（３．３×１０３Ｐａ）に達するまで、水蒸気をチャンバに入れた。シリカゲル粒子を水蒸気に１５分間曝露した後に、チャンバを１０Ｔｏｒｒ（１．３×１０３Ｐａ）にポンプダウンし、ＤＤＭＳ処理を１０Ｔｏｒｒ（１．３×１０３Ｐａ）で５分間行った。処理の後、チャンバを２分間ポンプで排出し、空気で通気した。実施例１７は上述の浮遊試験法に合格し、処理された粒子の９０％が浮遊した。
【0169】
上述の水蒸気取り込み試験法を用いて、例示的実施例５〜８、実施例１７、及び未処理のシリカゲルを評価したが、評価は、３０℃及び８０％相対湿度で行うように変更された。結果を以下の表１２に示す。
【0170】
【表12】
【0171】
【表13】
以下の変更を加えたことを除き、例示的実施例１及び実施例８〜１０の方法に従って実施例１８及び比較例１を調製した。入荷したままの状態の粒子を、ＤＤＭＳ蒸気処理前に湿度（３０℃及び８０％相対湿度）に曝露した。湿度への曝露の間、粒子の一部分の吸湿を、実施例１８に関しては１３．０重量％、及び比較例１に関しては５．９重量％に達するまで、１０〜２０分毎にチェックした。
【0172】
湿度に曝露されたシリカゲル約１０００グラムを、真空チャンバ内の粒子撹拌器の中に装填した。この粒子撹拌器は、実施例１〜１７及び例示的実施例１〜８で使用した粒子撹拌器のより大きなバージョンであり、長さ１２インチ（３０．５ｃｍ）、直径７インチ（１７．８ｃｍ）のシリンダを有していた。シリンダは、上部に１１．２５インチ×６．５インチ（２８．６ｃｍ×１６．５ｃｍ）の矩形開口部を有していた。各ブレード３２２は、１１．７５インチ×３．５インチ（２９．８ｃｍ×８．９ｃｍ）の矩形であり、穴を有していた。チャンバを１０Ｔｏｒｒ（１．３×１０３Ｐａ）までポンプダウンした。次に、撹拌器を４回転／分（ｒｐｍ）で作動させ、ＤＤＭＳのバルブを粒子に対して開けて５分間の蒸気処理を行った。
【0173】
５分間の蒸気処理の後、ＤＤＭＳのバルブを閉じ、チャンバの中で粒子をＤＤＭＳと更に５分間反応させた。全ての処理の１０分後に、チャンバを２分間減圧し、周囲条件まで通気した。処理された粒子を取り出し、１８０℃で２時間、後乾燥させて、処理された多孔質粒子の細孔内に吸着した未反応水分を除去した。実施例１８及び比較例１は両方とも上述の浮遊試験法に合格し、処理された粒子の９５％超が浮遊した。
【0174】
実施例１８、比較例１、及び未処理のシリカゲルは、上述の水蒸気の取り込み試験法及び液体水取り込み試験法を用いていた。以下の変更を加えて、液体水取り込み試験法を実施、つまり、フラスコに流れ出た水の重量は測定しなかったが、その代わりに、水への曝露前及び曝露後の粒子の重量を測定した。液体水取り込み試験法を行うと、水への曝露前及び曝露後の粒子の重量の差は、未処理のシリカゲルで０．８１グラム、実施例１８で０．７０グラム、及び比較例１で０．６１グラムであった。
【0175】
以下の変更を加えて、水蒸気の取り込み試験法を実施、つまり、評価は、３０℃及び８０％相対湿度で行われた。水蒸気の取り込みの結果を以下の表１４に示す。
【0176】
【表14】
【0177】
各実施例からの粒子又は未処理のシリカゲルを両面接着テープに載せて、粒子の外部表面を分析した。個々の粒子を光学顕微鏡の下に設置し、清潔なかみそりの刃で分裂させて、粒子の断面を準備した。この手順により粒子のランダム開裂がもたらされ、内部を露出するには十分であった。断面を両面接着テープに載せ、分析のために露出した内部が上に向けられた。
【0178】
未処理のシリカゲル粒子の外部表面は、特徴的なＳＩＭＳシリカイオン：Ｓｉ＋、ＳｉＯＨ＋、ＳｉＯ２−、ＳｉＯ２Ｈ−、ＳｉＯ３−、ＳｉＯ３Ｈ−、Ｓｉ２Ｏ５Ｈ−、並びにその他の少量のイオン種ＳｉｘＯｙＨｚ−を示した。微量のＮａ、Ｆｅ、Ｂａ、炭化水素、Ｓ、及びＣｌも表面に存在していた。非常に微量のフッ素イオン又はシランイオン又はシロキサンイオンが観察された。
