KR20190085162A - 고함량의 생물 기반 소재를 갖는 생분해성 위생 물품 - Google Patents

고함량의 생물 기반 소재를 갖는 생분해성 위생 물품 Download PDF

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KR20190085162A
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sanitary article
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topsheet
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사데시 에이치. 소크라
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노보머, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은, 고함량의 생물 기반 소재를 갖는 생분해성 중합체로 구성된 위생 물품, 예를 들어 일회용 기저귀, 성인용 요실금 패드, 여성 위생 물품 및 생리대에 관한 것이다. 위생 물품은, 탑 시트, 흡수성 코어 및 백 시트를 포함한다. 탑 시트는, 착용자의 신체로부터 액체를 흡상하여 제거하도록 구성될 수 있고, 초흡수성 중합체로 함침될 수 있는 생분해성 폴리에스테르 폴리올 중합체 폼으로 구성된다. 흡수성 코어는, 가교결합되고/가교결합되거나 부분적으로 중화된 폴리아크릴산 중합체, 가교결합된 폴리아크릴산 또는 가교결합된 전분 아크릴산 그래프트 중합체를 포함하는 초흡수성 중합체로 구성될 수 있다. 백 시트는, 일반적으로 소수성 특징을 갖는 폴리-락톤 중합체로 구성될 수 있다. 바람직한 양태에서, 탑 시트, 흡수성 코어 및 백 시트를 포함하는 중합체 물질은, 고함량의 생물 기반 소재를 갖는 원료로부터 형성된다.

Description

고함량의 생물 기반 소재를 갖는 생분해성 위생 물품
본 발명은, 보다 고함량의 생물 기반 소재(higher biobased content)를 갖는 생분해성 중합체를 포함하여 구성되는 신규한 위생 물품(article), 예를 들어 일회용 기저귀, 성인용 요실금 패드, 생리대 등에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은, 액체 투과성 탑 시트(topsheet), 액체 불투과성 백 시트(backsheet), 흡수성 코어, 탄성 부재, 및 보다 높은 생분해성(biodegradability) 및 생물 기반 소재를 갖는 중합체를 포함하여 구성된 접착성 체결부(fastener)를 포함하는 위생 물품을 제공한다. 유리하게는, 본 발명은 보다 환경에 대한 책임을 갖는 위생 적용을 제공한다.
일반적으로, 중합체는 단량체로 알려진 다수의 반복되는 보다 더 작은 분자들로 구성되는 보다 더 큰 분자이다. 중합으로 알려진 공정 동안, 단량체들은 서로 공유결합되어 더 큰 중합체 쇄를 형성할 수 있다. 단량체들의 조성 및 배열은 중합체의 특성, 예를 들어 중합체의 생분해성 및 생물 기반 소재를 결정할 수 있다.
중합체의 생물 기반 소재는, 단량체가 유도되는 원료 공급원과 관련된다. 특히, 생물 기반 소재 함유도(degree of biobased content)는, 생물학적이거나, 재순환되거나, 재생가능하거나, 또는 다른 지속가능한 물질로부터 유도되는 단량체의 탄소량에 따른다. 이러한 생물학적 물질은, 예를 들어, 작물 잔여물, 목재 잔여물, 풀, 도시 고형 폐기물 및 조류와 같은 공급원을 포함할 수 있다. 고함량의 생물 기반 소재를 갖는 중합체가, 지속가능하고 환경에 대한 책임을 갖는 적용에 사용하기에 바람직할 수 있다.
생분해성 중합체는 환경에 대한 책임을 갖는 적용에서 유리할 수도 있다. 생분해성 중합체는 일반적으로, 자연 공정에 의해 환경적으로 상용성인 더 작은 분자들로 분해될 수 있는 결합된 유기 분자로 구성되는 주쇄를 포함한다. 생분해성 중합체 내의 단량체들의 특정한 화학적 조성은, 분해에 의해 제조되는 더 작은 분자, 분해가 일어나는 메커니즘, 및 분해가 일어나는 속도를 결정할 것이다.
다수의 통상적인 중합체는, 생분해성 또는 약간의 생물 기반 소재 함유도의 특징을 부여하는 단량체로 구성될 수 없다. 또한, 환경에 대한 책임을 갖는 중합체를 제조하기 위해 통상의 공정을 변경하는 것은, 값비싼 긴 제조 사이클을 필요로 하고/필요로 하거나, 변경하기 어려울 수 있다.
일반적으로, 위생 물품, 예를 들어 일회용 기저귀, 성인용 요실금 패드, 여성 위생 물품 및 생리대는, 액체를 수용하고 보유하기 위한 흡수성 코어를 포함한다. 흡수성 물품이 효율적으로 기능하기 위해, 흡수성 코어는 구조물 내로 액체를 신속하게 포착해야(acquire) 하며, 바람직하게는 액체를, 착용자의 신체로부터 특수한 탑 시트 층으로 흡상(wicking)하여 제거해야 한다. 액체는 탑 시트를 쉽게 투과할 수 있고, 흡수성 코어에 의해 흡수될 수 있다. 보유된 유체는 착용자의 신체로부터 가장 멀리 배치된 소수성 백 시트를 투과하지 않을 수도 있다.
탑 시트는 일반적으로, 유연하고 부드러운 감촉이며, 착용자의 피부에 비자극적인 동시에 액체 투과성을 유지하면서, 액체가 탑 시트의 두께를 쉽게 투과할 수 있게 한다. 통상적인 탑 시트는 폭 넓은 범위의 물질들, 예를 들어 다공성 폼(foam), 망상(reticulated) 폼, 천공된 플라스틱 필름, 천연 섬유(예를 들어, 목재 또는 면 섬유), 합성 섬유(예를 들어, 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌 섬유)로부터 또는 천연 및/또는 합성 섬유의 조합으로부터 제조될 수 있다. 일반적으로, 탑 시트는 착용자의 피부를 흡수성 코어에 함유된 액체로부터 단리시키도록 의도된 물질로 제조된다.
