KR100297891B1 - 양이온성아미노-에피클로로히드린부가물과표면가교결합한흡수성입자의다공성흡수거대구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물 또는 신체 배설물(예컨대, 뇨)가 같은 액체와 접촉하였을 때 팽윤되어 상기 액체를 흡수하며, 기저귀, 성인용 실금패드 및 생리대와 같은 흡수제품에 유용한 다공성 흡수 기대구조물에 관한 것이다. 상기 다공성 거대구조물은 양이온성, 바람직하게는 중합체성 아미노-에피클로로히드린 부가물과 표면 가교결합된 흡수성 입자를 포함한다.

Description

양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물과 표면 가교결합한 흡수성 입자의 다공성 흡수 거대구조물
발명의 분야
본 발명은 물 또는 신체 배설물(예, 뇨)과 같은 액체와의 접촉시 팽윤되고 상기 액체를 흡수하는 다공성 흡수 거대구조물에 관한 것으로, 기저귀, 성인용 실금패드, 생리대 등과 같은 흡수 제품에 유용하다. 본 특허원은 특히 양이온성, 바람직하게는 중합체성 아미노-에피클로로히드린 부가물과 표면 가교결합된 흡수성 입자의 다공성 거대구조물에 관한 것이다.
발명의 배경
입상의 흡수성 중합체 조성물은 물 및 신체 배설물(예, 뇨)과 같은 액체의 많은 양을 흡수할 수 있으며, 추가로 적당한 압력하에 이러한 흡수된 액체를 보유할 수 있다. 이러한 중합체 조성물의 흡수 특징으로 인해, 상기 중합체 조성물은 기저귀와 같은 흡수 제품에 혼입하는데 특히 유용하다. 예를들면, 1972년 6월 13일자로 하퍼(Harper) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 3,699,103 호 및 1972년 6월 20일자로 하몬(Harmon)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,770,731호에는 흡수 제품내에서 입상의 흡수성 중합체 조성물(이것은 하이드로겔, 고흡수체, 또는 하이드로콜로이드 물질이라고도함)의 용도가 기술되어 있다.
그러나, 통상적인 입상의 흡수성 중합체 조성물은 입자들이 고정되어 있지않고 처리 및/또는 사용시 자유롭게 이동하는 제한점을 갖고있다. 입자의 이동으로 인해 물질은 제조 공정시 손실될 뿐만 아니라 입자를 사용하려는 구조물에 입자가 불균질하게 혼입될 수 있다. 보다 심각한 문제는 사용중 입상 물질이 팽윤시 또는 팽윤후 이동하는 경우에 일어난다. 이러한 이동성은 입자상호간 안정한 모세관 또는 액체 이동 채널의 부족으로 인해 액체가 물질을 통과하는데 큰 저항을 갖도록 유도한다. 이러한 현상을 보통 "겔 블록킹"현상이라고 한다.
흡수 제품의 사용중 입자 이동성과 관련된 성능 한계를 해결하기 위한 하나의 방법은 입상의 흡수성 중합체 조성물을 티슈 적층체(층으로된 흡수 구조물)에 혼입하는 것이다. 티슈 층사이의 입자를 캡슐화함으로써, 흡수 구조물내의 전체 입자 이동성은 감소된다. 그러나, 액체 접촉시, 적층물내의 입자는 서로에 대해 종종 자유롭게 움직이므로, 이미 존재하는 임의의 입자상호간의 모세관 채널이 파괴된다.
이러한 문제를 해결하기 위한 또다른 방법은 입자들을 서로 또는 기재에 고정시키기 위해 접착제로서 작용하는 다량의 액상 폴리하이드록시 화합물을 가함으로써 입상의 흡수성 중합체 조성물을 비유동적으로 만드는 것이다. 이러한 기술의 실례는 1983년 10월 18일자로 코프만(Korpman)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,410,571 호에 기재되어 있다. 이 해결방법은 팽윤전에 및, 어느 정도는 팽윤시 이동을 제한하지만, 입자들은 과량의 액체의 존재하에서 결국 서로 분리되어, 입자 사이의 이미 존재하는 임의의 모세관 채널이 파괴된다.
이러한 흡수성 입자의 이동성 문제를 해결하기 위한 또다른 방법은 선형 흡수성 중합제의 용액을 압출하고, 후속적으로 중합체를 가교결합시켜 고흡수성 필름을 제조하는 것이다. 이 기술의 실례는 1989년 8월 29일자로 알렌(Allen) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,861,539 호(글리콜 또는 글리세롤과 같은 폴리하이드록시 화합물로 가교결합됨); 및 1978년 2월 28일자로 버크홀더(Burkholder)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,076,673호(키멘?)(Kymene?)과 같은 폴리아민-폴리아미드 에피클로로히드린 부가물로 가교결합됨)에 기재되어 있다. 이러한 고흡수성 필름은 상당량의 액체를 흡수할 수 있지만, 실질적으로 다공성이지 않으므로 내부 모세관 채널의 부족으로 인해 제한된 액체 이동 성질을 갖는다. 실제로, 내부 모세관 채널의 부족으로 인해, 이들 고흡수성 필름은 특히 겔을 블록킹하는 경향이 있다.
흡수성 입자 이동성의 문제점을 해결하기 위해 제안된 최근의 방법은, 이들 입자를 전형적으로는 결합된 흡수성 입자의 시이트로서 집합체(aggregate) 거대구조물로 형성시키는 것이다. 1992년 4월 7일자로 로(Roe)에게 허여된 미합중국 특허 제 5,102,597호를 참조하라. 이들 집합체 거대구조물은 처음에 흡수 입자를 비이온성 가교결합제, 물 및 이소프로판올과 같은 친수성 유기 용매의 용액과 혼합하므로써 제조한다. 이들 비이온성 가교결합제는 다가 알콜(예, 글리세롤), 폴리아지리딘 화합물(예, 2,2-비스하이드록시메틸 부탄올-트리스[3-(1-아지리딘)프로피오네이 트]), 할로에폭시 화합물(예, 에피클로로히드린), 폴리알데히드 화합물(예, 글루타르알데히드), 폴리아민 화합물(예, 에틸렌아민), 및 폴리이소시아네이트 화합물(예, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트)를 포함하고, 바람직하게는 글리세롤이다. 로 등의 특허 문헌 11 컬럼의 22-54라인을 참조하라.
이들 집합체 거대구조물을 제조하는데 사용되는 유형의 입상의 흡수성 중합체 조성물은 보통 다수의 카복시 기를 함유하며, 전형적으로 폴리아크릴레이트와 같은 폴리카복시 화합물로부터 유도된다. 가교 결합제로서 글리세롤을 사용하는 경우, 글리세롤의 하이드록시 기는 전형적으로 흡수성 입자내에 존재하는 중합체의 카복시 기와 에스테르화 반응을 한다. 글리세롤에 의해 형성된 가교결합된 에스테르 결합은 흡수성 입자의 표면뿐만 아니라 입자내에서도 일어난다. 이것은 글리세롤이 비이온성이고 비교적 작은 분자이므로 흡수성 입자내로 침투할 수 있기 때문이다. 생성된 내부 가교결합은 집합체 거대구조물의 결합된 입자의 흡수능을 보다 낮게한다.
또한, 글리세롤의 하이드록시 기와 흡수성 입자에 존재하는 중합체의 카복시 기 사이의 가교결합 반응은 비교적 느리다. 실제로, 글리세롤로 처리한 흡수성 입자는 전형적으로 200℃에서 50분동안 경화된다. 이것은 결합된 흡수성 입자의 비교적 약한 시이트를 제공하며, 특히 궁극적으로 원하는 흡수성 구조물을 제조하는데 있어서 다루기 어려워진다. 따라서, 이들 약한 시이트를 물과 글리세롤의 혼합물과 같은 가소제로 처리하여 이들이 비교적 유연하고 흡수성 구조물을 제조하는데 있어 다루기 쉽도록 할 필요가 있다.
따라서,(1) 흡수능 효과를 최소화시키기 위하여 주로 흡수성 입자의 표면에서 흡수성 입자에 존재하는 중합체의 카복시 기와 신속히 반응하고,(2) 집합체 거대구조물에 대한 개선된 흡수능 및 기계적(인장) 성질을 제공하고;(3) 기저귀, 성인용 실금패드, 생리대 등에 사용되는 흡수성 구조물로 쉽게 제조될 수 있는 집합체 거대구조물의 가요성 시이트를 제공하고;(4) 이소프로판올과 같은 유기 용매를 필수적으로 필요로 하지 않는 가교결합제를 사용하여 결합된 흡수성 입자의 집합체 거대구조물을 제조할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
발명의 개시
본 발명은 입자간 결합된 집합체를 포함하는 개선된 다공성의 흡수성 거대구조물에 관한 것이다. 이들 집합체는 집합체 표면에서 서로에 대해 결합된 흡수성 전구체 입자를 다수 포함하고, 상기 입자는 음이온성 작용기를 갖는 실질적으로 수-불용성인 흡수성 하이드로겔-형성 중합체 물질을 포함한다. 이들 집합체는 또한 양이온성, 바람직하게는 중합체성 아미노-에피클로로히드린 부가물을 효과적인 표면 가교결합을 하기에 충분한 양으로 포함하며, 상기 아미노-에피클로로히드린 부가물은 전구체 입자의 표면에서 흡수성 중합체 물질과 반응한다. 이들 집합체는 또한 인접한 전구체 입자사이에 기공을 가지며, 이 기공은 상호 연결 채널에 의해 서로 연결되어 액체 투과성 거대구조물을 형성하고, 이 거대구조물의 둘레 건조부피 (circumscribed dry volume)가 약 0.008㎣ 이상이도록 한다.
본 발명은 또한 다수의 흡수성 전구체 입자를 제공하고 이어서 이것을 충분한 양의 양이온성, 바람직하게는 중합체성 아미노-에피클로로히드린 부가물로 처리하므로써 상기와 같은 다공성 흡수 거대구조물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 처리된 전구체 입자를 물리적으로 결합시켜 집합체를 형성시키고 이 집합체를 전구체 입자의 흡수성 중합체 물질과 반응시켜 효과적인 표면 가교결합을 생성시킨다. 수득한 다공성 흡수 거대구조물은 단독으로 또는 다른 흡수성 물질과 혼합된 상태로 기저귀, 성인용 실금패드, 생리대 등을 포함하는 다양한 흡수 제품을 위한 흡수 구조물에 유용하다.
본 발명의 다공성 흡수 거대구조물 및 이의 제조방법은 비이온성 가교결합제, 특히 글리세롤로 제조된 이전의 다공성 흡수 거대구조물에 비해 많은 중요한 장점들을 제공한다. 본 발명에 따른 가교결합제로서 양이온성, 바람직하게는 중합체성 아미노-에피클로로히드린 부가물을 사용하는 것은 입자간 가교결합을 감소시키거나 제거하여 경화속도를 개선시키고 입자의 흡수능을 향상시킨다. 이것은 이들 부가물, 특히 중합체성 수지인 비교적 크고 양이온성인 분자가 흡수성 입자의 내부로 침투할 수 없기 때문이다. 또한, 18 내지 25℃의 주변 실온에서, 이들 부가물의 양이온성 작용기(예, 아제테디늄)은 흡수성 입자를 포함하는 중합체 물질의 음이온성, 전형적으로는 카복시, 작용기와 신속하게 반응한다고 생각된다. 그 결과로, 적은 양의 가교결합제, 예컨대 흡수성 입자의 1 중량% 정도로 적은 양을 필요로하는 반면, 가교결합제로서 글리세롤을 사용하는 경우에는 전형적으로 4 중량%가 필요하다.
양이온성, 바람직하게는 중합체성의 아미노-에피클로로히드린 부가물의 사용은 가교결합제로서 글리세롤을 사용하여 제조된 다공성 흡수성 거대구조물에 대해 다른 중요한 장점들을 제공한다. 본 발명의 다공성 거대구조물은 개선된 흡수능 및 기계적(인장) 성질을 갖는다. 글리세롤로 가교결합된 흡수성 거대구조물과는 다르게, 본 발명에 따른 유연한 흡수성 거대구조물(예컨대, 시이트)은 가소제로 이후에추가로 처리하는 것(예를 들어, 물과 글리세롤의 혼합물을 첨가)이 필요없이 실질적으로 1-단계 공정으로 제조할 수 있다. 또한, 이소프로판올과 같은 유기 용매는 본 발명에 따른 흡수성 거대구조물을 제조하는데 필요없다.
제 1 도는 본 발명에 따른 다공성 흡수 거대구조물의 단면도(34.9 배 확대)의 현미경 사진이다.
제 2 도는 제 1 도에 나타낸 거대구조물의 일부를 확대한(75배 확대) 사진이다.
제 3 도는 제 2 도에 나타낸 거대구조물의 일부를 확대한(200배 확대) 사진이다.
제 4 도는 제 3 도에 나타낸 거대구조물의 일부를 확대한(400배 확대)사진이다.
제 5 도는 흡수 부재가 본 발명에 따른 다공성 흡수 거대구조물을 포함하는 기저귀의 하부 흡수 코어(본 발명에 따른 흡수 부재의 태양)를 보다 명확히 보이기 위해 절단한 상면시이트의 일부인, 본 발명에 따른 일회용 기저귀 태양의 투시도이다.
제 6 도는 제 8 도의 절단선 6-6을 따라 취한 제 5 도에 나타낸 기저귀의 흡수 코어의 단면도이다.
제 7 도는 다른 이중충 흡수 코어 태양을 보다 명확히 보이기 위해 상면시이트의 일부를 절단한, 본 발명에 따른 일회용 기저귀 태양의 투시도이다.
제 8 도는 흡수성 거대구조물이 다수의 스트립(strip) 형태이고 성분중의 한 성분이 다른 이중충 흡수 코어인, 기저귀 성분들의 분해도(blown-apart view)이다.
제 9 도는 본 발명의 흡수 거대구조물을 시이트 형태로 제조하는 장치의 단순화시킨 투시도이다.
A.다공성 흡수 거대구조물
본 발명에 따른 다공성 흡수 거대구조물은 물 및/또는 신체 배설물(예를들면, 뇨 또는 월경혈)과 같은 다량의 액체를 흡수할 수 있고 적당한 압력하에 상기 액체를 보유할 수 있는 구조물이다. 전구체 입자의 입상 성질로 인해, 상기 거대구조물은 인접 전구체 입자 사이에 기공을 갖는다. 이들 기공은 상호연결 채널에 의해 서로 연결되어 거대구조물이 액체 투과성이도록 한다(즉, 모세관 이동 채널을 갖는다).
전구체 입자 사이에 형성된 결합으로 인해, 생성된 집합체 거대구조물은 개선된 구조적 결합성, 증가된 액체 포착 및 분배 속도 및 최소의 겔-블록킹 특성을 갖는다. 상기 거대구조물이 액체와 접촉할 때, 거대구조물은 일반적으로 적당한 유폐 압력(confined pressure)에도 일반적으로 등방성으로 팽윤하며, 상기 액체를 전구체 입자 사이의 기공으로 흡수하며, 이어서 상기 액체를 입자내로 흡수한다고 밝혀졌다. 거대구조물의 둥방성 팽윤은 팽윤되었을 때에도 전구체 입자들과 기공이 그의 상대적 기하학 및 공간적 관계성을 유지하게 해준다. 따라서, 거대구조물은 비교적 "유체에 안정" 하므로 전구체 입자들은 서로 분리되지 않아서, 겔 블롤킹의빈도가 최소화되며, 모세관 채널이 팽윤시 유지되고 확대되어, 거대구조물은 과량의 액체일지라도 액체를 수용하고 수용된 액체를 이동시킬 수 있다.
본 원에 사용된 "거대구조물(macrostructure)"이란 용어는 거의 건조되었을때 약 0.008㎣ 이상, 바람직하게는 약 10.O㎣ 이상, 더욱 바람직하게는 약 100㎣ 이상, 가장 바람직하게는 약 500㎣ 이상의 둘레 부피(즉, 둘레 건조부피)를 갖는 구조물을 의미한다. 전형적으로, 본 발명의 거대구조물은 약 500㎣ 이상의 둘레 건조부피를 가질것이다. 본 발명의 바람직한 태양에서, 거대구조물은 약 1000㎣ 내지 약 100,000㎣ 의 둘레 건조부피를 갖는다.
본 발명의 거대구조물은 다수의 형태 및 크기를 가질수도 있고, 전형적으로 시이트, 필름, 실린더, 블록, 구, 섬유, 필라멘트, 또는 기타 형상의 요소의 형태로 존재한다. 거대구조물은 일반적으로 약 0.2㎜ 내지 약 10.0㎜ 직경의 두께를 갖는다. 흡수 용품에 사용하기 위해, 거대구조물은 시이트 형태가 바람직하다. 본 원에 사용된 "시이트"란 용어는 약 0.2㎜ 이상의 두께를 갖는 거대구조물은 의미한다. 시이트는 약 0.5㎜ 내지 약 10㎜, 전형적으로 약 1㎜ 내지 3㎜ 의 두께를 갖는 것이 바람직할 것이다.
제 1 도 내지 제 4 도에 나타난 바와같이, 본 발명의 다공성 흡수 거대구조물은 입자간 결합된 집합체들을 포함한다. 입자간 결합된 집합체들은 통상적으로 8개 이상 독립적인 전구체 입자들을 포함한다. 본 원에 사용되는 독립적인 전구체 입자의 바람직한 둘레 건조부피 및 크기에 있어서, 이들 입자간 결합된 집합체는 전형적으로 약 100,000개 이상의 독립적인 전구체 입자로부터 형성된다. 이들 독립적인 전구체 입자는 과립, 미분가루, 구, 박편, 섬유, 집합체 또는 집괴물을 포함할 수 있다.
제 1도 및 제 2도에서 볼 수 있는 바와 같이, 독립적인 전구체 입자는 입방체; 봉형; 다면체; 구형; 라운드형; 각진형; 불규칙형; 임의의 크기의 불규칙한 형상(예를들면 연마 또는 미분쇄 단계의 미분쇄 제품): 또는 침상형, 박편형 또는 섬유상 형상과 같은 가장 큰 치수/가장 작은 치수 비율을 갖는 형상 등과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다.
제 3 도 및 제 4 도에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 거대구조물을 포함하는 분자간 결합된 집합체은, 필수적으로, 인접한 입자와 함께 연결되거나 또는 접착되므로써 형성된다. 접착제는 실질적으로 이들 입자 표면에 존재하는 중합체성 물질이다. 이들 전구체 입자를 이후에 기술하는 바와같이 처리하고 물리적으로 결합시킬때, 이들 입자 표면에 존재하는 중합체 물질은 인접 입자가 전형적으로 서로 입자사이의 불연속적인 연결부로서 접착되기에 충분한 가소성 및 응집성(예, 점착성)을 갖는다. 아미노-에피클로로히드린 부과물과 입자의 중합체 물질 사이의 가교결합반응으로 집합체중의 입자가 서로 응집성 결합 상태로 남아있도록 이들 접착 구조물을 고정시킨다.
