KR20010006512A - 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 사용하는 신체 유체를 위한 흡수 부재 - Google Patents

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골드맨스티븐알렌
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데이비드 엠 모이어
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Abstract

본 발명은 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 약 50 내지 100 중량%의 농도로 함유하고 팽윤 상태일 때 겔 연속 유체 전달 대역을 제공하는 하나 이상의 영역을 갖는, 뇨와 같은 신체 유체의 보유에 유용한 흡수 부재에 관한 것이다. 이 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 (a) 약 0.18 g/g/초 이상의 동적 겔화 속도 값; (b) 0.7 psi(5 kPa)의 속박 압력하에서 약 25 g/g 이상의 압력하의 성능(PUP) 용량 값; 및 (c) 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 입자 형태일 때, 약 100 μm 이상의 중량 중간 입자 크기를 갖는다.

Description

하이드로겔 형성 흡수 중합체를 사용하는 신체 유체를 위한 흡수 부재{ABSORBENT MEMBERS FOR BODY FLUIDS USING HYDROGEL-FORMING ABSORBENT POLYMER}
일회용 기저귀, 성인 실금자용 패드 및 브리프, 및 위생용품, 예를 들면 생리대로서 사용하기 위한 고흡수 부재의 개발은 실질적인 상업적인 관심의 대상이다. 이런 제품에 매우 바람직한 특성은 얇기이다. 얇은 제품은 착용하는 부피가 작고, 착의시 잘 정합하고, 눈에 덜 띄인다. 이들은 또한 포장시 보다 조밀하여 소비자가 제품을 운반 및 보관하는 것을 용이하게 해준다. 더 작은 제품은 제조자 및 유통업자에게 유통 비용을 감소시키고, 기저귀 단위당 저장에 요구되는 보관 공간을 덜 요구하고, 포장 재료를 덜 요구한다.
기저귀와 같은 얇은 흡수 제품을 제공할 수 있는 가능성은 다량의 배출된 신체 유체, 예를 들면 뇨 또는 생리혈을 포획하고 저장할 수 있는, 상대적으로 얇은 흡수 코어 또는 구조물을 개발할 수 있는 가능성에 달려 있다. 이에 관해, 종종 "하이드로겔", "초흡수물질" 또는 "하이드로콜로이드"로서 지칭되는 특정한 흡수 중합체의 사용이 특히 중요하다. 예를 들면, 흡수 제품에서 이런 흡수 중합체(이후 "하이드로겔 형성 흡수 중합체" 또는 HFAP)의 사용을 개시하는, 1972년 6월 13일자로 허여된 미국 특허 제 3,699,103 호(하퍼(Harper) 등) 및 1972년 6월 20일자로 허여된 미국 특허 제 3,770,731 호(하몬(Harmon))를 참조한다. 또한, 일반적으로 섬유 매트릭스를 단독으로 사용할 때와 비교할 때 섬유 매트릭스를 하이드로겔 형성 흡수 중합체와 조합하여 사용할 때, 다량의 배출된 신체 유체를 흡수하는 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 능력을 이용하는 더 얇은 흡수 코어의 직접적인 개발 결과로서 더 얇은 제품이 개발되어 왔다. 예를 들면, 얇고 조밀한 제품을 형성하는데 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체 및 섬유 매트릭스를 포함하는 이중층 코어 구조물을 개시하는, 1987년 6월 16일자로 허여된 미국 특허 제 4,673,402 호(웨이스먼(Weisman) 등) 및 1990년 6월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,935,022 호(라쉬(Lash) 등)를 참조한다.
중요한 종래 기술은 비교적 적은 량(예를 들면, 약 50 중량% 미만)의 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 갖는 흡수 구조물을 기술하고 있다. 예를 들면, 1989년 5월 30일자로 허여된 미국 특허 제 4,834,735 호(알레마니(Alemany) 등)를 참조한다(바람직하게는 섬유 매트릭스중의 약 9 내지 약 50 %의 하이드로겔 형성 중합체). 이에 대한 여러 이유가 있다. 종래 흡수 구조물에서 사용되는 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 일반적으로 특히 "분출(gush)" 상황에서 이들이 빨리 신체 유체를 흡수하게하는 흡수 속도를 갖지 못했다. 이것이, 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 의해 흡수될 때까지 분출된 유체를 보유케하는 일시적인 저장소로서 작용 하는 섬유, 전형적으로는 목재 펄프 섬유의 내포를 필요로 했었다. 따라서, 이 유체는 저장 코어에 단단하게 보유되지 않고, 압력 또는 모세관 접촉에 의해 착용자의 피부상으로 다시 방출될 수 있고, 바람직하지 않은 피부 습윤을 일으켰었다. 피부 건조감을 유지하기 위해서는, 이런 유체는 빠르고 완전하게 겔화되어야 한다. 또한, 상대적으로 낮은 농도의 HFAP로 제조된 코어는 원래 비교적 두껍고 부피가 크다.
HFAP는 종종 불포화 카복실산 또는 그의 유도체, 예를 들면 아크릴산 또는 그의 염을 낮은 수준의 가교결합 단량체, 전형적으로는 이작용성 또는 다작용성 단량체 물질, 예를 들면 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 또는 트리알릴 아민과 중합시켜 제조된다. 가교결합 단량체의 존재는 이들 중합체를 수불용성(여전히 수팽윤성)으로 만든다. 높은 수준의 가교결합은 겔 부피를 감소시키면서 겔 강도를 증가시킨다. 겔 강도는 이들 중합체로부터 형성된 하이드로겔이 적용된 응력하에서 변형 또는 "유동"하는 경향과 관련된다. 겔 강도는 형성되는 하이드로겔이 변형하지 않고, 흡수 구조물 또는 제품에서 모세관 빈 공간을 허용가능하지 않은 정도로 충전(소위 "겔 블록킹(gel blocking)"이란 현상)하지 않도록 되는 것이 필요하다. 이것은 다른 방법으로는 흡수 속도 및 구조물/제품을 통한 유체 분배를 감소시킨다. 여러 디자인은 겔 블록킹을 감소 또는 방지하는 것을 지지하고, 이중 몇몇은 제품의 두께를 바람직하지 않게 증가시키는 경향이 있는 첨가된 섬유 물질의 사용을 요구하였다. 예를 들면, 고농도 코어에서 고다공도 및 고강도를 둘다 갖는 HFAP의 용도를 기술하는, 1987년 3월 31일자로 허여된 미국 특허 제 4,654,039 호(브랜트(Brandt) 등)(1988년 4월 19일자로 재허여된 미국 재허여 특허 제 32,649 호), 1989년 5월 30일자로 허여된 미국 특허 제 4,834,735 호(알레마니 등), 1996년 10월 8일자로 허여된 미국 특허 제 5,652,646 호(골드맨(Goldman) 등)를 참조한다. 따라서, 이 특허는 추가의 섬유가 필요치 않도록 다공도를 보유하는 HFAP를 사용하여 고농도 HFAP 영역에서 겔 블록킹의 문제를 해결하였다.
이들 하이드로겔 형성 중합체가 신체 유체(예를 들면, 뇨)의 존재하에서 겔화되는 유효 속도가 또한 중요하다. 전형적인 최근의 하이드로겔 형성 중합체는 약 5 내지 20분의 시간동안 과다한 수성 유체, 예를 들면 뇨에 노출될 때 완전하게 겔화될 것이다.
수성 유체중의 HFAP의 겔화 속도는 여러 기법에 의해 측정된다. 미국 특허 제 5,601,542 호에 기술된 볼텍스법은 교반하는 수용액에 HFAP를 첨가하고, 용액이 달라붙어 교반을 중지시키는데 필요한 시간을 측정하는 것이다. 이 특허는 또한 120 이상의 압력 흡수도 지수(PAI)(압력에 대한 불감성에 관련된 값) 및 약 13 중량% 미만의 추출물 수준을 갖는, 30 내지 100 %의 HFAP 농도를 갖는 흡수 코어를 기술한다. 이 특허의 제 29 항은 120 이상의 PAI 및 약 45초 미만의 볼텍스 시간을 갖는 HFAP로 제조된 유사한 고농도 코어를 기술한다.
1992년 9월 22일자로 허여된 미국 특허 제 5,149,335 호(켈렌버거(Kellenberger) 등)에 기술된 자유 팽윤 속도(FSR)법은 1.0 g의 HFAP가 20 ml의 시험 유체를 흡수하는데 필요한 시간의 측정에 관한 것이다.
다른 방법은 겔화 용액중의 HFAP의 현미경 조사 및 특정 시간 간격에서 치수의 측정을 포함한다(문헌[Tanaka, T.; Fillmore, D. J. J. Chem. Phys., 1979, 70, 1214]).
다른 방법은 허버트 하이트만의 졸업 논문[Universitat Dortmund Lehrstuhl fur Thermische Verfahrenstechnik, 1989년 8월]에서 기술된 바와 같은, 겔이 팽창함에 따라 농축되는 과 수용액중에서 겔로부터 방출되는 염료의 분광법 측정을 포함한다.
이들 방법은 각각 특정한 결점을 갖는다. 볼텍스법은 주관적인 종료점을 갖는다. 이 종료점은 또한 용액을 미리 진하게 할 수 있는 고분자량의 추출성 성분의 존재에 의해 불합리하게 영향받을 수 있다. FSR법 및 볼텍스법에서는 실제로 겔화되는 유체와 틈에서 느슨하게 보유되어 있는 유체를 구별하지 못하여 압력 또는 모세관 접촉에 의해 착용자의 피부상으로 다시 쉽게 방출된다. FSR 종료점에서는 실질적인 분획의 유체(예를 들면, 약 50 % 이상)가 틈에서 보유된다고 생각된다. 또한, FSR 종료점에서 틈에서 보유되는 유체의 분획은 입자 형태에 따라 변할 것이라고 생각된다. 또한, FSR법은 분명한 유체 흡입이 시험에서 사용되는 모든 HFAP가 습윤되기 전에 이루어지기 때문에, 유체를 매우 빠르게 흡수하는 HFAP에는 사용할 수 없다. 볼텍스법과 마찬가지로, FSR법은 매우 빠른 HFAP에 특히 결정적인 부정확한 종료점을 쓰고 있다. 상기 기술한 분광광도계법은 겔 부피의 변화에 매우 빠르게 응답하지 않는다. 이런 빠른 응답은 샘플링과 흡광도의 판독사이의 최소의 지체 시간를 요구한다. 이것은 명백하게 매우 빠른 HFAP에 대해 중요하다. 또한, 이 방법은 광 경로를 방해하는 경향이 있는 교반동안 발생되는 작은 물질의 부유 조각을 여과하지 않는다.
출원인은 흡수 제품의 성능에 결정적인 실제 겔화 속도에 대한 자료를 제공하기 위해 분광광도계법을 변형했다. 이것은 흡광도의 실제 변화와 이 변화에 대한 분광광도계 응답사이의 시간을 단축시키기 위해 샘플링 경로 길이를 단축하여 이루었다. 또한, 자기 세탁 여과 어셈블리가 광 경로를 방해할 수 있는 미립자 물질을 배제하기 위해 더해진다. 상기 볼텍스법과는 달리, 출원인의 방법은 용액을 진하게 할 수 있는(그러나, 용액의 흡광도를 변화시키지 않는) 추출성 물질에 민감하지 않다. 볼텍스법 및 자유 팽윤 속도법(상기)과는 달리, 이 변형된 방법은 조작자의 판단에 독립적인 특정한 종료점을 갖는다. 자유 팽윤 및 볼텍스법과는 달리, 이 방법은 틈에 잡힌 유체를 측정하지 않는다. 자유 팽윤 속도법(상기)과는 달리, 이 방법은 본 발명에 유용한 매우 빠른 HFAP에 사용할 수 있다.
초기에 얻어진 자료는 경과 시간의 함수로서 단순하게 겔 부피로 전환되는 흡광도를 나타낸다. 겔 부피 대 경과 시간을 나타내는 자료 곡선은 이후 정의된 단순한 대수적 표현을 사용하여 적용될 수 있다. 이것은 g/g/초의 단위의 동적 겔화 속도 또는 DGR로서 본원에 지칭된 단일 값을 사용하여 겔화 곡선을 명확하게 표현한다. 다른 성질을 허용가능하지 않게 상충시키지 않으면서 더 빠른 속도를 나타내는 HFAP는 이후 상세하게 기술되는, 특정한 유형의 흡수 코어 디자인에서 특히 바람직하다고 밝혀졌다.