백 시트는 일반적으로 액체에 대해 불투과성이며, 통상적으로는 얇은 플라스틱 필름, 예를 들어 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로부터 제조되지만, 다른 물질이 사용될 수도 있다. 백 시트는, 흡수성 코어에 흡수되고 함유된 유체가 위생 물품과 접촉하는 의류 물품, 예를 들어 침대 시트 및 속옷을 오염시키는 것을 방지한다. 탑 시트와 유사하게, 백 시트는 일반적으로 착용자의 신체의 일반적인 형상 및 윤곽에 용이하게 부합하도록 가요성이고 유연하다.
흡수성 코어는 일반적으로 위생 물품을 형성하기 위한 탑 시트와 백 시트 사이에 배치된다. 흡수성 코어는 일반적으로 압축가능하고, 순응가능하며(conformable), 착용자의 피부에 비자극성이고, 액체 및 특정 신체 배설물을 흡수 및 보유할 수 있다. 흡수성 코어는 일반적으로, 필수 유형의 물질의 여러 시트 또는 웹의 라미네이트 또는 조합을 포함할 수 있다.
위생 물품의 향상된 생분해성에 대한 필요성이 존재한다. 본 발명은, 증가 된 생분해성 및 생물 기반 소재를 갖는 중합체성 물질로 구성된 위생 물품을 제공하여 이러한 요구를 해결한다.
본 발명은, 환경에 대한 이러한 물품의 영향을 최소화하는 동시에 사용자에게 이러한 물품의 편안함을 향상시킴으로써, 현재 사용가능한 것에 대한 다수의 이익을 제공하는 위생 물품에 관한 것이다. 따라서, 하나의 이익은 이들 물품의 환경에 대한 피해를 최소화하는, 고함량의 생물 기반 소재를 갖는 생분해성 중합체로 구성된 위생 물품이다. 또한, 본 발명에 따를 탑 시트 내로의 고도의 흡착성 물질의 혼입은, 위생 물품을 사용하는 착용자의 피부에 대한 수분감을 감소시킨다.
일 양태에서, 본 발명은, 탑 시트, 백 시트 및 흡수성 코어를 갖는 위생 물품이다. 탑 시트는, 생분해성 폴리에스테르 폴리올 중합체의 불균질한 물리적 혼합물, 개별 입자로서 탑 시트를 통해 분산된, 폴리에스테르 중합체의 질량에 비해 보다 적은 질량의 초흡수성 중합체로 구성된다. 흡수성 코어는, 상기 탑 시트에 인접하여 배치되고 상기 탑 시트에 대해 고정되는 내부측을 갖는 생분해성 초흡수성 중합체를 포함한다. 백 시트는, 상기 흡수성 코어의 외부측에 인접하여 배치되고 상기 흡착성 코어에 대해 고정되는 생분해성이고 액체 비투과성인 중합체를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 탑 시트는, 초흡수성 입자를 보유하는 격자를 갖는 생분해성 폴리에스테르 폴리올 중합체를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 격자는, 생분해성 초흡수성 중합체의 불균질한 분산을 제공하기 위해 초흡수성 중합체로 함침된 공극을 포함할 수 있다.
탑 시트는, 흡수성 코어 다음에 배치되는 흡수성 면(face), 및 위생 물품의 외부에 면하는 형체가 있는 면(corporeal face)을 가질 것이며, 초흡수성 중합체의 농도는 흡수성 면 근처의 농도에 비해 형체가 있는 면 근처에서 더 클 수 있거나, 초흡수성 중합체의 농도는 형체가 있는 면 근처의 농도에 비해 흡수성 면 근처에서 더 클 수 있다.
본 발명의 일부 양태에서, 하나 이상의 폴리에스테르 폴리올, 폴리-락톤 및/또는 폴리아크릴산 유도체가 생분해성 탄성 부재를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 일부 양태에서, 하나 이상의 폴리에스테르 폴리올, 폴리-락톤 및/또는 폴리아크릴산 유도체가 생분해성 접착성 체결부를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
다른 양태에서, 탑 시트는, 물리적 혼합물로서 내부에 점재된(interspersed) 초흡수성 입자를 갖는 폼 형태의 생분해성 폴리에스테르 폴리올 중합체를 포함할 수 있다. 폼은, 초흡수성 입자가 분산된 격자로 구성될 수 있다. 다른 양태에서, 폼은 생분해성 초흡수성 중합체의 불균질 분산물로 함침된 공극을 한정할 수 있다.
탑 시트에 대하여 적합한 폴리에스테르 폴리올 중합체는, 생분해성을 촉진하기 위해 주쇄에 다수의 카보닐, 카보네이트, 아세탈, 에테르, 니트릴, 우레탄, 우레아, 이미드, 무수물(anhydride), 포스페이트, 및/또는 시아노그릴레이트 관능 그룹들을 포함한다. 폴리올은, 3차원 구조의 공극을 형성하게 하는 중합체 주쇄들 사이의 가교결합을 포함할 수 있다. 폴리올 및 가교결합 분자의 조성은, 폴리올 격자의 공극 크기 및 일반적인 구조적 특성을 결정할 수 있다. 폴리올 격자의 공극 크기 및 일반적인 구조적 특성은, 초흡수성 중합체에 대한 용량 및 초흡수성 중합체에 대한 격자간 분산 거리를 결정할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 생분해성 초흡수성 폼은, 폴리올의 중합, 및 격자의 공극 내에 초흡수성 중합체를 함침시키는 동시에 격자를 발포시킴을 포함하는 적어도 2단계로 제조된다.
