KR20180063085A - 한 차원으로 수축하고 다른 차원으로 팽창하는 재료 - Google Patents

Abstract

기재는 가교 결합되고, 공유 결합된 중합체, 및 가역성의, 부분적으로 이온 결합된 중합체를 포함하는 이중 망상 중합체 시스템을 포함하고, 여기서 기재는 기재의 총 중량의 15% 이하의 수분 수준을 가지고, 여기서 기재는 잠재 수축력을 포함한다. 기재를 제조하기 위한 방법은 가교 결합되고, 공유 결합된 중합체, 및 가역성의, 이온 결합된 중합체를 포함하는 이중 망상 하이드로겔을 제조하는 단계; 힘을 가하여 이중 망상 하이드로겔을 적어도 한 방향으로 신장하는 단계; 실질적으로 탈수된 이중 망상 중합체 시스템을 형성하기 위해서 이중 망상 하이드로겔을 여전히 신장하면서 탈수시키는 단계; 및 힘을 해제하여서 기재를 제조하는 단계를 포함한다.

Description

한 차원으로 수축하고 다른 차원으로 팽창하는 재료

본 발명은 일반적으로 흡수성이 있고 수축가능한 재료에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 물 또는 체액과 같은 액체를 흡수할 때 한 차원으로 수축하고 다른 차원으로 팽창하는 재료에 관한 것이다.

기존 제품과 연관된 많은 충족되지 않은 소비자 요구를 해결할 가능성이 있는 반응성 재료가 필요하다. 이러한 반응성 재료의 새로운 용도는 또한 현재 범주 이상의 새로운 제품의 탐구 및 개발을 자극할 수 있다.

관련 재료는 물 수축성 섬유를 포함할 수 있고; 그러나, 그것은 하이드로겔이 아니고, 동일한 크기로 수축되지 않으며, 탄성 특성을 갖지 않는다. 반응성 재료를 제조하려는 이전의 시도는, 수축성 섬유, 물 흡수성 수축사, 및 기타 유사한 재료에 관련된 Genba 등의 미국 특허번호 제4,942,089호에 기술된 것과 같은 재료를 포함한다. 물에 난용성이고 10초 이하에 30% 이상만큼 20℃에서 물에 수축될 수 있는 수축성 섬유는, 예를 들어, 방사, 연신, 및 특정 조건 하에 카르복시 개질된 폴리비닐 알코올을 열처리하여 얻어진다. 물의 흡수시 수축가능한 부직포에 이러한 수축성 섬유를 함유한 실을 혼입하여 제조된 부직포와 함께 이런 종류의 섬유로 제조된 실은 일회용 기저귀의 가장자리 부분을 대퇴부에 밀착시키기 위해 제안되었다.

유체를 흡수할 수 있지만, 통상적인 하이드로겔은 일반적으로 수화된 상태에서는 부드럽고 깨지기 쉽고, 건조되거나 탈수된 상태에서는 부서지기 쉽고 단단하다. 통상적인 하이드로겔은 불량한 신축성 및 노치-저항성과 불량한 기계적 특성을 갖는다.

또한, Sun 등의 미국 특허 출원 공개 번호 2015/038613은 하이드로겔 조성물을 기술하지만, 응력 하에 이러한 조성물을 건조/탈수하는 것을 개시하지 않는다. Muratoglu 등의 PCT 특허 출원 공개 번호 WO06132661은 압축력을 사용하여 하이드로겔을 "변형"시킨 후 하이드로겔을 탈수시킴으로써 "더 단단하게" 만들어진 하이드로겔을 기술한다.

결과적으로, 본 명세서에 기재된 속성을 갖는 부직포의 제조를 가능하게 할 필요성이 있다.

기존 제품에 대해 충족되지 않은 요구사항은 적합성, 편안함 및 누출 제거를 포함한다. 하이드로겔 재료를 형성하기 위해 수성 매질 및 체액과 접촉시 한 차원으로 수축되고 하나 이상의 다른 차원으로 동시에 팽창할 수 있는 상이한 형태의 새로운 유형의 반응성 재료가 본원에 개시되어 있다. 상기 재료는 또한 물 및 다른 수성 액체에 대한 큰 흡수 용량을 갖는다. 재료는 유연성이 있다.

최근에는 수화된 상태에서 높은 탄성, 인성 및 노치-저항성과 같은 매우 흥미로운 기계적 특성을 갖는 새로운 종류의 하이드로겔인, 이중 망상 하이드로겔이 개발되었다. 이러한 재료는 많은 다른 분야에서 충족되지 않은 요구사항을 해결하는데 사용될 수 있다.

