KR100257434B1 - 월경패드용흡수부재로서유용한고분산상유화액으로부터제조된포움 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혈액 및 혈액류 유체, 특히 생리혈을 흡수할 수 있는 포움에 관한 것이다. 이들 흡수성 포움은 월경 제품에 사용되는 흡수제에 요구되는 높은 모세관 흡수압을 갖고 생리혈과 같은 혈액류 유체내에 불용성 성분의 자유로운 이동을 허용할 정도로 충분한 개방성을 갖는다. 수상 대 유상의 부피 대 중량비는 약 20:1 내지 약 125:1인 고 분산상 유화액(HIPE)을 중합시킴으로써 상기 흡수성 포움을 제조한다. 이러한 포움은 월경 패드용 흡수부재로서 특히 유용하다.

Description

월경 패드용 흡수부재로서 유용한 고 분산상 유화액으로부터 제조된 포움{FOAMS MADE FROM HIGH INTERNAL PHASE EMULSIONS USEFUL AS ABSORBENT MEMBERS FOR CATAMENIAL PADS}
월경 패드(예를 들면 생리대), 탐폰, 상처치료용 붕대 및 외과용 드레이프와 같은, 혈액 및 혈액류 유체를 흡수하기 위한 높은 흡수성의 제품을 개발하는 일은 도전해볼만한 일이다. 물 및 뇨에 비하여, 혈액 및 생리혈과 같은 혈액류 유체는 용해된 성분과 용해되지 않은 성분(예를 들면 적혈구)의 비교적 복잡한 혼합물이다. 특히, 생리혈과 같은 혈액류 유체는 물 및 뇨보다 더 점성이 크다. 이러한 보다 큰 점성으로 인해서, 종래의 흡수물질이 이들 혈액류 유체를 초기 분비 시점으로부터 멀리 떨어진 영역으로 효과적이고 빠르게 수송하는 능력이 손상된다. 혈액류 유체중 용해되지 않은 성분은 또한 흡수물질의 모세관을 막을 가능성이 있다. 이와 같은 이유 때문에 생리혈과 같은 혈액류 유체를 위한 적당한 흡수 시스템을 고안하는 것이 특히 어렵다.
월경 패드의 경우, 여성은 안락함, 착용감, 유체의 보유력, 오염의 최소라는 측면에서 높은 성능을 갖춘 월경 패드를 고대해 왔다. 이중에서도, 패드로부터 속옷으로 유체가 새는 것은 전혀 허용될 수 없는 것으로 간주된다. 월경 패드의 구조 및 이러한 구조물에 사용되는 물질에 대한 수많은 개선 노력을 기울여왔음에도 불구하고, 월경 패드의 성능을 개선시키는 일은 상당히 어려운 일이다. 그러나, 착용감과 안락함을 손상시키지 않으면서도 특히 가랑이 사이로 혈액이 새는 일을 없애는 일이 소비자의 욕구를 항상 만족시켜왔던 것은 아니다.
생리대 등의 사용자는 또한 종래에 사용된 통상적인 직물 또는 부직물보다 더 깨끗하고 더 위생적이고 더 건조한 성질을 갖는 표면을 갖는 흡수제품을 고대한다. 현재의 생리대 제품은 전형적으로, 분비된 생리혈을 흡수 구조물 내로 신속하게 이동시키도록 고안된 부직 또는 성형된-필름 투과성 상면시이트를 갖는다. 포획된 생리 유체가 신속하게 이동됨으로써 흡수제품의 사용자에 인접한 표면이 더 건조하고 더 깨끗하게 유지된다.
현재의 월경 패드(예를 들면 생리대)의 흡수 구조물은 전형적으로, 분비된 생리 유체를 투과성 상면시이트로부터 포획하고 이를 그 아래에 있는 저장 영역으로 분배시키기 위한 하나이상의 섬유상 층을 포함한다. 종래의 월경 제품보다 상대적으로 더 얇은 월경 제품용 흡수 구조물은 통상적으로, 투과성 상면시이트에 인접한 유체 포획층(소위 "보조 상면시이트")을 포함한다. 상기 "보조 상면시이트"는 전형적으로 공기-보유-티슈 웹 또는 합성 부직물로부터 제조된다. 전형적으로 공기-보유 또는 습기-보유 티슈로부터 제조된 주 흡수코어는 상기 보조 상면시이트 아래에 있다. 흡수코어는 종종 티슈로 감싸지거나 봉해질 수 있는 특정 흡수성 겔화 물질을 함유한다. 이러한 감싸지거나 봉해진 코어를 종종 티슈 적층 코어라고 칭한다. 예를 들면, 생리대 제품에 사용되는 티슈 적층 코어를 개시하는, 1990년 8월 21일자로 허여된 미국 특허 제 4,950,264 호(Osborn) 및 1991년 4월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,009,653 호(Osborn)을 참조하도록 한다.
섬유상 층으로부터 제조된 종래의 월경 흡수 구조물은 수많은 문제점을 갖는다. 하나는 상면시이트의 적당한 건조성을 유지하기 어렵다는 것이다. 특히, 포획된 생리 유체는 주 상면시이트를 통해 샐 가능성이 있다. 이러한 현상을 종종 "재습윤"이라고 칭한다. 흡수코어에 의해 유체에 가해지는 유체 모세관압을 주 상면시이트 및 보조 상면시이트에 비해 증가시킴으로써 재습윤을 상당히 감소시킬 수 있다. 코어와 상면시이트 요소 사이의 유체 모세관압 차가 커질수록 신체와 접촉하는 건조한 상면시이트 표면을 제공할 가능성이 커진다. 그러나, 코어를 통한 유체 이동이 충분히 빠를 경우에만 이러한 가능성을 현실화시킬 수 있다.
특히 종래의 월경 흡수 구조물을 사용한 월경 패드에서, 종래의 월경 흡수 구조물은 또한 팬티 및 신체를 더럽힐 기회가 더 크다. 이는 흡수 구조물이 탄성이 적어 패드를 뭉치게 하기 때문이다. 탄성이 부족하여 뭉치는 것으로 인해, 종래 월경 패드는 사용자에게 또한 더 안좋은 착용감 및 안락함을 제공한다.
종래의 월경 흡수 구조물에 대한 대안은 흡수성 포움이다. 흡수성 포움은 바람직한 습윤 일체성을 가질 수 있어 제품이 착용되는 기간 내내 적당한 착용감을 주고 사용동안에 형태의 변형(예를 들면 조절할 수 없는 팽창, 뭉침 등)을 최소화할 수 있다. 또한, 이러한 포움 구조물을 함유하는 월경 패드는 상업적인 규모에서 제조하기가 보다 쉬울 수 있다. 예를 들면, 흡수코어를 연속 포움 시이트로부터 단순히 찍어낼 수 있고, 종래의 흡수성 섬유상 웹보다 상당히 큰 일체성 및 균일성을 갖도록 고안할 수 있다. 이러한 포움을 또한 임의의 바람직한 형태로 제조할 수 있거나, 한 장의 월경 패드, 혈액 또는 혈액류 유체를 흡수하는데 사용되는 기타 흡수제품(예를 들면 탐폰), 상처치료용 붕대 및 외과용 드레이프로 성형할 수 있다.
다양한 유형의 포움이 탐폰, 생리대 및 혈액 및 혈액류 유체를 흡수하는 기타 제품에 사용하도록 제시되어 있다. 예를 들면, 1978년 8월 29일자로 허여된 미국 특허 제 4,110,276 호(DesMarais)(탐폰 및 생리대에 사용될 수 있는, 폴리우레탄, 셀룰로스 또는 스티렌/부타디엔 고무로부터 제조된, 연성, 가요성, 연속 기포형 포움); 1988년 6월 21일자로 허여된 미국 특허 제 4,752,349 호(Gebel)(계면활성제로 처리되어 친수성화되고 0.1 내지 0.8g/cc의 밀도를 갖는 "중간 기포 크기"의 포움); 1986년 9월 28일자로 허여된 미국 특허 제 4,613,543 호(Dabi)(월경 제품에 사용되는 친수성 기포형 중합체); 1975년 9월 2일자로 허여된 미국 특허 제 3,903,232 호(Wood 등)(월경 제품을 포함한 생의학 공학 용도에 유용한 압축된 친수성 폴리우레탄 포움); 1977년 9월 20일자로 허여된 미국 특허 제 4,409,592 호(Marans 등)(생리대 등에 유용성을 갖는, 액체 또는 신체 유체와 접촉시에 흡수성이 높은 생분해성 친수성 폴리우레탄 포움)을 참조하도록 한다. 이러한 제품에 사용된 종래 포움은 비교적 기포 크기가 큰 경향이 있다. 그 결과, 이들 종래 포움은, 분비된 생리 유체를 생리대와 같은 월경 제품의 상면시이트로부터 및 이를 통해 신속히 포획하기에 충분한 유체 모세관압을 혈액 및 혈액류 유체에 가하지 못한다. 그 결과, 표면이 신체와 접촉하자마자, 코어에 흡수되지 않은 유체의 일부가 보유되고 이 유체는 착용자의 신체로 다시 이동하기 때문에 바람직하지 못한 재습윤이 일어난다.
흡수제품에 적합한 흡수성 포움은 고 분산상 유화액(이하 "HIPE(High Internal Phase Emulsion)"라고 칭함)으로부터 제조된다. 예를 들면, 1993년 11월 9일자로 허여된 미국 특허 제 5,260,345 호(DesMarais 등) 및 1993년 12월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,268,224 호(DesMarais 등)를 참조하도록 한다. 이들 흡수성 HIPE 포움은 (a) 유체를 초기 오염 대역으로부터 사용되지 않은 나머지의 포움 구조물로 수송시켜 수용될 유체가 후속적으로 분출되게 하는 비교적 좋은 유체 분배 특성 및 흡상 특성; 및 (b) 하중, 예를 들면 압축력이 가해질때 비교적 높은 유체를 수용할 수 있는 비교적 높은 저장 용량을 포함하는 바람직한 유체 취급 특성을 제공한다. 이들 HIPE 흡수성 포움은 또한, 흡수제품의 착용자에게 매우 높은 정도의 안락함을 제공할 정도로 충분히 가요성이고 연성이다. 이들 포움중 몇몇은 흡수된 신체 유체에 의해 후속적으로 적셔지기 전까지는 비교적 얇도록 제조된다. 멜라민-포름알데히드 포움과 같은 친수성, 가요성, 연속-기포형 포움(예를 들면 BASF로 제조된 BASOTECT)일 수 있는 유체 포획/분배 구성요소, 및 HIPE-계 흡수성 포움인 유체 저장/재분배 구성요소를 갖는 흡수코어를 개시하는, 1994년 6월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,318,554 호(Young 등) 및 1992년 9월 15일자로 허여된 미국 특허 제 5,147,345 호(Young 등)를 참조하도록 한다.
흡수성 HIPE 포움은 신체, 또는 신체에 인접한 상면시이트로부터 대부분의 생리 유체를 제거하여 재습윤을 최소화하는데 필요한 유체 모세관압을 제공할 수 있다. 그러나, 종래의 HIPE 포움에 전형적으로 존재하는 염화칼슘과 같은 잔여 수화가능한 염이 상기 포움에 의한 혈액 및 혈액류 유체의 신속한 포획 및 특히 포움으로의 상기 유체의 흡상을 손상시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 전술된 바와 같이, 혈액 및 생리혈과 같은 혈액류 유체는 물, 및 특히 뇨보다 더 점성이 크다. 이들 유체의 보다 큰 점성은 상기 염들이 존재함으로 인해서 더욱 증가된다. 더욱이, 종래의 HIPE 포움은 전형적으로, 혈액 및 적혈구 세포와 같은 혈액류 유체의 불용성 성분을 쉽게 수용하기에는 너무 작은 포움 미세구조를 갖는다.
따라서, (1) 혈액 및 생리혈과 같은 혈액류 유체를 신속히 흡수할 수 있고; (2) 상처치료용 붕대, 밴드, 외과용 드레이프 등 뿐만 아니라 비교적 얇은 월경 패드(예를 들면 생리대) 및 탐폰과 같은 기타 월경 제품용 흡수부재로서 사용할 수 있고; (3) 유체를 분배시키기 위한 보다 높은 모세관 또는 삼투 흡수압을 갖는 저장 구성요소를 허용하고; (4) "분출"시 또는 압축 하중이 가해질 경우에라도 재습윤 현상이 비교적 일어나지 않도록 혈액류 유체의 공급원을 유지하고; (5) 연성, 가요성 및 탄성이고 흡수제품의 착용자에게 안락하고; (6) 비교적 높은 유체 용량을 제공하여 가격이 비싼 구성요소를 사용하는데 있어 효율성을 제공하는, 연속-기포형 흡수성 중합체성 포움 물질, 특히 흡수성 HIPE 포움을 제조할 수 있는 것이 바람직하다.
많은 사용자가 얇은 월경 제품을 사용하기 원하지만, 비교적 두꺼운 제품을 원하는 사용자도 상당수 있다. 예를 들면, 두꺼운 제품은 유체를 보다 잘 흡수하고 보유할 수 있다. 또한, 두꺼운 제품은 개선된 착용감을 제공할 수 있다. 따라서 부피감/두께를 제공하는 비싸지 않은 충진 물질(예를 들면 에어펠트)을 사용하는 월경 제품용 흡수코어로서 비교적 얇은 흡수성 포움 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
발명의 개요
본 발명은 혈액 및 생리혈과 같은 혈액류 유체를 흡수하여 이들 흡수된 유체를 포움의 기타 영역으로 효율적으로 이동시킬 수 있는 중합체성 포움 물질에 관한 것이다. 흡수성 중합체성 포움 물질은 상호연결된 연속-기포형 친수성, 가요성, 비이온성 중합체성 포움 구조물을 포함한다. 이 포움 구조물은 (A) 약 60분내에 인공 생리 유체(AMF(Artificial Menstrual Fluid))를 수직으로 5㎝ 높이로 흡상시킬 수 있는 능력; (B) 약 0.0080 내지 약 0.040㎡/cc의 모세관 비표면적; (C) 31℃에서 0.74psi의 한계 압력을 가한 후 15분 후 측정했을 때, 약 5 내지 약 95%의 압축 변형 저항; (D) 약 20 내지 약 125g/g의 자유 흡수 용량; 및 (E) 약 2% 미만의 잔여 수화가능한 염을 갖는다.
본 발명의 포움의 특히 중요한 성질은 포움의 기포 사이의 상호연결 통로(구멍)가 적혈구(평균 직경 8㎛)와 같은 불용성 고체를 통과시키기에 충분히 커야 한다는 것이다. 그 결과, 이러한 구멍은 포움에 의해 흡수된 혈액 및 혈액류 유체에 의해 막히거나 폐쇄되지 않는다. 기포 및 구멍이 혈액 및 혈액류 유체내의 불용성 성분을 자유롭게 통과시키기에 충분히 크면서도, 이들은 월경 제품에 사용되는 흡수제에 요구되는 높은 모세관 흡수압을 내기에 충분히 작다. 즉, 이러한 포움은 높은 모세관 흡수압과, 혈액 및 생리혈과 같은 혈액류 유체내의 불용성 성분을 자유롭게 이동시킬 만큼 충분한 개방성을 모두 갖춘다. 전형적으로, 포움의 기포는 약 20 내지 약 180㎛의 수 평균 기포 크기를 갖는 반면, 기포 사이의 구멍은 약 4 내지 약 30㎛의 수 평균 구멍 크기를 갖는다.
본 발명은 또한 비교적 적은 양의 유상 및 비교적 많은 양의 수상을 갖는 특정 유형의 유중수적형 유화액 또는 HIPE를 중합시킴으로써 흡수성 포움을 수득하기 위한 공정에 관한 것이다. 본 공정은 하기 단계를 포함한다:
(A) 약 50℃ 이상의 온도 및 저 전단 혼합 조건하에서,
(1)(a)(i) 약 35℃ 이하의 Tg를 갖는 어택틱(atactic) 무정형 중합체를 형성할 수 있는 하나이상의 실질적으로 수불용성인 일작용성 단량체 약 45 내지 약 70중량%;
(ii) 스티렌에 의해 제공되는 인성과 거의 동일한 인성을 부여할 수 있는 하나이상의 실질적으로 수불용성인 일작용성 공단량체 약 10 내지 약 40중량%;
(iii) 디비닐벤젠, 트리비닐벤젠, 디비닐톨루엔, 디비닐크실렌, 디비닐나프탈렌, 디비닐알킬벤젠, 디비닐페난트렌, 디비닐비페닐, 디비닐디페닐메탄, 디비닐벤질, 디비닐페닐에테르, 디비닐디페닐설파이드, 디비닐푸란, 디비닐설파이드, 디비닐설폰 및 이들의 혼합물로부터 선택된 실질적으로 수불용성인 제 1 다작용성 가교결합제 약 5 내지 약 25중량%; 및
(iv) 다작용성 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 및 이들의 혼합물로부터 선택된 실질적으로 수불용성인 제 2 다작용성 가교결합제 0 내지 약 15중량%를 포함하는,
약 50℃ 이하의 Tg를 갖는 공중합체를 형성할 수 있는 단량체 성분 약 85 내지 약 98중량%, 및
(b) (i) 선형 불포화 C16-C22지방산의 디글리세롤 모노에스테르, 분지된 C16-C24지방산의 디글리세롤 모노에스테르, 분지된 C16-C24알콜의 디글리세롤 일지방족 에테르, 선형 불포화 C16-C22알콜의 디글리세롤 일지방족 에테르, 선형 포화 C12-C14알콜의 디글리세롤 일지방족 에테르, 선형 불포화 C16-C22지방산의 소르비탄 모노에스테르, 분지된 C16-C24지방산의 소르비탄 모노에스테르 및 이들의 혼합물로부터 선택된 유화 성분을 약 40중량% 이상 포함하는 주 유화제; 또는
(ii) 주 유화제 대 보조 유화제의 중량비가 약 50:1 내지 약 1:4인, 20중량% 이상의 유화 성분을 갖는 주 유화제와 특정 보조 유화제의 혼합물
을 포함하는, 유상에 가용성이고 안정한 유중수적형 유화액을 제조하는데 적합한 유화제 성분 약 2 내지 약 15중량%를 포함하는 유상;
(2) 약 0.2 내지 약 20중량%의 수용성 전해질을 함유하는 수용액을 포함하는 수상
을 수상 대 유상의 부피 대 중량비가 약 20:1 내지 약 125:1이 되도록 포함하는 유중수적형 유화액을 제조하는 단계;
(B) 유중수적형 유화액중 유상의 단량체 성분을 중합시켜 중합체성 포움 물질을 제조하는 단계;
(C) 중합체성 포움 물질을 세척하여 잔여 전해질 수준을 약 2% 미만으로 감소시키는 단계;
(D) 세척된 포움을 효과량의 적합한 친수성화 계면활성제로 처리하는 단계; 및
(E) 세척된 포움을 수분 함량이 약 40% 이하가 되게 탈수시키는 단계.