바람직한 양태에서, 본 발명의 백 시트는, 폴리-락톤, 폴리부틸렌 석시네이트, 및/또는 폴리부틸렌 석시네이트 유도체를 포함한다. 특정한 바람직한 양태에서, 백 시트는, β-락톤 단량체를 포함하며, 재생가능한 공급원에 기인하는 탄소 원자를 함유하는 에폭사이드의 카보닐화로부터 생성된 β-락톤 공급물에 의해 제공되는 탄소 및 산소 원자를 함유하는 반복 단량체 단위의 직쇄를 갖는, 폴리-락톤 중합체로 구성될 수 있다. 일부 양태에서, 폴리-락톤 중합체는, 가교결합제, 예를 들어, 비닐 그룹, 예를 들어, N,N'-메틸렌-비스아크릴아미드, N,N'-에틸렌-비스-메타크릴아미드, 헥사메틸렌-비스-아크릴아미드, 트리알릴 아민, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리메타크릴레이트, 및 알릴 메타크릴레이트를 포함한다. 특정한 바람직한 양태에서, 폴리-락톤은 보다 높은 소수성을 가질 수 있거나 갖도록 개질될 수 있다.
본 발명의 특정한 바람직한 양태에서, 흡수성 코어는 탑 시트에 근접하게 배치되는 내부측 및 백 시트에 근접하게 배치되는 외부측을 가질 수 있고, 폴리아크릴산 유도체로 구성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 흡수성 코어용 물질은, 흡수성 코어에 고함량 생물 기반 소재 특징을 부여하는 신규한 방법 및 공정에 의해 제조된다. β-프로피오락톤으로부터 아크릴산을 제조하기 위한 방법 및 공정은, β-프로피오락톤과 이온성 개시제를 반응기에서 중합하여, 폴리아크릴산 주쇄 및 복수의 폴리프로피오락톤 측쇄를 갖는 중합체 중간체를 제조하는 단계를 포함한다. 유리하게는, 형성된 생분해성 폴리아크릴산 유도체는 고함량의 생물 기반 소재를 가질 수 있다.
일부 양태에서, 본원 명세서에 개시된 임의의 방법에 따라 제조된 중합체가 제공된다.
상기 일부 변형에서, 중합체는 0% 이상, 100% 이하의 생물-소재(bio-content)를 갖는다. 상기 특정 변형에서, 중합체는, 적어도 10%, 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 96%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%, 적어도 99.5%, 적어도 99.9%, 적어도 99.99% 또는 100%의 생물-소재를 갖는다.
일부 변형에서, 생물-소재("생물 기반 소재"으로도 나타냄)은 다음에 따라 측정될 수 있다:
ASTM D6866(방사성 탄소를 사용하여 고형, 액상 및 기체형 샘플의 생물 기반 소재를 측정하기 위한 표준 시험 방법)에 의해 측정하여,% 생물-소재 또는 생물 기반 소재 = [생물(유기) 탄소]/[총 (유기) 탄소]*100%.
중합체의 생물-소재은 사용되는 β-락톤의 생물-소재에 따를 수 있다. 예를 들어, 본원 명세서에 개시된 방법의 일부 변형에서, 본원 명세서에 개시된 중합체를 제조하기 위해 사용되는 β-락톤은, 0% 이상, 100% 이하의 생물-소재를 가질 수 있다. 본원 명세서에 개시된 방법의 특정 변형에서, 본원 명세서에 개시된 중합체를 제조하기 위해 사용되는 β-락톤은, 적어도 10%, 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 96%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%, 적어도 99.5%, 적어도 99.9%, 적어도 99.99% 또는 100%의 생물-소재를 가질 수 있다. 특정 변형에서, 재생가능한 공급원로부터 유도되는 β-락톤이 사용된다. 다른 변형에서, 사용되는 β-락톤의 적어도 일부는 재생가능한 공급원으로부터 유도되고, β-락톤의 적어도 일부는 재생불가능한 공급원으로부터 유도된다.
β-프로피오락톤의 생물 기반 소재는, 예를 들어, 사용되는 에틸렌 옥사이드 및 일산화탄소의 생물-소재에 따를 수 있다. 일부 변형에서, 에틸렌 옥사이드 및 일산화탄소 둘 다는 재생가능한 공급원으로부터 유도된다.
상기 일부 변형에서, 중합체는, 적어도 10%, 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 96%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%, 적어도 99.5%, 적어도 99.9%, 적어도 99.99% 또는 100%의 생분해성을 갖는다.
상기 일부 변형에서, 생분해성은 ASTM D5338-15(친열성(thermophilic) 온도을 포함하는 제어된 퇴비화 조건 하에서의 소성 물질의 호기성 생분해를 측정하기 위한 표준 시험 방법)에 따라 정의되고 측정되는 바와 같다.
본 발명의 목적은, 생분해성 및 생물학적 소재의 특성을 유지하면서 액상 폐기물 취급에 있어서 개선된 특성을 갖는 흡수성 물품인 위생 물품을 제공하는 것이다.
본 발명의 다수의 다른 특징 및 이점이 이하의 설명으로부터 자명해질 것이다.
