KR100860704B1

KR100860704B1 - 흡수성 물질 및 용품

Info

Publication number: KR100860704B1
Application number: KR1020067002190A
Authority: KR
Inventors: 지안 퀸; 시아오민 장; 데브라 앤 밀러
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2008-09-26
Also published as: WO2005016393A1; TWI264300B; TW200503661A; BRPI0413115A; KR20060054406A; AR046393A1; CN100536931C; JP4731478B2; US8269060B2; CN1859932A; DE602004030804D1; EP1654014A1; EP1654014B1; US7696401B2; US20100114050A1; JP2007500765A; US20050027268A1

Abstract

본원 발명은 적어도 일부가 가교된 중합체로 형성된 흡성성 물질에 관한 것이다. 상기 흡성성 물질은 원심분리 보유 능력 시험에 의해 측정된 원심분리 보유 능력이 약 20 g/g 이상이고, 하중하 겔층 투과도 시험에 의해 측정된 하중하 겔층 투과도가 약 200 x 10^-9 cm² 이상이거나, 또는 자유 팽윤 겔층 투과도 시험에 의해 측정된 자유 팽윤 겔층 투과도가 약 2,500 x 10^-9 cm² 이상이다. 가교된 중합체가 약 75 중량％ 이상의 음이온성 중합체 또는 약 75 중량％ 이상의 양이온성 중합체를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 가교된 중합체는 가교된 중합체와 반대로 하전될 잠재력을 갖는 수용성 비-가교된 중합체로 표면 처리된다.

가교된 중합체, 흡성성 물질, 원심분리 보유 능력 시험, 하중하 겔층 투과도, 자유 팽윤 겔층 투과도, 음이온성 중합체, 양이온성 중합체

Description

흡수성 물질 및 용품 {ABSORBENT MATERIALS AND ARTICLES}

본 발명은 전체적으로 기저귀, 어린이 배변훈련용 팬츠, 여성 위생 제품, 실금자용 제품, 붕대, 수술 가운, 흡수성 와이프 등을 비롯한 일회용 용품을 위한 흡수성 구조체의 제조에 사용되는 흡수성 물질, 더욱 특별하게는 하중하에 증강된 겔층 투과도를 갖는 흡수성 물질에 관한 것이다.

통상적인 일회용 용품은 전형적으로 건식 형성, 건식 레잉, 동시 형성, 습식 레잉 또는 다른 공지된 형성 기술에 의해 형성된 흡수성 구조체 (때때로 흡수성 코어 또는 흡수성 복합체로도 지칭됨)를 포함한다. 흡수성 구조체의 액체 흡수 성능을 개선시켜서, 구조체를 사용하는 동안, 특히 구조체를 폐기하기 전에 반복해서 액체 배설물이 가해질 때, 구조체가 점점 포화되어 새는 경향을 감소시키고자 하는 흡수성 구조체 제조자들의 꾸준한 노력이 있었다. 예를 들어, 흡수성 구조체의 샘 방지를 위한 한 수단은 초흡수성 물질을 과도하게 사용하는 것이었다. 초흡수성 물질의 질량을 증가시키는 것 외에도, 시판되는 흡수성 구조체의 고안에 대한 최근의 노력은 일반적으로 초흡수성 물질을 고농도로 사용하고 섬유를 덜 사용하여, 흡수성 구조체를 더욱 얇고 밀집되게 제조하는 것에 초점이 맞추어졌다.

그러나, 초흡수성 물질의 농도 증가에 의해 수득한 전체 흡수 능력의 증가에도 불구하고, 이러한 흡수성 구조체는 사용하는 동안 여전히 샐 가능성이 있다. 새는 것은 구조체의 수용 속도, 예를 들어 초흡수성 물질에 의한 후속적인 흡수를 위해 액체 배설물이 흡수성 구조체 내에 취해져서 포획될 수 있는 속도가 불충분한 것에 부분적으로 기인한다. 더욱 특별하게는, 구조체 내의 초흡수성 물질이 배설물을 흡수함에 따라 팽윤하여, 흡수성 구조체 내에서 초흡수성 입자들 사이의 또는 상기 입자와 친수성 섬유 사이의 개방 통로가 차단되거나 달리 막히는 경향 때문에, 배설이 반복될 때에는 흡수성 구조체의 수용 속도가 감소할 수 있다. 상기 현상은 대개 겔-막힘의 형태로서 알려져 있으며, 착용자의 움직임에 의해 또는 착석시에 가해지는 로드과 같은 외부 압력하에 초흡수성 물질의 겔 일체성이 불충분해져서 발생할 수 있다.

흡수성 구조체 내의 통로 및 공극 부피의 개방성 및 그에 대한 접근성을 유지하는 능력은 대부분 구조체 중 초흡수성 물질의 하중하의 겔층 투과도 (GBP)의 기능일 수 있다. 하중하 GBP가 높을 수록, 사용하는 동안 직면하게 되는 하중하에 초흡수성 물질이 팽윤함에 따라, 흡수성 구조체 내의 개방 채널이 유지되는 능력이 커진다는 것을 나타낸다.

따라서, 비교적 높은 흡수성 및 개선된 자유 팽윤 겔층 투과도 (GBP) 및 하중하 겔층 투과도를 갖는 흡수성 물질이 삽입된 흡수성 구조체가 여전히 요구되고 있다.

발명의 요약

한 실시양태에서, 본 발명의 흡수성 물질은 일반적으로 가교된 중합체를 적어도 부분적으로 포함한다. 상기 흡수성 물질은 원심분리 보유 능력 시험에 의해 측정된 원심분리 보유 능력이 약 20 g/g 이상이고, 하중하 겔층 투과도 시험에 의해 측정된 하중하 겔층 투과도가 약 200×10^-9 ㎠ 이상이다.

또다른 실시양태에서, 본 발명의 흡수성 물질은 일반적으로 가교된 중합체를 적어도 부분적으로 포함한다. 상기 흡수성 물질은 원심분리 보유 능력 시험에 의해 측정된 원심분리 보유 능력이 약 20 g/g 이상이고, 자유 팽윤 겔층 투과도 시험에 의해 측정된 자유 팽윤 겔층 투과도가 약 2,500×10^-9 ㎠ 이상이다.

본 발명의 한 실시양태에 따라 표면 처리된 흡수성 물질은 일반적으로 겔 강성 지수가 약 0.8 이상인 초흡수성 물질을 포함한다. 상기 초흡수성 물질은 약 75 중량％ 이상의 음이온성 중합체를 포함하는 가교된 중합체를 포함한다. 표면 처리제는 상기 초흡수성 물질에 도포되며, 약 50 중량％ 이상의 양이온성 중합체를 포함하는 수용성 비-가교된 중합체를 포함한다.

또다른 실시양태에서, 표면 처리된 흡수성 물질은 겔 강성 지수가 약 0.8 이상인 초흡수성 물질을 포함한다. 상기 초흡수성 물질은 약 75 중량％ 이상의 양이온성 중합체를 포함하는 가교된 중합체를 포함한다. 표면 처리제는 상기 초흡수성 물질에 도포되며, 약 50 중량％ 이상의 음이온성 중합체를 포함하는 수용성 비-가교된 중합체를 포함한다.

일반적으로, 표면 처리된 흡수성 물질의 제조 방법의 한 실시양태는 수용성 양이온성 중합체를 물 중에 가용화시켜 수용액을 형성하는 단계를 포함한다. 약 75 중량％ 이상의 음이온성 중합체를 포함하는 가교된 중합체를 포함하고 겔 강성 지수가 약 0.8 이상인 초흡수성 물질의 외부 표면에 상기 수용액을 도포한다.

또다른 실시양태에서, 표면 처리된 흡수성 물질의 제조 방법의 한 실시양태는 일반적으로 수용성 음이온성 중합체를 물 중에 가용화시켜 수용액을 형성하는 단계를 포함한다. 약 75 중량％ 이상의 양이온성 중합체를 포함하는 가교된 중합체를 포함하고 겔 강성 지수가 약 0.8 이상인 초흡수성 물질의 외부 표면에 상기 수용액을 도포한다.

본 발명의 다른 특징들은 일부 명백할 것이며, 일부는 이후 설명될 것이다.

정의

본 명세서에서, 아래의 각 용어 또는 문구는 다음의 의미(들)을 포함할 것이다.

본원에 사용된 용어 "이성분" 또는 "다성분" 섬유는 2종 (예를 들면, 이성분) 또는 그 이상의 성분, 예를 들면 별개의 압출기로부터 압출된 1종의 중합체 또는 2종 이상의 중합체 및 천연 섬유로부터 형성되지만 함께 연결되어 단일 섬유를 형성하는 섬유를 의미한다. 성분들은 다성분 섬유의 횡단면에 걸쳐 실질적으로 일정하게 위치된 분리 대역에 배열되고 섬유의 적어도 일부분, 더욱 바람직하게는 전체 길이를 따라 연속적으로 연장된다. 다성분 섬유의 배위는, 예를 들면 한 중합체가 다른 것에 의해 둘러싸인 외피/코어 배열, 사이드-바이-사이드 배열, 파이 배열, "바다-중-섬" 배열 또는 다른 적합한 배열일 수 있다. 이성분 섬유는 가네꼬 (Kaneko) 등의 미국 특허 제5,108,820호, 크루에거 (Krueger) 등의 미국 특허 제4,795,668호, 마르쉐 (Marcher) 등의 미국 특허 제5,540,992호 및 스트랙 (Strack) 등의 미국 특허 제5,336,552호에 개시되어 있다. 이성분 섬유는 또한 파이크 (Pike) 등의 미국 특허 제5,382,400호에 교시되어 있으며, 2종 (또는 그 이상의) 중합체의 팽창 및 수축의 차속을 이용하여 섬유에 권축을 형성하는데 사용될 수 있다.

"본디드-카디드"는 스테이플 길이 섬유를 기계방향으로 분리하거나 또는 나눠서 정렬시켜 일반적으로 기계방향 배향된 섬유상 부직 웹을 형성하는, 콤빙 (combing) 또는 카딩 유닛을 통해 보내지는 스테이플 길이 섬유로부터 제조된 웹을 의미한다. 이 재료는 점 결합, 통기 결합, 초음파 결합, 접착제 결합 또는 다른 적당한 결합 기술을 포함하는 방법에 의해 함께 결합될 수 있다.

"친수성"이란 접촉하는 수용액에 의해 습윤되는 재료 또는 표면을 기술한다. 재료의 습윤도는 또한 관련된 재료 및 액체의 표면 장력 및 접촉각의 면에서 설명될 수 있다. 특정 재료 또는 표면의 습윤도를 측정하기에 적합한 장치 및 기술은 칸 (Cahn) SFA-222 표면력 분석기 시스템 (Surface Force Analyzer System) 또는 실질적으로 그와 동등한 시스템에 의해 제공될 수 있다. 이 시스템으로 측정하였을 때 90°미만의 접촉각을 갖는 재료 또는 표면을 "습윤성" 또는 친수성으로 표시하며, 90°를 초과하는 접촉각을 갖는 것들을 "비습윤성" 또는 소수성으로 표시한다.

