KR19980703062A - 습윤성 제품 - Google Patents

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토마스제이.밀케
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Abstract

본 발명은 표면 유리 에너지 개질제 및 표면활성제를 포함하는 코팅을 갖는 소수성 표면이 있는 제품으로 이루어진 습윤성 제품에 관한 것이다. 소수성 표면은 소수성 중합체를 포함할 수 있다. 표면 유리 에너지 개질제는 제품의 표면의 표면 유리 에너지보다는 크지만, 습윤성 제품이 노출될 수 있는 수용액의 표면 장력보다는 작은 표면 유리 에너지를 갖는다. 표면 유리 에너지 개질제는 바람직하게는 제품의 표면을 실질적으로 덮기에 충분한 양으로 존재한다. 표면활성제는 액체의 표면 장력을 제품 표면의 표면 유리 에너지보다 크고 표면 유리 에너지 개질제의 표면 유리 에너지와 동일하거나 또는 그 미만인 값으로 저하시키는데 효과적인 양으로 존재한다. 제품은 바람직하게는 필름 또는 섬유 웹, 예를 들면 부직 웹이다. 습윤성 제품의 제조 방법도 또한 설명된다.

Description

습윤성 제품
발명의 배경
본 발명은 필름 또는 섬유 웹과 같은 제품에 관한 것이다.
취입 캐스트 필름(blown and cast film), 압출 시트, 사출성형품, 발포체, 취입성형품, 압출 파이프, 모노필라멘트 및 부직 웹을 포함하는 각종의 제품을 제조하기 위하여 중합체가 광범위하게 사용되었다. 이들 중합체 중의 일부, 예를 들면 폴리올레핀은 천연적으로 소수성이고, 많은 용도에서 이러한 성질은 바람직한 속성이거나 또는 적어도 단점은 아니다.
그러나, 이들의 소수성이 그들의 유용성을 제한하거나 또는 이들로부터 제조된 제품의 표면 특성을 개질시키기 위한 어느 정도의 노력을 필요로 하는, 중합체의 용도가 많이 있다. 예로서, 폴리올레핀, 예를 들면 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌은 기저귀, 실금자용 위생용품, 생리대 및 탐폰과 같은 여성 생리용품, 여과기 요소, 와이프, 수술용 가운 및 드레이프, 보호용 패드, 붕대와 같은 상처 드레싱 등과 같은 일회용 흡수용품의 구성에 사용되는 중합체 직물을 제조하는데 사용된다. 상기 중합체 직물은 종종, 예를 들면 멜트블로잉, 공성형 및 스펀본딩과 같은 방법에 의해 제조된 부직 웹이다. 때로는, 이러한 중합체 직물은 물에 의해 습윤성일 필요가 있다. 습윤성은 직물을 그의 제조 동안 또는 후에 계면활성제 용액으로 스프레잉 또는 다르게는 코팅(즉, 표면 처리 또는 국소 처리)한 다음 웹을 건조시켜 얻을 수 있다.
보다 통상적인 국소적으로 도포되는 계면활성제 중의 일부는 단지 예로서 들자면 비이온계 계면활성제, 예를 들면 폴리에톡실화 옥틸페놀 및 프로필렌 옥시드와 프로필렌 글리콜과의 축합 생성물이다. 이들 계면활성제는 보통 소수성인 중합체 직물에 습윤성을 부여하는데 효과적이다. 그러나, 계면활성제는 종종 단지 한 번의 수용액에의 노출에 의해 직물로부터 쉽게 제거된다.
중합체 직물에 국소적으로 도포되는 계면활성제의 내구성을 증가시키기 위한 실질적인 노력이 행해졌다. 이러한 노력을 예시하자면 다음의 것을 들 수 있다:
(1) 물, 1차 계면활성제 및 직물을 조성물로 습윤시키는 기능을 하고 중합체 직물 상에 1차 계면활성제의 실질적으로 균일한 분포를 제공하는 보조계면활성제를 포함하는 조성물의 사용;
(2) 비이온계 보조계면활성제의 존재 또는 부재하에, 산 무수물 유도체, 예를 들면 치환된 숙신산 무수물과 폴리히드록시 화합물, 예를 들면 소르비톨, 폴리에틸렌 글리콜, 트리에탄올아민, 폴리히드록시아민, 특정의 1급 및 2급 아민, 및 특정의 불포화 지방족 술포 화합물의 반응 생성물인 계면활성제의 사용;
(3) 비이온계 보조계면활성제의 존재 또는 부재하에, 특정의 불포화 지방족 술포 화합물과, 산 무수물 유도체, 예를 들면 치환된 숙신산 무수물과 2중 결합에 첨가될 수 있는 1개 이상의 NH기를 갖는 폴리아민의 반응 생성물과의 반응 생성물인 계면활성제의 사용;
(4) 비이온계 보조계면활성제의 존재 또는 부재하에, 에스테르산, 에스테르염, 또는 이들의 혼합물, 및 아미드 산, 아미드산염 또는 이들의 혼합물을 포함하는 계면활성제 혼합물의 사용;
(5) 소르비톨 숙시네이트 계면활성제, 예를 들면 에톡실화 아미노 소르비톨 숙시네이트 염, 또는 알케닐 숙시네이트 무수물 에톡실화 지방 아민 염을 포함하는 계면활성제 혼합물, 및 예를 들면 실리콘 폴리에스테르 또는 최대 약 8개의 탄소 원자를 갖는 1차 또는 2차 알콜일 수 있는 보조습윤 조제의 사용.
수 습윤성 외에도, 많은 흡수성, 즉 다공성 제품은 수용액이 다공성 제품을 통과하는 속도에 적어도 어느 정도는 관심을 갖는다. 예를 들면, 다공성 제품이 부직 웹 또는 다른 섬유 물질인 경우, 액체는 웹의 섬유 사이를 통과해야 한다. 수용액이 빠른 속도로 통과하는 다공성 기재는 단 기간에 걸쳐 운반된 많은 부피의 액체를 흡수하는데 보다 효과적일 것이고, 그 결과, 새는 것을 막거나 또는 최소화시키는데 보다 효과적일 것이다. 또한, 액체를 신속하게 흡수하는 다공성 기재는 흡수용품의 다른 성분들이 액체를 액체 배설 위치로부터 흡수용품의 나머지 부분으로 보다 효율적으로 멀리 이동시킬 수 있도록 한다. 따라서, 흡수용품의 대다수 부분이 액체의 흡수에 이용될 수 있게 된다.
다공성 기재 내로의 액체의 침투 속도는 액체의 표면 장력 및 액체가 기재의 표면과 함께 만드는 접촉각의 코사인 값에 정비례함이 공지되어 있다(예를 들면, 아담슨(A.W. Adamson), 제XIII장, Wetting, Flotation, and Detergency, Physical Chemistry of Surfaces 제5판 중, John Wiley Sons, New York, 1990, 495-496 페이지 참조). 그러므로, 액체의 표면 장력을 저하시키는 것은 액체 침투 속도에 악영향을 미친다. 즉, 액체의 표면 장력이 감소될 때, 액체 침투의 구동력도 역시 감소된다. 이와는 반대로, 접촉각의 코사인 값은 접촉각이 0일 때 최대값 1을 갖는다. 접촉각이 증가함에 따라 코사인 값은 감소하여, 접촉각이 90。에 근접할 때 0에 근접하게 된다.
상기한 바와 같이 중합체 기재를 습윤성으로 만드는 방법은 모두 액체의 표면 장력을 액체에 의해 습윤되어야 하는 기재의 표면 유리 에너지와 거의 동일하거나 또는 그 아래의 값으로 감소시키는 것을 포함한다. 이러한 방법은 또한 접촉각을 저하시킨다. 그러나, 이미 언급한 바와 같이, 액체의 표면 장력 및 접촉각을 모두 감소시키는 것은 액체의 침투 속도에 대해서는 뜻에 어긋나는 것이다. 따라서, 습윤성이고 액체의 신속한 흡입을 나타내는 물질에 대한 요구가 있다.
