KR20120037449A

KR20120037449A - 색-변화 조성물을 갖는 다성분 재료

Info

Publication number: KR20120037449A
Application number: KR20127000338A
Authority: KR
Inventors: 준모 길; 승림 양; 슈에동 송
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-04-19
Also published as: WO2011007285A3; EP2454092A4; US20110015597A1; EP2454092A2; WO2011007285A2

Abstract

본 발명은 기질 및 상기 기질 상에 필름층을 포함하는 다성분 재료에 관한 것이다. 상기 필름층은 pH 변화와 같은 상태 변화를 나타내는 색-변화 조성물을 포함한다. 상기 색-변화 조성물은 수불용성 필름 형성 폴리머, pH 조절제 및 수불용성 입자를 포함한다. 상기 수불용성 입자는 상기 수불용성 입자 상에 고정된 하전 착색제를 갖는다.

Description

색-변화 조성물을 갖는 다성분 재료{MULTIPLE COMPONENT MATERIALS HAVING A COLOR-CHANGING COMPOSITION}

본 발명은 기질 및 상기 기질 상에 형성된 필름층을 포함하는 다성분 재료에 관한 것이다. 상기 필름층은 색-변화 조성물을 포함한다. 색-변화 조성물은 필름층이 물리적 또는 화학적 환경의 변화에 노출될 경우, 필름층의 색 외관을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 필름층은 흡수 물품의 성분으로서 사용되는 부직 재료 상에 존재할 수 있다. 색-변화 조성물은 소변의 존재에 반응하여 색을 변화시키는 pH 지표를 포함할 수 있다.

소비재 및 전문 제품(professional product)을 포함하는 많은 제품들은 특정 사용 조건 또는 사용 정도를 표시하는 특징을 포함할 경우 최종 사용자에 의해 보다 효과적으로 사용된다. 시각적 지표의 예는 색 지표이다. 색 지표는 "무색"에서 "유색"으로의(또는 반대로의) 변화를 통해 또는 단일 색에서 다른 색으로의 변화를 통해 사용 조건 또는 사용 정도의 변화를 나타낼 수 있다.

색 지표를 이용하여 모니터될 수 있는 예시적인 조건은 수분의 존재와 같은 물리적 조건 및 pH 변화와 같은 화학적 조건을 포함한다. 적절한 색 지표를 포함함으로써 최종 사용자에게 보다 효과적이며 이익을 줄 수 있는 예시적인 소비재는 흡수 물품, 미용 티슈, 화장지, 종이 타월, 가정용 세정용품 및 개인위생 세정 와이프를 포함한다. 적절한 색 지표를 포함함으로써 최종 사용자에게 보다 효과적이며 이익을 줄 수 있는 예시적인 전문 제품은 의약용품, 안전 의복, 산업용 세정용품 및 부직물을 포함한다.

색 지표는 잘 알려져 있으며, 다양한 형태로 이용가능하다. 바람직한 성능 속성은 내구성 및 우수한 보유성(즉, 의도한 색 지표가 유지되고 사용되는 제품 내의 다른 성분으로 침출되지 않는 성질)을 포함한다. 제품 적용에 따라, 색 지표가 사용되는 구조는 적셔질 수 있지만 수불용성인 것이 또한 바람직할 수 있다. 색 지표를 제품의 한 성분에 적용할 목적으로, 실온에서 액체 형태로 적용할 수 있는 색 지표를 갖는 것이 또한 바람직할 수 있다. 색 지표가 실온에서 액체 형태로 존재할 경우, 색 지표는 제품의 원하는 성분 상에 (잉크 조성물과 같이) 인쇄될 수 있다.

색 지표가 소비재 내에 미리 포함되는 예는 습기 센서를 갖는 기저귀를 포함한다. 기저귀에 사용되는 습기 센서의 일부는 습기를 나타내기 위해 색을 변화시키고 나머지는 습기에 반응하여 색을 잃는다(즉, 물에 의해 용해되면 색이 희미해지거나 사라진다.). 색-변화 조성물을 착용가능한 물품(일회용 기저기와 같은) 내로 편입시키는 개념은 당 기술분야에 알려져 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 7,159,532호(Klofta 등, 이하 ''532 특허'라 지칭함)는 착용가능한 물품과 함께 사용되는 향상된 착색제 보유성 및 내구성을 갖는 습기 표시 조성물에 관한 것이다. 상기 '532 특허의 습기 표시 조성물은 제 1 바인딩제 및 제 2 바인딩제를 갖는다. 제 1 바인딩제는 착색제가 이의 초기 색 상태로 존재하는 경우에 착색제를 고정시키며, 제 2 바인딩제는 착색제가 이의 최종 색 상태로 존재하는 경우에 착색제를 고정시킨다. 상기 '532 특허에서 제공되는 실시예에 사용된 성분 재료는 상세한 설명에 나타낸 바와 같이 실온에서 고체이며, 이는 이들을 혼합하기 위해서는 용융될 필요가 있다. 상기 '532 특허의 습기 표시 조성물이 자극에 반응하여 색을 변화시킬 수 있으나, 실온에서 액체 형태의 물품에 적용될 수 없다.

당해 기술분야에 알려진 색-변화 조성물은 분명한 혜택을 제공하지만, 기질에 적용될 수 있는 필름-형성 조성물에 대한 요구가 남아있다. 또한, 내구성이 있으며, 우수한 보유성을 가지며, 조성물이 제품에 사용될 경우 신속하고 극적인 색 변화를 나타내는 조성물이 요구된다. 상기 조성물의 목적이 습기의 존재를 검출하는 것인 경우에, 방수성이며 수불용성인 조성물이 요구된다. 또한, 조성물이 가열없이 기질에 적용될 수 있도록 유체이면서 실온에서 인쇄에 의한 것과 같이 적용될 수 있는 조성물이 요구된다.

