KR20230167406A - 습도 제어 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 수증기를 흡수하거나 방출함으로써 인클로저 내의 상대 습도를 주어진 범위 내에 유지시키기 위한 습도 제어 장치(1)에 관한 것으로, 이 습도 제어 장치는 외피(10) 및 이 외피 내부에 배치되는 습도 제어제를 포함한다. 외피(10)는 액체 방수성과 수증기 투과성을 갖는다. 습도 제어제는, 밀봉된 용기에서 45%RH 내지 90%RH 범위의 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)을 제공하도록 선택되는 조절된 수분 함량을 갖는 수화된 초흡수성 중합체(6)를 포함한다.
Description
본 발명은 인클로저 내의 습도를 원하는 범위 내로 제어하기 위한 습도 제어 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 의약 용기, 기능 식품 용기 또는 약품 용기와 같은 용기 내의 습도를 제어하기 위한 습도 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 습도 제어 장치를 포함하는 용기, 및 습도 제어 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일부 제품은 습도가 너무 높거나 낮은 환경에 노출되면 신선도를 잃거나 손상되거나 심지어 사용할 수 없게 될 수 있다. 예를 들어, 약용 대마초 제품(예컨대, 느슨한 대마초 또는 미리 롤링된 대마초 제품의 형태로 있음)이 습도가 제어된 환경으로부터 이득을 얻을 수 있다. 습도 레벨을 조절하면, 칸나비노이드, 테르펜, 플라보노이드와 같은 대마초의 휘발성 의약적 화합물의 충실도를 보존할 수 있으며, 그래서 약용 대마초의 치료 효과가 그대로 유지되고 복용량이 효율적인 방식으로 환자에게 전달된다. 유사한 방식으로, 기능성 식품이나 의약 제품(예컨대, 허브, 연질 젤 캡슐 또는 젤리의 형태임)은 습도가 제어된 환경에서 더 잘 보존될 수 있다.
제품에 대해 원하는 습도 레벨에 도달하기 위해, 제품이 보관되는 패키지나 용기 내에 건조제를 제공하는 것이 알려져 있다. 그러나, 건조제만으로는 습도를 원하는 범위 내로 제어할 수 없다. 인클로저 내의 습도를 주어진 범위 내로 유지하기 위해, 포화된 염(salt) 수용액으로 충전된 중합체 필름 파우치를 사용하는 것이 알려져 있다. 이러한 파우치는 양방향 습도 제어를 제공하도록, 즉 수분을 흡수하고 방출하도록 구성된다. 이러한 포화된 염 수용액을 담기 위해서는 액밀(liquid- tight) 외피가 요구되는데, 이 외피는 건조제로 충전된 캡슐 또는 패킷에 대해 종래에 사용되는 외피 재료의 경우와는 다르다. 추가로, 포화된 염 수용액으로 도달할 수 있는 상대 습도 범위는 그 염의 화학적 성질에 의해 결정된다. 그래서, 목표 습도 범위를 변경하려면, 포화된 염 수용액에 사용되는 염의 변경이 필요하다. 따라서, 상이한 시장을 충족하려면 여러 가지 원료 공급이 필요하며, 그 결과, 특히 특정 요구 사항이 있는 기능성 식품 및 제약 부문의 경우에 비용이 증가하고 또한 검증 프로세스가 더욱 복잡해진다.
건조제 캡슐 또는 패킷에 사용되는 종래의 외피 재료를 기반으로 제조될 수 있고 넓은 상대 습도 범위 내의 상이한 목표 습도 레벨에 도달하도록 쉽게 적합하게 될 수 있는 양방향 습도 제어 장치, 및 비용과 품질 리스크의 최적 관리로 양방향 습도 제어 장치를 제조하는 방법을 제안하여 본 발명이 보다 구체적으로 해결하려는 것은 이러한 단점이다.
이 목적을 위해, 제1 양태에 따르면, 본 발명의 주제는 수증기를 흡수하거나 방출함으로써 인클로저 내의 상대 습도를 주어진 범위 내에 유지시키기 위한 습도 제어 장치이며, 이 습도 제어 장치는 외피 및 이 외피 내부에 배치되는 습도 제어제를 포함하며, 외피는 액체 방수성과 수증기 투과성을 가지며, 습도 제어제는, 물의 중량과 건조 초흡수성 중합체의 중량의 합이 습도 제어제의 전체 중량의 90% 이상, 바람직하게는 93% 이상, 바람직하게는 97% 이상이 되도록, 수화된 초흡수성 중합체를 포함하며, 수화된 초흡수성 중합체는 밀봉된 용기에서 45%RH 내지 90%RH, 바람직하게는 50%RH 내지 80%RH 범위의 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)을 제공하도록 선택되는 조절된 수분 함량을 갖는다.
본 발명과 관련하여, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)은, 폐쇄된 유리 용기 내의 공기의 부피 당 습도 제어제의 중량이 65 g/L 이상이되도록 적어도 하나의 습도 제어 장치를 포함하는 빈 습밀한 폐쇄 유리 용기에서 도달되는 상대 습도의 평형 값으로 정의된다. 이 평형 값을 결정하기 위해, 시간에 따른 유리 용기 내의 상대 습도의 변화는, 평형 값이 도달될 때까지, 예컨대, Rotronic 이라는 회사에 의해 판매되는 HC2A-S 습도 프로브와 같은 습도 프로브로 측정된다. 상대 습도의 평형 값은, 유리 용기 내의 상대 습도의 변화가 연속 6 시간에 걸쳐 ±1%RH 미만일 때 얻어진다. 본 발명에서, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)은 주변 온도, 전형적으로 20℃±2℃에서 결정된다.
본 발명의 의미 내에서, 습도 제어제의 수분 함량("MC"로도 약칭됨)은 습도 제어제의 건조 중량에 대한 습도 제어제에 흡수된 물의 양(보통 중량으로 표시됨)에 관한 것이다. 여기서, 수분 함량은 일반적으로 중량%로 표시된다.
본 발명의 의미 내에서, 물과 관련하여 주어진 재료를 언급할 때 "흡수한다", "흡수하는" 또는 "흡수"라는 용어는, 물이 그 재료에 의해 유지될 수 있는 모든 화학적 및 물리적 현상을 포괄하기 위해 사용된다. 특히, 이는 물 분자가 재료에 들어가는, 일반적으로 "흡수"라고 하는 벌크 현상; 또는 물 분자가 재료의 표면에 부착되는, 일반적으로 "흡착"이라고 하는 표면 현상을 포함한다.
본 발명과 관련하여, 습밀한 폐쇄 유리 용기는, 75%RH의 상대 습도를 갖는 40℃의 환경에서 측정될 때, 폐쇄 유리 용기에 존재하는 습도 제어제 1 그램당 그리고 24시간 당 1 mg 미만의 수증기 전달율(WVTR)을 갖는다.
실제로, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi), 즉 습도 제어 장치로 조절이 이루어지도록 되어 있는 상대 습도 레벨을 평가하기 위해, 적절한 수의 습도 제어 장치가 습밀한 폐쇄 유리 용기 안에 배치되며, 습도 제어 장치의 적절한 수는, 위에서 규정된 바와 같은 습도 제어제의 최소량, 즉 폐쇄 유리 용기 내의 공기 1 리터 당 수화된 초흡수성 중합체 적어도 65 g에 도달하도록 폐쇄 유리 용기의 부피에 따라 결정된다.
예를 들어, 1 g의 습도 제어제를 담는 습도 제어 캡슐의 경우, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)은, 300 mL의 부피를 갖는 습밀한 폐쇄 유리 용기 안에 적어도 20개의 캡슐을 넣어 평가될 수 있으며, 20개의 캡슐은 폐쇄된 유리 용기 내의 공기 1 리터 당 습도 제어제 66.7 g에 대응하며, 500 g의 습도 제어제를 담는 습도 제어 백의 경우, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)은 7.5 L의 부피를 갖는 습밀한 폐쇄 유리 용기 안에 적어도 하나의 백을 배치하여 평가될 수 있고, 하나의 백은 폐쇄 유리 용기 내의 공기 1 리터 당 습도 제어제 66.7 g에 대응한다.
유리하게는, 본 발명에 따른 습도 제어 장치의 수화된 초흡수성 중합체는, 상대 습도가 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)보다 높을 때 주변 분위기로부터 수분을 흡수할 수 있고 그리고 상대 습도가 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)보다 낮을 때에는 수분을 주변 분위기에 방출할 수 있다. 따라서, 습도 제어 장치는 양방향 습도 제어 장치인 것이다.
본 발명에 따른 습도 제어 장치의 경우, 물의 중량과 건조 초흡수성 중합체의 중량의 합은 습도 제어제의 전체 중량의 90% 이상, 바람직하게는 93% 이상, 바람직하게는 97% 이상인데, 이는 본 발명에 따른 습도 제어 장치의 습도 제어제는 그의 주 성분으로서 수화된 초흡수성 중합체를 포함한다는 것을 의미한다. 습도 제어제의 조성물 중의 다른 성분은 10 중량% 미만의 소량으로만 추가되는 첨가제를 포함할 수 있으며, 여기서 중량% 수치는 습도 제어제의 전체 중량에 대한 첨가제의 중량%를 제공한다. 한 실시예에 따르면, 수화된 초흡수성 중합체는 습도 제어제의 유일한 성분일 수 있다.
본 발명자들은, 물 흡수 및 방출의 측면에서 초흡수성 중합체의 특성을 사용하여, 주성분으로서, 즉 물의 중량과 초흡수성 중합체의 중량의 합이 습도 제어제의 전체 중량의 90% 이상, 바람직하게는 93% 이상, 바람직하게는 97% 이상이 되도록 초흡수성 중합체와 물을 포함하는 습도 제어제를 형성할 수 있음을 발견하였다. 목표 평형 상대 습도(ERHi)에 따라 조절되는 액체 물의 양이 실질적으로 건조한 초흡수성 중합체에 추가된다. 바람직하게는, 결과적으로 얻어진 재료는, 습도 평형제로 사용되기 전에, 20℃±5℃에서 적어도 15일 동안 숙성 및 평형화되도록 허용된다. 추가되는 액체 물의 중량은 초흡수성 중합체의 건조 중량의 10% 내지 150%인데, 이는 초흡수성 중합체의 전체 수분 보유 용량보다 훨씬 낮은 것이다.
추가적인 특성을 습도 제어제에 제공하기 위해 소량의 첨가제 물질이 그 습도 제어제의 조성물에 추가될 수 있다. 이러한 첨가제 물질은, 예를 들어 흡습제, 산소 제거제, 냄새 흡수제, 휘발성 후각 유기 화합물 방출제, 향료, 항균 물질, 항진균 물질 등일 수 있다. 첨가제 물질의 중량 비율은 습도 제어제의 전체 중량의 최대 10%로 제한되며, 50%RH ~ 80%RH 범위에서, 습도 제어제의 조성물이 첨가제 물질을 포함하는 습도 제어 장치에 의해 도달되는 평형 상대 습도 레벨(ERHi)은, 습도 제어제의 조성물이 첨가제 물질을 포함하지 않는다는 점에서만 다른 습도 제어 장치로부터 얻어지는 평형 상대 습도 레벨과 실질적으로 같다. 한 특징에 따르면, 습도 제어제의 조성물이 첨가제 물질을 포함하는 습도 제어 장치로부터 얻어지는 평형 상대 습도 레벨(ERHi)은, 습도 제어제의 조성물이 동일한 초흡수성 중합체 및 동일한 양의 물 만을 포함하는 습도 제어 장치로부터 얻어지는 평형 상대 습도 주위의 ±7%RH, 바람직하게는 ±5%RH의 범위 내에 있다.
수화된 초흡수성 중합체(또는 SAP)를 습도 제어 장치에서 습도 제어제로서 사용하면, 여러 가지 이점이 얻어진다. 첫째, 초흡수성 중합체는 높은 수분 흡수율(또는 물 보유율)을 나타내며, 수분 함량이 높아도 고체 또는 젤 형태로 유지된다. 따라서, 본 발명에 따른 습도 제어 장치의 외피는 액밀할 필요가 없는데, 그래서, 건조제로 충전되는 캡슐 또는 패킷에 통상적으로 사용되는 것과 동일한 외피 재료를 사용하는 것이 가능하다.
다른 이점은, 45%RH 내지 90%RH의 넓은 상대 습도 범위 내에서 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)의 다양한 값에 도달하기 위해, 수화된 초흡수성 중합체의 수분 함량을 쉽게 조절할 수 있다는 것이다. 따라서, 하나의 실질적으로 건조한 초흡수성 중합체로부터 시작하여, 단순히 초흡수성 중합체의 수화율, 즉 그 중합체에 추가되는 물의 양을 조절하여, 상이한 값의 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)을 갖는 습도 제어 장치를 얻는 것이 가능하다.
예를 들어, 제1 유형의 의약품 또는 식물은 60%RH의 제1 습도 레벨에서 가장 안정적이고 가장 잘 소비될 수 있고, 반면에 제2 유형의 의약품 또는 식물은 70%RH의 제2 습도 레벨에서 가장 안정적이고 가장 잘 소비될 수 있다. 본 발명 덕분에 동일한 초흡수성 중합체 원료 및 동일한 제조 라인을 사용하여, 2가지 다른 유형의 제품을 위한 2가지 유형의 습도 제어 장치, 즉 초흡수성 중합체의 제1 수분 함량(MC1)으로 60%RH의 제1 목표 평형 상대 습도 레벨(ERH1)에서의 조절을 위한 제1 유형의 습도 제어 장치, 및 초흡수성 중합체의 제2 수분 함량(MC2)으로 70%RH의 제2 목표 평형 상대 습도 레벨(ERH2)에서의 조절을 위한 제2 유형의 습도 제어 장치를 제조할 수 있다.
