KR100259729B1 - 2가지 유형 이상의 하이드로겔-형성 입자들의 건조 혼합물을 포함하는 흡수성 겔화 물질 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

상이한 압력 대비 흡수값을 갖는 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 입자를 혼합함으로써, 혼합물의 AAP 값이 상기 혼합물 성분들의 중량 분획을 기준으로 예상되는 값보다 큰 상승효과를 기대할 수 있다. 상이한 티백 원심분리 용량값 및 동일한 AAP 값을 갖는 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 입자를 혼합함으로써, 혼합물의 AAP값이 뜻밖에 증가된다. 본 발명에 따른 흡수성 겔화 물질의 제조 방법은 제 1 유형의 하이드로겔-형성 물질과 제 2 유형의 하이드로겔-형성 물질을 제공하는 단계; 상기 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 물질을 혼합 수단에 도입시키는 단계; 및 상기 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 물질을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계를 포함한다. 상기 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 물질은 분리된 중합 공정을 별도의 배치로 수행한 다음, 상기 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 입자들을 혼합함으로써 제조할 수 있다. 한편으로, 단일 유형의 하이드로겔-형성 물질의 중량 분획을 벌크 물질로부터 분리시키고, 후속적으로 처리하여 그의 AAP 값을 증가시키고, 다시 벌크 물질내로 재혼합시킬 수도 있다.

Description

2가지 유형 이상의 하이드로겔-형성 입자들의 건조 혼합물을 포함하는 흡수성 겔화 물질 및 그의 제조 방법{ABSORBENT GELLING MATERIAL COMPRISING A DRY MIXTURE OF AT LEAST TWO TYPES OF HYDROGEL-FORMING PARTICLES AND METHOD FOR MAKING THE SAME}
상기와 같은 흡수성 겔화 물질들은 다수의 종래 기술 참고문헌에 개시되어 있다.
EP-A-0 407 838에는 수중의 덩어리가 없는 용액을 위한 가교결합된 중합체 및 비-가교결합된 중합체의 혼합물을 포함하는, 식품에 사용하기 위한 겔-형성 물질이 개시되어 있다.
EP-A-0 278 601에는 예를들어 수용성의 에틸렌형으로 불포화된 단량체 또는 그의 가교결합된 생성물, 예를들어 주성분으로서 아크릴산 또는 아크릴산의 염과, 알루미나와 같은 무기 물질, 또는 실리카를 포함하는 물질로부터 형성된 흡수성 겔화 중합체의 혼합물이 개시되어 있다. 상기 혼합물중의 중합체는 2 개 이상의 화학적으로 상이한 유형의 중합체들의 임의의 혼합물을 포함할 수 있다. 개시된 흡수성 혼합물은 저-점성 및 고-점성 액체 모두를 흡수하는데 적합하다.
WO 91/12029에는 응집된 흡수성 겔화 물질 입자 및 제올라이트 물질을 포함하는 냄새 억제 조성물이 개시되어 있다. 상기 흡수성 겔화 물질은 가수분해된 아크릴로니트릴 그래프트된 전분, 아크릴산 그래프트된 전분, 폴리아크릴레이트, 말리스 무수물-기제 공중합체 및 이들의 혼합물로부터 제조된다.
미국 특허 제 4,333,464 호에는 전분, β-하이드록시에틸아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 아크릴산 및 아크릴아미드, 카복시메틸셀룰로즈, 아크릴레이트의 친수성 공중합체, 비닐 에스테르와 에틸렌형 불포화 카복실산의 공중합체, 및 이들의 비누화 생성물, 폴리비닐 알콜 및 그의 유도체로 이루어진 그룹중에서 선택된 2 가지 유형의 흡수성 겔화 물질의 혼합물을 포함하는 수 흡수성 중합체를 갖는 생리대가 개시되어 있다.
미국 특허 제 4,902,544 호에는 가교결합된 하이드로콜로이드 및 천연 셀룰로즈, 예를들어 톱밥, 분쇄된 옥수수 속대, 조면, 목재 펄프 등, 이온-교환 수지 또는 점토 광물을 포함한 가요성 관상 케이싱이 개시되어 있다.
GB-B-1 544 022에는 흡수되는 액체중의 전해질의 존재와 관계없이 양호한 흡수성을 갖는 흡수성 물질을 제공하는 아크릴산 중합체의 염 및 구아검, 알기네이트 또는 크산탄 검의 혼합물이 개시되어 있다. 다가 이온들을 상기 흡수성 복합물에 결합시킬 수도 있다.
미국 특허 제 4,411,660 호에는 흡수 제품으로 상부층이 제 1 층보다 느리게 겔화되는 상이한 유형의 2 층의 흡수성 물질들이 개시되어 있다.
유럽 특허 명세서 EP-B-0 401 189에는 2 개의 흡수성 겔화 물질의 혼합물을 단일층으로 사용하기 보다는 2 가지 상이한 유형의 흡수성 겔화 물질을 분리된 층으로 사용함으로써 유리한 성질의 흡수 제품을 얻을 수 있음이 개시되어 있다.
흡수성 겔화 물질은 그의 높은 액체 흡수 용량(전형적으로 15 내지 약 50 g/g)으로 인해 흡수성 위생 제품, 예를들어 기저귀 또는 생리대에 광범위하게 사용된다. 겔화 물질은 가장 흔히 입자 크기 20 내지 2000 ㎛ 범위의 미립자 형태로 적용된다. 흡수성 위생 제품에 사용되는 입자들을 친수성 섬유와 혼합하거나, 또는 하이드로겔-형성 입자로만 이루어진 층에 사용할 수 있다.
사용 조건하에서, 즉 아기 기저귀 또는 생리대와 같은 흡수 제품에 적용시 액체를 흡수하는 흡수성 겔화 물질의 능력을 기술하는 중요 변수는 물질의 압력 대비 흡수값(또한 AAP-값이라 칭함)이다. 흡수 제품에 가장 유용한 흡수성 겔화 물질은 49.2 g/cm2(0.7 psi)의 한정 압력에서 15 g/g 이상의 AAP-값을 갖는다. 비교적 높은 AAP 값을 갖는 흡수성 겔화 물질은 비교적 적은 겔 차단성을 나타내며, 액체가 흡수성 물질내로 들어갈 수 있는 개방 구조를 유지하는 경향이 있다. 비교적 고농도의 하이드로겔-형성 물질을 함유하는 흡수 구조물의 포획성, 및 체액을 신속히 흡수하는 그의 능력은 주로 AAP 값에 의해 측정된다.
흡수성 겔화 물질의 성질을 기술하는 또다른 중요 변수는 티백 원심분리 용량-값(TCC-값이라 칭함)이다. TCC-값은 액체가 흡수성 겔화 물질에 의해 흡수되었을 때 얼마나 많이 상기 물질중에 보유되는 가에 대한 척도이다. 상면시이트에 흡수성 겔화 물질이 혼입된 흡수 제품의 코어로부터 역 이동하는 액체의 양(소위 재습윤)이 주로 TCC 값에 의해 결정된다. 일반적으로, 높은 AAP-값을 갖는 흡수성 겔화 물질은 단지 제한된 양의 액체를 보유할 수 있을 뿐이다. 기존의 흡수성 물질에서는 충분히 높은 AAP 값 및 바람직하게 높은 TCC-값을 겸비하는 것이 불가능하였다.
비교적 낮은 AAP-값을 갖는 하이드로겔-형성 입자의 벌크 괴를 유폐압하에서 적시는 경우, 팽윤된 입자들은 변형되어 입자들간의 간격이 실질적으로 감소 또는 제거되는 경향이 있다. 이러한 경우, 액체가 하이드로겔-형성 입자에 의해 흡수될 수 있는 속도는 실질적으로 감소된다. 이러한 현상을 종종 겔 차단이라 칭한다. 이러한 상황은 전형적으로 평균 칫수 150 ㎛ 미만(소위 "미세한")의 상당량의 하이드로겔-형성 입자가 존재하는 경우 악화된다. 이러한 미세함은 보다 큰 입자들간의 간극내로 이동하여 액체 흡수율을 더욱 감소시키는 경향이 있다. 이러한 미세함의 불리한 작용을 피하기 위해서, 흡수성 겔화 물질의 벌크중에 존재하는 미세한 부분을 예를들어 체질에 의해 종종 감소시킨다. 이는 예를들어 EP-A-0 304 319(Goldman)에 개시되어 있는데, 여기에는 약 400 μ 이상의 질량 평균 입자 크기를 갖게하고, 약 200 μ 미만의 크기를 갖는 입자의 양을 최소화시킴으로써 하이드로겔-형성 입자를 함유하는 흡수 구조물의 개선된 액체 취급 특성이 얻어짐이 개시되어 있다.
본 발명은 적어도 제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자의 건조 혼합물을 포함하는 흡수성 겔화 물질에 관한 것이다.
도 1은 편평화된 상태의 본 발명에 따른 흡수 제품의 평면도이고,
도 2 내지 7은 상이한 중량%의 하이드로겔-형성 물질의 혼합물에 대한 AAP 및 TCC 값을 도시하고,
도 8은 실질적으로 유사한 AAP-값을 갖는 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 입자 혼합물의 AAP 값을 도시하고,
도 9는 상기 AAP-값의 압력 의존성을 도식적으로 도시하고,
도 10 및 11은 본 발명에 따른 흡수성 겔화 물질의 제조 방법을 도식적으로 도시한다.
상기 내용에 비추어, 본 발명의 목적은 비교적 높은 티백 원심분리 용량값 및 비교적 높은 압력 대비 흡수값을 갖는 흡수성 겔화 물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 2 가지 유형 이상의 하이드로겔-형성 입자를 포함하는 흡수성 겔화 물질(이때 배합된 하이드로겔-형성 물질의 AAP-값은 개선된다)을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 비교적 제조가 용이하고 비용면에서 효과적인 흡수성 겔화 물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 더욱 추가의 목적은 비교적 높은 AAP-값을 갖고 비교적 미세도가 큰 흡수성 겔화 물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 더욱 또다른 목적은 2 가지 유형 이상의 하이드로겔-형성 입자를 포함하여, 상기 하이드로겔-형성 물질의 성질을 비교적 용이하게 개질시킬 수 있는 흡수성 겔화 물질의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 흡수성 겔화 물질은 제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자가 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자의 압력 대비 흡수값 보다 큰 압력 대비 흡수값을 가짐을 특징으로하며, 이때 상기 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자의 중량은 제 1 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자를 합한 중량의 10% 이상이다.
