KR101851405B1 - 처리된 다공성 입자 및 그의 제조 및 사용 방법 - Google Patents

Abstract

외부 표면 및 내부 기공 표면을 갖는 처리된 다공성 입자가 개시되며, 처리된 다공성 입자의 외부 표면의 적어도 일부분은 소수성 기를 포함하고, 내부 기공 표면은 친수성이다. 처리된 다공성 입자는, 예를 들어, 건조제로서 유용할 수 있다. 처리된 다공성 입자를 포함하는, 흡수성 용품, 예를 들어, 기저귀 및 생리대, 및 흡수성 용품의 흡수성 구성요소가 또한 개시된다.

Description

처리된 다공성 입자 및 그의 제조 및 사용 방법{Treated POROUS Particles and Methods of Making and Using the Same}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2009년 11월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/263,573호 및 2009년 11월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/263,580호의 이득을 주장하며, 이들의 내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.

소정의 다공성 입자는 화학 기술분야에서 매우 다양한 용도를 갖는다. 예를 들어, 소수성 옥사이드 물질은 상이한 가스상 및 액체상 분리 공정에 널리 사용된다. 특히 널리 사용되는 예로는 실리카 겔이 있으며, 이는 크로마토그래피, 생물 활성 화합물 및 의약 제제의 흡착 및 정제, 및 다중 성분 시스템의 안정화를 비롯한 많은 응용에 유용한 것으로 공지되어 있다. 그러나, 천연 실리카의 표면 특성은 원하는 응용에 항상 적절한 것은 아니다. 표면 개질은 예를 들어 친수성 실라놀 기를 소수성 기로 변환시킴으로써 성취될 수 있으며, 이는 일반적으로 물에 관한 개질 실리카의 친화성을 저하시킨다. 일반적으로, 실리카 겔의 공지된 소수성 처리는 외부 표면 및 내부 기공 표면 둘 모두를 소수성으로 만들도록 설계된다.

다른 기술에서, 소정의 환경에서 상대 습도를 저하시키기 위하여 다양한 기술이 사용된다. 개인 케어 산업에서, 일회용 흡수성 가먼트(garment)의 착용 동안 과도한 습도에 의해 야기되는 불쾌감 및 발진이 공지된 문제점이다. 일회용 흡수성 가먼트(예를 들어, 실금용 속옷, 기저귀 및 여성 위생 제품)는 전형적으로 액체 투과성 신체측 라이너, 액체 불투과성 외부 커버, 및 신체측 라이너와 외부 커버 사이에 배치된 흡수성 구성요소를 포함한다. 누출을 피하기 위하여, 흡수성 가먼트는 신체측 라이너의 신체 대면 표면 상에서 액체의 과도한 풀링을 피하도록 액체를 신속하게 흡수해야 한다. 가먼트에 의해 흡수되고 보유된 임의의 액체는 사용자의 피부 근처의 상대 습도의 증가에 기여한다. 사용자로부터의 발한이 또한 상대 습도 증가에 대한 기여자이다. 사용자의 피부와 접촉하는 환경의 높은 상대 습도는 피부의 불쾌감 또는 발진(예를 들어, 기저귀 발진)을 야기할 수 있다.

가먼트 외부로부터의 신선한 공기가 사용자의 피부 근처의 환경의 높은 습도의 공기를 대체하여 액체가 외부 환경으로 증발되게 할 수 있도록 수증기에 대하여 투과성인 통기성 재료로 흡수성 가먼트의 외부 커버(즉, 백시트)를 만드는 것이 공지되어 있다. 그러나, 증발 냉각을 제공하는 백시트로서의 고도 다공성 막은 용품에서의 누출을 방지하는 데 불충분할 수 있다. 사용자의 피부에 인접한 환경의 상대 습도를 감소시키기 위하여 일회용 흡수성 가먼트의 구성요소 내로 습도 감소 제제(예를 들어, 건조제 및/또는 휴멕턴트(humectant)를 포함시키는 것이 또한 공지되어 있다.

일회용 흡수성 가먼트의 진보에도 불구하고, 사용자 피부 근처의 상대 습도를 일관적으로 그리고 신뢰가능하게 감소시키는 것에 대한 필요성이 계속 존재한다.

본 발명은 외부 표면 상의 소수성 기 및 친수성 내부를 갖는 처리된 다공성 입자, 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 처리된 다공성 입자는 예를 들어 흡수성 용품의 환경 내의 습도를 제어하는 건조제로서 유용할 수 있다. 흡수성 용품(예를 들어, 위생 패드 및 기저귀)은 전형적으로 코어 영역 내에 초흡수성 중합체(superabsorbent polymer; SAP) 및/또는 목재 펄프를 함유하여 유체를 흡수 및 보유한다. SAP 또는 목재 펄프의 존재 하에서의 본 명세서에 개시된 처리된 입자는 흡수성 용품의 사용자의 피부에 인접한 것과 유사한 환경에서 습도를 감소시키는 것으로 밝혀졌다.

일 태양에서, 본 발명은 외부 표면 및 내부 기공 표면을 포함하는 처리된 다공성 입자를 제공하며, 여기서 처리된 다공성 입자의 외부 표면의 적어도 상당한 부분은 소수성 기를 포함하며, 내부 기공 표면은 실질적으로 비처리된다. 일부 실시 형태에서, 소수성 기는 알킬 기 또는 아릴 기 중 적어도 하나를 포함하며, 알킬 및 아릴은 각각 선택적으로 불소로 치환된다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자는 처리된 건조제 입자이다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자는 처리된 실리카 겔 입자, 처리된 몬트모릴로나이트 점토 입자, 처리된 제올라이트 입자, 처리된 분자 체 또는 처리된 활성탄 입자이다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자는 처리된 실리카 겔 입자 또는 처리된 활성탄 입자이다. 일부 실시 형태에서, 소수성 기는 알킬 기, 아릴 기, 또는 그 조합을 갖는 실록산을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자는 x선 광전자 분광법에 의해 측정할 때 최대 50 옹스트롬의 깊이까지 규소 원자가 최대 5 원자%인 외부 표면을 갖는 실리카 겔 입자이다.

본 발명은 외부 표면 및 내부 기공 표면을 포함하는 처리된 다공성 입자를 또한 제공하며, 여기서 처리된 다공성 입자의 외부 표면의 적어도 일부분은 소수성 기를 포함하고, 소수성 기는 알킬 또는 아릴 기 중 적어도 하나를 포함하고, 알킬 및 아릴 기는 불소로 치환되고, 내부 기공 표면은 적어도 부분적으로 친수성이다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자는 처리된 건조제 입자이다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자는 처리된 실리카 겔 입자, 처리된 몬트모릴로나이트 점토 입자, 처리된 분자 체 또는 처리된 활성탄 입자이다. 일부 실시 형태에서, 소수성 기는 알킬 기, 아릴 기, 또는 그 조합을 갖는 실록산을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자는 x선 광전자 분광법에 의해 측정할 때 최대 50 옹스트롬의 깊이까지 규소 원자가 최대 5 원자%인 외부 표면을 갖는 실리카 겔 입자이다.

본 발명은 처리된 다공성 입자를 포함하는 복수의 입자를 또한 제공한다. 일부 실시 형태에서, 복수의 입자는 비처리된 건조제 입자 (예를 들어, 실리카 겔, 몬트모릴로나이트 점토, 분자 체, 제올라이트, 또는 활성탄)를 추가로 포함한다. 일부 실시 형태에서, 복수의 입자는 외부 표면 및 내부 기공 표면 둘 모두가 소수성 기로 처리된 입자가 실질적으로 없다. 일부 실시 형태에서, 복수의 입자는 초흡수성 중합체, 친수성 부직포, 또는 목재 펄프 중 적어도 하나를 포함하는 흡수성 입자 또는 섬유를 추가로 포함한다.

본 발명에 따른 처리된 입자 또는 복수의 입자의 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자가 물의 표면 상에 스프링클되어 단층을 형성할 때, 입자의 75% 이상이 물의 표면 상에서 부유하며, 처리된 다공성 입자는 30℃ 및 50% 상대 습도에서 24시간 후 그의 중량의 20% 이상의 수증기를 흡수한다. 이들 실시 형태 중 일부에서, 1 그램의 처리된 다공성 입자가 20 ㎖ 바이알에서 10 밀리리터(㎖)의 물 상에 스프링클된다. 일부 실시 형태에서, 입자는 30℃ 및 80% 상대 습도에서의 수증기 흡수량이 소수성 기를 포함하지 않는 비교용 복수의 입자의 수증기 흡수량의 60% 이상이다. 일부 실시 형태에서, 복수의 입자의 적어도 일부분이 수용액에 노출될 때, 복수의 입자는 소수성 기를 포함하지 않는 비교용 복수의 입자보다 더 큰 정도로 상대 습도를 감소시킨다.

다른 태양에서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 복수의 처리된 다공성 입자와 조합된 흡수성 재료를 포함하는 흡수성 구성요소를 제공한다. 일부 실시 형태에서, 흡수성 재료는 목재 펄프, 초흡수성 중합체, 또는 아크릴 폼(acrylic foam) 중 적어도 하나이다.

다른 태양에서, 본 발명은 상기 태양 또는 실시 형태들 중 임의의 것에 기재된 흡수성 구성요소를 포함하는 흡수성 용품 또는 상기 태양 또는 실시 형태들 중 임의의 것에 기재된 복수의 입자를 포함하는 흡수성 용품을 제공한다. 일부 실시 형태에서, 흡수성 용품은 겨드랑이 패드, 가슴 패드, 드레스 쉴드(dress shield), 발 패드, 상처 드레싱, 베드 패드 또는 라이너, 기저귀, 또는 생리대이다. 일부 실시 형태에서, 흡수성 용품은 액체 투과성 톱시트, 액체 불투과성 백시트 및 톱시트와 백시트 사이에 배치된, 상기에 기재된 흡수성 구성요소 및/또는 복수의 입자를 포함한다.

다른 태양에서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 처리된 다공성 입자 (또는 본 명세서에 개시된 복수의 입자)의 건조제로서의 용도를 제공한다. 일부 실시 형태에서, 건조제는 수용액에 노출된다. 일부 실시 형태에서, 건조제는 흡수성 용품에서 사용된다.

다른 태양에서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 처리된 다공성 입자 (또는 본 명세서에 개시된 복수의 입자)를 습한 환경에 두는 단계를 포함하는 건조 방법을 제공하며, 여기서 처리된 다공성 입자는 습한 환경으로부터 물을 흡수한다. 일부 실시 형태에서, 물은 수증기이다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자는 수용액과 접촉한다. 일부 실시 형태에서, 습한 환경은 흡수성 용품 내에(예를 들어, 착용자의 신체 상에) 있다.

다른 태양에서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 처리된 다공성 입자 (또는 본 명세서에 개시된 복수의 입자)의 냄새 제어제로서의 용도를 제공한다. 일부 실시 형태에서, 냄새 제어제는 수용액에 노출된다. 일부 실시 형태에서, 냄새 제어제는 흡수성 용품에서 사용된다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자는 처리된 활성탄 입자이다.

다른 태양에서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 처리된 다공성 입자 (또는 본 명세서에 개시된 복수의 입자)를 일정량의 냄새나는 제제를 갖는 환경에 두는 단계를 포함하는 냄새 제어 방법을 제공하며, 여기서 처리된 다공성 입자는 상기 환경에서 냄새나는 제제의 양을 감소시킨다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자는 수용액과 접촉한다. 일부 실시 형태에서, 환경은 흡수성 용품 내에(예를 들어, 착용자의 신체 상에) 있다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자는 처리된 활성탄 입자이다.

다른 태양에서, 본 발명은 다공성 입자의 내부 기공 표면이 실질적으로 비처리된 채 남아있게 하면서 다공성 입자의 외부 표면을 소수성 제제로 처리하는 단계를 포함하는, 상기한 실시 형태들 중 임의의 하나에 따른 처리된 다공성 입자를 제조하는 방법을 제공한다. 일부 실시 형태에서, 오직 다공성 입자의 외부 표면이 소수성 제제로 처리된다.

본 발명에 따른 및/또는 본 발명의 실시에 유용한 처리된 다공성 입자는 적어도 부분적으로 소수성인 외부 표면을 갖는다. 전형적으로, 처리된 다공성 입자는 비견되는 비처리 다공성 입자보다 훨씬 더 낮은 속도로 또는 훨씬 더 낮은 정도로 액체 물(및 기타 수용액)을 흡수한다. 따라서, 외부 표면 상의 소수성 기는 수용액을 밀어내는 것을 돕는다. 실질적으로 친수성인 내부 기공 표면은 수증기를 흡수한다.

건조제(예를 들어, 실리카 겔)를 흡수성 용품의 구성요소 내로 포함시켜 착용자의 피부에 인접한 환경의 상대 습도를 감소시키는 것이 공지되어 있지만, 이들 건조제가 수용액에 노출될 때 그의 효능은 감소되거나 또는 일관성이 없으며, 상기 건조제는 흡수성 용품의 착용자에 있어서 미끄러운 또는 끈적끈적한 느낌을 야기하는 경향이 있다. 수증기의 투과를 허용하고 수용액을 배제할 수 있는 재료(예를 들어, 열 유도 상 분리에 의해 만들어진 미세다공성 필름 또는 입자 충전된 막)로 만들어진 파우치 내에 건조제를 캡슐화하는 것이 공지되어 있다. 이러한 파우치를 흡수성 용품 내에 두는 것은 특수한 공정 기술을 필요로 할 수 있으며 따라서 바람직하지 못할 수 있다. 본 명세서에 개시된 처리된 다공성 입자는 전형적으로 수용액을 밀어내며, 본 발명에서 착용자의 피부 근처의 상대 습도를 비처리된 건조제 입자보다 더 일관적으로 그리고 신뢰가능하게 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 처리된 다공성 입자는 파우치 또는 다른 번거로운 물리적 단리 기술의 사용 없이 흡수성 용품에 첨가될 수 있다.

이와 유사하게, 냄새 제어제(예를 들어, 활성탄 또는 실리카 겔)는 이것이 수용액에 노출될 때 감소된 또는 일관성이 없는 효능을 가질 수 있다. 본 명세서에 개시된 처리된 다공성 입자는 전형적으로 수용액을 밀어내며, 습윤될 때 비처리 건조제 입자보다 더 신뢰가능하게 냄새를 감소시키는 것으로 본 발명에서 밝혀졌다. 처리된 다공성 입자는 또한 파우치 또는 다른 번거로운 물리적 단리 기술의 사용 없이 흡수성 용품에 첨가될 수 있다.

정의

본 출원에서,

단수형("a", "an" 및 "the")과 같은 용어는 단지 단수형 실체를 말하고자 하는 것이 아니라, 특정 예가 예시에 사용될 수 있는 일반적인 부류를 포함하고자 한다. 단수형 용어는 용어 "적어도 하나"와 서로 교환되어 사용될 수 있다.

2가지 이상의 항목의 목록이 뒤따르는 "적어도 하나의"라는 어구는 목록 중 임의의 하나의 항목 및 목록 중 2가지 이상의 항목의 임의의 조합을 말한다.

"친수성"은 표면과 접촉하는 수용액(즉, 물을 포함하는 액체)에 의해 습윤가능한 표면을 설명한다. 습윤성은 표면 상에서의 액체의 접촉각에 의해 측정될 수 있다. 전형적으로, 표면은 표면 상에서의 물의 접촉각이 90° 미만일 때 친수성이다.

"소수성 기"는 표면과 접촉하는 수용액(즉, 물을 포함하는 액체)에 의해 표면이 습윤가능해지지 않도록 하는 작용기를 설명한다. 전형적으로, 표면은 표면 상에서의 물의 접촉각이 90° 초과일 때 소수성이다.

"외부 표면의 적어도 일부분" 및 "외부 표면의 적어도 상당한 부분"은 입자의 외부 표면 상에서의 소수성 기의 균일한 또는 불균일한 분포를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 소수성 기는 입자의 외부 표면 상에 균일하게 분포된다. 일부 실시 형태에서, 입자의 전체 외부 표면은 소수성 기로 덮인다.

"건조제"는 주변 분위기로부터 수분을 흡수할 수 있는 물질을 말한다. 본 명세서에 사용될 때, 건조제는 다공성 구조체 내로의 물리적 흡수에 의해 물 또는 수증기를 흡수할 수 있다.

용어 "흡수성 구성요소"는 흡수성 용품의 흡수성 코어와 같은 흡수성 용품의 일차적인 흡수성 구성요소로서 일반적으로 사용되는 구성요소를 말한다. 이것은 또한 위킹(wicking) 또는 저장 기능의 역할을 하는 본 명세서에 기재된 이차 톱시트와 같은 흡수성 구성요소를 포함한다. 그러나, 흡수성 구성요소라는 용어에서는 일반적으로 단지 흡수성 용품의 톱시트 또는 백시트로서 사용되는 구성요소가 배제된다.

일반적으로 "일회용"은 그의 의도된 기능을 수행하는 그의 능력이 고갈되기 전 사용 기간이 제한된 무언가를 의미하는 것으로 이해된다. 가먼트와 관련하여, "일회용" 가먼트는 일반적으로 세탁을 견디도록 구성되는 것이 아니다.

수성은 물을 포함함을 의미한다. 용어 "수성 유체"는 생물학적 유체를 포함한다.

"알킬 기" 및 접두어 "알크-"는 직쇄 및 분지쇄 기와 환형 기 둘 모두를 포함한다. 달리 특정되지 않으면, 본 명세서에서 알킬 기의 탄소 원자수는 최대 20이다. 환형 기는 단환식 또는 다환식일 수 있으며, 일부 실시 형태에서, 3 내지 10개의 고리 탄소 원자를 가질 수 있다. "알킬렌"은 "알킬"의 2가 형태이다.

용어 "플루오로알킬"은 모든 C-H 결합이 C-F 결합에 의해 대체된 선형, 분지형 및/또는 환형 알킬 기와, 수소 또는 염소 원자가 불소 원자 대신 존재하며 단 수소 또는 염소 중 어느 하나의 최대 하나의 원자가 매 2개의 탄소 원자에 대하여 존재하는 기를 포함한다. 플루오로알킬 기의 일부 실시 형태에서, 적어도 하나의 수소 또는 염소가 존재할 때, 플루오로알킬 기는 적어도 하나의 트라이플루오로메틸 기를 포함한다. 용어 "퍼플루오로알킬 기"는 모든 C-H 결합이 C-F 결합에 의해 대체된 선형, 분지형 및/또는 환형 알킬 기를 포함한다.

"아릴알킬렌"은 아릴 기가 부착된 "알킬렌" 부분(moiety)을 말한다.

본 명세서에 사용될 때, 용어 "아릴"은 탄소환식 방향족 고리 또는 고리 시스템을 포함하며, 이는 예를 들어 1, 2, 또는 3개의 고리 및 선택적으로 고리 내에 적어도 하나의 헤테로원자(예를 들어, O, S, 또는 N)를 함유한다. 아릴 기의 예에는 페닐, 나프틸, 바이페닐, 플루오레닐과, 푸릴, 티에닐, 피리딜, 퀴놀리닐, 아이소퀴놀리닐, 인돌릴, 아이소인돌릴, 트라이아졸릴, 피롤릴, 테트라졸릴, 이미다졸릴, 피라졸릴, 옥사졸릴 및 티아졸릴이 포함된다.

"아릴렌"은 상기에 정의된 "아릴" 기의 2가 형태이다.

"알킬아릴렌"은 알킬 기가 부착된 "아릴렌" 부분을 말한다.

"플라즈마 처리"는 고주파수의 전기장 또는 자기장을 이용하여 다공성 입자가 존재하는 분위기 중 특정 가스의 자유 라디칼을 생성하는 공정을 말한다. 자유 라디칼은 다공성 입자의 표면을 개질시킨다. 용어 "플라즈마 처리"는 "플라즈마 침착"을 포함할 수 있으며, 여기서 플라즈마로부터 형성된 필름은 표면의 적어도 일부분 상에 침착되며 일반적으로 공유 결합을 통하여 표면에 부착된다.

모든 수치 범위는 달리 기술되지 않으면 그의 종점 및 종점들 사이의 비정수 값을 포함한다.

본 개시는 본 개시의 다양한 구현예에 대한 하기의 상세한 설명을 첨부된 도면과 관련하여 고찰함으로써 더욱 완전하게 이해될 수 있다.
<도 1>
도 1은 본 발명의 일부 실시 형태에 따른, 처리된 다공성 입자의 제조 방법 및 생성된 처리된 다공성 입자의 개략도.
<도 2a>
도 2a는 실시예에 기재된 흡수성 용품에서 상대 습도를 측정하는 데 사용된 장치의 개략 평면도.
<도 2b>
도 2b는 실시예에 기재된 흡수성 용품에서 상대 습도를 측정하는 데 사용된 장치의 개략 측면도.
<도 3a>
도 3a는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 처리된 다공성 입자의 예시적인 제조 방법에서 증기상에서 다공성 입자를 처리하는 데 사용된 장치의 개략 측면도.
<도 3b>
도 3b는 도 3a의 장치의 입자 교반기 부분의 개략 사시도.
<도 3c>
도 3c는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 처리된 다공성 입자의 다른 예시적인 제조 방법에서 제1 및 제2 증기상으로 다공성 입자를 처리하는 데 사용된 다른 예시적인 장치의 개략 측면도.
<도 4a 내지 도 4d>
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른, 처리된 다공성 입자의 제조 방법 및 생성된 처리된 다공성 입자의 개략도.
<도 5>
도 5는 본 발명에 따른 예시적인 흡수성 용품의 개략 분해도.

