KR20010014141A - 고 흡수 중합체로 구성된 흡수 구조물과 그 흡수 구조물을포함하는 흡수용품 - Google Patents

Abstract

극성용매를 사용하여 교차결합된 히드로겔을 건조하여 제조된, 다당류를 기재로 한 고 흡수성 물질을 포함하는 흡수용품.

Description

고 흡수 중합체로 구성된 흡수 구조물과 그 흡수 구조물을 포함하는 흡수용품{ABSORBENT STRUCTURE COMPRISING A HIGHLY ABSORBENT POLYMER, AND AN ABSORBENT ARTICLE COMPRISING THE ABSORBENT STRUCTURE}

체액을 흡수하도록 고안된 흡수용품들과 같은 용도를 위해, 초흡수(superabsorbent) 물질이라고 알려진 것을 사용하는 것이 점차 일반화되고 있다. 이 초흡수 물질은 중합체 중량의 여러 배에 해당하는 양의 액체를 흡수할 수 있고, 흡수시에 물을 함유한 겔을 형성하는 중합체를 의미한다.

흡수용품에서 초흡수 물질을 사용하는 주요한 이점은, 모풀된 셀룰로우즈 펄프 등과 같은 흡수 섬유 물질로 주로 형성된 흡수용품의 부피에 비하여, 흡수용품의 부피가 상당히 감소되어질 수 있다는데 있다.

또 다른 이점은, 초흡수 물질이, 예를 들어 보풀된 셀룰로오즈 펄프와 같은 섬유 흡수제에 비교할 때, 압력하에서 더 높은, 액체를 보유할 수 있는 능력을 가진다는 것이다. 그런 성질들은, 예를 들어, 흡수 물질이 기저귀, 요실금 보호대, 또는 생리용 냅킨 등에 사용될 때 이롭다. 왜냐하면, 흡수된 체액이 흡수용품에 보유되고 또한, 예를 들어 사용자가 앉을 때, 그 용품으로부터 새어나오지 않기 때문이다.

그러나, 현재 기저귀, 요실금 보호대, 생리용 냅킨과 같은 흡수용품에 사용되어지고 있는 많은 초흡수 물질에 있어서 단점은 이것이 재생할 수 있는 원료물질로부터 생산되어지지 않는다는 것이다. 이 문제를 해결하기 위하여, 다양한 종류의 다당류 그리고, 특히 전분과 같은, 다른 유형의 재생 가능한 출발 물질을 기재로 한 초흡수체를 사용하는 것이 제안되어져 왔다. 불행히도 지금까지 생상된 다당류를 기재로 한 초흡수체는, 일반적으로 사용되는 폴리아크릴레이트를 기재로 한 물질보다 상당히 낮은 흡수 능력을 보인다. 게다가 부하를 받고 있는 경우에, 다당류를 기재로 한 초흡수체가 흡수된 액체를 보유하는 능력이, 폴리아크릴레이트를 기재로 한 초흡수체에 비교하면 낮다.

WO 95/31500에서, 흡수체, 특히 초흡수체, 폼(foam) 물질을, 상분리나, 중합체 용액의 교차 결합에 의해 제조하는 방법이 기술되어 있다. 획득된 흡수물질은 교차결합된 개방 셀의 중합체 폼의 형태로 존재하는데, 이것은 액체가 셀들 사이로 지나다닐 수 있다는 걸 내포한다. 기술된 제조 방법에 의하여, 생분해성 흡수 폼 물질을 획득하는 것이 또한 가능하다고 한다. WO 95/31500에 개시된 흡수 물질을 제조하는데 바람직한 중합체는 히드록시에틸 셀룰로오즈(HEC)와 히드록시프로필 셀룰로우즈(HPC)인데, 이것은 디비닐술폰(DVS)과 교차 결합이 있는 것이 바람직하다.

공지 흡수 폼 물질은 제조하는데 비교적 비싸고 기본적으로, 제어된 방출 시스템 또는 인조 피부 그리고 혈관 등과 같은, 의료용품으로 고안되었다. 그러나, 기술된 폼 물질의 더 가능한 사용은 다시 사용할 수 있는 기저귀 등이라고 한다.

그러나, 높은 생산 단가는 공지의 폼 물질이, 실제적으로, 단지 한번 사용을 위해 고안된 흡수용품의 흡수 물질로 여겨지지 않을 것이라는 것을 의미한다. 이런 이유들로 하여, 재생 가능한 원료 물질을 기재로 한 개선된 초흡수 물질에 대한 요구가 존재한다. 따라서, 다당류를 기재로 한 초흡수체의 흡수 능력을 개선하여 이러한 초흡수체를, 오늘날 일반적으로 사용되어지는 초흡수체와 비교하여, 흡수력에 관하여 동등한 대체품으로 만드는 것이 필요하다. 게다가, 저가이며 쉽게 구입할 수 있고 재생가능한 출발 물질을 사용하여 생산되어질 수 있는 초흡수 물질을 가진 흡수구조물을 포함하는, 1회용 흡수용품에 대한 필요가 존재한다.

