KR100275619B1 - 스티치 접합된 흡수성 제품 - Google Patents

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스프레이그 로버트 월터
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Abstract

본 발명은 우수한 촉감, 반복 세탁 내구성, 및 흡수성(absorbency)을 지닌 스티치 접합된 흡수 물품에 관한 것이다. 상기 물품은 하기 (a) 대지 (b) 를 포함한다 : (a) 접착제 결합제로 서로 접합된 셀룰로오스계 펄프 섬유를 주성분으로 하는 제 1 부직 매트를 포함하는 재료의 하나 이상의 제 1 층 ; 및 바람직하게는 (b) i) 정착제 결합제로 서로 접합된 셀룰로오스계 펄프 섬유를 주성분으로 하는 제 2 부직 매트, 이 때 제 2 부직 매트는 제 1 매트와 동일 또는 상이한 부직 셀룰로오스계 펄프 섬유를 주성분으로 하고, 및 ii)비스코스레이오, 면, 비-폴리올레핀 합성 섬유, 및 이의 혼합물로 이루어진 군중에서 선택되는 재료의 제직, 부직, 또는 편성 층으로 이루어진 군중에서 선택되는 재료를 포함하는 제 2 층, 이 때 제 1 및 제 2 층은 스티치 얀을 사용하여 스티치 밀도가 15 내지 35 st / 10 cm 이고, 스티치 게이지가 10 내지 40 이 되도록 기계적으로 결합한 것으로, 상기 얀은 상호 접촉 지점에서 서로 적어도 일부가 용용 접합되는 상이한 열 안정성을 지닌 2 개 이상의 조직적으로 상이한 섬유를 포함하고, 상기 얀은 물품의 외부 표면에 적어도 일부가 용융-접합된다.

Description

스티치 접합된 흡수성 제품
본 발명은 열안정성이 상이한 섬유들로 된 스티칭 얀(stitching yarn)을 사용하여 제조한 스티치 접합된 내구성의 흡수성(吸收性) 제품 및 이 제품의 제조 방법에 관한 것이다.
INDA-TEC 1989에 기재된 파렐라(Parella J.C.)의 논문 "부직포 기술 및 와이퍼"에서는 부직포 산업에 대한 설명이 기재되어 있다. 특히, 파렐라의 문헌에는 와이퍼(wiper) 제조에 촛점을 맞춘 4 개의 주요 기술을 서술 및 비교하였다. 이들 4가지 기술은 다음과 같다.
무수 스테이플(섬유사로 제조된 카딩, 에어 레이, 포화 또는 분무 접합된 웨브), 에어 레이(셀룰로즈 또는 합성 펄프 섬유를 에어 레잉 접합하여 제조된 직물), 멜트 블로운(매우 미세한 섬유를 인 라인 용융 방사에 의해 형성함), 스펀레이스(spunlace)(섬유의 수 엉킴에 의해 제조된 직물).
파렐라는 소비자가 와이퍼를 사용하는 데 요구되는 성질을 "알파벳"을 사용하여 다음과 같이 "A"는 흡수성, "B"는 벌크(bulk) 밀도, "C"는 일체성, "D"는 내구성, "P"는 가격으로 나타내었다.
무수 스테이플 부직 와이퍼는 A 및 D의 측면에서는 만족할만 하지만, P는 1OO% 셀룰로오스계 제지 와이퍼에 비해 비싼 가격이다. 에어 레이(air-lay) 공정을 이용하여 만든 와이퍼는 일반적으로 소비자의 A, B, C 및 P에 대한 요구를 만족시키지만, 무수 스테이플 부직 와이퍼에 비해 D는 부족하였다. 이러한 점에도 불구하고, 제품 승인은 산업 및 소비자 부문에서 조속히 이루어졌다. 벨트 블로운 섬유로 만든 직물은 탁월한 흡유성(吸油性)을 나타내고, 흡습성도 허용할 만하다. 흡수(吸收) 또는 포획은 무수 스테이플 또는 에어 레잉 기술을 사용하는 것과 같이 섬유 또는 셀룰로오스로의 흡수보다는 흡착법이 이용된다. B, C, D 및 P는 적당하였지만, 종래의 와이퍼와 현저히 다르지는 않았다. 스펀레이스 직물은 A, B, C 및 D의 측면에서 "현재까지 보아온 중에서 가장 완벽한 부직 와이퍼"라고 하고, P는 "주어진 성능 특징을 허용할 수 있는 범위내"라고 하였다.
화이트헤드(Whitehead) 등의 미국 특허 제3,881,490호는 컬럼 4, 63행 내지 컬럼 5, 68행에서 부직 와이퍼를 제조하기 위한 에어 레이 기술을 개시하고 있다. 그러나, 안데르손(Anderson) 등의 미국 특허 제4,100,324호에는 에어 레이 목재 펄프 섬유 웨브의 한 가지 단점이 기재되어 있는 데, 그 단점은 목재 펄프 섬유를 포함하는 데 사용된 접착제가 원인이 되어 (기계적으로 엉킨 목재 웨브 및 인조 펄프 섬유 웨브에 비해) 흡수능 및 흡수율이 감소된다는 것을 나타내고 있다.
내구성이 있는 흡수 와이퍼를 제조하기 위하여 두 개의 직물을 서로 접합하는 스티치 접합법은 와이퍼 산업 분야로부터 전술한 기술 만큼 주목 받지 못하였다. 슈바르츠(Schwartz) 등의 미국 특허 제3,717,150호에는 친수성 재료층, 하나 이상의 소수성 재료층이 거의 수축되지 않는 얀으로 함께 스티치된 것으로 이루어진 흡수성의 신축성 기저귀가 개시되어 있다.