【0179】
実施例１と同様の粒子の外部表面は、ＣＦ＋、ＣＦ２Ｈ＋、ＣＦ３＋、Ｃ３Ｆ３＋、Ｃ２Ｆ５＋、Ｃ３Ｆ５＋、Ｃ３Ｆ７＋、Ｆ−、Ｆ２−、Ｆ２Ｈ−、ＣＦ３−、ＣＦ３Ｏ−、Ｃ３Ｆ３−、Ｃ４Ｆ９−などの多数のフルオロカーボンイオン、及びその他の少量のイオン種ＣｘＦｙ＋及びＣｘＦｙ−を示した。表面上のシリカイオン濃度は極めて低かった。
【0180】
実施例１８の外部表面は、未処理のシリカゲル粒子で検出されたものと同じ特徴的なシリカイオンを示したが、これに加えて、シラン処理を示すイオンであるＣＨ３Ｓｉ＋、（ＣＨ３）３Ｓｉ＋、ＣＨ３ＳｉＯ−、ＣＨ３ＳｉＯ２−、及びポリジメチルシロキサンイオン（１１７＋、１３３＋、１４７＋、２０７＋、２２１＋、２８１＋、３２５＋、１４９−、２２３−）が存在していた。塩素濃度は、未処理のシリカゲルの外部表面よりも高く、およそ３倍であった。
【0181】
実施例１及び実施例１８と同様の粒子の断面は、未処理のシリカゲルの外部表面で検出されたのと同じ特徴的なシリカイオンを示し、フッ素又はシランはほとんど又は全く存在しなかった。未処理のシリカゲル粒子と比べてわずかに上昇した、内部の唯一のイオンは、実施例５におけるｍ／ｚ １９のＦ−である。内部には検出可能なフルオロカーボンイオンは存在しなかった。
【0182】
処理された粒子を半定量的方法で比較するため、目的の種を代表する様々なイオンの数と、シリカバックグラウンドを代表するイオンとの比をとった。実施例１と同様の粒子では、比率ＣＦ２＋／２９Ｓｉ＋、Ｆ−／ＳｉＯ２−、及びＦ２−／ＳｉＯ２−が選択された。正イオンのイオン計数の結果は、Ｆ−シグナルが表面から内部に向かうにつれておよそ１０００倍減少することを示唆した。実施例１８では、比率ＣＨ３Ｓｉ＋／ＳｉＯＨ＋、［ＣＨ３ＳｉＯ−＋ＣＨ３ＳｉＯ２−］／［ＳｉＯ２Ｈ−＋ＳｉＯ３−＋ＳｉＯ３Ｈ−］、及びＣｌ−／ＳｉＯ２−が選択された。正イオンのイオン計数の結果は、表面から内部に向かうにつれておよそ２００倍減少することを示唆した。ＳＩＭＳの全ての質量において常にいくらかのバックグラウンドシグナルが存在し、このことがダイナミックレンジを制限する。負イオンのイオン計数についても同様の結果が見られた。
【0183】
（実施例１９）以下の変更を加えたことを除き、例示的実施例１及び実施例８〜１０の方法に従って実施例１９を調製した。シリカゲル粒子は、粒径範囲が０．０８ｍｍ〜０．６ｍｍである不規則な形状の粒子であった（ＡＧＭ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ，Ｉｎｃ．より入手、部品番号：９２００１０）。粒子は、２．５％の青いインジケータを有する白色であった。ＤＤＭＳ蒸気処理前に、入荷したままの状態の粒子を湿度（３０°Ｆ（−１．１℃）及び８０％相対湿度）に曝露した。湿度への曝露の間、粒子の一部の吸湿を、５．８重量％に達するまで１０〜２０分毎にチェックした。湿度に曝露された約９４０グラムのシリカゲルを、真空チャンバ内、実施例１８に記載のより大きな粒子撹拌器の中に装填した。チャンバを１０Ｔｏｒｒ（１．３×１０３Ｐａ）までポンプダウンした。次に、撹拌器を６ｒｐｍで作動させ、蒸気処理のためにＤＤＭＳのバルブを粒子に対して開けた。
【0184】
最初の１０分間、チャンバ圧力は１１Ｔｏｒｒ（１．５×１０３Ｐａ）に達し、２０．８グラムのＤＤＭＳが消費された。次に、ＤＤＭＳのバルブを閉じ、チャンバを２分間減圧し、周囲条件まで通気した。粒子の試料を取り出し、浮遊試験法用いて評価すると、粒子の２０％が浮遊していた。チャンバを再度１０Ｔｏｒｒ（１．３×１０３Ｐａ）までポンプダウンした。次に、撹拌器を６ｒｐｍで作動させ、蒸気処理のためにＤＤＭＳのバルブを粒子に対して１０分間開けた。チャンバ圧力は１２．５Ｔｏｒｒ（１．７×１０３Ｐａ）に達し、１９．３グラムのＤＤＭＳが消費された。次に、ＤＤＭＳのバルブを閉じ、チャンバを２分間減圧し、周囲条件まで通気した。
