KR100244608B1 - 흡수 복합체 및 그를 함유하는 흡수 제품 - Google Patents

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Abstract

흡수성 겔화 물질 입자 및 상기 입자를 둘러싸고 그에 부착되어 있는, 개별형태의 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 함유하는 흡수 복합체, 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유는 섬유내 가교결합 형태로 섬유와 반응하는 가교결합제를 갖는 실질적으로 개별 형태의 셀룰로즈 섬유인 것이 바람직하다. 상기 흡수 복합체는 특히 생리대 및 기저귀와 같은 1회용 흡수 제품의 흡수 코어에 사용하기에 적합하다.

Description

흡수 복합체 및 그를 함유하는 흡수 제품{ABSORBENT COMPOSITES AND ABSORBENT ARTICLES CONTAINING THE SAME}
흡수성 겔화 물질(하이드로겔, 초흡수체 또는 하이드로콜로이드 물질로도 지칭되며, 이하에서는 달리 ＆quot;AGM＆quot; 또는 복수형으로 ＆quot;AGMs＆quot;로 지칭된다)은 물 및 신체 분비물과 같은 액체를 다량 흡수하고 상기 흡수된 액체를 보통의 가압하에서 보유할 수 있다. 이러한 흡수 특성들로 인해 이들은 기저귀, 생리대, 실금자용 장치 등과 같은 일회용 흡수 제품에 사용하기에 특히 적합하다. 미립상 AGMs는 전형적으로 상기 제품들의 흡수 코어 성분내 흡수성 섬유들의 웹 중에 및/또는 웹 상에 배치된다. 예를 들면, 미국 특허 제 3,699,103 호(1972년 6월 13일자로 하퍼(Harper)등에게 허여됨) 및 미국 특허 제 3,670,731 호(1972년 6월 20일자자 하몬(Harmon)에게 허여됨)는 둘 다 흡수 제품에 미립상 AGM의 사용함을 개시하고 있다.
그러나, 통상적인 미립상 AGMs는 입자들이 고정되지 않고 가공 및/또는 사용시 자유롭게 이동된다는 한계를 갖는다. 가공시 입자들의 이동으로 인해, 제조 작업 중 물질의 손실을 초래할 수 있으며, 더욱 심각하게는 입자가 사용될 구조물 중에 입자들이 불균질하게 혼입될 수 있다. 입자들의 불균질한 혼입은 미립상 물질의 비교적 고농도 영역을 야기할 수 있다. 입자들이 습윤시, 상기 고농도 영역은 액체 흐름에 강한 저항, 즉 겔 차단을 나타내는 경향이 있다. 겔 차단은 비교적 큰 겔 부피, 낮은 겔 강도의 AGMs을 사용하는 경우에 특별한 문제가 된다. 그 결과, 흡수 제품에 의한 액체의 포획 및/또는 분배가 감소되어 제품의 비효율적인 이용 및/또는 누출을 초래하게 된다.
제품 디자인 또는 이동의 결과로, 입자들은 상면시이트 또는 배면시이트에 근접하여 존재할 수 있다. 이들 영역에 흡수 입자들이 존재하면, 착용자에게 모래같은 느낌을 야기하고, 미적 손상 및/또는 누출을 초래하는 배면시이트의 구멍 뚫림, 및/또는 상면시이트를 통한 이동(이는 착용자 피부상에 겔을 유발함)을 야기하는 경향이 있다.
흡수 제품 내에서의 미립상 하이드로겔의 이동을 해결하기 위한 한가지 접근 방법이 미국 특허 제 3,901,236 호(1975년 8월 26일자로 어새슨(Assarsson) 등에게 허여됨)에 개시되어 있다. 어새슨은 섬유, 예를 들면 통상적인 목재 펄프 섬유로 실질적으로 코팅된 미립상 하이드로겔을 개시하고 있다. 합성 중합체 섬유 또는 통상적인 목재 펄프 섬유와 같은 섬유가 부착되거나 또는 그 안에 함입된 미립상 흡수 물질을 포함하는 다른 복합체가 미국 특허 제 5,230,959 호(1993년 7월 27일자로 영 시니어(Young, Sr.) 등에게 허여됨) 및 미국 특허 제 5,002,814 호(1991년 3월 26일자로 낵(Knack) 등에게 허여됨) 각각에 개시되어 있다.
미립상 AGM 물질의 이동을 감소시키는 문제들 중 몇가지는 앞에서 개시된 기술에 의해 적어도 부분적으로 개선되었으나, 본 발명의 방식으로 또는 본 발명과 같은 정도로 상기 문제들을 해결하지는 못하였다. 예를 들면, 통상적인 목재 펄프 섬유는 AGM 입자들의 이동을 최소화하는데 있어 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유보다 덜 효과적인 것으로 밝혀졌다. 또한, 전술한 물질들의 흡수 효능은 본 발명의 흡수 복합체에 비해 제한되기 쉽다. 특히, 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유는 통상의 목재 펄프 섬유 또는 합성 중합체 섬유에 비해 보다 빠른 포획 시간, 보다 빠른 액체 흡수 속도 및 보다 높은 액체 보유율을 복합체에 부여하는 경향이 있다.
따라서, 흡수 제품에서 미립상 AGMs의 이동을 최소화하는 것이 지속적으로 요구되고 있다. 또한, 미립상 AGMs를 혼입시킨 흡수 제품의 흡수 효능(액체 포획속도 및 액체 보유율 포함)을 개선시키려는 요구가 계속되어 왔다. 상기 흡수 효능과 양립하여 가능한 한 가장 얇은 구조의 흡수 제품을 제공하는 것이 특히 바람직하다.
그러므로, 본 발명의 목적은 비교적 고정되어 흡수 제품의 흡수 코어, 특히 친수성 섬유를 함유하는 흡수 코어 내에서 또는 흡수 코어로부터 이동하기가 자유롭지 못한 미립상의 흡수성 겔화 물질을 제공하는 것이다. 다른 목적은 상기 미립상 흡수성 겔화 물질로부터 제조되거나 또는 상기 물질을 함유하는 흡수 부재를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 이러한 흡수성 겔화 물질을 함유하는, 미적 문제, 구멍 뚫림 및/또는 피부 상에서의 겔화 문제가 없는 흡수 제품을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 기존에 알려진 흡수 제품의 흡수 효능에 맞먹거나 그를 능가하는, 비교적 얇은 구조의 흡수 제품을 제공하는 것이다.
발명의 개요
본 발명은 미립상 AGM 및 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 함유하는 흡수 복합체, 및 상기 복합체를 포함하는 흡수 부재 및 제품에 관한 것이다. 본 발명의 복합체는 하나 이상의 AGM 입자와 상기 입자를 둘러싸고 그에 부착되어 있는, 개별 형태의 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유(상기 섬유 말단부들의 대부분이 입자 표면으로부터 돌출되어 있다)를 함유한다. 상기 섬유들은 입자들의 중합체 물질 중에 함입되거나, 또는 결합제에 의해, 또는 이들의 조합에 의해 입자에 부착될 수 있다. 바람직한 태양에 있어, 상기 섬유는 결합제를 사용하여 AGM 입자에 부착된다.
바람직한 태양에 있어서, 상기 복합체의 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유는 비교적 탈수되고, 해섬유(defibration)되고(즉, 개별화되고), 비틀리고, 컬링된 상태의 섬유들을 가교결합시켜 형성된 섬유내 가교결합을 갖는다.
흡수 복합체는 바람직하게는 (1) 액체 형태의 결합제를 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유 상에 적용하여 처리된 섬유를 제조하는 단계; (2) 섬유가 입자를 둘러싸고 섬유 말단부가 입자로부터 돌출되도록, 결합제가 액체 형태이고 입자들이 실질적으로 개별 형태일 동안 중합체성 흡수성 겔화 물질의 입자와 처리된 섬유를 물리적으로 결합시키는 단계; 및 (3) 입자와 섬유를 부착시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다. 바람직한 태양에 있어서, 결합제는 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 함유하는 웹에 적용된다. 상기 태양에 따르면, 주어진 AGM 입자를 둘러싸고 그에 부착된 섬유는 다른 AGM 입자들을 둘러싸고 있는 섬유들로부터 기계적으로 충분히 분리된다.
본 발명은 또한 상기 복합체를 포함하는 흡수 부재에 관한 것이다. 흡수 부재는 필수적으로 상기 복합체로 이루어지거나 또는 다른 흡수성 물질을 함유할 수 있다. 바람직한 태양에 있어서, 흡수 부재는 상기 복합체와 흡수성 담체 수단, 예를 들면 친수성 섬유의 웹을 포함하며, 상기 복합체는 상기 흡수성 담체 수단 중에 실질적으로 균질하게, 보다 바람직하게는 균질하게 분산되어 있다.
본 발명은 또한 상기 흡수 복합체를 포함하는 흡수 제품, 예를 들면 여성용 생리 제품 및 기저귀에 관한 것이다. 바람직한 태양에 있어서, 흡수 제품은 상기 복합체와 바람직하게는 전술한 바와 같은 흡수성 담체 수단을 포함한다.
흡수 복합체의 AGM 입자는 흡수 복합체가 섬유상 흡수 구조물 중에 혼입될 때 섬유 랩에 의해 고정화되는 경향이 있다. 따라서, AGM 입자의 이동과 관련된 문제들이 최소화된다. 게다가, 입자들이 섬유들에 의해 개별적으로 완충됨으로써, 불량한 미적 결과와 구멍 뚫림이 감소되고 착용자의 안락감이 증가하는 경향이 있다.
본 발명의 흡수 복합체는 기존에 알려진 섬유/AGM 복합체에 비해 개선된 흡수 특성을 제공한다. 본 발명자들에 의하여 본 발명의 흡수 복합체에 사용된 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유가 통상의 목재 펄프 섬유 또는 합성 중합체 섬유로는 달성되지 못한 잇점들을 제공하는 것이 밝혀졌다.
보다 특히, 비교적 강성의 합성 중합체 섬유는 본 발명에 사용된 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유보다 AGM 입자를 둘러싸는데 대해 더 높은 저항을 갖는 것으로 밝혀졌다. 또한, 합성 섬유는 원통형 형상인데 반해, 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유는 매우 얇고 편평하다. 그 결과, 합성 중합체 섬유는 AGM 입자 상의 다양한 별개의 지점, 전형적으로 하나 또는 두개의 지점에서 부착되는 경향이 있는 반면, 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유는 AGM 입자의 형태에 일치하는 경향이 있다. 따라서, 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유의 어떤 부착 지점도 합성 중합체 섬유에 비해 높은 AGM-섬유 접촉 표면적을 갖는 경향이 있다. 그 결과, 섬유 랩의 잇점을 제공하기 위해 AGM 입자를 둘러싸는데 합성 중합체 섬유보다 적은 수의 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유가 필요하다. 따라서, 본 발명은 얇은 흡수 제품 디자인에 특히 유용한, 비교적 높은 AGM 농도를 함유하는 흡수 부재를 가능하게 할 수 있다.
다른 한편으로, 통상적인 목재 펄프 섬유는 본 발명에 사용된 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유에 비해 매우 부드럽고 유연하다. 상기 목재 펄프 섬유는 AGM 입자를 완전히 둘러싸거나 또는 AGM 입자에 일치하여 섬유 말단부가 돌출되지 않거나 비교적 극미한 정도로만 돌출되는 경향이 있다. 액체와 접촉시, 액체는 AGM 입자와 접촉하기에 앞서 먼저 목재 펄프 섬유 랩을 통과해야 한다. 일단 AGM 입자가 습윤되면, 상기 입자는 목재 펄프 랩에 의해 구속되기 때문에 팽윤할 때 약간의 저항을 받게 되는 경향이 있다. 반대로, 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유는 AGM 입자의 형태에 덜 밀착되게 순응하여 섬유 랩 내에 보다 큰 공극 공간이 존재하는 경향이 있다. 그 결과, 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유로 둘러싸인 AGM 입자는 보다 빠른 액체 흡수 속도 및 가압하에서의 보다 높은 액체 흡수 용량 및 액체 보유율을 갖는 경향이 있다.
화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유의 섬유 말단부의, AGM 입자로부터 돌출되는 능력은, 흡수성 입자와 통상의 목재 펄프 섬유로 된 흡수 복합체에 비해 본 발명의 복합체를 포함하는 흡수 제품에서 입자들의 이동을 최소화하는 경향이 있다. 돌출은 또한 AGM 입자와 통상의 목재 펄프 섬유로 된 복합체를 함유하는 것에 비해 흡수 제품의 흡수 특성(액체 보유율, 포획 시간 및 흡수 속도 포함)을 증가시키는 경향이 있다.
본 발명은 흡수성 겔화 물질의 개별적 입자(화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유가 상기 입자를 둘러싸고 상기 입자에 부착되어 있다) 하나 이상을 함유하는 흡수 복합체 및 상기 흡수 복합체의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 흡수 복합체는 여성용 생리 제품 및 기저귀와 같은 일회용 흡수 제품의 흡수 코어 성분에 사용하기에 특히 적합하다.
도 1은 본 발명에 따른 흡수 복합체의 현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 흡수 복합체의 제조에 사용하기에 적합한 장치이다.
도 3은 본 발명에 따른 생리대 형태의 흡수 제품이다.
도 4는 도 3의 4-4 선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 기저귀 형태의 흡수 제품이다.
본 발명의 흡수 복합체는 흡수성 겔화 물질(AGM)의 입자 및 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 함유한다.
＆quot;입자＆quot;, ＆quot;미립상＆quot; 등은 흡수성 겔화 물질이 별개 단위의 형태임을 의미한다. 입자는 과립, 분말, 구, 박편 또는 섬유를 포함할 수 있다. 따라서, 입자는 입방형, 막대형, 다면체형, 구형, 둥근형, 각진형, 불규칙한 형, 랜덤한 크기의 불규칙한 형태(예를 들면, 연마 또는 분쇄 단계의 분말 생성물), 또는 바늘형, 박편형 또는 섬유 형태와 같은 최대 치수/최소 치수 비율이 큰 형태 등과 같은 임의의 원하는 형태를 가질 수 있다. 입자는 매우 광범위한 범위의 크기를 가질 수 있으나, 입자 크기는 전형적으로 직경 또는 횡단면이 약 1 내지 약 2000 ㎛, 바람직하게는 약 50 내지 약 1000 ㎛의 범위이다.
흡수성 겔화 물질은 물 및 신체 분비물과 같은 액체를 다량 흡수하고 보통의 가압하에서 상기 흡수한 액체를 보유할 수 있다. 흡수성 겔화 물질의 선택이 본 발명에 중요한 것은 아니지만, 대표적이고 바람직한 흡수성 겔화 물질은 각각 본원에 참고로 인용된 미국 재발행 특허 제 32,649 호(1988년 4월 19일자로 브랜트(Brandt) 등에게 허여됨); 미국 특허 제 4,666,983 호(1987년 5월 19일자로 츠바키모토(Tsubakimoto) 등에게 허여됨); 및 미국 특허 제 4,625,001 호(1986년 11월 25일자로 츠바키모토 등에게 허여됨)에 기술되어 있다. AGMs는 전형적으로 실질적으로 수-불용성이고 흡수성이며 하이드로겔을 형성하는 중합체 물질이다. 흡수성 겔화 물질의 혼합물도 또한 사용할 수 있다.
본 발명에 사용하기에 바람직한 흡수성 겔화 물질은 카복실 그룹을 갖는다. 이러한 물질로는 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체, 부분 중화된 전분-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체, 전분-아크릴산 그라프트 공중합체, 부분 중화된 전분-아크릴산 그라프트 공중합체, 비닐 아세테이트-아크릴산 에스테르 공중합체, 비누화 비닐 아세테이트-아크릴산 에스테르 공중합체, 가수분해된 아크릴로니트릴- 또는 아크릴아미드 공중합체, 전술한 중합체들 중 임의 중합체의 약간 망상구조 가교결합된 생성물, 부분 중화된 폴리아크릴산 및 부분 중화된 폴리아크릴산의 약간 망상구조 가교결합된 생성물이 포함된다. 이들 중합체들은 서로 독립적으로 사용되거나 또는 2 개 이상의 중합체들의 혼합물로 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 4,734,498 호에 개시되어 있다. 가장 바람직하게는, 흡수성 겔화 물질은 부분 중화된 폴리아크릴산 또는 그의 전분 유도체의 약간 망상구조 가교결합된 생성물이다.
흡수성 겔화 물질은 상기 언급한 미국 재발행 특허 제 32,649 호에 기술된 바와 같이, 수용액 또는 기타 용액 중합 방법에 의해 제조되는 것이 바람직하다. 그러나, 당해분야에 공지된 다른 방법들, 예를 들면 역상 유화 중합 또는 역상 현탁 중합 공정과 같은 다중상 중합 공정 기술에 의해 제조된 흡수성 겔화 물질을 사용하는 것도 또한 가능하다. 예를 들어, 역상 유화 중합 기술은 각각 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,340,706 호(1982년 7월 20일자로 오바야시(Obayashi) 등에게 허여됨); 미국 특허 제 4,506,052 호(1985년 3월 19일자로 플레처(Fletcher) 등에게 허여됨); 및 미국 특허 제 4,735,987 호(1988년 4월 15일자로 모리타(Morita) 등에게 허여됨)에 기술되어 있다.
흡수성 겔화 물질의 입자는 임의로 표면 처리될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 4,824,901 호(1989년 4월 25일자로 알렉산더(Alexander) 등에게 허여됨)는 중합체 입자를 폴리-4급 아민으로 표면 처리하는 것을 개시하고 있다. 표면 처리할 경우, 입자는 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,734,478 호(1988년 3월 29일자로 츠바키모토 등에게 허여됨) 및 상기 언급한 미국 특허 제 4,666,983 호에 기술된 바와 같이 표면 처리하는 것이 바람직하다.
바람직한 흡수성 겔화 물질은 높은 흡수 용량을 나타낸다. 흡수 용량은 주어진 중합체 물질이 접촉하게 될 액체를 흡수하는 용량을 말하며, 흡수되는 액체의 성질 및 액체가 중합체 물질과 접촉하는 방식에 따라 상당히 달라질 수 있다. 본 발명에 있어서, 흡수 용량은 임의의 주어진 중합체 물질에 의해 흡수된 합성 뇨의 양으로서 중합체 물질 그램(g) 당 합성 뇨의 그램(g)으로 정의된다. 본 발명의 바람직한 흡수성 겔화 물질은 중합체 물질 g 당 합성 뇨 약 20 g 이상, 보다 바람직하게는 약 25 g 이상의 흡수 용량을 갖는 것이다. 전형적으로, 본 발명에서 중합체 물질은 중합체 물질 g 당 합성 뇨 약 40 내지 약 70 g의 흡수 용량을 갖는다. 본 발명에 사용될 수 있는 미립상의 흡수성 중합체 조성물의 흡수 용량을 측정하는 방법은 미국 특허 제 5,300,565 호(1994년 4월 5일자로 버그(Berg) 등에게 허여됨)에 기술되어 있다. 상기 특허는 본원에 참고로 인용된다.
본 발명의 흡수 복합체는 또한 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 함유한다. 셀룰로즈 섬유는 공지되어 있으며, 예를 들면 침엽수, 경목(硬木) 또는 면 린터(linter), 아프리카 나래새(Esparto grass), 배그라세(bagrasse), 삼(hemp) 및 아마로부터 처리된 섬유가 포함된다. 다른 목질 및 셀룰로즈 섬유 공급원으로부터 얻어진 섬유도 또한 본 발명에 사용할 수 있다. 흡수 복합체는 한 유형 이상의 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 함유할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 ＆quot;화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유＆quot;는 무수 조건 및 수성 조건 둘다에서 섬유의 강성을 증가시키기 위한 화학적 방법에 의해 강화시킨 셀룰로즈 섬유를 의미한다. 상기 방법으로는 예를 들면 섬유를 코팅하고/하거나 섬유에 스며드는 화학적 강화제의 첨가가 포함된다. 상기 방법에는 또한 섬유 자체의 화학적 구조를 예를 들면 가교결합 중합체 쇄에 의해 변화시켜 섬유를 강화시키는 것이 포함된다.
