KR101493416B1 - 수-유발성 착색 또는 색 변화 지표 - Google Patents

수-유발성 착색 또는 색 변화 지표 Download PDF

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Abstract

트리아릴메탄 유도체 구조를 갖는 염료 전구체 분자로부터 형성되며, 중성 또는 산성 pH 값의 환경 조건에 가해질 경우에 상기 염료 전구체로부터 해리되는 이탈기(L)로 개질된, 가역성 발색현상(color-developing) 복합체를 포함하는 잉크 배합물이 개시된다. 또한, 본 발명은 진단 지표 또는 흡수 개인 위생 제품의 적어도 일부에 적용된, 상기 잉크 배합물을 갖는 진단 지표 또는 흡수 개인 위생 제품에 관한 것이다.

Description

수-유발성 착색 또는 색 변화 지표{WATER-TRIGGERED COLORING OR COLOR CHANGING INDICATOR}
본 발명은 수성 물질의 존재에 의해 유발될 수 있는 특정 착색 시스쳄에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 지속적이며, 시각적으로 관찰가능한 신호를 제공하는 pH 조건에 의해 활성화되거나 불활성화될 수 있는 착색제 또는 염료 복합체에 관한 것이다.
소비재, 건강 관리 제품 및 전문 제품(professional product)을 포함하는 많은 제품들은 제품에 대한 특정 조건 또는 사용 상태를 알리는 특징을 포함할 경우 최종 사용자에 의해 보다 효과적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 소비재 흡수 물품, 특히 기저귀, 여성용 위생 용품 또는 페이퍼 티슈 시장 부문에서, 제조자들은 소비자 또는 최종 사용자에게 신호를 제공하고, 시기 적절한 방식으로 흡수 물품을 교체하거나 대체할 수 있도록 한 습기 민감성 지표를 제공하는 다양한 방법을 최근에 연구해오고 있다. 이러한 색 기반 지표는 전자 장치와 같은 어떠한 부가적인 장치없이 습기 조건에 대해 실시간으로 정보를 알려줌으로써 제품의 소비자 경험을 보다 만족시키고 증진시킬 수 있다. 이러한 습기 감지 기술은 특히, 신생아 또는 거동이 불편한 환자와 같이 돌보는 사람에게 쉽게 전달할 수 없는 사람에게 위생 및 관리 수준을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 신호는 발진과 같은 다수의 문제를 야기할 수 있는 수분에 대한 과노출로부터 아기 또는 환자의 피부를 보호할 수 있다.
습기를 표시해주는 많은 종류의 기술이 소비재에 대한 문헌에 기술되어 있으나, 현존하는 방법 중에서 이상적인 것은 없다. 시각적 습기 지표의 예는 색 지표이다. 색 지표는 "무색"에서 "유색"으로의(또는 반대로의) 변화를 통해 또는 단일 색에서 다른 색으로의 변화를 통해 사용 조건 또는 사용 정도의 변화를 나타낼 수 있다.
색 지표를 이용하여 모니터될 수 있는 예시적인 조건은 수분의 존재와 같은 물리적 조건 및 pH 변화와 같은 화학적 조건을 포함한다. 적절한 색 지표를 포함함으로써 최종 사용자에게 보다 효과적이며 이익을 줄 수 있는 예시적인 소비재는 흡수 물품, 미용 티슈, 화장지, 종이 타월, 가정용 세정용품 및 개인위생 세정 와이프를 포함한다. 적절한 색 지표를 포함함으로써 최종 사용자에게 보다 효과적이며 이익을 줄 수 있는 예시적인 전문 제품은 의약용품, 안전 의복, 산업용 세정용품 및 부직물을 포함한다.
예를 들어, 특정 접착제에 기초한 습기 지표는 매우 저조한 색 대비를 제공하며, 그 지표 색은 또한 그 기질의 염료 침출 문제가 생길 수 있다. 다른 수-용해성-염료에 기초한 습기 지표는 낮은 감도 및 낮은 색 대비의 문제를 갖고 있다. 이러한 단점으로 인해, 착색 지표 부문에 종사하는 자는 지속적이면서 높은 시각적 대비 착색제를 생성하는 새로운 기술을 요구하고 있다. 색 지표는 잘 알려져 있으며 다양한 형태로 입수가능하다. 바람직한 성능 속성은 지속성 및 양호한 보유성(즉, 색 지표가 의도된 곳에 유지되고, 이것이 사용되는 제품의 다른 성분들이 흘러들어가거나 침출되지 않는 것)을 포함한다. 제품 용도에 따라, 색 지표가 사용되는 구조가 습윤될 수 있지만 불용성인 것이 또한 바람직할 수 있다. 제품의 성분에 색 지표를 적용하기 위해, 실온에서 액체 형태로 적용될 수 있는 색 지표를 갖는 것이 또한 바람직할 수 있다. 색 지표가 실온에서 액체 형태인 경우, 색 지표는 제품의 소정 성분 상에 (잉크 조성물과 같이) 인쇄될 수 있다. 잉크 형태는 잉크 젯, 플렉소그래픽 또는 그라비어 방법과 같은 현재의 인쇄 방법으로 적용시켜 보다 매력적인 그래픽을 제공하는 데몬스트레이션을 보다 용이하게 형성할 수 있다.