【0185】
粒子の試料を取り出し、浮遊試験法用いて評価すると、粒子の５０％が浮遊していた。チャンバを再度１０．５Ｔｏｒｒ（１．４×１０３Ｐａ）までポンプダウンした。次に、撹拌器を６ｒｐｍで作動させ、蒸気処理のためにＤＤＭＳのバルブを粒子に対して１０分間開けた。チャンバ圧力は１５．６Ｔｏｒｒ（２．０×１０３Ｐａ）に達し、１７．２グラムのＤＤＭＳが消費された。次に、ＤＤＭＳのバルブを閉じ、チャンバを２分間減圧し、周囲条件まで通気した。粒子の試料を取り出し、浮遊試験法用いて評価すると、粒子の９５％が浮遊していた。合計３０分間の曝露時間の後、及び消費されたＤＤＭＳが５７．３グラムになったとき、処理を停止した。処理された粒子を取り出し、ふるいにかけ、１５０℃で８時間、後乾燥させて、粒子内の未反応水分吸着を除去した。
【0186】
（実施例２０）以下の変更を加えたことを除き、例示的実施例１及び実施例８〜１０の方法に従って実施例２０を調製した。シリカゲル粒子は、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍの粒径範囲を有する、白色で不規則な形状の粒子であった（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｉｌｉｃａ Ｇｅｌ Ｃｏ．ＬＴＤ（Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）より入手）。ＤＤＭＳ蒸気処理前に、入荷したままの状態の粒子を湿度（３０°Ｆ（−１．１℃）及び８０％相対湿度）に曝露した。湿度への曝露の間、粒子の一部分の吸湿を、６．０重量％に達するまで１０〜２０分毎にチェックした。湿度に曝露されたシリカゲル約１０６０グラムを、真空チャンバ内の、実施例１８に記載の粒子撹拌器の中に装填した。チャンバを１０Ｔｏｒｒ（１．３×１０３Ｐａ）までポンプダウンした。次に、撹拌器を１２ｒｐｍで作動させ、０．７に設定された質量流量制御装置をＤＤＭＳのバルブとして使用した。
【0187】
蒸気処理のためにＤＤＭＳのバルブを粒子に対して３２分間開けた。チャンバ圧力は１２．５Ｔｏｒｒ（１．７×１０３Ｐａ）に達し、３２．６グラムのＤＤＭＳが消費された。次に、ＤＤＭＳのバルブを閉じ、チャンバを２分間減圧し、周囲条件まで通気した。処理された粒子を取り出し、１５０℃で８時間、後乾燥させて、粒子内の未反応水分吸着を除去した。実施例２０は上述の浮遊試験法に合格し、処理された粒子の１００％が表面上に浮遊した。
【0188】
比較例２１リットル／分のＮＦ３ガスを１〜１．５Ｔｏｒｒ（１３０〜２００Ｐａ）の圧力で使用して、約２Ｋｇのシリカゲル（ＡＧＭ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｔｕｃｓｏｎ，ＡＺ）より入手、部品番号：９２００１４）を処理した。遠隔プラズマ源（ＭＫＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＭＡ）より入手、モデルＡｓｔｅｘ−Ａｓｔｒｏｎ ｅＸ）を使用してプラズマを生成した。チャンバ内の基準圧力は、ガスの導入前には０．１Ｔｏｒｒ（１３Ｐａ）未満であった。シリカゲル粒子を３０分間処理した。比較例２を上述の浮遊試験法に供したが、水の入ったバイアル瓶の中に振り撒く粒子の量を少なくするという変更を加えた。全ての粒子は水中に沈み、パチパチという音と共に反応した。
【0189】