두 가지 체코슬로바키아 특허 제162277호(1976년 11월 15일) 및 제193700호 (1979년, 1월 31일 공고)는 스티치 접합된 재료에 관한 것이다. 상기 특허 제162277호는 일면 이상에 실보푸라기가 없는 층이 부착된 천연 또는 화학 섬유의 베이스 루스(base loose) 섬유를 포함하는 와이퍼로서 사용하기 적합한 부직포에 대하여 개시하고 있다.
상기 체코슬로바기아 특허 제193700호에는 스티치 접합된 제품, 열안정성이 상이한 2개 이상의 얀을 포함하는 스티칭 얀이 개시되어 있다. 제1a도는 기술적 배면(背面)으로부터 나타낼 때의 완제품의 개략적인 투시도를 도시한 것이다. 제1a도에 있어서, 제품(10)은 면/비스코스 배트(12), 폴리아미드 얀의 플레인 스티치(14) 및 폴리프로필텐 얀의 사슬 스티치(16)로 이루어져 있다. 제1b도에는 사용된 스티칭 패턴의 개략도를 나타낸 것이며, 래핑 바 또는 가이드가 어떻게 실은 꿰는지가 개략적으로 나타나 있다. 스티치 밀도, 스티치 게이지(상기 특허 명세서에 정의된 바와 같음), 또는 섬유상 웨브 조성은 이들 와이프의 흡습율 및 절대량 또는 내구성에 관계가 있으므로 그리 중요하지 않다.
오트(0tt)의 미국 특허 제4,675,226호에는 연속 필라멘트 열가소성 섬유, 벨트 블로운된 열가소성 미세 섬유 또는 레이온 섬유 증 어느 하나의 외부층과 셀룰로오스 천연 섬유의 중간층을 지닌 스티치 접합된 혼성 와이퍼를 개시하고 있다. 상기 층들은 폴리에스테르, 면, 레이온, 나일론 또는 혼방물 중 어느 하나의 스티칭 얀을 이용한 체인 스티치 접합(chain stitchbonding)에 의해 혼성물로 적층된다.
스티치 접합된 재료를 제조하는 방법은 미국 특허 제2,890,579호, 제3,030,786호, 제3,279,221호에 개시된 바와 같이 "말리와트(Maliwatt)"라는 상품명으로 알려진 스티칭 접합 기계에 의해 수행된다. "아라큰(Arachne)"이라는 상품명으로 알려진 것과 같은 동등한 기계가 본 발명 제품의 제조용 전구 물질인 스티치 접합된 재료를 제조하는 데 사용될 수 있다.
자피로글루(Zafiroglu) 명의의 일련의 특허에는 탄성 얀으로 다침(multi-needle) 편성된 부직포가 개시되어 있다(미국 특허 제4,704,321호, 제4,773,238호, 제4,876,128호, 제5,041,255호).
본 발명에 의하면, 접착 결합제에 의해 서로 접합된 셀룰로오스계 펄프 섬유를 주성분으로 하는 부직 배트에 특징이 있는 스티치 접합된 흡수성 제품이 제공된다. 섬유의 접합 방법은 열가소성 분말 접합법, 열가소성 섬유법, 또는 분무 접합법일 수 있다. 아크릴 라덱스계 접착 결합제를 사용하는 분무 접합된 배트가 바람직하다. 상기 배트의 기본 중량은 겹(ply)당 약 95 g/㎡(gsm) 이상이다. 상기 배트는 플레인 스티치 또는 트리코트 (tricot) 스티치를 이용하여 열안정성이 다르고 조성이 상이한 두 가지 섬유로 이루어진 스티칭 얀으로 스티치 접합한 것이다. 본 발명의 흡수서 제품의 최종 형태에 있어서, 상기 두개의 섬유는 스티칭 후에 적어도 부분적으로 함께 용융 접합되고, 또한 스티칭 후 제품의 외면에 적어도 부분적으로 용융 접합된다.
바람직한 실시 상태에 있어서, 제2층은 제1층에 스티치 접합된다. 이 제2층은 하기 i) 및 ii)로 이루어진 군 중에서 선택된다.
i) 접착 결합제에 의해 함께 접합된 셀룰로오스계 펄프 섬유들을 주성분으로 하는 제2 부직 배트(이, 제2 부직 배트는 제1 부직 배트와 동일하거나 또는 상이하여도 좋다),
ii) 비스코스 레이온, 면, 비(非)폴리올레핀계 합성 섬유 및 이의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 재료로 된 직물층, 부직물층 또는 편직물층.
제1층 및 제2층(또는 그 이상의 층)은 얀을 스티치하여, 바람직하게는 플레인 또는 트리코트 스티치에 의해 기계적으로 함께 유지된다. 약 15 내지 약 35 st/1O cm 범위의 스티치 밀도(1O cm당 기계 방향의 스티치의 수효)와 약 1O 내지 40 범위의 스티치 게이지[10 cm 당 스티치 웨일(stitch wale)의 수효]일 때, 접착 접합된 셀룰로오스계 펄프 섬유 배트와 함께 사용시 흡습성(흡습률 및 절대 흡습량)이 매우 양호한 제품을 제공한다는 것이 밝혀지기에 이르렀다.
스티치 접합법에 의해 얻을 수 있는 본 발명 제품의 내구성 향상은 다른 유사한 구조의 스티치 접합되지 않은 제품과 비교시 의외의 결과이었으며, 단지 흡수성만이 약간 감소되었다. "취급"성, 가요성 및 드레이프성 역시 유사한 구조의 스티치 접합되지 않은 제품에 비해 실질적으로 감소되지 않고, 필연적으로, 일회용이었던 제품이 쓰레기 처리 문제를 감소시키는 다용도 제품으로 되게 되었다. 본 발명 제품의 장점은 그 제품을 제조하는 데 사용된 스티칭 얀 및/또는 층들의 색깔을 변경시킴으로써 변화를 줄 수 있다는 것이다.
