KR20020059661A - 알칼리 중화 초흡수성 제품 - Google Patents

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Abstract

냄새 제어성 및 미생물 제어성이 개선된 본 발명의 초흡수성 물품은 불투액성 이면층, 부분적으로 중화된 산성 친수성 중합체, 특히 표면 가교형 폴리아크릴레이트를 함유하는 흡액성 중간층 및 투액성이고 비흡수성인 상부층을 포함하고, 상기 흡수성 중간층에 고르게 분포되어 있는 알칼리 중화제를 포함하는 것으로 특징으로 한다.

Description

알칼리 중화 초흡수성 제품{ALKALI-NEUTRALISING SUPERABSORBENT PRODUCTS}
각종 유형의 아기 기저귀, 여성용 위생 제품 및 요실금 패드에 사용하기 위한 초흡수성 재료가 당업계에 공지되어 있다. 이들 재료는 일반적으로 부분적으로 중화된 폴리아크릴레이트형의 강한 친수성 가교 중합체를 포함한다. 그러나, 이러한 친수성 입자는 과립성 중합체가 덩어리, 즉 "겔 블록"을 형성하는 경향이 있어 입자간 다공성을 줄이고 팽윤율을 제한한다는 문제점을 안고 있다. 따라서, 현재 여러 초흡수성 재료는 진보형, 즉 분산성을 개선시키고 흡수 속도를 증가시키는 추가의 표면 가교를 보유한 유형이다. 표면 가교는, 예컨대 디글리시딜 화합물 또는 알킬렌 카르보네이트로 고온에서 실시할 수 있다. 표면 가교 결과 막 유사 표면 특성이 생기고, 따라서 물 수송(팽윤 작용) 특성이 개선되고 기계적 특성이 양호해진다(하중 하에 흡수성 증가)(검토를 위해서, 예컨대 Buchholz and Graham,Modern Superabsorbent Polymer Technology, Wiley - VCH, 1998, 특히 제3장:Commercial processes for the manufacture of superabsorbent polymers, 제5장:The structure and properties of superabsorbent polyacrylates, 및 인용된 문헌 참조).
초흡수성 재료의 사용과 관련된 문제는 뇨 성분, 특히 암모니아와 기타 알칼리성 질소 함유 화합물에 의해 유발되는 냄새이다. 초흡수성 재료의 최대 흡수능이 이용되기 전에 이들 성분들로 인하여 초흡수성 재료가 불쾌한 상태로 유지되게 된다. 또한 세균 성장으로 제품에 악취가 생기고/또는 피부 자극을 유발한다. 결과적으로, "현재" 초흡수성 중합체의 효과적인 흡수성과 분산성을 보유하면서, 체액과 접촉시 냄새를 제어하고 세균 성장을 줄이는 초흡수성 재료가 필요하다.
pH 조절제 또는 암모니아 흡수제를 기저귀에 혼입하여 냄새 및 세균 성장 문제와 피부 자극("기저귀 발진")을 줄이는 방안이 제안되었다. EP-A-202,127호는 미립자 형태의 고도로(>50%, 특히 >65%) 중화된 폴리아크릴레이트를 주성분으로 하는 제1 세대형(표면 가교되지 않음) 흡수성 물품을 개시하고 있다. 이 물품에서는 비중화형 폴리아크릴산, 셀룰로스 포스페이트 등의 중합성 pH 조절제 약 10 중량%가 흡수체 물품의 별도 구역에 균일하지 않게 분포되어 있다. EP-202,127호에서는 구연산과 같은 비중합성 pH 조절제를 청구하고 있지만, 상기 특허 출원 명세서에 예시되어 있지는 않다. 비균일한 분포란 일부 구역에서 고산성/흡수체 비율이 10/1 이상인 반면, 다른 구역에서는 저산성/흡수체 비율이 1/10 이하여야 한다는 의미이다. 동일한 구조에서 pH 조절제와 초흡수성 중합체의 단순한 조합이 어려움 없이, 즉 흡수능을 상당히 낮추지 않고 달성될 수 없기 때문에 비균일 분포가 필요하다.
