KR100331901B1

KR100331901B1 - 강력 위킹액체 흡수복합재

Info

Publication number: KR100331901B1
Application number: KR1019950704743A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 마틴 잭슨; 빌리 진 매튜스
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1994-04-19
Publication date: 2002-11-23
Also published as: DE69420963T2; FR2704563B1; TW316230B; CN1191802C; CN1125391A; EP0703764B1; DE69420963D1; AU674413B2; WO1994024975A1; KR960701622A; AU6637994A; FR2704563A1; CA2101835A1; US5350370A; EP0703764A1

Abstract

본 명세서에는 개인 위생 용품을 포함하는 다수의 용도에 적합한 강력 위킹 액체 흡수 복합재 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 본 복합재는 건조 중량을 기준으로 약 5 내지 약 20 %의 습식 섬유, 약 3 내지 약 30 %의 펄프 섬유, 약 50 내지 약 90 %의 초강력 흡수제 및 0 내지 약 10 %의 결합제로 이루어진 비교적 균질한 혼합물로부터 만들어진다. 혼합물은 입방 센티미터당 약 0.1 내지 약 0.5 그람 범위의 밀도를 갖도록 압축되고, 1 시간당 최소한 약 10 센티미터의 수직 위킹 높이를 갖는다. 본 방법은 건조 중량을 기준으로 미세 습윤성 섬유 50 내지 90 % 및 펄프 섬유 10 내지 50 %로 이루어진 쉬트의 형성을 포함한다. 쉬트는 이어서 기류 중에서 다수의 개별 섬유로 섬유화된다. 이어서 기류 중에서 섬유화된 쉬트로부터의 섬유와 초강력 흡수제가 혼합되어 균질한 혼합물을 이루고, 균질 혼합물이 형성 표면상에 퇴적되어 복합재를 형성한다. 복합재를 형성한 후, 그것은 목적하는 밀도로 압축된다.

Description

강력 위킹 액체 흡수 복합재

발명의 배경

본 발명은 초강력 흡수 용량 플러프/목재 펄프 흡수재에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 증가된 위킹(wicking) 능력을 갖는 초강력 흡수제를 포함하는 흡수재에 관한 것이다.

아마도, 인류에 알려진 가장 오래된 액체 흡수재는 면 제품, 목재 펄프 또는 플러프 및 기타 천연 물질일 것이다. 이러한 재료들은 개인 위생과 관련하여 기저귀, 배변 연습용 팬츠, 성인 요실금 용품, 생리대, 붕대 등의 기타 흡수재로 액체, 특히 체액의 흡수를 위해 상용되어 왔다. 이들 제품의 발달이 진행되면서, 액체 보유 용량의 증대 또한 필요하였다. 상기 제품의 액체 보유 용량을 향상시키기 위한 하나의 방법은, 히드로겔이나 히드로콜로이드 등으로 불리는 초강력 흡수제를 첨가하는 것이다. 기저귀, 배변 연습용 팬츠 및 성인 요실금 용품의 경우 특히 상기 방법을 사용하여 왔다. 이들 제품이 점점 더 복잡해짐에 따라, 제품 생산자들은 이들 재료의 흡수층에 있는 목재 펄프나 플러프의 양을 감소시키고 플러프를 다양한 양의 초강력 흡수제로 대체하였다.

흡수 복합재 중의 초강력 흡수제의 양이 증가함에 따라, 겔-차단(blocking)이라는 문제가 발생하였다. 이전의 초강력 흡수제는 입자형으로 만들어졌고, 흡수물 자체 중량의 몇 배에 해당하는 물 및 소변 같은 액체에 대한 흡수 능력을 지녔지만, 액체를 흡수함에 따라 이들의 입자나 본래의 구형을 유지하지 못한다. 대신에, 이들은 팽윤되고 목재 펄프 섬유 사이의 공극을 채워서 죽 같은 겔로 변하여 그 구조가 겔화된 덩어리로 속히 변한다. 이러한 현상을 겔 차단이라고 한다. 겔 차단의 결과, 추가량의 액체를 통과시킬 어떠한 기공이나 모세관도 존재하지 않게 되었다. 결과적으로, 기저귀를 예로 들어보면, 흡수물의 전체적으로 높은 액체 보유 용량에도 불구하고, 겔 차단이라는 문제 때문에 액체 보유 용량이 거의 이용될 수 없었다. 처음 또는 두번의 배설 후에, 액체를 받아들이는 부분이 겔로 차단되어, 액체는 흡수되지 못하며 때로는 겔 덩어리의 표면을 벗어나 심지어는 기저귀 밖으로 누출되는 경우도 있다. 이러한 이유로, 흡수 복합재에 단지 한정된 양의 초강력 흡수제만을 첨가할 수 있었다.

초강력 흡수제에 대한 연구가 발전되면서, 높은 액체 용량 및 높은 겔 강도를 가져 많은 양의 액체를 흡수할 수 있고, 본래의 구형 구조를 유지할 수 있는 초강력 흡수제 입자가 고안되었다. 그 결과로써, 기저귀와 같은 개인 위생 흡수 용품의 흡수 부위에 첨가될 수 있는 초강력 흡수제의 양이 증가되었다. 따라서, 생산자들은 더 많은 목재 펄프를 초강력 흡수제로 대체할 수 있게 되었다. 추가로, 생산자들은 흡수재를 더욱 압축시켜 훨씬 얇은 기저귀를 고안할 수 있다는 것을 발견하였다. 그러나 여기에는 또 다시 기저귀의 흡수재가 전체 용량을 충분히 활용할 능력이 있는가 하는 문제가 제기되었다.

높은 겔 강도와 큰 용량을 갖는 신규한 초강력 흡수제는 겔 차단의 문제는감소되었지만 새로운 문제가 대두되었다. 신규 초강력 흡수제가 액체를 흡수하여 팽윤됨에 따라, 그 입경이 크게 증가한다. 플러프/초강력 흡수제 조성의 흡수재를 많이 압축하는 것은 흡수재의 액체-운반성을 유지하는데는 도움이 되었지만, 흡수재의 용량을 전적으로 활용하는데는 여전히 문제가 남아 있었다. 이는 초강력 흡수제 입자가 팽윤됨에 따라, 흡수재의 구조를 노출시키고 흐뜨러뜨리기 때문이었다. 미시적인 규모로, 이러한 확장은 흡수 복합재 내에 큰 공극을 형성하여, 액체를 배설 부위로부터 다른 부위로 운반 및 흡수시켜 흡수 복합재의 능력이 더욱 많이 활용될 수 있게 하는 흡수재의 모세관 현상을 현저히 감소시켰다. 요약하면, 액체 운반/위킹 문제는 겔 차단에 의해 액체를 운반할 실제적인 모세관이 없다는 사실에서, 흡수재가 너무 노출되어 배설 부위로부터 액체를 위킹 및 운반할 모세관 현상을 충분히 일으키지 못하는 것으로 바뀌게 되었다. 결과적으로, 플러프-계 흡수재에 첨가될 수 있는 초강력 흡수제의 양에 또 다시 상한선이 생기게 되었다. 이 문제는 존재하는 펄프가 단위 부피 당의 표면적이 충분하지 않아 초강력 흡수제 입자의 팽윤에 의한 모세관 현상의 파괴를 보충할 수 없다는 사실에 의해 더욱 악화되었다.

따라서, 초강력 흡수제를 많이 포함하는 목재 펄프를 사용할 수 있는 흡수 복합재를 제공하려는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명의 또 다른 목적은 모세관 현상 및 위킹 작용이 증가된 목재 펄프/초강력 흡수제 복합재를 고안하여 액체-보유 용량을 효과적으로 활용할 수 있는 흡수 복합재를 만드는 것이다. 상기한 또는 기타 본 발명의 목적은 하기하는 명세서 및특허 청구 범위를 통해 보다 명백해질 것이다.

