KR20170063600A - 활성제를 갖는 열가소성 용품 - Google Patents

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KR20170063600A
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시밍 주앙
레베카 에이. 봉사
페이구앙 저우
앤드류 마크 롱
데이비드 윌리엄 퀘니그
데이비드 제이. 타이렐
페이지 엔. 에넌슨
리사 크롤
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

압출된 수용성 용품이 50℃ 내지 150℃의 압출 온도를 갖는 수용성 중합체를 포함하는 균질 물질로 제조된다. 이렇게 비교적 낮은 압출 온도는 그렇지 않다면 고온 압출 공정에서 파괴되었을 활성제와 상용 가능하다. 용품은 0.1중량% 내지 50중량%인 활성제를 더 포함한다. 잠재적인 활성제는, 이소티아졸론, 알킬 디메틸 암모늄 염화물, 트리아진, 2-티오시아노메틸티오 벤조티아졸, 메틸렌 비스 티오시아네이트, 아크롤레인, 도데실구아니딘 염화수소, 클로로페놀, 4급 암모늄염, 글루테르알데히드, 디티오카바메이트, 2-메르캅토벤조티아졸, 파라-클로로-메타-크실레놀, 은 기반 화합물, 클로르헥시딘, 폴리헥사메틸렌 비구아나이드, n-할라민, 트리클로산, 인지질, 알파 하이드록시산, 2,2-디브로모-3-니트릴로프로피온아미드, 2-브로모-2-니트로-1,3-프로판디올, 요오드, 브롬, 과산화수소, 이산화 염소, 오존, 식물성 오일, 식물 추출물, 염소, 차아염소산 나트륨, 파네솔, 이눌린, 프리바이오틱, 벤즈알코늄 염화물, 및 이들의 조합을 포함한다. 용품은 필름 형태일 수도 있고, 한 가지 잠재적인 용도에서는, 흡수 용품에 배치될 수도 있다.

Description

활성제를 갖는 열가소성 용품{THERMOPLASTIC ARTICLE WITH ACTIVE AGENT}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 2013년 9월 30일자로 출원된 출원번호 제61/884574호의 이익을 주장하는, 2014년 9월 26일자로 출원된 국제출원번호 PCT/US14/57798의 부분계속출원으로서 우선권을 주장한다. 상기 출원 제61/884,574호 및 국제출원번호 PCT/US14/57798의 전체 내용이 참조로 본 명세서에 원용된다.
본 발명은 활성제를 갖는 열가소성 용품에 관한 것이다.
항세균제 또는 항진균제 등의 활성제는 많은 제품들과 함께 사용되어 왔다. 구체적으로, 사스(SARS), 조류 독감, 노로바이러스 등의 바이러스성 발병이 널리 공개되었으므로, 소비자들은 항세균제가 적용된 다양한 제품들, 예를 들어, 수건, 신발 삽입물, 운동복, 개인 위생 제품, 병원 장비, 스포츠 장비 등의 제품들에 더욱 많은 관심을 갖게 되었다. 체액을 위한 흡수 용품 등의 제품(예, 일회용 기저귀, 패드, 및 요실금 의류)은, 항세균제가 해당 제품에 적용되는 경우 냄새를 억제하는 장점을 제공할 수 있다.
현재로는, 항세균제 또는 항진균제를 흡수성 개인 위생 용품의 선택 부분에 적용하는 것은, 항세균제를 로션, 크림, 또는 스프레이 제형으로서 적용함으로써 달성된다. 그러나, 제형에서 활성제(들)의 적용 방법, 및/또는 비상용성 및/또는 불량한 용해성으로 인해, 효과적인 농도의 활성제를 개인 위생 제품 상에 얻는 것은 도전과제이다.
항세균제 또는 항진균제 등의 활성제를 흡수성 개인 위생 제품에 적용하기 위한 더욱 양호한 방식이 필요하다. 예를 들어, 이러한 제품의 제조시 여러 개의 추가 단계들(예, 분사, 슬롯 코팅, 기타 등등)을 필요로 하지 않는 적용 방법이 필요하다. 또한, 현재 이용가능한 방법보다 높은 효능을 입증하도록 활성제를 이러한 제품에 적용하는 방법이 필요하다.
본 발명의 제1 측면은, 50℃ 내지 150℃의 압출 온도를 갖는 수용성 중합체를 포함하는 균질 물질로 제조된 압출된 수용성 용품이다. 상기 용품은 (용품 총 중량 기준) 0.1% 내지 50%인 활성제를 더 포함한다.
본 발명의 전술한 및 다른 특징들 및 측면들과 그것들을 얻는 방식은 보다 명백해질 것이고, 발명 자체는 다음의 설명, 첨부된 청구범위 및 수반되는 도면을 참조로 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 필름의 일 실시예의 용해 시간을 도시하는 차트이고;
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다양한 살생제들을 함유하는 필름들 상의 억제 구역을 도시하는 차트이고;
도 5는 항세균제의 제1 실시예의 다양한 백분율을 갖는 필름들의 응력 및 변형 특성들을 도시하는 차트이고;
도 6은 도 5의 필름들의 탄성계수와 인성을 도시하는 차트이고;
도 7은 항세균제의 제2 실시예의 다양한 백분율을 갖는 필름들의 응력 및 변형 특성들을 도시하는 차트이고;
도 8은 도 7의 필름들의 탄성계수와 인성을 도시하는 차트이고;
도 9는 항세균제의 제3 실시예의 다양한 백분율을 갖는 필름들의 응력 및 변형 특성들을 도시하는 차트이고;
도 10은 도 9의 필름들의 탄성계수와 인성을 도시하는 차트이고;
도 11은 본 발명에 따른 적층체의 일 실시예의 측면도이고;
도 12는 개인 흡수 용품의 일 실시예의 분해 측면도이고;
도 13은 본 발명에 따른 흡수 용품의 일 실시예의 측단면도이고;
도 14는 본 발명에 따른 억제 구역 시험의 다양한 단계들을 도시하는 개략도이고; 그리고
도 15는 도 14의 시험에서 시험 물질을 배지 상에 어떻게 바르는지 보여주는 개략도이고;
도 16은 이눌린이 락토바실러스 (Lactobacillus) 생장을 개선하는 방법을 도시하는 차트이고;
도 17은 활성제의 파열 방출을 도시하는 도면이고; 그리고
도 18 및 도 19는 활성제의 지속 방출을 보여주는 차트이다.
해당 기술분야의 숙련자는 본 논의가 본 발명의 예시적인 측면의 설명일 뿐이고, 본 발명의 더 넓은 측면을 제한하는 것으로 의도되지 않았음을 인지해야 한다.
용어 "적층체"는, 필름 구조가 부직포 또는 티슈 물질과 같은 웹에 접착 또는 비-접착 결합된 물질을 지칭한다.
용어 “멜트블로운(meltblown) 섬유”는 용융된 실이나 필라멘트로서의 복수의 미세한 일반적으로 원형인 다이 모세관을 통해 용융된 열가소성 물질을, 용융된 열가소성 물질의 필라멘트를 감쇠시켜 그들의 직경을 감소시키는, 일반적으로 가열된, 고속 기체(예, 공기) 스트림으로 압출함으로써 형성되는 섬유를 지칭한다. 코폼 공정의 특정 경우에 있어서, 멜트블로운 섬유 스트림은 다른 방향으로부터 도입되는 하나 이상의 물질 스트림과 교차한다. 이후, 멜트블로운 섬유와 기타 선택적 물질들은 고속 기체 스트림에 의해 운반되고 수집 표면 위에 피착된다. 형성된 웹 내의 멜트블로운 섬유의 분포 및 배향은 기하구조 및 공정 조건에 의존한다. 예시적인 멜트블로운 공정은 V. A. Wendt, E. L. Boone 및 C. D. Fluharty에 의한 NRL 보고서 4364, "Manufacture of Super-Fine Organic Fibers"; K. D. Lawrence, R. T. Lukas 및 J. A. Young에 의한 NRL 보고서 5265, "An Improved Device For the Formation of Super-Fine Thermoplastic Fibers"; 및 Butin 등의 미국 특허 제3,849,241호 및 Georger 등의 미국 특허 제5,350,624호을 포함하는, 다양한 특허 및 공개문헌에 설명되어 있으며, 이들 각각은 이것과 일치하는 방식으로 본원에 참고로 원용된다.
용어 "부직포" 또는 "부직포 웹"은, 편직물에서와 같이 식별가능한 방식이 아니라, 사이에 끼여있는 개별 섬유들이나 필라멘트들의 구조를 갖는 물질과 물질의 웹을 가리킨다. 용어들 "섬유" 및 "필라멘트"는 본 명세서에서 상호 교환적으로 사용된다. 부직포 또는 부직포 웹은, 예를 들어, 멜트블로운 공정, 스펀본드 공정, 에어 레잉 공정, 습식 다층화 공정 및 본디드 카디드 웹 공정 등의 많은 공정들로부터 형성되었다.
