KR20010072163A - 피부 부착용의 향상된 접착제를 가진 1 회용 흡수성 물품 - Google Patents

피부 부착용의 향상된 접착제를 가진 1 회용 흡수성 물품 Download PDF

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KR20010072163A
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데이비드 엠 모이어
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Abstract

본 발명은 착용자의 피부에 직접 부착되는 기저귀, 기저귀, 팬티라이너, 탐폰, 발한 패드, 성인용 실금 장치등과 같은 1 회용 흡수성 물품에 관한 것이다.

Description

피부 부착용의 향상된 접착제를 가진 1 회용 흡수성 물품 {DISPOSABLE ABSORBENT ARTICLES WITH IMPROVED ADHESIVE FOR SKIN ATTACHMENT}
본 발명은 특히 상처없는 신체로부터 자연적으로 발산하는 신체 액체를 흡수하기 위한 흡수성 물품에 유용한 접착제에 관한 것이다. 예를 들어, 생식선 구역에 기저귀 또는 팬티라이너를 부착하는 데 유용한 접착제에 관한 것이다. 또한 예컨대 생식선 구역에서 착용되는 실금 장치 또는 개인의 겨드랑이 밑 구역에 착용되는 발한 패드는 본 발명의 접착체를 적합하게 사용할 수 있다.
이러한 접착제는 예를 들어, US 주 발명 등록번호 H1602 또는 WO 96/33683 및 WO 95/16424 에 일반적으로 개시되었다. 후자는 전체 가장자리를 따라 기저귀의 착용자 접촉면상에 적용되는 국소 접착제를 갖는 위생 물품을 개시한다. WO 96/13238 은 빈도 의존의 측면에서 기술된 국소 접착제를 개시한다. EP-638 303 은 바로선 위치에서 끝부분을 유지하기 위해 기저귀의 측면 끝부분상에 국소접착제를 사용하는 것을 개시한다. 스위스 공개 CH-643730 는 음모 생장의 구역 바깥에 국소 접착 지역을 제공하기 위해 외부 모서리의 4 개의 코너에서 국소 접착제를 갖는 둥근 홈이 파인 바깥쪽 모서리를 가진 매우 긴 기저귀의 사용을 개시한다.
하지만, 이러한 모든 기저귀는 통상적으로 속옷과 함께 사용되도록 고안된 제품을 개시하고 있으므로 실제적으로 제공되는 접착제의 정도는 매우 낮고 초과의 압력을 견디도록 고안되지 않는다. 더우기, 접착제는 단지 일반적인 관점 또는 접착제를 물품에 적용하는 구역상에 농축물을 개시하고 있다. 압력 민감도와 같은 기본적인 물리적 요구이외에 접착제 그자체의 성질은 화학 조성물 또는 접착제 기준을 특히 참고로 하여 논의되지 않는다.
피부에 부착하기 위한 일반적인 분야에서 당업계는 특히 밴드식, 반죽식 및 붕대식과 같은 물품의 분야에서 개발된다. 하지만, 이러한 물품은 통상적으로 예를 들어, 착용자의 피부에서 절단이 발생하고, 감긴곳에서 신체 액체의 발생을 흡수하는 것이 바람직한 곳에 비상 상황에서 적용된다. 용이한 적용 및 제품의 이용과 같은 물품의 성능 측면의 관점에서, 아프지 않게 제거하는 것과 마찬가지로 편안하게 착용하는 것 및 분리는 살균성, 치료 지지체, 및 감긴것의 기게적 보호와 같은 경우에 다른 기준에 대해 그다지 중요하지 않다. 또한 이러한 감긴 커버 흡수성 물품은, 흡수성 물품 신체 헤어의 적용에 앞서 제거될 수 있는 곳 또는 헤어의 생장이 거의 없는 곳의 대부분 피부에 점착된다.
상기 붕대의 바람직한 접착도를 제공하기 위해, 선행 기술은 통상적으로 접착제 및 아크릴릭 기재 고무와 같은 매우 높은 응집 강도를 갖는 특정 접착제의 사용을 개시한다. 다음에 상기 접착제를 두꺼운 층으로 발라서 붕대가 착용자의 피부에 안전하도록 접착력을 극대화시킨다.
US 4 699 146 은 개구 장치 (ostomy device), 붕대, 요실금 패드, 기저귀 및 패딩으로써 사용하기에 적합한 친수성 엘라스토머성 압력 민감 접착제를 개시한다.개시한다. 접착제는 1 종 이상의 유레디에이션 (uradiation) 가교 유기 중합체 및 접착 가소제를 포함한다.
GB 2 115 431 은 붕대, 감기거나 또는 깁스용 접착제, EKG 접착제, 기저귀 및 요실금 패드용 접착제를 개시한다. 접착제는 폴리비닐피롤로딘 및 접착제 가소제와 같은 유레디에이션 가교 유기 중합체를 포함한다.
하지만, 흡수성 물품과 같은 응용물에서, 접착제가 피부 혼화성 조성물을 가지고 거칠지 않거나 피부에 자극적이지 않거나 피부 자극 또는 염증을 일으키지 않아야 한다는 것은 중요하다. 또한 접착체가 접착제와 피부사이에 최대 피부 표면 접촉이 되도록 착용자의 피부에 순화된다면, 바람직하다. 더우기, 또한 흡수성 물품이 착용자가 참을수 없을 정도로 아프지 않고, 착용자로부터 용이하게 제거될 수 있도록 접착제를 제공하는 것이 바람직하다. 이는 특히 물품이 제거되고 한번 또는 예를 들어 민감 피부 및 유와와 같은 착용자 군상에 상기 물품의 적용을 보장하거나 또는 배뇨하기 위해 심지어 수 차례 물품을 재사용할 것을 요구하는 환경하에서 중요하다. 하지만, 반면에 바람직한 접착 수준, 상기 물품을 다중 적용하는 동안 무통증은 당연히 유지되어야 한다.
그러므로 유아 및 또는 생식기의 민감한 피부에의 사용에 적합한, 피부에서 물품을 통증 없이 제거할 수 있고, 튼튼한 부착을 위한 점착성 물질을 갖는 일회용 흡수성 물품에 대한 요구가 있어왔다. 따라서 그러한 물품을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 또 다른 목적은 재 사용시, 특히 예를 들어 소변 목적으로 제거하는 것 또는 잘못 위치하였을 때 같이 여러번 사용하는 경우 여전히 통증없는 제거할수 있으면서, 피부에 흡착할수 있는 능력을 나타내는 점착성물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 착용자의 피부에서 제거되었을 때 어떤 흔적을 남기지 않는 점착성 물질을 제공하는 것이다. 사용시 착용자에게 차가움 또는 견딜 수 없는 온도 감각을 일으키지 않는 점착성물질을 제공하는 것 또한 본 발명의 또 다른 목적이다.
본 발명의 추가적인 목적은 사용 중에 튼튼한 부착을 보증하는 충분한 점착 능력을 갖으면서 유연성, 신축성 및 수축성을 제공하여, 모든 신체 움직임동안 신체의 윤곽에 순응할 수 있어서, 물품 착용자에게 편안한 점착성 물질을 제공하는 것이다.
이제, 하기에 정의되는 것처럼 점착성을 갖는 흡수성 물품을 제공함으로써 상기의 결점들이 충분히 완화될 것이라는 것이 놀랍게도 밝혀졌다. 본 점착성물질은 튼튼한 부착을 제공하며, 사용시 피부에 만족스럽고, 제거시 어떤 불편함을 일으키지 않고, 착용기간동아 심지어 과도한 액체에 노출되어도 점착강도를 유지한다.
발명의 요약
본 발명에 따라, 여기에서 정의되는 것과 같은 점착성 물질과 연합한 일회용 흡수성 물품을 제공한다.
점착성 물질은 일회용 흡수성 물품을 사용자의 피부에 부착하게하며, 점착성 물질은 대개 적어도 물품의 착용자를 향한 표면의 일부에 일정한 두께 또는 캘리퍼스 C (밀리미터(㎜)로 측정된)를 갖는 층으로서 제공된다.
대소변 처리 장치의 착용으로부터 이러한 장치의 제거 시간까지 발생하는 연속적인 일반적인 상황들의 상세한 분석은, 원하는 성능 목표, 특히 초기 부착을 보장하고, 사용중에 부착을 보장하고, 착용 후 고통없는 제거를 보장을 달성하기 위해 바람직하게 충족되어야 하는 특별한 접착 테이프의 특성 요구를 보여준다. 이러한 배경에서 고려되어진 특성들은 재료의 탄성거동을 기술하는 탄성 계수(elastic modulus) 및 접착 테이프 재료의 점성 거동을 기술하는 점성 계수(viscous modulus)들이다.
접착 테이프의 점성 거동은 특정 표면에 안전하게 부착하고 신속하게 부착하는 접척 테이프의 능력의 지표를 나타내는 것이라고 해석될 수 있다. 탄성 거동은 접착 테이프의 "하드니스(hardness)" 거동의 지표로서 해석될 수 있다. 탄성 거동값은 또한 양호한 초기 접착을 위해서 중요하다. 이들의 결합은 제거시 요구되는 힘의 표시기로 믿어진다. 탄성 및 점성 계수 사이의 관계는, 제거 에너지의 비율이 접착 테이프 내에서 소산되어지고 비율이 실제 제거를 유발할 수 있는 지표로서 고려된다.
초기 및 연장된 접착 및 쉽고/고통없는 제거를 위한 주제의 접착 테이프를 제공하기 위하여, 탄성 계수 및 점성 계수 사이의 관계뿐만 아니라 그들의 동적 거동 또한 중요하다.
접착 테이프는 37℃의 온도(100°화씨)에서 단축된 G'37탄성계수, 37℃의 온도(100°화씨)에서 G"37의 점성계수 및 25℃ 온도(77°화씨)에서 G"25의 점성 계수를 구비한다.
본 발명에서 사용된 접착 테이프는 바람직하게 다음 조건들을 만족시킨다;
G'37(1rad/sec)은 500Pa에서 2000Pa,
바람직하게 700Pa에서 15000Pa,
가장 바람직하게 1000Pa에서 10000Pa 범위 내에 있다.
G"37(1rad/sec)은 100Pa에서 15000Pa,
바람직하게 100Pa에서 10000Pa,
가장 바람직하게 300Pa에서 5000Pa 범위 내에 있다.
G'37(1rad/sec)/G"37(1rad/sec)의 비율은 1에서 30 범위 내에 있다.
만약 상기 유동 조건들이 만족된다면, 접착 테이프는, 이러한 접칙 테이프의 상업적 사용으로 중요하고 관련 분야에서 숙련자들에게 명백한 충분한 점착성(피부상에 접착 테이프의 찌거기를 방지하기 위해)과 같은 조건들을 또한 만족시킨다.상기 표준들을 만족시키는 접착 테이프의 조성은, 만약 접착 테이프의 조성이 또한 사용중 및 일반적으로 장치의 폐기 후 사람 또는 동물의 피부상에 사용하기에 안정한 통상적인 요구조건들을 만족시킨다면 플렌지용 접착 테이프로서 사용될 수 있다.
종종 사용중에 투명하거나 흰 접착 테이프의 조성과 같은 위생적인 외관의 표준들이 선호된다.
접착 테이프, 전형적으로 적어도 플렌지의 착용자의 접합 표면의 부분 위로 제공되는 층의 밀리미터(mm)로 측정된 두께 또는 캘리퍼 C 사이의 관계, 그리고 접착 테이프의 약 100 rad/sec 에서 점성 계수 G"25, 착용자의 피부에 상기 장치의 접착용 대소변 처리 장치의 착용자 접합 표면의 적어도 부분상에 인가된 접착 테이프와 같은 착용자의 피부로부터 용이하고 고통없이 제거를 제공하는 범위와 관련된다고 결정되어 왔다.