2 가지 유형의 하이드로겔-형성 물질을 바람직하게 건조한 상태로 혼합하는 경우, 놀랍게도 상기 혼합물의 AAP-값에 대해, 보다 큰 AAP-값을 갖는 유형의 하이드로겔-형성 입자의 영향력이 비교적 큰 것으로 밝혀졌다. 상이한 AAP-값을 갖는 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 입자의 혼합물이 상기 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 입자 혼합물중의 중량 분률을 기준으로 예상할 수 있는 것보다 큰 AAP-값을 갖는 것으로 밝혀졌다. 한편으로, "비-선형 혼합 효과"가 관찰된다고 할 수 있다. 하이드로겔-형성 입자들의 특정 혼합물 또는 배합물에 대해, 또한 놀랍게도 상기 혼합물중의 배합된 입자들의 AAP-값이 상기 혼합물의 임의의 개별 성분들의 AAP-값보다 큰 것으로 밝혀졌다. 이를 "상승 효과"라 칭할 것이다.
보다 낮은 AAP-값 및 보다 높은 TCC-값을 갖는 하이드로겔-형성 물질에 높은 AAP-값의 하이드로겔-형성 입자를 비교적 소량으로 가함으로써 상기 혼합물의 AAP-값을, 티백 원심분리 용량값을 바람직하지 못하게 낮은 수준으로 감소시키지 않으면서 증가시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다.
보다 높은 AAP-값 및 보다 작은 질량 중간 입자 크기를 갖는 상이한 유형의 하이드로겔-형성 입자 분획을 가함으로써 예정된 유형의 하이드로겔-형성 물질의 AAP-값을 개선시키는 것이 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 보다 높은 AAP-값을 갖는 입자들이 보다 낮은 AAP-값을 갖는 "보다 유연한" 입자에 비해 액체 흡수시 변형에 대한 저항성이 큰 것으로 여겨진다. 혼합물에서, 보다 작은 "보다 경질"의 입자들은 팽윤시 개방 구조를 형성하며 "보다 유연한" 보다 큰 입자들이 불투과성 장벽을 형성하는 것을 방지한다. 이러한 방식으로, 상기 혼합물의 AAP-값에 대한 상승 효과를 설명할 수 있을 것이다.
혼합물의 AAP 값이 특정 분획의 보다 높은 AAP-값을 갖는 입자의 첨가시 비선형 방식으로 증가하는 반면, 이러한 첨가에 의해 야기된 혼합물의 TCC-값의 감소는 선형이다. 상기 혼합물은 상기 혼합물중의 보다 높은 AAP-값을 갖는 하이드로겔-형성 입자의 중량 분획을 기준으로 예상되는 것보다 큰 AAP-값을 가질 것이며, 보다 높은 AAP-값을 갖는 하이드로겔-형성 입자의 중량 분획에 비례하는 TCC-값을 가질 것이다. 혼합물의 AAP-값을 증가시키기 위해서는 상기 혼합물에 높은 AAP-값을 갖는 비교적 적은 하이드로겔-형성 입자를 가할 것이 요구되기 때문에, 상기 혼합물의 상응하는 TCC-값의 감소가 최소화된다.
하이드로겔-형성 입자의 "유형"이란 소정의 AAP-값을 갖는 하이드로겔-형성 입자의 그룹을 의미한다. 하나의 유형안에서, 입자들은 동일하거나 상이한 크기를 가질 수도 있다. 예를들어 본 발명에 따른 하나의 혼합물에서 제 1 및 제 2 유형의 입자들의 크기는 각각 예정된 입자 크기 분포를 가질 수 있다.
제 1 및 제 2 유형의 물질에 대한 입자 크기 분포의 형상 및 질량 중간 입자 크기는 유사할 수도 있다. 이러한 경우, 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 입자간의 AAP 및/또는 TCC 값의 차이는 예를들어 화학적 조성 또는 표면 가교결합도의 차이로부터 기인할 수 있다. 상기 혼합물은 그의 각 성분들에 따라 동일한 입자 크기 분포를 갖는다. 한편으로, 상기 혼합물의 각 성분들의 입자 크기 분포는 상이할 수 있으며, 따라서 상기 혼합물은 이중 모드(또는 보다 많은 성분이 상기 혼합물중에 포함되는 경우 보다 다양한 모드)의 입자 크기 분포를 갖게된다.
한편, 상기 혼합물은 예를들어 표면 가교결합에 의해, 혼합전에 화학적으로 개질된 분획을 포함하는 단일의 벌크 물질을 포함할 수도 있다.
상기 혼합물중에 각각의 유형으로 포함되는 입자들의 형상은 상기 두 유형 모두 유사하거나, 또는 각각의 유형에 대해 상이할 수도 있으며, 구, 섬유, 박편, 봉, 불규칙 형상의 입자, 응집체 및 다른 입자 형상이 있을 수도 있다.
상이한 유형의 하이드로겔-형성 입자들은 상이한 AAP-값을 갖는다. 본 발명에 따른 흡수성 겔화 물질의 실시태양으로, 제 1 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자들의 AAP-값간의 차이는 2 g/g 이상이다.
"건조 혼합물"이란 용어는 2 개 이상의 개별적인 양의 하이드로겔-형성 입자들의 배합물을 의미하는 것으로, 상기 양은 서로 상이한 AAP- 또는 TTC-값들을 가지며, 상기 입자들은 그들의 물리적 특징을 유지한다. 동일한 화학적 조성 및 동일한 표면 가교결합도를 갖는 입자들만을 포함하는 균질한 벌크 물질은 본 발명에 따른 흡수성 물질의 의미의 혼합물을 형성하는 것으로 간주되지 않는다.
상기 혼합물에서, 제 1 유형 물질의 입자들은 제 2 유형 물질의 입자들과 응집하거나, 또는 달리 서로 연결될 수도 있다. 상기 혼합물은 자유-흐름 분말의 형태이거나, 또는 서로 연결되어 거대구조물을 형성하는 입자들을 포함할 수도 있다. 이러한 응집된 거대 구조물이 미국 특허 제 5,102,597 호(Roe) 및 제 5,124,188 호(Roe)에 개시되어 있다. "건조"란 용어는 상기 혼합물에 물이 전혀 없음을 의미하고자 하는 것이 아니다. 하이드로겔-형성 입자는 생산 및 보관중에 주변으로부터 수분을 흡수할 것이다. "건조"란 상기 혼합물이 미립자 특성을 유지하며 실질적으로 겔화되지 않음을 의미한다. 본 발명에 따른 흡수성 물질에는 약 20% 미만, 바람직하게 약 5% 미만의 수분을 포함시키고자 한다.
본 발명에 따른 흡수성 겔화 물질의 하나의 실시태양으로, 보다 낮은 AAP-값을 갖는 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자는 실질적으로 보다 높은 AAP-값을 갖는 제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자의 질량 중간 입자 크기 이상의 질량 평균 입자 크기를 갖는다.
상술한 상승 효과는 혼합물중에 보다 작은 입자가 보다 낮은 AAP-값을 갖는 경우 감소되는 것으로 밝혀졌다. 이에 대해 가능한 설명은, 보다 작은 입자가 보다 큰 입자의 AAP 값보다 낮은 AAP-값을 갖는 경우, 상기 보다 작은 입자는 상기 입자의 팽윤시 보다 큰 입자옆에서 압착되고 상기 보다 큰 입자의 액체-투과성 구조를 유지하는 능력이 감소된다는 것일 수 있다. 또한, 보다 낮은 AAP 값을 갖는 보다 작은 입자들은 보다 쉽게 변형되는 경향이 있어, 상기 보다 큰 입자들의 간극내로 흘러(또한 상기 간극사이에서 변형됨), 겔 차단을 증가시킨다.
본 발명에 따른 흡수성 물질의 또다른 실시태양은 제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자가 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자보다 큰 TCC-값을 가짐을 특징으로 하며, 이때 상기 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자의 양은 제 1 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 물질을 합한 중량의 10% 이상을 형성하며, 상기 혼합물의 압력 대비 흡수값은 제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자 및 제 2 유형의 하이드로겔 형성 입자들중 어느 한 입자의 압력 대비 흡수값보다 크며, 이때 상기 압력 대비 흡수성은 21.1 내지 70.3 g/cm2(0.3 내지 1 psi), 바람직하게 35.2 내지 56.2 g/cm2(0.5 내지 0.8 psi)의 압력에서 측정된다.
본 발명에 따른 흡수성 겔화 물질의 제조 방법은 상이한 AAP 및/또는 TCC-값을 갖는 2 개의 하이드로겔-형성 물질 입자들을 혼합함을 포함한다.
본 발명에 따른 흡수성 겔화 물질의 바람직한 제조 방법은 균질한 벌크 물질로부터 하이드로겔-형성 입자의 중량 분획을 분리시키는 단계, 상기 분리된 분획을 물리적 또는 화학적으로 처리하는 단계, 및 상기 처리된 분획을 주 분획내로 다시 혼합시켜 본 발명에 따른 혼합물을 제조하는 단계를 포함한다. 상기 균질한 벌크 물질은 임의의 공지된 방법에 의해 제조되며, 표면-가교결합시키거나 또는 균질하게 가교결합시킬 수도 있다.
상기 분리된 분획은 예를들어 비교적 작은 입자 크기의 입자들을 포함하는 입자 크기 분포의 말미를 포함할 수 있으며, 표면 가교결합 단계를 거쳐 상기 분획의 AAP-값을 증가시킬 수 있다. 균질한 혼합물 분획을 선택적으로 처리함으로써, 상기 분리된 분획의 AAP-값을 개선시킬 수 있다. 배합된 입자 혼합물의 AAP-값에 대한 상기 분획의 AAP-값의 개선 효과는 크다. 상기 벌크 물질 모두를 처리하기 보다는 상기 벌크 물질의 특정한 분획만을 처리함으로써, 놀랍게도 티백 원심분리 용량값에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 높은 전체 AAP 값을 성취할 수 있음이밝혀졌다.