예시를 위해, 셀룰로즈 섬유를 코팅하거나 섬유에 스며들 수 있는 중합체 강화제로는, 예를 들어 미국 뉴저지 브릿지워터 소재의 내셔날 스타치 앤드 케미칼 코포레이션(National Starch and Chemical Corp.)에서 시판하는 것들과 같이 질소-함유 그룹(예: 아미노 그룹)을 갖는 양이온 개질된 전분; 라텍스; 습윤 강화 수지, 예를 들면 폴리아미드-에피클로로히드린 수지(예: 미국 델라웨어 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드(Hercules Inc.)의 키멘(Kymene)R557H), 폴리아크릴아미드 수지(예를 들면 1971년 1월 19일자로 코시아 등에게 허여된 미국 특허 제 3,556,932 호에 기술된 수지; 또한, 예를 들어 미국 코넥티컷 스탠포드 소재의 아메리칸 시아나미드 캄파니(American Cyanamid Co.)에서 파레즈(Parez)TM631 NC의 상품명으로 판매하는 상업적으로 시판하는 폴리아크릴아미드); 우레아 포름알데하이드 및 멜라민 포름알데하이드 수지; 및 폴리에틸렌이민 수지가 포함된다. 종이 분야에 사용되며 본 발명에 일반적으로 적용가능한 습윤 강화 수지에 대한 일반적인 연구보고는 본원에 참고로 인용된 문헌[TAPPI monograph series No. 29, ＆quot;Wet Strength in Paper and Paperboard＆quot;, Technical Association of the Pulp and Paper Industry(New York, 1965)]에서 찾아볼 수 있다.
본 발명의 복합체에 사용된 섬유는 또한 화학 반응을 이용하여 강화될 수 있다. 예를 들면, 가교결합제를 섬유에 적용할 수 있으며, 섬유는 가교결합제 적용 후 화학적으로 섬유내 가교결합이 형성되게 된다. 이러한 가교결합은 섬유의 강성을 증가시킬 수 있다. 섬유를 화학적으로 강화시키기 위해 섬유내 가교결합을 사용하는 것이 바람직하나, 섬유의 화학적 강화를 위한 다른 유형의 반응을 배제한다는 것은 아니다.
개별화된(즉, 부풀려진) 형태의, 가교결합에 의해 강화된 섬유는 예를 들면 미국 특허 제 3,224,926 호(베르나딘(Bernardin), 1965. 12. 21 허여); 제 3,440,135 호(정(Chung), 1969. 4. 22 허여); 제 3,932,209 호(샤터지(Chatterjee), 1976. 1. 13 허여) 및 제 4,035,147 호(생제니스(Sangenis) 등, 1977. 7. 12 허여)에 개시되어 있다. 보다 바람직한 섬유는 미국 특허 제 4,822,453 호(딘(Dean) 등, 1989. 4. 18 허여); 제 4,888,093 호(딘 등, 1989. 12. 19 허여); 제 4,889,596 호(쇼겐(Schoggen) 등, 1989. 12. 26 허여); 제 4,889,595 호(헤론(Herron) 등, 1989. 12. 26 허여); 제 4,898,642 호(무어(Moore) 등, 1990. 2. 6 허여); 제 5,183,707 호(헤론 등, 1993. 2. 2 허여) 및 제 5,190,563 호(헤론 등, 1993. 3. 2 허여)에 개시되어 있다. 이들 특허는 모두 본원에 참고로 인용된다.
보다 바람직한 강화된 섬유에 있어, 화학 가공은 섬유들이 비교적 탈수되고, 해섬유되고(즉, 개별화되고), 비틀리고 컬링된 상태에 있을 동안 가교결합제를 사용하여 섬유내 가교결합시킴을 포함한다. 이와 같은 개별화된(즉, 부풀려진) 섬유가 상기 조건에 있을 동안의 가교결합 효과는, 강화되고 본 발명의 흡수 제품에 사용시 그의 비틀리고 컬링된 구조를 유지하는 경향이 있는 섬유를 형성하는 것이다. 상기 섬유 및 그의 제조 방법은 상기 인용한 특허들에 기술되어 있다.
상기와 같은 섬유내 가교결합을 위해 사용될 수 있는 적당한 화학적 강화제로는 C2-C8디알데하이드, 산 작용기를 갖는 C2-C8모노알데하이드, 하나 이상의 알데하이드 작용기를 갖는 C2-C8디알데하이드의 산 유사체 및 전술한 화합물중 임의 화합물의 올리고머를 포함한(이들로 제한되는 것은 아니다) 단량체성 가교결합제가 포함된다. 이들 화합물은 단일 셀룰로즈 쇄에서, 또는 단일 섬유에서 근접하게 위치한 셀룰로즈 쇄들 상에서 2 개 이상의 하이드록실 그룹과 반응할 수 있다. 강화 셀룰로즈 섬유의 제조에 사용하기 위해 고찰된 상기 가교결합제로는 글루타르알데하이드, 글리옥살, 포름알데하이드 및 글리옥실산이 포함되나 이들로 제한되지는 않는다. 상기 가교결합제에 의해 강화된 셀룰로즈 섬유 및 그의 제조방법은 상기 언급하고 인용한 미국 특허 제 4,888,093 호; 제 4,898,642 호; 제 4,889,595 호; 및 제 4,889,596 호에 기술되어 있다.
가장 바람직하게, 섬유내 가교결합에 사용되는 화학적 강화제는 폴리카복실레이트이다. 적당한 폴리카복실레이트로는 올레핀형으로 포화 또는 불포화되고 분자 당 3 개 이상의 카복실 그룹을 갖는 지방족 및 지방족고리계 C2-C9폴리카복실산; 및 분자 당 2 개의 카복실 그룹을 갖고 상기 카복실 그룹의 하나 또는 둘 다에 대해 알파, 베타 위치의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 지방족 및 지방족고리계 C2-C9폴리카복실산을 비롯한 C2-C9폴리카복실산이 포함된다. 상기 C2-C9폴리카복실산 가교결합제에서 특정 카복실 그룹은 2 개 이상 3 개 이하의 탄소 원자에 의해 다른 카복실 그룹으로부터 분리된다. 이러한 유형의 바람직한 가교결합제는 시트르산; 1,2,3 부탄 테트라카복실산; 1,2,3 프로판 트리카복실산; 옥시디숙신산; 타르트레이트 모노숙신산; 타르트레이트 디숙신산 또는 이들의 혼합물이다. 보다 바람직하게는, 가교결합제는 시트르산이다. C2-C9폴리카복실산으로 가교결합된 섬유는 전형적으로 셀룰로즈 무수 글루코즈 몰 기준으로 계산할 때, 섬유내 에스테르 가교결합 형태로 그와 반응한 가교결합제 약 0.5 내지 약 10.0 몰%, 보다 바람직하게는 약 1.5 내지 약 6.0 몰%를 갖는다. 이러한 유형의 가교결합제에 의해 강화된 셀룰로즈 섬유 및 그의 제조방법은 상기 언급하고 인용한 미국 특허 제 5,183,707 및 5,190,563 호에 기술되어 있다.
비틀리고 컬링된 바람직한 강화 섬유는 섬유 ＆quot;비틀림 수＆quot; 및 섬유 ＆quot;컬 인자＆quot;를 둘 다 참조하여 정량할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 ＆quot;비틀림 수＆quot;는 특정 길이의 섬유에 존재하는 비틀린 매듭의 수를 말한다. 비틀림 수는 섬유가 그의 세로 축에 대해 회전된 정도를 측정하는 수단으로 사용된다. 용어 ＆quot;비틀린 매듭＆quot;은 섬유의 세로 축에 대해 거의 180°의 축 회전을 말하며, 이때 이러한 섬유 부분(즉, ＆quot;매듭＆quot;)는 투과 광을 이용하여 현미경하에 관찰할 때 섬유의 나머지 부분에 비해 어둡게 보인다. 비틀린 매듭은 투과 광이 상기 언급한 회전으로 인한 추가의 섬유 벽을 통과하는 위치에서 어둡게 나타난다. 매듭 사이의 거리는 180°의 축 회전에 상응한다. 특정 길이의 섬유에서 비틀린 매듭의 수(즉, 비틀림 수)는 섬유 비틀림의 정도의 직접적인 지표이며, 이는 섬유의 물리적 변수이다. 비틀린 매듭 및 총 비틀림 수를 측정하는 절차는 앞에서 언급한 미국 특허 제 5,183,707 호에 기술되어 있다.
C2-C9폴리카복실산 가교결합제를 사용하여 제조된 바람직한 강화 셀룰로즈 섬유는 밀리미터(㎜) 당 적어도 약 2.5 개, 바람직하게는 적어도 약 3.0 개의 비틀린 매듭의 평균 건조 섬유 비틀림 수를 가질 것이다. 또한, 이들 섬유의 평균 습윤 섬유 비틀림 수는 바람직하게는 적어도 약 1.5 개, 보다 바람직하게는 적어도 약 2.0 개이어야 하며, 또한 바람직하게는 밀리미터 당 적어도 약 1.0 개의 비틀린 매듭을 가져야 하며 평균 건조 섬유 비틀림 수 보다 적어야 한다.
본 발명의 복합체에 사용되는 바람직한 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유는 비틀림 외에 또한 컬링된다. 섬유의 컬은 섬유에서 꼬임, 비틀림 및/또는 굴곡으로 인한 섬유의 미소한 단축으로 설명될 수 있다. 본 발명에 있어서, 섬유 컬은 2 차원 평면의 관점에서 측정된다. 섬유 컬링의 정도는 섬유 컬 인자를 참조하여 정량화될 수 있다. 컬의 2 차원적 치수인 섬유 컬 인자는 섬유를 2 차원 평면에서 관찰함으로써 결정된다. 컬 인자를 결정하기 위해, 섬유를 포함하는 2 차원 직사각형의 최장 치수로서의 섬유의 돌출된 길이(LR)와 섬유의 실제 길이(LA)를 둘 다 측정한다. 이어서 섬유 컬 인자를 하기 식으로부터 계산할 수 있다:
컬 인자 = (LA/LR) - 1
LR과 LA를 측정하기 위해 사용될 수 있는 상 분석 방법은 미국 특허 제 5,183,707 호에 기술되어 있다. 바람직하게는, 본 발명의 흡수 복합체에 사용되는 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유는 적어도 약 0.30, 보다 바람직하게는 적어도 약 0.50의 컬 인자를 갖는다.
사용된 강화제(즉, 가교결합제)의 유형 및 양에 따라서 강화도, 가교결합제의 경화시 섬유의 탈수도, 및 경화 시간 및 조건은 액체를 흡수하는 섬유의 능력 및 섬유의 팽윤되는 경향에 영향을 미친다. 섬유 벽 팽윤에 대한 저항과 관련된 것으로서의 섬유 강성은 본 발명의 흡수 복합체에 사용된 강화 셀룰로즈 섬유의 수 보유가(WRV)를 참조로 하여 정량화될 수 있다. WRV는 섬유내 물의 거의 전부가 제거된 후 일단의 섬유에 의해 보유된 물의 양의 척도이다. 비교적 탈수된 형태의 섬유를 가교결합시켜 제조된 강화 섬유의 성질을 특성화하기 위해 사용될 수 있는 다른 변수는 알콜 보유가(ARV)이다. ARV는 실질적인 섬유 팽윤을 유도하지 않는 액체, 예를 들면 이소프로필 알콜이 강화 섬유에 의해 흡수되는 정도의 척도이다. 강화 섬유의 ARV는 강화 절차시 섬유가 가교결합제 용액으로 팽윤된 정도와 직접 관련된다. 비교적 높은 ARV는 일반적으로 섬유가 가교결합시 비교적 큰 정도로 팽윤되었음을 의미한다. WRV 및 ARV의 측정 방법은 미국 특허 제 4,898,642 호에 기술되어 있다.
본 발명에 사용된 강화되고 비틀리고 컬링된 섬유에 대한 WRV는 바람직하게는 약 60 % 미만, 보다 바람직하게는 약 28 내지 약 60 % 범위, 보다 더 바람직하게는 약 28 내지 약 50 %이다. 보다 바람직한 태양에 있어서, 섬유의 WRV는 약 30 내지 45 % 범위일 수 있다. 이러한 범위 내의 WRV를 갖는 섬유는 팽윤-유도된 비틀림 풀림(untwisting)과 섬유 강성의 최적 균형을 제공하는 것으로 생각된다.
본 발명에 사용하기에 바람직한 강화된 셀룰로즈 섬유는 약 30 % 미만의 ARV(이소프로필 알콜)를 갖는 것들이다. 상기 섬유들이 약 30 % 미만의 ARV(이소프로필 알콜)를 갖는다는 제한은 강화 공정시 이들 섬유의 비교적 탈수되고 팽윤되지 않은 상태의 지표이다. 보다 바람직하게 본 발명에 유용한 섬유의 ARV(이소프로필 알콜)는 약 27 % 미만이다.
전술한 바람직한 비틀림 수, 컬 인자, WRV 및 ARV 특성을 갖는 본 발명의 강화 셀룰로즈 섬유는 미국 특허 제 4,888,093; 4,898,642; 4,889,595; 4,889,596; 5,183,707; 및 5,190,563 호에 기술된 바와 같이, 상기 섬유들이 건조되고 해섬유되는(즉, ＆quot;부풀려지는＆quot;) 동안 또는 건조되고 해섬유된 후에 비교적 탈수된 형태의 상기 섬유를 내부적으로 가교결합시켜 제조할 수 있다. 그러나, 본 발명에서 다른 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 반드시 배제한다는 것은 아니며, 이러한 다른 섬유는 앞에서 인용한 미국 특허 제 3,224,926; 3,440,135; 4,035,147; 및 3,932,209 호(이들로 제한되지는 않는다)에 기술되어 있다.
본 발명의 복합체에서 미립상 흡수성 겔화 물질과 화학적으로 강화된 섬유의 상대량은 약 90 내지 약 30 %의 AGM 및 약 10 내지 약 70 %의 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유의 범위이다. 바람직하게, 복합체는 약 70 내지 약 30 %의 AGM 및 약 30 내지 약 70 %의 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 함유한다. 보다 바람직하게, 복합체는 약 65 내지 약 35 %의 AGM 및 약 35 내지 약 65 %의 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 함유한다. 전술한 AGM과 섬유의 비율은 각각 복합체의 총 중량을 기준으로 한 것이다.
흡수 복합체는 또한 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유 이외의 다른 섬유를 함유할 수 있다. 예를 들면, 폴리올레핀 모노- 또는 다중-성분 섬유를 비롯한 통상의 목재 펄프 섬유 또는 합성 중합체 섬유를 포함하여 당해분야에 공지된 다른 친수성 섬유들을 함유할 수 있다. 다중성분 섬유는 2 개 이상의 다른 중합체들을 함유할 수 있다. 이러한 다른 섬유들은, 사용될 경우, 전형적으로 흡수 복합체에서 섬유 전체 중량의 약 50 % 이하의 양으로 사용된다. 상기 다른 섬유들은 섬유 말단부가 입자로부터 돌출되도록 AGM 입자에 부착될 수 있다.
화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유(및 흡수 복합체에 존재할 수 있는 다른 섬유들)는 흡수성 겔화 물질의 개개 입자들에 부착된다. 부착은, 본원에 기술된 바와 같은 흡수 부재 중에 삽입시 AGM 입자를 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유가 충분히 고정하도록 충분히 이루어져야 한다. 따라서, 겔 차단 및 피부 상의 겔화는 최소화되거나 방지된다. 섬유와 AGM의 부착은 많은 방법에 의해 일어날 수 있다. 예를 들면, AGM의 중합시에 또는 결합제를 사용하여 섬유가 AGM에 부착될 수 있다. AGM 중합 방법은 전형적으로 AGM의중합체 물질의 일부가 부착을 수행하기 위해 AGM 입자와 접촉할 수 있는 임의의 개별적인 섬유의 충분한 부분과 기계적으로 맞물리게 한다. 결합제를 사용하는 방법은 상기 기계적인 맞물림을 포함할 수 있으며, 결합제 물질에 의해 야기된 AGM 입자와 섬유의 기계적 및/또는 화학적 부착을 추가로 포함한다.
따라서 복합체를 제조하는 한가지 방법에 따르면, 섬유는 AGM을 제조하기 위한 중합 공정시에 AGM 입자에 부착된다. 상기에서 언급했듯이, 흡수성 겔화 물질은 액상 중합 방법 또는 역상 중합 방법에 의해 제조될 수 있다. AGM을 생성하는 반응물은 균질한 연속상 용액(액상 중합) 또는 다중상, 전형적으로는 2-상 용액(역상 중합)의 한 상으로 존재한다. 섬유는 중합 반응이 완료되어 AGM이 생성되기 전에 상기 용액 중 어느 하나에 첨가될 수 있다. 반응물의 중합시, 섬유는 생성된 중합체에 의해 적어도 부분적으로 포획된다. 액상 중합 방법에서, 생성된 중합체 생성물은 AGM 입자를 제조하는 분야에서 공지된 바와 같은 방법에 의해 분쇄될 수 있다. 중합체 생성물은 임의의 분쇄에 앞서 공지된 방법에 의해 건조되는 것이 바람직하다. 역상 중합 방법에서는, 공지된 방법, 예를 들어 원심분리, 여과 및/또는 증발에 의해 중합체 생성물을 회수한다. 함침된 섬유에 의해 AGM 입자가 둘러싸이는 것을 촉진하기 위해 중합 중 또는 후에 하기에 기술하는 바와 같은 외부 힘을 적용하는 것이 바람직하다.
바람직한 태양에 있어서, 섬유와 AGM의 부착은 결합제의 사용에 의해 달성된다. 일반적으로, 결합제로는 섬유에 액체 형태로 적용되어 섬유 상의 그의 존재로 인해 AGM과 섬유의 부착이 야기될 수 있는 물질이 포함된다. 결합제는 또한 AGM 물질과 섬유 물질을 부착시키는데 적합하여야 한다. 일반적으로, 결합제는 AGM 입자와 섬유의 기계적 및/또는 화학적 부착을 야기한다. 이론에 얽매이지 않고, 결합제는 AGM이 습윤되게 하기 쉬운 것으로 생각된다. 그 결과, 결합제는 상기 태양에 따른 복합체를 포함하는 흡수 부재의 흡수 용량 및 흡수 속도를 개선시키는 경향이 있다.
특정 결합제의 선택은 전형적으로 AGM과 섬유 물질의 화학 조성에 따라 달라지며, 당해분야에 숙련된 자가 그의 지식에 의해 선택할 수 있다. 바람직하게, 결합제는 인체 접촉을 수반하는 용도, 예를 들면 본 발명의 일회용 흡수 제품에 사용하기에 적합하다. 따라서, 결합제는 인체에 무독성이면서 비자극적이어야 한다. 결합제 혼합물을 사용할 수도 있다.
