KR20000069220A - 흡수 조성물 - Google Patents

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Abstract

산성 또는 염기성 물질로 이루어진 흡수 조성물을 개시하고 있으며, 상기에서 흡수 조성물은 바람직한 흡수 특성을 나타낸다. 특히, 본 발명은 약 2 내지 약 12의 pKa를 갖는 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체 또는 약 2 내지 약 12의 pKb를 갖는 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체 및 제 2 염기성 또는 산성 물질 중 하나로 구성되는 흡수 조성물에 관한 것이다. 흡수 조성물은 특히 외부 압력하에서, 다량의 액체를 서서히 흡수하는 능력이 있다. 흡수 조성물은 일회용 흡수 용품, 예를 들면 체액 흡수를 위해 사용된 일회용 흡수 용품에 유용하다.

Description

흡수 조성물 {Absorbent Composition}
일회용 흡수성 개인 위생 용품에, 보통 초흡수제로 알려진 수팽윤성이며, 일반적으로 수불용성인 흡수 물질의 용도가 알려져 있다. 이러한 흡수 물질은 일반적으로 흡수 용품, 예를 들면 기저귀, 트레이닝 팬츠, 성인용 실금용 제품 및 여성 위생 용품에 제품의 전체 부피를 감소시키면서 흡수 용량을 증가시키기 위해 사용된다. 이러한 흡수 물질은 일반적으로 섬유상 매트릭스, 예를 들면 목질 펄프 플러프의 매트릭스로 흡수 용품에 존재한다. 목질 펄프 플러프의 매트릭스는 일반적으로 플러프 g 당 약 6g의 액체 흡수 용량을 가진다. 초흡수 물질은 일반적으로 함수 중량의 적어도 약 10, 바람직하게는 약 20, 및 때때로 100배 이하의 흡수 용량을 가진다. 분명히, 개인 위생 용품에 이런 흡수제를 혼입하면 제품의 흡수 용량을 증진시키면서 전체 부피를 감소시킬 수 있게 된다.
개인 위생 용품에 흡수 물질로 사용하기 위한 다양한 종류의 물질이 개시되어 왔다. 그런 물질에는 합성 물질, 예를 들면 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 및 가수 분해된 폴리아크릴로니트릴 뿐 아니라, 천연-기재 물질, 예를 들면 아가, 펙틴, 검, 카르복시알킬 녹말 및 카르복시알킬 셀룰로스가 포함된다. 이런 천연-기재 흡수 물질이 개인 위생 용품에 사용될 수 있음은 공지된 반면, 그런 제품에 널리 사용되지는 않았다. 천연-기재 흡수 물질은 그의 흡수 특성이 합성 흡수제, 예를 들면 소듐 폴리아크릴레이트에 비해 일반적으로 낮기 때문에, 적어도 일부의, 개인 위생 용품에는 널리 사용되지 않았다. 구체적으로, 많은 천연-기재 물질은 액체로 팽윤될 때 연질의 젤라틴성 매스 (mass)를 형성하는 경향이 있다. 이런 연질의 젤라틴성 매스가 흡수 용품에 사용될 때, 이것은 흡수제가 혼입되는 섬유상 매트릭스내에서 액체 운반을 방해하는 경향이 있다. 이런 현상을 겔-블록킹 (gel-blocking) 이라고 한다. 일단 겔-블록킹이 발생하면, 제품은 연속적인 액체 인설트 (insult)를 효과적으로 흡수할 수 없게 되며, 제품이 누수되기 쉽다. 더우기, 많은 천연-기재 물질은, 특히 외부 압력하에서, 나쁜 흡수 특성을 보인다.
반대로, 합성 흡수 물질은 일반적으로 뻣뻣하고, 비점액질의 특성을 보유하는 반면, 흔히 상당량의 액체를 흡수할 수 있다. 따라서, 합성 흡수 물질은 겔-블록킹 가능성을 최소화하면서 흡수 용품에 혼입될 수 있다.
최근 들어 이용가능한 초흡수 물질의 특성 하나는 그런 물질이 초흡수 물질과 접촉하게 되는 액체를 전형적으로 매우 빨리 흡수한다는 것이다. 이러한 빠른 액체 흡수성이 많은 경우에 바람직할 수도 있지만, 바람직하지 않은 특정 용도도 있다. 예를 들면, 매우 국부적인 부분에서만 액체가 유입되는 흡수 구조에서는, 흡수 구조 전체의 흡수 용량이 이용되도록 흡수 구조의 전체 용적으로 액체를 분산시키는 것이 일반적으로 바람직하다. 그러나, 국부적 유입부 근처에 위치한 초흡수 물질이 액체를 매우 빨리 흡수한다면, 그러한 초흡수 물질이 팽윤될 수 있고 나머지 흡수 구조로 액체가 흐르는 것을 차단할 수 있으며, 국부적 유입부에 있는 흡수 구조에서 액체가 누수될 가능성이 있다. 따라서, 국부적 유입부에는 실질적으로 느린 속도로 액체를 흡수하는 초흡수 물질을 사용하는 것이 바람직할 것이다. 이렇게 하면 먼저 액체를 흡수 구조를 통해 분포되게 하고 이어서 느리게-흡수하는 초흡수 물질에 의해 흡수될 것이다.
비교적 빠른 속도로 흡수하는 초흡수 물질의 액체 흡수 속도를 저하시키는 몇몇 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 빠른 속도로 흡수하는 초흡수 물질을 비흡수성 및/또는 소수성 물질로 코팅하는 것이 가능하다. 이런 코팅 물질은 임의의 액체로부터 기초가 되는 초흡수 물질을 일시적으로 막는 경향이 있고, 그러므로, 초흡수 물질에 의한 액체의 흡수를 지연시킨다. 그러나, 그러한 코팅 물질은 초흡수 물질의 전체 액체 흡수 용량을 감소시키기도 하고, 초흡수 물질 제조 비용 및 복잡성을 증가시키며, 초흡수 물질의 특성을 좌우하는 다른 액체에도 부정적인 영향을 끼칠 수 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 상대적으로 느린 속도로 액체를 흡수하나 시판되는 합성 초흡수 물질과 비교하여 거의 동일한 최종 용량을 갖는 흡수 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한 천연-기재 물질로부터 제조될 수 있는 흡수 조성물을 제공하는 것인데, 이는 생분해능 또는 퇴비능과 같은 흡수 조성물의 부가적인 유익한 특성을 제공할 뿐 아니라 흡수 조성물 전체 제조 비용을 감소시킬 수 있기 때문이다.
간단히 제조될 수 있고 첨가제가 흡수 조성물의 전체 흡수 특성에 주는 잠재적 악영향을 감소시키고 흡수 조성물의 전체 제조 비용을 감소시키기 위해 최소량의 물질 및 첨가제를 갖는 흡수 조성물을 제공하는 것 또한 본 발명의 목적이다.
이러한 흡수 조성물이 신규 용도로 사용될 수 있도록 하기 위해 유일성을 나타내는 흡수 조성물을 제공하는 것 또한 본 발명의 목적이다.
첫번째 측면으로, 본 발명은, 흡수 조성물이 외부 압력하에서 액체를 흡수할 때일지라도, 상대적으로 느린 속도로 액체를 흡수하나 여전히 비교적 상당량의 액체를 흡수할 수 있는 흡수 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 한 실시태양은
a) 약 2 내지 약 12 사이의 pKa를 갖는 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체;
및
b) 염기성 물질;
의 혼합물로 구성되며, 상기에서 흡수 조성물 g 당 적어도 약 15g의 자유 팽윤 값 (Free Swell value)을 나타내며 자유 팽윤 용량 값의 60% 도달 시간이 적어도 약 5분을 나타내는 흡수 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 또다른 실시태양은
a) 약 2 내지 약 12 사이의 pKb를 갖는 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체;
및
b) 산성 물질;
의 혼합물로 구성되며, 상기에서 흡수 조성물 g 당 적어도 약 15g의 자유 팽윤 값을 나타내며 자유 팽윤 용량 값의 60% 도달 시간이 적어도 약 5분을 나타내는 흡수 조성물에 관한 것이다.
또 다른 측면으로, 본 발명은 바람직한 흡수 특성을 나타내는 흡수 조성물 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 한 실시태양에서, 흡수 조성물 제조 방법은
a) 약 2 내지 약 12 사이의 pKa를 갖는 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체;
및
b) 염기성 물질;
을 함께 혼합하는 것으로 구성되며, 상기에서 제조된 흡수 조성물 g 당 적어도 약 15g의 자유 팽윤 값을 나타내며 자유 팽윤 용량 값의 60% 도달 시간이 적어도 약 5분을 나타내는 흡수 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또다른 실시태양에서, 흡수 조성물 제조 방법은
a) 약 2 내지 약 12 사이의 pKb를 갖는 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체;
및
b) 산성 물질;
을 함께 혼합하는 것으로 구성되며, 상기에서 제조된 흡수 조성물 g 당 적어도 약 15g의 자유 팽윤 값을 나타내며 자유 팽윤 용량 값의 60% 도달 시간이 적어도 약 5분을 나타내는 흡수 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
또다른 측면으로, 본 발명은 바람직한 흡수 특성을 나타내는 본 발명의 흡수 조성물로 이루어진 일회용 흡수 용품에 관한 것이다.
본 발명의 한 실시태양에서, 일회용 흡수 용품은 액체-투과성 상부 시트, 상부 시트에 부착된 배면 시트 및 본 발명의 흡수 조성물로 구성되며 상부 시트와 배면 시트의 사이에 존재하는 흡수 구조로 구성된다.
본 발명은 산 및 염기성 물질 각각으로 이루어진 흡수 조성물에 관한 것이며, 상기 흡수 조성물은 바람직한 흡수 특성을 나타낸다. 특히, 본 발명은, 구체적으로 외부압력하에서, 상당량의 액체를 서서히 흡수하는 능력을 보유하는 흡수 조성물에 관한 것이다. 상기 흡수 조성물은 일회용 흡수 용품, 예를 들면 체액 흡수에 사용되는 일회용 흡수 용품에 유용하다.
