KR0132214B1 - 항압력 팽윤능을 갖는 히드로겔 함유 흡수 제품 - Google Patents

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Description

항압력 팽윤능을 갖는 히드로겔 함유 흡수 제품

제1도는 본 발명에 따른 흡수 제 품의 바람직한 형태인 일회용 기저귀의 절취도임.

제2도는 본 발명의 건조 흡수성 복합체를 보여주는 제1도의 확대 횡단면도임.

제3도는 종래 기술로 제조된 흡수성 복합체의 습윤 상태의 확대 횡단면도임.

제4도는 본 발명의 흡수성 복합체의 습윤 상태를 보여주는 제1도의 확대 횡단면도임.

제5도는 하기하는 형태의 흡수성 복합체의 유체에 대한 수평 흡수 및 누출 특성을 측정하는 시험 장치의 분해 사시도임.

제6도는 동작중인 제 5도의 장치를 보여주는 측면도임.

제7도는 본 명세서에 기재된 형태의 흡수성 복합체가 정상적인 형태로 사용되고 있을 때 그 복합체의 유체 흡수 및 누출을 평가하는 시험 장치의 사시도임.

제8도는 제7도의 횡단면도임.

제9도는 본 명세서에 기재된 형태의 흡수성 복합체를 평가하는데 사용된 유체 누출 시험 장치를 나타내는 사시도임.

제10도는 제9도의 횡단면도임.

제11도는 가해진 구속력에 대한 초흡수성 입자의 유체 흡수성을 측정하는 장치의 측면도임.

제12도는 가해진 구속력 하에서 흡수성 복합체의 수평 위킹(wicking)을 측정하는 측면도임.

제13도는 흡수성 복합체의 유체에 대한 특수율을 측정하는 장치의 측면도임.

제14-22도는 본 명세서에 기재한 시험 방법에 따라 실시예 I-IX의 흡수성 복합체를 시험하여 얻은 데이타를 요약한 그래프임.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 흡수제품 12 : 배면재료

14 : 표면재료 16 : 복합체

18 : 섬유 20 : 초흡수재

22 : 기공

본 발명은 체액(오줌)과 같은 유체와 접촉했을 때, 그 유체를 흡수함으로써 히드로겔(hydrogel)을 형성하는 이온성 수화콜로이드와 같은 히드로겔 형성 중합체(초흡수제)를 함유하는 개선된 흡수성 복합체에 관한 것이다.

이러한 흡수성 구조체의 일회용 기저귀, 성인용 실금 패드, 위생 냅킨 등과 같은 흡수 제품에 사용될 수 있다.

초흡수성 중합체(이하 SAP라 약칭함)와 초흡수재는 기술적인 용어가 아니다.

본 히드로겔 형성 SAP에 대한 보다 정확한 명칭은 이온성 수화콜로이드이다.

당업계에서는 어떤 재료가 초흡수재라고 불리워지기 위해서는 그 자신의 무게의 약 10배의 유체를 빨아들여 흡수하거나 겔을 형성하여 적당한 압력하에서 이를 보유해야 한다고 일반적으로 이해되고 있다.

유체는 분자 구조내에 들어가는 것이며, 단순히 공극 중에 함유되어 있어 압착에 의해 짜낼 수 있는 것이 아니다.

소프트 콘택트렌즈, 반투막 및 이온 교환 수지에 사용되는 히드로겔은 초흡수재가 아니다.

용액을 취급할 때 유체를 겔화시킬 수 있는 무기 재료와 다당류는 단순히 유체에 노출되었을 때 겔을 형성할 수 있지 않은 한 총흡수재가 아니다.

편집자 피. 케이 체터지(P.K. Chatterjee)의 Absorbency Elsevier, 뉴욕주 뉴욕시 소재(1985), 제197-198페이지에 기재된 바와같이, SAP는 USDA 연구원들이 그라프트된 전분을 연구하면서 약 1970년에 발명했다는 사실은 상식에 속한다.

흡수재 또는 겔화 중합체는 사실상 오래 전에 알려졌다. 1952년 초에, 바이엘사의 영국 특허 제719,330호에 기재된 바와 같이, 카르북실계 이온 교환 수지는 증탄산나트륨중에서 최대 500배까지 팽윤하는 것으로 알려졌다.

그러나, 이러한 흡수성 중합체의 소비 제품에의 응용은 훨씬 나중에야 인식되었다. 1954년에, 포화 황산마그네슘 용액 중에서 팽윤성 중합체를 제조하는 기술이 마커스(Markus)의 미합중국 특허 제2,810,716호에 개시되었으며, 이 특허에서는 이러한 중합체를 약물 전달에 사용할 수 있음을 제안하였다.

1966년 1월 18일에 특허된 바쇼우(Bashaw)와 하퍼(Harper)의 미합중국 특허 제3,229,769호에는 소방용으로 사용되는 물을 겔화시키기 위한 약간은 가교된 폴리(포타슘 아크릴레이트)가 개시되어 있다.

1966년에는, 이러한 겔화 중합체가 일회용 위생품에 활발하게 사용되었으며, 그 이후에 곧, 하퍼(Harper) 등은 미합중국 특허 제3,669,103호에서 아크릴산 및 아크릴아미드 기재 겔화 중합체를 각종 의료용 및 개인 치료용으로 응용할 수 있음을 개시하였다.

이는 아마도 수성 체액을 겔화(흡수)함에 있어서 합성 중합체의 사용을 문헌 상에서 최초로 제안한 것 중의 하나일 것이다.

이시기 이후로, 이러한 초기 재료로부터 직접 이어지는 만은 합성 SAP들이 제조되었다.

현재 시판되고 있는 SAP는 전형적으로 가교된 폴리(아크릴산) 또는 전분에 그라프트된 아크릴산이다.

카르복실 관능도는 부분적으로 수산화나트륨 또는 수산화칼륨으로 중화된다.

특히 일본에서 농업용으로 제조한 일부 변형물을 젤라틴화된 전분에 아크릴로니트릴을 그라프트 중합을 시키고, 이어서 폴리아크릴로니트릴을 폴리(아크릴산코아크릴아미드)로 가수붕해시켜서 제조한다.

본 발명과 관련하여 주로 아크릴산기재 SAP를 개시하였지만, 다른 종류의 SAP도 사용할 수 있음을 이해해야 한다.

부분적으로 중화된 아크릴산의 용액 증합 반응에서는 수산화나트륨 용액을 아크릴산 수용액과 혼합한다.

가교제(이관능성 모노머)를 첨가하고, 이어서 자유 라디칼 중합 반응 개시제를 첨가한다.

이 방법에 의하면, 건조 및 소정의 입도로 분쇄되는 고무상의 연속 겔이 얻어진다.

현탁 또는 역에멀젼 기술은 탄화수소 희석제 중에 수용성 모노머와 가교제를 분산시키는 것을 포함한다.

유기 가용성 자유 라디칼 개시제가 통상 사용된다.

현탁 중합 반응은 현탁제의 종류와 양에 의해 조절되는 입도를 갖는 구상 입자를 제공한다.

물은 공비 제거하고, 입자를 여과하여 회수한다.

현재 SAP 제조업자들이 사용하는 실제 작업 조건들은 변할 수 있지만, 특허문헌 상에는 넓은 범위의 온도, 농도, 개시제 및 가교제의 종류가 제시되어 있다.

흡수 구조체에 사용하기 위한 히드로겔 형성 중합체 조성물을 개시하는 특허의 예로서는 : 아사선(Assarsson) 등의 미합중국 특허 제3,901,236호, 웨스터맨(Westerman)의 동 제4,062,817호, 마수다(Masuda) 등의 동 제4,076,663호, 쭈마키모토(Tsubakimoto) 등의 동 제4,286,082호, 오바야시(Obayashi) 등의 동 제4,340,706호, 로긴(Login) 등의 동 제4,473,689호, 에바니(Evani) 등의 동 제4,535,098호, 유럽 특허 제75,510호 및 독일연방공화국 특허 제3,313,344호를 들 수 있다.

선행 기술에서는 겔의 강성도 및 보유 용량의 독립적인 변수들을 인식하고 있으며, 특히 브랜트(Brandt) 등의 미합중국 특허 제32,649호는 일단 팽윤된 겔에 이어서 하중을 가하였을 때 그 겔의 높은 보유 용량을 강조하고 있다.

그러나, 선행 기술은 지금까지 가해지는 구속력에 대항하여 팽윤할 수 있는 히드로겔 형성 중합체를 함유하는 흡수성 구조체의 제공의 중요성을 인식하지 못하였다.