발명의 요약
본 발명은 신속한 액체 침투 속도를 가지면서도 습윤성인 제품을 제공함으로써, 상기한 난점 및 문제점들 중의 일부를 해결한다. 습윤성 및 신속한 액체 침투성은 액체가 제품의 표면과 만드는 접촉각을 작게 유지시키면서 제품과 접촉하게 되는 수용액의 표면 장력의 감소를 최소화시킴으로써 달성된다.
따라서, 본 발명은 표면 유리 에너지 개질제 및 표면활성제를 포함하는 코팅을 갖는 소수성 표면이 있는 제품으로 이루어진 습윤성 제품을 제공한다. 소수성 표면은 소수성 중합체로 구성될 수 있다. 표면 유리 에너지 개질제는 제품의 표면의 표면 유리 에너지보다는 크지만, 습윤성 제품이 노출될 수 있는 수용액의 표면 장력보다는 작은 표면 유리 에너지를 갖고, 바람직하게는 제품의 표면을 실질적으로 덮기에 충분한 양으로 존재한다. 표면 활성제는 액체의 표면 장력을 제품 표면의 표면 유리 에너지보다 크고 표면 유리 에너지 개질제의 표면 유리 에너지와 동일하거나 또는 그 미만인 값으로 저하시키는데 효과적인 양으로 존재한다.
제품은 단지 예로서 들자면, 필름 또는 섬유 시트일 수 있다. 섬유 시트는 직물 또는 부직 웹일 수 있다.
소수성 중합체는 예로서 들자면, 폴리올레핀일 수 있다. 대표적인 폴리올레핀은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌이다. 역시 예로서 들자면, 표면 유리 에너지 개질제는 단백질일 수 있고, 표면활성제는 폴리에톡실화 알킬페놀일 수 있다.
본 발명은 또한 습윤성 제품을 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은 제품의 적어도 일부분이 소수성 중합체 및 제품의 표면으로 이동하도록 사용된 표면활성제를 포함하는 중합체 조성물로부터 제조되도록 용융 압출로 제품을 성형시키고, 제품의 표면을 표면 유리 에너지 개질제로 코팅시키는 것을 포함한다.
예로서, 표면 유리 에너지 개질제는 제품의 표면의 표면 유리 에너지보다는 크지만, 습윤성 제품이 노출될 수 있는 수용액의 표면 장력보다는 작은 표면 유리 에너지를 가질 수 있다. 다른 예로서, 표면 유리 에너지 개질제는 제품의 표면을 실질적으로 덮기에 충분한 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 방법은 표면 활성제를 제품의 표면으로, 액체의 표면 장력을 제품 표면의 표면 유리 에너지보다 크고 표면 유리 에너지 개질제의 표면 유리 에너지와 동일하거나 또는 그 미만인 값으로 저하시키는데 효과적인 양으로 이동시킬 수 있도록 하는 추가의 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 소수성 표면을 갖는 제품을 용융 압출로 성형시키고, 제품의 표면을 표면 유리 에너지 개질제로 코팅시키고, 코팅된 제품을 표면활성제로 처리하는 것을 포함하는 습윤성 제품의 제조 방법을 제공한다. 예를 들면, 표면 유리 에너지 개질제는 제품의 표면의 표면 유리 에너지보다는 크지만, 습윤성 제품이 노출될 수 있는 수용액의 표면 장력보다는 작은 표면 유리 에너지를 가질 수 있다. 다른 예로서, 표면 활성제는 액체의 표면 장력을 제품 표면의 표면 유리 에너지보다 크고 표면 유리 에너지 개질제의 표면 유리 에너지와 동일하거나 또는 그 미만인 값으로 저하시키는데 효과적인 양으로 존재한다.
본 발명의 습윤성 제품은 일회용 흡수용품의 한 성분으로서 사용될 수 있다. 일회용 흡수용품은 예를 들면, 기저귀, 여성 위생용품, 또는 실금자용품일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 제품 및 용품이란 동의어로서, 제품의 크기 또는 형태에 상관없이, 용융 압출 방법으로 성형된 임의의 제품 또는 용품을 의미한다. 실제적으로는, 본 발명의 내용은 주로 용융 압출된 필름, 섬유 및 이 섬유로 구성된 부직 웹에 관한다. 그럼에도 불구하고, 다른 제품 또는 물품은 본 발명의 본질 및 영역내에 속하는 것이다.
제품이 부직 웹인 실시태양에서는, 상기 부직 웹은 일반적으로 당업계의 통상의 숙련인에게 공지되어 있는 임의의 기술에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 부직 웹은 멜트블로잉, 공성형, 스펀본딩, 수엉킴(hydroentangling), 카딩, 에어-레잉(air-laying) 및 습식 성형과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.
부직 웹은 보다 전형적으로는, 멜트블로잉, 공성형, 스펀본딩 등에 의해 제조된 부직 웹일 것이다. 단지 예로서 들자면, 상기 방법들은 본 명세서에서 참고문헌을 인용하고 있는 하기하는 참고문헌에 의해 예시된다:
(a) 멜트블로잉 참고문헌의 예로서는, 페리 2세(R. W. Perry, Jr.)의 미국 특허 제3,016,599호, 프렌티스(J. S. Prentice)의 미국 특허 제3,704,198호, 켈러(J. P. Keller) 등의 미국 특허 제3,755,527호, 부틴(R. R. Butin) 등의 미국 특허 제3,849,241호, 부틴 등의 미국 특허 제3,978,185호, 및 비스네스키(T. J. Wisneski) 등의 미국 특허 제4,663,220호를 들 수 있다. 또한, 문헌[벤테(V. A. Wente), Superfine Thermoplastic Fibers,Industrial and Engineering Chemistry, 제48권, 제8호, 1342-1346 페이지 (1956); 벤테 등, Manufacture of Superfine Organic Fibers, Navy Research Laboratory, 와싱톤 디.씨. 소재, 1954년 5월 24일자 NRL Report 4364 (111437), 미국 통상성(United States Department of Commerce), 기술지원국(Office of Technical Services); 및 로버트 부틴(Robert R. Butin) 및 드와이트 로캄(Dwight T. Lohkamp), Melt Blowing - A One-Step Web Process for New Nonwoven Products,Journal of the Technical Association of the Pulp and Paper Industry제56권, 제4호, 74-77 페이지 (1973)]을 참조할 수 있다;
(b) 공성형 참고문헌에는 앤더슨(R. A. Anderson) 등의 미국 특허 제4,100,324호, 및 호서(E. R. Hauser)의 미국 특허 제4,118,531호가 포함된다; 및
(c) 스펀본딩 참고문헌으로는, 무엇보다도 키니(Kinney)의 미국 특허 제3,341,394호, 도슈너(Dorschner) 등의 미국 특허 제3,655,862호, 도슈너 등의 미국 특허 제3,692,618호, 도보(Dobo) 등의 미국 특허 제3,705,068호, 마쯔끼(Matsuki) 등의 미국 특허 제3,802,817호, 포르테(Porte)의 미국 특허 제3,853,651호, 아끼야마(Akiyama) 등의 미국 특허 제4,064,605호, 하몬(Harmon)의 미국 특허 제4,091,140호, 슈와츠(Schwartz)의 미국 특허 제4,100,319호, 아펠(Appel) 및 모먼(Morman)의 미국 특허 제4,340,563호, 아펠 및 모먼의 미국 특허 제4,405,297호, 하트만(Hartman) 등의 미국 특허 제4,434,204호, 그라이서(Greiser) 및 바그너(Wagner)의 미국 특허 제4,627,811호, 및 포웰(Fowell)의 미국 특허 제4,644,045호를 들 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 소수성 중합체는 물에 의한 습윤에 내성이거나 또는 물에 의해 쉽게 습윤되지 않는, 즉 물에 친화성이 없는 임의의 중합체를 의미하는 것이다. 