본 발명은 가교 결합되고, 공유 결합된 중합체, 및 가역성의, 부분적으로 이온 결합된 중합체를 포함하는 이중 망상 중합체 시스템을 포함하는 기재를 기술하고, 여기서 상기 기재는 기재의 총 중량의 15% 이하의 수분 수준을 가지고, 상기 기재는 잠재 수축력을 포함한다.

대안적 측면에서, 기재를 제조하기 위한 방법은 가교 결합되고, 공유 결합된 중합체, 및 가역성의, 이온 결합된 중합체를 포함하는 이중 망상 하이드로겔을 제조하는 단계; 힘을 가하여 이중 망상 하이드로겔을 적어도 한 방향으로 신장하는 단계; 실질적으로 탈수된 이중 망상 중합체 시스템을 형성하기 위해서 이중 망상 하이드로겔을 여전히 신장하면서 탈수시키는 단계; 및 힘을 해제하여서 기재를 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명의 목적들과 장점들은, 다음 상세한 설명에서 이하 기술되며, 또는 본 발명의 실시를 통해 학습될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “부직포 또는 부직 웹"은, 편직물(knitted fabric)에서와 같이 식별 가능한 방식은 아니지만 인터레이드된(interlaid) 개별적인 섬유 또는 실의 구조를 갖는 웹을 지칭한다. 부직포 직물 또는 웹은 다수의 공정, 예컨대, 멜트블로운 공정, 스펀본드 공정, 본디드 카디드 웹 공정 등으로 형성되어 왔다.

본원에서 사용된 것과 같이, 용어 “멜트블로운 웹”은 일반적으로 용융된 열가소성 물질이 용융 섬유로서 다수의 미세한, 대개는 원형의 다이 모세관을 통해 압출되어 용융된 열가소성 물질의 섬유를 감쇄시켜서 극세사 직경일 수 있는 그것의 직경을 감소시키는 수렴하는 고속 가스(예컨대 공기)로 압출되는 공정에 의해 형성되는 부직포 웹을 말한다. 그런 다음 멜트블로운 섬유는 고속 가스 스트림에 의해 운반되고 수집 표면 위에 쌓여서 무작위 분산된 멜트블로운 섬유 웹이 형성된다. 이러한 공정은, 예를 들어, Butin 등의 미국 특허 번호 제3,849,241호에 개시되어 있고, 이것은 본원에 전체가 참고로 원용된다. 일반적으로 말하면, 멜트블로운 섬유는 실질적으로 연속적 또는 불연속적이며, 일반적으로 직경이 10㎛보다 작으며, 수집 표면 상에 침착될 때 일반적으로 접착성(tacky)인 극세사일 수 있다.

본원에서 사용되는 용어 "스펀본드 웹(spunbond web)"은 일반적으로 작은 직경의 실질적으로 연속식 섬유를 함유하는 웹을 지칭한다. 섬유는 방적돌기(spinnerette)의 다수의 미세한, 일반적으로 원형인 모세관으로부터 용융된 열가소성 재료를 압출함에 의하여 형성되며, 그후 예를 들어 유도적 인발 및/또는 기타 공지된 스펀본딩 기구에 의해 압출된 섬유의 직경은 급격히 감소된다. 스펀본드 웹의 제조는, 예컨대, Dorschner 등의 미국 특허 번호 제3,692,618 호, Matsuki 등의 미국 특허 번호 제3,802,817호, Kinney의 미국 특허 번호 제3,338,992호, Kinney의 미국 특허 번호 제3,341,394호, Hartman의 미국 특허 번호 제3,502,763호, Levy의 미국 특허 번호 제3,502,538호, Dobo 등의 미국 특허 번호 제3,542,615호, Appel 등의 미국 특허 번호 제4,340,563호 및 Pike 등의 미국 특허 번호 제5,382,400호에 기술 및 도시되어 있으며, 이들은 그 전체가 참고로 본원에 원용되어 있다. 스펀본드 섬유는 수집 표면 상에 용착(deposit)될 때 일반적으로 끈적거리지 않는다. 스펀본드 섬유는 때때로 약 40μm 미만의 직경을 가질 수 있으며, 종종 약 5 내지 약 20μm이다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "스테이플 섬유"라는 용어는 일반적으로 약 0.5 내지 약 150mm 범위의 섬유 길이를 갖는 섬유를 의미한다. 스테이플 섬유는 셀룰로오스 섬유 또는 비-셀룰로오스 섬유일 수 있다. 사용될 수 있는 적절한 비-셀룰로오스 섬유의 일부 예는, 친수성 처리된 폴리올레핀 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 폴리비닐 아세테이트 섬유, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 친수성 처리는 내구성 표면 처리 및 중합체 수지/혼합물에서의 처리를 포함할 수 있다. 셀룰로오스 스테이플 섬유는, 예를 들어, 펄프, 열기계적 펄프, 합성 셀룰로오스 섬유, 개질된 셀룰로오스 섬유 등을 포함한다. 셀룰로오스 섬유는 이차 공급원 또는 재활용 공급원으로부터 얻을 수 있다. 적절한 셀룰로오스 섬유 공급원의 일부 예는, 열기계적, 표백된 및 미표백된 침엽수 펄프 및 활엽수 펄프 등의 천연 목재 섬유를 포함한다. 이차 또는 재활용 셀룰로오스 섬유는 사무실 폐기물, 신문인쇄용지, 브라운 페이퍼 스톡, 페이퍼보드 스크랩으로부터 얻을 수 있다. 또한, 마닐라삼, 아마, 밀크위드, 면, 개질된 면, 면 린터 등의 식물 섬유도 셀룰로오스 섬유로서 사용될 수 있다. 또한, 예컨대, 레이온, 비스코스 레이온 및 리오셀과 같은 합성 셀룰로오스 섬유가 사용될 수 있다. 개질된 셀룰로오스 섬유는, 일반적으로 탄소 사슬을 따라 히드록실기를 적절한 라디칼(예컨대, 카르복실, 알킬, 아세테이트, 질산염 등)로 대체함으로써 형성되는 셀룰로오스의 유도체로 구성된다. 본 출원의 목적을 위해 바람직한 스테이플 섬유는 통상적인 셀룰로오스 섬유(그 바람직한 예는 롤 티슈 및 종이 기반 타월에서 찾아볼 수 있는 것처럼 펄프 섬유임)와 같이 친수성이다.

