KR19990087624A - 불균질상 발포성 물질 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상호연결된 연속기포형의 HIPE로부터 만들어진 불균질상 중합체상 발포체 구조물에 관한 것으로, 이때 발포체 구조물은 2개 이상의 별개의 영역을 갖는다. 이러한 불균질상 발포체는 다양한 용도로 사용되며, 예를 들면 에너지 및 유체 흡수, 절연 및 여과에 사용된다. 본 발명은 또한 수성 유체(특히 뇨 및 혈액과 같은 체액)와 접촉할 때 이들 유체를 포획하여 분배하고 저장할 수 있는 불균질상 흡수성 중합체상 발포체에 관한 것이다. 본 발명의 발포체는 상이한 밀도, 중합체 조성물, 표면 성질 및/또는 미소다공성 형태학적 성질을 갖는 2개 이상의 별개의 영역을 갖는다. 본 발명은 또한 높은 불연속상 유중수적형 유화액을 중합시킴으로써 불균질상 발포체를 수득하기 위한 방법에 관한 것이다. 한가지 양태에서, 본 발명의 방법은 2개 이상의 별개의 HIPE를 사용하며, 각각의 유화액은 비교적 소량의 오일상 및 비교적 다량의 수성상을 포함한다.

Description

불균질상 발포성 물질

가요성 연속기포형 중합체상 발포체는 에너지 흡수 또는 절연(열, 소리, 기계적 에너지), 여과, 유체 흡수 등에 광범위하게 사용된다. 대부분의 경우, 이러한 목적에 사용하기에 바람직한 발포체는 개방된 "창(window)" 또는 "구멍"에 의해 인접한 기포에 연결된 소정의 크기 범위 안에 있는 기포를 포함하는 비교적 균질상의 구조를 갖는다. 각각의 용도에 있어서 중요한 이러한 발포체의 다양한 크기 가운데, 기포 크기/구멍 크기 및 창에 대한 기포 스트러트(strut)의 분포, 비등방성, 비율, 및 다공성이 있다. 비등방성은 발포체중 모든 기포의 모양과 몇몇 기하학적 이상형 사이의 상대적인 편차에 의해 발생한다. 일반적으로, 기포 크기와 모양 및 밀도에 관해 가능한 한 균질상이고 등방성인 발포체를 만들기 위해 많은 노력이 있어왔다.

소정의 밀도를 갖는 폴리우레탄 발포체가 공지된 물질이다. 예를 들면, "일체형 표피(integral skin)" 가요성 폴리우레탄 발포체는 점진적으로 저밀도 코어 영역 안으로 1 내지 3 ㎝에 걸쳐 변화하는 고밀도 표피층을 갖는다[참조: Ashida,K.; Iwasaki, K., In Handbook of Plastic Foams", Landrock, A. H., ED.; Noyes, 1995; Chapter 2, 56, 64 내지 67쪽; 본원에서 참조로서 인용함]. 이러한 발포체의 전반적인 밀도는 일반적으로 약 200 내지 1,100 kg/㎥이다. 이들 발포체는 단일 조각 안에서 상이한 조성적 또는 미세구조적 성질을 갖는 별개의 영역을 나타낸다. 일반적으로, 이들 발포체는 또한 특정 용도에 대해 바람직한 발포체보다 더욱 높은 밀도, 더 큰 기포 크기 및/또는 더 큰 구멍 크기를 갖는다.

발포체는 얽혀있는 중합체 망상구조로부터 제조되어 서로 관통하는 망상구조(interpenetration network, IPN)를 형성할 수 있다. IPN은 두가지 중합체 유형의 일정한 성질을 나타낼 수 있다[참조: Odian, G.G. "Principles of Polymerization", 3rd edition, Wiley-Interscience: New York, 1991, New York, 149 내지 150쪽]. IPN은 원래는 초분자 규모에서 나타나는 임의의 특성(예: 밀도 또는 기포 크기)에 대한 조절과 관련되지 않는다.

상이한 성질을 갖는 2개 이상의 발포체 층의 적층물 또는 샌드위치는 잘 공지되어 있다[참조: Gibson, L.J.; Ashby, M.F. "Cellular Solids" Pergamon Press: Oxford, 1988, Chapter 9]. 이러한 복합체의 성형은 추가의 단계를 필요로 하며, 접착제를 사용할 필요가 있을 수 있는데, 이는 발포체 복합체의 기능 또는 중량을 방해할 수 있고 가능한 파괴점으로 작용한다.

일회용 기저귀, 성인 실금자용 패드 및 브리이프, 및 생리대로서 사용하기 위한 고흡수성 제품의 개발이 실질적인 상업적 관심의 대상이다. 신체 분비물(예: 뇨, 땀, 배설물, 및 생리혈)로서 알려진 체액을 포획, 분배 및 저장하기 위한 이러한 제품의 성능은 그 기능에 있어서 물론 중요하다. 이러한 성능은 종래에는, 셀룰로즈상 섬유와 산재된 초흡수성 입자(일반적으로, 별도의 물에 노출될 때 겔을 형성하는 약하게 가교결합되고 부분적으로 중성화된 폴리아크릴산)의 배합물을 사용함으로써 일차적으로 이루어졌다. 그러나, 이러한 접근은, 유체를 착용자의 신체로부터 효율적으로 분리하고 착용자로부터 떨어져서 저장하는데 있어서 수많은 난관에 부딪혔으며, 이는 부분적으로는 목적하는 정도의 모세관 유체 수송 및 코어 일체성 및 가요성을 제공하기 위해 미립자와 섬유의 적절한 혼합을 조절하고 유지하는데 있어서 난점이 있기 때문이다.

모세관 유체 수송을 제공할 수 있는 또 다른 흡수 물질은 수성 체액을 빨아들이고, 흡상하고/흡상하거나 봉쇄하기 위한 흡수제품중의 특정 유형의 중합체상 발포체를 포함한다[참조: 1971년 2월 6일자로 허여된 미국 특허 제 3,563,243 호(린드퀴스트(Lindquist))(일차 흡수제가 친수성 폴리우레탄 발포성 시이트인 기저귀 등을 위한 흡수성 패드; absorbent pad for diapers and the like where the primary absorbent is a hydrophilic polyurethane foam sheet); 1985년 11월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,554,297 호(다비(Dabi))(기저귀 또는 생리대로서 사용할 수 있는 체액 흡수성 기포상 중합체; body fluid absorbing cellular polymers that can be used in diapers or catamenial products); 1988년 4월 26일자로 허여된 미국 특허 제 4,740,520 호(가베이(Garvey) 등)(특정 유형의 초흡상, 가교결합된 폴리우레탄 발포체로부터 제조된 스폰지 흡수제를 함유하는 기저귀, 여성용 보호제품 등과 같은 흡수성 복합 구조물; absorbent composite structure such as diapers, feminine care products and the like that contain sponge absorbents made from certain types of super-wicking, crosslinked polyurethane foams)]. 이들 발포체는 코어 일체성 및 가요성은 제공할 수 있지만, 목적하는 정도의 모세관 유체 수송은 제공하지 않는다.

기저귀 및 위생 패드와 같은 흡수제품중 흡수성 발포체를 적절하게 사용하면, 고성능 흡수성 코어에 사용하기 위해 필요한 모세관 유체 포획, 수송 및 저장의 특성을 제공할 수 있다. 이러한 발포체를 함유하는 흡수제품은 바람직한 수분 일체성을 가질 수 있고, 제품을 착용하는 기간 내내 적절한 정합성을 제공할 수 있고, 사용중에 모양에서의 변화(예: 팽윤, 융기)를 최소화할 수 있다.

특히 적절한 흡수성 저밀도 연속기포형 발포체는 높은 불연속상 유화액(High Internal Phase Emulsions; 이후 "HIPE"라고 언급함)으로부터 제조되었다. 예를 들면, 1993년 11월 9일자로 허여된 미국 특허 제 5,260,345 호(데스 마레스(Des Marais) 등); 1993년 12월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,268,224 호(데스 마레스 등)가 있다. 그 밖의 적절한 흡수성 발포체는 본원에서 참조로서 인용하는 동시계류중인 미국 특허원 제 08/370,922 호(1995년 1월 10일자로 데스 마레스 등에 의해 출원됨); 미국 특허원 제 08/370,695 호(1995년 1월 10일자로 스톤(Stone) 등에 의해 출원됨); 미국 특허원 제 08/370,697 호(1995년 1월 10일자로 다이어(Dyer)에 의해 출원됨); 및 미국 특허원 제 08/520,793 호(1995년 8월 30일자로 데스 마레스에 의해 출원됨)에 개시되어 있다. HIPE 방법을 사용하면 기포 및 구멍 크기 및 이들 발포체중에서 기포 스트러트의 창에 대한 분포, 비율, 및 다공성을 용이하게 조절할 수 있다. 이들 발포체의 표면이 친수성이 되도록 적절히 처리하면, 이들 HIPE 발포체는 바람직한 유체 처리성을 제공하며, 예를 들면 다음과 같다: (a) 빨아들인 뇨 또는 그 밖의 체액을 초기 접촉 대역으로부터 발포체 구조물의 사용되지 않은 나머지 부분 안으로 수송하여 연속적으로 분출하는 유체에 대응하는 비교적 양호한 흡상 및 유체 분배 특성; 및 (b) 하중하에, 즉 압축력하에 비교적 높은 유체 수용력을 갖는 비교적 높은 저장 용량. 이들 HIPE 흡수성 발포체는 또한 충분히 가요성이고 연성이어서 높은 정도의 편안함을 흡수제품의 착용자에게 제공할 수 있고 흡수된 체액에 의해 연속적으로 습윤될 때까지 비교적 얇게 유지될 수 있다.

흡수성 발포체의 유체 처리성과 관련된 중요한 사항은 모세관 구조이다. 큰 기포 크기 및 구멍 크기를 갖는 발포체는 유체를 신속하게 포획하려는 경향이 있지만, 중력에 대해 충분하게 유체를 분배하지도 않고, 유체를 효율적으로 저장하지도 않는다. 반대로, 작은 기포 크기 및 구멍 크기를 갖는 발포체는 중력에 대해 유체를 흡상할 수 있고 유체를 빡빡하게 저장하여 이를 착용자의 피부로부터 격리시키지만, 일반적으로 유체를 서서히 포획한다. 지시한 바와 같이, 이제까지는 흡수제품중의 이러한 대조적인 기능이 상이한 기능을 제공하는 상이한 유형의 별개의 흡수성 발포체를 z-방향으로 적층시킴으로써 일차적으로 달성되었다. 이는 가공에 복잡성과 비용을 증가시키고 제품 디자인을 개별적인 조각의 배합을 허용하는 디자인에 한정시킬 수밖에 없었다. 또한, 이러한 디자인에서는 제품의 "z-차원"의 층간에만(즉 "x-y 차원"이나 소정의 층의 평면에서는 아님) 있는 차등적인 모세관 압력에 의해서 유체를 이동시킬 수밖에 없었다.

또 다른 중요한 논점은 발포체의 강도 또는 압축 편향에 대한 저항이다. 비교적 높은 밀도, 높은 T_g(이후 정의됨), 및/또는 다량의 가교결합제를 갖는 발포체는 일반적으로 압력하에 변형에 대해 큰 저항을 나타낸다. 이는 실용적인 정도에 비해 너무 느리게 변형하는 발포체 또는 너무 깨지기 쉽거나 비가요성인 발포체를 갖는 중합체를 단위 체적당 더 많이 사용함으로써 달성된다.

따라서, 상기 열거한 각종 성질을 함께 갖는 연속기포형 중합체상 발포성 물질을 하나의 재료 안에 만들 수 있다면 바람직할 것이고, 이때

(1) 단일 조각의 발포체로 이루어진 상이한 별개의 영역 안에 기포 크기 및/또는 구멍 크기의 조합을 나타내고/나타내거나,

(2) 단일 조각의 발포체 안에 강도 및 가요성의 조합을 나타내고/나타내거나,

(3) 단일 조각의 발포체 안에 에너지 흡수성의 조합을 나타낸다. 이는 적어도 부분적으로 상이한 목적을 수행하기 위해 별도의 발포체 조각을 사용할 필요성을 대신하여, 본 발명의 목적으로 제조된 제품의 효율성 및 간략성을 증가시킬 수 있다.

발명의 요약

본 발명은 상호연결된 연속기포형의 HIPE로부터 제조된 불균질상 중합체상 발포체 구조물에 관한 것으로, 이때 발포체 구조물은 2개 이상의 별개의 영역을 갖는다. 이러한 불균질상 발포체는 다양한 용도를 가지며, 예를 들면 에너지 및 유체 흡수, 절연 및 여과에 사용된다.

본 발명은 또한 수성 유체(특히 뇨 및 혈액과 같은 체액)와 접촉할 때, 이러한 유체를 포획, 분배 및 저장할 수 있는 불균질상 흡수성 중합체상 발포체에 관한 것이다. 바람직하게는, 본 발명의 불균질상 흡수성 중합체상 발포체는 상호연결된 연속기포형의 친수성이고 가요성이며 비이온성인 중합체상 발포체 구조물을 포함한다.

본 발명의 불균질상 발포체가 비교적 소수성이든 아니든 무관하게, 또는 수성 유체 흡수에 적절한 친수성 발포체인지 여부와 무관하게, 발포체는 발포체 밀도, 중합체 조성, 비표면적 또는 미소다공성 형태학적 성질(예: 기포 크기, 모양 또는 분포 또는 구멍 크기)중 하나 이상에 있어서 상이한 2개 이상의 별개의 영역을 갖는다.

본 발명은 또한 유중수적형 유화액 또는 HIPE를 중합시킴으로써 불균질상 발포체를 수득하기 위한 방법에 관한 것이다. 한가지 양태에서, 이러한 방법은 2개 이상의 별개의 HIPE를 사용하고, 각각의 유화액은 비교적 소량의 오일상 및 비교적 다량의 수성상을 갖는다. 이러한 방법은

(A) (1) (a) (i) 약 25℃ 이하의 T_g를 갖는 어택틱 비결정성 중합체를 제조할 수 있는 하나 이상의 실질적으로 수불용성인 일작용성 단량체 약 20 내 지 약 70중량%,

(ii) 스티렌에 의해 제공된 인성과 거의 동일한 인성을 부여할 수 있는 하나 이상의 실질적으로 수불용성인 일작용성 공단량체 약 10 내지 약 50중량%,

(iii) 디비닐벤젠, 트리비닐벤젠, 디비닐톨루엔, 디비닐크실렌, 디비닐 나프탈렌, 디비닐알킬벤젠, 디비닐페난트렌, 디비닐비페닐, 디비닐디 페닐메탄, 디비닐벤질, 디비닐페닐에테르, 디비닐디페닐설파이드, 디 비닐푸란, 디비닐설파이드, 디비닐설폰 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 실질적으로 수불용성인 제 1 다작용성 가교결합 제 약 5 내지 약 50중량%, 및

(iv) 다작용성 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴 아미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 실질적으로 수불용성인 제 2 다작용성 가교결합제 0 내지 약 15중량%

를 포함하는, 약 95℃ 이하의 T_g를 갖는 공중합체를 제조할 수 있는, 약 85 내지 약 98 중량%의 단량체 성분; 및

(b) 오일상에서 가용성이고 안정한 유중수적형 유화액을 제조할 수 있는, 분 지형 C₁₆-C₂₄지방산, 선형 불포화 C₁₆-C₂₂지방산 및 선형 포화된 C₁₂-C₁₄지방 산의 디글리세롤 모노에스테르; 분지형 C₁₆-C₂₄지방산, 선형 불포화 C₁₆-C₂₂지방산 및 선형 포화된 C₁₂-C₁₄지방산의 소르비탄 모노에스테르; 분지형 C₁₆-C₂₄알콜, 선형 불포화 C₁₆-C₂₂알콜 및 선형 포화된 C₁₂-C₁₄알콜의 디글리 세롤 모노지방족 에테르, 및 이들의 혼합물로부터 선택된 제 1 유화제를 유 화제 성분 중량의 약 40중량% 이상으로 포함하는, 약 2 내지 약 15중량%의 유화제 성분

을 포함하는 오일상; 및

(2) (a) 수용성 전해질 약 0.2 내지 약 20 중량%; 및

(b) 유효량의 중합체 개시제를 함유하는 수용액을 포함하는 수성상

으로부터 유중수적형 제 1 유화액(이때, 수성상대 오일상의 체적대 중량 비는 약 20:1 내지 약 200:1이다)

을 제조하는 단계;

(B) 상기 제 1 유화액과 하나 이상의 면에서 상이하나, (A)(1), (A)(2) 및 (A)(3)에 열거된 물질로부터 선택된 물질 및 범위를 포함하는, 별개의 유중수적형 제 2 유화액을 선택적으로 제조하는 단계; 및

(C) (1) (a) 상기 유중수적형 유화액들중 하나에 있는 단량체 성분을 중합시키기 전에 성형 용기 안에서 제 1 유중수적형 유화액 및 제 2 유중수적형 유화액 을 결합시키는 단계; 및

(b) 상기 유화액들을 모두 중합시켜 중합체상 불균질상 발포체를 제조하는 단계;

(2) (a) 제 1 유중수적형 유화액중 오일상중의 단량체 성분을 부분적으로 또는 완 전히 중합시키는 단계;

(b) 단계(C)(2)(a)로부터 수득된 물질과 제 2 유중수적형 유화액을 결합시키는 단계; 및

(c) 제 2 유화액과, 제 1 유화액(부분적으로 경화될 때 결합되었다면)을 중합 시켜 중합체상 불균질상 발포체를 제공하는 단계; 또는

(3) 가공 조건을 변화시킴으로써 단일 유화액을 형성하는 헤드를 사용하여 규칙적인 방식으로 제 1 유중수적형 유화액만을 제조하는 단계

를 포함한다.

한가지 실시양태에서, 생성된 유화액중 하나를 미리 중합된 제 2 유화액으로부터 제조된 물질의 구형 분획(segment) 또는 물질 스트립(strip)으로 부분적으로 또는 완전히 충진된 용기 또는 수용조 안으로 부어 넣을 수 있다. 이들 구형 분획 또는 물질 스트립을 사용된 수성상의 조성물에 거의 가깝게 수용액으로 완전히 포화시켜 추가의 유화액을 제조한다. 이어서 이러한 혼합물을 적절한 온도에서 경화하고 본 발명의 균질상 발포체를 제조한다.

또 다른 실시양태에서, 다른 물질의 스트립화된 분획을 2종 이상의 유화액 형성 노즐을 사용하여 제조할 수 있는데, 상이한 유화액을 성형용기 안에 층층이 뿜거나; 또는 단일 유화액 노즐로 유화액-제조 조건을 주기적으로 변화시켜 제조할 수 있다. 이러한 경우, 2개의 노즐의 상대적인 공급 속도 및 상대적인 침착 속도를 조절하면 최종 경화된 형태로 전개된 중합체상 물질의 두가지(그 이상) 상이한 유형의 공간적인 관계가 조절된다.

제 3 실시양태에서, 단일 유화액을 제조하고, 단 전단율, 유중수적형 비율, 공급 온도 등에서 하나 이상의 조건을 주기적으로 또는 연속적으로 변화시켜 생성된 상이한 성질의 발포체로 된 영역을 생성한다. 따라서, 상기 설명한 2개의 실시양태와는 다르게, 선택적인 제 2 유화액의 제조가 이러한 실시양태에서는 필요하지 않다.

제 4 실시양태에서, 제 1 비중합반응된 유화액을 실질적으로 중합되지 않은 제 2 유화액을 함유하는 형태로 도입한다. 성형품의 바닥에 위치한 노즐로부터 제 1 유화액을 노즐을 회수하면서 도입함으로써, 이러한 유화액이 제 2 유화액 안에서 칼럼 또는 그 밖의 기하학적 모양을 형성한다. 이러한 과정을 반복한다. 따라서 경화된 유화액의 슬라이스는 제 2 유화액의 슬라이스의 평면에 매립된 기하학적 모양의 형태로 제 1 유화액의 단면을 규칙적으로 반복하는 것처럼 보인다. 따라서, 상이한 성질의 영역이 물질 시이트 안으로 도입된다.

