KR20010041839A - 분배 부재를 탈수시키는 개선된 능력을 갖는 유체 저장부재를 포함하는 흡수 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체의 포획을 위한 제 1 영역과 유체의 저장을 위한 제 2 영역을 포함하는, 흡수 제품에 사용하기 위한 흡수 구조물에 관한 것이다. 제 1 영역은 비교적 높은 모세관 탈착 압력을 가질 수 있는 물질을 포함할 수 있고, 제 2 영역은 매우 높은 모세관 흡수 압력을 가져서 효과적으로 제 1 영역을 배수시킬 수 있는 물질을 포함한다. 따라서, 제 1 영역은 40cm 이상의 CSDH 50을 갖는 물질을 포함하고, 제 2 영역 물질은 하기의 하나 이상의 필요 조건을 만족시키는 물질을 포함한다:

(a) 15g/g 이상의 35cm에서의 모세관 수착 흡수능;

(b) 15g/g 이상의 0cm에서의 모세관 수착 흡수능, 및 55% 이상의 40cm에서의 흡수 효율;

(c) 35cm 이상의 0cm 흡수 높이에서의 그의 흡수능의 50%를 나타내는 모세관 수착 흡수 높이(CSAH 50).

Description

분배 부재를 탈수시키는 개선된 능력을 갖는 유체 저장 부재를 포함하는 흡수 구조물{ABSORBENT STRUCTURES COMPRISING FLUID STORAGE MEMBERS WITH IMPROVED ABILITY TO DEWATER DISTRIBUTION MEMBERS}

일회용 기저귀, 배변 연습용 팬티, 성인 실금자용 제품과 같이 뇨 또는 분변과 같은 신체 배설물을 수취하거나 보유하기 위한 흡수 제품은 본 기술 분야에 잘 알려져 있으며, 이들의 성능을 향상시키는데 많은 노력이 있어 왔다. 기저귀와 같은 흡수 제품에 더 우수한 성능을 제공하는 능력은 다량의 신체 배설물(특히, 뇨)을 포획하고 저장할 수 있는 비교적 얇은 흡수 코어 또는 구조물을 개선시키는 능력에 달려있었다.

이와 관련하여, "하이드로겔", "초흡수체" 또는 "하이드로콜로이드" 또는 "하이드로겔 형성" 물질로서 종종 불리우는 특정한 흡수성 중합체가 특히 중요하게 사용되어 왔다. 흡수 제품에 이러한 흡수성 중합체(이후, "하이드로겔-형성 흡수성 중합체"라 지칭됨)를 사용하는 것에 대해 기재하고 있는, 1972년 6월 13일자로 허여된 미국 특허 제 3,699,103 호(Harper 등), 1972년 6월 20일자로 허여된 미국 특허 제 3,770,731 호(Harmon)을 참조한다. 전형적으로 하이드로겔-형성 흡수성 중합체가 섬유 매트릭스와 함께 사용될 때 다량의 신체 배설물을 흡수하는 능력의 잇점을 이용한 더욱 얇은 흡수 코어의 직접적인 결과로서 실질적으로 더욱 얇은 지저귀가 개발되어 왔다. 얇고, 압축되고, 부피감이 없는 기저귀를 제작하는데 유용한 섬유 매트릭스와 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 포함하는 이중층 코어 구조물을 개시하고 있는 1987년 6월 16일자로 허여된 미국 특허 제 4,673,402 호(Weisman 등) 및 1990년 6월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,935,022 호(Lash 등)를 참조한다. 하이드로겔-형성 중합체가 팽창시 겔-연속 유체 전달 대역을 형성하는, 고농도의 하이드로겔-형성 중합체 영역을 포함하는 흡수 코어에 관한 것을 개시하고 있는 1996년 10월 8일자로 허여된 미국 특허 제 5,562,646 호(Goldman 등) 및 1997년 2월 4일자로 허여된 미국 특허 제 5,599,335 호(Goldman 등)을 또한 참조한다.

흡수 제품 저장 구조물에서의 주요 성분으로서 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 사용하는 것에 부가하여, 또는 이와는 다르게, 고 분산상 유중수적형(water-in-oil) 유화액으로부터 유래된 중합체성 포움 물질을 사용하여 왔다. 1993년 11월 9일자로 허여된 미국 특허 제 5,260,345 호(DesMarais 등), 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(Dyer 등) 및 1997년 7월 22일자로 허여된 미국 특허 제 5,560,222 호(DesMarais 등)을 참조할 수 있다.

흡수 구조물 및 흡수 제품에 이러한 물질을 사용하는 것은, 1986년 9월 9일자로 와이즈만(Weisman) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,610,678 호(표제 "고밀도 흡수 구조물(High-Density Absorbent Structures)"); 1987년 6월 16일자로 와이즈만(Weisman) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,673,402 호(표제 "이중층 코어를 갖는 흡수 제품(Absorbent Articles with Dual-Layered Core)"); 1989년 12월 19일자로 앙스태트(Angstadt) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,888,231 호(표제 "더스팅 층을 갖는 흡수 코어(Absorbent Core Having A Dusting Layer)") 및 베위크(Bewick)-손태그(Sonntag) 등의 유럽공개특허 제 0,640,330 호; 미국 특허 제 5,180,622 호(Berg 등); 미국 특허 제 5,102,597 호(Roe 등); 미국 특허 제 5,387,207 호(LaVon); 유럽공개특허 제 774,242 호; 또는 1996년 3월 29일자로 출원된 유럽 특허 출원 제 96105023.4 호 및 1996년 5월 28일자로 유럽 특허 출원 제 96108394 호에 기재되어 있는 바와 같이, 구조의 박막성과 같은 안락함을 염두에 두고서 구조물에 유체를 저장하는데 그 중점을 두고 있었다.

또한, 우수한 포획 및 분배 특성을 갖는 물질을 포함하는 제품의 임의 영역을 통해 특정 액체 저장능을 갖는 물질을 포함하는 다른 영역으로 유체를 이동시키는 것과 관련된 1997년 3월 27일자로 출원된 국제 특허공개공보 제 97/05046 호에서와 같이, 착용자의 다리 사이 영역에서 낮은 저장능을 갖는 구조물이 개시되어 있다.

발명의 목적

양호한 포획 및 분배 특성을 갖는 물질들이 모세관 전달 메카니즘을 염두에 두고 고안되었으므로, 더욱 작은 모세관 및/또는 증가된 친수성을 갖는 물질을 최종 저장 물질에 더욱 가까이 위치시키고 기공이 더욱 크고 친수성이 낮은 물질을 부하 대역에 더욱 가까이 위치시키려는 목적을 갖고 있지만, 유체를 전달하거나 액체를 보유하려는 경향이 포획 및/또는 분배 물질에 있다고는 생각되지 않고, 이에 따라 재습윤 또는 감소된 유체 포획 및/또는 분배 성능과 같은 바람직하지 않은 결과가 특정 조건에서 나타날 수 있는데, 특히 포획 및/또는 분배 특성이 조화를 이루도록 고안된 포획/분배 물질의 경우 그 현상이 뚜렷하다.

따라서, 본 발명의 목적은 특히 우수한 성능을 갖는 분배 물질 또는 부재가 저장 물질 또는 부재에 의해 효과적으로 탈수될 수 있도록 유체 취급 특성상의 조화가 이루어진 흡수 구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 높은 액체 흡인능을 갖는 유체 저장 물질 또는 부재에 의해 달성된다.

본 발명의 또 다른 목적은 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 포함하는 높은 모세관 흡인능을 갖는 흡수 저장 물질 또는 부재의 제공에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 이후 설명되는 바와 같이, 모세관 수착 시험(capsorption test)을 사용하여 상기 흡수 구조물에 적합한 물질 조합을 선택하는데 있다.

발명의 요약

본 발명은 유체의 포획/분배를 위한 제 1 영역 및 유체의 저장을 위한 제 2 영역을 포함하는 흡수 제품에 유용한 흡수 구조물에 관한 것이다. 제 1 영역은 비교적 높은 모세관 탈착 압력을 가질 수 있는 물질을 포함하고, 제 2 영역은 매우 높은 모세관 흡수 압력을 지녀 제 1 영역을 여전히 효과적으로 배수시킬 수 있는 물질 또는 부재를 포함한다. 따라서, 본 발명은 저장 흡수 부재에 의해 포획/분배 부재가 여전히 효율적으로 그리고 효과적으로 탈수되도록 포획/분배 부재의 탈착 특성과 저장 흡수 부재의 흡수 특성을 조합하여 유체의 포획/분배 물질이 우수한 유체 분배 특성을 여전히 갖고 비교적 높은 모세관 압력을 가질 수 있게 하는데 그 목적이 있다.

따라서, 본 발명의 흡수 구조물은 제 1 영역 및 제 1 영역과 유체 연통되는 제 2 영역을 갖는다.

제 1 영역의 물질은 40㎝ 이상, 60㎝ 이상, 심지어는 80㎝ 이상의 CSDH 50(Capillary Sorption Desorption Height 50[0㎝ 탈착 높이에서 최대 흡수능의 50%를 나타내는 모세관 수착 탈착 높이)을 갖는 것으로 기술될 수 있다. 또는, 상기 물질은 60㎝ 이상 또는 80㎝ 이상의 CSDH 90(0㎝ 탈착 높이에서 최대 흡수능의 90%가 방출되는 모세관 수착 탈착 높이)을 가질 수 있다.

바람직한 실시양태에서, 제 1 영역은 포움 물질, 더 더욱 바람직하게는 중합체성 포움 물질, 가장 바람직하게는 고 분산상 유중수적형 유화액으로부터 유도된 물질을 함유한다.

제 2 영역의 물질은 12g/g 이상, 바람직하게는 14g/g 이상, 더욱 바람직하게는 16g/g 이상, 더 더욱 바람직하게는 20g/g 이상의 35㎝에서의 모세관 수착 흡수능[CSAC(Capillary Sorption Absorption Capacity) 35]을 갖는 것으로 기술될 수 있다.

다르게는, 제 2 영역의 물질은 15g/g 이상, 바람직하게는 20g/g 이상, 더 더욱 바람직하게는 25g/g 이상의 0㎝ 높이에서의 모세관 수착 흡수능(CSAC 0) 및 55% 이상의 40㎝에서의 모세관 수착 흡수 효율(CSAE 40)을 갖는 것으로 기술될 수 있다.

다르게는, 제 2 영역의 물질은 35㎝ 이상, 바람직하게는 45㎝ 이상의, 0㎝ 흡수 높이에서의 그의 흡수능의 50%를 나타내는 모세관 수착 흡수 높이(CSAH 50)를 갖는 것으로 기술된다.

바람직한 실시양태에서, 제 2 영역은 고 표면적 물질, 바람직하게는 미세섬유 또는 연속 기포 형태의(open-celled) 친수성 포움을 함유한다. 고 내부상 유중수적형 유화액(HIPE)으로부터 유도된 중합체성 포움이 특히 바람직하며, 상기 구조는 붕괴(collapse)될 수 있다. 제 2 영역은 하이드로겔 형성 물질을 추가로 함유할 수 있다.

또한, 본 발명은 유아용 기저귀, 성인 실금자용 제품, 여성 위생 제품, 배변연습용 팬티 등과 같이, 본원에 기재된 바와 같은 흡수 구조물을 함유하는 일회용 제품에 관한 것이다. 이에 대하여, 흡수 구조물은 제 1 영역을 통해 유체 연통되지만 서로 직접 접촉되어 있지는 않은 하나 이상의 제 2 영역을 함유할 수 있다. 또한, 둘 이상의 제 2 영역은 본원에 개시된 바와 같이 서로 종방향으로 이격되어 위치할 수 있으며 가랑이 영역의 적어도 일부에 의해 따로 떨어져 있을 수 있다.

본 발명은 주로 뇨와 같은 신체 배설물을 수취하고 보유하도록 설계된 흡수 제품에 관한 것이다. 이러한 제품은 유아용 기저귀, 배변 연습용 팬티, 성인 실금자용 제품 등과 같은 일회용 위생 제품이다.

도 1은 흡수 제품의 한 예로서 기저귀를 도시한다.

도 2a 내지 도 2d는 모세관 수착 시험 스탠드를 도시한다.

용어 정의

본원에서 용어 "흡수 구조물"은 신체 배설물을 흡수하고 보유하는 장치, 더욱 특별하게는 신체로부터 배설된 각종의 배설물을 흡수하거나 보유하기 위해 착용자의 몸에 대향하여 또는 접하여 위치하고 있는 장치를 지칭한다. 본원에서, "체액"은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 뇨, 월경, 및 질 배설물, 땀 및 변을 포괄한다.

용어 "일회용"은 세탁되거나 또는 흡수 제품으로서 복원되거나 다시 사용되지 않는 흡수 제품을 기술하는데 본원에서 사용된다(즉, 이것들은 사용후 폐기되고, 바람직하게는 재생되거나 퇴비로 처리되거나 환경 친화적인 방식으로 처분된다).

본원에서, 용어 "Z-치수"는 부재, 코어 또는 제품의 길이 및 폭에 수직인 치수를 지칭한다. 일반적으로, Z-치수는 부재, 코어 또는 제품의 두께에 대응한다. 본원에서, "X-Y 치수"는 부재, 코어 또는 제품의 두께에 수직하는 면을 지칭한다. X-Y 치수는 일반적으로 부재, 코어 또는 제품의 길이 및 폭에 각각 대응한다.

본원에서, 용어 "흡수 코어"는 체액의 포획, 전달, 분배 및 저장을 포함하는, 제품의 유체 취급 특성에 일차적으로 책임이 있는 흡수 제품의 성분을 지칭한다. 이와 같이, 흡수 코어는 전형적으로 흡수 제품의 상면시이트 또는 배면시이트를 포함하지 않는다.

본원에서, 용어 "흡수 부재"는 전형적으로 하나 이상의 유체 취급 기능(예, 유체 포획성, 유체 분배성, 유체 전달성 및 유체 저장성)을 제공하는 흡수 코어의 성분을 의미한다. 흡수 부재는 전체 흡수 코어 또는 흡수 코어의 일부 만을 포함할 수 있다. 즉, 흡수 코어는 하나 이상의 흡수 부재를 포함할 수 있다. "저장 흡수 부재"는 주로 흡수된 유체를 최종적으로 저장하는 작용을 하는 흡수 코어의 흡수 부재 성분이다. 상술한 바와 같이, 저장 흡수 부재는 또한 그의 수직 흡상의 결과로서 유체를 분배할 수 있다.

본원에서, 용어 "영역" 또는 "대역"은 흡수 부재의 일부 부위 또는 일단면 을 의미한다.

본원에서, "층"은 흡수 부재의 주요 치수가 X-Y, 즉 그의 길이 및 폭에 따른 흡수 부재를 의미한다. "층"이 물질의 단일 층 또는 물질의 단일 시이트 만으로 한정될 필요는 없다. 따라서, 층은 물질의 필수 형태를 이루는 적층체 또는 수개의 시이트 또는 웹의 조합물을 포함한다. 그러므로, 용어 "층(layer)"은 "층들(layers)" 및 "층화(layered)"를 포함한다.

본 발명의 목적을 위해, 용어 "상부"는 흡수 제품의 착용자에 가장 가깝고 전형적으로 흡수 제품의 상면시이트와 면하고 있는 층과 같은 흡수 부재를 의미하고, 반대로, "하부"는 흡수 제품의 착용자로부터 가장 먼 거리에 있으며전형적으로 배면시이트와 면하고 있는 흡수 부재를 의미한다.

본원에서 특별한 언급이 없는 한 모든 백분율, 비율 및 분율은 중량기준으로 계산된다.

흡수 제품-일반적인 기술

흡수 제품은 일반적으로 다음을 포함한다:

- 흡수 코어(준 구조물 또는 흡수 부재로 구성될 수 있음);

- 유체 투과성 상면시이트;

- 유체 불투과성 배면시이트;

- 폐쇄요소 또는 탄성부와 같은 선택적 부가 특징부.

도 1은 본 발명의 흡수 제품으로서 기저귀에 대한 한 양태의 평면도이다.

기저귀(20)은 도 1에서 펼쳐지고 비수축된 상태(즉, 탄성 유발 수축부가 그의 측면 패널을 제외하고는 잡아 당겨지고 탄성이 이완된 상태로 존재함)로 도시되어 있으며, 이때 기저귀 구조물의 일부는 기저귀(20)의 구성을 좀더 명확히 보기 위하여 절단되었으며, 착용자와 면하고 있지 않은 기저귀 부분, 즉 외부 표면(52)은 관찰자 쪽으로 향하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기저귀(20)은 액체 투과성 상면시이트(24), 상면시이트(24)와 결합하고 있는 배면시이트(26) 및 상면시이트(24)와 배면시이트(26) 사이에 위치하는 흡수 코어(28); 탄성 측면 패널(30); 탄성 다리 커프스(32); 탄성 요부(34); 및 일반적으로 (36)으로서 지정된 이중 인장 고정 시스템을 포함하는 폐쇄 시스템을 포함한다. 이중 신장 고정 시스템(36)은 바람직하게는 주 고정 시스템(38) 및 요부 폐쇄 시스템(40)을 포함한다. 주 고정 시스템(38)은 바람직하게는 한 쌍의 고착 부재(42) 및 랜딩 부재(44)를 포함한다. 요부 폐쇄 시스템은 한 쌍의 제 1 부착 성분(46) 및 제 2 부착 성분(48)을 포함하는 것으로 도 1에 도시되어 있다. 기저귀(20)은 또한 바람직하게 제 1 부착 성분(46) 각각의 하부에 위치한 위치 패치(50)을 포함한다.

기저귀(20)는 도 1에 외부 표면(52)(도 1에서 관찰자를 향하고 있음), 외부 표면(52)의 반대편에 위치하는 내부 표면(54), 제 1 요부 영역(56), 제 1 요부 영역(56)의 반대편에 있는 제 2 요부 영역(58) 및 기저귀(20)의 외부 단부(종방향단부는 (62)이고 말단 단부는 (64)로 표시됨)에 의해 한정되는 주변부(60)를 갖는 것는다. 기저귀(20)의 내부 표면(54)은 착용동안 착용자의 신체에 접하여 위치하는 기저귀(20) 부분이다(즉, 내부 표면(54)는 적어도 일부의 상면시이트(24)와 상면시이트(24)에 결합된 다른 성분에 의해 한정된다). 외부 표면(52)는 착용자의 신체로부터 벗어나서 위치하는 기저귀(20) 부분이다(즉, 외부 표면(52)는 일반적으로 적어도 일부의 배면시이트(26)와 배면시이트(26)와 결합하고 있는 다른 성분에 의해 한정된다). 제 1 요부 영역(56) 및 제 2 요부 영역(58)은 각각 주변부(60)의 말단 단부(64)로부터 기저귀(20)의 측면 중앙선(66)으로 연장된다. 요부 영역 각각은 중앙 영역(68)과 요부 영역의 외부 측면 부분을 전형적으로 포함하는 한 쌍의 측면 패널을 포함한다. 제 1 요부 영역(56)에 위치한 측면 패널은 (70)으로 지정되었으며, 제 2 요부 영역(58)에 위치한 측면 패널은 (72)로 표시되었다. 한 쌍의 측면 패널 또는 각각의 측면 패널이 동일할 필요는 없지만, 이것들은 하나의 다른 것과 거울 상인 것이 바람직하다. 제 2 요부 영역(58)에 위치한 측면 패널(72)는 측면 방향(즉, 탄성화된 측면 패널(30))으로 탄성 신장성이다. (측방향(x 방향 또는 폭 방향)은 기저귀(20)의 측면 중앙선(66)에 평행하는 방향으로 정의되고; 종방향(y 방향 또는 길이 방향)은 종방향 중앙선(67)에 평행하는 방향으로 정의되며; 축방향(z 방향 또는 두께)은 기저귀(20)의 두께를 통해 연장되는 방향으로서 정의된다.)

도 1은, 상면시이트(24)와 배면시이트(26)가 코어 및 몸체부 영역에 대해 일체성이고 흡수 코어(28)의 길이 및 폭보다 넓은 길이 및 폭 치수를 갖는 특정한기저귀(20)를 도시하고 있다. 상면시이트(24)와 배면시이트(26)는 흡수 코어(28)의 단부 이상으로 연장되어 기저귀(20)의 주변부(60)을 형성한다. 주변부(60)은 외부 주변 또는 환언하자면 기저귀(20)의 단부를 한정한다. 주변부(60)은 종방향 단부(62)와 말단 단부(64)를 포함한다.

각각의 탄성 다리 커프스(32)가 다리 밴드, 측면 플랩, 배리어 커프스 또는 상술된 탄성 커프스와 유사하도록 배열되지만, 각각의 탄성 다리 커프스(32)는, 위에서 언급하고 있는 미국 특허 제 4,909,803 호에 기재되어 있는 바와 같이, 배리어 플랩(85) 및 스페이싱 탄성 부재(86)을 포함하는 내부 배리어 커프스(84)를 하나 이상 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 양태에서, 탄성 다리 커프스(32)는 상술된 미국 특허 제 4,695,278 호에 기술되어 있는 바와 같이 배리어 커프스(84) 외부에 위치한 하나 이상의 탄성 스트랜드(105)를 구비한 탄성 가스킷 커프스(104)를 부가적으로 포함한다.

기저귀(20)는 또한 개선된 정합성 및 봉쇄성을 제공하는 탄성 요부 특징부(34)를 포함한다. 탄성 요부 특징부(34)는 적어도 중앙 영역(68)에서 흡수 코어(28)의 요부 단부(83) 하나 이상으로부터 종방향 외향으로 연장되어 일반적으로 기저귀(20)의 말단 단부(64)의 적어도 일부를 형성한다. 따라서, 탄성 요부 특징부(34)는 적어도 흡수 코어(28)의 요부 단부(83)로부터 기저귀(20)의 말단 단부(64)로 연장되는 기저귀 부분을 포함하고, 착용자의 허리에 접하여 위치한다. 일회용 기저귀는 일반적으로 두 개의 탄성 요부 특징부를 갖도록 구성되는데, 이때 하나는 제 1 요부 영역에 위치하고, 다른 하나는 제 2 요부 영역에 위치한다.

탄성 요부 특징부(34)의 탄성 요부 밴드(35)는 상면시이트(24)의 일부, 바람직하게는 기계적으로 신축된 배면시이트(26) 일부, 및 상면시이트(24)와 배면시이트(26) 사이에 위치한 탄성 부재(76)과 배면시이트(26)와 탄성 부재(76)사이에 위치한 탄력 부재(77)을 포함하는 이중층 물질을 포함할 수 있다.

기저귀의 상기 성분 뿐만 아니라 다른 성분이 참조로서 본원에 인용된 국제특허공개공보 제 93/16669 호에 상세히 기술되어 있다.

착용자의 피부에 가장 가까운 물질로서 상면시이트를 가지는 것이 바람직하지만 꼭 그럴 필요는 없다. 적합한 흡수 코어 구조는 상면시이트 없이 사용될 수 있고, 안락함, 흡수성, 제작의 간편성 및 재료 비용 절감과 같은 바라는 결과를 여전히 산출할 수 있다고 여겨진다. 예를들면, 흡수 코어 그자체의 신체면 표면이 별도의 상면시이트를 대신하여 액체 투과성의 부드럽고 부합성이고 비자극적 물질로 만들어 질 수 있다. 이러한 흡수 코어는, 흡수 제품에 안락함과 흡수성을 제공하기 위해 배면시이트와 조합되어 사용하기만 하면 될 것이다.

흡수 제품의 각 영역 및 그들의 상대 배열

일반적으로, 흡수 위생 제품은 신체 몸통의 하부 말단 주위에 착용된다. 이러한 제품의 필수적인 디자인 특징은 각각의 신체 개구 주위에 연장된 배설물이 일어나는 신체 영역("배설 영역")을 덮는 것이다. 배설 영역을 덮는 흡수 제품의 각 대역은 이와 대응되게 "부하 대역(loading zone)"이라 지칭된다. 따라서, 착용동안, 제품은 착용자에 대해 일반적으로 제품들이 착용자의 다리 사이의 가랑이로부터 착용자의 전면과 후면 모두에서 위로 연장되도록(착용자의 서있는 위치) 배열된다.

일반적으로, 이러한 제품은 제품의 폭 치수를 초과하는 길게 늘어진 길이 치수를 가지므로, 서있을 때 길이 치수의 축이 착용자의 높이 방향으로 배열되고 폭 방향은 착용자의 왼쪽에서 오른쪽으로 연장되는 선으로 배열되도록 제품은 착용된다.

사람의 신체 구조 때문에, 일반적으로 착용자의 다리 사이의 공간이 이러한 영역에서 제품에 이용할 수 있는 공간을 한정한다. 우수한 정합을 위해, 흡수 제품이 가랑이 영역에 잘 정합하도록 고안되어야 한다. 만일 제품의 폭이 착용자의 가랑이 폭에 비해 과도하게 넓다면, 그 제품은 변형되어 성능을 떨어뜨리고 착용자의 안락함을 감소시킬 수 있다.

제품에서 착용자의 다리 사이에서 가장 우수하게 정합하도록 가장 좁은 폭을 갖는 지점은 다리 사이의 거리가 가장 좁은 지점과 일치하고, 본 발명의 범주에서 "가랑이 지점"이라 지칭된다.

만일 제품의 가랑이 지점이 그 형태에서 분명하지 않다면, 바람직하게는 서있는 위치에서 그 제품을 목적으로 하는 사용자 그룹(예, 유아)의 한 착용자에게 다리 주위의 신장성 필라멘트를 8자 배열로 놓아서 결정한다. 필라멘트의 교차점에 상응하는 제품 지점이 가랑이 지점, 결과적으로 제품 내에 부착되어 있는 흡수 코어의 가랑이 지점으로 간주된다.

제품의 가랑이 지점이 종종 제품의 중간(종방향에서)에 있지만, 꼭 그렇지는 않다. 착용되는 제품 부분이 전면에서 길이 치수 또는 폭에서 또는 이둘 모두에서 또는 표면적에서 후면보다 작을 수 있다. 또한, 가랑이 지점은 특히 흡수 코어가 제품내에서 종방향에서 중심에 위치하지 않을 때 흡수 코어의 중간에 위치할 필요가 없다.

가랑이 영역은 각 신체 개구, 즉 각 배출 영역을 덮도록 가랑이 지점을 둘러싸는 부위이다. 특별한 언급이 없는 한, 이러한 영역은 총 코어 길이의 50% 길이(종방향 중심선에 수직하는 직선에 가까운, 코어의 전면 및 후면 요부 단부 사이의 거리로 정의됨) 이상으로 연장된다. 만일 가랑이 지점이 제품의 중간에 위치한다면, 가랑이 영역은 총 길이의 25%에서 (전면 코어 단부로부터 측정될 때) 시작하여 총 코어 길이의 75%까지 연장된다. 혹은 흡수 코어의 전면 및 후면 1/4 길이가 가랑이 영역에 속하지 않으며, 나머지는 이 영역에 속하게 된다.

유아용 기저귀에서 가랑이 영역은 총 흡수 코어 길이의 50%인데, 이것이 유체 취급 현상을 기술하는데 적합한 수단이라는 것이 확인된 바 있다. 본 발명이 매우 다른 치수를 갖는 제품에 적용되는 경우라면, (심한 실금자용 제품의 경우에서처럼) 상기 50% 감소시키거나, (초경량 또는 경량의 실금자용 제품을 위한 경우에서처럼) 상기 비를 증가시킬 필요가 있다. 더욱 일반적인 면에서, 제품의 상기 가랑이 영역은 착용자의 배출 영역 이상으로 크게 연장되서는 않된다.

가랑이 지점이 제품의 중간 지점으로부터 오프셋되게 위치한다면, 이 가랑이 영역은 전면 및 후면 사이에 균일하게 분포되지 않지만 비례적으로 오프셋되게 조절되어 총 제품 길이의 50%(종방향)를 덮는다.

500mm의 총 코어 길이를 가지며 가랑이 지점이 중앙에 위치한 제품에 있어서, 가랑이 영역은 전면 단부 125mm로부터 전면 단부 375mm까지 연장된다. 혹은, 만일 가랑이 지점이 전면 코어 단부를 향하여 50mm 오프셋되게 위치(즉, 전면 코어 단부로부터 200mm 벗어남)한다면, 가랑이 영역은 100mm로부터 350mm까지 연장된다.

일반적인 면에서, 총 코어의 길이가 L_c이며 가랑이 지점이 전면 코어 단부로부터 거리 L_cp에 있으며, 가랑이 대역 길이가 L_cz에 있는 제품의 경우에 있어서, 상기 가랑이 대역의 전면 단부는 다음과 같은 거리에 위치할 것이다:

예를들면, 흡수 제품은, 판매중인 제품의 크기가 일반적으로 MAXI 사이즈로서 언급되고 있는 유아(약 12 내지 18kg의 유아 체중)가 착용하기 위한 유아용 기저귀일 수 있다. 그런데, 본 발명의 기술 내용을 위해 가랑이 영역은 뇨 충전물을 주로 수취할 수 있어야만 하는 반면, 상기 제품은 변 물질 및 뇨 모두를 수취하고 보유할 수 있어야만 한다.

가랑이 영역의 총 면적과 크기는 -물론- 흡수 코어의 각 폭에 따라 다르다. 즉, 코어가 가랑이 영역에서 가랑이 영역 이외보다 더 좁다면, 가랑이 영역은 흡수 코어의 나머지 면적보다 더 작은 면적(표면적)을 갖는다.

가랑이 영역과 제품의 나머지 부분 사이의 경계가 또한 곡선인 것을 생각할 수 있지만, 본 발명의 설명에서 그 경계는 제품의 종방향 축에 수직하는 직선에 가깝다.

"가랑이 영역"은 또한 각개 영역에서 코어의 폭에 의해 한정되며, "가랑이 영역 면적"는 가랑이 영역 길이와 각개의 폭에 의해 정의되는 표면에 의해 한정된다.

가랑이 영역의 보충적 요소로서, 흡수 코어는 또한 가랑이 영역 외부 흡수 코어의 전면 및/또는 후면을 향하여 연장되는 하나 이상(주로 두개)의 요부 영역을 포함한다.

흡수 제품, 특히 흡수 코어의 각종의 요소는 또한 그들의 기능에 의해 구분될 수 있다.

그러므로, 제품의 부하 지점에 가장 가까운 영역은 일반적으로 제품에 의해 흡수되는 신체 배설물이 제품의 표면에 잔류하여 착용자의 피부와 바람직하지 않은 접촉을 갖지 않도록 빠르게 포획될 필요가 있다. 이 영역은 종종 포획 영역으로 언급되고 있다.

수취된 신체 배설물이 최종적으로 저장되는 또 다른 영역을 생각할 수 있다. 이것은 포획 영역에 직접 접할 수 있는 한 영역에서 이루어 질 수 있거나, 포획 영역으로부터 다소의 거리에 있는 영역에서 일차적으로 이루어 질 수도 있다. 또한, 서로 직접 접촉하거나(두 저장 물질 층이 서로의 상부에 위치하는 경우와 같이), 또는 서로 직접 접촉하지 않는(각각 하나의 저장 영역을 제품의 전면 및 후면부에 위치시키는 경우에서와 같이) 하나 이상의 저장 영역일 수 있다.

상기 임의의 경우에 있어서, 유체의 분배 기능이 주요 기능인, 즉 유체를 주로 제품의 x, y 방향, 예컨대 포획 영역으로부터 저장 영역으로 전달하는 추가의 영역을 갖는 것이 바람직할 수 있다.

흡수 제품에서, 영역들은 하나의 일체형으로 그리고 균일한 구조 또는 물질로 조합될 수 있다. 그러나, 더 바람직하게는 영역들중 적어도 일부는 다른 유체 취급 특성을 가져서 그들의 특정한 기능에 맞게 더욱 우수하게 조절되는 것이 바람직하다. 종종 상기 영역들을 상이한 성질을 갖는 물질로부터 고안하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 특히 바람직한 고안에 있어서, 하나 이상의 유체저장 영역과 하나 이상의 다른 유체 포획/분배 영역이 있어야만 한다.

각개 영역들은 다양한 형태, 예컨대 납작한 형태(근본적으로 일정한 두께 치수에서 x,y 방향으로 신장된 형태) 또는 3-차원 형태를 갖는다. 또한, 이러한 영역들은 서로에 대해 다양한 위치로 배열될 수 있어, 예컨대 층화되거나, 서로 x,y 방향으로 놓여진다.

