KR20070041563A

KR20070041563A - 기능성 부여체를 포함하는 초흡수성 중합체 입자 및 그의제조 방법

Info

Publication number: KR20070041563A
Application number: KR1020077002897A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 플로르; 토르스텐 린드너
Original assignee: 더 프록터 앤드 갬블 캄파니
Priority date: 2004-08-07
Filing date: 2005-08-04
Publication date: 2007-04-18
Also published as: US20060030829A1; US7655830B2; AR051275A1; WO2006017716A2; MX2007001486A; MXPA07001486A; BRPI0514163A; JP2008508419A; CA2576118A1; AU2005271339A1; EP1624002A1; IN2007DE00831A; CN101039970A; EP1624002B1; ZA200700920B; WO2006017716A3

Abstract

본 발명은 전구체형 초흡수성 중합체 입자의 표면에 공유 결합된 기능성 부여체를 갖는 초흡수성 중합체 입자에 관한 것이다. 본 발명의 기능성 부여체는 방사선 활성화성 기를 포함하는 그래프팅 단위, 및 그래프팅 단위에 공유 결합된 작용 단위를 포함한다. 그래프팅 단위는 전구체형 초흡수성 중합체 입자의 표면에서 포함되는 지방족 C-H 기에 결합된다. 작용 단위는 전구체형 초흡수성 중합체 입자에는 존재하지 않는 화학 구조체를 포함한다. 이들 작용 단위는 전구체형 초흡수성 중합체 입자에 부가적인 기능을 부가하거나 전구체형 초흡수성 중합체 입자의 기존의 기능을 변경시킨다. 또한, 본 발명은 이 초흡수성 중합체 입자의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

기능성 부여체를 포함하는 초흡수성 중합체 입자 및 그의 제조 방법 {SUPERABSORBENT POLYMER PARTICLES COMPRISING FUNCTIONALIZERS AND METHOD OF MAKING THEM}

본 발명은 기능성 부여체(functionalizer)를 포함하는 초흡수성 중합체 입자에 관한 것이다. 기능성 부여체는 부가적인 기능을 초흡수성 중합체 입자에 부가하거나 초흡수성 중합체 입자의 기존의 기능을 변경시킨다. 기능성 부여체는 초흡수성 중합체 입자에 공유 결합된다.

또한, 본 발명은 그러한 초흡수성 중합체 입자의 제조 방법에 관한 것이다.

초흡수성 중합체(superabsorbent polymer, SAP)는 당업계에 잘 알려져 있다. 이들은 일반적으로 흡수용품, 예를 들어 기저귀, 배변 연습용 바지, 성인용 요실금 제품 및 여성용 케어 제품에 적용되어 그러한 제품의 전체 크기는 감소시키면서 그의 흡수 용량은 증가시킨다. SAP는 일반적으로 그 자신의 중량의 수 배에 상당하는 양의 수성 유체를 흡수 및 보유할 수 있다.

SAP의 공업적 생산이 일본에서 1978년에 시작되었다. 초기 초흡수제는 가교 결합된 전분-g-폴리아크릴레이트였다. SAP의 공업적 생산에 있어서 부분적으로 중화된 폴리아크릴산이 마침내 보다 초기의 초흡수제를 대체하였으며, 이것이 오늘날 SAP에 이용되는 일차 중합체이다. SAP는 흔히 작은 입자, 예를 들어 섬유 또는 과립의 형태로 적용된다. 이들은 일반적으로 부분적으로 중화되고 약간 가교 결합된 중합체 네트워크로 이루어지는데, 이 네트워크는 친수성이고 일단 물 또는 수성 용액, 예를 들어 생리 식염수에 침지되면 네트워크의 팽윤이 가능해진다. 중합체 사슬들 사이의 가교 결합은 SAP가 물에 용해되지 않도록 하는 것을 보증한다.

추가의 기능성(functionality)의 부가를 위하여 SAP 입자의 표면을 코팅하는 것이 당업계에 잘 알려져 있으며, 실리카 또는 황산알루미늄과, 왁스, 중합체 또는 무기 수불용성 염이 적용될 수 있다. 코팅은 표면 가교 결합 후의 별개의 공정 단계에서 행해질 수 있거나, 코팅 물질은 표면 가교 결합 용액과 함께 적용될 수 있다.

황산알루미늄의 경우, SAP 입자의 카르복실레이트 이온과의 이온 결합이 형성되지만, 이 결합은 용매화 효과로 인하여 체액의 존재 하에 파열된다. 대부분의 왁스 및 중합체의 경우, 주로 약한 가역성 반데르발스 힘(van-der-Waals forces)이 표면에의 부착을 제공한다.

그러나, 모든 경우에, 코팅은 SAP 입자의 표면에 단지 가역적으로 부착되며, 비가역적 공유 결합은 코팅과 SAP 입자 사이에 전혀 생성되지 않는다. 따라서, 그러한 코팅은 상대적으로 불안정한 경향이 있는데, 코팅은 액체와의 접촉시 용이하게 세척 제거될 수도 있거나, 코팅은 마모와 같은 기계적 수단에 의해 SAP 입자의 운송 동안(예를 들어, SAP 입자를 포함하는 흡수용품의 제조 또는 수송 동안) 부분적으로 또는 완전히 제거될 수도 있다.

SAP 입자가 흡수용품에 적용될 경우, SAP 입자의 표면 특성은 흡수용품의 사용 동안 체액과 접촉시 코팅의 세척 제거 후 부정적으로 변경된다. 또한, 흡수용품의 전체 성능은 체액에 용해되는 코팅에 의해 부정적으로 영향을 받을 수도 있다.

예를 들어, 체액의 표면 장력은 세척 제거된 코팅의 존재로 인하여 감소될 수도 있다. 이는 다시 체액의 모세관 압력을 감소시킬 수도 있으며, 그 결과, 흡수용품 내의 다공성 흡수 및/또는 탈착재는 그의 위킹(wicking) 특성을 부분적으로 또는 완전히 상실할 수도 있다.

또는, 코팅이 포함하는 착색 안료는 체액에 용해되게 되며, 이는 흡수용품의 미적인 외관에 부정적인 영향을 줄 수도 있거나, 색이 착용자/관리자를 자극할 수도 있다.

특히, 코팅이 왁스를 이용하여 행해질 경우, SAP 입자의 표면 특성, 예를 들어, 액체에 대한 투과성은 예를 들어 왁스 코팅의 두께에 따라 부정적으로 영향을 받을 수도 있다.

코팅의 다른 단점은 코팅이 예를 들어 코팅 공정의 지속 기간에 따라 코팅 공정 동안 SAP 입자 내부로 확산될 수도 있다는 것이다.