여러 유형의 결합제가 본 발명에 사용하기에 적합하다. 이론에 얽매이지 않고, 한 유형의 결합제는 입자의 중합체 물질을 액체 표면 장력의 작용 및/또는 외적 연화로 인한 중합체 쇄의 엉킴에 의해 섬유에 부착시키는 것으로 생각된다. 상기 유형의 결합제로는 (1) 친수성 유기 용매, 대표적으로 저분자량 알콜, 예를 들면 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등, 또는 폴리올, 예를 들면 프로필렌 글리콜, 글리세롤 등; (2) 물; (3) 휘발성 소수성 유기 화합물, 예를 들면 헥산, 옥탄, 벤젠, 톨루엔 등; 및 (4) 이들의 혼합물이 포함된다. 상기 유형의 바람직한 결합제는 친수성 유기 용매, 물 및 이들의 혼합물이다. 이들 결합제는 특히 AGM이 습윤되기 쉽게하는 경향이 있어 복합체의 흡수 용량 및 흡수 속도를 개선시키는 경향이 있다. 보다 바람직하게, 이러한 유형의 결합제는 물, 글리세롤, 프로필렌 글리콜 및 이들의 혼합물 중에서 선택된다.
다른 결합제는 액체 표면 장력 및/또는 섬유에 부착되기 위한 팽윤된 AGM 입자의 중합체 쇄의 엉킴에 덜 의존하거나 전혀 의존하지 않는 경향이 있다. 이러한 유형의 결합제는 전형적으로 결합제, 섬유 및 AGM 입자 사이의 기계적 및/또는 화학적 상호작용을 포함한다. 예를 들면, 결합제는 AGM과 섬유 사이에 다리를 형성할 수 있다. 이러한 유형의 결합제는 AGM과 섬유 사이의 보다 강한 부착을 제공하는 경향이 있기 때문에 본 발명에 사용하기에 바람직하다. 상기 유형의 결합제로는 예를 들면 양이온성 폴리아크릴아미드, 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물 및 이들의 혼합물이 포함된다. 상기 결합제는 바람직하게는 수성 혼합물로 사용된다.
본 발명의 가장 바람직한 태양에 있어서, 결합제는 물을 포함한다. 결합제중의 물의 존재는 AGM이 습윤되기 쉽게 하는데 특히 효과적이다. 결합제는 바람직하게 결합제 중량 기준으로 적어도 약 60 %의 물을 함유하며, 나머지는 필수적으로 하나 이상의 비-수성 결합제로 이루어진다. 비-수성 결합제로는 전술한 친수성 유기 용매, 휘발성 소수성 화합물, 양이온성 폴리아크릴아미드 및 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물이 포함된다. 결합제는 보다 바람직하게는 결합제의 총 중량을 기준으로, 약 80 내지 약 90 %의 물과 약 20 내지 약 10 %의 하나 이상의 비-수성 결합제를 함유한다.
양이온성 폴리아크릴아미드는 당해분야에 공지되어 있다. 예를 들면, 본 발명에 사용하기에 적당한 양이온성 폴리아크릴아미드는 본원에 참고로 인용된 문헌 [Pulp and Paper: Chemistry and Chemical Technology, 3rd. Ed., Vol. III, edited by James P. Casey, pp. 1458-1471(John Wiley ＆amp; Sons, 1981)]에 기술되어 있다. 적당한 양이온성 폴리아크릴아미드는 뉴저지 웨인 소재의 아메리칸 시아나미드 캄파니에서 아코스트렝스(ACCOSTRENGTH)R란 상품명으로 상업적으로 시판하고 있다. 예를 들면, 아코스트렝스R410, 711, 200, 85 및 86 수지가 시판중이다. 이들 수지는 본원에 참고로 인용된 아메리칸 시아나미드 캄파니의 1981년 11월자 기술지 제 PCT-729/1-1027-4K-11/81 호에 ＆quot;아코스트렝스R수지＆quot;란 명칭으로 기술되어 있다.
본원에서 사용된 바와 같은 ＆quot;양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물＆quot;은 생성된 반응 산물이 2 개 이상의 양이온성 작용기를 갖는, 에피클로로히드린과 단량체 또는 중합체성 아민 사이의 반응 산물을 말한다. 이들 부가물은 단량체 화합물(예: 에피클로로히드린과 에틸렌 디아민의 반응 생성물)의 형태이거나, 중합체 형태(예: 에피클로로히드린과 폴리아미드-폴리아민 또는 폴리에틸렌이민 간의 반응 생성물)일 수 있다. 이들 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물의 중합체 형태는 전형적으로 ＆quot;수지＆quot;로 지칭된다.
에피클로로히드린과 반응하여 양이온성 아미노-에피클로로히드린을 생성할 수 있는 단량체성 아민으로는 그의 구조에 1 급 또는 2 급 아미노 그룹을 갖는 단량체성 디-, 트리- 및 고차 아민이 포함된다. 상기 유형의 유용한 디아민의 예로는 비스-2-아미노에틸 에테르, N,N-디메틸렌디아민, 피페라진 및 에틸렌디아민이 포함된다. 상기 유형의 유용한 트리아민의 예로는 N-아미노에틸 피페라진, 및 디알킬렌 트리아민, 예를 들어 디에틸렌트리아민 및 디프로필렌트리아민이 포함된다. 부가물 자체에 대한 보다 완벽한 설명과 함께 부가물의 제조는 미국 특허 제 4,310,593 호(그로스(Gross), 1982. 1. 12 허여) 및 문헌[Ross et al., J. Organic Chemistry, Vol. 29, pp. 824-826(1964)]에서 찾아볼 수 있다. 이들 문헌은 둘다 본원에 참고로 인용된다.
폴리에틸렌이민과 같은 중합체성 아민도 또한 부가물을 생성하기 위한 아미노 화합물로 사용할 수 있다. 에피클로로히드린과 반응하여 본 발명에 유용한 바람직한 양이온성 중합체 부가물 수지를 생성할 수 있는 특히 바람직한 아미노 화합물로는 폴리알킬렌 폴리아민 및 포화 C3-C102염기성 카복실산으로부터 유도된 폴리아미드 폴리아민이 포함된다. 상기 유형의 에피클로로히드린/폴리아미드-폴리아민 부가물은 종이 제품용 습윤 강화 수지로서 당해분야에 공지되어 있는 수용성 열경화성 양이온성 중합체이다.
상기 바람직한 부류의 양이온성 중합체 수지를 제조하기 위해 사용되는 폴리아미드-폴리아민의 제조시, 디카복실산을 먼저 반복 그룹 -NH(CnH2nHN)x-CORCO- (여기서, n 및 x는 각각 2 이상이고, R은 디카복실산의 C1-C8알킬렌 그룹이다)을 함유하는 수용성의 장쇄 폴리아미드를 생성하는 조건하에서 바람직하게는 수용액 중에서 폴리알킬렌-폴리아민과 반응시킨다.
폴리에틸렌 폴리아민, 폴리프로필렌 폴리아민, 폴리부틸렌 폴리아민 등을 비롯한 다양한 폴리알킬렌 폴리아민을 사용하여 폴리아미드-폴리아민을 제조할 수 있으며, 이들 중에서 폴리에틸렌 폴리아민이 경제적으로 바람직한 부류를 대표한다. 보다 특히는, 본 발명에서 양이온성 중합체 수지를 제조하기 위해 사용되는 바람직한 폴리알킬렌 폴리아민은 2 개의 1 급 아민 그룹과 하나 이상의 2 급 아민 그룹(여기서, 질소 원자는 식 -CnH2n-(n은 1보다 큰 작은 정수이다)의 그룹에 의해 서로 연결되어 있으며 분자 중 상기 그룹의 수는 2 내지 약 8 이하, 바람직하게는 약 4 이하의 범위이다)을 함유하는 폴리아민이다. 질소 원자는 그룹 -CnH2n-에서 인접한 탄소 원자 또는 더 떨어진 탄소 원자에 결합될 수 있으나 동일한 탄소 원자에는 결합되지 않는다. 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타아민, 디프로필렌트리아민 등과 같은, 상당히 순수한 형태로 수득될 수 있는 폴리아민의 사용도 또한 고려된다. 전술한 것들 중에서, 2 내지 4 개의 에틸렌 그룹, 2 개의 1 급 아민 그룹 및 1 내지 3 개의 2 급 아민 그룹을 함유하는 폴리에틸렌 폴리아민이 가장 바람직하다.
본 발명에서 3 개 이상의 아미노 그룹(이들 그룹 중 적어도 하나는 3 급 아미노 그룹이다)을 함유하는 폴리아민 전구체 물질도 또한 고려된다. 이러한 유형의 적당한 폴리아민으로는 메틸 비스(3-아미노프로필)아민, 메틸 비스(2-아미노에틸)아민, N-(2-아미노에틸)피페라진, 4,7-디메틸트리에틸렌테트라아민 등이 포함된다.
전술한 폴리아민과 반응하여 본 발명에 유용한 바람직한 양이온성 중합체 수지의 폴리아미드-폴리아민 전구체를 생성할 수 있는 디카복실산으로는 바람직하게 포화 지방족 C3-C10디카복실산이 포함된다. 디글라이콜산과 함께, 3 내지 8 개의 탄소 원자를 함유하는 것들, 예를 들면 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산 등이 보다 바람직하다. 이들 중에서, 디글라이콜산, 및 분자 중에 4 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 포화 지방족 디카복실산, 즉 숙신산, 글루타르산 및 아디프산이 가장 바람직하다. 생성된 장쇄 폴리아미드-폴리아민이 수용성이거나 적어도 수-분산성인 한, 이들 디카복실산중 2 개 이상의 블렌드 뿐 아니라, 이들 중 하나 이상과 고차 지방족 디카복실산, 예를 들면 아젤라산 및 세바크산과의 블렌드도 또한 사용할 수 있다.
전술한 폴리아민 및 디카복실산으로부터 제조된 폴리아미드-폴리아민 물질은 에피클로로히드린과 반응하여 양이온성 중합체 아민-에피클로로히드린 수지를 생성한다. 상기 물질의 제조는 모두 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 2,926,116 호(케임(Keim), 1960. 2. 23 허여), 제 2,926,154 호(케임, 1960. 2. 23 허여) 및 제 3,332,901 호(케임, 1967. 7. 25 허여)에 보다 상세히 기술되어 있다.
본 발명에 결합제로서 사용하기에 바람직한 양이온성 폴리아미드-폴리아민-에피클로로히드린 수지는 키멘R이라는 상품명으로 헤르큘레스 인코포레이티드에서 상업적으로 시판하고 있다. 디에틸렌트리아민과 아디프산의 반응 생성물인 폴리아미드-폴리아민의 에피클로로히드린 부가물인 키멘R557H, 키멘R557LX 및 키멘R557 플러스가 특히 유용하다. 이들은 전형적으로 약 10 내지 약 33 중량%의 수지 활성체를 함유하는 양이온성 수지 물질의 수용액 형태로 시판된다.
전술한 폴리아민과 반응하여 본 발명에 유용한 바람직한 양이온성 중합체 수지의 폴리아미드-폴리아민 전구체를 생성할 수 있는 디카복실산은 달리는 불포화될 수도 있다. 전형적으로, 본 발명에 사용하기에 적합한 불포화 디카복실산은 C4-C10디카복실산에서 선택된다. 예를 들면, 디카복실산은 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산, 말레산, 퓨마르산 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
에피클로로히드린과 반응하여 본 발명에 유용한 양이온성 중합체 부가물 수지를 생성할 수 있는 아미노 화합물은 달리는 폴리알킬렌 폴리아민과 포화 또는 불포화 C4-C103 염기성 카복실산으로부터 유도된 폴리아미드-폴리아민을 포함할 수도 있다. 적당한 트리카복실산으로는 예를 들어 시트르산 및 아코니트산이 포함된다.
본 발명에 사용하기에 적당한 또 다른 결합제는 미국 특허 제 3,901,236 호(1975년 8월 26일자로 어새슨 등에게 허여됨); 제 5,002,814 호(1991년 3월 26일자로 낵 등에게 허여됨); 및 제 5,230,959 호(1993년 7월 27일자로 영, 시니어 등에게 허여됨)에 기술되어 있다. 이들 특허 각각은 본원에 참고로 인용된다.
일반적으로, 결합제를 사용하는 본 발명의 복합체는 하기 방식으로 제조할 수 있다. 결합제는 섬유에 적용되는데, 상기 섬유는 본원에 기술한 바와 같이 개별화되거나 되지 않을 수 있다. 상기와 같이 결합제로 처리된 섬유는 이어서 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유가 AGM을 둘러싸고 섬유와 AGM의 부착이 이루어지도록 하기 위해 AGM 입자와 물리적으로 결합시킨다. 섬유로 AGM을 둘러싸는 것을 확실히 하기 위해 외부 힘을 적용한다. 선택되는 특정 결합제에 따라서, 부착은 임의의 추가 단계 없이 일어나거나, 또는 추가의 건조 단계 또는 반응 단계를 필요로 할 수도 있다. 부착 단계 다음에는 경우에 따라 주어진 AGM 입자를 둘러싸고 있는 섬유를 다른 AGM 입자를 둘러싼 섬유와 충분히 분리시키기 위해 기계적 처리 단계가 뒤따른다.
화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유는 전형적으로 결합제가 적용되기 전에 개별화된다. 본원에서 사용된 바와 같은 ＆quot;개별화된＆quot;이란 섬유 시이트 또는 베일과 같은 벌크한 섬유 공급원과 비교할 때, 비교적 낮은 수준의 섬유 엉킴이 있도록 섬유가 기계적으로 분리된(즉, ＆quot;해섬유된＆quot;) 것을 의미한다. 기계적 해섬유는 당해분야에 현재 공지되어 있거나 또는 이후로 알려질 수 있는 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다. 기계적 해섬유는 매듭 형성 및 섬유 손상이 최소화되는 방법에 의해 수행하는 것이 바람직하다. 화학적으로 강화된 섬유를 해섬유시키기에 특히 유용한 것으로 밝혀진 한 유형의 장치는 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 3,987,968 호(1976년 10월 26일자로 무어 등에게 허여됨)에 기술된 3 단계 부풀림 장치이다. 미국 특허 제 3,987,968 호에 기술된 부풀림 장치는 섬유 물질을 기계적 충격, 기계적 교반, 공기 교반 및 한정된 양의 공기 건조의 조합에 적용하여 매듭이 거의 없는 보풀을 만들어 낸다. 섬유를 해섬유시키기 위해 적용할 수 있는 다른 방법으로는 와링(Waring) 블렌더를 이용한 처리 및 섬유를 회전하는 디스크 정련기 또는 와이어 브러쉬와 접하여 접촉시키는 것이 포함되나 이로 제한되지는 않는다. 바람직하게는, 섬유를 분리시키는 것을 촉진하기 위해 공기 스트림을 해섬유되는 섬유로 향하게 한다.
결합제는 섬유를 코팅, 덤핑, 주입, 적하, 분무, 응축 또는 침지시키는 것을 포함하여 물질에 용액을 적용하기 위한 임의의 방법에 의해 섬유에 적용될 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같은 용어 ＆quot;적용되는＆quot;은 적어도 일부의 섬유의 표면 영역의 적어도 일부가 그 위에 섬유와 AGM의 접착을 야기하는 효과량의 결합제를 갖는 것을 의미한다. 즉, 결합제는 일부 또는 전체 섬유의 표면 일부 상에, 또는 전체 표면 상에 적용될 수 있다. 바람직하게는, 결합제는 AGM 입자와 섬유 간 결합의 효율, 강도 및 밀도를 증대시키기 위해 대부분, 바람직하게는 전체 섬유의 전체 표면 상에 코팅된다. 바람직한 태양에 있어서, 결합제는 섬유의 웹에 적용된다.
결합제는 복합체의 섬유 중량의 약 0.10 내지 약 25 %의 양으로 섬유에 적용되는 것이 바람직하며, 섬유 중량은 골격 건조 중량 기준이다. 보다 바람직하게는, 결합제는 복합체의 섬유 중량의 약 10 내지 약 15 %의 양으로 사용되며, 섬유 중량은 골격 건조 중량 기준이다. 본원에 사용된 바와 같은 ＆quot;골격 건조 중량 기준＆quot;이란 섬유에 존재할 수도 있는 임의의 수분 또는 다른 휘발성 물질의 중량을 감한 섬유의 실제 중량을 의미한다. 예를 들면, 10 %의 수분을 함유하는 섬유 샘플 100 g은 골격 건조 중량 기준으로 90 g의 섬유 중량을 갖는다.
결합제가 물을 포함하는 경우, 섬유의 과도한 팽윤을 피하도록 주의하여야 한다. 섬유의 과도한 팽윤은 섬유 컬에서의 상당한 손실에 의해 입증된다. 이론에 의해 제한받지 않고, 상기와 같은 팽윤이 일어날 때, 섬유 표면은 팽윤되지 않은 조건에서 거의 편평한 표면에 비해 비교적 둥글게 되는 것으로 생각된다. 그 결과, 임의의 개별적 섬유와 임의의 개별적 AGM 입자 사이의 결합 면적은 섬유가 팽윤됨에 따라 감소되는 경향이 있어 부착도가 저하된다. 섬유의 팽윤은 섬유에 적용된 물의 양 및 섬유가 물에 노출된 시간의 양에 의해 영향을 받는다. 과도한 섬유 팽윤을 피하기 위해 이러한 조건을 조절하는 것은 당해분야에 숙련된 자라면 쉽게 인지할 것이다. 전형적으로, 섬유와 수성 결합제 간의 접촉 시간은 혼합물을 건조 또는 경화시키기 위한 열의 부가에 의해 매우 짧은 시간, 예를 들면 약 5 분 내지 수초로 유지된다. 혼합물은 전형적으로 상기 목적을 위해 약 100 내지 약 177 ℃, 바람직하게는 약 121 내지 약 177 ℃의 온도에 적용된다.
결합제를 섬유 상에 적용한 후에 및 결합제가 여전히 액체 형태로 존재하는 동안에, 입자와 섬유는 서로 물리적으로 결합되어 충분한 수의 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유가 개별적인 입자들을 둘러싸고 입자에 부착될 수 있다. 따라서, AGM 입자 및 섬유는 입자가 섬유에 의해 둘러싸이게 되는 방식으로 모아지고 접촉하며, 적어도 섬유와 AGM의 부착이 일어나는 지점에서 구성 성분으로서 서로 접촉한 채 유지된다. AGM 입자의 섬유의 물리적 결합은 바람직하게는 결합제가 작용된 섬유 표면의 적어도 일부에서 섬유와 AGM을 물리적으로 접촉시키는 것을 포함한다.
섬유와 AGM 입자는 AGM 입자가 실질적으로 개별 형태인 상태로 물리적으로 결합된다. ＆quot;실질적으로 개별적인 형태＆quot;란 AGM 입자의 거의 전부, 바람직하게는 전부가 또 다른 AGM 입자와 물리적으로 접촉되지 않은 것을 의미한다. 따라서, AGM 입자는 실질적으로 응집되지 않는다. 바람직하게는, AGM 입자의 적어도 약 80 %, 보다 바람직하게는 적어도 약 90 %가 다른 AGM 입자와 물리적으로 접촉되지 않는다.
AGM 입자와 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유는 충분한 수의 섬유가 입자를 둘러싸게 하기 위해 많은 상이한 방법에 의해 물리적으로 결합될 수 있다. 예를 들면, 섬유와 AGM은 개별적인 AGM 입자 주위로 섬유를 끌어당기는 기능을 하는 외부 힘, 예를 들면 압력, 진공, 정전력, 충격 또는 충돌력의 존재하에 물리적으로 결합시킬 수 있다. 따라서, 입자와 섬유는, 섬유를 개별적인 AGM 입자 주위로 끌어당기는 상기 외부 힘 하나 이상을 가하면서, 입자를 처리된 섬유에 근접하게, 예를 들면 처리된 섬유의 웹 상에 놓음으로써 물리적으로 결합될 수 있다. 외부 힘으로서 압력은 예를 들면 압착(즉, 캘린더) 롤(들)에 의해 적용될 수 있다. 충격 또는 충돌력은 처리된 섬유와 AGM 입자를 함께 혼합함으로써 적용될 수 있다. 처리된 섬유와 AGM을 혼합하기 위해 임의의 적당한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 섬유와 입자는 공기 주입시키거나, 또는 임펠러 또는 프로펠러 블렌딩할 수 있다.
