KR20090042828A - 뛰어난 성질을 가진 초흡수성 중합체를 포함하는 흡수성 물품 - Google Patents

Abstract

흡수성 물품은 상면시트, 배면시트, 및 상면시트와 배면시트 사이에 배치된 흡수성 코어를 가질 수 있다. 일부 측면에서, 상면시트, 배면시트 및 흡수성 코어 중 적어도 하나는 신장가능하다. 다른 측면에서, 흡수성 코어는 실질적으로 초흡수성 재료를 포함하는 적어도 하나의 층 및 실질적으로 플러프를 포함하는 적어도 하나의 층을 포함한 층들을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 물품은 적어도 약 25 g/g의 원심분리 보유 용량, 적어도 200 다르시의 자유 팽윤 겔 층 침투성 및 적어도 2의 겔 집결성을 가진 초흡수성 재료를 포함한다. 일부 측면에서, 초흡수성 재료가 폴리비닐아민으로 코팅된다.

흡수성 물품, 초흡수성 중합체 입자, 흡수성 코어, 폴리아민 코팅

Description

뛰어난 성질을 가진 초흡수성 중합체를 포함하는 흡수성 물품{ABSORBENT ARTICLES COMPRISING SUPERABSORBENT POLYMERS HAVING SUPERIOR PROPERTIES}

흡수성 물품과 같은 물품은 인체에 의해 분비되거나 배설되는 유체를 포함한 많은 종류의 유체를 흡수하기 위해 유용하다. 이러한 물품의 흡수성 성질을 개선하는 것을 돕기 위하여 초흡수성 중합체(SAP)가 흡수성 물품에서 빈번하게 사용된다. SAP는 일반적으로 중합체 기재이고, 예를 들어 분말, 과립, 미립자, 필름 및 섬유와 같은 많은 형태로 이용될 수 있다. 유체와의 접촉 시에, 이러한 SAP는 그들의 구조 내에 유체를 흡수시킴으로써 팽윤된다. 일반적으로, SAP는 이러한 물품 내로 인설트된(insulted) 유체를 빨리 흡수할 수 있고, 누출을 막기 위해 이러한 유체를 보유할 수 있고 유체 인설트(insult) 후에도 건조한 느낌을 제공하는데 도움이 될 수 있다.

특히 높은 유체 포화 수준에서 흡수성 물품의 성능을 개선하고 이에 의해 누출 발생을 감소시키고 맞음새 및 편안함을 개선하기 위하여 노력이 계속되어 왔다. 이것은 물품이 사용 동안에 반복적으로 유체 인설트를 받을 때 특히 중요하다. 흡수성 물품 설계에서의 최근의 노력은 일반적으로 흡수성 구조물을 더욱 얇고 더욱 가요성으로 만들기 위하여 높은 농도의 초흡수성 재료 및 플러프가 적은 섬유를 사용하는데 촛점을 맞추고 있기 때문에, 이것이 점점 큰 과제가 되고 있다. 그러나, 초흡수성 재료의 농도를 증가시킴으로써 수득되는 전체 흡수 용량의 증가에도 불구하고, 이러한 흡수성 물품은 여전히 사용 동안에 누출될 수도 있다. 이러한 누출은 부분적으로, 낮은 침투성 및 이용가능한 공극 부피의 부족으로 인하여 불충분한 흡입 속도 (다시 말해서, 초흡수성 재료에 의한 연속 흡수를 위하여 유체 인설트가 흡수성 코어 내에 들어가서 그 안에 혼입될 수 있는 속도)를 가진 물품의 흡수성 코어 성분을 사용한 결과일 수도 있다. 따라서, 다량의 초흡수성 재료를 함유하고 충분한 흡입 속도를 유지할 수 있는 흡수성 물품이 요망되고 있다.

추가로, 적절한 흡수 및 보유와 같은 특징을 유지하면서, 증가된 침투성 특징을 가진 초흡수성 중합체 재료가 또한 요구되고 있다. 침투성은 섬유의 매트 또는 발포체의 평판 또는 이 경우에 가교된 중합체인 다공성 구조물의 효과적인 연결성에 대한 측정값이고, 초흡수성 중합체 재료의 공극 분율 및 연결성 정도에 의하여 규정될 수 있다. 겔 침투성은 전체로서 입자 덩어리의 성질이고, 입자 크기 분포, 입자 형태 및 개방 공극의 연결성, 전단 모듈러스 및 팽윤된 겔의 표면 변화에 관련된다. 실질적인 용어로, 초흡수성 중합체 재료의 침투성은 팽윤된 입자의 덩어리를 통해 액체가 얼마나 빨리 유동하는지의 측정값이다. 낮은 침투성은 액체가 초흡수성 중합체 재료를 통해 쉽게 유동될 수 없음을 나타내고, 이것은 일반적으로 겔 블로킹이라 일컬어지며, 액체의 강제 유동 (예컨대 기저귀 사용 동안에 뇨의 두 번째 적용)이 다른 경로를 취해야 함을 나타낸다 (예를 들어, 기저귀 누출). 따라서, 증가된 침투성 특징을 나타내는 흡수성 물품이 요망되고 있다.

SAP 입자의 흡수 및 보유 성질을 개선하기 위해 바람직한 한가지 방법은 SAP 입자를 표면 처리하는 것이다. SAP 입자를 포함한 중합체 위의 매달린 카르복실레이트 기와 반응할 수 있는 2 이상의 작용기를 가진 가교제로 SAP 입자를 표면 처리하는 것이 다수의 특허에 개시되어 있다. 표면 처리는 유체 유동성을 증가시키고 SAP 입자 응집을 방지하기 위해 흡수능 및 겔 경도를 개선하며 겔 강도를 개선한다.

표면-가교된 SAP 입자는 일반적으로, 필적하는 수준의 내부 가교를 갖지만 표면 가교가 부족한 SAP 입자에 비하여, 더 높은 액체 흡수 및 보유 값을 나타낸다. 내부 가교는 SAP 입자를 포함한 단량체의 중합으로부터 발생하고 중합체 주쇄에 존재한다. 표면 가교는 SAP 입자의 변형 저항성을 증가시키고 따라서 얻어지는 히드로겔이 외부 압력 하에서 변형될 때 이웃한 SAP 입자의 표면 간의 접촉 정도를 감소시킨다는 것이 이론화되어 있다. 표면 가교에 의해 흡수 및 보유 값이 증진되는 정도는, 내부 및 표면 가교의 상대적인 양 및 분포, 및 특정한 표면 가교제 및 표면 가교 방법에 관련된다.

발명의 요약

상기 언급된 요구에 대한 반응으로, 본 발명의 물품은 상면시트, 배면시트, 및 상면시트와 배면시트 사이에 배치된 흡수성 코어를 가질 수 있는 흡수성 물품을 포함한다. 흡수성 코어는 적어도 약 25 g/g의 원심분리 보유 용량, 적어도 200 다르시(Darcies)의 자유 팽윤 겔 층 침투성, 및 적어도 2의 겔 집결성(gel integrity)을 가진 초흡수성 중합체 입자(SAP 입자)를 포함한다. 일부 측면에서, 상면시트, 배면시트 및 흡수성 코어의 적어도 하나는 신장가능하다. 다른 측면에 서, 흡수성 코어는 실질적으로 초흡수성 재료를 포함하는 적어도 하나의 층 및 실질적으로 플러프를 포함하는 적어도 하나의 층을 포함한 층들을 포함할 수 있다.

일부 측면에서, 초흡수성 중합체 입자는 적어도 250 다르시의 자유 팽윤 겔 층 침투성을 갖는다. 다른 측면에서, 초흡수성 중합체 입자는 적어도 2.5의 겔 집결성을 갖는다. 또 다른 측면에서, 초흡수성 중합체 입자의 표면은 소수성인 반면, 다른 측면에서 초흡수성 중합체 입자의 표면은 친수성이다.

일부 측면에서, 초흡수성 중합체 입자는, 표면-가교된 초흡수성 중합체의 입자를 폴리아민 및 물을 포함한 코팅 조성물로 코팅하고; 폴리아민-코팅된 중합체 입자를 25 ℃ 내지 100 ℃에서 약 5 내지 약 60분 동안 유지하는 방법에 의해 제조되었다. 추가의 측면에서, 초흡수성 중합체 입자는 친수성 표면을 갖는다. 다른 측면에서, 표면-가교된 초흡수성 중합체는 아크릴산, 메타크릴산 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 또 다른 측면에서, 표면-가교된 초흡수성 중합체는 약 25 내지 약 100의 중화 정도를 갖는다.

일부 측면에서, 폴리아민은 표면-가교된 초흡수성 중합체의 표면 위에 입자의 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%의 양으로 존재한다. 다른 측면에서, 폴리아민이 1차 아미노기, 2차 아미노기, 3차 아미노기 및 4차 암모늄 기 중 하나 이상을 갖는다. 또 다른 측면에서, 폴리아민은 약 5,000 내지 약 1,000,000의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 측면에서, 폴리아민이 폴리비닐아민, 폴리에틸렌이민, 폴리알릴아민, 폴리알킬렌아민, 폴리아제티딘, 폴리비닐구아니딘, 폴리(DADMAC), 양이온성 폴리아크릴아미드, 폴리아민 작용기화 폴리아크릴레이트, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 단독중합체 또는 공중합체이다.

일부 측면에서, 표면-가교된 초흡수성 중합체는 가교제를 더 포함한다. 다른 측면에서, 가교제는 (a) 원자가 +2, +3 또는 +4의 다가 금속 양이온, (b) 원자가 -2, -3 또는 -4의 다가 음이온, 또는 (c) 다가 양이온 및 다가 음이온을 가진 염을 포함한다. 추가의 측면에서, 다가 금속 양이온은 Mg2+, Ca2+, Al3+, Sc3+, Ti4+, Mn2+, Fe2+/3+, CO2+, Ni2+, Cu+/2+, Zn2+, Y3+, Zr4+, La3+, Ce4+, Hf4+, Au3+ 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다. 다른 측면에서, 다가 음이온은 설페이트, 포스페이트, 수소 포스페이트, 보레이트, 폴리카르복실산의 음이온 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다. 또 다른 측면에서, 가교제는 폴리아민의 아미노기와 반응할 수 있는 다작용성 유기 성분을 포함한다. 또 다른 측면에서, 가교제는 알킬렌 카르보네이트, 폴리아지리딘, 할로에폭시, 폴리이소시아네이트, 디- 또는 폴리글리시딜 화합물, 알콕시실릴 화합물, 우레아, 티오우레아, 구아니딘, 디시안디아미드, 2-옥사졸리디논 또는 그의 유도체, 비스옥사졸린, 폴리옥사졸린, 디- 및 폴리이소시아네이트, 디- 및 폴리-N-메틸올 화합물, 또는 2개 이상의 봉쇄된 이소시아네이트 기를 가진 화합물, 다작용성 알데히드, 다작용성 케톤, 다작용성 아세탈, 다작용성 케탈 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다.

일부 측면에서, 표면-가교된 초흡수성 중합체 코팅 조성물은 공용매를 포함한다. 추가의 측면에서, 초흡수성 중합체 입자는 소수성 표면을 갖는다. 다른 측면에서, 공용매는 알콜, 디올, 트리올 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 추가의 다른 측면에서, 공용매는 메탄올, 에탄올, 프로필 알콜, 이소프로필 알콜, 에틸렌 글 리콜, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜의 올리고머, 프로필렌 글리콜의 올리고머, 글리세린, 프로필렌 글리콜의 모노알킬 에테르 및 이들의 혼합물을 포함한다.

본 발명의 일부 측면에서, 표면-가교된 초흡수성 중합체는 표면-가교된 폴리아크릴산을 포함한다. 본 발명의 다른 측면에서, 폴리아민은 폴리비닐아민 단독중합체 또는 공중합체를 포함한다.

일부 측면에서, 흡수성 물품은 상면시트, 배면시트 및 상면시트와 배면시트 사이에 배치된 흡수성 코어를 가질 수 있고, (a) 표면-가교된 초흡수성 중합체 입자를 제공하고; (b) 폴리아민, 임의의 공용매 및 임의의 가교제를 포함한 조성물을 표면-가교된 중합체 입자의 표면에 적용하고; (c) 표면-가교된 중합체 입자 위에 경화된 폴리아민 코팅물을 제공하기에 충분한 시간 동안 약 25 ℃ 내지 약 100 ℃에서 단계(b)의 코팅된 표면-가교된 중합체 입자를 유지함으로써 제조되는 초흡수성 중합체 입자를 포함할 수 있다. 추가의 측면에서, 유지 단계 (c)를 약 50 ℃ 내지 약 100 ℃에서 약 5분 내지 약 60분 동안 수행한다.

일부 측면에서, 흡수성 물품은 상면시트, 배면시트, 및 상면시트와 배면시트 사이에 배치된 흡수성 코어를 포함하고; 흡수성 코어는 소수성 표면을 가진 폴리아민-코팅된 초흡수성 중합체 입자를 포함하며; 폴리아민-코팅된 초흡수성 중합체 입자는 1분 후에 2.3 cm 미만의 흡상 지수를 갖고, 폴리아민 코팅물을 갖지 않은 동일한 초흡수성 중합체 입자에 비해 적어도 2배 이상 큰 자유 팽윤 겔 층 침투성, 및 적어도 2.5의 겔 집결성을 갖는다. 일부 측면에서, 상면시트, 배면시트 및 흡수성 코어 중 적어도 하나는 신장가능하다. 다른 측면에서, 흡수성 코어는 실질적 으로 초흡수성 재료를 포함하는 적어도 하나의 층 및 실질적으로 플러프를 포함하는 적어도 하나의 층을 포함한 층들을 포함할 수 있다.

일부 측면에서, 폴리아민-코팅된 초흡수성 중합체 입자는 5분 후에 3cm 미만의 흡상 지수를 갖는다. 다른 측면에서, 폴리아민-코팅된 초흡수성 중합체 입자는 10분 후에 6.5 cm 미만의 흡상 지수를 갖는다. 또 다른 측면에서, 폴리아민-코팅된 초흡수성 중합체 입자는 적어도 3.0의 겔 집결성을 갖는다. 또 다른 측면에서, 폴리아민-코팅된 초흡수성 중합체 입자는 적어도 3.5의 겔 집결성을 갖는다. 또 다른 측면에서, 폴리아민-코팅된 초흡수성 중합체 입자는 0.9% 염 용액과 접촉 후에, 염 용액을 흡수하기에 앞서 적어도 5초의 지연을 나타낸다.

일부 측면에서, 폴리아민-코팅된 초흡수성 중합체 입자는, 표면-가교된 초흡수성 중합체의 입자를 폴리아민, 공용매 및 물을 포함한 코팅 조성물로 코팅하고, 폴리아민-코팅된 중합체 입자를 약 25 ℃ 내지 약 100 ℃에서 약 5 내지 약 60분 동안 유지시키는 방법에 의해 제조되었다.

일부 측면에서, 가교된 초흡수성 중합체는 아크릴산, 메타크릴산 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 다른 측면에서, 가교된 초흡수성 중합체는 약 25 내지 약 100의 중화 정도를 갖는다.

일부 측면에서, 폴리아민은 표면-가교된 초흡수성 중합체의 표면 위에 입자의 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%의 양으로 존재한다. 다른 측면에서, 폴리아민은 1차 아미노기, 2차 아미노기, 3차 아미노기 및 4차 암모늄기 중의 하나 이상을 갖는다. 또 다른 측면에서, 폴리아민은 약 5,000 내지 약 1,000,000의 중량 평균 분 자량을 갖는다. 또 다른 측면에서, 폴리아민은 폴리비닐아민, 폴리에틸렌이민, 폴리알릴아민, 폴리알킬렌아민, 폴리아제티딘, 폴리비닐구아니딘, 폴리(DADMAC), 양이온성 폴리아크릴아미드, 폴리아민 작용기화 폴리아크릴레이트, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 단독중합체 또는 공중합체이다. 또 다른 측면에서, 폴리아민은 폴리비닐아민 단독중합체 또는 공중합체를 포함한다.

일부 측면에서, 공용매는 알콜, 디올, 트리올, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 다른 측면에서, 공용매는 메탄올, 에탄올, 프로필 알콜, 이소프로필 알콜, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜의 올리고머, 프로필렌 글리콜의 올리고머, 글리세린, 프로필렌 글리콜의 모노알킬 에테르 및 이들의 혼합물을 포함한다.

일부 측면에서, 표면-가교된 초흡수성 중합체는 표면-가교된 폴리아크릴산을 포함한다.

일부 측면에서, 흡수성 물품은 상면시트, 배면시트, 및 상면시트와 배면시트 사이에 배치된 흡수성 코어를 가질 수 있고, (a) 표면-가교된 초흡수성 중합체 입자를 제공하고; (b) 폴리아민 및 공용매를 포함한 조성물을 표면-가교된 중합체 입자의 표면에 적용하고; (c) 표면-가교된 중합체 입자 위에 경화된 소수성 폴리아민 코팅물을 제공하기에 충분한 시간 동안 약 25 ℃ 내지 약 100 ℃에서 단계(b)의 코팅된 표면-가교된 중합체 입자를 유지함으로써 제조되는 초흡수성 중합체 입자를 포함할 수 있다. 추가의 측면에서, 유지 단계 (c)를 약 50 ℃ 내지 약 100 ℃에서 약 5분 내지 약 60분 동안 수행한다. 다른 측면에서, 단계 (b) 및 단계 (c)를 동 시에 수행한다.

본 발명의 다수의 다른 특징 및 장점은 하기 상세한 설명으로부터 명백하다. 상세한 설명에서, 본 발명의 일례의 구현양태를 참조한다. 이러한 구현양태들은 본 발명의 전체 범위를 나타내지 않는다. 따라서, 본 발명의 전체 범위를 해석하기 위해서는 청구의 범위를 참조해야 한다. 간결성 및 간략성을 위하여, 본 명세서에 기재된 값의 범위는 범위 내의 모든 값을 의도하는 것이고, 당해 규정된 범위 내에 있는 실제 수치인 끝점을 가진 하위범위를 열거하는 청구의 범위를 위한 뒷받침으로서 해석된다. 가설적인 일례로서, 본 명세서에 1 내지 5의 범위로 개시된 것은 청구의 범위를 하기 범위: 1∼5; 1∼4; 1∼3; 1∼2; 2∼5; 2∼4; 2∼3; 3∼5; 3∼4 및 4∼5 중의 어느 것으로 뒷받침하는 것으로 간주된다.

본 발명의 상기 및 기타 특징, 측면 및 장점들은 하기 상세한 설명, 첨부된 청구의 범위 및 도면을 참조하면 더욱 잘 이해될 것이다.

도 1은 포화 용량 시험기의 부분 절단된 상면도이다.

도 2는 포화 용량 시험기의 측면도이다.

도 3은 포화 용량 시험기의 후면도이다.

도 4는 유체 흡입 속도 시험을 위해 사용된 시험 장치의 상면도이다.

도 5는 유체 흡입 속도 시험을 위해 사용된 시험 장치의 측면도이다.

도 6은 본 발명에 따라 만들어질 수 있는 흡수성 물품의 하나의 구현양태의 투시도이다.

도 7은 물품이 고정되지 않고 접혀지지 않고 펼쳐진 상태로 도 6에 나타낸 흡수성 물품의 평면도이고, 착용시에 착용자에게 접촉하는 물품의 표면 및 기본적인 특징을 보여주기 위해 절단된 부분을 나타낸다.

도 8은 흡수성 코어를 제조하기 위한 방법 및 장치의 한가지 변형의 개략도이다.

도 9는 본 발명에 따른 적층 흡수성 코어의 단면 측면도이다.

도 10A는 본 발명의 흡수성 붕대의 단면 측면도이다.

도 10B는 본 발명의 흡수성 붕대의 상면 투시도이다.

도 11은 본 발명의 흡수성 층 또는 부품 라이너의 상면 투시도이다.

도 12는 본 발명의 흡수성 땀밴드의 투시도이다.

도 13 내지 도 15는 0.9% 염수를 SAP입자에 첨가하고, 이어서 염수 첨가 후 처음 30초에 걸쳐 습윤된 SAP 입자의 팽윤을 보여주는 연속 사진을 포함한다.

본 명세서 및 도면에서 반복된 참조 번호의 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내는 것으로 해석된다.

시험 방법

원심분리 보유 용량 시험(CRC)

이 시험은 히드로겔-형성 중합체의 자유 팽윤 용량을 측정한다. 얻어진 보유 용량은 샘플의 그램 중량 당 보유된 액체의 그램으로서 언급된다 (g/g). 이 방법에서, 크기 분획 106 내지 850 ㎛의 건조 SAP 입자 0.2000 ± 0.0050 g을 티백에 삽입한다. 열-밀봉성 티백 재료, 예컨대 덱스터 코포레이션으로부터 모델 명 1234T 열 밀봉성 여과지로서 입수가능한 재료 (미국 코넥티컷주 윈저 락스에 사무소를 둠)가 대부분의 응용을 위해 양호하게 작용한다. 백 재료의 5-인치×3-인치 샘플을 반으로 접고, 열린 연부 2개를 열-밀봉하여 2.5-인치×3-인치 직사각형 파우치를 형성함으로써 티백을 형성한다. 열 밀봉은 재료의 연부 안쪽으로 약 0.25인치이어야 한다. 샘플을 파우치에 놓은 후에, 파우치의 나머지 열린 연부를 열-밀봉한다. 비어있는 백을 대조로서 사용할 수 있다. 티백을 염 용액 (즉, 0.9 중량% 염화나트륨 수용액)에 30분 동안 넣어 (적어도 0.83 리터 염 용액/1 g 중합체), 티백이 완전히 젖을 때까지 놓아두는 것을 확인한다. 이어서, 티백을 250G에서 3분 동안 원심분리한다. 티백의 중량을 측정함으로써 염 용액의 흡수된 양을 결정한다. 티백 자체에 의해 보유된 용액을 고려하여, 초흡수성 중합체 샘플에 의해 유지된 용액의 양은 초흡수성 중합체의 원심분리 보유 용량(CRC)이고, 이것은 초흡수성 중합체의 그램 당 유체의 그램으로 표현된다. 더욱 특별하게는, 보유 용량은 하기 식에 의해 결정된다.

[원심분리 후의 샘플/백]-[원심분리 후의 비어있는 백]-[건조 샘플 중량]

[건조 샘플 중량]

자유 팽윤 겔 층 침투성 시험( FSGBD )

이러한 절차는 미국 특허 공고 2005/0256757 (Sierra et al.) (여기에서 본 명세서와 일치하는 방식으로 참고문헌으로 포함됨)에 개시되어 있다. 결과를 다르시로 표현한다.

겔 층 침투성 시험 ( GBP 0.3 psi )

이러한 절차는 0.3psi를 제공하기 위하여 100 그램 추를 사용함으로써 방법을 변형시키는 것 이외에는 미국 특허 공고 2005/0256757 (Sierra et al.) (여기에서 본 명세서와 일치하는 방식으로 참고문헌으로 포함됨)에 개시되어 있다. 결과를 다르시로 표현한다.