본 발명의 방법은 높은 모세관 흡수압을 제공할만큼 작지만 유체내의 불용성 성분에 의한 폐색을 방지하거나 최소화시키기에 충분히 큰 기포 및 구멍을 갖는 흡수성 포움을 제공한다. 이외에도, 본 발명을 사용하면 포움으로부터 대부분의 잔여 전해질(예를 들면 수화가능한 염)을 제거할 수 있다. 이들 수화가능한 염은 전형적으로 HIPE의 초기 생성 동안에 필요하다. 결과적으로 수득된 포움에 수화가능한 염이 존재하면, 특히 포움내에 염의 농도가 증가할수록 혈액 및 생리혈과 같은 혈액류 유체를 흡수하는 포움의 능력에 나쁜 영향이 미친다. 따라서, 포움내에 수화가능한 염의 수준을 감소시키는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 하나이상의 본 발명의 포움 물질을 흡수코어로서 함유하는 월경 제품에 관한 것이다.
본 출원은 1995년 1월 10일자로 제이 다이어(J.Dyer)에 의해 출원된 미국 특허원 제 08/370,697 호의 일부계속출원이다.
본 발명은 혈액 및 생리혈과 같은 혈액류 유체를 흡수할 수 있는 고 분산상 유화액으로부터 제조된 가요성 미세다공성 연속-기포형 중합체성 포움 물질에 관한 것이다. 본 출원은 특히 월경 패드, 탐폰, 밴드, 상처치료용 붕대, 외과용 드레이프(drape) 등을 위한 흡수부재로서 유용한 흡수성 포움 물질에 관한 것이다.
도면의 도 1은 흡수부재로서 본 발명의 HIPE 포움을 갖는 월경 제품의 평면도이다.
도면의 도 2는 도 2의 2-2 선을 따라 취한 횡단면도이다.
도면의 도 3은 스티렌(STY):에틸 스티렌(EtS):디비닐 벤젠(DVB):2-에틸헥실 아크릴레이트(EHA)의 중량비가 5:21:14:60인 단량체 성분 및 5.5%(유상의 중량 기준)의 디글리세롤 모노올레에이트(DGMO) 및 1%의 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸설페이트 유화제를 포함하는, 74℃에서 주입되고 수상 대 유상 중량비가 50:1인 HIPE로부터 제조된 본 발명에 따른 대표적인 흡수성 중합체성 포움의 일부의 현미경사진(250배율)이다.
도 4는 본 발명의 흡수성 포움 물질 아래에 있는 임의의 차단벽 층으로서 유용한 대표적인 중합체성 포움의 일부의 현미경 사진(50배율)이다. 포움은 에틸 스티렌(EtS):디비닐 벤젠(DVB):2-에틸헥실 아크릴레이트(EHA):1,6-헥산디올디아크릴레이트(HDDA)의 중량비가 19:14:55:12인 단량체 성분 및 8%(유상의 중량 기준)의 소르비탄 미리스테이트 및 1%의 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸설페이트 유화제를 포함하는, 수상 대 유상 중량비가 62.4:1이고 156℉ 및 1300RPM에서 주입된 HIPE로부터 제조된다.
도 5는 도 4에 나타낸 포움의 현미경사진(250배율)이다.
도 6은 도 4에 나타낸 포움의 현미경사진(1000배율)이다.
I. 중합체성 흡수성 포움
A. 포움 특성의 개론
흡수제품 및 구조물에 유용한 본 발명에 따른 중합체성 포움은 고도로 연속된 기포를 갖는다. 이는 포움의 개개의 기포가 인접한 기포와 완전하고 막히지 않은 연통 관계(communication)를 갖는다는 것을 의미한다. 이렇게 실질적인 연속-기포형 포움 구조물내의 기포는 그 안에 포움 구조물의 한 기포에서 다른 기포로 혈액 및 생리혈과 같은 혈액류 유체(유체가 어떤 불용성 성분을 함유할때라도)를 자유롭고 용이하게 이동시키기에 충분히 큰 통로를 제공하는 개구 또는 "창(window)"(구멍)을 갖는다. 다른 한편으로, 이러한 기포 및 연결 통로는 유체를 포움을 통해 효과적으로 이동시킬만큼 높은 모세관 흡수압(예를 들면 부피당 모세관 비표면적)을 제공하기에 충분히 작다.
이들 실질적인 연속-기포형 포움 구조물은 일반적으로 상호연결되고 3차원적으로 분지된 다수의 웹에 의해 한정되는 개개의 기포로 인해 망상 특성을 갖는다. 이들 분지된 웹을 이루는 중합체성 물질의 스트랜드를 "벽체(strusts)"라고 칭할 수 있다. 전형적인 벽체-유형의 구조를 갖는 연속-기포형 포움은 도 3의 현미경 사진에 예시되어 있다. 본 발명의 목적을 위해서, 크기가 1㎛이상인 포움 구조물내의 기포의 80% 이상이 하나이상의 인접한 기포와 유체 연통 관계를 갖는 경우 포움 물질은 "연속-기포형"이다.
중합체성 포움은 연속-기포형이 되는 것 외에도 포움이 혈액 및 혈액류 유체를 흡수하게 되도록 충분히 친수성일 필요가 있다. 포움 구조물의 내부 표면은 중합후 포움 구조물내에 남아있는 잔여 친수성화 계면활성제 또는 후술될 중합후 포움-처리 공정에 의해 친수성이 된다.
본 발명에서 유용한 중합체성 포움은 또한 어느정도 상호관련되고 상호의존성인 구조적 및 기계적 성질, 특징 및/또는 특성을 갖는다. 포움과 흡수될 혈액 및 혈액류 유체와 접촉되기 전에 포움은 상이한 시점에서 상이한 성질, 특징 및/또는 특성을 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들면, 포움의 제조, 선적, 저장 등 동안에, 예를 들면 포움이 포장시에 압축되거나 붕괴된 상태로 저장될 경우에, 포움은 후술될 범위를 벗어나는 밀도 및/또는 기포 크기를 가질 수 있다. 그러나, 그럼에도 불구하고 이러한 포움이 후에 물리적인 변화를 거쳐 적어도 흡수될 혈액 또는 혈액류 유체와 접촉되기 전에 및/또는 접촉되는 동안에 후술될 바와 같은 필요 성질, 특성 및/또는 특성을 갖추게 된다면 여전히 본 발명의 범위안에 있다.
본 발명의 포움은 또한 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(Dyer 등)에 기술된 조건과 유사한 붕괴된 상태에서 사용될 수 있다. 이런 포움은 일반적으로 보다 미세한 미세구조(모세관 비표면적이 더 크다)를 갖고 비교적 약하다. 이런 포움은 세척되고 습윤제로 처리되고 건조된 후에 붕괴된다. 미국 특허 제 5,387,207 호에 기술된 포움과는 달리, 본 발명의 포움은 적당량의 열이 가해지면(예를 들면 수시간동안 60℃) 재팽창된다. 사용전에 제품의 얇은 특성을 유지하기 위해서 이러한 포움을 사용할 수 있다. 붕괴된 포움이 혈액 및 혈액류 유체에 노출되면, 붕괴된 포움은 그들의 원래 두께 및 유체 용량을 되찾게 된다. 포움의 팽창되지 않은 영역에 의해 가해지는 유체 모세관압이 포움의 습윤 및 팽창된 영역에 의한 것보다 크기 때문에, 포움이 혈액 및 혈액류 유체를 손상 지점으로부터 효과적으로 분배시키는데 또한 유용하다. 이들 물질은 일반적으로, 혈액 및 혈액류 유체를 신속하게 포획하는 것을 돕는 더 큰 기포를 갖는 포움 아래에 위치될 경우 잘 작용한다. 본원에서 언급된 붕괴된 포움의 성질은, 달리 언급이 없는 한, 팽창된 상태의 포움의 성질과 같다.
B. 혈액 및 혈액류 유체를 흡수 및 수송하는데 중요한 포움의 특성
1. 수직 흡상능(Vertical Wicking Capability)
흡수성 포움에 특히 중요한 특성은 일정 시간동안 주어진 양의 유체를 수직 흡상(예를 들면, 중력과 반대 방향으로 유체를 흡상)시키는 성질이다. 다공성 구조물을 통한 유체 흡상 속도는 일반적으로 구조물의 개방성, 구조물의 표면에 대한 유체의 친화성 및 유체의 점성의 함수이다. 이는 통상적으로, 22℃ 용기에서 특정 크기 포움의 시험 스트립을 통해 시험유체, 예를 들면 인공 생리 유체(Artificial Menstrual Fluid(AMF))가 5㎝로 수직흡상하는데 걸리는 시간으로서 측정한다. 이러한 수직 흡상 시험은 이후에 시험방법 절에 기술되어 있다. 생리혈을 흡수하기 위한 월경 제품에 특히 유용하려면, 본 발명의 포움 흡수제는 약 60분내에 AMF를 5㎝ 수직 흡상시킬 수 있어야 한다. 더욱 바람직하게는, 본 발명의 바람직한 포움 흡수제는 약 20분 이내, 더욱 바람직하게는 약 15분내에 AMF를 5㎝로 수직 흡상시킨다.
본 발명의 포움 흡수제는 또한 바람직하게는 평형시에 특정 높이로 높은 용량의 시험 유체를 흡상시킨다. 바람직하게는, 포움은 약 30g/g 이상의 AMF(건조 포움 1g당 AMF의 g), 더욱 바람직하게는 약 40g/g 이상의 AMF를 약 5㎝의 높이로 흡상시킨다. 특히 바람직한 포움 흡수제는 약 45g/g 이상의 AMF를 약 5㎝의 높이로 흡상시킨다. 평형시에 유체를 특정 높이로 흡상시키는 능력을 측정하는 방법은 이후에 "시험 방법" 절에 기술되어 있다.
2. 모세관 비표면적(Capillary Specific Surface Area)
"모세관 비표면적"은 시험 유체에 접근가능한 중합체성 망상구조의 시험 유체-접근가능한 표면적의 척도이다. 모세관 흡입 비표면적은 포움내의 기포 단위의 치수 및 중합체의 밀도 둘다에 의해서 결정되므로, 표면이 흡수성에 관여할 정도로 포움 망상구조에 의해 제공되는 고체 표면의 총량을 정량하는 수단이 된다. 본 발명의 목적을 위해서는, 모세관 흡입 비표면적은 본원에서 참고로 인용된, 1995년 2월 7일자로 미국 특허 제 5,387,207 호(Dyer 등)의 "시험 방법" 절에 기술된 방법에 의해 결정된다.
일반적으로, 일정 부피를 갖는 포움의 표면적은 기포 구조가 더 작은 기포 구조로 됨에 따라(더 미세해짐에 따라) 증가한다. 포움내의 혈액 및 생리혈과 같은 혈액류 유체를 신속하게 이동시킨다는 점에서 보다 큰 표면적이 매우 바람직하다. 그러나, 포움의 표면적이, 유체내의 불용성 성분이 한 기포로부터 다른 기포로 더 이상 신속하게 통과하지 못할 정도로 유체 흡수 속도가 증가하거나 한계에 달하는 지점에 도달할 수 있다. 따라서, 포움의 표면적은 이들 경쟁 요인을 균형맞출 수 있는 특정 범위내에서 선택될 필요가 있다. 월경 제품내의 흡수부재로서 유용한 본 발명의 중합체성 포움은 모세관 흡입 비표면적이 약 0.0080 내지 약 0.040㎡/cc의 범위내에 있는 것이다. 전형적으로는, 모세관 흡입 비표면적은 약 0.010 내지 약 0.030㎡/cc, 바람직하게는 약 0.012 내지 약 0.026㎡/cc이다.
2층의 흡수성 포움이 사용되는 흡수코어의 경우, 상부 포움층(착용자의 신체에 접함)은 더 작은 모세관 흡입 비표면적, 예를 들면 약 0.012 내지 약 0.020㎡/cc의 모세관 흡입 비표면적을 갖는 반면에, 하부 포움층은 더 큰 모세관 흡입 비표면적, 예를 들면 약 0.020 내지 약 0.026㎡/cc의 모세관 흡입 비표면적을 갖는다. 이런 방법으로, 하부 포움층이 더 큰 유체 모세관압을 갖기 때문에 상부 포움층으로부터 유체를 끌어들임으로써 착용자의 신체가 비교적 유체와 덜 접촉되게 한다. (둘 이상의 포움층이 사용되는 경우, 각각의 포움의 모세관 흡입 비표면적은 바람직하게는 포움이 사용자로부터 보다 멀리 위치할수록(즉 흡수제품에서 보다 아래에 위치할수록) 증가할 것이다
3. 압축 변형 저항(Resistance To Compression Deflection)
본 발명의 포움의 중요한 기계적 성질은 압축 변형 저항(Resistance To Compression Deflection(RTCD))에 의해 결정되는 강도이다. 본원의 포움이 나타내는 RTCD는 중합체 모듈러스, 포움 망상구조의 밀도 및 구조의 함수이다. 중합체 모듈러스는 또한 (a) 중합체 조성; (b) 포움이 중합되는 조건(예를 들면 특히 가교결합과 관련해 달성된 중합의 완성도); 및 (c) 가공후 포움 구조물에 남아있는 잔여 물질, 예를 들면 유화제에 의해 중합체가 가소화되는 정도에 의해 결정된다.
기타 흡수제품 뿐만 아니라 월경 제품에서 흡수부재로서 유용하려면, 본 발명의 포움은, 흡수부재가 유체를 흡수 및 보유하면서 팽창될 때 접하게 되는 힘에 의한 변형 또는 압축에 적당히 저항해야 한다. 본 발명의 중합체성 포움에 의한 RTCD는, 특정 기간동안 특정 한계압하에서 포화된 포움 샘플에서 생성된 변형률을 결정함으로써 정량할 수 있다. 이 특정 유형의 시험을 수행하기 위한 방법은 이후 "시험 방법" 절에 기술되어 있다. 월경 제품에 흡수부재로서 유용한 포움은, 0.74psi(5.1kPa)의 한계압하에서 포움 구조물을 전형적으로 약 5 내지 약 95% 압축 변형시키는 정도의 RTCD를 나타내는 것이다. 바람직하게는 이러한 조건하에서 생성된 변형률은 약 10 내지 약 85%, 가장 바람직하게는 약 15 내지 약 80%이다.
4. 자유 흡수 용량(Free Absorbent Capacity)
본 발명에 따른 흡수포움의 또다른 중요한 성질은 자유 흡수 용량이다. 월경 제품에 유용한 흡수부재의 경우, 자유 흡수 용량은 주어진 포움 샘플이 평형시에 샘플내의 단위 고체 물질 덩어리당 기포 구조물내로 흡수시킬 수 있는 시험 유체(예를 들면 합성 뇨)의 총량이다. 월경 제품에서 흡수부재로서 특히 유용한 포움은 적어도 최소한의 자유 흡수 용량을 충족시킬 것이다. 본 발명의 포움의 자유 흡수 용량은 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(Dyer 등)의 "시험 방법" 절에 기술된 방법을 사용하여 결정할 수 있다. 월경 제품용 흡수부재로서 특히 유용하려면, 본 발명의 포움은 건조 포움 1g당 합성 뇨 약 20 내지 약 125g/g, 바람직하게는 약 40 내지 약 70g/g, 및 가장 바람직하게는 약 50g/g의 자유 흡수 용량을 가져야 한다.
C. 중합체성 포움의 기타 중요한 성질
1. 기포 및 구멍 크기
바람직한 중합체성 포움을 한정하는데 유용할 수 있는 특성이 기포 크기이다. 포움 기포, 특히 비교적 단량체가 없는 수상 액적을 둘러싸는 단량체-함유 유상을 중합시킴으로써 생성되는 기포는 종종 실질적으로 구형이다. 이러한 구형 기포의 크기 또는 "직경"은 포움을 일반적으로 특성짓는데 통상적으로 사용되는 척도이다. 주어진 중합체성 포움 샘플 내의 기포는 반드시 크기가 거의 동일할 필요가 없기 때문에, 평균 기포 크기, 즉 수 평균 기포 직경을 종종 명시한다.
기포 크기는 본 발명에 따른 흡수성 포움의 중요한 수많은 기계적 및 성능적 성질을 부여할 수 있는 포움 척도이다. 포움 친수성과 함께 기포 크기는 포움의 모세관을 결정짓는 모세관 흡입 비표면적에 영향을 미치므로, 기포 크기는 포움 구조물내에서 생성된 모세관압 뿐만 아니라 흡수성 포움의 유체 흡상 성질에 직접 영향을 미칠 수 있는 포움 구조물 척도이다.
포움의 평균 기포 크기를 결정하는데 수많은 방법을 사용한다. 포움내의 기포 크기를 결정하는 가장 유용한 방법은 주사 전자 현미경법을 기본으로 하는 포움 샘플의 단순한 측정을 포함한다. 예를 들면, 도 3은 본 발명의 전형적인 HIPE 포움 구조물을 보여준다. 20㎛을 나타내는 축적이 현미경사진상에 표시되어 있다. 이러한 축적을 사용하여 관찰 또는 상 분석 방법에 의해 평균 기포 크기를 결정할 수 있다.