B.흡수성 전구체 입자
본 발명의 거대구조물은 많은 양의 액체를 흡수할 수 있는 중합체 물질로부터 형성된다(이러한 중합체 물질은 통상 하이드로겔, 하이드로콜로이드 또는 고흡수성 물질이라고 한다). 거대구조물은 실질적으로 수불용성인 흡수성의 하이드로겔-형성 중합체 물질 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 특정 중합체 물질들은 전구체 입자들을 형성하는 중합체 물질들과 관련하여 본문에 기술되어 있다.
전구체 입자들은 다양한 범위의 크기를 가질수 있지만, 특정 입자 크기 분포 및 크기가 바람직하다. 본 발명의 목적에 있어서, 입자 크기는 체 크기 분석에 의해 결정되는 전구체 입자들의 크기로서 섬유(예를들면 과립, 박편 또는 분말)와 같은 가장 큰 크기/가장 작은 크기 비를 갖지 않는 전구체 입자에서 정의된다. 그러므로, 예를들면, 600μ 개구를 갖는 표준 #30번 체위에 체류하는 전구체 입자들은 600μ 이상의 입자크기를 갖는 것으로 생각할 수 있으며, 600μ 개구를 갖는 표준 #30번 체를 통과하고 500μ 개구를 갖는 표준 #35번 체위에 체류하는 전구체 입자들은 500 내지 600μ 의 입자크기를 갖는 것으로 생각할 수 있으며, 500μ 개구를 갖는 #35번 체를 통과하는 전구체 입자들은 500μ 미만의 입자크기를 갖는 것으로 생각할 수 있다. 본 발명의 바람직한 양태로서, 전구체 입자들은 일반적으로 약 1 내지 약 2000μ, 보다 바람직하게는 약 20μ 내지 약 1000μ 범위의 크기를 갖는다.
더우기, 본 발명의 목적으로, 전구체 입자들의 질량 평균 입경은 생성된 거대구조물의 특성 및 성질을 결정하는데 중요하다. 전구체 입자들의 주어진 샘플의 질량 평균 입경은 질량을 기준으로 샘플의 평균 입경인 입자크기로서 정의된다. 샘플의 질량 평균 입경의 결정 방법은 하기 시험 방법편에 개시되어 있다. 전구체 입자의 질량 평균 입경은 일반적으로 약 20 내지 약 1500μ, 더욱 바람직하게는 약 50 내지 약 1000μ 이다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 전구체 입자는 약 1000μ미만, 더욱 바람직하게는 약 600μ 미만, 가장 바람직하게는 약 500μ 미만의 질량 평균 입경을 갖는다. 본 발명의 특정한 바람직한 양태에서, 전구체 입자의 질량 평균 입경은 비교적 작다(즉, 전구체 입자는 미세하다). 이러한 양태에서, 전구체 입자의 질량 평균 입경은 약 300μ 미만, 더욱 바람직하게는 약 180μ 미만이다. 예시적인 양태에서, 전체 입자의 약 95 중량% 이상은 약 150 내지 약 300μ의 입경을 갖는다. 다른 태양에서, 전구체 입자의 약 95 중량% 이상은 약 90 내지 약 180μ의 입경을 갖는다. 전구체 입자 입경의 좁은 분포가 바람직한데, 이것은 등가의 질량 평균 입경을 갖는 전구체 입자의 입경 분포가 넓은 경우에 비해서 밀집되었을때 보다 큰 빈공간 부분을 가지므로써 보다 큰 다공성의 거대구조물이 생성되기 때문이다.
섬유와 같이 가장 큰 크기/가장 작은 크기를 갖는 물질의 입경은 전형적으로 그의 가장 큰 크기에 의해 정의된다. 예를들어, 흡수성 중합체 섬유(즉, 고흡수성 섬유)가 본 발명의 제조에 사용되는 경우, 섬유의 길이는 "입경"을 정의하는데 사용된다.(섬유의 데니어 및/또는 직경도 또한 구체화될 수 있다). 본 발명의 실시 양태에서, 섬유는 약 5㎜ 이상, 바람직하게는 약 10㎜ 내지 약 100㎜, 더욱 바람직하게는 약 10㎜ 내지 약 50㎜ 의 길이를 갖는다.
전구체 입자들은 설폰산과 같은 다수의 음이온성 작용기, 더욱 전형적으로는 카복시 기를 갖는 실질적으로 수불용성인 흡수성의 하이드로겔-형성 중합제 물질들을 포함한다. 본문에서 전구체 입자로서 사용하기에 적합한 중합체 물질의 실례로는 중합가능하고 불포화된 산-함유 단량체로부터 제조된 것들을 들 수 있다. 그러므로, 이러한 단량체로는 적어도 하나의 탄소 대 탄소 올레핀계 이중결합을 함유한 올레핀계 불포화산 및 무수물을 들 수 있다. 더욱 구체적으로, 이러한 단량체들은 올레핀계 불포화 카복실산과 산 무수물, 올레핀계 불포화 설폰산 및 그의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
또한, 본 전구체 입자를 제조하기 위해서는 산이 아닌 단량체 일부를 통상 소량으로 사용할 수도 있다. 이러한 비-산 단량체로는 예를들면, 카복실 또는 설폰산 기를 전혀 함유하지 않는 단량체들 뿐만 아니라 산-함유 단량체들의 수용성 또는 수분산성 에스테르를 들 수 있다. 그러므로,선택적인 비-산 단량체들로는 다음과 같은 유형의 작용기를 함유한 단량체들을 들 수 있다: 카복실산 또는 설폰산 에스테르, 하이드록실 기, 아미드 기, 아미노 기, 니트릴 기 및 4급 암모늄 염 기, 이러한 비-산 단량체들은 널리 공지되어 있는 물질로서, 예를들면 본문에 모두 참고로 인용되어 있는 1978년 2월 28일자로 마쓰다(Masuda) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,076,663 호 및 1977년 12월 13일자로 웨스트맨(Westman)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,062,817 호에 기술되어 있다.
올레핀계 불포화 카복실산 및 카복실산 무수물 단량체로는 아크릴산 그 자체로 예시되어 있는 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, α-클로로아크릴산, α-시아노아크릴산, β-메틸아크릴산(크로톤산), α-페닐아크릴산, β-아크릴옥시프로피온산, 소르브산, α-클로로소르브산, 안겔산, 신남산, p-클로로신남산, β-스테릴 아크릴산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산, 글루타콘산, 아코니트산, 말레산, 푸마르산, 트리카복시에틸렌 및 말레산 무수물을 들 수 있다.
올레핀계 불포화 설폰산 단량체로는 비닐설폰산, 알릴설폰산, 비닐톨루엔 설폰산 및 스티렌 설폰산과 같은 지방족 또는 방향족 비닐 설폰산; 설포에틸 아크릴레이트, 설포에틸 메타크릴레이트, 설포프로필 아크릴레이트, 설포프로필 메타크릴레이트, 2-하이드록시-3-아크릴옥시 프로필 설폰산, 2-하이드록시-3-메타크릴옥시 프로필 설폰산 및 2-아크릴아미드-2-메틸프로판 설폰산과 같은 아크릴 및 메타크릴 설폰산을 들 수 있다.
본 발명에 사용하기에 바람직한 중합체 물질들은 카복실 기를 지닌다. 이러한 중합체들로는 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체, 부분적으로 중화된 전분-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체, 전분-아크릴산 그라프트 공중합체, 부분적으로 중화된 전분-아크릴산 그라프트 공중합체, 비누화된 비닐 아세테이트-아크릴 에스테르 공중합체, 가수분해된 아크릴로니트릴 또는 아크릴아미드 공중합제, 상기 공중합체들의 약간 망상구조 가교결합된 생성물, 부분적으로 중화된 폴리아크릴산, 및 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상구조 가교결합된 생성물을 들 수 있다. 이러한 중합체들은 개별적으로 사용하거나, 또는 2개 이상의 단량체, 화합물 등의 혼합물 형태로 사용할 수 있다. 이러한 중합체 물질의 실례는 미합중국 특허 제 3,661,875호,제 4,076,663 호, 제 4,093,776 호, 제 4,666,983 호, 및 제 4,734,478 호에 기술되어 있다.
전구체 입자들로서 사용하기에 가장 바람직한 중합체 물질들은 부분적으로 중화된 폴리아크릴산과 그로부터의 전분 유도체들의 약간 망상구조 가교결합된 생성물이다. 가장 바람직하게, 전구체 입자들은 약 50 내지 약 95%, 바람직하게는 약75%의 중화된, 약간 망상구조 가교결합된 폴리아크릴산(즉, 폴리(나트륨 아크릴레이트/아크릴산))을 포함한다.
상기 기술된 바와 같이, 전구체 입자들은 망상구조 가교결합된 중합체 물질들이 바람직하다. 망상구조 가교결합은 전구체 입자들을 거의 수불용성으로 만드는 작용을 하며, 부분적으로는 전구체 입자들 및 생성된 거대구조물의 흡수 용량 및 추출가능한 중합체 함량 특성들을 결정하는 작용을 한다. 중합체 및 전형적인 망상구조 가교결합제들의 망상구조 가교결합 방법은 상기 인용된 미합중국 특허 제 4,076,663 호에 더욱 상세히 기술되어 있다.
개개의 전구체 입자들은 통상적인 방식으로 형성될 수 있다. 개개의 전구체 입자들을 제조하기 위한 전형적이면서도 바람직한 방법은 본문에 참고로 인용된 1988년 4월 19일자로 브랜트(Brandt) 등에게 허여된 미합중국 재발행 특허 제 32,649호; 1987년 5월 19일자로 쯔바끼모토(Tsubakimoto) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,666,983 호; 및 1986년 11월 25일자로 쯔바끼모토 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,625,001 호에 기술되어 있다.
전구체 입자들을 형성하기 위한 바람직한 방법들은 수용액 또는 기타 다른 용액 중합 방법을 포함하는 것들이다. 상기 인용된 미합중국 재발행 특허 제 32,649 호에 기술된 바와 같이, 수용액 중합은 전구체 입자들을 형성시키는 중합을 수행하기 위하여 수성 반응 혼합물을 사용하는 것을 수반한다. 이때, 수성 반응 혼합물은 혼합물내에서 거의 수불용성의 약간 망상구조 가교결합된 중합체 물질을 생성하기에 충분한 중합조건을 받게된다. 그 다음, 이로인해 형성된 중합체 물질의매스는 분쇄되거나, 또는 잘게 절단되어 개개의 전구체 입자들을 형성한다.
더욱 구체적으로, 개개의 전구체 입자들을 제조하기 위한 수용액 중합 방법은 목적하는 전구체 입자들을 형성하는 중합을 수행하기 위한 수성 반응 혼합물의 제조방법을 포함한다. 이러한 반응 혼합물의 하나의 원소는 생성되는 전구체 입자들의 "주쇄"를 형성하는 산 기-함유 단량체 물질이다. 반응 혼합물은 일반적으로 약 100 중량부의 단량체 물질을 포함한다. 수성 반응 혼합물의 또다른 성분은 망상구조 가교결합제를 포함한다. 전구체 입자들을 형성하는데 유용한 망상구조 가교결합제는 상기 미합중국 재발행 특허 제 32,649 호; 미합중국 특허 제 4,666,983 호; 및 미합중국 특허 제 4,625,001 호에 더욱 상세히 기술되어 있다. 망상구조 가교결합제는 일반적으로 수성 혼합물에 존재하는 단량체의 총 몰수를 기준으로 약 0.001 내지 약 5 몰%(단량체 물질의 100중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 20 중량부)의 양으로 수성 반응 혼합물에 존재한다. 수성 반응 혼합물의 선택적인 성분은, 예를들면, 나트륨, 칼륨 및 암모늄 퍼설페이트, 카프릴릴 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 과산화 수소, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, 3급 부틸 디퍼프탈레이트, 3급 부틸 퍼벤조에이트, 나트륨 퍼아세테이트, 나트륨 퍼카보네이트 등과 같은 과산소 화합물을 비롯하여 유리 라디칼 개시제를 포함한다. 수용성 반응 혼합물의 기타 선택적인 성분들은 필수적인 불포화 산성 작용 기-함유 단량체 또는 카복실 또는 설폰산 작용기를 전혀 함유하지 않은 기타 공단량체의 에스테르를 비룻하여 각종 비-산성 공단량체 물질을 포함한다.
수성 반응 혼합물은 거의 수불용성의 흡수성 하이드로겔-형성의 약간 망상구조 가교결합된 중합체 물질의 혼합물을 생성하기에 충분한 중합조건을 받는다. 또한, 중합 조건은 상기 인용된 특허에 더욱 상세히 기술되어 있다. 이러한 중합 조건은 일반적으로 약 0 내지 약 100℃, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 40℃ 의 중합온도로 가열(열 활성화기법)시키는 것을 포함한다. 수성 반응 혼합물을 유지시키는 중합 조건은 또한, 예를들면 반응 혼합물 또는 그의 일부론 통상적인 형태의 중합 활성화 방사선에 노출시킴을 포함한다. 이외의 통상적인 중합 기술은 방사선, 전자, 자외선 또는 전자기 조사방법이다.
또한, 수성 반응 혼합물에 형성된 중합체 물질의 산 작용기도 바람직하게 중화된다. 중화는 염 형성 양이온으로 중화되는 산 기-함유 단량체인 중합제 물질을 형성하는데 이용된 총 단량체의 약 25 몰% 이상, 더욱 바람직하게는 적어도 약 50몰%가 생성되는 통상적인 방식으로 수행할 수 있다. 이러한 염-형성 양이온으로는 브랜트 등에게 허여된 전술한 미합중국 재발행 특허 제 32,649 호에 더욱 상세히 논의된 바와 같이, 예를들면 알칼리 금속, 암모늄, 치환된 암모늄 및 아민을 들 수 있다.
수용액 중합 공정을 이용하여 전구체 입자들을 제조하는 것이 바람직하지만, 역전 에멀젼 중합 또는 역전 현탁 중합 방법과 같은 다중상 중합 방법을 이용하여 중합 공정을 수행하는 것도 가능하다. 역전 에멀젼 중합 또는 역전 현탁 중합 방법에서는 상기 기술된 바와 같이, 수성 반응 혼합물을 사이클로헥산과 같은 수불혼화성 불활성 유기용매의 매트릭스에 작은 소적 형태로 현탁시킨다. 수득된 전구체 입자들은 일반적으로 그 형상이 구형이다. 역전 현탁 중합 방법은 1982년 7월 20일자로 오베이사시(Obaysashi) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,340,706 호; 제 1985년 3월 19일자로 플레셔(Flesher) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,506,052 호; 및 1988년 4월 5일자로 모리따(Morita) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,735,987 호에 더욱 상세히 기술되어 있으며, 이들 특허 문헌은 본 명세서에서 참고로 인용되어 있다.
본 발명의 바람직한 양태로서, 입자간 가교결합된 집합체를 형성하는데 사용한 전구체 입자들은 실질적으로 건조되어 있다. 본문에서 "실질적으로 건조"란 전구체 입자들이 전구체 입자의 약 50 중량% 미만, 바람직하게는 약 20 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 약 10 중량% 미만으로 액체 함량, 전형적으로는 물 또는 기타 용액 함량을 갖고 있음을 의미한다. 일반적으로, 전구체 입자들의 액체 함량은 전구체 입자의 약 0.01 내지 약 5 중량% 범위에 있다. 개개의 전구체 입자들은 가열과 같은 통상적인 방법에 의해 건조될 수 있다. 또한, 수성 반응 혼합물을 사용하여 전구체 입자들을 형성하는 경우, 물을 공비 증류에 의해 반응 혼합물로부터 제거할 수 있다. 또한, 중합체-함유 수성 반응 혼합물은 메탄올과 같은 탈수용매로 처리할 수 있다. 또한, 상기 건조 방법을 병용하여 사용할 수도 있다. 이때, 중합체 물질의 탈수된 매스는 잘게 절단되거나 또는 미분쇄되어, 실질적으로 수불용성인 흡수성의 하이드로겔-형성 중합체 물질의 실질적인 건조 전구체 입자들을 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 전구체 입자들은 이들 전구체 입자로부터 형성된 거대구조물이 또한 높은 흡수 용량을 갖을 만큼 높은 흡수용량을 나타내는 것들이다. 흡수 용량이란 중합체 물질이 액체와 접촉하게 될때, 액체를 흡수하는 중합체 물질의 용량을 말한다. 흡수 용량은 흡수되는 액체의 특성, 및 액체와 중합체 물질이 접촉하는 방식에 따라서 매우 변화한다. 본 발명의 목적을 위해 흡수 용량은 하기 시험 방법편에 정의된 방법에 따라서 주어진 중합체 물질에 의해 흡수된 합성뇨(차후에 정의됨)의 양(중합체 물질 1g 당 합성뇨 g 수)으로 정의된다. 본 발명의 바람직한 전구체 입자들은 중합체 물질 1g 당 합성뇨 약 20g 이상, 더욱 바람직하게는 약 25g 이상의 흡수 용량을 갖는 것들이다. 전형적으로, 본 전구체 입자의 중합체 물질들은 중합체 물질 1g 당 합성뇨 약 40내지 약 70g 의 흡수용량을 갖는다. 이러한 비교적 높은 흡수용량 특성을 갖는 전구체 입자들은 이러한 전구체 입자들로부터 제조된 거대구조물이 정의에 의해 뇨와 같은 신체 배설물을 목적하는 높은 양으로 유지하므로, 특히 흡수용품, 흡수부재 및 흡수 제품에서 유용하다.
입자간 가교결합된 집합체의 전구체 입자들은 모두 동일한 물성을 갖는 동일한 중합체 물질로 형성되는 것이 바람직한 반면, 본 물질은 그럴 필요가 없다. 예를들면, 몇개의 전구체 입자들은 전분-아크릴산 그라프트 공중합체의 중합체 물질을 포함할 수 있지만, 그외의 전구체 입자들은 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상구조 가교결합된 생성물의 중합체 물질을 포함할 수도 있다. 추가로, 입자간 가교결합된 집합체의 전구체 입자들은 전구체 입자들의 형상에 의해 그의 흡수용량 또는 기타 물성 또는 특성들이 변화할 수 있다. 본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 전구체 입자들은 필수적으로 부분적으로 중화된 폴리아릴산의 약간 망상구조 가교결합된 생성물로 이루어진 중합체 물질들을 포함하며, 각각의 전구체 입자들은 유사한 성질을 갖는다.
C.양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물
본 발명의 다공성 거대구조물을 포함하는 입자간 결합된 집합체의 주요 성분은 에피클로로히드린과 특정 유형의 단량체성 또는 중합체성 아민의 부가물이다. 이들 아미노-에피클로로히드린 부가물은 흡수성 전구체 입자의 중합체 물질, 특히 이들 중합체 물질의 음이온성 작용기, 전형적으로는 카복시 기와 반응하여 공유결합성 에스테르 형의 결합을 형성한다. 다시 말해서, 아미노-에피클로로히드린 부가물은 흡수성 전구체 입자에 존재하는 중합체 물질을 가교결합시킨다(아미노-에피클로로히드린 부가물과 효과적으로 가교결합된 흡수성 전구체 입자 일부를 함유하는 중합체 물질은 다른 가교결합되지 않은 입자 부분에 비해 수성 체액의 존재하에서 보다 덜 팽윤된다).