본 발명의 맥락에서 용어 "개인 위생 흡수 용품" 또는 "흡수 용품"은 기저귀, 기저귀 팬티, 트레이닝 팬티, 흡수성 속옷, 실금 제품, 및 뇨 차단재; 등등을 포함하지만, 이에만 한정되지 않는다.
용어 "스펀본드” 및 “스펀본드 섬유"는, 방적돌기(spinneret)의 복수의 미세한 일반적으로 원형인 모세관들로부터 용융된 열가소성 물질의 필라멘트를 압출하고 나서, 압출된 필라멘트의 직경을 신속하게 감소시킴으로써 형성되는 섬유를 지칭한다.
본원에서 사용될 때, 용어 "중량 기준 %", "중량%", "wt%" 또는 그 파생어들은, 달리 명시되지 않는 한, 건조 중량을 기준으로 해석되어야 한다.
이들 용어들은 본 명세서의 나머지 부분에서 추가적인 언어와 함께 정의될 수 있다.
본 발명은 일반적으로 활성제가 혼입된 압출된 수용성 열가소성 용품에 관한 것이다. 상기 용품이 만들어지는 열가소성 수용성 중합체는 90℃ 내지 150℃의 압출 온도를 갖는다. 상기 중합체와 활성제(들)의 조합은 50℃ 내지 125℃의 압출 온도를 갖는 균질 배합물이다. 상기 균질 배합물로 제조된 용품은 필름, 섬유, 펠릿, 또는 기타 압출된 형상을 포함한다.
물질
본 발명의 수용성 열가소성 물질이 만들어지는 물질은 일반적으로 중합체 및 하나 이상의 활성제를 포함한다. 성능, 외관, 느낌 및/또는 내구성을 개선하는 기타 선택적 물질이 상기 열가소성 물질에 첨가될 수도 있다.
중합체: 일반적으로, 본 발명에 사용되는 중합체는 폴리비닐 알코올 (PVOH), 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO), 폴리에틸렌 글리콜 (PEG), 폴리아실레이트 (산), 폴리아실아미드, 폴리에스테르, 또는 이들 중합체 중 하나 이상의 조합이다. 적절한 중합체는 90℃ 내지 150℃의 압출 온도를 갖는다.
바람직한 중합체는 일리노이주 알링톤 하이츠 소재 Soarus L.L.C.에서 입수가능한 “NICHIGO G-POLYMER”로서 판매중인, 고도 비정질 비닐 알코올 중합체이다. 이러한 특정 중합체는 10,000 내지 50,000의 분자량, 및 5 내지 25%의 상대적으로 낮은 결정화도를 갖는다.
일 측면에서, 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA) 같은 공중합체가 베이스 중합체와 결합될 수도 있다. 본 발명의 용품이 최대 30중량%의 EVA를 포함할 수도 있다는 것이 고려된다. EVA는 압출 공정에서 보조하며, 물 용해 속도를 제어하는 수단을 제공하고, 압출된 물질의 총 비용을 낮춘다.
활성제: 일 측면에서, 활성제는 하나 이상의 항세균제 또는 피부 유익 제제, 예컨대 프리바이오틱, 습도 조절 물질, 피부 pH 조절 물질, 대변/소변에 의해 야기된 피부 자극을 완화시키는 피부 보호제, 및 이들의 조합으로 만들어진다. 생물학적 제제는 엄격한 살해(strict kill), 선택적 살해(selective kill), 미-살해(no-kill)에서 프리바이오틱(prebiotic)에 이르기까지, 효과의 정도의 차이가 있을 수 있다.
적절한 항세균제는 벤즈알코늄 염화물(benzoalkonium chloride) ("BZK"), 디데실 디메틸 암모늄 염화물(didecyl dimethyl ammonium chloride) ("DDAC"), 제올라이트 ("CWT-A")와 같은 살생제를 포함한다. 특히 BZK은 저렴하고, 단단한 표면과 피부 소독 모두에 적합한 넓은 스펙트럼의 세포막 파쇄자(membrane disruptor)이다.
다른 적합한 활성제는 식물성 오일이며, 식물성 오일의 하나의 비제한적인 예는 파네솔(farnesol)이다. 이론에 구속되지 않고, 파네솔은 정족수 감지(quorum sensing) 제어에 의해 작동하며 효모를 대상으로 한다고 여겨진다. 파네솔의 많은 장점 중 하나는 미-살해 독성 제어를 제공한다는 것과 식물 공급원으로부터 유래한다는 것이다.
다른 적합한 활성제는 식물 추출물이다. 식물 추출물의 하나의 비제한적인 예는 유카 종(Yucca species) 추출물이다. 유카 종 추출물("유카")은 페놀성이다. 이론에 구속되지 않고, 유카는 세포막 분리제(membrane uncoupler) 및 효소 저해제인 것으로 여겨진다. 유카는 본 발명의 필름 내에 직접 혼입될 수 있는 병원체 선택성 항진균제이다. 하나의 특정 유카 종은 피부에 직접 적용시 매우 효과적인 요소분해 저해제(urease inhibitor)(즉, 소변에서 암모니아의 생산을 억제하는 물질)인 유카 시디게라(Yucca schidigera)이다. 유카 시디게라 분말의 한 공급원은 (100% 순수) 캘리포니아주 샌디에고의 Sher-Mar Enterprises에 의한 상품명 DESERT PURE YUCCA 하에 판매된다. 유카 시디게라 분말의 또 다른 공급원은 조지아주 게인스빌의 Dinatec, Inc.에 의한 상품명 DINASE-30-DRY 하에 판매된다. 선택적 항세균제로서 유카 시디게라의 효능에 관한 정보는 본 발명에 모순되지 않는 정도까지 본 명세서에 원용된 미국특허 번호 제7,485,110호에서 찾을 수 있다.
심미적인 목적을 위해, 착색제가 유카 함유 용품에 혼입되어서 유카의 생체활성 수준과 관련된 비교적 어두운 황색 색상을 차단할 수도 있다. 유카의 색을 차단하는 한 가지 방법은 (a) 한면에 스킨층(들), 또는 (b) 양면에 스킨층(들)을 갖는 코어층으로서 유카 함유 필름을 공압출하는 것이다. 이 경우, 상기 스킨층(들)은 안료를 함유한다. 예를 들어, 유카 필름의 황색/어두운 색이 스킨층(들)에 적절한 안료를 첨가하여 흰색으로 변하게 될 수 있다. 백색 스킨을 준비하기 위해, 스킨층의 중량을 기준으로 약 3% 내지 4%이 이산화티탄 첨가제일 수 있다. 백색 스킨에 색을 착색하기 위해, (예, 보라색, 청색, 또는 다른 색상) 안료가 이산화티탄 첨가제에 첨가될 수 있다.
다른 적합한 활성제는 프리바이오틱(prebiotic)이다. 적합한 프리바이오틱은 특정 병원체를 죽이지만, 그 대신에 장내감염 세균의 생장을 촉진하지 않고 건강한 박테리아, 예컨대 비피도박테리아(Bifidobacterium) 종 또는 락토바실러스 (Lactobacillus) 종의 생장을 개선한다는 점에서 항세균제는 아니다. 그것들은 그 정도까지만 “항세균”인 것으로 여겨진다.
일 실시예에서, 프리바이오틱은 하나 이상의 프럭토 올리고당을 포함한다. 프럭토 올리고당은 일반적으로 3 내지 5개 단당류 단위체를 함유하는, D-프럭토오스 및 D-글루코오스로 이루어진 단쇄 올리고당이다. 프럭토 올리고당은 비피도박테리아 종 또는 락토바실러스종의 생장을 자극하는 역할을 한다.
일 실시예에서, 프리바이오틱은 하나 이상의 이눌린(inulin)을 포함한다. 이눌린은 일반적으로 프럭토오스 함유 올리고당이며 프럭탄으로 알려진 탄수화물 유형에 속한다. 이눌린은 미생물군집(microbiome)의 비-살해 제어를 제공하기 때문에 외음부/질 건강 증진에 특히 유용하다. 이눌린은 베타-(2-l) 글리코시드 결합에서 프럭토오스 단위체를 포함하고, 말단 글루코오스 단위체를 포함한다. 이눌린의 평균 중합도는 일반적으로 약 10 내지 12의 범위이다.