본 명세서에서 사용하는 바와 같이, "실질적으로 연속적인 섬유"라는 용어는, 스테이플 섬유의 길이보다 긴 길이를 갖는 섬유를 의미하려는 것이다. 이 용어는, 스펀본드 섬유 등의 연속적인 섬유들 및 연속적이지는 않지만 약 150mm를 초과하는 정의된 길이를 갖는 섬유들을 포함하려는 것이다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "본디드 카디드 웹" 또는 "BCW"는, 관련 분야의 기술자들에게 공지되어 있으며, 예컨대, 참고로 본원에 원용되어 있는 Ali Khan 등의 미국 특허 번호 제4,488,928호에 추가로 개시되어 있는 바와 같은, 소면 공정에 의해 형성되는 부직포 웹을 지칭한다. 간단히, 소면 공정은, 대체로 균일한 평량을 제공하도록 빗질되거나 달리 처리된 벌키 볼 내에서 결합 섬유 또는 기타 결합 성분과, 예컨대, 스테이플 섬유의 혼합물로 시작하는 단계를 포함한다. 이 웹은 접착제 성분을 활성화하도록 가열되거나 달리 처리되어, 통합된 대체로 로프트(lofty)한 부직포 물질을 얻게 된다.

부직포 웹의 평량은 일반적으로 제곱야드당 물질의 온스(osy) 또는 제곱미터당 그램(gsm)으로 표현되며, 섬유 직경은 일반적으로 마이크로미터(μm)로 표현되고, 또는 스테이플 섬유의 경우엔 데니어(denier)로 표현된다. osy로부터 gsm으로 변환하려면 osy를 33.91로 승산한다는 점에 유의한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기계 방향" 또는 "MD"는 일반적으로 재료가 제조되는 방향을 의미한다. 이는 흔히 부직포 웹을 형성하는 동안 섬유가 피착되는 성형면의 주행 방향이기도 하다. 용어 “교차 기계 방향(cross-machine direction)”또는 “CD”는 상기 기계 방향에 수직인 방향을 의미한다. 횡-기계 방향(CD)으로 측정된 차원은 "폭" 차원으로 지칭되는 반면, 기계 방향(MD)으로 측정된 차원은 "길이" 차원으로 지칭된다. 평면 시트의 폭 및 길이 차원은 시트의 X 및 Y 방향을 구성한다. 평면 시트의 깊이 방향의 차원은 Z 방향이라고도 지칭된다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "엘라스토머"와 "탄성"은 상호 교환적으로 사용되며, 변형력이 제거되었을 때 변형 후 그 형상을 일반적으로 회복할 수 있는 층, 물질, 적층체 또는 복합체를 의미한다. 구체적으로, 본원에서 사용될 경우, "탄성" 또는 "엘라스토머"는, 편향력의 인가 시에, 물질이 그 이완된 비편향 길이보다 적어도 약 50% 더 긴 연신된 편향 길이로 연신될 수 있도록 허용하며, 연신력의 해제시, 물질이 그 신장률의 적어도 40%를 회복하도록 하는 임의의 물질의 특성을 의미한다. 엘라스토머 물질의 이러한 정의를 만족시킬 가상의 예는 적어도 1.50인치까지 신장 가능하고, 1.50인치로 신장되고 해제시 1.30인치 미만의 길이로 회복될 1인치의 물질 샘플일 것이다. 많은 탄성 물질은 그 이완된 길이의 50%를 훨씬 초과하여 신장될 수 있으며, 이들 중 많은 수는 신장력의 해제시 실질적으로 그 원래 이완된 길이로 회복될 것이다.