하중 하의 흡수성 시험( AUL )

이 절차는 AUL을 위해 317 그램 추를 사용하여(0.90 psi) WO 00/62825 (Reeves et al., 22-23면) (여기에서 본 명세서와 일치하는 방식으로 참고문헌으로 포함됨)에 개시되어 있다.

겔 집결성( GI )

작은 폴리스티렌 측량 접시 (1인치 직경 기부)에 1g의 SAP 샘플을 놓아 둔다. SAP 입자를 접시의 바닥에 고르게 분포시킨 다음 1 g의 0.9 중량% 염수를 SAP 입자의 가운데에 첨가한다. 1분 동안 입자를 정치시킨 다음 평가한다.

성질	등급
하나의 덩어리로 집을 수 없는 느슨한 입자	1
엄지 및 집게 손가락으로 하나의 덩어리로서 들어올릴 수 있지만 자체 중량 하에서 찢어진다	2
엄지 및 집게 손가락으로 하나의 덩어리로서 들어올릴 수 있지만 수평 방향으로 진동될 때 찢어진다	3
엄지 및 집게 손가락으로 하나의 덩어리로서 들어올릴 수 있지만 반대쪽 엄지 및 검지 손가락을 사용할 때 찢어진다	4

유체 흡상 지수

이 절차는 유럽 특허 EP 0 532 002 B1 (Byerly et al) (여기에서 본 명세서와 일치하는 방식으로 참고문헌으로 포함됨)에 개시된 것과 동일하다.

입자 크기 분포( PSD )

SAP 입자의 샘플을 일련의 적층된 체 위에 첨가하고, 적층된 체의 각각은 연 속적으로 더 작은 구멍을 갖는다. 체를 미리 결정된 시간 동안 기계적으로 진탕시킨 다음, 각각의 체 위에서 SAP 입자의 양을 무게를 잰다. SAP 입자 샘플의 초기 샘플 중량으로부터, 각각의 체 위에서 초흡수성 재료의 퍼센트를 계산한다.

포화 용량 시험

하기 설명에 따라서, 마그나헬릭(Magnahelic) 진공 게이지 및 라텍스 댐(dam)을 가진 포화 용량(SAT CAP) 시험기를 사용하여 포화 용량을 결정한다. 도 1 내지 3을 참조하면, 포화 용량 시험기 진공 장치(310)는 4개의 다리 부재(314) 위에 지탱된 진공 챔버(312)를 포함한다. 진공 챔버(312)는 전면 벽 부재(316), 후면 벽 부재(318) 및 2개의 측면 벽 (320 및 321)을 포함한다. 벽 부재는 예상된 진공 압력을 견디기에 충분히 두껍고, 23.5 인치(59.7 cm) 길이, 14 인치 (35.6 cm) 폭 및 8 인치 (20.3 cm) 깊이로 측정되는 외부 치수를 가진 챔버를 제공하도록 구성되고 배열된다.

진공 펌프(도시되지 않음)는 적절한 진공 라인 도관 및 진공 밸브(324)를 통해 진공 챔버(312)와 작동적으로 연결된다. 추가로, 적절한 공기 배출 라인이 공기 배출 밸브(326)를 통해 진공 챔버(312)에 연결된다. 후면 벽(318) 위에 행거 조립체(328)를 적절히 설치하고, 진공 장치(310)의 최상부로부터 떨어진 편리한 위치에 라텍스 댐 시트(330)를 지탱하기 위해 편리한 받침 장소를 제공하기 위하여 S-곡선 말단의 형태로 만든다. 0.25 인치 (0.64 cm) 직경 스테인레스 스틸 막대로부터 적절한 행거 조립체를 만들 수 있다. 잡는 것을 수월하게 하고 라텍스 댐 시트(330)의 편리한 이동 및 배치를 가능하게 하기 위하여, 라텍스 댐 시트(330)를 은못 부재(332) 둘레에 고리로 만든다. 도시된 위치에서, 진공 챔버(312)의 최상부로부터 떨어진 개방된 위치에 라텍스 댐 시트(330)를 배치하기 위하여 은못 부재(332)가 행거 조립체(328)에 지탱되는 것으로 보여진다.

라텍스 댐 시트(330)의 바닥 연부를 토글 클램프(340)와 같은 적절한 고정 수단으로 후면 연부 지지체 부재(334)에 맞대어 고정시킨다. 토글 클램프(340)를, 원하는 작동을 위해 토글 클램프(340)의 적절한 배향 및 정렬을 제공하는 적절한 스페이서(341)로 후면 벽 부재(318) 위에 설치한다. 3개의 지지체 축(342)은 0.75인치 직경이고, 지지체 선반받이(344)에 의하여 진공 챔버(312) 안에 제거가능하게 설치한다. 지지체 선반받이(344)는 전면 벽 부재(316) 및 후면 벽 부재(318)를 따라 일반적으로 동일한 간격을 두고 있으며 협력하는 쌍으로 배열된다. 추가로, 지지체 축(342)의 제일 윗 부분이 진공 챔버(312)의 전면, 후면 및 측면 벽 부재의 최상부와 같은 면에 있도록 적절히 배치하기 위하여, 지지체 선반받이(344)를 구성하고 배열한다. 따라서, 지지체 축(342)이 서로 실질적으로 평행하게 배치되고, 일반적으로 측면 벽 부재(320 및 321)와 함께 정렬된다. 후면 연부 지지체 부재(334)에 추가로, 진공 장치(310)는 전면 지지체 부재(336) 및 2개의 측면 지지체 부재(338) 및 (339)를 포함한다. 각각의 측면 지지체 부재는 약 1 인치 (2.5 cm) 폭 및 약 1.25 인치 (3.2 cm) 높이로 측정된다. 지지체 부재의 길이는 진공 챔버(312)의 개방된 최상부 연부 주위를 적절히 둘러싸도록 구성되고, 챔버 벽 부재의 최상부 연부 위로 약 0.5 인치의 거리만큼 내밀어 지도록 배치된다.

격자형 재료의 층(346)을 지지체 축(346)의 최상부 및 진공 챔버(312)의 벽 부재의 최상부 연부 위에 배치한다. 격자형 재료는 23.5 인치 (59.7 cm)× 14 인치 (35.6 cm)의 직사각형 면적에 걸쳐 뻗어 있고, 약 0.38 인치 (1.0 cm)의 깊이 측정치를 갖는다. 격자형 구조물의 각각의 셀은 약 0.5 인치 정사각형이고, 격자형을 포함한 얇은 시트 재료는 폴리스티렌과 같은 적절한 재료로 구성된다. 예를 들어, 격자형 재료는 맥마스터-카르 서플라이 (McMaster-Carr) 목록 번호 162 4K 14 (미국 조지아주 아틀란타에 사무소를 둔 맥마스터-카르 서플라이 컴퍼니로부터 입수가능함) 반투명 확산기 패널 재료일 수 있다. 6 mm (0.24 인치) 메쉬 테플론-코팅된 망의 층 (348) (미국 위스콘신주 애플톤에 사무소를 둔 이글 서플라이 앤드 플라스틱스 인코포레이티드(Eagle Supply and Plastics, Inc.)로부터 입수가능함) (23.5 인치 (59.7 cm) × 14 인치 (35.6 cm)로 측정됨)을, 격자형 재료(346)의 위에 놓는다.

적절한 배수 라인 및 배수 밸브(350)를 진공 챔버(312)의 바닥 판 부재(319)에 연결시켜 진공 챔버(312)로부터 액체를 배출하기 위해 편리한 메카니즘을 제공한다. 진공 장치(310)의 다양한 벽 부재 및 지지체 부재는 적절한 비-부식성 수분-내성 재료, 예컨대 폴리카르보네이트 플라스틱으로 이루어질 수도 있다. 다양한 조립체 이음매는 용매 용접 및/또는 체결구에 의해 붙일 수도 있고, 시험기의 최종 조립체는 완전 방수가 되도록 구성된다. 진공 게이지(352)는 도관을 통해 진공 챔버(312) 내로 작동적으로 연결된다. 적절한 압력 게이지는 0 내지 100 인치의 물의 진공을 측정할 수 있는 마그나헬릭 차동 게이지, 예컨대 드위어 인스트루먼트 인코포레이티드(Dwyer Instrument Incorporated) (미국 인디애나주 미시간시티에 사무소를 둠)로부터 입수가능한 No.2100 게이지이다.

건조 생성물 또는 기타 흡수성 구조물의 무게를 재고 과량의 0.9% NaCl 염 용액에 넣고 담그고 20분 동안 침지시킨다. 20분 침지 시간 후에, 흡수성 구조물을 격자형 재료 및 포화 용량 시험기 진공 장치(310)의 메쉬 테플론-코팅된 망 위에 놓는다. 진공 장치(310) 위에서 진공을 뽑아낼 때 라텍스 댐 시트(330)가 밀봉부를 생성하도록 라텍스 댐 시트(330)를 흡수성 구조물(들) 및 전체 격자형 격자 위에 놓는다. 포화 용량 시험기 진공 장치(310)에서 5분 동안 평방 인치 당 0.5 파운드(psi)의 진공을 유지하였다. 진공은 흡수성 구조물(들)에서 압력을 발생시키고 일부 액체의 배수를 일으킨다. 0.5 psi 진공에서 5분 후에, 라텍스 댐 시트(330)를 다시 감고 흡수성 구조물(들)의 무게를 재어 습윤 중량을 얻는다.

각각의 흡수성 구조물의 전체 용량은, 과정의 이 시점에서 결정된, 흡수제의 습윤 중량으로부터 각각의 흡수제의 건조 중량을 뺌으로써 결정된다. 0.5 psi 포화 용량 또는 흡수성 구조물의 포화 용량을 하기 식에 의해 결정한다:

포화 용량 = (습윤 중량 - 건조 중량)/건조 중량

상기 식에서, 포화 용량 값은 유체의 그램/흡수제의 그램의 단위를 갖는다. 포화 용량을 위하여, 각각의 샘플의 최소 3개 견본을 시험해야 하고 결과의 평균값을 얻는다. 흡수성 구조물이 낮은 집결성을 갖거나 침지 또는 운반 과정 동안에 해체된다면, 흡수성 구조물을 종이 타월과 같은 보유 재료, 예를 들어 킴벌리-클락 코포레이션 (미국 위스콘신주 니나에 사무소를 둠)에 의해 제조된 스코트(SCOTT) 종이 타월로 포장할 수 있다. 흡수성 구조물을 겉포장과 함께 제 위치에서 시험할 수 있고, 겉포장의 용량을 독립적으로 결정하고 전체 포장된 흡수성 구조물의 습윤 중량으로부터 빼어서 습윤 흡수제 중량을 수득할 수 있다.

유체 흡입 속도 시험

유체 흡입 속도(FIR) 시험은 흡수성 구조물이 공지된 양의 시험 용액 (실온에서 증류수 중의 0.9 중량% 염화나트륨 용액)을 끌어들이기 위해 (반드시 흡수해야 하는 것은 아님) 필요한 시간의 양을 결정한다. FIR 시험을 수행하기 위해 적절한 장치를 도 15 및 16에 나타내고, 전체적으로 (400)으로 표시된다. 시험 장치(400)는 대체로 각각 (402) 및 (404)로 표시된 상부 및 하부 조립체를 포함하고, 여기에서 하부 조립체는 일반적으로 시험 동안에 흡수성 샘플을 지탱하기 위하여 투명한 재료 (예컨대, 플렉시글라스(PLEXIGLAS) (독일 뒤셀도르프에 사무소를 둔 데구사 AG로부터 입수가능함))로 만들어진 7인치 × 7인치 (17.8 cm × 17.8 cm) 정사각형 하부 판(406) 및 하부 판(406)의 중심에 있는 일반적으로 4.5 인치 × 4.5 인치 (11.4 cm × 11.4 cm) 정사각형 단(418)을 포함한다.

상부 조립체(402)는 하부 판(406)과 유사하게 구성되고 그것에 형성된 중심 구멍(410)을 가진 일반적으로 정사각형 상부 판(408)을 포함한다. 약 1 인치 (2.5 cm)의 내경을 가진 원통 (유체 전달 관)(412)이 중심 구멍(410)에서 상부 판(408)에 고정되고, 상부 판에 실질적으로 수직으로 상향으로 뻗어 있다. 상부 판(408)의 중심 구멍(410)은 원통(412)의 내경과 적어도 동일한 직경을 가져야 하고, 이때 원통(412)이 상부 판(408)의 최상부에 설치된다. 그러나, 그 대신에, 원통(412)이 중심 구멍(410) 내에서 상부 판(408)에 고정되도록 중심 구멍(410)의 직경은 원 통(412)의 외경을 구멍 내에 수용하기에 충분히 큰 크기일 수도 있다.

핀 요소(414)는 하부 판(406)의 바깥쪽 모서리 근처에 위치하고, 상부 판(408)에서 상응하는 오목부(416)는 시험 동안에 하부 조립체(404) 위에 상부 조립체(402)를 적절히 정렬하고 배치하기 위해 핀 요소(414)를 수용하는 크기를 갖는다. FIR 시험 동안에 흡수성 샘플 위에서 대략 0.11 파운드/평방 인치(psi) 압력을 모방하기 위하여, 상부 조립체(402)의 중량 (예를 들어, 상부 판(408) 및 원통(412))은 약 360 그램이다.

FIR 시험을 시행하기 위하여, 3 인치 (7.6 cm) 직경의 흡수성 샘플(407)의 무게를 재고 중량을 그램으로 기록한다. 이어서, 샘플(407)을 하부 조립체(404)의 단(418) 위의 가운데에 놓는다. 상부 조립체(402)를 하부 조립체(404)와 대향 관계로 샘플(407) 위에 놓고, 이때 하부 판(406)의 핀 요소(414)는 상부 판(408)에 형성된 오목부(416)에 설치되며, 원통(412)은 일반적으로 샘플(407)의 가운데에 있다. FIR 시험을 수행하기에 앞서서, 상기 언급된 포화 용량 시험을 샘플(407) 위에서 측정한다. 건조 샘플의 질량(그램) × 측정된 포화 용량(그램/그램) × 0.3을 곱함으로써 30%의 포화 용량을 계산한다; 예를 들어, 시험 샘플이 20 g의 0.9% NaCl 염수 시험 용액/시험 샘플의 g의 포화 용량을 갖고 3인치 (7.6 cm) 직경 샘플(407)이 1 그램의 무게를 갖는다면, 6그램의 0.9% NaCl 염수 시험 용액 (여기에서 첫 번째 인설트라 일컬어짐)을 원통(412)의 최상부에 쏟아붓고 흡수성 샘플(407) 안으로 흘러 내려오도록 한다. 용액의 첫 번째 방울이 샘플(407)과 접촉할 때 스톱워치를 시작하고, 원통(412)의 연부와 샘플(407) 사이에 액체 고리가 사 라질 때 정지한다. 스톱워치에서의 판독치를 2개의 소수 자리까지 기록하고, 첫 번째 인설트가 흡수성 샘플(407) 안으로 들어가는데 필요한 흡입 시간(초)을 나타낸다.

15분의 시간이 경과하고, 그 후에 첫 번째 인설트와 동일한 두 번째 인설트를 원통(412)의 최상부에 쏟아 붓고 상기 기재된 바와 같이 다시 흡입 시간을 측정한다. 15분 후에, 세 번째 인설트를 위해 절차를 반복한다. 각각의 인설트에서 사용된 용액의 양 (약 6그램)을 상응하는 인설트에 대해 측정된 흡입 시간으로 나눔으로써, 각각의 3회 인설트에 대한 흡입 속도 (밀리리터/초)를 결정한다.

각각의 흡수성 시험의 적어도 3개 샘플을 FIR 시험하고, 흡입 속도를 결정하기 위하여 결과를 평균을 낸다.

정의

본 개시내용에서 사용될 때, 용어 "포함한다", "포함하는" 및 어원 "포함하다"로부터의 기타 파생어들은 어떠한 특징, 요소, 정수, 단계 또는 성분의 존재를 규정하는 제한없는 용어인 것으로 해석되고, 하나 이상의 다른 특징, 요소, 정수, 단계, 성분 또는 이들의 군의 존재 또는 첨가를 제외하는 것으로 해석되지 않는다는 것을 주목해야 한다.

용어 "흡수성 물품"은 일반적으로 유체를 흡수하고 함유할 수 있는 장치를 가리킨다. 예를 들어, 개인 위생 흡수성 물품이란 신체로부터 방출되는 다양한 유체를 흡수하고 함유하기 위해 피부에 맞대어 또는 근처에 배치되는 장치를 가리킨다. 용어 "일회용"은 한번 사용 후에 세탁하거나 또는 달리 흡수성 물품으로서 회 복되거나 재사용되지 않는 흡수성 물품을 설명하기 위해 사용된다. 이러한 일회용 흡수성 물품의 예는, 이에 한정되지 않지만 개인 위생 흡수성 물품, 건강/의료용 흡수성 물품, 가정/산업용 흡수성 물품, 및 운동/건축용 흡수성 물품을 포함한다.

여기에서 사용된 용어 "기본 중합체 입자", "표면-가교된 SAP 입자" 및 "SAP 입자"는 건조 상태에서 초흡수성 중합체 입자, 다시 말해서 물을 전혀 함유하지 않거나 입자의 중량 미만의 물의 양까지 함유하는 입자를 가리킨다. "기본 중합체 입자"는 표면-가교 공정 이전의 SAP 입자이다. "표면-가교된 SAP 입자"는 이하에서 더욱 충분히 기재된 바와 같이 표면-가교 방법으로 처리된 기본 중합체 입자이다. 용어 "입자"란 과립, 섬유, 박편, 응집물, 막대, 구, 바늘, 분말, 필름, 소판, 및 초흡수성 중합체의 분야의 숙련가에게 공지된 기타 형상 및 형태뿐만 아니라 이들의 조합을 가리킨다. 입자는 예를 들어 입방체, 막대형, 다면체, 구형 또는 반구형, 원형 또는 반-원형, 각형, 불규칙 등과 같은 바람직한 형태를 가질 수 있다. 용어 "SAP 겔" 및 "SAP 히드로겔"이란 수화된 상태의 초흡수성 중합체, 즉 물에서 적어도 그들의 중량을 흡수하는 입자, 전형적으로 물에서 그들의 중량의 수 배를 흡수하는 입자를 가리킨다. 용어 "코팅된 SAP 입자" 및 "코팅된 표면-가교된 중합체 입자"란 본 발명의 입자, 즉 폴리아민 및 표면 가교제를 포함하는 폴리아민 코팅물을 가진 SAP 입자를 가리킨다.

용어 "코폼"이란, 공기-부유 셀룰로스 섬유를 멜트블로운 섬유의 흐름 내로 동시에 불어넣으면서 멜트블로운 중합체 재료를 에어-성형함으로써 형성된, 멜트블로운 섬유와 셀룰로스 섬유의 배합물을 설명하기 위한 것이다. 코폼 재료는 다른 재료, 예컨대 초흡수성 재료를 또한 포함할 수도 있다. 목재 섬유 및/또는 기타 재료를 함유하는 멜트블로운 섬유를 다공성 벨트에 의해 제공된 것과 같은 성형 표면 위에 수집한다. 성형 표면은 성형 표면 위에 배치된 기체-투과성 재료, 예컨대 스펀본드 직물 재료를 포함할 수도 있다.

용어 "탄성의", "탄성체의", "탄성으로" 및 "탄성적으로 연신가능한"은 천연 고무의 성질과 비슷한 성질을 나타내는 재료 또는 복합체를 가리키기 위해 서로 바꾸어 사용될 수 있다. 탄성체 재료는 일반적으로 연신되거나 달리 변형될 수 있고, 이어서 연신 또는 변형력이 제거된 후에 그의 형태의 상당한 부분을 회복할 수 있다.

용어 "연신가능한"은 일반적으로 연장되거나 달리 변형될 수 있지만 연신 또는 변형력이 제거된 후에 그의 형태의 상당한 부분을 회복할 수 없는 재료를 가리킨다.

용어 "유체 비침투성", "액체 비침투성", "유체 비투과성" 및 "액체 비투과성"은, 물 또는 체액과 같은 유체가 통상적인 사용 조건 하에서 유체 접촉 지점에서 층 또는 적층체의 면에 일반적으로 수직인 방향으로 층 또는 적층체를 통해 실질적으로 통과하지 않는 것을 의미한다.

용어 "건강/의료용 흡수성 물품"은 이에 한정되지 않지만 열 또는 냉 요법을 적용하기 위한 제품, 의료용 가운 (즉 보호 및/또는 수술 가운), 수술용 드레이프, 모자, 장갑, 얼굴 마스크, 붕대, 상처 드레싱, 와이프, 커버, 용기, 필터, 일회용 가먼트 및 침대 패드, 의료용 흡수성 가먼트, 언더패드 등을 포함하는 다양한 전문 적 및 소비자 건강-관리 제품을 포함한다.

용어 "가정/산업용 흡수성 물품"은 구성 및 포장 공급품, 세정 및 소독용 제품, 와이프, 커버, 필터, 타월, 일회용 절단 시트, 목욕 티슈, 얼굴 티슈, 부직 롤 천, 베개, 패드, 매트, 쿠션, 마스크 및 피부를 닦거나 처리하기 위해 사용되는 제품과 같은 신체 관리 제품을 포함하는 가정-안락 제품, 실험복, 커버롤스, 쓰레기 주머니, 얼룩 제거제, 국소 조성물, 애완동물 관리 흡수성 라이너, 세탁 오물/잉크 흡수제, 세제 응집제, 친유성 유체 분리기 등을 포함한다.

용어 "친수성" 및 "습윤성"은 90도 미만의 공기 중 물의 접촉 각을 가진 재료를 가리키기 위해 서로 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "소수성"이란 적어도 90도의 공기 중에서 물의 접촉 각을 가진 재료를 가리킨다. 본 출원의 목적을 위하여, 접촉 각 측정을 문헌 [Robert J.Good and Robert J.Stromberg, Ed. "Surface and Colloid Science - Experimental Methods", Vol.II (Plenum Press, 1979)] (여기에서 본 명세서와 일치하는 방식으로 참고문헌으로 포함된다)에 기재된 것과 같이 결정한다.

용어 "증가된 양의 추출성 물질"이란 하기 기재된 방법에 의해 결정되는 통상적인 SAP 입자에 존재하는 양보다 많은 양, 예를 들어 3 중량% 초과의 추출성 물질을 가진 SAP 입자를 가리킨다. 전형적으로, 추출성 물질의 증가된 양은 SAP 입자의 3 중량% 초과, 약 15 중량% 이하이다.

단수로 사용될 때 용어 "층"은 하나의 요소 또는 다수의 요소의 이중 의미를 가질 수 있다.