다양한 영역을 포함하는 제품에서 영역들이 착용자의 안락함에 거의 부정적인 영향을 주지 않도록, 이상적으로는 전혀 부정적인 영향을 주지 않도록 배열되는 것이 바람직하다. 이러한 것은 제품이 비부하 상태("건조 상태")일 때 뿐만 아니라 부하 상태일때도 고려되어야만 한다. 후자(부하) 상태에서는 특히 가랑이 영역이 좁은 폭치수를 가지고 또한 상기 영역에서 비교적 낮은 유체 저장성을 가져서 심지어 부하된 제품에서도 다리사이에 부피감이 증가되지 않도록 하는 것이 특히 바람직하다.

다양한 영역들이 서로 유체 연통 접촉 상태로 있는 동안, 포획 대역으로부터 저장 대역으로 신체 배설물이 이동할 수 있어야 하고, 존재한다면 분배 영역을 통해 그렇게 이동할 수 있어야 한다.

각 영역들을 그들의 주요 기능에 따라 언급하였지만 그 영역들은 일반적으로 적어도 어느정도 다른 기능을 갖는다. 따라서, 유체 흡수 저장 영역은 또한 유체 분배 기능을 가질 것이며, 유체 포획/분배 영역은 약간의 유체 보유 기능을 가질 것이다.

흡수 부재

흡수 코어의 각 영역들을 그들의 기능 관점에서 벗어나서 기술하는 경우, 흡수 코어를 하나 또는 -대부분의 현대 흡수 제품의 디자인에서처럼- 수개의 상이한 "물질"로 구성되는 것으로 생각할 수 있는 바와 같이, 흡수 코어를 하나 이상의 흡수 부재 또는 구조물(준 구조물일 수 있음)로 구성되는 것으로 생각하는 것이 종종 바람직하다. 본 발명의 기술 내용 내에서, 흡수 부재를 형성하는 물질은 그 물질이 "순수한" 물질(예를들면 초흡수성 물질 입자), 균일한 물질 덩어리(예를들면, 셀룰로즈 섬유 덩어리, 포움 구조, 초흡수성 입자 덩어리), 둘 이상의 순수한 물질 또는 물질 덩어리의 혼합물(예, 상이한 성질을 갖는 초흡수성 입자 혼성물 또는 초흡수성 입자 및 셀룰로스 섬유의 블랜드), 또는 별개의 흡수 부재를 형성하는 수 개 물질들의 추가적인 배열(예, 두 개의 층 혼성물)이거나 상관없이 그의 "물질 특성"에 대해 시험될 수 있는 요소이다.

그러므로, "유체 취급 부재"의 유체 취급 특성을 평가하는 것이 가능하고 어떤 부재에 있어서는 부재에 포함된 준 구조물 또는 물질의 유체 취급 특성을 평가하는 것이 가능하다.

상술한 기능 영역들이 동일한 물질(예를들면, 셀룰로즈 웹 또는 셀룰로즈 및 초흡수성 물질의 혼합물)로부터 형성될 수 있으므로, 다른 영역은 예를들면 밀도의 상이함에 의해 규정될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 다른 특성은 다른 부재 및/또는 물질을 사용하여 달성될 수 있고 따라서 유체 취급에 관련된 친수성, 기공 크기 또는 기타 특성을 훨씬 더욱 넓은 범위로 변화시킴으로써 디자인 범위를 더욱 다양하게 할 수 있다.

부재 또는 구조 특성

포획/분배 영역 필요 조건

한 영역에서 물질 또는 부재를 우수하게 작용하게 하는데 필요한 조건은 다른 영역에서의 흡수 부재 또는 물질의 특성에 따라 다르지만, 하기 특성들이 적합한 포획/분배 부재를 제공한다는 것을 알게 되었다(단, 이러한 특성들은 후술되는 바와 같이 높은 흡인 저장 부재와 결합된다).

본 발명에 적합한 포획/분배 부재는 특정한 모세관 수착 탈착 높이(CSDH)를 보여준다.

본 발명의 목적을 위해, 이러한 모세관 수착 탈착 높이는 부재가 흡수 제품에 위치할 때 일반적으로 부딪히게 되는 여러 모세관 압력(물기둥 높이("모세관 높이") 단위로 측정됨)에서 유체를 방출하는 부재의 능력으로 측정된다. 모세관 수착 흡수능 시험(또한 "모세관 수착 시험"이라 언급되기도 함)은 물질 또는 부재가 모세관 수착 장치의 어떤 높이에 위치했을 때 흡수 또는 방출되는 흡수 부재 또는 물질 1g당 시험 유체의 양을 측정하는 것이다. 모세관 수착 흡수능 시험은 하기의 시험 방법 절에 더욱 상세히 기술되어 있다.

본 발명에 적합한 포획/분배 물질에 대한 CSDH는 분배 물질이 저장 물질에 의해 계속적으로 탈수되도록 흡수성 저장 부재 또는 물질(하기 참조)와의 상호 작용과 관련된다.

따라서, 포획/분배 물질 또는 부재는 0cm 높이에서 그의 흡수능의 80% 및 90%에 각각 대응하는 흡수능에서 그의 CSDH 값에 의해 기술될 수 있다. 그러므로, CSDH 80 값은 모세관 수착 시험에서 높이(cm로 표시됨)이며, 이때 물질 또는 부재는 모세관 수착 시험에서 0cm 높이에서 흡수할 수 있는 액체 양의 80% 및 90%를 각각 방출한다.

흡수 저장 부재(하기 참조)에 의한 탈수가 용이하도록 모세관 탈착 압력(모세관 수착 탈착 높이로서 표현됨)은 비교적 낮아야 하지만, 본원발명의 특별한 양태는 후술되는 바와 같은 저장 흡수 부재가 비교적 높은 모세관 탈착 압력을 갖는다고 할지라도 분배 물질을 탈수시킬 수 있는 능력을 가진다는 것이다(종래에서는 이러한 목적을 위해 이러한 물질을 사용할 수 없었다).

따라서, 한 양태에 있어서, 본 발명은 CSDH 80이 35cm 이상, 심지어 60cm 이상, 더욱 심지어는 90cm 이상인 포획/분배 부재의 사용을 가능하게 하는 저장 흡수 부재를 포함하는 흡수 코어에 관한 것이다.

또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 CSDH 90이 40cm 이상, 심지어 90cm 이상, 더욱 심지어는 180cm 이상인 포획/분배 부재의 사용을 가능하게 하는 저장 흡수 부재를 포함하는 흡수 코어에 관한 것이다.

포획/분배 필요 조건을 달성하는데 적합한 물질

본 발명에 사용되기 적합한 유체 포획/분배 부재는 다양한 물질을 포함할 수 있으며 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다.

적합한 부재는 건식 적층 또는 습식 적층과 같은 공지된 방법에 의해 웹으로 형성될 수 있는 탄성 섬유를 포함하는 웹일 수 있다.

본 발명에 따른 부재에서 다양한 범위의 탄성 섬유가 그의 기능을 잘 수행할 수 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리아민, 탄성 폴리올레핀 또는 이들의 조합물(예, 이성분 섬유 형태)와 같은 공지된 합성 섬유 이외에, 특히 바람직한 섬유는 화학적으로 강화되고 꼬이고 부피성 있는 셀룰로즈 섬유이다.

본원에서, "화학적으로 강화되고 꼬이고 커얼된 섬유"는 화학적 수단에 의해 건조 및 수성 상태에서 섬유의 강성을 증가시키기 위하여 강화된 임의의 섬유를 의미한다. 이러한 수단은 예를들면 섬유를 피복 및/또는 함침하는 화학 강화제의 첨가를 포함한다. 이러한 수단은 예컨대 가교 중합체 사슬에 의해 섬유 그 자체의 화학적 구조를 변화시킴으로써 섬유를 강화하는 것을 또한 포함한다.

가교 결합에 의해 개별(보풀)의 형태로 강화된 섬유는, 예를들면 1965년 12월 21일자로 허여된 미국 특허 제 3,224,926 호(Bernardin), 1969년 4월 22일자로 허여된 미국 특허 제 3,440,135 호(Chung), 1976년 1월 13일자로 허여된 미국 특허 제 3,932,209 호(Chatterjee), 및 1977년 7월 12일자로 허여된 미국 특허 제 4,035,147 호(Sangenis)에 기술되어 있다. 더욱 바람직한 섬유는 1989년 4월 18일자로 허여된 미국 특허 제 4,822,453 호(Dean 등), 1989년 12월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,888,093 호(Dean 등), 및 1990년 2월 6일자로 허여된 미국 특허 제 4,898,642 호(Moore 등)에 기술되어 있다.

셀룰로즈 섬유를 피복 또는 함침할 수 있는 기타 중합체성 강화제는 질소 함유 그룹(예, 아미노 그룹)을 갖는 양이온성 개질 전분(예, 미국 뉴저지주 브릿지워터에 소재하는 내쇼날 스타치 앤드 케미칼 코포레이숀으로부터 입수할 수 있는 것들); 라텍스; 폴리아미드에피클로로히드린 수지(예, 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 허큘레스 인코포레이티드로부터의 상표명 Kymene 557H), 폴리아크릴아미드 수지(1971년 1월 19일자로 허여된 미국 특허 제 3,556,932 호(Coscia 등)에 기술된 것; 미국 뉴저지주 웨스트 패터슨 소재의 사이텍 인더스트리스에 의해 시판되는 상표명 Parez 631 NC)와 같은 습윤 강화 수지;우레아 포름알데히드 및 멜라민 포름알데히드 수지, 및 폴리에틸렌이민 수지등이다.

본원 명세서에서 유체 흡수 부재에 적합한 섬유는 화학 반응에 의해 바람직하게 강화된다. 예를들면, 가교제가 섬유에 첨가되고, 그 첨가 후에 섬유간 가교 결합이 화학적으로 형성된다. 이러한 가교 결합은 섬유의 강성을 증가시킬 수 있다. 섬유를 화학적으로 강화시키기 위해 섬유간 가교 결합을 이용하는 것이 바람직하지만, 섬유의 화학적 강화을 위한 다른 반응 형태를 배제시키는 것은 아니다.

더욱 바람직한 강화 섬유에 있어서, 화학적 처리는 상기 섬유가 비교적 탈수되고 탈피브릴화되고(즉, 개별화되고), 꼬이고 커얼된 상태에 있는 동안 가교결합제로 섬유간 가교처리하는 것을 포함한다. 적합한 화학 강화제는 가교결합 용액을 형성하는데 사용할 수 있는 산 작용기을 갖는 C₂-C₈디알데히드 및 C₂-C₈모노알데히드(이에 한정되는 것은 아님)를 비롯한 단량체성 가교결합제를 포함한다. 이러한 화합물들은 단일 셀룰로즈 사슬에서 또는 단일 섬유에서 인접하게 위치한 셀룰로즈 사슬상에서 두 개 이상의 하이드록실 그룹과 반응할 수 있다. 강화된 셀룰로즈 섬유를 제조하는데 사용될 수 있는 상기 가교결합제는 글루타르알데히드, 글리옥살, 포름알데히드 및 글리옥살산를 포함하는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 적합한 강화제는 시트르산과 같은 폴리카복실레이트이다. 폴리카복실레이트 강화제 및 이로부터 강화된 섬유를 제조하는 방법은 1993년 3월 2일자로 허여된 미국 특허 제 5,190,563 호에 기술되어 있다. 이러한 조건에서의 가교결합의 효과는, 흡수 제품에 사용되는 동안 강화되고 꼬이고 커얼된 형태가 유지되는 섬유를 형성하는 것이다. 이러한 섬유 및 이를 제조하는 방법은 상술한 특허에 기술되어 있다.

강화된 셀룰로즈 섬유는, 미국 특허 출원 제 304,925 호에 기술되어 있는 바와 같이, 이 섬유가 건조되거나 탈피브릴화(즉, "보풀화된")되는 동안 또는 후에 비교적 탈수된 형태로 상기 섬유를 내부적으로 가교결합함으로써 제조될 수 있다. 그러나, 친수성이고 화학적으로 강화되고 꼬이고 커얼된 기타 섬유를 본 발명으로부터 제외시키는 것을 의미하는 것은 아니며, 상기 기타 섬유들은 상술된 미국 특허 제 3,224,926 호, 제 3,440135 호, 제 4,035,147 호 및 제 3,932,209 호에 기재되어 있으며, 이러한 특허들에 한정되는 것은 아니다. 강화되고 꼬이고 커얼된 셀룰로즈 섬유를 제조하는 다른 비화학적 수단으로서 높은 점조도(일반적으로 약 30% 이상) 기계적 처리(예, 프로타펄핑(frotapulping) 및/또는 정제 등)와 같은 것을 본 발명의 범주내에서 고려할 수 있다. 이러한 방법은 1990년 12월 11일 및 1993년 9월 14일자로 각각 허여된 미국 특허 제 4,976,819 호 및 제 5,244,541 호(Mary L. Minton; "Pulp Treatment Methods")에 상세히 기재되어 있다.

기타 더욱 바람직한 웹은 비교적 높은 표면적을 갖는 또 다른 형태의 섬유를 추가로 포함한다.

또한 매우 작은 직경("미세섬유")을 갖거나 특정 표면 형태를 가진 합성 섬유가 또한 적합하지만, 이러한 높은 표면 적용을 위한 바람직한 섬유는 유칼립투스 계열의 목재 펄프 섬유이다. 유칼립투스는 화학적으로 강화되고 꼬이고 커얼된 섬유와 조합되어 바라는 모세관 특성을 제공하고, 성형 스크린을 통해서 용이하게 통과하지 않는데, 후술되는 셀룰로즈 미세입자의 상당량은 성형 스크린을 통과한다. 특히 적합한 유칼립투스 섬유는 유칼립투스 그랜디스 종 섬유이다.

펄프 슬러리로부터 습윤 웹을 형성하기 전에 강화된 셀룰로즈 섬유에 첨가하기 위한 기타 적합한 표면적 생성 섬유는, 1993년 6월 8일자로 허여된 미국 특허 제 5,217,445 호(Young 등)에 기재되어 있는 것과 같은 여러 셀룰로즈 및 합성 섬유 물질을 포함하는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 물질로서 비강화된 셀룰로즈 섬유(즉, 종래의 셀룰로즈 펄프 섬유), 크게 정제되고 강화 및 비강화된 셀룰로즈 섬유("크릴"로 지칭됨) 및 높은 표면적 셀룰로즈 물질, 예컨대 팽창된 셀룰로즈 섬유(후술됨)를 들 수 있다. 높은 표면적 셀룰로즈는 강화된 섬유와 슬러리로 잘 혼합되고, 슬러리는 습식 적층된다. 혼합기, 재펄프기, 탈플레이크기, 밸리 비터(valley beater), 정제기(예, 단일, 원추형 또는 이중 디스크 정제기) 또는 본 기술분야에 공지된 기타 장치들이 강화 섬유와 높은 표면적 셀룰로즈를 혼합하거나, 분쇄하거나 정제하는데 사용될 수 있다.

높은 표면적 셀룰로즈는 또한 셀룰로즈 섬유의 액체 현탁액을 작은 직경의 오리피스를 통해 통과시킴으로써 셀룰로즈 섬유로부터 제조할 수 있는데, 이때 상기 현탁액은 4.3Pa(3000psig)의 압력 강하와 고속 전단 작용에 처리된 후 높은 속도 감속 충돌에 처리된다. 실질적으로 적합한 현탁액이 얻어질 때까지 현탁액의 오리피스를 통한 통과는 반복된다. 1984년 11월 20일자의 미국 특허 제 4,483,743 호(Turbak 등)을 참조할 수 있다.

가교결합되고 꼬인 강화 섬유와 같은 탄성 섬유가 상술한 바와 같은 높은표면적 섬유와 혼합될 때, 생성된 웹은 특히 습윤상태에서 인장 강도가 크게 감소할 수 있다.

그러므로, 습윤 및 건조 상태에서 처리를 용이하게 하고 제품 특이적 기계적 특성을 제공하기 위해, 결합 수단은 웹 내에 또는 웹 외에 완전히 결합할 수 있다. 이것은 결합 수단을 웹 형성전에 펄프에 첨가하고 결합 수단을 성형 와이어 상에 부착시킨 후에 그리고 건조 전에 또는 건조 후에 또는 이것들을 조합하여 습식 적층된 웹에 적용함으로서 이루어 질 수 있다.

이러한 특정 강도를 형성된 웹에 제공하기 위한 특정 결합 수단이 유체 취급 성능에 있어 매우 중요할 것이라고 생각되지는 않지만, 열가소성 섬유가 바람직한 방법을 제공하고, 또한 화학적으로 결합된 웹이 더욱 바람직한 수행력을 제공한다는 것을 알게 되었다.

바람직한 수행에 있어서, 유체 포획/분배 물질은 강화된 셀룰로즈 섬유의 습식 적층된 웹을 포함하는데, 이때 웹은 약 0 내지 약 50%(바람직하게는 약 5 내지 약 25%, 더욱 바람직하게는 약 7 내지 약 15%)의 열가소성 결합 물질로 보강되며, 상기 열가소성 결합 물질은 다른 결합 섬유, 화학적으로 강화되고 꼬이고 커얼된 셀룰로즈 섬유 또는 높은 표면적 섬유와 결합 섬유와의 교차점에 결합 자리를 제공한다. 이러한 열 결합된 웹은 일반적으로 강화 셀룰로즈 섬유 및 열가소성 섬유(바람직하게는 균일하게 분포됨)를 포함하는 웹을 형성하여 제조될 수 있다. 열가소성 섬유 물질은 웹 형성 전에 강화 셀룰로즈 섬유 및 미세 섬유와 수성 슬러리에서 상호 혼합될 수 있다. 형성 후, 그 웹은 섬유의 열가소성 부분이 녹을 때까지 웹을 가열함으로써 열결합된다. 적합한 섬유 물질의 구체적인 비제한적 보기로서 폴리에스테르 고온 융합 섬유(KODEL 410), 이성분 섬유, 삼성분 섬유, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.

또한, 주름진 형태의 중합체-기재 결합 섬유가 웹에 부피감을 준다. 현재 바람직한 주름진 형태의 중합체-기재 결합 섬유는 훽스트 셀라니스 코포레이숀으로부터 상표명 CELBOND(등록 상표)로서 상업적으로 입수할 수 있는 훽스트-셀라니스 코폴리올레핀 비컴포넌트 섬유(타입 225, 로트 33865A, 약 3.3의 dTex(또는 약 3.0 데니어), 약 6.4mm의 섬유 길이)이다.

또한, 포획/분배 부재에 유용한 열가소성 결합 물질은 셀룰로즈 섬유를 크게 손상시키지 않은 온도에서 용융될 수 있는 임의의 고온 용융 접착제를 포함한다. 바람직하게, 열가소성 결합 물질의 융점은 약 175℃ 이하, 바람직하게는 약 75 내지 175℃이다. 어떤 경우라도, 상기 융점은 본 발명의 제품이 저장되는 온도보다 낮아서는 안되므로, 융점은 전형적으로 약 50℃ 이상이다.

예컨대, 열가소성 결합 물질로서 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드를 들 수 있다.

바람직하게는, 열가소성 섬유는 수성 유체를 크게 빨아드리거나 흡수하지 않는다. 그러나, 열가소성 물질의 표면은 친수성이거나 소수성일 수 있다(본원에서 용어"친수성" 및 "소수성"은 물에 의해 표면이 적셔지는 정도로 언급된다.) 친수성 물질은 보다 높은 열가소성 수준에서, 특히 약 40% 이상에서 더욱 바람직하다.

본원에서 사용되는 열가소성 섬유는 약 0.1 내지 약 6cm 길이, 바람직하게 약 0.3 내지 약 3.0cm일 수 있다.

열가소성 섬유는 통기 결합에 의해 바람직하게 용융되지만, 적외선, 스팀 드럼 건조, 양키 등과 같은 다른 방법을 제외하는 것은 아니다. 또 다른 방법에 있어서 웹은 웹의 한 면 또는 양면에 열 엠보싱처리된다. 이러한 기술은 미국 특허 제 4,590,114 호에 상세히 기술되어 있다.

상술한 바와 같이, 티슈 시이트 및 기타 수투과성 부직 시이트와 같은 스크림이 상술한 결합 수단에 부가하여 또는 이를 대신하여 외부 지지체로서 사용될 수 있다.

더 바람직한 출발 물질은 화학 결합제를 포함한다. 흡수 부재의 물리적 일체성을 증가시키고/시키거나 웹(특히, 습식 적층 웹)의 처리를 용이하게 하기 위한 이러한 화학 부가 결합 수단은 섬유 웹에 일체성을 증가시키는 것으로 본 기술분야에 알려진 수지 결합제, 라텍스 및 전분이다. 적합한 수지 결합제는 TAPPI 모노 그래피 시리즈 제 29번(Wet Strength in Paper and Paperboard, Technical Association of the Pulp and Paper Industry(New York, 1965))에서 볼수 있는 바와 같은, 종이 구조물에 습식, 건식 또는 습식 및 건식 모든 강도를 제공하는 것으로 알려진 것 들이다. 적합한 수지의 보기로서 폴리아미드-에피클로로히드린 및 폴리아크릴아미드-글리옥살 수지를 들 수 있다. 본 발명에 유용한 기타 수지로서는 우레아 포름알데히드 및 멜라민 포름알데히드 수지를 들 수 있다. 이러한 다 작용성 수지에서 통상의 작용기는 질소에 부착된 아미노 그룹 및 메틸올 그룹과 같은 질소 함유 그룹이다. 폴리에틸렌이민 형 수지가 또한 본 발명에 유용하다. 현재 바람직한 화학 첨가 결합 수단은 미국 뉴저지주 웨스트 패터슨 소재의 사이텍 인더스트리스에 의해 상표명 Parez 631 NC로 시판되고 있는 상업적으로 입수가능한 폴리아크릴아미드-글리옥살 수지이다.

전분, 특히 양이온 개질 전분이 또한 본 발명에서 화학 첨가제로서 사용될 수 있다. 일반적으로 질소에 부착된 아미노 그룹 및 메틸올 그룹과 같은 질소 함유 그룹으로 개질된 이러한 양이온 전분 물질은 미국 뉴저지주 브릿지워터 소재의 내쇼날 스타치 앤드 케미칼 코포레이숀으로부터 입수할 수 있다. 다른 적합한 결합제의 보기로서 폴리아크릴산, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트를 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

화학 첨가 결합제의 첨가량은 일반적으로 총 웹 중량 기준으로 약 0 내지 약 5%이다. 그러나 친수성 화학 첨가 결합제는 더 많은 양으로 사용될 수 있다. 만일 화학 첨가 결합제가 수성 슬러리에서 강화 섬유에 첨가된다면, 통상의 비강화 셀룰로즈 섬유 또는 높은 표면적 셀룰로즈는 화학 첨가 결합제의 보유성을 향상시키기 위해 존재하는 것이 바람직하다. 화학 첨가 결합제는 프린팅, 스프레이 또는 본 기술분야에 공지된 기타 방법에 의해 건조 또는 비건조된 웹에 첨가될 수 있다.

화학 결합 수단의 사용에 부가하여, 유체 분배 물질이 또한 상술한 물질에서 열 결합 중합체 미세 웹의 통합에 이로울 수 있다.

본 발명에 따라 적합하고 바람직한 유체 포획/분배 물질에 대한 상술된 구성 성분은 습식 적층 방법, 공기 적층 방법, 카딩 또는 기타 방법과 같은 여러 방법에 의해 함께 혼합되고 웹으로 형성될 수 있는데, 이중 습식 적층 방법이 바람직하다.

건조 랩 및 종이와 같은 시이트를 형성하는 셀룰로즈 섬유 물질을 습식 적층하는 기술은 본 기술분야에 잘 알려져 있다. 이러한 기술은 일반적으로 본 발명의 흡수 구조물에 유용한 습식 적층 시이트를 형성하기 위해 강화 섬유의 습식 적층에 사용할 수 있다. 적합한 습식 적층 기술은 예를들면 미국 특허 제 3,301,746 호(L.H.Sanford 등)에 의해 기술된 바와 같이 제직기를 사용하여 습식 적층하고 핸드 시이팅하는 것을 포함한다. 화학적으로 강화되고 꼬이고 커얼된 섬유의 행동, 특히 수성 슬러리에서 솜털 모양으로 덩어리지는 상기 섬유의 행동 때문에, 제직기로 습식 적층될 때 후술되는 개질 처리법이 바람직하게 실시되고 있다.

일반적으로, 습식 적층 웹은 섬유의 수성 슬러리를 다공성 성형 와이어에 침착시키고, 습식 적층된 슬러리를 탈수시켜 습윤 웹을 형성하고 그 습윤 웹을 건조시킴으로써 제조된다. 바람직하게, 습식 적층을 위한 섬유의 수성 슬러리는 총 슬러리 중량 기준으로 약 0.02 내지 약 2.0%, 바람직하게는 약 0.02 내지 약 0.2%의 섬유 조점도를 갖는다. 슬러리의 침착은 일반적으로 헤드박스와 같은 본 기술에서 알려진 장치를 사용하여 수행된다. 헤드박스는 섬유의 수성 슬러리를 다공성 성형 와이어 상에 전달시키기 위한 개구(슬라이스로 알려짐)을 갖는다. 성형 와이어는 건조 랩 또는 기타 제직 처리에 사용되는 구조물이고 메쉬건조 크기이다. 건조랩 및 티슈 시이트의 형성을 위해 본 기술분야에서 알려진 통상의 헤드박스 디자인을 사용할 수 있다. 적합한 상업적으로 입수가능한 헤드 박스는 예를들면 개방, 고착 루프, 트윈 와이어, 경사 와이어 및 드럼 성형기 헤드박스를 들 수 있다.

형성 후, 습윤 웹은 탈수되고 건조된다. 탈수는 호일, 흡인 박스 또는 기타 진공장치 또는 중력 흐름으로 실시될 수 있다. 전형적으로, 탈수에 의해 섬유 조점도가 총 습윤 웹 중량 기준으로 약 8 내지 약 30%(바람직하게는 약 8 내지 23%)로 증가될 수 있다. 약 23% 이상의 조점도로 탈수되는데는 습식 프레싱이 필요하지만, 덜 바람직하다. 탈수후, 꼭 필요한 것은 아니지만, 웹을 성형 와이어로부터 건조 장치로 이송하기 위해 건조 직물로 전달할 수 있다.

습윤 웹의 건조는 본 기술에 공지된 많은 기술을 사용하여 실시될 수 있다. 열가소성 결합 물질이 웹에 포함되어 있을 때, 열가소성 결합 물질이 다른 섬유 물질에 융합되지만 웹 조직의 공극 부피로 열가소성 결합 물질이 흐를 수 있도록 높지 않은 온도에서 완전히 그리고 균일하게 웹을 건조하는 것이 중요하다. 건조는 예컨대 열 송풍 드라이어, 열기 충돌 드라이어 및 가열 드럼 드라이어(예, 양키 드라이어)를 통해 실시할 수 있다. 습식 적층 웹은 완료 때까지(일반적으로 약 95 내지 약 99%의 섬유 조점도로) 건조된다. 완전히 건조된 웹의 가요성은 이중 날을 구비한 양키 드라이어를 사용하여 웹을 크레이핑하는 것과 같은 본 기술에 잘 공지된 기술에 의한 것과 같이 바람직하게 증가된다.

본 발명에 따라 특히 바람직한 특성을 얻기 위하여, 상술한 종래 물질을 형성 후 부가 처리 단계에서 처리할 수 있다. 유사한 공정이 스트레치 라미네이트 물질을 처리하기 위해 개발되어 있으며, 스트레치 물질에 관한 미국 특허 제 5,167,897 호(Weber)에 기술되어 있으며 참고로 본원에 인용된 유럽 특허 제 0,810,078 호에 기술된 유체 분배 물질을 위한 것이다.

근본적으로, 이러한 공정은 웹이 영구 변형에 견디도록 하는 근사 허용도에서 작동하는, 원주 마루(ridge) 및 홈을 각각 구비한 두 개 이상의 롤을 통해 출발 물질을 주입함으로써 웹의 기계적 처리를 제공한다.

그러므로, 근본적으로 비인장 웹은 적어도 서로 보완적인 정도로 3차원 표면을 갖는 대향 압력 인가기를 사용하여 대향 방향 증분 웹 스트레칭 시스템(incremental cross-directional web strectching system)을 통해 이동하여 거기서 그들 사이에 있는 물질을 잡아당기도록 겹쳐지거나 "인터메쉬"될 수 있다.

파형 롤의 원주 또는 축 방향 모두에서 마루와 홈의 배열은 균일할 수 있거나, 특정 수행의 경우 상이한 패턴을 갖는 영역을 포함할 수 있거나, 이것이 축 방향 배열(예를들면, 홈 및/또는 마루의 폭이 롤의 축방향으로 바뀜)로 있을 수 있거나 또는 원주 배향(예를들면, 마루와 홈은 하나 이상의 롤의 원주에 대해 두께로 변화하거나, 하나 이상의 롤이 크게 굴곡된 형상, 예컨대 단부 보다는 중앙부에서 더 두꺼운 형상을 갖는다.)에 있을 수 있다.

또한 한 단계에서 너무 강한 처리를 피할 수 있는 경우와 같이 두 개 이상의 파형 롤의 사용이 유리할 수 있다.

또한, 웹을 가열하는 공정 단계를 상기 후-형성 처리 직후에 별도의 공정 단계에 의해, 또는 웹에 기계적 응력을 인가하는 수단(예, 하나 또는 두 개의 파형 롤)을 가열함으로써 첨가하여 상기 공정의 또 다른 향상을 얻을 수 있다. 우선적으로, 이것은 열융합성 물질(예, 열가소성 섬유를 포함하는 물질)를 포함하는 웹에 사용된다. 이러한 부가적 열처리의 잇점은, 기계적 공정에 의해 비교적 용이하게 플라스틱 변형되어 열 경화에 의해 바라는 탄성 및/또는 강도에 도달하도록 웹을 형성할 수 있다는데 있다.

바람직한 공정은 메싱 실린더형 파형 롤을 사용하지만, 본 발명은 또한 대상의 웹을 점차적으로 신축시키기 위해 메싱 플래툰(platen)을 사용하는 간헐적 스탬핑 작동을 사용하여 실시할 수 있다.

상술한 섬유성 웹과 다르게, 비교적 연속 기포 형태의 중합체성 포움, 특히 상호 연결된 연속 기포 형태의 친수성 가요성 중합체성 포움 구조물을 사용할 수 있다.

이러한 포움에 있어서, 포움의 기계적 강도는, 액체인 경우 관련 모세관 압력에서 포움이 붕괴되는 정도일 수 있다. 붕괴 공정은, 후술되는 바와 같이, 포움의 밀도와 관련된 실인수 만큼 효과적인 포움능을 감소시킨다. 만일 구조 전체가 균일하다면, 붕괴는 또한 액체 주입 지점에서 보유되어 있는 액체의 양을 감소시킨다. 이와 관련하여, 수성 액체가 코어의 저장 성분에 의해 제거될 때, 포움의 강도는 포움이 붕괴되도록 포움에 의해 유발된 모세관 압력보다 적다. 모세관 압력은 여기서 주로 포움 기포 크기(단위 부피당 표면적에 역비례)를 조절함으로써 조절된다. 강도는 가교결합 밀도 및 포움 밀도의 조합에 의해 조절되는데, 이것은 후술되는 바와 같이 단위 부피당 가교결합 밀도로서 표시된다. 가교결합제 및 기타 공단량체의 종류가 또한 영향을 줄 수 있다.

본원에 유용한 중합체성 포움은 비교적 연속 기포 형태인 것들이다. 이러한 실질적으로 연속 기포 형태의 포움 구조물에서 기포는 포움 구조물내에서 하나의 기포로부터 다른 기포로 용이하게 액체를 전달할 정도로 충분히 큰 기포간 개구 또는 "윈도우(window)"를 갖는다.

실질적으로 연속 기포 형태의 포움 구조물은 일반적으로 각개의 기포가 상호 연결된 다수의 3차원적 지부 웹에 의해 한정되는 망상 구조 특성을 갖는다. 이러한 분지 웹을 형성하는 중합체성 물질의 스트랜드는 "가지(strut)"로 지칭될 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 포움 구조물에서 크기가 1㎛ 이상인 기포 80% 이상이 적어도 하나의 인접 기포와 유체 연통적이라면 그 포움 물질은 "연속 기포"이다.

연속 기포 형태라는 것에 덧붙여, 이러한 중합체성 포움은 친수성이 충분하여 포움이 수성 액체를 흡수할 수 있게 한다. 포움 구조물의 내부 표면은, 후술되는 바와 같이, 중합후 포움 구조물에 남아 있는 잔류 친수화 계면활성제 및/또는 염에 의해 또는 선택된 후-중합 포움 처리 과정에 의해 친수성이 부여된다.