본 발명에 사용된 접착 테이프는 따라서 점성 계수 G"25(100 rad/sec)와 같은 두께 C를 갖는 층으로서 바람직하게 제공된다. 그리고 두께 C는 바람직하게 다음 실험식을 만족시킨다;
G"25≤[(7.00 + C) x 3000] Pa
그리고 또한 바람직하게 다음 실험식을 만족시킨다;
G"25≤[(5.50 + C) x 1700] Pa
발명의 상세한 설명
본 발명에 따른 접착 테이프는, 도 1에서 알수 있는 바와 같이 착용자의 항문 부분에 착용되는 대소변 또는 소변 처리 장치(10)와 같은 일회용 인간 배설물 처리 장치로 활용될 수 있다. 본 발명에 따른 "피부"라는 용어는 사용자의 특정 진피에만 관련되는 것이 아니라 생식기 부분에서 전형적으로 발견되는 털뿐만 아니라 점액 조직(mucous tissue)을 포함한다.
접착 테이프는, 바람직하게도 일정한 두께 또는 캘리퍼 C를 구비한 층으로서, 상기 장치(10)의 플렌지(12)의 착용자 접합 표면(23)상에 전형적으로 바람직한 패턴으로 제공된다. 층은 바람직하게도 연속적이거나 예컨대 점, 스파이어럴(spirals), 또는 스트리이프(stripes)의 형태인 선택적으로 불연속적일 수 있다.
접착 테이프는 사람 피부 털 및 점액 조직상에 압력에 민감한 접착 테이프로서 사용되지만, 접착 테이프의 조성은 이러한 재료들과 결부되는 가장 특징적인 유동 거동의 기초위에서 전형적인 압력 민감 접착 테이프(이하 PSA로 언급함)로 간신히 고려될 수 있다고 이해된다.
사실 접착 테이프 분야에서 숙련된 사람이 아는 바와 같이, PSA를 일시적으로 물체를 접착시킬 수 있는 다른 물질(예컨대 두 유리판 사이의 물)들과 구별시키는 가장 특징적인 특징은 유동 파라미터들과 특히 인가 응력의 주파수에 따라 크게 변하는 탄성 계수 G'라는 사실이다. 또한 특히, PSA의 G'는, 인가 응력의 주파수가 전형적인 결합 주파수로부터 전형적인 해리(debonding) 주파수, 즉 아래에 나타내는 바와 같이 1 rad/sec에서 100 rad/sec 까지 변하는 동안, 크기의 몇차수(some orders of magnitude)로 증가할 수 있다.
제일 중요한 점으로서, 따라서 유동 파라미터들의 값 및 특히 주파수의 고정 값에서 G'의 값을 부여함으로서 "접착 테이프"로 의도적으로 사용되는 물질을 정의하는데 인정될 수 없다. 이것은, 실제적인 값을 갖지않는 재료들을 포함하는 표면화학과 같은 다른 특징들의 존재때문에 오도될 수 있다. 따라서 유동 특성은 반드시 동적인 고려의 기초위에 있을 것이 필요하다. 이것은 탄성 계수 G'뿐만 아니라 점성 계수 G"에도 적용되고 따라서 또한 tan(d)= G"/G' 이다.
전형적인 PSA들은 고려되는 주파수에 걸쳐 G'의 높은 변화뿐만 아니라, 즉 tan (d)가 대략 1 또는 심지어 1보다 크게 되는, 특히 전형적인 해리 주파수에서 G'의 값보다 더 높게되거나 근접할 수 있는 G"의 더 높은 변화가 있다고 잘 알려져 있다.
이론에 의하여 제한되는 것을 바라지 않고, 이것은 해리에 적용된 에너지의 높은 비율이 접착 테이프 내에서 및 피부 및 접착 테이프의 계면을 통하여 소산된다는(따라서 해리를 유발하는 데 효과적이지 않다) 의미로서 해석될 수 있고, 반면에 이 사실은 거시적으로 접착력의 매우 높은 수준의 기록을 유발한다.
상기 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 접착 테이프로서 유용한 재료들은 기준 온도 37℃(사람의 통상작인 체온으로서)에서 및 주파수의 범위 내에서 측정된 유동 특성을 구비한다. 접착 테이프를 구비한 인간 배설물 처리 장치의 사용중에 접착 테이프 접촉은 저주파에서 형성되고, 반면에 해리는 상기 장치를 제거하는 속도에서 발생한다는 것이 밝혀졌다. 이러한 속도는 100 rad/s의 주파수로서 표현되고, 반면에 접착 테이프 결합을 형성하는 저주파는 1 rad/s 정도인 것이 발견되었다. 따라서, 본 발명에 따른 주파수 사용 범위는 1과 100 rad/s 사이에 있다.
약 1 rad/sec의 주파수에서 양호한 결합 조건들을 제공하기 위하여, 탄성 계수의 절대값이 너무 높지 않아야 하며, 그렇지 않으면 접착 테이프는 너무 단단해지고 접착이 예상되는 표면에 즉시 형성 또는 결합할 수 없게된다. 재료가 부드러움을 유지하고 피부에 부드럽게 접착할 수 있는 동안에 양호한 점착하기 위하여 G"의 낮은 절대값을 갖는 것이 중요하다.
비율 G'37(1 rad/sec)에 대한 G"37(1 rad/sec)은 이 두 값이 피부에 접착할 때 균형을 보장하는데 중요하다.
증요하게도, [G'37(100 rad/sec) - G"37(100 rad/sec)]/[G'37(1 rad/sec) - G"37(1 rad/sec)]의 비율은 안전한 접착과 고통없고 용이한 제거를 보장하는 관계에서 탄성 및 점성 계수 양자의 동적인 거동을 유지하는 것을 보장하기 위하여 충분히 큰 것이 필요하다.
마지막으로 관련 분야에서 숙련된 사람은 또한 접착 테이프의 유리 전이 온도 Tg, 비열, 그리고 유용한 접착 테이프의 그룹을 완전히 정의하기 위하여 유용한 파라미터인 비열 전도도(specific heat conductivity)를 인식할 것이다.
특성들의 다음 집합은 본 발명의 사용을 위한 접착 테이프용으로 바람직하게 만족되어야 한다;
G'37(1 rad/sec)은 500Pa에서 20000Pa,
바람직하게 700Pa에서 15000Pa
가장 바람직하게 1000Pa에서 10000Pa 범위 내에 있다.
G"37(1 rad/sec)은 100P에서 15000Pa,
바람직하게 100Pa에서 10000Pa,
가장 바람직하게 300Pa에서 5000Pa범위 내에 있다.
G'37(1 rad/sec)/G"37(1 rad/sec)의 비율은 1에서 30의 범위 내에 있다.
[G'37(100 rad/sec) - G"37(100 rad/sec)]/[G'37(1 rad/sec) - G"37(1 rad/sec)]의 비율은 0.5보다 작지 않고, 바람직하게 0.7에서 3 범위, 가장 바람직하게는 1에서 1.8 범위 내에 있다.
적어도 1 rad/s 이상에서 최고 100 raad/s의 주파수 범위에 대한 G'37/G"37의 비율 값은 바람직하게 0.5보다 작지않고, 바람직하게 0.7에서 10, 그리고 가장 바람직하게 1에서 7의 범위에 있다.
유동 거동은 또한 유리 전이 온도 Tg의 값과 관련될 수 있다. 본 발명의 사용을 위한 주제의 접착 테이프용으로, Tg는 0℃보다 낮고, 바람직하게 -5℃보다 낮고, 가장 바람직하게 -10℃보다 낮은 것이 바람직하다.
상기 유동 및 이러한 특성들을 충족하는 3차원 행렬을 형성하는 폴리머를 포함하는 어떠한 의학적으로 적절하고 실질적으로 물에 녹지않는 압력에 민감한 접착테이프에도 접착하는 물리적 특성의 요구조건들을 충족시키는 접착 테이프를 제공하기 위하여 활용될 수 있을 지도 모른다.
본 발명에 따라 또한 겔로서 언급된 삼차원 매트릭스는 물리적으로 또는 화학적으로 가교결합될 수 있는 중합체를 주성분으로 함유한다. 이 중합체는 천연적으로 또는 합성하여 유도할 수 있다. 비가교결합 중합체에는 비닐알코올, 비닐 에테르 및 이들의 공중합체로부터 유도된 반복단위 또는 단량체, 카르복시 비닐 단량체, 비닐 에스테르 단량체, 카르복시 비닐 단량체의 에스테르, 비닐 아미드 단량체, 음이온성 비닐 단량체, 히드록시 비닐 단량체, 아민 또는 사차기를 포함하는 양이온성 비닐 단량체, N-비닐 락탐 단량체, 폴리에틸렌 옥시드, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리우레탄, 아크릴계유도체 예컨대 메틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 메톡시디에톡시에틸 메타크릴레이트 및 히드록시디에톡시에틸 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 및 아크릴아미드 술폰화 중합체와 같은 술폰화 중합체, 예컨대 2 아크릴아미도 메틸프로판 술폰산 및 아크릴(3-술포프로필)에스테르산 및 이의 혼합물이 포함된다. 또한 아크릴로니트릴, 메타크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, 아크릴산 에스테르 예컨대 메틸, 에틸 및 부틸 아크릴레이트가 포함된다. 이와는 달리, 비가교결합 중합체는 폴리비닐 에테르의 단독중합체 또는 공중합체, 또는 말레산 에스테르의 하프 에스테르로부터 유도된 공중합체일 수 있다. 마찬가지로 임의의 기타 적합한 중합체 단량체 단위를 예컨대 폴리비닐 알코올 및 폴리아크릴산 또는 에틸렌 및 비닐 아세테이트와 같은 공중합체로 사용할 수 있다.
다른 대안으로서, 중합체는 블록 공중합체 열가소성 엘라스토머, 예컨대 스티렌-올레핀-스티렌 블록 공중합체 또는 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체와 같은 ABA 블록 공중합체일 수 있다. 좀더 바람직하게는, 이러한 중합체에는 수소화 등급 스티롤/에틸렌-부틸렌/스티롤(SEBS), 스티렌/이소프렌/스티렌(SIS), 및 스티롤/에틸렌-프로필렌/스티롤(SEPS) 가 포함된다.
특히 바람직한 중합체는 아크릴계유도체, 술폰화 중합체 예컨대 아크릴아미드 술폰화 중합체, 비닐 알코올, 비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌 옥시드 및 이의 혼합물이다. 가장 바람직하게는 질소함유 중합체이다.
본 발명에 따라 삼차원 접착제 매트릭스는 또한 필수적으로 바람직하게는 실온에서 액상인 가소제를 함유한다. 이 물질은 중합체가 가소제내에서 가용되거나 분산될 수 있도록 선택한다. 조사 가교결합을 실행하고자 하는 양태에 있어서는, 가소제는 또한 중합체의 조사 가교결합 공정을 방해하지 않도록 조사 가교결합에 적합하여야 한다.
적합한 가소제에는 물, 알코올, 다가 알코올 예컨대 글리세롤 및 소르비톨, 및 글리콜 및 에테르 글리콜 예컨대 폴리알킬렌 글리콜의 모노- 또는 디에테르, 모노- 또는 디에스테르 폴리알킬렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 (통상적으로 분자량 약 600 이하), 글리콜레이트, 글리세롤, 소르비탄 에스테르, 시트르산 및 타르타르산의 에스테르, 이미다졸린 유도 양쪽성 계면활성제, 락탐, 아미드, 폴리아미드, 사차 암모늄 화합물, 에스테르 예컨대 프탈레이트, 아디파테이트, 스테아레이트, 팔미테이트, 세박에이트 또는 미리스테이트 및 이들의 배합물이 포함된다. 특히다가 알코올, 폴리에틸렌 글리콜(분자량 약 600 이하), 글리세롤, 소르비톨, 물 및 이의 혼합물이 바람직하다.
통상적으로 접착제는 1:100 내지 100:1, 좀더 바람직하게는 50:1 내지 1:50 의 중합체 대 가소제 중량비로 이루어진다. 그러나, 중합체 및 가소제의 정확한 양 및 비율은 사용되는 중합체 및 가소제의 정확한 성질에 상당히 좌우되며 당해분야의 숙련가에 의해 용이하게 선택될 수 있다. 예컨대, 고분자량 중합체 물질은 저분자량의 중합체보다 더 많은 양의 가소제를 필요로 한다.
