KR100555155B1 - 부포화 조건하에 개선된 분포 특성을 갖는 액체 분포 물질 - Google Patents

부포화 조건하에 개선된 분포 특성을 갖는 액체 분포 물질 Download PDF

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Abstract

본 발명은 완전 포화 및 부분적 포화 둘 모두에서 유체를 방출하는 능력, 투과성의 개선된 균형을 갖는 유체 취급 부재에 관한 것이다. 상기 부재는 (i) 100% 포화에서 약 1다씨이상의 투과성을 갖는 충분하게 개방된 구조, (ii) 약 150cm 미만의 낮은 모세관 수착 탈착 높이(CSDH 50)를 가짐으로서 내부에 함유된 유체를 쉽게 방출할 수 있는 능력, 및 (iii) 100% 포화시의 투과성의 약 14%이상인 50% 포화시의 투과성을 갖는다. 이런 물질의 바람직한 실행 양태는 개방 셀 발포체 물질, 예를 들면 높은 연속상 유화액(HIPE) 유형의 물질을 포함한다. 이런 물질은 흡수 제품, 예를 들면 기저귀, 성인 실금자 제품 또는 여성 위생 제품에 특히 유용하다.

Description

부포화 조건하에 개선된 분포 특성을 갖는 액체 분포 물질{LIQUID DISTRIBUTION MATERIALS WITH IMPROVED DISTRIBUTION PROPERTIES UNDER SUB-SATURATION}
본 발명은 뇨, 생리혈, 땀 또는 저점도 변 물질과 같은 액체 신체 분비물을 수용하는데 사용될 수 있는 위생 흡수 제품, 예를 들면 유아용 기저귀, 용변연습용 팬티, 성인 실금자 제품, 여성 위생 제품에 사용하기에 특히 유용한 개선된 액체 취급성을 나타내는 유체 취급 부재에 관한 것이다.

일회용 흡수 제품 및 구조물의 일반적인 분야에서, 특정 유체 분포 특성을 나타내는 물질은 잘 알려져 있다. 이러한 물질은, 흡수성 겔화 물질 또는 초강력 흡수성 물질 또는 간략하게 초강력 흡수제로도 불리는 흡수성이 높은 물질의 도입과 더욱더 연관되고 있는데, 이것은 뇨와 같은 수성 유체의 저장에 양호한 수단을 제공하나 유체 수송을 향상시키지는 않고, 부최적(sub-optimal) 고안 및/또는 부최적 물질 사용시에는 유체 수송이 감소될 수도 있으며, "겔-차단"으로 지칭되기도 하는 현상이 일어난다. 예를 들면, 초강력 흡수제가 셀룰로즈 섬유와 균질하게 혼합된 구조물에서 흡수 코어의 효능을 저하시키지 않기 위해서는, 초강력 흡수성 물질의 선택에 크게 좌우되는 특정 임계 농도가 초과되어서는 안된다.
결과적으로, 각종 다양한 흡수 코어 고안이, 예를 들면 액체 저장 영역 또는 물질 뿐만 아니라 유체의 포획 및/또는 분포 향상을 위한 특정 성질을 갖는 영역을 포함함으로써, 분리된 기능을 갖는 것으로 나타났다. 종종, 포획 및 분포를 동시에 향상시키는 한 영역이 목표가 되기도 했다.
초기에는, 분포 물질에 대한 요구가 별로 높지 않았고, 예를 들면 미국 특허 제 3,952,745 호(던칸(Duncan))에 기재되어 있는 코어내에 랩시트로서 사용된 것과 같은 표준 종이 티슈 물질이 유럽 특허 제 0,343,941 호(레이싱(Reising)) 또는 미국 특허 제 4,578,068 호(크라머(Kramer))에 기재된 바와 같이 유체 분포 향상에도 적용되었다.
추가의 개발은, 특정 기초 중량, 포획 시간 및 잔존 습윤성을 갖는, 개선된 유체 취급을 위한 파동 관리부를 포함하는 흡수 제품을 개시하고 있는 유럽 특허 제 0,397,110 호(라티머(Latimer)), 특정 꼬임을 갖는 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유 및 이로부터 제조된 흡수 구조물을 개시하고 있는 미국 특허 제 4,898,642 호(무어(Moore) 등), 특정 초강력 흡수성 물질을 갖는 특정 배열의 섬유의 용도를 개시하고 있는 유럽 특허 제 0,640,330 호(베윅-손탁(Bewick-Sonntag) 등)에 의해 예시될 수 있다.
추가의 접근은, 예를 들면 미국 특허 제 3,575,174 호 또는 미국 특허 제 4,781,710 호에서와 같이, 셀룰로즈 섬유 기재 물질의 흡상 특성 개선을 목표로 하였으며, 이에 의해 구조물 부분이 고밀도로 압축되어 예를 들면 "흡상선"을 따라 또는 밀폐된 메쉬 패턴으로 흡상 높이를 증가시키기 위해 공극이 더욱 작아졌다.
이들 물질의 일부는 바람직하지 못한 딱딱한 감촉을 나타내었므로, 연화도를 개선시키기 위한 형성후(post-formation) 처리방법이 잘 알려져 있다. "형성후 처리"는 티슈의 제조 또는 형성 과정중 연화도를 증가시키는 대신 또는 그에 더하여, 흔히 추가의 공정, 예를 들면 티슈를 다른 물질과 결합하여 흡수 코어 또는 물질을 형성하는 공정 직전에, 티슈의 형성 및 건조 후에 별도의 가공 단계로서 기계적으로 티슈를 처리함을 지칭한다. 이러한 처리의 예로는 미국 특허 제 5,117,540 호(왈튼(Walton)) 또는 미국 특허 제 4,440,597 호(웰스(Wells))에 기재된 것이 있다.
분포 물질의 공극 크기에 영향을 주기 위한 다른 시도로는, 용융가능한 섬유를 포함하는 섬유상 구조물을 한 방향으로 신장시키고 열 경화에 의해 "동결" 변형시킴으로써 최대 공극 크기를 감소시킴을 목표로 한 미국 특허 제 5,244,482 호(하센뵐러(Hassenboehler))에 기재된 것이 있다.
또한, 공극 크기 및 공극 크기 분포를 조정할 수 있도록 한 특정 물질 복합체가 개발되었다. 이러한 개발의 예로는, 미국 특허 제 5,549,589 호(호니(Horney) 등) 또는 PCT 출원 공개 제 97/38654 호(세거(Seger) 등)에 상술되어 있는 것이 있다. 이들 둘다 가교결합된 셀룰로즈 연목 섬유와 같은 특수 강화된 셀룰로즈 섬유를 사용하거나, 유칼립투스 섬유와 같은 작고 얇은 셀룰로즈 섬유로 큰 공극을 채움으로써 탄력 구조를 제공하는 것을 본질적인 목표로 한다. 이 들 둘다 구조물에 충분한 일체성 및 강도를 제공하기 위한 수단을, 즉 미국 특허 제 5,549,589 호는 열가소성 섬유 및 부분 용융물을 첨가함으로써, PCT 출원 공개 제 97/38654 호는 화학 결합제를 첨가함으로써, 추가로 제공한다.
유럽 특허원 제 0,810,078 호(다치올리(d'Acchioli) 등)에 개시된 바와 같은 추가의 접근은, 웹의 특수 형성후 기계적 처리를 사용함으로써 특정 흡상 높이에서 보다 높은 액체 유속에 의해 기재된 바와 같이 개선된 유체 취급 특성을 부여한다.
흡수 제품의 기능성을 개선시키려는 목적으로, 분포 물질에 대한 보다 특정한 요구가 개발되어 다공성 물질이 보다 깊이 연구되었다. 종방향 유체 분포를 개선시키기 위해, 미국 법정발명등록 H1511에 기재된 바와 같이 표면적이 큰 합성 섬유가 흡수 구조물에 적용되었다. 또다른 부류의 물질은 프랑스 소재의 스폰텍스 에스아(Spontex SA)에 의해 시판되는 셀룰로즈 발포체와 같은 발포 구조물이다.
흡수 제품에 사용되는 다른 발포체는 미국 특허 제 5,268,224 호(데스마라이스(DesMarais))에 개시된 고 내부 상 중합 물질이며, 이는 액체 저장에 사용될 수 있고, 동시에, 저장된 액체를 물질 전체에 도포함으로써 국소 포화를 피하는 능력을 갖고 있다.
그러나, 지금까지 살펴본 상기 연구들은 모두 유속, 흡상 높이 및 흡상 시간과 같은 분포 물질의 흡상 특성을 개선시킴을 목표로 하였지만, 특히 액체 저장 물질이 완전히 포화되지 않았을 때 다중 부하 사이에서 흡수 제품에 관련될 수 있는 상기 액체 저장 물질에 의한 분포 물질의 탈수 기전의 중요성을 인식하는데 실패하였다. 동시 출원된 특허원(문서 번호 CM1698)은 분포 물질을 탈수시키기위해 높은 모세관 흡인을 갖는 저장 코어를 제공하는 것의 중요성을 인식하고 있다. 그러나, 이 접근은 저장 물질의 흡인 성능에 따라 비판적으로 결정된다.
발명의 목적
따라서, 본 발명의 목적은 특히 낮은 포화 조건에서 쉽게 탈수될 수 있는 물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 낮거나 온화한 포화 정도에서 조차 보다 쉽게 액체를 이동시키는 물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 이런 분포 부재를 포함하여 개선된 액체 취급 성능을 갖는 흡수 제품을 구축하는 것이다.
발명의 요약
본 발명은 완전 포화 및 부분적 포화 둘 모두에서 유체를 방출하는 능력, 투과성의 개선된 균형을 갖는 유체 취급 부재에 관한 것이다.
특히, 이들 물질은 약 1 다씨(Darcy) 이상, 바람직하게는 약 2 다씨이상, 보다 더 바람직하게는 8다씨 이상, 보다 더 바람직하게는 100다씨 이상의 100% 포화도에서의 투과성, k(100)을 갖는 충분하게 개방된 구조를 갖는다.
또한, 이들 물질은 약 150cm 미만, 바람직하게는 약 100cm 미만, 보다 더 바람직하게는 75cm 미만, 보다 더 바람직하게는 50cm 미만의 0cm 높이에서의 용량의 50%에서의 모세관 수착 탈착 높이(CSDH 50)를 가짐으로써, 내부에 함유된 유체를 쉽게 방출한다.
또한 추가로, 이들 물질은 100% 포화도에서의 투과성의 약 14% 이상, 바람직 하게는 약 18% 이상, 보다 더 바람직하게는 약 25% 이상, 보다 더 바람직하게는 약 35% 이상의 50% 포화도에서의 투과성, k(50)을 갖는다.
바람직한 물질은 100% 포화도에서의 투과성의 약 3.5% 이상, 보다 더 바람직하게는 약 5% 이상, 보다 더 바람직하게는 10% 이상의 30% 포화도에서의 투과성, k(30)을 갖는다.
이런 물질의 바람직한 실행 양태는 높은 연속상 유화액(HIPE) 유형과 같은 개방 셀 발포체 물질을 포함한다.
이런 물질은 흡수 제품, 예를 들면 기저귀, 성인 실금 제품 또는 여성 위생 제품에 특히 유용하다.
도 1 내지 도 4는 투과성 시험 장치의 상이한 실시태양을 나타낸다. 즉, 도 1, 2a 및 2b는 단순화된 시험에 관한 것이고, 도 3, 4a 및 4b는 일반적인 시험에 관한 것이고; 도 1 및 3은 교차평면 투과성 측정에 관한 것이고, 도 2a, 2b, 4a 및 4b는 평면내 투과성에 관한 것이다.
도 5a 내지 5d는 모세관 수착 시험 스탠드(캅솝션, Capsorption)를 나타낸다.
도 6은 흡수 제품의 예로서 기저귀를 나타낸다.
도 7은 수직 흡상 플럭스 시험 스탠드를 나타낸다.
본원에 사용된 용어 "유체 취급 부재"는 전형적으로 적어도 유체 취급 기능을 제공하는 흡수 제품의 구성요소를 지칭한다. 흡수 제품은 하나 이상의 다양한 유체 취급 부재, 예를 들면 하나 이상의 유체 포획 부재, 하나 이상의 유체 분포 부재 및/또는 하나 이상의 유체 저장 부재를 포함할 수 있다. 이들 부재는 각각 균질하거나 균질하지 않을 수 있는 하나 이상의 하부요소를 포함할 수 있다. 즉, 각각의 부재는 한 물질 또는 여러 물질로부터 제조될 수 있다. 예를 들면, 이러한 부재는 선택적으로 하부층으로 구성된 및/또는 선택적으로 상이한 조성, 밀도 또는 두께를 갖는 층일 수 있다.
이들 부재는 각각 주로 포획 기능을 제공하거나 주로 유체 저장 기능을 제공하는 특수화된 기능을 가질 수 있다. 다르게는, 이들 부재는 셀룰로즈 플러프가 포획, 분포 및 궁극 저장 기능을 동시에 수행하는 최초의 "셀룰로즈 단독의" 기저귀와 같은 다중 기능을 가질 수 있다.
"저장 흡수 부재"는 주로 흡수된 유체를 최종적으로 저장하는 기능을 하는 흡수 코어의 흡수 부재를 지칭한다.
본원에서 사용된 "유체 분포 부재"는, 다른 유체 취급 기능을 갖는지 여부에는 상관없이, 유체 분포 기능을 위한 필요조건을 만족시키는 부재이다.
"유체 포획 부재"는 액체가 흡수 제품에 도달하면 주로 액체를 수용하도록 고안된 부분 또는 흡수 코어를 지칭한다.
본원에서 사용된 용어 "흡수 코어"는 "유체 취급 부재"를 포함하여 유체 취 급에 주로 관련된 흡수 제품 부재를 지칭한다. 이와 같이, 흡수 코어는 전형적으로 흡수 제품의 상면시이트 또는 배면시이트를 포함하지 않지만, 어떤 경우에는 상면시이트가 예를 들면 특정 유체 포획 성능을 재공하도록 고려될 수 있다.
흡수 코어는 상기한 바와 같이 하나 이상의 부재의 기능을 수행할 수 있는 코어의 "영역"들로 분할될 수 있다. 즉, 포획 영역은 포획 물질로 이루어질 수 있는 포획 부재를 포함할 수 있고(즉, 그외 다른 부재를 포함할 수도 있고), 포획 부재로 이루어질 수 있다(즉, 다른 부재는 전혀 포함하지 않는다). 혹은, 포획/분포 영역은 포획 부재 및 분포 부재를 둘다 포함할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "흡수 제품"은 신체 분비물을 흡수 봉쇄하는 장치, 보다 구체적으로는 신체로부터 분비된 각종 분비물을 흡수 봉쇄하기 위해 착용자의 신체에 대향하거나 근접하여 위치되는 장치를 지칭한다. 본원에 사용된 용어 "체액"은 뇨, 월경혈, 질 분비물, 땀 및 대변을 포함하나 이들로 한정되지 않는다.
본원에서 용어 "일회용"은 세탁하거나 혹은 흡수 제품으로서 수선하여 재사용하려는 것이 아닌 흡수 제품, 즉 사용후 폐기하고 바람직하게는 환경친화적인 방법으로 재순환, 퇴비화 또는 폐기하려는 흡수 제품을 기술하는데 사용된다.
본원에 사용된 용어 "Z 치수"는 부재, 코어 또는 제품의 길이 및 폭에 수직인 치수를 지칭한다. Z 치수는 통상적으로 부재, 코어 또는 제품의 두께에 상응한다. 본원에 사용된 용어 "X-Y 치수"는 부재, 코어 또는 제품의 두께에 수직인 평면을 지칭한다. X-Y 치수는 통상적으로 부재, 코어 또는 제품의 길이 및 폭 각각에 상응한다.
본원에 사용된 용어 "영역" 또는 "대역"은 흡수 부재의 부분 또는 단면을 지칭한다. 따라서, 영역 또는 대역은 2차원(앞/뒤) 또는 3차원(예: 층의 형태인 경우에도 3차원 연장을 갖는 포획 영역)일 수 있다.
본원에 사용된 용어 "층"은 주요 치수가 X-Y인, 즉 길이 및 폭을 따르는 흡수 부재를 지칭한다. 물론, 층은 물질의 단일 층 또는 시트로 반드시 한정되지 않는다. 즉, 층은 필요한 유형의 물질의 수개의 시트 또는 웹의 적층물 또는 결합물을 포함할 수 있다. 따라서, 용어 "층"은 용어 "층들" 및 "층상"을 포함한다.
본원에 사용된 용어 "상부"는 흡수 제품의 착용자에 가장 근접하고 전형적으로는 흡수 제품의 상면시이트에 대면한 흡수 부재, 예를 들면 층을 지칭하고, 반대로 "하부"는 흡수 제품의 착용자로부터 가장 멀리 떨어져 있고 전형적으로는 배면시이트에 대면한 흡수 부재를 지칭한다.
본원에 사용된 %, 비 및 비율은 모두, 달리 지정되지 않는 한, 중량 기준으로 산출된 것이다.
개선된 분포 부재
분포 부재의 필요조건은 부재 또는 부재내에 함유된 물질을 고찰함으로써 결정될 수 있다. 따라서, 본원에서 기술하는 필요조건은 전체 부재 또는 각각의 물질에 대해 충족되어야 한다.
본 발명에 따른 상기 부재에 유용한 분포 부재 또는 물질은 하기 중요한 변수에 의해 기술될 수 있다:
첫째, 부재 또는 물질의 완전 포화시 투과성(k100)에 대하여 살펴본다. 통 상적인 분포 물질은 유체 유동에 대한 저항이 거의 없을 것(즉, 투과성이 높을 것)과 공극 크기가 작음으로써 흡상성을 제공하도록 하는 충분한 모세관 압력(즉, 낮은 투과성) 사이의 적정선을 찾을 수 있도록 균형잡힌 투과성을 갖는다. 완전 포화시 투과성(k100)은 일반적으로 1 다씨(다씨) 초과(1 다씨는 9.869 x 10-13 m2에 상응한다), 바람직하게는 2 다씨 초과, 보다 더 바람직하게는 8 다씨 초과, 더욱 더 바람직하게는 100 다씨 초과이어야 한다. 완전 포화도는 0 cm 높이에서의 모세관 수착 흡수 용량(CSAC 0)에 상응하는 최대 흡수로서 이후에 기술되는 바와 같은 캅솝션(CapSorption) 시험에 의해 결정될 수 있다.
둘째, 투과성은 포화도에 의존한다. 이 특성은 선행 물질 고안에 고려되지 않았고 종래 물질은 강력한 하부비례 양상을 갖는다. 즉, 100% 미만의 포화도에서 실제 투과성은 실제 투과성과 포화도 사이의 선형 상관관계인 경우보다 훨씬 낮다.
셋째, 모세관 수착 압력, 즉 모세관 수착 탈착 압력은 이하에 기술되는 바와 같이 모세관 수착 시험에서 측정되는 바와 같다. 이 변수는 물질 또는 부재가 액체를 방출하는 능력을 기술하며 흡수 제품내의 분포 요소로서 그의 역할을 충족시킨다.
부가적으로 및 종종 바람직하게는, 분포 물질은 후술되는 바와 같이 수직 흡상 플럭스 시험에서 높은 유체 선속의 필요조건을 충족시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 물질은 15 cm의 흡상 높이에서 0.045 g/cm2/초 이상, 바람직하게는 0.06 g/cm2/초 초과, 보다 바람직하게는 0.10 g/cm2/초 초과의 플럭스를 제공한다.
이들 변수의 균형을 만족시키는 물질을 신중하게 선택하여 흡수 구조물 및/또는 각각의 제품에 대해 중요한 이익을 실현할 수 있다.
첫째, 액체 분포 물질은 예를 들면 뇨 분출에 의해 부하된 후 용이하게 탈수된다. 이것은 실제 사용시 흔히 일어나는 것처럼 이들 물질이 후속 부하를 즉시 수용할 수 있도록 하는 것과 관련있다.
둘째, 이들 물질은 고안 용량에 비해 비교적 작은 부하에서도 더욱 많은 액체 분포를 허용한다. 이것은 제품의 특정 영역에서 액체가 많이 축적되지 않게 하여 착용자에 개선된 정합성을 유지하고 저장된 액체가 균일하게 분포되게 하는 것을 목표로 하는 고안에 있어 더욱 중요하다.
셋째, 물질이 또한 높은 플럭스 필요조건을 만족시키면, 액체는 중력에 대해 양호하게 및 신속하게 분포될 수 있다. 이것은 유체의 궁극 저장이 부하 대역 또는 구역에 멀리 있기를 원할 때 특히 관련되어진다. 따라서, 이들 물질은 PCT 출원 제 US 97/05046 호(1997년 3월 27일자 출원)에 기재된 바와 같은 코어 고안에 특히 유용하다.
물질 또는 부재의 투과성은 후술되는 바와 같이 투과성 시험에 의해 측정된다.
이론에 구속되지 않기를 바라면서, 실제 투과성(k(S))은 포화도에 의존성을 가지며, 대부분의 관련 시스템에서 하기 수학식 1에 의해 개산될 수 있다(또한 문헌 ["Dynamics of fluids in porous media", J. Bear, Haifa, Dover Publications, Inc., New York, 1988, pp. 461ff-491ff] 참조):
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상기 식에서,
k는 다씨 단위의 투과성을 나타내고;
SDP는 부비례 양상을 기술하는 무치수 지수 또는 포화 의존 변수를 나타내고;
S는 0 내지 1 범위의 포화도를 나타내며, 1은 완전 포화도(즉, 100% 포화도, 0의 외부 및/또는 모세관 압력)에 상응한다.
종래 분포 물질에 대한 고안 기준은 포화도에서 투과성(k100)이 높은 것에 초점이 맞추어졌었고, 따라서 흡상 용량이 거의 또는 전혀 없는, 포획 물질로서 적당한 구조물을 생성시켰고, 본질적으로 "자유 유동 양생"은 제어되어야 했으나, 분포 물질에 대해서는 아니다. 이러한 물질은 중력에 대한 수송과 같은 흡상 조건하에 매우 불량한 수송 특성을 갖는다. 이러한 극도의 특성은 종래 포획 물질에서 발견되지만, 유럽 특허원 제 0,809,991 호에 기재된 바와 같은 분포 물질은 여전히 완전한 포화 조건하에서 흡상 용량 및 자유 유동 제어의 결합을 제공한다.
본 발명에 따른 물질은 1 다씨 이상, 바람직하게는 2 다씨 이상의 투과성 k(100)을 나타낸다. 투과성이 높으면 유체 수송에 대한 저항이 덜 감소하고 본원에 기술된 추가의 필요조건을 위반하지 않고 달성할 수 있는 한 바람직하다. 특히, 8 다씨 초과 또는 심지어 100 다씨 초과의 투과성을 갖는 물질이 매우 적합할 수 있다.
상기 수학식 1로부터 알 수 있는 바와 같이, SDP 변수가 높으면 강력한 부비례 양상을 갖는 시스템을 기술하고, SDP가 1이면 선형 관계가 존재한다. 통상의 분포 물질은 3 이상의 SDP로 기술될 수 있는 바와 같이 강력한 부비례 양상을 나타낸다. 이 값에 대해, 50% 포화도에서의 투과성은 100% 포화도에서의 투과성의 12.5%에 불과하므로, 추가의 액체 부하를 수용하고 분포시키는 능력은 급감된다.
따라서, 본 발명에 따른 물질은 3 미만, 바람직하게는 2.75 미만, 보다 바람직하게는 2.5 미만, 보다 더 바람직하게는 2 미만의 SDP값을 갖는다. 이 값은 100% 포화도에서의 투과성의 14% 초과, 바람직하게는 약 18% 초과, 보다 더 바람직하게는 약 25% 초과, 더욱 더 바람직하게는 35% 초과의 50% 포화도에서의 투과성에 상응한다. 이 값은 100% 포화도에서의 투과성의 약 3.5% 초과, 바람직하게는 약 5% 초과, 보다 더 바람직하게는 약 10% 초과의 30% 포화도에서의 투과성에 상응한다.
이하 기술되는 바와 같은 단순화된 투과성 시험은 "교차평면 투과성", 즉 측정된 바와 같은 샘플의 두께 치수에서의 투과성 및 개질 샘플 셀을 갖는 평면내 투과성을 측정할 수 있다. 등방성 발포체와 같은 다수의 물질에 있어서, 교차평면 및 평면내 투과성은 본질적으로 동일하다. 이렇게 단순화된 투과성 시험은 하기 두가지 특정 조건에 대한 투과성 측정에 간단한 시험 장치를 제공한다: 100% 포화도에서의 광범위한 다공성 물질(예를 들면 합성 섬유제 부직포 또는 셀룰로즈 구조물) 또는 다양한 포화도에서의 투과성이 다양한 두께에서 용이하게 측정될 수 있는 공기로 채워지지 않은(각각 증기상 외부) 캘리퍼의 비례적 변화를 갖는 상이한 포 화도에 이르는 물질에 대해 투과성이 측정될 수 있다.