제 5 실시양태에서, 제 1 유화액(비경화된 또는 경화된)을 몰드로서 기능하는 형상으로 성형하거나 절단하거나 추가량의 별개의 유화액을 위한 몰드에 맞추고, 이는 최종 경화된 생성물중 밀접하게 접촉된 물질의 비규칙적인 비평면적인 단면을 제공한다.

제 6 실시양태에서, 제 1 유화액을 중합반응 전에 원심분리에 도입한다. 원심분리 조건은 수적이 파열되어 유화액을 분열시키지 않도록 충분히 부드럽지만, 유화액 안에 밀도 구배를 형성하기에 충분히 적합해야 한다. 경화시, 밀도 구배가 발포체중에 존재한다.

물론, 당해 기술분야의 숙련인들은 2종 이상의 별개의 유화액이 사용될 수 있어서 2개 이상의 상이한 성질을 갖는 영역을 포함하는 불균질상 발포체를 제공할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

본원은 목적하는 성질들의 단일 조각의 재료중에 모두 전달하기 위해, 산재된 상이한 유형의 발포체의 2개 이상의 별개의 영역을 갖는 가요성 미소다공성 연속기포형의(open-celled) 중합체상 발포성 물질에 관한 것이다.

도 1은 4개의 영역 및 3개의 계면을 갖는 불균질상 발포체의 제 1 영역의 현미경 사진(250배율)이다.

도 2는 동일한 불균질상 발포체 안의 제 2 영역의 현미경 사진(250배율)이다.

도 3은 동일한 불균질상 발포체의 제 2 계면의 현미경 사진(250배율)으로서, 이때 개별적인 공급 라인이 제 2 영역과 제 3 영역 사이에서 교차한다.

도 4는 동일한 불균질상 발포체 안의 제 3 영역의 현미경 사진(250배율)이다.

도 5는 동일한 불균질상 발포체의 제 3 계면의 현미경 사진(250배율)으로서, 이때 개별적인 공급 라인이 제 3 영역과 제 4 영역 사이에서 교차한다.

도 6은 동일한 불균질상 발포체의 제 4 영역의 현미경 사진(250배율)이다.

도 7은 동일한 불균질상 발포체의 3개의 계면중 제 1 계면의 현미경 사진(30배율)이다.

도 8은 동일한 불균질상 발포체의 3개의 계면중 제 2 계면의 현미경 사진(30배율)이다.

도 9는 동일한 불균질상 발포체의 3개의 계면중 제 3 계면의 현미경 사진(30배율)이다.

도 10은 흡수성 부재로서 본 발명의 불균질상 발포체를 포함하는 위생용 제품의 상면도이다.

도 11은 선택적으로 이중층 구성의 흡수성 기저귀 코어중에 모래시계형 유체 저장/분배 구성요소로서 본 발명의 흡수성 중합체상 발포체를 사용하는 일회용 기저귀의 단면도이다.

도 12는 흡수성 코어로서 본 발명에 따른 흡수성 중합체상 발포체를 사용하는 일회용 훈련용 팬티 제품과 같은 형상-맞춤 제품의 단면도이다.

도 13은 3개의 별개의 영역을 갖는 본 발명의 불균질상 발포체의 단일 조각의 투시도이고, 이때 중간 영역은 비교적 큰 기포 구조이고 2개의 외부 영역은 비교적 작은 기포 구조이다. 다르게는, 별개의 영역들은 체적당 모세관 흡입 비표면적에 따라 상이할 수 있다.

도 14는 5개의 별개의 영역을 갖는 본 발명의 불균질상 발포체의 단일 조각의 투시도이다.

도 15는 도 13에 묘사된 바와 같은 동일한 발포체 구조물의 투시도이고, 이때 발포체는 c-절첩되어 비교적 큰 기포 구조를 상부에 그리고 비교적 작은 기포 구조를 하부에 갖는 구조물을 제공한다. 이러한 발포체 구조는 생리대와 같은 흡수제품을 사용하기에 특히 적절하고 발포체의 한조각 안에 포획/분배층 및 저장층을 모두 제공한다.

도 16은 별개의 연속상 영역 안에 위치된 불연속상 구를 갖는 불균질상 발포체의 단일 조각의 투시도이다.

도 17은 발포체의 z-방향(즉, 두께)으로 별개의 영역을 갖는 본 발명의 불균질상 발포체의 단일 조각의 측면단면도이다.

도 18은 역시 발포체의 z-방향으로 별개의 영역을 나타내는 도 17에 나타낸 불균질상 발포체의 동일한 조각의 투시도이다.

도 19는 연속상 영역 안에 분산된 별개의 비연결된 영역을 갖는 불균질상 발포체의 현미경 사진(250배율)이다. 현미경 사진은 연속상 영역 및 하나 이상의 분산된 영역의 계면에서 찍은 것으로 생각된다. 놀랍게도, 영역간에는 어떠한 불연속성도 관찰되지 않았다.

I. 불균질상 중합체상 발포체

본 발명의 발포체는 불균질상 연속기포형 발포체이다. 불균질성은 기포 크기, 구멍 크기, 중합체 조성, 비표면적 또는 밀도중 임의의 인자에 있어서 상이한 동일한 발포체 안에 별개의 영역과 관련된다. 별개의 영역은 일반적으로, 마크로 규모, 적어도 mm 규모 단위이다. 발포체는 바람직하게는 약 50 kg/㎥(0.050 g/㎤) 미만의 총 밀도를 갖는 비교적 저밀도이다. "연속기포형"이란 다수의 연결되어 있는 기포가 각각의 하기에 더욱 상술되는 개방 유체연통되어 있는 발포체를 말한다. 이들 발포체는 바람직하게는 이후 상술되는 HIPE로부터 제조된다.

이러한 불균질상 발포체의 일반적인 용도는 넓다. 예를 들면, 발포체는 소정의 온도에서 소리 에너지를 특정 주파수 부근에서 흡수하도록 구체적으로 제형될 수 있다. 2개의 주파수가, 샌드위치된 2개의 별개의 최적화 발포체 층에 의해 함께 흡수될 수 있으며, 이는 추가의 가공 단계를 필요로 한다. 본 발명의 발포체는 2개의 서로 다른 발포체 조각의 적층을 필요로 하지 않으면서, 2개 이상의 특정 주파수 주위에서 흡수하도록 최적화된 별개의 영역을 포함하도록 구성될 수 있다.

여과용으로, 발포체의 구멍 크기 및 공극 체적이 미립자 제거 효과 뿐만 아니라 여과된 유체에 적용된 유동 제한을 통제한다. 본 발명의 불균질상 발포체는 작은 구멍이 나 있는 물질의 영역이 더 큰 구멍이 나 있는 물질의 영역 가운데 산재되어 있어 여과기를 통한 유체의 유동을 방해하지 않으면서 미립자를 여과하도록 구성된다. 재순환하는 여과 시스템에서, 미립자는 불균질상 발포체의 작은 구멍이 나 있는 영역에 의해 결과적으로 포획된다.

또 다른 유사한 개념이 흡수성 발포체에 적용될 수 있는데, 즉 비교적 큰 기포 크기 및 구멍 크기의 발포체가 흡수제품중에 유체를 더욱 신속하게 흡수할 수 있다. 이러한 발포체는 일반적으로 더욱 많은 모세관 압력을 발휘하고 포획된 유체를 상층으로부터 배수하는 비교적 작은 기포 크기 및 구멍 크기를 갖는 흡수성 발포체상에 층을 이루고, 더욱 많은 유체를 포획할 능력을 재저장한다. 당해 기술분야에 잘 공지된 복합체 구조물은 발포체를 비롯한 2개의 별도의 물질층을 적절히 그리고 편리하게 연결해야 하는 성능에 의해 제한된다. 본 발명의 발포체는 임의의 중간 연결 단계없이 하나의 재료중 발포체의 2개 이상의 별도의 조각의 성질을 제공하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 발포체의 바람직한 용도는 일회용 기저귀, 성인 실금자용 패드 및 브리이프 및 생리대로서 사용하기 위한 흡수제품중 흡수성 코어 물질로서 사용되는 것이다.

본 발명의 발포성 물질은 화학적 및/또는 물리적 구성에 있어서 상이한 2개 이상의 영역을 함유한다. 본원에서 사용된 바와 같은, "별개의 영역" 및 "별개의 발포체 영역"이란 용어는 영역들이 발포체 밀도, 중합체 조성, 비표면적 또는 미소다공성 형태학적 성질(예: 기포 크기, 구멍 크기)중 적어도 하나에 있어서 상이하다는 것을 의미한다. 별개의 영역들 사이의 차이는 용이하게 측정할 수 있다. 예를 들면, 차이가 미세구조에 관한 것이면, 각각의 영역에서 평균 기포 직경 또는 평균 구멍 직경은 약 20% 이상, 바람직하게는 약 35% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50% 이상 상이해야 한다. 차이가 밀도에 관한 것이면, 별개의 영역의 밀도는 약 20% 이상, 바람직하게는 약 35% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50% 이상 상이해야 한다. 예를 들면, 하나의 영역이 0.020 g/㎤의 밀도를 가지면, 별개의 영역은 약 0.024 g/㎤ 이상 또는 0.016 g/㎤ 미만의 밀도, 바람직하게는 약 0.027 g/㎤ 이상 또는 약 0.013 g/㎤ 미만, 가장 바람직하게는 약 0.030 g/㎤ 이상 또는 약 0.010 g/㎤ 미만의 밀도를 갖는다. 차이가 원래의 조성적인 것이면, 차이는 약 20% 이상, 바람직하게는 35% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50% 이상의 하나 이상의 단량체 성분에서 상대적인 차이를 나타내야 한다. 예를 들면, 하나의 영역이 제형에 있어서 약 10% 스티렌으로 구성되면, 별개의 영역은 약 12% 이상, 바람직하게는 약 15% 이상, 또는 약 8% 이하, 바람직하게는 약 5% 이하로 구성되어야 한다. 불균질성이 기포 크기에 있어서 차이를 기준으로 하는 경우, 하나의 영역이 평균 직경이 약 100 ㎛인 기포를 함유하면, 별개의 영역은 평균 직경이 약 80 ㎛ 미만, 바람직하게는 약 65㎛ 미만, 가장 바람직하게는 약 50㎛ 미만인 기포를 함유해야 한다. 불균질성이 구멍 크기에서의 차이를 기준으로 한다면, 하나의 영역이 약 20 ㎛의 평균 구멍 직경을 갖는 구멍을 함유하면, 별도의 영역은 약 16 ㎛ 미만, 바람직하게는 약 13 ㎛ 미만, 가장 바람직하게는 약 10 ㎛ 미만의 평균 구멍 직경을 갖는 기포를 함유해야 한다. 종종, 이러한 차이는, 항상 바람직한 것은 아니지만, 가능한 한 과장된다. 영역에 있어서 차이는 지시된 범위 안에서 상기 논의된 3가지 유형의 차이를 포함할 수 있다. 또한, 2개 이상의 상이한 영역이 존재할 수 있고, 이때 3개 이상의 별개의 영역 사이의 차이는 상기 논의된 동일한 차이 영역을 포함한다.

본 발명의 발포체가 불균질상이 되기 위해 별개의 영역을 필요로 하지만, 이들 발포체는 영역들 사이의 성질의 연속체처럼 될 수 있다. 즉, 몇몇 실시양태에서는 하나의 영역으로부터 다음 영역으로 이동할 때 성질 면에서 비교적 갑작스런 변화가 있게 되지만, 또 다른 실시양태에서는, 영역들 사이에 성질의 더욱 점진적인 변화를 나타내기도 한다.

2종 이상의 유화액을 사용하여 불균질상 발포체를 제공할 경우, "별개의 유화액"이란 용어는 유화액이, 그들의 중합반응이 본 발명의 발포체를 제공할 정도로 상이하다는 것을, 즉 필수적인 별개의 영역을 갖는다는 것을 의미한다. 당해 기술분야의 숙련인들은 유화액의 어떤 양태(예: 단량체 반응물질, 물대 오일 비) 및/또는 이들의 가공을 위한 어떠한 조건(예: 전단율, 공급 온도)이 필수적인 별개의 영역을 갖는 발포체를 제공하기 위해 변할 수 있는지를 이해할 것이다. 발포체가 하나의 유화액을 사용하여 생성되는 경우, 가공 조건으로 영역들 사이에 목적하는 차이를 제공한다.

본 발명의 발포체가 정의한 바와 같이, 상이한 성질을 갖는 별개의 영역을 갖기 때문에, 각각의 영역의 성질은 동일한 방식으로 제조된 균질상 발포체를 사용하여 가장 잘 측정될 수 있다. 어떤 측정 기술은 불균질상 발포체 안의 각각의 영역의 상이한 성질을 구별해야 할 필요성과 양립할 수 없는 동일한 크기 및 모양을 필요로 한다. 일반적으로 복합체 불균질상 발포체상에서 측정한 결과는, 측정이 자체의 별개의 영역의 크기보다 작은 규모로 이루어지지 않았다면, 정의에 따라 별개의 영역의 체적 또는 표면적 평균화된 성질을 나타낸다.

A. 일반적인 발포체의 특성

본 발명의 다-영역 발포체는 분산된 비연결된 영역 및 연속상 영역을 포함할 수 있다. 이러한 분산된 비연결된 영역은 불규칙적인 구형 분획 모양 또는 서로 다른 발포체의 연속상 영역 안에 매립된 큰 불규칙적 모양일 수 있다. 다르게는, 별개의 영역은 단지 2차원으로만 반복되는 줄무늬 또는 소용돌이를 나타낼 수 있다. 일반적으로, 발포체는 제 2 세트의 성질을 갖는 연속상 물질의 영역에 분산된 유사한 성질의 불연속상 별도의 물질의 영역으로 이루어진다.

각각의 영역의 체적 및/또는 중량 분율은 물론 중요하고 쉽게 변한다. 바람직하게는 불연속상 분획을 갖는 발포체의 경우, 발포체 체적의 약 10% 이상이 불연속상 분획이면, 효과는 이롭다고 하기에는 너무 작다. 발포체 체적의 약 90% 이하가 불연속상 분획이면, 효과는 복합 발포체의 총체적인 성질을 지배할 수 있다. 바람직하게는, 발포체의 체적의 약 20 내지 50%는 불연속상 분획 체적을 포함한다. 발포체가 2개 이상의 연속상 영역으로 구성되면, 각각은 별개의 화학적 및/또는 물리적 성질을 갖고, 발포체 체적의 약 20내지 80%은 하나의 유형 및 나머지의 다른 유형을 포함한다. 원칙적으로 본 발명의 소정의 발포체를 제공하기 위해 산재될 수 있는 수많은 상이한 영역에 있어서 제한은 없다.

불균질상 발포체를 사용하는데 몇몇 장점이 있다. 불규칙적인 구형 영역이 연속상 영역에 산재되면(도 16에 묘사된 바와 같이), 구형 영역은 압축에 대해 저항성이지만 연속상 시이트로서 사용하기에는 너무 깨지기 쉽거나 T_g가 너무 높은 강한 저밀도 중합체로 구성된다. 가요성, 인성 흡수성 중합체의 연속상 매트릭스중 산재된 깨지기 쉬운 또는 높은 T_g영역으로 이루어진 복합 발포체는 바람직한 성질인 압축에 대한 저항성을 보유한다. 이러한 복합 발포체는 상응하는 균질상 발포체보다 더욱 낮은 밀도로 제조될 수 있다. 전체 발포체의 밀도는 상이한 영역의 밀도의 칭량된 평균값을 나타낸다. 이러한 발포체는 압력하에 무너지려는 경향이 덜한 강성 구획으로부터 강도를 끌어낼 수 있다. 연속상 가요성 구획은 강성 중합체로만 이루어진 발포체중 부족한 전체 발포체의 가요성을 제공한다. 선택적인 실시양태에서, 별개의 비연결된 영역은 2개 이상의 별개의 연속상 영역중에 분산될 수 있다. 영역의 중합체 성질(예: T_g, 밀도, 깨지기 쉬운 성질)을 개질하는데 덧붙여, 미소다공성 구조 역시 변화시킬 수 있다. 이는 특히 흡수성 발포체의 한 조각에 있어서 몇가지 유체 처리성을 결합하는데 유용하다. 예를 들면, 비교적 높은 모세관 압력 및 낮은 유체 모세관 압력을 갖는 상이한 영역을 갖는 발포체를 개발할 수 있다. 이는 특히 발포체 조각중 영역이 불연속상 영역으로서보다는 연속상으로 분산될 때 유용하다. 이러한 방법에 의해, 더 큰 기포 크기 및 구멍 크기를 갖는 물질의 스트립이 더 작은 기포 크기 및 구멍 크기의 스트립과 함께 산재된다(참조: 도 13 및 도 14).(물론, 체적당 비표면적과 같은 그 밖의 성질 또한 선택적으로 영역간의 차이를 정의한다). 큰 기포/구멍 크기도 유체 포획 및 흡상에 대해 적당하며, 작은 기포/구멍 크기 영역은 중력 및 저장력에 대항하는 유체 분배에 더욱 적합하다. 이들 스트립은 흡수제품중 바람직한 방향을 따라 더욱 신속한 흡상을 갖출 수 있고, 이로써 제품의 가장자리로부터 유체를 격리시키고, 이는 특히 생리대 제품에 유용하다. 한가지 실시양태에서, 불균질상 발포체는 작은 기포, 작은 구멍이 난 발포체의 2개의 작은 스트립 사이에 위치된 하나의 큰 기포를 갖추고 큰 구멍의 중합체의 비교적 큰 스트립을 포함할 수 있다(참조: 도 13). 이러한 3-영역 발포체는 c-절첩되어 2층을 생성하고(도 15 참조), 각각은 별개의 유체 모세관 압력을 갖고, 발포체를 다수의 물질의 풀린 스탠드(stand)를 사용하지 않고 흡수제품 안에서 유체 이동에 적합하도록 만들어 준다.

선택적으로, 도 17 및 도 18에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 발포체는 하나의 영역으로부터 다른 영역까지 전이가 발포체의 z-방향(즉, 두께를 통해)으로 발생하도록 제조될 수 있다.

흡수제품에 유용한 본 발명에 따른 중합체상 발포체 및 구조물은 비교적 연속기포형인 것이다. 이는 발포체의 개별적인 기포가 인접한 기포와 완전히 방해받지 않고 연통되어 있음을 의미한다. 이러한 실질적으로 연속기포형인 발포체 구조물에 있어서의 기포는 발포체 구조물내에서 한 기포로부터 다른 기포까지 유체가 용이하게 전달되기에 충분히 큰 기포 상호간 개구 또는 "창"(본원에서는 "구멍"으로서 언급됨)을 갖는다.

상기 실질적으로 연속기포형인 발포체 구조물은 일반적으로 다수의 상호 연결된, 3차원적으로 분지형 웹에 의해 한정되는 개별적인 기포를 갖는 망상 조직의 특성을 갖는다. 이러한 분지형 웹을 형성하는 중합체상 물질의 스트랜드를 "스트러트"라고 지칭할 수 있다. 본 발명의 목적에 있어서, 발포성 물질은 만일 크기가 1㎛ 이상인 발포체 구조물중 기포의 80% 이상이 하나 이상의 인접한 기포와 유체연통된다면 "연속기포형"이다.

이러한 바람직한 중합체상 발포체는 연속기포형일 뿐만 아니라 충분히 친수성이어서 기포가 이후 구체화되는 양의 수성 유체를 흡수할 수 있게 해준다. 발포체 구조물의 내면은 이후에 설명되듯이, 중합반응 이후 발포체 구조물에 남겨진 친수화 계면활성제 및 염에 의해 또는 선택된 중합반응후 발포체 처리 절차에 의해 소수성이 된다.