용어 "MD" 또는 "기계 방향"은 일반적으로 성형 표면에 의해 형성된 면 내에서 성형 직물의 주행 방향과 평행한 흡수성 웹의 배향을 가리킨다. 용어 "CD" 또는 "횡-기계 방향"이란, 성형 표면에 의해 형성된 면 내에서 MD에 수직인 방향을 가리킨다. MD 및 CD 양쪽 모두는 일반적으로 성형 표면에 평행한 면을 한정한다. 용어 "ZD" 또는 "Z-방향"이란 MD 및 CD에 의해 형성된 면에 수직인 배향을 가리킨다.

용어 "멜트블로운 섬유"는, 직경을 감소시키기 위하여 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 가늘게 하는 고속의 통상 가열된 기체 (예, 공기) 흐름 내로, 다수의 미세하고 통상 원형의 다이 모세관을 통해 용융된 열가소성 물질을 용융된 실 또는 필라멘트로서 압출함으로써 형성된 섬유를 가리킨다. 코폼 공정의 특정한 경우에, 멜트블로운 섬유 흐름이 상이한 방향으로부터 도입된 하나 이상의 재료 흐름과 교차한다. 그 후에, 멜트블로운 섬유 및 기타 재료가 고속 기체 흐름에 의해 운반되고 수집 표면 위에 침착된다. 형성된 웹 내에서 멜트블로운 섬유의 분포 및 배향은 기하구조 및 공정 조건에 의존된다. 특정한 공정 및 장치 조건 하에서 얻어진 섬유는, 10× 또는 20× 배율에서 현미경을 통해 다수의 시야를 검사할 때 분리되거나 파쇄된 섬유 또는 가늘어진 말단을 거의 갖지 않은 것으로 정의되는 실질적으로 "연속적"일 수 있다. "연속적인" 멜트블로운 섬유가 제조될 때, 각각의 섬유의 측면은 개별 섬유 길이 내에서 최소의 섬유 직경 변화와 병행될 것이다. 반대로, 다른 조건 하에서, 섬유가 과다하게 당겨질 수 있고 가닥이 파쇄되어 일련의 불규칙하고 분리된 섬유 길이 및 다수의 파쇄된 말단을 형성할 수 있다. 일단 가 늘어진 파쇄된 섬유가 수축되면 종종 큰 중합체 덩어리가 얻어질 것이다.

용어 "부직" 및 "부직 웹"이란, 편물에서와 같이 확인가능한 방식이 아닌 방식으로 사이에 끼워진 개별 섬유 또는 필라멘트의 구조를 가진 재료 및 재료의 웹을 가리킨다. 용어 "섬유" 및 "필라멘트"는 서로 바꾸어 사용될 수 있다. 부직포 또는 웹은 예를 들어 멜트블로잉 공정, 스펀본딩 공정, 에어 레잉 공정 및 본디드-카디드-웹 공정과 같은 많은 공정으로부터 형성된다. 부직포의 기본 중량은 보통 평방 야드 당 재료의 온스 (osy) 또는 평방 미터 당 그램 (gsm)으로 표현되고, 섬유 직경은 보통 마이크론으로 표현된다 (osy를 gsm으로 전환하기 위해 osy에 33.91을 곱한다).

용어 "개인 위생 흡수성 물품"은, 이에 한정되지 않지만 기저귀, 기저귀 팬츠, 아기용 와이프, 배변연습용 팬츠, 흡수성 언더팬츠, 유아용 위생 팬츠, 수영복, 및 기타 일회용 가먼트; 생리대, 와이프, 생리 패드, 생리 팬츠, 팬티라이너, 팬티 차폐물, 음순간 장치(interlabials), 탐폰 및 탐폰 적용기를 포함한 여성 위생 제품; 와이프, 가슴패드와 같은 패드, 보유기, 요실금 제품 및 뇨 차폐물을 포함한 성인-위생 제품; 의복 부품; 턱받이; 미적 및 오락용 제품 등과 같은 흡수성 물품을 포함한다.

용어 "폴리아민 코팅물"이란 SAP 입자의 표면 위의 코팅물을 가리키고, 코팅물이 (a) 적어도 2개, 전형적으로 다수의 1차 및/또는 2차 및/또는 3차 및/또는 4차 질소 원자를 함유하는 중합체, (b) 물, (c) 임의의 공용매, 및 (d) 임의의 가교제를 포함한다. SAP 입자에 코팅물을 적용하는 단계 동안에 물 및 임의의 공용매 의 적어도 일부가 코팅물로부터 증발된다. 공용매는 폴리아민-코팅된 SAP 표면을 친수성으로부터 소수성으로 변형시킬 수 있다.

여기에서 사용된 용어 "폴리올레핀"은 이에 한정되지 않지만 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리스티렌, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 등과 같은 물질, 이들의 단독중합체, 공중합체, 삼원공중합체 등 및 이들의 배합물 및 변형물을 포함한다. 용어 "폴리올레핀"은 이에 한정되지 않지만 이소택틱, 신디오택틱 및 랜덤 대칭을 포함하는 모든 가능한 구조물을 포함한다. 공중합체는 랜덤 및 블록 공중합체를 포함한다.

용어 "운동 부속 흡수성 물품"은 머리밴드, 손목밴드 및 땀 흡수를 위한 기타 보조물, 운동 장치의 손잡이 및 핸들을 위한 흡수성 와인딩, 및 사용 동안에 장치를 세정 및 건조하기 위한 타월 또는 흡수성 와이프를 포함한다.

용어 "스펀본드" 및 "스펀본디드 섬유"란 방사구의 다수의 미세하고 보통 원형의 모세관으로부터 용융된 열가소성 물질의 필라멘트를 압출한 다음 압출된 필라멘트의 직경을 급속히 감소시킴으로써 형성된 섬유를 가리킨다.

용어 "신장성"이란 연신가능하거나 또는 탄성적으로 연신가능할 수도 있는 물질을 가리킨다.

용어 "초흡수제" 및 "초흡수성 중합체"는 가장 유리한 조건 하에서 0.9 중량% 염화나트륨을 함유하는 수용액 중에서 중량의 적어도 약 10배 또는 중량의 적어도 약 15배 또는 중량의 적어도 약 25배를 흡수할 수 있는 수-팽윤성, 수-불용성 유기 또는 무기 물질을 가리킨다. 반대로, "흡수성 재료"는 가장 유리한 조건 하 에서 0.9 중량% 염화나트륨을 함유하는 수용액의 중량의 적어도 5배를 흡수할 수 있다.

용어 "표면 처리된" 및 "표면 가교된"이란, 입자의 표면에 적용된 화합물에 의해 가교되는 입자 표면의 부근에 존재하는 분자 사슬을 가진 SAP 입자, 즉 기본 중합체 입자를 가리킨다. 용어 "표면 가교"는, 기본 중합체 입자의 표면 부근에서 작용성 가교 수준이 기본 중합체 입자 내부에서의 작용성 가교 수준보다 높음을 의미한다. 여기에서 사용된 "표면"은 입자의 외부로 향한 경계를 설명한다. 다공성 SAP 입자를 위하여, 노출된 내부 표면이 표면의 정의에 포함된다.

용어 "표적 대역"이란 뇨, 월경 분비물 또는 창자 배설물과 같은 대부분의 유체 인설트가 초기에 접촉되는 것이 특히 바람직한 흡수성 코어의 영역을 가리킨다. 특히, 사용 시에 하나 이상의 유체 인설트 지점을 가진 흡수성 코어에 있어서, 인설트 표적 대역이란, 양쪽 방향에서 각각의 인설트 지점으로부터 전체 복합체 길이의 15%와 동일한 거리로 뻗어있는 흡수성 코어의 영역을 가리킨다.

용어 "열가소성"이란 열에 노출될 때 연화되고 실온으로 냉각될 때 비-연화 상태로 실질적으로 되돌아가는 재료를 가리킨다.

이러한 용어들은 명세서의 나머지 부분에서 추가의 술어로 정의될 수도 있다.

본 발명의 흡수성 물품은 상면시트, 배면시트, 및 상면시트와 배면시트 사이에 배치된 흡수성 코어를 가질 수 있다. 흡수성 코어는 3 중량% 초과의 연신성 재료의 양을 가진 기본 중합체를 포함하고 폴리아민을 포함한 표면 코팅물을 가진 초흡수성 중합체(SAP) 입자를 포함한다. 일부 측면에서, 상면시트, 배면시트, 및 흡수성 코어 중 적어도 하나가 신장가능하다. 다른 측면에서, 흡수성 코어는 실질적으로 초흡수성 중합체 입자를 포함하는 적어도 하나의 층 및 실질적으로 플러프를 포함하는 적어도 하나의 층을 포함한 층들을 포함할 수 있다.

본 발명을 더욱 잘 이해하기 위하여, 예증의 목적을 위해 본 발명의 배변연습용 팬츠를 나타내는 도 6 및 도 7을 주목한다. 본 발명은, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서, 이에 한정되지 않지만 다른 개인 위생 흡수성 물품, 건강/의료용 흡수성 물품, 가정/산업용 흡수성 물품 등을 포함하는 다양한 다른 흡수성 물품과 함께 사용하기 위해 적절한 것으로 이해된다.

배변연습용 팬츠를 만들기 위해 다양한 재료 및 방법이 PCT 특허출원 WO 00/37009 (2000년 6월 29일 공개, A.Fletcher et al.); 미국 특허 4,940,464호 (Van Gompel et al.); 5,766,389호 (Brandon et al.); 및 6,645,190호 (Olson et al.) (이들 모두는 여기에서 그와 일치하는 방식으로 참고문헌으로 포함된다)에 개시되어 있다.

도 6은 부분 고정된 상태에서의 배변연습용 팬츠를 도시하고; 도 7은 개방되고 접히지 않은 상태에서의 배변연습용 팬츠를 도시하고 있다. 배변연습용 팬츠는 착용 시에 배변연습용 팬츠의 전면으로부터 배변연습용 팬츠의 후면까지 뻗어있는 세로 방향(48)을 한정한다. 세로 방향(48)에의 수직은 횡 방향(49)이다.

배변연습용 팬츠의 쌍은 전방부(22), 후방부(24), 및 전방부와 후방부 사이에서 세로로 뻗어있고 이들을 연결하는 가랑이부(26)를 한정한다. 팬츠는 착용자를 향해 배치되어지는 사용에 적합한 내부 표면 (예를 들어, 팬츠의 다른 부품에 관련되어 위치됨) 및 내부 표면에 대향되는 외부 표면을 한정한다. 배변연습용 팬츠는 한 쌍의 횡 대향 측 연부 및 한 쌍의 세로 대향 허리 연부를 갖는다.

도시된 팬츠(20)는 밑판(32), 전방부(22)에서 바깥쪽으로 횡으로 뻗어있는 한 쌍의 횡 대향 전방 측 패널(34) 및 후방부(24)에서 바깥쪽으로 횡으로 뻗어있는 한 쌍의 횡 대향 후방 측 패널(134)을 포함할 수도 있다.

밑판(32)은 배면시트(40) 및, 접착제, 초음파 결합, 열 결합 또는 기타 편리한 기술에 의해 겹쳐 놓은 관계로 배면시트(40)에 연결될 수도 있는 상면시트(42)를 포함한다. 밑판(32)은 착용자에 의해 발산된 유체 신체 분비물을 흡수하기 위하여 배면시트(40) 및 상면시트(42) 사이에 배치된 도 7에 나타낸 것과 같은 흡수성 코어(44)를 더욱 포함할 수도 있고, 상면시트(42)에 고정되어지는 한 쌍의 보유 플랩(46) 또는 신체 분비물의 횡방향 유동을 억제하기 위한 흡수성 코어(44)를 더욱 포함할 수도 있다.

배면시트(40), 상면시트(42) 및 흡수성 코어(44)는 당업자에게 공지된 많은 상이한 재료로부터 만들어질 수도 있다. 모든 3개의 층은 예를 들어 연신가능하고/하거나 탄성적으로 연신가능할 수도 있다. 또한, 제품의 전체 신장 성질을 제어하기 위하여 각각의 층의 신장 성질을 바꿀 수도 있다.

배면시트(40)는 예를 들어 통기성일 수도 있고 및/또는 유체 비침투성일 수도 있다. 배면시트(40)는 단일 층, 다수 층, 적층체, 스펀본드 직물, 필름, 멜트블로운 직물, 탄성 그물, 미세다공성 웹 또는 본디드-카디드 웹으로 구성될 수도 있다. 배면시트(40)는 예를 들어 유체 비침투성 재료의 단일 층일 수 있거나, 또는 대안적으로 적어도 하나의 층이 유체 비침투성인 다층 적층체 구조물일 수 있다.

배면시트(40)는 이축 연신가능하고 임의로 이축 탄성일 수 있다. 배면시트(40)로서 사용될 수 있는 탄성 부직 적층체 웹은 하나 이상의 주름잡을 수 있는 부직 웹 또는 필름에 연결된 부직 재료를 포함한다. 신장 결합된 적층체(Stretch Bonded Laminate; SBL) 및 넥 결합된 적층체(Neck Bonded Laminate; NBL)가 탄성체 복합체의 예이다.

적절한 부직 재료의 예는 스펀본드-멜트블로운 직물, 스펀본드-멜트블로운-스펀본드 직물, 스펀본드 직물, 또는 이러한 직물과 필름의 적층체, 또는 기타 부직 웹이다. 탄성체 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 폴리올레핀 탄성체뿐만 아니라 이들의 조합으로 구성된 캐스트 또는 블로운 필름, 멜트블로운 직물 또는 스펀본드 직물을 포함할 수도 있다. 탄성체 재료는 페박스(PEBAX) 탄성체 (미국 펜실바니아주 필라델피아에 사무소를 둔 아토피나 케미칼스 인코포레이티드로부터 입수가능함), 하이트렐(HYTREL) 탄성체 폴리에스테르 (미국 캔사스주 위키타에 사무소를 둔 인비스타로부터 입수가능함), 크레이톤(KRATON) 탄성체 (미국 텍사스주 휴스턴에 사무소를 둔 크레이톤 폴리머스로부터 입수가능함) 또는 라이크라(LYCRA) 탄성체의 가닥 (인비스타로부터 입수가능함) 등뿐만 아니라 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 배면시트(40)는 기계적 공정, 인쇄 공정, 가열 공정 또는 화학 처리를 통한 탄성체 성질을 가진 재료를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 이러한 재료는 천공, 주름, 넥(neck)-신장, 열 활성화, 엠보스 및 미세-변형 재료일 수도 있고, 필름, 웹 및 적층체의 형태일 수도 있다.

이축 신장가능한 배면시트(40)를 위해 적절한 재료의 한 가지 예는 미국 특허 5,883,028호 (Morman et al.) (여기에서 본 명세서와 일치하는 방식으로 참고문헌으로 포함됨)에 기재된 것과 같은 통기성 탄성 필름/부직 적층체이다. 양-방향 신장성 및 수축성을 가진 재료의 예는 미국 특허 5,116,662호 (Morman) 및 5,114,781호 (Morman) (이들 각각은 본 명세서와 일치하는 방식으로 참고문헌으로 포함된다)에 개시되어 있다. 이러한 2개 특허는 적어도 2개 방향에서 신장가능한 복합체 탄성 재료를 기재하고 있다. 재료는 비선형 형태로 배열된 적어도 3개의 위치에서 탄성 시트에 연결된 적어도 하나의 탄성 시트 및 적어도 하나의 넥킹된 재료 또는 가역적 넥킹 재료를 가지며, 그 결과 넥킹 또는 가역적 넥킹 웹이 이들의 적어도 2개의 위치 사이에서 주름잡힌다.

상면시트(42)는 적절히 순응성이고, 부드러운-감촉이고 착용자의 피부에 비-자극적이다. 상면시트(42)는 액체 신체 분비물이 그의 두께를 통해 흡수성 코어(44)로 쉽게 침투할 수 있도록 충분히 액체 침투성이다. 적절한 상면시트(42)는 웹 재료의 광범위한 선택, 예컨대 다공성 발포체, 망상 발포체, 천공 플라스틱 필름, 직물 및 부직 웹 또는 이러한 재료의 조합으로부터 제조될 수도 있다. 예를 들어, 상면시트(42)는 천연 섬유, 합성 섬유 또는 이들의 조합으로 이루어진 멜트블로운 웹, 스펀본디드 웹, 또는 본디드-카디드 웹을 포함할 수도 있다. 상면시트(42)는 실질적으로 소수성 재료로 구성될 수도 있고, 소수성 재료는 임의로 계면활성제로 처리될 수도 있거나, 원하는 수준의 습윤성 및 친수성을 부여하기 위해 달리 가공될 수도 있다.

상면시트(42)는 연신가능할 수도 있고/있거나 탄성적으로 연신가능할 수도 있다. 상면시트(42)의 구성을 위해 적절한 탄성체 재료는 탄성 가닥, LYCRA 탄성체, 캐스트 또는 블로운 탄성 필름, 부직 탄성 웹, 멜트블로운 또는 스펀본드 탄성체 섬유 웹뿐만 아니라 이들의 조합을 포함할 수 있다. 적절한 탄성체 재료의 예는 크레이톤(KRATON) 탄성체, 하이트렐(HYTREL) 탄성체, 에스테인(ESTANE) 탄성체 폴리우레탄 (미국 오하이오주 클리브랜드에 사무소를 둔 노베온(Noveon)으로부터 입수가능함) 또는 페박스(PEBAX) 탄성체를 포함한다. 상면시트(42)는 미국 특허 6,552,245호 (Roessler et al.) (여기에서 본 명세서와 일치하는 방식으로 참고문헌으로 포함됨)에 기재된 것과 같은 연신성 재료로부터 만들어질 수 있다. 상면시트(42)는 미국 특허 6,641,134호 (Vukos et al. 여기에서 본 명세서와 일치하는 방식으로 참고문헌으로 포함됨)에 기재된 것과 같은 이축 신장성 재료로부터 만들어질 수 있다.

물품(20)은 흡수성 코어(44)에 인접하여 위치할 수 있고 예컨대 접착제의 사용과 같은 당 기술분야에 공지된 방법에 의해 흡수성 코어(44) 또는 상면시트(42)와 같은 물품에서 다양한 부품에 부착될 수 있는 서지 조절 층을 임의로 더욱 포함할 수 있다. 일반적으로, 서지 조절 층은 물품의 흡수성 구조물 내로 빨리 도입될 수 있는 액체의 서지 또는 분출을 재빨리 포착하여 확산시키는데 도움이 된다. 서지 조절 층은 흡수성 코어(44)의 저장 또는 보유 부위 내로 액체를 방출하기에 앞서서 액체를 일시적으로 보관할 수 있다. 적절한 서지 조절 층의 예는 미국 특허 5,486,166호 (Bishop et al.); 5,490,846호(Ellis et al.); 및 5,820,973 (Dodge et al.) (이들 각각은 본 명세서와 일치하는 방식으로 여기에서 참고문헌으로 포함된다)에 기재되어 있다.

물품(20)은 흡수성 코어(44)를 더욱 포함할 수 있다. 흡수성 코어(44)는 어떠한 다수의 형태를 가질 수도 있다. 예를 들어, 이것은 2-차원 또는 3-차원 형태를 가질 수도 있고, 직사각 형태, 삼각 형태, 계란 형태, 경주장 형태, I-형태, 일반적으로 모래시계 형태, T-형태 등일 수도 있다. 이것은 후방부(24) 또는 전방부(22)에 비하여 가랑이부(26)에서 더욱 좁은 흡수성 코어(44)를 위해 적절하다. 흡수성 코어(44)는 예를 들어 당 기술분야에 공지된 결합 수단, 예컨대 초음파, 압력, 접착제, 천공, 열, 실 또는 가닥으로의 바느질, 자생 또는 자가-접착, 후크-앤드-루프 또는 이들의 조합에 의해 흡수성 물품, 예컨대 배면시트(40) 및/또는 상면시트(42)에 부착될 수 있다.

일부 측면에서, 흡수성 코어(44)는 상당한 양의 신장성을 가질 수 있다. 예를 들어, 흡수성 코어(44)는 탄성체 중합체 섬유의 유효 량을 포함하는 섬유 매트릭스를 포함할 수 있다. 당 기술분야에 공지된 다른 방법은 신장성 필름에 초흡수성 중합체 입자를 부착하고, 그 구조에 절단부 또는 틈새를 가진 부직 기판을 사용하는 것 등을 포함할 수 있다.

당 기술분야에 공지된 방법을 사용하여 흡수성 코어(44)가 형성될 수 있다. 특정한 제조 방법에 한정되지 않지만, 흡수성 코어는 멜트블로운 공정을 이용할 수 있고 코폼 라인 위에서 더욱 형성될 수 있다. 일례의 멜트블로운 공정은 NRL 보고서 4364 ("Manufacture of Super-Fine Organic Fibers", V.A.Wendt, E.L.Boone 및 C.D.Fluharty); NRL 보고서 5265 ("An Improved Device For the Formation of Super-Fine Thermoplastic Fibers", K.D.Lawrence, R.T.Lukas 및 J.A.Young); 및 미국 특허 3,849,241 (Butin et al.) 및 5,350,624호 (Georger et al.) (이들 모두는 본 명세서와 일치하는 방식으로 여기에서 참고문헌으로 포함된다)를 포함하여 다양한 특허 및 공보에 기재되어 있다.

"코폼" 재료를 형성하기 위하여, 성형 표면 위에 섬유를 침착할 때 추가의 성분들을 멜트블로운 섬유와 혼합한다. 예를 들어, 본 발명의 초흡수성 중합체 입자 및 플러프, 예컨대 목재 펄프 섬유를 멜트블로운 섬유 흐름 내로 주입하여 멜트블로운 섬유에 포획되고/되거나 결합되도록 할 수 있다. 일례의 코폼 공정은 미국 특허 4,100,324호 (Anderson et al.); 4,587,154호 (Hotchkiss et al.); 4,604,313호 (McFarland et al.); 4,655,757호 (McFarland et al.); 4,724,114호 (McFarland et al.); 4,100,324호 (Anderson et al.); 및 영국 특허 GB 2,151,272 (Minto et al.) (이들 각각은 본 명세서와 일치하는 방식으로 여기에서 참고문헌으로 포함된다)에 기재되어 있다. 다량의 초흡수제를 함유하는 흡수성의 탄성체 멜트블로운 웹이 미국 특허 6,362,389호 (D.J.McDowall)에 기재되어 있고, 다량의 초흡수제 및 낮은 초흡수제 쉐이크아웃 값(shakeout value)을 함유하는 흡수성의 탄성체 멜트블로운 웹이 미국 특허출원 10/883174 (X.Zhang et al.) (이들 각각은 여기에서 본 명세서와 일치하는 방식으로 참고문헌으로 포함된다)에 기재되어 있다.