도 1은 흡수 조성물의 자유 팽윤 값 및 부하하의 흡수도 (Absorbency Under Load) 값을 측정하는 데 사용된 장치도이다.
상대적으로 느린 액체 흡수 속도 외에 상대적으로 높은 총 액체 흡수 용량을 나타내는 조성물을 제조할 수 있음을 본원에서 밝히고 있다. 본 발명에 따라, 각각이 특이성을 갖는 산성 물질과 염기성 물질을 함께 혼합하여 흡수 조성물을 제조할 수 있으며, 산성 물질이나 염기성 물질이 단독으로 나타내는 특성에 비해, 더 느린 액체 흡수 속도 뿐아니라 증가된 총 액체 흡수 용량을 포함하여 그의 흡수 특성에 있어 예기치못한 상당한 진전을 보이고 있다.
본 발명의 흡수 조성물은 일반적으로 필수적이긴 하나 서로 상이한 두 물질로 구성된다. 첫번째 물질은 수팽윤성 수불용성의 중합체이다. 본 발명의 흡수 조성물에 사용된 것처럼, 수팽윤성 수불용성의 중합체는 흡수 조성물에 그의 액체 흡수 용량을 제공하는 데 상당한 정도로 필요하다. 따라서, 수팽윤성 수불용성의 중합체는 흡수 조성물에 필요한 정도의 액체 흡수 용량을 제공하는 데 효과적일 필요가 있다.
본원에서 사용된, “수팽윤성 수불용성”이란 용어는 다량의 수분에 노출되었을 때, 평형 부피까지 팽창하나 용액에 용해되지 않는 물질을 의미한다. 따라서, 수팽윤성 수불용성 물질은 일반적으로 고 팽윤 상태를 제외하고는, 수분을 흡수하는 동안 그의 고유 특성이나 물리적 구조를 보유하므로 유동 및 인접 분자와의 융합에 저항하기 위해 충분한 물리적 완전성 (integrity)을 가져야 한다.
본원에서 사용된 것처럼, 물질이 실질적으로 용액을 형성하기 위해 과량의 물에 용해되고, 그로 인해 초기의 고유 입자형을 잃고 수용액 전체를 통해 특히 분자적으로 분산되었을 때, 그 물질은 수용성이라고 여겨진다. 일반적으로, 가교 결합이 물질을 불용성으로 만드는 경향이 있기 때문에, 수용성 물질에는 실질적인 정도의 가교 결합은 없다.
흡수 조성물에 원하는 정도의 액체 흡수 용량을 제공하는 데 있어 그의 유효성에 관련된 수팽윤성 수불용성 중합체의 한 특성은 그의 분자량이다. 일반적으로, 고분자량의 수팽윤성 수불용성의 중합체일수록 저분자량의 수팽윤성 수불용성의 중합체에 비해 더 높은 액체 흡수 용량을 보인다.
흡수 조성물에 유용한 수팽윤성 수불용성의 중합체는 일반적으로 분자량의 범위가 넓다. 상대적으로 고분자량을 갖는 수팽윤성 수불용성 중합체가 본 발명에 사용되기에 유용할 때도 있다. 그럼에도 불구하고, 일반적으로 넓은 분자량의 범위가 본 발명에 사용되기에 적합하다. 본 발명에 사용되기 적합한 수팽윤성 수불용성 중합체는 약 100,000보다 크고, 더 유익하게는 약 200,000보다 크며, 적합하게는 약 500,000보다 크고, 더 적합하게는 약 1,000,000보다 크며 및 약 10,000,000의 중량 평균 분자량을 갖는다. 중합체의 분자량 측정 방법은 일반적으로 당업계에 잘 알려져 있다.
중합체의 분자량을 25℃ 수용액 1.0 중량%에서 그의 점도로 표현하는 것이 더 편리할 때가 있다. 본 발명에 사용되기에 적합한 중합체는 25℃ 수용액 1.0 중량%에서 적합하게는 약 100 센티포이즈 (100mPa.s) 내지 약 80,000 센티포이즈 (80,000mPa.s), 더 적합하게는 약 500 센티포이즈 (500mPa.s) 내지 약 80,000 센티포이즈 (80,000mPa.s) 및 가장 적합하게는 약 1,000 센티포이즈 (1,000mPa.s) 내지 약 80,000 센티포이즈 (80,000mPa.s)의 점도를 갖는다.
흡수 조성물에 유용한 수팽윤성 수불용성의 중합체는 일반적으로 가교 결합된다. 가교 결합의 양은 일반적으로 수팽윤성 수불용성의 중합체가 필요한 양의 액체를 흡수할 수 있도록 중합체를 수불용성으로 만들기에 충분한 최소량 이상 및 중합체가 충분히 수팽윤되도록 하기 위한 최대량 이하이다.
중합체의 가교 결합은 일반적으로 서로 상이한 2 종류의 가교 결합제 중 하나에 의해 이루어진다. 가교 결합제의 제 1 형태는 중합성 가교 결합제이다. 적합한 중합성 가교 결합제는 일반적으로 중합체 제조에 사용된 단량체나 단량체들과 반응하므로 일반적으로 단량체와 반응할 수 있는 적어도 2개 이상의 작용기를 포함한다. 적합한 중합성 가교 결합제의 예는 자유 라디칼 중합을 위한 N, N′-메틸렌 비스-아크릴아미드와 같은 에틸렌계 불포화 단량체 및 축합 중합을 위한 폴리아민 또는 폴리올을 포함한다.
가교 결합제의 제 2 형태는 잠재성 가교 결합제이다. 잠재성 가교 결합제는 일반적으로 전 중합 과정에 관여하지는 않으나 대신, 적절한 가교 결합 조건이 주어지는 반응 후반부에 중합체와 반응한다. 적합한 후처리 조건으로 60℃보다 높은 온도와 같은 조건에서의 열처리, 자외선 노출, 초단파 노출, 스팀 또는 고 습윤 처리, 고압처리, 또는 유기 용매 처리를 포함한다.
본 발명에 사용되기에 적합한 잠재성 가교 결합제는 일반적으로 수용성이다. 적합한 잠재성 가교 결합제는 중합체 상의 카르복실, 카르복실릭, 아미노, 또는 히드록실기와 반응할 수 있는 적어도 2개 이상의 작용기 또는 기능적 특성을 갖는 유기 화합물이다. 적합한 잠재성 가교 결합제의 예는 디아민, 폴리아민, 디올, 폴리올, 폴리카르복실산 및 폴리옥시드를 포함하며, 이에 국한되는 것은 아니다. 또다른 적합한 잠재성 가교 결합제는 2보다 큰 양전하를 갖는 금속 이온, 예를 들면 Al3+, Fe3+, Ce3+, Ce4+, Ti4+, Zr4+및 Cr3+로 구성된다.
중합체가 양이온 중합체일 때, 적합한 가교 결합제는 다가 음이온 물질, 예를 들면 소듐 폴리아크릴레이트, 카르복시메틸 셀룰로스, 또는 다중인산염이다.
흡수 조성물에 사용되는 수팽윤성 수불용성의 중합체는 특성상 산성 또는 염기성 중 하나이다. 본원에서 사용된 것처럼,“산성”물질은 전자 수용체로 활동할 수 있는 물질을 의미한다. 일반적으로, 흡수 조성물에 유용한 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체는 약산의 특성을 갖는다. 따라서, 흡수 조성물에 유용한 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체는 유익하게는 약 2 내지 약 12, 더 유익하게는 약 2 내지 약 10, 및 적합하게는 약 3 내지 약 6의 pKa를 갖는다. 중합체 제조에 사용된 단량체 또는 단량체들의 pH를 측정하는 것이 좀 더 편리할 때도 있다. 단량체나 단량체들 및 그러한 단량체로부터 제조된 중합체의 pH가 동일하지 않을 수 있음에도 불구하고, 그러한 pH값은 실질적으로 유사해야 한다. 따라서, 흡수 조성물에 유용한 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체는 유익하게는 약 2 내지 약 12, 더 유익하게는 약 2 내지 약 10, 및 적합하게는 약 3 내지 약 6의 pKa를 갖는 단량체로부터 제조된다. 중합체가 2 이상의 단량체로부터 제조된다면, 비록 본원에 유용한 수팽윤성 수불용성 중합체의 바람직한 특성에 부정적인 영향을 주지 않는 한 약 2보다 작거나 또는 약 12보다 큰 pKa를 갖는 미량의 단량체가 사용가능함에도 불구하고, 사용된 각 단량체는 유익하게는 약 2 내지 약 12, 더 유익하게는 약 2 내지 약 10, 및 적합하게는 약 3 내지 약 6의 pKa를 갖는다.
약 2보다 작은 pKa를 나타내는 수팽윤성 수불용성의 강산성 중합체를 사용하면 일반적으로 의도하는 느린 용액 흡수 속도를 나타내지 않는 흡수 조성물이 됨을 알았다. 약 12보다 큰 pKa를 나타내는 수팽윤성 수불용성의 극도의 약산성 중합체를 사용하면 일반적으로 의도하는 액체 흡수 용량을 나타내지 않는 흡수 조성물이 됨을 통상적으로 알수 있다. 산의 pKa는 산 분해도, 환언하면, 산의 세기를 나타내며 본원에서는 특정 온도 조건과 같은 조건하에서 수팽윤성 수불용성의 중합체를 사용하여 측정했다. 적합하게는, pKa는 약 25℃에서 측정된다. 일반적으로, 약산일수록 pKa값이 더 크다. 다양한 온도에서 많은 산에 대한 pKa값이 잘 알려져 있으며 많은 유용한 참고자료, 예를 들면 문헌[CRC Handbook of Chemistry ＆ Physics, 75thEdition, 편집 David R.Lide, CRC 출판사 (1994)]에서 찾아볼 수 있다.
