KR101734461B1

KR101734461B1 - 일회용 흡수 용품 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101734461B1
Application number: KR1020150108858A
Authority: KR
Inventors: 문명운; 이헌주; 윤선미
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2017-05-11
Also published as: KR20170014867A

Abstract

일회용 흡수 용품 및 그 제조방법이 제공된다. 상기 일회용 흡수 용품은, 친수성의 나노 구조를 가지는 표면을 포함하는 기재; 및 상기 기재 표면의 적어도 일부에 형성된, 패턴화된 소수성 박막;을 포함한다. 상기 일회용 흡수 용품은 물이나 땀, 소변, 혈액, 및 월경과 같은 액체의 흡수는 잘되고 흡수된 액체의 역배출을 효과적으로 억제할 수 있다. 이에 의해, 신체와 접촉하여 사용시 쾌적감 및 착용감을 향상시킬 수 있다. 상기 일회용 흡수 용품은 제조공정이 친환경적이고, 저비용의 단순한 공정으로 제조할 수 있으며, 대면적화가 가능하다.

Description

일회용 흡수 용품 및 그 제조방법{Disposable absorbent article and manufacturing method thereof}

고흡수 저배출 특성을 갖는 일회용 흡수 용품 및 그 제조방법에 관한 것이다.

매우 다양한 일회용 흡수 용품이 당업계에 알려져 있다. 이들은 물이나 땀, 소변, 혈액, 및 월경과 같은 체액을 흡수하기 위해 사용되는 개인 흡수 용품을 포함한다. 그러한 용품은 또한 유사한 유체 또는 전형적인 가정에서의 흘린 액체를 닦아 내기 위해 사용되는 일회용 가정용 와이프를 포함한다. 이들 일회용 흡수 용품은 압출 필름, 폼, 부직 또는 때로는 제직 재료 형태의 열가소성 중합체로부터 형성된다.

그러나, 생리대나 기저귀와 같은 기존의 일회용 흡수 용품은 흡수가 느리고 압력을 가했을 때 흡수된 체액이 다시 역배출 되는 양이 많다는 문제점이 있다. 일회용 흡수 용품은 신체에 닿는 상태로 사용되기 때문에, 이러한 체액의 역배출은 쾌적감을 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 피부 질환을 일으킬 수 있다.

따라서, 체액을 빠르게 흡수하고 흡수된 체액의 역배출을 억제할 수 있는 일회용 흡수 용품에 대한 개발의 필요성이 있다.

본 발명의 일 측면은 흡수성이 높고 흡수된 체액의 역배출을 억제할 수 있는 고흡수 저배출 특성을 갖는 일회용 흡수 용품을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은 상기 일회용 흡수 용품의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에서는,

일 측면에 따른 고흡수 저배출 특성을 갖는 일회용 흡수 용품은,

친수성의 나노 구조를 가지는 표면을 포함하는 다공성 기재; 및

상기 기재의 표면의 적어도 일부에 형성된, 패턴화된 소수성 박막;

을 포함하는 일회용 흡수 용품이 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 소수성 박막이 상기 기재의 표면에 코팅되어, 상기 기재와 일체화된 것일 수도 있고, 상기 기재와 분리된 것일 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 나노 구조는 나노 헤어(nano-hair), 나노 섬유(nan-fiber), 나노 필라(nano-pillar), 나노 로드(nano-rod) 및 나노 와이어(nano-wire)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 형태로 이루어진 복수개의 돌기부를 포함할 수 있다. 이러한 돌기부는 친수성을 향상시켜주는 기능을 갖는다.