AGM 입자와 섬유가 물리적으로 서로 결합되는 한편, 결합제는 입자와 섬유 간의 부착을 유발하기 위해 건조 또는 반응시킨다. 선택되는 특정 결합제, AGM 및 섬유 물질의 화학 조성에 따라서, 결합제의 반응은 결합제 자체의 반응, 예를 들면 중합반응, 또는 결합제와 AGM의 중합체 물질 또는 섬유 또는 둘 다와의 반응을 포함할 수 있다.
사용되는 특정 결합제에 따라서, 건조 및/또는 반응은 임의의 추가 단계없이 일어나거나 또는 가열 및/또는 조사(예: 자외선, 감마- 또는 X-선)를 수반할 수 있다. 결합제를 건조 및/또는 반응시키기 위해 필요한 특정 조건은 선택되는 특정 결합제, AGM 및 섬유 물질의 화학 조성에 따라 달라질 것이다. 전형적으로, 건조 또는 반응은 대략 수초 내지 약 5 분의 시간 동안 약 100 내지 약 177 ℃, 바람직하게는 약 121 내지 약 177 ℃의 온도로 가열함으로써 일어난다.
섬유로 둘러싸인 AGM 입자를 포함하는 생성된 조성물은 본 발명의 흡수 복합체를 얻기 위해 주어진 AGM 입자를 둘러싸고 있는 섬유를 다른 AGM 입자를 둘러싸고 있는 섬유와 분리(즉, 해섬유)시키기 위한 기계적 처리를 필요로 할 수 있다. 이러한 해섬유는 전형적으로 섬유로 AGM 입자를 둘러싸는 것이 압력, 진공 또는 정전력의 적용에 의해 이루어지는 경우, 예를 들면 섬유로 둘러싸는데 압착 롤을 사용하는 경우에 필요하게 된다. 상기와 같은 힘들이 적용된 경우, 생성된 조성물의 섬유는 충분히 균질하고 비교적 높은 밀도를 갖는 덩어리를 형성하기 위해 조성물 중의 다른 섬유와 실질적으로 균일하게 엉키게 된다. 상기 덩어리를 기계적 처리에 적용시킴으로써, 주어진 AGM 입자를 둘러싼 섬유는 다른 AGM 입자를 둘러싼 섬유와 실질적으로 분리되어 본 발명의 흡수 복합체를 생성하게 된다. ＆quot;실질적으로 분리된＆quot;이란 주어진 AGM 입자를 둘러싸고 있는 섬유와 다른 AGM 입자를 둘러싸고 있는 섬유 사이에 상당히 낮은 수준의 물리적 또는 화학적 결합이 존재하는 것을 의미한다. 바람직하게는, 주어진 입자를 둘러싼 섬유 수의 약 50 % 미만이 다른 AGM 입자를 둘러싼 섬유와 결합된다. 보다 바람직하게는, 주어진 입자를 둘러싼 섬유 수의 약 25 % 미만이 다른 AGM 입자를 둘러싼 섬유와 결합된다. 가장 바람직하게는, 주어진 입자를 둘러싼 섬유 수의 약 10 % 미만이 다른 AGM 입자를 둘러싼 섬유와 결합된다. 따라서 흡수 복합체는 필수적으로 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유에 의해 둘러싸인 개별적인 AGM 입자(＆quot;코어＆quot;)로 이루어지며, 섬유 결합도는 입자 표면의 근접부에서 최대가 되고 주어진 입자의 표면으로부터의 거리가 증가함에 따라 감소되는 경향이 있다. 흡수 복합체는 기계적 처리 전의 덩어리보다 낮은 밀도를 갖는다. 복합체는 전형적으로 약 0.02 내지 약 0.06 g/cc, 일반적으로는 약 0.05 g/cc의 밀도를 갖는다. 또한, 복합체 중의 임의의 주어진 섬유의 인장 강도는 무시하고 복합체의 인장 강도는 제로(0)에 가깝다.
기계적 해섬유 단계는 앞에서 참조로 기술한 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 개별화하기 위한 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다.
처리된 섬유와 AGM이 혼합에 의해 물리적으로 결합된 경우, 해섬유의 필요성은 시스템 중의 섬유와 AGM의 농도 및 혼합 전단을 포함한 혼합 조건에 따라 달라질 것이다. 일반적으로, 농도가 높을 수록 또는 전단이 낮을 수록 본원에 기술한 바와 같은 흡수 복합체를 제공하기 위해 해섬유 단계가 더 필요하다.
본 발명의 복합체를 제조하기 위한 경제적으로 바람직한 장치(20)가 도 2에 도시되어 있다. 일반적으로, 도 2는 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 개별화하고, 섬유를 결합제로 처리하고, AGM 입자와 처리된 섬유를 물리적으로 결합시키고, 섬유를 AGM에 부착시키고, 생성된 덩어리를 해섬유시켜 본 발명의 복합체를 생성하기 위한 시스템을 나타낸다.
도 2에 도시되어 있듯이, 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유는 베일, 시이트 또는 강화 섬유 및 이의로 다른 섬유(도시하지 않음)의 기타 공급원으로부터 섬유 오프너(212), 예를 들면 프랑스 코아 라 빌 소재의 라로슈 캄파니(LaRoche Company)에서 시판하는 바와 같은 소모기(picker) 유형의 섬유 오프너를 사용하여 얻는다. 섬유 오프너(212)는 섬유를 베일로부터 실질적으로 개별 형태로 벗겨낸다. 당해분야에 숙련된 자라면 인지하겠지만, 섬유 오프너(212)를 통과한 후에 몇몇 섬유 니트(nit) 또는 다발이 존재할 수 있다.
실질적으로 개별 형태의 섬유는 예를 들면 제 1 물질 처리 팬(210a)에 의해 도 2에서 중복 표시된 섬유 이동 덕트 시스템(214)을 통해 재섬유화 장치(216)로 이동된다. 장치(20)에서 다른 물질 처리 팬과 유사한 물질 처리 팬(210a)은 섬유를 더 성글게 하여 장치의 다음 단계로 이동시킨다. 적합한 물질 처리 팬은 캐나다 마니토바 윈니페그 소재의 노던 블라우어 인코포레이티드(Northern Blower Inc.)에서 모델 LS WHL로서 시판하고 있다. 재섬유화 장치(216)는 섬유를 더욱 성글게 한다, 즉 보다 낮은 밀도를 갖는 섬유 ＆quot;보풀＆quot;을 생성하고 섬유를 존재할 수도 있는 임의의 섬유 니트 또는 다발로 개별화하는 경향이 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 재섬유화 장치(216)는 죠지아 아틀랜타 소재의 오스프레이 코포레이션(Ospray Corporation)에서 시판하는 오스프레이 서지 빈(Ospray Surge Bin)이다.
이어서, 섬유는 예를 들면 섬유 이동 덕트(214)를 통해 제 2 물질 처리 팬(210b)에 의해 섬유 압착 장치(215)로 이동된다. 섬유 압착 장치(215)는 성글어진 형태의 섬유에 실질적으로 균일한 밀도를 제공하는 역할을 한다. 바람직한 밀도는 최종 복합체에 존재하기 원하는 섬유의 원하는 중량에 따라 달라질 것이다. 섬유 압착 장치의 세팅 및 상기 장치의 필요성은 목적하는 특정 밀도에 따라 당해분야에 보통의 기술을 가진 자가 선택할 수 있다. 적합한 섬유 압착 장치(215)는 프랑스 코아 라 빌 소재의 라로슈 캄파니에서 시판하는 라로슈 버티칼 매트 포머(LaRoche Vertical Mat Former)이다.
섬유 오프너(212), 물질 처리 팬(210a 및 210b), 재섬유화 장치(216) 및 압착 장치(215)는 실질적으로 균질한 성글어진 형태의 섬유를(즉, 섬유는 낮은 수준의 니트 또는 매듭을 가지면서 거의 균일한 밀도로 제공된다) 제공하는 역할을 한다. 섬유를 제공하기 위해 사용되는 특정 장치는 최종 복합체에 존재하기 원하는 섬유의 중량 및 조건에 따라 달라질 것이다. 전형적으로, 낮은 수준의 매듭 및 니트를 갖게 하고 섬유 상의 결합제의 고른 분포를 제공하기 위해 섬유를 적어도 부분적으로 해섬유시키고, 바람직하게는 섬유를 충분히 개별화시키는 것이 바람직하다. 숙련된 전문가라면 원하는 형태의 섬유를 제공하기 위해 당해분야에 알려져 있거나 알려지게 된 바와 같은 다양한 해섬유 및 압착 장치로부터 선택할 수 있을 것이다.
개별화되고 압착된 섬유는 이어서 예를 들면 제 3 물질 처리 팬(210c)을 거쳐 섬유 이동 덕트(214)를 통해 당해분야에 알려진 바와 같은 섬유 공기-적층 성형 장치(218a 및 218b)로 이동된다. 섬유 공기-적층 장치(218a 및 218b)는 거의 균일한, 섬유의 공기-적층된 웹을 형성하는 역할을 한다. 본 발명에 사용하기에 바람직한 섬유 적층 장치(218)는 덴마크 리스코브의 단 웹 에어 포밍 시스템즈, 단 웹 포밍 인터내셔날 리미티드(Dan Web Air Forming Systems, Dan Web Forming International, Ltd.)에서 시판하는 단 웹(Dan Web) 섬유 적층 장치이다. 상기 단 웹 섬유 적층 장치는 당해분야에서 제 1 천공 롤 및 피크(pick) 또는 바늘을 갖는 제 2 롤을 갖는 것으로 공지되어 있다. 상기 롤들은 통상적인 결합 롤의 방식으로 서로를 향해 회전한다. 섬유가 섬유 이동 덕트(214)로부터 단 웹 장치를 통과함에 따라, 섬유는 더 성글어진다, 즉 ＆quot;보풀＆quot;의 밀도가 더 감소된다. 섬유의 웹은 달리는 당해분야에 알려져 있거나 알려지게 될 다른 방법, 예를 들면 습식-적층에 의해 제조할 수 있다.
결합제는 공기-적층 성형 장치(218a 및 218b)에 있는 동안 섬유에 적용된다. 결합제는 결합 적용기(222)에 의해 제공되는데, 상기 결합 적용기는 결합제를 공기-적층 성형 장치로 운반하기에 적합한 임의의 장치, 예를 들면 당해분야에 알려진 바와 같은 가습 챔버 또는 분무 챔버일 수 있다. 공기-적층 성형 장치(218)는 결합제를 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유 상에 고르게 분포시키는 역할을 한다.
결합제가 적용된 섬유는 제 1 섬유 적층 장치(218a)에 의해 컨베이어(220) 위로 적층되어 컨베이어(220) 상에 섬유의 웹(217)을 형성한다. 컨베이어(220)는 웹 제조 분야에 공지된 어떤 것이라도 될 수 있으며, 예를 들면 진공 컨베이어 또는 정전 컨베이어일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, AGM 분산기(224)는 공기 적층 성형 장치(218a) 및 (218b)의 중간에 위치한다. AGM 분산기(224)는 AGM 입자를 제 1 공기-적층 성형 장치(218a)에 의해 생성된 섬유 웹(217) 상에 침적시킨다. AGM 분산기(224)는 실질적으로 개별 형태의 AGM 입자를 웹(217) 상으로 분배시킨다. AGM 분산기(224)는 입자 침적 분야에 알려진 바와 같은 장치의 어떤 것이라도 될 수 있다. 예를 들면, 죠지아 덜루스의 노슨 코포레이션(Nordson Corporation)에서 시판하는 노슨 디스퍼서(Nordson Disperser)가 본 발명에 사용하기에 적합하다.
AGM 입자가 그 위에 침적된 섬유 웹(217)은 이어서 결합제가 분포되어 있는 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유의 제 2 층이 AGM 입자 층 부근에 침적되는 제 2 공기-적층 성형 장치(218b)에 의해 이동되어 결합제가 그 위에 분포되어 있는 2 개의 섬유 웹과 그 사이에 침적된 AGM 입자로 된 3층 웹(219)을 형성하게 된다.
3층 웹 제조시 그를 교반하기 위한 수단(도시하지 않음)을 사용하여 섬유가 비교적 성근 상태로 유지되게 하는 것을 도울 수 있다. 예를 들면, 당해분야에 공지된 바와 같은 비이터 바아(beater bar)를 컨베이어(220)를 따라 위치시킬 수 있으며, 상기 비이터 바아는 웹 성분들을 진동시킨다.
3층 웹(219)은 이어서 캘린더 롤(226) 세트를 통해 이동된다. 캘린더 롤(226)은 섬유 웹을 합치고 압착시킴으로써 섬유, 결합제 및 AGM 입자 사이에 밀착 접촉이 이루어지고 섬유가 AGM 입자를 둘러싸게 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 생성된 압착 웹(227)은 다음으로 건조 컨베이어(230)에 의해 건조기(228)를 통과한다. 건조기(228)에서, 웹(227)은 결합제를 건조 또는 경화시키기에 충분한 조건, 전형적으로 승온 및/또는 진공에 적용된다. 건조기(228)는 이러한 기능을 수행할 수 있는 어떤 장치라도 될 수 있으며 예를 들면 당해분야에 공지된 임의의 오븐일 수 있다. 바람직한 유형의 건조기는 예를 들면 테네시주 녹스빌 소재의 ASEA 브라운 보베리(ASEA Brown Boveri)사에서 시판하는 바와 같은 공기 통과 건조 오븐이다.
웹(227)은 건조기(228)로부터 또 다른 섬유 오프너(212)로 이동된다. 섬유 오프너는 섬유를 성글게 하기에 적합한 임의의 유형, 예를 들면 팬 유형(압착) 또는 피커 유형일 수 있다. 바람직하게는, 섬유 오프너(212)는 피커 유형이다. 섬유 오프너(212)는 AGM 입자가 부착되어 있는 섬유를 실질적으로 분리하는 웹을 성글게 하여 본 발명의 흡수 복합체를 형성한다(건조기 이후에 섬유를 분리하여 본 발명의 흡수 복합체를 형성하기에 적합한 임의의 수단을 사용할 수도 있음을 인지해야 한다). 따라서, 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유에 의해 둘러싸인 실질적으로 개별적인 AGM 입자들로 이루어진 실질적으로 개별적인 단위들이 형성된다(＆quot;실질적으로 개별적인 단위＆quot;란 하나의 AGM 입자를 둘러싸고 있는 섬유가 전술한 바와 같이 다른 AGM 입자를 둘러싸고 있는 다른 섬유와 실질적으로 분리되어 섬유에 의해 둘러싸인 AGM의 비교적 분리된 단위를 형성한다는 것을 의미한다. 다른 AGM 입자들을 둘러싸고 있는 섬유들 사이에 약간의 섬유 결합이 일어날 수도 있음을 인지해야 한다). 상기 물질은 이어서 예를 들면 AGM 입자가 부착된 섬유들을 더 분리하는 다른 물질 처리 팬(도시하지 않음)을 통과하는 것이 바람직하다. 물질 처리 팬으로부터 복합체가 예를 들면 베일 또는 컨테이너(도시하지 않음) 내에 모여질 수 있다.
또는, 웹(227)은 롤 내로 감길 수 있다. 웹(227)은 감기지 않고 섬유 오프너 및 바람직하게는 전술한 바와 같은 물질 처리 팬을 나중에 통과하여 본 발명의 복합체를 형성할 수 있다. 각 경우에, 흡수 복합체는 인-라인(in-line) 공정에 직접 사용되거나 또는 다음에 사용되기 위해 수거될 수 있다.
다른 태양으로, 흡수 복합체의 제조는 예를 들면 공기-적층 또는 다른 적당한 방법에 의해 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유의 웹을 제조한 후 결합제를 웹에 적용하고 AGM 입자를 웹 상에 침적시킨 다음 웹과 입자를 압착시켜 섬유가 입자를 둘러싸게 하는 것을 포함한다. 이러한 태양에 따른 복합체는, 단지 하나의 결합 적용기가 필요하며 이 결합 적용기가 제 1 공기-적층 성형장치와 AGM 분산기 사이에 위치하여 섬유 웹이 결합제 적용 전에 형성된 다음 AGM 입자가 웹 상에 침적되는 것을 제외하고는 도 2에 도시된 바와 거의 동일한 장치를 사용하여 제조될 수 있다. 결합제와 AGM 입자가 그 위에 침적된 섬유 웹은 이어서 도 2와 관련하여 전술한 바와 같은, 섬유가 입자를 둘러싸게 하는 캘린더 롤, 건조기 및 섬유 오프너를 통과하여 본 발명의 흡수 복합체를 생성한다. 복합체는 도 2와 관련하여 전술한 바와 같은 물질 처리 팬을 통과하는 것이 바람직하다.
또 다른 태양에 있어서는, 2 개 이상의 섬유 웹이 생성된 후 결합제를 웹에 적용하고 그 위에 AGM 입자를 침적시킨 다음, 예를 들면 당해분야에 공지된 바와 같은 결합 롤을 사용하여 웹을 결합시킨다. 결합된 웹은 건조기로 가기 전에 예를 들면 캘린더 롤 세트를 사용하여 함께 압착되어 섬유가 입자를 둘러싸게 한다. 압착된 웹은 이어서 도 2와 관련하여 전술한 바와 같은 건조기 및 섬유 오프너를 통과하여 본 발명의 흡수 복합체를 생성하게 된다. 복합체는 도 2와 관련하여 전술한 바와 같은 물질 처리 팬을 통과하는 것이 바람직하다.
숙련된 전문가라면 임의의 수의 섬유 웹과 AGM 층이 전술한 방식으로 본원의 교지내용에 따라 결합되어 본 발명의 흡수 복합체를 생성함을 인지할 것이다. 본 발명의 복합체는 또한 여러가지 다른 방법에 의해 제조될 수 있다. 적합한 다른 방법은 상기 언급한 미국 특허 제 3,901,236; 5,002,814; 및 5,230,959 호에 개시되어 있다.
본 발명의 대안 방법 중 하나에서는, AGM 입자를 결합제로 처리된 섬유와 혼합시켜 복합체를 제조한다. 혼합은 예를 들면 당해분야에 공지된 바와 같은 임의의 교반 장비를 사용하거나 또는 공기 주입에 의해 일어날 수 있다. 적당한 혼합 절차는 예를 들면 상기 언급한 미국 특허 제 3,901,236 호; 제 5,002,814 호; 및 제 5,230,959 호에 기술되어 있다. 이어서, 본원에 기술된 바와 같이, 예를 들면 혼합물을 건조시키고/시키거나 결합제를 섬유 및 입자와 반응시킴으로써 결합이 이루어진다. 복합체는 결합이 일어나는 동안이나 후에 건조되는 것이 바람직하다. 건조는 임의의 적당한 방법, 예를 들면 열을 가하거나 복합체에 적외선을 조사함으로써 수행될 수 있다.
생성된 복합체는 AGM 입자를 둘러싸고 그에 부착되어 있는 화학적으로 강화된 섬유를 함유한다. 상기 언급한 미국 특허 제 5,002,814 호에 기술된 방법에 의해 제조된, 본 발명의 흡수 복합체(10)가 도 1에 나타나 있는데, 이것은 85X 배율로 확대한 흡수 복합체의 주사 전자 현미경 사진이다. 도시되어 있고 앞에서 기술했듯이, 복합체는 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유로 둘러싸인 실질적으로 개별적인 AGM 입자(＆quot;코어＆quot;)로 이루어진 실질적으로 개별적인 단위이다.