당업계에 또한 공지되어 있는 것은, 수불용성, 흡수성, 하이드로겔 형성 중합체 및 다가양이온성 중합체를 포함하는 흡수성 겔화 입자이며, 여기서, 다가양이 온성 중합체는 흡수성 겔화 입자에 공유 결합된다. 공유 결합은 특히 상기 흡수성 겔화 입자의 표면에 포함된 카르복실기를 통하여 생성된다. 그러나, 흔히 흡수성 겔화 물질의 비교적 대부분의 카르복실기는 중합 단계 이전에 중화되며, 따라서, 일반적으로 상대적으로 적은 카르복실기가 흡수성 겔화 입자와 다가양이온성 중합체 사이의 공유 결합에 이용가능하다. 그 결과, 중화 정도(the degree of neutralization)는 다가양이온성 중합체가 흡수성 겔화 입자에 공유 결합하는 필요성과 균형을 이루어야 하는데, 그 이유는 둘 모두의 공정 단계에서 카르복실기가 이용되기 때문이다.

상기에 나타낸 문제를 극복하기 위하여, 본 발명의 목적은 기능성이 부가되거나 변경된 SAP 입자를 제공하는 것인데, 여기서 기능성은 영구적으로 부가되거나 변경된다. 기능성은 SAP 입자가 액체와 접촉할 때 세척 제거로 인하여 상실되지 않는다. 게다가, 기능성은 SAP 입자의 운송 및 수송시에, 그리고, 예를 들어 그러한 SAP 입자를 포함하는 흡수용품의 제조 동안 상실되지 않는다는 점에서 내구성있게 또한 제공된다.

또한, 기능성은 SAP 입자의 중화 정도와 타협할 필요 없이 제공된다.

본 발명의 추가의 목적은 기능성이 부가되거나 변경된 그러한 SAP 입자의 제조 방법을 제공하는 것이다.

발명의 개요

본 발명은 하기를 포함하는 초흡수성 중합체 입자에 관한 것이다:

가교 결합 폴리(메트)아크릴산 및 그 염으로 이루어진 전구체형 초흡수성 중 합체 입자 - 전구체형 초흡수성 중합체 입자는 지방족 C-H 기를 포함하며, 표면 및 코어를 가짐 - , 및

전구체형 초흡수성 중합체 입자의 표면에 공유 결합된 기능성 부여체

- 기능성 부여체 각각은 작용 단위(functional unit) 및 그래프팅 단위(grafting unit)를 포함하며,

작용 단위는 그래프팅 단위에 공유 결합되고,

작용 단위는 분자량이 1000 이하이며, 전구체형 초흡수성 중합체 입자에는 존재하지 않는 화학 구조체를 포함하고, 전구체형 초흡수성 중합체 입자에 부가적인 기능을 부가하거나 전구체형 초흡수성 중합체 입자의 기존의 기능을 변경시키며,

기능성 부여체의 그래프팅 단위는 전구체형 초흡수성 중합체 입자에 포함되는 상기 지방족 C-H 기들 중 하나에 하나의 공유 결합을 통하여 결합됨 - .

또한, 본 발명은 기능성 부여체를 갖는 초흡수성 중합체 입자의 제조 방법에 관한 것으로, 이 방법은

a) 가교 결합 폴리(메트)아크릴산 및 그 염으로 이루어진 전구체형 초흡수성 중합체 입자를 제공하는 단계 - 전구체형 초흡수성 중합체 입자는 지방족 C-H 기를 포함하며, 표면 및 코어를 가짐 - ,

b) 기능성 부여체를 부가하는 단계 - 각각의 기능성 부여체는 작용 단위 및 그래프팅 단위를 포함하며, 그래프팅 단위는 하나의 방사선 활성화성 기를 포함하고 작용 단위에 공유 결합되며, 작용 단위는 분자량이 1000 이하이고 전구체형 초 흡수성 중합체 입자에는 존재하지 않는 화학 구조체를 포함하며, 전구체형 초흡수성 중합체 입자에 부가적인 기능을 부가하거나 전구체형 초흡수성 중합체 입자의 기존의 기능을 변경시킴 -

c) 전구체형 초흡수성 중합체 입자 및 기능성 부여체를 방사선 활성화성 기를 활성화시킬 수 있는 전자기선 조사에 노출시키고,

이로써 그래프팅 단위의 방사선 활성화성 기를 전구체형 초흡수성 중합체 입자의 표면에 공유 결합시키는 단계 - 그래프팅 단위는 전구체형 초흡수성 중합체 입자에 포함된 상기 지방족 C-H 기 중 하나에 라디칼 반응에 의해 공유 결합됨 - 를 포함한다.

본 발명에 따른 SAP는 가교 결합 폴리(메트)아크릴산 및 그 염을 포함하는데, 즉, 본 중합체는 α,β-불포화 카르복실산 단량체, 아크릴산 단량체 및/또는 메타크릴산 단량체로부터 중합되었다.

바람직하게는 SAP는 부분적으로 중화된, 약간 네트워크 가교 결합된 폴리아크릴산(즉, 폴리(아크릴산나트륨/아크릴산))을 포함한다. 바람직하게는, SAP는 50% 이상, 더 바람직하게는 70% 이상, 더욱 더 바람직하게는 75% 이상, 더욱 더 바람직하게는 75% 내지 95% 중화된다. 네트워크 가교 결합은 중합체가 사실상 수불용성이 되게 하며, 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 흡수 용량을 부분적으로 결정한다. 상기 중합체를 네트워크 가교 결합시키는 방법 및 전형적인 네트워크 가교 결합제가 미국 특허 제4,076,663호에 매우 상세하게 기술되어 있다.

α,β-불포화 카르복실산 단량체를 중합하는 적합한 방법은 당업계에 잘 알려져 있는 수성 용액 중합법이다. α,β-불포화 카르복실산 단량체 및 중합 개시제를 함유하는 수성 용액을 중합 반응시킨다. 이 수성 용액은 또한 α,β-불포화 카르복실산 단량체와 공중합가능한 추가의 단량체를 함유할 수도 있다. 적어도 α,β-불포화 카르복실산은 단량체의 중합 이전, 중합 동안 또는 중합 후에 부분적으로 중화되어야 한다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서 단량체는 50% 이상, 더 바람직하게는 70% 이상, 더욱 더 바람직하게는 75% 이상, 더욱 더 바람직하게는 75% 내지 95% 중화된다.

수성 용액 중 단량체는 표준 자유 라디칼 기술에 의해, 일반적으로 자외선(UV) 광과 같은 활성화용 광개시제의 사용에 의해 중합된다. 대안적으로는 산화 환원 개시제가 사용될 수도 있다. 그러나, 이 경우 온도 증가가 필요하다.

물 흡수성 수지는 수불용성이 되도록 약간 가교 결합시키는 것이 바람직하다. 요망되는 가교 결합된 구조는 분자 단위 중 2개 이상의 중합성 이중 결합을 보유하는 가교 결합제 및 선택된 수용성 단량체의 공중합에 의해 수득될 수도 있다. 가교 결합제는 수용성 중합체의 가교 결합에 유효한 양으로 존재한다. 가교 결합제의 바람직한 양은 요망되는 흡수 용량 정도 및 흡수된 유체의 요망되는 보유 강도, 즉 하중 하에서의 요망되는 흡수에 의해 결정된다. 전형적으로, 가교 결합제는 사용되는 단량체 100 중량부 당 0.0005 내지 5 중량부 범위의 양으로 사용된다. 100부 당 5 중량부를 초과하는 양의 가교 결합제가 사용되면 생성된 중합체는 너무 높은 가교 결합 밀도를 가지게 되며 흡수 용량의 감소 및 흡수된 유체의 보유 강도의 증가를 나타낸다. 가교 결합제가 100부 당 0.0005 중량부 미만의 양으로 사용되면 중합체는 너무 낮은 가교 결합 밀도를 가지게 되며 흡수될 유체와 접촉될 때 오히려 끈적거리는 수용성으로 되며 낮은 흡수 성능, 특히 하중 하에서 낮은 흡수 성능을 나타낸다. 가교 결합제는 전형적으로 수성 용액에 용해성이다.