이러한 중합체성 포움이 "친수성"이 되는 정도는 흡수성 시험 액체와 접촉시 나타나는 "흡착 장력"에 의해 정량화될 수 있다. 이러한 포움에 의해 나타나는 흡착 장력은 시험 액체(예, 합성 뇨)의 섭취 무게를 치수 및 모세관 흡인 비표면적(표면적 당 모세관 흡인력)을 알고 있는 시료에 대해 측정하는 방법을 사용하여 실험적으로 결정할 수 있다. 이러한 방법은 참고로 본원에 인용된 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(Dyer 등)의 시험 방법 절에 상세히 기술되어 있다. 본 발명의 분배 물질로서 유용한 포움은, 일반적으로 65±5 다인/cm의 표면 장력을 갖는 합성 뇨의 모세관 흡인 섭취량에 의해 측정할 때, 흡착 장력이 약 15 내지 약 65다인/cm(더욱 바람직하게는 약 20 내지 약 65다인/cm)인 포움들이다.

이러한 포움의 또 중요한 특징은 이들의 유리 전이 온도(Tg)이다. Tg는 중합체의 유리질과 고무질상 사이의 전이의 중간점을 나타낸다. 사용 온도 보다 높은 Tg을 갖는 포움은 매우 강하지만 매우 딱딱하고 파쇄되기 쉽다. 또한 이러한 포움은 중합체의 Tg보다 더 낮은 온도에서 사용할 때 응력하에 변형되고 불량한 탄력성을 갖는 경향이 있다. 소망하는 기계적 특성(특히 강도 및 탄성)의 조합은 일반적으로 이들의 소망하는 성질을 달성하도록 단량체의 종류와 양의 범위를 적절하게 선택할 것을 요구한다.

본 발명에 유용한 분배 포움에 있어서, Tg는 포움이 허용가능한 강도를 갖는 한, 가능한 낮아야 한다. 따라서, 더 낮은 Tg를 갖는 상응하는 단독중합체를 제공하는 단량체를 가능한 많이 선택한다.

중합체의 유리 전이 영역의 형상이 또한 중요한데, 즉, 이 형상은 온도의 함수로서 좁거나 넓어진다. 이러한 유리 전이 영역의 형상은 특히 중합체의 사용 온도(보통 주위 또는 체온)가 Tg이거나 이에 가까운 온도인가와 관련된다. 예를들면, 넓은 전이 영역은 전이가 사용 온도에서 불완전하다는 것을 의미한다. 일반적으로, 전이가 사용온도에서 불완전하다면, 그 중합체는 더욱 강성이고, 탄성이 적을 것이다. 반대로 전이가 사용온도에서 완결되었다면, 그 중합체는 압축으로부터 더욱 빠르게 회복될 것이다. 따라서, 중합체의 Tg와 전이 영역의 폭을 바라는 기계적 특성을 얻도록 조절하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 중합체의 Tg가 사용온도보다 약 10℃ 이상 낮은 것이 바람직하다(Tg 및 전이 영역의 폭은 1996년 10월 8일자로 허여된 미국 특허 제 5,563,179 호(Stone 등)에 기술된 바와 같이, 동적 기계 분석(DMA) 측정으로부터의 손실 탄젠트 대 온도곡선으로부터 유도된다). 본 발명에 유용한 중합체성 포움은 다수의 변수에 의해 기술될 수 있다.

본 발명에 유용한 포움은 수성 액체를 중력에 대항하여 상당한 높이(예, 약 15cm 이상)로 빨아드릴 수 있다. 포움내에 있는 액체 기둥은 상당한 수축성 모세관 압력을 나타낸다. 포움의 단위 부피당 표면적 및 포움의 강도(압축)에 의해 측정된 높이에서 포움은 붕괴될 것이다. 이 높이가 제로 헤드 압력에서 포움의 50% 부피가 상실되는 모세관 압력(CCP; cm로 표시됨)이다. 본 발명에 유용한 바람직한 분배 포움은 약 15cm 이상(더욱 바람직하게는 약 20cm 이상, 가장 바람직하게는 약 25cm 이상)의 CCP를 갖는다. 전형적으로, 바람직한 분배 포움은 약 15 내지 50cm(더욱 바람직하게는 약 20 내지 약 45cm, 가장 바람직하게는 약 25 내지 40cm)의 모세관 붕괴 압력을 갖는다.

바람직한 중합체성 포움을 규정하는데 유용한 특징은 기포 구조이다. 포움 기포, 특히 비교적 단량체가 없는 수상 소적(방울)을 둘러싸는 단량체-함유 오일상을 중합하여 형성되는 기포는 종종 실질적으로 구형의 형상을 가질 것이다. 이러한 구형 기포는 이후 기포들 사이의 구멍(hole)으로 언급되는 개구에 의해 서로 연결된다. 이러한 구형 기포의 크기 또는 "직경"과 기포들 사이의 개구(구멍)의 직경은 주로 일반적으로 포움을 특성화하는데 사용된다. 소정의 중합체성 포움 시료에서 기포 및 기포들 사이의 구멍이 대략 동일한 크기일 필요가 없기 때문에 평균 기포 및 구멍 크기(즉, 평균 기포 및 구멍 직경)가 종종 특정화될 것이다.

기포 및 구멍 크기는 상기 포움의 액체 흡상 및 포움 구조물 내에 생성된 모세관 압력을 비롯하여 포움의 다수의 기계 및 성능 특징에 영향을 주는 변수이다. 포움의 평균 기포 및 구멍 크기를 측정하기 위해 다수의 기술을 이용할 수 있다. 유용한 기술은 포움 시료의 주사 전자 현미경 사진을 기준으로 하는 시료 측정과 관련된다. 본 발명에 따라 수성 액체에 대한 흡수체로서 유용한 포움은 약 20 내지 약 60㎛(전형적으로 약 30 내지 약 50㎛)의 수 평균 기포 크기 및 약 5 내지 약 15㎛(전형적으로는 약 8 내지 약 12㎛)의 수 평균 구멍 크기를 갖는다.

"모세관 흡인 비표면적"은 시험 액체에 접근하는 중합체 망상 구조의 시험-액체-접근가능한 표면적을 측정치하는 것이다. 모세관 흡인 비표면적은 포움에서 기포단위의 치수 및 중합체의 밀도에 의해 측정되고, 따라서 포움 망상 구조에 의해 제공된 고형 표면의 총 양을 이러한 표면이 흡수에 참여하는 정도로 정량화하는 방식이다.

본 발명의 목적을 위해, 모세관 흡인 비표면적은 질량과 치수가 알려진 포움 시료내에 발생하는 낮은 표면 장력의 액체(에, 에탄올)의 모세관 섭취량을 측정함으로써 결정된다. 모세관 흡인 방법을 통해 포움 비표면적을 측정하는 이러한 방법에 대한 상세한 설명은 상술한 미국 특허 제 5,387,207 호의 시험 방법 절에 명시되어 있다. 모세관 흡인 비표면적을 측정하는 임의의 합리적인 다른 방법 또한 사용할 수 있다.

본 발명에 유용한 분배 포움은 약 0.01㎡/ml 이상, 더 바람직하게는 약 0.03㎡/ml 이상의 모세관 흡인 비표면적을 갖는다. 전형적으로, 모세관 흡인 비표면적은 약 0.01 내지 약 0.2㎡/ml, 바람직하게는 약 0.03 내지 약 0.1㎡/ml, 가장 바람직하게는 약 0.04 내지 약 0.08㎡/ml이다.

"포움 밀도"(즉, 공기중의 포움 부피 1㎤ 당 포움의 g수)는 본원에서 건조 기준으로 명시된다. 모세관 흡인 비표면적과 같이 포움 밀도는 흡수 포움의 많은 성능 및 기계적 특성에 영향을 준다. 이러한 것으로 수성 액체에 대한 흡수능 및 압축 변형 특성을 들 수 있다. 포움 밀도는 포움 상태에 따라 다르다. 붕괴된 상태의 포움은 완전한 팽창 상태의 동일 포움보다 더 높은 밀도를 명백히 갖는다. 일반적으로, 본 발명에 유용한 붕괴된 상태의 포움은 약 0.11g/㎤의 건조 밀도를 갖는다.

포움 구조의 단위 부피 당 고형 포움 물질의 질량 측정값을 제공하는 임의의 적합한 비중 측정 방법을 포움 밀도를 측정하는데 사용할 수 있다. 예를들면, 상기 미국 특허 제 5,387,207 호의 시험 방법 절에 더욱 상세히 기술되어 있는 ASTM 비중 측정 방법이 밀도 측정에 사용할 수 있는 한 방법이다. 포움 밀도는 유화제, 충전제, 표면 처리제(예, 염)등이 없는 세정된 포움의 단위 부피당 무게에 관한 것이다. 본 발명에 유용한 포움은 약 8 내지 약 77mg/㎤, 더욱 바람직하게는 약 11 내지 약 63mg/㎤, 가장 바람직하게는 약 13 내지 약 48mg/㎤의 건조 밀도를 갖는다.

본 발명에 유용한 포움은 비교적 소량의 오일상과 비교적 다량의 수상을 갖는 특정 형태의 유중수적형 유화액 또는 HIPE를 중합함으로써 수득될 수 있다. 이러한 공정은 다음 단계를 포함한다:

A) 특정 온도 및 특정 전단 혼합하에,

1) a)약 35℃이하의 Tg를 갖는 공단량체를 형성할 수 있고, i) 약 25℃이하의 Tg를 갖는 어택틱 비정질 중합체를 형성할 수 있는 하나 이상의 실질적 수불용성 일가 단량체 약 30 내지 약 80중량%, ii)스티렌에 의해 제공되는 인성과 거의 동일한 인성을 부여할 수 있는 하나 이상의 실질적 수불용성 일가 공단량체 약 5 내지 약 40중량%, iii) 디비닐벤젠, 트리비닐벤젠, 디비닐톨루엔, 디비닐크실렌, 디비닐나프탈렌, 디비닐알킬벤젠, 디비닐페난트렌, 디비닐비페닐, 디비닐디페닐-메탄, 디비닐벤질, 디비닐페닐에테르, 디비닐디페닐설피드, 디비닐푸란, 디비닐설피드, 디비닐설폰 및 이들의 혼합물로부터 선택된 제 1 실질적 수불용성 다가 가교결합제 약 5 내지 약 30중량%, 및 iv) 다가 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴-아미드 및 이들의 혼합물로부터 선택된 제 2 실질적 수불용성 다가 가교결합제 0 내지 약 15중량%를 포함하는 단량체 성분 약 85 내지 98중량%, 및

b) 오일상에서 가용성이고 적합한 유중수적형 유화액을 형성하는데 적합하고, (i) 선형 불포화 C₁₆-C₂₂지방산의 디글리세롤 모노에스테르, 측쇄 C₁₆-C₂₄지방산의 디글리세롤 모노에스테르, 측쇄 C₁₆-C₂₄알콜의 디글리세롤 모노지방족 에테르, 선형 불포화 C₁₆-C₂₂지방산 알콜의 디글리세롤 모노지방족 에테르, 선형 포화 C₁₂-C₁₄알콜의 디글리세롤 모노지방족 에테르, 선형 불포화 C₁₆-C₂₂지방산의 소르비탄 모노에스테르, 측쇄 C₁₆-C₂₄지방산의 소르비탄 모노에스테르 및 이들의 혼합물로부터 선택된 유화제 성분 약 40중량% 이상을 갖는 제 1 유화제, 또는 (ii) 상기 유화 성분 20중량% 이상을 갖는 제 1 유화제와 임의 제 2 유화제의 약 50 :1 내지 약 1 : 4(제 1 유화제 : 제 2 유화제) 중량비의 조합물을 포함하는 유화제 성분 약 2 내지 약 15중량%

를 포함하는 오일상;

2) (i) 수용성 전해질 약 0.2 내지 약 20중량%, 및 (ii) 유효량의 중합 개시제를 함유하는 수용액을 포함하는 수상;

3) 수상 대 오일상의 중량에 대한 부피 비 약 12 : 1 내지 약 125 : 1

로부터 유중수적형 유화액을 형성하는 단계,

B) 유중수적형 유화액의 오일상에서 단량체 성분을 중합시켜 중합체성 포움 물질을 형성하는 단계, 및

C) 임의적으로 중합체성 포움 물질을 탈수시키는 단계.

상기 공정은, 본원에 기술된 바와 같이 아주 세심하게 조화를 이룬 특성을 갖기 때문에 액체를 분배할 수 있는 흡수 포움의 형성을 가능하게 한다. 이러한 특성은 가교결합제 및 단량체의 종류 및 양과 유화액 형성 변수, 특히 전단 혼합의 정도, 온도 및 물 대 오일 비(건조 포움의 최종 밀도로 전환됨)의 세심한 선택에 의해 달성된다.

본 발명에 유용한 중합체성 포움은 "HIPE"로서 알려진, 비교적 높은 수상 대 오일상 비를 갖는 유중수적형 유화액을 중합함으로써 제조될 수 있다. 이러한 유화액의 중합에 의해 얻어진 중합체성 포움은 이후 "HIPE 포움"으로 언급된다. 이러한 HIPE의 일반적인 제조에 대한 상세한 설명은 하기 미국 특허 제 5,563,179 호 및 미국 특허 제 5,387,207 호에 기술되어 있다.

HIPE를 형성하는데 사용되는 수상 및 오일상의 상대 양은 많은 다른 변수중에서 생성된 중합체성 포움의 구조적, 기계적 및 성능 특성을 결정하는데 중요하다. 특히, 유화액에서 물 대 오일의 비("W : O" 비)는 최종 포움 밀도와 역관계로변하며, 포움의 기포 크기와 모세관 흡인 비표면적 및 포움을 형성하는 가지의 치수에 영향을 줄 수 있다. 본 발명에 유용한 HIPE 포움을 제조하는데 사용된 유화액은 일반적으로 약 12 : 1 내지 약 125 : 1(더욱 전형으로는 약 15 : 1 내지 약 90 : 1)의 수상 대 오일상의 중량에 대한 부피 비를 갖는다. 특히 바람직한 포움은 약 20 : 1 내지 약 75 : 1의 비를 갖는 HIPE로부터 제조될 수 있다.

HIPE에서 오일상의 주요 부분은 하기 미국 특허 제 5,387,207 호에 열거된 바와 같은 단량체, 공단량체 및 가교결합제를 포함한다. 필수적으로 이러한 단량체, 공단량체 및 가교결합제는 이것들이 주로 수상이 아닌 오일상에서 가용성이 되도록 실질적으로 수불용성이다. 이러한 실질적으로 수불용성 단량체를 사용함으로써 적절한 특성 및 안정한 HIPE의 제조가 가능하다. 물론, 본원에 사용된 단량체, 공단량체 및 가교결합제가 생성된 중합체성 포움이 적절하게 비독성이고 화학적으로 안정성이 있도록 하는 형태인 것이 매우 바람직하다. 이러한 단량체, 공단량체 및 가교결합제는 바람직하게는 후-중합 포움 처리 및/또는 사용동안 매우 낮은 잔류 농도에서 있다면 독성이 거의 없거나 전혀 없어야 한다.

오일상의 또 다른 필수 성분은 안정한 HIPE의 형성을 가능하게 하는 유화제 성분이다. 이러한 유화제 성분은 하기의 미국 특허 제 5,387,207 호에 열거된 바와 같은 제 1 유화제 및 선택적으로 제 2 유화제를 포함한다.

HIPE를 형성하는데 사용된 오일상은 약 85 내지 약 98중량%의 단량체 성분 및 약 2 내지 약 15중량%의 유화제 성분을 포함한다. 바람직하게, 오일상은 약 90 내지 약 98중량%의 단량체 성분과 약 3 내지 약 10중량%의 유화제 성분을 포함한다. 오일상은 또한 다른 선택 성분을 함유할 수 있다. 이러한 선택 성분중의 하나가 참고로 본원에 인용된 1994년 3월 1일자로 허여된 미국 특허 제 5,290,820 호(Bass 등)에 기술되어 있는 바와 같은, 본 기술분야에 공지된 일반 종류의 오일 가용성 중합 개시제이다. 또 다른 바람직한 선택 성분은 입체장애된 아민 광 안정제(HALS) 및 입체장애된 페놀 안정제(HPS)와 같은 산화방지제 또는 사용되는 개시제 시스템과 상응성인 기타 임의 산화방지제이다. 기타 선택 성분은 가소제, 충전제, 착색제, 쇄 이동제, 용해된 중합체 등이다.

HIPE의 불연속 물 분산상은 하기 미국 특허 제 5,387,207 호에 열거된 바와 같은, 하나 이상의 용해 성분을 함유하는 수성 용액이다. 필수적인 수상 용해 성분중 하나가 수용성 전해질이다. 이 용해 전해질은, 주로 오일 가용성인 단량체, 공단량체 및 가교결합제가 수상에 또한 용해되는 것을 최소로 한다.

차례로, 이것은 중합체성 물질이 중합하는 동안 수상 소적에 의해 형성된 오일/수상 계면에서 기포 윈도우를 채우는 정도로 최소화시킨다고 믿어진다. 따라서, 전해질의 존재 및 수득된 수상 이온 강도가, 생성된 바람직한 중합체성 포움이 연속 기포인지 아닌지를 그리고 그 정도가 어느 정도인지를 결정하는 것으로 믿어진다.

HIPE는 또한 일반적으로 중합 개시제를 함유한다. 이러한 개시제 성분은 HIPE의 수상에 일반적으로 첨가되고 통상의 임의 수용성 유리 라디칼 개시제일 수 있다. 이러한 개시제의 보기로서 과황산 나트륨,과황산 칼륨, 과황산 암모늄, 과산화 수소, 소디움 퍼아세테이트, 소디움 퍼카보네이트 등과 같은 과산소 화합물을 들 수 있다. 통상의 산화-환원 개시제 시스템이 또한 사용될 수 있다. 이러한 시스템은 소디움 비설피트, L-아스코르브산 또는 제 1 철염과 같은 환원제와 전술된 과산소 화합물을 조합함으로써 수득할 수 있다.

개시제는 오일상에 존재하는 중합체성 단량체의 총 몰을 기준으로 하여 약 20몰% 이하로 존재할 수 있다. 더 바람직하게 개시제는 오일상에서 중합체성 단량체의 총 몰을 기준으로 약 0.001 내지 약 10몰%의 양으로 존재한다.

HIPE 포움 구조를 형성하는 중합체는 바람직하게 극성 작용기가 실질적으로 없다. 이것은 중합체성 포움이 특성면에서 비교적 소수성이라는 것을 의미한다. 이러한 소수성 포움은 소수성 액체의 흡수가 요구되는 곳에 사용할 수 있다. 이러한 유형의 사용은 오일 성분이 물과 혼합되어 있는 경우, 그리고 해상 오일 유출의 경우와 같이 오일 성분을 분리하고 유리하는 것이 소망되는 경우이다.

이러한 포움이 쥬스액, 우유등과 같은 수성 액체를 세정하기 위해 또는 뇨와 같은 신체 액체에 대한 흡수체로서 사용되는 경우, 포움에 비교적 더욱 큰 친수성을 부여하기 위해 추가의 처리가 일반적으로 필요하다. 필요에 따라, 포움의 친수화는 하기의 미국 특허 제 5,387,207 호에 기술되어 있는 바와 같은 방법으로 HIPE 포움을 친수화 계면활성제로 처리함으로써 일반적으로 이루어 질 수 있다.

이러한 친수화 계면활성제는 중합체성 포움 표면의 물 습윤성을 향상시키는 임의의 물질일 수 있다. 이러한 것들은 본 기술분야에 잘 알려져 있으며, 하기의 미국 특허 제 5,387,207 호에 열거된 바와 같은 다양한 계면활성제, 바람직하게는 비이온성 종류를 들 수 있다.

일반적으로, HIPE 포움 구조에 결합되는 또 다른 물질은 수화성, 바람직하게는 흡습성 또는 조해성 수용성 무기 염이다. 이러한 염의 보기로서 독성학적으로 허용되는 알칼리 토금속 염을 들 수 있다. 이러한 종류의 염과 포움 친수화 계면활성제로서의 오일-가용성 계면활성제와의 이들의 용도는 본원에서 참고로 인용된 미국 특허 제 5,352,711 호(DesMarais)에 좀더 상세히 명시되어 있다. 이러한 종류의 바람직한 염은 전술된 바와 같이 HIPE에서 수상 전해질로서 또한 사용될 수 있는 염화 칼슘과 같은 할로겐화 칼슘이다.

수화성 무기 염은 포움을 상기 염의 수성 용액으로 처리하여 용이하게 결합시킬 수 있다. 이러한 염 용액은 일반적으로 중합 바로 직후의 포움으로부터 잔류 수상을 제거하는 공정의 완결 후 또는 그 공정의 일부로서 포움을 처리하는데 사용될 수 있다. 포움의 상기 용액으로의 처리에 의해 염화 칼슘과 같은 수화성 무기 염이 포움의 약 0.1 중량% 이상(전형적으로, 약 0.1 내지 약 12 중량%)의 잔류 양으로 침착된다.

일반적으로, 비교적 소수성인 포움은 적합한 친수성을 포움에 부여하는데 필요한 정도로 친수화 계면활성제(수화 염과 함께 또는 부재하에)로 처리된다. 그러나, 바람직한 HIPE 종류의 어떤 포움은 제조된 그대로 적절하게 친수성이며 충분한 양의 수화 염을 결합할 수 있어서 친수화 계면활성제 또는 수화 염으로 부가적으로 처리할 필요가 없다. 특히, 상기 바람직한 HIPE 포움은 HIPE에 전술된 임의의 오일 상 유화제 및 염화 칼슘이 사용된 포움이다. 이러한 경우에 있어서, 내부 중합 포움 표면은 적절하게 친수성이고, 중합체성 포움이 실시가능한 정도로 탈수된 후라도 충분한 양의 염화 칼슘을 함유하거나 침착시킨 잔류 수상 액체를 포함한다.

전형적으로, 포움 제조는 다음 단계를 포함한다:

1) 안정한 고 분산상 유화액(HIPE) 형성 단계;

2) 고형 중합체성 포움 구조를 형성하는데 적합한 조건하에서 상기 안정한 유화액을 중합/경화하는 단계;

3) 선택적으로, 고형 중합체성 포움 구조를 세정하여 중합체성 포움 구조로부터 원래의 잔류 수상을 제거하고, 필요에 따라 중합체성 포움 구조를 친수화 계면활성제 및/또는 수화 염으로 처리하여 임의의 필요한 친수화 계면활성제/수화 염을 침착시키는 단계; 및

4) 이 중합체성 포움 구조를 탈수하는 단계.

이러한 공정 절차는 상술한 미국 특허 제 5,387,207 호에 상세히 기재되어 있다.

저장 흡수 부재 필요 조건

상술한 바와 같이, 포획/분배 부재는 특정한 탈착 특성을 보여주는데, 이러한 특성은 흡수 저장 부재 또는 물질의 흡수 특성에 잘 부합되어야 한다.

따라서, 본 발명에 적합한 저장 흡수 부재는 높은 모세관 흡인능을 갖는다. 본 기술 목적을 위해, 이러한 높은 흡인능은 일반적으로 부재가 흡수 제품에 위치할 때 나타나는 어떤 모세관 높이에서 유체 섭취에 대한 부재의 능력으로 측정된다. 모세관 수착 흡수능 시험(본원에서 "모세관 수착 시험"이라 지칭됨)은 저장 부재가 모세관 수착 장치의 어떤 높이에 있을 때 흡수 저장 부재 1g당 섭취된 시험 유체의 양을 측정하는 것이다. 모세관 수착 흡수능 시험은 하기의 시험 방법 절에 상세히 기재되어 있다.

한 양태에 있어서, 본 발명에 유용한 높은 모세관 흡인능 저장 흡수 부재는 약 15g/g 이상(바람직하게는 약 18g/g 이상, 더욱 바람직하게는 약 20g/g 이상, 가장 바람직하게는 약 22g/g 이상)의 35cm 높이에서의 모세관 수착 흡수능(CSAC)을 갖는다. 전형적으로, 이러한 저장 흡수 부재는 약 15 내지 약 60g/g(더욱 전형적으로 약 18 내지 약 50g/g, 가장 전형적으로는 약 20 내지 40g/g)의 35cm 높이에서의 모세관 수착 흡수능을 갖는다.

또 다른 양태에 있어서, 높은 모세관 흡인능 저장 흡수 부재는 약 8g/g 이상(바람직하게는 약 11g/g 이상, 더욱 바람직하게는 약 15g/g 이상, 가장 바람직하게는 약 19g/g 이상)의 50cm 높이에서의 CSAC를 갖는다. 전형적으로, 이러한 저장 흡수 부재는 약 8 내지 약 40g/g(더욱 전형적으로 약 11 내지 약 35g/g, 가장 전형적으로는 약 15 내지 약 30g/g)의 50cm 높이에서의 CSAC를 갖는다.

또 다른 양태에 있어서, 높은 모세관 흡인능 저장 흡수 부재는 약 6g/g 이상(바람직하게는 약 9g/g 이상, 더욱 바람직하게는 약 12g/g 이상, 가장 바람직하게는 약 15g/g 이상)의 80cm 높이에서의 CSAC를 갖는다. 전형적으로, 이러한 저장 흡수 부재는 약 6 내지 약 35g/g(더욱 전형적으로 약 9 내지 약 30g/g, 가장 전형적으로는 약 12 내지 약 25g/g)의 80cm 높이에서의 모세관 수착 흡수능을 갖는다.

또 다른 양태에 있어서, 높은 모세관 흡인능 저장 흡수 부재는 약 5g/g 이상(바람직하게는 약 7g/g 이상, 더욱 바람직하게는 약 10g/g 이상, 가장 바람직하게는 약 14g/g 이상)의 100cm 높이에서의 CSAC를 갖는다. 전형적으로, 이러한 저장 흡수 부재는 약 5 내지 약 30g/g(더욱 전형적으로 약 7 내지 약 25g/g, 가장 전형적으로는 약 10 내지 약 20g/g)의 100cm 높이에서의 모세관 수착 흡수능을 갖는다.

필요 조건은 아니라 할지라도, 특히 바람직한 저장 흡수 부재는 200cm에서의 초기 유효 섭취 속도가 약 3g/g/hr 이상, 더욱 바람직하게는 약 4g/g/hr 이상, 가장 바람직하게는 약 8g/g/hr 이상이다. 전형적으로, 200cm에서의 유효 섭취 속도가 약 3 내지 약 15g/g/hr, 더욱 전형적으로 약 4 내지 약 12g/g/hr, 가장 전형적으로 약 8 내지 약 12g/g/hr이다.

상기 최소 모세관 흡인능이 본 발명의 저장 흡수 부재에 중요하지만, 이러한 부재가 반듯이는 아닐지라도 제로 헤드 압력(모세관 수착 시험에서 0cm)에서 약 15g/g 이상의 모세관 수착 흡수능을 갖는 것이 바람직하다. 또 다른 바람직한 양태에서, 저장 흡수 부재는 상술된 두 개 이상의 흡인 높이에서 필요로 하는 g/g 섭취도를 동시에 나타낼 것이다. 즉, 예를들면, 바람직한 저장 흡수 부재는 하기 둘 이상의 특성을 갖는다:

(i) 약 10g/g 이상, 바람직하게는 약 13g/g 이상, 더욱 바람직하게는 약 20g/g 이상, 가장 바람직하게는 약 22g/g 이상의 35cm 높이에서의 CSAC;

(ii) 약 8g/g 이상, 바람직하게는 약 11g/g 이상, 더욱 바람직하게는 약 15g/g이상, 가장 바람직하게는 약 19g/g이상의 50cm 높이에서의 CSAC;

(iii) 약 6g/g 이상, 바람직하게는 약 9g/g 이상, 더욱 바람직하게는 약 12g/g 이상, 가장 바람직하게는 약 15g/g 이상의 80cm 높이에서의 CSAC;

(iv) 약 5g/g 이상, 바람직하게는 약 7g/g 이상, 더욱 바람직하게는 약 10g/g 이상, 가장 바람직하게는 약 14g/g 이상의 100cm 높이에서의 CSAC.

본 발명에 적합한 저장 흡수 부재를 기술하는 또 다른 방법은 높은 모세관 흡인 저장 흡수 부재가 높은 중간 흡수 압력을 가져야 한다는 것이다. 물질의 중간 흡수 압력은 그 물질이 50%의 모세관 흡수 효율을 갖는 압력으로서 정의되고, 시험 방법 절에서 기술하고 있는 모세관 수착 시험에서 그 물질이 그의 최대 흡수능의 50%를 나타내는 높이(CSAH 50이라 지칭됨)를 결정함으로써 측정된다.

본 발명에 적합한 바람직한 저장 흡수 부재는 0cm의 높이에서 약 15g/g 이상(바람직하게는 약 20g/g 이상, 더욱 바람직하게는 약 25g/g 이상, 가장 바람직하게는 약 35g/g 이상)의 모세관 수착 흡수능을 가지며, 35cm 이상(바람직하게는 45cm 이상, 더욱 바람직하게는 60cm 이상, 가장 바람직하게는 80cm 이상)의 중간 모세관 흡수 높이 CSAH 50을 갖는 높은 모세관 흡인능 저장 부재를 갖는다.

저장 흡수 부재 필요 조건들을 달성하기 위한 물질

높은 표면적 물질

본 발명에서 유용한 저장 흡수 부재는 바람직하게는 높은 표면적 물질을 포함한다. 그자체로 또는 다른 요소, 예를 들면 하이드로겔-형성 흡수성 중합체와 혼합되어 높은 모세관 수착 흡수능을 제공하는 것이 높은 표면적 물질이다. 본원에서 토의되는 높은 표면적 물질은 적어도 모세관 수착 흡수능(접착제, 결합제 등과 같은 실제 저장 흡수 부재에 포함된 임의의 다른 물질 또는 부재에 존재하는 경우 하이드로겔 형성 중합체없이 측정된다)의 측면에서 개시된다. 높은 표면적을 갖는 물질은 매우 높은 흡인 높이(예를 들면 100cm 이상)에서 섭취능을 가질 수 있다고알려져 있다. 이는 높은 표면적 물질이 다음 기능중 하나 또는 둘 모두를 제공할 수 있게 한다: i) 다른 흡수체, 예를 들면 삼투적 흡수체로의 액체의 모세관 경로 및/또는 ii) 추가의 흡수능. 따라서, 높은 표면적 물질이 중량 또는 부피당 표면적의 용어로 개시되어 있지만, 출원인은 다르게는 본원에서 높은 표면적 물질을 기술하기위해 모세관 수착 흡수능을 사용하며, 이는 일반적으로 모세관 수착 흡수능이 개선된 흡수 제품을 제공하기 위해 필요한 흡인능을 본 발명을 위한 흡수 부재에 제공하는 성능 변수이기 때문이다. 특정한 높은 표면적 물질, 예를 들면 유리 미세섬유는 그자체로는 모든 높이, 특히 매우 높은 높이(예를 들면 100cm 이상)에서 특히 높은 모세관 수착 흡수능을 나타내지 않는다고 알려져 있다. 그럼에도 불구하고, 이런 물질은 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 또는 다른 흡수체로의 액체의 바람직한 모세관 통로를 제공하여 심지어 비교적 높은 높이에서도 필요한 모세관 수착 흡수능을 제공할 수 있다.

충분한 모세관 수착 흡수능을 갖는 임의의 물질이 본 발명의 저장 흡수 부재에 사용될 것이다. 이에 대해, 용어 "높은 표면적 물질"은 그자체(즉, 저장 흡수체 부재를 조성하는 임의의 다른 선택적인 물질 또는 삼투적 흡수체 없이 측정하였을 때)는 하기 모세관 수착 흡수능중 하나 이상을 나타낸다: (i) 100cm의 흡인 높이에서 약 2g/g 이상, 바람직하게는 약 3g/g 이상, 보다 더 바람직하게는 약 4g/g 이상, 가장 바람직하게는 약 6 g/g 이상의 모세관 수착 흡수능; (ii) 35cm의 높이에서 약 5g/g 이상, 바람직하게는 약 8g/g 이상, 보다 더 바람직하게는 약 12g/g 이상의 모세관 수착 흡수능; (iii) 50cm의 높이에서 약 4g/g 이상, 바람직하게는 약 7g/g 이상, 보다 더 바람직하게는 약 9g/g 이상의 모세관 수착 흡수능; (iv) 140cm의 높이에서 약 1g/g 이상, 바람직하게는 약 2g/g 이상, 보다 더 바람직하게는 약 3g/g 이상, 가장 바람직하게는 약 5g/g 이상의 모세관 수착 흡수능; 또는 (v) 200cm의 높이에서 약 1g/g 이상, 바람직하게는 약 2g/g 이상, 보다 더 바람직하게는 약 3g/g 이상, 가장 바람직하게는 약 5g/g 이상의 모세관 수착 흡수능.