예를 들면, 기술된 붕괴가능한 발포체는 유체 부하 또는 포화도에 따라 다른 두께 또는 캘리퍼를 나타낸다. 즉, 이들은 발포 공극이 액체 제거시 붕괴되는 크기이므로 유체 제거시 감소되는 포화도에서 특정 두께를 갖는다. 역으로, 특정 캘리퍼는 특정 부하도를 한정하도록 정해질 수 있다. 즉, 단순화된 투과성 시험은 쉽게 적용되어 포화도에 따른 투과성의 의존성을 결정할 수 있다.
후술되는 일반적인 투과성 시험은 일반적인 의미에서 다공성 물질, 예를 들면 섬유상 웹 또는 구조물, 또는 습윤도에 본질적으로 무관한 공극 크기를 유지하는 발포체에 대한 포화도에 따른 투과성의 의존성을 결정하는데 유용하다.
본 발명에 따른 물질 또는 부재에 대한 추가의 중요한 필요조건은 유체를 저장 매질로 방출시키는 능력이다. 이것은 분포 물질 또는 부재가 너무 장시간동안 액체를 보유해서는 안되고 부재의 적절한 저장 물질로 유체를 수송하는데 필요한 시간동안만 보유해야 한다는 사실을 반영한다.
이 특성을 기술하는 적당한 변수는, 흡수 제품내에 부재가 위치할 때 일반적으로 당면하는, 본원에서 물 컬럼 높이("모세관 높이") 단위로 측정되는 다양한 모세관 압력에서 유체를 수용하고 방출하는 부재의 능력을 통해 결정되는 바와 같은, 모세관 수착 탈착 압력이다. 모세관 수착 흡수 용량 시험(본원에서 또한 "캅솝션 시험"으로도 칭함)은 물질 또는 부재가 모세관 수착 장치위에 다양한 높이로 위치될 때 흡수 또는 방출된 흡수 부재 또는 물질의 1 g당 시험 유체의 양을 측정한다. 모세관 수착 흡수 용량 시험은, 물질이 0 cm 수착 높이에서 유체의 양의 50%를 방 출하는 모세관 수착 탈착 높이(CSDH 50)를 생성하는 하기 시험 방법편에서 보다 상술된다.
본 발명에 있어서 유용한 물질은 150 cm 미만, 바람직하게는 100 cm 미만, 보다 더 바람직하게는 75 cm 미만, 더욱 더 바람직하게는 50 cm 미만의 CSDH 50을 갖는다.
본 발명에 특히 유용한 물질은 상호연결된 개방셀형의 친수성, 가요성 중합체 발포 구조물이다.
이러한 발포체에 있어서, 발포체의 기계적 강도는 액체 방출시 포함된 모세관 압력하에 발포체가 붕괴되도록 하는 것일 수 있다. 붕괴 공정은 후술되는 바와 같이 발포체 밀도에 관련된 실질적인 인자에 의해 유효 발포체 용량을 감소시킨다. 구조물 전체에 비교적 균일한 붕괴는 또한 액체 손상 지점에 유지되는 액체의 양을 감소시킨다. 이와 관련하여, 발포체의 강도는 수성 액체가 코어의 저장 구성요소에 의해 제거될 때 발포체가 붕괴되도록 발포체에 의해 가해지는 모세관 압력 미만이다. 모세관 압력은 단위 체적당 표면적에 역으로 관계되는 발포체 셀 크기를 주로 조정함으로써 제어된다. 강도는 가교결합 밀도와 발포 밀도의 조합에 의해 제어되어 후술되는 바와 같이 단위 체적당 가교결합 밀도로서 표시될 수 있다. 가교결합제 및 다른 공단량체의 종류도 영향을 미칠 수 있다.
본원에 유용한 중합체 발포체는 비교적 개방셀형인 것이다. 이와 같이 실질적으로 개방셀형인 발포체 구조물내의 셀은 하나의 셀로부터 발포 구조물내의 다른 셀로 액체를 쉽게 전달하기에 충분히 큰 세포간 개구 또는 "창"을 갖는다.
이들 실질적으로 개방셀형인 발포 구조물은 일반적으로 복수개의 상호연결된 3차원 분지형 웹에 의해 한정되는 개별 셀을 갖는 망상구조 특성을 갖는다. 이들 분지형 웹을 구성하는 중합체 물질의 스트랜드는 "지주"로 지칭될 수 있다. 본 발명의 목적에 비추어, 발포 물질은 크기가 1 ㎛ 이상인 발포 구조물내의 셀의 80% 이상이 하나 이상의 인접 셀과 유체 연통되어 있으면 "개방셀형"이다.
개방셀형인 것 이외에 이들 중합체 발포체는 발포체가 수성 액체를 흡수할 수 있도록 충분히 친수성이다. 발포 구조물의 내면은 중합후 발포 구조물내에 잔존하는 친수성화 계면활성제 및/또는 염에 의하거나 후술하는 바와 같이 선택된 중합후 발포 처리 과정에 의해 친수성으로 된다.
이들 중합체 발포체가 친수성인 정도는 흡수가능한 시험 액체와 접촉시 "접착장력"에 의해 정량화될 수 있다. 이들 발포체에 의해 나타나는 접착장력은 시험 액체, 예를 들면 합성 뇨의 중량 흡수가 공지된 치수 및 모세관 수착 비표면적을 갖는 샘플에 대해 측정되는 공정을 사용하여 실험적으로 측정될 수 있다. 이러한 공정은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등, 1995년 2월 7일자로 허여됨)의 시험 방법편에서 보다 상술되어 있다. 본 발명의 분포 물질로서 유용한 발포체는 표면장력 65±5 다인(dynes)/cm를 갖는 합성 뇨의 모세관 수착 흡수에 의해 측정되었을 때 일반적으로 약 15 내지 약 65 다인/cm, 보다 바람직하게는 약 20 내지 약 65 다인/cm의 접착장력을 나타내는 것이다.
이들 발포체의 중요한 태양은 유리 전이 온도(Tg)이다. Tg는 중합체의 유리질 및 고무질 상태 사이의 전이 중간점을 나타낸다. 사용온도보다 높은 Tg를 갖는 발포체는 매우 강력하지만 또한 매우 단단하고 파열될 수 있다. 이러한 발포체는 또한 중합체의 Tg보다 찬 온도에서 사용시 응력하에 포복하고 탄력성이 조악한 경향이 있다. 기계적 특성, 특히 강도 및 탄력성의 원하는 조합은 이들 원하는 특성을 얻기 위하여 매우 선택적인 범위의 단량체 종류 및 양을 필요로 하는 것이 전형적이다.
본 발명에 유용한 분포 발포체의 경우, Tg는 발포체가 허용가능한 강도를 갖는 한 낮아야 한다. 따라서, 단량체는 낮은 Tg를 갖는 상응하는 단독중합체를 제공할 수 있는 한 많이 선택된다.
중합체의 유리 전이 영역의 형상, 즉 온도의 함수로서 좁거나 넓은지도 또한 중요할 수 있다. 이러한 유리 전이 영역의 형상은 중합체의 사용시 온도(통상 주변온도 또는 체온)가 Tg 또는 그 부근인 경우에 특히 중요하다. 예를 들면, 넓은 전이 영역이란 사용시 온도에서 전이가 불완전함을 의미할 수 있다. 전형적으로, 전이가 사용시 온도에서 불완전하면 중합체는 더욱 단단해져 덜 탄력적이 된다. 역으로, 전이가 사용시 온도에서 완전하면 중합체는 압축으로부터 더욱 빨리 회복된다. 따라서, 원하는 기계적 특성을 얻기 위해 중합체의 Tg와 전이 영역의 폭을 제어하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 중합체의 Tg가 사용시 온도보다 약 10 ℃ 이상 낮은 것이 바람직하다. 전이 영역의 Tg 및 폭은 미국 특허 제 5,563,179 호(스톤(Stone) 등, 1996년 10월 8일자로 허여됨)에 기술된 바와 같이 동적 기계 분석(DMA) 측정으로부터 탄젠트 손실 대 온도 곡선으로부터 유도된다.
본 발명에 유용한 중합체 발포체는 다수의 변수에 의해 기술될 수 있다.
본 발명에 유용한 발포체는 예를 들면 약 15 cm 이상의 중력에 대한 유의한 높이로 수성 액체를 흡상시킬 수 있다. 발포체내에 보유된 액체의 컬럼은 유의한 수축성 모세관 압력을 나타낸다. 발포체 강도(압축시) 및 발포체 단위 체적당 표면적의 양자에 의해 측정된 높이에서 발포체는 붕괴된다. 이 높이는 제로 헤드 압력에서 발포체의 체적의 50%가 손실되는 모세관 붕괴 압력(CCP)(단위: cm)이다. 본 발명에 유용한 바람직한 분포 발포체는 약 15 cm 이상, 보다 바람직하게는 약 20 cm 이상, 보다 더 바람직하게는 약 25 cm 이상의 CCP를 갖는다. 전형적으로, 바람직한 분포 발포체는 약 15 내지 약 50 cm, 보다 바람직하게는 약 20 내지 약 45 cm, 보다 더 바람직하게는 약 25 내지 약 40 cm의 모세관 붕괴 압력을 갖는다.
바람직한 중합체 발포체를 한정하는데 유용할 수 있는 특징은 셀 구조이다. 발포 셀, 및 특히 비교적 단량체-유리 수상 소적을 둘러싸는 단량체-함유 오일상을 중합시켜 형성된 셀은 실질적으로 구형인 형태인 경우가 많다. 이들 구형 셀은 이하에서 셀 사이의 구멍으로 지칭되는 개구에 의해 서로 연결된다. 이러한 구형 셀의 크기 또는 직경과 셀 사이의 개구(구멍)의 직경 둘다는 일반적으로 발포체를 특성화하는데 상용된다. 소정의 중합체 발포체의 샘플에서 셀, 및 셀 사이의 구멍은 반드시 거의 동일한 크기이어야 하는 것은 아니고, 평균 셀 및 구멍 크기, 즉 평균 셀 및 구멍 직경이 특정되기도 한다
셀 및 구멍 크기는 발포 구조물내에 발달된 모세관 압력 뿐만 아니라 발포체의 액체 흡상 특성을 포함하여 다수의 중요한 기계적 및 성능 특징에 영향을 줄 수 있는 변수이다. 다수의 기술이 발포체의 평균 셀 및 구멍 크기를 결정하는데 사용 될 수 있다. 유용한 기술은 발포체 샘플의 주사 전자 현미경사진에 의거한 간단한 측정을 포함한다. 본 발명에 따른 수성 액체에 대한 흡수제로서 유용한 발포체는 약 20 내지 약 60 ㎛, 전형적으로는 약 30 내지 약 50 ㎛의 수 평균 셀 크기 및 약 5 내지 약 15 ㎛, 전형적으로는 약 8 내지 약 12 ㎛의 수 평균 구멍 크기를 갖는 것이 바람직하다.
"모세관 수착 비표면적"은 시험 액체에 접근가능한 중합체 망상구조의 시험 액체 접근가능한 표면적의 척도이다. 모세관 수착 비표면적은 발포체내의 셀 단위의 치수 및 중합체의 밀도 양자에 의해 측정되어, 발포 망상구조에 의해 제공된 고체 표면의 전체 양을 정량화하여 표면이 흡수성에 참여하는 정도를 측정하는 것이다.
본 발명의 목적에 비추어, 모세관 수착 비표면적은 공지의 질량 및 치수를 갖는 발포체 샘플내에 일어나는 낮은 표면장력 액체(예를 들면 에탄올)의 모세관 흡수량을 측정함으로써 측정된다. 이와 같이 모세관 수착 방법을 통해 발포체 비표면적을 측정하는 방법은 상기한 미국 특허 제 5,387,207 호의 시험 방법편에 상술되어 있다. 모세관 수착 비표면적을 측정하는 임의의 합리적인 대체 방법도 사용될 수 있다.
본 발명에 유용한 분포 발포체는 바람직하게는 약 0.01 m2/ml 이상, 보다 바람직하게는 약 0.03 m2/ml 이상의 모세관 수착 비표면적을 갖는다. 전형적으로는, 모세관 수착 비표면적은 약 0.01 내지 약 0.20 m2/ml, 바람직하게는 약 0.03 내지 약 0.10 m2/ml, 가장 바람직하게는 약 0.04 내지 약 0.08 m2/ml의 범위이다.
"발포 밀도"(공기중 발포체 체적 1 ㎤당 발포체 g)는 본원에서 건량 기준으로 주어진다. 모세관 수착 비표면적과 같이 발포체의 밀도는 흡수성 발포체의 다수의 성능 및 기계적 특성에 영향을 줄 수 있다. 이들은 수성 액체에 대한 흡수 용량 및 압축 편향 특성을 포함한다. 발포 밀도는 발포체의 상태에 따라 다르다. 붕괴된 상태의 발포체는 완전히 팽창된 상태의 동일한 발포체보다 명백히 높은 밀도를 갖는다. 일반적으로, 본 발명에 유용한 붕괴된 상태의 발포체는 약 0.11 g/㎤의 건조 밀도를 갖는다.
발포체 구조물의 단위 체적당 고체 발포 물질의 질량 측정을 제공하는 임의의 적당한 중량측정 과정이 발포 밀도를 측정하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기한 미국 특허 제 5,387,207 호의 시험 방법편에 보다 상술되어 있는 ASTM 중량측정 과정은 밀도 측정에 사용될 수 있는 한 방법이다. 발포 밀도는 유화제, 충진제, 염과 같은 표면처리제 등이 없는 세척된 발포체의 단위 체적당 중량에 속한다. 본 발명에 유용한 발포체는 바람직하게는 약 8 내지 약 77 mg/㎤, 보다 바람직하게는 약 11 내지 약 63 mg/㎤, 보다 더 바람직하게는 약 13 내지 약 48 mg/㎤의 건조 밀도를 갖는다.
본 발명에 유용한 발포체는 비교적 소량의 오일상 및 비교적 다량의 수상을 갖는 특정 유형의 유중수적형 유화액 또는 HIPE를 중합시킴으로써 수득될 수 있다. 이 방법은 하기 단계를 포함한다:
A) 1) a) i) 약 25 ℃ 이하의 Tg를 갖는 아탁틱 비정질 중합체를 형성할 수 있는 하나 이상의 실질적으로 수불용성인 단기능성 단량체 약 30 내지 약 80 중량%, ii) 스티렌에 의해 제공되는 것과 거의 같은 인성을 부여할 수 있는 하나 이상의 실질적으로 수불용성인 단기능성 공단량체 약 5 내지 약 40 중량%, iii) 디비닐벤젠, 트리비닐벤젠, 디비닐톨루엔, 디비닐크실렌, 디비닐나프탈렌, 디비닐알킬벤젠, 디비닐페난트렌, 디비닐비페닐, 디비닐디페닐-메탄, 디비닐벤질, 디비닐페닐에테르, 디비닐디페닐설파이드, 디비닐푸란, 디비닐설파이드, 디비닐설폰, 및 이들의 혼합물에서 선택된 제1의 실질적으로 수불용성인 다기능성 가교결합제 약 5 내지 약 30 중량%, 및 iv) 다기능성 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 및 이들의 혼합물에서 선택된 제2의 실질적으로 수불용성인 다기능성 가교결합제 0 내지 약 15 중량%를 포함하는, 약 35 ℃ 이하의 Tg를 갖는 공중합체를 형성할 수 있는 단량체 성분 약 85 내지 약 98 중량%; 및 b) i) 탄소수 16 내지 22의 선형 불포화 지방산의 디글리세롤 모노에스테르, 탄소수 16 내지 24의 분지형 지방산의 디글리세롤 모노에스테르, 탄소수 16 내지 24의 분지형 알콜의 디글리세롤 모노지방족 에테르, 탄소수 16 내지 22의 선형 불포화 지방 알콜의 디글리세롤 모노지방족 에테르, 탄소수 12 내지 14의 선형 포화 알콜의 디글리세롤 모노지방족 에테르, 탄소수 16 내지 22의 선형 불포화 지방산의 소르비탄 모노에스테르, 탄소수 16 내지 24의 분지형 지방산의 소르비탄 모노에스테르 및 이들의 혼합물에서 선택된 유화 성분 약 40 중량% 이상을 갖는 제1 유화제, 또는 ii) 상기 유화 성분 20 중량% 이상을 갖는 제1 유화제 및 제1 유화제에 대한 중량비 약 50:1 내지 약 1:4로 존재하는 제2 유화제의 혼합물을 포함하는, 오일상에 가용성이며 안정한 유중수적형 유화액을 형성하는데 적합한 유화제 성분 약 2 내지 약 15 중량%를 포함하는, 오일상; 및 2) i) 수용성 전해질 약 0.2 내지 약 20 중량% 및 ii) 중합 개시제 유효량을 포함하는 수상; 3) 오일상에 대한 수상의 체적 내지 중량비 약 12:1 내지 약 125:1로부터 특정 온도에서 특정 전단 혼합하에 유중수적형 유화액을 형성하는 단계;
B) 유중수적형 유화액의 오일상내의 단량체 성분을 중합하여 중합체 발포 물질을 형성하는 단계; 및
C) 선택적으로, 중합체 발포 물질을 탈수시키는 단계.
상기 방법은 본원에 기재된 바와 같이 신중하게 균형잡힌 특성을 갖는 결과로서 액체를 분포시킬 수 있는 흡수 발포체를 형성시킨다. 이러한 특성은 가교결합제 및 단량체의 종류 및 양 및 유화액 형성 변수, 특히 전단 혼합량, 온도 및 오일에 대한 물의 비(건조 발포체의 최종 밀도로 전환됨)를 신중하게 선택함으로써 얻어진다.
본 발명에 유용한 중합체 발포체는 "HIPE"로 당분야에 통상적으로 알려진 오일상에 대한 수상의 비가 비교적 높은 특정 유중수적형 유화액을 중합시킴으로써 제조될 수 있다. 이러한 유화액의 중합으로부터 생성되는 중합체 발포체 물질은 이하에서는 "HIPE 발포체"로 지칭된다. 이와 같은 HIPE의 일반적인 제조방법은 하기하는 미국 특허 제 5,563,179 호 및 미국 특허 제 5,387,207 호에 상술되어 있다.
HIPE 형성에 사용되는 수상 및 오일상의 상대량은 생성되는 중합체 발포체의 구조적, 기계적 및 성능 특성을 결정하는데 특히 다른 변수들보다도 중요하다. 특히, 유화액중의 오일에 대한 물의 비("W:O 비")는 궁극 발포 밀도에 따라 역비례하여 달라지고, 발포체를 형성하는 지주의 치수 및 발포체의 셀 크기 및 모세관 수착 비표면적에 영향을 줄 수 있다. 본 발명에 유용한 HIPE 발포체를 제조하는데 사용되는 유화액은 오일상에 대한 수상의 체적 내지 중량비를 일반적으로 약 12:1 내지 약 125:1, 가장 전형적으로는 약 15:1 내지 약 90:1의 범위로 갖는다. 특히 바람직한 발포체는 약 20:1 내지 약 75:1의 비를 갖는 HIPE로부터 제조될 수 있다.
HIPE의 오일상의 주요부분은 하기하는 미국 특허 제 5,387,207 호에 열거된 바와 같은 단량체, 공단량체 및 가교결합제를 포함한다. 이들 단량체, 공단량체 및 가교결합제는 주로 오일상에는 가용성이고 수상에는 가용성이지 않은 실질적으로 수불용성일 것이 필수적이다. 이와 같이 실질적으로 수불용성인 단량체를 사용하면 적절한 특성 및 안정성을 갖는 HIPE가 구현된다. 물론, 본원에 사용되는 단량체, 공단량체 및 가교결합제는 생성되는 중합체 발포체가 적당하게 비독성이고 적절하게 화학적으로 안정한 유형인 것이 매우 바람직하다. 이들 단량체, 공단량체 및 가교결합제는 중합후 발포 공정중 및/또는 사용중 매우 낮은 잔존 농도로 존재하는 경우 독성이 거의 또는 전혀 없는 것이 바람직하다.
오일상의 또하나의 구성요소는 안정한 HIPE의 형성을 가능케하는 유화제 성분이다. 이러한 유화제 성분은 제1 유화제 및 선택적으로 제2 유화제(이들은 하기하는 미국 특허 제 5,387,207 호에 열거된 것과 같음)를 포함한다.
HIPE 형성에 사용되는 오일상은 약 85 내지 약 98 중량%의 단량체 성분 및 약 2 내지 약 15 중량%의 유화제 성분을 포함한다. 바람직하게는, 오일상은 약 90 내지 약 98 중량%의 단량체 성분 및 약 3 내지 약 10 중량%의 유화제 성분을 포함한다. 오일상은 또한 다른 선택적인 성분을 포함할 수 있다. 이러한 하나의 선택적인 성분은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,290,820 호(바쓰(Bass) 등, 1994년 3월 1일자로 허여됨)에 기재된 바와 같이 당분야에 공지된 일반적인 유형의 유용성 중합 개시제이다. 또하나의 바람직한 선택적인 성분은 장애 아민 광 안정화제(HALS) 및 장애 페놀계 안정화제(HPS) 또는 사용될 개시제 시스템과 혼화성인 임의의 다른 산화방지제와 같은 산화방지제이다. 다른 선택적인 성분으로는 가소제, 충진제, 착색제, 쇄 전이제, 용해된 중합체 등이 포함된다.
HIPE의 불연속 수 내부 상은 하기하는 미국 특허 제 5,387,207 호에 열거된 바와 같은 하나 이상의 용해된 성분을 함유하는 수용액인 것이 일반적이다. 수상의 하나의 필수적인 용해된 성분은 수용성 전해질이다. 용해된 전해질은 단량체, 공단량체 및 가교결합제가 주로 유용성이며 수상중에도 용해되는 경향을 최소화한다.
이것은 중합중 수상 소적에 의해 형성된 오일/물 계면에서 셀 창을 중합체 물질이 충진시키는 정도를 최소화하는 것으로 여겨진다. 즉, 수상의 전해질 및 생성되는 이온 강도의 존재는 생성되는 바람직한 중합체 발포체가 개방셀형일 수 있는지 여부 및 그 정도를 결정하는 것으로 여겨진다.
HIPE는 또한 중합 개시제를 함유하는 것이 전형적이다. 이와 같은 개시제 성분은 일반적으로 HIPE의 수상에 첨가되고 임의의 통상적인 수용성 유리 라디칼 개시제일 수 있다. 이들의 예로는 나트륨, 칼륨 및 암모늄 과황산염, 과산화수소, 나트륨 과아세트산염, 나트륨 과탄산염 등의 과산소 화합물이 포함된다. 또한, 통상적인 레독스 개시제 시스템을 사용할 수도 있다. 이러한 시스템은 상기 과산소 화합물을 나트륨 중아황산염, L-아스코르브산 또는 제1철염과 같은 환원제와 혼합함으로써 형성된다.
개시제는 오일상에 존재하는 중합가능한 단량체의 전체 몰을 기준으로 약 20 몰% 이하로 존재할 수 있다. 보다 바람직하게는, 개시제는 오일상에 존재하는 중합가능한 단량체의 전체 몰을 기준으로 약 0.001 내지 약 10 몰%의 양으로 존재한다.
HIPE 발포 구조물을 형성하는 중합체는 극성 작용기를 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다. 이것은 중합체 발포체가 비교적 소수성임을 의미한다. 이들 소수성 발포체는 소수성 액체의 흡수가 요구되는 용도에 사용될 수 있다. 이러한 유형의 용도로는 오일성 성분이 물과 혼합되고 해양 오일 유출의 경우와 같이 오일성 성분을 분리 및 단리할 것이 요구되는 경우가 포함된다.
이들 발포체가 세정해야 할 쥬스 유출액, 우유 등과 같은 수성 액체 및/또는 뇨와 같은 체액에 대한 흡수제로서 사용되는 경우, 이들은 일반적으로 추가로 처리되어 발포체를 비교적 더 친수성으로 만든다. 필요에 따라, 발포체의 친수성화는 하기하는 미국 특허 제 5,387,207 호에 기재된 방식으로 친수성화 계면활성제로 HIPE 발포체를 처리함으로써 일반적으로 수행될 수 있다.
이들 친수성화 계면활성제는 중합체 발포체 표면의 수화성을 향상시키는 임의의 물질일 수 있다. 이들은 당분야에 공지되어 있으며 각종 계면활성제, 바람직하게는 하기하는 미국 특허 제 5,387,207 호에 열거된 바와 같은 비이온성계를 포함할 수 있다.
HIPE 발포 구조물에 전형적으로 혼입되는 또다른 물질은 수화성, 바람직하게는 흡습성 또는 조해성 수용성 무기 염이다. 이러한 염으로는 예를 들면 독성학적으로 허용가능한 알칼리 토금속 염이 포함된다. 이러한 유형의 염 및 발포체 친수성화 계면활성제로서 유용성 계면활성제와의 용도는 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,352,711 호(데스마라이스, 1994년 10월 4일자로 허여됨)에 보다 상술되어 있다. 이러한 유형의 염으로 바람직한 것은 상기한 바와 같이 HIPE에서 수상 전해질로 사용될 수도 있는 염화 칼슘과 같은 칼슘 할로겐화물이 포함된다.