본 발명은 다당류를 기재로 한 고 흡수 물질을 포함하는 흡수 구조물에 관계한다.

본 발명은 또한 흡수 구조물을 포함하는, 기저귀, 요실금 보호대, 생리용 냅킨 등과 같은 흡수용품에 관련된다.

본 발명은 다음에서, 단지 예로써, 첨부된 도면을 참조하여, 더 자세히 기술될 것이다.

도 1은 각기 다른 양의 DVS로 제조된, 공기 건조된 겔의 물 흡수 능력을 보여준다.

도 2는 DVS의 각기 다른 첨가와, 그리고 각기 다른 방법을 사용하여 건조된 겔의 물 흡수 능력을 보여준다.

도 3은 각기 다른 HEC 농도에 따른 공기 건조된 겔의 물 흡수 능력을 보여준다.

도 4는 각기다른 HEC 농도와, 그리고 각기 다른 방법을 사용하여 건조된 겔의 물 흡수 능력을 보여준다.

도 5는 각기 다른 DVS 농도와, 그리고 각기 다른 방법을 사용하여 건조된 겔의 합성뇨에서 물 흡수 능력을 보여준다.

도 6은 CMCNa/HEC의 혼합물에서 각기 다른 관계와, 그리고 각기 다른 방법을 사용하여 건조된 겔의 합성뇨에서 물 흡수 능력을 보여준다.

도 7은 각기 다른 방법에 의해 건조된 겔의 합성뇨의 보유를 보여준다.

도 8은 각기 다른 방법에 의해 건조된 히드로겔의 원심분리시 방출되는 액체의 퍼센트를 보여준다.

도 9는 각기 다른 용매에 의해 건조된 후, 펙틴을 기재로 한 흡수물질의 팽윤 용량을 보여준다.

도 10은 용매건조된 고 흡수성 물질을 포함하는 흡수체를 가지는 기저귀를 보여준다.

도 11은 도 10의 기저귀에서 II-II 선을 따라 취해진 단면을 보여준다.

(방법의 설명)

겔 제조

다음의 실시예들에서 사용되어진 히드로겔은, 교차결합제로서 DVS를 사용하고, CMCNa와 HEC의 혼합물을 교차결합함으로써 획득되어졌다. 교차결합제로서 DVS를 선택한 이유는, DVS가 믿을만한, 그리고 현성있는 교차결합 결과를 제공하기 때문이다. 따라서 DVS는 비교용 작업에 사용을 위한 교차결합된 물질의 제조에 잘 맞는다. 그러나, 본 발명은 교차결합제로서 DVS의 사용에 제한되어지는 것으로 여겨져서는 결코 안된다. 따라서, 그리고 위에 언급한 대로, 어떤 적당한 교차결합제나 교차결합방법이 사용되어질 수 있다.

교차결합반응은 20℃에서, 0.02M 수산화칼륨(KOH)을 가진 알칼리 수용액에서 행해졌다. CMCNa와 HEC는 원하는 양의 DVS를 함유하는 증류수에 용해되었다. 24시간 동안 충분히 혼합한 후에, 수산화칼륨을 첨가하고, 그것에 의하여 교차결합반응을 개시하였다. 모든 반응은 2중량%에 해당하는 전체 중합체 농도를 갖는 반응용액에서 행해진다.

24시간 후에, 교차결합된 히드로겔은 증류수에 담그어 평형 물흡수상태에 도달하도록 하였다. 히드로겔을 둘러싸는 물은 적어도 세번 새롭게 해줬다. 그때마다, 교차결합 반응 후에 바로 측정된 히드로겔 무게의 5배에 해당하는 물 양이 사용되었다. 담그는 과정은 36-48시간 후에 끝났다. 이어서, 팽윤된 히드로겔은 물로부터 제거하여 건조시켰다.

건조방법

세가지 각기 다른 건조방법이 사용되었다.

i) 대기압에서 공기 건조

ii) 진공에서 건조

iii) 극성 용매로 추출에 의한 건조

공기 건조는 완전히 건조할 때까지, 팽윤된 히드로겔을 실내상태(25℃ 그리고 50% 상대 습도)에서 단지 놓아두는 것으로 이루어진다.

진공 건조는 팽윤된 히드로겔을 진공 펌프에 연결되고, 0.01Torr와 같은 압력으로 유지시킨 용기에 놓음으로써 행해졌다.

용매로 추출에 의한 건조는, 실온에서 그리고 알맞은 혼합과 함께, 물로 팽윤된 히드로겔을 용매에 위치시키는 것으로 이루어진다. 용매는 두번 교체했고, 그때마다 사용된 용매의 양은 팽윤된 히드로겔 양의 대략 두배였다. 겔들이 DVS와 교차결합된 모든 실시예에서 아세톤이 사용되어진 이유는, 알코올과 대조적으로, 아세톤이 DVS와 반응하지 않는다는 것이다. 그러나, 만약 교차결합이 예를 들어, 효소적으로 또는 방사선과 같은 대안적인 방법으로 수행된다면, 에탄올이나 이소프로판올 같은 극성 용매가 사용될 수도 있다.