한 양태에서는, 높은 표면적 물질은 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 또는 다른 삼투적 흡수체와 같은 다른 흡수체와 혼합되면 섬유성 웹 또는 섬유성 매트릭스를 제공하도록 섬유성("이후로는 높은 표면적 섬유"로 언급한다)이다. 다르게는, 그리고 특히 바람직한 양태에서, 높은 표면적 물질은 연속 기포 형태의 친수성 중합체성 포움(이후로는 "높은 표면적 중합체성 포움" 또는 보다 일반적으로 "중합체성 포움"으로 언급된다)일 것이다. 이들 물질은 하기에 보다 상세하게 개시되어 있다.

높은 표면적 섬유

본 발명에서 유용한 높은 표면적 섬유는 천연(변형되거나 변형되지 않은) 섬유 및 또한 합성 섬유를 포함한다. 높은 표면적 섬유는 흡수 제품에서 전형적으로 사용되는 섬유, 에를 들면 울 펄프 섬유보다 훨씬 더 큰 표면적을 갖는다. 본 발명에서 사용되는 높은 표면적 섬유는 바람직하게는 친수성일 것이다. 본원에서 사용되는 용어 "친수성"은 이들 섬유에 침착된 수성 액체(예를 들면 수성 체액)에 의해 젖을 수 있는 섬유 또는 섬유의 표면을 개시한다. 친수성 및 습윤성은 전형적으로 관계되는 액체와 고체의 접촉각 및 표면 장력의 용어로서 정의된다. 이는 문헌["Contact Angle, Wettability and Adhesion," American Chemical Society publication, Robert F. Gould 편집, 1964]에 상세히 설명되어 있다. 섬유 또는 섬유의 표면은 섬유 또는 그의 표면과 액체 사이의 접촉각이 90° 미만이거나 또는 액체가 섬유의 표면을 가로질러 자발적으로 퍼지는 경향이 있을 때, 섬유에 의해 젖을 수 있는 것(즉, 친수성)으로 언급되며, 이 두가지 상태는 일반적으로 공존한다. 반대로, 표면각이 90°이상이고 액체가 섬유의 표면을 가로질러 자발적으로 퍼지지 않으면 섬유 또는 표면은 소수성인 것으로 간주된다. 본원에서 사용되는 섬유의 친수성 특징은 섬유의 본질적인 성질일 수 있거나, 또는 친수성이 되도록 처리된 본질적으로는 소수성 섬유일 수 있다. 원래 소수성 섬유에 친수성 특성을 제공하는 물질 및 방법은 잘 공지되어 있다.

본원에서 사용되는 높은 표면적 섬유는 하기에 개시된 중합체성 포움과 동일한 범위의 표면적당 모세관 흡인력(모세관 흡인 비표면적)을 가질 것이다. 그러나, 전형적으로 높은 표면적 섬유는 잘 알려진 BET 표면적의 용어로 특징지워질 수 있다.

본원에서 사용되는 높은 표면적 섬유는 유리 미세섬유, 에를 들면 에바니트 파이버 코포레이숀(Evanite Fiber Corp.)(오르곤주 코발리스 소재)에서 시판하는 유리 울을 포함한다. 본원에서 유용한 유리 미세섬유는 전형적으로 0.8㎛ 미만, 보다 전형적으로는 약 0.1 내지 약 0.7㎛의 섬유 직경을 가질 것이다. 이들 미세섬유는 약 2m²/g 이상, 바람직하게는 약 3m²/g 이상의 표면적을 가질 것이다. 전형적으로, 유리 미세섬유의 표면적은 약 2 내지 약 15m²/g이다. 본원에서 사용되는 대표적인 유리 미세섬유는 에바니트 파이버 코포레이숀에서 시판되는 것들이고, 예를 들면 약 0.5㎛의 최소 섬유 직경을 갖는 유형 104 유리 섬유이다. 이들 유리 미세섬유는 약 3.1m²/g의 계산된 표면적을 갖는다.

본원에서 유용한 높은 표면적 섬유의 다른 유형은 피브릴화된 셀룰로즈 아세테이트 섬유이다. 이들 섬유(본원에서는 "피브렛(fibret)"으로 언급된다)는 흡수 제품 분야에서 통상적으로 사용되는 셀룰로즈-유도성 섬유에 비해서 높은 표면적을 갖는다. 이런 피브렛은 매우 작은 직경의 영역을 가져서 이들의 입자 크기 폭은 전형적으로 약 0.5 내지 약 5㎛이다. 이들 피브렛은 전형적으로 약 20m²/g의 응집체 표면적을 갖는다. 본원에서 높은 표면적 물질로서 사용되는 대표적인 피브렛은 훽스트 셀라니즈 코포레이숀(Hoechst Celeanese Corp.)(노쓰캐롤라이나주 샤로테 소재)에서 시판하는 셀룰로즈 아세테이트 피브렛즈(등록상표)이다. 피브렛의 물성 및 제조 방법을 포함하는 피브렛의 상세한 설명에 대해서는 본원에서 참고로 인용된 문헌["Cellulose Acetate Fibrets: A Fibrillated Pulp With High Surface Area", Smith, J. E., Tappi Journal, Dec. 1988, p. 237] 및 1996년 1월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,486,410 호(그로에거(Groeger) 등)에서 알 수 있다.

이들 섬유에 추가하여, 숙련된 당업자들은 흡수 분야에서 잘 알려진 다른 섬유를 변화시켜 본원에서 사용하기위한 높은 표면적 섬유를 제공할 수 있음을 인식할 것이다. 본 발명에서 요구하는 높은 표면적을 갖도록 개질된 대표적인 섬유는 상기 미국 특허 제 5,599,335 호(컬럼 21 내지 24를 참조할 수 있다)에 개시되어 있다.

사용되는 높은 표면적 섬유의 성질과는 무관하게, 섬유 및 다른 흡수성 물질, 예를 들면 삼투적 흡수체는 조합되기 전에는 개별적인 물질일 것이다. 본원에서 사용되는 용어 "개별적"은 높은 표면적 섬유와 다른 흡수체가 각각 형성된 후 조합되어 저장 흡수 부재를 형성함을 의미한다. 달리 말하자면, 높은 표면적 섬유는 다른 흡수체(하이드로겔-형성 흡수성 중합체)와 혼합된 후에 형성되지 않거나, 높은 표면적 섬유와 조합된 후에 형성된 다른 흡수체가 아니다. 개별적인 각각의 성분들의 조합은 높은 표면적 섬유가 바라는 외형 및, 보다 중요하게는 바라는 표면적을 갖는 것을 보증할 것이다.

높은 표면적 중합체성 포움

본원에서 유용한 높은 표면적 중합체성 포움은 그들의 물성이란 측면에서 하기 일부양태에 개시되어 있다. 이들 성질중 일부를 측정하기 위해서는, 시이트 형태로 포움을 분석하는 것이 필요하다. 따라서 포움이 미립자 형태로 사용되고 이미 형성된 시이트로 제조되는 한, 물성 측정은 시이트 포움에서 수행될 것이다(즉, 미립자를 형성하기 전에). 포움이 중합 공정 동안 동일 반응계에서 미립자(또는 비드)로 형성되는 곳에서, 유사한 포움(화학적 조성, 기포 크기, W:O 비율 등의 측면에서)을 이런 측정을 위해 시이트로 형성할 수 있다.

본 발명의 높은 모세관 흡인 저장 흡수 부재에서 사용되는 높은 표면적 중합체성 포움은 당 분야에 잘 공지되어 있다. 특히 바람직한 포움은 높은 연속상 유중수적형 유화액을 중합함으로써 수득되는 것들, 예를 들면 미국 특허 제 5,387,207 호 및 미국 특허 제 5,650,222 호에 개시된 것들이다. 다른 특히 바람직한 중합체성 포움은 각각 본원에 참고로 인용된 동시 계류중인 미국 특허원 제 호(1998년 3월에 출원, 데스마라이스(T. DesMarais) 등, "High Suction Polymeric Foam Materials")(P＆G 케이스) 및 동시 계류중인 미국 특허 제 호(1998년 3월에 출원, 데스마라이스, "Absorbent Materials For Distributing Aqueous Liquids")(P＆G 케이스)에 보다 상세하게 개시되어 있다. (동시 계류중인 특허원중 하나 또는 둘 모두에 개시된 특히 바람직한 포움은 하기 실시예 절에 개시되어 있다). 본원에서 유용한 중합체성 포움은 비교적 연속 기포인 것들이다. 이는 포움의 개별적인 기포들의 대부분이 인접한 기포들과 방해받지 않고 연통할 수 있음을 의미한다. 이런 비교적 연속 기포 형태의 포움 구조에서의 기포는 포움 구조물 내에서 한 기포에서의 액체를 다른 기포로 쉽게 이동시키기에 충분히 큰 기포간 개구 또는 "윈도우"을 갖는다.

이들 비교적 연속 기포 형태인 포움 구조물은 일반적으로 개별적인 기포가 다수의 상호 연결된 3차원적 지부 웹에 의해 한정되는 망상 구조 특징을 갖는다. 이들 분지 웹을 구성하는 중합체성 물질의 스트랜드는 "가지"로 언급될 수 있다. 본 발명의 목적을 위해서는, 가장 바람직한 포움 물질은 포움 구조 중에 80% 이상의, 적어도 하나의 인접한 기포와 액체 연통할 수 있는 크기가 1㎛ 이상인 기포를 가질 것이다.

연속 기포인 것에 추가하여, 이들 중합체성 포움은 충분히 친수성이어서 포움이 수성 액체를 흡수할 수 있게 한다. 포움 구조물의 내면은 중합후에 포움 구조물에 남아있는 잔류성 친수화성 계면활성제 또는 이후에 개시되는 바와 같은 선택된 중합후 포움 처리 방법에 의해 친수성이 된다.

이들 중합체성 물질이 어느 정도 "친수성"인지는 흡수가능한 시험 액체와 접촉하였을 때 나타나는 "흡착 장력"에 의해 정량화될 수 있다. 이들 포움에 의해 나타나는 흡착 장력은 시험 액체, 예를 들면 합성 뇨의 섭취 중량을 치수 및 표면적당 모세관 흡인력이 공지된 시료에 대해 측정하는 방법을 이용하여 실험적으로 결정될 수 있다. 이런 방법은 미국 특허 제 5,387,207 호의 시험 방법 절에 보다 상세하게 개시되어 있다. 본 발명에서 유용한 높은 표면적 물질인 포움은 65±5다인/cm의 표면 장력을 갖는 합성 뇨의 모세관 흡수에 의해 결정하였을 때 일반적으로 약 15 내지 약 65다인/cm, 보다 바람직하게는 약 20 내지 약 65다인/cm의 흡착 장력 값을 나타내는 것들이다.

본원에서 유용한 중합체성 포움은 바람직하게는 수성 액체와 접촉하면 이런 액체를 흡수하고 흡수된 양이 모세압과 한정압의 합을 포움의 팽창압(하기 개시된) 미만으로 감소시키면 팽창하는, 붕괴된(즉, 팽창하지 않은) 중합체성 포움의 형태로 제조된다. 이들 붕괴된 중합체성 포움은 일반적으로 압축력 및/또는 가열 건조 및/또는 진공 탈수를 통해 중합된 HIPE 포움으로부터 수상을 짜냄으로써 수득된다. 압축 및/또는 가열 건조/진공 탈수 후에 이들 중합체성 포움은 붕괴되거나 팽창되지않은 상태이다.

압축에 의해 물이 빠져나올 수 있는 대표적인 붕괴된 HIPE의 기포 구조는 상기 개시된 미국 특허 제 5,650,222 호의 도 3 및 4의 현미경 사진에 도시되어 있다. 이들 도면에서 보여지는 바와 같이, 포움의 기포 구조는, 특히 미국 특허 제 5,650,222 호의 도 1 및 2에서 도시된 팽창된 HIPE 포움 구조와 비교하면, 변형되어 있다. 미국 특허 제 5,650,222 호의 도 3 및 4에서 또한 볼수 있는 바와 같이, 붕괴된 포움 구조물에서의 공간 또는 공극(어두운 부분)은 평평하거나 길쭉하다. (미국 특허 제 5,650,222 호에 묘사된 포움은 시이트 형태이며, 하기에 토의된 바와 같이, 시이트 형태의 포움이 여기서 사용되지만, 특히 바람직한 양태에서는 포움이 미립자 형태임에 주의해야 한다). 여기에 사용되는 다른 HIPE 유도된 포움(팽창된 상태의)의 기포 구조는 그의 도 3 및 4에 개시되어 있다. 이 미립자 포움 및 연관된 포움의 제조는 실시예 2 내지 4에 개시되어 있고, 이들 매우 높은 표면적 포움은 각각 본원에 참고로 인용된 동시 계류중인 미국 특허 제 호(1998년 3월에 출원, 데스마라이스(T. DesMarais) 등, "High Suction Polymeric Foam Materials")(P＆G 케이스) 및 동시 계류중인 미국 특허 제 호(1998년 3월에 출원, 데스마라이스, "Absorbent Materials For Distributing Aqueous Liquids")(P＆G 케이스)에 보다 상세하게 개시되어 있다

압축 및/또는 가열 건조/진공 탈수 후에, 붕괴된 중합체성 포움은 수성 액체로 습윤되면 다시 팽창할 수 있다. 놀랍게도, 이들 중합체성 포움은 상당한 기간동안, 예를 들면 약 1 년 이상 동안 이 붕괴된 또는 팽창되지 않은 상태를 유지한다. 이들 중합체성 포움이 이 붕괴된/팽창하지 않은 상태를 유지하는 능력은 모세관 힘, 특히 포움 구조물 내부에서 전개되는 모세관 압력에 기인하는 것으로 생각된다. 본원에서 사용되는 "모세관 압력"은 포움의 공극의 좁은 내부내의 메니스커스의 곡률에 기인한 액체/공기 계면에 대한 압력 차를 의미한다(차터지(Chatterjee)의 문헌["Absorbency", Textile Science and Technology, Vol. 7, 1985, p. 36]).

실시가능한 정도로 압축 및/또는 가열 건조/진공 탈수한 후에, 이들 중합체성 포움은 내부에 혼입된 흡습성, 수화된 염과 연관된 수화된 물 및 포움 내부에 흡수된 자유로운 물 둘 모두를 포함하는 잔류한 물을 갖는다. 이 잔류된 물(수화된 염과 연관된)은 생성된 붕괴된 포움 구조에 모세관 압력을 가하는 것으로 생각된다. 본 발명의 붕괴된 중합체성 포움은 72℉(22℃) 및 50% 상대 습도의 주위 조건에서 보관하면 포움의 약 4중량% 이상, 전형적으로 약 4 내지 약 40중량%의 잔류된 물 함량을 가질 수 있다. 바람직한 붕괴된 중합체성 포움은 포움의 약 5 내지 약 30중량%의 잔류된 물 함량을 갖는다.

이들 포움의 중요 변수는 이들의 유리 전이 온도이다. Tg는 중합체의 유리질과 고무상 사이의 전이의 중간점을 나타낸다. 사용 온도보다 더 높은 Tg를 갖는 포움은 매우 강하지만 또한 딱딱하고 부서지기 쉽다. 이런 포움은 또한 전형적으로 장기간동안 붕괴된 상태로 저장된 후에 중합체의 Tg보다 차가운 수성 액체로 습윤되었을 때 팽창된 상태를 회복하는데 오랜 시간이 걸린다. 기계적 물성, 특히 강도 및 탄성의 바람직한 조합은 전형적으로 이들 바라는 특성을 수득하도록 단량체 유형과 양의 범위를 적절하게 선택할 것을 필요로 한다.

본 발명에서 사용되는 포움의 경우, Tg는 포움이 사용 온도에서 허용가능한 강도를 갖는 한 가능한 낮아야만 한다. 따라서, 더 낮은 Tg를 갖는 상응하는 단독중합체를 제공하는 단량체를 가능한 많이 선택한다. 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 공단량체상의 알킬 기의 쇄 길이는 동종 단독 중합체 계열의 Tg로부터 예상되는 것 보다 더 길 수 있음이 발견되었다. 특히, 동종 계열의 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단독 중합체는 8개의 탄소 원자의 쇄 길이에서 최소 Tg를 갖는 것으로 발견되었다. 대조적으로, 본 발명의 공중합체의 최소 Tg는 약 12개의 탄소 원자의 길이에서 생성된다. (알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 대신 알킬 치환된 스티렌 단량체를 사용할 수 있지만, 이들의 이용가능성은 현재 매우 제한되고 있다)

중합체의 유리 전이 영역의 형태 또한 중요할 수 있다. 즉, 이는 온도의 함수로서 좁거나 넓을 수 있다. 이 유리 전이 영역 형태는 특히 중합체의 사용 온도(일반적으로 주위 온도 또는 체온)가 Tg 이거나 이에 가까운 온도인가와 관련된다. 예를 들면 더 넓은 전이 영역은 사용 온도에서 불완전한 전이를 의미할 수 있다. 전형적으로 전이가 사용 온도에서 불완전하면, 중합체는 더 많이 딱딱하고 덜 탄성일 것이다. 반대로, 전이가 사용 온도에서 완결되면, 중합체는 수성 액체로 습윤되었을 때 압축으로부터 더 빨리 회복될 것이다. 따라서, 바람직한 기계적 성질을 수득하기 위해서는 중합체의 전이 영역의 폭 및 Tg를 제어하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 중합체의 Tg는 사용 온도 보다 10℃ 이상 낮은 것이 바람직하다. (전이 영역의 폭 및 Tg는 미국 특허 제 5,650,222 호의 시험 방법 절에 개시된 바와 같이 동적 기계적 분석(DMA) 측정으로부터의 온도 곡선에 대한 손실 탄젠트로부터 유도된다).

일반적으로 높은 표면적 물질이 모세관 수착 흡수능의 용어로 개시되었지만, 본원에서 사용되는 높은 표면적 중합체성 포움은 또한 그들의 모세관 흡인 비표면적(이후로는 "CSSSA"로 언급된다)의 용어로도 개시될 수 있다. 일반적으로, CSSSA는 벌크 포움 물질의 단위 질량(중합체성 구조 물질 + 고형 잔류 물질)당 특정한 포움을 형성하는 중합체성 망상구조의 시험 액체에 접근가능한 표면적을 측정하는 것이다. 모세관 흡인 비표면적은 포움중의 기포 단위의 치수 및 중합체의 밀도 둘 모두에 의해 결정될 수 있고, 따라서, 포움 망상구조에 의해 제공되는 고형 표면의 총 양을 이런 표면이 흡수에 참여하는 정도로 정량하는 방법이다. 본원에서 사용되는 포움을 특징짓기 위한 목적으로, CSSSA는 저장 흡수 부재에 혼입되었을 때 포움이 입자 형태인 경우에 조차도 문제가 되는 포움의 시이트상에서 측정된다.

포움의 CSSSA는 포움이 본 발명의 저장 흡수 부재를 제조하는데 사용하기 위한 필요한 모세관 흡인을 제공할 것인지에 특히 연관되어 있다. 이는 포움 구조물 내부에서 전개되는 모세관 압력이 모세관 흡인 비표면적에 비례하기 때문에다. 또한, CSSSA는 수성 액체로 습윤될 때까지 포움 구조물을 붕괴된 상태로 유지하기에 적절한 모세관 압력이 포움 구조물 내부에서 전개되는지에 관련되어 있다. 포움 밀도 및 흡착 장력과 같은 다른 인자가 일정하다고 추정하면, 이는 CSSSA가 증가하면(또는 감소하면), 포움 구조물 내부의 모세관 압력이 또한 비례적으로 증가(또는 감소)함을 의미한다.

본 발명의 목적을 위해서는, CSSSA는 질량 및 치수가 공지된 포움 시료 내부에서 발생하는 낮은 표면 장력 액체(예를 들면 에탄올)의 모세관 섭취량을 측정함으로써 결정된다. 포움 비표면적을 결정하는 이런 방법의 상세한 설명은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,387,207 호의 시험 방법 절에 개시되어 있다. CSSSA를 결정하는 임의의 합리적인 다른 방법 또한 사용할 수 있다.

흡수체로서 사용되는 본 발명의 붕괴된 중합체성 포움은 약 3m²/g 이상의 CSSSA를 갖는 것들이다. 전형적으로 CSSSA 는 약 3 내지 약 30m²/g, 바람직하게는 약 4 내지 약 17m²/g, 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 15m²/g의 범위이다. 이런 CSSSA값을 갖는 포움(팽창된 상태의 밀도는 약 0.010 내지 약 0.033g/cm³이다)은 일반적으로 뇨와 같은 수성 액체를 위해 특히 바람직한 균형 잡힌 흡수능, 액체 함유 및 액체 누출 또는 분배 특성을 가질 것이다. 또한 이런 CSSA를 갖는 포움은 이런 수성 액체로 습윤될 때까지 붕괴된 팽창되지 않은 상태로 포움을 유지시키기에 충분한 모세관 압력을 전개시킬 수 있다.

특히 바람직한 붕괴가능한 중합체성 포움에 대해서 상기 토의한 바와 같이, 붕괴된 상태에서, 모세관 압력은 포움 구조물 내부에서 압축된 중합체의 탄성 회복력 또는 모듈러스에 의해 발휘되는 힘 이상으로 전개된다. 달리 말하자면, 붕괴된 포움을 비교적 얇게 유지시키는데 필요한 모세관 압력은 "다시 회복되려는" 압축된 중합체성 포움에 의해 발휘되는 대항력에 의해 결정된다. 중합체성 포움의 탄성 회복 경향은 팽창된 포움이 그의 원래의, 팽창된 두께의 약 1/6(17%)로 압축된 후 이완된 응력 값이 측정될 때까지 이 압축 상태를 유지하는 응력-변형 시험으로부터 측정될 수 있다. 다르게는 그리고 본 발명의 목적을 위해서는, 이완된 응력 값이 수성 액체, 예를 들면 물과 접촉할 때 붕괴된 상태인 중합체성 포움에서의 측정으로부터 예상된다. 이 다르게 이완된 응력 값은 이후로는 포움의 "팽창 압"으로 언급된다. 본 발명의 붕괴된 중합체성 포움의 팽창 압은 약 50킬로파스칼(kPa) 이하이고, 전형적으로는 약 7 내지 약 40kPa이다. 포움의 팽창 압력을 평가하는 방법의 상세한 설명은 미국 특허 제 5,387,207 호의 시험 방법 절에 개시되어 있다.

본 발명에서 사용되는 높은 표면적 중합체성 포움의 다른 중요한 성질은 유리 흡수능이다. "유리 흡수능"(또는 "FAC")은 시료중의 고형 물질의 단위 질량당 기포 구조물 내부로 주어진 포움 시료가 흡수할 수 있는 시험 액체(합성 뇨)의 총 양이다. 본 발명의 저장 흡수 부재에서 특히 유용하려면, 중합체성 포움은 무수 포움 물질 g당 약 30 내지 약 100ml, 바람직하게는 약 30 내지 약 75ml의 합성 뇨의 유리 흡수능을 가져야만 한다. 포움의 유리 흡수능을 결정하는 방법은 미국 특허 제 5,650,222 호의 시험 방법 절에 개시되어 있다.

수성 액체에 노출되면, 바람직한 붕괴된 중합체성 포움은 액체를 흡수하여 팽창된다. 팽창된 상태의 중합체성 포움은 대부분의 다른 포움보다 더 많은 액체를 흡수한다. 이들 포움을 위한 "팽창 인자"는 약 4X 이상, 즉, 그의 팽창된 상태의 포움의 두께는 붕괴된 상태의 포움의 두께의 약 4배 이상이다. 붕괴된 포움은 바람직하게는 약 4X 내지 약 15X, 보다 바람직하게는 약 5X 내지 약 10X의 범위의 팽창 인자를 갖는다.

본 발명의 목적을 위해서는, 압축 탈수된 포움의 팽창 두께와 붕괴 두께사이의 관계는 하기 수학식 2로 경험적으로 예상될 수 있다:

상기 식에서,

두께_팽창된은 팽창된 상태에서 포움의 두께이고,

두께_붕괴된은 붕괴된 상태에서 포움의 두께이고,

W:O 비율은 포움이 제조된 HIPE의 물 대 오일 비율이다.

따라서, 60:1의 물 대 오일 비율을 갖는 유화액으로부터 제조된 전형적인 중합체성 포움은 8.0의 예상 팽창 비율을 가질 것이다. 즉, 팽창된 두께는 포움의 붕괴된 두께의 8배일 것이다. 팽창 인자를 측정하기위한 방법은 미국 특허 제 5,650,222 호의 시험 방법 절에 개시되어 있다.

본 발명에서 유용한 높은 표면적 중합체성 포움의 연관된 기계적 특징은 압축 편향에 대한 내성(RTCD)으로 결정되는 바와 같은 팽창된 상태에서의 힘이다. 본원에서 포움에 의해 나타나는 RTCD는 중합체 모듈러스의 함수이고, 또한 포움 망상구조의 밀도 및 구조의 함수이다. 또한 중합체 모듈러스는 a) 중합체 조성, b) 포움이 중합되는 조건(예를 들면 특히 가교결합과 관련하여 수득된 중합의 완결성) 및 c) 가공 후에 포움 구조물에 남아있는 잔류 물질, 예를 들면 유화제에 의해 중합체가 가소화되는 정도에 의해 결정된다.

본 발명의 흡수성 물질의 높은 표면적 부분으로서 유용하기 위해서는, 중합체성 포움은 사용시 직면하는 힘에 의한 변형 또는 압축에 적합하게 저항성이 있어야만 한다. RTCD의 측면에서 충분한 포움 강도를 갖지 않는 포움은 부하되지 않은 조건에서는 필요한 모세관 흡인능을 제공할 수 있지만, 포움을 함유한 흡수 제품의 사용자의 움직임 및 활동에 의한 압축 응력 하에서는 이들 흡인능을 제공할 수 없다.

본 발명에서 사용되는 중합체성 포움에 의해 나타나는 RTCD는 특정한 온도 및 기간동안 특정한 한정 압력하에서 유지되는 포화된 포움의 시료에서 생성되는 변형의 양을 결정함으로써 정량화될 수 있다. 이 특정한 유형의 시험을 수행하기위한 방법은 미국 특허 제 5,650,222 호의 시험 방법 절에 개시되어 있다. 본원에서 유용한 포움은, 바람직하게는 65±5다인/cm의 표면 장력을 갖는 합성뇨로 포움 구조물이 그의 유리 흡수능까지 포화될 때, 5.1kPa의 한정 압이 전형적으로 포움 구조물의 약 90% 이하를 변형시키도록 하는 RTCD를 나타낼 것이다. 바람직하게는 이런 조건하에서 생성되는 응력은 약 1 내지 약 90%, 보다 바람직하게는 약 1 내지 25%, 보다더 바람직하게는 약 2 내지 약 10%, 보다 더 바람직하게는 약 2 내지 약 5%이다.

본원에서 유용한 높은 표면적 중합체성 포움은 수직으로 매달린 수착 높이(이후로는 "VHSH"로 언급된다)의 용어로 개시될 수 있다. X%에서 VHSH 높이는 cm 단위의 높이이고, 이때 0cm 흡수능의 X%(또는 FAC)가 포움에 보유된다. 원칙적으로 X는 임의의 값일 수 있지만 90%에서의 VHSH가 중요한 전형적인 값이다. VHSH를 위한 가장 재현성있는 측정은 본 발명자의 경험으로는 X가 90%일때 수득된다. 이 단일 점 값이 흡수능 대 높이의 플롯(plot)에서 수득된 곡선의 형태를 완전히 표현하지 않는다는 것은 당분야의 숙련된 이들에게는 명확하다. 그러나, 단일점은 본원에서 유용한 포움을 위한 실제적인 비교점으로서 작용한다. 이점에 있어서는, 포움은 전형적으로 약 20cm 이상, 바람직하게는 약 40cm 이상, 보다 더 바람직하게는 약 60cm 이상, 보다 더 바람직하게는 약 70cm 이상, 보다 더 바람직하게는 약 80cm 이상의 평형 90% VHSH를 갖는다. 전형적으로 바람직한 중합체성 포움은 약 20 내지 약 90cm, 보다 전형적으로는 약 60 내지 약 90cm, 보다 전형적으로는 약 70 내지 약 90cm, 보다 더 전형적으로는 약 80 내지 약 90cm의 90% VHSH를 가질 것이다. 90% VHSH를 측정하는 방법은 하기 시험 방법 절에 상세히 개시되어 있다. 개시된 바와 같이 높은 표면적 중합체성 포움이 미립자 형태인 경우, 다른 흡수체, 예를 들면 삼투적 흡수체와 조합되었을 때, 90% VHSH는 시이트 형태(즉, 미립자를 형성하기 전에)의 상응하는 포움에서 측정된다. 포움이 중합 과정 동안 입자(또는 비드)로 형성되는 경우, 유사한 포움이 포움의 90% VHSH를 평가하기위해 시이트로 형성될 수 있다.

포움 기포 및 특히 비교적 단량체가 없는 수상 소적을 둘러싸는 단량체를 함유하는 오일상을 중합함으로써 형성되는 기포는 종종 실질적으로 구형인 형태를 가질 것이다. 이런 구형 기포의 크기 또는 "직경"은 통상적으로 일반적인 포움을 특징짓는 변수로서 사용된다. 중합체성 포움의 주어진 시료에서의 기포가 대략적으로 동일한 크기일 필요는 없기 때문에, 평균 기포 크기, 즉 평균 기포 직경이 종종 특정화된다.

포움의 평균 기포 크기를 결정하기위해서 다수의 기술을 사용할 수 있다. 그러나, 포움에서 기포 크기를 결정하기위한 가장 유용한 기술은 포움 시료의 주사 전자 현미경에 근거한 단순한 측정을 포함한다.

본원에서 주어진 기포 크기 측정은 예를 들면 미국 특허 제 5,650,222 호의 도 1에 도시된 바와 같은 팽창된 상태의 포움의 수평균 기포 크기에 근거한다. 본 발명에 따라 사용되는 포움은 바람직하게는 약 80㎛ 이하, 전형적으로는 약 5 내지 약 50㎛의 수평균 기포 크기를 가질 것이다.

"포움 밀도"(즉, 공기중의 포움 부피 cm³당 포움의 g)이 건조 기준으로 본원에서 특정화된다. 예를 들면 HIPE 중합, 세척 및/또는 친수성화 후에 포움에 남은 흡수된 수용성 잔류 물질, 예를 들면 잔류 염 및 액체의 양은 포움 밀도를 계산하고 표현할 때 무시된다. 그러나, 포움 밀도는 다른 수 불용성 잔류 물질, 예를 들면 중합된 포움에 존재하는 유화제는 포함한다. 이런 잔류 물질은 실제로 포움 물질의 질량에 상당히 기여할 수 있다.

포움 구조물의 단위 부피당 고형 포움 물질의 질량을 측정할 수 있게하는 임의의 적합한 비중 측정 방법을 포움 밀도 측정에 사용할 수 있다. 예를 들면 1995년 2월 7일에 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어(Dyer) 등)의 시험 방법 절에 보다 완전하게 개시된 ASTM 중량 측정 방법은 밀도 측정에 사용될 수 있는 한 방법이다. 붕괴된 상태에서는, 본 발명에 유용한 중합체성 포움은 약 0.1 내지 약 0.2g/cm³, 바람직하게는 약 0.11 내지 약 0.19g/cm³, 가장 바람직하게는 약 0.12 내지 약 0.17g/cm³의 범위의 건조 기준 밀도 값(임의의 잔류 염 및/또는 물을 제외한다)을 갖는다. 팽창된 상태에서는, 본원에서 유용한 중합체성 포움은 약 0.01 내지 약 0.033g/cm³, 바람직하게는 약 0.013 내지 약 0.033g/cm³의 무수 기준 밀도 값을 가질 것이다.

수직 흡상, 즉 중력과 반대 방향으로의 액체 흡상은 본원에서 사용되는 중합체성 포움에 대한 바람직한 성능 특성이다. 본 발명의 목적을 위해서는 수직 흡상 속도는 물질의 투과성, 따라서 액체를 다른 흡수체, 예를 들면 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 또는 다른 삼투적 흡수체로 이동시키는 능력을 반영한다.

수직 흡상 속도는 특정한 크기의 포움의 시험 스트립을 통해 5cm의 수직 거리를 흡상하는 저장소중의 착색된 시험 액체(예를 들면 합성 뇨)에 대한 시간을 측정함으로써 결정된다. 수직 흡상 방법은 미국 특허 제 5,387,207 호의 시험 방법 절에 보다 상세하게 개시되어 있으며, 37℃가 아닌 31℃에서 수행한다. 특히 뇨를 흡수하기위한 흡수 부재에서 사용하기 위해서, 본원에서 사용되는 포움은 바람직하게는 약 15분 이내에 5cm의 높이로 합성 뇨(65+5다인/cm)를 흡상할 것이다. 보다 바람직하게는 본 발명의 바람직한 포움 흡수체는 약 10분 이내에 5cm 높이로 합성 뇨를 흡상한다.