입자

본 발명의 일부 실시 형태에 따른 처리된 다공성 입자(5) 및 다공성 입자(1)의 처리에 대한 개략도가 도 1에 도시되어 있다. 예시된 실시 형태에서, 다공성 입자(1)는 친수성 외부 표면 및 친수성 내부 기공 표면을 갖는다. 친수성 외부 표면 및 내부 기공 표면은 다수의 하이드록실(-OH) 기 때문에 이 실시 형태에서 친수성이며, 이는 도면에서 다공성 입자(1)를 나타내는 원의 외부 표면 및 내부에 도시되어 있다. 다공성 입자(1)가 본 발명에 따른 방법을 이용하여 소수성 제제로 처리될 때, 처리된 다공성 입자(5)가 형성된다. 예시된 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자(5)는 소수성 외부 표면을 가지며, 이는 외부 표면 상에 다수의 소수성 기(R)로 나타내어져 있다. 그러나, 처리된 다공성 입자(5)는 그의 내부 기공 표면 상에서 친수성인 채로 남아있으며, 이는 처리된 다공성 입자(5)를 나타내는 원의 내부에 예시된 하이드록실기로 다시 나타내어진다.

본 발명에 따른 처리된 다공성 입자(5)의 실시 형태들 중 임의의 것에서, 처리된 다공성 입자의 외부 표면의 적어도 일부분은 소수성 기 R을 포함한다. 예시적인 R 기에는 탄소 원자수가 최대 20, 18, 15, 12, 10, 또는 8(예를 들어, 1 내지 20, 1 내지 15, 1 내지 10, 1 내지 5, 또는 1 내지 3의 범위의 탄소 원자수)인 알킬 기 및 플루오로알킬 기가 포함된다. R 기의 추가의 예에는 아릴, 아릴알킬레닐 또는 알킬아릴레닐 기가 포함되며, 이들 각각은 하나 이상의 플루오로 기로 치환될 수 있다. 일부 실시 형태에서, R 기는 메틸, 트라이플루오로메틸, 다이플루오로메틸, 또는 플루오로메틸 기 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 소수성 기 R은 알킬 기, 아릴 기, 아릴알킬레닐(예를 들어, 벤질) 기, 알킬아릴레닐 기, 또는 그 조합을 갖는 실록산을 포함한다. 이들 실시 형태 중 일부에서, 처리된 다공성 입자(5)는 처리된 실리카 겔 입자이다. 실록산 상의 알킬 기는 탄소 원자수가 최대 20, 18, 15, 12, 10, 또는 8(예를 들어, 1 내지 20, 1 내지 15, 1 내지 10, 1 내지 5, 또는 1 내지 3의 범위의 탄소 원자수)이며, 선택적으로 하나 이상의 플루오로 기로 치환될 수 있다.

전형적으로, 외부 표면 영역의 대부분(예를 들어, 50% 초과 또는 적어도 51, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95%)이 소수성 기에 의해 덮인다. 일부 실시 형태에서, 외부 표면의 상당한 부분(예를 들어, 적어도 90, 95, 96, 97, 98, 또는 99%에서 최대 100%)이 소수성 기를 포함한다. 입자의 외부 표면 커버리지를 분석하는 기술이 당업계에 공지되어 있으며(예를 들어, 적외선, 라만 및 핵자기 공명 분광법); 예를 들어 문헌[L. A. Belyakova et al., Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 154 (1999), pp. 285-294]을 참조하라. 입자의 외부 표면은 전자 분광 화학 분석(electron spectroscopy chemical analysis; ESCA)에 의해 또한 분석될 수 있다. ESCA를 사용하여 표면 상의 다양한 원소의 원자%를 기록할 수 있다. 그 결과는 예를 들어 표면 상의 특정 소수성 기 및 그를 표면에 적용하는 방법에 따라 달라진다. 일부 실시 형태에서, 소수성 기를 포함하는 외부 표면의 상당한 부분은 ESCA에 의해 측정할 때 표면 상에 부재하는 다공성 입자를 구성하는 원소를 말한다. 일부 실시 형태(예를 들어, 처리된 다공성 입자(5)가 처리된 실리카 겔 입자인 실시 형태)에서, 외부 표면에는 x선 광전자 분광법에 의해 측정할 때 최대 50 옹스트롬의 깊이까지 규소 원자가 없다. 입자의 외부 표면은 비행 시간형 2차 이온 질량 분광법(time-of-flight secondary ion mass spectrometry; TOF-SIMS)에 의해 또한 분석될 수 있다. TOF-SIMS를 이용하여 깊이 범위가 일반적으로 5 내지 20 옹스트롬인 표면 상의 화학 조성을 탐지할 수 있다. 그 결과는 예를 들어 표면 상의 특정 소수성 기 및 그를 표면에 적용하는 방법에 따라 달라진다. 상대적인 정량화는, 전형적으로 기준 이온의 카운트에 대한 관심있는 질량체(mass)의 카운트의 비 또는 전체 스펙트럼 적분 카운트에 대한 관심있는 질량체의 카운트의 비를 취함으로써 SIMS로 가능하다.

전형적으로, 본 명세서에 개시된 처리된 다공성 입자(5)는 처리된 다공성 입자가 물의 표면 상에서 부유할 때 소수성 기를 포함하는 상당한 부분의 그의 외부 표면을 갖는다. 액체의 표면 장력이 가스/액체 계면에서 입자 상의 중력의 균형을 잡기에 충분히 높을 때, 입자는 표면 상에서 부유한다고 한다. 본 발명에 따른 처리된 다공성 입자(5)가 물의 표면 상에 스프링클될 때, 처리된 다공성 입자(5)의 습윤성은 입자가 가라앉는 데 걸리는 시간과 상관될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자(5)는 물의 표면 상에 무기한 남아있다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자(5)는 물의 표면 상에 적어도 8시간, 6시간, 4시간, 2시간 또는 30분 동안 남아있다. 부유 입자법은 입자의 표면 습윤성을 평가하는 당업계에 공지된 기술이다(예를 들어, 문헌[M. Lazghab et al., Powder Technology, 157 (2005), p. 83] 참조). 본 발명에 따른 복수의 처리된 다공성 입자(5)의 외부 표면의 소수성은 물의 표면 상에 처리된 다공성 입자(5)를 스프링클하여 단층을 형성함으로써 평가될 수 있다. 전형적으로, 입자의 적어도 75%(일부 실시 형태에서, 80, 85, 90, 또는 적어도 95%)는 물의 표면 상에서 부유한다. 일부 실시 형태에서, 평가는 20 ㎖ 바이알에서 10 밀리리터(㎖)의 물의 표면 상에 처리된 다공성 입자 1 g을 두고 입자가 표면 상에서 부유하는지를 관찰함으로써 수행될 수 있다. 처리된 입자 및 물을 함유하는 바이알을 진탕시킬 때, 입자는 전형적으로 응집된다. 시간이 지남에 따라 입자는 전형적으로 분리되어 물에 재부유한다. 전형적으로, 비처리된 친수성 입자를 물에서 진탕시킬 때에는 이러한 덩어리 형성은 관찰되지 않는다. 대신, 비처리된 친수성 입자는 전형적으로 물에서 가라앉는다.

모든 소수성 처리가 물의 표면 상에서 부유하는 입자를 제공하는 것은 아니다. 예를 들어, 일부 소수성 처리(예를 들어, 표면 하이드록실 기가 플라즈마 처리에 의해 불소로 치환될 때)는 액체 물과의 접촉시에 가수분해될 수 있다. NF₃ 플라즈마로 처리된 입자는 물의 표면 상에서 부유하지 않지만, 대신 물 내로 가라앉는다는 것이 지금 관찰되었다. 본 발명은 물의 표면 상에 놓일 때 가수분해되지 않으며 강력한 소수성 처리제를 제공한다.

본 발명에 따른 처리된 다공성 입자(5)의 소수성 성질은 예를 들어 당업계에 공지된 기술을 사용하여 개개의 입자 또는 벌크 입자에서 접촉각 측정을 이용하여 또한 평가될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자(5) 상에서의 물 소적의 접촉각은 적어도 120, 110, 100, 또는 95도(예를 들어, 90 내지 100도, 95 내지 110도, 100 내지 115도, 110 내지 130도, 또는 115 내지 125도의 범위)이다.

본 발명에 따른 처리된 다공성 입자(5)의 실시 형태들 중 임의의 것에서, 처리된 다공성 입자(5)의 내부 기공 표면은 적어도 부분적으로 친수성이다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자(5)의 내부 기공 표면은 이것이 친수성 작용기를 가질 때 친수성이라고 한다. 전형적으로 친수성 작용기는 하이드록실, 실라놀 기, 또는 다른 금속 옥사이드 기를 포함하며, 이는 입자의 성질에 따라 달라진다. 일부 실시 형태에서, 다공성 입자(1)가 하이드록실 또는 실라놀 기를 포함하는 내부 기공 표면을 가질 때, 처리된 다공성 입자(5)는 처리 전에 다공성 입자(1)에 존재했었던 하이드록실 또는 실라놀 기의 50, 60, 70, 75, 80, 85, 또는 90% 이상을 갖는다. 다공성 입자의 내부 기공 표면을 평가하는 방법은 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어, 대개 흡수 기술(예를 들어, 메탄올, 에탄올, 물, 벤젠 또는 질소를 사용)이 사용된다. 다공성 입자의 큰 백분율의 표면 영역이 내부 기공 표면에 있기 때문에, 내부 기공 표면의 습윤성이 변경될 때 큰 흡수 변화가 전형적으로 생긴다. 내부 기공 표면은 예를 들어 처리된 다공성 입자(5)가 통상의 흡수 기술을 이용하여 측정할 때 처리 전의 다공성 입자(1)에 존재했었던 하이드록실 또는 실라놀 기의 90, 95, 96, 97, 또는 98% 이상을 가질 때 "실질적으로 비처리된"이라고 한다. 또한 다공성 입자는 횡단면을 만들고 상기에 기재된 ESCA 또는 TOF-SIMS를 이용하여 그의 내부의 화학 조성을 분석할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 이들 기술을 이용하면 처리된 다공성 입자의 내부 상에는 최소로 있는 내지 전혀 없는 소수성 기가 관찰된다. 이들 실시 형태에서, 내부 기공 표면은 "실질적으로 비처리된"이라고 한다. 일부 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 처리된 다공성 입자의 내부 기공 표면은 선택적으로 불소로 치환된 알킬 또는 아릴 기가 최소로 있는 내지 전혀 없는 것으로서 이는 TOF-SIMS에 의해 입증되는 바와 같다. TOF-SIMS의 경우, 소수성 내지 친수성 작용기의 상대적인 정량화는 전형적으로 친수성 기의 카운트에 대한 소수성 기의 질량체의 카운트의 비를 취함으로써 가능하다. 외부 표면으로부터의 카운트의 비는 내부 표면으로부터의 카운트의 비와 비교될 수 있다.

일부 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 처리된 다공성 입자(5)는 30℃ 및 50% 상대 습도에서 24시간 후 그의 중량의 20% 이상(일부 실시 형태에서 22, 25, 28, 30, 또는 32% 이상)의 수증기를 흡수한다. 일반적으로, 이 흡수는 액체 물의 부재 하에 습도 챔버에서 수행되며, 분석적 균형을 이용하여 입자의 중량을 측정한다. 본 명세서에 개시된 처리된 다공성 입자(5) 또는 다공성 입자(1)에 의해 흡수될 수 있는 수증기의 양은 입자의 유형에 따라 달라진다. 예를 들어, 실리카 겔 입자는 물에서 전형적으로 그의 중량의 약 40%를 흡수하는 것으로 보고되어 있다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자는 30℃ 및 80% 상대 습도에서의 수증기 흡수량이 소수성 기를 포함하지 않는 비교용 복수의 입자의 수증기 흡수량의 50, 55, 60, 65, 70, 75, 또는 80% 이상이다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자의 내부 표면은 30℃ 및 80% 상대 습도에서의 그의 수증기 흡수량이 소수성 기를 포함하지 않는 비교용 복수의 입자의 수증기 흡수량의 60, 65, 70, 75, 또는 80% 이상일 때 "실질적으로 비처리된"이라고 한다. 소수성 기를 포함하지 않는 비교용 복수의 입자는 소수성 처리를 갖지 않는다는 것을 제외하고는 복수의 처리된 입자와 동일한 복수의 입자를 말한다. 예를 들어, 비교용 복수의 입자는 크기 및 기공 크기 분포가 복수의 처리된 입자와 동일하며, 화학적 메이크업(make-up)이 그러한 입자의 처리 전의 처리된 다공성 입자와 동일하다.

본 발명에 따른 처리된 다공성 입자(5)는 처리된 실리카 겔 입자, 처리된 제올라이트 입자, 처리된 몬트모릴로나이트 점토 입자, 처리된 분자 체, 및 처리된 활성탄을 포함한다. 처리된 다공성 입자의 평균 입자 크기는 0.075 밀리미터(㎜) 내지 10 ㎜(예를 들어, 0.1 ㎜ 내지 10 ㎜, 0.5 ㎜ 내지 5 ㎜, 또는 0.5 ㎜ 내지 1 ㎜)의 범위일 수 있다. 처리된 다공성 입자가 건조제로서 사용되는 경우, 중위 기공 크기는 기공이 물분자에 대한 접근을 허용하기에 충분히 크기만 하다면 다양할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 내부 기공의 중위 기공 크기는 1 나노미터(㎚) 내지 10 ㎚(예를 들어, 2 ㎚ 내지 3 ㎚, 2 ㎚ 내지 7 ㎚, 4 ㎚ 내지 7 ㎚, 8 ㎚ 내지 10 ㎚, 또는 4 ㎚ 내지 10 ㎚)의 범위이다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자는 기공이 임의의 열거된 범위로부터 선택되는 2가지의 상이한 중위 크기를 갖는 이중모드의 다공성 구조를 갖는다. 처리 전 다공성 입자(1)는 다양한 상업적 공급처(예를 들어, 미국 애리조나주 투손 소재의 에이지엠 컨테이너 컨트롤즈, 인크.(AGM Container Controls, Inc.); 중국 샨동 소재의 인터내셔널 실리카 겔 컴퍼니, 리미티드(International Silica Gel Co., LTD); 및 미국 미주리주 세인트루이스 소재의 시그마-알드리치(SIGMA-ALDRICH))로부터 획득될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자는 수분의 흡수시에 변색을 나타내기 위하여 변색 지시제(예를 들어, 염화코발트)를 포함할 수 있다.

실리카 겔 입자의 소수성 처리가 공지되어 있지만, 일반적으로 이러한 소수성 처리는 외부 표면 및 내부 기공 표면 둘 모두를 소수성으로 만들도록 설계된다. 외부 표면 및 내부 기공 표면 둘 모두를 소수성이 되도록 처리하는 방법으로부터 얻어질 수 있는 부분 처리된 입자는 외부 표면이 충분량의 소수성 기로 덮이지 않은 경우 또는 소수성 기가 물과의 접촉시에 가수분해되는 경우 물에서 부유할 수 없다. 또한, 이러한 부분 처리된 입자는 예를 들어 대부분의 외부 및 내부 표면이 소수성으로 만들어질 경우 물에서 그의 중량의 적어도 20%를 흡수할 수 없다. 전형적으로, 실리카 겔 입자의 소수성 처리를 위한 이전에 공지된 용매 및 증기 기술은 내부 기공 표면이 처리되지 않는 시점에서는 반응이 쉽게 중단되게 하지 않는다. 또한, 단일의 처리 제제로서의 무선 주파수 사플루오르화탄소 플라즈마가 실리카 겔의 내부 기공 표면 및 외부 표면을 처리하는데, 예를 들어 문헌[K. Furukawa et al., Journal of Materials Science Letters, 19 (2000), pp. 1545-1547]을 참조하라.

이와는 대조적으로, 본 발명에 따른 및/또는 본 발명에 따라 제조된 처리된 다공성 입자는 친수성 내부 기공 표면을 포함하며, 이는 처리된 입자가 예를 들어 건조제로서 유용해지도록 한다. 외부 표면 및 내부 기공 표면 둘 모두가 소수성인 소수성 실리카 겔은 건조제만큼 유용하지 않을 것이다. 일부 실시 형태에서, 복수의 처리된 다공성 입자는 외부 표면 및 내부 기공 표면 둘 모두가 소수성 기로 처리된 25% 미만(일부 실시 형태에서, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2, 또는 1% 미만)의 입자를 포함한다. 이러한 복수의 처리된 다공성 입자는 외부 표면 및 내부 기공 표면 둘 모두가 소수성 기로 처리된 입자가 실질적으로 없다고 언급될 수 있다.

입자의 제조 방법

상기에 언급된 실시 형태들 중 임의의 것에 따른 처리된 다공성 입자(5)의 제조 방법은 다공성 입자의 내부 기공 표면이 실질적으로 비처리된 채 남아있게 하면서 다공성 입자(1)의 외부 표면을 소수성 제제로 처리하는 단계를 포함한다. "실질적으로 비처리된"이라는 것은 상기에 기재된 것과 동일한 의미를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 단지 다공성 입자(1)의 외부 표면이 소수성 제제로 처리된다.

다공성 물질의 플라즈마 처리법이 미국 특허 제6,878,419호(데이비드(David) 등)에 제공되어 있다. 또한, 입자를 플라즈마로 처리하는 방법 및 장치가 미국 특허 제6,015,597호(데이비드) 및 미국 특허 제6,197,120호(데이비드)에 제공되어 있으며, 이들의 개시내용은 본 명세서에 참고로 포함된다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자의 제조 방법은 플라즈마 침착법에 의해 다공성 입자의 외부 표면의 적어도 일부분 상에 규소, 수소 및 탄소를 포함하는 층을 형성하는 단계를 포함한다. 박층 형성은 알킬실란, 알콕시실란, 알킬렌폴리실란, 알킬폴리실란, 알케닐 실란, 아릴 실란 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기규소 화합물을 포함하는 가스를 이온화함으로써 수행될 수 있다. 예시적인 알킬실란에는 테트라메틸실란, 메틸실란, 다이메틸실란, 다이에틸실란, 다이에틸메틸실란, 프로필실란, 트라이메틸실란, 및 에틸실란이 포함된다. 예시적인 알콕시실란 및 실록산에는 테트라에틸오르토실리케이트(TEOS), 및 테트라메틸사이클로테트라실록산(TMCTS)이 포함된다. 예시적인 알킬렌폴리실란에는 다이실라노메탄, 비스(메틸실라노)메탄, 1,2-다이실라노에탄, 1,2-비스(메틸실라노)에탄, 2,2-다이실라노프로판, 다이메틸다이실라노에탄, 다이메틸다이실라노프로판, 테트라메틸다이실라노에탄, 및 테트라메틸다이실라노프로판이 포함된다. 예시적인 알케닐실란에는 비닐메틸실란 및 다이비닐다이메틸실란이 포함된다. 예시적인 아릴 실란에는 페닐실란, 페닐다이메틸실란, 및 페닐트라이메틸실란이 포함된다. 예시적인 알킬폴리실란에는 1,1,2,2-테트라메틸다이실란, 헥사메틸다이실란, 1,1,2,2,3,3-헥사메틸트라이실란, 및 1,1,2,3,3-펜타메틸트라이실란이 포함된다. 유기규소 화합물은 치환체, 예를 들어 아미노 기, 하이드록실 기 및/또는 할로 (예를 들어, 플루오로, 브로모, 클로로) 기를 가질 수 있지만, 전형적으로 이들은 비치환된다. 일부 실시 형태에서, 유기규소 화합물은 하나 이상의 C-H 결합을 가지며, 이는 sp3, sp2 또는 sp C-H 결합일 수 있다. 전형적으로, 유기규소는 복수의 C-H 결합, 예를 들어 2개 이상, 3개 이상, 5개 이상, 9개 이상, 및/또는 심지어 12개 이상의 C-H 결합 또는 그 초과의 결합을 갖는다. 전형적으로 유용한 유기규소 화합물은 플라즈마 처리 조건 하에서 플라즈마가 형성되기에 충분한 증기압을 갖는다.

처리된 다공성 입자의 제조 방법의 일부 실시 형태에서, 본 방법은 규소, 수소 및 탄소를 포함하는 층의 적어도 일부분을 플루오르화 화합물로 (예를 들어, 플라즈마 처리 또는 침착에 의해) 처리하는 단계를 추가로 포함한다. 플루오르화 화합물은 전형적으로 수소 원자의 적어도 일부가 불소 원자에 의해 대체된 탄화수소이다. 플루오르화 화합물은 직쇄, 분지형 또는 환형일 수 있으며, 완전 포화되거나 부분적으로 불포화될 수 있다. 플루오르화 화합물은 전형적으로 최대 5개의 탄소 원자(예를 들어, 최대 4개, 3개 또는 2개)를 함유한다. 플라즈마 침착에 있어서, 플루오르화 화합물은 전형적으로 2개 또는 3개 이상의 탄소 원자를 함유한다. 일부 실시 형태에서, 플루오르화 화합물은 퍼플루오르화된다(즉, 모든 C-H 결합은 C-F 결합에 의해 대체됨). 일부 실시 형태에서, 플루오르화 화합물은 퍼플루오로프로판, 사플루오르화탄소, 트라이플루오로메탄, 다이플루오로메탄, 펜타플루오로에탄, 퍼플루오로프로펜, 퍼플루오로부탄, 및 퍼플루오로부텐 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

일부 실시 형태에서, 플라즈마 처리는 두 단계로 행해진다. 예를 들어, 처리된 다공성 입자의 제조 방법이 다공성 입자의 외부 표면의 적어도 일부분 상에 규소, 수소 및 탄소를 포함하는 층을 플라즈마 침착에 의해 형성하고 규소, 수소 및 탄소를 포함하는 층의 적어도 일부분을 플라즈마 침착에 의해 플루오르화 화합물로 처리하는 단계를 포함할 때, 제1 플라즈마 처리는 전형적으로 진공 하에서 다공성 입자(1)를 가스(예를 들어, 상기에 기재된 유기규소 화합물)로 처리하고 플라즈마를 점화시키는 것을 포함한다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 가스가 예를 들어 테트라메틸실란(TMS)일 때, 처리된 다공성 입자의 외부 표면은 소수성 외부 표면을 제공하는 메틸기를 포함하는 층으로 덮이는 것으로 여겨진다. 이용될 경우 제2 플라즈마 처리는 전형적으로 처리된 다공성 입자(5)를 진공 하에 제2 가스(예를 들어, 상기에 기재된 플루오르화 화합물)로 처리하고 플라즈마를 점화시키는 것을 포함한다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 제2 단계는 다공성 입자의 표면 상의 수소(예를 들어, C-H 결합)의 일부를 불소로 대체하여 표면 상에 CF, CF₂, 또는 CF₃ 기를 생성할 것으로 여겨진다. 불소화합물계 플라즈마 침착이 이용될 경우 (예를 들어, 탄소 원자가 2 또는 3 이상인 불소화합물을 이용할 경우), 플루오로탄소 화학종을 포함하는 층이 표면 상에 형성되는 것으로 여겨진다. 두 처리 단계 각각은 예를 들어 각각 총 5, 10, 20, 30, 45, 또는 60분 이상 또는 더 오랫동안 수행될 수 있다. 전형적으로, 플라즈마 처리는 최대 약 133, 100, 67, 33, 13, 또는 10 Pa(1000, 750, 500, 250, 100, 또는 75 mTorr)의 압력에서 수행된다.