대신에 선행 기술, 특히 상기 미합중국 특허 제32,649호에서는 오직 겔이 자유롭게 팽윤한 후, 다시 말해서 행윤하는 동안 가해지는 구속력 없이 팽윤한 후, 가압하에서 유체를 보유하는 겔 입자의 능력만을 기재하였다.

본 발명의 목적은 가해지는 구속력하에서 유체를 보유할 뿐만 아니라, 사용하는 동안 신체에 의해서 가해지는 실제 압력하에서도 유체를 또한 흡수할 수 있는 일회용 위생 제품용 흡수 복합체를 제공하는 것이다.

이 목적 및 기타 관련 목적은 다공섬 섬유 매트릭스와 초흡수재료 이루어진 흡수성 복합체에 의해 성취되며, 여기서 초흡수재는 제곱 센티미터당 적어도 21.000 다인의 구속력하에 있는 동안 초흡수재 그람 당 염화나트륨 0.9 중량%를 함유하는 염화나트륨 수용액을 적아도 약 24 밀러리터 흡수할 수 있으며, 상기 초흡수재는 이산 입자 형태일때 그의 적어도 약 50 중량%가 상기 다공성 매트릭스의 습윤시의 중간 기공 크기보다 더 큰 크기를 가져야 한다.

본 발명의 바람직한 형태로는, 액체 불투과성 배면 시트(backsheet), 이 배면 시트와 동일 연장의 액체 투과성 상부 시트(topsheet) 및 상부 시트와 배면 시트 사이에 샌드위치된 본 발명의 흡수 복합 구조체로 이루어진 일회용 위생 제품, 가장 바람직하기로는 기저귀 또는 실금용 가먼트가 제공된다.

바람직한 형태에 있어서, 본 발명의 흡수성 복합 구조체는 평균 약 0.100.15gms/㎤ 범위의 평균 밀도를 가지며, 또한 본 발명의 바람직한 수화콜로이드 입자는 폴리아크릴레이트 기재 조성물로 된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

제1도는 액체 불투과성 배면 재료(12), 앱체 투과성 표면 재료(14) 및 그 사이에 샌드위치되고, 전체적으로(16)으로 나타낸 액체 흡수성 복합체를 갖는 형태의 유아용 기저귀 또는 성인용 실금 가먼트와 같은 일회용 위생 흡수 제품(10)을 전체적으로 나타낸 것이다.

바람직한 형태에 있어서, 흡수 제품(10)은 이 제품(10)의 양종단부에 대향되게 위치한 한 쌍의 허리부, 상호 연결하는 양말단부와 측면을 따라 다리에 맞게 재단된 다리 재단부 사이에서 연장되는 한쌍의 대향 측면부를 가지며 전체적으로 시계 접시 모양을 가진다.

다리 재단부에는 기저귀 중간의 가랑이부를 착용자의 신체에 정합시키고 또한 기저귀의 측면을 통해 배설물이 외부로 측면 누출되어서 착용자의 겉옷을 버리는 것을 방지하게 하는 목적으로 탄성 개더들(나타내지 않았음)이 추가로 제공될 수 있다.

흡수 용품에는 신체에 그 용품을 안전하게 유지시키 위하여 당 업계에 공지된 접착 테이프 패스너(나타내지 않았음)가 제공될 수 있다.

액체 불투과성 배면 재료(12)는 시판되고 있는 폴리올레핀 필름으로 제조할 수 있으며, 액체 투과성인 신체측 표면 재료(14)는 습윤성이고, 오줌을 통과시킬 수 있는 스펀본디드(spunbonded) 또는 카디드(carded) 섬유상 웹 같은 시판되고 있는 부직재로 제조할 수 있다.

본 발명의 흡수성 복합체(16)는 바람직하기로는 제2도 및 제4도에 보다 상세히 나타낸 바와 같이, 섬유(18)의 다공성 매트릭스와, 섬유 사이의 공간 또는 기공(22) 중에 분산된 초흡수재(20)으로 이루어진다.

초흡수재는 예시된 바와 같이 이산 입자일 필요는 없지만, 연속 또는 불연속 섬유 형태를 가질 수는 있다.

따라서, 본 명세서에서 접합한 초흡수재에 관하여 기재하면서 비입자성 SAP를 배재하기 위해 특허 청구 범위를 제한해서 해석해서는 안된다.

복합체(16)의 다공성 섬유상 매트릭스는, 예를 들면 미합중국 특허 제4,381,782호에 기재된 바와 같이 마쯔라크(Mazurak)와 프리스(Fries)의 교시에 따라 여러 방법으로 제조될 수 있는 잔털의 공기 부설(air laid) 배트(batt)가 바람직하며, 상기 특허의 전체 개시 사항을 본 명세서에 선행기술로서 참고로 인용하며, 그에 따른다.

분쇄된 목재 펄프(잔털)이 본 발명의 매트릭스를 제조하는데 있어서 바람직할지라도, 면 린터(linter)와 같은 다른 습윤성 섬유를 사용할 수도 있다.

또한, 다공성 매트릭스는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리에스테르와 폴리아미드의 공중합체 등과 같은 용융 취입 합성 섬유로 제조할 수도 있다.

매트릭스는 또한 목재 펄프 잔털과 상기 용융 취입 섬유의 혼합물로 제조할수도 있다.

예를 들면, 매트릭스는 적어도 약 5 중량%, 바람직하기로는 약 10 중량%가 합성 고분자 섬유로 되고, 그 나머지는 목재 펄프 잔털로 될 수 있다.

매트릭스의 섬유는 일반적으로 친수성이거나 표면 처리를 통하여 친수성으로 만든다.

바람직한 목재 펄프 잔털은 표백된 북부 또는 남부의 연목 크라프트 목재 펄프(즉, 당업계의 공지된 황산염 공정에 따라 제조된 것)이다.

그 예로서는 아이티티 레이오니어(ITT Rayonier)사 또는 인터내셔널 페이퍼사(International Paper Company)로부터 구입할 수 있는 표백된 남부 소나무 크라프트 목재 펄프를 들 수 있다.

강목 크라프트 목재 펄프 역시 사용할 수 있다.

적합한 강목 펄프로서는 웨이어하우저(Weyerhaeuser)사로부터 상표명 “New Bern 309”로서 구입할 수 있는 남부 강목 크라프트 목재 펄프를 들 수 있다.

강목 또는 연목 잔털은 베르나딘(Bernardin)의 미합중국 특허 제4,699,619호에 교시된 바와 같이 별도로 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 특허의 전체 개시 사항을 본 명세서에 선행 기술로서 인용하며 그에 따른다.

예를 들면, 혼합하여 사용할 경우, 연목 크라프트 펄프 대 강목 클라프트 펄프의 중량비는 1:3-20:1일 수 있다.

본 명세서에 사용된 용어 “밀도”는 흡수성 복합 구조체(16)의 밀도를 의미하는 것이며, 섬유의 밀도를 의미하는 것은 아니다.

복합체(16)의 밀도는 약 0.03 내지 0.40gms/㎤, 유리하게는 약 0.08 내지 0.3gms/㎤, 가장 유리하게는 약 0.1 내지 약 0.2gms/㎤이고, 보존성과 부피를 고려할 때 바람직한 범위는 약 0.10 내지 약 0.15gms/㎤이다.

본 출원에 있어서, 밀도는 0.2psi의 하중으로 측정하였다.

복합체(16)은 미시간(Michigan)주 그랜드 해븐(Grand Haven) 소재 다케(Dake)사로부터“다케 레보레이터리 프레스(Dake Laboratory Press)” 모델 번호 제44-148로서 구입할 수 있는 것과 같은 당 업계에 공지된 바와 같이 적합한 온도와 압력 조건 하에 작동하여 목적하는 밀도를 제공하는 (가열)평판을 포함하는 가열 또는 비가열 프레스로 목적하는 밀도로 조밀화할 수 있다.

별법으로서, 당업계에 공지된 것과 같은 가열할 수 있는 캘린더 닙(calender nip)이 조밀화 공정에 사용하기에 적합하다.

본 명세서에 사용된 용어 “초흡수재”는 적어도 자신의 중량의 약 10배 이상의 액체를 흡수하거나 겔화할 수 있는 천연 또는 합성 재료를 의미한다.

본 말명의 한 실시 태양에서, 초흡수재는 수화콜로이드, 바람직하기로는 이온성 수화콜로이드이다.

본 발명에 사용하기에 적합한 초흡수재의 예로서는 폴리아크릴아미드, 폴리비닐알콜, 에틸렌 무수 말렌산 공중합체, 폴리비닐 에테르, 히드록시프로 필셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 비닐술폰산 중합체 및 공중합체, 폴리아 클릴레이트, 전분 그라프트된 폴리아크릴레이트 등을 들 수 있다.