일 실시예에 따르면, 상기 돌기부는 직경이 1 내지 100nm 범위이고, 길이가 1 내지 200nm 범위이며, 종횡비가 1 내지 50일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 소수성 박막은 불소 박막, 불소 함유 탄소 박막, 불소 함유 탄화수소 박막, 규소 및 산소 함유 탄소 박막, 규소 및 산소 함유 탄화수소 박막, 유기 수소화 규소 박막 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 소수성 박막은 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane), 테트타메틸실레인(tetramethylsilane), 불소수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 소수성 박막은 원형, 격자형, 스트라이프(선)형, 물결모양, 다각형 또는 도트형의 패턴을 가질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 소수성 박막의 각 패턴의 지름 또는 너비가 0.01 mm 내지 5 mm 일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 소수성 박막의 패턴간 간격이 0.01mm 내지 5mm 일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 소수성 박막의 총 면적은 상기 나노 구조물이 형성된 친수성 표면의 전체 면적 대비 0 면적% 초과, 90 면적% 이하 일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 친수성의 나노 구조를 갖는 표면은 물에 대한 접촉각이 20°이하 일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 소수성 박막은 물에 대한 접촉각이 130°이상일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 기재는 부직포, 직물 또는 이들의 조합일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 기재는, 상기 기재를 관통하는 미세홀을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 미세홀의 크기는 0.05mm 내지 1mm 일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에서는,

건식 식각을 수행하여, 기재의 표면에 친수성의 나노 구조를 형성하는 단계; 및

마스크를 이용하여 상기 기재의 표면에 패턴화된 소수성 박막을 형성하는 단계;

를 포함하는 일회용 흡수 용품의 제조방법이 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 건식 식각은 플라즈마 식각(plasma etching), 반응 이온 에칭(reactive ion etching), 이온 밀링법(ion-milling), 및 방전 가공(electro discharge machining, EDM)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 방법을 이용하여 수행될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 친수성의 나노 구조는, O₂, Ar, CF₄, CHF₃, C₂F₆, C₂Cl₂F₄, C₃F₈, C₄F₈, SF₆ 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 반응성 가스를 포함하여 30초 내지 90분 동안 상기 기재의 표면을 플라즈마 식각(plasma etching)하여 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 소수성 박막은 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 이용하여 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 소수성 박막은 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane), 테트타메틸실레인(tetramethylsilane), 불소화합물 또는 이들의 조합을 포함하는 전구체 가스를 이용하거나, 또는 상기 전구체 가스와 불활성 가스의 혼합가스를 이용하여 증착될 수 있다.

일 측면에 따른 일회용 흡수 용품은, 친수성의 나노 구조를 포함하는 기재 표면에 패턴화된 소수성 박막을 형성하여, 액체의 흡수는 잘되고 흡수된 액체의 역배출을 억제할 수 있다. 이에 의해, 신체와 접촉하여 사용시 쾌적감 및 착용감을 향상시킬 수 있다.

상기 일회용 흡수 용품은 친환경적이고, 저비용의 단순한 공정으로 제조할 수 있으며, 대면적화가 가능하다.

도 1은 일 실시예에 따른 일회용 흡수 용품의 제조방법을 모식적으로 도시한 것이다.
도 2a 내지 2d는 일 실시예에 따른 일회용 흡수 용품에 적용할 수 있는 소수성 박막의 예시적인 패턴 형상들을 나타낸 것이다.
도 3a 및 도 3b는 실시예 1에서 플라즈마 식각 전의 부직포 표면을 촬영한 SEM(Scanning Electron Microscopy) 사진이다.
도 4a 및 도 4b는 실시예 1에서 플라즈마 식각 후의 부직포 표면을 촬영한 SEM 사진이다.
도 5a는 실시예 1에서 친수성 나노 구조가 형성된 부직포 표면에서 물이 흡수되는 광학이미지이며, 도 5b는 실시예 1에서 소수성 박막이 코팅된 부분에서의 물방울을 찍은 광학이미지이다.
도 6은 실시예 1의 생리대의 인공혈 흡수 상태를 보여주는 사진이다.
도 7은 비교예 1의 생리대의 인공혈 흡수 상태를 보여주는 사진이다.
도 8은 비교예 2의 생리대의 인공혈 흡수 상태를 보여주는 사진이다.
도 9는 실시예 1과 비교예 1-2의 생리대에 압력을 가했을 때 인공혈 배출량(g)을 그래프로 나타낸 것이다.

이하, 도면을 참조하여 일 구현예에 따른 고흡수 저배출 특성을 갖는 일회용 흡수 용품 및 이의 제조방법에 대해 상세히 설명하고자 한다.

상기 기재 표면의 적어도 일부에 형성된, 패턴화된 소수성 박막;을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 소수성 박막은 상기 기재의 표면에 코팅되어 상기 기재와 일체화된 것일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 소수성 박막이 상기 기재와 분리된 것일 수도 있다.