이들 반응된 아미노-에피클로로히드린 부가물은 주로 흡수성 전구체 입자 표면에서 가교결합을 제공한다고 생각된다. 이것은 이들 부가물, 이들의 특히 중합체성 수지성 부가물이 비교적 큰 양이온성 분자이기 때문이다. 그 결과, 이들은 흡수성 입자의 내부로 침투할 수 없어 이들의 표면에 있는 중합체 물질과만 반응할 수 있을 뿐이다. 또한, 이들 부가물의 양이온성 작용기(예컨대, 아제테디늄 기), 특히 이들의 중합체성 수지는 실온(예컨대, 약 18 내지 약 25℃)에서도 흡수성 입자의 중합체 물질의 음이온성 작용기, 특히 카복시 기와 신속하게 반응한다고 생각된다. 그 결과, 흡수성 전구체 입자에 존재하는 중합체 물질의 표면에 효과적인 가교결합을 제공하기 위해서는 이들 아미노-에피클로로히드린 부가물의 매우 적절한 양(예컨대, 입자의 약 1 중량%정도 적은 양)이 필요하다.
본 원에서 사용된 "양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물"은 에피클로로히드린과 단량체성 또는 중합체성 아민이 반응하여 생성된 2개 이상의 양이온성 작용기를 갖는 반응 생성물을 의미한다. 이들 부가물은 단량체성 화합물(예컨대, 에피클로로히드린과 에틸렌 디아민의 반응 생성물) 형태일 수 있거나, 또는 중합체성 형태(예컨대, 에피클로로히드린과 폴리아미드-폴리아민 또는 폴리에틸렌이민의 반응생성물)일 수 있다. 이들 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물의 중합체성 화합물은 전형적으로 "수지"로 칭한다.
본 발명에 유용한 부가물을 형성하기 위하여 에피클로로히드린과 반응할 수 있는 한가지 유형의 아미노 화합물은 이들 구조에 일차 또는 이차 아미노 기를 갖는 단량체성, 2량체성, 3량체성 및 보다 고급의 아민을 포함한다. 이러한 유형의 유용한 디아민의 실례는 비스-2-아미노에틸 에테르, N,N-디메틸에틸렌디아민, 피페라진, 및 에틸렌디아민을 포함한다. 이러한 유형의 유용한 트리아민의 실례는 N-아미노에틸 피페라진, 및 디에틸렌트리아민 및 디프로필렌트리아민과 같은 디알킬렌트리아민을 포함한다.
상기 아민 물질은 에피클로로히드린과 반응하여 본 원에서 가교결합제로서 유용한 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물을 형성한다. 이들 부가물의 제조방법뿐만 아니라 이들 부가물 자체에 대한 보다 상세한 설명은 1982년 1월 12일자로 그로스(Gross)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,310,593호 및 로스(Ross) 등의 문헌[J. Organic Chemistry,제 29권, pp 824-826(1964)]에 기술되어 있다. 이들모두는 본 원에서 참고로 인용하였다.
단량체성 아민에 더하여, 폴리에틸렌이민과 같은 중합체성 아민도 또한 아미노 화합물로서 사용될 수 있다. 본 원에서 유용한 바람직한 양이온성 중합체성 부가물 수지를 형성하기 위해 에피클로로히드린과 반응 할 수 있는, 특히 바람직한 아미노 화합물은 폴리알킬렌 폴리아민 및 포화 C3-C102가 카복실산으로부터 유도된 특정의 폴리아미드-폴리아민을 포함한다. 상기 종류의 에피클로로히드린/폴리아미드-폴리아민 부가물은 당해분야에서 종이 제품을 위한 습윤강도 수지로서 공지된 수용성, 열경화성, 양이온성 중합체이다.
상기 종류의 바람직한 양이온성 중합체성 수지를 형성하기 위하여 사용하는 폴리아미드-폴리아민의 제조에 있어서, 우선 디카복실산을 폴리알킬렌-폴리아민과 바람직하게는 수용액중에서 반응시켜 수용성이고, -NH(CnH2nHN)x-CORCO- 기(여기서, n 및 X는 각각 2 이상이고, R은 디카복실산의 C1-C8알킬렌 기이다.)이 되풀이되는 장쇄 폴리아미드를 제조한다.
폴리에틸렌 폴리아민, 폴리프로필렌 폴리아민, 폴리부틸렌 폴리아민 등을 포함하는 다양한 폴리알킬렌 폴리아민은 폴리아미드-폴리아민을 제조하는데 사용될 수 있으며, 여기서, 폴리에틸렌 폴리아민은 경제적으로 바람직한 종류이다. 더욱 구체적으로, 본 원의 양이온성 중합체성 수지를 제조하는데 사용되는 바람직한 폴리알킬렌 폴리아민은 두 개의 일차 아민기 및 하나 이상의 이차 아민기를 포함하는 폴리아민이며, 여기서 질소 원자들은 일반식 -CnH2n- 기로 함께 연결되고, n은 1 이상의 작은 정수이고, 분자내 상기 기의 수는 2 내지 약 8개, 바람직하게는 약 4 이하이다. 질소 원자들은 -CnH2n- 기의 인접 탄소원자 또는 보다 멀리 떨어진 탄소원자에 부착되나, 동일한 탄소원자에는 부착되지 않는다. 또한 상당히 순수한 형태로 수득할 수 있는, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 디프로필렌트리아민 등과 같은 폴리아민을 사용할 수 있다. 상기 기술한 것중에서 가장 바람직한 것은 2 내지 4 개의 에틸렌 기, 2개의 일차 아민기 및 1 내지 3개의 이차 아민기를 포함하는 폴리에틸렌 폴리아민이다.
또한 3개 이상의 아미노기와 함께 하나 이상의 3차 아미노기를 포함하는 폴리아민 전구체 물질을 사용할 수 있다. 이러한 유형의 적합한 폴리아민은 메틸 비스(3-아미노프로필)아민, 메틸 비스(2-아미노에틸)아민, N-(2-아미노에틸)피페라진, 4,7-디메틸트리에틸렌테트라민 등을 포함한다.
본 원에 유용한 바람직한 양이온성 중합체성 수지의 폴리아미드-폴리아민 전구체를 형성하기 위하여 상기 기술한 폴리아민과 반응할 수 있는 디카복실산은 포화 지방족 C3-C10디카복실산을 포함한다. 더욱 바람직한 것은 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산 등과 함께 디글리콜산과 같은 3 내지 8개의 탄소원자를 포함하는 것이다. 이들 중에서, 분자내에 4 내지 6개의 탄소원자를 갖는 디글리콜산 및 포화 지방족 디카복실산, 즉 숙신산, 글루타르산 및 아디프산이 가장 바람직하다. 두개 이상의 상기 디카복실산의 블렌드를 사용할 수 있을 뿐만아니라, 생성되는 장쇄 폴리아미드-폴리아민이 수용성이거나 또는 적어도 수-분 산성인 조건에서 아젤라산및 세바크산과 같은 보다 고급의 포화 지방족 디카복실산과 함께 이들 하나 이상의 디카복실산의 블렌드를 사용할 수 있다.
상기 폴리아민 및 디카복실산으로부터 제조된 폴리아미드-폴리아민 물질은 본 원에서 가교결합제로서 사용하기에 바람직한 양이온성 중합체성 아미노-에피클로로히드린 수지를 형성하기 위하여 에피클로로히드린과 반응할 수 있다. 상기 물질의 제조방법은 본 원에서 참고로 인용한 1960년 2월 23일자로 케임(Keim)에게 허여된 미합궁국 특허 제 2,926,116호, 1960년 2월 23일자로 케임에게 허여된 미합중국 특허 제 2,926,154호, 및 1967년 7월 25일자로 케임에게 허여된 미합중국 특허 제 3,332,901호에 기술되어 있다.
본 원에서 가교결합제로서 사용하기에 바람직한 양이온성 폴리아미드-폴리아민-에피클로로히드린 수지는 헤르큘레스 인코포레이티드에서 키멘(Kymenee?)이라는 상표명으로 시판한다. 특히 유용한 것은 키멘?557H, 키멘?557LX 및 키멘?557플러스로서, 이것은 디에틸렌트리아민 및 아디프산의 반응생성물인, 폴리아미드-폴리아민의 에피클로로 히드린 부가물이다. 이들은 약 10 내지 약 33 중량%의 활성 수지를 함유하는 양이온성 수지 물질의 수용액 형태로 시판된다.
D.입자간 결합된 집합체 및 거대구조물의 제조
본 발명의 다공성 흡수 거대구조물을 구성하는 입자간 결합된 집합체를 제조함에 있어서, 흡수성 전구체 입자를 충분량의 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물로 처리하여 입자 표면에서 중합체 물질과 반응하도록 하여, 효과적인 가교결합이 일어나도록 한다(즉, 가교결합된 입자표면은 가교결합되지 않은 부분에 비해 수성 체액의 존재하에서 덜 팽윤된다). "충분량"의 부가물을 구성하는 것은 처리된 특정 흡수성 전구체 입자, 사용되는 특정 아미노-에피클로로히드린 부가물, 입자간 결합된 집합체를 형성하는데 바람직한 특정 효과 등을 포함하는 다수의 인자들에 의존한다. 피페라진-에피클로로히드린 부가물과 같은 단량체성 아미노-에피클로로히드린 부가물의 경우, 부가물의 사용량은 흡수성 전구체 입자 100중량부당 약 0.1 내지 약 3 중량부, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 1.5 중량부, 가장 바람직하게는 약 0.8 내지 약 1.2 중량부일 수 있다. 키멘?557H, 557LX 또는 플러스와 같은 바람직한 중합체성 아미노-에피클로로히드린 수지의 경우, 수지의 사용량은 흡수성 전구체 입자 100 중량부당 약 0.1 내지 약 5 중량부, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 2.5 중량부, 가장 바람직하게는 약 1 내지 약 2 중량부일 수 있다.
흡수성 전구체 입자 및 양이온성 어미노-에피클로로히드린 부가물외에도, 다른 성분들 또는 다른 제제를 입자간 결합된 집합체를 제조하는데 보조제로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 부가물의 수성 처리 용액을 형성하기 위하여 부가물과 함께 물을 전형적으로 사용할 수 있다. 물은 전구체 입자 표면에 부가물이 균일하게 분산되는 것을 촉진하며, 부가물이 이들 입자의 표면 영역에 침투하도록 한다. 또한 물은 처리된 전구체 입자 간의 보다 강한 물리적 결합을 촉진하고, 생성된 입자간 결합된 가교결합 집합체의 결합성을 제공한다. 본 발명에서, 물은 전구체 입자 100 중량부당 약 25 중량부 미만(즉, 0 내지 25 중량부), 바람직하게는 약 3 내지약 15 중량부, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 10 중량부로 사용된다. 물의 실제 사용량은 사용되는 부가물의 유형, 전구체 입자를 형성하는데 사용되는 중합체성서 물질의 유형, 이들 전구체 입자의 입경, 기타 선택적 성분들(예, 글리세롤)의 포함 등과 같은 인자에 의존적으로 달라진다.
절대적으로 필요한 것은 아니나, 전구체 입자 표면상에 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물을 균일하게 분산되도록 돕기위하여 유기 용매를 사용할 수 있다. 이들 유기 용매는 전형적으로 친수성이고, 메탄올 및 에탄올과 같은 저급 알콜: N,N-디메틸포름아미드 및 N,N-디에틸포름아미드와 같은 아미드; 및 디메틸설폭사이드와 같은 설폭사이드를 포함할 수 있다. 친수성 용매를 사용하는 경우, 사용량은 전구체 입자 100 중량부당 약 20 중량부 미만(즉, 0 내지 약 20 중량부), 바람직하게는 약 5 내지 약 15 중량부, 더욱 바람직하게는 약 8 내지 약 12 중량부이다. 친수성 용매의 실제 사용량은 사용되는 부가물, 전구체 입자를 형성하는데 사용되는 중합체 물질, 이들 전구체 입자의 입경 등과 같은 인자에 의존적으로 달라진다.
이전에 기술한 바와 같이, 본 발명의 결합된 입자 집합체를 제조하는데 친수성 유기 용매를 꼭 사용해야 할 필요는 없다. 실제로, 이러한 유기 용매의 사용을 피하는 것이 바람직하다. 일반적으로 상기 용매는 그의 의도된 용도에 적합하기 위해서는 집합체로부터 제거될 필요가 있다. 이러한 유기 용매의 제거는 종종 에너지 및 처리 집약적이고, 추가의 처리비용을 필요로 한다. 이소프로판올 또는 t-부탄올과 같은 일부 친수성 용매는 아미노-에피클로로히드린 부가물이 용액으로부터 침전되도록 하므로, 이러한 이유로 적합하지 않다. 실제로, 본 발명의 결합된 입자 집합체를 제조하는데 전형적으로 사용되는 유일한 용매는 메탄올 및 에탄올과 같은 저급 알콜로서, 이들은 에너지 또는 처리 집약적이지 않으므로 제거하기 어렵지 않고 아미노-에피클로로히드린 부가물이 수용액으로부터 침전되도록 하지 않기 때문이다.
기타 선택적인 성분들도 또한 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물, 특히 그의 수성 처리용액과 함께 사용될 수 있다. 특히 처리된 전구체 입자가 하기 기술하는 바와같이 주변 온도에서 경화되는 경우, 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물을 포함하는 처리용액은 가소제를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 가소제의 부재하에, 입자간 결합된 집합체로 형성된 처리된 전구체 입자는 비교적 약할 수 있으므로, 특히 궁극적으로 원하는 흡수성 구조물을 제조하는데 있어 더욱 다루기 어렵다.(주변 온도에서 경화되었을때) 입자간 결합된 집합체를 생성하는 처리용액에 가소제를 첨가하므로써 입자간 결합된 집합체의 비교적 유연한 다공성 흡수 구조물, 특히 유연한 다공성 흡수 시이트를 형성한다. 이들 유연한 시이트는 궁극적으로 원하는 흡수 구조물을 제조하는데 있어 비교적 다루기 쉽다.
적합한 가소제는 물 자체, 또는 물과 글리세롤, 프로필렌 글리콜(즉, 1,2-프로판디올), 1,3-프로판디올, 에틸렌 글리콜, 솔비톨, 슈크로즈, 폴리비닐알콜과 같은 중합체 용액, 폴리비닐알콜의 에스테르 전구체, 폴리에틸렌 글리콜 또는 이들의 혼합물과 같은 기타 성분들과의 조합물을 포함한다. 글리세롤과 같은 가소제중의 기타 성분은, 주된 가소제인 물과 함께, 보습제, 보조가소제, 또는 이 둘 모두의기능을 한다고 생각된다. 본 발명에 사용하기 위한 바람직한 가소제는 글리세롤 및 물의 혼합물이며, 특히 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물의 수성 처리용액의 일부로서 포함되는 경우에는, 글리세롤 대 물의 중량비가 약 0.5:1 내지 약 2:1, 바람직하게는 약 0.8:1 내지 약 1.7:1이다.
가소제의 실제 사용량은 사용되는 특정 가소제, 전구체 입자를 형성하는데 사용되는 중합체 물질의 유형, 및 가소제로부터의 원하는 가요성 효과에 따라 달라질 수 있다. 전형적으로, 가소제의 사용량은 전구체 입자 100 중량부당 약 5 내지 약 100 중량부, 바람직하게는 약 5 내지 약 60 중량부, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 30 중량부, 가장 바람직하게는 약 15 내지 약 20 중량부이다.
본 발명의 방법에서, 흡수성 전구체 입자는 임의의 다양한 기술에 의해 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물, 전형적으로는 그의 수성 용액으로 처리할 수 있다. 이것은 용액을 물질에 적용하는 임의의 방법을 포함하며, 그 방법은 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물, 또는 그의 용액을 흡수성 전구체 입자상에 피복시키거나, 덤핑(dumping)시키거나, 붓거나, 적하시키거나, 분무시키거나, 분노(噴露)(atomizing)시키거나, 응축시키거나 또는 침지시키는 것을 비롯하여 용액을 물질에 적용하기 위해 사용되는 임의의 기법을 포함한다. 본문에서 "∼에 적용된다"란 결합될 한개 이상의 전구체 입자의 표면적 최소한 일부가 그위에 표면 가교결합을 형성하게하는 효과량의 부가물을 갖고 있다는 것을 의미한다. 다시말해서, 양이온성 부가물은 몇개의 전구체 입자들 상에만 적용되거나, 모든 전구체 입자들상에 적용되거나, 몇개의 또는 모든 전구체 입자들의 표면 일부에만 적용되거나, 또는 몇개의 또는 모든 전구체 입자의 전체 표면상에 적용될 수 있다. 바람직하게, 부가물은 전구체 입자들 사이의 입자간 가교결합의 효율, 강도 및 밀도를 향상시키기 위해 대부분의 전구체 입자, 바람직하게는 모든 전구체 입자들의 전체 표면상에 피복된다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 처리용액을 전구체 입자들상에 적용한 후, 처리된 전구체 입자들은 처리용액으로 완전히 피복시키는 것을 확실히 하기 위해 임의의 다수의 혼합 또는 적층기술에 의해 혼합되거나 적층된다. 전구체 입자들은 처리용액으로 완전히 피복되기 때문에, 전구체 입자들 사이의 결합의 효율, 강도 및 밀도뿐만아니라 전구체 입자를 형성하는 양이온성 부가물과 중합체 물질의 반응으로부터 생성되는 가교결합이 향상된다. 혼합은 본 기술 분야에서 공지된 바와 같이, 각종 기법, 및 각종 혼합기 또는 니이더를 비롯한 각종 장치를 사용하여 수행할 수 있다.
처리용액을 전구체 입자상에 적용하기 전이나, 적용하는 도중이나, 적용한 후에, 전구체 입자들은 물리적으로 함께 결합하여 집합체 거대구조물을 형성한다. 본문에서 "물리적으로 결합된"이란 전구체 입자가 함께 결합하여, 단일 단위(집합체 거대구조물)를 형성하기 위한 많은 각종 방식 및 공간적 관계로 성분 부품들로서 서로 접촉하고 있다는 것을 의미한다.
전구체 입자들은, 결합제를 전구체 입자상에 적용하고, 결합제가 적용된 전구체 입자들의 최소한 일부의 표면에서 전구체 입자들을 물리적으로 접촉시킴으로써,물리적으로 함께 결함되는 것이 바람직하다. 바람직한 결합제로 인해, 함께 결합시 전구체 입자들의 중합체 물질은 유체 표면장력의 작용 및/또는 외부 팽윤로 인한 중합체 쇄의 얽힘에 의해 함께 접착하게 된다. 본 발명에 유용한 결합제로는 친수성 유기용매, 전형적으로 메탄올 또는 에탄올과 같은 저분자량 알콜; 물; 친수성 유기용매와 물과의 혼합물; 전술한 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물 또는 그들의 혼합물을 들 수 있다. 바람직한 결합제는 물, 메탄올, 키멘?557H, 557LX 또는 플러스와 같은 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물, 또는 그들의 혼합물이다. 전형적으로, 결합제는 부가물을 적용하는 단계를 결합제를 적용하는 단계와 동시에 수행하도록 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물을 포함한 혼합물을 포함한다.
결합제들은 이들을 전구체 입자상에 피복시키거나, 덤핑시키거나, 붓거나, 분무시키거나, 분노시키거나, 응축시키거나 또는 침지시키는 것을 비롯하여 용액을 물질에 적용하기위해 사용되는 다양한 기법 및 장치에 의해 전구체 입자들에 적용될 수도 있다. 결합제는 함께 결합될 적어도 일부의 전구체 입자의 최소한 일부의 표면적상에 적용된다.