본원에서 사용된 용어 "g/cc"는 일반적으로 세제곱 센티미터(cm³) 당 그램을 의미한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "친수성"은 일반적으로 섬유 또는 필름, 또는 섬유와 접촉하는 수성 액체에 의해 습윤화될 수 있는 섬유 또는 필름의 표면을 지칭한다. 용어 "소수성”은 정의된 바와 같은 친수성이 아닌 물질을 포함한다. 문구 "자연적으로 소수성"은 소수성에 영향을 미치는 첨가제나 처리 없이 그 화학적 조성 상태에서 소수성인 물질을 의미한다.

이에 따라, 물질의 습윤 정도는 연관된 액체 및 물질의 접촉각 및 표면 장력 측면에서 설명될 수 있다. 특정 섬유 물질 또는 섬유 물질 블렌드의 습윤성을 측정하기에 적합한 장비 및 기술은 Cahn SFA-222 표면력 분석 시스템, 또는 실질적으로 동등한 시스템에 의해 제공될 수 있다. 이 시스템으로 측정될 때, 90 미만의 접촉각을 갖는 섬유는 "습윤성" 또는 친수성인 것으로 지정되고, 90 초과의 접촉각을 갖는 섬유는 "비습윤성" 또는 소수성인 것으로 지정된다.

이제, 하나 이상의 예들이 후술되어 있는 본 발명의 다양한 측면들이 상세히 참조될 것이다. 각 예는, 설명을 통해 제공되며, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 사실상, 통상의 기술자에게는, 본 발명의 사상이나 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 발명에 다양한 수정과 변경을 행할 수 있다는 점이 명백할 것이다. 예를 들어, 하나의 측면의 일부로서 예시하거나 설명하는 특징들을 다른 측면에 사용하여 또 다른 측면을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 수정과 변경을 커버하려는 것이다.

본 발명은 이중 망상 하이드로겔의 변형예를 기술한다. 이중 망상 하이드로겔은 두 종류의 중합체를 포함하는 하이드로겔이다. 이 경우에, 하나는 가교 결합된/공유 결합된 중합체이고; 두 번째는 가역성/이온 결합된 중합체이다. 이중 망상 하이드로겔은 강도, 탄성 및 노치-저항성과 같은 우수한 기계적 특성을 갖는 것으로 보고되었다. (예컨대, Nature, 489권, 133페이지, 2012 참조)

본 발명의 이중 망상 하이드로겔은 그것이 젖어있는 동안 이중 망상 하이드로겔을 신축하고/응력을 가한 후, 이러한 신축을 유지하면서 그것을 약 10 내지 15% 미만의 수분 수준으로 건조시켜서 변경된다. 결과적인 제품 재료, 즉 하이드로겔이 아닌 이중 망상 중합체 시스템은 건조시 강하고 유연성이 있는 상태를 유지하지만, 탄성이 없다. 이중 망상 중합체 시스템의 가교 결합된 중합체는 강도를 제공하지만, 반면에 이온 결합된 중합체는 그 결합 일부를 끊었다. 이론에 관하여 제한되지 않으면서, 건조 중 이들 결합을 끊는 것은 건조 이중 망상 중합체 시스템에서 잠재 수축력의 형태로 저장된 에너지를 생성하는 것으로 여겨진다.