색 지표가 소비재 내에 미리 포함되는 예는 습기 센서를 갖는 기저귀를 포함한다. 기저귀에 사용되는 습기 센서의 일부는 습기를 나타내기 위해 색을 변화시키고 나머지는 습기에 반응하여 색을 잃는다(즉, 물에 의해 용해되면 색이 희미해지거나 사라진다.). 색-변화 조성물을 착용가능한 물품(일회용 기저기와 같은) 내로 편입시키는 개념은 당해 기술분야에 알려져 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 7,159,532호(Klofta 등, 이하 ''532 특허'라 지칭함)는 착용가능한 물품과 함께 사용되는 향상된 착색제 보유성 및 내구성을 갖는 습기 표시 조성물에 관한 것이다. 상기 '532 특허의 습기 표시 조성물은 제 1 바인딩제 및 제 2 바인딩제를 갖는다. 제 1 바인딩제는 착색제가 이의 초기 색 상태로 존재하는 경우에 착색제를 고정시키며, 제 2 바인딩제는 착색제가 이의 최종 색 상태로 존재하는 경우에 착색제를 고정시킨다. 상기 '532 특허에서 제공되는 실시예에 사용된 성분 재료는 상세한 설명에 나타낸 바와 같이 실온에서 고체이며, 이는 이들을 혼합하기 위해서는 용융될 필요가 있다. 상기 '532 특허의 습기 표시 조성물이 자극에 반응하여 색을 변화시킬 수 있으나, 실온에서 액체 형태의 물품에 적용될 수 없다.
당해 기술분야에 알려진 색-변화 조성물은 특정 혜택을 제공하지만, 기질에 적용될 수 있는 필름-형성 조성물에 대한 요구가 남아있다. 또한, 내구성이 있으며, 우수한 보유성을 가지며, 조성물이 제품에 사용될 경우 신속하고 극적인 색 변화를 나타내는 조성물이 요구된다. 상기 조성물의 목적이 습기의 존재를 검출하는 것인 경우에, 방수성이며 수불용성인 조성물이 요구된다. 또한, 조성물이 가열없이 기질에 적용될 수 있도록 실온에서 인쇄에 의한 것과 같이 적용될 수 있는 조성물이 요구된다.
본 발명은 다양한 흡수 제품에 적용될 수 있고 편입될 수 있는 반응 시스템으로 트리아릴-메탄계 염료 전구물질 유도체를 포함하는 발색 복합체에 관한 것이다. 습기 표시 잉크에 배할될 경우, 발색 시스템은 pH-변화 메커니즘을 이용하여 다양한 타입의 그래픽 패턴을 제공하도록 다양한 기질에 인쇄가능할 뿐만 아니라, 염료 침출없이 습윤시 신속하고 극적인 색 변화를 제공할 수 있다. 착색에서 무색으로의 변화 또는 어떠한 색에서 다른 색으로의 변화로 제한된 이전의 습기 표시 물질과 달리, 본 발명의 착색 시스템은 흡수 물품의 필름 기질에 일차 적용될 경우에 무색이거나 거의 무색이다. 예정된 pH 조건하에서, 지표 착색 시스템은 현상되지 않거나 미반응된 상태의 무색에서 생생하게 나타나는 것으로 유발될 수 있다. 무색에서 색을 나타내는 습기 지표의 개발은 상당한 기술적 도전이 있어왔지만, 본 발명은 무색 외관에서 밝은 착색 외관으로 변화시킬 수 있는 광범위한 범위의 잠재적인 극적 신호 및 패턴을 갖는 보다 강력한 시각적 효과를 제공할 수 있다. 더욱이, 이러한 기술은 제조자가 습기 지표 기술 부문에서, 특히 개인 보호 용품에서 이전에 나타나거나 적용하였던 것에 비해 더 다양하고 폭넓은 팰릿의 새로운 색을 제공하거나 사용할 수 있도록 해준다.
바람직하게, 본 발명에 따르면, 상기 잉크 또는 착색 조성물은 a) 트리아릴메탄 유도체 구조(1)
Figure 112012047496816-pct00001
을 갖는 염료 전구체 분자로부터 형성되며, 중성 또는 산성 pH 값의 환경 조건에 가해질 경우에 상기 염료 전구체로부터 해리되는 이탈기(L)로 개질된, 가역성 발색현상(color-developing) 복합체 약 0.1-12중량%; b) 중합 바인더 약 3-50중량%; 및 c) 알칼리성 pH 조절제 약 1-21중량%를 포함하며, 이러한 성분들은 모두 극성 또는 비극성 용매에 함유된다.
다른 견지로, 본 발명은 pH > 8의 알칼리 조건에 가해질 경우에 무색으로 제공되며, 중성 또는 산성 pH 값을 갖는 유체 시료에 가해질 경우에 무색이거나 희미한 색조에서 유색이거나 밝은 색조로 변하는 트리아릴-메탄계 염료 전구체 분자를 갖는 발색현상제(color-developing agent)를 함유하는 잉크 매체로 적어도 부분적으로 처리된 표면을 갖는 기질을 함유한 진단 지표 또는 센서 장치에 관한 것이다. 상기 지표 또는 센서는 흡수 물품에 통합되거나 이의 일부일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 화학 반응을 나타낸다.
도 2a-d는 본 발명에 따른 센서의 구현에 따른 기질 표면에 적용된 발색현상 지표 물질(잉크), 및 상기 발색현상 잉크가 수성 매체에 접촉될 경우에 무색이거나 거의 무색 상태에서 완전히 밝아진 색 현상의 상태로 변하는 색 또는 패턴의 변화를 나타내는 일련의 개요도이다. 도 2a는 그 표면에 인쇄된 본 발명의 발색 잉크를 갖는 이의 초기 상태를 나타낸다. 도 2b-d는 시간 경과에 따른 그리고 적용된 물의 양 증가에 따른 발색현상을 나타낸다.