결합제는 대부분의 전구체 입자들, 바람직하게는 모든 전구체 입자들의 전체 표면상에 피복되는 것이 바람직하다. 결합제는 일반적으로 전구체 입자들을 결합제로 완전히 피복시키는 것을 확실히 하기 위해 다수의 혼합/분무 기법 및 혼합/분무 장치에 의해 전구체 입자들과 혼합된다.
결합제를 전구체 입자들에 적용할 때, 전구체 입자들은 많은 다른 방식으로물리적으로 함께 접촉될 수 있다. 예를들면, 결합제는 단독으로 입자들간의 접촉을 유지시킬 수 있다. 다른 방법으로는, 중력을 사용하여 전구체 입자들 사이의 접촉을 확실하게 할 수 있다(예컨대, 전구체 입자를 적층시킴). 더우기, 입자들은 전구체 입자들 사이의 접촉을 확실하게하기 위해 고정된 부피를 갖는 용기내에 둘 수 있다.
전구체 입자들은 또한 이들이 서로 접촉하도록 이들을 물리적으로 구속시킴으로써 물리적으로 함께 결합될 수 있다. 예를들면, 전구체 입자들은 이들이 물리적으로 서로 접촉하도록 고정된 부피를 갖는 용기내로 치밀하게 충진될 수 있다. 상기 방법과 병용하거나 또는 다른 방식으로, 전구체 입자들을 물리적으로 결합하기 위해 중력을 사용할 수도 있다. 또한, 전구체 입자들을 정전기적 인력을 통해 또는 접착제(예를들면, 수용성 접착제와 같은 접착성 물질)의 사용에 의해 물리적으로 결합시켜 이들을 함께 접착시킬 수 있다. 또한,전구체 입자들을 제 3 부재(기재)에 부착시켜 이들을 기재에 의해 서로 접촉시킬 수 있다.
본 발명의 거대구조물을 형성하는 선택적 방법에서, 전구체 입자들의 집합체는 한정된 형상, 크기 및/또는 밀도를 갖는 집합체를 형성하기 위해 다양한 기하학적 형태, 공간관계 및 밀도로 성형된다. 집합체는 당해 분야에 공지된 임의의 통상의 성형기술에 의해 성형될 수도 있다. 집합체의 바람직한 성형방법에는 주조, 제형 또는 포밍(forming) 조작이 있다. 주조 및 제형 기술은 일반적으로 전구체 입자를 제조된 주형 내부공간내로 도입하고, 압력을 집합체에 가하여(압축시켜) 집합체가 주형 내부공간의 형태에 적합하게 함을 포함한다. 본원에 사용하기 위한 구체적인 제형 기술의 실례는 압축제형, 사출제형, 압출 또는 적층을 포함한다. 예를들어, 다수의 전구체 입자는 고정된 부피의 주형 내부공간을 갖는 용기에 하고, 집합체는 생성된 거대구조물이 주형 내부공간의 형태에 의해 한정된 형태를 갖도록 압축시켜 주형 내부공간의 형태에 적합하게 한다. 포밍 기술은 다양한 조작을 집합체상에서 수행하여 그의 형태, 및/또는 크기, 및/또는 밀도를 변형시킴을 포함한다. 본원에 사용하기 위한 구체적인 포밍 기술의 실례는 압연, 단조, 압출, 방사, 코팅 또는 인발 조작을 포함한다. 예를들어, 전구체 입자와 적어도 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물 가교결합제와의 집합체 혼합물은 한쌍의 압축 롤사이를 통과하여 시이트 집합체를 형성할 수도 있다. 다른 방법으로는, 집합체 혼합물은 오리피스를 통해 압출되어, 오리피스의 형태에 상응하는 형태를 갖는 집합체를 형성할 수도 있다. 또한, 집합체 혼합물은 표면상에서 주조되어 목적하는 형태 또는 표면 형태학을 갖는 집합체를 형성할 수도 있다. 이러한 기술중 임의의 것 또는 모두는 또한 병용하여 사용하여 성형된 집합체를 형성할 수도 있다. 당해 분야에 공지된 임의의 적합한 장치는 이러한 조작을 수행하는데 사용될 수도 있고, 이러한 조작은 뜨겁고/뜨겁거나 차가운 물질 또는 장치의 일부와 함께 수행할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 전구체 입자, 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물, 물, 보습제/보조가소제(선택적) 및 친수성 유기 용매의 집합체 혼합물을 통상의 압출기의 호퍼(hopper)에 가한다. 압출기 장치의 실례는 본원에 참고로 인용된 문헌[Principles of Polymer Materials, Second Edition](McGraw-Hill Book Company, 1982)의 331 페이지의 제 12 내지 제 14 도에 도시되어 있다.집합체 혼합물은 압출기 장치의 오리피스를 통해 압출되어, 압출기가 시이트 형태로 압축되도록 롤사이에 고정된(그러나 가변성의) 간격을 갖는 한쌍의 구동식 압출 롤에 공급된다. 이어서 시이트는 특별히 제작된 크기, 형태 및/또는 밀도를 갖는 거대구조물을 제공하도록 하는 특정한 길이로 가공된다.
본 발명의 집합체 거대구조물을 특정 형상, 특히 시이트로 성형하는데 있어, 밀도를 주의깊게 조절해야 한다. 성형 집합체 거대구조 물의 밀도가 너무 높은 경우, 겔 블록킹하는 경향이 있다. 반대로, 밀도가 너무 낮은 경우, 성형된 집합체 구조물은 불충분한 인장 강도 및 결합성을 가질 수 있다. 본 발명의 성형된 집합체 거대구조물은 통상적으로 약 0.7 내지 1.3 g/cc, 바람직하게는 약 0.8 내지 약 1.1 g/cc, 가장 바람직하게는 약 0.9 내지 약 1.0 g/cc의 밀도를 갖는다.
본 발명의 집합체 거대구조물을 시이트로 연속 성형하기 위한 바람직한 방법 및 장치는 본 원에서 참고로 인용한 미합중국 특허원(마이클 에스. 콜로데쉬 (Kolodesh) 등, "Method and Appartus for Making Cohesive Sheets from Particulate Absorbent Polymeric Composition", 사건번호 제 4732호)에 기술되어 있다. 집합체 시이트를 제조하는 상기 연속 방법은 이를 수행하기 위한 장치(301)를 도시하는 제 9 도를 참조하여 가장 잘 이해될 것이다. 장치(301)는 그의 다양한 요소를 지지하는 프레임(302)을 갖는다. 장치(301)는 제 9 도에 도시한 바와 같은 지지 수단을 갖는다. 화살표(310)의 방향으로 이동하는 컨베이어(303)가 이동함에 따라, 컨베이어(303)는 우선 초기 분무기(304a) 아래를 통과한다. 초기 분무기 (304a)를 통과한 후, 컨베이어(303)는 컨베이어 위에 소정량의 전구체 입자를 연속적으로 적층시키는 하나 이상의 수단 아래를 통과한다. 공급기는 제 9 도에(305a) 내지(305e)로서 도시한다. 컨베이어(303)는 또한 컨베이어 상의 전구체 입자 층위에 소정량의 처리 용액을 분사하기 위한 하나 이상의 수단 아래를 통과한다. 이것은 제 9 도에서 분무기(304b) 내지(304f)로서 나타낸다. 장치(301)는 또한 공급기(305) 및 분무기(304) 하부스트림에 한쌍의 비평면성 대향 가압기를 포함한다. 상기 가압기는 제 9 도에서 한쌍의 압축 롤(306)로 나타낸다. 또한 제 9 도에서 장치(301)의 부품으로서 나타낸 것은 슬릿팅 및 이동 컨베이어(307), 나이프 및 앤빌(anvil) 롤(308), 및 시이트 축적기(309)가 있다.
컨베이어(303)는 식품공업에서 통상적으로 사용되는 우수한 이형 성질을 갖는 폴리우레탄과 같은 편평한 벨트 컨베이어일 수 있다. 컨베이어의 너비는 원하는 시이트 크기에 따라 결정된다. 컨베이어는 일반적으로 초기 분무기(304a)가 위치한 지점(311)으로부터 나이프 및 앤빌 롤(308)이 위치한 지점(312)으로 화살표(310) 방향으로 이동한다. 컨베이어(303)는 제 9 도에 도시한 바와 같이 일반적으로 말단이 없는 컨베이어이다.
컨베이어(303)는 우선 초기 분무기(304a) 아래를 통과하는데, 여기서 컨베이어는 컨베이어의 소정 영역을 처리 용액으로 덮기 위하여 소정량의 처리용액으로 분무된다. 이러한 초기 분무로 인해 제 1 전구체 입자 층의 저부는 처리 용액에 노출된다. 또한, 젖은 컨베이어 표면은 이후에 공급되는 입자가 그들의 바람직한 위치에서 튀어 나가는 것을 방지한다. 그러나, 초기 분무 단계는 절대적으로 필요한 것은 아닌데, 특히 입자의 제 1 층이 컨베이어 위에 비교적 얇게 위치하거나 컨베이어가 느린 속도로 이동하는 경우에는 더욱 그렇다.
분무기(304a)(분무기(304b) 내지(304f) 모두)는 실질적으로 균일한 연무, 분노된 분무물을 뿌려야하고, 전구체 입자가 날아가는 것을 방지하기 위하여 낮은 충격력을 가져야 한다. 성능이 우수한 분무기의 하나는 모델 6218-1/4 JAU 분노된 공기 활성화 노즐 어셈블리로서, 이는 미합중국 일리노이 60188 소재의 스프레잉 시스템 캄파니(Spraying System Co.)에서 시판한다.
이어서 컨베이어(303)는 소정의 영역의 컨베이어상으로 소정량의 건성 전구체 입자를 적층시키는 공급기(305a) 아래를 통과한다. 컨베이어(303) 상로 적층되는 전구체 입자의 양은 생성 시이트의 원하는 밀도, 수행할 적층 단계의 횟수, 사용되는 입자의 크기 및 생성 시이트의 원하는 너비를 포함한 다양한 인자에 의존하나, 이에 국한되지는 않는다. 전구체 입자의 최소한의 양은 실질적으로 컨베이어의 소정의 영역을 한개의 입자 두께로 한 층으로 덮기에 충분한 양이어야 한다.
공급기(305a)(공급기(305b) 내지(305e) 모두)는 얇고 넓은 층으로 전구체 입자를 분배할 수 있어야 한다. 컨베이어 상의 얇은 층은 모든 입자가 이후의 분무 단계동안 처리되도록 하고, 보다 넓은 층은 생산성을 증가시킬 것이다. 컨베이어상에 건성 전구체 입자를 적층시키는데는 진동 공급기가 바람직하다고 밝혀졌다. 적합한 진동 공급기는 미합중국 노쓰캘로라이나 28241-0767 싸우쓰 레이크 드라이브 14201-A 피. 오 박스 410767 소재의 솔리즈 플로우 콘트롤(Solids Flow Control)사에서 시판하는 슈퍼공급기 모델 #2106E-003S4이다. 이 공급기는 정확성을 위해 중량 피이드-백 콘트롤 시스템을 갖는다.
이어서 컨베이어(303)는 제 2 분무기(304b) 아래를 통과한다. 전구체 입자의 제 1층을 갖는 소정영역의 컨베이어(303)는 초기 분무기(304a)에서 사용된 것과 동일한 처리용액의 소정의 양으로 분무된다. 일반적으로, 소정량의 처리용액은 층내의 입자의 양과 관련된다. 층 내의 입자의 양이 많을수록 실질적으로 모든 입자를 처리하기에 필요한 처리 용액의 양도 많다.
이어서 계량 및 분무 단계(예컨대, 공급기(305b) 내지(305e) 및 분무기 (304c) 내지(304f)를 사용함)를 궁극적인 시이트의 원하는 밀도에 따라 여러차례 반복할 수 있다. 상기 기술한 바와 같이, 계량 및 분무 단계를 여러차례 반복하고 초기 분무 단계를 수행하였을때, 입자의 제 1 층은 두번의 분무에 노출된다. 그러므로, 초기 분무 단계 및 제 1의 적층 후 분무 단계는 각각 컨베이어(303)상의 제 1 층내의 입자 양을 처리하는데 필요한 처리용액의 양의 절반만 분무할 필요가 있다. 기타 분무기(304c) 내지(304f)는 정상량의 처리용액, 즉, 초기 또는 제 1 적층후 분무량의 두배의 처리용액을 분무할 것이다.
모든 적층 및 분무 단계를 수행한 후, 처리된 전구체 입자는 통상적으로 서로 느슨하게 부착되어 웹을 형성한다. 이어서 컨베이어(303)는 이 웹을 한쌍의 대향 가압기로 이동시키고 전달한다. 제 9 도에 도시한 가압기는 입축 롤(306)의 형태를 갖는다. 그러나, 당해분야의 숙련인이 이해할 수 있는 바와 같이, 웹을 압축하는데 사용되는 대향 플레이트 또는 플래튼을 가지고 불연속 컨베이어 방법을 이용할 수 있다.
압축 롤(306)은 비평면의 거친 표면을 가질 수 있다. 웹이 압축 롤(306)을통과함에 따라 웹위의 압력이 웹이 신장하도록 한다. 롤(306)의 거친 표면은 웹이 롤과 접촉할때 롤과 웹 사이의 미끄러지는 효과를 감소시킨다. 이것은 다시 말해서 기계방향(310)및 횡-기계방향 모두로의 웹의 신장을 감소시킨다. 기계방향 신장은 바람직하지 못한데, 이것은 압축 롤(306)이 기계방향 신장과 맞추기 위해서는 속도가 증가되어야 하기 때문이다. 롤(306)에 의한 압축은 전구체 입자의 자유롭게 부착된 층의 웹 및 시이트에 분무된 처리용액을 밀집시킨다.
압축 롤(306)은 플라스마 코팅에 의해 코팅된 원통형 스테인레스 강 롤 형태인데, 이로인해 롤 표면이 거칠어지고 압축 후 웹이 더욱 쉽게 이형되도록 한다. 적합한 코팅재의 실례는 미합중국 코넥티컷 워터버리 소재의 플라스마 코팅 인코포레이티드(Plasma Coating Inc.)에서 시판하는 코팅재 # 934 및 #936이다. 압축 롤사이의 갭은 웹에 가해지는 압축 정도를 결정한다.
장치(301)는 압축 전에 웹 가장자리를 잘라내어 정돈하기 위한 슬릿터 (slitter)를 포함할 수 있다. 웹의 가장자리는 웹의 다른 부분에 비해 덜 균일한 밀도를 가질 수 있고, 전형적으로 횡기계방향으로의 컨베이어 벨트의 이동으로 인해 처리 용액 및 입자가 불연속적으로 적용되므로, 제거하는 것이 바람직하다. 슬릿터는 이동 컨베이어 벨트(307로 나타냄)와 같은 경질 표면에 대해 작용하는 통상의 원형 나이프일 수 있다.
웹이 압축 롤(306)을 통과한 후, 시이트가 형성되고 축적기(309)에 수집된다. 축적기(309)는 시이트를 원하는 크기의 단일 롤로 권취시키는 권취 롤 형태를 취할 수 있다. 원하는 크기의 롤을 수득하는 경우, 장치(301)는 시이트를 절단하기위한 제 2 슬릿터를 가질 수 있다. 이 제 2 슬릿터는 나이프 및 앤빌 롤(308)의 형태를 취할 수 있다.
양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물을 적응함과 동시에 또는 후에, 전구체 입자는 서로 물리적으로 결합되어 집합체를 형성하고, 이 집합체는 성형되며, 전구체 입자들의 물리적 결합을 유지하면서 집합체중의 전구체 입자의 중합체 물질과 반응하여, 집합체 거대구조물의 전구체 입자간의 표면 가교결합을 형성한다. 본 발명에 사용되는 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물의 비교적 반응성인 양이온성 작용기때문에, 부가물과 전구체 입자의 중합체 물질 사이의 가교결합 반응은 비교적 저온에서 수행할 수 있다. 실제로, 이러한 가교결합 반응(경화)은 주변 실온에서 수행할 수 있다. 이러한 주변온도 경화는 부가물을 포함하는 처리용액이 물과 글리세롤의 혼합물과 같은 가소제를 선택적으로 함유하는 경우에 특히 바람직하다. 주변온도보다 상당히 높은 온도에서 경화시키면 가소제가 그의 휘발성으로 인해 제거되어 생성된 분자간 결합된 집합체를 가소시키는 추가의 단계를 필요로 한다. 상기 주변온도 경화는 전형적으로 약 18내지 약 35℃ 에서 약 12시간 내지 약 48 시간동안 수행한다. 바람직하게는 상기 주변온도 경화는 약 18 내지 약 25℃ 에서 약 24 시간 내지 약 48 시간동안 수행한다.
양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물과 전구체 입자의 중합체 물질 사이의 가교결합 반응을 주변온도에서 수행할 수 있으나, 이러한 경화는 반응을 빠르게 하기 위하여 보다 높은 온도에서 수행할 수도 있다. 고온 경화는 통상적으로 처리되고 결합된 전구체 입자를 가열하여 부가물과 전구체 입자의 중합체 물질 사이에 가교결합이 보다 짧은 시간, 전형적으로는 수분 동안에 일어나도록 한다. 이 가열단계는 당해분야에 공지된 다양한 오븐 또는 건조기를 포함하는, 많은 통상의 가열장치를 사용하여 수행할 수 있다.
일반적으로, 가열경화는 부가물과 전구체 입자의 중합체 물질 사이의 가교결합 반응을 완결하는데 충분한 시간동안 약 50℃ 이상의 온도로 가열함으로써 수행된다. 가열경화동안 사용되는 특정 온도 및 시간은 사용되는 특정 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물 및 전구체 입자에 존재하는 중합체 물질에 따라 달라진다. 온도가 너무 낮거나 또는 시간이 너무 짧다면, 반응이 충분히 일어나지않아 불충분한 결합성 및 불량한 흡수성을 갖는 거대구조물온 생성하게 된다. 온도가 너무 높으면, 전구체 입자들의 흡수력이 떨어지거나, 또는 특정 중합체 물질에 따라서 상기 전구체 입자듣의 망상구조 가교결합이 생성된 거대 구조물이 많은 양의 액체를 흡수하기에 유용하지 않게 되는 지점까지 떨어질 수 있다. 이외에도, 경화 시간 및 온도가 적절하지 않다면, 생성된 집합체의 추출가능한 양이 증가함으로써, 특정 유형의 겔 블록킹의 발생을 증가시킬 수도 있다. 그러므로, 반응은 일반적으로 약 50 내지 약 205℃ 의 온도에서 약 1 내지 약 20 분동안 수행하는 것이 일반적이다. 바람직하게는 약 180 내지 약 200℃ 범위의 온도에서 약 5 내지 약 15 분동안 수행된다. 사용된 실제 시간 및 온도는 전구체 물질용으로 사용된 특정 중합체 물질, 사용된 특정 부가물, 관련 거대구조물의 두께 또는 직경 등과 같은 인자에 따라서 변화한다.
