KR100927076B1 - 형상-기억능을 갖는 습도 활성화 재료 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (1) 변형될 수 있고, (2) 형상 변형의 양을 저장할 수 있고, (3) 습한 환경에 노출되었을 때 적어도 일부분의 형상 변형을 복원할 수 있는 형상 변형성 재료에 관한 것이다. 형상 변형성 재료는 유리하게는 필름, 섬유, 필라멘트, 스트랜드, 부직, 및 미리 성형된 요소의 형태일 수 있다. 본 발명의 형상 변형성 재료는 일회용이며 재사용가능한 제품을 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 형상 변형성 재료는 일회용 기저귀, 트레이닝 팬츠, 실금 제품, 여성 위생용품과 같은 제품을 제조하는데 사용될 수 있다.
형상 변형성, 습도 반응성, 탄성중합체, 일회용 흡수제품

Description

형상-기억능을 갖는 습도 활성화 재료{HUMIDITY ACTIVATED MATERIALS HAVING SHAPE-MEMORY}
본 발명은 제품이 고습도 또는 습기 있는 환경에 노출될 때 활성화되는 형상 기억능을 갖는 재료에 관한 것이다.
일회용 흡수 제품은 통상적으로 사용 중 물, 뇨, 멘스, 또는 혈액과 같은 하나 이상의 액체 손상에 놓여지게 된다. 따라서, 일회용 흡수 제품의 외부 커버 백시트 재료는 통상적으로 일회용 흡수 제품이 사용자에 의해 사용되는 동안 손상되지 않은 상태를 유지하고 제품에 손상을 주는 액체의 누출이 일어나지 않도록 충분한 강도 및 취급 능력을 나타내는 폴리프로필렌 필름과 같은 액체-불용성 및 액체 불투과성 재료로 만들어진다.
현재의 일회용 및 재사용가능한 가먼트가 일반적으로 공중에 의해 받아들여지지만, 이 제품들은 특정 영역에서의 개선이 여전히 요구된다. 예를 들면, 많은 흡수 제품은 액체에 노출되고 고 습도 및 체온의 사용 조건에 놓여진 후 그 형상이 변하거나 착용하기에 불편하게 되는 경향이 있다. 이러한 형상의 변화로 인해 흡수 제품이 잘 맞지 않게 되고(되거나) 누출이 일어나게 되는 경우가 많다.
통상적으로 제품의 맞음새를 개선하고 사용 중 누출을 방지하기 위하여 일회 용 및 재사용가능한 제품에 탄성 재료가 혼입된다. 이러한 탄성 재료는 몇몇 방법으로 일회용 제품에 부착될 수 있다. 한 때는, 탄성 재료를 바느질함으로써 기재에 도입했다 (블리터(Blyther) 등의 미국 특허 제3,616,770호; 및 코엔(Cohen)의 미국 특허 제2,509,674호 및 RE 22,038호 참조). 탄성 재료를 기재에 부착시키기 위한 새로운 방법은 접착제를 사용하는 것이다 (부엘(Buell)의 미국 특허 제3,860,003호 참조). 또한 음파 용접 (sonic welding)과 같은 용접을 사용하여 탄성 재료를 일회용 제품에 부착시켰다 (버터(Butter)의 미국 특허 제3,560,292호 참조). 탄성층을 갖는 라미네이트 및 코-익스텐시브 스킨(co-extensive skin layer) 층도 사용되었다 (크루거(Kruger) 등의 미국 특허 제5,429,856호).
그러나, 이러한 부착 방법은 몇 가지 문제점을 나타낸다. 첫째는 탄성재를 기재에 도입하면서 어떻게 탄성재를 스트레칭된 상태로 유지하는지의 문제이다. 또다른 문제점은 탄성 재료의 리본의 부착으로 인해 탄성력이 상대적으로 좁은 선에 집중될 것이라는 것이다. 그로 인해 탄성 재료가 착용자의 피부를 죄고 자극하게 될 수 있다 (머섹(Musek) 등의 미국 특허 제3,860,003, 4,352,355 및 4,324,245호; 고어(Gore)의 4,239,578호; 및 티드(Teed)의 4,309,236 및 4,261,782호 참조). 종래의 부착 방법의 다른 단점은 속도, 제조의 용이성 및 가격을 포함한다. 더욱 중요한 것은, 탄성층을 기재에 부착시키는 동안 탄성 층에 균일한 장력을 유지하고 탄성층이 이완되었을 때 주름잡힌 물품을 취급하는데 있어서 어려움이 생길 수 있다는 것이다.
열-반응성 탄성중합체 필름은 이러한 단점 중 일부를 해결한다. 열-반응성 탄성중합체는 열-안정형 및 열-불안정형의 두가지 형태로 존재한다. 열-불안정형은 결정성 또는 제2 상 전이 온도 근처에서 가열하면서 재료를 스트레칭한 후, 이를 열-불안정한, 연장된 형태로 동결시키기 위하여 급냉함으로써 생성된다. 그 후 탄성중합체 필름을 일회용 제품, 예를 들면 기저귀에 도입할 수 있고, 탄성중합체 재료를 가열하여 주름잡거나 주름지게 함으로써 탄성중합체 재료의 열-안정형을 생성할 수 있다. 열-반응성 탄성중합체 필름의 예는 레이싱(Reising) 등의 미국 특허 제4,681,580호, 라쉬(Lash)의 미국 특허 제4,710,189호, 마센게일(Massengale) 등의 미국 특허 제3,819,401호, 코치(Koch) 등의 미국 특허 제3,912,565호 및 쿠크(Cook)의 미국 특허 RE28,688호에 개시되어 있다.
이러한 중합체는 몇가지 단점이 있다. 이 단점 중 첫번째는 탄성중합체 재료를 열-불안정형으로 스트레칭하기 위하여 탄성중합체 재료를 가열해야 하는 온도에 관계된다. 이 온도는 탄성중합체 재료의 고유 성질이다. 따라서, 전체 제품의 생산에 유용한 온도가 탄성중합체의 열-불안정 형태를 배출하기 위하여 필요한 온도와 맞지 않을 수 있기 때문에 일회용 제품을 설계하기 힘든 경우가 많다. 종종, 이 온도는 꽤 높고 다양한 제품 층을 부착시키기 위하여 사용되는 접착제 재료에 해로울 수 있다. 열-반응성 탄성중합체를 사용하는 또다른 단점은 열-반응성 탄성중합체가 제조 공정을 제한하여 로트 변형, 시장 접근성, 원료의 가격 및 수요자의 요구에 대해 유연하게 대처할 수 없도록 하는 것이다.
호지킨(Hodgkin) 등의 미국 특허 제4,820,590호에는 재료가 열 안정형으로 회복되기 위해 필요한 온도를 낮추기 위한 세 가지 성분의 탄성중합체 블렌드가 개 시되어 있다. 또한 마트레이(Matray) 등의 영국 특허 제2,160,473호에서는 예를 들면 76.7℃(170℉) 이상의 상승된 온도에서 수축하는 탄성중합체를 제시하였다. 상기한 열-수축성 재료에 비하여 이 재료의 이로운 특징은 스트레칭 조작 중 미리 가열할 필요가 없고, 차등 속도 롤 공정 또는 "콜드 롤링(cold rolling)"에 의해 주위 온도에서 스트레칭할 수 있다는 점이다.
이 탄성중합체를 사용하는데 있어서의 문제점은 스트레칭된 탄성 재료를 일회용 기저귀와 같은 가요성 기재에 적용하는데 있어서의 어려움을 포함한다. 제시된 탄성중합체의 일부가 주위 조건에서 고도로 스트레칭된 불안정형에 적용될 수 있는 장점을 갖지만, 열-불안정형을 수축된 열-안정형으로 배출시키기 위하여 추후, 종종 극도의 가열이 필요하다. 이 열 배출의 온도는 일반적으로 변경할 수 없는데, 이는 이 온도가 탄성중합체의 분자 수준에서 결정되기 때문이다. 따라서, 이 가열 단계와 양립가능한 일회용 제품을 위한 재료의 선택의 필요하다.
또한, 각각의 가열 활성화 탄성 재료가 사용될 때, 가열 활성화는 일반적으로 가먼트를 일정 시간 동안 가열된 공기 도관으로 통과시킴으로써 달성된다. 열 가열이 가먼트의 외부 표면으로부터 가먼트의 내부로 전달되어야 하기 때문에, 가먼트전체를 통한 활성화 수단(즉, 열 가열)의 분포는 상당한 양의 시간 및 에너지를 필요로 하고, 그 결과 활성화 공정이 비효율적으로 된다. 따라서, 이러한 가열 공정은 막대한 양의 에너지를 소모할 수 있고 바람직하지 않게 낮은 제조 속도를 초래할 수 있다.
이 기술 분야에서 필요한 것은 비효율적인 열 가열 활성화 공정을 사용하지 않고 재료의 형상 변형을 활성화시키는 방법이다. 이 기술 분야에서 필요한 것은 또한 재료의 온도를 실질적으로 증가시키지 않고 재료의 형상 변형을 활성화시키는 방법이다. 또한, 일반적으로 사용 중 손상되지 않은 상태를 유지하고, 쉽게 폐기할 수 있으며, 사용 상태 중 원하는 형상 및(또는) 텍스처로 변화하는 능력을 갖는 일회용 흡수 제품에 사용할 수 있는 새로운 재료가 필요하다. 예를 들면, 고 습도 환경에 노출되었을 때, 일회용 제품은 누출을 방지하는 바람직한 제품 형상으로 변형될 수 있다.
발명의 요약
본 발명은 습한 환경에 노출되었을 때 형상, 종횡비 또는 길이가 변화하는 습도 활성화 재료의 발견에 의해 상기 어려움 및 문제점의 일부를 해결한다. 이 재료는 하나 이상의 외력에 노출되었을 때 하나 이상의 공간 디멘션에서 변형될 수 있고, 외력이 제거되면 하나 이상의 공간 디멘션에서 변형의 정도를 유지할 수 있고, 습하거나 습기 있는 환경에 놓여졌을 때 하나 이상의 공간 디멘션에서 변화 또는 퍼센트 복원을 나타낼 수 있다. 습하거나 습기 있는 환경은 흡수 제품의 사용 조건에 의해 생성될 수 있다.