수화성 무기 염은 발포체를 상기 염의 수용액으로 처리함으로써 용이하게 혼입될 수 있다. 이러한 염 용액은 방금 중합된 발포체로부터 잔존 수상을 제거하는 공정 완결후 또는 그 공정의 부분으로서 발포체를 처리하는데 일반적으로 사용될 수 있다. 이러한 용액으로 발포체를 처리하면 바람직하게는 발포체의 약 0.1 중량% 이상, 전형적으로는 약 0.1 내지 약 12 중량%의 잔량으로 염화 칼슘과 같은 수화성 무기 염이 침착된다.
이와 같이 비교적 소수성인 발포체를 친수성화 계면활성제로 수화성 염의 존재 또는 부재하에 처리하는 공정은 발포체에 적당하게 친수성을 부여하는데 필요한 정도로 수행되는 것이 전형적이다. 그러나, 바람직한 HIPE 유형의 일부 발포체는 제조될 때 적당하게 친수성이고 충분량의 수화성 염이 혼입될 수 있어 친수성화 계면활성제 또는 수화성 염에 의한 부가적인 처리가 필요없다. 특히, 이와 같이 바람직한 HIPE 발포체로는 상기한 특정 오일상 유화제 및 염화 칼슘이 HIPE에 사용되는 것이 포함된다. 이러한 경우, 내부 중합된 발포체 표면은 적당하게 친수성이고 중합체 발포체가 상당히 탈수된 후에도 충분량의 염화 칼슘을 함유하거나 침착시키는 잔존 수상 액체를 포함한다.
발포체 제조방법은 전형적으로 하기 단계를 포함한다: 1) 안정한 고 내부 상 유화액(HIPE)을 형성하는 단계; 2) 고체 중합체 발포 구조물을 형성하는데 적합한 조건하에 상기 안정한 유화액을 중합/경화시키는 단계; 3) 선택적으로, 고체 중합체 발포 구조물을 세척하여 중합체 발포 구조물로부터 원래의 잔존 수상을 제거하고, 필요에 따라, 중합체 발포 구조물을 친수성화 계면활성제 및/또는 수화성 염으로 처리하여 임의의 필요한 친수성화 계면활성제/수화성 염을 침착시키는 단계; 및 4) 이어서, 상기 중합체 발포 구조물을 탈수시키는 단계. 이 과정은 상기한 미국 특허 제 5,387,207 호에 보다 완전하게 기술되어 있다.
흡수 제품
본 발명에 따른 물질은 유체 이동(즉, 수용, 이동, 방출)을 필요로하는 다수의 용도에 적합하지만, 특히 흡수 제품에 유용하다.
흡수 구조물에서 개별적인 물질을 사용하기 위해서는, 이들 물질은 상기 개시된 바와 같은 상세한 설명에 따른 물질을 포함하는 유체 취급 부재를 생성하도록 다른 요소들과 조합될 수 있다.
흡수 제품은 일반적으로 (1) 본 발명에 따라 개선된 유체 분포 부재를 포함하며 하부구조물로 이루어질 수 있는 흡수 코어 또는 코어 구조물, (2) 유체 투과성 상면시이트, (3) 유체 불투과성 배면시이트, 및 (4) 선택적으로, 폐쇄 요소 또는 탄성 요소와 같은 추가의 특징부를 포함한다.
도 6은 기저귀인 본 발명의 흡수 제품의 예시적 양태의 평면도를 나타낸다.
도 6에서는 기저귀(20)의 구조를 더욱 명료하게 도시하기 위해 구조물 부분이 절단되어 있고 착용자로부터 떨어져 대면하는 기저귀(20)의 부분인 외면(52)은 관찰자를 향하고 있으며, 기저귀(20)는 펼쳐진, 수축되지 않은 상태(즉, 이완 상태에서 측면 패널의 탄성이 남아 있는 것을 제외하고는 탄성 유도 수축이 완전제거된 상태)로 도시되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 기저귀(20)는 바람직하게는 액체 투과성 상면시이트(24), 상면시이트(24)에 결합된 액체 불투과성 배면시이트(26), 및 상면시이트(24)와 배면시이트(26) 사이에 위치한 흡수 코어(28)를 포함하는 봉쇄 조립체(22); 탄성화된 측면 패널(30); 탄성화된 다리 커프스(32); 탄성 허리 특징부(34); 및 (36)으로 지정된 일반적으로 다겹인 이중 장력 고착 시스템을 포함하는 폐쇄 시스템을 포함한다. 이중 장력 고착 시스템(36)은 바람직하게는 주요 고착 시스템(38) 및 허리 폐쇄 시스템(40)을 포함한다. 주요 고착 시스템(38)은 바람직하게는 한쌍의 고정 부재(42) 및 착륙 부재(44)를 포함한다. 허리 폐쇄 시스템(40)은 도 6에 도시된 바와 같이 바람직하게는 한쌍의 제1 부착 구성요소(46) 및 제2 부착 구성요소(48)를 포함한다. 기저귀(20)는 또한 바람직하게는 제1 부착 구성요소(46) 각각의 밑에 위치한 배위 패치(50)를 포함한 다.
도 6에 도시된 바와 같이 기저귀(20)는 도 6에서 착용자를 향하고 있는 외면(52), 외면(52)에 대향하고 있는 내면(54), 제1 허리 영역(56), 제1 허리 영역(56)에 대향하고 있는 제2 허리 영역(58), 및 종방향 가장자리가 (62)로 지정되어 있고 말단 가장자리가 (64)로 지정되어 있는 기저귀(20)의 외부 가장자리에 의해 한정된 주변부(60)를 갖는다. 기저귀(20)의 내면(54)은 사용중 착용자의 신체에 인접하게 위치하는 기저귀(20)의 부분이다. 즉, 내면(54)은 일반적으로 상면시이트(24) 및 상면시이트(24)에 결합된 다른 구성요소의 적어도 일부에 의해 형성된다. 외면(52)은 착용자의 신체로부터 멀리 떨어져 위치하는 기저귀(20)의 부분이다. 즉, 외면(52)은 일반적으로 배면시이트(26) 및 배면시이트(26)와 결합된 다른 구성요소의 적어도 일부에 의해 형성된다. 제1 허리 영역(56) 및 제2 허리 영역(58)은 각각 주변부(60)의 말단 가장자리(64)로부터 기저귀(20)의 측방향 중심선(66)으로 연장된다. 허리 영역은 각각 중심 영역(68) 및 전형적으로 허리 영역의 외부 측방향 부분을 포함하는 한쌍의 측면 패널을 포함한다. 제1 허리 영역(56)에 위치한 측면 패널은 (70)으로 지정되는 반면, 제2 허리 영역(58)에 위치한 측면 패널은 (72)로 지정된다. 측면 패널 쌍 또는 각각의 측면 패널이 반드시 동일하여야 하는 것은 아니지만, 서로 거울상인 것이 바람직하다. 제2 허리 영역(58)에 위치한 측면 패널(72)은 측방향으로 탄성적으로 연장될 수 있다(즉, 탄성화된 측면 패널(30)). 측방향(x 방향 또는 폭)은 기저귀(20)의 측방향 중심선(66)에 평행한 방향으로 정의되고, 종방향(y 방향 또는 길이)은 종방향 중심 선(67)에 평행한 방향으로 정의되고, 축방향(z 방향 또는 두께)은 기저귀(20)의 두께를 통해 연장되는 방향으로 정의된다.
도 6은 상면시이트(24) 및 배면시이트(26)가 흡수 코어(28)보다 일반적으로 큰 길이 및 폭 치수를 갖는 특정 기저귀(20)를 도시한다. 상면시이트(24) 및 배면시이트(26)는 흡수 코어(28)의 가장자리를 지나 연장되어 기저귀(20)의 주변부(60)를 형성한다. 주변부(60)는 외부 둘레, 즉 기저귀(20)의 가장자리를 한정한다. 주변부(60)는 종방향 가장자리(62) 및 말단 가장자리(64)를 포함한다.
각각의 탄성화된 다리 커프스(32)는 임의의 다리 밴드, 측면 플랩, 차단 커프스 또는 상기한 바와 같은 탄성 커프스와 유사하도록 형상화될 수 있지만, 바람직한 것은 각각의 탄성화된 다리 커프스(32)가 상기 인용된 미국 특허 제 4,909,803 호에 기재되어 있는 바와 같이 차단 플랩(85) 및 이격 탄성 부재(86)를 포함하는 내부 차단 커프스(84)를 적어도 포함하는 것이다. 바람직한 양태에 있어서, 탄성화된 다리 커프스(32)는 상기 인용된 미국 특허 제 4,695,278 호에 기재되어 있는 바와 같이 차단 커프스(84) 바깥에 위치한 하나 이상의 탄성 스트랜드(105)를 갖는 탄성 가스켓 커프스(104)를 추가로 포함한다.
기저귀(20)는 개선된 정합성 및 봉쇄성을 제공하는 탄성 허리 특징부(34)를 추가로 포함할 수 있다. 탄성 허리 특징부(34)는 적어도 중심 영역(68)에서 흡수 코어(28)의 허리 가장자리(83)의 적어도 하나로부터 적어도 종방향으로 외향 연장되어 일반적으로 기저귀(20)의 말단 가장자리(64)의 적어도 일부를 형성한다. 즉, 탄성 허리 특징부(34)는 적어도 흡수 코어(28)의 허리 가장자리(83)로부터 기저귀(20)의 말단 가장자리(64)로 연장되는 기저귀 부분을 포함하며 착용자의 허리에 인접하게 위치시키려는 것이다. 일회용 기저귀는 일반적으로 제1 허리 영역에 위치한 것 및 제2 허리 영역에 위치한 것의 두 탄성 허리 특징부를 갖도록 구조된다.
탄성 허리 특징부(34)의 탄성화된 허리 밴드(35)는 상면시이트(24)의 일부, 바람직하게는 기계적으로 신장된 배면시이트(26)의 일부 및 상면시이트(24)와 배면시이트(26) 사이에 위치한 탄성체 부재(76) 및 배면시이트(26)와 탄성체 부재(76) 사이에 위치한 탄력 부재(77)를 포함하는 2성분 적층물질을 포함할 수 있다.
상기 외에도 기저귀의 다른 구성요소는 본원에 참고로 인용된 국제공개 제 93/16669 호에 보다 상술되어 있다.
흡수 코어
흡수 코어는 일반적으로 압축성이며 편안하고 착용자의 피부에 비자극적이고, 뇨 및 다른 특정 신체 분비물과 같은 액체를 흡수 보유할 수 있어야 한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 흡수 코어는 의복 표면("하부" 또는 "저부"), 신체 표면, 측면 가장자리 및 허리 가장자리를 갖는다. 흡수 코어는 본 발명에 따른 유체 분포 부재 이외에 일회용 기저귀 및 기타 흡수 제품에 상용되는 각종 액체-흡수제 또는 액체 취급 물질, 예를 들면 에어펠트로 통칭되는 분쇄된 목재 펄프, 코폼을 포함한 용융취입 중합체, 화학적으로 강화, 변형 또는 가교결합된 셀룰로즈 섬유, 티슈 랩 및 티슈 적층물을 포함한 티슈를 포함할 수 있으며, 이들로 한정되지는 않는다.
흡수 구조물에 대한 일반적인 예는 미국 특허 제 4,610,678 호(발명의 명칭: 고밀도 흡수 구조물, 1986년 9월 9일자로 와이즈만(Weisman) 등에게 허여됨), 미국 특허 제 4,673,402 호(발명의 명칭: 이중층상 코어를 갖는 흡수 제품, 1987년 6월 16일자로 와이즈만 등에게 허여됨), 미국 특허 제 4,888,231 호(발명의 명칭: 분진층을 갖는 흡수 코어, 1989년 12월 19일자로 앙스타트(Angstadt)에게 허여됨), 유럽 특허 제 0,640,330 호(베윅-손탁 등), 미국 특허 제 5,180,622 호(버그(Berg) 등), 미국 특허 제 5,102,597 호(로에(Roe)) 등), 및 미국 특허 제 5,387,207 호(라본(LaVon))에 기재되어 있다. 이와 같은 유사한 구조물은 흡수 코어(28)로서 사용되는 것으로 하기하는 필요조건에 양립성이도록 채택될 수 있다.
흡수 코어는 단위형 코어 구조물이거나 하나 이상의 하부구조물로 이루어질 수 있는 수개의 흡수 구조물의 결합물일 수 있다. 구조물 또는 하부구조물 각각은 본질적으로 2차원 연장(즉, 층) 또는 3차원 형상을 가질 수 있다.
흡수 제품의 영역
일반적으로, 흡수성 위생 제품은 인체 몸통의 하부 말단 둘레에 착용시키려는 것이다. 이들 제품의 필수 고안 특징은 각각의 신체 삽입구 둘레로 연장되는 분비물이 발생하는 신체 영역("분비 영역")을 차폐하는 것이다. 분비 영역을 차폐하는 흡수 제품의 각각의 대역은 상응하게 "부하 대역"으로 지칭된다. 따라서, 사용중 제품은 일반적으로 착용자에게 조정되어 착용자의 전방 및 후방 양쪽에서 다리 사이의 가랑이로부터 상향 연장된다(착용자가 서있는 자세에서).
일반적으로, 이런 제품은 폭 치수를 초과하는 길이 치수를 가져 제품 착용시 길이 치수 축이 착용자가 서있을 때 높이 방향에 정렬되도록 하고 제품의 폭 방향이 착용자의 좌로부터 우로 선 연장되면서 정렬되도록 한다.
인체 체형 때문에 착용자의 다리 사이의 공간은 일반적으로 이 영역에서 제품에 이용가능한 공간을 한정한다. 우수한 정합성을 위해서는, 흡수 제품은 가랑이 영역에서 잘 맞도록 고안되어야 한다. 제품의 폭이 착용자의 가랑이 폭에 비해 너무 넓으면 제품은 변형될 수 있고, 따라서 제품의 성능을 감소시키고 착용자의 안락감을 저하시킬 수 있다.
착용자의 다리 사이에 가장 잘 맞는 최소 폭을 갖는 제품의 지점은 다리 사이의 거리가 가장 좁은 착용자의 지점과 일치하고 이를 본 발명의 범주에서는 "가랑이 지점"으로 지칭한다.
제품의 가랑이 지점이 그 형태로 보아 명확하지 않다면, 바람직하게는 서있는 자세에서 예를 들면 유아와 같은 의도된 착용자에게 제품을 위치시킨 다음 다리 둘레에 연장가능한 필라멘트를 8자 모양으로 위치시킴으로써 측정할 수 있다. 필라멘트의 교차지점에 상응하는 제품의 지점은 제품 및 따라서 제품내에 부착되는 흡수 코어의 가랑이 지점인 것으로 간주된다.
이러한 제품의 가랑이 지점은 제품 중앙에 종방향으로 위치하는 것이 흔하지만 반드시 그런 것은 아니다. 앞에서 착용하려는 제품 부분은 그 길이 치수, 또는 폭, 또는 둘다, 또는 표면적이 후방 부분보다 작을 수 있다. 또한, 가랑이 지점은 특히 흡수 코어가 제품내에 종방향으로 중심에 위치하지 않을 때 흡수 코어의 중앙에 위치할 필요는 없다.
가랑이 영역은 각각의 신체 삽입구, 각각의 분비 영역을 차폐하도록 가랑이 지점을 둘러싸는 구역이다. 달리 언급되지 않는 한, 이 영역은 전체 코어 길이의 50%를 초과하는 길이로 연장되고, 종방향 중심선에 수직인 직선에 의해 예측될 수 있는 코어의 전방 및 후방 허리 가장자리 사이의 거리로 정의된다. 가랑이 지점이 제품 중앙에 위치하면 가랑이 영역은 전체 길이 25%에서(전방 코어 가장자리로부터 계수시) 시작하여 전체 코어 길이의 75%까지 연장된다. 혹은, 흡수 코어의 전방 및 후방 1/4 길이는 가랑이 영역에 속하지 않고 나머지는 속한다.
전체 흡수 코어 길이의 50%인 가랑이 영역 길이는 유아용 기저귀로부터 유도되며, 이것은 유체 취급 현상을 기술하는데 적합한 수단임이 확인되었다. 본 발명이 현저히 다른 치수를 갖는 제품에 적용된다면, 예를 들면 다량용 실금 제품의 경우 이들을 50% 감소시키거나 예를 들면 초소량 또는 소량용 실금 제품의 경우 상기 비를 증가시킬 필요가 있을 수 있다. 보다 일반적으로 말하면, 상기 제품의 가랑이 영역은 착용자의 분비 영역을 훨씬 지나 연장되어서는 안된다.
가랑이 지점이 제품의 중앙점으로부터 파생되는 위치에 있으면, 가랑이 영역은 전체 제품 길이(종방향으로)의 50%를 여전히 차폐하지만, 전방과 후방 사이에 고르게 분포되지 않고 상기 파생지점에 비례적으로 조정된다.
전체 코어 길이 500 mm 및 중심에 위치한 가랑이 지점을 갖는 제품의 예로서, 가랑이 영역은 전방 가장자리에서 125 mm 떨어진 지점으로부터 전방 가장자리에서 375 mm 떨어진 지점까지 연장된다. 혹은, 가랑이 지점이 전방 코어 가장자리쪽으로 50 mm 파생되어 위치하면(즉, 전방 코어 가장자리로부터 200 mm 멀리 떨어 져 위치하면), 가랑이 영역은 100 내지 350 mm 연장된다.
일반적으로, 전체 코어 길이 (Lc), 전방 코어 가장자리로부터 떨어진 거리 (Lcp)에 있는 가랑이 지점 및 가랑이 대역 길이 (Lcz)를 갖는 제품의 경우, 상기 가랑이 대역의 전방 가장자리는 하기 수학식 2의 일정 거리로 위치된다(Lfecz):
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예를 들면, 흡수 제품은 유아(즉, 체중이 약 12 내지 18 kg인 유아)에 의해 착용되는 유아용 기저귀일 수 있고 판매되는 제품 크기는 맥시(대형) 크기로 통칭된다. 이 제품은 대변 및 뇨 둘다를 수용 보유할 수 있어야 하는 반면, 본 발명에 있어서 가랑이 영역은 주로 뇨 부하를 수용할 수 있어야 한다.
물론, 가랑이 영역의 전체 면적 및 크기는 흡수 코어의 각각의 폭에도 좌우된다. 즉, 흡수 코어가 가랑이 영역 외부에서보다 가랑이 영역내에서 더 좁으면 가랑이 영역은 흡수 코어의 나머지 면적보다 더 작은 면적(표면)을 갖는다.
가랑이 영역과 제품의 나머지 부분 사이의 경계는 또한 곡선일 수 있는 것으로 생각되지만, 제품의 종방향 축에 수직인 직선도 본 발명의 기술내에 접근된다.
"가랑이 영역"은 이러한 각각의 영역내에서 코어의 폭에 의해 추가로 한정되며, "가랑이 영역 면적"은 가랑이 영역 길이 및 각각의 폭에 의해 한정되는 표면에 의해 추가로 한정된다.
가랑이 영역에 상보적인 요소로서, 흡수 코어는 또한 가랑이 영역 외부의 흡 수 코어의 전방 및/또는 후방 쪽으로 연장되는 하나 이상, 그러나 주로 두 개의 허리 영역을 포함한다.
고안 용량 및 궁극 저장 용량
최종 용도 조건에 따라 다른 흡수 제품 또는 상이한 크기를 갖는 제품을 비교할 수 있기 위해서, "고안 용량"은 적당한 척도인 것으로 밝혀졌다.
예를 들면, 유아는 전형적인 사용자 그룹을 대표하지만, 동일한 그룹내에서도, 뿐만 아니라 다양한 유아들중에서 소아(신생아)로부터 유아까지 뇨 부하량, 부하빈도, 뇨 조성이 매우 다르다.
또하나의 사용자 그룹은 여전히 특정 형태의 실금으로 고생하는 보다 큰 어린이일 수 있다.
또한, 성인 실금자는 일반적으로 경증 실금으로부터 중증 실금으로 지칭되는 다양한 범위의 부하 조건하에 상기 제품을 사용할 수 있다.
당업자는 추가의 논의를 위해 다른 크기를 교시할 수 있지만, 주목되는 것은 유아용 크기이다. 이러한 사용자에 있어서, 매번 착용시 평균 4회 방출을 기준으로 계산시 전체 부하 300 ml을 생성하는 1회 방출시 75 ml까지의 뇨 부하 및 방출 속도 15 ml/초가 충분히 대표적임이 밝혀졌다.
따라서, 상기 필요조건에 대처할 수 있는 상기 제품은 상기 양의 뇨를 흡수하는 용량을 가져야 하며, 이는 추가의 논의에서는 "고안 용량"으로 지칭한다.
이들 양의 유체는 체액을, 또는 적어도 이들 수성 부분을 최종적으로 저장할 수 있는 물질에 의해 흡수되어, 착용자 피부를 향한 제품 표면에는, 있다 하더라도 매우 적은 양의 유체만이 남도록 해야 한다. 용어 "궁극"은 일면으로는 장시간의 착용시 흡수 제품에서와 같은 상황을 지칭하고 다른 면으로는 그 환경에 평형화될 때 "궁극" 용량에 도달하는 흡수 물질을 지칭한다. 이것은 장시간 착용후 실제 사용중인 조건하의 흡수 제품일 수 있거나, 또는 순수한 물질 또는 물질 복합체에 대한 시험과정일 수도 있다. 고려되는 다수의 공정은 점근 동역학 행동을 가지므로, 당업자는 실제 용량이 예를 들면 장비 측정 정확도에 관련하여 점근 말단점에 충분히 근사한 값에 도달할 때 "궁극" 용량에 도달한 것으로 쉽게 생각할 수 있다.
흡수 제품은 주로 유체를 최종적으로 저장하도록 고안된 물질 및 주로 유체의 포획 및/또는 분포와 같은 다른 기능을 수행하면서 여전히 특정 궁극 저장 용량을 가질 수 있도록 고안된 다른 물질을 포함할 수 있으므로, 본 발명에 따른 적당한 코어 물질은 이런 기능을 인위적으로 분리하려는 시도 없이 기술되어 있다. 그럼에도 불구하고, 궁극 저장 용량은 전체 흡수 코어, 그 영역, 흡수 구조물, 또는 심지어 하부구조물, 뿐만 아니라 상기한 임의의 것으로 사용되는 물질에 대해 측정될 수 있다.
제품 치수 변화에 대해 상기한 바와 같이, 당업자는 다른 의도된 사용자 그룹에 대해 적절한 고안 용량을 용이하게 채택할 수 있다.
흡수 코어내에 사용되는 물질
본 발명에 대한 흡수 코어는 섬유상 물질을 포함하여 섬유상 웹 또는 섬유상 매트릭스를 형성한다.
포함되는 유용한 섬유로는 천연 섬유(개질된 또는 비개질된) 및 합성 섬유가 있다. 적당한 개질된/비개질된 천연 섬유의 예로는 면, 아프리카나래새, 사탕수수 찌끼, 조모, 아마, 견, 모, 목재 펄프, 화학적으로 개질된 목재 펄프, 황마, 레이온, 에틸 셀룰로즈, 및 셀룰로즈 아세테이트가 포함된다. 적당한 합성 섬유는 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아크릴, 예를 들면 올론(ORLON, 등록상표), 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸비닐 아세테이트, 비가용성 또는 가용성 폴리비닐 알콜, 폴리올레핀, 예를 들면 폴리에틸렌(예: 풀펙스(PULPEX, 등록상표)) 및 폴리프로필렌, 폴리아미드, 예를 들면 나일론, 폴리에스테르, 예를 들면 다크론(DACRON, 등록상표) 또는 코델(KODEL, 등록상표), 폴리우레탄, 폴리스티렌 등으로부터 제조될 수 있다. 사용된 섬유는 천연 섬유 단독, 합성 섬유 단독, 또는 천연 섬유와 합성 섬유의 임의의 혼화성 결합물을 포함할 수 있다. 본 발명에 사용된 섬유는 친수성이거나, 또는 친수성과 소수성 섬유 둘다의 결합물일 수 있다.
다수의 흡수 코어 또는 코어 구조물에 있어서, 친수성 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 사용되기에 적합한 친수성 섬유로는 셀룰로즈 섬유, 개질된 셀룰로즈 섬유, 레이온, 폴리에스테르 섬유, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트(예: 다크론), 친수성 나일론(하이드로필(HYDROFIL, 등록상표)) 등이 포함된다. 또한, 적당한 친수성 섬유는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리아크릴, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리우레탄 등으로부터 유도된 소수성 섬유, 예를 들면 계면활성제-처리된 또는 실리카-처리된 열가소성 섬유를 친수성화함으로써 수득될 수도 있다.
