KR20220027061A - 흡수체 및 흡수성 물품 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 체액을 흡수하기 위한 흡수체(11)로서, 연속 골격 및 연속 공공(空孔)을 구비한 고분자 흡수제를 갖고, 상기 고분자 흡수제는, (메타)아크릴산 에스테르와, 1분자 중에 2개 이상의 비닐기를 함유하는 화합물의 가교 중합체의 가수분해물이며, 또한, 적어도 1개 이상의 -COONa기를 함유하는 것을 특징으로 한다.

Description

흡수체 및 흡수성 물품

본 발명은 흡수체 및 흡수성 물품에 관한 것이다.

종래, 높은 흡수량을 갖는 고흡수성 폴리머(소위 「SAP」)를 이용한 일회용 기저귀나 생리용품 등의 흡수성 물품이 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 흡수량이 뛰어난 흡수성 수지 입자(고흡수성 폴리머)(5)와, 흡수 속도가 뛰어난 펄프 섬유 등의 친수성 섬유(13)를 조합한 흡수체(15)를 이용한 흡수성 물품(30)이 개시되어 있다.

국제공개 제2013-018571호 공보

흡수성 물품(30)은, 유통이나 보관, 휴대성 등의 관점에서 그 두께를 얇게 하는 것이 요망되고 있다. 그러나, 예를 들면, 흡수체(15)로서 흡수성 수지 입자(5)만을 이용한 경우에는, 흡수 속도가 뒤떨어지기 때문에, 체액 등이 세차게 배설된 경우에, 그 체액을 충분히 흡수할 수 없는 사태가 발생하고 있었다. 한편, 흡수성 수지 입자(5)와 친수성 섬유(13)를 조합하면, 흡수체(15)가 부피가 커져 버릴 우려가 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 체액을 흡수하기 쉬운 흡수체 및 흡수성 물품을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 주된 발명은, 체액을 흡수하기 위한 흡수체로서, 연속 골격 및 연속 공공(空孔, air hole)을 구비한 고분자 흡수제를 갖고, 상기 고분자 흡수제는, (메타)아크릴산 에스테르와, 1분자 중에 2개 이상의 비닐기를 함유하는 화합물의 가교 중합체의 가수분해물이며, 또한 적어도 1개 이상의 -COONa기를 함유하는 것을 특징으로 하는 흡수체이다.

본 발명의 다른 특징에 대해서는, 본 명세서 및 첨부 도면의 기재에 의해 분명히 한다.

본 발명에 의하면, 고분자 흡수제가 체액을 흡수하면, 연속 골격을 신장시키고, 연속 골격의 신장에 수반하여 연속 공공도 넓어지기 쉬워지므로, 모세관 현상에 의해 체액을 연속 공공으로 유입시키기 쉬워져, 흡수체로서 체액을 흡수하기 쉬워진다.

도 1은, 팬티형 일회용 기저귀(1)의 개략 사시도이다.
도 2A는, 전개 상태 또한 신장 상태의 기저귀(1)를 피부측면측에서 본 개략 평면도이다. 도 2B는, 도 2A 중의 X-X 화살표를 따라(矢視) 나타낸 개략 단면도이다.
도 3은, 흡수제 a의 제조 과정에 대해서 설명하는 도면이다.
도 4는, 흡수제 a의 확대 배율 50배의 SEM 사진이다.
도 5는, 흡수제 a의 확대 배율 100배의 SEM 사진이다.
도 6은, 흡수제 a의 확대 배율 500배의 SEM 사진이다.
도 7은, 흡수제 a의 확대 배율 1000배의 SEM 사진이다.
도 8은, 흡수제 a의 확대 배율 1500배의 SEM 사진이다.
도 9는, 흡수제 a의 각 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은, 흡수제 A의 흡수 속도 및 흡수량 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은, 비교예의 고흡수성 폴리머의 흡수 속도 및 흡수량 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12A는, 흡수제 A의 파단면의 SEM 사진이다. 도 12B는, 도 12A와 동일 부분의 Na 분포의 매핑 도면이다.
도 13은, 흡수제 a와 흡수제 b에 대해서, 흡수 대상액이 순수(純水)일 때의 흡수량과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.

본 명세서 및 첨부 도면의 기재에 의해, 적어도 이하의 사항이 분명해진다.

체액을 흡수하기 위한 흡수체로서, 연속 골격 및 연속 공공을 구비한 고분자 흡수제를 갖고, 상기 고분자 흡수제는, (메타)아크릴산 에스테르와, 1분자 중에 2개 이상의 비닐기를 함유하는 화합물의 가교 중합체의 가수분해물이며, 또한, 적어도 1개 이상의 -COONa기를 함유하는 것을 특징으로 하는 흡수체이다.

이와 같은 흡수체에 의하면, 고분자 흡수제가 체액을 흡수하면, 연속 골격을 신장시키고, 연속 골격의 신장에 수반하여 연속 공공도 넓어지기 쉬워지므로, 모세관 현상에 의해 체액을 연속 공공으로 유입시키기 쉬워져, 흡수체로서 체액을 흡수하기 쉬워진다.

이러한 흡수체로서, 상기 고분자 흡수제는, 모놀리스상(monolithic)의 흡수제인 것이 바람직하다.

이와 같은 흡수체에 의하면, 모놀리스상의 흡수제가 체액을 흡수하면, 연속 골격의 신장에 수반하여 넓어진 관통된 구멍에 체액을 유입시키기 쉬워져, 흡수체로서 체액을 흡수하기 쉬워진다.

이러한 흡수체로서, 단위 무게당의 상기 고분자 흡수제가, 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액을 흡수하는 제 1 흡수 중량과, 상기 단위 무게당의 상기 고분자 흡수제가, 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액을 흡수하는 제 2 흡수 중량에 대해서, 상기 제 1 흡수 중량이 상기 제 2 흡수 중량의 0.5∼1.9배인 것이 바람직하다.

이와 같은 흡수체에 의하면, 체액의 성분에 따라 흡수체의 흡수 중량이 변화되어 버릴 우려를 경감시킬 수 있다.

이러한 흡수체로서, 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액을 상기 제 1 흡수 중량만큼 흡수한 제 1 고분자 흡수제와, 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액을 상기 제 2 흡수 중량만큼 흡수한 제 2 고분자 흡수제에 대해서, 각각 소정 시간만큼 원심분리기를 이용하여, 150G 및 850rpm의 조건하에서 90초간 탈수한 후의, 상기 제 1 고분자 흡수제가 흡수한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 무게는, 제 2 고분자 흡수제가 흡수한 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액의 무게의 0.5∼1.6배인 것이 바람직하다.

이와 같은 흡수체에 의하면, 체액의 성분에 따라 흡수체의 보수(保水) 중량이 변화되어 버릴 우려를 경감시킬 수 있다.

이러한 흡수체로서, 상기 탈수를 한 후의, 상기 제 1 고분자 흡수제에 흡수된 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 무게를 제 1 보수 중량으로 하고, 상기 탈수를 한 후의, 상기 제 2 고분자 흡수제에 흡수된 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액의 무게를 제 2 보수 중량으로 하고, 상기 제 1 고분자 흡수제의, 상기 제 1 흡수 중량과 상기 제 1 보수 중량과의 차를, 상기 제 1 흡수 중량으로 나눈 값이 50∼80％이고, 상기 제 2 고분자 흡수제의, 상기 제 2 흡수 중량과 상기 제 2 보수 중량과의 차를, 상기 제 2 흡수 중량으로 나눈 값이 40∼85％인 것이 바람직하다.

이와 같은 흡수체에 의하면, 고분자 흡수제는, 일단 흡수한 체액을 다른 물질로 이동시키기 쉽기 때문에, 흡수와 이수(離水)를 반복해서 행하는 것이 가능하며, 체액을 고분자 흡수제 밖으로 이동시킨 후에는, 사용자에게 젖은 느낌을 느끼게 하기 어렵게 할 수 있다.

이러한 흡수체로서, 보르텍스법(vortex process)에 의한, 2.0g의 상기 고분자 흡수제가 50g의 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액을 흡수하는 시간이 1.0∼10.0초인 것이 바람직하다.

이와 같은 흡수체에 의하면, 고분자 흡수제는 단시간에 액체를 흡수할 수 있기 때문에, 체액을 보다 빨리 흡수할 수 있다.

이러한 흡수체로서, 상기 고분자 흡수제가, 농도 0.5wt％의 CaCl₂ 수용액을 흡수하는 흡수 중량은, 상기 고분자 흡수제의 무게의 13배 이상인 것이 바람직하다.

이와 같은 흡수체에 의하면, 2가의 이온의 함유량이 많은 체액이어도, 흡수체가 체액을 흡수하기 쉽다.

이러한 흡수체로서, 1.0g의 상기 고분자 흡수제의 하단부를, 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 수면에 접촉시킨 상태에서 1분 경과 후에, 상기 고분자 흡수제에 의한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 흡수량이, 15ml 이상인 것이 바람직하다.

이와 같은 흡수체에 의하면, 고분자 흡수제는, 중력을 거스르는 방향으로도 액체를 재빠르게 많은 액체를 흡수할 수 있기 때문에, 흡수체는 다양한 각도에서 체액을 흡수하기 쉬워진다.

이러한 흡수체로서, 600gw의 하중을 가한 상태의 2.0g의 상기 고분자 흡수제의 하단부를, 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 수면에 접촉시킨 상태에서, 2분 경과 후에, 상기 고분자 흡수제에 의한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 흡수량이, 1.0ml 이상이고, 15분 경과 후에, 상기 고분자 흡수제에 의한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 흡수량이, 5.0ml 이상인 것이 바람직하다.

이와 같은 흡수체에 의하면, 하중이 가해진 고분자 흡수제여도, 중력을 거스르는 방향으로도 액체를 흡수할 수 있기 때문에, 흡수체는 다양한 각도에서 체액을 흡수하기 쉬워진다.

이러한 흡수체로서, 상기 고분자 흡수제의 단위 체적당의 상기 공공의 공극의 체적이 85％ 이상인 것이 바람직하다.

이와 같은 흡수체에 의하면, 모세관 현상에 의해 체액을 연속 공공으로 유입시키기 쉬워져, 흡수체로서 체액을 흡수하기 쉬워진다.

이러한 흡수체로서, 상기 고분자 흡수제는, 0.1∼30.0％의 가교 중합 잔기를 함유하는 것이 바람직하다.

이와 같은 흡수체에 의하면, 체액을 흡수하면, 연속 골격을 신장시키고, 연속 골격의 신장에 수반하여 연속 공공도 넓어지기 쉬운 고분자 흡수제로 할 수 있다.

이러한 흡수체로서, 상기 연속 공공의 평균 직경이, 1∼1000㎛인 것이 바람직하다.

이와 같은 흡수체에 의하면, 모세관 현상에 의해 체액을 연속 공공으로 유입시키기 쉬워져, 흡수체로서 체액을 흡수하기 쉬워진다.

이러한 흡수체로서, 상기 흡수체는, 상기 고분자 흡수제와, 상기 고분자 흡수제보다 높은 보수 배율을 구비하는 고분자 화합물을 갖는 것이 바람직하다.