발명의 요약

본 발명은 강력 위킹 액체 흡수 복합재, 이의 제조 방법 및 이들로 만든 몇 가지 제품의 제조 방법에 관한 것이다. 본 방법은 물과 같은 용매에서 총 슬러리 양을 기준으로 약 1 내지 약 5 % 범위의 고상물을 갖는, 미세 습윤성 섬유 및 펄프 섬유의 슬러리를 형성하는 것을 포함한다. 슬러리의 고상물은 건조 중량을 기준으로 약 10 내지 약 50 %의 펄프 및 약 50 내지 약 90 %의 미세 습윤성 섬유로부터 만들어진다. 다음으로, 다공성 형성 표면 상에서 슬러리로부터 쉬트를 형성시키는데, 이러한 쉬트는 평방 미터 당 중량이 약 350 내지 약 720 그람이고 수분 함량이 약 6 내지 약 15 % 사이이다.

일단 쉬트가 형성되면, 이어서 기류 중에서 다수의 섬유로 섬유화되고, 초강력 흡수제 및 임의로는 결합제 (binder)와 혼합되어 기류 중에서 혼합물을 형성한다. 흡인된 물질은 이어서 형성 표면 상으로 퇴적되어 평방 미터 당 기초 중량이 약 100 내지 약 1000 그람 범위인 복합재가 형성된다. 이 복합재는 이어서 입방 센티미터 당 약 0.1 내지 약 0.5 그람의 밀도로 압축된다.

형성된 강력 위킹 액체 흡수 복합재는 건조 중량을 기준으로 약 5 내지 약 20 %의 미세 습윤성 섬유, 약 3 내지 약 30 %의 펄프, 약 50 내지 약 90 %의 초강력 흡수제 및 약 0 내지 약 10 %의 결합제로 이루어진 비교적 균질한 혼합물을 갖게 된다.

본 발명에 따른 위킹 능력의 증진으로, 개인 위생 흡수 용품으로서만이 아닌광범위하고 다양한 용도의 흡수 재료로서 이 복합재가 매우 적당하다. 이러한 제품의 예로는 기저귀, 배변 연습용 팬츠, 성인 요실금 용품, 생리대, 붕대 등이 포함된다. 추가로, 필요하다면, 특별한 용도에 따른 특별한 흡수 복합재를 만들기 위해 보다 많거나 적은 양의 미세 습윤성 섬유를 함유하는 특별한 부위를 포함하도록 복합재가 제조될 수 있다.

제1도는 본 발명에 따른 강력 위킹 액체 흡수 복합재의 제조 방법을 도식한 것이다.

제2도는 본 발명에 따른 강력 위킹 액체 흡수 복합재를 포함하는 개인 위생 흡수 용품을 일부 베어낸 것을 위에서 본 도면이다.

본 발명은 목재 펄프 (플러프)와 같은 통상의 흡수재 및 고 농도의 초강력 흡수제를 함유하는 강력 위킹 액체 흡수 복합재에 관한 것이다. 겔 차단 또는 보유 액체의 위킹 저항성이 있는 기존의 재료와는 달리, 본 발명에 따른 재료는 초강력 흡수제/목재 펄프 복합재에 미세 습윤성 섬유를 첨가함으로써 향상된 위킹 능력을 갖는다. 본 발명의 범위를 제한하지 않으려는 의도에서, 본 발명의 재료는 기저귀, 배변 연습용 펜츠, 성인 요실금 용품, 여성 위생 용품, 붕대 등에서 흡수재로써 특별한 용도를 가진다, 이들 제품은 전형적으로 제품의 전체를 통해 연장된 흡수 코어(core)를 지닌다. 제품의 성능을 향상시키기 위해 흡수 코어에 "초강력 흡수제", "히드로겔" 또는 "히드로콜로이드" 등으로 불리는 강력 액체 보유 재료가 첨가되어흡수 코어의 액체 처리 및 보유 용량이 증대되었다. 불행하게도, 여러 이유로인해, 초강력 흡수제/목재 펄프 흡수 코어는 완전히 활용되지 못하고 있다. 한가지 이유는 흡수 코어가 액체 유입부 또는 배설 부위로부터 액체를 다른 곳으로 흡수시킬 능력이 없기 때문이다. 결과적으로, 이러한 제품은 실제적으로 필요한 것보다 많은 양의 흡수재를 사용하여 만들어지게 되며, 따라서 제품의 두께와 생산 비용이 증가하게 된다. 본 발명의 재료는 흡수 코어의 성분을 적당히 배분하고 흡수 코어의 기능적 이용을 증가시키는 "미세 습윤성 섬유"로 불리는 재료를 첨가함으로써 이러한 문제를 줄이도록 도와준다.

이와같은 흡수 코어에 대한 상대적 효능의 한 지표는 재료의 수직 위킹 능력 또는 높이를 측정하는 것이다. 하기에서 더욱 상세히 나타나겠지만, 본 발명의 재료는 통상의 초강력 흡수제/목재 펄프 흡수 코어에 비해 액체의 수직 위킹 능력에 있어서 뚜렷한 증대를 보였다. 결과로써, 기저귀를 예로 들면, 기저귀의 회음부로부터 멀리 떨어져 있는 부위의 더욱 많은 흡수 코어가 액체를 보유하는데 사용될 수 있고, 따라서, 특정 기저귀 복합재에 사용되는 총 흡수 코어 재료의 양을 더욱 감소시킨다. 본 발명을 일차적으로는 기저귀와 같은 개인 위생 용품에 관련하여 설명하고 있지만, 이것은 본 발명의 범위를 제한하려는 의도는 아니다.

본 발명에 따른 강력 위킹 액체 흡수 복합재는 3가지의 주된 성분과 임의로는 흡수 복합재의 성능을 보강하는데 사용되는 일련의 추가 첨가제 또는 성분을 포함한다. 3 가지의 주성분으로는 흡수 지지재, 초강력 흡수제 및 미세 습윤성 섬유가 포함되며, 이들의 상대적인 비율은 하기에서 더욱 상세히 설명할 것이다. 이들3 가지 성분은 서로 완전하게 혼합되어, 형성 표면에 퇴적되고, 이어서 목적하는 밀도로 압축되어 위킹 성능이 향상된 복합재를 얻을 수 있다.

흡수 지지재로는 전형적으로 목재 펄프 섬유 (일반적으로 플러프라고 불림), 면, 면 린터 (linters), 바가스(bagasse) 또는 레이온 섬유 등과 같은 목재 펄프 또는 셀룰로오스 물질이 있다. 추가로, 상기 물질에 상응하는 합성물 또한 본 발명의 범주 내에서 고찰된다. 전형적으로 이와같은 흡수 지지재는 일반적으로 약 2 내지 약 10 밀리미터 범위의 섬유 길이와 0.9 중량 % 식염수 중에서 평방 인치 당 0.5 파운드의 하중(3500 파스칼)하에서 재료 중량 당 약 8 그람의 액체 보유 용량을 갖는 섬유 형태이다. 목재 펄프 플러프의 예로서는 CR2054 플러핑 펄프 (위스콘신주 니나 소재, Kimberly-Clark Corporation 제품) 및 NB416 플러핑 펄프 (워싱톤주 페데랄 웨이 소재, Wayerhauser Corporation 제품)가 포함된다.