상기 일회용 흡수 용품은 기재 표면이 친수성의 나노 구조가 형성된 친수성 영역과 패턴화된 소수성 영역으로 구분되어, 물, 오줌, 피 등의 액체를 친수성 영역에서 빠르게 흡수하고, 표면에 압력을 가했을 때에도 흡수된 액체가 소수성 영역에 의하여 재배출되는 것을 억제할 수 있다.

상기 일회용 흡수 용품에 사용되는 기재는 액체에 대한 흡수성이 높은 것으로서, 예를 들어 부직포, 직물 또는 이들의 조합일 수 있다.

상기 기재는 천연섬유, 인조섬유 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 천연섬유로는 예를 들어, 면, 마, 모, 견, 석면 섬유, 종이용 섬유질, 이들의 조합 등을 사용할 수 있다. 상기 인조섬유로는 예를 들어, i) 레이온, 모달, 텐셀, 리오셀, 폴리노직 등의 재생섬유; ii) 아세테이트, 트리아세테이트 등의 반합성섬유; iii) 나일론, 노멕스, 케블라 등의 폴리아미드계, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계, 아크릴, 폴리(메타)아크릴레이트계, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리우레탄, 폴리염화비밀(PVC), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리스티렌 등의 합성섬유; 및 유리섬유 등의 무기섬유 등을 사용할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.

상기 기재의 적어도 일 표면에는 친수성의 나노 구조를 포함한다.

상기 나노 구조는 복수개의 돌기부를 포함한다. 상기 돌기부는 직경이 1 내지 100nm 범위이고, 길이가 1 내지 200nm 범위이며, 종횡비가 1 내지 50 일 수 있다. 상기 돌기부는 나노 헤어(nano-hair), 나노 섬유(nan-fiber), 나노 필라(nano-pillar), 나노 로드(nano-rod) 또는 나노 와이어(nano-wire)와 같은 형태이다.

예를 들어, 상기 기재는 표면에 50 내지 150 nm의 길이 및 5 내지 20 nm의 직경의 나노 구조가 2백만 내지 4백만 개/mm² 로 형성되어 있을 수 있다.

이러한 나노 구조를 갖는 표면은 친수성 특성을 가지게 된다. 상기 나노 구조를 갖는 표면은 물에 대한 접촉각이 20° 이하, 10° 이하, 5° 이하, 더 나아가 1° 이하인 친수성을 가질 수 있다. 여기서, 기재 표면의 순수에 대한 접촉각이 20° 이하는 친수로 정의하고, 접촉각이 10° 미만은 초친수로 정의된다.

상기 나노 구조는 상기 돌기부의 단부에 무기 입자를 더 포함할 수 있다. 상기 무기 입자는 복수개가 뭉쳐져서 클러스터를 형성할 수 있다. 또한, 거의 대부분의 또는 모든 돌기부 단부에 무기 입자가 배치될 수도 있지만, 예를 들어 플라즈마 처리에 의한 식각 공정에서 일부 무기 입자가 깎여 떨어져 나갈 수 있으므로, 모든 돌기부의 단부에 무기 입자가 배치되지 않을 수도 있다.

상기 무기 입자는 친수성 내지 초친성을 부여하는 금속 또는 또는 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 무기 입자는 Ti, Cu, Au, Ag, Cr, Pt, Fe, Al, Si, 이들의 합금, 이들의 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 나노 구조를 형성하는 돌기부 단부에 TiO₂를 포함하는 무기 입자가 더 배치되는 경우, 상기 나노 구조 자체가 가질 수 있는 친수성 표면 특성이 더욱 더 초친수성으로 개질될 수 있다.

상기 친수성의 나노 구조를 갖는 표면의 적어도 일부에는 패턴화된 소수성 박막이 형성된다. 상기 소수성 박막은 상기 기재의 표면에 코팅될 수 있다.

상기 소수성 박막은 표면에너지가 낮은 물질로 이루어질 수 있다.