본원에서 주어진 기포 크기 측정법은 포움의 수 평균 기포 크기를 기본으로 한다. 본 발명에 따른 월경 제품용 흡수부재로서 유용한 포움은 바람직하게는 약 20 내지 약 180㎛, 및 전형적으로는 약 35 내지 약 135㎛의 수 평균 기포 크기를 갖는다.
바람직한 포움을 한정하는데 유용한 또다른 특성은 구멍 크기이다. 구멍은 기포 사이에 유체 연통 관계를 유지하는 인접한 기포들간의 개구이다. 본 발명의 포움은 유체 통로가 막히지 않게 혈액의 불용성 성분, 특히 적혈구를 통과시킬 만큼 충분히 큰 구멍 크기를 갖는다.
구멍 크기를 결정하기 위한 바람직한 기법은 전술된 바와 같은 포움의 주사 전자 현미경법을 기본으로 하는 상 분석법이고 도 3에 나타나 있다. 본원에서 주어진 구멍 크기 측정법은 포움의 수 평균 구멍 크기를 기본으로 한다. 본 발명에 따른 월경 제품용 흡수 부재로서 유용한 포움은 바람직하게는 약 4 내지 약 30㎛, 바람직하게는 약 10 내지 약 28㎛의 수 평균 구멍 크기를 갖는다. 약 30㎛보다 큰 구멍 크기를 갖는 포움은 혈액 세포를 통과시키지만, 이들은 본 발명의 포움의 유체 모세관 흡수압을 제공하는데 필요한 미세한 미세구조를 갖지 않는다.
2. 포움 밀도
"포움 밀도"(즉, 공기중에서 포움 부피(cm3) 당 포움(g))는 본원에 건조중량으로 명시된다. 모세관 흡입 비표면적과 마찬가지로, 포움의 밀도는 흡수성 포움의 RTCD와 같은 수많은 성능 및 기계적 특성에 영향을 줄 수 있다. 또한, 포움의 밀도가 포움의 흡수 용량(g/g)을 조절한다는 것도 중요하다. 밀도는 월경 제품용 흡수부재로서의 포움의 유용성 및 비용 효율성에도 영향을 미친다.
포움 구조물 단위 부피 당 고체 포움 물질의 질량을 결정하는 임의의 적합한 중량분석법을 사용하여 포움 밀도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(Dyer 등)의 "시험 방법" 절에 더 자세하게 기술된 ASTM 중량분석법은 밀도 결정에 사용할 수 있는 바람직한 방법이다. 월경 제품용 흡수부재로서 유용한 본 발명의 중합체성 포움은 약 0.008 내지 약 0.05g/cc, 바람직하게는 약 0.014 내지 약 0.024g/cc, 가장 바람직하게는 약 0.02g/cc의 건조기준 밀도를 갖는다.
3. 수평 중력 흡상(Horizontal Gravimetric Wicking)
본 발명의 포움의 주요 장점중 하나는 압축 하중에 적용될때라도 흡수된 혈액 및 혈액류 유체를 보유하는 능력이다. 불충분한 강도(RTCD)를 갖는 포움은 사용시에 과다한 유동이 일어난다는 것을 의미한다. 월경 제품의 착용자에 의해 기계적 압력이 가해진 경우, 이들 유동하는 유체는 흡수코어로부터 상면시이트를 통해 위쪽으로 퍼올려진다. 그 결과, "상면시이트"는 이 퍼올려진 유체로 재습윤되어 적당한 상면시이트 건조성을 지니지 못하게 된다.
재습윤을 최소화시키는 본 발명의 포움의 능력은 이들이 흡수된 유체를 보유하는 능력과 관계가 있을 수 있다. 흡수된 유체를 보유하는 포움의 능력은 "시험 방법" 절에 상세히 후술될 방법인 수평 중력 흡상(HGW)에 의해 측정될 수 있다. 본 발명의 목적을 위해서는 이 HGW 측정법을 AMF의 초기 흡수량(Initial Uptake)에 대한 AMF의 보유된 흡수량(Retained Uptake)의 백분율, 즉 "AMF의 흡수량에 대한 보유율(Retained/Initial Uptake)"이라고 표현한다. 본 발명의 포움은 전형적으로 약 50%이상, 바람직하게는 약 65% 이상의 AMF의 흡수량에 대한 보유율을 갖는다.
II. 중합체성 포움 차단벽 층
본원에서 지시된 바와 같이, 월경 제품의 많은 사용자들은 비교적 두꺼운 패드를 선호한다. 이러한 패드의 경우, 미공 흡수/습윤 일체성을 갖는 값싼 충진 물질이 바람직할 수 있다. 그러나, 이러한 물질을 사용하는 경우, 그 결과 수득된 흡수제품은 심미적 관점 및/또는 성능의 관점에서 단점을 가질 수 있다. 본 발명의 흡수성 중합체성 포움은 높은 유체 포획/저장 모세관을 제공하기 때문에, 성능을 손상시키지 않고도 이러한 충진 물질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 충진 물질(예를 들면 에어펠트)이 액체를 비교적 함유하지 않게 유지하면, 사용할 때 덜 뭉치고/뭉치거나 꼬이게 된다. 그 결과 사용시 더 좋은 코어 및 제품 일체성이 달성된다. 보다 쉽게 충진재 층을 비교적 건조하게 유지하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시태양에서는, 중합체성 포움 물질(본원에서 "차단벽 층(barrier layer)"이라고 칭함)을 흡수코어 물질의 가장 낮은 층으로서 사용한다. 이 임의의 차단벽 층은 흡수성 포움 코어 물질 아래에 있는 임의의 물질(예를 들면 에어펠트와 같은 충진재)로 혈액/유체가 통과하는 것을 상당히 제한한다는 점에서 유용하다.
배면시이트 바로 위에 위치된 충진 물질내로 유체가 흘러들어가는 것을 방지하기 위해서, 차단벽 층은 바람직하게는 약 15 내지 약 50㎛, 바람직하게는 약 25 내지 약 35㎛의 평균 기포 크기 및 약 4 내지 약 9㎛, 바람직하게는 약 5 내지 약 7㎛의 평균 구멍 크기를 갖는다. 비교적 작은 기포 크기로 인해 혈액 및 혈액류 유체내의 적혈구가 여과되어 적혈구 색소가 더 아래에 있는 충진 물질 층으로 퍼지는 것이 방지되는 경향이 있다. 차단벽 층내로 들어가는 유체는 상기 구조물과 연관된 비교적 높은 유체 모세관압에 의해 추가로 보유된다. 따라서, 흡수성 포움 코어가 예를 들면 공기 보유 섬유상 코어의 상부에 놓인 경우, 차단벽 층은, 공기 보유 코어의 오염으로 인해 공기 보유 코어의 치수가 변화되고 공기 보유 코어가 일체성을 잃고 적색 색소로 얼룩지는 것을 방지한다.
차단벽 층의 주요 기능은 유체(특히 혈액)가 제품의 더 낮은 층으로 흐르는 것을 저해하는 것인 반면, 포움 물질은 바람직하게는 유체를 착용자로부터 멀리 이동시키는 능력을 갖는다. 따라서, 차단벽 층은 그보다 더 위에 있는(착용자에 더 가까이 있는) 흡수성 포움 층보다 더 큰 모세관 비표면적을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 본원의 I-b 절에 기술된 바와 같은 모세관 비표면적을 갖는 본 발명의 두 개의 포움 층의 경우, 차단벽 층은 약 0.040 내지 약 0.080㎡/cc의 모세관 흡입 비표면적을 갖는 것이 바람직하다. 이렇게 하여, 흡수코어의 포움 층은 성공적으로 보다 높은 유체 모세관압을 가짐으로써, 착용자의 신체로부터 유체를 뽑아낸다. 유체를 포획하고 저장하는 차단벽 층의 능력으로 인해, 흡수성 포움 물질(전술됨)이 그의 용량에 도달하거나 유체가 차단벽 위에 있는 포움 층으로부터 짜내어지는 상황에서도 제품에 의한 유체 보유가 향상된다.
III. HIPE로부터 중합체성 포움의 제조
A. 개론
당해 분야에서 "HIPE"라고 통상적으로 공지된, 비교적 높은 수상 대 유상 중량비를 갖는 특정 유중수적형 유화액을 중합시킴으로써 본 발명에 따른 중합체성 포움을 제조할 수 있다. 이러한 유화액을 중합시켜 수득된 중합체성 포움 물질은 본원에서 "HIPE 포움"이라고 칭해진다.
기타 많은 척도중에서도, HIPE를 제조하는데 사용되는 수상 및 유상의 상대량은 결과적으로 수득되는 중합체성 포움의 구조적, 기계적 및 성능적 성질을 결정하는데 중요하다. 특히, HIPE에 있어서 수상 대 유상 비(W:O)는 하기 공식에 따른 극한 포움 밀도에 역으로 변한다:
밀도=1/(W:O비+1)
수상 대 유상 비는 기포 크기 및 포움의 모세관 비표면적 및 포움을 생성하는 벽체의 치수에 영향을 미친다. 본 발명의 포움을 제조하는데 사용되는 HIPE는 일반적으로 수상 대 유상의 부피 대 중량비가 약 20:1 내지 약 125:1, 더욱 바람직하게는 약 40:1 내지 약 70:1, 가장 바람직하게는 약 50:1이다.
B. 유상 성분
HIPE의 연속 유상은 중합되어 고체 포움 구조물을 형성하는 단량체를 포함한다. 단량체 성분은 약 50℃ 이하의 Tg및 전형적으로는 약 15 내지 약 30℃의 Tg를 갖는 공중합체를 형성할 수 있게 배합된다. (동적 기계적 분석(DMA)에 의해 Tg를 결정하는 방법은 이후에 "시험 방법" 절에 기술된다) 이 단량체 성분은 (a) 약 35℃ 이하의 Tg를 갖는 어택틱 무정형 중합체를 형성할 수 있는 하나이상의 일작용성 단량체(문헌[Brandup, J.: Immergut, E.H. "Polymer Handbook", 2판, Wiley-Interscience New York, NY, 1975, III-139]을 참조); (b) 포움의 인성 또는 내인열성을 개선시키기 위한 하나이상의 일작용성 공단량체; (c) 제 1 다작용성 가교결합제; 및 (d) 임의로 제 2 다작용성 가교결합제를 포함한다. 일작용성 단량체(들) 및 공단량체(들) 및 다작용성 가교결합제(들)의 특정 유형 및 양을 선택하는 일이, 구조적, 기계적 및 유체 취급 성질의 바람직한 조합을 갖는 흡수성 HIPE 포움을 구현하는데 중요할 수 있다.
단량체 성분은 결과적으로 수득된 중합체성 포움 구조물에 고무와 같은 성질을 부여하는 경향이 있는 하나이상의 단량체를 포함한다. 이러한 단량체를 사용하면 약 35℃ 이하의 Tg를 갖는 고 분자량(10,000 이상)의 어택틱 무정형 중합체를 제조할 수 있다. 이러한 유형의 단량체는 예를 들면 (C4-C14)알킬 아크릴레이트, 예를 들면 부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 노닐 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 도데실(라우릴)아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 테트라데실 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트와 같은 아릴 아크릴레이트 및 알크아릴 아크릴레이트, 노닐페닐 아크릴레이트; (C6-C16)알킬 메타크릴레이트, 예를 들면 헥실 아크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 노닐 메타크릴레이트, 데실 메타크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, 도데실(라우릴)메타크릴레이트, 테트라데실 메타크릴레이트 및 N-옥타데실 아크릴아미드와 같은 아크릴아미드; (C4-C12)알킬 스티렌, 예를 들면 p-n-옥틸스티렌, 이소프렌 및 부타디엔; 및 이들 단량체들의 조합을 포함한다. 이들 단량체중에서, 이소데실 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트가 가장 바람직하다. 일작용성 단량체(들)은 일반적으로 단량체 성분의 45 내지 약 70중량%, 더욱 바람직하게는 약 50 내지 약 65중량%를 구성한다.
HIPE의 유상에 사용되는 단량체 성분은 또한 결과적으로 수득되는 중합체성 포움 구조물에 스티렌에 의해 부여되는 것과 거의 동일한 인성을 부여할 수 있는 하나이상의 일작용성 공단량체를 포함한다. 더 강한 중합체는 실패없이 실질적으로 변형되는 능력을 나타낸다. 이러한 일작용성 공단량체 유형은 스티렌계 공단량체(예를 들면 스티렌 및 에틸 스티렌) 또는 메틸 메타크릴레이트와 같은 기타 단량체를 포함할 수 있고, 여기서 관련된 단독중합체는 인성을 구현하는 것으로 공지되어 있다. 이러한 유형의 바람직한 일작용성 공단량체는 스티렌계 공단량체이고, 스티렌 및 에틸 스티렌이 가장 바람직한 유형의 단량체이다. 일작용성의 "강화(toughening)" 공단량체는 통상적으로 단량체 성분의 약 10 내지 약 40%, 바람직하게는 약 15% 내지 약 40%, 가장 바람직하게는 약 18% 내지 약 28%를 구성한다.
어떤 경우에는, "강화" 공단량체는 또한 결과적으로 수득되는 중합체에 고무와 유사한 바람직한 성질을 부여할 수 있다. 이러한 공단량체의 예를 들면 (C4-C12) 알킬 스티렌, 특히 p-n-옥틸스티렌이다. 이러한 공단량체의 경우, 단량체 성분에 포함될 수 있는 양은 혼합된 전형적인 단량체 및 공단량체의 양과 같다.
단량체 성분은 또한 제 1(및 임의로 제 2) 다작용성 가교결합제를 함유한다. 일작용성 단량체 및 공단량체의 경우에서와 같이, 가교결합제의 특정 유형 및 양을 선택하는 일은 구조적, 기계적 및 유체 취급 성질의 바람직한 조합을 갖는 바람직한 중합체성 포움을 궁극적으로 구현하는데 매우 중요하다.
제 1 다작용성 가교결합제에는 다양한 폴리비닐 방향족 및 관련된 폴리비닐 물질, 예를 들면 디비닐벤젠, 트리비닐벤젠, 디비닐톨루엔, 디비닐크실렌, 디비닐나프탈렌, 디비닐알킬벤젠, 디비닐페난트렌, 디비닐비페닐, 디비닐디페닐메탄, 디비닐벤질, 디비닐페닐에테르, 디비닐디페닐설파이드, 디비닐푸란, 디비닐설파이드, 디비닐설폰 및 그의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 디비닐 벤젠은 전형적으로 에틸렌 스티렌과 약 55:45의 비율로 혼합되어 사용된다. 상기 비율은 유상에 하나이상의 기타 성분이 풍부하게 하기 위해 변화시킬 수 있다. 일반적으로 혼합물에 에틸 스티렌 성분이 풍부하게 하면서 동시에 단량체 블렌드내의 스티렌의 함량을 감소시키는 것이 바람직하다. 디비닐 벤젠 대 에틸 스테렌의 비는 바람직하게는 약 30:70 내지 55:45, 가장 바람직하게는 약 35:65 내지 약 45:55이다. 보다 많은 수준으로 에틸 스티렌을 첨가하면 결과적으로 수득되는 공중합체의 Tg가 스티렌에 의해 증가되는 정도까지 증가되지 않고도 원하는 인성이 부여된다. 제 1 가교결합제는 일반적으로 단량체 성분의 약 8 내지 약 22 중량%, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 18중량%, 가장 바람직하게는 약 12 내지 약 16중량%의 양으로 HIPE의 유상에 혼입될 수 있다.
임의의 제 2 가교결합제를 다작용성 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 여기에는 디-, 트리- 및 테트라-아크릴레이트, 디-, 트리- 및 테트라-메타크릴레이트, 디-, 트리- 및 테트라-아크릴아미드, 디-, 트리- 및 테트라-메타크릴아미드 및 이들 가교결합제의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 적합한 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 가교결합제는 1,10-데칸디올, 1,8-옥탄디올, 1,6-헥산디올, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부트-2-엔디올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 하이드로퀴논, 카테콜, 레조르시놀, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 소르비톨 등과 같은 디올, 트리올 및 테트라올로부터 유도될 수 있다. (아크릴아미드 및 메타크릴아미드 가교결합제는 등가의 디아민, 트리아민 및 테트라민으로부터 유도될 수 있다) 바람직한 디올은 2개 이상, 더욱 바람직하게는 4개 이상, 가장 바람직하게는 6개의 탄소 원자를 갖는다. 따라서 제 2 가교결합제는 일반적으로 단량체 성분의 0 내지 약 15중량%, 바람직하게는 0 내지 약 13중량%의 양으로 HIPE의 유상에 혼입될 수 있다.
이론에 얽매이지 않고, 제 2 가교결합제는 제 1 가교결합제 또는 제 2 가교결합제를 경쟁적인 양으로 단독으로 사용할때보다 강도를 보다 효율적으로 개선시키는 보다 균일하게 가교결합된 구조물을 생성시킨다고 믿어진다. 제 2 가교결합제는 또한 유리 대 고무 전이 영역을 넓히는 효과를 갖는다. 사용된 두 가지의 가교결합제의 상대량을 조절함으로써, 사용 온도에서의 비강도 및 탄성 요건을 충족시키도록 상기 보다 넓은 전이 영역을 조절할 수 있다. 따라서, 단지 한가지의 제 1 가교결합제만을 함유하는 포움은 비교적 좁은 전이 영역을 나타낸다. 제 2 가교결합제의 양을 증가시킴으로써 상기 가교결합제 자체의 실제 전이 영역이 변하지 않을때라도 전이 영역을 넓힐 수 있다.