본 발명에 따른 강력 위킹 액체 흡수 복합재의 두번째 성분은 흔히 "히드로겔" 또는 "히드로콜로이드"로 불리는 초강력 흡수제이다. 이와같은 초강력 흡수제는 널리 공지되어 있으며 과립, 섬유 및 플레이크를 포함하는 적어도 3 가지 형태로 생산된다. 과립형이 가장 일반적이며 전형적으로 약 50 내지 1000 마이크로미터 범위의 입경을 가지며 0.9 중량 % 식염수 중에서 평방 인치 당 0.5 파운드의 하중(3500 파스칼)하에 초강력 흡수제 중량 당 약 10 내지 40 그람 범위의 액체 보유 용량을 갖는다. 이와같은 재료는 천연적으로 발생하며 또는 합성되기도 한다. 천연 초강력 흡수제 또는 히드로콜로이드의 예로는 검 아라빅(gum arabic), 한천, 구아(guar) 검, 녹말, 덱스트란 및 젤라틴이 포함된다. 반-합성물로는 카르복시메틸 셀룰로오스와 같은 개질된 셀룰로오스 및 개질된 녹말이 있다. 합성 흡수 겔 물질 중합체의 예로서는 폴리비닐피롤리돈 및 폴리-아크릴레이트가 포함되나 이들로 제한되지는 않는다. 시판되는 상품으로는 호치스트-셀라니즈 SANWET^?IM5000 및 IM3900 (노쓰 캐롤라이나주 샬로트 소재, Hoechst-Celanese Corporation 제품); Dow Drytech^?534 (미시간주 미드랜드 소재, Dow Chemical Company 제품), 얼라이드 콜로이드 SALSORB^?89 (영국 브레드포드 소재, Allied Colloids, Ltd. 제품)이 포함되나, 이들로 제한되지는 않는다.

섬유 형태 초강력 흡수제 역시 시판되고 있다. 전형적으로 이들 섬유의 직경은 약 10 내지 50 마이크론 범위에 있으며, 길이는 약 3 내지 60 밀리미터 범위에 있다. 전형적으로 이들의 흡수력은 0.9 중량 % 식염수 중에서 평방 인치 당 0.5 파운드의 하중(3500 파스칼)하에 초강력 흡수제 중량 당 약 10 내지 약 40 그람 범위내에 있다. 시판되는 섬유 형태 초강력 흡수제에는 얼라이드 콜로이드/쿨탈드 FSA^?101 및 111; ARCO FIBERSORB^?(펜실베니아주 필라델피아 소재, Arco Corporation 제품); 도요 보세끼 KK 랜실 (일본국 오사카 소재, Toyo Boseki KK사 제품)이 포함된다.

본 발명에 따른 강력 위킹 액체 흡수 복합재의 세번째 성분은 미세 습윤성 섬유이다. 미세 습윤성 섬유는 통상의 플러프-계 흡수 코어 재료나 상기한 섬유 형태 초강력 흡수제에서 발견되는 섬유에 비교할 때 직경이 매우 작다. 전형적으로,미세 습윤성 섬유는 약 2 밀리미터 이하의 길이와 약 5 마이크론 이하의 섬유 직경을 가지며, 일반적으로 약 0.5 내지 2.0 밀리미터 사이의 직경을 가진다. 이러한 미세 습윤성 섬유의 비 외부 표면적은 전형적으로 섬유 그람 당 약 2 평방 미터 이상이며, 일반적으로는 섬유 그람 당 5 평방 미터 이상이다. 이 섬유는 본래 친수성을 가지고 있든지 또는 친수성을 갖도록 처리하여야 한다. 결과로써, 미세 습윤성 섬유는 90° 이하, 일반적으로는 70° 미만의 전진 접촉각을 갖는다. 호티스트 셀라니즈 셀룰로오스 아세테이트 Fibrets^?섬유 (노쓰 캐롤라이나주 샬로트 소재, Hoechst-Celanese Corporation 제품)는 이러한 미세 습윤성 섬유의 예이다. 호치스트 셀라니즈 Fibrets^?섬유는 강하게 피브릴화된 미세섬유로써, 길이 20 내지 200 마이크론 범위, 직경 0.5 내지 5 마이크론, 총 비 표면적 그람당 20 평방 미터, 비중 1.32, 연화점 360 내지 400 ℉ 및 500 ℉의 용융점을 가진다. CFF^?피브릴화 섬유(코넥티커트주 스텐포드 소재, American Cyanamid의 제품)는 또 다른 미세 습윤성 섬유이다. 이것은 상기의 섬유와 유사한 특성을 지니는 아크릴-계 섬유이다.

본 발명의 미세 습윤성 섬유는 고팽윤 초강력 흡수제와 결합하여 사용할 때 특히 그 장점이 부각된다, 액체를 흡수했을 때 어떤 초강력 흡수제는 다른 것보다 더 팽윤된다. 이러한 고팽윤 초강력 흡수제를 흡수 복합재에 사용할 때, 이들은 팽창하는 경향을 나타낸다. 그리함에 따라, 입자 중심과 중심 사이의 공간이 커져서 전체 복합재의 공극 부피가 증가한다. 공간이 너무 커져 공극 부피가 너무 커지면, 구조물의 모세관 현상은 감소할 것이며, 그 결과로써, 흡수 복합재는 충분히 활용되지 못한다. 그러나 미세 습윤성 섬유는 입자 사이의 간격을 이어줌으로써 액체 이동 통로를 제공하려는 경향을 나타낼 것이다. 결과적으로, 모세관 현상은 유지되며, 액체는 흡수재의 더 먼 부위로 흡수될 수 있다.

복합재의 위킹 및 액체 저장 용량을 최대화하기위해 상기한 3 가지 성분이 서로 균일하게 혼합되어야 한다는 사실이 실험을 통해 밝혀졌다. 일반적으로, 복합재는 건조 중량 기준으로 약 5 내지 약 20 %의 미세 습윤성 섬유, 약 3 내지 약 30 %의 펄프 섬유 또는 기타 흡수 지지재 및 약 50 내지 약 90 %의 초강력 흡수제의 비교적 균질한 혼합물을 포함한다. 일단 형성된 복합재는 입방 센티미터당 약 0.1 내지 약 0.5 그람 범위의 밀도를 갖도록 압축되고, 하기 실험 방법에 따랐을 때 1 시간당 약 10 센티미터 이상의 수직 위킹 높이를 갖는다.

3 가지 주성분에 더하여, 본 발명에 따른 액체 흡수 복합재의 전체 특성을 변화시키기 위해 기타의 성분을 첨가할 수 있다. 이러한 첨가제의 예로는 결합제, 습윤제 및 고착 방지제 (anti-stats)가 있으나, 이것으로 제한되지는 않는다.

결합제는 기계적 얽힘, 접착 또는 두가지 모두에 의해 본 발명의 성분들을 결합시킨다. 결합제 섬유는 상대적으로 짧은 스테이플(staple) 섬유 또는 멜트블로운(meltblown) 및 스펀본드(spunbond) 섬유와 같은 더욱 신장된 섬유일 수 있다. 스테이플 길이 섬유는 약 6 내지 40 mm 범위의 크기이며, 데니어(denier) 크기로는 약 1.5 내지 6 데니어이다. 스테이플 섬유의 예로는 폴리올레핀, 나일론 또는 폴리에스테르로부터 만들어진 선형 또는 주름잡힌 단일 중합체 스테이플 섬유가 포함된다. PLEXAFIL^?(델라웨어주 윌밍톤 소재, E.I.du Pont de Nemours사 제품)과같은 가용성 합성 펄프 역시 결합 목적으로 사용될 수 있으나, 상기에서 벗어난 섬유 크기를 갖는다. 이성분 섬유와 같은 다성분 섬유도 사용될 수 있다. 이와같은 이성분 섬유는 그들의 쉬스(sheath)와 주변 재료들이 결합하도록 가열했을 때, 기계적 또는 접착 결합 모두를 제공할 수 있다.

결합제 섬유에 더하여, 접착 분무 및 분말은 본 발명의 재료를 결합하는데 사용될 수 있다. 분무형 접착제는 전형적으로 용매-계이며, 완전히 용해되거나 또는 유화된다. 분말형 접착제는 대체로 가열시 활성화된다. 수성 접착제 역시 사용될 수 있다. 전형적으로, 본 발명의 강력 위킹 액체 흡수 복합재는 건조 중량 기준으로 0 내지 약 10 % 결합제를 함유할 것이다.