예를 들어, 상기 소수성 박막은 불소 박막, 불소 함유 탄소 박막, 불소 함유 탄화수소 박막, 규소 및 산소 함유 탄소 박막, 규소 및 산소 함유 탄화수소 박막, 유기 수소화 규소 박막 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

구체적으로 예를 들어, 상기 소수성 박막은 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane), 테트타메틸실레인(tetramethylsilane), CF₄와 같은 불소화합물 또는 이들의 조합을 포함하는 박막일 수 있다.

또 다른 예로서, 상기 소수성 박막은 규소 및 산소 함유 비정질 탄소(a-C:H:Si:O) 박막일 수 있다.

상기 소수성 박막은 물에 대한 접촉각이 130° 이상, 140° 이상, 더 나아가 150° 이상인 소수성을 가질 수 있다. 여기서, 소수성 박막 표면에서 순수에 대한 접촉각이 130° 이상은 소수로 정의하고, 접촉각이 150° 이상은 초소수로 정의된다.

상기 소수성 박막은 상기 기재 표면에 소정의 패턴으로 코팅될 수 있다. 이때, 상기 소수성 박막의 패턴 형상은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 원형, 격자형, 스트라이프형, 물결모양, 다각형 또는 도트형의 패턴들이 규칙적 또는 비규칙적으로 반복 배열된 형태를 가질 수 있다.

도 2a 내지 2d에 상기 소수성 박막의 예시적인 패턴 형상들을 나타내었다. 도 2a 내지 2d에서 보는 바와 같이 기재(11) 상의 상기 소수성 박막(12)은 원형(a), 다각형(b), 스트라이프형(c), 물결모양(d) 등 다양한 패턴 형상을 가질 수 있으며 이외에 다른 형태로도 형성될 수 있다.

상기 소수성 박막의 각 패턴의 지름 또는 너비는 0.01 mm 내지 5mm일 수 있다. 상기 범위에서 상기 소수성 박막이 흡수된 액체의 배출을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 상기 소수성 박막의 패턴간 간격은 0.01 mm 내지 5 mm일 수 있다. 상기 범위에서 소수성 박막이 형성되지 않은 기재의 친수성 표면을 통하여, 액체를 빠르게 흡수할 수 있다.

상기 소수성 박막의 총 면적은 상기 나노 구조물이 형성된 친수성 표면의 전체 면적 대비 0 면적% 초과, 90 면적% 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 소수성 박막의 총 면적은 상기 나노 구조물이 형성된 친수성 표면의 전체 면적 대비 1 면적% 내지 80 면적%일 수 있다. 상기 범위에서, 소수성 박막이 형성되지 않은 기재의 친수성 표면을 통하여, 액체를 빠르게 흡수할 수 있다.

한편, 상기 소수성 박막의 두께는 1 내지 200nm일 수 있다. 상기 범위에서 소수 특성을 적절히 발현할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 기재는, 상기 기재를 관통하는 미세홀을 더 포함할 수 있다. 상기 미세홀은 물이나 땀, 소변, 혈액, 및 월경과 같은 체액을 더욱 빠르게 흡수할 수 있도록 도와준다.

상기 미세홀의 크기는 0.05mm 내지 1mm일 수 있다. 상기 범위에서 빠르게 체액 흡수가 일어나게 할 수 있다.

이와 같이, 상기 일회용 흡수 용품은 나노미터 스케일의 돌기부를 갖는 나노 구조에 표면에너지가 낮은 물질을 코팅하여 친수성 및 소수성 영역으로 구분되도록 패턴을 형성함으로써, 초친수성 영역에서 액체가 쉽고 빠르게 흡수되고 소수성 코팅에 의해서 흡수된 액체가 재배출 되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 상기 일회용 흡수 용품은 신체에 닿는 동안에 쾌적감을 유지할 수 있다.

상기 일회용 흡수 용품은 생리 용품, 기저귀, 요실금 패드 또는 흡수 언더팬츠 등과 같은 다양한 일회용 위생 용품에 적용될 수 있다.

이하에서, 상기 일회용 흡수 용품의 제조방법에 관하여 설명하기로 한다.

일 측면에 따른 상기 일회용 흡수 용품의 제조방법은,

마스크를 이용하여 상기 기재의 표면에 패턴화된 소수성 박막을 형성하는 단계;를 포함한다.