섬유에 비해 비교적 큰 AGM 입자의 직경 또는 횡단면으로 인해, 섬유는 생성된 복합체에서 AGM 입자에 효과적으로 부착되어 있다. 개개의 섬유들은 AGM 입자에 대해서를 제외하고는 실질적으로 결합되어 있지 않다. 유사하게, 개개의 AGM 입자들은 섬유에 대해서를 제외하고는 실질적으로 결합되어 있지 않다.
화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유의 거의 전부, 바람직하게는 전부 중 적어도 일부분은 흡수성 겔화 물질의 개별적 입자들의 표면의 적어도 일부분 위에 또는 부근에 위치한다. 섬유는 적어도 하나의 섬유 말단부, 바람직하게는 양쪽 섬유 말단부가 입자 표면으로부터 돌출되도록 위치한다. 이론에 얽매이지 않고, 섬유의 돌출은 복합체를 포함하는 흡수 제품에서 복합체의 이동을 최소화하는 것을 돕는다. 주어진 AGM 입자를 둘러싸고 있는 섬유는 전술한 바와 같이, 다른 AGM 입자를 둘러싼 섬유들과 실질적으로 분리되어 있다.
본 발명의 흡수 복합체는 일회용 흡수 제품을 위한 흡수 부재에 특히 유용하다. 그러나, 복합체 및 이를 함유하는 흡수 부재는 많은 다른 사용 분야에서 많은 목적으로 사용될 수 있음을 인지해야 한다. 예를 들면, 본 발명의 흡수 복합체는 충진 용기, 약물 운반 장치, 상처 소독 장치, 화상 처치 장치, 이온 교환 컬럼재, 구조 물질, 종자 시이트 또는 물-보유 물질과 같은 농업 및 원예 재료, 및 슬러지 또는 오일 탈수제, 이슬 형성 방지용 물질, 건조제 및 습도 조절 물질과 같은 산업적 용도로 사용될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 ＆quot;흡수 제품＆quot;은 신체 분비물을 흡수하고 보유하는 장치를 말하며, 보다 구체적으로는 착용자의 피부에 놓여져 신체로부터 배출된 다양한 분비물을 흡수하고 보유하는 장치를 말한다. 본원에서 ＆quot;일회용＆quot;이란 용어는 한번 사용 후에 세탁되거나 그렇지 않으면 흡수 제품으로서 재보관 또는 재사용되도록 고안되지 않은 흡수 제품을 설명하기 위해 사용된다. 일회용 흡수 제품의 예로는 생리대 및 팬티-라이너와 같은 여성 위생용 의류, 기저귀, 실금용 브리프, 기저귀 홀더, 트레이닝 팬츠 등이 포함된다.
일회용 흡수 제품은 전형적으로 액체 투과성 상면시이트, 상기 상면시이트에 연결된 액체 불투과성 배면시이트 및 상면시이트와 배면시이트 사이에 위치한 흡수 코어를 포함한다. 일회용 흡수 제품, 및 상면시이트, 배면시이트, 흡수 코어 및 이들 성분들의 임의의 개별적 층을 포함한 구성성분들은 신체 표면 및 의류 표면을 갖는다. 본원에 사용된 바와 같은, ＆quot;신체 표면＆quot;이란 착용자의 신체 쪽으로 또는 신체에 근접하게 착용되도록 의도된 제품 또는 성분의 표면을 의미하는 반면, ＆quot;의류 표면＆quot;은 반대 면에 위치하여 일회용 흡수 제품이 착용되었을 때 착용자의 신체 또는 내의 쪽으로 착용되거나 그에 근접하게 위치하도록 의도된 것이다.
본 발명의 복합체는 일회용 흡수 제품의 흡수 코어에 사용하기에 특히 유용하다. 일반적으로, 복합체는 통상적인 흡수성 겔화 물질이 사용되는 것과 동일한 방법으로, 예를 들면 적층물에, 또는 비교적 고밀도의 코어(즉, 압착되고 캘린더링되고 치밀화된 코어)에 또는 비교적 저밀도 코어(즉, 압착되지 않은, 예를 들어 공기-적층된 코어)에 사용될 수 있다. 그러나, 흡수 복합체는 통상적인 미립상 흡수 물질에 비해 특별한 잇점을 제공한다. 특히, 흡수 복합체는 흡수 제품 내에서 및/또는 흡수 제품으로부터 이동되는 경향이 적으며 구멍이 생길 경향이 적다. 통상적인 미립상 흡수 물질을 사용할 경우 입자의 이동을 최소화하기 위해 과중한 압착이 전형적으로 필요하다. 그 결과, 흡수 코어 성분들의 이론상 흡수 용량 및 속도를 근거로 하여, 흡수 코어의 가능한 흡수 용량 및 흡수 속도는 실현되지 않는다. 또한, 캘린더링된 흡수 코어는 딱딱해지거나 ＆quot;판자같이＆quot; 되는 경향이 있으며 구멍이 생기기가 더 쉽다. 게다가, 미립상 물질이 여전히 흡수 제품 내에서 및 제품으로부터 이동될 수 있다. 그러므로, 피부 상에서의 겔화 가능성을 최소화하고/하거나 착용자의 안락감을 증가시키기 위해 종종 제 2의 상면시이트가 포함된다. 대조적으로, 본 발명의 흡수 복합체는 흡수 코어 내에서 및 코어로부터의 이동 경향이 더 작다. 그러므로, 본 발명의 흡수 복합체를 함유하는 흡수 코어는 흡수성 겔화 물질의 입자의 이동을 최소화하기 위해 과중한 캘린더링이 필요하지 않을 수도 있다. 캘린더링되지 않은 흡수 코어는 균일하고 비교적 낮은 섬유 밀도를 갖는 경향이 있다, 즉 코어는 비교적 성근 구조를 갖는다. 따라서, 캘린더링되지 않은 코어는 캘린더링된 코어보다 우수한 액체 포획 성질(예를들면, 주어진 시간 내에 흡수된 액체의 속도 및 양)을 갖는 경향이 있다. 이러한 코어는 또한 통상의 AGM을 함유하는 캘린더링된 코어보다 유연한 경향이 있다. 이동이 최소화되고 AGM 입자가 섬유에 의해 완충되기 때문에 제 2의 상면시이트에 대한 필요성은 최소화된다. 또한, 캘린더링과 관련된 구멍 뚫림 문제도 방지될 수 있다.
하기 설명은 일회용 흡수 제품에 유용한 흡수 코어, 상면시이트 및 배면시이트 물질을 일반적으로 고찰한다. 이러한 일반적인 설명은 본원에 일반적으로 기술된 다른 일회용 흡수 제품의 성분들 이외에, 도 3 내지 5에 도시되고 하기에 더 기술되는 특정 흡수 제품의 이들 성분들에 적용됨을 주지해야 한다.
흡수 코어는 본 발명의 흡수 복합체를 포함한다. 흡수 코어는 상기 복합체를 포함하는 흡수 부재를 하나 이상 함유한다. 본원에 사용된 바와 같은 ＆quot;흡수 부재＆quot;는 그의 구조적 요소들 사이에 액체를 전달할 수 있는 흡수 구조물을 의미한다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 ＆quot;구조적 요소＆quot;는 본 발명의 개개의 흡수 복합체 및 흡수 구조물을 구성할 수 있는 다른 물질, 예를 들면 섬유, 야안, 스트랜드, 느슨한 입자 등을 말한다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 ＆quot;구조물＆quot;은 용어 ＆quot;구조물들＆quot; 및 용어 ＆quot;층＆quot;, ＆quot;층들＆quot; 및 ＆quot;적층된＆quot;을 포함한다. 흡수 부재는 반드시 물질의 단일 층 또는 시이트 형태의 웹에 제한되지는 않는다. 흡수 부재는 실제로 본원에 기술된 흡수 물질 유형의 적층물, 웹 또는 여러 시이트 또는 웹의 혼합물을 포함할 수 있다.
흡수 부재는 필수적으로 본 발명의 흡수 복합체, 예를 들면 복합체의 웹으로 이루어질 수 있다. 또는, 본 발명의 흡수 부재는 다른 물질, 예를 들면 하기 기술된 물질과 같은 일회용 흡수 제품에 통상적으로 사용되는 흡수 물질을 함유할 수도 있다. 바람직한 태양에 있어서, 흡수 부재는 흡수 복합체 및 복합체를 위한 담체 수단을 함유한다. 담체 수단은 흡수 복합체가 안에 또는 위에 위치하거나 분산될 수 있는 구조물 또는 매트릭스이다. 담체 수단은 흡수 물질, 바람직하게는 본원에 기술된 바와 같은 친수성 섬유를 함유하는 것이 바람직하다. 흡수 복합체는 담체 수단 전체에 걸쳐 또는 담체 수단의 일부에 실질적으로 균질하게(균일하게) 분산될 수 있다. 또는, 흡수 복합체는 담체 수단의 상이한 영역들에 걸쳐서 및 두께 전체에 걸쳐서 다양한 중량비로 분산될 수도 있다. 또 다른 태양에 있어서는, 흡수 복합체는 담체 수단의 다른 영역 또는 대역보다 높은 농도의 흡수 복합체를 갖는 영역 또는 대역에 분포될 수도 있다.
본 발명의 흡수 부재는 완전한 흡수 구조물을 제공하는 임의의 공정 또는 기술에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 흡수 복합체의 웹 또는 흡수 복합체 및 섬유 물질(섬유 담체 수단의 경우)의 혼합물을 포함하는 웹을 제공하는 공정 또는 기술에 의해 흡수 부재를 제조할 수 있다. 적합한 공정으로는 입자 침적 공정, 습식-적층 및 공기-적층이 포함된다. 흡수 부재는, 필수적으로 흡수 복합체로 이루어진 구조물 또는 섬유 내에 또는 섬유 상에 위치하거나 분산된 흡수 복합체를 갖는 구조물을 제조하기 위해 흡수 복합체, 섬유 물질 또는 이들의 혼합물을 공기-적층하여 제조되는 것이 바람직하다. 본 발명에 사용하기 위해 숙련된 전문가에 의해 쉽게 조절될 수 있는 섬유 및 초흡수성 하이드로겔-형성 물질 입자의 혼합물을 공기-적층시키는 방법은 본원에 참고로 인용된, 발명의 명칭 ＆quot;고밀도 흡수 구조물＆quot;의 미국 특허 제 4,610,678 호(1986년 9월 9일자 웨이즈만(Weisman) 등에 허여됨)에 보다 상세히 기술되어 있다. 흡수 복합체와 적당한 담체 수단의 여러 층을 제조할 수도 있다.
숙련된 전문가라면 인지할 수 있듯이, 주어진 AGM 입자를 둘러싼 섬유와 다른 AGM 입자를 둘러싼 섬유 사이의 섬유 결합도는 흡수 부재의 캘린더링 또는 요철 정도, 및 부재 중에 흡수 복합체 이외의 다른 성분의 존재에 의해 달라질 것이다. 예를 들면, 흡수 부재가 필수적으로 흡수 복합체의 웹으로 이루어지고 캘린더링되거나 요철이 형성된 경우, 요철 또는 캘린더링된 영역에서 다른 AGM 입자들을 둘러싸고 잇는 섬유들 사이에 많은 양의 섬유 결합이 있을 수 있다. 흡수 복합체가 친수성 섬유를 함유하는 웹 전체에 걸쳐 충분히 균질하게 분산되어 있는 경우에, 주어진 AGM 입자를 둘러싸고 있는 섬유는 다른 입자들을 둘러싸고 있는 섬유들과 충분히 분리된 채 유지되는 경향이 있다. 섬유 결합량은 웹 중의 흡수 복합체의 양이 증가함에 따라서, 또는 웹이 캘린더링되거나 요철이 형성된 경우에 증가되는 경향이 있다.
일반적으로, 흡수 코어는 액체(예를 들면, 생리혈, 뇨 및/또는 다른 신체 분비물)를 흡수하거나 보유할 수 있다. 흡수 코어는 압착가능하고, 유연하며 착용자 피부에 비자극적인 것이 바람직하다. 흡수 코어는 매우 다양한 크기 및 형태(예를 들면, 장방형, 타원형, 모래시계형, 'T'자형, 개뼈형, 비대칭형 등)로 제조될 수 있다. 흡수 코어는 본 발명의 흡수 복합체 이외에, 흡수 제품에 통상적으로 사용되는 매우 다양한 액체-흡수 물질 중 어느 것이라도, 예를 들면 일반적으로 에어펠트로 지칭되는 분쇄 목재 펄프를 포함할 수 있다. 흡수 코어에 사용하기 위한 다른 적합한 흡수 물질의 예로는 크레이프 셀룰로즈 와딩(wadding); 공-형태(coform)를 포함한 용융취입된 중합체; 화학적으로 강화된, 개질되거나 가교결합된 셀룰로즈 섬유; 권축 폴리에스테르 섬유와 같은 합성 섬유; 토탄 이끼; 티슈 랩 및 티슈 적층물을 포함한 티슈; 흡수성 포움; 흡수성 스폰지; 초흡수성 중합체; 흡수성 겔화 물질; 또는 임의의 등가 물질 또는 물질들의 혼합물; 또는 이들의 혼합물이 포함된다. 흡수 코어의 구조 및 구성은 또한 달라질 수 있다(예를 들면, 흡수 코어는 다양한 캘리퍼 대역을 가지고/가지거나 중심에서 보다 두껍기 위한 프로필; 친수성 구배; 본 발명의 흡수 복합체의 구배인 초흡수성 구배: 또는 보다 낮은 평균 밀도 및 낮은 기본 중량을 갖는 대역, 예를 들면 포획 대역을 가질 수 있거나, 또는 하나 이상의 층 또는 구조물을 포함할 수 있다). 그러나, 흡수 코어의 전체 흡수 용량은 흡수 제품의 디자인 하중 및 의도된 용도와 양립되어야 한다. 또한, 흡수 코어의 크기 및 흡수 용량은 기저귀, 실금용 패드, 팬티라이너, 보통의 생리대 및 취침용 생리대와 같은 다양한 용도에 부응하고 유아에서 성인까지의 착용자들에 부응하도록 달라질 수 있다.
흡수 코어는 본 발명의 흡수 복합체를 포함하는 흡수 부재를 하나 이상 포함한다. 따라서, 흡수 코어는 필수적으로 본 발명의 흡수 복합체로 이루어질 수 있다. 바람직한 태양에 있어서, 흡수 코어는 흡수 복합체와 전술한 바와 같은 복합체용 담체 수단을 포함하는 하나 이상의 흡수 부재를 갖는다. 담체 수단은 친수성 섬유들의 엉킨 덩어리를 함유하는 섬유 웹 또는 배트(batt)를 포함하는 것이 바람직하다. 흡수 복합체는 담체 수단 전체에 걸쳐 또는 담체 수단의 일부에 충분히 균질하게(균일하게) 분산되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 흡수 부재의 흡수 특성은 일반적으로 부재 전체에 걸쳐 균일하다. 또는, 흡수 복합체 및 친수성 섬유는 흡수 부재에 차별되는 흡수 용량 및/또는 속도를 갖는 구배 또는 대역을 형성하도록 분산될 수 있다. 흡수 부재는 캘린더링되거나 요철이 형성될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 ＆quot;친수성＆quot;은 섬유 상에 침적된 액체에 의해 습윤되는 섬유 또는 섬유 표면을 말한다. 문헌 [The American Chemical Society publication entitled Contact Angle, Wetability and Adhesion edited by Robert F. Gould and copyrighted in 1964]에 상세히 고찰되어 있듯이, 액체와 섬유 또는 표면 사이의 접촉 각도가 90°미만인 경우 또는 액체가 섬유 표면에 걸쳐 자발적으로 퍼져나가는 경향이 있는 경우(두 조건은 보통 공존한다) 액체에 의해 섬유 또는 섬유 표면이 습윤된다고 한다.
통상적인 흡수 제품에 사용하기에 적합한 친수성 섬유 물질의 어떠한 유형이라도 본 발명의 흡수 코어에 사용하기에 적합하다. 상기 친수성 섬유 물질의 구체적인 예로는 셀룰로즈 섬유, 개질된 셀룰로즈 섬유, 본 발명의 흡수 복합체를 제조하기 위해 본원에 기술된 바와 같은 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유, 레이온, 폴리에스테르 섬유, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트(DACRON), 친수성 나일론(HYDROFIL), 중합체성 이성분 섬유 등이 포함된다. 적당한 친수성 섬유 물질의 다른 예로는 친수성화된 소수성 섬유, 예를 들면 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀으로부터 유도된 계면활성제-처리되거나 실리카-처리된 열가소성 섬유, 폴리아크릴, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리우레탄 등이 포함된다. 유용성 및 비용의 이유로, 셀룰로즈 섬유, 특히 분쇄 목재 펄프(즉, 에어펠트)가 흡수 코어, 특히 본원에 기술된 저장 층에 사용하기에 바람직하다.
흡수 코어에 포함된 복합체의 양은 일반적으로 제품 중에 목적하는 흡수성 겔화 물질의 양을 기준으로 선택되며, 흡수성 겔화 물질의 양은 일반적으로 제품에서 목적하는 흡수 용량 및 흡수 속도를 기준으로 선택된다. 흡수 부재에 사용되는 흡수성 겔화 물질 및 친수성 섬유의 상대량은 흡수 부재의 중량%로 나타내는 것이 가장 편리할 수 있다. 전형적으로, 흡수성 겔화 물질과 친수성 섬유는, 약 2 내지 약 90 %, 바람직하게는 약 30 내지 약 85 %, 보다 바람직하게는 약 30 내지 약 70 %, 가장 바람직하게는 약 40 내지 약 70 %의 AGM, 및 상응하게, 약 10 내지 약 98 %, 바람직하게는 약 70 내지 약 15 %, 보다 바람직하게는 약 70 내지 약 30 %, 가장 바람직하게는 약 60 내지 약 30 %의 친수성 섬유의 양으로 사용된다. 흡수 복합체와 임의의 친수성 섬유(복합체를 이루고 있는 것들을 포함하여)의 상대량은 상기 범위를 만족하도록 선택될 수 있다. 흡수 제품의 두께를 최소화하기 위해, 특정 흡수 부재, 특히 액체 저장을 위하여 사용되는 흡수 부재에서 AGM의 농도를 최대화하는 것이 바람직할 수 있다.
흡수 코어는 흡수 제품에 종종 사용되는 다른 흡수성 성분들, 예를 들면 분진 층, 위킹(wicking) 또는 포획 층, 또는 착용자의 안락감 증가를 위한 제 2의 상면시이트를 포함할 수 있다.
상면시이트는 유연하고 부드러운 감촉을 주고 착용자의 피부에 비자극적인 것이 바람직하다. 또한, 상면시이트는 액체 투과성으로 그의 두께를 통해 액체(예: 생리혈 및/또는 뇨)가 쉽게 침투되도록 한다. 적합한 상면시이트는 광범위한 물질, 예를 들면, 직물 및 부직물(예: 섬유의 부직포 웹); 천공 성형된 열가소성 필름, 천공 플라스틱 필름 및 하이드로폼 열가소성 필름과 같은 중합체 물질; 다공성 포움; 망상조직 포움; 망상조직 열가소성 필름; 및 열가소성 스크림으로부터 제조될 수 있다. 적합한 직물 및 부직물은 천연 섬유(예: 목재 또는 면 섬유), 합성 섬유(예: 폴리에스테르, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 섬유와 같은 중합체 섬유) 또는 천연 섬유와 합성 섬유의 혼합물로 이루어질 수 있다. 상면시이트가 부직포 웹을 포함하는 경우, 웹은 많은 공지된 기법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 웹은 방사결합되거나, 소면되거나, 습식-적층되거나, 용융-취입되거나, 하이드로엔탱글(hydroentangle)되거나 이들의 조합에 적용될 수 있다.