섹션 1. - 정의
본 명세서에 사용된, 용어 "무색에서 유색으로(colored-to-colored)"는 본 발명의 착색 복합체 또는 잉크 매체의 무색 상태에서 유색 상태로 변하는 시각적 외관의 전이 상태를 지칭한다. "무색(colorless)"은 (배경 색 또는 패턴에 비해) 눈에 잘 띄지않는, 연한, 희미하게 인지가능한 색조 또는 음영 내지 인간 육안으로 거의 보이지않는 범위의 시각 현상(manifestation)을 지칭한다. "유색(colored)"은 일반적으로 눈에 잘 띄는, 뚜렷한, 그리고 인간 육안으로 쉽게 인지가능한 시각 현상을 지칭한다.
섹션 II. - 설명
일반적으로, 본 발명은 수성 유체 또는 수-함유 매체의 존재 또는 부재를 나타낼 수 있는 발색현상 센서 또는 지표에 관한 것이다. 다른 견지로, 본 발명은 수-함유 매체(예컨대, 혈액, 생리 또는 질 유체, 또는 액체 및 고형 오물)에서 물의 유무를 검출하기 위해 이러한 습기 센서를 갖는 흡수 물품에 관한 것이다. 상기 센서는 적어도 하나의 기질 및 상기 기질에 인쇄되거나 고정된 습기 표시 물질로 이루어진다.
본 발명은 기존의 습기 지표가 갖는 문제를 일부 해소한다. 액체로 더럽혀질 경우에 유색에서 무색으로 변하는 다수의 기존 습기 표시 용액과 달리, 본 발명의 습기 표시 물질은 무색에서 유색으로 변하며 보다 민감할 수 있다. 상기 지표에서 신호는 색을 나타내기 위해 비교적 소량의 액체만을 필요로 하며, 액체의 존재하에서 침출 또는 확산없이 안정하다.
본 발명은 소변의 유무를 정확하게 검출하기 위해 상대적으로 단순하면서, 소형의 비용 효율적인 센서를 제공한다. 시험 결과는 즉각적으로 그리고 높은 신뢰도 및 일정한 시험 결과를 제공하는 시험 조건하에서 시험 수행자에 의해 쉽게 검출될 수 있을 정도로 가시적일 수 있다.
A.
본 발명에 따르면, 일종의 무색에서 유색을 나타내는 습기 지표를 생성하는 화학 메커니즘을 잉크 배합물에 사용할 수 있다. 트리아릴-메탄계 염료와 같은 착색제는 전형적으로 멀티-컨쥬게이티드 양이온 분자 구조를 가지며, 이는 컨쥬게이티드 작용기의 전체 시스템을 통해 양이온 또는 음이온 전하의 비편재화에 의해 특정 파장의 광을 흡수할 수 있다. 상기 잉크는 진단 장치 또는 흡수 물품과 같이 다양한 기질에 적용되거나 인쇄될 수 있다.
상기 잉크 배합물은 a) 트리아릴메탄 유도체 구조를 갖는 염료 전구체 분자로부터 형성되며, 중성 또는 산성 pH 값의 환경 조건에 가해질 경우에 상기 염료 전구체로부터 해리되는 이탈기(L)로 개질된, 가역성 발색현상 복합체; b) 중합 바인더; c) 알칼리성 pH 조절제를 포함하며, 이러한 성분들은 모두 극성 또는 비극성 용매에 함유된다. 또한, 상기 잉크 배합물은 계면활성제, 습윤 조절제 또는 점도 조절제 또는 수지를 상기 배합물의 나머지 퍼센트량으로 더 포함할 수 있다. 상기 이탈기는 OH, OR, NR2를 포함하며, 여기서 R은 H, 알킬, 할로겐, 알콕시, 아미노 또는 알킬-아미노기 치환체를 포함한다. 상기 극성 용매는 수성 또는 유기 알콜 매체일 수 있다. 상기 잉크 배합물은 균일 용액이거나 혼합물일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 잉크 배합물에서, 상기 발색현상 복합체 또는 염료 전구체는 약 0.1-12중량%의 양으로 존재한다. 보다 전형적으로, 상기 착색제는 약 0.1중량% 또는 0.5중량% 내지 약 8중량% 또는 10중량%의 양으로 존재할 수 있으며, 다른 구현으로 약 1중량% 또는 1.3중량% 내지 약 5중량% 또는 6중량%의 양으로 존재할 수 있다. 또한, 상기 배합물에서, 상기 중합 바인더는 약 3중량% 또는 5중량% 내지 약 45중량% 또는 50중량% 범위로, 보다 전형적으로 약 4중량%, 6중량% 또는 10중량% 내지 약 25중량%, 30중량%, 35중량% 또는 40중량%의 양으로 존재할 수 있다. 상기 pH 조절제는 유기 또는 무기 염기(base)일 수 있으며, 그리고 상기 배합물에서 알칼리성 pH 조절제의 양은 약 1중량% 또는 3중량% 내지 약 18중량% 또는 21중량%일 수 있다. 전형적으로, 염기 조절제의 양은 약 2.5중량% 또는 7중량% 내지 약 12중량%, 15중량%, 17중량% 또는 20중량%이다.
상기 염료 전구체 분자는 pH>8의 알칼리 조건하에서 무색이며 안정하며; 이에 따라 상기 잉크 배합물은 8 이상의 pH 값을 갖는다. 상기 발색현상 복합체는 매우 반응적이며 중성 또는 약 1 또는 2 내지 약 7.0 또는 7.8의 산성 pH에서 색을 드러낸다. 약 3 또는 4 내지 약 6.0 또는 6.5, 바람직하게 약 4-5-6의 산성 pH 값에서, 상기 발색현상 복합체는 우수한 감도를 나타내며, 색을 선명하게 생성하거나 색을 강화시킨다.