전형적인 하이드로겔에서, 재수화는 모든 3개의 차원으로 팽창을 유발한다. 다시, 이론에 관하여 제한되지 않으면서, 본 발명의 건조 이중 망상 중합체 시스템이 재수화될 때, 일부 끊어진 이온 결합이 재형성되는 것으로 여겨진다. 이중 망상 중합체 시스템은 한 차원으로 (예컨대, x-y 평면에서) 수축되고, 반면에 그것은 다른 차원으로 (예컨대, z-방향, 여기에서 z-방향은 x-y 평면에 수직임) 팽창된다. 예를 들어, 건조 이중 망상 중합체 시스템의 스트링(string)형 샘플은 재수화될 때 길이가 약 5인치에서 1인치로 수축되고, 샘플은 또한 직경이 팽창되는 것을 보여주었다. 건조 이중 망상 중합체 시스템의 디스크 모양의 샘플은 직경이 수축되었지만 두께는 증가했다.

이런 이중 망상 중합체 시스템은 물에서 중량의 여러 배를 흡수할 수 있다. 실시예들이 본 발명에서 이하 상술된다.

본 발명의 목적으로, 이중 망상 하이드로겔의 샘플은 가교 결합된 중합체로서 폴리아크릴아미드 및 이온 결합된 중합체로서 알긴산 칼슘을 사용하여 제조되었다. 이러한 이중 망상 하이드로겔의 제조 및 성능에 대한 부가적 세부사항은, 본원에 그것이 상충하지 않는 정도로 참고로 원용되는, Sun 등의 미국 특허 출원 공개 번호 제2015/038613호에서 찾아볼 수 있다.

이중 망상 중합체 시스템의 잠재적 용도는, 건조 이중 망상 중합체 시스템들을 개인 케어 제품, 흡수 의료용 제품, 및 다양한 스트링 길이와 모양의 와이퍼에 끼워 넣는 것을 포함한다. 제품의 건조 이중 망상 중합체 시스템은 물에 젖을 때 모양을 바꾸거나 팽팽하게 되어서, 잠재적으로 이러한 제품의 모양 또는 외관 변경을 유발한다.

본 발명의 다양한 측면에서, 스트링/가닥, 또는 시트, 또는 건조 상태(10 내지 15 % 이하의 수분 함량을 가짐)의 섬유는 수성 매질과 접촉시 적어도 한 차원으로 수축하고 적어도 하나의 다른 차원으로 팽창한다. 또한, 스트링/가닥, 시트, 또는 섬유는 물에서 그 중량의 적어도 4배를 흡수한다. 예를 들어, 이중 망상 중합체 시스템으로 제조된 스트링의 경우, 외부 힘이 가해지지 않을 때 원래의 건조한 상태보다 젖었을 때 스트링의 길이가 훨씬 더 짧아지고, 반면에 스트링의 직경은 젖었을 때 동시에 더 커진다. 다른 실시예에서, 이중 망상 중합체 시스템으로 만들어진 시트는 적시거나 수화될 때 길이와 폭이 줄어들 수 있고, 시트의 두께는 동시에 증가한다.

본 발명의 특정한 일 측면에서, 적어도 하나의 가교 결합된 하이드로겔 형성 중합체, 및 가교 결합제의 상당 부분(예를 들어, 30%)이 건조 상태의 중합체와 완전히 가교 결합되지 않고 자유로운 또는 부분적으로 자유로운 상태에 있는 가역성 가교 결합제를 갖는 적어도 제2 하이드로겔 형성 중합체로부터 재료를 제조한다.

가교 결합된 중합체는 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 임의의 다른 적합한 중합체, 또는 이들의 임의의 조합물일 수 있다. 가역성 가교 결합제는 칼슘 이온을 갖는 알지네이트, 알루미늄 이온을 갖는 젤라틴, 임의의 다른 적합한 중합체, 또는 이들의 임의의 조합물일 수 있다. 건조 상태에서, 칼슘 이온은 알지네이트와 상당히 가교 결합되지 않는다.

하기 실시예들에서 추가로 설명되는 것처럼, 본 발명은 이중 망상 중합체 시스템 기재들을 제조하는 단계를 포함한다. 먼저, 이중 망상 하이드로겔은 보고된 문헌과 일치하는 수화된 상태로 제조된다. 이중 망상 하이드로겔은 스트링, 시트로, 또는 임의의 다른 적합한 형태로 제조될 수 있다. 이중 망상 하이드로겔을 경화한 후, 이중 망상 하이드로겔은 하나 또는 두 개의 선택된 차원으로 기계적으로 신축되거나 신장되며, 신장된 상태에서 건조된다. 신장력이 해제될 때, 건조된 재료(이중 망상 중합체 시스템)는 주위 조건 하에 장기간 동안 큰 변화 없이 신장으로 취득된 차원을 유지한다.