수직 흡상 흡수능 시험은 수직 흡상 시험에 사용되는 동일한 표준 크기 포움 시료의 각각의 1인치(2.54cm) 수직 부분내에 유지되는 흡수 포움의 g 당 시험 액체의 양을 측정한다. 이런 측정은 일반적으로 시료가 수직 흡상 시험 액체와 평형을 이룬 후(예를 들면 약 18시간 후) 수행된다. 수직 흡상 시험과 유사하게 수직 흡상 흡수능 시험은 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등)의 시험 방법 절에 보다 자세하게 개시되어 있다. 높은 높이에서의 높은 수직 흡상 흡수능은 이론적으로는 높은 높이에서의 높은 흡수능 수착 흡수능과 이론적으로 동등하다. 본원에서 사용되는 포움의 시이트 형태가 이전 실험에 적용가능하고 이전 시험이 보다 쉽고 저렴하게 수행되므로, 이전 시험으로부터의 자료가 본 발명의 포움의 이 중요한 변수를 특징짓는 수단으로 추천된다.

높은 모세관 흡인 포움이 특히 바람직한 양태에서 다른 흡수체, 예를 들면 삼투적 흡수체(예를 들면 하이드로겔-형성 흡수성 중합체)와 조합되는 경우 시이트 형태일 수 있으므로, 중합체성 포움은 입자 형태일 수 있고 하이드로겔-형성 중합체의 입자와 혼합되어 블렌드를 제공할 것이다. 즉, 포움이 초기에는 시이트 형태로 제조될 수 있지만, 이들 시이트는 가공되어 포움의 입자를 제공한 후 하이드로겔화 중합체와 혼합될 수 있다. 상기 개시된 바와 같이, 본원에서 유용한 포움 및 이들의 제조 방법은 미국 특허 제 5,387,207 호, 미국 특허 제 5,650,222 호, 동시 계류중인 미국 특허원 제 호(1998년 3월에 출원, 데스마라이스 등, "High Suction Polymeric Foam Materials")(P＆G 케이스) 및 동시 계류중인 미국 특허원 제 호(1998년 3월에 출원, 데스마라이스, "Absorbent Materials For Distributing Aqueous Liquids")(P＆G 케이스)에 보다 상세하게 개시되어 있다. 포움 입자는 먼저 이들 참고문헌에 개시에 따라 포움의 시이트를 형성한 후 포움을 기계적으로 가공하여(예를 들면 분쇄, 절단, 초핑 등) 바람직한 치수의 입자를 제공함으로써 제조될 수 있다. 다르게는, 포움 입자는 각각 본원에 참고로 인용된 리(Li) 등에게 1997년 8월 5일자로 허여된 미국 특허 제 5,653,922 호 및 리 등에게 1996년 12월 10일자로 허여된 미국 특허 제 5,583,162 호에 개시된 바와 같은 중합체성 미세비드의 형태로 유화액으로부터 직접 제조될 수 있다. 중합체성 포움/하이드로겔-형성 중합체 블렌드를 제조하기위한 특정한 양태는 하기에 보다 상세하게 개시된다.

출원인들은 또한 높은 표면적 포움이 선택적으로 저장 흡수 부재의 다른 흡수체 또는 삼투적 흡수체로의 뇨의 이동을 증가시키도록 유체를 포함할 수 잇다. 예비 습윤 유체는, 특정한 이론으로 한정되지는 않지만, 부분적으로는 중합체성 포움을 채우고 포움의 섭취 속도를 증가시킨다. 이상적으로는 예비-습윤 유체(들)를포함하는 중합체성 포움은 저장 안정성이 있어야만 하고, 시간이 경과함에 따라 물이 증발 손실되고 포움 바깥으로 이동하지 않고 미생물 성장을 방지할 수 있는 충분히 낮은 물 활성을 가져야만 한다. 물은 흡수 성능을 제공하기 위한 예비 습윤 유체로서 사용될 수 있지만, 그자체로는 다른 요건들을 만족시키지 않을 수 있다.

하이드로겔-형성 흡수성 중합체

본 발명의 저장 흡수 부재는 또한 바람직하게는 하나 이상의 하이드로겔-형성 흡수성 중합체(또한 하이드로겔-형성 중합체로도 언급된다)를 포함한다. 본 발명에서 사용되는 하이드로겔-형성 중합체는 다량의 액체를 흡수할 수 있는 다양한 수용성이면서 수팽윤성인 중합체를 포함한다. 이런 하이드로겔-형성 중합체는 당 분야에 잘 공지되어 있고 임의의 이들 물질이 본 발명의 높은 모세관 수착 흡수 부재에서 유용하다.

하이드로겔-형성 흡수성 중합체 물질은 또한 통상적으로는 "하이드로콜로이드" 또는 "초흡수체" 물질로서 언급되고, 폴리사카라이드, 예를 들면 카복시메틸 전분, 카복시메틸 셀룰로즈 및 하이드록시프로필 셀룰로즈; 비이온성 유형, 예를 들면 폴리비닐 알콜 및 폴리비닐 에테르; 양이온성 유형, 예를 들면 폴리비닐 피리딘, 폴리비닐 모폴리니온 및 N,N-디메틸아미노에틸 또는 N,N-디에틸아미노프로필 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 및 이의 각각의 4차 염을 포함할 수 있다. 전형적으로, 본 발명에서 사용되는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 다수의 음이온성 작용기, 예를 들면 설폰산, 보다 전형적으로는 카복시 기를 갖는다. 본원에서 사용하기 적합한 중합체의 예는 중합가능한 불포화, 산 함유 단량체로부터 제조되는 것들을 포함한다. 따라서, 이런 단량체는 하나 이상의 탄소 대 탄소 올레핀 이중 결합을 갖는 올레핀적으로 불포화된 산 및 무수물을 포함한다. 보다 구체적으로, 이들 단량체는 올레핀적으로 불포화된 카복실산 및 산 무수물, 올레핀적으로 불포화된 설폰산, 및 이의 혼합물중에서 선택될 수 있다. 상기 개시된 바와 같이, 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 성질은 본 발명의 부재에는 결정적이지 않다. 그럼에도 불구하고, 최적의 중합체성 물질의 선택은 본 발명의 부재의 성능 특성을 개선시킬 수 있다. 하기 설명은 본원에서 사용되는 흡수성 중합체의 바람직한 성질을 개시한다. 이들 성질들은 제한으로 해석되어서는 안되며, 이들은 단지 지난 수년동안 흡수성 중합체에서 일어난 진보를 나타낼 뿐이다.

일부 비-산 단량체가 또한 본원의 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 제조에 일반적으로 소량으로 포함될 수 있다. 이런 비-산 단량체는 예를 들면 산-함유 단량체의 수용성 또는 수분산성 에스테르 및 또한 카복실산 또는 설폰산 기를 전혀 함유하지않는 단량체를 포함할 수 있다. 선택적인 비-산 단량체는 따라서 하기 유형의 작용기를 함유하는 단량체들을 포함할 수 있다: 카복실산 또는 설폰산 에스테르, 하이드록실 기, 아미드 기, 아미노 기, 니트릴 기, 4차 암모늄 염 기, 아릴 기(예를 들면 페닐 기, 예를 들면 스티렌 단량체로부터 유래된 것들). 이들 비-산 단량체들은 잘 공지된 물질들이고 예를 들면 둘 모두 본원에 참고로 인용된 1978년 2월 28일자로 허여된 미국 특허 제 4,076,663 호(마쓰다(Masuda) 등), 및 1977년 12월 13일자로 허여된 미국 특허 제 4,062,817 호(웨스터만(Westerman))에 보다 자세하게 개시되어 있다.

올레핀적으로 불포화된 카복실산 및 카복실산 무수물 단량체는 아크릴산 그자체에 의해 전형화된 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, α-클로로아크릴산, α-시아노아크릴산, β-메타크릴산(크로톤산), α-페닐아크릴산, β-아크릴옥시프로피온산, 소르브산, β-클로로소르브산, 안겔산, 신남산, p-클로로신남산, β-스터릴아크릴산, 이타콘산, 시트로콘산, 메사콘산, 글루타콘산, 아코니트산, 말레산, 푸마르산, 트리카복시에틸렌 및 말레산 무수물을 포함한다.

올레핀적으로 불포화된 설폰산 단량체는 지방족 또는 방향족 비닐 설폰산, 예를 들면 비닐설폰산, 알릴 설폰산, 비닐 톨루엔 설폰산 및 스티렌 설폰산; 아크릴 및 메타크릴 설폰산, 예를 들면 설포에틸 아크릴레이트, 설포에틸 메타크릴레이트, 설포프로필 아크릴레이트, 설포프로필 메타크릴레이트, 2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필 설폰산 및 2-아크릴아미드-2-메틸프로판설폰산을 포함한다.

본 발명에서 사용하기에 바람직한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 카복시 기를 함유한다. 이들 중합체는 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체, 부분적으로 중화된 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체, 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 부분적으로 중화된 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 비누화된 비닐 아세테이트-아크릴 에스테르 공중합체, 가수분해된 아크릴로니트릴 또는 아크릴아미드 공중합체, 임의의 전술된 공중합체의 약간 망상구조 가교결합된 중합체, 부분적으로 중화된 폴리아크릴산, 및 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상구조 가교결합된 중합체를 포함한다. 이들 중합체는 단독으로 또는 둘 이상의 상이한 중합체의 혼합물의 형태로 사용될 수 있다. 이들 중합체 물질의 예는 미국 특허 제 3,661,875 호, 미국 특허 제 4,076,663 호, 미국 특허 제 4,093,776 호, 미국 특허 제 4,666,983 호 및 미국 특허 제 4,734,478 호에 개시되어 있다.

하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 제조하기 위해 사용되는 가장 바람직한 중합체 물질은 부분적으로 중화된 폴리아크릴산 및 이의 전분 유도체의 약간 망상구조 가교결합된 중합체이다. 가장 바람직하게는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 약 50 내지 약 95%, 바람직하게는 약 75%의 중화된, 약간 망상구조 가교결합된, 폴리아크릴산(즉, 폴리(나트륨 아크릴레이트/아크릴산))을 포함한다. 망상구조 가교결합은 중합체가 실질적으로 수불용성이 되게 하고, 부분적으로는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 추출가능한 중합체 함량 특징 및 흡수능을 결정한다. 이들 중합체를 망상구조 가교결합시키는 방법 및 전형적인 망상구조 가교결합제는 미국 특허 제 4,076,663 호에 보다 자세하게 개시되어 있다.

하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 바람직하게는 하나의 유형(즉 동종)이고, 중합체의 혼합물도 또한 본 발명에서 사용할 수 있다. 예를 들면 전분-아크릴산 그래프트 공중합체 및 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상구조 가교결합된 중합체의 혼합물을 본 발명에서 사용할 수 있다.

하이드로겔-형성 중합체 성분은 또한 양이온-교환 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 및 음이온-교환 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 포함하는 혼합상 이온-교환 조성물의 형태일 수 있다. 이런 혼합상 이온-교환 조성물은 예를 들면 각각 본원에 참고로 혼입된 허드(Hird) 등에 의해 1998년 1월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제 호(P＆G 케이스 6975, 발명의 명칭:"Absorbent polymer compositions having high sorption capacities under an applied pressure"); 애쉬라프(Ashraf) 등에 의해 1998년 1 월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제 호(P＆G 케이즈 6976, 발명의 명칭: "Absorbent polymer compositions with high sorption capacity and high fluid permeability under an applied pressure"); 및 애쉬라프 등에 의해 1998년 1월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제 호(P＆G 케이스 6977, 발명의 명칭: "Absorbent polymer compositions having high sorption capacities under an applied pressure and improved integrity in the swollen state")에 개시되어 있다.

본 발명에서 유용한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 광범위한 크기, 형태 및/또는 외형을 가질 수 있다. 이들 중합체는 큰 가장 큰 치수 대 가장 작은 치수의 비를 갖지 않는 입자의 형태(예를 들면 과립, 가루, 입자간 응집체, 입자간 가교결합된 응집체 등)일 수 있고, 섬유, 시이트, 필름, 포움, 플레이크 등의 형태일 수 있다. 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 또한 낮은 수준의 하나 이상의 첨가제, 예를 들면 분말 실리카, 계면활성제, 아교, 결합제 등과의 혼합물을 포함할 수 있다. 이 혼합물중의 성분은 하이드로겔-형성 중합체 성분과 비-하이드로겔-형성 중합체 첨가자가 쉽게 물리적으로 구별되지 않는 형태로 물리적 및/또는 화학적으로 결합될 수 있다.

하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 본질적으로 비-다공성(즉, 내부 공극이 없음)이거나 또는 상당한 내부 공극을 가질 수 있다.

상기 개시된 바와 같은 입자의 경우, 입자 크기는 체 크기 분석에 의해 결정되는 치수로서 한정된다. 따라서, 예를 들면 710 마이크론 개구를 갖는 미국 표준 시험 체(예를 들면 25번 US 시리즈 교체 체 명명법)상에서 남는 입자는 710마이크론 이상의 크기를 갖는 것으로 간주되고, 710마이크론 개구를 갖는 체는 통과했지만, 500마이크론 개구를 갖는 체(예를 들면 35번 US 시리즈 교체 체 명명법)에서는 남아있는 입자는 500 내지 710㎛의 입자 크기를 갖는 것으로 간주되고, 500 마이크론 개구를 갖는 체를 통과하는 입자는 500㎛ 미만의 크기를 갖는 것으로 간주된다. 주어진 시료의 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자의 질량 중간값 입자 크기는 질량 기준으로 시료를 1/2로 분할하는 입자 크기(즉, 중량 기준으로 시료의 1/2이 중간값 미만의 입자 크기를 갖고 시료의 1/2이 질량 중간값 크기보다 더 큰 입자 크기를 갖는다)로 정의된다. 50% 질량 값이 미국 표준 시험 체의 크기 개구에 상응하지 않을 때는 전형적으로 표준 입자-크기 플로팅 방법(주어진 체 크기 개구를 통과하거나 남아있는 입자 시료의 누적 중량%를 확률지상에서 체 크기 개구에 대해 플롯팅한다)을 질량 중간값 입자 크기를 결정하기 위해 사용한다. 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자의 입자 크기를 결정하기 위한 이들 방법은 또한 본원에 참고로 혼입되어 있고 1991년 10월 29일자로 허여된 미국 특허 제 5,061,259 호(골드만(Goldman) 등)에 개시되어 있다.

본 발명에 유용한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 사용하기 위해서는 입자는 일반적으로 약 1 내지 약 2000㎛, 보다 바람직하게는 약 20 내지 약 1000㎛의 범위의 크기일 것이다. 질량 중간값 입자 크기는 일반적으로 약 20 내지 약 1500㎛, 보다 바람직하게는 약 50 내지 약 1000㎛, 보다 더 바람직하게는 약 100 내지 약 800㎛일 것이다.

비교적 높은 농도(예를 들면 40중량%, 60중량% 또는 그 이상)의 하이드로겔 형성 흡수성 중합체가 본 발명의 흡수 부재에 사용되는 경우, 흡수성 중합체의 또다른 성질들이 중요할 수 있다. 이런 양태에서, 물질은 각각이 본원에 참고로 혼입된 골드만 등에게 1996 년 10월 8일자로 허여된 미국 특허 제 5,562,646 호 및 골드만 등에게 허여된 1997년 2월 4일자로 허여된 미국 특허 제 5,599,335 호에 개시되어 있는 하나 이상의 성질을 가질 수 있다.

기본적 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 임의의 종래의 방식으로 형성될 수 있다. 이들 중합체를 생성하는 전형적이고 바람직한 방법은 1988년 4월 19일자로 허여된 미국 재허여 특허 제 32,649 호(브랜트(Brandt) 등), 1987년 5월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,666,983 호(쯔바키모토(Tsubakimoto) 등), 및 1986년 11월 25일자로 허여된 미국 특허 제 4,625,001 호(쯔바키모토 등)에 개시되어 있다.

기본적 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 형성하기 위한 바람직한 방법은 수용액 또는 다른 용액 중합 방법을 포함하는 것들이다. 상기 언급된 미국 특허 재허여 제 32,649 호에서 개시된 바와 같이, 수용액 중합은 중합을 수행하기위해 수성 반응 혼합물의 사용을 포함한다. 그런 다음, 수성 반응 혼합물을 혼합물중에서 실질적으로 수불용성, 약간 망상구조 가교결합된 중합체를 생성하기에 충분한 중합 조건에 가한다. 그런 다음, 생성된 중합체 덩어리를 분쇄 또는 절단하여 개별적인 입자를 형성한다.

보다 구체적으로, 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 생성하기위한 수용액 중합 방법은 중합이 실시되는 수성 반응 혼합물의 제조를 포함한다. 이런 반응 혼합물중 한 요소는 생성되는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 "주쇄"를 형성할 산 기-함유 단량체이다. 반응 혼합물은 일반적으로 약 100중량부의 단량체를 포함할 것이다. 수성 반응 혼합물의 다른 성분은 망상구조 가교결합제를 포함한다. 본 발명에 따른 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 형성하는데 사용되는 망상구조 가교결합제는 상기 언급된 미국 재허여 특허 제 32,649 호, 미국 특허 제 4,666,983 호 및 미국 특허 제 4,625,001 호에 보다 자세하게 개시되어 있다. 망상구조 가교결합제는 일반적으로 수성 혼합물에 존재하는 단량체의 총 몰 기준으로 약 0.001 내지 약 5몰%(단량체 100중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 20중량부)의 양으로 수성 반응 혼합물에 존재할 것이다. 수성 반응 혼합물의 선택적인 성분은 예를 들면 과산소 화합물, 예를 들면 과황산 나트륨, 칼륨 및 암모늄, 카프릴릴 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 과산화 수소, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, 3차 부틸 디퍼프탈레이트, 3차 부틸 퍼벤조에이트, 소디움 퍼아세테이트, 소디움 퍼카보네이트 등을 포함하는 자유 라디칼 개시제를 포함한다. 수성 반응 혼합물의 다른 선택적인 성분은 본질적으로 불포화 산성 작용기 함유 단량체 또는 카복실산 또는 설폰산 작용기를 전혀 함유하지 않는 다른 공단량체의 에스테르를 포함하는 다양한 비-산성 조-단량체를 포함한다.

수성 반응 혼합물을 혼합물중에 실질적으로 수불용성이지만 수팽윤성인 하이드로겔-형성 흡수성 약간 망상구조 가교결합된 중합체를 생성하기에 충분한 중합 조건에 가하였다. 중합 조건은 또한 세 개의 상기 언급된 특허들에 자세하게 개시되어 있다. 이런 중합 조건은 일반적으로 중합 온도를 약 0℃에서 약 100℃로, 보다 바람직하게는 약 5℃에서 약 40℃로 가열(열 활성화 기술)함을 포함한다. 수성 반응 혼합물이 유지될 수 있는 중합 조건은 또한 예를 들면 반응 혼합물 또는 그의 일부를 임의의 종래의 형태의 중합 활성 조사에 가하는 것을 포함할 수 있다. 방사성 활성, 전자성, 자외선 또는 전자자기적 조사가 다른 종래의 중합 기술이다.

수성 반응 혼합물중에 형성된 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 산 작용기는 또한 바람직하게는 중화된다. 중화는 중합체를 형성하는데 사용되는 총 단량체의 약 25몰% 이상, 보다 바람직하게는 약 50몰% 이상이 염-형성 양이온으로 중화되는 산-기 함유 단량체이도록 하는 임의의 종래의 방식으로 수행될 수 있다. 이런 염-형성 양이온은 예를 들면 상기 언급된 미국 재허여 특허 제 32,649 호에서 보다 자세하게 개시된 바와 같은 알칼리 금속, 암모늄, 치환된 암모늄 및 아민을 포함한다.

하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 또 다른 형태의 미립자가 수용액 중합 방법을 이용하여 제조되는 것이 바람직하지만, 역상 유화 중합 또는 역상 현탁 중합 방법과 같은 다중상 중합 방법을 사용하여 중합 공정을 수행하는 것이 또한 가능하다. 역상 유화 중합 또는 역상 현탁 중합 방법에서는, 이전에 개시된 바와 같은 수성 반응 혼합물이 수불혼화성, 불활성 유기 용매, 예를 들면 사이클로헥산의 매트릭스중의 미세한 소적의 형태로 현탁된다. 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 생성된 입자는 일반적으로 구형이다. 역상 현탁 중합 방법은 모두 참고로 인용된 1982년 7월 20일자로 허여된 미국 특허 제 4,340,706 호(오바이사시(Obaysashi) 등), 1985년 3월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,506,052 호(플레셔(Flesher) 등) 및 1988년 4월 5일자로 허여된 미국 특허 제 4,735,987 호(모리타(Morita) 등)에 보다 자세하게 개시되어 있다.

초기에 형성된 중합체의 표면 가교결합은 본 발명의 내용에서 이로울 수 있는 비교적 높은 다공성 하이드로겔-층("PHL"), 압력하 성능("PUP") 및 염수 유동 전도도("SFC") 값을 갖는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 수득하기 위한 바람직한 방법이다. 본 발명에 따른 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 표면 가교결합을 수행하기에 적합한 일반적인 방법은 모두 본원에 참고로 인용된 1985년 9월 17일자로 허여된 미국 특허 제 4,541,871 호(오바야시); 1992년 10월 1일자로 공개된 PCT 특허 출원 제 WO92/16565 호(스탠리(Stanley)), 1990년 8월 9일자로 공개된 PCT 특허 출원 제 WO/90/08789 호(타이(Tai)); 1993년 3월 18일자로 공개된 PCT 특허출원 제 WO93/05080 호(스탠리); 1989년 4월 25일자로 허여된 미국 특허 제 4,824,901 호(알렉산더(Alexander); 1989년 1월 17일자로 허여된 미국 특허 제 4,789,861 호(존슨(Johnson)); 1986년 5월 6일자로 허여된 미국 특허 제 4,587,308 호(마키타(Makita)); 1988년 3월 29일자로 허여된 미국 특허 제 4,734,478 호(쯔바키모토); 1992년 11월 17일자로 허여된 미국 특허 제 5,164,459 호(키무라(Kimura) 등); 1991년 8월 29일자로 공개된 독일 특허 출원 제 4,020,780 호(다멘(Dahmen)); 및 1992년 10월 21일자로 공개된 유럽 특허 출원 제 509,708 호(가트너(Gartner))에 개시되어 있다. 또한 1996년 10월 8일자로 허여된 미국 특허 제 5,562,646 호(골드만 등) 및 1997년 2월 4일자로 허여된 미국 특허 제 5,599,335 호를 참고할 수 있다.

본 발명에 따라 제조되는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자는 전형적으로 실질적으로 건조하다. 용어 "실질적으로 건조"는 입자가 입자의 중량을 기준으로 약 50중량% 미만, 바람직하게는 약 20중량% 미만, 보다 바람직하게는 약 10중량% 미만의 액체 함량, 전형적으로는 물 또는 다른 용액 함량을 가짐을 의미하는 것으로 본원에서 사용된다. 일반적으로 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자의 액체 함량은 입자의 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 5중량%이다. 개별적인 입자는 가열과 같은 임의의 통상적인 방법으로 건조될 수 있다. 다르게는, 수성 반응 혼합물을 이용하여 입자를 형성하는 경우, 물은 공비적 증류에 의해 반응 혼합물로부터 제거될 수 있다. 중합체-함유 수성 반응 혼합물을 또한 메탄올과 같은 탈수 용매로 처리할 수 있다. 이들 건조 방법을 또한 조합하여 사용할 수 있다. 중합체의 탈수된 덩어리를 잘게 절단하거나 분쇄하여 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 실질적으로 건조한 입자를 형성할 수 있다.

높은 모세관 흡인 물질의 조합

상기 개시된 물질이 그 자체로 필요 조건을 만족할 수도 있지만(예를 들면 순수한 하이드로겔 형성 물질 또는 순수한 포움 물질), 저장 흡수 부재로서 사용되기에 바람직한 부재는 둘 이상의 물질들을 포함한다. 이는 종종 단독으로는 기준을 만족하지 않지만, 조합되면 기준이 만족되는 물질을 사용할 수 있게 한다.

이런 유체 저장 부재의 주 작용은 직접, 또는 다른 흡수 부재(예를 들면 유체 포획/분배 부재)로부터 방출된 체액을 흡수한 후, 착용자의 움직임의 결과로서 통상적으로 발생하는 압력을 받더라도 이런 유체를 보유하는 것이다.

따라서 높은 모세관 흡인 흡수 부재는 하이드로겔 형성 물질과 높은 표면적 물질을 조합함으로써 제조될 수 있다.

흡수 부재에 함유된 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 양은 상당히 다양할 수 있다. 또한 하이드로겔의 농도는 주어진 부재에서 다양할 수 있다. 달리 말하자면, 부재는 비교적 더 높은 하이드로겔 농도를 갖는 영역 및 비교적 더 낮은 하이드로겔 농도를 갖는 영역을 가질 수 있다.

주어진 영역의 흡수 부재에서의 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 농도를 측정할 때, 하이드로겔-형성 중합체와 사용되는 하이드로겔 중합체를 함유하는 영역에 존재하는 임의의 다른 성분(예를 들면, 섬유, 중합체성 포움 등)의 조합 중량에 대한 하이드로겔 형성 중합체의 중량%가 사용된다. 이를 고려하면, 본 발명의 흡수 부재의 주어진 영역에서의 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 농도는 흡수 부재의 총 중량의 약 50중량% 이상, 약 60중량% 이상, 약 70중량% 이상 또는 약 80중량% 이상일 수 있다.

흡수 부재의 영역들이 비교적 높은 농도의 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 함유할 수 있다는 사실에도 불구하고, 높은 표면적 물질이 특성상 섬유성인 곳에서는 주어진 흡수 부재중의 흡수성 중합체의 응집체 농도(즉 흡수 부재의 총 중량으로 나눈 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 총 중량 X 100%)가 약 75중량% 이하, 바람직하게는 약 70중량% 이하, 보다 바람직하게는 약 65중량% 이하이다. 그렇다면, 이들 높은 표면적 섬유-함유 부재의 경우, 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 농도는 약 10 내지 약 75중량%, 보다 전형적으로는 약 15 내지 약 70중량%, 보다 더 전형적으로는 약 20 내지 약 65중량%이다.

높은 표면적 물질이 중합체성 포움인 양태에서 흡수 부재는 바람직하게는 응집체를 기준으로 약 1중량% 이상, 보다 바람직하게는 약 10중량% 이상, 보다 바람직하게는 약 15중량% 이상, 보다 더 바람직하게는 약 20중량% 이상의 중합체성 포움을 포함할 것이다. 전형적으로, 이런 저장 흡수 부재는 약 1 내지 약 98중량%, 보다 전형적으로는 약 10 내지 약 90중량%, 보다 더 전형적으로는 약 15 내지 약 85중량%, 보다 더 전형적으로는 약 20 내지 약 80중량%의 중합체성 포움 물질을 포함할 것이다. 상기 토의된 바와 같이 이들 중량% 범위는 흡수 부재의 개별적인 물질의 응집체 중량 기준이고, 흡수 부재의 영역은 더 많거나 더 적은 양의 물질을 함유할 수 있는 것으로 인식된다.

물론, 흡수성 중합체 및 높은 표면적 물질의 상대적인 양은 예를 들면 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 흡수능, 사용되는 특정한 높은 표면적 물질, 높은 표면적 물질의 성질(예를 들면 시이트 또는 입자 포움, 입자 크기) 등에 의해 결정될 것이다. 이 점에서, 많은 양의 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 상기 토의된 모세관 흡인의 필요 수준을 수득하는 얇은 흡수 제품을 제조하기 위한 흡수 부재를 제공하지만, 이런 흡인능을 제공하는 충분한 높은 표면적 물질이 있어야만 한다. 따라서, 비교적 더 높은 모세관 흡인 포움이 사용되는 경우, 더 많은 양의 하이드로겔-형성 중합체를 사용할 수 있다. 반대로, 비교적 더 낮은 모세관 흡인 섬유가 사용되는 경우, 약간 더 작은 양의 하이드로겔-형성 중합체가 사용될 것이다. (물론, 높은 표면적 섬유 및 중합체성 포움 둘 모두가 사용되는 경우, 총 높은 표면적 물질의 양은 다시 이들 물질 각각의 농도에 따라 변화될 수 있다.) 주어진 흡수 부재에 사용되는 하이드로겔-형성 중합체의 상이한 범위를 설명하는 것은 상기 개시된 높은 표면적 섬유와 중합체성 포움사이의 모세관 수착능에서의 차이이다.

하이드로겔-형성 중합체와 높은 표면적 섬유 및/또는 미립자 중합체성 포움의 블렌드를 포함하는 흡수 부재에서 혼합물의 일체성을 제공하는 물질의 다른 예로서, 부재는 열가소성 물질을 포함할 수 있다. 용융되면, 이 열가소성 물질의 적어도 일부분은 전형적으로 입자간 또는 섬유간 모세관 구배에 기인하여 각각의 부재 성분의 교차점으로 이동한다. 이들 교차점이 열가소성 물질을 위한 결합 자리가 된다. 냉각되면, 이들 교차점에서 열가소성 물질은 고형화되어 물질의 매트릭스를 함께 유지시키는 결합 자리를 형성한다.

본원에서 사용되는 선택적인 열가소성 물질은 미립자, 섬유, 또는 미립자와 섬유의 혼합물을 포함하는 다양한 형태중 임의의 것일 수 있다. 열가소성 섬유는 많은 결합 자리를 형성할 수 있으므로 특히 바람직한 형태이다. 적합한 열가소성 물질은 흡수 부재를 구성하는 물질을 심하게 손상시키지 않는 온도에서 용융될 수 있는 임의의 열가소성 중합체로부터 제조될 수 있다. 바람직하게는, 이 열가소성 물질의 융점은 약 190℃ 미만, 바람직하게는 약 75 내지 약 175℃이다. 어떤 경우에서든, 흡수 제품에서 사용될 때 이 열가소성 물질의 융점은 가열 결합된 흡수 구조물이 저장되는 온도보다 더 낮아서는 안된다. 열가소성 물질의 융점은 전형적으로 약 50℃ 이상이다.

열가소성 물질, 특히 열가소성 섬유는 폴리올레핀, 예를 들면 폴리에틸렌(예를 들면 풀펙스(등록 상표, PULPEX)) 및 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸비닐 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아크릴릭, 폴리아미드, 코폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리우레탄 및 전술된 임의의 것들의 공중합체, 예를 들면 비닐 클로라이드/비닐 아세테이트 등을 포함하는 다양한 열가소성 중합체로부터 제조될 수 있다. 하나의 바람직한 열가소성 결합제 섬유는 플렉사필(등록상표, PLEXAFIL) 폴리에틸렌 미세섬유(듀퐁에서 제조)이고, 이는 또한 상표명 키티호크(등록상표, KITTYHAWK)(베이에르하에우저 캄파니에서 제조됨)로서 시판되는 80% 셀룰로즈 섬유와의 약 20% 블렌드로서 사용가능하다. 생성된 가열 결합된 흡수 부재에 대한 바람직한 특징에 따라, 적합한 열가소성 물질은 친수성으로 된 소수성 섬유, 예를 들면 폴리올레핀, 예를 들면 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌, 폴리아크릴, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리우레탄 등으로부터 유래된 계면활성제 처리되거나 실리카-처리된 열가소성 섬유를 포함한다. 소수성 열가소성 섬유의 표면은 섬유에 계면활성제를 분무하거나, 섬유를 계면활성제에 담그거나, 계면활성제를 열가소성 섬유를 제조하는 중합체 용융물의 일부로서 포함시킴으로써 계면활성제, 예를 들면 비이온성 또는 음이온성 계면활성제로 처리되어 친수성이 될 수 있다. 용융 및 재고형화시, 계면활성제는 열가소성 섬유의 표면에 남아있는 경향이 있을 것이다. 적합한 계면활성제는 비이온성 계면활성제, 예를 들면 델라웨어 윌밍톤 소재의 ICI 아메리카스 인코포레이티드에 의해 제조된 브리즈(등록상표, Brij) 76, 및 코넥티컷주 그린위치 소재의 글리코 케미칼 인코포레이티드에 의해 상표명 페고스퍼스(Pegosperse)로 시판되는 다양한 계면활성제들을 포함한다. 비이온성 계면활성제외에 음이온성 계면활성제를 또한 사용할 수 있다. 이들 계면활성제는 열 가소성 섬유에 예를 들면 열가소성 섬유 1cm²당 약 0.2 내지 약 1g의 양으로 적용될 수 있다.