일반적으로 방출된 유체를 가능한 한 빨리 겔화된 상태로 전환시키는 것이 바람직하다고 생각된다. 예를 들면, 1995년 8월 8일자로 허여된 미국 특허 제 5,439,458 호(노엘(Noel) 등)는 약 10초 이하에서 그의 흡수 용량의 40 % 이상에 도달할 수 있는 "고속" 흡수 겔화 물질을 사용하는 "빨리 포획하는 다중층 흡수 코어"를 갖는 흡수 제품을 기술한다. 1994년 4월 5일자로 허여된 미국 특허 제 5,300,054 호(페이스트(Feist) 등)는 고속 흡수 겔화 물질을 적어도 부분적으로 포함하는 저장층을 갖는 흡수 코어를 기술한다. 고속 HFAP는 일반적으로 개시되어 있다. 예를 들면, 1996년 10월 8일자로 허여된 미국 특허 제 5,563,218 호(레브르(Rebre) 등)는 "높은 겔 강도/짧은 겔 시간의 아크릴 중합체"의 제조 방법을 개시한다. 1997년 2월 11일자로 허여된 미국 특허 제 5,601,542 호(멜리우스(Melius) 등)는 특정된 볼텍스 시간 및 압력하의 요구 겔 부피(하기)를 갖는 흡수성 복합물질을 기술한다. 1992년 9월 22일자로 허여된 미국 특허 제 5,149,335 호(켈렌버거 등)는 5분 후 15 g/g 이상의 부하하의 흡수도(AUL)(하기) 및 약 60초 미만의 자유 팽윤 속도를 갖는 초흡수 물질의 용도를 기술한다.
1994년 10월 11일자로 허여된 미국 특허 제 5,354,290 호(그로스(Gross)) 및 1995년 4월 4일자로 허여된 미국 특허 제 5,403,870 호(그로스)는 높은 흡수 속도를 갖는 다공성 HFAP의 제조 방법을 기술한다. 1992년 10월 13일자로 허여된 미국 특허 제 5,154,713 호(린드(Lind)), 1987년 3월 10일자로 허여된 미국 특허 제 4,649,164 호(스코트(Scott) 등), 1985년 7월 16일자로 허여된 미국 특허 제 4,529,739 호(스코트 등), 미국 특허 제 5,154,714 호 및 제 5,399,591호는 내부 및 외부 표면을 증가시키고 흡수 속도를 증가시키기 위해 HFAP 제조 방법에서 카보네이트 취입제의 포함을 기술한다. 국제 특허 제 95/17,455 호는 중합동안 질소 발생 개시제의 사용에 의해 발생되는 높은 흡수 속도를 갖는 다공성 초흡수물질을 기술한다. 1996년 6월에 공개된 국제 특허 공개공보 제 WO 96/17,884 호는 단량체 및 가교결합제의 수용액에 고체 취입제를 분산시킨 후 가열하여 높은 물 흡수 속도를 갖는 다공성 구조물로 중합시키는 것을 기술한다. 이 공개공보의 개시는 본원에 참고로 인용되어 있다.
몇몇 경우에서, 고농도의 빠른 HFAP의 사용은 특히 흡수 코어의 부하 대역에서 실제로 유체 수착 속도를 손상시킬 수 있다. 이것은 다공도 및/ 투과도 및 또한 겔 블록을 감소시키는 부수적인 경향을 갖는 HFAP의 빠른 겔화로부터 생성되고, 따라서 흡수 코어가 신체 유체의 반복된 침입을 수용하는 능력을 감소시킨다고 생각된다. 이런 경우에, 이 문제점을 피하기 위해 특히 높은 다공도 및/또는 투과도를 갖는 HFAP를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 다르게는, 적어도 일부의 HFAP 블렌드가 매우 높은 유체 흡입 속도 및 다공도 및/또는 투과도를 갖는 HFAP 유형의 혼합물이 사용될 수 있다.
이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 다른 물리적 및 화학적 특성은 흡수 구조물의 성능에 대해 중요하다. 하나의 특성은 섬유 매트릭스에 사용되는 하이드로겔 흡수 중합체의 입자 크기, 특히 입자 크기 분포이다. 예를 들면, 입자가 약 400 μm 이상의 중량 중간 입자 크기를 갖게 하기 위한 입자 크기를 갖는 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 입자는 겔 블록킹을 최소화하고 초기 배출의 영역으로부터 떨어진 유체의 흡수 구조물의 나머지로의 평면 이동을 향상시키기 위해 흡수 구조물내의 개방 모세관 구조물을 유지하는 것을 돕기 위해 친수성 섬유 물질과 혼합된다. 이런 큰 입자는 수성 유체를 흡수하는 것이 상대적으로 느린 경향이 있다. HFAP의 작은 입자가 일반적으로 더 빠른 흡수 속도를 나타내지만, 이것은 또한 이런 작은 입자의 결과로서 저하된 겔 부피(표면 가교결합제의 경우, 상기) 및/또는 겔 블록킹을 일으킬 수 있다. 건조 상태의 작은 입자는 또한 호흡성 먼지를 갖는 문제점으로 인해 제조시 취급하기 어려울 수 있다. 이 논의에서 작은 입자는 일반적으로 약 100 μm의 최대 단면 치수를 갖는 (조밀한) 구형(예를 들면, 섬유와 같은 원통형은 아님) 물질을 지칭한다. 소위 미세물인 작은 입자는 또한 추가의 가공(또는 제조 방법; 예를 들면 현탁 중합화)에 의해 응집체 또는 집괴로 재편될 수 있다. 이것은 미세물의 사용과 관련된 몇몇 문제점을 최소화할 수 있다. 그러나, 추가의 가공 단계는 문제가 있고, 고비용일 수 있다. 또한, 응집된 입자는 가공 및 사용하는 동안 안정하지 않고, 종종 흡수 제품내로 상당량의 미세물을 다시 방출하는 경향이 있다. 따라서, 본원에 유용한 HFAP는 응집된 입자의 형태이지 않은 것이 바람직하다. 즉, 응집되지 않은 HFAP는 본원에 바람직하다. (도 5는 본원에 유용한 응집되지 않은 HFAP 입자를 설명한다.) 본원에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 1996년 5월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,514,574 호(헨더슨(Henderson) 등)에 기술된 바와 같이 이들의 크기를 증진시키기 위해 추가의 단량체로의 침지에 의해 미세물로부터 유도될 수 있다. 1992년 6월 16일자로 허여된 미국 특허 제 5,122,544 호(베일리(Bailey) 등)는 이작용성 에폭사이드를 사용하여 겔 미세물을 응집시키는 방법을 기술한다. 1990년 8월 21일자로 허여된 미국 특허 제 4,950,692 호(루이스(Lewis) 등) 및 1990년 11월 13일자로 허여된 미국 특허 제 4,970,267 호(베일리 등)은 유사하게 겔 미세물의 응집화를 기술한다. 미국 특허 제 5,384,343 호는 미세물의 응집 방법(50 μm 미만의 입자를 50 내지 500 μm의 더 큰 입자로)을 기술한다. 1994년 11월 29일자로 허여된 미국 특허 제 5,369,148 호(타카하시(Takahashi) 등)는 흡수성 수지 분말의 응집 방법을 기술한다. 1995년 10월 3일자로 허여된 미국 특허 제 5,455,284 호(다멘(Dahmen) 등)는 미세물을 추가의 단량체내로 재순환시켜 이로부터 신규한 HFAP를 중합화를 통해 형성되는 것을 기술한다. 1993년 9월 28일자로 허여된 미국 특허 제 5,248,709 호(브렘(Brehm))는 미세물의 소결 과립화 방법을 기술한다. 1994년 9월 27일자로 허여된 미국 특허 제 5,350,799 호(우드럼(Woodrum) 등)는 미세물을 큰 입자로 전환시키는 다른 방법을 기술한다. 1996년 10월에 허여된 프랑스 특허 제 2,732,973 호는 미세물 없이 우수한 수율의 응집된 입자를 제공하는 방법을 기술한다. 상기 참고문헌은 본원에 참고로 인용되어 있다.
다른 중요한 특성은 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 입자 크기 분포이다. 이것은 흡수 구조물에서 사용되는 입자의 흡수 용량 및 효율을 개선시키기 위해 조절될 수 있다. 필수적으로 미세물이 없는 100 내지 500 μm의 좁은 입자 크기 분포를 갖는 HFAP를 기술하는, 1991년 9월 10일자로 허여된 미국 특허 제 5,047,023 호(버그(Berg)) 및 1995년 3월 14일자로 허여된 미국 특허 제 5,397,845 호(레브르 등) 및 1995년 5월 2일자로 허여된 미국 특허 제 5,412,037 호(레브르)를 참조한다. 그러나, 입자 크기 분포를 조정하는 것이 그것만으로 상대적으로 높은 농도의 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 가질 수 있는 흡수 구조물을 생성하지 않는다. 상기 미국 특허 제 5,047,023 호를 참조한다(비용/성능 기준으로 섬유 대 입자의 최적비는 약 75:25 내지 약 90:10이다).
보여진 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 다른 특성은 중합체 그자체에 존재하는 추출물의 수준이다. 1987년 3월 31일자로 허여된 미국 특허 제 4,654,039 호(브랜트 등)(1988년 4월 19일자로 재허여된 미국 재허여 특허 제 32,649 호)를 참조한다. 많은 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 상당한 수준의 추출성 중합체 물질을 함유한다. 이 추출성 중합체 물질은 이런 신체 유체가 하이드로겔 형성 흡수 중합체와 접촉하는 동안 신체 유체(예를 들면, 뇨)에 의해 생성된 하이드로겔로부터 걸러진다. 이 방법으로 신체 유체에 의해 추출된 이런 중합체 물질은 성질을 변화시킬 수 있고, 예를 들면 점도를 증가시키고, 또한 유체가 보다 느리게 흡수되고 흡수 제품에서 하이드로겔에 의해 보다 열악하게 보유되는 정도로 신체 유체의 전해질 농도를 증가시킨다.
다른 중요한 특성은 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 모세관 능력이다. 특히, 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 입자가 전형적으로 시이트 또는 스트립 형태의 내부입자 가교결합된 응집 거대구조물로 형성되는 것이 제안되었다. 1992년 4월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,102,597 호(로(Roe) 등); 1992년 6월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,124,188 호(로 등); 및 1992년 9월 22일자로 허여된 미국 특허 제 5,149,344 호(라맨(Lahrman) 등)를 참조한다. 흡수 중합체의 미립자 성질이 보유되기 때문에, 이들 거대구조물은 거대구조물이 유체 투과성(즉, 모세관 이동 채널을 가짐)이도록 상호연결되는 인접한 입자사이에서 공극을 제공한다.
다른 중요한 특성은 요구 습윤도 또는 중력측정 흡수도 시험에서 측정된 겔 블록킹이다. 예를 들면, 1992년 9월 15일자로 허여된 미국 특허 제 5,147,343 호(켈렌버거) 및 1992년 9월 22일자로 허여된 미국 특허 제 5,149,335 호(켈렌버거 등)를 참조하고, 상기 특허에서 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 "초흡수 물질"로서 지칭되고, 요구 습윤도/중력측정 흡수도는 부하하의 흡수도(AUL)로서 지칭된다. "AUL"은 이들 특허에서 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 적용된 구속력에 대해 팽윤하는 능력으로서 지칭된다(상기 미국 특허 제 5,147,343 호의 제 2 문단 제 43 면 내지 제 46 면 참조). "AUL 값"은 21,000 다인/cm2(약 0.3 psi)의 부하를 가하면서 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 의해 흡수되는 0.9 %의 염수 용액의 양(ml/g 또는 g/g)으로서 정의된다. AUL 값은 1시간 후(미국 특허 제 5,147,343 호 참조) 또는 5분 후(미국 특허 제 5,149,335 호 참조)에서 보고될 수 있다. 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 1시간 후 약 24 ml/g 이상(바람직하게는 약 27 ml/g 이상)(미국 특허 제 5,147,343 호 참조) 또는 5분 후 약 15 g/g 이상(바람직하게는 약 18 g/g)의 염수 용액을 흡수하면 바람직한 AUL 성질을 갖는다고 생각된다.
