KR101776993B1 - 수계 젖음 표시 조성물 및 센서 - Google Patents

Abstract

색-발현 잉크 조성물은 10 초과의 친수성-친유성 균형 값을 갖는 적어도 2의 비이온성 계면활성제의, 또는 10 초과의 친수성-친유성 균형 값을 갖는 비이온성 계면활성제 및 대전된 계면활성제의, 계면활성제 블렌드를 포함한다. 상기 조성물은 하나 이상의 수불용성 류코 염료, 현상제 및 감감제를 포함한다. 상기 조성물은 기재에 적용되어 센서를 형성할 수 있다.

Description

수계 젖음 표시 조성물 및 센서{WATER-BASED WETNESS-INDICATING COMPOSITION AND SENSOR}

본 출원은 2012.02.29일자에 제출된 미국 임시 특허 출원 번호 제61/604872호에 대하여 우선권을 주장한다. 미국 임시 특허 출원 번호 제61/604872호는 전체로서 본 명세서에 참조로서 편입된다.

본 발명은 수성 매체용 젖음 표시 조성물에 관련된다. 구체적으로, 본 발명은 수성 용액의 존재 하에 무색에서 유색으로 변할 수 있는 수계 매체 또는 잉크를 설명한다. 상기 잉크는 기재와 같은 물품에 적용되어 센서를 형성할 수 있다.

소비재, 건강 관리, 및 전문 제품을 포함하여 많은 제품은, 그 제품이 수성 용액 (예를 들어, 소변)으로 젖은 것을 사용자에게 알려주거나 신호할 수 있는 특성을 함유하는 경우 소비자에 의해 더 효과적으로 사용된다. 일 예는, 젖은 경우 제품이 색 또는 외관(appearance)을 바꾸도록 하는 시각적 젖음 표시기이다. 색 표시기는 무색에서 유색으로의 변화 또는 그 반대를 통해, 또는 색 포화도의 변화를 통해, 젖음을 표시할 수 있다.

적절한 색 표시기를 통합하여 최종 사용자에게 더 효과적일 수 있고 더 많은 혜택을 제공할 수 있는 예시적인 소비재 제품은, 기저귀, 여성용 패드, 또는 실금 패드 및 의복과 같은, 흡수 물품을 포함한다. 적절한 젖음 표시기를 통합하여 최종 사용자에게 더 효과적일 수 있고 더 많은 혜택을 제공할 수 있는 예시적인 전문 제품은, 베드 패드 또는 붕대와 같은 의료 용도의 제품을 포함한다. 수계 색 표시기(water-based color indicator)로 이익이 있는 다른 제품은 와이프, 타월 및 티슈를 포함한다.

이러한 제품을 위한 젖음 표시 잉크는 잘 알려져 있다. 바람직한 성능 속성은 내구성 및 비침출성을 포함한다. 이들 잉크는, 젖음성(wettable)인 반면, 수불용성(water insoluble)이다.

지금까지, 수불용성 표시기 잉크는 수불용성 염료(dye) 성분 (예를 들어, 활성제(actives))를 함유하는 휘발성 유기 용매-기반 잉크이다. 그러나, 휘발성 유기 용매의 이용은 셀룰로오스계 제품의 제조 방법과의 비상용성 때문에 상기한 바와 같은 흡수 물품의 제조를 방해할 뿐만 아니라, 이러한 이용은 환경친화적이지 않으며 비용이 보다 많이 든다.

당해 기술분야에 공지된 색 변화 조성물은 수성 환경에서 침출되는 것을 방지하지만, 환경친화적이고 침출되지 않는 수계 젖음 표시 잉크에 대한 필요성이 남아 있다. 또한, 상온에서 인쇄할 수 있고 육안으로 쉽게 식별할 수 있는 색 변화를 제공하는 잉크에 대한 요구가 있다. 바람직하게는, 상기 잉크는 본 명세서에서 언급된 흡수 물품을 만드는데 이용되는 기재를 포함하는 다양한 물품에 적용가능하다.

감감제(desensitizer)의 존재시 무색인 류코 염료를 포함하는 수계 젖음 표시 잉크가 개시된다. 상기 잉크는 다양한 물품 또는 다양한 물품을 만드는데 이용되는 기재 상에 인쇄되고 건조될 수 있다. 건조된 잉크가 물과 접촉하는 경우, 감감제가 용해되면서, 류코 염료가 현상제와 상호작용하여 색을 생성하도록 한다.

본 개시의 일 구현에서, 상이한 친수성 친유성 균형 프로파일을 갖는 적어도 2의 계면활성제를 포함하는 계면활성제 블렌드를 제조하는 단계; 수불용성 류코 염료를 상기 계면활성제 블렌드 및 현상제로 가용화함으로써 가용화 활성제를 제조하는 단계; 상기 가용화 활성제를 바인더, 안정화제(stabilizer) 및 물과 결합시켜 유색 용액을 형성하는 단계; 및 상기 유색 용액을 기재에 적용하는 단계; 및 적용된 유색 용액이 무색이 되도록 기재를 건조시키는 단계를 포함하는, 기재의 제조 방법이 개시된다.

본 개시의 다른 구현에서, 10 초과의 친수성-친유성 균형 값을 갖는 적어도 2의 비이온성 계면활성제를 가지는 계면활성제 블렌드를 포함하는 색-발현 잉크 조성물이 개시된다. 상기 조성물은 수불용성 류코 염료, 현상제, 감감제, 바인더, 안정화제 및 물을 더 포함한다. 다른 구현에서, 상기 조성물은 기재에 적용되어 센서를 형성할 수 있다.