적절한 수팽윤성 수불용성의 약산성 중합체는 약산으로 활동 가능한 작용기를 포함한다. 그러한 작용기로는 카르복실기, 황산기, 아황산기 및 인산염기를 포함하나, 여기에 국한되지는 않는다. 적합한 작용기는 카르복실기이다. 일반적으로 작용기는 가교 결합된 기재 중합체에 부착된다. 적절한 기재 중합체로는 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 알코올, 에틸렌 말레산 무수물 공중합체, 폴리비닐에테르, 폴리아크릴산, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐모르폴린 및 그들의 공중합체이다. 천연 기재 다당류 중합체 또한 사용가능하며 카르복시메틸 셀룰로스, 카르복시메틸 녹말, 히드록시프로필 셀룰로스, 알긴, 알기네이트, 카라기난, 아크릴 그래프트 녹말, 아크릴 그래프트 셀룰로스 및 그들의 공중합체이다. 폴리아스파라긴산 및 폴리글루타민산 같은 합성 폴리펩티드 또한 사용가능하다.
수팽윤성 수불용성의 산성 중합체는 일반적으로 유리 산 형태가 필요하다. 일반적으로 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체에는 유리 산 형태의 산성 작용기를 유익하게는 적어도 약 50 몰%, 더 유익하게는 적어도 약 70 몰%, 적합하게는 적어도 약 80 몰%, 더 적합하게는 적어도 약 90 몰% 및 가장 적합하게는 실질적으로 약 100 몰%를 갖는 것이 바람직하다. 이어서 다른 한편으로, 본 발명의 흡수 조성물에 사용될 때에는 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체는 실질적으로 중화되어서는 안된다. 일반적으로, 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체에는 산 작용기의 중화도를 유익하게는 약 50 몰%보다 작고, 더 유익하게는 약 30 몰%보다 작고, 적합하게는 약 20 몰%보다 작고, 더 적합하게는 약 10 몰%보다 작으며 가장 적합하게는 실질적으로 약 0 몰%를 갖는다.
본원에서 사용된, “염기성”물질은 전자 공여체로 활동할 수 있는 물질을 의미한다. 일반적으로 흡수 조성물에 유용한 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체는 약산의 특성을 갖는다. 따라서, 흡수 조성물에 사용되는 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체는 유익하게는 약 2 내지 약 12, 더 유익하게는 약 2 내지 약 10 및 적합하게는 약 3 내지 약 6의 pKb를 갖는다. 중합체 제조에 사용된 단량체나 단량체들의 pH 측정이 더 편리할 때도 있다. 단량체나 단량체들 및 그들 각각으로부터 제조된 중합체의 pH가 동일하지 않을 수 있지만, 그러한 pH 값은 실질적으로 유사해야 한다. 따라서, 흡수 조성물에 사용된 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체는 약 2 내지 약 12, 더 유익하게는 약 2 내지 약 10, 및 적합하게는 약 3 내지 약 6의 pKb를 갖는다. 중합체가 둘이상의 단량체로부터 제조된다면, 비록 그러한 단량체가 본원에 유용한 수팽윤성 수불용성 중합체의 바람직한 특성에 부정적인 영향을 주지 않는 한 약 2보다 작거나 또는 12보다 큰 pKb를 갖는 미량의 단량체가 사용될 수 있음에도 불구하고, 사용된 각 단량체들은 유익하게는 약 2 내지 약 12, 더 유익하게는 약 2 내지 약 10, 및 적합하게는 약 3 내지 약 6의 pKb를 갖는다.
약 2보다 작은 pKb를 나타내는 수팽윤성 수불용성의 강염기성 중합체를 사용하면 일반적으로 의도하는 느린 액체 흡수 속도를 나타내지 않는 흡수 조성물이 됨을 알 수 있었다. 약 12보다 큰 pKb를 나타내는 수팽윤성 수불용성의 약염기성 중합체를 사용하면 일반적으로 의도하는 액체 흡수 용량을 나타내지 않는 흡수 조성물이 됨을 알 수 있었다. 염기의 pKb는 염기의 분해도, 환언하면, 염기의 세기를 나타내며, 본원에서는 특정 온도 조건과 같은 조건하에서 수팽윤성 수불용성 중합체를 사용하여 측정하였다. 적합하게는, pKb는 약 25℃에서 측정된다. 일반적으로, 약염기일수록, pKb의 값은 더 크다. 다양한 온도에서 염기에 대한 pKb값은 잘 알려져 있으며 많은 유용한 참고자료, 예를 들면 문헌[CRC Handbook of Chemistry ＆ Physics, 75thEdition, 편집 David R.Lide, CRC 출판사 (1994)]에서 찾아볼 수 있다.
적합한 수팽윤성 수불용성의 약염기성 중합체는 약염기로 활동할 수 있는 작용기를 포함한다. 그러한 작용기로는 1차, 2차, 또는 3차 아미노기, 이미노기, 이미도기 및 아미도기를 포함하나, 이에 국한되지는 않는다. 적합한 작용기는 아미노기이다. 일반적으로, 작용기는 가교 결합된 기재 중합체에 부착된다. 적절한 기재 중합체는 폴리아민, 폴리에틸렌이민, 폴리아크릴아미드 및 폴리쿼터너리 암모늄 및 그들의 공중합체를 포함한다. 천연 기재 다당류 중합체 역시 사용가능하며 키틴 및 키토산이 포함된다. 합성 폴리펩티드, 예를 들면 폴리아스파라긴, 폴리글루타민, 폴리리신, 및 폴리아르기닌 역시 사용가능하다.
수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체는 일반적으로 유리 염기 형태를 필요로 한다. 일반적으로, 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체는 유익하게는 적어도 약 50 몰%, 더 유익하게는 적어도 약 70 몰%, 적합하게는 적어도 약 80 몰%, 더 적합하게는 적어도 약 90 몰% 및 가장 적합하게는 실질적으로 약 100 몰%의 유리 염기 형태의 염기성 작용기를 갖는다. 이어서 다른 한편으로, 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체가 본 발명의 흡수 조성물에 사용될 때, 실질적으로 중화되어서는 안된다. 일반적으로, 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체에는 염기성 작용기의 중화도가 유익하게는 50 몰%보다 작고, 더 유익하게는 약 30 몰%보다 작고, 적합하게는 약 20 몰%보다 작고, 더 적합하게는 약 10 몰%보다 작으며 가장 적합하게는 실질적으로 약 0 몰%이다.
수팽윤성 수불용성의 산성 또는 염기성 중합체는 일반적으로 다양한 형태로 흡수 조성물에 사용가능하다. 수팽윤성 수불용성의 산성 또는 염기성 중합체가 갖는 형태의 예로는 입자, 플레이크, 섬유, 필름 및 비직조 구조가 있다. 흡수 조성물이 일회용 흡수 용품에 사용될 때는, 수팽윤성 수불용성의 산성 또는 염기성 중합체는 불연속 입자, 섬유 또는 플레이크의 형태가 일반적으로 바람직하다. 입자 형태일 때는, 입자의 최대 횡단면적이 유익하게는 약 50μm 내지 약 2,000μm 이내, 적합하게는 약 100μm 내지 약 1,000μm 이내 및 더 적합하게는 약 300μm 내 지 약 600μm 이내의 범위를 갖는 것이 일반적으로 바람직하다.
시판되는 초흡수제는 일반적으로 실질상 중화되었거나 또는 염의 형태이다. 이는 일반적으로, 비교적 높은 액체 흡수 용량을 갖기 위해 수팽윤성 수불용성 중합체는 고분자전해질이어야 하기 때문이다. 그러나, 본원에서 기술된 대로, 본 발명에 유용한 수팽윤성 수불용성의 산성 또는 염기성 중합체는 실질적으로 각각 유리 산 또는 유리 염기 형태이다. 더우기, 본원에 유용한 이러한 수팽윤성 수불용성 중합체의 산성, 염기성의 작용성 각각은 약한 특성을 갖기 때문에, 이러한 약산 또는 약염기 작용성은 물이나 염화나트륨 수용액과 같은 액체에서 쉽게 해리되지 않는다. 그러므로, 유리 산 또는 유리 염기 형태인 이러한 수팽윤성 수불용성의 약산성 또는 약염기성 중합체 각각은 일반적으로 그 자체로는 비교적 높은 액체 흡수 용량을 갖지 않는다.
그러나, 실질적으로 유리 산 또는 유리 염기 형태인 이러한 수팽윤성 수불용성의 산성 또는 염기성 중합체 각각을 제 2 염기성 물질 또는 제 2 산성 물질 각각과 혼합하여 형성한 흡수 조성물은 상대적으로 느린 액체 흡수 속도 외에 상대적으로 높은 액체 흡수 용량를 나타냄을 본 발명에서 알 수 있다. 이는 혼합물이 수용액에 존재할 때, 실질적으로 유리 산 또는 유리 염기 형태인 수팽윤성 수불용성의 산성 또는 염기성 중합체 각각이 제 2 염기성 물질 또는 제 2 산성 물질 각각과 반응하고, 화학평형이 유리 산 또는 유리 염기 형태로부터 유래한 수팽윤성 수불용성의 산성 또는 염기성 중합체 각각을 그의 염 형태로 전환하는 데 유리하게 하기 때문이라고 믿어진다. 따라서, 전환된 수팽윤성 수불용성 중합체로 구성된 혼합물은 상대적으로 높은 액체 흡수 용량을 나타낸다. 그러나, 유리 산 또는 유리 염기 형태로부터 유래된 수팽윤성 수불용성 중합체 각각을 그의 염 형태로 전환하는 것은 상대적으로 느린 이온화 과정이고 중합체 즉 수팽윤성 수불용성 중합체로의 이온 분산 역시 상대적으로 느린 액체 흡수 속도를 나타내게 된다. 또한, 유리 산 또는 유리 염기 형태로부터 유래한 수팽윤성 수불용성 중합체 각각을 염화나트륨 수용액과 같은 전해질 함유 용액에서 각각의 염형태로 전환하면 전해질 함유 용액에 실질적인 탈염효과를 주고 그로 인해 염-유해 효과를 낮춤으로써 수팽윤성 수불용성의 중합체로 구성된 혼합물의 액체 흡수 성능을 증진시킨다.