多孔質粒子処理プロセス２の実施例以下の実施例２１を行うにあたり、多孔質粒子の処理プロセス２を用いた。プロセス２を実施するために使用した装置は、概ね図３Ａに示されているものである。粒子撹拌器は、概ね図３Ｂに示されているものであり、上部に矩形開口部（４．５ｃｍ×３．５ｃｍ）を有する中空シリンダ（長さ６ｃｍ×直径５．５ｃｍ×水平長さ）で構成された。撹拌器は、軸を位置合わせしてシャフトに取り付けられた。シャフトは矩形断面（１ｃｍ×１ｃｍ）を有し、このシャフトには、タンブリングされる支持粒子（support particles）のための撹拌機構又はパドルホイールを形成する４つの矩形ブレードがボルトで固定された。
【0190】
ブレードは、任意に、ブレードと撹拌器のシリンダとによって形成される４つの四分円のそれぞれに収容される粒子容量間の移動を促進するための２つの穴を含んでもよい。ブレードの寸法は、側部及び末端部における撹拌器壁部との間隙距離が４ｍｍとなるように選択された。粒子撹拌器は、シリンダの底部にガス吸気ポートを有していた。粒子撹拌器は、機械ポンプに接続された真空チャンバの中に設置された。
【0191】
市販の電解研磨されたステンレス鋼ガスバブラーを使用して、液体源から真空チャンバまで蒸気を供給した。ガスバブラーは、半導体産業における薄膜の金属有機化学蒸着で日常的に使用されるものと同様の、背の高い円筒形の密封容器であった。バブラーの上部は、注入口と、蒸気空間ポートと、ディップチューブポートとを有していた。
【0192】
ジクロロジメチルシラン（ＤＤＭＳ、Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．（Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ，ＰＡ）より入手）をガスバブラーの注入口を介して充填し、注入口を金属製のシールプラグで封止した。ディップポートに接続されたバルブも同様に、金属製のシールプラグで封止した。蒸気空間バルブのみを使用して、ＤＤＭＳ蒸気を真空粒子コーティング装置に供給し、反応を行った。蒸気源のオン／オフを制御するために、追加のバルブを取り付けた。
【0193】
シリカゲルに疎水性シェルを形成するための典型的な方法は、既知量の乾燥剤粒子を粒子撹拌器の中に装填することと、回転真空ポンプを使用してチャンバを１０〜２００Ｔｏｒｒ（１．３×１０３〜２．６×１０４Ｐａ）までポンプダウンすることと、を含む。次に、チャンババルブを閉じて、チャンバを真空ポンプから切り離した。次に、ＤＤＭＳのバルブを開けて粒子を処理した。ＤＤＭＳ容器の初期重量を記録した。ＤＤＭＳは、２５℃で１３５Ｔｏｒｒ（１．７５５×１０４Ｐａ）の高蒸気圧を有するので、液体源は外部加熱の必要がなかった。
【0194】
撹拌器シャフトを一定に回転させることにより、粒子をチャンバの中のＤＤＭＳ蒸気に様々な時間の間、曝露した後、ＤＤＭＳのバルブを閉じた。ＤＤＭＳ容器の最終重量を記録した。初期重量と最終重量との差は、粒子の処理で消費されたＤＤＭＳの量として認められる。撹拌プロセスを中止した後、チャンバを再び減圧させ、周囲条件まで通気した。処理された粒子を１５０℃で炉乾燥させた。
【0195】
実施例２１〜２２及び比較実施例３〜４プロセス２を用いて処理された、ＤＤＭＳ処理された広細孔（タイプＢ）シリカゲルの比較
２つのタイプＢシリカゲル粒子を異なる供給元から入手し、プロセス２を用いて処理した。一方のタイプＢ１シリカゲル（ＣＡＳ番号：７６３１−８６−９；Ｔｏｙｏｔａ Ｋａｋｏ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）は、１〜３ｍｍの大きな粒径を有していた（ビーズ形状）。タイプＢ２シリカゲル（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｉｌｉｃａ Ｇｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｃｈｉｎａ））は、０．５〜１．５ｍｍの小さな粒径を有していた（ビーズ形状）。まず、入荷したままの状態のタイプＢシリカゲル粒子を、粒子を湿潤炉に曝露することによって５〜１０重量％まで予加湿した。次に、粒子を粒子撹拌器の中に装填し、真空チャンバの中に入れた。真空粒子コーターの説明は上述されている。次いで、真空チャンバを所望の圧力までポンプダウンした。ＤＤＭＳ液をステンレス鋼のバブラーに注入した。