표면 가교결합된 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 내부에서보다 표면 근처에서 보다 높은 수준의 가교결합도를 갖는다. 본 발명에 사용된 "표면"이란 용어는 입자, 섬유 등의 외부 대향 경계를 기술한다. 다공성 하이드로겔-형성 흡수성 중합체(예: 다공성 입자 등)에 대해, 노출된 내부 경계가 또한 포함될 수 있다. 표면에서 높은 가교결합 수준이란 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 표면 부근에서의 작용성 가교결합 수준이 일반적으로 중합체 내부에서의 작용성 가교결합 수준보다 높음을 의미한다.
표면에서부터 내부로의 가교결합의 단계적 변화는 깊이 및 프로파일 모두에서 가변적일 수 있다. 따라서, 예를들어 표면 가교결합의 깊이는 보다 얕을 수 있으며, 이때 보다 낮은 가교결합 수준으로의 전환은 비교적 급하다. 한편으로, 예를들어 표면 가교결합의 깊이는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 칫수의 상당한 분획일 수 있으며, 이때 전환범위는 보다 넓다.
크기, 형상, 다공도 및 기능상 고려사항에 따라, 표면 가교결합도 및 그 구배는 주어진 하이드로겔-형성 흡수성 중합체내에서 가변적일 수 있다. 미립자 하이드로겔-형성 흡수성 중합체에 대해서, 표면 가교결합은 입자 크기, 다공도 등에 따라 다양할 수 있다. 하이드로겔-형성 흡수성 중합체내(예를들어 작은 입자와 큰 입자간)의 표면:부피 비의 변화에 따라, 전체 가교결합 수준이 물질내에서 가변적임(예를들어 보다 작은 입자에 대해 보다 큼)은 통상적이다.
표면 가교결합은 일반적으로 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 최종 경계가 본질적으로 설정된 후(예를들어 분쇄, 압출, 발포 등에 의해) 완수된다. 그러나, 최종 경계의 생성과 동시에 표면 가교결합이 수행될 수도 있다. 더욱또한, 표면 가교결합이 도입된 후에도 약간의 추가적인 경계 변화가 일어날 수 있다.
표면 가교결합을 도입시키는 다수의 방법이 당해분야에 개시되어 있다. 여기에는 하기의 방법들이 포함된다: (i) 하이드로겔-형성 흡수성 중합체내에 존재하는 작용기들과 반응할 수 있는 이- 또는 다작용성 시약(들)(예: 글리세롤, 1,3-디옥솔란-2-온, 다가 금속 이온, 폴리 4급 아민)을 상기 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 표면에 적용시킴; (ii) 다른 첨가된 시약들 및 하이드로겔-형성 흡수성 중합체내에 존재할 수도 있는 작용기와 반응하여 표면에서의 가교결합 수준을 증가시킬 수 있는 이- 또는 다-작용성 시약을 표면에 적용시킴(예를들어, 단량체와 가교결합제를 첨가하고 2차 중합 반응을 개시시킴); (iii) 추가적인 다작용성 시약들을 가하지 않고, 1 차 중합 반응 도중 또는 그 후에 하이드로겔-형성 흡수성 중합체내에 존재하는 성분들사이에 추가적인 반응(들)을 유발시켜 표면 또는 그 부근의 가교결합 수준을 증가시킴(예를들어, 가열에 의해, 존재하는 중합체 카복실산 및/또는 하이드록실 그룹간에 무수물을 형성시키고/시키거나 에스테르 가교결합을 유발시킴, 및 가교결합제를 표면부근에서 보다 높은 수준으로 존재하게하는 현탁 중합 공정에 의해); 및 (iv) 다른 물질들을 표면에 가하여 가교결합 수준을 증가시키거나 또는 달리 생성된 하이드로겔의 표면 변형성을 감소시킴. 이러한 표면 가교결합 공정들의 조합을 동시에 또는 차례로 수행할 수도 있다. 가교결합 시약이외에, 다른 성분들을 표면에 가하여 가교결합 분포를 보조/조절할 수 있다(예를들어 표면 가교결합 시약의 분산 및 침투에 의해).
본 발명에 따른 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 표면 가교결합을 수행하는 적합한 일반적인 방법은 1985년 9월 17일자로 허여된 미국 특허 제 4,541,871 호(Obayashi); 1992년 10월 1일자로 공개된 PCT 출원 제 WO92/16565 호(Stanley); 1990년 8월 9일자로 공개된 PCT 출원 제 WO90/08789 호(Tai); 1993년 3월 18일자로 공개된 PCT 출원 제 WO93/05080 호(Stanley); 1989년 4월 25일자로 허여된 미국 특허 제 4,824,901 호(Alexander); 1989년 1월 17일자로 허여된 미국 특허 제 4,789,861 호(Johnson); 1986년 5월 6일자로 허여된 미국 특허 제 4,587,308 호(Makita); 1988년 3월 29일자로 허여된 미국 특허 제 4,734,478 호(Tsubakimoto); 1992년 11월 17일자로 허여된 미국 특허 제 5,164,459 호(Kimura et al.); 1991년 8월 29일자로 공개된 독일 특허 출원 제 4,020,780 호(Dahmen); 및 1992년 10월 21일자로 공개된 유럽 특허 출원 제 509,708 호(Gartner)(이들은 모두 본 발명에 참고로 인용되어 있다)에 개시되어 있다.
한편으로, 본 발명에 따른 방법은
-제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자를 형성하는 제 1 단량체를 중합시키는 단계,
-제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자를 형성하는 제 2 단량체를 중합시키는 단계, 및
-상기 제 1 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자들을 혼합하는 단계를 포함한다.
본 방법의 잇점은 기존의 제조 장치를 사용하여 쉽게 수행할 수 있다는 것이다. 공지된 단일 유형의 하이드로겔-형성 입자의 제조 공정에서, 전구체 물질을 반응 혼합물의 균질화 및 조절을 이유로 종종 다수개의 분리된 반응 용기에서 반응시킨다. 상기 전구체 물질로부터 흡수성 중합체 물질을 제조한 후에, 각 반응 용기로부터의 중합체 물질을 건조시키고 목적하는 입자 크기로 분쇄한다. 이어서, 상이한 용기중에 형성된 입자들을 혼합하고, 예를들어 표면 가교결합에 의해 추가로 처리하여 벌크 물질을 수득한다. 기술된 공정에서 상이한 전구체 물질들을 각각의 반응 용기에서 사용하는 경우, 본 발명에 따른 흡수성 물질을 쉽게 수득할 수 있다.
하이드로겔 형성 흡수성 중합체
본 발명에 유용한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체에는 다량의 액체를 흡수할 수 있는, 실질적으로는 수 불용성이나 수 팽윤성인 다양한 중합체들이 포함된다. 이러한 중합체 물질을 또한 흔히 "하이드로콜로이드" 또는 "초흡수성" 물질이라 칭한다. 이들 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 바람직하게 다수의 음이온성 작용기, 예를들어 설폰산, 보다 전형적으로 카복시 그룹을 갖는다. 본 발명에 사용하기에 적합한 중합체의 예로는 중합성의 불포화된 산-함유 단량체들로부터 제조된 것들이 있다. 따라서, 이러한 단량체들에는 하나이상의 탄소-탄소 올레핀 이중 결합을 함유하는 올레핀형으로 불포화된 산 및 무수물이 포함된다. 보다 구체적으로, 이들 단량체를 올레핀형 불포화 카복실산 및 산 무수물, 올레핀형 불포화 설폰산 및 이들의 혼합물중에서 선택할 수 있다.
일부 비-산 단량체가 또한 본 발명의 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 제조에 대개 소량으로 포함될 수 있다. 이러한 비-산 단량체의 예로는 카복실산 또는 설폰산 그룹을 전혀 함유하지 않는 단량체 뿐아니라 산-함유 단량체의 수용성 또는 수분산성 에스테르가 있을 수 있다. 따라서 임의의 비-산 단량체에는 하기 유형의 작용기를 함유하는 단량체가 포함될 수 있다: 카복실산 또는 설폰산 에스테르, 하이드록실 그룹, 아미드 그룹, 아미노 그룹, 니트릴 그룹 및 4급 암모늄 염 그룹. 이들 비-산 단량체들은 잘 공지된 물질이며, 예를들어 1978년 2월 28일자로 허여된 미국 특허 제 4,076,663 호(Masuda et al) 및 1977년 12월 13일자로 허여된 미국 특허 제 4,062,817 호(Westerman)(이들 두 특허는 본 발명에 참고로 인용되어 있다)에 보다 상세히 개시되어 있다.
올레핀형 불포화 카복실산 및 카복실산 무수물 단량체로는 아크릴산 자체로 유형화된 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, 클로로아크릴산, 시아노아크릴산, 메틸아크릴산(크로톤산), 페닐아크릴산, 아크릴옥시프로피온산, 소르브산, 클로로소르브산, 안젤산, 신남산, p-클로로신남산, 스테릴아크릴산, 이타콘산, 시트로콘산, 메사콘산, 글루타콘산, 아코니트산, 말레산, 푸마르산, 트리카복시에틸렌 및 말레산 무수물이 있다.
올레핀형 불포화 설폰산 단량체로는 지방족 또는 방향족 비닐 설폰산, 예를들어 비닐설폰산, 알릴 설폰산, 비닐 톨루엔 설폰산 및 스티렌 설폰산; 아크릴 및 메타크릴 설폰산, 예를들어 설포에틸 아크릴레이트, 설포에틸 메타크릴레이트, 설포프로필 아크릴레이트, 설포프로필 메타크릴레이트, 2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필 설폰산 및 2-아크릴아미드-2-메틸프로판 설폰산이 있다.
본 발명에 사용하기에 바람직한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 카복시 그룹을 함유한다. 이들 중합체에는 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체, 부분 중화된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체, 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 부분 중화된 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 비누화된 비닐 아세테이트-아크릴 에스테르 공중합체, 가수분해된 아크릴로니트릴 또는 아크릴아미드 공중합체, 임의의 상기 공중합체들의 약간 망상형으로 가교결합된 중합체, 부분 중화된 폴리아크릴산, 및 상기 부분 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상형으로 가교결합된 중합체가 있다. 이들 중합체들을 단독적으로 또는 2 개 이상의 상이한 중합체들의 혼합물 형태로 사용할 수 있다. 이들 중합체 물질의 예가 미국 특허 제 3,661,875, 4,076,663, 4,093,776, 4,666,983 및 4,734,478 호에 개시되어 있다.