"멜트블로운"은 용융된 열가소성 재료를 통상적으로 원형인 다수의 미세 다이 모세관을 통해, 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 섬세화 (纖細化)시켜 그의 직경을 감소시키는 집중된 고속의 가열 기체 (예를 들면, 공기) 흐름으로 용융된 실 또는 필라멘트로서 압출시킴으로써 형성된 섬유를 의미한다. 그후에, 멜트블로운 섬유는 고속 기체 흐름에 의해 운반되고 수집 표면 상에 침착되어 불규칙하게 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 그러한 방법은, 예를 들면 본원에 참고로 포함된 부틴 (Butin) 등의 미국 특허 제3,849,241호에 기재되어 있다. 멜트블로운 섬유는 전형적으로 연속적 또는 불연속적일 수 있는 미세섬유이고, 일반적으로 약 0.6 데니어 또는 그보다 작으며, 일반적으로 수집 표면 상에 침착될 때 자가 결합성이다.

"부직" 또는 "부직웹"은 직물 제직 또는 편직 공정의 도움없이 형성된 재료 또는 웹을 의미한다. 부직 구조물은 많은 방법들, 예를 들면 멜트블로윙 방법, 스펀본딩 방법 및 본디드 카디드 방법으로부터 형성되어 왔다.

"스펀본드"는 용융된 열가소성 재료를 원형 또는 다른 형태를 갖는 방사구의 다수개의 미세 모세관으로부터 필라멘트로서 압출시키고, 그후에 압출된 필라멘트의 직경을, 예를 들면 각각의 개시내용이 본원에 참고로 포함되는 아펠 (Appel) 등의 미국 특허 제4,340,563호, 도르쉬너 (Dorschner) 등의 미국 특허 제3,692,618호, 마쯔끼 (Matsuki) 등의 미국 특허 제3,802,817호, 키니 (Kinney)의 미국 특허 제3,338,992호 및 동 제3,341,394호, 하트만 (Hartman)의 미국 특허 제3,502,763호, 피터슨 (Peterson)의 미국 특허 제3,502,538호 및 도보 (Dobo) 등의 미국 특허 제3,542,615호에 기재된 바와 같은 공기 연신 방법에 의해 급격하게 감소시킴으로써 형성된 작은 직경의 섬유를 의미한다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 연속적이고, 흔히 0.3 이상, 더욱 특별하게는 약 0.6 내지 약 10의 평균 데니어를 갖는다.

"초흡수제" 및 "초흡수성 재료"는 가장 바람직한 조건하에, 0.9 중량％ 염화 나트륨 수용액을 함유하는 수용액 중에서 그의 중량의 약 10배 이상, 더욱 적합하게는 그의 중량의 약 20배 이상을 흡수할 수 있는 수팽윤성, 수불용성 유기 또는 무기 재료를 의미한다.

"열가소성"은 열에 노출될 때 연화되고 실온으로 냉각시키면 실질적으로 비연화된 상태로 되돌아가는 재료를 기술한다.

도 1은 겔층 투과성 시험(Gel Bed Permeability Test)을 수행하기 위한 장치의 횡단면도이고;

도 2는 도 1의 라인 2-2의 평면에서 취해진 단면도이고;

도 3은 하중하 흡수성 시험(Absorbency Under Load Test)을 수행하기 위한 장치의 횡단면도이며;

도 4는 도 3의 라인 4-4의 평면에서 취해진 단면도이다.

본 발명은 일반적으로 액체 취급성이 강화된 표면 처리된 흡수성 물질, 보다 구체적으로는 하중하에 높은 겔 흡수성 및 강화된 겔층 투과성을 갖는 흡수성 물질에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 표면 처리된 흡수성 물질을 함유하는 흡수성 구조체 및 이러한 흡수성 구조체를 도입한 흡수 용품에 관한 것이다. 예를 들어, 이러한 흡수 용품으로는 여성용 위생 패드, 음순내 용품, 탐폰, 기저귀, 실금자용 제품, 예컨대 패드, 가드, 팬츠 및 속옷, 배변연습용 팬츠, 의료용 가먼트, 침대 패드, 흡한 패드, 신발 패드, 붕대, 헬멧 라이너, 와이프 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또다른 예로서, 흡수성 구조체는 그 자체로, 예컨대 티슈, 타월, 냅킨 등의 형태로 유용할 수 있다.

본 발명의 한 실시양태에 따라, 표면 처리된 흡수성 물질은 일반적으로 초흡수성 물질 및 상기 초흡수성 물질의 외부 표면에 도포된 표면 처리제를 포함한다. 적합한 초흡수성 물질은 천연, 생분해성, 합성 및 개질된 천연 중합체 및 물질로부터 선택될 수 있다. 또한, 초흡수성 물질은 무기 물질, 예컨대 실리카 겔 또는 유기 화합물, 예컨대 가교된 중합체일 수 있다. 초흡수성 물질과 관련하여 사용된 용어 "가교된"은 일반적으로 수용성 물질에 실질적으로 수 불용성 (그러나, 팽윤성임)을 효과적으로 부여하기 위한 임의의 수단을 의미한다. 이러한 수단은, 예를 들어 물리적 얽힘, 결정질 영역, 공유 결합, 이온성 착물 및 회합, 친수성 회합, 예컨대 수소 결합 및 소수성 회합 또는 반 데르 발스 힘을 포함할 수 있다. 가교가 표면 가교 및(또는) 벌크 가교를 포함한다는 것을 이해한다.

한 특정 실시양태에서, 초흡수성 물질은 약 75 중량％ 이상의 음이온성 중합체를 포함하는 가교된 중합체를 포함한다. 본원에서 사용된 용어 중합체는 단일 중합체 또는 중합체들의 혼합물을 칭하려는 것이다. 용어 "음이온성 중합체"는 수용액에서 이온화될 때 음으로 하전된 이온이 될 가능성을 가진 관능기 또는 기들을 포함하는 중합체 또는 중합체들의 혼합물을 칭하려는 것이다. 보다 적합하게, 초흡수성 물질은 약 85 중량％ 이상의 음이온성 중합체, 보다 더 적합하게는 약 90 중량％ 이상의 음이온성 중합체를 포함하는 가교된 중합체를 포함한다. 일반적으로, 음이온성 중합체에 적합한 관능기로는 카르복실기, 술포네이트기, 술페이트기, 술피트기 및 포스페이트기를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 적합하게, 관능기는 카르복실기이다. 이러한 관능기는 중화된 형태인 것이 바람직하다. 적합한 중화도는 50％ 이상, 보다 적합하게는 60％ 이상, 보다 더 적합하게는 70％ 이상이다.

합성 음이온성 중합체의 예로는 폴리(아크릴산), 폴리(메타크릴산), 가수분해된 폴리(아크릴아미드), 비닐 에테르 및 알파-올레핀과 말레산 무수물의 공중합체, 폴리(비닐 아세트산), 폴리(비닐 술폰산), 폴리(비닐 포스폰산), 폴리(비닐 에테르), 폴리(비닐 피롤리돈), 폴리(비닐모르폴리논), 폴리(비닐 알코올), 및 이들의 혼합물 및 공중합체의 알칼리 금속염 및 암모늄염 또는 부분 염을 들 수 있다. 천연 기재 음이온성 중합체의 예로는 카르복시메틸 셀룰로스, 카르복시메틸 전분, 알기네이트 및 카라기난의 염 또는 부분 염을 들 수 있다. 음이온성 중합체의 다른 적합한 예로는 합성 폴리펩티드, 예컨대 폴리아스파르트산 및 폴리글루탐산을 들 수 있다.

또다른 실시양태에서, 초흡수성 물질은 약 75 중량％ 이상의 양이온성 중합체를 포함하는 가교된 중합체를 포함한다. 본원에서 사용된 양이온성 중합체는 수용액에서 이온화될 때 양으로 하전된 이온이 될 가능성을 가진 관능기 또는 기들을 포함하는 중합체 또는 중합체들의 혼합물을 칭하려는 것이다. 보다 적합하게, 초흡수성 물질은 약 85 중량％ 이상의 양이온성 중합체, 보다 더 적합하게는 약 90 중량％ 이상의 양이온성 중합체를 포함하는 가교된 중합체를 포함한다. 일반적으로, 양이온성 중합체에 적합한 관능기로는 1급, 2급 또는 3급 아미노기, 이미노기, 이미도기, 아미도기 및 4급 암모늄기를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 관능기는 중화된 형태인 것이 바람직하다. 적합한 중화도는 50％ 이상, 보다 적합하게는 60％ 이상, 보다 더 적합하게는 70％ 이상이다.

합성 양이온성 중합체의 예로는 폴리(비닐 아민), 폴리(알릴아민), 폴리(에틸렌 이민), 폴리(아미노 프로판올 비닐 에테르), 폴리(아크릴아미도프로필 트리메틸 암모늄 클로라이드), 폴리(디알릴디메틸 암모늄 클로라이드)의 염 또는 부분 염을 들 수 있다. 천연 기재 양이온성 중합체의 예로는 부분적으로 탈아세틸화된 키틴, 키토산 및 키토산 염을 들 수 있다. 또한 합성 폴리펩티드, 예컨대 폴리아스파라긴, 폴리리신, 폴리글루타민, 폴리아르기닌이 양이온성 중합체의 예일 수 있다.

한 실시양태에서, 표면 처리된 흡수성 물질의 제조에 유용한 초흡수성 물질은 개별 입자의 형태이다. 초흡수성 물질 입자는 임의의 적합한 형상, 예를 들어 나선형 또는 반-나선형, 입방체, 막대형, 다면체 등일 수 있다. 침상형, 박편형, 필름형 및 섬유형과 같은 입자 형상도 또한 본원에서의 사용을 위해 고려된다. 초흡수성 물질 입자의 응집체 또한 사용될 수 있다. 초흡수성 물질은 또한 다양한 길이 및 단면 치수를 가질 수도 있다.

본 발명에 따라, 표면 처리된 흡수성 물질의 제조에 적합한 초흡수성 물질은, 적합하게는 약 0.8 이상, 보다 적합하게는 약 0.85 이상, 보다 더 적합하게는 약 0.90 이상, 보다 더 적합하게는 약 0.95 이상인 겔 강성 지수를 비롯하여 특정한 액체 취급성을 갖는다. 초흡수성 물질의 겔 강성 지수는 일반적으로 하중하의 변형에 저항하는 물질의 능력을 나타내며, 구체적으로는 약 0.9 psi의 로드에서 수행한 하중하 흡수성 시험에 의해 측정된 초흡수성 물질의 하중하 흡수성 값(AUL)을 원심분리 보유 능력 시험에 의해 측정된 초흡수성 물질의 원심분리 보유 능력(CRC)으로 나눈 값으로 본원에서 정의된다. 하중하 흡수성 시험 및 원심분리 능력 시험은 본원의 하기에 기재된다.