건조후에, 공기건조와 진공건조로 생성된 건조겔은 실험실 분쇄기에서 갈았다. 용매건조과정에서, 휘젓기는 겔을 작은 조각들로 쪼개는데, 이는 실시예 1-3에서 직접 사용되었다. 모든 뒤따르는 측정은 갈거나 더 작은 조각들로 쪼개진 건조겔에 대해 시행되었다.

액체 흡수 용량

초흡수물질을 함유하는 섬유 구조물의 액체흡수용량은 교차결합되고, 건조한, 그리고 갈아진 겔 20중량%를 가진 보풀된 셀룰로우즈 펄프로 만든 시험체를, 보통 "요구 습윤도(demand wetabihity)"라 알려진 원리에 따라, 액체를 흡수하도록 놓아둠으로써 결정되었다. 그 측정은 GATS-유사장치로 이루어졌다. 시험체는 연통하는 용기로부터 액체를 흡수하도록 하였다. 용기안의 액체의 양은 저울을 사용하여 계속해서 측정되었다. 그 테스트는 2시간 동안 계속되었으며, 그런 이후에 시험체에 의해 흡수된 액체의 양이 기록되었다. 보풀된 셀룰로우즈 펄프의 물흡수용량을 앎므로써, 교차결합된 겔에 의해 흡수된 액체의 양을 이어서 계산할 수 있었다.

각각의 측정은 동일한 시험체로 측정한 2개의 기록의 평균값이었다.

시험 액체는 합성뇨, SUR이었다. SUR의 조성은 60mmol/l KCl, 130mmol/l NaCl, 3.5mmol/l MgSO₄, 2.0mmol/l CaSO₄·2H₂O , 300mmol/l 요소, 1g/l의 Aldrich에 의해 판매되는 계면 활성제인, 0.1% 트리톤 x-100의 용액이었다.

자유 팽윤 용량

자유 팽윤은 두가지 다른 방법을 사용하여 결정되었다. 따라서, 실시예 1-3에서, 액체를 흡수하는 겔의 능력은, 겔 조각을 시험 액체에 담그고 겔을 포화될 때까지 액체를 흡수하도록 놓아두는 첫번째 방법에 따라 측정되었다. 그 후에 액체로부터 겔을 제거하고 무게를 재었다.

실시예 4에서, 흡수에 대한 자유팽윤용량은 0.100g±0.002g의 교차결합되고, 건조된 겔을 150mm×16mm의 치수를 가진 시험튜브에 도입함으로써 두번째 방법에 따라 측정되었다.

시험튜브는 나사뚜껑을 가지고 있고 20ml의 부피를 가졌다. 건조되고, 팽윤하지 않은 샘플의 높이는 밀리미터 자에 의해 측정되고 기록되었다. 그 후에, 15ml 합성뇨(SUR)를 자동피펫으로 첨가하였다. 그 샘플은 평형상태가 될 때까지 2시간 동안 부풀도록 두고 그 이후에 시험튜브 안의 샘플의 높이를 다시 측정하고 기록하였다. 획득된 측정들로부터, 부피/중량에 있어서 변화를 다음에 따라 계산하였다.

여기서,

A(T)＝흡수용량, g/cm₃

h(s)＝팽윤된 샘플의 밀리미터 높이

h(t)＝건조된 샘플의 밀리미터 높이

m(t)＝샘플의 건조된 그램무게

r＝시험튜브의 밀리미터 반경(0.72mm)

본 발명은 서두에서 언급한 종류의 흡수구조물을 제공하고, 그리고 앞서 공지된 흡수 구조물과 비교하여, 향상된 흡수 용량을 가진다.

본 발명에 따른 흡수 구조물은, 교차 결합 가능한 다당류를 기재로 한 중합체 형태의 출발 물질을 함유하는 액체 용액의 교차 결합 그리고 건조에 의해 제조되는 고 흡수성 물질을 기본적으로 특징으로 하는데, 교차 결합 반응 후에, 출발 물질은 액체-팽윤 히드로겔의 형태로 존재하고, 교차 결합되고 액체-팽윤된 히드로겔은 극성 용매로 추출에 의해 건조된다.

넓은 범위의 용매들이 다당류를 기재로 한 중합체 출발 물질을 포함하는 초기 용액을 위해 사용되어질 수 있다. 그러나, 출발 물질을 포함하는 용액은 바람직하게는 수용액이다.

놀랍게도, 에탄올, 아세톤, 또는 이스프로판올과 같은 극성 용매를 사용하여 교차 결합된 다당류를 건조함으로써, 같은 조성을 가지나 다른 방법을 사용하여 건조된 물질과 비교하여 볼 때, 우수한 흡수력을 보이는 초흡수 물질이 획득되어질 수 있는 것으로 나타났다.