미국 특허 제 5,147,343 호 및 제 5,149,335 호에서 정의된 AUL은 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 어떤 경우에서 겔 블록킹을 피하는 몇몇 지시를 제공할 수 있다. 그러나, AUL은 구체적으로 겔화 속도를 측정하거나 중간 정도 빠른 흡수 HFAP와 매우 빠른 흡수 HFAP를 구별하지 못한다. 또한, AUL은 미국 특허 제 5,599,335 호(상기)에 기술된 바와 같이, 어떤 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 고농도의 흡수 코어에 필요한 흡수성을 제공하는지를 결정하기에 부적당하다. 특히, 미국 특허 제 5,147,343 호 및 제 5,149,335 호에 따라 측정되는 AUL 값의 사용은 흡수 구조물에서 하이드로겔 형성 흡수 중합체에서 실행될 수 있는 모든 잠재 압력을 반영하지 못한다는 점에서 부적당하다. 상기 나타낸 바와 같이, AUL은 이들 특허에서 약 0.3 psi의 압력에서 측정된다. 약 0.7 psi의 더 높은 속박 압력이 흡수 구조물상의 제한된 기계 압력의 전체 범위(예를 들면, 앉기, 취침, 쪼그려앉기, 테이핑, 탄성물질, 다리 운동, 다른 장력 및 꼬임 운동)를 보다 적당하게 반영한다고 생각된다. 1992년 9월 15일자로 허여된 미국 특허 제 5,147,345 호(영(Young) 등)를 참조한다. 또한, 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 포함하는 많은 흡수 구조물은 다른 성분, 예를 들면 신체 유체의 초기 배출을 받는 포획층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 1987년 6월 16일자로 허여된 미국 특허 제 4,673,402 호(웨이스먼 등) 및 1990년 6월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,935,022 호(라쉬 등)를 참조한다. 이 포획층은 상대적으로 높은 모세관 흡인을 갖는 섬유, 예를 들면 임의의 화학적으로 강화된 섬유를 포함할 수 있다. 예를 들면, 1993년 6월 8일자로 허여된 미국 특허 제 5,217,445 호(영 등)를 참조한다. 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 의해 유체 포획에 영향을 미칠 수 있는 이들 추가의 모세관 압력을 고려하면, 고압, 즉 약 0.7 psi하에서 요구 흡수 성능을 측정하는 것이 보다 현실적이다. 이것은 사용하는 동안 가해진 제한된 기계 압력 뿐만 아니라 흡수 구조물에 존재하는 다른 성분(예를 들면, 포획층)으로부터 발생되는 추가의 모세관 압력을 잘 고려한다. 본원에 참고로 인용되어 있는 미국 특허 제 5,599,335 호(골드맨 등)를 참조하고, 이 특허는 이런 고압하에서 요구 흡수도를 측정하는 수단을 기술한다.
압력 흡수도 지수(PAI)는 멜리우스 등의 미국 특허 제 5,601,542 호에서 4개의 압력(0.01 psi, 0.29 psi, 0.57 psi 및 0.90 psi)에서 측정된 AUL 값의 합으로서 정의된다. 이것은 AUL에 대한 압력의 효과를 포함하기 위해 응집체로서 AUL 자료를 나타내는 다른 방법이다.
상대적으로 높은 농도의 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 갖는 흡수 구조물에 대한 또다른 특성이 평가된다. 예를 들면, 1993년 3월 17일자로 공개된 유럽 특허 출원 제 532,002 호(바이어리(Byerly) 등)에서는 고농도의 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 갖는 흡수성 복합물질에 대해 중요한 것으로, 소위 부하하의 변형(DUL)인 특성을 정의하고 있다. "DUL"은 유럽 특허 출원 제 532,002 호에서 하이드로겔 형성 흡수 중합체가, 흡수 중합체가 팽윤된 후 흡상 채널을 유지하는 능력을 평가하는데 사용된다. 제 3 면 제 9 행 내지 제 10 면을 참조한다. DUL법의 추가의 논의는 미국 특허 제 5,562,646 호(상기)에서 발견될 수 있다. 미국 특허 제 5,562,646 호는 고농도의 이들 흡수 중합체를 갖는 흡수 구조물에 특히 적합한 고다공도를 갖는 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 기술한다. 하이드로겔 형성 흡수 중합체로부터 형성된 하이드로겔층의 개방도 또는 다공도는 하이드로겔층의 다공도(PHL)의 용어로서 정의될 수 있다. 매우 높은 정도의 개방도를 갖는 물질의 좋은 예는 목재 펄프 섬유의 공기 적층된 웹이다. 예를 들면, 목재 펄프 섬유의 공기 적층된 웹(예를 들면, 0.15 g/cc의 밀도를 가짐)의 개방도는 0.3 psi의 속박 압력하에서 신체 유체로 습윤될 때, 0.8 내지 0.9로 평가된다. 반면에, 전형적인 하이드로겔 형성 중합체, 예를 들면 날코(Nalco) 1180(날코 케미칼 캄파니(Nalco Chemical Co.)에 의해 제조됨) 및 L-761f(닛폰 쇼쿠바이 캄파니 리미티드(Nippon Shokubai Co., LTD)에 의해 제조됨)는 약 0.1 이하의 PHL 값을 나타낸다.
미국 특허 제 5,562,646 호는 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 대한 높은 PHL 값이 (1) 유체의 포획 및 분배를 위해 생성된 하이드로겔층에서 증가된 공극 부피; (2) 요구 습윤도/중력측정 흡수도 조건(즉, 유체의 저장을 위한)하에서 흡수성 중합체에 의해 흡수된 증가된 유체의 총량; (3) 유체의 포획 및 분배를 위해 생성된 하이드로겔층의 증가된 투과도; (4) 생성된 하이드로겔층의 개선된 흡상 성질, 예를 들면 중력에 의한 압력에 대한 유체의 위로의 흡상 또는 포획층으로부터 떨어지게 하는 유체의 분배; 및 (5) 생성된 하이드로겔층이 유체를 보다 빠르게 저장시키기 위한 개선된 팽윤 속도 성질을 포함하는, 고농도의 코어에서 잇점을 제공할 수 있다는 것을 교시한다.
미국 특허 제 5,599,335 호는 고농도의 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 갖는 코어에서의 중요한 것은 이들의 투과도/유동 전도도라는 것을 교시한다. 투과도/유동 전도도는 염수 유동 전도도(SFC)의 용어로서 정의될 수 있다. SFC는 물질이 염수 유체를 이동시키는 능력, 예를 들면 팽윤된 하이드로겔 형성 흡수 중합체로부터 형성된 하이드로겔층이 신체 유체를 전달하는 능력을 측정한다. 전형적으로는, 펄프 섬유의 공기 적층된 웹(예를 들면, 0.15 g/cc의 밀도를 가짐)은 약 200 × 10-7cm3초/g의 SFC 값을 나타낼 것이다. 반면에, 전형적인 하이드로겔 형성 흡수 중합체, 예를 들면 아쿠아릭(Aqualic) L-74(닛폰 쇼쿠바이 캄파니 리미티드에 의해 제조됨) 및 날코-1180(날코 케미칼 캄파니에 의해 제조됨)은 일반적으로 1 × 10-7cm3초/g 미만의 SFC 값을 나타낸다. 따라서, SFC에 관해 목재 펄프 섬유의 공기 적층된 웹을 보다 가깝게 접근시키는 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 사용할 수 있다는 것이 매우 바람직할 것이다. 본 발명의 상대적으로 빠른 HFAP가 고농도로 부하 대역에서 사용되는, 상대적으로 높은 SFC를 갖는 HFAP는 특히 중요하다.
HFAP와 관련된 단일 변수가 주어진 고농도의 흡수 코어 디자인에 대한 주어진 HFAP의 적합성을 기술하기 위해 정의되거나 측정될 수 없다는 것은 이 논의로부터 명백하다. 지금까지, 속박 압력에 대해 유체를 흡수하는 이들의 능력과 제휴하는 HFAP의 겔화 속도의 중요성은 인식되지 않았다.
따라서, 바람직하게는 (5) 특히 부하 대역에서 사용할 때, 상대적으로 높은 다공도, 바람직하게는 (6) 공기 적층된 섬유 웹과 더욱 같은 투과도/유동 전도도 성질을 갖는, (4) 전형적인 사용 압력(예를 들면, 0.7 psi)하에서 쉽게 유체를 포획할 수 있는, (3) 상대적으로 큰 입자 크기 또는 섬유 크기를 갖는, (2) 매우 빠른 겔화 속도를 사용하는, (1) 상대적으로 높은 농도의 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 갖는 영역 또는 영역들을 포함하는 흡수 부재를 제공할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
발명의 요약
본 발명은 뇨 및 혈액과 같은 신체 유체의 보유에 유용한 흡수 부재에 관한 것이다. 이들 흡수 부재는 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 약 50 내지 100 중량%의 농도로 갖는 하나 이상의 영역을 포함한다. 이 하이드로겔 형성 흡수 중합체는
(a) 0.7 psi(5 kPa)의 속박 압력하에서 약 25 g/g 이상의 압력하의 성능(PUP) 용량 값;
(b) 약 0.18 g/g/초 이상의 동적 겔화 속도(DGR) 값; 및
(c) 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 입자 형태일 때, 약 100 μm 이상의 중량 중간 입자 크기를 갖는다.
본 출원은 상대적으로 높은 농도의 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 압력하에서 특정한 겔화 속도 및 흡수 성능을 갖는 하나 이상의 영역을 갖는 흡수 부재에 관한 것이다.
도 1은 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 동적 겔화 속도(DGR)를 측정하기 위한 장치의 개략도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 DGR 장치의 자기 세탁 여과 장치 양태의 개략도이다.
도 2b는 스크린 및 날개가 제거된, 도 2a에 도시된 여과 장치의 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시된 DGR 장치의 반구형 혼합 챔버 양태의 상면도이다.
도 4a는 도 1에 도시된 DGR 장치의 샘플링 어댑터 양태의 근접도이다.
도 4b는 도 1에 도시된 DGR 장치의 프로브 홀더 양태의 근접도이다.
도 4c는 도 1에 도시된 DGR 장치의 광섬유 프로브 양태의 근접도이다.
도 5는 본 발명의 흡수 부재에 유용한 HFAP 입자의 주사 전자 현미경사진(SEM: 30배)이다.
본 발명은 뇨 및 혈액과 같은 신체 유체의 보유에 유용한 흡수 부재에 관한 것이다. 이들 흡수 부재는 바람직하게는 팽윤 상태일 때 겔 연속 유체 전달 대역을 제공하는, 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 약 50 내지 100 중량%의 농도로 갖는 하나 이상의 영역을 포함한다. 이 하이드로겔 형성 흡수 중합체는
(a) 0.7 psi(5 kPa)의 속박 압력하에서 약 25 g/g 이상의 압력하의 성능(PUP) 용량 값;
(b) 약 0.18 g/g/초 이상의 동적 겔화 속도(DGR) 값;
(c) 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 입자 형태일 때, 약 100 μm 이상의 중량 중간 입자 크기; 및
(d) 바람직하게는, 약 30 × 10-7cm3초/g 이상의 염수 유동 전도도(SFC) 값을 갖는다.
A. 정의
본원에 사용되는 다음의 용어는 하기 정의된다:
"신체 유체"는 뇨, 생리혈, 혈액, 땀, 침, 콧물 및 질 분비물을 포함한다.
"Z-차원"이란 용어는 부재, 코어 또는 제품의 길이 및 폭에 수직인 차원을 지칭한다. Z-차원은 일반적으로 부재, 코어 또는 제품의 두께에 상응한다.
본원에서 사용하는 "X-Y 차원"은 부재, 코어 또는 제품의 두께에 수직인 평면을 지칭한다. X-Y 차원은 일반적으로 부재, 코어 또는 제품의 길이 및 폭에 상응한다.
"흡수 코어"는 신체 유체의 포획, 전달, 분배 및 저장을 포함하는, 제품의 유체 취급성을 주로 책임지는 흡수 제품의 성분을 지칭한다. 그런 것으로서, 흡수 코어는 전형적으로는 흡수 제품의 상면시이트 또는 배면시이트를 포함하지 않는다.
"흡수 부재"는 전형적으로 하나 이상의 유체 취급성, 예를 들면 유체 포획, 유체 분배, 유체 전달, 유체 저장 등을 제공하는 흡수 코어의 성분을 지칭한다. 흡수 부재는 전체 흡수 코어 또는 단지 흡수 코어의 일부를 포함할 수 있고, 즉 흡수 코어는 하나 이상의 흡수 부재를 포함할 수 있다.
"영역(들)" 또는 "대역(들)"은 흡수 부재의 부분 또는 단편을 지칭한다.
"부하 대역"은 초기에 신체 유체를 방출하여 충격을 받는 흡수 코어내의 영역을 의미한다.