도 1은 상기 일회용 흡수 용품의 제조방법을 모식적으로 도시한 것이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 상기 일회용 흡수 용품은 기재 표면의 친수 처리 및 소수 코팅을 통하여 제조될 수 있다.

상기 친수 처리는 기재의 표면에 건식 식각을 통하여 친수성의 나노 구조를 형성하는 과정이다.

상기 건식 식각은, 예를 들어 플라즈마 식각(plasma etching), 반응 이온 에칭(reactive ion etching), 이온 밀링법(ion-milling), 및 방전 가공(electro discharge machining, EDM)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 방법을 이용하여 기재 표면을 선택적으로 식각함으로써, 친수성의 나노 구조를 형성할 수 있다.

플라즈마 식각은 PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) 또는 PACVD(Plasma-Assisted Chemical Vapor Deposition) 방식의 플라즈마 식각일 수 있고, O₂, Ar, N₂, He, CF₄, CHF₃, C₂F₆, C₂Cl₂F₄, C₃F₈, C₄F₈, SF₆, HF, SiF₄ 또는 이들의 조합을 사용하는 것일 수 있다.

플라즈마 식각은 화학증착(CVD: Chemical Vapor Deposition) 방식 외에 이온빔(Ion Beam) 방식, 하이브리드 플라즈마 화학증착(HPCVD: Hybrid Plasma Chemical Vapor Deposition) 방식, 또는 대기압 플라즈마(Atmospheric Plasma) 방식 등 표면 구조를 만들 수 있는 방식 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

이와 같이 건식 식각을 통해 식각된 기재 부분을 확대하여 보면 나노 크기의 수많은 고종횡비의 돌기들이 형성되는 것을 확인할 수 있다. 예를 들어 플라즈마 식각에 의한 기재 표면에 나노 구조의 형성은 도 2a 및 2b를 통해 확인할 수 있다.

도 3a는 상기 일회용 흡수 용품에 사용될 수 있는 대표적인 기재인 부직포의 표면을 촬영한 SEM(Scanning Electron Microscopy) 사진이고, 도 3b는 플라즈마 식각 후 부직포 표면에 나노 구조가 형성된 것을 보여주는 SEM 사진이다.

플라즈마 식각 공정에서 고종횡비 나노 구조의 크기 및 형상은 식각 압력, 가속 전압 및 식각 시간(플라즈마 조사 시간) 중 어느 하나 이상을 조절하여 제어할 수 있다. 예를 들어, 식각 압력은 1 Pa 내지 10 Pa, 가속 전압은 -100 Vb 내지 -1000 Vb로 하여 원하는 크기와 형태의 나노 구조를 형성할 수 있다.

식각 압력이 상기 범위인 경우 안정적인 나노 구조를 형성할 수 있으며, 가속 전압이 상기 범위인 경우 플라즈마 생성을 안정적으로 유지할 수 있다.

또한 플라즈마 식각 시간은 30초 내지 90분으로 설정하여, 원하는 규모의 나노 구조를 형성시킬 수 있다. 플라즈마 식각 시간이 길어질수록 기재 표면이 친수성(hydrophilic)에서 초친수성(superhydrophilic)으로 변할 수 있다.

이와 같이 친수성의 나노 구조가 형성된 기재 표면에는 마스크를 이용하여 원하는 패턴 형상을 갖는 소수성 박막을 형성한다.

상기 기재 표면 상에, 원하는 패턴 형상의 구멍이 있는 마스크를 올려 놓고, PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 이용하여 마스크의 구멍이 있는 부분에 원하는 패턴 형상대로 소수성 박막을 형성할 수 있다. 마스크의 구멍 이외의 영역은 친수성의 나노 구조가 그대로 유지될 수 있다.

상기 소수성 박막을 증착하기 위하여, 예를 들어 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane), 테트타메틸실레인(tetramethylsilane), CF₄와 같은 불소화합물 또는 이들의 조합을 포함하는 전구체 가스를 이용하거나, 또는 상기 전구체 가스와 아르곤 가스, 질소 가스, 헬륨 가스와 같은 불활성 가스의 혼합가스를 이용할 수 있다. 혼합가스 중 상기 불활성 가스의 가스 분율은 0 부피% 초과, 30 부피% 이하일 수 있다.