한 구체적인 실시양태에서, 본 발명의 표면 처리된 초흡수성 물질은, 적합하게는 원심분리 보유 능력 시험에 의해 측정된 원심분리 보유 능력(CRC)이 초흡수성 물질 중량 1 g 당 약 20 g 이상의 액체, 보다 적합하게는 초흡수성 물질 중량 1 g 당 약 23 g 이상의 액체, 보다 더 적합하게는 초흡수성 물질 중량 1 g 당 약 25 g 이상의 액체, 보다 더 적합하게는 초흡수성 물질 중량 1 g 당 약 28 g 이상의 액체이다.

예컨대, 1가지 적합한 초흡수성 물질은 스톡하우젠, 인크.(Stockhausen, Inc.; 미국 노쓰 캐롤라이나주 그린스보로 소재)에 의해 SXM 9543이라는 명칭으로 제조된다. 이러한 초흡수성 물질은 가교된 나트륨 폴리아크릴레이트 기재의 (음이온성) 중합체이며, AUL 시험에 의해 측정된 0.9 psi (6.2 kPa)에서의 AUL이 약 21.6 g/g이고, CRC 시험에 의해 측정된 CRC가 약 23.2 g/g이다. 따라서, 그러한 초흡수성 물질의 겔 강성 지수는 약 0.93이다.

표면 처리된 흡수성 물질의 표면 처리제는 적어도 부분적으로, 초흡수성 물질의 외부 표면의 전부 또는 일부에 도포되고 초흡수성 물질의 전하와 반대의 전하가 되도록 하는 전위를 갖는 수용성의 비-가교된 중합체를 포함한다. 예를 들어, 초흡수성 물질이 일반적으로 음이온성인 가교된 중합체를 포함 (예컨대, 약 75 중량％ 이상의 음이온성 중합체 포함)하여 (-)로 하전되도록 하는 전위를 갖는 경우, 표면 처리제는 적어도 부분적으로 (+)로 하전되도록 하는 전위를 갖는 양이온성 중합체를 포함하는 수용성의 비-가교된 중합체를 포함한다. 보다 구체적으로, 비-가교된 중합체는 약 50 중량％ 이상의 양이온성 중합체, 보다 적합하게는 약 60 중량％ 이상의 양이온성 중합체, 보다 더 적합하게는 약 70 중량％ 이상의 양이온성 중합체, 보다 더 적합하게는 약 80 중량％ 이상의 양이온성 중합체를 포함한다. 양이온성 중합체는 이하에 분명해질 이유 때문에 비-가교되고 수용성인 것이 적합하다.

표면 처리제로서 사용하기에 적합한 합성 양이온성 중합체의 예로는 폴리(비닐 아민), 폴리(알릴아민), 폴리(에틸렌 이민), 폴리(아미노 프로판올 비닐 에테르), 폴리(아크릴아미도프로필 트리메틸 암모늄 클로라이드), 폴리(디알릴디메틸 암모늄 클로라이드)의 염 또는 부분 염이 있다. 적합한 천연계 양이온성 중합체의 예로는 부분적으로 탈아세틸화된 키틴, 키토산 및 키토산 염이 있다. 폴리아스파라긴, 폴리리신, 폴리글루타민, 폴리아르기닌과 같은 합성 폴리펩티드도 적합한 양이온성 중합체의 부가 예이다.

표면 처리제로서 사용하기에 적합한 합성 음이온성 중합체의 예로는 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 말레산 무수물 공중합체, 폴리비닐 아세트산, 폴리비닐 포스폰산 및 폴리비닐 술폰산의 염 또는 부분 염이 있다. 적합한 천연계 음이온성 중합체의 예로는 카르복시메틸 셀룰로스, 카르복시메틸 전분, 카라기난, 알긴산 및 알기네이트가 있다. 폴리아스파르트산, 폴리글루탐산 및 폴리숙신산과 같은 합성 폴리펩티드도 적합한 음이온성 중합체의 부가 예이다.

초흡수성 물질이 일반적으로 양이온성인 가교된 중합체를 포함 (예컨대, 약 75 중량％ 이상의 양이온성 중합체 포함)하는 경우, 표면 처리제는 적어도 부분적으로 음이온성 중합체를 포함하는 수용성의 비-가교된 중합체를 포함하는 것이 적합하다. 보다 구체적으로, 비-가교된 중합체는 약 50 중량％ 이상의 음이온성 중합체, 보다 적합하게는 약 60 중량％ 이상의 음이온성 중합체, 보다 더 적합하게는 약 70 중량％ 이상의 음이온성 중합체, 보다 더 적합하게는 약 80 중량％ 이상의 음이온성 중합체를 포함한다. 음이온성 중합체는 이하에 분명해질 이유 때문에 비-가교되고 수용성인 것이 적합하다.

초흡수성 물질 상의 표면 처리 중합체 농도는 적합하게는 초흡수성 물질의 약 0.05 내지 약 10 중량％ 범위 내에 있고, 보다 적합하게는 초흡수성 물질의 약 0.5 내지 약 5 중량％ 범위 내에 있다.

표면 처리제는 추가로 가용화제, 예를 들어 물 (더욱 특히 증류수)을 포함할 수 있으며, 여기서 표면 처리제 중합체는 표면 처리제를 초흡수성 물질에 도포하기 쉽도록 및 초흡수성 물질의 비교적 낮은 초기 팽윤량을 제공하도록 가용화된다. 표면 처리제 중합체를 물 중에 가용화시, 표면 처리제는 수용액이 된다.

표면 처리된 흡수성 물질을 제조하는 한 방법에 따르면, 표면 처리제 중합체는 표면 처리제 중합체의 전하와 반대의 전하가 될 잠재력을 갖는 초흡수성 물질에 도포된다. 또한, 표면 처리제 중합체가 도포되는 초흡수성 물질은, 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 추가로 약 0.8 이상의 겔 강성 지수를 가질 수 있음이 고려된다. 특정 실시양태에서, 수용액은 표면 처리제 중합체를 물, 더욱 적합하게는 증류수 중에 가용화시킴으로써 제조한다.

표면 처리제 중합체가 가용화되는 물의 양은 일반적으로 수성 표면 처리제를 초흡수성 물질에 도포시 초흡수성 물질의 원하는 "팽윤율" 및 또한 초흡수성 물질상에 남아 있는 표면 처리제 중합체의 원하는 농도에 따라 달라진다. 본원에서 사용된 바와 같이, 팽윤율은 표면 처리제가 도포될 초흡수성 물질 1 g 중량 당 수성 표면 처리제 중의 물의 양 (중량에 대한)으로 정의된다. 보다 높은 팽윤율은 표면 처리제 중합체의 초흡수성 물질로의 깊은 투과를 촉진한다. 그러나, 보다 높은 잠재적 점도 때문에 고 분자량 표면 처리제 중합체를 사용하는 경우에는, 비교적 높은 팽윤율이 필요할 수 있다. 한 예로서, 팽윤율은 적합하게는 약 0.5 내지 약 20의 범위, 보다 적합하게는 약 0.5 내지 약 10의 범위, 더욱 적합하게는 약 1 내지 약 5의 범위이다.

추가의 예로서, 초흡수성 물질 10 g이 표면 처리되어야 한다면, 초흡수성 물질상의 표면 처리제 중합체 농도는 초흡수성 물질의 대략 2.5 중량％이다. 따라서, 필요한 표면 처리제 중합체의 양은 2.5％ 곱하기 10 g, 또는 표면 처리제 중합체 0.25 g 중량이다. 또한, 원하는 팽윤율이 약 2.5라면, 표면 처리제가 가용화되는 물의 요구량은 2.5 곱하기 10 g, 또는 물 25 g 중량이다.

표면 처리제는 적합하게는 표면 처리제 중합체를 가용화시켜 형성된 수용액 중에서 초흡수성 물질을 격렬하게 혼합함으로써 (예를 들어 교반) 초흡수성 물질에 도포한다. 그러나, 표면 처리제는 다양한 다른 적합한 기술, 예를 들어 도포, 응축, 코팅 등을 이용하여 초흡수성 물질에 도포할 수 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 포함됨을 이해한다.

수용액 중에서 초흡수성 물질을 교반시, 물은 소량의 표면 처리제 중합체와 함께 초흡수성 물질에 의해 흡수된다. 그 후, 처리된 초흡수성 물질을 통상적인 건조 작업에 도포시켜 초흡수성 물질의 표면에 남아있는 물을 제거함으로써, 초흡수성 물질의 표면 상에 표면 처리제 중합체를 남긴다. 건조 작업은 증발, 진공 흡입, 열 건조, 동결 건조, 유기 용매 응고 또는 다른 적합한 제거 기술에 의한 것일 수 있다.

초흡수성 물질은 초흡수성 물질의 전하와 잠재적 반대 전하를 갖는 중합체로 표면 처리되므로, 입자가 건조하거나 포화도가 낮을 때, 예를 들어 물질이 손상되어 실질적으로 팽윤되기 전에는, 표면 처리된 흡수성 물질의 입자들 사이의 강한 이온성 인력이 존재하지 않는다. 그 후, 입자가 액체, 예를 들어 뇨에 의해 손상되는 경우, 초흡수성 물질은 액체를 흡수하여 팽윤한다. 그 결과, 초흡수성 물질이 노출되어 양이온성 및 음이온성 구역 모두가 표면 처리된 흡수성 물질의 입자의 표면에 존재한다.

하나의 팽윤된 입자의 표면상의 양이온은 다른 팽윤된 입자의 표면상의 음이온을 끌어당길 것이고, 그 역도 마찬가지이므로, 입자들 사이의 결합력을 향상시키고, 예를 들면 입자를 서로 "붙게" 한다. 이것이 발생하면, 입자간 움직임이 실질적으로 방해되고, 초흡수성 물질의 겔 강성 지수가 약 0.8 이상인 경우에는, 서로 붙은 입자들의 추가의 팽윤으로 인해 입자들 사이에서 개방 공극 또는 공기 주머니가 발생할 것이다. 착용자가 앉거나 걷거나 비트는 등으로 인한 압력 하에서 입자가 팽윤하므로, 상기 개방 공극의 유지 및(또는) 생성은 실질적으로 표면 처리된 흡수성 물질의 투과도를 증가시킨다.

한 예로서, 표면 처리된 흡수성 물질은 본원에 나중에 기재하는 하중하 겔층 투과도 시험에 의해 결정된 바와 같은 하중하 겔층 투과도 (GBP)가 적합하게는 약 200 x 10^-9 cm² 이상, 보다 적합하게는 약 250 x 10^-9 cm² 이상, 더욱 적합하게는 약 300 x 10^-9 cm² 이상, 훨씬 더욱 적합하게는 약 350 x 10^-9 cm² 이상, 더욱 적합하게는 약 400 x 10^-9 cm² 이상, 더욱 적합하게는 약 450 x 10^-9 cm² 이상, 훨씬 더욱 적합하게는 약 500 x 10^-9 cm² 이상, 더더욱 적합하게는 약 550 x 10^-9 cm² 이상이다.