특히, 습도 반응성 재료는 하나 이상의 형상 변형성(shape deformable) 매트릭스 재료를 함유한다. 형성 변형성 매트릭스 재료는 통상적으로 하나 이상의 경질 세그먼트 및 하나 이상의 연질 세그먼트를 갖는 세그먼트 블록 공중합체와 같은 중합체를 함유한다. 연질 세그먼트, 경질 세그먼트 또는 양자 모두는 습도에 반응성인 작용기 또는 수용체 부위를 함유한다.
더욱 특히, 형상 변형성 매트릭스 재료는 탄성 중합체 및 비-탄성 중합체의 블렌드를 함유할 수 있다. 비-탄성 중합체는 재료가 습한 환경에 노출되었을 때 20% 이상의 모듈러스 감소를 나타내는 수분 흡수 중합체일 수 있다.
본 발명의 습도 반응성 재료는 주름 잡히거나 탄성인 부분을 함유하는 제품을 비롯한 다수의 제품에 적용성을 갖는다.
본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은 하기 개시된 실시태양의 상세한 기재 및 첨부된 청구항을 검토한 후에 명확해질 것이다.
본 발명은 첨부하는 도면에 의해 추가적으로 기술된다:
도 1은 본 발명의 한 실시태양에 따르는 복합 재료의 상면 평면도를 나타내고;
도 2는 본 발명의 한 실시태양에 따른 흡수 물품의 부분적으로 잘려진 상면 평면도를 나타낸다.
본 발명은 습도에 노출되었을 때 형상 변형을 나타낼 수 있는 재료, 및 이를 이용하는 방법의 발견에 의해 상기 논의된 어려움 및 문제점의 일부를 해결한다. 이 재료는 고습도 또는 습기 있는 환경에 놓여졌을 때 하나 이상의 공간 디멘션에서 변화를 나타낸다. 공지의 재료 및 방법과는 달리, 본 발명의 재료 및 방법은 재료 내에서 "락-인된(locked-in)" 형상 변화의 양을 최대화할 뿐만 아니라 재료의 하나 이상의 공간 디멘션에서의 퍼센트 변화를 최대화한다. 또한, 가열 단계를 포 함하는 이전의 복원 방법과는 달리, 본 발명은 재료의 온도에 실질적 변화 없이 재료의 하나 이상의 공간 디멘션에 변화를 일으키는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 복원 방법은 그 대신 재료의 온도에 실질적 변화 없이 하나 이상의 공간 디멘션에서 원하는 변화를 일으키기에 충분한 습도 또는 수분의 수준에 재료를 놓이게 하는 것을 포함한다. 본 발명의 재료 및 방법은 다수의 제품 및 공정에 적용성을 갖는다.
재료의 하나 이상의 공간 디멘션에서의 변화를 측정하는 한 가지 방법은 하기 식에 의해 주어진다:
Figure 112004002532448-pct00001
여기서, %R은 재료의 하나의 공간 디멘션의 퍼센트 변화, 또는 퍼센트 복원을 나타내고;
δi은 습도 활성화가 되기 전 디멘션을 나타내고;
δf는 습도 활성화가 된 후의 디멘션을 나타낸다.
상기 식은 본 발명의 형상 변형성 재료의 하나 이상의 공간 디멘션의 퍼센트 복원을 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 식은 공간 디멘션에 변화가 일어날 수 있는 모든 재료에 사용될 수 있다. 형상 변형을 갖는 적합한 재료 및 원하는 퍼센트 복원은 하기에 주어진다.
형상 변형성 재료 성분
본 발명은 습한 환경에 놓여졌을 때 하나 이상의 공간 디멘션에 변화를 나타내는 형상 변형성 재료에 관한 것이다. 적절한 재료는 하기 성질을 갖는 재료 또는 재료의 블렌드를 포함한다: (1) 하나 이상의 외력에 놓여졌을 때 하나 이상의 공간 디멘션에서 변형될 수 있는 성질, (2) 외력이 제거되면 하나 이상의 공간 디멘션에서 변형의 정도를 유지할 수 있는 성질, 및 (3) 습한 환경에 놓여졌을 때 하나 이상의 공간 디멘션에서 변화 또는 퍼센트 복원을 나타낼 수 있는 성질.
본 발명의 형상 변형성 재료는 "습도 연화성"이다. 본원에 사용된 "습도 연화성"이라는 용어는 습한 환경에 놓여졌을 때 강성도(stiffness) 및 모듈러스가 약 20% 이상 현저하게 감소할 수 있고(있거나) 환경으로부터의 수분 흡수의 결과 이완될 수 있는 재료를 나타낸다. 바람직하게는, 습한 환경에 놓여졌을 때, 형상 변형성 재료는 강성도 및 모듈러스가 약 30% 이상 감소하고, 더욱 바람직하게는 약 50% 이상 감소한다. 본원에 사용된 "모듈러스"라는 용어는 본원에 인용함으로써 삽입되는 ASTM 스탠다드 D882-95a에 따라 계산된 탄성 인장 모듈러스를 나타낸다. 일반적으로 탄성 인장 모듈러스는 중합체의 인장 응력을 상응하는 스트레인(strain)으로 나눔으로써 계산한다.
본 발명의 형상 변형성 재료는 하나 이상의 하기 성분을 함유할 수 있다:
형상 변형성 매트릭스 재료
본 발명의 형상 변형성 재료는 하나 이상의 형상 변형성 매트릭스 재료를 함유한다. 본원에 사용되는 "형상 변형성 매트릭스 재료"라는 용어는 상기 성질을 갖는 재료를 기술하기 위하여 사용되고, 또한 하나 이상의 충전재 재료를 포함할 수 있다. 적절한 형상 변형성 매트릭스 재료는 중합체를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 한 실시태양에서, 형상 변형성 매트릭스 재료는 하나 이상의 중합체를 함유하고, 더욱 바람직하게는 두 개의 중합체를 함유한다. 적절한 중합체는 하나 이상의 경질 세그먼트 및 하나 이상의 연질 세그먼트를 포함하는 세그먼트 블록 공중합체; 폴리에스테르-기반 열가소성 폴리우레탄; 폴리에테르-기반 폴리우레탄; 폴리에틸렌 옥시드; 폴리(에테르 에스테르) 블록 공중합체; 폴리아미드; 폴리(아미드 에스테르); 폴리(에테르 아미드) 공중합체; 폴리비닐 알콜; 폴리비닐 피롤리돈; 폴리비닐 피리딘; 폴리아크릴산; 폴리메타크릴산; 폴리아스파르트산; 다양한 정도의 가수분해의 말레산 무수물 메틸비닐 에테르 공중합체; 폴리아크릴산 및 폴리아크릴 에스테르의 폴리비닐 메틸 에테르 공중합체; 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
바람직하게는, 형상 변형성 매트릭스 재료는 하나 이상의 경질 세그먼트 및 하나 이상의 연질 세그먼트를 포함하는 세그먼트 블록 공중합체를 함유하고, 여기서 연질 세그먼트, 경질 세그먼트, 또는 양자 모두는 습도에 반응성인 작용기 또는 수용체 부위를 함유한다.
본원에 사용된 어구 "습도에 반응성인"이라는 용어는 습한 환경에 노출되었을 때 형상 변형된 중합체의 원하는 양의 형상 복원을 가능하게 하는 중합체 내의 작용기 및(또는) 수용체 부위를 기술하기 위하여 사용된다. 본원에 사용된 "습한 환경" 또는 "습도"라는 어구는 50% 이상의 상대 습도를 갖는 환경을 말한다. 적절 한 작용기 및(또는) 수용체 부위는 우레아, 아미드, 니트로, 니트릴, 에스테르, 에테르, 히드록실, 에틸렌 옥시드, 및 아민기와 같은 작용기; 카르복실산 염 및 황산염; 나트륨, 아연 및 칼륨과 같은 이온성 기; 및 하나 이상의 상기 기로부터 형성된 불균형한 전하 분포를 갖는 수용체 부위를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 바람직하게는, 작용기는 예를 들면 우레아, 아미드, 니트로 및 니트릴기와 같은 높은 쌍극자 모멘트(즉, 약 1.5 데바이보다 큰)를 갖는 하나 이상의 작용기를 함유한다.
더욱 바람직하게는, 세그먼트 블록 공중합체는 탄성중합체이다. 본 발명에 사용하기 위한 적절한 형상 변형성 탄성중합체는 폴리우레탄 탄성중합체, 폴리에테르 탄성중합체, 폴리(에테르 아미드) 탄성중합체, 폴리에테르 폴리에스테르 탄성중합체, 폴리아미드-기반 탄성중합체, 열가소성 폴리우레탄, 폴리(에테르아미드) 블록 공중합체, 열가소성 고무, 예를 들면 가교되지 않은 폴리올레핀, 스티렌-부타디엔 공중합체, 실리콘 고무, 합성 고무, 예를 들면 니트릴 고무, 부틸 고무, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 스티렌 이소프렌 공중합체, 스티렌 에틸렌 부틸렌 공중합체 및 이들의 혼합물을 포함하나 이에 한정되지는 않는다. 몇몇 비-탄성 중합체가 사용될 수 있다. 이 중합체들은 습도에 노출되었을 때 어느 정도의 복원을 제공할 수 있다. 본 발명에 유용한 비-탄성 중합체의 예는 폴리에틸렌 옥시드, 폴리락트산의 공중합체, 이들의 블렌드 및 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 한 실시태양에서, 형상 변형성 매트릭스 재료는 폴리우레탄을 함 유한다. 본 발명에 사용하기 위한 적절한 폴리우레탄은 폴리에스테르-기반 방향족 폴리우레탄, 폴리에스테르-기반 지방족 폴리우레탄, 폴리에테르-기반 지방족 및 방향족 폴리우레탄, 및 이 폴리우레탄의 블렌드 및 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 이러한 폴리우레탄은 예를 들면 훈츠만 폴리우레탄즈(Huntsman Polyurethanes, Chicago, IL)로부터 얻을 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 특정 폴리우레탄의 예는 모르테인(MORTHANE)(등록상표) PS370-200, 모르테인(등록상표) PS79-200, 모르테인(등록상표) PN3429, 및 모르테인(등록상표) PE90-100을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 본 발명에 적용할 수 있는 다른 열가소성 폴리우레탄은 에스테인(ESTANE)(등록상표) 폴리우레탄이라는 상표로 BF 굿리치 퍼포먼스 머티리얼즈(Goodrich Performance Materials)에서 시판된다.