본 발명의 초흡수재는 다공성 섬유 매트릭스 중에 전체적으로 분산된다. 제2도를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 초흡수재가 이산 입자 형태로 있을 경우, 그 입자는 일반적으로 섬유 매트릭스의 기공내에 위치한다.

본 발명의 복합 구조체는 일반적으로 전체 복합체 중량에 기초해서 약 5 내지 약 90 중량%, 유리하게는 약 10 내지 약 70 중량%, 바람직하기로는 약 10 내지 60 중량%의 초흡수재를 함유한다.

일반적으로는, 섬유상 매트릭스 중에 분산된 초흡수재는 복합체의 유체 보유능을 향상시킨다.

그러나, 초흡수재의 팽윤성 때문에, 초흡수재를 신중하게 선택하지 않을 경우 섬유 매트릭스의 수평면에서의 위킹이 심하게 방해받을 수 있다. 본 발명의 이러한 면은 제2도, 3도 및 4도를 토대로 해서 다음에 상세히 설명할 것이다.

선행 기술에 의한 초흡수재 및 이를 사용하여 제조한 흡수성 복합체가 비록 유체에 의해 자유롭게 팽윤하고 가해진 압력에 대항하여 흡수된 유체를 보유하는 능력을 유리하게 나타낼지라도, 이 특성의 잇점은 어느 정도 착각에 의한 것이다.

그 이유로서는 사용시 개선된 성능을 나타내기 위해서는 초흡수재는 또한 먼저 유체를 흡수하고 하중이 가해지고 있는 동안에도 팽윤할 수 있는 능력을 가져야 하기 때문이다.

사용시, 이러한 하중은 흡수성 복합체를 합유하는 가먼트를 착용하고 있는 동안에 복합체 상에 앉거나 누워있는 착용자의 신체에 의해서, 및(또는) 예를 들어 다리를 움직이는 동안의 동적 비틀림 압력에 의해서 초흡수재에 가해질 수 있다.

본 발명자는 섬유(18)의 다공성 매트릭스와 섬유(18) 중에 산재한 초흡수성입자(20)(제1도, 2도 및 4도에 나타냄)으로 구성되는 흡수성 복합체(16)은 입자(20)이 약 300,000 에르그/gm(입자) 이상, 바람직하기로는 약 500,000 에르그/gm(입자) 이상의 일량을 수행하면서 약 10,000 내지 약 50,000 다인/㎠의 가해진 구속력에 대항하여 팽윤할 수 있을 때 개선된 성능을 나타냄을 발견하였다.

이러한 힘은 예컨대 몸집이 중간 정도 내지는 큰 어린아이가 착용한 기저귀를 사용하는 동안에 전형적으로 가해지는 힘이다.

본 발명의 목적상 초흡수재가 가해진 힘 하에서 팽윤함으로써 일을 수행하는 능력은 하중 하의 흡수도(Absorbency Under Load) 또는 AUL로 정량된다.

AUL은 초흡수재가 평방 센티미터 당 21,000 다인의 하중하에서 1시간에 그람 당 흡수할 수 있는 연화나트륨 수용액(염화나트륨 0.9 중량%)의 양 (밀리리터)로 표시된다.

초흡수재가 행한 일의 양은 하기 식으로 주어진다.

W=(AUL)×(구속력)

식 중, W=일이고, AUL과 구속력(또는 하중)은 상기 정의한 바와같다.

예를 들면, 평방 센티미터 당 21,000 다인의 하중 하에서 AUL이 27인 초흡수재는 초흡수재 그람 당 27×(21,000), 즉 567,000 에르그에 상당한 일을 행한 것이 된다.

이하, AUL을 측정하는 방법을 상세히 설명한다.

AUL은 다음과 같은 인자들, 즉 (1) 팽윤하는 동안의 겔 강성도(2) 삼투압 및 내부 정전기적 반발력에 의한 유체의 흡수능, (3) 초흡수재의 표면 습윤능 및 (4) 습윤 상태에서의 입도 분포 등의 합수인 것으로 여겨진다.

본 발명자는 AUL이 적어도 약 24인, 유리하기로는 적어도 27인 초흡수재를 사용하는 것이 바람직함을 발견하였다.

상대적으로 높은 AUL을 가지는 초흡수재 사용의 중요성은 앞에서 간단히 설명한 바 있다.

구체적으로, 초흡수재는 기저귀와 같은 가먼트 중에 놓이게 될 것이며, 그 가먼트는 착용자에 대하여 초흡수재가 흡수하고자 하는 액체와 접촉할 때 하중 또는 구속력하에 놓이게 되는 경우가 종종 있다.

따라서 초흡수재는 구속력을 극복하기에 충분한 일을 수행할 수 있을 경우에만 액체를 흡수할 수 있다.

일반적으로, 적어도 약 24, 유리하기로는 적어도 27의 AUL을 가지는 초흡수재는 본 발명의 복합체가 기저귀, 실금용 가먼트, 위생용 냅킨 등과 같은 개인 위생 요품에 사용되었을 때 전형적으로 가해진 구속력을 극복하기에 필요한 일의 양을 수행할 수 있을 것이다.

적어도 약 24의 AUL을 가지는 초흡수재를 사용한 결과 이러한 초흡수재를 사용한 개인 위생 용품은 보다 양호하게 수행하는 것으로 나타났다.

구체적으로는, 이와 같이 높은 AUL를 갖는 초흡수재를 사용한

기저귀는 철야 동안에도 거의 누출되지 않은 것으로 나타났다.

본 발명의 한 바람직한 실시태양에 있어서, 다공성 섬유 매트릭스는 목재 펄스 잔털과 같은 셀룰로오스계 재료로 재조된다.

다공성 섬유 매트릭스를 셀룰로오스계 재료로 재조할 경우, 초흡수재는 적어도 27의 AUL를 가진다.

본 발명의 다른 바람직한 실시태양에 있어서, 다공성 섬유 매트릭스는 약 3 중량% 이상, 바람직하기로는 약 5중량%의 합성 고분자 섬유를 함유하고, 매트릭스의 나머지는 셀룰로오스계 재료로 형성한다.

다공성 섬유 매트릭스가 합성 고분자 섬유를 함유할 경우, 초흡수재는 적어도 약 24의 AUL을 가진다.

적어도 약 27의 AUL을 가지는 초흡수재를 사용하면 본 발명의 목적을 일반적으로 성취할 수 있는 것으로 밝혀진 반면에, 좀 더 높은 AUL을 가지는 초흡수재를 사용하는 것이 유리할 수 있다고 믿어진다.

따라서, 바람직한 초흡수재는 적어도 약 29의 AUL을 가지며, 가장 바람직한 초흡수재는 적어도 약 32의 AUL을 가진다.

일정 시간 간격을 두고 여러번에 걸쳐서 가해지는 유체 서어지(surge)를 재 빨리 흡수하는 능력은 기저귀에 사용되었을 때 복합체(16)의 성능을 현저하게 개선시킴을 추가로 발견하였다.

여러번에 걸쳐서 가해지는 유체 서지를 흡수하는 능력을 가지는 복합체를 제조하는데 있어서 한가지 중요한 점은 최초로 유체가 가해진 후에 다공성 섬유 매트릭스에 개방된 모세관을 유지시키는 능력이다.

다공성 섬유 매트릭스와 초흡수재의 특정 복합체는 겔 폐색(Gell-blocking)을 나타내는 것으로 알려져 있다.

겔 폐색은 초흡수재가 액체와 접촉하여 팽윤함으로써 매트릭스 중에 존재하는 상당 수의 모세관을 폐색했을 때 생긴다.

이와 같은 상황을 제3도에 나타냈다.

일단 겔 폐색이 일어나면, 후속되는 유체 서어지는 유체 서어지의 위치로부터 떨어져서 위치한 추가의 초흡수재에 의해 흡수되기 위해서 매트릭스를 통하여 이동할 수 없게 된다.

본 발명자는 초흡수재의 크기를 선택함으로써 겔 폐색 효과는 적어도 어느 정도의 최소화시킬 수 있음을 발견하였다.

구체적으로, 이산 입자 형태로 있을 때 초흡수재의 적어도 약 50중량%, 바람직하기로는 적어도 약 80중량%는 팽윤되지 않은 상태에서의 크기가 매트릭스가 습윤 상태일 때, 그 매트릭스 섬유사이 공간(기공)의 중간 크기 보다 더 커야 한다.

다시 말해서, 팽윤되지 않은 초흡수재의 적어도 약 50%는 그 크기가 매트릭스가 습윤 상태이고, 초흡수성 입자가 존재하지 않을 때 그 매트릭스의 중간 크기의 기공보다 커야 한다.