개선된 흡수력은 더 높은 흡수력 뿐만 아니라, 흡수 물질이 압력하에 있더라도 흡수된 액체를 보유하는데 더 큰 능력 둘 다에 있어서 명백하다. 극성 용매를 사용하여 건조된 초흡수 물질의 흡수력은, 흡수된 액체가 물이든지 오줌과 같은 소금을 함유한 용액이든지 상관없이, 어떤 다른 방법을 사용하여 건조된 대응하는 초흡수 물질의 흡수력보다 상당히 높다.

같은 조성을 가지나 다른 방법으로 건조된, 교차결합된 초흡수 겔들의 전자주사 현미경사진을 비교해 보면, 건조된 겔, 또는 크세로 겔의 미세구조가 건조방법에 따라 중요한 차이를 보인다는 것이 매우 명백하다. 따라서, 공기 건조된 겔은 조밀한, 소형 구조를 보이는 반면에, 용매 추출에 의해 건조된 겔은 높은 정도의 미공성을 가진 구조를 보인다. 진공 건조는 어느 정도의 미공성을 보이는 구조를 생산해 내고, 공기 건조에 의해 획득된 구조와 본 발명에 따른 용매 건조에 의해 획득된 구조 사이의 형태를 나타낸다고 말할 수 있다.

용매 건조의 유리한 효과에 대한 가능한 설명은 조밀하고, 각질의, 흡수하지 않는 구조를 생산하는, 일반적으로 일어나는 현상이 피해진다는 것이다. 이 현상은 그것의 정확한 메카니즘은 아직 충분히 설명되지는 않았지만, 당업자에게 잘 알려져 있다. 그러나, 효과는 교차결합된 겔이 감소된 팽윤 능력, 그리고 감소된 흡수용량을 나타낸다는 것이다. 따라서, 종래의 건조된 겔과 비교하면, 극성 용매를 사용하여 건조한 겔은 더 개방되고 유연한 구조, 흡수과정에 긍정적으로 영향을 미치는 어떤 것을 보인다.

용매 건조 초흡수 중합체는 미공성 겔의 형태로 존재한다. 겔에 의해 보여진 우수한 흡수 성질은, 부분적으로는 전통적인 방법에서 겔에 묶여진, 그리고 부분적으로는 겔의 미공속에 흡수된 액체의 결과로 믿어진다. 겔이 액체를 흡수할 때, 겔이 팽윤하고, 그것에 의하여 미공의 크기가 증가하고 겔의 흡수 용량은 향상된다.

출발물질은 전기적으로 하전된 다당류를 기재로 한 중합체와 전기적으로 하전되지 않은 다당류를 기재로 한 중합체를 포함하는 중합체 블렌드를 포함할 것이다. 하전된 중합체와 하전되지 않은 중합체 사이의 비율은 바람직하게는 약 2:1 내지 약 4:1이고, 가장 바람직하게는 약 3:1이다.

본 발명에 의해 제공되는 주 이점은, 카복시메틸 셀룰로우즈(CMC)가 높은 흡수력과 좋은 액체 보유력을 보이는 초흡수 물질의 제조를 위한 출발물질로 사용되어질 수 있다는 것이다. CMC가 재생가능한 물질원료인 나무로부터 제조되고, 더 나아가, 쉽게 구입할 수 있고, 상대적으로 가격이 낮다는 사실은 CMC가 특히 1회용 흡수용품에의 사용에 특히 알맞도록 해준다. 게다가, 생분해성과 적합성에 관한한, CMC는 우수한 특성을 보여준다.

하지만, 초흡수 물질의 제조를 위하여 유일한 출발 물질로서 CMC를 사용하는 것은 덜 적당하다는 것이 밝혀졌다. 왜냐하면, CMC는 다른 분자들 사이에서 교차결합하는 대신, 분자내의 교차결합을 형성하는 경향이 있기 때문이다. 특히, 좋은 성질을 가진 흡수 물질은, 따라서 그것의 나트륨염(CMCNa) 및 히드록시에틸 셀룰로우즈(HEC)의 형태로 CMC의 혼합물을 포함하는 출발물질로 획득되어질 수 있다. CMCNa와 HEC의 양간의 적당한 비율은 약 2:1 내지 약 4:1이고, 바람직하게는 약 3:1이라고 밝혀졌다. 낮은 농도의 HEC에서는, 제조된 교차결합된 겔이 충분한 겔 강도를 나타내지 못한다. HEC의 높은 농도는 피해야 한다. 왜냐하면 HEC 농도가 너무 높으면, 팽윤 용량과, 따라서 흡수용량이 불충분하게 될 것이기 때문이다.

대안으로, 다른 하전 및 비하전 다당류의 조합을 사용하는 것이 가능하다. 적당한 하전된 다당류의 몇가지 예는 카복시메틸 전분, 산화 전분, 그리고 산화 셀룰로우즈이다. 적당한 비하전 다당류는 에틸히드록시에틸 셀룰로우즈(EHEC), 히드록시프로필 셀룰로우즈(HPC), 그리고 히드록시프로필 전분(HPS)을 포함하는데, 그러나 여기에 한정되지 않는다.

더 나아가, 출발물질로서 펙틴을 사용하는 것도 가능하다.