본 발명의 추가적 실시태양에서, 형상 변형성 매트릭스 재료는 폴리(에테르 아미드) 탄성중합체를 포함한다. 본 발명에 사용될 수 있는 폴리(에테르 아미드) 탄성중합체는 예를 들면 엘프 아토켐 노스 아메리카, 인크(Elf Atochem North America, Inc.)(Philadelphia, PA)에서 얻을 수 있다. 이러한 폴리(에테르 아미드) 탄성중합체의 예는 페박스(PEBAX)(등록상표) 2533, 페박스(등록상표) 3533, 및 페박스(등록상표) 4033을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
폴리우레탄 탄성중합체 및 폴리(에테르 아미드) 탄성중합체는 본 발명에서 형상 변형성 매트릭스 재료로서 특히 유용한데, 이는 이들이 습도에 민감한 고도의 쌍극자 모멘트를 갖는 기(예를 들면, 이소시아네이트, 아미드 및 에스테르 기)를 함유하는 연질 및 경질 세그먼트로 구조적으로 이루어지기 때문이다. 또한, 고도 의 쌍극자 모멘트의 높은 극성 때문에, 이 탄성중합체들은 습도 민감성 성분과 쉽게 블렌드되거나 배합된다. 예를 들면, 습도 민감성 성분은 탄성중합체와 블렌드될 수 있거나 또는 탄성중합체의 분자 구조 내로 달리 혼입될 수 있다. 이 탄성중합체에서 경질 세그먼트는 탄성중합체 성능을 가능하게 하는 연질 세그먼트에 대한 물리적 가교점으로서 통상적으로 작용한다. 경질 및 연질 세그먼트 모두는 습한 환경에 노출시킴으로써 복원될 수 있는 "락-인된" 형상 변형을 제공하는 스트레칭과 같은 수 회의 하기 예비-활성화 처리 중 형상 변형에 기여할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시태양에서, 형상 변형성 매트릭스 재료는 탄성 중합체 및 비-탄성 중합체의 블렌드를 포함한다. 이 블렌드는 함께 공압출될 수 있거나 다층 또는 마이크로층 구조로 형성될 수 있다. 별법으로, 다층 또는 마이크로층 구조는 탄성 중합체 및 비-탄성 중합체의 별도의 층으로부터 형성될 수 있다. 이 층은 교대 (alternating) 층이거나 교대층이 아닐 수 있다. 다른 비-탄성 형상 변형 중합체와 형상 변형 탄성중합체의 블렌딩 또는 다층화/마이크로층화가 특히 낮은 스트레칭 온도에서 잠재적 변형 성질을 향상시킬 수 있고 습도에 의한 활성화의 결과 복원가능한 변형을 현저히 증가시킬 수 있기 때문에 블렌드가 유리하다.
예를 들면, 형상 변형성 매트릭스 재료는 탄성중합체, 및 수분 흡수의 결과 연화 및 완화시킬 수 있는 수분 흡수 중합체와 같은 비-탄성 중합체를 함유할 수 있다. 탄성중합체는 수분 흡수 중합체가 연화 및 완화될 때 디멘션의 변화를 위한 힘을 제공한다. 수분 흡수 중합체는 "습도 연화성(humidity softenable)"이다. 수분 흡수 중합체는 그의 강성도 및 모듈러스를 약 20% 이상 극적으로 감소시킬 수 있고(있거나), 환경으로부터 수분 흡수의 결과 완화될 수 있다. 바람직하게는, 습한 환경에 놓여졌을 때, 수분 흡수 중합체는 강성도 및 모듈러스의 감소가 약 30% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50% 이상 감소된다. 체온에의 노출을 포함하는 온도 상승은 수분 흡수를 촉진시킬 수 있다. 또한, 수분 흡수의 속도는 변화될 수 있고, 그에 의해 시간-의존성 반응을 조절할 수 있다.
블렌드는 원하는 습도 활성화 형상을 달성하기에 효과적인 양의 수분 흡수 중합체를 함유해야 한다. 습도 연화성 중합체는 0 초과 100 중량 퍼센트 미만의 의 양으로 형상 변형성 매트릭스 재료에 존재할 것이다. 바람직하게는, 형상 변형성 매트릭스 재료는 약 5 중량% 내지 약 90 중량%의 수분 흡수 중합체를 함유한다. 더욱 바람직하게는, 재료는 약 10 중량% 내지 약 60 중량%의 수분 흡수 중합체를 함유한다. 적합한 수분 흡수 중합체의 예는 폴리에틸렌 옥시드, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리비닐 피리딘 또는 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 수분 흡수 중합체는 폴리에틸렌 옥시드이다. 수분 흡수 중합체는 스트레칭되거나 또는 가소적으로(plastically) 변형되어, 중합체가 습한 환경에서 연화될 때 후에 배출될 수 있는 변형 및(또는) 형상 변화를 락 인(lock in)하는 능력을 가져야 한다.
블렌드에 존재하는 탄성 중합체는 그의 원래 길이로부터 스트레칭되거나 변형되고 스트레칭 또는 변형력의 완화 시 돌아오는 능력을 가져야 한다. 탄성 중합체는 수증기에 대한 투과성을 가질 수 있고, 이는 습도-연화성 중합체에 의한 수분 흡수를 촉진시킬 수 있다. 형상 변형성 매트릭스 재료의 탄성 중합체 성분은 원하 는 디멘션 변화 성질을 달성하기에 효과적인 양으로 존재해야 한다. 탄성 중합체는 형상 변형성 매트릭스 재료에 0 초과 100 중량% 미만의 양으로 존재할 것이다. 바람직하게는, 형상 변형성 매트릭스 재료는 약 10 중량% 내지 약 95 중량%의 탄성 중합체를 함유한다. 더욱 바람직하게는, 재료는 약 50 중량% 내지 약 70 중량%의 탄성중합체 재료를 함유한다. 적절한 탄성 중합체의 예는 열가소성 폴리우레탄, 폴리(에테르-아미드) 블록 공중합체, 열가소성 고무, 예를 들면 가교되지 않은 폴리올레핀, 스티렌-부타디엔 공중합체, 실리콘 고무, 니트릴 고무와 같은 합성 고무, 스티렌 이소프렌 공중합체, 스티렌 에틸렌 부틸렌 공중합체, 부틸 고무, 나일론 공중합체, 세그먼트된 폴리우레탄을 포함하는 스판덱스 섬유, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 또는 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 바람직하게는, 탄성 중합체는 폴리우레탄이다.
수분 흡수 중합체 및 탄성 중합체는 당해 기술분야에 공지된 방법에 의해 배합될 수 있다. 예를 들면, 중합체는 코어-쉘 구조에 또는 병렬식(side by side) 구조에 혼합되고, 블렌드되고, 라미네이트되고, 공압출되고, 마이크로-층화될 수 있다. 탄성 중합체 및 수분 흡수 중합체의 비율에 따라, 블렌드는 탄성중합체의 성질 또는 연성의(ductile) 열가소성 중합체의 성질을 나타낼 수 있다.
비-활성화성(non-activatable) 재료
본원에 사용된 용어 "비-활성화성 재료"는 적절한 형상 변형성 재료를 기술할 때 상기 세 가지 성질 중 하나 이상이 결여된 재료를 기술하기 위하여 사용된다. 적절한 비-활성화성 추가적 재료는 비-탄성 중합체, 점착부여제, 항-블로킹 제, 충전제, 항산화제, UV 안정제, 폴리올레핀-기반 중합체 및 유익한 성질을 첨가하기 위하여 첨가 또는 블렌드될 수 있는 다른 가격-절감 첨가제를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
상기 형상 변형성 중합체와 블렌드되는 비-활성화성 재료의 양은 생성된 블렌드가 원하는 양의 형상 변형성 성질을 갖는 한 변화시킬 수 있다. 블렌드는 약 40 내지 99.5 중량 퍼센트의 형상 변형성 중합체 및 약 60 내지 0.5 중량 퍼센트의 추가적 비-활성화성 재료를 함유할 수 있다. 바람직하게는, 블렌드는 약 60 내지 99.5 중량 퍼센트의 형상 변형성 중합체 및 약 40 내지 0.5 중량 퍼센트의 추가적 재료를 함유한다. 더욱 바람직하게는, 블렌드는 약 80 내지 99.5 중량 퍼센트의 형상 변형성 중합체 및 약 20 내지 0.5 중량 퍼센트의 추가적 비-활성화성 재료를 함유한다.
형상 변형성 재료의 배위
본 발명의 형상 변형성 재료는 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 본 발명의 형상 변형성 재료는 블렌드, 필름, 다층 또는 마이크로층상 필름, 라미네이트, 필라멘트, 패브릭, 폼(foam), 부직 또는 다른 삼차원 형태의 형태일 수 있다. 많은 실시태양에서, 특히 개인 위생용품에서 사용하기 위하여 바람직한 기재는 부직 재료이다. 본원에 사용된 "부직 재료"라는 용어는 매트-유사 양식으로 불규칙하게 배열된 개별 섬유 또는 필라멘트의 구조를 갖는 재료를 말한다. 부직 재료는 스펀본드 공정, 멜트블로운 공정, 에어-레이드(air-laid) 공정, 웨트-레이드(wet-laid) 공정, 하이드로인탱글링(hydroentangling) 공정, 스테이플 섬유 카딩(staple fiber carding) 및 본딩, 및 용액 방사를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 공정으로 제조할 수 있다.