본 개시의 다른 구현에서, 10 초과의 친수성-친유성 균형 값을 갖는 비이온성 계면활성제, 및 대전된(charged) 계면활성제를 포함하는 계면활성제 블렌드를 갖는 색-발현 잉크 조성물이 개시된다. 상기 계면활성제는 음이온성, 양쪽성(amphoteric) 및 쯔비터 이온성(zwitterionic)일 수 있다. 수불용성 류코 염료, 현상제, 감감제, 바인더, 안정화제 및 물이 더 포함된다. 다른 구현에서, 상기 조성물은 기재에 적용되어 센서를 형성할 수 있다.

수계 젖음 표시 잉크의 추가적인 특성 및 장점이 이하의 상세한 설명에서 설명될 것이다. 상술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명 및 실시예는 단지 본 발명을 대표하는 것이며, 본 발명을 청구된 바와 같이 이해하기 위한 개요를 제공하고자 하는 것으로 이해된다.

도 1은 본 발명의 수계 기능성 잉크가 물의 존재 하에 어떻게 발색하는지(develops color)에 관한 개략도를 보여준다.
도 2는 본 발명의 여러 용액으로 처리된 폴리에틸렌 필름을 보여주고, 상기 용액은 베타인(75 wt%), 4,4-DHBP (왼쪽), 2,4-DHBP (가운데 왼쪽), 2,2',4,4'-DHBP (가운데 오른쪽), 및 2,2' DHBP (오른쪽)을 함유하며, 각각의 샘플의 강도는 물로 0초, 30초, 120초 및 300초 적신 후에 관찰되었다.
도 3은 각각 20 wt%, 40 wt% 및 60 wt% 바인더로, 그린-2 염료가 있는 7개의 상업적 수계 바인더를 보여준다.
도 4는 40 wt% AQUAKING 바니쉬(varnish)와 결합된, 4개의 류코 염료, 그린-2, CVL, 레드-40 및 1:4 CVL/레드-40을 보여준다.
도 5는 본 발명의 젖음 표시 잉크의 안정성에 대한 초음파처리 효과를 보여준다.

본 발명은 부분적으로, 다양한 성분을 포함하는 수계 젖음 표시 잉크 조성물에 관련된다. 상기 잉크는 단일 염료만 이용하는 경우에도 효과적이다. 상기 잉크는 통상의 인쇄 기법에 의해 기재 또는 다른 물건에 적용될 수 있다. 다른 적용 기법은 스프레잉, 페인팅 또는 침지를 포함한다. 일 구현에서, 상기 잉크는 수성 매체 또는 혼합물의 도입의 결과로서 직접적인 물리적 또는 화학적 환경의 변화에 필름층이 노출되는 경우, 거의 무색 또는 연한 외관으로부터 시각적으로 뚜렷하거나 선명한 색으로 변할 수 있는 발색 조성물을 포함한다.

도 1을 참고하면, 수계 표시 잉크는 감감제의 존재 하에 무색인 류코 염료를 포함한다. 상기 잉크가, 건조 상태에서, 물과 접촉하는 경우, 감감제가 용해되면서 류코 염료가 현상제와 상호작용하도록 한다. 이런 상호작용은 색을 생성한다.

가변적인(varying) 친수성-친유성 균형 값을 갖는 적어도 2의 계면활성제의 혼합물은 활성화된 수불용성 염료 성분을 가용화하기 위해 이용된다. 이는 잉크의 기반을 이루고 발색 조성물로서 언급된다. 다른 수용성 첨가제는 상기 발색 조성물과 결합하여 본 발명의 잉크 배합물(formulation)을 형성할 수 있다. 이들 첨가제는 잉크 바인더, 감감제, 현상제, 잉크 안정화제 및 자유수(free water)를 포함한다.

섹션 I - 발색 조성물(Color-Developing Composition)

본 발명은 적어도 세 개의 주성분을 함유하는 발색 조성물을 수반한다: (1) 류코 염료, (2) 현상제 및 (3) 각각 상이한 친수성-친유성 균형을 갖는 두 계면활성제. 이들 3가지 주성분과 함께, 발색 조성물은 이의 물리적 특성을 조정하기 위해 다른 첨가제도 함유할 수 있다.

류코 염료는, 염료 분자가 그 중 하나는 무색인 2가지 형태를 얻을 수 있기 때문에, 일반적으로 무색 또는 연한 색 염기성(basic) 염료로 언급된다. 이론에 의해 한정되는 것은 아니지만, 발색제 물질은 류코 염료 분자로부터 전자를 끌어당겨 컨쥬게이티드 시스템(conjugated system)을 생성하는 루이스 산으로 기능 한다. 따라서, 류코 염료는 원래의 무색 상태로부터 분명한 색을 나타내게 된다.