본 발명은 기질 상에 형성된 필름층을 포함하는 다성분 재료에 관한 것이다. 상기 필름층은 물리적 또는 화학적 조건의 변화가 검출되는 경우에 색을 변화시키는 색-변화 조성물을 포함한다. 본 발명의 다성분 재료는 일회용 기저귀의 외부 커퍼 성분과 같은 개인 위생 물품에 사용될 수 있다. 색-변화 조성물은 수불용성 필름 형성 폴리머, pH 조절제 및 수불용성 입자를 포함한다. 수불용성 입자는 상기 수불용성 입자 상에 고정된 하전 착색제(charged colorant)를 갖는다. 하전 착색제는 습기의 존재에 반응하여 색을 변화시킬 수 있는 pH 지표일 수 있다. 다성분 재료가 일회용 기저귀의 외부 커버 성분의 일부로 사용될 경우, 하전 착색제는 사용 도중에 유체가 저장되는 기저귀의 흡수 코어와 접촉된다. 색-변화 조성물은 실온에서 유체이며, 인쇄나 스탬핑에 의해 잉크가 기질에 적용되는 것과 같이 적용될 수 있다. 색-변화 조성물은 캐리어로서 작용하는 유기 용매에 용해될 수 있으며, 유기 용매는 이후에 색 변화 조성물이 필름층에 적용된 후에 증발되거나 필름층 자체를 형성한다.

수불용성 필름 형성 폴리머는 아크릴레이트/아크릴아미드 코폴리머, 폴리우레탄 접착제 및 비닐피롤리돈과 디메틸아미노프로필 메타크릴아미드의 코폴리머로부터 선택될 수 있다. 수불용성 필름 형성 폴리머는 실온에서 고체이지만, 휘발성 유기 용매 또는 유기 혼합 용매에 용해가능하다. 필름 형성 폴리머를 포함하는 색 변화 조성물의 유익성은 조성물이 기질에 효과적으로 부착하고, 이는 조성물이 건조될 경우에 조성물이 기질의 크래킹 오프(cracking off)를 막아주는 것이다. 다성분 재료가 일회용 기저귀의 외부 커퍼 성분의 일부로 사용될 경우, 필름층은 배리어 효과를 가질 수 있고 기저귀의 흡수 코어 내에 함유된 유체를 유지하는데 기여할 수 있다. 하전 착색제는 브로모크레졸 그린, 브로모페놀 블루 및 브로모클로로페놀 블루로부터 선택되는 pH 지표일 수 있다. 하전 착색제는 특정 물리적 또는 화학적 조건에 대해 색을 변화시킴으로써 반응하도록 선택될 수 있다. 하전 착색제는 수불용성 입자 상에 고정되기 때문에, 하전 착색제는 안정화되고, 색-변화 조성물로부터 침출되기가 쉽지 않다. 색-변화 조성물은 하나 이상의 하전 착색제를 포함할 수 있다. 다중의 하전 착색제가 사용될 경우, 하전 착색제는 색-변화 조성물에 전달할 수 있는 기능(예, 다른 색, 보다 우수한 가시성 등)에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 색-변화 조성물은 베이스(base) 재료를 포함할 수 있다. 적절한 베이스 재료는 바니쉬 베이스를 포함한다.

상기 다성분 재료가 편입되는 제품의 타입에 따라, 필름층은 기질을 가로질러 균일할 수 있으며, 또는 필름층은 패턴으로 형성될 수 있다. 만일 색-변화 조성물이 기존의 필름층 내로 편입될 경우, 색-변화 조성물은 균일하게 적용되거나 패턴으로 적용될 수 있다. 본 발명의 색-변화 조성물에 의해 형성되거나 혹은 다른 재료에 의해 형성될지라도, 필름층은 스트립, 도트(dots), 기하학적 형상, 불규칙적 형상, 글자와 숫자를 쓴(alpha-numeric) 캐릭터, 의인화(anthropomorphic) 이미지, 동물의 회화적 표현, 무생물의 회화적 표현, 만화 캐릭터, 로고 및 상표로부터 선택된 하나 이상의 패턴으로 기질 상에 형성될 수 있다.

다른 견지로, 본 발명은 기질 및 상기 기질 상의 필름층을 포함하는 다성분 재료에 관한 것이다. 상기 필름층은 수불용성 필름 형성 폴리머 20-95%; pH 조절제 0.1-20%; 및 수불용성 입자 1-20%를 포함하는 색-변화 조성물을 포함하며, 여기서 상기 수불용성 입자는 상기 수불용성 입자 상에 고정된 하전 착색제 0.1-10%를 갖는다. 유사하게, 다른 견지로, 본 발명은 다성분 재료를 포함하는 일회용 흡수 물품에 관한 것이다. 다성분 재료는 기질 및 상기 기질 상의 필름층을 포함한다. 필름층은 수불용성 필름 형성 폴리머 20-95%; pH 조절제 0.1-20%; 및 수불용성 입자 1-20%를 포함하는 색-변화 조성물을 포함한다. 상기 수불용성 입자는 상기 수불용성 입자 상에 고정된 하전 착색제 0.1-10%를 갖는다.

다른 견지로, 본 발명은 다성분 재료를 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 색-변화 조성물의 성분들과 유기 용매를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 색-변화 조성물은 수불용성 필름 형성 폴리머; pH 조절제; 및 수불용성 입자를 포함한다. 상기 수불용성 입자는 상기 수불용성 입자 상에 고정된 하전 착색제를 갖는다. 또한, 상기 방법은 상기 혼합물을 기질에 적용하는 단계를 포함한다. 적용 단계 후, 상기 방법은 상기 혼합물을 건조하는 단계를 포함하며, 상기 혼합물을 건조하는 이러한 단계 도중에, 유기 용매가 증발되고 상기 혼합물의 색-변화 조성물은 기질 상에 필름을 형성한다. 따라서, 상기 유기 용매는 상기 혼합물을 기질에 적용하는 단계를 촉진시키기 위한 것이다. 상기 유기 용매는 상기 혼합물이 건조된 후에 기질 상의 필름으로서 색-변화 조성물과 함께 잔존하지 않는다. 본 발명의 방법은 상기 혼합물이 실온에서 기질에 적용될 수 있고, 상기 혼합물이 실온에서 액체이기 때문에 가열이 필요 없으므로 공지된 방법에 비해 보다 효과적이며 비용이 적게 든다.