추가의 예로서, 표면 처리된 흡수성 물질은 본원에 나중에 기재하는 자유 팽윤 겔층 투과도 시험에 의해 결정된 바와 같은 자유 팽윤 겔층 투과도 (GBP)가 적합하게는 약 2,000 x 10^-9 cm² 이상, 2,500 x 10^-9 cm² 이상, 더욱 적합하게는 약 3,000 x 10^-9 cm² 이상이다.

추가 실시예로서, 표면 처리된 흡수성 물질은 후술하는 자유 팽윤 겔층 투과도 시험으로 측정되는 자유 팽윤 겔층 투과도(GBP)가 적합하게는 약 2,000 × 10^-9 cm² 내지 2,500 × 10^-9 cm² 이상, 더욱 적합하게는 약 3,000 × 10^-9 cm² 이상이다.

실험 1

3개의 구입가능한 초흡수성 물질에 후술하는 원심분리 보유 능력 (CRC) 시험, 하중하 흡수량 (AUL) 시험, 자유 팽윤 겔층 투과도 (GBP) 시험 및 하중하 겔층 투과도 (GBP) 시험을 각각 행하였다. 처리된 초흡수성 물질 중 2개는 스톡하우젠, 인크. (미국 노쓰 캐롤라이나주 그린스보로 소재)로부터 각각 모델명 페이버 (Favor) 880 및 SXM 9543으로 구입가능하다. 처리된 초흡수성 물질 중 나머지 하나는 다우 케미컬사 (Dow Chemical; 미국 미시간주 미들랜드 소재)로부터 모델명 드라이테크 (Drytech) 2035로 구입가능하다. 시험 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

페이버 880 및 다우 (Dow) 2035 초흡수성 물질 각각의 겔 강성 지수가 0.8 미만인 반면, SXM 9543 초흡수성 물질의 겔 강성 지수는 약 0.8을 초과하는 것이 적절하며, 특히 약 0.93이라는 점은 주목할 만하다.

그 후, 3개의 상이한 초흡수성 물질 각각에 표면 처리를 행하여 표면 처리된 흡수성 물질을 제조하였다. 더 자세히는, 증류수 및 바스프사 (BASF; 미국 노쓰 캐롤라이나주 샬로트 소재)로부터 모델명 캐티오패스트 (CATIOFAST) PR8106로 입수가능한 용액을 포함하는 수용액을 100 ml 비커에 준비하였다. 캐티오패스트 PR8106은 수 중 25 중량％의 폴리비닐 아민 (양이온 중합체임)을 함유하는 수용액이다. 캐티오패스트 PR8106의 양 및 증류수의 양은 건조 초흡수성 물질 30 g을 처리하는 것에 기초하며, 초흡수성 물질에 도포되는 폴리비닐 아민 중합체의 목표 농도뿐만 아니라 목표 팽윤비에도 좌우되었다.

예로서, 초흡수성 물질의 약 2.5 중량％인 목적하는 폴리비닐 아민 (표면 처리 중합체) 농도를 위해서는 약 0.75 g의 폴리비닐 아민이 필요하였다. 캐티오패스트 PR8106은 수 중 25 중량％의 폴리비닐 아민을 포함하므로, 비커에 첨가되는 캐티오패스트 PR8106의 양은 약 3 g (예컨대, 폴리비닐 아민 0.75 g 및 물 2.25 g)이었다. 목적하는 약 2.5의 팽윤비를 위해서, 비커에서 형성되는 수용액은 수 중 약 75 g의 물을 포함하였다. 캐티오패스트 PR8106은 이미 수 중에 2.25 g이 포함되어 있으므로, 추가로 증류수 72.75 g을 비커에 첨가하고, 이 혼합물을 교반하여 수용액을 형성하였다.

그 후, 처리될 건조 초흡수성 물질 30 g을 비커에 넣고, 모든 수용액이 흡수될 때까지 손으로 격렬히 교반하였다. 이어서, 처리된 초흡수성 물질을 8 인치 × 10 인치의 팬에 넣고, 백스터 사이언티픽 프로덕츠 디비전사(Baxter Scientific Products Division; 미국 일리노이주 맥고우 파크 소재)로부터 입수가능한 백스터 항온 오븐 (모델: DK-63)에서 60 ℃로 15시간 이상 건조시키고, 저속의 오스터라이저 (Osterizer) 블렌더로 10초 동안 분쇄하여 입자로 만들었다. 그 후, 얻어진 초흡수성 입자를 체로 치고 300 내지 600 미크론 컷을 흡수성 관련 평가에 사용하였다. 표면 처리된 흡수성 물질 각각에 후술하는 CRC 시험, 0.9 psi에서의 AUL 시험, 자유 팽윤 GBP 시험 및 하중하 GBP 시험을 실시하였다. 시험 결과를 하기 표 2에 나타낸다.

겔 강성 지수가 0.8 미만인 페이버 880 초흡수성 물질에 있어서, 초흡수성 물질의 전하와 반대 전하가 될 전위를 갖는 표면 처리제를 도포하면, 표면 처리된 흡수성 물질의 자유 팽윤 겔층 투과도 (예를 들어, 0 psi에서의 GBP)가 증가하나, 표면 처리된 흡수성 물질의 하중하 겔층 투과도 (예를 들어, 0.3 psi에서의 GBP)에는 거의 영향을 미치지 않는다. 마찬가지로 겔 강성 지수가 0.8 미만인 표면 처리된 다우 2035 초흡수성 물질의 하중하 겔층 투과도는 어느 정도 증가하나, 목적하는 만큼 증가하지는 않는다. 그러나, 겔 강성 지수가 약 0.93인 SXM 9543 초흡수성 물질에 표면 처리제를 가하면, 표면 처리된 흡수성 물질의 자유 팽윤 GBP 및 하중하 GBP 모두가 실질적으로 증가한다.

그러나, 처리된 SXM 9543의 하중하 겔층 투과도는 비교적 고농도의 표면 처리제에 의해 부정적으로 영향을 받는 경향이 있다. 예를 들어, 폴리비닐 아민 농도가 약 5 중량％이고 팽윤비가 2.5인 하중하 GBP는, 폴리비닐 아민 농도가 약 2.5 중량％이고 팽윤비가 동일한 폴리비닐 아민 농도의 하중하 GBP보다 실질적으로 더 작다. 이는, 표면 처리제 농도가 높으면, 밑에 있는 초흡수성 물질의 팽윤이 억제되고, 이에 따라 표면 처리된 흡수성 물질의 하중하 흡수성 (0.9 psi에서의 AUL)이 감소되기 때문이다.

팽윤비는 표면 처리제 중합체의 초흡수성 물질 상에의 적절한 분포가 제공될 수 있을 정도로 충분하여야 하나, 표면 처리제 중합체가 초흡수성 물질로 과도하게 침투하지 않을 정도로 적절히 낮아야 하는 것으로 생각된다. 예를 들어, 폴리비닐 아민 농도 약 2.5 중량％에서 하중하 GBP는 팽윤비가 1.25로부터 2.5로 증가함에 따라 증가하지만, 팽윤비가 5로 더욱 증가하면 감소한다.

실험 2

또 다른 실험에서, SXM 9543 (스톡하우젠, 인크.로부터 구입가능함, 표면 처리제 없음)에 이하에 기재되는 CRC 시험, 0.9 psi (6.2 kPa)에서의 AUL 시험, 자유 팽윤 GBP 시험 및 GBP 하중하 시험을 실시하였다. 이어서, 본 발명에 따른 표면 처리된 흡수성 물질을 이하와 같이 제조하였다. 1.210 g의 증류수를 1 갤론의 호바르트 (Hobart; 등록상표) 혼합기 (모델 N50, 캐나다 온타리오 뉴욕 소재의 호바르트 캐나다 (Hobart Canada)사 제조)에 부은 후, 모델명 캐티오패스트 VFH 용액 (미국 노쓰 캐롤라이나주 샬로트 소재미국 노스캐롤라이나주 샬롯 소재의 바스프 제조) 54 g을 비교적 저속에서 (설정 1) 교반되는 혼합기에 첨가하였다.

약 5 분 동안 또는 캐티오패스트 VFH가 완전히 용해될 때까지 교반을 계속하였다. 캐티오패스트 VFH는 수 중에 22 내지 24 중량％의 폴리비닐 아민을 함유하는 수용액이다. 건조 SXM 9543 초흡수성 물질 500 g을 용액에 첨가하고, 비교적 고속에서 (설정 2) 약 5 분 동안 격렬하게 교반하였다. 표면 처리된 흡수성 물질을 2개의 10 인치 X 20 인치 팬에 놓고, 백스터 (Baxter) 오븐 중에 80 ℃에서 15 시간 이상 건조한 후, 오스터라이저 (등록상표) 블렌더로 저속에서 약 10 초 동안 연마하였다 (처리된 초흡수제 약 50 g을 블렌더에 매회 첨가하였음). 연마된 초흡수제를 체질하고, 300 내지 600 마이크론 입자를 평가용으로 사용하였다. 이어서, 표면 처리된 흡수성 물질에 CRC 시험, 0.9 psi에서의 AUL 시험, 자유 팽윤 GBP 시험 및 GBP 하중하 시험을 실시하였다. 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

초흡수성 물질	캐티오패스트 VFH (중량％)	팽윤비	CRC (g/g)	0.9 psi에서의 AUL (g/g)	겔 강성 지수	0 psi에서의 자유 팽윤 GBP (x 10^-9 ㎠)	0.3 psi에서의 하중하 GBP (x 10^-9 ㎠)
SXM 9543	0	0	23.7	21.8	0.92	218	117
SXM 9543	2.5	2.5	21.4	19.7	0.92	2326	577

한 실시양태에서, 본 발명의 흡수성 구조는 친수성 섬유를 포함하는 부직 웹, 및 본 발명에 따라 제조된 표면 처리된 흡수성 물질을 포함한다. 적합한 친수성 섬유는 예를 들어 셀룰로스 섬유와 같이 본질적으로 습윤성인 물질로 구성된 천연 유기 섬유를 포함한다. 셀룰로스 섬유의 적절한 재원으로는, 표백한 크라프트 침엽수 또는 활엽수, 고수율 목섬유, 및 케미써모메카니칼 펄프 (ChemiThermoMechanical Pulp) 섬유와 같은 목섬유; 사탕수수 섬유 (bagasse fiber); 밀크위드 보풀 섬유 (milkweed fluff fiber); 밀짚; 케나프; 대마 (hemp); 파인애플 잎 섬유; 또는 피트 모스 (peat moss)가 포함된다. 재생 셀룰로스 및 컬링된 화학적 강성화 셀룰로스 섬유 등의 다른 친수성 섬유는 또한 흡수성 구조를 형성하기 위해 고밀도화되어, 습윤되었을 때 보다 높은 로프트 (loft)로 팽윤될 수 있다. 펄프 섬유는 또한 포름알데히드 또는 이의 유도체, 글루타르알데히드, 에피클로로히드린, 우레아 또는 우레아 유도체와 같은 메틸올화 화합물, 말레산 무수물과 같은 무수물, 비메틸화 우레아 유도체, 시트르산 또는 다른 폴리카르복실산 등의 가교제를 사용함으로써 강성화될 수 있다.