본 발명의 바람직한 친수성 흡수성 발포체는 체액의 포획/분배에 특히 적합한 하나 이상의 영역, 및 체액 저장에 특히 적절한 하나 이상의 영역을 가진다. 1995년 1월 10일자로 스톤 등에 의해 출원된 동시계류중인 미국 특허원 제 08/370,695 호(사건번호 5544) 및 1995년 8월 30일자로 데스 마레스에 의해 출원된 미국 특허원 제 08/520,793 호(사건번호 5807)에는 유체 포획/분배에 특히 적절한 발포체 성질이 개시되어 있다. 1995년 11월 29일자로 데스 마레스 등에 의해 출원된 동시계류중인 미국 특허원 제 08/563,866 호(사건번호 5541C)에는 유체 저장에 특히 적절한 발포체 성질에 대해 개시되어 있다. 이들 특허원 각각의 내용은 본원에서 참조로서 인용한다. 당해 기술분야의 숙련인들은 이들 동시계류중인 특허원에 기술된 성질이 목적하는 바와 같이 본 발명의 발포체의 영역중에 용이하게 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 게다가, 이들 동시계류중인 특허원에 기술된 각종 발포체 성질에 대한 바람직한 범위를 본 발명의 특정 친수성 발포체에 대해 적용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 중합체상 발포체가 "친수성"인 정도는 흡수성 시험 액체와 접촉시 나타낸 "부착장력"값에 의해 정량화될 수 있다. 이들 발포체에 의해 나타나는 부착장력은 시험 액체(즉, 합성 뇨)의 흡수중량을 공지된 차원 및 모세관 흡입 비표면적의 샘플에 대해 측정하는 절차를 사용하여 실험적으로 검사할 수 있다. 이러한 절차가 본원에서 참조로서 인용되는 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등)의 "시험 방법"편에 더욱 상세히 설명되어 있다. 본 발명의 흡수제로서 유용한 발포체는 65 ± 5 dyne/㎝의 표면장력을 갖는 합성 뇨의 모세관 흡수도에 의해 측정된 바와 같이, 일반적으로 약 15 내지 약 65 dyne/㎝, 더욱 바람직하게는 약 20 내지 약 65 dyne/㎝의 부착장력값을 나타내는 것이다. 실용적인 정도까지 압축 및/또는 열 건조/진공 탈수한 후, 이들 중합체상 발포체에는 그 안에 도입된 흡습성 수화된 염과 결합된 수화물중에 있는 물 뿐만 아니라 발포체 안에 흡수된 별도의 물 모두를 포함하는 잔류 물이 포함될 수 있다.

그 의도하는 용도를 위해 가요성인 본 발명의 발포체에 있어서, 하나 이상의 발포체의 연속상 영역은 적절한 유리 전이 온도(T_g)를 나타내야 한다. T_g는 중합체의 유리질 및 고무질 상태 사이의 전이의 중간지점을 나타낸다. 일반적으로, 사용 온도보다 높은 T_g를 갖는 발포체는 매우 강하지만, 매우 강성이어서 파괴되려는 잠재적인 경향이 있다. 바람직하게는, 비교적 높은 T_g또는 과잉의 깨지기 쉬운 성질을 나타내는 본 발명의 발포체의 영역은 불연속상이다. 이들 불연속상 영역은 또한 일반적으로 높은 강도를 나타내며, 이는 복합체 발포체의 전반적인 강도에 손상을 입히지 않으면서 낮은 밀도에서 제조될 수 있다.

가요성을 필요로 하는 용도로 사용하고자 하는 발포체는 전반적인 발포체가 사용 온도에서 허용가능한 강도를 갖는 한, 가능한 한 낮은 T_g를 갖는 하나 이상의 연속상 영역을 함유하여야 한다. 바람직하게는, 이러한 영역의 T_g는 거의 주변 온도에서, 더욱 바람직하게는 약 20℃ 미만에서 사용된 발포체에 대해 약 30℃ 미만이다. 사용 온도가 주변 온도보다 높거나 낮은 용도로 사용하기 위한 발포체의 경우, 연속상 영역의 T_g는 사용 온도보다 10℃ 이하만큼 커야하고, 바람직하게는 사용 온도와 동일해야 하며, 가장 바람직하게는 가요성이 기대되는 사용 온도보다 약 10℃ 미만이어야 한다. 따라서, 단량체를 낮은 T_g를 갖는 상응하는 단독중합체를 제공하는 만큼 가능한 한 많이 선택한다. 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 공단량체상의 알킬기의 쇄 길이는 균질상 단독중합체 계열의 T_g로부터 기대된 것보다 길 수 있다는 것을 발견하였다. 구체적으로, 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단독중합체의 균질상 계열이 탄소수 8의 쇄 길이에서 최소 T_g를 갖는다는 것을 발견하였다. 대조적으로, 본 발명의 공중합체의 최소 T_g는 탄소수 약 12의 쇄 길이에서 발생한다(한편, 알킬 치환된 스티렌 단량체가 알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 대신 사용될 수 있지만, 이들의 이용가능성은 현재 극도로 제한된다).

유리 전이를 비롯한 온도 범위에 걸친 이들 발포체의 탄성률대 온도의 도식을 그릴 수 있다. 발포체의 연속상 영역의 중합체의 T_g부근에서 이들 곡선의 모양은 온도의 함수로서 날카롭거나 점진적인 전이를 나타낼 수 있다. 이러한 모양은 중합체의 사용 온도(통상적으로 주위 온도 또는 체온)가 T_g에 또는 그 부근에 있을 경우 특히 적절하다. 예를 들면, 더욱 넓은 유리-고무 전이 영역은 사용 온도에서 불완전한 전이를 의미할 수 있다. 일반적으로, 사용 온도에서 불완전한 넓은 전이는 중합체가 더 큰 강성을 증명하고 탄성이 덜할 것이라는 것을 지시한다. 반대로, 전이가 사용 온도에서 날카롭게 완결되면, 중합체는 수성 유체로 습윤될 때 압축으로부터 더욱 빠른 회복을 나타낸다. 따라서, 목적하는 기계적 성질을 달성하기 위해 중합체의 전이 영역의 T_g및 나비를 조절하는 것이 바람직하다[전이 영역의 T_g및 나비는 이후 "시험 방법"편에 설명되는 바와 같이, 동적 기계적 분석(dynamic mechanical analysis, DMA) 측정으로부터 손실 기울기대 온도 곡선으로부터 유도될 수 있다].

본 발명의 한가지 실시양태에서, 발포체의 불연속상 영역의 중합체는 주위 온도 또는 사용 온도보다 높은 T_g를 가질 수 있다. 이는 압축 편향에 대한 저항성을 이러한 분획이 낮은 T_g물질의 연속상 매트릭스 안에 도입되는 정도까지 발전시킨다. 일반적으로, 높은 T_g물질은 약 30 내지 약 95℃, 바람직하게는 약 35 내지 약 75℃, 가장 바람직하게는 약 40 내지 약 60℃의 T_g를 가진다. 주변 온도에서 또는 그 부근에서 사용하지 않을 경우, 이러한 상의 T_g는 바람직하게는 사용 온도보다 약 10℃ 이상이다. 상한은 이후 기술하는 탈수 단계에 있어서 중요하다. 원칙적으로, 탈수가 그 밖의 기술에 의해 이루어진다면(또는 압축수의 온도가 100℃보다 크다면) 더욱 높은 T_g불연속상 영역이 사용될 수 있다. 그러나, T_g에서의 추가의 증가가 강도에 미치는 영향이 실온에서 사용하는 용도에서는 발휘되지 않는데, 그 이유는 온도의 함수로서의 탄성률 곡선의 모양이 실제 T_g± 약 50℃에서 평평해졌기(일반적으로) 때문이다.

B. 발포체 구조물 안에 모세관 압력 및 힘

본 발명의 특정 발포체는 가공 후 붕괴된 상태로 남아 있는 이들 영역의 일부 또는 모두를 갖는다. 이러한 영역에서, 모세관 압력은 영역중 압축된 중합체의 탄성 회복률 또는 탄성률에 의해 발휘된 힘과 적어도 동일하게 전개되었다. 달리 말하면, 비교적 얇은 붕괴된 영역을 유지하기 위해 필요한 모세관 압력은 "튀어 오름"에 따라 압축된 중합체상 발포체에 의해 발휘된 상쇄된 힘에 의해 결정된다. 중합체상 발포체의 탄성 회복 경향은, 팽창된 발포체가 그 원래 팽창된 두께의 약 1/6(17%)까지 압축되고 완화된 응력값이 측정될 때까지 압축된 상태로 유지되는 응력-변형 실험으로부터 평가될 수 있다. 선택적으로, 본 발명의 목적에 있어서, 완화된 응력값은 중합체상 발포체의 영역상에서 수성 유체, 예를 들면 물과 접촉시 붕괴된 상태에서 측정한 값으로부터 측정된다. 이러한 소정의 발포체 영역에 대한 선택적인 완화된 응력값은 이후 영역의 "팽창 압력"으로서 언급된다. 본 발명의 발포체의 붕괴된 중합체상 영역상에 팽창 압력은 약 30 kPa 이하이고 일반적으로 약 7 내지 약 20 kPa이다. 발포체의 팽창 압력을 측정하기 위한 절차의 상세한 설명이 본원에서 참조로서 인용하는 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등)의 "시험 방법" 편에 설명되어 있다.

본 발명에 있어서, 발포체 체적당 비표면적이 붕괴된 상태로 남는 있는 발포체 구조물, 또는 이의 영역을 실험적으로 한정하는데 특히 유용하다는 것을 발견하였다. 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등)를 참조하면, 발포체 체적당 비표면적이 상세히 논의되어 있다. "발포체 체적당 비표면적"은 발포체 영역의 모세관 흡입 비표면적과 팽창된 상태의 영역 밀도의 곱을 말한다. 이러한 발포체 체적당 비표면적 값은 (a) 건조된 발포체 구조물의 습윤중에 측정된 모세관 흡입 비표면적, 및 (b) 건조되고 붕괴된 발포체 구조물의 직접 측정에 의하기 보다는 포화될 때까지 습윤된 후 팽창된 발포체 구조물의 밀도로부터 유도된다는 점에서 "실험적인" 것을 특징으로 한다. 소정의 중합체상 발포체 또는 발포체 영역의 붕괴된 상태가 되려는 경향은 중합체상 발포체 또는 발포체 영역의 발포체 체적당 비표면적값 및 탄성률의 함수이다. 바람직하게는, 약 0.025 ㎡/㎤ 이상, 바람직하게는 약 0.05 ㎡/㎤ 이상, 가장 바람직하게는 약 0.07 ㎡/㎤ 이상의 발포체 체적 값당 비표면적을 갖는 하나 이상의 영역을 갖는 본 발명에 따른 중합체상 발포체는 그 영역에서 붕괴된 상태로 남아 있다는 것을 실험적으로 발견하였다(이러한 발포체 또는 영역의 중합체 탄성률이 많은 응용분야에서 유용하다고 일반적으로 밝혀진 값보다 크지 않다면). 이들 영역은 유체 저장을 제공하는 영역에 특히 적당하다(상기 언급한 미국 특허원 제 08/563,866 호, 및 미국 특허 제 5,387,207 호).

유체 포획/분배를 제공하는 영역에 있어서, 이들 영역은 바람직하게는 약 0.06 ㎡/㎤, 바람직하게는 약 0.0075 내지 약 0.06 ㎡/㎤, 더욱 바람직하게는 약 0.0075 내지 약 0.04 ㎡/㎤, 가장 바람직하게는 약 0.008 내지 약 0.02 ㎡/㎤의 체적당 비표면적을 가지는 것이 바람직하다(상기 언급한 미국 특허원 제 08/520,793 호 참조).

"모세관 흡입 비표면적"은 일반적으로, 괴상 발포성 물질의 단위 질량당 미립자 발포체를 형성하는 중합체상 망상구조의 시험-액체-평가가능한 표면적의 측정치이다(중합체 구조적 물질 + 고체 잔류 물질). 모세관 흡입 비표면적을 발포체 또는 그의 영역중 기포 단위의 차원에 의해, 및 중합체의 밀도에 의해 측정하고, 따라서 발포체 망상구조에 의해 제공된 고체 표면의 총량을 이러한 표면이 흡수도에 참여하는 정도로 정량화하는 방식이다.

C. 자유 흡수용량

본 발명의 특정 흡수성 발포체의 또 다른 중요한 성질은 이들의 자유 흡수용량이다. "자유 흡수용량"은 소정의 발포성 샘플이 샘플중 고체 물질의 단위 질량당 기포상 구조물까지 흡수하는 시험 유체(합성 뇨, 물, 생리혈 또는 유기 용매일 수 있다)의 총량이다. 본 발명의 흡수성 발포체가 수성 유체를 흡수하기 위한 흡수제품에 특히 유용하기 위해서는 건조 발포성 물질 g당 합성 뇨 약 20 내지 약 200 mL, 바람직하게는 약 40 내지 약 120 mL의 합성 뇨를 갖는 총 자유 흡수용량을 가져야 한다. 발포체의 자유 흡수용량을 결정하는 절차가 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등)의 "시험 방법"편에 개시되어 있다. 이들 바람직한 범위가 총 발포성 복합체에 대한 용량이지만, 본 발명의 특정 발포체는 상기 논의된 밀도차로부터 생성된 상이한 자유 흡수용량을 가질 수 있는 별개의 영역을 포함할 수 있다. 임의의 측정된 샘플은 대표적인 측정된 용량을 유도하기 위해 많은 조각의 발포체로서 별개의 영역의 동일한 체적비를 나타내어야 한다. 선택적으로, 자유 흡수용량은 발포체의 균질상 분획을 기준으로 측정될 수 있고, 이어서 체적 평균 계산을 사용하여 총체적인 값을 결정할 수 있다.

D. 압축 편향에 대한 저항성

본 발명의 특정 중합체상 발포체의 중요한 기계적 특성은 압축 편향에 대한 저항성(resistance to compression deflection, RTCD)에 의해 측정될 때 그의 팽창된 상태에서의 강도이다. 본원에서 발포체에 의해 표현된 RTCD는 중합체 탄성률의 함수 뿐만 아니라 발포체 망상구조의 밀도 및 구조의 함수이다. 중합체 탄성률은 (a) 중합체 조성; (b) 발포체가 중합되는 조건(예를 들면, 특히 가교결합에 대해 수득된 중합반응의 완성도); 및 (c) 중합체가 잔류 물질(예: 가공 후 발포체 구조물중에 남아 있는 유화제)에 의해 가소화되는 정도에 의해 결정된다. RTCD는, 별개의 영역이 별도로 측정될 수 있는 별개의 값을 가질 수 있을 때 조차도 일반적으로 총 발포체를 기준으로 측정된다("총 RTCD"로서 언급됨). 밀도 및/또는 중합체 탄성률에 있어서 별개의 차이를 갖는 영역을 갖는 발포체는 또한 이들 영역의 기하학의 함수인 RTCD 성질을 나타낸다. 스트립화 패턴이 형성되고 하중에 대해 수직으로 배향되는 예에서, 하중은 더욱 강한 발포체 영역(더 높은 밀도 및/또는 더 높은 탄성률)에 의해 저항을 받고, 더 약한 발포체 영역은 효과적인 저항을 거의 또는 전혀 제공하지 않는다. 더 강한 영역이 더 약한 더욱 가요성인 발포체의 "바다(sea)" 안에 미립자 분획으로서 분산된 발포체는 이들이 더 강한 미립자에 대해 충분히 압축되어 접촉하기 시작하여 저항하게 될 때까지 약한 영역에서만 압축에 저항한다.

많은 용도로서 유용하도록(예를 들면, 기저귀와 같은 흡수제품에서 흡수성 발포체로서), 본 발명의 특정 발포체는, 이러한 흡수 물질이 유체의 흡수 및 봉쇄가 기대될 때, 사용중 가능한 힘에 의한 변형 또는 압축에 대해 적절히 저항성이어야 한다. RTCD면에서 충분한 강도를 갖지 않는 발포체는 하중이 전혀 없으면 허용가능한 양의 체액을 포획하고 저장할 수 있지만, 이러한 유체를 발포체를 함유하는 흡수제품의 사용자의 운동 및 활동에 의해 야기된 압축성 응력하에서는 너무 쉽게 포기할 것이다. 또한 RTCD가 몇몇 비흡수성 응용에 있어서는 이러한 발포체의 사용에 적절함은 물론이다.

본 발명의 중합체상 발포체에 의해 나타난 RTCD는 구체적인 온도 및 기간에 있어서 특정 한정 압력하에 유지되는 발포체의 샘플중 생성된 변형의 양을 결정함으로서 정량화될 수 있다. 이러한 특정 유형의 시험을 수행하기 위한 한가지 방법이 1995년 2월 7일자로 다이어 등에게 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호의 "시험 방법" 편에 설명되어 있다. 흡수제로서 유용한 발포체는 65 ± 5 dyne/㎝의 표면장력을 갖는 합성 뇨로 자유 흡수용량까지 포화될 때, 5.1 kPa(0.74 psi)의 한정 압력이 발포체 구조물보다 약 80% 이하 압축된 변형을 생성하도록 RTCD를 나타내는 것이다. 바람직하게는, 이러한 조건하에 생성된 변형은 약 2 내지 약 80%, 더욱 바람직하게는 약 4 내지 약 50%, 가장 바람직하게는 약 6 내지 약 20%의 범위이다. 흡수성이 아니거나 흡수제품중 사용할 의도가 아닌 본 발명의 발포체의 RTCD는 건조 상태로 적절히 측정될 수 있다. 당해 기술분야의 숙련인들은 별개의 영역의 배향, 기하학 및 체적 분율이 임의의 유도된 비등방성에 기인하여, 측정된 RTCD 값에 상당한 영향을 발휘할 것이라는 것을 이해할 것이다.

E.중합체상 발포체의 그 밖의 특성

발포성 기포, 및 특히 비교적 단량체가 없는 수성상 수적을 둘러싸고 있는 단량체를 함유한 오일상을 중합시킴으로써 형성된 기포는 종종 실질적으로 형태가 구형이다. 이러한 구형 기포의 크기 또는 "직경"은 일반적으로 발포체를 특징화하는데 사용되는 인자이다. 유사하게, 기포를 연결하는 구멍의 직경은 이러한 발포체를 특징화하는데 사용된다. 기포와 중합체상 발포체의 소정의 샘플 안에 있는 기포 사이의 구멍이 거의 동일한 크기일 필요는 없기 때문에, 평균 기포 크기, 즉 평균 기포 직경 및/또는 평균 구멍 크기는 종종 구체화된다. 본 발명의 발포체에 있어서, 각각의 영역은 상이한 평균 기포 크기 및/또는 상이한 구멍 크기를 가질 수도 있다. 각각의 영역은 또한 평균 주위의 상이한 분포를 가질 수도 있으며, 예를 들어 한쪽 영역은 평균 직경이 130㎛이고(또는 평균 구멍의 직경이 약 26㎛이고) 측정가능한 기포의 90%가 약 80㎛ 내지 180㎛인(구멍의 크기는 약 16 내지 36㎛임) 기포를 함유할 수 있는 반면, 다른 영역은 평균 직경이 50㎛이고(또는 평균 구멍의 직경이 약 10㎛임), 측정가능한 기포의 90%가 약 20 내지 80㎛(구멍의 크기는 약 16 내지 36㎛임)인 기포를 포함한다. 평균은 상당히 다르더라도 두 영역의 분포 곡선은 겹칠수도 있다.

수많은 기술이 발포체의 평균 기포 크기 및 평균 구멍 크기를 측정하는데 유용하다. 그러나 발포체의 기포 크기 및 구멍의 크기를 측정하기 위한 가장 유용한 기술은 발포체 샘플의 주사 전자 현미경에 기반을 둔 간단한 측정법을 들 수 있다. 예를 들어, 도 1은 팽창된 상태의 본 발명에 따른 전형적인 HIPE 발포체 구조물을 나타낸다. 현미경 사진에 기록된 눈금은 100㎛의 단위를 나타낸다. 이러한 눈금은 상 분석 방법을 통해 또한 단순한 눈대중 및 평균화에 의해 평균 기포 크기를 결정하는데 사용될 수도 있다.

본원에서 정해진 기포 및 구멍 크기 측정법은 도 1에서 제시하는 바와 같이 팽창된 상태에서의 발포체의 수 평균 기포 크기 및 수 평균 구멍 크기에 기반을 두고 있다.