상기와는 반대로, 분자 구조 내에 산성 및 염기성 작용기를 모두 포함하는 단일 물질 또는 혼합물은 본원에서 기술한 바람직한 흡수 특성을 나타내지 않음을 알 수 있었다. 이는 단일 분자 구조내의 산성 및 염기성 작용기는 일반적으로 서로 상호 반응하여 과다 가교 결합 중합체 구조를 형성하는 결과가 되기 때문이라고 여겨진다. 따라서, 산성 및 염기성 단량체로부터 공중합체를 제조하거나 수용액 등에서 수용성 산성 및 염기성 물질의 분자 수준의 분산을 이룸으로써 본 발명의 흡수 조성물을 제조하는 것은 일반적으로 불가능한 데 이는 상기 공중합과정이나 분자 수준 분산 과정동안 산성 및 염기성 물질이 상호 반응하여 가교 결합을 형성하기 때문이다.
이어서, 본 발명의 한 실시태양에서는, 흡수 조성물이 실질적으로 유리 산 형태인 수팽윤성 수불용성의 약산성 중합체 및 제 2 염기성 물질의 혼합물로 구성된다. 적합한 제 2 염기성 물질에는 중합성 염기성 물질, 예를 들면 폴리아민, 폴리이민, 폴리아미드, 폴리쿼터리 암모늄, 키틴, 키토산, 폴리아스파라긴, 폴리글루타민, 폴리리신 및 폴리아르기닌이 속하며, 이에 국한되지는 않는다 : 유기 염기성 물질, 예를 들면 유기 염 및 지방족 및 방향족 아민, 이민 및 아미드 : 및 무기 염기성 물질, 예를 들면 산화 알루미늄같은 금속성 산화물 : 무수물, 예를 들면 바륨 무수물 : 염, 예를 들면 칼슘 카보네이트 : 및 그들의 혼합물이다. 제 2 염기성 물질은 일반적으로 강염기 또는 약염기 중 하나일 수 있다. 그러나, 제 2 염기성 물질의 염기성 세기가 흡수 조성물의 액체 흡수 속도에 영향을 줌을 알았다. 일반적으로, 비교적 더 강한 제 2 염기성 물질로 구성된 흡수 조성물이 비교적 더 약한 제 2 염기성 물질로 구성된 흡수 조성물에 비해 상대적으로 더 빠른 액체 흡수 속도를 나타낸다.
본 발명의 유익한 한 실시태양에서, 제 2 염기성 물질로 수팽윤성 수불용성의 중합체 또한 적합할 수 있다. 그런 실시태양에서, 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체 및 수팽윤성 수불용성의 중합성 제 2 염기성 물질 모두 흡수 조성물의 전체 액체 흡수 용량에 기여하는 데 쓰일 수 있으므로 수팽윤성 수불용성의 중합체가 아닌 제 2 염기성 물질을 사용하는 것에 비해 흡수 조성물의 전체 액체 흡수 용량을 높이게 된다. 그러나, 제 2 염기성 물질이 수팽윤성 수불용성 중합체이면, 일반적으로 그러한 수팽윤성 수불용성의 중합성 제 2 염기성 물질은 유익하게는 약 2 내지 약 12, 더 유익하게는 약 2 내지 약 10, 및 적합하게는 약 3 내지 약 6의 pKb를 갖는 것이 바람직하다. 약 2보다 작은 pKb를 나타내는 수팽윤성 수불용성의 중합성 제 2 강염기성 물질을 사용하면 일반적으로 의도하는 느린 액체 흡수 속도를 나타내지 않는 흡수 조성물이 됨을 알 수 있다.
본 발명의 또다른 실시태양에서, 흡수 물질은 실질적으로 유리 염기 형태인 수팽윤성 수불용성의 약염기성 중합체 및 제 2 산성 물질의 혼합물로 구성된다. 적합한 제 2 산성 물질의 예로는 중합성 산성 물질, 예를 들면 폴리아크릴산, 폴리말레산, 카르복시메틸 셀룰로스, 알긴산, 폴리아스파라긴산 및 폴리글루타민산을 포함하며, 여기에 국한되지는 않는다 ; 유기 산성 물질, 예를 들면 지방족 및 방향족 산 ; 및 무기산, 예를 들면 산화 알루미늄과 같은 금속성 산화물 ; 및 염, 예를 들면 염화철이다. 제 2 산성 물질은 일반적으로 강산 또는 약산 중 하나일 수 있다. 그러나, 제 2 산성 물질의 산의 세기는 흡수 조성물의 액체 흡수 속도에 영향을 줌이 밝혀져 있다. 일반적으로, 비교적 더 강한 제 2 산성 물질로 구성된 흡수 조성물이 비교적 더 약한 제 2 산성 물질로 구성된 흡수 조성물에 비해 상대적으로 더 빠른 액체 흡수 속도를 나타낸다.
본 발명의 유용한 한 실시태양에서는, 제 2 산성 물질로 수팽윤성 수불용성의 중합체 또한 적합할 수 있다. 그러한 실시태양에서, 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체 및 수팽윤성 수불용성의 중합성 제 2 산성 물질은 모두 흡수 조성물의 전체 액체 흡수 용량에 기여하는 데 쓰일 수 있으므로 수팽윤성 수불용성의 중합체가 아닌 제 2 산성 물질을 사용하는 것에 비해 흡수 조성물의 전체 액체 흡수 용량을 높이게 된다. 그러나, 제 2 산성 물질이 수팽윤성 수불용성 중합체이면, 일반적으로 수팽윤성 수불용성의 중합성 제 2 산성 물질은 유익하게는 약 2 내지 약 12, 더 유익하게는 약 2 내지 약 10, 및 적합하게는 약 3 내지 약 6의 pKa를 갖는다. 약 2보다 작은 pKa를 나타내는 수팽윤성 수불용성의 중합성 제 2 산성 물질을 사용하면 일반적으로 의도하는 느린 액체 흡수 속도를 나타내지 않는 흡수 조성물이 됨을 알 수 있다.
제 2 염기성 또는 산성 물질은 일반적으로 다양한 형태로 흡수 조성물에 사용될 수 있다. 제 2 염기성 또는 산성 물질 형태의 예는 입자, 플레이크, 섬유, 필름 및 비직조 구조를 포함한다. 흡수 조성물이 일회용 흡수 용품에 사용될 때, 일반적으로 제 2 염기성 또는 산성 물질은 불연속 입자, 섬유, 또는 플레이크 형태가 바람직하다. 입자 형태일 때는, 일반적으로 입자의 최대 횡단면적은 유익하게는 약 50μm 내지 약 2,000μm 이내, 적합하게는 약 100μm 내지 약 1,000μm 이내, 및 더 적합하게는 약 300μm 내지 약 600μm 이내의 범위가 바람직하다. 흡수 조성물은 이 성분 섬유 형태일 수도 있는 데, 여기서 한 성분은 중합체이고 다른 성분은 제 2 물질이다. 이러한 이 성분 섬유는 병행 이 성분 섬유 또는 외피 및 코어 이 성분 섬유일 수 있다. 이러한 이 성분 섬유는 공지 방법, 예를 들면 공추출법으로 제조가능하다.
일반적으로, 실질상 유리 산 또는 유리 염기 형태인 수팽윤성 수불용성의 산성 또는 염기성 중합체 각각을 바람직한 흡수 특성을 갖는 흡수 조성물을 제공하기에 충분한 각각의 산성 및 염기성 작용성의 몰비로 흡수 조성물에서 제 2 염기성 또는 산성 물질 각각과 혼합한다. 수팽윤성 수불용성의 산성 또는 염기성 중합체 각각과 제 2 염기성 또는 산성물질의 몰비는 유익하게는 약 10:1 내지 약 1:10, 적합하게는 약 4:1 내지 약 1:4, 더욱 유익하게는 약 2:1 내지 약 1:2 및 가장 적합하게는 약 1:1이다.
본 발명의 흡수 조성물은 액체를 흡수하는 능력을 가지며, 본원에서는 자유 팽윤 (Free Swell(FS))이라고 한다. 자유 팽윤 값 측정 방법은 실시예와 관련하여 하기에 기술하고 있다. 하기에 개시된 대로 측정되고 본원에서 보고된 자유 팽윤 값은 0.01파운드/in2의 극소 부하하에서 약 10시간동안 물질 1g이 흡수할 수 있는, 염화나트륨 0.9 중량%를 포함하는 수용액을 g으로 나타낸 양을 의미한다. 일반적으로, 본 발명의 흡수 조성물은 약 0.01 psi의 부하에 대해, g 당 적어도 약 15, 유익하게는 적어도 약 20, 적합하게는 적어도 약 25, 및 약 200g이하의 초기 자유 팽윤 값을 갖는 것이 바람직하다. 본원에서 사용된, 용어“초기 자유 팽윤 값”이라 함은 약 24℃ 및 상대습도 약 30 내지 약 60%같은 상온조건으로 물질을 저장하면서 물질 제조 후 약 1일이내에 측정했을 때 물질이 나타내는 자유 팽윤 값을 의미한다.