조성이 다르고 열안정성이 상이한 두 가지 이상의 섬유로 이루어진 스티칭 얀을 사용하였다. 상기 두 가지 섬유는 이들의 접촉면의 적어도 일부에서 서로 용융 접합되고, 얀의 적어도 일부는 제품의 외면에서 용융 접합된다. 본 명세서에서 사용된 "셀룰로오스계 펄프 섬유"는 길이가 약 3 내지 약 5 m이고, 직경이 약 15 내지 40 ㎛(데니어 범위로 약 1 내지 약 5 dtex)인 목재 펄프 섬유와 같은 셀룰로오스계 섬유를 말한다. 따라서, 상기 섬유는 스테이플, 즉 텍스타일 섬유(일반적으로 약 2 내지 9 cm임) 및 연속 필라멘트와는 구별된다. "부직 셀룰로오스계 펄프 섬유를 주성분으로 하는"이란 의미는 배트가 "펄프 섬유"의 정의를 충족시키지 않는 섬유를 최소량으로 또는 전혀 함유하지 않는다는 것을 말한다.
본 발명 제품의 특히 바람직한 한 종류는 제2층이 접착 결합제에 의해 함께 접합된 부직 셀룰로오스계 펄프 섬유로 된 제2 배트로 이루어진 제품이다.
또한, 본 발명의 범위 내의 양호한 흡수성 제품은 제2층이 비스코스 레이온 섬유로 이루어진 것이다. 특히 양호한 상기 부류의 제품은 제2층과 유사한 제3층을 포함하는 제품으로서, 상기 제2 및 제3층은 제1층 주위에 샌드위치층을 형성한다. 본 발명의 스티치 접합된 흡수성 제품의 제조 방법은 제1 단계로서 열안정성이 상이하고 제1 및 제2의 조성이 상이한 섬유로 이루어진 얀을 사용하여 스티치 밀도가 약 15 내지 35 st/10 cm이고 스티치 게이지가 약 14 내지 약 40인 스티치 접합된 재료를 형성하는 것을 포함한다. 따라서, 스티치 접합된 재료는 저용융 온도 섬유를 부분적으로 용융시키기에는 충분하지만, 고용융 온도 섬유를 용융시키기에는 불충분한 온도에서 일정 시간 동안 가열하여 제1 및 제2 섬유의 적어도 일부가 제품의 외면에 함께 용융 접합되고 제1 저용융 섬유의 적어도 일부는 제품의 외면에 용융 접합된다.
제1a도는 체코슬로바키아 특허 제193700호의 실시예 1의 제품을 개략적으로 투시한 도면으로서, 플레인/체인 조합 스티치를 나타내고 있다.
제1b도는 제1a도에 도시한 제품의 스티치 구조를 나타낸 개요도이다.
제2도 내지 제5도는 본 발명의 범위에 속하는 흡수성 제품의 개략적인 투시도이다.
앞서 지적한 바와 같이, 본 발명에 따른 모든 흡수성 제품에 있어서, 재료의 제1층(또는 단일)은 접착 결합제로 서로 접합된 부직 셀룰로오스계 펄프 섬유의 제 1 배트로 이루어지는 데, 상기 제1 배트의 기본 중량은 겹당 약 95g/㎡(gsm) 이상이다.
본 발명의 모든 흡수성 제품은 흡습성이 있고 내구성이 높으며, 생산가가 저렴하다는 데 주목해야 한다. 특히, 본 발명의 흡수성 제품을 100% 셀룰로오스계 펄프 섬유로 제조하는 경우에도, 본 발명의 제품은 인조 목재 펄프 섬유를 주성분으로한 제품에 비해 원가가 저렴하다. 100% 비스코스 레이온 또는 면의 제2층 또는 제3층을 포함하는 제품은 생산 원가가 비교적 비슷하게 저렴하므로 최종 사용자가 저렴하게 구입할 수 있다.
셀룰로오스계 펄프 섬유의 제1 배트 및 제2 배트의 접착 결합제는, 이것이 사용되는 경우, 당분야에서 통상 사용하는 임의의 접착 결합제로 이루어질 수 있다. 상기 접착 결합제는 에틸텐과 비닐 아세테이트의 공중합체로 이루어지는 것이 일반적이고 바람직한데, 상기 비닐 아세테이트는 공중합체의 약 10 내지 약 20 중량%의 함량으로 존재한다. 이러한 접착제가 있고 본 발명에 유용한 것으로 알려진 셀룰로오스계 목재 펄프 배트로는 제임스 리버 코오포레이션에서 상표명 "에어텍스(Airtex)"라는 상품명으로 시판하는 것을 들 수 있는데, 특히 제품 번호는 395 및 399가 있다. 이 399 제품은 395 제품보다 흡수성은 크지만 약하다. 이들 배트의 조성은 독점권이지만, 접착제는 일반적으로 접착제로 접합된 셀룰로오스계 섬유 배트를 약 2 내지 약 20 중량%를 포함한다고 믿어진다.
제2층, 또는 최종 용도에 따라 바람직하다면 그 이상의 층은 하기 i) 및 ii)로 이루어진 군 중에서 선택되는 재료를 포함한다.
i) 제1 배트와 동일하거나 또는 상이한 접착제에 의해 함께 접합된 부직 셀룰르오스계 펄프 섬유의 제2 배트.
ii) 비스코스 레이온, 면, 비폴리올레핀 합성 섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 재료로 된 직물층, 부직물층 또는 편직물층 상기 제2층이 비스코스 레이온인 경우에, 이 비스코스 레이온층은 부직포인 것이 좋고, 스펀레이스된 부직포가 더욱 좋다. 적절한 스편레이스된 100% 비스코스 레이온층은 여러 공급처에서 입수할 수 있다. 본 발명의 목적에 유용하다고 밝혀진 스펀레이스된 100% 비스코스 레이온층은 스코트 페이퍼 컴패니에서 "Brand 6411 Apertured"라는 상품명으로 시판되는 것이다.