적당한 목재 펄프 섬유는 크라프트 및 설파이트 공정과 같은, 그러나 이들로 한정되지 않는, 다수의 공지된 화학 공정으로부터 수득될 수 있다. 추가의 적당한 형태의 섬유는 화학적으로 강화된 셀룰로즈이다. 본원에 사용된 용어 "화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유"는 건조 및 수성 조건 양자하에 섬유의 강성을 증가시키기 위해 화학적 수단에 의해 강화된 셀룰로즈 섬유를 의미한다. 이러한 수단은 예를 들면 섬유를 피복 및/또는 침투하는 화학적 강화제 첨가를 포함할 수 있다. 이러한 수단은 또한 화학 구조물의 변화에 의한, 예를 들면 중합체 쇄의 가교결합에 의한 섬유의 강화를 포함할 수 있다.
셀룰로즈 섬유를 피복 또는 침투할 수 있는 중합체 강화제로는 질소-함유 기(예를 들면 아미노기)를 갖는 양이온성 개질 전분, 예를 들면 미국 뉴저지주 브릿지워터 소재의 내셔날 스타치 앤드 케미칼 코포레이션(National Starch and Chemical Corp.)에서 판매하는 것; 라텍스; 습윤 강도 수지, 예를 들면 폴리아미드에피클로로히드린 수지(예를 들면 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드(Hercules Inc.)의 키멘(Kymene, 등록상표) 557H), 예를 들면 1971년 1월 19일자로 코시아(Coscia) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,556,932 호에 기재된 폴리아크릴아미드 수지; 미국 코넥티컷주 스탬포드 소재의 아메리칸 시아나미드 캄파니(American Cyanamid Co.)에 의해 상표명 파레츠(Parez, 등록상표) 631 NC로 시판되는 폴리아크릴아미드; 우레아 포름알데하이드 및 멜라민 포름알데하이드 수지, 및 폴리에틸렌이민 수지가 포함된다.
이들 섬유는 또한 화학 반응에 의해 강화될 수도 있다. 예를 들면, 섬유에 가교결합제를 도포한 후 섬유내 가교결합을 화학적으로 형성할 수 있다. 이들 가교결합은 섬유의 강성을 증가시킬 수 있다. 섬유를 화학적으로 강화시키는데 섬유내 가교결합을 사용하는 것이 바람직하긴 하지만, 섬유를 화학적으로 강화시키기 위한 다른 유형의 반응을 제외시키려는 것은 아니다.
개별화된 형태의 가교결합에 의해 강화된 섬유(즉, 개별화된 강화된 섬유 및 그의 제조방법)는, 예를 들면 1965년 12월 21일자로 버나딘(Bernardin)에게 허여된 미국 특허 제 3,224,926 호, 1969년 4월 22일자로 청(Chung)에게 허여된 미국 특허 제 3,440,135 호, 1976년 1월 13일자로 차터지(Chatterjee)에게 허여된 미국 특허 제 3,932,209 호, 1989년 12월 19일자로 산제니스(Sangenis) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,035,147 호, 1990년 2월 6일자로 무어 등에게 허여된 미국 특허 제 4,898,642 호, 및 1992년 8월 11일자로 헤론(Herron) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,137,537 호에 기재되어 있다.
통상 바람직한 강화된 섬유에 있어서, 화학 공정은 가교결합제에 의한 섬유내 가교결합을 포함하고, 이때 섬유는 비교적 탈수된, 해섬유화된(즉, 개별화된), 꼬인, 비틀린 조건하에 있다. 적당한 화학 강화제는 시트르산과 같은 특히 탄소수 2 내지 9의 폴리카복실산을 포함하는 전형적인 단량체 가교결합제이다. 바람직하게는, 이와 같이 강화된 섬유는 미국 특허 제 4,898,642 호에 보다 상술되어 있는 바와 같이 꼬이고 비틀려진다.
이들 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유는 강화되지 않은 셀룰로즈 섬유에 비해 본 발명에 따른 특정 흡수 구조물에서 특히 유용하도록 하는 특정 성질을 갖는 다. 친수성인 것 외에도, 이들 강화된 섬유는 강성 및 탄력성의 독특한 조합을 갖는다.
부가적으로 또는 다르게는, 합성 또는 열가소성 섬유는 섬유를 과도하게 손상시키지 않는 온도에서 용융될 수 있는 임의의 열가소성 중합체로부터 제조되는 것과 같은 흡수 구조물내에 포함될 수 있다. 바람직하게는, 이런 열가소성 물질의 융점은 약 190 ℃ 미만, 바람직하게는 약 75 내지 약 175 ℃이다. 어떠한 경우에도, 상기 열가소성 물질의 융점은 흡수 제품내에 사용시 가열 결합된 흡수 구조물이 쉽게 저장되는 온도보다 낮아서는 안된다. 상기 열가소성 물질의 융점은 전형적으로 약 50 ℃ 이상이다.
열가소성 물질, 특히 열가소성 섬유는 각종 열가소성 중합체, 예를 들면 폴리올레핀, 예를 들면 폴리에틸렌(풀펙스) 및 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리비닐 아세테이트, 폴리아미드, 코폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 및 비닐 클로라이드/비닐 아세테이트와 같은 상기한 임의의 공중합체 등으로부터 제조될 수 있다. 적당한 열가소성 물질로는 친수성인 것으로 제조된 소수성 섬유, 예를 들면 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리아크릴, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리우레탄 등으로부터 유도된 계면활성제-처리된 또는 실리카-처리된 열가소성 섬유가 포함된다. 소수성 열가소성 섬유의 표면은 비이온성 또는 음이온성 계면활성제와 같은 계면활성제로 처리함으로써, 예를 들면 섬유를 계면활성제로 분무함으로써 또는 섬유를 계면활성제내로 침액시킴으로써 또는 열가소성 섬유 제조시 중합체 용융물의 부분으로서 계면활성제를 포함함으로써 친수성 으로 될 수 있다. 용융 및 재고화시, 계면활성제는 열가소성 섬유의 표면에 잔존하는 경향이 있다. 적당한 계면활성제로는 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 아이씨아이 아메리카스 인코포레이티드(ICI Americas, Inc.)에 의해 제조된 브리즈(Brij, 등록상표) 76과 같은 비이온성 계면활성제, 및 미국 코넥티컷주 그린위치 소재의 글리코 케미칼 인코포레이티드(Glyco Chemical, Inc.)에 의해 상표명 페고스퍼스(Pegosperse, 등록상표)로 시판되는 각종 계면활성제가 포함된다. 비이온성 계면활성제 외에 음이온성 계면활성제도 사용될 수 있다. 이들 계면활성제는 예를 들면 열가소성 섬유 1 cm2당 약 0.2 내지 약 1 g의 양으로 열가소성 섬유에 도포될 수 있다.
적당한 열가소성 섬유는 단독 중합체(일성분 섬유)로부터 제조되거나 하나 초과의 중합체(이성분 섬유)로부터 제조될 수 있다. 예를 들면, "이성분 섬유"는 상이한 중합체로부터 제조된 열가소성 외장내에 싸인 하나의 중합체로부터 제조된 코어 섬유를 포함하는 열가소성 섬유를 지칭할 수 있다. 외장을 포함하는 중합체는 코어를 포함하는 중합체보다 상이한, 전형적으로는 낮은 온도에서 용융되는 것이 일반적이다. 그 결과, 이들 이성분 섬유는 외장 중합체의 용융으로 인해 가열 결합을 제공하면서 코어 중합체의 바람직한 강도 특성을 보유한다.
본 발명에 사용되는 적당한 이성분 섬유는 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 폴리에틸비닐 아세테이트/폴리프로필렌, 폴리에틸렌/폴리에스테르, 폴리프로필렌/폴리에스테르, 코폴리에스테르/폴리에스테르 등과 같은 중합체 조합을 갖는 외장/코어 섬 유를 포함할 수 있다. 본원에 사용되기에 특히 적당한 이성분 열가소성 섬유는 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르 코어, 및 저융점 코폴리에스테르, 폴리에틸비닐 아세테이트 또는 폴리에틸렌 외장(예를 들면 다나클론(DANAKLON, 등록상표), 셀본드(CELBOND, 등록상표), 또는 치소(CHISSO, 등록상표) 이성분 섬유)을 갖는다. 이들 이성분 섬유는 동심성이거나 이심성일 수 있다. 본원에 사용된 용어 "동심성" 및 "이심성"은 외장이 이성분 섬유의 단면적을 통해 균일한 두께를 가짐 및 균일하지 않은 두께를 가짐을 각각 지칭한다. 이심성 이성분 섬유는 보다 작은 섬유 두께로 보다 큰 압축 강도를 제공한다는 점에서 바람직할 수 있다. 본원에 사용되는 적당한 이성분 섬유는 주름잡히지 않은 또는 굴곡된 것일 수 있다. 이성분 섬유는 주로 이차원 또는 "편평한" 주름을 얻기 위해 전형적인 직물 수단, 예를 들면 스터퍼 보이 방법 또는 기어 크림프 방법에 의해 주름잡힐 수 있다.
열가소성 섬유의 경우, 그 길이는 이들 섬유에 요구되는 특정 융점 및 다른 특성에 따라 다를 수 있다. 전형적으로, 이들 열가소성 섬유는 약 0.3 내지 약 7.5 cm, 바람직하게는 약 0.4 내지 약 3.0 cm의 길이를 갖는다. 이들 열가소성 섬유의 융점을 포함한 특성은 또한 섬유의 직경(캘리퍼)을 변화시킴으로써 조정될 수도 있다. 이들 열가소성 섬유의 직경은 전형적으로 데니르(9000 m당 g) 또는 데시텍스(10,000 m당 g, dtex)로 정의된다. 구조물내의 특정 배열에 따라, 적당한 열가소성 섬유는 1 데시텍스 이하, 예를 들면 0.4 내지 약 20 데시텍스를 가질 수 있다.
상기 섬유상 물질은 흡수 제품이 제조되고 공기적층식 섬유상 구조물이 선위 에 형성될 때 개별화된 형태로 사용될 수 있다. 상기 섬유는 또한 예비성형된 섬유상 웹 또는 티슈로서 사용될 수도 있다. 이들 구조물은 본질적으로 무한의 또는 매우 긴 형태의(예를 들면 롤 또는 스풀)제품 제조에 전달되어 적절한 크기로 절단된다. 이것은 다른 물질과 결합되어 흡수 코어를 형성하기 전에 각각의 물질에서 개별적으로 수행될 수 있고, 이때 코어 자체는 절단되고 상기 물질은 코어와 같은 공간에 걸친다.
이러한 웹의 제조방법은 다양하게 존재하며, 이들 방법은 당분야에 이미 공지되어 있다.
이러한 웹의 제조에 사용되는 섬유에 관하여는, 원칙적으로 거의 제한되지 않으나, 특정 웹 형성 및 결합 방법은 특정 물질 또는 섬유 유형에 충분히 양립되지 않을 수 있다.
웹 제조용 출발물질로서 개별화된 섬유를 살펴보면, 기상인 경우 건조적층식 구조물로 통칭되고 액상인 경우 습윤적층식 구조물로 통칭되는 유체 배지내에서 적층될 수 있다. "습윤적층"은 광범위한 특성을 갖는 종이 티슈 제조에 널리 사용된다. 이 용어는 셀룰로즈 물질에서 가장 통상적으로 사용되지만, 또한 합성 섬유가 포함될 수도 있다.
"건조적층"은 부직 웹에 널리 사용되며 이러한 웹 형성에는 소모 공정이 사용될 수 있다. 또한, 통상적으로 공지된 "공기적층식 티슈"도 이 범주안에 든다.
용융 중합체는 섬유내로 압출되어 웹내로 직접 성형될 수 있다. 즉, 개별 섬유를 제조한 후에 별도의 가공단계로 웹내로 성형되는 가공단계를 생략할 수 있 다. 생성되는 구조물은 용융취입형 부직물로서 통칭되거나 섬유가 훨씬 더 인장된 경우는 스펀본드형 웹으로서 통칭된다.
또한, 웹은 하나 이상의 다른 성형 기술을 결합함으로써 형성될 수도 있다.
웹 구조물에 특정 강도 및 일체성을 부여하기 위해 일반적으로 결합된다. 가장 널리 사용되는 기술은 (a) 화학 결합 또는 (b) 웹의 일부를 용융시킴에 의한 가열 결합이다. 후자의 경우, 섬유는 압축되어 명확한 결합 지점을 나타낼 수 있으며, 예를 들면 부직 물질의 경우 전체 면적의 상당한 부분을 차폐할 수 있고, 20%는 통상적인 값이다. 혹은, 저밀도가 요구되는 구조물에 특히 유용한 "통기 결합"이 적용될 수 있는데, 여기서 예를 들면 비코(BiCo) 섬유의 외장 물질과 같은 중합체 부분은 (통상 공기적층식) 웹으로 열기를 통과시킴으로써 용융된다.
웹은 형성 및 결합된 후, 특정 성질을 개질시키기 위해 추가로 처리될 수 있다. 이것은 다수의 가능한 예들중 하나로서 소수성 섬유를 보다 친수성으로 만들기 위하여 또는 그 반대로 부가적인 계면활성제일 수 있다. 또한, 유럽 특허원 제 96108427.4 호에 개시된 바와 같은 형성후 기계적 처리를 사용하여 상기 물질에 특히 유용한 특성을 부여할 수 있다.
바람직하게는, 흡수 코어는 섬유상 웹에 추가하여 또는 이의 대안으로서 다른 다공성 물질, 예를 들면 발포체를 특히 상기 개시된 개방 셀 흡수 중합성 발포체 물질에 포함할 수 있다.
초강력 흡수성 중합체 또는 하이드로겔
선택적으로 및 종종 바람직하게는, 본 발명에 따른 흡수 구조물은 초강력 흡 수성 중합체 또는 하이드로겔을 포함할 수 있다. 본 발명에 유용한 하이드로겔-형성 흡수 중합체는 다량의 액체를 흡수할 수 있는 각종의 실질적으로 수불용성인 그러나 수팽윤성인 중합체를 포함한다. 이러한 중합체 물질은 또한 "하이드로콜로이드" 또는 "초강력 흡수성" 물질로 통칭된다. 이들 하이드로겔-형성 흡수 중합체는 바람직하게는 다수의 음이온성 작용기, 예를 들면 설폰산, 보다 전형적으로는 카복시기를 갖는다. 본원에 사용하기에 적당한 중합체의 예로는 중합가능한 불포화된 산-함유 단량체로부터 제조된 것이 포함된다.
일부 비-산 단량체는 또한 하이드로겔-형성 흡수 중합체 제조시 통상적으로 소량으로 포함될 수도 있다. 이러한 비-산 단량체는 예를 들면 카복실산 또는 설폰산 기를 전혀 함유하지 않는 단량체 뿐만 아니라 산-함유 단량체의 수용성 또는 수분산성 에스테르를 포함할 수 있다. 이렇게 공지된 물질의 예는 예를 들면 1978년 2월 28일자로 허여된 미국 특허 제 4,076,663 호(마스다(Masuda) 등) 및 1977년 12월 13일자로 허여된 미국 특허 제 4,062,817 호(웨스터만(Westerman))에 기술되어 있다.
본 발명에 적당한 하이드로겔-형성 흡수 중합체는 카복시기를 함유한다. 이들 중합체는 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체, 부분 중화된 전분-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체, 전분-아크릴산 그라프트 공중합체, 부분 중화된 전분-아크릴산 그라프트 공중합체, 비누화된 비닐 아세테이트-아크릴산 에스테르 공중합체, 가수분해된 아크릴로니트릴 또는 아크릴아미드 공중합체, 상기 임의의 공중합체의 약간 망상구조 가교결합 중합체, 부분 중화된 폴리아크릴산, 및 부분 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상구조 가교결합 중합체를 포함한다. 이들 중합체는 단독으로 또는 둘 이상의 상이한 중합체의 혼합물 형태로 사용될 수 있다. 이들 중합체 물질의 예는 미국 특허 제 3,661,875 호, 미국 특허 제 4,076,663 호, 미국 특허 제 4,093,776 호, 미국 특허 제 4,666,983 호 및 미국 특허 제 4,734,478 호에 개시되어 있다.
하이드로겔-형성 입자 제조시 사용되기에 가장 바람직한 중합체 물질은 부분 중화된 폴리아크릴산 및 그의 전분 유도체의 약간 망상구조 가교결합 중합체이다. 가장 바람직하게는, 하이드로겔-형성 입자는 중화된 약간 망상구조인 가교결합된 폴리아크릴산(즉, 폴리(나트륨 아크릴레이트/아크릴산))을 약 50 내지 약 95%, 바람직하게는 약 75% 포함한다.
상기한 바와 같이, 하이드로겔-형성 흡수 중합체는 바람직하게는 약간 망상구조 가교결합된다. 망상구조 가교결합은 중합체를 실질적으로 수불용성으로 만들고 부분적으로는 전구체 입자 및 생성되는 거대구조의 흡수 용량 및 추출가능한 중합체 함량 특성을 결정하는 작용을 한다. 중합체를 망상구조 가교결합하는 방법 및 전형적인 망상구조 가교결합제는 상기 인용된 미국 특허 제 4,076,663 호 및 독일 특허 제 4,020,780 호(다멘(Dahmen))에 더욱 상세히 기술되어 있다.
초강력 흡수성 물질은 미립자 형태 또는 섬유상 형태로 사용될 수 있으며, 또한 다른 요소와 결합하여 예비성형된 구조물을 형성할 수 있다.
개별 요소들이 별도로 개시되어 있지만, 흡수 구조물 또는 하부구조물은 하나 이상의 이들 요소와 결합시킴으로써 제조될 수 있다.
한정 효과를 의도하지 않고 하기 적당한 조합을 기술한다:
i) 셀룰로즈 또는 다른 섬유와 혼합된 특정 초강력 흡수성 중합체(SAP). 기본 원리는 잘 정립되어 공지되어 있으나, 제품 두께를 감소시키기 위해 최근에는 섬유에 대한 SAP의 중량의 비를 더욱 높게 사용하였다. 이러한 범주내에서, 고온용융 접착제(유럽 특허 제 0,695,541 호에 개시된 바와 같은)와 같은 결합제 또는 용융가능한 중합체 물질(예를 들면 PE 입자)과 SAP의 결합은 SAP를 부동화시키는 적당한 수단일 수 있다.
ii) US 에 개시된 바와 같은 입자간 가교결합에 의한 하부구조물을 형성하는 SAP.
iii) US/EP 에 개시된 바와 같은 다른 섬유와 혼합된 또는 섬유상 SAP 웹을 형성하는 섬유상 SAP.
iv) US/EP 에 개시된 바와 같은 공극 크기 등이 다른 발포 구조물.
이들 실시예는 본 발명에 유용한 붕괴된 HIPE 발포체의 구체적인 제조를 예시한다.
샘플 1,2,3-분포 물질로서 HIPE
하기 샘플 A.5 내지A.7은 중합체 발포체 유형이고 상기한 미국 특허 제 5,563,179 호의 실시예 부분에서 일반적으로 기술된 바와 같이 제조된다. 일반적으로, 이 방법은 선택된 염을 함유하는 수상을 선택된 단량체 및 유화제를 함유하 는 오일상과 적절하게 혼합함을 포함한다. 수상은 전형적으로 염화 칼슘과 같은 무기 염 및 과황산 칼륨과 같은 개시제를 함유한다. 오일상은 전형적으로 2-에틸헥실아크릴레이트와 같은 단량체 및 디비닐벤젠(불순물로서 에틸 스티렌을 함유함) 및 1,6-헥산디올디아크릴레이트와 같은 가교결합 단량체의 배합물을 함유한다. 산화방지제, 불투명화제, 안료, 염료, 충진제 및 기타 일반적으로 비반응성인 화학약품과 같은 보조제도 수상 또는 오일상에 첨가될 수 있다.
오일상 및 수상의 개별 스트림(전형적으로 약 30 내지 약 90 ℃로 가열됨)을 동적 혼합 장치로 공급한다. 동적 혼합 장치내에서 합한 스트림을 핀 추진기를 사용하여 완전히 혼합한다. 오일에 대한 물의 비 또는 W:O로 지칭되는 수상 및 오일상의 비를 사용하여 생성된 궁극 발포체의 밀도를 제어한다. 초기 HIPE 형성을 위한 장치 및 방법은 상기한 미국 특허 제 5,563,179 호의 실시예 부분에 보다 상술되어 있다.
일단 장치가 충진되면 특정 RPM에서 추진기를 회전시키면서 동적 혼합기내에서 교반을 시작한다. 이어서, 수상의 유속을 약 30초간에 걸쳐 44.1 ㎤/초의 속도로 서서히 증가시키고 오일상의 유속을 약 1분간에 걸쳐 1.25 g/초로 감소시킨다. 이때 동적 및 정적 혼합기에 의해 생성되는 바탕압력은 전형적으로 약 3 내지 약 8 PSI(약 21 내지 약 55 kPa)이다. 이어서, 추진기 속도를 120초간에 걸쳐 원하는 RPM으로 조정한다. 시스템 바탕압력은 이러한 조정에 반응하고 그후 일정하게 유지된다.
정적 혼합기로부터 HIPE를 셀콘 플라스틱으로 만든 동심성 삽입물을 갖는 직 경 17 인치(43 cm) 및 높이 7.5 인치(10 cm)의 환형 폴리프로필렌 관에 수집한다. 삽입물은 기저에서 직경이 5.0 인치(12.7 cm)이고 상단에서 직경이 4.75 인치(12 cm)이고 높이가 6.75 인치(17.1 cm)이다. HIPE-함유 관을 65 ℃에서 18시간동안 실내에서 유지하여 중합체 HIPE 발포체를 경화시켜 제공한다.
경화된 HIPE 발포체를 관으로부터 회수한다. 이때 발포체는 잔존 수상(용해된 유화제, 전해질, 초기 잔존물 및 개시제를 함유)을 함유한다. 발포체를 예리한 왕복 톱날로 얇게 잘라 원하는 두께를 갖는 시트를 만든다. 이들 시트를 진공하에 장치된 일련의 2개의 다공성 닙 롤에서 압축하여 발포체의 잔존 수상 함량을 중합된 단량체 중량의 약 2배로 점진적으로 감소시킨다. 이때, 시트를 60 ℃에서 4% CaCl2 용액으로 재포화시키고 진공하에 장치된 일련의 3개의 다공성 닙 롤에서 수상 함량을 약 2배로 압착시킨다. 발포체의 CaCl2 함량은 2 내지 10%이다.
이어서, HIPE 발포체를 공기중에서 약 16시간동안 건조시키거나 연속하여 가열 건조시킨다. 이렇게 건조시키면 함수량이 중합된 물질의 중량의 약 4 내지 20%로 감소된다.
샘플 1
무수 염화 칼슘(36.32 kg) 및 과황산 칼륨(189 g)을 물 378 ℓ에 용해시킨다. 그 결과, HIPE 유화액 형성을 위한 연속공정에 사용될 수상 스트림이 제공된다.
증류된 디비닐벤젠(39% 디비닐벤젠 및 61% 에틸 스티렌)(2640 g), 2-에틸헥 실 아크릴레이트(4720 g) 및 헥산디올디아크릴레이트(640 g)를 포함하는 단량체 혼합물에 디글리세롤 모노올레이트 유화제(480 g), 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(80 g) 및 티누빈(Tinuvin) 765(20 g)를 가한다. 디글리세롤 모노올레이트 유화제(덴마크 브라브란드 소재의 그린스테드 프로덕츠(Grindsted Products))는 약 81%의 디글리세롤 모노올레이트, 1%의 다른 디글리세롤 모노에스테르, 3%의 폴리올, 및 15%의 다른 폴리글리세롤 에스테르를 포함하고, 최소 오일/물 계면 장력값 약 2.7 다인/cm를 부여하며, 오일/물 임계 응집 농도 약 2.8 중량%를 갖는다. 혼합 후, 상기 물질의 혼합물을 밤새 침강시킨다. 육안으로 관찰시 잔사가 형성되지 않고 혼합물을 전부 회수하여 HIPE 유화액을 형성하기 위한 연속공정에서 오일상으로 사용한다.
오일상(25 ℃) 및 수상(53 내지 55 ℃)의 개별 스트림을 동적 혼합 장치에 공급한다. 핀 추진기를 사용하여 동적 혼합 장치내에서 합한 스트림을 완전히 혼합시킨다. 핀 추진기는 약 2.9 cm의 직경을 갖는 약 36.5 cm 길이의 원주형 샤프트를 포함한다. 샤프트는 6열의 핀, 즉 33핀을 갖는 3열 및 34핀을 갖는 3열을 보유하며, 이때 세 핀은 각각 각 레벨에서 서로 120°각도로 배치되고 다음 레벨에서는 0.03 mm로 분리된 각 레벨과 이웃하게 60°로 아래로 배치되어 있으며, 각각의 핀은 2.3 cm 길이로 샤프트의 중심축으로부터 외향 연장되는 0.5 cm 직경을 갖는다. 핀 추진기는 동적 혼합 장치를 형성하는 원주형 슬리브내에 탑재되고 핀은 원주형 슬리브 벽으로부터 1.5 mm의 클리어런스를 갖는다.