소수성 중합체는 대표적으로는 약 40 다인/cm(40 x 10-5뉴톤/cm 또는 N/cm) 또는 그 미만의 표면 유리 에너지를 갖게 된다. 단지 예로서, 소수성 중합체의 예를 들면, 폴리올레핀, 예를 들면 폴리에틸렌, 폴리(이소부텐), 폴리(이소프렌), 폴리(4-메틸-1-펜텐), 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-프로필렌-헥사디엔 공중합체 및 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체; 스티렌 중합체, 예를 들면 폴리(스티렌), 폴리(2-메틸스티렌), 약 20몰% 미만의 아크릴로니트릴을 갖는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 및 스티렌-2,2,3,3-테트라플루오로프로필 메타크릴레이트 공중합체; 할로겐화 탄화수소 중합체, 예를 들면 폴리(클로로트리플루오로에틸렌), 클로로트리플루오로에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리(헥사플루오로프로필렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌), 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체, 폴리(트리플루오로에틸렌), 폴리(비닐 플루오라이드) 및 폴리(비닐리덴 플루오라이드); 비닐 중합체, 예를 들면 폴리(비닐 부티레이트), 폴리(비닐 데카노에이트), 폴리(비닐 도데카노에이트), 폴리(비닐 헥사데카노에이트), 폴리(비닐 헥사노에이트), 폴리(비닐 프로피오네이트), 폴리(비닐 옥타노에이트), 폴리(헵타플루오로이소프로폭시에틸렌), 1-헵타플루오로이소프로폭시메틸에틸렌-말레산 공중합체, 폴리(헵타플루오로이소프로폭시프로필렌), 폴리(메타크릴로니트릴), 폴리(비닐 알콜), 폴리(비닐 부티랄), 폴리(에톡시에틸렌), 폴리(메톡시에틸렌), 및 폴리(비닐 포르말); 아크릴 중합체, 예를 들면 폴리(n-부틸 아세테이트), 폴리(에틸 아크릴레이트), 폴리[(1-클로로디플루오로메틸)-테트라플루오로에틸 아크릴레이트], 폴리[디(클로로플루오로메틸)플루오로메틸 아크릴레이트], 폴리(1,1-디히드로헵타플루오로부틸 아크릴레이트), 폴리(1,1-디히드로펜타플루오로이소프로필 아크릴레이트), 폴리(1,1-디히드로펜타데카플루오로옥틸 아크릴레이트), 폴리(헵타플루오로이소프로필 아크릴레이트), 폴리[5-(헵타플루오로이소프로폭시)펜틸 아크릴레이트], 폴리[11-(헵타플루오로이소프로폭시)운데실 아크릴레이트], 폴리[2-(헵타플루오로프로폭시)에틸 아크릴레이트], 및 폴리(노나플루오로이소부틸 아크릴레이트); 메타크릴 중합체, 예를 들면 폴리(벤질 메타크릴레이트), 폴리(n-부틸 메타크릴레이트), 폴리(이소부틸 메타크릴레이트), 폴리(t-부틸 메타크릴레이트), 폴리(t-부틸아미노에틸 메타크릴레이트), 폴리(도데실 메타크릴레이트), 폴리(에틸 메타크릴레이트), 폴리(2-에틸헥실 메타크릴레이트), 폴리(n-헥실 메타크릴레이트), 폴리(디메틸아미노에틸 메타크릴레이트), 폴리(히드록시에틸 메타크릴레이트), 폴리(페닐 메타크릴레이트), 폴리(n-프로필 메타크릴레이트), 폴리(옥타데실 메타크릴레이트), 폴리(1,1-디히드로펜타데카플루오로옥틸 메타크릴레이트), 폴리(헵타플루오로이소프로필 메타크릴레이트), 폴리(헵타데카플루오로옥틸 메타크릴레이트), 폴리(1-히드로테트라플루오로에틸 메타크릴레이트), 폴리(1,1-디히드로테트라플루오로프로필 메타크릴레이트), 폴리(1-히드로헥사플루오로이소프로필 메타크릴레이트), 및 폴리(t-노나플루오로부틸 메타크릴레이트); 폴리에테르, 예를 들면 폴리(클로랄), 폴리(옥시부텐)디올, 폴리(옥시이소부텐)디올, 폴리(옥시데카메틸렌), 약 1500 이하의 분자량을 갖는 폴리(옥시에틸렌)-디메틸 에테르 중합체, 폴리(옥시헥사메틸렌)디올, 폴리(옥시프로필렌)디올, 폴리(옥시프로필렌)-디메틸 에테르, 및 폴리(옥시테트라메틸렌); 폴리에테르 공중합체, 예를 들면 폴리(옥시에틸렌)-폴리(옥시프로필렌)-폴리(옥시에틸렌) 블록 공중합체, 약 20몰%를 넘는 옥시프로필렌을 갖는 옥시에틸렌-옥시프로필렌 공중합체, 옥시테트라메틸렌-옥시프로필렌 공중합체, 및 폴리(옥시디메틸실릴렌)블록에 의해 떨어져 있는 옥시에틸렌-옥시프로필렌 공중합체 블록을 갖는 블록 공중합체; 폴리아미드, 예를 들면 폴리[이미노(1-옥소데카메틸렌)], 폴리[이미노(1-옥소도데카메틸렌)] 또는 나일론 12, 폴리[이미노(1-옥소헥사메틸렌)] 또는 나일론 6, 폴리[이미노(1-옥소테트라메틸렌)] 또는 나일론 4, 폴리(이미노아젤라오일이미노노나메틸렌), 폴리(이미노세바코일이미노데카메틸렌), 및 폴리(이미노수베로일이미노옥타메틸렌); 폴리이민, 예를 들면 폴리[(벤조일이미노)에틸렌], 폴리[(부티릴이미노)에틸렌], 폴리[(도데카노일이미노)에틸렌], (도데카노일이미노)에틸렌-(아세틸이미노)트리메틸렌 공중합체, 폴리[(헵타노일이미노)에틸렌], 폴리[(헥사노일이미노)에틸렌], 폴리{[(3-메틸)부티릴이미노]-에틸렌}, 폴리[(펜타데카플루오로옥타데카노일이미노)에틸렌], 및 폴리[(펜타노일이미노)에틸렌]; 폴리우레탄, 예를 들면 메틸렌디페닐 디이소시아네이트 및 부탄디올 폴리(옥시테트라메틸렌)디올, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 및 트리에틸렌 글리콜, 및 4-메틸-1,3-페닐렌 디이소시아네이트 및 트리프로필렌 글리콜로부터 제조된 것; 폴리실록산, 예를 들면 폴리(옥시디메틸실릴렌) 및 폴리(옥시메틸페닐실릴렌); 및 셀룰로스, 예를 들면 아밀로스, 아밀로펙틴, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 에틸 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 니트로셀룰로스, 및 전분이 있다.
앞에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 습윤성 제품은 소수성 중합체로 이루어진 표면을 갖는 제품을 포함한다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 용어 표면은 소수성 중합체로 이루어진 제품의 전체 표면적 중의 일부분을 의미한다. 제품의 표면은 제품의 전표면적 또는 단지 그의 일부분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제품이 부직 웹일 때, 웹을 구성하는 섬유는 단일의 소수성 중합체로부터 제조될 수 있다. 별법으로는, 상기 섬유는 한 성분은 소수성 중합체이고, 나머지 성분은 상이한 소수성 중합체 또는 비소수성 중합체, 예를 들면 친수성 중합체인 2성분 섬유일 수 있다. 섬유는 외피가 전형적으로 소수성 중합체로 이루어진 외피-코어 2성분 섬유일 수 있다. 섬유는 또한 나란히형 2성분 섬유일 수 있다. 게다가, 부직 웹을 구성하는 섬유는 원형 또는 비원형 횡단면을 가질 수 있다. 섬유는 또한 적어도 한 성분이 소수성 중합체인 한, 다성분 섬유일 수도 있다.
본 발명의 제품의 표면은 그 위에 코팅을 갖는다. 코팅은 표면 유리 에너지 개질제 및 표면활성제를 포함한다. 표면 유리 에너지 개질제는 제품의 표면의 표면 유리 에너지보다는 크지만, 습윤성 코팅된 제품이 노출될 수 있는 수용액의 표면 장력보다는 작은 표면 유리 에너지를 갖고, 제품의 표면을 실질적으로 덮기에 충분한 양으로 존재한다. 즉, 제품의 표면은 액체가 닿는 제품 부분의 표면 유리 에너지가 소수성 중합체의 표면 유리 에너지라기 보다는, 표면 유리 에너지 개질제의 표면 유리 에너지일 정도로 표면 유리 에너지 개질제로 덮인다.