제1층 및 제2층은 스티치 밀도(기계 방향으로 10 cm당 스티치수)를 약 15 내지 약 35 st/10 cm, 보다 바람직하게는 약 20 내지 약 30 st/10 cm로 하여 스티치 접합된다.
스티치 게이지(횡방향으로 1O cm당 스티치의 수직선의 수(웨일))는 약 1O 내지 약 40이 바람직하고, 보다 바람직하게는 약 13 내지 약 28 게이지이며/ 더욱 바람직한 것은 약 20 게이지이다.
특히, 제2 비스코스 레이온층이 없는 실시 상태에 있어서, 상기 범위를 벗어나는 스티칭 밀도 및 게이지는 사용자가 요구하는 내구성, 흡수성 및 견고성을 만족시키기에는 불충분하다고 밝혀졌다. 예를 들면, 스티치 밀도가 약 35 st/10 cm 이상인 스티치 접합 제품은 흡습률 및 총흡습량이 허용할 수 없는 정도라고 밝혀졌다. 스티치 밀도가 약 15 st/10 cm 미만인 본 발명의 스티치 접합 제품은 내구성이 불량하다고 밝혀졌다. 본 발명의 범위에 속하며 허용될 수 있는 스티치 접합 제품의 내구성은 (인장 시험에서 최대 하중으로 측정함) ASTM D-1682-64(1975년 재승인됨)에 따라 측정시 1층 제품 및 2층 제품에 대하여 약 4.5 kg 이상이어야 하고, 3층 제품에 대해서는 9 kg 이상이어야 한다. 이 시험법은 실시예에 설명되어 있다. 허용할 수 있는 흡습성은 "적하(drip)" 시험법에 따라 측정하였는 데, 여기서 제품을 물에 침지시키고, 60초 동안 적하시키고, 이어서 오븐 건조시킨 후, 건조 중량 및 60초 적하 중량을 비교하였다. 그 결과는 오븐 건조된 중량의 퍼센트로서 나타내었다. 본 발명의 스티치 접합 제품은 60초 적하 값이 약 400% 이상을 나타내야 허용성이 있다. 상기 시험법 역시 실시예에 기재되어 있다. 스티치 게이지가 약 40 이상인 본 발명의 제품은 흡수성 셀룰로오스계 펄프 섬유층(들)의 고압착에 의해 흡수성이 감소했음을 보여준다. 따라서, 스티칭 게이지가 약 40을 초과하는 것은 편성침에 의한 과도한 관통으로 인하여 스티칭 예비 접합된 셀룰로오스계 펄프 주성분 부직층에 대하여 장점이 없고, 그 결과 윈래의 인장 강도 및 흡수 셀룰로오스계 펄프층(들)의 일체성이 감소된다.
전술한 바와 같이, 적어도 부분적으로 서로 용융 접합될 수 있는 열안정성이 상이한 두 가지 이상의 조성이 다른 섬유를 포함하는 얀을 사용한다는 점이 본 발명의 중요한 측면을 이룬다. 상기 얀은 제품의 외면에 적어도 부분적으로 용융 접합될 수도 있다.
상기 얀은 셀룰로오스계 펄프 섬유의 용융 은도 이하이지만, 용융 온도가 약175℃ 이하로 낮은 제1 섬유와, 용융 온도가 약 200℃ 이상, 양호하게는 약 240℃이상인 제2 섬유를 포함하는 것이 바람직하다.
용융 온도가 상기 셀룰로오스계 펄프 섬유의 용융 온도 이하이지만, 약 175℃ 이하로 낮은 얀의 일부는 분지쇄 폴리에틸렌, 선형 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 증에서 선택되는 폴리올레핀일 수 있다. 이 중에서 용융 온도가 약 160∼170℃인 폴리프로필렌이 특히 바람직하다. 이들 섬유의 데니어는 얀의 용융 온도가 높은 섬유와 셀룰로오스 또는 비스코스 레이온층 외면 사이에 충분한 접합이 일어날 수 있을 정도이어야 한다. 한편, 이들 섬유의 데니어는 그리 중요하지 않는 데, 약 40 내지 약 200 데니어 범위일 수 있고, 바람직하게는 약 70 내지 약 100 데니어이다. 데니어가 약 40 미만인 섬유는 섬유의 질량을 낮추기 때문에 용이하게 용융 접합되기 어렵다.
용융 은도가 약 200℃ 이상인 제2 섬유는 폴리에스테르(폴리에틸렌 테레프탈레이트는 약 248℃에서 용융됨), 알파-셀룰로오스(면) 및 레이온(약 225℃에서 장기간 노출후 분해됨), 단백질, 아세테이트, 플루오로카본, 폴리 아크릴로니트릴, 폴리아미드(각종 나일론은 약 220℃에서 용융됨) 및 이의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
제2 섬유로 특히 바람직한 것은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 폴리 에스테르이다. 이들 섬유는, 제2 및 제3 커버층으로 비스코스 레이온이 사용되는 경우에 흡수층을 향해 물을 끌어당기는 장점을 가진다. 본 발명의 제품의 층을 통해 PET 스티치가 상호 연결된 망목은 제품의 강도를 증가시키고 반복 세탁에 대한 내구성을 제공한다.