본 발명의 초흡수재가 정의한 범위내의 건조 크기를 가지며, 습윤되었을 때, 보다 작은 단위로 떨어져 나가지 않을 경우, 그 초흡수재는 팽윤시 매트릭스 중에 모세관 구조를 유지하도록 전체적으로 팽윤할 것이다.

다시 말해서, 제3도에서와 같이 팽창하여 기공을 채우기 보다는 제4도에 도시된 바와 같이 초흡수재는 팽창하여 섬유들을 밀어낸다.

이러한 방식으로 개방 모세관 구조는 초흡수재가 팽윤된 상태일 경우에도 유지된다.

모세관 망상구조가 유지됨으로 해서, 표적 부위의 매트릭스(액체가 초기에 흡수 구조체에 가해진 부분)가 보다 용이하게 탈수 되게 함으로써 매트릭스가 다음에 탈 유체를 보다 용이하게 수용할 수 있게 해준다.

본 명세서에서 초흡수성 입자의 크기에 관한 언급은 미합중국 시험협회(American Society for Testing)외 재료 시험법 D-1921(Materials test method D-1921)에 따라 체 분석에 의해 측정한 입자의 크기를 의미한다.

일반적으로, 매트릭스가 상기 섬유로부터 상기 방법에 따라 제조되는 상기한 밀도를 가질 경우, 초흡수성 입자의 크기와 매트릭스의 기공 크기 사이의 관계는 초흡수성 입자의 적어도 약 50%가 약 100미크론 이상, 유리하게는 약 150미크론 이상, 바람직하기로는 약 200 미크론 이상의 크기를 가짐으로써 성취될 수 있다.

초흡수재가(길이 대 직경의 비가 적어도 5:1)인 섬유 형태로 있을 경우, 섬유의 길이와 작경은 모두 겔 폐색에 영향을 미치게 된다.

구체적으로, 섬유 형태일 경우, 초흡수성 섬유는 그의 길이를 따라서 여러 위치에서 매트릭스 섬유와 접촉할 수 있다.

이와 같은 추가 접촉의 결과로서, 초흡수성 섬유가 상기의 입자 크기와 관련한 제한을 충족시킬 필요는 없다.

그러나, 일반적으로 초흡수성 섬유의 전체 중량에 기초해서 적어도 약 50 중량%, 바람직하기로는 적어도 약 80 중량%의 초흡수성 섬유가 적어도 약 33 미크론, 바람직하기로는 적어도 약 67 미크론의 기하학적 평균 직경과, 적어도 5:1의 길이 대 기하학적 평균 직경의 비를 갖는 것이 바람직하다.

기하학적 평균 직경은 장축과 단축의 곱의 제곱근 값이다.

흡수성 복합체는 실시예 I-IX(비교예 포함)에 따라 제조하였고, 하기 방법에 따라 시험하였다.

[시험방법]

[합성 뇨]

본 명세서에 사용한 합성 뇨의 조성물은 아기 뇨의 전해질 조성과 거의 유사하게 조성하였다.

즉, 리터 당 CaH₄(PO₄)₂H₂O 0.31g, KH₂PO₄0.68g, MgSO₄₇H₂O 0.48g, K₂SO₄1.33g, Na₃PO₄12H₂₀1.24g, NaCl 4.4g, KCl 3.16g, 메틸 파라벤 2g, 방부제로서 저말(Germall) 115 5g, 우레아 8.6g 및 플루로닉(Pluronic) 10R8 0.1g으로 구성하고 용매로서 증류수를 사용하였다.

증류수 900ml에 상기 성분들을 상기 주어진 순서로 첨가하고, 각각을 완전히 용해시킨 후 다음 성분을 첨가하고, 마지막으로 증류수를 가하여 1 리터가 되게 한다. 더 많은 양을 얻기 위해서는 같은 비율로 증가시켜서 제조할 수 있다.

[하중 하의 흡수도(AUL)]

제11도를 참조하여, GATS(Gravimetric Absorbency Test System)와 유사하고, M/K Systems사(매사추세츠주 Danners 소재)로부터 입수할 수 있으며, 리치스테인(Lichstein)이 문헌 INDA Technological Symposium Proceedings(1974년 3월) 제129-142페이지에서 기재하고 있는 Demand Absorbency Tester(DAT) (48)을 사용하였다.

다공성 판(57)은 직경 2.5cm의 면적 내에 한정된 포트(port)들 (52)을 가지는 것을 사용하였으며, 그 위에 하중 하의 흡수도(AUL) 장치(50)을 올려 놓았다.

유체의 흐름을 전자 저율(54)을 사용하여 측정하였으며, 수화콜로이드 입자(66)으로는 통상 0.9(w-w)%의 NaCl을 사용하였다.

수화콜로이드 입자를 함유하도록 사용된 특수 장치(50)은 동심성을 확실히 하기 위하여 약간 절삭한 내경이 2.54cm(1인치)인 열가소성(56)으로 제조하였으며, 이어서 100 메쉬 스테인레스강 와이어 망(58)을 벌겋게 뜨거워질 때까지 불꽃 가열한 후 이 망 위에 원통을 높고 냉각시킴으로써 망을 바닥에 융합시켰다.

상기 융합이 잘못되거나 깨질 경우에는 납땜으로 밀봉할 수 있다.

편평하고 평활한 바닥을 유지하고 원통의 내부가 찌그러지지 않게 하기 위해서는 주의를 요한다.

직경 2.54cm(1인치)의 고상 재료(예, Plexiglas)로 4.4g의 피스톤(60)을 제조하고, 원통(56) 내에서 결합되지 않고 아주 맞도록 가공한다.

표준 100gm의 분동(62)를 사용하여 유아용 기저귀에서 통상적으로 경험하는 21,000 다인/㎠(약 0.3 psi)의 구속력을 제공하였다.

달리 특정한 언급이 없으면, 적어도 약 300 gsm(0.16g)의 입자로 된 층에 해당하는 샘플을 AUL 시험용으로 사용한다. 샘플은 미리 체질하여 미합중국 표준 '30 메쉬체는 통과하나 동 제#메쉬체는 통과하지 못하고 남은 입자로부터 취한다.

입자의 예비 체질은 수동으로 하거나 또는 Ohio주 Mentor 소재 W. S. Tyler, Inc.사로부터 구입할 수 있는 Ro-Tap Mechanical Sieve Shaker Model B를 사용하여 자동으로 할 수 있다.

이 시험은 판(57) 위에 직경 3cm의 GF/A 유리 섬유 여과지(64)(여과지는 실린더의 내경보다 크고 외경보다는 작게 크기를 조정함)를, DAT(48)의 포트(52)위로 증발하는 것을 방지하여 포화 상태가 되게 하면서 양호한 접촉이 이루어지도록 놓음으로써 시작한다.

소정량(약 0.16g)의 입자들(66)을 칭량지 상에서 칭량하여 AUL 장치(50)의 바다에 있는 와이어 망(58) 위에 놓는다.

장치(50)을 흔들어 주어 와이어 망(58) 위에 있는 입자들(66)을 고른다. 입자들(66)이 원통(56) 벽면에 달라붙지 않도록 주위를 요한다.

피스톤(60)과 분동(62)를 원통(56)에 있는 입자들(66) 위에 주의깊게 놓은 후, AUL 장치(50)을 유리 섬유 여과지(64) 위에 놓는다.

유체 흡수량은 모눈 종이에다 직접 손으로 기록을 하거나 개인용 컴퓨터 시스템을 이용하여 데이타를 수집함으로써 시간의 함수로서 모니터한다.

1시간 후에 측정된 유체 흡수량은 AUL 값이지만 유체 흡수율을 또한 측정할 수 있다.

두 값을 체크하면 최종적으로 동시에 얻어진 값의 정확도를 보장할 수 있다. 원통(56)의 단면적과 피스톤(60)의 늘어난 높이를 곱한 값은 유체의 흡수량과 거의 일치하며, 원통 장치(50)을 시험 전후에 칭량하여 나타나는 중량의 차이가 유체 흡수량이 된다.

중량을 추가하거나 감소시킴으로써 상이한 하중에 따른 영향을 분석한다.

또한 행해진 실제 일을 분석함으로써 추가의 식견을 얻을 수 있으며, 여기서 일은 간단히 피스톤의 높이와 가해진 하중을 곱한 값이다(또는 다인/㎠로 나타낸 가해진 압력에 AUL(ml/g)을 곱하여 일의 양(에르그/g)을 산출한다).

입자들(66)은 x-y평면에서 원통(56)에 의해 그 이동이 전체적으로 구속되기 때문에, 상기 값이 행해진 전체 일량이다.

x-y평면에서의 이와 같은 구속은 이 시험의 중요한 요소이다.