이용될 수 있는 류코 염료는, 예를 들면 프탈라이드 류코 염료, 트리아릴메탄 류코 염료, 및 플루오란 류코 염료를 포함하여, 다양한 염료로부터 선택될 수 있다. 예로서, (1) 트리아릴메탄 기반의 염료, 예를 들면 3,3-비스(p-디메틸아미노페닐)-6-디메틸아미노프탈라이드, 3,3-비스(p-디메틸아미노페닐)프탈라이드, 3-(p-디메틸아미노페닐)-3-(1,2-디메틸인돌-3-일)프탈라이드, 3-(p-디메틸아미노페닐)-3-(2-메틸인돌-3-일)프탈라이드, 3,3-비스(1,2-디메틸인돌-3-일)-5-디메틸아미노프탈라이드, 3,3-비스(1,2-디메틸인돌-3-일)-6-디메틸아미노프탈라이드, 3,3-비스(9-에틸카르바졸-3-일)-6-디메틸아미노프탈라이드, 3,3-비스(2-페닐인돌-3-일)-6-디메틸아미노프탈라이드, 3-p-디메틸아미노페닐-3-(1-메틸피롤-3-일)-6-디메틸아미노프탈라이드 등, (2) 디페닐메탄 기반의 염료, 예를 들면 4,4'-비스디메틸아미노벤즈하이드릴 벤질 에테르, N-할로페닐류코아우라민, N-2,4,5-트리클로로페닐-류코아우라민 등, (3) 락탐 기반의 염료, 예를 들면 로다민-B-아닐리노락탐, 로다민(p-니트로아닐리노)락탐, 로다민-(o-클로로아닐리노)락탐 등, (4) 플루오란 기반의 염료, 예를 들면 3-디메틸아미노-7-메톡시플루오란, 3-디에틸아미노-6-메톡시플루오란, 3-디-에틸아미노-7-메톡시플루오란, 3-디에틸아미노-7-클로로플루오란, 3-디에틸아미노-6-메틸-7-클로로플루오란, 3-디-에틸아미노-6,7-디메틸플루오란, 3-(N-에틸-p-톨루이디노)-7-메틸플루오란, 3-디에틸아미노-7-(N-아세틸-N-메틸아미노)플루오란, 플루오란, 3-디에틸아미노-7-(N-메틸아미노)플루오란, 3-디에틸아미노-7-디벤질아미노플루오란, 3-디에틸아미노-7-(N-메틸-N-벤질아미노)플루오란, 3-디에틸아미노-7-(N-클로로에틸-N-메틸아미노)플루오란, 3-디에틸아미노-7-N-디에틸아미노플루오란, 3-(N-에틸-p-톨루이디노)-6-메틸-7-페닐아미노플루오란, 3-(N-에틸-p-톨루이디노)-6-메틸-7-(p-톨루이디노)플루오란, 3-디에틸아미노-6-메틸-7-페닐아미노플루오란, 3-디부틸아미노-6-메틸-7-페닐아미노플루오란, 3-디에틸아미노-7-(2-카르보메톡시페닐아미노)플루오란, 3-(N-시클로헥실-N-메틸아미노)-6-메틸-7-페닐아미노플루오란, 3-피롤리디노-6-메틸-7-페닐아미노플루오란, 3-피페리디노-6-메틸-7-페닐아미노플루오란, 3-디에틸아미노-6-메틸-7-(2,4-디메틸아미노)플루오란, 3-디에틸아미노-7-(o-클로로페닐아미노)플루오란, 3-디부틸아미노-7-(o-클로로페닐아미노)플루오란, 3-피롤리디노-6-메틸-7-(p-부틸페닐아미노)플루오란, 3-(N-메틸-N-n-아밀아미노)-6-메틸-7-페닐아미노플루오란, 3-(N-에틸-N-n-아밀아미노)-6-메틸-7-페닐아미노플루오란, 3-(N-에틸-N-이소아밀아미노)-6-메틸-7-페닐아미노플루오란, 3-(N-메틸-N-n-헥실아미노)-6-메틸-7-페닐아미노플루오란, 3-(N-에틸-N-n-헥실아미노)-6-메틸-7-페닐아미노플루오란, 3-(N-에틸-N-β-에틸헥실아미노)-6-메틸-7-페닐아미노플루오란 등을 포함할 수 있다. 본 발명에 유용한 염기성 염료는 상기 예시된 것에 한정되지 않는다.

본 발명에서 이용하기 적절한 계면활성제는 대전 및 비대전 계면활성제를 포함한다. 계면활성제의 소수성/친유성 균형 (hydrophobic/lipophilic balance, "HLB") 값은 비대전 계면활성제의 선택의 일 요소이다. 10 미만의 HLB은 보다 소수성의 특성을 나타내고, 10 초과의 HLB 값은 보다 친수성의 특성을 나타낸다. 보다 낮은 HLB 값으로는 (즉, 물과 혼화성이 보다 적음), 계면활성제는 류코 염료를 완전히 용해시킬 수 없다. HLB 값이 증가함에 따라, 계면활성제는 류코 염료를 용해시키기에 보다 효과적인 것이 된다.

표 1은 본 발명에 적절할 수 있는 다양한 계면활성제의 비전면적인 리스트(non-exhaustive list)를 제공한다. 나열된 계면활성제는 류코 염료와 같은 배합물 성분을 용해시키는데 적절하다.

계면활성제

계면활성제 상표명	INCI 명칭	HLB 값	판매사
LUMULSE 40-L	PEG-8 라우레이트	12.8	람벤트 테크놀로지
TRITON X-100	옥톡시놀-9	13.5	다우 케미컬 컴퍼니
TWEEN 80	폴리소르베이트 80	18.0	시그마-알드리치
DOWFAX 2A1	디소듐 라우릴 페닐 에테르 디설포네이트	>20.0	다우 케미컬 컴퍼니

비대전 계면활성제에 대하여, 10 초과의 HLB을 갖는 비이온성 계면활성제가 이롭다. 10 초과의 HLB을 갖는 비이온성 계면활성제의 비제한적인 예는 PEG-8 라우레이트, 옥톡시놀-9 및 폴리소르베이트-80이다.