【0196】
バブラーは、３つのポートである浸漬管と、注入口と、蒸気空間とを有していた。バブラーを充填した後、浸漬管及び注入口へのバルブを閉じた。蒸気を供給するために、蒸気空間バルブのみを真空チャンバに接続した。バブラーを周囲温度（即ち、２２〜２４℃）に維持した。プロセス条件は表１５にまとめられている。浮遊試験、液体水の取り込み試験、及びティーバッグ試験の結果を、表１６にまとめる。
【0197】
【表15】
【0198】
【表16】
【0199】
３０℃及び９０％相対湿度で測定された水蒸気の取り込み試験法の結果を表１７に示す（ｇ／ｇで示される水分曝露後の重量増加として示されている）。
【0200】
【表17】
【0201】
表面疎水性コーティングの厚さを判定するためのＥＳＣＡ分析ＥＳＣＡは、プロセス２を用いて１００Ｔｏｒｒ（１．３×１０４Ｐａ）で処理された広い細孔径分布のタイプＢシリカゲルに対して実施された（実施例２２）。深さ分析の結果は、外部粒子表面上に厚さ４５ｎｍの疎水性コーティングを示し、細孔の内部表面は実質的に処理されておらず、親水性のままであった。
【0202】
例示的実施例９プロセス圧力＞２００Ｔｏｒｒ（２．６×１０４Ｐａ）
２００Ｔｏｒｒ（２．６×１０４Ｐａ）を超える高い圧力による粒子の処理を試みた。しかしながら、ＤＤＭＳ蒸気の供給速度は著しく低下された。ＤＤＭＳバブラーを加熱して液体の蒸気圧を増加させるために、外部加熱源が必要であり得る。このＲＯＩでは、バブラーは周囲温度に保たれ、２００Ｔｏｒｒ（２．６×１０４Ｐａ）以上では、短時間で所望の処理がもたらされなかった。
【0203】
実施例２３〜２５及び比較例５様々な水分レベルで予加湿され、かつプロセス２を用いて１００Ｔｏｒｒ（１．３×１０４Ｐａ）で処理されたタイプＢシリカゲル多孔質粒子の比較
小粒径のタイプＢシリカゲル（０．５〜１．５ｍｍのビーズ形状、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｉｌｉｃａ Ｇｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｃｈｉｎａ））を、実施例２１で上述されたプロセス２によって、表１８に示されるプロセス条件を用いて処理した。それぞれ４６％、１．４％、及び７％の予加湿レベルに多孔質粒子を予曝露した後、実施例２３、２４及び２５を１００Ｔｏｒｒ（１．３×１０４Ｐａ）のプロセス圧力で処理した。比較例５は、予加湿レベルが２％であるタイプＢシリカゲルの未処理の対照試料に相当する。
【0204】
【表18】
【0205】
【表19】
【0206】
多孔質粒子の処理プロセス３の実施例実施例２６〜２７及び比較例６
プロセス２及びプロセス３によりＤＤＭＳで処理された入荷したままの状態のシリカゲル（ｗ／＜２％含水量）の比較（ＤＤＭＳのその場オリゴマー（in situ oligomer））
小粒径のタイプＢシリカゲル（０．５〜１．５ｍｍのビーズ形状、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｉｌｉｃａ Ｇｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｃｈｉｎａ））を、プロセス２及びプロセス３によって、図３Ａ及び図３Ｃに概して記載されている装置を使用して、表２０に示されるプロセス条件を用いて処理した。環状混合ノズル３８０で導入された水蒸気の量を用いて、反応生成物が外部粒子表面に蒸着する前に、所望の二量体、三量体又は高級オリゴマーの形成を達成した。