적합한 친수성 섬유의 한 예는 미국 알라바마주 쿠사 리버의 보워터 ( Bowater)사에서 모델명 CR1654으로 시판되며, 주로 침엽수 섬유를 함유하는 표백된, 고 흡수성 황산염 목재 펄프이다. 다른 적합한 친수성 섬유는 미국 워싱턴주 페터랄 웨이의 웨이어하우저 (Weyerhauser)사에서 모델명 NB-416으로 시판되며, 표백된 남부 침엽수 펄프 (southern softwood pulp)이다.

적합한 친수성 섬유의 다른 예에는 셀룰로스 또는 셀룰로스 유도체로 구성된 합성 섬유, 예컨대 레이온 섬유; 본질적으로 습윤성 물질, 예컨대 유리 섬유; 본질적으로 습윤성 열가소성 중합체로부터 제조된 합성 섬유, 예컨대 특정 폴리에스테르 또는 폴리아미드 섬유; 및 비습윤성 열가소성 중합체로 구성된 합성 섬유, 예컨대 폴리프로필렌 섬유가 포함되며, 적합한 방법에 의해 친수화 되었다. 섬유는 예를 들어, 실리카로 처리하거나, 적합한 친수성 잔기를 가지며 섬유로부터 쉽게 제거되지 않는 물질로 처리하거나 또는 친수성 섬유로 비습윤성 친수성 섬유를 쉬싱 (sheathing)하여 섬유의 형성 도중 또는 이후에 친수화 될 수 있다.

본 발명의 목적상, 상기 언급된 섬유의 다양한 형태의 선택된 블랜드 또한 사용될 수 있을 것으로 예상된다. 게다가, 섬유 선택은 친수성 또는 친수성이 되도록 처리되었으며, 열 활성을 통한 결합에 의해 흡수성 구조체의 무결성 및 연성의 강화에 사용되는 이성분 또는 이-구성분 (bi-constituent) 섬유를 대신 또는 추가적으로 포함할 수 있다.

또한 흡수성 구조체는 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 소수성 섬유를 대신 또는 추가적으로 포함할 수 있을 것으로 예상된다. 다른 실시양태에서, 흡수성 구조체는 예컨대 통상적인 발포 기법을 사용한 흡수성 구조체 형성에 의해 표면 처리된 흡수성 물질만을 포함할 수 있다.

흡수성 구조체는 임의의 통상적인 방법, 예컨대 건식 형성 (air-formed), 건식 레이드 (air-laid), 동시 형성 (co-formed), 습식 레이드 (wet-laid), 본디드-카디드 (bonded-carded)에 의해 형성되거나, 또는 섬유 및 흡수성 물질이 혼합되어 부직 웹을 형성하는 다른 알려진 기법에 의해 형성될 수 있다. 흡수성 구조체는 또한 임의의 형태에서 단일 층 또는 다층으로 될 수 있다. 흡수성 구조체는 또한 발포 구조체이거나 또는 적층물일 수 있으며, 여기서 표면 처리된 흡수성 물질은 균일 어레이 또는 패턴 어레이에서 투과성 및 친수성 섬유 또는 웹의 1개 층 이상 또는 이들 층 사이에 배치된다.

흡수성 구조체는 의도된 목적에 적합한 사실상 임의의 형태 및 크기일 수 있다. 흡수성 구조체는 또한 사이드-바이-사이드 관계 또는 표면 대 표면 관계에 위치할 수 있는 2개 이상의 부직 웹 또는 층을 포함할 수 있으며, 인접 웹 또는 층의 모두 또는 일부가 서로 고정되어 흡수성 구조체를 형성할 수 있다.

표면 처리된 흡수성 물질은 사실상 균질하게 친수성 섬유와 혼합되어 흡수성 구조체 전반에 흡수성 물질 및 섬유의 균일한 분포를 제공할 수 있다. 별법으로, 표면 처리된 흡수성 물질은 흡수성 구조체 내에서 예컨대 구조체의 폭에 걸쳐, 길이를 따라 및(또는) 두께를 통해 불균일하게 분포되어 흡수성 물질이 분포된 구조체 내의 분리된 표적 영역 또는 구역을 한정할 수 있다. 표면 처리된 흡수성 물질의 농도 또한 흡수성 구조체의 두께의 모두 또는 일부를 통해, 폭의 모두 또는 일부를 통해 및(또는) 너비의 모두 또는 일부를 따라 불균일할 수 있다.

일반적으로, 흡수성 구조체 내의 표면 처리된 흡수성 물질의 농도는 적합하게는 흡수성 구조체의 총 중량을 기준으로 약 90％ 이하이지만, 여하튼 간에 0을 초과한다. 한 실시양태에서, 흡수성 구조체 내에서 표면 처리된 흡수성 물질의 농도는 적합하게는 약 5 내지 약 90 중량％ 범위, 보다 적합하게는 약 40 내지 약 90 중량％ 범위 및 보다 더욱 적합하게는 약 40 내지 약 80 중량％ 범위에 있다. 다른 실시양태에서, 흡수성 구조체 내에서 표면 처리된 흡수성 물질의 농도는 약 40 내지 약 60 중량％의 범위에 있다.

흡수성 구조체는 흡수성 구조체의 무결성 및 (또는) 형상 유지를 위해 적합한 조직 또는 웹 덮개에 의해 싸여지거나 싸여지지 않을 수 있으며 또는 그 반대로 포함될 수 있거나 포함되지 않을 수 있다.

이전에 언급된 것과 같이, 본 발명에 따라 형성된 흡수성 구조체는 흡수 용품에 삽입될 수 있다. 본원에서 사용된, 흡수 용품은 신체로부터 배출된 다양한 분비물들을 흡수 및(또는) 보유하도록 착용자의 신체에 대해 또는 신체에 근접하여 위치할 수 있는 용품을 나타낸다. 몇몇 흡수 용품, 예컨대 1회용 용품은 재사용하기 위해 세탁하거나 달리 복구하는 대신에 제한된 기간의 사용 이후 버리고자 한다. 한 실시양태에서, 본 발명의 흡수 용품은 외피, 외피와 맞닿는 관계에 위치하며 착용자의 몸과 접촉하는 관계를 위해 개조된 신체면 안감 및 외피 및 안감 사이에 배치된 흡수성 본체를 포함한다. 신체면 안감은 일반적으로 외피와 동일한 곳에 걸쳐 있을 수 있으며 또는 바람직하게는 외피의 영역보다 크거나 작은 영역을 대신 덮을 수 있다.

한 실시양태에서, 외부 커버는 연신가능하고, 다소 탄성일 수 있거나 또는 탄성이 아닐 수 있다. 보다 구체적으로, 외부 커버는 절연 흡수체의 중량하에서 연신되는 경우에 외부 커버가 실질적으로 그의 원래 위치를 향하여 다시 수축되지 않을 만큼 충분히 신장성이다. 그러나, 외부 커버는 대신 일반적으로 비-신장성일 수 있고, 본 발명의 범주내에 있는 것으로 여겨진다.

외부 커버는 단층 구조물일 수 있거나, 또는 다층 적층 구조물일 수 있어서, 목적하는 수준의 신장성 뿐만 아니라 액체 불투과성 및 증기 투과성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 외부 커버는 증기 투과성 물질로 구성된 외부층 및 액체 불투과성 물질로 구성된 내부층을 포함하는 2층 구조물일 수 있으며, 상기 2개의 층은 적합한 적층 접착제 또는 다른 결합 기술로 함께 고정될 수 있다. 증기 투과성 외부층은 임의의 적합한 물질일 수 있고, 바람직하게는 일반적으로 직물과 유사한 질감을 제공하는 물질이다. 외부층에 적합한 물질로는 부직포 웹, 직물, 니트 물질 및 필름이 포함된다. 부직물 또는 부직웹은 다수의 공지된 공정, 예를 들어 본디드 카디드 웹 공정(bonded carded web process), 멜트블로잉 공정(meltblowing processe) 및 스펀본딩 공정(spunbonding process)으로부터 형성된다.

외부 커버의 액체 불투과성 내부층은 증기 투과성 (즉, "통기성") 또는 증기 불투과성일 수 있다. 내부층은 바람직하게는 가소성 박막으로부터 제조되지만, 다른 액체 불투과성 유연재도 또한 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 내부층은 캐스트 또는 취입 필름 장치로부터 제조될 수 있고, 공동압출될 수 있고, 목적한다면 압형될 수 있다. 다르게는 내부층은 임의의 적합한 비-탄성 중합체 조성물로부터 제조되고 다층을 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 내부층이 증기 투과성인 경우, 이는 미세공극을 발생시키는 충전제와 같은 충전제, 예를 들어 탄산칼슘; 불투명화제, 예를 들어 이산화티탄; 및 항차단 첨가제, 예를 들어 규조토를 함유할 수 있다. 내부층용으로 적합한 중합체로는 비-탄성 압출가능한 중합체, 예를 들어 폴리올레핀, 또는 폴리올레핀, 나일론, 폴리에스테르 및 에틸렌 비닐 알코올의 블렌드가 포함되나 이에 제한되지 않는다. 보다 구체적으로, 유용한 폴리올레핀으로는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌이 포함된다. 다른 유용한 중합체로는 미국 특허 제4,777,073호 (세트(Sheth)에서 엑손 케미칼 페이턴츠 인크.(Exxon Chemical Patents Inc.)로 양도됨)에 기재된 것들, 예를 들어 폴리프로필렌과 저밀도 폴리에틸렌 또는 선형 저밀도 폴리에틴렌의 공중합체가 포함된다.

신체측 라이너는 유연하고, 부드러운 느낌이고, 착용자 피부에 비자극성인 것이 적합하며, 흡수체로부터 착용자의 피부를 분리시키는 것을 보조하는 데 사용된다. 상기 라이너는 흡수체보다 덜 친수성이어서 착용자에게 비교적 건조한 표면을 제공하는 것이 바람직하고, 충분히 다공성이어서 액체 투과성이고, 이에 따라 그 두께를 통해 액체가 용이하게 관통하도록 한다. 적합한 신체측 라이너는 다양하게 선택되는 웹 물질로부터 제조될 수 있다. 합성 또는 천연 섬유 중 하나 또는 둘다를 포함하는 다양한 직물 및 부직물, 또는 필름 적층물이 라이너용으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 신체측 라이너는 목적하는 섬유의 멜트블로운 웹 또는 스펀본드 웹으로 구성될 수 있고, 본디드-카디드-웹(bonded-carded-web)일 수도 있다. 상이한 섬유 데니어(denier)를 가질 수 있는 상이한 물질의 층이 사용될 수 있다. 다양한 직물은 천연 섬유, 합성 섬유 또는 그의 조합으로 구성될 수 있다. 신체측 라이너는 또한 구멍을 가져서 유체 획득을 촉진하거나 심미적 패턴을 부여할 수 있다.