형상 변형성 재료는 압출, 코팅, 발포 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 기술 분야의 당업자에게 공지된 방법에 의해 형성될 수 있다. 또한 형상 변형성 재료는 습도 반응성 성분과 재료를 블렌딩 또는 배합함으로써 형성될 수 있다. 별법으로, 습도 반응성 성분은 화합물의 분자 구조 내에 혼입되어 형상 변형성 재료를 생성시킬 수 있다. 형상 변형성 재료의 크기에는 제한이 없지만 재료의 크기가 너무 크다면 형상 변형의 양 및 형상 변형 재료의 퍼센트 복원은 제한될 수 있다.
별법의 실시태양에서, 두 가지 형상-변형성 중합체의 블렌드 또는 두 가지 형상-변형성 중합체를 갖는 다층 또는 마이크로층 구조를 포함하는 재료는 형상 변형성 탄성중합체와 다른 비-탄성 형상 변형 중합체의 블렌딩 또는 다층/마이크로층화가 특히 낮은 스트레칭 온도에서 잠재적 변형 성질을 향상시킬 수 있고, 습도에 의한 활성화의 결과로서 복원가능한 변형을 현저하게 증가시킬 수 있다는 것을 입증한다.
형상 변형 재료의 크기 및 형상에 관계 없이, 본 발명의 형상 변형 재료는 습한 환경에 놓여졌을 때 하나 이상의 공간 디멘션에서의 변화를 나타낸다. 통상적으로, 본 발명의 형상 변형 재료는 1, 2 또는 3 디멘션에서 변화를 나타낸다. 예를 들면, 형상 변형 재료가 섬유의 형태일 때, 형상 변형 재료는 섬유 길이 및(또는) 섬유 직경에서 변화를 나타낸다. 형상 변형 재료가 필름의 형태일 때, 형상 변형 재료는 필름 길이 및(또는) 필름 폭 및 필름 두께에서 변화를 나타낸다. 퍼 센트 복원은 형상 변형 재료의 각 디멘션에 대해 측정할 수 있다.
상기 식에서 볼 수 있는 바와 같이, 주어진 디멘션의 퍼센트 복원(%R)을 최대화하기 위하여, 습도 활성화 전(δi) 및 후(δf)의 디멘션 사이의 차이가 최대화될 필요가 있다. 본 발명은 재료의 주어진 디멘션의 퍼센트 복원 %R을 최대화하는 방법을 제공한다. 주어진 디멘션의 현재 복원을 최대화하는 능력에 영향을 미치는 하나의 인자는 재료를 습한 환경에 놓기 전 재료에서 원하는 양의 형상 변형을 "락-인"하는 능력이다.
일정 정도의 형상 변형을 갖는 재료의 제조
본 발명의 한 측면은 원하는 양의 "락-인된" 형상 변형을 갖는 재료를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본원에 사용되는 용어 "락-인된 형상 변형"은 주어진 재료에 미치는 하나 이상의 힘으로 인해 생성되는, 주어진 재료의 하나 이상의 공간 디멘션에서의 복원가능한 양의 형상 변형을 말한다. 적절한 힘은 스트레칭, 가열, 냉각, 압축(compressing), 벤딩(bending), 코일화(coiling), 전단(shearing) 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 락-인된 형상 변형의 양은 재료 조성, 재료 온도, 재료 처리 과정(즉, 재료에 가해진 응력의 양), 및 임의의 후-처리 과정(즉, 급냉, 장력(tension) 등)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다수의 인자에 따라 변할 수 있다. 주어진 재료의 락-인된 형상 변형에 영향을 미칠 수 있는 다수의 인자를 하기에서 논의한다.
스트레칭 또는 압축
스트레칭 및 압축은 본 발명의 형상 변형 재료에 락-인된 형상 변형을 부여하는 방법이다. 스트레칭 또는 압축의 결과 생성되는 변형의 양은 다수의 변수에 의존한다. 주어진 재료의 스트레칭 또는 압축과 관계된 중요한 변수는 스트레칭 또는 연신비, 스트레칭 또는 압축 온도, 스트레칭 또는 압축 속도, 존재한다면 열 세팅 또는 어닐링 조작과 같은 스트레칭-후 또는 압축-후 조작을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
또한, 스트레칭 및 압축 이외에 벤딩, 트위스팅, 전단 또는 복잡한 변형을 사용하는 재료의 다른 형상화를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 유형의 변형도 사용될 수 있다.
스트레치 또는 연신비
주어진 재료에 부여될 수 있는 락-인된 형상 변형의 양은 스트레치 또는 연신비에 의존한다. 일반적으로 재료의 락-인된 형상 변형의 양은 통상적으로 연신비가 커질 때 커진다. 재료의 스트레칭은 단축 또는 이축 스트레칭과 같이 하나 이상의 방향으로 수행될 수 있다. 이축 스트레칭과 같은 하나 이상의 방향에서의 스트레칭은 동시에 또는 순차적으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 형상 변형 재료의 필름을 순차적으로 이축 스트레칭할 때, 첫번째 또는 초기 스트레칭은 필름 재료의 기계 방향(MD) 또는 횡방향(TD)으로 수행될 수 있다.
본 발명의 한 실시태양에서, 형상 변형 재료는 바람직하게는 하나 이상의 방향에서 1.5 이상의 연신 또는 스트레치 비를 갖는다. 더욱 바람직하게는, 재료는 하나 이상의 방향에서 약 2 내지 약 10의 연신 또는 스트레치비를 갖는다. 더욱더 바람직하게는, 재료는 하나 이상의 방향에서 약 3 내지 약 7의 연신 또는 스트레치 비를 갖는다. 더 낮은 연신비는 낮은 형상 변형 및 낮은 복원가능성 변형을 유발할 수 있다. 그러나, 본 발명의 몇몇 실시태양에 특정 적용 및 원하는 양의 형상 변형에 따라 낮은 연신비를 적용할 수 있다. 형상 변형 기억능을 부여하는 공정에서 연신비가 매우 높다면 재료에 복원가능하지 않은 가소성 변형이 일어나는 결과 형상 기억능의 부분적 손실이 일어날 수 있다.
스트레칭 온도
스트레칭 중, 재료 시료는 임의로 가열될 수 있다. 바람직하게는, 스트레칭은 재료의 용융 온도 미만의 온도에서 수행된다. 재료가 중합체 재료인 본 발명의 한 실시태양에서, 연신 온도는 약 120℃ 이하이고, 바람직하게는 약 90℃ 이하이다. 연신 온도가 너무 높으면, 재료는 용융되고 과도하게 점착성으로 되고(되거나) 취급하기에 어려워질 수 있다. 또한, 과도하게 높은 스트레칭 온도는 불가역적인 변형을 일으켜서 재료의 형상 변형이 상실되고 원래 형상으로 복원되지 않을 수 있다.
주어진 재료를 낮은 온도에서 스트레칭하면 락-인된 형상 변형의 양이 낮아지고 활성화 중 복원의 퍼센트가 낮아질 수 있다. 일반적으로, 형상 변형 재료가 세그먼트 블록 열가소성 탄성중합체를 함유할 때, 경질 세그먼트의 연화 또는 유리 전이 온도 근처에서 재료를 스트레칭하는 것이 바람직하다. 연질 세그먼트가 스트레칭 도중 스트레인에 의해 유도된 결정화를 수반하는 경우에는 연질 세그먼트의 결정 전이 온도 근처에서 재료를 연신하는 것이 바람직하다. 이는 예를 들면 형상 변형 재료가 PEBAX(등록상표) 탄성중합체인 경우이다.
스트레치 속도
스트레칭이 수행되는 속도는 주어진 형상 변형 재료에 부여된 락-인된 형상 변형의 양에도 영향을 미칠 수 있다. 적절한 스트레칭 속도는 스트레칭될 재료에 따라 변할 것이다. 일반적으로, 스트레칭은 약 50%/분 이상 및 약 5000%/분 정도의 속도에서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 스트레칭 속도는 약 100%/분 내지 약 2500%/분이다. 더 높은 스트레칭 속도는 공정 효율에 더 유익할 수 있지만, 매우 높은 스트레칭 속도는 감소된 연신비에서 재료 파손을 일으킬 수 있다. 락-인된 형상 변형에 미치는 스트레칭 속도의 효과는 재료의 구조 및 조성에 의존한다. 형상 변형 재료가 열가소성 폴리우레탄을 함유하는 경우와 같은 본 발명의 몇몇 실시태양에서, 스트레칭 속도는 락-인된 형상 변형의 결과적 양에 현저한 영향을 미치지 않는다.
스트레칭-후 조작
본 발명의 형상 변형 재료의 락-인된 형상 변형 성질은 스트레칭-후 조작에 의해 영향받을 수 있다. 스트레칭-후 조작 중 재료 조성, 재료의 이완 경향, 특정 적용을 위한 원하는 양의 퍼센트 복원을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다수의 인자가 고려되어야 한다.
이완 경향(Relaxation tendency)
대부분의 경우, 형상 변형 재료는 그의 원래의 스트레칭 전 배위로 돌아가려는 경향을 가질 것이다. 이 성질을 이완 경향으로 기술할 수 있다. 재료에 따라 이완 경향이 변할 수 있지만, 일반적으로, 이완 경향의 양은 재료의 탄성력이 증가함에 따라 증가한다. 또한, 이완 경향의 양은 주어진 재료에 대해 재료의 온도가 증가함에 따라 증가한다.