이눌린은 비피도박테리아 종 또는 락토바실러스 종의 생장을 자극한다. 도 16을 참조해 보면, 첨가된 탄소원 없는 PVOH 필름에 비해 PVOH가 락토바실러스 종 생장 증가를 제공하면서, 글루코오스, 전분과 이눌린을 방출하는 방법이 증명된다. 순수 PVOH 기재 필름은 락토바실러스의 약 0.6 로그값 생장을 초래하며, 이는 중합체 내 개질제로부터 유래할 수도 있다. 이눌린의 효과를 강조표시하기 위해, PBS 제어로부터 참조/베이스-라인은 PVOH 필름으로 천이한다. 이눌린으로부터의 순수한 기여는 전달 방식이 매우 효과적임을 나타내는 거의 0.9 로그이다.
다른 가능한 활성제는, 이소티아졸론, 알킬 디메틸 암모늄 염화물, 트리아진, 2-티오시아노메틸티오 벤조티아졸, 메틸렌 비스 티오시아네이트, 아크롤레인, 도데실구아니딘 염화수소, 클로로페놀, 4급 암모늄염, 글루테르알데히드, 디티오카바메이트, 2-메르캅토벤조티아졸, 파라-클로로-메타-크실레놀, 은, 클로르헥시딘, 폴리헥사메틸렌 비구아나이드, n-할라민, 트리클로산, 인지질, 알파 하이드록시산, 2,2-디브로모-3-니트릴로프로피온아미드, 2-브로모-2-니트로-1,3-프로판디올, 요오드, 브롬, 과산화수소, 이산화 염소, 염소, 차아염소산 나트륨, 또는 이들의 조합을 포함한다.
용품에 공급된 활성제의 양은 생성된 용품 구조의 무결성으로 인해 제한된다. 너무 많은 활성제가 용품에 있는 경우, 과도하게 약해질 수도 있다. 일 측면에서, 활성제(들)의 합은 용품의 0.1중량% 내지 50중량%의 총량, 또는 용품의 1중량% 내지 20중량%의 총량으로 존재한다. 또 다른 측면에서, 활성제(들)의 합은 용품의 2중량% 내지 10중량%의 총량으로 존재한다.
선택적 물질: 상기한 구성성분 이외에, 또 다른 첨가제, 예를 들어 향료, 용융 안정화제, 분산 보조제(예, 계면활성제), 공정 안정화제, 열 안정화제, 광 안정화제, UV 안정화제, 산화 방지제, 열 노화 안정화제, 미백제, 블로킹 방지제, 대전 방지제, 결합제, 윤활제, 착색제 등이 조성물 내에 또한 포함될 수도 있다.
본 발명의 일 측면에서, 압출된 수용성 용품은 중량 기준 최대 50% 열가소성 전분을 포함한다. 상기 전분은 충전제로서 작용해서 압출된 용품의 총 비용을 감소시킨다. 압출된 용품은 전분을 30% 만큼 함유할 수도 있다. 한 가지 바람직한 수용성 열 전분은 다양한 식물 자원에서 얻어진 셀룰로오스계 전분, 헤미셀룰로오스, 변성 셀룰로오스 (히드록시알킬 셀룰로오스, 셀룰로오스 에테르, 셀룰로오스 에스테르 등), 기타 등등이다. 전분이 사용될 때, 그러한 추가적인 물질의 양은 균질 배합물의 약 0.1중량% 내지 약 50중량%, 일부 실시예들에서는 약 0.5중량% 내지 약 40중량%, 일부 실시예들에서는 약 1중량% 내지 약 30중량%의 범위일 수도 있다.
또한 분산 보조제는 활성제/가소제의 균질 분산액을 생성하는 것을 도와주는 데에 사용될 수도 있다. 사용될 때, 분산 보조제(들)는 통상적으로 균질 배합물의 약 0.01중량% 내지 약 10중량%, 일부 실시예들에서는 약 0.1중량% 내지 약 5중량%, 일부 실시예들에서는 약 0.5중량% 내지 약 4중량%를 구성한다.
조성물은 연장된 시간 기간에 걸쳐서 미생물의 생장을 억제하기 위해 보존제 또는 보존 시스템을 함유할 수 있다. 적당한 보존제로는 예를 들면, 알칸올, 이나트륨 EDTA(에틸렌다이아민 테트라아세테이트), EDTA 염, EDTA 지방산 접합체, 아이소티아졸리논, 벤조산 에스테르(파라벤)(예, 메틸파라벤, 프로필파라벤, 부틸파라벤, 에틸파라벤, 아이소프로필파라벤, 아이소부틸파라벤, 벤질파라벤, 메틸파라벤 나트륨 및 프로필파라벤 나트륨), 벤조산, 프로필렌 글리콜, 소르베이트, 우레아 유도체(예, 다이아졸리디닐 우레아) 등을 포함할 수 있다. 다른 적당한 보존제는 Sutton Labs에 의해 시판되는 것들, 예컨대, "Germall 115"(아미다졸리디닐 우레아), "Germall II"(다이아졸리디닐 우레아) 및 "Germall Plus"(다이아졸리디닐 우레아 및 요오도프로피닐 부틸카보네이트)를 포함한다. 다른 적당한 보존제는 Rohm & Haas로부터 입수 가능한 메틸클로로아이소티아졸리논과 메틸아이소티아졸리논의 혼합물인, Kathon CG.RTM.; Mackstat H 66 (일리노이주 시카고 소재 McIntyre Group로부터 입수 가능함)이다. 또 다른 적당한 보존제 시스템은 뉴저지주 웨인의 International Specialty Products로부터 GERMABEN.RTM. II이라는 이름으로 입수 가능한 56% 프로필렌 글리콜, 30% 다이아졸리디닐 우레아, 11% 메틸파라벤 및 3% 프로필파라벤의 조합이다.
소비자에 대한 이점을 더욱 향상시키기 위해, 다른 임의의 성분이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 사용될 수도 있는 성분의 일부 종류는 (제품 무결성을 위한) 항산화제; (피부에 화끈거리는 느낌을 유도하기 위한) 아스트린젠트-화장품; (제품에 색상을 부여하기 위한) 착색제; (불쾌한 냄새를 감소하거나 제거하고 신체 표면의 악취 형성에 대해 보호하기 위한) 탈취제; (소비자 어필용) 향료; 피부 컨디셔닝제; 및 피부 보호제 (해롭거나 성가신 자극으로부터 손상되었거나 노출된 피부 또는 점막 표면을 보호하는 약물 제품)을 포함하지만, 이에만 제한되는 것은 아니다.
제조 방법
본 발명의 일 측면에서, 압출된 용품의 제조 방법은 다음의 단계들을 포함할 수도 있다. 첫째, 균질 배합물은 중합체를 적어도 하나의 활성제 및 가능하다면, 본원에 기술된 선택적 성분 중 하나 이상과 조합하여 형성된다. 하나의 바람직한 실시예에서, 중합체는 본원에서 기재된 바와 같은 비정질, 수용성 비닐 알코올이다. 둘째, 균질 배합물은 압출되어서 용품을 형성한다.
균질 배합물은 50℃ 내지 125℃, 또는 가능하게는 90℃ 내지 125℃의 압출 온도를 갖는다. 이러한 낮은 압출 온도 프로파일 바람직한데, 관심대상 일부 활성제가 불량한 열적 안정성을 갖기 때문이다. 낮은 압출 온도를 사용함으로써, 훨씬 다양한 활성제가 균질 배합물에 혼입될 수도 있다.
예시적인 제조 장비, 용품 제조 방법, 및 예시적인 용품은 본 명세서에서 설명된다.
압출 방법: 본 발명의 조성물은 용융 배합 장치(예, 압출기)에서 구성성분들을 함께 가공함으로써 형성된다. 상기 장치에 의해 제공되는 기계적 전단 및 열은 상기 구성성분들이 용매의 사용 없이 매우 효율적인 방식으로 함께 배합되도록 한다. 배치식(batch) 및/또는 연속식 용융 배합 기법들이 본 발명에서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 혼합기/혼련기, 밴버리(Banbury) 혼합기, 패럴(Farrel) 연속 혼합기, 단일 스크류 압출기, 트윈 스크류 압출기, 롤밀 등이 사용될 수 있다. 하나의 특히 적당한 용융 배합 장치는 트윈 스크류 압출기(예, 뉴저지 소재 Thermo Electric Co., Inc.에서 입수 가능한 PRISM USALAB x16)이다.