대전 계면활성제는 음이온성, 양쪽성 및 쯔비터 이온성 계면활성제를 포함한다. 대전 계면활성제는 HLB 값을 계산하는 필요조건과 일치하지 않는다. 성능에 근거하여, 이들은 20의 HLB 값을 초과하는 가용화 능력(solubilization capability)을 보여준다. 적절한 대전 계면활성제의 구체적인 예는, 이에 한정되는 것은 아니나, 디소듐 라우릴 페닐 에테르 디설포네이트(Disodium Lauryl Phenyl Ether Disulfonate)를 포함한다.

적절한 현상제는 일반적으로 비스페놀 A, 염화 아연, 살리실산 아연, 갈레이트 유도체, 예컨대 옥틸 갈레이트, 프로필 갈레이트, 및 라우릴 갈레이트, 및 페놀 수지를 포함한다. 가장 바람직한 갈레이트 현상제는 옥틸 갈레이트인데, 이는 적셔짐(insult)에 따라 빠르고, 선명한 유색 반응(a quick, vibrant colored response)을 산출하는 능력 때문이다.

적절한 현상제는 2,4-디하이드록시벤조페논; 4,4'-디하이드록시벤조페논; 2,2',4,4'-디하이드록시벤조페논; 및 2,2'-디하이드록시벤조페논을 더 포함한다. 이들 현상제 중에서, 4,4'-디하이드록시벤조페논("4,4'-DHBP")이 가장 바람직한데, 이는 선명한 색 반응 및 이것이 적용될 수 있는 기재의 황변(yellowing)의 부재 때문이다. 도 2 참조.

류코 염료와 함께 결합하여 이용될 수 있는 현상제의 다른 예는: 4-tert-부틸페놀, α-나프톨, β-나프톨, 4-아세틸페놀, 4-tert-옥틸페놀, 4,4'-sec-부틸리덴페놀, 4-페닐페놀, 4,4'-디하이드록시디페닐메탄, 4,4'-이소프로필리덴 디페놀, 하이드로퀴논, 4,4'-시클로헥실리덴 디페놀, 4,4-디하이드록시 디페닐설파이드, 4,4'-티오비스(6-tert-부틸-3-메틸페놀), 4,4'-디하이드록시디페닐 설폰, 하이드로퀴논 모노벤질 에테르, 4-하이드록시벤조페논, 2,4,4'-트리하이드록시벤조페논, 2,2',4,4'-테트라하이드록시벤조페논, 디메틸 4-하이드록시프탈레이트, 메틸 4-하이드록시벤조에이트, 에틸 4-하이드록시벤조에이트, 프로필 4-하이드록시벤조에이트, sec-부틸 4-하이드록시벤조에이트, 펜틸-4-하이드록시벤조에이트, 페닐 4-하이드록시벤조에이트, 벤질 4-하이드록시벤조에이트, 톨릴 4-하이드록시벤조에이트, 클로로페닐 4-하이드록시벤조에이트, 페닐프로필 4-하이드록시벤조에이트, 페네틸 4-하이드록시벤조에이트, p-클로로벤질 4-하이드록시벤조에이트, p-메톡시벤질 4-하이드록시벤조에이트, 노볼락형 페놀 수지, 페놀 폴리머 및 페놀 유사 화합물을 포함할 수 있다.

섹션 Ⅱ. 젖음 표시 잉크 (Wetness-indicating Ink)

색-발현(color-appearing) 젖음 표시 잉크를 제조하기 위해, 본 발명의 발색 조성물이 감감제, 바인더, 안정화제 및 자유수를 함유하는 용액에 첨가된다.

적절한 감감제는 수용성이고, 저분자량이며, 바람직하게는 쯔비터 이온성이다. 이러한 감감제의 예는 베타인 (트리메틸글리신), 소듐 비스-하이드록시에틸글리시네이트 라우릴-글루코시드 크로스폴리머, 소듐 비스-하이드록시에틸글리시네이트 코코-글루코시드 크로스폴리머 (콜로니얼 케미컬 사(Colonial Chemical, Inc)로부터 이용가능), 베타인 에스테르-멘톨 및 베타인 하이드로클로라이드를 포함한다. 다른 쯔비터 이온성 분자는 2-(메타크릴로일옥시)에틸 3-설포프로필 암모늄 하이드록사이드 및 다른 관련된 암모늄 하이드록사이드 유도체를 포함한다.

이들 감감제 중에서, 약 100 내지 약 800의 평균 분자량을 갖는 베타인 유도체가 바람직한데, 이러한 감감제는 끈적함(tackiness) 없이 훌륭한 탈색 및 색 형성의 결과를 가져오기 때문이다.

감감제는 수-민감성 컬러링 층(water-sensitive coloring layer)에서 물의 부재시, 염기성 염료와 발색 물질 사이의 색 형성 반응을 억제하는데 효과적인 함량으로 이용된다. 상기 함량은 배합물 성분 및 이의 함량, 수-민감성 컬러링 층 형성용 코팅 조성물의 농도, 기재 다공성 등과 같은 요소에 의해 영향을 받는다.