한 특징에 따르면, 습도 제어제는 외피 내부에 둘러싸인다. 다시 말해, 외피는 모든 측에서 습도 제어제를 감싼다.
본 발명에 따른 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)은 수화된 초흡수성 중합체의 수분 함량과 외피의 수증기 전달 능력의 조합에 달려 있다. 통상적으로, 외피의 수증기 전달 능력은 규정된 상대 습도 범위에 걸쳐 외피 내외로 전달되는 수분의 양으로 정의된다.
본 발명에 따르면, 습도 제어 장치의 외피는 액체 물 저항성과 수증기 투과성을 갖는다. 본 발명에서, 액체 물 저항성 외피는, 그 외피의 임의의 배향에서, 충전 시간 동안에 어떠한 액체 물도 외피의 외부 표면으로 누출됨이 없이 그 외피의 내부 부피의 적어도 2/3가 액체 물로 충전될 수 있게 하기에 충분한 액체 물의 통과에 대한 저항을 갖는 외피이다.
실제로, 표준 시험법 ASTM D737에 따라 프레이저(Frazier) 시험법을 사용하여 측정될 때 30 cm3.cm-2.s-1 미만, 바람직하게는 20 cm3.cm-2.s-1 미만, 바람직하게는 15 cm3.cm-2.s-1 미만의 프레이저 공기 투과율을 갖는 재료가 위에서 규정된 바와 같은 물 저항성 외피를 형성하는 데에 적합하다. 이러한 재료는, 외피 안에 배치된 초흡수성 중합체가 그에 추가된 액체 물을 흡수할 수 있도록 하기에 충분한 시간 동안 액체 물의 통과를 견디게 된다. 다시 말해, 액체 물과 초흡수성 중합체는, 물이 초흡수성 중합체에 의해 흡수되기 위해 필요한 시간이 물이 외피의 재료를 통해 누출되기 위해 필요한 시간 보다 짧도록, 외피 안에 넣어질 수 있다.
한 특징에 따르면, 액체 물 저항성 외피는, 30 cm3.cm-2.s-1 미만, 바람직하게는 20 cm3.cm-2.s-1 미만, 바람직하게는 15 cm3.cm-2.s-1 미만의 프레이저 공기 투과율을 갖는 가스 투과성 재료로 전체적으로 만들어지거나, 또는 적어도 부분적으로 가스 불투과성 재료로 또한 적어도 부분적으로 30 cm3.cm-2.s-1 미만, 바람직하게는 20 cm3.cm-2.s-1 미만, 바람직하게는 15 cm3.cm-2.s-1 미만의 프레이저 공기 투과율을 갖는 가스 투과성 재료로 만들어진다. 본 발명에 따르면, 외피의 재료에는, 외피를 통해 액체 물이 누출되게 하는 크기를 갖는 관통 구멍이 없다.
특히, 액체 물 저항성 외피는, Frazier 시험법에 따라 0보다 크고 30 cm3.cm-2.s-1 미만인 Frazier 공기 투과율이 나타나는, 부직포 또는 천공된 중합체 필름과 같은 거대 다공성 재료; Frazier 공기 투과율 값이 실질적으로 0인, 가스 투과성 판지와 같은 미세 다공성 재료; 및/또는 균질한 가스 불투과성 필름을 포함할 수 있고, 외피의 구성 재료(들)의 두께, 교환 표면 및 수증기 전달율은, 상대 습도가 65%RH인 30℃의 환경에서 24 시간당 20 mg 이상, 바람직하게는 24 시간당 50 mg 이상인 외피의 수증기 전달 능력을 달성하도록 선택된다.
실제로, 외피의 수증기 전달 능력은 당업계에 공지된 임의의 적절한 방법으로 측정될 수 있는데, 예를 들어, 외피에 분자체(molecular sieve)와 같은 건조제를 충전하고 50%RH 미만의 낮은 상대 습도를 갖는 환경에서 그 충전된 외피를 신속하게 밀봉하여 측정될 수 있다. 물론, 다른 건조제(예컨대, 실리카 겔 또는 무수 염화칼슘(CaCl2))가 또한 분자체와 함께 또는 분자체 대신에 사용될 수 있다. 충전된 외피의 원래 무게가 측정된다. 그런 다음에, 충전된 외피는 30℃, 65%RH로 설정된 기후 챔버 안에 24시간 동안 배치된다. 24시간 후에, 충전된 외피의 중량이 다시 측정되고, 충전된 외피의 중량에 대한 두 측정치의 차로부터 24 시간당 외피의 수증기 전달 능력이 계산된다.
한 특징에 따르면, 습도 제어제를 위한 선택된 초흡수성 중합체는, 평형 상대 습도가 ERH1=50%RH에서 ERH2=80%RH로 증가될 때 건조 초흡수성 중합체 1 그램당 500 mg 이상의 물을 흡수하는 초흡수성 중합체이다. 추가되는 물의 이 양은 초흡수성 중합체의 완충 능력으로서 정의되며, 이 완충 능력은 초흡수성 중합체의 내재적인 특성이다. 더 높은 완충 능력은, 습도 제어 장치가 수분에 민감한 제품을 담고 있는 포장물 안에 넣어지면 평형 상대 습도의 더 작은 변화가 일어날 것임을 의미한다.
한 특징에 따르면, 수화된 초흡수성 중합체의 수분 함량은, 습도 제어 장치를 포함하는 인클로저 내의 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하고, 습도 제어 장치는 인클로저 내의 상대 습도를 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi) 주위의 ±10%RH 이하의 범위 내에 유지시키도록 구성된다.
한 특징에 따르면, 수화된 초흡수성 중합체는, 50%RH 내지 80%RH 범위의 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 조절된 수분 함량으로, 인클로저 내의 상대 습도를 여전히 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi) 주위의 ±10%RH의 범위 내에 유지시키면서, 건조 초흡수성 중합체 1 그램당 적어도 60 mg, 바람직하게는 적어도 100 mg의 수증기를 흡수하거나 방출할 수 있다. 수화된 초흡수성 중합체의 이러한 완충 능력에 의해, 인클로저 내의 평형 상대 습도 레벨은, 수분 및/또는 액체에 대한 인클로저의 특정 투과성 또는 인클로저 안에 존재하는 다른 제품(전형적으로, 목표 평형 상대 습도 레벨에서 보관될 민감한 제품)의 수분 함량의 영향과 같은 불안정성 요인이 존재하더라도, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi) 주위의 ±10%RH 이하의 범위 내에 유지되는 것이 보장된다. 본 발명의 의미 내에서, 건조 초흡수성 중합체는 수분 함량이 0%인 초흡수성 중합체인 것으로 이해된다.
한 특징에 따르면, 초흡수성 중합체는 탈염수(demineralized water)에서 자신의 중량의 30배 이상, 바람직하게는 탈염수에서 자신의 중량의 50배 이상, 더 바람직하게는 탈염수에서 자신의 중량의 100배 이상의 물 보유 능력을 갖는다. 한 실시예에서, 초흡수성 중합체는 덩어리져 있든 아니든, 분말 또는 입상 형태일 수 있다. 초흡수성 중합체의 구조는, 전형적으로, 각기 변형되고 물을 흡수하는 능력을 갖는 다수의 작은 공동부와 유사한 3차원 네트워크를 기반으로 하며, 그래서 그 초흡수성 중합체는 매우 많은 양의 물을 흡수할 수 있고 또한 팽창될 수 있다.
한 실시예에 따르면, 초흡수성 중합체는 천연 중합체를 포함하는데, 예를 들어 알기네이트계 초흡수성 중합체일 수 있다.
한 실시예에 따르면, 초흡수성 중합체는 가교 결합된 합성 중합체 또는 공중합체를 기반으로 한다. 한 실시예에서, 바람직하게는 부분적으로 또는 전체적으로 염화되는 초흡수성 중합체의 제조에 사용되는 단량체는, 아크릴아미드 및/또는 아크릴산; 및/또는 ATBS(아크릴아미드 3차 부틸 설폰산); 및/또는 NVP(N-비닐피롤리돈); 및/또는 아크릴로일모르폴린; 및/또는 이타콘산 중에서 선택될 수 있다. 한 특징에 따르면, 초흡수성 중합체는, 가교 결합된 나트륨 폴리아크릴레이트; 가교 결합된 칼륨 폴리아크릴레이트; 가교 결합된 공중합체 아크릴아미드/칼륨 아크릴레이트와 같은, 부분적으로 또는 전체적으로 염화된 아크릴산 단량체에 의해 보유되는 음이온 전하를 포함하는 가교 결합된 중합체이다.
본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 상업용 초흡수성 중합체의 예는, 비제한적으로,나트륨 폴리아크릴레이트를 기반으로 하는, APROPACK이라는 상표로 Aprotek이라는 회사에 의해 판매하는 제품, 특히 APROPACK G300; 나트륨 폴리아크릴레이트를 기반으로 하는, FAVOR PAC라는 상표로 Evonik Industries라는 회사에 의해 판매되는 제품, 특히 FAVOR PAC 593 또는 FAVOR PAC 610을 포함한다. 유리하게는, 초흡수성 중합체는 식품 접촉 용도에 적합하다.
한 특징에 따르면, 수화된 초흡수성 중합체는 10% 내지 150%, 바람직하게는 10% 내지 120%의 조절된 수분 함량을 가지며, 수화된 초흡수성 중합체의 수분 함량은 건조 초흡수성 폴리머의 중량에 대한 물 중량의 비이다.
한 특징에 따르면, 습도 제어에 함유된 건조 초흡수성 중합체의 부피에 대한 습도 제어제의 부피의 비로 정의되는, 외피 안에 배치되는 습도 제어제의 팽창 계수는 4 미만, 바람직하게는 3 미만, 바람직하게는 2 미만이다. 수화된 초흡수성 중합체로부터 시작하여, 대응하는 건조 초흡수성 중합체의 부피는, 수화된 초흡수성 중합체를 24 시간 동안 110℃±5 온도의 오븐 안에 넣고 그렇게 얻어진 건조 초흡수성 중합체의 부피를 측정함으로써 결정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 초흡수성 중합체에 액체 물을 추가하면, 그 초흡수성 중합체의 부피가 증가하게 된다. 본 발명자들은, 초흡수성 중합체의 부피 증가가 4배, 바람직하게는 3배, 바람직하게는 2배로 제한될 때 45%RH 내지 90%RH, 바람직하게는 50%RH 내지 80%RH 범위의 습도 평형 특성이 달성된다는 것을 발견했다.
Evonik Industries에 의해 판매되는 초흡수성 중합체 FAVOR PAC 593(입자 크기 분포: 45μm ∼ 600μm; 벌크 밀도: 0.48 ∼ 0.6 g/cm3)을 사용하여 시험을 수행하였다. 부피가 20 cm3 인 실질적으로 건조한 초흡수성 중합체 FAVOR PAC 593를 제1 유리 용기와 제2 유리 용기 각각에 넣었다. 그런 다음에, 제1 유리 용기에서 70%RH로 조절되는 제1 수화된 초흡수성 중합체와 제2 유리 용기에서 80%RH로 조절되는 제2 수화된 초흡수성 중합체를 얻도록, 조절된 양의 액체 물이 제1 및 제2 유리 용기 각각에 있는 초흡수성 중합체에 추가되었다. 각 유리 용기에서, 초흡수성 중합체와 액체 물을 포함하는 혼합물이 실온에서 약 30분간 방치되었다. 그런 다음에, 각 유리 용기 안에 있는 수화된 초흡수성 중합체의 높이가 측정되었고, 유리 용기의 치수에 근거하여, 수화된 초흡수성 중합체의 최종 부피가 계산되었다. 실질적으로 건조한 초흡수성 중합체의 초기 부피에 대한 수화된 초흡수성 중합체의 최종 부피의 비로 정의되는 팽창 계수가 또한 계산되었다.
결과는 아래의 표 1에 주어져 있다.
목표 ERH |
건조 SAP의 부피(cm3) |
추가되는 액체 물의 부피(cm3) |
전체 부피 (cm3) |
수화된 SAP의 최종 부피(cm3) |
팽창 계수 |
70%RH | 20 | 7 | 27 | 23 | 1.15 |
80%RH | 20 | 11 | 31 | 27 | 1.35 |
한 특징에 따르면, 습도 제어제에 함유되는 건조 초흡수성 중합체의 부피에 대한 외피의 내부 부피의 비는 4 미만, 바람직하게는 3 미만, 바람직하게는 2 미만이다. 외피의 이러한 부피로, 습도 제어제의 부피 팽창은 외피에 의해 제한되며, 그래서 습도 제어제의 수분 함량 및 결과적으로 얻어지는 평형 상대 습도(ERHi)를 최대값으로 제한하는 것이 가능하다. 다시 말해, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)은 외피의 적절한 내부 부피를 선택함으로써 얻어질 수 있다.