본 발명에서 사용하기 위해 흡수성 코어(44)를 형성하는 방법의 한가지 예는 도 8에 도시되어 있다. 도 8에서 장치의 치수를 일례로 나타낸다. 흡수성 코어(44)를 형성하기 위하여 상이한 치수 및/또는 상이한 구조를 가진 장치의 다른 유형을 사용할 수도 있다. 도 8에 나타낸 것과 같이, 펠릿 형태의 탄성체 재료(72)를 2개의 펠릿 호퍼(74)를 통하여 각각 스핀 펌프(78)를 공급하는 2개의 단일 나사 압출기 내로 공급할 수 있다. 탄성체 재료(72)는 상표명 비스타맥스(VISTMAXX) 2370 (미국 텍사스주 휴스턴에 사무소를 둔 엑손모빌 케미칼 컴퍼니)으로 입수가능한 다성분 탄성체 배합물뿐만 아니라 여기에 언급된 다른 배합물일 수도 있다. 각각의 스핀 펌프(78)는 별개의 멜트블로운 다이(80)에 탄성체 재료(72)를 공급한다. 각각의 멜트블로운 다이(80)는 인치 당 30개의 구멍 (hpi)을 가질 수 있다. 다이 각을 수평으로부터 0 내지 70도로 조절할 수 있고, 약 45도로 적절히 설정한다. 성형 높이는 최대 약 16인치일 수도 있지만, 이러한 제한은 상이한 장치에서 다를 수도 있다.

약 24인치 폭을 가진 활강로(82)가 멜트블로운 다이(80) 사이에 위치할 수도 있다. 활강로(82)의 깊이 또는 두께는 약 0.5 내지 약 1.25 인치, 또는 약 0.75 내지 약 1.0 인치의 범위로 조절될 수도 있다. 소모기(picker)(144)가 활강로(82)의 최상부에 연결된다. 펄프 섬유(86)를 섬유화하기 위하여 소모기(144)가 사용된다. 소모기(144)는 저 강도 또는 박리된 (처리된) 펄프를 가공하는 것에 제한될 수도 있고, 이러한 경우에 소모기(144)는 도시된 방법을 매우 작은 범위의 펄프 유형으로 한정할 수도 있다. 펄프 섬유에 반복적으로 충격을 주기 위해 해머를 사용하는 통상적인 해머밀과는 반대로, 소모기(144)는 펄프 섬유(86)를 떼어내기 위해 작은 톱니를 사용한다. 도 8에 도시된 방법에서 사용하기 위해 적절한 펄프 섬유(86)는 여기에 언급된 것, 예컨대 NB480 (미국 워싱턴주 페더럴 웨이에 위치한 사무소를 둔 웨이어하우저 컴퍼니(Weyerhaeuser Co.)로부터 입수가능함)를 포함한다.

소모기(144) 반대쪽의 활강로(82)의 끝에 초흡수성 중합체 입자 공급장치(88)가 존재한다. 공급장치(88)는 본 발명의 초흡수성 중합체 입자(90)를 파이프(94)에 있는 구멍(92)에 쏟아 붓고, 이어서 송풍기 날개(96)로 공급한다. 송풍기 날개(96)를 지나서, 약 5,000피트/분으로 충분히 발생된 난류를 발생하기에 충분한 4-인치 직경의 긴 파이프(98)가 존재하고, 이것은 초흡수성 중합체 입자(90)가 분포되도록 한다. 파이프(98)는 0.75-인치 활강로(82)에 의하여 4-인치 직경으로부터 24-인치 직경으로 넓어지고, 이 지점에서 초흡수성 중합체 입자(90)가 펄프 섬유(86)와 혼합되고, 혼합물이 바로 아래로 떨어지고, 탄성체 재료(72)와 대략 45-도 각으로 측면에서 혼합된다. 초흡수성 중합체 입자(90), 펄프 섬유(86) 및 탄성체 재료(72)의 혼합물이 약 14 내지 약 35피트/분의 속도로 이동하는 와이어 컨베이어(100) 위로 떨어진다. 그러나, 와이어 컨베이어(100)에 부딪히기 전에, 분무 붐(102)은 임의로 수성 계면활성제 혼합물(104)을 혼합물을 통해 연무로 분무하고, 이에 의해 얻어진 흡수성 코어(44)가 습윤가능해진다. 계면활성제 혼합물(104)은 글루코폰(GLUCOPON) 220 UP (미국 오하이오주 신시내티에 사무소를 둔 코그니스 코포레이션 (Cognis Corporation)으로부터 입수가능함) 및 아코벨(AHCOVEL) 베이스 N-62 (미국 델라웨어주 뉴캐슬에 사무소를 둔 유니케마(Uniqema)로부터 입수가능함)의 1:3 혼합물일 수도 있다. 언더 와이어 진공(106)을 컨베이어(100) 아래에 위치시켜 흡수성 코어(44)의 형성을 돕는다.

일반적으로, 흡수성 코어(44)는 종종 초흡수성 중합체 입자, 섬유 및 임의의 다른 첨가제의 실질적으로 균일한 분포를 포함하는 단일 구조물이다. 그러나, 도 9를 참조하면, 일부 측면에서, 흡수성 코어(44)가 본 발명의 초흡수성 중합체 입자와 조합될 때 구조적 변형을 통해 더욱 증진될 수도 있다. 예를 들어, NB480과 같은 실질적으로 플러프 섬유 또는 기타 천연 또는 합성 섬유를 포함하는 층(67) 및 (64) 사이에 삽입된 본 발명의 실질적으로 초흡수성 중합체 입자를 포함하는 층(65)을 제공하면, 초흡수성 중합체 입자 및 플러프 섬유의 실질적으로 균일한 분포를 포함하는 구조물에 비하여, 유체 인설트 흡입 속도와 같은 흡수 성질이 개선된 흡수성 코어(44)가 얻어질 수 있다. 이러한 적층은 흡수성 코어(44)의 z-방향에서 발생할 수 있고 임의로 전체 x-y 구역를 포함할 수도 있다. 그러나, 층 (65) 내지 (64)가 서로 분리된 것을 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 일부 측면에서, 흡수성 코어의 z-방향 중간 부분(65)은 흡수성 코어(44)의 상부 층(67) 및/또는 하부 층(64)에 비하여 더 높은 퍼센트 (예를 들어, 적어도 약 10 중량% 이상)의 초흡수성 중합체 입자를 함유할 것을 단지 요구한다. 바람직하게는, 층 (65) 내지 (64)는 인설트 표적 대역 내에 있는 흡수성 코어(44)의 구역에 존재한다.

상기 언급된 바와 같이, 흡수성 코어(44)는 초흡수성 중합체 입자 및/또는 플러프과 같은 흡수성 재료를 포함한다. 추가로, 초흡수성 중합체 입자는 중합체 섬유와 같은 섬유의 매트릭스 내에 효과적으로 함유될 수 있다. 따라서, 흡수성 코어(44)는 섬유의 매트릭스 내에 함유된 다량의 초흡수성 중합체 입자 및/또는 플러프를 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 개선된 장점을 제공하기 위하여, 흡수성 코어(44)에서 초흡수성 중합체 입자의 양은 코어의 적어도 약 10 중량%, 예컨대 적어도 약 30 중량%, 또는 적어도 약 60 중량%, 또는 적어도 약 90 중량%, 또는 약 10 중량% 내지 약 99 중량%, 또는 약 30 중량% 내지 약 90 중량%일 수 있다. 임의로, 초흡수성 중합체 입자의 양은 코어의 적어도 약 95 중량%일 수 있다. 다른 측면에서, 흡수성 코어(44)는 약 35 중량% 이하의 플러프, 예컨대 약 20 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하의 플러프를 포함할 수 있다.

본 발명은 초흡수성 중합체 입자 및/또는 플러프와 함께 사용하는 것에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 일부 측면에서, 흡수성 코어(44)는 추가로 또는 대안적으로 계면활성제, 이온 교환 수지 입자, 보습제, 에몰리언트, 향료, 천연 섬유, 합성 섬유, 유체 개질제, 냄새 조절 첨가제 및 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 흡수성 코어(44)는 발포체를 포함할 수 있다.

양호하게 작용하기 위하여, 흡수성 코어(44)는 개선된 성능뿐만 아니라 더욱 큰 쾌적함 및 사용자 중에서의 신뢰를 제공하기 위하여 특정하게 바람직한 성질을 가질 수 있다. 예를 들어, 흡수성 코어(44)는 액체 흡입 속도, 흡수 용량, 액체 분포 또는 맞음새 성질, 예컨대 형태 유지 및 미학과 같은 흡수성 성질의 바람직한 조합을 제공하기 위해 적절한 구성되고 배열된, 흡수 용량, 밀도, 기본 중량 및/또는 크기의 적절한 통합을 가질 수 있다. 유사하게, 성분들은 바람직한 습윤 대 건조 강도 비율, 평균 유동 공극 크기, 침투성 및 신도 값을 가질 수 있다.

상기 언급된 바와 같이, 흡수성 코어(44)는 임의로 탄성체 중합체 섬유를 포함할 수 있다. 중합체 섬유의 탄성체 재료는 원하는 바에 따라 올레핀 탄성체 또는 비-올레핀 탄성체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄성체 섬유는 올레핀 공중합체, 폴리에틸렌 탄성체, 폴리프로필렌 탄성체, 폴리에스테르 탄성체, 폴리이소프렌, 가교 폴리부타디엔, 이블록, 삼블록, 사블록 또는 기타 다-블록 열가소성 탄성체 및/또는 가요성 공중합체, 예컨대 수소화 부타디엔-이소프렌-부타디엔 블록 공중합체를 포함한 블록 공중합체; 스테레오블록 폴리프로필렌; 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체(EPDM)고무, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체(EPM), 에틸렌 프로필렌 고무(EPR), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 및 에틸렌-메틸 아크릴레이트(EMA)를 포함한 그라프트 공중합체; 및 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-이소프렌-부타디엔-스티렌(SIBS), 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌(SEBS), 또는 스티렌-에틸렌/프로필렌-스티렌(SEPS) (크레이톤 인코포레이티드로부터 상표명 크레이톤(KRATON) 탄성체 수지로 수득가능하거나 또는 엑손모빌 케미칼 컴퍼니의 덱스코 사업부로부터 상표명 벡터(VECTOR) (SIS 및 SBS 중합체)로 수득가능함)과 같이 이블록 및 삼블록 공중합체를 포함한 스티렌 블록 공중합체; 열가소성 탄성체와 동적 가황 탄성체-열가소성 배합물의 배합물; 열가소성 폴리에테르 에스테르 탄성체; 이오노머 열가소성 탄성체; 인비스타 코포레이션으로부터 상표명 라이크라(LYCRA) 폴리우레탄으로 입수가능한 것 및 노베온 인코포레이티드 (미국 오하이오주 클리브랜드에 사무소를 둠)로부터 에스테인(ESTANE)으로 입수가능한 것을 포함하는 열가소성 탄성 폴리우레탄; 폴리에테르 블록 아미드 (아토피나 케미칼스 인코포레이티드 (미국 펜실바니아주 필라델피아에 사무소를 둠)로부터 상표명 페박스(PEBAX)로 입수가능함)를 포함한 열가소성 탄성 폴리아미드; 폴리에테르 블록 아미드; 이.아이.듀퐁 드 네무와 앤드 컴퍼니로부터의 상표명 HYTREL 및 DSM 엔지니어링 플라스틱스 (미국 인디애나주 에반스빌에 사무소를 둠)로부터 아르니텔(ARNITEL)로 입수가능한 것 및 약 0.89 그램/cm³ 미만의 밀도를 가진 단일-부위 또는 메탈로센-촉매화 폴리올레핀 (미국 텍사스주 프리포트에 사무소를 둔 다우 케미칼 컴퍼니로부터 상표명 어피니티(AFFINITY)로 입수가능함)을 포함하는 열가소성 탄성 폴리에스테르; 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.

여기에서 사용된 삼-블록 공중합체는 ABA 구조를 갖고, 여기에서 A는 유형 A의 여러 반복 단위를 나타내고; B는 유형 B의 여러 반복 단위를 나타낸다. 상기 언급된 바와 같이, 스티렌 블록 공중합체의 여러 예는 SBS, SIS, SIBS, SEBS 및 SEPS이다. 이러한 공중합체에서, A 블록은 폴리스티렌이고 B 블록은 고무 성분이다. 일반적으로, 삼블록 공중합체는 낮은 수천 내지 수십만까지 변할 수 있는 분자량을 갖고, 스티렌 함량은 삼블록 공중합체의 중량을 기준으로 하여 5 내지 75%의 범위일 수 있다. 이블록 공중합체는 삼블록과 유사하지만 AB 구조이다. 적절한 이블록은 스티렌-이소프렌 이블록을 포함하고, 동일한 A 블록 대 B 블록 비율을 가진 삼블록 분자량의 대략 1/2의 분자량을 갖는다.

바람직한 배열에서, 중합체 섬유는 스티렌 블록 공중합체, 탄성 폴리올레핀 중합체 및 공-중합체, 및 EVA/EMA 유형 중합체로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.

일부 특정한 구현양태에서, 예를 들어, 중합체 섬유의 탄성체 재료는 저 결정성, 저 분자량 메탈로센 폴리올레핀 (미국 텍사스주 휴스턴에 사무소를 둔 엑손모빌 케미칼 컴퍼니로부터 상표명 비스타맥스(VISTAMAXX)으로 입수가능함)의 다양한 상업용 등급을 포함할 수 있다. 일부 비스타맥스(VISTAMAXX) 물질은 메탈로센 프로필렌 에틸렌 공중합체인 것으로 생각된다. 예를 들어, 하나의 측면에서, 탄성체 중합체는 비스타맥스(VISTAMAXX) PLTD 2210일 수 있다. 다른 측면에서, 탄성체 중합체는 비스타맥스 PLTD 1778일 수 있다. 특별한 측면에서, 탄성체 중합체는 비스타맥스 2370이다. 다른 임의의 탄성체 중합체는 크레이톤(KRATON) 배합물 G2755 (크레이톤 인코포레이티드로부터 입수가능함)이다. 크레이톤 물질은 스티렌 에틸렌-부틸렌 스티렌 중합체, 에틸렌 왁스 및 점착화제의 배합물인 것으로 생각된다.

일부 측면에서, 탄성체 중합체 섬유는 선택된 용융 유동 속도(MFR)를 가진 중합체 물질로부터 제조될 수 있다. 특정한 측면에서, MFR은 최대 약 300까지일 수 있다. 대안적으로, MFR은 약 230 또는 250까지일 수 있다. 추가의 측면에서, MFR은 약 9 이상 또는 20 이상의 최소값일 수 있다. 대안적으로, 원하는 성능을 제공하기 위하여 MFR은 약 50 이상일 수 있다. 원하는 용융 유동 속도는 10분 당 그램 유동 단위를 갖는다 (g/10분). 용융 유동 속도의 매개변수는 잘 알려져 있고 통상적인 기술, 예컨대 230 ℃ 및 2.16 kg의 적용된 힘에서 시험 ASTM D1238 70 "압출 플라스토미터" 표준 조건 "L"을 사용함으로써 결정될 수 있다.

상기 언급된 바와 같이, 흡수성 코어(44)의 중합체 섬유는 다량의 계면활성제를 포함할 수 있다. 계면활성제는 효과적인 방식으로 흡수성 코어의 중합체 섬유와 조합될 수 있다. 계면활성제를 조합하기 위해 다양한 기술이 통상적이고 당업자에게 잘 알려져 있다. 예를 들어, 계면활성제를 멜트블로운 섬유 구조물을 형성하기 위해 사용된 중합체와 배합할 수도 있다. 특정한 특징에서, 계면활성제는 섬유의 냉각 시에 섬유의 외부 표면으로 효과적으로 이동 또는 분리되도록 배열될 수도 있다. 대안적으로, 계면활성제는 섬유가 형성된 후에 중합체 섬유에 적용되거나 달리 조합될 수도 있다.

중합체 섬유는 섬유 및 계면활성제의 총 중량을 기준으로 하여 효과적인 양의 계면활성제를 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 중합체 섬유는 물 추출에 의해 결정된 적어도 최소 약 0.1 중량%의 계면활성제를 포함할 수 있다. 대안적으로, 계면활성제의 양은 적어도 약 0.15 중량%일 수 있고, 바람직한 이점을 제공하기 위하여 임의로 적어도 약 0.2 중량%일 수 있다. 다른 측면에서, 계면활성제의 양은 개선된 성능을 제공하기 위하여 일반적으로 최대 약 2 중량% 이하, 예컨대 약 1 중량% 이하, 또는 약 0.5 중량% 이하일 수 있다.

계면활성제의 양이 바람직한 범위를 벗어난다면, 여러 가지 단점이 발생할 수 있다. 예를 들어, 과다하게 적은 양의 계면활성제는 소수성 멜트블로운 섬유와 같은 섬유가 흡수된 유체로 습윤되지 못하게 할 수도 있다. 반대로, 과다하게 많은 양의 계면활성제는 계면활성제가 섬유로부터 씻어나올 수도 있고 유체를 운반하는 흡수성 코어의 능력을 바람직하지 못하게 방해할 수도 있거나, 또는 흡수성 물품에 대한 흡수성 코어의 부착 강도에 불리한 영향을 미칠 수도 있다. 계면활성제가 중합체 섬유에 배합되거나 다른 방식으로 내부에 첨가된다면, 과다하게 많은 양의 계면활성제는 중합체 섬유 및 섬유간 결합의 불량한 형성을 유발하는 상태를 만들 수 있다.

일부 구성에서, 계면활성제는 폴리에틸렌 글리콜 에스테르 축합물 및 알킬 글리코시드 계면활성제를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 계면활성제는 40% 물 및 60% d-글루코스, 데실, 옥틸 에테르 및 올리고머로 구성될 수 있는 글루코폰(GLUCOPON) 계면활성제 (코그니스 코포레이션으로부터 입수가능함)일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에서, 계면활성제는 0.20 kg의 글루코폰 220 UP 계면활성제 (코그니스 코포레이션으로부터 입수가능함) 및 0.36 kg의 아코벨 베이스 N-62 계면활성제 (유니케마로부터 입수가능함)와 혼합된 16 리터의 열 수 (약 45 ℃ 내지 50 ℃)를 포함하는 물/계면활성제 용액을 포함한 분무식 계면활성제의 형태일 수 있다. 분무식 계면활성제를 사용할 때, 초흡수성 중합체 입자의 원하는 보유를 제공하기 위하여 비교적 적은 양의 분무식 계면활성제가 바람직할 수도 있다. 과량의 유체 계면활성제는 예를 들어 용융된 탄성체 멜트블로운 섬유에 대한 초흡수성 중합체 입자의 바람직한 부착을 방해할 수도 있다.

탄성체 섬유 중합체와 배합될 수 있는 내부 계면활성제 또는 습윤제의 예는 MAPEG DO 400 PEG (폴리에틸렌 글리콜) 에스테르 (미국 텍사스주 프리포트에 사무소를 둔 BASF로부터 입수가능함)를 포함할 수 있다. 다른 내부 계면활성제는 폴리에테르, 지방산 에스테르, 비누 등뿐만 아니라 이들의 조합을 포함할 수 있다.

상기 언급된 바와 같이, 흡수성 코어(44)는 셀룰로스 섬유와 같은 플러프를 임의로 포함할 수 있다. 이러한 셀룰로스 섬유는 이에 한정되지 않지만 화학적 목재 펄프, 예컨대 설파이트 및 설페이트 (때때로, 크라프트라 일컬어짐)뿐만 아니라 기계적 펄프, 예컨대 분쇄 목재, 열기계적 펄프 및 화학열기계적 펄프를 포함할 수도 있다. 더욱 특별하게는, 펄프 섬유는 면, 기타 전형적인 목재 펄프, 셀룰로스 아세테이트, 박리된 화학적 목재 펄프 및 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 활엽수 및 침엽수로부터 유래된 펄프가 사용될 수 있다. 추가로, 셀룰로스 섬유는 천연 식물 섬유, 밀크위드 명주솜, 면 섬유, 미세결정성 셀룰로스, 미세피브릴화 셀룰로스 또는 목재 펄프 섬유와 조합된 임의의 재료와 같은 친수성 재료를 포함할 수도 있다. 적절한 셀룰로스 플러프 섬유는 예를 들어 NB480 (웨이어하우저 컴퍼니로부터 입수가능함); NB416, 표백된 남부 연질목재 그라프트 펄프 (웨이어하우저 컴퍼니로부터 입수가능함); CR54, 표백된 남부 연질목재 크라프트 펄프 (미국 사우스 캐롤리나 그린빌에 사무소를 둔 보워터 인코포레이티드로부터 입수가능함); SULPHATATE HJ, 화학적 변형된 경질목재 펄프 (미국 조지아주 예서프에 사무소를 둔 레이오니어 인코포레이티드로부터 입수가능함); NF405, 화학적 처리된 표백 남부 연질목재 크라프트 펄프 (웨이어하우저 컴퍼니로부터 입수가능함); 및 CR1654, 혼합된 표백 남부 연질목재 및 경질목재 크라프트 펄프 (보워터 인코포레이티드로부터 입수가능함)를 포함할 수 있다.

상기 언급된 바와 같이, 흡수성 코어(44)는 원하는 양의 본 발명의 초흡수성 중합체 입자(SAP)를 포함한다. SAP 입자는 전형적으로 불포화 카르복실산의 중합체 또는 그의 유도체이다. 이러한 중합체는 중합체를 이- 또는 다작용성 내부 가교제와 가교시킴으로써 수 불용성이지만 수 팽윤성으로 된다. 이러한 내부 가교 중합체는 적어도 부분적으로 중화되고, 중합체가 수성 유체, 예컨대 체액을 흡수할 수 있도록 하는 중합체 주쇄 위에 매달린 음이온 카르복실기를 함유한다. 전형적으로, 입자의 표면 위에 매달린 음이온성 카르복실기를 가교시키기 위하여 SAP 입자를 후-처리한다.

SAP는 공지된 중합 기술에 의해, 바람직하게는 겔 중합에 의한 수용액 중에서의 중합에 의해 제조된다. 이러한 중합 공정의 생성물은 기계적 힘에 의해 작은 입자 크기로 감소된 다음, 당 기술분야에 공지된 건조 절차 및 장치에 의해 건조된 수성 중합체 겔, 즉 SAP 히드로겔이다. 건조 공정에 이어서 SAP 입자를 원하는 입자 크기로 분쇄시킨다.

유체 흡수 양상을 개선하기 위하여, SAP 입자를 하나 이상의 흡수 용량, 흡수 속도, 획득 시간, 겔 강도 및/또는 침투성에 대해 최적화한다. 최적화는 흡수성 물품 내에서 셀룰로스 섬유의 양으로 감소시키고, 그 결과 더욱 얇은 물품이 얻어진다. 그러나, 모든 흡수 양상 성질을 동시에 최대화하는 것은 어렵거나 불가능하다.

SAP 입자의 유체 흡수 양상을 최적화하는 한가지 방법은 소정의 입자 크기 분포의 SAP 입자를 제공하는 것이다. 특히, 너무 작은 크기의 입자는 유체를 흡수한 후에 팽윤되고, 추가의 유체 흡수를 막을 수 있다. 너무 큰 입자 크기는 흡수 속도를 저하시키는 감소된 표면적을 갖는다.