본원 명세서는 다양한 변경 및 대안적인 형태가 가능하지만, 이들의 특정한 예시적인 양태가 예시의 방식으로 도시되었으며, 본원 명세서에 상세하게 설명되었다. 그러나, 개시된 특정한 양태로 본원 명세서를 한정하려는 의도는 없는 반면, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 바와 같은 개시의 범위 내에 있는 모든 변경, 균등물, 및 대안을 포괄하는 것으로 이해되어야 한다.
하기의 설명은, 고함량의 생물 기반 탄소 소재를 갖는 생분해성 폴리올 중합체에 관한 본 발명의 바람직한 양태를 포함한다. 그러나, 이러한 설명은 본원 명세서의 범위에 대한 제한으로서 의도되는 것이 아니라, 예시적인 양태의 설명으로서 제공되는 것으로 인식되어야 한다.
특정 관능 그룹 및 화학적 용어의 정의는 하기에서 보다 상세히 설명된다. 화학 원소는, CAS 버전, 화학 및 물리 핸드북 75판 내부 커버의 주기율표에 따라 확인되며, 특정 관능 그룹은 일반적으로 그 안에 개시된 바와 같이 정의된다. 또한, 유기 화학의 일반적인 원리, 및 특정 관능 모이어티(moiety) 및 반응성은, 문헌[Organic Chemistry, Thomas Sorrell, University Science Books, Sausalito, 1999; Smith and March March's Advanced Organic Chemistry, 5th Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, 2001; Larock, Comprehensive Organic Transformations, VCH Publishers, Inc., New York, 1989; Carruthers, Some Modern Methods of Organic Synthesis, 3rd Edition, Cambridge University Press, Cambridge, 1987]에 개시되며, 상기 문헌 각각의 전체 내용은 본원 명세서에 인용되어 포함된다.
본원 명세서에서 사용되는 용어 "중합체"는 높은 상대 분자 질량을 갖는 분자를 나타내며, 이의 구조는 낮은 상대 분자 질량의 분자로부터 실제로 또는 개념적으로 유도되는 단위의 다중 반복을 포함한다. 일부 양태에서, 중합체는 하나의 단량체 화학종(예를 들어, 폴리EO)으로만 구성된다. 일부 양태에서, 중합체는 하나 이상의 에폭사이드의 공중합체, 삼원중합체, 헤테로중합체, 블록 공중합체 또는 테이퍼드(tapered) 헤테로중합체이다.
본원 명세서에 사용되는 용어 "촉매"는, 이의 존재가 화학 반응의 속도를 증가시키는 동시에, 소비되지 않거나 영구적인 화학적 변화 자체를 겪지 않는 물질을 나타낸다.
생분해성(biodegradability) 및 생분해성(biodegradable)은, 살아있는 생물, 예를 들어 박테리아, 균류, 미생물 또는 다른 생물학적 수단의 작용에 의해 신속하게 붕괴(분해)되는 물질의 능력을 나타내며, 신속하게는 일반적으로 10년, 5년, 2년 이하이다.
지속가능한 물질 및 지속가능한 중합체는, 적어도 부분적으로 그린(green) 공급원에 대하여 유도되고, 물질 중 탄소와 수소 총량의 10% 이상, 보다 일반적으로는 20%, 50%, 75%, 90%, 95% 또는 100%의 그린 치환체의 퍼센티지를 갖는 생분해성 물질 및 중합체를 각각 의미한다.
본원 명세서에서 사용되는 바와 같이, 하나 이상의 수치 값에 선행하는 용어 "약"은, 상기 수치 값의 ±5%를 의미한다. 본원 명세서의 값 또는 파라미터에 대한 "약"에 대한 언급은, 상기 값 또는 파라미터 그 자체에 관한 양태를 포함(및 설명)하는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, "약 x"를 나타내는 설명은 "x" 그 자체의 기재를 포함한다.
또한, 본원 명세서에서 2개의 값들 또는 파라미터들 "사이"에 대한 언급은, 상기 2개의 값들 또는 파라미터들 그 자체를 포함하는 양태를 포함(및 설명)한다. 예를 들어, "x와 y 사이"를 나타내는 설명은 "x"와 "y" 그 자체의 기재를 포함한다.
본원 명세서에 개시된 질량 분율은 100을 곱함으로써 wt%로 전환될 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 위생 물품은, 기저귀, 성인용 요실금 제품, 생리대 또는 여성 위생 제품이다. 특정한 바람직한 양태에서, 위생 물품은 하나 이상의 널리 공지된 구성에 따라 형성될 수 있다. 널리 공지된 구성을 갖는 위생 물품은, 하나 이상의 접착성 체결부 및/또는 고함량의 생물 기반 소재를 갖는 하나 이상의 본원 명세서에 개시된 생분해성 중합체로 구성된 하나 이상의 탄성 부재를 포함할 수도 있다. 또한, 하나 이상의 접착성 체결부 및/또는 하나 이상의 탄성 부재는 하나 이상의 널리 공지된 구성에 따라 형성될 수 있다. 바람직한 양태에서, 위생 물품은 생물 기반이고/생물 기반이거나 생분해성이다.
본 발명의 바람직한 양태는, 단량체, 중간체, 또는 반응물(reagent)로서 생물 기반 소재 β-락톤을 갖는 하나 이상의 중합체를 포함할 수 있다. β-락톤 단량체는, 카보닐화 촉매의 존재하에 일산화탄소에 의한 에폭사이드의 카보닐화로부터 형성될 수 있다. 특정한 바람직한 양태에서, 에폭사이드는, 카보닐화 촉매의 존재하에 일산화탄소에 의한 카보닐화 반응을 겪어, β-락톤을 생성할 수 있는 에틸렌 옥사이드이다. 일부 양태에서, 에폭사이드는, 프로필렌 옥사이드, 1,2-에폭시부탄, 2,3-에폭시부탄, 사이클로헥센 옥사이드; 사이클로펜탄 옥사이드, 1,2-에폭시헥산, 1,2-에폭시도데칸, 2-사이클로헥실옥시란, 3,3,3-트리플루오로-1,2-에폭시프로판, 스티렌 옥사이드, n-부틸 글리시딜 에테르, tert-부틸디메틸실릴 글리시딜 에테르, 벤질 글리시딜 에테르의 그룹으로부터 선택된다. 특정 양태에서, 에폭사이드는 에틸렌 옥사이드이다.