제2 섬유의 데니어 역시 중요하지 않으며, 그 범위는 약 10 내지 약 400 데니어일 수 있으며, 약 120 내지 약 180 데니어가 바람직하다. 데니어가 약 70 미만인 섬유는 이들이 인장 강도를 너무 약화시키므로 바람직하지 않다. 그러나, 데니어가 7○ 미만인 섬유는 본 발명의 제품에 대하여 필요로 하는 강도를 제공하므로 이들을 사용할 수도 있다. 섬유 데니어가 약 400을 초과하는 것은 비싸고 일반적으로 사용자가 본 발명 제품을 보통 폐기 처분하게 될 정도 이상으로 본 발명 제품의 내구성을 증가시킬 필요는 없다. 섬유의 데니어가 커질수록 가격 역시 높아진다.
본 발명의 한 가지 바람직한 흡수성 제품을 제2도에 사시도로 나타내었다. 이 실시 상태에 있어서, 접착 접합된 셀룰로오스계 펄프 섬유의 배트인 제1층(22)은 접착 접합된 부직 셀룰로오스계 펄프 섬유(예. 상표명 "에어텍스 395" 및 "에어텍스 399"로 시판되는 것)로 된 배트인 제2층(24)에 스티치 접합시켰다. 제품(20)의 "기술적 배면"은 상부에 나타내었는데, 이것은 본 발명의 제품에 사용된 바람직한 스티칭 얀(26)의 "플레인" 스티치 패턴을 보여주는 것이다. "트리코트" 스티치도 역시 사용될 수 있다. 구멍(28)은 각 편성 침이 층들을 관통한 관통점을 강조하여 크기를 약간 과장하여 나타낸 것이다. 별법으로, 층(22) 및 (24) 중의 하나 또는 양자는 레이온/비폴리올레핀 합성 섬유의 부직 혼합물일 수 있고, 또는 보다 바람직하게는 100% 셀룰로오스계 섬유일 수 있다. 약 30 중량% 이상의 비폴리올레핀 합성 섬유는 본 발명 제품의 흡습성을 감소시키기 때문에 바람직하지 않다. 적절한 비폴리올레핀 합성 섬유로는 폴리에스테르, 아크릴, 폴리아미드 등을 들 수 있다.
본 발명 흡수성 제품의 다른 바람직한 실시 상태(30)는 제3도에 도시되어 있다. 상기 실시 상태에 있어서, 제1층(32)은 제2도에 도시한 실시 상태(20)의 제1층(22)과 동일하지만, 본 실시 상태의 제2층(34)은 비스코스 레이온 섬유로 된 직물, 부직물, 또는 편직물로 이루어져 있다. 층(34)은 스펀레이스된 비스코스 레이온 섬유인 것이 바람직하다. 별법으로, 층(34)은 면 또는 면과 비스코스 레이온 섬유의 혼방물일 수 있다.
제4도는 3 개의 층이 서로 스티치 접합된 실시 상태(40)인 점을 제외하고는 제3도에 도시한 실시예와 유사하다. 층(44)은 접착 접합된 셀룰로오스계 펄프 섬유 배트 또는 제2도에 인용 제시한 바와 같은 레이온/폴리올레괸 배트 혼방물로 이루어진 반면, 층(42)은 비스코스 레이온, 바람직하게는 스펜레이스된 비스코스 레이온으로 된 직물, 부직물, 또는 편직물로 구성된다. 제3도 및 제4도에서 스티칭 얀(26) 및 구멍(28)은 제2도 및 제3도에 도시한 실시 상태에 나타낸 것과 같다.
제5도는 실시 상태(50)를 도시한 것으로, 전술한 실시 상태에서 인용 제시한 바와 같은 두 가지 성분으로 된 얀(26)을 플레인 스티치를 이용하여 스티치 접합시킨 셀룰로오스계 펄프 섬유의 단일층 및 결합제(22)의 개략적인 사시도이다.
본 발명의 스티치 접합된 흡수성 제품의 제조 방법은, 첫째 플레인 또는 트리코트 스티치를 이용하여 스티치 밀도가 약 15 내지 약 35 st/10 cm이고, 스티치 게이지가 약 10 내지 약 40 웨일/10 cm인 스티치 접합된 직물을 제조하는 것을 포함한다. 이러한 목적으로 전술한 "말리와트" 및 "아라큰"이라는 상품명으로 알려진 스티치 접합 기계가 적합하다.
전술한 얀은 열안정성이 상이한 제1 및 제2 섬유를 포함하고, 바람직하게는 80 데니어 폴리프로필렌 및 150 데니어 폴리에스테르를 포함하는 얀이 사용된다.
따라서, 스티치 접합된 재료는 용융 온도가 낮은 섬유는 충분히 용융시키되, 용융온도가 높은 섬유는 불층분하게 용융시키는 온도에서 일정 시간 동안 가열된 공간을 통과하게 한다. 이에 의하여 고용융 섬유에 저용융 섬유의 적어도 일부가 용융 접합되게하고, 사용된 층에 따라 셀룰로오스계 펄프 및 비스코스 레이온 층의 외면에 저용융 섬유가 적어도 부분적으로 용융 접합되게 한다. 이어서, 스티치 접합되고 용융 접합된 제품을 냉각시키고 본 발명의 흡수성 제품을 낱개로 절단시킬 준비가 되는 것이다.