적절한 바인더는 수불용성 중합체 바인더의 수계 에멀젼, 셀룰로오스 유도체, 폴리아마이드 및 이의 공중합체, 폴리에스테르 및 이의 공중합체, 페놀 수지 및 폴리안하이드라이드이다. 바람직하고 상업적으로 이용가능한 하나의 수용성 바인더는 AQUAKING 비히클(Vehicle) TV94-5865 (썬 케미컬 컴퍼니로부터 이용가능)이다.

안정화제는 염료 성분의 침전 또는 잉크 조성물 내 층 분리를 방지한다. 일 바람직한 안정화제는 하이드록시프로필-개질된(modified) 구아 검이다. 다른 적절한 안정화제는 검 아라빅, 구아 검, 크산탄 검, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 녹말, 카세인, 젤라틴, 및 수용성 중합체, 예컨대 폴리비닐 알코올 및 스티렌-말레산무수물 공중합체 염을 포함한다.

류코 염료는 조성물 내 약 0.01 wt% 내지 약 10 wt% 로 존재한다. 통상적으로 류코 염료의 양은 약 0.05 wt% 또는 0.1 wt% 내지 약 4 wt% 또는 5 wt%, 또는 6 wt% 또는 7 wt% 사이일 수 있다; 바람직하게는 약 0.5 wt% 또는 1 wt% 내지 약 2.5 wt%, 3 wt% 또는 5 wt% 사이 범위를 포함한다. 계면활성제 블렌드의 양은 통상적으로 약 1 wt% 내지 약 15 wt% 또는 30 wt% 로 존재한다. 대안적으로, 계면활성제는 약 1 wt%, 5 wt%, 10 wt% 내지 약 5 wt%, 15 wt%, 또는 30 wt% 로 존재할 수 있다. 감감제의 양은 통상적으로 약 1 wt% 내지 약 15 wt% 또는 30 wt% 로 존재한다. 대안적으로, 감감제는 1 wt%, 10 wt%, 또는 25 wt% 내지 약 1 wt%, 5 wt%, 또는 15 wt% 로 존재할 수 있다. 존재하는 현상제의 양은 1 wt%, 10 wt%, 또는 25 wt% 내지 약 1 wt%, 5 wt%, 또는 15 wt%; 통상적으로, 약 1 wt% 내지 약 25 wt% 사이일 수 있다. 존재하는 바인더의 양은 약 10 wt% 또는 25 wt% 내지 약 30 wt% 또는 50 wt%; 통상적으로, 약 20 wt% 내지 약 40 wt% 사이일 수 있다. 안정화제는 약 0.01 wt% 내지 약 1 wt% 로 존재한다. 통상적으로, 안정화제의 양은 약 0.1 wt% 내지 약 0.5 wt% 사이를 포함한다. 마지막으로, 통상적으로 자유수의 양은 약 20 wt% 내지 약 90 wt% 로 존재하고; 통상적으로, 약 25 wt%, 30 wt%, 또는 35 wt% 내지 약 80 wt%, 85 wt%, 또는 88 wt% 사이를 포함한다.

섹션 Ⅲ. 인쇄된 물품

수계 젖음 표시 잉크는 다양한 물품 또는 물질 상에 인쇄되거나, 배치될 수 있다. 발명의 일 구현에서, 잉크는 색-발현 잉크로서 기능하고, 배합물은, 물품에 처음 적용되는 경우, 무색 또는 거의 무색 상태의 외관(즉, 색이 없거나 매우 약한 백그라운드 쉐이드(background shade))으로 공기-건조될 때까지, 색을 나타낸다. 건조된 잉크는 이용된 류코 염료의 종류에 따라, 젖음에 따라서 다양한 색을 보여준다. 표시 잉크가 기재의 표면 상에 인쇄되고 건조된 다음, 건조된 용액이 물-함유 매체와 접촉하는 경우, 건조된 용액은 색을 나타낼 수 있다.

다른 구현에서, 젖음 센서는 젖음 표시 잉크가 증착되는 기재로 구성될 수 있다. 기재는 표시 잉크 조성물의 증착(deposition)을 허용하여 색을 나타내도록 하는 임의의 기재일 수 있다. 기재는 다공성이거나 비다공성일 수 있다. 다양한 기재의 예는, 이에 한정되는 것은 아니나, 다공성 티슈, 종이, 중합성 필름, 금속, 나무, 플라스틱, 고무, 직조 물질 및 칼슘 카보네이트 필러를 포함할 수 있는 비직조 물질을 포함한다.

"비직조(nonwovens)"는 직물(textile) 제직 또는 편직 방법의 도움없이 형성된 물질 및 물질의 웹이다. 예를 들어, 비직조 물질, 직물(fabric) 또는 웹은 예를 들어, 멜트블로잉 방법, 스펀본딩 방법, 공기 적층 방법, 코폼 방법, 및 본디드 카디드 웹 방법과 같은 많은 방법으로 형성되었다.

"코폼(coform)"은 멜트블로운 중합체 물질을 공기 형성하면서 동시에 공기-부유된 섬유를 멜트블로운 섬유의 스트림 내로 취입함으로써 형성될 수 있는 셀룰로오스 섬유과 같은 흡수성 섬유 및 멜트블로운 섬유의 블렌드를 의미한다. 멜트블로운 섬유 및 흡수성 섬유는 벨트에 의해 제공되는 것과 같이, 성형면 상에 수집된다. 코폼 물질을 설명하는 두 개의 미국 특허는 미국 특허 제5,100,324호(Anderson 외) 및 미국 특허 제5,350,624호(Georger 외)이고, 둘 다 본 명세서와 일치하는 한 전체로서 편입된다.