일반적으로 플라즈마 처리는 플라즈마에 노출되는 외부 표면 영역의 양이 최대화되도록 다공성 입자(1)를 혼합하는 것을 필요로 한다. 플라즈마 처리가 실험실 규모로 수행될 때, 혼합은 수동으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기에 기재된 2단계 공정에서 각각의 단계는 다공성 입자의 교반을 위하여 여러 회 (예를 들어, 2회, 3회 또는 4회) 중단될 수 있다. 이어서 가스가 재도입되고 플라즈마가 점화된다. 더욱 큰 규모의 처리에서, 혼합은 예를 들어 상기 공정 동안 계속 회전될 수 있는 혼합 패들을 이용하여 수행될 수 있다.

전형적으로 플라즈마를 사용하여 본 발명에 따른 처리된 다공성 입자를 제조하는 방법은 또한 적어도 하나의 접지 전극 및 무선 주파수 공급원에 의해 동력이 공급되는 적어도 하나의 전극을 포함하는 용량 결합 시스템(capacitively-coupled system)을 갖는 반응 챔버를 제공하는 단계; 챔버 내에서 반응성 화학종을 포함하는 플라즈마를 발생시켜 이온 시스(ion sheath)가 전극들 중 적어도 하나 주위에 형성되게 하는 단계; 및 복수의 다공성 입자를 이온 시스 내에 위치시키는 단계를 또한 포함한다. 일부 실시 형태에서, 본 방법은 외부 표면을 플라즈마 내의 반응성 화학종에 노출시키는 방식으로 복수의 다공성 입자를 교반하는 단계를 추가로 포함한다.

상기에 기재된 플라즈마 처리에서, 플라즈마(예를 들어, 실란 플라즈마 또는 불소 플라즈마)는, 외부 표면이 소수성으로 되는 것을 가스질 성분이 막지 않는 한, 다른 가스질 성분(들), 예를 들어 질소 또는 암모니아를 포함할 수 있다. 따라서, 가스가 사용되는 실시 형태에서 용어 "가스"는 단일 화합물 또는 2가지 이상의 화합물의 혼합물을 말한다.

플라즈마 처리는 독특한 구조를 갖는 처리된 다공성 입자를 제공할 수 있으며, 그 이유는 전형적으로 이것이 입자의 외부 표면만을 처리하기 때문이다. 전형적으로, 본 명세서에 개시된 처리된 다공성 입자에 있어서, 기공 크기는 최대 수십 나노미터까지의 범위인 반면, 플라즈마 중 반응성 화학종의 평균 자유 경로(즉, 화학종이 다른 화학종과 충돌하기 전에 화학종이 이동하는 평균 거리)는 20 마이크로미터 이상이다. 또한, 플라즈마 침착법은 표면 상에 소수성 화학종의 층을 형성할 수 있다. 상기 실시 형태들 중 임의의 것에 기재된 방법은 외부 표면 및 내부 기공 표면을 포함하는 처리된 실리카 겔 입자를 제공할 수 있으며, 여기서 외부 표면은 x선 광전자 분광법에 의해 측정할 때 최대 50 옹스트롬의 깊이까지 규소 원자가 최대 5 원자%(4, 3, 2.5, 2, 또는 1 원자%)이다. 이들 실시 형태 중 일부에서, 외부 표면에는 규소 원자가 없다. 일부 실시 형태에서, 플라즈마 처리에 의해 제조된 처리된 다공성 입자는 x선 광전자 분광법에 의해 측정할 때 외측 50 옹스트롬의 그의 외부 표면 상에 10, 20, 30, 또는 40 원자% 이상의 불소를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 플라즈마 처리에 의해 제조된 처리된 다공성 입자는 x선 광전자 분광법에 의해 측정할 때 외측 50 옹스트롬의 그의 외부 표면 상에 20, 15, 10, 또는 5 원자% 미만의 산소를 갖는다. 이들 실시 형태 중 임의의 것에서, 내부 기공 표면은 전형적으로 적어도 부분적으로 친수성이다.

일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자의 전술한 실시 형태들 중 임의의 것에 따른 처리된 다공성 입자(5)의 제조 방법은 다공성 입자(1)를 수증기, 메탄올 증기, 또는 에탄올 증기 중 적어도 하나에 노출시키는 단계, 및 후속적으로 다공성 입자를 반응성 유기실란 화합물을 포함하는 제2 증기에 노출시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 이하에서 "제2 방법"으로 불리운다. 반응성 유기실란 화합물을 이용한 실리카 표면의 처리는 예를 들어 반도체 및 인쇄 산업에서 공지되어 있다. 반도체 산업에서, 규소 웨이퍼는 다이클로로다이메틸실란 증기로 처리된다. 프린터 토너 카트리지에서, 내부 기공 표면 및 외부 표면 둘 모두에서 다이클로로다이메틸실란으로 처리된 실리카 겔 입자가 윤활제로 사용된다. 다이클로로다이메틸실란과 실리카 표면 사이의 반응이 표면 수분의 존재에 의해 향상됨이 비다공성 실리카 입자의 평가에서 밝혀졌다. 본 명세서에 개시된 방법의 일부 실시 형태에서, 예기치 않게도 증기상 반응성 유기실란 화합물과 다공성 입자(1) 사이의 반응은 입자의 내부 기공 표면의 건조 용량에 영향을 주지 않고서 다공성 입자의 외부 표면 상에 소수성 기를 우선적으로 포함시키는 것으로 밝혀졌다.

처리된 다공성 입자(5)의 제2 제조 방법의 제1 단계에서, 다공성 입자(1)는 수증기, 에탄올 증기 또는 메탄올 증기 중 적어도 하나에 노출된다. 이 노출은 주위 압력에서(예를 들어, 예컨대 50 내지 95% 상대 습도에서 습도 챔버에서) 또는 감압 하에(예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 장치(300)를 사용하여) 그리고 주위 온도 또는 승온에서(예를 들어, 25℃ 내지 40℃ 또는 25℃ 내지 35℃의 범위) 수행될 수 있다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 일부 실시 형태에서, 수증기, 메탄올 증기 또는 에탄올 증기의 적어도 일부분은 다공성 입자의 복수의 기공의 적어도 일부분 내에서 응축되며, 이로써 내부 기공 표면을 적어도 부분적으로 폐쇄시키는 것으로 여겨진다.

처리된 다공성 입자(5)의 제2 제조 방법의 제2 단계에서, 다공성 입자(1)는 반응성 유기실란 화합물을 포함하는 제2 증기에 노출된다. 이 노출은 전형적으로 감압 하에(예를 들어, 67 Pa 내지 2 × 10⁴ Pa (0.5 torr 내지 150 torr)의 범위) 수행되며, 주위 온도 또는 승온에서(예를 들어, 25℃ 내지 40℃ 또는 25℃ 내지 35℃의 범위) 수행될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 반응성 유기실란 화합물을 포함하는 증기는 이것이 입자와 접촉하게 될 때 400 Pa, 650 Pa, 1000 Pa, 1300 Pa 이상, 또는 10000 Pa 이상의 압력에 있다. 예기치 않게도, 건조제로서의 입자의 능력(예를 들어, 수용액에 노출될 때)은 반응성 유기실란 화합물을 포함하는 증기가 1000 Pa 이상(예를 들어, 약 1300 Pa)의 압력에 있을 때 향상됨이 밝혀졌다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 1000 Pa 이상의 압력은 입자의 기공 내로의 반응 유기실란 화합물의 확산을 최소화하여 처리제가 외부 표면 상에 남아있도록 하는 것으로 여겨진다. 편리하게는, 반응성 유기실란 화합물의 증기압이 1300 Pa(10 torr) 초과일 때 1300 Pa(10 torr)의 공정 압력이 사용될 수 있으며, 전형적으로 입자의 기공 내부의 수증기, 에탄올 증기, 또는 메탄올 증기는 이 압력에서 외부로 펌핑되지 않는다.

상기에 기재된 제1 단계 또는 제2 단계 중 어느 하나에서, 본 방법은 외부 표면을 수증기 또는 제2 증기 중 적어도 하나에 노출시키는 방식으로 복수의 다공성 입자를 교반시키는 것을 추가로 포함할 수 있다.

제1 및 제2 단계는 예를 들어 도 3a 및 도 3b에 도시된 장치(300)를 사용하여 수행될 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 하나는 반응성 유기실란 화합물을 위한 것이고 하나는 물을 위한 것인 2개의 액체 홀더 조립체(360)는 진공 펌프(350)에 연결된 진공 챔버(340)에 증기를 전달하는 데 사용될 수 있다. 전형적으로 진공 챔버는 최대 10^-4 Pa (10^-6 torr)의 배경 압력이 되도록 배기시킬 수 있는 중공 실린더이다. 각각의 액체 홀더 조립체는 한쪽 단부가 밀봉된 진공 상용성 유리관(362, 364) 및 증기 공급원의 온/오프를 제어하는 부착된 밸브(366)를 포함할 수 있다. 수증기에 대한 노출이 예를 들어 상기에 기재된 습도 챔버에서 수행될 경우, 관(362)을 포함하는 두 액체 홀더 조립체 중 하나는 사용할 필요가 없다. 진공 챔버(340) 내부에는 증기용 유입구(330)를 갖춘 입자 교반기(320)가 있다. 반응성 유기실란 화합물을 포함하는 제2 증기는 예를 들어 질량 유량 제어기 또는 니들 밸브를 사용하여 챔버(340) 내로 계량하여 넣어질 수 있다. 반응성 유기실란의 소모 질량은 종래 기술을 이용하여 모니터링될 수 있다.

대표적인 입자 교반기(320)가 도 3b에 더욱 상세하게 도시되어 있다. 입자 교반기(320)는 직사각형 개구(328)를 갖는 중공 실린더이다. 교반기(320)에는 그의 축과 정렬된 샤프트(326)가 설치되어 있으며, 상기 샤프트에는 교반기(320)에서 입자를 위한 교반 메커니즘 또는 패들 휠을 형성하는 4개의 직사각형 블레이드(322)가 볼트로 고정되어 있다. 블레이드(322) 각각은 블레이드(322)와 교반기 실린더(320)에 의해 형성되는 4개의 사분 영역 각각에 포함된 입자 볼륨들 사이의 연통을 촉진하는 2개의 구멍(44)을 포함한다. 이 장치(300)의 사용 모드는 실시예에 후술되어 있다.

도 4a 내지 도 4d는 본 명세서에 개시된 처리된 다공성 입자의 제2 제조 방법의 상이한 실시 형태들을 개략적으로 예시하는데, 여기서 수증기에 대한 노출은 상이한 길이의 시간 동안 수행된다. 입자(420)는 수증기에 대한 노출 전에 종래의 건조 기술을 이용하여 건조될 수 있다. 도 4a 내지 도 4d에 예시된 실시 형태에서의 입자(401)는 상이한 길이의 시간 동안의 수증기에 대한 노출에서 생기는 상이한 양의 흡수된 표면수 및 상이한 양의 표면 하이드록실 기를 갖는다. 도 4d는 수증기에 대한 가장 긴 노출 시간을 예시하며, 도 4a는 가장 짧은 노출 시간을 예시하는데, 이때 도 4b 및 도 4c는 중간 정도의 노출 시간을 예시한다. 도 4a 내지 도 4d에 예시된 실시 형태에서의 입자(440)는 반응성 유기실란 화합물에 대한 노출에서 생기는데, 상기 유기실란 화합물은 표면수 및/또는 표면 실라놀이 입자(401)에 존재하는 영역에서 반응한다. 도 4a 내지 도 4d에 예시된 처리된 다공성 입자(405)는 남아있는 흡수된 표면수를 제거하기 위하여 건조되었다. 입자(401)를 생성하는 수증기에 대한 노출 길이에 따라, 처리된 다공성 입자(405)는 상이한 수준의 커버리지를 가질 수 있다. 불균일한 처리가 수증기에 대한 짧은 노출 시간에서 생길 수 있는 반면, 더욱 긴 노출 시간이 (예를 들어, 액체 물에 노출될 때) 입자 및 건조제의 더욱 우수한, 더욱 일관된 능력 및 더욱 균일한 커버리지의 소수성 기를 가져올 수 있다. 일부 실시 형태에서, 수증기에 대한 다공성 입자의 노출은 15, 20, 25, 또는 30분 이상에서 최대 약 1, 2, 또는 3시간 동안 수행된다. 반응성 유기실란 화합물에 대한 노출 시간은 표면 상의 소수성 기의 양에 또한 영향을 줄 수 있다.

일부 실시 형태에서, 본 발명에 따른 처리된 다공성 입자의 제조 방법은 증기가 다공성 입자에 도달하기 전에 증기상에서 유기실란을 사전 반응시키거나 또는 사전 중합시키는 것을 포함한다. 본 방법은 이하에서 "제3 방법"으로 칭해진다. 증기상에서 유기실란을 사전 중합시켜 이량체, 삼량체 및 더욱 고도한 올리고머를 형성함으로써, 생성된 이량체, 삼량체 및 더욱 고도한 올리고머는 사전 중합된 유기실란이 다공성 입자의 기공 내로 투과되는 것을 배제하기에 충분한 분자 크기에 도달할 것이다. 본 방법은 예를 들어 넓은 입자 크기 분포를 갖는 다공성 입자에 유리할 수 있다. 그러나, DDMS의 이량체, 삼량체 및 더욱 고도한 올리고머는 주위 조건에서 더욱 낮은 증기압을 가지며 진공 챔버의 내부 표면 상에 응축되는 경향이 있을 것이기 때문에, 처리 시간을 유의하게 증가시키거나, 또는 달리 처리 조건(예를 들어, 온도, 압력, 유기실란 및 물, 메탄올 또는 에탄올 증기압 등)을 최적화하는 것이 필요할 수 있다.

다공성 입자(5)의 외부 표면을 처리하는 제3 방법의 일부 실시 형태에서, 유기실란 증기를 진공 챔버 및 표면 처리될 입자의 표면에 전달하는 대안적인 방법이 유리하게 이용될 수 있다. 제3 방법을 수행하는 하나의 예시적인 장치(301)의 개략도가 도 3c에 개략적으로 도시되어 있다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 하나는 반응성 유기실란 화합물을 위한 것이고 하나는 물, 메탄올 또는 에탄올을 위한 것인 2개의 액체 홀더 조립체(360)가 진공 챔버(340)에 증기를 전달하는 데 사용될 수 있다. 진공 챔버(340)는 약 10^-4 Pa (10^-6 torr) 이하의 배경 압력이 되도록 진공 챔버(340)를 배기시킬 수 있는 진공 펌프(350)에 연결된다. 진공 챔버(340) 내부에는 조합된 제1 및 제2 증기 스트림을 위한 단일 유입구(382)를 갖춘 입자 교반기(320)(이는 일반적으로 도 3b에 도시된 바와 같을 수 있음)가 있다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 하나의 액체 홀더 조립체는 일 단부가 밀봉된 진공 상용성 관(364) 및 반응성 유기실란 화합물을 포함하는 제1 증기 공급원을 켜거나 또는 끄기 위한 부착된 밸브(366)를 포함할 수 있다 제2 증기 공급원은 공급원(376)으로부터의 불활성 가스(예를 들어, 질소)를 유량 계량 수단(예를 들어, 질량 유량 제어기(374) 및/또는 니들 밸브(372))에 통과시켜 액체 물, 메탄올 또는 에탄올을 포함하는 가스 버블기(368) 내에 침지된 가스 분산 관(370) 내로 들어가게 하고, 이로써 물, 메탄올 또는 에탄올 증기와 평형 상태에 있는 불활성 가스의 버블(378)이 형성되게 함으로써 형성될 수 있다.

물, 메탄올 또는 에탄올 증기를 포함하는 불활성 가스는 환상 혼합 노즐(380) 내로 지나가는데, 여기서 상기 불활성 가스는 유기실란 화합물과 혼합된 후 입자 교반기(320)의 유입 관(330)(도 3b 참조)에 연결된 유출 관(382)을 통하여 입자 교반기(320) 내로 지나간다. 부착된 밸브(366)를 사용하여 제1 및 제2 증기 공급원을 켜거나 또는 끌 수 있다. 반응성 유기실란의 소모 질량은 종래의 질량 균형 기술을 이용하여 모니터링될 수 있다.

다공성 입자의 제3 처리 방법에서, 공정 파라미터는 제2 방법에서 사용된 것과 유사하지만, 제3 방법은 유기실란과 물, 메탄올 또는 에탄올 증기의 사전 혼합된 혼합물을 진공 챔버에 전달하고자 한다. 환상 혼합 노즐(380)에서 수증기, 메탄올 증기, 또는 에탄올 증기 또는 메탄올 증기 중 소정량의 적어도 하나를 생성하기 위하여 물/메탄올 버블기(368)에 공지된 유량의 질소를 통과시킴으로써, 유기실란 단량체를 신속하게 중합시켜 더욱 큰 분자량의 올리고머를 형성하는 것이 가능해진다. 환상 혼합 노즐(380)에서 물, 메탄올 또는 에탄올 증기의 양을 제어함으로써, 반응 생성물이 다공성 입자 상에 침착되기 전에 원하는 이량체, 삼량체 또는 더욱 고도한 올리고머의 형성이 달성될 수 있다.

본 명세서에 개시된 처리된 다공성 입자의 제2 제조 방법 또는 제3 제조 방법의 일부 실시 형태에서, 본 방법은 수증기, 메탄올 증기 또는 에탄올 증기 중 적어도 하나 및 유기실란 증기에 다공성 입자를 노출시키기 전에 반응성 유기실란과 비반응성인 휘발성 화합물을 포함하는 제3 증기에 다공성 입자를 노출시키는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 휘발성 화합물의 적어도 일부분은 다공성 입자의 복수의 기공의 적어도 일부분 내에서 응축되고, 이로써 내부 기공 표면을 적어도 부분적으로 폐쇄시킨다. 이들 실시 형태 중 일부에서, 휘발성 화합물은 분자형 질소, 이산화탄소, 메탄, 에탄 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 소정의 이러한 예시적인 실시 형태에서, 본 방법은 반응성 유기실란 화합물을 포함하는 제2 증기에 다공성 입자를 노출시킨 후 기공으로부터 응축 휘발성 화합물을 실질적으로 제거하는 단계를 추가로 포함하며, 선택적으로, 기공으로부터 응축 휘발성 유기 화합물을 실질적으로 제거하는 것은 입자의 가열, 진공에 대한 입자의 노출 또는 그 조합에 의해 달성된다.

상기에 기재된 제2 또는 제3 방법의 전술한 실시 형태들 중 임의의 것을 비롯한 일부 실시 형태에서, 반응성 유기실란 화합물의 증기압은 25℃에서 133 Pa 내지 26,600 Pa이다. 일부 실시 형태에서, 다공성 입자의 외부 표면의 처리는 1,330 Pa 내지 26,600 Pa의 총 증기압에서 일어난다.

상기에 기재된 제2 또는 제3 방법의 전술한 실시 형태들 중 임의의 것을 비롯한 일부 실시 형태에서, 복수의 기공은 최대 4 ㎚의 중위 기공 크기를 나타내며, 반응성 유기실란 화합물을 포함하는 증기에 대한 다공성 입자의 노출은 1,330 Pa 내지 19,950 Pa의 총 증기압에서 일어난다. 다른 실시 형태에서, 복수의 기공은 4 ㎚ 초과의 중위 기공 크기를 나타내며, 반응성 유기실란 화합물을 포함하는 증기에 대한 다공성 입자의 노출은 6,650 Pa 내지 26,600 Pa의 총 증기압에서 일어난다. 후자의 압력 범위는 예를 들어 제2 방법을 이용하여 기공 크기 분포가 넓은 다공성 입자를 처리할 때 유용하다.

상기에 기재된 제2 또는 제3 방법의 전술한 실시 형태들 중 임의의 것을 비롯한 일부 실시 형태에서, 본 방법은 반응성 유기실란 화합물을 포함하는 제2 증기에 대한 다공성 입자의 노출 후 기공으로부터 응축 수증기, 메탄올 증기 또는 에탄올 증기를 실질적으로 제거하는 단계를 추가로 포함하며, 선택적으로, 기공으로부터 응축 수증기, 메탄올 증기 또는 에탄올 증기를 실질적으로 제거하는 단계는 입자의 가열, 진공에 대한 입자의 노출 또는 그 조합에 의해 달성된다.

본 명세서에 기재된 방법의 전술한 실시 형태들 중 임의의 것을 비롯한 일부 실시 형태에서, 본 방법은 처리된 다공성 입자를 아세트산에 노출시키는 단계를 추가로 포함한다. 생성된 입자는 그의 기공 내에 아세트산을 포함할 수 있으며, 이는 예를 들어 처리된 다공성 입자가 냄새 제어제로서 사용될 때 유용할 수도 있다.