본 발명의 이러한 견지 및 추가적인 견지가 이하 보다 상세히 설명된다. 또한, 상기 개괄적인 설명 및 하기 상세한 설명 모두 예시적인 것이며 청구된 본 발명의 추가적인 설명을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 설명은 이의 다양한 성분, 요소, 구성, 형태, 배열 및 다른 특징들에 대해 나타내며, 이는 또한, 용어, 본 발명의 "구현(들)" 또는 다른 유사한 용어들로 각각 또는 총괄적으로 참조될 수 있다. 기술된 본 발명의 다양한 형태는 하나 이상의 이의 다양한 특징들 및 구현들을 포함할 수 있으며, 이러한 특징들 및 구현들은 어느 원하는, 이의 작동적 조합으로 이용될 수 있는 것으로 예측된다.

본 명세서에 사용된 용어 "포함하다", "포함하는" 및 이의 파생어는 언급된 어느 특징, 요소, 정수, 단계 또는 성분의 존재를 명시하는 개방형 용어인 것으로 의도되며, 하나 이상의 다른 특징, 요소, 정수, 단계, 성분 또는 이의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 의도된다.

본 발명은 색-변화 조성물을 포함하는 다성분 재료에 관한 것이다. 종래 기술의 색-변화 조성물과 달리, 본 발명의 색-변화 조성물은 실온에서 유체 현탁액이며, 가열없이 기질에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 색-변화 조성물은 실온에서 기질 상에 잉크처럼 인쇄될 수 있다. 상기 색-변화 조성물의 이러한 특징은 적용되는 물품의 제조 도중에 보다 용이하게 취급될 수 있도록 한다. 또한, 본 발명의 색-변화 조성물은 인쇄에 의한 것과 같이 기질에 적용되고 건조될 경우, 필름을 형성한다. 기질 상에 필름을 형성하는 상기 색-변화 조성물의 유익성은 우수한 접착성을 제공하고 크래킹을 억제하는 것이다.

본 발명의 색-변화 조성물은 기질에 적용되는 조성물에 대한 매개체(vehicle)로서 유기 용매를 포함할 수 있으며, 적용 후 유기 용매는 증발한다. 기질 상의 필름층 형태인 경우에, 본 발명의 색-변화 조성물은 쉽게 적셔질 수 있으나 물에 녹지 않는다. 이러한 특징은 색-변화 조성물이 습기에 노출되는 물품에 사용되도록 적합하게 한다. 또한, 상기 특징은 색-변화 조성물이 내구성이 있으며 필름층의 침출에 저항성을 갖도록 해준다. 필름층은 스트립, 도트(dots), 기하학적 형상 및 불규칙적 형상, 및 이러한 패턴 요소의 조합을 포함하는 원하는 패턴으로 기질 상에 형성될 수 있다. 또한, 상기 필름층은 글자와 숫자를 쓴(alpha-numeric) 캐릭터, 의인화(anthropomorphic) 이미지, 동물의 회화적 표현, 무생물의 회화적 표현, 만화 캐릭터, 제품 또는 회사 로고 및 상표 또는 브랜드 또는 이러한 회화적 요소의 조합으로 기질 상에 형성될 수 있다.

본 발명은 기질 및 필름층을 포함하는 다성분 재료에 관한 것이다. 상기 기질은 다공성 발포체, 망상 조직의 발포체, 셀룰로즈 티슈, 플라스틱 필름, 직물 또는 부직물의 형태일 수 있다. 기질을 형성하는데 사용될 수 있는 적절한 플라스틱 필름은 폴리에틸렌 필름 및 폴리프로필렌 필름을 포함한다. 적절한 직물은, 천연 섬유, 합성 섬유 또는 천연 섬유와 합성 섬유의 조합으로부터 제조된 직물을 포함한다. 천연 섬유는 면, 실크 및 모직 섬유를 포함하며, 합성 섬유는 폴리에스테르, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 섬유를 포함한다. 적절한 부직물은 스펀본드, 멜트블로운 및 본디드 카디드 웹 재료와 같은 통상적인 기술을 통해 제조된 부직물을 포함한다. 스펀본드, 멜트블로운 및 본디드 카디드 웹 재료는 폴리에스테르, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 섬유와 같은 적절한 합성 섬유로부터 제조될 수 있다. 기질은 다공성 발포체 및 부직물 모두를 포함하는 기질과 같은 상기 나타낸 재료들 또는 플라스틱 및 부직물 모두를 포함하는 기질의 조합을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다성분 재료는 기질에 부착된 필름층을 포함한다. 상기 필름층은 색-변화 조성물을 포함한다. 상기 색-변화 조성물은 수불용성의 필름 형성 폴리머를 포함한다. 상기 필름층은 색-변화 조성물 자체로 형성되거나, 상기 색-변화 조성물이 필름층에 적용되거나 필름층 내로 편입될 수 있다. 본 발명의 색-변화 조성물은 실온에서 유체 현탁액이기 때문에, 기질 상에 직접적으로(이에 따라 필름층을 자가 형성함) 또는 기질과 결합된 기존의 필름층 상에 인쇄 또는 스탬핑을 통해 적용될 수 있다.