본 발명에 따른 재료의 습윤성 및 액체 투과성을 증가시키기 위해 습윤제를 첨가할 수 있다. 이러한 습윤제의 예로서는 Triton^?형 X 및 N (펜실베니아주 필라델피아 소재, Rohm and Haas Company 제품); Igepal^?CO (뉴저지주 웨인 소재, GAF Corporation 제품); Tergitol^?형 (코넥티커트주 덴버리 소재, Union Carbide Corporation 제품) 및 에어로졸 형(코넥티커트주 스텐포드 소재, American Cyanamide사 제품)이 포함된다.

웹(web) 형성시 장치에 섬유가 고착되는 것을 방지하기 위해 고착 방지제를 사용할 수 있다. 고착 방지제의 예는 당 분야 숙련가에게 널리 공지되어있다.

본 발명에 따른 강력 위킹 액체 흡수 복합재의 제조는 미세 습윤성 섬유와 초강력 흡수제를 잘 혼합하여 초강력 흡수제가 팽윤함에 따라, 미세 습윤성 섬유가 운반 기작을 하여 초기 배설 부위로부터 액체를 이동시키는데에 의존한다. 미세 습윤성 섬유는 크기가 작기 때문에, 이들 섬유의 처리 및 가공이 어렵다는 것이 발견되었다. 구입시, 미세 습윤성 섬유는 용매(주로 물) 함량이 높은 (고상물의 15-30%) 젖은 벽돌 모양 또는 꾸러미 형태인데, 추가의 가공을 하기 전에 이것을 분쇄하여야 한다. 결과로써, 본 발명의 복합재를 형성하기 위하여 초강력 흡수제와 혼합되기 전에 미세 습윤성 섬유를 우선 표준 목재 펄프와 혼합하여 판상으로 만들고 이어서 재섬유화하면 가공이 용이하다는 사실이 밝혀졌다.

펄프 판을 형성하기 위하여, 미세 습윤성 섬유는 목재 펄프와 물로 이루어진 히드로펄프로 되며 수중 약 1 내지 약 5 %, 일반적으로는 약 2 %의 스탁(stock) 또는 슬러리를 형성한다. 전형적으로, 건조 중량 기준으로 펄프에 대한 미세 습윤성 섬유의 비율 또는 백분율은 약 50% 미세 습윤성 섬유/50% 펄프(1:1) 및 90% 미세 습윤성 섬유/10% 펄프(9:1)와 70% 미세 습윤성 섬유/30% 펄프(2.33:1)일 때 양호한 결과가 얻어진다.

일단 슬러리가 형성되면, 습윤제, 재습윤제, 고착 방지제 및 폐수 처리제를 슬러리 중의 고상물의 전체 중량을 기준으로, 대체로 약 0.1 내지 1.0 %의 결합 첨가 수준으로 슬러리에 첨가할 수 있다. 이어서 슬러리는 대체로 미세 매쉬(mesh) 형성 철망 상에서 림(ream)당 약 200 내지 약 350 파운드 (평방 미터당 350 내지 720 그람) 및 약 6 내지 약 15 중량%, 더 좋게는 10 내지 12 중량%의 수분 함량을갖는 판상으로 된다. 필요하다면, 판상을 말아 압축하여 더 좋은 균질도를 갖게할 수 있다.

제1도에 언급되어 있는 바와같이, 일단 펄프 판이 형성되면, 이것은 헤머밀 같은 파이버라이저(fiberizer) 또는 디파이브레이터(defibrator) (10)에 공급된다. 스크린-형 또는 비-스크린-형 파이버라이저 모두 사용될 수 있으며, 비-스크린-형 파이버라이저가 플러깅(plugging)을 덜 나타낸다. 펄프 판에 고착 방지제를 첨가하면 펄프 판이 섬유화함에 따라 형성 장치의 표면에 섬유가 "고착"하는 현상을 감소시킬 수 있다는 사실이 발견되었다. 제1도를 다시 인용하면, 펄프 판 (12)가 분쇄되면서, 이것은 아래 쪽의 다공성 형성 철망 (14)로 향하는 기류에 의해 포획된다. 형성 철망 (14) 아래 및 파이버라이저 (10) 바로 아래에는 현탁 또는 포집 공기를 제거하기 위해 철망 (14) 내로 약 35 내지 60 인치의 물(평방 인치 당 1.5 내지 3.0 파운드)을 끌어줄 진공상자 (16)이 존재한다.

펄프 섬유와 미세 습윤성 섬유가 형성 표면 (14)에 퇴적됨에 따라 파이브라이저 (10) 아래 소재, 도관 (22)로 도입된다. 초강력 흡수제는 입자, 섬유 또는 플레이크 형태일 수 있다. 유입되는 공기의 속도, 부피 및 교란 때문에 펄프 섬유, 미세 습윤성 섬유 및 초강력 흡수제는 복합재 웹 (20) 형태의 형성 표면 (14)에 퇴적되기 전에 서로 완전히 혼합된다. 복합재 (20)의 기초 중량은 특별한 목적의 용도에 따라 변화될 수 있으나, 전형적으로는 평방 미터 당 약 100 내지 약 1000 그람 범위, 기저귀 및 기타 개인 위생 용품의 경우 대체로 평방 미터 당 300 내지 500 그람 범위에 있다.

상기한 기본 공정은 몇 가지 방법으로 변화 및 개선될 수 있으나, 일반적으로, 성분들을 잘 혼합하기 위해 공기 형성 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 복합재 웹 (20)이 형성되었을 때, 이것의 구조적 보전성이 충분하지 않다. 그 결과로써, 복합재 웹 (20)은 밀착 로울러(rollers) 쌍 (24)를 통과해 웹을 더욱 밀착 또는 압착시킨다. 개인 위생 용품의 경우 그 밀도는 입방 미터 당 약 0.1 내지 약 0.35 그람 범위에 있게 될 것이다. 다른 용도에서는 복합재 웹 (20)은 충분한 습윤성을 갖지 못할지도 모른다. 그 결과로써, 추가의 계면활성제가 분무기 (25)와 같은 방법에 의해 웹에 가해져야 한다. 계면활성제는 제1도에 나타난 웹 (20)의 형성 이전에 섬유에 가해지거나, 형성된 웹상에 직접 분무될 수 있으나 (개시하지 않음) 이 방법은 웹에 있는 모든 섬유에 일반적으로 확실히 적용되지는 않는다.

구조적으로 더욱 완전한 복합재 웹 (20)이 여전히 요구된다면, 복합재 웹 (20)의 형성이 완료되기 전에 섬유와 초강력 흡수제의 유입된 흐름에 결합제 섬유를 첨가할 수 있다. 다시 제1도를 인용하면, 파이브라이저 (10)과 형성 철망 (14) 사이 소재, 섬유 공급원 또는 공급원 (26)이 추가로 나타난다. 이 섬유 공급원 (26)은 전형적으로 길이가 3 내지 12 밀리미터 이상의 짧은 스테이플 섬유 길이의 섬유, 멜트블로잉이나 스펀본드에 의해 얻어지는 더욱 신장된 섬유를 도입하는데 적용될 수 있다. 이러한 방법의 예는 미합중국 특허 제 3,849,241; 3,692,618 및 4,340,563 호에서 발견할 수 있으며, 모두 본 명세서의 참고 문헌으로 포함되어 있다. 일반적으로, 결합제 섬유는 다른 성분들과 균일하게 혼합될 것이며, 복합재 웹 (20)의 전체 중량을 기준으로 약 2 내지 약 8 중량 %내에 존재할 것이다. 이전에밝힌 바와같이, 적당한 결합제 섬유는 그 직경을 가로질러 균질중합체 조성을 가지거나, 또는 비-균질또는 이성분 섬유와 같이 심지어 분리된 부위를 갖는 것이다. 이 섬유는 또한 규칙적인 또는 불규칙한 모양의 횡단면 모두를 가질 수 있으며, 친수성 섬유가 액체 운반에는 더욱 바람직하지만, 친수성 또는 소수성일 수 있다.