따라서, SAP 입자의 입자 크기 분포는 SAP 입자에 의한 유체 침투성, 흡수 및 보유를 최대화하는 정도이다. 큰 크기의 입자를 제공하기 위해 SAP 입자를 응집화하는 이후의 공정은 피해야 한다. 특히, SAP 입자의 응집은 겉보기 입자 크기를 증가시키고, 이것은 SAP 입자의 표면적을 감소시키고, 다시 SAP 입자에 의한 수성 유체의 흡수에 불리한 영향을 미친다.

본 발명은, 한 가지 성질의 개선이 종종 다른 성질에는 해로울 수 있기 때문에, 표면-가교된 SAP 입자의 흡수 양상을 개선할 때 겪게 되는 문제점을 극복하는 것에 관한 것이다. 본 발명의 SAP 입자는 높은 원심분리 보유 용량(CRC), 하중 하의 흡수성, 뛰어난 겔 층 침투성(GBP) 및 양호한 겔 집결성(GI)의 대립되는 성질들을 유지할 수 있다. 일부 측면에서, 폴리아민 코팅물 때문만이 아니라 부분적으로 (a) 본 발명의 SAP 입자가 응집되는 경향의 감소 및 (b) 인설트, 다시 말해서 수성 액체와의 접촉 후에 입자의 팽윤 지연 때문에 이러한 문제점들이 극복된다.

흡수성 제품에서 증가된 양의 SAP 입자 및 감소된 양의 셀룰로스를 사용하기 위하여, 높은 SAP 액체 침투성을 유지하는 것이 중요하다. 특히, 제품으로부터의 누출 문제를 극복하기 위하여, 체액의 존재하에서 팽윤에 의해 형성되는 SAP 입자 히드로겔 층의 침투성이 매우 중요하다. 침투성의 부족은 SAP 입자 히드로겔 층이 체액을 포획하고 분포시키는 능력에 직접적으로 영향을 미친다.

폴리아민은 셀룰로스 (즉, 플러프)에 부착되는 것으로 알려져 있고, 폴리아민-코팅된 SAP는 다량으로 측정될 때 낮은 용량 SAP에 대해 어느 정도 개선된 침투성을 갖고 있다. SAP 입자를 비가교 폴리아민으로 코팅하면, 폴리아민 분자의 높은 가요성 때문에 셀룰로스 섬유로의 접착성이 개선된다. 바람직하게는, SAP 입자 가교 정도가 증가되고 입자의 흡수 용량이 감소하기 때문에, SAP 입자에 대한 폴리아민의 공유 결합을 피한다. 또한, SAP 입자 표면에 폴리아민의 공유 결합은 전형적으로 150 ℃ 초과의 온도에서 발생하고, 이것은 SAP 입자의 색에 불리한 영향을 미치며 궁극적으로 흡수성 물품의 소비자 인수에 악영향을 미친다.

본 발명에 따르면, 폴리아민 용액 및 공용매 (일부 측면에서 선택사항일 수도 있음)로 코팅된 표면-가교된 SAP 입자가 개시된다. 일부 측면에서, 본 발명은 기저귀에 유체 인설트 지점에서 SAP 입자의 빠른 팽윤 문제를 극복하는데 도움이 될 수 있고, 이것은 겔 블로킹 및 느린 유체 흡입 속도를 유발할 수 있다. 겔 블로킹의 궁극적인 결과는 흡수성 코어에서 SAP 입자를 충분히 이용하지 못하는 것이다. 본 발명의 SAP 입자는, 수성 액체와 접촉 후에 흡상 지수에 의해 측정될 때 SAP 입자의 팽윤이 지연되기 때문에, 겔 블로킹의 문제를 감소시키는 일시적인 소수성 성질을 갖는다.

본 발명의 일부 측면은, 표면-가교된 SAP 입자를 3개의 친수성 화합물, 즉 폴리아민, 공용매 및 물로 코팅하면 흡상 지수에 의해 측정될 때 소수성 표면 성질을 가진 SAP 입자를 제공한다는 예상 밖의 결과를 증명한다. 또한, SAP 입자 표면의 소수성은, 폴리아민 및 공용매의 상대적 비율, 코팅 공정의 온도, 및 이온 또는 공유 가교제의 사용을 포함하는 상이한 변수에 의해 조절될 수 있다.

본 발명의 SAP 입자는 기본 중합체를 포함한다. 기본 중합체는 단독중합체 또는 공중합체일 수 있다. 기본 중합체의 정체는, 중합체가 음이온성 중합체, 다시 말해서 매달린 산 잔기를 함유하고, 중화된 형태일 때 물에서 팽윤가능하고 그 중량의 적어도 10배를 흡수할 수 있는 이상 제한되지 않는다. 바람직한 기본 중합체는 적어도 부분적으로 염, 일반적으로 알칼리 금속 또는 암모늄 염의 형태인 산 기를 가진 가교된 중합체이다.

기본 중합체는 중화된 형태로 존재하는 적어도 약 25%의 매달린 산 잔기, 예를 들어 카르복실산 잔기를 갖는다. 바람직하게는, 기본 중합체는 중화된 형태로 존재하는 약 50% 내지 약 100%, 예컨대 약 65% 내지 약 80%의 매달린 산 잔기를 갖는다. 본 발명에 따르면, 기본 중합체는 약 25 내지 약 100의 중화 정도(DN)를 갖는다.

SAP 입자의 기본 중합체는 물 및/또는 염수에서 그 자체 중량의 몇 배를 흡수할 수 있는 약간 가교된 중합체이다. SAP 입자는 초흡수성 중합체를 제조하기 위해 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있고 당업자에게 잘 알려져 있다. SAP 입자의 제조 방법은 미국 특허 4,076,663호; 4,286,082호 및 5,145,906호 (각각은 여기에서 참고문헌으로 포함된다)에 기재된 용액 중합 방법이다. 다른 방법은 미국 특허 4,340,706호; 4,497,930호; 4,666,975호; 4,507,438호 및 4,683,274호 (각각은 여기에서 참고문헌으로 포함된다)에 기재된 역 현탁 중합 방법이다.

본 발명에서 유용한 SAP 입자는 적어도 하나의 산 잔기, 예컨대 카르복실, 카르복실산 안히드라이드, 카르복실산 염, 황산, 황산 염, 술폰산, 술폰산 염, 인산, 인산 염, 포스폰산 또는 포스폰산 염을 가진 하나 이상의 모노에틸렌성 불포화 화합물로부터 제조된다. 본 발명에서 유용한 SAP 입자는 바람직하게는 단량체를 함유하는 하나 이상의 모노에틸렌성 불포화, 수용성 카르복실 또는 카르복실산 안히드라이드, 및 알칼리 금속 및 그의 암모늄 염으로부터 제조되고, 여기에서 이러한 단량체들은 바람직하게는 기본 중합체의 50 내지 99.9 몰%를 구성한다.

SAP 입자의 기본 중합체는 바람직하게는 약간 가교된 폴리아크릴산과 같은 약간 가교된 아크릴 수지이다. 약간 가교된 기본 중합체는 전형적으로 아실 잔기를 함유하는 산성 단량체, 예를 들어 아크릴산 또는 산 기를 제공할 수 있는 잔기, 즉 아크릴로니트릴을 내부 가교제, 즉 다작용성 유기 화합물의 존재하에서 중합함으로써 제조된다. 기본 중합체가 실질적으로, 다시 말해서 적어도 10%, 예컨대 적어도 25% 산성 단량체 단위, 예를 들어 (메트)아크릴산인 이상, 기본 중합체는 당 기술분야에 공지된 다른 공중합가능한 단위, 즉 다른 모노에틸렌성 불포화 공단량체를 함유할 수 있다. 본 발명의 전체 장점을 달성하기 위하여, 기본 중합체는 적어도 50%, 예컨대 적어도 75% 또는 100% 이하의 산성 단량체 단위를 함유한다. 다른 공중합가능한 단위는 예를 들어 중합체의 친수성을 개선하는데 도움이 될 수 있다.

기본 중합체에서 유용한 에틸렌성 불포화 카르복실산 및 카르복실산 안히드라이드 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, α-클로로아크릴산, α-시아노아크릴산, β-메틸아크릴산 (크로톤산), α-페닐아크릴산, β-아크릴옥시프로피온산, 소르빈산, α-클로로소르빈산, 안젤산, 신남산, p-클로로신남산, β-스테아릴아크릴산, 이타콘산, 시크라콘산, 메사콘산, 글루타콘산, 아코니틴산, 말레산, 푸마르산, 트리카르복시에틸렌 및 말레 안히드라이드를 포함한다.

에틸렌성 불포화 술폰산 및 포스폰산 단량체는 지방족 또는 방향족 비닐 술폰산, 예컨대 비닐술폰산, 알릴술폰산, 비닐 톨루엔 술폰산, 스티렌 술폰산, 아크릴 및 메타크릴 술폰산, 예컨대 술포에틸 아크릴레이트, 술포에틸 메타크릴레이트, 술포프로필 아크릴레이트, 술포프로필 메타크릴레이트, 2-히드록시-3-메타크릴옥시프로필 술폰산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산, 비닐포스폰산, 알릴포스폰산 및 이들의 혼합물을 포함한다.

바람직하지만 비-제한적인 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산, 말레 안히드라이드, 및 그의 소듐, 포타슘 및 암모늄 염을 포함한다. 필수적으로 바람직한 단량체는 아크릴산이다.

기본 중합체는 매달린 산 기를 함유하지 않지만 산 기를 함유한 단량체와 공중합가능한 추가의 모노에틸렌성 불포화 단량체를 함유할 수 있다. 이러한 화합물은 예를 들어 모노에틸렌성 불포화 카르복실산의 아미드 및 니트릴, 예를 들어 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴을 포함한다. 다른 적절한 공단량체의 예는 이에 한정되지 않지만 포화 C_{1 -4} 카르복실산의 비닐 에스테르, 예컨대 비닐 포르메이트, 비닐 아세테이트 및 비닐 프로피오네이트; 알킬 기에 적어도 2개의 탄소 원자를 가진 알킬 비닐 에테르, 예를 들어 에틸 비닐 에테르 및 부틸 비닐 에테르; 모노에틸렌성 불포화 C_{3 -18} 알콜 및 아크릴산, 메타크릴산 또는 말레산의 에스테르; 말레산의 모노에스테르, 예를 들어 메틸 수소 말레에이트; 알콜 1몰 당 2 내지 200몰의 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드와 반응된 알콕시화 1가 포화 알콜, 예를 들어 10 내지 25개 탄소원자를 가진 알콜의 아크릴 및 메타크릴 에스테르; 및 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜, 예를 들어 약 2000 이하의 몰 질량(Mn)의 폴리알킬렌 글리콜의 모노아크릴 에스테르 및 모노메타크릴 에스테르를 포함한다. 적절한 공단량체는 이에 한정되지 않지만 스티렌 및 알킬-치환된 스티렌, 예컨대 에틸스티렌 및 tert-부틸스티렌 및 2-히드록시에틸 아크릴레이트를 포함한다.

산성 단량체 및 임의의 공중합가능한 단량체의 중합은 다작용성 유기 화합물의 존재하에서 자유 라디칼 공정에 의해 수행된다. 기본 중합체는 충분한 정도로 내부 가교되고 그 결과 기본 중합체가 수 불용성이다. 내부 가교는 기본 중합체를 실질적으로 수 불용성으로 만들고, 부분적으로 기본 중합체의 흡수 용량을 결정하는 역할을 한다. 흡수 적용에서 사용하기 위하여, 기본 중합체는 약간 가교되고, 다시 말해서 약 20% 미만, 예컨대 약 10% 미만, 또는 약 0.01% 내지 약 7%의 가교 밀도를 갖는다.

가교제는 가장 바람직하게는 단량체의 총 중량을 기준으로 하여 약 7 중량% 미만, 전형적으로 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 사용된다. 가교 폴리비닐 단량체의 예는 이에 한정되지 않지만 하기 화학식 I로 표시되는 폴리아크릴 (또는 폴리메타크릴) 산 에스테르, 및 하기 화학식 II로 표시되는 비스아크릴아미드를 포함한다.

상기 식에서, X는 에틸렌, 프로필렌, 트리메틸렌, 시클로헥실, 헥사메틸렌, 2-히드록시프로필렌, -(CH₂CH₂O)_nCH₂CH₂- 또는

이고, 여기에서 n 및 m은 각각 5 내지 40의 정수이고, k는 1 또는 2이다.

상기 식에서 l은 2 또는 3이다.

화학식 I의 화합물은 폴리올, 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 트리메틸올프로판, 1,6-헥산디올, 글리세린, 펜타에리트리톨, 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜과 아크릴산 또는 메타크릴산을 반응시킴으로써 제조된다. 화학식 II의 화합물은 폴리알킬렌 폴리아민, 예컨대 디에틸렌트리아민 및 트리에틸렌테트라민을 아크릴산과 반응시킴으로써 수득된다.

특정한 내부 가교제는 이에 한정되지 않지만 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 에톡시화 비스페놀 A 디아크릴레이트, 에톡시화 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)-이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (ETMPTA), 예를 들어 평균 15 몰의 에틸렌 옥사이드(EO)와 에틸옥시화된 ETMPTA; 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리메틸아크릴레이트, 폴리카르복실산의 디비닐 에스테르, 폴리카르복실산의 디알릴 에스테르, 트리알릴 테레프탈레이트, 디알릴 말레에이트, 디알릴 푸마레이트, 헥사메틸렌비스말레이미드, 트리비닐 트리멜리테이트, 디비닐 아디페이트, 디알릴 숙시네이트, 에틸렌 글리콜의 디비닐 에테르, 시클로펜타디엔 디아크릴레이트, 테트라알릴 암모늄 할라이드, 디비닐 벤젠, 디비닐 에테르, 디알릴 프탈레이트, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 특히 바람직한 내부 가교제는 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, N,N'-메틸렌비스메타크릴아미드, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트이다.

기본 중합체는 중화된 형태에서 SAP로서 작용하는 매달린 산 잔기를 가진 내부 가교된 중합체일 수 있다. 기본 중합체의 예는 이에 한정되지 않지만 폴리아크릴산, 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체, 전분-아크릴산 그라프트 공중합체, 비누화 비닐 아세테이트-아크릴 에스테르 공중합체, 가수분해된 아크릴로니트릴 공중합체, 가수분해된 아크릴아미드 공중합체, 에틸렌-말레 안히드라이드 공중합체, 이소부틸렌-말레 안히드라이드 공중합체, 폴리(비닐술폰산), 폴리(비닐포스폰산), 폴리(비닐인산), 폴리(비닐황산), 술폰화 폴리스티렌, 폴리(아스파르트산), 폴리(락트산), 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 기본 중합체는 아크릴산 또는 메타크릴산의 단독중합체 또는 공중합체이다.

자유 라디칼 중합은 중합가능한 수성 혼합물에서 작용하는 개시제 또는 전자 비임에 의해 개시된다. 광개시제의 존재 하에서 고 에너지 복사선의 작용에 의해 이러한 개시제의 부재 하에서 중합을 개시할 수 있다.

유용한 중합 개시제는 이에 한정되지 않지만 중합 조건 하에서 자유 라디칼로 분해되는 화합물, 예를 들어 과산화물, 히드로과산화물, 과황산염, 아조 화합물 및 산화환원 촉매를 포함한다. 수용성 개시제가 바람직하다. 일부 경우에, 상이한 중합 개시제의 혼합물이 사용되며 예를 들어 과산화수소 및 퍼옥소이황산나트륨 또는 퍼옥소이황산칼륨의 혼합물이 사용된다. 과산화수소 및 퍼옥소이황산나트륨의 혼합물이 임의의 비율로 존재할 수 있다.

적절한 유기 과산화물의 예는 이에 한정되지 않지만 아세틸아세톤 과산화물, 메틸 에틸 케톤 과산화물, tert-부틸 히드로과산화물, 쿠멘 히드로과산화물, tert- 아밀 퍼피발레이트, tert-부틸 퍼피발레이트, tert-부틸 퍼네오헥사노에이트, tert-부틸 퍼이소부티레이트, tert-부틸 퍼-2-에틸헥사노에이트, tert-부틸 퍼이소노나노에이트, tert-부틸 퍼말레에이트, tert-부틸 퍼벤조에이트, 디(2-에틸헥실)퍼옥시디카르보네이트, 디시클로헥실 퍼옥시디카르보네이트, 디(4-tert-부틸시클로헥실)퍼옥시디카르보네이트, 디미리스틸 퍼옥시디카르보네이트, 디아세틸 퍼옥시디카르보네이트, 알릴 퍼에스테르, 쿠밀 퍼옥시네오데카노에이트, tert-부틸 퍼-3,5,5-트리메틸헥사노에이트, 아세틸시클로헥실술포닐 과산화물, 디라우릴 과산화물, 디벤조일 과산화물, 및 tert-아밀 퍼네오데카노에이트를 포함한다. 특히 적절한 중합 개시제는 수용성 아조 개시제, 예를 들어 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)디히드로클로라이드, 2,2'-아조비스(N,N'-디메틸렌)이소부티르아미딘 디히드로클로라이드, 2-(카르바모일아조-이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스[2-(2'-이미다졸린-2-일)프로판]디히드로클로라이드, 및 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산)을 포함한다. 중합 개시제는 예를 들어 중합되는 단량체를 기준으로 하여 0.01 중량% 내지 5 중량%, 예컨대 0.05 중량% 내지 2.0 중량%의 양으로 사용된다.

중합 개시제는 산화환원 촉매를 포함한다. 산화환원 촉매에서, 산화 화합물은 적어도 하나의 상기 규정된 과 화합물을 포함하고, 환원 화합물은 예를 들어 아스코르브산, 글루코스, 소르보스, 암모늄 또는 알칼리 금속 이아황산염, 아황산염, 티오황산염, 하이포아황산염, 피로아황산염, 또는 황화물, 또는 금속 염, 예컨대 철(II) 이온 또는 소듐 히드록시메틸술폭실레이트를 포함한다. 산화환원 촉매의 환원 성분은 바람직하게는 아스코르브산 또는 아황산나트륨이다. 중합에서 사용된 단량체의 양을 기준으로 하여, 예를 들어 산화환원 촉매 계의 약 3×10^-6 내지 약 1 몰%의 환원 성분이 사용될 수 있고, 산화환원 촉매의 약 0.001 내지 약 5.0 몰%의 산화 성분이 사용될 수 있다.

고 에너지 복사선을 사용하여 중합을 개시할 때, 개시제는 전형적으로 광개시제를 포함한다. 광개시제는 예를 들어 α-스플리터, H-제거 체계 및 아지드를 포함한다. 이러한 개시제의 예는 이에 한정되지 않지만 벤조페논 유도체, 예컨대 마이클러(Michler's) 케톤; 페난트렌 유도체; 플루오렌 유도체; 안트라퀴논 유도체; 티옥산톤 유도체; 코우마린 유도체; 벤조인 에테르 및 그의 유도체; 아조 화합물, 예컨대 상기 언급된 자유-라디칼 형성제, 치환된 헥사아릴비스이미다졸, 아실포스핀 옥사이드; 또는 이들의 혼합물을 포함한다.

아지드의 예는 이에 한정되지 않지만 2-(N,N-디메틸아미노)에틸 4-아지도신나메이트, 2-(N,N-디메틸아미노)에틸 4-아지도나프틸 케톤, 2-(N,N-디메틸아미노)에틸 4-아지도벤조에이트, 5-아지도-1-나프틸-2'-(N,N-디메틸아미노)에틸 술폰, N-(4-술포닐아지도페닐)말레이미드, N-아세틸-4-술포닐아지도아닐린, 4-술포닐-아지도아닐린, 4-아지도아닐린, 4-아지도펜아실 브로마이드, p-아지도벤조산, 2,6-비스(p-아지도벤질리덴)시클로헥사논 및 2,6-비스(p-아지도벤질리덴)-4-메틸-시클로헥사논을 포함한다. 광개시제는, 사용된다 하여도, 중합되는 단량체의 약 0.01 내지 약 5 중량%의 양으로 통상적으로 사용된다.

앞서 언급된 바와 같이, 기본 중합체가 부분적으로 중화된다. 중화 정도는 산 기를 함유하는 단량체를 기준으로 하여 약 25 내지 약 100 몰%, 예컨대 약 50 내지 약 90 몰%이다. 중화 정도는 더욱 바람직하게는 산 기를 함유하는 단량체를 기준으로 하여 약 60 몰% 초과, 예컨대 약 65 내지 약 90 몰%, 또는 약 65 내지 약 80 몰%이다.

기본 중합체를 위해 유용한 중화제는 알칼리 금속 염기, 암모니아, 및/또는 아민을 포함한다. 바람직하게는, 중화제는 수성 수산화나트륨, 수성 수산화칼륨, 또는 수산화리튬을 포함한다. 그러나, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 탄산칼륨 또는 중탄산칼륨 또는 기타 탄산염 또는 중탄산염을 고체로서 또는 용액으로서 사용하여 중화가 달성될 수 있다. 기본 중합체를 중화하기 위하여 1차, 2차 및/또는 3차 아민이 사용될 수 있다.

이러한 목적을 위해 적절한 장치에서 중합 전, 동안 또는 후에 기본 중합체의 중화를 수행할 수 있다. 예를 들어 단량체의 중합을 위해 사용된 혼련기에서 직접적으로 중화를 수행한다.

본 발명에 따르면, 수성 단량체 용액의 중합, 다시 말해서 겔 중합이 바람직하다. 이 방법에서, 자유 라디칼 개시제의 존재 하에서 내부 가교제를 포함하여 10 내지 70 중량%의 단량체의 수용액이 중화된다. 용액 중합을 대기압, 초대기압 또는 감압 하에서 0 내지 150 ℃, 예컨대 10 내지 100 ℃에서 수행한다. 보호 기체 대기 하에서, 바람직하게는 질소 하에 중합을 수행할 수 있다.

중합 후에, 기본 중합체의 얻어진 히드로겔을 건조시키고, 건조 기본 중합체 입자를 분쇄하고 최적의 유체 흡수 양상을 위하여 미리 결정된 크기로 분류한다. 본 발명에 따라, 기본 중합체 입자를 표면 가교한다. 폴리아민 코팅 공정 단계 및 표면 가교 공정 단계가 상이하고, 기본 중합체 입자의 표면에 상이한 성질을 부여하는 것을 이해해야 한다. 기본 중합체 입자는 폴리아민 코팅물의 적용에 앞서서 표면 가교된다.

폴리아민 코팅물을 표면-가교된 중합체 입자에 적용하는 한가지 측면에서, 표면-가교제를 기본 중합체 입자의 표면에 적용한다. 이어서, 얻어진 중합체 입자를 기본 중합체 입자를 표면-가교하기에 충분한 온도에서 충분한 시간 동안 가열한다. 이어서, 폴리아민을 함유하는 코팅 용액을 물에 용해시키고, 일부 측면에서 공용매 및 추가의 측면에서 가교제를 표면-가교된 SAP 입자의 표면에 적용한다. 폴리아민 코팅물을 약 25 ℃ 내지 약 100 ℃, 예컨대 약 50 ℃ 내지 약 100 ℃의 온도를 가진 표면-가교된 SAP 입자에 적용한다. 폴리아민 코팅물을 예를 들어 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 또는 100 ℃에서 적용할 수 있다.