당해 분야에 공지된 기타 통상의 첨가제 예컨대 방부제, 산화방지제, 안료, 무기충진제 및 이의 혼합물이 또한 접착제 조성물에 각각 10 중량% 이하의 양으로 포함될 수 있다.
본 발명에 따라 접착제의 중합체 성분은 물리적으로 또는 화학적으로 가교결합되어 삼차원 매트릭스를 형성할 수 있다. 물리적 가교 결합은 화학적 공유결합이 아닌 고결정성의 삼차원 매트릭스내 영역 또는 고 유리전이온도를 갖는 영역이 존재하는 정도의 물성인 가교결합을 갖는 중합체를 의미한다. 화학적 가교결합은 화학적 결합에 의해 결합된 중합체를 의미한다. 바람직하게는 중합체는 열, E 빔, 감마 또는 마이크로파 조사와 같은 조사기술에 의해 화학적으로 가교결합된다.
또한 화학적 가교결합을 계내에 형성시키는 경우, 다관능성 가교결합제 및/또는 자유 라디칼 개시제를 예비혼합물내 존재시켜 조사시 가교결합을 개시시킬 수 있다. 이러한 개시제는 5 중량%, 바람직하게는 0.02 내지 2 중량%, 좀더 바람직하게는 0.02 내지 0.2 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 적합한 광개시제에는 I-α-히드록시-베톤 및 벤질리디메틸-베톨스형, 예컨대 조사시 중합을 개시하는 벤조일 라디칼을 형성하는 것으로 여겨지는 Irgocure 651 이 포함된다. I-히드록시시클로헥실페닐케톤(상품명 Irgacure 184 로 Ciba Speciality Chemicals사에 의해 시판)이 특히 바람직하다. 이외에 또한 0.02 내지 2% 의 열개시제를 사용할 수 있다.
접착제로서의 히드로겔의 성능은 접착제 및 어드헤렌드(adherend)(예컨대 포유류 피부)의 표면 에너지학 및 벌크 접착제의 점탄성 반응과 관련이 있다. 접착제가 어드헤렌드를 적셔 접착작용을 최대화하는 요건은 공지되어 있다. 이러한 요건은 통상적으로 접착제가 어드헤렌드와 유사한 또는 낮은 표면 에너지를 갖는 경우 충족된다. 점탄성 특성, 특히 탄성 또는 저장 모듈러스 (G') 및 점성 모듈러스(G'')가 중요하다. 이것들은 상이한 rad/s 에서 동력학적 시험으로 측정한다. 저 rad/s (약 0.01 내지 1 rad/s) 및 고 rad/s (100 내지 1000 rad/s) 에서의 이들의 값은 각각 습윤/크리프 거동 및 박리/신속 점착성과 관련된다. 히드로겔 접착제의 성분의 선택, 조합 및 가공은 통상적으로 감압성 접착제 용도에 적합한 특성의 균형을 갖는 재료의 제조시 문제가 된다. 중합체, 가소제의 양 및 성질과 가교/엉킴의 정도사이에 균형이 이루어져야 한다.
물이 히드로겔로부터 손실되는 경우, 접착성은 악화되기 쉽다. 다른 보고된 배합물내 글리세롤 또는 기타 다가 알코올의 존재가 습윤성을 히드로겔에 제공하는 것으로 예시되어 있기는 하나, 수분손실 예방에 대한 가장 중요한 변수는 다른 성분의 성질 및 비율 및 가공방법에 좌우되는 히드로겔내 물의 활성임이 밝혀졌다.
히드로겔 접착제내 수 활성은 주로 수분함량 및 중합체성 성분의 성질 및 이들의 가공방법에 주로 좌우된다. 수활성은 수분 함량보다 세균 및 곰팡이의 성장과 훨씬 상관관계가 있는 것으로 밝혀졌다. 0.8 미만의 수활성에서 유기체는 성장하려고 고투하는 것으로 밝혀졌다. 효소활성은 또한 0.8 미만의 활성에서 현저히 감소하는 것으로 보고되어 있다. 수활성은 또한 약 0.75 이상의 수활성에서 히드로겔 접착제의 접착성이 떨어진다는 점에서 히드로겔 접착제의 접착성에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 전술한 특성의 적합한 균형을 갖는 생접착제 조성물이 현재 놀랍게도 발견되었다.
본 발명에 따라, 하기를 갖는 것을 특징으로 하는 생점착성 조성물이 제공된다:
(ⅰ) 0.4 내지 0.9 의 수활성;
(ⅱ) 700 내지 15,000 Pa 의 1 rad/s 에서의 탄성 모듈러스;
(ⅲ) 2000 내지 40,000 Pa 의 100 rad/s 에서의 탄성 모듈러스;
(ⅳ) 400 내지 14,000 Pa 의 1 rad/s 에서의 점성 모듈러스;
(ⅴ) 1000 내지 35,000 Pa 의 100 rad/s 에서의 점성 모듈러스;
[여기서, 점성 모듈러스는 1 내지 100 rad/s 의 주파수 범위의 탄성 모듈러스보다 작음].
본 조성물의 유동학적 특성에 대한 시험이 점착 반응을 특성화하고 구별하는데 성공적으로 사용되어 왔다. 전형적으로는 탄성 모듈러스 (G') 및 점성 모듈러스 (G") 를 주어진 온도에서 0.01 내지 100 rad/s 의 범위에 걸쳐 측정한다. 피부 적용을 위해, 적절한 온도는 37 ℃ 이다. 낮은 rad/s 값에서의 모듈러스는 피부에 대한 점착성 물질의 초기 결합에 관계하고, 더 높은 것은 탈결합과 관계된 모듈러스값에서의 변화에 관계한다. G' 및 G" 를 측정하는 방법은 잘 알려져 있다; 예를 들어 Rheometric Scientific RS-5 점도계를 사용할 수 있다.
본 조성물의 수활성은 Rotronic AWVC (Rotronic 에 의해 제조됨) 와 같은 장치를 사용한 임피던스 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 물의 활성은 또한 본 조성물을 제어된 습도 및 온도의 환경에 놓아두고 중량의 변화를 측정함으로써 결정될 수 있다. 본 조성물의 중량을 변화시키지 않는 상대 습도 (RH) 는 젤 (RH/100) 에서의 물의 활성에해당한다. 포화염 용액의 용도가 적절한 환경 조건을 제공하는 것이라는 것은 잘 알려져 있다. 물의 활성에 해당하는 것보다 작은 상대 습도에 직접적으로 노출되는 모든 조성물은 열역학적으로 물을 손실하게 될 것이다. 더 큰 상대 습도에 노출될 경우 본 조성물은 중량이 올라갈 것이다.
본 생점착성 조성물은 바람직하게는 수성 가소제, 친수성 불포화 수용성 제 1 단량체 및 친수성 불포화 수용성 제 2 단량체 및 가교결합체의 공중합체를 포함하고, 제 1 단량체는 우선적으로 본 조성물의 생점착성을 증진시키는 경향이 있다.
바람직하게는 제 1 단량체는 또한 본 발명에 따른 조성물의 기계성을 증진시키는 경향이 있고, 및/또는 제 2 단량체는 우선적으로 본 조성물의 수활성을 증가시키는 경향이 있다.
본 생점착성 조성물은 바람직하게는 상기 제 1 단량체, 상기 제 2 단량체 및 가교결합체를 포함하는 수성 반응 혼합물을 중합시킴으로써 수득될 수 잇다.
본 발명에 따라, 전기적으로 전도성인 경계면과 관련된 본 발명에 따른 생점착성 조성물을 포함하는 생의학 전극을 더 제공한다. 생의학적 전극은 임의로 지지체를 더 포함한다. 전기적으로 전도성인 경계면은, 존재할 경우, 바람직하게는 지지체에 적용되는 전기적으로 전도성인 물질 층을 바람직하게 포함한다.
본 발명은 또한 생의학적 장치를 피부 (또는 인간의 신체) 에 접착시키기 위해 적절한 고정제품, 예를 들어 제품이 본 발명에 따른 생점착성 조성물을 포함하는, 카테터, 튜브, 와이어 또는 케이블을 제공한다.
바람직한 구현예에서, 제 1 및 제 2 단량체는 물에서 빠르게 중합하는 그의 능력을 위해 선택되는 아크릴레이트 기재 단량체이고, 실질적으로 동일한 분자량을 가짐으로써 둘의 혼합물에서 상대적인 비율은 본 조성물의 몰 특성을 심각하게 바꾸지 않고도 변화될 수 있다.
제 1 단량체는 바람직하게는 하기 화학식 Ⅰ의 화합물이다:
[식 중, R1은 임의 치환된 탄화수소 부분이고, R2는 수소 또는 임의 치환된 메틸 및 에틸이고, M 은 수소 또는 양이온을 나타냄].
R1은 바람직하게는 임의 치환된 알킬, 시클로알킬 또는 방향족 부분이다. 바람직하게는 R1은 포화된 부분 또는 방향족 부분을 나타낸다. R1은 바람직하게는 3 내지 12 개의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 2 내지 6 개의 탄소 원자를 포함한다. R1이 나타내는 바람직한 부분은 하기이다:
[식 중, R3은 수소 또는 1 내지 6 개의 탄소 원자를 포함하는 임의 치환된 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 나타내고, R4는 1 내지 6 개의 탄소 원자를 포함하는 임의 치환된 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 나타냄].
제 2 단량체는 바람직하게는 하기 화학식 Ⅱ 의 화합물이다:
[식 중, R5는 수소 또는 임의 치환된 메틸 또는 에틸이고, R6은 수소 또는 양이온을 나타내고, R7은 1 내지 4 개의 탄소 원자를 포함하는 임의 치환된 알킬 부분을 나타냄]. 바람직하게는 R7은 임의 치환된 n-프로필을 나타낸다.
R1, R2, R3, R4, R5및 R7은 바람직하게는 화합물의 수 용해성을 증가시키는 경향이 있는 기에 의해 임의 치환된다. 적절한 기는 당업계에 숙련자에게 잘 공지되어 있다. 바람직한 임의 치환기는 히드록실, 아미노 또는 암모늄 기 또는 할로겐 (예를 들어 염소, 브롬, 또는 요오드) 원자이다. 적절한 양이온은 알칼리 금속 양이온, 특히 나트륨 또는 칼륨이다.
가장 바람직하게는 제 1 단량체는 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산 또는 그의 유도체 또는 그의 염 중 하나, 예를 들어 나트륨, 칼륨 또는 리튬염과 같은 알칼리 금속염인 한편, 제 2 단량체는 중합가능한 술포네이트 또는 염, 예를 들어 아크릴산 (3-술포프로필)에스테르 또는 그의 유도체의 나트륨, 칼륨 또는 리튬염과 같은 알칼리 금속염이다. 상기 각각의 단량체의 특히 바람직한 예는, 통상 NaAMPS 로서 알려져 있는 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산의 나트륨염, 및 통상 SPA 로서 알려져 있는 아크릴산 (3-술포프로필)에스테르 칼륨염이다. NaAMPS 는 현재 Lubrizol 로부터 50 % 수용액 (참조 코드 LZ2405) 또는 58 % 수용액 (참조 코드 LZ2405A) 로서 상업적으로 입수가능하다. SPA 는 Raschig 로부터 고체 형태로 상업적으로 입수가능하다.
수성 반응 혼합물 중 총 단량체 함량은 바람직하게는 15 중량% 내지 60 중량%, 바람직하게는 20 중량% 내지 50 중량% 이다.
바람직한 구현예에서, 제 2 단량체에 대한 제 1 단량체의 중량비는 20:1 내지 2:3, 바람직하게는 10:1 내지 2:3; 더욱 바람직하게는 60:40 내지 40:60 이고,때때로 약 50:50 일 수 있다.