상기에 기재된 제2 또는 제3 방법의 전술한 실시 형태들 중 임의의 것을 비롯한 일부 실시 형태에서, 반응성 유기실란 화합물은 화학식 R_xSiY_{4 -x}로 나타내며, 여기서 각각의 Y는 독립적으로 가수분해성 기로서 이는 할로겐(즉, -F, -Cl, -Br 또는 -I), 알콕시(예를 들어, 탄소 원자수가 1 내지 6, 1 내지 4, 또는 1 내지 2임), 아릴옥시(예를 들어, 페녹시), 또는 아실옥시(예를 들어, 탄소 원자수가 1 내지 6, 1 내지 4, 또는 1 내지 2임)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 각각의 R은 독립적으로 알킬, 알케닐, 아릴, 아릴알킬레닐 또는 알킬아릴레닐로서 각각은 선택적으로 (예를 들어, 시아노 또는 할로겐으로) 치환될 수 있고, x는 1, 2, 또는 3이다. 일부 실시 형태에서, x는 1 또는 2이다. 일부 실시 형태에서, Y는 할로겐 또는 알콕시이다. 전형적으로, Y는 클로로이다 일부 실시 형태에서, 각각의 R은 알킬(예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, 아이소프로필, n-부틸, 아이소부틸, tert-부틸, n-펜틸, 아이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, 아이소옥틸, 2,2,4-트라이메틸펜틸, n-노닐, n-데실, n-도데실, n-옥타데실 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸 또는 메틸사이클로헥실)이다. 일부 실시 형태에서, 각각의 R은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐이다. 일부 실시 형태에서, 각각의 R은 메틸이다. 예시적인 알케닐 기에는 비닐, 알릴 및 5-헥센-1-일이 포함된다. 예시적인 아릴 기에는 페닐, 나프틸, 안트릴 및 페난트릴이 포함된다. 예시적인 알킬아릴레닐 기에는 o-, m-, p-톨릴, 자일릴 및 에틸페닐이 포함되며, 예시적인 아릴알킬레닐 기에는 벤질 및 알파- 및 베타-페닐에틸이 포함된다. 예시적인 플루오로알킬 기에는 3,3,3-트라이플루오로-n-프로필, 2,2,2,2',2',2'-헥사플루오로아이소프로필, 8-헵타플루오로아이소프로필이 포함된다. 화학식 R_xSiY_4-x로 나타내어지는 많은 반응성 유기실란 화합물은 (예를 들어, 미국 오하이오주 신시내티 소재의 훌스 아메리카, 인크.(Huls America, Inc.) 및 시그마-알드리치로부터) 구매가능하며; 화학식 R_xSiY_4-x로 나타내어지는 다른 유기실란 화합물은 공지된 방법에 따라 제조될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 반응성 유기실란 화합물은 다이클로로다이메틸실란, 다이클로로다이에틸실란, 트라이클로로메틸실란, 클로로트라이메틸실란 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 화학식 R_xSiY_4-x로 나타내어지는 반응성 유기실란 화합물은 먼저 사전 흡착된 표면수에 의해 가수분해를 겪어서 실라놀을 형성할 것으로 여겨진다. 실라놀은 반응성 유기실란 화합물의 표면 -SiOH 기 및/또는 다른 분자와의 축합 반응을 겪어서 짧은 폴리실록산 단위를 만들 수 있다. 말단 -SiOH 기를 갖는 폴리실록산은 또한 축합 반응을 통하여 표면 실라놀 기와 반응할 수 있다. 생성된 실록산 및 폴리실록산 상의, 화학식 R_xSiY_4-x로 나타내어지는 유기실란 화합물로부터의 R 기는 처리된 다공성 입자의 표면이 소수성이 되도록 한다.

흡수성 용품

본 발명에 따른 처리된 다공성 입자는, 예를 들어, 흡수성 용품 내에 포함되는 건조제로서 유용할 수 있다. 전형적으로 흡수성 용품은 흡수성 구성요소 및 흡수성 용품이 착용되거나 또는 사용되는 방법에 특이적인 다른 구조적 구성요소를 갖는다. 예시적인 흡수성 용품인 생리대(500)가 도 5에 도시되어 있지만, 다른 흡수성 용품(예를 들어, 겨드랑이 패드, 가슴 패드, 드레스 쉴드, 발 패드, 상처 드레싱, 기저귀, 베드 패드 또는 라이너, 또는 실금용 속옷)이 고려된다. 일부 실시 형태에서, 흡수성 용품은 일회용이다.

본 발명에 따른 흡수성 구성요소는 본 명세서에서 설명된 복수의 처리된 다공성 입자 및 흡수성 재료를 포함한다. 전형적으로 흡수성 재료는 액체(예를 들어, 수용액)를 흡수하여 보유할 수 있는 천연, 합성 또는 개질 천연 유기 중합체이다. 일부 실시 형태에서, 중합체는 가교결합된다. 용어 "가교결합된"은 통상은 수용성인 재료를 실질적으로 수불용성이지만 팽윤성으로 효과적으로 되게 하는 임의의 수단을 말한다. 이러한 수단의 예에는 물리적인 엉킴, 결정 도메인, 공유 결합, 이온성 복합체 및 회합체, 친수성 회합체, 예를 들어 수소 결합 및 소수성 회합체 또는 반데르 발스 힘(Van der Waals force)이 포함된다. 이러한 흡수성 재료는 통상 액체를 빠르게 흡수하고 일반적으로 방출 없이 그를 보유하도록 설계된다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 흡수성 재료는 건조제 입자가 포함되는 것을 의미하지는 아니다. 일부 실시 형태에서, 흡수성 재료는 일반적으로 제곱센티미터 당 약 0.05 g 이상의 액체를 보유할 수 있으며, 이는 흡수성 재료를 증류수 내에 침지시키고, 샘플을 물에서 꺼내고, 샘플을 30초 동안 드립(drip)시킴으로써 측정될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 흡수성 재료는 하기 실시예 섹션에서 제공된 시험 방법에 의해 측정할 때 물에서 그의 중량의 약 100% 이상(예를 들어, 150, 200, 250, 300, 350, 또는 400% 이상)을 흡수할 수 있다.

흡수성 구성요소는 임의의 다수의 형상(예를 들어, 직사각형, I형, 또는 T형)을 가질 수 있다. 흡수성 구성요소의 크기 및 흡수 용량은 의도된 착용자의 크기 및 흡수성 용품의 사용 의도에 의해 부여되는 액체 로딩과 상용성이어야 한다. 흡수성 재료를 구역화하고 그의 조성을 선택하여 액체를 원래의 유입하는 배설물(insult) 위치로부터 더욱 먼 보관 위치로 옮길 수 있다. 이러한 설계는 흡수성 용품에서 공간이 더욱 효율적으로 사용되게 한다. 일부 실시 형태에서, 흡수성 재료는 복수의 처리된 다공성 입자와 직접적으로 접촉한다. 예를 들어, 처리된 다공성 입자는 흡수성 용품에 로딩될 목재 펄프 또는 SAP와 혼합될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자는 흡수성 용품 내에 놓일 웨브 상에 고정될 수 있다.

본 발명에 따른 흡수성 재료를 포함하는 복수의 입자 및/또는 본 발명에 따른 흡수성 구성요소의 일부 실시 형태에서, 흡수성 재료는 셀룰로오스 물질, SAP 또는 그 혼합물이다. 본 발명에 따른 흡수성 구성요소의 일부 실시 형태에서, 흡수성 재료는 아크릴 폼 흡수재(예를 들어, 미국 특허 제5,817,704호(시벨레이(Shiveley) 등) 및 그 안에 인용된 참고문헌에서 설명된 폼, 이는 예를 들어 고도의 내부 상 에멀젼의 중합에 의해 제조됨)이다. 일부 실시 형태에서, 흡수성 구성요소는 SAP 입자 및 친수성 섬유(예를 들어, 목재 펄프 플러프(fluff), 합성 멜트블로운 섬유 또는 그 조합)의 매트릭스를 포함한다. SAP 입자는 친수성 섬유와 실질적으로 균질하게 혼합될 수 있거나 또는 불균일하게 혼합될 수 있다. 이와 마찬가지로, 본 발명에 따른 처리된 다공성 입자 및 흡수성 재료는 실질적으로 균질하게 혼합될 수 있거나 또는 불균일하게 혼합될 수 있다. 친수성 섬유 및 초흡수성 입자는 신체 삼출물을 더욱 우수하게 포함하고 흡수하기 위하여 흡수성 구성요소의 원하는 구역 내에 선택적으로 놓일 수 있다. SAP 입자의 농도는 또한 흡수성 구성요소의 두께를 통하여 다양할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 흡수성 구성요소는 섬유 웨브 및 SAP의 라미네이트 또는 국소화된 영역 내에 초흡수성 재료를 유지하는 다른 적합한 수단을 포함한다.

본 발명에 따른 흡수성 재료를 포함하는 복수의 입자 및/또는 본 발명에 따른 흡수성 구성요소의 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자와 흡수성 재료의 중량비는 0.5:1 내지 1:1.5의 범위이다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자 및 흡수성 재료의 양은 대략 동일하다(예를 들어, 0.9:1 내지 1:1.1의 범위). 그러나, 흡수성 구성요소의 구성요소들의 비는 일부 응용에 있어서 이 범위 밖일 수 있다.

일부 실시 형태(예를 들어, 본 명세서에 개시된 복수의 입자 또는 흡수성 구성요소의 실시 형태)에서 흡수성 재료는 목재 펄프이다. 이들 실시 형태 중 일부에서, 흡수성 구성요소 또는 복수의 입자에는 실질적으로 SAP가 없다. 이들 실시 형태에서, 전형적으로 본 발명에 따른 처리된 다공성 입자에 의해 제공되는 습도 감소의 유익한 효과는 건조제가 없는 대조군에 있어서 관찰된 더욱 높은 상대 습도로 인하여 더욱 두드러진다. 목재 펄프는 SAP보다 덜 빠르게 액체를 흡수하고 더욱 적은 액체를 흡수하기 때문에, 습도의 기저선 수준은 증가된다.

본 명세서에 개시된 복수의 입자의 일부 실시 형태에서, 흡수성 입자 또는 섬유는 SAP를 포함한다. 본 명세서에 개시된 처리된 다공성 입자를 포함하는 복수의 입자 및 SAP는 예를 들어 다른 흡수성 재료(예를 들어, 목재 펄프)를 포함하는 흡수성 용품 또는 흡수성 구성요소에서 유용할 수 있다. 처리된 다공성 입자에 대한 SAP의 비는 예를 들어 99:1 내지 1:99, 95:5 내지 5:95, 90:10 내지 10:90, 85:15 내지 15:85, 80:20 내지 20:80, 75:25 내지 25:75, 또는 70:30 내지 30:70의 범위일 수 있다.

SAP 물질의 예에는 폴리(아크릴산) 및 폴리(메타크릴산)의 알칼리 금속 및 암모늄 염, 폴리(아크릴아미드), 폴리(비닐 에테르), 비닐 에테르 및 알파-올레핀과의 말레산 무수물 공중합체, 폴리(비닐 피롤리돈), 폴리(비닐 모르폴리논), 폴리(비닐 알코올), 및 그 혼합물 및 공중합체가 포함된다. 흡수성 구성요소에 사용하기에 적합한 추가의 중합체는 천연 및 개질 천연 중합체, 예를 들어 가수분해된 아크릴로니트릴-그래프팅된 전분, 아크릴산 그래프팅된 전분, 메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필 셀룰로오스, 및 천연 검(예를 들어, 알기네이트, 잔툼 검 및 로커스트 빈(locust bean) 검)을 포함한다. 천연 흡수성 중합체와 전적 또는 부분적 합성 흡수성 중합체의 혼합물이 또한 유용할 수 있다. SAP 물질은 당업자에게 잘 알려져 있으며, (예를 들어, 미국 미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미칼(Dow Chemical)로부터 상표명 "드라이테크(DRYTECH) 2035"로 또는 미국 노스캐롤라이나주 그린스보로 소재의 스톡하우젠 코포레이션(Stockhausen Corporation)으로부터 상표명 페이버(FAVOR) SXM 880"으로) 널리 구매가능하다.

흡수성 재료(예를 들어, SAP)는 임의의 매우 다양한 기하학적 형태로 존재할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 흡수성 재료는 분리된 입자의 형태로 존재한다. 그러나, 흡수성 재료는 또한 섬유, 박편, 로드(rod), 구체 또는 니들 중 적어도 하나의 형태로 존재할 수 있다. 대개, 고흡수성 재료는 흡수성 몸체의 총 중량을 기준으로 흡수성 몸체(36) 중에 약 5 내지 약 90 중량%의 양으로 존재한다.

일부 실시 형태에서, 본 발명에 따른 흡수성 용품은 액체 투과성 톱시트, 액체 불투과성 백시트, 및 톱시트와 백시트 사이에 상기에 기재된 실시 형태들 중 임의의 것에 개시된 복수의 처리된 다공성 입자 또는 흡수성 구성요소를 포함한다. 이러한 흡수성 용품은 전형적으로 생리대, 기저귀 및 기타 실금용품을 포함한다. 본 발명에 따른 흡수성 용품의 예시적인 실시 형태의 개략 분해도가 도 5에 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 흡수성 용품(500)의 두께 방향으로, 톱시트(520)는 사용자의 피부에 대면하는 층이며, 따라서 사용자로부터의 액체 또는 기타 삼출물과 접촉하는 제1 층이다. 추가로 톱시트(520)는 흡수성 구성요소(560) 내에 보유된 액체로부터 사용자의 피부를 격리시키는 역할을 하며, 전형적으로 유연성이고, 부드러운 느낌이고, 비자극성이다.

다양한 재료가 본 발명에 따른 흡수성 용품에서 톱시트를 형성하는 데 사용될 수 있으며, 이는 천공형 플라스틱 필름, 직포 천, 부직포 웨브, 다공성 폼 및 망상 폼을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 톱시트는 부직포 물질이다. 예시적인 부직포 물질에는 중합체 필라멘트(예를 들어, 폴리올레핀, 폴리에스테르 또는 폴리아미드 필라멘트)를 형성하는 섬유의 스펀본드(spunbond) 또는 멜트블로운 웨브 및 천연 중합체(예를 들어, 레이온 또는 면 섬유) 및/또는 합성 중합체(예를 들어, 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르 섬유)의 본디드 카디드(bonded carded) 웨브가 포함된다. 부직포 웨브는 계면활성제(예를 들어, 약 0.05 내지 0.5 중량%의 양)로 표면 처리되거나, 또는 달리 원하는 수준의 습윤성 및 친수성을 부여하도록 가공될 수 있다. 계면활성제가 사용될 경우, 이것은 임의의 종래 수단(예를 들어, 스프레이, 인쇄, 침지 또는 브러시 코팅)에 의해 웨브에 적용되거나 또는 표면으로 이동하는 내적 첨가제일 수 있다.

백시트(540)는 때때로 외부 커버로 칭해지며, 사용자로부터 가장 먼 층이다. 백시트(540)는 전형적으로 얇은 열가소성 필름(예를 들어, 폴리에틸렌 필름)으로 형성되며, 이는 액체에 대하여 실질적으로 불투과성이다. 백시트(540)는 흡수성 구성요소(560) 내에 함유된 신체 삼출물이 착용자의 의류, 침구류, 또는 기저귀와 접촉하는 기타 물질을 습윤시키지 못하도록 또는 더럽히지 못하도록 하는 기능을 한다. 일부 실시 형태에서, 백시트는 처음 두께가 약 0.012 ㎜(0.5 mil) 내지 약 0.12 ㎜(5.0 mil)인 폴리에틸렌 필름이다. 중합체 필름은 심미적으로 더욱 기분좋은 외관을 제공하기 위하여 엠보싱되고/되거나 무광택 마무리될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 백시트(540)는 원하는 수준의 액체 불투과성을 부여하도록 구성되거나 또는 처리된 직포 또는 부직포 섬유 웨브를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 백시트(540)는 직포 또는 부직포 천 및 열가소성 필름으로 형성된 라미네이트를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 백시트(540)는 액체에 대하여 실질적으로 불투과성인 증기 또는 가스 투과성 미세다공성 "통기성" 재료를 포함한다. 또한, 백시트(540)는, 예를 들어 백시트가 부직포 천을 포함할 때 기계적 체결구용 정합 부재의 기능을 할 수 있다.

일부 실시 형태에서, 본 발명에 따른 흡수성 용품은 또한 획득층(580)을 포함하며, 이는 도 5에 도시된 바와 같다. 획득층은 유입하는 배설물을 빠르게 수용하고 그 액체를 흡수, 보유, 전달(channel) 또는 달리 관리하여 이것이 용품 외부로 누출되지 않게 하기 위하여 제공된다. 획득층은 또한 예를 들어 서지층(surge layer), 흡입층, 전달층 또는 수송층으로 칭해질 수 있다. 일반적으로 획득층은 예를 들어 유아의 경우 약 5 내지 20 ㎖/초의 배설물 부피 유량으로 약 60 내지 100 밀리리터(㎖)의 유입하는 배설물을 취급할 수 있다.

전형적으로 획득층(580)은 톱시트(520)와 다른 층(예를 들어, 흡수성 구성요소(560)) 사이에 개재된다. 일반적으로 획득층(580)은 사용자 피부에 대향하는 표면에서 톱시트(520) 아래에 있다. 액체 전달의 향상을 위하여, 획득층(580)의 상부 및/또는 하부 표면을 각각 톱시트 및 흡수성 구성요소(560)에 부착시키는 것이 바람직할 수 있다. 적합한 종래의 부착 기술은 접착제 접합(예를 들어, 수계, 용매계, 또는 열활성화 접착제를 사용), 열접합, 초음파 접합, 니들링(needling), 또는 핀 천공 중 적어도 하나를 포함한다. 예를 들어, 획득층(580)이 톱시트(520)에 접착제에 의해 접합될 경우, 접착제 부가량은 톱시트(520)로부터 획득층(580) 내로의 액체의 유동을 과도하게 제한하지 않고서 원하는 수준(들)의 접합을 제공하기에 충분하여야 한다. 다양한 직포 및 부직포 웨브 및 폼을 사용하여 획득층(580)을 구성할 수 있다. 예를 들어, 획득층(580)은 폴리올레핀 필라멘트의 멜트블로운 또는 스펀본드 웨브로 구성된 부직포 천 층일 수 있다. 이러한 부직포 천 층은 스테이플 또는 기타 길이의 콘쥬게이트(conjugate), 2성분 및 단일중합체 섬유, 및 이러한 섬유와 다른 유형의 섬유의 혼합물을 포함할 수 있다. 또한, 획득층(580)은 천연 및/또는 합성 섬유로 구성된 에어레이드(airlaid) 웨브 또는 본디드 카디드 웨브일 수 있다 본디드 카디드 웨브는 예를 들어 파우더 본디드 카디드 웨브, 적외광 본디드 카디드 웨브, 또는 쓰루-에어(through-air) 본디드 카디드 웨브일 수 있다. 서지 재료의 추가 예는 미국 특허 제5,490,846호(엘리스(Ellis) 등) 및 미국 특허 제5,364,382호(라티머(Latimer))에서 찾아볼 수 있다. 획득층(580)은 실질적으로 소수성인 재료로 구성될 수 있으며, 선택적으로 소수성 재료는 원하는 수준의 습윤성 및 친수성을 부여하기 위하여 계면활성제로 처리되거나 또는 달리 가공될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 획득층(580)은 일반적으로 균일한 두께 및 단면적을 가질 수 있다.

도 5의 예시된 실시 형태를 비롯한 본 발명에 따른 흡수성 용품의 일부 실시 형태에서, 실질적으로 친수성인 티슈 시트(590)를 이용하여 흡수성 구성요소(560)의 에어레이드 섬유 구조체의 완전성(integrity)의 유지를 돕는다. 하나 이상의 티슈 시트(590)가 사용될 수 있거나, 또는 하나의 티슈 시트(590)가 흡수성 구성요소의 양면 둘레를 둘러쌀 수 있다. 티슈 시트(들)(590)는 전형적으로 흡수성 구성요소(560) 근처에 그의 적어도 2개의 주 대향 표면 위에 놓이며, 흡수성 셀룰로오스 재료(예를 들어, 크레이프 와딩(creped wadding) 또는 고 습윤-강도 티슈)로 구성된다. 일부 실시 형태에서, 티슈 시트(590)는 위킹층을 제공하도록 구성될 수 있으며, 이는 흡수성 구성요소(560)에서 흡수성 재료에 걸쳐 액체를 신속하게 분배하는 것을 돕는다. 이들 실시 형태에서, 티슈 시트(590)는 분배층으로 간주될 수 있으며, 이는 유체를 초기 침착점으로부터 저장을 원하는 위치(예를 들어, 흡수성 구성요소(560))로 이동시킨다.

다른 유형 및/또는 추가의 분배층이 흡수성 용품에 존재할 수 있다. 이들 분배층은 예를 들어 직포 천 및 부직포 웨브로 만들어질 수 있다(예를 들어, 톱시트(520) 및 획득층(580)에 대하여 상기에 기재된 재료를 사용).

본 발명에 따른 흡수성 용품의 일부 실시 형태에서, 복수의 처리된 다공성 입자(505)는 톱시트와 흡수성 재료(예를 들어, 흡수성 구성요소 내) 사이에 위치된다. 도 5의 예시된 실시 형태를 비롯한 이들 실시 형태 중 일부에서, 복수의 처리된 다공성 입자(505)는 흡수성 재료(예를 들어, 흡수성 구성요소(560) 내)와 직접적으로 접촉한다. 이들 실시 형태 중 다른 것에서, 복수의 처리된 입자(505)는 예를 들어 획득층(580) 위에 또는 획득층(580)과 티슈층(590) 사이에 두어질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 복수의 처리된 입자(505)는 예를 들어 흡수성 구성요소(560) 아래에 두어질 수 있으며, 여기서 상기 입자는 사용자의 피부 근처의 상대 습도의 저하에 여전히 효과적이다. 일부 실시 형태에서, 흡수성 용품은 긴 형상, 종방향 중심선, 횡방향 중심선, 및 종방향 중심선과 횡방향 중심선의 교차점에 있는 중심 영역을 가지며, 여기서 복수의 입자는 중심 영역에 배치되지 않지만 종방향 중심선 또는 횡방향 중심선 중 적어도 하나의 어느 쪽에나 놓인다. 일부 실시 형태에서, 흡수성 용품은 긴 형상, 종방향 중심선, 횡방향 중심선, 및 종방향 중심선과 횡방향 중심선의 교차점에 있는 중심 영역을 가지며, 여기서 복수의 입자는 중심 영역 내에 분산된다. 분산된이라는 것은 예를 들어 입자들 사이에 공간이 있음을 의미할 수 있다.