그 이유는 300gsm의 층에 있어서 x-y평면에서 구속되고 있는 입자들은 구속 하중에 대항하여 수직으로 상당한 거리를 팽창하여야만 큰 AUL 값을 얻을 수 있기 때문이다.

[겔 강성도(전단 모듈러스)]

전단 모률러서 또는 겔 강성도(G')는 (미합중국 표준 체 제30번은 통과하고 동 제170번은 통과하지 못한) 약 90-300 마이크로미터의 미리 체질한 입자를 사용하여, 이 입자들을 NaCl(0.9 w/w%)의 100:1 용액중에서 1시간 동안 팽윤시키고, 여과지로 덮힌 부흐너 깔대기 위에 겔을 펴쳐놓고 진공하에 과잉의 유체를 제거함으로써 측정한다. 겔은 시험 하기 직전까지 밀폐된 용기에 보관한다.

레오메터의 평행판 사이에 겔을 놓기 바로 전에, 시험하는 동안 입자들 사이에 유리스가 존재하지 않도록 하기 위하여 여과지 상에서 겔을 흡취 처리한다.

시험은 Rheometric, Inc. 사 제품 RDSⅡ 다이나믹 미캐니칼 분광기로 2㎜ 이격된 직경 25㎜의 평행판 사이에서 1 % 변형 크기로, 10 라디언/초의 진동 주기와 주변 온도 22℃에서 행하였다.

[하중 하의 수평 위킹-시험 방법]

제12도에 나타낸 바와같이, 복합체(22)의 3″×14.4″ 스트립의 말단을 유체원(26)으로부터 공급되는 홈통(24)에 넣은 것을 제외하고는 다시 DAT를 사용하였다.

2700g의 분동(28)과 (30)을 각각 1/4”의 두께를 가지며 스트립(22) 덮고 있는 투명 슬랩(slab)(예, Plexiglas )위에 놓는다.

복합체(22)를 통하여 위킹되는 유체의 양을 전자 저울(34)를 사용하여 측정한다.

부피 증가는 눈금(36), (38)에 표시되며, 이것은 시간의 함수로서 상기 특성을 측정하는 것이다.

유체원(26)을 저하시킴으로써 유체 흡수는 주기적으로 정지하고, 이는 실제로 사용시뇨가 여러번에 걸쳐서 가해지는 것을 모의한 것이다.

상기한 과정의 마지막, 즉 5분간 유체를 흡수시키고, 유체 흡수없이 15분(3회 반복) 지난 후에, 재빨리 스트립을 단편으로 절단하고, 습윤 단편들을 칭량하고, 건조시키고, 건조된 단편을 칭량하고, 시험용 유체로부터 고상물에 대해 보정함으로써 유체 분포를 측정한다.

[유체 흡수와 역류평가(FIFE)]

이 시험은 제5도와 제6도에 나타난 장치를 사용하여 행하였다.

시험용 기저귀(가상적으로(68)로 나타냈음)는 샘플이 평평하게 놓이도록 하기 위하여 다리 탄성부재(나타나지 않음)를 그 길이를 따라서 매 1″마다 절단하여 준비하였다.

흡수성 복합체는 단독으로 시험하거나 또는 표면 시트와 배면 시트 사이에 샌드위치시킨 다음 양면 테이프를 사용하여 함께 고정시켜서 시험할 수 있다.

샘플 치수, 중량, 샘플의 밀도 프로필, 샘플 당 복합체 양 및 표면 재료와 배면 재료는 유효한 결과를 얻기에 적절하게 조절해야 한다.

본 명세서에 기록된 데이타는 5″×15″ 직사각형 흡수성 배트만을 사용하여 얻은 것이다.

시험용 샘플(68)을 880g의 원통판 어셈블리(70) 하에 내경 5.1cm의 원통(72)가 지정된 위치(74)에서 끝나도록 평탄하고 평활하게 놓는다.

예를들면, 소형(s)은 복합체의 연부로부터 4 1/2″, 중형(m)은 연부로부터 5″, 대형(1)은 5 1/2″, 초대형(x1) 기저귀는 연부로부터 5 4/3″인 것을 사용하였다. 샘플(68) 아래에는 높인 4/1″(d)×길이 6″(e)×너비 3″(f)인 돌기된 플랫폼(78)이 있다.

또한 원통(72)는 원통판 어셈블리(70) 밑으로 약 1/32″ 길이(g)만큼 연장되어 있다.

합성 뇨의 특성 양을(예, 60,80 및 100ml는 각가 소형, 중형 및 대형 기저귀용) 깔대기(76)을 통해서 원통(72)의 상부에 부었다.

유체가 샘플과 처음으로 접촉한 때부터 유체가 샘플 속으로 사라질 때가지 경과한 시간을 초시계 측정한다.

최초로 가해진 유체가 흡수된 후 1분 뒤에 같은 용량의 두번째 유체를 도입시킨다.

유체를 흡수 시간을 첫번째와 같은 방법으로 측정한다.

제9도와 제10도를 참고하여, 2번째 유체가 흡수되고 1분 후에, 샘플(68)을 진공 장치(80)에 올려 놓고, 액체 불투과성 라텍스 시트(latex sheeting)(84)와 함께 흡취(blotter)지(82)로 덮는다.

이어서, 35,000 다인/㎠(약 0.5 psi)의 진공 압력을 2분 동안 가하여 불투과성 라텍스 시트(84)를 흡취지(82)와 샘플(68)에 흡인되도록 한다.

흡취지(82)의 늘어난 중량이 역류를 나타낸다.

역류 종결 후 1분 이내에, 3번째 유체를 도입하고, 시간을 측정한다. 이어서, 유체 흡수 시가은 소정량의 유체(본 명세서에서는 80ml에 대한 결과를 기재하였음)가 샘플레 흡수되는 데 걸린 시간을 초로써 나타낸다.

[수직-유체 흡수 및 역류 평가(V-FIFE)]

제7도 및 제8도를 참고하여, 흡수 구조체를 끼인각 알파가 60°인 홈 통(40)속에, 샘플 연부를 따라 적당한 둑(42)를 사용하여 모든 “유출량(run-off)”이 흡수 구조체의 신체쪽 가장자리에 함유되게 위치시킨다.

총 유체 흡수 시간을 측정한다.

유체는 펄스 서프레서(suppressor)가 구비된 연동 펌프에 부착된 4㎜의 직경(9)을 가지는 노즐로부터 전달된다.

이 노즐은 흡수성 표면으로부터 6㎜ 거리(b), 복합체의 단부로부터 약 6.3cm의 거리(c) 상에 직각으로 위치한다.

유체는 매 도입시마다 약 5초 동안 12ml/sec.의 평균 속도로 분배한다(총 60ml).

1회 도입시 유체 용량(60ml)을 최초 유체 접촉으로부터 흡수성 표면 밑으로 사라지는데까지 경과된 시간으로 나누어서 유체 흡수 속도를 결정한다.

샘플은 유체의 도입과 도입 사이에 15분간 평형시킨다.

본 명세서에 사용된 데이타에 대해서는 FIFE 시험에서와 같이 2번째와 3번째 도입 사이에서 역류 발생이 평가되지 않았다.

[다중도입 수요 흡수도 시험(MIDAT)]

직경의 68㎜인 흡수성 복합체 조각을 DAT(제11도에서 AUL 시험에서와 같이)의 하나의 3㎜ 포트위에 놓고, 약 17,000다인/㎠(약 0.25 psi)의 하중을 가하였다.

유체 3g/g이 흡수된 후에, 밸브를 차단하여 15분간 추가의 유체가 이송되지 않도록 하였다.

이어서, 6g/g이 될 때까지 밸브를 열고, 6g/g이 되면 15분간 밸브를 닫고, 다시 9g/g이 될 때까지 밸브를 열고, 흡수시켰다.

다시 15분 후에 밸브를 열어서 최종 유체 흡수 속도를 얻었다.

유체 흡수를 보여주는 그래프를 조사하여 3,6 및 9g/g이 이르는 시간을 비교하였다.

[투수율]

포화된 흡수성 복합 구조체의 투수율은 제13도에 나타낸 바와 같이 하나의 사이펀(siphon)을 구성하여 측정하였다.

여기서 샘플(86)은 45°로 기울어진 테이프론 코팅된 비습윤성 판(88)로 지지된다. 분동(94)를 수용하기 위한 플랫폼(92)를 갖는 제2비습윤성 판(90)을 닻줄(96)으로 미끄러지는 것을 방지하면서 샘플 위에 놓았다.

964gsm의 분동을 사용하여 샘플에 수직압으로 21,000 다인/㎠(약 0.3psi)를 가하였다.

샘플을 통과한 유체(98)의 양은 스트립 챠트 기록기(104)에 연결된 전자 저울(102) 위에 얹혀져 있는 팬(100)에 모았다.