한 특징에 따르면, 습도 제어 장치를 포함하는 인클로저에서 ±2%RH 내에서 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 도달하는 데에 걸리는 시간은 24시간 미만, 바람직하게는 6시간 미만, 더 바람직하게는 2시간 미만이다. 수화된 초흡수성 중합체의 양 및 인클로저의 부피와 투과성에 의존하는 습도 제어의 동역학은, 인클로저에서 평형 상대 습도 레벨이 빠르게 도달되는 것을 보장한다.
한 실시예에 따르면, 습도 제어 장치는 습도 제어 캡슐 또는 캐니스터의 형태이고, 액체 물 저항성 외피는 수화된 초흡수성 중합체를 수용하도록 구성된 가스 불투과성 본체, 및 수화된 초흡수성 중합체가 외피 내부에 유지되도록 그 본체를 폐쇄하도록 구성된 적어도 하나의 가스 투과성 커버를 포함한다. 비제한적인 예로서, 습도 제어 캡슐은, 수화된 초흡수성 중합체로 충전되고 프레이저 공기 투과율이 실질적으로 0인 가스 투과성 판지로 폐쇄되는 열가소성 관형 본체를 포함할 수 있고, 습도 제어 캐니스터는, 수화된 초흡수성 중합체로 충전되고 30 cm3.cm-2.s-1 미만, 바람직하게는 20 cm3.cm-2.s-1 미만, 바람직하게는 15 cm3.cm-2.s-1 미만의 프레이저 공기 투과율을 갖는 가스 투과성 막으로 덮이는 적어도 하나의 구멍을 포함하는 열가소성 캡으로 폐쇄되는 열가소성 관형 본체를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 습도 제어 장치는 용기의 개구를 폐쇄하기 위한 습도 제어 마개의 형태이고, 액체 물 저항성 외피는 수화된 초흡수성 중합체를 수용하도록 구성된 가스 불투과성 본체를 규정하는 마개의 벽 및 수화된 초흡수성 중합체가 외피 내부에 유지되도록 본체를 폐쇄하도록 구성된 적어도 하나의 가스 투과성 커버를 포함한다. 비제한적인 예로서, 본 발명에 따른 습도 제어 마개는, 수화된 초흡수성 중합체로 충전되고 프레이저 공기 투과율이 실질적으로 0인 가스 투과성 판지로 폐쇄되는 열가소성 관형 본체를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 습도 제어 장치는 습도 제어 백 또는 패킷(또는 작은 봉지)의 형태이고, 액체 물 저항성 외피는, 30 cm3.cm-2.s-1 미만, 바람직하게는 20 cm3.cm-2.s-1 미만, 바람직하게는 15 cm3.cm-2.s-1 미만의 프레이저 공기 투과율을 갖는 부직포 또는 천공된 중합체 필름과 같은, 수화된 초흡수성 중합체를 감싸도록 구성된 가수 투과성 막을 포함한다. 본 발명에 따른 습도 제어 백 또는 패킷의 외피에 사용될 수 있는 중합체 직물의 예는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 섬유를 기반으로 하는 부직포를 포함한다. 특히, 적합한 재료는 DuPont에 의해 상표명 TYVEK으로 판매되는 제품(이는 폴리에틸렌 섬유를 포함하는, 특히 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 섬유를 기반으로 하는 스펀본드 부직포임); Unisel Co., Ltd에 의해 상표명 MELFIT로 판매되는 제품(이는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유와 폴리프로필렌(PP) 섬유를 포함하는 스펀본드 부직포임)을 포함한다. 본 발명에 따른 습도 조절 백 또는 패킷의 외피에 사용될 수 있는 천공된 중합체 필름의 예는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 천공된 필름을 포함한다.
제2 양태에 따르면, 위에서 설명한 특징, 특히 외피가 액체 물 저항성이라는 특징과는 독립적으로 고려될 수 있는 본 발명의 다른 주제는, 수증기를 흡수 또는 방출함으로써 인클로저 내의 상대 습도를 주어진 범위 내에 유지시키기 위한 습도 제어 장치이며, 이 습도 제어 장치는 수증기 투과성 외피 및 이 외피 내부에 배치되는 습도 제어제를 포함하며, 습도 제어제는, 물의 중량과 건조 초흡수성 중합체의 중량의 합이 습도 제어제의 전체 중량의 90% 이상, 바람직하게는 93% 이상, 바람직하게는 97% 이상이 되도록, 수화된 초흡수성 중합체를 포함하며, 수화된 초흡수성 중합체는, 밀봉된 용기에서 45%RH 내지 90%RH, 바람직하게는 50%RH 내지 80%RH 범위의 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 조절된 수분 함량을 가지며, 습도 제어제의 조성물에 있는 초흡수성 중합체는, 평형 상대 습도가 ERH1=50%RH에서 ERH2=80%RH로 증가되면 건조 초흡수성 중합체 1 그램당 500mg 이상의 물을 흡수하는 초흡수성 중합체이다. 본 발명의 제1 양태에 따른 습도 제어 장치에 관해 앞에서 설명된 모든 다른 특징은 본 발명의 제2 양태에 따른 습도 제어 장치에도 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이 제2 양태의 일부 실시예에서, 습도 제어 장치의 외피는 액체 투과성인 적어도 하나의 벽을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 주제는 폐쇄 가능한 용기이며, 이 용기는 의약 제품, 기능 식품 또는 약품과 같은 적어도 하나의 민감한 제품과 적어도 하나의 습도 제어 장치를 포함하며, 적어도 하나의 민감한 제품을 담는 용기의 폐쇄된 상태에서, 적어도 하나의 습도 제어 장치는 주어진 평형 상대 습도 레벨(ERHg)을 유지하도록 수증기를 용기의 내부 부피 및 적어도 하나의 민감한 제품과 교환하도록 구성되며, 적어도 하나의 습도 제어 장치는 외피 및 이 외피 내부에 배치되는 습도 제어제를 포함하고, 외피는 액체 물 저항성과 수증기 투과성을 가지며, 습도 제어제는, 물의 중량과 건조 초흡수성 중합체의 중량의 합이 습도 제어제의 전체 중량의 90% 이상, 바람직하게는 93% 이상, 바람직하게는 97% 이상이 되도록, 수화된 초흡수성 중합체를 포함하며, 수화된 초흡수성 중합체는 폐쇄된 용기에서 45%RH 내지 90%RH, 바람직하게는 50%RH 내지 80%RH, 더 바람직하게는 50%RH 내지 70%RH 범위의 주어진 평형 상대 습도 레벨(ERHg)을 제공하도록 선택되는 조절된 수분 함량을 갖는다. 예로서, 본 발명과 관련하여, 수증기를 용기의 내부 부피와 교환하도록 구성된 적어도 하나의 습도 제어 장치는 예컨대 캡슐, 캐니스터, 백 또는 패킷의 형태로 용기의 내부 부피 안에 투입될 수 있으며, 또는 용기를 폐쇄하는 마개의 일부분일 수도 있다.
적어도 하나의 민감한 제품과 적어도 하나의 습도 제어 장치를 포함하는 용기의 폐쇄 상태에서, 주어진 평형 상대 습도 레벨(ERHg)은, 시스템이 평형에 도달하는 데에 충분한 시간이 지난 후에도 용기에서 유지된다. 다시 말해, 평형에 도달한 본 발명에 따른 용기에서, 적어도 하나의 습도 제어 장치의 물 활성도(aw) 및 적어도 하나의 민감한 제품의 물 활성도(aw)는 실질적으로 서로 같으며, 0.45 내지 0.9, 바람직하게는 0.5 내지 0.8, 더 바람직하게는 0.5 내지 0.7의 값을 가지며, 물 활성도(aw)는 민감한 제품에 있는 습도 제어 장치 내 물의 부분 증기압과, 동일한 온도에서의 순수 물의 증기압 사이의 비로 정의된다. 본 발명과 관련하여, 물 활성도의 두 값은, 그의 차의 절대 값이 0.1 이하일 때 같은 것으로 간주된다.
실제로, 습도 제어 장치 또는 민감한 제품의 물 활성도(aw)는 전술한 바와 같은 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)과 유사한 방식으로, 즉, 본 발명에 따른 용기로부터 습도 제어 장치 또는 민감한 제품을 제거하고 그 습도 제어 장치 또는 민감한 제품을 빈 습밀한 폐쇄 유리 용기 안에 신속히 배치하여 측정된다. 물 활성도(aw)를 결정하기 위해, 시간에 따른 유리 용기 내부의 상대 습도의 변화는, 평형 값(연속 6 시간에 걸쳐 ±1%RH 미만의 유리 용기 내부의 상대 습도의 변화에 대응함)이 도달될 때까지, 예컨대, Rotronic이라는 회사에 의해 판매되는 HC2A-S 습도 프로브와 같은 습도 프로브에 의해 측정된다. 본 발명에서, 습도 제어 장치 또는 민감한 제품의 물 활성도(aw)는 주변 온도, 전형적으로 20℃ ± 2℃에서 결정된다. 습밀한 폐쇄 유리 용기에서 도달되는 평형 상대 습도 백분율은, 습도 제어 장치 또는 민감한 제품의 물 활성도(aw)에 102 를 곱한 것과 같다.
용기가 적어도 하나의 민감한 제품 및 위에서 설명된 바와 같은 적어도 하나의 습도 제어 장치(이 장치는, 용기가 평형에 도달했는지의 여부에 관계 없이, 용기 내의 상대 습도를 45%RH 내지 90%RH, 바람직하게는 50%RH 내지 80%RH, 더 바람직하게는 50%RH 내지 70%RH 범위의 주어진 평형 상대 습도 레벨 주위의 주어진 범위 내에 유지시키도록 구성됨)를 가질 때 그 용기는 본 발명의 범위 내에 속함을 이해할 것이다.
본 발명에 따른 용기의 한 실시예에서, 조절된 수분 함량을 갖는 수화된 초흡수성 중합체는, 폐쇄된 용기 내의 상대 습도를 50%RH 내지 80%RH 범위의 주어진 평형 상대 습도 레벨(ERHg) 주위의 ±10%RH의 범위 내에 유지시키면서, 건조 초흡수성 중합체 1 그램당 적어도 60 mg, 바람직하게는 적어도 100 mg의 수증기를 흡수하거나 방출할 수 있다. 유리하게, 수화된 초흡수성 중합체의 이러한 완충 능력에 의해, 폐쇄된 용기 내의 평형 상대 습도 레벨은, 수분 및/또는 액체에 대한 용기의 특정 투과성 또는 용기 안에 존재하는 적어도 하나의 민감한 제품의 수분 함량의 영향과 같은 불안정성 요인이 존재하더라도, ±10%RH 이하의 범위 내에 유지되는 것이 보장된다.
본 발명의 다른 주제는, 의약 제품, 기능 식품 또는 약품과 같은 적어도 하나의 민감한 제품을 내부 부피에서 포함하는 용기에서 45%RH 내지 90%RH, 바람직하게는 50%RH 내지 80%RH의 상대 습도를 유지하기 위한 전술한 바와 같은 습도 제어 장치의 용도이며, 적어도 민감한 제품을 담는 그 용기의 폐쇄된 상태에서, 습도 제어 장치는 수증기를 용기의 내부 부피 및 적어도 하나의 민감한 제품과 교환하도록 구성되어 있다.
특히, 한 실시예는 본 발명의 다른 주제는, 의약 제품, 기능 식품 또는 약품과 같은 적어도 하나의 민감한 제품을 내부 부피에서 포함하는 용기에서 상대 습도를 45%RH 내지 90%RH, 바람직하게는 50%RH 내지 80%RH의 더 넓은 상대 습도 범위 내에서 ±10%RH의 제한된 범위 내로 유지시키기 위한 전술한 바와 같은 습도 제어 장치의 용도에 관한 것이며, 적어도 하나의 민감한 제품을 담는 그 용기의 폐쇄된 상태에서, 습도 제어 장치는 수증기를 용기의 내부 부피 및 적어도 하나의 민감한 제품과 교환하도록 구성되어 있다. 이는 적절한 완충 능력을 갖는, 예컨대, 폐쇄된 용기 내의 평형 상대 습도를 ±10%RH 이하의 범위 내로 유지시키면서 건조 초흡수성 중합체 1 그램 당 적어도 60mg, 바람직하게는 적어도 100 mg의 수증기를 흡수 또는 방출할 수 있는 수화된 초흡수성 중합체를 선택함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 추가 주제는, 적어도 하나의 대마초 제품을 내부 부피에서 포함하는 용기에서 45%RH 내지 65%RH, 바람직하게는 50%RH 내지 65%RH의 상대 습도를 유지시키기 위한 전술한 바와 같은 습도 제어 장치의 용도이며, 적어도 하나의 대마초 제품을 담는 그 용기의 폐쇄된 상태에서, 습도 제어 장치는 수증기를 용기의 내부 부피 및 적어도 하나의 대마초 제품과 교환하도록 구성되어 있다.
본 발명의 추가 주제는, 적어도 하나의 연질 젤 캡슐 또는 젤리 투여형을 내부 부피에서 포함하는 용기에서 45%RH 내지 70%RH, 바람직하게는 60%RH 내지 70%RH의 상대 습도를 유지시키기 위한 전술한 바와 같은 습도 제어 장치의 용도이며, 적어도 하나의 연질 젤 캡슐 또는 젤리 투여형을 용기의 폐쇄된 상태에서, 습도 제어 장치는 수증기를 용기의 내부 부피 및 적어도 하나의 연질 젤 캡슐 또는 젤리 투여형과 교환하도록 구성되어 있다.