표면 유리 에너지 개질제는 제품의 표면의 표면 유리 에너지보다는 크지만, 습윤성 코팅된 제품이 노출될 수 있는 수용액의 표면 장력보다는 작은 표면 유리 에너지를 갖는 임의의 물질일 수 있다. 바람직하게는, 표면 유리 에너지 개질제는 액체 환경에 의해 용이하게 제거되지 않는다. 예를 들면, 표면을 구성하는 소수성 중합체가 폴리올레핀, 예를 들면 폴리프로필렌일 때, 표면 유리 에너지 개질제는 단백질일 수 있다. 단백질은 바람직하게는, 약 10,000 달톤 이상의 중량 평균 분자량을 갖게 된다. 단지 예로서, 이러한 단백질의 예를 들면, 피브리노겐, 예를 들면 비비 혈장 피브리노겐, 소 혈장 피브리노겐, 고양이 혈장 피브리노겐, 개 혈장 피브리노겐, 염소 혈장 피브리노겐, 기니아 피그 혈장 피브리노겐, 말 혈장 피브리노겐, 사람 혈장 피브리노겐, 생쥐 혈장 피브리노겐, 돼지 혈장 피브리노겐, 토끼 혈장 피브리노겐, 쥐 혈장 피브리노겐, 및 양 혈장 피브리노겐; 알부민, 예를 들면 비비 알부민, 소 알부민, 고양이 알부민, 닭 알부민, 계란 알부민, 개 알부민, 염소 알부민, 기니아 피그 알부민, 햄스터 알부민, 말 알부민, 사람 알부민, 생쥐 알부민, 돼지 알부민, 토끼 알부민, 쥐 알부민, 붉은 털 원숭이 알부민, 양 알부민, 칠면조 알부민, 및 칠면조 알 알부민; 카제인, 예를 들면 소 젖 카제인, 염소 젖 카제인, 사람 젖 카제인, 양 젖 카제인, 및 소 젖으로부터의 α-, β- 및 κ-카제인; 헤모글로빈, 예를 들면 비비 헤모글로빈, 소 헤모글로빈, 고양이 헤모글로빈, 개 헤모글로빈, 얼룩뱀 헤모글로빈, 염소 헤모글로빈, 말 헤모글로빈, 사람 헤모글로빈, 생쥐 헤모글로빈, 돼지 헤모글로빈, 비둘기 헤모글로빈, 토끼 헤모글로빈, 쥐 헤모글로빈, 양 헤모글로빈 및 칠면조 헤모글로빈; 라이소자임, 예를 들면 계란 흰자 라이소자임, 사람 젖 라이소자임, 및 칠면조알 흰자 라이소자임이 있다.
제품의 표면은 임의의 공지된 방법에 의해 표면 유리 에너지 개질제로 코팅될 수 있다. 예를 들면, 표면 유리 에너지 개질제는 간단하게 제품의 표면 상으로 흡수될 수 있다. 다른 예로서, 표면 유리 에너지 개질제는 표면과 공유적으로 결합할 수 있다. 또 다른 예로서, 제품의 표면은 흡수 또는 공유결합을 돕거나 또는 향상시키도록 개질될 수 있다. 따라서, 표면은 표면 유리 에너지 개질제의 제품의 표면으로의 흡수 또는 공유결합을 돕기 위하여, 코로나 또는 플라스마 장 또는 전자 비임 또는 다른 이온화 방사선에 노출될 수 있다[예를 들면, 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는, 로우더(Lawher)의 미국 특허 제4,238,291호, 월터(Walter)의 미국 특허 제3,754,117호 및 벨(Bell) 등의 미국 특허 제5,102,738호 참조].
본 명세서에서 사용된 용어 표면활성제는 그의 일반적인 의미를 갖는 것으로서, 단일의 표면활성제 또는 2종 이상의 표면활성제들의 혼합물을 포함한다. 2종 이상의 표면활성제들의 혼합물이 사용되는 경우, 표면활성제는 혼합물 중에 존재하는 표면활성제들이 서로 상용성인 한, 동일하거나 또는 상이한 부류로부터 선택될 수 있다.
일반적으로, 표면활성제는 액체의 표면 장력을 제품 표면의 표면 유리 에너지보다 크고 표면 유리 에너지 개질제의 표면 유리 에너지와 동일하거나 또는 그 미만인 값으로 저하시키는데 효과적인 양으로 코팅 중에 존재한다.
표면활성제는 음이온계, 양이온계 및 비이온계 계면활성제를 포함하는, 당업계의 통상의 숙련인에게 공지되어 있는 임의의 표면활성제일 수 있다. 음이온계 계면활성제의 예로는, 무엇보다도 선형 및 분지쇄 소듐 알킬벤젠술포네이트, 선형 및 분지쇄 알킬 술페이트, 및 선형 및 분지쇄 알킬 에톡시 술페이트를 들 수 있다. 단지 예로서, 양이온계 계면활성제는 우지 트리메틸암모늄 클로라이드를 포함한다. 역시 단지 예로서, 비이온계 계면활성제의 예로는 알킬 폴리에톡실레이트; 폴리에톡실화 알킬페놀; 지방산 에탄올 아미드; 폴리실록산 폴리에테르; 및 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 및 알콜의 복합 중합체를 들 수 있다. 바람직하게는, 계면활성제는 비이온계 계면활성제이다.
습윤성 제품을 제조하는 본 발명의 한 방법은 제품의 적어도 일부분이 소수성 중합체 및 제품의 표면으로 이동하도록 사용된 표면활성제를 포함하는 중합체 조성물로부터 제조되도록 용융 압출로 제품을 성형시키는 단계를 포함한다. 성형 직후, 제품 표면 상의 표면활성제의 존재는 (a) 이러한 존재가 하기하는 표면 유리 에너지 개질제를 이용한 표면의 코팅을 상당히 나쁘게 방해하지 않고, 및 (b) 표면 유리 에너지 개질제를 이용한 표면의 코팅이 본 명세서에서 정의되는 바와 같은 습윤성 제품을 생성시키는 한 허용된다. 바람직하게는, 표면활성제의 이동은 하기되는 바와 같이, 단지 이동을 유도하는 2차성형 단계 후에만 일어난다.
소수성 중합체 중에 포함되는 표면활성제의 양은 광범위에 걸쳐 변할 수 있다. 예를 들면, 표면활성제는 소수성 중합체를 기준하여 약 0.01 내지 약 3 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 다른 예로서, 표면활성제는 소수성 중합체를 기준하여 약 0.01 내지 약 1 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 역시 다른 예로서, 표면활성제가 폴리에톡실화 알킬페놀일 때, 표면활성제는 전형적으로는 소수성 중합체를 기준하여 약 0.05 내지 약 0.4 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 상기한 범위에 상관없이, 습윤성 표면을 생성시키는 임의의 양의 표면활성제의 사용은, (a) 표면 상에 존재하는 표면활성제가 표면 유리 에너지 개질제를 이용한 표면의 코팅을 상당히 나쁘게 방해하지 않고, 또는 (b) 본 명세서에서 정의한 바와 같이 표면으로 이동하도록 유도될 수 있는 표면활성제의 양이 소수성 중합체 중에 남아있는 한, 본 발명의 영역내에 속한다. 표면 상의 표면활성제의 존재가 표면 유리 에너지 개질제를 이용한 표면의 코팅을 상당히 방해하는 경우, 표면활성제는 예를 들면 코팅 과정을 수행하기 전에 제품을 물로 세척함으로써 제거할 수 있다.
상기한 바와 같이, 제품의 표면은 제품의 표면의 표면 유리 에너지보다는 크지만, 습윤성 코팅된 제품이 노출될 수 있는 수용액의 표면 장력보다는 작은 표면 유리 에너지를 갖는 표면 유리 개질제의 제품의 표면을 실질적으로 덮기에 충분한 양으로 코팅된다. 코팅은 개질제의 성질에 따라, 당업계의 통상의 숙련인에게 공지되어 있는 방법에 의해 도포될 수 있다. 예를 들면, 표면은 간단한 국소적 처리, 예를 들면 침지, 분무, 브러슁, 직접 및 오프셋 그라비아 프린팅, 및 독터 블레이딩에 의해 단백질로 코팅될 수 있다.