일부 양태에서, β-락톤은, β-부티로락톤, β-발레로락톤, β-헵타노락톤, β-트리데카노락톤, 시스-3,4-디메틸옥세탄-2-온, 4-(부트-3-엔-1-일)옥세탄-2-온, 4-(부톡시메틸)-2-옥세타논, 4-[[[(1,1-디메틸에틸)디메틸실릴]옥시]메틸]-2-옥세타논, 4-[(2-프로펜-1-일옥시)메틸]-2-옥세타논, 4-[(벤조일옥시)메틸]-2-옥세타논일 수 있다. 특정 양태에서, β-락톤은 β-프로피오락톤이다.
위생 물품의 바람직한 양태는, 생분해성 폴리에스테르 폴리올 중합체를 포함하는 탑 시트를 포함한다. 생분해성 폴리에스테르 중합체는 발포되어 공극을 갖는 격자를 형성할 수 있다. 폼은 초흡수성 중합체에 함침될 수 있다. 일부 양태에서, 초흡수성 중합체는 폼 내에 불균질하게 분산되어, 제 위치에 기계적으로 고정될 수 있다. 일부 양태에서, 초흡수성 중합체는 함침되어 폼의 공극 내에 불균질하게 함유될 수 있다.
바람직한 양태에서, 폴리에스테르 폴리올 중합체의 단량체는, 재생가능하고/재생가능하거나 재순환된 탄소 공급원으로부터 제조될 수 있다. 특정한 바람직한 양태에서, 폴리에스테르 폴리올 중합체의 β-락톤 단량체는 일산화탄소에 의한 에폭사이드의 카보닐화로부터 제조될 수 있다. 에폭사이드 공급원 및 일산화탄소 공급원은 고함량의 생물 기반 탄소 소재를 가질 수 있다. 상기 β-락톤 단량체는, 하이드록실 관능 그룹을 갖는 단량체, 예를 들어 단순 알콜, 디올, 트리올, 및 고함량의 생물 기반 탄소 소재를 갖는 당 알콜과 반응될 수 있다. 유리하게는, 본 발명의 폴리에스테르 폴리올 중합체는 증가된 생분해성을 가질 수 있고, 증가된 생물 기반 소재를 가질 수 있다. 특정한 바람직한 양태에서, 폴리올은 고함량의 생물 기반 소재를 갖는 β-락톤 단량체와 추가로 반응하여, 보다 고함량의 생물 기반 소재를 갖는 개질된 폴리올을 제조할 수 있다.
특정한 바람직한 양태에서, 폴리에스테르 폴리올 중합체는 생분해성을 촉진하기 위해 주쇄에 다수의 카보닐, 카보네이트, 아세탈, 에테르, 니트릴, 우레탄, 우레아, 이미드, 무수물, 포스페이트 및/또는 시아노크릴레이트 관능 그룹들을 포함할 수 있다. 폴리올은 중합체 주쇄들 사이의 가교결합을 포함하여, 3차원 구조의 공극의 형성을 가능하게 한다. 폴리올 및 가교결합 분자의 조성은 폴리올 격자의 공극 크기 및 일반적인 구조적 특성을 결정할 수 있다. 일부 양태에서, 가교결합제는, 비닐 그룹, 예를 들어 N,N'-메틸렌-비스아크릴아미드, N,N'-에틸렌-비스-메타크릴아미드, 헥사메틸렌-비스-아크릴아미드, 트리알릴 아민, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리메타크릴레이트, 및 알릴 메타크릴레이트를 포함할 수 있다.
탑 시트의 모폴로지는, 초흡수성 입자의 개별 입자들이 생분해성 폴리에스테르 폴리올 중합체의 매트릭스 전체에 물리적 혼합물로서 점재되어 있는 물리적 혼합물을 생성할 임의의 방법에 의해 생성될 수 있다. 물리적 혼합물은 균질할 수 있다. 다르게는, 개별 입자들의 농도가 탑 시트의 상이한 영역에서 변화하도록, 물리적 혼합물이 상기 개시한 바와 같이 불균질할 수 있다. 개별 입자들의 크기는 20㎛ 이하의 소형부터 상부 층의 원하는 두께까지 다양할 수 있다. 바람직하게는, 입자에 대한 용적 및/또는 질량은 매트릭스의 각각의 용적 또는 질량보다 적을 것이다. 격자 또는 공극 크기를 한정하는 탑 시트 중합체의 경우, 폴리올 격자의 공극 크기 및 일반적인 구조적 특성은, 초흡수성 중합체의 용량 및 초흡수성 중합체에 대한 격자간 분산 거리를 결정할 수 있다.