흡수 물품의 다양한 구성요소는 접착제, 음파 결합, 열 결합 또는 그의 조합과 같은 적합한 부착 형태를 이용하여 함께 조립된다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 외부 커버 및 흡수체는 고온 용융 접착제 또는 감압성 접착제와 같은 접착제로 서로 고정된다. 신체측 라이너는 또한 외부 커버에 고정되고, 동일한 부착 형태를 이용하여 흡수체에 고정된다.

본 발명에 따르면, 흡수체는 본원에서 상기 기재된 흡수 구조물을 적어도 부분적으로 포함한다. 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 한, 흡수체가, 예를 들어 오버레이(overlaid) 관계 또는 사이드-바이-사이드 관계의 하나 이상의 흡수 구조물을 포함할 수 있고(있거나) 흡수체가 서지층과 같은 흡수 구조 이외에 하나 이상의 층을 포함할 수 있음을 이해할 것이다.

본원에서 상기 언급된 다양한 시험을 이제 기재하고자 한다.

자유 팽윤 겔층 투과도

본원에서 사용된 바와 같이, 자유 팽윤 겔층 투과도(Free Swell Gel Bed Permeability; GBP) 시험은 통상적으로 "자유 팽윤" 조건이라고 언급되는 조건하에서 겔 입자 (예를 들어, 표면 처리된 흡수성 물질 또는 표면 처리 전의 초흡수성 물질)의 팽윤층의 투과도를 측정한다. 용어 "자유 팽윤"은 기재되는 바와 같이 겔 입자가 흡수 시험 용액 상에 제한적인 로드없이 팽윤시키는 것을 허용함을 의미한다. 겔층 투과도 시험을 수행하기에 적합한 장치는 도 1 및 2에 도시되어 있으며, 일반적으로 28로 나타낸다. 시험 장치 (28)은 샘플 용기 (일반적으로 (30)으로 나타냄) 및 피스톤 (일반적으로 (36)으로 나타냄)을 포함한다. 피스톤 (36)은 샤프트의 종축 아래에 뚫린 동심의 원통형 구멍 (40)을 갖는 원통형 렉산(LEXAN) 샤프트 (38)를 포함한다. 샤프트 (38)의 양쪽 말단을 기계로 가공하여 각각 42 및 46으로 표시된 상단과 하단을 얻는다. 추 (48로 나타냄)는 한쪽 말단 (42)에 얹지며, 적어도 그의 중심부에 뚫린 원통형 구멍 (48a)를 갖는다.

원형 피스톤 헤드 (50)은 다른쪽 말단 (46)에 위치하며, 각 구멍의 직경이 약 0.95 cm인 7개의 구멍의 동심의 내부 고리 (60) 및 각 구멍의 직경이 약 0.95 cm인 14개의 구멍의 동심의 외부 고리 (54)를 제공한다. 구멍 (54) 및 (60)은 피스톤 헤드 (50)의 상단에서 기저부까지 뚫어져 있다. 피스톤 헤드 (50)은 또한 그의 중심에 뚫린 원통형 구멍 (62)를 가져서 샤프트 (38)의 말단 (46)을 제공한다. 피스톤 헤드 (50)의 기저부는 또한 두개의 축으로 연장된 100 메쉬 스테인레스 스틸 스크린 (64)로 덮을 수 있다.

샘플 용기 (30)은 실린더 (34), 및 두개의 축으로 팽팽히 연장되어 실린더의 하단에 부착된 400 메쉬 스테인레스 스틸 클로쓰 스크린 (66)을 포함한다. 겔 입자 샘플 (도 1에 68로 나타냄)은 시험하는 동안 실린더 (34) 내에 스크린 (66)상에서 지지된다.

실린더 (34)는 투명한 렉산 막대 또는 등가 물질로부터 뚫릴 수 있거나, 렉산 관류 또는 등가 물질로부터 절단할 수 있으며, 이의 내부 직경은 약 6 cm (예를 들어, 단면적 약 28.27 cm²)이고, 벽 두께는 약 0.5 cm이고, 높이는 약 10 cm이다. 배수구 (나타내지 않음)는 약 7.8 cm 상기 스크린 (66) 높이에서 실린더 (34)의 측벽에 형성시켜 액체가 실린더로부터 배수되게 하며, 이로써 약 7.8 cm 상기 스크린 (66)에서 샘플 용기의 플로이드 수준이 유지되게 한다. 피스톤 헤드 (50)은 높이가 약 16 mm이고, 직경이 최소 벽 공차를 갖는 실린더 (34) 내에서 맞춰지나 여전히 자유롭게 미끄러지도록 렉산 막대 또는 등가 물질을 기계로 가공하여 만든다. 샤프트 (38)은 외부 직경이 약 2.22 cm이고 내부 직경이 약 0.64cm가 되게 렉산 막대 또는 등가 물질을 기계로 가공하여 만든다.

샤프트 상단 (42)는 길이가 약 2.54 cm이고, 직경이 약 1.58 cm이며, 환상 쇼울더 (47)을 형성하여 추 (48)을 지지한다. 환상 추 (48)은 내부 직경이 약 1.59 cm이므로 샤프트 (38)의 상단 (42)상에서 미끄러지며 그 위에 형성된 환상 쇼울더 (47)에 얹는다. 환상 추 (48)은 스테인레스 또는 시험 용액 (증류수 중 0.9 중량％ 염화나트륨)의 존재하에서 부식에 대해 내성이 있는 다른 적합한 물질로 제조할 수 있다. 피스톤 (36)과 환상 추 (48)의 합한 추는 약 596 그람(g)과 같으며, 이는 약 28.27 cm²의 샘플 면적에 대한 샘플 (68)에 적용된 압력 약 0.3 평당 인치당 파운드 (psi), 즉 약 20.7 다인/cm² (2.07 kPa)에 상응한다.

하기에 기재된 바와 같이 시험하는 동안 시험 장치를 통해 시험 용액이 흐르는 경우, 샘플 용기 (30)은 일반적으로 16 메쉬 경직성 스테인레스 스틸 지지 스크린 (나타내지 않음) 상에 얹는다. 별도로, 샘플 용기 (30)은 실린더 (34)와 실질적으로 동일한 크기의 직경인 지지 고리 (나타내지 않음)에 얹질 수 있으므로 지지 고리는 용기의 기저부로부터 흐름을 제한시키지 않는다.

"자유 팽윤" 조건하에서 겔층 투과도 시험을 수행하기 위해서, 피스톤 위에 설치된 추 (48)를 갖는 피스톤 (36)은 빈 샘플 용기 (30)에 위치시키며, 적합한 게이지를 이용하여 평평하게 해서 0.01 mm로 높이를 정확하게 측량한다. 다중 시험 장치를 이용하는 경우에 각각의 빈 샘플 용기 (30)의 높이를 측량하고, 사용된 피스톤 (36) 및 추 (48)의 트랙을 유지하는 것은 중요하다. 동일한 피스톤 (36) 및 추 (48)은 샘플 (68)이 후자의 팽윤에 이어 포화되었을 때 측정에 사용해야 한다.

처리되는 샘플은 미국 표준 30 메쉬 스크린을 통해 예비스크리닝되고 미국 표준 50 메쉬 스크린 상에 보유된 입자로 제조한다. 결과적으로, 시험 샘플은 크기가 약 300 내지 약 600 미크론의 범위인 입자를 포함한다. 입자는 수동 또는 자동으로 예비스크리닝할 수 있다. 샘플 약 0.9 g을 샘플 용기 (30)에 넣어 샘플 용기의 기저부에 평평하게 도말한다. 이어서, 피스톤 (36) 및 추 (48)을 갖지 않으며 샘플 0.9 g을 넣은 용기를 시험 용액에 약 60분의 기간의 시간 동안 침지시켜 샘플을 포화시키고, 임의의 억제 로드를 자유 팽윤시킨다.

이 기간의 말미에서, 피스톤 (36)과 추 어셈블리 (48)은 샘플 용기 (30)에서 포화된 샘플 (68) 상에 두고 이어서 샘플 용기 (30), 피스톤 (36), 추 (48) 및 샘플 (68)은 용액으로부터 제거된다. 0 지점이 초기 높이 측정값으로부터 변화되지 않는 한, 이전에 사용된 동일한 두께 계량기를 사용하여 추 (48)의 저부에서 실린더 (34)의 상부까지의 높이를 다시 측정함으로써 포화된 샘플 (68)의 두께가 측정된다. 샘플 (68)을 포화시킨 후에 얻어진 높이 측정값에서 빈 샘플 용기 (30), 피스톤 (36) 및 추 (48)를 측정하여 얻어진 높이 측정값을 뺀다. 결과 값은 팽윤된 샘플의 두께, 또는 높이 "H"이다.

투과도 측정은 포화된 샘플 (68), 피스톤 (36) 및 추 (48)를 갖는 샘플 용기 (30) 내부에 시험 용액의 흐름을 전달함으로써 개시된다. 샘플 용기의 저부 위로 약 7.8 cm의 유체 높이를 유지하기 위해 용기로의 시험 용액의 유속이 조절된다. 시간에 대한 샘플 (68)을 통과하는 용액의 양은 중량에 의해 측정된다. 유체 수준이 안정화되어 약 7.8 cm의 높이를 유지하게 되면, 적어도 20초 동안에 매 초간 데이타 점수가 수집된다. 팽윤된 샘플 (68)을 통한 유속 Q는 시간 (초 단위)에 대한 샘플 (68)을 통과하는 유체 (g 단위)의 선형 최소 세제곱근에 의해 그램/초 (g/s) 단위로 측정된다.

cm² 단위의 투과도는 하기 수학식 1로 얻어진다:

K = [Q*H*μ]/[A*ρ*P]

상기 식 중, K = 투과도 (cm²), Q = 유속 (g/초), H = 샘플의 높이 (cm),μ = 액체 점도 (포이즈) (이 시험에 사용된 시험 용액의 경우, 약 1 센티포이즈), A = 액체 흐름의 단면적 (cm²), ρ = 액체 밀도 (g/cm³) (이 시험에 사용된 시험 용액의 경우, 약 1 g/cm³) 및 P = 정수압 (dynes/cm²) (보통 약 3,923 dynes/cm²). 정수압은 하기 수학식 2로 계산된다.

P = ρ*g*h

상기 식 중, ρ = 액체 밀도 (g/cm³), g = 중력 가속도, 공칭 981 cm/초², 및 h = 유체 높이, 예를 들어, 본원에 기재된 겔층 투과도 시험의 경우 7.8 cm.

최소한 세 개의 샘플을 시험하고 그 결과를 평균하여 샘플의 겔층 투과도를 측정한다.