본 발명의 바람직한 발포체는 평균 기포 크기가 약 20 내지 약 200㎛, 바람직하게는 약 50 내지 약 190㎛, 더욱 바람직하게는 약 80 내지 약 180㎛이고, 평균 구멍 크기가 약 5 내지 약 45㎛, 바람직하게는 약 8 내지 약 40㎛, 가장 바람직하게는 약 20 내지 약 35㎛인, 액체 포획에 적당한 하나 이상의 영역을 포함한다. 이러한 발포체는 또는 바람직하게는 평균 기포 직경이 약 50㎛ 이하, 바람직하게는 약 5 내지 약 35㎛이고, 평균 구멍 크기가 약 10㎛ 이하이고, 바람직하게는 약 1 내지 약 7㎛인 하나 이상의 유체 저장 영역을 포함한다.

"발포체 밀도"(즉 공기중 발포체 체적 ㎤당/발포체의 g)란 건조 중량을 기준으로 한다. 본 발명의 발포체의 발포체 밀도는 일반적으로 별개의 영역이 개별적으로 측정될 수도 있는 별개의 값을 가지는 경우에도 전체 발포체에 대해 측정된다. 상이한 밀도를 갖는 중합체의 2종 이상의 별개의 영역을 갖는 발포체의 총 밀도는 단지 각각의 영역으로부터의 체적 평균한 밀도일 수도 있다. 일반적으로, 총 밀도는 약 0.04 내지 0.01 g/㎤이고, 별개의 영역의 밀도는 매우 폭넓게 변화할 수도 있다. 구체적으로, 매우 경질이지만 낮은 밀도의 분획이 존재하는 영역의 밀도는 일반적으로 약 0.02 내지 0.005 g/㎤이다. 보다 가요성 발포체의 영역의 밀도는 일반적으로 약 0.05 내지 0.02 g/㎤이다. 예를 들자면, 본 발명의 발포체는 그의 체적의 30%는 밀도가 0.01 g/㎤인 부서지기 쉬운 발포체이고 그의 체적의 70%는 밀도가 0.03 g/㎤인 가요성 발포체이다. 이러한 발포체의 계산된 총 밀도는 약 0.024 g/㎤이다.

총 발포체 밀도의 측정 방법은 1995년 2월 7일자로 다이어 등에게 허여된 미국 특허 제 5,387,207에 기술되어 잇다. 흡수된 수용성 잔류 물질(예: 예를 들어 HIPE 중합, 세척 및/또는 친수화 후에 발포체에 남아 있는 잔류 염 및 액체)의 양은 발포체의 밀도를 계산하고 표현하는데 있어서 무시된다. 그러나 발포체의 밀도는 중합된 발포체내에 존재하는 유화제와 같은 그밖의 수불용성 잔류물을 포함한다. 이러한 잔류물은 발포성 물질에 상당한 중량을 기여할 수 있다.

바람직한 흡수성 발포체는 일반적으로 특히 바람직하고 유용한 수성 유체 처리성 및 흡수 특성을 나타낼 것이다. 흡수성 발포체 및 이들의 영역에 가장 적절한 유체 처리성 및 흡수 특성은 (A) 발포체 구조물 또는 발포체 구조물의 영역을 통한 유체의 수직 흡상 속도; (B) 특정 기준 흡상 높이에서의 발포체 또는 이들 영역의 흡수용량; (C) 흡수성 발포체 구조물의 한쪽 영역이 또다른 영역으로 유체를 흘려 보내는(분배하는) 능력; 및 (D) 흡수성 발포체 구조물이 발포체와 접촉하고 있는 흡수성 구조물과 경쟁하여 유체를 흘려보내는(분배하는) 능력을 들 수 있다.

수직 흡상, 즉 중력에 반대되는 방향으로의 유체 흡상은 본 발명의 흡수성 발포체를 위해 특히 바람직한 성능 기여도이다. 이러한 발포체는 제품의 흡수성 코어 안에 흡수될 유체가 비교적 낮은 위치에서 비교적 높은 위치로 이동되어야 하는 방식으로 종종 흡수제품에서 사용될 것이다. 빠른 흡상은 유체 모세관 압력이 높은 것과 주로 상반되므로, 각각의 특성이 극대화된 별개의 영역을 갖는 발포체가 바람직할 수 있다. 따라서, 이러한 발포체내에서 중력의 대항하여 유체를 빠르게 흡상하는 특정 영역의 능력은 흡수제품의 흡수 성분으로서의 기능하기에 특히 적합하다.

수직 흡상은 구체화된 크기의 발포체의 시험 스트립을 통해 저장기내 착색된 시험 액체(예: 합성 뇨)가 수직 거리로 5㎝를 흡상시키는데 걸리는 시간을 측정함으로써 결정된다. 수직 흡상 시험은 1995년 2월 7일자로 다이어 등에게 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호의 "시험 방법" 부분에 상세히 기술되어 있지만, 37℃ 대신에 31℃에서 수행된다. 뇨를 흡수하는 흡수제품에서 특히 유용하도록, 적어도 본 발명의 발포체 흡수체의 별개의 영역은 바람직하게는 합성 뇨(65±5 dyne/㎝)를 약 30분 이하 동안 5㎝ 높이로 흡상시킬 것이다. 더욱 바람직하게는, 본 발명의 바람직한 발포체 흡수체의 별개의 영역은 합성 뇨를 약 5분 이하의 시간 동안 5㎝ 높이까지 흡상시킨다.

수직 흡상 흡수용량 시험은 수직 흡상 시험에서 사용되는 동일한 기준 크기의 발포체 샘플의 1인치(2.54㎝) 수직 섹션 이내에 고정되어 있는 흡수성 발포체의 g당 시험 유체의 양을 측정한다. 이러한 측정법은 일반적으로 샘플을 시험 유체를 평형상태까지 수직으로 흡상하게 한 후 수행된다(예를 들면 약 18 시간 후에). 수직 흡상 시험과 같이, 수직 흡상 흡수용량 시험은 본원에서 참고로 인용되고 있고 1995년 2월 7일자로 다이어 등에게 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호의 "시험 방법"편에 보다 자세하게 기술되어 있다.

본 발명에 따른 유용한 흡수성 발포체의 또 다른 중요한 특성은 이들의 모세관 흡수 압력이다. 모세관 흡수 압력은 액체를 수직으로 흡상시키는 발포체의 능력이다[참조: 체터지(P.K.Chatterjee) 및 뉴엔(H.V.Nguyen), "Absorbency", Textile Science and Technology, Vol. 7; P.K.Chatterjee, Ed.; Elsevier: Amsterdam, 1985; 2장]. 본 발명의 목적을 위해, 흥미로운 모세관 흡수 압력은 수직 흡상된 유체 하중이 31℃에서의 평형 조건하에서 자유 흡수용량이 50%인 액체 정력학적 헤드(hydrostatic head)이다. 액체 정력학적 헤드는 높이가 h인 유체(예: 합성 뇨)의 칼럼으로 표현된다.

수성 유체를 흡수하기에 적당한 흡수제품에서 특히 유용하도록 하기 위해서, 본 발명의 바람직한 흡수성 발포체의 적어도 특정 영역은 일반적으로 약 10㎝ 이상의 모세관 흡수 압력을 갖는다(본 발명의 발포체는 일반적으로는 약 18 내지 약 45㎝의 흡수 압력을 갖는다). 불균질상이 기포의 크기 또는 표면적 또는 친수성과 관련된 본 발명의 불균질상 발포체로 총 모세관 흡수 압력을 실험적으로 측정하는 것은 편리하지 않기 때문에, 이러한 특성은 불균질상 발포체의 별개의 영역과 동일하게 제조된 균질상 발포체에서 측정된다. 예를 들어, 도 13에서 기술한 바와 같은 발포체를 갖는 것이 특히 바람직하고, 이때 외부 영역(42 및 44)은 모세관 흡수 압력이 30㎝이고 중간 영역(46)의 모세관 흡수 압력이 약 10㎝인 별개의 영역을 포함한다. 이것은 중심 대역에서 유체를 빠르게 포획할 수 있고, 후속적으로 모세관 작용으로 이러한 영역에서 외부 영역으로 이동시킬 수 있는 구조물을 제공한다.

II. 비교적 높은 물대 오일 비를 갖는 HIPE로부터의 중합체상 발포체의 제조

A. 개론

본 발명에 따른 중합체상 발포체는 "HIPE"로써 당 분야에서 일반적으로 공지되어 있는 수성상대 오일상의 비가 비교적 높은 특정 오일대 물 유화액의 중합으로 제조될 수 있다. 이러한 유화액의 중합으로부터 형성된 중합체상 발포성 물질은 본원에서 "HIPE 발포체"로 칭한다. 본 발명의 발포체의 제조를 위한 출발 물질, 가공 조건 등에 관련된 내용은 하나의 유화액을 말한다. 그러나, HIPE가 본 발명의 발포체의 별개의 영역을 제공하는데 충분히 상이한 한, 본 발명의 발포체가 2종 이상의 이러한 HIPE로부터 형성될 수도 있다. 2종 이상의 별개의 유화액이 사용되는 경우, 각각의 유화액은 전술한 바와 같은 물질을 지정한 바와 같은 범위로 포함할 수 있지만 개별적이기 때문에 명백하게 상이하다.

HIPE를 형성하는데 사용되는 물대 오일상의 상대적인 양은 다수의 다른 요인 중에서, 생성된 중합체 발포체의 구조적, 기계적 및 성능 특성을 결정하는데 중요하다. 특히, 각각의 유화액내의 물대 오일의 비는 발포체의 상응하는 영역의 밀도, 기포의 크기 및 모세관 흡입 비표면적 및 발포체의 영역을 형성하는 스트러트의 크기에 영향을 미친다. 본 발명의 불균질상 HIPE 발포체를 제조하는데 사용되는 유화액은 일반적으로 수성상대 오일상의 체적비대 중량비가 약 20:1 내지 약 150:1, 더욱 바람직하게는 약 30:1 내지 약 75:1이고, 가장 바람직하게는 40:1 내지 약 65:1이다. HIPE 발포체의 일반적인 제조방법은 1995년 2월 7일자로 다이어 등에게 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호에 자세하게 기술되어 있다.

1. 오일상 성분

HIPE의 연속상 오일상은 중합되어 고형 발포체 구조물을 형성하는 단량체를 포함한다. 이러한 단량체 성분은 T_g가 약 35℃ 이하 또는 약 95℃ 이하인 공중합체를 형성할 수 있도록 배합되고, 이는 상이한 T_g가 요구되는 양태에서 별개의 상이 형성되는지 여부에 좌우된다. 이러한 차이가 요구되는 경우, 일반적으로는 낮은 T_g영역은 T_g가 약 0℃ 내지 약 30℃이고, 높은 T_g영역은 T_g가 약 35℃ 내지 약 95℃이다(동적 기계적 분석법(DMA)에 의한 T_g의 결정법은 하기의 "시험 방법"에서 설명된다.) 단량체 성분은 (a) 어택틱 비결정성 중합체의 T_g가 약 25℃ 이하인 하나 이상의 일작용성 단량체(브랜더프(Brandup, J.) 및 이머거트(Immergut,E.H.)의 문헌["Polymer Handbook", 2nd Ed., Wiley-Interscience, New York, NY, 1975, III-139] 참고); (b) 발포체의 인성 또는 인열내성을 개선시키는 1종 이상의 일작용성 공단량체; (c) 제 1 다작용성 가교결합제 및 (d) 선택적으로 제 2 다작용성 가교결합제를 포함한다. 일작용성 단량체 및 공단량체의 특정 형태와 양 및 다작용성 가교결합제의 선택은, 본원에서 본 발명에서 사용되기 적당한 이러한 물질을 제공하는 구조, 기계적 및 유체 처리성(흡수성 발포체가 요구되는 경우) 특성의 목적하는 조합을 갖는 HIPE 발포체를 실현하는데 중요할 수 있다.

단량체 성분은 고무와 같은 특성을 생성된 중합체상 발포체 구조물에 제공하는 경향이 있는 1종 이상의 단량체를 포함한다. 이러한 단량체는 T_g가 약 25℃ 이하인 고분자량(10,000 보다 큼)의 어택틱 비결정성 중합체를 생성할 수 있다. 이러한 유형의 단량체는 예를 들어 C₄-C₁₄의 알킬 아크릴레이트[예: 부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 노닐 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 도데실(라우릴)아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 테트라데실 아크릴레이트), 아릴 및 알크아릴 아크릴레이트(예: 벤질 아크릴레이트 및 노닐페닐 아크릴레이트)], C₆-C₁₆알킬 메타크릴레이트[예: 헥실 메타크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 노닐 메타크릴레이트, 데실 메타크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, 도데실(라우릴)메타크릴레이트, 테트라데실 메타크릴레이트), 아크릴아미드(예: N-옥타데실아크릴아미드), C₄-C₁₂알킬 스티렌(예: p-n-옥틸스티렌, 이소프렌, 부타디엔, 1,3-펜타디엔, 1,3,7-옥타트리엔, β-마이센) 및 이러한 단량체들의 조합을 들 수 있다. 이러한 단량체중 이소데실 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트가 가장 바람직하다. 일작용성 단량체는 일반적으로 단량체 성분을 20 내지 약 70 중량%, 더욱 바람직하게는 약 40 내지 약 65 중량% 포함한다.

HIPE의 오일상에서 사용되는 단량체 성분은 중합체상 발포체 구조물의 생성된 영역에 스티렌에 의해 제공되는 인성과 거의 동등한 인성을 부여할 수 있는 1종 이상의 일작용성 공단량체를 포함한다. 거친 발포체 영역일수록 실질적으로 결함없이 변형시킬 수 있는 능력을 나타낸다. 이러한 일작용성 공단량체 형태는 스티렌계 공단량체(에: 스티렌 및 에틸 스티렌) 또는 그밖의 단량체 형태(예: 메틸 메타크릴레이트)를 들 수 있고, 이때 관련된 단독중합체는 인성을 대표하는 것으로써 공지되어 있다. 이러한 형태의 바람직한 일작용성 공단량체는 스티렌계의 공단량체로서, 스티렌 및 에틸 스티렌이 이러한 종류중에서는 가장 바람직한 단량체이다. 일작용성 "인성을 제공하는" 공단량체는 일반적으로 단량체 성분을 약 10 내지 약 50 중량%, 바람직하게는 약 15 내지 약 30 중량%, 가장 바람직하게는 약 18 내지 약 22 중량%를 포함한다.

특정 경우에, "인성을 제공하는" 공단량체는 목적하는 고무과 같은 특성을 생성된 중합체에 부여할 수도 있다. C₄-C₁₂알킬 스티렌 및 특히 p-n-옥틸스티렌은 이러한 공단량체의 예이다. 이러한 공단량체에 있어서, 단량체 성분에서 포함될 수 있는 양은 전형적인 단량체 및 조합된 공단량체의 양일 것이다.

또한, 단량체 성분은 제 1 (및 선택적으로는 제 2 ) 다작용성 가교결합제를 포함한다. 일작용성 단량체 및 공단량체에 있어서, 특정 유형 및 양의 가교결합제의 선택은 구조적, 기계적 및 유체 처리성의 목적하는 조합을 갖는 바람직한 중합체상 발포체의 궁극적인 실현을 위해서 매우 중요하다.

제 1 다작용성 가교결합제는 2개 이상의 활성화된 비닐기를 함유하는 광범위한 단량체, 예를 들면 디비닐벤젠, 트리비닐 벤젠, 디비닐톨루엔, 디비닐크실렌, 디비닐나프탈렌, 디비닐알킬벤젠, 디비닐페난트렌, 디비닐비페닐, 디비닐디페닐메탄, 디비닐벤질, 디비닐페닐에테르, 디비닐디페닐설파이드, 디비닐푸란, 디비닐설파이드, 디비닐설폰 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 디비닐벤젠은 일반적으로 약 55:45의 비로 에틸 스티렌과의 혼합물로서 유용하다. 이러한 비는 1종 이상의 그밖의 성분을 갖는 오일상을 풍부하게 하기 위해서 개질될 수 있다. 일반적으로, 단량체 혼합물내에 스티렌의 양을 감소시키면서, 동시에 혼합물에 에틸 스티렌 성분을 풍부하게 하는 것이 바람직하다. 디비닐벤젠대 에틸 스티렌의 바람직한 비는 약 30:70 내지 55:45이고, 가장 바람직하게는 약 35;65 내지 약 45:55이다. 다량의 에틸 스티렌을 내포하면, 생성된 공단량체의 T_g를 스티렌의 값까지 증가시키기 않고 요구되는 인성을 부여한다. 제 1 가교결합제는 일반적으로 HIPE의 오일상에 단량체 성분의 중량을 기준으로 약 5 내지 약 50 중량%, 더욱 바람직하게는 약 12 내지 약 35중량%, 가장 바람직하게는 약 12 내지 약 25중량%로 포함될 수 있다(혼합물인 경우 가교결합제의 활성 부분을 100%로 하여 계산됨).

선택적인 제 2 가교결합제는 다작용성 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 이들은 디-, 트리- 및 테트라-아크릴레이트; 디-, 트리- 및 테트라-메타크릴레이트; 디-, 트리- 및 테트라-아크릴아미드; 디-, 트리- 및 테트라-메타크릴레이트 및 이러한 가교결합제의 혼합물을 들 수 있다. 적당한 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 가교결합제로는 디올, 트리올 및 테트라올로부터 유도될 수 있으며, 예를 들면, 1,10-데칸디올, 1,8-옥탄디올, 1,6-헥산디올, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부트-2-엔디올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 하이드로퀴논, 카테콜, 레조르시놀, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 소르비톨 등을 들 수 있다. (아크릴아미드 및 메타크릴아미드 가교결합제는 상응하는 디아민, 트리아민 및 테트라아민으로부터 유도될 수 있다.) 바람직한 디올은 탄소원자 약 2, 더욱 바람직하게는 약 4, 가장 바람직하게는 6이다. 이러한 제 2 가교결합제는 일반적으로 HIPE의 오일상내에서 단량체 성분의 중량을 기준으로 0 내지 약 15 중량%, 바람직하게는 약 7 내지 약 13 중량%를 포함할 수 있다.

이론에 얽매이지 않더라고, 제 2 가교결합제가 제 1 또는 제 2 가교결합제 단독으로 필적할 만한 양으로 사용하는 경우보다, 강도를 보다 효율적으로 개발시키는 더욱 균질한 가교결합된 구조물을 생성하는 것으로 여겨진다. 제 2 가교결합제는 또한 유리-대-고무 전이 영역을 넓히는 효과를 제공한다. 이렇게 더욱 넓은 전이는 사용된 두개의 가교결합제 유형의 상대적인 양을 조절함으로써 사용되는 온도에서 특정 강도, 탄성 및/또는 에너지 흡수 요구사항에 부합하도록 조절할 수 있다. 따라서, 제 1 유형의 가교결합제만을 함유한 발포체는 보다 높은 탄성이 요구되고 T_g가 최종 사용 온도에 가까운 경우 사용할 수 있는 비교적 날카로운 전이를 나타낸다. 이는 특히 발포체가 형태 및 전이의 최대치에 좌우되는 소정의 온도에서 최적 주파수 주변의 소리 또는 기계적인 진동 에너지를 흡수하는 소리 흡수 용도에서 특히 유용하다. 실제 전이 온도 그 자체가 변하지 않은 경우에도, 제 2 가교결합제의 양을 증가시키면 전이를 넓히는 역할을 한다.

HIPE의 오일상의 주요 부분은 전술한 단량체, 공단량체 및 가교결합제를 포함한다. 이러한 단량체, 공단량체 및 가교결합제는 실질적으로 수불용성이어서 이들은 오일상에 주로 용해가능하고 수성상에는 용해불가능하다는 것이 중요하다. 이러한 실질적으로 수불용성인 단량체를 사용하면 적당한 특성의 HIPE가 보장되고 안정성이 실현될 것이다. 물론, 본원에서 사용되는 단량체, 공단량체 및 가교결합제는 생성된 불균질상 중합체상 발포체를 적당하게 비-독성이고 적당하게 화학적으로 안정하도록 하는 유형이다. 중합 후의 발포체 가공 및/또는 사용 도중에 매우 낮은 잔류 농도가 남아있는 경우에 이러한 단량체, 공단량체 및 가교결합제는 바람직하게는 거의 독성이 없다.