용융 접합이 일어나게 하기 위하여 스티치 접합된 제품을 가열하는 한 가지방법은 고온 가스(상대 습도가 약 70% 미만인 공기가 바람직함)가 그 위를 통과하도록 설계된 일련의 관통 드럼 또는 스크린 드럼에 스티치 접합된 직물을 접촉시키는 방법이다. 스티치 접합된 직물을 한 쪽 드럼의 상부면과 다음의 연속 드럼의 저부면에 통과시키는 것이 바람직하다. 층의 부풀림성은 유지하되 드럼과 층이 충분히 접촉을 유지시키는 방식으로 드럼의 내부의 압력을 감압시킴으로써 고온 공기 또는 기타 기체는 스티치 접합된 직물 및 드럼의 구멍 또는 스크린을 통해 배출된다. 이러한 방법에 있어서, 고온 공기의 온도에 따라 용융 접합이 일어나는 데 충분한 시간 역시 달라진다. 통상적으로, 온도 범위가 약 200 내지 약 210℃인 경우에 시간 범위는 약 15초 내지 약 25초이다. 주어진 온도에서 시간이 너무 긴 경우에 부직 셀룰로오스계 펄프 재료는 약간 산화(담황색으로 바뀜)될 수 있도록 필요로하는 시간을 최소로 유지하는 것이 중요하다.
스티치 접합된 직물을 가열하는 다른 방법으로는 스티치 접합된 직물을 예컨대 텐터 프레임 건조기(tenter frame dryer)에서와 같이 드럼이 없이 공기가 순환되는 고온의 개방형 통로에 통과시키는 방법이 이용될 수 있다. 텐터 프레임 건조기는 당분야에 잘 알려져 있다.
본 발명의 제품을 하기의 실시예 및 시험법에 따라 설명하겠다. 특별한 언급이 없는 한 모든 퍼센트 및 부는 중량 단위이다.
[시험 방법]
[시험법 I]
[적하법을 이용한 총흡수량]
범위 : 이 시험의 목적은 본 발명의 스티치 접합된 제품이 흡수할 수 있는 수분의 양(제품의 무수 중량%로 니타냄, M)을 측정하고, 얼마나 많은 수분을 중력하중 하에서 보유할 수 있는지를 측정하는 것이다.
장치 :
1. 시험용 시료 및 과량의 탈이온수를 수용할 수 있는 큰 용기(비이커).
2. 탈이온(D.I.)수.
3. ±0.01 gm 까지 정확하게 측정할 수 있는 분석용 천칭.
4. 마크가 제거된 10.2 cm ×20.4 cm 의 직사각형부(시험 면적) 형태의 편평한 유리 평판(검은 유리가 바람직함). 이 유리판의 끝 가장자리로부터 적당한 간격의 시험 면적이 있음(7.6 cm 이상).
5. 듀로미터 25T/27B 등급의 고무 롤 및 부(負)간격이 0.35 cm인 부간격닙 롤러.
6. ±0.5초 까지 정확히 측정할 수 있는 스톱위치.
7. 18 내지 24℃, 상대 습도 45 내지 55%로 조절된 환경.
그 밖에, 시험용 흡수성 제품을 수용하기에 충분히 큰 칭량 트레이, 시료를 지지하기에 충분히 큰 평면의 관통형 수틸 스크린, 핀셋 및 젖은 흡수성 제품 시료를 건조하기 위한 오븐이 사용된다.
시료 크기 :
예비 처리(이하 참조)된 대조예 및 본 발명의 스티치 접합된 흡수성 제품의 크기는 15.2 cm × 20.3 cm임.
흡수성 제품의 예비 처리 :
1. 흡수성 제품을 15 내지 25℃의 수도물에 침지하고 1분 이상 적신다. 이어서, 그 제품을 짜서 빨아들인 공기 방울을 제거하고, 연속해서 닙 롤러를 이용하여 과량의 물을 짜내었다. 이 공정을 피검체인 각 흡수성 제품에 대하여 총 8회 반복하였다.
2. 단계 1의 제품을 15 내지 25℃의 탈이온수에 각각 침지시키고, 1분 이상 적신다. 이 제품을 짜서 빨아들인 공기 방울을 제거하고, 연속해서 닙 롤러를 이용하여 과량의 물을 짜내었다. 이 공정을 피검체 인 각 흡수성 제품에 대하여 모두 2회 반복하였다.
적하법을 이용한 흡수 방법 :
1. 예비 처리된 흡수성 제품 시료를 큰 용기를 사용하여 탈이온수에 침지하고, 짜내서 공기를 제거하고, 5분 이상 또는 이들이 완전히 포화된 것처럼 보일 때까지 포화시킨다.
2. 침지된 흡수성 제품을 핀셋을 사용하여 한쪽 구석에서 잡아서 큰 용기에서 꺼낸다. 흡수성 제품을 반대쪽 구석에서 60초 동안 적하시킨 다음 적하되는데 할당된 시간을 기록하였다.
3. 흡수성 제품을 천칭위에 놓고 가장 인접한 O.01 gm을 M1 으로 중량 기록하였다.
4. 흡수성 제품 각각을 닙 롤러를 사용하여 롤러에 1회 통과시켜 제품을 짠 다음, 사각형으로 접고 다시한번 제품을 짰다.
5. 흡수성 제품 각각을 탈이온수에 30초 이상 동안 다시 침지시켰다.
6. 단계 2-5를 시료당 총 3회 반복하고, 각각의 결과를 기록하였다.
7. 상기 시험을 유사한 구조를 지닌 두개의 흡수성 제품에 대하여 반복했다.
상기 과정을 종결한 다음, 흡수성 제품 각각의 무수 중량을 측정하였다. 시료를 대기압 및 시료가 분해되지 않는 온도의 오븐에서 건조시켰다(50℃에서 약 4시간). 2회 이상 시간을 달리하여 중량을 재고, 중량의 차가 1% 미만이 되도록 측정하고 흡수성 제품을 건조시켰다. 건조된 흡수성 제픔을 중량을 재고 무게를 M으로 기록하였다.
계산 :
각 시험에 대하여 적하 60초 후의 흡습량 = [(M1-M)/M](100)
적하에 의한 흡습량은 9회 시험(흡수성 제품 각각에 대하여 3 개의 시료를 3회 시험함)한 것을 평균하였다.