하중하 겔층 투과도 시험

본원에 기재된 바와 같이, 하중하 겔층 투과도 (GBP) 시험 (또는 달리 본원에서 0.3 psi에서 GBP로서 나타냄)은 통상적으로 "하중하" 조건으로 나타내는 조건하에서, 팽윤된 겔 입자 (예를 들어, 본원에서 사용된 용어와 같은 초흡수성 물질 또는 흡수성 물질) 층의 투과도를 측정한다. 용어 "하중하"는 일반적으로 입자에 가중되는 통상의 사용시 로드, 예컨대 착용자에 의한 앉기, 걷기, 뒤틀림 등과 같은 로드에 의해 입자의 팽윤이 억제되는 것을 의미한다

더욱 구체적으로, 하중하 겔층 투과도 시험은 하기를 제외하고 이전에 기술된 자유 팽윤 겔층 투과도 시험과 실질적으로 동일하다. 약 0.9 g의 샘플을 샘플 용기 (30)에 두고 샘플 용기의 저부 상에 균일하게 분배한 후에, 피스톤 (36) 및 추 (48)을 샘플 용기 내에 샘플 상에 두고 이후에 샘플 용기 (내부에 피스톤 및 추가 있음)를 약 60분의 시간 동안 시험 용액 (0.9 중량％ NaCl 염수) 중에 함침시킨다. 결과적으로, 샘플이 포화되고 팽윤할수록 0.3 psi의 억제 로드가 샘플에 가중된다.

하중하 흡수성 시험

하중하 흡수성 (AUL) 시험은 물질을 0.9 psi 하중하에 유지시키면서, 실온에서 겔 입자 샘플 (예를 들어, 표면 처리된 흡수성 물질 또는 표면 처리 이전의 초흡수성 물질)이 증류수 중의 0.9 중량％의 염화나트륨 용액 (시험 용액)을 흡수하는 능력을 측정한다. AUL 시험을 수행하기 위한 장치 (106)은 도 3에 나타나 있고 미국 매사추세츠주 대너스 소재의 M/K 시스템즈 (M/K Systems)로부터 입수가능한 중량에 의해 측정된 흡수성 시험 시스템 (GATS) 및 문헌 [Lichstein, INDA Technological Symposium Proceedings, pages 129-142, March 1974]에 기재된 시스템과 유사한 요구(Demand) 흡수성 시험기 (DAT) (일반적으로 (100)을 나타냄)를 포함한다.

시험 장치는 내부에 형성된 공동 (102) 및 공동에 고정되어 있는 다공성 플레이트 (103)를 포함하며 플레이트를 통해 연장되는 복수 개의 시추공(bore) (104)에 의해 형성된 직경 약 2.54 cm인 중앙 다공성 영역을 갖는, 시험 받침대 (일반적으로 (101)를 나타냄 (도 4))를 더 포함한다. 도 4에 나타낸 공동 (102)의 직경은 약 3.2 cm이고 다공성 플레이트 (103)의 직경은 약 3.1 cm이고 7개의 시추공 (104)를 포함하며, 각각의 직경은 약 0.3 cm이다. 시추공 (104) 중 하나는 중앙에 위치하고 나머지 6개의 시추공들은 중앙 시추공에 거의 동심원으로 위치하며 중앙 시추공의 중앙으로부터 각각 이웃한 시추공의 중앙까지의 거리가 약 1 센티미터가 되도록 이격된다.

시험할 샘플 110을 함유하기 위한 샘플 용기는 실린더 112, 및 양축으로 팽팽하게 잡아당겨 실린더의 하단에 부착시킨 스테인레스 스틸 클로쓰 스크린 114를 포함한다. 실린더 112는 투명 렉산 로드 또는 등가물로부터 도려낼 수 있거나, 또는 실린더 112는 렉산 튜빙 또는 등가물로부터 절삭할 수 있으며, 약 1 인치 (약 2.54 cm)의 내부 직경을 갖는다. 스테인레스 스틸 클로쓰 스크린 114로는 100 메시 스크린이 적합하다.

디스크, 즉 피스톤 116은 렉산 로드, 플렉시글라스 (Plexiglass) 또는 등가물로부터 가공되며, 최소의 벽 간극을 갖는 실린더 112의 내부에 꼭 맞으나 자유롭게 미끄러지도록 하는 크기의 직경을 갖는다. 피스톤 116의 높이는 약 0.8 cm이고, 이 피스톤의 중량은 용기내 샘플의 단면적에 대해 약 0.01 psi의 하중을 제공하기 위해 약 4.4 g이 적합하다. 분동 118은 (예를 들어 피스톤의 중량에 더하여) 샘플 상의 하중을 증가시키기 위해 피스톤 116 상에 설치하기 위한 크기 (예를 들어 직경 약 2.5 cm)을 갖는다. 예를 들어, 용기내 샘플의 단면적에 대해 약 0.9 psi의 하중 (예를 들어 피스톤 중량 포함)을 제공하는 데 약 317 g의 중량이 사용된다.

공동 102 및 구멍 플레이트 103은 적합한 도관 122를 통해 시험 용액 (0.9 중량％ 염화나트륨 증류수 용액 (실온))을 함유하는 저장기 120과 유체 소통한다. 하기 도 3에 도시된 바와 같이, 저장기 120은 정전기 저울 108 상에 설치된다.

중량 약 0.160 g의 겔 입자인 샘플 110은 샘플이 약 300 내지 약 600 미크론의 크기 범위의 입자를 포함하도록 입자를 U.S. 표준 30 메시 스크린을 통해 스크리닝하고 입자를 U.S. 표준 50 메시 스크린 상에 보유시킴으로써 제조된다. 입자가 용기 바닥에서 균일하게 분포되어 스크린과 중첩되도록 샘플을 적합한 칭량지 상에서 칭량한 후에 피스톤 116이 제거된 샘플 용기로 로딩한다. 샘플 용기를 부드럽게 두드려서 용기내 입자 층을 레벨링한다.

AUL 시험은 GF/A 유리 여과지 124의 원형편을 구멍 플레이트 103에 형성된 구멍 104 위로 구멍 플레이트 103 상에 올려 놓고, 저장기 120으로부터 도관 122를 통해 구멍 플레이트로 전달된 시험 용액으로 포화시킴으로써 개시된다. 여과지 124는 우수한 접촉을 보장하면서 구멍 104 상에서의 증발을 억제하기 위해 실린더 112의 내부 직경보다 크고 그의 외부 직경보다 작은 크기가 적합하다. 이때, 정전기 저울 108을 영점으로 맞춘다. 피스톤 116 및 분동 118을 용기내 샘플 상에 올려 놓고, 용기 (샘플, 피스톤 및 분동과 함께)를 포화 유리 여과지 124 위로 플레이트 103 상에 올려 놓아 시험 용액이 도관 122, 플레이트 102의 구멍 104 및 여과지를 통해 용기내 샘플로 도입되게 한다.

정전기 저울 108을 사용하여 약 60 분에 걸쳐 시험 용액으로부터 샘플로의 유량을 측정한다. 약 60 분 후 샘플로 도입된 용액의 양 (g)을 샘플의 건조 중량 (예를 들어, 약 0.160 g)으로 나눈 값이 샘플의 AUL값 (샘플 중량 1 g당 액체의 g)이다.

정확한 측정을 보장하기 위해 2회 체크를 수행할 수 있다. 우선, 샘플 용기 바닥에서 스크린 114 위로 솟은 피스톤 116의 높이에 피스톤의 단면적을 곱한 값은 60 분에 걸쳐 샘플로 수집한 용액의 양과 거의 동일해야 한다. 다음에는, 시험 전 (예를 들어 초흡수성 물질은 건조 상태임) 및 시험 후에 샘플 용기를 칭량할 수 있고, 그 중량 차이는 60 분에 걸쳐 샘플로 수집된 용액의 양과 거의 동일해야 한다.

최소 3회의 시험을 수행하여 결과값들을 평균내어 0.9 psi에서의 AUL값을 결정한다. 샘플은 50±2％ 상대 습도 및 23±1 ℃에서 시험한다.

원심분리 보유 능력 시험

원심분리 보유 능력 (CRC) 시험으로는 겔 입자 (예를 들어, 표면 처리된 흡 수성 물질 또는 표면 처리되기 전의 초흡수성 물질)가 제어된 조건 하에 포화되고 원심 분리된 후 액체를 보유하는 능력을 측정한다. 보유 능력의 결과는 샘플 중량 1 g당 보유 액체의 g (g/g)으로 나타낸다. 시험할 샘플은 U.S. 표준 30 메시 스크린을 통해 사전 스크리닝되어 U.S. 표준 50 메시 스크린 상에 보유된 입자로부터 제조된다. 그 결과, 샘플은 약 300 내지 약 600 미크론의 크기 범위의 입자를 포함한다. 입자는 수동으로 또는 자동으로 사전 스크리닝할 수 있으며 시험시까지 기밀 용기 중에 보관한다.

시험 용액 (증류수 중 염화나트륨 0.9 중량％)이 샘플에 자유롭게 흡수되도록 하면서 예비스크리닝한 샘플 0.2±0.005 g을 이 샘플을 함유하게 될 물-투과성 백에 넣어 보유 능력을 측정하였다. 열-밀봉가능한 티 백 재료, 예컨대 미국 코네티컷주 윈저 락스 소재의 덱스터 코포레이션 (Dexter Corporation)에서 시판되는 모델명 1234T의 열 밀봉가능한 여과지가 대부분의 경우에 사용하기 적절하였다. 5-인치×3-인치의 백 재료의 샘플을 반으로 접고 양쪽에 개방되어 있는 가장자리를 열-밀봉하여 2.5-인치×3-인치의 직사각형 파우치를 형성함으로써 상기 백을 제조하였다. 열 밀봉은 재료의 가장자리로부터 약 0.25 인치 이내에서 이루어져야 한다. 샘플을 파우치에 넣은 후에, 파우치의 나머지 개방된 가장자리도 열-밀봉하였다. 비어있는 백도 만들어 대조군으로 사용하였다. 3 가지 샘플 (예를 들어, 충전하여 밀봉한 백)을 시험용으로 준비하였다. 충전된 백은 밀폐된 용기에 즉시 넣지 않는다면 준비된지 3분 이내에 시험해야 하며, 밀폐된 용기에 즉시 넣는 경우에는 준비된지 30분 이내에 시험해야 한다.

백을 2개의 3인치 크기의 개구부를 갖는 테플론 (TEFLON; 등록상표) 코팅된 섬유유리 스크린 (미국 뉴욕주 페터스버그 소재의 타코닉 플라스틱스, 인크. (Taconic Plastics, Inc.)) 사이에 넣고, 23 ℃의 시험 용액의 팬에 침지시켜 백이 완전하게 습윤될 때까지 스크린이 잠겨있도록 하였다. 습윤시킨 후에, 샘플을 용액 중에 약 30±1분 동안 방치하고, 이어서 샘플을 용액으로부터 분리하여 비-흡수성 편평한 표면상에 임시로 올려놓았다. 다중 시험을 위해, 24개의 백을 팬에 가득 담은 후에 팬을 비우고 신선한 시험 용액으로 다시 충전해야 한다.