적합한 열가소성 섬유는 단일 중합체로부터 제조될 수 있거나(단일성분 섬유), 또는 하나 이상의 중합체로부터 제조될 수 있다(예를 들면 이성분 섬유). 본원에서 사용되는 "이성분 섬유"는 하나의 중합체로 제조된 열가소성 껍질 내부에 포장된, 이와는 상이한 중합체로부터 제조된 코어 섬유를 포함하는 열가소성 섬유를 의미한다. 껍질을 구성하는 중합체는 종종 코어를 구성하는 중합체의 온도와는 상이한, 전형적으로는 더 낮은 온도에서 용융된다. 결과적으로, 이들 이성분 섬유는 껍질 중합체의 용융에 의한 가열 결합을 제공하면서 코어 중합체의 바람직한 강도 특징은 유지한다.

본 발명에서 사용하기에 적합한 이성분 섬유는 하기 중합체 조합을 갖는 껍질/코어 섬유를 포함할 수 있다: 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 폴리에틸비닐 아세테이트/폴리프로필렌, 폴리에틸렌/폴리에스테르, 폴리프로필렌/폴리에스테르, 코폴리에스테르/폴리에스테르 등. 본원에서 사용하기에 특히 적합한 이성분 열가소성 섬유는 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르 코어, 및 더 낮은 융점의 코폴리에스테르, 폴리에틸비닐 아세테이트 또는 폴리에틸렌 껍질(예를 들면 다나클론(등록상표, DANAKLON), 셀본드(등록상표, CELBOND) 또는 치소(등록상표, CHISSO) 이성분 섬유)를 갖는 것들이다. 이들 이성분 섬유는 동심적 또는 이심적일 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "동심적" 및 "이심적"은 껍질이 이성분 섬유의 단면적을 통해 고르거나 고르지 않음을 의미한다. 이심적 이성분 섬유는 더 낮은 섬유 두께에서 보다 높은 압축 강도를 제공한다는 점에서 바람직할 수 있다. 본원에서 사용하기에 적합한 이성분 섬유는 크림핑되지않거나(즉, 굴곡이 없는) 또는 크림핑된(즉, 굴곡이 있는) 것일 수 있다. 이성분 섬유는 주로 2차원적 또는 "평평한" 크림프를 수득하기 위해서 전형적인 텍스타일 수단, 예를 들면 스투퍼(stuffer) 박스 방법 또는 기어 크림프 방법에 의해 크림핑될 수 있다.

열가소성 섬유의 경우, 이들의 길이는 특정한 융점 또는 이들 섬유에 바람직한 다른 성질에 따라 다양할 수 있다. 전형적으로, 이들 열가소성 섬유는 약 0.3 내지 약 7.5cm, 바람직하게는 약 0.4 내지 약 3.0cm, 가장 바람직하게는 약 0.6 내지 약 1.2cm의 길이를 갖는다. 이들 열가소성 섬유의 융점을 포함하는 성질들은 또한 섬유의 직경(캘리퍼)를 다양하게함으로써 조절될 수 있다. 이들 열가소성 섬유의 직경은 전형적으로 데니어(9000m당 g) 또는 데시텍스(10,000m당 g)으로 정의된다. 적합한 이성분 열가소성 섬유는 약 1.0 내지 약 20, 바람직하게는 약 1.4 내지 약 10, 가장 바람직하게는 약 1.7 내지 약 3.3 범위의 데시텍스를 가질 수 있다.

이들 열가소성 물질, 특히 열가소성 섬유의 압축 모듈러스가 또한 중요할 수 있다. 열가소성 섬유의 압축 모듈러스는 길이 및 직경 뿐만 아니라, 제조되는 중합체 또는 중합체들의 조성과 성질, 및 섬유의 형태 및 외형(예를 들면 동심적 또는 이심적, 크림핑 유무) 등의 인자에 의해 영향을 받는다. 이들 열가소성 섬유의 압축 모듈러스의 차이는 성질, 특히 흡수 코어의 제조동안 개별적인 흡수 부재의 밀도 특성을 변화시키는데 사용될 수 있다.

다른 유체 취급 부재 성분 및 물질

본 발명에 따른 저장 흡수 부재는 흡수 웹에 존재할 수 있는 다른 선택적인 성분들을 포함할 수 있다. 예를 들면 강화 스크림이 저장 흡수 부재 내부, 또는 흡수 코어의 개별적인 흡수 부재들 사이에 위치할 수 있다. 이런 강화 스크림은 특히 흡수 코어의 개별적인 흡수 부재들 사이에 위치되는 경우, 액체 이동에 대한 계면간 차단벽을 형성하지 않는 외형이어야만 한다. 또한, 여러 결합제를 사용하여 흡수 코어 및/또는 흡수 저장 부재 그자체에 건조 및 습윤 일체성을 제공할 수 있다. 특히, 친수성 아교 섬유를 사용하여 높은 표면적 물질과 다른 흡수체, 예를 들면 삼투적 흡수성 물질사이에 결합을 제공할 수 있다. 이는 미립성의 높은 표면적 물질의 경우 특히 중요하다. 사용되는 결합제의 양은 흡수 부재의 모세관 수착 성질을 방해하지 않도록 가능한 낮은 것이 바람직하다. 그러나, 당분야의 숙련인들은 흡수 부재의 모세관 수착 성질을 개선시킬 수 있는 결합제, 예를 들면 충분히 높은 표면적을 갖는 섬유화된 친수성 아교가 또한 있음을 인식할 것이다. 이런 경우에, 높은 표면적 친수성 아교는 한 물질에서 액체 취급 기능 및 일체성 기능 둘 모두를 제공할 수 있다. 또한, 개별적인 흡수 부재 또는 전체 흡수 코어는 모세관 연속성이 방해되지 않는한 느슨한 미립자 흡수성 중합체에 대해 사용자가 걱정하지 않도록 액체 투과성 시이트, 예를 들면 티슈지 시이트 내부에 포장될 수 있다.

포함될 수 있는 다른 선택적인 성분들은 변 물질 등을 포함하는 악취를 제어하는 물질이다. 또한, 미립자 삼투적 흡수체 또는 높은 표면적 물질을 포함하는 임의의 흡수 부재, 또는 전체 흡수 코어는 느슨한 미립자 흡수성 중합체에 대해 사용자가 걱정하지 않도록 액체 투과성 시이트, 예를 들면 티슈지 시이트 내부에 포장될 수 있다.

일체성이 결합제 물질에 의해 도입되는 경우, 적합한 결합제는 본원에 참고로 인용된, 드라구(Dragoo) 등에게 1996년 10월 1일자로 허여된 미국 특허 제 5,560,878 호에 개시된 바와 같은 용융 취입 접착제이다. 용융 취입 접착제와 필요한 하이드로겔-형성 중합체 및 높은 표면적 물질을 조합하는 과정이 또한 미국 특허 제 5,560,878 호에 자세히 개시되어 있다.

유체 포획/분배 부재와 흡수 유체 저장 부재를 조합하는데 필요한 사항

본 발명의 중요한 요소는 재습윤되지 않으면서 궁극 유체 저장성과 같은 성질에 대한 가장 우수한 유체 기능, 또는 제품의 유체 포획을 또한 개선시키기 위한 제품을 통한 개선된 유체 이동을 수득하기 위해서 적합한 유체 포획/분배 부재와 적합한 유체 저장 물질을 조합하는 것이다.

따라서, 본 발명은 포획/분배 부재가 저장 흡수 부재에 의해 효과적이고 효율적으로 탈수되도록 포획/분배 부재의 탈착 성질과 협력하여 저장 흡수 부재의 흡수 성질을 한정하여, 유체 포획/분배 물질이 여전히 우수한 유체 분배성질을 나타내고, 따라서, 비교적 높은 모세관 압력을 갖는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또다른 양태에서, 본 발명은 제 1 영역 및 상기 제 1 영역과 액체 연통되는 제 2 영역을 갖는 흡수 구조물을 목적으로 하고, 상기 제 1 영역은 40cm 이상의 CDH 50을 갖는 물질을 포함하고, 상기 제 2 영역은 하기 조건들중 하나 이상을 만족하는 물질을 포함함을 특징으로 한다:

(a) 15g/g 이상의 35cm에서의 모세관 수착 흡수능; 및/또는

(b) 15g/g 이상의 0cm에서의 모세관 수착 흡수능, 및 55% 이상의 40cm에서의 흡수 효율; 및/또는

(c) 35cm 이상의, 0cm 흡수 높이에서의 그의 흡수능의 50%를 나타내는 모세관 수착 흡수 높이(CSAH 50).

흡수 제품의 생성된 이점

적합한 부재 또는 부재들을 조합하면, 흡수 제품에서 사용되는 흡수 코어는 다음 장점들을 제공한다:

하나의 장점은 포획/분배 부재 또는 물질이 효과적으로 탈수되어, 예를 들면 유럽 특허 출원 제 0 797 966 호에 개시된 바와 같은 잘 공지된 재습윤 시험 방법에서 평가될 수 있는 바와 같이, 착용자의 피부를 재습윤시킬 수 있는 유체를 더 소량으로 함유한다.

또한, 더 좋은 탈수는 잘 공지된 시험 방법에서 측정될 수 있는 개선된 액체 포획 취급성과 같은 반복 분출에 대한 액체 취급능을 개선시킨다.

이 개선된 탈수는 이후에 개시되는 바와 같은 분배 시험에 의해 잘 확인될 수 있고, 이에 의해 포획/분배 및 저장 물질의 조합은 시험 유체로 다양한 배열로 부하되고, 물질 또는 부재에 걸쳐 유체가 평형을 이루게 한다. 그런 다음, 부재 또는 물질들을 다시 분리하고, 개별적인 양의 액체를 차동 칭량에 의해 결정한다. 우수한 탈수는 절대적 측정값(g/g) 또는 포화능에 대한 상대값으로 표현되는 포획/분배 물질에서의 낮은 잔류 액체에 의해 증명될 수 있다.

이 분배시험은 본 발명의 원칙에 따라 고안된 구조물의 추가의 장점을 평가할 수 있게 하는데, 이는 다양한 부재를 통해 액체를 이동시켜 흡수 제품의 디자인 유연성을 보다 증가시키는 것이다.

예를 들면 시험 액체가 임의의 액체 저장 물질은 포함하지 않지만 저장 물질과 액체 연통하는(예를 들면 포획/분배 물질상의 부하 지점으로부터 수직으로 갈라진 곳에 저장 물질을 위치시킴으로써) 액체 포획/분배 물질만을 포함하는 분획에 부하도록 분배 시험을 수행하는 경우, 본 발명의 필요 조건들을 만족시키는 조합에서는 더 많은 양의 액체가 저장 물질로 확장되고 포획/분배 물질이 훨씬 더 낮은 수준으로 부하됨을 알 수 있다.

수득된 디자인 가요성은 예를 들면 제품의 가랑이 영역으로부터 유체 저장 물질을 제거함으로써 부하되는 경우 착용자에게 덜 방해가 되는 제품의 영역에 흡수 저장 물질을 분배시킴으로써 성능을 손상시키지 않고 착용자에게 증가된 편안함을 갖는 제품을 고안할 수 있게 한다.

비록 상기 장점들이 두 개의 부재를 갖는 구조에서 일어나는 것에 초점이 맞춰져 있지만, 더 많은 부재들이 함께 고안되는 경우, 예를 들면 포획 및 분배 기능이 하나의 포획/분배 부재로 혼합되지 않고 분리된 부재인 경우에도 유사한 장점을 갖는다. 본원의 개시에 따른 높은 모세관 흡인 물질은 효과적으로 분배 부재를 배수시킬 수 있고, 이는 또한 포획 부재를 탈수시켜 제품의 전체 성능을 더욱 더 개선시킬 수 있다.

시료 1, 2, 3-분배 물질로서의 HIPE

하기 시료 A.5 내지 A.7은 중합체성 포움 유형이고 미국 특허 제 5,563,179 호의 실시예 절에서 일반적으로 개시된 바와 같이 제조된다. 일반적으로, 이 방법은 선택된 염을 함유하는 수상을 선택된 단량체와 유화제를 함유하는 오일상과 적절히 혼합함을 포함한다. 수상은 전형적으로 개시제, 예를 들면 칼륨 퍼설페이트 및 무기 염, 예를 들면 염화칼슘을 포함한다. 오일상은 전형적으로 단량체의 블렌드, 예를 들면 2-에틸헥실아크릴레이트 및 가교결합 단량체, 예를 들면 디비닐 벤젠(이는 불순물로서 에틸 스티렌을 함유한다) 및 1,6-헥산디올디아크릴레이트를 함유한다. 보조제, 예를 들면 산화방지제, 불투명화제, 안료, 염료, 충전제 및 다른 일반적으로 비반응성인 화합물을 어느 한 상에 첨가할 수 있다.

오일상 및 수상(전형적으로 약 30 내지 약 90℃로 가열됨)의 개별적인 스트림을 동적 혼합 장치에 공급한다. 혼합된 스트림을 핀 임펠러를 이용하여 동적 혼합 장치에서 완전히 혼합한다. "물 대 오일 비율 또는 W:O로 언급되는 수상과 오일상의 비율을 이용하여 제조되는 궁극적인 포움의 밀도를 제어한다. 초기 HIPE 성형을 확립시키기위한 장치 및 방법의 상세한 설명은 미국 특허 제 5,563,179 호의 실시예 절에 보다 상세하게 개시되어 있다.

일단 장치 셋-업을 충진시키면, 규정된 RPM으로 회전하는 임펠러를 이용하여 동적 혼합기에서 교반하기 시작한다. 수상의 유속은 약 30초의 기간동안 서서히 44.1cm³/초의 속도로 증가되고, 오일상의 유속은 약 1분동안 1.25g/초로 감소된다. 이때 동적 및 정적 혼합기에 의해 생성되는 배압은 전형적으로 약 3 내지 약 8PSI(약 21 내지 약 55kPa)였다. 그런 다음 임펠러 속도를 120초동안 바람직한 RPM으로 조절한다. 시스템의 배압은 이 조절에 상응하고 이후에 일정하게 유지된다.

정적 혼합기로부터의 HIPE를 직경이 17인치(43cm)이고, 높이가 7.5인치(10cm)이고 셀콘 플라스틱으로 제조된 중심 삽입체가 있는 둥근 폴리프로필렌 튜브에 모았다. 삽입물은 바닥에서의 직경은 5.0인치(12.7cm)이고 상부에서의 직경은 4.75인치(12cm)이며 높이는 6.75인치(17.1cm)이다. HIPE-함유 튜브를 18시간동안 65℃의 방에 두어서 경화시켜 중합체성 HIPE 포움을 제공한다.

경화된 HIPE 포움을 튜브에서 회수한다. 이 때 포움은 잔류성 수상(용해된 유화제, 전해질, 개시제 잔기 및 개시제를 함유한다)을 함유한다. 포움을 날카로운 왕복운동하는 톱날을 이용하여 바람직한 두께의 시이트로 얇게 절단한다. 그런 다음, 이들 시이트를 진공이 가해진 직렬의 2개의 다공성 닙 롤에서 압축시키고, 이는 포움의 잔류성 수상 함유량을 중합된 단량체의 중량의 약 2배(2X)로 점진적으로 감소시킨다. 이때 시이트를 60℃의 4% CaCl₂용액으로 재포화시키고 진공이 걸린 직렬의 3개의 다공성 닙 롤에서 약 2X의 수상의 함량으로 압착한다. 포움의 CaCl₂함량은 2 내지 10%이다.

그런 다음, HIPE 포움을 공기중에서 약 16시간 건조시키거나 연속 가열 건조시킨다. 이런 건조는 수분 함량을 중합된 물질의 약 4 내지 20중량%로 감소시킨다.

시료 1

무수 염화칼슘(36.32kg) 및 칼륨 퍼설페이트(189g)를 378리터의 물에 용해시킨다. 이는 HIPE 유화액을 형성하기 위한 연속 공정에서 사용되는 수상 스트림을 제공한다.

증류된 디비닐벤젠(39% 디비닐벤젠 및 61% 에틸 스티렌)(2640g), 2-에틸헥실 아크릴레이트(4720g) 및 헥산디올디아크릴레이트(640g)을 포함하는 단량체 혼합물에 디글리세롤 모노올리에이트 유화제(480g), 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(80g) 및 티누빈 765(20g)를 첨가한다. 디글리세롤 모노올리에이트 유화제(덴마크 브라브랜드 소재의 그린스테드 프로덕츠)는 약 81% 디글리세롤 모노올리에이트, 1% 다른 디글리세롤 모노에스테르, 3% 폴리올 및 15% 다른 폴리글리세롤 에스테르를 포함하고, 약 2.7다인/cm의 최소한의 오일/물 계면 장력 값을 부여하고 약 2.8중량%의 오일/물 임계적 응집 농도를 갖는다. 혼합 후에, 물질의 이 조합물을 하룻밤동안 침강하게 둔다. 가시적인 잔사는 형성되지 않았고, 혼합물 모두를 따라내고 HIPE 유화액을 형성하기 위한 연속 공정에서 오일상으로서 사용한다.

오일상(25℃) 및 수상(53 내지 55℃)의 개별적인 스트림을 동적 혼합 장치에 공급한다. 동적 혼합 장치의 혼합 스트림을 핀 임펠러를 이용하여 완전히 혼합시킨다. 핀 임펠러는 길이가 약 36.5cm이고 직경이 약 2.9cm인 원통형 샤프트를 포함한다. 샤프트에는 6열의 핀이 있는데 3열은 33개의 핀을 갖고, 3열은 34개의 핀을 가지며, 3개의 핀은 각각의 높이에서 서로 120°의 각도로 배치되어 있고 다음 높이와는 인접한 높이에 대해 60°를 이루도록 위치되어 있고, 각각의 높이는 0.03mm에 의해 구별되어 있고, 직경이 0.5cm인 각각의 핀이 샤프트의 중심 축으로부터 2.3cm의 길이로 외부로 연장되어 있다. 핀 임펠러는 동적 혼합 장치를 형성하는 원통형 슬리브관에 탑재되어 있고, 핀은 원통형 슬리브관의 벽으로부터 1.5mm의 간격을 갖는다.

1996년 9월 17일에 출원된 동시 계류중인 미국 특허 출원 제 08/716,510 호(데스마라이스)(본원에 참고로 인용됨)의 도면에 도시된 바와 같이, 동적 혼합 장치로부터 나오는 유출물의 소량을 빼내서 재순환 대역에 넣는다. 재순환 대역의 와우케샤(Waukesha) 펌프가 소량을 오일상 및 수상 유동 스트림의 입구로 보내 동적 혼합 대역으로 돌려보낸다.

나선형 정적 혼합기는 동적 혼합 장치로부터 하류쪽에 탑재되어 동적 혼합 장치에서 배압을 제공하고 궁극적으로 형성되는 HIPE로 성분이 혼입되는 것을 개선시킨다. 정적 혼합기(TAH 인더스트리즈 모델 100-812)는 1인치(2.5cm)의 외부 직경을 갖는 12개의 요소를 갖는다. 호스가 정적 혼합기의 하류에 탑재되어 유화액을 경화를 위해 사용되는 장치로 이동시키는 것을 돕는다. 선택적으로 추가의 정적 혼합기를 사용하여 호스를 채워진 상태로 유지하기위한 추가의 배압을 제공한다. 선택적인 정적 혼합기는 1인치(2.5cm) 파이프, 12 요소 혼합기일 수 있다(맥마스터-카르 모델 3529K53).

조합된 혼합물 및 재순환 장치 셋-업을 4부의 물 대 1부의 오일의 비율의 오일상 및 수상으로 채운다. 동적 혼합 장치를 배기하여 공기가 빠져나오게 하고 이동안 장치를 완전히 충진시킨다. 충진동안의 유속은 오일상은 7.57g/초이고 수상은 30.3cm³/초이다.

일단 장치 셋-업이 충진되면, 850RPM으로 회전하는 임펠러를 이용하여 동적 혼합기에서 진탕을 시작하고 약 30cm³/초의 속도로 재순환을 시작한다. 그런 다음, 수상의 유속을 약 1분동안 151.3cm³/초의 속도로 점진적으로 증가시키고, 오일상의 유속을 약 3분동안 2.52g/초로 감소시킨다. 재순환 속도를 후기동안 약 150 cm³/초로 점진적으로 증가시킨다. 이때 동적 대역 및 정적 혼합기에 의해 발생된 배압은 약 4.9PSI(33.8kPa)이고, 이는 시스템의 총 압력 강하를 나타낸다. 그런 다음, 와우케사 펌프 속도를 약 75cm³/초의 재순환 속도로 서서히 감소시킨다.

이때 정적 혼합기로부터의 HIPE 유동을 직경이 40인치(102cm)이고 높이가 12.5인치(31.8cm)이며, 케익을 구울 때 사용되는 스프링폼을 닮은 제거가능한 측면이 있는 둥근 폴리에틸렌 튜브에 모은다. 바닥 직경이 12.5인치(31.8cm)이고 높이가 12.5인치(31.8cm)인 파이프를 닮은 폴리에틸렌 삽입물을 바닥의 중심에 단단히 고정시킨다. HIPE-함유 튜브를 65℃에서 18시간동안 유지시켜서 중합이 일어나서 포움이 형성된다.

경화된 HIPE 포움을 경화 튜브에서 회수한다. 이 때 포움은 중합된 단량체 중량의 약 55 내지 65배(55 내지 65X)의 잔류 수상(용해된 유화제, 전해질, 개시제 잔기 및 개시제를 함유한다)을 함유한다. 포움을 날카로운 왕복운동하는 톱날을 이용하여 0.2인치(5.1mm)의 두께의 시이트로 얇게 절단한다. 그런 다음, 이들 시이트를 진공이 가해진 직렬의 2개의 다공성 닙 롤에서 압축시키고, 이는 포움의 잔류성 수상 함유량을 중합된 단량체의 중량의 약 3배(3X)로 점진적으로 감소시킨다. 이때 시이트를 60℃의 4% CaCl₂용액으로 재포화시키고 진공이 걸린 직렬의 3개의 다공성 닙 롤에서 수상의 함량을 약 1.5 내지 2X로 압착한다. 포움의 CaCl₂함량은 6 내지 10%이다.

포움은 최종 닙후에 약 0.027인치(0.069cm)의 두께로 압축되어 있다. 그런 다음, 포움을 공기중에서 약 16시간 건조시킨다. 이런 건조는 수분 함량을 중합된 물질의 약 9 내지 17중량%로 감소시킨다. 이때, 포움 시이트는 매우 늘어진다.

시료 2

무수 염화칼슘(36.32kg) 및 칼륨 퍼설페이트(189g)를 378리터의 물에 용해시킨다. 이는 HIPE 유화액을 형성하기 위한 연속 공정에서 사용되는 수상 스트림을 제공한다.

증류된 디비닐벤젠(42.4% 디비닐벤젠 및 57.6% 에틸 스티렌)(2640g), 2-에틸헥실 아크릴레이트(4400g) 및 헥산디올디아크릴레이트(960g)를 포함하는 단량체 혼합물에 디글리세롤 모노올리에이트 유화제(640g), 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(80g) 및 티누빈 765(20g)를 첨가한다. 디글리세롤 모노올리에이트 유화제(덴마크 브라브랜드 소재의 그린스테드 프로덕츠)는 약 81% 디글리세롤 모노올리에이트, 1% 다른 디글리세롤 모노에스테르, 3% 폴리올 및 15% 다른 폴리글리세롤 에스테르를 포함하고, 약 2.7다인/cm의 최소한의 오일/물 계면 장력 값을 부여하고 약 2.8중량%의 오일/물 임계적 응집 농도를 갖는다. 혼합 후에, 물질의 이 조합물을 하룻밤동안 침강하게 둔다. 가시적인 잔사는 형성되지 않았고, 혼합물 모두를 따라내고 HIPE 유화액을 형성하기 위한 연속 공정에서 오일상으로서 사용한다.

오일상(25℃) 및 수상(75 내지 77℃)의 개별적인 스트림을 동적 혼합 장치에 공급한다. 동적 혼합 장치의 혼합 스트림을 핀 임펠러를 이용하여 완전히 혼합시킨다. 핀 임펠러는 길이가 약 36.5cm이고 직경이 약 2.9cm인 원통형 샤프트를 포함한다. 샤프트에는 6열의 핀이 있는데 3열은 33개의 핀을 갖고, 3열은 34개의 핀을 가지며, 3개의 핀은 각각의 높이에서 서로 120°의 각도로 배치되어 있고 다음 높이와는 인접한 높이에 대해 60°를 이루도록 위치되어 있고, 각각의 높이는 0.03mm에 의해 구별되어 있고, 직경이 0.5cm인 각각의 핀이 샤프트의 중심 축으로부터 2.3cm의 길이로 외부로 연장되어 있다. 핀 임펠러는 동적 혼합 장치를 형성하는 원통형 슬리브관에 탑재되어 있고, 핀은 원통형 슬리브관의 벽으로부터 1.5mm의 간격을 갖는다.

1996년 9월 17일에 출원된 동시 계류중인 미국 특허 출원 제 08/716,510 호(데스마라이스(T. A. desMarais))(본원에 참고로 인용됨)의 도면에 도시된 바와 같이, 동적 혼합 장치로부터 나오는 유출물의 소량을 빼내서 재순환 대역에 넣는다. 재순환 대역의 와우테사(Waukesha) 펌프가 소량을 오일상 및 수상 유동 스트림의 입구로 보내 동적 혼합 대역으로 돌려보낸다.

나선형 정적 혼합기는 동적 혼합 장치로부터 하류쪽에 탑재되어 동적 혼합 장치에서 배압을 제공하고 궁극적으로 형성되는 HIPE로 성분이 혼입되는 것을 개선시킨다. 정적 혼합기(TAH 인더스트리즈 모델 100-812)는 1.5인치(3.8cm)의 외부 직경을 갖고 7인치(17.8cm)는 제거되어 장치 공간에 부합되는 12개의 요소를 갖는다. 호스가 정적 혼합기의 하류에 탑재되어 유화액을 경화를 위해 사용되는 장치로 이동시키는 것을 돕는다. 선택적으로 추가의 정적 혼합기를 사용하여 호스를 채워진 상태로 유지하기위한 추가의 배압을 제공한다. 선택적인 정적 혼합기는 변형없이 처음 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.

조합된 혼합물 및 재순환 장치 셋-업을 4부의 물 대 1부의 오일의 비율의 오일상 및 수상으로 채운다. 동적 혼합 장치를 배기하여 공기가 빠져나오게 하고 이동안 장치를 완전히 충진시킨다. 충진동안의 유속은 오일상은 7.57g/초이고 수상은 30.3cm³/초이다.

일단 장치 셋-업이 충진되면, 800RPM으로 회전하는 임펠러를 이용하여 동적 혼합기에서 진탕을 시작하고 약 30cm³/초의 속도로 재순환을 시작한다. 그런 다음, 수상의 유속을 약 1분동안 151.3cm³/초의 속도로 점진적으로 증가시키고, 오일상의 유속을 약 3분동안 2.52g/초로 감소시킨다. 재순환 속도를 후기동안 약 150 cm³/초로 점진적으로 증가시킨다. 이때 동적 대역 및 정적 혼합기에 의해 발생된 배압은 약 4.2PSI(29kPa)이고, 이는 시스템의 총 압력 강하를 나타낸다.

이때 정적 혼합기로부터의 HIPE 유동을 직경이 40인치(102cm)이고 높이가 12.5인치(31.8cm)이며 케익을 구울 때 사용되는 스프링폼을 닮은 제거가능한 측면이 있는 둥근 폴리에틸렌 튜브에 모은다. 바닥 직경이 12.5인치(31.8cm)이고 높이가 12.5인치(31.8cm)인 파이프를 닮은 폴리에틸렌 삽입물을 바닥의 중심에 단단히 고정시킨다. HIPE-함유 튜브를 65℃에서 18시간동안 유지시켜서 중합이 일어나서 포움이 형성된다.

경화된 HIPE 포움을 경화 튜브에서 회수한다. 이 때 포움은 중합된 단량체의 중량의 약 58 내지 62배(58 내지 62X)의 잔류 수상(용해된 유화제, 전해질, 개시제 잔기 및 개시제를 함유한다)을 함유한다. 포움을 날카로운 왕복운동하는 톱날을 이용하여 0.2인치(5.1mm)의 두께의 시이트로 얇게 절단한다. 그런 다음, 이들 시이트를 진공이 가해진 직렬의 2개의 다공성 닙 롤에서 압축시키고, 이는 포움의 잔류성 수상 함유량을 중합된 단량체의 중량의 약 6배(6X)로 점진적으로 감소시킨다. 이때 시이트를 60℃의 1.5% CaCl₂용액으로 재포화시키고 진공이 걸린 직렬의 3개의 다공성 닙 롤에서 수상의 함량을 약 2X로 압착한다. 포움의 CaCl₂함량은 3 내지 6%이다.

포움은 최종 닙후에 약 0.047인치(0.071cm)의 두께로 압축되어 있다. 그런 다음, HIPE 포움을 공기중에서 약 16시간 건조시킨다. 이런 건조는 수분 함량을 중합된 물질의 약 9 내지 17중량%로 감소시킨다. 이때, 포움 시이트는 매우 늘어진다.

시료 3

무수 염화칼슘(36.32kg) 및 칼륨 퍼설페이트(189g)를 378리터의 물에 용해시킨다. 이는 HIPE 유화액을 형성하기 위한 연속 공정에서 사용되는 수상 스트림을 제공한다.

증류된 디비닐벤젠(42.4% 디비닐벤젠 및 57.6% 에틸 스티렌)(2640g), 2-에틸헥실 아크릴레이트(4400g) 및 헥산디올디아크릴레이트(960g)을 포함하는 단량체 혼합물에 디글리세롤 모노올리에이트 유화제(640g), 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(80g) 및 티누빈 765(40g)를 첨가한다. 디글리세롤 모노올리에이트 유화제(덴마크 브라브랜드 소재의 그린스테드 프로덕츠)는 약 81% 디글리세롤 모노올리에이트, 1% 다른 디글리세롤 모노에스테르, 3% 폴리올 및 15% 다른 폴리글리세롤 에스테르를 포함하고, 약 2.7다인/cm의 최소한의 오일/물 계면 장력 값을 부여하고 약 2.8중량%의 오일/물 임계적 응집 농도를 갖는다. 혼합 후에, 물질의 이 조합물을 하룻밤동안 침강하게 둔다. 가시적인 잔사는 형성되지 않았고, 혼합물 모두를 따라내고 HIPE 유화액을 형성하기 위한 연속 공정에서 오일상으로서 사용한다.

오일상(25℃) 및 수상(75 내지 77℃)의 개별적인 스트림을 동적 혼합 장치에 공급한다. 동적 혼합 장치의 혼합 스트림을 핀 임펠러를 이용하여 완전히 혼합시킨다. 핀 임펠러는 길이가 약 21.6cm이고 직경이 약 1.9cm인 원통형 샤프트를 포함한다. 샤프트에는 6열의 핀이 있는데 하나의 수준에 21개의 핀을 갖는 3열이 있고, 다른 높이에는 21개의 핀을 갖는 3개의 열이 있으며, 3개의 핀은 각각의 높이에서 서로 120°의 각도로 배치되어 있고 다음 높이와는 인접한 높이에 대해 60°를 이루도록 위치되어 있고, 각각의 높이는 0.03mm에 의해 구별되어 있고, 직경이 0.5cm인 각각의 핀이 샤프트의 중심 축으로부터 1.4cm의 길이로 외부로 연장되어 있다. 핀 임펠러는 동적 혼합 장치를 형성하는 원통형 슬리브관에 탑재되어 있고, 핀은 원통형 슬리브관의 벽으로부터 3mm의 간격을 갖는다.

1996년 9월 17일에 출원된 동시 계류중인 미국 특허 출원 제 08/716,510 호(데스마라이스)(본원에 참고로 인용됨)의 도면에 도시된 바와 같이, 동적 혼합 장치로부터 나오는 유출물의 소량을 빼내서 재순환 대역에 넣는다. 재순환 대역의 와우케샤(Waukesha) 펌프가 소량을 오일상 및 수상 유동 스트림의 입구로 보내 동적 혼합 대역으로 돌려보낸다.

나선형 정적 혼합기는 동적 혼합 장치로부터 하류쪽에 탑재되어 동적 혼합 장치에서 배압을 제공하고 궁극적으로 형성되는 HIPE로 성분이 혼입되는 것을 개선시킨다. 정적 혼합기(TAH 인더스트리즈 모델 070-821)는 원래 길이에서 2.4인치(6.1cm)를 잘라내어 길이가 14인치(35.6cm)이고 외부 직경이 0.5인치(1.3cm)이도록 변형된다.