중합체 용액은 교차결합제와 교차결합하여 공유교차결합을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 종류의 교차결합제의 몇가지 예는, 디비닐술폰(DVS), 아세트알데히드, 포름알데히드, 글루타르알데히드, 디글리시딜, 에테르, 디이소시아네이트, 디메틸요소, 에피클로로히드린, 옥살산, 포스포릴클로라이드, 트리메타포스페이트, 트리메틸롤멜라민, 폴리아크롤레인이다. 당연히, 이온성 교차결합이나 소수성/친화성 상호작용 등과 같은, 물리적 교차결합을 사용하는 것도 역시 가능하다.

위에서 언급한 종류의 초흡수 물질은 섬유와 쉽게 결합될 수 있고, 따라서 어떤 종래의 방법을 사용하여, 보풀된 셀룰로우즈 펄프, 레이온, 초탄, 면, 섬, 아마섬유 등과 같은, 흡수성 섬유와 혼합될 수 있다. 게다가, 고흡수 물질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 나일론, 2성분 등과 같은, 비흡수성 섬유와 혼합되어질 수도 있다. 명백히, 흡수성, 액체보유성, 형태 안정, 그리고 탄력성과 같은 특성의 최적의 조합을 이루기 위하여, 흡수성 섬유 구조물에 다른 종류의 섬유들을 혼합하는 것이 가능하다. 섬유 구조물은, 예를 들어 섬유구조에 포함된 열 가소성 섬유를 녹이거나, 또는 특수결합제를 첨가함으로써, 결합되어질 것이다. 게다가, 섬유구조물은 압축, 바느질, 연화 등과 같은, 그 이후의 과정도 받아야 할 것이다.

물론 고흡수성 물질은 자기지탱층이 될 수도 있고, 기질 위에 또는 안에 적용될 수 있을 것이다. 기질로 사용될 수 있는 물질의 몇가지 예는 티슈시트, 폼 물질, 부직포, 섬유웹, 고흡성 물질이 배치되는 주머니를 가진 구조 등이다.

실시예 1

물흡수능력을 CMCNa와 HEC의 혼합물 약 2중량%를 포함하는, 그런데 그 비율은 CMCNa:HEC＝3:1이고, 각기 다른 양의 교차결합제, 디비닐술폰(DVS)을 사용한, 수용액을 교차결합함으로써 획득된 각기 다른 겔들의 자유팽윤방법에 따라 측정되었다.

도 1에서 볼 수 있듯이, 실내상태(25℃, 대기압, 그리고 50% 상대습도)하에서 건조된 겔의 팽윤능력은 DVS 함량의 증가에 따라 감소한다. 이에 대한 이유는 더 높은 정도의 교차결합은 겔의 팽윤에 대한 저항성을 증가시키기 때문이다.

도 1에서 주어진 최저함량 0.04mol/l 미만의 DVS 함량에서는 결과된 겔의 겔 강도가 겔을 실제에 사용될 수 있을 정도로 충분히 높지 않다.

도 2는 건조방법이, 도 1에서 제공된 크세로겔의 물흡수능력에 얼마나 다르게 영향을 미치는지를 보여준다.

도 2에서 분명하게 보여지듯이, 아세톤으로 추출에 의해 건조된 겔이 대응하는 공기건조 및 진공건조된 겔보다 더 높은 물흡수능력을 가진다.

실시예 2

물흡수능력을 CMCNa/HEC 혼합물 2중량%를 함유하고, 교차결합제로서 0.04mol/l DVS를 가진 수용액에서, CMCNa/HEC 혼합물을 교차결합하고 건조하여 획득된 각기 다른 겔들로 측정하였다. 더 나아가 CMCNa/HEC의 의 각기 다른 혼합 비율로도 측정하였다.

도 3은 공기건조된 크세로-겔의 물흡수능력이 HEC 함량 증가로 어떻게 감소하는지를 보여준다. 물흡수능력의 감소는 겔의 팽윤에 대한 저항성이 고도의 교차결합에서 더 커진다는 사실에 부분적으로 기인한다.

HEC로 CMCNa를 혼합함으로써, 교차결합된 겔의 겔강도를 증가시키는 것이 가능하다. 왜냐하면, HEC는 분자내의 교차결합의 형성에 긍정적인 효과를 가지기 때문이다. HEC 함량이 0.25 이하일 때는 교차결합된 겔의 겔강도가 대부분의 실제용도에는 너무 낮다.

HEC 함량 증가에 따라 액체흡수능력이 감소하는데 대한 더 이상의 설명은 HEC 함량이 증가할 때, 고분자사슬에 존재하는 고정된 이온성 전하의 양이 감소하기 때문이라고 할 수 있다.

도 4에서 보여지는 곡선은, HEC 함량이 중합체 블렌드의 약 50%를 초과하지 않는한, 아세톤으로 추출에 의한 건조가 상당히 개선된 액체흡수능력을 발휘한다는 것을 가리킨다.

실시예 3

흡수된 액체가 물중의 염화나트륨 용액일 때 각기 다른 방법을 사용하여 건조된 히드로겔의 액체흡수능력을 비교되었다. 용액의 이온강도는 0,15mol/l이었다.