【0207】
環状混合ノズル３８０は、外（水蒸気を運ぶ）管によって同軸に囲まれた内（ＤＤＭＳ蒸気を運ぶ）管を含んでいた。外管は、０．５インチ（１．２７ｃｍ）の外径（Ｏ．Ｄ．）を有し、内管は、０．２５インチ（０．６３６ｃｍ）の外径を有していた。環状混合ノズル３８０を、０．２５インチ（０．６３６ｃｍ）のポリエチレン管を介して粒子撹拌器の底部入口３３０に接続した。外管を、真空チャンバの外側にある水蒸気の供給源に接続した。プロセス条件は表２０にまとめられている。
【0208】
【表20】
【0209】
【表21】
【0210】
【表22】
【0211】
実施例２８〜３０及び比較例７プロセス３を用いた様々な水蒸気流量での多孔質粒子処理にその場での水蒸気の供給が与える影響の比較
小粒径を有するタイプＢシリカゲル（０．５〜１．５ｍｍのビーズ形状、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｉｌｉｃａ Ｇｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｃｈｉｎａ））を、プロセス２及びプロセス３によって、図３Ａ及び図３Ｃに概して記載されている装置を使用して、表２０に示されるプロセス条件を用いて処理した。性能もまたプロセス１を用いた処理と比較する。プロセス条件は表２３にまとめられている。
【0212】
【表23】
【0213】
【表24】
【0214】
【表25】
【0215】
個人衛生物品で用いる乾燥剤としての多孔質粒子の用途では、水の取り込み及び湿気の取り込みの複合利益が望ましい場合が多い。ＤＤＭＳの高級オリゴマー（例えば、二量体、三量体、及び高級オリゴマー）を形成するためにその場で水蒸気を供給するプロセス３は、水の取り込み及び湿気の取り込みの全体的効果の有意な改善を示す。
【0216】
上述のアンモニア臭評価手順を用いて、実施例２８及び実施例２８〜３０の出発原料として使用される未処理のシリカゲルを評価した。湿潤試料の評価手順を用いた。結果を表２６に示す。
【0217】
【表26】
小粒径のタイプＢシリカゲル（０．５〜１．５ｍｍのビーズ形状、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｉｌｉｃａ Ｇｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｃｈｉｎａ））を、プロセス２及びプロセス３を連続して用いて、図３Ａ及び図３Ｃに一般的に記載されている装置を使用して、表２６に示されるプロセス条件を用いて処理した。
【0218】
５０．００ｇの量の入荷したままの状態のタイプＢシリカゲルを、２００ｃｃの撹拌器の中に装填し、チャンバを１００Ｔｏｒｒ（１．３×１０４Ｐａ）までポンプダウンした。プロセス２の表面処理を用いて粒子をＤＤＭＳに曝露する前に、エタノール蒸気を多孔質粒子の細孔内に予め吸着させた。プロセス２の圧力は１００Ｔｏｒｒ（１．３×１０４Ｐａ）であった。撹拌器の底部の蒸気ポートを介してエタノール蒸気をチャンバに入れた。１０分後に、試料を撹拌器から取り出し、吸収したエタノール含有量を水分計で測定した。エタノール含有量は８．１９％であった。５５．１９ｇの量のエタノールを予め吸収したシリカゲルを２００ｃｃの撹拌器の中に装填し、チャンバを再度１００Ｔｏｒｒ（１．３×１０４Ｐａ）までポンプダウンした。上述のプロセス３を用いてＤＤＭＳ処理を行った。処理後に消費されたＤＤＭＳの重量は５．６ｇであった。処理済み試料を取り外し、１５０℃で１０分間乾燥した。プロセス条件は表２７にまとめられている。
【0219】
【表27】
【0220】
【表28】
【0221】
【表29】
実施例３２〜３３及び比較実施例８〜９