양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물과 전구체 입자의 중합체 물질간의가교결합 반응은 개시제 및/또는 촉매의 부재하에서도 이 반응을 수행할 수 있을 만큼 주변온도에서도 충분히 빠르게 일어난다. 그러나, 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물의 반응성에 비례하는 중요한 인자는 상기 부가물을 함유하는 처리용액의 pH이다. 전형적으로는, 상기 처리용액의 pH는 약 4 내지 약 9, 바람직하게는 약 4 내지 약 6이다. 처리 용액의 상기 범위의 pH 유지는 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물이 주변온도에서도 충분히 반응성이도록 한다.
가교결합이 일어나는동안 인접 전구체 입자가 서로 응집적으로 결합되기 위하여, 처리된 전구체 입자의 물리적 결합은 경화단계동안 유지되어야 할 필요가 있다. 가교결합동안 존재하는 힘 또는 응력이 전구체 입자를 분해할만큼 충분한 경우, 전구체 입자의 불충분한 결합이 일어날 수 있다. 이것은 집합체가 불량한 구조적 결합성을 갖도록 한다. 전구체 입자의 물리적 결합은 경화단계동안 최소한의 분해력 또는 응력이 도입되게 하므로써 전형적으로 유지된다.
상기 기술한 바와같이, 거대구조물을 제조하기 위한 본 발명의 방법의 단계들은 특정 순서로 수행할 필요가 없다. 예를 들어, 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물은 전구체 입자의 물리적 결합과 동시에 적용되고, 바람직한 형상 및 전형적으로 원하는 밀도로 성형되고, 상기 단계들을 수행한 후나 또는 집합체가 일정 시간동안 방치된 후에 동시에 전구체 입자를 표면 가교결합시키고 집합체 거대구조물을 형성하기 위해 전구체 입자의 중합체 물질과 반응시킬 수 있다. 전형적으로, 전구체 입자는 서로 접착된 집합체를 형성하기 위하여 부가물, 물, 보습제 및/또는 보조가소제(예, 글리세롤), 및 친수성 유기용매(예, 메탄올)의 용액과 혼합하거나 또는 이 용액을 분사한다. 부가물, 물, 보습제/보조가소제 및 친수성 유기용매는 전구체 입자를 위한 결합제로서 작용하고, 부가물은 또한 가교결합제로서 작용한다. 상기 접착된 집합체(즉, 결합된 전구체 입자 및 수성 혼합물)은 이후에 상기 기술한 바와같은 압출 및 압연 기술의 조합에 의해 밀집된 시이트로 성형된다. 이어서 부가물은 전구체 입자 표면에서 가교결합이 일어나고 응집성 입자간 결합된 집합체 거대구조물을 형성하기 위해 주변온도에서 중합체 물질과 반응시키거나 열경화시킨다.
특정 조건하에, 특히 처리된 전구체 입자가 열경화된 경우, 생성된 거대구조물은 어느정도 유연하지 않으면서 잘 부스러질 수 있다. 이러한 경우, 가소제를 첨가하므로써 상기 거대구조물을 보다 유연하게 만들 수 있다. 적합한 가소제는 물 단독이거나, 또는 상기 기술한 바와 같은 바람직하게는 글리세롤과 같은 보습제/보조가소제와 물의 혼합물을 포함한다. 가소제는 용액을 거대구조물에 분무, 코팅, 분노, 침지 또는 덤핑하는 것을 비롯한 다수의 상이한 방법으로 거대구조물에 적용할 수 있다. 다른 방법으로, 물만을 사용하는 경우, 거대구조물은 고습도 환경(예를들어 70% 이상의 상대습도)에 놓일 수 있다. 거대구조물에 적용되는 가소제의 양은 사용되는 특정 가소제 및 원하는 효과에 따라 선택할 수 있다. 전형적으로, 적용되는 가소제의 양은 거대구조물 100 중량부당 약 5 내지 약 100 중량부, 바람직하게는 약 5 내지 약 60 중량부이다. 특히 바람직한 가소제는 약 0.5:1 내지 약 2:1, 바람직하게는 약 0.8:1 내지 약 1.7:1의 중량비로 글리세롤 및 물의 혼합물을 포함한다.
제 1 도 내지 제 4 도에 도시된 바와같이, 본 발명에 따라 생성된 거대구조물은 인접한 전구체 입자사이에 기공(현미경 사진의 어두운 부분)을 갖는다. 기공은 거대구조물의 내부로 액체를 통과시키는 인접한 전구체 입자사이의 작은 틈이다. 기공은 전구체 입자가 압축되더라도 기공이 없어질 겅도로 빽빽하게 "정합되거나(fit)" 또는 충진(pack)되지 않기 때문에 거대구조물로 형성된다(전구체 입자의 충진 효율은 1 미만이다.). 기공은 일반적으로 구성 전구체 입자보다 작고, 전구체 입자사이에 모세관을 제공하여, 액체를 거대구조물의 내부로 이동시킨다.
기공은 기공사이의 상효연결 채널에 의해 서로 연결되어 있다. 채널은 액체가 거대구조물에 접촉되어 모세관 힘을 통해(즉, 형성된 모세관 채널을 통해) 거대구조물의 다른 부위로 이동되므로 거대구조물의 전체 부피가 이러한 액체를 흡수하는데 사용된다. 또한, 팽창시, 기공 및 상호연통된 채널은 액체를 거대구조물을 통해 액체 접촉의 개시점으로부터 멀리 떨어진 전구체 입자의 충으로 또는 거대구조물과 접촉한 다른 구조물로 통과시킨다. 따라서, 거대구조물은 기공 및 상호연통된 채널때문에 액체가 투과하는 것으로 생각된다.
공극률(즉, 기공 및 채널을 포함하는 거대구조물의 총 부피)은 특정 전구체 입자크기의 분포에 대한 최소값을 갖는다. 일반적으로, 전구체 입자 크기의 분포가 좁을수록 공극률은 높을 것이다. 따라서, 압축된 상태의 보다 높은 공극률을 제공하도록 전구체 입자는 비료적 좁은 입경의 분포를 갖는것이 바람직하다.
본 발명의 거대구조물의 또다른 특징은 액체가 거대구조물상에 침적되거나 거대구조물과 접촉할때, 적당한 유페압력하에서도 거대구조물이 일반적으로 등방성으로 팽윤한다는 것이다. 등방성 팽윤은 거대구조물이 습윤될때 일반적으로 모든 방향으로 동등하게 팽윤하는 것을 의미하는 것으로 본원에 사용된다. 등방성 팽윤은 팽윤되는 경우라도 전구체 입자 및 기공이 그의 상대적 기하학 형태 및 공간관계를 유지하여, 존재하는 모세관 채널이, 확대되지 않는다면, 사용시 유지되기 때문에 거대구조물의 중요한 특성이다.(기공 및 전구체 입자는 팽윤시 더욱 커진다). 따라서 거대구조물은 겔 블록킹없이 액체를 흡수하고/하거나 그 자체로 충진된 추가의 액체를 이동시킬 수 있다.
상기 독립적인 전구체 입자들 사이의 거대구조물에 가교결합이 형성된다는 것은 생성된 거대구조물이 유체(즉, 액체)에 안정하다는 것을 나타낸다. 본문에서 "유체 안정성"이란 입자간 가교결합된 집합체를 포함하는 거대구조물이 수성 유체와의 접촉시 또는 수성 유체내에서 팽윤시, 거의 본래의 모습으로 잔류함(즉, 대부분의 상기 독립적인 성분 전구체 입자들이 함께 결합되어 잔류함)을 의미한다. 유체 안정성은 대부분의 전구체 입자들이 함께 결합되는 것으로 정의하지만, 거대구조물을 구성하는데 사용된 모든 전구체 입자들은 함께 결합되어 존재하는 것이 바람직하다. 그러나, 몇몇의 전구체 입자들은 다른 입자들이 물에 의해 거대구조물로 집괴되었다면 거대구조물로 부터 스스로 분해될 수도 있다는 것을 알아야 한다.
유체 안정성은 건조 및 습윤(팽윤)상태에서 그의 구조를 유지하도록 웅집되어 있고, 전구체 입자 성분들을 고정시키기 때문에 발명의 거대구조물의 중요한 특징이다. 흡수 부재 또는 흡수 제품과 같은 최종 제품에 있어서, 전구체 입자들은 액체와 접촉했을 때에도 웅집되어 있으므로, 유체 안정성은 겔 블록킹을 감소시키고 상기 독립적인 미립자를 웅집된 형태로 사용하여, 겔 불록킹의 요소를 도입하지 않고도 생성된 거대구조물의 유체 흡수 속도를 증가시키는데 유리하다.
집합체 거대구조물의 유체 안정성은 2단계 공정에 의해 결정 될 수 있다. 수성 유제와 접촉시 집합체 거대구조불의 초기 동적 반응이 관찰된 다음, 충분히 팽윤된 평형 조건에 있는 집합체 거대구조물이 관찰된다. 이러한 기준에 의해 유체 안정성온 결정하기 위한 시험 방법은 하기 시험 방법편에 기술되어 있다.
사용시, 거대구조물상에 침적되거나 거대구조물과 접촉하는 액체는 전구체 입자에 의해 흡수되거나, 또는 기공으로 통과하여, 거대구조물의 다른 부위로 이동되고, 여기에서 이들은 다른 전구체 입자에 의해 흡수되거나 거대구조물을 통해 여기에 인접한 다른 흡수 부재로 이동한다.
각종 유형의 섬유 물질은 본 발명의 거대구조물내의 강화부재에 사용할 수 있다. 통상적인 흡수 제품에 사용하기에 적합한 임의의 유형의 섬유 물질도 본 거대구조물에 사용하기에 적합하다. 이러한 섬유물질의 특정 실례로는 셀룰로즈 섬유, 개질된 셀룰로즈 섬유, 레이온, 폴리프로필렌, 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (DACRON) 및 친수성 나일론(HYDROFIL)과 같은 폴리에스테르 섬유 등을 들 수 있다. 전술한 물질 이외에도, 본원에 발명에 사용되는 기타 섬유 물질의 실례는 친수성화된 소수성 섬유, 예를들면 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리아크릴, 폴리아미드, 폴리스티렌 및 폴리우레탄 등으로부터 유도된 계면활성제-처리 또는 실리카-처리된 열가소성 섬유이다. 사실상, 친수성화된 소수성 섬유들은 흡수성이 그다지 높지 않으므로 종래의 흡수 구조물에 유용하기에 충분한 흡수용량의 웹을 제공하지 않으나, 이들의 우수한 흡입 특성 때문에 본 발명의 거대구조물에 사용하기에 적합하다. 이러한 이유는 본 거대구조물에 있어서 섬유의 흡입 성향이 섬유 물질 그 자체의 흡순 용량보다 중요하지는 않지만, 본 발명의 거대구조물의 높은 유체 흡수 속도 및 겔 블록킹 특성의 결여로 인해 중요하기 때문이다. 합성섬유는 일반적으로 거대구조물의 섬유 성분으로서 본원에 사용하기에 바람직하다. 폴리올레핀 섬유, 바람직하게는 폴리에스테르 섬유가 가장 바람직하다.
본문에서 임의의 거대구조물에 유용할 수도 있는 기타 셀룰로즈 섬유 물질은 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유이다. 화학적으로 강화된 바람직한 셀룰로즈 섬유들은 가교결합제와 셀룰로즈 섬유들을 내부적으로 가교결합시킴으로써 제조될 수 있는 강화된, 트위스트된, 커얼(curl)화된 셀룰로즈 섬유이다. 본 친수성 섬유 물질로서 유용한 강화된, 트위스트된, 커얼화된 셀룰로즈 섬유의 유형은 1989년 12월 19일자로 딘(Dean) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,888,093 호; 1989년 12월 26일자로 헤론(Herron) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,889,595 호: 1989년 12월 26일자로 쇼겐(Schoggen) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,889,596 호; 1989년 12월 26일자로 보우본(Bourbon) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,889,597 호, 및 1990년 2월 6일자로 무어(Moore) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,898,647 호에 더욱 상세히 기술되어 있으며, 이들 특허 문헌들은 각각 본문에 참고로 인용되어 있다.
본문에서, "친수성"이란(섬유가 실제로 유제를 흡수하거나, 또는 겔을 형성하건 간에 관계없이 물 또는 신체 배설액이 용이하게 섬유의 표면상에 분산한다면)섬유 또는 섬유의 표면이 섬유상에 침적된 액체에 의해 습윤되는 것을 말한다. 물질의 습윤에 관한 기술 문헌에 의해 접촉 각에 의한 소수성(및 습윤성), 및 포함된 액체와 고체의 표면장력이 정의된다. 이러한 것은 로버트 에프, 고울드(Robert F. Gould)에 의해 편집되어 1964년에 판권을 얻은 "Contact Angle, Wettability, and Adhesion"란 제목의 American Chemical Society Publication 에 상세히 기술되어 있다. 액체와 섬유 또는 표면간의 접촉 각이 90° 미만이거나, 또는 액체가 섬유의 표면 전반에 걸쳐 자발적으로 분산하는 경향이 있을 때, 또는 이 두개의 조건이 보편적으로 동시에 존재할 때, 섬유 또는 섬유의 표면은 액체에 의해 습윤된다고 할 수 있다.
섬유 물질은, 섬유를 입자간 가교결합제와 함께 용액에 도입하고, 입자간 가교결합제를 적용하기 전에 전구체 입자와 혼합하거나, 또는 섬유물질을 입자간 가교결합제/전구체 입자 혼합물에 가함으로써 거대구조물에 가할 수도 있다. 예를 들어, 섬유 물질은 입자간 가교결합제/전구체 입자 혼합물에 혼련시킨다. 섬유물질은, 이들이 거대구조물에 균일하게 분산되도록 용액과 충분히 혼합시키는 것이 바람직하다. 섬유는 또한 부가물을 전구체 입자의 중합체 물질과 반응시키기 전에 가하는 것이 바람직하다.
전구체 입자와 혼합되는 섬유물질의 상대적 양은 폭넓게 변할 수 있다. 섬유물질은 전구체 입자 100 중량부당 약 0.01 내지 약 50 중량부, 더욱 바람직하게는 약 0,5 내지 약 5 중량부로 가하는 것이 바람직하다.
E. 거대구조물의 용도
다공성의 흡수성 중합제 거대구조물은 많은 용도분야에서 많은 목적을 위해 사용될 수 있다. 예를들어, 거대구조물은 팩킹 용기; 약물 전달기구; 외상 세척 기구; 화상 치료 기구 처리장치; 이온 교환 컬럼 물질; 구성물질; 농업 또는 원예 물질, 예를들어 종자 시이트 또는 보수성 물질; 및 슬러지 또는 오일 탈수제, 이슬 형성 방지물질, 건조제 및 습도 조절 물질을 위한 산업용도로 사용 수 있다.
본 발명의 다공성의 흡수성 중합체 거대구조물은 담체에 결합시킬때 유용하다. 본 발명에 유용한 담체는 셀룰로즈 섬유와 같은 흡수성 물질을 포함한다. 담체는 또한 당해 분야에 공지된 것과 같은 임의의 다른 담체, 예를들어 부직웹, 티슈웹, 포움, 폴리아크릴레이트 섬유, 중공 중합체 웹, 합성 섬유, 금속 호일, 탄성중합체 등일 수 있다. 거대 구조물은 담체에 직접적으로 또는 간접적으로 결합할 수 있으며, 거대구조물을 담체에 부착시키기 위해 반응하는 겁착제 또는 화학물질을 비롯하여 공지된 화학 또는 물리적 결합을 통해 담체에 결합할 수 있다.
본 발명의 다공성의 흡수성 중합체 거대구조물의 특이한 흡수성질때문에 거대구조물은 흡수 제품, 특히 일회용 흡수 제품에서 흡수 코어로서 사용하기에 특히 적합하다. 본문에서 "흡수 제품(absorbent article)"이란 신체 배설물을 흡수하고 함유하는 제품을 말하며, 더욱 구체적으로는 신체로부터 방출된 각종 배설물을 흡수하고 함유하도록 착용자의 신체에 대해 또는 그의 주위에 위치되는 제품을 말한다. 부가적으로 "일회용 흡수 제품"이란 1회 사용후에 폐기되도록 만든 것들이다. (즉, 대체로 원래의 흡수 제품은, 임의의 물질 또는 모든 흡수 제품이 재순환되거나, 재사용되거나 또는 복합되도록 되어있어도, 흡수 제품으로서 세탁되거나, 그렇지 않으면 재저장되거나 또는 재사용되도록 만들어져 있지 않다). 일회용 흡수 제품의 바람직한 양태로서, 기저귀(20)는 제 5 도에 나타나 있다. 본문에서, "기저귀"란 일반적으로 유아 및 실금중환자가 착용하는 의복을 말하며, 이것은 착용자의 하체 주위에 착용된다. 그러나, 본 발명은 또한 실금자용 브리프, 실금자용 패드, 운동 팬티, 기저귀 삽입물, 생리대, 안면용 티슈, 및 종이 타월 등과 같은 기타 다른 흡수 제품에도 사용할 수 있다.
제 5 도는 본 발명의 기저귀(20)의 구조를 더욱 명확히 나타내기 위해 절단된 구조물의 일부 및 관찰자가 볼때 착용자와 접촉하고 있는 기저귀(20)의 일부를 갖는 수축되지 않은 상태(즉, 탄성에 의한 수축이 모두 제거된 상태)의 본 발명의 기저귀(20)를 나타내는 투시도이다. 기저귀(20)는 제 5 도에서 액체 투과성 상면시이트(38); 상면시이트(38)과 결합된 액체 불투과성 배면시이트(40); 상면시이트 (38)와 배면시이트(40) 사이에 위치한 흡수 코어(42); 탄성부재(44); 및 테이프 탭 패스너(tape tab fastener, 46)를 포함하는 것이 바람직하다. 상면시이트(38), 배면시이트(40), 흡수 코어(42) 및 탄성부재(44)를 널리 공지되어 있는 각종 형상으로 조립할 수도 있지만, 바람직한 기저귀 형상은 일반적으로 본문에 참고로 인용되어 있는 1975년 1월 14일자로 부엘(Buell)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,860,003 호에 기술되어 있다. 이외에도, 본 일회용 기저귀에 바람직한 형상은 1989년 2월 28일자로 아지즈(Aziz) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,808,178 호; 1987년 9월 22일자로 러슨(Lawson)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,695,278 호; 및 1989년 3월 28일자로 포어맨(Foreman)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,816,025 호에 기술되어있다.
제 5 도는 상면시이트(38) 및 배면시이트(40)가 동시에 연장되어 있으며 일반적으로 흡수 코어(41) 보다 큰 길이 및 폭의 치수를 갖는 기저귀(20)의 바람직한 양태를 나타낸다. 상부 시이트(38)는 배면시이트(40)와 함께 결합되어 있으며 배면 시이트(40)상에 겹쳐져 있고, 이로 인해 기저귀(20)의 둘레를 형성한다. 둘레는 기저귀(20)의 외부 주변 또는 가장자리를 한정한다. 둘레는 세로 가장자리부(30) 및 단부 가장자리(32)를 포함한다.