흡수성 용품의 일부 실시 형태에서, 본 발명에 따른 흡수성 재료를 포함하는 복수의 입자, 흡수성 구성요소 및/또는 흡수성 용품의 일부 실시 형태에서, 복수의 입자의 적어도 일부분이 수용액에 노출될 때, 복수의 입자는 소수성 기를 포함하지 않는 비교용 복수의 입자보다 더 큰 정도로(예를 들어, 적어도 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 또는 50% 더 우수하게) 상대 습도를 감소시킨다. 소수성 기를 포함하지 않는 비교용 복수의 입자는 소수성 처리를 갖지 않는다는 것을 제외하고는 복수의 처리된 입자와 동일한 복수의 입자를 말한다. 예를 들어, 비교용 복수의 입자는 크기 및 기공 크기 분포가 복수의 처리된 입자와 동일하며, 화학적 메이크업(make-up)이 그러한 입자의 처리 전의 처리된 다공성 입자와 동일하다. 사용자 피부에 인접한 흡수성 용품에서의 상대 습도는 예를 들어 하기 실시예에 기재된 상대 습도 측정을 위한 시험 방법에 따라 측정될 수 있으며, 이는 도 2a 및 도 2b에 예시되어 있다.

비처리된 건조제 입자는 사용자 피부에 인접한 흡수성 용품에서의 상대 습도를 감소시키는 데 유용할 수 있는 반면, 비처리된 건조제 입자는 전형적으로 흡수성 용품으로의 유입하는 액체 배설물을 흡수할 것이다. 이로써 건조제의 외부 및 내부 기공 표면은 흡수성 용품의 근처에서 수증기를 흡수하는 데 이용가능해지지 않게 된다. 이와는 대조적으로, 본 명세서에 개시된 처리된 다공성 입자는 일반적으로 수용액을 밀어내는 외부 표면을 갖는다. 상기 입자는 비처리 입자만큼 많은 액체를 흡수하지 못하며 따라서 수증기 흡수를 위한 더 많은 내부 표면 영역을 갖는다.

본 발명에 따른 흡수성 용품의 일부 실시 형태에서, 복수의 처리된 입자는 흡수성 용품의 톱시트에 도입된 수용액의 유동을 우회시킨다. 이러한 방식으로, 복수의 처리된 입자는 유체를 초기 침착점으로부터 저장을 원하는 위치로 이동시키는 (상기에 기재된) 분배 재료로서의 기능을 한다. 처리된 입자가 유동을 우회시키는 정도는, 예를 들어 외부 표면 상에서의 소수성 정도에 따라 달라질 수 있으며, 상기 소수성 정도는 전형적으로 접촉각과 상관된다. 따라서, 처리된 다공성 입자 상에서의 소수성 처리는 주어진 흡수성 용품에 있어서 원하는 양만큼 유동을 우회시키도록 선택될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 복수의 처리된 다공성 입자 상에서의 물에 대한 접촉각은 90 내지 100도, 또는 95 내지 110도, 또는 100 내지 115도의 범위이다.

본 발명에 따른 처리된 다공성 입자와 비처리된 다공성 입자의 혼합물을 사용하여 주어진 흡수성 용품에 있어서 원하는 양만큼 유동을 우회시킬 수 있다. 이러한 혼합물은 예를 들어 비처리된 다공성 입자에 의한 액체의 흡수 및 처리된 다공성 입자에 의해 제공되는 유동의 우회 및 향상된 습도 감소 둘 모두를 활용할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자와 비처리된 다공성 입자의 중량비는 0.5:1 내지 1:1.5의 범위이다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자 및 비처리된 다공성 입자의 양은 대략적으로 동일하다(예를 들어, 0.9:1 내지 1:1.1의 범위). 그러나, 이 범위 밖의 비가 일부 응용에 있어서 유용할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자 및 비처리된 다공성 입자 둘 모두는 실리카 겔 입자이다.

일부 실시 형태에서, 처리된 다공성 입자가 흡수성 구성요소의 영역 내에 분산되거나 또는 흡수성 재료와 혼합될 때, 처리된 다공성 입자를 이용하여 유동을 흡수성 재료 내로 인도할 수 있다. 전형적으로, 처리된 입자 주위로 그리고 흡수성 재료 내로 액체가 유동하는 것을 허용하기 위하여, 처리된 다공성 입자들 사이에 충분한 공간이 있는 것이 바람직하다. 공간은 예를 들어 입자의 크기에 따라 달라진다.

건조제 입자는 저장 동안 수분을 흡수할 수 있다. 본 발명에 따른 처리된 다공성 입자는 저장 및 선적을 위하여 수분 불투과성 파우치 내에 저장될 수 있다. 처리된 다공성 입자는 (예를 들어, 배리어 필름으로 둘러싸이거나 또는 실리콘 라이너 및 세 겹으로 접힌 구성을 갖는) 흡수성 용품의 표준 패키징에서 수분 흡수에 대하여 안정한 것으로 밝혀졌다.

본 발명의 실시 형태

제1 실시 형태에서, 본 발명은 외부 표면 및 내부 기공 표면을 포함하는 처리된 다공성 입자를 제공하며, 여기서 처리된 다공성 입자의 외부 표면의 적어도 상당한 부분은 소수성 기를 포함하며, 내부 기공 표면은 실질적으로 비처리된다.

제2 실시 형태에서, 본 발명은 소수성 기가 알킬 또는 아릴 기 중 적어도 하나를 포함하고, 알킬 및 아릴은 각각 선택적으로 불소로 치환된, 제1 실시 형태에 따른 처리된 다공성 입자를 제공한다.

제3 실시 형태에서, 본 발명은 외부 표면 및 내부 기공 표면을 포함하는 처리된 다공성 입자를 제공하며, 여기서 처리된 다공성 입자의 외부 표면의 적어도 일부분은 소수성 기를 포함하고, 소수성 기는 알킬 또는 아릴 기 중 적어도 하나를 포함하고, 알킬 및 아릴 기는 불소로 치환되고, 내부 기공 표면은 적어도 부분적으로 친수성이다.

제4 실시 형태에서, 본 발명은 처리된 다공성 입자가 처리된 실리카 겔 입자, 처리된 몬트모릴로나이트 점토 입자, 처리된 제올라이트 입자, 처리된 분자 체, 또는 처리된 활성탄 입자인, 제1, 제2 또는 제3 실시 형태 중 어느 하나에 따른 처리된 다공성 입자를 제공한다. 이들 실시 형태 중 일부에서, 처리된 다공성 입자는 처리된 실리카 겔 입자 또는 처리된 활성탄 입자이다.

제5 실시 형태에서, 본 발명은 소수성 기가 알킬 기, 아릴 기 또는 그 조합을 갖는 실록산을 포함하는, 제1 내지 제4 실시 형태 중 어느 하나에 따른 처리된 다공성 입자를 제공한다.

제6 실시 형태에서, 본 발명은 처리된 다공성 입자가 x-선 광전자 분광법에 의해 측정할 때 최대 50 옹스트롬의 깊이까지 규소 원자가 최대 5 원자%인 외부 표면을 갖는 실리카 겔 입자인, 제1 내지 제5 실시 형태 중 어느 하나에 따른 처리된 다공성 입자를 제공한다.

제7 실시 형태에서, 본 발명은 제1 내지 제6 실시 형태 중 어느 하나에 따른 처리된 다공성 입자를 포함하는 복수의 입자를 제공한다.

제8 실시 형태에서, 본 발명은 복수의 입자가 물의 표면 상에 스프링클되어 단층을 형성할 때, 복수의 입자의 75% 이상이 물의 표면 상에서 부유하며, 복수의 입자는 30℃ 및 50% 상대 습도에서 24시간 후 그의 중량의 20% 이상의 수증기를 흡수하는, 제7 실시 형태에 따른 복수의 입자를 제공한다.

제9 실시 형태에서, 본 발명은 30℃ 및 80% 상대 습도에서의 수증기 흡수량이 소수성 기를 포함하지 않는 비교용 복수의 입자의 수증기 흡수량의 60% 이상인, 제7 또는 제8 실시 형태에 따른 복수의 입자를 제공한다.

제10 실시 형태에서, 본 발명은 복수의 입자의 적어도 일부분이 수용액에 노출될 때, 복수의 입자는 소수성 기를 포함하지 않는 비교용 복수의 입자보다 더 큰 정도로 상대 습도를 감소시키는, 제7 내지 제9 실시 형태 중 어느 하나에 따른 복수의 입자를 제공한다.

제11 실시 형태에서, 본 발명은 외부 표면 및 내부 기공 표면 둘 모두가 소수성 기로 처리된 입자가 실질적으로 없는, 제7 내지 제10 실시 형태 중 어느 하나에 따른 복수의 입자를 제공한다.

제12 실시 형태에서, 본 발명은 비처리된 건조제 입자를 추가로 포함하는, 제7 내지 제11 실시 형태 중 어느 하나에 따른 복수의 입자를 제공한다.

제13 실시 형태에서, 본 발명은 변색 지시제를 추가로 포함하는, 제7 내지 제12 실시 형태 중 어느 하나에 따른 복수의 입자를 제공한다.

제14 실시 형태에서, 본 발명은 초흡수성 중합체, 친수성 부직포, 또는 목재 펄프 중 적어도 하나를 포함하는 흡수성 입자 또는 섬유를 추가로 포함하는, 제7 내지 제13 실시 형태 중 어느 하나에 따른 복수의 입자를 제공한다.

제15 실시 형태에서, 본 발명은 다공성 입자의 내부 기공 표면이 실질적으로 비처리된 채 남아있게 하면서 다공성 입자의 외부 표면을 소수성 제제로 처리하는 단계를 포함하는, 제1 내지 제6 실시 형태 중 어느 하나에 따른 처리된 다공성 입자 또는 제7 내지 제11 실시 형태 중 어느 하나에 따른 복수의 입자를 제조하는 방법을 제공한다.

제16 실시 형태에서, 본 발명은 오직 다공성 입자의 외부 표면이 소수성 제제로 처리되는, 제15 실시 형태에 따른 방법을 제공한다.

제17 실시 형태에서, 본 발명은 다공성 입자의 외부 표면을 처리하는 단계가 플라즈마 침착법에 의해 다공성 입자의 외부 표면의 적어도 일부분 상에 규소, 수소 및 탄소를 포함하는 층을 형성하는 단계를 포함하는, 제15 또는 제16 실시 형태에 따른 방법을 제공한다.

제18 실시 형태에서, 본 발명은 규소, 수소 및 탄소를 포함하는 층을 형성하는 단계가 알킬실란, 알콕시실란, 알킬렌폴리실란, 알킬폴리실란, 알케닐 실란, 아릴 실란 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기규소 화합물을 포함하는 가스를 이온화시키는 단계를 포함하는, 제17 실시 형태에 따른 방법을 제공한다.

제19 실시 형태에서, 본 발명은 규소, 수소 및 탄소를 포함하는 층의 적어도 일부분을 플루오르화 화합물로 처리하는 단계를 추가로 포함하는, 제17 또는 제18 실시 형태에 따른 방법을 제공한다.

제20 실시 형태에 있어서, 본 발명은 플루오르화 화합물이 퍼플루오로프로판, 사플루오르화탄소, 트라이플루오로메탄, 다이플루오로메탄, 펜타플루오로에탄, 퍼플루오로프로펜, 및 퍼플루오로부텐 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 제19 실시 형태에 따른 방법을 제공한다.

제21 실시 형태에서, 본 발명은 규소, 수소 및 탄소를 포함하는 층의 적어도 일부분을 플루오르화 화합물로 처리하는 단계가 플라즈마 침착법에 의해 규소, 수소 및 탄소를 포함하는 층의 적어도 일부분 상에 불소 및 탄소를 포함하는 층을 형성하는 단계를 포함하는, 제19 또는 제20 실시 형태에 따른 방법을 제공한다.

제22 실시 형태에서, 본 발명은 다공성 입자의 외부 표면을 처리하는 단계가

다공성 입자를 수증기에 노출시키는 단계; 및 후속적으로

다공성 입자를 반응성 유기실란 화합물을 포함하는 제2 증기에 노출시키는 단계를 포함하는, 제15 또는 제16 실시 형태에 따른 방법을 제공한다.

제23 실시 형태에서, 본 발명은 반응성 유기실란 화합물이 다이클로로다이메틸실란, 트라이클로로메틸실란, 클로로트라이메틸실란 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 제22 실시 형태에 따른 방법을 제공한다.

제24 실시 형태에서, 본 발명은 반응성 유기 실란 화합물을 포함하는 증기의 온도가 최대 30℃인, 제22 또는 제23 실시 형태에 따른 방법을 제공한다.

제25 실시 형태에서, 본 발명은 반응성 유기 실란 화합물을 포함하는 증기의 압력이 400 Pa 이상인, 제22 내지 제24 실시 형태 중 어느 하나에 따른 방법을 제공한다.

제26 실시 형태에서, 본 발명은 제7 내지 제13 실시 형태 중 어느 하나에 따른 복수의 입자와 조합하여 흡수성 재료를 포함하는 흡수성 구성요소를 제공한다.

제27 실시 형태에서, 본 발명은 흡수성 재료가 목재 펄프, 초흡수성 중합체, 또는 아크릴 폼 중 적어도 하나인, 제26 실시 형태에 따른 흡수성 구성요소를 제공한다.

제28 실시 형태에서, 본 발명은 액체 투과성 톱시트, 액체 불투과성 백시트, 및 톱시트와 백시트 사이의 제26 또는 제27 실시 형태에 따른 흡수성 구성요소를 포함하는 흡수성 용품을 제공한다.

제29 실시 형태에서, 본 발명은 액체 투과성 톱시트, 액체 불투과성 백시트, 및 톱시트와 백시트 사이의 제14 실시 형태에 따른 복수의 입자를 포함하는 흡수성 용품을 제공한다.

제30 실시 형태에서, 본 발명은 복수의 입자가 톱시트와 흡수성 재료 사이에 위치하는, 제28 또는 제29 실시 형태에 따른 흡수성 용품을 제공한다.

제31 실시 형태에서, 본 발명은 흡수성 용품이 긴 형상, 종방향 중심선, 횡방향 중심선, 및 종방향 중심선과 횡방향 중심선의 교차점에 있는 중심 영역을 가지며, 복수의 입자는 중심 영역에 배치되지 않지만 종방향 중심선 또는 횡방향 중심선 중 적어도 하나의 어느 쪽에나 놓이는, 제28 내지 제30 실시 형태 중 어느 하나에 따른 흡수성 용품을 제공한다.

제32 실시 형태에서, 본 발명은 흡수성 용품이 긴 형상, 종방향 중심선, 횡방향 중심선, 및 종방향 중심선과 횡방향 중심선의 교차점에 있는 중심 영역을 가지며, 복수의 입자는 중심 영역 내에 분산된, 제28 내지 제30 실시 형태 중 어느 하나에 따른 흡수성 용품을 제공한다.

제33 실시 형태에서, 본 발명은 복수의 입자가 흡수성 용품의 톱시트에 도입된 수용액의 유동을 우회시키는, 제28 내지 제32 실시 형태 중 어느 하나에 따른 흡수성 용품을 제공한다.

제34 실시 형태에서, 본 발명은 제1 내지 제6 실시 형태 중 어느 하나에 따른 처리된 다공성 입자 또는 제7 내지 제14 실시 형태 중 어느 하나에 따른 복수의 입자의 건조제로서의 용도를 제공한다.

제35 실시 형태에서, 본 발명은 건조제가 수용액에 노출되는, 제34 실시 형태에 따른 처리된 다공성 입자의 용도를 제공한다.

제36 실시 형태에서, 본 발명은 제1 내지 제6 실시 형태 중 어느 하나에 따른 처리된 다공성 입자 또는 제7 내지 제14 실시 형태 중 어느 하나에 따른 복수의 입자의 냄새 제어제로서의 용도를 제공한다.

제37 실시 형태에서, 본 발명은 냄새 제어제가 수용액에 노출되는, 제35 실시 형태에 따른 처리된 다공성 입자의 용도를 제공한다.

본 발명의 실시 형태는 하기의 비제한적인 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 이들 실시예에 인용된 특정 재료 및 그 양뿐만 아니라 기타 조건이나 상세 사항은 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

실시예

시험 방법

부유 시험

탈이온수(약 10 ㎖)를 20 ㎖ 유리 바이알에 첨가하고, 처리된 입자의 단일 층을 형성하기에 충분한 양의 입자를 스푼 스패츌러를 사용하여 조심스럽게 물의 표면 상에 스프링클하였다. 입자 실시예 1 내지 입자 실시예 18, 예시적인 실시예 1 내지 예시적인 실시예 8, 및 비교예 1의 경우, 처리된 입자의 양은 약 1 그램이었다. 처리된 입자를 시각적으로 검사하고, 부유하는 처리된 입자의 백분율을 추정하였다. 처리된 입자의 약 75% 이상이 물의 표면 상에 부유하였을 때, 처리된 입자는 부유 시험을 통과한 것으로 간주하였다.

직경이 0.5 ㎜ 내지 1.0 ㎜인 입자 크기를 갖는 비처리된 실리카 겔 (미국 애리조나주 투손 소재의 에이지엠 컨테이너 컨트롤스 인크.(AGM Container Controls, Inc.)로부터 입수한 타입 A 실리카 겔, 품번: 920014)을 본 시험에 따라 시험하였을 때, 입자는 전형적으로 탁탁 소리를 내면서 바이알의 바닥으로 가라앉았다.

처리된 입자의 표면 분석

하기 절차를 사용하여 입자에 대해 전자 분광 화학 분석(ESCA)을 수행하였다. 단색성 Al x-선 공급원을 사용하여 광전자를 여기시키는, 미국 뉴욕주 체스트넛 릿지 소재의 크라토스 애널리티칼(Kratos Analytical)로부터 상표명 "엑시스 울트라"(AXIS ULTRA)로 입수한 X-선 광전자 분광계를 사용하여 샘플의 표면의 3회 반복 분석을 수행하였다. 방출된 광전자는 샘플 표면에 대해 90° 이륙각에서 검출하였다. 스펙트럼을 얻었고, 그로부터 주요 피크 영역을 적분하고 적절한 감도 인자를 적용함으로써 표면 조성을 결정하였다. ESCA는 정량적이며, 조사할 재료 및 재료 내의 방출된 원자 코어-수준 전자의 전자 운동 에너지에 따라 5 내지 50 Å 사이의 샘플링 깊이를 나타낸다.

수증기 흡수량

처리된 입자, 비처리된 입자, 목재 펄프(펄프), 및 초흡수성 중합체(SAP)에 대해 수증기 흡수를 측정하였다. 2 그램의 샘플을 칭량하여 바이알에 넣고 이어서 유리병 안에 넣어서 30℃ 및 50% 상대 습도에 노출시켰다. 바이알을 병에서 꺼내어, 뚜껑을 덮고, 칭량하였다. 중량의 변화를 하기 표에 표시된 시간에 측정하고 기록하였다.

액체 물 흡수량

다공성 프릿 필터를 가지달린 원추형 플라스크에 설치하였다. 가지를 하우스 진공에 연결하였다. 프릿을 물로 적시고 진공을 인가하여 건조시켰다. 입자(2 그램)를 프릿 상에 놓고, 10 ㎖의 탈이온수를 프릿 유리의 벽을 따라 주입하였다. 3분 동안 물이 입자와 접촉하게 두었다. 3분 후에, 가지를 통해 진공을 인가하고, 플라스크 내로 배수된 물을 칭량하였다. 이어서 물 흡수량 값을 계산하였다. 각각의 유형의 입자에 대해 절차를 3회 반복하였다.

입자 실시예 1 내지 입자 실시예 4

시판되는 평행판 용량 결합 반응성 이온 에처(parallel-plate capacitively coupled reactive ion etcher)(미국 플로리다주 세인트 피터스버그 소재의 플라즈마섬(PlasmaTherm)으로부터 모델 2480으로 구매가능)를 입자의 플라즈마 처리를 위해 사용하였다. 샘플이 전극에 근접한 이온 시스 내에 있는 동안 플라즈마 처리가 일어났다. 이러한 반응기는 접지된 챔버 전극 및 동력 공급된 전극들을 포함하였다. 챔버의 형상은 내경이 762 ㎜(30 인치)이고 높이가 150 ㎜(6 인치)인 원통형이었다. 직경이 686 ㎜(27 인치)인 원형 전극을 챔버의 내측에 장착하고 매칭 네트워크(matching network) 및 13.56 ㎒의 주파수에서 작동하는 3 kW RF 전원 장치에 부착하였다. 기계식 펌프가 뒤에 달린 루츠(Roots) 송풍기를 사용하여 챔버를 진공 펌핑하였다. 달리 언급되지 않는다면, 챔버 내의 기저 압력은 0.67 Pa(5 mTorr)이었다. 질량 유량 제어기 또는 니들 밸브 중 어느 하나를 통해 공정 기체를 챔버 내로 계량하여 넣었다. 모든 플라즈마 처리는, 플라즈마 반응기의 동력 공급된 전극 상에 유리 페트리 접시 내의 샘플을 위치시켜서 행하였다.

2가지 별도의 단계에서 실리카 겔의 플라즈마 처리를 행하였다. 제1 단계에서는, 입자를 테트라메틸실란(TMS) 플라즈마 중에서 처리하여 메틸 기가 부착된 유기규소 층을 입자의 외부 표면 상에 침착하였다. 제2 단계는 퍼플루오로프로판 플라즈마를 사용하여 표면 상에 CF₃, CF₂, 및 CF 기를 생성하는 데 사용하였다.