장력
스트레칭-후 조작 중, 스트레칭된 재료는 스트레칭된 상태에서의 장력 하에 유지되고 시간이 지남에 따라 점차 스트레칭된 상태로부터 완화되거나, 또는 장력이 없는 상태에서 몇몇 방법으로 처리될 수 있다. 통상적으로, 복원가능한 형상 변형 또는 퍼센트 복원은 형상 변형 재료가 오랜 시간 동안 스트레칭된 상태로 유지될 때 더 크다. 형상 변형 재료가 중합체 섬유 또는 필름일 때, 형상 변형 재료는 바람직하게는 약 30 초 이상 동안 스트레칭된 상태로 유지된다. 더욱 바람직하게는 형상 변형 재료는 약 10 분 이상 동안 스트레칭된 상태로 유지된다. 더욱더 바람직하게는, 형상 변형 재료는 약 1 시간 이상, 가장 바람직하게는 약 24 시간 동안 스트레칭된 상태로 유지된다. 장력 하에서의 시간은 형상 변형 중합체의 분자 구조에 의존한다. 폴리(에테르 아미드) 형상 변형 탄성중합체, 예를 들면, PEBAX(등록상표) 탄성중합체의 경우, 재료는 매우 짧은 시간 동안 장력 하에 유지될 수 있다. 형상 변형성을 갖는 폴리에스테르 방향족 및 지방족 폴리우레탄, 예를 들면, 모르테인(등록상표) 폴리우레탄의 경우, 장력 하에서 더 긴 시간을 두는 것이 바람직하다. 장력의 사용, 특히 온도와 함께 사용하는 것은 형상 변형 재료에서 배향을 보존하고 스트레칭 후 원하지 않는 수축에 대해 생성된 구조를 보호하는데 유용할 수 있다.
온도
실온 또는 승온에서 스트레칭된 형상 변형 재료에 스트레칭-후 조작을 가할 수 있다. "세팅(setting)" 과정(즉, 원하는 양의 스트레치를 락-인하는 과정)은 형상 변형 재료의 구조 및 형상 변형 재료의 이완 경향에 의존하는, 선택되고 미리 결정된 온도-시간 프로파일에 따라 수행할 수 있다. 일반적으로, 세팅 과정은 형상 변형 재료의 용융 온도 미만의 온도에서 수행된다. 바람직하게는, 세팅 과정은 2차 이완 과정의 온도보다 높은 온도 및 세그먼트 블록 탄성중합체에서 연질 세그먼트의 유리 전이 온도보다 높은 온도에서 수행된다. 이는 세팅 과정 중 구조가 이완될 수 있게 하고 이완 경향을 감소시켜서 형상 변형이 증가될 수 있게 한다.
기타 스트레칭-후 조작
기타 추가적 스트레칭-후 과정 또는 조작, 예를 들면 UV 처리, 초음파 처리, 고 에너지 처리, 또는 이러한 처리의 조합을 스트레칭-후 과정에 삽입하여 스트레칭된 재료의 몰폴로지 상태를 변형시키고 활성화시 형상 변형 재료의 퍼센트 복원을 최대화함으로써 잠재적 변형을 상승시킬 수 있다.
활성화 과정
본 발명은 또한 상기 형상 변형 재료의 잠재적, 락-인된 형상 변형의 적어도 일부분의 효율적 복원을 일으키는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 재료의 하나 이상의 공간 디멘션에서 실질적 변화(즉, 복원)를 일으키기 위하여 형상 변형 재료를 일정량의 습도 또는 수분의 상태에 놓여지게 하는 것을 포함한다. 이 방법은 상기 형상 변형 재료 자체 또는 하나 이상의 성분으로서 상기 형상 변형 재료를 함유하 는 제품의 형상 변형을 일으키기 이하여 사용될 수 있다.
본 발명의 형상 변형 재료의 잠재적, 락-인된 형상 변형의 복원은 형상 변형 재료를 50% 이상의 상대 습도의 환경에 노출시킴으로써 달성된다. 바람직하게는, 습한 환경은 75% 이상의 상대 습도, 더욱 바람직하게는 85% 이상의 상대 습도를 갖는다.
본 발명의 형상 변형 재료는 재료의 하나 이상의 공간 디멘션에서 변화를 일으키기에 충분한 양의 습도에 노출시킬 수 있다. 퍼센트 복원은 형상 변형 재료; 잠재적, 락-인된 형상 변형의 양; 형상 변형 재료를 제조하기 위하여 사용된 예비-활성화 처리; 및 특정 적용에 대한 원하는 양의 퍼센트 복원을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다수의 인자에 의존하여 변할 수 있다. 대부분의 적용에서, 퍼센트 복원 (%R)은 습한 환경에 노출시 바람직하게는 약 30% 보다 크다. 대부분의 적용에서 퍼센트 복원(%R)은 습한 환경에 노출시 더욱 바람직하게는 약 60% 보다 크다. 퍼센트 복원의 바람직한 범위는 습한 환경에 노출시 약 15% 내지 약 75%이다.
상기에서 논의한 바와 같이, 본 발명에서 형상 변형 재료를 활성화시키기 위한 습도 또는 수분의 사용은 여러가지 이유로 열 에너지를 사용하는 기존의 방법에 비하여 유리하다. 습도의 사용은 형상 변형성 재료의 온도의 실질적인 증가 없이 잠재적, 락-인된 양의 형상 변형을 갖는 형상 변형성 재료의 신속한 분자 재배향(즉, 복원)을 가능하게 한다. 본원에 사용된, "형상 변형 재료의 온도의 실질적 증가"는 약 15℃ 보다 큰 온도의 증가를 말한다. 바람직하게는, 형상 변형성 재료는 약 12℃ 미만의 온도 변화를 나타내면서 원하는 퍼센트 복원을 나타낸다.
형상 변형성 재료의 열 가열을 요구하는 기존의 복원 방법과는 대조적으로, 본 발명의 활성화 과정은 형상 변형성 재료의 가열의 정도를 바람직하게 최소화시킨다. 또한, 본 발명의 활성화 과정은 형상 변형 재료의 표면 과가열을 일으키지 않고, 재료 분해를 감소시키고, 에너지 절감의 효과를 가져온다.
몇몇 기존의 공정에서, 형상 변형의 복원은 스트레칭된 중합체 재료의 용융 온도보다 낮고 스트레칭 온도 보다 높은 온도로 형상 변형성 재료를 가열함으로써 달성된다. 낮은 복원 온도는 복원가능한 변형을 낮추는 결과를 발생시킬 수 있는 반면, 너무 높은 온도는 형상-변형된 재료의 용융을 일으킬 수 있다. 그러나, 습도를 사용하는 본 발명에서 환경의 온도는 중요하지 않다. 본 발명의 형상 변형성 재료를 둘러싸는 환경의 온도는 주어진 실내에서의 원하는 조건 또는 형상 변형성 재료를 함유하는 가먼트의 사용 조건에 의존하여 변할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 활성화 과정은 실온에서 또는 냉각 또는 가열된 구역에서 수행될 수 있다.
잠재적 탄성 재료의 웹 또는 개별 조각을 활성화시키기 위하여 가열된 공기 또는 가열된 롤을 사용하던 기존의 시스템과 비교하여, 사용 조건 중 습도의 사용은 비용이 적게 든다. 별법으로, 흡수 물품의 제조 공정에서, 전체 물품은 흡수 물품의 형상 변형 재료가 잠재적 상태일 때 제조되거나 포장될 수 있다. 물품을 운반하기 전, 흡수 물품 내의 형상 변형 재료는 습도에 의해 활성화될 수 있다.
제조 물품
본 발명은 또한 상기 형상 변형성 재료를 함유하는 제조 물품에 관한 것이다. 형상 변형성 재료는 제조 물품의 실질적 부분을 나타낼 수 있거나 물품의 많 은 성분 중 하나를 나타낼 수 있다. 또한, 형상 변형성 재료는 단층 성분으로 사용될 수 있거나 제조 물품 내의 다층 라미네이트의 한 층으로서 존재할 수 있다. 적절한 제조 물품은 기저귀와 같은 탄성 부분을 함유하는 제품, 및 수축성, 주름성 또는 확장성 성분을 갖는 제품을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 한 실시태양에서, 형상 변형성 재료는 하나 이상의 추가적 층에 라미네이트되어 복합 물품을 형성하는 필름의 형태이다. 추가적 층은 추가적 필름, 부직 웹, 직물, 폼, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 생성된 라미네이트 물품은 일회용 흡수 제품과 같은 다수의 응용 분야에 사용하기에 적합하다. 이러한 제품은 개인 흡수 위생 제품, 예를 들면 기저귀, 트레이닝 팬츠, 성인 실금 제품, 생리대, 탐폰 및 질 삽입물과 같은 여성 위생 용품, 상처 드레싱 및 송달 시스템과 같은 의료용품을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 제품은 외과용 드레이프, 외과용 가운, 및 기타 일회용 가먼트를 포함한다.
이 실시태양의 복합 재료를 도 1에 대표적으로 도시하였다. 도 1에서 보는 바와 같이, 복합 재료(10)는 부직 웹 층(12), 층(12)에 부착된 형상 변형성 재료의 스트립 (14) 및 (16)을 포함한다. 형상 변형성 재료 (14) 및 (16)의 스트립은 당업자에게 공지된 임의의 수단으로 부직 웹 층(12)에 부착될 수 있다. 형상 변형성 재료 (14) 및 (16)의 스트립 내의 잠재적, 락-인된 형상 변형의 정도 및 양에 의존하여, 복합 재료의 활성화는 원하는 주름잡힌 복합 재료를 생성시킨다.