상기 색-변화 조성물은 수불용성 필름 형성 폴리머를 포함한다. 상기 수불용성 필름 형성 폴리머는 실온에서 고체이지만, 휘발성 유기 용매 또는 유기 혼합 용매에 가용성이어서, 상기 색-변화 조성물은 실온에서 액체이다. 바람직하게, 상기 수불용성 폴리머/코폴리머는 산소 및 질소와 같은 극성 원자를 약 0.5중량% 이상으로 상당한 양을 갖는다. 상기 극성 원자는 아미드, 카르복시산 및 에스테르와 같은 극성 작용기에 존재할 수 있다. 바람직하게, 상기 수불용성 폴리머/코폴리머는 에탄올, 아세톤, 메탄올, 아세토니트릴, 테트라히드로퓨란, 벤젠, 톨루엔 및 이러한 용매의 혼합물과 같은 휘발성 유기 용매에 가용성이다. 상기 수불용성 필름 형성 폴리머 및 색-변화 조성물의 다른 성분들은 기질 상에 적용하기 전에 유기 용매에 용해될 수 있다. 상기 색-변화 조성물과 유기 용매의 혼합물이 형성될 경우에, 그 혼합물은 실온에서 액체이다. 색-변화 조성물이 필름층에 적용되거나 필름층을 형성할 경우에 휘발성 유기 용매는 증발한다. 적절한 수불용성 필름 형성 폴리머는 아크릴레이트/아크릴아미드 코폴리머, 폴리우레탄 접착제, 비닐피롤리돈의 코폴리머 및 디메틸 아미노프로필 메타크릴아미드의 코폴리머를 포함한다. 상업적으로 이용가능한 적절한 폴리머는 DERMACRYL 79 폴리머 및 AMPHOMER HC 폴리머를 포함하며, 이들 모두 Akzo Nobel로부터 이용가능한 아크릴레이트/옥틸아크릴아미드 코폴리머이다. 상업적으로 이용가능한 적절한 폴리머의 다른 예는 GANTREZ SP 폴리머이며, 이는 International Specialty Products Inc.로부터 이용가능한 폴리(메틸 비닐 에테르/말레산) 코폴리머의 모노알킬 에스테르이다. 본 발명의 색-변화 조성물은 수불용성 필름 형성 폴리머를 색-변화 조성물의 총 중량의 20-95%의 양으로 포함한다. 바람직하게, 본 발명의 색-변화 조성물은 수불용성 필름 형성 폴리머를 색-변화 조성물의 총 중량의 60-90%의 양으로 포함한다.

또한, 상기 색-변화 조성물은 상기 수불용성 필름 형성 폴리머에 대해 제 2의, 또는 별개의 상을 형성하는 성분을 포함한다. 이 성분은 수불용성 입자이며, 상기 수불용성 입자는 상기 수불용성 입자 상에 고정된 하전 착색제를 갖는다. 바람직하게, 상기 수불용성 입자는 상기 수불용성 입자 상에 하전 착색제가 비확산적으로 고정될 수 있는 넓은 표면 영역을 갖는다. 하전 착색제는 입자의 표면 상에 공유결합되거나 물리적으로 흡착될 수 있다. 상기 수불용성 입자 상에 하전 착색제의 안정한 흡수는 하전 착색제의 안정성을 증가시키고, 색-변화 조성물의 하전 착색제의 침출을 감소시킨다. 적절한 수불용성 입자는 Reilly Industries, Inc.에서 상업적으로 입수가능하며 Sigma-Aldrich를 통해 판매되는 REILLEX HPQ 이온-교환 수지(폴리(4-비닐피리딘), 가교된 메틸 클로라이드 4차 염)과 같은 이온 교환 수지를 포함하는 고-하전(양 또는 음으로 하전) 수지 입자를 포함한다. 적절한 수불용성 입자의 다른 예는 하전 착색제들의 공유 결합이 이루어지도록 표면 작용기를 갖는 폴리스티렌 및 폴리메틸아크릴레이트로 이루어진 라텍스 입자를 포함한다. 또한, 반대로 하전된 하전 착색제들의 흡수가 이루어지도록 클레이 및 제올라이트와 같은 무기 입자가 수불용성 입자로 사용될 수 있다. 상기 수불용성 입자는 고체이거나 다공성일 수 있다. 다공성 수불용성 입자는 보다 많은 양의 하전 착색제를 흡수/흡착하는 것이 필요한 경우에 바람직하다. 수불용성 입자의 크기는 10 나노미터 내지 10 마이크로미터, 바람직하게 200 나노미터 내지 2 마이크로미터의 범위일 수 있다. 본 발명의 색-변화 조성물은 수불용성 입자를 색-변화 조성물의 총 중량의 0.2-20%의 양으로 포함한다. 바람직하게, 본 발명의 색-변화 조성물은 수불용성 입자를 색-변화 조성물의 총 중량의 2-10%의 양으로 포함한다.

또한, 본 발명의 색-변화 조성물은 바람직하게 pH 지표로서 기능적으로 작용하는 하전 착색제를 포함한다. 상기 하전 착색제는 수불용성 입자 상에 비확산적으로 고정된다. 상기 하전 착색제는 상기 하전 착색제의 존재가 재생적으로 측정될 수 있는 경우, 그리고 색-변화 조성물이 pH 변화에 노출되었을 때(여기서, pH 변화는 상기 하전 착색제 자체에 색 변화를 일으키기에 충분할 수 있음) 상기 하전 착색제가 사람의 육안으로 볼 수 있는 색 변화를 유발하기에 충분한 양으로 존재할 경우, 수불용성 입자 상에 "비확산적으로 고정"된다. 상기 하전 착색제는 중성 pH 지표, 하전된 pH 지표 또는 쌍성 이온성 pH 지표일 수 있다. 상기 하전 착색제는 수불용성 입자의 표면에 공유결합되거나, 소수성 상호작용 또는 전하-전하 상호작용을 통해 물리적으로 흡착될 수 있다. 수불용성 입자가 하전되면, 그 하전 착색제는 고정화를 위해 바람직하게 반대로 하전된다. 상기 수불용성 입자가 중성이면서 표면 작용기를 갖는 경우에, 그 하전 착색제는 바람직하게 공유결합으로 고정된다.