조합된 혼합물 및 재순환 장치 셋-업을 4부의 물 대 1부의 오일의 비율로 오일상 및 수상으로 채운다. 동적 혼합 장치를 배기하여 공기가 빠져나오게 하고 이동안 장치를 완전히 충진시킨다. 충진동안의 유속은 오일상은 1.89g/초이고 수상은 7.56cm³/초이다.

일단 장치 셋-업이 충진되면, 1000RPM으로 회전하는 임펠러를 이용하여 동적 혼합기에서 진탕을 시작하고 약 8cm³/초의 속도로 재순환을 시작한다. 그런 다음, 수상의 유속을 약 1분동안 45.4cm³/초의 속도로 점진적으로 증가시키고, 오일상의 유속을 약 3분동안 0.6g/초로 감소시킨다. 재순환 속도를 후기동안 약 45 cm³/초로 점진적으로 증가시킨다. 이때 동적 대역 및 정적 혼합기에 의해 발생된 배압은 약 2.9PSI(20kPa)이고, 이는 시스템의 총 압력 강하를 나타낸다.

이때 정적 혼합기로부터의 HIPE 유동을 직경이 17인치(43cm)이고 높이가 7.5인치(10cm)이며 케익을 구울 때 사용되는 스프링폼을 닮은 제거가능한 측면이 있는 둥근 폴리에틸렌 튜브에 모은다. 삽입물은 바닥 직경이 5인치(12.7cm)이고 상부 직경이 4.75인치(12cm)이고, 높이가 6.75인치(17.1cm)이다. HIPE-함유 튜브를 65℃에서 18시간동안 유지시켜서 중합이 일어나서 포움이 형성된다.

경화된 HIPE 포움을 경화 튜브에서 회수한다. 이 때 포움은 중합된 단량체의 중량의 약 70 내지 80배(70 내지 80X)의 잔류 수상(용해된 유화제, 전해질, 개시제 잔기 및 개시제를 함유한다)을 함유한다. 포움을 날카로운 왕복운동하는 톱날을 이용하여 0.185인치(4.7mm)의 두께의 시이트로 얇게 절단한다. 그런 다음, 이들 시이트를 진공이 가해진 직렬의 2개의 다공성 닙 롤에서 압축시키고, 이는 포움의 잔류성 수상 함유량을 중합된 단량체의 중량의 약 3배(3X)로 점진적으로 감소시킨다. 이때 시이트를 60℃의 1.5% CaCl₂용액으로 재포화시키고 진공이 걸린 직렬의 3개의 다공성 닙 롤에서 수상의 함량을 약 2X로 압착한다. 포움의 CaCl₂함량은 3 내지 5%이다.

포움은 최종 닙후에서 약 0.031인치(0.079cm)의 두께로 압축되어 있다. 그런 다음, HIPE 포움을 공기중에서 약 16시간 건조시킨다. 이런 건조는 수분 함량을 중합된 물질의 약 9 내지 17중량%로 감소시킨다. 이때, 포움 시이트는 매우 늘어진다.

높은 모세관 흡인 저장 부재(시료 S)

시료 S.1: 유리 미세섬유를 포함하는 저장 흡수 부재

이 실시예는 종래의 공기 침착 공정에 비해 밀도 및 구조적 조직화를 증가시키기위해 습윤 말단 성형 방법을 이용하여 형성되는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 및 높은 표면적 유리 미세섬유를 포함하는 높은 모세관 흡인 흡수 부재에 관한 것이다. 유리 미세 섬유 매트릭스내의 흡수성 중합체의 균일한 분포에 접근하는 이런 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 함유하는 부재를 형성하기 위해서 하기 방법을 따른다.

4.0g의 ASAP 2300(일리노아주 알링톤 하이츠의 아메리칸 콜로이드 캄파니(American Colloid Co.)의 지부인 켐달(Chemdal) LTD에서 시판함; 또는 오하이오주 신시네티 소재의 더 프록터 앤드 갬블 캄파니, 종이 기술 부(Paper Technology Division)에서 구할 수 있음) 및 4.0g의 유리 미세 섬유(콜로라도주 덴버 소재의 만빌 세일즈 코포레이숀(Manville Sales Corp.)에서 "Q-FIBERS, Code 108, 110 Bulk"로 시판함)를 약 500ml의 3A 알콜(95% 에탄올, 5% 메탄올) 또는 이소프로판올 또는 포함되는 중합체의 조성물 또는 구조물로 흡수되거나 이를 분해시키지 않은 유사한 액체와 함께 폭발 내성이 있는 3-갤론들이 상업 등급 와너(Warner) 블렌더에서 혼합한다. 혼합물을 약 5분동안 저속으로 교반한다. 혼합물을 성형 박스의 상부의 바닥에 80 메쉬 나일론 성형 와이어가 있는 6인치 x 6인치의 "종이 성형 박스"(위스콘신주 니나 소재의 Appleton Mfg, 생산 해결 부(Productive Solutions, Inc.)에서 구할 수 있음)에 붓는다. 액체의 높이는 추가의 3A 알콜 또는 적절한 용액을 이용하여 스크린 위 약 8인치(약 20.3cm)가 된다. 액체를 비우기 전에 패들을 이용하여 용액을 성형 박스의 상부에서 완전히 혼합한다. 밸브를 성형 와이어 하부에서 열고 액체를 빨리 배수시켜 성형 와이어상에서 균일하게 점착되게 한다. 스크린을 "성형 박스"로부터 제거하고, 느슨하게 유지되는 액체를 제거하기 위한 진공 공급원을 가로질러 당기고 건조제를 함유하는 건조기(예를 들면 미주리주 63178 세인트 루이스 소재의 시그메 켐 캄파니(Sigme Chem. Co.)의 드리어리트(DRIERITE))에서 하룻밤동안 공기 건조시켜 균일한 수분 함량을 갖게 한다. 일단 건조되면, 흡수 부재를 성형 와이어로부터 제거한다. 5.4cm의 원통형 구조는 모세관 수착 흡수능을 결정하기위해 부재로부터 아치형 펀칭된다.

시료 S. 2: HIPE로부터 높은 표면적 포움의 제조

무수 염화칼슘(36.32kg) 및 칼륨 퍼설페이트(189g)를 378리터의 물에 용해시킨다. 이는 HIPE 유화액을 형성하기 위한 연속 공정에서 사용되는 수상 스트림을 제공한다.

증류된 디비닐벤젠(42.4% 디비닐벤젠 및 57.6% 에틸 스티렌)(2640g), 2-에틸헥실 아크릴레이트(4400g) 및 헥산디올디아크릴레이트(960g)을 포함하는 단량체 혼합물에 디글리세롤 모노올리에이트 유화제(480g), 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(80g) 및 티누빈 765(20g)를 첨가한다. 디글리세롤 모노올리에이트 유화제(덴마크 브라브랜드 소재의 그린스테드 프로덕츠)는 약 81% 디글리세롤 모노올리에이트, 1% 다른 디글리세롤 모노에스테르, 3% 폴리올 및 15% 다른 폴리글리세롤 에스테르를 포함하고, 약 2.7다인/cm의 최소한의 오일/물 계면 장력 값을 부여하고 약 2.8중량%의 오일/물 임계적 응집 농도를 갖는다. 혼합 후에, 물질의 이 조합물을 하룻밤동안 침강하게 둔다. 가시적인 잔사는 형성되지 않았고, 혼합물 모두를 따라내고 HIPE 유화액을 형성하기 위한 연속 공정에서 오일상으로서 사용한다.

오일상(25℃) 및 수상(53 내지 55℃)의 개별적인 스트림을 동적 혼합 장치에 공급한다. 동적 혼합 장치의 혼합 스트림을 핀 임펠러를 이용하여 완전히 혼합시킨다. 핀 임펠러는 길이가 약 36.5cm이고 직경이 약 2.9cm인 원통형 샤프트를 포함한다. 샤프트에는 6열의 핀이 있는데 3열은 33개의 핀을 갖고, 3열은 34개의 핀을 가지며, 3개의 핀은 각각의 높이에서 서로 120°의 각도로 배치되어 있고 다음 높이와는 인접한 높이에 대해 60°를 이루도록 위치되어 있고, 각각의 높이는 0.03mm에 의해 구별되어 있고, 직경이 0.5cm인 각각의 핀이 샤프트의 중심 축으로부터 2.3cm의 길이로 외부로 연장되어 있다. 핀 임펠러는 동적 혼합 장치를 형성하는 원통형 슬리브관에 탑재되어 있고, 핀은 원통형 슬리브관의 벽으로부터 1.5mm의 간격을 갖는다.

1996년 9월 17일에 출원된 동시 계류중인 미국 특허 출원 제 08/716,510 호(데스마라이스)(본원에 참고로 인용됨)의 도면에 도시된 바와 같이, 동적 혼합 장치로부터 나오는 유출물의 소량을 빼내서 재순환 대역에 넣는다. 재순환 대역의 와우케샤 펌프가 소량을 오일상 및 수상 유동 스트림의 입구로 보내 동적 혼합 대역으로 돌려보낸다.

정적 혼합기(TAH 인더스트리즈 모델 100-812)는 1인치(2.5cm)의 외경을 갖는 12개의 요소를 갖는다. 호스가 정적 혼합기의 하류에 탑재되어 유화액을 경화를 위해 사용되는 장치로 이동시키는 것을 돕는다. 선택적으로 추가의 정적 혼합기를 사용하여 호스를 채춰진 상태로 유지하기위한 추가의 배압을 제공한다. 선택적인 정적 혼합기는 1인치(2.5cm) 파이프, 12 요소 혼합기일 수 있다(오하이오주 오로라 소재의 맥마스터-카르 모델 3529K53).

조합된 혼합물 및 재순환 장치 셋-업을 4부의 물 대 1부의 오일의 비율로 오일상 및 수상으로 채운다. 동적 혼합 장치를 배기하여 공기가 빠져나오게 하고 이동안 장치를 완전히 충진시킨다. 충진동안의 유속은 오일상은 7.57g/초이고 수상은 30.3cm³/초이다.

일단 장치 셋-업이 충진되면, 1750RPM으로 회전하는 임펠러를 이용하여 동적 혼합기에서 진탕을 시작하고 약 30cm³/초의 속도로 재순환을 시작한다. 그런 다음, 수상의 유속을 약 1분동안 151.3cm³/초의 속도로 점진적으로 증가시키고, 오일상의 유속을 약 3분동안 3.03g/초로 감소시킨다. 재순환 속도를 후기동안 약 150 cm³/초로 점진적으로 증가시킨다. 이때 동적 대역 및 정적 혼합기에 의해 발생된 배압은 약 19.9PSI(137kPa)이고, 이는 시스템의 총 압력 강하를 나타낸다. 그런 다음, 와우케샤 펌프(모델 30) 속도를 약 75cm³/초의 재순환 속도를 생성하도록 점진적으로 감소시킨다.

이때 정적 혼합기로부터의 HIPE 유동을 직경이 40인치(102cm)이고 높이가 12.5인치(31.8cm)이며 케익을 구울 때 사용되는 스프링폼을 닮은 제거가능한 측면이 있는 둥근 폴리에틸렌 튜브에 모은다. 바닥 직경이 12.5인치(31.8cm)이고 높이가 12.5인치(31.8cm)인 파이프를 닮은 폴리에틸렌 삽입물을 바닥의 중심에 단단히 고정시킨다. HIPE-함유 튜브를 65℃에서 18시간동안 유지시켜서 중합이 일어나서 포움이 형성된다.

경화된 HIPE 포움을 경화 튜브에서 회수한다. 이 때 포움은 중합된 단량체의 중량의 약 48 내지 52배(48 내지 52X)의 잔류 수상(용해된 유화제, 전해질, 개시제 잔기 및 개시제를 함유한다)을 함유한다. 포움을 날카로운 왕복운동하는 톱날을 이용하여 0.185인치(4.7mm)의 두께의 시이트로 얇게 절단한다. 그런 다음, 이들 시이트를 진공이 가해진 직렬의 2개의 다공성 닙 롤에서 압축시키고, 이는 포움의 잔류성 수상 함유량을 중합된 단량체의 중량의 약 6배(6X)로 점진적으로 감소시킨다. 이때 시이트를 60℃의 1.5% CaCl₂용액으로 재포화시키고 진공이 걸린 직렬의 3개의 다공성 닙 롤에서 수상의 함량을 약 4X로 압착한다. 포움의 CaCl₂함량은 8 내지 10%이다.

포움은 최종 닙후에 약 0.021인치(0.053cm)의 두께로 압축되어 있다. 그런 다음, HIPE 포움을 공기중에서 약 16시간 건조시킨다. 이런 건조는 수분 함량을 중합된 물질의 약 9 내지 17중량%로 감소시킨다. 이때, 포움 시이트는 매우 늘어지고 "건조후에 얇다".

시료 S.3: HIPE로부터의 높은 표면적 포움의 제조

HIPE 현탁액을 형성하기 위한 연속 공정에서 사용되는 수상 및 오일상 스트림은 시료 S.2에 따라 제조된다. 오일상(25℃) 및 수상(53 내지 55℃)의 개별적인 스트림을 시료 S.2에 개시된 바와 같은 동적 혼합 장치에 공급한다.

일단 장치 셋-업이 충진되면, 1700RPM으로 회전하는 임펠러를 이용하여 동적 혼합기에서 진탕을 시작하고 약 30cm³/초의 속도로 재순환을 시작한다. 그런 다음, 수상의 유속을 약 1분동안 151.3cm³/초의 속도로 점진적으로 증가시키고, 오일상의 유속을 약 3분동안 3.36g/초로 감소시킨다. 재순환 속도를 후기동안 약 150 cm³/초로 점진적으로 증가시킨다. 이때 동적 대역 및 정적 혼합기에 의해 발생된 배압은 약 19.7PSI(136kPa)이고, 이는 시스템의 총 압력 강하를 나타낸다. 그런 다음, 와우케샤 펌프(모델 30) 속도를 약 75cm³/초의 재순환 속도를 생성하도록 점진적으로 감소시킨다.

이때 시료 S.2에 개시된 바와 같이 정적 혼합기로부터의 HIPE 유동물을 수집하고 중합체성 포움으로 경화시킨다.

경화된 HIPE 포움을 경화 튜브에서 회수한다. 이 때 포움은 중합된 단량체의 중량의 약 43 내지 47배(43 내지 47X)의 잔류 수상(용해된 유화제, 전해질, 개시제 잔기 및 개시제를 함유한다)을 함유한다. 포움을 날카로운 왕복운동하는 톱날을 이용하여 0.185인치(4.7mm)의 두께의 시이트로 얇게 절단한다. 그런 다음, 이들 시이트를 진공이 가해진 직렬의 2개의 다공성 닙 롤에서 압축시키고, 이는 포움의 잔류성 수상 함유량을 중합된 단량체의 중량의 약 6배(6X)로 점진적으로 감소시킨다. 이때 시이트를 60℃의 1.5% CaCl₂용액으로 재포화시키고 진공이 걸린 직렬의 3개의 다공성 닙 롤에서 수상의 함량을 약 4X로 압착한다. 포움의 CaCl₂함량은 8 내지 10%이다.

포움은 최종 닙후에 약 0.028인치(0.071cm)의 두께로 압축되어 있다. 그런 다음, HIPE 포움을 공기중에서 약 16시간 건조시킨다. 이런 건조는 수분 함량을 중합된 물질의 약 9 내지 17중량%로 감소시킨다. 이때, 포움 시이트는 매우 늘어지고 "건조후에 얇다".

시료 S.4: HIPE로부터의 높은 표면적 포움의 제조

HIPE 현탁액을 형성하기 위한 연속 공정에서 사용되는 수상 및 오일상 스트림은 시료 S.2에 따라 제조된다. 오일상(25℃) 및 수상(53 내지 55℃)의 개별적인 스트림을 시료 S.2에 개시된 바와 같은 동적 혼합 장치에 공급한다.

일단 장치 셋-업이 충진되면, 1750RPM으로 회전하는 임펠러를 이용하여 동적 혼합기에서 진탕을 시작하고 약 30cm³/초의 속도로 재순환을 시작한다. 그런 다음, 수상의 유속을 약 1분동안 151.3cm³/초의 속도로 점진적으로 증가시키고, 오일상의 유속을 약 3분동안 3.78g/초로 감소시킨다. 재순환 속도를 후기동안 약 150 cm³/초로 점진적으로 증가시킨다. 이때 동적 대역 및 정적 혼합기에 의해 발생된 배압은 약 18.7PSI(129kPa)이고, 이는 시스템의 총 압력 강하를 나타낸다. 그런 다음, 와우케샤 펌프(모델 30) 속도를 약 75cm³/초의 재순환 속도를 생성하도록 점진적으로 감소시킨다.

이때 시료 S.2에 개시된 바와 같이 정적 혼합기로부터의 HIPE 유동물을 수집하고 중합체성 포움으로 경화시킨다.

경화된 HIPE 포움을 경화 튜브에서 회수한다. 이 때 포움은 중합된 단량체의 중량의 약 38 내지 42배(38 내지 42X)의 잔류 수상(용해된 유화제, 전해질, 개시제 잔기 및 개시제를 함유한다)을 함유한다. 포움을 날카로운 왕복운동하는 톱날을 이용하여 0.185인치(4.7mm)의 두께의 시이트로 얇게 절단한다. 그런 다음, 이들 시이트를 진공이 가해진 직렬의 2개의 다공성 닙 롤에서 압축시키고, 이는 포움의 잔류성 수상 함유량을 중합된 단량체의 중량의 약 6배(6X)로 점진적으로 감소시킨다. 이때 시이트를 60℃의 1.5% CaCl₂용액으로 재포화시키고 진공이 걸린 직렬의 3개의 다공성 닙 롤에서 수상의 함량을 약 4X로 압착한다. 포움의 CaCl₂함량은 8 내지 10%이다.

포움은 최종 닙후에 약 0.028인치(0.071cm)의 두께로 압축되어 있다. 그런 다음, HIPE 포움을 공기중에서 약 16시간 건조시킨다. 이런 건조는 수분 함량을 중합된 물질의 약 9 내지 17중량%로 감소시킨다. 이때, 포움 시이트는 매우 늘어지고 "건조후에 얇다".

시료 S.5: 높은 표면적 중합체성 포움 물질을 포함하는 저장 흡수 부재

이 실시예는 시료 S.3에 따라 제조된 높은 흡인 중합체성 포움 물질 및 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 포함하는 높은 모세관 흡인 흡수 부재를 개시한다. 비교적 균일한 흡수성 중합체 및 흡수 포움의 분배에 접근하는 부재를 함유하는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 구축하기위해 다음 방법에 따른다.

10g의 공기 건조된 중합체성 포움(상기 시료 S.3에 따라 제조됨)을 1.25리터들이 자(jar)가 장착되어 있고, 그 내부에 1리터의 2% 염화칼슘 용액이 들어 있는 블렌드(오스테리저(Osterizer) 모델 843-36L)에 넣는다. 모든 포움 물질이 가라앉았는지 확인한 후에 블렌더를 10초 동안 "액화"(높은 세팅)에서 진탕한 후 추가로 5초동안 "비빔(grate)" 세팅에서 진탕한다. 생성된 슬러리를 화장지가 내부에 대어진 부흐너 깔대기(Coors USA 모델 60283)로 이동시킨다. 약 500ml의 액체를 시료로부터 자유롭게 배수시킨다. 그런 다음, 시료에 고무 막을 덮고 진공을 가하여(약 500mmHg 또는 약 66kPa) 시료를 50 내지 60g의 중량이 되게 탈수한다.

시료를 다시 건조한 블렌더 자에 넣고 "액화"로 설정하여 진탕시켜 분산시키고, 자를 여러번 뒤집어서 시료가 대략적으로 개별적인 입자로 분산되게 한다. 그런 다음, 분산된 시료를 주위 조건하에서 공기 건조시킨 후 포움 입자를 하이드로겔-형성 흡수성 중합체(일리노이주 팔라틴 소재의 켐달 코포레이숀에서 시판하는 ASAP 2300; 또한 오하이오주 신시네티 소재의 더 프록터 앤드 갬블 캄파니, 종이 기술 부에서 구할 수 있다)와 혼합하여 50중량%의 하이드로겔-형성 중합체와 50중량%의 높은 표면적 중합체성 포움의 균질한 블렌드로 구성된 저장 흡수 부재를 제공한다.

시료 S. 6: 높은 표면적 피브렛을 포함하는 저장 흡수 부재

이 실시예는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 및 높은 표면적 피브렛을 포함하는 높은 모세관 흡인 흡수 부재를 개시한다. 셀룰로즈 아세테이트 피브렛(등록상표)으로 훽스트 셀라니즈 코포레이숀(노쓰캐롤라이나주 샤로테 소재)에서 시판하는 높은 표면적 피브렛을 하이드로겔-형성 흡수성 중합체(일리노이주 팔라틴 소재의 켐달 코포레이숀에서 시판하는 ASAP 2300; 또한 오하이오주 신시네티 소재의 더 프록터 앤드 갬블 캄파니, 종이 기술 부에서 구할 수 있다)와 혼합하여 50중량%의 하이드로겔-형성 중합체와 50중량%의 피브렛의 균질한 블렌드로 구성된 저장 흡수 부재를 제공한다.

구조물

발명의 상세한 설명의 일반적인 부분에서 설명한 바와 같이 흡수 코어는 광범위한 가능성으로 구축될 수 있는데, 이때 흡수 코어는 코어가 액체 저장 영역과 유체 연통하는 포획/분배 영역을 포함하고, 이들 영역에 사용되는 물질이 개별적인 필요 조건들을 만족시켜야 한다. 따라서, 이런 코어는 상기 개시된 바와 같이 의도된 용도의 필요 조건들에 적절한 기본 중량 및 크기를 갖는 적층 배열의 개별적인 물질들로부터 구축될 수 있다.

통상적으로 맥시(MAXI) 사이즈로 언급되는 유아용 기저귀에 유용한 구체적인 코어 구조물은 길이가 약 450mm이고 폭이 약 100mm인 직사각형 형태이다. 코어 내부의 포획/분배 영역은 흡수 코어를 완전히 덮을 수 있는 또한 직사각형 형태의 치수를 갖는 물질의 층으로 구성된다. 액체 저장 영역 또한 직사각형 형태일 수 있고, 또한 흡수 코어의 완전한 크기로 연장될 수 있고, 층으로 포획/분배 영역의 하부에 있을 수 있다. 물질들의 두께는 흡수 코어의 길이 및/또는 두께에 따라 다양할 수 있지만, 단순한 구축물에서는, 흡수 코어 전체에 걸쳐 균일한 두께를 갖는다.

포획/분배 물질 및 저장 물질이 상기 언급된 바와 같은 모세관 흡인 성질에 따라 선택되는 것이 기능에 있어 필수적이다.

상기 기술된 바와 같이 특수하게 선택된 시료의 경우, 모든 각각의 분배 물질 시료는 각각의 임의의 저장 물질과 조합될 수 있으며 적합한 성능을 제공한다.

시험 절차

시험은 달리 기재되어 있지 않은 한, 약 23±2℃ 및 50±10% 상대 습도의 조절된 실험 조건하에서 실시한다. 시험 표본을 시험전에 상기 조건에서 24시간 이상동안 보관한다.

합성뇨의 배합

시험 방법에서 사용되는 구체적인 합성 뇨는 달리 명확히 명시되어 있지 않은 한, 제이코 신우린(Jayco SynUrine)으로 흔히 알려져 있고 미국 펜실베니아주 캠프 힐 소재의 제이코 파마슈티칼즈 캄파니(Jayco Pharmaceuticals Company)에서 구입가능하다. 합성뇨에 대한 배합 공식은 KCl 2.0g/ℓ, Na₂SO₄2.0g/ℓ, (NH₄)H₂PO₄0.85g/ℓ, (NH₄)H₂PO₄0.15g/ℓ, CaCl₂0.19g/ℓ 및 MgCl₂0.23g/ℓ이다. 모든 화합물은 시약용이다. 합성뇨의 pH는 6.0 내지 6.4 범위이다.

수직 흡상 시간 및 수직 흡상능

수직 흡상 시간은 저장기내의 유색 시험 액체(예: 합성뇨)가 지정된 크기의 포움 시험 스트립을 통해 15㎝의 수직 거리를 흡상하는데 걸린 시간을 측정함으로써 결정된다. 수직 흡상 절차는 전술한 미국 특허 제 5,387,207 호(본원에 참고문헌으로 인용된다)의 시험 방법 단락에 상세히 기재되어 있으나, 37℃ 대신에 31℃에서 실시한다. 일정한 높이에 대한 물질의 수직 흡상능은 37℃ 대신에 31℃에서 시험을 실시하는 것을 제외하고는 미국 특허 제 5,387,207 호의 시험 방법 단락에 기재된 수직 흡상 흡수능 시험을 이용하여 측정한다. 최종적으로, 전술한 특허에 있는 세척 및 재건조 단계는 실시하지 않는다. 주목되는 수직 흡상능 값은 15㎝ 높이에서 평형시 얻은 흡상능이다. 그 결과를 15㎝ 높이에서 g/㎠/sec 단위로 표기한다.

액체 점도

액체 점도는 상기 측정에 중요한 입력 변수이며, 널리 공지된 표 또는 수학식으로부터 각 온도에서 각 유체에 대해 취해지거나 잘 정립된 측정 절차를 통해 측정되어야 한다.

모세관 수착

목적

이 시험의 목적은 높이의 함수로서 본 발명의 저장 흡수 부재의 모세관 수착 흡수능을 측정하는 것이다. (시험은 또한 높이의 함수로서 높은 표면적 물질(즉, 삼투적 흡수체, 예를들면 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 또는 흡수 부재에서 사용되는 다른 선택적인 물질없이)의 모세관 수착 흡수능을 측정하는데 사용된다. 그러나, 이후의 토의에서는 전체 저장 흡수 부재를 측정하는 모세관 수착 방법에 대해서 토의한다). 모세관 수착은 흡수 구조물에서 액체를 어떻게 흡수하는지를 결정하는 임의의 흡수체의 기본적인 성질이다. 모세관 수착 실험에서, 모세관 수착 흡수능은, 시험 유체 저장소에 대한 시료의 높이에 기인한 유체 압력의 함수로서 측정된다.

모세관 수착을 결정하는 방법은 잘 인식되어 있다. 흡수 구조물의 모세관 수착을 측정하기위한 방법을 토의하기 위해서는 부게니(Burgeni, A.A.) 및 카푸르(Kapur, C.)의 문헌["Capillary sorption Equilibria in fiber masses", Textile Research Journal, 37(1967), 356-366]; 차터지(Chatterjee, P.K.)의 문헌[Absorbency, Textile Science and Technology 7, II장, pp. 29-84, Elsevier Science Publishers B.V, 1985] 및 웨이즈만(Weiseman) 등에게 1986년 9월 9일자로 허여된 미국 특허 제 4,610,678 호를 참고할 수 있다. 이들 문헌 각각은 본원에 참고로 인용되어 있다.

원리

다공성 유리 프릿(frit)을 유체의 방해되지 않는 컬럼을 경유하여 저울상의 유체 저장소에 연결한다. 시험동안 시료를 일정한 한정 중량하에 유지시킨다. 다공성 구조물이 요구에 따라 유체를 흡수함에 따라, 밸런스(balance) 유체 저장소에서의 중량 손실은 유체 섭취량으로 기록되고, 높이와 증발의 함수로서 유리 프릿의 섭취량에 대해 조절된다. 다양한 모세관 흡인(유체 역학적 장력 또는 높이)에서의 섭취량 또는 흡수능을 측정한다. 프릿이 점점 낮아지므로(즉, 모세관 흡인이 감소되므로) 흡수가 점점 늘어난다.

또한 200cm 높이에서 초기의 효과적 섭취 속도(g/g/h)를 계산할 수 있도록 시험 동안 시간을 모니터링한다.

시약

시험 액체: 하기 물질을 증류수에 완전히 용해시켜 합성 뇨를 제조한다.

화합물	F.W.	농도(g/L)
KCl	74.6	2.0
Na2SO4	142	2.0
(NH4)H2PO4	115	0.85
(NH4)2HPO4	132	0.15
CaCl2·2H2O	147	0.25
MgCl2·6H2O	203	0.5

장치 구성에 대한 일반적인 설명

이 시험에 사용되는 도 2에서 일반적으로 (520)으로 묘사된 모세관 수착 장치는 TAPPI 조건(50% 상대 습도, 25℃)에서 조작된다. 시험 시료를 도 2A에서 (502)로 도시된 유리 프릿(이는 시험 유체(합성 뇨)의 연속 컬럼을 거쳐 시험 액체를 함유하는 (506)으로 도시되는 밸런스 액체 저장소로 연결된다)상에 놓는다. 이 저장소(506)는 컴퓨터(도시되지 않음)와 인터페이스로 연결되는 저울(507)상에 위치한다. 저울은 0.001g까지 판독할 수 있어야 하며, 이런 저울은 메틀러 톨레도(Mettler Toledo)에서 PR1203(뉴저지주 하이트스터운)으로 구입할 수 있다. 유리 프릿(502)은 도 2A에서 (501)로 도시된 수직 슬라이드상에 위치하여 시험 시료의 수직 움직임이 시험 시료를 다양한 흡인 높이로 노출시키게 한다. 수직 슬라이드는 시험 시료에 의한 액체 섭취량을 측정하기 위한 상응하는 시간 및 흡인 높이를 기록하는 컴퓨터에 연결된 끈이 없는 작동기이다. 바람직한 끈없는 작동기는 컴퓨모터(CompuMotor, 캐롤라이나주 로너트)에서 시판하는, 모터 구동 ZETA 6104-83-135에 의해 가동될 수 있는 202X4X34N-1D4B-P-C-S-E로서 인더스트리얼 디바이시즈(Industrial Devices, 캐롤라이나주 노바토)에서 시판되는 것이다. 자료가 측정되고 작동기(501) 및 저울(507)로부터 보내지는 곳에서, 모세관 수착 흡수능 자료를 각각의 시험 시료에 대해 쉽게 생성할 수 있다. 또한, 작동기(501)로의 퓨터 인터페이스는 유리 프릿(502)의 수직 움직임을 제어할 수 있게 한다. 예를 들면 작동기는 각각의 흡인 높이에서 "평형"(이후에 개시되는 바와 같은)에 도달한 후에만 유리 프릿(502)이 수직으로 이동하도록 할 수 있다.

유리 프릿(502)의 바닥은 프릿(505)을 3웨이 배수 콕마개(509)에 연결시키는 티곤(등록상표, TYGON) 관(503)에 연결된다. 배수 콕 마개(509)는 유리 관(504)과 콕 마개(510)를 거쳐 액체 저장소(505)에 연결된다. (콕 마개(509)는 장치의 청소 또는 공기 방울 제거동안에만 배수되도록 열린다) 유리 관(511)은 유체 저장소(505)를 콕 마개(510)를 거쳐서 밸런스 유체 저장소(506)에 연결시킨다. 밸런스 액체 저장소(506)는 경량의 12인치 직경의 유리 접시(506A) 및 뚜껑(506B)으로 구성된다. 뚜껑(506B) 은 저장소(506)내의 액체와 접촉하는 유리 관(511)이 통과하는 구멍을 갖는다. 유리 관(511)은 뚜껑(506B)과는 접촉하지 않아야만 하고, 불안정한 저울 판독은 시험 시료 측정을 사용할 수 없게 한다.

유리 프릿의 직경은 시험 시료를 유지하기 위해 하기 개시되는 피스톤/실린더 장치를 수용하기에 충분해야만 한다. 유리 프릿(502)은 자켓이 있어서 가열 욕으로부터 일정한 온도 제어가 된다. 프릿은 코닝 글래스 캄파니(Corning Glas Co., 뉴욕주 코닝)에서 #36063-350F로 시판되는 4 내지 5.5㎛의 공극을 갖는 것으로 규정된 350ml의 프릿팅된 디스크 깔대기이다. 공극은 규정된 모세관 흡인 높이에서 프릿 표면이 습윤된 상태로 유지되기에 충분하도록 미세하다(유리 프릿은 유리 프릿의 하부의 시험 액체의 연속 칼럼으로 공기가 들어오지 못하게 한다).

표기된 바와 같이, 프릿(502)은 3웨이 콕 마개(510)의 위치에 따라 관을 거쳐 액체 저장소(505) 또는 밸런스 액체 저장소(506)으로 연결된다.

유리 프릿(502)은 자켓이 있어서 항온욕으로부터의 물을 수용한다. 이는 유리 프릿의 온도가 시험 과정동안 88℉(31℃)의 일정한 온도로 유지되게 한다. 도 2A에 도시된 바와 같이, 유리 프릿(502)에는 주입 포트(502A) 및 배출 포트(502B)가 구비되어 있고, 이는 일반적으로 (508)로 도시된 순환 가열욕과 폐쇄 루프를 형성한다. (유리 자켓은 도 2A에는 도시되어 있지 않다). 그러나, 욕(508)으로부터 자켓이 있는 유리 프릿(502)으로 도입된 물은 시험 액체와 접촉하지 않고, 시험 액체는 항온욕을 통해 순환하지 않는다. 항온욕중의 물은 유리 프릿(502)의 자켓이 있는 벽을 통해서 순환한다.