특히 관심있는 제조 물품은 도 2에 대표적으로 도시된 흡수 가먼트 물품이다. 도 2에서 보는 바와 같이, 흡수 가먼트는 하기 성분을 포함하는 일회용 기저 귀(20)일 수 있다: 앞쪽 허리 부분(21); 뒤쪽 허리 부분(22); 앞쪽 및 뒤쪽 허리 부분을 연결하는 중간 부분(23); 한 쌍의 가로로 마주보는 측면 연부(24); 한 쌍의 세로로 마주보는 말단 연부(25). 앞쪽 및 뒤쪽 허리 부분은 사용 중 각각 실질적으로 착용자의 앞쪽 및 뒤쪽 복부 위에 연장되도록 제작된 물품의 일반적 부분을 포함한다. 물품의 중간 부분(23)은 착용자의 다리 사이의 가랑이 영역을 통하여 연장되도록 제작되는 물품의 일반적 부분을 포함한다. 마주보는 측면 연부(24)는 기저귀에 대한 다리 개구를 한정하고 일반적으로 착용자의 다리에 좀더 잘 맞도록 윤곽이 그려지거나 곡선을 이룬다. 마주보는 말단 연부(25)는 기저귀(20)에 대한 허리 개구를 한정하고 통상적으로 직선이지만 곡선일 수도 있다.
도 2는 평평하고 수축되지 않은 상태인 본 발명의 기저귀(20)의 대표적인 평면도이다. 기저귀(20)의 내부 구조를 더욱 분명히 보여주기 위하여 구조의 부분들을 부분적으로 잘랐고, 착용자와 접촉하는 기저귀의 표면은 관찰자를 향한다. 기저귀(20)은 실질적으로 액 불투과성 외부 커버(26); 외부 커버(26)과 마주 보는 관계로 위치하는 다공성, 액 투과성 몸쪽 라이너(27); 외부 커버 및 몸쪽 라이너의 사이에 위치하는 흡수 패드와 같은 흡수체(28); 및 패스너(30)을 더 포함한다. 외부 커버(26)의 가장자리 부분과 같은 기저귀(20)의 가장자리 부분은 흡수체(28)의 말단 연부를 지나서 연장될 수 있다. 도시된 실시태양에서, 예를 들면, 외부 커버(26)은 흡수체(28)의 말단 가장자리 연부 위로 바깥쪽으로 연장되어 기저귀(20)의 측면 가장자리(31) 및 말단 가장자리(32)를 형성한다. 몸쪽 라이너(27)은 일반적으로 외부 커버(26)과 같이 연장되지만, 원한다면 외부 커버(26)의 면적보다 더 크거나 작은 면적을 임의로 덮을 수 있다.
상기한 형상 변형성 재료는 도 2에 도시된 기저귀(20)의 다양한 부분에 혼입될 수 있다. 바람직하게는, 한쌍의 가로로 마주보는 측면 스트립(34) 및(또는) 한쌍의 세로로 마주보는 외부 스트립(36)은 본 발명의 형상 변형성 재료를 함유한다. 활성화시, 스트립 (34) 및 (36)은 주름진 부분을 형성하고, 이는 기저귀(20)의 허리 및 다리 개구 주변에 꼭 맞게 된다.
습도와 중합체의 상호작용의 최적화
본 발명은 또한 선택된 양의 습도 또는 수분과 형상 변형성 중합체의 상호작용을 최적화하기 위한 형상 변형성 중합체의 제조 방법에 관한 것이다. 하나 이상의 선택된 모이어티를 중합체 골격에 혼입하고(하거나) 하나 이상의 선택된 모이어티를 형상 변형성 중합체의 중합체 골격을 따라 중요한 부위에 위치시킴으로써 선택된 양의 습도에 최적으로 반응하는 특정 형상 변형성 중합체를 제조할 수 있다.
형상 변형성 중합체에 있어서, 수분 흡수의 효율은 중합체의 투과성 및 용해도 성질과 관계된다. 바람직하게는, 본 발명에 사용되는 형상 변형성 중합체는 수증기에 대한 높은 투과성을 나타낸다.
형상 변형성 중합체 내의 작용기에 대해 상기에서 논의한 바와 같이, 중합체 사슬을 따라 특이적으로 선택된 모이어티 및 중합체 사슬을 따라 모이어티를 위치시키는 것은 형상 변형성 중합체의 수분 민감성의 수준에 영향을 미칠 수 있고, 중합체의 습도에 대한 반응성을 향상시킬 수 있다. 바람직하게는, 중합체 사슬에서 하나 이상의 모이어티의 존재는 하나 이상의 하기 효과를 일으킨다: (1) 중합체의 쌍극자 모멘트의 증가, 및 (2) 중합체 분자 구조의 불균형 전하의 증가. 적절한 모이어티는 알데히드, 우레아, 아미드, 니트로, 니트릴, 에스테르, 에테르, 히드록실, 에틸렌 옥시드, 아민, 카르복실산 및 설폰아미드 기, 카르복실산 염 및 설폰산 염을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
선택된 모이어티는 중합체 사슬에 공유 결합되거나 이온적으로 부착될 수 있다. 상기에서 논의한 바와 같이, 높은 쌍극자 모멘트를 갖는 작용기를 함유하는 모이어티가 중합체 사슬에 바람직하다. 적절한 모이어티는 우레아, 아미드, 니트로 및 니트릴기를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 다른 적절한 모이어티는 나트륨, 아연 및 칼륨 이온을 포함하지만 이에 한정되지 않는 이온 기를 함유하는 모이어티를 포함한다.
중합체 사슬의 반응성을 상승시키기 위한 중합체 사슬을 변형시키는 하나의 예는 다음과 같다:
Figure 112004002532448-pct00002
상기 예에서, 니트로기가 중합체 사슬 내의 아릴기에 부착된다. 니트로기는 아릴기의 메타 또는 파라 위치에 부착될 수 있음에 유의해야 한다. 또한, 니트로 기 대신에 상기한 바와 같이 아릴 기의 메타 또는 파라 위치에 다른 기가 부착될 수 있음에 유의해야 한다. 적절한 기는 니트릴기를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 상기 변형 이외에, 생성된 중합체의 반응성을 더 상승시키기 위하여 상기 중합체에 다른 단량체 단위를 혼입할 수 있다. 예를 들면, 에틸렌 옥시드, 우레아 및(또는) 아미드 기를 함유하는 단량체 단위를 상기 중합체에 혼입할 수 있다.
다른 예에서, 형상 기억능을 갖는 폴리에테르-유형 열가소성 폴리우레탄은 폴리에틸렌 옥시드(PEO) 블록 또는 세그먼트를 포함하는 연질 블록을 함유할 수 있다. 폴리우레탄 내의 폴리에틸렌 옥시드 세그먼트의 분자량은 약 1000 내지 약 100,000 사이에서 변할 수 있다. 바람직하게는 폴리에틸렌 옥시드 블록 또는 세그먼트는 주위 환경에서 결정화되어 결정을 형성할 수 있다. 결정화될 수 있는 PEO 블록 또는 세그먼트는 형상 기억 성질을 상승시키고 습도에 대한 반응성을 증가시킬 수 있다.
형상 변형성 중합체를 디자인하는 추가적 예를 하기에 나타내며, 여기서 하나 이상의 모이어티, X 및 Y는 블록 공중합체 사슬을 따라서 특정 부위에 결합된다.
Figure 112004002532448-pct00003
X 및 Y는 연질 블록, 경질 블록 또는 연질 및 경질 블록 모두에, 또한 중합 체 사슬의 말단에 결합되거나 아니면 혼입될 수 있다. X 및 Y는 중합체 사슬을 따라 불규칙적으로 결합되거나 균일하게 결합될 수 있다. 적절한 모이어티는 알데히드, 에틸렌 옥시드, 에스테르, 카르복실산, 및 설폰아미드기를 포함한다. 그러나, 분자 구조 내에 불균형 전하를 갖거나 상승시키는 다른 기, 또는 예를 들면 나트륨, 아연 및 칼륨 이온과 같은 이온성 또는 전도성 기를 갖는 모이어티도 유용할 수 있다. 그러나, 다른 이온성 또는 전도성 기도 사용될 수 있다.
모이어티 X 및 Y가 주어진 중합체 사슬 내의 동일한 연질 또는 경질 블록에 결합되거나 혼입될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 하기 한 실시태양에서, X 및 Y는 주어진 중합체 내의 동일한 연질 또는 경질 블록에 결합되고, 여기서 X는 양전하를 갖는 모이어티이고 Y는 음전하를 갖는 모이어티이다:
Figure 112004002532448-pct00004
이러한 배위에서, 한 중합체 세그먼트 내의 불균형 전하는 중합체 및 습도 사이, 또는 중합체 및 습도 민감성 성분 사이의 상호작용을 상승시킨다.
하기 실시예는 일정 양의 락-인된 형상 변형을 갖는 형상 변형성 재료를 제조하고 그 재료를 활성화하기 위하여 수행되었다. 스트레치의 정도/스트레치 비율, 스트레치 속도, 및 스트레치 유지/냉각 속도가 대부분의 잠재적, 락-인된 형상 변형을 도입하기 위하여 고려된 몇몇 인자이다.
실시예 1-6은 습도를 사용한 형상 변형 재료의 활성화를 나타낸다.
실시예 1
케이스 웨스턴 리저브 유니버시티(Case Western Reserve University, Cleveland, OH)에서 입수가능한 마이크로층 공압출 라인을 사용하여 모르테인(등록상표) 폴리우레탄(PU) PS370-200 및 폴리에틸렌 옥시드(PEO) 수지의 여덟 개의 교대 층의 다층 필름을 제조하였다. PEO 수지 폴리옥스(POLYOX)(등록상표) WSR-N-3000은 유니온 카바이드 코포레이션(Union Carbide Corporation)에서 분말 형태로 공급되었고 플래닛 폴리머 테크놀로지스(Planet Polymer Technologies, San Diego, CA)에서 펠렛화되었다. 다층 PU PS370-200/PEO (50/50) 필름의 직사각형 스트립을 25℃에서 신텍(Sintech) 인장 시험기를 사용하여 원래 길이의 6 배로 스트레치하였다. 생성된 잠재적 변형은 필름 길이에서 약 340%였다. 스트레칭된 필름 시료를 37℃의 온도 및 80% 상대 습도로 유지된 환경 오븐(environmental oven)에 놓았다. 환경 오븐에서 20 분 둔 후, 시료를 꺼내고 디멘션을 측정하였다. 기계 방향에서의 필름의 디멘션 변화는 스트레칭된 필름 길이와 비교하여 32%였다.