이어서, 습윤 백을 약 350의 중력으로 샘플을 원심분리할 수 있는 적합한 원심분리기의 바스켓에 넣었다. 한 적합한 원심분리기는, 물 수집용 바스켓, 디지탈 rpm 게이지, 및 백 샘플을 보유 및 배수하도록 개조된 기계화된 배수용 바스켓이 장착된 Heraeus LaboFuge 400이다. 여러 개의 샘플을 원심분리하는 경우, 샘플은 원심분리기 내에서 반대 위치에 넣어 회전시 바스켓의 균형을 맞추어야 한다. 백 (습윤 백, 비어있는 백 포함)을 3분 동안 약 1,600 rpm (예를 들어, 약 350의 목적하는 중력을 달성하는 속도)으로 원심분리하였다. 백을 분리하고, 비어있는 백 (대조군)을 먼저 칭량한 후에 샘플을 함유하는 백을 칭량하였다. 백 자체에 잔류하는 용액의 양을 계산하여 측정한, 샘플에 잔류하는 용액의 양이 샘플의 원심분리 보유 능력 (CRC)이며, 샘플 1 g 당 유액의 양 (g)으로 표시하였다. 보다 구체적으로, 보유 능력은 다음과 같이 측정된다:

3 가지 샘플을 시험하고, 그 결과들의 평균을 구하여 원심분리 보유 능력 (CRC)을 측정하였다. 샘플을 23±1 ℃ 및 상대습도 50±2％에서 시험하였다.

설명의 목적을 위해 제공된 상기 실시양태의 세부 내용들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다고 이해될 것이다. 본 발명의 몇몇 예시 실시양태만이 상기 상세하게 기재되어 있지만, 당업자라면 본 발명의 신규 교시 내용 및 이점으로부터 실질적으로 벗어나지 않으면서 다양한 변형이 예시 실시양태에서 가능하다는 것을 용이하게 이해할 것이다. 예를 들어, 한 실시양태에 관하여 기재된 특징은 본 발명의 임의의 다른 실시양태에도 혼입될 수도 있다.

따라서, 상기 모든 변형은, 하기 청구항에 정의되어 있으며 이에 대한 모든 등가물인 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 간주한다. 또한, 다수의 실시양태가 몇몇 실시양태, 특히 바람직한 실시양태의 모든 이점을 달성하지 못할 수 있으며, 특정 이점의 부재로 인해 반드시 이러한 실시양태가 본 발명의 범위에서 제외되는 것으로 해석되지는 않는다고 인지하고 있다.

본 발명의 요소 또는 그의 바람직한 실시양태(들)을 도입할 때, 단어 "a", "an", "the" 및 "상기"는 1종 이상의 요소가 존재함을 의미하는 것으로 간주한다. 용어 "포함하는", "포함" 및 "갖는"은 포괄적이며, 나열된 요소 이외에도 부가적인 요소가 존재할 수 있음을 의미하는 것으로 간주한다.

본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 상기 구조체를 다양하게 변화시킬 수 있으므로, 상기 명세서에 함유된 모든 내용은 설명을 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하는 의미로 해석되지 않는 것으로 간주한다.

Claims

원심분리 보유 능력 시험에 의해 측정된 원심분리 보유 능력이 20 g/g 이상이고, 하중하 겔층 투과도 시험에 의해 측정된 하중하 겔층 투과도가 200 x 10^-9 cm² 이상인, 75 중량％ 이상의 음이온성 중합체를 포함하는 가교된 중합체를 적어도 부분적으로 포함하는 흡수성 물질.
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제1항에 있어서, 하중하 겔층 투과도 시험에 의해 측정된 하중하 겔층 투과도가 400 x 10^-9 cm² 이상인 흡수성 물질.
제1항에 있어서, 원심분리 보유 능력 시험에 의해 측정된 원심분리 보유 능력이 25 g/g 이상인 흡수성 물질.
제1항에 있어서, 자유 팽윤 겔층 투과도 시험에 의해 측정된 자유 팽윤 겔층 투과도가 2,000 x 10^-9 cm² 이상인 흡수성 물질.
제5항에 있어서, 자유 팽윤 겔층 투과도 시험에 의해 측정된 자유 팽윤 겔층 투과도가 3,000 x 10^-9 cm² 이상인 흡수성 물질.
제1항에 있어서, 가교된 중합체가 85 중량％ 이상의 음이온성 중합체를 포함하는 것인 흡수성 물질.
제1항에 기재된 흡수성 물질, 및 친수성 섬유 및 소수성 섬유 중 하나 이상을 포함하는 흡수성 구조체.
제8항에 있어서, 흡수성 물질이 흡수성 구조체의 5 중량％ 내지 90 중량％ 범위내에 있는 것인 흡수성 구조체.
제8항의 흡수성 구조체를 적어도 부분적으로 포함하는 흡수 용품.
제10항에 있어서, 기저귀, 배변훈련용 팬츠, 여성 위생 제품 및 실금자용 제품 중 하나인 흡수 용품.
원심분리 보유 능력 시험에 의해 측정된 원심분리 보유 능력이 20 g/g 이상이고, 하중하 겔층 투과도 시험에 의해 측정된 하중하 겔층 투과도가 200 x 10^-9 cm² 이상인, 75 중량％ 이상의 양이온성 중합체를 포함하는 가교된 중합체를 적어도 부분적으로 포함하는 흡수성 물질.
겔 강성 지수가 0.8 이상인 초흡수성 물질 및 초흡수성 물질에 도포된 표면 처리제를 포함하며, 상기 초흡수성 물질은 75 중량％ 이상의 음이온성 중합체를 포함하는 가교된 중합체를 포함하고, 상기 표면 처리제는 50 중량％ 이상의 양이온성 중합체를 포함하는 수용성 비-가교된 중합체를 포함하는 것인, 표면 처리된 흡수성 물질.
제13항에 있어서, 하중하 겔층 투과도 (GBP) 시험에 의해 측정된 하중하 겔층 투과도가 200 x 10^-9 cm² 이상인 표면 처리된 흡수성 물질.
제14항에 있어서, 하중하 겔층 투과도 (GBP) 시험에 의해 측정된 하중하 겔층 투과도가 400 x 10^-9 cm² 이상인 표면 처리된 흡수성 물질.
제13항에 있어서, 원심분리 보유 능력 (CRC) 시험에 의해 측정된 초흡수성 물질의 원심분리 보유 능력이 20 g/g 이상인 표면 처리된 흡수성 물질.
제13항에 있어서, 원심분리 보유 능력 (CRC) 시험에 의해 측정된 초흡수성 물질의 원심분리 보유 능력이 25 g/g 이상인 표면 처리된 흡수성 물질.
제13항에 있어서, 양이온성 중합체가 폴리비닐 아민인 표면 처리된 흡수성 물질.
제13항에 있어서, 양이온성 중합체의 농도가 초흡수성 물질의 0.05 내지 5 중량％의 범위내에 있는 것인 표면 처리된 흡수성 물질.
제13항에 있어서, 초흡수성 물질의 겔 강성 지수가 0.85 이상인 표면 처리된 흡수성 물질.
제13항에 있어서, 표면 처리제가 초흡수성 물질의 실질적으로 전체 외부 표면에 도포되어 있는 것인 표면 처리된 흡수성 물질.
제13항에 있어서, 표면 처리제의 수용성 비-가교된 중합체가 70 중량％ 이상의 양이온성 중합체를 포함하는 것인 표면 처리된 흡수성 물질.
제13항에 있어서, 표면 처리제가 초흡수성 물질 1 g 중량 당 0.5 내지 5 g 중량 범위의 물을 추가로 포함하는 것인 표면 처리된 흡수성 물질.
제13항에 있어서, 자유 팽윤 겔층 투과도 시험에 의해 측정된 자유 팽윤 겔층 투과도가 2,000 x 10^-9 cm² 이상인 표면 처리된 흡수성 물질.
제24항에 있어서, 하중하 겔층 투과도 (GBP) 시험에 의해 측정된 하중하 겔층 투과도가 200 x 10^-9 cm² 이상인 표면 처리된 흡수성 물질.
원심분리 보유 능력 시험에 의해 측정된 원심분리 보유 능력이 20 g/g 이상이고, 자유 팽윤 겔층 투과도 시험에 의해 측정된 자유 팽윤 겔층 투과도가 2,500 x 10^-9 cm² 이상인, 75 중량％ 이상의 음이온성 중합체를 포함하는 가교된 중합체를 적어도 부분적으로 포함하는 흡수성 물질.
제26항에 있어서, 원심분리 보유 능력 시험에 의해 측정된 원심분리 보유 능력이 25 g/g 이상인 흡수성 물질.
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수용성 양이온성 중합체를 물 중에 가용화시켜 수용액을 형성하는 단계; 및

겔 강성 지수가 0.8 이상이고, 75 중량％ 이상의 음이온성 중합체를 포함하는 가교된 중합체를 포함하는 초흡수성 물질의 외부 표면에 상기 수용액을 도포하는 단계

를 포함하는, 표면 처리된 흡수성 물질의 제조 방법.
제29항에 있어서, 초흡수성 물질에 수용액을 도포한 후 수용액으로부터 물을 제거함으로써 초흡수성 물질의 표면 상에 양이온성 중합체가 남아있도록 하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제29항에 있어서, 양이온성 중합체의 농도가 초흡수성 물질의 0.05 내지 10 중량％의 범위내에 있는 것인 방법.
제29항에 있어서, 가용화 단계가 양이온성 중합체를 초흡수성 물질 1 g 중량 당 0.5 g 중량 이상 내지 10 g 중량 이상의 물 중에 가용화시키는 것을 포함하는 방법.
제29항에 있어서, 초흡수성 물질의 외부 표면에 수용액을 도포하는 단계가, 초흡수성 물질이 수용액의 적어도 일부를 흡수할 때까지 수용액과 초흡수성 물질을 함께 혼합하는 것을 포함하는 것인 방법.
겔 강성 지수가 0.8 이상인 초흡수성 물질 및 초흡수성 물질에 도포된 표면 처리제를 포함하며, 상기 초흡수성 물질은 75 중량％ 이상의 양이온성 중합체를 포함하는 가교된 중합체를 포함하고, 상기 표면 처리제는 50 중량％ 이상의 음이온성 중합체를 포함하는 수용성 비-가교된 중합체를 포함하는 것인, 표면 처리된 흡수성 물질.
수용성 음이온성 중합체를 물 중에 가용화시켜 수용액을 형성하는 단계; 및

겔 강성 지수가 0.8 이상이고 75 중량％ 이상의 양이온성 중합체를 포함하는 가교된 중합체를 포함하는 초흡수성 물질의 외부 표면에 상기 수용액을 도포하는 단계

를 포함하는, 표면 처리된 흡수성 물질의 제조 방법.
제35항에 있어서, 초흡수성 물질에 수용액을 도포한 후 수용액으로부터 물을 제거함으로써 초흡수성 물질의 표면 상에 음이온성 중합체가 남아있도록 하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제35항에 있어서, 초흡수성 물질의 외부 표면에 수용액을 도포하는 단계가, 초흡수성 물질이 수용액의 적어도 일부를 흡수할 때까지 수용액과 초흡수성 물질을 함께 혼합하는 것을 포함하는 것인 방법.
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