또 적합하게는 본 발명의 흡수 조성물은 흡수 조성물이 외부압력이나 부하하에 있어도 액체 흡수 능력을 보유하는데, 본원에서는 부하하의 흡수도 (Absorbency Under Load (AUL))라 한다. 부하하에서 통상 높은 액체 흡수 능력을 갖는 합성 중합성 물질, 예를 들면 소듐 폴리아크릴레이트가 흡수 용품 내에 혼입되면 겔-블록킹 현상을 최소화할 수 있음을 알았다. 부하하의 흡수도 측정법은 실시예와 관련하여 하기에 기재하고 있다. 하기에 개시된 대로 측정되고 본원에서 보고된 부하하의 흡수도 값은 약 0.3파운드/in2의 부하하에서 물질 1g이 약 10시간동안 흡수할 수 있는, 염화나트륨 0.9 중량%를 포함하는 수용액을 g으로 나타낸 양이다. 일반적으로, 본 발명의 흡수 조성물은 약 0.3psi의 부하에 대해, g 당 적어도 약 15, 유익하게는 약 20, 적합하게는 적어도 약 25, 및 약 100g이하의 부하하의 초기 흡수도 값을 갖는 것이 바람직하다. 본원에서 사용된, 용어“부하하의 초기 흡수도 값”이라 함은 약 24℃ 및 상대습도 약 30 내지 약 60%의 상온조건으로 물질을 저장하면서 물질 제조 후 약 1일이내에 측정했을 때 물질이 나타내는 부하하의 흡수도 값을 의미한다.
본 발명의 흡수 조성물은 상대적으로 느리게 액체를 흡수하는 능력을 갖는다. 본원에서 사용된 것처럼, 본원 발명 또는 본원 발명 이외 발명의 임의의 흡수 조성물이 액체를 흡수하는 속도의 정량화는 자유 팽윤 용량 값의 60% 도달 시간으로 나타낼 수 있다. 자유 팽윤 용량 값의 60% 도달 시간 측정 방법은 실시예와 관련하여 하기에 기재하고 있다. 하기에 개시된 대로 측정되고 본원에서 보고된 자유 팽윤 용량 값의 60% 도달 시간은 흡수 조성물이 그의 총 흡수 용량의 약 60%를 흡수하는 데 걸리는 시간을 분으로 나타낸 것을 의미하며, 흡수 조성물의 자유 팽윤 값으로 나타내어진다. 일반적으로, 본 발명의 흡수 조성물은 자유 팽윤 용량 값의 60% 도달 시간이 적어도 약 5분, 유익하게는 약 5분 내지 약 300분, 더 유익하게는 약 10분 내지 약 200분, 적합하게는 약 20분 내지 약 100분 및 더 적합하게는 약 30분 내지 약 60분이 바람직하다.
적합하게는 또한 본 발명의 흡수 조성물은 그것이 외부 압력이나 부하하에서도 상대적으로 느리게 액체를 흡수하는 능력을 갖는다. 본원에서 사용된 것처럼, 흡수 조성물이 외부압력하나 부하하에 있을 때 본원 발명이나 본원 발명 이외 발명의 임의의 흡수 조성물이 액체를 흡수하는 속도의 정량화는 부하하의 흡수 용량 값의 60% 도달 시간으로 나타낼 수 있다. 부하하의 흡수도 값의 60% 도달 시간 측정방법은 실시예와 관련하여 하기에 기재하고 있다. 하기에 개시된 대로 측정되고 본원에서 보고된 부하하의 흡수 용량 값의 60% 도달 시간은 외부 압력이나 부하하에서 흡수 조성물이 그의 총 흡수 용량의 약 60%를 흡수하는 데 걸리는 시간을 분으로 나타낸 것을 의미하며, 흡수 조성물의 부하하의 흡수도 값으로 나타내어진다. 일반적으로, 본 발명의 흡수 조성물은 부하하의 흡수 용량 값의 60% 도달 시간이 적어도 약 5분, 유익하게는 약 5분 내지 약 300분, 더 유익하게는 약 10분 내지 약 200분, 적합하게는 약 20분 내지 약 100분 및 더 적합하게는 약 30분 내지 약 60분을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 흡수 조성물은 간단한 방법에 의해서 제조될 수 있음을 알 수 있었다. 일반적으로, 흡수 조성물의 제조 방법은 실질적으로 유리 산 또는 유리 염기 형태인 수팽윤성 수불용성의 산성 또는 염기성 중합체 각각을 제 2 염기성 또는 산성 물질과 혼합하는 단계를 포함한다. 따라서, 본 발명의 한 실시태양에서, 흡수 조성물은 실질적으로 유리 산 형태인 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체와 제 2 염기성 물질을 함께 혼합함으로써 제조될 수 있다. 본 발명의 또다른 실시태양에서는, 흡수 조성물은 실질적으로 유리 염기 형태인 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체와 제 2 산성 물질을 함께 혼합함으로써 제조될 수 있다.
그러한 혼합물은 일반적으로 실질상 각각 유리 산 또는 유리 염기 형태인 수팽윤성 수불용성의 산성 또는 염기성 중합체 각각 및 효과적으로 함께 혼합되는 제 2 염기성 또는 산성 물질에 대해 흡족한 조건하에서 제조되어야 한다. 중합체와 제 2 물질을 효과적으로 혼합하기 위해 혼합물을 교반하거나, 교란시키거나 또는 그렇지 않으면 블렌딩하는 것이 유익하며, 그 결과 혼합물은 필수적으로 균일한 혼합물을 형성한다. 교반, 교란 또는 블렌딩용 계기는 당업계에 잘 알려져 있으며 단순한 블렌더 및 믹서도 포함된다.
본 발명 흡수 조성물의 주성분은 상기에 기술되었는 데, 흡수 조성물은 이런 것만이 아니라 바람직한 흡수 특성을 가지면서 흡수 조성물에 역효과를 주지 않는 다른 성분을 포함할 수 있다. 부가 성분으로 사용될 수 있는 대표적인 물질은 안료, 산화제, 안정화제, 계면 활성제, 왁스, 흐름 촉진제, 고체 용매, 미립자 및 흡수 조성물의 처리능력을 증진시키기위해 부가되는 물질을 포함하며, 이에 국한되지는 않는다.
본 발명의 흡수 조성물은 일회용 흡수 용품, 예를 들면 개인 위생 용품, 예를 들면 기저귀, 트레이닝 팬츠, 어린이용 손수건, 여성 위생 용품, 성인용 실금자용 제품 ; 및 의료 용품, 예를 들면 상처 드레싱이나 외과적 케이프 또는 드래프 (drape)에 사용하기에 적합하다. 본 발명의 흡수 조성물이 일회용 흡수 용품에 사용될 때는, 일반적으로 중성 또는 약산성을 갖는 것이 바람직하다. 이런 특별한 용도에는, 수팽윤성 수불용성의 산성 또는 염기성 중합체와 제 2 염기성 또는 산성 물질의 몰비는 약 1:1인 것이 바람직하다.
본 발명의 한 실시태양에서는, 일회용 흡수 용품을 제공하는 데, 이는 액체 투과성 상부 시트와 상부 시트에 부착된 배면 시트, 본 발명의 흡수 조성물로 구성되며 상부 시트와 배면 시트 사이에 존재하는 흡수 구조로 이루어져 있으며, 상기 흡수 조성물은 바람직한 흡수 특성을 나타낸다.
본 발명의 여러 측면에 따라, 일회용 흡수 용품은 사용하는 동안 다양한 체액 인설트를 경험하게 된다. 따라서, 일회용 흡수 용품은 사용하는 동안 흡수 용품 및 구조에 유입되는 양의 다양한 체액 인설트를 흡수할 수 있는 것이 바람직하다. 인설트는 일반적으로 시간간격으로 서로 분리된다.
상부 시트 및 배면 시트로 사용하기에 적합한 물질은 당업계에 널리 알려져 있다. 상부 시트로 사용하기에 적합한 물질의 예는 액체 투과성 물질, 예를 들면 m2당 약 15 내지 약 25g의 기본 중량을 갖는 스펀본드된 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌이다. 배면 시트로 사용하기에 적합한 물질의 예는 공기 투과성 물질, 예를 들면 미소 공극 폴리올레핀 필름 뿐아니라 액체 비투과성 물질, 예를 들면 폴리올레핀 필름이다.
흡수 조성물은 통상적으로 섬유상 매트릭스와 결합되어 흡수 구조내에 존재한다. 섬유상 매트릭스는 예를 들면, 세분된 목질 펄프 플러프의 배트 (batt), 조직 층, 함수 펄프 시트, 또는 기계적으로 연질화된 펄프 시트의 형태를 가질 수 있다. 적합하게는, 섬유상 매트릭스는 구조내, 또는 구조상에 흡수 조성물을 속박하고 포집하기위해서 형성된다. 흡수 조성물은 섬유상 매트릭스의 일반적인 형태를 형성하는 동안 또는 그 후 어느 때에 섬유상 매트릭스 내 또는 섬유상 매트릭스 상에 혼입될 수 있다. 본 발명에 유용한 섬유상 매트릭스은 공기 적층법 (air-laying process) 또는 습식 적층법 (wet-laid process) 또는 섬유상 매트릭스를 형성하기 위해 당업계에 널리 알려진 임의의 다른 방법에 의해서 형성될 수 있다.
흡수 조성물은 통상적으로 흡수 구조나 흡수 용품이 필요한 양의 액체를 흡수하기에 효과적인 정도로 본 발명의 흡수 구조나 흡수 용품에 존재한다. 흡수 조성물은 흡수 구조상의 흡수 조성물과 기질의 총 중량을 기준으로, 유익하게는 약 1 내지 약 99 중량%, 적합하게는 약 5 내지 약 95 중량%, 및 더 적합하게는 약 10 내지 약 90 중량%로 흡수 구조내에 존재한다.
실험방법
자유 팽윤 용량 및 자유 팽윤 용량의 60% 도달 시간
자유 팽윤 용량 (FS)은 0.01 파운드/in2같은 극소의 부하량 또는 구속력이 가해진 상태에서 물질 1g이 10시간동안 흡수할 수 있는, 염화나트륨 0.9 중량%를 포함하는 수용액을 g으로 나타낸 양을 측정하는 실험이다.