코팅 단계가 제품의 표면으로부터 표면활성제를 제거하거나 또는 본 발명의 습윤성 제품이 코팅 단계로부터 생성되지 않는 경우, 추가의 단계를 사용할 수 있다. 추가의 단계는 이동을 유도하는 2차 성형 과정에 의해 표면활성제를, 액체의 표면 장력을 제품 표면의 표면 유리 에너지보다 크고 표면 유리 에너지 개질제의 표면 유리 에너지와 동일하거나 또는 그 미만인 값으로 저하시키는데 효과적인 양만큼 제품의 표면으로 이동시키도록 하는 것을 포함한다. 상기 2차성형 과정의 예로는 표면 유리 에너지 개질제, 예를 들면 단백질을 이용한 표면의 코팅을 들 수 있다. 그러나, 표면 코팅후 표면활성제의 이동이 신속하지 않아, 주위 온도(즉, 20 내지 25 ℃)에서 수일 또는 심지어는 수주 또는 수개월이 걸릴 수 있다. 이동은 코팅된 제품을 표면 유리 에너지 개질제 또는 제품이 분해되기 시작하는 온도 이하의 온도에서 가열시킴으로써 촉진될 수 있다. 코팅된 제품이 가열되는 시간은 온도에 의존하고, 이 때 가열 시간은 가열 온도에 반비례한다. 예를 들면, 코팅된 제품은 약 50 내지 100 ℃의 온도에서 약 30분 내지 약 10시간 동안 가열될 수 있다.
습윤 제품을 제조하는 본 발명의 다른 방법은 소수성 중합체로 이루어진 표면을 갖는 제품을 용융 압출로 성형시키는 단계를 포함한다. 제품의 표면은 제품의 표면의 표면 유리 에너지보다는 크지만, 습윤성 코팅된 제품이 노출될 수 있는 수용액의 표면 장력보다는 작은 표면 유리 에너지를 갖는 표면 유리 개질제의 제품의 표면을 실질적으로 덮기에 충분한 양으로 코팅된다. 이어서 코팅된 제품은 액체의 표면 장력을 제품 표면의 표면 유리 에너지보다 크고 표면 유리 에너지 개질제의 표면 유리 에너지와 동일하거나 또는 그 미만인 값으로 저하시키는데 효과적인 양의 표면활성제로 처리된다.
본 발명은 하기하는 실시예에 의해 추가로 설명된다. 그러나, 상기 실시예는 어떠한 의미에서든 본 발명의 본질 또는 영역을 제한하는 것으로 생각되지는 않아야 한다. 실시예에서 사용된 물은 백금-이리듐 듀 뉴이(du Nouy) 고리[미국 펜실바니아주 피츠버그 소재 피셔 사이언티픽 캄파니(Fisher Scientific Company) 제품]을 사용하여 피셔 사이언티픽 표면장력계(Fisher Scientific Surface Tensiometer) 20에 의해 측정하였을 때 72.5 다인/cm(72.5 x 10-5뉴톤/cm)의 보정되지 않은 표면 장력값을 갖는 증류된 탈이온수이었다.
실시예 1
2가지 타입의 폴리프로필렌 스펀본디드 부직 웹을 본질적으로 마쯔끼의 미국 특허 제3,802,817호에 기재되어 있는 바와 같이 제조하였는데, 이 때 각 웹은 약 27 g/m2또는 gsm (0.8 온스/yd2또는 osy)의 기초 중량을 가졌다. 여기서 웹 A로 언급되는 첫번째 것은 내부적으로 첨가한 표면활성제 트리톤(Triton)(등록상표) X-102[미국 펜실바니아주 필라델피아 소재 롬 앤드 하스 캄파니(Rohm and Haas Co.) 제품]을 폴리프로필렌 중량을 기준하여 0.13 중량% 함유하는 폴리프로필렌으로부터 제조하였다. 두번째 웹 B는 내부적으로 첨가된 표면활성제는 함유하지 않았지만, 나머지는 웹 A와 동일하였다. 각 웹을 횡방향(CD) 약 18 cm CD x 25 cm MD 크기 (7 in x 종방향(MD) 10 in)의 샘플로 절단하였다. 각 웹의 샘플들을 완충제 ml 당 판매되는[Fraction I, Type IV, 58% 단백질, 카탈로그 No. F4753, 미국 미저리주 세인트 루이스 소재 시그마 케미칼 캄파니(Sigma Chemical Company) 소재] 소 피브리노겐원 0.2 mg을 함유하는 20 mM pH 7 인산나트륨 완충제의 500 ml 분취액 중에 7.5분 동안 개별적으로 침지시켰다. 침지된 샘플을 각각 1A1 및 1B1로 표시하였다. 2개의 샘플을 500 ml 분취액 중에 침지시키고, 총 8개의 샘플을 제조하였다. 각 웹의 한 샘플은 물 중에 10 내지 30초 동안 추가로 헹군 다음, 13.6 kg (30 lb) 닙 셋팅을 갖는 아틀라스 라보레이토리 링거(Atlas Laboratory Wringer)[미국 일리노이주 시카고 소재 아틀라스 일렉트릭 디바이스 캄파니(Atlas Electric Devices Company) 제품]을 통과시키고, 이 샘플을 각각 1A2 및 1B2로 표시하였다. 각 웹의 다른 샘플을 닙 처리시킨 후 피브리노겐 침지시키고, 이어서 물 중에 헹구고 2회 닙 처리시켜, 각각 1A3 및 1B3으로 표시하였다. 샘플을 흄 후드 중에 매달아 밤동안 건조시켰다. 건조 후, 각 샘플을 반으로 절단하여, 절반을 70 ℃ 오븐 중에서 약 7시간 동안 매달았다.
가열 전 및 후의 각 샘플에 대한 습윤의 임계 표면 장력(CSTW)은 각 웹 상에 폴리테스트(Politest) 표면 장력 액체[미국 미시간주 하트랜드 소재 필라 테크놀로지즈(Pillar Technologies) 제품] 3 내지 6 방울을 떨어뜨려 측정하였다. 액체 방울들이 1분 이내에 상당히 확산되거나 또는 웹을 침투할 경우 웹을 습윤성이라 하였다. 웹을 적시는 폴리테스트 액체의 표면 장력을 기록하였다. 물이 시험 유체일 때, 습윤성 정도를 기록하였다. 모든 방울들의 침투가 1초 이내에 일어났을 경우, 습윤을 즉각적이라 하였다. 샘플의 일부 영역은 물에 습윤되었고 다른 영역은 그렇지 않을 때, 습윤은 부분적이라 하였다. 결과를 표 1에 요약한다.
CSTW 측정의 요약
샘플 가열 전의 CSTWa 가열 후의 CSTWa
웹 A 36 37
1A1 58 즉시 습윤가능
1A2 58 즉시 습윤가능
1A3 58 즉시 습윤가능
웹 B 36 36
1B1 58 40-50b
1B2 58 40-50b
1B3 56-64b 40
a다인/cm(10-5뉴톤/cm) 단위b샘플은 보다 높은 값에서는 습윤성이지 않았지만, 보다 낮은 값에서는 습윤성이었다. 불충분한 샘플이 중간 값을 갖는 폴리테스트 표면 장력 액체를 이용한 테스트에 사용되었다.
소량의 표면활성제 트리톤(Triton)(등록상표) X-102를 함유한 웹 A로부터 제조한 피브리노겐 코팅된 샘플은 가열시에 수 습윤성으로 되었지만, 피브리노겐 코팅된 웹 B 샘플(표면활성제 없음)은 가열시에 수 습윤성으로 되지 않았음을 알 수 있다. 피브리노겐 표면 유리 에너지 개질제가 웹의 표면 유리 에너지를 폴리프로필렌의 값(즉, 36 다인/cm 또는 36 x 10-5뉴톤/cm)으로부터 58 다인/cm 또는 58 x 10-5뉴톤/cm으로 상승시켰음을 알 수 있다. 피브리노겐 코팅된 표면활성제 함유 웹의 가열은 표면활성제가 웹의 표면으로 이동하도록 하여, 웹에 수 습윤성을 부여하였다. 그러나, 표면 유리 에너지 개질제 부재하에서 표면활성제는 웹에 수 습윤성을 부여할 수 있는 충분한 양이 표면으로 이동하지 못하였다.