공극을 갖는 폼의 형태로 탑 시트를 제공하는 양태에서, 폼 공극은 일반적으로 구형일 것이다. 폴리에스테르 폴리올 중합체 폼의 이러한 구형 공극의 크기 또는 "직경"은 반드시 모든 공극에 대해 동일한 크기일 필요는 없으며, 오히려 평균 공극 크기, 즉, 평균 공극 직경으로 특성확인될 수 있다. 본 발명의 특정 양태에서, 공극 용적은 상이한 공극 밀도 또는 공극 크기의 영역을 제공하기 위해 탑 시트의 면마다 변할 수 있다. 본 발명의 특정 양태에서, 공극의 각 영역은 상이한 평균 공극 크기를 가질 수 있다. 각 영역은 상기 평균에 대해 상이한 분포를 가질 수도 있으며, 예를 들어, 하나의 영역은, 평균 직경이 130㎛이고, 모든 측정가능한 공극의 90%가 약 80 내지 180㎛인 공극을 함유할 수 있는 반면, 다른 영역은, 평균 직경이 50㎛이고 모든 측정가능한 공극의 90%가 약 20 내지 80㎛인 공극을 함유할 수 있다.
특정 양태에서, 폴리에스테르 폴리올 중합체 격자는 폼 구조를 제조하기 위한 통상적인 발포 기술, 예를 들어 취입에 의해 형성될 수 있다. 일부 양태에서, 상호연결된 개방형 셀의 폼 구조는, 두 개 이상의 구별되는 공극 크기의 영역들을 포함할 수 있다. 보다 큰 공극 크기를 갖는 폼은 유체를 신속하게 포착할 수 있지만, 중력에 대항하여 유체를 충분히 분산시키지 못할 수 있거나 유체를 효과적으로 저장할 수 없다. 반대로, 보다 작은 공극 크기를 갖는 폼은 중력에 대항하여 유체를 흡상할 수 있고 유체가 착용자의 피부와 접촉하는 것을 방지하면서 유체를 함유할 수 있다. 유리하게는, 이러한 불균질한 폼은 다양한 적용, 예를 들어 유체 흡수 및 절연을 갖는다.
본 발명의 바람직한 폼은, 약 20 내지 약 200㎛, 바람직하게는 약 50 내지 약 190㎛, 가장 바람직하게는 약 80 내지 약 180㎛의 평균 공극 직경을 갖는, 액체 흡수에 적합한 하나 이상의 공극 영역을 가질 것이다. 이들 폼은 바람직하게는 약 50㎛ 이하, 바람직하게는 약 5 내지 약 35㎛의 평균 셀 직경을 갖는 하나 이상의 액체 흡상 영역도 가질 것이다.
특정한 바람직한 양태에서, 폼은 초흡수성 중합체로 함침될 수 있다. 특정 양태에서, 초흡수성 중합체는 폴리에스테르 폴리올 중합체 격자의 공극에 함침될 수 있다. 일부 양태에서, 초흡수성 중합체는 흡수성 코어에 인접하고 근접한 영역에서 보다 고도로 농축될 수 있다. 유리하게는, 본 발명의 양태는, 생물학적 생물의 하나 이상의 신체 부위로부터 액체를 보다 효과적으로 흡상하여 제거할 수 있고, 생분해성 및 생물 기반 소재의 특징을 유지하면서 액체를 저장할 수있다.
위생 물품의 바람직한 양태는, 초흡수성 중합체로 구성된 흡수성 코어를 포함한다. 초흡수성 중합체는, 가교결합된 폴리아크릴산 또는 가교결합된 전분-아크릴산 그래프트 중합체를 포함하는, 가교결합되고/가교결합되거나 부분적으로 중화 된 폴리아크릴산 중합체를 포함할 수 있다. 초흡수성 중합체는 체액, 예를 들어 소변 또는 혈액을 포함하는 다량의 액체를 흡수할 수 있고, 초흡수성 중합체의 일반적인 정의에 따라 특정 압력 하에서 팽창되어 수성 액체를 보유할 수 있다. 적합한 초흡수성 중합체는 출원된 USSN(삽입될 초흡수성 중합체 출원 번호)에 기재되어 있으며, 이의 전문이 인용에 의해 본원 명세서에 포함된다.
특정 양태에서, 초흡수성 중합체는, 포화되지 않은 카복실산 또는 이의 유도체, 예를 들어 아크릴산, 아크릴산의 알칼리 금속(예를 들어, 나트륨 및/또는 칼륨) 염 또는 암모늄 염, 알킬 아크릴레이트 등을 부식제 처리한 후, 예를 들어 수산화 나트륨의 존재하에 중화시킨 후, 생성물을 비교적 소량의 내부 또는 중합체성 가교결합제, 예를 들어 2관능성 및/또는 다관능성 단량체와 중합시킴으로써 제조될 수 있다. 2관능성 및/또는 다관능성 단량체 물질은, 중합체 쇄를 가볍게 가교결합시키기 위한 내부 가교결합제로서 작용할 수도 있다. 가교결합은, 초흡수성 중합체를 불수용성이면서도 흡수성으로 만들 수 있다. 이러한 가볍게 가교결합된 초흡수성 중합체는 중합체 주쇄에 부착된 카복실 그룹을 다수 함유한다. 카복실 그룹은 가교결합된 중합체 네트워크에 의해 액체를 흡수하기 위한 삼투압 구동력을 생성할 수 있다.
특정한 바람직한 양태에서, 초흡수성 중합체는 β-프로피오락톤을 금속 화합물과 배합하여 아크릴산, 이의 염 또는 이들의 조합을 제조하여; 그리고 아크릴산, 이의 염 또는 이들의 조합을 중합 개시제 및 바람직하게는 가교결합제와 중합하여 초흡수성 중합체를 제조하여 형성될 수 있다. 상기 일부 변형에서, 중합은 무용매로 또는 비수성 매질에서 실시된다. 일부 변형에서, 금속 화합물은 M, M2O, MOH 또는 M+(CH2=CHCOO-), 또는 이들의 조합이다.