"저장 대역"은 유체가 영구적으로 보유되는 부하 대역으로부터 떨어진 범위를 의미한다.
"다공도"는 고체 물질 및/또는 겔에 의해 채워지지 않은 부피비(단위 없음)를 의미한다.
"층"은 그의 주요 차원이 X-Y인, 즉 그의 길이 및 폭을 따르는 흡수 부재를 지칭한다. 층이란 용어가 물질의 단일 층 또는 시이트로 반드시 제한되는 것은 아니라는 것은 이해되어야 한다. 따라서, 층은 물질의 필요한 유형의 여러 시이트 또는 웹의 적층물 또는 조합물을 포함할 수 있다. 따라서, "층"이란 용어는 "층들" 및 "적층된"이란 용어를 포함한다.
"포함하는"은 여러 성분, 부재, 단계 등이 본 발명에 따라 함께 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, "포함하는"이란 용어는 "필수적으로 구성되는" 및 "으로 구성되는"이란 보다 제한적인 용어를 포함하고, 이들 후자는 당해 분야에서 이해되는 이들의 표준 의미를 갖는, 보다 제한적인 용어를 포함한다.
본 발명의 목적을 위해, "상부"라는 용어는 흡수 제품의 착용자에 가장 가깝고, 전형적으로는 흡수 제품의 상면시이트에 대향하는 흡수 부재, 예를 들면 층을 지칭하고; 반면에, "하부"라는 용어는 흡수 제품의 착용자로부터 가장 멀리 떨어지고, 전형적으로 배면시이트에 대향하는 흡수 부재를 지칭한다고 이해되어야 한다.
본원에 사용되는 모든 %, 비 및 비율은 달리 특정되지 않으면 중량 기준이다.
B. 흡수 부재의 물질 및 성분
1. 하이드로겔 형성 흡수 중합체
a. 화학적 조성
본원에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 다량의 유체를 흡수할 수 있는, 다양한 수불용성(그러나, 수팽윤성)의 중합체를 포함한다. 이런 중합체 물질은 또한 "하이드로콜로이드" 또는 "초흡수성" 물질로서 지칭되고, 폴리사카라이드, 예를 들면 카복시메틸 전분, 카복시메틸 셀룰로스 및 하이드록시프로필 셀룰로스; 비이온 형태, 예를 들면 폴리비닐 알콜 및 폴리비닐 에테르; 양이온 형태, 예를 들면 폴리비닐 피리딘 및 N,N-디메틸아미노에틸 또는 N,N-디에틸아미노프로필 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 및 이들의 각각의 4급염을 포함할 수 있다. 전형적으로, 본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 다수의 음이온성 작용기, 예를 들면 금속 설포네이트 및 카복실레이트기를 갖는다. 본원에 사용하기에 적합한 중합체의 예는 중합성, 불포화, 산 함유 단량체로부터 제조된 것을 포함한다. 이들 단량체는 올레핀계 불포화 카복실산 및 설폰산 및 산 무수물, 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
몇몇 비산성 단량체는 또한 본원의 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 제조에서 일반적으로 소량으로 포함될 수 있다. 이런 비산성 단량체는 예를 들면 카복실산 기 또는 설폰산 기를 전혀 함유하지 않는 단량체 뿐만 아니라 산 함유 단량체의 수용성 또는 수분산성 에스테르 및 아미드를 포함할 수 있다. 따라서, 선택적인 비산성 단량체는 다음 유형의 작용기를 함유하는 단량체를 포함할 수 있다: 카복실산 또는 설폰산 에스테르 및 아미드, 하이드록실기, 아미노기, 니트릴기, 4급 암모늄염 기, 에테르기, 아릴기(예를 들면, 페닐기, 예를 들면 스티렌 단량체로부터 유도된 것). 이들 비산성 단량체는 공지된 물질이고, 예를 들면 본원에 참고로 인용되어 있는, 1978년 2월 28일자로 허여된 미국 특허 제 4,076,663 호(마수다(Masuda) 등) 및 1977년 12월 13일자로 허여된 미국 특허 제 4,062,817 호(웨스터맨(Westerman))에서 보다 상세하게 기술된다.
올레핀계 불포화 카복실산 및 카복실산 무수물 단량체는 아크릴산 자체에 의해 전형화된 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, α-클로로아크릴산, α-시아노아크릴산, β-메틸아크릴산(크로톤산), α-페닐아크릴산, β-아크릴옥시프로피온산, 소르브산, α-클로로소르브산, 안겔산, 신남산, p-클로로신남산, β-스테릴아크릴산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산, 글루타콘산, 아코니트산, 말레산, 푸마르산, 트리카복시에틸렌 및 말레산 무수물을 포함한다.
올레핀계 불포화 설폰산 단량체는 지방족 또는 방향족 비닐 설폰산, 예를 들면 비닐설폰산, 알릴 설폰산, 비닐 톨루엔 설폰산 및 스티렌 설폰산; 아크릴 및 메타크릴 설폰산, 예를 들면 설포에틸 아크릴레이트, 설포에틸 메타크릴레이트, 설포프로필 아크릴레이트, 설포프로필 메타크릴레이트, 2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필 설폰산 및 2-아크릴아미드-2-메틸프로판 설폰산을 포함한다.
본 발명에 사용하기에 바람직한 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 카복시기를 함유한다. 이들 중합체는 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체, 부분적으로 중화된 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체, 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 부분적으로 중화된 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 비누화된 비닐 아세테이트-아크릴 에스테르 공중합체, 가수분해된 아크릴로니트릴 또는 아크릴아미드 공중합체, 임의의 전기 공중합체의 약간 망상 가교결합된 중합체, 부분적으로 중화된 폴리아크릴산 및 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상 가교결합된 중합체를 포함한다. 이들 중합체는 단독으로 또는 2종 이상의 상이한 중합체의 혼합물 형태로 사용될 수 있다. 이들 중합체 물질의 예는 미국 특허 제 3,661,875 호, 제 4,076,663 호, 제 4,093,776 호, 제 4,666,983 호 및 제 4,734,478 호에서 개시된다.
하이드로겔 형성 흡수 중합체의 제조에서 사용하기에 가장 바람직한 중합체 물질은 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약간 망간 가교결합된 중합체 및 그의 전분 유도체이다. 가장 바람직하게는, 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 약 50 내지 약 95 %, 바람직하게는 약 75 %의 중화된 약간 망상 가교결합된 폴리아크릴산(즉, 폴리(나트륨 아크릴레이트/아크릴산))을 포함한다. 망상 가교결합은 중합체를 실질적으로 수불용성으로 만들고, 부분적으로는 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 흡수 용량 및 추출성 중합체 함량 특성을 결정한다. 이들 중합체의 망상 가교결합 방법 및 전형적인 망상 가교결합제는 미국 특허 제 4,076,663 호에 보다 상세하게 기술된다.
중합체의 혼합물은 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 예를 들면, 전분-아크릴산 그래프트 공중합체와 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상 가교결합된 중합체의 혼합물은 본 발명에서 사용될 수 있다. HFAP의 상이한 상대적으로 좁은 크기의 분획, 예를 들면 한 대역에서 작은 입자 및 다른 대역에서 큰 입자는 본 발명에 유용할 수 있다. 상이한 형태의 HFAP의 혼합물 또는 조합물, 예를 들면 한 대역에서 섬유 및 다른 대역에서 미립자가 또한 사용될 수 있다. 작은 입자는 약 100 μm 미만의 평균 직경을 갖고, 큰 입자는 약 300 μm 이상의 평균 직경을 갖는다.
본 발명에 유용한 "빠른" HFAP는 전형적으로 상대적으로 큰 표면적 대 부피 비를 가질 것이다. 이것은 넓은 범위의 크기, 유형 및/또는 형태 등, 예를 들면 과립, 가루, 내부입자 응집체, 내부입자 가교결합된 응집체 등을 변화시켜 이루어질 수 있다. 이들은 섬유, 시이트, 필름, 발포체, 플레이크 등의 형태일 수 있다. 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 또한 미국 특허 제 5,489,469 호에서 참고한 바와 같이, 예를 들면 분말화된 실리카, 계면활성제, 아교, 결합제 등과 같은 낮은 수준의 1종 이상의 첨가제와의 혼합물을 포함할 수 있다. 이 혼합물중의 성분은 하이드로겔 형성 중합체 성분 및 비하이드로겔 형성 중합체 첨가제가 쉽게 물리적으로 분리될 수 없는 형태와 물리적으로 및/또는 화학적으로 관련될 수 있다. 본 발명의 HFAP는 또한 1995년 1월 17일자로 허여된 미국 특허 제 5,382,610 호(하라다(Harada) 등)에서 기술한 바와 같이, 습윤시 "점착성"을 제공하기 위해 폴리에틸렌 이민 또는 폴리알릴 아민과 같은 폴리아민으로 표면 처리될 수 있다. 이것은 습윤 코어 일체성을 제공하는 하나의 수단이다.
HFAP중의 상대적으로 큰 표면적 대 부피 비를 생성하는 하나의 바람직한 수단은 실질적으로 내부 다공성을 갖는 중합체를 형성하는 것이다. 다공성은 중합 전에 중합체에의 기체 발생 첨가제(예를 들면, 탄산 암모늄, 톨루엔, 알칸, 클로로플루오로탄소 등)의 포함을 포함하는 여러 수단에 의해 발생될 수 있다. 예는 본원에 참고로 포함되는, 미국 특허 제 5,399,591 호, 제 5,154,713 호, 제 5,146,714 호, 제 5,403,870 호, 제 5,338,766 호 및 제 4,522,938 호에 제공된다. 상대적으로 큰 표면적 대 부피를 생성하는 제 2 바람직한 수단은 본원에 참고로 포함되는, 미국 특허 제 5,280,079 호 및 제 5,026,784 호에 기술된 바와 같은, 섬유 형태의 중합체를 형성하는 것이다. 또한, 섬유는 유체 흡수 속도 및 상대적으로 용이한 혼입 속도 및 코어 구조물내의 특정한 영역에의 보유를 포함하는, 본원에 유용한 조합된 성질을 갖는다. 다른 수단은 1992년 10월 1일자로 공개된 PCT 국제 특허 제 93/19,099 호 및 제 92/16,565 호(스탠리(Stanley) 등)에 기술된 바와 같은, 복합적이고 상당한 표면적을 갖는(특히 다공성이지는 않지만) 비구형 형태를 형성하는 것이다. 다른 방법은 매우 작은, 예를 들면 직경이 약 100 μm 미만인 입자를 선택하는 것이다(이것이 종종 이런 작은 크기와 관련된 바람직하지 않은 성질을 일으키지만). 입자 크기는 체 크기 분석에 의해 측정된 치수로서 정의된다. 하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자의 주어진 샘플의 중량 중간 입자 크기는 중량 기준으로 샘플을 반으로 나눈 입자 크기로서 정의된다. 즉, 중량 기준으로 샘플의 1/2은 중량 중간 크기 미만의 입자 크기를 가질 것이고, 샘플의 1/2은 중량 중간 크기보다 큰 입자 크기를 가질 것이다. 표준 입자 크기 플롯팅법(주어진 체 크기 개구 상에 보유되거나 이를 통한 입자 샘플의 축적 중량 %는 확률지 상에서 체 크기 개구에 대해 플롯한다)은 전형적으로 50 %의 중량값이 U.S.A. 표준 시험체의 크기 개구에 상응하지 않을 때, 중량 중간 입자 크기를 측정하는데 사용된다. 하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자의 입자 크기를 측정하는 이들 방법은 또한 본원에 참고로 인용되어 있는 1991년 10월 29일자로 허여된 미국 특허 제 5,061,259 호(골드맨 등)에서 기술된다. 섬유 형태로 사용되는 HFAP의 경우, 주요 치수는 단면 직경 및 섬유 길이이다.
본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 입자의 경우, 입자는 일반적으로 100 μm 이상의 크기를 가질 것이고, 바람직하게는 약 100 내지 약 2000 μm, 보다 바람직하게는 약 200 내지 약 1000 μm의 범위의 크기일 것이다. 중량 중간 입자 크기는 100 μm 이상일 것이고, 바람직하게는 약 250 내지 약 1000 μm, 보다 바람직하게는 약 300 내지 약 800 μm, 보다 더 바람직하게는 약 350 내지 약 750 μm일 것이다. 섬유 형태의 HFAP의 경우, 단면 직경은 일반적으로 약 5 내지 약 75 μm, 바람직하게는 약 10 내지 약 35 μm의 범위일 것이다. 일반적으로 섬유 길이는 약 10 이상의 지수, 바람직하게는 약 100 이상의 지수로 단면적 크기를 초과하지만, 섬유 길이는 막연히 섬유라고 간주되지 단지 팽창된 입자라고 간주되지 않는다. 일반적으로, 섬유 길이는 약 2 mm 내지 약 20 mm일 것이다.