実施例３２及び３３に関し、２つの異なる活性炭試料を使用した。粒子の実施例３２では、活性炭は１２×２０メッシュ（１．７０ｍｍ〜０．８５ｍｍ）の大きな粒径分布を有し、実施例３３では、活性炭は３０×７０メッシュ（０．６０ｍｍ〜０．２１２ｍｍ）の小さな粒径分布を有していた。これら炭素粒子は共に、Ｋｕｒａｒａｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．ＬＴＤ（Ｊａｐａｎ）から入手した。実施例２８及び２９の手順に従って実施例３２及び３３を調製し、処理パラメータは以下の表３０に示されている。
【0222】
【表30】
【0223】
【表31】
【0224】
【表32】
【0225】
【表33】
【0226】
本明細書で特定の代表的実施形態を詳細に説明したが、当然のことながら、当業者には上述の説明を理解した上で、これらの実施形態の代替物、変更物、及び均等物を容易に想起することができるであろう。したがって、本開示は本明細書で以上に述べた例示の実施形態に不当に限定されるべきではないと理解すべきである。特に、本明細書で用いるとき、端点による数値範囲が記載される場合、その範囲内に包含される全ての数を含むことを意図する（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）。加えて、本文書中、使用されている全ての数字は、用語「約」によって修飾されていると見なされる。更に、本明細書で参照される全ての刊行物、公開された特許出願、及び発行済み特許は、本発明の裏付けを提供するために必要な場合に、また各刊行物又は特許が具体的にまた個々に参照により組み入れられことを示されるのと同様に、参照によりそれらの全体が組み込まれる。様々な代表的実施形態が上述された。これらの及び他の実施形態は、以下の「特許請求の範囲」内である。本発明はまた、以下の内容を包含する。
（１）
複数の多孔質粒子の処理方法において、
それぞれが、外部表面と、内部細孔表面を有する複数の細孔とを有する複数の多孔質粒子を提供することと、
前記内部細孔表面が疎水性剤を実質的に含まない状態を維持させたままで前記外部表面を疎水性剤と接触させることによって前記多孔質粒子の前記外部表面を処理することと、
を含む、方法。
（２）
前記多孔質粒子の前記外部表面を処理することが、プラズマ蒸着によって、前記多孔質粒子の前記外部表面の少なくとも一部の上に、ケイ素と、水素と、炭素とを含む層を形成することを含む、項目１に記載の方法。
（３）
ケイ素と、炭化水素と、炭素とを含む前記層の少なくとも一部の上に、プラズマ蒸着によって、フッ素と炭素とを含む層を形成することを更に含む、項目２に記載の方法。
（４）
前記多孔質粒子の前記外部表面を処理することが、
前記多孔質粒子を、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つに曝露することと、
反応して前記疎水性剤を形成する反応性有機シラン化合物を含む第２の蒸気に、前記多孔質粒子を曝露することと、
を含む、項目１に記載の方法。
（５）
前記多孔質粒子を、水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気のうちの少なくとも１つに曝露することが、前記反応性有機シラン化合物を含む前記第２の蒸気に、前記多孔質粒子を曝露する前に実施される、項目４に記載の方法。
（６）
前記水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気の少なくとも一部が、前記多孔質粒子の前記複数の細孔の少なくとも一部内に凝結し、それによって、前記反応性有機シラン化合物を含む前記第２の蒸気に前記多孔質粒子を曝露する前に、前記内部細孔表面を少なくとも部分的に塞ぐ、項目５に記載の方法。
（７）