본 발명의 다른 주제는, 전술한 바와 같은 습도 제어 장치를 제조하는 방법이며, 이 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다:
a) 외피를 제공하는 단계;
b) 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 수분 함량 이하의 알려진 수분 함량을 갖는 주어진 중량의 초흡수성 중합체를 외피의 적어도 한 부분에 넣는 단계;
c) 초흡수성 중합체의 알려진 수분 함량이 습도 제어 장치의 목표 평형 상대습도 레벨(ERHi)에 대응하는 수분 함량보다 낮으면, 주어진 중량의 물을 상기 외피의 적어도 한 부분에 넣는 단계; 및
d) 선택적으로, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 수분 함량을 갖는 원하는 중량의 수화된 초흡수성 중합체가 외피의 적어도 한 부분에 수용될 때까지 단계 b) 및 c)를 반복하는 단계.
전술한 방법에서, 단계 b) 및 c)는 임의의 시퀀스 순서로 또는 병렬적으로 수행될 수 있다.
위의 방법에서, 단계 a)에서 외피는 개방 구성으로 제공될 수 있다. 그런 다음, 본 방법은, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 수분 함량을 갖는 원하는 중량의 수화된 초흡수성 중합체가 개방 외피의 적어도 한 부분에 수용되면 그 외피를 폐쇄하는 추가 단계를 포함할 수 있으며, 그래서 수화된 초흡수성 중합체가 외피 내부에 유지된다.
습도 제어 장치를 제조하는 위의 방법의 한 특징에 따르면, 수화된 초흡수성 중합체는 분말 형태, 입상 형태 및/또는 고체 덩어리 형태이다. 바람직하게는, 초흡수성 중합체는 초기 상태(그의 수분 함량은 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 수분 함량보다 낮음) 및 최종 수화 상태(수분 함량은 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응함)에서 분말 형태, 입상 형태 및/또는 고체 덩어리 형태이다.
제조 방법의 제1 실시예에서, 초흡수성 중합체는, 그의 수분 함량이 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 수분 함량보다 엄격하게 낮은 상태에서, 바람직하게는 실질적으로 건조한 상태에서 외피의 적어도 한 부분에 넣어진다. 외피를 충전할 때 실질적으로 건조한 초흡수성 중합체를 사용하면, 특히, 외피 안에 넣어질 초흡수성 중합체의 투여량이 부피 계량 장치를 사용하여 준비될 때, 이것이 입자 크기 및 그래서 초흡수성 중합체의 벌크 밀도의 양호한 제어를 보장함에 따라, 투여가 용이하게 되게 또한 투여의 정확도가 개선된다.
수분 함량이 증가함에 따라 초흡수성 중합체의 점도나 끈적임이 증가하여 제조 라인에서의 적절한 취급을 방해할 수 있기 때문에, 제1 실시예에 따른 제조 방법은, 수분 함량이 상대적으로 낮은 상태에서 초흡수성 중합체를 외피 안에 넣는 것이 더 쉽다는 점에서 특히 유리하다. 예를 들어, 초흡수성 중합체 APROPACK G300, FAVOR PAC 593 또는 FAVOR PAC 610은 그의 상업적으로 이용 가능한 상태에서 외피 안에 넣어질 수 있으며, 이는 양호한 유동성을 갖는 분말 또는 입상 형태에 대응하는 8% 이하의 수분 함량을 갖는 초흡수성 중합체의 실질적으로 건조한 상태이다.
제1 실시예에 따른 제조 방법에서, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 조절된 수분 함량은, 습도 제어 장치의 최종 외피 안에 있는 습도 제어제에 물을 현장에서 직접 제공함으로써 도달되며, 초흡수성 중합체는 그 조절된 수분 함량보다 엄격히 낮은 초기 수분 함량을 가지며, 그에 추가된 물을 흡수하도록 구성된다. 수화된 초흡수성 중합체가 현장에서 습도 제어 장치의 외피 안에 준비되는 이러한 습도 제어 장치 제조 방법은 여러 가지 이점을 갖는다. 먼저, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 조절된 수분 함량을 갖는 중간 제품으로서 일정 양의 수화된 초흡수성 중합체가 미리 준비되고 습도 제어 장치의 여러 외피 안에 연속적으로 분배되는 방법과 비교하면, 위의 방법은 예비 공정 단계를 제거하고 중간 제품을 보관하고 분배할 필요가 없다. 위의 방법은 또한 중간 제품의 수분 함량의 변동 및 그에 따른 대응하는 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)의 변동을 피하기 위해 적절한 포장 및 보관 조건을 규정할 필요성을 제거한다. 결과적으로, 품질 위험이 줄어들고 또한 비용이 절감된다.
제1 실시예에 따른 제조 방법의 다른 이점은, 습도 제어 장치의 외피 안에 추가될 물의 양은 외피 안에 넣어지는 초흡수성 중합체의 초기 수분 함량에 따라 정밀하게 조절될 수 있다는 것이다. 특히, 연속적인 외피 안에 넣어질 초흡수성 중합체의 초기 수분 함량은 제조 라인에서 사용되는 초흡수성 중합체의 각각의 새로운 뱃치(batch)에 대해 또는 심지어 연속적으로 측정될 수 있고, 반면에 하나의 외피에 추가될 물의 양은 외피 안에 넣어지는 초흡수성 중합체에 대해 측정된 초기 수분 함량에 따라 예컨대 자동적으로 조절된다. 습도 제어 장치의 외피의 상대적으로 작은 부피로 인해, 수화된 초흡수성 중합체가 현장에서 외피 안에 준비되는 위의 방법은, 수화된 초흡수성 중합체를 얻기 위한 혼합 또는 균질화 작업의 필요성을 없앤다. 각각의 외피 안에 넣어지는 물과 초흡수성 중합체의 양이 상대적으로 적기 때문에, 혼합이 없는 경우에도 물이 초흡수성 중합체에 대해 잘 분포되는 경향이 있다.
제1 실시예에 따른 제조 방법의 한 특징에 따르면, 물은 액체 상태에서 외피의 적어도 한 부분에 넣어지며, 이로써, 초흡수성 중합체에 추가되는 물의 양 및 그래서 최종 수화된 초흡수성 중합체의 수분 함량을 쉽게 또한 정밀하게 제어할 수 있다.
제1 실시예에 따른 제조 방법의 한 특징에 따르면, 주어진 중량의 물과 초흡수성 중합체는, 물이 초흡수성 중합체에 의해 흡수되기 위해 필요한 시간이 물이 외피의 적어도 한 부분 밖으로 누출되기 위해 필요한 시간 보다 짧게 되는 유량으로 외피의 적어도 한 부분에 넣어진다.
제1 실시예에 따른 제조 방법의 한 구현예에 따르면, 액체 상태의 물의 투여량이 외피의 적어도 한 부분에 넣어지기 전에, 초흡수성 중합체의 투여량이 외피의 적어도 한 부분에 넣어진다. 이는, 예를 들어, 습도 제어 백 또는 패킷의 제조를 위해 실행될 수 있으며, 여기서 초흡수성 중합체의 투여량은 부분적으로 용접된 비직조 재료 튜브로 형성된 개방 외피 안에 실질적으로 건조한 상태에서 유리하게 넣어질 수 있고, 그런 다음에 물의 투입량이 그에 추가될 수 있다. 이렇게 해서, 물이 누출되기 위해 필요한 시간 보다 더 빠르게 물이 초흡수성 중합체에 의해 흡수되기 때문에, 백 또는 패킷의 개방 외피의 다공성 재료를 통해 액체 물이 누출되는 것을 피할 수 있다.
제1 실시예에 따른 제조 방법의 다른 구현예에 따르면, 초흡수성 중합체의 투여량이 외피의 적어도 한 부분에 넣어지기 전에, 액체 상태의 물의 투여량이 외피의 그 적어도 한 부분에 넣어진다. 이는, 예를 들어, 습도 제어 캡슐, 캐니스터 또는 스토퍼(stopper)의 제조를 위해 실행될 수 있으며, 여기서 물의 투여량은 유리하게는 외피의 일부분을 형성하는 열가소성 본체 안에 넣어질 수 있고, 그런 다음에, 그 열가소성 본체를 가스 투과성 커버로 폐쇄하기 전에, 초흡수성 중합체의 투여량이 그에 추가될 수 있다. 이러한 방식으로, 작은 본체에 이미 존재하는 초흡수성 중합체의 층에 물을 분사하는 경우에 발생할 수 있는 제어되지 않은 물 손실을 피할 수 있다. 추가로, 가스 투과성 커버의 배치를 방해하지 않도록 초흡수성 중합체의 부피 팽창을 더 잘 제어할 수 있다.
제조 방법의 제2 실시예에서, 초흡수성 중합체는, 수분 함량이 습도 제어 장치의 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 수화된 상태에서 외피의 적어도 한 부분에 직접 넣어진다. 이 경우, 외피 안에 물을 추가할 필요가 없으며, 원하는 중량의 수화된 초흡수성 중합체를 외피 안에 직접 넣을 수 있다.
한 특징에 따르면, 전술한 제조 방법에 의해 얻어질 수 있는 복수의 습도 제어 장치는 액밀하고 또한 습밀한 보관 패키지에서 함께 그룹화된다. 그 보관 패키지에서 함께 그룹화되는 습도 제어 장치의 수는 유리하게는 50 개보다 많고, 바람직하게는 100 개보다 많다. 동일한 습밀한 보관 패키지 내부에 복수의 습도 제어 장치를 보관하면, 그 보관 패키지에 수용된 모든 습도 제어장치 사이에서 수분이 평형을 이루게 되며, 그래서 한 습도 제어 장치와 다른 습도 제어 장치 간의 수분 함량의 변화가 평탄해진다. 이렇게 해서, 각 습도 제어 장치의 수분 함량 및 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대한 허용 공차 간격이, 각 습도 제어 장치가 별도로 포장될 때 얻어지는 것에 비해 감소된다.
한 실시예에서, 보관 패키지는, 가스 차단 특성을 제공하는 적어도 하나의 장벽 층(예컨대, 알루미늄 층) 및 적어도 하나의 열 밀봉 가능한 층(예컨대, 폴리에틸렌 층)을 포함하는 다층 재료로 만들어진 열 밀봉 가능한 패키지일 수 있다. 유리하게, 보관 패키지의 재료는 ASTM E398에 따라 평가된 0.1 g/m²-day(38℃, 90%RH) 미만의 수증기 전달율(WVTR)을 갖는다.
본 발명의 특징 및 이점은, 본 발명에 따른 습도 제어 장치의 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 명백해질 것이며, 이러한 설명은 단지 예시로서 그리고 첨부된 도면을 참조하여 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 습도 제어 캡슐의 사시도이다.
도 2는 도 1의 II 면에 따른 단면도이다.
도 3은 복수의 기능성 식품 젤리를 담는 폐쇄 가능한 병 및 이 병 내의 상대 습도를 목표 평형 상대 습도 레벨 주위의 주어진 범위 내로 유지하기 위한 도 1의 습도 제어 캡슐의 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타나 있는 바와 같은 습도 제어 캡슐의 시간에 따른 상대 습도 레벨의 변화를 나타내는 그래프이며, 그 캡슐의 수화된 초흡수성 중합체의 수분 함량은 60%RH 정도의 제1 목표 평형 상대 습도 레벨에 대응하며, 시간에 따른 상대습도 레벨의 변화는, 각기 1.5g의 수화된 초흡수성 중합체를 담고 있는 20개의 습도 제어 캡슐을 300mL의 부피를 갖는 빈 습밀한 폐쇄 유리 용기 안에 넣어 측정된 것이다.
도 5는 도 1에 나타나 있는 바와 같은 습도 제어 캡슐의 시간에 따른 상대 습도 레벨의 변화를 나타내는 도 4와 유사한 그래프이며, 그 캡슐의 수화된 초흡수성 중합체의 수분 함량은 70%RH 정도의 제2 목표 평형 상대 습도 레벨에 대응하며, 시간에 따른 상대 습도 레벨의 변화는, 각기 1.5g의 수화된 초흡수성 중합체를 담고 있는 20개의 습도 제어 캡슐을 300mL의 부피를 갖는 빈 습밀한 폐쇄 유리 용기에 넣어 측정된 것이다.
도 6은 도 1과 유사한 습도 제어 캡슐을 제조하고 이 캡슐을 액밀하고 습밀한 보관 패키지 안에 포장하기 위한 제조 라인의 개략적인 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 습도 제어 백의 사시도이다.
도 8은 도 7의 VIII 면에 따른 단면도이다.
도 9는 복수의 대마초 꽃을 담고 있는 폐쇄 가능한 파우치 및 이 파우치 내의 상대 습도를 목표 평형 상대 습도 레벨 주위의 주어진 범위 내로 유지하기 위한 도 7의 습도 제어 백의 사시도이다.
도 10은 도 7에 나타나 있는 바와 같은 습도 제어 백의 시간에 따른 상대 습도 레벨의 변화를 나타내는 그래프이며, 백의 수화된 초흡수성 중합체의 수분 함량은 60%RH 정도의 목표 평형 상대 습도 레벨에 대응하고, 시간에 따른 상대 습도 레벨의 변화는, 105g의 수화된 초흡수성 중합체를 담고 있는 하나의 습도 제어 백을 1.5L의 부피를 갖는 빈 습밀한 폐쇄 유리 용기 안에 넣어 측정된 것이다.