가교 결합제를 단량체와 공중합하는 것에 대한 대안으로 또는 그에 더하여, 중합 후 별개의 공정 단계에서 중합체 사슬을 가교 결합시키는 것이 또한 가능하다.

중합, 가교 결합 및 부분적 중화 후에, 점성 SAP를 탈수(즉, 건조)시켜 건조 SAP를 수득한다. 탈수 단계는 점성 SAP를 약 120℃의 온도로 약 1시간 또는 2시간 동안 강제 순환식 오븐에서 가열함으로써, 또는 점성 SAP를 하룻밤 동안 약 60℃의 온도에서 가열함으로써 수행할 수 있다. 건조 후 탈수된 SAP 중 잔류 물의 함량은 주로 건조 시간 및 건조 온도에 따라 달라지며 건조 SAP의 중량을 기준으로 0.5% 내지 건조 SAP의 중량을 기준으로 50% 이하의 범위일 수 있다. 바람직하게는, 건조 후 탈수된 SAP 중 잔류 물의 함량은 건조 SAP의 중량을 기준으로 0.5% - 45%, 더 바람직하게는 0.5% - 30%, 더욱 더 바람직하게는 0.5% - 15%, 그리고 가장 바람직하게는 0.5% - 5%이다.

SAP는 다양한 형상의 입자로 변환될 수 있다. "입자"라는 용어는 과립, 섬유, 박편(flakes), 구체, 분말, 혈소판형체 및 SAP 업계의 숙련자에게 공지된 기타 형상 및 형태를 말한다. 예를 들어, 입자는 입자 크기가 약 10 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 약 100 내지 1000 ㎛인 과립 또는 비드의 형태로 존재할 수 있다. 다른 실시 형태에 있어서, SAP는 섬유 형상, 즉 신장된 침상 SAP 입자로 존재할 수 있다. 이러한 실시 형태에 있어서, SAP 섬유에서 작은 치수(즉, 섬유의 직경)는 약 1 ㎜ 미만, 일반적으로 약 500 ㎛ 미만, 바람직하게는 250 ㎛ 미만 내지 50 ㎛까지이다. 섬유의 길이는 바람직하게는 약 3 ㎜ 내지 약 100 ㎜이다. 섬유는 또한 직조될 수 있는 긴 필라멘트의 형태로 존재할 수 있다.

탈수 SAP 입자는 전형적으로 표면 가교 결합 공정 단계를 받아 "겔-차단"이 감소된다:

수성 용액의 흡수 후 팽윤된 SAP 입자는 매우 부드러워지며 용이하게 변형된다. 변형시 SAP 입자들 사이의 빈 공간은 차단되며 이는 액체에 대한 유동 저항성을 크게 증가시킨다. 이는 일반적으로 "겔 차단"으로 칭해진다. 겔 차단 상황에 있어서, 액체는 팽윤된 SAP 입자를 통해 확산에 의해서만 이동할 수 있는데, 확산은 SAP 입자들 사이의 간격에서의 유동에 비해 훨씬 더 느리다.

겔 차단성을 감소시키기 위한 일반적으로 이용되는 한가지 방법은 SAP 입자를 보다 강성이게 하는 것인데, 이는 SAP 입자가 그의 원래 형상을 보유하게 함으로써 이 입자들 사이의 빈 공간을 생성 또는 유지하게 하는 것을 가능하게 한다. 강성을 증가시키는 잘 알려진 방법은 SAP 입자의 표면 상에 노출되는 카르복실기를 가교 결합시키는 것이다. 이 방법은 일반적으로 표면 가교 결합으로 불리워 진다.

일반적으로 도포되는 표면 가교 결합제는 열 활성화성 표면 가교 결합제이다. "열 활성화성 표면 가교 결합제"라는 용어는 승온, 전형적으로 대략 150℃에의 노출시에만 반응하는 표면 가교 결합제를 말한다. 종래 기술에서 공지된 열 활성화성 표면 가교 결합제로는 예를 들어 SAP의 중합체 사슬들 사이에 추가의 가교 결합을 생성할 수 있는 이작용성 또는 다작용성 제제(agent)가 있다. 열 활성화성 표면 가교 결합제의 예에는 이가 또는 다가 알코올, 또는 이가 또는 다가 알코올을 형성할 수 있는 그 유도체, 알킬렌 카르보네이트, 케탈, 및 다이- 또는 폴리글리시딜에테르, 할로에폭시 화합물, 폴리알데하이드, 폴리올 및 폴리아민이 포함되지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 가교 결합은 중합체가 포함하는 작용기들 사이의 반응, 예를 들어 (중합체가 포함하는) 카르복실기 및 (표면 가교 결합제가 포함하는) 하이드록실기 사이의 에스테르화 반응에 기초한다. 전형적으로 중합체 사슬의 상대적으로 큰 분율의 카르복실기가 중합 단계 이전에 중화되기 때문에 일반적으로 단지 약간의 카르복실기가 당업계에 공지된 상기 표면 가교 결합 공정에 이용가능하다. 예를 들어 70% 중화된 중합체에 있어서, 10개의 카르복실기 중 단지 3개가 공유 표면 가교 결합에 이용가능하다.

"표면"이라는 용어는 입자의 외향 경계면을 묘사하는 것이다. 다공성 SAP 입자에 있어서, 노출된 내부 표면이 이 표면에 또한 속할 수도 있다. "표면 가교 결합된 SAP 입자"라는 용어는 표면 가교 결합제로 칭해지는 화합물에 의해 가교 결합된 입자 표면 근처에 분자 사슬이 존재하는 SAP 입자를 말한다. 표면 가교 결합제는 입자의 표면에 도포된다. 표면 가교 결합된 SAP 입자에 있어서, SAP 입자의 표면 근처의 가교 결합의 수준은 일반적으로 SAP의 내부의 가교 결합 수준보다 높다.

가교 결합 폴리(메트)아크릴산 및 그 염으로 이루어진 SAP 입자는 일반적으로 무색, 무취의 반투명 하이드로겔이다. 그러한 입자의 강성은 주로 가교 결합의 양에 의존적인 반면, 용량은 주로 중화 정도에 의존적이다. 색 또는 냄새 등의 특징을 부가하거나, 강성 등의 기존의 기능성을 변경하기 위하여, 전구체형 SAP 입자는 사후 처리되어야 한다.

본 발명의 전구체형 SAP 입자는 가교 결합 폴리(메트)아크릴산 및 그 염으로 이루어진다. 전구체형 SAP 입자는 지방족 C-H 기를 포함한다. 또한, 전구체형 SAP 입자는 표면 및 코어를 갖는다.