다른 하이드로겔 형성 흡수 중합체 성질, 예를 들면 속도(DGR), PHL, 압력하의 성능(PUP) 용량 및 추출성 중합체의 수준에서 퇴화가 있다. 따라서, 예를 들면 단지 미립자의 최소 중량 분획만이 약 750 μm보다 크거나 약 350 μm 미만의 크기를 가지는 경우, 약 350 내지 약 750 μm의 중량 중간 크기를 갖는 크기 부분을 사용하는 것이 유용할 수 있다. 다르게는, 입자 크기가 약 250 내지 약 1000 μm의 크기를 갖는 더 넓은 크기 부분이 유용할 수 있다.
b. 물성
다음은 본 발명에 필요한 중요한 각 물성의 범위를 상세하게 기술한다. 본 출원이 특정한 겔화 속도(DGR) 및 압력하의 흡수도(PUP) 값을 갖는, 약 50 중량% 이상의 HFAP의 하나 이상의 영역을 갖는 흡수 부재를 기술하지만, 여전히 본 발명의 범위내에서 실행하면서 이들 DGR 및 PUP 용량 값을 나타내지 않는 고농도 영역(들)에 HFAP를 포함하는 것이 가능하다는 것은 인식될 것이다. 즉, 단지 설명에 의해, 약 0.18 g/g/초 이상의 DGR 값 및 약 25 g/g 이상의 PUP 용량을 나타내지 않는 하나 이상의 HFAP와 이들 성질을 나타내는 하나 이상의 상이한 HFAP의 혼합물을 고농도 영역(들)에 포함하는 것이 가능하다. 단지 설명에 의해, 구체적인 예는 20 %(총 HFAP 중량 기준)의 HFAP가 본 발명의 범위외이고 80 %(총 HFAP 중량 기준)의 HFAP가 본 발명의 범위내인, 50 중량%의 HFAP를 포함하는 영역의 사용을 포함한다. 이러한 설명에서, 흡수 부재의 영역(들)의 단지 약 40 %만이 기술한 DGR 및 PUP 값을 만족시키는 HFAP를 포함하지만, 하나 이상의 영역내에서 혼합물에 대한 DGR 및 PUP 값(및 입자의 경우, 중량 중간 입자 크기)이 하기 기술한 바와 같이 본 발명의 범위내인 한, 부재는 본 발명의 범위내일 것이다. 이에 관해, 흡수 부재의 고농도 영역(들)이 하기 기술한 DGR 및 PUP 값을 갖는, 영역에서 HFAP의 총 중량을 기준으로 약 30 % 이상의 HFAP를 포함할 것이다. 보다 바람직하게는, 흡수 부재는 하기 기술한 DGR 및 PUP 값을 갖는, 영역에서 HFAP의 총 중량을 기준으로 약 35 % 이상의 HFAP, 보다 더 바람직하게는 약 40 % 이상의 HFAP를 포함할 것이다. 이런 경우에, 사용되는 HFAP의 균형은 본 발명외의 성질을 가질 수 있고, 영역에서 총 HFAP 농도를 약 50 % 이하로 만드는데 필요한 양으로 사용될 것이다. 상이한 유형의 HFAP의 이런 혼합물은 코어를 통해 균일하게 또는 특정한 영역내에서 따로, 예를 들면 부하 대역에서 한 유형 및 저장 대역에서 다른 유형으로서 사용될 수 있다.
(1) 겔화 속도
본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 특성은 겔화 속도이다. 겔화 속도는 이후 기술되는 방법을 사용하여 동적 겔화 속도(DGR)의 용어로 본원에 표현된다. 본 발명의 HFAP는 약 0.18 g/g/초 이상, 바람직하게는 약 0.25 g/g/초 이상, 보다 바람직하게는 약 0.28 g/g/초 이상, 가장 바람직하게는 약 0.32 g/g/초 이상의 DGR 값을 갖는다.
(2) 압력하의 성능(PUP)
본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 다른 특성은 높은 속박 압력하에서 그의 요구 흡수 용량이다. 이 요구 흡수 용량은 압력하의 중합체의 성능(PUP) 용량의 용어로서 정의된다. 본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 PUP 용량은 일반적으로 약 25 g/g 이상, 바람직하게는 약 29 g/g 이상, 보다 바람직하게는 약 32 g/g 이상이다. 전형적으로, 이들 PUP 용량 값은 약 25 내지 약 45 g/g, 보다 전형적으로는 약 29 내지 약 40 g/g, 가장 전형적으로는 약 32 내지 약 38 g/g의 범위이다. 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 PUP 용량 값을 측정하는 방법은 미국 특허 제 5,599,335 호(상기)에서 제공된다.
(3) 크기
입자 형태일 때, 본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 다른 특성은 그의 입자 크기이다. 크기는 상기 정의된 바와 같이, 상이하게 이격하면서 체에 의해 보유되거나 통과되는 중량 분획의 용어로서 정의된다. 약 100 μm 미만의 매우 작은 입자는 겔 블록 경향, 표면 가교결합시 작은 겔 부피 및 제조 환경에서 위생상의 문제로 인해 바람직하지 않다. 더 큰 미립자가 또한 더 느린 흡수 속도를 갖는 경향이 있지만, 본 발명에서 바람직한 HFAP는 속도 및 더 큰, 약 100 μm 이상, 바람직하게는 약 300 μm 이상의 입자 크기의 유용한 조합을 갖는다. 중량 중간 입자에 대한 바람직한 범위는 상기 상세하게 논의된다.
(4) 하이드로겔 대역 또는 층의 다공도
본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 대해 중요할 수 있는 특성은 중합체가 속박 압력하에서 신체 유체중에서 팽윤될 때 형성되는 하이드로겔 대역 또는 층의 개방도 또는 다공도(PHL)이다. PHL은 사용 압력하에서 신체 유체를 포획 및 분배할 수 있게 하기 위해, 형성된 하이드로겔 대역 또는 층이 개방된 채로 있게하는 능력을 측정한다. 하이드로겔 또는 층의 다공도는 또한 미국 특허 제 5,562,646 호(상기)에서 기술된 바와 같이, 요구 습윤도 또는 중력측정 흡수 용량(즉, PUP 용량) 및 흡상성에 영향을 미칠 수 있다. 하이드로겔 대역 또는 층의 다공도는 또한 하이드로겔 대역/층의 투과도(즉, SFC 값)에 대한 영향 때문에 또한 중요하다. 높은 다공도는 흡수 코어의 부하 대역에서 상대적으로 높은 농도로 사용되는 본 발명의 매우 빠른 HFAP에 대해 높은 투과도에 중요한 기여를 한다.
본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 약 0.15 이상, 바람직하게는 약 0.18 이상, 보다 바람직하게는 약 0.18 이상, 가장 바람직하게는 약 0.25 이상의 PHL 값을 갖는다. 전형적으로, 이들 PHL 값은 약 0.15 내지 약 0.40, 보다 전형적으로는 약 0.18 내지 0.25의 범위이다. 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 PHL 값을 측정하는 방법은 미국 특허 제 5,562,646 호(상기)에서 제공된다.
(5) 염수 유동 전도도(SFC)
본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 대해 중요할 수 있는 다른 특성은 하이드로겔 대역 또는 층을 형성하기 위해 신체 유체로 팽윤될 때 그의 투과도 또는 유동 전도도이다. 이 투과도 또는 유동 전도도는 미국 특허 제 5,599,335 호(상기)에서 기술한 바와 같이, 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 염수 유동 전도도(SFC)의 용어로서 본원에서 정의된다. 본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 SFC 값은 약 30 × 10-7cm3초/g 이상, 바람직하게는 50 × 10-7cm3초/g 이상, 가장 바람직하게는 약 75 × 10-7cm3초/g 이상이다. 전형적으로, 이들 SFC 값은 약 30 내지 약 1000 × 10-7cm3초/g의 범위이다. 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 SFC 값을 측정하는 방법은 미국 특허 제 5,599,335 호(상기)에서 제공된다.
(6) 추출성 중합체
본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 대해 중요할 수 있는 다른 특성은 본원에 존재하는 추출성 중합체 물질의 수준이다. 1987년 3월 31일자로 허여된 미국 특허 제 4,654,039 호(브랜트 등)(1988년 4월 19일자로 재허여된 미국 재허여 특허 제 32,649 호)를 참조한다. 추출된 중합체 물질은 신체 유체의 화학적 특성(예를 들면, 오스몰) 및 물리적 특성(예를 들면, 점도)을 둘다 유체가 하이드로겔에 의해 보다 천천히 흡수되고 보다 열악하게 보유되게 하는 정도로 변화시킬 수 있다. 또한, 추출물 수준이 너무 높으면 PUP 용량은 실제로 시간에 따라 감소된다. 이것은 본 발명의 고농도의 흡수 코어에서 특히 문제가 있다.
본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 대한 추출성 중합체의 바람직한 수준은 총 중합체의 약 15 % 이하, 보다 바람직하게는 약 10 % 이하, 가장 바람직하게는 약 7 % 이하이다. 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체중의 추출성 중합체의 수준을 측정하는 방법은 미국 특허 제 5,599,335 호(상기)에서 제공된다.
(7) 겔 부피
본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 대해 중요할 수 있는 다른 특성은 겔 부피이다. 본원에 사용되는 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 "겔 부피"라는 용어는 용액이 달리 특정되지 않는다면 과량의 제이코(Jayco) 합성뇨로 팽윤될 때 그의 자유-팽윤 흡수 용량으로서 정의된다. 이것은 중합체상의 압력이 상대적으로 낮은 사용 조건하에서 중합체의 최대 흡수 용량의 측정치를 제공한다. 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 겔 부피를 측정하는 방법은 미국 특허 제 5,599,335 호(상기)에서 제공된다. 본 발명의 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 바람직한 겔 부피는 약 25 g/g 이상, 보다 바람직하게는 약 35 g/g 이상, 가장 바람직하게는 약 45 g/g 이상이다. 전형적으로, 이들 겔 부피는 약 25 내지 약 100 g/g, 보다 전형적으로는 약 30 내지 약 80 g/g, 가장 전형적으로는 약 35 내지 약 70 g/g의 범위이다.
(8) 겔 강도
본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 대해 중요할 수 있는 다른 특성은 겔 강도이다. 본원에 사용되는 "겔 강도"라는 용어는 흡수 중합체로부터 형성된 하이드로겔이 사용 응력하에서 변형 또는 "유동"하는 경향에 관한 것이다. 겔 강도는 하이드로겔이 변형하지 않고 흡수 부재에서 하이드로겔과 다른 성분사이의 빈 공간을 허용가능하지 않은 정도로 충전하지 않도록 하는 것이 필요하다. 일반적으로, 겔 강도의 증가는 하이드로겔 형성 흡수 중합체로부터 형성된 하이드로겔 대역 또는 층의 투과도 및 다공도를 증가시킬 것이다. 본 발명의 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 겔 강도를 측정하는 방법은 미국 특허 제 5,599,335 호(상기)에서 제공된다. 본 발명의 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 바람직한 겔 강도는 약 10,000 다인/cm2이상, 보다 바람직하게는 약 20,000 다인/cm2이상, 가장 바람직하게는 약 40,000 다인/cm2이상이 바람직하다.
c. 제조 방법
기본 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 임의의 통상적인 방법으로 형성될 수 있다. 이들 중합체의 전형적인 바람직한 제조 방법은 본원에 모두 참고로 인용되어 있는, 1988년 4월 19일자로 허여된 미국 재허여 특허 제 32,649 호(브랜트 등), 1987년 5월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,666,983 호(츠바키모토(Tsubakimoto) 등) 및 1986년 11월 25일자로 허여된 미국 특허 제 4,625,001 호에서 기술된다. 다른 바람직한 방법 및 변형은 미국 특허 제 5,599,335 호(상기)에서 보다 상세하게 기술된다.
d. 표면 가교결합
표면 가교결합 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 내부에서보다는 표면의 인접부에서 고수준의 가교결합을 갖는다. 본원에 사용되는 "표면"은 입자, 섬유 등의 외대향 경계를 기술한다. 다공성 하이드로겔 형성 흡수 중합체(예를 들면, 다공성 입자 등)의 경우, 노출된 내부 경계가 또한 포함될 수 있다. 표면에서 고수준의 가교결합이란 표면의 인접부에서 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 대한 작용성 가교결합의 수준은 일반적으로 내부에서 중합체에 대한 작용성 가교결합의 수준보다 더 높다는 것을 의미한다.