만일 열가소성 또는 열가용성 섬유를 사용한다면, 섬유를 녹여 결합하는 과정에 뜨거운 공기나 원적외선 열과 같은 열원을 첨가하여야 한다. 이와같은 열원 (30)은 제1도의 밀착 로울러 (24) 바로 앞에 도식화 되어있다. 작동중 열원 (30)은 밀착 로울러가 복합재 웹 (20)을 압축, 결합 및 밀집함에 따라 가용성 섬유를 최소한 그 연화점까지 가열한다. 웹을 가열하는 시간은 웹의 밀도, 웹의 선속도, 결합제의 양과 연화점 및 가해진 열의 온도에 의존한다. 실시예에 사용된 재료로는, 140 ℃에서 15 초 동안 가열된 공기에 노출시키는 것으로 결합제를 활성화시키기에 충분하였다. 사용된 결합 섬유의 종류에 따라, 밀착 로울러는 가열 및(또는) 냉각되거나 또는 단순히 순환 온도에서 작동된다. 별법으로, 열원 (30)은 밀착 로울러 (24) 뒤의 하류에 놓여 압착 후에 섬유를 고정한다 (개시하지 않음). 추가로, 열원은 밀착 로울러 없이 작동될 수도 있다.

만일 복합재 웹 (20)내로 초강력 흡수제를 함입시키는 것이 문제라면, 티슈 페이퍼와 같은 (개시하지 않음) 물질을 형성 표면 (14) 위에 놓고 복합재를 티슈페이퍼 아래 두어 초강력 흡수제 입자를 추가로 함입하도록 할 수 있다. 별법으로, 별도의 섬유 뱅크(bank) 가 본 방법의 앞부분에 놓여, 본 발명의 복합재 웹 (20)을 형성하는 재료의 이탈에 앞서, 형성 철망 (14) 상에 첫번째 섬유층을 형성하도록할 수 있다.

일단 복합재 웹이 형성되면 그것은 선형으로 유지되고 이하의 과정에 이용된다. 반대로, 테이크-업 (take-up) 롤 (32)에 말려 올라와 차후에 절단, 슬리팅 (slitting)및 추가 과정을 위해 풀릴 수 있다.

본 발명의 강력 위킹 액체 흡수 복합재를 고안하기 위해 두번째 과정 역시 사용되었다. 실시예 3 내지 7의 재료는 로타리(rotary) 스크린 공기 형성 장치에서 형성되었다 (덴마크 왕국 아르후스 소재, Danwebforming International, Ltd. 제품). 실시예 1 및 2의 재료로는, 목재 펄프 섬유와 미세 습윤성 섬유로부터 펄프 판이 우선 형성되었다. 이 펄프 판은 이어서 디파이브레이터에 공급되었다. 여기서 섬유는 분리되고 로타리 스크린 공기 형성기에 공급된 기류에 유입된다. 동시에 초강력 흡수제와 결합제 섬유는 기류에 도입되어 펄프 및 미세 습윤성 섬유와 복합재 웹 형태의 이동 형성 표면에 퇴적되기 전에 완전히 혼합된다. 일단 웹이 형성되면 결합제 섬유들끼리 또는 복합재의 다른 성분과 연화 및 결합시키기에 충분한 온도로 가열되기 전에 밀착 로울러 쌍 사이로 통과된다. 결합에 이어, 복합재 웹은 냉각되고 이어 와인딩(winding) 롤에 감아올려졌다.

본 발명에 따른 재료의 한 용도는 기저귀, 배변 연습용 팬츠, 성인 요실금 용품, 생리대, 붕대 등과 같은 개인 위생 용품의 흡수 코어이다. 이러한 개인 위생 용품의 예로서, 제2도에 기저귀가 개시되어 있다. 일반적으로, 기저귀 형태에서, 본 발명의 복합제는 입방 센티미터당 약 0.1 내지 약 0.35 그람의 밀도를 가질 것이다. 대부분의 개인 위생 용품의 경우, 가장 단순한 디자인의 기저귀 (50)에는 신체 측면 라이너 (52) 및 외측 커버 (54)와 그들 사이에 위치된 액체-흡수 코어 (56)가 포함된다. 신체 측면 라이너 (52)의 목적은 액체 및 기타 분비물이 흡수, 분배 및 저장되는 흡수 코어 (56)으로 액체 및 기타 분비물을 통과시키는 것이다. 외측커버의 목적은 액체 및 기타 분비물을 보유하여 이들이 목적하지 않는 부위로 퍼지는 것을 막는 것이다.

복합재 웹 (20) (흡수 코어 (56))이 통상의 초강력 흡수제/플러프 복합재에 비해 향상된 위킹 성능을 나타내는데 반해, 특별히 많은 양의 배설시 통상의 흡수 복합재 만큼 빨리 소변과 같은 액체를 흡수하는 것은 아님을 실험을 통해 발견하였다. 결과적으로, 보다 정밀한 기저귀 (50)은 흡수 코어 (56)을 포함하여야 한다. 제2도에서 나타나듯이 흡수 코어 (56)은 3 개의 영역 또는 부위를 갖는다. 대략 기저귀 (50)의 중심 삼분의 일을 차지하는 중심부 (58)은 착용자의 배설 부위에서 가장 가까운 부분이며, 따라서, 착용자의 체액이 방사되는 곳이다. 이 영역의 재료는 통상적인 재료일 수 있고, 따라서, 미세 습윤성 섬유가 사실상 전혀 없다. 사실상 전혀 없다는 의미는 중심 영역은 이 영역의 전체 중량을 기준으로 5 % 미만의 미세 습윤성 섬유를 포함한다는 것이다.

반대로, 중심 영역 (58)의 반대편 흡수 코어 (56)의 나머지 삼분의 이를 공동으로 차지하는 전방 영역 (60) 및 후방 영역 (62)는 본 발명에 따른 강력 위킹 액체-흡수 복합재 웹으로 구성된다. 결과적으로, 액체가 흡수 코어 (56)의 중심 영역(58)로 배설되면, 액체는 속히 흡수된다. 일단 액체가 흡수되고 나면 흡수 코어(56)의 전방 (60) 및 후방 (62) 영역은 착용자의 허리 부분에 인접한 기저귀(50)의 부위로 액체를 흡수시켜 기저귀 (50)의 전체 성능을 증가시킨다. 기저귀 (50)의 향상된 성능으로 기저귀에 넣어야할 재료의 양이 감소되고, 따라서, 더 얇고 효과적인 기저귀 복합재를 얻을 수 있었다. 상기 사실로부터 쉽게 알수 있듯이, 영역 (58), (60) 및 (62)의 상대적 위치는 변할 수 있다. 예를 들어, 남아용 기저귀 디자인의 경우, 남성 해부학에 부합하여 중심 영역 (58)이 기저귀의 전반부 쪽으로 더 이동될 것이다. 추가로, 영역별 크기 및 모양도 다양할 수 있고, 영역의 위치 및 개수도 변할 수 있다.

수직 위킹 시험

본 발명 및 기타 재료의 액체 운반성을 시험하기 위해, 수직 위킹 시험이 수행되어, 샘플 재료의 한쪽 끝이 일정 부피의 합성 소변 저장고에 놓인 상태에서 1시간동안 액체가 얼마만큼의 높이로 위킹 업(up)할 수 있는지를 측정하였다.