"지방족 C-H 기"라는 용어는 전구체형 초흡수성 중합체 입자가 포함하는 지방족 단위에 속하는 C-H 부분을 나타낸다. 지방족 단위는, 예를 들어, 폴리(메트)아크릴산의 반복 단위일 수도 있다. 지방족 C-H 기는 메틴기, 메틸렌기 또는 메틸기, 바람직하게는 메틸렌기 또는 메틸기가 포함하는 것이다.

본 발명에 따르면, 기능성 부여체는 전구체형 SAP 입자에 공유 결합된다. 각각의 기능성 부여체 분자는 하나의 작용 단위 및 하나의 그래프팅 단위를 포함하며, 작용 단위는 그래프팅 단위에 공유 결합된다. 전구체형 SAP 입자는 가교 결합 폴리(메트)아크릴산 및 그 염으로 이루어지며, 즉, 이 입자는 부분적으로 중화된다.

작용 단위 및 그래프팅 단위는 서로에게 공유 결합되며, 따라서, 하나의 작용 단위 및 하나의 그래프팅 단위는 함께 하나의 기능성 부여체 분자를 형성한다. 기능성 부여체 분자는 다시 라디칼 반응에서 전구체형 SAP 입자에 포함된 단지 하나의 지방족 C-H 기에 공유 결합된다. 기능성 부여체는 전구체형 SAP 입자에 그의 그래프팅 단위를 통하여 결합된다.

그래프팅 단위는 하나의 방사선 활성화성 기를 포함한다. 그러므로, 작용 단위에 공유 결합된 그래프팅 단위는 방사선 활성화성이며 또한 단지 하나의 방사선 활성화성 기를 포함한다는 점에서 1작용성이다. 이 방사선 활성화성 기의 조사시에, 이러한 기는 지방족 C-H 기로부터 수소 원자를 떼어낼 수 있는 반응성 여기 상태(삼중체)로 바뀌어지고, 이로써 궁극적으로 그래프팅 단위는 라디칼 반응을 통하여 전구체형 SAP 입자에 공유 결합하게 된다. 그래프팅 단위는 단지 하나의 방사선 활성화성 기를 포함하기 때문에, 그래프팅 단위와 전구체형 SAP 입자 사이에는 기능성 부여체 당 단지 하나의 공유 결합이 형성된다.

이러한 방사선 활성화성 화합물 및 그의 합성법은 당업계에 공지되어 있는데, 예를 들어 유럽 특허 출원 공개 제0 377 191호; 미국 특허 제3,214,492호; 미국 특허 제3,429,852호; 미국 특허 제3,622,848호; 미국 특허 제4,304,895호; 독일 특허 출원 공개 제3534645호 및 유럽 특허 출원 공개 제279 475호에 공지되어 있다.

그래프팅 단위는 바람직하게는 아세토페논, 벤조페논, 안트라퀴논, 잔톤, 티옥산톤, 캄포르퀴논, 테레프탈로페논, 벤질, 플루오레논, α-케토쿠마린 뿐만 아니라, 아세토페논-, 벤조페논-, 안트라퀴논-, 잔톤-, 티옥산톤-, 캄포르퀴논-, 테레프탈로페논-, 벤질-, 플루오레논-, α-케토쿠마린-유도체로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예를 들어, 적합한 아세토페논 유도체 또는 벤조페논 유도체는 2개 이상의 아세토페논 또는 벤조페논 기를 포함하는, 아세토페논 유도체 또는 벤조페논 유도체의 축합 산물과 같은 반응 산물도 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 그러한 유도체형 그래프팅 단위를 이용하여 수용해성을 가능하게 하거나 추가로 향상시킨다.

대안적으로는, 그래프팅 단위는 메틸, 벤질, 아릴, 바람직하게는 페닐 및 치환된 페닐로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 기, 및 아릴, 1 내지 4개의 탄소 원자의 알킬, 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, α,α-다이알콕시알킬, 및 α-하이드록시알킬로 이루어진 군으로부터 선택되는 제2 기를 포함하고, 제1 기는 부가적인 카르보닐기를 통하여 제2 기에 공유 결합된다.

방사선 활성화성 기는 바람직하게는 카르보닐기를 포함한다.

작용 단위는 분자량이 1000 이하이며 바람직하게는 하나 이상의 헤테로원자를 포함한다.

작용 단위는 전구체형 SAP 입자에는 존재하지 않는 화학 구조체를 포함한다. 작용 단위에 "포함되는" 화학 구조체라는 것은 작용기가 추가의 원자를 포함할 수도 있음을 의미하거나, 대안적으로는 작용 단위가 이 화학 구조체만으로 이루어짐을 의미할 수도 있다.

작용 단위는 전구체형 SAP 입자에 부가적인 기능을 부가하거나 SAP 입자의 기존의 기능을 변경시킨다. 작용 단위에 의해 SAP 입자에 제공되는 기능은 친수성, 소수성, 색(작용 단위가 색소를 포함하는 실시 형태에서), 또는 이온 교환 능력 개선(작용기가 양이온 또는 음이온 교환체인 실시 형태에서)일 수 있다.

대안적으로는, 작용 단위는 SAP 입자에 항균 및/또는 살진균 기능 또는 악취 흡수 기능을 또한 제공할 수도 있다.

또한, 작용 단위에 의해 SAP 입자에 제공되는 기능은 작용 단위와 액체의 접촉시에, 작용 단위의 온도의 증가시에, 또는 작용 단위에 압력이 가해짐에 의해 소정 성분을 방출하는 능력일 수도 있다.

또한, 작용 단위는 pH 값의 함수로서 색이 변화되도록 작용 단위를 선택함으로써 SAP 입자에 습윤 지시 기능을 제공할 수도 있다. 또는, 대안적으로는, 작용 단위는 SAP 입자에 온도 균형 기능 또는 냉각 기능을 제공할 수도 있다.

게다가, 작용 단위는 영구적인 점착 기능을 SAP 입자에 부가할 수도 있다.

작용 단위에 의해 제공되는 모든 이들 기능은 하기에 상세하게 설명되어 있다.

작용 단위는 SAP 입자가 영구적으로 친수성이 되게 하는 방식으로 선택될 수도 있다. 이들 실시 형태에서, 작용 단위에는 포함되지만 전구체형 SAP 입자에는 존재하지 않는 화학 구조체는 양으로 또는 음으로 하전된 기 또는 높은 극성을 갖는 비하전 기를 포함할 수도 있다. 그러한 화학적 기의 예로는 카르복실레이트 음이온, 카르복실산 또는 카르복실산 유도체, 설포네이트 음이온, 설폰산 또는 설폰산 유도체, 포스포네이트 음이온, 포스폰산 또는 포스폰산 유도체, 또한 4차 암모늄 양이온, 폴리글리콜 에스테르, 또는 옥시에탄올 잔기가 있다. 바람직하게는, 또한 4차 지방산 유도체, 지방산 폴리글리콜 에스테르, 중화 포스페이트 에스테르, 에톡실화 지방산 에스테르, 소듐 라우릴 글루타메이트, 스테아르산 에톡실레이트, 알킬포스페이트 아민염, 폴리에테르 변형 실리콘, 또는 알킬옥시 폴리에틸렌옥시에탄올이 SAP 입자에 친수성을 제공하기 위한 작용 단위 중의 화학 구조체로서 포함될 수 있다.