폴리아민 코팅물을 표면-가교 단계 후에 표면-가교된 SAP 입자에 첨가하고, 표면-가교된 SAP 입자를 냉각하지만 여전히 따뜻하다. 따라서, 폴리아민 코팅물을 표면-가교된 SAP 입자의 잠열 하에서 적용한다. 필요하다면, 약 100 ℃ 이하의 바람직한 폴리아민-코팅된 SAP 입자 온도를 달성하기 위하여 외부 열원을 사용할 수 있다.

폴리아민 코팅물을 표면-가교된 SAP 입자에 적용한 후에, 코팅된 SAP 입자를 약 5 내지 약 60분 동안 혼합하여 표면-가교된 중합체 입자 위에서 균일한 폴리아 민 코팅물을 형성하고, 본 발명의 SAP 입자를 제공한다. 폴리아민 코팅물은 공용매의 부재 하에서 친수성이고, 공용매의 존재하에서 소수성이다.

폴리아민 코팅 용액의 성분들을 1, 2 또는 3개 용액으로부터 임의의 순서로 SAP 입자에 적용할 수 있다. 특히, 임의의 공용매 및 임의의 가교제를 폴리아민과 독립적이고 서로 독립적인 표면-가교된 SAP 입자에 적용할 수 있다. 대안적으로, 폴리아민, 임의의 공용매 및 임의의 가교제를 투여할 수 있고 단일 용액으로부터 적용할 수 있다.

표면 가교 공정에서, 기본 중합체의 작용기와 반응할 수 있는 다작용성 화합물을 바람직하게는 수용액을 사용하여 기본 중합체 입자의 표면에 적용한다. 수용액은 메탄올, 에탄올 또는 i-프로판올과 같은 알콜; 에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜과 같은 폴리올; 또는 아세톤과 같은 수-혼화성 유기 용매를 함유할 수 있다.

표면-가교제의 용액을 폴리아민의 적용 전 또는 후에 기본 중합체 입자의 외부 표면 만을 주로 습윤시키는 양으로 기본 중합체 입자에 적용한다. 기본 중합체 입자의 표면 가교 및 건조를, 바람직하게는 적어도 기본 중합체 입자의 습윤된 표면을 가열함으로써 수행한다.

전형적으로, 기본 중합체 입자를 적절한 용매 중에 약 0.01 중량% 내지 약 4 중량% 표면-가교제, 예컨대 약 0.4 중량% 내지 약 2 중량% 표면-가교제를 함유하는 표면 가교제의 용액으로 표면 처리한다. 용액을 약 1:0.01 내지 약 1:0.5 중량부의 기본 중합체 입자 대 표면-가교제의 용액의 비율로 자유롭게 뒤섞이는 기본 중 합체 입자의 표면 위에 미세한 분무로서 적용할 수 있다. 표면-가교제는 기본 중합체 입자의 0.001 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로, 예컨대 0.001 중량% 내지 약 0.5 중량%의 양으로 존재한다. 본 발명의 충분한 장점을 달성하기 위하여, 표면-가교제가 기본 중합체 입자의 약 0.001 내지 약 0.2 중량%의 양으로 존재한다.

표면-처리된 기본 중합체 입자를 적절한 온도, 예를 들어 약 70 ℃ 내지 약 200 ℃, 예컨대 약 105 ℃ 내지 약 180 ℃의 온도에서 가열함으로써 기본 중합체 입자의 표면 가교 및 건조가 달성된다. 적절한 표면-가교제는 기본 중합체 입자의 표면에서 산 잔기 및 가교 중합체와 반응할 수 있다.

적절한 표면-가교제의 비제한적 예는, 이에 한정되지 않지만 알킬렌 카르보네이트, 예컨대 에틸렌 카르보네이트 또는 프로필렌 카르보네이트; 폴리아지리딘, 예컨대 2,2-비스히드록시메틸 부탄올 트리스[3-(1-아지리딘 프로피오네이트] 또는 비스-N-아지리디노메탄; 할로에폭시, 예컨대 에피클로로히드린; 폴리이소시아네이트, 예컨대 2,4-톨루엔 디이소시아네이트; 디- 또는 폴리글리시딜 화합물, 예컨대 디글리시딜 포스포네이트, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 또는 폴리알킬렌 글리콜의 비스클로로히드린 에테르; 알콕시실릴 화합물; 폴리올, 예컨대 에틸렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 1,4-부탄디올, 글리세롤, 메틸트리글리콜, 약 200 내지 약 10,000의 평균 분자량 Mw를 가진 폴리에틸렌 글리콜, 디- 및 폴리글리세롤, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 폴리올의 에톡실레이트 및 카르복실산 또는 탄산과의 그의 에스테르, 예컨대 에틸렌 카르보네이트 또는 프로필렌 카르보네이트; 탄산 유도체, 예컨대 우레아, 티오우레아, 구아니딘, 디시안디아미드, 2-옥사졸리디논 및 그의 유도체, 비스옥사졸린, 폴리옥사졸린, 디- 및 폴리이소시아네이트; 디- 및 폴리-N-메틸올 화합물, 예컨대 메틸렌비스(N-메틸올메타크릴아미드) 또는 멜라민-포름알데히드 수지; 2개 이상의 봉쇄된 이소시아네이트 기를 가진 화합물, 예컨대 2,2,3,6-테트라메틸피페리딘-4-온으로 봉쇄된 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트; 2-히드록시에틸옥사졸리디논; 미국 특허 6,239,230호 (본 명세서와 일치하는 방식으로 참고문헌으로 포함된다)에 개시된 것과 같은 히드록시알킬아미드; 및 당업자에게 공지된 기타 표면-가교제를 포함한다.

표면 가교 단계를 완결한 후에 중합체 입자에 폴리아민을 적용할 수 있다. 폴리아민을 함유하는 용액은 적절한 용매에 약 5 내지 약 50 중량%의 폴리아민을 포함한다. 전형적으로, 폴리아민이 쉽고 균질하게 기본 중합체 입자의 표면에 적용될 수 있도록 충분한 양의 용매가 존재한다. 일부 측면에서, 중합체 입자를 표면-가교할 수도 있다. 폴리아민 용액을 위한 용매는 전형적으로 물을 포함한다.

표면-가교된 중합체 입자의 표면에 적용된 폴리아민의 양은 표면-가교된 중합체 입자 표면을 코팅하기에 충분하다. 따라서, 표면-가교된 중합체 입자의 표면에 적용된 폴리아민의 양은 표면-가교된 중합체 입자의 약 0.1 내지 약 2 중량%, 예컨대 약 0.2 내지 약 1 중량%이다. 본 발명의 충분한 장점을 달성하기 위하여, 폴리아민은 표면-가교된 중합체 입자의 약 0.2 내지 약 0.5 중량%의 양으로 표면-가교된 중합체 입자 표면에 존재한다.

폴리아민은 표면-가교된 중합체 입자와 이온 결합을 형성할 수 있고, 표면 가교된 중합체가 유체를 흡수하고 팽윤한 후에 표면-가교된 입자에 대한 접착력을 유지한다. 바람직하게는, 폴리아민과 표면-가교된 중합체 입자 사이에 과량의 공유 결합이 형성되지 않으며, 폴리아민과 표면-가교된 중합체 입자 사이의 상호작용은 분자간, 예컨대 정전, 수소 결합 및 반 데르 바스 상호작용이다. 따라서, 표면-가교된 SAP 입자 위에 폴리아민의 존재는 표면-가교된 SAP 입자의 흡수 양상에 불리한 영향을 미치지 않는다.

본 발명에서 유용한 폴리아민은 분자 당 적어도 2개, 바람직하게는 다수의 질소 원자를 갖는다. 폴리아민은 전형적으로 약 5,000 내지 약 1,000,000, 예컨대 약 20,000 내지 약 600,000의 중량 평균 분자량(Mw)을 갖는다. 본 발명의 충분한 장점을 달성하기 위하여, 폴리아민은 약 100,000 내지 약 400,000의 Mw를 갖는다.

일반적으로, 유용한 폴리아민은 (a) 1차 아미노기, (b) 2차 아미노기, (c) 3차 아미노기, (d) 4차 암모늄 기, 또는 (e) 이들의 혼합물을 갖는다. 폴리아민의 예는, 이에 한정되지 않지만, 폴리비닐아민, 폴리알릴아민, 폴리에틸렌이민, 폴리알킬렌아민, 폴리아제티딘, 폴리비닐구아니딘, 폴리(DADMAC), 즉 폴리(디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드), 양이온성 폴리아크릴아미드, 폴리아민 작용기화 폴리아크릴레이트 및 이들의 혼합물을 포함한다.

비닐아민의 단독중합체 및 공중합체가 사용될 수 있고, 예를 들어 비닐포름아미드 및 공단량체의 공중합체가 비닐아민 공중합체로 전환된다. 공단량체는 비닐포름아미드와 공중합할 수 있는 어떠한 단량체일 수 있다. 이러한 단량체의 비제한적 예는 이에 한정되지 않지만 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 메타크릴로니트릴, 비닐아세테이트, 비닐프로피오네이트, 스티렌, 에틸렌, 프로필렌, N-비닐피롤 리돈, N-비닐카프로락탐, N-비닐이미다졸, 술포네이트 또는 포스포네이트 기를 함유하는 단량체, 비닐글리콜, 아크릴아미도(메타크릴아미도)알킬렌 트리알킬 암모늄 염, 디알릴 디알킬암모늄 염, C_{1 -4} 알킬 비닐 에테르, 예컨대 메틸 비닐 에테르, 에틸 비닐 에테르, 이소프로필 비닐 에테르, n-프로필 비닐 에테르, t-부틸 비닐 에테르, C_{1 -4} 알킬 기로 치환된 N-치환된 알킬 (메트)아크릴아미드, 예를 들어 N-메틸아크릴아미드, N-이소프로필아크릴아미드 및 N,N-디메틸아크릴아미드, C_{1 -20} 알킬(메트)아크릴산 에스테르, 예컨대 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 히드록시에틸 아크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 히드록시부틸 아크릴레이트, 히드록시부틸 메타크릴레이트, 2-메틸부틸 아크릴레이트, 3-메틸부틸 아크릴레이트, 3-펜틸 아크릴레이트, 네오펜틸 아크릴레이트, 2-메틸펜틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 헵틸 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 톨릴 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 2-옥틸 아크릴레이트, 노닐 아크릴레이트 및 옥틸 메타크릴레이트를 포함한다.

폴리비닐아민의 특정한 공중합체는 이에 한정되지 않지만 N-비닐포름아미드 및 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, C_{1 -4} 알킬 비닐 에테르, (메트)아크릴산 에스테르, 아크릴로니트릴, 아크릴아미드 또는 비닐피롤리돈의 공중합체를 포함한다.

폴리아민 코팅물은 표면-가교된 중합체 입자에 적용될 때 친수성이다. 폴리아민 코팅물은 폴리아민 코팅 공정에 공용매를 포함시킴으로써 소수성으로 될 수 있다. 임의의 공용매는 적어도 하나, 종종 2 또는 3개의 히드록시 기를 함유한다. 유용한 공용매는 이에 한정되지 않지만 알콜, 디올, 트리올 및 이들의 혼합물, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 프로필 알콜, 이소프로필 알콜, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜의 올리고머, 프로필렌 글리콜의 올리고머, 글리세린, 프로필렌 글리콜의 모노알킬 에테르, 및 유사한 히드록시-함유 용매를 포함한다. 에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜의 올리고머는 2 내지 4개 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드 단량체 단위를 함유한다.

일부 측면에서, 폴리아민 및 임의의 공용매가 표면-가교된 중합체 입자의 표면 위에 균일하게 분포되도록 하는 방식으로 폴리아민 용액을 표면-가교된 중합체 입자에 적용한다. 폴리아민 및 공용매에 추가로, 다른 임의의 성분들을 표면 가교된 SAP 입자에 적용할 수 있다. 이러한 임의의 성분들은, 폴리아민-코팅된 SAP 입자에 고화-방지 성질을 부여하기 위하여, 이에 한정되지 않지만 점토 및 실리카를 포함한다. 폴리아민 코팅의 적용 및 경화 후에 폴리아민-코팅된 SAP 입자에 점토 또는 실리카를 첨가할 수 있다.

일반적으로, 폴리아민과 표면-가교된 SAP 입자 사이에서 형성된 공유 결합의 수는 존재한다 하더라도 적다. 폴리아민 단독은 기본 중합체 입자의 표면에 점착성을 부여할 수 있고, 특히 폴리아민 코팅물이 친수성이라면, 이것은 코팅된 기본 중합체 입자의 응집 또는 집합을 유도한다. 잠재적인 문제점을 극복하기 위하여, 폴리아민 코팅물을 위한 가교제가 사용될 수 있다.

폴리아민 코팅물의 가교는 표면 가교와 상이하다. 폴리아민 코팅물을 위한 가교제는 폴리아민의 질소 원자들 사이에서 가교를 형성한다. 표면 가교제는 기본 중합체의 카르복실 기와 가교를 형성한다. 추가로, 표면 가교제가 기본 중합체에 적용되고 폴리아민 코팅물의 적용 이전에 반응된다. 그러나, 일부 측면에서 폴리아민 코팅물을 위한 가교제는 폴리아민의 질소 원자 및 작은 수의 기본 중합체의 카르복실 기와 반응할 수도 있다는 것을 이해해야 한다.

폴리아민 코팅물을 위한 가교제는 유기 또는 무기 성질일 수 있다. 유기 가교제는 폴리아민의 질소 원자와 반응하여 폴리아민 질소 원자와 공유 결합을 형성한다. 무기 가교제는 폴리아민 코팅물의 질소 원자를 통해 이온 가교를 형성한다. 가교제는 개별적으로 또는 예를 들어 무기 가교제의 혼합물, 유기 가교제의 혼합물, 또는 무기 및 유기 가교제의 혼합물과 혼합물로 사용될 수 있다.

특별한 측면에서, 가교제는 (a) 다가 금속 양이온, 즉 2, 3 또는 4의 원자가를 가진 금속 양이온, (b) 다가 음이온, 즉 2 이상의 원자가를 가진 음이온, 또는 (c) 다가 양이온 및 다가 음이온 양쪽 모두를 가진 염을 함유하는 용액이고, 표면-가교된 중합체 입자의 표면에 적용된다. 이러한 구현양태에서, 조기 가교 반응을 피하기 위하여 폴리아민과 독립적으로 표면-가교된 중합체 입자에 염을 적용한다. 폴리아민을 표면-가교된 중합체 입자의 표면에 첨가하기 전 또는 후에, 염을 표면-가교된 중합체 입자에 적용할 수 있다.

다가 금속 양이온 및 다가 음이온은 폴리아민의 질소 원자와 함께 상호작용, 예를 들어 이온 가교를 형성할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 코팅된 SAP 입자를 제공하기 위하여, 점착성없는 폴리아민 코팅물이 기본 중합체의 표면 위에서 형성된다.

본 발명에 따르면, 기본 중합체 입자의 표면에 적용된 염은 다가 금속 양이온 및/또는 다가 음이온이 폴리아민의 질소 원자와 상호작용할 수 있도록 충분한 수 용해성을 갖는다. 따라서, 유용한 염은 물 100 ml 당 적어도 0.01 g, 예컨대 물 100 ml 당 적어도 0.02 g의 염의 수 용해도를 갖는다.

염의 다가 금속 양이온은 +2, +3 또는 +4의 원자가를 갖고, 이에 한정되지 않지만 Mg^{2 +}, Ca^{2 +}, Al^{3 +}, Sc^{3 +}, Ti^{4 +}, Mn^{2 +}, Fe^{2 +/3+}, CO^{2 +}, Ni^{2 +}, Cu^+/2+, Zn^{2 +}, Y^{3 +}, Zr^{4 +}, La³⁺, Ce^{4 +}, Hf^{4 +}, Au^{3 +} 및 이들의 혼합물일 수도 있다. 원하는 양이온은 Mg^{2 +}, Ca^{2 +}, Al³⁺, Ti^{4 +}, Zr^{4 +}, La^{3 +} 및 이들의 혼합물이고, 특히 바람직한 양이온은 Al^{3 +}, Ti^{4 +}, Zr⁴⁺ 및 이들의 혼합물이다. 다가 양이온을 가진 염의 음이온은, 염이 물에서 충분한 용해도를 갖는 한 제한되지 않는다. 음이온의 예는 이에 한정되지 않지만 클로라이드, 브로마이드 및 니트레이트를 포함한다.

염의 다가 음이온은 -2, -3 또는 -4의 원자가를 갖는다. 다가 음이온은 화학 구조에서 무기 또는 유기일 수 있다. 다가 음이온의 정체는, 음이온이 폴리아민의 질소 원자와 상호작용할 수 있는 한 제한되지 않는다.

다가 무기 음이온의 예는, 이에 한정되지 않지만 설페이트, 포스페이트, 수 소 디포스페이트 및 보레이트를 포함한다. 다가 유기 음이온의 예는 이에 한정되지 않지만 폴리카르복실산의 수용성 음이온을 포함한다. 특히, 음이온은 디- 또는 트리-카르복실산, 예컨대 옥살산, 타르타르산, 락트산, 말산, 시트르산, 아스파르트산, 말론산, 및 히드록시 및/또는 아미노기를 임의로 함유하는 유사한 수용성 폴리카르복실산의 음이온일 수 있다. 추가의 유용한 다가 음이온은 폴리카르복실 아미노 화합물, 예를 들어 폴리아크릴산, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA), 에틸렌비스(옥시에틸렌니트릴)테트라아세트산(EGTA), 디에틸렌트리아미노펜타아세트산(DTPA), N-히드록시에틸에틸렌디아민트리아세트산(HEDTA) 및 이들의 혼합물을 포함한다.

추가로, 표면-가교된 SAP 입자에 균질하게 적용하기 위하여 염이 용매에 용해되기에 충분한 수 용해도를 갖는 이상, 다가 금속 양이온 및 다가 음이온을 함유하는 염이 사용될 수 있다.

염은 임의의 유기 가교제와 함께 코팅 용액에 존재할 수 있다. 염은 전형적으로 예를 들어 약 0.5 중량% 내지 20 중량%의 양으로 코팅 용액에 존재한다. 코팅 용액에 존재하는 염의 양, 및 표면-가교된 중합체 입자에 적용된 양은 염의 정체, 코팅 용액의 용매에서의 용해도, 표면-가교된 중합체 입자에 적용된 폴리아민의 정체, 및 표면-가교된 중합체 입자에 적용된 폴리아민의 양에 관련된다. 일반적으로, 표면-가교된 중합체 입자에 적용된 염의 양은 무점착성 모놀리식 폴리아민 코팅물을 형성하고 코팅된 SAP 입자를 제공하기에 충분하다.

다른 특별한 측면에서, 유기 가교제는 폴리아민과 함께 사용될 수 있다. 또 다른 측면에서, 유기 가교제를 표면 가교된 중합체 입자에 적용하고 이어서 폴리아민 용액을 적용한다. 임의의 공용매를 유기 가교제 또는 폴리아민의 적용 전 또는 후에 유기 가교제, 폴리아민, 양쪽 모두와 함께 또는 단독으로 표면-가교된 중합체 입자에 적용할 수 있다. 어느 경우에라도, SAP 입자를 폴리아민 및 가교제 사이에서 가교를 형성하기에 충분한 시간 동안 충분한 온도에서 유지시킨다.

유기 가교 공정에서, 폴리아민의 아미노기와 반응할 수 있는 다작용성 화합물을 표면-가교된 중합체 입자의 표면에 적용한다. 유기 가교제는 표면 가교제와 동일하거나 상이할 수 있다. 그러나, 상기 언급된 바와 같이, 표면 가교제 및 폴리아민을 위한 가교제를 상이한 공정 단계 동안에 기본 중합체 입자에 적용하고, SAP 입자를 상이한 온도에서 유지시키고, 다시 말해서 표면 가교 공정은 기본 중합체의 카르복실 기와 반응을 실행하기 위해 높은 온도를 사용하고, 폴리아민 가교 공정은 폴리아민의 질소 원자를 통한 가교를 위하여 낮은 온도를 사용한다.

유기 가교 공정은 전형적으로 가교제의 수용액을 사용한다. 수용액은 수-혼화성 유기 용매, 예를 들어 알콜, 예컨대 메탄올, 에탄올 또는 i-프로판올; 폴리올, 예컨대 에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜; 또는 아세톤을 함유할 수 있다.

유기 가교제의 용액을 주로 표면-가교된 중합체 입자의 외부 표면 만을 습윤시키는 양으로 폴리아민의 적용 동안 또는 후에 표면-가교된 중합체 입자에 적용한다. 가교제를 폴리아민의 질소 원자와 반응시키기 위하여 표면-가교된 중합체 입자의 적어도 습윤된 표면을 적절한 온도, 예를 들어 약 25 ℃ 내지 약 100 ℃, 예컨대 약 50 ℃ 내지 약 100 ℃, 또는 약 60 ℃ 내지 약 90 ℃에서 약 5 분 내지 약 60 분 동안 유지시킴으로써 코팅된 표면-가교된 중합체 입자의 가교 및 건조가 달성된다.

전형적으로, 표면-가교된 중합체 입자를 적절한 용매 중에 약 0.5 중량% 내지 약 20 중량% 가교제, 예컨대 약 3 중량% 내지 약 15 중량% 가교제를 함유하는 유기 가교제의 용액으로 처리한다. 유기 가교제는, 존재한다 하더라도, 0.001 중량% 내지 약 0.5 중량%의 표면-가교된 중합체 입자, 예컨대 0.001 내지 약 0.3 중량%의 양으로 존재한다. 본 발명의 전체 장점을 달성하기 위하여, 유기 가교제는 표면-가교된 중합체 입자의 약 0.001 중량% 내지 약 0.1 중량%의 양으로 존재한다.

적절한 유기 가교제의 비제한적 예는, 이에 한정되지 않지만, 알킬렌 카르보네이트, 예컨대 에틸렌 카르보네이트 또는 프로필렌 카르보네이트; 폴리아지리딘, 예컨대 2,2-비스히드록시메틸 부탄올 트리스[3-(1-아지리딘 프로피오네이트] 또는 비스-N-아지리디노메탄; 할로에폭시, 예컨대 에피클로로히드린; 폴리이소시아네이트, 예컨대 2,4-톨루엔 디이소시아네이트; 디- 또는 폴리글리시딜 화합물, 예컨대 디글리시딜 포스포네이트, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 또는 폴리알킬렌 글리콜의 비스클로로히드린 에테르; 알콕시실릴 화합물; 탄산 유도체, 예컨대 우레아, 티오우레아, 구아니딘, 디시안디아미드, 2-옥사졸리디논 및 그의 유도체, 비스옥사졸린, 폴리옥사졸린, 디- 및 폴리이소시아네이트; 디- 및 폴리-N-메틸올 화합물, 예컨대 메틸렌비스(N-메틸올메타크릴아미드) 또는 멜라민-포름알데히드 수지; 2개 이상의 봉쇄된 이소시아네이트 기를 가진 화합물, 예컨대 2,2,3,6-테트라메틸피페리딘-4-온으로 봉쇄된 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트; 다작용성 알데히 드, 다작용성 케톤, 다작용성 아세탈, 다작용성 케탈 및 당업자에게 공지된 기타 유기 가교제를 포함한다. 유기 가교제는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.