이와 같은 흡수체에 의하면, 우선 모세관 현상에 의해 체액을 흡수하기 쉬운 고분자 흡수제가 체액을 흡수하면서, 고분자 화합물이 체액을 보수할 수 있기 때문에, 흡수체로서, 체액의 재빠른 흡수와, 체액을 보수한 상태를 유지할 수 있다.

이러한 흡수체로서, 상기 고분자 흡수제의 단위 중량당의 -COONa기의 총 이온교환용량이, 4.0mg 당량/g 이상인 것이 바람직하다.

이와 같은 흡수체에 의하면, 단위 중량당의 -COONa기의 총 이온교환용량이, 4.0mg 당량/g보다 적은 경우보다도 고분자 흡수제가 체액을 흡수하기 쉽기 때문에, 연속 골격을 신장시키기 쉬워지고, 연속 골격의 신장에 수반하여 연속 공공도 넓어지기 쉬워져, 모세관 현상에 의해 체액을 연속 공공으로 유입시키기 쉬워짐으로써, 흡수체로서 체액을 흡수하기 쉬워진다.

상기 중 어느 것의 흡수체를 갖는 흡수성 물품인 것이 바람직하다.

이와 같은 흡수성 물품에 의하면, 흡수체의 고분자 흡수제가 체액을 흡수하면, 연속 골격을 신장시키고, 연속 골격의 신장에 수반하여 연속 공공도 넓어지기 쉬워지므로, 모세관 현상에 의해 체액을 연속 공공으로 유입시키기 쉬워져, 체액을 흡수하기 쉬운 흡수성 물품으로 할 수 있다.

=== 실시형태 ===

본 실시형태에 이러한 흡수체를 이용한 흡수성 물품의 일례로서, 소위 팬티형 일회용 기저귀를 예로 들어 설명한다. 또한, 흡수체를 이용한 흡수성 물품으로는, 팬티형 일회용 기저귀뿐만 아니라, 테이프형 일회용 기저귀, 생리용 패드, 흡수 패드, 펫용 일회용 기저귀나 펫용 흡수 패드 등의 흡수성 물품의 흡수체로서 이용할 수 있다. 일회용 기저귀 및 흡수 패드 등은, 유유아(乳幼兒)용으로도 어른용으로도 이용 가능하다. 또한, 체액이란, 인간뿐만 아니라 동물도 포함한 생물로부터 배출되는 액체를 말한다. 예를 들면, 땀, 소변, 대변, 경혈, 분비물, 모유, 혈액, 삼출액 등을 들 수 있다.

=== 팬티형 일회용 기저귀(1)의 기본 구성 ===

도 1은, 팬티형 일회용 기저귀(1)의 개략 사시도이다. 도 2A는, 전개 상태 또한 신장 상태의 기저귀(1)를 피부측면측에서 본 개략 평면도이다. 도 2B는, 도 2A 중의 X-X 화살표를 따라 나타낸 개략 단면도이다. 「전개 상태」란, 기저귀(1)의 양측부의, 복측(腹側) 부재(30)의 측부(30a)와 등측(背側) 부재(40)의 측부(40a)와의 접합을 각각 분리하여, 열린 기저귀(1) 전체를 평면적으로 전개한 상태이다. 「신장 상태」란, 기저귀(1)의 주름을 시인(視認)할 수 없게 될 정도까지, 기저귀(1)가 구비하는 탄성 부재를 신장시킨 상태를 나타낸다. 구체적으로는, 기저귀(1)를 구성하는 각 부재(예를 들면, 후술하는 복측 부재(30) 등)의 치수가 그 부재 단체(單體)의 치수와 일치 또는 그에 가까운 치수가 될 때까지 신장시킨 상태를 나타낸다. 도 2A 및 도 2B 중의 C-C선은 좌우 방향에 있어서의 중심선이다. 도 2B에서는, 편의상, 접착제를 생략하여 나타내고 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 팬티형의 기저귀(1)는 상하 방향과 좌우 방향과 전후 방향을 갖고, 기저귀(1)에는 몸통 둘레 개구부(BH) 및 한 쌍의 다리 둘레 개구부(LH)가 형성되어 있다. 도 2A의 전개 또한 신장 상태의 기저귀(1)의 상하 방향을 「길이 방향」이라고 하고, 길이 방향의 한쪽측을 「복측」, 다른쪽측을 「등측」이라고도 한다. 전후 방향에 있어서, 착용자의 복측이 되는 측을 전측이라고 하고, 착용자의 등측이 되는 측을 후측이라고 한다. 또, 기저귀(1)는 도 2B에 나타내는 바와 같이 두께 방향을 갖고, 두께 방향에 있어서 착용자에게 접촉하는 측을 피부측이라고 하고, 그 반대측을 비피부측이라고 한다.

기저귀(1)는, 소위 3피스 타입이며, 흡수성 본체(10)와 복측 부재(30), 등측 부재(40)를 갖는다. 복측 부재(30), 등측 부재(40)는 평면도로 보았을 때(平面視) 대략 장방 형상이며, 그 길이 방향이 좌우 방향을 따르고 있다. 복측 부재(30)는, 착용자의 복측을 덮고, 등측 부재(40)는, 착용자의 등측을 덮는다. 흡수성 본체(10)는 평면도로 보았을 때 대략 장방형 형상이다. 흡수성 본체(10)의 복측의 단부(10ea)와 등측의 단부(10eb)는, 각각 복측 부재(30), 등측 부재(40)의 피부측면과 서로 겹쳐져 있다.

도 2A에 나타내는 바와 같이, 전개 상태 또한 신장 상태의 기저귀(1)는, 중심선 C-C에 대해 좌우 대칭인 형상을 갖고 있다. 흡수성 본체(10)의 복측의 단부(10ea), 등측의 단부(10eb)의 비피부측면과 복측 부재(30), 등측 부재(40)의 피부측면을 접착제 등(미도시)에 의해 접합하고, 복측 부재(30)와 등측 부재(40)가 대향하도록 흡수성 본체(10)를 둘로 접어, 복측 부재(30)의 좌우 방향의 양측부(30a)와 등측 부재(40)의 좌우 방향의 양측부(40a)를 사이드 용착부(SS)에서 용착 접합함으로써, 기저귀(1)는 팬티형이 된다.

복측 부재(30) 및 등측 부재(40)는 각각, 유연한 부직포 등으로 이루어지는 피부측 시트(31, 41)와 비피부측 시트(32, 42)와, 좌우 방향으로 신축하는 복수의 실고무(35, 45)를 구비한다. 복수의 실고무(35, 45)는, 상하 방향으로 간격을 두고 나란히 배치되는 동시에, 좌우 방향으로 신장된 상태에서 2장의 시트(31과 32, 41과 42) 사이에 고정되어 있다. 따라서, 복측 부재(30) 및 등측 부재(40)는 좌우 방향으로 신축 가능하며, 착용자의 몸통 둘레에 피트한다.

복측 부재(30)는, 피부측으로부터 순서대로 피부측 시트(31), 실고무(35), 비피부측 시트(32)가 두께 방향으로 겹쳐져 있고, 핫멜트 등의 접착제 등에 의해 서로 접합되어 있다. 마찬가지로, 등측 부재(40)는, 피부측으로부터 순서대로 피부측 시트(41), 실고무(45), 비피부측 시트(42)가 두께 방향으로 겹쳐져 있고, 핫멜트 등의 접착제 등에 의해 서로 접합되어 있다.

피부측 시트(31, 41) 및 비피부측 시트(32, 42)는, 각각 부직포로 이루어지는 시트이며, 구체적으로는, 스펀본드 부직포이다. 단, 이것에 한정되지 않고, SMS(스펀본드/멜트블로운/스펀본드) 부직포 등의 부직포를 이용해도 된다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 부직포의 구성 섬유로서 열가소성 수지의 폴리프로필렌(PP)의 단독 섬유를 이용하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 폴리에틸렌(PE) 등의 다른 열가소성 수지의 단독 섬유를 이용해도 되고, PE 및 PP 등의 심초(core-sheath)구조를 가진 복합 섬유를 이용해도 된다. 또한, 피부측 시트(31, 41) 및 비피부측 시트(32, 42) 모두가 부직포가 아니어도 되며, 피부측 시트(31, 41) 또는 비피부측 시트(32, 42) 중 어느 한쪽에 대해서는, 부직포 이외의 다른 부드러운 시트 소재를 이용해도 된다.

흡수성 본체(10)는, 톱 시트(13)와, 흡수체(11)와, 백 시트(15)를 구비하고, 각각 핫멜트 등의 접착제에 의해 접착되어 있다. 톱 시트(13)는 액체 투과성 시트이면 되고, 친수성의 에어스루 부직포나 스펀본드 부직포 등을 예시할 수 있다. 백 시트(15)는 액체 불투과성 시트이면 되고, 폴리에틸렌 필름이나 폴리프로필렌 필름, 소수성의 SMS 부직포 등을 예시할 수 있다. 톱 시트(13) 및 백 시트(15)는 흡수체(11) 전체를 덮는 크기로 한다.

흡수성 본체(10)는, 좌우 방향의 단부에 설치된 길이 방향으로 신축하는 레그 개더(LG)와, 흡수체(11)보다 피부측에 설치된 가로누설을 방지하기 위한 방루(防漏) 벽부로서의 입체 개더(LSG)를 갖는다. 레그 개더(LG) 및 입체 개더(LSG)는, 각각 길이 방향(상하 방향)으로 신장하는 탄성 부재(17), 탄성 부재(18)를 구비하고 있다.

흡수체(11)는, 평면도로 보았을 때 대략 직사각형 형상이며, 액체를 흡수하는 흡수성 코어(11c)를 구비한다. 흡수성 코어(11c)는, 고분자 흡수제(흡수제 A)와 고흡수성 폴리머(소위 SAP)를 티슈 등으로 감싸, 대략 모래시계 형상으로 성형하고 있다. 고분자 흡수제(흡수제 A)와 고흡수성 폴리머(SAP)는, 예를 들면, 각각 입상(粒狀)의 것을 이용할 수 있고, 체를 이용하여, 입자가 각각 소정 범위 내의 입도(粒度)를 갖는 것으로 하는 것이 바람직하다. 이하의 설명에서는, 입자상의 고분자 흡수제(흡수제 A)에 대해서 설명하지만, 이것에 한정되지 않는다. 기저귀(1) 등의 흡수성 물품에 이용하는 고분자 흡수제(흡수제 A)는, 입자상, 미립자상, 블록상, 시트상, 사상(絲狀) 등, 사용 상태에 따라 적절히 이용할 수 있다.