특정 양태에서, 초흡수성 중합체는 다음을 포함하는 방법 또는 공정에 의해 생성될 수 있다:
a) β-프로피오락톤을 이온성 개시제와 반응기에서 중합하여, 중합체 중간체가 폴리아크릴산 주쇄 및 복수의 폴리프로피오락톤 측쇄를 갖는 중합체 중간체를 생성하는 단계;
b) 중합체 중간체의 측쇄의 적어도 일부로부터 아크릴산을 제조하기 위해, 그리고 중합체 중간체의 열분해에 의해 중합체 중간체의 중합체성 주쇄의 적어도 일부로부터 아크릴레이트 중합체를 생성하기 위해, 반응기의 온도를 증가시키는 단계;
c) 화학식 M, M2O, MOH 또는 M+(CH2=CHCOO-)(여기서, M은 I족 금속이다)의 금속 화합물 또는 이들의 조합을 반응기에 첨가하여, 반응기에서 아크릴산을 적어도 부분적으로 중화시켜 혼합물을 생성하는 단계로서, 상기 반응기의 혼합물이 아크릴산 및 M+(CH2=CHCOO-)를 포함하는, 상기 혼합물의 생성 단계; 및
d) 혼합물의 적어도 일부를 반응기에서 중합시켜 중합체를 생성하는 단계로서, 상기 중합체는
Figure pct00001
또는
Figure pct00002
의 반복 단위, 또는 이들의 조합을 포함하는, 상기 중합체 생성 단계.
상기 일부 변형에서, 단계 (c) 및 (d)는 무용매로 또는 비수성 매질에서 실시된다. 일부 양태에서, 중합체는 가교결합된다. 가교결합제는, 비닐 그룹, 예를 들어, N,N'-메틸렌-비스아크릴아미드, N,N'-에틸렌-비스-메타크릴아미드, 헥사메틸렌-비스-아크릴아미드, 트리알릴 아민, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리메타크릴레이트, 및 알릴 메타크릴레이트를 포함한다. 개시된 방법의 바람직한 양태는 생체 기반 및/또는 생분해성인 초흡수성 중합체를 제공한다.
바람직한 양태에서, 본 발명의 백 시트는, 폴리-락톤, 폴리부틸렌 석시네이트, 및/또는 폴리부틸렌 석시네이트 유도체를 포함한다. 특정한 바람직한 양태에서, 백 시트는, 생물 기반 공급원에 유래하는 탄소 원자를 함유하는 에폭사이드의 카보닐화로부터 생성되는 β-락톤 공급물에 의해 제공되는, 탄소 및 산소 원자를 함유하는 (O(CH2)2CO)X 반복 단량체 단위의 선형 쇄를 갖는 β-락톤 단량체를 포함하는 폴리-락톤 중합체로 구성될 수 있다. 일부 양태에서, 폴리-락톤 중합체는, 가교결합제, 예를 들어, 비닐 그룹, 예를 들어, N,N'-메틸렌-비스아크릴아미드, N,N'-에틸렌-비스-메타크릴아미드, 헥사메틸렌-비스-아크릴아미드, 트리알릴 아민, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리메타크릴레이트, 및 알릴 메타크릴레이트를 포함한다. 특정한 바람직한 양태에서, 폴리-락톤은 보다 높은 소수성을 가질 수 있거나 갖도록 변형될 수 있다.
본 발명의 폴리-락톤 중합체는 다음 화학식을 가질 수 있다:
Figure pct00003
상기 화학식에서, Init-는 음이온성 친핵체이고, Cat+는 양이온이다.
적절한 음이온성 친핵체는, RxO-, RxC(=O)O-, RxS-, RxO(C=O)O-, 할라이드(예를 들어, Br-, I-, Cl-), Rx(SO2) O- 및 PRx 3O-를 포함하며, 각각의 Rx는 독립적으로, 수소, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 아릴 및 임의로 치환된 헤테로아릴로부터 선택된다.
특정 양태에서, Init-는 RxC(=O)O-이고, Rx는, 임의로 치환된 지방족, 불화 지방족, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 아릴, 불화 아릴 및 임의로 치환된 헤테로아릴로부터 선택된다. 예를 들어, 특정 양태에서, Init-는 CH2=CHCO2 -, CH3CO2 - 또는 CF3CO2 -일 수 있다.
특정 양태에서, Init-는 RxO-이고, Rx는 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 아릴 및 임의로 치환된 헤테로아릴로부터 선택된다. 예를 들어, 특정 양태에서, Init-는 하이드록사이드, 메톡사이드 또는 에톡사이드이다.
특정 양태에서, Cat+는 Li+, Na+, K+, Mg2 +, Ca2 +, 및 Al3 +로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 일부 양태에서, Cat+는 Na+이다. 일부 양태에서 Cat+는 유기 양이온이다. 일부 변형에서, 유기 양이온은, 4급 암모늄, 이미다졸륨, 및 비스(트리페닐포스핀)이미늄으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 일부 변형에서, 4급 암모늄 양이온은 테트라알킬 암모늄이다.
본원 명세서에 개시된 양태는 도시된 양태들로 한정하고자 하는 것이 아니라, 본원 명세서에 개시된 원리 및 특징에 부합하는 가장 넓은 범위에 따를 것이 의도된다.

Claims (23)

  1. a) 내부에 보유된 초흡수성 중합체의 불균질 분산을 갖는 생분해성 폴리에스테르 중합체를 포함하는 탑 시트(topsheet);
    b) 상기 탑 시트에 인접하여 배치되고 상기 탑 시트에 대해 고정된 내부측을 갖는 생분해성 초흡수성 중합체를 포함하는 흡수성 코어; 및,
    c) 상기 흡수성 코어의 외부측에 인접하여 배치되고 상기 흡수성 코어에 대해 고정된 생분해성 폴리-락톤 중합체를 포함하는 백 시트(backsheet)를 포함하는, 생분해성 위생 물품(biodegradable sanitary article).