도 11은 도 7과 유사한 습도 제어 백을 제조하고 이 백을 액밀하고 습밀한 보관 패키지 안에 포장하기 위한 제조 라인의 개략적인 측면도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 습도 제어 캐니스터의 사시도이다.
도 13은 도 12의 XIII 면에 따른 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 습도 제어 마개의 사시도이다.
도 15는 약제 용기를 밀봉 폐쇄하는 마개의 도 14의 XV 면에 따른 단면도이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 습도 제어 캡슐의 사시도이다.
도 2는 도 1의 II 면에 따른 단면도이다.
도 3은 복수의 기능성 식품 젤리를 담는 폐쇄 가능한 병 및 이 병 내의 상대 습도를 목표 평형 상대 습도 레벨 주위의 주어진 범위 내로 유지하기 위한 도 1의 습도 제어 캡슐의 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타나 있는 바와 같은 습도 제어 캡슐의 시간에 따른 상대 습도 레벨의 변화를 나타내는 그래프이며, 그 캡슐의 수화된 초흡수성 중합체의 수분 함량은 60%RH 정도의 제1 목표 평형 상대 습도 레벨에 대응하며, 시간에 따른 상대습도 레벨의 변화는, 각기 1.5g의 수화된 초흡수성 중합체를 담고 있는 20개의 습도 제어 캡슐을 300mL의 부피를 갖는 빈 습밀한 폐쇄 유리 용기 안에 넣어 측정된 것이다.
도 5는 도 1에 나타나 있는 바와 같은 습도 제어 캡슐의 시간에 따른 상대 습도 레벨의 변화를 나타내는 도 4와 유사한 그래프이며, 그 캡슐의 수화된 초흡수성 중합체의 수분 함량은 70%RH 정도의 제2 목표 평형 상대 습도 레벨에 대응하며, 시간에 따른 상대 습도 레벨의 변화는, 각기 1.5g의 수화된 초흡수성 중합체를 담고 있는 20개의 습도 제어 캡슐을 300mL의 부피를 갖는 빈 습밀한 폐쇄 유리 용기에 넣어 측정된 것이다.
도 6은 도 1과 유사한 습도 제어 캡슐을 제조하고 이 캡슐을 액밀하고 습밀한 보관 패키지 안에 포장하기 위한 제조 라인의 개략적인 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 습도 제어 백의 사시도이다.
도 8은 도 7의 VIII 면에 따른 단면도이다.
도 9는 복수의 대마초 꽃을 담고 있는 폐쇄 가능한 파우치 및 이 파우치 내의 상대 습도를 목표 평형 상대 습도 레벨 주위의 주어진 범위 내로 유지하기 위한 도 7의 습도 제어 백의 사시도이다.
도 10은 도 7에 나타나 있는 바와 같은 습도 제어 백의 시간에 따른 상대 습도 레벨의 변화를 나타내는 그래프이며, 백의 수화된 초흡수성 중합체의 수분 함량은 60%RH 정도의 목표 평형 상대 습도 레벨에 대응하고, 시간에 따른 상대 습도 레벨의 변화는, 105g의 수화된 초흡수성 중합체를 담고 있는 하나의 습도 제어 백을 1.5L의 부피를 갖는 빈 습밀한 폐쇄 유리 용기 안에 넣어 측정된 것이다.
도 11은 도 7과 유사한 습도 제어 백을 제조하고 이 백을 액밀하고 습밀한 보관 패키지 안에 포장하기 위한 제조 라인의 개략적인 측면도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 습도 제어 캐니스터의 사시도이다.
도 13은 도 12의 XIII 면에 따른 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 습도 제어 마개의 사시도이다.
도 15는 약제 용기를 밀봉 폐쇄하는 마개의 도 14의 XV 면에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 6에 나타나 있는 제1 실시예에서, 습도 제어 장치는, 민감한 제품이 보관되는 포장물 안에 투입되도록 되어 있는 캡슐(1)이다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 캡슐(1)은 기능식품 젤리(81)("젤리 투여형"으로도 지칭됨)를 담는 병(91) 내부의 습도를 제어하도록 구성될 수 있다. 젤리는 알약이나 정제를 삼키기 어려운 환자, 특히 노인 환자를 위한 유용한 경구 투여 형태이다. 제형에 따라, 젤리의 질감과 관능 특성은 45%RH 내지 70%RH의 상대 습도를 갖는 환경에서 가장 잘 보존될 수 있다. 전형적으로, 40%RH 미만에서는 젤리가 너무 단단해질 수 있고, 반면에 70%RH 이상에서는 그의 활성 물질이 분해되며 그리고/또는 너무 끈적해질 수 있다.
이 예에서, 젤리(81)의 최적의 보관 및 유효 기간을 보장하기 위해, 습도 제어 캡슐(1)은 병(91) 내부의 상대 습도를 45%RH 내지 70%RH의 범위에서 선택되는 주어진 평형 상대 습도 레벨(ERHg) 주위의 ±10%RH의 범위 내에 유지시키도록 구성된다. 본 발명에 따르면, 캡슐(1)의 습도 제어제는 수화된 초흡수성 중합체(6)이며, 이는 그의 높은 완충 능력 덕분에 인해 ±10%RH의 범위 내에서 유지되는 것을 가능하게 한다.
도 4 및 5는 2가지 다른 유형의 캡슐(1)로 얻어진 습도의 조절을 도시하는데, 이 캡슐은 제1 목표 평형 상대 습도 레벨(ERH1 = 58.4%RH)을 갖는 제1 유형의 캡슐(1)과 제2 목표 평형 상대 습도 레벨(ERH2 = 69.5%RH)을 갖는 제2 유형의 캡슐(1)을 포함한다. 예를 들어, 기능 식품 회사가 서로 다른 상대 습도 레벨에서 보관되어야 하는 젤리의 상이한 제형을 가지고 있는 경우, 상이한 목표 ERH 값을 갖는 습도 제어 캡슐(1)을 제공하는 것이 유용할 수 있다.
도 4 및 도 5의 2가지 유형의 캡슐(1)은 도 1 및 도 2에 나타나 있는 바와 같이 동일한 구조를 가지며, 외피(10) 및 이 외피(10) 내부에 배치되는 수화된 초흡수성 중합체(6)를 포함한다. 외피(10)는 관형 캡슐 본체(11) 및 가스 투과성 커버(16)를 포함하고, 캡슐 본체는 수화된 초흡수성 중합체(6)를 수용하기 위한 부피를 획정하는 바닥벽(12)과 측벽(13)을 가지며, 가스 투과성 커버는 수화된 초흡수성 중합체(6)가 외피 내부에 유지되도록 캡슐 본체(11)를 폐쇄하도록 구성된다. 도 4 및 도 5에 도시된 2가지 유형의 캡슐(1)은, 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 외피(10) 안에 들어 있는 수화된 초흡수성 중합체(6)의 수분 함량에서만 서로 다르다.
비제한적인 예로서, 조절 프로파일이 도 4 또는 도 5에 도시되어 있는 각 캡슐(1)에 대해, 캡슐 본체(11)는 폴리프로필렌으로 만들어진 사출 성형품이고, 가스 투과성 커버(16)는, 크림핑된 측벽(13)의 더 얇은 연장부(15)에 의해 캡슐 본체의 어깨부(14)에 접촉하여 유지되는 판지 디스크이며, 각 캡슐(1)은, 주어진 중량(ww)의 액체 물과 주어진 중량(wp)의 APROPACK G300 제품(폴리아크릴산 나트륨)(Aprotek라는 회사에 의해 판매됨)을 캡슐 안에 삽입하여 준비되는 1.5g의 수화된 초흡수성 중합체(6)를 담으며, 여기서 액체 물의 주어진 중량(ww) 및 APROPACK G300의 주어진 중량(wp)은, 얻어진 수화된 초흡수성 중합체가 목표 평형 상대 습도 레벨(ERH1 또는 ERH2)에 대응하는 수분 함량을 갖도록 결정된다.
보다 구체적으로, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERH1 = 58.4%RH)에 대응하는 조절 프로파일이 도 4에 도시되어 있는 캡슐(1)의 경우, 외피(10) 내부에 배치되는 수화된 초흡수성 중합체(6)의 수분 함량은 45.2%이며, 이는 초기 수분 함량이 7.75%인 중량(wp1 = 0.974 g)의 APROPACK G300 제품 및 중량(ww1 = 0.365 g)의 액체 물을 캡슐 본체 안에 넣어 얻어진 것이다. 목표 평형 상대 습도 레벨(ERH2 = 69.5%RH)에 대응하는 조절 프로파일이 도 5에 도시되어 있는 캡슐(1)의 경우, 외피(10) 내부에 배치되는 수화된 초흡수성 중합체(6)의 수분 함량은 59.2%이며, 이는 초기 수분 함량이 7.75%인 중량(wp2 = 0.981 g)의 APROPACK G300 제품 및 중량(ww2 = 0.504 g)의 액체 물을 캡슐 본체 안에 넣어 얻어진 것이다.
이렇게 얻어진 각각의 캡슐(1)은, 인클로저 내의 상대 습도를 여전히 목표 평형 상대 습도 레벨(ERH1 또는 ERH2) 주위의 ±10%RH의 범위 내에 유지시키면서, 건조 초흡수성 중합체 1 그램 당 적어도 100 mg의 수증기를 흡수하거나 방출할 수 있다. 캡슐의 수화된 초흡수성 중합체(6)에 의해 부여되는 특성인 이러한 완충 능력에 의해, 수분에 대한 병의 특정 투과성 또는 병에 또한 존재하는 젤리(91)의 수분 함량의 영향과 같은 불안정성 요인이 존재하더라도, 병(91) 내부의 상대 습도는 평형 상대습도 레벨 주위의 ±10%RH의 범위 내에서 유지되는 것이 보장된다.
보다 정확하게는, ERH1 = 58.4%RH에 대응하는 45.2%의 수분 함량을 갖는 수화된 초흡수성 중합체(6)를 갖는 제1 유형의 캡슐(1)에 대해, 측정에 의하면, ERH1 + 10%RH가 도달되기 전에 각 캡슐은 주변으로부터 140mg의 수증기를 흡수할 수 있고 또한 ERH1 - 10%RH가 도달되기 전에 135mg의 수증기를 주변에 방출할 수 있는 것으로 나타났다. ERH2 = 69.5%RH에 대응하는 59.2%의 수분 함량을 갖는 수화된 초흡수성 중합체(6)를 갖는 제2 유형의 캡슐(1)에 대해, 측정에 의하면, ERH2 + 10%RH가 도달되기 전에 각 캡슐은 주변으로부터 230mg의 수증기를 흡수할 수 있고 또한 ERH2 - 10%RH가 도달되기 전에 140mg의 수증기를 주변에 방출할 수 있는 것으로 나타났다.
추가로, 도 4 및 5에서 볼 수 있듯이, 이렇게 얻어진 2가지 유형의 캡슐(1) 각각에 대해, ±2%RH 내에서 목표 평형 상대 습도 레벨(ERH1 또는 ERH2)에 도달하는 데 필요한 시간은 위에서 언급한 바와 같은 측정 조건(즉, 20개의 습도 제어 캡슐(1)이 300mL의 부피(이는 폐쇄 유리 용기 내 공기 1 리터 당 수화된 초흡수성 중합체 100g에 대응함)를 갖는 빈 습밀한 폐쇄 유리 용기 안에 배치되는 조건)에서 2시간 미만이다. 보다 정확하게는, 측정에 의하면, ERH1 = 58.4%RH에 대응하는 45.2%의 수분 함량을 갖는 수화된 초흡수성 중합체(6)를 갖는 제1 유형의 캡슐(1)에 대해, ERH1-2%RH = 56.4%RH 값은 32 분 미만에서 도달되고, 반면에 ERH2 = 69.5%RH에 대응하는 59.2%의 수분 함량을 갖는 수화된 초흡수성 중합체(6)를 갖는 제2 유형의 캡슐(1)의 경우, ERH2-2%RH = 67.5%RH 값은 50분 미만에서 도달되는 것으로 나타났다.
도 6은 전술한 바와 같은 습도 제어 캡슐(1)을 제조하기 위한 제조 라인(2)의 일 예를 개략적으로 도시한다. 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 캡슐(1)을 조립하고 포장하기 위해 제조 라인(2)에서 연속적인 작업들이 수행되는데, 즉, 연속적으로, 각 캡슐 본체(11)는 연속적인 스테이션(22-25)에서 충전되고 폐쇄되며, 각 캡슐(1)은 마킹 스테이션(27)에서 마킹되고, 각 캡슐(1)은 마킹 품질, 크림핑 품질, 시각적 결함의 존재 여부와 같은 다양한 품질 속성에 대하여 제어 스테이션(28)에서 제어되며, 각 캡슐(1)은 회전 드럼(29)을 통해 수용부(200) 쪽으로 전달되며, 이 수용부에는, 캡슐이 습도 제어 장치로서 사용되기 전에 그 캡슐을 보관하는 데에 적합한 제거 가능한 보관 패키지(202)가 배치된다.