아세톤 건조된 히드로겔이 진공이나 공기하에서 건조된 히드로겔보다 훨씬 더 높은 흡수능력이나 팽윤능력을 가진다는 것이 도 5로부터 분명하다.

아세톤 건조된 히드로겔의 향상된 액체흡수능력은, 도 5에서 분명하듯이, DVS 농도가 변하더라도 여전히 유지된다.

도 6으로부터 아세톤 건조된 히드로겔이, CMCNa와 HEC 양간의 비율에 관계없이, 공기건조나 진공건조된 히드로겔과 비교하여 볼 때, 합성뇨에 있어서 더 높은 액체흡수능력을 보여준다고 추론할 수 있다.

도 7과 8에서 보여진 시험에서, 도 5와 6에서 사용된 염화나트륨 용액 대신에 합성뇨(SUR)가 사용되었다.

도 7에서 아세톤 건조된 히드로겔의 물보유용량이 다른 방법으로 건조된 겔보다 더 높다는 것은 분명하다.

따라서, 히드로겔의 원심분리시 액체를 보유하는 능력이, 공기나 진공하에서 건조된 히드로겔보다 아세톤 건조된 겔이, 절대적인 수치에서나 자유팽윤에서 액체흡수능력과의 관계에서나 모두, 더 높다.

도 8에서 합성뇨에서, 자유롭게 팽윤하도록 한 겔의 원심분리에 의해 추출된 합성뇨의 부분이 아세톤 건조된 겔이 가장 적고, 그리고 공기건조된 게른 거의 3배가 더 크다는 것을 보여준다.

실시예 4

도 9에서 각기 다른 용매에 의한 건조가, 펙틴을 기재로 한 교차결합된 겔들의 자유팽윤능력에 어떻게 영향을 미치는지, 그리고 겔과 용매간의 혼합관계가 어떻게 건조된 겔의 팽윤용량에 영향을 미치는지 보여준다. 겔은 알코올과 반응하지 않는 교차결합제로 교차결합되었다. 그것은, 에탄올 그리고 이소프로판올같은 용매를 사용할 때, 알코올과 교차결합제 사이에 반응이 일어나지 않는다는걸 의미한다.

공기건조되고, 펙틴을 기재로 한 겔의 팽윤능력은 참고자료로 보여진다. 그 측정은 샘플을, 두번째 자유팽윤방법에 기술된 것처럼, 시험튜브에서 자유롭게 팽윤하도록 놓아둠으로서 행해졌다.

도 9로부터 분명하듯이, 이소프로판올을 사용하여 건조된 겔의 팽윤용량은, 에탄올이나 아세톤을 사용하여 건조된 겔보다 더 양호하다. 모든 용매 건조된 겔들은 공기 건조된 겔보다 더 높은 팽윤능력을 보여준다.

도 9로부터, 겔의 양과 건조과정에서 사용되어지는 용매의 양과의 관계가, 겔의 팽윤용량에 중요하다는 것을 또한 알 수 있다. 그래서, 팽윤용량은 다량의 용매가 사용되어진 겔에서 더 높은데, 왜냐하면, 건조과정에서 다량의 용매를 사용함으로써, 물이 더 충분히 겔로부터 추출될 것이기 때문이다.

실시예 5

"샘플 A"와 "샘플 B"로 라벨된 두가지 샘플의 흡수용량이 "액체흡수용량" 방법으로 측정되었다. 양 샘플에 사용된 크세로겔은 같은 방법으로, 0.04mol/l DVS 농도에서 CMCNa/HEC 3:1 비율로 제조되었다. 그 겔들은 아세톤을 사용하여 건조되었다.

참고자료로서, 두가지 보통 사용되는 폴리아크릴레이트를 기재로 한 초흡수체의 흡수용량을 같은 방법을 사용하여 측정하였다. 흡수체는 독일 프랑크푸르트에 있는 Hoechst AG의 SANWET IN5000과 IM7100이었다.

표 1은 그램/그램 초흡수 물질(SAM)로 측정된, 각기 다른 초흡수 물질에 의해 흡수된 액체의 양을 보여준다.

SAM	흡수용량 [g/g]
샘플 A	18.09
샘플 B	22.18
IM5000	30.58
IM7100	28.35

획득된 결과는 본 발명에 따른 아세톤 건조 초흡수 물질이, 폴리아크릴레이트를 기재로 한 초흡수 물질의 성능과 거의 대등한 정도로 성능을 가짐을 보여준다.

도면의 설명

도 10과 11에 보여진 기저귀(1)는, 흡수체(4)를 함께 봉입하는, 액체투과성 시트(2)와 액체불투과성 시트(3)를 포함한다. 도 10에서, 기저귀(1)는 사용하는 동안 사용자의 신체를 향하도록 고안된 쪽에서 본 것이다. 즉, 액체투과성 커버시트(2)가 도 10의 관찰자를 향해 있다. 기저귀(2)는 일반적으로 긴 형상을 하고, 더 넓어진 전방 및 후방부(5, 6)를 가지며, 더 좁아진 가랑이부(7)를 갖는다. 전방부(5)는 기저귀를 사용할 때 사용자의 앞으로 향하도록 된 기저귀의 부분이고, 후방부(6)는 사용자의 뒤가 되도록 한 기저귀의 부분이다. 게다가, 기저귀(1)는 길이방향으로 두개의, 길이방향으로 연장된 안쪽으로 굽어진 측면에지(8, 9), 전방에지(10)와 후방에지(11)를 가지고 있다.