제 1 단량체는 바람직하게는 1 중량% 내지 60 중량%, 더욱 바람직하게는 5 중량% 내지 50 중량%, 가장 바람직하게는 15 중량% 내지 40 중량% 의 양으로 포함된다. 제 2 단량체는 바람직하게는 1 중량% 내지 50 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 30 중량%, 가장 바람직하게는 10 중량% 내지 20 중량% 의 양으로 포함된다. 가교결합체는 바람직하게는 0.01 중량% 내지 2 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 중량% 내지 2 중량% 의 양으로 포함된다. 본 조성물의 균형은 바람직하게는 수성 가소제를 포함한다.
첫번째 및 두번째 단량체의 이점은 단량체 고함량 용액(약 75 %)이 수득될 수 있다는 것이 발견되었다는 것이다. 또한, 두번째 단량체는 글리세롤과 같은 다가 알콜에 용해될 수 있고, 첫번째 및 두번째 단량체 혼합물로 글리세롤을 첨가하는 것이 용해 공정을 강화함이 발견되었다. 두 단량체의 조합은 그와는 달리 수득되는 것보다 물함량에 대해 더 크게 조절할 수 있음이 발견되었다. 이것은 프리-겔(pre-gel) 믹스의 주요 부분으로서 최종 물 함량으로 제조된 조성물은 과량의 물로 제조된 후, 최종 조성물로 건조된 것들과 상이한 성질을 갖는다는 것이 발견되었기 때문에 중요할 수 있다. 예를 들면, 물의 증발에 의해 수득되는 최종 조성물로의 히드로겔은 일반적으로 물 증발 없이 제조된 것들보다 더 낮은 탄성율 또는 보관율을 갖는다. 유사한 수준의 탄성율을 수득하기 위해, 전자의 물질에 요구되는 가교체의 양은 더 높다. 물 및 잉여 가교체의 증발은 공정의 비용을 증가시킨다. 이 문제를 최종 건조 단계가 일반적으로 요구되지 않는 본 발명에의해 피할 수 있다.
통상의 가교제는 필요한 기계적 안정성을 제공하고, 조성물의 접착성을 조절하기 위해 사용된다. 조성물은 적당한 접착성 및 전기성을 갖도록 제조되지만, 충분한 양의 적당한 가교체가 사용되야 한다: 너무 적은 가교체가 사용되는 경우, 물질을 완성된 전극으로 전환하는 것이 불가능해진다. 전형적인 가교체는 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 알콕시화된 트리아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(PEG400 또는 PEG600), 에틸렌 비스 아크릴아미드를 포함한다.
수성 반응 혼합물은 임의로 계면활성제, 부가 단량체, 가공 보조제(이는 바람직하게는 소수성 중합체임), 상호침투 중합 네트워크를 형성하기 위해 적당한 수용성 중합체, 비친수성 중합체, 및/또는 항생제(예를 들면, 시트르산, 염화주석)를 더 함유한다.
본 발명에 따른 생접착 조성물을 제조하기 위해 사용되는 방법은 성분들을 혼합하여 초기 프리-겔 수성 기재 액체 제형의 형태로의 반응 혼합물을 제공한 후, 유리 라디칼 중합 반응에 의해 겔로 전환되는 것을 포함한다. 예를 들면, 이는 통상의 열적 개시제 및/또는 광개시제 또는 이온화 방사를 사용하여 달성될 수 있다. 광개시는 바람직한 방법이고, 통상 적당한 광개시제를 포함하는 프리-겔 반응 혼합물을, 한층으로 도포 또는 코팅된 후, 실리콘화된 방출 종이 또는 다른 고체 기질에서 자외광을 가함으로써 적용될 것이다. 가공은 일반적으로 정확하게 미리결정된 연속의 혼합 및 열처리 또는 기술을 포함하는 조절 방법으로 수행될 것이다. 본 발명에 따른 한 바람직한 특징은 제조후 물이 히드로겔로부터 제거되지 않는다는 것이다.
부가 단량체
본 발명에 따른 조성물은 바람직하게는 하나 이상의 부가 단량체를 함유한다. 적당한 부가 단량체는 비이온성 단량체 또는 이온성 단량체이다. 단량체가 이온성인 경우, 음이온성 또는 양이온성이다. 부가 단량체는, 존재하는 경우, 바람직하게는 10 중량% 이하의 양으로 포함된다.
바람직한 비이온성 단량체는 N-디치환된 아크릴아미드(바람직하게는 N,N-디알킬아크릴아미드) 또는 그의 유사체이다. N,N-디메틸아트릴아미드(NNDMA) 및/또는 그의 유사체가 특히 바람직하다.
바람직한 양이온성 단량체는 4차 암모늄 염이다. 특히 바람직한 양이온성 단량체는 (3-아크릴아미도프로필)트리메틸 암모늄 클로라이드 또는 [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸 암모늄 클로라이드이다.
바람직한 음이온성 단량체는 아크릴산 또는 그의 염 또는 에스테르와 같은 아크릴레이트 기재 단량체이다.
가소화제
본 발명에 따른 조성물은 일반적으로 가교 중합 네트워크에 부가적으로 수성 가소 매질 및 임의로 부가 전해질을 함유한다.
수성 가소 매질은 임의로 부가적으로 중합 또는 비중합 다가 알콜(예를 들면, 글리세롤), 그로부터 유도된 에스테르 및/또는 중합 알콜(예를 들면, 폴리에틸렌 옥시드)를 함유한다. 글리세롤은 바람직한 가소제이다. 택일적인 바람직한 가소제는 붕산 및 다가 알콜(예를 들면, 글리세롤)로부터 유도된 에스테르이다. 수성 반응 혼합물은 바람직하게는 혼합물의 10 중량% 내지 50 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 45 중량%의 가소화제(물 제외)를 함유한다.
히드로겔에서 물은 미분 스캐닝 칼로리미터(Differential Scanning Calorimetry)에 의해 측정되는 바와 같이 둘 이상의 형태, 냉동 및 비냉동로 존재할 수 있다고 주지되어 있다. 그러나, 첫번째 및 두번째 단량체를 함유하는 유용한 접착성을 갖는 조성물이, 냉동 및 비냉동수를 모두 가지며, 상기 겔에서 수활성이 일반적으로 높게 제조될 수 있음이 발견되었다. 두번째 단량체를 포함하는 이점은 조성물이 냉동수를 포함할 가능성을 증가시키는 경향을 갖는 것이다. 냉동수의 존재에 의해 얻어지는 이점은 상기 겔의 스트레스 모니터링 ECG에의 적용에서 명백해진다. 어떤 경우, 모니터링하는 기구를 신체에 접촉시키는 데에 바람직한 매질은 "습윤 겔"이다. "습윤 겔"에 의해 얻어지는 이점은 피부를 습윤시키고, 피부 저항의 연속적으로 저하시키는 데에 있지만, 임상 시험에서 냉동수를 갖는 히드로겔이 "습윤 겔"의 수행능에 필적할 수 있음이 발견되었다.
상호침투제
조성물은 바람직하게는 부가적으로 상호침투 중합체 네트워크를 형성하는 데에 적당한 수용성 중합체를 함유한다. 상호침투 중합 네트워크(IPN)를 기재로하는 히드로겔은 주지되어 있다. IPN은 적어도 다른 것의 존재하에 합성된 및/또는 가교된 하나가 각각 네트워크 형태인 두 중합체의 조합으로서 정의되어왔다. 평가되는 바와 같이, 이 조합은 일반적으로 두 중합체의 화학적 조합이기 보다는 물리적 조합일 것이다. IPN 시스템은 하기에 예로서 기재될 것이다:
단량체 1은 중합되고 가교되어 중합체를 제공하고, 이는 그 다음 단량체 2와 그의 가교체 및 개시제로 팽윤된다.
시스템 내에 하나만의 중합체가 가교되는 경우, 형성된 네트워크는 반-IPN(semi-IPN)으로 불린다. 그것들은 IPN으로서 공지되어 있지만, 완전한 상호침투가 일어나는 총 상호 용해성이 있는 경우만이다. 그러므로, 대부분의 IPN에서 중합체간 사슬 연장에 의해 감소될 수 있지만, 일부 상 분리가 있다. 또한 반 IPN은 담체 용매의 존재하에 제조될 수 있다고 보고되었다(예를 들면, 친수성 성분의 경우, 물).
수용성 중합체, 물 및 다가 알콜의 존재하에 중합 및 가교 수용성 단량체는 강화된 유동성, 및 결과적인 접착성을 갖는 히드로겔 물질을 생성함이 발견되었다.
세미 IPN's 의 형성을 위한 적합한 수용성 중합체로는 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산) 또는 그의 염중 하나 및 그의 공중합체, 폴리(아크릴산-(3-술포프로필)에스테르 칼륨염), NaAMPS 및 SPA의 공중합체, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리에틸렌 옥시드, 폴리비닐 메틸 에테르, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐피롤리돈, 그의 비닐 아세테이트와의 공중합체, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 및 비닐카프로락탐과의 삼원중합체, 아라비아고무, 카라야고무, 잔탄고무, 구아고무, 카르복시메틸 셀룰로스 (CMC), NaCMC, 히드록시프로필메틸 셀룰로스 (HPMC), 히드록시에틸 셀룰로스 (HEC) 또는 그의 조합물과 같은 다당류가 포함된다.
사용된 상호침투성 중합체의 양은 요구되는 역학적 성질 및 유동학적 특성 뿐 아니라 가공 조건의 고려사항에도 의존할 것이다. 사용된 상호침투성 중합체가 프리-겔 믹스의 점성도를 5000 센티포이즈를 초과하여 증가시킨다면 단량체들은 허용된 시간 범위(60 초 미만, 바람직하게는 10 초 미만이어야 한다)내에 중합화하고 가교결합하지 못하는 것으로 밝혀졌다. 점성도는 상호침투제의 성질 및 분자량, 및 프리-겔 가공성에 의존한다.
천연 다당류중, 아라비아고무 또는 말토덱스트린이 그의 차가운 물에 대한 용해도 및 예컨대, 카라야고무와 비교하여 점성도에 대한 더 적은 영향으로 인해 통상적으로 바람직하다. 그러므로 카라야고무 보다 더 높은 농도의 아라비아고무가 바람직하게는 사용될 수 있고, 수화겔성을 더 폭넓게 제어할 수 있다. 또한 프리-겔 제제을 수합하기 위한 가공 단계가 제조된 수화겔의 성질들에 대해 중요할 수 있다는 것이 또한 밝혀졌다. 수득된 제제에 대해서, 성분들이 25℃에서 수합되고 경화된다면 70℃로 가열된 것과 비교하여 상이한 전기성 및 접착성이 수득된다. 접착성이 향상될 수 있는 반면, 전기성, 예를 들어, 낮은 진동수 임피던스는 강하될 수 있다. 천연 다당류를 함유하는 용액은 향상된 용해도의 덜 불투명한 지시제가 된다. 열처리된 프리-겔로부터 제조된 조성물에 있어서 물의 활성은 일반적으로 열처리하지 않은 프리-겔에서 보다 더 낮다.
기타 첨가제
조성물은 바람직하게는 소수성 중합체를 함유한다. 소수성 중합체는 상호투과성 중합체의 존재 또는 부재하에서 혼입되어 상 분리된 물질을 형성할 수 있다. 이온 전도된 연속상을 함유하는 친수성 중합체 및 포유류 피부로의 접착을 향상시키는 소수성 감압성 접착제 영역으로 구성된 2 상 복합물의 제조가 미국 특허 제 5338490 호에 보고되었다. 거기에 기재된 제조방법은 친수성 중합체 함유 상 및 소수성 성분들로 구성된 혼합물(용액 및/또는 현탁액으로서)을 기판상에 주조한 다음 용매를 제거하는 것을 포함한다. 그러나, 접착제 이온 전도성 수화겔은 소수성 중합체 (바람직하게는 유액으로서)와 프리-겔 반응 혼합물의 성분들을 조합하고 이들을 기판상에 주조하여 경화시킴으로써 더 잘 제조될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 달리 말하면, 유용한 물질을 형성하기 위해 용매를 제거할 필요가 없다. 더욱이, 가교결합된 네트워크에 첨가된 조성물의 친수성 상이 또한 IPN 또는 세미 IPN 일 수 있다.