폴리아민을 함유한 용액을 표면-가교된 중합체 입자의 표면에 적용하는 것과 동시에, 또는 그의 전 또는 후에, 유기 가교제의 용액을 표면-가교된 중합체 입자의 표면에 적용한다. 표면 가교 단계를 완결한 후에 폴리아민을 입자에 적용한다.

일부 측면에서, 폴리아민 용액, 및 무기 및/또는 유기 가교제를, 각각 표면-가교된 중합체 입자의 표면에 균일하게 분포되는 방식으로 표면-가교된 중합체 입자에 적용한다. 가교제에 추가로, 다른 임의의 성분들을 폴리아민과 함께 표면 가교된 SAP 입자에 적용할 수 있다. 이러한 임의의 성분들은 이에 한정되지 않지만, 폴리아민-코팅된 SAP 입자에 고화-방지 성질을 부여하기 위하여 점토 및 실리카를 포함할 수 있다. 폴리아민 코팅물의 적용 및 경화 후에 점토 또는 실리카를 폴리아민-코팅된 SAP 입자에 첨가할 수 있다.

바람직하게는, 예를 들어 가압 노즐 또는 회전 원판을 사용하여 코팅 용액을 미세한 소적으로 분산시킴으로써, 폴리아민 코팅물을 표면-가교된 SAP 입자에 적용하기 위하여 액체를 고체에 적용하는 어떠한 공지된 방법이라도 사용할 수 있다. 표면-가교된 중합체 입자를 난류 기체 흐름으로 현탁시키는 고 강도 기계적 혼합기 또는 유동화 혼합기에서 표면-가교된 중합체 입자의 균일한 코팅이 달성될 수 있다. 액체를 표면-가교된 중합체 입자의 표면에 분산시키는 방법은 당 기술분야에 공지되어 있다. 예를 들어 미국 특허 4,734,478호 (본 명세서와 일치하는 방식으로 참고문헌으로 포함됨) 참조.

일부 측면에서, 표면-가교된 중합체 입자의 코팅 방법은 폴리아민 및 가교제를 동시에 적용하는 것을 포함한다. 무기 염이 가교제로서 사용될 때, 표면-가교된 중합체 입자의 표면에 적용되기 전에 상호작용을 피하기 위하여 폴리아민 및 염을 바람직하게는 2개의 분리 노즐을 통해 적용한다. 표면-가교된 중합체를 코팅하는 바람직한 방법은 성분들을 연속적으로 첨가하는 것이다. 더욱 바람직한 방법은 폴리아민을 먼저 적용한 다음 가교제를 적용하는 것이다.

얻어진 폴리아민 코팅된 표면-가교된 중합체 입자를 약 25 ℃ 내지 약 100 ℃, 예컨대 약 30 ℃ 내지 약 80 ℃, 또는 약 35 ℃ 내지 약 60 ℃에서 소수성 입자 표면을 유지하기에 충분한 시간, 예를 들어 약 5 내지 약 60분 동안 유지시킨다. 특히, 전형적으로 표면-가교 공정 후에 완전히 냉각되지 않은 표면-가교된 SAP 입자에 폴리아민 코팅물을 적용한다. 따라서, 폴리아민-코팅 단계는 표면-가교된 SAP 입자의 잠열을 사용한다. 필요하다면, 원하는 입자 온도를 약 100 ℃ 이하로 유지하고 폴리아민 코팅물을 경화시키기 위하여 외부 열을 적용할 수도 있다. 폴리아민 코팅물과 기본 중합체의 카르복실 기 사이에서 공유 결합을 형성하는 반응을 피하거나 적어도 최소화하기 위하여 폴리아민-코팅된 SAP 입자의 온도를 약 100 ℃ 이하로 유지시킨다.

폴리아민, 물, 임의의 공용매 및 임의의 가교제를 표면-가교된 SAP 입자에 적용한 후에, 코팅된 SAP 입자를 루베르그-미쉬테크닉(Ruberg-Mischtechnik) AG (독일 니에하임) 및 나라 머쉬닝 컴퍼니 리미티드 (독일 프레켄)로부터 입수가능한 것과 같은 패들 믹서에서 약 25 ℃ 내지 약 100 ℃, 예를 들어 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 또는 100 ℃에서 약 5 내지 약 60분 동안 혼합한다. 다른 적절한 혼합기는 패터슨-켈리 혼합기, DRAIS 난류 혼합기, 로디지(Lodige) 혼합기, 슈기(Schugi) 혼합기, 스크루 혼합기 및 팬 혼합기를 포함한다. 혼합 후에, 본 발명의 폴리아민 코팅된 SAP가 폴리아민 코팅물을 만들고, 여기에서 폴리아민과 기본 중합체의 카르복실 기 사이의 공유 결합이 최소화된다.

본 발명의 폴리아민-코팅된 SAP 입자는 뛰어난 흡수 성질, 침투성 및 겔 집결성을 갖는다. 일부 특정한 측면에서, SAP 입자는 적어도 25 g/g의 원심분리 보유 용량을 가질 수 있다. 다른 특정한 측면에서, SAP 입자는 1분 후에 2.3 cm 미만, 5분 후에 3 cm 미만, 및 10분 후에 6.5 cm 미만의 흡상 지수를 가질 수 있다. 또 다른 측면에서, 본 입자들은 적어도 2.5, 바람직하게는 적어도 3, 더욱 바람직하게는 적어도 3.5, 가장 바람직하게는 적어도 4.0의 겔 집결성을 나타낼 수 있다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 SAP 입자는 적어도 200, 바람직하게는 적어도 210, 220, 230, 240 또는 250, 더욱 바람직하게는 260, 270, 280, 290 또는 300 다르시의 자유 팽윤 겔 층 침투성, 바람직하게는 적어도 3, 더욱 바람직하게는 적어도 4, 5, 6 또는 7, 가장 바람직하게는 적어도 8, 9 또는 10 다르시의 겔 층 침투성(0.3 psi)를 나타낸다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 SAP 입자는 폴리아민 코팅물을 갖지 않은 동일한 표면-가교된 SAP 입자의 FSGBP에 비하여 2배 이상 큰 자유 팽윤 겔 층 침투성(FSGBP)을 나타낼 수 있다.

따라서, 본 발명은 개선된 흡수성, 유체 침투성 및 겔 집결성을 가진 폴리아민-코팅된 SAP 입자를 제공한다. 놀랍게도, 흡수성, 유체 침투성 및 겔 집결성 성 질은 흡상 지수와 무관하고, 다시 말해서 흡상 지수가 감소함에 따라 흡수성 및 침투성 성질에서의 예측된 감소가 관찰되지 않는다.

일부 측면에서, 입자는 흡상 지수에 의해 측정 시에 일시적인 소수성 표면을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 폴리아민-코팅된 SAP 입자는 뇨로 인설트 시에 지연된 팽윤 메카니즘을 나타낼 수 있고 이것은 겔 블로킹 문제를 극복한다. 최종 결과는 SAP 입자의 전체 흡수 능력을 더욱 완벽하게 이용한다.

특히, 본 발명의 SAP 입자는 0.9% 염 용액과 접촉 후에 염 용액을 흡수하기 전에 적어도 5초의 지연을 나타낸다. 바람직하게는, SAP 입자는 SAP 입자와 접촉하는 0.9% 염 용액을 흡수하기 전에 적어도 10초, 예컨대 적어도 15초의 지연을 나타낸다. 대부분의 바람직한 측면에서, SAP 입자는 입자와 접촉하는 0.9% 염 용액을 흡수하기 전에 적어도 20초의 지연을 나타낸다.

본 발명은, 공용매를 코팅 용액의 성분으로서 적용할 때 소수성 표면을 갖고, 폴리아민의 점성의 점착 성질의 원인이 되는 SAP 입자 응집을 감소시키는 폴리아민-코팅된 SAP 입자를 제공한다. 본 발명은, 폴리아민 코팅물의 적용 후에 SAP 입자를 비교적 낮은 온도, 즉 약 25 ℃ 내지 약 100 ℃, 바람직하게는 약 50 ℃ 내지 약 100 ℃, 가장 바람직하게는 약 60 ℃ 내지 약 80 ℃에서 약 5 내지 약 60분 동안 유지시킬 때, 소수성 표면을 가진 폴리아민-코팅된 SAP 입자를 제공한다. 본 발명은, 무기 또는 유기 가교제를 코팅 용액의 성분으로서 적용하고 폴리아민 코팅물의 적용 후에 SAP 입자를 비교적 낮은 온도, 즉 약 25 ℃ 내지 약 100 ℃, 바람직하게는 약 50 ℃ 내지 약 100 ℃, 가장 바람직하게는 약 60 ℃ 내지 약 80 ℃에 서 약 5 내지 약 60분 동안 유지시킬 때, 친수성 표면을 가진 폴리아민-코팅된 SAP 입자를 제공한다.

일부 측면에서, 폴리아민 및 임의의 가교제가 표면-가교된 SAP 입자의 표면 위에 균일하게 분포되도록 하는 방식으로, 폴리아민을 표면-가교된 SAP 입자에 적용한다. 폴리아민 코팅물과 기본 중합체의 카르복실 기 사이의 공유 가교를 최소화하면서, 폴리아민 코팅물을 경화시키기 위하여, 얻어진 코팅된 표면-가교된 SAP 입자를, 약 25 ℃ 내지 약 100 ℃, 예컨대 약 50 ℃ 내지 약 100 ℃, 또는 약 60 ℃ 내지 약 80 ℃에서 충분한 시간 동안, 예를 들어 약 5 내지 약 60분, 예컨대 약 10 내지 약 30분 동안 유지시킨다.

이에 한정되지 않지만 본 발명의 일부 측면의 코팅된 SAP 입자에 의해 제공되는 일시적인 표면 소수성을 포함하는 예상 밖의 장점을 증명하기 위하여, 폴리아민-코팅된 SAP 입자를 제조하고, 원심분리 보유 용량(CRC, g/g으로 표현됨), 하중 하의 흡수성 (AUL 0.9 psi, g/g으로 표현됨), 자유 팽윤 겔 층 침투성(FSGBP, 다르시로 표현됨), 겔 층 침투성 (GBP 0.3 psi, 다르시로 표현됨), 겔 집결성 (GI) (1 내지 4의 등급) 및 유체 흡상 지수(cm/분)에 대해 시험하였다. 상기 기재된 절차를 사용하여 이러한 시험을 수행하였다.

상기 기재된 흡수성 물품에 추가로, 본 발명은 흡수성 붕대로서 예시될 수도 있다. 도 10A 및 10 B를 주목하면, 이 도면들은 본 발명의 붕대의 가능한 형태를 나타낸다. 도 10A는 하기 기재된 임의의 층을 가진 흡수성 붕대의 단면도를 나타낸다. 도 10B는 임의의 또는 제거가능한 층의 일부가 도시되지 않은 본 발명의 붕 대의 투시도를 나타낸다. 흡수성 붕대(150)는 신체-접촉 면(159) 및 신체-접촉 면에 반대쪽인 제2의 면(158)을 가진 재료의 긴 조각(151)을 갖는다. 긴 조각은 필수적으로 배면시트이고, 배면시트에 관해 상기 기재된 동일한 재료로부터 바람직하게 제조된다. 추가로, 긴 조각은 관통 재료, 예컨대 관통 필름, 또는 기체 투과성인 재료, 예컨대 기체 투과성 필름일 수도 있다. 긴 조각(151)은 긴 조각의 신체-접촉 면(159)에 부착된 본 발명의 SAP 입자를 포함하는 흡수성 코어(152)를 지탱한다. 추가로, 흡수성 보호 층(153)은 흡수성 코어(152)에 적용될 수 있고 긴 조각(151)과 함께 동연위치에 있을 수 있다.

본 발명의 흡수성 붕대(150)는 긴 조각(151)의 신체-접촉 면(159)에 적용된 감압 접착제(154)를 가질 수도 있다. 감압 접착제가 사용자의 피부를 자극하지 않는 이상, 어떠한 감압 접착제라도 사용될 수 있다. 적절하게는, 감압 접착제는 유사한 통상적인 붕대 위에서 사용되는 통상적인 감압 접착제이다. 이러한 감압 접착제는 흡수성 코어(152) 위에 또는 흡수성 코어(152)의 부위에서 흡수성 보호 층(153) 위에 위치하지 않는 것이 바람직하다. 흡수성 보호 층이 긴 조각(151)과 동연위치에 있다면, 접착제를 흡수성 코어(152)가 위치하지 않는 흡수성 보호 층(153)의 부위에 적용할 수도 있다. 긴 조각(151) 위에 감압 접착제를 가짐으로써, 붕대가 필요한 사용자의 피부에 붕대를 고정시킬 수 있다. 감압 접착제 및 흡수제를 보호하기 위하여, 이형 긴 조각(155)을 붕대의 신체-접촉 면(159)에 위치시킬 수 있다. 이형 라이너를 물품 부착 접착제에 제거가능하게 고정시킬 수도 있고, 이것은 흡수성 물품을 예를 들어 피부에 고정시키기 전에 접착제의 조기 오염 을 막는 역할을 한다. 이형 라이너를 단일 조각(도시되지 않음)으로 또는 도 10A에 나타낸 것과 같이 여러 조각으로 붕대의 신체-접촉 면에 위치시킬 수도 있다.

본 발명의 다른 측면에서, 붕대의 흡수성 코어를 접은 조각 사이에 위치시킬 수도 있다. 붕대를 형성하기 위해 이 방법을 사용한다면, 조각은 적절히 유체 침투성이다.

흡수성 부품 및/또는 층 패드 또는 라이너가 본 발명에 포함된다. 도 11에 나타낸 것과 같이, 부품 또는 층 패드 또는 라이너(160) (이하 "패드"라 일컬어짐)를 투시도로 나타낸다. 패드(160)는 부품-접촉 면 또는 표면(168) 및 부품-접촉 면 또는 표면(168)의 반대쪽에 있는 상향 접촉 면 또는 표면(169)을 가진 유체 비침투성 배면시트(161)를 갖는다. 유체 비침투성 배면시트(161)는 본 발명의 SAP를 포함하고 유체 비침투성 배면시트의 상향 접촉 면(169)에 부착된 흡수성 코어(162)를 지탱한다. 추가로, 임의의 흡수성 보호 층(163)이 흡수성 코어에 적용될 수도 있다. 흡수성 코어의 임의의 기질 층은 유체 비침투성 층(161) 또는 패드의 흡수성 보호 층(163)일 수 있다.

패드를 제자리에 고정하기 위하여, 패드의 부품-접촉 면(168)이 감압 접착제, 고 마찰 코팅물 또는 사용 동안에 제자리에 패드를 유지하는데 도움이 되는 기타 적절한 재료를 함유할 수도 있다. 본 발명의 패드는 패드와 접촉되어질 유체를 흡수하기 위하여 의자, 소파, 침대, 카시트 등 위에 배치하는 것을 포함한 각종 용도에서 사용될 수 있다.

운동 또는 건축용 부속품, 예컨대 땀을 흡수하거나 장치를 건조시키기 위한 흡수성 머리밴드가 본 발명에 포함된다. 도 12에 나타낸 것과 같이, 흡수성 땀밴드(170)를 투시도로 나타낸다. 땀밴드(170)는 임의의 상면시트(174) 및/또는 임의의 유체 비침투성 배면시트(176) 사이에 배치된 흡수성 코어(180)를 갖는다. 흡수성 코어(180)는 본 발명의 SAP 입자를 포함하고, 일부 측면에서 원한다면 임의의 추가의 영역 (178) (예컨대 분배 층)을 포함할 수 있다. 손 또는 눈과 접촉되기 전에 땀을 가로막기 위하여 땀밴드가 유용할 수 있다. 조절 또는 편안함을 손쉽게 하도록 벨크로(VELCRO) 또는 기타 체결 장치(182)가 사용될 수 있다.

본 발명은 하기 실시예를 참조로 하여 더욱 잘 이해될 수 있다.

실시예 1

표면-가교된 중합체 입자, 하이소르브(HySorb) B-8700AD (독일 루드빅샤펜 BASF AG로부터 입수가능함)을 미리 결정된 코팅 온도로 설정된 실험실 오븐에서 예열하였다. 중합체 입자 (1kg)가 미리결정된 코팅 온도에 이르를 때, 표면-가교된 중합체 입자를 예열된 실험실 로디지(Lodige) 혼합기로 옮겼다. 입자를 코팅 단계 전체에 걸쳐 일정한 미리결정된 온도로 유지시켰다. 일회용 주사기에 의해 폴리비닐아민 코팅 용액 (즉, 40 그램 루파민(LUPAMIN) 9095 및 15 그램의 탈이온수)을 예열된 중합체 입자에 첨가하고, 449 rpm의 로디지 혼합 속도에서 5분에 걸쳐 적가하였다. 코팅 용액의 완벽한 첨가 후에, 로디지 혼합 속도를 79 rpm으로 감소시키고, 30분 동안 혼합을 계속하였다. 결과를 표 1 내지 3에 나타낼 수 있다.

공용매가 폴리아민 코팅 공정에 포함되지 않았기 때문에 실시예 1의 SAP 입자는 친수성 표면을 갖는다. 도 13은 실시예 1의 친수성 SAP 입자에 첨가된 0.9% 염 유체의 첨가를 나타내는 사진을 함유한다. 연속 사진들은, SAP 입자에 염수의 첨가 및 염수 첨가 후 30초의 결과를 보여준다. 최종 사진에서 습윤된 입자들이 불량한 겔 집결성을 갖는다는 것을 주목한다.

실시예 2

표면-가교된 중합체 입자, 하이소르브 B-8700AD를 미리 결정된 코팅 온도로 설정된 실험실 오븐에서 예열하였다. 중합체 입자 (1kg)가 미리결정된 코팅 온도에 이르를 때, 입자를 예열된 실험실 로디지 혼합기로 옮겼다. 입자를 코팅 단계 전체에 걸쳐 일정한 미리 결정된 온도로 유지시켰다. 일회용 주사기에 의해 폴리비닐아민 코팅 용액 (즉, 40 그램 LUPAMIN 9095, 10 그램 프로필렌 글리콜(PG), 및 15 그램의 탈이온수)을 예열된 중합체 입자에 첨가하고, 449 rpm의 로디지 혼합 속도에서 5분에 걸쳐 적가하였다. 코팅 용액의 완벽한 첨가 후에, 로디지 혼합 속도를 79 rpm으로 감소시키고, 30분 동안 혼합을 계속하였다. 결과를 표 4 내지 6에서 볼 수 있다.

도 14의 사진들은 일시적인 소수성 표면을 가진 본 발명의 하나의 특별한 측면의 폴리아민-코팅된 SAP 입자에 의해 달성되는 개선된 겔 집결성을 나타낸다.

실시예 3

표면-가교된 중합체 입자, 하이소르브 B-8700AD을 미리 결정된 코팅 온도로 설정된 실험실 오븐에서 예열하였다. 중합체 입자 (1kg)가 미리 결정된 코팅 온도에 이르를 때, 입자를 예열된 실험실 로디지(Lodige) 혼합기로 옮겼다. 중합체 입자를 코팅 단계 전체에 걸쳐 일정한 미리 결정된 온도로 유지시켰다. 2개의 용액을 제조하였다. 용액 1의 제조: 알룸 용액 (35.8 그램, 28.1 중량% 황산알루미늄)을 첫 번째 일회용 주사기에 넣었다. 용액 2: 폴리비닐아민 코팅 용액 (40 또는 20 그램 LUPAMIN 9095, 10 그램 PG)를 두 번째 일회용 주사기에 넣었다. 용액 1을 먼저 첨가하고 이어서 용액 2를 예열된 중합체 입자에 첨가하였다. 449 rpm의 로디지 혼합 속도에서 5분에 걸쳐 적가하였다. 코팅 용액의 완벽한 첨가 후에, 로디지 혼합 속도를 79 rpm으로 감소시키고 혼합을 30분 동안 계속하였다. 결과를 표 7 내지 9에서 볼 수 있다.

실시예 4

표면-가교된 중합체 입자, 하이소르브 B-8700AD을 60 ℃의 실험실 오븐에서 예열하였다. 중합체 입자 (1kg)가 60 ℃에 이르를 때, 입자를 예열된(60 ℃) 실험실 로디지(Lodige) 혼합기로 옮겼다. 중합체 입자를 코팅 단계 전체에 걸쳐 60 ℃로 유지시켰다. 2개의 용액을 제조하였다. 용액 1의 제조: 이온 가교제 용액 (35.8 그램의 알룸 용액 또는 40 그램의 25% 황산나트륨 수용액 또는 37 그램의 27% 규산나트륨 수용액 또는 9.26 그램의 25% 인산삼나트륨 수용액)을 첫 번째 일회용 주사기에 넣었다. 용액 2: 폴리비닐아민 코팅 용액 (20 그램 LUPAMIN 9095, 10 그램 PG)를 두 번째 일회용 주사기에 넣었다. 용액 1을 먼저 첨가하고 이어서 용액 2를 예열된 중합체 입자에 첨가하였다. 449 rpm의 로디지 혼합 속도에서 5분에 걸쳐 적가하였다. 코팅 용액의 완벽한 첨가 후에, 로디지 혼합 속도를 79 rpm으로 감소시키고 혼합을 30분 동안 계속하였다. 결과를 표 10 내지 12에서 볼 수 있다.

실시예 5

표면-가교된 중합체 입자, 하이소르브 B-8700AD을 60 ℃의 실험실 오븐에서 예열하였다. 중합체 입자 (1kg)가 60 ℃에 이르를 때, 입자를 예열된(60 ℃) 실험실 로디지(Lodige) 혼합기로 옮겼다. 중합체 입자를 코팅 단계 전체에 걸쳐 60 ℃로 유지시켰다. 2개의 용액을 제조하였다. 용액 1의 제조: 이온 가교제 용액 (다양한 그램의 알룸 용액)을 첫 번째 일회용 주사기에 넣었다. 용액 2: 폴리비닐아민 코팅 용액 (40 또는 20 그램 LUPAMIN 9095, 10 그램 PG)를 두 번째 일회용 주사기에 넣었다. 용액 1을 먼저 첨가하고 이어서 용액 2를 예열된 중합체 입자에 첨가하였다. 449 rpm의 로디지 혼합 속도에서 5분에 걸쳐 적가하였다. 코팅 용액의 완벽한 첨가 후에, 로디지 혼합 속도를 79 rpm으로 감소시키고 혼합을 30분 동안 계속하였다. 결과를 표 13 내지 15에서 볼 수 있다.