상기 염료 분자의 컨쥬게이티드 구조가 다른 분자와의 첨가 반응에 의해 변할 경우, 상기 염료는 결합 컨쥬게이션의 상대적인 정도의 변화 및 가시광 흡수 범위내에서 이의 관련 변화의 결과로 무색 또는 다르게 착색되는 분자가 된다. 상기 첨가 반응은 가역성이다. 상기 무색 또는 색-변화 분자는 도 1에 나타낸 화학 반응에 따라 수성 물질의 존재하에서 상기 분자 컨쥬게이티드 시스템의 해리 또는 재생성에 의해 본래의 착색 염료 분자로 다시 전환될 수 있다. 본래의 착색 분자에 무색을 부여하기 위해 첨가된 기는 이탈기(L)로 변한다. 따라서, 개질된 분자 컨쥬게이션 구조는 상기 이탈기를 방출하고 물 또는 소변의 존재하에서 보다 열역학적으로 안정한 구조로 되돌아간다. 이러한 종류의 반응은 중앙의 메틸 양이온에 첨가 반응에 의해 알칼리 매체(즉, pH>8, ≥9 또는 10)에서 무색 카비놀을 쉽게 형성할 수 있도록 하고, 또한 이는 가역성이다. 더욱이, 화학 또는 식품 염료에서 다수의 염료 분자가 트리아릴메탄 양이온 구조를 함유하는 것은 상투적인 것이기 때문에, 그 반응은 제조자에게, 지금까지는 흡수 제품 내로 편입되지 않거나 성공적으로 편입되지 않았던 광범위하게 다양한 다른 염료들의 이점을 취할 수 있도록 한다.
일반적으로, 색을 나타내는 조성물을 (일회용 기저귀와 같은) 흡수 개인 위생 물품 내로 편입시키는 개념은 완전히 분석되지 않았다. 미국 특허출원 제 5,130,290호에서와 같이 물의 존재하에서 류코 염료의 발색 조성물을 사용하는 일부 기술이 기술되었으나, 이는 특정 필수적인 발색현상 물질, 염료 안정화제 및 바인더를 필요로 하며, 본 발명과는 상이하다. 반면에, 본 발명의 시스템은 류코 염료 착색 시스템을 돕는 발색현상제를 필요로 하지 않는다.
건조 내지 습윤의 지표의 상태의 변화로부터 작용하는 발색 습기 센서에 대한 본 발명의 개념은 이전에 개시되지 않은 것으로 사료된다. 기술적 견지로부터 본 발명은 염기 물질로 미리 처리된 트리아릴메탄 염료 전구체 또는 양이온 유도체를 사용하며, 색 변화 또는 색 발현을 생성하기 위해서 부가적인 발색현상 물질을 필요로 하지 않는다. 본 발명은 미리 적용된 분자를 방출하거나 본래의 염료 분자 구조를 리폼할 필요가 없다. 이러한 메커니즘은 소변 또는 물 존재 및 매체의 pH 변화에서의 열역학적 분자 안정성에 기초한다. 이러한 신규 분류된 개념의 염료는 트리아릴메탄 염료가 전구체 양이온 염료 유도체로부터 재생되어 본래의 색을 제공할 수 있기 때문에 현저히 상이하다. 본 발명에 따른 다수의 염료는 일반적인 pH-지표로서 사용되지 않는 트리아릴멘탄계 전구체 염료 유도체를 형성하도록 개질될 수 있는 안전한 식품 착색 염료, 염기성 및 및 산성 염료로부터 선택될 수 있다.
상기 발색현상 복합체는 크리스탈 바이올렛, 베이직 블루 7, 베이직 블루 26, 에리오 그린(Erio green) B, 메틸 그린, N-나프톨벤젠, 라이트 그린 SF 옐로위시(Food green No.2), 액시드 바이올렛 6B(Food violet No.1), BRILLIANT BLUE G, BRILLIANT BLUE R, GUINEA GREE B, Brilliant Green 등으로부터 선택된, 여러 염기성 염료, 산성 염료, pH 지표 및 식품 착색 염료를 포함하는 트리아릴-메탄 염료 전구체 유도체를 포함하나, 염료 중에서 페닐의 2-위치에 카르복실레이트 또는 설포네이트를 갖는 치환된 염료는 배제되며, 그 이유는 이러한 염료는 이러한 시스템에서 무색 또는 희미한 색 상태를 형성할 수 없기 때문이다. 일부 선택된 염료 분자는 화학적으로 안전한 식품 착색 염료이다.
무기 또는 유기계는 테트라부틸암모늄 히드록시드, 벤질트리메틸암모늄 히드록시드, 소듐 히드록시드, 포타슘 히드록시드, 콜린계, 디에틸디메틸암모늄 히드록시드, 디메틸도데실에틸암모늄 히드록시드, N,N,N,N',N',N'-헥사부틸헥사메틸렌디암모늄 디히드록시드, 헥사데실트리메틸암모늄 히드록시드, 헥사메토늄 히드록시드, 테트라부틸암모늄 에톡시드, 테트라부틸포스포늄 히드록시드, 테트라헥실암모늄 히드록시드, 테트라메틸암모늄 히드록시드, 테트라옥틸암모늄 히드록시드, 테트라프로필암모늄 히드록시드, 트리부틸메틸암모늄 히드록시드, 트리헥실테트라데실암모늄 히드록시드, 테트라부틸암모늄 메톡시드 및 알킬 아미드 등을 포함한다. 상기 염기는 착색 현상에 동일한 메타니즘이 적용되는 것이라면 상기 언급한 것들로 한정되지 않는다. 상기 조성물에서 염기는 영향을 주지 않아야 한다. 왜냐하면, 착색 필름은 피부와 직접적으로 접촉되지 않으며, 약한 염기성 조건은 물/소변 접촉시 중화되는 동시에 색이 나타날 수 있기 때문이다.