동적 혼합 장치로부터 유출되는 유출액을 소량 회수하고, 본원에 참고로 인 용된 동시계류중인 미국 특허원 제 08/716,510 호(데스마라이스, 1996년 9월 17일자 출원)의 도면에 도시되어 있는 바와 같은 재순환 대역으로 유입한다. 재순환 대역내의 와우케샤(Waukesha) 펌프는 동적 혼합 대역으로의 오일상 및 수상 유동 스트림의 유입점으로 소량을 되돌린다.
나선형 정적 혼합기는 동적 혼합 장치로부터 하류에 탑재되어 동적 혼합 장치내의 바탕압력을 제공하고 최종적으로 형성되는 HIPE내로 성분들의 혼입을 개선시킨다. 정적 혼합기(타 인더스트리즈(TAH Industries) 모델 100-812)는 외부 직경 1 인치(2.5 cm)의 요소 12개를 갖는다. 호스는 정적 혼합기의 하류에 탑재되어 경화에 사용되는 장치로 유화액을 용이하게 운반한다. 선택적으로 부가적인 정적 혼합기를 사용하여 추가의 바탕압력을 제공함으로써 호스를 계속 충진시킨다. 선택적인 정적 혼합기는 1 인치(2.5 cm) 파이프의 12개 요소 혼합기(맥마스터-카(McMaster-Carr) 모델 3529K53)일 수 있다.
합한 혼합 및 재순환 장치를 오일 1부에 대해 물 4부의 비율로 오일상 및 수상으로 충진시킨다. 동적 혼합 장치를 배기시켜 장치를 완전히 충진시키면서 공기가 새어나가게 한다. 충진과정중 유속은 오일상 7.57 g/초 및 수상 30.3 ㎤/초이다.
일단 장치가 충진되면 850 RPM에서 추진기를 회전시키면서 동적 혼합기내에서 교반을 시작하고 약 30 ㎤/초의 속도로 재순환을 시작한다. 이어서, 수상의 유속을 약 1분간에 걸쳐 151.3 ㎤/초의 속도로 서서히 증가시키고 오일상의 유속을 약 3분간에 걸쳐 2.52 g/초로 감소시킨다. 후자의 시간동안 약 150 ㎤/초로 재순 환 속도를 서서히 증가시킨다. 이때 동적 및 정적 혼합기에 의해 생성되는 바탕압력은 전형적으로 약 4.9 PSI(33.8 kPa)이며, 이것은 시스템의 전체 압력 강하를 나타낸다. 이어서, 와우케샤 펌프 속도를 서서히 감소시켜 재순환 속도 약 75 ㎤/초를 생성한다.
이때 정적 혼합기로부터 유동하는 HIPE를, 케이크 요리에 사용되는 용수철형 팬과 매우 유사하게 이형가능한 측면을 갖는 직경 40 인치(102 cm) 및 높이 12.5 인치(31.8 cm)의 환형 폴리에틸렌 관에 수집한다. 기저에서 직경이 12.5 인치(31.8 cm)인 파이프형 폴리에틸렌 삽입물을 기저 중심에 높이 12.5 인치(31.8 cm)로 단단하게 부착한다. HIPE-함유 관을 65 ℃에서 18시간동안 실내에서 유지하여 발포체의 중합 및 형성을 초래한다.
경화된 HIPE 발포체를 경화 관으로부터 회수한다. 이때 발포체는 잔존 수상(용해된 유화제, 전해질, 초기 잔존물 및 개시제를 함유)을 중합된 단량체 중량의 약 55 내지 65배 함유한다. 발포체를 예리한 왕복 톱날로 얇게 잘라 0.2 인치(5.1 mm) 두께를 갖는 시트를 만든다. 이들 시트를 진공하에 장치된 일련의 2개의 다공성 닙 롤에서 압축하여 발포체의 잔존 수상 함량을 중합된 물질 중량의 약 3배로 점진적으로 감소시킨다. 이때, 시트를 60 ℃에서 4% CaCl2 용액으로 재포화시키고 진공하에 장치된 일련의 3개의 다공성 닙 롤에서 수상 함량을 약 1.5 내지 2배로 압착시킨다. 발포체의 CaCl2 함량은 6 내지 10%이다.
발포체를 약 0.027 인치(0.069 cm) 두께의 최종 닙에서 압축시킨 후 유지한 다. 이어서, 발포체를 공기중에서 약 16시간동안 건조시킨다. 이렇게 건조시키면 함수량이 중합된 물질의 중량의 약 9 내지 17%로 감소된다. 이때 발포 시트는 매우 주릅잡혀 드리워졌다.
샘플 2
무수 염화 칼슘(36.32 kg) 및 과황산 칼륨(189 g)을 물 378 ℓ에 용해시킨다. 그 결과, HIPE 유화액 형성을 위한 연속공정에 사용될 수상 스트림이 제공된다.
증류된 디비닐벤젠(42.4% 디비닐벤젠 및 57.6% 에틸 스티렌)(2640 g), 2-에틸헥실 아크릴레이트(4400 g) 및 헥산디올디아크릴레이트(960 g)를 포함하는 단량체 혼합물에 디글리세롤 모노올레이트 유화제(640 g), 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(80 g) 및 티누빈 765(20 g)를 가한다. 디글리세롤 모노올레이트 유화제(덴마크 브라브란드 소재의 그린스테드 프로덕츠)는 약 81%의 디글리세롤 모노올레이트, 1%의 다른 디글리세롤 모노에스테르, 3%의 폴리올, 및 15%의 다른 폴리글리세롤 에스테르를 포함하고, 최소 오일/물 계면 장력값 약 2.7 다인/cm를 부여하며, 오일/물 임계 응집 농도 약 2.8 중량%를 갖는다. 혼합 후, 상기 물질의 혼합물을 밤새 침강시킨다. 육안으로 관찰시 잔사가 형성되지 않고 혼합물을 전부 회수하여 HIPE 유화액을 형성하기 위한 연속공정에서 오일상으로 사용한다.
오일상(25 ℃) 및 수상(75 내지 77 ℃)의 개별 스트림을 동적 혼합 장치에 공급한다. 핀 추진기를 사용하여 동적 혼합 장치내에서 합한 스트림을 완전히 혼합시킨다. 핀 추진기는 약 2.9 cm의 직경을 갖는 약 36.5 cm 길이의 원주형 샤프 트를 포함한다. 샤프트는 6열의 핀, 즉 33핀을 갖는 3열 및 34핀을 갖는 3열을 보유하며, 이때 세 핀은 각각 각 레벨에서 서로 120°각도로 배치되고 다음 레벨에서는 0.03 mm로 분리된 각 레벨과 이웃하게 60°로 아래로 배치되어 있으며, 각각의 핀은 2.3 cm 길이로 샤프트의 중심축으로부터 외향 연장되는 0.5 cm 직경을 갖는다. 핀 추진기는 동적 혼합 장치를 형성하는 원주형 슬리브내에 탑재되고 핀은 원주형 슬리브 벽으로부터 1.5 mm의 클리어런스를 갖는다.
동적 혼합 장치로부터 유출되는 유출액을 소량 회수하고, 본원에 참고로 인용된 동시계류중인 미국 특허원 제 08/716,510 호(데스마라이스, 1996년 9월 17일자 출원)의 도면에 도시되어 있는 바와 같은 재순환 대역으로 유입한다. 재순환 대역내의 와우케샤 펌프는 동적 혼합 대역으로의 오일상 및 수상 유동 스트림의 유입점으로 소량을 되돌린다.
나선형 정적 혼합기는 동적 혼합 장치로부터 하류에 탑재되어 동적 혼합 장치내의 바탕압력을 제공하고 최종적으로 형성되는 HIPE내로 성분들의 혼입을 개선시킨다. 정적 혼합기(타 인더스트리즈 모델 101-212)는 통상 외부 직경 1.5 인치(3.8 cm)의 요소 12개를 가지나, 7 인치(17.8 cm)는 장치 공간에 맞도록 제거하였다. 호스는 정적 혼합기의 하류에 탑재되어 경화에 사용되는 장치로 유화액을 용이하게 운반한다. 선택적으로 부가적인 정적 혼합기를 사용하여 추가의 바탕압력을 제공함으로써 호스를 계속 충진시킨다. 선택적인 정적 혼합기는 변형하지 않은 처음의 것과 동일한 것일 수 있다.
합한 혼합 및 재순환 장치를 오일 1부에 대해 물 4부의 비율로 오일상 및 수 상으로 충진시킨다. 동적 혼합 장치를 배기시켜 장치를 완전히 충진시키면서 공기가 새어나가게 한다. 충진과정중 유속은 오일상 7.57 g/초 및 수상 30.3 ㎤/초이다.
일단 장치가 충진되면 800 RPM에서 추진기를 회전시키면서 동적 혼합기내에서 교반을 시작하고 약 30 ㎤/초의 속도로 재순환을 시작한다. 이어서, 수상의 유속을 약 1분간에 걸쳐 151.3 ㎤/초의 속도로 서서히 증가시키고 오일상의 유속을 약 3분간에 걸쳐 2.52 g/초로 감소시킨다. 후자의 시간동안 약 150 ㎤/초로 재순환 속도를 서서히 증가시킨다. 이때 동적 및 정적 혼합기에 의해 생성되는 바탕압력은 약 4.2 PSI(29 kPa)이며, 이것은 시스템의 전체 압력 강하를 나타낸다.
이때 정적 혼합기로부터 유동하는 HIPE를, 케이크 요리에 사용되는 용수철형 팬과 매우 유사하게 이형가능한 측면을 갖는 직경 40 인치(102 cm) 및 높이 12.5 인치(31.8 cm)의 환형 폴리에틸렌 관에 수집한다. 기저에서 직경이 12.5 인치(31.8 cm)인 파이프형 폴리에틸렌 삽입물을 기저 중심에 높이 12.5 인치(31.8 cm)로 단단하게 부착한다. HIPE-함유 관을 65 ℃에서 18시간동안 실내에서 유지하여 발포체의 중합 및 형성을 초래한다.
경화된 HIPE 발포체를 경화 관으로부터 회수한다. 이때 발포체는 잔존 수상(용해된 유화제, 전해질, 초기 잔존물 및 개시제를 함유)을 중합된 단량체 중량의 약 58 내지 62배 함유한다. 발포체를 예리한 왕복 톱날로 얇게 잘라 0.2 인치(5.1 mm) 두께를 갖는 시트를 만든다. 이들 시트를 진공하에 장치된 일련의 2개의 다공성 닙 롤에서 압축하여 발포체의 잔존 수상 함량을 중합된 물질 중량의 약 6배로 점진적으로 감소시킨다. 이때, 시트를 60 ℃에서 1.5% CaCl2 용액으로 재포화시키고 진공하에 장치된 일련의 3개의 다공성 닙 롤에서 수상 함량을 약 2배로 압착시킨다. 발포체의 CaCl2 함량은 3 내지 6%이다.
발포체를 약 0.047 인치(0.071 cm) 두께의 최종 닙에서 압축시킨 후 유지한다. 이어서, 발포체를 공기중에서 약 16시간동안 건조시킨다. 이렇게 건조시키면 함수량이 중합된 물질의 중량의 약 9 내지 17%로 감소된다. 이때 발포 시트는 매우 주릅잡혀 드리워졌다.
샘플 3
무수 염화 칼슘(36.32 kg) 및 과황산 칼륨(189 g)을 물 378 ℓ에 용해시킨다. 그 결과, HIPE 유화액 형성을 위한 연속공정에 사용될 수상 스트림이 제공된다.
증류된 디비닐벤젠(42.4% 디비닐벤젠 및 57.6% 에틸 스티렌)(2640 g), 2-에틸헥실 아크릴레이트(4400 g) 및 헥산디올디아크릴레이트(960 g)를 포함하는 단량체 혼합물에 디글리세롤 모노올레이트 유화제(640 g), 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(80 g) 및 티누빈 765(20 g)를 가한다. 디글리세롤 모노올레이트 유화제(덴마크 브라브란드 소재의 그린스테드 프로덕츠)는 약 81%의 디글리세롤 모노올레이트, 1%의 다른 디글리세롤 모노에스테르, 3%의 폴리올, 및 15%의 다른 폴리글리세롤 에스테르를 포함하고, 최소 오일/물 계면 장력값 약 2.7 다인/cm를 부여하며, 오일/물 임계 응집 농도 약 2.8 중량%를 갖는다. 혼합 후, 상기 물질의 혼합 물을 밤새 침강시킨다. 육안으로 관찰시 잔사가 형성되지 않고 혼합물을 전부 회수하여 HIPE 유화액을 형성하기 위한 연속공정에서 오일상으로 사용한다.
오일상(25 ℃) 및 수상(75 내지 77 ℃)의 개별 스트림을 동적 혼합 장치에 공급한다. 핀 추진기를 사용하여 동적 혼합 장치내에서 합한 스트림을 완전히 혼합시킨다. 핀 추진기는 약 1.9 cm의 직경을 갖는 약 21.6 cm 길이의 원주형 샤프트를 포함한다. 샤프트는 6열의 핀, 즉 21핀을 갖는 3열의 하나의 레벨 및 21핀을 갖는 3열의 또하나의 레벨을 보유하며, 이때 세 핀은 각각 각 레벨에서 서로 120°각도로 배치되고 다음 레벨에서는 0.03 mm로 분리된 각 레벨과 이웃하게 60°로 아래로 배치되어 있으며, 각각의 핀은 1.4 cm 길이로 샤프트의 중심축으로부터 외향 연장되는 0.5 cm 직경을 갖는다. 핀 추진기는 동적 혼합 장치를 형성하는 원주형 슬리브내에 탑재되고 핀은 원주형 슬리브 벽으로부터 3 mm의 클리어런스를 갖는다.
동적 혼합 장치로부터 유출되는 유출액을 소량 회수하고, 본원에 참고로 인용된 동시계류중인 미국 특허원 제 08/716,510 호(데스마라이스, 1996년 9월 17일자 출원)의 도면에 도시되어 있는 바와 같은 재순환 대역으로 유입한다. 재순환 대역내의 와우케샤 펌프는 동적 혼합 대역으로의 오일상 및 수상 유동 스트림의 유입점으로 소량을 되돌린다.
나선형 정적 혼합기는 동적 혼합 장치로부터 하류에 탑재되어 동적 혼합 장치내의 바탕압력을 제공하고 최종적으로 형성되는 HIPE내로 성분들의 혼입을 개선시킨다. 원래 길이의 2.4 인치(6.1 cm)를 절단제거하여 변형시킨 정적 혼합기(타 인더스트리즈 모델 070-821)는 외부 직경 0.5 인치(1.3 cm)를 갖는 14 인치(35.6 cm) 길이이다
합한 혼합 및 재순환 장치를 오일 1부에 대해 물 4부의 비율로 오일상 및 수상으로 충진시킨다. 동적 혼합 장치를 배기시켜 장치를 완전히 충진시키면서 공기가 새어나가게 한다. 충진과정중 유속은 오일상 1.89 g/초 및 수상 7.56 ㎤/초이다.
일단 장치가 충진되면 1000 RPM에서 추진기를 회전시키면서 동적 혼합기내에서 교반을 시작하고 약 8 ㎤/초의 속도로 재순환을 시작한다. 이어서, 수상의 유속을 약 1분간에 걸쳐 45.4 ㎤/초의 속도로 서서히 증가시키고 오일상의 유속을 약 3분간에 걸쳐 0.6 g/초로 감소시킨다. 후자의 시간동안 약 45 ㎤/초로 재순환 속도를 서서히 증가시킨다. 이때 동적 및 정적 혼합기에 의해 생성되는 바탕압력은 약 2.9 PSI(20 kPa)이며, 이것은 시스템의 전체 압력 강하를 나타낸다.
이때 정적 혼합기로부터 유동하는 HIPE를 셀콘 플라스틱으로 만든 동심성 삽입물을 갖는 직경 17 인치(43 cm) 및 높이 7.5 인치(10 cm)의 환형 폴리프로필렌 관에 수집한다. 삽입물은 기저에서 직경이 5 인치(12.7 cm)이고 상단에서 직경이 4.75 인치(12 cm)이며 높이가 6.75 인치(17.1 cm)이다. HIPE-함유 관을 65 ℃에서 18시간동안 실내에서 유지하여 발포체의 중합 및 형성을 초래한다.
경화된 HIPE 발포체를 경화 관으로부터 회수한다. 이때 발포체는 잔존 수상(용해된 유화제, 전해질, 초기 잔존물 및 개시제를 함유)을 중합된 단량체 중량의 약 70 내지 80배 함유한다. 발포체를 예리한 왕복 톱날로 얇게 잘라 0.185 인치(4.7 mm) 두께를 갖는 시트를 만든다. 이들 시트를 진공하에 장치된 일련의 2 개의 다공성 닙 롤에서 압축하여 발포체의 잔존 수상 함량을 중합된 물질 중량의 약 3배로 점진적으로 감소시킨다. 이때, 시트를 60 ℃에서 1.5% CaCl2 용액으로 재포화시키고 진공하에 장치된 일련의 3개의 다공성 닙 롤에서 수상 함량을 약 2배로 압착시킨다. 발포체의 CaCl2 함량은 3 내지 5%이다.
발포체를 약 0.031 인치(0.079 cm) 두께의 최종 닙에서 압축시킨 후 유지한다. 이어서, 발포체를 공기중에서 약 16시간동안 건조시킨다. 이렇게 건조시키면 함수량이 중합된 물질의 중량의 약 9 내지 17%로 감소된다. 이때 발포 시트는 매우 주름잡혀 드리워졌다.
시험 과정
달리 지정되지 않는 한, 약 23±2 ℃ 및 50±10% 상대습도의 제어된 실험실 조건하에 시험을 수행한다. 시험 샘플은 이들 조건하에 시험전 24시간 이상 저장된다. 시험 물질이 시험 프로토콜을 지지하기에 충분한 일체성을 갖지 않는 경우, 흡상 성능에 영향을 미치지 않는 소수성 스크린을 물질을 지지하기 위해 사용할 수 있음은 인식되고 있다.
합성 뇨 제조
달리 지정되지 않는 한, 본 시험 방법에 사용된 특정 합성 뇨는 통상 자이코 합성뇨(Jayco SynUrine)로 알려져 있고 미국 펜실바니아주 캠프 힐 소재의 자이코 파마슈티칼스 캄파니(Jayco Pharmaceuticals Company)로부터 시판된다. 합성 뇨의 제조법은 2.0 g/l의 KCl, 2.0 g/l의 Na2SO4, 0.85 g/l의 (NH4)H2PO 4, 0.15 g/l의 (NH4)2HPO4, 0.19 g/l의 CaCl2 및 0.23 g/l의 MgCl2이다. 이들 화학약품은 모두 시약등급이다. 합성 뇨의 pH는 6.0 내지 6.4 범위이다.
수직 흡상 시간 및 수직 흡상 용량
수직 흡상 시간은 저장소내의 유색 시험 액체(예를 들면 합성 뇨)가 특정 크기의 발포체의 시험 스트립을 통해 수직 거리 15 cm로 흡상하는데 걸리는 시간을 측정함으로써 결정된다. 수직 흡상 과정은 본원에 참고로 인용된 상기한 미국 특허 제 5,387,207 호의 시험 방법편에 보다 상술되어 있는데, 다만 37 ℃ 대신에 31 ℃에서 수행된다. 37 ℃ 대신에 31 ℃에서 수행하는 것 이외는 미국 특허 제 5,387,207 호의 시험 방법편에 또한 기술되어 있는 수직 흡상 흡수 용량 시험을 이용하여 소정의 높이에서 물질의 수직 흡상 용량을 측정한다. 최종적으로, 상기 인용된 특허에서의 세척 및 재건조 단계는 수행하지 않는다. 주목되는 수직 흡상 용량 값은 평형화시 15 cm 높이에서 달성되는 용량이다. 결과는 15 cm 높이에서 단위 g/㎠/초로 표시된다.
수직 흡상 플럭스 시험
본 발명의 목적을 위해서, 수직 흡상 성질을 측정하는 바람직한 방법이 수직 흡상 플럭스 시험(이는 흡수 물질(분포 물질 또는 포획/분포 물질)이 액체를 수직으로 흡상할 수 있는 능력을 더 잘 특징짓는다)을 이용하여 수득될 수 있음을 발견하였다. 수직으로 매달릴 수 있는 충분한 건조 및 습윤 일체성을 갖는 임의의 물질을 시험할 수 있다. 물질이 충분한 일체성을 갖지 않으면, 추가의 기계적 지지 층, 예를 들면 임의의 유체 취급 성질에 부정적인 영향을 미치지 않거나 거의 미치지 않는 낮은 기저중량 스크림 또는 네트를 물질의 한면 또는 양면 모두에 첨가할 수 있다.
본질적으로, 이 시험은 시험 액체의 저장소에 20cm의 샘플의 스트립(총 27.5cm이상의 길이)을 수직으로 매달고 남은 7.5cm의 샘플을 플라스틱 표면에 수평으로 두어서 수행된다. 전기 전도 센서를 사용하여 특정 높이에 도달하는데 걸린 시간을 결정한다. 섭취량 대 시간 자료를 저장소중의 액체의 중량 손실로부터 수득한다. 실험의 끝에서, 샘플을 분획들로 잘라서 종방향 포화 프로파일을 결정한다.
이에 의해, VWF 시험은 하기 정보를 제공한다:
- 섭취량(g 또는 샘플의 단면적당 g 또는 샘플의 중량당 g) 대 시간
- 액체 전방의 높이 대 시간
- 샘플을 통과한 플럭스(누진 또는 증분) 대 시간
- 시험의 끝에서 스트립의 길이를 따른 포화 프로파일.
하기 장치를 이용하여 이 시험을 수행한다(도 7을 참고할 수 있다):
동력화된 슬라이드 스탠드(950)(예를 들면, 미국 오하이오주 신시네티 소재의 콘코드-렌 캄파니(Concord-Renn Co.)에 의해 시판된다)를 유체 저장소(960)로부터 샘플(910)가 수평으로 있는 곳까지 20cm의 적절한 높이를 수득하도록 조절한다. 동력화된 슬라이드(950)는 장치를 저장소(960)의 유체 수준(962)에 상대적인 위치로 유지시키는 0점 센서를 이용함으로써 샘플(910)가 항상 액체와 접촉하도록 한 다. 슬라이드 스탠드(950)에는 또한 전도성 감지 수분 검출기 롤러(930)가 추가로 구비되어 있다. 총 9개의 롤러(930)를 저장소(962)의 수준으로부터 2, 3.5, 5, 7.5, 10, 12.5, 15, 17.5 및 20cm 높이에서 개별적으로 일정한 거리를 유지한다(롤의 중심을 기준으로 측정한다). 2개의 추가의 센서(930)를 샘플(910)가 액체 수준으로부터 22.5cm 및 27.5cm의 운행 길이로 접촉하도록 슬라이드의 수평 부분에 위치시킨다. 롤러(930)의 정확한 폭은 중요하지 않지만, 약 1/2인치의 폭 및 3/8인치(약 9.5mm)의 직경이 적합한 것으로 판명되었다. 롤러(930)의 중심이 이 높이와 일치하도록 주의해야만 한다. 2, 5, 10, 15 및 20cm에서의 롤러가 사다리 방식으로 암(arm)(940)에 탑재되고, 3.5, 7.5, 12.5 및 17.5cm에서의 롤러는 동일한 사다리 방식으로 다른 암(940)에 탑재된다. 시험하는 동안, 이들 두 개의 암(940)은 시험 물질(910)의 반대면상에 위치하고 있어서, 상이한 캘리퍼의 물질의 시험을 또한 가능하게 한다. 시험 동안, 암(940)은 수직으로 약 5°경사지게 평행하게 배열된다.
원형 저장소(960)는 유체 수준이 시험하는 동안 상당히 떨어지지않도록 충분히 높은 용량을 갖는 유리 볼, 예를 들면 직경이 150mm이고, 높이가 75mm인 피렉스(Pyrex) #3140이다. 저장소(960)를 약 1인치x2인치 또는 약 2.5인치x5 cm의 슬릿을 갖는 뚜껑으로 덮어서 증발을 감소시킨다. 저장소(960)를 저울(965), 예를 들면 메틀러 PR 1203, 사토리우스(Sartorius) LC1200S에 위치시킨다.
달리 바람직한 범위들이 한정되어 있지 않는 한 88℉(31.1℃) 및 85% 상대 습도의 요구되는 일정한 온도 및 상대 습도 조건을 보증하기 위해서, 총 측정 장치 는 환경실, 예를 들면 엘렉트로-텍 시스템스(Electro-Tech Systems, Model 518)의 내부에 둘 수 있다.
개인용 컴퓨터 시스템(980)을 사용하여 시간의 함수로서 동력화된 슬라이드 스탠드(950)의 액체 전방 및 높이까지 도달하였을 때의 저울(965)의 중량 변화, 롤러(930)의 신호를 기록한다. 다양한 프로그램을 사용하여 이를 수득할 수 있지만, 적합한 프로그램은 미국 오하이오주 신시네티 오하이오 파이크 431 소재의 시그날리시스 인코포레이티드(Signalysis, Inc.)에 의해 개발되었다(보다 자세한 내용은 하기를 참조할 수 있다).