중합체 및 활성제(들)은, 어떤 임의의 성분들과 함께, 균질 배합물을 형성한다. 예를 들어, 물질 (예, 중합체의 연화점 또는 그 위에서) 적절한 혼합을 보장하기에 충분한 전단/압력 및 온도에서 배합되지만, 활성제의 물성에 부정적인 영향을 주지 않을 수도 있다. 예를 들어, 용융 배합은 통상적으로 약 50℃ 내지 약 150℃, 일부 실시예에서는 약 90℃ 내지 약 130℃, 일부 실시예에서는 약 110℃ 내지 약 125℃의 온도에서 발생한다. 이러한 낮은 가공 온도는 활성제의 열화를 방지한다.
본 발명의 균질 배합물은, 일단 형성되면, 필름, 섬유, 막대, 바 또는 기타 형상의 다양한 형태를 생성하는 데 사용될 수 있다.
필름: 구체적인 일 실시예에서, 균질 배합물은, 단독으로 또는 추가 필름 형성 물질과 함께 필름으로 형성된다. 필름은 의료 제품, 의복, 흡수 용품 등을 위한 활성제의 담체 등의 다양한 응용분야에서 사용될 수 있다. 필름은 단층 또는 다층 구성을 가질 수 있다. 압출 코팅, 층들의 공압출, 또는 종래의 임의의 층상화 공정 등의 알려져 있는 임의의 기술을 사용하여, 화합된 물질로부터 필름을 형성할 수 있다.
항세균제 저장 필름을 만드는 공정은, 압출 공정에 첨가될 수 있는 대량의 활성제를 고려할 때 비교적 빠르다. 구체적인 일 실시예에서, 필름은 평 다이 압출 기술에 의해 형성될 수 있다. 이러한 압출물을 제조하기 위한 공정들은, 예를 들어, Yang 등의 미국 특허 제7,666,337호, Fuji 등의 미국 특허 제5,091,228호, 및 Fuchs 등의 미국 특허 제4,136,145호에 개시되어 있으며, 이들 모두의 전문은 모든 면에서 참고를 위해 본 명세서에 원용된다.
그러나, 또 다른 일 실시예에서, 필름은 캐스팅 또는 블로잉 기술을 사용하여 형성된다.
필름이 형성되는 방법과 무관하게, 필름이 선택적으로 하나 이상의 방향으로 배향되어 필름 균일성을 더욱 향상시키고 두께를 줄일 수 있다. 예를 들면, 필름은 이 필름 내의 하나 이상의 중합체의 융점 아래이지만, 조성물을 연신시키거나 신축시킬 수 있는 충분히 높은 온도로 즉시 재가열될 수 있다. 순차 배향의 경우, “연화된(softened)” 필름이 상이한 회전 속도로 회전하는 롤들에 의해 연신되어 시트가 길이 방향(기계 방향)으로 원하는 연신 비율로 신축된다. 필름은 0.01mm 내지 최대 약 1mm, 또는 다른 측면들에서, 0.05mm 내지 0.20mm 범위의 두께로 만들어질 수도 있다.
다층 필름은, 2개 내지 9개 층을 포함할 수 있고, 일부 실시예들에서는 3개 내지 5개 층을 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 다층 필름은 하나의 베이스층과 하나의 스킨층을 갖는다. 베이스층 및/또는 스킨층은 활성제(들)를 포함할 수도 있다. 상기 층들 사이의 비율은 1 내지 20 범위일 수도 있다.
다른 예에서, 본원에 기술된 바와 같이 활성제를 함유하는 코어층 "C"를 갖는 3층 필름이 있다. 외부 스킨층 "S"는 상기 코어에 대한 보호층으로서 작용할 수도 있다. 상기 층들 간의 비율은 약 2% 내지 약 98%의 코어층 및 약 10% 내지 약 90%의 2개의 조합된 스킨층의 범위일 수도 있다. 예를 들어, 코어층은 다층 필름의 총 두께의 최대 약 30%, 최대 약 40%, 최대 약 50%, 최대 약 60%, 또는 최대 약 70%일 수도 있다. 각각의 스킨층은 다층 필름의 총 두께의 최대 약 15%, 또는 최대 약 25%, 또는 최대 약 35%일 수도 있다.
필름은, 단층이나 다층에 상관없이, 테이크업 롤에 권취되어 보관될 수 있다. 슬릿팅, 트리팅, 애퍼처링, 프린팅 그래픽 등의 당업계에 알려져 있는 다양한 잠재적 가공 및/또는 마무리 단계들을 추가로 수행할 수 있다.
일 측면에 있어서, 압출된 수용성 필름은 5gsm 내지 500gsm의 평량을 갖는다. 다른 일 측면에 있어서, 수용성 필름은 20gsm 내지 200gsm의 평량을 갖는다.
일 측면에 있어서, 압출된 수용성 필름은 본 발명의 인장 시험에 따라 0.5MPa 내지 50MPa의 인장 강도를 갖는다. 다른 일 측면에 있어서, 필름은 동일 시험에 따라 1MPa 내지 25MPa의 인장 강도를 갖는다.
일 측면에 있어서, 압출된 수용성 필름은, 본 발명의 물 용해 시험에 의해 결정되는 바와 같이 5초 내지 30분의 물 용해 속도를 갖는다. 다른 일 측면에 있어서, 압출된 수용성 용품 필름은 동일 시험에 의해 결정되는 바와 같이 30초 내지 5분의 물 용해 속도를 갖는다.
일 측면에 있어서, 압출된 수용성 필름은 본 발명의 인장 시험에 따라 5% 내지 500%의 세장(elongation)을 갖는다. 다른 일 측면에 있어서, 필름은 동일 시험에 따르면 10% 내지 100%의 세장을 갖는다.
용품: 본 발명의 균질 배합물은 다른 유형의 용품들을 형성하는 데에도 사용될 수 있다. 일 측면에 있어서, 압출된 수용성 용품은 원 형상 또는 타원 형상의 압출 프로파일을 갖는 막대이다. 다른 측면에 있어서, 압출된 수용성 용품은 면이 3개 내지 10개인 다각형(예, 삼각형 내지 십각형)의 기하학적 압출 프로파일을 갖는 막대이다. 막대는 이후 가공을 위해 펠릿들로 절단될 수 있다.
도 13을 참조해 보면, 적층체는, 균질 배합물(24)을 캐리어 기판(22) 상에 압출하고 이들 사이에 접합을 형성함으로써 형성될 수 있다. 캐리어 기판(22)은 부직포 또는 직물일 수 있다. 적층체는 접착제를 이용하여 본 발명의 필름을 기판에 부착함으로써 형성될 수도 있다. 적합한 접착제는 폴리올레핀계 고온 용융 구성 및 탄성 접착제를 포함한다. 적합한 물질의 예에는, 소수성 및 친수성 고온 용융 중합체, 예컨대(미국 뉴저지주 브릿지워터에 위치한 사업장을 갖는) Henkel에서 시판되고 있는 것들, 예컨대 34-5610, 34-447A, 70-3998 및 33-2058; (미국 위스콘신주 밀워키에 위치한 사업장을 갖는) Bostik-Findley에서 시판되고 있는 것, 예컨대 HX 4207-01, HX 2773-01, H2525A, H2800, H9574; 및 (미국 미네소타주 세인트 폴에 위치한 사업장을 갖는) H.B. Fuller Adhesives에서 시판되고 있는 것, 예컨대 HL8151-XZP가 포함된다. 다른 접착제들은, 본원과 일치되는 방식으로 본원에 참고로 원용되는, Sawyer 등의 미국 특허 공개 번호 제2005/0096623호에 추가로 기재되어 있다.
적용 분야
흡수 용품:
본 발명의 필름은 흡수 용품에 사용하기에 특히 적합하다. “흡수 용품”은 일반적으로 물 또는 다른 유체를 흡수할 수 있는 임의의 용품을 말한다. 일부 흡수 용품의 예로는, 기저귀, 훈련용 팬티, 흡수용 속옷, 실금 용품, 여성 위생 제품(예를 들어, 생리대, 팬티 라이너 등), 수영복, 아기 티슈(wipe) 및 기타 등등과 같은 개인용 흡수 용품; 의복, 천공 설치용 재료, 언더패드, 침대 패드, 붕대, 흡수용 드레이프(drape), 및 의료용 수건 등과 같은 의료용 흡수 용품; 식품 서비스 수건; 의류 용품; 기타 등등이 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 이러한 흡수 용품의 여러 가지 예는 DiPalma 등의 미국특허 제5,649,916호; Kielpikowski의 미국특허 제6,110,158호; Blaney 등의 미국특허 제6,663,611호에 설명되어 있으며, 이들은 모든 목적을 위해서 참고문헌으로서 그 전문이 본원에서 원용된다. 역시 다른 적절한 용품들은 Fell 등의 미국특허출원공개 제2004/0060112 A1호 뿐만 아니라 Damico 등의 미국특허 제4,886,512호; Sherrod 등의 미국특허 제5,558,659호; Fell 등의 미국특허 제6,888,044호; Freiburger 등의 미국특허 제6,511,465호에 설명되어 있으며, 이들은 모든 목적을 위해서 참고문헌으로서 그 전문이 본원에서 원용된다. 이러한 흡수 용품들을 형성하는 데 적절한 재료와 공정은 통상의 기술자에게 공지되어 있다.