하이드로겔-형성 입자의 제조에 사용하기 위해 가장 바람직한 중합체 물질은 부분 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상형으로 가교결합된 중합체 및 그의 전분 유도체이다. 가장 바람직하게, 하이드로겔-형성 입자는 약 50 내지 약 95%, 바람직하게 약 75%의 중화되고 약간 망상형으로 가교결합된 폴리아크릴산(즉, 폴리(나트륨 아크릴레이트/아크릴산))을 포함한다.
상술한 바와 같이, 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 바람직하게 약간 망상형으로 가교결합된다. 망상 가교결합은 중합체를 실질적으로 수 불용성으로 만들며, 부분적으로 전구체 입자 및 생성된 거대 구조물의 흡수 용량 및 추출가능한 중합체 함량 특성을 결정한다. 중합체의 망상 가교결합 방법 및 전형적인 망상 가교결합제가 미국 특허 제 4,076,663 호 및 DE-A-4020780(Dahmen)에 보다 상세히 개시되어 있다.
하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 넓은 범위에 걸쳐 변하는 크기를 가질 수 있지만, 특정한 입자 크기 분포 및 크기가 바람직하다. 본 발명의 목적을 위해서, 하이드로겔-형성 흡수성 중합체에 대해 체 크기 분석에 의해 측정되는 전구체 입자 칫수로서 섬유(예: 과립, 박편 또는 분말)와 같이 큰 최대 칫수/최소 칫수 피를 갖지 않는 입자 크기로 정한다. 따라서, 예를들어 600 μ의 개구를 갖는 표준 #30 체상에서 유지되는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자를 600 μ 이상의 입자 크기를 갖는 것으로 간주하고, 600 μ의 개구를 갖는 표준 #30 체를 통과하고 500 μ의 개구를 갖는 표준 #30 체상에서 유지되는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자를 500 내지 600 μ 사이의 입자 크기를 갖는 것으로 간주하고, 500 μ의 개구를 갖는 표준 #35 체를 통과하는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자를 500 μ 미만의 입자 크기를 갖는 것으로 간주한다. 본 발명에 유용한 바람직한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체에 대해, 상기 입자는 일반적으로 약 1 내지 약 200 μ, 보다 바람직하게 약 20 내지 약 1000 μ 범위의 크기를 갖는다.
또한, 본 발명의 목적을 위해서, 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 질량 중간 평균 입자는 생성된 입자의 특성 및 성질을 결정하는데 중요하다. 주어진 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자 샘플에 대한 질량 중간 입자 크기를 질량 기준으로 샘플을 반으로 나누는 입자 크기로서 정의한다. 질량 중간 입자 크기 대신에, 질량 평균 입자 크기를 입자의 칫수에 대한 척도로서 명시할 수 있는데, 이때 질량 평균 입자 크기는 질량 기준으로 샘플의 평균 입자 크기이다. 샘플의 질량 중간 입자 크기를 측정하는 방법은 이후에 시험 방법편에서 기술한다. 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자의 질량 중간 입자 크기는 일반적으로 약 20 내지 약 1500 μ, 보다 바람직하게 약 50 내지 약 1000 μ이다. 본 발명에 유용한 바람직한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체에 대해서, 입자들은 약 1000 μ 미만, 보다 바람직하게 약 600 μ 미만, 가장 바람직하게 약 500 μ 미만의 질량 중간 입자 크기를 갖는다.
섬유와 같이 큰 최대 칫수/최소 칫수 비를 갖는 물질의 입자 크기를 전형적으로 상기 물질의 최대 칫수로 정한다. 예를들어 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 섬유를 본 발명에서 사용하는 경우, 상기 섬유의 길이(상기 섬유의 데니어 및/또는 직경을 또한 명시할 수 있다)를 "입자 크기"를 정하는데 사용한다. 본 발명에 유용한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 예시적인 실시태양에 대해서, 섬유들은 약 5 mm 이상, 바람직하게 약 10 내지 약 100 mm, 보다 바람직하게 약 10 내지 약 50 mm의 길이를 갖는다.
본 발명의 바람직한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자는 높은 흡수 용량 또는 티백 원심분리 용량값을 나타내는 것들이다. 흡수 용량, 또는 티백 원심분리 용량은 자유 팽윤 조건하에서 접촉하게되는 액체를 흡수하는 주어진 중합체의 용량을 지칭한다. TCC는 흡수되는 액체의 성질 및 액체가 중합체 물질과 접촉하는 방식에 따라 현저하게 다양할 수 있다. 본 발명의 목적을 위해서, 티백 원심분리 용량을 티백 원심분리 용량 시험 공정(이후에 시험 방법편에서 정의함)에서 중합체 물질 g 당 염수 용액 g 항의, 임의의 주어진 중합체에 의해 흡수되는 0.9% 염수 용액량의 항으로 정의한다. 본 발명의 바람직한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자는 중합체 물질 g 당 염수 용액 약 20 g 이상, 보다 바람직하게 약 25 g 이상의 티백 원심분리 용량값을 갖는 것들이다. 전형적으로, 본 발명에 유용한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자들은 중합체 g 당 염수 용액 약 20 내지 약 70 g의 티백 원심분리 용량 값(초기에는 40/50 값으로 불일치되게 사용)을 갖는다. 이러한 비교적 높은 흡수 용량 특성을 갖는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자들의 혼합물은, 이러한 입자들로부터 생성된 흡수성 부재가 정의에 의해 바람직하게 높은 양의 방출된 체 분비물(예: 뇨)을 수용할 수 있기 때문에 본 발명에 특히 유용하다.
혼합물의 성분 입자들을 모두 상이한 압력 대비 흡수성 및/또는 티백 원심분리 용량 특성을 갖는 동일한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체로부터 제조할 수 있지만, 이것이 필요한 것은 아니다. 예를들어, 일부의 입자들은 전분-아크릴산 그래프트 공중합체를 포함할 수 있는 반면, 다른 입자들은 부분 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상형으로 가교결합된 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 입자들은 크기 또는 형상이 다양할 수 있다. 본 발명에 유용한 바람직한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체에 대해서, 입자들은 부분 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상형으로 가교결합된 중합체들로 필수적으로 이루어진다.
흡수 제품
본 발명에 사용된 "흡수 제품"이란 용어는 체 분비물을 흡수하고 수용하는 장치, 보다 특히 착용자의 신체에 대향되거나 또는 근접하게 놓여 상기 신체로부터 배출된 각종 분비물을 흡수하고 수용하는 장치를 지칭한다. 본 발명에 사용된 "일회용"이란 용어는 세척하거나 또는 달리 흡수 제품으로서 복원 또는 재사용하지 않는 (즉, 일회 사용후 폐기되고, 바람직하게는 환경적으로 적합한 방식으로 재순환, 퇴비화 또는 달리 폐기되는) 흡수 제품을 기술하는데 사용된다. "단일" 흡수 제품이란 함께 통합되는 분리된 부품들로 형성되어 분리된 홀더 및 라이너와 같은 별도의 조작 부품들이 필요하지 않도록 통합된 존재를 형성하는 흡수 제품을 지칭한다. 본 발명의 흡수 제품의 바람직한 실시태양은 도 1에 도시된 단일의 일회용 흡수 제품인 기저귀(20)이다. 본 발명에 사용된 "기저귀"란 용어는 일반적으로 유아 및 실금 성인에 의해 착용자의 하부 몸통 둘레에서 착용되는 흡수 제품을 지칭한다. 그러나, 본 발명을 또한 다른 흡수 제품, 예를들어 실금자용 브리프, 실금자용 속옷, 기저귀 홀더 및 라이너, 여성용 위생 가멘트 등에도 적용할 수 있음은 물론이다.
도 1은 수축되지 않은 상태(즉, 탄성 유발된 수축력이 제거된 상태)로 펼쳐놓은 기저귀(20)의 평면도로, 상기 구조물의 부분들이 기저귀(20)의 구조를 보다 명백히 나타내기 위해 절단되어 있으며, 착용자와 대향 또는 접촉하는 기저귀(20) 부분, 즉 내면이 관찰자를 향해 배향되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기저귀(20)는 바람직하게 액체 투과성 상면시이트(24); 상기 상면시이트(24)와 결합된 액체 불투과성 배면시이트(26); 상기 상면시이트(24)와 배면시이트(26)사이의 흡수 코어(28); 및 탄성화된 측면 패널(30)을 포함한다.
도 1은 상면시이트(24) 및 배면시이트(26)가 일반적으로 흡수 코어(28)보다 큰 길이 및 너비 칫수를 갖는 기저귀(20)의 바람직한 실시태양을 도시한다. 상면시이트(24) 및 배면시이트(26)는 흡수 코어(28)의 테두리 이상으로 연장되어 기저귀(20)의 주변부(22)를 형성한다. 상면시이트(24), 배면시이트(26) 및 흡수 코어(28)를 잘 공지된 다양한 형태로 조립할 수도 있지만, 바람직한 기저귀 형태가 1975년 1월 14일자로 케네스 비. 뷰엘(Kenneth B. Buell)에게 허여된 "일회용 기저귀용의 수축성 측면부"란 표제하의 미국 특허 제 3,860,003 호; 및 1991년 6월 13일자로 출원된 케네스 비. 뷰엘의 "미리배치된 탄성 가요성 힌지를 갖는 동력학적 탄성 허리 특징물을 갖는 흡수 제품"이란 표제하의 미국 특허원 제 07/715,152 호에 일반적으로 개시되어 있으며, 이들 문헌은 본 발명에 참고로 인용되어 있다.