표면에서 내부로의 가교결합의 변화는 심도 및 프로필 둘다에 따라 변화될 수 있다. 따라서, 예를 들면 표면 가교결합의 심도는 저수준의 가교결합으로의 빠른 변화와 함께 낮아질 수 있다. 다르게는, 예를 들면 표면 가교결합의 심도는 폭넓은 변화를 하면서 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 치수의 상당한 부분일 수 있다.
작용성 고려사항 뿐만 아니라 크기, 형태, 다공도에 따라, 표면 가교결합의 정도 및 구배는 주어진 하이드로겔 형성 흡수 중합체내에서 변화될 수 있다. 미립자 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 경우, 표면 가교결합은 입자 크기, 다공도 등에 따라 변화될 수 있다. 하이드로겔 형성 흡수 중합체내(예를 들면, 작은 입자와 큰 입자 사이)의 표면:부피 비의 변화에 따라, 가교결합의 전체 수준이 물질내에서 변화될 수 있다는 것(예를 들면, 작은 입자보다 큰)은 일반적이다.
표면 가교결합은 일반적으로 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 최종 경계가 필수적으로 정립된 후(예를 들면, 그라인딩(grinding), 압출, 발포 등에 의해) 이루어진다. 그러나, 최종 경계의 발생과 동시에 일어나는 표면 가교결합을 수행하는 것이 또한 가능하다. 또한, 경계에서의 몇몇 변화는 표면 가교결합이 도입된 후에도 일어날 수 있다. 표면 가교결합은 본 발명의 빠른 HFAP에 대해 특히 중요하다. 속도는 HFAP의 표면적:부피 비를 증가시켜 이루어지는 정도로, 이것은 또한 결과적으로 겔 부피의 관련된 감소에 대해 잠재성을 가지면서 표면 가교결합을 위해 더 큰 표면적을 노출시킨다. 따라서, 표면 가교결합 기법은 표면의 심도가 상대적으로 얇은 것이 특히 바람직하다. 이것은 미국 특허 제 5,599,335 호(상기)에서 기술된, 보다 반응성인 표면 가교결합제의 사용에 의해 보다 전형적으로 이루어진다.
본 발명에 따라 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 표면 가교결합을 수행하기에 적합한 일반적인 방법은 본원에 모두 참고로 인용되어 있는, 1997년 1월 28일자로 허여된 미국 특허 제 5,597,873 호(챔버스(Chambers) 등), 1985년 9월 17일자로 허여된 미국 특허 제 4,541,871 호(오바야시(Obayashi)), 1995년 9월 5일자로 허여된 미국 특허 제 5,447,727 호(그래햄(Graham)), 1995년 1월 31일자로 허여된 미국 특허 제 5,385,983 호(그래햄), 1995년 12월 12일자로 허여된 미국 특허 제 5,475,062 호(이시자키(Ishizaki) 등), 1992년 10월 1일자로 공개된 PCT 특허 출원 제 WO 92/16565 호(스탠리(Stanley)), 1990년 8월 9일자로 공개된 PCT 특허 출원 제 WO 90/08789(타이(Tai)), 1993년 3월 18일자로 공개된 PCT 특허 출원 제 WO 93/05080 호(스탠리), 1989년 4월 25일자로 허여된 미국 특허 제 4,824,901 호(알렉산더(Alexander)), 1989년 1월 17일자로 허여된 미국 특허 제 4,789,861 호(존슨(Johnson)), 1986년 5월 6일자로 허여된 미국 특허 제 4,587,308 호(마키타(Makita)), 1988년 3월 29일자로 허여된 미국 특허 제 4,734,478 호(츠바키모토), 1992년 11월 17일자로 허여된 미국 특허 제 5,164,459 호(키무라(Kimura) 등), 1991년 8월 29일자로 공개된 독일 특허 출원 제 4,020,780 호(다멘(Dahmen), 및 1992년 10월 21일자로 공개된 유럽 특허 출원 제 509,708 호(가트너(Gartner))에서 개시된다.
본 발명에 사용되는 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 전형적으로 실질적으로 건조하다. 본원에 사용되는 "실질적으로 건조한"이란 용어는 입자가 흡수 코어의 제조 또는 시험 측정에 사용될 때, 입자의 중량을 기준으로 약 50 % 미만, 바람직하게는 약 20 % 미만, 보다 바람직하게는 약 10 %의 유체 함량, 전형적으로 물 또는 다른 용액 함량을 갖는다는 것을 의미한다.
e. 구체적인 실시예
다음의 실시예는 본 발명에 사용하기에 적합한 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 몇몇 구체적인 예를 제공한다:
실시예 1
상업적인 공급원으로부터의 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 성질
본 발명에 유용한 상업적인 공급원으로부터 얻어진 특정한 미립자 부분 중화된 나트륨 폴리아크릴레이트 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 성질은 하기 표 1에 나타낸다:
샘플 번호 HFAP 유형 Mfg 0.9 %의염수중의겔 부피a(g/g) DGRg/g/초(k × GV) PUPg/g0.7 psi SFC× 10-7cm3초/g
1 화이버소브(Fibersorb) Arco1 57.0 2.13 6.5 0.1
2 화이버드리(Fiberdri)1161 카멜롯1 37.0 1.21 8.0
3 오아시스(Oasis) TAL3 33.7 0.97 10.2 10
4 VP 101A NSKK4 29.3 0.55 15.2
5 M-8547 NSKK4 33.7 0.42 27.0 4
6 3936-196 날코5 27.0 0.32 30.7 32
7 M-8161 NSKK4 36.6 0.30 33.8 10
8 HC Z-5 H-C6 41.3 0.21 34.1 36
9 HC Z-4 H-C6 39.9 0.18 35.3 20
10 N1180 날코5 33.9 0.17 9.1 0.1
11 L-761f NSKK4 34.0 0.13 25.4 5
12 ASAP 2300 켐달2 38.1 0.099 35.2 66
1ARCO는 그의 HFAP 섬유 운영을 노쓰 캐롤라이나주 샤롯 및 알버타주 캘거리 소재의 카멜롯 인코포레이티드(Camelot, Inc.)에 파는 아틀란틱 리치필드 캄파니(Atlantic Richfield, Co.)이다.2일리노이주 팔라틴 소재의 켐달 코포레이션(Chemdal Corporation).3영국 그립스비 소재의 테크니칼 업소번츠 리미티드(Technical Absorbents Limited).4일본 흐메지 소재의 닛폰 쇼쿠바이.5일리노이주 나퍼빌 소재의 날코 케미칼 캄파니.6버지니아주 포츠마우쓰 소재의 훽스트-셀라니스(Hoechst-Celanese).7독일 크레펠트 소재의 스톡하우젠, 케미쉬 파브릭 스토크하우젠 게엠바하(Stockhausen, Chemische Fabrik Stockhausen GmbH).a표 1에 나타난 겔 부피는 0.9 %의 염수를 시험 용액으로서 사용한 것을 제외하고는, 시험 방법편에서 기술된 방법에 따라 측정된다.
샘플 번호 5 내지 9는 본 발명의 HFAP를 예시한다. 샘플 번호 1 내지 4는 빠른 속도 및 불충분한 PUP 값을 갖는다. 샘플 10 내지 12는 본원에 유용한 HFAP보다 느린 속도를 갖는다.
실시예 2
본 발명의 흡수 코어
흡수 코어는 15 %의 플러프 펄프 섬유, 25 %의 꼬인 섬유 및 60 %의 실시예 1로부터의 M8161을 포함하는 코어를 공기 적층하여 제조한다.
2. 섬유 물질
본 발명의 흡수 부재는 섬유웹 또는 섬유 매트릭스를 형성하기 위해 섬유 물질을 포함할 수 있다. 본 발명에 유용한 섬유는 합성 제조된 섬유 뿐만 아니라 천연 발생 섬유(개질 또는 비개질된)인 것을 포함한다. 섬유 유형, 및 흡수 코어에서 이들의 용도의 상세한 개요는 미국 특허 제 5,599,335 호(상기)에서 기술된다.
3. 열가소성 물질
본 발명에 따른 열결합된 흡수 부재의 경우에서, 부재는 섬유 외에 열가소성 물질을 포함할 수 있다. 용융시, 이 열가소성 물질의 적어도 일부는 전형적으로 섬유내 모세관 구배로 인해 섬유의 교차부로 이동한다. 이들 교차부는 열가소성 물질에 대한 결합 부위가 된다. 냉각되면, 이들 교차부에서의 열가소성 물질은 응고되어 각각의 개별층에서 함께 섬유의 매트릭스 또는 웹을 보유하는 결합 부위를 형성한다. 흡수 코어에서 열가소성 물질의 변형된 사용은 본원에 참고로 인용되어 있는, 미국 특허 제 5,599,335 호 및 제 5,607,414 호에서 상세하게 기술된다.
4. 다른 성분 및 물질
본 발명에 따른 흡수 부재는 흡수 웹에 존재할 수 있는 다른 선택 성분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 보강 스크림(scrim)은 흡수 코어의 흡수 부재내에서 또는 개별적인 흡수 부재사이에 위치할 수 있다. 이런 보강 스크림은 특히 흡수 코어의 개별 흡수 부재사이에 위치하면 유체 전달에 대한 계면 차단층을 형성하지 않는 구조이어야 한다. 또한, 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 흡수 코어의 하나 이상의 흡수 부재에 존재할 때, 개별 흡수 부재 또는 전체 흡수 코어는 느슨한 미립자 흡수 중합체에 관한 사용자의 관심을 없애기 위해 유체 투과 시이트, 예를 들면 티슈지 시이트내에서 싸여질 수 있다.
본 발명에 따른 흡수 부재는 또한 발포체계 흡수물질을 포함할 수 있다. 적합한 발포 흡수물질은 본원에 모두 참고로 인용되어 있는, 1993년 11월 9일자로 허여된 미국 특허 제 5,260,345 호(데스마라이스(Desmarais) 등), 1992년 9월 15일자로 허여된 미국 특허 제 5,147,345 호(영 등) 및 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어(Dyer) 등)에서 기술한 것을 포함한다.
C. 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 함유하는 흡수 부재
1. 농도, 기본 중량 및 유체 취급성
본 발명에 따른 흡수 부재 중 하나 이상은 섬유, 열가소성 물질 등과 같은 다른 선택 성분을 가지거나 가지지 않으면서 이전에 기술한 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 포함할 것이다. 이들 흡수 중합체를 포함하는 이들 흡수 부재는 흡수 코어에서 유체 저장 부재로서 작용할 수 있다. 이런 유체 저장 부재의 주요 기능은 직접 또는 다른 흡수 부재(예를 들면, 유체 포획/분배 부재)로부터 배출된 신체 유체를 흡수하고, 이어서 착용자의 움직임의 결과로서 일반적으로 생기는 압력이 가해질 때에도 이런 유체를 보유하는 것이다. 그러나, 이런 중합체 함유 흡수 부재가 유체 저장과는 다른 기능을 할 수 있다는 것은 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 이들 흡수 부재의 중요한 양태는 이들이 고농도의 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 갖는 하나 이상의 영역을 함유한다는 것이다. 다량의 신체 유체를 흡수하고 보유할 수 있는 상대적으로 얇은 흡수 제품을 제공하기 위해, 이들 중합체의 수준을 증가시키고, 다른 성분, 특히 섬유 성분의 수준을 감소시키는 것이 바람직하다.
유체 저장을 위해 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 상대적으로 높은 농로로 사용하기 위해, 이들 중합체는 상대적으로 높은 속박 압력하의 상대적으로 큰 요구 흡수 용량(즉, PUP 값) 뿐만 아니라 상대적으로 큰 겔화 속도(즉, DGR 값) 및 바람직하게는 압력하의 상대적으로 큰 투과도(즉, SFC 값) 및 다공도(PHL 값)를 가져야 한다. 이것은 신체 유체의 존재하에서 중합체가 이들 배출된 신체 유체를 빨리 포획하기 위한 것이다.