상기 소수성 박막의 표면 특성은 PECVD 장치에서의 RF(Radio Frequency) 전원과 전구체 가스 내의 불활성 가스 분율에 의존할 수 있다. RF 전원과 전구체 가스 내의 불활성 가스 분율을 적절히 조절함으로써 소수 특성을 조절할 수 있다.

상기 일회용 흡수 용품의 제조방법은 식각액 등을 사용하지 않기 때문에 유해 물질 배출이 적어 친환경적이며, 공정이 단순하고, 제조비용이 저렴하고, 대면적 처리가 가능하다.

이하에서 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 하기 실시예 및 비교예에서 제조한 표면의 모폴로지 구조는 주사전자현미경(SEM, FEI, Nova NanoSEM 200, USA)으로 조사하였다. 물에 대한 접촉각(CA)은 접촉각 미터(Goniometer, Rame-Hart, USA)로 측정하였다. 정적 접촉각에 사용된 각 물방울의 부피는 8㎕이었다.

실시예 1

현재 판매되고 있는 생리대((주)코어밸류, 오씨본울트라슬림 생리대 중형) 표면의 친수 처리를 위하여, 20mTorr의 진공 하에서 산소(O₂)를 20 sccm으로 흘려주면서, RF-power를 250W로, bias voltage를 400V로 하여 15분간 플라즈마 식각하여 부직포 표면에 친수성의 나노 구조를 형성하였다.

다음으로, 상기 나노 구조가 형성된 부직포 표면에 지름 4mm 원형의 홀 패턴(hall pattern)을(원의 중심 간의 거리는 약 9mm) 갖는 마스크를 올려놓은 후, 10mTorr의 진공 하에서 Hexamethyldisiloxane (HMDSO)를 10 sccm으로 흘려주면서, RF-power를 250W로, bias voltage를 400V로 하여 30초간 플라즈마 처리를 통하여 HMDSO를 코팅하였다.

상기 마스크를 제거하여, 친수성 표면에 원형 패턴으로 HMDSO 소수성 박막이 코팅된 표면을 얻었다.

비교예 1

실시예 1에서 사용된 것과 동일한 생리대에 아무런 표면 처리도 하지 않은 것을 비교예 1로 하였다.

비교예 2

실시예 1에서 사용된 것과 동일한 생리대 표면에 대하여 소수성 박막 처리를 먼저하고, 친수 처리를 나중에 한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실시하여 생리대를 제조하였다.

도 3a 및 도 3b는 실시예 1에서 플라즈마 식각 전의 상기 부직포의 표면을 촬영한 SEM(Scanning Electron Microscopy) 사진이고, 도 4a 및 도 4b는 플라즈마 식각 후의 상기 부직포의 표면을 촬영한 SEM 사진이다.

도 3a 내지 4b에서 보는 바와 같이, 플라즈마 식각 후 부직포 표면에 나노 구조가 형성된 것을 알 수 있다.

도 5a는 상기 실시예 1에서 친수성 나노 구조가 형성된 부직포 표면에서 물이 흡수되는 광학이미지이며, 도 5b는 실시예 1에서 소수성 박막이 코팅된 부분에서의 물방울을 찍은 광학이미지이다.

도 5a 및 도 5b에서 보는 바와 같이, 플라즈마 식각 후의 부직포 표면은 물에 대한 접촉각이 0°로 나타났다. 이는 친수성의 나노 구조를 형성하기 전에 접촉각이 50° 정도인 부직포가 나노 구조 형성으로 친수성이 향상된 것을 보여준다. 또한, 소수성 박막이 코팅된 부분은 물에 대한 접촉각이 150°이상인 초소수성을 갖는 것으로 나타났다. 소수성 박막이 코팅된 부분은 물이 직물 내로 흡수되지 못하고 부직포 표면에만 존재하였다.

상기 실시예 1 및 비교예 1-2의 생리대의 인공혈 흡수력 및 흡수 상태를 비교하기 위하여, 인공혈 3g을 떨어뜨려 흡수시간 및 상태를 확인한 후 3.9N의 압력을 5초간 가해 역배출 여부를 확인 하였다.