前記反応性有機シラン化合物を含む前記第２の蒸気に前記多孔質粒子を曝露した後、前記凝結した水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気を前記細孔から実質的に除去することを更に含み、任意に、前記細孔から前記凝結した水蒸気、メタノール蒸気、又はエタノール蒸気を実質的に除去することが、前記粒子を加熱する、前記粒子を真空に曝露する、又はこれらの組み合わせによって達成される、項目６に記載の方法。
（８）
前記多孔質粒子を前記水蒸気及び前記第２の蒸気に曝露する前に、前記反応性有機シランと反応しない揮発性化合物を含む第３の蒸気に前記多孔質粒子を曝露することを更に含み、前記揮発性化合物の少なくとも一部が、前記多孔質粒子の前記複数の細孔の少なくとも一部内に凝結し、それによって、前記内部細孔表面を少なくとも部分的に塞ぐ、項目４に記載の方法。
（９）
前記揮発性化合物が、窒素分子、二酸化炭素、Ｃ１〜Ｃ２炭化水素、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、項目８に記載の方法。
（１０）
前記反応性有機シラン化合物を含む前記第２の蒸気に前記多孔質粒子を曝露した後、前記細孔から前記凝結した揮発性化合物を実質的に除去することを更に含み、任意に、前記細孔から前記凝結した揮発性有機化合物を実質的に除去することが、前記粒子を加熱する、前記粒子を真空に曝露する、又はこれらの組み合わせによって達成される、項目８又は９に記載の方法。
（１１）
前記水蒸気の少なくとも一部が、前記多孔質粒子の前記細孔の外側の蒸気相中の前記反応性有機シラン化合物の少なくとも一部と反応する、項目４〜１０のいずれか一項に記載の方法。
（１２）
前記反応性有機シラン化合物が、少なくとも２つのシラン官能性反応基を含む、項目１１に記載の方法。
（１３）
前記反応性有機シラン化合物が、ジクロロジメチルシラン及びジクロロジエチルシランから選択される、項目１２に記載の方法。
（１４）
前記反応性有機シラン化合物が、２５℃で１３３Ｐａ〜２６，６００Ｐａの蒸気圧を有する、項目４〜１３のいずれか一項に記載の方法。
（１５）
前記多孔質粒子の前記外部表面を処理することが、１，３３０〜２６，６００Ｐａの総蒸気圧で行われる、項目１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
（１６）
前記複数の細孔が、少なくとも１ｎｍかつ４ｎｍ以下のメジアン孔径を示し、更に、前記反応性有機シラン化合物を含む前記第２の蒸気に前記多孔質粒子を曝露することが、１，３３０〜１９，９５０Ｐａの総蒸気圧で生じる、項目１５に記載の方法。
（１７）
前記複数の細孔が、少なくとも４ｎｍかつ１０ナノメートル以下のメジアン孔径を示し、更に、前記反応性有機シラン化合物を含む前記第２の蒸気に前記多孔質粒子を曝露することが、６，６５０〜２６，６００Ｐａの総蒸気圧で生じる、項目１５に記載の方法。
（１８）
前記多孔質粒子が、多孔質無機粒子、多孔質有機粒子、多孔質金属粒子、多孔質（コ）ポリマー粒子、多孔質炭素粒子、多孔質粘土粒子、多孔質分子篩粒子、多孔質ゼオライト粒子、多孔質乾燥剤粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、項目１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
（１９）
前記処理された多孔質粒子の前記外部表面の少なくとも一部が、アルキル基又はアリール基のうちの少なくとも一方を含む疎水性基を含み、更に、前記アルキル基又はアリール基が、それぞれ任意にフッ素で置換されており、これに加えて、前記内部細孔表面が、少なくとも部分的に親水性である、項目１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
（２０）
前記疎水性基が、アルキル基、アリール基、又はこれらの組み合わせを有するシロキサンを含む、項目１９に記載の方法。