"멜트블로운(meltblown)"은 다수의 미세하고 보통은 원형인 다이 모세관을 통해, 용융된 쓰레드 또는 필라멘트로서 용융된 열가소성 물질을, 일반적으로 가열된 수렴하는 고속 기체(예: 공기) 스트림 안으로 압출하고, 이 기체 스트림이 용융된 열가소성 물질의 필라멘트를 어테뉴에이트(attenuate)하여 그의 직경을 감소시킴으로써 형성되는 섬유를 의미한다. 이어서, 멜트블로운 섬유는 고속 기체 스트림에 의해 운반되어 수집 표면 위에 증착되거나 랜덤하게 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성하도록 지지한다. 이러한 방법은 예를 들어 미국 특허 제3,849,241호(Butin 외)에 개시되고, 이 문헌은 본 명세서와 일치하는 한 전체로서 편입된다.

"스펀본디드 섬유(spunbonded fibers)"는 필라멘트로서 용융된 열가소성 물질을, 다수의 미세하고 보통은 원형의 방사구의 모세관으로부터 압출시키고, 압출된 필라멘트의 직경을, 예를 들면 미국 특허 제4,340,563호(Appel 외); 미국 특허 제3,692,618호(Dorschner 외); 미국 특허 제3,802,817호(Matsuki 외); 미국 특허 제3,338,992호 및 제3,341,394호(Kinney 외); 미국 특허 제3,502,763호(Hartmann 외); 미국 특허 제3,542,615호(Dobo 외)(그 내용은 본 명세서와 일치하는 한 전체로서 본 명세서에 참조로 편입됨)와 같이 섬유로 급속하게 감소시킴으로써 형성된 작은 직경의 섬유를 나타낸다.

본 개시에 따르면, 본 명세서에 설명된 하나 이상의 센서는 궁극적으로 흡수 물품 내로 통합될 수 있다. "흡수 물품"은 일반적으로 물 또는 다른 유동체를 흡수할 수 있는 임의의 물품을 의미한다. 흡수 물품의 일부 예들은, 이에 한정되는 것은 아니나, 기저귀, 용변 연습용 팬티, 흡수력 있는 팬티, 실금 물품, 여성 위생 제품(예를 들어, 생리대), 수영복, 아기 물수건(wipes) 등과 같은 개인 케어 흡수 물품; 및 의복, 천공 재료, 언더존(under-zone), 베드존(bed-zone), 붕대, 흡수력 있는 드레이프(drapes) 및 의료용 물수건(wipes)과 같은 의료용 흡수 물품, 요식 와이퍼(wipers), 의복 물품 등을 포함한다. 이러한 흡수 물품 형성에 적절한 물질 및 방법은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있다. 앞서 언급한 많은 흡수 물품은 실질적인 액체-불투과성 층(예를 들어, 바깥쪽 커버), 액체-투과성 층(예를 들어, 신체 쪽 라이너, 서지 층(surge layer), 등) 및 흡수 코어를 포함한다.

젖음 표시 잉크는 상기 기재의 표면 상에 별개의 국지적인 스팟으로, 또는 기재 또는 물품 표면 전체에 걸쳐 일반적으로 적용된다. 대안적으로, 표시 잉크는 다른 패턴 및 모양으로 마찬가지로 적용된다. 상기 기재 또는 물품은 이의 다른 부분에 적용되는 다중 표시 잉크(multiple indicating inks)를 가질 수 있다.

섹션 Ⅳ. 실시예

내수성( Water Tolerability ):

계면활성제와 물의 혼화성을 결정하기 위해, 1mL 의 표 1(앞에)의 각각의 계면활성제를 30-90% 총 부피로 물의 비율을 증가시키면서 시험하였다. 배합물 성분이 수계 젖음 표시 잉크와 상용성이 있음을 보장하도록, 1:5 크리스탈 바이올렛 락톤:4,4'-DHBP 파우더 블렌드(0.2 g)와 베타인 (물 내 1 g/mL 의 1 mL)을 첨가하였다. 교반함에 따라, 이러한 상용성을 평가하기 위해 용액을 시각적으로 검사하였다. PEG-8 라우레이트 및 폴리소르베이트-80은 각각 성분 및 물과 가장 높은 상용성을 보여주었다.

PEG-8 라우레이트 및 폴리소르베이트-80의 조합을 시험하였다. 1:1, 3:1, 5:1의 중량 퍼센트 비율의 PEG-8 라우레이트 및 폴리소르베이트-80을 앞서 언급한 물의 부피 비율로 시험하였다. 잉크 성분의 최적비를 결정하기 위해 잉크의 색 반응 강도를 재평가하였다. 소량의 1:5 크리스탈 바이올렛 락톤:4,4'-DHBP 파우더 블렌드(0.2 g)를 1 mL의 계면활성제 혼합물 안으로 교반시켰다. 강한 파랑색이 관찰된 다음, 1 mL의 베타인 용액 (물 내 1 g/mL) 및 적절한 양의 자유수를 첨가하였다. 결과 잉크를 셀룰로오스 필터 종이 상에 배치하였고, 건조시킨 후, 무색을 나타냈다. 물로 적셔짐에 따라, 유색 반응이 관찰되었다. 가장 강한 색의 현시는 3:1 및 5:1 PEG-8 라우레이트:폴리소르베이트-80 혼합물을 이용한 배합물로 관찰되었다. (이하에서, 3:1 혼합물을 "계면활성제 혼합물"로 언급함).