본 발명은 본원에서 제시된 예들을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
예시적인 제1 흡수 용품 :
도 12를 참조해 보면, 본 발명의 일 측면에 있어서, 개인 흡수 용품(30)은, 불투수성 배면시트(34)와 투수성 라이너(36) 사이에 협지된 흡수 부재(32)를 포함하고, 여기서 라이너(36)는 신체 대향면(38) 및 반대측인 외부 대향면(40)을 갖는다. 본 발명의 필름(41)은, 라이너의 외부 대향면(40) 또는 라이너(36)에 인접하는 흡수 부재(32)의 표면에 부착된다. 바람직하게, 필름(41)은 라이너(36)와 직접 접촉한다. 다층 필름을 필름(41)을 위해 사용하는 경우, 최대량의 활성제를 함유하는 층이 라이너(36)에 인접하며, 이에 따라 활성제가 라이너를 통해 더욱 쉽게 누출되어 착용자의 신체와 접촉할 수 있다.
전술한 바와 같이, 필름(41)은, 90℃ 내지 150℃의 압출 온도를 가질 수 있는 수용성 중합체; 가소제; 및 용품의 중량 기준 0.1 내지 50%의 총량으로 하나 이상의 휘발성 활성제를 포함하는 물질로 제조된다.
예시적인 제2 흡수 용품 :
도 11을 참조해 보면, 일 측면에 있어서, 본 발명의 필름은 다른 층들(예, 부직포 또는 셀룰로오스-섬유계 웹 물질)에 적층된다. 적층체 구조의 구체적인 한 가지 적용분야로는 3층 수건(100)이 있다. 본 실시예에서, 코어층(102)은 적어도 본 발명의 활성제(들)를 함유하는 필름이다. 바람직하게, 코어층을 둘러싸는 외부층들(104, 106)은 천연 또는 합성 섬유계 웹 물질(예, 티슈, 종이, 스펀본드, 스펀본드-멜트블로운-스펀본드 복합물, 코폼, 에어레이드 등)이다. 적층체에 대한 다른 용도는 일회용 실험실 코트 또는 일회용 작업복과 같은 의류를 제조하는 적층체를 사용하는 것으로, 고려된다. 다른 적용분야는 목욕하는 동안 피부에 본 발명의 활성제를 부여하기 위한 입욕 스폰지 상에 적층체 조각을 부착할 수 있다.
파열 방출 또는 지속 방출 필름: 이제 도 17을 참조해 보면, 다음 매트릭스를 갖는 BZK 필름에 대한 방출 프로파일이 보여진다: PVOH/EVA/전분=54:13:33. 이것은 약 1 내지 3분 만에 활성제를 방출하기 때문에 그것은 "파열 방출(burst release)"이다. 활성제의 100%가 필름으로부터 방출되는 데에는 약 10분이 소요된다. 지속 방출 필름은 필름의 성분을 변화시킴으로써 생성될 수 있다. 이제 도 18을 참조해 보면, 다양한 매트릭스를 갖는 BZK 필름에 대한 지속 방출 프로파일이 보여진다: 100% PVOH; PVOH/EVA=80:20; 및 PVOH/EVA/전분=64:16:20. 각 필름은 중량 기준 7%의 BZK을 포함한다. 순수 PVOH 필름의 경우, 90% BZK의 방출은 약 2 시간이 소요된다. PVOH와 20% EVA를 배합하는 것은 매트릭스에서 BZK의 방출 속도를 낮춘다: BZK의 90%가 방출되는 시간은 약 7시간이다. EVA/PVOH 배합물에 20% 전분을 첨가하여 BZK의 방출 속도를 약 4 내지 5시간까지 가속한다. 이제 도 19를 참조해 보면, 다양한 매트릭스를 갖는 BZK 필름에 대한 지속 방출 프로파일이 보여진다: 100% PVOH; PVOH/EVA/전분=48:32:20; PVOH/EVA/전분=32:48:20; PVOH/EVA=60:40; 및 PVOH/EVA=40:60. 각 필름은 중량 기준 7%의 BZK을 포함한다. 순수 PVOH 필름의 경우, 100% BZK의 방출은 약 5시간이 소요된다. PVOH/EVA/전분=48:32:20 필름의 경우, 100% BZK의 방출은 약 35시간이 소요된다. PVOH/EVA/전분=32:48:20 필름의 경우, 100% BZK의 방출은 약 65시간이 소요된다. PVOH/EVA=60:40 필름의 경우, 40% BZK의 방출은 약 48시간이 소요된다. 마지막으로, PVOH/EVA=40:60 필름의 경우, 5% 미만 BZK의 방출은 약 70시간이 소요된다.
실험 데이터
실험 1: 살생제로서 작용하는 3개의 항세균제, 즉, 제올라이트, 벤조알코늄 염화물, 디데실 디메틸 암모늄 염화물에 대한 실험 데이터를 제공한다. 용해, 억제 구역, 및 기계적 특성을 결정하기 위해 각 살생제에 대한 다양한 코드들에 대하여 시험을 수행하였다.
분류 코드 첨가제
%
항세균
제 		GP25-C00 0 Jishim Tech Co., Lid (대한민국)에서 얻을 수 있는 무기 살생제(제올라이트), CWT-A(브랜드명).
GP25-C05 5
GP25-C10 10
GP25-C20 20
GP25-C50 50
GP25-B01 1 일리노이주 소재 Mason Chemical, Company에서 얻을 수 있는 BZK (벤조알코늄 염화물), NOBAC (브랜드명).
GP25-B02 2
GP25-B05 5
GP25-B10 10
GP25-D01 1 뉴저지주 소재 Lonza Inc에서 얻을 수 있는 DDAC(디데실 디메틸 암모늄 염화물), BARDAC 2250(브랜드명).
GP25-D02 2
GP25-D05 5
GP25-D10 10
표 1의 다양한 양의 항세균제를 함유하는 필름들을 다음과 같이 제조하였다. 트윈-스크류 압출기(Thermo Electric Co., Inc.에서 시판하고 있는 PRISM USALAB x16)를 사용하여, 항세균제를 함유하는 공압출된 필름 샘플들을 제조하였다. 압출기 명세는 다음과 같다:
● 16mm 직경 스크류
● L/D=40 (L=640 mm)
● 10개 가열 영역 + 다이
● 최대 속도 = 1000rpm
● 최대 압력 = 100bar
● 최대 토크 = 24mN
다음과 같은 압출기 설정을 사용하여 실험 필름을 제조하였다:
● 평 슬릿 다이 폭: 152.40mm (6”)
● 평 슬릿 다이 높이 (필름 두께를 제어함): 0.127mm (0.010”)
각각의 공압출된 필름은 표 1의 활성 성분들 중 하나를 포함하였다.
압출기 송급 구역을 110℃로 가열하고, 다음에 따르는 2에서 9까지의 압출기 구역들을 125℃로 가열하였고, 다이를 130℃로 가열하였다. 물질을 압출하였다.
용해 시험:
I. 시편 준비:
a. 9개의 필름 시편을 절단한다(각각 약 0.75" x 2.5" 또는 0.07-0.12g). 각 시편의 질량을 기록한다.
b. 각 시편을 긴 2oz의 유리 병 및 뚜껑과 맞춘다. 완충수가 필름의 중량의 100배로 되도록 각 병을 충분한 완충수로 채운다. 3개의 병을 pH 5의 완충액으로 채우고, 3개의 병을 pH 7의 완충액으로 채우고, 3개의 병을 pH 9의 완충액으로 채운다.
i. 완충액은 하기를 함유한다:
1. pH 5: 990g 수돗물, 10g 구연산나트륨, 1.89g 구연산
2. pH 7: 990g 수돗물, 10g 구연산나트륨, 0.18g 구연산
3. pH 9: 990g 수돗물, 10g 구연산나트륨, 1.02g 트리에탄올아민
c. 각 pH의 한 병을 60C로 가열하고, 각 pH의 한 병을 40C로 가열한다. 각 pH의 최종 병은 실온(약 20℃)에서 유지한다
II. 시편 시험:
a. 필름 시편들, 스톱와치, 유리 교반-막대, 완충수 병들을 모은다.
b. 필요하다면 필름 시편을 담그도록 유리 막대를 사용하여 필름 시편을 각 병 내에 투여한다. 필름이 부착되어 용해되는 데 시간이 더 걸리므로, 샘플을 병의 벽 상에 투여하지 않는다.
c. 필름 시편을 담근 후 즉시 타이머를 개시한다.
d. 필름이 95%+ 용해되는 시간을 기록한다. 필름이 용해되는지를 확인하기 위해 필요하다면 병을 빙빙 돌린다. 일부 필름들은 물을 흐리게 하여 시편이 용해되는 때를 식별하는 것을 어렵게 한다.