실시예 1 및 비교예 1-2의 생리대의 인공혈 흡수량 및 역배출된 인공혈 배출량을 하기 표 1에 정리하였다. 하기 표 1에서 역배출된 인공혈 배출량(g)은 [(흡수 후 생리대 무게)-(역배출 후 생리대 무게)]에 의해 계산되었으며, 인공혈 흡수량(g)은 [최초 인공혈(3g)-인공혈 배출량]에 의해 계산되었다.

	흡수 전 생리대 무게(g)	흡수 후 생리대 무게(g)	역배출 후 생리대 무게(g)	인공혈 흡수량(g)	인공혈 배출량(g)
실시예 1	3.11	6.11	5.80	2.69	0.31
비교예 1	2.97	5.97	5.39	2.42	0.58
비교예 2	3.08	6.08	5.63	2.55	0.45

실시예 1의 생리대는 인공혈이 완전히 흡수되기까지 약 30초의 시간이 걸렸으며 압력을 가한 후의 흡수량은 약 2.7g 이었다.

도 6은 실시예 1의 생리대의 인공혈 흡수 상태를 보여주는 사진이다. 도 6에서 보는 바와 같이, 원형의 소수 코팅 영역과 친수 처리 영역이 구분된 것을 알 수 있으며, 인공혈이 상기 친수 처리 영역으로 흡수되고, 소수 코팅 영역에는 흡수되지 않음을 알 수 있었다.

비교예 1의 생리대는 인공혈이 완전히 흡수되기까지 약 35초의 시간이 걸렸으며 압력을 가한 후의 흡수량은 약 2.4g 이었다.

도 7은 비교예 1의 생리대의 인공혈 흡수 상태를 보여주는 사진이다. 비교예 1의 생리대는 압력을 가했을 시, 흡수성이 실시예 1에 비하여 좋지는 않았다.

비교예 2의 생리대는 인공혈이 완전히 흡수되기까지 약 40초의 시간이 소요되었으며 흡수량은 약 2.6g 이었다.

도 8은 비교예 2의 생리대에 인공혈이 완전히 흡수된 상태를 보여주는 사진이다. 비교예 2의 생리대는 압력을 가했을 시 실시예 1에 비해 흡수성이 좋지는 않았다.

도 9는 실시예 1 및 비교예 1-2의 역배출시 인공혈 배출량(g)을 그래프로 나타낸 것이다. 도 9에서 보는 바와 같이, 친수 처리 후 소수코팅을 한 생리대(실시예 1)에 압력을 가해 측정한 역배출량은 처리 전의 생리대(비교예 1)와 비교할 때 약 1/2 수준으로 감소하였으며, 소수 코팅 후 친수 처리한 생리대(비교예 2)와 비교할 때 약 2/3 수준으로 감소한 것을 알 수 있다. 이와 같이 실시예 1이 비교예 1 및 비교예 2보다 역배출되는 인공혈의 배출량이 매우 적음을 알 수 있었다.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