HIPE의 오일상의 그밖의 근본적인 성분은 1종 이상의 제 1 유화제를 포함하는 유화제 성분이다. 적당한 제 1 유화제는 (1) HIPE의 오일상에 용해가능하고, (2) 최소 오일상/수성상의 계면 장력(interfacial tension; IFT)이 약 0.06 내지 약 5 dyne/㎝, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 3 dyne/㎝이고, (3) 임계 총 농도(critical aggregate concentration; CAC)가 약 5 중량% 이하, 바람직하게는 약 3 중량% 이하이고, (4) 관련된 방울 크기 및 관련된 가공 조건(예: HIPE 형성 및 중합 온도)하에서 연합체에 대해 충분히 안정한 HIPE를 형성하고, (5) HIPE의 오일상 및 수성상 간의 계면 장력을 낮출 수 있는 "계면활성" 성분을 높은 농도로 바람직하게 함유하는 유화제임이 밝혀졌다. 이론에 얽매이는 것은 아니지만, 계면활성 화합물의 농도가 충분히 높아서 바람직한 액적 크기, 물대 오일 비 및 유화제의 양으로 내부 오일상 유적에 적어도 대략적으로 단층인 보호막을 제공할 필요가 있다. 일반적으로, 이러한 제 1 유화제는 (6) 용융점 및/또는 고체로부터 액체로의 결정성 상 전이 온도가 약 30℃ 이하이고, (7) 물에서 분산가능하고, (8) 실질적으로 수불용성이거나 적어도 사용되는 조건하에서 수성상으로 분명하게 분배되지는 않는다. 소수성 표면(예: 중합체상 발포체)에 분사된 경우 충분한 습윤성을 제공하여 합성 뇨에 대한 접촉 각도가 90°미만(바람직하게는 실질적으로 미만)이 되도록 제 1 유화액이 충분한 습윤성을 제공하는 것이 바람직하다(IFT 및 CAC의 측정 방법은 하기의 "시험 방법"에 기술되어 있다). 이러한 제 1 유화제는 또한 바람직하게는 생성된 중합체상 발포체를 친수화시킨다. 이러한 제 1 유화제는 일반적으로 분지형 C₁₆-C₂₄지방산, 선형 불포화된 C₁₆-C₂₂지방산 또는 선형 포화된 C₁₂-C₁₄지방산의 디글리세롤 모노에스테르(예: 디글리세롤 모노올레에이트(즉, 탄소수 18:1의 지방산 디글리세롤 모노에스테르), 디글리세놀 모노미리스테이트, 디글리세놀 모노이소스테아레이트 및 코코넛 지방산의 디글리세롤 모노에스테르); 분지형 C₁₆-C₂₄지방산, 선형 불포화 C₁₆-C₂₂지방산 및 선형 포화된 C₁₂-C₁₄지방산의 소르비탄 모노에스테르(예: 소르비탄 모노올레에이트, 소르비탄 모노미리스테이트, 코코넛 지방산으로부터 유도된 소르비탄 모노에스테르); 분지형 C₁₆-C₂₄알콜, 선형 불포화된 C₁₆-C₂₂알콜 및 선형 포화된 C₁₂-C₁₄알콜의 디글리세놀 모노지방족 에테르 및 이러한 유화제 성분의 혼합물로부터 선택된 유화제 성분을 약 40 % 이상, 바람직하게는 약 50% 이상, 더욱 바람직하게는 약 70% 이상을 포함한다. 바람직한 제 1 유화제는 디글리세놀 모노올레에이트(예: 바람직하게는 디글리세놀 모노올레에이트 약 40% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50% 이상, 가장 바람직하게는 약 70% 이상), 소르비탄 모노올레에이트(예를 들면 바람직하게는 소르비탄 모노올레에이트 약 40% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50% 이상, 가장 바람직하게는 약 70% 이상) 및 디글리세놀 모노이소스테아레이트(예를 들면, 바람직하게는 디글리세놀 모노이소스테아레이트 약 40% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50% 이상, 가장 바람직하게는 약 70% 이상)이다.

본 발명에서 유화제로서 유용한 선형 포화된 지방산, 선형 불포화된 지방산 및 분지형 지방산의 디글리세롤 모노에스테르를 당 분야에 공지된 방법을 사용하여 디글리세롤을 지방산으로 에스테르화함으로써 제조될 수 있다(예를 들어 본원에서 참고로 인용중인, 1995년 2월 7일자로 허여된 다이어 등의 미국 특허 5,387,207 호에 기술되어 있는 폴리글리세롤 에르테르의 제조 방법 참고). 디글리세롤은 구입하거나 디글리세롤이 많은 폴리글리세롤로부터 분리할 수 있다. 선형 포화된 지방산, 선형 불포화된 지방산 및 분지형 지방산을 구입할 수 있다. 에르테르화 반응의 혼합된 에스테르 생성물을 진공하에서 1회 이상 분별 증류하여 디글리세롤 모노에스테르가 풍부한 증류 부분을 수득할 수 있다.

당 분야에 공지된 방법을 사용하여 선형 포화된 디글리세놀 모노지방산 에테르, 선형 불포화된 디글리세놀 모노지방산 에테르 또는 분지형 디글리세롤 모노지방산 에테르를 제조하고 이들의 조성을 결정할 수 있다(본원에서 참고로 인용되고 있고, 1996년 3월 19일자로 골드만(Goldman) 등에게 허여한 미국 특허 제 5,500,451 호 참고).

선형, 분지형 및 불포화된 지방산의 소르비탄 에스테르는 구입하거나 당 분야에 공지된 방법을 사용하여 제조될 수 있다(본원에서 참고로 인용하고 있고, 1978년 7월 25일자로 자키(Zaki) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,103,047 호, 구체적으로 4번째 문단 32줄부터 5번째 문단 13줄). 혼합된 소르비탄 에스테르 생성물은 분별 진공 증류되어 소르비탄 모노에스테르가 풍부한 조성물을 수득한다. 소르비탄 에스테르 조성은 작은 분자 겔 투과 크로마토그래피와 같은 당 분야에 널리 공지된 방법으로 결정될 수 있다(폴리글리세롤 모노지방산 에테르의 제조 방법의 사용을 기술하고 있는 동시계류중인 미국 특허원 제 08/514,346 호 참고).

이러한 제 1 유화제와 더불어, 제 2 유화제는 선택적으로 유화제 성분에 포함될 수도 있다. 이러한 제 2 유화제는 오일상에서 제 1 유화제와 공용해성이고, (1) 특히 더욱 높은 물대 오일 비 및 더욱 높은 HIPE 형성 및 중합 온도에서 분산된 수적의 연합체에 대한 HIPE 안정성을 증가시키거나 (2) 오일과 물 상 사이의 최소 IFT를 약 0.06 내지 약 5 dyne/㎝의 영역내로 개질시키거나 (3) 유화제 성분의 CAC를 보다 낮추거나 (4) 계면에서 활성인 성분의 농도를 증가시키기 위해 포함될 수 있다. 적당한 제 2 유화제는

쯔비터 이온 형태, 예를 들면 포스파티딜 콜린 및 포스파티딜 콜린 함유 조성물(예: 레시틴, 및 라우릴 베타인과 같은 지방족 베타인);

양이온 형태, 예를 들면 장쇄 C₁₂-C₂₂디지방족, 단쇄 C₁-C₄디지방족 4급 암모늄 염(예: 디탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드, 비스트리데실 디메틸 암모늄 클로라이드, 및 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸설페이트), 장쇄 C₁₂-C₂₂디알카노일(알케노일)-2-하이드록시에틸, 단쇄 C₁-C₄디지방족 4급 암모늄 염(예: 디탈로우오일-2-하이드록시에틸 디메틸 암모늄 클로라이드), 장쇄 C₁₂-C₂₂디지방족 이미다졸리늄 4급 암모늄 염(예: 메틸-1-탈로우 아미도 에틸 2-탈로우 이미다졸리늄 메틸설페이트 및 메틸-1-오레일 아미도 에틸-2-오레일 이미다졸리늄 메틸설페이트), 단쇄 C₁-C₄디지방족, 장쇄 C₁₂-C₂₂모노지방족 벤질 4급 암모늄 염(예; 디메틸 스테아릴 벤질 암모늄 클로라이드 및 디메틸 탈로우 벤질 암모늄 클로라이드), 장쇄 C₁₂-C₂₂디알코일(알케노일)-2-아미노에틸, 단쇄 C₁-C₄모노지방족, 단쇄 C₁-C₄모노하이드록시지방족 4급 암모늄 염(예: 디탈로우오일-2-아미노에틸 메틸 2-하이드록시프로필 암모늄 메틸 설페이트 및 디올레오일-2-아미노에틸 메틸 2-하이드록시에틸 암모늄 메틸 설페이트);

음이온 형태, 예를 들면 나트륨 설포숙신산의 디지방족 에스테르(예: 나트륨 설포숙신산의 디옥틸 에스테르 및 나트륨 설포숙신산의 비스트리데실 에스테르), 도데실벤젠 설폰산의 아민염; 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 이러한 제 2 의 유화제는 구입하거나 당 분야에 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 바람직한 제 2 유화제는 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트 및 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 클로라이드이다. 이러한 선택적인 제 2 유화제가 유화제 성분에 포함되는 경우, 제 1 유화제대 제 2 유화제의 중량비는 일반적으로 약 50:1 내지 약 1:4, 바람직하게는 약 30:1 내지 약 2:1이다.

HIPE를 형성하는데 사용되는 오일상은 약 85 내지 약 98 중량%의 단량체 성분 및 약 2 내지 약 15 중량%의 유화제 성분을 포함한다. 바람직하게, 오일상은 약 90 내지 약 97 중량%의 단량체 성분 및 약 3 내지 약 10 중량%의 유화제 성분을 포함하는 것이다. 또한, 오일상은 그밖의 선택적인 성분을 포함할 수 있다. 이러한 선택적인 성분중의 하나는 본원에서 인용하고 있는 1994년 3월 1일자로 바스(Bass) 등에서 허여된 미국 특허 제 5,290,820 호에서 기술하고 있는 바와 같이 당분야의 숙련자들에게 공지된 일반적인 형태의 오일 용해성 중합 개시제이다.

바람직한 선택적인 성분은 입체장애 아민 광 안정제(Hindered Amine Light Stabilizer; HALS)(예: 비스-(1,2,2,5,5-펜타메틸피페리디닐)세바케이트(티뉴빈(Tinuvin, 등록상표)-765)) 또는 입체장애 페놀계 안정제(Hindered Phenolic Stabilizer; HPS)(예: 이르가녹스(Irganox; 등록상표)-1076 및 3급-부틸하이드록시퀴논)와 같은 산화방지제이다. 그밖의 선택적인 성분은 디옥틸 아젤레이트, 디옥틸 세바케이트 또는 디옥틸 아디페이트와 같은 가소화제이다. 그밖의 선택적인 성분으로는 충진제, 착색제, 형광제, 불투명화제, 쇄 이동제 등을 들 수 있다. 이러한 성분중 특정 성분은 하나의 오일상내에 또는 2종 오일상이 사용된 상에 선택적으로 혼입되어 불균질상 HIPE 및 이후 설명하는 바와 같은 후속적인 발포체를 형성할 수 있다.

2. 수성상 성분

HIPE의 불연속상 내부 수성상은 일반적으로 1종 이상의 용해된 성분을 함유하는 수성 용액이다. 수성상중의 근본적인 용해 성분은 수용성 전해질이다. 용해된 전해질은 주로 오일 용해가능한 단량체, 공단량체 및 가교결합제가 수성상에 용해되는 경향을 최소화시킨다. 즉, 다시 말하면 중합과정에서 중합체 물질이 수성상 액적에 의해 성형된 오일/물 계면에서의 기포 창을 채우는 정도를 최소화시키는 것으로 여겨진다. 따라서, 전해질의 존재 및 수성상의 생성된 이온세기는 생성된 바람직한 중합체상 발포체가 연속기포형인지 여부와 정도를 결정하는 것으로 여겨진다.

수성상에 이온세기를 부여할 수 있는 임의의 전해질을 사용할 수 있다. 바람직한 전해질은 1가, 2가 또는 3가의 무기 염으로, 수용성 할로겐화물(예: 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 염산염, 질산염 및 황산염)이다. 예를 들면 염화 나트륨, 염화 칼슘, 황산 나트륨 및 황산 마그네슘을 들 수 있다. 염화 칼슘이 본 발명에서 사용하기에 가장 바람직하다. 일반적으로, 전해질은 HIPE의 수성상에서 수성상의 중량을 기준으로 약 0.2 내지 약 20 중량%의 농도로 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 전해질은 수성상의 중량을 기준으로 약 1 내지 약 10 중량%, 더욱 바람직하게는 약 2 내지 약 5 중량%를 포함한다.

HIPE는 일반적으로 효과량의 중합 개시제를 포함한다. 이러한 개시 성분은 일반적으로 HIPE의 수성상에 첨가되고 임의의 종래의 수용성 유리 라디칼 개시제일 수 있다. 예를 들면 과산화 화합물, 예를 들어 나트륨 퍼설페이트, 칼륨 퍼설페이트 및 암모늄 퍼설페이트, 과산화수소, 과산화아세트산, 나트륨 퍼보레이트, 칼륨 모노설페이트, 나트륨 퍼카보네이트 등을 들 수 있다. 종래의 산화환원 개시 시스템을 사용할 수도 있다. 이러한 시스템은 전술한 과산화 화합물과 나트륨 비설파이트, L-아스코르산 또는 제 1 철 염과 같은 환원제와 혼합하여 형성된다.

개시제는 오일상에 존재하는 중합가능한 단량체의 총 몰을 기준으로 약 20 몰% 이하로 존재할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 개시제는 오일상내 중합가능한 단량체의 총 몰을 기준으로 약 0.001 내지 약 10 몰%의 양으로 존재한다.

3. 친수성 계면활성제 및 수화가능한 염

HIPE 발포체 구조물을 형성하는 중합체는 바람직하게는 실질적으로 극성 작용성기가 없다. 이것은 중합체상 발포체가 비교적 소수성의 특징임을 의미한다. 이러한 소수성의 발포체는 소수성 유체가 요구되는 경우 또는 물에 대한 저항성이 요구되는 경우(예: 여과 또는 소리를 상쇄시키는 용도)에서 유용성을 발견할 수 있다. 이러한 종류의 용도로는 오일 성분이 물과 혼합되는 경우를 들 수 있고, 오일 성분(예: 오일 스필(spill)의 경우에서와 같이)을 분리하고 단리하는데 바람직하다.

이러한 발포체가 수성 유체(예: 주스 스필, 우유, 혈액 및 뇨)의 존재시 사용되는 경우, 일반적으로 발포체를 비교적 더욱 친수성으로 만들기 위한 처리가 필요하다. HIPE 발포체를 하기에서 충분히 기술하고 있는 방법으로 친수성화 계면활성제로 처리함으로써 수행할 수 있다.

이러한 친수성화 계면활성제는 중합체상 발포체 표면의 물 습윤성을 개선시키는 임의의 물질일 수 있다. 이들은 당 분야에 공지되어 있고, 다양한 계면활성제, 바람직하게는 비이온 형태의 계면활성제를 포함할 수 있다. 일반적으로 이들은 액체 형태이고 HIPE 발포체 표면에 적용되는 친수성 용액에 용해되거나 분산될 수 있다. 이러한 방식으로, 친수성화 계면활성제는 바람직한 HIPE에 의해, 그 표면이 실질적으로 친수성이 되도록 하는데 적당하지만 요구되는 가요성 및 발포체의 압출 편향 특성에는 실질적으로 손상을 입히지 않는 양만큼 흡착될 수 있다. 이러한 계면활성제는 HIPE를 위해 오일상 유화제로서 사용되는 것으로 이미 기술된 계면활성제, 예를 들면 디글리세놀 모노올레에이트, 소르비탄 모노올레에이트 및 디글리세롤 모노이소스테아레이트를 들 수 있다. 이러한 친수화성 계면활성제는 HIPE 형성 및 중합 과정동안 발포체내에 혼입될 수 있거나 적당한 담체 또는 용매내의 계면활성제의 용액 또는 현탁액으로 중합체 발포체를 처리함으로써 혼입될 수도 있다. 바람직한 발포체에서, 친수화성 계면활성제는 발포체 구조물에 잔류하는 계면활성제의 잔류량이 발포체의 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 10 중량%, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 6 중량%이 되도록 혼입된다.

HIPE 발포체 구조물에 일반적으로 혼입되는 그밖의 물질은 수화가능하고, 바람직하게는 흡습성이거나 흡습용해성인 수용성 무기염이다. 이러한 염으로는, 예를 들면 독물학적으로 허용가능한 알칼리 토금속 염을 들 수 있다. 이러한 형태의 염 및 발포체의 친수화제로서의 오일 용해성 계면활성제와의 사용은 본원에서 참고로 인용중인 1994년 10월 4일자로 데스 마레스에게 허여된 미국 특허 제 5,352,711 호에 자세하게 기술되어 있다. 이러한 형태의 바람직한 염으로는 HIPE에서 수성상 전해질로서 사용될 수 있는 전술한 바와 같은 칼슘 염화물, 예를 들어 염화 칼슘을 들 수 있다.

수화가능한 무기 염은 발포체를 이러한 염의 수용액으로 처리함으로써 쉽게 혼입될 수 있다. 이러한 염 용액은 일반적으로 막 중합된 발포체로부터 잔류 수성상을 제거하는 단계를 마친 후에 또는 제거하는 단계의 일부동안 발포체를 처리하는데 사용될 수 있다. 이러한 용액으로 발포체를 처리하는 것은 바람직하게는 수화가능한 무기 염(예: 염화 칼슘)을 발포체의 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 이상, 일반적으로 약 0.01 내지 약 12 중량%, 바람직하게는 약 0.01 내지 약 5 중량%의 잔류량으로 침착된다. 이러한 비교적 소수성 발포체를 친수화성 계면활성제(수화가능한 염이 있거나 없거나)로 처리하는 것은 일반적으로 발포체에 적당한 충분한 친수성을 부여하는데 필요한 정도까지 수행된다. 예를 들어 발포체는 퍼고스퍼스(Pegosperse) 200ML의 0.5% 용액 및 염화 칼슘 0.05%로 세척하여 완전히 습윤가능한 발포체를 제조한다. 그러나 바람직한 HIPE 유형의 일부 발포체는 제조될 때 적당하게 친수성이고 충분량의 수화가능한 염이 혼입되어 친수화성 계면활성제 또는 수화가능한 염으로 추가적으로 처리할 필요가 없다. 특히, 이러한 바람직한 HIPE 발포체는 특정 오일상 유화제를 전술하고 염화칼슘이 HIPE에서 사용되는 것을 들 수 있다. 이러한 경우에, 중합체상 발포체는 적당하게 친수성이고 충분량의 염화칼슘을 함유하거나 염화칼슘이 침착되어 있는 잔류 수성상 액체를 포함하여, 중합체상 발포체가 탈수되거나 또는 하기와 같이 건조된 후에도 발포체를 친수성이 되도록 한다.

B. HIPE 불균질상 발포체를 수득하기 위한 가공 조건

발포체 제조법은 일반적으로 하기와 같은 단계를 포함한다:

(1) 두개의 별개의 높은 불연속상 유화액을 제조하는 단계; 및

(2) (a) 하나의 유화액의 중합전의 두가지 유화액을 결합한 후, 두가지 유화액의 오일상을 동시에 중합하는 단계, 또는 (b) 유화액중 하나의 오일상을 부분적으로 또는 완전히 중합하고 생성된 중합체를 그밖의 유화액과 결합한 후, (부분적으로 경화될 때 결합되는 경우) 제 2의 유화액과 제 1의 유화액을 중합시키는 단계.

선택적으로, 발포체의 제조법은 하기 단계를 포함한다:

(1) 단일 유화액을 형성하고 주기적으로 또는 연속적으로 전단율, 공급 온도 등의 조건을 변화시키는 단계; 및

(2) 생성된 유화액을 중합하는 단계.