도 1과 관련하여, 자유 팽윤 및 부하하의 흡수도를 측정하는 기구 및 방법을 기술하고 있다. 실험 동안의 기구 위상을 투시도로 나타내고 있다. 플랫폼(3)을 올리고 내리기 위해 조절가능한 손잡이(2)를 갖는 실험용 잭(1)을 나타내고 있다. 실험용 스탠드(4)는 계기의 하우징(7) (실험용 스탠드에 의해 확고히 지지됨)을 통과하는 수정된 두께 계기 프로브(6)에 연결된 스프링(5)을 지탱한다. 실험용 초흡수 물질 시료를 포함하는 플라스틱 시료 컵(8)은 액체 투과성 바닥을 가지며 흡수되는 염류 용액이 포함된 페트리 디시(9) 내에 있다. 단지 부하하의 흡수도 값을 측정하기 위해서, 분동(10)은 (보이지 않는) 초흡수 물질 시료의 상부에 놓인 (보이지 않는) 스파세르 디스크 위에 놓는다.
시료 컵은 내부 지름이 1인치이고 외부 지름이 1.25인치인 플라스틱 실린더로 구성된다. 시료 컵 바닥은 스크린을 플라스틱 융점 이상으로 가열하고 플라스틱을 녹이고 플라스틱 실린더에 스크린을 결합시키기 위해 가열 스크린에 대해 플라스틱 실린더를 가압함으로써 실린더 끝에 150미크론 개구를 갖는 100메쉬 금속 스크린을 부착함으로써 형성된다.
염류 용액을 흡수하는 동안 시료의 팽창 측정에 사용된 수정된 두께 계기는 미듀토요 디지마틱 (Mitutoyo Digimatic) 지시계, IDC 시리즈 543, 모델 543-180이며, 0-0.5 인치의 범위와 0.00005 인치의 정확도를 갖는다 (Mitutoyo Corporation, 31-19, Shiba 5-chome, Minato-ku, Tokyo 108, Japan). 미투토요 주식회사로부터 공급될 때, 두께 계기는 계기 하우징 내에 프로브에 부착된 스프링을 포함한다. 이 스프링은 약 27g의 하강력을 갖는 자유 낙하 프로브을 제공하기위해 제거된다. 뿐만아니라, 계기 하우징의 상부에 위치한 프로브의 상부 위의 캡 역시 지지 스프링 5에 프로브를 부착할 수 있게 하기위해 제거되며 (McMaster-Carr Supply Co., Chicago, Illinois, Item No. 9640K41), 약 1g±0.5g의 프로브 하강력을 저지 또는 감소하는 데 기여한다. 와이어 후크를 지지 스프링에 부착시키기 위해 프로브 상부에 밀착시킬 수 있다. 또한 프로브 하부 끝에 프로브가 시료 컵 내로 삽입될 수 있도록 팽창 니들 (Mitutoyo Corporation, Part No.131279)을 제공한다.
본 실험을 수행하기 위해, 통상적으로 약 300 내지 600 미크론의 입자크기로 선별된 흡수 물질 시료 0.160g을 시료 컵에 놓는다. 이어서 중량이 4.4g이고 지름이 약 0.995인치인 플라스틱 스페이서 디스크로 시료를 덮는 데, 이는 실험 동안 시료가 교란되는 것을 막고 또한 전 시료에 균일한 부하를 주게 된다. 그 후 시료 물질 및 스페이서 디스크가 있는 시료 컵을 건조 중량을 얻기 위해 측량한다. 시료 컵을 플랫폼 상의 페트리 디쉬에 놓고 플라스틱 스페이서 디스크 상부가 프로브 끝과 닿을 때까지 실험용 잭을 상승시켰다. 계기는 영점을 맞추었다. 실험을 시작하기 위해 충분한 양의 염류 용액을 페트리 디시 (50-100ml)에 첨가했다. 팽창 시료가 염류 용액을 흡수함에 따라 이에 의해 플라스틱 스페이서 디스크가 상승하는 거리가 프로브에 의해 측정된다. 이 거리는, 시료 컵 내부의 횡단면과 곱해지며, 이는 흡수에 의한 시료의 팽창 부피 측정치이다. 염류 용액의 밀도와 시료 중량을 분석하면, 흡수된 염류 용액의 양이 쉽게 계산된다. 약 10시간 후에 흡수된 염류 용액의 중량은 흡수제 1g 당 흡수된 염류 용액을 g으로 표현한 자유 팽윤 값이다. 필요하다면, 계산을 하고 자유 팽윤을 해석하기 위해 수정된 두께 미터의 기록을 연속적으로 컴퓨터 (Mitutoyo Digimatic Miniprocessor DP-2 DX) 내에 삽입시킬 수 있다. 크로스 체크로서, 자유 팽윤은 실험 전과 후의 시료 컵사이의 중량 차이를 결정함으로써 측정될 수도 있으며, 중량 차이는 시료가 흡수한 용액의 양이 된다.
컴퓨터로부터 얻은 자유 팽윤 값을 계속적으로 모니터링함으로써, 자유 팽윤 용량의 60% 도달 시간은 쉽게 측정된다.
부하하의 흡수 용량 및 부하하의 흡수 용량의 60% 도달시간
부하하의 흡수도 (AUL)는 약 0.3 파운드/in2의 부하량 또는 구속력이 가해진 상태에서 물질 1g이 10시간동안 흡수할 수 있는, 염화나트륨 0.9중량%를 포함하는 수용액을 g으로 나타낸 양을 측정하는 실험이다. 흡수 조성물의 부하하의 흡수도 값 측정 방법은 플라스틱 스페이서 디스크의 상부에 100g 중량을 놓고 그로인해 흡수 조성물이 염류 용액을 흡수할 때 흡수 조성물 상에 약 0.3 파운드/in2의 부하가 걸리게 되는 것을 제외하고는 자유 팽윤 값을 측정하는 방법과 매우 동일하다. 컴퓨터로부터 얻은 부하하의 흡수도 값을 계속 모니터링함으로써, 부하하의 흡수 용량의 60% 도달 시간은 쉽게 측정된다.
다음 실시예에 사용하기 위해, 다음의 시료 물질을 준비했다. 이들 시료에 대한 설명과 특성은 표1에 정리했다.
a. 시판 폴리아크릴레이트 초흡수제 (시료1)
대조 물질로, 상표명 IM 3900으로 시판되는 폴리아크릴레이트 초흡수제는 호크스트 셀라니스 (Hoechst Celanese)로부터 얻었다. 초흡수제는 약 70 몰%의 중화도를 갖는다.
b. 폴리아크릴산 겔 (시료 2 내지 시료 5)
알트리히 화학 주식회사 (Aldrich Chemical Company)로부터 구입한 아크릴산 27g, 과황산 칼륨 (K2S2O8) 0.065g 및 N,N′-메틸렌 비스아크릴아미드 0.108g을 완전 용융액이 되도록 실온에서 증류수 175g을 포함하는 500ml 플라스크내에 첨가 혼합했다. 이어서 플라스크를 적어도 3시간동안 60℃의 수조에 담궜다. 플라스크를 계속 흔들었다. 형성된 폴리아크릴산 겔을 자르고 80℃에서 10시간동안 환기된 오븐에서 건조시켰다. 완전히 건조된 중합체를 워링 (Warring (모델 34BL97))으로부터 구입한 시판 블렌더로 세분했으며 상이한 입자 크기별로 선별했다.
c. 상이한 중화도를 갖는 폴리아크릴산 겔 (시료 6 내지 시료 8)
상기 b에 기술된 미립자의 폴리아크릴산 겔은 300 내지 600 미크론 폴리아크릴산 겔을 수산화 나트륨 수용액 0.1 중량%와 혼합함으로써 중화시켰다. 중화도는 중합체 겔과 수산화 나트륨 수용액의 몰비로 조절된다. 팽창된 겔을 흡수 실험을 하기 전에 적어도 3일동안 상온 조건 (23℃, 상대습도 30%)에서 건조시켰다.
d. 상이한 분자량을 갖는 폴리아크릴산 (시료 9 내지 시료 11)
3개의 상이한 분자량을 갖는 선형의 폴리아크릴산 전구중합체는 폴리사이언스 (Polyscience)사로부터 구입했다. 폴리아크릴산의 평균 분자량은 각각 60,000, 240,000 및 4,000,000이다. 폴리아크릴산을 키치에이드 (KitchAid(모델 K45SS))에 의해 제조된 믹서에서 2% 수용액에 각각 녹였으며 (폴리아크릴산의 건조량을 기준으로) 3% 폴리에틸렌 옥시드-폴리프로필렌 옥시드 공중합체를 용액에 첨가했다. 폴리에틸렌 옥시드-폴리프로필렌 옥시드 공중합체는 폴리사이언스사로부터 구입하는 데, 이는 분자량이 약 3,000이며, 에틸렌 옥시드와 프로필렌 옥시드의 몰비는 약 0.8 내지 1이다. 상기 용액을 적어도 30분동안 젓고 이어서 60℃ 오븐에서 건조시켰다. 그 후 건조된 중합체를 세분하여 300 내지 600 미크론 입자로 선별했으며, 200℃에서 약 20분간 가열하여 흡수 속도와 흡수도를 평가했다.
e. 키토산 (시료 12)
반손 (Vanson)으로부터 구입한 키토산 플레이크 20g을 키치에이드 (모델 K45SS)에 의해 제조된 믹서에서 1 중량%의 아세트산 용액 1000g과 혼합했다. 이어서 용액을 60℃에서 적어도 20시간이상 건조시켰으며 300 내지 600 미크론의 크기를 갖는 입자로 세분했다. 키토산 아세테이트 입자를 키토산 아세테이트 1g에 수산화 나트륨 용액 100g의 비율로 수산화 나트륨 용액 1중량%에 부유시켰다. 자기 교반 막대로 계속해서 저으면서, 키토산 아세테이트를 적어도 5시간내에 키토산으로 전환시켰다. 이어 처리된 키토산 입자를 잔여 아세트산 나트륨을 완전히 제거하기위해 키토산과 물의 비율을 1 대 1000으로하여 4배 희석된 물로 세척했다. 세척된 키토산을 80℃에서 건조시켰다.