보관 패키지(202)는, 캡슐들이 수용부(200)로부터 제거되고 밀봉되기 전에, 복수의 캡슐(1), 예를 들어 1000개의 캡슐(1)을 수용하도록 설계된다. 밀봉된 구성에서, 보관 패키지(202)는 액밀하고 또한 습밀하다. 한 실시예에서, 보관 패키지(202)는 가스 차단 특성을 제공하는 적어도 하나의 장벽 층(예컨대, 알루미늄 층) 및 적어도 하나의 열 밀봉 가능한 층(예컨대, 폴리에틸렌 층)을 포함하는 다층 재료로 만들어진 열 밀봉 가능한 파우치이다. 보관 패키지(202)의 재료는, 유리하게는, ASTM E398에 따라 평가된 0.1 g/m²-day(38℃, 90%RH) 미만의 수증기 전달율(WVTR)을 갖는다. 동일한 습밀한 보관 패키지(202) 내부에 복수의 습도 제어 캡슐(1)을 보관하면, 보관 패키지에 수용된 모든 캡슐(1) 사이의 수분이 평형을 이루게 되며, 그래서 한 캡슐(1)과 다른 캡슐 간의 수분 함량의 변화가 평탄해진다. 이렇게 해서, 각 습도 제어 캡슐(1)의 수분 함량 및 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대한 허용 공차 간격은, 각 캡슐(1)이 개별적으로 포장될 때 얻어지는 것과 비교하여 감소된다.
도 6에 나타나 있는 바와 같이, 제조 라인(2)은 진동 보울(bowl)(20)로부터 캡슐 본체(11)를 수용하고 또한 그 캡슐 본체(11)를 연속적인 스테이션을 통해 이동시키기 위한 캐러셀(carousel)(21)을 포함하며, 그 연속적인 스테이션에서 캡슐 본체가 충전되고 폐쇄된다. 각 캡슐 본체(11)는, 먼저 물 충전 스테이션(22)에서 주어진 중량(ww)의 액체 물로 충전되고 그럼 다음에 중합체 충전 스테이션(23)에서 주어진 중량(wp)의 초흡수성 중합체로 충전된다. 위에서 설명한 바와 같이, 주어진 중량(ww, wp)은, 얻어진 수화된 초흡수성 중합체가 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 수분 함량을 갖도록 결정된다.
예를 들어, 조절 프로파일이 도 4 및 도 5에 각각 도시되어 있는 캡슐(1)의 제조를 위해, 값(ww1, ww2)이 물 충전 스테이션(22)에 대한 입력 파라미터로서 각각 입력되며, 값(wp1, wp2)은 중합체 충전 스테이션(23)에 대한 입력 파라미터로서 각각 입력된다. 중합체 충전 스테이션(23)에서, APROPACK G300 제품은, 실질적으로 건조한 상태인, 예컨대 전술한 바와 같은 7.75%의 수분 함량을 갖는 상업적으로 이용 가능한 상태로 제공된다. 캡슐 본체(11) 안에 넣어질 주어진 중량(wp)의 초흡수성 중합체의 각 투여량은 유리하게는 자동 계량 장치를 사용하여 준비될 수 있다.
도시된 실시예에서, 캡슐 본체(11)의 크기가 작기 때문에, 제어되지 않은 물 손실을 피하기 위해, 초흡수성 중합체의 투여 전에 캡슐 본체에 물 투여량을 넣는 것이 유리하다. 작은 캡슐 본체(11)에 이미 존재하는 초흡수성 중합체 층에 물을 주입하는 경우, 그 물이 캡슐 본체 밖으로 되튈 위험이 있는데, 이렇게 되면, 결과적으로 얻어진 수화된 초흡수성 중합체의 수분 함량이 완벽하게 제어될 수 없다. 그러나, 본 발명의 변형에서는, 예를 들어 초흡수성 중합체의 성질 및/또는 물과 중합체 투여량을 수용하는 외피 부분의 형상 및 부피에 따라, 물 충전 및 중합체 충전 단계가 반대로 되거나 임의의 시퀀스 순서로 실행될 수 있고 또는 수화된 초흡수성 중합체의 균질한 분포에 유리할 수 있는 샌드위치 구조를 생성하기 위해 물 충전 및 중합체 충전의 여러 교대적인 단계가 있을 수 있음을 이해할 것이다.
캡슐 본체가 주어진 중량의 물과 초흡수성 중합체로 충전되면, 각 캡슐 본체(11)는 캐러셀(21)에 의해 폐쇄 스테이션(24)으로 이동되고, 이 폐쇄 스테이션에서 판지 디스크(16)가 펀칭되고 충전된 캡슐 본체(11) 위에 가해져 어깨부(14)에 안착된다. 그런 다음 캡슐 본체(11)는 캐러셀(21)에 의해 크림핑 스테이션(25)으로 이동되며, 이 크림핑 스테이션에서 캡슐 본체의 더 얇은 상측 연장부(15)가 크림핑되며, 그래서 판지 디스크(16)가 그의 주변부에서 유지되고, 수화된 초흡수성 중합체가 그 캡슐 본체 안에 유지되도록 캡슐 본체(11)를 폐쇄한다. 그런 다음 캐러셀(21)은 그 충전되고 폐쇄된 캡슐(1)을 컨베이어(26) 상에 배치하며, 이 컨베이어는 각 캡슐(1)을 연속적으로 마킹 스테이션(27)과 제어 스테이션(28)을 통해 이동시키며, 제어 스테이션에서 각 캡슐(1)의 품질 특성이 카메라에 의해 제어된다. 그런 다음 컨베이어(26)는 회전 드럼(29)을 통해 캡슐(1)을 전달하고, 캡슐은 그 회전 드럼으로부터 수용부(200)의 제거 가능한 보관 패키지(202) 안으로 떨어지게 된다. 유리하게는, 회전 드럼은 캡슐(1)의 특정 정도의 혼합을 보장하며, 이는 캡슐 안에 있는 수화된 초흡수성 중합체(6)의 균질성에 유리할 수 있다.
위의 설명에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 습도 제어 캡슐(1)을 제조하기 위한 방법은, 입상 건조제로 충전된 캡슐을 제조하기 위한 기존의 방법과 매우 유사하다. 흥미롭게도, 특히, 활성 물질을 수화하는 추가 단계가 기존의 제조 라인에 쉽게 통합됨에 따라, 이러한 제조 방법의 실행은 기존의 제조 라인의 큰 변경을 요구하지 않는다.
도 7 내지 도 11에 나타나 있는 제2 실시예에서, 습도 제어 장치는, 민감한 제품이 보관되는 포장물 안에 투입되도록 되어 있는 백(3)이다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 그 백(3)은 대마초 꽃 또는 새싹(83)이 들어 있는 파우치(93) 내부의 습도를 제어하기 위한 것일 수 있다. 대마초 꽃의 품질은 상대 습도가 50%RH 내지 65%RH인 환경에서 가장 잘 보존된다. 이 예에서는, 대마초 꽃(83)의 최적의 보관 및 유통 기한을 보장하기 위해, 습도 제어 백(3)은 파우치(93) 내부의 상대 습도를 60%RH 정도의 주어진 평형 상대 습도 레벨(ERHg) 주위의 ±10%RH의 범위 내에 유지시키도록 구성된다.
도 7 및 도 8에 나타나 있는 바와 같이, 백(3)은 외피(30) 및 이 외피(30) 내부에 배치되는 습도 제어제(6)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 그 습도 제어제는 외피 (30) 내부에 유지되는 수화된 초흡수성 중합체(6)이다. 외피(30)는 가스 투과성 막(31)으로 형성되며, 이 가스 투과성 막은 수화된 초흡수성 중합체(6)를 수용하기 위한 부피를 획정하도록 성형된다. 도 7 및 8에 나타나 있는 예에서, 외피(30)는 길이방향 시일(33) 및 2개의 측면 시일(37, 38)을 포함한다. 백(3)의 외피(30) 안에 포함되는 수화된 초흡수성 중합체(6)는 백(3)의 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 조절된 수분 함량을 갖도록 준비된다. 수화된 초흡수성 중합체(6)는 그의 높은 완충 능력 덕분에 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi) 주위의 ±10%RH의 범위 내에 유지되는 것을 가능하게 한다.
도 10은 습도를 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi = 60.4%RH)로 제어하도록 구성된 백(3)에 대해 얻어진 습도의 조절을 도시한다. 비제한적인 예로, 조절 프로파일이 도 10에 도시되어 있는 백(3)에 대해, 외피의 가스 투과성 막(31)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유 및 폴리프로필렌(PP) 섬유를 포함하는 스펀 본드 부직포 BT060UW(Unisel Co., Ltd에 의해 판매됨)이며, 이는, 도 7 및 8에 나타나 있는 바와 같이, 길이방향 시일(33)과 2개의 측면 시일(37, 38)에서 용접되며, 백(3)은 105g의 수화된 초흡수성 중합체를 담으며, 이 수화된 초흡수성 중합체는, ERHi = 60.4%RH에 대응하는 46.8%의 수화된 초흡수성 중합체(6)의 수분 함량에 도달하도록, 외피(30) 안으로 삽입되기 전에, 주어진 중량(wp)의 APROPACK G300 제품(폴리아크릴산 나트륨)(Aprotek에 의해 판매되며, 7.75%의 초기 수분 함량을 가짐)에 주어진 중량(ww)의 액체 물을 추가하여 미리 준비된 것이다. 예를 들어, 수분 함량이 46.8%인 5 kg의 수화된 초흡수성 중합체(6)를 준비하기 위해, ww = 1.41kg 중량의 액체 물이 7.75%의 초기 수분 함량을 갖는 wp = 3.59kg 중량의 APROPACK G300 제품과 혼합된다.
이렇게 얻어진 백(3)은, 파우치(93) 내의 상대 습도를 여전히 평형 상대 습도 레벨 주위의 ±10%RH의 범위 내에 유지시키면서, 건조 초흡수성 중합체 1g 당 적어도 100 mg의 수증기를 흡수 또는 방출할 수 있다. 추가로, 도 10에서 볼 수 있듯이,±2%RH 내에서 목표 평형 상대 습도 레벨(ERH1 = 60.4%RH)에 도달하는 데 필요한 시간은 위에서 언급한 바와 같은 측정 조건(즉, 하나의 백(3)이 1.5 L의 부피(이는 폐쇄 유리 용기 내 공기 1 리터 당 수화된 초흡수성 중합체 105 g에 대응함)를 갖는 빈 습밀한 폐쇄 유리 용기 안에 배치되는 조건)에서 2시간 미만이다. 보다 정확하게는, ERHi-2%RH = 58.4%RH 값은 14분 미만에서 도달된다.
외피(30)의 스펀본드 부직포 BT060UW는, ASTM D737 표준 시험법에 따라 프레이저(Frazier) 시험법으로 측정될 때, 15±6 cm3.cm-2.s-1의 프레이저 공기 투과율을 갖는 것을 유의해야 한다. 외부 치수가 70mm x 100mm이고 약 80 cm3의 전체 내부 부피를 갖는 외피가 이 부직포 BT060UW로 형성된 시험이 수행되었다. 이 외피는, 외피의 외부 표면 밖으로 어떠한 액체 물도 누출됨이 없이, 약 50 mL(즉, 외피의 전체 내부 부피의 약 2/3)의 액체 물로 2.5 mL/s의 유량으로 충전되었다.
도 11은 위에서 설명한 바와 같은 습도 제어 백(3)을 제조하기 위한 연속적인 제조 라인(4)의 일 예를 개략적으로 도시한다. 이 제2 실시예에서, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 적절한 수분 함량을 갖는 수화된 초흡수성 중합체(6)는 미리 준비되어 탱크(나타나 있지 않음)에 보관되고, 그 중합체는 이 탱크로부터 충전 스테이션(45)에 공급된다. 이렇게 해서, 적절한 수분 함량을 갖는 원하는 중량의 수화된 초흡수성 중합체(6)가, 외피 안에 더 이상의 물을 추가함이 없이, 충전 스테이션(45)에서 각 백(3)의 외피(30) 안에 직접 삽입될 수 있다. 이 예에서, 적절한 수분 함량을 갖는 수화된 초흡수성 중합체(6)는 양호한 유동성을 나타낸다. 그러나, 다른 실시예에서, 특히, 적절한 수분 함량을 갖는 수화된 초흡수성 중합체가 그의 점성 또는 끈적함으로 인해 적절하게 취급될 될 수 없을 때, 초흡수성 중합체는, 그의 수분 함량이 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 수분 함량 보다 엄격히 낮은 상태에서 각 백(3)의 외피(30) 안에 넣어질 수 있고, 그 후에 물이 외피 안으로 추가되어, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 수분 함량에 도달하게 된다.
도 11에 나타나 있는 바와 같이, 습도 제어 백(3)을 조립하고 포장하기 위해 제조 라인(4)에서 연속적인 작업들이 수행된다. 먼저, 연속 백(3)의 외피(30)가 성형되고 부분적으로 밀봉되고 개방 구성에서 충전 스테이션(45) 안으로 보내진다. 이를 위해, 비직조 재료(31)의 기다란 웨브가 릴(41)로부터 공급되어 맨드릴(42) 주위에 감겨, 길이방향 겹침 밀봉 영역을 포함하는 관형 형상으로 된다. 그런 다음, 길이방향 용접 스테이션(43)에서 예컨대 초음파 용접으로 비직조 재료(31)의 웨브를 용접하여 길이방향 시일(33)이 겹침 영역에 형성된다.