=== 고분자 흡수제에 대해서 ===

고분자 흡수제는, (메타)아크릴산 에스테르와, 1분자 중에 2개 이상의 비닐기를 구비하는 화합물의 가교 중합체의 가수분해물이며, 적어도 -COONa기를 구비하는 고분자 화합물이다. (메타)아크릴산 에스테르란, 아크릴산 에스테르 또는 메타크릴산 에스테르를 말한다. 고분자 흡수제는, 1분자 중에 적어도 1개 이상의 -COONa기를 구비하는 모노리스상 유기 다공질체이다. 또한, -COOH기를 구비하고 있어도 된다. 다공질체의 골격 안에, -COONa기가 대략 균일하게 분포되어 있다. 「모노리스상」이란, 관통된 구멍과 골격을 갖고, 그물코 모양의 공연속(共連續) 구조를 갖는 다공체를 말한다.

(메타)아크릴산 에스테르와, 디비닐벤젠과의 가교 중합체의 가수분해물인 고분자 흡수제는, 적어도 -COONa기를 갖는 유기 폴리머에 의해 연속 골격이 형성되고, 골격 사이에 흡수 대상액의 흡수장이 되는 연통(連通) 구멍(연속 공공)을 갖고 있다. 또, 가수분해 처리는, 가교 중합체의 -COOR기(카르복시산 에스테르기)를 -COONa기 또는 -COOH기로 하는 것인 점에서(도 3), 고분자 흡수제가 -COOR기를 구비하고 있어도 된다. 연속 골격을 형성하는 유기 폴리머 중의 -COOH기 및 -COONa기의 존재는, 적외 분광 광도법, 약산성 이온교환기를 정량하는 방법에 의해 분석함으로써 확인할 수 있다.

도 3은, 흡수제 A의 제조 과정에 대해서 설명하는 도면이다. 도 3에 있어서, 상도(上圖)는 중합의 구성 원료를 나타내고, 중도(中圖)는 (메타)아크릴산 에스테르와 디비닐벤젠과의 가교 중합체로서의 모노리스 A를 나타내며, 하도(下圖)는 중도의 모노리스 A에 가수분해 및 건조 처리를 한 흡수제 A를 나타내고 있다.

이하, 고분자 흡수제의 일례로서의, (메타)아크릴산 에스테르와, 디비닐벤젠과의 가교 중합체의 가수분해물(이하, 「흡수제 A」라고도 한다.)에 대해서 설명한다. 고분자 흡수제로는, 흡수제 A에 한정되지 않고, (메타)아크릴산 에스테르와, 1분자 중에 2개 이상의 비닐기를 함유하는 화합물의 가교 중합체의 가수분해물이면 된다. 이하, 「모노리스 A」란, 가수분해 처리가 되기 전의 (메타)아크릴산 에스테르와 디비닐벤젠과의 가교 중합체로 이루어지는 유기 다공질체이며, 「모노리스상 유기 다공질체」라고도 한다. 「흡수제 A」는, 가수분해 처리 및 건조 처리가 된 후의 (메타)아크릴산 에스테르와 디비닐벤젠과의 가교 중합체(모노리스 A)의 가수분해물이다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 흡수제 A는 건조 상태의 것을 말한다.

흡수제 A의 구조에 대해서 설명한다. 흡수제 A는, 연속 골격과 연속 공공을 갖는다. 연속 골격을 형성하는 유기 폴리머인 흡수제 A는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 중합 모노머인 (메타)아크릴산 에스테르와, 가교 모노머인 디비닐벤젠을 이용하고, 가교 중합시켜, 얻어진 가교 중합체(모노리스 A)를 가수분해 함으로써 얻을 수 있다. 연속 골격을 형성하는 유기 폴리머는, 구성 단위로서, 에틸렌기의 중합 잔기(이하, 「구성 단위 X」라고도 한다.)와, 디비닐벤젠의 가교 중합 잔기(이하, 「구성 단위 Y」라고도 한다.)를 구비한다. 연속 골격을 형성하는 유기 폴리머 중의 에틸렌기의 중합 잔기(구성 단위 X)는, 카르복시산 에스테르기의 가수분해에 의해 생성되는 -COONa기, 또는 -COOH기와 -COONa기를 갖는다. 또한, 중합 모노머가 (메타)아크릴산 에스테르인 점에서, 에틸렌기의 중합 잔기(구성 단위 X)는, -COONa기, -COOH기 및 에스테르기를 갖는다. 구체적인 예로서, 메타크릴산 부틸을 중합 모노머로 하고, 디비닐벤젠을 가교 모노머로 한 흡수제 a의 제조는, 후술한다.

흡수제 A에 있어서, 연속 골격을 형성하는 유기 폴리머 중, 디비닐벤젠의 가교 중합 잔기(구성 단위 Y)의 비율은, 전체 구성 단위에 대해, 0.1∼30 몰％, 바람직하게는 0.1∼20 몰％이다. 메타크릴산 부틸을 중합 모노머로 하고, 디비닐벤젠을 가교 모노머로 한 흡수제 a에 있어서는, 연속 골격을 형성하는 유기 폴리머 중, 디비닐벤젠의 가교 중합 잔기(구성 단위 Y)의 비율은, 전체 구성 단위에 대해, 약 3 몰％이고, 0.1∼10 몰％가 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.3∼8 몰％이다. 연속 골격을 형성하는 유기 폴리머 중의 디비닐벤젠의 가교 중합 잔기의 비율이, 상기 범위 미만이면, 흡수제 A의 강도가 저하되고, 또, 상기 범위를 넘으면, 흡수 대상액의 흡수량이 저하된다.

흡수제 A에 있어서, 연속 골격을 형성하는 유기 폴리머 중, 구성 단위 X 및 구성 단위 Y의 합계 몰수에 대한 구성 단위 Y의 비율은, 바람직하게는 0.1∼30 몰％, 특히 바람직하게는 0.5∼20 몰％이다. 메타크릴산 부틸을 중합 모노머로 하고, 디비닐벤젠을 가교 모노머로 한 흡수제 a에 있어서는, 연속 골격을 형성하는 유기 폴리머 중, 구성 단위 X 및 구성 단위 Y의 합계 몰수에 대한 구성 단위 Y의 비율은, 바람직하게는 0.1∼10 몰％, 특히 바람직하게는 0.3∼8 몰％이다. 연속 골격을 형성하는 유기 폴리머 중의 구성 단위 X 및 구성 단위 Y의 합계 몰수에 대한 구성 단위 Y의 비율이, 상기 범위 미만이면, 흡수제 A의 강도가 저하되고, 상기 범위를 넘으면, 흡수 대상액의 흡수량이 저하된다.

흡수제 A에 있어서, 연속 골격을 형성하는 유기 폴리머는, 구성 단위 X 및 구성 단위 Y만으로 이루어지는 것이어도 되고, 또는 구성 단위 X 및 구성 단위 Y에 더하여, 구성 단위 X 및 구성 단위 Y 이외의 구성 단위, 즉, (메타)아크릴산 에스테르 및 디비닐벤젠 이외의 모노머의 중합 잔기를 갖고 있어도 된다. 구성 단위 X 및 구성 단위 Y 이외의 구성 단위로는, 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 비닐벤질 클로라이드, (메타)아크릴산 글리시딜, 이소부텐, 부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌, 염화비닐, 브롬화비닐, 염화비닐리덴, 테트라플루오로에틸렌, (메타)아크릴로니트릴, 초산(酢酸)비닐, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트 등의 모노머의 중합 잔기를 들 수 있다. 또, 연속 골격을 형성하는 유기 폴리머 중, 구성 단위 X 및 구성 단위 Y 이외의 구성 단위의 비율은, 전체 구성 단위에 대해, 0∼50 몰％, 바람직하게는 0∼30 몰％이다. 메타크릴산 부틸을 중합 모노머로 하고, 디비닐벤젠을 가교 모노머로 한 흡수제 a에 있어서는, 연속 골격을 형성하는 유기 폴리머 중, 구성 단위 X 및 구성 단위 Y 이외의 구성 단위의 비율은, 전체 구성 단위에 대해, 0∼50 몰％, 바람직하게는 0∼30 몰％이다.

흡수제 A의 연속 골격의 두께는 0.1∼100㎛이다. 흡수제 A의 연속 골격의 두께가 0.1㎛ 미만인 경우, 다공질의 물을 유입하기 위한 공간(공공)이 흡수 시에 찌그러지기 쉬워져, 흡수량이 저하되어 버릴 우려가 있다. 한편, 연속 골격의 두께가 100㎛보다 두꺼워지면, 액체의 흡수가 느려질 우려가 있다. 또한, 흡수제 A의 연속 골격의 세공(細孔) 구조는, 연속 기포 구조이기 때문에, 연속 골격의 두께의 측정은, 전자현미경 측정용의 시험편에 나타나는 골격 단면을 두께의 평가 개소(箇所)로 한다. 골격은, 후술의 가수분해 후의 탈수·건조 처리로 제거되는 물(수적)끼리의 간격으로 형성되기 때문에, 다각형인 경우가 많다. 그 때문에, 골격의 두께는, 다각형 단면에 외접하는 원의 직경의 평균치로 한다. 드물게, 다각형 안에 작은 구멍이 뚫려 있는 경우도 있는데, 그 경우에는, 작은 구멍을 둘러싸고 있는 다각형의 단면의 외접원을 측정한다.

흡수제 A는, 또, 연속 공공의 평균 직경은 1∼1000㎛이다. 흡수제 A의 연속 공공의 평균 직경이 1㎛ 미만인 경우, 다공질의 물을 유입하기 위한 공간(공공)이 흡수 시에 찌그러지기 쉬워져, 흡수 속도가 저하되어 버릴 우려가 있다. 한편, 연속 공공의 평균 직경이 1000㎛보다 두꺼워지면, 액체의 흡수 속도가 저하될 우려가 있다. 또한, 흡수제 A의 연속 공공의 평균 직경은, 수은 압입법에 의해 측정할 수 있고, 수은 압입법에 의해 얻어진 세공 분포 곡선의 최대치이다. 연속 공공의 평균 직경의 측정용 샘플에 대해서는, 흡수제 A의 이온형에 관계없이 감압 건조기에 의해 50℃, 18시간 이상 건조시킨 것을 샘플로서 이용한다. 최종 도달 압력을 0 TORR로 한다.

흡수제 A는, 기포상의 매크로포어(macropore)끼리가 겹쳐져 있는 구조를 갖고(도 4∼도 8 참조), 이 겹쳐지는 부분은, 평균 직경 1∼1000㎛, 바람직하게는 10∼200㎛, 특히 바람직하게는 20∼100㎛의 공통의 개구(메소포어(mesopore))가 되는 연속 기포 구조체(연속 매크로포어 구조체)인 연속 기포 구조를 갖는다. 그 대부분이 오픈 포어 구조의 것이다. 매크로포어와 매크로포어의 겹쳐짐은, 1개의 매크로포어에서 1∼12개, 대부분의 것은 3∼10개이다.

도 4는, 흡수제 a의 확대 배율 50배의 SEM 사진이다. 도 5는, 흡수제 a의 확대 배율 100배의 SEM 사진이다. 도 6은, 흡수제 a의 확대 배율 500배의 SEM 사진이다. 도 7은, 흡수제 a의 확대 배율 1000배의 SEM 사진이다. 도 8은, 흡수제 a의 확대 배율 1500배의 SEM 사진이다. 흡수제 a는, 메타크릴산 부틸을 중합 모노머로 하고, 디비닐벤젠을 가교 모노머로 하는 흡수제 A의 일례이며, 도 4∼도 8의 흡수제 a는, 각각 2mm 평방(角)의 입방체이다.