도시되지는 않았으나, 건조된 이중 망상 중합체 시스템에 선택된 특성을 부여하기 위해 마무리 단계 및/또는 후처리 공정을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 화학적 후처리가 후속 단계에서 이중 망상 중합체 시스템에 추가될 수 있고, 또는 이중 망상 중합체 시스템은 이중 망상 중합체 시스템을 최종 제품으로 전환하기 위해 커터, 슬리터 또는 기타 처리 장비로 수송될 수 있다. 또한, 이중 망상 중합체 시스템의 외면에 공지의 공정을 통해 패터닝이 배치될 수 있다.

실시예

재료 및 절차

1. 이중 망상 하이드로겔의 제조. 하나의 바이알(vial)에서, 1.7g의 아크릴아미드와 0.3g의 알긴산 나트륨을 12ml의 물에 용해시켰다. 그런 다음, 1 mg의 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(MBAA) 및 17mg의 과황산암모늄을 첨가하였다. 제2 바이알에서, 4.2mg의 테트라메틸 에틸렌디아민을 1ml의 물에 용해시켰고 40mg의 황산 칼슘을 혼합하였다. 두 용액을 진공 하에 30분 동안 탈기시켰다. 두 용액을 그런 다음 혼합하고 페트리 접시에 부었다. 페트리를 유리 조각으로 덮었고 2시간 동안 소형 UV 램프 아래에 두어서 하이드로겔을 형성 및 경화시켰다. 하이드로겔은 탄성이 있고 파괴되지 않으면서 원래 길이의 20배까지 쉽게 늘어날 수 있다. 늘림과 이완은 20회보다 많이 반복될 수 있다.

2. 물로 유발된 수축가능한 스트링의 제조. 제조 단계 1에서 제조된 하이드로겔 조각을 작은 스트링으로 절단하였다. 스트링은 원래 길이의 약 6배로 늘어나 공기 건조되었다. 각각의 공기 건조된 스트링은 안정적으로 유지되었고 파괴 없이 구부리거나 조작하도록 유연성이 있었다. 공기 건조된 스트링은 물이나 소변으로 적실 때 이 삼분 이내에 원래 수화된 상태의 길이에 가까운 길이로 수축되었다. 예를 들어, 12cm의 길이를 갖는 얇은 수축가능한 스트링은 2cm의 길이를 갖는 비교적 두꺼운(fat) 하이드로겔 스트링이 되었다. 비교하여, 유사한 크기의 폴리비닐 알코올계 수축가능한 섬유는 50 % 미만으로 수축되었고 보다 느리게 수축되었다.

3. 물로 유발된 수축가능한 디스크의 제조. 제조 단계 1에서 제조된 하이드로겔 조각을 작은 디스크로 절단하였다. 디스크는 그것의 원래 직경보다 약 4배로 늘어나 공기 건조되었다. 각각의 공기 건조된 디스크는 안정적으로 유지되었고 파괴 없이 구부리거나 조작하도록 유연성이 있었다. 건조된 디스크는 물이나 소변으로 적실 때 이 삼초 이내에 원래 수화된 상태의 직경에 가까운 직경으로 수축되었다. 예를 들어, 2cm의 길이를 갖는 얇은 수축가능한 디스크는 적신 후 5초 내에 0.5cm의 직경을 갖는 비교적 두꺼운 하이드로겔 디스크가 되었다.

결과

4. 물 흡수. 5mg의 중량을 갖는 수축가능한 스트링을 제조 단계 2에서 설명한 바와 같이 제조한 다음, 5분 동안 물에 담갔다. 5mg의 총 중량을 갖는 폴리비닐 알코올계 수축가능한 섬유 다발을 5분 동안 물에 담갔다. 수화된 재료를 한 장의 종이 타월에 놓아서 몇 초 동안 종이 타월에 대해 재료를 약간 짜서 대부분의 자유수를 흡수하였고, 그 후 중량을 재었다. 수축가능한 스트링은 23mg의 물을 흡수하였고, 수축가능한 섬유 다발은 6mg의 물을 흡수하였다.

5. 수축가능한 스트링이 매립된 티슈. 건조된 스트링을 제조 단계 2에서 설명한 대로 제조하였다. 접착제를 사용하여 두 개의 건조된 스트링을 한 장의 티슈에 평행하게 매립하였다. 다른 두 개의 건조된 스트링은 접착제를 사용하여 다른 한 장의 티슈에 비스듬히 매립되었다. 다른 건조된 스트링은 접착제를 사용하여 제3 장의 티슈에 원형 형상으로 매립되었다. 각각의 샘플을 물로 적시면 수축가능한 스트링은 길이가 수축되도록 하고 각각의 티슈에서 수축가능한 스트링의 배향에 따라 티슈 샘플을 다른 3차원 구조로 당긴다.