소수성 중합체가 상기 방법으로 혼입되는 경우 소수성 성분이 표면과 분리되고 (푸리에 변형 적외선 감쇠된 전체 반사 분광법, FTIR ATR 에 의해 측정된 바와 같이, 샘플링 깊이가 ZnSe 결정을 사용하여 1 ㎛ 또는 게르마늄 결정으로 0.25 ㎛ 에 근접한다) 표면에 존재하는 소수성 성분의 양이 매우 다양한 물질에 대한 접착에 영향을 미치는 것으로 여겨진다. 표면에 소수성 성분의 양이 더 많아질 수록 접착성도 더 커진다. 미국 특허 제5338490호에서, 60:1 내지 8:1 인 친수성 상과 소수성 상의 중량비가 청구되었다. 본 발명에 따라 제조된 100 내지 2000 미크론 두께의 수화겔 접착제에 있어서, 7:1 내지 1:20 범위인 친수성 성분과 소수성 성분의 비율이, 특히 상기 비율이 접착 조성물의 표면에 존재하는 경우, 바람직한 것으로 밝혀졌다. 본 발명의 방법에 있어서, 그러나, ATR 샘플링 깊이로 정의된 바와 같이, 소수성 물질을 표면에서 분리하기 위한 접착 수화겔의 초기 경화가 완료되는데는 72 시간 미만이 걸릴 수 있다.
바람직하게는, 상기 구현예에서 소수성 감압성 접착제는 폴리아크릴레이트, 폴리올레핀, 실리콘 접착제, 천연 또는 합성 유래된 고무 베이스 및 폴리비닐 에테르 또는 그들의 배합물로 구성된 군으로부터 선택된다. 상기 구현예에서 바람직한 소수성 감압성 접착제는 DM137 (Harlow Chemicals 시판)로 명명된 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 또는 Flexbond 150 (Air Products 시판)으로 명명된 비닐 아세테이트 디옥틸 말레에이트이다. 당 분야의 숙련자는 또한 분자량 및 공단량체 비율을 변화시켜 소수성 감압성 접착제의 성질의 제어할 수 있다는 것을 알 것이다. 일반적으로, 상기 소수성 감압성 접착제 (HPSA)에 의해 나타나는 표면 분리 정도는 HPSA의 조성, 프리-겔 혼합물의 점성도, 온도 및 경화 속도와 같은 인자들에 의존될 것이다.
계면활성제
본 발명에 따른 조성물은 선택적으로 계면활성제를 포함한다.
임의 혼화가능한 계면활성제가 사용될 수 잇다. 비이온성, 음이온성 및 양이온성 계면활성제는 단독으로 또는 조합이 바람직하다. 계면활성제는 바람직하게는 0.1 중량% 내지 20 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 중량% 내지 10 중량%의 양으로 포함된다.
일정 환경하에서, 반응 혼합물은 바람직하게는, 안정상 분리된 시스템을 제공하기 위해 사용되는 안정화된 중합체 분산액을, 반응 혼합물의 3 중량% 내지 20 중량%, 및 보다 바람직하게는 8 중량% 내지 18 중량%로 함유한다. 중합체는 바람직하게는 하기중 임의의 것을 단독으로 또는 조합하여 함유한다: 비닐아세테이트 디옥틸 말레에이트 공중합체 또는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체. 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체는 상품명 DM137 (Harlow Chemicals 사제)로 시판되는 것이 바람직하다.
접착제는 따라서 반응 혼합물의 5 내지 50중량%, 바람직하게는 30 내지 50 중량%의 친수성 단량체, 예를 들어, 이온성 수용성 단량체, 반응 혼합물의 10 내지 50 중량%, 바람직하게는 15 내지 45 중량%의 (물 이외의) 가소제, 반응 혼합물의 10 내지 50 중량%, 바람직하게는 15 내지 30 중량%, 보다 바람직하게는 15 내지 25 중량%의 소수성 비이온성 단량체, 예를 들어, 비이온성 수용성 단량체, 반응 혼합물의 3 내지 40 중량%의 물을 함유하는 수성 반응물을 중합화시킴으로써 전형적으로 형성된다.
본 발명의 용도를 위한 접착성 성분을 제조하는데 있어서, 액체 형성을 기초로한 전-겔(pre-gel) 수용액의 형태로 반응 혼합물을 제공하기 위해 일반적으로 혼합될 것이고, 그리고 나서 자유라디칼 중합 반응에 의해 겔로 전환된다. 이것은 예를 들어 종래의 열적 개시제 및/또는 광개시제를 사용하거나 또는 복사를 이온화함으로 달성된다. 광개시제가 바람직한 방법이며, 실리콘화된 복구 종이(release paper) 또는 다른 고체 기질 상의 측으로 분사 또는 코팅된 후 적당한 광개시제를 함유한 전-겔 반응 혼합물을 UV 광선에 넣음으로 적용될 수 있다. 240 내지 420 nm범위의 파장에서, 입사 UV 강도는 이상적으로는 충분히 40 mW/cm2이다. 본 공정은 혼합 및 열 처리 또는 코스의 미세하게 미리 결정된 순서를 포함하는 제어된 방식으로 일반적으로 실행될 것이다.
UV 노출 시간 정도는 이상적으로는 60 초보다 작아야하고, 바람직하게는 단량체의 95 % 이상이 전환된 겔을 형성하기 위해서는 10 초 미만이며, 99.95 % 이상의 전환에 대해서는 UV 광선 노출은 60 초 미만이고, 바람직하게는 40 초 미만이다. 산업 분야에서 이런 기술은 노출의 정도가 반응 혼합물의 두께, 광개시제의 농도, 반응 혼합물이 코팅된 기질의 특성 및 UV 의 광원에 의존한다고 이해된다.
이런 시간 조절은 매체 압력 수은 아크 램프(medium pressure mercury arc lamps)용으로 UV 광원의 100 W/cm 에서 조작한다. 기질 표면에 도달하는 254 nm 및 313 nm 의 UV 강도는 대략 150 ㎼/cm2및 750 ㎼/cm2이다. 주어진 램프에서 UV 강도는 조작력 및 UV 광원으로부터 반응 혼합물의 거리에 대한 함수이다.
어떤 여분의 단량체도 최소화하고 바람직하게는 잔재물을 소멸시키기위해 반응이 완전하다는 것을 보장하는 것이 중요하다. 이것은 접착제가 적용되는 기질, 자외선의 형태와 강도 및 자외선이 통과하는 수와 같은 많은 요인에 의존한다. 바람직하게는 NaNMP 와 같이 존재하는 친수성 단량체의 전환은 98 %, 더욱 바람직하게는 99.0 % , 더욱 더 바람직하게는 99.9 % 여야 하므로, 접착제내의 단량체의 양은 4600 ㎍/g 또는 미만, 바람직하게는 2300 ㎍/g 또는 미만, 더욱 바람직하게는 230 ㎍/g 또는 미만이다.
접착제는 전형적으로 적어도 착용자가 접하는 플랜지의 표면 일부에, 바람직하게는 일정한 두께와 캘리퍼 C 를 가진 층으로서 제공되거나, 또는 대안적으로 접착제의 적용 표면에 따라 변할 수 있다.
부착에 대한 착용자의 피부에 접착 성분의 제거상을 특히 고려할 때, 적어도 착용자가 접하는 플랜지의 표면에 적용되는 접착제의 제거에 좋은 조건(예: 진동수 약 100 rad/sec)은 접착제가 피부으로부터 쉽게 제거될 때 달성되고, 특히 착용자에게 고통을 야기시키지 않고, 착용자의 피부와 머리카락에 제거되기에는 너무 단단하게 붙지 않아서, 플랜지가 신체와 접촉하는 피부의 부분에 위치한 체모로부터 제거될 수 있다. 또한, 좋은 제거는 접착제가 피부나 머리카락에 잔여물을 남기지 않음이 중요하다.
두께와 켈리퍼 C의 관계는 전형적으로 착용자가 접하는 처분가능한 인간 분비물 조절 장치의 플랜지 표면의 기껏해야 일부분 위에 접착제 층의 밀리미터(mm) 로 측정되고, 항목 접착제의 25 ℃, 약 100 rad/sec 점성 계수 G"25는 고통없음의 표지와 피부로부터 접착제의 쉬운 제거를 준다.
어떤 이론에 구속되지않고, 전체가 성분의 더 높은 접착성에 대응하는 더 높은 100 rad/sec 에서 G"25의 값에 대해 접착층의 더 두꺼운 켈리퍼와 두께 C 가 요구되어 제거에 활용되는 에너지는 접착제의 질량내에서 더욱 고르게 분포되며, 그래서 피부에 부드럽게 전달되어 전형적으로 착용자의 고통 감각을 야기시키는 에너지 피크를 피하게 된다. 즉, 접착제의 더 얇은 층은 장치 제거에서 감소된 고통 감각을 달성하기 위해 100 rad/sec 에서 더 낮은 G"25를 가진 접착제가 필요하다.
본 발명에 따르면, 접착제는 바람직하게는 두께 C 를 가진 층으로 제공되어 점성 계수 G"25(100 rad/sec) 및 접착층의 두께 C 는 다음의 경험식을 만족한다:
G"25≤[(7.00 + C) * 3000] Pa
그리고 바람직하게는 다음의 실험실을 만족한다:
G"25≤[(5.50 + C) * 1700] Pa
본 발명의 바람직한 구체화에 있어서 접착층의 두께 C는 일정하고, 상기에 언급된 C와 G"25가 각부분에 있어서 만족되는 어떤 경우에 있어서 그런 접착층은 그것이 적용된 플랜지의 착용자가 마주하는 표면의 다른 부분에서 다른 두께를 가질 수 있다.
착용자의 표면에 처분가능한 인간 분비물 조절 장치의 접착용인 접착제의 제거에 있어서 본 발명의 접착제의 점성 계수 G"25와의 관계식에서 접착층의 두께 C 의 효과를 평가하기 위해, 제거 고통 등급 테스트(Removal Pain Grade Test)가 개발되었다. 이 테스트에서 표준 기질의 접착이 동일한 접착제가 다른 두께를 가진 층에 제공되며, 지각판 구성원의 팔뚝 표면에서 달성되며, 연속적인 제거에서 고통은 이후부터 설명되는 고통 등급의 용어로 평가된다.
일회용 흡수성 물품의 설명
여기에서 정의 되는 점착성 물질과 함께 사용될수 있는 흡수제 물품은 기술분야에서 일반적인 방법중 임의 의 방법에 의해 제조되어 질수 있다. 착용자를 향한 표면, 대개 흡수제 물품의 탑시트 표면에 점착성 물질의 사용은 주지의 기술에의해 일반적으로 사용되므로, 이러한 기술분야에서 숙련된 기술자에게 중대한 문제를 야기하지 않을 것이다. 점과 같은 작은 증가영역의 양식으로 점착성 물질이 제공되는 것이 가장 바람직하다.
점착성 물질은 일회용 흡수성 물품의 착용자를 향한 표면의 적어도 일부분에 층으로 이용된다. 상기 층은 바람직하게는 고정되거나, 다르게는 점착성 물질의 사용에 의해 표면이 변동하는 층 또는 캘리퍼스를 갖는다. 점착성 물질은 물품의 착용자를 향한 표면에 슬롯 코팅, 나선형 또는 구슬형 도포, 또는 프린팅과 같은 기술분야에서 공지된 임의의 수단으로 사용될 수 있다. 대개 점착성 물질은 기대되어 지는 사용목적에 따라 20 g/㎡ 내지 2500 g/㎡, 바람직하게는 500 g/㎡ 내지 2000 g/㎡, 가장 바람직하게는 700 g/㎡ 내지 1500 g/㎡의 기본중량으로 사용된다.