양쪽 경우에 모두, 선택적인 단계로 (3) 고형 중합체상 발포체 구조물을 세척하여 발포체로부터 원래의 잔류 수성상을 제거하고, 필요한 경우 발포체를 친수화성 계면활성제 및/또는 수화가능한 염으로 처리하여 임의의 필요한 친수화성 계면활성제/수화가능한 염을 침착시키고, (4) 그 다음 이러한 중합체상 발포체 구조물을 탈수시키는 단계를 포함할 수도 있다.

HIPE 형성, 중합체 경화, 발포체 세척 및 발포체 탈수를 위한 일반적인 가공은 본원에서 참고로 인용되고 있는 1995년 2월 7일자로 다이어 등에게 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호 및 1992년 9월 22일자로 데스 마레스 등에게 허여된 미국 특허 제 5,149,720 호에 기술되어 있다. 미국 특허 제 5,387,207 호에는 구체적으로 기술되어 있지는 않지만, 수성 세척 용액의 온도가 중요할 수 있다. 발포체의 별개의 영역의 T_g의 최대치보다 큰 것이 일반적으로 바람직하다(데스 마레스에게 1995년 1월 10일자로 출원된 계류중인 미국 특허원 제 08/370,694 호(사건번호: 5543)(본원에서 참고로 인용됨)에서 HIPE를 위한 재순환 루프를 갖는 개선된 연속상 방법을 기술하고 있다). 본 발명의 발포체를 제조하는데 있어서의 이러한 재순환 루프의 사용은 주로 별개의 유화액이 별개의 혼합 헤드로부터 공급되는 경우 유용하다.

III. 중합체상 발포체의 용도

A. 개론

본 발명에 따른 불균질상 중합체상 발포체는 에너지 흩어지기(Energy dissipation, 예를 들면 음파 및 기계적인 절연체), 열 절연체(본원에서 참고로 인용된 1995년 6월 7일자로 다이어 등에 의해 출원된 동시계류중인 미국 특허원 제 08/472,447 호 및 데스 마레스 등에 의해 1995년 6월 7일자로 출원된 미국 특허원 제 08/484,727 호), 여과 및 흡수제품의 흡수성 코어 등의 용도로 폭넓게 유용하다. 이러한 발포체는 또한 환경적인 폐오일 흡착제로서, 붕대 또는 드레싱(dressing)에서의 흡수성 성분으로서, 다양한 표면에 페인트를 도포하기 위해서, 먼지용 자루걸레의 머리부, 습윤 자루걸레의 머리부, 유체의 디스펜서, 포장재, 신발, 냄새/습기 흡착제, 쿠션, 장갑 및 다양한 그밖의 용도에서 사용될 수 있다.

B. 흡수제품

본원의 불균질상 중합체상 발포체는 다양한 흡수제품에 있어서 흡수성 구조물의 적어도 일부분(예: 흡수성 코어)으로써 특히 유용하다. 본원의 "흡수제품"이라는 용어는 상당량의 뇨 또는 그밖의 유체(즉, 액체), 즉 실금자 또는 제품의 사용자에 의해 배출된 수성 배설물(점액성의 배변 활동)을 흡수할 수 있는 소비성 제품을 의미한다. 이러한 흡수제품의 예를 들면 일회용 기저귀, 실금자용 가멘트, 생리용품(예; 탐폰(tampon) 및 생리대), 일회용 배변 연습용 팬티, 취침용 패드 등을 들 수 있다. 본원의 흡수성 발포체 구조물은 특히 기저귀, 실금자용 패드 또는 가멘트, 의류 보호막 등에서 특히 유용하다. 유아용 기저귀와 같은 대표적인 흡수제품의 구조물을 1995년 2월 7일자로 다이어 등에게 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호에 보다 자세하게 기술되어 있다. 본원에서 기술하고 있는 선택적인 물질 및 양태는 본 발명에서 동일하게 적용가능하다.

다층 흡수성 코어는 1995년 8월 30일자로 게리 딘 라본(Gary Dean Lavon) 등에게 출원된 미국 특허원 제 08/521,556 호(사건번호: 5547R)(본원에서 참고로 인용함)에 따라 제조될 수 있고, 이 문헌에서 유체 저장/재분배 층은 본 발명에 따른 흡수성 발포체를 포함한다. 본 발명의 한가지 목적은 이러한 다층 복합체를 형성하는데 사용되어야만 하는 발포체의 별개의 층의 수를 단일화하는 것이다. 예를 들어, 영역(46)에 포획 형태의 물질을 포함하고 영역 (42 및 44)에 저장 형태의 물질을 포함하는, 도 13에서 예시되어 있는 발포체는 불균질상 발포체의 단일 조각으로부터 다층의 디자인을 유도하기 위해 C-형태로 래핑(wrapping)될 수도 있다. 선택적으로, 영역(52 및 56)은 포획층 물질로 작용하기에 적당한 폭, 미세구조 및 체적당 표면적이고 영역(53,54 및 55)은 저장 물질로 작용하기에 적당한 폭, 미세구조 및 체적당 표면적인 도 14에서 제시하는 바와 같은 발포체는 불균질상 발포체의 단일 조각으로부터 층(5)의 저장 코어를 제조하도록 S-래핑된다.

또 다른 양태에서, 본 발명의 불균질상 발포체를 함유하는 제품은 도 10에서 제시하는 바와 같은 생리대이다. 이 생리대(10)는 유체 투과성 제 1 상면 시이트(12), 선택적인 유체 포획층(14)(일반적으로 "제 2 상면 시이트"라고 지칭함)으로 구성된 흡수성 코어, 본 발명에 따른 하나 이상의 중합체상 발포체로 구성되어 있는 유체 저장 흡수 부재(16) 및 유체 불투과성 배면 시이트(18)로 구성되어 있다. 배면 시이트(18) 및 상면 시이트(12)는 패드(10)의 가멘트면과 신체면에 각각 인접해있고 바람직하게는 서로 연결되어 있다. 예를 들어, 배면 시이트(18) 및 상면 시이트(12)는 접착제에 의해 서로 고정되어 있다.

배면 시이트(18)는 액체(예: 생리혈) 불투과성이고, 그 밖의 가요성 액체 불투과성 물질이 사용될 수도 있지만 바람직하게는 얇은 플라스틱 필름으로 제조된다. 본원에서 사용되는 바와 같이. "가요성"이라는 용어는 잘 휘어서 일반적인 모양 및 신체 윤곽에 쉽게 부합된다. 배면 시이트(8)는 흡수 구조물 안에 흡수되어 봉쇄된 배설물이 생리대(10)와 접촉하고 있는 제품(팬츠, 파자마 및 언더가멘트)을 적시지 않도록 한다. 배면 시이트(18)는 직물 또는 부직물, 중합체상 필름(예: 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 열가소성 필름) 또는 복합 물질(예: 필름 피복된 부직물)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 배면 시이트는 두께가 약 0.012 mm(0.5 밀) 내지 약 0.051 mm(2.0 밀)인 폴리에틸렌 필름이다. 폴리에틸렌 필름의 예로는 미국 오하이오주 신시네티 소재의 클로페이 코포레이션(Clopay Corporation)에서 제조한 상품명 P18-0401 및 미국 인디아나주 테레 호트 소재의 에틸 코포레이션(Ethyl Corporation)의 비스퀸(Visqueen) 부서로부터 제조된 상품명 XP-39385를 들 수 있다. 배면 시이트는 엠보싱(embossing) 및/또는 매트마감처리되어 보다 의복같은 형태로 제공된다. 추가로, 배면 시이트(18)는 증기가 흡수성 코어로부터 빠져나가게 하지만(즉, 통기성) 배설물이 배면 시이트(18)를 통과하는 것을 억제한다.

상면 시이트(12)는 잘 휘고 부드러운 촉감이고 착용자의 피부에 자극을 주지 않는다. 추가로, 상면 시이트(12)는 유체(예: 생리혈)을 그의 두께를 통해 쉽게 통과시키는 유체 투과성이다. 적당한 상면 시이트(12)는 예를 들어 직물 및 부직물; 중합체상 물질(예: 천공 성형된 열가소성 필름, 천공된 가소성 필름 및 수화형성된 열가소성 필름); 다공성 발포체; 망상 발포체; 망상 열가소성 필름; 및 열가소성 스크림(scrim)과 같은 다양한 물질로 제조될 수 있다. 적당한 직물 및 부직물은 천연 섬유(예: 목재 또는 면 섬유), 합성 섬유(예: 폴리에스테르, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 섬유와 같은 중합체상 섬유) 또는 천연 섬유와 합성 섬유의 혼합물로 구성될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 바람직한 상면 시이트는 로프트(loft)가 높은 부직물 상면 시이트 및 천공 성형된 필름 상면 시이트중에서 선택된다. 천공 성형된 필름은 신체 배설물에 대해서는 투과성이지만 비-흡수성이어서 유체를 통과시켜 착용자의 피부를 재습윤시키는 경향이 감소되기 때문에 특히 상면 시이트에 있어서 바람직하다. 따라서, 천공 성형된 필름의 표면은 신체를 건조하게 유지시켜 신체가 오염되는 것을 감소시키고 착용자에게 보다 편안함을 제공한다. 적당한 성형 필름은 1975년 12월 30일자로 톰슨(Thompson)에게 허여된 미국 특허 제 3,929,135 호; 1982년 4월 13일자로 뮬란(Mullane) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,324,246 호; 1982년 8월 3일자로 라델(Radel) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,342,314 호; 1984년 7월 31일자로 아르(Ahr) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,463,045 호; 및 1991년 4월 9일자로 베어드(Baird)에게 허여된 미국 특허 제 5,006,394 호에 기술되어 있다. 각각의 이들 특허는 본 발명에 참고로 인용된다. 특히 바람직한 미세천공된 성형 필름 상면 시이트는 본원에서 참고로 인용되는 1986년 9월 2일자로 쿠로(Curro) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,609,518 호 및 1986년 12월 16일자로 쿠로 등에게 허여된 미국 특허 제 4,629,643 호에서 개시하고 있다. 본 발명에 대해 바람직한 제 1 상면 시이트는 전술된 하나 이상의 특허에 개시되어 있으며 미국 오하이오주 신시네티 소재의 더 프록터 앤드 갬블 캄파니에서 "드라이-위브(DRI-WEAVE)"라는 생리대에서 시판중이다.

성형 필름의 상면 시이트의 신체면이 친수성이므로, 이 경우는 신체면이 친수성이 아닌 경우보다 더 빨리 액체가 상면 시이트를 통해 이동하여, 생리 유체가 흡수 구조물로 흘러들어가 흡수되지 않고 상면 시이트상에서 흘러다니는 경향을 감소시킨다. 바람직한 양태에서는, 본원에 참고로 인용된, 아지즈(Aziz) 등에 의해 1991년 11월 19일자로 출원된 "부직 천공 필름 커버시이트를 갖는 흡수제품(Absorbent Article Having A Nonwoven and Apertured Film Coversheet)"이란 명칭의 미국 특허원 제 07/794,745 호에 개시된 바와 같이, 계면활성제가 성형 필름 상면 시이트의 중합체상 물질에 혼입된다. 선택적으로는, 상면 시이트의 신체면은 본원에 참고로 인용된 상기 언급된 미국 특허 제 4,950,254 호에 개시된 바와 같은 계면활성제로 처리됨으로써 친수성이 될 수 있다.

사용중, 패드(10)는 임의의 지지체 또는 이러한 목적을 위해 공지되어 있는 부착 장치(제시되지는 않음)로 고정될 수 있다. 바람직하게는, 패드(10)는 사용자의 언더가멘트 또는 팬티에 놓이고 여기에 패스너(예: 접착제)로 고정된다. 접착제는 패드를 팬티의 가랑이 부분에 고정시키기 위한 수단을 제공한다. 따라서, 배면 시이트(18)의 일부분 또는 모든 부분은 접착제로 피복되어 있다. 당분야에서 이러한 목적을 위해 사용되는 임의의 접착제 또는 아교가 본원에서 접착제로서 사용될 수 있고, 감압성-접착제가 바람직하다. 패드(10)를 사용하기 전에, 감압성 접착제는 사용하기 전에 접착제가 건조되거나 또는 팬티 가랑이 부분 이외의 표면에 접착되는 것을 막기 위한 제거가능한 이형 라이너로 덮여있다.

또다른 양태에서, 본 발명의 불균질상 발포체를 함유한 제품은 일회용 기저귀이다. 본 발명의 흡수성 발포체 구조물을 포함하는 일회용 기저귀는 종래의 기저귀 제조 기법을 사용하여 제조될 수 있지만, 종래의 기저귀에 사용되는 목재 펄프 섬유 웹("에어펠트(airfelt)") 또는 개질된 셀룰로즈성 코어 흡수체를 본 발명의 하나 이상의 발포체 구조물로 대체하거나 보완할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 발포체 구조물은 전술한 바와 같이 기저귀에서 단일 층으로 또는 다양한 다층의 코어 배위로 사용될 수 있다. 본 발명의 대표적인 일회용 기저귀의 양태는 도면중 도 11에서 설명된다. 이러한 기저귀는 흡수성 코어(20)를 포함하는 선택적인 상부 유체 포획층(21) 및 본 발명의 흡수성 불균질상 발포체 구조물을 포함하는 하부 유체 저장/재분배 층(22)을 포함한다. 상면 시이트(23)는 코어의 한쪽 면과 중첩되어 함께 신장되고, 액체 불투과성 배면 시이트(24)는 상면 시이트에 의해 덮혀있는 면에 대향한 코어의 면과 중첩되어 함께 신장된다. 배면 시이트는 더욱 바람직하게는 코어의 폭보다 폭이 커서, 코어 하부로 연장되는 배면 시이트의 측면 가장자리 모서리 부분을 제공한다. 기저귀는 바람직하게는 모래시계형으로 제조된다.

본 발명의 흡수성 발포체 구조물을 사용할 수 있는 흡수제품의 또 다른 형태는 형상-맞춤 제품(예: 배변 연습용 팬티)을 들 수 있다. 이러한 형상-맞춤 제품은 일반적으로 브리이프 또는 반바지의 형태로 샤시부(chassis)로 형성된 부직물인 가요성 기재를 포함한다. 본 발명에 따른 흡수성 발포체 구조물은 흡수성 "코어"로 작용하기 위해 이러한 샤시부의 가랑이 부분에 고정될 수 있다. 이러한 흡수성 코어는 종종 포장 티슈 또는 그밖의 액체 투과성 부직물로 덮여있다. 따라서, 이러한 코어 덮개는 형상-맞춤 흡수제품에 있어서 "상면 시이트"로서 작용한다.

형상-맞춤 제품의 샤시부를 형성하는 가요성 기재는 의류 또는 종이 또는 그 밖의 종류의 부직물 기재 또는 성형 필름을 포함할 수 있고, 탄성적이거나 그렇지 않으면 연신가능할 수 있다. 이러한 배변용 연습 팬티 제품의 다리 밴드 또는 허리 밴드는 제품의 정합성을 개선시키기 위해서 종래의 방법으로 탄성화할 수 있다. 이러한 기재는 이들의 한쪽면을 처리하거나 피복함으로써 또는 이러한 가요성 기재를 또다른 비교적 액체-불투과성인 기재로 적층시켜 전체 샤시부가 비교적 액체 불투과성이 되도록 하여 일반적으로 비교적 액체-불투과성이거나 적어도 쉽게 액체를 투과하지는 않게 한다. 이러한 경우에, 샤시부 그 자체는 형상-맞춤 제품을 위한 "배면 시이트"로서 작용한다. 이러한 종류의 전형적인 연습용 팬티 제품은 본원에서 참고로 인용하고 있는 1986년 10월 28일자로 로버트(Roberts)에게 허여된 미국 특허 제 4,619,649 호에 기술되어 있다.

일회용 연습용 팬티 제품의 형태인 전형적인 형상-맞춤 제품은 도면중 도 12에 나타나 있다. 이러한 제품은 그 자체의 주변을 따라 부착되어 있는 라이닝(lining) 층(31)에 고정되어 있는 외부층(30)을 포함한다. 예를 들어, 내부 라이닝(31)은 다리 밴드 영역(32)의 주변, 또 다른 다리 밴드 영역(33)의 주변 및 허리 밴드(34)의 주변을 따라 외부층(30)에 고정될 수 있다. 일반적으로 본 발명의 흡수성 불균질상 발포체 구조물을 포함하는 직사각형 흡수성 코어(35)는 제품의 가랑이 영역에 고정된다.

C. 복합 발포체

상술한 바와 같이, 소정의 복합 발포체내에서 별개의 영역의 배치에 대해서는 여러 가능성이 있다. 당해 기술분야의 숙련가는 본 개시내용에 따라 일반적인 실험에 의해 바라는 최종 용도에 따른 다양한 특성을 지닌 발포체를 제공할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 마찬가지로 비록 4개의 대표적인 발포체 실시양태가 도 13, 14, 16, 17 및 18에 도시 및 개시되어 있지만 이러한 실시양태에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.

도 13에 있어서, 반복하는 스트립을 갖는 불균질상 발포체(40)가 묘사되어 있다. 특히, 발포체 조각(40)은 비교적 작은 기포물질인 두 개의 영역(42) 및 (44) 사이에 위치한 비교적 더욱 크게 기포화된 물질 영역(46)을 갖는다. 영역(42 및 44)은 동일하거나 다르다. 사각형으로 도시된 발포체 조각(40)은 생리 제품용 흡수성 코어로서 사용하기 적합하다. 비교적 크게 기포화된 영역(46)은 배출된 체액을 빠르게 포획하고 분배시키는 바면, 작게 기포화된 영역(42 및 44)은 제품의 측면에서의 누출을 방지한다. 아치형 라인(47 및 48)은 발포체 조각(40)이 기저귀에서 흡수성 코어 물질로서 사용되는 경우 바람직할 수 있는 임의적인 절취선 영역을 도시하는 것이다. 또한, 포획/분배영역(46)은 저장 영역(42 및 44)보다 체적당 비교적 낮은 표면적을 갖는다.

도 14에 도시된 발포체는 도 13의 발포체와 유사하지만, 3개의 별개의 영역 대신에 5개의 별개의 영역을 갖는다. 바람직한 실시양태에서 중심 영역(54)은 체액을 빠르게 포획하기 적합한 비교적 크게 기포화된 물질을 포함한다. 외부 영역(52 및 56)은 비교적 작은 기포화 물질로 이루어져 있고, 대응하는 제품의 측면으로부터 체액의 누출을 막는다. 영역(53 및 55)은 영역(54) 보다 작은 기포 크기를 갖지만 영역(52 및 56) 보다 큰 기포 크기를 갖는 물질을 바람직하게 포함한다. 여성용 위생 패드용 코어로서, 외부 영역(52 및 56)은 소비자에게 측면 누출 및 파열을 알려주는 제품의 외부 가장자리로 적혈구가 흐르는 것을 배제하도록 8㎛보다 작은 구멍 크기를 지닌다. 이러한 영역은 적혈구의 흐름 및 이에 수반되는 착색화없이 생리혈로부터 체액을 자유롭게 흡수한다.

도 17 및 18에 도시된 발포체는 별개의 영역이 z-방향으로 적층되는 경우의 실시양태를 예시한 것이다. 도 17은 상부 영역(72) 및 하부영역(74)을 갖는 발포체(70)의 측면도이다. 도 18은 상부 영역(72) 및 하부 영역(74)을 보여주는 투시도이다. 이러한 유형의 발포체는 특히 상부 영역(72)이 포획 물질이고, 하부 영역(74)이 저장 영역인 기저귀와 같은 흡수성 물질로서 적합하다. z-방향으로 적층된 영역을 갖는 발포체는 유화액을 공급하여 몰드에서 영역(74)을 형성하고 동시에 또는 순차적으로 제 2 유화액을 첨가하여 영역(72)을 형성함으로써 제조될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 영역(72)은 영역(74)보다 비교적 낮은 체적당 비표면적을 가지고, 이는 영역(74)이 영역(72)부터 체액을 배수하도록 한다.

IV. 시험 방법

사용된 많은 시험 방법은 본 발명의 불균질상 발포체에 존재하는 균질상 물질로 이루어진 더욱 큰 샘플을 필요로 한다. 별개의 영역의 성질의 측정치는 별개의 유화액 스트림의 샘플을 취하여 이를 발포체의 불균질상 영역의 특이한 독립적인 성질을 측정하는데 사용함으로써 얻을 수 있다.