흡수 코어(28)는 일반적으로 압축성이고, 순응성이며, 착용자의 피부를 자극하지 않고, 뇨 및 기타의 특정한 체 분비물과 같은 액체를 흡수하고 유지할 수 있는 임의의 흡수 수단일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 흡수 코어(28)는 의복면, 신체면, 측면 테두리 및 허리 테두리를 갖는다. 흡수 코어(28)를 광범위하게 다양한 크기 및 형상(예: 직사각형, 모래시계형, "T"-형, 비대칭형 등)으로, 일회용 기저귀 및 다른 흡수 제품에 흔히 사용되는 광범위하게 다양한 액체 흡수성 물질, 예를들어 분쇄된 목재 펄프(일반적으로 에어펠트라 칭함)로부터 제조할 수 있다. 다른 적합한 흡수성 물질의 예로는 크레이핑된 셀룰로즈 와딩; 코폼을 포함한 용융방사된 중합체; 화학적으로 경직, 개질 또는 가교결합된 셀룰로즈 섬유; 티슈 랩 및 티슈 적층물을 포함한 티슈; 흡수성 포움; 흡수성 스폰지; 초흡수성 중합체; 흡수성 겔화 물질; 또는 임의의 등가의 물질 또는 이들 물질의 조합물이 있다. 흡수성 코어의 형태 및 구조도 또한 다양할 수 있다(예를들어, 흡수성 코어는 가변 캘리퍼 대역, 친수성 구배, 초흡수성 구배, 또는 보다 낮은 평균 밀도 및 보다 낮은 평균 기본 중량 포획 대역을 갖거나; 또는 하나이상의 층 또는 구조물을 포함할 수도 있다). 그러나, 흡수 코어(28)의 총 흡수 용량은 기저귀(20)의 적재 디자인 및 용도에 적합해야 한다. 또한, 흡수 코어(28)의 크기 및 흡수 용량을 변화시켜 유아에서 성인에 이르는 착용자들에게 편의를 도모할 수 있다. 흡수 코어(28)로 사용하기에 전형적인 흡수 구조물이 1986년 9월 9일 와이즈만(Weisman) 등에게 허여된 "고밀도 흡수 구조물"이란 표제하의 미국 특허 제 4,610,678 호; 1987년 6월 16일자로 와이즈만 등에게 허여된 "이층의 코어를 갖는 흡수 제품"이란 표제하의 미국 특허 제 4,673,402 호; 1989년 12월 19일자로 옹스태트(Angstadt)에게 허여된 "분진층을 갖는 흡수 코어"란 표제하의 미국 특허 제 4,888,231 호; 및 1989년 5월 30일자로 알레마니(Alemany) 등에게 허여된 "저밀도 및 저 기본 중량 포획 대역을 갖는 고밀도 흡수 부재"란 표제하의 미국 특허 제 4,834,735 호에 개시되어 있다. 이들 특허들은 각각 본 발명에 참고로 인용되어 있다. 흡수 코어(28)의 바람직한 실시태양은 본 발명에 따른 흡수성 겔화 물질을 포함한다. 4 mm 미만의 비교적 작은 두께 및 30 중량% 이상, 특히 50 내지 100 중량%의 하이드로겔-형성 입자 농도를 갖는 코어에 대해서, 49.2 g/cm2(0.7 psi)에서 측정된 AAP-값이 20 g/g 이상인 것이 바람직하다. 이들 코어는 그들의 두께 방향으로 비교적 적은 공간을 포함하기 때문에, 상면시이트상에 액체가 모아지거나 상면시이트로부터 액체가 새는 것을 방지하기 위해서 이들은 액체를 이용가능한 하이드로겔-형성 물질내로 신속히 흡수할 것이 요구된다.
이러한 코어에 대해서, 본 발명에 따른 흡수성 겔화 물질을 보다 높은 AAP-값을 갖는 하이드로겔-형성 입자의 %가 보다 크도록(50% 이상) 조절할 수 있다.
서로 상이한 AAP-값 또는 상이한 TCC-값을 갖는 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 입자들을 혼합시킴으로써, 흡수성 겔화 물질의 디자인이 매우 자유로울 수 있으며, 흡수성 겔화 물질의 성질을 이들이 혼입되는 흡수 코어 유형의 특별한 요구사항을 만족시키도록 조절할 수 있다. 예를들어, 본 발명에 따른 흡수성 겔화 물질을 49.2 g/cm2(0.7 psi)에서 15 g/g 이상의 AAP-값을 갖는 하부의 흡수성 겔화 물질층을 갖는 코어에 사용할 수 있다. 이러한 코어가 유럽 특허 출원 제 93305150.0 및 93309614.1 호에 개시되어 있다.
배면시이트(26)를 흡수 코어(28)의 의복면에 인접 배치시키며, 바람직하게 부착 수단(도시 안됨), 예를들어 당해분야에 잘 공지된 수단에 의해 상기면에 결합시킨다. 예를들어 배면시이트(26)를 균일한 연속 접착층, 패턴화된 접착층, 또는 분리된 접착제 라인, 나선 또는 점들의 배열에 의해 흡수 코어(28)에 고정시킬 수 있다. 만족스러운 것으로 밝혀진 접착제로는 H.B. Fuller Company(St. Paul, MN)에서 제작되어 HL-1258로 시판되는 것이 있다. 부착 수단은 바람직하게 개방 패턴의 망상 접착제 필라멘트(1986년 3월 4일자로 미네톨라(Minetola) 등에게 허여된 "일회용 배설물-수용 가멘트"란 표제하의 미국 특허 제 4,573,986 호에 개시되어 있음), 보다 바람직하게 나선형 패턴으로 감긴 여러라인의 접착제 필라멘트(1975년 10월 7일자로 스프래그, 쥬니어(Sprague, Jr)에게 허여된 미국 특허 제 3,911,173 호; 1978년 11월 22일자로 지이커(Ziecker) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,785,996 호; 및 1989년 6월 27일자로 웨레니츠(Werenicz)에게 허여된 미국 특허 제 4,842,666 호에 개시된 장치 및 방법에 의해 예시되어 있음)를 포함할 것이다. 상기 특허들은 각각 본 발명에 참고로 인용되어 있다. 한편으로, 부착 수단은 열 결합, 압력 결합, 초음파 결합, 동력학적 결합, 또는 당해분야에 공지된 임의의 다른 적합한 부착 수단 또는 이들 부착 수단의 조합을 포함할 수 있다.
배면시이트(26)는 액체(예: 뇨) 불투과성이며, 바람직하게 얇은 가소성 필름으로부터 제조되지만, 다른 가요성의 액체 불투과성 물질들도 또한 사용될 수 있다. 본 발명에 사용된 "가요성"이란 용어는 순응성이고 인체의 일반적인 형상 및 윤곽에 쉽게 일치되는 물질을 지칭한다. 배면시이트(26)는 흡수 코어(28)중에 흡수되고 수용된 분비물이 침대시이트 및 속옷과 같은 기저귀(20) 접촉 제품을 적시는 것을 방지한다. 따라서 배면시이트(26)는 직물 또는 부직물, 중합체성 필름, 예를들어 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 열가소성 필름, 또는 필름 코팅된 부직물과 같은 복합 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게, 배면시이트는 두께 약 0.012 mm(0.5 밀) 내지 약 0.051 mm(2.0 밀)의 두께를 갖는 열가소성 필름이다. 특히 바람직한 배면시이트용 물질로는 RR8220 취입된 필름 및 RR5475 주조 필름(Tredegar Industries, Inc., Terre Haute, IN에서 제조)이 있다. 배면시이트(26)는 바람직하게 엠보싱되고/되거나 매트 처리되어 보다 천과같은 외관을 제공한다. 더우기, 배면시이트(26)는 상기 배면시이트(26)를 통해 분비물이 통과되는 것은 방지하면서 흡수 코어(28)로부터 증기를 이탈시킬 수 있다(즉 숨쉬게 할 수 있다).
상면시이트(24)는 흡수 코어(28)의 신체면에 인접 배치되며, 바람직하게 당해분야에 잘 공지된 부착 수단(도시 안됨)에 의해 흡수 코어 및 배면시이트(26)에 결합된다. 적합한 부착 수단은 흡수 코어(28)에 배면시이트(26)를 결합시키는 것에 관해 개시되어 있다. 본 발명에 사용된 "결합된"이란 용어는 요소를 다른 요소에 직접 부착시킴으로써 상기 요소를 상기 다른 요소에 직접적으로 고정시키는 형태, 및 요소를 중간 부재(들)에 부착시키고, 차례로 이를 다른 요소에 부착시킴으로써 상기 요소를 상기 다른 요소에 간접적으로 고정시키는 형태를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시태양으로, 상면시이트(24) 및 배면시이트(26)를 서로 기저귀 주변부(60)에서 직접 결합시키며, 이들을 부착 수단(도시 안됨)에 의해 흡수 코어(28)에 직접 결합시킴으로써 간접적으로 함께 결합시킨다.
상면시이트(24)는 순응적이고, 유연한 느낌을 주며, 착용자의 피부를 자극하지 않는다. 또한, 상면시이트(24)는 액체(예: 뇨)가 그의 두께를 쉽게 침투할 수 있는 액체 투과성이다. 적합한 상면시이트는 광범위하게 다양한 물질들, 예를들어 다공성 포움; 망상 포움; 천공된 플라스틱 필름; 또는 천연 섬유(예: 목재 또는 면 섬유), 합성 섬유(예: 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌 섬유) 또는 천연 및 합성 섬유의 혼방물의 직조 또는 부직 웹으로부터 제조될 수 있다. 바람직하게, 상면시이트(24)는 소수성 물질로 제조되어 착용자의 피부를 흡수 코어(28)중에 함유된 액체와 단리시킨다. 상면시이트(24)의 제조에 사용할 수 있는 다수의 제조 기법들이 존재한다. 예를들어, 상면시이트(24)는 방사결합, 카딩, 습식-레이드, 용융취입, 하이드로엔탱글화되거나, 또는 이들이 조합된 섬유들의 부직 웹일 수도 있다. 바람직한 상면시이트는 직물 분야의 숙련가들에게 잘 공지된 수단에 의해 카딩되고 열 결합된 것이다. 바람직한 상면시이트는 스테이플 길이의 폴리프로필렌 섬유 웹(Veratec, Inc., Division of International Paper Company, Walpole, Mass.에서 P-8로 시판)을 포함한다.