상면시이트(38)는 착용자의 피부에 대해 적합하고 부드러운 감촉을 주며 비자극성이다. 더우기, 상면시이트(38)는 그의 두께를 통해 액체가 쉽게 침투하는 액체 투과성이다. 적합한 상면시이트(38)는 다공성 발포체, 망상 구조의 발포체, 중공 플라스틱 필름, 천연섬유(예를들면, 목재 또는 면섬유), 합성섬유(예를들면, 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌 섬유)와 같은 광범위한 물질로부터 제조되거나, 또는 천연 또는 합성 섬유의 배합물로부터 제조될 수 있다. 바람직하게, 상면시이트 (38)는 흡수 코어(42)내에 있는 액체로부터 착용자의 피부를 분리시키기 위해 소수성 물질로 제조된다.
특히 바람직한 상면시이트(38)는 델라웨어주의 월밍톤에 소재하는 헤르큘레스 인코포레이티드사제의 헤르큘레스 타입 151 폴리프로필렌과 같은, 약 1.5 의 데니어를 갖는 스테이플 길이의 폴리프로필렌 섬유를 포함한다. 본문에서 "스테이플 길이의 섬유"란 약 15.9㎜(0.62in) 이상의 길이를 갖는 섬유를 말한다.
상면시이트(38)론 제조하는데는 많은 제조기술들이 있다. 예를들면, 상면시이트(38)는 직조, 부직, 방사 결합 또는 카딩(carding) 기술 등으로 제조할 수 있다. 바람직한 상면시이트는 직물 기술분야에서 숙련된 자들에게 널리 공지되어 있는 수단에 의해 카딩되고, 열에 의해 결합된다. 바람직하게는, 상면시이트(38)는 약 18 내지 약 25g/m 2의 중량, 기계방향으로 1cm 당 약 400g 이상의 최소 건조 인장강도, 및 기계의 횡방향으로 1cm 당 약 55g 이상의 습윤 인장강도를 갖는다.
배면시이트(40)는 액체에 불투과성이며, 얇은 플라스틱 필름으로부터 제조되지만, 기타 가요성의 액체 불투과성 물질을 사용할 수도 있다. 배면시이트(40)는 흡수 코어(42)에 흡수되고 함유된 배설물이 침대시이트 및 속옷과 같은, 기저귀 (20)와 접촉하고 있는 제품을 적시는 것을 방지한다. 바람직하게는, 배면시이트 (40)는 약 0.012㎜(0.5 밀)내지 약 0.051cm(2.0 밀)의 두께를 갖는 폴리에틸렌 필름이지만, 기타 가요성의 액체 불투과성 물질을 사용할 수도 있다. 본문에서, "가요성"이란 착용자 신체의 보편적인 형상 및 외형에 맞는 편안한 물질을 말한다.
적합한 폴리에틸렌 필름은 몬산토 케미칼 코포레이숀(Monsanto Chemical Corporation)에서 상표명 Film N. 8020으로서 시판한다. 배면시이트(40)는 더욱더 천과 같은 외형을 제공하기 위해 엠보싱되고/되거나 매트 표면처리되는 것이 바람직하다. 더욱이, 배면시이트(40)는 흡수 코어(42)로부터 증기를 빠져나가게 하지만, 배설물이 배면시이트(40)를 통과하는 것은 차단한다.
배면시이트(40)의 크기는 흡수 코어(42)의 크기 및 선택된 정확한 기저귀 디자인에 의존한다. 바람직한 양태로서, 배면시이트(40)는 전체 기저귀 둘레 주위에 최소한 약 1.3cm 내지 약 2.5cm(약 0.5 내지 약 1.Oin)의 최소 거리로 흡수코어(42)를 넘어 연장시킨 변형된 모래시계 형상을 갖고 있다.
상면시이트(38) 및 배면시이트(40)는 적합한 방식으로 함께 결합되어 있다. 본문에서 "결합된"이란 상면시이트(38)를 배면시이트(40)에 직접 고정시킴으로써 상면시이트(38)를 배면시이트(40)에 직접 결합시킨 형상, 및 상면시이트(38)를 중간 부재에 고정시킨 다음 이것을 배면시이트(40)에 고정시킴으로써 상면시이트(38)를 배면시이트(40)에 간접적으로 결합시킨 형상을 말한다. 바람직한 양태로서, 상면시이트(38) 및 배면시이트(40)는 본 기술분야에 공지된 바와 같이 접착제와 같은 부착수단(도시되어 있지 않음) 또는 기타 부착수단에 의해 기저귀 둘레에 서로 직접 고정된다. 예를들면, 접착제의 일정한 연속층, 접착제의 패턴화된 층, 또는 접착제의 개별적인 라인 또는 스폿(spot)의 배열을 사용하여 상면시이트(38)를 배면시이트(40)에 고정시킬 수 있다.
테이프 탭 패스너(46)는 전형적으로 착용자에 기저귀를 유지시키기 위한 결합 수단을 제공하기 위하여 기저귀(20)의 후방 허리밴드 영역(24)에 적용된다. 테이프 탭 패스너(46)는 본문에 참고로 인용되어 있는 1974년 11월 19일자로 부웰에게 허여된 미합중국 특허 제 3,848,594 호에 기술된 결합 테이프와같은, 본 기술분야에 널리 공지되어 있는 임의의 것들일 수 있다. 이러한 테이프 탭 패스너(46) 또는 기타 기저귀 결합수단은 전형적으로 기저귀(20)의 구석 근처에 적용된다.
탄성부재(44)는 기저귀(20)의 둘레에 근접하여, 바람직하게는 각각 세로방향 가장자리(30)를 따라서 배치되어 있어서, 탄성부재(44)가 착용자의 다리에 대해 기저귀(20)를 잡아당기고 유지하도록 되어 있다. 또한, 탄성부재(44)는 다리의 커프스 뿐만아니라 허리밴드를 제공하기 위해 기저귀(20)의 단부 가장자리(32)중의 하나 또는 이들 모두에 인접하여 배치될 수 있다. 예를들면, 적합한 허리밴드는 본문에 참고로 인용되어 있는 1985년 5월 7일자로 키에비트(Kievit) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,515,595 호에 기술되어 있다. 이외에도, 탄성적으로 수축가능한 탄성부재를 갖는 일회용 기저귀를 제조하는데 적합한 방법 및 장치는 본문에 참고로 인용되어 있는 1978년 3월 28일자로 부웰에게 허여된 미합중국 특허 제 4,081,301 호에 기술되어 있다.
탄성부재(44)는 보편적으로 속박되지 않은 형상으로 이것이 효과적으로 기저귀(20)를 효과적으로 수축시키거나 한군데로 모으도록 탄성적으로 수축가능한 상태로 기저귀(20)에 고정된다. 탄성부재(44)는 2개 이상의 방식으로 탄성적으로 수축가능한 상태로 고정될 수 있다. 예를들면, 탄성부재(44)는 기저귀(20)가 비수축된 상태로 존재하면서, 신장되고 고정될 수 있다. 또한, 기저귀(20)는 예를들면 주름에 의해 수축될 수 있으며, 탄성부재(44)는 이것이 느슨하지 않거나 신장되지 않은 상태로 존재하면서, 기저귀(20)에 고정 및 연결되어 있다.
제 5 도에 나타난 양태에서, 탄성부재(44)는 기저귀(20) 길이의 일부를 따라 연장되어 있다. 또한, 탄성부재(44)는 기저귀(20)의 전체 길이, 또는 탄성적으로 수축가능한 라인을 제공하기에 적합한 기타 다른 길이를 연장하고 있다. 탄성부재 (44)의 길이는 기저귀 디자인에 의존한다.
탄성부재(44)는 다수의 형상을 취할 수 있다. 예를들면, 탄성부재(44)의 폭은 약 0.25㎜(0.01in)에서 약 25㎜(1.0in)까지 또는 그 이상으로 변화할 수 있으며; 탄성부재(44)는 탄성물질의 단일가닥을 포함하거나, 또는 몇개의 평행하거나 또는 평행하지 않은 탄성물질 가닥을 포함할 수도 있거나; 또는 탄성부재(44)는 직사각형 또는 곡선형일 수도 있다. 더욱이, 탄성부재(44)는 본 기술분야에 공지되어 있는 몇가지 방식으로 기저귀에 고정될 수도 있다. 예를들면, 탄성부재(44)는 각종 결합패턴을 사용하여 기저귀(20)내에 초음파적으로 결합되거나 또는 가열 및 가압 밀봉 수 있거나, 또는 탄성부재(44)는 기저귀(20)에 간단하게 아교로 결합할 수 있다.
기저귀(20)의 흡수 코어(42)는 상면시이트(38)와 배면시이트(40) 사이에 위치한다. 흡수 코어(42)는 다양한 크기 및 형태(예를들어, 직사각형, 모래시계형, 비대칭형 등)으로 제조되고 다양한 물질로부터 제조될 수 있다. 그러나, 흡수 코어(42)의 총 흡수용량은 흡수 제품 또는 기저귀의 목적 용도를 위한 액체 충진 설계와 양립할 수 있어야 한다. 더욱기,흡수 코어(42)의 크기 및 흡수용량은 유아에서 성인까지 이르는 착용자를 수용하도록 변화할 수 있다. 흡수 코어(42)는 본 발명의 다공성의 흡수성 거대구조물을 포함한다.
기저귀(20)의 바람직한 양태는 직사각형 흡수 코어(42)를 갖는다. 제 9 도에 도시된 바와같이, 흡수 코어(42)는 엔빌로프(envelope) 웹(50) 및 엔빌로프 웹(50)내에 배치된 다공성의 흡수성 중합체 거대구조물(52)를 포함한 흡수 부재(48)를 포함하는 것이 바람직하다. 거대구조물(52)는 엔빌로프 웹(50)내에 넣고, 전구체 입자가 상면시이트로 이동하는 잠재성을 최소화하며, 상면시이트(38)과 거대구조물 (52) 사이에 추가의 액체 이동 층을 제공하여 액체 수용을 향상시키고 재습윤을 최소화한다. 제 6 도에 도시된 바와 같이, 단 하나의 엔빌로프 웹(50)은 주름에 의해 거대구조물(52) 주위를 둘러싸서, 제 1 층(54)와 제 2 층(56)을 형성한다. 엔빌로프 웹(50)의 가장자리(58)은 부착제(59)(도시되어 있음), 초음파 결합, 또는 열/압력 결합과 같은 임의의 통상의 수단에 의해 그의 주위를 밀봉시켜 주머니를 형성한다. 엔빌로프 웹(50)은 부직 웹, 종이 웹, 또는 티슈 종이와 같은 흡수 물질의 웹을 비롯한 다수의 물질을 포함한다. 엔빌로프 웹(50)은 상면시이트(38)을 형성하는데 사용된 웹과 유사한 부직웹을 포함하는 것이 바람직하다. 부직웹은 액체가 엔빌로프 웹(50)을 신속하게 통과하도록 친수성인 것이 바람직하다. 유사한 적층 흡수 부재(적층물)는 본원에 참고로 인용된 1986년 3월 25일자로 크레이머(Kramer) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,578,068 호에 보다 상세히 기재되어 있다.
또한, 본 발명의 흡수 코어(42)는 본 발명의 하나이상(다수)의 다공성의 흡수성 중합제 거대구조물만으로 이루어져있고; 본 발명의 거대구조물을 포함한 층들의 복합물을 포함하거나; 또는 임의의 다른 흡수 코어 배위는 본 발명의 하나이상의 거대구조물을 포함한다.
제 7 도는 흡수 부재(60) 아래(즉, 흡수 부재(60)과 배면시이트(40)사이)에 위치한 다공성의 흡수성 중합체 거대구조물의 시이트(62) 및 변형된 물시계 형태의 흡수부재(60)을 포함한 이중 층 흡수 코어(142)를 포함한 기저귀(120)의 선택적 양태를 도시한다.
흡수부재(60)은 배출된 액체를 신속하게 모아서 일시적으로 보유하며, 이러한 액체를 초기 접촉 지점으로부터 흡입하여 흡수부재(60)의 다른 부분 및 거대구조물 시이트(62)로 이동시킨다. 흡수분재(60)은 섬유물질의 웹 또는 배트(batt)를 포함하는 것이 바람직하다. 다양한 유형의 섬유물질은 본원에 이미 언급된 섬유 물질과 같이 흡수부재(60)에 사용될 수 있다. 셀룰로즈 섬유가 본원에 사용하기에 일반적으로 바람직하고, 목재 펄프 섬유가 특히 바람직하다. 흡수 부재(60)은 또한 특정양의 입상 흡수성 중합체 조성물을 함유할 수 있다. 흡수 부재(60)은, 예를들어 약 50중량% 이하의 중합체 조성물을 함유할 수 있다. 가장 바람직한 양태에서, 흡수부재(60)은 0 내지 약 8 중량% 의 입상 흡수성 중합체 조성물을 함유한다. 다른 바람직한 양태에서, 흡수 부재(60)은 본원에 이미 언급된 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 포함한다. 본 발명에 유용한 흡수부재(60)의 예시적인 양태는 1987년 6월 16일자로 와이스만(Weisman) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,673,402 호; 및 1989년 5월 30일자로 알레마니(Alemany) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,834,735 호에 언급되어 있다. 이 특허들은 본원에 참고로 인용되어 있다. 수용 대역이 배출된 액체를 효과적이고 효율적으로 신속하게 수용하도록 저장 대역보다 낮은 평균 밀도 및 단위 면적당 낮은 평균 기본 중량을 갖는 수용 대역 및 저장 대역을 갖는 흡수부재는 본원에 사용하기에 특히 바람직하다.
흡수부재(60)은 임의의 목적하는 형태, 예를들어 직사각형, 타원형, 장방형, 비대칭 또는 물시계 형태일 수 있다. 흡수 부재(60)의 형태는 생성된 기저귀(120)의 일반적 형태를 한정시킬 수도 있다. 제 7 도에 도시된 바람직한 양태에서, 흡수부재(60)은 물시계 형태이다.
본 발명의 거대구조물 시이트(62)는 흡수 부재(60)과 동일한 크기를 가질 필요는 없으며, 사실상, 흡수부재(60)의 상부 표면적보다 거의 작거나 큰 상부 표면을 갖는다. 제 7 도에 도시된 바와같이, 거대구조물 시이트(62)는 흡수 부재(60) 보다 작으며, 흡수 부재(60)의 약 0.10 내지 약 1.0 배의 상부 표면적을 갖는다. 가장 바람직하게는, 거대구조물 시이트(62)의 상부표면적은 흡수 부재(60)의 약 0.10 내지 약 0.75, 가장 바람직하게는 약 0.10 내지 약 0.5 배의 상부 표면적을 갖는다. 선택적양태에서, 흡수 부재(60)은 거대구조물 시이트(62) 보다 작고, 거대구조물 시이트(62)의 약 0.25 내지 약 1.0 배, 더욱 바람직하게는 약 0.3 내지 약 0.95 배의 상부 표면적을 갖는다. 선택적 양태에서, 흡수부재(60)은 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 포함하는 것이 바람직하다.
거대구조물 시이트(62)는 기저귀의 배면시이트(40) 및/또는 흡수부재(60)에 대해 특정한 위치관계로 놓이는 것이 바람직하다. 더욱 특히, 거대구조물 시이트(62)는 배출된 액체를 수용하여 보유하기에 가장 효과적으로 놓이도록 기저귀의 앞족에 일반적으로 놓인다.
선택적으로 바람직한 양태에서, 다수의 거대구조물, 바람직하게는 약 2 개 내지 약 6 개의 거대구조물 스트립 또는 시이트는 제 7 도에 도시된 단 하나의 거대구조물 시이트(62) 대신 사용할 수도 있다. 또한, 추가의 흡수층, 흡수부재 또는 흡수 구조물은 흡수 코어(142)에 놓을 수도 있다. 예를들어, 추가의 흡수부재는 거대구조물 시이트(62)와 배면시이트(40)사이에 위치하여, 액체가 거대구조물 시이트 (62)를 통과하여 흡수 코어(142)의 다른 부분 또는 거대구조물 시이트(62)로 분포되도록 흡수 코어(142) 및/또는 층을 위한 예비용량을 제공할 수도 있다. 거대구조물 시이트(62)는 또한 상면시이트(38)과 흡수 부재(60)사이에 위치하도록 흡수 부재(60)에 걸쳐 선택적으로 위치할 수도있다.
제 8 도는 직사각형의 흡수부재(260) 및 흡수부재(260)와 배면 시이트(40) 사이에 위치하는 평행하게 이격된 3개의 가늘고 긴 거대구조물을 포함하는 다른 이중-충 흡수 코어(242)를 포함하는 기저귀(220)의 다른 실시태양을 도시한다.
흡수부재(260)는 분비액을 신속히 수집하고 임시적으로 보유하며, 상기 액체를 흡상하여(wicking) 흡수부재(260)의 초기 접촉지점으로부터 다른 부분으로 및 거대구조물 스트립(262)으로 이동시킨다. 이러한 흡수부재(260)는 섬유물질, 가장 바람직하게는 본원에서 상기 기술한 바와같은 화학적으로 강화된 셀룰로즈성 섬유의 웹 또는 배트를 포함하는 것이 바람직하다. 거대구조물 스트립(262)은 함께 분비액을 수용하고 보유하는 작용을 한다. 거대구조물 스트립(262)을 다른 스트립으로부터 이격시키므로써, 분비액을 수용하고 보유하기에 보다 효과적인 표면영역이 제공된다. 이것은 이격된 거대구조물 스트립(262)이 인접 스트립의 성능을 방해함이 없이 그들의 너비방향으로 팽윤되고 신장될 수 있기 때문에 특히 가능하다.
사용시, 기저귀(20)은 착용자의 등 아래의 후방 허리밴드 영역에 놓고, 전방 허리밴드 영역이 착용자의 앞면에 걸쳐 위치하도록 착용자의 다리사이에서 기저귀(20)의 나머지를 잡아당김으로써 착용자에 적용한다. 테이프-탭 패스너(46)은 기저귀(20)의 바깥쪽 대향 면적을 보호하는 것이 바람직하다. 사용시, 본 발명의 다공성의 흡수성 거대구조물을 혼입시킨 일회용 기저귀 또는 다른 흡수 제품은 액체를 보다 신속하고 효율적으로 분배 및 저장하며, 거대구조물의 높은 흡수 능력때문에 건조된 상태를 유지하는 경향이 있다. 본 발명의 거대구조물이 혼입된 일회용 기저귀는 또한 더욱 얇고 더욱 유연할 수 있다.
합성 뇨
본 발명의 시험 방법에 사용된 특정 합성뇨는 본원에서 "합성뇨(Synthetic Urine)"로 지칭한다. 합성뇨는 보편적으로 Jayco SynUrine 으로 알려져 있으며, 펜실바니아주의 캠프 힐 소재의 제이코 파마슈티칼스 캄파니(Jayco Pharmaceuticals Company)사로부터 입수할 수 있다. 합성뇨의 조성은 다음과 같다: 2.0g/ℓ의 KCl; 2.0g/ℓ 의 Na 2 SO 4 ; 0.85g/ℓ 의(NH 4 )H 2 PO 4 ; 0.15g/ℓ의 (NH 4 ) 2 HPO 4 ; 0.19g/ℓ 의 CaCl 2 ; 및 0.23g/ℓ 의 MgCl 2 . 모든 화학약품은 시약용이다. 합성뇨의 pH 는 6.0 의 6.4 의 범위이다.