A. 동적 기계적 분석(DMA)

DMA는 중합체상 발포체를 포함하는 중합체의 T_g를 측정하는데 사용한다. 발포체의 샘플들을 3 내지 5mm 두께의 블록으로 얇게 자르고, 각 세척 사이에 롤러 닙을 통해 유체를 짜내면서 증류수로 3 내지 4회 세척한다. 생성된 발포체 블록을 공기중에서 건조시킨다. 건조된 발포체 슬라이스를 둥글게 말아 직경 25mm의 원통을 수득한다. 직경 25mm 평행 판을 사용하는 압축 모드로 설정된 레오메트릭스(Rheometrics) RSA-II 동적 기계적 분석기를 사용하여 이들 원통을 분석한다. 사용된 장치의 변수들은 하기와 같다:

약 85℃로부터 2.5℃씩 단계적으로 -40℃까지 온도 강하,

온도 변화 사이에 125 내지 160초의 침지 간격,

0.1 내지 1.0%(보통 0.7%)으로 설정된 동적 변형율,

1.0 라디안/초로 설정된 진동,

초기 정적 힘이 5g으로 설정되어 있을 때 정적 힘을 추적하는 동적 힘 모드로 설정된 자기인장력.

유리 전이 온도는 손실 탄젠트(tangent)대 온도 곡선의 최대점으로서 취한다. T_g는 불균질상 발포체의 균질상 부분상에서만 대략 측정되거나, 불균질상 발포체 영역과 동일한 조건하에 제조된 균질상 발포체의 대표적인 조각으로부터 측정된다.

B. 압축 편향에 대한 저항성(RTCD)

압축 변형에 대한 저항성은 1995년 2월 7일에 허여된 미국 특허 제 5,387,207(다이어 등)의 "시험 방법"란에 기술되어 있는 바와 같이 샘플에 0.74psi(5.1kPa)의 한계압력을 적용한 후 합성 뇨로 포화되고 팽창된 발포체 샘플에서 얻은 변형율(두께의 감소 백분율(%))을 측정함으로써 정량화할 수 있다. 압축 편향에 대한 저항성은 일반적으로 이후 설명되는 자유 흡수용량 및 팽창 인자의 측정과 동시에 동일한 샘플에서 측정된다.

C. 자유 흡수용량

자유 흡수용량은 합성 뇨로 포화되어 팽창된 발포체 샘플에 흡수된 합성 뇨의 양을 측정함으로써 정량화할 수 있다. 자유 흡수용량은 미국 특허 제 5,387,207(다이어 등)의 "시험 방법"편에 기술되어 있는 바와 같이 압축 편향에 대한 저항성 및 팽창 인자와 함께 동일한 샘플 상에서 측정된다.

D. 계면 인장(IFT) 측정방법(스피닝 드롭; spinning drop)

계면 인장(IFT)은 하기 사항을 제외하고는 본원에서 참조로서 인용하는 미국 특허 제 5,387,207(다이어 등)에 기술된 스피닝 드롭 방법에 의해 50℃에서 측정된다:

(1) 오일상을 제조하는데 사용된 단량체 혼합물이 스티렌, 디비닐벤젠(55%의 공업용), 2-에틸헥실아크릴레이트 및 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트를 14:14:60:12로 함유한다;

(2) 오일상중의 유화제의 농도가 희석에 의해 약 5 내지 10중량%의 상부 농도로부터 하부 농도까지 감소하고, 이때 하부 농도에서 IFT는 최소 IFT 보다 약 10dyne/㎝ 이상, 또는 약 18dyne/㎝(항상 미만임) 만큼 큰 값까지 증가한다;

(3) IFT대 유화제의 로그 농도의 도식에 의해 그려진 완만한 라인이 최소 IFT를 측정하기 위해 사용된다;

(4) 임계 총 농도(CAC)는 IFT대 로그 농도 도식(즉, 계면에서 분자당 표면적을 계산하기 위해 일반적으로 사용된 곡선 부분; 예를 들면 로젠(Rosen), M.J."표면 및 계면 현상"(Surfactants and Interfacial Phenomena); 제 2 판; Wiley & Sons; 뉴욕, 1989; 제 64 내지 69쪽 참조)의 일반적인 선형 부분인 저농도를 고농도까지 외삽함으로써 측정되는데, 이때 최소 IFT에 상응하는 외삽된 라인상의 유화제 농도가 CAC로서 취해진다.

일반적으로 약 5 내지 10중량%의 상부 유화제 농도가 사용된다. 바람직하게는, 사용되는 상부 유화제 농도는 유화제 CAC의 약 2배 이상(더욱 바람직하게 약 3배 이상) 이다. 주위 온도에서 오일상에서의 용해도가 5중량% 미만인 유화제에 있어서, 상부 농도가 50℃에서 유화제 CAC의 약 2배 이상이라면 상부 농도 한계는 감소될 수 있다.

E. 모세관 흡수 압력

모세관 흡수 등온 곡선은 본원에서 참조한 1995년 2월 7일에 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등)의 "시험 방법"에 기술된 수직 흡상 흡수용량 시험(37℃대신 31℃에서)을 사용하여 작성한다. 상기 곡선은 높이 h에서 물 저장조의 상부로부터 각 분획의 중간지점까지의 거리를 사용하여 흡상된 높이의 함수로서 각 분획의 흡수용량을 도시한 것이다. 모세관 흡수 압력은 발포체의 자유 흡수제 흡수용량의 1/2 흡수제 흡수용량을 갖는 발포체의 높이로서 취해진다.

본 실시예는 본 발명에 따라 HIPE로부터 발포체를 제조하는 방법을 구체적으로 설명한다.

실시예 1

2개의 HIPE 스트림으로부터 불균질상 발포체의 제조

HIPE 제조

수성상은 하기 표 1에 기재된 성분들을 함유한다. 2개의 유기상은 하기 표 2 및 표 3에 기재된 성분들을 사용하여 제조한다.

HIPE에 대한 수성상 조성물

물	756L
칼륨 퍼설페이트	378g	0.05%
염화 칼슘	72.640g	10.0%

HIPE에 대한 제 1 유기상 조성물

2-에틸헥실 아크릴레이트	2.900g	58%
디비닐벤젠*	2.520g	42%
글리세롤 모노올레에이트	360g	6%**
티뉴빈 765	30g	0.5%
*표 2 및 표 3에서 디비닐벤젠은 특별한 언급이 없는 한 60%의 에틸 스티렌 및 40%의 디비닐벤젠을 포함하는 특정 혼합물이다.**오일상에 첨가된 유화제 및 기타 보조제의 첨가량은 첨가단량체 조성물의 합이 100%가 되도록 "첨가해야 하는 양"의 백분율이다.

HIPE에 대한 제 2 유기상 조성물

2-에틸헥실 아크릴레이트	2.400g	40%
디비닐벤젠*	3.600g	60%
글리세롤 모노올레에이트	360g	6%**
티누빈 765	30g	0.5%
티누빈 765는 비스(1,2,2,5,5-펜타메틸피페리디닐)세바케이트이다.

상기 디글리세롤 모노올레에이트 유화제는 1995년 2월 7일에 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등)에 기재된 폴리글리세롤 에스테르를 제조하는 일반적인 절차에 따라 제조된다. 약 97% 이상의 디글리세롤 및 3% 이하의 트리글리세롤을 포함하는 폴리글리세롤 조성물(미국 코넥티컷주 그린위치 소재의 솔베이 퍼포먼스 케미칼스(Solvay Performance Chemicals))을 약 71% C 18:1, 4% C 18:2, 9% C 16:1, 5% C 16:0 및 11% 지방산(에머졸(Emersol)-233LL, 에머리(Emery)/헨켈(Henkel))을 포함하는 지방산 조성물을 갖는 지방산으로 폴리글리세롤 : 지방산의 중량비가 약 60:40가 되도록 기계적 교반조건의 약 225℃의 온도에서 촉매로서 수산화 나트륨을 사용하여 에스테르화하고, 질소 스파징시키고 점차적으로 진공을 증가시키고 인산으로 중화한후 약 85℃로 냉각하고 방치시켜 비반응된 폴리글리세롤의 함량을 감소시킨다. 폴리글리세롤 에스테르 반응 생성물을 먼저 일련으로 연결된 2개의 CMS-15A 원심 분자 증류기를 통해 분별증류시켜 비반응된 폴리글리세롤 및 지방산의 함량을 감소시키고 증류기를 통해 재증류하여 디글리세롤 모노에스테르의 함량이 큰 증류 분획을 수득한다. 최종 증류 흐름에 대한 전형적인 조건은 약 15lb/hr의 공급률, 약 21 내지 26 마이크론의 탈가스 진공, 약 6 내지 12 마이크론의 유리종(bell jar) 진공, 약 170℃의 공급 온도 및 약 180℃의 잔류 온도이다. 디글리세롤 모노에스테르의 함량이 높은 증류 분획들을 혼합하여 약 50%의 디글리세롤 모노올레에이트, 27%의 다른 글리세롤 모노올레에이트, 20%의 폴리글리세롤 및 3%의 다른 폴리글리세롤 에스테르를 포함하는 반응 생성물(초임계 유동 크로마토그래피에 의해 측정됨)을 수득한다. 생성된 디글리세롤 모노올레에이트 유화제는 약 1.0dyne/cm의 최소 오일상/수성상 계면 장력을 가지며, 약 0.9중량%의 임계 총 농도를 갖는다. 혼합후, 반응 생성물을 하루밤 동안 방치시킨다. 상층액을 따라내고, HIPE를 형성할 때 오일상에 유화제로서 사용한다(약 20g의 점성의 잔류물을 버린다).

두 개의 오일상(25℃) 및 분할된 수성상의 개별적인 스트림을 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등)에 상세히 기술된 바에 따라 별도의 동적 혼합장치에 공급한다. 동적 혼합장치중에서 별도로 결합된 스트림을 별도의 혼합 실린더에서 개별적인 핀 임펠러에 의해 적절히 혼합한다.

상술된 두 개의 오일상 및 일반적인 수성상(또한 상술됨)의 별도의 스트림으로부터 별도의 HIPE들을 제조하여 두 개의 혼합 챔버의 배출 노즐 아래에서 회전하고 있는 셀콘 플라스틱(Celcon plastic)으로 만들어진 동심의 삽입물을 구비한 직경 17인치(43㎝) 및 높이 7.5인치(10㎝)의 용기(일반적으로 둥근 폴리프로필렌 튜브)로 옮긴다. 상기 삽입물은 그의 기저부에서의 직경이 5인치(12.7㎝)이고 그의 상부에서의 직경이 4.75인치(12㎝)이며, 높이는 6.75인치(17.14㎝)이다. 상기 용기를 상부로부터 약 0.5인치까지 채우고, 중합체를 18 시간이하의 기간동안 약 65℃의 온도로 유지된 방에서 경화시킨다. 이러한 구체적인 충진 도식의 기하학적 형태로써, 제 2 영역의 스트립과 함께 일체적으로 맞물리는 하나의 영역의 생성된 발포체 스트립을 서로 제조하는 상부상에 전달되는 2개의 노즐로부터 연속적인 HIPE 층을 생성한다. HIPE 점도가 높으면, 적절하게 성형된 살포 장치를 출구 노즐에 부착하여 HIPE를 용기 안으로 확실히 잘 전달할 수 있다. 성형된 많은 스트립은 수용 튜브의 전환율 및 그 체적의 함수로서 공급율에 의해 조절되어, 예를 들면 도 13 및 도 14에서 설명된 발포체 복합체를 제공하도록 절단될 수 있는 발포체를 조절가능하게 전달할 수 있다. 각각의 스트립의 상대적인 두께는 각각의 유화액 노즐로부터 HIPE의 상대적인 전달율에 의해 조절된다. 이러한 구체적인 예에서, 표 2로부터 HIPE 스트림을, 역동적인 핀 임펠러는 1200 rpm으로 작동하고 공급 온도는 54℃로 하고 물대 오일 비는 50:1로 하여 삼각 살포기를 출구에서 사용하여 10 lb/분으로 전달하여, 튜브의 나비를 통해 완전히 분배될 수 있게 한다(영역 A). 표 3으로부터 HIPE 스트림을, 역동적인 핀 임펠러는 400 rpm으로 작동하고 공급 온도는 66℃로 하고 물대 오일 비는 100:1로하여 5 lb/분으로 전달한다(영역 B). 중합, 건조 및 얇게 쪼갠 후 결과는 표 4에 기술된 성질을 갖는 반복 슬라이스를 갖는 발포체이다:

성질	영역 A	영역 B
Tg	0℃	70℃
RTCD	40%	40%
밀도	0.020 g/㎤	0.010 g/㎤
평균 기포 직경	40 ㎛	120 ㎛

실시예 2

화학적 불균질상 발포체를 제조하기 위한 실시예 1 HIPE의 혼합

실시예 1에 설명된 HIPE 스트림을 동일한 속도로 수용 용기까지 전달하여 온도 및 동적 혼합의 동일한 조건을 사용하여 제조한다. 이는 동일한 미소다공성 형태학적 성질 및 물대 오일 비를 가지면서도 화학적 성질의 불균질성을 갖는 발포체를 생성한다. 구체적인 실시예에서, 모든 스트림을 50:1의 물대 오일 비로 동적 핀 혼합기를 사용하여 1200 rpm으로 회전시키면서 2 rpm으로 회전하는 튜브 안으로 6.0 lb/분의 전달률로 혼합한다. 이후 설명하는 바와 같이 경화되고 얇게 쪼개지면, 도 14에 나타낸 발포체를 생성하고 이때 차이나는 영역(40 및 42/44)은 0℃ 및 70℃의 T_g및 0.20 g/㎤의 밀도를 갖는다.

실시예 3

미세구조의 불균질상 발포체를 제조하기 위한 실시예 1 HIPE의 혼합

실시예 1에 나타낸 바와 같은 두 개의 HIPE 스트림을 상이한 온도 및 동적 혼합 조건을 사용하여 수용 용기에 전달한다. 이는 화학적 성질 및 미소다공성 형태학적 성질의 불균질성을 갖는 발포체를 생성한다. 물대 오일 비를 모든 HIPE 스트림에 있어서 50:1로 유지하여 발포체 전체에 걸쳐서 동일한 밀도를 유지하였다. 가장 간단한 실시예에서, 각각의 HIPE가 형성되는 속도는 동일하여 화학적으로 상이한 두 개의 HIPE에 의해 차지하는 상대적인 체적비는 50:50이 된다. 2개의 HIPE 사이에 화학적 조성차가 중합체의 경화 후 별개의 영역을 갖도록 하고, 이때 T_g, 강성, 압축 편향에 대한 저항성 등과 같은 성질은 실시예 2에 나타낸 바와 상이하다. 또한, 이러한 경우 별개의 영역의 미세구조적 성질(예: 기포 크기)도 상이하다. 표 2로부터 오일상을 사용하여 HIPE를 실시예 1에서와 같이 제조한다. 표 3으로부터 오일상을 사용하여 HIPE를 50:1의 물대 오일 비로, 400 rpm으로 회전하는 동적 핀 혼합기를 2 rpm의 회전하는 튜브로의 3.0 lb/분의 전달률로 제조한다. 이후 설명하는 바와 같이 경화되고 얇게 쪼개지면, 이는 도 13에 나타낸 바와 같은 발포체를 생성하며, 이때 상이한 영역(46 및 42/44)은 표 5에 나타낸 성질을 갖는다.

성질	영역 46	영역 42/44
Tg	0℃	60℃
RTCD	75%	5%
밀도	0.020 g/㎤	0.020 g/㎤
평균 기포 직경	40㎛	120 ㎛

수치적인 변화가 가능하며, 예를 들면 이렇게 형성된 HIPE가 조성적으로 동일한 것을 들 수 있고, 예를 들면 각각의 별도의 HIPE를 표 2의 오일상을 사용하여 제조하지만, 상이한 밀도 및 평균 기포 직경을 동일한 화학적 조성 및 T_g과 함께 전체에 걸쳐서 갖는 생성된 발포체 안에 영역을 제공하기 의해 상이한 조건하에 형성된다.

실시예 4

단일 HIPE 스트림으로부터 불균질상 발포체의 제조

이러한 실시예에서, 단일 HIPE를 표 2로부터 오일상을 단일 혼합 장치중에 사용하여 제조한다. 원통형 튜브를 충진하는 중에, 걸어준 전단력을 시간에 따라 변화시킨다. 초기 충진 단계중에, 전단율은 4300 sec^-1이고, 180 sec^-1/분으로 감소시켜 각각의 튜브의 연속 회전시 제조된 유화액을 점진적으로 더 작은 전단력에 도입시켰다. 충진의 말기에, 전단율을 1400 sec^-1까지 감소시켰다[전단율에 영향을 미치는 가공 조건에 대한 논의에 대해, 1995년 8월 30일자로 데스 마레스에 의해 출원된 미국 특허원 제 08/520,793 호 참조]. 이는 발포체를, 층(52 내지 56)이 점진적으로 큰 기포를 나타내는 도 14에 묘사된 바와 같이 생성한다(경화 및 얇게 쪼개진 후). 이러한 실시예의 발포체는 도 1 내지 도 8의 현미경 사진에 추가로 묘사되어 있다.

실시예 5

이미 경화된 HIPE 발포체 미립자와 결합된 단일 HIPE 스트림으로부터 불균질상 발포체의 제조

이러한 실시예에서, HIPE를 80:1의 물대 오일 비, 400 rpm의 동적 혼합기, 6.0 lb/분으로 표 3에서 오일 스트림으로부터 제조한다. 이러한 HIPE를 상기와 같이 경화한다. 생성된 발포체를 직경 약 2 mm의 발포체 미립자 조각으로 분쇄한다. 수성상으로 대략 포화된 이들 발포체 조각을 상기 실시예 2 내지 4에 개시된 17" 직경 튜브(체적의 절반이 충진됨)에 놓는다. 제 2 HIPE를 40:1의 물대 오일 비, 400 rpm의 동적 혼합기, 6.0 lb/분으로 표 2의 오일상으로부터 제조한다. 이를 이미 형성된 HIPE 발포체로 충진된 튜브 안으로 전달하고 수동으로 혼합하였다. 이러한 혼합물을 이어서 상기와 같이 경화한다. 생성된 발포체는 도 16에 묘사된 구조를 갖고 이때 별도의 영역(64)은 높은 T_g, 더욱 강하고 저밀도의 발포체를 포함하고 연속상 영역(62)은 낮은 T_g, 더욱 가요성이고 고밀도의 발포체를 포함한다. 복합체의 밀도는 0.017 g/㎤이다. 이러한 발포체의 RTCD는 표 2의 오일상으로부터 제조된 균질상 발포체의 RTCD보다 높다. 적용된 응력은 발포체를 영역(64)의 경질 지점이 실질적인 접촉에 이를 때까지 압축하고, 이때 추가의 압축에 대한 저항력이 있다. 이러한 발포체의 가요성은 표 3의 오일상으로부터 제조된 균질상 발포체의 가요성보다 높다. 가요성은 연속상 영역(62)으로부터 유도되고, 강성 발포체 부재(64)는 가요성을 손상시키지 않으면서 부유한다. 놀랍게도, 이렇게 수행된 발포체의 현미경 실험은 영역(62)과 영역(64) 사이의 계면에서 명백한 구조적 결함을 전혀 드러내지 않는다[영역(62)과 하나 이상의 별개의 영역(64)의 계면에서 찍은 현미경 사진인 도 19 참조]. 당해 기술분야의 숙련인들은 어떠한 명백한 구조적 결함도 연속상 및 분산상 영역 사이의 계면에서 관찰되지 않으므로 본원에 기재된 특정 방법(특히, 실시예 5)이 미리 형성된 스크랩 발포체의 다양한 양으로 제조된 균질상 발포체를 제공하는데 유용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 즉, 상기 언급된 발포체의 조각은 스크랩 중합반응된 발포체를 구성하고, 스크랩 발포체를 제조하기 위해 원래 사용된 것과 동일한 비중합반응된 유화액과 결합된다. 본 발명 이전에, 이러한 방법은 예비성형된 스크랩 물질을 포함하는 균질상 발포체를 제공하기 위해 유용하다고 기대되지 않았었다.