시험 방법
압력 대비 흡수성 시험
본 시험은 압력에 대한 초흡수성 물질의 단일 축방향 팽윤의 항으로, 21.1 내지 70.3 g/cm2(0.3 내지 1 psi)의 외부 압력에 대해 흡수하는 초흡수성 물질의 흡수 용량을 측정한다. 2 가지 유형 이상의 하이드로겔-형성 입자의 흡수성 겔화 물질 혼합물에 대해서, 상기 혼합물 성분들의 % 변화에 따른 압력 대비 흡수 곡선은 압력 조건에 강하게 의존한다. 사용 조건의 정확한 반영을 위해, AAP-값을 측정하는 압력은 21.1 내지 70.3 g/cm2(0.3 내지 1 psi)이다. AAP-값은 흡수성 물질의 겔 경도를 반영한다. 습윤시 미립자 구조를 유지하는(즉, 간극의 공간을 유지하는) 흡수성 입자는 양호한 액체 흡수성을 나타내며, 불투과성 겔 덩어리로 붕괴되지 않는다. 낮은 AAP-값을 갖는 하이드로겔-형성 물질은 액체에 비교적 불투과성이고 가압하에서 붕괴되는 약한 겔을 형성하는 경향이 있다.
직경 120 mm 및 다공도 "0"의 세라믹 필터 플레이트(Schott로부터 세라믹 필터 Duran)를 직경 150 mm 및 높이 30 mm의 페트리디쉬에 놓는다. 증류수중의 0.9 중량%의 염화 나트륨 용액을 상기 페트리디쉬에 가하고 필터 플레이트를 덮는다. 직경 125 mm의 둥근 필터 페이퍼(Schleicher and Schull로부터의 Schwarzband 589)를 필터 플레이트상에 놓고 염화 나트륨 용액으로 완전히 적신다.
60 ± 0.1 mm 의 내경 및 50 mm의 높이를 갖는 플렉시글래스 실린더의 기부를 직경 36 ㎛(400 메쉬)의 천공을 갖는 스크린 필터 천으로 막는다. 초흡수성 물질 0.9000 ± 0.0005 g을 상술한 바와 같이 깨끗하고 건조한 플렉시글래스 실린더의 필터 스크린상에 조심스럽게 살포한다. 상기 메쉬상에 초흡수성 물질을 균일하게 분포시키는 것이 필요하다.
외경 59 ± 0.1 mm, 내경 51 mm 및 높이 25 mm의 커버 플레이트는 직경 50 mm 및 높이 34 mm의 부착된 추와 함께 20.1 내지 70.3 g/cm2범위의 예정된 압력에 상응하는 중량을 갖는다. 커버 플레이트 및 추를 실린더에 놓고 완전한 실린더 장치를 0.01 g에 가장 근사한 저울상에서 계량한다. 이어서 완전한 실린더 장치를 페트리디쉬중의 적신 필터 페이퍼상에 놓고 1 시간동안 흡수시킨다. 이어서 실린더 장치를 상기 필터 페이퍼로부터 제거하고 재계량한다.
실린더 장치 및 필터 플레이트를 매 측정사이마다 철처히 세척해야 하며, 염화 나트륨 용액 및 필터 페이퍼를 각각의 측정후에 새로 갈아야 한다.
압력 대비 흡수능(AAP)은 하기와 같이 계산한다:
AAP = [(흡수후의 실린더 장치의 중량)-(건조시 실린더 장치의 중량)]:(초흡수성 물질의 초기 중량).
티백 원심분리 용량 시험
티백 원심분리 용량 시험은 정수압하에서 겔화 물질중의 액체 보유량의 크기인 티백 원심분리 용량값을 측정한다.
초흡수성 물질을 "티백"에 넣고, 0.9 중량%의 염화 나트륨 용액에 20 분간 침지시키고, 이어서 3 분간 원심분리시킨다. 건조한 초흡수성 물질의 보유된 액체 중량 대 초기 중량의 비가 상기 초흡수성 물질의 흡수 용량이다.
증류수중의 0.9 중량% 염화 나트륨 2 ℓ를 24 cm x 30 cm x 5 cm 크기의 선반에 붓는다. 액체 충전 높이는 약 3 cm이어야 한다.
티백 파우치의 크기는 6.5 cm x 6.5 cm이며, Teekanne(Dusseldorf, Germany) 사로부터 입수할 수 있다. 상기 파우치를 표준 주방용 플라스틱 주머니 밀봉 장치(예: VACUPACK2PLUS, Krups, Germany)로 열 밀봉시킬 수 있다.
티백을 조심스럽게 부분 절단하여 개방하고 이어서 계량한다. 초흡수성 물질 0.2000 ± 0.005 g 샘플을 티백에 넣는다. 이어서 티백을 열 밀봉기로 밀봉시킨다. 이를 샘플 티백이라 칭한다.
빈 티백을 밀봉시키고 블랭크로서 사용한다.
이어서 각각의 티백을 수평으로 놓고, 샘플 티백을 진탕시켜 초흡수성 물질을 상기 주머니 전체에 고르게 분포시킨다. 이어서 샘플 티백 및 블랭크 티백을 염수 용액의 표면상에 놓고, 주걱을 사용하여 약 5 초간 침수시켜 완전히 적신다(티백은 염수 용액의 표면상에 부유하지만 완전히 젖는다). 타이머를 즉시 출발시킨다.
20 분의 침지 시간 후에, 샘플 티백과 블랭크 티백을 염수 용액으로부터 회수하여 Bauknecht WS 130, Bosch 772 NZK096 또는 동등한 원심분리기(230 mm 직경)에 넣어, 각각의 주머니가 원심분리기 바구니의 외벽에 달라붙게 한다. 원심분리기 뚜껑을 닫고, 원심분리기를 가동시키고, 속도를 1,400 rpm으로 급속히 증가시킨다. 일단 원심분리기가 1,400 rpm에서 안정화되면, 타이머를 출발시킨다. 3 분 후에, 원심분리기를 멈춘다.
샘플 티백 및 블랭크 티백을 회수하여 별도로 계량한다.
초흡수성 하이드로겔-형성 물질 샘플에 대한 티백 원심분리 용량(TCC)은 하기와 같이 계산한다:
TCC = [(원심분리후의 샘플 티백 중량)-(원심분리후의 블랭크 티백 중량)-(건조한 초흡수성 하이드로겔-형성 물질 중량)]÷(건조한 초흡수성 물질 중량)
질량 중간 입자 크기 측정
Retsch 기계적 체질 장치에 기지 중량의 샘플을 넣고 한정된 조건하에서 특정 기간 동안 진탕시켜 초흡수성 물질의 입자 크기 분포를 측정한다. 각각의 체 및 기부 팬상에 보유되는 샘플 부분을 계량하고, 원래 샘플 중량의 %로서 기록한다.
건조한 초흡수성 중합체 물질 100 ± 0.5 g을 샘플 섭내로 계량하여 가하고 이어서 뚜껑으로 막는다.
4 개의 체를 하기와 같이 기부에서부터 상부까지 차례로 포개어 놓는다: 스테인레스 강 기부 팬, 325번, 100번, 50번 및 20번; 이들의 번호는 미국 체 시리즈(ASTM-E-11-61)이다. 샘플을 상기 일련의 체의 최상부로 옮기고 분말을 스크린 둘레에 고르게 분포시킨다. 스테인레스 강 커버를 20번 체위에 놓는다.
포개진 체들을 타이머와 함께 Retsch testing sieve shaker Vibotronic Type VE1상에 적소에 놓는다. 상기 Retsch 뚜껑을 상기 진탕기의 상부에 가능한한 빈틈없이 막는다. 타이머를 10 분간 셋팅하고 시험을 시작한다. 진탕기가 멈추면, 포개진 체들을 상기 진탕기로부터 제거한다.
이어서 상기 체에 의해 보유된 체 분획들을 각각 예를들어 차등 측정에 의해 0.0 g에 가장 가깝게 계량한다.
초흡수성 물질에 의한 수분 습득을 피하기 위해서 본 시험을 신속히 수행하는 것이 중요하다.
주어진 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자의 샘플에 대한 질량 중간 입자 크기를 질량 기준으로 샘플을 반으로 나누는 입자 크기, 즉 샘플 중량의 반이 질량 중간 크기 미만의 입자 크기를 갖고 샘플의 반이 질량 중간 크기 이상의 입자 크기를 갖는 것으로서 정의한다. 50%의 질량 값이 U.S.A. 표준 시험 체의 개구 크기에 상응하지 않을 경우 표준 입자 크기 플롯팅법(여기에서 주어진 체 크기의 개구상에 유지되거나 또는 상기 개구를 통과하는 입자 샘플의 축적 중량%를 확률 페이퍼상에서 체 크기 개구에 대해 플롯팅한다)을 전형적으로 사용하여 질량 중간 입자 크기를 측정한다. 이러한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자의 입자 크기를 측정하는 방법은 1991년 10월 29일자로 허여된 미국 특허 제 5,061,259 호(Goldman et al.)(본 발명에 참고로 인용되어 있다)에 추가로 개시되어 있다.
도 10은 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 입자들의 혼합물을 포함하는 흡수성 물질의 제조 방법에 대한 실시태양을 도식적으로 도시한다.
첫번째 단계에서, 전구체 단량체 물질을 중합시킴으로써 벌크 물질을 제조한다. 한편으로, 벌크 물질을 공급하고 균일하게 가교결합시킨다.
두번째 단계는 건조 단계를 포함할 수 있는데, 여기에서 흡수성 입자들의 수분 함량을 흡수성 입자의 5 내지 20 중량%, 바람직하게 5 중량% 미만으로 고정시키고, 예정된 입자 크기를 수득하기 위해서 분쇄 공정을 포함할 수도 있다. 두번째 단계는 선택적이며, 필요한 크기의 건조 입자를 충분하게 입수할 수 있는 경우 생략할 수 있다.
세번째 단계는 분리 단계를 포함하며, 예를들어 체질 단계를 포함하여 예정된 입자 크기를 갖는 입자 분획을 벌크 물질로부터 분리시킨다. 또다른 실시태양으로, 세번째 단계는 정전기적 분리 단계 또는 공기 분리 단계를 포함할 수 있는데, 여기에서 보다 가벼운 입자들은 공기 스트림, 원심분리 단계 또는 중력 분리에 의해 벌크 물질의 주 스트림으로부터 편향된다.