대안적으로는, 작용 단위는 SAP 입자에 소수성을 제공할 수도 있다. 이들 실시 형태에서, 작용 단위는 전구체형 SAP 입자에 존재하지 않는 화학 구조체를 포함하며, 이 화학 구조체는 바람직하게는 플루오르화 잔기, 실리콘, 실록산 또는 헤테로원자를 포함하지 않는 탄화수소이다.

다른 대안으로서, 작용 단위는 전구체형 SAP 입자에 존재하지 않는 화학 구조체로서 색소를 포함할 수도 있다. 색소는 원하는 색을 SAP 입자에 제공한다. 본 발명에 적합한 색소의 예로는 피그먼트 블루(Pigment blue) 15의 유도체(CAS 147-14-8)가 있다. 피그먼트 블루 15는 화학식 1에 예시되어 있다. 화학식 2는 그래프팅 단위 "G"에 공유 결합된 피그먼트 블루 15의 유도체를 작용 단위로서 포함하는 본 발명에 따른 표면 기능성 부여체를 나타낸다.

작용 단위는 SAP 입자에 항균, 살진균 또는 다른 살생 기능을 또한 제공할 수도 있다. 이들 실시 형태에서, 작용 단위는 전구체형 SAP 입자에 존재하지 않는 화학 구조체를 포함하며, 이 화학 구조체는 예를 들어 메틸파라벤의 유도체(CAS 99-76-3), 또는 에틸파라벤의 유도체(CAS 120-47-8)이고, 이 둘 모두는 항미생물 특성을 제공한다. 화학식 3에는 메틸파라벤이 예시되어 있으며, 화학식 4에는 그래프팅 단위 "G"에 공유 결합된 메틸파라벤의 유도체를 작용 단위로서 포함하는 본 발명에 따른 기능성 부여체가 예시되어 있다.

본 발명의 또다른 실시 형태에서, 작용 단위는 SAP 입자에 악취 흡수 특성을 제공한다. 악취는 예를 들어 체액에 의해 생성될 수도 있지만, 또한 흡수용품에 사용되는 다른 재료, 예를 들어, 접착제 또는 필름에 고유한 것일 수도 있다. 이들 실시 형태에서, 작용 단위는 전구체형 SAP 입자에 존재하지 않는 화학 구조체를 포함하며, 이 화학 구조체는 예를 들어 사이클로덱스트린 또는 그 유도체이다.

대안적으로는, SAP 입자가 흡수용품 중에 혼입되는 경우, 작용 단위는 압력이 작용 단위에 가해질 때, 또는 액체, 예를 들어, 체액(예를 들어, 소변)과의 접촉시 성분이 방출되게 하는 방식으로 선택될 수도 있다. 또한, 성분은 작용 단위의 온도가 소정 수준보다 높게, 바람직하게는 30℃ 초과, 더 바람직하게는 34℃ 초과, 더욱 더 바람직하게는 37℃ 초과로 증가될 때 방출될 수도 있다. 방출될 성분은 예를 들어 악취 차폐 특성을 제공하는 방향제일 수도 있다. 이들 실시 형태에서, 작용 단위에 포함되지만 전구체형 SAP 입자에는 존재하지 않는 화학 구조체는 성분(들)을 봉입하는 화학 구조체이다. 그러한 화학 구조체의 예로는 전분 또는 기타 적절한 중합체 바스켓(basket)이 있다. 이들 실시 형태에서, 성분은 기능성 부여체의 일부가 아니며, 즉, 성분은 기능성 부여체에 공유 결합되지 않는다. 이와는 반대로, 성분을 봉입하는 화학 구조체는 작용 단위의 일부이다.

방출될 전형적인 성분은 화학식 5에 예시되어 있는 제라니올(CAS 106-24-1), 또는 화학식 6에 예시되어 있는 유제놀(CAS 97-53-0)이며, 이 둘 모두는 냄새 조절용 방향제로서 사용될 수 있다.

본 발명의 추가의 대안적인 실시 형태에서, 작용 단위는 pH 값의 함수로서 색이 변화되도록 하는 방식으로 선택함으로써, 습윤 지시 기능을 SAP 입자에 부가할 수도 있다. 이들 실시 형태에서, 작용 단위에 포함되지만 전구체형 SAP 입자에는 존재하지 않는 화학 구조체는 pH 지시체이며, 상기 지시체는 바람직하게는 3 내지 5 사이의 pH 범위에서 색이 변화된다. 전형적으로, 브로모크레솔 그린 또는 브로모페놀 블루 유도체가 화학 구조체로서 적용될 수도 있다.

대안적으로는, 작용 단위가 포함하는 화학 구조체는 이온 교환체의 군으로부터 선택될 수도 있다. 이들 실시 형태에서, 이온 교환체인 화학 구조체는 전구체형 SAP 입자에 존재하지 않으며 SAP 입자의 이온 교환 능력(ion exchange capacity)을 향상시킨다.

본 발명의 추가의 대안적인 실시 형태에서, 작용 단위는 이들이 온도 균형 기능, 각각 냉각 효과를 제공하도록 하는 방식으로 선택된다. 이들 실시 형태에서, 작용 단위에 포함되며 전구체형 SAP 입자에 존재하지 않는 화학 구조체는 파라핀 왁스이다. 본 발명에서의 사용에 있어서, 왁스는 전형적으로 25℃(기저귀의 후부에서의 착용 온도) 내지 37℃(소변의 온도) 범위 내에서 명확한 융점을 가져야 한다. 그러한 왁스는 흡수용품의 착용 조건에서 고체이지만, 체액과의 접촉시 체온에서 용융될 것이다. 용융시, 왁스는 환경으로부터 열을 가역적으로 추출하며, 그 후 이 열은 잠열로서 저장되고 이로써 주위 온도는 왁스의 용융 온도에서 일정하게 유지되어 냉각 효과를 생성한다.

또한, 작용 단위는 SAP 입자가 영구적으로 점착성이 되게 하도록 선택될 수도 있다. 그러한 화학 구조체의 예로는 전형적으로 고온 용융 접착제로서 적용되는 수지, 예를 들어, 로진 에스테르 유도체 또는 이중 결합을 포함하는 단쇄 폴리올레핀(Pn: 50 이하)이 있다. 영구적 점착성 SAP 입자는 SAP 입자의 고정화를 위하여 접착제를 필요로 함이 없이 흡수성 코어 내에서의 SAP 입자의 습식 또는 건식 고정화를 위하여 흡수용품에서 사용될 수 있다.

방법

전술한 기능성 부여체는 방사선 활성화성 기를 포함하는 그래프팅 단위로 인하여 전자기선 조사에의 노출에 의해 공유 결합을 형성할 수 있다. UV 광뿐만 아니라 전자-빔은 적합한 전자기선 조사를 발생할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따르면, 선택된 기능성 부여체에 따라 220-380 ㎚의 파장을 갖는 UV-광이 사용 된다. UV 광은 전자-빔과 조합하여 그리고 또한 IR 광과 조합하여 사용될 수도 있다. 다른 전자기선 조사와 UV 조사의 조합의 경우에, UV-광의 적용이 다른 전자기선 조사(즉, 전자-빔 또는 IR-광)와 동시에 일어나는지 또는 조사가 일련의 상이한 조사 단계로 수행되는지 여부는 중요하지 않다. 그래프팅 단위의 방사선 활성화성 기가 상대적으로 높은 활성화 에너지를 필요로 하는 기능성 부여체에 있어서, 전자 빔을 이용한 활성화가 필요할 수도 있다.