도 1은 가변되는 pH와 온도에서, 항세균제 GP25-C05에 대한 용해 시간을 보여주는 3차원 그래프이다. 가장 긴 용해 시간인 3분이 pH 9와 20℃의 조건에서 보여진다. 대조적으로, 가장 짧은 용해 시간인 1분 미만이 pH 5와 60℃의 조건에서 보여진다.
억제 구역 시험: 이 시험 방법에서는, 시험 물질을 특정한 기간 동안 한천 평판 상의 알려져 있는 미생물 집단과 접촉시킨다. 접촉 시간 종료 시, 시험 물질 주변의 억제 영역 집락 형성을 측정한다. 이러한 무생장 영역의 크기는, 항세균제가 시험 물질로부터 누출되는 것의 측정값이다.
도 14를 참조해 보면, 시험 물질(200)을 작은 디스크들로 절단하고 면봉(204)으로 시험 미생물이 균일하게 발라진 한천 평판(202) 상에 배치한다. 평판들은 이상적인 생장 조건들에서 24시간 동안 배양시킨다. 배양 후, 디스크(200) 주변의 무생장 원(206)의 직경을 측정한다. 억제 구역은, 샘플 디스크 직경과, 측정된 무생장 영역 직경들의 평균 간의 차이로서 보고한다.
물질과 시약:
● 미생물: 스타필로코커스 아우레우스 (Staphylococcus aureus )(ATCC 27660)과 슈도모나스 에루기노사(Pseudomonas aeruginosa)(ATCC 15442), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus ) (ATCC 6538), 에스체리키아 콜리 ( Escherichia coli ) (ATCC 8739), 및 칸디다 알비칸스 ( Candida albicans ) (ATCC 10231)의 냉동된 스톡.
● 뮐러-힌턴 한천(Mueller-Hinton agar; MHA) 평판들 또는 등가의 평판 배지. 다음에 따르는 제조사의 지시사항을 준비한다. 4±2℃에서 보관한다. 대안적으로, 미리 제조된 평판들을 사용할 수 있다.
● 뮐러-힌턴 브로스(Mueller-Hinton broth; MHB) 또는 등가의 액체 배지. 다음에 따르는 제조사의 지시사항을 준비한다. 4±2℃에서 보관한다. 대안적으로, 미리 제조된 배지를 사용할 수 있다.
● 살균 면봉 또는 등가물
● 살균 겸자
● 양성 제어구 디스크: 반코마이신 감수성 디스크(6mm), 30μg/disc (BD and Company; 메릴랜드주 스파크스(Sparks))
● 8mm 디스크들로 절단된 시험 물질
● 캘리퍼스 또는 기타 측정 장치
● 기타 보조 연구실 공급물
공급 설정:
1. 코드 시험에 적절하도록 생장 배지 평판들에 표지를 붙인다.
2. 필요하다면, 15분 동안 라미나 플로우 후드에서 UV 노출에 의해 시험 물질 디스크들(디스크의 양면)을 살균한다.
접종:
1. 적절한 조치를 취해서 배양 순도를 보장한다.
2. 18시간 내지 24시간 동안 35℃의 배양기에서 밤샘 평판 또는 MHB로부터 5ml의 살균 MHB로 스타필로코커스 아우레우스 또는 슈도모나스 에루기노사를 접종한다.
3. 이어서, MHB를 사용하여 밤샘 배양을 0.5 McFarland 바륨 설페이트 표준(1 x 108CFU/ml)) 또는 660nm에서 0.2cm 광 경로를 갖는 약 0.15OD로 조정한다.
4. 준비 후 30분 내지 60분 내에 사용되지 않는다면 세포 현탁액을 폐기한다.
억제 구역 생물 검정 절차:
1. MHA 평판들을 실온까지 예열한다. 변형 당 요구되는 평판들의 개수는 시험 받는 시험 물질의 개수 및 이들의 예상되는 억제 구역 직경에 의존하며; 디스크들은 억제 구역들이 중첩되지 않도록 평판들 상에 배치되어야 한다.
2. 평판들의 표면은 건조해야 한다. 건조하지 않다면, 접종 직전에 20분 내지 30분 동안 평판들을 (뚜껑을 약간 열어) 35℃ 배양기에서 건조시킨다. 접종 시 한천의 표면 상에 또는 평판들의 뚜껑 상에 가시적인 수분 방울이 없어야 한다.
3. 살균 적용기 봉을 표준화된 세포 현탁액으로 촉촉하게 하고 그 봉을 튜브 내의 액체 위의 유리에 대하여 회전시킴으로써 임의의 과다한 습기를 발현한다. 도 15를 참조해 보면, 각 한천 평판(202)의 전체 면을 접종하고, 균일한 생장을 보장하도록 세 개의 서로 다른 방향(300, 302, 304)으로 그 면을 완전히 접종한다.
(이 절차를 위해 나무 손잡이가 있는 면봉을 사용할 것을 추천한다. 합성 물질로 제조된 봉은 평판의 전체 면을 접종할 만큼 현탁액을 충분히 흡수하지 않는다. 플라스틱 손잡이가 있는 봉은, 과도한 현탁액이 발현되는 경우 휘어지며, 튜브의 외부로 액체를 튀게 할 수 있다).
4. 필요시 10.3 단계를 반복하여 추가 평판들을 접종한다.
5. 접종된 판들을 실온에서 10분 내지 15분 동안 보관해서 배지가 접종물로부터 습기를 흡수할 수 있게 한다.
6. 시험 물질의 디스크들을 접종된 배지의 면에 살균 겸자로 적용하고, 디스크들을 탭핑해서 디스크들이 한천 표면과 완벽하게 접촉하는 것을 보장하도록 한다. 각 판에 대하여 양성 제어구(반코마이신 디스크) 및 음성 제어구(코팅되지 않은 디스크)을 이용해야 한다. 모든 디스크들은 평판의 에지로부터 및 서로로부터 대략 동일한 거리에 있어야 한다(도 14). 또한, 모든 디스크들은, 이들 주변에서 발달할 수 있는 무생장 영역이 중첩되지 않도록 위치해야 한다.
7. 접종된 판들을 뒤집고 18시간 내지 24시간 동안 35℃에서 배양한다.
8. 검은 배경으로부터 보며 반사광으로 조명되는 뒤에서 평판들을 검사한다. 캘리퍼스를 사용하여, 가장 가까운 전체 mm에 대한 각 억제 구역의 직경을 측정한다.
산출: 억제 구역은 무생장 영역의 직경 빼기 디스크의 직경과 같다.
이 시험 프로토콜에서 주어지는 억제 구역 크기는, National Committee for Clinical Laboratory Standards (20-21) 및 ASTM E2149-01 단계 12.2 (22)에 기초하여 AATCC 방법 147-1998 (19) 뿐만 아니라 Center for Disease Control에서 사용되는 시험 방법들로부터 도출된다. 억제 구역들의 직경은, 배지 베이스, 습도, 배지 연령을 포함하는 많은 인자들에 따라 가변될 수 있다. 따라서, 연구실, 직원, 실험 간에 비교할만한 결과를 얻도록 가능한 근접하게 하나의 프로토콜을 따르는 것이 중요하다. 로컬 상태에 적합한 디스크 확산 결과를 위해 구역 해석(zone interpretative) 크기를 결정하는 것이 필요할 수도 있다. 이러한 기준들은, 참고 변형 및 알려져 있는 도전과제 화합물과 양을 사용하여 결정될 수 있다.
결과: 도 2는 항세균제 CWT-A를 함유하는 필름들에 대한 억제 구역 시험의 결과를 보여준다. 이 항세균제는, 스타필로코커스 아우레우스 (Sa)보다는 슈도모나스 에루기노사 (Pa)에 대하여 더욱 효과적이었지만, 양측 미생물 모두에 대한 효과는, 필름이 20% 이상의 항세균제를 함유한 경우에 안정화되었다.