HIPE의 유상의 대부분은 전술된 단량체, 공단량체 및 가교결합제를 포함한다. 이들 단량체, 공단량체 및 가교결합제는 실질적으로 수불용성이어서 이들이 유상에 주로 용해되고 수상에는 용해되지 않는다는 것이 필수적이다. 이러한 실질적으로 수불용성인 단량체를 사용하여 적당한 특성 및 안정성을 갖는 HIPE를 구현할 수 있다. 물론, 이들 단량체, 공단량체 및 가교결합제는, 결과적으로 수득되는 중합체성 포움이 적합하게 무독성이고 적당히 화학적으로 안정하도록 하는 종류인 것이 매우 바람직하다. 이들 단량체, 공단량체 및 가교결합제가 후-중합 포움 가공 및/또는 사용시에 매우 적은 잔여 농도로 존재한다면, 바람직하게는 독성이 거의 없거나 없어야 한다.
유상의 또다른 필수 성분은 안정한 HIPE 유화액을 형성하게 하는 유화제 성분이다. 유화제 성분은 주 유화제 및 임의로 보조 유화제를 포함한다. 주 유화제는 특히 단독으로 사용될 경우, 선형 불포화 C16-C22지방산의 디글리세롤 모노에스테르, 분지된 C16-C24지방산의 디글리세롤 모노에스테르, 분지된 C16-C24알콜의 디글리세롤 일지방족 에테르, 선형 불포화 C16-C22알콜의 디글리세롤 일지방족 에테르, 선형 포화 C12-C14알콜의 디글리세롤 일지방족 에테르, 선형 불포화 C16-C22지방산의 소르비탄 모노에스테르, 분지된 C16-C24지방산의 소르비탄 모노에스테르 및 이들 유화제의 혼합물로부터 선택된 유화 성분 약 40% 이상, 바람직하게는 약 70% 이상을 포함한다. 바람직한 주 유화제는 디글리세롤 모노올레에이트(예를 들면 바람직하게는 약 40% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50% 이상, 가장 바람직하게는 약 70% 이상의 디글리세롤 모노올레이트), 소르비탄 모노올레이트(예를 들면 바람직하게는 약 40% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50% 이상, 가장 바람직하게는 약 70% 이상의 소르비탄 모노올레에이트), 소르비탄 모노팔미테이트 및 디글리세롤 모노이소스테아레이트(예를 들면, 바람직하게는 약 40% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50% 이상, 가장 바람직하게는 약 70% 이상의 디글리세롤 모노이소스테아레이트)를 포함한다.
당해 분야에 공지된 방법을 사용하여 디글리세롤을 지방산으로 에스테르화시킴으로써 본 발명에서 유화제로서 유용한 선형 불포화 및 분지된 지방산의 디글리세롤 모노에스테르를 제조할 수 있다. 예를 들면 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(Dyer 등)에 개시된 폴리글리세롤 에스테르 제조 방법을 참조하도록 한다. 디글리세롤을 상업적으로 구입하거나 글리세롤 함량이 높은 폴리글리세롤로부터 분리시킬 수 있다. 선형, 분지된 및 불포화된 지방산을 상업적으로 수득할 수 있다. 에스테르화 반응의 에스테르 생성물의 혼합물을 진공하에서 1회 이상 분별증류시켜 글리세롤 모노에스테르가 높은 증류 분획을 수득한다. 예를 들면, A CMS-15A(뉴욕주 로체스터 소재 C.V.C 프로덕츠 인코포레이티드(C.V.C. Products Inc.)) 연속 14인치 원심 분자 증류기(centrifugal molecular still)를 분별 증류에 사용할 수 있다. 전형적으로, 폴리글리세롤 에스테르 공급원액을 가열시키면서 우선 배기장치에 의해 계량한 후 증류기의 가열된 증발기 코운(evaporator cone)으로 보내고 여기서 진공 증류시킨다. 증류물을 유리종(bell jar) 표면에서 수거하는데, 유리종을 가열시키면 증류물을 보다 쉽게 제거할 수 있다. 증류물 및 잔여물을 이송 펌프(transfer pump)에 의해 연속적으로 제거한다. 그 결과 수득된 혼합 에스테르 생성물의 지방산 조성을 고분해능 기체 크로마토그래피에 의해 결정한다. 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(Dyer 등)를 참조하도록 한다. 결과적으로 수득된 혼합 에스테르 생성물의 폴리글리세롤 및 폴리글리세롤 에스테르 분포도를 모세관 초임계 크로마토그래피에 의해 결정할 수 있다.
선형 포화, 선형 불포화 또는 분지된 디글리세롤 일지방족 에테르를 당해 분야에 잘 공지된 방법에 의해 제조할 수 있고 그들의 조성을 결정할 수 있다. 본원에서 참고로 인용된 1995년 8월 9일자로 출원된 동시계류중인 미국 특허원 제 08/514,346 호(Stephen A. Goldman 등)(P＆G Case No. 5540C)를 참조하도록 한다.
선형 불포화 지방산 및 분지된 지방산의 소르비탄 모노에스테르를 상업적으로 구입하거나 당해 분야에 공지된 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 예를 들면 본원에서 참고로 인용된, 1978년 7월 25일자로 허여된 미국 특허 제 4,103,047 호(Zaki 등), 특히 칼럼 4의 32행 내지 칼럼 5의 13행을 참조하도록 한다. 혼합 소르비탄 에스테르 생성물을 분별 진공 증류하여 소르비탄 모노에스테르의 함량이 높은 조성물을 수득할 수 있다. 소분자 겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 당해 분야에 잘 공지된 방법에 의해 소르비탄 에스테르 조성물을 결정할 수 있다. 이러한 방법을 폴리글리세롤 지방족 에테르에 사용함을 개시하는 동시계류중인 미국 특허원 제 08/514,346 호(P＆G Case 5540C)를 참조하도록 한다.
특정 보조 유화제와 함께 주 유화제를 사용하는 경우, 주 유화제는 유화 성분의 낮은 수준, 예를 들면 유화 성분의 약 20% 정도를 구성한다. 보조 유화제는 유상에 주 유화제와 적어도 함께 용해될 수 있어야 한다. 적합한 보조 유화제는 양이온형, 예를 들면 디탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드, 비스트리데실 디메틸 암모늄 클로라이드 및 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸설페이트와 같은 장쇄 C12-C22이지방족 및 단쇄 C1-C4이지방족 4급 암모늄 염, 디탈로우일-2-하이드록시에틸 디메틸 암모늄 클로라이드와 같은 장쇄 C12-C22디알코일(알케노일)-2-하이드록시에틸 및 단쇄 C1-C4이지방족 4급 암모늄 염, 메틸-1-탈로우 아미도 에틸-2-탈로우 이미다졸리늄 메틸설페이트 및 메틸-1-올레일 아미도 에틸-2-올레일 이미다졸리늄 메틸설페이트와 같은 장쇄 C12-C22이지방족 이미다졸리늄 4급 암모늄 염, 디메틸 스테아릴 벤질 암모늄 클로라이드와 같은 단쇄 C1-C4이지방족 및 장쇄 C12-C22일지방족 벤질 4급 암모늄 염; 음이온형, 예를 들면 소디움 설포숙신산의 비스트리데실 에스테르 및 소디움 설포숙신산의 디옥틸 에스테르와 같은 소디움 설포숙신산의 C6-C18이지방족 에스테르; 및 이들 보조 유화제의 혼합물을 포함한다. 이들 보조 유화제는 상업적으로 구입하거나 당해 분야에 공지된 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 바람직한 보조 유화제는 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트 및 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 클로라이드이다. 이러한 임의의 보조 유화제가 유화제 성분에 포함될 때, 주 유화제 대 보조 유화제의 중량비는 전형적으로 약 50:1 내지 약 1:4이고, 바람직하게는 약 30:1 내지 약 2:1이다.
HIPE를 제조하는데 사용되는 유상은 약 85 내지 약 98 중량%의 단량체 성분과 약 2 내지 약 15 중량%의 유화제 성분을 포함한다. 바람직하게는, 유상은 약 90 내지 약 97 중량%의 단량체 성분과 약 3 내지 약 10 중량%의 유화제 성분을 포함한다. 유상은 또한 기타 임의의 성분을 함유할 수 있다. 이러한 임의의 성분중 하나는 본원에서 참고로 인용된, 1994년 3월 1일자로 허여된 미국 특허 제 5,290,820 호(Bass 등)에 기술된 바와 같이, 당해 분야의 숙련자들에게 잘 공지된 일반적인 유형의 유용성 중합 개시제이다. 또다른 바람직한 임의의 성분은 장애 아미드 광안정화제(Hindered Amide Light Stabilizer(HALS)) 및 장애 페놀계 안정화제(Hindered Phenolic Stabilizer(HPS)) 또는 사용된 개시제 시스템과 혼화성인 임의의 기타 산화방지제를 포함한다. 기타 임의의 성분은 가소제, 충진제, 착색제, 연쇄전달제, 용해된 중합체 등을 포함한다.
2. 수상 성분
HIPE의 불연속 수 분산상은 일반적으로 하나이상의 용해된 성분을 함유하는 수용액이다. 수상내에 용해된 한 필수적인 성분은 수용성 전해질이다. 용해된 전해질은 주로 유상에 용해성인 단량체, 공단량체 및 가교결합제가 수상에도 용해되는 경향을 최소화한다. 따라서, 이로 인해 중합 동안에 수상 액적에 의해 형성된 유상/수상의 계면에서의 기포 창(cell window)을 중합체성 물질이 채우는 경향이 최소화된다고 생각된다. 따라서, 전해질의 존재 및 결과적으로 수득된 수상의 이온강도가, 결과적으로 수득된 바람직한 중합체성 포움이 연속-기포가 될 수 있는지의 여부와 그 정도를 결정한다고 믿어진다.
수상에 이온강도를 부여할 수 있는 임의의 전해질을 사용할 수 있다. 바람직한 전해질은 수용성 할로겐화물, 예를 들면 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 염화물, 질산염 및 황산염과 같은 1가, 2가 또는 3가 무기염이다. 예를 들면 염화나트륨, 염화칼슘, 황산나트륨 및 황산 마그네슘이다. 염화칼슘이 본 발명에 사용하기에 가장 바람직하다. 일반적으로 HIPE의 수상에 전해질을 수상의 약 0.2 내지 약 20 중량%의 농도로 사용한다. 더욱 바람직하게는, 전해질은 수상의 약 1 내지 약 10 중량%를 구성한다.
HIPE는 전형적으로는 중합 개시제를 또한 함유한다. 이러한 개시제 성분은 일반적으로 HIPE의 수상에 첨가될 수 있고 임의의 종래의 수용성 자유라디칼 개시제일 수 있다. 여기에는 과황산 나트륨, 과황산 칼륨 및 과황산 암모늄, 과산화수소, 과아세트산나트륨, 과탄산나트륨 등과 같은 과산소 화합물이 포함된다. 종래의 산화 환원 개시제 시스템을 또한 사용할 수 있다. 전술된 과산소 화합물을 이황화나트륨, L-아스코르브산 또는 제일철염과 같은 환원제와 혼합하여 상기와 같은 시스템을 형성시킬 수 있다.
개시제는 유상에 존재하는 중합가능한 단량체의 총몰을 기준으로 약 20몰% 이하로 존재할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 개시제는 유상 내의 중합가능한 단량체의 총 몰을 기준으로 약 0.001 내지 10몰%의 양으로 존재한다.
3. 친수성화 계면활성제
HIPE 포움 구조물을 형성하는 중합체는 바람직하게는 극성 작용성 그룹을 갖지 않는다. 이는 중합체성 포움이 비교적 소수성이라는 것을 의미한다. 중합체성 포움을 혈액 및 생리혈과 같은 혈액류 유체를 위한 흡수제로서 유용하게 하려면, 이를 일반적으로 추가로 처리하여 보다 더 친수성이 되도록 할 필요가 있다. 필요하다면, 일반적으로는 HIPE 포움을 이후에 보다 상세히 기술될 방법에 의해 친수성화 계면활성제로 처리하여 포움을 친수성화시킬 수 있다.
친수성화 계면활성제는 중합체성 포움 표면의 수 습윤성을 향상시키는 임의의 물질일 수 있다. 적합한 계면활성제는 무독성이고 점막에 무자극성이어야 한다. 이는 온수에 가용성이거나 분산성이어야 한다. 바람직하게는, 친수성화 계면활성제는 포움 제조 공정 동안에 쉽게 혼입되도록 거의 상온에서 액체이다. 적합한 계면활성제는 쉘 케미칼 캄파니(Shell Chemical Co.)에 의해 판매되는 C11-C15알콜의 에톡실레이트, 특히 NEODOL 25-12(12몰의 에틸렌 옥사이드와 C12-C15선형 알콜의 축합 생성물), NEODOL 23-6.5T(증류(상압 증류)시켜 특정 불순물을 제거한 6.5몰의 에틸렌 옥사이드와 C12-C13선형 알콜의 축합 생성물) 및 NEODOL 23-3(3몰의 에틸렌 옥사이드와 C12-C13선형 알콜의 축합 생성물); 일리노이주 노쓰필드 소재 스테판 케미칼 코포레이션(Stepan Chemical Corp.)에 의해 PEGOSPERSE의 상표명으로 판매되는 C11-C15지방산의 에톡실레이트; 뉴저지주 파리스패니 소재 BASF에 의해 PLURONIC의 상표명으로 판매되는 프로필렌 옥사이드와 프로필렌 글리콜의 축합 생성물, 및 약 2000 이상의 분자량을 갖는 프로필렌 옥사이드 및/또는 에틸렌 옥사이드의 축합 생성물; 뉴저지주 파리스패니 소재 BASF에 의해 PLURAFAC의 상표명으로 판매되는 개질된 옥시에틸화 직쇄 알콜; 캔자스주 캔자스 소재 하코스 케미칼스(Harcos Chemicals)에 의해 판매되는 것과 같은 황화 알콜 에톡실레이트 및 알킬 에테르 설페이트, 코넥티컷주 댄버리 소재의 유니온 카바이드 인코포레이티드(Union Carbide Inc.)에 의해 판매되는 Triton X-60, Triton X-100, Triton N-57 등과 같은 분지된 및 선형 알킬 아릴 에톡실레이트, 코넥티컷주 댄버리 소재 OSI 스페셜리티즈(Specialties)에 의해 SILWET의 상표명으로 판매되는 실리콘-글리콜 공중합체; 및 이들 계면활성제의 혼합물을 포함한다. 특히 바람직한 계면활성제는 평균 4.5 단위의 에톡시를 갖는 라우르산의 에톡실레이트인 PEGOSPERSE 200 ML이다.
상기 친수성화 계면활성제를 HIPE 포움 표면에 도포시킬 친수성화 용액에 용해시키거나 분산시킬 수 있다. 이러한 방법으로, 친수성화 계면활성제를 HIPE 포움의 표면을 친수성이도록 하면서 포움의 바람직한 가요성 및 압축 변형 특성을 실질적으로 손상시키지 않게 하는 적합한 양으로 바람직한 HIPE 포움에 흡수시킬 수 있다. 바람직한 포움에서, 친수성화 계면활성제를 포움 구조물에 남아있는 계면활성제의 양이 전형적으로는 포움의 약 0.05 내지 약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 1 중량%가 되도록 혼입시킨다.
B. HIPE 포움을 수득하기 위한 공정 조건
포움 제조 방법은 전형적으로 (1) 안정한 고 분산상 유화액(HIPE)을 제조하는 단계; (2) 고체 중합체성 포움 구조물을 제조하기에 적합한 조건하에서 상기 안정한 유화액을 중합/경화시키는 단계; (3) 물로 채워진 중합체성 포움을 얇게 베거나 절단한 후 이 포움을 세척하여 중합체성 포움 구조물로부터 원래의 잔여 수상, 특히 잔여 수화가능한 염을 제거하는 단계; (4) 중합체성 포움 구조물을 친수성화 계면활성제로 처리한 후 이 중합체성 포움 구조물을 탈수시키는 단계를 포함한다. I. HIPE의 제조
유상 성분과 수상 성분을 전술된 중량비로 혼합함으로써 HIPE를 제조한다. 유상은 전형적으로 필요 단량체, 공단량체, 가교결합제 및 유화제 뿐만 아니라 용매 및 중합 개시제와 같은 임의 성분을 함유한다. 수상은 전형적으로 전해질 뿐만 아니라 수용성 유화제와 같은 임의 성분 및/또는 중합 개시제를 함유한다.
유상과 수상의 혼합상을 전단 진탕시킴으로써 HIPE를 제조할 수 있다. 전단 진탕을 일반적으로 안정한 유화액을 제조하는데 필요한 시간동안 및 정도로 가한다. 상기 공정을 회분식 또는 연속식으로 수행할 수 있고, 상기 공정을 일반적으로는, 결과적으로 수득되는 중합체성 포움이 필요한 기포 크기 및 기타 구조적 특성을 갖도록 하는 정도로 수상 액적이 분산된 유화액을 제조하기에 적합한 조건하에서 수행한다. 적합한 혼합 또는 진탕 장치는 저 전단 혼합 조건하에서 유화액을 제조시킬 수 있는 장치이다. 수상과 유상의 혼합물의 유화 공정은 종종 핀 임펠러(pin impeller)와 같은 혼합 또는 진탕 장치를 사용함을 포함한다.
HIPE를 제조하는 바람직한 방법중 하나는 요구되는 수상과 유상을 합하고 유화시키는 연속 방법을 포함한다. 이 방법에서는, 유상을 포함하는 액체 스트림을 제조한다. 동시에 수상을 포함하는 액체 스트림도 제조한다. 이어서 상기 두 스트림을 적합한 혼합 챔버 또는 대역에서 합하여, 전술된 수상 대 유상 중량비가 달성되게 한다.