본 발명의 중요한 양태는 코어의 저장 대역에서 사용되는 고속의 HFAP가 또한 매우 큰 SFC 값을 갖는다는 것이다. 이것은 HFAP의 매우 빠른 겔화가 분출물의 빠른 흡수에 결정적인, 사용가능한 틈의 부피를 감소시키는 경향이 있을 수 있기 때문이다. 예를 들면, 아기용 기저귀는 15초동안 75 ml(5초동안 15 ml/초)의 뇨의 분출물을 경험할 수 있다. 전형적인 기저귀 코어는 약 10 g의 HFAP를 보유할 수 있다. 10 g이 모두 이 분출물의 겔화에 사용가능하다면(일반적인 경우는 아니지만), 포획 속도는 15 ml 뇨/10 g HFAP/초 또는 약 1.5 g/g/초일 수 있다. 높은 상대 투과도(SFC 값)는 이런 경우에서 겔 블록킹의 경향을 실질적으로 감소시킨다.
본 발명에 따른 흡수 부재의 주어진 영역에서 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 농도는 본원에 참고로 인용되어 있는 미국 특허 제 5,599,335 호에서 정의된 바와 같이 측정시, 약 50 내지 100 %, 바람직하게는 약 60 내지 100 %, 보다 바람직하게는 약 70 내지 100 %, 보다 더 바람직하게는 약 80 내지 100 %, 가장 바람직하게는 약 90 내지 100 %의 범위일 수 있다. 본 발명에 유용한 HFAP는 본 발명에서 특정된 것외의 성질을 갖는 HFAP와 조합될 수 있다. 2개의 상이한 종류의 HFAP가 흡수 코어에서 조합되는 경우에서, 특정된 양 및 비의 HFAP의 조합된 성질은 적당하다. 다른 중요한 양태는 흡수 부재의 주어진 영역에서 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 기본 중량이고, 이것은 또한 미국 특허 제 5,607,414 호에서 정의된 바와 같이 측정된다. 본 발명에 따른 흡수 부재의 주어진 영역에서 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 기본 중량은 약 10 gsm 이상, 바람직하게는 약 20 gsm 이상, 보다 바람직하게는 약 50 gsm 이상, 가장 바람직하게는 약 100 gsm 이상이다. 전형적으로, 이들 기본 중량 값은 약 10 내지 약 1000 gsm, 보다 전형적으로는 약 50 내지 약 800 gsm, 가장 전형적으로는 약 100 내지 약 600 gsm의 범위이다.
2. 흡수 부재 및/또는 흡수 코어의 습윤 일체성
초기에 유체를 포획하는 동안, 흡수 코어는 분출물의 근접부에서 사용된다. 특히 흡수 코어가 더 얇아질수록, 코어의 저장 영역에서 가능한 한 더 큰 종방향(즉, X-Y 차원) 유체 이동을 얻는 것이 필요하다.
하이드로겔 함유 영역은 바람직하게는 적당한 유체 이동이 인접한 틈의 공극 및 모세관을 통해 일어나는 특정량의 물리적 연속성을 보유한다. 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 잇점의 실현은 우수한 습윤 일체성을 제공하는 흡수 부재 및 흡수 코어에 의해 쉽게 이루어진다. "우수한 습윤 일체성"이란 고농도의 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 갖는 영역 또는 영역들이, 신체 유체의 존재하에서 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 팽윤시 형성되는 겔-연속 유체 전달 대역 또는 층의 물리적 연속성(및 따라서 인접한 틈의 공극/모세관을 통한 유체의 포획 및 전달 가능성)이 일반 사용 조건에 놓일 때에도 실질적으로 방해되거자 변화하지 않도록 건조, 부분적으로 습윤 및/또는 습윤화된 상태에서 충분한 일체성을 갖는다는 것을 의미한다. 습윤 일체성을 향상시키는 이런 사용 조건 및 여러 수단은 미국 특허 제 5,599,335 호(상기)에서 보다 상세하게 기술된다.
D. 흡수 코어
고농도의 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 포함하는, 본 발명에 따른 흡수 부재는 다양한 흡수 코어에서 단독으로 또는 다른 흡수 부재와 조합하면 유용하다. 다양한 흡수 코어 및 이들의 성분은 미국 특허 제 5,599,335 호(상기)에서 기술된다.
E. 흡수 제품
본 발명의 흡수 코어의 특이한 흡수성으로 인해, 이들은 흡수 제품, 특히 일회용 흡수 제품에서 사용하기에 특히 적합하다. 본 발명에 따른 일회용 흡수 제품의 바람직한 실시양태는 기저귀 및 생리용 패드이다. 그러나, 본 발명은 또한 다른 흡수 제품, 예를 들면 실금자용 브리프, 실금자용 패드, 배변훈련용 팬츠, 기저귀 삽입물, 생리대, 안면 티슈, 종이 타월, 붕대, 케이블 포장지, 방수층 등에 적용가능하다.
제조될 수 있는 다양한 흡수 제품의 일반적인 설명은 미국 특허 제 5,599,335 호(상기)에서 상세하게 기술된다. 이들은 일반적으로 유체 불투과성 배면시이트, 상면시이트, 흡수 코어 및 여러 부착물(예를 들면, 테이프, 접착제, 탄성물질 등)을 포함한다. 본 발명의 HFAP를 함유하는 흡수 코어는 본원에 기술된 임의의 디자인에 유용할 수 있다.
F. 시험 방법
1. 동적 겔화 속도(DGR)
이 시험은 과량의 0.03 % 청색 덱스트란/0.9 % 염화 나트륨 용액(염수)중에서 교반된 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 동적 겔화 속도(DGR)를 측정한다. 이 용액은 1 L의 증류수에 9.0 g의 염화 나트륨 및 0.300 g의 청색 덱스트란(시그마 케미칼 캄파니(Sigma Chemical Company)로부터 얻어짐, 카탈로그 번호 D-5751)을 용해시켜 제조된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 (10)으로서 나타난 DGR 시험 장치는 연동 펌프(11), 모터(12a)를 포함하는 자기 세탁 여과 장치(12), 반구형 혼합 챔버(13), 모터 및 2날개 프로펠러를 갖는 교반봉으로 구성되는 오버헤드 교반 시스템(14), 일반적으로 (15)로서 나타나는 샘플링 어셈블리, 색도계(16) 및 자료 수집 장치(17)를 포함한다. DGR 장치(10)는 또한 여과 장치(12), 펌프(11) 및 샘플링 어셈블리(15)를 연결하는 관(18); 및 샘플링 어셈블리(15) 및 여과 장치(12)를 연결하는 관(19)를 포함한다.
자기 세탁 여과 장치(12)는 도 2a에 상세하게 도시된다. 여과 장치(12)는 방향(21a)으로 도는 회전 날개 어셈블리(21), 반구형 혼합 챔버(13)의 면으로 밀봉되는 직경 2 in의 원통형 하우징(22), 회전 날개 어셈블리(21)에 부착된 메쉬 스크린(23), 유입구(24) 및 배출구(25)를 포함한다. 구(24) 및 (25)는 원통형 하우징(22)으로 들어가고, 스크린(23) 바로 밑에서 종료된다. 도 2b에 도시되는 바와 같이, 스크린(23) 바로 밑의 유입구(24)는 깊이 0.25 in/ 직경 0.5 in의 개구내에 오목한 곳에 있는, 직경 0.375 in의 개구이다. 배출구(25)는 깊이 0.25 in, 폭 0.44 in의 둥근 부채꼴 개구내에 있고 원통형 하우징(22)의 거의 전체의 하부 절반을 포함하는, 직경 0.375 in의 개구이다.
혼합 챔버(13)는 도 3에 상세하게 도시되고, 혼합을 향상시키기 위해 대칭 ()형 용기를 형성하기 위해 휘어진, 기계가공된 플렉시글래스(Plexiglas, 등록상표)를 포함한다. 출원인은 형성되는 대칭 용기(13)가 9.0 cm의 더 큰 내부 치수, 5.3 cm의 더 작은 내부 치수 및 7 cm의 깊이이게 하기 위해 휘어진 플렉시글래스(등록상표) 벽(28)을 첨가하여, 도 3에서 (29)로서 도시된 원통형 용기(내부 직경 10 cm; 깊이 7 cm)를 특정하게 개질시켰다. 교반은 오버헤드 연구실용 교반기 모터로부터 유리 패들형 교반기(직경 4 cm 및 45°로 경사진, 1.5 cm의 날개 두께)로 수행되고, 시스템은 도 1에서 (14)로서 도시된다.
도 1에 도시된 샘플 어셈블리(15)의 여러 양태는 도 4a, 4b 및 4c에서 보다 상세하게 도시된다. 이들 도면으로부터, 샘플 어셈블리는 장착된 어댑터(도 4a에서 31), 광섬유 프로브(도 4c에서 51) 및 광섬유 프로브 홀더(도 4b에서 41)를 포함하는 것이 보여진다. 어댑터(31)는 어댑터(31)의 유입부(32)로부터 배출부(33)로 통과하는 유체의 흡수 특성을 측정할 수 있도록 광섬유 프로브를 위치시키는 기능을 한다. 특히, 도 4b에 도시된 광섬유 프로브 홀더(41)는 테플론(Teflon, 등록상표)으로부터 제조되고, 유리 어댑터(31)내로 비틀릴 수 있도록 장착된다. 프로브(51)가 구멍(42)를 통해 홀더(41)에 삽입되고 홀더(41)가 어댑터(31)내로 채워지면, 프로브(51)는 장착된 어댑터(31)를 통해 유동하는 유체의 경로에서 견고하게 유지된다. 프로브(51)의 리드(52)는 색도계(16)에 흡수도 자료를 보낸다. 어댑터(31)는 내경 2 mm의 유리 유입부(32) 및 내경 2 mm의 유리 배출부(33)를 갖는 통상 제조된 유리 셀이고, 또한 방수 정합성을 보장하기 위해 고무 O-고리(34)를 포함한다. 어댑터(31)는 또한 프로브 홀더(41)를 견고하게 받기 위해 일반적으로 (35)로서 나타난 장착된 받는 몸체를 포함한다.
모든 도면을 참조하여, DGR법은 일반적으로 다음과 같이 진행된다. 혼합 챔버(13)로부터 샘플 어셈블리(15)로의 시험 유체의 펌핑은 관(18)(예를 들면, 노턴 타이곤(Norton Tygon, 등록상표) 가요성 관(1/8 in의 내경, 1/4 in의 외경, 1/16 in의 벽 및 VWR 사이언티픽(Scientific) #63010-020으로부터의 포뮬라 R-3603)으로 펌프(11)(예를 들면, 이지로드 마스터플렉스(easy Masterflex) 모델 7518-10 연동 펌프 유니트)을 통해 수행된다. 관(18)은 사용한지 90분후 또는 매일 대체하고, 어떤 것이든지 새 것이다. 샘플링은 회전 날개에 부착된 스크린(23)(예를 들면, No. 400 메쉬 스크린)을 포함하는 자기 세탁 여과 장치(12)를 통한다. 자기 세탁 여과 장치(12)는 45 rpm으로 회전시킨다. HFAP를 스크린을 블록킹하지 못하게 하기 위해, 부착된 스크린밑의 샘플링(또는 배출)구(25)에 비해 훨씬 작은 샘플 회귀(또는 유입)구(24)는 각 회전으로 임의의 겔을 제거하기 위해 사용된다. 압력차는 깨끗한 스크린을 유지한다. HFAP 함유 용액은 640 rpm의 교반 속도로 교반기(14)(예를 들면, T-라인 연구실용 교반기(모델 134-2))에 의해 혼합된다. 펌프(11)에 대한 펌프 속도는 약 6(기술한 관으로 약 250 ml/분)으로 고정된다. 이것은 혼합 용기와 분광광도계사이에서 5 내지 7초의 지연을 일으킨다. 이 유동이 쉽게 증가될 수 있지만, 공동화는 큰 유동에서 더 일어나기 쉽다는 것을 보여준다. 2 cm의 관(19)은 여과 장치(12)의 배출구(28)를 색도계의 광섬유 프로브(51)가 정확하게 맞추어져 있는 통상 제조된 유리셀(31)(도 4a 내지 4c에 도시됨)에 연결한다. 관의 이 길이는 연결을 보장하는데 사용되고, 거리에 영향을 미치지 않는다. 여과 장치(12)의 출구로부터 프로브(51)로의 실제 거리는 4 cm이다. 샘플링 장치(15)로부터 펌프(11)를 통해 혼합 챔버의 회귀구(24)에 통과하는 관 단편(18)은 길이가 41 cm이다.