배면시이트는 액체(예: 생리혈 및/또는 뇨) 불투과성이며 바람직하게는 얇은 플라스틱 필름으로부터 제조되나, 다른 유연한 액체 불투과성 물질도 또한 사용할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은 ＆quot;유연한＆quot;이란 용어는 유연하며 인체의 일반적 형태 및 윤곽에 쉽게 일치되는 물질을 말한다. 배면시이트는 흡수 코어에 흡수되어 보유된 분비물이 흡수 제품과 접촉하는 제품, 예를 들어 침대 시이트, 팬츠, 잠옷 및 내의를 습윤시키는 것을 방지한다. 따라서, 배면시이트는 직물 또는 부직물, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 열가소성 필름과 같은 중합체 필름, 또는 필름-코팅된 부직물과 같은 복합 물질을 포함할 수 있다. 적합한 배면시이트는 약 0.012 ㎜(0.5 mil) 내지 약 0.051 ㎜(2.0 mil)의 두께를 갖는 폴리에틸렌 필름이다. 대표적인 폴리에틸렌 필름은 오하이오 신시네티의 클로페이 코포레이션(Clopay Corporation)에서 P18-0401이란 명칭으로 제조되며 인디아나 테레 호테의 트레디가 필름 프로덕츠(Tredegar Film Products)에서 XP-39385란 명칭으로 제조된다. 배면시이트는 요철을 형성시키기고/시키거나 매트 처리하여 보다 의류같은 외관을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 배면시이트는 분비물이 배면시이트를 통과하는 것은 방지하면서 증기는 흡수 코어로부터 빠져나가도록 할 수 있다(즉, 배면시이트는 숨을 쉰다). 배면시이트의 크기는 흡수 코어의 크기 및 선택된 정확한 흡수 제품 디자인에 의해 결정된다.
배면시이트와 상면시이트는 각각 흡수 코어의 의류 표면과 신체 표면에 인접하여 위치한다. 흡수 코어는 바람직하게는 당해분야에 공지된 바와 같은 부착 수단(도 3 내지 5에는 도시하지 않음)에 의해 알려진 임의의 방법으로 상면시이트, 배면시이트 또는 둘 다에 연결된다. 그러나, 본 발명의 태양은 전체 흡수 코어 부분이 상면시이트, 배면시이트 또는 둘 다에 부착되지 않은 경우에 예상된다.
예를 들면, 배면시이트 및/또는 상면시이트는 균일한 연속 접착제 층, 패턴화된 접착제 층, 또는 접착제의 분리된 선, 나선 또는 점들의 배열에 의해 흡수 코어에 또는 서로에 고정될 수 있다. 만족스러운 것으로 밝혀진 접착제는 미네소타 세인트 폴의 에이치. 비. 풀러 캄파니(H. B. Fuller Company)에서 HL-1258 또는 H-2031이란 명칭으로 제조하고 있다. 부착 수단은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,573,986 호(1986년 3월 4일자 미네톨라(Mientola) 등에 허여됨)에 개시된 바와 같은 접착제 필라멘트의 개방된 패턴 망상구조를 포함하는 것이 바람직하다. 필라멘트의 개방된 패턴 망상구조의 대표적인 부착 수단은 미국 특허 제 3,911,173 호(1975년 10월 7일자 스프래그 쥬니어(Sprague, Jr.)에 허여됨); 제 4,785,996 호(1978년 11월 22일자 즈위커(Zwieker) 등에 허여됨); 및 제 4,842,666 호(1989년 6월 27일자 웨레닉스(Werenicz)에 허여됨)에 도시된 장치 및 방법에 의해 예시된 바와 같은 나선 패턴으로 소용돌이치는 접착제 필라멘트의 여러 선을 포함한다. 상기 특허들은 각각 본원에 참고로 인용된다. 또는, 부착 수단은 열 결합, 압력 결합, 초음파 결합, 동적 기계적 결합 또는 임의의 다른 적합한 부착 수단, 또는 당해분야에 공지된 바와 같이 이들 부착 수단들의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 일회용 흡수 제품의 바람직한 태양은 도 3에 도시된 생리대(30)이다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 ＆quot;생리대＆quot;는 여성이 외음부 부근에, 일반적으로는 생식기 영역 밖에 착용하여 착용자의 신체로부터의 생리혈 및 다른 질 분비물(예: 혈액, 생리혈 및 뇨)을 흡수하고 보유하도록 고안된 흡수 제품을 말한다. 일부는 착용자의 전정 안쪽에, 일부는 바깥쪽에 위치하는 음순간 장치도 또한 본 발명의 범위에 속한다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 ＆quot;외음부＆quot;는 바깥에서 보이는 여성의 생식기를 말한다. 그러나, 본 발명은 또한 팬티라이너와 같은 다른 여성용 생리대 또는 기저귀를 비롯한 실금용 패드 등과 같은 다른 흡수 제품에도 적용될 수 있다.
도 3은 생리대(30)의 구조를 보다 명확히 보여주기 위해 절단된 구조 부분과, 관찰자 쪽으로 향한, 착용자와 맞닿거나 접촉하는 생리대(30) 부분을 갖는 편평한 상태의 본 발명의 생리대(30)의 평면도이다. 생리대(20)는 신체-접촉 표면(302) 또는 ＆quot;신체 표면＆quot;과 의류 표면(304), 2 개의 표면을 갖는다. 신체 표면으로부터 보여질 때의 생리대(30)가 도 3에 도시되어 있다. 신체 표면은 착용자의 신체에 접하여 착용되도록 의도된 것인 반면 의류 표면은 반대 면에 위치하며 생리대(30)가 착용될 때 착용자의 의류에 접하여 놓이도록 의도된 것이다. 도 3에 도시되어 있듯이, 생리대(30)는 중심 흡수체(310) 및 의류 보호 시스템(350)을 포함하는 것이 바람직하다.
중심 흡수체(310)는 액체 투과성 상면시이트(320), 상면시이트(320)에 연결된 액체 불투과성 배면시이트(330) 및 상면시이트(320)와 배면시이트(330) 사이에 위치한 흡수 코어(340)를 포함한다. 도 3에서 또한 중심 흡수체(310)가 그의 외부 가장자리들(여기서 종방향 가장자리는 (312)로 표시되고 말단 가장자리는 (314)로 표시된다)에 의해 한정되는 외면을 가짐을 알 수 있다. 중심 흡수체(310)는 또한 종방향 중심선(316)과 횡방향 중심선(318)을 갖는다. 본원에서 사용된 용어 ＆quot;종방향＆quot;은 일반적으로 흡수 제품을 착용시 서있거나 직립한 착용자를 왼쪽 및 오른쪽 신체로 반씩 양분하는 수직면과 일렬이 되는(예를 들면 대략적으로 평행한) 흡수 제품의 평면 내의 선, 축 또는 방향을 말한다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 ＆quot;횡방향＆quot; 또는 ＆quot;측방향＆quot;은 상호교환가능하며 일반적으로 종방향에 수직한 흡수 제품의 평면 내에 놓인 선, 축 또는 방향을 말한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 흡수 코어(340)는 신체 표면(342), 의류 표면(344), 측면 가장자리(346) 및 말단 가장자리(348)를 갖는다.
일반적으로, 상면시이트(320), 배면시이트(330) 및 흡수 코어(340)의 구조는 상기 본원에서 기술한 바와 같다. 상면시이트, 배면시이트 및 흡수 코어는 다양한 공지된 구조(소위 ＆quot;튜브＆quot; 제품)로 조립될 수 있으며, 흡수 코어는 본 발명의 흡수 복합체를 포함하도록 응용된다. 바람직한 생리대 구조는 일반적으로 미국 특허 제 4,950,264 호(＆quot;얇고 유연한 생리대＆quot;, 1990. 8. 21, 오스본(Osborn)에게 허여); 제 4,425,130 호(＆quot;복합 생리대＆quot;, 1984. 1. 10, 데스마라이스(DesMarais)에게 허여); 제 4,321,924 호(＆quot;테두리를 갖는 일회용 흡수 제품＆quot;, 1982. 3. 30, 애르(Ahr)에게 허여); 제 4,589,876 호(＆quot;플랩을 갖는 성형된 생리대＆quot;, 1987. 8. 18, 반 틸버그(Van Tilburg)에게 허여); 제 5,009,653 호(＆quot;얇고 유연한 생리대＆quot;, 1991. 4. 23, 오스본에게 허여); 제 5,308,346 호(＆quot;탄성화된 생리대＆quot;, 1994. 5. 3, 스넬러(Sneller) 등에게 허여)에 기술되어 있다. 이들 특허는 각각 본원에 참고로 인용된다. 도 3은 상면시이트(320)와 배면시이트(330)가 일반적으로 흡수 코어(340) 보다 큰 길이 및 너비 치수를 갖는 바람직한 태양의 생리대(30)를 도시하고 있다. 상면시이트(320)와 배면시이트(330)는 흡수 코어(340)의 가장자리를 지나 연장되어 외면 부분을 형성한다.
생리대에 흡수 코어로 사용되며 본 발명에 맞게 응용될 수 있는 대표적인 흡수 구조물은 상기 언급하고 인용한 미국 특허 제 4,610,678 호, 및 미국 특허 제 4,834,735 호(＆quot;저밀도 및 낮은 기본 중량의 포획 대역을 갖는 고밀도 흡수 부재＆quot;, 1989. 5. 30, 앨러매니(Alemany) 등에게 허여); 및 유럽 특허원 제 0 198 683 호(더 프록터 앤드 갬블 캄파니, 듀엔크(Duenk) 등의 명의로 1986. 10. 22 공개)에 기술되어 있다. 이들 특허에 기술된 흡수 코어는 거기에 기술된 흡수성 겔화 물질로서 흡수 복합체를 포함하도록 쉽게 응용될 수 있다. 본 발명의 흡수 코어의 바람직한 태양은 상기 언급하고 인용한 미국 특허 제 4,950,264 및 5,009,653 호에 기술된 바와 같이 2 개의 공기 적층된 티슈 사이에 위치한 초흡수성 물질의 층을 포함한다(여기에서 초흡수성 물질은 본 발명의 흡수 복합체를 포함한다). 상기 특허는 각각 본원에 참고로 인용된다. 흡수 코어는 또는 흡수 제품에 대한 일반적인 언급에서 전술한 바와 같이 친수성 섬유와 흡수 복합체를 포함하는 웹을 포함할 수도 있다.
생리대(30)에 바람직한 상면시이트(320)는 천공 성형된 필름을 포함한다. 천공 성형된 필름은 신체 분비물에는 투과성이면서 비-흡수성이고 액체가 역으로 이동되어 착용자의 피부를 재습윤시키는 가능성이 감소되기 때문에 상면시이트에 바람직하다. 따라서, 신체와 접촉하는 성형 필름의 표면은 건조하게 유지됨으로써 신체 오염을 감소시키고 착용자에 보다 안락한 느낌을 제공한다. 적합한 성형 필름은 미국 특허 제 3,9292,135 호(＆quot;테이퍼링된 모세관을 갖는 흡수 구조물＆quot;, 톰슨(Thompson), 1975. 12. 30); 제 4,324,246 호(＆quot;오염 저항성 상면시이트를 갖는 일회용 흡수 제품＆quot;, 뮬란(Mullane) 등, 1982. 4. 13); 제 4,342,314 호(＆quot;섬유-유사 성질을 나타내는 탄성 플라스틱 웹＆quot;, 라델(Radel) 등, 1982. 8. 3); 제 4,463,045 호(＆quot;비-광택적으로 보이는 표면 및 의류-유사 촉감을 나타내는 현미경적으로 팽창된 3차원 플라스틱 웹＆quot;, 애르 등, 1984. 7. 31); 및 제 5,006,394 호(＆quot;다층 중합체 필름＆quot;, 베어드(Baird), 1991. 4. 9)에 기술되어 있다. 이들 특허 각각은 본원에 참고로 인용된다. 본 발명에 바람직한 상면시이트는 상기 특허들 중 하나 이상에 기술되고 오하이오 신시네티의 더 프록터 앤드 갬블 캄파니에서 ＆quot;DRI-WEAVE＆quot;로 생리대 용으로 시판하는 성형 필름이다.
본 발명의 생리대(30)의 바람직한 태양에 있어서, 생리혈이 흡수 코어 내로 흘러가 흡수되지 않고 상면시이트 위로 흘러나올 가능성을 최소화하기 위해 신체 표면이 친수성이 아닌 경우보다 액체가 상면시이트를 보다 빨리 통과할 수 있도록 성형 필름 상면시이트(320)의 신체 표면은 친수성이다. 바람직한 태양에 있어서, 상면시이트는 상기 언급하고 인용한 미국 특허 제 4,950,254 호 및 제 5,009,653 호에 기재된 바와 같은 계면활성제로 처리함으로써 친수성으로 만들 수 있다.
도 4에 도시된 본 발명의 바람직한 태양에 있어서, 포획 성분(360)(또는 성분들)은 상면시이트(320)와 흡수 코어(340) 사이에 위치하거나 또는 복합체 상면시이트의 바닥 표면을 포함할 수 있다. 포획 성분은 여러 기능을 담당할 수 있다. 이러한 기능들은 흡수 코어 위 및 코어 내의 분비물의 개선된 위킹을 포함한다. 분비물의 개선된 위킹은 흡수 코어 전체에 걸쳐 분비물의 보다 고른 분포를 제공하고 생리대(30)가 비교적 얇게 제조되게 하기 때문에 중요하다(본원에서 언급된 위킹은 한방향, 두방향 또는 모든 방향(즉, x-y 평면 및/또는 z-방향)으로 액체의 이동을 포함할 수 있다). 포획 성분(360)은 폴리에스테르, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌을 포함한 합성 섬유의 부직포 또는 직물 웹; 면 또는 셀룰로즈를 포함한 천연 섬유; 또는 임의의 등가의 물질 또는 물질 혼합물을 포함한 여러 상이한 물질들로 이루어질 수 있다. 포획 성분을 갖는 생리대의 예는 상기 언급하고 인용한 미국 특허 제 4,950,264 및 5,009,653 호; 및 PCT 특허 공개 WO 93/11725 호(＆quot;융합 층을 갖는 흡수 제품＆quot;, 1993년 6월 24일 크리(Cree) 등의 명의로 공개); 및 동시 계류중인 미국 특허 출원 제 08/289,084 호(1994. 5. 6, 크리 등의 명의로 출원)에 보다 상세히 기술되어 있다. 이들 참조 문헌은 각각 본원에 참고로 인용된다. 바람직한 태양에 있어서, 포획 성분(360)은 웹을 연결시키기 위한 임의의 통상적인 수단에 의해, 가장 바람직하게는 상기 언급한 크리 등의 특허원 및 PCT 공개공보에 보다 상세히 기술된 바와 같은 융합 결합에 의해 상면시이트(320)에 연결될 수 있다.
사용시, 생리대(30)는 상기 목적을 위해 공지된 임의의 부착 수단(370)에 의해 제자리에 유지될 수 있다. 바람직하게는, 생리대는 사용자의 내의 또는 팬티에 놓여져 접착제와 같은 고착장치에 의해 거기에 고정된다. 접착제는 생리대를 내의 의 가랑이 부분에 고정시키기 위한 수단을 제공한다. 따라서, 생리대(30)의 의류 표면(304)의 일부 또는 전부는 접착제로 코팅될 수 있다. 도 3에 나타낸 본 발명의 바람직한 태양에 있어서, 일부는 생리대(30)의 중심 흡수체(310)와 내의 보호 시스템(350) 둘 다 위에 위치한다. 중심 흡수체 상에 위치한 접착제 부분은 패드 접착제(372)로 분류되고 내의 보호 시스템 상에 위치한 부분은 접착제가 위치한 내의 보호 시스템의 요소에 따라 플랩 접착제(374)로 분류된다. 당해분야에서 상기 목적으로 사용되는 임의의 접착제 또는 아교를 본 발명의 접착제로 사용할 수 있으며, 감압(感壓)성 접착제가 바람직하다. 적당한 접착제는 오하이오 콜럼버스 소재의 센튜리 어드헤시브즈 코포레이션(Century Adhesives Corporation)에서 제조한 센튜리 A-305-IV 및 뉴저지 브릿지워터 소재의 내셔날 스타치 앤드 케미칼 캄파니(National Starch and Chemical Company)에서 제조한 인스탄트 록(Instant Lock) 34-2823이다. 적당한 접착성 고착장치는 또한 미국 특허 제 4,917,697 호(오스본, 1990. 4. 17)에 기재되어 있다. 감압성 접착제는 전형적으로 사용 전에 접착제가 내의의 가랑이 부분 이외의 다른 표면에 들러붙는 것을 막기 위해 제거가능한 이형 라이너로 덮여진다. 이들은 도 4에서 패드 이형 라이너(376) 및 플랩 이형 라이너로 분류된다. 상기 목적으로 통상 사용되는 임의의 시판하는 이형 라이너를 본 발명에 사용할 수 있다. 적합한 이형 라이너의 비제한 예로는 위스콘신 메나사 소재의 아크로실 코포레이션(Akrosil Corp.)에서 제조한 BL30MG-A Silox E1/0 및 BL30MG-A Silox 4P/0이 있다. 적당한 이형 라이너는 또한 상기 언급한 미국 특허 제 4,917,697 호에 기술되어 있다. 본 발명의 생리대(30)는 이형 라이너를 제거한 후 접착제가 내의와 접촉하도록 생리대를 내의에 위치시킴으로써 사용된다. 접착제는 생리대를 사용 중 내의 내 제 위치에 유지시킨다.
본 발명의 생리대는 내의 보호 시스템(350), 예를 들면 측면 플랩을 또한 포함할 수 있다. 플랩은 적어도 2가지 목적을 수행한다. 첫째, 플랩은, 바람직하게는 내의 가장자리를 따라 2중 차단벽을 형성함으로써 생리혈에 의해 착용자의 신체와 내의가 오염되는 것을 방지하는 역할을 한다. 둘째, 플랩에는 바람직하게는 그의 의류 표면 상에 부착 수단(370)의 일부인 플랩 접착제(374)가 제공되어 있어, 플랩은 내의 아래에서 거꾸로 접혀 내의의 의류 접촉면에 또는 서로에 부착될 수 있다. 이런 식으로, 플랩은 생리대가 내의 안에서 적절히 위치하도록 유지시키는 역할을 한다. 플랩은 상면시이트, 배면시이트, 티슈 또는 이들 물질들의 혼합물과 유사한 물질들을 비롯하여 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 본 발명의 생리대에 사용하기에 적합하거나 응용가능한 플랩을 갖는 많은 생리대가 상기 언급하고 인용한 미국 특허 제 4,589,876 호; 및 제 4,687,478 호(＆quot;플랩을 갖는 성형된 생리대＆quot;, 1987년 8월 18일자 반 틸버그에 허여됨) 및 제 4,608,047 호(＆quot;생리대 부착 수단＆quot;, 1986년 8월 26일 매팅글리(Mattingly)에 허여됨)에 개시되어 있다. 이들 특허 각각은 본원에 참고로 인용된다.
본 발명의 흡수 복합체가 사용될 수 있는 또 다른 일회용 흡수 제품은 기저귀이다. 본원에서 사용된 바와 같은 용어 ＆quot;기저귀＆quot;는 착용자의 하체에 착용되는, 일반적으로 유아 및 실금자가 착용하는 흡수 제품을 말한다.