기저귀(1)는 사용될 때, 함께 고정되어 팬츠같은 방법으로 사용자의 신체의 하부를 둘러싸는 종류의 것이다. 이 목적으로 테이프탭(12, 13)이 기저귀의 후방에지(11) 부근에, 각각의 측면에지(8, 9)로부터 튀어져 나와 배치되어 있다. 테이프 탭(12, 13)은 기저귀(1)의 전방부(5)의 액체 불투과성의 커버시트(3)에 배치된 부착지역(14)과 협력하도록 고안되었다. 바람직하게는 부착지역(14)은, 예를 들어, 추가적인 플라스틱 시트나 액체 불투과성의 커버시트(3)에 적용된 코팅같은 보강재 종류를 포함한다. 당연히 대안적인 형태의 기저귀 고정수단, 버튼과 버튼구멍, 후크와 구멍, 압착 스터드, 후크와 루프 채우기와 같은 것이 사용되어질 수 있다.

게다가, 기저귀(1)는 길이방향으로 연장되는, 측면에지(8, 9)를 따라 지탱하도록 배치된 탄성부재(15, 16)를 갖추고 있다. 탄성부재(15, 16)는 기저귀(1)의 모양을 만들고, 그리고 사용하는 동안 다리탄성부로서 작용한다. 이것은, 탄성부재(15, 16)가 기저귀 측면에지(8, 9)를, 사용하는 동안, 사용자의 다리에 접촉하여 유지시키고, 기저귀와 사용자의 신체 사이의 틈이 형성되는걸 막아준다. 만일 그렇지 않다면 이 틈은 기저귀로부터 액체가 새어나오게 할지도 모른다.

대응하는 방법으로 탄성부재(17, 18)가 사용자의 허리주위로 탄성적인 캐스켓팅을 하기 위하여, 전방에지(10)와 후방에지(11)를 따라, 각각 배치되어 있다. 기저귀의 흡수체(4)는, 도 11에 잘 보여진 바와 같이, 보여진 구체예에서, 액체 투과성의 커버시트(2) 바로 안쪽에 배치된 다공성의 유체획득층(20), 흡수층(22), 그리고 위킹층(24)으로 구성된다. 유체획득층(20)은 바람직하게는, 젖거나 그리고 마른 상태 둘 다에서 높은 탄력을 보이는, 섬유웹이나, 비교적 두껍고, 벌키한 부직포 물질로 구성된다. 이 방법으로, 획득층(20)의 안쪽 흡수층(22)에 빠른 액체흡수가 보장된다. 이와 동시에, 획득층(20)은 간격유지수단으로서 작용하고, 이미 흡수된 체액을 사용자의 피부로부터 떼어 놓는다. 유체획득층에서 사용을 위한 바람직한 재료는, 젖었을 때 붕괴되지 않는 섬유를 포함한다. 그런 섬유들의 몇가지 예는 뻣뻣한 셀룰로우즈 섬유, 그리고 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테르 섬유 등과 같은 합성 섬유들이다.

흡수층(22)은 본 발명에 따른 흡수구조물로 구성된다. 따라서, 흡수층(22)은 극성용매, 예를 들어 이소프로판올, 에탄올, 아세톤으로 교차결합된 다당류를 기재로 한 겔을 건조함으로써 제조된 고 흡수성 물질을 포함한다. 고 흡수성 물질은 섬유와 함께 혼합된 입자의 형태로 존재한다. 바람직한 섬유재료는 화학적으로나, 화학-열-기계적 공정에 따라 제조된 보풀된 셀룰로우즈 펄프이다. 흡수층(22)의 일체성을 향상시키기 위하여, 그것은 예를 들어, 레이온, 폴리프로필렌, 플랙스 등으로 만들어진 긴 섬유, 그리고/또는 열가소성 결합섬유나 입자들을 추가로 포함할 수 있다.

흡수층(22)에서 흡수구조는 용매를 기재로 한 결합제, 바느질, 캘린더링, 또는 다른 어떤 방법으로 더 결합시킬 수 있다.

위킹층(24)은 액체 불투과성 커버시트(3)와 흡수층(22) 사이에 배치된다. 위킹층(24)은 바람직하게는 얇은 모세관을 가진 매우 압축된 친수성 섬유이다. 이 목적에 특히 적합한 것으로 밝혀진 물질이 WO 94/10953과 WO 94/10956에 개시되어 있다. 이런 종류의 물질은 고밀도를 가진 건조된 해섬된 섬유층의 형태로 존재한다. 섬유층들은 해섬을 선행하지 않고 흡수용품에 바로 사용되어진다. 섬유물질은 좋은 흡수용량과 위킹능력을 보인다.