6. 수축가능한 스트링을 갖는 부직포 재료. 한 장의 부직포 재료를 제조하였다. 제조 단계 2에서와 같이 제조된 2개의 건조된 스트링을 접착제를 사용하여 부직포 재료 상에 평행하게 매립하였다. 제2 장의 부직포 재료를 제조하였다. 제조 단계 2에서와 같이 제조된 2개의 건조된 스트링은 접착제를 사용하여 부직포 재료에 비스듬히 매립되었다. 각각의 샘플을 물로 적시면 수축가능한 스트링은 길이가 수축되도록 하고 각각의 샘플에서 수축가능한 스트링의 배향에 따라 부직포 재료 샘플을 다른 3차원 구조로 당긴다.

특정한 제1 측면에서, 기재는 가교 결합되고, 공유 결합된 중합체, 및 가역성의, 부분적으로 이온 결합된 중합체를 포함하는 이중 망상 중합체 시스템을 포함하고, 여기서 상기 기재는 기재의 총 중량의 15% 이하의 수분 수준을 가지고, 상기 기재는 잠재 수축력을 포함한다.

특정한 제2 측면은 특정한 제1 측면을 포함하고, 상기 기재는 액체 흡수성이다.

특정한 제3 측면은 제1 및/또는 제2 측면을 포함하고, 가교 결합되고, 공유 결합된 중합체는 폴리아크릴아미드이다.

특정한 제4 측면은 제1 내지 제3 측면 중 하나 이상을 포함하고, 가역성의, 부분적으로 이온 결합된 중합체는 알긴산 칼슘이다.

특정한 제5 측면은 제1 내지 제4 측면 중 하나 이상을 포함하고, 상기 기재는 유연성이 있고 비탄성이다.

특정한 제6 측면은 제1 내지 제5 측면 중 하나 이상을 포함하고, 상기 기재는 수성 액체에 노출될 때 수축력을 방출하도록 구성된다.

특정한 제7 측면은 제1 내지 제6 측면 중 하나 이상을 포함하고, 수축력의 방출은 기재가 적어도 하나의 차원으로 수축되게 한다.

특정한 제8 측면은 제1 내지 제7 측면 중 하나 이상을 포함하고, 수축력의 방출은 기재가 수축 차원과 상이한 적어도 하나의 차원으로 팽창하게 한다.

특정한 제9 측면은 제1 내지 제8 측면 중 하나 이상을 포함하고, 이중 망상 중합체 시스템은 수성 액체에 노출될 때 이중 망상 하이드로겔이 되도록 구성된다.

특정한 제10 측면에서, 기재를 제조하기 위한 방법은 가교 결합되고, 공유 결합된 중합체, 및 가역성의, 이온 결합된 중합체를 포함하는 이중 망상 하이드로겔을 제조하는 단계; 힘을 가하여 이중 망상 하이드로겔을 적어도 한 방향으로 신장하는 단계; 실질적으로 탈수된 이중 망상 중합체 시스템을 형성하기 위해서 이중 망상 하이드로겔을 여전히 신장하면서 탈수시키는 단계; 및 힘을 해제하여서 기재를 제조하는 단계를 포함한다.

특정한 제11 측면은 특정한 제10 측면을 포함하고, 상기 탈수시키는 단계는 이중 망상 중합체 시스템을 이중 망상 중합체 시스템의 총 중량의 15% 이하의 수분으로 건조시킨다.

특정한 제12 측면은 특정한 제10 및/또는 제11 측면을 포함하고, 신장하고 탈수시키는 단계는 기재에서 잠재 수축력을 포착한다.

특정한 제13 측면은 제10 내지 제12 측면 중 하나 이상을 포함하고, 상기 기재는 액체에 노출될 때 수축력을 방출하도록 구성된다.

특정한 제14 측면은 제10 내지 제13 측면 중 하나 이상을 포함하고, 수축력의 방출은 기재가 적어도 하나의 차원으로 수축되게 한다.

특정한 제15 측면은 제10 내지 제14 측면 중 하나 이상을 포함하고, 수축력의 방출은 기재가 수축 차원과 상이한 적어도 하나의 차원으로 팽창하게 한다.

특정한 제16 측면은 제10 내지 제15 측면 중 하나 이상을 포함하고, 가교 결합되고, 공유 결합된 중합체는 폴리아크릴아미드이다.

특정한 제17 측면은 제10 내지 제16 측면 중 하나 이상을 포함하고, 가역성의, 이온 결합된 중합체는 알긴산 칼슘이다.