본 발명에서, 기능성 부여체는 전구체형 SAP 입자의 중량을 기준으로 50% 미만의 양, 바람직하게는 25% 미만의 양, 더 바람직하게는 15% 미만의 양, 더욱 더 바람직하게는 5% 미만의 양, 가장 바람직하게는 0.1% 내지 5%의 양으로 적용된다.

기능성 부여체는 유동층 분무 챔버에 의해 전구체형 SAP 입자 상으로 분무될 수도 있다. 동시에 건조를 달성하기 위해 IR 조사가 적용될 수도 있으며, 동시에 유동층 내에서 라디칼 반응을 달성하기 위해 UV 광이 적용될 수도 있다.

그러나, 소정의 경우, 건조 및 라디칼 반응은 연속하여 2단계로 일어날 수도 있으며, 이는 임의의 순서로 수행될 수 있다. 건조 단계에서, 통상적인 건조 장비가 IR 광 대신에 또는 이와 함께 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 소정 실시 형태에 있어서, 예를 들어 단지 소량의 기능성 부여체가 소량의 용매 중에 용해되어 적용되는 경우 건조가 거의 필요하지 않거나 전혀 필요하지 않다.

전구체형 SAP 입자와 본 발명에 따른 기능성 부여체 사이의 라디칼 반응은 기능성 부여체에 포함되는 그래프팅 단위의 방사선 활성화성 기에서 효과적으로 일어나, 전구체형 SAP 입자와 공유 결합을 형성한다. 전자기선 조사, 가장 바람직하 게는 UV-조사에의 노출시 공유 결합은 화학적 그래프팅 반응에 의해 형성된다.

이론에 구애되고자 함이 없이, 그래프팅 단위의 방사선 활성화성 기에 포함되는 카르보닐기는 - 조사시 - 활성화 삼중체 상태로 여기될 수도 있다고 여겨지며, 이는 전구체형 초흡수성 중합체 입자가 포함하는 지방족 C-H 기로부터 수소 원자를 떼어 낼 수 있다. 수소 떼어냄 반응의 결과로서, 활성화 카르보닐기는 케틸 라디칼로 변할 수도 있으며 지방족 C-H 기는 탄소 중심 라디칼로 변한다. 케틸 라디칼과 탄소 중심 라디칼의 조합시, 그래프팅 단위와 전구체형 초흡수성 중합체 입자 사이에 새로운 공유 결합이 형성될 수도 있다. 그러므로, 그래프팅 단위가 포함하는 카르보닐기는 반응 동안에 감소되며, 즉 그래프팅 반응의 완료 후에 하이드록실기로 변한다(광환원).

이론적으로, 그래프팅 단위의 반응기는 조사시에 전구체형 초흡수성 중합체 입자가 포함하는 카르복실기와 또한 반응할 수도 있다. 그러나, 반응성 중간체는 거의 극성화되지 않은 지방족 C-H 기와 반응할 가능성이 훨씬 더 크다. 오히려 상기 반응성 중간체가 강력하게 극성화된 카르복실기로부터 수소 라디칼을 떼어낼 수 있을 것 같지 않다.

상기에 설명한 반응의 결과로서, 기능성 부여체의 적어도 일부는 전구체형 SAP 입자의 중합체 사슬이 포함하는 지방족 기에 공유 결합된다. 기능성 부여체는 전구체형 SAP 입자의 표면 상에 적어도 부분적으로 노출되는 지방족 C-H 결합에 주로 결합될 것이다. 본 발명의 라디칼 반응은 카르복실기에 한정되는 것이 아니라 전구체형 SAP 입자의 다수의 지방족 C-H 기에서 주로 일어나기 때문에, 이용가능한 반응 부위의 갯수는 SAP 입자의 카르복실기에 한정되는 종래 기술의 공지된 반응과 비교하여 강력하게 증가된다. 따라서, SAP 입자의 표면에 공유 결합되는 기능성 부여체의 균질하고 균일한 분포의 달성이 가능하다.

본 발명의 방법에 따른 설명된 라디칼 반응은 SAP 입자의 중화와 관련된 추가의 장점으로 이어진다: α,β-불포화 카르복실산 단량체는 흔히 중합 단계 이전에 중화된다(사전 중화). 때로, 중화는 중합 후에 수행된다(사후 중화). 단량체의 산성 기를 중화시키는 데에 유용한 화합물은 전형적으로 중합 공정에 유해한 영향은 미치지 않으면서 산성 기를 충분히 중화시키는 것이다. 그러한 화합물은 알칼리 금속 하이드록사이드, 알칼리 금속 카르보네이트 및 바이카르보네이트를 포함한다. 바람직하게, 단량체의 중화에 사용되는 물질은 수산화나트륨 또는 수산화칼륨 또는 탄산나트륨 또는 탄산칼륨이다. 중화 화합물은 바람직하게는 α,β-불포화 카르복실산 단량체를 함유하는 수성 용액에 첨가된다(사전 중화). 그 결과, α,β-불포화 카르복실산 단량체가 포함하는 카르복실기는 적어도 부분적으로 중화된다. 결과적으로, - 중합 단계 후 - 중합체의 α,β-불포화 카르복실산이 포함하는 카르복실기도 적어도 부분적으로 중화된다. 또한, 사후 중화에 있어서, 중합체의 α,β-불포화 카르복실산이 포함하는 카르복실기가 적어도 부분적으로 중화된다. 수산화나트륨이 사용되는 경우, 중화에 의해 아크릴산나트륨이 생성되며, 이는 물에서 음으로 하전된 아크릴레이트 단량체 및 양으로 하전된 나트륨 이온으로 해리된다.

최종 SAP 입자가 수성 용액의 흡수 후 팽윤 상태로 존재한다면 나트륨 이온 은 SAP 입자 내에서 자유롭게 이동가능하다. 흡수용품, 예를 들어 기저귀 또는 배변 연습용 바지에 있어서, SAP 입자는 전형적으로 소변을 흡수한다. 증류수에 비하여 소변은 비교적 많은 양의 염을 함유하며, 이 염은 적어도 부분적으로 해리된 형태로 존재한다. 소변이 함유하는 해리된 염은 SAP 입자 내로의 액체의 흡수를 보다 어렵게 만드는데, 이는 액체가 해리된 염의 이온에 의해 야기되는 삼투압에 대항하여 흡수되어야 하기 때문이다. SAP 입자 내의 자유롭게 이동가능한 나트륨 이온은 입자 내로의 액체의 흡수를 강력하게 돕는데, 이는 상기 이온이 삼투압을 감소시키기 때문이다. 따라서, 높은 중화 정도는 SAP 입자의 용량 및 액체 흡수 속도를 크게 증가시킬 수 있다.