샘플 재료를 4 내지 15 인치 크기의 조각으로 잘랐다. 각각의 조각은 바닥 끝과 높이 9와3/16 인치, 너비 5 인치 및 두께 1/4 인치를 갖는 아크릴판 조각의 두 측면을 둘러싸서 샘플의 4인치 너비 말단이 아크릴판 높이의 양쪽으로 동등하게 연장되었다 (대략 7 1/2 인치). 샘플은 판의 측면 테두리 주변에 연장된 두 꺽쇠에 의해 판상에 고정되어 있어, 샘플의 측면 테두리를 샘플 정상 쪽으로 붙잡아 둔다. 판의 측면은 위킹된 액체의 수직 높이를 측정하기 위해 1 mm 씩 증가되게 재어놓았다.

일단 제조된 샘플은 자유 진동 지지 꺽쇠로부터 늘어져 있으며, 샘플은 이어서 시액의 저장고와 접촉하고 있는 샘플의 아래 접힌 테두리까지 내려진다. 샘플이액체 내로 내려졌을 때 1초씩 증가하는 타이머를 작동시켰다. 액체가 샘플 재료로 위킹됨에 따라, 일정 높이 액체 표면에 상대적인 액체 전방의 수직 위치가 시간에 대한 함수로 측정되었다. 1 시간이 다 되었을 때의 액체의 수직 높이는 위킹 높이의 지표로 기록되었고, 따라서, 샘플 재료의 모세관 유인력을 나타낸다.

수직 위킹 시험에서 위킹 매질로는 하기 표1에 열거한 화합물을 이용한 합성 소변 용액을 사용하였다. 시액을 배합하기 위해 1000 밀리리터 용량 플라스크에 증류수 900 밀리리터를 가하였다. 용액의 높은 pH에 따른 이가 양이온의 침전을 방지하기 위해 표1의 순서에 따라 화합물을 첨가하였다. 다음 화합물을 가하기 전에 각 화합물을 완전히 용해시켰다. 모든 화합물을 첨가한 후, 플라스크의 부피를 1000 밀리리터로 채웠다.

각 시액 배치(batch)에, 몇 방울의 착색 염료를 가하여 액체가 시험 샘플을 따라 위킹-업 하는 것의 가시적 관찰을 용이하게 했다.

실시예

실시예 1

제1도에 개시된 것과 유사한 제조 방법에 의해 본 발명의 강력 위킹 재료를 제조하였다. 본 재료는 IM5000P 초강력 흡수제 과립 (버지니아주 리치몬드 소재, Hoeshst-Celanese Corporation 제품) 62 중량%, CR2054 플러핑 펄프 (위스콘신주 니나 소재, Kimberly-Clark Corporation 제품) 16 중량% 및 셀룰로오스 아세테이트 Fibrets^?섬유 (노쓰 캐롤라이나주 샬로트 소재, Hoechst-Celanese Corporation 제품) 16 중량%를 포함한다. 강력 위킹 재료는 또한 평균 직경 약 15 마이크론의 일반적으로 연속 마크로스코픽(macroscopic) 멜트블로운 폴리프로필렌 보강 섬유를 6중량% 포함한다. 섬유를 위한 폴리프로필렌은 히몬트 폴리머 (Himont Polymer, 조지아주 놀크로쓰 소재)에서 얻을 수 있으며, 섬유를 밀어내기 전에 표면 습윤 촉진제인 Mapeg 400 DO 첨가제 (펜실베니아주 피츠버그 소재, PPG Mazer Chemical Corporation 제품)을 폴리프로필렌 섬유 전체 중량을 기준으로 2 중량 %로 폴리프로필렌 수지 내에 함침시켰다. 이 첨가제는 폴리에틸렌글리콜 디-올레이트 에스테르 400 분자량을 함유한다. 상기 펄프 섬유, 초강력 흡수제, 미세 습윤성 섬유 및 보강 섬유는 서로 균일하게 혼합되어, 형성 철망에 퇴적되어 본 발명에 따른 강력 위킹 웹을 형성한다. 웹에는 어떠한 결합이나 압축도 가해지지않았다. 웹은 입방 미터당 약 400 그람 (400 gsm)의 기초 중량 및 입방 센티미터당 약 0.2 그람 (0.2 g/cc)의 밀도를 지녔다. Mapeg 400 DO 첨가제는 폴리프로필렌 보강 섬유의 습윤성을 증가시키고, 전체 구조의 보전성을 증가시키기 위해 사용되었다. 폴리프로필렌 내의 습윤 시스템을 "활성화"하기 위해 샘플은 80 ℃에서 30 초간 가열되었다. 표2에서 볼 수 있듯이, 60 분 주기에 대한 샘플의 수직 위킹 높이는 13센티미터였다.

실시예 2

실시예 2에서는, 제1도와 유사한 방법에 따라 재료를 제조하였다. 재료는 실시예 1과 동일한 성분을 사용하나, 각 성분의 상대적인 중량 %는 달랐다. 실시예 2의 재료는 초강력 흡수제 80 중량%, 플러핑 펄프 3 중량%, 셀룰로오스 아세테이트 Fibrets^?미세 습윤성 섬유 14 중량% 및 폴리프로필렌 보강 섬유 3 중량%로 이루어져 있다. 재료는 평방 미터당 375 그람의 기초 중량 및 입방 센티미터당 0.2 그람의 밀도를 가졌다. 표 2에서 볼 수 있듯이, 이 재료의 60 분 주기에 대한 샘플의 수직 위킹 높이는 10 센티미터로, 실시예 1에서의 값보다 작았다. 본 가설에 제한되지 않으려는 바램이지만, 수직 위킹 높이의 감소는 셀룰로오스 아세테이트 미세 습윤성 섬유량의 감소 및 초강력 흡수제의 양에 비한 미세 습윤성 섬유량의 비율이 감소한데에서 기인한다.

실시예 3

실시예 3에서는 두가지 (샘플 3a 및 3b)의 샘플 재료가 제조되었다. 샘플 3a는 사실상 미세 습윤성 섬유를 포함하지 않는 대조부인 반면, 샘플 3b 는 미세 습윤성 섬유를 포함한다. 실시예 3의 두 샘플은 상기한 방법에 따라 단웹포밍 인터내쇼날 리미티드 사(덴마크 왕국 아르후스 소재, Danwebforming International, Ltd.)에서 만들었다.

샘플 3a의 재료는 실험용 고 액체 보유/고 겔 강도 초강력 흡수제 (미시간주 미드란드 소재, Dow Chemical Company 제품) 75 중량%, CR2054 플러핑 펄프 (위스콘신주 니나 소재, Kimberly-Clark Corporation 제품) 19 중량% 및 다나클론 ES-C 이 성분 폴리올레핀 결합제 섬유 (덴마크 왕국 바르데 소재, Danaklon a/s 사 제품) 6 중량%를 포함한다. 결합제 섬유는 길이 6 mm인 3.3 데시텍스(dtex) 섬유이다. 공기 형성 혼합물로 펄프와 결합제를 함침시키기 전에, 펄프와 결합제 섬유는 작은 헤머밀을 사용하여 재섬유화되는 펄프 판상으로 형성되는 예비혼합물로 만들어진다. 펄프와 결합제 섬유는 이어서 공기 형성 과정에서 초강력 흡수제와 혼합되어 약 400 gsm의 기초 중량 및 약 0.2 g/cc의 밀도를 갖는 복합재 웹을 형성한다.이성분 결합제 섬유는 웹을 융합하여 그 보전성을 증가시키기 위해 사용된다. 결합제 섬유의 결합은 샘플 웹을 약 140 ℃의 통기 오븐에서 약 15 초간 가열함으로써 수행된다. 샘플 3a (대조부)의 60 분 주기에 대한 수직 위킹 높이는 11.0 센티미터였다.