EP-A-311,344호는 기저귀 발진을 줄인 요실금 흡수 물품으로서, 흡수된 중탄산염을 함유하고, 프로테우스 불가리스(Proteus vulgaris)로 오염된 뇨의 pH를 7.5이하로 함께 유지하는 항균제 및 pH 완충제를 함유하는 물품을 개시하고 있다. 완충제는 부분적으로 중화된 아크릴레이트 또는 다른 산이다.
본 발명은 냄새 제어성이 향상되고 세균 성장을 방지하는 초흡수성 물품과, 이러한 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
놀랍게도, 표면 가교형을 비롯한 비산성 흡수 중합체의 높은 흡수력을 유지하면서, 저분자량의 알칼리 중화(pH 제어) 화합물을 초흡수성 물품에 고르게 분포시켜 효과적으로 냄새를 제어할 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명은 냄새 제어성과 미생물 제어성이 개선된 초흡수 물품에 관한 것으로서, 불투액성 이면층, 부분적으로 중화된 산성 친수성 중합체를 함유하는 흡액성 중간층, 그리고 투액성이면서 비흡수성인 상부층을 포함하며, 알칼리 중화제를 추가로 포함한다. 여기서 알칼리 중화제는 부분적으로 중화된 산성 친수성 중합체와는 다르며, 상기 흡수성 중간층에 고르게 분포되어 있다.
초흡수성 중합체는 임의 종류의 친수성 중합체, 통상적으로 폴리아크릴레이트 및/또는 폴리말레에이트와 같은 불포화형 카르복실산의 합성 중합체를 주성분으로 하는 중합체일 수 있다. 초흡수성 중합체는 표면 가교형, 즉 별개의 비교적 경질의 외층과 비교적 약하고 팽윤성이 높은 내부 교화체(gel bodies)를 보유한 입자를 포함하는 형일 수 있다. 초흡수성 중합체는, 바람직하게는 그 자체가 산성은 아니다. 달리 말하면, 산성 중합체의 경우에는 고도로 중화되어 있으며, 알칼리 중화제 없이 pH가 5 이상, 특히 5.5 이상, 더욱 구체적으로는 5.8 이상이어서, 습윤시 충분한 흡수능을 갖게 된다. 따라서, 산성 중합체는 중화도가 50% 이상, 특히 60∼80%이다.
적절한 알칼리 중화(산성화)제로는 유기 디카르복실산 또는 폴리카르복실산, 예컨대 말레산, 푸마르산, 옥살산, 말론산, 숙신산 및 유사한 산들과 특히 히드록시산, 예컨대 구연산, 글루콘산, 아스코르브산, 글리콜산, 글리세르산, 락트산, 말산, 타르타르산, 살리실산 등, 뿐 아니라 벤조산 및 인산과 기타 무기산 등이 있다. 이들 산은 부분적으로 중화된 염(예, 구연산1나트륨 또는 인산1칼륨) 등과 함께 사용되어 완충능을 제공할 수 있다. 또한, pH를 낮추기 위해서 중성 재료("숨겨진 산"), 특히 내부 에스테르와 산 무수물을 혼입할 수 있다. 이들은 산 락티드(락티드, 글리콜리드), 무수물, 예컨대 말레산 무수물, 숙산산 무수물 및 γ- 및 δ-락톤, 예컨대 글루코노락톤을 포함한다. 이들 락티드, 무수물 및 락톤은 2가지 방식으로 작용한다. 이들은 가수분해되어 중성산을 형성할 수 있거나, 또는 아민과 반응하여 아미드를 생성할 수 있다. 어느 방식이든 아민과 기타 바람직하지 않은 성분들을 제거한다. 알칼리 중화제의 종류와 양은, 습윤시 흡수층의 pH를 5.6 이하, 낮게는 예컨대 pH 3.5, 바람직하게는 5.0∼4.0으로 낮출 수 있어야 한다.