흡광도 판독은 620 nm 밴드패스 필터를 갖는 브링크맨 컬러리미터(Brinkman Colormeter) 모델 PC-900 또는 동일한 색도계를 사용하여 측정된다. 색도계(16)는 (총)경로길이가 2 cm인 광섬유 프로브(51)를 사용한다. 소음을 감소시키기 위해 자료가 수집되기 전에 공기 방울은 샘플 어셈플리(15)로부터 제거된다.
용액은 열에 불안정하다. 이들 시험동안의 온도는 22±2℃이어야 한다. 색도계는 매 1.26초의 자료를 보낸다. 자료는 적당한 계면 소프트웨어 프로그램을 사용하는 토시바(Toshiba) 3100e 컴퓨터를 사용하여 RS-232 계면을 통해 90초 이상동안 수집한다. (적당한 연결 셋팅을 갖는 심포니(Sumphony) 2.2가 사용된다.) (본 발명외의 HFAP의 경우, 겔화 속도는 너무 느려서 90초로는 불충분하다. 전체 겔화 곡선의 약 30 % 이상이 이런 경우에 약 5분 이내에 얻어져야 한다.) 이어서, 자료는 DGR을 제공하기 위해 회귀 분석에 의해 선형화된다. 다음은 순차적인 과정이다.
단계 1. 장치 제조.
혼합 챔버(13)에 200 ml 이상의 물을 첨가한다. 이어서, 회귀(상부)관(18)은 분리된다. 큰 피펫 구를 사용하여, 물을 관에 넣어 자기 세탁 여과 장치(12)밑의 잡힌 공기를 대체한다. (거의 모든 잡힌 공기의 대체는 이 시험에 대해 결정적이다. 경로 길이에서 매우 작은 공기 방울은 높고/높거나 불규칙한 흡수도 판독을 일으킨다.) 피펫 구 및 내경 약 7 mm의 타이곤(등록상표) 관을 사용하여, 물을 혼합 챔버(13)로부터 빨아올린다. 잔여 물을 없앤다(예를 들면, 킴와이프스(Kimwipes)를 이용하여). 200 g의 염수중의 0.03 %의 청색 덱스트란을 비이커에서 칭량하고, 혼합 챔버(13)로 옮긴다. 관(18) 및(19)에 보유된 유체의 부피는 약 3.4 ml이다. 이 부피는 청색 덱스트란 용액의 흡수도 값에 최소의 영향을 미친다. 공기가 여과 장치(12)의 스크린(23)밑에 잡혀있다면, 상부관(18)은 제거되어야 하고, 상기 방법이 반복된다. 장치의 구성성분(교반기, 연동 펌프(11) 및 자기 세탁 여과 장치(12))은 공기가 PC 900 프로브 광경로를 통해 펌핑되지 않음을 증명하기 위해 작동된다.
단계 2. 시작 실험.
적당한 소프트웨어를 갖는 컴퓨터는 모든 기간동안 켜놓는다. 색도계를 포함하는 구성성분은 작동되지 않는다. HFAP는 칭량지상에서 약 1.0 gm(가장 가까운 10번째에 대한 기록 중량, mg)으로 칭량된다. 구성성분을 작동시킨다. 색도계를 마지막으로 작동시킨다. 색도계(16)를 작동시키면, 이것은 시동 과정을 통해 순환한다. 자료 수집 장치(17)은 매 1.26초마다 광경로에서 자료(흡광도(0.000))를 받기 시작한다. 색도계는 용액이 청색 덱스트란을 함유해도 흡광도가 0이다(전형적으로는 0.000 내지 0.0005). HFAP는 5번째 판독(t=0)에서 혼합 챔버(13)에서 교반하는 유체에 동시에 첨가된다. (이전의 0 판독은 분석에서 제거된다.) 자료 수집의 의도하는 기간 후, 색도계(16)는 자기 세탁 여과 장치(12/12a)및 연동 펌프(11)와 함께 끈다. 꺼진 최종 구성성분은 교반기(14)이다. 염수 용액 및 수화 HFAP는 혼합 챔버(13)으로부터 비이커로 빨아올린다. 챔버는 약 200 ml의 탈염수로 채워진다. 교반기는 다시 작동되고, 물을 챔버로부터 빨리 빨아올린다. 이것은 3번 반복된다. 종이 타월을 사용하여 챔버를 건조시키고 임의의 잔여 HFAP를 제거한다.
단계 3. 후속 실험.
모든 구성성분을 모든 공기가 제거되는 것을 확인하기 위해 켜면서, 청색 덱스트란/염수 용액(200.0 g)의 신선한 공급물을 혼합 챔버(13)에 놓고, 상기 기술한 시스템으로부터 임의의 잡힌 공기를 제거하고 시작한 방법을 반복하여 후속 실험을 개시한다. 자기 세탁 여과 장치(12)는 45 rpm으로 회전시킨다.
단계 4. 자료 분석.
흡광도 값의 겔 부피로의 전환은 하기 수학식 1을 사용하여 수행된다:
GV(g/g, t) = [1-(AO/At+ AO 보정된)] × [ml 청색 덱스트란 용액/g HFAP(건조 중량)]
상기 식에서,
AO는 보통 청색 덱스트란/염수 용액의 흡광도 판독이다. 이 판독은 따로 얻어지고, 전형적으로는 0.03 % 청색 덱스트란(BD) 용액에 대해 약 0.483이다. 이것은 청색 덱스트란의 양에 따라 변할 수 있다. At는 소프트웨어에 의해 기록된, 주어진 경과 시간 t에서 흡광도 판독을 지칭한다. AO 보정된은 t=0에서의 흡수도 판독에 대해 보정된 보통 청색 덱스트란/염수 용액의 흡광도 판독이다. 언급한 바와 같이, 이것은 변할 수 있다(예를 들면, 0.000 내지 0.005). 이 보정은 흡수도의 절대 변화를 제공한다. 예를 들면, t=0에서의 판독이 0.002이면 AO 보정된은 0.481이다. 하나의 칼럼에서 경과된 시간 및 인접 칼럼에서 겔 부피(g/g)를 갖는 보정된 스프레드시이트가 제조된다. 제 3 칼럼(Y)은 하기 수학식 2를 사용하여 생성된다:
상기 식에서,
GVO는 최종 평형 겔 부피이고,
GVt는 그 열에 대한 특정한 경과 시간에서의 겔 부피이다. GVO는 DGR 실험의 말기에서 안정된 값으로부터 또는 상기 기술한 염수중의 청색 데스트란을 사용하여 분리 겔 부피법에서 측정될 수 있다. Y 자료는 경과 시간에 대해 플롯되고, 선의 기울기(선형 회귀에 의해 측정됨)는 반응에 대한 속도 상수, k를 제공한다. k 값에 GVO를 곱하여 초기 속도 또는 DGR(단위: g/g/초)을 제공한다. 회귀 계수, r2는 0.95 이상이어야 한다. 다른 방법으로, GVO에 대한 값은 청색 덱스트란이 HFAP와 상호작용하지 않는 것을 보장하기 위해 재조사해야 한다.
단계 5. 다른 방법.
이 방법을 위해 사용되는 크기-배제 중합체는 HFAP 또는 생성된 하이드로겔에 의해 크게 흡수되어서는 안된다. 음이온성 HFAP의 경우, 청색 덱스트란은 크게 흡수되지 않기 때문에 크기-배제 중합체로서 사용하기에 특히 적합하다. 청색 덱스트란을 흡수하는 HFAP(예를 들면, 양이온성 HFAP)의 경우, 다른 크기-배제 중합체(예를 들면, 적합한 공유결합 양이온성 발색단을 갖는 고분자량의 덱스트란), 또는 크기-배제 중합체의 상대적인 용액 농도를 측정하기 위한 다른 검출법(예를 들면, 굴절 지수, 섬광)을 사용하는 것이 필요할 수 있다. 청색 덱스트란을 상당한 정도로 흡수하는 HFAP의 경우, 이들 다른 크기-배제 중합체 및/또는 검출 방법은 또한 겔 부피 및 PHL의 측정을 위해 사용될 필요가 있을 수 있다.

Claims (13)

  1. 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 50 내지 100 중량%의 농도로 포함하는 하나 이상의 영역을 포함하며,
    상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가
    (a) 0.7 psi(5 kPa)의 속박 압력하에서 25 g/g 이상의 압력하의 성능(PUP) 용량 값;
    (b) 0.18 g/g/초 이상의 동적 겔화 속도(DGR) 값; 및
    (c) 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 입자 형태일 때, 100 μm 이상의 중량 중간 입자 크기를 갖는, 수성 신체 유체를 보유하기 위한 흡수 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하이드로겔 형성 흡수 중합체가 0.25 g/g/초 이상, 바람직하게는 0.28 g/g/초 이상, 보다 바람직하게는 0.32 g/g/초 이상의 DGR 값을 가짐을 특징으로 하는 흡수 부재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    하이드로겔 형성 흡수 중합체가 0.7 psi(5 kPa)의 속박 압력하에서 29 g/g 이상, 바람직하게는 0.7 psi(5 kPa)의 속박 압력하에서 32 g/g 이상의 PUP 용량 값을 가짐을 특징으로 하는 흡수 부재.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하이드로겔 형성 흡수 중합체가 입자 형태이고, 상기 입자가 250 내지 1000 μm, 바람직하게는 300 내지 800 μm의 중량 중간 입자 크기를 가짐을 특징으로 하는 흡수 부재.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하이드로겔 형성 흡수 중합체가 응집되지 않은 입자의 형태임을 특징으로 하는 흡수 부재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하이드로겔 형성 흡수 중합체가 30 × 10-7cm3초/g 이상의 염수 유동 전도도 값을 가짐을 특징으로 하는 흡수 부재.
  7. 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 50 내지 100 중량%의 농도로 포함하는 하나 이상의 영역을 포함하며,
    상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가
    (a) 0.7 psi(5 kPa)의 속박 압력하에서 29 g/g 이상의 압력하의 성능(PUP) 용량 값;
    (b) 0.25 g/g/초 이상의 동적 겔화 속도(DGR) 값; 및
    (c) 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 입자 형태일 때, 300 내지 800 μm의 중량 중간 입자 크기를 갖는, 수성 신체 유체를 보유하기 위한 흡수 부재.
  8. 제 7 항에 있어서,
    하이드로겔 형성 흡수 중합체가 응집되지 않은 입자의 형태임을 특징으로 하는 흡수 부재.
  9. 제 7 항에 있어서,
    하이드로겔 형성 흡수 중합체가 50 × 10-7cm3초/g 이상, 바람직하게는 75 × 10-7cm3초/g 이상의 염수 유동 전도도 값을 가짐을 특징으로 하는 흡수 부재.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 흡수 부재를 포함하는, 신체 유체의 포획, 분배 및 저장을 위한 흡수 코어.
  11. 카복시 작용기를 갖는 표면 가교결합된 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 입자를 함유하는 하나 이상의 영역을 갖는 섬유 매트릭스를 포함하는 유체 저장 흡수층을 포함하며, 상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 50 내지 100 중량%의 농도로 상기 영역에 존재하고, 상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 팽윤 상태일 때 겔 연속 유체 전달 대역을 제공하고 다음을 갖는, 신체 유체의 포획, 분배 및 저장을 위한 흡수 코어:
    (a) 0.7 psi(5 kPa)의 속박 압력하에서 25 g/g 이상의 압력하의 성능(PUP) 용량 값;
    (b) 0.18 g/g/초 이상의 동적 겔화 속도(DGR) 값;
    (c) 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 입자 형태일 때, 100 μm 이상의 중량 중간 입자 크기;
    (d) 30 내지 1000 × 10-7cm3초/g 이상의 염수 유동 전도도(SFC) 값;
    (e) 15 % 이하의 추출성 중합체; 및
    (f) 25 내지 100 g/g의 겔 부피.
  12. 제 11 항에 있어서,
    하이드로겔 형성 흡수 중합체가 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체; 부분적으로 중화된 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체; 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 부분적으로 중화된 전분-아크릴산 그래프트 공중합체; 비누화된 비닐 아세테이트-아크릴 에스테르 공중합체; 가수분해된 아크릴로니트릴 공중합체; 가수분해된 아크릴아미드 공중합체; 임의의 전기 공중합체의 약간 망상 가교결합된 생성물; 부분적으로 중화된 폴리아크릴산; 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상 가교결합된 생성물; 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 흡수 코어.
  13. 유체 투과성 상면시이트, 배면시이트 및 상기 상면 시이트와 상기 배면시이트사이에 위치하는 제 11 항 또는 제 12 항의 흡수 코어를 포함하는, 바람직하게는 기저귀인 흡수 제품.
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