샘플 3b 역시 샘플 3a에서와 동일한 방법 및 성분에 미세 습윤성 섬유인 셀룰로오스 아세테이트 Fibrets^?섬유를 첨가하여 만들어졌다. 샘플 3b는 초강력 흡수제 75 중량%, 셀룰로오스 아세테이트 Fibrets^?미세 습윤성 섬유 14 중량%, 플러핑 펄프 6 중량% 및 이성분 폴리올레핀 결합제 섬유 5 중량%를 포함했다. 샘플 3a에서와 같이, 펄프, 미세 습윤성 섬유 및 결합제 섬유는 예비혼합되어 펄프 판상으로 형성되고, 이어서 재섬유화되어 결합제 섬유와 함께 약 140 ℃의 통기 오븐에서 융합되는 약 400 gsm의 기초 중량 및 약 0.2 g/cc의 밀도를 갖는 복합재의 형성을 위해 공기 형성 과정으로 도입된다. 샘플 3b는 60 분 주기에 대해 14.0 센티미터의 수직 위킹 높이를 가졌다. 대조부인 샘플 3a의 수직 위킹 높이 11.0 cm와 비교해 볼 때, 이것은 수직 위킹 높이가 27% 이상 증가한 것이다.

실시예 4

실시예 4에서는 두 가지의 샘플이 제조되었는데, 샘플 4a는 대조부이고 4b는 본 발명에 따라 만들어진 샘플이다. 샘플 3a및 3b에서와 같이, 두 샘플 모두 단웹포밍 인터내쇼날 리미티드 (덴마크 왕국 아르후스 소재, Danwebforming International, Ltd.)사 제품 공기 형성 기계를 사용하여 만들어졌다. 샘플 4a는 6mm 섬유가 표지된 FSA^?101 발달 아크릴레이트 초강력 흡수제 10 데시텍스 70 중량% (영국 코벤트리 소재, Courtalds Fibers Ltd.와 영국 브레드포드 소재, Allied Colloids, Ltd.의 합작 벤쳐의 제품), 웨이얼하우설 NB416 플러핑 펄프 (워싱톤주 페데랄 웨이 소재, Weyerhauser Corporation 제품) 23 중량% 및 다나클론 이성분 폴리올레핀 결합제 섬유 7 중량%를 상기 실시예에서 언급한 것과 동일 형태로 포함한다. 완성된 복합재는 약 400 gsm의 기초 중량 및 약 0.2 g/cc의 밀도를 가졌다. 재료는 약 140 ℃의 통기 오븐에서 융합되어 60 분 주기에 대해 5 센티미터의 수직 위킹 높이를 가졌다.

샘플 4b는 샘플 4a와 동일한 초강력 흡수제를 75 중량% 사용하였다. 초강력 흡수제 섬유와 셀룰로오스 아세테이트 Fibrets^?미세 습윤성 섬유 13 중량%, 플러핑 펄프 5 중량% 및 다나클론 PE/PP 이심 쉬스 코어 섬유 7 중량%를 공기 형성 장치에서 완전히 혼합하였다. 미세 습윤성 섬유, 펄프 및 이성분 섬유는 상기 실시예에서 이미 언급한 바와같다. 본 발명에 따른 구조적으로 보다 온전한 웹을 형성하기 위한 이성분 섬유의 쉬스를 녹이기 위해 복합재 웹을 약 140 ℃의 통기 오븐에 통과시켰다. 완성된 복합재 웹은 약 400 gsm의 기초 중량 및 약 0.2 g/cc의 밀도를 가졌다. 이 재료는 60 분 주기에 대해 10.5 센티미터의 수직 위킹 높이를 가졌으며, 이것은 대조부(샘플 4a)와 비교해 볼 때 본 발명의 재료(샘플 4b)의 수직 위킹 능력이 110% 증가한 것을 나타낸다.

실시예 5

실시예 5에서는 샘플 5a 및 5b가 제조되었고, 5a는 미세 습윤성 섬유를 포함하지 않는 대조부이다. 샘플 5a 및 5b 모두는 실시예 3에서와 동일 제조 방법에 의해 형성되었다. 샘플 5a는 실시예 4에서와 동일한 6 mm FSA^?101 섬유의 발달 아크릴 레이트 초강력 흡수제 10 데시텍스 75 중량%, NB416 플러핑 펄프 (워싱톤주 페데랄 웨이 소재, Weyerhauser Corporation 제품) 20 중량% 및 상기 실시예에서 언급한 이 성분 PE/PP 결합제 섬유 5 중량% (덴마크 왕국 바르데 소재, Danaklon a/s사 제품)를 포함한다. 완성된 복합재는 약 400 gsm의 기초 중량 및 약 0.2 g/cc의 밀도를 가졌다. 일단 형성된 물질은 이성분을 융합 및 결합하기 위해 약 140 ℃의 통기 오븐에서 샘플을 가열시키므로써 융합시켰다. 샘플 5a는 60 분 주기에 대해 9 센티미터의 수직 위킹 높이를 가졌다.

샘플 5b는 샘플 5a와 같은 초강력 흡수제 섬유 및 이성분 섬유를 사용하였으며, 샘플 4b와 같은 셀룰로오스 아세테이트 미세 습윤성 섬유 및 플러핑 펄프를 사용하였다. 샘플 5b는 초강력 흡수제 섬유 75 중량%, 셀룰로오스 아세테이트 Fibrets^?미세 습윤성 섬유 16 중량%, 플러핑 섬유 4 중량% 및 이성분 폴리올레핀 결합제 섬유 5 중량%를 함유한다. 완성된 샘플은 약 400 gsm의 기초 중량 및 약 0.2 g/cc의 밀도를 가졌다. 샘플 5a와 함께, 샘플 5b 약 140 ℃의 통기 오븐에서 융합되었고, 60 분 주기에 대해 13 센티미터의 수직 위킹 높이를 가졌다. 이것은 대조부(샘플 5a)와 비교해 볼 때 수직 위킹 능력이 44% 증가한 것을 나타낸다.

실시예 6

실시예 6에는 두 샘플 (6a 및 6b)이 있으며, 샘플 6a는 미세 습윤성 섬유를 함유하지 않는 대조부이다. 샘플 6a는 샘플 5a와 같은 성분을 사용하였으나, 초강력 흡수제 섬유의 길이는 6mm 대신 12mm로 예외이다. 샘플은 초강력 흡수제 섬유 75 중량%, 플러핑 섬유 20 중량% 및 이성분 PE/PP 결합제 섬유 5 중량%를 함유한다. 샘플 6a 및 6b 모두는 실시예 3에서와 동일 제조 방법에 의해 형성되었다. 샘플 6a 는 약 400 gsm의 기초 중량 및 약 0.2 g/cc의 밀도를 가졌고, 결합제 섬유가 약 140 ℃의 통기 오븐에서 융합되었다. 대조부 샘플 6a는 60 분 주기에 대해 9 센티미터의 수직 위킹 높이를 가졌다.

샘플 6b는 샘플 5b와 같은 재료를 사용하였다. 샘플 6b는 초강력 흡수제 섬유 75 중량%, 미세 습윤성 섬유 16 중량% 플러핑 섬유 4 중량% 및 이성분 결합제 섬유 5 중량%를 함유한다. 다른 샘플들과 같이, 완성된 복합재는 약 400 gsm의 기초 중량 및 약 0.2 g/cc의 밀도를 가졌고, 결합제 섬유가 약 140 ℃의 통기 오븐에서 융합되었다. 본 발명에 따른 샘플 6b는 60 분 주기에 대해 14 센티미터의 수직 위킹 높이를 가졌다. 이것은 대조부(샘플 6a)와 비교해 볼 때 수직 위킹 능력이 56% 증가한 것을 나타낸다.