저장소(506) 및 저울(507)은 밸런스 저장소로부터의 시험 액체의 증발을 최소화하고, 실험의 시행동안 저울 안정성을 개선시키기위해서 박스안에 넣어져 있다. 일반적으로 (512)로 도시되는 이 박스는 윗면과 벽이 있고, 윗면에는 관(511)이 삽입되는 구멍이 있다.

유리 프릿(502)은 도 2B에 보다 상세하게 도시된다. 도 2B는 주입 포트(502A)와 배출 포트(502B)가 없이 도시된, 유리 프릿의 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, 유리 프릿은 규정된 4 내지 5.5㎛ 공극을 갖는 350ml 프릿팅된 디스크 깔대기이다. 도 2B를 설명하자면, 유리 프릿(502)은 (550)으로 도시된 원통형의 자켓이 있는 깔대기 및 (560)으로 도시된 유리 프릿 디스크를 포함한다. 유리 프릿(502)은 또한 (565)로 일반적으로 도시된 실린더/피스톤 조합체(이는 실린더(566)와 피스톤(568)으로 구성된다)를 또한 포함하고, 이는 (570)으로 도시되는 시험 시료를 한정하고, 시험 시료에 작은 한정 압력을 제공한다. 시험 시료가 유리 프릿 디스크(560)로부터 과하게 증발되는 것을 방지하기 위해서 (562)로 도시된 테플론 링을 유리 프릿 디스크(560)의 상부에 위치시킨다. 테플론 링(562)은 두께가 0.0127cm이고(McMasterCarr에서 #8569K16으로 시이트 스톡으로 구입하여 필요한 크기로 자른다), 실린더(566)의 프릿 디스크 표면의 외부를 덮어서 유리프릿으로부터의 증발을 최소화시키는데 사용된다. 링의 외경 및 내경은 각각 7.6cm 및 6.3cm이다. 테플론 링(562)의 내경은 실린더(566)의 외경보다 약 2mm 더 작다. 비톤(등록상표, VITON) O-링(McMasterCarr에서 #AS568A-150 및 AS568A-151로 시판됨)(564)을 테플론 고리(562)의 상부에 위치시켜 원통형의 자켓이 있는 깔대기(550)의 내벽과 테플론 고리(562) 사이의 공간을 밀봉하여 증발을 추가로 방지한다. O-링 외경은 원통형의 자켓이 있는 깔대기(550)의 내경 보다 더 크고, O-링 직경은 하기와 같이 깔때기에 부합하도록 감소된다: O-링을 잘라서 열고, 필요한 양의 O-링 물질을 잘라내고, O-링이 원통형의 자켓이 있는 깔대기(550)의 내부 벽을 그의 원주를 따라 접촉하도록 O-링을 다시 함께 접착시킨다.

표기된 바와 같이 도 2B에서 (565)로 일반적으로 나타난 실린더/피스톤 조립체는 시험 시료를 한정하고 시험 시료(570)에 작은 한정 압력을 제공한다. 도 2C를 설명하자면, 조립체(565)는 실린더(566), (568)로 도시되는 컵모양의 테플론 피스톤 및 필요한 경우 내부 피스톤(568)에 부합하는 추 또는 추들(도시되지 않음))로 구성된다. (선택적인 추는 시험 시료의 무수 직경에 따라 0.2psi의 한정 압이 수득되도록 필요한 경우 피스톤과 선택적인 추의 조합 중량을 조절하기위해 사용된다. 이는 하기에 토의된다). 실린더(566)는 렉산(등록상표, Lexan) 바 스톡이고 하기 치수를 갖는다: 내경: 7.0cm, 내경: 6.0cm, 높이: 6.0cm. 테플론 피스톤(568)은 실린더(566)의 내경보다 0.02cm 더 작은 외경을 갖는다. 도 2D에 도시된 바와 같이, 시험 시료와 접촉하지 않는 피스톤(568)의 끝은 0.2psi(1.4kPa)의 시험 시료 한정 압력을 수득하는데 필요한 선택적인 추(시험 시료의 실제 건조 직경에 의해 나타나는)를 수용하기위한 약 1.8cm 깊이의 샴버(590)에 필요한 5.0cm 직경을 제공하기 위해 구멍이 뚫려 있다. 달리 말하자면, 시험 시료의 실제 직경(건조할 때)에 의해 나누어진 피스톤(568)과 임의의 선택적인 추(도면에 도시되지 않음)의 총 중량은 0.2psi의 한정 압력이 수득되는 것이어야만 한다. 실린더(566)와 피스톤(568)(및 선택적인 추들)은 모세관 수착 흡수능 측정을 수행하기 전에 31℃에서 30분 이상 평형화된다.

시료 주위의 공기 불안정을 최소화시키기 위해 계면활성제가 처리되거나 혼입되지 않은 천공된 필름(14cmx14cm)(도시되지 않음)을 사용하여 모세관 수착 시험동안 유리 프릿(502)을 덮는다. 천공은 시험동안 필름의 하부상에 형성되는 응축을 방지하도록 충분히 크다.

시험 시료 제조

시험 시료는 저장 흡수 부재로부터 5.4cm 직경의 원형 구조물을 펀칭함으로써 수득될 수 있다. 부재가 흡수 제품의 성분이면, 제품의 다른 성분은 시험 전에 제거되어야만 한다. 구조(예를 들면 밀도, 성분 물질의 상대적 배열, 구성 물질의 물성 등)를 상당히 변화시키지 않고서는 제품의 다른 성분들로부터 부재를 분리시킬 수 없거나, 또는 부재가 흡수 제품의 성분이 아닌 경우에는, 조합 결과가 문제가 되는 부재를 나타낼 수 있도록 부재를 구성하는 모든 성분을 조합하여 시험 시료를 제조한다. 시험 시료는 5.4cm의 원이고 궁형 펀치를 이용하여 절단함으로써 수득된다.

시험 시료(모세관 수착 흡수능을 계산하기 위해서 하기에 사용되는)의 건조 중량은 주위 조건하에서 상기와 같이 제조된 시험 시료의 중량이다.

실험 구성

1. 수직 슬라이드(501)에 부착된 깔때기 홀더에 깨끗하고 건조한 유리 프릿(502)을 위치시킨다. 유리 프릿이 0cm 높이가 되도록 수직 슬라이드의 깔대기 홀더를 이동시킨다.

2. 상기 토의된 바와 같이, 도 2A에 도시된 바와 같은 장치 성분들을 설치한다.

3. 저울(507)상에 12cm 직경의 밸런스 액체 저장소(506)를 위치시킨다. 각각 유리 관(511)이 통과하여 부합되도록 하기 위한 작은 구멍이 있는 밸런스 액체 저장소(506) 및 밸런스 박스(512)상에 플라스틱 뚜껑(506B)을 놓는다. 유리 관이 밸런스 액체 저장소의 뚜껑(506B)을 건드리지 않게 한다. 불안정한 저울 판독은 측정치를 사용할 수 없게 한다.

4. 콕 마개(510)를 관(504)에 대해서는 닫고, 유리 관(511)쪽으로 연다. 미리 시험 유체로 충지된 유체 저장소(505)를 열어서 시험 유체가 관(511)으로 들어가서 밸런스 유체 저장소(506)를 채우게 한다.

5. 유리 프릿(502)이 수평을 이루게하고 위치를 고정시킨다. 또한 유리 프릿이 건조한지를 확인한다.

6. 티곤 관(503)을 콕 마개(509)에 부착한다. (관은 꺾이지 않고 200cm 의 최고점에서 유리 프릿(502)에 도달하기에 충분한 길이이어만 한다). 이 티곤 관을 액체 저장소(505)에서부터의 시험 액체로 충진시킨다.

7. 티곤 관(503)을 수평을 이룬 유리 프릿(502)에 부착시키고 유체 저장소(505)로부터 유리 프릿(502)으로 흐르도록 콕 마개(509) 및 콕 마개(510)를 연다. (콕 마개(510)는 유리 관(511)에 대해서 닫혀있어야만 한다) 시험 액체는 유리 프릿(502)을 채우고 수평이 된 유리 프릿의 충진 동안 걸린 모든 공기를 제거한다. 유체 수준이 유리 프릿 디스크(560)의 상부를 초과할 때까지 계속 채운다. 깔때기를 비우고 관 및 깔대기 내부의 모든 공기 방울을 제거한다. 공기 방울은 유리 프릿(502)을 뒤집어서 공기 방울이 올라오게하여 콕 마개(509)의 배수관으로 빠져나가도록 함으로써 제거될 수 있다. (공기 방울은 전형적으로 유리 프릿 디스크(560)의 바닥에서 모인다.) 자켓이 있는 깔때기(550)의 내부와 유리 프릿 디스크(560)의 표면을 일치시키는 충분히 작은 자를 이용하여 프릿을 다시 수평을 맞춘다.

8. 밸런스 액체 저장소(506)를 이용하여 유리 프릿의 영점을 맞춘다. 이를 위해서, 한 조각의 충분한 길이의 티곤 관을 잡아서 이를 시험 액체로 채운다. 한쪽 끝을 밸런스 액체 저장소(506)에 위치시키고 다른 쪽 끝을 유리 프릿(502)에 위치시킨다. 관(이는 밸런스 액체 저장소 수준과 같다)에 의해 나타나는 시험 액체 수준은 유리 프릿 디스크(560)의 상부보다 10mm 아래에 있다. 이렇게 되지 않으면 저장소의 액체의 양을 조절하던지 수직 슬라이드(501)의 0점 위치를 재설정한다.

9. 온도 욕(508)으로부터의 배출 및 주입 포트를 관을 거쳐 각각 유리 프릿의 주입 포트(502A) 및 배출 포트(502B)에 연결한다. 유리 프릿 디스크(560)의 온도가 31℃가 되게 한다. 이는 유리 프릿을 시험액체로 부분적으로 채우고 평형 온도에 이른 다음 온도를 측정함으로써 측정될 수 있다. 욕으로부터 유리 프릿으로 물이 이동하는 동안 열이 분산되므로 욕은 31℃보다 약간 더 높게 설정된다.

10. 유리 프릿을 30분동안 평형화시킨다.

모세관 수착 변수

유리 프릿이 각각의 높이를 얼마나 오래동안 유지하는지를 결정할 컴퓨터 프로그램을 이후로 설명한다.

모세관 수착 소프트웨어 프로그램에서, 시험 시료는 유체의 저장소로부터의 규정된 일부 높이에 있다. 상기 개시된 바와 같이, 유체 저장소는 저울 상에 있어 컴퓨터가 공지된 시간 간격의 끝에서 저울을 판독하고 시험 시료와 저장소 사이의 유속(델타 판독치/시간 간격)을 계산한다. 이 방법의 목적을 위해서는 유속이 규정된 수의 연속적인 시간 간격에 대해 특정한 유속 미만인 경우, 시험 시료가 평형인 것으로 간주한다. 특정 물질의 경우 규정된 "평형 상수"에 도달하였을 때 실제 평형에 도달하지않을 수 있음은 인식되어 있다. 판독간의 시간 간격은 5초이다.

델타 표에서의 판독치의 수는 "평형 시료"로서 모세관 수착 메뉴에 규정되어 있다. 델타의 최대 소는 500이다. 유속 상수는 "평형 상수"로 모세관 수착 메뉴에 규정되어 있다.

평형 상수는 0.0001 내지 100.000의 범위로 g/초로 입력된다.

하기는 로직(logic)의 단순화된 예이다. 표는 각각의 시간 간격에 대해 계산된 저울 판독치와 델타 유동을 나타낸다.

평형 시료 = 3

평형 상수 = 0.0015

시간 간격	저울 값(g)	델타 유속(g/초)
0	0
1	0.090	0.0180
2	0.165	0.0150
3	0.225	0.0120
4	0.270	0.0090
5	0.295	0.0050
6	0.305	0.0020
7	0.312	0.0014
8	0.316	0.0008
9	0.318	0.0004

델타 표

시간	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
델타 1	9999	0.0180	0.0180	0.0180	0.0090	0.0090	0.0090	0.0014	0.0014	0.0014
델타 2	9999	9999	0.0150	0.0150	0.0150	0.0050	0.0050	0.0050	0.0008	0.0008
델타 3	9999	9999	9999	0.0120	0.0120	0.0120	0.0020	0.0020	0.0020	0.0004

상기 단순화된 예에 대한 평형 섭취량은 0.318g이다.

하기는 평형 섭취량을 결정하기 위해 사용된 C 언어의 코드이다.

모세관 수착 변수

부하량 개시(한정 압력): 0.2psi 부하

평형 시료(n): 50

평형 상수: 0.0005g/초

장치 높이 값: 100cm

최종 높이 값: 0 cm

유체 정역학적 헤드 변수: 200, 180, 160, 140, 120, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5 및 0cm.

모세관 수착 방법은 모세관 수착 흡수능을 결정하기 위해서 언급된 순서대로 상기 규정된 모든 높이를 이용하여 시험된다. 특정한 높이(예를 들면 35cm)에서 모세관 수착 흡수능을 결정하는 것이 바람직한 경우에라도 일련의 유체 정역학적 헤드 변수 전체를 규정된 순서대로 완결하여야만 한다. 비록 이들 높이 모두가 시험 시료를 위한 모세관 수착 등온선을 생성하기 위한 모세관 수착 시험의 수행에 사용되지만, 본 발명은 200, 140, 100, 50, 35 및 0cm의 규정된 높이에서의 흡수 성질의 용어로 저장 흡수 부재를 설명한다.

모세관 수착 방법

1) 하기 시험 장치 방법을 따른다.

2) 온도 욕(508)의 스위치가 켜져 있고 물이 유리 프릿(502)을 순환하며 유리 프릿 디스크(560) 온도가 31℃인지를 확인한다.

3) 유리 프릿(502)을 200cm 흡인 높이에 위치시킨다. 콕 마개(509) 및 (510)를 열어 유리 프릿(502)과 밸런스 액체 저장소(506)를 연결시킨다(콕 마개(510)는 액체 저장소(505)로는 닫혀 있다). 유리 프릿(502)을 30분동안 평형화시킨다.

4) 상기 모세관 수착 변수를 컴퓨터에 입력한다.

5) 콕 마개(509) 및 (510)를 닫는다.

6) 유리 프릿(502)을 장치 높이인 100cm로 이동시킨다.

7) 테플론 고리(562)를 유리 프릿 디스크(560)의 표면에 위치시킨다. O-링(564)을 테플론 고리상에 놓는다. 미리 가열된 실린더(566)를 테플론 고리상에 중심이 일치하도록 위치시킨다. 피스톤(568)을 실린더(566)에 위치시킨다. 필요한 경우, 추가의 한정 추를 피스톤 샴버(590)에 위치시킨다.

8) 유리 프릿(502)을 천공 필름으로 덮는다.

9) 이때의 저울 판독치를 0 또는 자체중량을 제외한 판독치로 확립한다.

10) 유리 프릿(502)을 200cm로 이동시킨다.

11) 콕 마개(509) 및 (510)(콕 마개(510)는 유체 저장소(505)로는 닫혀있다)를 열고 저울값과 시간 판독을 시작한다.

유리 프릿 보정(바탕값 보정 섭취량)

유리 프릿 디스크(560)가 다공성 구조이기 때문에, 진정한 시험 시료 모세관 수착 흡수 섭취량을 구하기 위해서는 유리 프릿(502) 모세관 수착 흡수 섭취량(바탕값 보정 섭취량)을 결정하여 빼야만 한다. 유리 프릿 보정은 각각의 사용된 새 유리 프릿에 대해 수행된다. 시험 시료가 없는 경우를 제외하고는 상기 개시된 바와 같이 모세관 수착 방법을 시작하여 바탕값 섭취량(g)을 수득한다. 각각의 규정된 높이에서 경과된 시간은 바탕값(들)과 같다.

증발 손실 보정

1) 유리 프릿(502)을 0보다 2cm 위로 이동시키고 콕 마개(509) 및 (510)(저장소(505)로는 닫혀있다)를 열어서 이 높이에서 30분동안 평형이 되게 둔다.

2) 콕 마개(509) 및 (510)를 닫는다.

3) 테플론 고리(562)를 유리 프릿 디스크(560)의 표면에 위치시킨다. O-링(564)을 테플론 고리상에 놓는다. 미리 가열된 실린더(566)를 테플론 고리상에 중심이 일치하도록 위치시킨다. 피스톤(568)을 실린더(566)에 위치시킨다. 천공 필름을 유리 프릿(502)상에 위치시킨다.

4) 콕 마개(509) 및 (510)(저장소(505)로는 닫혀있다)를 열고 3.5시간동안 저울값과 시간 판독치를 기록한다. 하기 수학식 3와 같이 시료 증발(g/hr)을 계산한다:

상기와 같은 모든 주의점에 유의했음에도 불구하고, 시험 시료 및 프릿 보정 둘 모두에 대해 전형적으로 약 0.10g/hr의 일부 증발 손실이 일어날 수 있다. 이상적으로는, 시료 증발은 각각의 새로 설치되는 유리 프릿(502)에 대해 측정된다.

장치 청소

유리 프릿(502)이 새로 장착되면 새로운 티곤 관(503)을 사용한다. 미생물 오염이 눈으로 확인되면 유리 관(504) 및 (511), 유체 저장소(505) 및 밸런스 액체 저장소(506)를 증류수중의 50% 클로록스(등록 상표, Clorox) 표백제로 세정한 후 증류수로 헹군다.

a. 각각의 실험후의 청소

각각의 실험 끝에(시험 시료가 제거된 후에), 유리 프릿을 액체 저장소(505)로부터의 250ml의 시험 액체를 이용하여 앞쪽으로 플러싱하여(즉, 시험 액체를 유리 프릿의 바닥으로 도입한다) 유리 프릿 디스크 공극으로부터 남은 시험 시료를 제거한다. 콕 마개(509) 및 (510)을 액체 저장소(505)쪽으로 열고 밸런스 액체 저장소(506)쪽으로는 닫고, 유리 프릿을 홀더로부터 제거하고 뒤집어서 먼저 시험 액체로 세정한 후 아세톤 및 시험 액체(합성 뇨)로 세정한다. 세정하는 동안 유리 프릿은 위쪽이 아래로 가게 기울어져 있어야만 하고 세정 유체는 유리 프릿 디스크의 표면과 접촉하는 시험 시료로 분출된다. 세정한 후에, 유리 프릿을 250ml의 시험 액체(합성 뇨)로 2회 앞쪽으로 세정한다. 최종적으로 유리 프릿을 홀더에 재장착하고 프릿 표면을 수평이 되게 한다.

b. 유리 프릿 성능 모니터링

각각의 세정 과정 후에 각각의 새로 장착된 유리 프릿에 대해 유리 프릿을 0 cm 위치에서 장치하여 유리 프릿 성능을 모니터링 해야만 한다. 50ml의 시험 액체를 수평이 된 유리 프릿 디스크 표면(데프론 링, O-링 및 실린더/피스톤 성분이 없음)에 붓는다. 시험 유체 수준이 유리 프릿 디스크 표면 보다 5mm 위쪽으로 떨어질 때까지 걸린 시간을 기록한다. 이 시간이 4.5분을 초과하면 주기적 청소를 해야만 한다.

c. 주기적 청소

주기적으로(상기, 프릿 성능 모니터링을 참고할 수 있다), 막히는 것을 방지하게 위해 유리 프릿을 깨끗하게 청소한다. 세정 유체는 증류수, 아세톤, 증류수중의 50% 클로록스 표백제(미생물 성장을 제거하기위해) 및 시험 유체이다. 청소는 유리 프릿을 홀더로부터 제거하고 모든 관을 떼내는 것을 포함한다. 다음 순서의 적절한 유체 및 양을 이용하여 프릿을 거꾸로 들고 유리 프릿을 앞쪽으로 플러싱(즉, 세정 액체가 유리 프릿의 바닥으로 도입된다)한다:

1. 250ml의 증류수.

2. 100ml의 아세톤.

3. 250ml의 증류수.

4. 100ml의 50:50 클로록스/증류수 용액

5. 250ml의 증류수.

6. 250ml의 시험 유체.

유리 프릿 성능이 유체 유동의 설정된 범위(상기를 참조할 수 있다) 이내이고, 유리 프릿 디스크 표면에 잔사가 관찰되지 않으면 청소 방법은 만족스럽다. 성공적으로 청소되지 않으면 프릿을 교환하여야만 한다.

계산

각각의 규정된 높이에서 cm단위의 모세관 흡인 높이 및 g 단위의 섭취량으로 구성된 보고서를 제공하기 위해 컴퓨터를 설정한다. 이 자료로부터, 프릿 섭취량 및 증발 손실 둘 모두에 대해 보정된 모세관 흡인 흡수능을 계산할 수 있다. 또한, 0cm에서의 모세관 흡인 흡수능을 기준으로 규정된 높이에서의 모세관 흡수 효율을 계산할 수 있다. 추가로, 200cm에서의 초기 효과적 섭취 속도를 계산한다.

바탕값 보정 섭취량

모세관 흡인 흡수능("CSAC")

200cm에서 초기 효과적 섭취 속도("IEUR")

보고

각각의 시료에 대해 최소한 2회 측정하고 각각의 높이에서 섭취량을 평균하여 주어진 흡수 부재 또는 주어진 높은 표면적 물질에 대한 모세관 수착 흡수능(CSAC)을 계산한다.

이들 자료를 이용하여, 각각의 값을 계산할 수 있다:

- 0cm에서의 그의 흡수능(즉, CSAC 0)의 x%의 물질을 방출하는 모세관 수착 탈착 높이(CSDH x)(단위는 cm이다);

- 0cm에서의 그의 흡수능(즉, CSAC 0)의 y%의 물질을 방출하는 모세관 수착 탈착 높이(CSDH y)(단위는 cm이다);

- 특히 높이 0(CSAC 0) 및 35cm, 40cm 등에서의 유체의 g/물질의 g의 단위로 표현되는, 특정 높이 z에서의 모세관 수착 흡수능(CSAC z);

- CSAC 0 및 CSAC z에 대한 값들의 비인, %로 표현되는 특정 높이, z에서의 모세관 수착 흡수 효율(CSAE z).

두가지 물질이 조합된 경우(예를들면 제 1 물질이 포획/분배 물질로 사용되고, 제 2 물질이 액체 저장 물질로서 사용되는 경우), 제 2 물질의 CSAC 값(및 따라서 각각의 CSAE 값)은 CSDH x 제 1 물질의 값에 대해 결정될 수 있다.

티백 원심분리능 시험(TCC 시험)

TCC 시험은 초흡수성 물질에 대해 특수하게 개발되었으나, 다른 흡수성 물질에도 쉽게 적용될 수 있다.

티백 원심분리능 시험에서는 흡수성 물질중 액체 보유성의 척도가 되는 티백 원심분리능 값을 측정한다.

흡수성 물질을 "티백"에 담고, 20분동안 0.9중량%의 염화나트륨 용액에 침지시킨 후, 3분동안 원심분리한다. 건조 물질의 초기 중량에 대한 보유된 액체 중량 의 비가 흡수성 물질의 흡수능이다.

증류수중 0.9중량% 염화나트륨 2ℓ를 24㎝ x 30㎝ x 5㎝ 치수의 트레이에 붓는다. 액체가 채워진 높이는 약 3㎝ 이어야 한다.

티백 주머니는 6.5㎝ x 6.5㎝의 치수를 가지며, 독일 뒤쎌도르프의 티칸(Teekanne)으로부터 구입가능하다. 주머니는 주방용 플라스틱 백을 밀봉하는 표준 장치[예컨대, 독일의 크룹스(Krups)로부터 구입가능한 바쿠팩2 플러스 (VACUPACK2 PLUS)]에 의해 열 밀봉될 수 있다.

티백을 조심스럽게 일부 절단하여 개봉한 후 칭량한다. ±0.005g까지 정확하게 칭량된 흡수성 물질 시료 약 0.200g을 티백에 넣는다. 이어서, 열 밀봉기로 티백을 밀폐시킨다. 이를 시료 티백이라 부른다. 비어있는 티백을 밀봉하고 블랭크(blank)로서 사용한다.

시료 티백과 블랭크 티백을 염수 용액의 표면위에 놓고, 스패튤라를 사용하여 완전히 젖도록 약 5초동안 침수시킨다(티백은 염수 용액의 표면위로 뜨지만, 완전히 젖어 있다). 즉시, 타이머를 작동시킨다. 약 20분의 침지 시간후, 시료 티백과 블랭크 티백을 염수 용액으로부터 꺼내고, 바우크네크트(Bauknecht) WS130, 보쉬(Bosch) 772, NZK096 또는 이에 상응하는 원심분리기(230㎜ 직경)에 놓고, 각각의 백이 원심분리기 바구니의 바깥쪽 벽에 붙게 한다. 원심분리기 뚜껑을 덮고, 원심분리를 시작한 후, 신속히 속도를 1400rpm까지 증가시킨다. 원심분리가 1400rpm에서 안정되면, 타이머를 작동시킨다. 3분후, 원심분리를 중지한다.

시료 티백과 블랭크 티백을 꺼내어 따로 칭량한다.

흡수성 물질 시료에 대한 티백 원심분리능(TCC)을 하기와 같이 계산한다:

TCC = [(원심분리후 시료 티백의 중량) - (원심분리후 블랭크 티백의 중량) - (건조한 흡수성 물질의 중량)] / (건조한 흡수성 물질의 중량)

또한, "부분적" 절단부와 같이 구조물 또는 전체 흡수제품의 특정 부분이 측정될 수 있는데, 즉, 제품의 종방향 축의 결정된 지점에서 제품의 전체 너비를 가로질러 절단하여 구조물 또는 전체 제품의 부분들을 관찰한다. 특히, 상기 기재된 바와 같은 "가랑이 영역"의 정의는 "가랑이 영역능"을 결정하게 한다. 다른 절단부가 사용되어 "기본능"(즉, 제품의 특정 영역의 단위 면적에 함유된 용량)을 결정할 수 있다. 단위 면적 크기(바람직하게는, 2㎝ x 2㎝)에 따라, 몇 번 평균낼 지를 결정하는데, 보통 크기가 작을수록 평균내는 횟수가 적다.

최종 저장능

흡수제품의 최종 고안 저장능을 결정하거나 평가하기 위하여, 다수의 방법이 제시되어 왔다.

본 발명에 있어서, 제품의 최종 저장능은 개별 요소 또는 물질의 최종 흡수능을 합한 값으로 예상된다. 이들 개별 구성요소의 경우, 비교에서도 일관되게 적용된다면 정립된 다양한 기술이 적용될 수 있다. 예컨대, 초흡수성 중합체(SAP)에 대해 개발되어 잘 정립된 티백 원심분리능이 상기 SAP 물질에 대해 사용될 뿐만 아니라 다른 물질에도 사용될 수 있다(상기 참조).

개별적인 물질에 대한 용량이 알려지면, 전체 제품의 용량은 이들 값(㎖/g 단위)과 제품에 사용된 물질의 중량을 곱하여 계산할 수 있다.

특정한 최종 유체 저장 물질에 비해 매우 낮은 용량 값을 갖거나 또는 유체를 적재하도록 의도되지 않아 다른 최종 저장 물질에 유체를 방출해야 하는 물질의 경우와 같이, 유체의 최종 저장 이외에 특정한 작용을 갖는 물질(예컨대, 포획층 등)의 경우에는 최종 저장능이 무시될 수 있다.

밀도/캘리퍼/기본중량의 측정

예컨대, 시료 절단기로 절단함으로써 한정된 면적을 갖는 표본을 적어도 0.1% 정밀도로 칭량한다. 550 Pa(0.08psi)의 가압하에 50㎜ 직경의 시험 면적에 대해 캘리퍼를 측정한다. g/㎡ 단위로 표기되는 단위 면적당 중량인 기본 중량, ㎜(약 550 Pa 압력) 단위로 표기되는 캘리퍼, 및 g/㎤ 단위로 표기되는 밀도를 쉽게 계산할 수 있다.

Claims (23)

1. 제 1 영역 및 상기 제 1 영역과 유체 연통하는 제 2 영역을 포함하고,

   상기 제 1 영역이 0cm 높이에서의 그의 흡수능의 50%를 나타내는 모세관 수착 탈착 높이(Capillary Sorption Desorption Height 50: CSDH 50)가 40cm 이상인 물질을 포함하고, 상기 제 2 영역이 하기 (a) 내지 (c)로 이루어진 필요 조건중 하나 이상의 조건을 만족하는 물질을 포함함을 특징으로 하는 흡수 구조물:

   (a) 15g/g 이상의 35cm에서의 모세관 수착 흡수능(CSAC 35);

   (b) 15g/g 이상의 0cm 높이에서의 모세관 수착 흡수능(CSAC 0), 및 55% 이상의 40cm에서의 모세관 수착 흡수 효율(CSAE 40); 및

   (c) 35cm 이상의, 0cm 흡수 높이에서의 그의 흡수능의 50%를 나타내는 모세관 수착 흡수 높이(CSAH 50).
2. 제 1 항에 있어서,

   제 2 영역이 (a) 14g/g 이상의 CSAC 35를 갖는 물질을 포함하는 흡수 구조물.
3. 제 1 항에 있어서,

   제 2 영역이 (a) 16g/g 이상의 CSAC 35를 갖는 물질을 포함하는 흡수 구조물.
4. 제 1 항에 있어서,

   제 2 영역이 (a) 20g/g 이상의 CSAC 35를 갖는 물질을 포함하는 흡수 구조물.
5. 제 1 항에 있어서,

   제 2 영역이 (b) 20g/g 이상의 CSAC 0 및 50% 이상의 CSAE 40을 갖는 물질을 포함하는 흡수 구조물.
6. 제 1 항에 있어서,

   제 2 영역이 (b) 25g/g 이상의 CSAC 0 및 50% 이상의 CSAE 40을 갖는 물질을 포함하는 흡수 구조물.
7. 제 1 항에 있어서,

   제 2 영역이 (c) 45cm 이상의 CSAH 50을 갖는 물질을 포함하는 흡수 구조물.
8. 제 1 항에 있어서,

   제 2 영역이 (c) 80cm 이상의 CSAH 50을 갖는 물질을 포함하는 흡수 구조물.
9. 제 1 항에 있어서,

   제 1 영역이 60cm 이상의 CSDH 90을 갖는 물질을 포함하는 흡수 구조물.
10. 제 1 항에 있어서,

    제 1 영역이 80cm 이상의 CSDH 90을 갖는 물질을 포함하는 흡수 구조물.
11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,

    제 1 영역이 포움 물질을 포함하는 흡수 구조물.
12. 제 11 항에 있어서,

    포움 물질이 중합체성 포움 물질인 흡수 구조물.
13. 제 12 항에 있어서,

    중합체성 포움 물질이 고 분산상 유중수적형(water-in-oil) 유화액으로부터 유래되는 흡수 구조물.
14. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서,

    제 2 영역이 높은 표면적 물질을 포함하는 흡수 구조물.
15. 제 14 항에 있어서,

    높은 표면적 물질이 미세섬유를 포함하는 흡수 구조물.
16. 제 14 항에 있어서,

    높은 표면적 물질이 연속 기포 형태의(open-celled) 친수성 포움인 흡수 구조물.
17. 제 16 항에 있어서,

    연속 기포 형태의 친수성 포움이 고 분산상 유중수적형 유화액(HIPE)으로부터 유래된 중합체성 포움인 흡수 구조물.
18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,

    연속 기포 형태의 친수성 포움이 붕괴된 흡수 구조물.
19. 제 1 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서,

    제 2 영역이 하이드로겔 형성 물질을 포함하는 흡수 구조물.
20. 제 1 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 따른 흡수 구조물을 하나 이상 포함하는 일회용 흡수 제품.
21. 제 20 항에 있어서,

    흡수 구조물이 둘 이상의 제 2 영역을 포함하고, 상기 제 2 영역들이 서로 직접 접촉하지 않는 일회용 흡수 제품.
22. 제 21 항에 있어서,

    둘 이상의 제 2 영역이 본원에 정의된 바와 같이 서로에 대해 종방향으로 이격되어 위치하고 가랑이 영역의 적어도 일부에 의해 따로 떨어져 있는 일회용 흡수 제품.
23. 제 1 항 내지 제 22 항중 어느 한 항에 있어서,

    유아용 기저귀, 성인 실금자용 제품, 여성 위생 제품 및 배변 연습용 팬티로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 제품으로서 사용되는 일회용 흡수 제품.