  2. 제1항에 있어서, 상기 초흡수성 중합체가 개별 입자들로서 상기 탑 시트에 분산되는, 생분해성 위생 물품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탑 시트는, 상기 흡수성 코어에 인접하여 배치된 흡수성 면(face), 및 상기 위생 물품의 외부면 상의 형체가 있는 면(corporeal face)을 갖고, 상기 형체가 있는 면 근처의 초흡수성 중합체의 농도가 상기 흡수성 면 근처의 초흡수성 중합체의 농도보다 높은, 생분해성 위생 물품.
  4. 제3항에 있어서, 상기 개별 입자들이 20㎛ 이상, 상기 상부 층의 평균 두께 이하의 평균 직경을 갖는, 생분해성 위생 물품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중합체가 폼(foam)을 포함하는, 생분해성 위생 물품.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리에스테르 폴리올 중합체가 상기 초흡수성 중합체로 함침된 공극을 갖는, 생분해성 위생 물품.
  7. 제6항에 있어서, 상기 공극들의 90%가 20㎛ 이상, 180㎛ 이하의 중간 직경을 갖는, 생분해성 위생 물품.
  8. 제6항에 있어서, 상기 탑 시트가, 상기 형체가 있는 면에 인접하고 상기 형체가 있는 면의 근처에 있는 제1 공극 영역, 및 상기 흡수성 코어 면에 인접하고 상기 흡수성 코어 면의 근처에 있는 제2 공극 영역을 적어도 포함하는, 생분해성 위생 물품.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 공극 영역이, 상기 제2 공극 영역보다 더 작은 공극 크기를 갖는, 생분해성 위생 물품.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2 공극 영역이, 초흡수성 중합체를 상기 제1 공극 영역보다 더 높은 농도로 갖는 공극들을 포함하는, 생분해성 위생 물품.
  11. 제1항에 있어서, 상기 백 시트가, 소수성 특징을 갖는 생분해성 폴리-락톤 중합체를 포함하는, 생분해성 위생 물품.
  12. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 위생 물품이, 생분해성 폴리에스테르 폴리올 중합체, 생분해성 폴리아크릴산 유도체 및 생분해성 폴리-락톤 중합체 중 하나 이상으로부터 형성된 탄성 부재를 하나 이상 포함하는, 생분해성 위생 물품.
  13. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 위생 물품이, 생분해성 폴리에스테르 폴리올 중합체, 생분해성 폴리아크릴산 유도체 및 생분해성 폴리-락톤 중합체 중 하나 이상으로부터 형성된 접착성 체결부(fastener)를 하나 이상 포함하는, 생분해성 위생 물품.
  14. 제1항에 있어서, 상기 탑 시트의 생분해성 폴리에스테르 폴리올 중합체가, 카보닐, 카보네이트, 아세탈, 에테르, 니트릴, 우레탄, 우레아, 이미드, 무수물(anhydride), 포스페이트, 시아노아크릴레이트 관능 그룹들 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 관능 그룹을 포함하는, 생분해성 위생 물품.
  15. 제6항에 있어서, 상기 탑 시트의 상기 폴리올 중합체가, 3차원 구조의 공극이 형성되게 하는 중합체 주쇄들 사이의 가교결합을 포함하는, 생분해성 위생 물품.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 백 시트의 생분해성 폴리-락톤 중합체가, 폴리-락톤, 폴리부틸렌 석시네이트, 폴리부틸렌 석시네이트 유도체 및 이들의 조합을 포함하는, 생분해성 위생 물품.
  17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡수성 코어가 β-프로피오락톤 단량체를 함유하는 중합체로부터 형성되는, 생분해성 위생 물품.
  18. a) 생분해성 초흡수성 중합체의 불균질한 분산물로 함침된 공극을 갖는 생분해성 폴리에스테르 폴리올 중합체 격자를 포함하는 탑 시트;
    b) 상기 탑 시트에 인접하여 배치되고 상기 탑 시트에 대해 고정된 내부측을 갖는 생분해성 초흡수성 중합체를 포함하는 흡수성 코어; 및,
    c) 상기 흡수성 코어의 외부측에 인접하여 배치되고 상기 흡수성 코어에 대해 고정된 생분해성 폴리-락톤 중합체를 포함하는 백 시트를 포함하는, 생분해성 위생 물품.
  19. 제18항에 있어서, 상기 탑 시트가, 상기 흡수성 코어에 인접하여 배치된 흡수성 코어 면 및 형체가 있는 면을 포함하는, 생분해성 위생 물품.
  20. 제19항에 있어서, 상기 탑 시트가, 상기 형체가 있는 면에 인접하고 근접한 제1 공극 영역, 및 상기 흡수성 코어 면에 인접하고 근접한 제2 공극 영역을 적어도 포함하는, 생분해성 위생 물품.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1 공극 영역이 상기 제2 공극 영역보다 더 작은 공극 크기를 갖는, 생분해성 위생 물품.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제2 공극 영역이, 초흡수성 중합체를 상기 제1 공극 영역보다 더 높은 농도로 갖는 공극들을 포함하는, 생분해성 위생 물품.
  23. 제18항에 있어서, 상기 백 시트가, 소수성 특징을 갖거나 소수성 특징을 갖도록 개질된 생분해성 폴리-락톤 중합체를 포함하는, 생분해성 위생 물품.
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