샘플 분획의 중량을 측정하기 위해서, 가위, 룰러 및 분석용 저울, 예를 들면 메틀러 PG503이 필요하다.
본원에서 사용되는 합성 뇨는 상기 개시된 것과 동일하다.
실험 방법
시험 샘플(910)를 표준 조건(72℉/22.2℃ 및 50% 상대 습도)하에서 하룻밤동안 미리 조건을 맞추고, 환경실을 88℉/31.1℃ 및 85% 상대 습도로 설정하고 약 45분동안 평형화시킨다.
5.0cmx27.5cm의 샘플 조각(910)을 예를 들면 이들 치수의 절삭 다이로 절단하고 11개의 2.5cm 분획을 미세한 점을 각각의 샘플의 가장자리상에 찍어서 표시한다. 그런 다음, 샘플(910)를 미리 칭량하고 그의 캘리퍼를 표준 캘리퍼 게이지를 이용하여 약 0.09psi(620Pa)에서 측정한다.
샘플(910)를 샘플의 바닥이 액체 저장소에 담궈지지 않고 VWF 장치상의 0점 보다 약 1mm가 더 낮도록 롤러들(930)사이에 위치시킨다. 샘플(910)의 상부 말단을 예를 들면 종래의 접착 테이프(970)를 이용하여 플라스틱 플레이트에 고정시킨다.
환경실을 닫고, 다시 약 20분동안 설정 온도 및 RH로 평형화시킨다.
관련 자료(예를 들면 샘플 명, 바람직한 시험 경과, 샘플 길이, 폭, 캘리퍼, 온도, RH)를 프로그램에 입력함으로써 자동 장치(980)를 초기화한다. 동력화 슬라이드를 시험 액체로 낮춤으로써 샘플을 담그어서 시험을 시작하고, i) 섭취량 대 시간 및 ii) 특정한 높이에 이르는데 필요한 시간을 계속 기록한다. 실험이 진행되는 동안 스크린은 섭취량 대 시간 플롯을 나타낸다.
시험 끝에서, 샘플(910)는 저장소(960)로부터 자동적으로 상승되고, 포화 프로파일이 결정되며, 이동안 샘플은 실험동안에 있었던 것과 동일한 수직 위치에 있어야만 한다. 분획들로 절단되는 동안 샘플의 내부에 액체의 재분포가 없는 것이 필요하다. 샘플을 수직으로 매달린 시험 스탠드로부터 회수하고, 2.5cm의 스트립을 잘라서 미리 칭량한 접시에 둔다. 스트립은 바닥으로부터 위쪽으로 절단되어야만 한다.
그런 다음, 샘플의 수평 부분을 또한 2.5cm 분획들로 절단하고, 각각을 미리 칭량한 플라스틱 접시에 위치시킨다. 그런 다음, 증발 손실을 최소화시키기 위해서 분획들의 습윤 중량을 곧 결정한다. 그런 다음, 분획들을 150℉의 오븐에서 하룻밤동안 건조시키고 재칭량하여 건조 중량을 결정한다.
계산
섭취량
섭취량은 아래의 단위들일 수 있다:
Q: g
Q*: g/초기 건조 횡단면의 cm2
Q': g/초기 샘플의 총 중량의 g
Qc': g/cm2 단위의 증발 보정된 섭취량.
부분적으로 덮인 저장소(88℉/31.1℃ 및 85% 상대 습도)로부터의 증발 손실을 모니터링해야만 한다(예를 들면 약 0.009g/분).
이에 추가하여, 장기간(예를 들면 약 2시간 이상) 실험에서는 샘플의 습윤된 부분으로부터의 액체의 증발 손실을 고려해야만 한다.
g/분의 "증발 보정된 섭취량"은 저장소의 유체의 중량(g)으로부터 누적 증발 손실(즉, 저장소 증발(g/분 단위))를 빼고, 이를 샘플의 폭 및 캘리퍼(둘 모두 cm 단위)로 나누어서 계산될 수 있다.
l이 1인 경우에 대해 n회의 개별적인 시간에서 자료를 취하면, 하기 양들이 계산된다:
누적 플럭스, Fi(g/cm2/분)
Fi = Qi */ti
이때 Qi *는 섭취량(g/cm2)이고 ti는 시간(분)이다.
증분 플럭스, △Fi(g/cm2/분)
△Fi = (Qi *-Qi-1 *)/(ti-ti-1)
샘플의 길이를 따른 포화 프로파일
각각의 분절에서의 액체 부하량(g/g) = (W습윤 - W건조)/W건조
이때, W습윤은 습윤 분획의 중량(g)이고, W건조는 건조 분획의 중량이다.
하기는 보다 상세한 컴퓨터 프로그램 정보를 개시한다: 흡상 플럭스 프로프램은 기저귀 물질의 흡수 특성을 정량화하기 위한 실험 수행에 대한 액체 섭취 속도 자료 대 시간을 수득하기위해 사용된다. RS-232 아웃풋이 있는 저울로부터의 일련의 자료를 판독함으로써 프로그램이 작동한다. PC의 내부 시계를 시간을 추적하는데 사용한다. 프로그램은 IBM PC 또는 DOS 3.0(또는 더 후기) 시스템과 호환성인 컴퓨터에 대해 쓰여진다.
실제 실험이 행해지는 경우에는 언제나 실험으로부터의 자료(섭취값 및 시간) 및 모든 인풋 필드에 대한 값(샘플 표 제외)은 현재 DOS 디렉토리에서 파일로 쓰여진다. 이 파일은 추가의 자료 분석 및 프리젠테이션을 위해서 IBM 스테이션에서 엑셀(Excel)에 의해 열린다.
전형적인 시험 프로토콜은 하기와 같이 개시된다:
인풋 필드
물질 개시
물질 확인
샘플 #1
조작자: 유체 유형: 제이코(Jayco) 합성 뇨, 시험 시간: 60분
폭: 5.0000 cm, 길이: 27.5cm, 중량: 1.9000g
온도: 88.0000℉, 상대 습도: 85.0000%
아웃풋 시간(분) 중량(g) 섭취량(g/cm2) 섭취량(g/g) 높이(cm)
0 0.424011 0.77093 0.223164 2
0.04485 0.924011 1.68002 0.486322 3.5
0.0778167 1.22 2.21818 0.642106 5
0.247167 2.017 3.66727 1.06158 7.5
0.552 2.86401 5.2073 1.50738 10
1.12688 3.79501 6.90002 1.99738 12.5
1.87295 4.5 8.18182 2.36842 15
3.32845 5.409 9.83454 2.84684 17.5
5.53095 6.25302 11.3691 3.29106 20

보고
각각의 샘플에 대해 2회이상 측정하여, 시간의 함수로서 다양한 아웃풋 변수를 기록한다. 물론, 개별적인 변수는 서로에 대해 상호 연관될 수 있고, 또한 플롯팅된다.
본 발명의 개시에서 사용되기에 적합한 물질을 개시하기 위해서는 15cm 높이에서의 누적 플럭스가 특히 유용한 것으로 발견되었다.
단순화된 액체 투과성 시험
단순화된 액체 투과성 시험은 하기 두가지 특정 조건에 대한 투과성의 척도 를 제공한다: 100% 포화도에서의 광범위한 다공성 물질(예를 들면 합성 섬유로 만든 부직포 또는 셀룰로즈 구조물) 또는 각종 두께에서 용이하게 측정될 수 있는 각종 포화도에서의 투과성에 대해 붕괴가능한 중합체 발포체와 같은 공기로 충진되지 않은(각각 증기상 외부) 캘리퍼의 비례적 변화를 갖는 상이한 포화도를 달성하는 물질.
특히 중합체 발포 물질에서는 흡수 제품에 대한 사용시 조건과 매우 유사하도록 31 ℃의 고온에서 시험을 조작하는데 유용한 것으로 밝혀졌다.
기본적으로, 이 시험은 다씨법에 의거한 것인데, 하기 수학식 3에서 보는 바와 같이, 임의의 다공성 매질을 통한 액체의 체적 유속이 투과성에 관련된 비례 상수에 의해 압력 구배에 비례한다:
Figure 112000019109688-pct00003
상기 식에서,
Q는 체적 유속(㎤/초)이고;
A는 단면적(㎠)이고;
k는 투과성(㎠)(이때 1다씨는 9.869 x 10-13㎡에 상응함)이고;
η는 점도(포이즈, Pa*초)이고;
△P/L은 압력 구배(Pa/m)이고;
L은 샘플의 캘리퍼(cm)이다.
따라서, 투과성은 샘플을 통한 체적 유속 및 압력 강하를 측정함으로써 고정된 또는 주어진 샘플 단면적 및 시험 액체 점도에 대해 하기 수학식 4와 같이 계산될 수 있다:
Figure 112000019109688-pct00004
이 시험은 두 개의 변형으로 수행될 수 있다: 첫째, 교차평면 투과성(즉, 유동 방향이 본질적으로 물질의 두께 치수를 따름), 둘째, 평면내 투과성(즉, 유동 방향이 물질의 x-y 방향임).
단순화된 교차평면 투과성 시험은 삽입물 그림으로서 샘플 셀을 보여주는 규모는 아니고 부분적으로 파열된 단면 및 전체적인 장치의 개략도인 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 장치된다.
시험 장치는 상부(121) 및 하부(122)를 갖는 일반적으로 원형 또는 원주형 샘플 셀(120)을 포함한다. 이들 상부와 하부 사이의 거리는 측정되어 각각 세 개의 원주 배열된 캘리퍼 게이지(145) 및 조정 스크류(140)에 의해 조정될 수 있다. 또한, 장치는 유입구 저장소(150)에 대한 높이 조정기(170) 및 관(180), 샘플 셀을 장치의 나머지 부분과 연결시키기 위한 신속 방출 부속품(189), 또한 밸브(182, 184, 186, 188)를 포함하는 수개의 유체 저장소(150, 154, 156)를 포함한다. 차동 압력 변환기(197)는 관(180)을 통해 상부 압력 검출점(194)으로 및 하부 압력 검출점(196)으로 연결된다. 밸브 제어용 컴퓨터 장치(190)는 또한 연결기(199)를 통해 차동 압력 변환기(197), 온도 탐지기(192) 및 중량자 부하 셀(198)에 연결된다.
직경 1 인치(약 2.54 cm)를 갖는 원형 샘플을, 타이곤 관과 같은 가요성 관(180)에 의해 유입구 연결기(132)를 통해 유입구 저장소(150)에 부착되고 유출구 연결기(133)를 통해 유출구 저장소(154)에 부착된 내부 직경 1 인치(2.54 cm)의 두 개의 원주형 단편(121, 122)으로 만들어진 샘플 셀(120)내의 두 개의 다공성 스크린(135) 사이에 위치시킨다. 폐쇄 셀 발포 가스켓(115)은 샘플 측면 둘레에 누출 방지 기능을 제공한다. 시험 샘플(110)을 달리 지정되지 않는 한 0.2 psi(약 1.4 kPa)로 고정된 원하는 습윤 압축에 상응하는 캘리퍼로 압축시킨다. 액체를 샘플(110)을 통해 유동시켜 정상 상태 유동을 얻는다. 일단 샘플(110)을 통한 정상 상태 유동이 확립되면, 체적 유속 및 압력 강하를 부하 셀(198) 및 차동 압력 변환기(197)를 사용하여 시간의 함수로서 기록한다. 실험은 높이 조정기(170)에 의해 조정될 수 있는 80 cm 물(약 7.8 kPa) 이하의 임의의 압력 헤드에서 수행할 수 있다. 이들 측정으로부터, 샘플에 대한 차동 압력에서의 유속을 결정할 수 있다.
장치는 미국 뉴욕주 이타카 소재의 포러스 머티리얼즈 인코포레이티드(Porous Materials, Inc.)에 의해 PMI 액체 투과성측정계(사용자 매뉴얼 2/97에도 기술되어 있음)로 공급되는 것과 같은 투과성측정계로 시판되고 있다. 이 장치는 팜플렛에도 명시되어 있는 바와 같이 다공성 스크린(135)으로서 두 개의 스테인레스 강 프릿을 포함한다. 이 장치는 샘플 셀(120), 유입구 저장소(150), 유출구 저장소(154) 및 폐기물 저장소(156) 및 각각의 충진 및 공진 밸브 및 연결기, 전자 저울, 및 컴퓨터 모니터링 및 밸브 제어 장치(190)로 이루어진다.
가스켓 물질(115)은 미국 오하이오주 신시내티 소재의 네덜란드 러버 캄파니(Netherland Rubber Company)에 의해 공급되는 폐쇄 셀 네오프렌 스폰지(Closed Cell Neoprene Sponge) SNC-1(소프트)이다. 1/16"(약 0.159 cm)의 단계에서의 다양한 두께를 갖는 일련의 물질은 1/16" 내지 1/2"(약 0.159 내지 약 1.27 cm)의 두께를 차폐할 수 있어야 한다.
또한, 각각의 밸브를 작동시키기 위해 60 psi(4.1 바) 이상의 가압 공기의 공급이 필요하다. 시험 유체는 탈이온수이다. 이어서, 시험을 하기 단계에 의해 수행한다:
1) 시험 샘플의 제조
예비시험에서, 시험 샘플의 하나 이상의 층이 필요하다면 하기하는 바와 같은 시험을 최저 및 최고 압력에서 수행할 것을 결정한다. 이어서, 층의 수를 조정하여 최저 압력 강하 0.5 ㎤/초와 최고 압력 강하 15 ㎤/초 사이로 시험중 유속을 유지시킨다. 샘플에 대한 유속은 동일한 압력 강하에서 바탕유속 미만이어야 한다. 샘플 유속이 소정의 압력 강하에서 바탕유속보다 크면 유속을 감소시키기 위해 더 많은 층을 가해야 한다.
샘플 크기: 샘플을 미국 오하이오주 클리블랜드 소재의 맥마스터-카 서플라이 캄파니(McMaster-Carr Supply Company)에 의해 공급되는 궁형 천공기를 사용하여 직경 1 인치(약 2.54 cm)로 절단한다. 필요한 조작중 구조를 유지하기 위한 내 부 강도 또는 일체성이 너무 작은 셀의 경우에는, PET 스크림 또는 네트와 같은 통상적인 낮은 기초 중량의 지지 수단을 부가할 수 있다.
즉, 적어도 두 개의 샘플(필요에 따라 각각의 층의 필요한 수로 만든)을 미리 절단한다. 이어서, 이들중 하나를 달리 지정되지 않는 한 실험이 수행될 온도(70 ℉, 31 ℃)에서 탈이온수중에 포화시킨다.
습윤 샘플의 캘리퍼를, 필요에 따라 30초간 안정화 후, 달리 지정되지 않는 한, 압력 기부 직경 1 1/8 인치(약 2.86 cm)을 가지며 샘플(110)에 압력 0.2 psi(약 1.4 kPa)을 가하는 통상의 캘리퍼 게이지(예를 들면 미국 매사츄세츠주 왈탐 소재의 아메스(AMES)에 의해 제공되는 것)를 사용하여 실험이 수행되는 원하는 압축 압력하에 측정한다.
가스켓 물질의 적절한 조합을 선택하여 가스켓 발포체(115)의 전체 두께가 습윤 샘플의 두께의 150 내지 200%가 되도록 한다. 여기서, 전체 원하는 두께를 얻기 위해 가스켓 물질의 두께를 변화시키는 조합이 필요할 수도 있다. 가스켓 물질(115)을 직경 3 인치의 원형 크기로 절단하고 1 인치(2.54 cm) 구멍을 궁형 천공기를 사용하여 중심내로 절단한다.
샘플 치수가 습윤도에 따라 다른 경우 샘플은 습윤 단계에서 필요한 직경이 수득되도록 절단되어야 한다. 이것은 또한 각각의 치수를 모니터링함으로써 예비시험에서 평가될 수도 있다. 이들 변화가 갭이 형성되거나 샘플이 다공성 스크린 또는 프릿과 평활하게 접촉되지 않게 하는 주름을 형성하도록 한다면, 절단 직경이 따라서 조정되어야 한다.
시험 샘플(110)을 가스켓 발포체(115)의 구멍 내부에 위치시키고 복합체를 샘플 셀의 하부 절반 상단에 위치시켜 샘플이 스크린(135)과 편평하고 평활하게 접촉되고 측면에서 갭이 형성되지 않게 한다.
시험 셀(121)의 상단을 랩 벤치(또는 다른 수평면)위에 편평하게 두고 그 위에 탑재된 세 개의 캘리퍼 게이지(145)를 모두 영점화한다.
이어서, 시험 셀(121)의 상부를 하부(122)위에 두어 시험 샘플(110)과 가스켓 물질(115)을 상기 두 부분 사이에 둔다. 이어서, 상부 및 하부를 고정 스크류(140)로 꽉 죄어 세 개의 캘리퍼 게이지를 상기 각각의 압력하에 습윤 샘플에 대해 측정된 바와 동일하게 조정한다.
2) 실험을 준비하기 위해서, 컴퓨터화 장치(190)상의 프로그램을 시작하고 각각의 압력 등 샘플 확인에 들어간다.
3) 최초 압력이 최저 압력이 되도록 하여 수개의 압력 주기에 대해 하나의 샘플(110)로 시험한다. 개별 압력 시험 결과를 컴퓨터화 장치(190)에 의해 상이한 결과 파일로 입력한다. 자료를 하기하는 바와 같이 산출하기 위해 이들 파일 각각으로부터 취한다. 물질의 임의의 후속 시험을 위해서는 상이한 샘플을 사용해야 한다.
4) 유입구 액체 저장소(150)를 필요한 높이로 맞추고 컴퓨터화 장치(190)로 시험을 시작한다.
5) 이어서, 샘플 셀(120)을 신속 분리 부속물(189)로 투과성측정계 장치내로 위치시킨다.
6) 샘플 셀(120)을 배기 밸브(188) 및 하부 충진 밸브(184, 186)를 개방시킴으로써 충진시킨다. 이 단계중, 샘플 셀을 수직으로 회전시켜 존재하는 공기 기포를 배출을 통해 투과성측정계로 강제 유출시킴으로써 시스템으로부터 공기 기포를 제거하는데 주의해야 한다.
일단 시험 셀이 챔버(121) 상부에 부착된 타이곤 관까지 채워지면, 공기 기포를 상기 관으로부터 폐기물 저장소(156)로 제거한다.
7) 공기 기포를 조심스럽게 제거한 후, 하부 충진 밸브(184, 186)를 폐쇄하고 상부 충진 밸브(182)를 개방하여 또한 조심스럽게 공기 기포를 전부 제거하면서 상부를 충진시킨다.
8) 유체 저장소를 충진선(152)까지 시험 유체로 충진시킨다.
이어서, 컴퓨터화 장치(190)를 개시하여 샘플을 통해 유동을 시작한다.
샘플 챔버의 온도를 필요한 밸브에 도달하게 한 후 실험을 시작할 준비를 한다.
컴퓨터화 장치(190)를 통해 실험을 시작할 때, 액체 유출 유동을 폐기물 저장소(156)로부터 유출구 저장소(154)로 자동적으로 파생시키고 압력 강하 및 온도를 수분간 시간의 함수로서 모니터링한다.
일단 프로그램이 종결되면 컴퓨터화 장치는 기록된 자료(수치 및/또는 그래프 형태)를 제공한다.
필요에 따라, 동일한 시험 샘플을 이용하여 다양한 압력 헤드에서, 즉 시험할 때마다 압력을 증가시키면서 투과성을 측정할 수 있다.
장치를 2주마다 세정하고 특히 프릿, 부하 셀, 써모커플 및 압력 변환기를 적어도 매주 1회 눈금조정하여 장치 공급자의 지시에 따른다.
차동 압력을 샘플 셀의 상부 및 하부에서 압력 탐지 측정점(194, 196)에 연결된 차동 압력 변환기를 통해 기록한다. 기록된 압력 외에 챔버내의 다른 유동 저항이 있을 수 있으므로 매 실험마다 블랭크 시험에 의해 보정되어야 한다. 블랭크 시험은 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 cm 요구 압력에서 매일 수행되어야 한다. 투과성측정계는 각 실험에 대한 중간 시험 압력 및 또한 평균 유속을 출력한다.
샘플이 시험되는 각각의 압력에서 유속을 컴퓨터화 장치(190)에 의해 블랭크 보정된 압력으로 기록하고 이는 추가로 보정된 압력을 생성하는 압력 차동이 기록된 각 높이에서 중간 시험 압력(실제 압력)을 보정한다. 보정된 압력은 하기 투과성 방정식에 사용되는 DP이다.
이어서, 투과성은 각각의 요청된 압력에서 계산될 수 있고 모든 투과성은 시험 물질의 k를 측정하기 위해 평균된다.
각각의 헤드에서 각각의 샘플에 대해 3가지 측정치를 취해 결과를 평균내어 표분 편차를 계산한다. 그러나, 각각의 헤드에서 측정된 투과성은 동일한 샘플을 사용하고 이어서 제2 및 제3 반복에 있어서는 새로운 샘플을 사용해야 한다.
상기한 교차평면 투과성과 동일한 조건하에 평면내 투과성을 측정하는데, 이는 샘플 셀만을 보여주는 규모가 아닌 부분적으로 노출된 도 2a 및 2b에 개략적으로 도시된 바와 같은 상기 장치를 변형시킴으로써 수행될 수 있다. 도 1의 (110) 과 관계있는 도 2의 샘플 셀은 (210)으로 지정하는 등, 동등한 요소는 동등한 부호를 붙였다. 따라서, 도 1의 교차평면 단순화된 샘플 셀(120)은 평면내 단순화된 샘플 셀(220)에 의해 대체되어 액체의 하나의 방향으로만(샘플이 셀내에 어떻게 위치하는지에 따라 기계방향 또는 교차방향으로) 유동할 수 있게 한다. 벽을 따라 액체가 채널화하는 것(벽 효과)을 최소화하도록 주의해야 하는데, 이는 높은 투과성 판독을 잘못 제공할 수 있기 때문이다. 이어서, 시험 과정은 교차평면 단순화된 시험에 매우 유사하게 수행한다.
충진 관을 셀(220)의 하부의 유입구 연결기(232)로 향하게 하는 것을 제외하고는, 상기 교차평면 시험에서 샘플 셀(120)에 대해 기술한 바와 본질적으로 같이 장치내로 샘플 셀(220)을 위치시키도록 고안한다. 도 2a는 샘플 셀의 부분 노출된 도면을 나타내고 도 2b는 샘플 레벨을 통한 단면도이다.
시험 셀(220)은 플랜지를 갖는 직사각형 상자 형태인 하부 단편(225) 및 하부 단편(225) 내부에 맞고 또한 플랜지를 갖는 상부 단편(223)의 두 단편으로 이루어진다. 시험 샘플을 2 인치 x 2 인치(약 5.1 cm x 5.1 cm) 크기로 절단하고 하부 단편내에 위치시킨다. 이어서, 샘플 챔버의 상부 단편(223)을 하부 단편(225)내에 위치시키고 시험 샘플(210)위에 둔다. 비압축성 네오프렌 고무 씰(224)을 상부 단편(223)에 부착하여 단단히 밀봉시킨다. 시험 액체는 유입구 저장소로부터 샘플 공간으로 타이곤 관 및 유입구 연결기(232)를 통해 추가로 유출구 연결기(233)를 통해 유출구 저장소로 유동한다. 이 시험을 수행하는데 있어서, 시험 셀을 통과하는 유체의 온도 제어는 낮은 유속으로 인해 불충분할 수 있으므로, 샘플을 가열 장 치(226)에 의해 원하는 시험 온도로 유지하여 항온조절된 물을 가열 챔버(227)를 통해 펌핑시킨다. 시험 셀내의 갭은 원하는 습윤 압축, 통상 0.2 psi(약 1.4 kPa)에 상응하는 캘리퍼에 고정시킨다. 크기 0.1 내지 20.0 mm의 심(216)을 사용하여 선택적으로 수개의 심의 조합을 사용하여 보정 캘리퍼를 맞춘다.
실험 시작시, 시험 셀(220)을 90°로 (샘플을 수직으로) 회전시키고 시험 액체를 하부로부터 서서히 유입시킨다. 모든 공기가 샘플 및 유입구/유출구 연결기(232/233)로부터 유도제거됨을 확인해야 할 필요가 있다. 다음에, 시험 셀(220)을 원래 위치로 회전시켜 샘플(210)을 수평으로 만든다. 후속 과정은 교차평면 투과성에 대해 상기한 바와 동일하다. 즉, 유입구 저장소를 원하는 높이에 두고 유출을 평형화시키고 유속 및 압력 강하를 측정한다. 투과성은 다씨법에 따라 계산한다. 이 과정은 또한 고압에 대해서도 반복한다.
매우 낮은 투과성을 갖는 샘플의 경우, 예를 들면 측정가능한 유속을 얻기 위해 저장소에 추가의 기압을 가하거나 높이를 연장시킴으로써 추진 압력을 증가시켜야 할 필요가 있을 수 있다. 평면내 투과성은 샘플이 시험 셀에 어떻게 위치하는지에 따라 기계방향 또는 교차방향으로 독립적으로 측정될 수 있다.