pH 값은 소변을 묽은 산성 또는 염기성 용액으로 분류하는데 사용된다. 모두가 알고 있는 바와 같이, 7은 pH 범위에서 중성치이며, pH가 낮을수록, 용액의 산도는 증가하며, pH가 높을수록, 알칼리도가 증가한다. 혈액의 사구체 여과물은 신장에 의해 약 pH 7.7 내지 약 pH 6의 소변으로 산성화된다. 개인의 산-염기 상태에 따라, 소변의 pH는 4.5-8 범위일 수 있다. 신장은 주로 소듐의 재흡수 및 수소와 암모늄 이온의 관상 분비를 통해 정상적인 산-염기 균형을 유진한다. 소변은 신체에 보유된 소듐의 양 및 과잉 산이 증가함에 따라 점진적으로 산성적으로 된다. 일반적으로 비카보네이트-카본산 버퍼를 함유하는 알칼리성 소변은 체내에 과잉 염기 또는 알칼리가 존재할 경우에 정상적으로 분비된다. 신장에 의한 산성 또는 알칼리성 소변의 분비는, 신체가 일정한 체내 pH를 유지하기 위해 사용하는 가장 중요한 메커니즘 중 하나이다.
고 산성 소변 pH는 산독증, 조절되지 않은 당뇨, 설사, 절식 및 탈수, 또는 이산화탄소 체류가 일어나고 산독증이 발병하는 호흡기 질환이 있는 경우에 발생할 수 있다. 고 알칼리성 소변은 요로 장애, 유문 장애, 살리실레이트 중독, 신세뇨관성산증, 만성 신부전 또는 과호흡(이산화탄소 분출 및 알칼리 혈증의 발병)을 포함하는 호흡기 질환이 있는 경우에 발생할 수 있다.
본 발명은 이러한 질환을 검출하기에 우수한 도구가 될 수 있다. 일부 상황에서, 예를 들어 상기 색 변화 또는 외관은 시료 소변의 pH 값에 따라 달라진다. 산성인 pH일수록 보다 강한 색을 생성하거나 중성 pH와 다른 색을 생성할 수 있다. 예를 들어, 폴리프로필렌 필름에 적용되는 것과 같이 더마실 79(바인더)와 함께 i-프로판올에 용해된 말라치트 그린(카비놀)에 대한 염료 전구체를 사용하여, 중성 또는 산성 조건(pH 4.5~7 또는 증류수)에서 색 외관에 대한 상대적 pH 의존성을 시험할 수 있다. 그 시험 결과, pH 6 이하에서 발색 동역학은 중성 염수에 비해 색 출현(무색에서 녹색으로)에 대해 보다 신속하고 밝은 것으로 나타났다(중성 염수는 잘 작용하지만 산성 염수에 비해 매우 느리게 작용하기 때문임).
B.
발색현상 습기 지표는 인쇄가능한 잉크-용액 타입 제품이며, 이는 그 상부에 직접 인쇄에 의해 소비재에 대한 여러 흡수 물품 또는 부직물에 적용될 수 있다. 상기 잉크는 일반적으로 전체 기질 표면에 걸쳐 적용되거나 기질 위에 별도의 국소 지점에 적용될 수 있다. 상기 잉크는 단색 스킴 단독, 2색 또는 다색의 코팅으로 적용되거나 다양한 형상 및 크기의 그래픽 패턴 또는 알파수치적(글자와 숫자를 쓴) 기호 및/또는 문자 또는 이의 조합으로 인쇄될 수 있다.
본 발명에 유용한 기질은 다양할 수 있다. 상기 기질은 다공성이면서 소수성 필름 및 시트 물질 또는 화이버 플러프(fiber fluff), 페이퍼 티슈, 페이퍼 시트 또는 타월 및 와이퍼와 같은 셀룰로즈계 기질일 수 있다. 또한, 상기 기질은 폴리올레핀 필름과 같은 비다공성 플라스틱 필름 및 시트 또는 부직물일 수 있다. 폴리올레핀 필름의 예는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 필름 또는 개질 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 필름을 포함한다. 상기 기질은 기저귀, 성인용 요실금 물품 또는 여성 위생 패드와 같은 흡수 물품의 외부 커버 필름의 일부일 수 있다.