평형 유속이 설정된 후에 단위 시간 당 샘플을 통과한 유체의 양은 평면내 투수율에 비례하며, 이것은 흡수성 복합 구조체의 개구도와 관련되며, 유체를 전도하는 샘플의 능력의 직접적인 척도가 된다.

[실시예 Ⅰ]

켈렌 버저(Kellenberger) 등의 미합중국 특허 제4,699,823호에 기재된 방법에 따라서 배트 중에 Z-방향 기울기로 배치된 초흡수재(수화 콜로이드 입자)를 사용하여 흡수성 복합체를 제조하였으며, 상기 특허의 전체 기재 사항을 본 명세서에 선행 기술로서 참고로 인용하며, 그에 따랐다.

시판되고 있는 표면 시트 및 배면 시트를 사용하였고, 흡수성 복합체는 훽스트 셀라니즈사(Hoeshst Celanese Corporation)로부터 구입한 PA200, 롯트 번호 U702642의 수화콜로이드 입자(상표명 IM5000으로 판매중)를 함유하였다.

수화콜로이드는 가교된 폴리(아크릴산)의 나트륨염이다.

흡수성 복합체는 기저귀의 중심부 4 인치 내에 약 80%의 SAP를 가지며, 약 850gsm의 중심부 기본 중량을 가졌다.

[실시예 Ⅱ]

버지니아주 포츠마우스 소재 훽스트 셀라니즈사의 롯트 번호 70982B050, 상표명 IM1500P인 수화콜로이드를 사용하여 상기한 실시예 Ⅰ에 따라 흡수성 복합체를 제조하였다.

수화콜로이드는 폴리(아크릴산)의 전분 그라프트된 가교 나트륨염이다. 흡수성 복합체는 실시예Ⅰ에서와 같은 기본 중량과 SAP 분포를 가졌다.

[실시예 Ⅲ]

래드완스키(Randwanski)등의 미합중국 특허 제4,650,127호에 기재된 방법에 따라, 연속 흐름에 의해 공기 부설(airlaid) 섬유 배트 중에 균일하게 분산된, 샘플 번호 S73­990­01로 동정되는 훽스트 셀라니즈사 제품인 전분 그라프트된 수화콜로이드 입자를 사용하여 흡수성 복합체를 제조하였으며, 상기 특허의 전체 기재사항을 본 명세서에 선행 기술로서 참고로 인용하며, 그에 따랐다.

수화콜로이드는 폴리(아클릴산)의 전분 그라프트된 가교 나트륨 염이다.

복합체 중에 사용된 수화콜로이드는 실시예 Ⅰ에 사용된 것과 동일한 물성을 나타냈다.

제조된 흡수성 복합체는 약 1,000gsm의 기본 중량을 가졌다.

[실시예 Ⅳ]

미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼사(Dow Chemical Company)에서 시판하고 있는 롯트 번호 87022118, 상표명 Drytech532의 수화콜로이드를 사용하여 실시예Ⅲ에 따라 흡수성 복합체를 제조하였다.

수화콜로이드는 폴리 (아크릴산)의 가교 나트륨염이다. 제조된 흡수성 복합체는 약 1,000gsm의 기본 중량을 가졌다.

[실시예 Ⅴ]

실시예 Ⅲ 및 Ⅳ에 따라 배트 중에 균일하게 분포한 초흡수성(수화콜로이드) 입자와 약 500gsm의 기본 중량을 갖는 흡수성 복합체를 제조하였다. 사용된 수화콜로이드는 훽스트 셀라니즈사로부터 샘플 번호 S­93­1171­01, 상표명 IM5000P로 구입하였다. 수화콜로이드는 폴리(아크릴산)의 가교된 나트륨염이다.

[실시예 Ⅵ]

다우케미칼사로부터 롯트 번호 861014C, 상표명 Drytech 532로 구입한 수화콜로이드를 사용하여 실시예 Ⅴ에 따라 흡수성 복합체를 제조하였다.

수화콜로이드는 폴리(아클릴산)의 가교된 나트륨염이다.

[실시예 Ⅶ]

다우 케미칼사로부터 롯트 번호 87040221, 상표명 Drytech 533으로 구입한 수화콜로이드를 사용하여 실시예 Ⅰ 및 Ⅱ의 방법에 따라 흡수성 복합체를 제조하였다. 수화콜로이드는 폴리(아크릴산)의 가교된 나트륨염이다.

[실시예 Ⅷ]

버어지니아주 포츠마우스 소재 훽스트 셀라니즈사로부터 롯트 번호 U706607, 상표명 IM5000으로 구입한 응괴 형태인 수화콜로이드 입자를 사용하여 실시예 Ⅰ에 따라서 흡수성 복합체를 제조하였다.

수화콜로이드는 폴리(아크릴산)의 가교된 나트륨염이다.

이 수화콜로이드는 해응집 경향이 있어서, 시험했을 때 실시예 Ⅰ의 비응집성 IM5000 보다 바람직하지 못한 성능을 나타냈다.

실시예 Ⅷ의 소형, 비응집성 입자는 섬유 사이의 공간과 입자들 사이의 공간이 메워짐으로써 성능이 떨어지며, 그로 인하여 복합체의 투수율이 감소시키는 것으로 믿어진다.

실시예 Ⅷ에서 관찰된 결과는 복합체의 성능에 있어서 입자 크기 분포의 중요성을 나타내는 것으로 믿어진다.

[실시예 Ⅸ]

버어지니아주 포츠마우스 소재의 훽스트 셀라니즈사 제품인 롯트 번호 71991A641, 상표명 IM1500P의 수화콜로이드 입자를 사용하여 실시예 Ⅰ에 따라서 흡수성 복합체를 제조하였다.

수화콜로이드는 폴리(아크릴산)의 전분 그라프트된 가교 나트륨염이다.

실시예 Ⅸ는 실시예 Ⅷ에 대한 선행 기술의 비교 대조군을 나타낸다.

그 결과는 응집된 IM5000(실시예Ⅷ)는 IM1500(실시예 Ⅸ)와 등가의 기능을 하는 것으로 나타났다.

[시험 결과의 요약]

제14도, 15도 및 22도의 그래프에 나타낸 바와같이, 표시된 실시예들의 방법에 따라 제조된 흡수성 복합체를 가지며, 제1도와 연계하여 설명하고 나타낸 일반적인 형태의 모든 기저귀를 유아에 대해 시험하고, 뇨가 흘러 넘쳐서 겉옷을 더럽히지 않고 뇨를 함유하는 기저귀의 능력에 의해 누출양의 퍼센트를 결정하였다.

제14도의 그래프에 나타낸 바와 같이, 보다 적은 누출률은 명백히 첫번째 뇨 서어지 또는 도입보다는 오히려 2번째 및 3번째의 뇨를 보다 잘 흡수하여 보유할 수 있는 바람직한 기저귀에 기여한다.

이러한 뇨 서어지는 시험 대상인 유아의 평균 방광 용량에 해당하는 것으로 평가된다.

이 시험 목적은 본 명세서의 설명한 시험방법에 따라서 얻은 시험 측정값의 결과를 정성적으로 확인하기 위한 것이었다.

이러한 사용중 시험 결과는 보다 높은 AUL을 가지는 수화콜로이드 입자를 함유하는 흡수성 복합체를 가지며 기저귀 당 평균 수화콜로이드의 양이 3-7 그람 범위인 기저귀에서 현저하게 개선된 누출량 감소가 있었음을 나타냈다.

하기 표 1는 관찰된 누출량 퍼센트를 요약한 것이다.

일관된 결과는 SAP의 상이한 하중과의 어떠한 상호 작용을 나타내는 아무런 패턴도 없음을 나타내고 있다. (주, 실기예Ⅰ의 7gpd 총누출 결과보다 양호한 것으로 나타난 실시예 Ⅶ의 7gpd 총누출 결과는 정상적인 실험의 가변성에 기인한다.)

이 데이타는 분명하게 상대적으로 높은 AUL을 갖는 초흡수재를 사용하는 것이 바람직함을 입증해 준다.

초흡수재의 AUL의 증가함에 따라, 그 초흡수재를 사용하는 기저귀의 성능(누출로 측정)은 마찬가지로 증가하였다.

이와 같은 성능과 AUL과의 상관 관계는 지금까지 밝혀지지 않았었다.

샌드위치된 흡수성 복합체를 포함하고, 이 복합체에 부착된 표면 시트와 배면 시트를 가지는 기저귀 샘플에 대해 하중하의 수평 위킹 시험을 하였다.

0.33psi의 인가 하중 하에서 5분 동안(15분 간격으로 3회 반복) 유체 흡수능을 측정하였다.