11: 기재
12: 소수성 박막

Claims

친수성의 나노 구조를 가지는 표면을 포함하는 기재; 및
상기 기재의 표면의 적어도 일부에 형성된, 패턴화된 소수성 박막;
을 포함하며,
상기 친수성 표면의 나노구조는 나노 헤어(nano-hair), 나노 섬유(nan-fiber), 나노 필라(nano-pillar), 나노 로드(nano-rod) 및 나노 와이어(nano-wire)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 형태로 이루어진 복수개의 돌기부를 포함하고,
상기 나노 구조는 상기 돌기부의 적어도 일부의 단부에 배치된 무기 입자를 더 포함하는 일회용 흡수 용품.
제1항에 있어서,
상기 소수성 박막은 상기 기재의 표면에 코팅되어, 상기 기재와 일체화된 것인 일회용 흡수 용품.
제1항에 있어서,
상기 소수성 박막은 상기 기재와 분리된 것인 일회용 흡수 용품.
삭제
제1항에 있어서,
상기 돌기부는 직경이 1 내지 100nm 범위이고, 길이가 1 내지 200nm 범위이며, 종횡비가 1 내지 50 인 일회용 흡수 용품.
삭제
제1항에 있어서,
상기 무기 입자는, Ti, Cu, Au, Ag, Cr, Pt, Fe, Al, Si, 이들의 합금, 및 이들의 산화물 중 적어도 하나를 포함하는 일회용 흡수 용품.
제1항에 있어서,
상기 소수성 박막은 불소 박막, 불소 함유 탄소 박막, 불소 함유 탄화수소 박막, 규소 및 산소 함유 탄소 박막, 규소 및 산소 함유 탄화수소 박막, 유기 수소화 규소 박막 또는 이들의 조합을 포함하는 일회용 흡수 용품.
제1항에 있어서,
상기 소수성 박막은 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane), 테트타메틸실레인(tetramethylsilane), 불소수지 또는 이들의 조합을 포함하는 일회용 흡수 용품.
제1항에 있어서,
상기 소수성 박막은 원형, 격자형, 스트라이프형, 물결모양, 다각형 또는 도트형의 패턴을 갖는 일회용 흡수 용품.
제1항에 있어서,
상기 소수성 박막의 각 패턴의 지름 또는 너비가 0.01 mm 내지 5 mm인 일회용 흡수 용품.
제1항에 있어서,
상기 소수성 박막의 패턴간 간격이 0.01 mm 내지 5 mm인 일회용 흡수 용품.
제1항에 있어서,
상기 소수성 박막의 총 면적은 상기 나노 구조물이 형성된 친수성 표면의 전체 면적 대비 0 면적% 초과, 90 면적% 이하인 일회용 흡수 용품.
제1항에 있어서,
상기 친수성의 나노 구조를 갖는 표면은 물에 대한 접촉각이 20° 이하인 일회용 흡수 용품.
제1항에 있어서,
상기 소수성 박막은 물에 대한 접촉각이 130°이상인 일회용 흡수 용품.
제1항에 있어서,
상기 기재는 부직포, 직물 또는 이들의 조합인 일회용 흡수 용품.
제1항에 있어서,
상기 기재는 천연섬유, 인조섬유 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 일회용 흡수 용품.
제1항에 있어서,
상기 기재는, 상기 기재를 관통하는 미세홀을 더 포함하는 일회용 흡수 용품.
제18항에 있어서,
상기 미세홀의 크기는 0.0.05mm 내지 1mm인 일회용 흡수 용품.
제1항에 있어서,
생리 용품, 기저귀, 요실금 패드 또는 흡수 언더팬츠인 일회용 흡수 용품.
건식 식각을 수행하여, 기재의 표면에 친수성의 나노 구조를 형성하는 단계; 및 마스크를 이용하여 상기 기재의 표면에 패턴화된 소수성 박막을 형성하는 단계;
를 포함하는 제1항에 따른 일회용 흡수 용품의 제조방법.
제21항에 있어서,
상기 건식 식각은 플라즈마 식각(plasma etching), 반응 이온 에칭(reactive ion etching), 이온 밀링법(ion-milling), 및 방전 가공(electro discharge machining, EDM)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 방법을 이용하여 수행되는 일회용 흡수 용품의 제조방법.
제21항에 있어서,
상기 친수성의 나노 구조는, O₂, Ar, CF₄, CHF₃, C₂F₆, C₂Cl₂F₄, C₃F₈, C₄F₈, SF₆ 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 반응성 가스를 포함하여 30초 내지 90분 동안 상기 기재의 표면을 플라즈마 식각(plasma etching)하여 형성되는 일회용 흡수 용품의 제조방법.
제21항에 있어서,
상기 소수성 박막은 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 이용하여 형성되는 일회용 흡수 용품의 제조방법.
제24항에 있어서,
상기 소수성 박막은 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane), 테트타메틸실레인(tetramethylsilane), 불소화합물 또는 이들의 조합을 포함하는 전구체 가스를 이용하거나, 또는 상기 전구체 가스와 불활성 가스의 혼합가스를 이용하여 증착된 것인 일회용 흡수 용품의 제조방법.
제25항에 있어서,
상기 혼합가스 중 상기 불활성 가스의 가스 분율은 0 부피% 초과, 30 부피% 이하인 일회용 흡수 용품의 제조방법.