당업계에 공지된 SAP 입자의 표면 특성을 변경시키는 방법은, SAP 입자와 표면 특성을 변경시키는 분자 사이에 공유 결합을 포함할 경우, 공유 결합이 SAP 입자의 카르복실기와 변경 분자 사이에 존재하는 것이 필요하다. 따라서, 중화 정도는 표면 가교 결합 필요성과 균형을 이루어야 하는데, 이는 두 공정 단계 모두에서 카르복실기가 이용되기 때문이다.

본 발명에 따르면, 기능성 부여체의 그래프팅 단위는 방사선 활성화성 기를 포함하며 -예를 들어, UV 조사에 의해 일단 활성화되면 - 상기 그래프팅 단위는 중합체가 포함하는 지방족 C-H 기와 반응할 수 있다. 따라서, SAP 입자에의 기능성 부여체의 공유 결합의 갯수를 유의하게 감소시킴이 없이 SAP 입자의 높은 중화 수준이 가능하다.

본 발명에 따르면, α,β-불포화 카르복실산 단량체가 포함하는 카르복실기 는 바람직하게는 50% 이상, 더 바람직하게는 70% 이상, 더욱 더 바람직하게는 75% 이상, 더욱 더 바람직하게는 75% 내지 95% 중화된다. 따라서, 중합체의 α,β-불포화 카르복실산이 포함하는 카르복실기도 50% 이상, 더 바람직하게는 70% 이상, 더욱 더 바람직하게는 75% 이상, 더욱 더 바람직하게는 75% 내지 95% 중화된다.

UV 조사는 출력이 50W 내지 2 kW, 더 바람직하게는 200 W 내지 700 W, 더욱 더 바람직하게는 400 W 내지 600 W인 UV 램프를 이용하여 통상적인 방식으로 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 조사 시간은 바람직하게는 0.1초 내지 30분, 더 바람직하게는 0.1초 내지 15분, 더욱 더 바람직하게는 0.1초 내지 5분, 가장 바람직하게는 0.1초 내지 2분이다. 구매가능한 수은 압력 UV 램프가 사용될 수 있다. 램프의 선택은 사용된 기능성 부여체 분자의 흡수 스펙트럼에 의존한다. UV 램프(들)와 가교 결합되어야 하는 SAP 사이의 거리는 5 ㎝ 내지 15 ㎝ 사이에서 변한다.

종래 기술의 공지된 SAP 입자의 표면 코팅 공정과 비교하여, 본 발명에 따른 방법은 훨씬 더 빠르다. 종래 기술의 코팅 공정은 일반적으로 20분 이하가 걸린다. 시간이 많이 걸리는 이러한 공정 단계는 SAP 입자의 제조 공정을 원하는 것보다 덜 경제적이게 한다. 이와는 반대로 본 발명에 따른 방법은 매우 빠르게 수행될 수 있으며, 따라서 훨씬 더 효율적이며 경제적인 전체 제조 공정에 강력하게 부가될 수 있다.

또한, 본 발명의 방법에 따른 라디칼 반응이 빠르게 진행됨에 따라, 전구체형 SAP 입자의 표면에 적용된 기능성 부여체는 SAP 입자의 내부로 침투할 시간을 많이 갖지 못한다. 그 결과, 라디칼 반응은 SAP 입자의 표면으로 사실상 제한되며 SAP 입자 내부에서의 재료의 낭비 또는 심지어 원하지 않는 부반응은 회피된다.

본 발명의 방법에 따른 라디칼 반응은 온도 증가를 반드시 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 전자기선 조사, 예를 들어 UV 조사를 이용하여 중간 정도의 온도에서도 수행될 수 있다. 본 발명에 따르면, 라디칼 반응은 바람직하게는 100℃ 미만의 온도, 바람직하게는 80℃ 미만의 온도, 더 바람직하게는 50℃ 미만의 온도, 더욱 더 바람직하게는 40℃ 미만의 온도, 가장 바람직하게는 20℃ 내지 40℃의 온도에서 달성될 수 있다. 추가의 공정 단계에 있어서, SAP의 건조는 전형적으로 100℃ 초과의 온도에서 수행된다.

본 발명에 따르면, 하나의 기능성 부여체가 선택될 수 있거나, 대안적으로는 2개 이상의 상이한 기능성 부여체가 적용될 수 있다. 기능성 부여체들은 그래프팅 단위, 작용 단위, 또는 이 둘 모두에 대하여 서로 다를 수도 있다.

바람직하게는, 액체 용액의 형태, 더 바람직하게는 수성 용액의 형태로 기능성 부여체가 사용된다.

표면 특성이 균질한 SAP 입자를 얻기 위하여, 기능성 부여체는 UV 조사 이전 또는 UV 조사 동안 전구체형 SAP 입자 상에 고르게 분포되어야 한다. 따라서, 기능성 부여체는 바람직하게는 전구체형 SAP 입자 상으로의 분무에 의해 적용된다.

흡수용품

본 발명의 SAP 입자는 바람직하게는 흡수용품의 흡수 코어에 적용된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이 흡수용품은 액체를 흡수하여 보유하는 기구를 지칭하 며, 보다 구체적으로는 착용자의 신체로부터 배출된 각종 삼출물을 흡수하여 보유하기 위해 착용자의 신체와 마주하거나 근접하게 위치되는 기구를 지칭한다. 흡수용품은 기저귀, 성인용 요실금 브리프(brief), 기저귀 홀더와 라이너, 생리대 등을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.

본 발명의 바람직한 흡수용품은 기저귀이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "기저귀"라는 용어는 유아 및 요실금이 있는 사람의 하부 몸통 둘레에 통상 착용되는 흡수용품을 말한다.

본 발명에 특히 적합한 흡수용품은 전형적으로 액체 침투성 톱시트, 액체 불침투성 백시트, 및 일반적으로 톱시트 및 백시트 사이에 위치하는 흡수 코어를 포함하는 외면 덮개를 포함한다. 흡수 코어는 일반적으로 착용자의 피부에 압착가능하고, 편안하고 비자극적이며, 소변 및 기타 특정의 체분비물과 같은 액체를 흡수하여 보유할 수 있는 임의의 흡수 물질을 포함할 수도 있다. 흡수 코어는 본 발명의 SAP 이외에, 일회용 기저귀 및 일반적으로 에어펠트(air felt)로서 불리우는 분쇄된 목재 펄프와 같은 기타 흡수용품에 통상적으로 사용되는 다양한 액체-흡수 물질을 포함할 수도 있다.