도 4∼도 8에는, 흡수제 A의 구체예인 흡수제 a의 형태예의 주사형 전자현미경(SEM) 사진을 나타내는데, 도 4∼도 8에 나타내는 흡수제 a는, 다수의 기포상의 매크로포어를 갖고 있고, 기포상의 매크로포어끼리가 서로 겹쳐지며, 이 겹쳐지는 부분이 공통의 개구(메소포어)가 되는 연속 기포 구조체로 되어 있다. 그 대부분이 오픈 포어 구조이다. 메소포어의 건조 상태에서의 평균 직경이, 상기 범위 미만이면, 흡수 대상액의 흡수 속도가 너무 느려지고, 또, 상기 범위를 넘으면, 흡수제 a(흡수제 A)가 부서지기 쉬워진다. 흡수제 A가 이와 같은 연속 기포 구조가 됨으로써, 매크로포어군이나 메소포어군을 균일하게 형성할 수 있는 동시에, 일본국 특개평8-252579호 공보 등에 기재되는 것과 같은 입자응집형 다공질체에 비해, 세공 용적이나 비표면적을 현격히 크게 할 수 있다.

흡수제 A의 세공(공공)의 전체 세공 용적은, 1∼50ml/g가 바람직하고, 바람직하게는 2∼30ml/g이다. 흡수제 A의 전체 세공 용적이, 0.5ml/g 미만인 경우, 다공질의 물을 유입하기 위한 공간(공공)이 흡수 시에 찌그러지기 쉬워져, 흡수량 및 흡수 속도가 저하되어 버릴 우려가 있다. 또, 50ml/g을 넘으면, 흡수제 A의 강도가 저하된다. 또한, 전체 세공 용적은, 수은 압입법으로 측정할 수 있다. 전체 세공 용적의 측정용 샘플은, 흡수제 A의 이온형에 관계없이, 감압 건조기에서 50℃의 온도 하에, 18시간 이상 건조시킨 흡수제 A를 이용한다. 최종 도달 압력을 0 TORR로 한다.

이하, 흡수제 A와 체액 등의 액체(이하, 「체액」이라고도 한다.)가 접촉한 경우의 양태에 대해서 설명하지만, 흡수제 A를 구비하는 흡수체(11)와 체액이 접촉한 경우도 마찬가지이다. 또, 흡수된 체액의 중량은, 체액량에 대략 비례하는 점에서, 이하에 있어서, 체액 중량을 「체액량」이라고도 한다.

우선, 체액이 흡수제 A와 접촉하면, 모세관 현상에 의해, 흡수제 A의 세공(공공)에 흡수된다. 도 4∼도 8에 나타내는 바와 같이, 흡수제 A가 구비하는 연속 공공은, 복수의 세공(공공)이 서로 연통하고 있는 공공이며, 외관으로부터도 공공이 다수 설치되어 있는 것을 시인할 수 있다. 모세관 현상에 의해, 일정량의 체액이 이 다수의 공공에 들어가고, 흡수제 A가 체액을 흡수한다. 흡수제 A에 흡수된 일정량의 체액 중, 일부는, 삼투압에 의해 연속 골격에 흡수되어, 연속 골격이 신장한다. 흡수제 A에 흡수된 일정량의 체액 중, 연속 골격에 흡수되어 있지 않은 체액은, 공공 내에 머물러진 상태로 흡수되어 있다.

흡수제 A는, 액체를 흡수하면, 연속 골격이 신장하는 성질을 갖는다. 이 연속 골격의 신장은, 거의 전방위에 걸쳐 신장한다. 연속 골격의 신장에 의해, 흡수제 A의 외형이 커지는 것에 수반하여 각 공공의 크기도 커진다. 공공의 크기가 커지면, 공공 내의 용적이 커져, 공공 내에 머물 수 있는 체액의 양이 증가한다. 즉, 일정량의 체액을 흡수하여 커진 흡수제 A는, 모세관 현상에 의해, 추가로 소정량의 체액을 흡수할 수 있다. 또, 모세관 현상에 의해 체액을 흡수하기 때문에, 흡수제 A는, 체액의 흡수를 재빠르게 행할 수 있다. 또한, 흡수제 A가 흡수한 체액에 대해서, 연속 골격이 흡수하는 체액보다 공공 내에 머물러진 체액 쪽이 많다.

이와 같이, 흡수제 A의 체액의 흡수의 대부분은, 모세관 현상에 의해 공공 내에 체액을 머물게 함으로써 행해지는 점에서, 공공의 체적(전체 세공 용적)의 비율인 공극율(흡수제 A의 체적에 대한 공공의 공극의 체적)이 클수록, 보다 많은 체액을 흡수할 수 있다. 이 공극율이 85％ 이상인 것이 바람직하다.

흡수제 a의 공극율을 구한다. 수은 압입법에 의해, 얻어진 흡수제 a의 비표면적은 400m²/g, 세공 용적은 15.5ml/g이다. 이 세공 용적 15.5ml는, 1g의 흡수제 A 중의 세공의 용적이다. 가령, 흡수제 A의 비중을 1g/ml로 하면, 1g의 흡수제 A 중에서 차지하는 체적은, 각각 세공 용적이 15.5ml, 흡수제 A가 1ml가 된다. 1g의 흡수제 A의 전체 용적(체적)은 15.5＋1[ml]이 되고, 그중의 세공 용적의 비율이 공극율이 된다. 그 결과, 공극율은 15.5/(15.5＋1)×100≒94％가 된다.

이 흡수제 A(흡수제 a)는, 체액의 조성에 따른 흡수량의 변화가 적다. 단위 무게당의 흡수제 A가, 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액을 흡수하는 중량(제 1 흡수 중량)은, 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액을 흡수하는 중량(제 2 흡수 중량)의 0.5∼1.9배인 것이 바람직하다. 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액이란, 체액의 조성에 가깝다고 여겨지는 소위 생리식염수와 동일한 정도의 식염수이다. 제 1 흡수 중량이, 제 2 흡수 중량의 0.5∼1.9배인 흡수제 A를 구비한 흡수체(11)는, 체액의 흡수량에 대해서, 체액 중의 전해질 이온 농도에 좌우되기 어려우므로, 흡수체(11)는 체액을 보다 확실히 흡수할 수 있다.

땀, 소변, 대변, 경혈, 분비물, 모유, 혈액, 삼출액 등의 생물로부터 배출되는 액체인 체액은, 그 체액의 종류뿐만 아니라, 개체차, 건강 상태 등에 따라 그 조성이 변화한다. 예를 들면, 생물의 소변 성분 중의 전해질 농도는, Na^＋, K^＋, Ca^2＋ 등의 각 이온 농도가 인간과 동물에서 다르고, 그 건강 상태 등에서도 다르다. 흡수성 물품에 널리 이용되고 있는 고흡수성 폴리머(소위 SAP)는, 삼투압의 원리에 의해 체액을 흡수하기 때문에, 전해질 이온의 수가 많아짐에 따라(전해질 농도가 높아짐에 따라), 체액을 흡수할 수 있는 중량이 감소되어 버릴 우려가 있었다. 한편, 흡수제 A(흡수제 a)는, 삼투압의 원리에 의해 흡수하는 체액의 흡수량보다, 모세관 현상에 의해 공공에 체액을 유입하는 것에 의한 흡수량이 많기 때문에, 체액의 조성, 특히 전해질 농도에 따른 흡수량의 감소가 발생하기 어렵다.

도 9는, 흡수제 a의 각 측정 결과를 나타내는 도면이다. 도 9에서의 「흡수(吸水) 중량」, 「흡수(吸水) 속도」는, 「흡수(吸收) 중량」, 「흡수(吸收) 속도」와 동의(同義)이다. 도 9에 나타내는 바와 같이 500∼850㎛의 입자 크기의 흡수제 a와, 250㎛ 이하의 입자 크기의 흡수제 a에 대해서 복수회의 측정을 행하고 있다. 또, 비교예로서, 고흡수성 폴리머인 SAP(스미토모 세이카 가부시키가이샤 제조 아쿠아 킵 SA60S)의 결과를 함께 나타내고 있다.

각 농도의 NaCl 수용액을 흡수하는 흡수 중량의 측정은 이하의 방법으로 행할 수 있다.

우선, 각각 1000ml 넣은 용기를 각 농도의 NaCl 수용액마다 준비한다.

다음으로, 200mm×200mm로 커트된 나일론 네트(255메시 나일론 네트 가부시키가이샤 NBC 메시텍 제조 N-No.255HD)를 2장 서로 겹치고, 1.0g의 흡수제 A를 나일론 네트끼리 사이에 끼운 상태에서, 사방으로 히트 시일을 행하여, 시료가 든 주머니로 한다.

계속해서, 시료가 든 주머니를 각 농도의 NaCl 수용액이 넣어진 용기의 저면에 접하도록 침지시키고, 주머니의 상부의 한 변을 빨래집게로 용기의 단(端)에 고정한 상태에서 1시간 방치한다.

그 후, NaCl 수용액에서 주머니를 끌어올려, 주머니의 상단으로부터 5mm 및 양단으로부터 50mm의 부분을 빨래집게로 집은 상태에서 15분간 탈수를 행한다.

마지막으로, 흡수제 A가 들어간 상태의 주머니의 중량을 측정하고, 측정 결과로부터 주머니 단체의 중량 및 1.0g(NaCl 수용액을 흡수하기 전의 흡수제 A의 중량)을 뺌으로써, 흡수제 A가 흡수한 NaCl 수용액의 중량을 얻을 수 있다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 1.0g의 흡수제 a(제 1 고분자 흡수제, 이하, 「제 1 흡수제」라고도 한다.)가 흡수한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 중량(제 1 흡수 중량)은, 37.71∼62.09g이고, 1.0g의 흡수제 a(제 2 고분자 흡수제, 이하, 「제 2 흡수제」라고도 한다.)가 흡수한 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액의 중량(제 2 흡수 중량)은, 34.40∼68.61g이다. 이 측정 결과로부터, 제 1 흡수 중량의 제 2 흡수 중량에 대한 비율의 하한치는, (제 1 흡수 중량의 최소치/제 2 흡수 중량의 최대치)이며, 상한치는, (제 1 흡수 중량의 최대치/제 2 흡수 중량의 최소치)이다. 따라서, 제 1 흡수 중량의 제 2 흡수 중량에 대한 비율은, (37.71/68.61)∼(62.09/34.40)≒0.55∼1.80이 되며, 제 1 흡수 중량은, 제 2 흡수 중량의 0.55∼1.80배가 된다. 또한, 당해 수치의 산출은, 유효 숫자를 소수점 이하 2자리수로 하여 행하고 있다.