시험 방법 II : 세탁기 "외관" 내구성
범위 : 본 발명의 스티치 접합된 흡수성 제품의 "외관" 내구성을 측정하기 위하여 시판용 세탁기를 사용하여 세탁하였다.
장치 :
1. 세탁기 : 시어스 뢰버크사(Sears, Roebuck & C0.)에서 시판하고 있는 상부 투입식 세탁기(상표명 "Lady Kenmore Heavy Duty Plus").
2. 온도계 : 1℃ 눈금으로 최대 100℃
3. 세제 : 프록터 앤드 갬블사(Proctor & Gamble Company)에서 상표명 "Tide"로 시판하고 있는 세제.
4. 14 개의 평직(100% 순면) 타월, 각각 76.2 cm ×91.4 cm, 각각 약 1.82 kg의 중량(건식).
5. 각종 등급의 오래 견디는 성질(내구성 표시)이 있는 "진행/비진행(go/no go)" 시료.
시료 크기 :
15.24 cm ×20.3 cm
시험 조건 :
1. 세탁기를 다음과 같은 세탁 작동 주기로 설정하였다.
- 튼튼한 면/총세탁 주기 35분
- 고온 세탁/물 온도 60± 5℃
- 온수로 헹굼
방법 :
1. 평직 타월 14개와 보 발명의 흡수성 제품 10개를 세탁기에 넣는다.
2. 세제 90 g을 세탁기에 넣는다.
3. 세탁기를 전술한 바와 같은 세탁기 작동 주기로 설정하고 세탁을 시작한다.
4. 물 온도가 60± 5℃가 되었는지 점검한다.
5. 세탁 주기 말기에 본 발명의 흡수성 제품을 평가하고 수세하지 않은 시료와 비교하여 다음과 같은 변형이 있는지 살펴보았다.
- 색상
- 실 보푸라기
- 치수 변화
- 닳은 정도(즉, 찢김, 탈적층화, 마모)
- 전체 외관
세탁된 시료를 후술한 등급에 따라 1(= 불량) 내지 5(= 탁월)로 나타내었다. 이는 주관적이고 시료 의존성을 나타내므로 등급 판별판(각종 등급의 시료가 있는 관)을 이용하여 작업자의 변수를 최소화하였다.
6. 상기 흡수성 재품 시료를 재세탁하였다.
7. 특별히 세탁 후 와이퍼의 보유를 수행할 수 있다(일반적으로 그 밖의 모든 세탁 후 2개의 시료가 보유된다).
등급 스케일 :
1. 불량 - 흡수성 제품은 조각으로 분리되고 가장자리가 심하게 찢어졌다.
2. 열등 - 흡수성 제품의 형태 및 색상이 나빠지고 감소되었다. 더욱이, 가장자리도 약간 찢어졌다.
3. 양호 - 제품의 형태 및 색상은 약간 손실되었고, 말단부는 해지기 시작했다.
4. 우수 - 제품의 형태 및 색상의 손실을 거의 식별할 수 없고, 말단부에서도 마모가 거의 없었다.
5. 탁월 - 제품은 색상, 형태 및 물리적 외관 변화가 두드러지게 나타나지 않았다.
허용/비허용 스케일에서 허용되는 최소 등급은 3이다.
시험 방법 III : 인장 강도
ASTM D 1682-64에 따라 변형시킨 잡아채기(grab) (인장) 시험을 수행하였다. 이 시험에 있어서, 시험편의 폭을 일부만 클램프에 물렸다. 강도 시험을 행하여야 할 부분의 경계를 이루는 모든 얀을 절단하여 시험편에 측면 틈새를 만들어서, 잡아채기법에 고유한 "파브릭 아시스탄스(fabric assistance)"를 실질적으로 최소한으로 감소시켰다(표준 섹션 20). 사용된 시험편의 크기는 100 mm × 200 mm이었다. 항속 횡인장 시험기(상표명 "Sintech"로 알려짐)를 분당 305 +/- 10 mm의 속도로 설정하였다. 파열 전 최고 하중(Kg 단위)을 시험편의 인장 강도로 기록하였다.
이하 실시예에 있어서, 특별한 언급이 없는한 모든 부 및 %는 중량 단위이다. 이하 표 1-3에서 사용된 용어의 정의는 다음과 같다.
"395" 및 "399"는 제임스 리버 코오포레이션에서 상품명 "에어텍스"로 시판되는 에틸렌/비닐 아세테이트 접착 접합된 셀룰로오스계 펄프 섬유 배트를 말한다.
"AM" = 흡수재
"GA" = 스티치 게이지(횡방향으로 1O cm당 바늘 수)
"SD" = 스티치 밀도(종방향으로 1O cm당 스티치 수)
"YT" = 스티칭 얀 유형
"PE" = 폴리에스테르
"PP" = 폴리프로필렌
"C" = 면
"ST" = 스티치 유형
"PS" = 플레인 스티치
"TS" = 트리코트 스티치
"CS" = 사슬 스티치
"WC" = 세탁 주기
"MD" = 종방향
"열접합" = 미국 특허 제4,882,213호에 개시된 바와 같은 와이어하에우저사(Weyerhaeuser company, 워싱턴주 타코마 소재)에서 시판하는 열접합 재료 I, II 및 III은 전술한 시험 방법을 말한다.
본 발명에 속하는 11개의 실시예와 평가용의 4개의 대조예를 행하였다. 실시예 1 내지 11과 대조예 A 내지 D의 조성 및 구조를 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1. 실시예 구조]
* 실시예 11은 제4도에 도시한 구조를 나타내는 것으로서, 층(42)은 100% 비스코스 레이온이고, 층(44)은 셀룰로오스게 펄프 섬유 배트(상표명 "에어텍스 399")이다. 대조예 A는 유사한 구조를 갖지만 스티치 접합되지는 않았다.