바인더의 첨가:

바인더와 발색 조성물의 상용성을 결정하기 위해, 그린-2 류코 염료와 함께 7개의 상업적 수계 바인더를 시험하였다. 1 mL (10 wt%)의 계면활성제 혼합물 및 적절한 자유수와 함께, 1, 20, 40 및 60 총 중량 퍼센트로 바인더를 혼합하였다.

도 3에 나타난 바와 같이, 일부 바인더는 색 강도 향상에 도움이 되는 반면, 다른 것은 발색 현상(color development)을 전혀 허용하지 않는다. 선택된 바인더가 있는 각각의 발색 조성물의 기능성을 결정하기 위해, 가장 선명한 색 반응을 산출한 바인더(바인더 7: AQUAKING 비히클 TV94-5865; 40 wt% ("AQUAKING 바니쉬"))를 표 2에 나타난 바와 같이, 추가의 류코 염료(그린-2, CVL, 레드-40, 및 CVL/레드-40 블렌드)와 함께 더 평가하였다. 염료:현상제 부피 비율은 표 3에 나타낸 바와 같이 각각의 염료에 대해 달랐다. AQUAKING 바인더는 도 4에 보여진 바와 같이, 모든 시험된 배합물과 상용성이 있었다.

	그린-2	CVL	레드 -40	퍼플
염료:현상제의 부피 비율	1:6	1:5	1:8	1:6 (염료 - 1:4 CVL:레드-40)
감감제: 모두 물(4.3 g) 및 바니쉬 (4.0 g)를 함유함	600 ㎕ 베타인 용액	700 ㎕ 베타인 용액	1200 ㎕ 베타인 용액	800 ㎕ 베타인 용액

안정화제:

안정화제는 배합물 성분의 침전 또는 배합물 내 층 분리를 방지한다. 총 배합물 중량의 중량 퍼센트를 다르게 하면서 안정화제를 시험하였다. 이들 배합물은 젖음 표시 잉크 성분: 염료 (그린-2), 현상제 11 (4,4'-DHBP), 감감제 (베타인), 바인더 (AQUAKING 바니쉬), 자유수 및 하기 안정화제를 함유한다. 10 mg/mL 개별 검의 스탁 용액을 만들고 각각 2.0 mL, 3.5 mL, 및 4.2 mL 를 첨가함으로써, 0.20 wt%, 0.35 wt%, 및 0.42 wt% 로 구아 및 크산탄 검을 시험하였다. 20 mg/mL 및 40 mg/mL 스탁 용액을 만들고 각각 1.75 mL, 2.75 mL, 및 3.75 mL 를 첨가함으로써, 0.35 wt%, 0.55 wt%, 및 0.75 wt% 로 하이드록시에틸셀룰로오스(HEC)를 시험하였다. 10 mg/mL 및 15 mg/mL 스탁 용액으로, 0.20 wt%, 0.35 wt%, 0.45 wt%, 0.50 wt%, 0.60 wt% 및 0.70 wt% 로, 하이드록시프로필-개질된 구아 검, JAGUAR HP 8 FF, JAGUAR HP 60, JAGUAR HP 105 및 JAGUAR HP 418을 시험하였다. 젖음 표시 잉크의 유리병을 통해 24시간 동안 침전(settling)을 관찰할 수 있었다. 하이드록시프로필-개질된 구아 검 JAGUAR HP 60 (0.70 wt%)을 갖는 배합물이 가장 좋은 안정성 및 물로 적셔짐에 따라 가장 좋은 발색 현상을 나타내는 반면, 이는 층 분리 및/또는 배합물 성분의 침전을 완전히 개선시키지는 않았다. 안정화제를 대신하거나 또는 추가되는 가용화의 다른 방법이 바람직할 수 있다.

초음파 처리로 미셸 형성( Micelle Formation with Sonication ): 이론에 의해 한정되는 것은 아니나, 초음파 충격은 작은 미셸의 형성을 돕는 것으로 여겨진다. 따라서, 용액이 초음파 처리 방법으로 안정화될 수 있는지 보기 위해 초음파 처리 실험을 수행하였다.

우선, 1 세트당 3 용액으로, 4 세트의 용액을 준비하였다. 모두 12 용액 1(A, A2 및 B, B2) 2(A, A2 및 B, B2) 및 3(A, A2 및 B, B2)은 하기와 같이 구성된다: 그린-2 염료 (30 ㎎), 4,4'-DHBP (180 ㎎), 3:1 계면활성제 혼합물 (1.5 g), 물 (2.0 g), Jaguar HP 60 안정화제 (15 ㎎/mL 의 4 mL) 및 Aquaking 바인더 (2.5 g). 용액 2(A, A2 및 B, B2) 및 3(A, A2 및 B, B2)은 용액 1 (A, A2 및 B, B2)과 같았으나, 각각 2배 및 3배의 계면활성제 양만 달랐다. 나아가, 베타인 용액 (1 g/mL 의 1.5 mL)을 용액 1(A2 및 B2), 2(A2 및 B2) 및 3(A2 및 B2)에 첨가하였다.

각각의 용액 쌍을 뜨거운 플레이트 상에서 교반하였다. 용액 1 B, B2; 2 B, B2; 및 3 B, B2;를 MISONIX^TM MICROSON XL 초음파처리 팁을 이용하여 20 mHz 에서 1분의 초음파처리 하였다.