일반적인 액체 투과성 시험
일반화된 투과성 시험은 임의의 다공성 물질에 대한 포화도의 함수로서 투과성을 측정할 수 있다. 시험 원리는 단순화된 시험과 유사하며, 본질적인 차이는 샘플이 액체 부하 외에 한정량의 공기로 부하되어 고정된 포화도를 나타내는 것이다. 이것은 일반적인 교차평면 투과성에 대한 원리 및 특징을 보여주는 도 3 및 일반적인 평면내 투과성에 대한 차이를 보여주는 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같은 시험 배열에 의해 수행된다. 참조되지 않은 부호는 도 1의 각각의 부호에 상응한다(예를 들면 폐기물 저장소(356)는 폐기물 저장소(156)에 상응한다).
또한, 샘플 셀(320/420)은 수단(370)에 의해 조정가능한 높이인 유입구 저장소(350) 외에 높이 조정기(372) 위에 고정(341, 도 4에는 도시되지 않음) 탑재된다. 이러한 유입구 저장소는 유출구 저장소(354)에 비해 제1 높이 차(357)를 한정하는데, 이는 투과성 계산용 차동 압력을 나타내는 차동 압력 △p에 관한 것이다. 이러한 유입구 저장소(350)는 샘플내 포화도에 연결된 차동 압력을 나타내는 차동 압력 △p(c)에 관한 샘플 높이에 대한 제2 높이 차(359)를 한정하므로, 높은 모세관 수착은 전형적으로 낮은 포화도에 상관있다.
실험은 샘플이 100% 포화되는 낮은 △Pc(물의 0 cm에 근사한)에서 시작한다. 액체는 샘플을 통해 인가된 압력 강하 △p(c)(유입구 저장소 높이-유출구 저장소 높이)로 인해 유동한다. 정상 상태에서, 유출구 저장소내의 액체의 흡수량은 시간의 함수로서 측정된다. 투과성은 다씨법을 사용하여 압력 강하 및 체적 유속 자료로부터 계산될 수 있다. 정확한 포화도는 시험전 건조 샘플에 비해 시험후 습윤 샘플의 중량으로부터 수득될 수 있다.
100% 이하의 포화도에서 투과성을 측정하기 위하여, 새로운 시험 샘플을 상기한 바와 같이 100% 포화도로 올린다. 다음에, 샘플을 더 높은 높이(예를 들면 10 cm)로 이동시켜 그 높이에서 평형화시킨다. 이때, 액체는 유입구로부터 유출구 저장소로 연속적으로 유동한다. 샘플의 포화도는 경시적으로 감소한다. 정상 상 태에 이르면, 즉 흡수량 대 시간 곡선이 선형이면, 상기한 바와 같이 유속, 압력 강하 및 포화도를 측정한다. 이 과정은 새로운 샘플을 사용하여 수개의 샘플 높이로 반복한다.
측정가능한 유속을 얻기 위하여는 포화도가 감소함에 따라 유입구와 유출구 저장소 사이의 압력 강하를 증가시켜야 할 필요가 있다. 이것은, 대부분의 다공성 물질의 경우 포화도가 감소함에 따라 투과성이 급격하게 감소하기 때문이다. 유입구와 유출구 저장소 사이의 압력 강하가 모세관 수착보다 훨씬 작음을 확인해야 한다.
정상 상태에 이르는 것을 기다리는 동안 액체 수준이 유의하게 변화되지 않음을 확인하기 위해 넓은 액체 저장소(352, 354)를 사용하여야 한다.
이 시험은 탈착 주기에 대한 투과성 대 포화도를 제공한다. 즉, 샘플은 시작되는 포화도가 높다. 투과성 자료는 흡수 주기에 대해 생성될 수 있음이 물론이지만, 이것은 이력현상 효과가 일어날 수 있으므로 본 평가에 사용되어서는 안된다.
일반적인 교차평면 투과성 시험에 대한 샘플 셀(320)은 샘플(310)의 상하에 정렬된 두 개의 프릿(335)를 포함하는 점에서 단순화된 교차평면 투과성 시험의 샘플 셀(120)과 본질적으로 다르다. 프릿(335)의 경우 유동에 대한 대부분의 저항성이 샘플에 의해 제공되고 프릿 저항은 무시할 수 있어야 한다. 조 프릿의 미세 기공 박막은 유동에 대한 유의한 저항을 제공함이 없이 높은 높이까지 측정할 수 있게 한다. 프릿은 약 200 cm 초과의 물 높이에 상응하는 충분히 높은 셀 점 압력을 가짐과 동시에 낮은 유동 저항을 제공하도록 선택되어야 한다. 이것은 보다 많은 개방 지지 구조물을 덮는 필요한 셀 점 압력의 충분히 얇은 막을 선택함으로써 수행된다.
일반적인 투과성 시험의 경우 △p(c)에 따라 포화도를 다양하게 할 수 있도록 공기가 측면을 통해 샘플에 접촉되도록 주의해야 한다. 즉, 샘플 셀 고안은 발포 가스켓 물질이 제거되고 달리 지정되지 않는 한 0.2 psi(약 1.4 kPa)의 목적 압력하에 샘플을 유지하는 중량(317)(상부 단편(321)의 중량과 함께)과 같은 일정 압력 생성 장치에 의해 상부와 하부 사이의 갭이 조정되는 배열이 대체되는 것을 제외하고는, 단순화된 교차평면 시험의 시험 셀과 본질적으로 동일하다.
일반적인 평면내 투과성 시험에서 샘플 셀(420)은 상기한 바와 같은 원리 및 단순화된 평면내 시험으로부터 유도된 고안인 도 4에 도시된 바와 같다. 즉, 유체는 상기한 바와 같은 유형의 프릿(프릿(335))와 같은 막(435)에 연결된 유체 유입구(432) 및 유출구(433)를 통해 샘플 셀(420)로 유입된다. 시험 샘플(410)은 두 개의 프릿을 중첩시키는 말단을 가지며 2 인치 x 2 인치(약 5.1 cm x 5.1 cm)의 중심 부분은 갖지 않아 샘플과 막 사이의 주름 및 갭을 피하도록 위치된다. 시험 샘플(410)은 시험 셀(420)의 상부와 하부 사이에 위치하고 분동(417)을 사용하여 달리 지정되지 않는 한 0.2 psi(약 1.4 kPa)의 실험 수행 압력을 조정한다. 또한, 샘플을 예를 들면 가열 챔버(427)를 통해 일정 온도 물을 펌핑하여 가열 장치(426)를 통해 일정 온도를 유지한다.
또한, 이러한 장치의 경우 측면을 통해 공기가 샘플내로 유입될 가능성은 포 화도를 다양화시키는데 필수적이다.
액체 점도
액체 점도는 상기 측정에 대한 중요한 입력 변수이고, 공지된 표 또는 방정식으로부터 또는 공지된 측정 과정을 통해 측정된 각각의 온도에 대한 각각의 유체에 대해 취해져야 한다.
모세관 수착
목적
이 시험의 목적은 본 발명의 저장 흡수 부재의 높이의 함수로서 모세관 수착 흡수 용량을 측정하는 것이다. 또한, 이 시험은 하이드로겔 형성 흡수 중합체와 같은 삼투성 흡수제 또는 흡수 부재에 사용된 다른 선택적인 물질의 부재하에 표면적이 큰 물질의 높이의 함수로서 모세관 수착 흡수 용량을 측정하는데 사용된다. 그럼에도 불구하고, 이하에서는 전체 저장 흡수 부재를 측정하는 것에 속하는 모세관 수착 방법을 논의한다. 모세관 수착은 액체가 흡수 구조물내로 흡수되는 방식을 지배하는 임의의 흡수제의 기본적인 특성이다. 모세관 수착 실험에서, 모세관 수착 흡수 용량은 시험 유체 저장소에 대한 샘플의 높이로 인해 유체 압력의 함수로서 측정된다.
모세관 수착을 측정하는 방법은 공지되어 있다. 흡수 구조물의 모세관 수착을 측정하기 위한 방법에 대한 논의는 각각 본원에 참고로 인용된 하기 참조문헌을 참조할 수 있다: [Burgeni, A.A. and Kapur, C., "Capillary Sorption Equilibria in Fiber Masses", Textile Research Journal, 37, (1967), 356-366], [Chatterjee, P.K., Absorbency, Textile Science and Technology 7, Chapter II, pp. 29-84, Elsevier Science Publishers B.V., 1985] 및 미국 특허 제 4,610,678 호(와이즈만(Weisman) 등에게 1986년 9월 9일자로 허여됨).
원리
다공성 유리 프릿을 차단되지 않은 유체 컬럼을 통해 저울위의 유체 저장소에 연결시킨다. 샘플을 실험중 일정 한정 중량하에 유지한다. 다공성 구조물은 요구되는 유체를 흡수하므로, 상기 저울 유체 저장소에서의 중량 손실은 높이 및 증발의 함수로서 유리 프릿의 흡수량에 대해 조정된 유체 흡수량으로서 기록한다. 다양한 모세관 수착에서의 흡수량 또는 용량(정수 장력 또는 높이)을 측정한다. 흡수량의 증가는 프릿의 증진적인 저하(즉, 모세관 수착 감소)로 인해 일어난다.
또한, 실험중 시간을 모니터링하여 200 cm 높이에서 초기 유효 흡수 속도(g/g/시간)를 계산할 수 있다.
시약
시험 액체: 증류수중에 하기 물질을 완전히 용해함으로써 합성 뇨를 제조한다.
화합물 F.W. 농도(g/ℓ)
KCl 74.6 2.0
Na2SO4 142 2.0
(NH4)H2PO4 115 0.85
(NH4)2HPO4 132 0.15
CaCl2·2H2O 147 0.25
MgCl2·6H2O 203 0.5


장치에 대한 일반적인 기술
이 시험에 사용되는 도 2a에 일반적으로 (520)으로 표시된 모세관 수착 장치는 TAPPI 조건(50% 상대습도, 25 ℃)하에서 작동된다. 시험 샘플을 시험 액체(합성 뇨)의 연속 컬럼을 통해 시험 액체를 함유하는 (506)으로 표시된 저울 액체 저장소로 연결된 (502)로 도 2a에 도시된 유리 프릿 위에 둔다. 이러한 저장소(506)를 컴퓨터(도시되지 않음)와 계면하는 저울(507) 위에 둔다. 저울은 0.001 g까지 판독할 수 있어야 하며, 이러한 저울은 미국 뉴저지주 하이츠타운 소재의 메틀러 톨레도(Mettler Toledo)로부터 PR1203으로 판매된다. 유리 프릿(502)는 (501)로서 도 2a에 일반적으로 도시된 수직 슬라이드 위에 두어 시험 샘플이 다양한 수착 높이에 노출되도록 수직 이동할 수 있게 한다. 수직 슬라이드는 시험 샘플에 의해 흡수되는 액체를 측정하기 위한 상응하는 시간 및 수착 높이를 기록하는 컴퓨터에 부착된 막대없는 발동기일 수 있다. 바람직한 막대없는 발동기는 미국 캘리포니아주 로너트 소재의 컴퓨모터(CompuMotor)에서 시판하는 모터 드라이브 ZETA 6104-83-135에 의해 동력화될 수 있는 202X4X34N-1D4B-84-P-C-S-E로서 인더스트리알 디바이시즈(Industrial Devices, 미국 캘리포니아주 노바토 소재)에서 시판하는 것이다. 자료를 발동기(501) 및 저울(507)로부터 측정하여 전송하는 경우 모세관 수착 흡수 용량 자료는 각 시험 샘플에 대해 쉽게 생성될 수 있다. 또한, 발동기(501)에 대한 컴퓨터 계면은 유리 프릿(502)의 제어된 수직 이동을 가능케한다. 예를 들면, 발동기는 각각의 수착 높이에서 "평형"(하기 정의하는 바와 같음)에 도달한 후에만 유리 프릿(502)를 수직으로 이동시키는데 유도될 수 있다.
유리 프릿(502)의 하부를 타이곤 관(503)에 연결하여 프릿(502)를 3방식 배액 조절판(509)에 연결한다. 배액 조절판(509)을 유리 관(504) 및 조절판(510)을 통해 액체 저장소(505)에 연결한다. 조절판(509)은 장치 세정 또는 셀 제거중에만 배출하도록 개방된다. 유리 관(511)은 조절판(510)을 통해 유체 저장소(505)를 저울 유체 저장소(506)에 연결한다. 저울 액체 저장소(506)는 경중량의 12 cm 직경 유리 접시(506A) 및 커버(506B)로 이루어진다. 커버(506B)는 저장소(506)내의 액체와 접촉하는 유리 관(511)을 통하는 구멍을 갖는다. 유리 관(511)은 커버(506B)에 접촉해서는 안되며 그렇지 않으면 불안정한 저울 판독이 생성되고 시험 샘플 측정이 사용될 수 없다.
유리 프릿 직경은 시험 샘플을 보유하기 위하여 하기되는 바와 같은 피스톤/실린더 장치를 수용하기에 충분해야 한다. 유리 프릿(502)는 가열 욕으로부터 일정 온도 제어를 가능케하도록 재킷화된다. 프릿은 미국 뉴욕주 코닝 소재의 코닝 글라스 캄파니(Corning Glass Co.)에서 36060-350F로 시판하는 4 내지 5.5 ㎛ 공극을 갖는 350 ml 프릿화된 디스크 깔때기이다. 공극은 특정된 모세관 수착 높이에서 습윤된 프릿 표면을 유지하기에 충분히 미세하다. 즉, 유리 프릿은 유리 프릿 아래의 시험 액체의 연속 컬럼으로 공기가 유입되지 않도록 한다.
상기한 바와 같이, 프릿(502)는 3방식 조절판(510)의 위치에 따라 관을 통해 유체 저장소(505) 또는 저울 액체 저장소(506)에 연결된다.
유리 프릿(502)는 일정 온도 욕으로부터 물을 수용하도록 재킷화된다. 이것은 유리 프릿의 온도가 시험과정중 88 ℉(31 ℃)의 일정 온도로 확실히 유지되도록 한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 유리 프릿(502)에는 일반적으로 (508)로서 도시된 순환 가열 욕에 의해 폐쇄 고리를 만든 유입 포트(502A) 및 유출 포트(502 B)가 장착된다. 유리 재킷화는 도 2a에 도시되어 있지 않다. 그러나, 욕(508)으로부터 재킷화된 유리 프릿(502)로 도입된 물은 시험 액체와 접촉하지 않고 시험 액체는 일정 온도 욕을 통해 순환하지 않는다. 일정 온도 욕의 물은 유리 프릿(502)의 재킷화된 벽을 통해 순환한다.
저장소 (506) 및 저울(507)은 상자내에 폐쇄되어 저울 저장소로부터 시험 액체의 증발을 최소화하고 실험의 수행과정중 저울 안정성을 증가시킨다. 일반적으로 (512)로 표시된 이 상자는 상부 및 벽을 가지며, 상부는 관(511)이 삽입된 구멍을 갖는다.
유리 프릿(502)는 도 2b에 보다 상세히 도시되어 있다. 도 2b는 유입 포트(502A) 및 유출 포트(502B) 없이 도시된 유리 프릿의 단면도이다. 나타낸 바와 같이, 유리 프릿은 공극 4 내지 5.5 ㎛를 갖는 350 ml의 프릿화된 디스크 깔때기이다. 도 2b를 참조하면, 유리 프릿(502)는 (550)으로 지정된 원주형 재킷화된 깔때기 및 (560)으로 표시된 유리 프릿 디스크를 포함한다. 유리 프릿(502)는 (570)으로 표시된 시험 샘플을 한정하는, 실린더(566) 및 피스톤(568)을 포함하는 일반적으로 (565)로 표시된 실린더/피스톤 조립체를 추가로 포함하고 시험 샘플에 작은 한정 압력을 제공한다. 유리 프릿 디스크(560)로부터 시험 액체의 과도한 증발을 막기 위하여 (562)로 표시된 테플론(Teflon, 등록상표) 고리를 유리 프릿 디스크(560)의 상부에 둔다. 테플론 고리(562)는 0.0127 cm 두께(맥마스터-카로부터 8569K 16으로서 시트 스톡으로 판매되어 크기에 맞춰 절단됨)이고 실린더(566)의 프릿 디스크 표면 외부를 차폐하는데 사용되어 유리 프릿로부터의 증발을 최소화한다. 고리 외부 직경 및 내부 직경은 각각 7.6 및 6.3 cm이다. 테플론 고리(562)의 내부 직경은 실린더(566)의 외부 직경보다 약 2 mm 미만이다. 비톤(Viton, 등록상표) O-고리(맥마스터-카에서 AS568A-150 및 AS568A-151로 판매됨)를 추가로 증발 방지를 보조하기 위하여 원주형 재킷화된 깔때기(550)의 내벽과 테플론 고리(562) 사이의 공간을 밀폐하는 테플론 고리(562) 상부에 둔다. O-고리의 외부 직경이 원주형 재킷화된 깔때기(550)의 내부 직경보다 크면 O-고리의 직경은 깔때기에 맞도록 다음과 같이 감소된다: O-고리를 절단 개방하고 O-고리 물질의 필요량을 절단해내고 O-고리를 다시 함께 아교로 붙여 O-고리가 그 주변을 따라 원주형 재킷화된 깔때기(550)의 내벽과 접촉되도록 한다.
나타낸 바와 같이, 도 2b에서 (565)로 일반적으로 도시된 실린더/피스톤 조립체는 시험 샘플을 한정하고 시험 샘플(570)에 작은 한정 압력을 제공한다. 도 2c를 참조하면, 조립체(565)는 실린더(566), 컵모양 테플론 피스톤(568) 및 필요에 따라 내부 피스톤(568)에 맞는 분동(도시되지 않음)으로 이루어진다. (필요에 따라 선택적인 분동을 사용하여, 시험 샘플의 건조 직경에 따라 피스톤과 선택적인 분동의 합량이 한정 압력 0.2 psi에 도달하도록 한다. 이에 대하여는 이하에서 논의한다.) 실린더(566)는 렉산(Lexan, 등록상표) 바 스톡이며 외부 직경 7.0 cm 및 내부 직경 6.0 cm 및 높이 6.0 cm를 갖는다. 테플론 피스톤(568)은 실린더의 내부 직경보다 0.02 cm 미만인 외부 직경을 갖는다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 시험 샘플에 접촉하지 않는 피스톤(568)의 말단은 구멍뚫려 약 1.8 cm 깊이의 챔버(590)에 의한 직경 5.0 cm를 제공하여 시험 샘플 한정 압력 0.2 psi(1.4 kPa)를 달성하는데 필요한, 시험 샘플의 실제 건조 직경에 의해 나타나는, 선택적인 분동을 수용한다. 즉, 피스톤(568) 및 선택적인 분동(도면에는 도시되어 있지 않음)의 전체 중량을 시험 샘플의 실제 직경(건조시)으로 나눈 값은 한정 압력 0.2 psi를 달성해야 한다. 실린더(566) 및 피스톤(568)( 및 선택적인 분동)은 모세관 수착 흡수 용량 측정을 수행하기 전에 적어도 30분간 31 ℃에서 평형화된다.
비계면활성제 처리된 또는 혼입된 천공 필름(14 cm x 14 cm)(도시되어 있지 않음)을 사용하여 모세관 수착 실험중 유리 프릿(502)를 차폐하여 샘플 둘레에 공기의 불안정화를 최소화한다. 천공은 실험중 필름의 하면위에 조밀화가 형성되지 않도록 충분히 큰 것이다.
시험 샘플 제조
시험 샘플은 저장 흡수 부재로부터 5.4 cm의 직경을 갖는 원형 구조물을 천공해냄으로써 수득될 수 있다. 부재가 흡수 제품의 한 구성요소인 경우, 제품의 다른 구성요소를 시험 전에 제거해야 한다. 부재가 구조(예를 들면 밀도, 성분 물질의 상대 변위, 구성 물질의 물성 등)를 별로 변화시키지 않고 제품의 다른 구성요소로부터 단리될 수 없는 경우 또는 부재가 흡수 제품의 구성요소가 아닌 경우, 시험 샘플은 조합이 당해 부재의 대표가 되도록 부재를 구성하는 물질을 모두 합함으로써 제조된다. 시험 샘플은 5.4 cm 직경의 원이고, 궁형 천공에 의해 절단되어 수득된다.
모세관 수착 흡수 용량을 계산하는데 하기 사용되는 시험 샘플의 건조 중량은 주변조건하에 상기한 바와 같이 제조된 시험 샘플의 중량이다.
실험 장치
1. 청결한 건조 유리 프릿(502)를 수직 슬라이드(501)에 부착된 깔때기 홀더에 둔다. 유리 프릿의 높이가 0 cm가 되도록 수직 슬라이드의 깔때기 홀더를 움직인다.
2. 상기 논의한 바와 같이 도 2a에 도시된 장치 구성요소를 장치한다.
3. 저울(507) 위에 12 cm 직경의 저울 액체 저장소(506)를 둔다. 각각 작은 구멍을 가져 유리관(511)이 맞도록 한 저울 액체 저장소(506) 위에 플라스틱 뚜껑(506B) 및 저울 상자(512) 위에 플라스틱 뚜껑을 둔다. 유리관을 저울 액체 저장소의 뚜껑(506B)에 닿지 않도록 하는데, 그렇지 않으면 불안정한 균형 판독이 생성되어 측정치를 사용할 수 없게 된다.
4. 조절판(510)을 관(504)으로 폐쇄시키고 유리관(511)으로 개방시킨다. 시험 액체로 이미 충진된 유체 저장소(505)를 개방시켜 시험 액체가 관(511)에 유입되어 저울 유체 저장소(506)를 충진시키도록 한다.
5. 유리 프릿(502)를 수평화하여 적소에 고정시킨다. 또한, 유리 프릿을 확실히 건조시킨다.
6. 타이곤 관(503)을 조절판(509)에 부착시킨다. (관은 비틀림 없이 최고점 200 cm에서 유리 프릿(502)에 충분히 도달할 수 있을 정도로 길어야 한다.) 타이곤 관을 액체 저장소(505)로부터 시험 액체로 충진시킨다.
7. 타이곤 관(503)을 수평 유리 프릿(502)에 부착한 후 조절판(509) 및 (510)을 개방시켜 유체 저장소(505)로부터 유리 프릿(502)로 유도한다. (조절판(510)은 유리관(511)으로 폐쇄되어야 한다.) 시험 액체는 유리 프릿(502)를 충진시키고 수평 유리 프릿의 충진과정중 포획된 모든 공기를 제거한다. 유체 수준이 유리 프릿 디스크(560)의 상부를 초과할 때까지 충진을 계속한다. 깔때기를 비우고 관 및 깔때기 내부의 셀을 모두 제거한다. 셀은 유리 프릿(502)를 거꾸로 하여 조절판(509)의 배액을 통해 셀이 상승 증발되도록 함으로써 제거될 수 있다. (셀은 전형적으로 유리 프릿 디스크(560)의 하부에 수집된다.) 재킷화된 깔때기(550) 내부 및 유리 프릿 디스크(560)의 표면위에 맞도록 충분히 작은 레벨을 사용하여 프릿을 재수평화한다.
8. 유리 프릿을 저울 액체 저장소(506)에 의해 영점화한다. 이를 위해, 충분히 긴 타이곤 관 단편을 취하여 시험 액체로 충진시킨다. 저울 액체 저장소(506)에 한 말단을 두고 다른 말단을 사용하여 유리 프릿(502)에 위치시킨다. 관에 의해 지시되는 시험 액체 수준(저울 액체 저장소 수준과 동등함)은 유리 프릿 디스크(560)의 상부 아래로 10 mm이다. 그렇지 않은 경우, 저장소내의 액체 양을 조정하거나 수직 슬라이드(501)위에 영점위치를 다시 맞춘다.
9. 온도 욕(508)의 유출 및 유입 포트를 각각 관을 통해 유리 프릿의 유입 포트(502A) 및 유출 포트(502B)에 부착한다. 유리 프릿 디스크(560)의 온도를 31 ℃가 되게 한다. 이것은 유리 프릿을 시험 액체로 부분적으로 충진시키고 평형 온도에 도달한 후 온도를 측정함으로써 측정될 수 있다. 욕은 31 ℃보다 약간 높게 셋팅하여 욕으로부터 유리 프릿로 물이 이동하는 과정중 열 손실이 되게 할 필요가 있다.
10. 유리 프릿틀 30분간 평형화시킨다.
모세관 수착 변수
이하에서는 각각의 높이에서 유리 프릿이 유지되는 시간을 측정하는 컴퓨터 프로그램을 기술한다.
모세관 수착 소프트웨어 프로그램에서, 시험 샘플은 유체 저장소로부터 특정 높이에 있다. 상기한 바와 같이, 유체 저장소는 저울 위에 있어 컴퓨터가 공지의 시간 간격 말단에서 저울을 판독하여 시험 샘플과 저장소 사이의 유속(델타 판독/시간 간격)을 계산할 수 있도록 한다. 이 방법의 목적에 비추어, 시험 샘플은유속이 특정 연속 시간 간격동안 특정 유속 미만일 때 평형이 된 것으로 생각된다. 특정 물질의 경우 실제 평형은 특정 "평형 상수"가 도달될 때 도달될 수 없는 것으로 인식된다. 판독사이의 시간 간격은 5초이다.