길이방향 시일(33)이 길이방향 용접 스테이션(43)에서 형성됨과 동시에, 각 백(3)의 외피(30)는 길이방향 용접 스테이션(43)의 반대편에 위치되는 마킹 스테이션(44)에서 마킹된다. 그런 다음, 비직조 재료(31)의 튜브가 길이방향 용접 스테이션(43)의 하류에 위치되어 있는 횡방향 용접 스테이션(46) 쪽으로 전진되며, 이 횡방향 용접 스테이션에서 예컨대 초음파 용접으로 비직조 재료(31)의 웨브를 길이방향 시일(33)에 대해 횡으로 용접하여 횡방향 시일이 형성된다. 횡방향 용접 스테이션(46)에서 형성된 횡방향 시일은 충전 스테이션(45)에서 수화된 초흡수성 중합체(6)로 충전될 상류 백(3)의 제1 측면 시일(37), 및 충전 스테이션(45)에서 수화된 초흡수성 중합체(6)로 이미 충전된 하류 백(3)의 제2 측면 시일(38)을 동시에 형성하도록 설계되어 있다.
횡방향 용접 스테이션(46)에서 횡방향 시일이 형성되면, 원하는 중량의 수화된 초흡수성 중합체(6)가, 충전 스테이션(45)에 수용되어 있는 백(3)의 외피(30) 안에 삽입된다. 위에서 언급한 바와 같이, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 적절한 수분 함량을 갖는 수화된 초흡수성 중합체(6)가 충전 스테이션(45)에 직접 공급된다. 충전 스테이션(45)에 수용되어 있는 백(3)은, 원하는 중량의 수화된 초흡수성 중합체(6)로 충전되면, 그 백의 하류 단부가 절단 스테이션(47)(횡방향 용접 스테이션(46)의 하류에 위치됨)에 도달하고 이 위치에서 그의 개방 상류 단부는 횡방향 용접 스테이션(46)에 수용될 때까지, 전진된다.
그런 다음, 횡방향 용접 스테이션(46)에서 새로운 횡방향 시일이 형성되며, 그래서 백(3)의 제2 측면 시일(38)을 형성하여 백(3)의 상류 단부를 폐쇄하게 된다. 전술한 바와 같이, 횡방향 용접 스테이션(46)에서 형성된 횡방향 시일은 또한 충전 스테이션(45)에서 수화된 초흡수성 중합체(6)로 충전될 상류 백(3)의 제1 측면 시일(37)을 형성한다. 백(3)의 상류 단부가 횡방향 용접 스테이션(46)에서 폐쇄되는 동안에, 백(3)과 상류 백(3) 사이의 접합부가 또한 절다 스테이션(47)에서 절단되어, 백(3)의 제1 측면 시일(37)이 하류 백(3)의 제2 측면 시일(38)로부터 분리된다. 다음 단계에서, 백(3)의 제2 측면 시일(3)이 절단 스테이션(47)에 도달하고, 이 절단 스테이션에서 백(3)과 상류 백(3) 사이의 접합부가 절단된다. 따라서, 수화된 초흡수성 중합체(6)로 충전된 백(3)이 비직조 재료(31)의 웨브의 나머지로부터 분리되어, 제조 라인(4)의 마지막 스테이션을 통해 백(3)을 이동시키도록 구성되어 있는 컨베이어(48) 상에 떨어지게 된다.
컨베이어 상에 수용된 백(3)은 제어 스테이션(49)에서 이동하게 되며, 이 제어 스테이션에서 각 백(3)은 마킹 품질, 용접 품질 및 더 일반적으로는 시각적 결함의 존재와 같은 다양한 품질 속성에 대해 작업자에 의해 시각적으로 검사된다. 그런 다음에, 각 백(3)은 컨베이어(48)에 의해 수용부(400), 예컨대 판지 쪽으로 변위되며, 그 수용부에는, 보관 패키지(402), 예컨대, 가스 차단 특성을 제공하는 적어도 하나의 장벽 층(예컨대, 알루미늄 층) 및 적어도 하나의 열 밀봉 가능한 층(예컨대, 폴리에틸렌 층)을 포함하는 다층 재료로 만들어진 열 밀봉 가능한 파우치가 배치되어 있다. 보관 패키지(402)는 밀봉되기 전에 복수의 백(3)(예컨대, 80개의 백)을 수용하도록 설계되어 있다. 밀봉된 구성에서, 보관 패키지(402)는 액밀하고 또한 습밀하다. 제1 실시예와 유사한 방식으로, 보관 패키지(402)의 재료는 유리하게 ASTM E398에 따라 평가된 0.1 g/m²-day (38℃, 90%RH) 미만의 수증기 전달율(WVTR)을 갖는다. 여기서도, 복수의 습도 제어 백(3)을 동일한 습밀한 보관 패키지(402) 내부에 보관함으로써, 그 보관 패키지 안에 수용되는 모든 백(3) 사이에 어 있는 수분이 평형을 이루게 되며, 그래서 한 백(3)과 다른 백 간의 수분의 변화가 평탄해진다. 이렇게 해서, 각 습도 제어 백(3)의 수분 함량 및 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대한 허용 공차 간격이 감소된다.
여기서도, 본 발명에 따른 습도 제어 백(3)을 제조하기 위한 방법은 입상 건조체로 충전되는 백을 제조하기 위한 기존의 방법과 매우 유사하며, 그의 실행은 기존의 제조 라인의 큰 변경을 요구하지 않는다. 고려해야 할 유일한 적합화는, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 적절한 수분 함량을 갖는 수화된 초흡수성 중합체(6)의 점도에 적합하게 된 충전 스테이션(45)을 설치하고, 또는 대안적으로, 적절한 수분 함량을 갖는 수화된 초흡수성 중합체가 그의 점성 또는 끈적함으로 인해 적절하게 취급될 수 없는 경우에는, 실질적으로 건조 상태의 초흡수성 중합체로 백을 충전하기 위한 중합체 충전 스테이션과 물 충전 스테이션의 조합을 제공하는 것이다.
후자의 경우, 물 충전 스테이션은 많은 상이한 형태로 나타날 수 있다는 것을 유의해야 한다. 한 실시예에서, 물 충전 스테이션은 실질적으로 건조한 상태의 초흡수성 중합체로 백을 충전하기 위한 중합체 충전 스테이션과 병치되는 스테이션일 수 있으며, 두 스테이션은 도 11에 있는 충전 스테이션(45)의 위치에 위치될 수 있고, 이 경우 물과 실질적으로 건조한 초흡수성 중합체 둘 모두는, 백이 여전히 열려 있는 동안에 각 백의 외피(30) 안으로 삽입된다.
다른 실시예에서, 물 충전 스테이션은 중합체 충전 스테이션과 횡방향 용접 스테이션(46)의 하류에 제공될 수 있으며, 이 경우, 외피가 실질적으로 건조한 초흡수성 중합체로 충전되어 밀봉된 후에 각 백의 외피(30) 안으로 삽입된다.
예를 들어, 후자의 실시예에서, 물 충전 스테이션은, 외피의 구멍을 통해 주사기로 액체 물을 각 백의 충전되어 밀봉된 외피(30) 안으로 주입하고 일단 원하는 중량의 액체 물이 외피 안으로 주입되면 그 구멍을 용접하기 위한 수단을 포함할 수 있고, 또는 물 충전 스테이션은, 원하는 중량의 액체 물이 다공성 비직조 재료(31)를 통해 외피(30)에 들어가도록 각 백의 충전되어 밀봉된 외피(30) 상으로 액체 물을 투사하거나 분무하기 위한 수단을 포함할 수 있으며, 예컨대, 원하는 중량의 액체 물이 다공성 비직조 재료(31)를 통해 외피(30) 안에 들어가도록 컨베이어의 속도에 적합하게 된 주어진 양의 액체 물을 백 상으로 투사하기 위해 터널이 컨베이어(48)를 따라 제공될 수 있으며, 또는 물 충전 스테이션은, 원하는 중량의 액체 물이 다공성 비직조 재료(31)를 통해 외피(30) 안에 들어가기에 적합한 시간 동안에 각 백의 충전되어 밀봉된 외피(30)를 액체 물로 충전된 탱크 안에 침지하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
도 12 및 도 13에 나타나 있는 제3 실시예에서, 습도 제어 장치는 캐니스터(5)이다. 제1 실시예의 캡슐(1) 또는 제2 실시예의 백(3)과 동일한 방법으로, 캐니스터(5)는 민감한 제품이 보관되는 용기(나타나 있지 않음)(예컨대, 병, 파우치 또는 다른 종류의 용기) 안에 투입되도록 되어 있다. 그 캐니스터(5)는 민감한 제품의 보관에 적합하게 되어 있는 주어진 평형 상대 습도 레벨 주위의 주어진 범위 내에서 용기 내의 상대 습도를 유지시키도록 구성된다. 이를 위해, 캐니스터(5)의 외피(50)는 목표 평형 상대 습도 레벨에 대응하는 조절된 수분 함량을 갖는 수화된 초흡수성 중합체(6)를 포함한다.
도 12 및 13에 나타나 있는 바와 같이, 캐니스터(5)의 외피(50)는 관형 본체(51) 및 가스 투과성 캡(56)을 포함하며, 이는 유리하게는 폴리에틸렌과 같은 열가소성 재료의 사출 성형으로 얻어질 수 있다. 가스 투과성 캡(56)에는 복수의 구멍(58)에 제공되고 그 캡은, 도 13에 나타나 있는 바와 같이, 본체와 캡의 상보적인 클립핑 부재(54, 57)를 사용하여 클립핑으로 관형 본체(51)에 체결되도록 구성된다. 관형 본체(51)는, 수화된 초흡수성 중합체(6)를 수용하기 위한 부피를 획정하는 바닥 벽(52) 및 측벽(53)을 포함하며, 그 부피는 가스 투과성 캡(56)에 의해 폐쇄된다.
수화된 초흡수성 중합체(6)의 입도 분석(또는 입자 크기)에 따라, 수화된 초흡수성 중합체(6)의 입자(포장물 안에 들어 있는 제품을 오염시킬 수 있음)가 구멍(58)을 통해 유출되는 것을 피하기 위해 캡(56)의 구멍(58)을 덮기 위해 다공성 막을 또한 사용할 수 있다. 입자의 이러한 유출은, 입자의 크기가 구멍(58)의 크기보다 작을 때 일어날 수 있다. 이 경우, 도 13의 예에 나타나 있는 바와 같이, 다공성 디스크(59), 예컨대, DuPont에 의해 제조되는 TYVEK와 같은 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 부직포 디스크, 또는 가스 투과성 판지 디스크가 유리하게 캡(56)의 내부 면에 접촉해 배치될 수 있다. 특히, 다공성 디스크(59)는, 디스크(59)를 캡(56)에 삽입하거나 디스크(59) 주위에 캡(56)을 오버몰딩함으로써 캡(56)과 조립될 수 있다.
도 14 및 도 15에 나타나 있는 제4 실시예에서, 습도 제어 장치는, 민감한 제품이 보관되는 용기(97)(예컨대, 의약품 용기 또는 기능 식품 용기)의 개구를 폐쇄하기 위한 마개(7)이다. 이 마개(7)는 민감한 제품의 보관에 적합하게 되어 있는 주어진 평형 상대 습도 레벨 주위의 주어진 범위 내에서 용기(97) 내의 상대 습도를 유지시키도록 수증기를 용기(97)의 내부 부피와 교환하도록 구성된다. 이를 위해, 그 마개는 목표 평형 상대 습도 레벨에 대응하는 조절된 수분 함량을 갖는 수화된 초흡수성 중합체(6)를 수용하기 위한 외피(70)를 규정한다.
보다 정확하게는, 외피(70)는 마개의 정상 벽(72) 및 이 정상 벽(72)으로부터 돌출되는 환형 벽(73)을 포함하며, 그래서 수화된 초흡수성 중합체(6)를 수용하기 위한 중공 본체(71)를 규정한다. 이 중공 본체(71)는 가스 투과성 커버(76)에 의해 폐쇄되며, 이 커버는 수화된 초흡수성 중합체(6)를 중공 본체 내부에 유지시킨다. 나타나 있는 예에서, 가스 투과성 커버(76)는 그의 주변부에서, 크림핑된 환형 벽(73)의 더 얇은 연장부(75)에 의해 어깨부(74)에 접촉된 상태로 유지되는 판지이다. 도 15에 나타나 있는 바와 같이, 마개(7)가 용기(97) 상에 폐쇄될 때, 환형 벽(73)은 용기(97)의 내부 쪽으로 연장되며, 그래서 용기(97)의 내부 부피와 수화된 초흡수성 중합체(6) 사이에서 수증기가 교환될 수 있다
마개(7)는 또한 정상 벽(72)으로부터 연장되는 밀봉 스커트(77)를 포함하고, 이 밀봉 스커트는 용기의 개구를 둘러싸면서 용기(97)의 내부 벽 표면과 밀봉 접촉하도록 구성되어 있다. 밀봉 스커트(77)의 반경 방향 외측에는 외측 림(78)이 그 밀봉 스커트(77)에 대해 동심으로 배치되어 있다. 이 림(78)은 예를 들어 밀봉 스커트(77)와 협력하여,용기의 개구를 둘러싸면서 용기(97)의 벽과 습밀한 밀봉을 이룰 수 있다. 림(78)은 또한 최종 사용자에게 최초 개방의 시각적 표시를 제공하기 위한 부정 사용 방지 링에 연결될 수 있다. 림(78)은 또한 최종 사용자에 의한 용기(97)의 개방을 용이하게 해주는 표면, 공동부 또는 임의의 기하학적 구조를 포함할 수 있다.
본 발명은, 설명되고 나타나 있는 실시예에 한정되지 않는다.