도 5는 초음파처리 결과를 보여준다. (베타인이 있는) 제1 열 및 (베타인이 없는) 제2 열 모두에서, 초음파 처리는 24시간 기간 동안 용액을 안정화하는 것에 도움을 줌이 관찰된다.

각각의 잉크 성분의 첨가의 순서 변화. 두 용액을 하기와 같이 제조하였다: 염료 (30 ㎎), 현상제 (180 ㎎), 및 계면활성제 (2 g)를 함유하는 하나의 용액 및 물 (2.0 g), 하이드록시프로필-개질된 구아 검 (JAGUAR HP 60 (4.0 g)), 및 바인더 (2.5 g)를 함유하는 다른 용액. 각각의 용액을 3분 동안 교반하고, 30초 동안 강하게 보텍스(vortex)시킨 다음, 계면활성제-함유 부분을 안정화제-함유 혼합물에 첨가하고 결합된 용액을 교반/보텍스시켰다.

용액을 별도로 A 및 B 두 부분으로 준비한 다음, 후속적으로 두 부분을 결합시키는 것은 1) 보다 효율적인 혼합 방법이고, 2) 48 시간 기간을 너머(over) 배합물의 안정성을 증가시키는 것이 발견되었다. 이런 잉크가 필터 종이 상에 배치되고, 건조되도록 처리되며, 물로 적셔진 경우, 색 반응은 선명하였다.

젖음 표시 잉크 배합물 (중량 %):

0.3 % 류코 염료 (크리스탈 바이올렛 락톤)

1.7 % 현상제 (4,4'-디하이드록시벤조페논)

6.0 % 감감제 (베타인 (1 g/mL 용액 농도))

10.0 % 계면활성제 혼합물 (PEG-8 라우레이트:폴리소르베이트-80의 3:1 중량% 혼합물)

20.0 % 바인더 (AQUAKING 비히클- 썬 케미컬)

62.0 % 물 + 안정화제 (0.75 중량% JAGUAR HP-60 - 로디아 노브케어)

하기와 같이 앞서 언급된 성분으로부터 젖음 표시 잉크 배합물을 제조한다: 약한 가열 및 강한 교반으로 0.030 g 염료 및 0.170 g 현상제를 1.0 g 계면활성제 혼합물과 함께 결합시켜 복합체형성(complexation)을 촉진한다. 상대적으로 높은 강도의 색이 관찰된 다음, 600 ㎕ 의 베타인 용액을 첨가하고, 이는 색이 사라지도록 한다. 다음으로, 지속적인 교반과 함께 적절한 양의 물을 유리병에 첨가한다. 이후 유효량의 안정화제를 첨가하고 용액을 완전히 혼합시킨다. 마지막으로, 2.10 mL 의 바인더를 결과 혼합물에 첨가한다. 이후, 약 5분 동안 용액을 교반한다.

시험 샘플을 제조하기 위해, 기재 상에 별개의 양의 혼합물을 피펫팅 하고, 완전히 건조되도록 한다. 건조된 다음, 기재의 건조된 잉크 구역 상에 소량의 물을 피펫팅 한다. 젖음에 따라, 상대 강도(relative intensity)의 색이 육안으로 관찰된다.

본 발명은 일반적으로, 그리고 실시예에 의해 구체적으로 서술되었다. 그러나, 통상의 기술자는 본 발명이 반드시 구체적으로 개시된 구현 예로 제한되는 것이 아니라, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 치환, 변형, 및 변경이 본 발명과 그 용도에 이루어질 수 있음을 이해할 수 있다. 따라서, 변형이 이하의 특허청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한, 그 변형은 본 명세서에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

1. 색-발현 잉크 조성물로서,
   10 초과의 친수성-친유성 균형 값을 갖는 비이온성 계면활성제, 및 PEG-8 라우레이트, 옥톡시놀-9, 폴리소르베이트 80, 디소듐 라우릴 페닐 에테르 디설포네이트 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 계면활성제를 포함하는 계면활성제 블렌드;
   수불용성 류코 염료;
   현상제;
   베타인 또는 베타인 유도체를 포함하는 감감제(desensitizer);
   바인더;
   안정화제; 및
   물을 포함하고,
   유기 용매가 없고,
   수성 액체에 접촉될 때 무색의 상태에서 유색으로 현상되는, 색-발현 잉크 조성물.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 현상제는 4,4'-디하이드록시벤조페논인, 색-발현 잉크 조성물.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 감감제는 100 내지 800의 평균 분자량을 갖는 베타인 유도체인, 색-발현 잉크 조성물.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 바인더는 수불용성 중합체 바인더의 수계 에멀젼, 셀룰로오스 유도체, 폴리아마이드 및 이의 공중합체, 폴리에스테르 및 이의 공중합체, 페놀 수지 및 폴리안하이드라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는, 색-발현 잉크 조성물.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 안정화제는 하이드록시프로필-개질된 구아 검인, 색-발현 잉크 조성물.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 감감제는, 베타인, 소듐 비스-하이드록시에틸글리시네이트 라우릴-글루코시드 크로스폴리머, 소듐 비스-하이드록시에틸글리시네이트 코코-글루코시드 크로스폴리머, 베타인 에스테르-멘톨 및 베타인 하이드로클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 베타인 또는 베타인 유도체를 포함하는, 색-발현 잉크 조성물.
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