도 3은 항세균제 DDAC를 함유하는 필름들에 대한 억제 구역 시험의 결과를 보여준다. 이 항세균제는 슈도모나스 에루기노사 (Pa)보다는 스타필로코커스 아우레우스 (Sa)에 대하여 상당히 더 효과적이었다. Sa 미생물에 대한 효과는 0%와 약 1% DDAC 사이에서 4mm 구역으로부터 14mm 구역으로 옮겨졌다. 필름이 약 1%와 10% DDAC를 함유한 경우, Sa 미생물의 억제 구역이 약 14mm로부터 약 17mm로 이동하였다. Pa 미생물에 대한 효과는 0%와 약 1% DDAC 사이에서 4mm 구역으로부터 약 7mm 구역으로 옮겨졌다. 필름이 약 1%와 10% DDAC를 함유한 경우, Pa 미생물의 억제 구역이 약 9mm로부터 약 12mm로 이동하였으며, 약 1%와 4% DDAC 사이의 약 9mm에서 안정화되었다.
도 4는 항세균제 BZK를 함유하는 필름들에 대한 억제 구역 시험의 결과를 보여준다. 이 항세균제는 슈도모나스 에루기노사 (Pa)보다는 스타필로코커스 아우레우스 (Sa)에 대하여 훨씬 더 효과적이었다. Sa 미생물에 대한 효과는 0%와 약 1% BZK 사이에서 4mm 영역으로부터 14mm 구역으로 옮겨졌다. 필름이 약 1%와 10% BZK를 함유한 경우, Sa 미생물의 억제 구역이 약 15mm로부터 약 19mm로 이동하였다. Pa 미생물에 대한 효과는 0%와 약 10% BZK 사이에서 4mm 구역으로부터 약 6mm 영역으로 옮겨졌다.
인장 시험: 시험 전에, 샘플들을 초기에 24시간 동안 75°F/50% 상대 습도의 상태에 두었다. 이후, ASTM Standard D-5034에 따라 스트립 인장 강도 값들을 결정하였다. 정속 인장형 시험기를 채택하였다. 인장 시험 시스템은 Synergie 200 인장 프레임이었다. 인장 시험기는 시험을 지원하도록 MTS Systems Corp.의 TESTWORKS 4.08B 소프트웨어를 구비하였다. 시험 값이 전체 스케일 부하의 10 내지 90%의 범위 내에 속하도록 적합한 부하 셀을 선택하였다. 필름 샘플들을, 시험 전에, 초기에 중심 폭이 3.0mm인 개 뼈 형상으로 절단하였다. 샘플들을 25.4mm x 76mm로 측정되는 전후방 면을 갖는 그립들 사이에서 보유 지지하였다. 그립 면들을 고무 처리하고, 그립의 긴 측 치수는 당김 방향에 수직하였다. 그립 압력은 40psi의 압력에서 공기압으로 유지되었다. 18.0mm의 게이지 길이 및 40%의 파단 감도를 사용하여 인장 시험을 개시하였다. 기계 방향을 따라 시험 부하를 가함으로써 5개의 샘플을 시험하고, 교차 방향을 따라 시험 부하를 가함으로써 5개의 샘플을 시험하였다. 시험 동안, 샘플들을 파단이 발생할 때까지 약 127mm/분의 크로스헤드 속도에서 신축시켰다. 탄성계수, 피크 부하, 피크 응력, 세장(파단시 변형률), 및 파단시 볼륨당 에너지(응력-변형 곡선 하의 총 면적)를 측정하였다.
인장 시험 결과는, 필름들이 고속 변환 공정에 대하여 뛰어난 기계적 특성을 가짐을 나타내었다. 이는 필름들을 본 명세서에서 설명하는 흡수 용품과 적층체 등의 용품들 내에 쉽게 배치할 수 있게 한다.
시험 결과:
도 5 내지 도 10은 상술한 인장 시험으로부터의 시험 결과를 보여준다.
도 5를 참조해 보면, 이중 차트는, 시험 받은 필름 내의 항세균제인 제올라이트의 백분율에 따라 응력과 변형이 어떻게 가변되는지를 나타낸다. 최대 파단 응력은, 필름이 0중량%의 제올라이트를 함유하는 경우에 발생한다. 파단 응력은 제올라이트가 첨가됨에 따라 급격히 강하되고, 약 10중량%의 제올라이트 함량시 다소 안정화된다. 파단 응력처럼, 파단 변형은, 필름이 0중량%의 제올라이트를 함유하는 경우 최대로 되고, 일반적으로 약 7중량%의 제올라이트가 첨가된 후에 안정화된다.
도 6을 참조해 보면, 이중 차트는, 시험 받은 필름 내의 항세균제인 제올라이트의 백분율에 따라 탄성과 인성이 어떻게 가변되는지를 나타낸다. 최대 탄성은, 필름이 50중량%의 제올라이트를 함유하는 경우에 발생한다. 탄성 최소량은 약 10중량%의 제올라이트에서 나타난다. 파단 응력처럼, 인성은, 필름이 0중량%의 제올라이트를 함유하는 경우 최대로 되고, 일반적으로 약 10중량%의 제올라이트가 첨가된 후에 안정화된다.
도 7을 참조해 보면, 이중 차트는, 시험 받은 필름 내의 항세균제인 벤조알코늄 염화물의 백분율에 따라 응력과 변형이 어떻게 가변되는지를 나타낸다. 최대 파단 응력은, 필름이 0중량%의 벤조알코늄 염화물을 함유하는 경우에 발생한다. 파단 응력은, 벤조알코늄 염화물이 첨가됨에 따라 강하되고, 약 5중량%의 벤조알코늄 염화물 함량에서 다소 안정화된다. 파단 응력과는 달리, 필름이 10중량%의 벤조알코늄 염화물을 함유하는 경우에 최대로 되고, 일반적으로 약 1중량%와 5중량% 사이의 벤조알코늄 염화물이 첨가되었을 때 안정화된다.
도 8을 참조해 보면, 이중 차트는, 시험 받은 필름 내의 항세균제인 벤조알코늄 염화물의 백분율에 따라 탄성과 인성이 어떻게 가변되는지를 나타낸다. 최대 탄성은, 필름이 4중량%의 벤조알코늄 염화물을 함유하는 경우에 발생한다. 탄성 최소량은 약 10중량%의 벤조알코늄 염화물에서 나타난다. 파단 응력과는 달리, 인성은, 필름이 10중량%의 벤조알코늄 염화물을 함유하는 경우에 최대로 된다. 최저 인성으로부터 급격히 증가가 약 4중량%의 벤조알코늄 염화물에서 발생한다.
도 9를 참조해 보면, 이중 차트는, 시험 받은 필름 내의 항세균제인 디데실 디메틸 암모늄 염화물의 백분율에 따라 응력과 변형이 어떻게 가변되는지를 도시한다. 최대 파단 응력은, 필름이 0중량%의 디데실 디메틸 암모늄 염화물을 함유하는 경우에 발생한다. 파단 응력은, 디데실 디메틸 암모늄 염화물이 첨가됨에 따라 강하되고, 약 1중량%와 2중량%의 디데실 디메틸 암모늄 염화물 사이에서만 작게 안정화된다. 파단 응력처럼, 파단 변형은, 필름이 0중량%의 디데실 디메틸 암모늄 염화물을 함유하는 경우에 최대로 되고, 디데실 디메틸 암모늄 염화물이 첨가될 때 다소 안정적으로 강하된다.
도 10을 참조해 보면, 이중 차트는, 시험 받은 필름 내의 항세균제인 디데실 디메틸 암모늄 염화물의 백분율에 따라 탄성과 인성이 어떻게 가변되는지를 도시한다. 최대 탄성은, 필름이 0중량% 또는 10중량%의 디데실 디메틸 암모늄 염화물을 함유하는 경우에 발생한다. 최소 탄성량은 약 2중량%의 디데실 디메틸 암모늄 염화물에서 나타난다. 파단 응력처럼, 인성은, 필름이 디데실 디메틸 암모늄 염화물의 0중량%를 함유하는 경우에 최대로 된다. 인성은, 필름에 첨가된 디데실 디메틸 암모늄 염화물의 1중량%와 2중량% 사이에서 작게 안정화된 후, 필름에 첨가되는 디데실 디메틸 암모늄 염화물의 2중량% 후에는 안정적으로 강하된다.
실험 2: 이눌린을 PVOH 필름에 포함시켰으며 첨가된 탄소원 없는 PVOH 필름에 비해 락토바실러스 종의 생장 증가에 대해 시험하였다. 락토바실러스 아시도필러스 (Lactobacillus acidophilus) ATCC 314의 48시간 배양물을 제어구 및 PVOH 및 PVOH+이눌린에 대한 지정된 크기의 필름을 포함하는 6 웰 마이크로플레이트에 첨가하였다. L. 아시도필러스 (L. acidophilus) (~4.5 LOG10 CFU/ml)을 포함하는 인산염 완충 용액 및 배지 (LAPT-글루코오스)을 PVOH 필름을 함유하는 웰에 첨가하였다. 6-웰 플레이트를 24시간 동안 37℃에서 배양하고, 제거하고, 용액을 적절하게 희석하여 도말하였다. 37℃에서 48시간 배양한 후, 플레이트를 제거하고, 결과를 계수했다. 도 16은 어떻게 PVOH가 이눌린을 방출할 수 있는지와, 첨가된 탄소원 없는 PVOH 필름에 비해 락토바실러스 종 생장 증가를 제공하는지 입증한다.