마찬가지로, SAP에 대해서는, 1.0g의 SAP(제 1 SAP)가 흡수한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 중량(제 1 SAP 흡수 중량)이, 60.08∼63.69g이고, 1.0g의 SAP(제 2 SAP)가 흡수한 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액의 중량(제 2 SAP 흡수 중량)이, 45.74∼311.12g이다. 제 1 SAP 흡수 중량의 제 2 SAP 흡수 중량에 대한 비율은, (제 1 SAP 흡수량의 최소치/제 2 SAP 흡수 중량의 최대치)∼(제 1 SAP 흡수 중량의 최대치/제 2 SAP 흡수 중량의 최소치)＝(60.08/311.12)∼(63.69/45.74)≒0.19∼1.39로 되어 있다. SAP는, NaCl 수용액의 농도가 높아질수록, NaCl 수용액의 흡수량이 저하된다.

그 결과로부터, 흡수제 A(흡수제 a)는, SAP와 동등 또는 SAP보다 많은 흡수를 가능하게 하면서, 흡수제 A의 NaCl 수용액의 흡수량에 대해서, 농도에 따른 변화가 적은 것을 알 수 있다. 따라서, 흡수제 A를 이용한 흡수체(11)는, 체액의 흡수에 대해서, SAP와 동일한 정도의 체액을 확보하면서, SAP와 같이 전해질 이온의 농도에 따라 흡수력이 저하되어 버릴 우려를 경감시킬 수 있다.

또, 흡수제 A는, 흡수제 A 내에 홀딩되는 수용액의 양(보수량)의 변화가, 전해질 이온 농도에 따라 변동되기 어렵다. 전해질 이온 농도에 따른 수용액의 보수량의 변화가 작은 점에서, 체액의 조성에 의해 흡수제 A 내에 머물러지는 체액의 양이 바뀌어 버릴 우려를 경감시킬 수 있다.

상술의 NaCl 수용액의 중량의 측정과 동일한 방법으로, 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액을 제 1 흡수량만큼 흡수한 제 1 흡수제(제 1 고분자 흡수제)와, 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액을 제 2 흡수량만큼 흡수한 제 2 흡수제(제 2 고분자 흡수제)를 준비한다. 제 1 흡수제와 제 2 흡수제를, 각각 소정 시간만큼 원심분리기를 이용하여 150G 및 850rpm의 조건하에서 90초간 탈수한다. 그리고, 제 1 흡수제 및 제 2 흡수제에 각각 흡수되어 있는 NaCl 수용액의 중량을 측정하면, 제 1 흡수제가 흡수한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 무게(제 1 보수 중량)는, 제 2 흡수제가 흡수한 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액(제 2 보수 중량)의 무게의 0.5∼1.6배인 것이 바람직하다. 제 1 보수 중량이 제 2 보수 중량의 0.5∼1.6배인 흡수제 A는, 일단 흡수한 체액을, 흡수제 A의 외측으로 이동시켜, 체액을 다른 물질에 흡수시키기 쉬워진다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 1.0g의 흡수제 a가 보수한 상태의 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 중량(제 1 보수 중량)은, 13.59∼17.12g이고, 1.0g의 흡수제 a가 보수한 상태의 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액의 중량(제 2 보수 중량)은, 11.46∼19.47g이다. 이 결과로부터, NaCl 수용액의 농도차에 따른 흡수제 a가 보수하는 NaCl 수용액의 중량의 차가 작은 것을 알 수 있다.

흡수제 a에 대해서, 제 1 보수 중량의 제 2 보수 중량에 대한 비율의 하한치는, (제 1 보수 중량의 최소치/제 2 보수 중량의 최대치)이고, 상한치는, (제 1 보수 중량의 최대치/제 2 보수 중량의 최소치)이다. 따라서, 제 1 보수 중량의 제 2 보수 중량에 대한 비율은, (13.59/19.47)∼(17.12/11.46)≒0.70∼1.49배가 된다. 또한, 당해 수치의 산출은, 유효 숫자를 소수점 이하 2자리수로 하여 행하고 있다.

또, 각 농도에서의 NaCl 수용액의 보수 중량은, 전체로서 SAP보다 흡수제 a 쪽이 적은 것을 알 수 있다. SAP에 대해서는, 1.0g의 SAP(제 1 SAP)가 보수한 상태의 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 중량(제 1 SAP 보수 중량)은, 39.98∼40.41g이고, 1.0g의 SAP(제 2 SAP)가 보수한 상태의 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액의 중량(제 2 SAP 보수 중량)은, 29.31∼286.11g이다. 따라서, 제 1 SAP 보수량의 제 2 SAP 보수량에 대한 비율의 하한치는, (제 1 SAP 보수량의 최소치/제 2 SAP 보수량의 최대치)이고, 상한치는, (제 1 SAP 보수량의 최대치/제 2 SAP 보수량의 최소치)이다. 따라서, 제 1 SAP 보수량의 제 2 SAP 보수량에 대한 비율은, (39.98/286.11)∼(40.41/29.31)≒0.14∼1.38배가 된다.

상술의 흡수 중량과 보수 중량과의 차는, 흡수제 A 또는 SAP가 각각 일단 흡수한 액체를 외부로 방출(이수)한 액체의 무게(이하, 「이수 중량」이라고도 한다.)이다. 또, 이수 중량을 흡수 중량으로 나눈 값은, 일단 흡수한 액체의 양에 대한 이수 중량의 비율이며, 이수 배율이라고도 한다. 흡수제 A는, 제 1 흡수제에 대해서, 제 1 흡수 중량과 제 1 보수 중량과의 차를, 제 1 흡수 중량으로 나눈 값이 50∼80％인 것이 바람직하다. 마찬가지로, 제 2 흡수제에 대해서, 제 2 흡수 중량과 제 2 보수 중량과의 차를, 제 2 흡수 중량으로 나눈 값이 40∼85％인 것이 바람직하다. 상기 수치의 이수율이 되는 흡수제 A는, 일단 흡수한 체액을 다른 물질로 이동시키기 쉽다. 즉, 흡수와 이수를 반복해서 행하기 쉽다. 일단 흡수한 체액을, 흡수제 A의 외측으로 이동시킴으로써, 흡수제 A를 구비하는 흡수체(11)가 착용자에게 주는 젖은 느낌을 감소시키기 쉬워진다.

흡수제 a에 대해서, 제 1 흡수제에 의한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 이수 중량을 제 1 흡수 중량으로 나눈 값인 제 1 이수율의 하한치는, {(제 1 흡수 중량의 최소치－제 1 보수 중량의 최대치)/제 1 흡수 중량의 최소치}×100이고, 제 1 이수율의 상한치는, {(제 1 흡수 중량의 최대치－제 1 보수 중량의 최소치)/제 1 흡수 중량의 최대치}×100이다. 제 2 흡수제에 의한 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액의 이수 중량을 제 2 흡수 중량으로 나눈 값인 제 2 이수율의 하한치는, {(제 2 흡수 중량의 최소치－제 2 보수 중량의 최대치)/제 2 흡수 중량의 최소치}×100이고, 제 2 이수율의 상한치는, {(제 2 흡수 중량의 최소치－제 2 보수 중량의 최대치)/제 2 흡수 중량의 최소치}×100이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 흡수제 a의 제 1 이수율은, {(37.71-17.12)/37.71}×100∼{(62.09-13.59)/62.09}×100≒54.60∼78.11이 된다. 흡수제 a의 제 2 이수율은, {(34.40-19.47)/34.40}×100∼{(68.61-11.46)/68.61}×100≒43.40∼83.30이 된다. 또한, 당해 수치의 산출은, 유효 숫자를 소수점 이하 2자리수로 하여 행하고 있다.

또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 흡수제 a와 SAP의 보수 중량을 비교하면, 각각 흡수 중량의 값이 다르기 때문에, 단순 비교는 어렵지만, SAP의 보수 중량보다 흡수제 a의 보수 중량 쪽이 전체적으로 적다. 즉, 흡수제 a는, SAP보다 보수성이 낮다.

또한, 2.0g의 흡수제 A가, 보르텍스법에 의해 50g의 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액을 흡수하는 시간이 1.0∼10.0초인 것이 바람직하다. 이 시간 내에 NaCl 수용액의 흡수가 가능한 흡수제 A는, 단시간에 액체를 흡수할 수 있기 때문에, 흡수제 A를 구비한 흡수체(11)는, 재빠르게 체액을 흡수할 수 있다.

보르텍스법에 의한 흡수 시간의 측정은 이하와 같이 행한다.

용기에 30×8mm 크기의 회전자를 넣고, 액체 온도 25도±1도로 조정한 50g의 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액을 넣는다.

마그네틱 스터러(MITAMURA RIKEN KOGYO INC. MAGMIX STIRRER(AC100W)로 회전자를 600±30rpm의 회전수로 조정하여 NaCl 수용액을 교반한다.

교반 중의 용기에 2.00g의 흡수제 A를 투입하고, 투입과 동시에 시간의 계측을 개시한다.

그리고, 용액 내의 용액 표면이 플랫하게 되었을 때의 시간을 측정한다. 용액 표면이 플랫하게 되었을 때란, 격렬히 회전하고 있는 액체의 소용돌이의 경사가 평면에 가까워지는 점으로 하고, 소용돌이의 액체 표면에 반사되는 빛의 소실을 관찰함으로써 판단한다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 2.0g의 흡수제 a가, 50g의 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액을 흡수하는 시간은 1.69∼1.93초이다. 또한, 2.0g의 흡수제 a에 대해서, 보다 농도가 낮은 농도 0.3wt％의 NaCl 수용액을 흡수하는 시간이 1.56∼2.01초이고, 보다 농도가 높은 농도 2.0wt％의 NaCl 수용액을 흡수하는 시간이 1.36∼2.29초인 점에서, 2.0g의 흡수제 a가 50g의 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액을 흡수하는 시간은 1.34∼2.29초이며, NaCl 수용액의 농도에 따른 흡수하는 시간의 변화가 작은 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 흡수제 A가 높은 이수율을 갖고, 흡수 속도가 빠른 점에서, 기저귀(1) 등의 흡수성 물품의 흡수체(11)에 있어서는, 흡수제 A와 함께, 흡수제 A보다 높은 보수 배율을 구비하는 고분자 화합물을 구비하는 것이 보다 바람직하다. 흡수제 A보다 높은 보수 배율을 구비하는 고분자 화합물로는, 예를 들면, 폴리아크릴산 나트륨 등의 소위 SAP를 들 수 있다. SAP는, 보수성이 높고, 이수성도 낮은 점에서, 일단 흡수한 체액을 계속 홀딩할 수 있다. 그러나, 흡수 속도가 느려(도 9 참조), 체액을 흡수하는 데 시간이 걸려 버린다. 이 점에서, 흡수체(11)가 흡수제 A와 SAP를 구비함으로써, 흡수체(11)에 체액이 접촉하면, 우선, 흡수 속도가 빠른 흡수제 A가 흡수한다. 그리고, 이수율이 높은 흡수제 A는, 체액을 흡수체(11) 내로 방출한다. 방출된 체액을 SAP가 시간을 들여 흡수함으로써, 체액은, SAP 내에 머물러진다. 이것에 의해, 흡수체(11)로서는, 일단 흡수제 A가 흡수한 체액을 SAP로 이동시키고, 흡수제 A에 머물러진 체액이 적은 상태로 함으로써, 흡수체(11)의 표면에 체액이 남아 버릴 우려를 경감시키고, 착용자가 느끼는 젖은 느낌을 감소시킨다. 또, 흡수체(11)로서는, 내부의 SAP에 배설물을 머물게 한 상태로 하기 쉬워지므로, 기저귀(1) 등의 흡수성 물품으로부터 배설물이 누설되어 버릴 우려를 경감시킬 수 있다.