실시예 2
실시예 1의 다층 필름을 신텍 인장 시험기를 사용하여 25℃에서 6 배 스트레치하였다. 생성된 잠재적 변형은 길이에서 약 350%였다. 스트레칭된 필름 시료를 37℃의 온도 및 95% 상대 습도로 유지된 환경 오븐에 넣었다. 환경 오븐에서 20 분 둔 후, 시료를 꺼내고 디멘션을 측정하였다. 기계 방향에서의 필름의 디멘션 변화는 스트레칭된 필름 길이와 비교하여 66%였다.
실시예 3
하케(Haake) 실험실용 이축 압출기를 사용하여 모르테인(등록상표) 폴리우레탄(PU) PS370-200 및 PEO의 50/50 블렌드를 제조하였다. 50/50 블렌드로 만들어진 필름의 직사각형 스트립을 25℃에서 6 배로 스트레치하였다. 생성된 잠재적 변형은 길이에서 약 185%였다. 스트레칭된 시료를 37℃의 온도 및 95% 상대 습도로 유지된 환경 오븐에 넣었다. 환경 오븐에 20 분 둔 후 시료를 꺼내고 디멘션을 측정하였다. 기계 방향에서의 필름의 디멘션 변화는 스트레칭된 필름 길이에 비하여 53%였다.
실시예 4
케이스 웨스턴 리저브 유니버시티(Cleveland, OH)에서 입수가능한 마이크로층 공압출 라인을 사용하여 PU PS370-200 및 PEO 수지의 256 교대 층의 마이크로층 필름을 제조하였다. 다층 PU PS370-200/PEO (70/30) 필름의 직사각형 스트립을 신텍 인장 시험기를 사용하여 25℃에서 6 배로 스트레치하였다. 생성된 잠재적 변형은 필름 길이에서 약 150%였다. 스트레칭된 필름 시료를 37℃의 온도 및 95% 상대 습도로 유지된 환경 오븐에 넣었다. 환경 오븐에 20 분 둔 후 시료를 꺼내고 필름의 디멘션을 측정하였다. 기계 방향에서의 필름의 디멘션 변화는 스트레칭된 필름 길이에 비하여 46%였다.
실시예 5
실시예 4의 방법을 사용하여 마이크로층 필름을 제조하되, 16 층 PU/PEO (70/30)필름을 제조하였다. 필름을 스트레치하여 길이에서 180%의 잠재적 변형을 생성시켰다. 스트레칭된 필름 시료를 37℃의 온도 및 80% 상대 습도로 유지된 환경 오븐에 넣었다. 환경 오븐에 20 분 둔 후 시료를 꺼내고 필름의 디멘션을 측정하였다. 기계 방향에서의 필름의 디멘션 변화는 50%였다.
실시예 6
하케 실험실용 이축 압출기를 사용하여 모르테인(등록상표) 폴리우레탄(PU) PS370-200 및 PEO의 70/30 블렌드를 제조하였다. 70/30 블렌드로 만들어진 필름의 직사각형 스트립을 25℃에서 6 배로 스트레치하였다. 생성된 잠재적 변형은 길이에서 약 100%였다. 스트레칭된 시료를 37℃의 온도 및 80% 상대 습도로 유지된 환경 오븐에 넣었다. 환경 오븐에 20 분 둔 후 시료를 꺼내고 필름의 디멘션을 측정하였다. 기계 방향에서의 필름의 디멘션 변화는 스트레칭된 필름 길이와 비교하여 30%였다.
비교예 1
열 에너지를 사용하는 시료의 활성화
신텍 인장 시험기를 사용하여 실시예 1의 다층 PU PS370-200/PEO (50/50) 필름을 25℃에서 원래 길이의 6 배로 스트레치하였다. 생성된 잠재적 변형은 약 330%였다. 스트레칭된 시료를 73℃의 온도에서 20 분 동안 대류 오븐에 두었다. 시료를 오븐에서 꺼내고, 그 디멘션을 측정하였다. 기계 방향에서의 필름의 디멘션 변화는 스트레칭된 필름 길이를 기준으로 65%였다.
비교예 2
열 에너지를 사용한 시료의 활성화
하케 실험실용 이축 압출기를 사용하여 PU PS370-200 및 폴리에틸렌 옥시드(PEO)의 50/50 블렌드를 제조하였다. 50/50 블렌드로 만들어진 필름의 직사각형 스트립을 25℃에서 원래 길이의 6 배로 스트레치하였다. 생성된 잠재적 변형은 약 170%였다. 스트레칭된 시료를 65℃의 온도에서 20 분 동안 대류 오븐에 두었다. 시료를 오븐에서 꺼내고, 그 디멘션을 측정하였다. 기계 방향에서 필름의 디멘션 변화는 스트레칭된 필름 길이를 기준으로 63%였다.
실시예 7-10은 락-인된 형상 변형의 양에 미치는 스트레치 속도, 연신비, 스트레치 온도, 스트레치 유지 및 냉각 속도의 효과를 나타낸다.
잠재적 변형을 부여하기 위한 스트레칭 과정
원하는 양의 형상 변형을 부여하기 위하여 50 파운드 부하 셀을 갖춘 MTS 신텍 1/D 기구 및 환경 챔버를 사용하여 시료를 스트레치하였다. 각 필름의 시료를 폭 2.54 cm x 길이 7.62 내지 10.16 cm (1 " x 3" 내지 4")로 자르고 검정색 잉크로 20 mm 떨어진 선을 표시했다. 시료를 5.08 cm (2") 떨어지게 배치된 MTS 신텍 1/D 기구의 그립(grip)에 놓고 원하는 양만큼 스트레칭하였다. 시료를 원하는 스트레치 속도로 3 배 (즉, 원래 길이의 3 배) 내지 6 배 이상 스트레치하였다. 스트레치 속도는 100 mm/분 (즉, "느린" 속도) 또는 500 mm/분 (즉, "빠른" 속도)였다. 필요하다면 그립 및 시료를 환경 챔버에 넣고 약 37℃ 내지 약 100℃ 사이의 원하는 온도로 가열하여 평형이 되게 하고, 원하는 속도에서 원하는 양만큼 스트레칭하였다.
달리 언급되지 않는다면, 스트레칭 후, 시료를 1 분 동안 스트레칭 온도에서 스트레칭된 채로 유지하였다. 그 후, 두 방법 중 한 방법으로 시료를 냉각시켰다. "느린 냉각"이 그 한 방법으로서, 환경 챔버 문을 열고 스트레칭된 시료를 시료가 실온에 도달할 때까지 팬에 노출시키고, 실온에 도달했을 때 시료를 스트레칭된 위치로부터 완화시키고 제거하였다. 다른 방법은 "급냉" 방법으로서, 환경 챔버 문을 열고 시료에 여러 번 냉각제(즉, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄을 포함하는 블로우-오프(Blow-Off) 동결 건조)를 분무하고 시료를 스트레칭된 위치로부터 완화시키고 챔버에서 꺼냈다.
선 간의 거리를 측정하고 기록하고 새로운 선을 빨간색으로 시료의 길이에 따라 20 mm 또는 40 mm 떨어지게 표시하였다. 잠재적, 락-인된 형상 변형 또는 퍼센트 잠재성(latency)은 스트레칭된 시료로부터 초기 시료로의 길이의 변화를 초기 시료 길이로 나눈 후 100을 곱한 값으로 정의하였다.
실시예 7
락-인된 형상 변형의 양에 미치는 스트레치 속도의 효과
모르테인(등록상표) PS370-200의 직사각형 스트립을 느린 스트레치 속도 및 빠른 스트레치 속도를 사용하여 스트레칭하였다. 25℃, 50℃ 및 70℃의 세 가지 온도에서 신텍 인장 시험기(SINTECH 1/D) 및 환경 챔버를 사용하여 스트립을 초기 길이의 6 배로 스트레칭하였다.
시험의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
스트레치 속도 결과
온도 25℃ 50℃ 70℃
스트레치 속도 느림 빠름 느림 빠름 느림 빠름
% 잠재성 15 20 75 75 145 150
표 1에서 보는 바와 같이 스트레치 속도는 모르테인(등록상표) PS370-200의 퍼센트 잠재성에 현저하게 영향을 미치지 않았다. 그러나, 온도는 모르테인(등록상표) PS370-200의 퍼센트 잠재성에 현저한 영향을 미쳤다.
실시예 8
락-인된 형상 변형의 양에 미치는 연신비의 효과
모르테인(등록상표) PS370-200의 직사각형 스트립을 4배, 5배 및 6배의 세 가지 상이한 연신비를 사용하여 스트레칭하였다. 25℃, 50℃ 및 70℃의 세 가지 온도에서 신텍 인장 시험기(SINTECH 1/D) 및 환경 챔버를 사용하여 스트립을 스트레칭하였다.
시험의 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
연신비 결과
온도 25℃ 50℃ 70℃
연신비 4배 5배 6배 4배 5배 6배 4배 5배 6배
% 잠재성 15 15 25 80 120 75 125 - 150
표 2에서 보는 바와 같이 연신비는 모르테인(등록상표) PS370-200의 퍼센트 잠재성에 현저한 영향을 미치지 않았다.
실시예 9
락-인된 형상 변형의 양에 미치는 스트레치 온도의 효과
모르테인(등록상표) PS370-200의 직사각형 스트립을 25℃, 50℃ 및 70℃의 세 가지 상이한 온도를 사용하여 스트레칭하였다. 스트립을 신텍 인장 시험기(SINTECH 1/D) 및 환경 챔버를 사용하여 4 배 및 6 배의 두 가지 상이한 연신비로 스트레칭하였다.