특정한 제18 측면은 제10 내지 제17 측면 중 하나 이상을 포함하고, 이중 망상 하이드로겔은 탄성이 있고, 상기 기재는 유연성이 있고 비탄성이다.

특정한 제19 측면은 제10 내지 제18 측면 중 하나 이상을 포함하고, 이중 망상 중합체 시스템은 수성 액체에 노출될 때 이중 망상 하이드로겔로 복귀하도록 구성된다.

특정한 제20 측면은 제10 내지 제19 측면 중 하나 이상을 포함하고, 기재는 웹, 스트링, 디스크, 시트 또는 섬유의 형태이다.

본 발명을 본 발명의 특정 측면들에 대하여 상세히 설명하였지만, 통상의 기술자라면, 전술한 바를 이해함으로써 이러한 측면들에 대한 수정, 변경, 및 균등물을 쉽게 인식하게 될 수 있음을 이해할 것이다. 이에 따라, 본 개시 내용의 범위는 청구범위 및 그 균등물의 범위로서 평가되어야 한다.

Claims (20)

1. 기재로,
   가교 결합되고, 공유 결합된 중합체, 및 가역성의, 부분적으로 이온 결합된 중합체를 포함하는 이중 망상 중합체 시스템을 포함하고, 여기서 상기 기재는 상기 기재의 총 중량의 15% 이하의 수분 수준을 가지고, 여기서 상기 기재는 잠재 수축력을 포함하는, 기재.
2. 제1항에 있어서, 상기 기재는 액체 흡수성인, 기재.
3. 제1항에 있어서, 상기 가교 결합되고, 공유 결합된 중합체는 폴리아크릴아미드인, 기재.
4. 제1항에 있어서, 상기 가역성의, 부분적으로 이온 결합된 중합체는 알긴산 칼슘인, 기재.
5. 제1항에 있어서, 상기 기재는 유연성이 있고 비탄성인, 기재.
6. 제1항에 있어서, 상기 기재는 수성 액체에 노출될 때 수축력을 방출하도록 구성된, 기재.
7. 제6항에 있어서, 상기 수축력의 방출은 상기 기재가 적어도 하나의 차원으로 수축되게 하는, 기재.
8. 제7항에 있어서, 상기 수축력의 방출은 상기 기재가 수축 차원과 상이한 적어도 하나의 차원으로 팽창하게 하는, 기재.
9. 제1항에 있어서, 상기 이중 망상 중합체 시스템은 수성 액체에 노출될 때 이중 망상 하이드로겔이 되도록 구성된, 기재.
10. 기재를 제조하기 위한 방법으로,
    가교 결합되고, 공유 결합된 중합체, 및 가역성의, 이온 결합된 중합체를 포함하는 이중 망상 하이드로겔을 제조하는 단계;
    힘을 가하여 상기 이중 망상 하이드로겔을 적어도 한 방향으로 신장하는 단계;
    상기 이중 망상 하이드로겔을 여전히 신장하면서 탈수시켜서 실질적으로 탈수된 이중 망상 중합체 시스템을 형성하는 단계; 및
    상기 힘을 해제하여서 상기 기재를 제조하는 단계를 포함하는, 방법.
11. 제10항에 있어서, 탈수시키는 단계는 상기 이중 망상 중합체 시스템을 상기 이중 망상 중합체 시스템의 총 중량의 15% 이하의 수분으로 건조시키는, 방법.
12. 제10항에 있어서, 신장하고 탈수시키는 단계는 상기 기재에서 잠재 수축력을 포착하는, 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 기재는 액체에 노출될 때 상기 수축력을 방출하도록 구성된, 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 수축력의 방출은 상기 기재가 적어도 하나의 차원으로 수축되게 하는, 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 수축력의 방출은 상기 기재가 수축 차원과 상이한 적어도 하나의 차원으로 팽창하게 하는, 방법.
16. 제10항에 있어서, 상기 가교 결합되고, 공유 결합된 중합체는 폴리아크릴아미드인, 방법.
17. 제10항에 있어서, 상기 가역성의, 이온 결합된 중합체는 알긴산 칼슘인, 방법.
18. 제10항에 있어서, 상기 이중 망상 하이드로겔은 탄성이 있고, 상기 기재는 유연성이 있고 비탄성인, 방법.
19. 제10항에 있어서, 상기 이중 망상 중합체 시스템은 수성 액체에 노출될 때 이중 망상 하이드로겔로 복귀하도록 구성된, 방법.
20. 제10항에 있어서, 상기 기재는 웹, 스트링, 디스크, 시트 또는 섬유의 형태인, 방법.