또, 1.0g의 흡수제 A의 하단부를, 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 수면에 접촉시킨 상태에서 1분 경과 후의, 흡수제 A에 의한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 흡수량이 15ml 이상인 것이 바람직하다. 흡수제 A의 하단부를 NaCl 수용액의 수면에 접촉시킨 상태란, 흡수제 A가 중력을 거스르는 방향으로 NaCl 수용액을 흡수하는 상태이다. 이와 같은 중력을 거스르는 방향이어도, 1분간이라는 시간으로 15ml 이상의 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액을 흡수할 수 있는 흡수제 A에 의해, 재빠르게, 보다 많은 NaCl 수용액의 흡수가 가능해져, 흡수제 A를 구비하는 흡수체(11)는, 다양한 각도에서 체액을 흡수하는 것이 가능해진다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 흡수제 a가 1분 후에 흡수한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 양은 20.2∼26.5ml이다. 이와 같이, 흡수제 a는, 중력을 거스르는 방향으로도 잘 흡수할 수 있다. SAP에 대해서는, 1분 후에 흡수한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 양은 14.0∼18.0ml이다. 이 결과로부터, 흡수제 A는, SAP보다 중력을 거스르는 방향이어도 재빠르게 체액의 흡수가 가능한 것을 알 수 있다.

또한, 600gw의 하중을 가한 상태의 2.0g의 흡수제 A의 하단부를, 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 수면에 접촉시킨 상태에서, 2분 경과 후에 흡수제 A가 흡수한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액이 1.0ml 이상이고, 15분 경과 후에 흡수제 A가 흡수한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액이 5.0ml 이상인 것이 보다 바람직하다. 흡수제 A를 흡수체(11)에 이용한 경우, 일단 배설물을 흡수한 흡수체(11)가, 착용자의 체중에 의해 두께 방향으로 찌그러지거나, 착용자의 양 다리에 의해 좌우 방향으로 찌그러져 버리거나 한다. 이 점에서, 흡수제 A에 소정의 하중을 가한 상태여도, 흡수제 A는, NaCl 수용액의 흡수가 가능하며, 또한, 중력을 거스르는 방향으로도 NaCl 수용액의 흡수가 가능한 점에서, 흡수체(11)는 흡수제 A를 구비함으로써, 흡수체(11)(흡수제 A)에 하중이 가해진 경우라도, 다양한 각도에서 체액을 흡수하는 것이 가능해진다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 흡수제 a에 대해서는, 2분 경과 후에 2.0g의 흡수제 A가 흡수한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액은 2.6∼5.6ml이고, 15분 경과 후에 흡수제 A가 흡수한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액은 13.2∼25.2ml이다. SAP에 대해서는, 2분 경과 후에 2.0g의 SAP가 흡수한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액은 0.8∼1.0ml이고, 15분 경과 후에 흡수제 A가 흡수한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액은 4.0ml이다. 이 결과로부터, 흡수제 A가 가압된 상태에서, 또한 중력을 거스르는 방향으로도, SAP보다 뛰어난 흡수성을 갖는 것을 알 수 있다.

또, 단위 무게당의 흡수제 A가, 농도 0.5wt％의 CaCl₂ 수용액을 흡수하는 흡수 중량이, 흡수제 A의 무게의 13배 이상인 것이 바람직하다. 전해질 이온의 수가 Na^＋보다 많은 Ca^{2 ＋}의 수용액에 있어서도, 흡수제 A의 무게의 13배 이상의 용액을 흡수할 수 있는 점에서, 흡수제 A를 구비하는 흡수체(11)는, 체액의 조성에 관계없이 체액을 흡수하기 쉽게 할 수 있다.

도 9에, 1g의 흡수제 a가 농도 0.5wt％의 CaCl₂ 수용액을 흡수한 중량을 나타내고 있다. 또한, CaCl₂ 수용액의 흡수 중량의 측정은, NaCl 수용액의 중량의 측정과 동일한 방법으로 행한다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 흡수제 a의 농도 0.5wt％의 CaCl₂ 수용액을 흡수하는 흡수 중량의 측정 결과는 16.29∼27.69g이며, 1g의 흡수제 a가 농도 0.5wt％의 CaCl₂ 수용액을, 흡수제 a의 중량의 16.29배 이상의 양을 흡수하고 있다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 1g의 SAP가, 농도 0.5wt％의 CaCl₂ 수용액의 흡수 중량은 6.71∼7.43g이다. 1g의 흡수제 a가 농도 0.5wt％의 CaCl₂ 수용액을 흡수한 중량과, 1g의 SAP가 농도 0.5wt％의 CaCl₂ 수용액을 흡수한 중량을 비교하면, 분명하게 흡수제 a가 흡수한 중량 쪽이 많다. 또, 이 1g의 SAP가 농도 0.5wt％의 CaCl₂ 수용액을 흡수한 중량은, 1g의 SAP가 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액을 흡수한 중량보다 적다. 즉, SAP는, 전해질 이온의 수가 증가할수록, 흡수량이 저하되어 버리는바, 흡수제 a는, SAP와 같이 전해질 이온의 수에 따른 흡수량의 저하의 정도가 낮다. 그 때문에, 흡수제 a(흡수제 A)를 이용함으로써, 체액의 조성에 따라 흡수량이 저하되어 버릴 우려를 경감시킬 수 있다.

흡수제 A에 대해서 하기의 흡수 속도 시험 및 흡수량 시험을 행하였다. 도 10은, 흡수제 A의 흡수 속도 및 흡수량 시험 결과를 나타내는 그래프이다. 도 11은, 비교예의 고흡수성 폴리머의 흡수 속도 및 흡수량 시험 결과를 나타내는 그래프이다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 당해 흡수 속도 시험에서는 흡수 대상액을 순수와 0.9％ 염화나트륨 수용액으로 시험하고, 어느 쪽도 포화 흡수량의 90％의 흡수량에 도달하는 데에 침지 시간은 5초 이내였다. 또한, 흡수제 A의 흡수량 시험을, 시험수에, 0.9％ 염화나트륨 수용액, 4％ NaOH 수용액, 35％ 염산, 29％ 암모니아수를 이용하여 행하였다. 그 결과, 0.9％ 염화나트륨 수용액의 흡수량은 67g/g-resin, 4％ NaOH 수용액의 흡수량은 78g/g-resin, 35％ 염산의 흡수량은 28g/g-resin, 29％ 암모니아수의 흡수량은 105g/g-resin이었다.

(흡수 속도 시험 방법)

부직포로 편단(片端)을 봉한 길이 100mm, 내경 10mm 튜브에 건조 상태의 흡수제 A를 넣은 것을 샘플 튜브로 한다. 이 흡수제 A를 넣기 전후의 튜브 중량을 측정해 두고, 미리 튜브 내의 흡수제 A의 중량을 산출해 둔다. 다음으로 농도를 이미 알고 있는 흡수 대상액에 샘플 튜브의 부직포측을 침지시킨 상태에서 소정 시간 경과 후에, 용액에서 튜브를 끌어올린다. 그리고, 1분간 홀딩한 후에 튜브 중량을 측정한다. 이 침지와 측정을 중량 변화가 없어질 때까지 반복한다. 중량 변화가 없어진 시점의 흡수량을 포화 흡수량으로 한다.

(흡수량 시험 방법)

JIS의 방법에 준하여 행한다. 티백에 흡수제 A를 넣은 것을 샘플로 하고, 샘플을 흡수 대상액에 24시간 침지시키기 전과 침지시킨 후의 각각 흡수 전후의 중량으로부터 흡수 대상액의 흡수량을 구한다.

(비교예)

와코 준야쿠사 제조 초흡수성 폴리머 상품명: 고흡수성 폴리머(아크릴산염계)를 이용하여, 흡수 속도 시험과 흡수량 시험을 행한다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 당해 흡수량 시험의 결과, 흡수 속도 시험에서는, 순수에서는 포화 흡수량에 대해 90％의 흡수량에 도달하는 데 필요한 침지 시간은 12분이고, 0.9％ 염화나트륨 수용액에서는 포화 흡수량에 대해 90％의 흡수량에 도달하는 데 필요한 침지 시간은 3.5분이다. 또, 0.9％ 염화나트륨 수용액의 흡수량은 52g/g-resin이고, 4％ NaOH 수용액의 흡수량은 침지 중에 용해되어 버렸기 때문에 측정 불능이며, 35％ 염산의 흡수량은 2g/g-resin이고, 29％ 암모니아수의 흡수량은 128g/g-resin이었다.

흡수제 A는, 모노리스 이온교환체로서도 이용할 수 있고, 흡수제 A를 「모노리스상 유기 다공질 이온교환체」라고도 한다. 흡수제 A의 단위 중량당의 -COONa기 및 -COOH기의 총 이온교환용량은, 5mg 당량/g 이상, 바람직하게는 6mg 당량/g 이상이다. 모노리스 이온교환체의 건조 상태에서의 -COOH기 및 -COONa기의 총 이온교환용량이, 상기 범위 미만에서는, 흡수 대상액의 흡수량이 줄고, 흡수 속도도 느려진다. 또, 모노리스 이온교환체의 건조 상태에서의 -COOH기 및 -COONa기의 총 이온교환용량의 상한치는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 14.0mg 당량/g 이하, 또는 13.0mg 당량/g 이하를 들 수 있다. 메타크릴산 부틸을 중합 모노머로 하고, 디비닐벤젠을 가교 모노머로 한 흡수제 a의 단위 중량당의 -COONa기 및 -COOH기의 총 이온교환용량은, 4.0mg 당량/g 이상, 바람직하게는 6mg 당량/g 이상이다. 또, 흡수제 a의 모노리스 이온교환체의 건조 상태에서의 -COOH기 및 -COONa기의 총 이온교환용량의 상한치는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 11mg 당량/g 이하, 또는 14mg 당량/g 이하를 들 수 있다. 그리고, 흡수제 A의 단위 중량당의 -COONa기의 총 이온교환용량이, 4.0mg 당량/g 이상인 것이 바람직하다. 단위 중량당의 -COONa기의 총 이온교환용량이 4.0mg 당량/g 이상인 흡수제 A로 함으로써, 단위 중량당의 -COONa기의 총 이온교환용량이 4.0mg 당량/g보다 적은 경우보다도 고분자 흡수제가 체액을 흡수하기 쉽기 때문에, 연속 골격을 신장시키기 쉬워지고, 연속 골격의 신장에 수반하여 연속 공공도 넓어지기 쉬워지며, 모세관 현상에 의해 체액을 연속 공공으로 유입시키기 쉬워짐으로써, 흡수체로서 체액을 흡수하기 쉬워진다.