가능하다면, 물품은 답답함을 방지하기 위해서 적어도 수증기가 투과할수 있는, 바람직하게는 공기가 투과 할수 있는 통풍성을 제공한다. 점착성 물질이 통풍성을 제공하지 않는다면, 통풍성은 점착성 물질이 사용되지 않는 물품의 지역으로 국한될수 있다.
물품상에 점착성 물질은 사용하기 전에 보호되는 것이 바람직하다. 이 보호는 실리콘화된 또는 계면활성제 처리한 종이와 같은 개봉 린너(liner)에의해 제공되는데, 이는 선택된 점착성 물질에 쉬운 개봉을 제공한다.
본 발명은 사용자의 피부에 직접 사용할수 있는 일회용 흡수성 물품에 유리하게 사용될수 있다. 이 물품은 대개 신체의 분비액에 대한 흡수성, 오물로부터 사용자의 의복의 보호를 나타내며, 사용자에 편안하고, 생산과 포장이 쉽다. 일회용 흡수성 물품 아래에 참고로 위생용 냅킨 또는 생리대로 설명된다. 그러나, 일회용 흡수성 물품의 용어는 기저귀, 팬티 린너, 성인 실금 물품, 면구 또는 발한 패드 또한 포함한다. 여기서 사용되는 "위생냅킨"이란 용어는 여성에 의해 외음부 지역에 착용되는 물품, 몸에서 분비되는 다양한 신체 분비물 ( 예를 들어 질(vaginal) 분비물, 월경 및/ 또는 소변 )을 흡수하여 보관하는 물품으로서 일회 사용후 버려지는 물품을 의미한다. 일회용 흡수성 물품은 바람직하게 얇고, 더욱 바람직하게는 1 내지 5 ㎜ 두께이고, 사용하기 전에 충분히 평평하거나, 미리 모양이 갖추어진 형태이다.
여기서 사용되는 "결합된" 또는 "첨부된"이라는 용어는 첫 번째 구성물이 두 번째 구성물에 직접 연결되는 배치 및 첫 번째 구성물이 중간 구성물에 연결되고, 이 중간 구성물이 두 번째 구성물에 연결됨에 의한 첫 번째구성물이 두 번째 구성물에 간접적으로 연결되는 배치를 포함한다.
위생용 냅킨은 점착성 물질이 사용되는 신체 접촉 또는 착용자를 향한 표면 및 의복 접촉 또는 의복을 향한 표면의 두 개의 주된 표면을 갖는다. 바람직한 구상으로, 본발명의 위생냅킨은 액체 투과성의 탑시트, 탑시트에 결합된 액체 투과성의 백시트 및 탑시트와 백시트 사이에 흡수 핵 중간물으로 구성된다. 다른 구상으로는, 핵과 탑시티트를 요구할 필요없게, 위생냅킨 또는 팬티 린너가 약10 g 의 양의 액체를 흡수할 수 있는 점착성 있는 물질을 이용할 수 있다. 그러한 생산품은 바람직하게 아래에서 설명되는 백시트를 갖는다.
탑시트는 유순하며, 부드러운 촉감 및 착용자의 피부에 자극이 없다. 탑시트는 또한 탑시트의 일부분 또는 그 신장을 통해 한 방향 또는 두 방향으로 신축할 수 있는 탄성적 특성을 갖을 수 있다. 게다가 탑시트는 액체( 월경 및/또는 소변등)가 쉽게 그 두께를 통과할 수 있는 액체 투과성이 있다.
본발명에서의 이용에 바람직한 탑시트는 대개 높은 로프트(loft) 부직포 탑시트류 및 틈이 있게 제조된 필름 탑시트류에서 선택된다. 틈이있게 제조된 탑시트는 신체 삼출물에 투과성이 있고, 흡수적이지 않고, 액체가 거꾸로 통과하여 착용자의 피부를 젖게하는 경향이 감소되기 때문에 특히 바람직하다. 그래서, 착용자에 접촉하는 제조된 필름의 표면은 건조한 상태로 유지되고, 신체를 더럽히는 것을 줄이는 것 및 착용자에게 더욱 편안한 느낌을 창출한다. 적당한 제조된 필름은 미합중국 특허 3,929,135; 미합중국 특허 4,324,246; 미합중국 특허 4,342,314; 미합중국 특허 4,463,045; 및 미합중국 특허 5,006,394에 설명되어 있다. 특히 바람직한 미소 틈이 있게 제조된 필름은 미합중국 특허 4,609,518 및 미합중국 특허 4,629,643에 발표되었다. 본발명을 위한 바람직한 탑시트는 상기특허들 중 하나나 그이상에 표현되는 제조된 필름 및 오하이오주의 신시네티의 회사인 Procter & Gamble Company에서 "DRI-WEAVE"라고 판매되는 위생용 냅킨을 포함한다.
점착성 물질은 가장 적당하게는, 액체통로를 포함하는 탑시트의 단지 일부분만을 제외하고 액체 통로방향의의 동종 배치를 갖지 않게 탑시트에 사용되어, 액체가 중심부는 투과적이고, 주변부는 투과적이지 않는 탑시트가 된다.
다른 하나의 대안은 소위 혼성 탑시트로 불리는 것이며 이것은 섬유 모양과 필름 같은 구조를 결합한 것으로서, 이러한 혼성 탑시트의 특별히 유용한 구현예는 PCT 간행물 WO 93/09744; WO 93/11725; WO 93/11726 에 개시되어 있다.
탑시트를 언급할 때에는 다층구조 또는 1층구조가 예상된다. 상기한 혼성 탑시트는 그러한 다층 형상이지만 1차 탑시트 및 2차 탑시트와 같은 다른 다층 탑시트 형상들도 고려된다.
흡수성 핵은 또한 다층으로 구성되고, 유체의 저장과 분산 기능을 제공한다.
탑시트와 유체 전달에서 배치되고, 전형적으로 탑시트의 기초가 되는 것은 흡수성 핵이다.
이 핵은 일반적인 흡수 물질 또는 그것들의 조합으로 이루어질수 있다.
여기에서 사용하기 위한 적당한 흡수성 젤 물질은 실질적으로 물에 용해되지 않고, 약간 교차 결합되고, 부분적으로 중성화된 중합 젤 물질로 가장 자주 이루어 진다. 이 물질은 물과 접촉하면 히드로젤을 형성한다. 이러한 중합 물질은 이 기술분야에서 잘 알려진, 아크릴 산 같은 중합가능하고, 불포화된 산 함유 단량체들로부터 제조될 수 있다.
적당한 운반체는 잔 털 및(또는) 직물의 형태로 흡수성 구조체로 통상적으로 사용되는 물질들 즉, 천연, 가공 또는 합성 섬유, 특히 가공 또는 비가공된 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 적당한 운반체는 흡수성 젤 물질과 함께 사용될 수 있으나, 그것은 또한 단독으로 사용되거나 조합으로 사용될 수 있다.위생냅킨/바지안감에서의 직물 또는 직물 적층이 가장 바람직하다.
상기 핵의 구현예는, 특히 본발명의 응용에서 유용한데, 직물 자체를 접어서 형성된 이중층 직물 적층을 포함한다. 이러한 층은 서로 연결될 수 있다.
흡수성 젤 물질 또는 다른 임의 물질이 층 사이에 포함될 수 있다.
흡수성 핵은 흡수망에 일반적으로 존재하는 향기 조절제 특히 적당한 제올라이트와 같은 임의 성분을 포함할 수 있다.
백시트는 일차적으로 흡수성핵에 흡수되고 저장된 삼출액(exudates)이 속바지, 바지, 파자마, 내의와 같은 흡수성제품과 접촉하는 물품들이 젖는 것을 막아준다. 바람직하게 백시트는 액체(월경 및/또는 소변)를 통과시키지 않으며, 일반적으로 얇은 플라스틱 막으로 만들어진다.
백시트는 전형적으로 흡수성 핵의 전체까지 미치며, 탑시트에 미치며, 흡수성 핵의 주위를 접음으로써 탑시트의 부분을 형성할 수 있다. 그것에 의해서 US 4,342,314, 16단, 47 -62줄에 개시된 탑시트의 배열은 탑시트에 선택적으로 틈을 낼 필요 없이 이루어 질 수 있다.
바람직하게, 백시트는 또한 적어도 수증기를 투과시키고, 바람직하게는 공기를 투과시킴으로써 흡수성 물품에 통기성을 제공한다. 백시트는 적층 물질일 수 있는데 예를 들어 미공성 막 및/또는 짜여지지 않은 물질 및/또는 구멍이 형성된 막의 조합의 적층 물질일 수 있다. 통기성은 원한다면 백시트의 둘레나 중앙에 제한될 수 있으며 또한 전체 백시트에 미칠 수 있다.
본 발명에 따른 여기에서 설명된 접착제는 또한 피부에 다른 물품을 부착하는데에 응용될 수 있음을 보여준다. 예를 들어 접착제는 화장 또는 약학 전달 물품(이것은 피부에 피부처리 물질, 크림, 로션, 호르몬, 비타민, 방취제, 약과 같은 물질을 제공한다.)과 같은 기능성 물품을 부착할 수 있는 기능을 나타낸다; 화장 또는 약학 전달 물품은 피부로부터 발산되는 살충제, 흡입제, 향수같은 물질을 제공한다; 기능성 제품들은 피부에 부착될 필요는 없으나 장식 화장품(립스틱, 아이 섀도우, 무대 메이크업)과 세척 제품(손세척제, 안면 마스크 및 위생적인 땀구멍 클렌저)와 같은 것은 피부 잔류 시간이 높을 것이 요구된다.
점착성 물질은 추가적인 사용분야를 찾을수 있는데, 이는 하기의 경우를 포함한다. 생식기-, 무릎- 또는 팔꿈치 보호대 또는 붕대와 같은 보호 물품으로서 피부에 부착되는 물품; 재단사에게 치수를 재는 동안 옷의 일부, 브래지어 또는 수술가운과 같은 의복; 코의 고약; 가슴대체물 또는 가발과 같은 인공보철물; 타박상에서 통증을 줄이거나 혹을 감소하기위한 차가운 덮개 (cold wrap); 예를 들어 WO 97/36968 및 WO 97/49361에 개시된 열세포로 이루어진 일시적 그리고 만성적인 고통을 줄일 수 있는 열 덮개, WO 97/01311에 예시되어 있는 무릎 덮개, 예를 들어 US 5741318에 개시된 등 덮개; 청취 보조기구; 안면 보호 마스크 (유독 물질의 흡입을 감소 또는 막아주는); 보석장식, 귀걸이, 복장, 문신, 고글 또는 다른 눈에 착용하는 것과 같은 장식적인 물품; 개구수술 장비, 테잎, 붕대, 일반적 용도의 붕대(dressing), 상처를 아물게 하고 관리하는 장비; 그리고 ECG, EMG, EEG, TENS 전자외과, 세동제거(defibrillation), EMS와 같은 생의학적 피부 전극 및 안면/미 응용기기를 위한 전극; 그리고 고정 제품 및/또는 환자에게 납선 케이블등의 관을 달아 도뇨관을 부착시키기위한 장비.
제거 고통 등급 테스트
제거 고통 등급 테스트는 접착층이 있는 샘플을 사전에 착용자의 피부에 부착하였다가 착용자의 피부로부터 제거하는 중의 고통을 측정하는데 이용된다. 본 테스트는 특히 각 샘플의 제거시의 고통을, 시판되는 강한 의약용 반창고에 의하여 설정된 기준 샘플을 제거할 때의 고통에 비교하여 측정한다.
샘플 준비
본 테스트는 Effegidi S.p.A of Colorno (Parma, Italy) 에 의하여 시판되는 것과 같은 60x20 mm 크기의,폴리에스테르로 제조된, 23 ㎛ 두께의 사각형 샘플들로 행해지는 데, 이들 샘플의 일면에는 선택된 두께의 연속적 접착제 층을 구비하고 있다. 기준 샘플은, Beiersdorf A.G. Hamburg, Germany 의 상표명 Fixomull stretch 인, 접착성 부직조 섬유로 제조된 60x20 mm 크기의 샘플이다.