알칼리 중화제는, 예컨대 직쇄형 덱스트린의 서서히 용해되는 층 또는 기타의 서서히 용해되는 재료를 보유한 캡슐, 과립 또는 작은 정제와 같은 서방형으로 제공될 수 있다. 이러한 캡슐, 과립 또는 작은 정제는 치수가, 예컨대 50∼250 ㎛일 수 있으며, 흡수 재료를 통해 고르게 분포되어 있다.
흡수능은 테스트액으로서 변형 합성뇨(SU)를 사용하여, 자유 팽윤능(FSC) 및 원심 보유능(CRC)으로서 표현할 수 있으며, 하중 하의 흡수성(AUL) 또는 기타 적절한 매개 변수와 함께 나타낼 수 있다. 완충된다는 점에서 뇨와 유사한 이 합성뇨의조성은 다음과 같다: 300 mM 우레아, 60 mM KCl, 130 mM NaCl, 2.0 mM CaSO4, 3.5 mM MgSO4, 29 mM KH2PO4, 5.3 mM Na2HPO4, 1 ㎎/ℓ 탈이온수 중 트리톤 X-100.
본 발명의 초흡수성 물품은 액체, 특히 알칼리 및/또는 악취 성분과 함께 각종 염과 비이온성 물질을 함유하는 체액을 흡수하기 위해 사용될 수 있다. 이 물품은 특히 흡수성 위생 물품, 예컨대 기저귀, 생리대, 요실금 패드 등의 형태에 특히 적합하다. 이러한 물품은 전적으로 폴리아크릴레이트 및 폴리말레에이트 등의 단일 초흡수성 중합체를 주성분으로 하여 제조할 수 있지만, 다른 폴리아크릴레이트, 셀룰로스 유도체 및 기타 다당류와 같은 흡수성 재료의 혼합물을 함유할 수 있다.
초흡수성 물품은, 초흡수성 중합체가 1 이상의 층을 구성하는 적층형 제품인 것이 좋다. 흡수층은 투액성 상부층과 불투액성 하부층 사이에 배치할 수 있다. 특히 제품은 4개의 층을 보유할 수 있다. 제1층은 폴리에스테르 섬유 또는 기타 섬유로 된 얇은 부직포층일 수 있다. 제2층은 뇨와 같은 흡수된 유체가 포획되어 퍼질 수 있는 충전물일 수 있다. 제3층은 보풀 펄프로 구성될 수 있는데, 여기서 초흡수성 중합체는 미세 입자, 특히 50∼800 ㎛의 미세 입자로서 퍼져 있다. 제4층은 적층형 흡수 제품으로부터의 누출을 방지하는 폴리에틸렌과 같은 방수성 재료의 이면 시이트일 수 있다. 대안적으로 제품은 보풀층과 흡수층이 조합된 3층을 보유할 수 있다. 다른 형태에서, 중화 화합물은 보풀을 통해 초흡수성 중합체와 함께 고르게 분포되어 있다.
실시예 1
상부 코어와 하부 코어를 보유하고 크기가 10*28 cm인 생리대를 제조하였다. 상부 코어는 MS CTMP 펄프(350 g/m2)와 초흡수성 중합체(SAP) 15 중량%를 함유하고, 하부 코어는 KEA 펄프(310 g/m2)와 SAP 21 중량%를 함유하였다. 따라서, 코어의 총 중량은 (0.10 * 0.28 * 350 *1.15) + (0.10 * 0.28 *310 * 1.21) g= 21.8 g이었다. 전체 부피는 8 cm3/g이었다. SAP는 고도로 중화된 폴리아크릴레이트(IM7100) 또는 산성(30% 중화된) 폴리아크릴레이트(IM7110)이었다. IM7100의 흡수력은 IM7110보다 양호하다. SAP에 하기에 제시된 양의 산을 첨가하였다. 글루콘산을 50%(w/w) 용액으로서 첨가하고, 구연산을 분말 또는 압착형 정제로서 첨가하였다. 생리대를 변형 합성뇨(SU, 상기 참조)와 접촉시켰다. 흡수능(AC)은 제품(초흡수성 중합체 + 펄프) 1 g당 생리대가 흡수한 액체의 g으로 측정하였다. 생리대를 30°경사진 Perspex 테스트판에 두고, 아래 2∼3 cm를 테스트액(SU)에 침지시킨다. 획득 시간(AT)은 생리대 1장당 테스트액 50 ㎖를 취하는 데 필요한 시간으로서 측정하고, 연속하여 3회 측정하였다. 결과는 하기에 제시되어 있다.