실리카 겔 입자(에이지엠 컨테이너 컨트롤스 인크.로부터 입수한, 평균 기공 직경이 약 2 내지 3 ㎚의 범위인 것으로 보고된 타입 A 실리카 겔, 품번: 920014)를 약 0.318 내지 0.635 ㎝(0.125 내지 0.25 인치)의 깊이로 유리 페트리 접시에 넣고 플라즈마섬 반응 시스템의 동력 공급된 전극 상에 위치시켰다. 챔버를 1.3 Pa(10 mTorr)의 압력으로 배기시키고, 테트라메틸실란을 150 sccm(standard cubic centimeter per minute)의 유량으로 도입하고 플라즈마를 1000 와트의 출력에서 발생시켰다. 작업은 실온에서 수행하였으며, 공정 압력은 6.7 Pa(50 mTorr)이었다. 제1 단계 동안 플라즈마가 켜진 지속 시간은 10분이었고 그 후에 기체를 중단시키고, 챔버를 통기시키고, 입자를 페트리 접시 내에서 수동으로 블렌딩하였다. 챔버를 1.3 Pa(10 mTorr) 미만으로 다시 펌핑 다운(pump down)하였다. 그 후에, 테트라메틸실란 증기를 150 sccm의 유량으로 재도입하고, 플라즈마를 점화하고, 1000 와트의 출력에서 다시 10분간 지속시켰다. 그 후에, 챔버를 다시 통기시키고, 건조제 입자를 수동으로 블렌딩하고, 챔버를 펌핑 다운하고, 테트라메틸실란 증기를 재도입하고, 플라즈마를 최종으로 10분간 지속시켰다. 테트라메틸실란 증기를 사용한 플라즈마 처리의 총 시간은 30분이었다. 테트라메틸실란 증기를 사용한 3번째 플라즈마 처리가 끝난 후에, 퍼플루오로프로판(C₃F₈) 기체를 150 sccm의 유량으로 챔버 내로 도입하고 플라즈마를 재점화하고 1000 와트에서 10분간 지속하였다. 공정 압력은 6.7 Pa (50 mTorr)이었다. 그 후에, 기체를 중단시키고 챔버를 대기에 통기시켰다. 10분의 C₃F₈ 플라즈마 처리 단계들 사이에 수동으로 페트리 접시 내의 입자를 교반하면서 C₃F₈ 플라즈마를 2회 더 반복하였다. 따라서, C₃F₈ 플라즈마 처리의 총 시간이 또한 30분이었다.

실시예 2 내지 실시예 4는 하기 표 1에 표시된 총 플라즈마 처리 시간을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1의 방법에 따라 각각 제조하였다. 각각의 실시예 2 내지 실시예 4의 경우, 플라즈마는 동일하게 3회 다시 점화하였으나, 플라즈마를 지속한 시간을 변화시켜 표에 나타낸 총 처리 시간을 제공하였다. 각각의 실시예 1 내지 실시예 4를 유리병에 보관하여 시험 전에 수분을 흡수하는 것을 막았다. 각각의 실시예 1 내지 실시예 4는 상기 시험 방법 섹션에 기재된 부유 시험을 통과하였으며, 부유 입자의 백분율을 하기 표 1에 제공한다.

[표 1]

실시예 1 내지 실시예 4를 상기에 기재된 시험 방법에 따라 ESCA를 사용하여 평가하였다. 결과는 하기 표 2에 나타나있다.

[표 2]

실시예 1 내지 실시예 3, 비처리된 실리카 겔, SAP(일본 오사카 소재의 스미토모 세이카(Sumitomo Seika)로부터 상표명 "아쿠아 킵(AQUA KEEP) SA60S"로 입수함), 및 유니참 코포레이션(Unicharm Corp.)으로부터 상표명 "바디피트"(BODYFIT)로 입수한 생리대로부터 제거한 목재 펄프를, 상기에 기재된 시험 방법을 사용하여 수증기 흡수량에 대해 평가하였다. 결과는 하기 표 3에 나타나있다.

[표 3]

입자 실시예 5 및 입자 실시예 6

실시예 5 및 실시예 6 둘 모두에 대해, 실리카 겔 입자(에이지엠 컨테이너 컨트롤스 인크.로부터 입수함, 품번: 920014)를 플라즈마 처리 공정 중 혼합을 허용하는 하기 플라즈마 처리 방법을 사용하여 처리하였다. 챔버는 스테인리스 강으로 구성되었으며 6 회전/분의 속도로 연속적으로 회전하는 수평 혼합 패들을 포함하였다. 챔버를 사이클론 분리기 및 입자 필터를 통해 건조 기계식 펌프(에드워즈(Edwards), 모델 DP40)가 뒤에 달린 루트 송풍기(레이볼드(Leybold), 모델 WSU 150)에 연결하였다. 직사각형 전극, 21.6 ㎝(8.5 인치) × 38.1 ㎝(15 인치)을 실리카 겔 입자 베드 위에 위치시키고 40 kHz 발전기(어드밴스트 에너지(Advanced Energy), 모델 PE5000) 에 연결하여 플라즈마를 발생시켰다. 대략 28.3 리터 (1 세제곱피트)(5 kg)의 입자를 챔버 내에 로딩하고 챔버를 26.7 Pa(200 mTorr) 미만의 기저 압력으로 펌핑 다운하였다. 플라즈마 처리는, 플라즈마 처리 단계 동안 입자들을 연속적으로 혼합하는 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 같이 테트라메틸실란 플라즈마 및 퍼플루오로프로판 플라즈마를 연속적으로 사용하여 2단계로 수행하였다. 첫째로, 테트라메틸실란 증기를 300 sccm의 유량으로 챔버 내로 도입하고, 플라즈마를 점화하고 500 와트의 출력에서 4시간 동안 지속하였다. 그 후에, 테트라메틸실란 증기 유동을 종료시키고 퍼플루오로프로판 유동을 300 sccm에서 확립하였다. 플라즈마를 다시 한번 점화하고 퍼플루오로프로판 기체를 사용하여 다시 2시간 동안 500 와트의 출력에서 지속하였다. 테트라메틸실란 및 퍼플루오로프로판 둘 모두에 대해, 플라즈마 처리 중의 압력은 66.7 내지 133 Pa(500 내지 1000 mTorr) 정도였다. 각각의 실시예 5 및 실시예 6은 상기 시험 방법 섹션에 기재된 부유 시험을 통과하였으며, 시각적으로 추정된 부유 입자의 양은 90%였다.

실시예 1 내지 실시예 3 및 실시예 5, 비처리된 실리카 겔, SAP(스미토모 세이카로부터 상표명 "아쿠아 킵 SA60S"로 입수함), 및 유니참 코포레이션으로부터 상표명 "바디피트"로 입수한 생리대로부터 제거한 목재 펄프를 상기에 기재된 시험 방법을 사용하여 물 흡수량에 대해 평가하였다. 결과는 하기 표 4에 나타나있다.

[표 4]

입자 실시예 7

실시예 7은 테트라메틸실란 증기를 360 sccm의 유량으로 챔버 내로 도입하고, 플라즈마를 점화하고 500 와트의 출력에서 60분 동안 지속한 점을 제외하고는 실시예 5 및 실시예 6에 기재된 바와 같이 제조하였다. 퍼플루오로프로판 기체는 도입하지 않았다. 실시예 7은 상기 시험 방법 섹션에 기재된 부유 시험을 통과하였고 입자의 90%가 부유하였다.

예시적인 실시예 1 및 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10

실리카 겔 입자(에이지엠 컨테이너 컨트롤스 인크.로부터 입수함, 품번: 920014)를 도 3a 및 도 3b에 도시된 장치(300)를 사용하여 처리하였다. 입자 교반기(320)는 직사각형 개구(328)(4.5 ㎝ × 3.5 ㎝)를 상부에 갖는 200 cc 중공 실린더(6 ㎝ 길이 × 5.5 ㎝ 직경 수평)였다. 교반기(320)는 그의 축과 정렬된 샤프트(326)를 설치하였다. 샤프트는 입자를 텀플링하기 위한 패들 휠을 형성하는 4개의 직사각형 블레이드(322)가 볼트로 고정된 직사각형 단면(1 ㎝ × 1 ㎝)을 갖는다. 블레이드 각각은 블레이드 및 교반기 실린더에 의해 형성되는 4개의 사분 영역 각각에 포함된 입자 볼륨들 사이의 연통을 촉진하는 2개의 구멍(324)을 포함한다. 블레이드의 치수는 교반기 벽과의 측면 및 단부 갭 간격이 4 ㎜가 되도록 선택하였다. 입자 교반기는 실린더의 하부에 기체 입구 포트(330)를 가졌다. 입자 교반기(320)는 기계식 펌프(350)(미국 일리노이주 닐스 소재의 웰치 배큠 테크놀로지(Welch Vacuum Technology)로부터 상표명 "웰치(WELCH) 1374 기계식 진공 펌프"로 입수함)에 연결된 진공 챔버(340) 내에 위치시켰다.

2개의 액체 홀더 조립체(360)를 사용하여 증기를 액체 공급원으로부터 진공 챔버로 전달하였으며, 하나는 다이클로로다이메틸실란(DDMS)을 위한 것이고 두 번째 것은 탈이온수(DI water)를 위한 것이었다. 각각의 액체 홀더 조립체는 한쪽 단부가 밀봉된 진공 상용성 유리관(362, 364; 미국 캘리포니아주 헤이워드 소재의 엠디씨 배큠 프로덕츠(MDC Vacuum Products)로부터 입수함) 및 증기 공급원의 온/오프를 제어하는 부착된 밸브(366; 미국 오하이오주 솔론 소재의 스와겔록 컴퍼니(Swagelok Company)로부터 입수함)로부터 제조하였다.

실리카 겔 입자를 68℃(155℉)의 온도로 설정된 오븐에서 하룻밤(즉, 12시간 초과) 건조하였다. 100 그램의 오븐-건조된 실리카 겔 입자를 입자 교반기에 넣고 펌프(350)를 사용하여 챔버를 66.7 Pa(500 mTorr) 이하로 펌핑 다운하였다. 챔버에 장착된 컨벡트론(convectron) 압력 게이지에 의해 압력을 측정하였다. 챔버 밸브를 닫아서 챔버를 진공 펌프로부터 분리하였다. 탈이온수 공급원에 연결된 밸브를 열어서 수증기가 챔버 안으로 들어가게 하였다. 챔버 압력이 533 내지 667 Pa(4 내지 5 Torr)에 도달한 후에, 밸브를 닫았다. 입자 교반기 샤프트를 약 2 rpm으로 회전시켰다. 실리카 겔 입자를 20분 동안 수증기에 노출시켰다. 20분의 수증기 노출 후에, 입자를 교반하면서 챔버를 133 Pa(1 Torr) 이하로 펌핑 다운하였다. 이어서, DDMS 밸브를 열었다. DDMS는 25℃에서 증기압이 1.8 × 10⁴ Pa (135 Torr)이므로, 액체 공급원은 어떠한 외부 가열도 필요로 하지 않는다. 30초 후에, 챔버 압력이400 Pa(3 Torr)에 도달하였고, DDMS 밸브를 닫았다. 교반기 샤프트의 일정한 회전에 의해 다양한 시간량으로 실리카 겔 입자를 챔버 내의 DDMS 증기에 노출시켰다. 원하는 처리 시간 후에, 챔버를 배기시키고 수증기에 다시 2분 동안 노출시켜 임의의 잔류 DDMS 증기를 제거하였다. 교반 공정을 중단한 후에 챔버를 다시 배기시키고 주위 조건에 통기시켰다.

예시적인 실시예 1 및 입자 실시예 8, 입자 실시예 9, 및 입자 실시예 10에 대해, DDMS 증기에 대한 노출 시간은 각각 5, 10, 15, 및 20분이었다. 예시적인 실시예 1 및 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10 각각을 68℃(155℉) 오븐에서 하룻밤 건조하고 유리병에 보관하여 평가 전에 수분을 흡수하는 것을 막았다.

예시적인 실시예 1 및 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10을 상기 시험 방법 섹션에 기재된 부유 시험을 사용하여 평가하였다. 예시적인 실시예 1의 경우, 처리된 입자의 40 내지 50%가 부유하였다. 입자 실시예 8 및 입자 실시예 9의 경우, 처리된 입자의 70 내지 80%가 부유하였고, 입자 실시예 10의 경우, 처리된 입자의 90%가 부유하였다.

예시적인 실시예 (Ill. Ex.) 1 및 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10을 상기에 기재된 시험 방법에 따라 ESCA를 사용하여 평가하였다. 결과는 하기 표 5에 나타나있다.

[표 5]

예시적인 실시예 2 및 예시적인 실시예 3과 입자 실시예 11 및 입자 실시예 12

예시적인 실시예 2 및 예시적인 실시예 3과 실시예 11 및 실시예 12는 하기 수정사항을 가지고 예시적인 실시예 1 및 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10의 일반적인 방법을 사용하여 제조하였다. 오븐-건조된 실리카 겔(40 그램)의 단일 층을 알루미늄 트레이 내에 놓고, 이것을 5분의 DDMS 증기 처리 전에 하기 표 6에 나타낸 다양한 시간 동안 30℃ 및 80% 상대 습도의 습기 챔버에 넣어두었다. 입자 교반 및 처리 동안 수증기는 전혀 사용하지 않았다. 습기 노출 시간 및 습기 노출 공정 전후의 실리카 겔의 중량이 하기 표 6에 나타나있다.

[표 6]

각각의 예시적인 실시예 2 및 예시적인 실시예 3과 입자 실시예 11 및 입자 실시예 12를 68℃(155℉) 오븐에서 하룻밤 건조하고 유리병에 보관하여 평가 전에 수분을 흡수하는 것을 막았다. 예시적인 실시예 2 및 예시적인 실시예 3과 입자 실시예 11 및 입자 실시예 12를 상기에 기재된 시험 방법을 사용하여 부유 시험을 사용하여 평가하였다. 예시적인 실시예 2의 경우, 처리된 입자의 30 내지 40%가 부유하였다. 예시적인 실시예 3의 경우, 처리된 입자의 50 내지 60%가 부유하였다. 입자 실시예 11의 경우, 처리된 입자의 80%가 부유하였고, 입자 실시예 12의 경우, 처리된 입자의 90%가 부유하였다.

30℃ 및 80% 상대 습도에서 평가를 실시하는 수정사항을 가지고 상기에 기재된 시험 방법을 사용하여, 예시적인 실시예 2 및 예시적인 실시예 3과 입자 실시예 11 및 입자 실시예 12 및 비처리된 실리카 겔을 수증기 흡수량에 대해 평가하였다. 결과는 하기 표 7에 나타나있다.

[표 7]

예시적인 실시예 2 및 예시적인 실시예 3 및 실시예 11 및 실시예 12, 비처리된 실리카 겔, SAP(스미토모 세이카로부터 상표명 "아쿠아 킵 SA60S"로 입수함), 및 유니참 코포레이션으로부터 상표명 "바디피트"로 입수한 생리대로부터 제거한 목재 펄프를 상기에 기재된 시험 방법을 사용하여 물 흡수량에 대해 평가하였다. 결과는 하기 표 8에 나타나있다.

[표 8]

예시적인 실시예 4 및 입자 실시예 13 내지 입자 실시예 15

예시적인 실시예 4와 입자 실시예 13 내지 입자 실시예 15는 하기 수정사항을 가지고 예시적인 실시예 1과 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10의 일반적인 방법을 사용하여 제조하였다. 오븐-건조된 실리카 겔(50 그램)의 단일 층을 알루미늄 트레이 내에 놓고, 이어서, 15분의 DDMS 증기 처리 전에 하기 표 9에 나타낸 다양한 시간 동안 30℃ 및 80% 상대 습도에 노출시켰다. 입자 교반 및 처리 동안 수증기는 전혀 사용하지 않았다. 습기 노출 시간 및 습기 노출 공정 전후의 실리카의 중량이 하기 표 9에 나타나있다.

[표 9]

각각의 예시적인 실시예 4 및 입자 실시예 13 내지 입자 실시예 15를 68℃(155℉) 오븐에서 하룻밤 건조하고 유리병에 보관하여 평가 전에 수분을 흡수하는 것을 막았다.

예시적인 실시예 4 및 입자 실시예 13 내지 입자 실시예 15를 상기에 기재된 시험 방법을 사용하여 부유 시험을 사용하여 평가하였다. 예시적인 실시예 4의 경우, 처리된 입자의 30 내지 40%가 부유하였다. 입자 실시예 13 및 입자 실시예 15의 경우, 처리된 입자의 95%가 부유하였고, 입자 실시예 14의 경우, 처리된 입자의 90%가 부유하였다.

30℃ 및 80% 상대 습도에서 평가를 실시하는 수정사항을 가지고 상기에 기재된 시험 방법을 사용하여, 예시적인 실시예 4 및 입자 실시예 13 내지 입자 실시예 15 및 비처리된 실리카 겔을 수증기 흡수량에 대해 평가하였다. 결과는 하기 표 10에 나타나있다.

[표 10]

예시적인 실시예 4 및 입자 실시예 13 내지 입자 실시예 15, 비처리된 실리카 겔, SAP(스미토모 세이카로부터 상표명 "아쿠아 킵 SA60S"로 입수함), 및 유니참 코포레이션으로부터 상표명 "바디피트"로 입수한 생리대로부터 제거한 목재 펄프를 상기에 기재된 시험 방법을 사용하여 물 흡수량에 대해 평가하였다. 결과는 하기 표 11에 나타나있다.

[표 11]

입자 실시예 16

실시예 16은 하기 수정사항을 제외하고는 예시적인 실시예 1 및 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10의 방법에 따라 제조하였다. 입수한 그대로의 실리카 겔 입자를 32℃(90℉) 및 90% 상대 습도에 1시간 동안 노출시켰다. 중량이 4.9% 증가하였다. 축축해진 입자(100 그램)를 입자 교반기에 로딩하고 진공 챔버를 주위 1.0 × 10⁵ Pa (760 Torr)로부터 1.3 × 10³ Pa (10 Torr)까지 펌핑 다운하였다. 챔버가 1.3 × 10³ Pa (10 Torr)에 도달한 후에, 러핑 밸브(roughing valve)를 닫아서 진공 펌프로부터 챔버를 분리하였다. 입자 텀블링 공정을 개시하고, 교반기로의 DDMS 증기 밸브를 열었다. 5분 후에, DDMS 밸브를 닫았다. 러핑 밸브를 열어서 챔버를 2분 동안 배기시켜 HCl 증기 및 임의의 비처리 실란 증기를 제거하였다. 마지막으로, 챔버를 공기와 통기시키고 처리된 샘플을 꺼내었다. 실시예 16은 상기 시험 방법 섹션에 기재된 부유 시험을 통과하였고, 처리된 입자의 99%가 부유하였다.

예시적인 실시예 5

예시적인 실시예 5는 하기 수정사항을 제외하고는 예시적인 실시예 1 및 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10의 방법에 따라 제조하였다. 약 100 그램의 입수한 그대로의 실리카 겔을 진공 챔버 내의 입자 교반기에 로딩하였다. 슬로우 러핑 밸브를 열어서 챔버를 펌핑 다운하였다. 일단 챔버 압력이 1.3 × 10³ Pa (10 Torr)에 도달하면, 러핑 밸브를 닫아서 챔버를 분리시켰다. 교반기를 켜고, 증기 처리를 위해 입자로 DDMS 밸브를 열었다. 5분의 처리 후에, 챔버를 2분 동안 배기시키고 주위 조건에 통기시켰다. 처리된 입자를 꺼내었다. 상기에 기재된 부유 시험 방법에 따라 평가하였을 때 예시적인 실시예 5의 처리된 입자는 전혀 부유하지 않았다.

예시적인 실시예 6

예시적인 실시예 6은 챔버를 1.3 × 10⁴ Pa (100 Torr)로 펌핑 다운하고, DDMS 처리를 1.3 × 10⁴ Pa (100 Torr)에서 5분 동안 수행한 점을 제외하고는 예시적인 실시예 5의 방법에 따라 제조하였다. 상기에 기재된 부유 시험 방법에 따라 평가하였을 때 예시적인 실시예 6의 처리된 입자의 3%가 부유하였다.

예시적인 실시예 7

예시적인 실시예 7은 하기 수정사항을 제외하고는 예시적인 실시예 1과 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10의 방법에 따라 제조하였다. 100 그램의 입수된 그대로의 실리카 겔을 입자 교반기에 로딩하고 진공 챔버에 넣었다. 챔버를 16 Pa(120 mTorr)로 펌핑 다운하였다. 이 시점에 챔버를 진공 펌핑 시스템과 분리하였다. 수증기를 액체 물 공급원으로부터 도입하였다. 입자 교반기를 켜서 입자 베드를 텀블링하였다. 수증기를 충전하여 챔버 압력을 16 Pa(120 mTorr)로부터 333 Pa(2.50 Torr)로 증가시켰다. 수증기에 노출시켜 이 압력에서 입자를 10분 동안 텀블링하였다. 10분 후에, 공기가 챔버 안으로 들어가게 하여 압력을 1.3 × 10³ Pa (10 Torr)로 증가시켰다. 일단 챔버가 1.3 × 10³ Pa (10 Torr)에 도달하면, 통기 밸브를 닫고, DDMS 증기 밸브를 5분 동안 열어서 입자를 처리하였다. 5분 후에, 챔버를 2분 동안 펌핑 다운하고 주위 조건에 통기시켰다. 상기에 기재된 부유 시험 방법에 따라 평가하였을 때 예시적인 실시예 7의 처리된 입자의 50%가 부유하였다.

예시적인 실시예 8

예시적인 실시예 8은 하기 수정사항을 제외하고는 예시적인 실시예 1과 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10의 방법에 따라 제조하였다. 100 그램의 입수된 그대로의 실리카 겔을 입자 교반기에 로딩하고 진공 챔버에 넣었다. 챔버를 67 Pa(500 mTorr)로 펌핑 다운하였다. 입자 교반을 개시하고, 수증기를 챔버로 도입하였다. 외부 가열기 재킷을 사용하여 액체 물 홀딩 조립체를 가열하여 챔버로의 수증기 전달을 증가시켰다. 물이 끓었을 때 챔버 압력이 즉시 1.5 × 10³ Pa (11 Torr)로 증가하였다. 이 시점에, 처리를 위해 챔버로 DDMS 밸브를 열었다. 5분 후에, 챔버를 2분 동안 배기시키고 공기와 통기시켰다. 상기에 기재된 부유 시험 방법에 따라 평가하였을 때 예시적인 실시예 7의 처리된 입자의 35%가 부유하였다.