유체 흡수량을 제18도에 그래프로 나타냈고, 제19도에서는 유체 위킹 거리를 나타냈다.

시험 결과는 수화콜로이드 입자의 팽윤과 그에 따른 실시예 Ⅱ의 샘플 중의 기공의 메워짐에 기인하는 위킹이 감소되었음을 보여준다.

이 현상은 고 AUL 수화콜로이드 대 저 AUL 수화콜로이드를 가지는 복합체 사이에 부피 변화의 현저한 차이가 상기 시험 중에 관찰되지 않았으나, 이하에서 검토하는 투수율 시험에 의해 충분히 확인된다.

제21도에 나타난 시험 결과는 또한 보다 높은 AUL 수화콜로이드를 사용하는 실시예들이 낮은 AUL 실시예들 보다 더 많은 일을 수행하여 보다 많은 열린 구조를 제공하며, 그 결과로서 보다 큰 워킹율이 얻어진다.

제5도는 약 0.1 psi(평방 센티미터 당 약 7,000다인)의 하중이 가해진 복합체의 수평 유체, 흡수 및 역류를 측정하는데 사용한 장치를 나타낸다.

시험 결과는 약 0.15g/㎤의 복합체 밀도에서 보다 높은 AUL 수화콜로이드를 함유하는 실시예들의 평균 유체 흡수 값이 보다 낮은 AUL 수화콜로이드를 함유하는 실시예들보다 2번째 도입에 있어서 15-20% 개선되었음을 나타내준다.

약 0.10g/㎤의 밀도에서는 높은 AUL 복합체에서 약 5%의 보다 낮은 2차 도입 개선이 얻어졌음을 알 수 있다.

그러나, 3번째의 도입에서는 약 0.10-0.15g/㎤ 범위의 밀도에 관계없이 20% 개선되었음을 알 수 있다.

제7도 및 제8도에 나타낸 시험은 사용중인 실제 제품의 정렬을 모의하여, 여러번에 걸쳐서 도입된 유체를 흡수성 복합체에 절달하면서 유체의 흡수 속도를 측정한 것이다.

제20도에 나타낸 결과는 수화콜로이드 입자의 농도가 증가되었음에도 불구하고 상대적으로 높은 AUL 수화콜로이드를 함유하는 복합체를 가지고 행한 실시예들은 유체의 흡수 속도가 증가하였음을 보여준다.

중요하게는, 4번째 유체 도입시의 흡수 속도가 높은 AUL 수화콜로이드를 함유하는 흡수성 복합체의 첫번째 도입시의 흡수 속도와 거의 비슷하다는 점이다.

다중 도입 수요 흡수 시험(MIDAT)은 기저귀를 사용할 때 실제로 각 유체가 도입되는 시간을 모의 실험하기 위하여 행하였으며, 흡수성 복합체의 섬유상 매트릭스는 습윤되었을 때 수화콜로이드 입자 주위에서 붕괴한다.

제16도에 도시된 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 상대적으로 높은 AUL를 가지는 수화콜로이드를 함유하는 이들 실시예는 여러번에 걸쳐서 유체를 도입하는 동안 더욱 빨리 흡수하였다.

이러한 성질은 뇨가 적게 누출한다는 점에서 보다 좋은 기저귀 성능과 관계가 있다.

요약한 결과를 제17도 및 21도에 그래프로 나타낸 바와 같이, 상대적으로 높은 AUL 수화콜로이드를 함유하는 실시예는 여러번에 결쳐서 도입된 유체가 흡수되는 시간 동안에 최대로 약 .10psi의 가해진 하중에 대항하여 현저하게 많거나 거의 일치하는 일을 행한다.

이러한 결과 역시 아래의 표2에 요약하였다.

*1회 측정으로 결정한 값

제13도를 참조하여 샘플에 대략 0.3psi의 구속력을 가하면서 사이펀으로 작용하는 흡수성 복합체 샘플을 통한 유체의 유속을 측정한다.

이는 매트릭스 구조체의 메워짐 또는 열림 정도를 나타내는 샘플의 유체 투수율(유체의 전도 능력)을 평가하기 위한 것이다.

보다 많이 열린 기공은 복합체를 통한 흐름에 대하여 저항이 적으며, 따라서 중력의 구동력 하에서 높은 유속을 제공한다.

바로 아래에 나타낸 결과는 상대적으로 높은 AUL 수화콜로이드를 함유하는 실시예들은 상대적으로 낮은 AUL 수화콜로이드를 함유하는 실시예들 보다 더 큰 투수율을 나타냄을 보여준다.

[입도분포]

표3는 실시예 I-IX(비교예 포함)에 사용한 수화콜로이드 입자의 입도 분포를 요약한 것이다.

하기에 논의한 시험 결과에 비추어서 조사했을 때, SAP 입도는 흡수성 복합체 중의 수화콜로이드 성능에 영향을 미치는 중요한 인자이다.

제22도의 비교 데이타 대 제15도의 비교 데이타는, 응집된 수화콜로이드 대 비응집성 수화콜로이드의 입도 분포 는 습윤되었을 때 관찰된 누출율에 큰 영향을 미치는 것을 나타낸다.

[물성 데이타의 요약(실시예 I-IX)]

*미합중국 표준 체 제20, 30, 50, 170 325호를 사용하여 Ro-Tap 진탕기로 10분간 #습윤시 깨어져서 입자들을 해응집하는 결합에 의해 큰 입자상에 함께 응집된 미세 입자.

1 측정값은 적어도 3번 측정하여 평균한 값이다.

개별 측정값은 평균값 보다 높거나 낮을 수 있다.

평균값은 실제값을 보다 나타내는 것으로 믿어진다.

실시예 Ⅷ의 응집된 수화콜로이드는 AUL 시험을 했을 때 응집되지 않은 형태(실시예 Ⅰ)의 동일 수화콜로이드 보다 더 낮은 AUL을 나타냈다.

그러나 AUL 시험에 보다 적은 SAP 양, 예컨대 수화콜로이드 입자(실시예 Ⅷ)의 단일층을 사용할 경우, 기능상 등가를 나타내는 실시예 Ⅰ의 값에 비교할만한 AUL 값을 얻었다.

그러나, 제22도의 누출 비교는 단지 선행 기술(실시예 Ⅱ)의 수화콜로이드의 기능상의 등가만을 입증하고 있다.

이 결과는 응집체를 깨뜨린 소형 입자들이 실제 사용시 및 상기 시험 방법란에 기재된 정상적인 AUL 시험에서 모세관 구조가 막혔거나 충전되었음을 나타낸다.

본 발명의 흡수성 복합체에 사용하기에 적합한 것으로 밝혀진 수화콜로이드 입자는 측정한 크기 분포가 미합중국 표준 메쉬체를 사용하여 약 100-1000마이크로미터, 바람직하기로는 약 200-850 마이크로미터 범위인 것이다.

중요하게는, 상기 입도를 가지는 섬유상 매트릭스는 입자가 팽윤을 시작하자 마자 서로 밀어낸다.

다시 말해서, 입자의 대다수는 팽윤을 시작함에 따라 섬유가 처음에 습윤되었을 때 입자들이 차지했던 섬유사이의 공간 보다 더 큰 크기를 가지게 될 것이며, 이는 높은 AUL을 가지는 입자들이 웹의 두께 방향으로 웹의 섬유 매트릭스를 밀어내게 할 수 있다(제4도).

비교한다면, 보다 작은 입자는 섬유를 서로 떨어지게 하는데 필요한 일을 할 수 있는 기회가 주어지지 않고 단지 팽창하여 기공을 채운다.

균등한 크기를 갖지만 상대적으로 낮은 하중(AUL하의 흡수능을 갖는 수화콜로이드 입자를 함유하는 실시예는 상이한 기능을 나타내며, 따라서 이들은 개방되지 않은 유동 통로를 변형시킨다(제3도).

따라서, 적절한 특정 범위를 벗어나는 보다 작은 크기 분포를 가지는 입자를 사용하면 입자들이 구속력에 대항하여 일을 수행할 수 있는 충분한 기회를 제공하지 못한다.

따라서 적어도 건조 입자의 약 50중량%, 바람직하기로는 적어도 약 80 중량는 습윤되고 초흡수성 입자가 없을 때 성기 다공성 섬유 매트릭스의 중간 기공 크기보다 큰 크기를 가져야 한다.

본 명세서에 교시된 잔털 펄프 배트를 포함한 부직 섬유상 웹의 중간 기공 크기는 예를 들어, 버제니(Burgeni) 등의 Textile Research Journal 제57권 제356-366면(1967년 5월)에 기재된 방법을 사용하여 측정할 수 있으며, 여기에는 압축 및 비압축 공기 부설 그라프트 펄프 잔털 배트 모두에 대한 균등한 기공 직경의 측정 방법이 상세히 기재되어 있다.