상기 하전 착색제는 바람직하게, 약 pH 9.5 이상에서 또는 약 pH 5.5 이하에서 색을 변화시킨다. 색 변화는 유색에서 무색으로, 무색에서 유색으로 또는 한 색에서 다른 색으로의 변화일 수 있다. 상기 하전 착색제는 코어 발색단 구조로 하전된 작용기를 갖거나, 또는 펜던트기에 유도된 하전 작용기를 갖는다. 상기 하전 착색제는 폴리머로서 유도될 수 있다. 적절한 하전 착색제의 예는 젤라틴 바이올렛(메틸 바이올렛), 루코말라치트 그린(leucomalachite green), 메틸 옐로우, 브로모페놀 블루, 콩고 레드, 메틸 오렌지, 말라치트 그린, 브릴리언 그린, 크리스탈 바이올렛, 에리트로신 B, 메틸 그린, 메틸 바이올렛 2B, 피크르산, 나프톨 옐로우 S, 퀴날딘 레드, 에오신 Y, 염기성 푹신(basic fuchsin), 4-(p-아닐리노페닐아조)벤젠-설폰산, 소디움 염, 플록신 B, 브로모클로로페놀 블루 W.S., 에틸 오렌지, 브로모크레졸 나일 블루 A(bromocresol nile blue A), 티몰프탈레인, 아닐린 블루 W.S., 알자린 옐로우 GG, 모간트 오렌지 I, 트로피올린 O, 오렌지 G, 산성 푹신(acid fuchsin), 티아졸 옐로우 G, 인디고 카르민(indigo carmine), 페놀프탈레인, 티몰프탈레인, 알자린 옐로우 R, 브로모크레졸 그린 및 이들의 각 유도체를 포함한다. 본 발명의 색-변화 조성물은 하전 착색제를 색-변화 조성물의 총 중량의 0.1-10%의 양으로 포함한다. 바람직하게, 본 발명의 색-변화 조성물은 하전 착색제를 색-변화 조성물의 총 중량의 1-5%의 양으로 포함한다. 본 발명의 색-변화 조성물은 하나 이상의 하전 착색제를 포함할 수 있다. 시각적으로 다른 색을 갖는 하나 이상의 하전 착색제가 혼합되거나, 동일한 시각적 색을 갖는 하전 착색제들이 혼합될 수 있다.

상기 다른 성분들에 부가적으로, 상기 색-변화 조성물은 pH 조절제를 포함한다. pH 조절제는 색-변화 조성물의 pH를 조절하는데 사용될 수 있는 어느 분자 또는 조성물이다. pH 조절제는 산, 염기 또는 완충 조성물과 함께 발견될 수 있는 것과 같이 산과 염기의 조합일 수 있다. pH 조절제는 상기 색-변화 조성물에 사용되는 하전 착색제의 선택을 고려하여 선택된다. 예를 들어, 만일 색-변화 조성물이 pH 5.5 이하에서 일어나는 색 전이점을 갖는 하전 착색제를 포함한다면, 선택된 pH 조절제는 바람직하게, 색-변화 조성물의 pH를 산성으로 만드는 산이다. 만일 색-변화 조성물이 pH 9.5 이상에서 색을 변화시키는 하전 착색제를 포함한다면, 선택된 pH 조절제는 바람직하게, 색-변화 조성물의 pH를 염기성으로 만드는 염기이다. 적절한 산성 pH 조절제의 예는 유기 산, 무기 산 및 중합체성 산(polymeric acid)을 포함하며; 보다 구체적으로, 시트르산, 옥살산, 타르타르산, 살리실산, 팔미트산 및 스테아르산을 포함한다. 적절한 염기성 pH 조절제의 예는 유기 염기, 무기 염기 및 중합체성 염기를 포함하며; 보다 구체적으로, 소디움 히드록시드, 소디움 카보네이트, 소디움 비카보네이트, 소디움 보레이트, 포타슘 히드록시드, 중합 아민, 덴드리머릭 아민(dendrimeric amine) 및 1,3-펜탄디아민을 포함한다. 완충 효과를 갖는 복합 pH 조절제는 아세트산 버퍼, 보레이트 버퍼 및 카보네이트 버퍼를 포함한다. 바람직하게, 복합 pH 조절제의 pH는 10 이상이거나 5 이하이다. 전형적으로, 복합 pH 조절제는 용액 형태이며, 버퍼의 농도는 약 0.01-1000 밀리몰, 바람직하게 약 1-20밀리몰의 범위이며, 이는 선택된 복합 pH 조절제에 따라 달라진다. 본 발명의 색-변화 조성물은 pH 조절제를 색-변화 조성물의 총 중량의 0.1-20%의 양으로 포함한다. 바람직하게, 본 발명의 색-변화 조성물은 pH 조절제를 색-변화 조성물의 총 중량의 0.5-5%의 양으로 포함한다.

상기 pH 조절제의 유익성은 습한 환경에 노출됨으로써 야기될 수 있는 너무 이른 색 변화에 대해 하전 착색제를 안정화시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 상기 pH 조절제는 필름층이 고습에 노출되는 경우에도, 산성 pH 조절제를 이용하여 하전 착색제 주변에서 저 pH 환경으로 유지되는 것과 같이, 안정한 pH를 유지시켜주는 것으로 사료된다.

또한, 본 발명의 색-변화 조성물은 염기성 재료를 포함할 수 있다. 염기성 재료는 소분자, 중합성 물질이거나, 소분자와 중합체의 혼합물일 수 있다. 안정한 소분자 염기성 재료의 예는 트리글리세롤 및 이의 유도체를 포함하는 글리콜을 포함한다. 염기성 재료로 사용될 수 있는 적절한 중합 재료의 예는 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리아크릴레이트 및 폴리아크릴아미드의 수용성 유도체, 폴리(히드록시에틸 메타크릴레이트), 폴리(히드록시에틸 아크릴레이트), 카르복시메틸 셀룰로즈, 젤라틴 및 아라비아 검을 포함한다. 본 발명의 색-변화 조성물에 적절한 다른 염기성 재료는 니트로셀룰로즈 화합물계 바니쉬 또는 페놀-변성 보조용매 타입 폴리아미드 수지계 바니쉬와 같은 바니쉬 염기이다. 본 발명의 색-변화 조성물은 염기성 재료를 색-변화 조성물의 총 중량의 20-95%의 양으로 포함할 수 있다. 상기 염기성 재료는 예를 들어, 수불용성 입자의 현탁액의 안정성을 증가시킴으로써 색-변화 조성물의 안정성에 도움을 줄 수 있는 것으로 사료된다. 또한, 상기 염기성 재료는 상기 다성분 재료의 기질에 대한 색-변화 조성물의 접착성을 향상시킬 수 있는 것으로 사료된다. 상기 염기성 재료는 수용성이거나 수불용성일 수 있으나, 그 하전 입자는 수불용성이다.