본 발명의 불균질상 발포체를 제조하기 위한 선택적인 실시양태에서, 2개 이상의 HIPE를 예비성형된 미립자와 결합하여 그 안에 강성 발포체 부재를 갖는 다중 연속상 영역을 제공한다.

실시예 6

기저귀를, 상기 실시예 1 내지 5중 임의의 불균질상 발포체를 흡수성 저장/분배층으로서 사용하여, 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등)의 실시예 II에 따라 구성한다.

실시예 7

불균질상 발포체로 제조된 생리대

발포체를 대략 3 ㎝인 상이한 기포 크기를 기준으로 별개의 영역의 두께를 갖는 실시예 3에 설명된 바와 같이 본질적으로 제조한다. 각각의 영역의 조건을 하기 표 6에 나타낸다.

영역	73RPM	주입 온도(℃)	대략적인 평균 기포 크기(㎛)	영역의 나비(㎝)
1	800	66℃	50	3
2	400	66℃	120	3
3	800	66℃	50	3

연속상 조각을 두께 3 ㎝ 및 나비 9 ㎝로 얇게 쪼갠다. 나비를 절단하여 작은 기포 크기 물질의 영역에 의해 각각의 면상에 결합된 중간에서 큰 기포 크기 영역을 함유하도록 한다(실제로, 작은 기포 크기 영역을 두께 6 ㎝로 만드는 속도로 공급하여 조각이 이러한 발포체의 넓은 시이트로부터 적절히 절단되도록 할 수 있다). 연속상 조각을 롤상에 취하고 패드 제조 작업으로 전달하여, 여기서 중심 3 ㎝ 분획 아래로 외부 3 ㎝ 분획을 접어서 "C"-형상으로 절첩한다. 이어서 발포체를 20 ㎝ 길이로 절단하고 상면 시이트 아래 및 배면 시이트의 상부 위에서 패드 안에 적절한 접착제를 사용하여 위치시켜 이를 구성부 안에 고정시킨다. 이는 본원에서 참조로서 인용하는 1995년 10월 13일자로 출원된 동시계류중인 미국 특허원 제 08/542,497 호(다이어 등)(사건번호 5546R)에 기술된 바와 같이, 유체를 효율적으로 배수할 수 있는 큰 모세관 압력을 갖는 층의 상부에 더욱 신속한 유체 포획층을 갖는 층을 갖추고 있으며, 단 단일 롤로부터 떨어진 시이트로 구성된다.

실시예 8

불균질상 발포체로 제조된 탐폰

탐폰을 실시예 3에 기술된 바와 같이 필수적으로 제조된 대략 3 ㎝의 상이한 기포 크기를 기준으로 한 별개의 영역의 두께를 갖는 발포체로 구성한다. 각각의 영역의 조건을 하기 표 7에 나타낸다:

영역	RPM	주입 온도(℃)	대략적인 평균 기포 크기(㎛)	영역 나비(㎝)
1	800	66℃	50	3
2	400	66℃	120	3

연속상 조각을 1.5 ㎝ 두께 및 6 ㎝ 나비로 얇게 쪼갠다. 연속상 조각을 롤 상에서 취하여 탐폰 코어 제조 작업으로 운반하고, 여기서 이를 영역 1 및 영역 2를 말아서 튜브 모양으로 만든다. 이어서 발포체를 10 ㎝ 길이로 절단하여 외부 유체 투과성 상면 시이트 안쪽에 적절한 접착제를 적용하여 위치하여 이를 구성부 안에 고정시킨다. 이는 유체를 1995년 10월 13일자로 출원된 동시계류중인 미국 특허원 제 08/542,497 호(다이어 등)에 설명된 바와 같이, 상부층(외부층)으로부터 효율적으로 배수할 수 있는 큰 모세관 압력을 갖는 층의 외부에 신속한 유체 포획 층을 제공하고, 단 단일 롤로부터 떨어져 단일 시이트로 구성된다.

실시예 9

여과에 사용하기 위한 불균질상 발포체

실시예 4의 발포체를 두께 5 mm로 얇게 쪼개고 물 속에서 세척하여 대부분의 잔류 염을 제거한 후 건조시킨다. 발포체의 연속상 슬라이스를 10 ㎝ × 10 ㎝ 조각으로 절단하고 각 면에서 발포체의 외부 1 ㎝를 덮는 외부 카드보드 바깥접장(outsert)으로 보강한다. 이러한 바깥접장은 물질의 가장자리를 보호한다. 이러한 조각을 플레늄(plenum)을 통과시켜 공기 스트림 안으로 삽입한다. 조악한 기포 영역은 큰 미립자를 포획하여 비교적 제한이 적은 공기 스트림을 통과시킨다. 미세한 기포 영역은 그 유동에 더 큰 제한을 갖는 공기 스트림을 통과시킬지라도 더 작은 입자를 포획한다.

실시예 10

소리 절연체로서 사용하기 위한 불균질상 발포체

실시예 5의 발포체를 두께 5 mm로 얇게 쪼개고 물 속에서 세척하여 대부분의 잔류 염을 제거한 후 건조시킨다. 발포체의 연속상 슬라이스를 20 ㎝ × 20 ㎝ 조각으로 절단한다. 이들 조각의 가장자리를 필요한 경우 실시예 9에 설명한 바와 같이 보강할 수 있다. 이어서 이들 조각을 생활 공간으로부터 소음 장치를 분리하는 벽에 고정시킨다. 이러한 발포체 안에 매립된 미립자 조각들이 하나의 주파수를 다소 선택적으로 흡수하고 이러한 발포체의 연속상 분획이 또 다른 주파수를 다소 선택적으로 흡수하기 때문에, 이들 유화액으로부터 별도로 제조된 2개의 적층된 균질상 발포체로부터 수득되는 것과 마찬가지로 넓은 주파수 흡수 특성이 수득된다.

실시예 11

3개의 HIPE 스트림으로부터 불균질상 발포체의 제조

2개의 HIPE 스트림을 표 2에 설명된 오일상으로부터 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조한다. 오일을 2개의 스트림, 즉 스트림 A 및 스트림 B로 쪼개서, 조성적으로 동일하지만 상이한 수적 크기를 갖는 2개의 HIPE로 별도로 혼합한다. 스트림 A를 66℃의 유화액 온도에서 400 rpm에서 작동하는 동적 핀 혼합기를 통해 5 lbs/분에서 45:1의 물대 오일 비로 혼합한다. 스트림 B를 1600 rpm 및 66℃의 유화액 온도에서 작동하는 동전 핀 혼합기를 통해 10 lbs/분에서 60:1의 물대 오일 비로 혼합한다. 스트림 B를 2개의 스트림으로 동일하게 추가로 분할한다. 선행 실시예에서 설명된 바와 같이 회전 튜브 안으로 운반된다기 보다는, 3개의 스트림은 긴 직사각형 베드 안으로 운반되고 스트림 A는 배수구의 중심으로 운반되고, 스트림 B는 배수구의 각각의 외부 세번째 안으로 운반된다. 직사각형 베드는 움직이는 웹상에서 45 ㎝ 나비 및 30 ㎝ 깊이를 갖는다. 베드의 길이는 비한정적이고 연속상 루프일 수 있다. HIPE로 충진된 베드의 일부분을 점진적으로 오븐으로 이동시켜 중합체로의 HIPE의 경화에 적절한 66℃의 온도를 유지한다. 이는 비한정적인 길이의 HIPE 발포체의 강편을 생성하고, 분획은 기저귀 또는 생리대 등에 사용하기에 적절하게 절단될 수 있다.

바람직한 실시양태에서, 모래시계형 기저귀 분획을 적절한 두께(예: 5 mm)로 얇게 쪼개고, 그 나비(45 ㎝ 치수)를 따라 웹으로부터 절단한다. 이러한 절단된 분획은 기저귀의 가랑이 영역에 신속한 유체 포획에 적합한 발포체, 및 기저귀의 전방 영역 및 후방 영역에 유체의 저장에 적합한 발포체를 가진다. 가랑이 영역 안으로 도입된 유체는 중력에 대해 전방 영역 및 후방 영역 안으로 모세관 힘에 의해 당겨진다.

Claims (14)

1. 2개 이상의 별개의 영역을 가짐을 특징으로 하는, 하나 이상의 유중수적형 유화액으로부터 수득된 상호연결된 연속기포형의(open-celled) 불균질상 중합체상 발포체 구조물.
2. 제 1 항에 있어서,

   별개의 영역이 중합체 밀도, 중합체 조성, 표면 성질, 또는 미소다공성 형태학적 성질중 하나 이상에 있어서 상이하고; 0.05 g/㎤ 미만의 총 밀도를 가짐을 특징으로 하는 발포체 구조물.
3. 제 2 항에 있어서,

   (a) 연속상 영역, 및 연속상 영역중에 분산된 별개의 비연결된 영역; 또는 (b) 2개 이상의 별개의 연속상 영역을 포함함을 특징으로 하는 발포체 구조물.
4. 제 3 항에 있어서,

   각각의 영역이 발포체의 총 체적의 10 내지 80%를 차지하는 발포체 구조물.
5. 제 1 항에 있어서,

   제 1 별개의 영역이 1 내지 7 ㎛의 평균 구멍 크기를 갖고, 제 2 별개의 영역이 5 내지 45 ㎛의 평균 구멍 크기를 갖고, 2개의 영역에 대한 평균 구멍 크기가 20% 이상 차이가 남을 특징으로 하는 발포체 구조물.
6. 중합체 밀도, 중합체 조성, 표면 성질 또는 미소다공성 형태학적 성질중 하나 이상에 있어서 상이한 2개 이상의 별개의 영역을 가짐을 특징으로 하는, 상호연결된 연속기포형의 흡수성 불균질상 친수성 중합체상 발포체 구조물.
7. 제 6 항에 있어서,

   a) 연속상 영역, 및 연속상 영역중에 분산된 별개의 비연결된 영역; 또는 (b) 2개 이상의 별개의 연속상 영역을 포함함을 특징으로 하는 발포체 구조물.
8. 제 7 항에 있어서,

   각각의 영역의 체적이 발포체의 총 체적의 10 내지 80%을 차지하고; 분산된 비연결된 영역은 필수적으로 30 내지 95℃의 T_g를 갖는 동일한 물질로부터 제조되고; 연속상 영역은 50℃ 미만의 T_g를 갖고; 연속상 영역 및 분산된 비연결된 영역에 대한 T_g가 20% 이상 차이가 남을 특징으로 하는 발포체 구조물.
9. 제 8 항에 있어서,

   2개 이상의 별개의 연속상 영역을 갖고; 제 1 별개의 영역이 0.025 ㎡/㎤ 이상의 체적당 모세관 흡입 비표면적을 갖고; 제 2 별개의 영역이 0.0075 내지 0.06 ㎡/㎤의 체적당 모세관 흡입 비표면적을 갖고; 두 개의 영역에 대한 체적당 모세관 흡입 비표면적이 20% 이상 차이가 남을 특징으로 하는 발포체 구조물.
10. 제 7 항에 있어서,

    길이 및 나비를 갖고; 3개의 별개의 연속상 영역을 추가로 갖는 발포체로서, 이러한 영역들이 종방향으로 뻗어 있어서 중간 영역과 인접한 2개의 외부 영역이 있고; 2개의 외부 영역이 동일한 평균 기포 직경을 가지며; 중간 영역이 외부 영역의 각각의 평균 기포 직경보다 20% 이상, 바람직하게는 50% 이상 더 큰 평균 기포 직경을 가짐을 특징으로 하는 발포체 구조물.
11. 제 7 항에 있어서,

    별개의 영역들이

    (1) 동일한 단량체 성분으로부터 형성되지 않거나;

    (2) 동일한 단량체 성분으로부터 형성되었다면, 하나 이상의 단량체 성분의 상대적인 양이 20% 이상, 바람직하게는 35% 이상 상이하다는 점에서 차이가 남을 특징으로 하는 발포체 구조물.
12. 2개 이상의 별개의 영역을 갖고;

    (A) (1) (a) (i) 25℃ 이하의 T_g를 갖는 어택틱 비결정성 중합체를 제조할 수 있는 하나 이상의 실질적으로 수불용성인 일작용성 단량체 20 내 지 70중량%,

    (ii) 스티렌에 의해 제공된 인성과 동일한 인성을 부여할 수 있는 하나 이상의 실질적으로 수불용성인 일작용성 공단량체 10 내지 50중량%,

    (iii) 디비닐벤젠, 트리비닐벤젠, 디비닐톨루엔, 디비닐크실렌, 디비닐 나프탈렌, 디비닐알킬벤젠, 디비닐페난트렌, 디비닐비페닐, 디비닐디 페닐메탄, 디비닐벤질, 디비닐페닐에테르, 디비닐디페닐설파이드, 디 비닐푸란, 디비닐설파이드, 디비닐설폰 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 실질적으로 수불용성인 제 1 다작용성 가교결합 제 5 내지 50중량%, 및

    (iv) 다작용성 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴 아미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 실질적으로 수불용성인 제 2 다작용성 가교결합제 0 내지 15중량%

    를 포함하는, 95℃ 이하의 T_g를 갖는 공중합체를 제조할 수 있는, 85 내지 98 중량%의 단량체 성분; 및

    (b) 오일상에서 가용성이고 안정한 유중수적형 유화액을 제조할 수 있는, 분 지형 C₁₆-C₂₄지방산, 선형 불포화 C₁₆-C₂₂지방산 및 선형 포화된 C₁₂-C₁₄지방 산의 디글리세롤 모노에스테르; 분지형 C₁₆-C₂₄지방산, 선형 불포화 C₁₆-C₂₂지방산 및 선형 포화된 C₁₂-C₁₄지방산의 소르비탄 모노에스테르; 분지형 C₁₆-C₂₄알콜, 선형 불포화 C₁₆-C₂₂알콜 및 선형 포화된 C₁₂-C₁₄알콜의 디글리 세롤 모노지방족 에테르, 및 이들의 혼합물로부터 선택된 제 1 유화제를 유 화제 성분 중량의 40중량% 이상으로 포함하는, 2 내지 15중량%의 유화제 성 분

    을 포함하는 오일상; 및

    (2) (a) 수용성 전해질 0.2 내지 20 중량%; 및

    (b) 유효량의 중합체 개시제를 함유하는 수용액을 포함하는 수성상

    으로부터 유중수적형 제 1 유화액(이때, 수성상대 오일상의 체적대 중량 비는 20:1 내지 200:1이다)

    을 제조하는 단계;

    (B) 상기 제 1 유화액과 하나 이상의 면에서 상이한, 별개의 유중수적형 제 2 유화액을 선택적으로 제조하는 단계; 및

    (C) (1) (a) 상기 유중수적형 유화액들중 하나에 있는 오일상중의 단량체 성분을 중합시키기 전에 성형 용기 안에서 제 1 유중수적형 유화액 및 제 2 유중수 적형 유화액을 결합시키는 단계; 및

    (b) 상기 유화액들을 모두 중합시켜 중합체상 불균질상 발포체를 제조하는 단계;

    (2) (a) 제 1 유중수적형 유화액중 오일상중의 단량체 성분을 부분적으로 또는 완 전히 중합시키는 단계;

    (b) 단계(C)(2)(a)로부터 수득된 물질과 제 2 유중수적형 유화액을 결합시키는 단계; 및

    (c) 제 2 유화액과, 제 1 유화액(부분적으로 경화될 때 결합되었다면)을 중합 시켜 중합체상 불균질상 발포체를 제공하는 단계; 또는

    (3) 가공 조건을 변화시킴으로써 단일 유화액을 형성하는 헤드를 사용하여 조절된 방식으로, 주기적인 방식으로, 또는 연속적인 방식으로 제 1 유중수적형 유화액만을 제조하여 불균질상 발포체를 제조하는 단계

    를 포함하는 공정에 의해 제조되는, 상호연결된 연속기포형의 불균질상 중합체상 발포체 구조물.
13. 상면 시이트, 배면 시이트 및 이러한 상면 시이트와 배면 시이트 사이에 위치한 흡수성 코어를 포함하는 흡수제품으로서,

    흡수성 코어가 제 6 항 내지 제 12 항중 어느 한 항의 발포체 구조물을 포함함을 특징으로 하는 흡수제품.
14. (A) (1) (a) (i) 25℃ 이하의 T_g를 갖는 어택틱 비결정성 중합체를 제조할 수 있는 하나 이상의 실질적으로 수불용성인 일작용성 단량체 20 내 지 70중량%,

    (ii) 스티렌에 의해 제공된 인성과 동일한 인성을 부여할 수 있는 하나 이상의 실질적으로 수불용성인 일작용성 공단량체 10 내지 50중량%,

    (iii) 디비닐벤젠, 트리비닐벤젠, 디비닐톨루엔, 디비닐크실렌, 디비닐 나프탈렌, 디비닐알킬벤젠, 디비닐페난트렌, 디비닐비페닐, 디비닐디 페닐메탄, 디비닐벤질, 디비닐페닐에테르, 디비닐디페닐설파이드, 디 비닐푸란, 디비닐설파이드, 디비닐설폰 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 실질적으로 수불용성인 제 1 다작용성 가교결합 제 5 내지 50중량%, 및

    (iv) 다작용성 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴 아미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 실질적으로 수불용성인 제 2 다작용성 가교결합제 0 내지 15중량%

    를 포함하는, 95℃ 이하의 T_g를 갖는 공중합체를 제조할 수 있는, 85 내지 98 중량%의 단량체 성분; 및

    (b) 오일상에서 가용성이고 안정한 유중수적형 유화액을 제조할 수 있는, 분 지형 C₁₆-C₂₄지방산, 선형 불포화 C₁₆-C₂₂지방산 및 선형 포화된 C₁₂-C₁₄지방 산의 디글리세롤 모노에스테르; 분지형 C₁₆-C₂₄지방산, 선형 불포화 C₁₆-C₂₂지방산 및 선형 포화된 C₁₂-C₁₄지방산의 소르비탄 모노에스테르; 분지형 C₁₆-C₂₄알콜, 선형 불포화 C₁₆-C₂₂알콜 및 선형 포화된 C₁₂-C₁₄알콜의 디글리 세롤 모노지방족 에테르, 및 이들의 혼합물로부터 선택된 제 1 유화제를 유 화제 성분 중량의 40중량% 이상으로 포함하는, 2 내지 15중량%의 유화제 성 분

    을 포함하는 오일상; 및

    (2) (a) 수용성 전해질 0.2 내지 20 중량%; 및

    (b) 유효량의 중합체 개시제를 함유하는 수용액을 포함하는 수성상

    으로부터 유중수적형 제 1 유화액(이때, 수성상대 오일상의 체적대 중량 비는 20:1 내지 200:1이다)

    을 제조하는 단계;

    (B) 상기 제 1 유화액과 하나 이상의 면에서 상이하나, (A)(1), (A)(2) 및 (A)(3)에 열거된 물질로부터 선택된 물질 및 범위를 포함하는, 별개의 유중수적형 제 2 유화액을 선택적으로 제조하는 단계; 및

    (C) (1) (a) 상기 유중수적형 유화액들중 하나에 있는 단량체 성분을 중합시키기 전에 성형 용기 안에서 제 1 유중수적형 유화액 및 제 2 유중수적형 유화액 을 결합시키는 단계; 및

    (b) 상기 유화액들을 모두 중합시켜 중합체상 불균질상 발포체를 제조하는 단계;

    (2) (a) 제 1 유중수적형 유화액중 오일상중의 단량체 성분을 부분적으로 또는 완 전히 중합시키는 단계;

    (b) 단계(C)(2)(a)로부터 수득된 물질과 제 2 유중수적형 유화액을 결합시키는 단계; 및

    (c) 제 2 유화액과, 제 1 유화액(부분적으로 경화될 때 결합되었다면)을 중합 시켜 중합체상 불균질상 발포체를 제공하는 단계; 또는

    (3) 가공 조건을 변화시킴으로써 단일 유화액을 형성하는 헤드를 사용하여 규칙적인 방식으로 제 1 유중수적형 유화액만을 제조하는 단계

    를 포함하는, 상호연결된 연속기포형의 불균질상 중합체상 발포체 구조물의 제조방법.