입자/기공 크기 관계 이외에 다른 인자는 본 발명에 의해 기대되는 것들 보다 작은 크기 분포를 가지는 다수의 입자들이 섬유상 매트릭스에 존재하며, 그로인하여 매트릭스 기공을 더 많이 채우고, 결과적으로 흡수 복합체의 유체 투수율을 감소시킨다.

예시적으로, 실시예 Ⅷ에 사용된 응집된 수화콜로이드 입자는 습윤될 때 보다 작은 입자로 깨져서, 그 결과 제22도에 나타낸 바와 같이 선행 기술과 동일한 성능을 갖는 복합체가 얻어졌으며, 이는 실시예Ⅰ(제15도)에서 얻은 개선된 결과와 비교된다.

Claims (29)

1. 다공성 섬유 매트릭스와, 이 다공성 섬유 매트릭스 중에 존재하는 일정량의 초흡수재로 이루어지고, 이 초흡수재는 평방 센티미터 당 21,000 다인 이상의 구속력이 가해지는 동안 염화나트륨 0.9 중량%를 함유하는 염화나트륨 수용액을 초흡수재 그람 당 27ml 이상 흡수할 수 있으며, 이산입자 형태로 존재하는 초흡수재는 그의 약 50 중량%이상이 상기 다공성 섬유 매트릭스의 습윤시의 중간 기공 크기보다 큰 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
2. 제1항에 있어서, 상기 다공성 섬유 매트릭스는 목재 펄프 잔털(fluff)로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
3. 제1항에 있어서, 상기 다공성 섬유 배트릭스가 세제곱 센티미터 당 0.03g 내지 0.4g의 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
4. 제3항에 있어서, 상기 다공성 섬유 매트릭스가 세제곱 센티미터 당 0.1g 내지 0.15g의 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
5. 제1항에 있어서, 상기 복합체가 이 흡수성 복합체의 전체 중량에 기초해서 5 중량% 내지 80 중량%의 초흡수재를 함유하는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
6. 제5항에 있어서, 상기 복합체가 이 흡수성 복합체의 전체 중량에 기초해서 10 중량% 내지 60 중량%의 초흡수재를 함유하는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
7. 제1항에 있어서, 상기 초흡수재가 이산 입자 형태인 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
8. 제7항에 있어서, 초흡수재의 약 50 중량% 이상이 약 100미크론 이상의 입도를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
9. 제7항에 있어서, 초흡수재의 약 50 중량% 이상이 약 150 미크론 이상의 입도를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
10. 제1항에 있어서, 상기 초흡수재가 5:1 이상의 길이 대 직경비를 갖는 섬유 형태이고, 또한 이 초흡수성 섬유의 약 50 중량% 이상이 약 33 미크론 이상의 기하학적 평균 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
11. 제10항에 있어서, 상기 초흡수성 섬유의 약 50 중량% 이상이 약 67 미크론 이상의 기하학적 평균 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
12. 제1항에 있어서, 상기 포흡수재의 약 80 중량% 이상이 상기 다공성 섬유 매트릭스의 습윤시의 중간 기공 크기 보다 큰 입도를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
13. 제12항에 있어서, 초흡수재의 약 80 중량% 이상이 약 100 미크론 이상의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
14. 다공성 섬유 매트릭스와, 이 다공성 섬유 매트릭스 중에 존재하는 일정량의 초흡수재로 이루어지고, 상기 다공성 섬유 매트릭스는 섬유 매트릭스 전체 중량에 기초해서 약 3 중량% 이상의 합성 고분자 섬유를 함유하고 상기 초흡수재는 평방 센티미터 당 21,000 다인 이상의 구속 압력이 가해지는 동안 염화나트륨 0.9 중량%를 함유하는 염화나트륨 수용액을 초흡수재 그람 당 약 24ml 이상 흡수 할 수 있으며, 이산 입자 형태로 존재하는 상기 초흡수재는 그의 약 50 중량% 이상이 상기 다공성 섬유 매트릭스의 습윤시의 중간 기공 크기보다 큰 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
15. 제14항에 있어서, 상기 다공성 섬유 매트릭스는 세제곱 센티미터 당 0.03g 내지 0.4g의 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
16. 제14항에 있어서, 상기 초흡수성 복합체가 이 흡수성 복합체의 전체 중량에 기초해서 5 중량% 내지 80 중량%의 초흡수재를 함유하는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
17. 제14항에 있어서, 상기 초흡수재가 이산 입자 형태로 존재하고 이 초흡수성 입자의 약 50 중량% 이상이 약 100 미크론 이상의 입도를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
18. 제14항에 있어서, 상기 초흡수재의 약 80 중량% 이상이 상기 다공성 섬유 매트릭스의 습윤시의 중간 기공 크기보다 큰 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
19. 제18항에 있어서, 상기 초흡수재가 약 100 미크론 이상의 크기를 가지는 이산 입자 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 흡수성 복합체.
20. 착용자의 피부와 접촉하기에 접합한 액체 투과성 표면 재료, 상기 액체 투과성 표면 재료와 접해있고 다공성 섬유 매트릭스와 상기 다공성 섬유 매트릭스 중에 존재하는 일정량의 초흡수재로 이루어지며, 상기 초흡수재는 평방 센티미터 당 21,000 다인 이상의 구속압력이 가해지는 동안 염화나트륨 0.9 중량%를 함유하는 염화나트륨 수용액을 초흡수재 그람 당 27ml 이상 흡수할 수 있으며, 이산 입자 형태로 존재하는 초흡수재는 그의 약 50중량% 이상이 상기 다공성 섬유 매트릭스의 습윤시의 중간 기공 크기보다 큰 입도를 갖는 것인 흡수성 복합체 및 상기 액체 투과성 표면 재료에 대향해서 위치하며 상기 흡수성 복합체와 접해 있는 액체 불투과성 배면 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기저귀.
21. 제20항에 있어서, 다공성 섬유 매트릭스가 목재 펄프 잔털(fluff)로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 기저귀.
22. 제21항에 있어서, 다공성 섬유 매트릭스는 세제곱 센티미터 당 0.03g 내지 0.4g의 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 기저귀
23. 제20항에 있어서 상기 흡수성 복합체는 이 흡수성 복합체의 전체 중량에 기초해서 5 중량% 내지 80 중량%의 초흡수재를 함유하는 것을 특징으로 하는 기저귀.
24. 제20항에 있어서, 상기 초흡수재가 이산 입자 형태로 존재하는 경우 그의 약 80 중량% 이상이 상기 다공성 섬유 매트릭스의 중간 기공 크기보다 큰 입도를 가지는 것을 특징으로 하는 기저귀.
25. 착용자의 피부와 접촉하기에 적합한 액체 투과성 표면 재료.

    상기 액체 투과성 표면 재료와 접해 있고, 다공성 섬유 매트릭스와 상기 다공성 섬유 매트릭스 중에 존재하는 일정량의 초흡수재로 이루어지며, 상기 다공성 섬유 매트릭스는 매트릭스의 전체 중량에 기초해서 약 3 중량% 이상의 합성 고분자 재료로부터 제조된 섬유를 함유하고, 또한 상기 초흡수재는 평방 센티미터 당 21,000 다인 이상의 구속 압력이 가해지는 동안 염화나트륨 0.9 중량%를 함유하는 염화나트륨 수용액을 초흡수재 그람 당 약 24ml 이상 흡수할 수 있으며, 이산 입자 형태로 존재하는 초흡수재는 그의 약 50 중량% 이상이 상기 다공성 섬유 매트릭스의 습윤시의 중간 기공 크기보다 큰 입도를 갖는 것이 흡수성 복합체, 및 상기 액체 투과성 표면 재료에 대향해서 위치하며 상기 흡수성 복합체와 접해있는 액체 불투과성 배면 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 기저귀.
26. 제25항에 있어서, 상기 다공성 섬유 매트릭스는 약 5 중량% 이상의 합성 고분자 재료로부터 제조된 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 기저귀.
27. 제25항에 있어서, 상기 다공성 섬유 매트릭스가 목재 펄프 잔털로 이루어진 것을 특징으로 하는 기저귀.
28. 제25항에 있어서, 흡수성 복합체가 흡수성 복합체의 전체 중량에 기초해서 5 중량% 내지 80 중량%의 초흡수재를 함유하는 것을 특징으로 하는 기저귀.
29. 제25항에 있어서, 이산 입자 형태로 존재하는 상기 초흡수재는 그의 약 80 중량% 이상이 상기 다공성 섬유 매트릭스의 중간기공 크기보다 큰 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 기저귀.

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