실시예 6

루파민(LUPAMIN) 9095, 프로필렌 글리콜 및 황산알루미늄 용액으로 코팅된 하이소르브 B-8700AD 입자의 흡수성, 겔 침투성 및 겔 집결성을 보여주기 위하여 실시예 5의 절차를 반복하였다. 결과를 표 16 내지 18에서 볼 수 있다.

실시예 7

표면-가교된 중합체 입자, 하이소르브 B-8700AD을 80 ℃의 실험실 오븐에서 예열하였다. 중합체 입자 (1kg)가 80 ℃에 이르를 때, 입자를 예열된(80 ℃) 실험실 로디지(Lodige) 혼합기로 옮겼다. 중합체 입자를 코팅 단계 전체에 걸쳐 80 ℃로 유지시켰다. 2개의 용액을 제조하였다. 용액 1의 제조: 공유 가교제 용액 (15 그램의 DI 수 중에 1 또는 2 또는 3그램의 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(EGDGE))을 첫 번째 일회용 주사기에 넣었다. 용액 2: 폴리비닐아민 코팅 용액 (40 그램 루파민(LUPAMIN) 9095, 10 그램 PG)를 두 번째 일회용 주사기에 넣었다. 용액 1을 먼저 첨가하고 이어서 용액 2를 예열된 중합체 입자에 적가하였다. 449 rpm의 로디지 혼합 속도에서 5분에 걸쳐 적가하였다. 코팅 용액의 완벽한 첨가 후에, 로디지 혼합 속도를 79 rpm으로 감소시키고 혼합을 30분 동안 유지하였다. 결과를 표 19 내지 21에서 볼 수 있다.

실시예 8

표면-가교된 중합체 입자, 하이소르브 B-8700AD을 60 ℃의 실험실 오븐에서 예열하였다. 중합체 입자 (1kg)가 60 ℃에 이르를 때, 입자를 예열된(60 ℃) 실험실 로디지(Lodige) 혼합기로 옮겼다. 입자를 코팅 단계 전체에 걸쳐 60 ℃로 유지시켰다. 일회용 주사기를 사용하여 예열된 중합체 입자에 폴리비닐아민 코팅 용액 (40 그램 LUPAMIN 9095, 10 그램 공용매 및 15 그램의 DI 수)을 첨가하였다. 449 rpm의 로디지 혼합 속도에서 5분에 걸쳐 적가하였다. 코팅 용액의 완벽한 첨가 후에, 로디지 혼합 속도를 79 rpm으로 감소시키고 혼합을 30분 동안 계속하였다. 이 실시예에서 사용된 공용매는 다음과 같다: 프로필렌 글리콜(PG), 1,3-프로판디올(PDO), 이소프로필 알콜(IPA), 메탄올(MeOH) 및 에틸렌 글리콜(EG).결과를 표 22 내지 24에서 볼 수 있다.

실시예 1 내지 8은, 본 발명의 폴리아민-코팅된 SAP 입자가, 코팅 공정에 공용매를 포함시킴으로써 SAP 입자 표면이 소수성으로 될 때 입자의 응집 감소에 추가로, 뛰어난 침투성 (0.3psi GBP)을 나타내고 흡수성이 유지되고(CRC) 겔 집결성(GI)이 개선됨을 보여준다.

또한, 흡상 지수에 대하여 추가의 예상 밖의 결과가 관찰된다. 전형적으로, SAP 입자의 흡상 지수가 저하될 때, SAP 입자의 침투성이 저하된다. 이것은 낮은 흡상 지수와 관련된 겔 블로킹의 증가에 기인한다. 반대로, 폴리아민-코팅된 입자의 흡상 지수가 대조 중합체의 흡상 지수보다 낮을 수도 있긴 하지만, 본 발명의 폴리아민-코팅된 SAP 입자는 실시예에서 증명된 바와 같이 침투성 성질의 감소를 나타내지 않는다. 일부 측면에서, 흡상 지수의 감소는 침투성 성질의 증가를 가져왔다. 따라서, 본 발명의 폴리아민-코팅된 SAP 입자의 개선된 흡수성, 침투성 및 겔 집결성 성질은, 입자에 의해 증명된 흡상 지수와는 무관하다.

본 발명의 폴리아민-코팅된 SAP 입자에 의해 증명되는 흡수성, 침투성 및 겔 집결성의 균형잡힌 성질 및 이러한 성질들과 흡상 지수와의 필수적인 무관성은, 표면-가교된 SAP 입자의 표면에 폴리아민을 적용한 후에 표면-가교된 SAP 입자가 유지되는 비교적 낮은 온도에 기인할 수 있다. 특히, 낮은 경화 온도는 뛰어난 겔 집결성을 유지하고, 이것은 폴리아민 코팅물의 고온 경화에 의해 불리한 영향을 받는다.

실시예 9

표면-가교된 중합체 입자, 하이소르브 B-8700AD을 60 ℃의 실험실 오븐에서 예열하였다. 중합체 입자 (1kg)가 60 ℃에 이르를 때, 입자를 예열된(60 ℃) 실험실 로디지(Lodige) 혼합기로 옮겼다. 입자를 코팅 단계 전체에 걸쳐 60 ℃로 유지시켰다. 일회용 주사기를 사용하여 폴리비닐아민 코팅 용액 (40 그램 LUPAMIN 9095, 10 그램 공용매 및 15 그램의 DI 수)를 예열된 중합체 입자에 첨가하였다. 첨가를 449 rpm의 로디지 혼합 속도에서 5분에 걸쳐 적가하였다. 코팅 용액의 완벽한 첨가 후에, 로디지 혼합 속도를 79 rpm으로 감소시키고 혼합을 30분 동안 계속하였다. 이 실시예에서 사용된 공용매는 프로필렌 글리콜(PG), 1,3-프로판디올(PDO), 이소프로필 알콜(IPA), 메탄올(MeOH) 및 에틸렌 글리콜(EG)이었다. 결과를 표 25 내지 27에서 볼 수 있다.

실시예 10

표면-가교된 중합체 입자, 하이소르브 B-8700AD을 미리 결정된 온도로 설정된 실험실 오븐에서 예열하였다. 중합체 입자 (1kg)가 미리 결정된 온도에 이르를 때, 입자를 예열된 실험실 로디지(Lodige) 혼합기로 옮겼다. 중합체 입자를 코팅 단계 전체에 걸쳐 일정한 미리 결정된 온도로 유지시켰다. 449 rpm의 로디지 혼합 속도에서 예열된 중합체 입자에 폴리비닐아민 코팅 용액 (20 그램 LUPAMIN 9095, 10 그램 PG 및 15 그램의 DI 수)의 첨가를 5분에 걸쳐 적가하였다. 코팅 용액의 완벽한 첨가 후에, 로디지 혼합 속도를 79 rpm으로 감소시키고 혼합을 30분 동안 계속하였다. 결과를 표 28 내지 30에서 볼 수 있다.

실시예 11 지연된 흡수 시간

친수성 표면을 가진 실시예 1의 폴리비닐아민-코팅된 중합체 입자 (1 g)를 플라스틱 측량 팬으로 옮겼다. 이어서, 착색된 0.9% 염 용액 (1.0 g)을 일회용 피펫으로 중합체 입자 위에 첨가하였다. 염 용액이 중합체 입자 표면으로부터 사라지는 시간 (초)을 측정하였다 (실시예 11a). 이 절차를 (a) 폴리아민 코팅물을 갖지 않은 표면-가교된 하이소르브 B-8700AD 입자 (대조), 및 (b) 소수성 표면을 가진 실시예 2의 폴리아민-코팅된 하이소르브 B-8700 입자 (실시예 11b)에 대해 중복하였다. 결과를 표 31 내지 33에서 볼 수 있다. 도 15 및 표 31 내지 33은, 소수성 표면을 가진 본 발명의 폴리아민-코팅된 SAP 입자에 의해 증명된 지연된 흡수 시간 현상을 나타낸다.

전형적으로, SAP 입자는 친수성 표면을 갖고 용액 입자 표면 사이에서 접촉 시에 즉시 염 용액을 흡수한다. 따라서, 소수성 표면을 가진 본 발명의 SAP 입자와 반대로, 통상적인 표면-가교된 SAP는 액체 흡수의 시간 지연을 나타내지 않는다.

실시예 1에 비교하여, 실시예 2 및 실시예 9 내지 11은 본 발명의 폴리아민-코팅된 SAP 입자가, 코팅 공정에 공용매를 포함시킴으로써 SAP 입자 표면이 소수성으로 될 때 인설트 시에 입자의 응집 감소 및 팽윤 지연에 추가로, 뛰어난 침투성 (FSGBP)을 나타내고, 흡수성이 유지되고(CRC) 겔 침투성(GI)이 개선됨을 보여준다.

이 실시예들에 의해 증명된 흡수성, 침투성 및 겔 집결성의 균형잡힌 성질, 및 인설트 후에 입자의 팽윤 지연은, 표면-가교된 SAP 입자의 표면에 폴리아민을 적용한 후에 표면-가교된 SAP 입자가 유지되는 비교적 낮은 온도에 기인한다. 특히, 낮은 경화 온도는 뛰어난 겔 집결성을 유지하고, 이것은 폴리아민의 고온 경화에 의해 불리한 영향을 받는다.

실시예 12

표준 에어포밍 핸드시트 장치를 사용하여 핸드시트를 제조하여, 10인치×17인치 (25.4 cm × 43.2 cm) 복합 핸드시트를 얻었다. 평방미터 당 496 그램 (GSM)의 목표 기본 중량을 가진 각각의 예를 생성하기 위하여, 상기 몇몇 실시예의 총 37.13 그램의 SAP 입자 (표 34 참조) 및 19.99 그램의 NB480 플러프 섬유 (SAP 및 섬유 양쪽 모두가 에어포밍 핸드시트 장치의 벽 근처에서의 축적에 기인하여 5% 폐기물을 포함한다)를 사용하였다. 16.6 gsm의 기본 중량을 가진 성형 티슈 (미국 코넥티컷주 이스트 하트포드에 사무소를 둔 셀루 티슈 홀딩스 인코포레이티드로부터 입수가능한 화이트 랩 시트(White Wrap Sheet))를 샘플의 상부 및 하부를 위해 사용하였다. 성형 티슈의 시트를 성형장치의 하부에 놓았다.

상기 실시예의 SAP 및 NB480을 각각 동일한 분량으로 나누었다 (6개 분량의 플러프 및 5개 분량의 초흡수성 재료). 각각의 플러프 분량을 성형장치의 최상부에 도입한 다음 초흡수제의 분량을 즉시 도입하고, 진공을 가하여 플러프 및 초흡수성 재료를 성형장치 챔버 내 및 성형 티슈 위로 분산시켰다. 플러프의 마지막 분량이 소모될 때까지 이 공정을 계속하고, 플러프 및 초흡수성 재료의 실질적으로 균일한 분포를 형성하였다.

본 발명의 SAP 입자 대신에 하이소르브 B-8700 AD (BASF로부터 입수가능한 통상적인 초흡수성 재료)로 대체함으로써 비교 예를 수행하였다. 성형 티슈의 다른 시트를 샘플의 위에 놓고, 샘플을 카버 프레스(CARVER PRESS) 모델 #4531 (미국 인디애나주 와바시에 사무소를 둔 카버 인코포레이티드로부터 입수가능함)에 넣고, 약 0.35 g/cc까지 조밀화하였다. 이어서, 상기 기재된 절차에 기재된 바와 같이, 복합 핸드시트로부터 시험을 위해 적절한 크기로 샘플을 절단하였다. 샘플을 상기 시험 절차에 기재된 바와 같이 포화 용량(SAT CAP) 및 흡입 속도에 대해 시험하였다. 결과를 표 34에서 볼 수 있다.

표 34로부터, 본 발명의 다양한 SAP 입자를 포함하는 흡수성 구조물이 일반적으로 통상적인 초흡수성 재료에 비하여 유사하거나 개선된 포화 용량에서 개선된 제2 및 제3 인설트 흡입 속도를 나타낸다는 것을 알 수 있다.

예증의 목적을 위해 주어진 상기 실시예의 세부사항들이 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 말아야 한다는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 단지 몇몇 구현양태들이 상기에서 상세히 설명되었으나, 당업자라면 본 발명의 신규 교시내용 및 장점에서 실제로 벗어나지 않으면서 본 실시예에서 많은 변형이 가능하다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 예를 들어, 하나의 실시예에 관련하여 설명된 특징들이 본 발명의 다른 실시예에 혼입될 수도 있다.

따라서, 모든 변형들이 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 해석되며, 본 발명의 범위는 하기 청구의 범위 및 그의 모든 균등범위에서 한정된다. 또한, 일부 구현양태, 특히 바람직한 구현양태의 모든 장점을 달성하지 않는 많은 구현양태들도 구상될 수 있으며, 특정한 장점이 부재하더라도 이러한 구현양태가 반드시 본 발명의 범위 밖임을 의미하는 것으로 해석되어서는 안된다는 것을 인식해야 한다. 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 상기 구성에서 다양한 변화들이 행해질 수 있기 때문에, 상기 상세한 설명에 포함된 모든 사항들은 예증을 위한 것이고 제한적인 의미가 아닌 것으로 해석되어야 한다.

Claims (41)

1. 상면시트;

   배면시트; 및

   상면시트와 배면시트 사이에 배치된 흡수성 코어

   를 포함하고; 여기에서 흡수성 코어가 적어도 약 25 g/g의 원심분리 보유 용량, 적어도 200 다르시(Darcies)의 자유 팽윤 겔 층 침투성, 및 적어도 2의 겔 집결성을 가진 초흡수성 중합체 입자를 포함하는, 흡수성 물품.
2. 상면시트;

   배면시트; 및

   상면시트와 배면시트 사이에 배치된 흡수성 코어

   를 포함하고, 여기에서 흡수성 코어가

   (a) 표면-가교된 초흡수성 중합체 입자를 제공하고;

   (b) 폴리아민, 임의의 공용매 및 임의의 가교제를 포함한 조성물을 표면-가교된 중합체 입자의 표면에 적용하고;

   (c) 표면-가교된 중합체 입자 위에 경화된 폴리아민 코팅물을 제공하기에 충분한 시간 동안 약 25 내지 약 100 ℃에서 단계(b)의 코팅된 표면-가교된 중합체 입자를 유지함으로써

   제조된 초흡수성 중합체 입자를 포함하는, 흡수성 물품.
3. 상면시트;

   배면시트; 및

   상면시트와 배면시트 사이에 배치된 흡수성 코어

   를 포함하고; 여기에서 흡수성 코어가 소수성 표면을 가진 폴리아민-코팅된 초흡수성 중합체 입자를 포함하고;

   폴리아민-코팅된 초흡수성 중합체 입자가 1분 후에 2.3 cm 미만의 흡상 지수, 폴리아민 코팅물을 갖지 않은 동일한 초흡수성 중합체 입자에 비해 적어도 2배 이상 큰 자유 팽윤 겔 층 침투성, 및 적어도 2.5의 겔 집결성을 갖는, 흡수성 물품.
4. 상면시트;

   배면시트; 및

   상면시트와 배면시트 사이에 배치된 흡수성 코어

   를 포함하고, 여기에서 흡수성 코어가

   (a) 표면-가교된 초흡수성 중합체 입자를 제공하고;

   (b) 폴리아민 및 공용매를 포함한 조성물을 표면-가교된 중합체 입자의 표면에 적용하고;

   (c) 표면-가교된 중합체 입자 위에 경화된 소수성 폴리아민 코팅물을 제공하기에 충분한 시간 동안 약 25 ℃ 내지 약 100 ℃에서 단계(b)의 코팅된 표면-가교 된 중합체 입자를 유지함으로써

   제조된 초흡수성 중합체 입자를 포함하는, 흡수성 물품.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 초흡수성 중합체 입자가 적어도 250 다르시의 자유 팽윤 겔 층 침투성을 갖는 흡수성 물품.
6. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 초흡수성 중합체 입자가 적어도 2.5의 겔 집결성을 갖는 흡수성 물품.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 초흡수성 중합체 입자의 표면이 소수성인 흡수성 물품.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 초흡수성 중합체 입자의 표면이 친수성인 흡수성 물품.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 표면-가교된 초흡수성 중합체의 입자를 폴리아민 및 물을 포함한 코팅 조성물로 코팅하고;

   폴리아민-코팅된 중합체 입자를 25 ℃ 내지 100 ℃에서 약 5 내지 약 60분 동안 유지하는 방법에 의하여 초흡수성 중합체 입자가 제조된 것인, 흡수성 물품.
10. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 표면-가교된 초흡수성 중합체가 아크릴산, 메타크릴산 또는 이들의 혼합물을 포함하는 흡수성 물품.
11. 제2항, 제4항 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 표면-가교된 초흡수성 중합체가 약 25 내지 약 100의 중화 정도를 갖는 흡수성 물품.
12. 제2항, 제4항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아민이 입자의 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%의 양으로 표면-가교된 초흡수성 중합체의 표면 위에 존재하는 흡수성 물품.
13. 제2항, 제3항, 제4항, 제9항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아민이 1차 아미노기, 2차 아미노기, 3차 아미노기 및 4차 암모늄 기 중 하나 이상을 갖는 흡수성 물품.
14. 제2항, 제3항, 제4항 제9항, 제12항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아민이 폴리비닐아민, 폴리에틸렌이민, 폴리알릴아민, 폴리알킬렌아민, 폴리아제티딘, 폴리비닐구아니딘, 폴리(DADMAC), 양이온성 폴리아크릴아미드, 폴리아민 작용기화 폴리아크릴레이트, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 단독중합체 또는 공중합체인 흡수성 물품.
15. 제2항, 제4항 및 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 표면-가교된 초흡수성 중합체가 가교제를 더욱 포함하는 흡수성 물품.
16. 제15항에 있어서, 가교제가 (a) 원자가 +2, +3 또는 +4의 다가 금속 양이온, (b) 원자가 -2, -3 또는 -4의 다가 음이온, 또는 (c) 다가 양이온 및 다가 음이온을 가진 염을 포함하는 흡수성 물품.
17. 제16항에 있어서, 다가 금속 양이온이 Mg^{2 +}, Ca^{2 +}, Al^{3 +}, Sc^{3 +}, Ti^{4 +}, Mn^{2 +}, Fe^2+/3+, CO^{2 +}, Ni^{2 +}, Cu^+/2+, Zn^{2 +}, Y^{3 +}, Zr^{4 +}, La^{3 +}, Ce^{4 +}, Hf^{4 +}, Au^{3 +} 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 흡수성 물품.
18. 제16항에 있어서, 다가 음이온이 설페이트, 포스페이트, 수소 포스페이트, 보레이트, 폴리카르복실산의 음이온 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 흡수성 물품.
19. 제15항에 있어서, 가교제가 폴리아민의 아미노기와 반응할 수 있는 다작용성 유기 성분을 포함하는 흡수성 물품.
20. 제15항에 있어서, 가교제가 알킬렌 카르보네이트, 폴리아지리딘, 할로에폭 시, 폴리이소시아네이트, 디- 또는 폴리글리시딜 화합물, 알콕시실릴 화합물, 우레아, 티오우레아, 구아니딘, 디시안디아미드, 2-옥사졸리디논 또는 이들의 유도체, 비스옥사졸린, 폴리옥사졸린, 디 및 폴리이소시아네이트, 디 및 폴리-N-메틸올 화합물, 또는 2 이상의 봉쇄된 이소시아네이트 기를 가진 화합물, 다작용성 알데히드, 다작용성 케톤, 다작용성 아세탈, 다작용성 케탈 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 흡수성 물품.
21. 제2항, 제4항 및 제10항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 표면-가교된 초흡수성 중합체 코팅 조성물이 공용매를 더욱 포함하는 흡수성 물품.
22. 제21항에 있어서, 초흡수성 중합체 입자가 소수성 표면을 갖는 흡수성 물품.
23. 제21항에 있어서, 공용매가 알콜, 디올, 트리올 또는 이들의 혼합물을 포함하는 흡수성 물품.
24. 제21항에 있어서, 공용매가 메탄올, 에탄올, 프로필 알콜, 이소프로필 알콜, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜의 올리고머, 프로필렌 글리콜의 올리고머, 글리세린, 프로필렌 글리콜의 모노알킬 에테르 또는 이들의 혼합물을 포함하는 흡수성 물품.
25. 제2항, 제4항 및 제10항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 표면-가교된 초흡수성 중합체가 표면-가교된 폴리아크릴산을 포함하는 흡수성 물품.
26. 제25항에 있어서, 폴리아민이 폴리비닐아민 단독중합체 또는 공중합체를 포함하는 흡수성 물품.
27. 제2항 또는 제4항에 있어서, 유지 단계(c)를 약 50 ℃ 내지 약 100 ℃에서 약 5분 내지 약 60분 동안 수행하는 흡수성 물품.
28. 제2항 또는 제4항에 있어서, 단계 (b) 및 단계 (c)를 동시에 수행하는 흡수성 물품.
29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아민-코팅된 초흡수성 중합체 입자가 5분 후에 3 cm 미만의 흡상 지수를 갖는 흡수성 물품.
30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아민-코팅된 초흡수성 중합체 입자가 10분 후에 6.5 cm 미만의 흡상 지수를 갖는 흡수성 물품.
31. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아민-코팅된 초흡수성 중합체 입자가 적어도 3.0의 겔 집결성을 갖는 흡수성 물품.
32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아민-코팅된 초흡수성 중합체 입자가 적어도 3.5의 겔 집결성을 갖는 흡수성 물품.
33. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아민-코팅된 초흡수성 중합체 입자가 0.9% 염 용액과 접촉 후에 염 용액을 흡수하기 전에 적어도 5초의 지연을 나타내는 흡수성 물품.
34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상면시트, 배면시트 및 흡수성 코어의 적어도 하나가 신장가능한 것인 흡수성 물품.
35. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 흡수성 코어가 적어도 약 30 중량%의 코팅된 초흡수성 중합체 입자를 포함하는 흡수성 물품.
36. 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 흡수성 코어가 약 60 중량% 내지 약 95 중량%의 코팅된 초흡수성 중합체 입자를 포함하는 흡수성 물품.
37. 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 흡수성 코어가 플러프를 더 포함하는 흡수성 물품.
38. 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 흡수성 코어가 계면활성제를 더 포함하는 흡수성 물품.
39. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 흡수성 코어가 층들을 포함하는 흡수성 물품.
40. 제39항에 있어서, 층들의 적어도 하나가 실질적으로 초흡수성 재료를 포함하고, 층들의 적어도 하나가 실질적으로 플러프를 포함하는 흡수성 물품.
41. 제1항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 물품이 개인 위생 흡수성 물품, 건강/의료용 흡수성 물품, 가정/산업용 흡수성 물품 및 운동/건축용 흡수성 물품으로부터 선택되는 흡수성 물품.

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