SAP 산 양(mmol) pH(습윤시) AC(g/g) AT(초)
IM7100 - - 5.9 11.4 14, 14, 20
IM7110 - - 5.0 10.5 19, 21 ,32
IM7100 글루콘산 1.9 5.6 11.3
IM7100 글루콘산 3.9 5.2 11.1
IM7100 글루콘산 5.6 5.0 10.8
IM7100 글루콘산 6.9 4.8 10.4
IM7100 글루콘산 9.1 4.3 10.5
IM7100 구연산* 6.2 4.7 11.5 14, 15, 21
IM7100 구연산* 8.3 4.3 11.4 14, 16, 21
IM7100 구연산* 10.4 4.0 10.9 15, 17, 24
* 분말로서 첨가됨

Claims (11)

  1. 불투액성 이면층, 표면 가교되고 부분적으로 중화된 산성 친수성 중합체를 함유하는 흡액성 중간층 및 투액성이면서 비흡수성인 상부층을 포함하는 냄새 제어성 및 미생물 제어성이 개선된 초흡수성 물품으로서, 상기 흡수성 중간층에 고르게 분포되어 있는 알칼리 중화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 초흡수성 물품.
  2. 제1항에 있어서, 알칼리 중화제가 말레산, 푸마르산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 구연산, 글루콘산, 아스코르브산, 글리콜산, 글리세르산, 락트산, 말산, 타르타르트산 및 살리실산, 특히 구연산, 말산 또는 락트산으로부터 선택된 유기산인 것이 특징인 초흡수성 물품.
  3. 제1항에 있어서, 알칼리 중화제가 무수물, 락티드 및 락톤, 특히 디락티드, 글리콜리드, 부티로락톤, 발레로락톤, 글루코노락톤 및 말레산 무수물로부터 선택되는 것이 특징인 초흡수성 물품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 알칼리 중화제가 친수성 중합체 1 중량부당 0.2∼1 중량부의 양으로 존재하는 것이 특징인 초흡수성 물품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 물품이 친수성 중합체 1 중량부당 셀룰로스 담체 물질 2∼10 중량부를 함유하는 것이 특징인 초흡수성 물품.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 친수성 중합체가 폴리아크릴레이트를 포함하는 것이 특징인 초흡수성 물품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 산성 중합체의 중화도가 50% 이상, 특히 60∼80%인 것이 특징인 초흡수성 물품.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 흡수층은 중성수로 젖은 후에 pH가 5.6 이하인 것이 특징인 초흡수성 물품.
  9. 제9항에 있어서, 흡수층은 중성수로 젖은 후에 pH가 3.5∼5.0인 것이 특징인 초흡수성 물품.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 친수성 중합체 2.5∼10 g을 함유하는 것이 특징인 초흡수성 물품.
  11. 알칼리 중화제를 표면 가교형의 고도로 중화된 산성 친수성 중합체와 혼합하는 단계, 섬유상 담체 물질 중에 혼합물을 분포시키는 단계, 담체 물질을 층으로 만드는 단계 및 한면에서는 불투액성층으로 다른 면에서는 투액성의 비흡수성층으로 담체 물질층을 덮는 단계를 포함하는, 냄새 제어성 및 미생물 제어성이 개선된 초흡수성 물품의 제조 방법.
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