테스트 방법
6 등급자로 구성되는 패널이 테스트를 위하여 선정된다. 본 테스트는 기후 조건이 온도 23℃ 및 상대 습도 50% 로 유지되게 통제하는 실험실에서 수행된다. 물과 비누에 의한 보통의 세척 외에 착용자의 피부에 대한 특별한 처리는 필요하지 않다. 그리고 나서 상기 피부는 테스트 전에 적어도 2 시간 동안 건조되어, 방 상태 (room conditions) 와 평형에 이르게 된다. 상이한 접착제가 기준 샘플 R 과 비교되어 테스트에서 평가된다. 각각의 샘플은 등급자의 팔뚝안쪽의 팔꿈치와 손목의 사이의 중심에, 샘플의 짧은 면이 팔의 길이 방향으로 정렬되게, 조작자 (operator) 에 의하여 손으로 부착된다. 조작자는 피부에 의료용 반창고를 부착시키기 위하여 일반적으로 가하는 압력을 각 샘플에 손바닥으로 동일하게 가한다. 각 샘플은 처방된 시간동안 부착되어 있다가, 조작자가 천천히 그리고 부드럽게 당김으로써 등급자의 피부로부터 제거된다.
하나의 기준 샘플 R 의 네개의 시리즈 및 테스트 샘플은 각각 부착,착용된 다음에, 착용자의 피부로 부터 제거된다; 각 샘플은 1분동안 착용되며, 동일한 시리즈의 두개의 잇따르는 샘플 사이에는 5분의 대기시간을, 두개의 잇따르는 상이한 시리즈 사이에는 15분의 대기시간을 둔다. 기준 샘플 R 은 언제나 그 각각의 시리즈의 첫번째 샘플로서 부착,착용 및 제거된다. 각 시리즈에서의 반복이 없고 첫 세개의 시리즈에서 순서가 반복되지 않는한, 첫 세개의 시리즈 각각에서의 테스트 샘플의 부착/착용/제거의 순서는 랜덤 (random) 이다. 기준 R 은 언제나 첫번째 것으로 하면서, 네번째 시리즈에서 테스트 샘플의 하나는 두번 테스트된다. 종합적으로, 각 샘플은 같은 횟수로 테스트되어야한다 (24번).
상기 등급자들은 0 부터 10 까지의 고통 단계를 이용하여 각 샘플을 평가하게 되었는데, 0 은 고통없음에 해당하며, 10 은 기준 샘플 R 의 제거시의 고통에 해당한다. 각 샘플의 고통 수치는 24회 측정의 평균값으로서 구하였다.
테스트로부터 수집된 결과는 통계 분석 프로그램인 "Comparison of Population Means - Paired Samples" 에 의하여 분석되었는데, 이 프로그램은 샘플들의 고통 수치들의 차이가 통계적으로 현저함을 보였다.
벗김 부착 방법
이 것은 지정된 벗김 각도 및 속력으로 피부를 제거하는데 필요한 벗김력 (peel force) 의 평균값을 결정하는 양적인 방법이다.
장비
가위 편리한 출처
표준 자 편리한 출처
강철 롤러 질량 5.0㎏, 직경 13㎝ 및 너비 4.5㎝
0.5mm 두께의 고무 피복
폴리에스테르 필름 EFFEGIDI S.p.A.,43052 Colorno,Italy 의 PET 23μ
전달 접착제 3M Italia S.p.a.,20090 Segrate Italy 의 3M 1524
측정 시계 편리한 출처
인장 테스터 Instron mod 6021 (또는 이와 동등한 것)
테스트 과정
A)인장 테스터 벗김 세팅:
로드 셀 10N
테스트 속력 1000 mm/min
클램프 (clamp) 사이 거리 25mm
예비 하중 0.2N
테스트 경로 "LM" 50mm
측정 변수 F average (N) in "LM"
B)피부 상태 및 준비
샘플은 팔뚝에서부터 벗겨진다. 테스트될 피부의 상태는 3 가지가 있다:
1)건조: 팔뚝은 테스트 전이나 반복 사이에 처리되거나 닦이지 않는 다.
2)습윤: 하나의 면 (cotton) 디스크 (Demak'up 직경 5.5cm, 하중 대 략 0.6g) 에, 3ml의 증류수를 가한다. 그 다음, 디스크는 팔뚝
상의 테스트 부분 위에서 약간의 압력으로 3번 닦인다 (팔뚝의 테스트 부분은 사각형 모양으로써, 접착 부분 보다 대략 2cm 정도 넓고 길다).
C)샘플 준비
1. 샘플들로 하여금 약 1시간 동안 상태조절 방 (conditioned room)(23 ±2℃ 및 50 ±2 %RH) 에 적응하게 한다.
2. 길이 260mm ±2 및 너비 20mm ±2 의 사각형 접착 샘플을 준비 한다.
3. 샘플 표면에 폴리에스테르 필름을 붙인다(기질 표면에 폴리에스 테르를 붙이는 전달 접착제를 이용하여).
4. 각 테스트 표본은 개인적으로 준비되어야 하고, 즉시 테스트되 어야 한다.
5. 접착제를 건드리지 말고, 그로부터 해제 종이를 제거한다.
한쪽 끝을 피부에 붙인다(섹션 B 를 보라).
6. 강철 롤러를 접착 띠를 따라서 160mm, 각 방향으로 한번씩 굴린 다.
D)테스트 환경
접착제가 테스트될 수 있는 환경은 2 개가 있다:
1) C1 에 설명된 상태조절 방
2) 습윤 환경. 단계 C4 후에, 상기의 표본은 여기서 채취되고 습기 조절 오븐에 넣어져서 85℃에서 3시간동안 있게 된다. 그리 고 나서 표본이 꺼내져서 단계 C5, C6 이 수행된다.
E)실행
단계 C6 후 1분이 경과한 때, 상기 표본의 자유단 (free end) 을 잡고 (대략 100mm 길이), 접착 테스트 기계의 상단에 넣는다. 표본의 팔뚝에 대한 각도가 90 도가 됨을 확인한다. 테스트 기계를 구동 한다.
F)보고
5회의 테스트의 벗김력의 평균값을 보고한다. 각각의 값이 샘플들 의 표준 편차를 계산하는 기초가 된다.
잔여 단위체 테스트 방법
테스트 샘플
1 그람의 하이드로겔 샘플을 취하고 100ml의 0.9% 염수 (saline water) 에담근다.
상기 샘플을 상기 염수에 40℃에서 24시간 동안 둔다.
상기 액체의 분취량 (aliquot) 을 희석하고 일렉트로스프레이 LC/MS/MS 에 의하여 분석한다.
측정 샘플
1 그람의 기준 단위체 (예를 들면, NaAmps) 를 100ml 의 0.9% 염수에 용해한다.
상기 액체의 분취량 (aliquot) 을 희석하고 일렉트로스프레이 LC/MS/MS 에 의하여 분석한다.
평가
테스트 및 측정 샘플의 응집은 VG Mass Lynx 와 같은 소프트웨어 패키지를 이용한 선형 회귀 분석에 의하여 결정된다.
접착 제제
적합한 접착제를 하기 실시예에 기재된 대로 제조한다.
실시예 1
20 부의 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (pEG600)(상품명 Ebacryl 11 로 시판되는 UCB Chemicals 제품) 에 6 부의 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤(상품명 Irgacure 184 로 시판되는 Ciba 제품)을 용해시킨다. 상기 제조된 용액을 여기에서 용액 A (XL/PI) 로 나타낸다. 따로, 50 부의 3-술포프로필 아크릴레이트의 칼륨염 (SPA) (Raschig 제품)을 50 부의 물에 용해시켜 용액 B를 형성한다. 용액 C 로 나타낸 추가 용액은 50 부의 물, 50 부의 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산 (NaAMPS) (Lubrizol Corporation 의 제품 및 상품명 LZ2405 로 50 % 수용액으로서 시판)으로 구성된다. 100 : 0, 90 : 10, 60 : 40, 50 : 50, 40 : 60, 10 : 90 및 0 : 100 비율의 용액 B 및 C 의 혼합물을 만들어 프리겔(pre-gel) 용액을 형성한다. 80 부의 각각의 상기 프리겔 용액에, 0.15 부의 용액 A, 5 부의 염화칼륨 및 20 부의 증류수를 첨가한다. 프리겔 용액을 1 m2당 0.8 kg 의 코팅 중량으로 규소화 방출 페이퍼상에 코팅시키고 1 분당 5 m 의 속도로 중간압력 수은 아크 램프하에 통과시킴으로써 자외선 조사에 노출시켜 선명한 자가지지 겔을 형성한다. 램프하 잔류시간은 4 초이다. 겔로부터 각인된 20 mm 직경 디스크의 저장율(G') 은 Rheometric Scientific RS-5 유량계로 37 ℃에서 기록한다. 1 rad에서 G' 값을 표 1 에 기록한다. 90 및 100 부의 SPA를 함유하는 겔을 제외하고, 제조된 겔은 피부상에 허용가능한 점성 및 박리성을 갖는다. 표 1 의 데이터로부터 저장율에서 상대적 선형 변화를 SPA 대 NaAMPS 비율의 증가 또는 감소로 수득한다.
상기 실시예에서, 그리고 하기 실시예에서 부는 그대로 다른 특별한 언급이 없는 한 중량부를 의미한다.
NaAMPS용액 C 80 72 48 40 32 8 0
SPA용액 B 0 8 32 40 48 72 80
증류수 20 20 20 20 20 20 20
XL/PI용액 A 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
KCI 5 5 5 5 5 5 5
G'(Pa) @1 rad/s 4,198 3,389 2,471 2,205 1,759 703 492
실시예 2
20 부의 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (pEG600)(상품명 Ebacryl 11 로 시판되는 UCB Chemicals 제품) 에 6 부의 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤(상품명 Irgacure 184 로 시판되는 Ciba 제품)을 용해시킨다(상기 제조된 용액을 여기에서 용액 A (XL/PI) 로 나타낸다). 따로, 58 부의 3-술포프로필아크릴레이트의 칼륨염 (SPA) (Raschig 제품)을 58 부의 물에 용해시켜 용액 D를 형성한다. 용액 E 로 나타낸 추가 용액은 42 부의 물, 58 부의 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산 (NaAMPS) (상품명 LZ2405A 로 58 % 수용액으로서 시판되는 Lubrizol Corporation 의 제품)으로 구성된다. 100 : 0, 90 : 10, 60 : 40, 50 : 50, 40 : 60, 10 : 90 및 0 : 100 비율의 용액 D 및 E 의 혼합물을 만들어 프리겔 용액을 형성한다. 100 부의 각각의 상기 프리겔 용액에, 0.17 부의 용액 A 및 3 부의 염화칼륨을 첨가한다. 프리겔 용액을 1 m2당 0.8 kg 의 코팅 중량으로 규소화 방출 페이퍼상에 코팅시키고 1 분당 5 m 의 속도로 중간압력 수은 아크 램프하에 통과시켜 선명한 자가지지 겔을 형성한다. 저장율을 실시예 1 에서와 같이 측정하고 표 2 에 기록한다. 실시예 1 에 기재된 겔에서와 같이, 탄성률 또는 저장율 G'(Pa) 의 변화는 SPA 에 대한 NaAMPS 비율의 증가 또는 감소에 대해 선형이다. 제조된 모든 겔은 피부에 대해 허용가능한 점성력 및 박리 강도를 갖는다. 그러나, 60 : 40 내지 40 : 60 범위의 NaAMPS : SPA 비율을 갖는 겔은 재이용성과 박리 강도 사이의 균형이 더욱 좋다.