도 5는 기저귀(50)의 구조를 보다 명확히 보여주기 위해 절단된 구조 부분과, 관찰자 쪽으로 향한, 착용자로부터 멀리 향하고 있는 기저귀(50) 부분, 즉 외부 표면을 편평한, 수축되지 않은 상태의(즉, 탄성 유도된 수축부가 잡아당겨진 상태의) 본 발명의 기저귀(30)의 평면도이다. 도 5에서 보듯이, 기저귀(50)는 바람직하게는 액체 투과성 상면시이트(520); 상면시이트(520)에 연결된 액체 불투과성 배면시이트(530); 상면시이트(520)와 배면시이트(530) 사이에 위치한, 의류 접촉면(542), 신체 접촉면(544), 측면 가장자리(546), 허리 가장자리(548) 및 귀(549)를 갖는 흡수 코어(540)를 포함한다. 기저귀(50)는 바람직하게는 탄성화된 다리 커프스(550); (560)으로 중복 표시된 허리 탄성 부분; 및 (570)으로 일반적으로 중복 표시된 고착 시스템을 또한 포함한다.
기저귀(50)는 외부 표면(52), 외부 표면(52)에 대향되는 내부 표면(54), 제 1 허리 영역(56), 제 2 허리 영역(58), 및 기저귀(50)의 외부 가장자리에 의해 한정되는 외면(51)(여기에서 종방향 가장자리는 (55)로 표시되고 말단 가장자리는 (57)로 표시되어 있다)을 갖는 것으로 도 5에 도시되어 있다(숙련된 전문가라면 기저귀는 통상적으로 한 쌍의 허리 영역과 허리 영역 사이의 가랑이 영역을 갖는 것으로 기술됨을 인지하겠지만, 본원에서는 용어의 단순화를 위해 기저귀(50)는 전형적으로 가랑이 영역의 일부로 표시되는 기저귀 부분을 포함하여 단지 허리 영역 만을 갖는 것으로 기술한다). 기저귀(50)의 내부 표면은 사용시 착용자의 신체와 접하여 위치하는 기저귀(50) 부분을 포함한다(즉, 내부 표면(54)은 일반적으로 적어도 일부의 상면시이트(52)와 상면시이트(520)에 연결될 수 있는 다른 성분들에 의해 형성된다). 외부 표면(52)은 착용자의 신체로부터 떨어져 위치하는 기저귀(50) 부분을 포함한다(즉, 외부 표면(52)은 일반적으로 적어도 일부의 배면시이트(530)와 배면시이트(530)에 연결될 수 있는 다른 성분에 의해 형성된다). (본원에 사용된 바와 같이, 착용자와 맞닿는 기저귀(50) 부분 또는 그의 성분은 또한 신체 접촉면으로 지칭한다. 마찬가지로, 착용자로부터 멀리 향하고 있는 부분은 또한 본원에서 의류 접촉면으로 지칭한다). 제 1 허리 영역(56) 및 제 2 허리 영역(58)은 각각 외면(51)의 말단 가장자리(57)로부터 기저귀(50)의 측방향 중심선(53)으로 연장되어 있다. 도 5는 또한 종방향 중심선(59)도 도시하고 있다.
도 5는 상면시이트(520)와 배면시이트(530)가 일반적으로 흡수 코어(540) 보다 큰 길이 및 너비 치수를 갖는 바람직한 태양의 기저귀(50)를 도시하고 있다. 탄성화된 다리 커프스(550) 및 배면시이트(530)는 흡수 코어(540)의 가장자리를 지나서 연장되어 기저귀(50)의 외면(51)을 형성한다.
본 발명의 기저귀는 많은 공지된 구조를 가질 수 있으며, 그의 흡수 코어는 본 발명에 맞게 응용된다. 대표적인 구조는 일반적으로 미국 특허 B1 3,860,003 호(뷰엘(Buell), 1989. 4. 18); 제 5,151,092 호(뷰엘 등, 1992. 9. 29); 및 제 5,221,274 호(뷰엘 등, 1993. 6. 22)에 기술되어 있다. 이들 특허는 각각 본원에 참고로 인용된다. 본 발명에 맞게 용이하게 응용될 수 있는 또 다른 기저귀 구조는 본원에 참고로 인용된 동시 계류중인 미국 특허 출원 제 08/203,456 호(1994년 2월 28일자 로오(Roe) 등의 명의로 출원)에 기술되어 있다. 이들 특허에 기술된 기저귀들의 흡수 코어는 본 발명의 흡수 복합체를 상기 특허에 기술된 흡수성 겔화 물질로서 포함하도록 본원의 교지 내용에 비추어 응용될 수 있다.
기저귀(50)에 사용하기에 특히 적합한 상면시이트(520)는 직물 분야에 숙련된 자에게 공지되어 있는 수단에 의해 소면되고 열적으로 결합된다. 만족스러운 상면시이트는 약 2.2 데니어를 갖는 스테이플 길이의 폴리프로필렌 섬유를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 ＆quot;스테이플 길이의 섬유＆quot;는 적어도 약 15.9 ㎜(0.625 인치)의 길이를 갖는 섬유를 말한다. 바람직하게는, 상면시이트는 약 14 내지 약 25 g/m2의 기본 중량을 갖는다. 적합한 상면시이트는 메사츄세츠 왈폴 소재의 디비젼 오브 인터내셔날 페이퍼 캄파니(Division of International Paper Company)에서 P-8이란 명칭으로 제조된다.
기저귀(50)의 상면시이트(520)는 상면시이트를 통과하여 흡수 코어에 보유되어 있는 액체로부터 착용자의 피부를 격리하기 위해(즉, 재습윤을 방지하기 위해) 소수성 물질로 제조되는 것이 바람직하다. 상면시이트가 소수성 물질로 제조되는 경우, 액체가 상면시이트를 보다 신속히 통과하도록 상면시이트의 적어도 상부 표면은 친수성으로 처리된다. 이것은 신체 분비물이 상면시이트를 통과하여 흡수 코어에 흡수되지 않고 상면시이트 위로 흘러나갈 가능성을 감소시킨다. 상면시이트는 계면활성제로 처리함으로써 친수성으로 될 수 있다. 상면시이트를 계면활성제로 처리하는 적당한 방법으로는 상면시이트 물질에 계면활성제를 분무하고 물질을 계면활성제에 침지시키는 방법이 포함된다. 상기와 같은 처리 및 친수성화에 대한 보다 상세한 고찰은 각각 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제 4,988,344 호(＆quot;다중 흡수 층을 갖는 흡수 제품＆quot;, 레이징(Reising) 등, 1991. 1. 29) 및 제 4,988,345 호(＆quot;신속히 포획하는 흡수 코어를 갖는 흡수 제품＆quot;, 레이징, 1991. 1. 29)에 나와 있다.
본원에 기술한 바와 같은 기저귀의 바람직한 태양에 있어서, 배면시이트(530)는 흡수 코어를 지나서 전체 기저귀 외면 주위로 약 1.3 내지 약 6.4 ㎝(약 0.5 내지 약 2.5 인치)의 최소 거리가 연장되어 있는 변형된 모래시계 형태를 갖는다.
흡수 코어(540)는 기저귀(50)와 양립되는 임의의 크기 또는 형태를 가질 수 있다. 기저귀(50)의 한 바람직한 태양은 제 1 허리 영역에 귀를 갖는 비대칭의 변형된 T-형 흡수 코어(540)를 가지나 일반적으로 제 2 허리 영역에서는 장방형이다. 광범위한 호응 및 상업적 성공을 달성한 본 발명의 흡수 코어로 사용되기 위한 대표적인 흡수 구조물은 상기 언급하고 인용한 미국 특허 제 4,610,678 호, 및 제 4,673,402 호(＆quot;2중 층 코어를 갖는 흡수 제품＆quot;, 웨이즈맨 등, 1987. 6. 16); 제 4,888,231 호(＆quot;분진 층을 갖는 흡수 코어＆quot;, 앵스타트(Angstadt), 1989. 12. 19); 및 상기 언급한 미국 특허 제 4,834,735 호에 기술되어 있다. 미국 특허 제 5,234,423 호(＆quot;탄성 허리 부분 및 증대된 흡수성을 갖는 흡수 제품＆quot;, 앨러매니 등, 1993. 8. 10) 및 제 5,147,345 호(＆quot;실금자용 고효율 흡수 제품＆quot;, 영 레이븐(Young, Lavon) 및 테일러(Taylor), 1992. 9. 15)에 상세히 기재되어 있는 바와 같이, 흡수 코어는 또한 흡수 저장 코어 위에 위치한 화학적으로 강화된 섬유의 포획/분포 코어를 함유하는 2중 코어 시스템을 포함할 수 있다. 상기 특허들은 모두 본원에 참고로 인용된다. 상기 특허들에 기술된 흡수 코어는 흡수성 겔화 물질로서 본 발명의 흡수 복합체를 포함하도록 응용될 수 있다. 바람직하게, 흡수 복합체는 액체를 포획 및/또는 분포시키는 것에 반대되게 주로 액체를 보유 또는 저장하는 기능을 하는 흡수 코어(전형적으로 저장 층 또는 저장 코어로 지칭함)의 한 성분에 포함된다. 보다 바람직하게, 흡수 코어는 흡수 제품에 대한 일반적인 언급에서 전술한 바와 같이, 친수성 섬유 및 흡수 복합체를 포함한다.
바람직한 태양에 있어서, 기저귀(50)는 또한 액체 및 다른 신체 분비물의 개선된 봉쇄를 제공하기 위한 탄성화된 다리 커프스(550); 밀착 및 봉쇄를 제공하는 탄성 허리 부분(560); 및 제 1 허리 영역(56)과 제 2 허리 영역(58)을 중첩 구조로 유지시켜 측면 장력이 기저귀의 둘레 주위로 유지됨으로써 기저귀를 착용자에 유지시키는 측면 폐쇄부를 형성하는 고착 시스템(570)을 포함한다. 기저귀(50)는 또한 기저귀(50)의 보다 안락하고 몸에 딱 맞는 밀착감과 보다 효과적인 적용을 제공하는 탄력적으로 신축되는 부분을 제공하기 위해 허리 영역(56) 및 (58)에 탄성화된 측면 패널(도시하지 않음)을 포함할 수도 있다.
탄성화된 다리 커프스(550)는, 상기 언급한 미국 특허 B1 3,860,003 호; 제 4,909,803 호(아지즈(Aziz) 등, 1990. 3. 20); 제 4,695,278 호(로우슨(Lawson), 1987. 9. 22); 및 제 4,795,454 호(드라고(Dragoo), 1989. 1. 3)(이들 특허는 각각 본원에 참고로 인용된다)에 기술된 것들을 포함하여 많은 상이한 구조로 구성될 수 있다.
탄성화된 허리 부분은 바람직하게는 미국 특허 제 4,515,595 호(키빗(Kievit) 등, 1985. 5. 7); 제 5,026,364 호(로버츤(Robertson), 1991. 6. 25); 및 상기 언급한 미국 특허 제 5,151,092 호(뷰엘 등, 1992. 9. 29)(이들 특허 각각은 본원에 참고로 인용된다)에 기술된 것들을 포함하여 많은 상이한 구조로 구성될 수 있는 탄성화된 허리밴드(도시하지 않음)를 포함한다.
탄성화된 측면 패널은 많은 구조로 구성될 수 있다. 기저귀의 귀(귀 플랩)에 위치한 탄성화된 측면 패널을 갖는 기저귀의 예는 미국 특허 제 4,857,067 호(우드(Wood) 등, 1989. 8. 15); 제 4,381,781 호(샤라파(Sciaraffa) 등, 1983. 5. 3); 제 4,983,753 호(반 곰펠(Van Gompel) 등, 1990. 7. 3); 및 제 5,151,092 호(뷰엘 등, 1992. 9. 29)에 개시되어 있으며, 이들 특허는 각각 본원에 참고로 인용된다.
대표적인 고착 시스템(570)은 미국 특허 제 4,846,815 호(스크립스(Scripps), 1989. 7. 11); 제 4,894,060 호(네스티가드(Nestegard), 1990. 1. 16); 제 4,946,527 호(배트렐(Battrell), 1990. 8. 7); 제 3,848,594 호(뷰엘, 1974. 11. 19); 제 4,662,875 호(히로츠(Hirotsu) 등, 1987. 5. 5); 및 제 5,151,092 호(뷰엘 등, 1992. 2. 29)에 개시되 어 있으며, 이들 특허는 각각 본원에 참고로 인용된다.
기저귀(50)는 기저귀의 허리 영역 중 하나, 바람직하게는 제 2 허리 영역(58)을 착용자의 등 아래에 위치시키고 기저귀의 나머지 부분을 착용자의 다리 사이로 잡아당겨 다른 허리 영역, 바람직하게는 제 1 허리 영역(56)이 착용자의 앞부분에 위치되도록 함으로써 착용자에게 적용되는 것이 바람직하다. 이어서 고착 시스템을 적용하여 측면 폐쇄를 행한다.
본 발명의 복합체는 팬티라이너의 흡수 코어에 유용하다. 본 발명이 응용될 수 있는 대표적인 팬티라이너는 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,738,676 호(＆quot;팬티라이너＆quot;, 오스본, 1988. 4. 19)에 개시되어 있다.
본 발명의 복합체는 트레이닝 팬츠의 흡수 코어에 또한 유용하다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 ＆quot;트레이닝 팬츠＆quot;는 고착된 측면과 다리 개구부를 갖는 일회용 의류를 말한다. 트레이닝 팬츠는 착용자의 다리를 다리 개구부에 집어 넣고 트레이닝 팬츠를 착용자의 하체 위치로 끌어올림으로써 착용자 상의 제 위치에 놓인다. 본 발명이 쉽게 응용되는 트레이닝 팬츠는 미국 특허 제 5,246,433 호(하세(Hasse) 등, 1993. 9. 21)에 개시되어 있다.
본 발명의 복합체가 유용한 또 다른 일회용 흡수 제품은 실금용 제품이다. 용어 ＆quot;실금용 제품＆quot;은 성인이나 또는 다른 실금자에 의해 착용되는지 여부에 관계 없이 패드, 내의류(패드는 벨트 등과 같은 동일한 유형의 걸림 시스템에 의해 제자리에 유지된다), 흡수 제품용 삽입물, 흡수 제품용 용량 증폭장치, 브리프, 침대 패드 등을 말한다. 본 발명이 쉽게 응용될 수 있는 실금자용 제품은 미국 특허 제 4,253,461 호(스트리클랜드(Strickland) 등, 1981. 3. 3); 미국 특허 제 4,597,760 및 4,597,761 호(뷰엘, 1986. 7. 1); 제 4,704,115 호(뷰엘, 1987. 11. 3); 제 4,909,802 호(애르 등, 1990. 3. 20); 제 4,964,860 호(깁슨(Gipson) 등, 1990. 10 .23); 및 제 5,304,161 호(＆quot;신속히 포획하는 다중 층 흡수 코어를 갖는 흡수 제품＆quot;, 애르, 1994. 4. 19)에 개시되어 있다. 이들 특허에 기술된 흡수 코어들은 흡수성 겔화 물질로서 본 발명의 흡수 복합체를 포함하도록 응용될 수 있다.
날코(Nalco) 1180(독일 크레펠트의 스토크하우젠 게엠베하(Stockhausen GmbH)에서 시판하는 흡수성 겔화 물질의 입자)(이하 실시예에서는 AGM으로 지칭함), 여러 섬유 물질, 및 AGM 과 섬유를 결합시키기 위한 결합제로서 키멘R557의 10 % 수용액으로부터 흡수 복합체를 제조한다. 섬유는 다음과 같이 약칭된다:
CSF: 미국 특허 제 5,137,537 호에 따라서, 건조 섬유 셀룰로즈 무수 글루코즈 기준으로 약 3.8 몰% 시트르산 정도로 시트르산에 가교결합된, 약 7 %의 수분 함량을 갖는 폴레이(Foley) 보풀(남부 크라프트 펄프, 미국 테네시 멤피스의 벅케이 셀룰로즈 캄파니(Buckeye Cellulose Co.))로부터 제조된 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유;
PP: 독일 슈바르첸베크의 스틴 앤드 캄파니 게엠베하(Steen ＆amp; Co. GmbH)에서 시판하는, 2 데니어, 6 ㎜ 길이의 폴리스틴(POLYSTEEN) 폴리프로필렌 섬유;
PE: 독일 슈바르첸베크의 스틴 앤드 캄파니 게엠베하에서 시판하는, 4 데니어, 4.6 ㎜ 길이의 폴리스틴 폴리에틸렌 섬유;
BiCo: 독일 슈바르첸베크의 스틴 앤드 캄파니 게엠베하에서 시판하는, 2.5 데니어, 4.6 ㎜ 길이의, 폴리프로필렌 코어, 폴리에틸렌 외부 층을 갖는 폴리스틴(POLYSTEEN) 섬유.
복합체 중의 섬유와 AGM 입자의 비율은 표 I에 나타내었다. 표 I에서, 실시예 1 내지 5는 본 발명에 따른 흡수 복합체를 나타낸다.
도 2를 참조로 하여 기술하고 배열된 바와 같은 장비를 사용하여 다음과 같이 복합체를 제조한다. 라로슈 캄파니에서 시판하는 섬유 오프너를 사용하여 섬유 베일로부터 섬유를 취한다. 성글어진 섬유는 오스프레이 서지 빈으로 더 성글게 한 후 라이트 버티칼 매트 포머를 사용하여 압착시킨다. 이 시점에서 섬유는 95 내지 99 % 성글게 되어 0.1 g/㎝3의 밀도를 갖는다. 생성된 개별화된 섬유는 이어서 2 개의 단 웹 섬유 적층 장치로 이동된다.
통상적인 가습 챔버를 사용하는 단 웹 장치에 있는 동안 키멘R용액을 섬유에 적용한다. 키멘R용액은 섬유 중량 기준으로 약 10 내지 15 중량%의 양으로 적용한다. 키멘R용액이 그 위에 적용된 섬유를 제 1 단 웹 장치에 의해 진공 컨베이어 상에 적층시킨다. 단 웹 장치는 섬유/키멘R용액 혼합물을 18 내지 25 g/m2의 기본 중량으로 적층시킨다.
이어서 AGM 입자를 노슨 AGM 분산기를 사용하여 제 1 섬유 웹 상에 침적시킨다. AGM 입자는 0.054 내지 0.070 g/m2의 기본 중량으로 적층시킨다. AGM 입자가 침적된 섬유는 이어서 키멘R용액이 그 위에 분포되어 있는 섬유의 층이 AGM 입자 층 부근에 침적되는 제 2 단 웹 장치에 의해 이동된다. 섬유/키멘R용액 혼합물은 18 내지 25 g/m2의 기본 중량으로 적층된다.
키멘R용액이 그 위에 분포되어 있고 AGM 입자가 그 사이에 침적되어 있는 섬유 웹은 이어서 섬유 웹을 결합시키고 압착시켜 섬유, 키멘R용액 및 AGM 입자 사이에 밀착된 접촉을 제공하는 캘린더 롤 세트를 통과한다. 생성된 압착 웹은 이어서 ASEA 브라운 보베리 사에서 시판하는 공기-통과 건조 오븐으로 이동된다. 웹을 약 300。F의 온도에 1 내지 2 분 동안 노출시켜 키멘R용액을 건조 또는 경화시킨다.
생성된 웹은 웹을 성글게 하여 AGM 입자가 부착되어 있는 섬유들을 분리시키는 또 다른 섬유 오프너(라로슈)로 이동된다. 이어서, 상기 물질은 물질 처리 팬(캐나다 마니토바 윈니페그의 노던 블라우어 인코포레이티드사의 모델 LS WHL)을 통과시켜 AGM 입자가 부착되어 있는 섬유들을 더 분리시킴으로써 흡수 복합체를 생성한다.
본 발명에 따른 흡수 복합체는 결합제로서 프로필렌 글리콜, 글리세롤 또는 아코스트렝스 711의 10 % 수용액을 사용하는 것을 제외하고는 실시에 1 내지 5에 기술된 바와 같이 제조된다.