기질의 특별한 성질에 따라, 지표 조성물은 색 잉크제를 고정하거나 기질에 접착하기 위하여 다른 재료의 추가를 요구한다. 컬러 현상 복합체에 부가적으로, 조성물은 또한 계면활성제 및/또는 수-혼화성 또는 친수성 폴리머, 또는 수용성 염과 같은 습윤 강화제를 함유할 수 있다. 또한, 조성물은 점도, 표면 장력, 또는 다른 물리적 특성 및 화학적 특성을 조절하기 위한 다른 첨가제를 함유할 수도 있다. 선택적으로, 기질은 조성물의 접착을 향상시키기 위한 조성물의 배치 전에 그 표면 장력을 변형시키기 위해 상이한 물질로 처리될 수 있다. 특정 실시예에 따라서, 습윤 강화제는 색 잉크제에 적용될 수도 있다. 습윤 강화제는 계면활성제 또는 계면활성제의 혼합물일 수 있다. 계면활성제는 비-이온성 계면활성제 또는 이온성 계면활성제일 수 있다. 이온성 계면활성제는 양으로 하전되거나 음으로 하전될 수 있다. 비-이온성 계면활성제의 예는 폴리(에틸렌 옥사이드)와 폴리(프로필렌 옥사이드)의 공중합체와 같은 알킬 폴리(에틸렌 옥사이드)(상업적으로 Poloxamer라 칭함), 옥틸 글루코사이드 및 데실 말토사이드와 같은 알킬 폴리글루코사이드, 세틸 알코올, 올레일 알코올, 코카마이드 MEA 및 코카마이드 DEA와 같은 지방산 알코올을 포함한다. 이온성 계면활성제의 예는 s(SDS), 암모늄 라우릴 설페이트 및 다른 알킬 설페이트염, 소듐 라우릴 에테르 설페이트(SLES)로도 알려진 소듐 라우릴 설페이트, 알킬 벤젠 설포네이트, 비누, 또는 지방산 염과 같은 음이온성(예, 설페이트, 설포네이트 또는 카르복실레이트 음이온 기반의) 계면활성제; 및 세틸 트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB) a.k.a.헥사데실 트리메틸암모늄 브로마이드, 및 다른 알킬 트리메틸암모늄 염, 세틸피리디늄 클로라이드(CPC), 폴리에톡시화 탈로 아민(POEA), 벤즈알코늄 클로라이드(BAC), 벤즈에토늄 클로라이드(BZT)와 같은 양이온성(예, 4차 암모늄 양이온 기반의) 계면활성제; 또는 도데실 베타인, 도데실 디메틸아민 옥사이드, 코카마이도프로필 베타인, 코코암포 글리시네이트와 같은 쯔비터이온성(양쪽성) 계면활성제를 포함한다. 친수성 분자는 수크로오스, 글루코오스 및 글리세롤과 같은 작은 분자일 수 있다. 친수성 분자는 또한 폴리에틸렌 글리콜 및 그 공중합체와 같은 폴리머일 수 있다.
습윤 잉크는 트리아릴메탄 염료 전구체 유도체, 수성 매체에서의 무기 또는 유기 염기 및 바인더와 같은 여러 성분으로 구성된다. 예를 들어, 잉크 배합물과 혼합될 수 있는 바인더는 아크릴레이트/아크릴아미드 공중합체, 및 비닐피롤리돈과 디메틸아미노프로필 메타크릴아미드의 공중합체 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 사용 중 하나는 습기 지표를 위한 것이므로, 수성 매체와 접촉되었을 때 바인더가 지표를 용해시키는 것을 방지하기 위하여, 바인더의 특성은 불용성 또는 물에 덜 반응성인 것이 바람직하다. 바인더는 상용화된 광택 물질 또는 다른 밀봉 물질로 개질되거나 통합될 수 있다.
본 발명은 제조에 사용되는 간단한 단일 상 잉크를 포함하기 때문에, 제조 공정에 쉽게 적용될 수 있고, 기질 상에 직접 필름을 형성하는 단일 층으로 적용될 수 있다. 색 기반의 직접적인 상태 지표와 잠재적으로 통합될 수 있는 소비재 제품은 본 발명의 발색현상 복합체를 사용할 수 있다.
C.
본 발명에 따르면, 본원에서 설명된 하나 이상의 센서가 흡수 물품에 통합될 수도 있다. "흡수 물품(absorbent article)"은 일반적으로 물 또는 다른 유체를 흡수할 수 있는 임의의 물품을 지칭한다. 일부 흡수 물품의 예는, 이에 한정하는 것은 아니나, 기저귀, 트레이닝 팬츠, 흡수성 언더팬츠, 실금 물품, 여성 위생 제품(예, 생리대), 수영복, 베이비 와이프 등과 같은 개인 위생 흡수 용품; 의복, 천공 물질, 언더-존, 베드-존, 붕대, 흡수 커튼 및 의료 와이프와 같은 의료 흡수 물품; 음식 서비스 와이프; 의류 물품 등을 포함한다. 흡수 물품을 형성하는데 적합한 물질 및 방법은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려져 있다. 일반적으로, 흡수 물품은 실질적으로 액체-불투과 층(예, 외부 커버), 액체-투과 층(예, 신체측 라이너, 서지 층 등), 및 흡수 코어를 포함한다.
수성 액체의 존재를 검출하는 센서는 습기 지표 물질 중 적어도 하나의 종류를 갖는 기질을 갖고, 상기 습기 지표 물질은 기질 층에 고정되거나 인쇄된다. 지표 물질은 본 발명에 따른 발색현상 복합체를 함유한다. 상술한 바와 같이, 기질 상에 지표 물질은 일반적으로 건조 상태에서 강한 색을 나타내지 않는다. 물 함유 매체와 접촉될 때, 지표 물질의 무색 또는 연한 외관은 더 명백하거나 생생하게 변한다. 물 함유 액체는 점액, 소변 또는 대변(BM)과 같은 체액이나 노폐물일 수 있다.
지표 물질은 기질의 상부 시트 상에 또는 케어기버가 볼 수 있는 하부 시트 이내의 층 상에 있다. 지표 물질은 습윤 강화제, 또는 친수성의 수용성제를 더 포함한다. 지표 물질은 상기 기질 표면 상의 별개의 국부적인 스팟에서 또는 일반적으로 전체 기질 표면에 걸쳐서 적용된다. 선택적으로, 지표 물질은 기질 상에서 상이한 패턴 및 형상으로 인쇄된다. 기질은, 상기 기질의 상이한 부분에서 여러 지표 물질과 함께 인쇄될 수 있다.
습기 센서는 착색된 화학 조성물과 함께 침전된 고체 기질로 구성될 수 있다. 고체 기질은 지표 조성물의 침전이 컬러를 나타낼 수 있도록 하는 임의의 기질일 수 있다. 고체 기질은 다공성일 수 있거나 다공성이 아닐 수 있다. 고체 기질의 예는, 이에 한정하는 것은 아니나, 다공성 티슈, 페이퍼, 폴리머 필름, 금속, 목재, 플라스틱, 고무, 부직물 및 직물을 포함한다.