입자 실시예 17

입자 실시예 17은 하기 수정사항을 제외하고는 예시적인 실시예 8의 방법에 따라 제조하였다. 챔버가 3.3 × 10³ Pa (25 Torr)에 도달할 때까지 수증기를 챔버로 도입하였다. 15분 동안 실리카 겔 입자를 수증기에 노출시킨 후에, 챔버를 1.3 × 10³ Pa (10 Torr)로 펌핑 다운하고, 1.3 × 10³ Pa (10 Torr)에서 5분 동안 DDMS 처리를 수행하였다. 처리 후에, 챔버를 2분 동안 펌핑 아웃하고 공기와 통기시켰다. 실시예 17은 상기 시험 방법 섹션에 기재된 부유 시험을 통과하였으며, 처리된 입자의 90%가 부유하였다.

30℃ 및 80% 상대 습도에서 평가를 실시하는 수정사항을 가지고 상기에 기재된 시험 방법을 사용하여, 예시적인 실시예 5 내지 예시적인 실시예 8, 입자 실시예 17, 및 비처리된 실리카 겔을 수증기 흡수량에 대해 평가하였다. 결과는 하기 표 12에 나타나있다.

[표 12]

하기 수정사항을 가지고 상기에 기재된 시험 방법을 사용하여 예시적인 실시예 5 내지 예시적인 실시예 8과, 입자 실시예 16 및 입자 실시예 17, 및 비처리된 실리카 겔을 물 흡수량에 대해 평가하였다. 플라스크 내로 배수된 물의 중량은 측정하지 않았으나, 대신에, 물 노출 전후의 입자의 중량을 측정하였다. 물 노출 전후의 입자의 중량의 차이가 하기 표 13에 나타나있다.

[표 13]

입자 실시예 18 및 비교예 1

입자 실시예 18 및 비교예 1은 하기 수정사항을 제외하고는 예시적인 실시예 1 및 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10의 방법에 따라 제조하였다. 입수한 그대로의 입자를 DDMS 증기 처리 전에 습기(30℃ 및 80% 상대 습도)에 노출시켰다. 습기 노출 동안, 입자의 일부의 수분 증가를, 실시예 18의 경우 13.0 중량% 및 비교예 1의 경우 5.9 중량%에 도달할 때까지 매 10분 내지 20분마다 확인하였다. 약 1000 그램의 습기-노출된 실리카 겔을 진공 챔버 내의 입자 교반기에 로딩하였다. 입자 교반기는 입자 실시예 1 내지 입자 실시예 17 및 예시적인 실시예 1 내지 예시적인 실시예 8을 위해 사용된 입자 교반기의 대형 버젼으로, 직경이 17.8 ㎝(7 인치)인 30.5 ㎝(12 인치) 길이의 실린더를 가졌다. 실린더는 상부에 28.6 ㎝ × 16.5 ㎝(11.25 인치 × 6.5 인치) 직사각형 개구를 가졌다. 각각의 블레이드(322)는 구멍을 갖는 29.8 ㎝ × 8.9 ㎝(11.75 인치 × 3.5 인치) 직사각형이었다. 챔버를 1.3 × 10³ Pa (10 Torr)로 펌핑 다운하였다. 이어서, 교반기를 4 회전/분(rpm)으로 작동시키고, 5분의 증기 처리를 위해 입자로 DDMS 밸브를 열었다. 5분의 증기 처리 후에, DDMS 밸브를 닫고, 다시 5분 동안 챔버 내에서 DDMS와 입자가 반응하게 두었다. 총 10분의 처리 후에, 챔버를 2분 동안 배기시키고 주위 조건으로 통기시켰다. 처리된 입자를 꺼내고 180℃에서 2시간 동안 사후 건조시켜 입자 내의 미반응 수분 흡착물을 제거하였다. 입자 실시예 18 및 비교예 1 둘 모두는 상기 시험 방법 섹션에 기재된 부유 시험을 통과하였으며, 처리된 입자의 95% 초과가 부유하였다.

입자 실시예 18, 비교예 1, 및 비처리된 실리카 겔을 상기에 기재된 시험 방법을 사용하여 수증기 흡수량 및 물 흡수량에 대해 평가하였다. 물 흡수량 평가는 하기 수정사항을 가지고 수행하였다: 플라스크 내로 배수된 물의 중량은 측정하지 않았으나, 대신에, 물 노출 전후의 입자의 중량을 측정하였다. 물 흡수량 평가를 수행하였을 때, 물 노출 전후의 입자의 중량의 차이는 비처리된 실리카 겔에 대해 0.81 그램, 입자 실시예 18에 대해 0.70 그램, 비교예 1에 대해 0.61 그램이었다. 수증기 흡수량 평가는 하기의 수정사항을 가지고 수행하였다: 평가를 30℃ 및 80% 상대 습도에서 수행하였다. 수증기 흡수량에 대한 결과가 하기 표 14에 나타나있다.

[표 14]

입자 실시예 18, 입자 실시예 1과 유사한 입자, 및 비처리된 실리카 겔을, 독일 뮌스터 소재의 이온-토프 게엠베하(ION-TOF GmbH)로부터 상표명 "토프.심스.5(TOF.SIMS.5)"로 입수한 기기를 사용하여, 비행 시간형 2차 이온 질량 분광법(TOF-SIMS)에 의해 분석하였다. 입자 실시예 1과 유사한 입자는 TMS 플라즈마를 사용한 처리 시간이 60분이고 퍼플루오로프로판 플라즈마를 사용한 처리 시간이 40분인 점을 제외하고는 입자 실시예 1에 대해 기재된 방법을 사용하여 제조하였다. 빔 직경이 약 3 마이크로미터(㎛)이고 분석 면적이 500 × 500 ㎛인 펄스형 25 keV Bi+ 1차 이온 빔을 사용하여 고 질량-분해능 양이온 및 음이온 분석을 수행하였다. SIMS는 분석 깊이가 10 내지 20 옹스트롬(Å)의 범위인 단층 감도를 갖는다.

각각의 실시예로부터의 입자 또는 비처리된 실리카 겔을 이중 점착 테이프 상에 장착함으로써 입자의 외부 표면을 분석하였다. 개별 입자를 광학 현미경 아래에 놓고 이를 깨끗한 면도날로 분할하여 입자 단면을 준비하였다. 이러한 절차는 입자의 무작위적인 벽개를 가져왔으며 내부를 노출시키기에 충분하였다. 노출된 내부 분할면이 분석을 위해 위로 향하도록 단면을 이중 점착 테이프 상에 장착하였다.

비처리된 실리카 겔 입자의 외부 표면은 특징적인 SIMS 실리카 이온: Si+, SiOH+, SiO₂-, SiO₂H-, SiO₃-, SiO₃H-, Si₂O₅H-, 뿐만 아니라, Si_xO_yH_z-유형의 기타 미량 이온을 나타내었다. 흔적량의 Na, Fe, Ba, 탄화수소, S, 및 Cl이 또한 표면 상에 존재하였다. 매우 적은 불소 또는 실란 또는 실록산 이온이 관찰되었다.

입자 실시예 1과 유사한 입자의 외부 표면은 CF+, CF₂H+, CF₃+, C₃F₃+, C₂F₅+, C₃F₅+, C₃F₇+, F-, F₂-, F₂H-, CF₃-, CF₃O-, C₃F₃-, C₄F₉-를 포함하는 수많은 플루오로카본 이온, 및 C_xF_y+ 및 C_xF_y- 유형의 기타 미량 이온을 나타내었다. 표면 상의 실리카 이온의 수준은 극히 낮았다.입자 실시예 18의 외부 표면은 비처리 실리카 겔 입자에서 검출된 것과 동일한 특징적인 실리카 이온을 나타내었으나, 추가로 실란 처리를 나타내는 이온: CH₃Si+, (CH₃)₃Si+, CH₃SiO-, CH₃SiO₂-, 및 폴리다이메틸실록산 이온 (117+, 133+, 147+, 207+, 221+, 281+, 325+, 149-, 223-)이 있었다. 염소 수준은 비처리된 실리카 겔의 외부 표면에서보다 대략 3배 더 높았다.

입자 실시예 1과 유사한 입자 및 입자 실시예 18 둘 모두의 단면은 비처리된 실리카 겔의 외부 표면에서 관찰되는 것과 동일한 특징적인 실리카 이온을 나타내었으며 불소 또는 실란은 거의 또는 전혀 없었다. 비처리된 실리카 겔 입자에 비해 다소 증가된 유일한 내부의 이온은 실시예 5에서 m/z 19에서의 F-이다. 내부에는 검출가능한 플루오로카본 이온이 없었다.

처리된 입자를 세미-정량적 방법으로 비교하기 위하여, 관심 화학종을 나타내는 다양한 이온의 카운트를 실리카 배경을 나타내는 이온에 대한 비로 나타내었다. 입자 실시예 1과 유사한 입자의 경우, 비 CF₂+/29Si+, F-/SiO₂-, 및 F₂-/SiO₂-를 선택하였다. 양이온에 대한 이온 카운팅의 결과는 표면으로부터 내부로 갈수록 F- 신호가 대략 1000배 감소하였음을 시사하였다. 입자 실시예 18의 경우, 비 CH₃Si+/SiOH+, [CH₃SiO- + CH₃SiO₂-] / [SiO₂H- + SiO₃- + SiO₃H-], 및 Cl-/SiO₂-를 선택하였다. 양이온에 대한 이온 카운팅의 결과는 표면으로부터 내부로 갈수록 대략 200 배 감소하였음을 시사하였다. SIMS의 모든 질량체에서 항상 약간의 배경 신호가 있으며, 이것이 동적 범위를 제한한다. 음이온의 이온 카운팅에 대해서 유사한 결과가 관찰되었다.

입자 실시예 19

실시예 19는 하기 수정사항을 제외하고는 예시적인 실시예 1 및 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10의 방법에 따라 제조하였다. 실리카 겔 입자는 입자 크기가 0.08 ㎜ 내지 0.6 ㎜ 범위인 불규칙한 형상의 입자였다(에이지엠 컨테이너 컨트롤스 인크.로부터 입수함, 품번: 920010). 입자는 2.5% 청색 지시제를 갖는 백색이었다. 입수한 그대로의 입자를 DDMS 증기 처리 전에 습기(-1℃(30℉) 및 80% 상대 습도)에 노출시켰다. 습기 노출 동안, 입자의 일부의 수분 증가를, 5.8 중량%에 도달할 때까지 매 10분 내지 20분마다 확인하였다. 약 940 그램의 습기-노출된 실리카 겔을 진공 챔버 내의, 입자 실시예 18에 기재된 대형 입자 교반기에 로딩하였다. 챔버를 1.3 × 10³ Pa (10 Torr)로 펌핑 다운하였다. 이어서, 교반기를 6 rpm으로 작동시키고, 증기 처리를 위해 입자로 DDMS 밸브를 열었다. 처음 10분 동안, 챔버 압력이 1.5 × 10³ Pa (11 Torr)에 도달하였고, 20.8 그램의 DDMS가 소비되었다. 이어서, DDMS 밸브를 닫고 챔버를 2분 동안 배기시키고 주위 조건에 통기시켰다. 입자의 샘플을 취하고 부유 시험을 사용하여 평가하였고, 입자의 20%가 부유하였다. 챔버를 다시 1.3 × 10³ Pa (10 Torr)로 펌핑 다운하였다. 이어서, 교반기를 6 rpm에서 작동시키고, 증기 처리를 위해 입자로 DDMS 밸브를 10분 동안 열었다. 챔버 압력이 1.7 × 10³ Pa(12.5 Torr)에 도달하였고, 19.3 그램의 DDMS가 소모되었다. 이어서, DDMS 밸브를 닫고 챔버를 2분 동안 배기시키고 주위 조건에 통기시켰다. 입자의 샘플을 취하고 부유 시험을 사용하여 평가하였으며, 입자의 50%가 부유하였다. 챔버를 다시 1.4 × 10³ Pa (10.5 Torr)로 펌핑 다운하였다. 이어서, 교반기를 6 rpm로 작동시키고, 증기 처리를 위해 입자로 DDMS 밸브를 10분 동안 열었다. 챔버 압력이 2.0 × 10³ Pa (15.6 Torr)에 도달하였고, 17.2 그램의 DDMS가 소모되었다. 이어서, DDMS 밸브를 닫고 챔버를 2분 동안 배기시키고 주위 조건에 통기시켰다. 입자의 샘플을 취하고 부유 시험을 사용하여 평가하였으며, 입자의 95%가 부유하였다. 총 30분의 노출 시간 및 57.3 그램의 DDMS 소모 후에 처리를 중단하였다. 처리된 입자를 꺼내고, 체질하고, 150℃에서 8시간 동안 사후 건조하여 입자 내의 미반응 수분 흡착물을 제거하였다.

입자 실시예 20

입자 실시예 20은 하기 수정사항을 제외하고는 예시적인 실시예 1 및 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10의 방법에 따라 제조하였다. 실리카 겔 입자는 입자 크기가 0.2 ㎜ 내지 1.0 ㎜의 범위인 불규칙한 형상의 백색 입자였다(중국 샨동 소재의 인터내셔널 실리카 겔 컴퍼니 리미티드로부터 입수함). 입수한 그대로의 입자를 DDMS 증기 처리 전에 습기(-1℃(30℉) 및 80% 상대 습도)에 노출시켰다. 습기 노출 동안, 입자의 일부의 수분 증가를, 6.0 중량%에 도달할 때까지 매 10분 내지 20분마다 확인하였다. 약 1060 그램의 습기-노출된 실리카 겔을 진공 챔버 내의, 입자 실시예 18에 기재된 입자 교반기에 로딩하였다. 챔버를 1.3 × 10³ Pa (10 Torr)로 펌핑 다운하였다. 이어서, 교반기를 12 rpm로 작동시켰고, 0.7로 설정된 질량 유량 제어기를 DDMS 밸브로서 사용하였다. 증기 처리를 위해 입자로 DDMS 밸브를 32분 동안 열었다. 챔버 압력이 1.7 × 10³ Pa (12.5 Torr)에 도달하였고, 32.6 그램의 DDMS가 소모되었다. 이어서, DDMS 밸브를 닫고, 챔버를 2분 동안 배기시키고 주위 조건에 통기시켰다. 처리된 입자를 꺼내고 150℃에서 8시간 동안 사후 건조하여 입자 내의 미반응 수분 흡착물을 제거하였다. 입자 실시예 20은 상기 시험 방법 섹션에 기재된 부유 시험을 통과하였으며, 처리된 입자의 100%가 표면 상에 부유하였다.

비교예 2

약 2 킬로그램의 실리카 겔 (미국 아리조나주 투손 소재의 에이지엠 컨테이너 컨트롤스 인크.로부터 입수함, 품번: 920014)을, 130 내지 200 Pa(1 내지 1.5 torr) 사이의 압력에서 1 리터/분의 NF₃ 기체를 사용하여 처리하였다. 미국 매사추세츠주 윌밍턴 소재의 엠케이에스 인스트루먼츠(MKS Instruments)로부터 모델 아스텍스-아스트론(Astex-Astron) eX로 입수한 원격 플라즈마 공급원을 사용하여 플라즈마를 생성하였다. 챔버 내의 기저 압력은 기체 도입 전에 13 Pa(0.1 torr) 미만이었다. 실리카 겔 입자를 30분 동안 처리하였다. 수개의 입자를 물이 담긴 바이알 내에 스프링클하는 수정사항을 가지고 상기 시험 방법 섹션에 기재된 부유 시험에 의해 비교예 2를 시험하였다. 모든 입자가 물 속으로 가라앉았으며 탁탁 소리를 내면서 반응하였다.

상대 습도의 측정

도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같은 장치(200)를 제작하여 흡수성 용품의 실제 착용 조건을 시뮬레이션하였다. 장치는 10 ㎝(4 인치) × 20 ㎝(8 인치)의 치수를 갖는 2개의 폴리카르보네이트 프레임(202)으로부터 제조하였다. 속옷 팬티(204; 유니참 코포레이션으로부터 상표명 "내추럴피트"(NaturalFIT)로 입수함, 미디엄 크기, 87% 면, 13% 폴리에스테르)에 부착된 생리대(206; 일본 도쿄 미나토쿠 소재의 유니참 코포레이션으로부터 상표명 "하다오모이"(HADAOMOI)로 입수함)를 생리대(206)가 노출되도록 프레임(202) 사이에 놓았다. 미국 텍사스주 카롤톤 소재의 트레이서블 캘리브레이션 컨트롤 컴퍼니(Traceable Calibration Control Company)로부터 입수한 트래이서블(traceable) 비중계/ 온도계(온도/습도 탐침(216)), S/N 80174650을 생리대(206) 상에 위치시켜서 환경의 습도를 측정하였다. 상부 프레임(202)을 유니참 코포레이션으로부터 상표명 "바디피트"로 입수한 생리대의 기저귀 백시트 미세다공성 필름(208)의 일부분으로 밀봉하였다. 축축한 타월(210)을 필름 위에 놓아서 피부로부터의 발한을 시뮬레이션하였다. 이어서, 전체 장치를 폴리에틸렌 필름(212)으로 덮었다. 가열 패드(214)를 장치의 위에 놓고, 켜고, 36℃의 온도를 제공하도록 조정하였다. 이어서, 장치를 열고 2 그램의 입자(205)를 생리대(206)의 중심 부분에 넣었다. 장치를 닫고, 습도를 즉시 기록하여 0분에서의 습도를 제공하였다. 30분 후에, 1.5 ㎖의 액체(218 ; 양의 피 또는 식염수 중 어느 하나)를 탐침(216)으로부터 35 ㎜ 떨어진 부위에 주사기로 주입하였다. 양의 피는 40 부피%의 양의 피와 60 부피%의 BHI 박테리아 성장 배지의 혼합물이었으며, 둘 모두는 미국 노스캐롤라이나주 더햄 소재의 바이오메릭스, 인크.(Biomerieux, Inc.)로 부터 입수하였다. 1.5 ㎖의 양의 피 또는 식염수의 주입을 하기 표에 나타낸 평가의 지속 시간 동안 매 30분마다 반복하였다. 탐침(216)은 시리얼 케이블로 개인용 컴퓨터에 연결하였으며, 트레이서블 캘리브레이션 컨트롤 컴퍼니로부터 상표명 "데이터 애퀴지션 시스템"(DATA ACQUISITION SYSTEM)으로 입수한 소프트웨어를 사용하여 상대 습도를 매 30초마다 모니터링하였다. 시각적 검사를 위해, 평가가 끝났을 때 생리대(206)를 꺼내었다.

흡수성 용품 실시예 1 내지 실시예 4 및 비교 실시예 A

입자 실시예 1 내지 입자 실시예 4의 입자, 비처리된 실리카 겔, 및 입자를 갖지 않는 대조군을 상기한 상대 습도의 측정 시험 방법을 사용하여 평가하였다. 생리대 상에 실리카 겔 입자가 전혀 위치하지 않는 생리대를 대조군으로서 사용하였다. 주입된 유체는 양의 피였다. 결과가 하기 표 15에 나타나있다.

[표 15]

흡수성 용품 실시예 5 내지 실시예 8 및 비교예 B

입자 실시예 1 내지 입자 실시예 3의 입자, 비처리된 실리카 겔, 및 입자를 갖지 않는 대조군을, "하다오모이" 생리대 대신에 유니참 코포레이션으로부터 상표명 "바디피트"로 입수한 생리대를 사용하는 수정사항을 가지고, 상기한 상대 습도의 측정 시험 방법을 사용하여 평가하였다. 생리대 상에 실리카 겔 입자가 전혀 위치하지 않는 생리대를 대조군으로서 사용하였다. 이러한 생리대는 SAP를 함유하지 않았다. 입자 실시예 1 입자를 또한 2 그램 대신에 3 그램의 수준에서 평가하였다. 주입된 유체는 양의 피였다. 결과가 하기 표 16에 나타나있다.

[표 16]

흡수성 용품 실시예 9 및 비교예 C

입자 실시예 1의 입자, 비처리된 실리카 겔, 및 대조군을 상기한 상대 습도의 측정 시험 방법을 사용하여 평가하였다. 생리대 상에 실리카 겔 입자가 전혀 위치하지 않는 생리대를 대조군으로서 사용하였다. 평가는 상기에 나타낸 흡수성 용품 실시예 1 내지 실시예 8에서보다 더 긴 시간 동안 수행하였다. 결과는 하기 표 17에 나타나있다. 표에서, "n.d."는 측정되지 않았음을 의미한다.

[표 17]

흡수성 용품 실시예 10 내지 실시예 12

다양한 양의 입자 실시예 1 입자를 상기한 상대 습도의 측정 시험 방법을 사용하여 평가하였다. 생리대 상에 실리카 겔 입자가 전혀 위치하지 않는 생리대를 대조군으로서 사용하였다. 평가는 하기 표 18에 나타낸 실시예 1 입자의 양을 사용하여 수행하였다. 주입된 유체는 탈이온수 중 0.9 중량% 염화나트륨인 식염수였다. 결과가 하기 표 18에 나타나있다.

[표 18]

흡수성 용품 실시예 13 내지 실시예 15

생리대 내의 다양한 위치에서의 입자 실시예 1 입자를 상기한 상대 습도의 측정 시험 방법을 사용하여 평가하였다. 생리대 상에 실리카 겔 입자가 전혀 위치하지 않는 생리대를 대조군으로서 사용하였다. 위치는 펄프 아래, 펄프 바로 위, 및 톱시트 바로 아래였다. 주입된 유체는 탈이온수 중 0.9 중량% 염화나트륨인 식염수였다. 결과는 하기 표 19에 나타나있다.