실시예 번호 AGM(중량%) CSF(중량%) PP(중량%) CSF/PP 비
1 50 50 0 100/0
2 50 40 10 80/20
3 50 30 20 60/40
4 65 25 10 71/29
5 65 30 5 86/14
비교예 1 65 0 35 0/100
하기 시험은 달리 언급하지 않는 한, 실온에서 수행한다.
복합체의 흡수 용량 및 액체 보유율
흡수 복합체의 흡수 용량 및 액체 보유율은 다음과 같이 측정한다. 3 g의 복합체를 미리 계량된 6 ㎝ x 6 ㎝의, 부직포로 제조된 건조한 티 백에 봉해 넣는다. 상기 티 백을 과량의 양 피에 10 분간 침지시킨 후 꺼내어 배수시킨다. 10 초의 배수 시간 후에, 티 백을 계량하고 중량을 초기 티 백 중량과 비교하여 복합체에 의해 흡수된 액체의 중량, 흡수 용량을 측정한다. 상기 중량은 티 백 자체에 의해 흡수된 액체의 양에 대해 조정하지 않은 것이다. 티 백을 이어서 1400 rpm으로 10 분간 원심분리한다. 티 백을 다시 계량하고 중량을 초기 티 백 중량과 비교하여 복합체에 의해 보유된 액체의 양(액체 보유율)을 측정한다. 흡수 용량(AC) 및 액체 보유율(FR)(양 피 g/복합체 g)은 다음과 같이 계산한다:
AC = (10분후 티 백 중량 - 빈 티 백 중량) ÷ (티 백에 포함된 건조 복합체 중량)
FR = (원심분리 후 티 백 중량 - 빈 티 백 중량) ÷ (티 백에 포함된 건조 복합체 중량)
복합체의 가압하에서의 흡수 용량
흡수 복합체의 가압하에서의 흡수 용량은 다음과 같이 측정한다. 미리 계량된 복합체 샘플(대량 0.9 g)을 바닥에 체를 가진 작은 용기에 놓는다(샘플 중량은 Wi이다). 샘플 상부에 적당한 중량을 가하여 샘플 상에 0.25 psi의 압력을 발생시킨다. 용기와 그의 내용물을 계량한 후 실온(20 - 25 ℃)에서 양 피로 충진된 페트리 접시의 여과 플레이트 상에 놓아서 체가 양 피와 살짝 접촉하게 한다. 1 시간 후에 샘플을 용기에서 꺼내어 재계량한다(1 시간 후 샘플의 중량은 Wa이다). 가압하에서의 흡수 용량(ACUP)(양 피 g/복합체 g)은 다음과 같이 계산한다:
Figure pct00001
복합체의 포획 시간 및 포획율
복합체의 포획 시간(AT)은 다음과 같이 측정한다. 5.00 ± 0.15 ㎖의 양 피를 0.25 psi 하중 하에 3.4 초 내에 고정된 영역 구멍을 통해 복합체에 전달한다. 양 피를 포획하는 시간, 즉 포획 시간을 전자 침투 플레이트 및 타이머를 사용하여 기록한다. 자동 감지 프로브는 타이머를 작동시키는 양 피의 존재를 검출한다. 완전히 배수되면 타이머를 정지시킨다. 포획율(AR)은 다음과 같이 계산한다:
Figure pct00002
복합체 1 내지 5 및 비교예 복합체 1의 액체 보유율, 가압하에서의 흡수 용량, 포획 시간 및 포획율을 표 II에 나타내었다. 복합체 1 내지 5 또는 비교예 복합체 1에서 PP를 PE 또는 Bico로 대체한 경우에도 유사한 결과가 얻어진다.
실시예 번호 액체 보유율(g/g) 가압하에서의 흡수 용량(g/g) 포획 시간(초) 포획율(㎖/초)
1 23.3 33.2 19.0 0.26
2 23.1 36 23.7 0.21
3 28.1 42.2 18.0 0.28
4 20.9 34.4 22.0 0.23
5 21.9 32.2 25.0 0.20
비교예 1 20.9 31.6 59.0 0.085
상기 데이타는 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 사용하여 제조된 흡수 복합체가 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 전혀 포함하지 않은 흡수 복합체에 의해 제공된 것보다 훨씬 낮은 포획 시간 및 포획율을 제공함을 보여준다. 또한, 도표화된 값은 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 함유하는 흡수 복합체 1 내지 3이 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 함유하지 않은 흡수 복합체보다 훨씬 높은 액체 보유율을 제공함을 보여준다. 이것은 놀라운 결과인데, 그 이유는 흡수 복합체 1 내지 3이 복합체 4 내지 5 및 비교예 1의 복합체 보다 AGM 물질을 덜 함유하였으며, 액체 보유율은 AGM 농도가 증가함에 따라 증가하는 것으로 예상되기 때문이다.
복합체들로부터 적충물을 제조하고 가압하에서의 흡수 용량, 액체 보유율 및 포획 시간에 대해 시험한다. 약 7 g의 단일 복합체 물질을 미리 계량한 5 ㎝ x 20 ㎝의 기저귀 표준 티슈 층(기본 중량 0.063 내지 0.070 oz/ft2(19.4 내지 21.3 g/m2)) 위로 공기-적층시키고, 복합체를 또 다른 미리 계량한 5 ㎝ x 20 ㎝의 기저귀 표준 티슈 층으로 덮는다(복합체의 실제 양(g)(Wi)을 측정한다). 복합체는 하부 티슈 층 상에 실질적으로 균일하게 공기 적층되며 티슈 층 가장자리는 일치한다.
적층물의 가압하에서의 흡수 용량
적층물의 가압하에서의 흡수 용량은 다음과 같이 측정한다. 5 ㎝ x 7 ㎝의 적층물 샘플을 바닥에 체가 놓인 용기에 편평하고 접히지 않은 형태로 놓는다. 적층물 상부에 적당한 중량을 가하여 적층물의 전체 면적 위로 0.25 psi의 압력을 발생시킨다. 용기와 그의 내용물을 계량한 후 실온(20 - 25 ℃)에서 양 피로 충진된 페트리 접시의 여과 플레이트 상에 놓아서 체가 양 피와 살짝 접촉하게 한다. 1 시간 후에 적층물을 용기에서 꺼낸다. 적층물에 의해 흡수된 피의 양은 용기를 다시 계량함으로써 측정한다.
이어서, 적층물의 가압하에서의 흡수 용량(ACUP)(양 피 g/복합체 g)을 다음과 같이 계산한다:
Figure pct00003
상기에서, Wl는 적층물에 의해 흡수된 피의 양이고,
Wt는 티슈에 의해 흡수된 피의 양이며,
Wac는 적층물 중의 흡수 복합체의 건조 중량, 즉 7 g이다.
티슈에 의해 흡수된 피의 양은 다음과 같이 계산한다:
(적층물에서의 티슈의 면적) × (티슈의 기본 중량) × (양 피에 대한 티슈의 가압하에서의 흡수 용량, 즉 양 피 3 g/티슈 g) × 2
경우에 따라, 티슈의 가압하에서의 흡수 용량은 흡수 복합체와 관련하여 기술한 계산법에 비추어 숙련된 전문가라면 쉽게 인지할 계산법을 사용하여 적층물과 유사한 방법으로 측정한다.
흡수 복합체 대신 적층물 샘플을 사용하는 것을 제외하고는 흡수 복합체에 대해 기술한 방법으로 적층물의 포획 시간, 흡수 용량 및 액체 보유율을 측정한다. 시험될 적층물 샘플은 흡수 복합체에 대해 주지한 바와 같이 계량한다.
복합체 1 내지 5 및 비교예 복합체 1을 함유하는 적층물들의 가압하에서의 흡수 용량, 포획 시간 및 액체 보유율을 표 III에 나타내었다.
실시예 번호 가압하에서의 흡수 용량(g/g) 포획 시간(초) 액체 보유율(g/g)
1 33.2 19 23.3
2 35.8 19.5 23.4
3 42.2 18 28.1
4 34.4 22 21.1
5 32.2 25 21.9
비교예 1 35.1 58 21.6
도표화된 값은 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 함유하는 흡수 복합체가 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 함유하지 않은 흡수 복합체를 포함하는 적층물 보다 훨씬 낮은 포획 시간을 갖는 적층물을 제공함을 보여준다. 비교예 1의 복합체를 함유하는 적층물의 비교적 높은 포획 시간은 다른 적층물에서보다 상당히 심한 정도로 겔 차단이 일어남을 나타낸다. 또한, 도표화된 값은 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 함유하는 흡수 복합체 1 내지 3이 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 함유하지 않은 흡수 복합체를 포함하는 적층물 보다 훨씬 높은 액체 보유율을 갖는 적층물을 제공함을 보여준다. 이것은 놀라운 결과인데, 그 이유는 흡수 복합체 1 내지 3이 복합체 4 내지 5 및 비교예 1의 복합체 보다 AGM 물질을 덜 함유하였으며, 액체 보유율은 AGM 농도가 증가함에 따라 증가하는 것으로 예상되기 때문이다.
본 발명의 특정 태양을 예시하고 설명하였으나, 당해분야에 숙련된 자에게 본 발명의 진의 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 다른 변화 및 수정이 행해질 수 있음은 명백하다. 그러므로 본 발명의 범위에 속하는 상기 변화 및 수정을 모두 첨부한 청구의 범위에서 보호하고자 한다.

Claims (31)

  1. 실질적으로 개별 형태의 중합체성 흡수성 겔화 물질의 입자 및 말단부를 갖는 섬유를 포함하고, 이때, 상기 섬유 말단부가 상기 각 입자로부터 돌출되도록 상기 각 섬유가 상기 입자를 둘러싸고 그에 부착되고, 상기 둘러싸여진 각 입자가 다른 모든 둘러싸여진 입자로부터 실질적으로 분리되는 흡수 복합체에 있어서,
    32.2g/g 내지 42.2g/g의 가압하 흡수용량, 18초 내지 25초의 액체 포획 시간 및 0.20㎖/초 내지 0.28㎖/초의 포획율을 가지며, 상기 섬유가 폴리프로필렌 섬유와 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유의 혼합물임을 특징으로 하는
    흡수 복합체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유가 결합제에 의해 상기 입자에 부착되는 흡수 복합체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    섬유의 말단부가 상기 입자로부터 돌출되도록 상기 입자에 부착되는, 말단부를 갖는 합성 중합체 섬유를 추가로 포함하는 흡수 복합체.
  4. (a) 중합체성 흡수성 겔화 물질의 입자 및 말단부를 갖는 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유와 말단부를 갖는 폴리프로필렌 섬유의 혼합물을 제공하는 단계;
    (b) 액체 형태의 결합제를 상기 섬유의 혼합물 상에 적용시켜 처리된 섬유를 생성하는 단계;
    (c) 상기 섬유가 상기 입자를 둘러싸고 상기 섬유 말단부가 상기 입자로부터 돌출되도록, 상기 결합제가 액체 형태로 존재하는 동안 실질적으로 개별 형태의 상기 중합체성 흡수성 겔화 물질 입자와 상기 처리된 섬유를 물리적으로 결합시키는 단계; 및
    (d) 상기 입자와 상기 섬유를 부착시키는 단계를 포함하는,
    실질적으로 개별 형태의 중합체성 흡수성 겔화 물질의 입자 및 말단부를 갖는 섬유를 포함하고, 이때, 상기 섬유 말단부가 상기 각 입자로부터 돌출되도록 상기 섬유가 상기 각 입자를 둘러싸고 그에 부착되며, 상기 둘러싸여진 각 입자가 다른 모든 둘러싸여진 입자로부터 실질적으로 분리되는 흡수 복합체로서, 상기 섬유가 폴리프로필렌 섬유와 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유의 혼합물임을 특징으로 하는 흡수 복합체의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 단계 (b)가 상기 결합제를 복합체 중의 섬유 중량(섬유 중량은 골격 건조중량 기준이다)의 0.10 내지 25 %의 양으로 상기 섬유에 적용하는 것을 포함하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 단계 (c)가 복합체 중량 기준으로 90 내지 30 %의 상기 흡수성 겔화 물질 입자 및 복합체 중량 기준으로 10 내지 70 %의 상기 섬유를 물리적으로 결합시키는 것을 포함하는 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 섬유가 상기 결합제 적용 단계 (b) 전에 개별화되는 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 섬유가 웹의 형태로 제공되고, 상기 결합제가 상기 웹에 적용되는 방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 물리적 결합 단계 (c)가 압력, 진공, 정전력, 충격, 충돌 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 외부 힘을 적용하는 것을 포함하는 방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 부착 단계 (d)가 상기 결합제를 가열하는 것을 포함하는 방법.
  11. 제 4 항에 있어서,
    (e) 주어진 중합체성 흡수성 겔화 물질 입자를 둘러싸고 있는 상기 섬유를 다른 중합체성 흡수성 겔화 물질 입자를 둘러싸고 있는 상기 섬유들로부터 기계적으로 실질적으로 분리시키는 추가의 단계를 포함하는 방법.
  12. 액체 투과성 상면시이트;
    액체 불투과성 배면시이트; 및
    실질적으로 개별 형태의 중합체성 흡수성 겔화 물질의 입자 및 말단부를 갖는 섬유를 포함하고, 이때, 상기 섬유 말단부가 상기 각 입자로부터 돌출되도록 상기 섬유가 상기 각 입자를 둘러싸고 그에 부착되어 있으며, 상기 둘러싸여진 각 입자가 다른 모든 둘러싸여진 입자로부터 실질적으로 분리되는 흡수 복합체로서, 32.2g/g 내지 42.2g/g의 가압하 흡수용량, 18초 내지 25초의 액체 포획 시간 및 0.20㎖/초 내지 0.28㎖/초의 포획율을 갖고, 상기 섬유가 폴리프로필렌 섬유와 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유의 혼합물임을 특징으로 하는 흡수 복합체를 함유하고, 상기 상면시이트와 배면시이트 사이에 위치한 흡수 코어
    를 포함하는 흡수 제품.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복합체의 상기 셀룰로즈 섬유가 섬유내 가교결합을 형성하는 가교결합제와 셀룰로즈 섬유와의 반응에 의해 화학적으로 강화되는 흡수 제품.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유가 섬유내 가교결합 형태로 그와 반응하는 가교결합제를 갖는, 실질적으로 개별 형태의 가교결합된 셀룰로즈 섬유를 포함하고, 상기 가교결합제가 산 작용기를 갖는 C2-C8모노알데하이드, C2-C8디알데하이드, C2-C8디알데하이드의 산 유사체, 전술한 화합물들 중 임의 화합물의 올리고머, C2-C9폴리카복실산 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택되며, 상기 가교결합된 섬유가 60 % 미만의 수 보유가를 갖는 흡수 제품.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 섬유가 30 내지 45의 수 보유가를 갖는 흡수 제품.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 가교결합제가 (a) 올레핀형으로 포화 또는 불포화되고 분자당 3 개 이상의 카복실 그룹을 갖는 지방족 및 지방족고리계 C2-C9폴리카복실산; 및 (b) 분자당 2 개 이상의 카복실 그룹을 가지며 카복실 그룹 중 하나 또는 둘 다에 대해 알파, 베타 위치의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 지방족 및 지방족고리계 C2-C9폴리카복실산으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 C2-C9폴리카복실산을 포함하며, 상기 C2-C9폴리카복실산 가교결합제에서 하나의 카복실 그룹이 2 또는 3 개의 탄소 원자에 의해 다른 카복실 그룹과 분리되는 흡수 제품.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 가교결합제가 시트르산; 1,2,3 부탄 테트라카복실산; 1,2,3 프로판 트리카복실산; 옥시디숙신산; 타르트레이트 모노숙신산; 타르트레이트 디숙신산; 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 흡수 제품.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 섬유가, 셀룰로즈 무수 글루코즈의 몰을 기준으로 계산할 때, 0.5 내지 10.0 몰%의 가교결합제와 섬유내 에스테르 가교결합 형태로 반응하는 흡수 제품.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 흡수 코어의 상기 복합체가, 섬유의 말단부가 상기 입자로부터 돌출되도록 상기 입자에 부착되는, 말단부를 갖는 합성 중합체 섬유를 추가로 포함하는 흡수 제품.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 복합체가 복합체 중량 기준으로 90 내지 30 %의 상기 흡수성 겔화 물질 입자 및 복합체 중량 기준으로 10 내지 70 %의 상기 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유를 포함하는 흡수 제품.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 복합체의 상기 섬유가 결합제에 의해 상기 입자에 부착되는 흡수 제품.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 결합제가 친수성 유기 용매; 휘발성 소수성 유기 화합물; 물; 양이온성 폴리아크릴아미드; 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물; 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 흡수 제품.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 결합제가 양이온성 폴리아크릴아미드, 양이온성 아미노-에피클로로히드린 부가물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 화합물과 물의 혼합물인 흡수 제품.
  24. 제 12 항에 있어서,
    상기 흡수 코어가 상기 흡수 복합체 및 친수성 섬유를 함유하는 웹을 포함하는 흡수 제품.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 친수성 섬유가 분쇄 목재 펄프 섬유를 포함하는 흡수 제품.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰로즈 섬유가 섬유내 가교결합을 형성시키는 가교결합제와 셀룰로즈 섬유와의 반응에 의해 화학적으로 강화된 흡수 복합체.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유가 섬유내 가교결합 형태로 그와 반응하는 가교결합제를 갖는, 실질적으로 개별 형태의 가교결합된 셀룰로즈 섬유를 포함하고, 상기 가교결합제가 산 작용기를 갖는 C2-C8모노알데하이드, C2-C8디알데하이드, C2-C8디알데하이드의 산 유사체, 전술한 화합물들 중 임의 화합물의 올리고머, C2-C9폴리카복실산 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택되며, 상기 가교결합된 섬유가 60 % 미만의 수 보유가를 갖는 흡수 복합체.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 섬유가 30 내지 45의 수 보유가를 갖는 흡수 복합체.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 가교결합제가 (a) 올레핀형으로 포화 또는 불포화되고 분자당 3 개 이상의 카복실 그룹을 갖는 지방족 및 지방족고리계 C2-C9폴리카복실산; 및 (b) 분자당 2 개 이상의 카복실 그룹을 가지며 카복실 그룹 중 하나 또는 둘 다에 대해 알파, 베타 위치의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 지방족 및 지방족고리계 C2-C9폴리카복실산으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 C2-C9폴리카복실산을 포함하며, 상기 C2-C9폴리카복실산 가교결합제에서 하나의 카복실 그룹이 2 또는 3 개의 탄소 원자에 의해 다른 카복실 그룹과 분리되는 흡수 복합체.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 가교결합제가 시트르산; 1,2,3 부탄 테트라카복실산; 1,2,3 프로판 트리카복실산; 옥시디숙신산; 타르트레이트 모노숙신산; 타르트레이트 디숙신산; 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 흡수 복합체.
  31. 실질적으로 개별 형태의 중합체성 흡수성 겔화 물질의 입자 50중량% 및 말단부를 갖는 섬유를 포함하고, 이때, 상기 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유 말단부가 상기 각 입자로부터 돌출되도록 상기 섬유가 상기 각 입자를 둘러싸고 그에 부착되고, 상기 둘러싸여진 각 입자가 다른 모든 둘러싸여진 입자로부터 실질적으로 분리되는 흡수 복합체에 있어서,
    32.2g/g 내지 42.2g/g의 가압하 흡수용량, 18초 내지 25초의 액체 포획 시간 및 0.20㎖/초 내지 0.28㎖/초의 포획율을 가지며,
    상기 섬유가 폴리프로필렌 섬유와 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유의 혼합물임을 특징으로 하는 흡수 복합체.
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