실시예 2
실시예 1의 샘플 1A1의 약 8 cm x 8 cm (3 in x 3 in) 부분을 70 ℃ 오븐 중에서 약 7시간 동안 가열시켜 샘플 2A2로 표시하였다. 이어서 샘플을 증류된 탈이온수 80 ml 중에 약 25 시간 동안 침지시켜 샘플 2A3으로 표시하였다. 샘플을 다시 70 ℃ 오븐 중에서 약 7시간 동안 가열시켜 2A4로 표시하였다. 상기한 각각의 과정 후에 샘플로부터 크기 약 1 cm2의 2개의 작은 영역을 제거하여 화학 분서용 전자 분광분석법(ESCA)을 행하였다. ESCA 데이타를 미국 뉴저지주 플렝니스보로의 에반스 이스트(Evans East)로 수거하였다. 원 웹 A의 샘플(실시예 1에 기재함)도 또한 ESCA로 특성화하여, 대조용으로 사용한다. 각 과정(즉, 가열 또는 침지) 전 및 후의 샘플 1A1의 습윤성을 실시예 1에 기재한 바와 같이 평가하였다. 결과를 표 2에 요약한다.
CSTW 및 ESCA 측정의 요약
샘플 CSTWa ESCA (원자 % 비)
N/C O/C
웹 A 36 0.00 0.03
1A1 58 0.17 0.30
2A2 즉시 습윤 0.11 0.28
2A3 60 0.17 0.27
2A4 부분적으로 습윤 0.14 0.28
a다인/cm(10-5뉴톤/cm) 단위
웹 A은 실시예 1로부터 기억될 수 있는 것으로서, 소량의 표면활성제를 함유하는 폴리프로필렌으로부터 제조되었다. 피브리노겐을 이용한 웹의 코팅(샘플 1A1)은 보다 높은 표면 유리 에너지를 갖지만 웹이 여전히 물에 의해 습윤되지 않는 웹을 생성시켰다. 샘플 1A1을 가열시켜 얻은 샘플 2A2는 즉시 수 습윤성이었다. 그러나, 수 습윤성은 샘플을 침지시켰을 때(샘플 2A3) 상실되었다. 샘플 2A4를 얻기 위한 샘플 2A3의 가열은 부분적인 습윤성을 초래하였다.
침지 단계는 웹으로부터 피브리노겐 코팅을 제거하지 못했음을 알 수 있다(각각 58 및 60의 CSTW값을 얻은 샘플 1A1 및 2A3의 CSTW값을 비교). 이 결론은 또한 2개의 샘플에 대한 N/C비가 동일한 ESCA 데이타에 의해서도 지지된다. N/C비는 또한 제1 가열 단계 후의 표면활성제의 표면으로의 이동(샘플 1A1 및 2A2의 경우 각각 0.17로부터 0.11로의 변화는 표면활성제가 피브리노겐 코팅과 결합되었음을 의미함), 침지 단계에 의한 표면활성제의 제거(샘플 2A2 및 2A3의 경우 각각 0.11로부터 0.17로 변화), 및 제2 가열 단계 후 표면활성제의 추가의 그러나 소량의 이동(샘플 2A3 및 2A4의 경우 각각 0.17로부터 0.14로 변화)도 나타낸다.
실시예 3
실시예 1의 샘플 1A1을 실시예 1의 샘플 1A3(샘플 1A3은 내부적으로 첨가된 표면활성제를 함유하는 폴리프로필렌으로부터 제조되고, 피브리노겐 수용액으로 처리, 닙 처리, 물 중에서의 헹굼 및 다시 닙 처리를 한 부직 웹이었다)으로 대체시킨 것을 제외하고는 실시예 2의 과정을 반복하였다. 샘플을 70 ℃ 오븐 중에서 약 7시간 동안 가열시키고, 증류된 탈이온수(3/1A3/h로 표시) 80 ml 중에 약 25 시간 동안 침지시키고, 공기 건조시키고, 다시 70 ℃ 오븐 중에서 약 7시간 동안 가열시키고, 마지막으로 증류된 탈이온수(3/1A3/hsh로 표시)의 신선한 80 ml 분취액 중에 약 24 시간 동안 침지시켰다. 침지수의 표면 장력을 직물을 침지시키기 전 및 후에 백금-이리듐 듀 뉴이(du Nouy) 고리[미국 펜실바니아주 피츠버그 소재 피셔 사이언티픽 캄파니(Fisher Scientific Company) 제품]을 사용하여 피셔 사이언티픽 표면장력계(Fisher Scientific Surface Tensiometer) 20에 의해 측정하였다.
웹 A의 샘플(실시예 1에 기재함)도 역시 70 ℃에서 7시간 동안 가열시킨 다음 물(웹 A/h로 표시) 중에 약 25시간 동안 침지시켜 대조용을 제공하였다. 웹 A가 물에 의해 습윤성이지 않기 때문에, 무게추(강 너트)를 사용하여 물의 표면 아래로 매달았다. 웹을 침지시키기 전 및 후의 침지수의 표면 장력을 제공한 무게추를 사용하여 측정하였다.
데이타를 표 3에 요약한다.
표면 장력 데이타의 요약
침지수 표면 장력a
침지 전 침지 후
3/1A3/h 72.8 62.8
3/1A3/hsh 72.4 70.2
웹 A/h 72.5 70.8
a다인/cm(10-5뉴톤/cm) 단위
샘플 1A3 및 웹 A를 가열 및 침지시킨 후의 침지수 표면 장력의 감소는 표면활성제가 샘플 또는 웹 표면에 존재하고, 침지 과정 동안에 침지수 중에 용해되었음을 의미한다(침지수 3/1A3/h 및 침지수 웹 A/h에 대한 각각의 결과 참조). 결과는 샘플 1A3 상의 피브리노겐 코팅이 웹 A와 비교하였을 때 표면활성제의 샘플의 표면으로의 이동을 증가시켰음을 나타낸다. 또한, 샘플 1A3에 대한 제1 및 제2 침지에 대한 표면 장력 데이타는 제2 가열 후 웹의 표면에서는 보다 적은 양의 표면활성제가 있었음을 의미한다. 이것은 실시예 2에서 나타낸 바와 같은, 침지 및 샘플 1A1의 2번째 가열 후에 나타난 수 습윤성의 감소와 일치한다(샘플 2A2 및 2A4에 대한 결과 참조).
실시예 4
실시예 1의 과정을 반복하여 웹 A 및 B의 피브리노겐 코팅된 샘플을 제조하였다. 웹 A는 내부적으로 첨가한 표면활성제 트리톤(Triton)(등록상표) X-102를 폴리프로필렌 중량을 기준하여 0.13 중량% 함유하는 폴리프로필렌으로부터 제조하였다. 웹 B는 내부적으로 첨가된 표면활성제는 함유하지 않았지만, 나머지는 웹 A와 동일하였다. 각 웹을 본질적으로 마쯔끼의 미국 특허 제3,802,817호에 기재되어 있는 바와 같이 제조하였는데, 이 때 각 웹은 약 27 gsm (0.8 osy)의 기초 중량을 가졌다. 각 웹을 약 18 cm CD x 25 cm MD 크기(CD 7 in x MD 10 in)의 샘플로 절단하였다. 각 웹의 샘플들을 완충제 ml 당 판매되는[Fraction I, Type IV, 58% 단백질, 카탈로그 No. F4753, 미국 미저리주 세인트 루이스 소재 시그마 케미칼 캄파니(Sigma Chemical Company) 소재] 소 피브리노겐원 0.2 mg을 함유하는 20 mM pH 7 인산나트륨 완충제의 500 ml 분취액 중에 5분 동안 개별적으로 침지시켰다. 침지된 샘플을 각각 4A1 및 4B1로 표시하였다. 각 샘플을 흄 후드 중에서 공기 건조시켰다. 샘플을 주위 온도에서 저장(숙성)시키고, 샘플 4A1 및 4B1 각각에 대한 습윤의 임계 표면 장력(CSTW)을 시간에 걸쳐 측정하였다. 웹 A를 대조용으로 포함시켰다. 결과를 표 4 내지 6에 요약한다.