하기 표 2에 나타낸 데이타는 "외관" 내구성, 즉 세탁 후 본 발명의 스티치 접합된 제품이 어떠한 외관을 나타내는지를 보인 것이다(대조예는 이들이 분해되므로 세탁기 시험은 실시하지 않았다).
[표 2 세탁기 "외관" 내구성]
표 3에는 실시예 1 내지 11 및 대조예 A 내지 D에 대한 시험범 I 내지 III의 결과를 나타내었다.
[표 3. 수흡수성 및 인장 강도]
* ASTM 1682-64(1975)에 따라 측정함.
시험 결과의 분석
표 1 내지 3의 데이타로부터 실시예 7 내지 9가 "외관" 및 인장 내구성 시험의 양자에 있어서 가장 내구성이 있음을 나타내었지만, 이들은 다른 실시예들 만큼의 흡수성을 나타내지는 않았다. 실시예 1 및 11은 흡수성과 강도의 최적 균형을 제공하는 것으로 나타났다.
본 발명 제품의 스티치된 것과 스티치되지 않은 것 사이의 차이는 스티치 접합 후 흡수율의 감소% 및 내구성의 증가%를 측정하여 얻을 수 있다. "에어텍스" 395로 알려진 셀룰로오스계 펄프 섬유 배트로 된 2개층을 갖는 스티치 접합된 모든 실시예의 평균 인장 강도와 스티치되지 않은 것(대조예 C)을 비교한 결과, 인장 강도는 평균 570%가 증가된 반면 흡수율은 20% 감소하였다. 열접합된 제품인 대조예 D의 제품과도 동일한 비교를 행할 수 있다. 인장 강도는 평균 375% 증가하였고, 흡수율은 단지 4.5%만이 손실되었다. 인장 강도가 크게 증가되는 것에 비해 흡수율이 매우 작게 감소되는 의외의 결과를 얻었다.
본 발명의 기술적 사상 및 원리를 벗어나는 일이 없이 본 발명을 다양하게 변경 및 수정할 수 있고, 본 명세서에서 제시된 실시 상태들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시한 것에 불과하므로 본 발명을 부당하게 제한하려는 것으로 이해해서는 안 된다.

Claims (10)

  1. 기본 중량이 겹당 약 95 gsm 이상이며, 접착 결합제에 의해 함께 접합된 셀룰로오스계 펄프 섬유들을 주성분으로 하는 부직 배트로 이루어진 스티치 접합된 흡수성 제품(stitchbonded absorbent article)으로서, 이 제품은 스티칭 얀(stitching yarn)을 사용하여 스티치 밀도 범위가 약 15 내지 약 35 st/10 cm이고, 스티치 게이지가 약 10 내지 약 40으로 스트치함으로써 스티치 접합되고) 상기 스티칭 얀은 상호 접촉 지점에서 적어도 부분적으로 함께 용융 접합되는 열안정성이 다르고, 조성이 다른 2 가지 이상의 섬유를 포함하고, 상기 얀은 상기 제품의 외면에 적어도 일부가 용융 접합되는 흡수성 제품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부직 배트를 제1층으로 하고, i) 접착 결합제에 의해 함께 접합된 셀룰로오스계 펄프 섬유들을 주성분으로 하며, 상기 제1 배트와 동일하거나 또는 상이한 부직 셀룰로오스계 펄프 섬유들을 주성분으로 하는 제2 부직 배트와, ii) 비스코스 레이온, 면, 비폴리올레핀 합성 섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 재료로 된 직물층, 부직물층 또는 편직물층으로 이루어진 군 중에서 선택되는 제2층을 더 포함하고, 상기 제1층 및 제2층은 상기 얀의 스티치에 의하여 서로 기계적으로 유지되는 것인 흡수성 제품.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2층은 접착 결합제에 의해 함께 접합된 셀룰로오스계 펄프 섬유들을 주성분으로 하는 제2 부직 배트이고, 상기 제2 부직 배트는 제1 배트와 동일하거나 또는 상이한 부직 셀룰로오스계 펄프 섬유를 주성분으로 하는 것인 흡수성 제품.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2층은 비스코스 레이온, 면, 비폴리올레핀 합성 섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 재료로 된 직물층, 부직물층 또는 편직물층인 흡수성 제품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스티치 밀도의 범위는 20 내지 30 st/10 cm인 것인 흡수성 제품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 얀은 용융 온도가 셀룰로오스계 펄프 섬유의 용융 온도 이하로서 175℃ 이하인 제1 섬유와, 용융 온도가 200℃ 이상인 제2 섬유를 포함하는 것인 흡수성 제품.
  7. 제2항에 있어서, 상기 얀은 용융 온도가 셀룰로오스계 펄프 섬유의 용융 온도 이하로서 175℃ 이하인 제1 섬유와, 용융 온도가 200℃ 이상인 제2 섬유를 포함하는 것인 흡수성 제품.
  8. 제4항에 있어서, 비스코스 레이온, 면, 비폴리을레괸 합성 섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 재료로 된 직물층, 부직물층, 또는 편직물층인 제3층을 더 포함하는 것인 흡수성 제품.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 섬유는 분지쇄 폴리에틸렌, 선형 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 이들의 혼합물 및 이의 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택되는 폴리올레핀 중합체를 주성분으로 하는 것인 흡수성 제품.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제2 섬유는 폴리에스테르, 면, 단백질, 레이온, 셀룰로오스 아세테이트, 플루오로카본, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 중합체를 주성분으로 하는 것인 흡수성 제품.
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