네번째 단계로, 분리된 분획을 표면 가교결합시키고(예를 들어, 표면-가교결합제와 접촉시키고 가열함으로써) 다섯번째 단계로, 건조한 상태, 즉 실질적으로 팽윤되지 않은 비-겔화된 상태로 주 벌크 분획과, 예를들어 Shugi 믹서, 패들 믹서, 공기 스트림 혼합 또는 임의의 동등한 방법을 사용하여 혼합한다.
중합 및 건조의 처음 두 단계를 동일한 공정 순서로 수행할 필요는 없다. 즉석 제조 및 시판되는 벌크 하이드로겔-형성 입자를 단계 3에 사용하는 것은 물론 가능하다.
도 11은 본 발명에 따른 흡수성 물질의 또다른 제조 방법을 도시한다. 제조 단계에서, 2 개의 상이한 반응 용기 A 및 B를 사용하여 상이한 유형의 하이드로겔-형성 입자를 제공한다. 이들 입자들을 두번째 단계에서 혼합하고, 혼합 후에 세번째 단계에서 표면 가교결합제를 적용하여 표면가교결합시킬 수 있다.
본 발명에 따른 흡수성 물질을 흡수 제품내로 도 10 및 11의 공정을 가동하여 직접 도입시킬 수 있다. 한편으로, 혼합물을 보관 및/또는 운반하고, 나중에 흡수 제품의 제조에 사용할 수 있다.
하기 실시예에서, 시험관에 각 유형 물질의 대표적인 샘플을 가하여 총량 10 g을 제공함으로써 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 입자의 상이한 중량%를 포함하는 혼합물을 제조하였다. 상기 시험관을 1 분간 진탕시켜 하이드로겔-형성 입자들을 혼합한다. 상기 혼합물의 AAP-값 및 TCC-값을 상술한 바와 같이 49.2 g/cm2(0.7 psi)의 유폐압에서 측정하였다. 흡수 제품의 사용 조건하에서 주로 나타나는 유폐압은 사용자의 크기, 사용 유형, 및 사용 조건에 따라 다양할 것이며, 전형적으로 21.1 내지 70.3 g/cm2의 범위일 수 있다. 49.2 g/cm2의 압력이 9 내지 25 ㎏ 아기용의 기저귀에 대한 전형적인 사용 조건을 시뮬레이션하는데 타당한 압력이다.
시험에서, 하기의 미립자 하이드로겔-형성 물질을 사용하였다:
SXM 50, Chemische Fabrik Stockhausen GmbH(Postfach 570, 47705 Krefeld, Germany)에서 상표명 "FAVOR SX"로 생산되는 표면 가교결합된 폴리아크릴레이트. SXM 50의 질량 중간 입자 크기는 450 ㎛이다.
W52521, Stockhausen에 의해 생산되는 질량 중간 입자 크기 460 ㎛의 폴리아크릴레이트 흡수성 겔화 물질.
W52859, Stockhausen에 의해 생산되는 질량 중간 입자 크기 480 ㎛의 폴리아크릴레이트 흡수성 겔화 물질.
실시예 1
본 실시예에서, 유사한 질량 중간 입자 크기 및 입자 크기 분포를 갖는 2 개의 하이드로겔-형성 물질을 혼합한 효과를 측정한다.
SXM50 벌크 물질을 선행의 체질 단계없이 W52521 벌크 물질과 혼합하였다. AAP-값 및 TCC 값을 표 1에 나타낸다. 결과는 도 2 및 3에 그래프로 나타낸다.
벌크 SXM50(질량 중간 입자 크기 450 ㎛) 및 벌크 W52521(질량 중간 입자 크기 460 ㎛)의 혼합
SXM50 % W52521 % AAP(g/g)(49.2 g/cm2에서) TCC(g/g)
0 100 19.7 22.4
10 90 20.0 22.2
50 50 20.0 27.9
90 10 16.4 35.4
100 0 15.8 36.0
도 2 및 3으로부터, W52521 물질 50% 이상의 중량%에서 AAP 값은 약 20 g/g의 지속적인 값을 가지며, 상기 혼합물의 TCC 값은 22 내지 28 g/g이다. 따라서, 50 중량% 이하의 SXM50 물질을 가함으로써 AAP값에는 불리한 영향을 미치지 않고 W52521 물질의 TCC 값을 개선시킬 수 있다. 역으로, 50 중량% 이상의 W52521 물질을 가함으로써 SXM50-물질의 AAP 값이 개선된다.
실시예 2
본 실시예에서 높은 AAP 값을 갖는 비교적 작은 입자와 낮은 AAP 값을 갖는 비교적 큰 입자를 혼합하는 효과를 측정한다.
W52521 벌크 물질을 표준 #50 메쉬 체를 통해 체질하고 상기 체를 통과하는 입자들을 수거함으로써 보다 작은 입자를 수득한다. 작은 입자의 질량 중간 입자 크기는 190 ㎛이었다. 보다 큰 입자는 상기 동일한 표준 체를 사용하는 체질 단계에 의해 SXM 50 벌크 물질을 사용하고 상기 체에 유지되는 입자들을 수거함으로써 수득한다. 상기 큰 입자의 질량 중간 입자 크기는 570 ㎛이었다.
AAP 값 및 TCC 값을 표 2에 나타낸다. 결과를 도 4 및 5에 그래프로 나타낸다.
#50 메쉬 체상의 SXM 50(질량 중간 입자 크기 570 ㎛) 및 #50 메쉬 체를 통과한 W52521(질량 중간 입자 크기 190 ㎛)의 혼합
#50상의 SXM 50 % #50을 통과한 W52521 % AAP(g/g)(49.2 g/cm2에서) TCC(g/g)
0 100 19.7 20.3
10 90 19.6
30 70 20.4
50 50 19.7 30.7
70 30 19.3
90 10 16.9
100 0 15.9 37.8
도 4 및 5로부터, 보다 작은 W52521 입자 약 70 중량%에 대해 약 20.4 g/g의 최대 AAP 값이 도달되며 TCC 값은 약 26 g/g임이 명백하다.
실시예 3
본 실시에서 낮은 AAP 값을 갖는 비교적 작은 입자와 높은 AAP 값을 갖는 비교적 큰 입자의 혼합 효과를 측정한다.
SXM50 벌크 물질을 표준 #50 메쉬 체를 통해 체질하고 상기 체를 통과하는 입자들을 수거함으로써 보다작은 입자를 수득한다. 보다 작은 입자의 질량 중간 입자 크기는 190 ㎛이었다. 보다 큰 입자는 상기 동일한 표준 체를 사용하는 체질 단계에 의해 W52521 벌크 물질을 사용하고 상기 체상에 유지되는 입자들을 수거함으로써 수득한다. 상기 보다 큰 입자의 질량 중간 입자 크기는 570 ㎛이었다.
AAP 값 및 TCC 값을 표 3에 나타낸다. 결과를 도 6 및 7에 그래프로 나타낸다.
#50 메쉬 체를 통과한 SXM50(질량 중간 입자 크기 190 ㎛) 및 #50 메쉬 체상의W52521(질량 중간 입자 크기 570 ㎛)의 혼합
#50을 통과한 SXM 50 % #50상의 W52521 % AAP(g/g)(49.2 g/cm2에서) TCC(g/g)
0 100 19.7 20.3
50 50 19.1 25.1
100 0 15.1 33.2
도 6 및 7로부터, 보다 낮은 AAP 값을 갖는 보다 작은 입자와 보다 높은 AAP 값을 갖는 보다 큰 입자를 혼합한 상승 효과가 실시예 2에서 보다 낮게 나타났다. 보다 작은 입자 약 25%의 농도에서, AAP 값은 약 19.9 g/g이고, TCC 값은 약 24 g/g이다.
실시예 4
본 실시예에서, 실질적으로 유사한 AAP 값을 갖지만 TCC 값이 상이한 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 입자들을 혼합한 효과를 측정한다. 본 실시예에서, 480 ㎛의 질량 중간 입자 크기를 갖는 W52859 벌크 물질을 460 ㎛의 질량 중간 입자 크기를 갖는 W52521 벌크 물질과 혼합하였다.
AAP 및 TCC 값을 표 4에 나타낸다. 결과를 도 8 및 9에 그래프로 나타낸다.
벌크 W52859(질량 중간 입자 크기 480 ㎛) 및 벌크 W52521(질량 중간 입자 크기 460 ㎛)의 혼합
벌크 W52859 % 벌크 W52521 % AAP(g/g)(49.2 g/cm2에서) TCC(g/g)
0 100 19.9 20.6
25 75 20.5
50 50 22.2
75 25 21.4
100 0 19.8 28
대략 동등한 중량의, 유사한 AAP 값을 갖지만 상이한 티백 원심분리 용량값을 갖는 하이드로겔-형성 물질을 선택적으로 혼합함으로써, 어떠한 구성 성분들의 AAP 값보다 놀랍게도 높은 AAP 값이 수득된다.
본 발명에 따른 흡수성 겔화 물질의 혼합물에 대한 추가의 예를 하기의 미립자 하이드로겔-형성 물질들을 혼합함으로써 수득할 수 있다:
-21.1 g/cm2의 유폐압하의 질량 중간 입자 크기 570 ㎛의 SAB990과 질량 중간 입자 크기 190 ㎛의 SXM 100. SAB990과 SXM100 물질을 Stockhausen으로부터 입수할 수 있다.
-21.1 g/cm2의 유폐압하의 IM1000 및 W52521 벌크 물질. IM1000 물질은 Hoechst AG(Frankfurt am Main, Germany)에서 생산된 전분 그래프트된 폴리아크릴레이트이다.
이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 발견된 혼합 효과를 AAP 값의 일반적인 압력 의존성 및 AAP 시험에서 유체 흡수를 조절하는 기작을 살펴보면 이해할 수 있다.
도 9는 유폐압에 대한 주어진 하이드로겔-형성 물질의 AAP 값의 주 의존성을 나타낸다. 곡선은 유체 흡수 기작을 결정하는 2 개의 특징적인 압력 Pcrit 및 Pgb를 도시한다.