혼합 챔버 또는 대역에서, 혼합된 스트림은 일반적으로, 예를 들면 적합한 구조 및 크기를 갖는 핀 임펠러에 의해 전단 진탕된다. 전단은 전형적으로 혼합된 유상/수상 스트림에 약 4000sec-1이하, 바람직하게는 약 3000sec-1이하의 속도로 적용된다. 안정한 액체 HIPE가 일단 제조되면, 이는 혼합 챔버 또는 대역으로부터 배출된다. 연속 방법에 의해 HIPE를 제조하는 바람직한 방법은 본원에서 참고로 인용된 1992년 9월 22일자로 허여된 미국 특허 제 5,149,720 호(DesMarais 등)에 더 상세히 논의되어 있다. 또한, HIPE를 위한 재순환 루프를 갖는 개선된 연속 방법을 기술하는, 본원에서 참고로 인용된, 1995년 1월 10일자로 출원된 동시계류중인 미국 특허원 제 08/370,694 호(Thomas A. DesMarais)(P＆G Case No. 5543)을 참조하도록 한다.
HIPE 제조 동안에 가해질 전단의 정도 및/또는 수상 대 유상 비는 항상 일정할 필요는 없다. 예를 들면, HIPE를 "변동되는" 조건하에서 또는 주기적으로 변하는 조건하에서 제조할 수 있다. 이는 회전 실린더형 용기에서 비균질한 구조를 갖는 포움을 제조하기 위한 연속층으로서의 HIPE를 수거할 경우 특히 유용하다. 변동되는 조건하에서는 더 큰 기포형 포움과 더 작은 기포형 포움이 교대로 포함된 영역을 갖는 HIPE가 제조될 수 있다. 후술될 바와 같이 절단되고 얇게 베어진 후에, 포움 내로 흡수된 유체의 이동 방향을 조절할 수 있는 포움이 제조된다. 예를 들면, 포움의 주입 라인을 따라 유체의 이동을 유도할 수 있다.
HIPE에 사용되는 보다 강한 유화제 시스템의 특별한 장점중 하나는 HIPE 제조 및 경화 동안의 혼합 공정을 약 50℃ 이상, 바람직하게는 60℃ 이상의 보다 높은 온도에서 수행할 수 있다는 것이다. 전형적으로, HIPE를 약 60 내지 약 99℃, 더욱 전형적으로는 약 65 내지 약 85℃의 온도에서 제조할 수 있다.
2. HIPE의 중합/경화
제조된 HIPE를 일반적으로 중합 또는 경화에 적합한 반응 용기, 컨테이너 또는 영역에서 수거하거나 붓는다. 한 실시태양에서, 반응 용기는, 물질을 원하는 정도로 중합/경화시킨 후 추가로 가공시키기 위해 궁극적으로 중합/경화된 고체 포움 물질을 쉽게 제거할 수 있는 폴리에틸렌으로 제조된 통(tub)을 포함한다. HIPE를 용기에 붓는 온도는 중합/경화 온도와 거의 동일한 것이 통상적으로 바람직하다.
적합한 중합/경화 조건은 단량체 및 유화액의 유상 및 수상의 기타 성분(특히 사용된 유화제 시스템), 사용된 중합 개시제의 유형 및 양에 따라 달라질 것이다. 그러나, 종종 적합한 중합/경화 조건은 HIPE를 약 50℃이상, 더욱 바람직하게는 약 65℃ 이상, 가장 바람직하게는 약 80℃ 이상의 온도에서 높은 온도에서 약 2 내지 약 64 시간, 더욱 바람직하게는 약 4 내지 약 48시간동안 유지시킴을 포함한다. 본원에 참고로 인용된, 1993년 2월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,189,070 호(Brownscombe 등)에 기술된 바와 같은 단계에 의해 HIPE를 또한 경화시킬 수 있다.
물로 채워진 다공성 연속-기포형 HIPE 포움을 전형적으로는 통과 같은 반응 용기에서 중합/경화시킨 후 수득할 수 있다. 중합된 HIPE 포움은 전형적으로 시이트 같은 형태로 절단되거나 얇게 베어진다. 중합된 HIPE 포움의 시이트는 후속적인 처리/세척 및 탈수 단계 동안에 가공하기가 보다 쉬울 뿐만 아니라 흡수제품에서 사용하기 위한 HIPE 포움을 제조하기가 보다 쉽다. 중합된 HIPE 포움은 전형적으로 두께가 약 0.08 내지 약 2.5㎝, 바람직하게는 약 0.15 내지 약 2㎝가 되도록 절단되거나 얇게 베어진다. 이때, 중합된 HIPE 포움을 스파게티와 유사한 얇은 단면을 갖도록 입방체화 하거나 얇게 벨 수 있고 또는 연속 관(예를 들면 탐폰에 사용하기 위해)과 같은 형태를 갖도록 찍어낼 수 있다.
3. HIPE 포움의 절단/세척
제조된 고체 중합 HIPE 포움은 일반적으로 HIPE를 제조하는데 사용되는 잔여 수상 물질로 채워져 있다. 포움을 추가로 가공하고 사용하기 전에 잔여 수상 물질(일반적으로 전해질, 잔여 유화제 및 중합 개시제의 수용액)을 적어도 부분적으로 제거해야 한다. 이 원래 수상 물질을 제거하는 일은 통상적으로 포움을 두께가 약 0.15 내지 약 0.4㎝인 시이트가 되게 얇게 절단한 후에 수행한다. 포움 구조물을 압축시켜 잔여 액체를 짜내거나 또는 포움 구조물을 물 또는 기타 수성 세척액으로 세척함으로써 탈수시킨다. 종종 수개의 단계, 예를 들면 2 내지 4 사이클의 압축 및 세척 단계를 사용할 수 있다.
잔여 전해질(예를 들면 수화가능한 염)의 대부분을 포움으로부터 제거하는 일이 특히 중요하다. 전술한 바와 같이, 단량체, 공단량체 및 가교결합제가 주로 유상에 용해되지만 수상에도 용해되는 경향을 최소화시키기 위하여 HIPE 초기 제조 동안에 수화가능한 염을 전형적으로 혼입시킨다. 그러나, HIPE가 중합된 후에는 이러한 염은 존재할 필요가 없고, 특히 포움내의 염의 농도가 증가함에 따라 염은 혈액 및 생리혈과 같은 혈액류 유체를 흡수하는 포움의 능력에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 포움내의 수화가능한 염의 농도를 세척 단계 동안에 가능한한 낮은 수준으로 감소시키는 것이 바람직하다. 세척후, 본 발명의 포움은 약 2% 미만의 잔여 수화가능한 염을 갖는다. 바람직하게는, 본 발명의 포움은 약 0.5% 미만의 잔여 염을 갖는다.
4. 포움을 친수성화 계면활성제로 처리 및 탈수함
원래 수상 물질을 원하는 정도로 제거한 후, HIPE 포움을 효과량의 적합한 친수성화 계면활성제로 전형적으로 처리한다. 사용될 수 있는 친수성화 계면활성제는 전술된 바와 같고 특히 Pegosperse 200 ML과 같은 C11-C15지방산의 에톡실레이트, Triton X-100과 같은 분지된 및 선형 알킬 아릴 에톡실레이트, 및 NEODOL 23-6.5T와 같은 C11-C15지방족 알콜의 에톡실레이트를 포함한다. 포움이 바람직한 정도의 습윤성을 나타낼때까지 HIPE 포움을 친수성화 계면활성제로 계속 처리한다.
HIPE 포움을 친수성화시킨 후, 일반적으로는 탈수시킨다. 포움을 압축시킴으로써(바람직하게는 z-방향) 잔여량의 물을 짜내거나, 포움 또는 포움내의 물을 약 60 내지 약 200℃의 온도에 적용시키거나, 초단파 처리하거나, 진공 탈수시키거나, 가압 및 가열 건조/초단파/진공 탈수 방법의 조합에 의해 탈수시킬 수 있다. 일반적으로는 탈수 단계를, HIPE 포움이 사용가능하게 되거나 실용적일 정도로 건조될때까지 수행한다. 종종 이러한 압축 탈수된 포움은 건조 중량 기준으로 약 50 내지 약 500 중량%, 더욱 바람직하게는 약 50 내지 약 200 중량%의 수분 함량을 갖는다. 후속적으로는, 압축된 포움은, 건조 중량을 기준으로 약 40 중량% 이하, 바람직하게는 약 5 내지 약 15 중량%의 수분 함량을 갖도록 가열 건조될 수 있다.
HIPE 포움이 탈수된 후에, 이를 다양한 패턴으로 슬릿팅할 수 있다. 이 패턴에는 슬릿팅된 포움이 흡수부재로서 사용되는 월경 제품의 형태에 맞는 패턴이 포함된다. 포움이 생리대와 같은 월경 패드에 탁월한 착용감을 주도록 된 경우에 슬릿팅이 특히 바람직하다.
IV. 중합체성 포움의 월경 제품에서의 용도
본 발명의 중합체성 포움은 혈액 및 혈액류 유체를 흡수하기 위한 다양한 흡수제품에 유용하다.
A. 월경 제품
본 발명의 중합체성 포움은 월경 패드와 같은 다양한 월경 제품에서 흡수부재로서 특히 유용하다. 본 발명에 따른 월경 패드 또는 생리대(10)의 실시태양을 도 1에 나타내었다. 본원에서 사용된 "생리대"란 착용자의 신체에서 분비되는 생리 유체 및 특정 질 분비물(예를 들면 혈액, 생리혈 및 뇨)를 흡수 및 보유하도록 된, 여성의 외음부에 인접하게, 일반적으로는 비뇨생식기 외부에 착용되는 흡수제품을 말한다. 부분적으로는 착용자의 전정 내부 및 부분적으로는 착용자의 전정 외부에 존재하는 음순간 장치는 또한 본 발명의 범위에 들어간다. 본원에서 사용된 "외음부"란 외부에서 보이는 여성의 성기를 말한다. 그러나, 본 발명을 또한 팬티라이너와 같은 기타 여성 위생 패드 또는 월경 패드, 또는 실금자용 패드, 탐폰 등과 같은 기타 월경 제품에도 적용할 수 있다.
본 발명의 중합체성 포움은 시이트 형태인 것이 특히 유용하다. 이는 제품에서의 일반적인 유용성외에도 제조 및 선적이 보다 용이한 것과 관련이 있다. 시이트는 이용가능한 표면적에 요구되는 용량에 맞는 임의의 두께를 가질 수 있다. 일반적으로, 시이트는 두께가 약 0.1 내지 약 1㎝이다. 유체에 노출된 포움의 표면적을 증가시키거나 포움의 신장성을 증가시킴으로써 유체 흡수율을 더욱 향상시키기 위해서 시이트를 천공시키거나 슬릿팅시킬 수 있다. 또다른 방법으로는, 흡수제품의 특정 용도에 따라 다양한 형태를 갖는 흡수코어로 조립될 수 있는 주사위 모양의 입방체, 스트랜드(예를 들면 스파게티와 유사한 물질), 얇은 스트립 등의 형태일 수 있다.
도 2에서 특히 나타난 바와 같이, 월경 패드(10)는 유체 투과성 주 상면시이트(12), 통상적으로는 "보조 상면시이트"라고 칭해지는 임의의 유체 포획층(14)으로 이루어진 흡수코어, 본 발명에 따른 하나이상의 중합체성 포움으로 제조된 유체 저장 흡수부재(16), 및 유체 불투과성 배면시이트(18)로 구성된다. 유체 저장 흡수부재(16)는 또한 본 발명의 중합체성 포움 차단벽 층을 포함한다. 배면시이트(18) 및 상면시이트(12)는 각각 패드(10)의 가멘트 표면 및 신체 표면에 인접하게 위치되어 있고, 바람직하게는 서로 연결되어 있다. 예를 들면, 배면시이트(18) 및 상면시이트(12)는 접착제에 의해 서로 고정될 수 있다. 적합한 접착제는 미네소타주 세인트폴 소재 에이치.비.풀러 캄파니(H.B.Fuller Company)에 의해 제조된다. 한편으로는, 가열 결합, 가압 결합, 초음파 결합, 동적 기계적 결합, 또는 당해 분야에 공지된 상면시이트와 배면시이트를 연결시키는 임의의 적합한 방법에 의해 상면시이트(12)와 배면시이트를 서로 결합할 수 있다.
상면시이트(12)와 배면시이트(18)를 연결시키는 적합한 방법은 밀봉에 의해 경계부(20)를 형성하는 것이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 이 경계부(20)의 내부는 주변부(22)를 한정한다. 주변부(22)는 보조 상면시이트(14)와 흡수부재(16)를 둘러싼다. 경계부(20)는 일반적으로 비좁고, 0.25 내지 6㎜ 정도로 연장될 수 있고 바람직하게는 약 3㎜의 폭을 갖는다. 그러나, 경계부(20)의 폭은 대략 패드(10)의 주변부를 따라 균일하거나 변할 수 있다. 경계부(2)는 주변부(22)를 둘러싸는 유체 불투과성 밀봉을 제공한다. 바람직하게는 상면시이트(12)와 배면시이트(18)를 가열하거나 가열하지 않고 동시에 가압함으로써 밀봉을 형성시킨다.
유체 포획 장점을 제공하는 외에도, 보조 상면시이트(14)는 유체 저장 흡수부재(16)의 위치를 안정화함으로써(예를 들면 뭉침을 감소시킴으로써) 흡수제품의 일체성을 향상시킬 수 있다. 보조 상면시이트는 폴리에스테르, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌을 포함하는 합성 섬유의 부직 또는 직조 웹; 면 또는 셀룰로스의 천연 섬유; 이러한 섬유의 블렌드; 또는 이와 등가의 물질 또는 이들 물질의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 보조 상면시이트를 또한 열가소성 물질과 섬유의 혼합물로부터 제조하여 가열 결합된 매트릭스를 제조할 수 있다. 열가소성 물질은 미립자, 섬유 또는 미립자와 섬유의 조합을 포함하는 임의의 다양한 형태일 수 있다. 열가소성 섬유는 수많은 섬유간 결합 부위를 형성할 수 있기 때문에 특히 바람직하다. 보조 상면시이트에 대한 다른 대안은 표면에 라텍스로 분무된 목재 펄프 또는 라텍스와 결합된 공기 보유 목재 펄프 구조물을 사용하는 것이다.
배면시이트(18)는 유체(예를 들면 생리혈)에 대해 불투과성이고, 얇은 플라스틱 필름으로부터 제조되는 것이 바람직하지만, 다른 가요성 액체 불투과성 물질을 사용할 수도 있다. 본원에서 사용된, "가요성"이란 용어는 유연하고 인체의 일반적인 형태 및 굴곡에 잘 맞는 물질을 말한다. 배면시이트(18)는 흡수 구조물내에 흡수되고 보유된 배출물이 팬티, 파자마 및 속옷과 같은, 생리대(10)와 접촉하는 물품을 적시는 것을 방지한다. 배면시이트(18)는 직 또는 부직 물질, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 열가소성 필름과 같은 중합체성 필름, 또는 필름-피복된 부직 물질과 같은 복합재를 포함할 수 있다. 바람직하게는 배면시이트는 약 0.012㎜(0.5mil) 내지 약 0.051㎜(2.0mil)의 두께를 갖는 폴리에틸렌 필름이다. 폴리에틸렌 필름의 예는 오하이오주 신시네티 소재 클로이패이 코포레이션(Clopay Corporation)에 의해 P18-0401의 상표명으로 제조된 것 및 인디애나주 테레 호트 소재의 에틸 코포레이션, 비스퀸 디비젼(Ethyl Corporation, Visqueen Division)에 의해 XP-39385의 상표명으로 제조된 것이다. 배면시이트를 바람직하게는 엠보싱 및/또는 거친 표면 처리하여 보다 직물과 유사한 외관을 제공할 수 있다. 또한, 배면시이트(18)는 배출물이 배면시이트(18)를 통과하지 못하게 하면서 흡수코어(예를 들면 통기성)로부터 증기가 빠져나가게 할 수 있다.
상면시이트(12)는 유연하고, 감촉이 부드럽고 피부에 무자극성이다. 또한, 상면시이트(12)는 유체(예를 들면 생리혈)가 상면시이트 두께를 통해 쉽게 통과하도록 하는 유체 투과성이다. 적합한 상면시이트(12)를 직 및 부직 물질; 천공 성형된 열가소성 필름, 천공된 플라스틱 필름 및 하이드로포움 성형된 열가소성 필름; 다공성 포움; 망상 포움; 망상 열가소성 필름; 및 열가소성 스크림(scrim)과 같은 광범위한 물질로부터 제조될 수 있다. 적합한 직 및 부직 물질은 천연 섬유(예를 들면 목재 또는 면 섬유), 합성 섬유(예를 들면 폴리에스테르, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 섬유와 같은 중합체성 섬유) 또는 천연 및 합성 섬유의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명에 사용하기에 바람직한 상면시이트는 고 로프트 부직 상면시이트 및 천공 성형된 필름 상면시이트로부터 선택된다. 천공 성형된 필름은 신체 배출물에 대해서는 투과성이면서 비흡수성이어서 유체가 역류하여 착용자의 피부를 재습윤시키는 경향을 감소시키므로 상면시이트용으로 특히 바람직하다. 따라서, 신체와 접촉된 천공된 필름의 표면은 건조함을 유지함으로써 신체가 더럽혀지는 것을 감소시키고 착용자가 보다 안락함을 느끼게 한다. 적합한 성형된 필름은 1975년 12월 30일자로 허여된 미국 특허 제 3,929,135 호(Thompson); 1982년 4월 13일자로 허여된 미국 특허 제 4,324,246 호(Mullane 등); 1982년 8월 3일자로 허여된 미국 특허 제 4,342,314 호(Radel 등); 1984년 7월 31일자로 허여된 미국 특허 제 4,463,045 호(Ahr 등); 1991년 4월 9일자로 허여된 미국 특허 제 5,006,394 호(Baird)에 기술되어 있다. 이들 특허 각각은 본원에서 참고로 인용되어 있다. 특히 바람직한 미세천공 성형된 필름 상면시이트는 본원에서 참고로 인용된 1986년 9월 2일자로 허여된 미국 특허 제 4,609,518 호(Curro 등) 및 1986년 12월 16일자로 허여된 미국 특허 제 4,629,643 호(Curro 등)에 개시되어 있다. 본 발명의 바람직한 상면시이트는 하나이상의 상기 특허에 기술되고 오하이오주 신시네티 소재의 더 프록터 앤드 갬블 캄파니에 의해 판매되는 생리대의 "DRI-WEAVE"라는 성형된 필름이다.