샘플 4A1에 미치는 숙성 효과
숙성 기간a CSTWb 수 습윤성
0 N/Dc 습윤성 아님
2 64 N/D
15 70 N/D
30 N/D 부분적으로 습윤성
163 N/D 즉시 습윤가능
a일 단위b다인/cm(10-5뉴톤/cm) 단위c측정할 수 없음
샘플 4B1에 미치는 숙성 효과
숙성 기간a CSTWb 수 습윤성
1 N/Dc 습윤성 아님
34 N/D 습윤성 아님
55 N/D 습윤성 아님
64 60 습윤성 아님
a일 단위b다인/cm(10-5뉴톤/cm) 단위c측정할 수 없음
웹 A에 미치는 숙성 효과
숙성 기간a CSTWb 수 습윤성
4 N/Dc 습윤성 아님
11 36 N/D
12 36 N/D
a일 단위b다인/cm(10-5뉴톤/cm) 단위c측정할 수 없음
본 실시예는 비록 훨씬 느리기는 하지만, 숙성이 가열과 동일한 결과를 생성시킴을 증명한다. 즉, 숙성은 표면활성제의 샘플 표면으로의 느린 이동을 야기시킨다. 샘플 4A1의 시간에 걸친 표면 유리 에너지의 증가 및 복합된 수 습윤성의 개선을 알 수 있다. 표면활성제의 이동은 피브리노겐 코팅 부재하에서는 인식가능한 정도로 일어나지 않았다(표 6과 표 4의 비교). 마지막으로, 표 5의 데이타는 피브리노겐 코팅 단독만이 습윤성 표면을 생성시키는 숙성을 일으키지 못함을 증명한다.
실시예 5
피브리노겐을 포함하여 다수개의 상이한 단백질을 사용하고, 샘플을 코팅시민 후에 흄 후드 중에서 공기 건조시킨 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하였다. 피브리노겐 용액을 이용한 침지 기간은 7.5분으로 유지한 반면, 모든 다른 용액의 경우에는 60분의 침지 시간을 사용하였다. 본 실시예에 포함된 다른 단백질은 소 혈청 알부민(BSA), 카탈로그 No. A3350; β-카제인 카탈로그 No. C6905; 라이소자임 카탈로그 No. L6876; 카제인 산 가수분해물 카탈로그 No. C9386(이들은 모두 시그마 케미칼 캄파니 제품임); 및 미국 캘리포니아주 어빈 소재의 아이씨엔 바이오케미칼즈, 인크.(ICN Biomedicals, Inc.) 제품의 헤모글로빈 카탈로그 No. 100714이었다. 대부분의 코팅된 샘플을 70 ℃ 오븐 중에서 7 시간 동안 가열시켰다. 가열 전 및 후의 각 샘플에 대한 습윤의 임계 표면 장력(CSTW)을 실시예 1에 기재한 바와 같이 측정하였다. 데이타를 표 7에 요약하는데, 이 때 표 중에 열거된 단백질의 농도는 완충제 ml 당의 시판되는 단백질원의 양이다.
CSTW 측정의 요약
웹 단백질 CSTW
타입 농도a 가열전b 가열후b
A --- --- 36 36
A 피브리노겐 0.2 58 즉시 습윤
A BSA 1.0 68 부분적으로 습윤
A BSA 0.1 N/Cc 부분적으로 습윤
A β-카제인 1.0 부분적으로 습윤 부분적으로 습윤
A 헤모글로빈 0.2 60-66d 즉시 습윤
A 라이소자임 1.0 68 부분적으로 습윤
A 카제인 가수분해물 1.0 40-50d 40
B --- --- 36 36
B 피브리노겐 0.2 56 40-44d
B BSA 1.0 58 40
B β-카제인 1.0 부분적으로 습윤 습윤성 아님
B 헤모글로빈 0.2 60-66d 40-50
B 라이소자임 1.0 68 40
B 카제인 가수분해물 1.0 40 40
a완충제 ml 당 단백질원 mg 단위b다인/cm(10-5뉴톤/cm) 단위c측정할 수 없음d샘플은 보다 높은 값에서는 습윤성이지 않았지만, 보다 낮은 값에서는 습윤성이었다. 불충분한 샘플이 중간 값을 갖는 폴리테스트 표면 장력 액체를 이용한 테스트에 사용되었다.
β-카제인 및 카제인 가수분해물을 제외한 웹 A 상의 모든 단백질 코팅은 코팅된 웹을 가열시킨 후 보다 습윤성으로 되었다. 피브리노겐 및 헤모글로빈 코팅은 습윤 친수성의 가장 명백한 증가를 제공하였다.
실시예 6
실시예 1에 기재한 피브리노겐 용액을 이용한 웹의 처리의 일부분으로서 및 처리에 이어, 웹 A 및 B에 트리톤(등록상표) X-102를 국소적으로 도포하였다. 3개의 상이한 0.2 mg/ml 피브리노겐 용액을 20 mM pH 7 인산나트륨 완충제와 함께 제조하였다. 첫번째 것(용액 A)은 단지 피브리노겐만을 함유하였고, 두번째 것(용액 B)은 트리톤(등록상표) X-102를 완충제 용액의 중량을 기준하여 0.04 중량% 함유하였고, 세 번째 것(용액 C)도 역시 트리톤(등록상표) X-102를 완충제 용액의 중량을 기준하여 0.10 중량% 함유하였다. 웹 A 및 B의 샘플을 실시예 1에 기재한 바와 같이 각 용액에 침지시키고, 헹굼 없이 닙 처리하고, 흄 후드 중에서 공기 건조시켰다. 또한, 웹 A 및 B의 샘플 및 피브리노겐 코팅된 웹 A 및 B의 샘플을 물의 중량을 기준하여 0,12 중량%를 함유하는 물(용액 D) 중에 1분 동안 침지시키고, 닙 처리하고, 흄 후드 중에서 공기 건조시켰다. 각 샘플에 대한 습윤의 임계 표면 장력(CSTW)을 실시예 1에 기재한 바와 같이 측정하였다. 데이타를 표 8에 요약한다.
CSTW 측정의 요약
웹 사용한 용액(들) CSTWa 수 습윤성
A B C D
A --- X --- --- 50 습윤성 아님
A --- --- X --- 50 습윤성 아님
A X --- --- --- 56-62b 습윤성 아님
A X --- --- X N/Dc 즉시 습윤
A --- --- --- X N/D 습윤성
B --- X --- --- 50 약간d
B --- --- X --- 50 중간e
B X --- --- --- 62 약간d
B X --- --- X N/D 즉시 습윤
B --- --- --- X N/D 습윤성
a다인/cm(10-5뉴톤/cm) 단위b샘플은 보다 높은 값에서는 습윤성이지 않았지만, 보다 낮은 값에서는 습윤성이었다. 불충분한 샘플이 중간 값을 갖는 폴리테스트 표면 장력 액체를 이용한 테스트에 사용되었다.c측정할 수 없음d약간의 불균일한 습윤성e중간의 불균일한 습윤성
동일한 용액 중에서의 피브리노겐 및 계면활성제의 사용(용액 B 또는 C)은 웹에 균일한 수 습윤성을 제공하지 못하였다. ESCA 측정(나타내지 않음)은 웹의 섬유가 피브리노겐으로 효과적으로 코팅되지 못하였음을 나타내는, 웹의 표면 상에서의 질소의 부재를 나타낸다. 웹을 단백질로 코팅시킨 후 웹을 계면활성제로 처리하는 것(용액 A에 이어 용액 D)은 계면활성제를 용융 첨가제로서 함유하는 폴리프로필렌으로부터 제조된 단백질 코팅된 웹을 가열 또는 숙성시킨 후에 발견되는 바와 유사한, 신속한, 즉 즉각적인 습윤성을 갖는 웹을 생성시켰다. 따라서, 수 습윤성은 그 위에 존재하는 소량의 계면활성제를 갖는 단백질 코팅된 표면으로부터 유래된다. 중요하게는, 피브리노겐을 이용한 웹 A 또는 B의 코팅에 이어 계면활성제 처리는 계면활성제만으로 처리한 웹 A 및 B보다 양호한 습윤성(보다 신속한 습윤)을 갖는 웹을 생성시켰다.