임계 압력 Pcrit 미만의 유폐압에 대해, 하이드로겔-형성층은 매우 투과성이며 유체 흡수는 겔 차단에 의해 방해받지 않는다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 이 압력 범위에서의 AAP 값은 "조절된 용량"이다. 그러므로 하이드로겔 형성층은 거의 상기 압력에 대한 그의 최대 용량까지 팽윤할 수 있다. 이러한 양식의 AAP 값은 여전히 하이드로겔 용량 및 다공도의 변화의 결과로서 압력에 의해 영향을 받을 수 있으며, 압력에 따른 변화는 비교적 작아지는 경향이 있다.
보다 큰 압력에 대해서, 유체 흡수가 감소하는데, 그 이유는 하이드로겔 형성 입자가 변형되어 유체 흡수를 방해하는 덜 투과성인 층을 생성시키기 때문이다. 하이드로겔 형성 물질은 이러한 조건하에서 그의 최대 용량을 이룰 수 없다. 도 9에 나타낸 바와 같이, AAP 값은 이러한 압력 범위에서 "투과성-조절된다".
겔 차단 압력 Pgb 보다 큰, 훨씬 높은 압력에 대해서, 상기 층의 투과성은 0에 가까우며, 유체는 단지 확산에 의해서만 이동되어 매우 낮은 AAP 값을 생성시킬 수 있다. 이렇게 매우 낮은 값은 압력을 더욱 증가시켜도 실질적으로 추가로 감소되지 않는다.
모든 하이드로겔 형성 물질은 도 9에 도시된 AAP 값의 특징적인 압력 의존성을 나타낸다. 임계 압력은 예를들어 겔 성질("겔 경도") 및 상기 물질의 형태에 의존적이다. 보다 경직된 물질은 가압하에서 덜 변형성이다. 따라서 이들은 보다 높은 Pcrit 및 보다 높은 투과성을 갖는다.
Pcrit 보다 작은 압력에 대한 AAP 값은 물질의 티백 원심분리 용량 + 가중된 공극 간격(다공도를 통해 측정)에 접근한다.
상기 참고로한 물질들의 Pcrit 및 Pgb에 대한 실시예를 표 5에 나타낸다.
Pcrit[psi] Pgb[psi] 물질 비고
∼0 <0.3 IM1000 매우 약한 겔
<0.3 ∼0.7 SAB990
>0.3 >0.7 SXM50, SXM100, W52859
>0.7 >0.7 W52521 매우 강한 겔, 높은 GLP
P0압력에서 AAP 값의 압력 의존성에 대한 상기 기작을 고려하여, 2 개 물질 A 및 B의 혼합 효과를 표 6에 요약한다. 혼합 효과는 각 하이드로겔-형성 물질의 Pcrit 및 Pgb 값에 따라 변한다. 혼합물의 AAP 값을 압력 P0에서 측정한다.
물질 A 물질 B 가능한 AAP 혼합 효과
Pcrit Pgb Pcrit Pgb
>P0 >P0 >P0 >P0 대개 선형임
>P0 >P0 <P0 >P0 1. 비-선형 혼합 예: W52521/SXM502.상승 효과 예: W52521/W52859
>P0 >P0 <P0 <P0 대개 비-선형이나, 완전히 겔 차단될 수 있음, 예: W52521/IM1000
<P0 >P0 <P0 >P0 정확한 성질에 따라 변하나, 비-선형일 수 있음, 예: SXM100/SAB990
>P0 >P0 <P0 >P0 상승 효과, 예: W52521/W52859
>P0 >P0 <P0 >P0 상승 효과
<P0 <P0 <P0 <P0 대개 선형임(겔 차단됨)
비-선형 혼합 효과, 또는 상승 효과의 이유는 보다 경직된 물질 성분이 투과성의 증가를 도우며 따라서 보다 약한 물질의 제약을 부분적으로 제거할 수 있기 때문이다.
그러나, 두 성분이 모두 겔 차단 제한되지 않는 경우, AAP값은 단지 선형 규칙(계량된 평균)에 따라 혼합하기만 하면된다.
물질들에 대한 최적 혼합비는 상세한 겔 성질 및 입자 크기 분포에 의존한다.
모든 고려사항들을 또한 2 성분 이상의 혼합물에도 적용시킬 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이며, 본 발명을 2상 혼합물로만 제한하지 않음은 물론이다.
본 발명에 따른 혼합물의 제조 방법은 상이한 AAP- 및/또는 TCC-값을 갖는 2 개의 미립자 흡수성 겔화 물질들을 혼합함을 포함한다.

Claims (21)

  1. 제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자가 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자의 압력 대비 흡수(AAP)값 보다 큰 압력 대비 흡수값을 갖고, 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자의 중량이 제 1 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자를 합한 중량의 10% 이상인 적어도 제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자의 건조 혼합물을 포함하는 흡수성 겔화 물질.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자가 제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자의 질량 중간 입자 크기보다 실질적으로 작지 않은 질량 중간 입자 크기를 갖는 흡수성 겔화 물질.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 유형 물질의 AAP-값의 차가 2 g/g 이상인 흡수성 겔화 물질.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자가 압력 대비 흡수값 AAP1을 갖고, 제 1 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자를 합한 중량의 분획 w가 제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자를 포함하고, 제 1 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자를 합한 중량의 분획 p가 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자를 포함하고, 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자가 압력 대비 흡수값 AAP2를 가지며, 이때 p+w=1이고, 상기 혼합물의 압력 대비 흡수값 AAP1,2에 대해서는, AAP1,2> w·AAP1+p·AAP2[이때 압력 대비 흡수값은 21.1 내지 70.3 g/cm2(0.3 내지 1 psi), 바람직하게 35.2 내지 56.2 g/cm2(0.5 내지 0.8 psi)의 압력에서 측정한다]가 성립하는 흡수성 겔화 물질.
  5. 제 1 항에 있어서,
    49.2 g/cm2(0.7 psi)의 압력에서, 제 1 유형 하이드로겔-형성 입자의 AAP값이 15 g/g 이상인 흡수성 겔화 물질.
  6. 제 1 항에 있어서,
    49.2 g/cm2(0.7 psi)의 압력에서, 제 2 유형 하이드로겔-형성 입자의 AAP값이 25 g/g 이하인 흡수성 겔화 물질.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제 1 유형 하이드로겔-형성 입자의 AAP값이 제 2 유형 하이드로겔-형성 입자의 AAP값의 1.25 배 이상인 흡수성 겔화 물질.
  8. 적어도 제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자의 건조 혼합물을 포함하는 흡수성 겔화 물질에 있어서,
    제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자가 제 2 유형 하이드로겔-형성 입자의 티백 원심분리 용량(TCC)값보다 큰 티백 원심분리 용량값을 갖고, 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자의 양이 제 1 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 물질을 합한 중량의 10% 이상이고, 상기 혼합물의 압력 대비 흡수값[21.1 내지 70.3 g/cm2(0.3 내지 1 psi), 바람직하게 35.2 내지 56.2 g/cm2(0.5 내지 0.8 psi)에서 측정한다]이 제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자중 어느 한 입자의 압력 대비 흡수값보다 큰것을 특징으로 하는 흡수성 겔화 물질.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 1 유형 하이드로겔-형성 물질의 티백 원심분리 용량값이 19 g/g 이상인 것을 특징으로 하는 흡수성 겔화 물질.
  10. 제 8 항에 있어서,
    제 2 유형 하이드로겔-형성 물질의 티백 원심분리 용량값이 40 g/g 이하인 흡수성 겔화 물질.
  11. 제 1 항에 있어서,
    제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자의 양이 제 1 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 물질을 합한 중량의 10 내지 75%, 바람직하게 20 내지 60%인 흡수성 겔화 물질.
  12. 제 1 항에 있어서,
    제 1 유형 하이드로겔-형성 입자의 질량 중간 입자 크기가 50 내지 400 ㎛이고, 제 2 유형 하이드로겔-형성 입자의 질량 중간 입자 크기가 250 내지 800 ㎛인 흡수성 겔화 물질.
  13. 제 1 항에 따른 흡수성 겔화 물질을 포함하는 흡수 제품.
  14. 적어도 제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자 및 제 2 유형의 하이드로겔 형성 입자의 건조 혼합물(이때 제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자는 제 2 유형 하이드로겔-형성 입자의 압력 대비 흡수값 또는 티백 원심분리 용량값보다 큰 압력 대비 흡수값 또는 티백 원심분리 용량값을 갖는다)을 포함하는 흡수성 겔화 물질을 제조하는 방법으로,
    제 1 유형의 하이드로겔-형성 물질 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 물질을 제공하는 단계;
    상기 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 물질을 혼합 수단에 도입시키는 단계; 및
    상기 2 가지 유형의 하이드로겔-형성 입자를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    하이드로겔-형성 입자의 벌크 괴로부터 하이드로겔-형성 입자의 분획을 분리시키는 단계;
    상기 분리된 하이드로겔-형성 입자의 분획을 물리적 또는 화학적으로 개질시켜 상기 분리된 분획의 압력 대비 흡수값 또는 티백 원심분리 용량값, 또는 이들 모두를 증가시켜 제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자를 제조하는 단계; 및
    상기 개질된 분리된 분획을 벌크 괴내로 다시 혼합시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    분리된 분획을 체질 또는 공기-분리에 의해 수득하고, 표면 가교결합에 의해 개질시키는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    제 1 단량체를 중합시켜 제 1 유형의 하이드로겔-형성 입자를 형성하는 단계;
    제 2 단량체를 중합시켜 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자를 형성하는 단계; 및
    제 1 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자를 혼합하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자를 혼합후에 표면 가교결합시키는 방법.
  19. 제 8 항에 있어서,
    제 2 유형의 하이드로겔-형성 입자의 양이 제 1 및 제 2 유형의 하이드로겔-형성 물질을 합한 중량의 10 내지 75%, 바람직하게 20 내지 60%인 흡수성 겔화 물질.
  20. 제 8 항에 있어서,
    제 1 유형 하이드로겔-형성 입자의 질량 중간 입자 크기가 50 내지 400 ㎛이고, 제 2 유형 하이드로겔-형성 입자의 질량 중간 입자 크기가 250 내지 800 ㎛인 흡수성 겔화 물질.
  21. 제 8 항에 따른 흡수성 겔화 물질을 포함하는 흡수 제품.
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