생리혈이 상면시이트를 빠져나가기보다 생리혈이 흡수 구조물로 흘러들어가고 흡수 구조물에 의해 흡수되는 것을 최소화하기 위해서, 상면시이트의 신체 표면이 친수성이 아닐 경우보다 액체가 상면시이트를 통해 더 빠르게 수송되도록 하기 위해, 성형된 필름 상면시이트의 신체 표면은 친수성일 수 있다. 바람직한 실시태양에서는, 본원에서 참고로 인용된 1991년 11월 19일자로 Aziz 등에게 출원된 "부직 및 천공 필름 커버시이트를 갖는 흡수제품"이라는 명칭의 미국 특허원 제 07/794,745 호에 기술된 바와 같이 계면활성제를 성형된 필름 시이트의 중합체성 물질내로 혼입시킨다. 달리는, 상면시이트의 표면을 본원에서 참고로 인용된 상기 언급된 미국 특허 제 4,950,254 호에 기술된 바와 같은 계면활성제로 처리하여 친수성으로 만든다.
바람직한 실시태양에서, 두꺼운 월경 패드가 요구되는 경우, 충진 물질은 유체 저장 흡수부재(16)와 배면시이트(18) 사이에 위치될 수 있다. 당해 분야에 공지된 유용한 충진 물질은 에어펠트(예를 들면 화학-열-기계적 펄프, 남부 연질목 크래프트, 재생 펄프), 포움(예를 들면 폴리우레탄, 셀룰로스, 폴리스티렌), 소우더스트(sawdust), 종이솜, 재생 신문지 등을 포함하나 이에 국한되지 않는다. 달리는 본 발명의 포움 물질은 제품 두께를 증가시키는데 충분한 두께, 전형적으로는 약 1 내지 약 2㎝를 갖는 층으로 절단될 수 있다.
사용할 때, 패드(10)는 당해 분야에 잘 공지된 임의의 지지체 또는 부착 장치(도시되지 않음)에 의해 제자리에 위치될 수 있다. 바람직하게는, 패드(10)는 사용자의 속옷 또는 팬티에 위치되며 접착제와 같은 패스너에 의해 고정된다. 접착제는 패드를 팬티의 가랑이부에 고정시키는 수단을 제공한다. 따라서, 배면시이트(18)의 외표면의 일부 또는 전부는 접착제로 피복된다. 이러한 목적을 위해 당해 분야에서 사용되는 접착제 또는 아교를 본원의 접착제에도 사용할 수 있고, 감압성 접착제가 바람직하다. 적합한 접착제는 오하이오주 콜럼부스 소재의 센추리 어드헤시브스(Century Adhesives)에 의해 제조된 센추리 A-305-IV; 및 뉴저지주 브리지워터 소재의 내셔널 스타치 앤드 케미칼 캄파니(National Starch and Chemical Company)에 의해 제조된 인스탄트 록(Instant Lock) 34-2823이다. 적합한 접착 패스너는 또한 미국 특허 제 4,917,697 호에 기술되어 있다. 사용전에 접착제가 건조해지거나 팬티의 가랑이부 이외의 표면에 붙는 것을 방지하기 위해서, 사용시 패드(10)를 위치시키기 전에 감압성 접착제를 전형적으로는 제거가능한 이형라이너로 덮는다. 적합한 이형라이너는 또한 상기 언급된 미국 특허 제 4,917,697 호에 기술되어 있다. 상기 목적에 통상적으로 사용되는, 임의의 상업적으로 이용가능한 이형라이너를 본원에서 사용할 수 있다. 적합한 이형라이너의 비제한적 예는 위스콘신주 네나사 소재의 아크로실 코포레이션(Akrosil Corporation)에 의해 제조되는 BL30MG-A Silox EI/0 및 BL30MG-A Silox 4P/O이다. 이형라이너를 제거한 후 패드(10)를 팬티에 놓아 접착제가 팬티와 접촉하게 하여 패드를 사용한다. 접착제는 사용 동안에 패드(10)가 팬티내의 제자리를 유지하게 한다.
본 발명의 흡수성 포움은 또한 추가로 하부 유체 저장/재분배 성분을 함유하는 "다층" 흡수코어에서 상부 포획/분배 성분으로서 사용된다. 여기서, 흡수코어는 상면시이트와 배면시이트 사이에 위치되어 월경 패드를 구성한다. 본 발명의 목적을 위해서, 다층 흡수코어의 "상부층(upper layer)"은 착용자의 신체와 비교적 가까운 층, 예를 들면 상면시이트와 가장 가까운 층이다. "하부층(lower layer)"이란 용어는 반대로 착용자의 신체로부터 더 멀리 있는 다층 흡수코어의 층, 예를 들면 배면시이트와 가장 가까운 층이다. 하부 유체 저장/재분배 층은 (상부) 유체 포획/재분배 층 아래에 위치하고 이들과 유체를 연통하기 위해서 전형적으로는 흡수 코어내에 위치되어 있다. 유체 저장/재분배 층은, 본원에서 참고로 인용된, 1991년 10월 29일자로 허여된 미국 특허 제 5,061,259 호(Goldman 등), 1987년 3월 31일자로 허여된 미국 특허 제 4,654,039 호(Brandt 등)(Re. 32,649로서 1988년 4월 19일자로 재허여됨), 1987년 5월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,666,983 호(Tsubakimoto 등), 1986년 11월 25일자로 허여된 미국 특허 제 4,625,001 호(Tsubakimoto 등)에 개시된 바와 같은 흡수성 겔화 물질을 함유하는 다양한 유체 저장/재분배 성분; 본원에서 참고로 인용된 1992년 4월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,102,597 호(Roe 등) 및 1994년 6월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,324,561 호(Rezai 등)에 개시된 것과 같은 흡수성 겔화 물질로부터 제조된 흡수성 거대구조물; 및 본원에서 참고로 인용된, 1981년 4월 7일자로 허여된 미국 특허 제 4,260,443 호(Lindsay 등), 1984년 8월 21일자로 허여된 미국 특허 제 4,467,012 호(Pedersen 등), 1987년 12월 29일자로 허여된 미국 특허 제 4,715,918 호(Lang), 1989년 7월 25일자로 허여된 미국 특허 제 4,851,069 호(Packard 등), 1990년 8월 21일자로 허여된 미국 특허 제 4,950,264 호(Osborn), 1991년 2월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,994,037 호(Bernardin), 1991년 4월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,009,650 호(Bernardin), 1991년 4월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,009,653 호(Osborn), 1992년 7월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,128,082 호(Makoui), 1992년 9월 22일자로 허여된 미국 특허 5,149,335 호(Kellenberger 등), 및 1993년 1월 5일자로 허여된 미국 특허 제 5,176,668 호(Bernardin)에 개시된 것과 같은, 두 개의 티슈 층 사이에 적층된 흡수성 겔화 물질을 함유할 수 있다.
다층 흡수코어내의 유체 포획/분배 포움 구성요소 및 유체 저장/재분배 구성요소들이 서로 효과적으로 유체를 연통하고 각각의 성분이 월경 패드로 분비될 것으로 생각되는 수성 신체 유체를 효과적으로 보유 및/또는 수송시키기에 충분히 크다면, 상기 구성요소들의 위치적 관계는 특별히 중요하지는 않다. 흡수코어내의 유체 포획/분배 포움 구성요소와 유체 저장/재분배 구성요소 사이의 가장 바람직한 관계는 상기 구성요소들이 층 구조로 위치되는 것이다. 이러한 층 구조에서는, 유체 저장/분배 포움 구성요소는 하부 층인 유체 저장/재분배 구성요소 위에 놓인 상부 포움 층을 포함한다. 이러한 두 유형의 층은 단지 흡수코어의 상부 및 하부 대역을 의미하고 단일 층 또는 시이트로 제한할 필요가 없다는 것을 이해해야 한다. 유체 포획/분배 대역, 예를 들면 상부층 및 유체 저장/재분배 대역, 예를 들면 하부층은 요구되는 유형의 몇 개의 층을 포함할 수 있다. 따라서, 본원에서 사용된 "층"이라는 용어는 "층들(layers)" 및 "층진(layered)"이라는 용어를 포함한다.
B. 밴드 및 상처치료용 붕대
본 발명의 흡수성 포움은 밴드 및 상처치료용 붕대에서 또한 유용하다. 여기에는 단순한 밴드에이드에서 큰 외과용 붕대 및 밴드에 이르는 제품이 포함된다. 밴드 또는 붕대는 단순히 상면시이트, 본 발명의 흡수성 포움, 및 임의로 다양한 형태 및 크기의 접착 스트립에 결합된 유체 불투과성 배면시이트를 포함할 수 있다. 본 발명의 포움은 곪은 상처로부터 유체를 흡수하고 미생물의 성장에 도움이 되는 매개물과 상처 부위가 접촉하는 것을 방지하거나 감소시키기에 특히 좋다. 흡수성 포움을 당해 분야의 숙련자들에게 잘 공지된 임의의 매우 다양한 항균제 및/또는 살균제로 미리 처리함으로써 잠재적인 상처 치료 효과를 얻을 수 있다.
C. 외과용 드레이프
본 발명의 흡수성 포움은 또한 외과용 드레이프에서 특히 유용하다. 이들은 외과적 작업 동안에 혈액을 붙드는 물질의 시이트이다. 이들은 전형적으로 얇은 층의 흡수 물질, 본 발명의 포움의 경우에는 전형적으로는 두께가 1 내지 2mil인 폴리에틸렌인 유체 불투과성 배면시이트를 포함한다. 폴리에틸렌은 임의로 접착제로 처리되어 외과용 드레이프에 고정된다. 본 발명의 포움은 특히 이러한 제품을 제조하기가 쉽다. 또한, 포움의 고유 일체성으로 인해 전형적인 섬유계 흡수성 구조물에서 나타나는 바와 같이 느슨한 물질에 의해 부위가 오염되는 것이 방지된다. 흡수성을 갖기 때문에 튄 혈액을 재빨리 포착하여 혈액이 예를 들면 마루로 퍼져 마루가 미끄러워지는 것을 방지한다. 유사한 크기의 상기 적층물을 또한 혈액 및 혈액계 유체를 위한 수건으로서 사용할 수 있다.
V. 중합체성 포움의 시험 방법
A. 수직 흡상능
1. 인공 생리 유체의 제조방법
동량의 위점액 용액 및 신선한 멸균 및 섬유소 제거된 혈액(오하이오주 바쓰 소재 클리브랜드 사이언티픽 아메리칸 바이오메디칼(Cleveland Scientific, American Biomedical))을 혼합하여 인공 생리 유체(AMF)를 제조한다. 위점액 용액을 하기의 물질을 하기 비율 및 순서에 따라 혼합하여 제조한다:
-pH가 7.2±0.1로 조절된 염화나트륨(0.85중량%)을 함유하는 인산 이수소 나트륨(0.138중량%) 수용액 450㎖;
-수산화칼륨 수용액 7.5㎖;
-멸균 위점액 31g(오하이오 클리브랜드 소재 ICN 바이오케미칼 인코포레이티드(ICN Biochemical Inc., Cleveland, OH)(2.5시간 동안 가열하여 위점액을 완전히 용해시킨다. 상기 용액을 40℃ 미만으로 냉각시킨다);
-8중량%의 락트산 수용액 2.0㎖.
상기 혼합물을 121℃에서 15분동안 오토클래이브에 두고 실온으로 냉각시킨다. 혼합물을 냉장시켜야 하며 7일내에 사용해야 한다.
2. 샘플의 제조방법
포움 샘플을 길이가 약 25㎝이고 너비가 2.54㎝인 스트립이 되게 절단한다. 두 개의 샘플을 각각 절단하여 시험 물질로 사용한다. T-바(T-Bar) 밀봉기(Model T-7, 115VAC, 65W Harwil Company, 캘리포니아주 산타모니카 소재)를 사용하여 상부 및 양쪽의 긴 부분을 플라스틱에서 밀봉한다. 스트립의 저부의 0.5㎝를 노출시킨다. 플라스틱의 바깥쪽에, 플라스틱의 저부(샘플의 저부가 아니라)에서부터 샘플의 길이를 따라 센티미터의 눈금을 매긴다.
3. 장치의 제조방법
AMF를 22℃에서 30분동안 교반시킨다. 평형된 AMF 약 300㎖를 500㎖ 들이 재결정화 접시에 붓는다. 채워진 접시를 저속으로 자석 교반시킨다.
실린더형 플렉시글라스(plexiglas) 바(조절가능한 간격을 두고 말단이 결합된 둘 이상의 플렉시글라스 플레이트(25㎝×0.5㎝×3㎝)를 갖는 30.5㎝ 실린더형 바)를 링 스탠드에 클램프로 고정시킨다. 클램프는 스탠드의 기부에서 약 18 내지 20인치 위쪽에 임시로 설치해야 한다. 시험 샘플의 두께에 맞게 실린더형 바의 말단상의 플렉시글라스 플레이트 사이에 충분한 간격을 둔다.
4. 시험 방법
샘플의 밀봉된 상부를 두 개의 플렉시글라스 플레이트 사이에 놓고 샘플이 완전힌 매달릴때까지 플레이트를 서로 조인다. 샘플을 건드리지 않고도 2 내지 3개의 샘플에 맞게 플레이트의 너비를 따라 충분한 공간이 있어야 한다. 충분한 공간이 없다면, 추가의 플레이트를 사용하여 샘플을 각 샘플 뒤에 위치시킬 수 있다. 모든 샘플을 매단 후, 샘플의 저부 및 상부를 플렉시글라스 플레이트에 대해 및 서로에 대해 수평하게 해야 한다.
교반 플레이트 및 AMF의 접시를 매달린 샘플 바로 아래에 놓는다. 각 샘플의 0.5㎝가 AMF에 잠기도록 샘플을 낮춘다. (유체는 샘플 내부 대신에 밀봉의 계면에서 흡상하려는 경향이 있으므로 샘플의 플라스틱으로 덮인 부분은 잠겨서는 안된다.) 필요에 따라, 각 샘플 저부가 AMF에 동일하게 잠기도록 바 및 샘플을 수평하게 조절 한다.
흡수성 포움 샘플을 교반된 AMF 내에서 플라스틱의 저부에 매달리게 한다. 유체 높이가 1㎝ 눈금에 도달할때까지 걸리는 시간을 기록한다. 이 샘플 유체의 전진점의 평균 높이를 어림한다. 샘플내의 비균일성으로 인해 선명한 전진 가장자리(leading edge)가 생기지 않고 흡상된 유체의 채널이 제공된다. 흡상 높이의 중간점이 기록된 값으로 간주된다. 샘플(n=2)에 대해 최종 수직 흡상값의 평균을 기록하고 물질의 수직 흡상값으로서 사용한다. 측정을 결론지을 때, 샘플을 1㎝의 조각이 되게 절단하고 중량을 측정하여(샘플의 중량을 뺀 후) 다양한 높이에서의 물질의 용량을 얻는다.
B. 수평 중량 흡상
수평 중량 흡상(HGW)은 2.5인치×7.5인치 흡수부재 또는 월경 패드 샘플이 시간에 따라 유체를 흡수하는 정도를 측정하는 흡수성 시험이다. 이 방법에서는, 전자 저울에 매달린 홀더를 사용하여 샘플을 수평으로 거꾸로 고정시킨다. 시험 유체(이 경우에는 22℃ AMF)를 함유하고 시험 샘플에 대해 정수두(靜水頭, hydrostatic head)가 0일때 유체 저장고에 연결된 유리 공급관을 점 공급원(point source)으로서의 샘플의 저부 표면과 접촉시켜 샘플의 중량의 증가를 사용하여 시간에 따른 유체 흡수량을 측정한다. 시험을 3900초 동안 수행한다. 시험 동안에, 금속 추에 의해 덮인 물로 채워진 적합한 플라스틱 백에 의해 샘플을 0.18psi(1.2kPa)의 압력하에서 억류시킨다. 이 적합한 시스템은 샘플위의 압력이 전체 샘플 면적에 대해 일정하게 유지되도록 하는 정수압을 샘플에 제공한다.
"초기 흡수량"은 3900초 이후에 시스템에 의해 흡수된 AMF의 중량으로서 정의한다. "재습윤량(Rewet)"은, 와트만(Whatman) 여과지상에서 0.25psi(1.7kPa)에서 흡수코어가 0.5g 미만의 AMF를 흡수할때까지 흡수 구조물/패드로부터 반복적으로 빨아들여질 수 있는 유체의 양을 알기 위해서 흡수부재 또는 월경 패드에서 후속적으로 측정된다. "보유된 흡수량"을 "초기 흡수량"과 "재습윤량"의 차로써 계산한다.
C. 압축 변형 저항(RTCD)
압축 변형 저항은 샘플에 0.74psi(5.1kPa)의 한계 압력을 가한 후 합성뇨로 포화된 포움 샘플에서 생성된 변형량(두께의 감소율%)을 측정함으로써 정량할 수 있다.
본 발명에 사용된 제이코(Jayco) 합성뇨는 2.0g KCl, 2.0g Na2SO4, 0.85g NH4H2PO4, 0.15g (NH)4H2PO4, 0.19g CaCl2, 0.23g MgCl2의 혼합물을 1.0ℓ의 증류수에 용해시킴으로써 제조된다. 염 혼합물은 펜실바니아주 리딩 소재의 엔도베이션즈 (Endovations)(품목 번호 JA-00131-000-01)로부터 구입할 수 있다.
측정하기 위해 사용된 포움 샘플, 합성뇨 및 장치를 모두 31℃에서 평형화시킨다. 또한 모든 측정은 상기 온도에서 실행한다.