[표 19]

흡수성 용품 실시예 16 내지 실시예 18 및 비교예 D

입자 실시예 1, 입자 실시예 5, 및 입자 실시예 6의 입자, 비처리된 실리카 겔, 및 대조군을 상기한 상대 습도의 측정 시험 방법을 사용하여 평가하였다. 생리대 상에 실리카 겔 입자가 전혀 위치하지 않는 생리대를 대조군으로서 사용하였다. 주입된 유체는 양의 피였다. 결과는 하기 표 20에 나타나있다.

[표 20]

흡수성 용품 실시예 19 내지 실시예 22 및 비교예 E

예시적인 실시예 1 및 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10의 입자, 비처리된 실리카 겔, 및 대조군을 상기한 상대 습도의 측정 시험 방법을 사용하여 평가하였다. 생리대 상에 실리카 겔 입자가 전혀 위치하지 않는 생리대를 대조군으로서 사용하였다. 주입된 유체는 양의 피였다. 결과는 하기 표 21에 나타나있다.

[표 21]

흡수성 용품 실시예 23 내지 실시예 25 및 비교예 F

예시적인 실시예 2 및 입자 실시예 11 및 입자 실시예 12의 입자, 비처리된 실리카 겔, 및 대조군을 상기한 상대 습도의 측정 시험 방법을 사용하여 평가하였다. 생리대 상에 실리카 겔 입자가 전혀 위치하지 않는 생리대를 대조군으로서 사용하였다. 주입된 유체는 양의 피였다. 결과는 하기 표 22에 나타나있다.

[표 22]

흡수성 용품 실시예 26 내지 실시예 29 및 비교예 G

예시적인 실시예 4 및 입자 실시예 13 내지 입자 실시예 15의 입자, 비처리된 실리카 겔, 및 대조군을 상기한 상대 습도의 측정 시험 방법을 사용하여 평가하였다. 생리대 상에 실리카 겔 입자가 전혀 위치하지 않는 생리대를 대조군으로서 사용하였다. 주입된 유체는 양의 피였다. 결과는 하기 표 23에 나타나있다.

[표 23]

흡수성 용품 실시예 30 내지 실시예 32 및 비교예 H

입자 실시예 12, 입자 실시예 15,및 입자 실시예 7의 입자, 비처리된 실리카 겔, 및 대조군을 상기한 상대 습도의 측정 시험 방법을 사용하여 평가하였다. 생리대 상에 실리카 겔 입자가 전혀 위치하지 않는 생리대를 대조군으로서 사용하였다. 주입된 유체는 양의 피였다. 결과는 하기 표 24에 나타나있다.

[표 24]

흡수성 용품 실시예 33 및 실시예 34 및 비교예 I

입자 실시예 7 및 입자 실시예16의 입자, 비처리된 실리카 겔, 및 대조군을 상기한 상대 습도의 측정 시험 방법을 사용하여 평가하였다. 생리대 상에 실리카 겔 입자가 전혀 위치하지 않는 생리대를 대조군으로서 사용하였다. 주입된 유체는 양의 피였다. 결과는 하기 표 25에 나타나있다.

[표 25]

흡수성 용품 실시예 35 내지 실시예 40 및 비교예 J

예시적인 실시예 5 내지 예시적인 실시예 8 및 입자 실시예 16 및 입자 실시예 17의 입자, 비처리된 실리카 겔, 및 대조군을 상기한 상대 습도의 측정 시험 방법을 사용하여 평가하였다. 생리대 상에 실리카 겔 입자가 전혀 위치하지 않는 생리대를 대조군으로서 사용하였다. 주입된 유체는 양의 피였다. 결과는 하기 표 26에 나타나있다.

[표 26]

흡수성 용품 실시예 41 및 실시예 42와 비교예 K

입자 실시예 18 및 비교예 1의 입자, 비처리된 실리카 겔, 및 대조군을 상기한 상대 습도의 측정 시험 방법을 사용하여 평가하였다. 생리대(일본 도쿄 미나토쿠 소재의 유니참 코포레이션으로부터 상표명 "바디피트"로 입수함)를 하다오모이 생리대 대신에 사용하였다. 생리대 상에 실리카 겔 입자가 전혀 위치하지 않는 생리대를 대조군으로서 사용하였다. 주입된 유체는 양의 피였다. 결과는 하기 표 27에 나타나있다.

[표 27]

흡수성 용품 실시예 43 및 실시예 44와 비교예 L 및 비교예 M

입자 실시예 19 및 입자 실시예 20의 입자, 비처리된 실리카 겔, 및 대조군을 상기한 상대 습도의 측정 시험 방법을 사용하여 평가하였다. 생리대(일본 도쿄 미나토쿠 소재의 유니참 코포레이션으로부터 상표명 "바디피트"로 입수함)를 "하다오모이" 생리대 대신에 사용하였다. 생리대 상에 실리카 겔 입자가 전혀 위치하지 않는 생리대를 대조군으로서 사용하였다. 비교예 L의 경우, 비처리된 실리카 겔은 입자 실시예 19를 제조하는 데 사용된 실리카 겔이었다. 비교예 M의 경우, 비처리된 실리카 겔은 입자 실시예 20을 제조하는 데 사용된 실리카 겔이었다. 주입된 유체는 양의 피였다. 결과는 하기 표 28에 나타나있다.

[표 28]

흡수성 용품 실시예 45 및 비교예 N

입자 실시예 20의 입자, 입자 실시예 20을 제조하는데 사용된 비처리된 실리카 겔, 및 대조군을 상기한 상대 습도의 측정 시험 방법을 사용하여 평가하였다. 일본 도쿄 추오쿠 소재의 카오 코포레이션(Kao Corp.)으로부터 상표명 "라우리어(LAURIER) F"로 입수한, 펄프 코어 영역 내에 상당량의 SAP를 함유하는 생리대를, 유니참 코포레이션으로부터 상표명 "하다오모이"로 입수한 생리대 대신에 사용하였다. 생리대 상에 실리카 겔 입자가 전혀 위치하지 않는 생리대를 대조군으로서 사용하였다. 주입된 유체는 양의 피였다. 결과가 하기 표 29에 나타나있다.

[표 29]

티백(Tea Bag) 물 흡수량

본 시험 방법을 사용하여 하기 실시예들 중 일부에 대해 처리된 다공성 입자의 물 흡수 용량을 평가하였다. 57 마이크로미터(255 메시)의 체 구멍을 갖는 나일론 천으로 티백을 제조하였는데, 나일론 천을 5.1 ㎝(2 인치) 폭 × 15.2 ㎝(6 인치) 길이로 절단하고 접어서 5.1 ㎝(2 인치) 폭 × 7.6 ㎝(3 인치) 길이 티백을 제조하였다. 티백의 모서리들을 열 밀봉하였다 내부 치수는 7.6 ㎝(3 인치) 길이 × 3.8 ㎝(1.5 인치) 폭이었다. 하기 절차를 사용하였다. 탈이온수(400 ㎖)를 실온(24℃, 75℉)에서 컵에 넣었다. 2 그램의 입자를 티백 안에 넣었다. 티백을 탈이온수 컵에 침지시키고 3분 동안 유지하였다. 티백을 꺼내고 1분 동안 배수시켰다. 입자가 안에 들어있는 티백의 습윤 중량을 측정하였다. 입자를 안에 로딩하지 않고 절차를 반복하여 티백의 습윤 중량을 얻었다. 입자 로딩된 티백 및 빈 티백을 2개의 4겹의 종이 타월 사이에 놓고 짜낸 다음, 칭량하여 "와이핑된(wiped)" 중량을 알아내었다. 각각의 샘플에 대하여 3회 반복실험을 사용하였다. 하기 방정식을 사용하여 물 흡수 용량을 결정하였다:

물 흡수 용량 (g/g) = (입자가 안에 들어있는 티백의 와이핑된 중량 - 입자가 안에 들어있지 않은 티백의 와이핑된 중량 - 건조 입자 중량)/건조 입자 중량.

암모니아 냄새 평가

하기 실시예 중 일부에 대해 암모니아 냄새 평가를 수행하였다. 1 그램의 처리된 또는 비처리된 활성탄 또는 실리카 겔을 우선 플라스틱 캡(5.1 ㎝(2 인치) 직경)에 넣었다. 이어서, 입자 로딩된 캡을 0.24 L (8 oz)의 주둥이가 넓은 유리병에 넣었다. 5 밀리리터의 0.1 중량% 수산화암모늄 용액을, 확실하게 용액이 입자에 닿지 않도록 피펫으로 내부 벽에 대고 주둥이가 넓은 유리병에 첨가하였다. 30분간 입자가 냄새를 흡수하도록 둔 후에 드래거(Drager) 관을 사용하여 암모니아 냄새 시험을 수행하였다. 건조 샘플 및 습윤 샘플 각각을 시험하였다. 습윤 샘플은 다음과 같이 제조하였다. 1 그램의 건조 입자를 상기에 기재된 티백에 넣었다. 이어서, 입자 로딩된 티백을 0.9 중량% 식염수에 3분 동안 침지시켰다. 이어서, 티백을 꺼내고 1분 동안 배수시키고, 티백 안의 입자를 페이퍼 타월 사이에 놓고 짜내어서 입자들 사이에 붙어있는 물을 와이핑하였다. 암모니아 냄새 시험을 위한 습윤 샘플로서 와이핑된 샘플을 수집하였다.

입자 실시예 21 및 입자 실시예 22

입자 실시예 21 및 입자 실시예 22는 하기 수정사항을 제외하고는 예시적인 실시예 1 및 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10의 방법에 따라 제조하였다. 실시예 21을 위한 실리카 겔 입자는 입자 크기가 1 ㎜ 내지 3 ㎜ 범위인 타입 B 실리카 겔 입자(도요타 카코 컴퍼니 리미티드(Toyota Kako Co. Ltd.)로부터 입수함, Cas. No.: 7631-86-9)였고, 실시예 22를 위한 실리카 겔 입자는 입자 크기가 0.5 ㎜ 내지 1.5 ㎜ 범위인 타입 B 실리카 겔 입자(인터내셔널 실리카 겔 컴퍼니 리미티드로부터 입수함)였다.

전자연마된(electropolished) 스테인리스 강 버블기를 유리관을 대신하여 증기를 액체 공급원으로부터 진공 챔버로 전달하는 데 사용하였다. 버블기는 높은 원통형의 밀봉된 용기로, 그의 상부에 충전 포트, 증기 공간 포트(vapor space port), 및 침지 튜브 포트(dip tube port)를 가졌다. 충전 포트를 통해 DDMS를 충전하고 충전 포트를 금속 시일 플러그(metal seal plug)로 밀봉하였다. 침지 포트에 연결된 밸브를 금속 시일 플러그로 또한 밀봉하였다. 버블기를 DDMS로 충전한 후에, 침지 튜브로의 밸브 및 충전 포트를 닫았다. 오직 증기 공간 밸브만을 사용하여 DDMS 증기를 반응용 진공 챔버로 전달하였다. 추가의 밸브를 부착하여 증기 공급원의 온/오프를 제어하였다. 버블기는 주위 온도(즉, 22 내지 24℃)에서 유지하였다.

입자 실시예 21 및 입자 실시예 22 각각의 실리카 겔 입자(표 30에 나타낸 중량을 가짐)를, 각각 6 중량% 및 5 중량%를 흡수할 때까지 습기 오븐에서 수증기에 노출시켰다. 이어서, 입자를 입자 교반기에 로딩하고 진공 챔버에 넣었다. 회전식 펌프를 사용하여 챔버를 표시된 압력으로 펌핑 다운하고, 이어서, 챔버 밸브를 닫아서 진공 펌프를 분리하였다. DDMS 용기의 초기 중량을 기록하고, 이어서, DDMS 밸브를 열어서 입자를 처리하였다. 원하는 처리 시간 후에, DDMS 용기의 최종 중량을 기록하였고 이는 하기 표 30에 보고되어 있다. 초기 중량과 최종 중량의 차이는 입자의 처리 동안 소모된 DDMS의 양으로서 나타낸다. 처리된 입자를 평가 전에 150℃ 에서 오븐 건조하였다.

[표 30]

각각 0.38 중량% 및 2 중량%의 중량 증가까지 습기에 노출된, 입자 실시예 21 및 입자 실시예 22, 그리고 입자 실시예 21 및 입자 실시예 22를 위한 시재료로서 사용된 비처리된 실리카 겔을, 티백 물 흡수량 평가에서 오직 1회의 시험을 사용한 점을 제외하고는, 상기에 기재된 부유 시험, 액체 물 흡수량 평가, 및 티백 물 흡수량 평가를 사용하여 평가하였다. 결과가 하기 표 31에 요약되어 있다.

[표 31]

입자 실시예 21 및 입자 실시예 22, 그리고 입자 실시예 21을 위한 시재료로서 사용된 비처리된 실리카 겔을, 수증기 흡수량을 30℃ 및 90% 상대 습도에서 측정한 점을 제외하고는, 상기에 기재된 수증기 흡수량 절차를 사용하여 평가하였다. 결과가 하기 표 32에 나타나있다.

[표 32]

ESCA를, 상기한 방법을 사용하여 실시예 22의 처리된 입자에 대해 수행하였다. 깊이 프로파일링 결과는, 기공의 내부 표면은 실질적으로 비처리되고 친수성인 채로 유지하면서, 외부 입자 표면 상에 45 ㎚ 두께 소수성 코팅이 있음을 나타내었다.

입자 실시예 23 내지 입자 실시예 24

실시예 23 및 실시예 24에서 처리한 실리카 겔 입자는 입자 크기가 0.5 ㎜ 내지 1.5 ㎜의 범위인 타입 B 실리카 겔(인터내셔널 실리카 겔 컴퍼니 리미티드로부터 입수함)이었다. 일반적으로 도 3c에서 설명된 장치를 사용한 점을 제외하고는 실시예 21 및 실시예 22에 기재된 공정을 수행하였다. DDMS 증기 운송관에 노즐(380)을 설치하였다. 노즐(380)은 외경이 1.3 ㎝(0.5 인치)였고 DDMS 증기 운송관은 외경이 0.64 ㎝(0.25 인치)였다. 내부 관을 노즐(380) 내측에 단부가 개방된 채로 두었고, 최종적으로 노즐(380)을 0.64 ㎝(0.25 인치) 폴리에틸렌 관(382)을 통해 입자 교반기의 하부에 연결하였다. 노즐(380)을 상이한 포트를 통해 진공 챔버 외측의 수증기 전달 공급원에 연결하였다. 표 33에 나타낸 유량의 질소를 물 버블기(368)를 통해 버블링하여 노즐(380) 내에 수증기 공급원을 생성하였다. 다른 공정 파라미터가 하기 표 33에 또한 나타나 있다.

[표 33]

입자 실시예 25

입자 실시예 25는 표 33에 나타낸 공정 상세사항을 사용한 점을 제외하고는 입자 실시예 22에 대해 기재된 바와 같이 제조하였다.

1.4 중량%의 중량 증가까지 습기에 노출된, 입자 실시예 23 내지 입자 실시예 25의 입자, 그리고 입자 실시예 23 내지 입자 실시예 25를 위한 시재료로서 사용된 비처리된 실리카 겔을 상기에 기재된 부유 시험, 액체 물 흡수량 평가, 및 티백 물 흡수량 평가를 사용하여 평가하였다. 결과가 하기 표 34에 요약되어 있다.

[표 34]

입자 실시예 23 내지 입자 실시예 25, 그리고 입자 실시예 23 내지 입자 실시예 25를 위한 시재료로서 사용된 비처리된 실리카 겔을, 수증기 흡수량을 30℃ 및 90% 상대 습도에서 측정한 점을 제외하고는, 상기에 기재된 수증기 흡수량 절차를 사용하여 평가하였다. 결과가 하기 표 35에 나타나있다.

[표 35]

입자 실시예 23 및 입자 실시예 23 내지 입자 실시예 25를 위한 시재료로서 사용된 비처리된 실리카 겔을, 기재된 암모니아 냄새 평가 절차를 사용하여 평가하였다. 습윤 샘플을 평가하는 절차를 사용하였다. 결과가 하기 표 36에 나타나있다.

[표 36]

입자 실시예 26

입자 실시예 26에서 처리된 실리카 겔 입자는 입자 크기가 0.5 ㎜ 내지 1.5 ㎜의 범위인 타입 B 실리카 겔(인터내셔널 실리카 겔 컴퍼니 리미티드로부터 입수함)이었다. 50 그램의 양의 입수한 그대로의 실리카 겔을, 예시적인 실시예 1 및 입자 실시예 8 내지 입자 실시예 10을 위해 사용된 200 cc 교반기에 로딩하고, 챔버를 1.3 × 10⁴ Pa (100 Torr)로 펌핑 다운하였다. 에탄올 증기를 교반기의 하부에 있는 증기 포트를 통해 챔버 내로 도입하였다. 10분 후에, 교반기로부터 샘플을 꺼내고 수분 저울(moisture balance)을 사용하여 흡수된 에탄올 함량을 측정하였다. 에탄올 함량은 8.19%였다. 55.2 그램의 양의 에탄올 예비-흡수된 실리카 겔을 200 cc 교반기에 로딩하고 챔버를 다시 1.3 × 10⁴ Pa (100 Torr)로 펌핑 다운하였다. 0.1 리터/분의 질소 유량을 사용한 점을 제외하고는 상기 입자 실시예 23 및 입자 실시예 24에 대해 기재된 방법을 사용하여 DDMS 처리를 수행하였다. 처리 후 소모된 DDMS의 중량은 5.6 그램이었다. 처리된 샘플을 언로딩하고 150℃에서 10분 동안 건조하였다. 입자 실시예 26을 상기에 기재된 부유 시험, 액체 물 흡수량 평가, 및 티백 물 흡수량 평가를 사용하여 평가하였다. 부유 시험에서, 샘플의 입자의 100%가 부유하였다. 액체 물 흡수량 평가에서, 계산된 물 흡수량은 0.92 g/2g이었다. 티백 물 흡수량 평가에서, 계산된 물 흡수량은 0.37 g/g이었다.

입자 실시예 26을, 수증기 흡수량을 30℃ 및 90% 상대 습도에서 측정한 점을 제외하고는, 상기에 기재된 수증기 흡수량 절차를 사용하여 평가하였다. 결과가 하기 표 37에 나타나있다.

[표 37]

입자 실시예 27 및 입자 실시예 28

입자 실시예 27 및 입자 실시예 28을 위해서, 2가지 상이한 활성탄 샘플을 사용하였다. 입자 실시예 27의 경우, 활성탄은 12 × 20 메시(1.68 ㎜ × 0.85 ㎜)의 큰 입자 크기 분포를 가졌으며, 입자 실시예 28의 경우, 활성탄은 30 × 70 메시(0.60 ㎜ × 0.21 ㎜)의 작은 입자 크기 분포를 가졌다. 탄소 입자는 두가지 모두 일본 소재의 쿠라레이 케미칼 컴퍼니 리미티드(Kuraray Chemical Co. Ltd)로부터 입수하였다. 입자 실시예 27 및 입자 실시예 28은, 하기 표 38에 나타낸 공정 파라미터를 사용하여, 입자 실시예 23 및 입자 실시예 24의 절차에 따라 제조하였다.

[표 38]

입자 실시예 27 및 입자 실시예 28, 그리고 입자 실시예 27 및 입자 실시예 28을 위한 시재료로서 사용된 비처리된 활성탄을, 티백 물 흡수량 평가를 오직 1회 수행한 점을 제외하고는, 상기에 기재된 액체 물 흡수량 평가 및 티백 물 흡수량 평가를 사용하여 평가하였다. 결과가 하기 표 39에 요약되어 있다.

[표 39]

입자 실시예 27 및 입자 실시예 28, 그리고 입자 실시예 27 및 입자 실시예 28을 위한 시재료로서 사용된 비처리된 활성탄을, 수증기 흡수량을 35℃ 및 80% 상대 습도에서 측정한 점을 제외하고는, 상기에 기재된 수증기 흡수량 절차에 따라 평가하였다. 결과가 하기 표 40에 나타나있다.

[표 40]

입자 실시예 28 및 입자 실시예 28을 위한 시재료로서 사용된 비처리된 활성탄을, 기재된 암모니아 냄새 평가 절차를 사용하여 평가하였다. 건조 및 습윤 샘플 둘 모두를 평가하는 절차를 사용하였다. 결과가 하기 표 41에 나타나있다.

[표 41]

본 명세서에서 언급된 모든 특허 및 간행물은 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다. 본 발명의 다양한 수정 및 변경은 본 발명의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 행해질 수 있으며, 본 발명이 본 명세서에 기술된 예시적인 실시 형태들로 부당하게 제한되지 않음을 이해하여야 한다.

Claims (16)

1. 외부 표면 및 내부 기공 표면을 포함하는 처리된 다공성 입자를 포함하는 흡수성 용품을 위한 건조제로서,
   상기 처리된 다공성 입자는 실리카겔이고,
   상기 처리된 다공성 입자의 외부 표면의 적어도 상당 부분이 소수성 기를 포함하고, 내부 기공 표면은 실질적으로 비처리된 것이고, 여기서 "실질적으로 비처리된"은 처리된 다공성 입자가 처리 전의 다공성 입자에 존재하였던 하이드록실 또는 실라놀기의 90% 이상을 가지는 것을 의미하는 것인 건조제.
2. 제1항에 있어서, 상기 소수성 기는 알킬 기 또는 아릴 기 중 적어도 하나를 포함하며, 알킬 및 아릴은 각각 선택적으로 불소로 치환되는 것인 건조제.
3. 외부 표면 및 내부 기공 표면을 포함하는 처리된 다공성 입자를 포함하는 흡수성 용품을 위한 건조제로서,
   상기 처리된 다공성 입자는 실리카겔이고,
   상기 처리된 다공성 입자의 외부 표면의 적어도 일부분이 소수성 기를 포함하고, 소수성 기는 알킬 기 또는 아릴 기 중 적어도 하나를 포함하며, 알킬 기 및 아릴 기는 불소로 치환되고, 내부 기공 표면은 적어도 부분적으로 친수성인 건조제.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소수성 기는 알킬 기, 아릴 기, 또는 그 조합을 갖는 실록산을 포함하는 것인 건조제.
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