시험 결과들은 또한 순수 PVOH 기재 필름은 락토바실러스의 약 6.1 LOG10 (CFU/mL) 생장을 초래함을 나타냈으며, 이는 G-중합체 내 개질제로부터 유래할 수도 있다. 이눌린의 효과를 강조표시하기 위해, 이눌린으로부터의 순수한 기여는 첨가된 탄소원 없는 PVOH 필름에 비해 거의 0.9 LOG10 (CFU/mL) 생장으로, 이는 전달 방식이 매우 효과적이며 프리바이오틱이 여전히 활성을 가짐을 나타낸다.
시험 방법
물질
● 락토바실러스 아시도필러스 ATCC 314
● 락토바실러스 MRS 브로스, 500g, Fischer Sci DF 0881-17-5
● Difco 락토바실러스 MRS 한천, 500g, Fisher DF 0882170
● 인산염 완충액 (염화 마그네슘 함유 Remel)
● Crystalgen 생분해성 녹색 배양 플라스크, 125ml (Fisher 05-539-804)
● BD™ Difco™ 일회용 접종 바늘 10μL; 라이트 블루; 250 팩 (Fisher 22-031-22)
● 15mL 원심분리 튜브
● GasPack EX 혐기성 샤세(sachet), Fischer B-260678
배양
1. MRS 브로스 20mL를 일회용 멸균 배양 플라스크에 무균 첨가한다
2. -80℃에서 시험 유기체를 제거한다
3. 1 (10μL) 일회용 루프를 사용하여, 단일 비드를 스톡에서 제거하고 상기 브로스에 가한다
4. 37℃에서 48시간, 정적 조건에서 생장시킨다
5. 배양기에서 플라스크를 제거하고; 출발 농도 유기체가 107-8 CFU/mL라고 가정한다
실험
1. 48시간 생장한 세포 1x 20ml PBS; 8,000rpm (10,322g), 4℃에서 10분 동안 원심분리 및 세척
2. PBS에서 1:100 (10uL를 990uL로) 희석
3. LAPT-G 배지 (글루코오스 고갈됨) (140uL를 13.0mL로)에서 1:100 희석
4. MRS 한천 평판 상에 -1,-2,-3를 도말함으로써 접종물의 농도를 결정하고 2일 혐기성 배양한다.
1a 일차: 6 웰 플레이트 설치
1. 각 코드에 대해 2개 복제 평판을 설치한다
● 1.0mL의 PBS를 PVOH 필름을 함유하는 웰에 첨가한다
● 1.0mL의 접종물 (LAPT-G에서 L. 아시도필러스 (L. acidophilus))를 모든 웰에 첨가한다
1b 일차: 6 웰 플레이트 배양
1. 6 웰 플레이트 및 접종 판을 혐기성 상자 속에 배치하고; 약간 비스듬히 판 덮개를 배치한다
2. 3개의 패키지 BD Gas Pak EZ 혐기성 용기 시스템 팩을 상자 속에 추가하고 뚜껑을 닫는다
3. 37 ± 2℃에서 24시간 배양한다
2일차: 6 웰 플레이트 배양
1. MRS 랩 제조 판을 층류(laminar flow) 캐비넷에서 15-30분 건조시킨다
2. PBS에서 희석을 준비한다
3. 6 웰 플레이트에서 두 배(duplicate)로 샘플와 제어구를 석출시킨다
4. 전술한 바와 같이 플레이트들을 48시간 배양한다 (37±2℃, 혐기성 조건)
4일차: 결과
1. MRS 판을 계수하고 결과를 기록한다.
본 기술분야의 숙련자에 의해 이해되는 바와 같이, 본 발명의 변경 및 변형은 본 기술분야의 숙련자의 능력 내에 있는 것으로 간주된다. 그러한 변경의 예는 상기 식별된 특허들에 포함되어 있으며, 그 각각은 본 명세서와 일치하는 정도로 그 전문이 본원에 참고로 원용된다. 이러한 변경 및 변형은 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 본 발명자에 의해 의도된다. 또한, 본 발명의 범위가 본 명세서에 개시된 특정 측면들로 한정하는 것으로 해석되어선 안되며, 상기 개시내용의 관점에서 읽을 때 첨부된 청구범위에 따라 해석되어야 함을 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 50℃ 내지 150℃의 압출 온도를 갖는 수용성 중합체를 포함하는 균질 물질; 및
    0.1중량% 내지 50중량%인 활성제를 포함하는, 압출된 수용성 용품.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 중합체는 폴리비닐 알코올 (PVOH), 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO), 폴리에틸렌 글리콜 (PEG), 폴리아실레이트 (산), 폴리아실아미드, 폴리에스테르, 수용성 열가소성 전분 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 압출된 수용성 용품.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 중합체는 90℃ 내지 125℃의 압출 온도를 갖는 비정질 폴리비닐 알코올 매트릭스인, 압출된 수용성 용품.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 폴리비닐 알코올 매트릭스 내로 혼입된 1중량% 내지 30중량%의 활성제가 있는, 압출된 수용성 용품.
  5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 최대 50중량%의 전분을 더 포함하는, 압출된 수용성 용품.
  6. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 최대 30중량%의 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)를 더 포함하는, 압출된 수용성 용품.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 용품은 필름인, 압출된 수용성 용품.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 필름은 본 발명의 물 용해 시험에 의해 결정되는 바와 같이 5초 내지 30분의 물 용해 속도를 갖는, 압출된 수용성 용품.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 필름은 5gsm 내지 500gsm의 평량을 갖는, 압출된 수용성 용품.
  10. 제7 항에 있어서, 상기 필름은 본 발명의 인장 시험에 따라 0.5MPa 내지 50MPa의 인장 강도를 갖는, 압출된 수용성 용품.
  11. 제7 항에 있어서, 상기 필름은 본 발명의 인장 시험에 따라 2% 내지 200%의 세장을 갖는, 압출된 수용성 용품.
  12. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 활성제는 유카(Yucca) 종인, 압출된 수용성 용품.
  13. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 활성제는 이눌린인, 압출된 수용성 용품.
  14. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 활성제는, 이소티아졸론, 알킬 디메틸 암모늄 염화물, 트리아진, 2-티오시아노메틸티오 벤조티아졸, 메틸렌 비스 티오시아네이트, 아크롤레인, 도데실구아니딘 염화수소, 클로로페놀, 4급 암모늄염, 글루테르알데히드, 디티오카바메이트, 2-메르캅토벤조티아졸, 파라-클로로-메타-크실레놀, 은 기반 화합물, 클로르헥시딘, 폴리헥사메틸렌 비구아나이드, n-할라민, 트리클로산, 인지질, 알파 하이드록시산, 2,2-디브로모-3-니트릴로프로피온아미드, 2-브로모-2-니트로-1,3-프로판디올, 요오드, 브롬, 과산화수소, 이산화 염소, 오존, 식물성 오일, 식물 추출물, 염소, 차아염소산 나트륨, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 압출된 수용성 용품.
  15. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 활성제는 벤즈알코늄 염화물인, 압출된 수용성 용품.
  16. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 활성제는 파네솔인, 압출된 수용성 용품.
  17. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 중합체 내로 혼입된 0.1중량% 내지 30중량%의 활성제가 있는, 압출된 수용성 용품.
  18. 불투수성 배면시트와 투수성 라이너 사이에 배치된 흡수 부재, 여기서 상기 라이너는 신체 대향면 및 반대측인 의복 대향면을 가지는, 상기 흡수 부재; 및 상기 라이너 또는 상기 라이너에 인접하는 상기 흡수 부재의 표면에 부착된 제1 항의 압출된 수용성 용품을 포함하는, 개인 흡수 용품.
  19. 제7 항의 필름이 부착된 일회용 용품으로, 여기서 상기 일회용 용품은 부직포 기재인, 일회용 용품.
  20. 제7 항의 필름을 포함하는 흡수 부재로, 배면시트와 라이너 사이에 배치된 흡수 부재; 여기서 상기 필름은 상기 라이너와 상기 흡수 부재 사이에 또는 상기 라이너의 상단에 배치된, 흡수 부재.
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