섹션 II - 실시예
본 발명은 하기의 실험적인 실시예를 참조하여 보다 잘 이해될 수 있다.
실시예:
1) 10% Dermacryl 79의 약 0.5ml 용액으로, 수용액에서의 약 0.1ml 벤질트리메틸 암모늄 하이드록사이드 40중량% 및 0.0037g 크리스탈 바이올렛을 첨가하고, 보텍싱(vortexing)함으로써 혼합하였다. 약간 바랜 회색 잉크 용액을 형성하고, 하기스(HUGGIES)® 기저귀의 외부 커버와 같은 비다공성 폴리프로필렌 필름 상에 필름 층으로 적용하였다. 공기 건조하면, 잉크는 완전히 무색으로 변하였다. 합성 소변과 접촉하였을 때, 필름 컬러는 변하여서 바이올렛 컬러를 나타내었다.
2) 10% Dermacryl 79 및 Brilliant Blue R 0.0055g의 약 0.5ml 용액으로, 수용액에서의 약 0.1ml 벤질트리메틸 암모늄 하이드록사이드 40중량%를 첨가하고, 보텍싱함으로써 혼합하여 적갈색 용액을 얻었다. 약 3일(~72 시간의 평형 시간) 후에, 잉크 용액에서 컬러는 황색으로 바래었다. 주변의 개방된 공기 조건에서 건조한 이후, 잉크가 무색을 나타내거나 약간 옅은 음영을 갖는 경우, 잉크 용액을 반투명한 백색 또는 투명한 폴리프로필렌 필름에 적용하였다. 생리 식염수로 인설팅(insulting)하였을 때, 무색 잉크 패턴은 보라색을 나타내었다.
3) 10% Dermacryl 79 및 Guinea Green B 0.0044g의 약 0.5ml 용액으로, 수용액에서의 약 0.1ml 벤질트리메틸 암모늄 하이드록사이드 40중량%를 첨가하고, 보텍싱함으로써 혼합하여, 약 1시간 이내에 옅은 황색 용액을 얻었다. 최종 용액을 반투명한 백색 또는 투명한 폴리프로필렌 필름에 적용하였고, 주변의 개방된 공기 조건 하에서 건조한 이후, 무색 또는 아주 희미한 색을 나타내었다. 생리 식염수로 인설팅하였을 때, 적용된 잉크 패턴의 색은 스카이 블루 색으로 변하였다.
4) 10% Dermacryl 79 및 Basic blue 7 0.0045g의 0.5ml 용액으로, 수용액에서의 0.1ml 벤질트리메틸 암모늄 하이드록사이드 40중량%를 첨가하고 혼합하였다. 최종 혼합물은 적갈색 용액을 나타내었고, 약 24시간 이후 색상은 바랜 황색으로 변하였다. 잉크 용액을 폴리프로필렌 필름 상에서 패턴으로 인쇄하고, 주변의 개방된 공기 조건 하에서 건조한 이후, 무색을 나타내었다. 생리 식염수로 인설팅하였을 때, 인쇄된 컬러 패턴은 청색으로 변하였다.
5) 10% Dermacryl 79 및 Basic green 1 0.0045g의 0.5ml 용액으로, 수용액에서의 0.1ml 벤질트리메틸 암모늄 하이드록사이드 40중량%를 첨가하고 혼합하였다. 약 1시간 이후, 최종 혼합물은 무색 용액을 나타내었다. 잉크 용액을 폴리프로필렌 필름 상에서 패턴 컬러로 인쇄하고, 주변의 개방된 공기 조건 하에서 건조한 이후, 무색을 나타내었다. 생리 식염수로 인설팅하였을 때, 인쇄된 컬러 패턴은 녹색으로 변하였다.
본 발명은 전체적으로 설명되고 실시예를 통해 구체적으로 설명되었다. 당해 기술 분야의 통상의 기술자라면 본 발명이 이러한 구체적으로 개시된 구현에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있는, 현재 알려져 있거나 개발되는 다른 균등물을 포함하여 하기 청구범위에 정의된 본 발명의 범위 또는 이의 등가물을 벗어나지 않고 변형 및 변화가 이루어질 수 있는 것으로 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한, 그 변화는 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (25)

  1. a) 트리아릴메탄 유도체 구조(1)
    Figure 112014086053865-pct00002

    을 갖는 염료 전구체 분자로부터 형성되며, 중성 또는 산성 pH 값의 환경 조건에 가해질 경우에 상기 염료 전구체로부터 해리되는 이탈기(L)로 개질된, 가역성 발색현상(color-developing) 복합체 0.1-12중량%;
    b) 중합 바인더 3-50중량%; 및
    c) 알칼리성 pH 조절제 1-21중량%
    를 포함하며, 그리고 여기서 R은 H, 알킬, 할로겐, 알콕시, 아미노 또는 알킬-아미노기 치환체이며, 이러한 성분들은 모두 극성 또는 비극성 용매에 함유된, 잉크 배합물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잉크 배합물은 계면활성제, 습윤 조절제, 점도 조절제 또는 수지를 더 포함하는, 잉크 배합물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이탈기는 OH, OR, NR2를 포함하는, 잉크 배합물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 염료 전구체 분자는 pH>8의 알칼리 조건하에서 무색이면서 안정한, 잉크 배합물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 잉크 배합물은 8보다 큰 pH 값을 갖는, 잉크 배합물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 중성 또는 산성 pH 값은 2 내지 7.8 범위인, 잉크 배합물.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 발색현상 복합체는 4 내지 6.5의 산성 pH 값에서 색을 나타내는, 잉크 배합물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 염료 전구체는 0.5중량% 내지 10중량%의 양으로 존재하는, 잉크 배합물.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 염료 전구체는 1중량% 내지 6중량%로 존재하는, 혼합 잉크 배합물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 극성 용매는 수성 또는 유기 알코올성 매체인, 잉크 배합물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 pH 조절제는 유기 또는 무기 염기인, 잉크 배합물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 잉크 배합물은 균일 용액인, 잉크 배합물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 중합 바인더는 아크릴레이트/아크릴아미드 코폴리머 및 비닐피롤리돈 및 디메틸아미노프로필 메타크릴아미드의 코폴리머로부터 선택되는, 잉크 배합물.