시험 방법
A.전구체 입자의 흡수용량
중합체 조성물을 "티백(tea bag)"내에 넣고, 과량의 합성뇨에 일정 시간동안 침지시킨 후, 일정 시간동안 원심분리시킨다. 원심분리시킨 후의 중합체 조성물 최종 중량에서 초기중량을 뺀 값(순 유체 중량) 대 초기 중량의 비가 흡수용량을 결정한다.
하기 절차는 23℃(73℉) 및 50% 상대 습도에서 표준 실험실 조건하에 수행한다. 6cm x 12cm 의 절단 다이를 사용하여, 티백 물질을 절단하여 세로로 반으로 접고 T-바 밀봉기로 2개 측면을 따라 밀봉하여 6cm x 6cm 정사각형 티백을 만든다. 사용된 티백 뭍질은 미합중국 코넥티컷 윈드서 록스 소재의 덱스터 코포레이션(Dexter Corp.)사의 지사인 씨. 에이치. 덱스터(C.H. Dexter)에서 입수할 수 있는 등급 1234 열 밀봉성 물질 또는 등가물이다. 경우에 따라 미세 입자를 보유하기 위해 보다 저다공성 티백 물질온 사용하여야 한다. 중합체 조성물 0.200g ± 0.005g 을 계량지상으로 계량하여 티백으로 옮긴 후, 티백 상부(개구 단부)를 밀봉한다. 빈 티백의 상부를 밀봉하여 블랭크로 사용한다. 약 300㎖ 의 합성뇨를 1,000㎖ 비이커에 붓는다. 블랭크 티백을 합성뇨에 담근다. 중합체 조성물을 함유하는 티백(샘플 티백)을 수평으로 유지시켜 티백 전체에 물질을 골고루 분산시킨다. 티백을 합성뇨 표면위에 놓는다. 티백을 1분 이하 동안 습윤시킨 후, 완전히 담그고 60분간 침지시킨다. 첫번째 샘플을 담근지 약 2분 후에, 첫번째 블랭크 및 샘플 티백과 동일하게 제조한 2번째 티백 세트를 첫번째 세트와 동일한 방식으로 담근 후 60분간 침지시킨다. 전술한 침지시간이 경과한 후에, 각각의 티백 샘플 세트에 대해 티백을 합성뇨로부터 신속히 제거한다(집게 사용). 이어서, 하기에 기술하는 바와 같이 샘플을 원심분리시킨다. 사용된 원심분리기는 펜실바니아 핏츠버그 소재의 피셔 사이언티픽 캄파니에서 입수할 수 있는 디럭스 다이낵 Ⅱ 원심분리기(Delux Dynac Ⅱ Centrifuge), 피셔 모델 번호 05-100-26 또는 등가물이다. 원심분리기에는 직접 판독 회전속도계 및 전기 제동장치가 장착되어야 한다. 원심분리기에는 또한, 8,435 인치(21.425cm)의 외경, 7.935인치(20.155cm)의 내부직경, 및 각각 외벽의 원주 주위로 동일하게 이격 배치된 약 106 3/32 인치(0.238cm) 직경의 원형 구멍을 갖는 9개의 열을 가지며; 외벽의 내면으로부터 배수 구멍 중심까지 1/2 인치 (1.27cm) 거리로 바스켓 플로어의 원주 주위로 동일하게 이격 배치된 6개의 1/4 인치(0.635cm) 직경의 원형 배수 구멍을 갖는 바스켓 플로어를 갖는 원주형 삽입 바스켓 또는 등가물이 장착된다. 바스켓은 원심분리기와 함께 회전시키는 것 뿐 아니라 제동시키기 위해 원심분리기에 탑재된다. 샘플 티백은 원심분리기 회전 방향으로 티백의 접철된 단부가 원심분리기 바스켓에 위치하여 초기 힘을 흡수한다. 블랭크 티백은 상응하는 샘플 티백의 어느 한쪽면에 놓는다. 2번째 세트의 샘플 티백은 첫번째 세트의 블랭크 티백에 반대로 위치하여 원심분리기의 균형을 맞춘다. 원심분리기를 작동시키고 1,500rpm 의 안정한 속도로 신속하게 가속시킨다. 일단 원심분리기가 1500rpm 으로 안정해지면, 타이머를 3분으로 맞춘다. 3분 후에, 원심분리기를 끄고 제동자치를 걸어준다. 첫번째 샘플 티백 및 첫번째 블랭크 티백을 제거하고 별도로 계량한다. 상기 절차를 2번째 샘플 티백 및 2번째 블랭크 티백에 반복한다. 샘플 각각에 대한 흡수용량(ac)은 다음과 같이 계산한다: ac =(원심분리 후의 샘플 티백 중량 - 원심분리 후의 블랭크 티백 중량 - 건조 중합체 조성물 중량)/(건조 중합체 조성물 중량), 본 발명에 사용하기위한 흡수 용량 값은 2개 샘플의 평균 흡수 용량이다.
B. 유체 안정성
본 발명의 목적은 합성뇨에 노출시 집합체의 안정성을 결정하는데 있다. 거대구조물 샘플을 얕은 접시에 놓는다. 과량의 합성뇨를 거대구조물에 가한다. 평형상태에 도달할때까지 거대구조물의 팽윤을 관찰한다. 거대구조물의 팽윤을 관찰하는 동안, 작은 입자가 주요 집합체로부터 떨어져 나오고, 혈소판형 입자가 주요 집합체로부터 부유하거나, 또는 입자가 주요 집합체로 부터 떨어져 나오고 부유하면서 X-Y 평면에서 2 차원으로만 입자가 팽창하는 것을 관찰한다. 집합체가 다수의 떨어져 나오는 성분 입자를 갖는 경우, 거대구조물은 불안정하다고 간주된다. 거대구조물은 등방성 팽윤에 대해서도 관찰해야 한다. 집합체가 비교적 안정하고, 전구체 입자 및 기공의 상대적 기하학 형태 및 이격 관계가 시험 절차후 유지된 경우, 거대구조물은 안정하다고 간주된다. 유체에 안정한 거대구조물은 떨어져 나오지 않으면서 팽윤 상태로 수득될 수 있는 것이 바람직하다.
C. 전구체 입자크기 및 질량 평균 입자크기
전구체 입자의 10g 의 벌크 샘플의 중량% 를 기준으로한 입자크기 분포를, 표준 #20번 체(850μ) 내지 표준 #400번 체(38μ)의 크기 범위에 있는 19개의 체 세트를 통해 샘플을 체질함으로써 결정한다. 이러한 체들은 오하이오, 워싱톤에 소재하는 길슨 캄파니,인코포레이티드(Gilson Company, Inc.)사제의 표준 체이다. 사용된 장치는 한번에 19개의 체를 모두 지지할 수 없으므로, 체들을 3개의 적층물로 하여 상기 방법을 한번에 수행한다. 1 적층물은 #20번, 25번, 30번, 35번, 40번, 45번 및 50번 체와 체 팬을 함유하며, 제 2 적층물은 #60번, 70번, 80번, 100번, 120번 및 140번 체와 체 팬을 함유하고, 제 3 적층물은 #170번, 200번, 230번, 270번, 325번 및 400번 체와 체 팬을 함유한다. 이때, 이들 체에 각각 남아 있는 전구체 입자들은 중량% 를 기준으로 입자 크기 분포를 측정하기 위해 중량을 잰다.
체의 제 1 적층물을 진탕기상에 장치하고, 샘플 10.0g±0.00g 을 #20번 체상에 위치시킨다. 사용된 진탕기는 오하이오 워싱톤에 소재하는 길슨 캄파니, 인코포레이티드 사제의 Vibratory 3-in, Sieve Shaker Model SS-5 이다. 적층물을 분당약 2100번의 진동(측정 다이얼에서 "6")으로 3분간 흔든다. 그 다음, 체 팬을 제거하고, 적층물을 나중에 무게를 재기 위해 다른 곳에 놓는다. 부드러운 브러쉬를 사용하여 체 팬상에 남아 있는 샘플을 중량을 잰 종이에 옳긴다. 체의 제 2 적층물을 진탕기상에 장치하고, 중량을 잰 종이를 #60번 체상에 옮긴다. 제 2 적층물을 분당 약 2100번의 진동으로 3분간 흔든다음, 체 팬 상에 남아 있는 샘플을 중량을 잰 종이로 옮기고, 적층물을 옆에 놓아둔다. 체의 제 3 적층물을 진탕기상에 설치하고, 중량은 잰 종이상에 있는 샘플을 #170번 체에 옮긴다. 제 3 적층물을 분당 약 2100번의 진동으로 3분간 교반시킨다. 부드러운 브러쉬를 사용하여 주어진 각각의 체의 내용물을 용기의 중량을 잰 종이에 옳긴다. 샘플을 소수점 3째자리까지 있는 표준 천칭상에서 중량을 재고, 특정 체에 대한 샘플의 중량을 기록한다. 각각의 샘플, 각각의 체, 및 체의 제 3 적층물을 흔들어준 다음 체 팬상에 잔류하는 샘플에 대해, 새로 중량을 잰 종이를 사용하여 상기 단계를 반복한다. 이러한 방법을 추가로 10g 의 샘플 2개에 대해 반복한다. 각 체의 3개의 샘플의 평균 중량은 각각의 체의 크기에 대해 중량%를 기준으로 평균 입자 크기 분포를 결정한다.
10g 벌크 샘플의 매스 평균 입자크기는 하기식으로 계산한다.
maps = ∑(Dix Mi)/∑Mi
상기식에서, maps 는 매스 평균 입자크기이고: Mi 는 특정 체상에 있는 입자들의 중량이고; Di 는 특정 체에 대한 "크기 변수"이다. 체의 크기 변수 Di는 근처에 있는 가장 높은 체의 크기(μ)의 평균으로서 정의된다. 예를들면, 표준 #50번체는 표준 #45번 체(인접해 있는 가장 높은 크기)중의 개구의 크기와 동일한 크기 변수 355μ을 갖는다. 본 명세서에서 사용하기 위한 매스 평균 입자크기는 3개의 샘플의 매스 평균 입자 크기의 평균이다.
전구체 입자 실시예
쟈켓을 씌운 10ℓ의 트윈 암 스테인레스강 니이더(twin arm Stainless steel kneader)를 뚜껑으로 밀봉시킨다. 상기 니이더는 개구 220㎜ x 240㎜ 및 깊이 240㎜ 를 측정하여 직경 120㎜ 로 회전하는 2개의 시그마형 블레이드를 갖고 있다. 37중량% 의 단량체로 이루어진 단량체 수용액을 제조한다. 단량체는 아크릴산 나트륨 75 몰% 및 아크릴산 25 몰% 로 이루어져 있다. 단량체 수용액 5500g 을 니이더 용기에 공급하고, 그 다음, 그것을 질소기체로 퍼징하여 남아 있는 포획 공기를 제거한다. 그 다음, 2개의 시그마형 블레이드를 46rpm 의 속도로 회전시키고, 쟈켓에 35℃ 의 물을 통과시킴으로써 쟈켓을 가열한다. 나트륨 퍼설페이트 2.8g 및 L-아스코르브산 0.14g 을 중합개시제로서 가한다. 개시제를 첨가한 후, 중합을 약 4분간 개시한다. 개시제를 첨가하고 15분 후에, 반응 시스템의 내부가 82℃ 의 피크 온도에 도달한다. 교반을 지속시키면서 수화된 겔 중합체를 약 5㎜ 의 입자 크기로 분리시킨다. 중합을 개시하고 중합체 물질을 니이더로부터 제거하고 60분 후 뚜껑을 니이더로부터 제거한다.
이로인해 수득된 수화된 수성 겔 중합체를 표준 #50번 크기의 금속 가제상에서 분무시키고, 150℃ 에서 90분간 고온공기로 건조한다. 건조된 입자를 해머형 분쇄기로 미분쇄하고, 표준 #20번 체(850μ)로 체질하여 표준 #20번 체를 통해 통과하는 입자를 수득한다. 이들 입자의 매스 평균 입자 크기는 405μ이다.
본 발명에 따른 거대구조물 제조방법의 특정 실시예
실시예 1
전구체 입자 실시예에 따라 제조된 전구체 입자 100 부를 5 쿼트의 직립 부엌형 믹서에 넣는다. 이 전구체 입자는 표준 제 50번 체(300 미크론)를 통과하고 표준 제 100번 체(150 미크론)에는 남아있는 크기의 입자를 갖는다. 4.3 부의 키멘 플러스(30%의 수지가 활성임), 2.6부의 물 및 10.0부의 메탄올로부터 수성 처리용액을 제조한다. 이 처리용액을 프레발 분무기(미합중국 뉴욕 욘커스 소재의 더 프리시젼 밸브 코포레이션(Precision Valve Corporation)에서 시판)를 사용하여 전구체 입자상에 분무한다. 상기 믹서를 느린 속도로 작동시키면서, 상기 처리용액을 전구체 입자상으로 약 4분동안 모든 용액이 입자상으르 분무될때까지 분무한다. 분무후, 습성 전구체 입자의 혼합물을 2 내지 5분동안 고정된 가장 높은 속도로 혼합한다. 이러한 고속 혼합공정동안, 메탄올을 증발시켜 전구체 입자의 처리된 혼합물의 점착성을 증가시키고, 이로인해 이들이 서로 접착된 상태로 남아있게 한다. 이어서 처리된 전구체 입자의 점착성 혼합물을 압출/압착 유니트로 공급한다. 압출기 나사는 8 인치(20.3 cm)의 길이를 갖고, 5개의 플라이트(flight)를 갖고, 각 플라이트는 1.5 인치(3.8 cm)의 길이를 갖는다. 압출기 나사의 외경은 1.75 인치(4.45 cm)이고, 나사 대 하우징의 이간거리는 0.20인치(0.51 cm)이다. 상기 유니트는 압출기 나사가 47 rpm으로 회전하도록 작동한다. 상기 혼합물을 고정된(그러나 조절할 수 있는) 갭을 갖는 두개의 매끈한 후처리 강 압축 롤(닙 롤) 사이에서 압출시킨다. 상기 압축 롤은 8.975 인치(22.8 cm)의 직경을 갖고, 5.4 rpm의 속도로 작동된다. 압축 롤사이의 갭은 0.015인치(0.38 mm)이다. 이어서 성형된 집합체 시이트를 대략 12 내지 15 인치(30 내지 40 cm)의 길이로 분리시킨다. 생성된 집합체 시이트를 200℃ 의 강제기류 오븐에서 10분동안 가열하여 상기 키멘 플러스가 전구체 입자 표면의 중합체물질과 반응하도록 하여 효과적인 가료결합을 형성한다. 오븐-경화된 시이트는 약 0.031 인치(0.8 ㎜)의 두께(캘리퍼) 및 약 1.95 인치(4.95 cm)의 너비를 갖는다. 65 부의 글리세롤 및 35 부의 증류수를 함유하는 가소제 용액을 오븐-경화된 시이트 상에 오븐-경화된 시이트 1.0g 당 가소제 용액 0.9g 의 속도로 분무한다. 가소제 용액으로 처리한 후 약 1/2 시간후에, 상기 시이트는 선택되기에 충분한 가요성 및 인장강도를 갖는다.
실시예 2
본 실시예에서는, 전구체 입자 실시예에 따라 제조되고, 실시예 1 에 기술한 바와 같은 입경특성을 갖는 전구체 입자 100 부를 사용한다. 6.0 부의 키멘 플러스(30%가 활성 수지), 3.5 부의 물 및 8.5 부의 글리세롤의 혼합물로부터 제조한 수성 처리용액을 또한 사용한다.
처리용액을 적용하는 한쌍의 분무기 및 전구체 입자를 침착시키는 진동 공급기 함께 왕복 테이블 또는 셔틀을 사용한다. 상기 분무기 및 공급기를 상기 왕복 테이블의 표면위에 배치한다. 이 테이블의 표면이 분무기 아래를 이동할때, 처리용액을 예정된 방식으로 테이블 표면(또는 입자 층)위로 분무한다. 테이블 표면이 동일한 방향으로 공급기 아래로 더욱 이동함에 따라, 소정량의 전구체 입자가 테이블표면 또는 처리된 입자의 이전 층 위에 침착된다. 상기 입자를 공급기로부터 침착시켜 이들의 층을 형성한 후, 상기 테이블의 표면은 반대방향으로 이동시켜 처리용액 적용/적층의 침착 과정을 반복한다.
처음에는, 소정량의 처리용액을 이동하는 테이블 표면위에 분무한다. 테이블 표면을 처리용액으로 처음 분무한 후, 5 층의 전구체 입자(층 당 0.2 g/in2의 입자)를 공급기로부터 침착시킨다. 각 입자 층을 침착시킨 후, 소정량의 처리용액을 각 층위의 상부에 분무한다. 초기에 테이블 표면위로 분무되는 처리용액의 양뿐만 아니라 전구체 입자의 제 1 층 위에 분무되는 양은 약 0.018g/in2이다. 전구체 입자의 다른 4개 층위에 분무되는 처리용액의 양은 약 0.036g/in2이다. 결과적으로는 전구체 입자 각 층은 동일한 양의 처리용액으로 처리되는 것이다.
전구체 입자의 적층 및 처리용액의 분무가 완료된 후, 비교적 응집성인 입자 시이트가 형성된다. 이어서 상기 응집성 시이트를 벨트를 사용하여 압축 유니트로 공급한다. 상기 압축 유니트는 고정된(그러나 조절가능함) 갭을 갖는 두개의 코팅된 강 압축 롤로 구성된다. 상기 압축 롤은 약 8 인치(20 cm)의 직경을 갖고, 약 20 rpm의 속도로 작동된다. 압축 롤사이의 갭은 0.035 내지 0.040 인치(0.9 내지 1.0㎜)이다. 생성된 집합체 시이트(0.9 내지 1.0 ㎜)를 플라스틱 백내에서 주변실온(약 65 내지 72 ℉, 18.3 내지 22.2 ℃)에서 약 24 시간동안 저장한다. 이러한 주변온도 경화과정동안, 키멘 플러스는 전구체 입자의 표면에 있는 중합체 물질과 반응하여 효과적인 가교결합을 형성시킨다. 주변온도 경화된 시이트는 약 0.050 내지 0.060 인치(1.3 내지 1.5㎜)의 두께 및 약 4인치(10 cm)의 너비를 갖는다. 이러한 주변온도 경화된 시이트는 파괴시키거나 인열시킴 없이 다루기에 충분한 가요성 및 인장 강도를 갖는다.
실시예 3
본 실시예에서는 제 9 도에 나타낸 장치(301)를 사용한다. 전구체 입자 실시예에 따라 제조되고, 150 내지 250 미크론의 크기를 갖는 전구체 입자를 사용한다. 5.0 부의 키멘 플러스(30%가 활성 수지), 7.1부의 물 및 12.7부의 글리세롤의 혼합물로부터 수성 처리용액을 제조한다. 공급기(304)는 미합중국 노쓰캐롤라이나 소재의 솔리즈 플로우 콘트롤사에서 시판하는 슈퍼 공급기 모델 # 210 SE-O0345 진동 공급기이다. 분무기(304)는 미합중국 일리노이 휘튼 소재의 스프레잉 시스템 캄파니에서 시판하는 모델 6218-l/4 JAU 분노된 공기로 활성화되는 노즐 어셈블리이다. 처음 2회의 적용과정에 있어서, 분무기(304a) 및 (304b)는 처리용액을 컨베이어 (303)으로 39.8g/분의 속도로 전달한다. 이후의 적용과정에 있어서, 분무기(304c) 내지(304f)는 처리용액을 컨베이어(303)으로 79.6g/분의 속도로 전달한다. 컨베이어(303)는 폴리우레탄으로 제조된 이동 컨베이어이고, 27 ft/분의 속도로 이동한다. 가압기는 8 인치(20 cm)의 직경 및 12 인치(30.5 cm)의 너비를 갖는 한쌍의 압축 롤(306)이다. 상부 및 하부 롤(306)은 미합중국 코넥티컷 워터베리 소재의 플라스마 코팅즈 인코로레이티드에서 시판하는 # 934 플라스마 코팅으로 코팅된다.