본 발명은 여기 기술된 구체예에 한정되지 않는다. 따라서 본 발명에 따른 흡수용품의 흡수체는 위에서 기술된 모든 층들을 포함할 필요는 없다. 예를 들어, 모든 흡수체가 본 발명에 따른 흡수구조물로 구성되는 흡수용품이 생각되어질 수 있다. 게다가, 부가적인 또는 완전히 다른 구성요소를 포함하는 흡수체를 사용하는 것도 가능하다. 그런 요소들의 몇가지 예는 형태화 요소, 부직포층, 티슈층, 층형태 또는 삼차원 형체로서 폼, 냄새- 및 세균- 억제제 등이다.

고흡수성 물질은 기술된 예에서와 같이, 보풀된 셀룰로우즈 펄프와, 또는 다른 섬유 또는 섬유 혼합물과 혼합되어질 수 있다. 대안적으로, 또는 기술된 흡수구조물과 조합으로, 고흡수성 물질은 흡수용품에서 층의 형태로 배치할 수 있다. 흡수물질은 그 다음 부직포 물질, 티슈층 같은 기질에 또는 안에 붙여지거나, 또는 흡수구조물 두 다른 층 사이에 또는 특별한 주머니나 용기안에 느슨하게 배치될 수 있다.

게다가, 흡수구조물은 고흡수성 물질을 가진 둘 또는 그 이상의 부직포 층 또는 티슈 층의 라미네이트로 구성될 수 있다. 고흡수성 물질이 그런 라미네이트에 유지되는 것을 보장하기 위한 한가지 방법은 층들을 결합 패턴으로 함께 묶는 것이다. 고흡수성 물질이 층 사이에 고정되도록 하기 위하여 기계적으로, 예를 들어 엠보싱에 의해서 층을 변형하는 것도 가능하다.

또다른 본 발명에 다른 흡수구조물의 유리한 특징은, 그것이 부하(AUL) 아래에서 놀랍게도 높은 흡수성을 보인다는 것이다. 따라서 극성용매를 사용하여 건조된 다당류를 기재로 한 초흡수물질로 구성된 흡수구조물에 대한 AUL은 IM5000이나 다른 폴리아크릴레이트를 기재로 한 종래의 초흡수체의 AUL과 비교될 수 있다. 앞서 공지된 다당류를 기재로 한 초흡수물질은 IM500이나 본 발명의 초흡수체에 의해 흡수된 액체 양의 약 절반 정도로 상당히 낮은 AUL을 보였다.

본 발명은 여기에 기술된 실시예들에 한정되는 것으로 여겨져서는 안될 것이다. 대신에, 더 많은 구체예들을 첨부된 청구항들의 범위내에서 생각할 수 있다.

Claims (9)

1. 다당류를 기재로 한 고 흡수성 물질을 포함하는 흡수 구조물에 있어서, 고 흡수성 물질이 교차결합할 수 있는 다당류를 기재로 한 중합체의 형태로 출발물질을 포함하는 액체 용액의 교차결합과 건조에 의해 제조되며, 여기서 출발물질은 교차결합 반응후, 액체로 팽윤된 겔의 형태로 존재하고, 교차결합한 액체로 팽윤된 겔이 극성용매로 추출에 의해 건조된 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
2. 제 1 항에 있어서, 겔이 에탄올, 아세톤 또는 이소프로판올로 건조된 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 고흡수성 물질이 전기적으로 하전된 다당류를 기재로 한 중합체와 전기적으로 하전되지 않은 다당류를 기재로 한 중합체를 포함하는 중합체 블렌드로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
4. 제 3 항에 있어서, 하전된 중합체와 하전되지 않은 중합체간의 비율이 약 2:1 내지 약 4:1이고, 바람직하게는 약 3:1인 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 출발물질이 카복시메틸 셀룰롤오즈(CMC)와 히드록시에틸 셀룰로우즈(HEC)의 혼합물인 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
6. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 출발물질이 펙틴을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
7. 전술한 항중 어느 한 항에 있어서, 삼차원적인 섬유망을 포함하며, 고흡수성 물질이 실제적으로 균일하게 섬유망에 분포되는 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
8. 전술한 항중 어느 한 항에 있어서, 고흡수성 물질이 흡수구조물에서 층으로 배치되는 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
9. 적어도 부분적으로 액체 투과성인 케이싱에 봉입된 흡수체를 포함하는, 기저귀, 요실금 보호대, 또는 생리용 냅킨과 같은 흡수용품에 있어서, 흡수체가 교차결합할 수 있는 다당류를 기재로 한 중합체의 형태로 출발물질을 포함하는 액체 용액의 교차결합과 건조에 의해 제조된 고흡수성 물질을 포함하는 흡수구조물을 포함하며, 여기서 출발물질은, 교차결합후, 액체로 팽윤된 겔의 형태로 존재하고, 교차결합되고 액체로 팽윤된 겔은 극성용매로 추출에 의해 건조된 것을 특징으로 하는 흡수용품.