시험의 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
온도 결과
온도 25℃ 50℃ 70℃
연신비 4배 6배 4배 6배 4배 6배
% 잠재성 15 25 80 - 125 150
표 3에서 보는 바와 같이 스트레치 온도는 모르테인(등록상표) PS370-200의 퍼센트 잠재성에 현저한 영향을 미치지 않았다.
실시예 10
락-인된 형상 변형의 양에 미치는 스트레치 유지 및 냉각 속도의 효과
모르테인(등록상표) PS370-200의 직사각형 스트립을 70℃ 및 90℃의 상이한 온도에서 스트레칭하였다. 신텍 인장 시험기(SINTECH 1/D) 및 환경 챔버를 사용하여 6 배의 연신비로 스트립을 스트레칭하였다. 시료를 상기한 바와 같이 서서히 냉각시키거나(SC) 급냉(Q)시켰다. 시료를 스트레칭된 위치에서 1 분 동안 유지시키고, 또한 유지시키지 않은 후 냉각시키거나 급냉시켰다.
시험의 결과를 하기 표 4에 나타낸다.
스트레치 유지/냉각 속도 결과
온도 70℃ 90℃
스트레치 유지 유지 유지하지 않음 유지 유지하지 않음
냉각 방법 SC Q SC Q SC Q SC Q
% 잠재성 145 145 140 150 235 180 210 190
표 4에서 보는 바와 같이, 모르테인(등록상표) PS370-200 시료는 유지시키지 않고 냉각시킨 시료와는 대조적으로 주어진 스트레치 온도에서 1 분 동안 유지시키고 냉각시킨 후 서서히 냉각시켰을 때 더 큰 양의 퍼센트 잠재성을 가졌다. 급냉은 시료를 유지시키고 이완시키는 시간을 감소시켰다. 결과적으로, 이 시료는 일반적으로 더 적은 퍼센트 잠재성을 가졌다. 그러나, 급냉의 전체적 효과에 대한 결론은 상기 데이타로부터 결정하기 어려웠다.
90℃에서 모르테인(등록상표) PS370-200의 결과는 스트레치 유지 및 냉각 속도가 70℃에서 시험된 유사한 시료에 비하여 퍼센트 잠재성에 더 현저한 효과를 갖는다는 것을 나타낸다. 이 시료에서, 서서히 냉각시키는 것은 퍼센트 잠재성에서 가장 좋은 결과를 생성시켰다.
본 명세서는 특정 실시태양에 대하여 자세히 기재되었으나, 당업자는 상기를 이해할 때 이 실시태양에 대한 변형, 변경 및 등가물을 용이하게 생각해 낼 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부하는 청구항의 발명 및 그에 대한 등가물로서 인정되어야 한다.

Claims (28)

  1. 탄성 중합체 및 비-탄성 중합체를 포함하는, 하나 이상의 형상 변형성 매트릭스 재료를 포함하며;
    하나 이상의 외력에 노출되었을 때 하나 이상의 공간 디멘션에서 변형될 수 있고, 외력이 제거되면 하나 이상의 공간 디멘션에서 변형의 정도를 유지할 수 있고, 상대 습도 50% 이상의 습한 환경에 놓여졌을 때 하나 이상의 공간 디멘션에서 변화 또는 60% 보다 큰 퍼센트 복원을 나타낼 수 있고;
    상기 습한 환경에 놓여졌을 때 15℃ 미만의 온도 변화를 나타내는;
    형상 기억능을 갖는 습도 반응성 재료.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 형상 변형성 매트릭스 재료가 폴리에스테르-기반 열가소성 폴리우레탄; 폴리에테르-기반 폴리우레탄; 폴리에틸렌 옥시드; 폴리(에테르 에스테르) 블록 공중합체; 폴리아미드; 폴리(아미드 에스테르); 폴리(에테르 아미드) 공중합체; 폴리비닐 알콜; 폴리비닐 피롤리돈; 폴리비닐 피리딘; 폴리아크릴산; 폴리메타크릴산; 폴리아스파르트산; 말레산 무수물 메틸비닐 에테르 공중합체; 폴리아크릴산 및 폴리아크릴 에스테르의 폴리비닐 메틸 에테르 공중합체; 하나 이상의 경질 세그먼트 및 하나 이상의 연질 세그먼트를 갖는 세그먼트 블록 공중합체; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 습도 반응성 재료.
  4. 제3항에 있어서, 형상 변형성 매트릭스 재료가 하나 이상의 경질 세그먼트 및 하나 이상의 연질 세그먼트를 포함하는 세그먼트 블록 공중합체를 포함하며, 여기서 연질 세그먼트, 경질 세그먼트 또는 양자 모두는 습도에 반응성인 작용기 또는 수용체 부위를 함유하는 것인 습도 반응성 재료.
  5. 제4항에 있어서, 작용기가 우레아, 아미드, 니트로, 니트릴, 에스테르, 에테르, 히드록실, 에틸렌 옥시드, 아민기, 카르복실산 염, 설폰산염, 이온성기, 및 하나 이상의 상기 기로부터 형성된 불균형 전하 분포를 갖는 수용체 부위로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 습도 반응성 재료.
  6. 제3항에 있어서, 형상 변형성 매트릭스 재료가 탄성중합체를 포함하는 세그먼트 블록 공중합체를 포함하는 것인 습도 반응성 재료.
  7. 제6항에 있어서, 탄성중합체가 폴리우레탄 탄성중합체, 폴리에테르 탄성중합체, 폴리(에테르 아미드) 탄성중합체, 폴리에테르 폴리에스테르 탄성중합체, 폴리아미드-기반 탄성중합체, 열가소성 폴리우레탄, 폴리(에테르-아미드) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 실리콘 고무, 부틸 고무, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 스티렌 이소프렌 공중합체, 스티렌 에틸렌 부틸렌 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 습도 반응성 재료.
  8. 제7항에 있어서, 탄성중합체가 폴리우레탄 탄성중합체 또는 폴리(에테르 아미드) 탄성중합체로부터 선택되는 것인 습도 반응성 재료.
  9. 제1항에 있어서, 형상 변형성 매트릭스 재료가 탄성 중합체 및 비-탄성 중합체의 별도의 층을 갖는 다층 또는 마이크로층 구조를 포함하는 것인 습도 반응성 재료.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 비-탄성 중합체가 수분 흡수 중합체이고 수분 흡수 중합체는 재료가 습한 환경에 노출되었을 때 20% 이상의 모듈러스 감소를 나타내는 것인 습도 반응성 재료.
  12. 제11항에 있어서, 수분 흡수 중합체는 재료가 습한 환경에 노출되었을 때 30% 이상의 모듈러스 감소를 나타내는 것인 습도 반응성 재료.
  13. 제11항에 있어서, 수분 흡수 중합체는 재료가 습한 환경에 노출되었을 때 50% 이상의 모듈러스 감소를 나타내는 것인 습도 반응성 재료.
  14. 제11항에 있어서, 탄성 중합체가 열가소성 폴리우레탄, 폴리(에테르-아미드) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 실리콘 고무, 스티렌 이소프렌 공중합체, 스티렌 에틸렌 부틸렌 공중합체, 부틸 고무, 나일론 공중합체, 세그먼트된 폴리우레탄을 포함하는 스판덱스 섬유, 에틸렌-비닐 아세트이트 공중합체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 습도 반응성 재료.
  15. 제11항에 있어서, 수분 흡수 중합체가 폴리에틸렌 옥시드, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리비닐 피리딘 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 습도 반응성 재료.
  16. 제11항에 있어서, 형상 변형성 매트릭스 재료가 5 중량% 내지 90 중량%의 수분 흡수 중합체를 포함하는 것인 습도 반응성 재료.
  17. 제11항에 있어서, 형상 변형성 매트릭스 재료가 10 중량% 내지 60 중량%의 수분 흡수 중합체를 포함하는 것인 습도 반응성 재료.
  18. 제11항에 있어서, 형상 변형성 매트릭스 재료가 10 중량% 내지 95 중량%의 탄성 중합체를 포함하는 것인 습도 반응성 재료.
  19. 제11항에 있어서, 형상 변형성 매트릭스 재료가 50 중량% 내지 70 중량%의 탄성 중합체를 포함하는 것인 습도 반응성 재료.
  20. 제1항에 있어서, 재료가 습한 환경에 노출되었을 때 20% 이상의 모듈러스 감소를 나타내는 습도 반응성 재료.
  21. 제19항에 있어서, 재료가 습한 환경에 노출되었을 때 30% 이상의 모듈러스 감소를 나타내는 습도 반응성 재료.
  22. 제19항에 있어서, 재료가 습한 환경에 노출되었을 때 50% 이상의 모듈러스 감소를 나타내는 습도 반응성 재료.
  23. 제1항에 있어서, 비-탄성 중합체, 점착 부여제, 항블로킹제, 충전제, 항산화제, UV 안정제, 폴리올레핀-기반 중합체, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 비-활성화성 추가적 재료를 더 포함하는 습도 반응성 재료.
  24. 제23항에 있어서, 40 내지 99.5 중량%의 형상 변형성 중합체 및 60 내지 0.5 중량%의 추가적 비-활성화성 재료를 포함하는 습도 반응성 재료.
  25. 제23항에 있어서, 60 내지 99.5 중량%의 형상 변형성 중합체 및 40 내지 0.5 중량%의 추가적 비-활성화성 재료를 포함하는 습도 반응성 재료.
  26. 제23항에 있어서, 80 내지 99.5 중량%의 형상 변형성 중합체 및 20 내지 0.5 중량%의 추가적 비-활성화성 재료를 포함하는 습도 반응성 재료.
  27. 제6항에 있어서, 탄성 중합체가 열가소성 고무, 합성 고무, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 습도 반응성 재료.
  28. 제11항에 있어서, 탄성 중합체가 열가소성 고무, 합성 고무, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 습도 반응성 재료.
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