또한, 본 발명에 있어서, -COOH기 및 -COONa기의 총 이온교환용량이란, 본 발명의 모노리스 이온교환체가, -COOH기 및 -COONa기 중 -COOH기만을 갖는 경우는, -COOH기의 이온교환용량을 가리키고, 또, 본 발명의 모노리스 이온교환체가, -COOH기 및 -COONa기 중 -COONa기만을 갖는 경우는, -COONa기의 이온교환용량을 가리키며, 또, 본 발명의 모노리스 이온교환체가, -COOH기 및 -COONa기 중 -COOH기 및 -COONa기의 양쪽을 갖는 경우는, -COOH기 및 -COONa기의 이온교환용량의 합계를 가리킨다. 또, 모노리스 이온교환체의 건조 상태에서의 중량당의 -COOH기 및 -COONa기의 총 이온교환용량은, 모노리스 이온교환체의 이온교환기를 충분 양의 산을 이용하여 모두 -COOH기로 한 샘플을 이용해 중화 적정에 의해 -COOH기의 양을 정량하고, 이때 이용한 모노리스 이온교환체를 전량 회수하여, 건조 중량의 값을 구함으로써 측정된다. 또, 단위 중량당의 -COONa기의 총 이온교환용량은, 모노리스 이온교환체의 이온교환기를 모두 -COOH기로 하기 위해 첨가한 산의 양으로부터 구할 수 있다.

모노리스 이온교환체에 있어서, 도입되어 있는 이온교환기는, 모노리스의 표면뿐만 아니라, 모노리스의 골격 내부에까지 균일하게 분포하고 있다. 여기에서 말하는 「이온교환기가 균일하게 분포하고 있다」란, 이온교환기의 분포가 적어도 ㎛ 오더에서 표면 및 골격 내부에 균일하게 분포하고 있는 것을 가리킨다. 이온교환기의 분포 상황은, EPMA를 이용함으로써 간단하게 확인된다.

모노리스 이온교환체의 구조예로는, 연속 기포 구조(일본국 특개2002-306976호 공보, 일본국 특개2009-62512호 공보)나, 공연속 구조(일본국특개2009-67982호 공보), 입자응집형 구조(일본국 특개2009-7550호 공보), 입자복합형 구조(일본국 특개2009-108294호 공보) 등을 들 수 있다.

흡수제 A의 모노리스 양이온 교환체로서의 이온교환용량은, 건조 상태에서 8mg 당량/g이며, 카르복실기가 정량적으로 도입되어 있는 것을 확인했다. 또, 수은 압입법에 의한 측정으로 구한, 흡수제 A의 삼차원적으로 연속한 공공의 건조 상태에서의 평균 직경은 49.1㎛, 건조 상태에서의 전체 세공 용적은 13.5mL/g이었다. SEM 관찰로 얻어진 연속 골격의 두께는 9.5㎛였다.

도 12A 및 도 12B는, 모노리스 A 중의 카르복실기의 분포 상태를 확인하기 위해, EPMA에 의한 나트륨의 분포 상태를 나타내고 있다. 도 12A는, 흡수제 A의 파단면의 SEM 사진이다. 도 12B는, 도 12A와 동일 부분의 Na 분포의 매핑 도면이다. 도 12A 및 도 12B에 의해, 골격 단면에서의 카르복실기의 분포 상태는, 카르복실기는 모노리스 양이온 교환체의 골격 표면뿐만 아니라, 골격 내부에도 균일하게 분포하고 있고, 카르복실기가 모노리스 이온교환체 안에 균일하게 도입되어 있는 것을 확인할 수 있다.

또, 흡수제 A의 구조예로서, 일본국 특개2002-306976호 공보나 일본국 특개2009-62512호 공보에 개시되어 있는 연속 기포 구조나, 일본국 특개2009-67982호 공보에 개시되어 있는 공연속 구조나, 일본국 특개2009-7550호 공보에 개시되어 있는 입자응집형 구조나, 일본국 특개2009-108294호 공보에 개시되어 있는 입자복합형 구조 등으로서 예로 든 모노리스 이온 구조체가 있다.

=== 흡수제 A의 제조 방법에 대해서 ===

흡수제 A는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 가교 중합 공정과 가수분해 공정을 거침으로써 얻을 수 있다. 이하, 흡수제 A의 제조 방법에 대해서 설명한다.

우선, 가교 중합용의 유용성(油溶性) 모노머와 가교성 모노머와, 계면활성제와, 물과, 필요에 따라서 중합 개시제를 혼합하여, 유중수적(油中水滴)형 에멀션을 얻는다. 유중수적형 에멀션이란, 유상(油相)이 연속상이 되고, 그 안에 수적이 분산되어 있는 에멀션을 말한다.

흡수제 A에 있어서는, 도 3의 상도에 나타내는 바와 같이, 유용성 모노머로서, (메타)아크릴산 에스테르로서 메타크릴산 부틸을 이용하고, 가교성 모노머로서 디비닐벤젠을 이용하며, 계면활성제로서 소르비탄 모노올레이트를 이용하고, 중합 개시제로서 이소부티로니트릴을 이용하여 가교 중합시킨 모노리스 A를 형성한다.

흡수제 A에 있어서는, 도 3의 상도에 나타내는 바와 같이, 우선, 유용성 모노머로서 메타크릴산 t-부틸 9.2g, 가교성 모노머로서 디비닐벤젠 0.28g, 계면활성제로서 소르비탄 모노올레이트(이하 SMO로 약기한다) 1.0g 및 중합 개시제로서 2, 2'-아조비스(이소부티로니트릴) 0.4g을 혼합하고, 균일하게 용해시킨다.

다음으로, 메타크릴산 t-부틸/디비닐벤젠/SMO/2,2'-아조비스(이소부티로니트릴) 혼합물을 180g의 순수에 첨가하고, 유성식(遊星式) 교반 장치인 진공 교반 탈포 믹서(EME사 제조)를 이용해 감압하 교반하여, 유중수적형 에멀션을 얻는다.

그 후, 이 에멀션을 신속하게 반응 용기로 옮기고, 밀봉 후 정치(靜置)하에서 60℃, 24시간 중합시킨다. 중합 종료 후, 내용물을 꺼내어, 메탄올로 추출한 후, 감압 건조하여, 연속 매크로포어 구조를 갖는 모노리스 A를 얻는다. 이 모노리스 A의 내부 구조를 SEM에 의해 관찰했다. 도 10A는, 흡수제 A의 파단면의 SEM 사진이다. 도 10B는, 도 10A와 동일 부분의 Na 분포의 매핑 도면이다. 모노리스 A는, 연속 기포 구조를 갖고 있고, 연속 골격의 두께는 5.4㎛였다. 수은 압입법에 의해 측정한 평균 직경은 36.2㎛, 전체 세공 용적은 15.5mL/g이었다.

또한, 전체 모노머에 대한 디비닐벤젠의 함유량은, 0.3∼10 몰％인 것이 바람직하고, 0.3∼5 몰％인 것이 보다 바람직하다. 또, 메타아크릴산 부틸과 디비닐벤젠의 합계에 대한 디비닐벤젠의 비율이 0.1∼10 몰％인 것이 바람직하고, 0.3∼8 몰％인 것이 보다 바람직하다. 흡수제 A에 있어서는, 메타아크릴산 부틸과 디비닐벤젠의 합계에 대한 메타아크릴산 부틸의 비율이 97.0 몰％, 디비닐벤젠의 비율이 3.0 몰％이다.

계면활성제의 첨가량으로는, 유용성 모노머의 종류 및 목적으로 하는 에멀션 입자(매크로포어)의 크기에 따라 대폭 변동한다. 유용성 모노머와 계면활성제의 합계량에 대해 약 2∼70％의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또, 모노리스 A의 기포 형상이나 사이즈를 제어하기 위해, 메탄올, 스테아릴 알코올 등의 알코올, 스테아린산 등의 카르복시산, 옥탄, 도데칸, 톨루엔 등의 탄화수소, 테트라히드로푸란, 디옥산 등의 환상 에테르를 계(系) 내에 공존시켜도 된다.

유중수적형 에멀션을 형성시킬 때의 혼합 방법으로는, 특별히 제한은 없다.각 성분을 일괄하여 한 번에 혼합하는 방법, 유용성 모노머, 계면활성제 및 유용성 중합 개시제인 유용성 성분과, 물이나 수용성 중합 개시제인 수용성 성분을 따로따로 균일 용해시킨 후, 각각의 성분을 혼합하는 방법 등의 혼합 방법을 채용할 수 있다. 에멀션을 형성시키기 위한 혼합 장치에 대해서도 특별히 제한은 없고, 목적의 에멀션 입경을 얻기 위해, 통상의 믹서, 호모지나이저, 고압 호모지나이저나, 피처리물을 혼합 용기에 넣고, 해당 혼합 용기를 경사지게 한 상태에서 공전축 주위로 공전시키면서 자전시킴으로써, 피처리물을 교반 혼합하는, 소위 유성식 교반 장치 등으로부터 적절한 장치를 선택할 수 있다. 또, 혼합 조건에 대해서도 특별히 제한은 없고, 목적의 에멀션 입경을 얻기 위해, 교반 회전수나 교반 시간을 임의로 설정할 수 있다. 이러한 혼합 장치 중, 유성식 교반 장치는 W/O 에멀션 중의 수적을 균일하게 생성시킬 수 있고, 그 평균 지름을 폭넓은 범위에서 임의로 설정할 수 있다.

유중수적형 에멀션을 중합시키는 중합 조건은, 모노머의 종류, 개시제 계에 따라 다양한 조건을 선택할 수 있다. 예를 들면, 중합 개시제로서 아조비스이소부티로니트릴, 과산화벤조일, 과황산칼륨 등을 이용한 때에는, 불활성 분위기하의 밀봉 용기 내에 있어서, 30∼100℃에서 1∼48시간 가열 중합시키면 된다. 중합 개시제로서 과산화수소-염화제일철, 과황산나트륨-산성아황산나트륨 등을 이용한 때에는, 불활성 분위기하의 밀봉 용기 내에 있어서, 0∼30℃에서 1∼48시간 중합시키면 된다. 중합 종료 후, 내용물을 꺼내어, 이소프로판올 등의 용제로 속슬렛(soxhlet) 추출하고, 미반응 모노머와 잔류 계면활성제를 제거하여 도 3의 중도에 나타내는 모노리스 A를 얻는다.

계속해서, 모노리스 A(가교 중합체)를 가수분해하여, 흡수제 A를 얻는다. 모노리스 A를, 브롬화아연을 넣은 디클로로에탄에 침지시켜 40℃, 24h 교반한 후, 메탄올, 4％ 염산, 4％ 수산화나트륨 수용액, 물의 순서로 접촉시키고, 가수분해를 행하여, 건조시킨 후, 블록상의 흡수제 A를 소정의 크기로 분쇄하여 입자상의 흡수제 A를 얻는다.