상기 색-변화 조성물의 성분들이 기질 상에 필름층으로서 형성될 경우, 이는 유기 용매에 우선 용해되거나 현탁되어야 하며, 이는 추후에 증발된다. 기질 상에 필름층을 형성하는 색-변화 조성물의 결과는 본 발명의 다성분 재료이다. 상기 유기 용매는 단일 용매이거나 용매 혼합물일 수 있다. 색-변화 조성물을 운반하기에 적절한 용매는 에탄올, 이소프로판올, 아세톤, 메탄올, 아세토니트릴, 테트라히드로퓨란, 벤젠 및 톨루엔을 포함한다. 본 발명의 유용한 적용예는 일회용 흡수 물품의 구성요소로서 사용되는 부직 기질에 상기 색-변화 조성물을 적용하는 것이다. 보다 구체적으로, 상기 부직 기질은 일회용 기저귀의 외부 커퍼를 형성하는데 사용되는 스펀본드 재료 또는 다른 부직 재료일 수 있다. 상기 기질은 또한 일회용 기저귀의 외부 커퍼를 형성하는 부직 재료에 접착되는 폴리에틸렌 필름일 수 있다. 본 발명의 필름층은 부직 기질 상에 형성되거나 다른 필름 상에 형성될 수 있다. 본 발명의 색-변화 조성물은 실온에서 유체이기 때문에, 인쇄를 통해 기질에 쉽게 적용될 수 있다. 일회용 기저귀와 같은 흡수 물품의 외부 커버는 전형적으로 물품의 흡수 구조물에 인접하기 때문에, 색-변화 조성물은 완성된 제품이 사용될 경우에 흡수 구조물에 근접한 구성요소에 적용된다. 따라서, 색-변화 조성물은 습기와 같은 흡수 구조물의 상태 변화를 나타내는데 사용될 수 있다.

본 발명의 색-변화 조성물의 예는 수불용성 필름 형성 폴리머로서 아크릴레이트 및 옥틸아크릴아미드 코폴리머 시스템을 포함하는 조성물이며; 이 폴리머는 기질에 상기 하전 착색제의 부착을 도울 수 있으며, 방수성을 갖는 습윤성을 제공한다. 본 발명의 색-변화 조성물의 다른 예는 수불용성 필름 형성 폴리머로서 아미드 작용기를 갖는 폴리우레탄 접착제를 포함하는 조성물이다. 이러한 수불용성 필름 형성 폴리머는 기질에 적용하기 위해 알코올에 용해될 수 있다(상기 알코올은 나중에 증발됨). 본 발명의 색-변화 조성물은 하전 착색제 성분의 신속한 색 변화가 이루어지도록 물에 잘 적셔지지만, 수불용성이어서 하전 착색제의 침출을 방지한다. 이는 바람직한 성능 속성이다. 본 발명의 색-변화 조성물을 제조하기 위해, 수불용성 입자는 반대로 하전된 하전 착색제 및 pH 조절제와 혼합된다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예 1

예시적인 수불용성 입자 #1의 제조:

제 1 단계로서, 100mg 시트르산(산성 pH 조절제) 및 10mg 브로모크레졸 그린(하전 착색제)을 100ml의 물에 용해하고 혼합하여 염료 용액을 제조하였다. 3g의 반대로 하전된 수불용성 입자, REILLEX HPQ 이온 교환 수지(가교된 양 하전 폴리비닐 피리딘, Sigma Aldrich로부터 상업적으로 구입가능함)를 20ml의 상기 염료 용액에 침지하였다. 상기 수불용성 입자를 염료 용액에 침지하는 목적은 pH 조절제 및 하전 착색제가 수불용성 입자 상에 흡착되도록 하기 위한 것이다. 처음에, 상기 수불용성 입자는 착색된 녹청색이었다. 700mg의 초과량의 시트르산을 첨가한 후, 입자의 색은 황녹색으로 변하였다. 그 다음, 염료 용액에서 상기 수불용성 입자를 꺼내었다. 착색된 수불용성 입자를 공기에서 건조하였으며, 건조시 백황색이었다. 착색된 수불용성 입자를 에탄올에서 동적 광 산란법(DLS)에 의해 측정시 715nm의 평균 크기를 갖는 미세 분말로 그라인딩하였다. 그라인딩된 분말을 하기 실시예 #2 및 #3에 사용하였다.

실시예 2

예시적인 다성분 재료 #1의 제조:

본 실시예에서, DERMACRYL 79 폴리머를 수불용성 필름 형성 폴리머로서 사용하였다. 상기 DERMACRYL 79 폴리머를 에탄올에 10%(중량) 용액으로 희석하였다. 에탄올은 상기 다성분 재료가 형성되면 나중에 증발되는 유기 용매이다. 색-변화 조성물을 형성하기 위해, 실시예 1의 수불용성 입자 0.1g을 상기 희석된 DERMACRYL 79 폴리머 용액 0.5ml와 혼합하였다. 이 색-변화 조성물을 HUGGIES 기저귀(Kimberly-Clark Global Sales, LLC.)의 외부 커버 필름에 적용하였다. 외부 커버 필름은 폴리에틸렌 필름이다. 상기 색-변화 조성물을 필름 상에 도포하여 본 발명의 다성분 재료를 형성하였다. 1시간 건조 후, 상기 색-변화 조성물은 외부 커버 필름 상에 백황색으로 나타났다. 상기 다성분 재료의 색-변화 성능은 물 시료를 첨가하여, 그리고 별도로 외부 커버 필름 상에 색-변화 조성물이 도포된 영역에 합성 소변 시료를 첨가하여 시험하였다. 15초 내에, 색-변화 조성물의 색은 녹색으로 변하였다. 상기 다성분 재료가 건조된 후, 녹색은 남아있고, 연한 황녹색이 나타났다. 물을 추가 적용한 경우에, 색-변화 조성물의 색은 파란색으로 변하였다.