f. 폴리아크릴아미도 메틸프로판 술폰산 (시료 13)
아크릴아미도메틸프로판술폰산 단량체 10g을 100ml 원추형 플라스크에서 증류수 40g에 녹였다. 가교 결합제로 메틸렌비스아크릴아미드 0.5g을 본 용액에 첨가하여 용해시켰다. 본 용액을 질소로 15분 동안 세척했고 원추형 플라스크를 정지시켜 60℃로 유지된 수조에 놓았다. 중합은 과황산 칼륨 0.04g 및 아황산수소 나트륨 0.015g을 반응 혼합물에 첨가함으로써 시작되었다. 중합은 60℃에서 12시간동안 지속되었으며, 수득한 겔을 약 1인치 입방체로 자르고 증류수로 세척했다. 세척된 겔을 50℃에서 철야 건조시켰으며 워링 (모델 34BL97)에의해 제조된 시판 블렌더를 사용하여 세분했다. 세분 후 중합체를 크기별로 선별했으며 300 내지 600 미크론 크기의 입자를 흡수도 측정을 위해 수집했다.
g. 폴리디알릴 디메틸 수산화 암모늄 (시료 14)
가교 결합제로 메틸렌비스아크릴아미드 약 0.21g을 100ml 원추형 플라스크에서 60 중량%의 디알릴디메틸암모늄 클로라이드 단량체 수용액 37ml에 녹였다. 용액을 질소로 15분동안 세척하고 원추형 플라스크를 정지시킨 후 60℃ 수조에 놓았다. 중합은 과황산 칼륨 0.04g과 아황산 나트륨 0.15g을 반응 혼합물 속에 첨가함으로써 시작되었다. 중합은 60℃에서 12시간동안 지속되었으며 형성된 겔을 작은 조각 (약 1인치 입방체)으로 잘랐다. 겔 조각을 중합체의 모든 염화이온이 수산화이온으로 교환될 때까지 수산화 나트륨 용액 2 중량%로 세척했다. 교환이 완료되었는지 여부는 염화이온을 감지하기 위해 산화된 질산은으로 처리 시킨 후에 용출액을 테스트해보아 확인했다. 염화이온이 없으면 수산화이온으로 완전 전환되었음을 의미한다. 겔 세척 후 증류수의 pH가 세척에 사용된 증류수와 동일하게 될 때까지 철저히 세척했다. 겔은 50℃에서 철야 건조하고 워링 (모델 34BL97)로부터 유래한 블렌더를 사용하여 세분했다. 세분 후 중합체를 입자크기 별로 선별했으며 300 내지 600 미크론 크기의 입자를 흡수도 측정을 위해 수집했다.
시료 번호 설명 분자량 입자 크기 D.N.a
시료 1 Na-폴리아크릴레이트 NA 300-600μm 70%
시료 2 폴리아크릴산 NA 150-300μm 0%
시료 3 폴리아크릴산 NA 300-600μm 0%
시료 4 폴리아크릴산 NA 600-850μm 0%
시료 5 폴리아크릴산 NA 〉850μm 0%
시료 6 Na-폴리아크릴레이트 NA 600-850μm 10%
시료 7 Na-폴리아크릴레이트 NA 600-850μm 20%
시료 8 Na-폴리아크릴레이트 NA 600-850μm 30%
시료 9 폴리아크릴산 4,000,000 300-600μm 0%
시료 10 폴리아크릴산 240,000 300-600μm 0%
시료 11 폴리아크릴산 60,000 300-600μm 0%
시료 12 키토산 11,000 cpsb 300-600μm 0%
시료 13 폴리아크릴아미드 메틸프로판 술폰산 NA 300-600μm 0%
시료 14 폴리디알릴 디메틸 수산화 암모늄 NA 300-600μm 0%
주의:a-중화도 (0%는 100% 산 또는 100% 염기 형태를 의미한다)
b-25℃에서 1% 아세트산 용액에 녹인 1% 키토산 용액의 점도
실시예 1:
각각 300 내지 600 미크론의 입자 크기를 갖는 폴리아크릴산 겔, 키토산, 폴리아크릴아미도 메틸프로판 술폰산 또는 폴리디알릴 디메틸 수산화 암모늄 약 0.16g을 각각 측량하고 흡수 속도와 전체 흡수도를 실험하기 위해 실험용 실린더내에 놓았다. 또한, 2 중합체 각각이 동일한 입자크기 및 동일한 몰비를 갖는 다양한 중합체의 혼합물 0.16g을 측량하고 혼합물의 흡수 속도와 전체 흡수도를 실험하기위해 실험용 실린더 내에 놓았다. 실험 결과는 표2에 나타나 있다. 시료 3에 대한 pKa값은 아크릴산의 pKa를 나타낸다. 시료 13에 대한 pKa값은 아크릴아미도메틸프로판술폰산에 대한 pKa를 나타낸다. 시료 14에 대한 pKb값은 디알릴디메틸암모늄 클로라이드에 대한 pKb를 나타낸다.
사용된 재료 pKa a pKb a 몰비 (산/염기) 자유 팽윤 용량의 60% 도달시간 자유 팽윤 용량
*시료 3 4.25 1/0 7분 8.5g/g
*시료 12 5-7 0/1 9분 3.4g/g
*시료 13 〈1 1/0 2분 25.2g/g
*시료 14 〈1 0/1 4분 26.0g/g
시료 3/12 4.25 5-7 1/1 60분 30.2g/g
*시료 13/12 〈1 5-7 1/1 3분 28.5g/g
*시료 3/14 4.25 〈1 1/1 2분 42.0g/g
*시료 13/14 〈1 〈1 1/1 2분 31.4g/g
주의:a-프리드리히 헬페리히 (Friedrich Helfferich)의 [Ion Exchange, 면 84, MaGraw-Hill Book Company, 1962]로부터 얻은 값
* 본 발명의 실시예는 아님
실시예 2:
폴리아크릴산 겔, 키토산, 시판 폴리아크릴레이트 겔 또는 (다양한 입자크기 분포를 갖는) 폴리아크릴산 및 키토산의 혼합물 약 0.16g을 측량하고 흡수 속도와 전체 흡수도를 실험하기위해 실험용 실린더 내에 놓았다.
얻어진 결과를 표3에 정리하고 있다.
사용된 재료 입자 크기 몰비 총 용량의 60% 도달 시간 자유 팽윤 용량
*시료 1 300-600μm NA 3분 41.2g/g
*시료 3 300-600μm NA 7분 8.5g/g
*시료 12 300-600μm NA 9분 3.4g/g
시료 2/12 150-300μm 1/1 40분 24.9g/g
시료 3/12 300-600μm 1/1 60분 30.2g/g
시료 4/12 600-850μm 1/1 100분 25.4g/g
시료 5/12 〉850μm 1/1 160분 16.5g/g
* 본 발명의 실시예는 아님
실시예 3:
수불용성 중합체 겔 또는 수용성 물질 중 하나가 제 2 염기성 물질로 선정되었고 흡수 속도와 전체 흡수도를 측정하기 위해 산성 폴리아크릴산 겔과 혼합하였다. 결과는 표4에 나타나 있다. 사용된 수산화 나트륨((NaOH)은 염화나트륨 용액 0.9 중량%에 예비-용해시켰다. NaHCO3또는 시트르산 Na을 산성 폴리아크릴산 겔로 직접 혼합했다. 시트르산 Na은 시트르산 3나트륨 염을 나타낸다. 시료 3에 대한 pKa값은 아크릴산에 대한 pKa를 나타낸다. 시료 14에 대한 pKa값은 디알릴디메틸암모늄 클로라이드에 대한 pKb를 나타낸다.
사용된 재료 pKa pKb 몰비 총 용량의 60% 도달 시간 자유 팽윤 용량
*시료 3 4.25 - NA 7분 8.5g/g
시료 3/12 4.25 5-7 1/1 60분 30.2g/g
*시료 3/14 4.25 〈1 1/1 2분 42.0g/g
시료 3/NaOH 4.25 〈1 1.5/1 15분 16.0g/g
시료 3/NaOH 4.25 〈1 1/1.1 10분 22.2g/g
시료 3/NaOH 4.25 〈1 1/1.4 40분 33.2g/g
시료-3/NaHCO3 4.25 〉2 1/1 30분 19.4g/g
시료-3/시트르산Na 4.25 〉2 1/1 30분 19.3g/g
* 본 발명의 실시예는 아님
실시예 4:
산성 중합체 겔과 제 2 염기성 충합체의 비율을 변화시켜 대응 혼합물의 흡수도 실험을 평가했다. 결과는 표5에 나타나 있다.
사용된 재료 몰비 (PA/키토산) 자유 팽윤 용량의 60% 도달 시간 자유 팽윤 용량
*시료 3/12 0.25/1 60분 12.3g/g
시료 3/12 0.5/1 110분 22.7g/g
시료 3/12 1/1 60분 30.2g/g
시료 3/12 1/0.73 70분 24.4g/g
시료 3/12 1/0.26 80분 22.0g/g
* 본 발명의 실시예는 아님
실시예 5:
상이한 분자량을 갖는 선형 폴리아크릴산으로부터 제조된 폴리아크릴산 겔을 몰비가 1:1인 염기성 키토산 물질과 섞었다. 이런 혼합물의 액체 흡수 속도와 전체 흡수도 값을 평가하였으며 결과는 표6에 나타나 있다.