특히, 본 발명에 따른 습도 제어 장치의 경우, 수화된 초흡수성 중합체는, 제2 실시예의 백의 예에서 설명된 바와 같이, 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 적절한 수분 함량으로 수화된 상태에서 장치의 외피 안에 직접 도입될 수 있으며, 이 옵션은 캡슐, 캐니스터 또는 마개에 대해서도 고려될 수 있음을 이해할 것이며, 또는, 제1 실시예의 캡슐의 예에서 설명한 바와 같이, 수분 함량이 목표 ERHi에 대응하는 적절한 수분 함량보다 낮은 상태, 특히 실질적으로 건조한 상태에서 초흡수성 중합체를 외피 안에 도입하고 그리고 그 목표 ERHi에 대응하는 적절한 수분 함량에 도달하도록 액체 물을 외피 안으로 추가함으로써, 수화된 초흡수성 중합체가 현장에서 장치의 외피에 준비될 수 있으며, 이 옵션은 또한 백 또는 패킷, 캐니스터 또는 마개에 대해서도 고려될 수 있음을 이해할 것이다.
젤리 또는 대마초 꽃에 대해 위에서 예시한 것 이외의 다른 평형 상대 습도 레벨(45%RH 내지 90%RH의 넓은 범위에 포함됨)가 또한 본 발명에 따른 습도 제어 장치를 사용하여 목표로 삼을 수 있다. 또한, 가교 결합된 폴리아크릴산 나트륨, 예를 들어 임의의 다른 가교 결합된 폴리아크릴산 나트륨; 가교 결합된 폴리아크릴산 칼륨; 가교 결합된 공중합체 아크릴아미드/칼륨 아크릴레이트; 또는 천연 초흡수성 중합체인 앞의 예에서 개시된 APROPACK G300 제품에 대한 대체품으로서 임의의 다른 초흡수성 중합체가 본 발명에 따른 습도 제어 장치에 사용될 수 있다.
수화된 초흡수성 중합체가 현장에서 습도 제어 장치의 외피에 준비되는, 본 발명에 따른 습도 제어 장치의 제조 방법에 있어서, 초흡수성 중합체와 액체 물을 외피 안에 넣는 것은 임의의 수의 단계 및 임의의 시퀀스 순서로 수행될 수 있다.
백 또는 패킷의 경우, 외피를 밀봉하기 전이나 후에 물이 그 외피 안으로 삽입될 수 있다. 특히, 위에서 설명된 바와 같이, 액체 물은 많은 가능한 방법으로, 예를 들어, 제한 없이, 외피에 있는 구멍을 통해 주사기로 액체 물을 충전되어 밀봉된 외피 안으로 주입하고 일단 원하는 중량의 액체 물이 외피 안으로 주입되면 구멍을 용접함으로써; 원하는 중량의 액체 물이 외피의 다공성 비직조 재료를 통해 외피에 들어가도록 액체 물을 충전되어 밀봉된 외피 상으로 투사하거나 분무함으로써; 원하는 중량의 액체 물이 외피의 다공성 비직조 재료를 통해 외피 안에 들어가기에 적합한 시간 동안 충전되어 밀봉된 외피를 액체 물로 충전된 탱크 안에 침지함으로써, 습도 제어제로 충전된 밀봉된 외피에 추가될 수 있다.
물론, 첨부된 청구 범위 내에 속하는 많은 다른 변형예도 고려될 수 있다.
Claims (20)
- 수증기를 흡수하거나 방출함으로써 인클로저(91; 93; 97) 내의 상대 습도를 주어진 범위 내에 유지시키기 위한 습도 제어 장치(1; 3; 5; 7)로서,
이 습도 제어 장치는 외피(10; 30; 50; 70) 및 이 외피 내부에 배치되는 습도 제어제를 포함하며, 상기 외피(10; 30; 50; 70)는 액체 방수성과 수증기 투과성을 가지며, 상기 습도 제어제는, 물의 중량과 건조 초흡수성 중합체의 중량의 합이 상기 습도 제어제의 전체 중량의 90% 이상, 바람직하게는 93% 이상, 바람직하게는 97% 이상이 되도록, 수화된 초흡수성 중합체(6)를 포함하며, 상기 수화된 초흡수성 중합체(6)는 밀봉된 용기에서 45%RH 내지 90%RH, 바람직하게는 50%RH 내지 80%RH 범위의 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)을 제공하도록 선택되는 조절된 수분 함량을 갖는, 습도 제어 장치. - 제1항에 있어서,
상기 외피(10; 30; 50; 70)는, 상대 습도가 65%RH인 30℃의 환경에서 24시간당 20 mg 보다 높은, 바람직하게는 24시간 당 50 mg 보다 높은 수증기 전달 능력을갖는, 습도 제어 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 액체 방수성 외피(10; 30; 50; 70)는, 30 cm3.cm-2.s-1 미만, 바람직하게는 20 cm3.cm-2.s-1 미만의 프레이저(Frazier) 공기 투과율을 갖는 가스 투과성 재료(31)로 전체적으로 만들어지거나, 또는 적어도 부분적으로 가스 불투과성 재료(11; 51; 71)로 또한 적어도 부분적으로 30 cm3.cm-2.s-1 미만, 바람직하게는 20 cm3.cm-2.s-1 미만의 프레이저 공기 투과율을 갖는 가스 투과성 재료(16; 59; 76)로 만들어지는, 습도 제어 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 습도 제어제에 함유된 건조 초흡수성 중합체의 부피에 대한 상기 외피(l0; 30; 50; 70)의 내부 부피의 비는 4 미만, 바람직하게는 3 미만, 바람직하게는 2 미만인, 습도 제어 징치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 습도 제어제의 조성물 중의 초흡수성 중합체는, 평형 상대 습도가 ERH1=50%RH에서 ERH2=80%RH로 증가될 때 건조 초흡수성 중합체 1 그램 당 500 mg 이상의 물을 흡수하는 초흡수성 중합체인, 습도 제어 장치. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수화된 초흡수성 중합체(6)는, 50%RH 내지 80%RH 범위의 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 상기 조절된 수분 함량으로, 인클로저(91; 93; 97) 내의 상대 습도를 상기 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi) 주위의 ±10%RH 의 범위 내로 유지하면서, 건조 초흡수성 중합체 1 그램 당 적어도 60 mg, 바람직하게는 적어도 100 mg의 수증기를 흡수하거나 방출할 수 있는, 습도 제어 장치. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초흡수성 중합체는 가교 결합된 합성 (공)중합체를 기반으로 하는, 습도 제어 장치. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초흡수성 중합체는, 가교 결합된 나트륨 폴리아크릴레이트, 가교 결합된 칼륨 폴리아크릴레이트, 가교 결합된 공중합체 아크릴아미드/칼륨 아크릴레이트와 같은, 부분적으로 또는 전체적으로 염화된 아크릴산 단량체에 의해 보유되는 음이온 전하를 포함하는 중합체인, 습도 제어 장치. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수화된 초흡수성 중합체(6)는 10% 내지 150%, 바람직하게는 10% 내지 120%의 조절된 수분 함량을 가지며, 수화된 초흡수성 중합체의 수분 함량은 건조 초흡수성 폴리머의 중량에 대한 물 중량의 비인, 습도 제어 장치. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 습도 제어 장치(1; 3; 5; 7)를 포함하는 인클로저(91; 93; 97)에서 ±2%RH 내에서 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 도달하는 데에 걸리는 시간은 24시간 미만, 바람직하게는 6시간 미만, 더 바람직하게는 2시간 미만인, 습도 제어 장치. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 습도 제어 장치는 습도 제어 캡슐(1) 또는 캐니스터(5)의 형태이고, 액체 방수성 외피(10; 50)는 수화된 초흡수성 중합체를 수용하도록 구성된 가스 불투과성 본체(11; 51), 및 상기 수화된 초흡수성 중합체(6)가 상기 외피 내부에 유지되도록 상기 본체를 폐쇄하도록 구성된 적어도 하나의 가스 투과성 커버(16; 56, 59)를 포함하는, 습도 제어 장치. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 습도 제어 장치는 용기의 개구를 폐쇄하기 위한 습도 제어 마개(7)의 형태이고, 상기 액체 방수성 외피(70)는 상기 수화된 초흡수성 중합체를 수용하도록 구성된 가스 불투과성 본체(71)를 규정하는 상기 마개의 벽(72, 73) 및 수화된 초흡수성 중합체(6)가 상기 외피 내부에 유지되도록 상기 본체(71)를 폐쇄하도록 구성된 적어도 하나의 가스 투과성 커버(76)를 포함하는, 습도 제어 장치. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 습도 제어 장치는 습도 제어 패킷 또는 백(3)의 형태이고, 상기 액체 방수성 외피(30)는, 부직포 또는 천공된 중합체 필름과 같은, 상기 수화된 초흡수성 중합체(6)를 감싸도록 구성된 가수 투과성 막(31)을 포함하는, 습도 제어 장치. - 폐쇄 가능한 용기(91; 93; 97)로서,
의약 제품, 기능 식품 또는 약품과 같은 적어도 하나의 민감한 제품(81; 83)과 적어도 하나의 습도 제어 장치(1; 3; 5; 7)를 포함하며, 상기 적어도 민감한 제품을 담는 상기 용기의 폐쇄된 상태에서, 상기 적어도 하나의 습도 제어 장치(1; 3; 5; 7)는 주어진 평형 상대 습도 레벨(ERHg)을 유지하도록 수증기를 용기의 내부 부피 및 적어도 하나의 민감한 제품과 교환하도록 구성되며, 상기 적어도 하나의 습도 제어 장치는 외피(10; 30; 50; 70) 및 이 외피 내부에 배치되는 습도 제어제를 포함하고, 상기 외피(10; 30; 50; 70)는 액체 방수성과 수증기 투과성을 가지며, 상기 습도 제어제는, 물의 중량과 건조 초흡수성 중합체의 중량의 합이 습도 제어제의 전체 중량의 90% 이상, 바람직하게는 93% 이상, 바람직하게는 97% 이상이 되도록, 수화된 초흡수성 중합체(6)를 포함하며, 상기 수화된 초흡수성 중합체(6)는 폐쇄된 용기에서 45%RH 내지 90%RH, 바람직하게는 50%RH 내지 80%RH 범위의 주어진 평형 상대 습도 레벨(ERHg)을 제공하도록 선택되는 조절된 수분 함량을 갖는, 폐쇄 가능한 용기. - 의약 제품, 기능 식품 또는 약품과 같은 적어도 하나의 민감한 제품(81; 83)을 내부 부피에서 포함하는 용기에서 45%RH 내지 90%RH, 바람직하게는 50%RH 내지 80%RH의 상대 습도를 유지하기 위한 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 습도 제어 장치(1; 3; 5; 7)의 용도로서,
적어도 민감한 제품을 담는 상기 용기의 폐쇄된 상태에서, 상기 습도 제어 장치(1; 3; 5; 7)는 수증기를 상기 용기의 내부 부피 및 적어도 하나의 민감한 제품과 교환하도록 구성되어 있는, 습도 제어 장치의 용도. - 적어도 하나의 대마초 제품을 내부 부피에서 포함하는 용기에서 45%RH 내지 65%RH, 바람직하게는 50%RH 내지 65%RH의 상대 습도를 유지하기 위한 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 습도 제어 장치(1; 3; 5; 7)의 용도로서,
상기 적어도 하나의 대마초 제품을 담는 상기 용기의 폐쇄된 상태에서, 상기 습도 제어 장치(1; 3; 5; 7)는 수증기를 상기 용기의 내부 부피 및 적어도 하나의 대마초 제품과 교환하도록 구성되어 있는, 습도 제어 장치의 용도. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 습도 제어 장치(1; 3; 5; 7)를 제조하는 방법으로서,
a) 외피(10; 30; 50; 70)를 제공하는 단계;
b) 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 수분 함량 이하의 알려진 수분 함량을 갖는 주어진 중량의 초흡수성 중합체를 상기 외피의 적어도 한 부분에 넣는 단계;
c) 초흡수성 중합체의 알려진 수분 함량이 습도 제어 장치의 목표 평형 상대습도 레벨(ERHi)에 대응하는 수분 함량보다 낮으면, 주어진 중량의 물을 상기 외피의 적어도 한 부분에 넣는 단계; 및
d) 선택적으로, 상기 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 수분 함량을 갖는 원하는 중량의 수화된 초흡수성 중합체가 상기 외피의 적어도 한 부분에 수용될 때까지 단계 b) 및 c)를 반복하는 단계;
를 포함하는, 습도 제어 장치를 제조하는 방법. - 제17항에 있어서,
상기 초흡수성 중합체는, 그의 수분 함량이 상기 목표 평형 상대 습도 레벨(ERHi)에 대응하는 수분 함량보다 엄격하게 낮은 상태에서, 바람직하게는 실질적으로 건조한 상태에서 상기 외피의 적어도 한 부분에 넣어지는, 방법. - 제17항 또는 제18항에 있어서,
주어진 중량의 물과 초흡수성 중합체는, 물이 초흡수성 중합체에 흡수되기 위해 필요한 시간이 물이 상기 외피의 적어도 한 부분 밖으로 누출되기 위해 필요한 시간 보다 짧게 되는 유량으로 상기 외피(10, 30, 50, 70)의 적어도 한 부분에 넣어지는, 방법. - 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 습도 제어 장치의 수화된 초흡수성 중합체(6)는 분말 형태, 입상 형태 및/또는 고체 덩어리 형태인, 방법.
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