실시예 3

예시적인 다성분 재료 #2의 제조:

본 실시예에서, 폴리우레탄 폴리머 용액을 수불용성 필름 형성 폴리머로 사용하였다. 상기 폴리우레탄 폴리머 용액은 메탄올에 담긴 70% 고체이며, 여기서 상기 고체는 1,1,1-트리메탄올 프로판 및 톨루엔 2,4 디이소시아네이트이며; 이 폴리우레탄 폴리머 용액은 Sung-Do Chemical Company(South Korea)로부터 입수가능하다. 상기 폴리우레탄 폴리머 용액을 7% 총 고형물 용액으로 에탄올에 희석하였다. 에탄올은 상기 다성분 재료가 형성되면 나중에 증발하게 되는 유기 용매이다. 상기 색-변화 조성물을 형성하기 위해, 실시예 1의 수불용성 입자 0.1g을 상기 희석된 폴리우레탄 폴리머 용액 0.3ml와 혼합하였다. 이 색-변화 조성물을 HUGGIES 기저귀(Kimberly-Clark Global Sales, LLC.)의 외부 커버 필름에 적용하였다. 외부 커버 필름은 폴리에틸렌 필름이다. 상기 색-변화 조성물을 필름 상에 도포하여 본 발명의 다성분 재료를 형성하였다. 1시간 건조 후, 상기 색-변화 조성물은 외부 커버 필름 상에 백황색으로 나타났다. 상기 다성분 재료의 색-변화 성능은 물 시료를 첨가하여, 그리고 별도로 외부 커버 필름 상에 색-변화 조성물이 도포된 영역에 합성 소변 시료를 첨가하여 시험하였다. 5분 내에, 색-변화 조성물의 색은 녹색으로 변하였다. 물에 2시간 노출 후, 상기 색-변화 조성물의 색은 파란색으로 변하였다.

실시예 4

예시적인 수불용성 입자 #2의 제조:

6g의 반대로 하전된 수불용성 입자, REILLEX HPQ 이온 교환 수지(가교된 양 하전 폴리비닐 피리딘, Sigma Aldrich로부터 상업적으로 구입가능함)를 100mg 브로모크레졸 그린(하전 착색제)이 첨가된 9ml의 수용액에 침지하였다. 그 용액을 5시간동안 교반하였다. 5시간 후, 상기 수불용성 입자를 상기 용액으로부터 여과하고 초과량의 에탄올(7ml×5) 및 초과량의 물(7ml×6)로 세정하였으며, 그 후 상기 입자를 공기에서 건조하였다. 그 다음, 건조된 수-불용성 입자를 5g의 시트르산(산성 pH 조절제)이 첨가된 7ml의 수용액에 현탁시켰다. 그 용액을 24시간 동안 교반하여 입자들을 현탁된 상태로 유지하고, 시트르산이 상기 입자들에 완전히 흡착되도록 하였다. 그 다음, 상기 입자들을 세정없이 여과한 다음 공기에서 건조하였다. 그 다음, 건조된 황색 입자를 ELS를 이용하여 에탄올에서 동적 광 산란법(DLS)에 의해 측정시 1012nm의 평균 크기를 갖는 미세 분말로 그라인딩하였다. 그라인딩된 분말을 하기 실시예 #5 및 #6에 사용하였다.

실시예 5

예시적인 다성분 재료 #3의 제조:

본 실시예에서, DERMACRYL 79 폴리머를 수불용성 필름 형성 폴리머로서 사용하였다. 상기 DERMACRYL 79 폴리머 200mg을 2ml의 이소프로판올에 희석하였다. 이소프로판올은 상기 다성분 재료가 형성되면 나중에 증발되는 유기 용매이다. 색-변화 조성물을 형성하기 위해, 실시예 4의 수불용성 입자 0.2g을 상기 희석된 DERMACRYL 79 폴리머 용액과 혼합하였다. 이 색-변화 조성물을 HUGGIES 기저귀(Kimberly-Clark Global Sales, LLC.)의 외부 커버 필름에 적용하였다. 외부 커버 필름은 폴리에틸렌 필름이다. 상기 색-변화 조성물을 필름 상에 도포하여 본 발명의 다성분 재료를 형성하였다. 1시간 건조 후, 상기 색-변화 조성물은 외부 커버 필름 상에 약간의 황녹색으로 나타났다. 상기 다성분 재료의 색-변화 성능은 물 시료를 첨가하여, 그리고 별도로 외부 커버 필름 상에 색-변화 조성물이 도포된 영역에 합성 소변 시료를 첨가하여 시험하였다. 15초 내에, 색-변화 조성물의 색은 녹색으로 변하였다. 상기 다성분 재료가 건조된 후, 녹색은 남아있었다.

실시예 6

예시적인 다성분 재료 #4의 제조:

본 실시예에서, 에탄올에 50% 용액으로서 폴리(비닐 아세테이트-코-부틸 말레이트-코-이소보닐 아크릴레이트) 폴리머를 수불용성 필름 형성 폴리머로 사용하였다. 에탄올은 상기 다성분 재료가 형성되면 나중에 증발되는 유기 용매이다. 상기 폴리머 용액은 Sigma-Aldrich Chemical로부터 구입가능하다. 0.4ml의 상기 폴리머 용액을 1.6ml의 이소프로판올에 희석하였다. 상기 색-변화 조성물을 형성하기 위해, 실시예 4의 수불용성 입자 0.2g을 상기 희석된 폴리머 용액 2ml와 혼합하였다. 이 색-변화 조성물을 HUGGIES 기저귀(Kimberly-Clark Global Sales, LLC.)의 외부 커버 필름에 적용하였다. 외부 커버 필름은 폴리에틸렌 필름이다. 상기 색-변화 조성물을 상기 필름 상에 도포하여 본 발명의 다성분 재료를 형성하였다. 1시간 건조 후, 상기 색-변화 조성물은 외부 커버 필름 상에 황색으로 나타났다. 상기 다성분 재료의 색-변화 성능은 물 시료를 첨가하여, 그리고 별도로 외부 커버 필름 상에 색-변화 조성물이 도포된 영역에 합성 소변 시료를 첨가하여 시험하였다. 15초 내에, 색-변화 조성물의 색은 녹색으로 변하였다. 상기 다성분 재료를 건조한 후, 녹색은 실시예 5에서와 같이 남아있었다.