델타표에서 판독 수는 "평형 샘플"로서 모세관 수착 메뉴에 명시되어 있다. 최대 델타 수는 500이다. 유속 상수는 "평형 상수"로서 모세관 수착 메뉴에 명시되어 있다.
평형 상수는 0.0001 내지 100.000 범위의 단위 g/초로 들어간다.
다음은 이러한 논리의 특정예를 보여준다. 하기 표 1은, 평형 샘플 3 및 평형 상수 0.0015일 때, 매 시간 간격에 대해 계산된 저울 판독 및 델타 유동을 보여준다:
Figure 112000019109688-pct00005
시간 간격 저울 값(g) 델타 유속(g/초)
0 0
1 0.090 0.0180
2 0.165 0.0150
3 0.225 0.0120
4 0.270 0.0090
5 0.295 0.0050
6 0.305 0.0020
7 0.312 0.0014
8 0.316 0.0008
9 0.318 0.0004

델타표
시간 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
델타 1 9999 0.0180 0.0180 0.0180 0.0090 0.0090 0.0090 0.0014 0.0014 0.0014
델타 2 9999 9999 0.0150 0.0150 0.0150 0.0050 0.0050 0.0050 0.0008 0.0008
델타 3 9999 9999 9999 0.0120 0.0120 0.0120 0.0020 0.0020 0.0020 0.0004

상기 단순화된 실시예에 대한 평형 흡수량은 0.318 g이다.
다음은 평형 흡수량을 측정하는데 사용된 C 언어 코드를 표시한다:
Figure 112000019109688-pct00006
모세관 수착 변수
부하 기술(한정 압력): 0.2 psi 부하
평형 샘플(n): 50
평형 상수: 0.0005 g/초
시작 높이값: 100 cm
최종 높이값: 0 cm
정수 헤드 변수: 200, 180, 160, 140, 120, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5 및 0 cm
모세관 수착 과정은 모세관 수착 흡수 용량의 측정을 위한 지정된 순서로 상기한 높이 전부를 사용하여 수행된다. 특정 높이(예를 들면 35 cm)에서 모세관 수착 흡수 용량을 측정하는 것이 요구되는 경우에도 정수 헤드 변수 전체는 지정된 순서로 완결되어야 한다. 모든 높이가 시험 샘플에 대한 모세관 수착 등온을 생성하기 위한 모세관 수착 시험 성능에 사용될지라도, 본원에서는 200, 140, 100, 50, 35 및 0 cm의 특정 높이에서의 흡수 성질면에서 저장 흡수 부재를 기술한다.
모세관 수착 과정
1) 실험 시작 과정을 따른다.
2) 온도 욕(508)을 위에 두고 물을 유리 프릿(502)를 통해 순환시켜 유리 프릿 디스크(560)의 온도를 31 ℃가 되게 한다.
3) 200 cm 수착 높이에서 유리 프릿(502)를 위치시킨다. 조절판(509) 및 (510)을 개방하여 유리 프릿(502)를 저울 액체 저장소(506)에 연결한다. (조절판(510)은 액체 저장소(505)에 폐쇄시킨다.) 유리 프릿(502)를 30분간 평형화시킨다.
4) 상기 모세관 수착 변수를 컴퓨터에 입력한다.
5) 조절판(509) 및 (510)을 폐쇄시킨다.
6) 유리 프릿(502)를 시작 높이 100 cm로 이동시킨다.
7) 유리 프릿 디스크(560) 표면상에 테플론 고리(562)를 위치시킨다. O-고리(564)를 테플론 고리위에 둔다. 예열된 실린더(566)를 테플론 고리위에 동심적으로 둔다. 유리 프릿 디스크(560)위의 실린더(566)내에 동심적으로 시험 샘플(570)을 둔다. 피스톤(568)을 실린더(566)내로 둔다. 추가의 한정 분동을 필요에 따라 피스톤 챔버(590)내에 둔다.
8) 유리 프릿(502)를 천공된 필름으로 차폐시킨다.
9) 이 위치에서 균형 판독은 영점 또는 용기중량 판독을 확립한다.
10) 유리 프릿(502)를 200 cm로 이동시킨다.
11) 조절판 (509) 및 (510)(조절판(510)은 유체 저장소(505)에 폐쇄시킨다)을 개방하여 저울 및 시간 판독을 시작한다.
유리 프릿 보정(블랭크 보정 흡수량)
유리 프릿 디스크(560)는 다공성 구조물이므로, 유리 프릿(502) 모세관 수착 흡수량(블랭크 보정 흡수량)을 측정하여 공제함으로써 진정한 시험 샘플 모세관 수착 흡수 흡수량을 얻는다. 유리 프릿 보정은 사용된 각각의 새로운 유리 프릿에 대해 수행된다. 시험 샘플을 사용하지 않는 것 이외는 상기한 바와 같이 모세관 수착 과정을 수행하여 블랭크 흡수량(g)을 수득한다. 각각의 특정 높이에서 경과된 시간은 블랭크 시간(초)과 같다.
증발 손실 보정
1) 유리 프릿(502)를 영점 위로 2 cm 이동시키고 조절판 (509) 및 (510)(저 장소(505)에 대해 폐쇄된)을 개방하여 30분간 이 높이에서 평형화시킨다.
2) 조절판 (509) 및 (510)을 폐쇄시킨다.
3) 테플론 고리(562)를 유리 프릿 디스크(560) 표면상에 둔다. O-고리(564)를 테플론 고리위에 둔다. 예열된 실린더(566)를 동심적으로 테플론 고리위에 둔다. 피스톤(568)을 실린더(566)내에 둔다. 천공된 필름을 유리 프릿(502)위에 둔다.
4) 조절판 (509) 및 (510)(저장소(505)에 폐쇄된)을 개방하여 3.5 시간동안 저울 판독 및 시간을 기록한다. 샘플 증발량(g/시간)을 하기 수학식 5과 같이 계산한다:
Figure 112000019109688-pct00007
상기 모든 주의를 취한 후에도 시험 샘플 및 프릿 보정 양자에 대해 전형적으로 약 0.10 gm/시간으로 일부 증발 손실이 일어난다. 이상적으로, 샘플 증발은 각각 새롭게 설치된 유리 프릿(502)에 대해 측정한다.
장치 세정
유리 프릿(502)를 새롭게 설치할 때 새로운 타이곤 관(503)을 사용한다. 유리관 (504) 및 (511), 유체 저장소(505) 및 저울 액체 저장소(506)를 증류수중 50% 클로록스 블리치(Clorox Bleach, 등록상표)로 세정한 후 미생물 오염이 보이면 증류수로 헹군다.
(a) 매 실험후 세정
각 실험 후(시험 샘플을 제거한 후) 액체 저장소(505)로부터 250 ml의 시험 액체를 사용하여 유리 프릿을 전방으로 수세하여(즉, 시험 액체를 유리 프릿의 하부로 도입하여) 잔존 시험 샘플을 유리 프릿 디스크 공극으로부터 제거한다. 조절판 (509) 및 (510)을 액체 저장소(505)로 개방하고 저울 액체 저장소(506)로 폐쇄시켜 유리 프릿을 홀더로부터 제거하고 상하 전복시키고 먼저 시험 액체로 헹구어낸 후 아세톤 및 시험 액체(합성 뇨)로 헹군다. 헹굼과정중, 유리 프릿은 상하로 기울어지고 헹굼유체는 유리 프릿 디스크 표면에 접촉하는 시험 샘플위로 분출된다. 헹굼후, 유리 프릿은 250 ml의 시험 액체(합성 뇨)로 2회 전방 수세된다. 최종적으로, 유리 프릿을 홀더에 재설치하고 프릿 표면을 수평화한다.
(b) 유리 프릿 성능 모니터링
유리 프릿 성능은 0 cm 위치에서 유리 프릿을 시작하여 각각의 세정 과정후 각각의 새롭게 설치된 유리 프릿에 대해 모니터링된다. 50 ml의 시험 액체를 수평화된 유리 프릿 디스크 표면(테플론 고리, O-고리 및 실린더/피스톤 구성요소 없이)에 붓는다. 시험 유체 수준을 유리 프릿 디스크 표면위 5 mm로 강하시키는데 걸리는 시간을 기록한다. 이 시간이 4.5분이 넘으면 주기적인 세정을 수행해야 한다.
(c) 주기적인 세정
주기적으로 (상기 프릿 성능 모니터링편 참조) 유리 프릿을 완전히 세정하여 막힘을 방지한다. 헹굼유체는 증류수, 아세톤, 증류수중 50% 클로록스 블리치(세 균 성장 제거용) 및 시험 액체이다. 세정은 유리 프릿을 홀더로부터 제거하고 모든 관을 분리함을 포함한다. 유리 프릿을 하기 순서로 적절한 유체 및 양을 사용하여 프릿을 상하 전복시켜 전방 수세한다(즉, 헹굼액을 유리 프릿 하부에 도입한다):
1. 250 ml의 증류수
2. 100 ml의 아세톤
3. 250 ml의 증류수
4. 100 ml의 50:50 클로록스/증류수 용액
5. 250 ml의 증류수
6. 250 ml의 시험 유체
유리 프릿 성능이 상기한 바와 같은 유체 유동 고정 표준내일 때 및 유리 프릿 디스크 표면위에 잔사가 전혀 관측되지 않을 때 세정 과정은 만족스러운 것이다. 세정이 성공적으로 수행될 수 없을 때는 프릿을 교체해야 한다.
계산
컴퓨터를 각각 특정된 높이에서 모세관 수착 높이(cm), 시간 및 흡수량(g)으로 이루어진 보고를 제공하도록 셋팅한다. 이 자료로부터, 프릿 흡수량 및 증발 손실량 둘다에 대해 보정된 모세관 수착 흡수 용량을 계산할 수 있다. 또한, 0 cm에서 모세관 수착 흡수 용량을 기준으로, 모세관 흡수 효율을 특정 높이에서 계산할 수 있다. 또한, 200 cm에서 초기 유효 흡수속도를 계산한다.
블랭크 보정 흡수
하기 수학식 6을 사용한다:
Figure 112000019109688-pct00008
모세관 수착 흡수 용량(CSAC)
하기 수학식 7을 사용한다:
Figure 112000019109688-pct00009
200 cm에서 초기 유효 흡수 속도(IEUR)
하기 수학식 8를 사용한다:
Figure 112000019109688-pct00010
보고
소정의 흡수 부재 또는 소정의 표면적이 큰 물질에 대한 모세관 수착 흡수 용량(CSAC)을 계산하기 위하여 각 높이에서 평균된 흡수량 및 각 샘플에 대해 2개 측정치중 최소치를 취해야 한다. 이들 자료를 사용하여 각각의 값을 계산할 수 있다:
물질이 0 cm에서(CSAC 0) 용량의 x% 방출되는 모세관 수착 탈착 높이(CSDH x)(단위: cm);
물질이 0 cm에서(CSAC 0) 용량의 y% 흡수되는 모세관 수착 흡수 높이(CSAH y)(단위: cm);
특정 높이 z에서, 특히 0의 높이에서(CSAC 0) 및 높이 35 cm, 40 cm등에서 모세관 수착 흡수 용량(CSAC z)(단위: 유체 g/물질 g);
특정 높이 z에서 모세관 수착 흡수 효율(CSAE z)(단위: %)(CSAC 0 및 CSAC z에 대한 값의 비).
두 물질을 합하면(제1은 포획/분포 물질로서 사용되고, 제2는 액체 저장 물질로서 사용됨) 제2 물질의 CSAC값( 및 따라서 각각의 CSAE값)을 제1 물질의 CSDH x값에 대해 결정할 수 있다.
티백 원심분리 용량 시험(TCC시험)
TCC시험을 초강력 흡수성 물질에 대해 특별히 개발한 것이지만 다른 흡수 물질에도 용이하게 적용될 수 있다.
티백 원심분리 용량 시험은 흡수 물질의 액체 보유량 척도인 티백 원심분리 용량값을 측정한다.
흡수 물질을 20분간 0.9 중량%의 염화 나트륨 용액내에 침지시킨 후 3분간 원심분리하여 티백내에 둔다. 건조 물질의 초기 중량에 대한 보유된 액체 중량의 비는 흡수 물질의 흡수 용량이다.
증류수중의 0.9 중량%의 염화 나트륨 2ℓ를 24 cm x 30 cm x 5 cm의 치수를 갖는 트레이에 붓는다. 액체 충진 높이는 약 3 cm이어야 한다.
티백 주머니는 6.5 cm x 6.5 cm의 치수를 가지며 독일 뒤셀도르프 소재의 티카네(Teekanne)로부터 시판된다. 주머니를 표준 주방용 플라스틱 백 밀봉 장치(예를 들면 독일 크룹스 소재의 VACUPACK2 PLUS)를 사용하여 가열 밀봉한다.
티백을 부분적으로 절단하여 조심스럽게 개방한 후 칭량한다. 정확하게 ±0.005 g인 흡수 물질 샘플 약 0.200 g을 티백에 넣는다. 이어서, 티백을 가열 밀봉기를 사용하여 폐쇄시킨다. 이것을 샘플 티백이라 한다. 빈 티백을 밀봉하여 블랭크로 사용한다.
이어서, 샘플 티백 및 블랭크 티백을 염수용액 표면에 올려놓고 주걱을 사용하여 약 5초간 침지시켜 완전히 습윤시킨다(티백을 염수용액 표면에 부유시킨 후 완전히 습윤시킨다). 시간측정기를 즉시 시작한다. 20분간 침액시킨 후 샘플 티백 및 블랭크 티백을 염수용액으로부터 제거하여 Bauknecht WS130, Bosch 772 NZK096 또는 동등한 원심분리기(230 mm 직경)에 넣어 각각의 백이 원심분리 바구니의 외벽을 찌르게 한다. 원심분리기 뚜껑을 닫고 원심분리를 시작하고 속도를 1,400 rpm으로 신속하게 증가시킨다. 원심분리가 1,400 rpm에서 안정화되면 시간측정기를 시작한다. 3분후 원심분리를 중단시킨다.
샘플 티백 및 블랭크 티백을 제거하고 별도로 칭량한다.
흡수 물질 샘플에 대한 티백 원심분리 용량(TCC)을 하기 수학식 9와 같이 계산한다:
Figure 112000019109688-pct00011
또한, 구조물의 특정 부분 또는 전체 흡수 제품은 구조물 부분 또는 전체 제품을 고찰하여 제품의 종방향 축의 결정된 지점에서 제품의 전체 폭을 가로질러 절단되는 단면 절단 제거 등에 의해 측정될 수 있다. 특히, 상기한 바와 같은 가랑이 영역의 한정은 가랑이 영역 용량의 측정을 가능케한다. 다른 절단제거를 사용하여 기초 중량, 즉 제품의 특정 영역의 단위 면적내에 함유된 용량의 양을 측정할 수 있다. 단위 면적(바람직하게는 2 cm x 2 cm) 크기에 따라 평균화도가 한정되므로 크기가 작을수록 평균화가 덜 일어난다.
궁극 저장 용량
흡수 제품의 궁극 고안 저장 용량을 측정 또는 평가하기 위해 다수의 방법이 제안되었다.
본 발명에 있어서, 제품의 궁극 저장 용량은 개별 요소 또는 물질의 궁극 흡수 용량의 합이다. 이들 개별 요소에 대해, 비교를 통해 일정하게 적용되는 한 다양한 기존의 기술이 적용될 수 있다. 예를 들면, 초강력 흡수성 중합체(SAP)를 위해 개발 및 확립된 티백 원심분리 용량은 이러한 SAP 물질 뿐만 아니라 상기한 바와 같이 다른 것에도 적용될 수 있다.
일단 개별 물질의 용량이 알려지면 전체 제품 용량은 제품내에 사용된 물질의 중량을 이들 값(ml/g)에 곱하여 계산할 수 있다.
포획층 등과 같이 유체의 궁극 저장 이외에 제공된 기능을 갖는 물질의 경우, 궁극 저장 용량은 이들 물질이 제공된 궁극 유체 저장 물질에 비하여 단지 매우 낮은 용량 값을 갖든지 혹은 유체로 부하되지 않는 것이므로 무시될 수 있어 유체가 다른 궁극 저장 물질로 방출되어야 한다.
밀도/캘리퍼/기초 중량 측정
샘플 절단기를 사용하여 절단함으로써 한정 면적의 샘플을 적어도 0.1%의 정확도로 칭량한다. 캘리퍼는 50 mm 직경의 시험 면적에 대해 인가 압력 550 Pa(0.08 psi)하에 측정된다. 단위 면적당 중량으로서 기초 중량(g/㎡), 550 Pa의 압력하에서 캘리퍼(mm) 및 밀도(g/㎤)를 용이하게 계산할 수 있다.

Claims (48)

  1. 0cm 높이에서의 용량의 50%에서의 모세관 수착 탈착 높이(CSDH 50) 및 100% 포화도에서의 액체 투과성 k(100) 및 50% 포화도에서의 액체 투과성 k(50)을 갖되, CSDH 50 값이 약 150cm 미만이고, k(100)이 약 1 다씨(Darcy) 이상이고, k(50)이 k(100)의 값의 약 14% 이상인 값을 가지며, 서로 연결된 개방셀의 친수성, 가요성 중합성 발포체 구조물로 이루어진 유체 취급 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    약 2 다씨 이상의 k(100) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    약 8 다씨 이상의 k(100) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    약 100 다씨 이상의 k(100) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    k(100) 값의 약 18% 이상인 k(50) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  6. 제 5 항에 있어서,
    k(100) 값의 약 25% 이상인 k(50) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  7. 제 6 항에 있어서,
    k(100) 값의 약 35% 이상인 k(50) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  8. 제 1 항에 있어서,
    k(100) 값의 약 3.5% 이상인 30% 포화도에서의 투과성 k(30)을 갖는 유체 취급 부재.
  9. 제 8 항에 있어서,
    k(100) 값의 약 5% 이상인 k(30) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  10. 제 9 항에 있어서,
    k(100) 값의 약 10% 이상인 k(30) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  11. 제 1 항에 있어서,
    약 100 cm 미만의 CSDH 50 값을 갖는 유체 취급 부재.
  12. 제 11 항에 있어서,
    약 75 cm 미만의 CSDH 50 값을 갖는 유체 취급 부재.
  13. 제 12 항에 있어서,
    약 50 cm 미만의 CSDH 50 값을 갖는 유체 취급 부재.
  14. 모세관 수착 탈착 높이(CSDH 50), 100% 포화도에서의 액체 투과성 k(100) 및 50% 포화도에서의 액체 투과성 k(50)을 갖되, CSDH 50 값이 약 150cm 미만이고, 100% 포화도에서의 투과성 k(100)이 약 1 다씨 이상이고, 50% 포화도에서의 투과성 k(50)이 k(100)의 값의 약 14% 이상이며, 수직 흡상 시험에서 0.045 g/cm2/초 이상의 15cm 흡상 높이에서의 플럭스를 가지며, 서로 연결된 개방셀의 친수성, 가요성 중합성 발포체 구조물로 이루어진 유체 취급 부재.
  15. 제 14 항에 있어서,
    0.06g/cm2/초 이상의 15cm 흡상 높이에서의 플럭스를 갖는 유체 취급 부재.
  16. 제 14 항에 있어서,
    0.1g/cm2/초 이상의 15cm 흡상 높이에서의 플럭스를 갖는 유체 취급 부재.
  17. 제 14 항에 있어서,
    약 2 다씨 이상의 k(100) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  18. 제 14 항에 있어서,
    약 8 다씨 이상의 k(100) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  19. 제 14 항에 있어서,
    약 100 다씨 이상의 k(100) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  20. 제 14 항에 있어서,
    k(100) 값의 약 18% 이상인 k(50) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  21. 제 20 항에 있어서,
    k(100) 값의 약 25% 이상인 k(50) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  22. 제 20 항에 있어서,
    k(100) 값의 약 35% 이상인 k(50) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  23. 제 14 항에 있어서,
    k(100) 값의 약 3.5% 이상인 30% 포화도에서의 투과성 k(30)을 갖는 유체 취급 부재.
  24. 제 23 항에 있어서,
    k(100) 값의 약 5% 이상인 k(30) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  25. 제 23 항에 있어서,
    k(100) 값의 약 10% 이상인 k(30) 값을 갖는 유체 취급 부재.
  26. 제 14 항에 있어서,
    약 100 cm 미만의 CSDH 50 값을 갖는 유체 취급 부재.
  27. 제 14 항에 있어서,
    약 75 cm 미만의 CSDH 50 값을 갖는 유체 취급 부재.
  28. 제 14 항에 있어서,
    약 50 cm 미만의 CSDH 50 값을 갖는 유체 취급 부재.
  29. 삭제
  30. 제 1 항 또는 제 14 항에 있어서,
    습윤시 팽창됨을 특징으로하는 유체 취급 부재.
  31. 제 1 항 또는 제 14 항에 있어서,
    액체를 손실하면 다시 붕괴되는 유체 취급 부재.
  32. 제 1 항 또는 제 14 항에 있어서,
    약 15cm 이상의 모세관 붕괴압을 갖는 유체 취급 부재.
  33. 제 1 항 또는 제 14 항에 있어서,
    약 15g/g 이상의 유리 흡수 용량을 갖는 유체 취급 부재.
  34. 제 1 항 또는 제 14 항에 따른 유체 취급 부재를 포함하고, 상기 유체 취급 부재와 액체 연통되어 있는 제 1 액체 저장 영역을 추가로 포함하는 흡수 제품.
  35. 제 34 항에 있어서,
    하나이상의 제 2 액체 저장 영역을 추가로 포함하고, 이에 의해 액체 저장 영역 둘모두가 유체 취급 부재와 액체 연통되어 있는 흡수 제품.
  36. 제 34 항에 있어서,
    하나이상의 액체 저장 영역이 약 40cm 이상의 그의 최대 용량의 50%에서의 모세관 수착 흡수 높이(CSAH 50)을 나타내는 물질을 포함하는 흡수 제품.
  37. 제 34 항에 있어서,
    흡수 코어의 총 궁극 저장 용량의 80% 이상을 제공하는 궁극 액체 저장 물질을 포함함을 특징으로하는 흡수 제품.
  38. 제 34 항에 있어서,
    흡수 코어의 총 궁극 저장 용량의 90% 이상을 제공하는 궁극 액체 저장 물질을 포함함을 특징으로하는 흡수 제품.
  39. 가랑이 영역 및 하나이상의 허리 영역을 포함하는 흡수 코어를 포함하고, 이에 의해 가랑이 영역이 하나이상의 허리 영역들보다 낮은 궁극 유체 저장 용량을 가지며, 가랑이 영역이 제 1 항 또는 제 14 항에 따른 유체 취급 부재를 포함하는 흡수 제품.
  40. 제 39 항에 있어서,
    가랑이 영역이 흡수 코어의 평균 궁극 유체 저장 기본 용량의 0.9배 미만인 궁극 유체 저장 기본 용량을 갖는 흡수 제품.
  41. 제 40 항에 있어서,
    가랑이 영역이 흡수 코어의 평균 궁극 유체 저장 기본 용량의 0.5배 미만인 궁극 유체 저장 기본 용량을 갖는 흡수 제품.
  42. 제 41 항에 있어서,
    가랑이 영역이 흡수 코어의 평균 궁극 유체 저장 기본 용량의 0.3배 미만인 궁극 유체 저장 기본 용량을 갖는 흡수 제품.
  43. 제 39 항에 있어서,
    가랑이 영역이 총 코어 궁극 유체 저장 용량의 49% 미만의 분획 궁극 유체 저장 용량을 갖는 흡수 제품.
  44. 제 39 항에 있어서,
    가랑이 영역이 총 코어 궁극 유체 저장 용량의 41% 미만의 분획 궁극 유체 저장 용량을 갖는 흡수 제품.
  45. 제 39 항에 있어서,
    가랑이 영역이 총 코어 궁극 유체 저장 용량의 23% 미만의 분획 궁극 유체 저장 용량을 갖는 흡수 제품.
  46. 제 39 항에 있어서,
    가랑이 영역의 면적의 50% 이상이 본질적으로 궁극 저장 용량을 갖지 않음을 특징으로하는 흡수 제품.
  47. 제 39 항에 있어서,
    궁극 저장 용량의 50% 미만이 제품의 전방 절반에서 가랑이 대역으로부터 앞쪽에 위치하고 있고, 궁극 저장 용량의 50% 이상이 제품의 후방 절반에 위치함을 특징으로하는 흡수 제품.
  48. 제 47 항에 있어서,
    궁극 저장 용량의 33% 미만이 제품의 전방 절반에서 가랑이 대역으로부터 앞쪽에 위치하고 있고, 궁극 저장 용량의 67% 이상이 제품의 후방 절반에 위치함을 특징으로하는 흡수 제품.
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