NaAMPS용액 E 100 90 60 50 40 10 0
SPA용액 D 0 10 40 50 60 90 100
XL/PI용액 A 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17
KCl 3 3 3 3 3 3 3
G'(Pa) ＠1 라디안/초 15,142 14,333 11,073 10,672 9,920 6,280 5,199
교차-결합 작용물질의 양을 다양하게 하여, 도 5의 그래프에서 보는 것처럼 탄성율 G'에서 실질적으로 선형 변화도 역시 수득할 수 있다.
실시예 3
57 부의 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산의 나트륨염 (NaAMPS)의 58% 용액 (LZ2405A)에 10 부의 3-술포프로필 아크릴산염의 칼륨염 (SPA)의 58% 용액을 5 부의 염화칼륨과 함께 첨가하고 상기 염화 칼륨이 용해될 때까지 교반하였다. 그리고나서 상기 용액을 30 부의 글리세롤과 함께 30분 동안 혼합하였다. 6부의 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤 (상품명 Irgacure 184의 명칭하에 시판되는 Ciba의 제품)이 용해되어있는, 20 부의 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴산염 (pEG600) (상품명 Ebacryl 11의 명칭하에 시판되는 UCB Chemicals의 제품)을 함유하는 용액 0.15 부를 상기 후자의 용액에 첨가하였다. 그리고나서 상기에서 형성된 프리겔 용액을 실시예 1과같이 경화시켰다. 상기 겔로부터 우수한 피부 접착특성이 수득되었다.
실시예 4
34.7 부의 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산의 나트륨염 (NaAMPS)의 58% 수용액 (LZ2405A)에 34.7 부의 3-술포프로필 아크릴산염의 칼륨염 (SPA)의 58% 수용액을 4.6 부의 염화칼륨 및 증류수 3 부와 함께 첨가하고 염화 칼륨이 용해될 때까지 교반하였다. 그리고나서 상기 용액을 글리세롤 23.2 부와 함께 30분 동안 혼합하였다. 상기 후자의 용액에 실시예 1에서 설명한 바와같이 제조한 용액 A 0.15 부를 첨가하였다. 그리고나서 상기에서 형성된 프리겔 용액을 실시예 1과같이 경화시켰다.
실시예 5
글리세롤 20 부에, 히드로포빅 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 에멀션 (50% 고체) (상품명 DM137로 시판되는 Harlow Chemicals의 제품)의 3 부 및 폴리에틸렌 글리콜(분자량 600) 10 부를 첨가하고 일정한 색이 나타날때까지 교반하였다. 상기 혼합물에 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산의 나트륨염 (NaAMPS)의 58% 용액 (LZ2405A)의 50 부, 3-술포프로필 아크릴산염의 칼륨염 (SPA) 16 부 및 염화칼륨 5부를 첨가하고, 상기 용액을 교반하면서 60℃에서 1 시간동안 가열하였다. 상기 혼합물은 불투명한 흰색(opaque off white)에서 반투명한 흰색(transluent off white) 모습으로 변화하였다. 휴대용 혼탁도 미터(제품 코드 H193703, Hanna의 제품)로 측정한 상기 용액의 혼탁도는 254ftu에서 107ftu까지 변화하였다.상기 용액을 20℃까지 냉각하고 나서 실시예 1에서 설명한 바와같이 제조한 용액 A의 0.13 부분을 첨가하였다. 상기 최종 용액을 1 시간동안 교반한 후 실시예 1과같이 경화하였다. 생성된 겔은 1 라디안에서 G' 값 5328Pa를 가졌다. 40℃에서 습도 단계의 변화(40, 52, 64 및 80%RH)시키는 및 무게 이득 또는 손실을 측정하는 캐비닛에 상기의 겔을 두고 제로 무게 변화에 외삽하여 측정한 겔 중의 물의 활성도는 0.62였다. 상기 겔의 피부에서 접착성은 이전의 실시예에서 개시한 것들보다 현저하게 컸다. 감쇠전반사 적외선 분광기에의한 겔의 분석에서, 표면 영역에서(약 1 마이크론 이하) (공기 표면 또는 릴리스 페이퍼(release paper)에 접촉한 표면 둘 중 어느 쪽) NaAMPS에 대한 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체의 농도는 벌크 조성물과 비교하여 현저하게 향상되었다.
실시예 6
글리세롤과 함께 아라비아 고무 3 부를 첨가한 것을 제외하고 실시예 5의 방법으로 수행하였다. 상기 생성된 겔은 1 라디안에서 G' 값 5406 Pa를 가졌다. 실시예 5에서의 방법으로 측정한 물의 활성도는 0.55였다. 상기 겔의 피부에 대한 접착성은 이전의 실시예에서 개시한 것보다 현저하게 컸다. 감쇠전반사 적외선 분광기에의한 겔의 분석에서, 표면 영역에서 (약 1 마이크론 이하) (공기 표면 또는 릴리스 페이퍼(release paper)에 접촉한 표면 둘 중 어느 쪽) NaAMPS에 대한 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체의 농도는 벌크 조성물과 비교하여 현저하게 향상되었다.
실시예 7
표 3의 공식화는 공식화 7a에 대하여 하기의 방법을 사용하여 제조되었다. 글리세롤 33 부에 히드로포빅 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 에멀션 (50% 고체) (상품명 DM137로 시판되는 Harlow Chemicals의 제품) 10 부을 첨가하고 일정한 색이 나타낼 때까지 교반하였다. 상기 혼합물에 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산의 나트륨염 (NaAMPS)의 58% 용액 (LZ2405A)의 35 부 및 3-술포프로필 아크릴산염의 칼륨염 (SPA) 15 부를 첨가하고, 용액을 교반하면서 60℃에서 1 시간동안 가열하였다. 용액을 20℃까지 냉각시키고난 후 실시예 1에서 설명한 바와 같이 제조한 용액 A 0.15 부를 첨가하였다. 상기 최종 용액을 1 시간동안 교반한 후 실시예 1과같이 경화하였다.
공식화 7b를 제조하기 위하여 무게 부분을 표 3에 나타낸 숫자로 변화시킨 것을 제외하고 공식화 7a에서와 동일한 방법으로 반복하였다.
공식화 7c를 제조하기 위하여, 프로필렌 산화물/에틸렌 산화물 차단 공중합체 계면활성제(PE/F127로 지칭, BASF로 제조됨)를 글리세롤과 함께 첨가한 것 및 무게 부분을 표 3에 나타낸 숫자로 변화시킨 것을 제외하고, 공식화 7a에서와 동일한 방법으로 반복하였다.
무게에 의한 조성물
공식화 7a 7b 7c
58% NaAMPS 35 35 35
SPA 15 25 25
글리세롤 33 20 20
DM137 10 15 15
PEG 600 5 10 10
PE/F127 1
PI/XL (용액) 0.15 (A) 0.14 (A) 0.14 (A)
보는 바와 같이, 상기 발명은 다수의 다른 양상을 나타내며 그것은 그 범주 안에서, 명시적으로 또는 은연중으로든, 단독적으로 또는 상호 복합적으로든, 본 개시된 모든 신규하고 창의적인 특징 및 양상을 포함하는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 또한 많은 자세한 개질도 가능하며, 특히 본 발명의 범주는 묘사된 실시예(들) 또는 상기에서 오직 기술적 또는 설명적인 의의로 사용된 용어 및 표현에 의해서 제한하려는 것은 아니다.
본 발명은 착용자의 피부에 직접 부착되는 기저귀, 기저귀, 팬티라이너, 탐폰, 발한 패드, 성인용 실금 장치등과 같은 1 회용 흡수성 물품에 관한 것이다. 본 물품은 향상된 점착제를 활용하여 응용 및 착용자로부터 물품의 제거가 용이한 반면, 바람직한 위치에서 물품의 유지를 확실하게 해준다.

Claims (15)

  1. 착용 접촉표면과 의복 접촉표면으로 이루어지는 1회용 흡수성 물품(10) 에 있어서, 상기 착용접촉표면은 하기의 특성을 갖는 접착제로 이루어진 적어도 하나 이상의 부분을 포함하는 1 회용 흡수성 물품 (10) :
    (ⅰ) 0.4 내지 0.9 의 수분활성;
    (ⅱ) 1 rad/s 에서 700 내지 15,000 Pa 의 탄성모듈;
    (ⅲ) 100 rad/s 에서 2000 내지 40,000 Pa 의 탄성모듈;
    (ⅳ) 1 rad/s 에서 450 내지 14,000 Pa 의 점성모듈;
    (ⅴ) 100 rad/s 에서 1000 내지 35,000 Pa 의 점성모듈;
    (여기서 점성모듈은 1 내지 100 rad/s 의 진동수 영역에서 탄성모듈보다 작다).
  2. 제 1 항에 있어서, 표면에서의 중합체 농도가 접착제 벌크에서의 농도보다 큰 소수성 중합체로 접착제가 이루어지는 1회용 흡수성 물품 (10).
  3. 제 1 항에 있어서, 접착제가 수성 가소제, 친수성 불포화 수용성 첫째 단량체와 친수성 불포화 수용성 둘째 단량체의 공중합체, 및 가교제로 이루어지는 흡수성 물품 (10) (여기에서 첫째 단량체는 조성물의 생접착성을 우선 촉진하는 경향이 있다).
  4. 제 1 항에 있어서, 친수성 불포화 수용성 첫째 단량체와 친수성 불포화 수용성 둘째 단량체, 및 가교제로 이루어진 수성 반응 혼합물을 중합함으로써 접착제를 수득할 수 있는 흡수성 물품 (10) (여기에서 첫째 단량체는 조성물의 생접착성을 우선 촉진하는 경향이 있다).
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 첫째 단량체는 조성물의 기계적 강도를 또한 촉진하는 경향을 가지며, 및/또는 둘째 단량체는 조성물의 수분 활성을 우선 증가시키는 경향을 갖는 흡수성 물품 (10).
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 첫째 단량체가 하기 화학식의 화합물인 흡수성 물품 (10).
    [화학식 I]
    (여기에서, R1은 선택적으로 치환된 탄화수소 부분이고, R2는 수소 또는 선택적으로 치환된 메틸 및 에틸이며, 그리고 M 은 수소 또는 양이온을 나타낸다).
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 둘째 단량체가 하기 화학식의 화합물임을 특징으로 하는 흡수성 물품 (10) :
    [화학식 II]
    (여기에서, R5는 수소 또는 선택적으로 치환된 메틸 또는 에틸을 나타내고, R6은 수소 또는 양이온을 나타내며, 그리고 R7은 선택적으로 치환된 탄소수 1 내지 4 의 알킬렌 부분을 나타낸다).
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 첫째 단량체가 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산 또는 그 유사체 또는 그 염중 하나, 및/또는 둘째 단량체가 중합할 수 있는 술폰산염 또는 아크릴산 (3-술포프로필)에스테르의 염 또는 그 유사체임을 특징으로 하는 흡수성 물품(10).
  9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 둘째 단량체에 대한 첫째 단량체의 중량비가 20:1 내지 2:3 인 흡수성 물품(10).
  10. 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 수성 반응 혼합물이 계면활성제, 추가의 단량체, 전해질, 침투성 중합체 망을 형성하기에 적합한 수용성 중합체, 지질-미셀화 중합체, 비친수성 중합체, 및/또는 항미생물 제제를 더 함유하는 흡수성 물품(10).
  11. 상기 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품의 상기 착용접촉표면이 하나 이상의 비접착성 부분으로 이루어지는 흡수성 물품(10).
  12. 상기 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착제가 연속층으로서 제공됨을 특징으로 하는 흡수성 물품(10).
  13. 상기 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착제를 슬롯 코팅 (slot coating) 으로 상기 착용접촉표면에 바르는 흡수성 물품(10).
  14. 상기 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품이 후면시트 (backsheet) 를 포함하고, 상기 후면시트가 상기 접착제에 직접 접촉하는 흡수성 물품(10).
  15. 상기 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품이 상층시트 (topsheet), 후면시트, 및 상기 상층시트와 상기 후면시트 사이에 위치한 흡수 코어로 이루어지는 흡수성 물품(10).
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