모노리스 A의 가수분해의 방법에 대해서는 특별히 제한은 없고, 여러 가지 방법으로 행할 수 있다. 예를 들면, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 용매, 클로로포름, 디클로로에탄 등의 할로겐계 용매, 테트라히드로푸란이나 이소프로필 에테르 등의 에테르계 용매, 디메틸포름아미드나 디메틸아세트아미드 등의 아미드계 용매, 메탄올이나 에탄올 등의 알코올계 용매, 초산이나 프로피온산 등의 카르복시산계 용매 또는 물을 용매로 하고, 수산화나트륨 등의 강 염기와 접촉시키는 방법이나, 염산 등의 할로겐화수소산, 황산, 질산(硝酸), 트리플루오로초산, 메탄술폰산, p-톨루엔술폰산 등의 브뢴스테드산, 또는 브롬화아연, 염화알루미늄, 브롬화알루미늄, 염화티탄(IV), 염화세륨/요오드화나트륨, 요오드화마그네슘 등의 루이스산과 접촉시키는 방법 등을 들 수 있다.

흡수제 A의 연속 골격을 형성하는 유기 폴리머의 중합 원료 중, (메타)아크릴산 에스테르로는, 특별히 제한되지 않지만, (메타)아크릴산의 C1∼C10의 알킬 에스테르가 바람직하고, (메타)아크릴산의 C4 알킬 에스테르가 특히 바람직하다. (메타)아크릴산의 C4 알킬 에스테르로는, (메타)아크릴산 t-부틸 에스테르, (메타)아크릴산 n-부틸 에스테르, (메타)아크릴산 iso-부틸 에스테르를 들 수 있다.

가교 중합에 이용하는 모노머는, (메타)아크릴산 에스테르 및 디비닐벤젠만이어도 되고, (메타)아크릴산 에스테르 및 디비닐벤젠에 더하여, (메타)아크릴산 에스테르 및 디비닐벤젠 이외의 다른 모노머를 함유하고 있어도 된다. 다른 모노머로는, 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 비닐벤질 클로라이드, (메타)아크릴산 글리시딜, (메타)아크릴산 2-에틸헥실, 이소부텐, 부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌, 염화비닐, 브롬화비닐, 염화비닐리덴, 테트라플루오로에틸렌, (메타)아크릴로니트릴, 초산비닐, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 또한, 가교 중합에 이용하는 전체 모노머 중, (메타)아크릴산 에스테르 및 디비닐벤젠 이외의 모노머의 비율은, 0∼80 몰％가 바람직하고, 0∼50 몰％가 보다 바람직하다.

계면활성제는, 소르비탄 모노올레이트로 한정되지 않는다. 가교 중합용 모노머와 물을 혼합했을 때에, 유중수적형(W/O) 에멀션을 형성할 수 있는 것이면 된다. 예를 들면, 소르비탄 모노라우레이트, 소르비탄 모노팔미데이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 소르비탄 트리올레이트, 폴리옥시에틸렌기 노닐페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌기 스테아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌기 소르비탄 모노올레이트 등의 비이온 계면활성제, 올레인산 칼륨, 도데실벤젠술폰산 나트륨, 술포호박산 디옥틸 나트륨 등의 음이온 계면활성제, 디스테아릴 디메틸 암모늄 클로라이드 등의 양이온 계면활성제, 라우릴디메틸 베타인 등의 양성 계면활성제를 이용할 수 있다. 이들 계면활성제는 1종 단독 또는 2종류 이상을 조합하여 사용해도 된다.

중합 개시제로는, 열 및 광조사에 의해 라디칼을 발생시키는 화합물이 적합하게 이용된다. 중합 개시제는 수용성이어도 유용성이어도 되고, 예를 들면, 아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴), 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴, 아조비스시클로헥산니트릴, 아조비스시클로헥산카르보니트릴, 아조비스(2-메틸프로피온아미딘) 디히드로클로라이드, 과산화벤조일, 과황산칼륨, 과황산암모늄, 과산화수소-염화제일철, 과황산나트륨-산성아황산나트륨, 테트라메틸 티우람 디술피드 등을 들 수 있다. 단, 경우에 따라서는, 중합 개시제를 첨가하지 않아도 가열만이나 광조사만으로 중합이 진행되는 계도 있기 때문에, 그와 같은 계에서는 중합 개시제의 첨가는 불필요하다.

흡수제 A의 다른 예로서, 흡수제 a의 메타크릴산 t-부틸 9.2g 대신에, 메타크릴산 t-부틸 6.4g 및 메타크릴산 2-에틸헥실 2.8g으로 한 흡수제 b를 이용할 수도 있다. 유용성 모노머를 메타크릴산 t-부틸 6.4g 및 메타크릴산 2-에틸헥실 2.8g으로 하는 것 이외에는, 흡수제 a와 마찬가지이다. 건조 상태의 흡수제 b의 이온교환용량은, 5.0mg 당량/g이다.

흡수제 b에 대해서, 상술의 흡수제 a와 마찬가지의 방법으로, 흡수 대상액을 순수로 하여, 흡수 속도 시험을 행하였다. 도 13은, 흡수제 a와 흡수제 b에 대해서, 흡수 대상액이 순수일 때의 흡수량과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 포화 흡수량은 18g/g-resin이며, 포화 흡수량의 90％의 흡수량에 도달하는 데 침지 시간은 5초 이내였다.

=== 그 외의 실시형태 ===

상술의 실시형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하여 해석하기 위한 것이 아니다. 본 발명은, 그 취지를 일탈하는 일 없이, 변경 개량될 수 있는 동시에, 본 발명에는, 그 등가물이 포함되는 것은 물론이다.

상술의 실시형태에서는, 흡수체(11)가 흡수제 A(흡수제 a)와 SAP를 구비하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 흡수체(11)가 흡수제 A만으로 구성되는 것이어도 된다. 또, 흡수제 A와 함께 이용하는 물질은, SAP만으로 한정하지 않는다. 예를 들면, 흡수제 A와 펄프 섬유를 구비하는 흡수체(11)나, 흡수제 A와 SAP와 펄프 섬유를 구비한 흡수체(11)여도 된다.

1: 기저귀(팬티형 일회용 기저귀, 흡수성 물품)
10: 흡수성 본체 10ea: 단부
10eb: 단부 11: 흡수체
11c: 흡수성 코어 13: 톱 시트
15: 백 시트 30: 복측 부재
30a: 측부 31: 피부측 시트
32: 비피부측 시트 35: 실고무
40: 등측 부재 40a: 측부
41: 피부측 시트 42: 비피부측 시트
45: 실고무 SS: 용착부
LH: 다리 둘레 개구부 BH: 몸통 둘레 개구부

Claims (15)

1. 체액을 흡수하기 위한 흡수체로서,
   연속 골격 및 연속 공공(空孔)을 구비한 고분자 흡수제를 갖고,
   상기 고분자 흡수제는, (메타)아크릴산 에스테르와, 1분자 중에 2개 이상의 비닐기를 함유하는 화합물의 가교 중합체의 가수분해물이며, 또한, 적어도 1개 이상의 -COONa기를 함유하는 것을 특징으로 하는 흡수체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 고분자 흡수제는, 모놀리스상의 흡수제인 것을 특징으로 하는 흡수체.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   단위 무게당의 상기 고분자 흡수제가, 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액을 흡수하는 제 1 흡수 중량과,
   상기 단위 무게당의 상기 고분자 흡수제가, 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액을 흡수하는 제 2 흡수 중량에 대해서,
   상기 제 1 흡수 중량이 상기 제 2 흡수 중량의 0.5∼1.9배인 것을 특징으로 하는 흡수체.
4. 제 3 항에 있어서,
   농도 0.9wt％의 NaCl 수용액을 상기 제 1 흡수 중량만큼 흡수한 제 1 고분자 흡수제와, 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액을 상기 제 2 흡수 중량만큼 흡수한 제 2 고분자 흡수제에 대해서,
   각각 소정 시간만큼 원심분리기를 이용하여, 150G 및 850rpm의 조건하에서 90초간 탈수한 후의, 상기 제 1 고분자 흡수제가 흡수한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 무게는, 제 2 고분자 흡수제가 흡수한 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액의 무게의 0.5∼1.6배인 것을 특징으로 하는 흡수체.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 탈수를 한 후의, 상기 제 1 고분자 흡수제에 흡수된 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 무게를 제 1 보수(保水) 중량으로 하고,
   상기 탈수를 한 후의, 상기 제 2 고분자 흡수제에 흡수된 농도 0∼2.0wt％의 NaCl 수용액의 무게를 제 2 보수 중량으로 하며,
   상기 제 1 고분자 흡수제의, 상기 제 1 흡수 중량과 상기 제 1 보수 중량과의 차를, 상기 제 1 흡수 중량으로 나눈 값이 50∼80％이고,
   상기 제 2 고분자 흡수제의, 상기 제 2 흡수 중량과 상기 제 2 보수 중량과의 차를, 상기 제 2 흡수 중량으로 나눈 값이 40∼85％인 것을 특징으로 하는 흡수체.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   보르텍스법에 의한, 2.0g의 상기 고분자 흡수제가 50g의 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액을 흡수하는 시간이 1.0∼10.0초인 것을 특징으로 하는 흡수체.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 고분자 흡수제가, 농도 0.5wt％의 CaCl₂ 수용액을 흡수하는 흡수 중량은, 상기 고분자 흡수제의 무게의 13배 이상인 것을 특징으로 하는 흡수체.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   1.0g의 상기 고분자 흡수제의 하단부를, 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 수면에 접촉시킨 상태에서 1분 경과 후에, 상기 고분자 흡수제에 의한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 흡수량이, 15ml 이상인 것을 특징으로 하는 흡수체.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   600gw의 하중을 가한 상태의 2.0g의 상기 고분자 흡수제의 하단부를, 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 수면에 접촉시킨 상태에서,
   2분 경과 후에, 상기 고분자 흡수제에 의한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 흡수량이, 1.0ml 이상이고,
   15분 경과 후에, 상기 고분자 흡수제에 의한 농도 0.9wt％의 NaCl 수용액의 흡수량이, 5.0ml 이상인 것을 특징으로 하는 흡수체.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고분자 흡수제의 단위 체적당의 상기 공공의 공극의 체적이 85％ 이상인 것을 특징으로 하는 흡수체.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고분자 흡수제는, 0.1∼30.0％의 가교 중합 잔기를 함유하는 것을 특징으로 하는 흡수체.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연속 공공의 평균 직경이, 1∼1000㎛인 것을 특징으로 하는 흡수체.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수체는, 상기 고분자 흡수제와, 상기 고분자 흡수제보다 높은 보수 배율을 구비하는 고분자 화합물을 갖는 것을 특징으로 하는 흡수체.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고분자 흡수제의 단위 중량당의 -COONa기의 총 이온교환용량이, 4.0mg 당량/g 이상인 것을 특징으로 하는 흡수체.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재한 흡수체를 갖는 것을 특징으로 하는 흡수성 물품.

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