  14. 외부 커버층, 액체 투과 라이너층(liner layer), 및 상기 외부 커버층과 상기 라이너층 사이에 위치한 흡수체(absorbent body);
    상기 외부 커버층의 적어도 일부를 형성하는 내부 표면 및 외부 표면을 갖는 기질로서, 상기 기질은 상기 흡수체로부터 외부로 향하여 위치하며, 상기 내부 표면에서 상기 외부 표면으로 투명 또는 반투명한, 기질;
    제1항의 잉크 배합물에 혼합된 가역성 발색현상 복합체로서, 상기 발색현상 복합체는 중성 또는 산성 pH 값의 환경 조건에 가해질 경우에 염료 전구체로부터 해리되는 이탈기(L)로 개질된, 트리아릴메탄 유도체 구조(1)
    Figure 112014086053865-pct00008

    을 갖는 염료 전구체 분자를 가지며, 여기서 R은 H, 알킬, 할로겐, 알콕시, 아미노 또는 알킬-아미노기 치환체이며, 여기서 상기 잉크는 상기 기질의 적어도 일부의 상기 내부 표면에 적용되며, 산성 또는 중성 pH를 갖는 매체와 상호작용할 경우에, 무색에서 유색으로의 시각적 신호를 나타내는, 가역성 발색현상 복합체
    를 포함하는 흡수 물품.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 흡수 물품은, pH > 8의 알칼리 조건에 가해질 경우에 무색으로 제공되며, 중성 또는 산성 pH 값을 갖는 유체에 가해질 경우에 무색에서 뚜렷하게 유색으로 변하는, 기저귀, 여성용 위생 물품 또는 페이퍼 티슈인, 흡수 물품.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 이탈기(L)는 OH, OR, NR2를 포함하는, 흡수 물품.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 염료 전구체 분자는, pH > 8의 알칼리 조건에 가해질 경우에 무색으로 제공되며, 중성 또는 산성 pH 값을 갖는 유체 시료에 가해질 경우에 무색에서 뚜렷하게 유색으로 변하는, 흡수 물품.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 발색현상 복합체는 중성 또는 산성 pH 값을 갖는 유체로 가해질 경우에, 무색에서 유색으로 변하거나 제1 색에서 제2 색으로 변하는, 흡수 물품.
  19. a) pH > 8의 알칼리 조건에 가해질 경우에 무색으로 제공되는 트리아릴-메탄계 염료 전구체 분자를 갖는 착색 복합체인 제1항의 잉크 배합물을 제공하는 단계로서, 상기 트리아릴-메탄계 염료 전구체 분자는 중성 또는 산성 pH 값의 환경 조건에 가해질 경우에 상기 염료 전구체 분자로부터 해리되는 이탈기로 개질된 구조를 가지며; 상기 이탈기는 OH, OR, NR2를 포함하며, 여기서 R은 H, 알킬, 할로겐, 알콕시, 아미노 또는 알킬-아미노기 치환체인, 제1항의 잉크 배합물을 제공하는 단계;
    b) 상기 잉크 매체로 필름계 기질의 표면을 적어도 부분적으로 처리하는 단계;
    c) 처리된 기질을 중성 또는 산성 pH 값을 갖는 유체에 가하는 단계; 및
    d) 상기 처리된 기질로부터 착색된 신호의 현상을 관찰하는 단계
    를 포함하는, 무색에서 유색의 습기 지표를 생성하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 처리는 상기 기질 표면에 소정의 패턴 또는 디자인으로 상기 잉크 매체를 적용하거나 또는 인쇄하는 것을 포함하는, 무색에서 유색의 습기 지표를 생성하는 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 중성 또는 산성 pH 값을 갖는 유체는 소변인, 무색에서 유색의 습기 지표를 생성하는 방법.
  22. 이탈기(L)와 함께 구조(1)를 갖는 트리아릴-메탄계 염료 전구체 분자를 갖는 발색현상제(color-developing agent)를 함유하는 제1항의 잉크 배합물로 적어도 부분적으로 처리된 표면을 갖는 기질을 포함하며,
    Figure 112014086053865-pct00009

    상기 식에서, R은 H, 알킬, 할로겐, 알콕시, 아미노 또는 알킬-아미노기 치환체이며, 트리아릴-메탄계 염료 전구체 분자는 pH > 8의 알칼리 조건에 가해질 경우에 무색으로 제공되며, 중성 또는 산성 pH 값을 갖는 유체 시료에 가해질 경우에 무색에서 뚜렷하게 유색으로 변하는, 진단 지표 장치(diagnostic indicator device).
  23. 제22항에 있어서,
    상기 이탈기(L)는 중성 또는 산성 pH 값의 환경 조건에 가해질 경우에 상기 염료 전구체 분자로부터 해리되며; 상기 이탈기는 OH, OR, NR2를 포함하며, 상기 R은 H, 알킬, 할로겐, 알콕시, 아미노 또는 알킬-아미노기 치환체인, 진단 지표 장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 기질은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 셀룰로즈계 필름 또는 시트인, 진단 지표 장치.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 유체 시료는 소변인, 진단 지표 장치.
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