본 발명의 다성분 재료는 특정 견지로 상세히 설명되었으나, 당 기술분야의 숙련자에게는 상술한 설명이 이해된다면 이러한 재료들의 변형, 변화 및 등가물을 쉽게 인식될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 그 등가물로서 평가되어야 한다.

Claims

기질 및 상기 기질 상에 형성된 필름층을 포함하는 다성분 재료로서,
상기 필름층은 색-변화 조성물을 포함하고,
상기 색-변화 조성물은
수불용성 필름 형성 폴리머;
pH 조절제; 및
수불용성 입자를 포함하고,
여기서 상기 수불용성 입자는 상기 수불용성 입자 상에 고정된 하전 착색제(a charged colorant)를 갖는,
다성분 재료.
제1항에 있어서,
상기 수불용성 입자는 10나노미터 내지 10마이크로미터의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 다성분 재료.
제1항에 있어서,
상기 하전 착색제는 상기 수불용성 입자에 공유결합된 것을 특징으로 하는 다성분 재료.
제1항에 있어서,
상기 하전 착색제는 상기 수불용성 입자 상에 물리적으로 흡착된 것을 특징으로 하는 다성분 재료.
제1항에 있어서,
상기 수불용성 필름 형성 폴리머는 약 0.5중량% 이상의 극성 원자를 갖는 것을 특징으로 하는 다성분 재료.
제1항에 있어서,
상기 수불용성 필름 형성 폴리머는 아크릴레이트/아크릴아미드 코폴리머, 폴리우레탄 접착제, 및 비닐피롤리돈과 디메틸아미노프로필 메타크릴아미드의 코폴리머로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다성분 재료.
제1항에 있어서,
상기 하전 착색제는 pH 지표인 것을 특징으로 하는 다성분 재료.
제7항에 있어서,
상기 pH 지표는 브로모크레졸 그린, 브로모페놀 블루 및 브로모클로로페놀 블루, 메틸 오렌지, 테트라브로모페놀 블루, 에틸 오렌지, 콩고 레드, 메틸 레드 및 알루어 레드(allure red)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다성분 재료.
제1항에 있어서,
상기 색-변화 조성물은 하나 이상의 하전 착색제를 포함하는 것을 특징으로 하는 다성분 재료.
제1항에 있어서,
상기 기질은 부직물인 것을 특징으로 하는 다성분 재료.
제1항에 있어서,
상기 기질은 폴리올레핀 필름인 것을 특징으로 하는 다성분 재료.
제1항에 있어서,
상기 기질은 폴리에틸렌 필름 및 폴리프로필렌 필름으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다성분 재료.
제1항에 있어서,
상기 색-변화 조성물은 염기성 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다성분 재료.
제13항에 있어서,
상기 염기성 물질은 바니쉬 베이스인 것을 특징으로 하는 다성분 재료.
제1항의 다성분 재료를 외부 커버의 일부로서 포함하는 일회용 흡수 물품.
제1항에 있어서,
상기 필름층은 스트립, 도트(dots), 기하학적 형상, 불규칙적 형상, 글자와 숫자를 쓴(alpha-numeric) 캐릭터, 의인화(anthropomorphic) 이미지, 동물의 회화적 표현, 무생물의 회화적 표현, 만화 캐릭터, 로고 및 상표로부터 선택된 하나 이상의 패턴으로 기질 상에 형성된 것을 특징으로 하는 다성분 재료.
기질 및 상기 기질 상에 형성된 필름층을 포함하는 다성분 재료로서,
상기 필름층은 색-변화 조성물을 포함하고,
상기 색-변화 조성물은
수불용성 필름 형성 폴리머 20-95%;
pH 조절제 0.1-20%; 및
수불용성 입자 0.2-20%를 포함하고,
여기서 상기 수불용성 입자는 상기 수불용성 입자 상에 고정된 하전 착색제 0.1-10%를 갖는,
다성분 재료.
기질 및 상기 기질 상에 형성된 필름층을 포함하는, 다성분 재료를 포함하는 일회용 흡수 물품으로서,
상기 필름층은 색-변화 조성물을 포함하고,
상기 색-변화 조성물은
수불용성 필름 형성 폴리머 20-95%;
pH 조절제 0.1-20%; 및
수불용성 입자 0.2-20%를 포함하고,
여기서 상기 수불용성 입자는 상기 수불용성 입자 상에 고정된 하전 착색제 0.1-10%를 갖는,
다성분 재료를 포함하는 일회용 흡수 물품.
수불용성 필름 형성 폴리머, pH 조절제 및 수불용성 입자를 포함하며, 상기 수불용성 입자는 상기 수불용성 입자 상에 고정된 하전 착색제를 갖는, 색-변화 조성물의 성분들과 유기 용매를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
상기 혼합물을 기질에 적용하는 단계; 및
상기 혼합물을 건조하며, 이 단계 도중에 상기 유기 용매는 증발하고 상기 혼합물의 색-변화 조성물은 상기 기질 상에 필름을 형성하는 단계
를 포함하는 다성분 재료를 형성하는 방법.
제19항에 있어서,
상기 혼합물은 실온에서 액체인 것을 특징으로 하는 다성분 재료를 형성하는 방법.