흡수성 어셈블리(assembly)로서 사용하기 위한 예시적 흡수성 구조체로는 발명의 명칭이 "개별화된 폴리카르복실산 가교 결합형 목재 펄프 셀룰로오스 섬유를 포함하는 흡수성 구조체(Absorbent Structure Containing Individualized, Polycarboxylic Acid Crosslinked Wood Pulp Cellulose Fibers)"이며 1992년 8월 11일자로 헤론(Herron) 등에게 허여된 미국 특허 제5,137,537호; 발명의 명칭이 " 요실금 처리용의 고효율 흡수용품(High Efficiency Absorbent Articles For Incontinence Management)"이며 1992년 9월 15일자로 영(Young) 등에게 허여된 미국 특허 제5,147,345호; 발명의 명칭이 "저점도 배설물용의 일회용 흡수용품(Disposable Absorbent Article For Low-Viscosity Fecal Material)"이며 1994년 8월 30일자로 로우(Roe)에게 허여된 미국 특허 제5,342,338호; 발명의 명칭이 "수성 체액용 흡수성 폼 물질 및 그러한 물질을 포함하는 흡수용품(Absorbent Foam Materials For Aqueous Body Fluids and Absorbent Articles Containing Such Materials)"이며 1993년 11월 9일자로 데스마라이스(DesMarais) 등에게 허여된 미국 특허 제5,260,345호; 발명의 명칭이 "수성 체액용의, 습윤시까지 얇은(Thin-Until-Wet) 흡수성 폼 물질 및 그의 제조 방법(Thin-Until-Wet Absorbent Foam Materials For Aqueous Body Fluids And Process For Making Same)"이며 1995년 2월 7일자로 다이어(Dyer) 등에게 허여된 미국 특허 제5,387,207호; 발명의 명칭이 "확장성 흡수재로 형성된 수성 체액용의 슬릿 형성 흡수성 부재(Slitted Absorbent Members For Aqueous Body Fluids Formed Of Expandable Absorbent Materials)"이며 1995년 3월 14일자로 라본(LaVon) 등에게 허여된 미국 특허 제5,397,316호; 발명의 명칭이 "매우 높은 물 대 오일 비를 갖는 높은 내부 상 에멀젼으로부터 제조된 수성 유체용 흡수성 폼 물질(Absorbent Foam Materials For Aqueous Fluids Made From high Internal Phase Emulsions Having Very High Water-To-Oil Ratios)이고 1997년 7월 22일자로 데스마라이스 등에게 허여된 미국 특허 제5,625,222호에 개시되어 있다.

Claims

가교 결합 폴리(메트)아크릴산 및 그 염으로 이루어진 전구체형 초흡수성 중합체 입자 - 상기 전구체형 초흡수성 중합체 입자는 지방족 C-H 기를 포함하며, 표면 및 코어를 가짐 - , 및

상기 전구체형 초흡수성 중합체 입자의 상기 표면에 공유 결합된 기능성 부여체를 포함하는 초흡수성 중합체 입자에 있어서,

상기 기능성 부여체 각각은 작용 단위 및 그래프팅 단위를 포함하며,

상기 작용 단위는 상기 그래프팅 단위에 공유 결합되고,

상기 작용 단위는 분자량이 1000 이하이며, 상기 전구체형 초흡수성 중합체 입자에는 존재하지 않는 화학 구조체를 포함하고, 상기 전구체형 초흡수성 중합체 입자에 부가적인 기능을 부가하거나 상기 전구체형 초흡수성 중합체 입자의 기존의 기능을 변경시키고,

상기 기능성 부여체의 상기 그래프팅 단위는 상기 전구체형 초흡수성 중합체 입자에 포함되는 상기 지방족 C-H 기들 중 하나에 공유 결합을 통하여 결합되는 것을 특징으로 하는 초흡수성 중합체 입자.
제1항에 있어서,

상기 작용 단위가 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 초흡수성 중합체 입자.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 전구체형 초흡수성 중합체 입자가 포함하는 상기 지방족 C-H 기가 메틸렌기 또는 메틸기에 포함되는 초흡수성 중합체 입자.
상기 전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 부가적인 기능 또는 변경된 기능이 친수성, 소수성, 색 또는 이온 교환 능력인 초흡수성 중합체 입자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 부가적인 기능 또는 변경된 기능이 항균 및/또는 살진균 기능이거나 악취 흡수 기능인 초흡수성 중합체 입자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 부가적인 기능 또는 변경된 기능이 작용 단위와 액체의 접촉시에, 작용 단위의 온도의 증가시에, 또는 작용 단위에 압력이 가해짐에 의해 성분을 방출하는 능력이며, 상기 성분은 방출되기 전에 작용 단위에 봉입되는 초흡수성 중합체 입자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 부가적인 기능 또는 변경된 기능이 습윤 지시 기능인 초흡수성 중합체 입자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 부가적인 기능 또는 변경된 기능이 온도 균형 기능 또는 냉각 기능인 초흡수성 중합체 입자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 부가적인 기능 또는 변경된 기능이 영구적 점착 기능인 초흡수성 중합체 입자.
상기 전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 초흡수성 중합체 입자가 적어도 2개의 상이한 기능성 부여체를 포함하며, 상기 기능성 부여체들은 그래프팅 단위, 작용 단위 또는 이 둘 모두에 대하여 상이한 초흡수성 중합체 입자.
기능성 부여체를 갖는 초흡수성 중합체 입자의 제조 방법으로서,

a) 가교 결합 폴리(메트)아크릴산 및 그 염으로 이루어진 전구체형 초흡수성 중합체 입자를 제공하는 단계 - 상기 전구체형 초흡수성 중합체 입자는 지방족 C-H 기를 포함하며, 표면 및 코어를 가짐 - 와,

b) 기능성 부여체를 부가하는 단계 - 각각의 기능성 부여체는 작용 단위 및 그래프팅 단위를 포함하며, 상기 그래프팅 단위는 하나의 방사선 활성화성 기를 포함하고 상기 작용 단위에 공유 결합되며, 상기 작용 단위는 분자량이 1000 이하이고 상기 전구체형 초흡수성 중합체 입자에는 존재하지 않는 화학 구조체를 포함하며, 상기 전구체형 초흡수성 중합체 입자에 부가적인 기능을 부가하거나 상기 전구체형 초흡수성 중합체 입자의 기존 기능을 변경시킴 - 와,

c) 상기 전구체형 초흡수성 중합체 입자 및 상기 기능성 부여체를 상기 방사선 활성화성 기를 활성화시킬 수 있는 전자기선 조사에 노출시키고,

이로써 상기 그래프팅 단위의 상기 방사선 활성화성 기를 상기 전구체형 초흡수성 중합체 입자의 상기 표면에 공유 결합시키는 단계 - 상기 그래프팅 단위는 상기 전구체형 초흡수성 중합체 입자에 포함된 상기 지방족 C-H 기 중 하나에 라디칼 반응에 의해 공유 결합됨 - 를 포함하는 방법.
제11항에 있어서,

단계 c)를 100℃ 미만의 온도에서 수행하는 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,

상기 전자기선 조사가 UV 조사인 방법.
제13항에 있어서,

상기 전구체형 초흡수성 중합체 입자 및 상기 기능성 부여체를 0.0001초 내지 30분 동안 UV 조사에 노출시키는 방법.
제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 그래프팅 단위가 포함하는 상기 방사선 활성화성 기가 카르보닐기를 포함하는 방법.
실질적으로 액체 투과성인 톱시트, 실질적으로 액체 불투과성인 백시트 및 상기 톱시트와 상기 백시트 사이의 흡수 코어를 포함하며, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 초흡수성 중합체 입자를 포함하는 흡수용품.
제11항 내지 제15항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 초흡수성 중합체 입자를 포함하는 흡수용품.