앞에서 지적한 바와 같이, 액체 침투 속도 또는 유체가 다공성 기재를 침투(습윤)함에 따라 단위 시간 당 섬유들 사이를 유체가 이동하는 거리는 액체의 표면 장력 및 다공성 기재의 표면상의 액체의 접촉각의 코사인 값에 정비례한다. 단백질 코팅이 웹의 표면 유리 에너지를 상당히 상승(약 58 다인/cm 또는 58 x 10-5뉴톤/cm으로)시키기 때문에, 습윤성을 야기시키기 위해서는 수용액의 표면 장력이 단지 그다지 크지 않은 양으로만 감소되어야 할 필요가 있다. 그러나, 계면활성제 처리 단독은 물의 표면 장력을 습윤성이어야 할 폴리프로필렌의 표면 유리 에너지(36 다인/cm 또는 36 x 10-5뉴톤/cm) 미만으로 감소시켜야 하고, 따라서 본 발명의 웹의 경우보다 적은 단위 시간 당의 액체의 침투력 또는 이동이 있다.
명세서를 본 발명의 구체적인 실시태양에 관하여 상세하게 설명하였지만, 당업계의 통상의 숙련자는 상기한 내용을 이해할 때 이들 실시태양에 대한 변화, 변경 및 등가물을 용이하게 고안할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 영역은 첨부된 특허청구의 범위 및 그의 등가물로서 평가되어야 한다.

Claims (47)

  1. 표면 유리 에너지 개질제 및 표면활성제를 포함하는 코팅을 갖는 소수성 표면이 있는 제품을 포함하는 습윤성 제품.
  2. 제1항에 있어서, 소수성 표면이 소수성 중합체를 포함하는 습윤성 제품.
  3. 제2항에 있어서, 소수성 중합체가 폴리올레핀인 습윤성 제품.
  4. 제3항에 있어서, 소수성 중합체가 폴리프로필렌인 습윤성 제품.
  5. 제1항에 있어서, 표면 유리 에너지 개질제가 단백질인 습윤성 제품.
  6. 제5항에 있어서, 단백질의 중량 평균 분자량이 약 10,000 달톤 이상인 습윤성 제품.
  7. 제6항에 있어서, 단백질이 피브리노겐, 알부민, 카제인, 헤모글로빈 및 라이소자임으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 습윤성 제품.
  8. 제7항에 있어서, 단백질이 피브리노겐인 습윤성 제품.
  9. 제7항에 있어서, 단백질이 헤모글로빈인 습윤성 제품.
  10. 제1항에 있어서, 표면활성제가 폴리에톡실화 알킬페놀인 습윤성 제품.
  11. 제1항에 있어서, 표면 유리 에너지 개질제가 제품 표면의 표면 유리 에너지 보다는 크지만, 습윤성 제품이 노출될 수 있는 수용액의 표면 장력 보다는 작은 표면 유리 에너지를 갖는 것인 습윤성 제품.
  12. 제1항에 있어서, 표면활성제가 액체의 표면 장력을 제품 표면의 표면 유리 에너지 보다 크고 표면 유리 에너지 개질제의 표면 유리 에너지와 동일하거나 또는 그 미만인 값으로 저하시키는데 효과적인 양으로 존재하는 습윤성 제품.
  13. 제1항에 있어서, 제품이 필름 및 섬유 시트로 이루어진 군으로부터 선택된 습윤성 제품.
  14. 제13항에 있어서, 제품이 섬유 시트인 습윤성 제품.
  15. 제14항에 있어서, 제품이 부직 웹인 습윤성 제품.
  16. 제품의 적어도 일부분이 소수성 중합체 및 제품의 표면으로 이동하도록 사용된 표면활성제를 포함하는 중합체 조성물로부터 성형되도록 용융 압출로 제품을 성형시키는 단계, 및
    제품의 표면을 표면 유리 에너지 개질제로 코팅시키는 단계
    를 포함하는 습윤성 제품의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 소수성 중합체가 폴리올레핀인 방법.
  18. 제17항에 있어서, 소수성 중합체가 폴리프로필렌인 방법.
  19. 제16항에 있어서, 표면 유리 에너지 개질제가 단백질인 방법.
  20. 제19항에 있어서, 단백질의 중량 평균 분자량이 약 10,000 달톤 이상인 방법.
  21. 제20항에 있어서, 단백질이 피브리노겐, 알부민, 카제인, 헤모글로빈 및 라이소자임으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  22. 제21항에 있어서, 단백질이 피브리노겐인 방법.
  23. 제21항에 있어서, 단백질이 헤모글로빈인 방법.
  24. 제16항에 있어서, 표면활성제가 폴리에톡실화 알킬페놀인 방법.
  25. 제16항에 있어서, 표면활성제가 액체의 표면 장력을 제품 표면의 표면 유리 에너지 보다 크고 표면 유리 에너지 개질제의 표면 유리 에너지와 동일하거나 또는 그 미만인 값으로 저하시키는데 효과적인 양으로 제품의 표면으로 이동하는 방법.
  26. 제16항에 있어서, 제품이 필름 및 섬유 시트로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  27. 제26항에 있어서, 제품이 섬유 시트인 방법.
  28. 제27항에 있어서, 제품이 부직 웹인 방법.
  29. 소수성 표면을 갖는 제품을 용융 압출로 성형시키는 단계,
    제품의 표면을 표면 유리 에너지 개질제로 코팅시키는 단계, 및
    코팅된 제품을 표면활성제로 처리하는 단계
    를 포함하는 습윤성 제품의 제조 방법.
  30. 제29항에 있어서, 소수성 표면이 소수성 중합체를 포함하는 것인 방법.
  31. 제30항에 있어서, 소수성 중합체가 폴리올레핀인 방법.
  32. 제31항에 있어서, 소수성 중합체가 폴리프로필렌인 방법.
  33. 제29항에 있어서, 표면 유리 에너지 개질제가 단백질인 방법.
  34. 제33항에 있어서, 단백질의 중량 평균 분자량이 약 10,000 달톤 이상인 방법.
  35. 제34항에 있어서, 단백질이 피브리노겐, 알부민, 카제인, 헤모글로빈 및 라이소자임으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  36. 제35항에 있어서, 단백질이 피브리노겐인 방법.
  37. 제35항에 있어서, 단백질이 헤모글로빈인 방법.
  38. 제29항에 있어서, 표면활성제가 폴리에톡실화 알킬페놀인 방법.
  39. 제29항에 있어서, 표면 유리 에너지 개질제가 제품 표면의 표면 유리 에너지 보다는 크지만, 습윤성 제품이 노출될 수 있는 수용액의 표면 장력 보다는 작은 표면 유리 에너지를 갖는 것인 방법.
  40. 제29항에 있어서, 표면활성제가 액체의 표면 장력을 제품 표면의 표면 유리 에너지 보다 크고 표면 유리 에너지 개질제의 표면 유리 에너지와 동일하거나 또는 그 미만인 값으로 저하시키는데 효과적인 양으로 존재하는 방법.
  41. 제29항에 있어서, 제품이 필름 및 섬유 시트로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  42. 제41항에 있어서, 제품이 섬유 시트인 방법.
  43. 제42항에 있어서, 제품이 부직 웹인 방법.
  44. 한 성분이 제1항 기재의 습윤성 제품인 일회용 흡수용품.
  45. 한 성분이 제1항 기재의 습윤성 제품인 일회용 흡수성 기저귀.
  46. 한 성분이 제1항 기재의 습윤성 제품인 일회용 흡수성 여성용 위생용품.
  47. 한 성분이 제1항 기재의 습윤성 제품인 일회용 흡수성 실금자용품.
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