사용된 재료 PA의 분자량 몰비 (PA/키토산) 총 용량의 60% 도달 시간 자유 팽윤 용량
시료 9/12 4,000,000 1/1 90분 38.7g/g
시료 10/12 240,000 1/1 70분 20.4g/g
*시료 11/12 60,000 1/1 80분 12.0g/g
* 본 발명의 실시예는 아님
실시예 6:
0 내지 30%의 상이한 중화도를 갖는 폴리아크릴산 겔을 염기성 키토산 재료와 혼합하여 흡수도 실험을 하였다. 결과는 표7에 정리하고 있다. 표7에서, D.N.은 중화도를 몰%로 나타낸 것이다.
사용된 재료 D.N.(%) 몰비 (PA/키토산) 자유 팽윤 용량의 60% 도달 시간 자유 팽윤 용량
시료 4/12 0 1/1 100분 19.6g/g
시료 6/12 10 1/1 150분 22.7g/g
시료 7/12 20 1/1 50분 19.7g/g
시료 8/12 30 1/1 50분 15.7g/g
실시예 7:
폴리아크릴산/키토산 혼합물을 부하하의 흡수도 값에 대해 평가했다. 그 결과는 표8에 나타나 있다.
사용된 재료 PA의 입자 크기 몰비 (PA/키토산) AUL 용량의 60% 도달 시간 10시간에서의 AUL
*시료 1 300-600μm NA 15분 29.8g/g
*시료 3 300-600μm NA 15분 5.6g/g
*시료 12 300-600μm NA 7분 2.3g/g
시료 3/12 300-600μm 1/1 100분 21.5g/g
시료 4/12 600-850μm 1/1 120분 16.3g/g
시료 5/12 〉850μm 1/1 180분 13.6g/g
* 본 발명의 실시예는 아님
본 발명이 상기에 기술된 특정 실시태양의 관점에서 기술되고 있는 반면, 여러가지의 등적 변화 및 변형이 당업계에서는 명백할 것이다. 따라서, 상기에 기술한 특정 실시예가 부가된 청구항에 기술된 대로 어떤 식으로든 본 발명의 범주를 국한시키려는 의도는 아니다.

Claims (34)

  1. a) 약 2 내지 약 12의 pKa를 갖는 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체; 및
    b) 염기성 물질;
    의 혼합물로 이루어지며, 흡수 조성물에서 자유 팽윤 값이 흡수 조성물 g 당 적어도 약 15g이며 자유 팽윤 용량 값의 60% 도달 시간이 적어도 약 5분인 흡수 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체가 약 2 내지 약 10의 pKa를 갖는 흡수 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체가 산성 작용기로 구성되고 유리 산 형태인 산성 작용기를 적어도 약 50 몰%를 갖는 흡수 조성물.
  4. 제 3항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체가 유리 산 형태의 산성 작용기를 적어도 약 70 몰%를 갖는 흡수 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체가 약 100,000보다 큰 중량 평균 분자량을 갖는 흡수 조성물.
  6. 제 5항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체가 약 200,000보다 큰 중량 평균 분자량을 갖는 흡수 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체가 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 알코올, 에틸렌 말레산 무수물 공중합체, 폴리비닐에테르, 폴리아크릴산, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐모르폴린, 카르복시메틸 셀룰로스, 카르복시메틸 녹말, 히드록시프로필 셀룰로스, 알긴, 알기네이트, 카라기난, 아크릴 그래프트 녹말, 아크릴 그래프트 셀룰로스, 폴리아스파라긴산, 폴리글루타민산, 및 그들의 공중합체를 포함하는 군으로부터 선정된 기재 중합체로부터 제조된 흡수 조성물.
  8. 제 1항에 있어서, 염기성 물질이 폴리아민, 폴리이민, 폴리아미드, 폴리쿼터리 암모늄, 키틴, 키토산, 폴리아스파라긴, 폴리글루타민, 폴리리신, 폴리아르기닌, 유기 염, 지방족 아민, 방향족 아민, 이민, 아미드, 금속 산화물, 히드록시드, 염, 및 그들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선정된 흡수 조성물.
  9. 제 8항에 있어서, 염기성 물질이 수팽윤성 수불용성의 중합체인 흡수 조성물.
  10. 제 9항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 중합체 염기성 물질이 약 2 내지 약 12의 pKb를 갖는 흡수 조성물.
  11. 제 1항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체 및 염기성 물질이 흡수 조성물에서 약 10:1 내지 약 1:10의 몰비로 존재하는 흡수 조성물.
  12. 제 1항에 있어서, 흡수 조성물이 적어도 약 20의 자유 팽윤 값을 갖는 흡수 조성물.
  13. 제 1항에 있어서, 흡수 조성물이 약 10분 내지 약 200분의 자유 팽윤 용량 값의 60% 도달 시간을 갖는 흡수 조성물.
  14. 제 1항에 있어서, 흡수 조성물이 적어도 약 15의 부하하의 흡수도 값을 갖는 흡수 조성물.
  15. 제 1항에 있어서, 흡수 조성물이 적어도 약 5분의 부하하의 흡수 용량 값의 60% 도달 시간을 갖는 흡수 조성물.
  16. 제 1항에 있어서, 수팽윤성 수불용성 중합체가 산성 작용기로 구성되고 유리 산 형태인 산성 작용기를 적어도 약 50 몰%를 가지며, 약 100,000보다 큰 중량 평균 분자량을 가지며 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체 및 염기성 물질이 흡수 조성물에서 약 10:1 내지 약 1:10의 몰비로 존재하는 흡수 조성물.
  17. a) 약 2 내지 약 12의 pKb를 갖는 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체; 및
    b) 산성 물질;
    의 혼합물로 구성되며, 흡수 조성물에서 자유 팽윤 값이 흡수 조성물 g 당 적어도 15g이며 자유 팽윤 용량 값의 60% 도달 시간이 적어도 약 5분인 흡수 조성물.
  18. 제 17항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체가 약 2 내지 약 10의 pKb를 갖는 흡수 조성물.
  19. 제 18항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체가 염기성 작용기로 구성되며 유리 염기 형태의 염기성 작용기를 적어도 약 50 몰%를 갖는 흡수 조성물.
  20. 제 19항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체가 유리 염기 형태의 염기성 작용기를 적어도 약 70 몰%를 갖는 흡수 조성물.
  21. 제 17항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체가 약 100,000보다 큰 중량 평균 분자량을 갖는 흡수 조성물.
  22. 제 21항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체가 약 200,000보다 큰 중량 평균 분자량을 갖는 흡수 조성물.
  23. 제 17항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체가 폴리아민, 폴리에틸렌이민, 폴리아크릴아미드, 폴리쿼테마리 암모늄, 키틴, 키토산, 폴리아스파라긴, 폴리글루타민, 폴리리신, 폴리아르기닌, 및 그들의 공중합체로부터 선정된 기재 중합체로부터 제조된 흡수 조성물.
  24. 제 17항에 있어서, 산성 물질이 폴리아크릴산, 폴리말레산, 카르복시메틸 셀룰로스, 알긴산, 폴리아스파라긴산, 폴리글루타민산, 지방족 산, 방향족 산, 금속 산화물, 염, 및 그들의 혼합물로부터 구성된 군으로부터 선정된 흡수 조성물.
  25. 제 24항에 있어서, 산성 물질이 수팽윤성 수불용성의 중합체인 흡수 조성물.
  26. 제 25항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 중합체 산성 물질이 약 2 내지 약 12의 pKa를 갖는 흡수 조성물
  27. 제 17항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체 및 산성 물질이 흡수 조성물에서 약 10:1 내지 약 1:10의 몰비로 존재하는 흡수 조성물.
  28. 제 17항에 있어서, 흡수 조성물이 적어도 약 20의 자유 팽윤 값을 갖는 흡수 조성물.
  29. 제 17항에 있어서, 흡수 조성물이 약 10분 내지 약 200분의 자유 팽윤 용량 값의 60% 도달 시간을 갖는 흡수 조성물.
  30. 제 17항에 있어서, 흡수 조성물이 적어도 약 15의 부하하의 흡수도 값을 갖는 흡수 조성물.
  31. 제 17항에 있어서, 흡수 조성물이 적어도 약 5분의 부하하의 흡수 용량 값의 60% 도달 시간을 갖는 흡수 조성물.
  32. 제 17항에 있어서, 수팽윤성 수불용성의 중합체가 염기성 작용기로 구성되고 적어도 약 50 몰%의 유리 염기 형태의 염기성 작용기를 가지며, 중량 평균 분자량이 약 100,000보다 크고 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체 및 산성 물질이 흡수 조성물에서 약 10:1 내지 약 1:10의 몰비로 존재하는 흡수 조성물.
  33. 액체 투과성 상부 시트, 상부 시트에 부착된 배면 시트, 및
    a) 약 2 내지 약 12의 pKa를 갖는 수팽윤성 수불용성의 산성 중합체; 및
    b) 염기성 물질;
    로 이루어지고 상부 시트와 배면 시트의 사이에 위치한 흡수 구조로 구성되며, 흡수 조성물에서 자유 팽윤 값이 흡수 조성물 g 당 적어도 약 15g이며, 자유 팽윤 용량 값의 60% 도달 시간이 적어도 약 5분인 일회용 흡수 용품.
  34. 액체 투과성 상부 시트, 상부 시트에 부착된 배면 시트, 및
    a) 약 2 내지 약 12의 pKb를 갖는 수팽윤성 수불용성의 염기성 중합체; 및
    b) 산성 물질;
    로 이루어지고 상부 시트와 배면 시트의 사이에 위치한 흡수 구조로 구성되며, 상기 흡수 조성물에서 자유 팽윤 값이 흡수 조성물 g 당 적어도 약 15g이며, 자유 팽윤 용량 값의 60% 도달 시간이 적어도 약 5분인 일회용 흡수 용품.
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