실시예 7

실시예 7에는 샘플 7a 및 7b의 두 샘플이 제조되었으며, 샘플 7a는 미세 습윤성 섬유를 함유하지 않는 대조부이다. 두 샘플은 실시예 3에서 개시된 방법을 사용하여 만들어졌다. 샘플 7a는 12 mm FSA^?-111 표지 섬유의 발달 아크릴레이트 초강력 흡수제 10 데시텍스 75 중량% (영국 코벤트리 소재, Courtalds Fibers Ltd.와 영국 브레드포드 소재, Allied Colloids, Ltd.의 합작 벤쳐의 제품), CR2054 플러핑 펄프 (위스콘신주 니나 소재, Kimberly-Clark Corporation 제품) 20 중량% 및 이성분 폴리올레핀 결합제 섬유 (덴마크 왕국 바르데의 Danaklon a/s 사의 6 mm 섬유의 다나클론 ES-C 3.3 데시텍스) 6 중량%를 포함한다. 상기 재료는 1 시간 주기에 대해 9 센티미터의 수직 위킹 높이를 가졌다.

샘플 7b는 샘플 7a와 같은 재료를 사용하였고, 샘플 6b에서 개시 및 사용된 셀룰로오스 아세테이트 미세 습윤성 섬유를 첨가하였다. 샘플 7b는 초강력 흡수제 섬유 75 중량%, 미세 습윤성 섬유 16 중량%, 플러핑 섬유 4 중량% 및 결합제 섬유 5 중량%를 함유한다. 완성된 복합재는 약 140 ℃의 통기 오븐에서 융합되었고, 약 0.2 g/cc의 밀도 및 약 400 gsm의 기초 중량을 가졌다. 상기 재료는 1 시간 주기에 대해 11.0 센티미터의 수직 위킹 높이를 가졌다. 이것은 대조부 샘플과 비교해 볼때 수직 위킹 능력이 57% 증가한 것을 나타낸다.

상기 모든 실시예로부터 많은 양의 초강력 흡수제를 사용할 때의 액체 분배를 돕기 위해 본 발명의 흡수 복합재 내에 미세 습윤성 섬유를 첨가함으로써, 위킹 능력이 현저히 증가함을 볼 수 있다. 미세 습윤성 섬유를 사용함으로써, 흡수 복합재 내의 모세관 현상이 향상되어, 액체가 배설 부위로부터 더욱 먼 부분으로 이동되고, 따라서, 전체적인 성능이 향상되고 흡수 복합재의 유용성도 증가하였다.

본 발명의 상세한 설명과 같이, 하기 특허 청구 범위의 의미와 영역을 벗어나지 않으면서, 본 발명을 다양하게 개선하거나 변화를 줄 수 있음이 명백하다.

Claims

a) 건조 중량을 기준으로 미세 습윤성 섬유 50 내지 90 % 및 펄프 섬유 10 내지 50 %로 이루어진 쉬트를 형성시키고;

b) 기류중에서 상기 쉬트를 다수의 개별 섬유로 섬유화하고;

c) 상기 기류중에서 상기 섬유화된 쉬트로부터의 상기 섬유를 초강력 흡수제와 혼합하여 균질한 혼합물을 형성시키고;

d) 상기 균질 혼합물을 형성 표면상으로 퇴적시켜 복합재를 형성시키고;

e) 상기 복합재를 0.1 내지 0.5 그람의 밀도로 압축시키는 것으로 이루어진 강력한 위킹 액체 흡수 복합재의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 복합재의 형성 이전에 상기 혼합물에 결합제를 가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 결합제를 활성화시켜 상기 복합재를 결합시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
a) 슬러리의 총량을 기준으로 1 내지 5 % 중량 사이의 고상물(이 고상물은 건조 중량을 기준으로 10 내지 50 %의 펄프 섬유 및 50 내지 90 %의 미세 습윤성 섬유로 구성된다)을 갖는, 미세 습윤성 섬유 및 펄프 섬유의 슬러리를 용매중에서형성시키고;

b) 상기 슬러리로부터 평방 미터당 350 내지 720 그람의 중량과 6 내지 15 %의 수분 함량을 갖는 쉬트를 형성시키고;

c) 상기 쉬트를 기류중에서 다수의 섬유로 섬유화하고;

d) 상기 섬유화 쉬트로부터의 상기 섬유에 초강력 흡수제와 결합제를 혼합시켜 상기 기류중에서 혼합물을 형성시키고;

e) 상기 혼합물을 형성 표면 상으로 퇴적시켜 평방 미터 당 기초 중량이 100 내지 1000 그람 범위인 복합재를 형성시키고;

f) 상기 복합재를 일방 센티미터당 0.1 내지 0.5 그람의 밀도로 압축시키고;

g) 상기 결합제를 활성화시켜 상기 복합재를 결합시키는 것으로 이루어진 강력한 위킹 액체 흡수 복합재의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 복합재에 습윤제를 가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제4항에 있어서, 혼합 단계 동안에 상기 복합재에 습윤제를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 슬러리에 가공조제를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
건조 중량 기준으로 5 내지 20 %의 미세 습윤성 섬유, 3 내지 30 %의 펄프 섬유, 50 내지 90 %의 초강력 흡수제 및 0 내지 10 %의 결합제로 된 균질한 혼합물로 이루어지며, 상기 혼합물이 입방 센티미터당 0.1 내지 0.5 그람의 밀도를 갖는 복합재로 압축되고, 1 시간당 10 센티미터 이상의 수직 위킹 높이를 갖는, 강력 위킹 액체 흡수 복합재.
제8항에 있어서, 상기 미세 습윤성 섬유의 섬유 직경이 0.5 내지 5.0 마이크로미터인 복합재.
제8항에 있어서, 상기 초강력 흡수제가 섬유 형태인 복합재.
제8항에 있어서, 상기 초강력 흡수제가 플레이크 형태인 복합재.
제8항에 있어서, 상기 초강력 흡수제가 3500 파스칼 하중하에 0.9 % 식염수 용액 중에서 그람당 10 그람 이상의 액체 보유 용량을 갖는 복합재.
제8항에 있어서, 상기 복합재는 제1 영역 및 제2 영역을 가지며, 상기 제2 영역이 상기 제1 영역보다 건조 중량을 기준으로 더 많은 양의 미세 습윤성 섬유를 갖는 복합재.
제9항에 있어서, 상기 미세 습윤성 섬유가 90° 미만의 전진 접촉각을 갖는 복합재.
제9항에 있어서, 상기 미세 습윤성 섬유가 70° 미만의 전진 접촉각을 갖는 복합재.
액체 투과성 상부 쉬트 및 액체 불투과성 배면 쉬트와 그들 사이에 위치된 액체 흡수 코어로 이루어지며, 상기 코어는 건조 중량 기준으로 5 내지 20 %의 미세 습윤성 섬유, 3 내지 30 %의 펄프, 50 내지 90 %의 초강력 흡수제 및 0 내지 10 %의 결합제로 된 비교적 균질한 혼합물을 포함하며, 상기 혼합물이 입방 센티미터당 0.1 내지 0.35 그람 범위의 밀도를 갖는 복합재로 압축되고, 상기 복합재가 1 시간당 10 센티미터 이상의 수직 위킹 높이를 갖는 흡수 용품.
제16항에 있어서, 상기 용품이 기저귀 형태인 개인 위생 흡수 용품.
제16항에 있어서, 상기 용품이 배변 연습용 팬츠 형태인 개인 위생 흡수 용품.
제16항에 있어서, 상기 용품이 성인 요실금 용품 형태인 개인 위생 흡수 용품.
제16항에 있어서, 상기 용품이 생리대 형태인 개인 위생 흡수 용품.
제16항에 있어서, 상기 용품이 붕대 형태인 개인 위생 흡수 용품.
제16항에 있어서, 상기 코어가 제1 영역 및 제2 영역을 가지며, 상기 제2 영역이 상기 제1 영역보다 더 많은 양의 미세 습윤성 섬유를 갖는 개인 위생 용품.