포움 샘플 시이트를 합성뇨의 욕에 침지시킴으로써 이의 자유 흡수 용량으로 포화시킨다. 3분후, 1인치2(6.5㎠)의 환형 표면적을 갖는 실린더를 날카로운 환형 다이를 갖는 포화 팽창된 시이트로부터 절단한다. 실린더 샘플을 추가로 6분 동안 31℃에서 합성뇨에 침지시킨다. 이후 샘플을 합성뇨로부터 제거하고 샘플 두께를 측정하기에 적절한 게이지하에 편평한 화강암 기제상에 놓는다. 샘플상에 0.08psi(0.6kPa)의 압력이 가해지도록 게이지를 설정한다. 1인치2(6.5㎠)의 환형 표면적을 갖는 발로 고정되고 0.001인치(0.025㎜)까지 두께를 측정할 수 있는 임의의 게이지가 사용될 수 있다. 상기 게이지의 예는 아메스(Ames) 모델 482(매사추세츠주 왈탐 소재의 아메스 코포레이션(Ames Co.) 제품) 또는 오노-소키(Ono-Sokki) 모델 EG-225(일본의 오노-소키 코포레이션 리미티드(Ono-sokki Co., Ltd.) 제품)이다.
2 내지 3분후, 확장된 두께(X1)를 기록한다. 이어서 포화된 포움 샘플이 15분 동안 0.74psi(5.1kPa)의 압력을 받도록 힘을 발에 가한다. 이 기간의 끝무렵에, 게이지를 사용하여 최종 샘플 두께(X2)를 측정한다. 초기 및 최종 두께의 측정값으로부터, 유도된 변형률은 하기와 같이 샘플에 대해 계산될 수 있다:
[(X1-X2)/X1]×100 = 두께의 감소율(%)
D. 자유 흡수 용량(FAC)
자유 흡수 용량은 합성뇨에 의해 포화된 포움 샘플중 흡수된 합성뇨의 양을 측정함으로써 정량화 될 수 있다.
포움 샘플 및 합성뇨는 31℃의 온도로 평형화시킨다. 측정은 주위 온도에서 실행한다.
포움 샘플 시이트는 합성뇨의 욕에 침지시킴으로써 자유 흡수 용량으로 포화시킨다. 3분후, 1인치2(6.5㎠) 환형 표면적을 갖는 실린더를 날카로운 환형 다이를 사용하여 포화되고 시이트로부터 절단한다. 실린더형 샘플을 추가로 3분 동안 31℃에서 합성뇨에 침지시킨다. 이어서 샘플을 합성뇨로부터 제거하고 디지탈 천칭에 놓는다. 샘플보다 면적이 넓은 칭량 팬 및 1㎎이하의 레졸루션(resolution)이 구비된 임의의 천칭이 사용될 수 있다. 상기 천칭의 예는 메틀러(Mettler) PM 480 및 메틀러 PC 440(뉴저지주 하이트스타운 소재의 메틀러 인스트루먼트 코포레이션 (Mettler Instrument Corp.)제품)이다.
젖은 포움 샘플의 중량(Ww)을 측정한 후, 이를 4개의 일회용 종이 타월상의 2개의 미세 플라스틱 메쉬 스크린 사이에 놓는다. 상부 스크린 너머로 플라스틱 롤러를 견고히 굴림으로써 샘플을 3회 짜낸다(squeezing). 이어서 샘플을 제거하고, 약 2분 동안 증류수에 침지시키고 이전과 마찬가지로 메쉬 스크린 사이에서 짜낸다. 이후 이를 8층의 일회용 종이 타월 사이에 놓고(각 측면상에 4개) 20,000lb의 힘으로 카버 레보러토리 프레스(Carver Laboratory Press)에서 압축한다. 샘플을 종이 타월로부터 제거하고, 82℃에서 20분 동안 피셔(Fisher) 대류 오븐에서 건조시키고, 이의 건조 중량(Wd)을 기록한다.
자유 흡수 용량(FAC)은 습윤 중량(Ww)에서 보다 적은 건조 중량(Wd)을 뺀 값을 건조 중량(Wd)으로 나눈 값이다. 즉, FAC = [(Ww-Wd)/Wd].
F. 동적 기계적 분석(DMA)
DMA는 중합체 포움을 포함하는 중합체의 Tg를 측정하기 위해 사용된다. 포움의 샘플을 3 내지 5㎜ 두께의 블럭으로 자르고, 증류수로 3 내지 4회 세척하고, 각각의 세척 사이에 롤러 닙을 통해 유체를 내보낸다. 생성된 포움 블럭을 통풍 건조시킨다. 건조된 포움 슬라이스의 속을 빼내어 25㎜ 직경의 실린더를 얻는다. 실린더는 25㎜ 직경의 평행한 플레이트를 사용한 압축 모드의 레오메트릭스(Rheometrics) RSA-II 동적 기계적 분석기 세트를 사용하여 분석한다. 사용된 장비의 매개변수는 하기와 같다:
2.5℃의 단계로 약 85℃에서 -40℃까지의 온도 단계
125 내지 160초의 온도 변화사이의 침지 간격
0.1% 내지 1.0%(일반적으로 0.7%)에서 동적 변형 세트
1.0라디안/sec에서 빈도수 세트
5g에서 초기 정적 힘을 갖는 정적 힘 추적 동적 힘 모드의 자동 인장 세트
유리 전이 온도는 감소 탄젠트의 최대점 대 온도 곡선으로서 취한다.
하기 실시예는 본 발명에 따른 붕괴된 HIPE 포움의 특정 제조를 예시한다.
실시예 1: HIPE로부터 포움의 제조
A) HIPE 제조
무수 염화칼슘(36.32㎏) 및 과황산칼륨(567g)을 378ℓ의 물에 용해시킨다. 이는 HIPE 유화액을 형성하기 위한 연속 공정에 사용되는 수상 스트림을 제공한다.
스티렌 400g, 디비닐벤젠(40% 디비닐벤젠 및 60% 에틸 스티렌) 2900g, 및 2-에틸헥실아크릴레이트 4800g을 포함하는 단량체 배합물에 고순도 디글리세롤 모노올레에이트(480g) 및 티누빈 765[비스(1,2,2,5,5-펜타메틸피페리디닐)세바케이트] 산화방지제(41g)를 첨가한다.
디글리세롤 모노올레에이트 유화제는 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(Dyer 등)에 기술된 폴리글리세롤 에스테르를 제조하기 위한 일반 과정에 따라 제조한다. 약 97%이상의 디글리세롤 및 3%이하의 트리글리세롤을 포함한 폴리글리세롤 조성물(코넥티컷주 그린위치 소재의 솔베이 퍼포먼스 케밀칼스(Solvay Performance Chemicals) 제품)을 약 71% C18:1, 4% C18:2, 9% C16:1, 5% C16:0 및 11%의 기타 지방산(에머졸(Emersol)-233LL; Emery/Henkel)을 약 62:38의 중량비로 포함하는 지방산 조성물을 갖는 지방산에 의해 약 225℃에서 촉매로서 수산화나트륨을 사용하여 기계적 교반, 질소 스파징 및 점진적인 진공의 조건하에 에스테르화하고, 후속적으로 인산으로 중화시키고, 약 85℃로 냉각하고 침하시켜 미반응된 폴리글리세롤의 수준을 감소시킨다. 폴리글리세롤 에스테르 반응 생성물은 먼저 일련으로 연결된 두개의 CMS-15A 원심 분자 증류기를 통해 분별증류하여 미반응된 폴리글리세롤 및 지방산의 수준을 감소시키고, 이어서 증류기를 통해 재증류하여 디글리세롤 모노에스테르가 높은 증류 분획을 얻는다. 최종 증류 통과를 위한 전형적인 조건은 약 15lb/hr의 공급 속도, 약 21 내지 26 마이크론의 배기 진공, 약 6 내지 12 마이크론의 유리종 진공, 약 170℃의 공급 온도 및 약 180℃의 잔류 온도이다. 디글리세롤 모노에스테르가 높은 증류 분획을 배합하고, 약 50%의 디글리세롤 모노올레에이트, 27%의 기타 디글리세롤 모노에스테르, 20%의 폴리글리세롤 및 3%의 기타 폴리글리세롤 에스테르를 포함한 반응 생성물(초임계 유체 크로마토그래피에 의해 측정)을 얻는다. 혼합후, 반응 생성물을 밤새 침하시킨다. 상층액을 빼내어 HIPE를 제조하는데 있어 유상중 유화제로서 사용한다(약 20g의 점성의 잔여물은 버린다).
개별적인 유상(25℃)과 수상(65 내지 70℃)의 스트림을 동적 혼합 장치내로 공급한다. 핀 임펠러를 사용하여 배합된 스트림을 동적 혼합 장치내에서 잘 혼합한다. 이러한 규모의 작업에서, 적절한 핀 임펠러는 약 1.9㎝ 직경을 갖는 약 21.6㎝ 길이의 실린더형 샤프트를 포함한다. 샤프트는 4열의 핀을 가지며, 이들중 2열은 17개의 핀으로 이루어지고 2열은 16개의 핀으로 이루어져 있고, 이들 각각은 샤프트의 중심축으로부터 1.6㎝의 길이로 바깥쪽으로 연장되고 0.5㎝의 직경을 갖는다. 핀 임펠러는 동적 혼합 장치를 형성하는 실린더형 슬리브내에 장착되어 있고, 핀은 실린더형 슬리브의 벽으로부터 0.8㎜ 떨어져 있다.
나사선 정적 혼합기는 동적 혼합 장치로부터 공정상 뒤쪽에 위치되어 동적 혼합기에서 배압을 제공하며 궁극적으로 생성되는 유화액으로 성분을 보다 잘 도입시킨다. 이러한 정적 혼합기는 길이가 14인치(35.6㎝)이고 외경이 0.5인치(1.3㎝)이다. 정적 혼합기는 TAH 인더스트리즈 모델(TAH Industries Model) 070-821(원래 길이의 2.4인치(6.1㎝)를 절단하여 변경)이다.
조합된 혼합 및 재순환 장치에 수상 대 유상의 중량비가 2:1이 되게 유상 및 수상을 채운다. 동적 혼합 장치를 배기시켜 장치가 완전히 충진되게 하면서 공기가 빠져나가게 한다. 충진 동안에 유상의 유속은 3.78g/sec이고 수상의 유속은 7.56cc/sec이다.
일단 장치가 충진되면, 임펠러를 800RPM으로 회전시켜 동적 혼합기에서 진탕을 시작한다. 이어서 수상의 유속을 약 30초동안 일정하게 증가시켜 44.1cc/sec의 속도가 되게 하고 유상의 유속을 약 1분동안 감소시켜 1.25g/sec가 되게 한다. 이때 동적 및 정적 혼합기에 의해 생성된 배압은 약 2 psi(14kPa)이다. 그 결과 수득된 HIPE는 수상 대 유상의 비가 약 50:1이다.
(B) HIPE의 중합/경화 방법
정적 혼합기로부터 흘러나온 HIPE를 직경이 17인치(43㎝)이고 높이가 7.5인치(10㎝)이며 셀콘(Celcon) 플라스틱으로 제조된 동심의 삽입물을 갖는 환형 폴리프로필렌 통에서 수거한다. 삽입물은 기부의 직경이 5인치(12.7㎝)이고 상부의 직경이 4.75인치(12㎝)이고 높이가 6.75인치(17.14㎝)이다. HIPE를 함유하는 통을 65℃로 유지된 방에서 18시간동안 정치시켜 경화시키고 중합체성 HIPE 포움을 생성시킨다.
(C) 포움 세척 및 탈수
경화된 HIPE 포움을 통으로부터 제거한다. 이때 포움은 중합된 단량체의 중량의 약 32 내지 38배(32-38X)의 잔여 수상(유화제, 전해질, 개시제 잔여물 및 개시제가 용해되어 있음)을 갖는다. 포움을 날카로운 왕복형 톱날로 얇게 베어 두께가 0.15인치(0.38㎝)인 시이트가 되게 한다. 이어서 시이트를 진공 장착된 일련의 2개의 다공성 닙 롤에서 압축시켜 포움의 잔여 수상 함량을 중합된 물질의 약 2배(2X)가 되게 서서히 감소시킨다. 이때, 시이트를 60℃에서 1% PEGOSPERSE 용액 200㎖로 재포화시키고, 진공 장착된 일련의 3개의 다공성 닙 롤에서 짜내어 수상의 함량이 약 4배가 되게 한다. 포움의 CaCl2함량은 2% 미만이다.
이어서 포움을 공기중에서 약 16시간동안 건조시킨다. 이렇게 건조시키면 수분 함량이 중합된 물질의 약 4 내지 10중량%가 된다.
실시예 2: HIPE로부터 포움을 제조하는 방법
다양한 주입 온도, 경화 시간 및 온도, 수상 대 유상 비(W:O), 임펠러 혼합기 속도를 사용하여 HIPE 포움을 제조한다. 포움 및 그들의 성질을 하기 표 1 및 2에 나타낸다:
구멍 크기 대 주입 온도
실시예 주입 온도(℃) 혼합기 속도(rpm) W:O 비 경화 온도(℃) 경화 시간(시간) 구멍 크기(μ)
2a 65 800 45:1 65 16 11.8
2b 74 800 50:1 65 16 13.8
2c 65 800 50:1 65 16 11.7
2d 65 800 55:1 65 16 11.1
2e 82 800 50:1 82 2 17.4
2f 82 800 45:1 82 2 16.4
포움 용량 및 강도 대 W:O 비
실시예 W:O 비 RTCD(%) FAC(g/g)
1a 45:1 32.3% 44.7
1b 50:1 55.7% 46.0
1c 50:1 57.0% 50.1
1d 55:1 64.9% 52.7
1e 50:1 68.8% 49.2
1f 45:1 54.5% 43.0
표 3은 본 발명에 따른 재친수성화된 세척된 포움 샘플과 관련하여 포움내의 잔여 염화 칼슘이 수직 흡상 속도 및 용량에 미치는 영향을 보여준다. "세척되지 않음"으로 표시된 포움 샘플은 잔여 염화칼슘 염을 함유하는 실시예 2b의 세척되지 않은 HIPE 포움이다. "세척됨"이라고 표시된 포움 샘플은 세척하여 염을 제거하고 PEGOSPERSE 200ML로 재친수성화된 실시예 2b의 HIPE 포움이다. "흡상 속도"라는 칼럼은 AMF를 지시된 높이로 흡상시키는데 요구되는 시간을 나타낸다. "용량"이라는 칼럼은 18시간 후 지시된 높이로 흡상된 AMF의 양과 관련된 것이다.
평형 높이에서의 흡상 속도 및 용량
흡상 속도 용량
높이 세척되지 않음(분) 세척됨(분) 세척되지 않음(g/g) 세척됨(g/g)
1 8.3 0.5 53.0 45.9
2 15.3 1.2 41.5 50.5
3 25.5 3.5 45.7 48.6
4 40.5 6.5 40.0 42.2
5 85 13 40.3 44.5
6 120 30 39.2 42.4
7 33.3 39.5
8 19.1 22.7
9 4.6 5.4
10 0.8 1.6
11 0.0 0.4
12 0.0 0.0
상기 표 3은 염화칼슘염을 제거함으로써 용량에 부정적인 영향을 미치지 않고도 흡상 속도를 증가시킬 수 있음을 보여준다.
표 4는 본 발명에 따라 재친수성화된 세척된 포움 샘플에 관련하여 포움내의 잔여 염화칼슘 염이 수평 중량 흡상(HGW)에 미치는 영향을 보여준다. "세척되지 않음"으로 표시된 포움 샘플은 잔여 염화칼슘 염을 함유하는 실시예 2b의 세척되지 않은 HIPE 포움이다. "세척됨"이라고 표시된 포움 샘플은 세척하여 염을 제거하고 PEGOSPERSE 200ML로 재친수성화된 실시예 2b의 HIPE 포움이다.
HGW
포움 샘플 초기 흡수량(g/g) 보유된 흡수량(g/g) % 보유/초기 흡수량(%)
세척되지 않음 14 12 86%
세척됨 24 19 79%
상기 표 4는 세척되고 재친수성화된 동일한 포움과 관련하여 포움내의 염화칼슘이 HGW를 저해함을 보여준다.
실시예 3: HIPE로부터 포움을 제조하는 방법
HIPE 포움을 실시예 1의 방법에 따라 제조한다. HIPE를 74℃ 및 800RPM에서 붓고 82℃에서 2시간동안 경화시킨다. 수상 대 유상 비(W:O) 및 성질에서 상응하는 차이점을 표 5에 나타내었다.
포움 용량 및 강도 대 W:O 비
실시예 W:O 비 RTCD(%) FAC(g/g)
3a 30:1 5.7% 29.8
3b 40:1 22.5% 39.4
3c 40:1 12.0% 39.6
3d 50:1 59.2% 47.2
실시예 4: HIPE로부터 차단벽 층의 제조
임의의 차단벽 층으로서 유용한 포움 물질을 실시예 1에 기술된 일반적 방법에 따라 제조한다. 차단벽 층에 요구되는 더 작은 기포 및 구멍 크기를 수득하는데 필요한 단 한가지의 변경사항은 속도가 약 1300RPM인 혼합기를 사용하여 156℉에서 혼합하는 것이다.
실시예 5: 포움 흡수부재를 갖는 월경 패드
실시예 2a 내지 2f중 어느 하나에 따른 중합체성 포움 조각을 너비 6.4㎝, 길이 19㎝ 및 두께 0.51㎝(부피=62cc)의 스트립이 되게 절단한다. 포움 조각을 유체 불투과성 배면시이트와 천공 필름 상면시이트(예를 들면 DRI-WEAVE) 사이에 흡수부재 또는 층으로서 위치시킨다. 임의로, 부직 시이트를 천공 필름 대신에 상면시이트로서 사용할 수 있다. 바람직하게는, 보조 상면시이트를 포움 흡수부재와 천공된 상면시이트 사이에 위치시킬 수 있다.