본 실시예는 하기 단계에 따라 수행한다.
단계 1: 컨베이어의 소정의 영역에 처리용액을 컨베이어 평방 인치당 0.025g의 용액의 양으로 초기 분무한다.
단계 2: 상기와 동일한 영역에 컨베이어 평방 인치당 0.2 g의 전구체 입자를 실질적으로 연속적으로 적층시킨다.
단계 3: 상기 컨베이어의 소정의 영역위의 전구체 입자의 제 1 층에 처리용액을 컨베이어 평방 인치당 0.025 g의 처리용액의 양으로 분무한다.
단계 4: 상기와 동일한 영역에 컨베이어 평방 인치당 0.2 g의 전구체 입자를 실질적으로 연속적으로 적층시킨다.
단계 5: 상기 컨베이어의 소정의 영역위의 전구체 입자의 제 2 층에 처리용액을 컨베이어 평방 인치당 0.050 g의 처리용액의 양으로 분무한다.
단계 6: 단계 3 및 4를 순서대로 3회 이상 반복하여(a) 초기 분무 단계 및 이후의 5회 적층 분무 단계 전체가 컨베이어 평방인치당 0.25 g의 처리 영액이 되도록 하고, (b) 5회 적층단계 전체가 컨베이어 평방인치당 전체 1 g의 전구체 입자를 제공하도록 한다. 이 시점에서 웹이 형성된다.
단계 7: 상기 웹을 압축 롤을 통과시킨다. 압축 롤사이의 갭은 0.035인치 (0.9 ㎜)이다. 이것으로 0.995 g/cc의 밀도를 갖는 시이트가 생성된다.
단계 8: 상기 시이트를 플라스틱 백에 넣고 주변온도(72℉, 22.2℃)에서 48시간동안 그대로 두어 경화시킨다.
생성된 시이트는 우수한 가요성, 겔 블록킹 성질 및 습윤 결합성을 갖는다.

Claims (64)

  1. (i) 표면에서 서로 결합되고, 음이온성 작용기를 갖는 실질적으로 수-불용성이고 흡수성인 하이드로겔-형성 중합체 물질을 포함하는 다수의 전구체 입자; 및 (ii)상기전구체 입자의 표면에서 중합체 물질과 반응하는양이온성아미노-에피클로로히드린 부가물을효과적인 표면 가교결합을 일으키기에 충분한 양으로포함하는 입자간 결합된 집합체(aggregate)를포함하는 다공성 흡수 거대구조물로서,
    상기입자간 결합된 집합체가 인접한 전구체 입자들 사이에 기공을 가지고, 상호연결 채널에 의해 기공들이 서로 연결되어, 액체 투과성 거대구조물을 형성하며, 거대 구조물 둘레 건조부피(circumscribed dry volume)가 0.008㎣ 보다 큰 다공성 흡수 거대구조물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    둘레 건조부피가 10㎣보다 큰 거대구조물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    둘레 건조부피가500㎣ 보다 크고, 밀도가0.7내지 1.3g/cc인 거대구조물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    전구체 입자의 질량 평균 입경이20 내지 600미크론인거대구조물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    전구체 입자의 질량 평균 입경이20 내지 300미크로인거대구조물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    두께가0.2㎜이상이고, 밀도가0.8 내지 1.1g/cc인시이트인 거대구조물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    전구체 입자 100중량부당5 내지 100중량부의가소제를 추가로 포함하는 거대구조물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    가소제가 중량비0.5:1 내지 2:1의글리세롤과 물의 혼합물을 포함하는 거대구조물.
  9. 제 2 항에 있어서,
    중합체 물질의 음이온성 작용기가 카복시기인 거대구조물.
  10. 제 9 항에 있어서,
    중합체 물질이 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체; 부분적으로 중화된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체; 전분-아크릴산 그래프트 공중합체; 부분적으로 중화된 전분-아크릴산 그래프트 공중합체; 비누화된 비닐 아세테이트-아크릴계 에스테르 공중합체; 가수분해된 아크릴로니트릴 공중합체; 가수분해된 아크릴아미드 공중합체; 전술한 공중합체의 약간 망상 가교결합된 생성물; 부분적으로 중화된 폴리아크릴산; 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상 가교결합된 생성물; 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 거대구조물.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물이 전구체 입자 100 중량부당0.1 내지 5중량부의양이온성 중합체성 아미노-에피클로로히드린 수지인 거대구조물.
  12. 제 11 항에 있어서,
    양이온성 중합체성 수지가 에피클로로히드린과 폴리에틸렌이민 또는 폴리아미드-폴리아민의 반응 생성물인 거대구조물.
  13. 제 12 항에 있어서,
    양이온성 중합체성 수지가 폴리알킬렌 폴리아민 및 C3-C10이가 카복실산으로부터 유도된 폴리아미드-폴리아민과 에피클로로히드린의 반응 생성물인 거대구조물.
  14. 제 13 항에 있어서,
    폴리아미드-폴리아민이 2 내지 4개의 에틸렌 단위체를 갖는 폴리에틸렌 폴리아민 및 C4-C6포화 지방족 디카복실산으로부터 유도되고, 양이온성 중합체성 수지의 양이 전구체 입자 100중량부당 0.5 내지 2.5중량부인 거대구조물.
  15. 제 14 항에 있어서,
    폴리아미드-폴리아민이 디에틸렌트리아민 및 아디프산으로부터 유도된 거대구조물.
  16. 액체 투과성 상면시이트; 상면시이트와 연결된 액체 불투과성 배면시이트; 및 이들 상면시이트와 배면시이트 사이에 위치한, 제 1 항에 따른 하나 이상의 거대구조물을 포함하는 흡수 코어를 포함하는 흡수 제품.
  17. 제 16 항에 있어서,
    흡수 코어가, 화학적으로 강화된 셀룰로즈성 섬유를 포함하는 흡수부재를 상면시이트와 거대구조물 사이에 추가로 포함하는 흡수 제품.
  18. 제 17 항에 있어서,
    기저귀인 흡수 제품.
  19. (i) 표면에서 서로 결합되고, 카복시 기를 갖는 실질적으로 수-불용성이고 흡수성인 하이드로겔-형성 중합체 물질을 포함하고, 질량 평균 입경이20 내지 300미크론인다수의 전구체 입자;
    (ii)상기전구체 입자의 표면에서 중합체 물질과 반응하여 에스테르 가교결합을 형성하는,상기전구체 입자 100중량부당0.1 내지 5중량부의양이온성 중합체성 아미노-에피클로로히드린 수지, 및 ;
    (iii)상기전구체 입자 100중량부당5내지60중량부의가소제를 포함하는 입자간 결합된 집합체를 포함하고,두께가 0.2㎜ 이상이고, 밀도가 0.8 내지 1.1 g/cc인 가요성 다공성 흡수성 시이트로서, 여기서입자간 결합된 집합체가 인접한 전구체 입자들 사이에 기공을 가지고,상기 기공이상호연결 채널에의해서로 연결되어 액체 투과성 시이트를 형성하며, 시이트 둘레 건조부피가 500 ㎣보다 큰가요성다공성 흡수 시이트.
  20. 제 19 항에 있어서,
    두께가0.5㎜ 내지 10㎜인시이트.
  21. 제 20 항에 있어서,
    두께가1㎜ 내지 3㎜이고, 밀도가 0.9 내지 1.0g/cc인 시이트.
  22. 제 20 항에 있어서,
    중합체 물질이 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체; 부분적으로 중화된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체; 전분-아크릴산 그래프트 공중합체; 부분적으로 중화된 전분-아크릴산 그래프트 공중합체; 비누화된 비닐 아세테이트-아크릴계 에스테르 공중합체; 가수분해된 아크릴로니트릴 공중합체; 가수분해된 아크릴아미드 공중합체; 전술한 공중합체의 약간 망상 가교결합된 생성물; 부분적으로 중화된 폴리아크릴산; 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상 가교결합된 생성물; 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 시이트.
  23. 제 22 항에 있어서,
    전구체 입자의95중량%이상의 입경이150미크론내지300미크론인시이트.
  24. 제 22 항에 있어서,
    양이온성 중합체성 수지가 에피클로로히드린과 폴리에틸렌이민 또는 폴리아미드-폴리아민의 반응 생성물인 시이트.
  25. 제 24 항에 있어서,
    양이온성 중합체성 수지가 폴리알킬렌 폴리아민 및 C3-C10이가 카복실산으로부터 유도된 폴리아미드-폴리아민과 에피클로로히드린의 반응 생성물인 시이트.
  26. 제 25 항에 있어서,
    폴리아미드-폴리아민이 2 내지 4개의 에틸렌 단위체를 갖는 폴리에틸렌 폴리아민 및 C4-C6포화 지방족 디카복실산으로부터 유도되고, 양이온성 중합체성 수지의 양이 전구체 입자 100중량부당0.5 내지 2.5중량부인시이트.
  27. 제 26 항에 있어서,
    폴리아미드-폴리아민이 디에틸렌트리아민과 아디프산으로부터 유도된 시이트.
  28. 제 26 항에 있어서,
    가소제가 중량비0.5:1 내지 2:1의글리세롤과 물의 혼합물을 포함하는 시이트.
  29. 제 28 항에 있어서,
    가소제의 양이 전구체 입자 100중량부당10 내지 30중량부인시이트.
  30. 액체 투과성 상면시이트; 상면시이트와 연결된 액체 불투과성 배면시이트; 및 이들 상면시이트와 배면시이트 사이에위치하고, 제 19 항에 따른 하나 이상의 흡수 구조물을 포함하는 흡수 코어를 포함하는 흡수 제품.
  31. 제 30 항에 있어서,
    흡수 코어가, 화학적으로 강화된 셀룰로즈성 섬유를 포함하는 흡수 부재를 상면시이트와 흡수 구조물 사이에 추가로 포함하는 흡수 제품.
  32. 제 31 항에 있어서,
    흡수 구조물이 평행하게 이격된 2개 내지 6개의 가늘고 긴 스트립(strip)을 포함하는 흡수 제품.
  33. 제 32 항에 있어서,
    기저귀인 흡수 제품.
  34. (a) 음이온성 작용기를가지고실질적으로 수-불용성 이고 흡수성인 하이드로겔-형성 중합체 물질의 다수의 전구체 입자를 제공하는 단계;
    (b) 전구체 입자의 표면에서 중합체 물질과 반응하여 효과적인 표면 가교결합을 일으키기에 충분한 양의 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물로 전구체 입자를 처리하는 단계;
    (c) 처리된 전구체 입자를 물리적으로 결합시켜, 상호연결 채널에 의해 서로 연결된 기공을 갖는 집합체를 형성하는 단계; 및
    (d)양이온성부가물을 전구체 입자의 중합체 물질과반응시켜, 효과적인 표면 가교결합을 일으키고, 다공성이고 흡수성인 입자간 결합된 집합체 거대구조물을 제공하는단계
    를포함하는, 상호연결 채널에 의해 서로 연결되는 기공을 갖는 입자간 결합된 집합체를 포함하여 액체 투과성으로 된 다공성 흡수 거대구조물의 제조 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    (d) 단계 전에 집합체를 성형하는단계를 추가로포함하는 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    집합체를 두께가0.2㎜이상이고 밀도가0.8내지1.1g/cc인시이트로 성형하는 방법.
  37. 제 34 항에 있어서,
    전구체 입자의 질량 평균 입경이20 내지 600미크론인방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    전구체 입자의 질량 평균 입경이20 내지 300미크론인방법.
  39. 제 37 항에 있어서,
    중합체 물질이 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체; 부분적으로 중화된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체; 전분-아크릴산 그래프트 공중합체; 부분적으로 중화된 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 비누화된 비닐 아세테이트-아크릴계 에스테르 공중합체; 가수분해된 아크릴로니트릴 공중합체; 가수분해된 아크릴아미드 공중합체; 전술한 공중합체의 약간 망상 가교결합된 생성물; 부분적으로 중화된 폴리아크릴산; 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상 가교결합된 생성물; 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 방법.
  40. 제 34항에 있어서,
    전구체 입자를, 전구체 입자 100중량부당5 내지 100중량부의가소제로 처리하는단계를 추가로포함하는 방법.
  41. 제 40항에 있어서,
    가소제가 중량비0.5:1 내지 2:1의글리세롤과 물의 혼합물을 포함하는 방법.
  42. 제 40항에 있어서,
    (d) 단계를18℃ 내지 35℃에서 12 내지 48시간동안수행하는 방법.
  43. 제 42항에 있어서,
    (d) 단계를18℃ 내지 25℃에서 24 내지 48시간동안수행하는 방법.
  44. 제 34항에 있어서,
    (d) 단계를50℃ 내지 205℃에서 1 내지 20분동안수행하는 방법.
  45. 제 44항에 있어서,
    (d)단계를180℃ 내지 200℃에서 5 내지 15분동안수행하는 방법.
  46. 제 44항에 있어서,
    (d)단계 후의 거대구조물을, 거대구조물 100중량부당5 내지 100중량부의가소제로 처리하는단계를 추가로포함하는 방법.
  47. 제46항에 있어서,
    가소제가 중량비0.5:1 내지 2:1의글리세롤과 물의 혼합물을 포함하는 방법.
  48. 제34항에 있어서,
    양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물이 양이온성 중합체성 아미노-에피클로로히드린수지이고, 전구체 입자 100중량부당0.1 내지 5 중량부의양으로 (b) 단계중에 적용되는 방법.
  49. 제 48항에 있어서,
    양이온성 중합체성 수지가 에피클로로히드린과 폴리에틸렌이민 또는 폴리아미드-폴리아민의 반응 생성물인 방법.
  50. 제49항에 있어서,
    양이온성 중합체성 수지가 폴리알킬렌 폴리아민 및 C3-C10이가 카복실산으로부터 유도된 폴리아미드-폴리아민과 에피클로로히드린의 반응 생성물인 방법.
  51. 제50항에 있어서,
    폴리아미드-폴리아민이 2 내지 4개의 에틸렌 단위체를 갖는 폴리에틸렌 폴리아민 및 C4-C6포화 지방족 디카복실산으로부터 유도되고, 양이온성 중합체성 수지가 전구체 입자 100중량부당0.5 내지 2.5중량부로 적용되는 방법.
  52. 제 51항에 있어서,
    폴리아미드-폴리아민이 디에틸렌트리아민과 아디프산으로부터 유도된 방법.
  53. (a) 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체; 부분적으로 중화된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체: 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 부분적으로 중화된 전분-아크릴산 그래프트 공중합체; 비누화된 비닐 아세테이트-아크릴계 에스테르 공중합체; 가수분해된 아크릴로니트릴 공중합체, 가수분해된 아크릴아미드 공중합체; 전술한 공중합체의 약간 망상 가교결합된 생성물; 부분적으로 중화된 폴리아크릴산; 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상 가교결합된 생성물; 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 실질적으로 수-불용성이고 흡수성인 하이드로겔-형성 중합체 물질을포함하고, 질량 평균 입경이20 내지 300미크론인 다수의전구체 입자를 제공하는 단계.
    (b) pH가4 내지 9이고, (i) 전구체 입자 100중량부당0.1 내지 5중량부의양이온성 중합체성 아미노-에피클로로히드린 수지; 및 선택적으로 (ii) 전구체 입자 100중량부당5 내지 60중량부의가소제를 포함하는 수성 처리용액을전구체 입자에 적용하는단계;
    (c) 처리된 전구체 입자를 물리적으로 결합시켜, 상호연결 채널에 의해 서로 연결된 기공을 갖는 집합체를 형성하는 단계;
    (d) 집합체를 시이트로 성형하는 단계; 및
    (e) 양이온성 중합체성 수지를 전구체 입자의 중합체 물질과반응시켜, 효과적인 표면 가교결합을 일으키고, 다공성이고 흡수성인 입자간 결합된 집합체 시이트(이 시이트의 두께는 0.5㎜ 내지 10㎜이고, 밀도는 0.8 내지 1.1g/cc이고, 둘레건조 부피는 500mm 3 이상이다)를 제공하는
    단계를 포함하는, 상호연결 채널에 의해 서로 연결되는 기공을 갖는 입자간 결합된 집합체를 포함하여 액체 투과성으로 된 다공성의 흡수성 시이트의 제조방법.
  54. 제53항에 있어서,
    두께가1㎜내지 3㎜이고밀도가0.9 내지 1.0g/cc인다공성의 흡수성 집합체 시이트를 제공하는 방법.
  55. 제53항에 있어서,
    전구체 입자의95중량%이상의 입경이150미크론 내지 300미크론인방법.
  56. 제 55항에 있어서,
    (d) 단계를18℃ 내지 35℃에서 12 내지 48시간동안수행하는 방법.
  57. 제 56항에 있어서,
    (d)단계를18℃ 내지 25℃에서 24 내지 48시간동안수행하는 방법.
  58. 제 55항에 있어서,
    (d) 단계를 50℃ 내지 205℃에서 1 내지 20분동안수행하고,
    (d) 단계 후의 집합체 시이트 100중량부당5 내지 60중량부의가소제를 적용하는단계를 추가로포함하는 방법.
  59. 제 58항에 있어서,
    가소제가 중량비0.5:1 내지 2:1의글리세롤과 물의 혼합물을 포함하는 방법.
  60. 제 59항에 있어서,
    (d) 단계를180℃ 내지 200℃에서 5 내지 15분동안수행하는 방법.
  61. 제 55항에 있어서,
    양이온성 중합체성 수지가 에피클로로히드린과 폴리에틸렌이민 또는 폴리아미드-폴리아민의 반응 생성물인 방법.
  62. 제 61항에 있어서,
    양이온성 중합체성 수지가 폴리알킬렌 폴리아민 및 C3-C10이가 카복실산으로부터 유도된 폴리아미드-폴리아민과 에피클로로히드린의 반응 생성물인 방법.
  63. 제 62항에 있어서,
    폴리아미드-폴리아민이 2 내지 4개의 에틸렌 단위체를 갖는 폴리에틸렌 폴리 아민 및 C4-C6포화 지방족 디카복실산으로부터 유도되고, 양이온성 중합체성 수지가 전구체 입자 100중량부당0.5 내지 2.5중량부로적용되는 방법.
  64. 제 63항에 있어서,
    폴리아미드-폴리아민이 디에틸렌트리아민과 아디프산으로부터 유도된 방법.
KR1019950701249A 1992-10-02 1993-09-23 양이온성아미노-에피클로로히드린부가물과표면가교결합한흡수성입자의다공성흡수거대구조물 KR100297891B1 (ko)

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