실시예 6: 두 개의 포움 흡수부재를 갖는 월경 패드
실시예 2a, 2b, 2c 또는 2d에 따른 중합체성 포움 조각을 너비 6.4㎝, 길이 10㎝ 및 두께 0.19㎝(부피=12cc)의 스트립이 되게 절단한다. 실시예 1e 또는 1f에 따른 제 2의 중합체성 포움 조각을 너비 6.4㎝, 길이 19㎝ 및 두께 0.19㎝(부피=23cc)의 스트립이 되게 절단한다. 포움 조각을 실시예 5에 기술된 바와 같이 조립하여 두 개의 포움 조각중 더 작은 것이 상부층(상면시이트에 인접함)인 월경 패드를 만든다. 바람직하게는 유체의 흐름을 방해하지 않으면서 두 개의 포움 조각 사이에 접촉을 유지시키기 위해서 특정 지점에 임의의 적합한 결합 접착제를 도포시킴으로써 두 개의 포움 조각을 가볍게 접착시킨다.
실시예 7: 차단벽 층을 갖는 월경 패드
본 발명의 세가지 흡수성 포움을 포함하는 흡수코어 및 흡수코어와 배면시이트 사이의 충진 물질을 갖는 월경 패드를 하기와 같이 제조한다. 실시예 2a, 2b, 2c 또는 2d에 따른 중합체성 포움 조각을 절단하여 흡수코어의 상부층(상면시이트에 인접함)이 될 스트립을 마련한다. 실시예 1e 또는 1f에 따른 중합체성 포움의 제 2 조각을 절단하여 흡수코어의 중간층이 될 스트립을 마련한다. 실시예 4에 따른 중합체성 포움의 제 3 조각을 절단하여 흡수코어의 차단벽 층(임의로 에어펠트인 충진 물질에 인접함)이 될 스트립을 마련한다. 이 차단벽 층은 약 15 내지 약 50㎛의 수 평균 기포 크기 및 약 4 내지 약 9㎛의 수 평균 구멍 크기를 갖는다.
이러한 두꺼운 제품에서는, 충진 물질(예를 들면 에어펠트)은 흡수코어와 배면시이트 사이에 위치한다. 조각을 실시예 5에 기술된 바와 같이 조립하여 월경 패드를 만든다. 바람직하게는 유체의 흐름을 방해하지 않으면서 세 개의 포움 조각 사이에 접촉을 유지시키기 위해서 특정 지점에 임의의 적합한 결합 접착제를 도포시킴으로써 세 개의 포움 조각을 가볍게 접착시킨다.
실시예 8: 포움 및 흡수성 겔화 물질을 함유하는 월경 패드
실시예 2a, 2b, 2c 또는 2d에 따른 중합체성 포움 조각을 너비 6.4㎝, 길이 10㎝ 및 두께 0.19㎝(부피=12cc)의 스트립이 되게 절단한다. 이를 셀룰로스 섬유 및 흡수성 겔화 물질 또는 조직의 두 층 사이에 적층된 흡수성 겔화 물질로 이루어진 웹상에 조립한다.
실시예 9: 포움 성분을 갖는 밴드
실시예 2의 임의의 포움을 두께가 0.2㎝인 2.5㎝의 정방형 조각으로 절단할 수 있다. 이 포움 조각을 너비가 2.8㎝이고 길이가 7㎝인 유체 불투과성 배면시이트 스트립에 접착제를 사용하여 부착시킨다. 이 스트립의 노출된 가장자리를 임의의 적합한 접촉식 접착제로 피복시키고 이형지로 덮고 생리대 포장지에 포장한다. 임의로, DRI-WEAVE와 같은 유체 투과성 상면시이트 또는 부직포를 포움의 상부에 부착시킬 수 있다.
실시예 10: 포움 성분을 갖는 외과용 드레이프
실시예 2의 임의의 포움을 두께가 0.13㎝인 1m의 정방형 조각으로 얇게 벨 수 있다. 이 포움 조각을 1m 유체 불투과성 배면시이트 스트립에 접착제를 사용하여 부착시킨다. 사용시 특정 부위에 부착됨에 있어 안정성을 부여하기 위해서 배면시이트의 반대쪽 면을 임의의 적합한 접촉식 접착제로 처리하고 이형지로 덮을 수 있다.
실시예 11: 포움 성분을 갖는 탐폰
실시예 2의 임의의 포움의 심을 빼어 반경이 1.2㎝이고 길이가 8㎝인 관을 제공할 수 있다. 관을 액체 투과성 부직 커버시이트로 감싸고 제거를 쉽게 하기 위해서 끈을 부착시킬 수 있다.

Claims (30)

  1. (A) 약 60분내에 5㎝의 높이로 인공 생리 유체(artificial menstrual fluid(AMF))를 수직 흡상시키는 능력;
    (B) 약 0.0080 내지 약 0.040㎡/cc의 모세관 비표면적(capillary specific surface area);
    (C) 31℃에서 0.74psi의 한계 압력하에서 15분후에 측정된, 약 5 내지 약 95%의 압축 변형 저항(resistance to compression deflection);
    (D) 약 20 내지 약 125g/g의 자유 흡수 용량(free absorbent capacity); 및
    (E) 약 2% 미만의 수화가능한 잔여염
    을 갖는, 상호연결된 연속-기포형의 친수성 가요성 비이온성의 중합체성 포움 구조물을 포함하는,
    혈액 및 혈액류 유체를 흡수할 수 있는 중합체성 포움 물질.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포움 구조물이 (A) 약 20분내에 5㎝의 높이로 AMF를 수직 흡상시키는 능력; (B) 약 0.010 내지 약 0.030㎡/cc의 모세관 비표면적; 및 (C) 약 40 내지 약 70g/g의 자유 흡수 용량을 갖는 포움 물질.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 포움 구조물이 (B) 약 0.012 내지 약 0.026㎡/cc의 모세관 비표면적을 갖는 포움 물질.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 포움 구조물이 약 0.5% 이하의 상기 수화가능한 잔여염을 포함하는 포움 물질.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 포움 구조물이 평형 상태에서 약 5㎝의 높이로 약 30g/g 이상의 AMF를 흡상시키는 능력을 갖는 포움 물질.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 포움 구조물이 약 50% 이상의 AMF의 흡수량에 대한 보유율(% Retained/Initial Uptake)을 갖는 포움 물질.
  7. 제 2 항에 있어서,
    약 20 내지 약 180㎛의 수 평균 기포 크기를 갖고 약 4 내지 약 30㎛의 수 평균 구멍 크기를 갖는 포움 물질.
  8. 제 7 항에 있어서,
    약 35 내지 약 130㎛의 수 평균 기포 크기를 갖고 약 10 내지 약 28㎛의 수 평균 구멍 크기를 갖는 포움 물질.
  9. 제 1 항에 있어서,
    약 0.014 내지 약 0.024g/cc의 건조 기본 밀도를 갖는 포움 물질.
  10. (I) 유체 투과성 상면시이트;
    (II) 배면시이트; 및
    (III) 제 17 항의 포움 물질로부터 제조된 흡수부재를 포함하는, 상기 상면시이트, 상기 배면시이트와 패드 착용자의 유체 분비 영역 사이에 위치된 흡수코어를 포함하는, 생리 유체를 흡수하기에 특히 적합한 월경 패드.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 흡수코어가 상기 상면시이트와 상기 흡수부재 사이에 유체 포획층을 추가로 포함하는 패드.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 흡수부재가 약 0.012 내지 약 0.020㎡/cc의 모세관 흡입 비표면적을 갖는 상부 포움층 및 상기 상부 포움층의 모세관 흡입 비표면적보다 더 큰 약 0.020 내지 약 0.026㎡/cc의 모세관 흡입 비표면적을 갖는 하부 포움층을 포함하는 패드.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 흡수부재가 (a) 약 0.012 내지 약 0.020㎡/cc의 모세관 흡입 비표면적을 갖는 상부 포움층; (b) 상부 포움층의 모세관 흡입 비표면보다 더 큰 약 0.020 내지 약 0.026㎡/cc의 모세관 흡입 비표면적을 갖는 중간 포움층; 및 (c) 중간 포움층의 모세관 흡입 비표면적보다 더 큰 약 0.04 내지 약 0.08㎡/cc의 모세관 흡입 비표면적을 갖고 약 20 내지 약 50㎛의 수 평균 기포 크기 및 약 4 내지 약 9㎛의 수 평균 구멍 크기를 갖는 하부 포움층을 포함하는 패드.
  14. (I) 유체 투과성 상면시이트;
    (II) 배면시이트;
    (III) 상기 배면시이트에 인접하게 위치된 충진 물질; 및
    (IV) 제 17 항의 포움 물질로부터 제조된 흡수부재를 포함하는, 상기 상면시이트, 상기 충진 물질과 패드 착용자의 유체 분비 영역 사이에 위치된 흡수코어를 포함하는, 생리 유체를 흡수하기에 특히 적합한 월경 패드.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 흡수부재가 약 0.012 내지 약 0.020㎡/cc의 모세관 흡입 비표면적을 갖는 상부 포움층 및 상기 상부 포움층의 모세관 흡입 비표면적보다 더 큰 약 0.020 내지 약 0.026㎡/cc의 모세관 흡입 비표면적을 갖는 하부 포움층을 포함하는 패드.
  16. 제 14 항에 있어서,
    (a) 상기 흡수부재가 (i) 약 0.012 내지 약 0.020㎡/cc의 모세관 흡입 비표면적을 갖는 상부 포움층; 및 (ii) 상기 상부 포움층의 모세관 흡입 비표면적보다 더 큰 약 0.020 내지 약 0.026㎡/cc의 모세관 흡입 비표면적을 갖는 하부 포움층을 포함하고;
    (b) 상기 흡수코어가, 상기 흡수부재의 상기 하부 포움층의 모세관 흡입 비표면적보다 더 큰 약 0.04 내지 약 0.08㎡/cc의 모세관 흡입 비표면적을 갖고 약 20 내지 약 50㎛의 수 평균 기포 크기 및 약 4 내지 약 9㎛의 수 평균 구멍 크기를 갖고 상기 흡수부재 아래에 위치된 차단벽 포움층을 추가로 포함하는 패드.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 상면시이트와 상기 흡수코어 사이에 유체 포획 층을 추가로 포함하는 패드.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 흡수부재가 상부 포획/분배 구성요소를 포함하고,
    상기 흡수코어가, 상기 상부 구성요소와 유체 연통되고 흡수성 겔화 물질을 포함하는 하부 유체 저장/재분배 구성요소를 추가로 포함하는 패드.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 하부 구성요소가 두 개의 티슈층 사이에 적층된 흡수성 겔화 물질을 포함하는 패드.
  20. 제 1 항의 포움 물질을 포함하는, 탐폰, 밴드, 상처치료용 붕대 및 외과용 드레이프(drape)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 흡수제품.
  21. (A)(1)(a)(i) 약 35℃ 이하의 Tg를 갖는 어택틱(atactic) 무정형 중합체를 형성할 수 있는 C4-C14알킬 아크릴레이트, 아릴 아크릴레이트, C6-C16알킬 메타크릴레이트, 아크릴아미드, C4-C12알킬 스티렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나이상의 실질적으로 수불용성인 일작용성 단량체 약 45 내지 약 70중량%;
    (ii) 스티렌에 의해 제공되는 인성과 거의 동일한 인성을 부여할 수 있는 스티렌, 에틸 스티렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 하나이상의 실질적으로 수불용성인 일작용성 공단량체 약 10 내지 약 40중량%;
    (iii) 디비닐벤젠, 트리비닐벤젠, 디비닐톨루엔, 디비닐크실렌, 디비닐나프탈렌, 디비닐알킬벤젠, 디비닐페난트렌, 디비닐비페닐, 디비닐디페닐메탄, 디비닐벤질, 디비닐페닐에테르, 디비닐디페닐설파이드, 디비닐푸란, 디비닐설파이드, 디비닐설폰 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 실질적으로 수불용성인 제 1 다작용성 가교결합제 약 5 내지 약 25중량%; 및
    (iv) 다작용성 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 실질적으로 수불용성인 제 2 다작용성 가교결합제 0 내지 약 15중량%
    를 포함하는, 약 50℃ 이하의 Tg를 갖는 공중합체를 형성할 수 있는 단량체 성분 약 85 내지 약 98중량%, 및
    (b) (i) 선형 불포화 C16-C22지방산의 디글리세롤 모노에스테르, 분지된 C16-C24지방산의 디글리세롤 모노에스테르, 분지된 C16-C24알콜의 디글리세롤 일지방족 에테르, 선형 불포화 C16-C22알콜의 디글리세롤 일지방족 에테르, 선형 포화 C12-C14알콜의 디글리세롤 일지방족 에테르, 선형 불포화 C16-C22지방산의 소르비탄 모노에스테르, 분지된 C16-C24지방산의 소르비탄 모노에스테르, 선형 불포화 C10-C14지방산의 소르비탄 모노에스테르 및 이들의 혼합물로부터 선택된 유화 성분을 약 40중량% 이상 포함하는 주 유화제; 또는
    (ii) 장쇄 C12-C22이지방족 및 단쇄 C1-C4이지방족 4급 암모늄 염, 장쇄 C12-C22디알코일(알케노일)-2-하이드록시에틸 및 단쇄 C1-C4이지방족 4급 암모늄 염, 장쇄 C12-C22이지방족 이미다졸리늄 4급 암모늄 염, 단쇄 C1-C4이지방족 및 장쇄 C12-C22일지방족 벤질 4급 암모늄 염 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 보조 유화제 및 상기 유화 성분 약 20 중량%이상을 갖는 주 유화제를, 주 유화제 대 보조 유화제의 중량비가 약 50:1 내지 약 1:4가 되도록 포함하는 혼합물
    을 포함하는, 유상에 가용성이고 안정한 유중수적형 유화액을 제조하는데 적합한 유화제 성분 약 2 내지 약 15중량%를 포함하는 유상;
    (2) 약 0.2 내지 약 20중량%의 수용성 전해질을 함유하는 수용액을 포함하는 수상
    을 수상 대 유상의 부피 대 중량비가 약 20:1 내지 약 125:1이 되게 포함하는 유중수적형 유화액을 제조하는 단계;
    (B) 유중수적형 유화액중 유상의 단량체 성분을 중합시켜 혈액류 유체를 포획 및 분배할 수 있는 중합체성 포움 물질을 제조하는 단계;
    (C) 중합체성 포움 물질을 세척하여 잔여 전해질 수준을 약 2% 미만으로 감소시키는 단계;
    (D) 세척된 포움을 효과량의 친수성화 계면활성제로 처리하는 단계; 및
    (E) 세척된 포움을 수분 함량이 약 40% 이하가 되게 탈수시키는 단계
    를 포함하는, 혈액 및 혈액류 유체를 흡수할 수 있는 흡수성 중합체성 포움 물질을 제조하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    단계(C) 이전에 단계(B)의 중합체성 포움을 얇게 베어 시이트를 만드는 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    단계(E)에서 중합체성 포움 물질을 약 5 내지 약 15%의 수분 함량을 갖도록 탈수시키는 방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    수상 대 유상의 부피 대 중량비가 약 40:1 내지 약 70:1인 방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    (1) 유상이 (a)(i) C4-C14알킬 아크릴레이트, 아릴 아크릴레이트, C6-C16알킬 메타크릴레이트, 아크릴아미드 C4-C12알킬 스티렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 단량체 약 50 내지 약 65중량%; (ii) 스티렌, 에틸 스티렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 공단량체 약 15 내지 약 40중량%; 및 (iii) 디비닐 벤젠 약 12 내지 약 18중량%를 포함하는, 약 15 내지 약 30℃의 Tg를 갖는 공중합체를 형성할 수 있는 단량체 성분 약 90 내지 약 97중량%; 및 (b) 상기 유화제 성분 약 3 내지 약 10중량%를 포함하고;
    (2) 수상이 약 1 내지 약 10%의 염화칼슘을 포함하는 방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    단량체(i)가 부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 노닐 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 테트라데실 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 노닐페닐 아크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 노닐 메타크릴레이트, 데실 메타크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, 도데실 메타크릴레이트, 테트라데실 메타크릴레이트, N-옥타데실 아크릴아미드, p-n-옥틸스티렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    유화제 성분이 디글리세롤 모노올레에이트, 소르비탄 모노올레에이트, 디글리세롤 모노이소스테아레이트, 소르비탄 팔미테이트, 소르비탄 미리스테이트, 소르비탄 라우레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유화 성분 약 70 중량% 이상을 갖는 주 유화제를 포함하는 방법.
  28. 제 21 항에 있어서,
    친수성화 계면활성제가 C11-C15알콜의 에톡실레이트; C11-C15지방산의 에톡실레이트; 약 2000 이상의 분자량을 갖는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드의 축합 생성물 및 이들의 혼합물; 프로필렌 옥사이드와 프로필렌 글리콜의 축합 생성물; 황화 알콜 에톡실레이트; 알킬 에테르 설페이트; 분지된 및 선형 알킬 아릴 에톡실레이트; 실리콘-글리콜 공중합체; 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    단계(D) 이후에 약 0.05 내지 약 5%의 친수성화 계면활성제가 포움 물질내에 남아있는 방법.
  30. (I) 유체 투과성 상면시이트;
    (II) 배면시이트;
    (III) 상기 배면시이트에 인접하게 위치된 충진 물질; 및
    (IV) (A) 약 60분내에 5㎝의 높이로 AMF를 수직 흡상시키는 능력;
    (B) 약 0.0080 내지 약 0.040㎡/cc의 모세관 비표면적;
    (C) 31℃에서 0.74psi의 한계 압력하에서 15분후에 측정된, 약 5 내지 약 95%의 압축 변형 저항;
    (D) 약 20 내지 약 125g/g의 자유 흡수 용량; 및
    (E) 약 2% 미만의 수화가능한 잔여염;
    을 갖는 상호연결된 연속-기포형의 친수성 가요성 비이온성의 중합체성 포움 구조물을 포함하고, 혈액 및 혈액류 유체를 흡수할 수 있는 중합체성 포움 물질을 포함하는, 상기 상면시이트와 상기 충진 물질 사이에 위치된 흡수코어를 포함하는,
    생리 유체를 흡수하기에 특히 적합한 월경 패드.
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